一种苯二亚甲基二异氰酸酯组合物及光学树脂

文档序号:711709 发布日期:2021-04-16 浏览:1次 >En<

阅读说明:本技术 一种苯二亚甲基二异氰酸酯组合物及光学树脂 (Xylylene diisocyanate composition and optical resin ) 是由 朱付林 俞涛 程英 尚永华 王鹏 李建峰 黄真真 刘伟杰 王丹 陈浩 黎源 于 2020-11-27 设计创作,主要内容包括:本发明公开一种苯二亚甲基二异氰酸酯组合物及光学树脂。通过向苯二亚甲基二异氰酸酯中添加式a的脲基甲酸酯得到储存稳定性优良的苯二亚甲基二异氰酸酯组合物,可在每周接触空气条件下,稳定储存6个月以上;而且采用该异氰酸酯组合物制备的光学树脂具有低的光学形变及白浊发生率。(The invention discloses a xylylene diisocyanate composition and an optical resin. By adding the formula a to xylylene diisocyanate)

一种苯二亚甲基二异氰酸酯组合物及光学树脂

技术领域

本发明涉及一种异氰酸酯,具体的涉及用于光学树脂的异氰酸酯组合物,还涉及光学树脂(透镜等)领域。

背景技术

光学材料中聚氨酯类树脂是最重要的一种,该类树脂采用多硫醇化合物和异氰酸酯化合物聚合反应得到。此类光学树脂具有折射率高,耐冲击性、染色性、加工性等特性优异。且聚氨酯镜片由于其较高的折射率,镜片可以做的很薄,更加美观,是以后镜片的发展趋势。苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)是聚氨酯光学树脂主要原料。

XDI分子异氰酸酯基团具有高反应性,它们在保存期间倾向于变黄或者自聚,影响下游应用,且分子内含有苯环吸电子基团,导致NCO基团反应活性升高,很难实现长时间储存。

目前异氰酸酯化合物稳定剂代表性的是受阻酚类化合物,如美国专利US3715381A公开了2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)作为异氰酸酯稳定剂,美国专利US3247236A公开了二氧化碳和二氧化硫有同样的稳定化作用;还有专利CN104718215A公开了酰氯类物质作为含硅异氰酸酯的稳定剂提高其储存稳定性。

然而,上述稳定剂对苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)的稳定性效果都较差,都难以实现XDI在室温下1个月以上的稳定储存。

US5302749A报道了在XDI中添加10-5000ppm苯酚作为XDI稳定剂具有良好的稳定化效果,然而苯酚易被氧化变色,XDI在使用过程开桶接触空气易导致产品色号升高。

另外,聚氨酯镜片在聚合过程中,常常会出现因为原料变质的影响,造成树脂聚合不均匀,导致镜片白浊不透明以及光学变形,造成镜片质量不合格。

因此适用于XDI的稳定剂仍需开发,需要对镜片聚合的原料及过程加以控制,主要对异氰酸酯原料进行控制来减少白浊及光学变形的出现。

发明内容

本发明的目的是提供一种苯二亚甲基二异氰酸酯组合物及使用该组合物制备的光学树脂。通过向苯二亚甲基二异氰酸酯中添加式a的脲基甲酸酯,得到储存稳定性优良的苯二亚甲基二异氰酸酯组合物,而且采用该异氰酸酯制备的光学树脂具有较低的光学形变及白浊发生率。

为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:

本发明提供一种苯二亚甲基二异氰酸酯组合物及使用该组合物的光学树脂,将异氰酸酯化合物与多硫醇化合物混合后聚合,得到光学树脂。

一种苯二亚甲基二异氰酸酯组合物,所述组合物包含苯二亚甲基二异氰酸酯、和基于组合物重量20-2000ppm的化合物a,

其中,R为含有或不含取代基的苯基、含有或不含取代基的C1-C12的烷基、含硫或氧原子的五元杂环基、含硫或氧原子的六元杂环基,R优选为苯基、对甲基苯基、甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基;其中X为基团。

作为一个优选的方案,本发明所述的苯二亚甲基二异氰酸酯组合物,还包含基于组合物重量100-6000ppm的化合物b,

其中,R为含有或不含取代基的苯基、含有或不含取代基的C1-C12的烷基、含硫或氧原子的五元杂环基、含硫或氧原子的六元杂环基,R优选为苯基、对甲基苯基、甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基;其中X为基团。

作为一个优选的方案,本发明所述的苯二亚甲基二异氰酸酯组合物,还包含基于组合物重量0-2wt%的下述化学式的脲,

一种制备本发明所述的式b化合物的方法,包括以下步骤:将醇或酚与苯二亚甲基二异氰酸酯在10-60℃下反应得到化合物b。其中醇或酚与苯二亚甲基二异氰酸酯的摩尔比0.9-1:1。

一种制备本发明所述的式a化合物的方法,包括以下步骤:将化合物b与苯二亚甲基二异氰酸酯在有机锡类催化剂作用下,在10-60℃反应得到化合物a。其中化合物b与苯二亚甲基二异氰酸酯摩尔比0.8-1:1。

本发明所述醇或酚的结构式为ROH,其中,R为含有或不含取代基的苯基、含有或不含取代基的C1-C12的烷基、含硫或氧原子的五元杂环基、含硫或氧原子的六元杂环基,R优选为苯基、对甲基苯基、甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基。优选的醇或酚的实例包括但不限于苯酚

本发明所述苯二亚甲基二异氰酸酯组合物可在每周接触空气,例如每周盛装容器开口接触空气2min情况下,稳定储存6个月以上。

本发明所述苯二亚甲基二异氰酸酯组合物在接触空气过程中会与空气中的水反应生成脲,其中脲的结构式如下:

XDI储存过程中NCO易于形成nylon-1型聚合物导致产品浑浊,本发明的技术方案中,化合物a在苯二亚甲基二异氰酸酯组合物中,可以捕获自由基,防止NCO形成nylon-1型聚合物,从而使异氰酸酯长时间储存稳定。

本发明所述苯二亚甲基二异氰酸酯,可举出以下异构体:1,2-苯二亚甲基二异氰酸酯(邻苯二亚甲基二异氰酸酯、o-XDI)、1,3-苯二亚甲基二异氰酸酯(间苯二亚甲基二异氰酸酯、m-XDI)、1,4-苯二亚甲基二异氰酸酯(对苯二亚甲基二异氰酸酯、p-XDI)。

作为本发明所述的苯二亚甲基二异氰酸酯,作为原料,可以使用上述异构体中的一种或多种。

作为一个优选的方案,本发明所述的苯二亚甲基二异氰酸酯,作为原料,优选1,3-苯二亚甲基二异氰酸酯和/或1,4-苯二亚甲基二异氰酸酯,更优选1,3-苯亚甲基二异氰酸酯。

关于作为原料的苯二甲胺(以下,简称为苯二甲胺、XDA),可举出1,2-苯二甲胺(邻苯二甲胺(o-XDA))、1,3-苯二甲胺(间苯二甲胺(m-XDA))、1,4-苯二甲胺(对苯二甲胺(p-XDA))作为结构异构体。

可以采用苯二甲胺进行异氰酸酯化的方法制备苯二亚甲基二异氰酸酯,可举出光气化法。作为光气化法,具体而言,可举出例如使苯二甲胺直接与光气反应的方法(以下,有时称为冷热二阶段光气化法)、使苯二甲胺与盐酸(氯化氢)反应而得到的盐酸盐与光气在非活性溶剂中反应的方法(以下,有时称为胺盐酸盐的光气化法)等,优选可举出胺盐酸盐的光气化法。

本发明包含苯二甲撑二异氰酸酯组合物的制造方法,所述制造方法包括下述工序:造盐工序,将苯二甲胺与氯化氢混合来制造苯二甲胺盐酸盐;异氰酸酯化工序,使苯二甲胺盐酸盐与光气进行异氰酸酯化反应,生成苯二甲撑二异氰酸酯,和纯化工序,将前述反应物质纯化,制备苯二甲撑二异氰酸酯组合物。

本发明所述成盐工序为在非活性溶剂存在下将XDA与氯化氢混合,来制造XDA盐酸盐。

作为非活性溶剂,可举出例如苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃类、例如辛烷、癸烷等脂肪族烃类、例如环己烷、甲基环己烷、乙基环己烷等脂环族烃类、例如氯甲苯、氯苯、二氯苯、二溴苯、三氯苯等卤代芳香族烃类、例如硝基苯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N’-二甲基咪唑啉酮等含氮化合物类、例如二丁基醚、乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚等醚类、例如庚酮、二异丁基酮、甲基异丁基酮、甲基乙基酮等酮类、例如乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、乙酸乙氧基乙酯等脂肪酸酯类、例如水杨酸甲酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯、苯甲酸甲酯等芳香族羧酸酯类等。非活性溶剂可以单独使用或并用2种以上。

非活性溶剂中,优选可举出卤代芳香族烃类,更优选可举出氯苯及二氯苯。

而且,向非活性溶剂中供给氯化氢气体,并且供给在非活性溶剂中溶解有XDA的胺溶液。然后,将氯化氢气体及胺溶液搅拌混合。

胺溶液中的XDA的含有比例没有特别限制,例如为3.0质量%以上,优选为5.0质量%以上,例如为30质量%以下,优选为20质量%以下。

这样的成盐工序中的成盐温度例如为30℃以上,优选为50℃以上,更优选为60℃以上,例如为160℃以下,优选为150℃以下,更优选为140℃以下。

成盐工序中的成盐压力(表压)可为常压或者加压条件,对于加压优选为0.01MPaG以上,更优选为0.02MPaG以上,例如为1.0MPaG以下,优选为0.5MPaG以下,更优选为0.4MPaG以下。

由此,由XDA和氯化氢生成XDA盐酸盐(盐酸盐化反应),制造包含XDA盐酸盐的浆料。

接下来,在异氰酸酯化工序中,向包含XDA盐酸盐的浆料中供给光气,使XDA盐酸盐与光气反应(异氰酸酯化反应、光气化)。

关于光气的供给比例,相对于XDA盐酸盐1mol而言,例如为4倍mol以上,优选为5倍mol以上,更优选为6倍mol以上,例如为50倍mol以下,优选为40倍mol以下,更优选为30倍mol以下。

异氰酸酯化工序的反应时间例如为4hr以上,优选为6hr以上,例如为25hr以下,优选为20hr以下,更优选为15hr以下。

这样的异氰酸酯化工序中的反应温度例如为90℃以上,优选为100℃以上,更优选为110℃以上,例如为190℃以下,优选为180℃以下,更优选为160℃以下。

作为异氰酸酯化工序中的反应压力(表压),可选常压或者加压,例如高于大气压(0MPaG),优选为0.0005MPaG以上,更优选为0.001MPaG以上,进一步优选为0.003MPaG以上,尤其优选为0.01MPaG(10kPaG)以上,特别优选为0.02MPaG(20kPaG)以上,最优选为0.03MPaG(30kPaG)以上,例如为0.6MPaG以下,优选为0.4MPaG以下,更优选为0.2MPaG以下。

另一方面,异氰酸酯化工序可通过间歇或者连续反应实现。连续实施即为在搅拌槽中生成的浆料(XDA盐酸盐)从搅拌槽连续地输送至与搅拌槽不同的反应槽中,在反应槽中使XDA盐酸盐与碳酰氯反应,并且,将反应液(反应物质)连续地从反应槽中取出。

接下来,根据需要,对于反应液(反应混合物),实施脱气工序、脱溶剂工序及脱焦油工序。脱气工序中,利用已知的脱气塔将剩余的碳酰氯、作为副产物而产生的氯化氢等气体从反应液(反应混合物)中除去。脱溶剂工序中,利用已知的蒸馏塔将非活性溶剂从反应液中馏去。脱焦油工序中,利用已知的脱焦油器将焦油成分从反应液中除去。需要说明的是,将通过脱焦油工序而除去了焦油成分的反应物质记为中间品物质。

根据需要,可通过将中间品物质进行蒸馏及纯化,纯化的方法没有特别限制,可利用工业分离技术、例如蒸馏、晶析等来实施。

在利用蒸馏进行纯化时,蒸馏塔可以是板式塔,也可以是填充塔。

具体而言,蒸馏塔(填充塔)的理论塔板数例如为2以上,优选为5以上,例如为60以下,优选为40以下。另外,蒸馏塔的塔顶压力例如为0.1kPa以上,优选为0.15kPa以上,例如为4kPa以下,优选为2.5kPa以下。

另外,关于蒸馏塔的塔顶回流比,例如为0.01以上,优选为0.1以上,例如为60以下,优选为40以下。

一种光学树脂的制备方法,将苯二亚甲基二异氰酸酯组合物与多硫醇化合物混合后聚合,得到光学树脂。

本发明所述的多硫醇化合物选自甲二硫醇、1,2-乙二硫醇、1,1-丙二硫醇、1,2-丙二硫醇、1,3-丙二硫醇、2,2-丙二硫醇、1,6-己二硫醇、1,2,3-丙三硫醇、1,1-环己二硫醇、1,2-环己二硫醇、2,2-二甲基丙烷-1,3-二硫醇、3,4-二甲氧基丁烷-1,2-二硫醇、2-甲基环己烷-2,3-二硫醇、1,1-双(巯基甲基)环己烷、硫代苹果酸双(2-巯基乙基酯)、2,3-二巯基-1-丙醇(2-巯基乙酸酯)、2,3-二巯基-1-丙醇(3-巯基丙酸酯)、二甘醇双(2-巯基乙酸酯)、二甘醇双(3-巯基丙酸酯)、1,2-二巯基丙基甲基醚、2,3-二巯基丙基甲基醚、2,2-双(巯基甲基)-1,3-丙烷二硫醇、双(2-巯基乙基)醚、乙二醇双(2-巯基乙酸酯)、乙二醇双(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基丙烷双(2-巯基乙酸酯)、三羟甲基丙烷双(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(2-巯基乙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、四(巯基甲基)甲烷等脂肪族多硫醇化合物;

1,2-二巯基苯、1,3-二巯基苯、1,4-二巯基苯、1,2-双(巯基甲基)苯、1,3-双(巯基甲基)苯、1,4-双(巯基甲基)苯、1,2-双(巯基乙基)苯、1,3-双(巯基乙基)苯、1,4-双(巯基乙基)苯、1,2,3-三巯基苯、1,2,4-三巯基苯、1,3,5-三巯基苯、1,2,3-三(巯基甲基)苯、1,2,4-三(巯基甲基)苯、1,3,5-三(巯基甲基)苯、1,2,3-三(巯基乙基)苯、1,2,4-三(巯基乙基)苯、1,3,5-三(巯基乙基)苯、2,5-甲苯二硫醇、3,4-甲苯二硫醇、1,3-二(对甲氧基苯基)丙烷-2,2-二硫醇、1,3-二苯基丙烷-2,2-二硫醇、苯基甲烷-1,1-二硫醇、2,4-二(对巯基苯基)戊烷等芳香族多硫醇化合物;

1,2-双(巯基乙硫基)苯、1,3-双(巯基乙硫基)苯、1,4-双(巯基乙硫基)苯、1,2,3-三(巯基甲硫基)苯、1,2,4-三(巯基甲硫基)苯、1,3,5-三(巯基甲硫基)苯、1,2,3-三(巯基乙硫基)苯、1,2,4-三(巯基乙硫基)苯、1,3,5-三(巯基乙硫基)苯等、及它们的烷基化物等除巯基以外含有硫原子的芳香族多硫醇化合物;

双(巯基甲基)硫醚、双(巯基甲基)二硫醚、双(巯基乙基)硫醚、双(巯基乙基)二硫醚、双(巯基丙基)硫醚、双(巯基甲硫基)甲烷、双(2-巯基乙硫基)甲烷、双(3-巯基丙硫基)甲烷、1,2-双(巯基甲硫基)乙烷、1,2-双(2-巯基乙硫基)乙烷、1,2-双(3-巯基丙基)乙烷、1,3-双(巯基甲硫基)丙烷、1,3-双(2-巯基乙硫基)丙烷、1,3-双(3-巯基丙硫基)丙烷、1,2,3-三(巯基甲硫基)丙烷、1,2,3-三(2-巯基乙硫基)丙烷、1,2,3-三(3-巯基丙硫基)丙烷、1,2-双[(2-巯基乙基)硫代]-3-巯基丙烷、4,8-二巯基甲基-1,11-二巯基-3,6,9-三硫杂十一烷、4,7-二巯基甲基-1,11-二巯基-3,6,9-三硫杂十一烷、5,7-二巯基甲基-1,11-二巯基-3,6,9-三硫杂十一烷、双(巯基甲基)-3,6,9-三硫杂-1,11-十一烷二硫醇、四(巯基甲硫基甲基)甲烷、四(2-巯基乙硫基甲基)甲烷、四(3-巯基丙硫基甲基)甲烷、双(2,3-二巯基丙基)硫醚、双(1,3-二巯基丙基)硫醚、2,5-二巯基-1,4-二噻烷、2,5-二巯基甲基-1,4-二噻烷、2,5-二巯基甲基-2,5-二甲基-1,4-二噻烷、双(巯基甲基)二硫醚、双(巯基乙基)二硫醚、双(巯基丙基)二硫醚等除巯基以外含有硫原子的脂肪族多硫醇化合物、及它们的巯基乙酸及巯基丙酸的酯;

羟甲基硫醚双(2-巯基乙酸酯)、羟甲基硫醚双(3-巯基丙酸酯)、羟乙基硫醚双(2-巯基乙酸酯)、羟乙基硫醚双(3-巯基丙酸酯)、羟丙基硫醚双(2-巯基乙酸酯)、羟丙基硫醚双(3-巯基丙酸酯)、羟甲基二硫醚双(2-巯基乙酸酯)、羟甲基二硫醚双(3-巯基丙酸酯)、羟乙基二硫醚双(2-巯基乙酸酯)、羟乙基二硫醚双(3-巯基丙酸酯)、羟丙基二硫醚双(2-巯基乙酸酯)、羟丙基二硫醚双(3-巯基丙酸酯)、2-巯基乙基醚双(2-巯基乙酸酯)、2-巯基乙基醚双(3-巯基丙酸酯)、1,4-二噻烷-2,5-二醇双(2-巯基乙酸酯)、1,4-二噻烷-2,5-二醇双(3-巯基丙酸酯)、亚硫基二乙酸双(2-巯基乙基酯)、硫代二丙酸双(2-巯基乙基酯)、4,4-硫代二丁酸双(2-巯基乙基酯)、亚二硫基二乙酸双(2-巯基乙基酯)、二硫代二丙酸双(2-巯基乙基酯)、4,4-二硫代二丁酸双(2-巯基乙基酯)、亚硫基二乙酸双(2,3-二巯基丙基酯)、硫代二丙酸双(2,3-二巯基丙基酯)、亚二硫基二乙酸双(2,3-二巯基丙基酯)、二硫代二丙酸双(2,3-二巯基丙基酯)等其他的除巯基以外含有硫原子和酯键的脂肪族多硫醇化合物;

3,4-噻吩二硫醇、2,5-二巯基-1,3,4-硫杂二唑等除巯基以外含有硫原子的杂环化合物;

2-巯基乙醇、3-巯基-1,2-丙二醇、甘油二(巯基乙酸酯)、1-羟基-4-巯基环己烷、2,4-二巯基苯酚、2-巯基氢醌、4-巯基苯酚、3,4-二巯基-2-丙醇、1,3-二巯基-2-丙醇、2,3-二巯基-1-丙醇、1,2-二巯基-1,3-丁二醇、季戊四醇三(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇单(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇双(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇三(巯基乙酸酯)、二季戊四醇五(3-巯基丙酸酯)、羟甲基-三(巯基乙硫基甲基)甲烷、1-羟基乙硫基-3-巯基乙硫基苯等除巯基以外含有羟基的化合物;

1,1,3,3-四(巯基甲硫基)丙烷、1,1,2,2-四(巯基甲硫基)乙烷、4,6-双(巯基甲硫基)-1,3-二硫杂环己烷、1,1,5,5-四(巯基甲硫基)-3-硫杂戊烷、1,1,6,6-四(巯基甲硫基)-3,4-二硫杂己烷、2,2-双(巯基甲硫基)乙硫醇、2-(4,5-二巯基-2-硫杂戊基)-1,3-二硫杂环戊烷、2,2-双(巯基甲基)-1,3-二硫杂环戊烷、2,5-双(4,4-双(巯基甲硫基)-2-硫杂丁基)-1,4-二噻烷、2,2-双(巯基甲硫基)-1,3-丙烷二硫醇、3-巯基甲硫基-1,7-二巯基-2,6-二硫杂庚烷、3,6-双(巯基甲硫基)-1,9-二巯基-2,5,8-三硫杂壬烷、4,6-双(巯基甲硫基)-1,9-二巯基-2,5,8-三硫杂壬烷、3-巯基甲硫基-1,6-二巯基-2,5-二硫杂己烷、2-(2,2-双(巯基甲硫基)乙基)-1,3-二硫杂环丁烷、1,1,9,9-四(巯基甲硫基)-5-(3,3-双(巯基甲硫基)-1-硫杂丙基)3,7-二硫杂壬烷、三(2,2-双(巯基甲硫基)乙基)甲烷、三(4,4-双(巯基甲硫基)-2-硫杂丁基)甲烷、四(2,2-双(巯基甲硫基)乙基)甲烷、四(4,4-双(巯基甲硫基)-2-硫杂丁基)甲烷、3,5,9,11-四(巯基甲硫基)-1,13-二巯基-2,6,8,12-四硫杂十三烷、3,5,9,11,15,17-六(巯基甲硫基)-1,19-二巯基-2,6,8,12,14,18-六硫杂十九烷、9-(2,2-双(巯基甲硫基)乙基)-3,5,13,15-四(巯基甲硫基)-1,17-二巯基-2,6,8,10,12,16-六硫杂十七烷、3,4,8,9-四(巯基甲硫基)-1,11-二巯基-2,5,7,10-四硫杂十一烷、3,4,8,9,13,14-六(巯基甲硫基)-1,16-二巯基-2,5,7,10,12,15-六硫杂十六烷、8-{双(巯基甲硫基)甲基}-3,4,12,13-四(巯基甲硫基)-1,15-二巯基-2,5,7,9,11,14-六硫杂十五烷、4,6-双{3,5-双(巯基甲硫基)-7-巯基-2,6-二硫杂庚硫基}-1,3-二噻烷、4-{3,5-双(巯基甲硫基)-7-巯基-2,6-二硫杂庚硫基}-6-巯基甲硫基-1,3-二噻烷、1,1-双{4-(6-巯基甲硫基)-1,3-二噻烷基硫基}-3,3-双(巯基甲硫基)丙烷、1,3-双{4-(6-巯基甲硫基)-1,3-二噻烷基硫基}-1,3-双(巯基甲硫基)丙烷、1-{4-(6-巯基甲硫基)-1,3-二噻烷基硫基}-3-{2,2-双(巯基甲硫基)乙基}-7,9-双(巯基甲硫基)-2,4,6,10-四硫杂十一烷、1-{4-(6-巯基甲硫基)-1,3-二噻烷基硫基}-3-{2-(1,3-二硫杂环丁基)}甲基-7,9-双(巯基甲硫基)-2,4,6,10-四硫杂十一烷、1,5-双{4-(6-巯基甲硫基)-1,3-二噻烷基硫基}-3-{2-(1,3-二硫杂环丁基)}甲基-2,4-二硫杂戊烷、4,6-双[3-{2-(1,3-二硫杂环丁基)}甲基-5-巯基-2,4-二硫杂戊硫基]-1,3-二噻烷、4,6-双{4-(6-巯基甲硫基)-1,3-二噻烷基硫基}-1,3-二噻烷、4-{4-(6-巯基甲硫基)-1,3-二噻烷基硫基}-6-{4-(6-巯基甲硫基)-1,3-二噻烷基硫基}-1,3-二噻烷、3-{2-(1,3-二硫杂环丁基)}甲基-7,9-双(巯基甲硫基)-1,11-二巯基-2,4,6,10-四硫杂十一烷、9-{2-(1,3-二硫杂环丁基)}甲基-3,5,13,15-四(巯基甲硫基)-1,17-二巯基-2,6,8,10,12,16-六硫杂十七烷、3-{2-(1,3-二硫杂环丁基)}甲基-7,9,13,15-四(巯基甲硫基)-1,17-二巯基-2,4,6,10,12,16-六硫杂十七烷、3,7-双{2-(1,3-二硫杂环丁基)}甲基-1,9-二巯基-2,4,6,8-四硫杂壬烷、4-{3,4,8,9-四(巯基甲硫基)-11-巯基-2,5,7,10-四硫杂十一烷基}-5-巯基甲硫基-1,3-二硫杂环戊烷、4,5-双{3,4-双(巯基甲硫基)-6-巯基-2,5-二硫杂己硫基}-1,3-二硫杂环戊烷、4-{3,4-双(巯基甲硫基)-6-巯基-2,5-二硫杂己硫基}-5-巯基甲硫基-1,3-二硫杂环戊烷、4-{3-双(巯基甲硫基)甲基-5,6-双(巯基甲硫基)-8-巯基-2,4,7-三硫杂辛基}-5-巯基甲硫基-1,3-二硫杂环戊烷、2-[双{3,4-双(巯基甲硫基)-6-巯基-2,5-二硫杂己硫基}甲基]-1,3-二硫杂环丁烷、2-{3,4-双(巯基甲硫基)-6-巯基-2,5-二硫杂己硫基}巯基甲硫基甲基-1,3-二硫杂环丁烷、2-{3,4,8,9-四(巯基甲硫基)-11-巯基-2,5,7,10-四硫杂十一烷硫基}巯基甲硫基甲基-1,3-二硫杂环丁烷、2-{3-双(巯基甲硫基)甲基-5,6-双(巯基甲硫基)-8-巯基-2,4,7-三硫杂辛基}巯基甲硫基甲基-1,3-二硫杂环丁烷、4,5-双[1-{2-(1,3-二硫杂环丁基)}-3-巯基-2-硫杂丙硫基]-1,3-二硫杂环戊烷、4-[1-{2-(1,3-二硫杂环丁基)}-3-巯基-2-硫杂丙硫基]-5-{1,2-双(巯基甲硫基)-4-巯基-3-硫杂丁硫基}-1,3-二硫杂环戊烷、2-[双{4-(5-巯基甲硫基-1,3-二硫戊环基)硫代}]甲基-1、3-二硫杂环丁烷、4-{4-(5-巯基甲硫基-1,3-二硫戊环基)硫代}-5-[1-{2-(1,3-二硫杂环丁基)}-3-巯基-2-硫杂丙硫基]-1,3-二硫杂环戊烷、以及它们的寡聚物等具有二硫缩醛(dithioacetal)或二硫缩酮(dithioketal)骨架的化合物;

三(巯基甲硫基)甲烷、三(巯基乙硫基)甲烷、1,1,5,5-四(巯基甲硫基)-2,4-二硫杂戊烷、双(4,4-双(巯基甲硫基)-1,3-二硫杂丁基)(巯基甲硫基)甲烷、三(4,4-双(巯基甲硫基)-1,3-二硫杂丁基)甲烷、2,4,6-三(巯基甲硫基)-1,3,5-三硫杂环己烷、2,4-双(巯基甲硫基)-1,3,5-三硫杂环己烷、1,1,3,3-四(巯基甲硫基)-2-硫杂丙烷、双(巯基甲基)甲硫基-1,3,5-三硫杂环己烷、三((4-巯基甲基-2,5-二硫杂环己基-1-基)甲硫基)甲烷、2,4-双(巯基甲硫基)-1,3-二硫杂环戊烷、2-巯基乙硫基-4-巯基甲基-1,3-二硫杂环戊烷、2-(2,3-二巯基丙硫基)-1,3-二硫杂环戊烷、4-巯基甲基-2-(2,3-二巯基丙硫基)-1,3-二硫杂环戊烷、4-巯基甲基-2-(1,3-二巯基-2-丙硫基)-1,3-二硫杂环戊烷、三(2,2-双(巯基甲硫基)-1-硫杂乙基)甲烷、三(3,3-双(巯基甲硫基)-2-硫杂丙基)甲烷、三(4,4-双(巯基甲硫基)-3-硫杂丁基)甲烷、2,4,6-三(3,3-双(巯基甲硫基)-2-硫杂丙基)-1,3,5-三硫杂环己烷、四(3,3-双(巯基甲硫基)-2-硫杂丙基)甲烷等、以及它们的寡聚物等具有三硫代原甲酸酯(ortho trithioformate)骨架的化合物;

3,3’-二(巯基甲硫基)-1,5-二巯基-2,4-二硫杂戊烷、2,2’-二(巯基甲硫基)-1,3-二硫杂环戊烷、2,7-二(巯基甲基)-1,4,5,9-四硫杂螺[4,4]壬烷、3,9-二巯基-1,5,7,11-四硫杂螺[5,5]十一烷、以及它们的寡聚物等具有四硫代原碳酸酯骨架的化合物等。

但是,多硫醇化合物并不限定于以上举出的各化合物。另外,以上举出的各化合物可以单独使用,也可以2种以上混合使用。

以上举出的化合物中,特别优选使用由1,2-双[(2-巯基乙基)硫代]-3-巯基丙烷、双(巯基甲基)-3,6,9-三硫杂-1,11-十一烷二硫醇、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、1,1,3,3-四(巯基甲硫基)丙烷及2-巯基乙醇构成的组中的至少1种多硫醇化合物。

优选的,光学树脂的制备方法是在聚合催化剂的存在下进行的,所述聚合催化剂优选为有机锡类化合物,可举出二丁基二氯化锡、二甲基二氯化锡等二烷基卤化锡(dialkyltin halide)类;二甲基二乙酸锡、二丁基二辛酸锡、二丁基二月桂酸锡等二烷基二羧酸锡类。

另外,根据目的,在所述的光学树脂的制备方法中,任选的添加扩链剂、交联剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、油溶染料、填充剂、脱模剂等各种助剂。

由聚氨酯类树脂形成的光学材料通常采用注塑聚合制造。具体而言,将多硫醇化合物和异氰酸酯化合物混合,任选的加入合适的助剂。必要时采用适当的方法将此混合液(聚合性组合物)脱泡后,注入光学材料用注塑模中,通常将其缓缓地从低温加热至高温,使其聚合。然后,经脱模得到光学材料。

一种本发明所述的光学树脂制成的透镜。

本发明的技术方案具有以下有益效果:

根据本发明,通过向苯二亚甲基二异氰酸酯组合物中添加20-2000ppm的化合物a,可使苯二亚甲基二异氰酸酯组合物在所用盛装容器每周开口接触空气2min条件下,稳定储存6个月以上,且采用该异氰酸酯制备的光学树脂镜片光学形变及白浊发生率均小于等于1%。

本发明的光学材料的特征在于光学变形或白浊非常少。即本发明的光学材料的特征在于各特性优异、且能够成品率良好地进行制造。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明予以进一步的说明,但并不因此而限制本发明。

本发明所述光学材料是以多硫醇化合物和异氰酸酯化合物在催化剂作用下发生聚合,此外还需添加必要的内脱模剂、UV吸收剂等成分。透镜是将上述聚合物注入透镜模具中,聚合进行制造。

苯二甲基二异氰酸酯中的化合物a、b和脲通过液相色谱进行定性定量分析;

仪器:Agilent 1260;色谱柱:Agilent Extend C18 RRHD 2.1×100mm 1.8μm;柱温:40℃;流速:0.2ml/min;流动相:A:纯水,B:纯乙腈;进样量:20μL;检测波长:210nm。

光学形变发生率:光学形变是指由于树脂组成不同等导致局部与周围正常折射率不同的现象。在高压汞灯下目视观察100片透镜,确认有条纹状的透镜判定为有光学形变的透镜,计算光学形变发生率。

白浊发生率:在高压汞灯下目视观察100片透镜,确认混浊的透镜判定为有白浊的透镜,计算白浊发生率。

实施例1

制备间苯二亚甲基二异氰酸酯

成盐工序:

使用具备回流冷凝管、搅拌叶片、温度计、氯化氢气体导入管、光气导入管、原料槽、原料装入泵的带有压力调节器的高压釜(反应器),将1360g间苯二甲胺溶于12240g邻二氯苯中,以1000L/h速率通入氯化氢气体,进行成盐反应,控制温度<30℃,成盐完成后,得到乳白色浆料。

光气化工序

接下来,将上述盐酸盐升温至150℃,以500L/h速率从光气导入管导入光气,进行光化反应,未反应的光气经冷凝回收后,进入碱洗系统破坏,一边保持温度,一边进行8小时反应。反应结束后,向反应器内吹入氮气,由此,将未反应光气及氯化氢气体除去。而后,对反应液进行过滤,将未反应盐酸盐0.8kg(干燥重量)去除。

脱溶剂脱焦油工序

对得到的滤液采用韦氏蒸馏柱脱溶剂,压力30kpa,塔釜温度110℃,溶剂脱除完成后,将压力降为100pa,塔釜温度升至140℃,进行焦油脱除,蒸出馏分得到间苯二亚甲基二异氰酸酯中间产品。

精馏工序

接下来,使用内径20mm,长度1500mm的内部填充规则填充物的玻璃精馏塔,对所得的间苯二亚甲基二异氰酸酯中间产品进行精馏,用预热器将间苯二亚甲基二异氰酸酯粗产品预热至120℃,然后从精馏塔中部进料,塔顶操作压力绝压100pa,塔底再沸器温度155℃,此时塔顶温度120℃,回流比控制在10:1,到达稳定状态后,从塔顶采出产品。

化合物b制备

取1.88质量份1,3-XDI和0.94质量份苯酚,在25℃下反应3h,产生固体,抽滤分离,采用正己烷洗涤,得到固体为化合物b。IR(ATR cm-1):3308、1702、1524、1488、1202。核磁数据1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.20(b,0.5H),7.45-7.42(m,3H),7.31-7.04(m,6H),4.52(s,2H),4.33(s,2H);13C NMR(100MHz,CDCl3):δ154.8,151.0,138.7,137.5,129.4,127.1,126.1,125.4,121.6,46.4,45.3.

化合物a制备

取2.82质量份上述化合物b和3.76质量份1,3-XDI,加入0.5%质量份二月桂酸二丁基锡催化剂,60℃搅拌2h,产生固体,抽滤分离,正己烷洗涤得到化合物a。IR(ATR cm-1):3403、1742、1534、1488、1250。核磁数据1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.45-7.42(m,3H),7.30-7.25(m,5H),7.17-7.04(m,5H),5.45(s,2H),4.64(s,4H);13C NMR(100MHz,CDCl3):δ154.7,151.0,139.3、138.7,137.5,129.4,127.1,126.1,125.4,121.6,54.9,54.6,48.1.

镜片制备

在25℃下使52g上述1,3-XDI、0.015g二丁基二氯化锡作为催化剂、0.10g酸性磷酸酯(Stepan公司、商品名Zelec UN)、0.05g紫外线吸收剂(共同药品社制、商品名BioSorb583)混合溶解。然后,加入48g1,2-双[(2-巯基乙基)硫代]-3-巯基丙烷,将其混合,形成混合均匀液(聚合性组合物)。将此混合均匀液在600Pa下脱泡1小时后,用1μm PTFE(聚四氟乙烯)过滤器过滤。然后,注入到由直径75mm、4D玻璃模具和胶带构成的透镜用注塑模中。将此注塑模放入烘箱中,在40℃下保持2小时,经4小时使其升温至50℃保持2小时,经3小时使其升温至60℃保持2小时。再经3小时使其升温至70℃保持2小时,经3小时使其升温至100℃,然后经1小时使其升温至130℃保持2小时。聚合结束后,从烘箱中取出注塑模,脱模,得到透镜。再将所得透镜于120℃下退火3小时。按照同样的方法制作100片透镜,计算波筋发生率、白浊发生率。

条件及结果如表1所示。

实施例2-6及对比例1-6

参照表1的用量,向1,3-XDI中分别添加化合物a和化合物b。之后保存在1000mL铝瓶中,组合物占95%体积,氮气保护,在20℃储存,每隔一周开口接触空气一次,开口时间2min,测定色号,目视浑浊情况。

另外,按照实施例1的方法分别制备镜片并测试产品性能。

条件及结果如表1所示。

表1实施例1-6及对比例1-6条件及结果

由上述数据可知采用通过向苯二亚甲基二异氰酸酯中添加20-2000ppm的化合物a可使苯二亚甲基二异氰酸酯组合物稳定性提高,每周接触空气也能储存6个月以上,且采用该异氰酸酯制备的光学树脂镜片光学形变及白浊发生率均小于等于1%。

本发明的苯二亚甲基二异氰酸酯组合物及聚合性组合物例如可合适地作为聚氨酯原料等各种工业原料使用。本发明的树脂例如可合适地作为涂覆材料(涂料、粘接剂)、弹性体、泡沫、光学材料等各种工业制品使用。

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