具有改善的颜色的光学材料的制作方法

本发明涉及用于眼科镜片的聚合物和可聚合组合物的领域。
背景技术：
：阳光包含多种可见光线和不可见光线，这些光线可以具有一系列效应。红色、橙色、黄色、绿色和蓝色光线的光线以及这些颜色中的每种颜色的许多色调组合地产生“白光”或阳光。各个射线的能量和波长不同，并且光线能量与波长之间呈负相关。可见光色谱的红色端的光线能量低并且具有长波长。有色光谱的蓝色端的光线能量高并且具有短波长。阳光是蓝光的主要来源，然而，人造光源(包括荧光灯和led屏)大大促进了蓝光暴露。最值得注意的是，计算机、电子笔记本、智能手机和其他数字设备的显示屏发出显著量的蓝光。实验室研究表明，对蓝光的过多暴露可能会损害视网膜中的光敏细胞。这导致类似于黄斑变性的变化的变化，这些变化可能导致永久性视力丧失。眼科镜片制造商已经实施了蓝光截止镜片，以便过滤和减少视网膜对某些蓝光的暴露。将蓝光截止元件结合到眼科镜片中显著增加了黄度，即一种与老化和朦胧镜片相关的性质。降低黄度的一种方式是使用上蓝剂作为添加剂，这有助于将镜片颜色平衡至更中性的颜色。在由烯丙基基质如制成的眼科镜片中，将聚合引发剂用于聚合镜片材料。传统使用的过氧化物引发剂与添加剂反应并且可能使它们降解。如果镜片材料包含上蓝染料，则引发剂可能降解染料并且降低染料对镜片进行颜色平衡的能力。上蓝颜料颗粒是染料的抗降解替代品，然而，固体颜料颗粒可以漫射光并且降低镜片的清晰度。工业上需要不降解添加剂并且改善镜片颜色而不损害其清晰度的催化剂。技术实现要素：发明人已经发现，用反应性较低的过氧化物聚合引发剂代替传统使用的相对较具反应性的过氧化碳酸二异丙酯(ipp)引发剂使得颜色平衡染料的包含几乎没有引发剂诱导的降解风险。本发明披露的聚合引发剂展现出与传统使用的引发剂可比较的机械特性，例如聚合能力。不希望受理论约束，据信与传统使用的聚合引发剂中的双过氧化碳酸酯基团相比，包含单个过氧化碳酸酯官能团会削弱引发剂的染料降解能力。在一些实施例中，使用本文披露的聚合引发剂的镜片可以掺入颜色平衡染料以用于改善光学特性，包括雾度和黄色指数。在一些实施例中，可聚合组合物包含至少一种烯丙基单体或低聚物、至少一种适于引发所述烯丙基单体或低聚物的聚合的催化剂、至少一种uv吸收剂、和至少一种染料。在一些实施例中，烯丙基单体或低聚物是带有至少两个烯丙基官能团的可聚合分子。在一些方面，该烯丙基单体是乙二醇双(烯丙基碳酸酯)、二甘醇双(烯丙基碳酸酯)、或其混合物。在一些实施例中，该烯丙基低聚物是二甘醇双(烯丙基碳酸酯)、乙二醇双(烯丙基碳酸酯)、或其混合物的低聚物。在一些方面，该可聚合组合物是用于制造眼科镜片。基于该组合物的总重量，该至少一种烯丙基单体或低聚物的存在量的范围可以是按重量计从20％至99.5％、特别地从50％至99.5％、更特别地从80％至99.5％、甚至更特别地按重量计从90％至99.5％。在一些方面，该至少一种催化剂具有式r1-o-o-c(＝o)-o-r2(称为烷基过氧化烷基碳酸酯)或r1-o-o-c(＝o)-r2(称为过氧化酯)，其中r1和r2各自独立地是具有从1至12个碳原子的烷基链或具有从5至30个碳原子的直链或支链聚醚。在一些实施例中，该催化剂的一条或多条烷基链是饱和烷基链。在一些实施例中，该催化剂烷基链具有从3至8个碳原子。在一些实施例中，该聚醚是多价聚醚并且与多个烷基过氧化烷基碳酸酯基团或与多个过氧化酯基团结合，其中r1优选与2、3或4个烷基过氧化烷基碳酸酯基团或与2、3或4个过氧化酯基团结合。在其他实施例中，该催化剂包含与多个烷基过氧化碳酸酯基团或与多个过氧化酯基团结合的多价聚醚r1或r2，其中r1或r2优选与2、3或4个烷基过氧化碳酸酯基团或与2、3或4个过氧化酯基团结合。在一个具体实施例中，r2是与2、3或4个过氧化酯基团结合的多价聚醚。在一些实施例中，该催化剂是：叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯(tert-butylperoxy2-ethylhexylcarbonate)(tbec)、叔丁基过氧化异丙基碳酸酯(tert-butylperoxyisopropylcarbonate)(tbic)、或叔戊基过氧化2-乙基基碳酸己酯(tert-amylperoxy2-ethylhexylcarbonate)(taec)。在一个具体实施例中，该至少一种uv吸收剂是苯并三唑、二苯甲酮、三嗪、草酰苯胺(oxalanilide)、或其混合物。术语uv吸收剂和蓝光截止剂在本文中可互换使用。在一些方面，该uv吸收剂是具有以下结构的二苯甲酮：其中r3和r4各自独立地是h或具有从1至12个碳原子的烷基链。在一些实施例中，r3和r4各自是h(2，2′，4，4′-四羟基二苯甲酮，来自西普洛化成株式会社(shiprokasei)的seesorb106)或甲基(2，2′-二羟基-4，4′-二甲氧基二苯甲酮，来自西普洛化成株式会社的seesorb107)。在一些方面，该uv吸收剂是苯并三唑吸收剂。合适的苯并三唑吸收剂是辛基-3-[3-叔丁基-4-羟基-5-(5-氯-2h-苯并三唑-2-基)苯基]丙酸酯和/或2-乙基己基-3-[3-叔丁基-4-羟基-5-(5-氯-2h-苯并三唑-2-基)苯基]丙酸酯(来自的永光化学公司(everlightchemical)的eversorb109)。在一些实施例中，uv吸收剂是至少部分地阻断具有范围为从280至450nm的波长的光的分子。吸收uv光的化合物经常掺入到眼科镜片中以便减少或防止uv光到达视网膜。该uv吸收剂优选能够至少部分地阻挡具有短于400nm的波长、优选最高至380nm的uv波长的光，但是还具有延伸至可见蓝光范围(380-460nm)的吸收光谱。该uv吸收剂的存在量的范围可以是该可聚合组合物的重量的从0.05％至3％、优选从0.1％至2.5％、更优选从0.15％至2％。在一些实施例中，可聚合组合物包含至少一种染料，其量的范围为该可聚合组合物的从1至100ppm(百万分率)。可以选择该至少一种染料的量和/或种类以平衡通过由该可聚合组合物产生的光学制品的光的颜色。可以选择该至少一种染料的量和/或种类以赋予光学制品颜色或色调。该至少一种染料可以选自偶氮染料、聚亚甲基染料、芳基亚甲基染料、多烯染料、蒽二酮(anthracinedione)染料、吡唑啉酮染料、蒽醌染料、异吲哚啉酮染料、氨基普啉酮(auinophtalone)染料、萘二胺染料、以及羰基染料。此类染料的具体实例包括在颜色索引(colorindex)中定义的那些，例如溶剂蓝128、溶剂红195和溶剂紫59。本披露的一些方面涉及一种用于产生眼科镜片的方法，该方法包括聚合可聚合组合物，该可聚合组合物包含至少一种烯丙基单体或低聚物、至少一种适于引发所述烯丙基单体或低聚物的聚合的催化剂、至少一种uv吸收剂、和至少一种染料。在一些方面，通过聚合可聚合组合物获得眼科镜片，该可聚合组合物包含至少一种烯丙基单体或低聚物、至少一种适于引发所述烯丙基单体或低聚物的聚合的催化剂、至少一种uv吸收剂、和至少一种染料。通过聚合本文披露的可聚合组合物获得的眼科镜片可以具有小于5、优选小于4的黄色指数。黄色指数(yi)是根据astmd1003来自三色激励值(x，y，z)的比色计算。在一些方面，通过聚合本文披露的可聚合组合物获得的眼科镜片具有小于0.5％、优选小于0.4％、更优选小于0.3％的雾度值。在一些方面，通过聚合本文披露的可聚合组合物获得的眼科镜片具有小于410nm、优选小于405nm的光截止值。光截止值被定义为镜片的透射率小于或等于1％的最高波长。在一些方面，可聚合组合物可以包含至少一种颜料。颜料由色彩颜料制造商协会(colorpigmentmanufacturersassociation)定义为有色、黑色、白色或荧光微粒状有机或无机固体，这些固体通常不溶于其所掺入的载体或基质并且在物理上和化学上基本上不受其所掺入的载体或基材的影响。颜料通过选择性吸收和/或散射光来改变外观。颜料通常分散在载体或基质中以便如例如在制造油墨、油漆、塑料或其他聚合物材料中的应用。颜料在整个着色过程中保持晶体或微粒结构。在一些方面，可聚合组合物可以包含至少一种染料。染料由染料与有机颜料制造商生态学与毒物学协会(ecologicalandtoxicologicalassociationofdyesandorganicpigmentmanufacturers)定义为有色或荧光有机分子，这些分子通过选择性吸收光赋予基质颜色。染料是可溶的和/或经受应用过程，该应用过程至少暂时地通过吸收、溶解和机械保留、或通过离子或共价化学键破坏任何晶体结构。在一些方面，可聚合组合物可以进一步包含至少一种表面活性剂。表面活性剂是降低表面张力的化合物，并且可以充当洗涤剂、润湿剂、乳化剂、发泡剂和分散剂。表面活性剂可以是非离子的、离子的(阳性的或阴性的)、或两性离子的。在一些实施例中，表面活性剂是聚醚改性的硅氧烷。该可聚合组合物可以包含其他添加剂，如抗氧化剂、热稳定剂、光稳定剂和/或光学增白剂，以便产生颜色一致的镜片。“眼科镜片”是即被适配为用于安装在眼镜中的镜片，其功能是保护眼睛和/或矫正视力。该镜片可以是无焦点、单焦点、双焦点、三焦点或渐变镜片。该眼科镜片可以是矫正型的或非矫正型的。其中将安装眼科镜片的眼镜可以是包括两个不同眼科镜片(一个用于右眼且一个用于左眼)的传统框架，或像面罩、遮目镜、头盔瞄准具或护目镜，其中一个眼科镜片同时面向右眼和左眼。眼科镜片可以生产为具有呈圆形的传统几何形状或者可以生产为配合于预期框架。雾度是在穿过试样中因前向散射而偏离入射束的透射光的百分比。雾度是根据astmd1003.00通过光透射测量来测量的，该astmd1003.00通过引用整体并入本文。所有对“雾度”值的引用均是根据该标准测量的。低值是低“雾度”的测量值。随着雾度增加，发生对比度损失直到不能看到物体。“可聚合组合物”可以包括可热聚合的组合物、可光聚合的组合物、或其混合物。可热聚合的组合物是在暴露于升高的温度时发生聚合的组合物。可光聚合的组合物是在暴露于光化辐射时发生聚合的组合物，该光化辐射包括但不限于uv、可见光、ir、微波等。如本文所用，聚合(polymerizing)或聚合(polymerization)是指导致一种或多种单体或低聚物彼此键合形成聚合物的化学反应。任何所披露的组合物和/或方法的任何实施例可以由任何所描述的要素和/或特征和/或步骤组成或基本上由其组成-而不是包含/包括/含有/具有任何所描述的要素和/或特征和/或步骤。因此，在任何权利要求中，术语“由…组成”或“基本上由…组成”可以代替以上所述的任何开放式连系动词，以便从否则使用开放式连系动词将是的范围改变给定权利要求的范围。术语“基本上”及其变型被定义为在很大程度上但不一定完全是如本领域普通技术人员所理解的指定的内容，并且在一个非限制性实施例中基本上是指在10％以内、在5％以内、在1％以内、或在0.5％以内的范围。术语“约”或“近似”或“基本上不变”定义为接近于本领域普通技术人员所理解的，并且在一个非限制性实施例中，这些术语被定义为在10％以内、优选在5％以内、更优选在1％以内、并且最优选在0.5％以内。当与权利要求和/或说明书中的术语“包含”结合使用时，使用词语“一(a或an)”可以是指“一个”，但也符合“一个或多个”、“至少一个”以及“一个或多于一个”的含义。如本说明书和一个或多个权利要求中所用，词语“包含(comprising)”(以及包含的任何形式，如“包含(comprise)”和“包含(comprises)”)、“具有(having)”(以及具有的任何形式，如“具有(have)”和“具有(has)”)、“包括(including)”(以及包括的任何形式，如“包括(includes)”和“包括(include)”)或“含有(containing)”(以及含有的任何形式，如“含有(contains)”和“含有(contain)”)是包含性的或开放式的并且不排除额外的、未被描述的要素或方法步骤。用于其用途的组合物和方法可以“包含贯穿说明书披露的任何成分或步骤”、“基本上由其组成”或“由其组成”。关于过渡短语“基本上由...组成”，在一个非限制性方面，在本说明书中披露的组合物和方法的基础且新颖的特征包括组合物降低聚合引发剂诱导的染料分子降解的能力。本发明的其他目的、特征和优点将从下面的详细描述中变得清楚。然而，应当理解，详细描述和实例，虽然指明本发明的具体实施例，但仍仅通过说明的方式给出。另外，预期本发明的精神和范围内的变化和修改对于本领域技术人员而言将从此详细描述中变得清楚。附图说明图1是针对一系列蓝光截止剂比较蓝光截止性能与黄色指数成本的图。具体实施方式参考附图中所示并在下面的描述中详述的非限制性实施例，更全面地解释了各个特征和有利的细节。然而，应当理解，详细描述和具体实例，虽然指明实施例，但仍仅通过说明的方式而不是限制的方式给出。根据本披露，各种替代、修改、添加和/或重排对于本领域普通技术人员将是明显的。在下面的描述中，提供了许多具体细节以提供对所披露的实施例的透彻理解。然而，相关领域的普通技术人员将认识到，可以在没有一个或多个具体细节的情况下或者用其他方法、组分、材料等实施本发明。在其他情况下，并未示出或详细描述众所周知的结构、材料或操作，以避免模糊本发明的各方面。本文披露的可聚合组合物使用可聚合引发剂，该可聚合引发剂与传统使用的烯丙基单体聚合引发剂(例如ipp)相比具有降低的染料降解能力。所披露的引发剂保持催化聚合的有效性，同时展现出很少或没有的染料降解。因此，所披露的可聚合组合物能够使用颜色平衡染料，而使染料降解的风险最小化。如本文所用，术语“饱和的”意指如此改性的化合物或基团不具有碳-碳双键且不具有碳-碳三键，除下面特别提出的之外。该术语不排除碳-杂原子多键，例如碳氧双键或碳氮双键。此外，它不排除可能作为酮-烯醇互变异构或亚胺/烯胺互变异构的一部分出现的碳-碳双键。脂族化合物/基团可以是饱和的，即通过单键连接(烷烃/烷基)、或不饱和的，即具有一个或多个双键(烯烃/烯基)或具有一个或多个三键(炔烃/炔基)。当没有与“取代的”修饰词一起使用时，术语“烷基”是指以碳原子作为连接点、具有直链或支链的、环的、环状的或非环状的结构且没有除碳和氢之外的原子的单价饱和脂族基团。因此，如本文所用，环烷基是烷基的子组。基团-ch3(me)、-ch2ch3(et)、-ch2ch2ch3(n-pr)、-ch(ch3)2(异-pr)、-ch(ch2)2(环丙基)、-ch2ch2ch2ch3(n-bu)、-ch(ch3)ch2ch3(仲丁基)、-ch2ch(ch3)2(异丁基)、-c(ch3)3(叔丁基)、-ch2c(ch3)3(新戊基)、-ch2ch(c2h5)ch2ch2ch2ch3(2-乙基己基)、环丁基、环戊基、环己基、和环己基甲基是烷基基团的非限制性实例。术语“聚醚”是指具有两个或更多个氧原子(聚)的官能团，其中每个氧原子与两个烷基碳结合(醚)。在一些实施例中，聚醚可以通过多元醇与两种或更多种环氧烷的聚合获得。聚醚可以是直链或支链的。聚醚基团的非限制性实例是环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷的聚合物或共聚物。其他合适的聚醚基团通过多元醇与环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷或其混合物的反应获得。多元醇的非限制性实例是三羟甲基丙烷、季戊四醇。当这些术语中的任一个与“取代的”修饰词一起使用时，一个或多个氢原子已独立地被-oh、-f、-cl、-br、-i、-nh2、-no2、-co2h、-co2ch3、-cn、-sh、-och3、-och2ch3、-och2ch2oh、–c(o)ch3、-nc(o)ch3、-n(ch3)2、–c(o)nh2、–oc(o)ch3、–s(o)2nh2或咪唑啉酮置换。以下基团是取代的烷基基团的非限制性实例：-ch2oh、-ch2cl、-cf3、-ch2cn、-ch2c(o)oh、-ch2c(o)och3、-ch2c(o)nh2、-ch2c(o)ch3、-ch2och3、-ch2oc(o)ch3、-ch2nh2、-ch2n(ch3)2和ch2ch2cl。实例聚合组合物的制备下面描述的可聚合组合物包含至少一种烯丙基单体、蓝光截止剂和至少一种颜色平衡材料与过氧化物引发剂的组合。在一些实例中包含另外的添加剂。通过称量成分并且将其在烧杯中混合来产生每种可聚合组合物。首先混合(烯丙基单体1)、任选的(烯丙基单体2，如u.s.7，214，754中所披露的)和任选的表面活性剂。一旦均匀，然后就添加蓝光截止剂并且再次混合烧杯内容物直至蓝光截止剂完全溶解。然后引入颜色平衡材料(c.i.颜料紫15，bl-1)或染料组合(溶剂红195/溶剂蓝128或溶剂紫56/溶剂蓝128)。最后，添加引发剂(ipp或tbic)，并且将混合物充分搅拌、脱气并且过滤。表1可聚合组合物制备实例i-1i-2i-3c-4c-5i-6cr-39(烯丙基单体1)99.294.292.294.594.594.2cr-39e(烯丙基单体2)2.02.0kf-353a(释放剂)0.10.10.10.1seesorb107(uv吸收剂)0.30.30.30.30.30.3tbic(引发剂)0.40.40.40.4ipp(对照引发剂)3.213.21溶剂紫59(颜色平衡染料，在cr-39中0.01％)1.5溶剂红195(颜色平衡染料，在cr-39中0.01％)2.53.5溶剂蓝128(颜色平衡染料，在cr-39中0.01％)2.53.53.5bl-1(颜色平衡颜料，在cr-39中1％)1.5总计100100100100100100浇注和聚合使用清洁的注射器将模具填充有可聚合组合物。在受调节的电烘箱中进行聚合，在该烘箱中在15小时内将温度从45℃逐渐增加至130℃，然后保持恒定在130℃下持续6小时。镜片表征测量以下参数(全部在具有2mm厚度中心的平光镜片上)：1.光截止值：透射率低于1％的最高波长2.蓝光截止率：通过眼科镜片的在420-450nm范围内的平均透射率tmb测量3.黄色指数(yi)：根据astmd1003标准来自三色激励值(x，y，z)的比色计算4.雾度：根据astmd1003-00使用hazeguardxl-211测量结果实例c-4和c-5使用过氧化二碳酸二异丙酯(ipp)，一种相对较具反应性的聚合引发剂，该聚合引发剂已经显示出降解染料并对颜色平衡和镜片清晰度产生负面影响。如表2中所描绘，实例4-c展现出高雾度，该高雾度由上蓝颜料诱导的光散射造成。表2结果为了消除ipp诱导的颜色平衡添加剂降解或颜料诱导的光散射，实例c-5不含着色材料。由于缺乏颜色平衡材料，实例c-5展现出显著高于其他实例的黄色指数(yi)。实例i-1包含引发剂tbic、蓝光截止剂(seesorb107)，并且不含上蓝剂。使用蓝光截止剂以达到85％的tmb。实例i-1展现出0.19％的低雾度值，然而，由于缺少上蓝剂，黄色指数高达4.8。相比之下，实例c-4使用颜色平衡颜料并且展现出3.3的相对较低的黄色指数，但展现出0.61％的高雾度值。实例i-2包含引发剂tbic、蓝光截止剂和上蓝剂。如表2中所展示，由于包含平衡颜色的上蓝剂，实例i-2展现出3.61的低黄色指数。重要的是，实例i-2展现出0.21％的低雾度值。尽管包含可能被苛刻的聚合引发剂降解的颜色平衡染料分子，但实例i-2展示出低雾度。本文披露的相对较温和的聚合引发剂允许使用颜色平衡染料以提供表现出低雾度和低黄色指数的优异组合的镜片。实例i-3和i-6展示出使用其他颜色平衡染料的可比较结果：低雾度与黄色指数之间的良好平衡。在没有颜色平衡剂的情况下，评价了许多蓝色截止剂的蓝色截止性能与黄色指数。如图1中所描绘的(用ipp或tbic引发剂获得)，蓝光截止剂seesorb107(一种二苯甲酮)在最低的黄色指数成本下展示出最低的tmb(蓝光截止性能的量度)。与标准uv吸收剂如seesorb709或tinogardtl相比，eversorb109和seesorb106展示出tmb与黄色指数之间的良好平衡，但不能提供低于85％的tmb值。其他uv吸收剂如eversorb74或eversorb81(两者均为苯并三唑类型)能够提供低的tmb值(低于85％)，但具有高得多的黄色指数。镜片实例i-2、i-3和i-6使用性能最佳的uv吸收剂和颜色平衡剂以及本发明的受权利要求保护的催化剂。总之，本文披露的相对较温和的聚合引发剂展现出降低的颜色平衡染料降解。聚合引发剂允许将蓝光截止剂与颜色平衡染料组合使用，以提供表现出蓝光截止性能、低雾度和低黄色指数的优异组合的镜片。权利要求不应被解释为包括装置加功能的或步骤加功能的限定，除非这样的限定在给定权利要求中分别使用短语“用于…的装置”或“用于…的步骤”明确地被叙述。当前第1页12