一种超支化聚氨酯乙烯基醚的光致变色组合物、制品及制备方法与流程

1.本发明属于光学膜领域，具体涉及一种超支化聚氨酯乙烯基醚光致变色组合物、制品及制备方法，主要应用于变色眼镜及变色膜的生产与加工。


背景技术：

2.目前市面上的变色眼镜分为两种，一种是基材变色，是将光致变色粉溶解在树脂或单体里，然后浇筑在模具里，高温固化成型。该工艺存在以下几个缺陷：1)变色时出现变色深度深浅不一，容易出现熊猫眼的视觉，给客户带来极其不好的视觉体验；2)在制备半成品时，很多变色粉在半成品抛光研磨时被浪费掉，造成极大的成本负担；3)由于原材料限制，该工艺只能制备1.56和1.61镜片，无法制备1.67或1.71高附加值镜片。
3.涂层变色技术，是镜片已经固化好，在表面涂一层可以变色的涂层，在一定条件下固化成膜的工艺。该工艺完美的解决了基材变色技术的三个缺陷。但是由于该工艺的开发难度较大，研发周期较长，工艺要求苛刻，该技术一直被国外巨头依视路垄断。国内眼镜生产企业通过多年模仿依视路的涂层变色技术，该技术模仿程度已经达到80％，该涂层变色技术为热固技术，是将涂层变色液涂布在镜片基材上，在120℃左右的温度下加热2小时固化成膜。该技术耗时长、能耗高、生产效率和产品合格率低。国内多家眼镜生产企业尝试研发涂层变色光固技术，均以失败告终。主要原因是因为光致变色粉具有一定的寿命，在辐射光强较大的紫外光下，会出现发黄，甚至失去退变色能力的情况。


技术实现要素：

4.本发明的目的首先是提供一种超支化聚氨酯乙烯基醚光致变色组合物，这种光致变色组合物可以有效解决紫外光对光致变色粉的伤害问题，用于光学制品，可以大大缩短涂层变色眼镜的生产时间，提高产品合格率，降低成本。
5.具体技术方案：超支化聚氨酯乙烯基醚光致变色组合物，按照如下步骤获得，所需各种物质按重量份计：
6.[0007][0008]
向多元醇中加入二异氰酸酯、有机溶剂和催化剂，持续搅拌均匀，再加入三元醇，搅拌均匀后再加入四元醇，测试nco含量，达到1％～5％后加入阻聚剂和4
‑
羟丁基乙烯基醚，再加入光致变色染料、流平剂、消泡剂、紫外光吸收剂、抗氧剂、硫醇，得到超支化聚氨酯乙烯基醚的光致变色组合物。
[0009]
作为本发明的第二个方面，提供一种上述超支化聚氨酯乙烯基醚光致变色组合物的制备方法，各组分用量按照上述所述的重量份，包括如下步骤：
[0010]
s1:将多元醇在120～150℃下真空脱水1～3小时后降温至60℃以下，先加入二异氰酸酯、有机溶剂和催化剂，持续搅拌升温至70～85℃，保温搅拌2～3小时；
[0011]
s2:降温至55～65℃，缓慢滴加入三元醇，滴加完毕后升温至70～85℃保温搅拌2～3小时；
[0012]
s3:降温至55～65℃，缓慢滴加入四元醇，滴加完毕后升温至70～85℃保温搅拌2～3小时；
[0013]
s4:测试nco含量，达到1％～5％后加入阻聚剂和4
‑
羟丁基乙烯基醚,75～85℃保温搅拌1.5～2小时；
[0014]
s5:加入光致变色染料，85～95℃保温搅拌1～2小时；
[0015]
s6:依次加入流平剂、消泡剂、紫外光吸收剂、抗氧剂、硫醇，65～75℃保温搅拌1～2小时，得到超支化聚氨酯乙烯基醚的光致变色组合物。
[0016]
作为本发明的第三个方面，提供一种包含上述超支化聚氨酯乙烯基醚光致变色组合物的制品的制备方法，还包括以下步骤：
[0017]
将上述得到的超支化聚氨酯乙烯基醚光致变色组合物均匀旋涂于基底材料上，经过红外灯辐射2～3min，再在80～150kv电压条件下，30～80kgy辐射量下，经过eb辐射固化形成薄膜，得到含超支化聚氨酯乙烯基醚光致变色组合物的制品。
[0018]
进一步地，所述基底材料为聚碳酸酯材料、聚氨酯材料或聚丙烯酸材料中的任意一种。
[0019]
作为本发明的第四个方面，提供一种制品，是由上述制品的制备方法制成的。
[0020]
其中，所述多元醇为聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚酯多元醇、二元醇或者二元硫醇中的任意一种或者两种以上的组合，优选二元醇；所述二异氰酸酯为二亚甲基苯基二异氰酸酯(xdi)、六甲撑二异氰酸酯(hdi)、二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)、异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)或者4,4'
‑
二环己基甲烷二异氰酸酯(hmdi)中的任意一种或者两种以上的组合；所述有机溶剂为碳酸二甲酯、醋酸乙酯、醋酸乙烯酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种；所述的催化剂为乙基己酸锡、二月桂酸二丁基锡或者辛酸亚锡中的任意一种；所述的三元醇为丙三醇、三羟甲基丙烷、1,2,3
‑
庚三醇或者1,2,3
‑
己三醇中的一种或几种；所述的四元醇为季戊四醇或者聚己内酯四元醇的一种；所述的阻聚剂为对苯二酚、2
‑
叔丁基对苯二酚、甲基对苯二酚、4
‑
甲氧基苯酚中的任意一种；所述的流平剂为所述的流平剂为byk330、byk331、byk325或者byk333中的任意一种或者两种以上的组合；所述的消泡剂为byk053、byk057、byk054或者byk1790中的任意一种或者两种以上的组合；所述的紫外光吸收剂为tinuvin329、tinuvin292、tinuvin312或者tinuvin326中的任意一种；所述的抗氧剂为bht、irganox1010、irganox1076或者irgafos168中的任意一种；所述的硫醇为gdmp、bdmp、tmpmp、petmp的任意一种或者两种以上的组合；所述的光致变色染料为维缦公司的midnight grey、volcanic grey、misty grey的任意一种或者两种以上的组合。
[0021]
本发明的原理是：采用二异氰酸酯与多元醇预聚成低聚物，依次用三元醇、四元醇聚合成超支化结构的聚氨酯预聚物，再用4
‑
羟丁基乙烯基醚封端，得到含有乙烯基醚的超支化聚氨酯，最后与硫醇、光致变色燃料混合成可以辐射固化的组合物。硫醇与碳碳双键的反应属于迈克尔加成反应，应力小，收缩率小，非常柔软，既有利于提升涂层与镜片之间的附着力，又可以提高光致变色染料的变色和褪色速度；最重要的是，该组合物具有良好的抗氧阻聚性能，即使在没有氮气的条件下，也可以实现快速固化，减掉生产线对氮气的需求，可以降低生产成本。
[0022]
本发明的有益效果：通过反复研究调整组合物配方以及电子束辐射固化(eb固化)条件，本发明提供的超支化聚氨酯乙烯基醚的光致变色组合物在eb高能电子束轰击下，碳碳双键打开并产生自由基从而引发交联固化，采用eb固化可以提升双键转化率达到95％，对提高交联密度和提高耐溶剂性能有很大帮助，是制备光致变色涂层的最佳材料之一。
具体实施方式
[0023]
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024]
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0025]
下述实施例采用的化合物的名称(下述化合物均为市售原料)：
[0026]
peg400：聚乙二醇(分子量400)
[0027]
peg600：聚乙二醇(分子量600)
[0028]
peg800：聚乙二醇(分子量800)
[0029]
ppg400:聚丙二醇(分子量400)
[0030]
ppg600:聚丙二醇(分子量600)
[0031]
ppg800：聚丙二醇(分子量800)
[0032]
ipdi:异佛尔酮二异氰酸酯
[0033]
阻聚剂mehq:4
‑
甲氧基苯酚
[0034]
催化剂dbtdl：二月桂酸二丁基锡
[0035]
消泡剂byk1790
[0036]
流平剂byk333
[0037]
紫外光吸收剂巴斯夫tinuvin 329
[0038]
维缦公司光致变色粉midnight grey
[0039]
维缦公司光致变色粉misty grey
[0040]
抗氧剂bht:2，6
‑
二叔丁基对甲酚
[0041]
硫醇：petmp
[0042]
实施例1：
[0043]
实施例1.1：
[0044]
在向容器中加入10g peg400，在120℃下抽真空1h，降温至60℃，加入16.67gipdi、55g醋酸乙酯和0.2gdbtdl，升温至70℃保温搅拌2小时，降温至60℃，缓慢滴加1.02g丙三醇，升温至70℃保温搅拌2小时，降温至60℃，缓慢滴加0.76g季戊四醇，升温至70℃保温搅拌2小时，测试nco含量为2.25％，加入0.02g mehq和5.2g 4
‑
羟丁基乙烯基醚,升温至80℃保温搅拌2小时后加入3.5g midnight grey和3.5g misty grey，升温至90℃保温搅拌1小时，最后加入0.1g byk1790、0.1g byk333、5.46gpetmp、0.02gbht、0.02g tinuvin 329，混合均匀后得到超支化聚氨酯乙烯基醚的光致变色组合物,折射率为1.554。将该光致变色涂层组合物喷涂在pc镜片表面，在800rpm转速下旋转20秒，然后在300w的红外灯辐射2分钟后，经过eb固化，采用电压100kv，剂量30kgy，最后得到pu变色镜片。
[0045]
实施例1.2：
[0046]
在向容器中加入10g peg400，在120℃下抽真空2h，降温至60℃，加入16.67gipdi、55g醋酸乙酯和0.2gdbtdl，升温至70℃保温搅拌2小时，降温至60℃，缓慢滴加1.02g丙三醇，升温至70℃保温搅拌2小时，降温至60℃，缓慢滴加0.76g季戊四醇，升温至70℃保温搅拌2小时，测试nco含量为2.25％，加入0.02g mehq和5.2g 4
‑
羟丁基乙烯基醚,升温至80℃保温搅拌2小时后加入3.5g midnight grey和3.5g misty grey，升温至90℃保温搅拌1小时，最后加入0.1g byk1790、0.1g byk333、5.46gpetmp、0.02gbht、0.02g tinuvin 329，混合均匀后得到超支化聚氨酯乙烯基醚的光致变色组合物,折射率为1.554。将该光致变色涂层组合物喷涂在pc镜片表面，在800rpm转速下旋转20秒，然后在300w的红外灯辐射2分钟后，经过eb固化，采用电压120kv，剂量50kgy，最后得到pu变色镜片。
[0047]
实施例2：
[0048]
实施例2.1：
[0049]
向容器中加入10g peg600，在120℃下抽真空1h，降温至60℃，加入16.67g ipdi、51.2g醋酸乙酯和0.2g dbtdl，升温至70℃保温搅拌2小时，降温至60℃，缓慢滴加1.19g丙三醇，升温至70℃保温搅拌2小时，降温至60℃，缓慢滴加0.66季戊四醇，升温至70℃保温搅
拌2小时，测试nco含量为3.0％，加入0.02g mehq和6.79g 4
‑
羟丁基乙烯基醚,升温至80℃保温搅拌2小时后加入3.5g midnight grey和3.5g misty grey，升温至90℃保温搅拌1小时，最后加入0.1g byk1790、0.1g byk333、6.5gpetmp、0.02gbht、0.02g tinuvin 329，混合均匀后得到超支化聚氨酯乙烯基醚的光致变色组合物,折射率为1.554。将该光致变色涂层组合物喷涂在pc镜片表面，在800rpm转速下旋转20秒，然后在300w的红外灯辐射2分钟后，经过eb固化，采用电压100kv，剂量30kgy，最后得到pu变色镜片。
[0050]
实施例2.2：
[0051]
向容器中加入10g peg600，在120℃下抽真空2h，降温至60℃，加入16.67g的ipdi、51.2g醋酸乙酯和0.2gdbtdl，升温至70℃保温搅拌2小时，降温至60℃，缓慢滴加1.19g丙三醇，升温至70℃保温搅拌2小时，降温至60℃，缓慢滴加0.66季戊四醇，升温至70℃保温搅拌2小时，测试nco含量为3.0％，加入0.02g mehq和6.79g 4
‑
羟丁基乙烯基醚,升温至80℃保温搅拌2小时后加入3.5g midnight grey和3.5g misty grey，升温至90℃保温搅拌1小时，最后加入0.1g byk1790、0.1g byk333、6.5gpetmp、0.02gbht、0.02g tinuvin 329，混合均匀后得到超支化聚氨酯乙烯基醚的光致变色组合物,折射率为1.554。将该光致变色涂层组合物喷涂在pc镜片表面，在800rpm转速下旋转20秒，然后在300w的红外灯辐射2分钟后，经过eb固化，采用电压120kv，剂量50kgy，最后得到pu变色镜片。
[0052]
实施例3：
[0053]
实施例3.1：
[0054]
向容器中加入10g peg800，在120℃下抽真空1h，降温至60℃，加入16.67g的ipdi、50.23g醋酸乙酯和0.2gdbtdl，升温至70℃保温搅拌2小时后，降温至60℃，缓慢滴加1.27g丙三醇，升温至70℃保温搅拌2小时后，降温至60℃，缓慢滴加0.94g季戊四醇，升温至70℃保温搅拌2小时，测试nco含量为2.9％，加入0.02g mehq 6.53g 4
‑
羟丁基乙烯基醚,升温至80℃保温搅拌2小时后加入3.5g midnight grey和3.5g misty grey，升温至90℃保温搅拌1小时，最后加入0.1g byk1790、0.1g byk333、7.46g petmp、0.02gbht、0.02g tinuvin 329，混合均匀后得到超支化聚氨酯乙烯基醚的光致变色组合物,折射率为1.554。将该光致变色涂层组合物喷涂在pc镜片表面，在800rpm转速下旋转20秒，然后在300w的红外灯辐射2分钟后，经过eb固化，采用电压100kv，剂量30kgy，最后得到pu变色镜片。
[0055]
实施例3.2：
[0056]
向容器中加入10g peg800，在120℃下抽真空2h，降温至60℃，加入16.67g的ipdi、50.23g醋酸乙酯和0.2g dbtdl，升温至70℃保温搅拌2小时，降温至60℃，缓慢滴加1.27g丙三醇，升温至70℃保温搅拌2小时，降温至60℃，缓慢滴加0.94g季戊四醇，升温至70℃保温搅拌2小时，测试nco含量为2.9％，加入0.02g mehq和6.53g 4
‑
羟丁基乙烯基醚,升温至80℃保温搅拌2小时后加入3.5g midnight grey和3.5g misty grey，升温至90℃保温搅拌1小时，最后加入0.1g byk1790、0.1g byk333、7.46g petmp、0.02gbht、0.02g tinuvin329，混合均匀后得到超支化聚氨酯乙烯基醚的光致变色组合物,折射率为1.554。将该光致变色涂层组合物喷涂在pc镜片表面，在800rpm转速下旋转20秒，然后在300w的红外灯辐射2分钟后，经过eb固化，采用电压120kv，剂量50kgy，最后得到pu变色镜片。
[0057]
实施例4：
[0058]
实施例4.1：
[0059]
向容器中加入10g ppg400，在120℃下抽真空1h，降温至60℃，加入16.67g的ipdi、55g醋酸乙酯和0.2g dbtdl，升温至70℃保温搅拌2小时后，降温至60℃，缓慢滴加1.02g丙三醇，升温至70℃保温搅拌2小时，降温至60℃，缓慢滴加0.76g季戊四醇，升温至70℃保温搅拌2小时，测试nco含量为2.25％，加入0.02g mehq和5.2g 4
‑
羟丁基乙烯基醚,升温至80℃保温搅拌2小时后加入3.5g midnight grey和3.5g misty grey，升温至90℃保温搅拌1小时，最后加入0.1g byk1790、0.1g byk333、5.46gpetmp、0.02gbht、0.02g tinuvin 329，混合均匀后得到超支化聚氨酯乙烯基醚的光致变色组合物,折射率为1.554。将该光致变色涂层组合物喷涂在pc镜片表面，在800rpm转速下旋转20秒，然后在300w的红外灯辐射2分钟后，经过eb固化，采用电压100kv，剂量30kgy，最后得到pu变色镜片。
[0060]
实施例4.2：
[0061]
向容器中加入10g ppg400，在120℃下抽真空1h，降温至60℃，加入16.67g ipdi、55g醋酸乙酯和0.2gdbtdl，升温至70℃保温搅拌2小时，降温至60℃，缓慢滴加1.02g丙三醇，升温至70℃保温搅拌2小时，降温至60℃，缓慢滴加0.76g季戊四醇，升温至70℃保温搅拌2小时，测试nco含量为2.25％，加入0.02gmehq和5.2g 4
‑
羟丁基乙烯基醚,升温至80℃保温搅拌2小时后加入3.5g midnight grey和3.5g misty grey，升温至90℃保温搅拌1小时，最后加入0.1g byk1790、0.1g byk333、5.46gpetmp、0.02gbht、0.02g tinuvin 329，混合均匀后得到超支化聚氨酯乙烯基醚的光致变色组合物,折射率为1.554。将该光致变色涂层组合物喷涂在pc镜片表面，在800rpm转速下旋转20秒，然后在300w的红外灯辐射2分钟后，经过eb固化，采用电压120kv，剂量50kgy，最后得到pu变色镜片。
[0062]
实施例5：
[0063]
实施例5.1：
[0064]
向容器中加入10g ppg600，在120℃下抽真空1h，降温至60℃，加入16.67g的ipdi、51.24g醋酸乙酯和0.2gdbtdl，升温至70℃保温搅拌2小时，降温至60℃，缓慢滴加1.19g丙三醇，升温至70℃保温搅拌2小时，降温至60℃，缓慢滴加0.66季戊四醇，升温至70℃保温搅拌2小时，测试nco含量为3.0％，加入0.02g mehq和6.74g 4
‑
羟丁基乙烯基醚,升温至80℃保温搅拌2小时后加入3.5g midnight grey和3.5g misty grey，升温至90℃保温搅拌1小时，最后加入0.1g byk1790、0.1g byk333、6.5gpetmp、0.02gbht、0.02g tinuvin 329，混合均匀后得到超支化聚氨酯乙烯基醚的光致变色组合物,折射率为1.554。将该光致变色涂层组合物喷涂在pc镜片表面，在800rpm转速下旋转20秒，然后在300w的红外灯辐射2分钟后，经过eb固化，采用电压100kv，剂量30kgy，最后得到pu变色镜片。
[0065]
实施例5.2：
[0066]
向容器中加入10g ppg600，在120℃下抽真空1h，降温至60℃，加入16.67g的ipdi、51.24g醋酸乙酯和0.2gdbtdl，升温至70℃保温搅拌2小时，降温至60℃，缓慢滴加1.19g丙三醇，升温至70℃保温搅拌2小时，降温至60℃，缓慢滴加0.66季戊四醇，升温至70℃保温搅拌2小时，测试nco含量为3.0％，加入0.02g mehq和6.74g 4
‑
羟丁基乙烯基醚,升温至80℃保温搅拌2小时后加入3.5g midnight grey和3.5g misty grey，升温至90℃保温搅拌1小时，最后加入0.1g byk1790、0.1g byk333、6.5gpetmp、0.02gbht、0.02g tinuvin 329，混合均匀后得到超支化聚氨酯乙烯基醚的光致变色组合物,折射率为1.554。将该光致变色涂层组合物喷涂在pc镜片表面，在800rpm转速下旋转20秒，然后在300w的红外灯辐射2分钟后，
经过eb固化，采用电压120kv，剂量50kgy，最后得到pu变色镜片。
[0067]
实施例6：
[0068]
实施例6.1:
[0069]
向容器中加入10g ppg800，在120℃下抽真空1h，降温至60℃，加入16.67g ipdi、50.23g醋酸乙酯和0.2gdbtdl，升温至70℃保温搅拌2小时，降温至60℃，缓慢滴加1.27g丙三醇，升温至70℃保温搅拌2小时，降温至60℃，缓慢滴加0.94g季戊四醇，升温至70℃保温搅拌2小时，测试nco含量为2.9％，加入0.02g mehq和6.53g 4
‑
羟丁基乙烯基醚,升温至80℃保温搅拌2小时后加入3.5g midnight grey和3.5g misty grey，升温至90℃保温搅拌1小时，最后加入0.1g byk1790、0.1g byk333、7.46g petmp、0.02gbht、0.02g tinuvin 329，混合均匀后得到超支化聚氨酯乙烯基醚的光致变组合物,折射率为1.554。将该光致变色涂层组合物喷涂在pc镜片表面，在800rpm转速下旋转20秒，然后在300w的红外灯辐射2分钟后，经过eb固化，采用电压100kv，剂量30kgy，最后得到pu变色镜片。
[0070]
实施例6.2：
[0071]
向容器中加入10g ppg800，在120℃下抽真空1h，降温至60℃，加入16.67g ipdi、50.23g醋酸乙酯和0.2g dbtdl，升温至70℃保温搅拌2小时，降温至60℃，缓慢滴加1.27g丙三醇，升温至70℃保温搅拌2小时，降温至60℃，缓慢滴加0.94g季戊四醇，升温至70℃保温搅拌2小时，测试nco含量为2.9％，加入0.02g mehq和6.53g 4
‑
羟丁基乙烯基醚,升温至80℃保温搅拌2小时后加入3.5g midnight grey和3.5g misty grey，升温至90℃保温搅拌1小时，最后加入0.1g byk1790、0.1g byk333、7.46g petmp、0.02g bht、0.02g tinuvin 329，混合均匀后得到超支化聚氨酯乙烯基醚的光致变色组合物,折射率为1.554。将该光致变色涂层组合物喷涂在pc镜片表面，在800rpm转速下旋转20秒，然后在300w的红外灯辐射2分钟后，经过eb固化，采用电压120kv，剂量50kgy，最后得到pu变色镜片。以上各实施例的对比结果参见下表1。
[0072]
表1实施例1～6制备的光学制品测试结果
[0073][0074]
从实施例对比结果可以看出，peg或ppg的分子量越大，褪色速率越快，即相同时间隔离光照后的透光率最高；peg或ppg的分子量大小对耐黄变的影响没有差别,但是选用ppg会产生附着力不好的影响，即使加大电子束eb的电压和剂量，只会提升产品硬度，不会提升附着力。综合上述实验结果，选用peg800、电子束电压120kv、剂量50kgy，是比较合适的工艺条件。