包含涂覆有特定硬涂层的丙烯酸基底的光学物品的制作方法
【专利说明】包含涂覆有特定硬涂层的丙烯酸基底的光学物品 发明领域
[0001] 本发明涉及一种眼镜片，该眼镜片包含一种丙烯酸基底和施加在所述基底上的一 种特定涂层组合物。这种组合显示出就粘附性和耐磨损性而言良好的性能同时保持高光学 品质。
[0002] 发明背景
[0003] 透明有机材料的眼镜片比无机玻璃更轻并且现在被广泛地使用。在用作眼镜片的 有机玻璃的聚合物中，可以提及的是丙烯酸聚合物。它们具有存在于低雾度、高透明度组合 物中的优点，具有大约1.6的高折射率，其制造相对便宜。
[0004] 有机玻璃例如丙烯酸基底的一个主要问题是它比常规无机玻璃对刮擦和磨损更 敏感。众所周知的是将一种耐磨损涂层组合物施加到一个有机基底的表面上用于形成一个 硬涂层，该硬涂层改进了表面机械特性，诸如耐刮擦性和/或耐磨损性。然而，已知这些丙 烯酸基底提供差的与它们的涂层的粘附性。
[0005] 诸位发明人现已发现一种特定涂层组合物可以用作丙烯酸基底的硬涂层，并且出 人意料地，此组件显示出就基底和硬涂层之间的粘附性和耐磨损性而言的高性能，同时保 持尚光学品质。
[0006] 此外，诸位发明人已经示出这种涂层可以施用到丙烯酸基底上，而不需要该基底 的任何物理预处理如等离子体、电晕或UV照射，或在该基底与该硬涂层之间插入一个底漆 涂层（如聚氨酯胶乳或氨基硅烷层）以便改进硬涂层的粘附性。具体地，在本发明中使用 的涂层组合物中使用的三羟甲基丙烷三缩水甘油醚（TMPTGE)显著增强了涂层与丙烯酸基 底的粘附性。
[0007] 本发明因此提供了产生具有高产品产率的低成本眼镜片的一种方法，因为它不要 求基底的昂贵处理。
[0008] 发明概述
[0009] 本发明的第一个目的是提供一种耐磨损涂层（硬涂层），该涂层具有良好的耐磨 损性和与丙烯酸基底的粘附性，无论此类基底是否已经进行预处理。
[0010] 本发明的第二个目的是提供一种耐磨损涂层，该涂层提供了，一旦固化，沉积在其 上的后续涂层的良好的粘附性，而不要求附加的物理预处理步骤，诸如电晕或等离子体预 处理。
[0011] 诸位发明人通过将包含特定化合物的一种高折射率耐磨损涂层组合物施用到丙 烯酸基底上并且小心地控制它们各自的量已经设计了具有以上所描述的特性的一种眼镜 片。
[0012] 本发明因此是针对一种眼镜片，该眼镜片包含：
[0013] (a) -个丙烯酸基底，
[0014] (b) -个耐磨损涂层，该耐磨损涂层被施用到所述基底的至少一个表面上并且通 过固化一种组合物获得，该组合物包含以下组分：
[0015] (a)表示该组合物的干重的从10至95干wt %的一种水解的烷氧基硅烷的单体化 合物，
[0016] (b)至少一种胶体金属氧化物化合物，其选自：钛、锆、铈、铌、钽、和/或锡；
[0017] (c)表示该组合物的干重的从1至65干wt %的一种多缩水甘油醚，
[0018] 其条件是这些组分的总量不超过该组合物的干重的100干wt. %。
[0019] 在本发明的一个优选的实施例中，该涂层组合物进一步包含一种金属醇盐（d)，该 金属醇盐能够与该水解的烷氧基硅烷反应。
[0020] 本发明进一步涉及一种用于制造眼镜片的方法，该方法包括：
[0021] -提供一个丙烯酸基底，
[0022] -将一种耐磨损涂层组合物施用到所述基底的至少一个表面上，所述涂层组合物 包含以下组分：
[0023] (a)表示该组合物的干重的从10至95干wt %的一种水解的烷氧基硅烷的单体化 合物，
[0024] (b)至少一种胶体金属氧化物化合物，其选自：钛、锆、铈、铌、钽、和/或锡；
[0025] (c)表示该组合物的干重的从1至65干wt %的一种多缩水甘油醚，
[0026] 其条件是这些组分的总量不超过该组合物的干重的100干wt. %，
[0027] -将该涂层组合物在
[0028] 从120°C至135°C范围的温度下，并且优选地在120°C下固化一段在2与3小时之 间的时间。
[0029] 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明显。然而，应该理解 详细描述和特定实例，虽然说明本发明的特定实施例，但仅是通过举例给出，因为根据这种 详细描述，在本发明的精神和范围内的各种变化和修改对于本领域技术人员将变得是明显 的。
[0030] 附图简述
[0031] 附图描述了本发明的眼镜片的一个实施例，该眼镜片包括一个丙烯酸基底、沉积 在该基底上的一个硬涂层以及沉积在该硬涂层上的一个功能层。
[0032] 发明详细说明
[0033] 在本发明中使用的耐磨损热可固化涂层组合物包含并且优选组成为如下文所定 义的以下化合物的混合物，并且按以下各自的量使用：
[0034] (a)表示该组合物的干重的从10至95干wt %的一种水解的烷氧基硅烷的单体化 合物，
[0035] (b)至少一种胶体金属氧化物化合物，其选自：钛、锆、铈、铌、钽、和/或锡；
[0036] (c)表示该组合物的干重的从1至65干wt %的一种多缩水甘油醚，
[0037] 其条件是这些组分的总量不超过该组合物的干重的100干wt. %。
[0038] 根据一个优选的实施例，在该涂层组合物中使用的烷氧基硅烷可以具有下式：
[0039] (R1O)3nSi(R3) n-W
[0040] 其中：
[0041] R1是选自：具有1至6个碳原子的烷基，优选甲基或乙基、乙酰基、或氢原子，
[0042] R3是一个不可水解的基团，如具有从1至6个碳原子的烷基，优选甲基，
[0043] η是0或1，优选0，
[0044] W是含有至少一个环氧基团的一个有机基团，如-(CH丄-Y基团，其中m是在从1至 6的范围内并且优选为3,并且Y是：
[0046] 其中R2是一个甲基或氢原子，优选氢原子。
[0047] 以下是此类烷氧基硅烷的实例：γ -缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ -缩水甘 油氧基丙基-三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基-硅烷。在本发明中优 选使用γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷（GLYMO)。
[0048] 在另一个实施例中，该烷氧基硅烷可以选自具有下式的化合物：
[0050] 其中两个基团T1和T2独立地选自具有1至10个碳原子的烷氧基，并且Z 1和Z2独 立地选自具有1至10个碳原子的烷氧基、具有1至10个碳原子的烷基以及具有6至10个 碳原子的芳基，如苯基。此类烷氧基硅烷的实例是：二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基 硅烷（DMDES)、甲基苯基二甲氧基-硅烷和原硅酸四乙酯（TEOS)。
[0051] 为了本发明的目的，人们优选使用γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷（GLYM0)。 这种烷氧基硅烷在被混合到该组合物的其他组分之前进行水解，以便使用已知的溶胶凝胶 法产生耐磨损涂层。水解可以如在本领域中已知的通过使用酸性催化剂（例如盐酸、硫酸、 磷酸、硝酸和乙酸）在水的存在下进行。该烷氧基硅烷的量是在该组合物的干重的从10至 95干wt. %、优选从10至50干wt. %并且更优选从15至30干wt. %的范围内。
[0052] 在水解后，将选自钛、锆、铈、铌、钽、锡以及这些化合物的混合物的至少一种胶体 金属氧化物化合物分散在该烷氧基硅烷水解产物中。该金属氧化物优选地是氧化铈。金属 氧化物的量可以是在该组合物的干重的从1至10干wt. %并且优选从2至5干wt. %的范 围内。
[0053] 在一个优选实施例中，将一种金属醇盐如正丁醇钛引入到如此获得的混合物中。 金属醇盐的量可以是在该组合物的干重的从1至50干Wt. %并且优选从10至25干Wt. % 的范围内。
[0054] 在本发明中使用的涂层组合物进一步包含表示该组合物的干重的从1至65干 wt %的一种多缩水甘油醚。多缩水甘油醚的量可以优选地是在该组合物的干重的从1至50 干wt. %并且更优选从5至20干wt. %的范围内。在一个优选的实施例中，可以使用的多 缩水甘油醚的实例是三羟甲基丙烷三缩水甘油醚（TMPTGE)。已经发现此化合物有助于改进 与丙烯酸基底的粘附性。
[0055] 这种组合物可以进一步包括各种添加剂，例如像润湿剂、表面活性剂、颜料、着色 剂、酸类以及碱类。
[0056] 如附图所示，可以例如通过浸涂或旋涂将以上涂层组合物2施用到一个透明丙烯 酸基底1上。
[0057] 其上施用了以上所述的热耐磨损涂层组合物的基底是典型地用于光学器件和眼 科学的一种丙烯酸基底。例如，此类基底可以通过聚合一种组合物获得，该组