一种防雾型树脂光学镜片及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料化学领域，主要提供一种用于树脂镜片的防雾剂及防雾型树脂光 学镜片的制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前树脂光学镜片通常由烯丙基二甘醇、碳酸酯、甲基丙烯酸甲酯通过共聚反应 制得的。这类产品具有良好的光学性能及力学性能，已逐步取代无机玻璃，成为目前市场上 光学材料的主流。但是，无论何种透明材料，当两侧出现一定的温差时，周围环境的蒸汽压 比基材表面的水分饱和蒸汽压高时，水汽就会向透明基材表面聚集，并会以小水珠的形式 析出形成水雾，微小水珠对光线会造成漫反射，明显降低透明基材表面的透光率。
[0003] 针对上述问题，人们采用了多种方法制备具有防雾效果的材料，主要思路分为两 类：一类是疏水性防雾涂层，就是在透明材料表面涂布一层疏水性物质，改善透明材料表面 的湿润状态，使接触角Θ增大，当Θ -180°时，水汽冷凝生成的小水珠不能吸附在基材 上，而是形成水滴，水滴在其自身重力的作用下滑落，来达到防雾目的；另一类是在材料的 表面涂布一层亲水涂层，改善基材表面的湿润状态，使其与水滴的接触角减少，当接触角Θ 趋于〇°时，水蒸气在基材表面高度铺展，形成均匀的水膜，因此就消除了光线的漫反射，达 到了防雾的目的。亲水性分子中一般含有高表面自由能的强亲水极性基团，这类基团一般 是能形成氢键的基团或离子基团。能形成氢键的基团至少含有一个直接键合到杂原子上的 氢原子，比如：羟基、氨基、巯基、羧基、磷酸等；离子型基团至少具有一个正或负电荷的基 团，它可以以水合分子形式存在，如：羧酸根基团、磺酸根基团、磷酸根基团、铵基等等。
[0004] 对于亲水性防雾涂料的研宄，由于其实现的工艺简单，成本低廉，因此对其研宄较 多。一般而言，亲水性防雾涂料主要分为表面活性剂防雾剂、无机硅溶胶亲水性防雾涂料、 有机高分子亲水性防雾涂料和有机无机杂化亲水性防雾涂料等。
[0005] 表面活性剂防雾剂的优点是：原料廉价，操作简易，生产工艺简单，防雾效果良好， 因而在涂料品种繁多的今天仍拥有一席之地。缺点是防雾剂的组分都是小分子物质，不能 生成真正意义上的膜，不耐擦拭，不耐溶剂。防雾剂随着水分的挥发而流失，使防雾时效缩 短。而且以有机溶剂为主体的防雾剂还易燃易爆。如中国专利201080039806. 1"新型非离 子类表面活性剂和防雾剂"、中国申请专利201280036134. 8"包含一个具有改善的耐久性的 基于表面活性剂的临时性防雾涂层的光学物品"等等。
[0006] 无机硅溶胶亲水性防雾涂料主要是依靠无机醇盐水解缩合或无机粒子构筑成物 理吸附堆积（或化学键合）的三维网络成膜。这类防雾剂因需较高温度烧结，仅能用于无 机玻璃的防雾，不能用于树脂材料。
[0007] 亲水性高分子涂层，一般为含有大量亲水性基团（-0H、-C00H、-NH2,等）的高分子 聚合物涂层，具有亲水、吸水性质。常用的成膜物有聚丙烯酸酯、纤维素醚、聚糖、氨基树脂、 不饱和聚酯、聚脲烷。文献报道，亲水性防雾涂层可在80°C水浴蒸汽上不雾化。高分子材 料资源丰富，种类繁多，性能良好，成型简便，成本低廉，正成为防雾涂料的主要组分。作为 成膜物的树脂很少是单一聚合物，大都是共聚或共混的产物。共聚高分子可以克服单一聚 合物材料性能上的缺陷，取长补短，具有良好的综合性能。单体的投料组成、引发剂的用量、 溶剂的种类和用量、聚合反应的温度和反应时间，都对共聚反应及产品性能有影响。聚合物 共混采用的原料是聚合物，却可以得到和共聚物一样的效果。与化学方法制备新材料相比， 共混具有成本低、见效快的长处。特别是在透明材料表面涂覆高分子薄膜是近期才发展起 来的一种新型防雾技术，该方法行之有效且被广泛接受。目前有关这方面的文献、专利越来 越多，如：中国专利200710180152.4 "防雾性表面处理剂及防雾性树脂镜片"公开了一种 防雾性表面处理剂，包含脂肪酰胺（可以是C8-30脂肪酸和胺类的酰胺）和亲水性高分子 (可以是聚环氧乙烷、乙烯基吡咯烷酮类聚合物、乙烯醇类聚合物、纤维素醚、海藻酸钠及其 盐类等）按一定的比例混合而成。中国专利200480037385. 3"包含防雾/防刺眼组合物的 面罩"公开了其防雾组合物由一种或多种水溶性有机聚合物组成，如多糖或其衍生物、聚葡 萄糖胺或其衍生物、壳聚糖或其衍生物、纤维素醚类或其衍生物等等。也有文献报道在树脂 材料上涂布含有特定比例的蔗糖脂肪酸酯、聚合度在800以下的未改性聚乙烯醇和聚硅氧 烷乳液的水溶液的方法。还有文献报道在树脂镜片上覆盖用脂肪酸蔗糖酯、聚甘油脂肪酸 酯等多元醇型非离子表面活性剂和聚乙二醇型非离子表面活性剂的混合物进行防雾。
[0008] 但是，在这些现有的防雾材料中，对我们需要的性能都不太充分。也就是说，这些 防雾材料或者会降低透明基材的透光率；或者不耐摩擦使用几次就会出现划痕，同样影响 透明基材的透光率；或者防雾剂与树脂片基材之间的附着性能不太好，遇水容易溶胀脱落， 使防雾剂的使用寿命太短。
[0009] 目前，需要既能提高防雾性能，又能改善防雾表面的耐摩擦性，还能保持与树脂片 的附着能力、遇水不易溶胀脱落的防雾剂，以及防雾性树脂镜片的制备方法。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的是提供一种防雾型树脂光学镜片及其制备方法。
[0011] 本发明的另一个目的是提供一种抑制镜片表面的发粘、光泽优异、不影响基材的 透光率的防雾型树脂光学镜片及其制备方法。
[0012] 本发明的又一个目的是提供一种耐摩擦的、具有较高表面硬度的防雾型树脂光学 镜片及其制备方法。
[0013] 本发明的再一个目的是提供一种能够使用少量交联剂却可赋予粘连性好、不易脱 落的防雾型树脂光学镜片及其制备方法。
[0014] 发明概述：
[0015] 为了实现上述目的，本发明人进行了潜心研宄发现，当用含有特定的丙烯酸类、丙 烯酸酯类，丙烯酰胺处理剂覆盖树脂光学镜片时，能够形成防雾性优异的防雾涂层，可赋予 树脂镜片很高的防雾性能；在防雾涂层前驱体中添加适量的丙烯酸酯类、硅烷类交联剂可 以提高防雾涂层与树脂片表面的粘接效果；在处理剂中适量添加加硬剂如磷钨酸、硅钨酸 等杂多酸可以提高防雾涂层的耐磨性能及硬度，同时由于其分子本身也具有亲水性，可以 进一步提高亲水效果，形成有机无机杂化亲水性防雾涂层；在涂布防雾层之前，用低温等离 子发射装置对树脂镜片进行表面处理可以提高防雾涂层与树脂镜片的结合能力，同时不会 影响其光学性能；为了提高涂布效果可以采用甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮等溶剂；至 此就完成了本发明。
[0016] 具体制备过程如下步骤：
[0017] (1)、前溶胶的合成：按一定比例在反应容器中加入丙烯酸类、丙烯酸酯类、丙烯酰 胺、引发剂和硅烷类交联剂，混合均匀，50°C -70°C搅拌反应5-8个小时得到前溶胶。
[0018] 上述前溶胶中的丙烯酸类分别是丙烯酸和甲基丙烯酸，分别占合成前溶胶原料质 量的 30-40%和 8-10%。