彩色光感树脂变色产品及其制作方法

专利名称：彩色光感树脂变色产品及其制作方法
技术领域：
本发明是关系到彩色光感树脂变色产品及其制作方法。本发明针对透明眼镜产品，尤其适用于外戴或者包含半族感光变色的平面分层眼镜。
背景技术：
感光变色分子及其应用多年来已经广为人知。例如，许多眼镜制造商们已经制作出了玻璃感光变色眼镜片和塑料感光变色眼镜片，并获得了经济利益。具有感光变色功能的眼镜在市场上风靡已久，并且兼顾了审美和实用的优点。感光变色眼镜片之所以能起到保护眼睛的作用，是因为它们的色彩密度是可以调节的。这种镜片非常透明，在光线暗淡的地方也可以佩戴，一旦接触到阳光或紫外线，镜片的颜色就会变深。是镜片的感光材料或是涂在镜片表面的感光材料使得感光镜片有了随环境不同而改变状态的特性。
尽管带有感光特性的玻璃眼镜十分有利，但是有感光特性的树脂眼镜更加有利。与玻璃眼镜片相比，树脂镜片质量更轻，厚度更薄，而且更加不易脱落。尽管高质量的塑料眼镜片曾以所谓的光学树脂材料而风靡一时，这种眼镜不象玻璃镜片那么坚硬，镜片上涂有一层防止磨损的涂层，因而不仅清晰度好而且可以防磨。但是，始终需要作些改进，将感光分子加入镜片。在塑料镜片中使用的感光分子相对而言稍大一些，而且加进聚合物后的塑料聚合体矩阵中有些困难。如果聚合体矩阵受到感光分子的变动特性的影响，那么也会出现麻烦。
我们所知的将感光材料加进塑料镜片中的技术有几种。在使用“铸造”技术时，感光材料在聚合之前先加进可聚合光学材料单体中，然后将混合物浇铸在模具里，这样单体会聚合成一个完整的感光镜片，镜片内均匀地含有聚合体和感受光材料。但是这种技术在使得镜片拥有均匀的色彩或是使镜片能够从中心向四周变深方面遇到了困难。如果镜片是一种眼科透镜，它的光学中心区域相对薄而周围区域相对厚，那么这种镜片的薄的中心所含的感光添加剂较少，因而中心会比较厚的周围要轻。
一种对“铸造”技术的变更在美国专利号码5882556中有所讲述，这篇文章于1999年3月16日发表，题为“PERROTTETAL准备感光材料”。PERROTTETAL方法中，一种交叉相连的聚合体铸造合成物从属于部分硫化，如此以来，聚合体可以到达或超过它的凝结点，之后部分硫化的聚合物就夹在感光合成物的中间，成凝胶的聚合体就完成了硫化。这种方法有缺陷。例如，目前使用的方法可以避免使用这种方法所造成的完工的镜片破裂。
另一个将感光材料加入镜片的方法是“吸收”技术。在使用这一技术时，加放感光材料首先是聚合了光学性能单体并放入模具中直至聚合过程完全结束，之后通过吸收、升华或其他方法使透镜或透镜表面渗透进感光材料。这种技术使得感光材料层有一致的厚度，因而可以避免由于透镜厚度不同而引起的问题，所以成为今天最普遍的方法。但是这种吸收技术相对而言要复杂、昂贵得多。而且，这一工艺流程较慢，需要大量的资金，并不适合在眼科试验室内经济实惠地批量生产这种以供大部分眼镜佩戴者使用的眼镜。
还有一种将眼镜涂上感光材料的技术叫“涂层”技术。例如，一种涂层技术包含将感受光分子从有溶解力和感光性的双极分子沉淀在透镜上。之后给综合透镜加热并涂料至分子的熔点。然后在感光分子涂层的上面再涂上一层坚固的涂层来保护分子和防止磨损。但是这种技术成功的例子很少。
在使诸如眼镜的商品具有感光特性上，技术和方法仍需要改进。在工艺流程中，十分必要的是在透镜表面涂层内能够有足够的空间来接受相对较大的感光分子。这样就可以允许分子可以自由地改变状态，来充分展示它的感光性能。此外，还需要这种方法的成本较低，这样才能适合生产相对昂贵的眼科眼镜，也适合生产平价眼镜和低廉的阅读眼镜。而且在眼镜的感光性能寿命上也应该有所改进。现在所知的塑料感光眼镜的使用寿命有限。因此，我们想要一种工艺流程，制造出来的眼镜能够改进在重复或长时间的暴露在高温或光线下的损坏性。我们还想要它能够提高眼镜或其他商品从活性状态转化到非活性状态的速度。

发明内容
本发明为使塑料商品具有感光性能提供了一种彩色光感树脂变色产品及其制作方法。本发明的产品适用于制造各种感光商品或产品，并且这种商品或产品是在本文所介绍的发明的广泛范围内，而且本发明的产品尤其适合制造眼镜片。本发明的方法可以在小型眼科试验室进行，不需要使用复杂或昂贵的设备或工艺流程，就可以使感光眼镜迅速改变状态，防止由于高温或光线而受损，拥有较长的使用寿命。
按照本发明所提供的技术方案是一种含有交叉相连的有机聚合体矩阵的感光底层。这种感光底层有一个相互关联的表面层。表面层中的聚合体更多孔渗水，因为它内含的交叉相连聚合体比感光底层剩余物中的聚合体要少得多。这个表面层含有感光半族。首选这种材料就是因为它的清晰度或半清晰度；其次，它是一种眼科眼镜。
与本发明相一致的是这种物质由如下步骤制成将一个交叉相连的预聚物硫化到至少一个凝胶状态，形成一个部分硫化的感光矩阵底层；抑制上述表面层内的上述预聚物的硫化，这样就可以给感光底层提供一个受限制的表面层和一个不受限制的部分硫化剩余物；然后再向上述的表面层灌入感光半族的有效量。
在把感光半族灌入表面层前，将不受限制的感光底层部分硫化剩余物完全硫化会更好一些。但是在把感光半族灌入表面层前，不受限制的部分硫化剩余物会完全硫化。由此制成的感光底层会有一个多孔渗水、含有一个感光半族的部分硫化的感光表层，还会有一个更加交叉相连的感光剩余物。目前首选这种发明之处在于，它可以用来制造透明的物体。第二在于它适合制造透镜。


图1是用目前的发明的首选之处制造的透镜的透视图。
图2是沿着图1线2-2切开的剖面图。
图3是展示使用目前的发明中交叉相连的感光矩阵的示意图。
图4是展示目前使用的发明中首选的步骤的方块图。
具体实施例方式
本发明是一种由交叉相连的有机聚合体构成的感光底层。这一感光底层有一个相连的表面层和一个残余部分。表面层有一个由多孔渗水被削弱有机体构成的矩阵，在这个矩阵内矩阵就是一个感光半族。在表面层中的部分交叉相连的聚合物结点被削弱，这样在这个层内的交叉相连性就没有底层中剩余物的聚合体交叉性强。因此，感受光底层的残余部分由比表面层中的聚合体交叉相连性更强的交叉相连的聚合体构成。
在这个工艺中，技艺娴熟的人会非常感谢本发明可以广泛地运用于生产感光底层，所生产出来的感光底层可以与不同种感光产品或制成品一同制成合成物。由这一发明制造的感光底层构成或包含这一感光底层的产品例子不仅仅局限于窗格玻璃，例如家居或其他能源有效建筑物或太阳能框架，太阳篷、挡风玻璃的窗格；还可以用于一般的汽车，标语，光盘，数码光盘和塑料眼科用品。本发明可在透明度或半透明度产品上使用，此外，还可用来制造不透明的产品。例如，它可以降低产品的反射度，加深或改变产品表面的颜色。许多种不同的产品或商品都可以带有感光效能。所有这些产品都被认为是从属于本发明的广泛领域内的。
本发明首选的用途是用在感光塑料眼镜上，另一个首选的用途是在感光眼镜架上。其次还以用在有感光透镜的感光眼镜架上。只要所指的是透镜，那么透镜就很可能是眼科透镜或平面透镜。平面透镜一般厚度均匀。眼科透镜可能是球状的或非球状的，单焦距，双焦距，三焦距，多焦距，隐性多焦距或流程加工，半制成或制成的平面镜供太阳镜使用的。
它们从中心到边缘没有均匀的厚度。眼科眼镜相对而言较难涂层或吸入感光半族来保持持久的感光性能。但是，使用本发明后，就可以使眼科眼镜有均匀厚度的感光涂层。当然，应该注意在一些情况下，需要让透镜有倾斜度。例如透镜的上端要比下端颜色更暗一些。
这一点，使用本发明后就可以做到。
用本发明制造上述产品时，可以按照以下的方法将交叉相连的预聚物硫化到至少一个凝胶状态，形成一个由部分硫化的聚合体矩阵构成的感光底层，这个感光底层含有一个表面层和一个相连接的表面涂层。
限制上述表面涂层中的预聚物的硫化，这样就可以给感光底层提供一个受限制的表面涂层和一个不受限制的部分硫化残留物。
向上述的表面涂料层中灌入有效量的感光半族。
在感光半族灌入表面涂料层前，将感光底层不受限制地部分硫化残留物完全硫化更为适宜。但是，在感光半族灌入表面涂料层前，感光底层不受限制部分硫化残留物也会完全硫化。这样制成的感光底层会有一个多孔渗水、含有一个感光半族的部分硫化的聚合体表面涂层，和一个更加硫化的聚合体残留物。
现在我们来看图。图1展示的是本发明的首选之处， 是用数字10指示的透镜。如图2所示，透镜10有一个表层14，相连表面涂层16的感光12的感光底层。表面涂层16在20区域过渡到感光12的残留物18。
感光12的感光底层是一个有机聚合体矩阵，由已聚合过并交叉连接过的可聚合型预聚体构成。这里所说的术语——预聚体不仅包含低聚体、二聚体，还包含单节显性半族等等。预聚体在硫化过程中聚合，而后交叉相连，形成一个热固树脂塑料材料。适合的预聚体广为人知，它可能是紫外线交叉相连的预聚体，放射交叉相连预聚体或热量交叉相连预聚体。聚合的开始和/或交叉相连可以通过紫外线或电子光束放射，或是通过加热或其中的几种方法综合使用。
正如图表3所示，感光底层12由大量的聚合物链22和交叉结合24组成。剩余物18的聚合矩阵与表层16的聚合矩阵不同。不同之处在于剩余物18的聚合物实质上是完全经过处理的或交叉结合的。而表层16的聚合物是更少交叉结合的。因为聚合物中有一些交叉结合的点，为了防止它们交叉结合，已经遭到破坏或抑制。因为表层16并没有实质上交叉结合，表层16的聚合物矩阵相对来说是多孔的而且比剩余物18聚合物矩阵孔更多。因此，表层16非常适合光色材料分子的扩散或渗透。再者，因为它相对较低的交叉结合度，表层16的聚合物矩阵使表层16能够更广延展，更具灵活性，所以光色材料分子能够迅速改变状态。
对于高质量的光学镜片来说，当前的方法需要高质量的光学且具有聚合性质的前聚合物，且这种前聚合物的折射率需在1.45～1.90之间。适合制作镜片的前聚合物是液态的，而且在聚合初始时，必须被置于一理想的镜片模型中。合适的聚合物包括单体、同体聚合物、多羟基单体化合物的共聚物和多功能丙烯酸脂单体的同聚物和异样聚物、多丙烯酸脂、烃化丙烯酸脂像甲基萘丙烯酸脂、醋酸纤维素、三醋酸纤维素、PROPIONATE醋酸纤维素、丁化醋酸纤维素、醋酸乙炔基、酒精乙炔基、氯化乙炔基、氯化亚乙烯基、聚亚安酯、聚碳酸酯、乙烯基对苯二酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯甲基丙烯酸、苯乙烯丙烯腈、乙烯基丁缩醛、和双烯丙基硫脲同聚物和异聚物。像烯丙基碳酸盐单体异聚物，例如烯丙基碳酸盐和丙烯酸脂单体。透明的异体聚合物和混合聚合物适合作矩阵材料。更可取的前聚合物将是可能包括另外一些在传统工艺中的成分这一点有待考虑。例如，适合的构成材料可能包含聚合启动剂、交叉结合试剂、紫外吸收剂和另外一些传统使用的添加剂。适合的前聚合物，聚合启动剂，交叉结合试剂，添加剂和另外一些在当前发明中制造镜片使用的材料已于1996年3月16日在美国专利号5888556中间向PERROTTETAL公开。
这儿使用的适合的光色材料在技艺上非常驰名，并且包括那些选自蒽醌、萘酚吡喃、卤化、SPIRO嗉、镀铬吡喃包括壬烷吡喃和FULGIDES。合适的光色材料包括但不仅限于那些在此特别提及的在美国专利号5882556，1996年3月16日向PERROTTERAL申请的。除光色分子外，光色材料的组成可能包括非光色材料的染料。如果镜片需要染色或甚至光色材料没有被激活。可能加入紫外镇定剂和抗氧化剂来提高镜片的使用期。
正如图表4展示的那样，现今发明的其中一个特点是关于制作光色材料感光底层的方法。根据这一方面，准备了一个用来装液体的前聚合物成分的模型。处理前聚合物由加热开始。初级处理这一工艺是已经公开的传统工艺。如先前所说的美国专利号5882556。当前聚合物被处理到胶状时，也就是感光底层处于胶状状态，但是这是在聚合物处理之前，为防止聚合物表层进一步交叉结合，感光底层的表面与具有破坏或抑制作用的试剂连在一起。当这一反应是自由激烈的反应时，可以通过把感光底层的表面与空气或另外一些能够阻碍或抑制自由激烈反应进行的试剂联系在一起以实现抑制作用。另外一种阻碍感光底层交叉结合的方法是在用前聚合物填充模型之前，给镜片模型表面包上一层粉状的自由激烈反应抑制剂。然而另一种方法是把抑制剂与载体掺杂在一起，像在镜片模型中使模型脱开的试剂。
更可取的是感光底层剩余物中的聚合物，通过进一步的加热或辐射，或加热辐射，实现实质意义上的完全处理。然后，通过把表层与感光材料联系在一起使光色材料分子扩散或渗透到表层。另外一种方法是通过表层与感光材料溶液的接触，光色材料分子已扩散或渗透到表层。然后剩余物中的聚合物经过实质处理达到完成。
由于光反应而变色的物质可用于与亚能级表层接触，以通过各种方法形成对表层的渗透。这些方法包括但不限于在亚能级表层涂上一层这种物质的溶液；在表层使用一种包含这种分解或悬浮着物质的聚合薄膜，然后以正好低于其熔点的温度加热一段时间，使其融入其表层；或者其他任何一种可使这种物质融入主金属表层的方法。这些主金属包含在1991年11月19日美国政府承认的专利号为5066818的专利之中，而这项特别的专利是针对“由于光反应而变色的萘吡喃化合物”的。
以下的例子将有助于你对这项新发明的进一步了解。
例1.把从聚丙二醇中分解出来的二甘醇(碳酸烯丙基)与由脂肪过氧化物引发的二异丙基过碳酸氢钠混合，然后注入一个玻璃模型，使之形成一个周长70毫米、厚2毫米的无色水平镜。再把模型放进烤箱里用最高78度的高温烘烤16小时。此时它将聚合成胶状物。把模型从烤箱里拿出来，放进冰水里冷却。这时胶状镜头将从模型里脱离出来成为一个免费的游离抑制剂。
这个平镜具有多孔而不交叉的结构，因此表层有很多理想的空间来吸收这种变色物质。
然后把平镜放回烤箱中把原有的空气再处理一次。提高温度再烤4小时。
这样镜子的表面就涂上了一层变色溶液，它将在多孔的表层吸收，吸引或注入因光反应而变色的物质。这种变色溶液是KEYSTONE ANILINECORPORATION生产的REVERSACAL COM YELLOW。这种合成的镜子将展示卓越的变色品质。然后用UV抑制剂处理并涂上某种抗物质来提高其作用。
例2.依照例1的程序，只是当镜片仍在模型而不是在空气中时，加入5％甲苯DHP。然后把镜片拿出来，再依照例1的程序做。这种变色溶液是KEYSTONE ANILINE CORPORATION生产的REVERSACAL BERRY RED。
例3依照例2的程序，只是在加入5％的BHT溶液后，镜片再用80度高温烤4小时，然后再用变色材料和氮化物染色。这种变色溶液是KEYSTONEANILINE CORPORATION生产的REVERSACAL PLUM RED。
例4.依照例1的程序，只是镜片泡入3％的甲苯BHT溶液，再在80度高温中烤4小时，然后染色。这种变色溶液是KEYSTONE ANILINECORPORATION生产的REVERSACAL MINDNIGHT GRAY。
例5.把例1的镜片放入丙二醇，二乙醚和硅酮的溶液里浸泡20分钟。一些变色物质会被溶液去掉而其变色效果将削弱。这些被去掉的变色物质可再用于染色溶液。
例6.依照例1的方法，只是在镜片从模型里拿出来而表层被抑制后，在表层里加入惰性物质，比如偶氮化物。在镜片被重新处理后，再用丙二醇的热溶液过滤偶氮化物，然后再涂上变色物质。
权利要求
1.彩色光感树脂变色产品，感光底层包括一个有机的聚合物矩阵，在感光底层上有一表层与另一表层和剩余部分连在一起，其特征是上述的表层包括被破坏的交叉结合的二分之一的光色材料的多孔聚合物矩阵，上述的剩余部分包括一个实质上交叉结合的聚合物。
2.根据权利要求1所述的产品，其特征是感光底层包括一相同的聚合物矩阵，并且是一平整的光学镜片。
3.根据权利要求1所述的产品，其特征是感光底层的聚合物是一种多功能的聚碳酸酯聚合物或丙烯酸脂聚合物。
4.根据权利要求1所述的产品，其特征是感光底层的上述表层包括染料或一定量的光色材料，这些光色材料一旦激活能使表面变得不透明。
5.根据权利要求1所述的产品，其特征是感光底层的上述表层有另外一表面；上述感光底层是制成的物品中的感光底层；感光底层与另一自动工具形成功能性联系；感光底层的上述感光底层与建筑结构联系在一起；透明的光学镜片首先有一层总体上处理的有机聚合物，还有一层部分处理的相同类型的外层；上述的第二外层包括足够量的二分之一的光色材料；上述第一层和第二层是由相似的前聚合物形成的；上述物品就是上述的镜片。
6.彩色光感树脂变色产品的制作方，其特征是聚合交叉结合有能力的前聚合物以形成一部分处理的感光底层，该感光底层有一表面与表面相连的表层；抑制上述感光底层的表层的前聚合物进一步聚合，然后提供抑制的表面与部分处理的不抑制的感光底层；并且把上述部分处理的有抑制性的感光底层的表面与足够量的二分之一的光色材料联系起来。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征是在上述表层与上述光色材料联系起来之前，实质上处理上述非抑制的已经处理过的部分。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征是在与上述表层与上述光色材料联系起来之后，实质上处理上述非抑制的已经处理过的部分。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征是上述感光底层包括一层相同的聚合物矩阵或者是一平整的光学镜片；上述前聚合物是一多功能聚碳酸酯聚合物或者丙烯酸聚合物或者附加另一层比丙烯酸聚合物更硬的材料；上述方法的下一步是给上述作为镜片的感光底层上一镜框；把上述的表层与非光色材料染料连接；上述表层包括足够量的光色材料一旦激活能够制成有效的感光材料；上述表层加另外一层透明的材料；
10.根据权利要求6所述的方法，其特征是把上述感光底层制成一制成品；把上述底层依附于一自动工具；把上述底层与一建筑结构联系起来；使用一溶剂去清除来自上述表层的光色材料；对从上述表层清除的上述光色材料的循环利用。
全文摘要
本发明是关系到彩色光感树脂变色产品及其制作方法。按照本发明所提供的技术方案是一种含有交叉相连的有机聚合体矩阵的感光底层。这种感光底层有一个相互关联的表面层。表面层中的聚合体更多孔渗水，因为它内含的交叉相连聚合体比感光底层剩余物中的聚合体要少得多。这个表面层含有感光半族。首选这种材料就是因为它的清晰度或半清晰度；其次，它是一种眼科眼镜。其制作方法是将一个交叉相连的预聚物硫化到至少一个凝胶状态，形成一个部分硫化的感光矩阵底层；抑制上述表面层内的上述预聚物的硫化，这样就可以给感光底层提供一个受限制的表面层和一个不受限制的部分硫化剩余物；然后再向上述的表面层灌入感光半族的有效量。本发明尤其适用于外戴或者包含半族感光变色的平面分层眼镜。
文档编号B29D11/00GK1472551SQ0313212
公开日2004年2月4日 申请日期2003年6月26日 优先权日2003年6月26日
发明者陆召平 申请人:无锡波士顿光学有限公司