专利名称：塑料透镜和制备透镜的方法
技术领域：
本发明涉及具有优异的紫外线吸收性能的塑料透镜和生产该透镜的方法。更尤其，本发明涉及虽然该透镜吸收具有大约400nm的波长的紫外线但仍具有低泛黄度的塑料透镜和生产该透镜的方法。
背景技术：
紫外线是具有大约200-400nm的波长的电磁波，被认为以多种方式不利地影响了人类健康。对于眼镜片来说，日益期望透镜能吸收紫外线，以便保护人眼睛不被紫外线损伤。具有为塑料眼镜片提供吸收紫外线能力的多种方法。作为这些方法之一，有人提出，将2，2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮，2，2’-二羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或类似物作为紫外线吸收剂混入到塑料透镜单体中，以及通过聚合所得塑料透镜单体来制备塑料透镜。这类方法例如描述在以下日本公开申请中Showa 50(1975)50049；Showa 58(1983)122501；Heisei 2(1990)171716；Heisei 2(1990)93422；和Showa 62(1983)254119。然而，当根据第一种方法，吸收具有达到大约400nm的波长的紫外线的透镜通过使用常用的紫外线吸收剂如2，2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮，2，2’-二羟基-4-正辛氧基二苯甲酮等来生产时，出现了问题，所制备的透镜显著泛黄，引起低劣的外观，尤其，在使用双烯丙基碳酸二甘醇酯的时候，后者是塑料眼镜片的典型原料。为塑料眼镜片提供吸收紫外线的能力的第二种方法按照与塑料透镜上色相同的方法来进行，该塑料透镜用紫外线吸收剂浸渍，包括将塑料透镜浸入到其中分散有紫外线吸收剂的在80-100℃下加热的水流体中。这类方法例如描述在日本公开申请No.2001-91908中。据估计，具有吸收波长达到400nm的紫外线的性能的大多数商品塑料眼镜片按照第二种方法来生产。然而，在根据第二种方法的具有吸收高达大约400nm的波长的紫外线的性能的塑料透镜的制备中，当要为塑料眼镜片提供充分的吸收紫外线的能力时，透镜必需要浸渍长达大约40分钟的时间，这引起了生产率的下降。为了改进生产率，有人提出，使用有机溶剂代替常用的水。然而，可能的是，根据该方法生产的吸收具有达到大约400nm的波长的紫外线的塑料透镜更加显著地泛黄。在为塑料眼镜片提供吸收紫外线的能力的第三种方法中，塑料透镜的表面用吸收和/或散射紫外线的物质涂敷。这类方法例如描述在日本公开申请No.Heisei 9(1997)265059中。然而，第三种方法具有问题，当形成吸收紫外线的层时，该透镜的耐刮性可能是不充分的和所形成的层的涂膜往往会裂开。
本发明的概述
本发明提供了对吸收迄今显示出高达约400nm的波长的紫外线的性能没有不利影响并且比普通塑料透镜的泛黄度低的透镜。本发明还提供了能够减少生产时间的生产以上透镜的方法。
本发明的描述
这里给出的细节用来举例说明，仅用来示例性地论述本发明的各个实施方案。在这方面，没有给出比基本理解本发明所必需的内容更详细的本发明的细节，该叙述使得本领域那些技术人员清楚本发明的几种形式可以在实践中实施。已发现，当将特定紫外线吸收剂加入到塑料基材的单体中和由所得混合物生产塑料透镜时，能够获得显示了吸收高达大约400nm的波长的紫外线和泛黄度低的优异性能的塑料透镜。本发明提供了塑料透镜，其中包括含以下通式表示的二苯甲酮衍生物
其中R表示具有2-12个碳原子的直链或支链烷基或具有2-12个碳原子的烷氧基。本发明的塑料透镜不会对迄今吸收高达大约400nm的波长的紫外线的性能产生不利影响，且比普通塑料透镜的泛黄度更低。根据生产本发明的塑料透镜的方法，能够有效地减少具有以上性能的塑料透镜的生产时间。以前一直不知道，当生产塑料基材、尤其使用双烯丙基碳酸二甘醇酯作为原料生产塑料基材时，在本发明中使用的通式(I)表示的化合物能够用作紫外线吸收剂。而且，不知道当通式(I)表示的化合物加入到原料中和将所得混合物聚合时，能够获得吸收高达大约385nm的波长的紫外线并且泛黄度低于普通塑料透镜的塑料透镜。通式(I)表示的二苯甲酮衍生物没有特别限制。但是，R必须表示具有2-12碳原子的直链或支链烷基或具有2-12个碳原子的烷氧基，且本发明的效果要在该范围内显示。R可以表示具有6-10个碳原子的直链或支链烷基或具有6-10个碳原子的烷氧基。R表示的基团的位置可以是3-6位的任意位置，例如4位。通式(I)表示的二苯甲酮衍生物的实例包括2，2’，4’-三羟基-4-乙基二苯甲酮，2，2’，4’-三羟基-4-丙基二苯甲酮，2，2’，4’-三羟基-4-丙基二苯甲酮，2，2’，4’-三羟基-4-丁基二苯甲酮，2，2’4’-三羟基-4-异丁基-二苯甲酮，2，2’，4’-三羟基-4-叔丁基二苯甲酮，2，2’，4’-三羟基-4-戊基二苯甲酮，2，2’4’-三羟基-4-己基二苯甲酮，2，2’4’-三羟基-4-庚基-二苯甲酮，2，2’4’-三羟基-4-辛基-二苯甲酮，2，2’，4’-三羟基-4-叔辛基二苯甲酮，2，2’4’-三羟基-4-壬基二苯甲酮，2，2’4’-三羟基-4-癸基二苯甲酮，2，2’4’-三羟基-4-十一烷基二苯甲酮，2，2’4’-三羟基-4-十二烷基-二苯甲酮，2，2’4’-三羟基-4-乙氧基二苯甲酮，2，2’4’-三羟基-4-丙氧基二苯甲酮，2，2’4’-三羟基-4-异丙氧基-二苯甲酮，2，2’4’-三羟基-4-丁氧基二苯甲酮，2，2’4’-三羟基-4-异丁氧基二苯甲酮，2，2’4’-三羟基-4-叔丁氧基-二苯甲酮，2，2’4’-三羟基-4-戊氧基二苯甲酮，2，2’4’-三羟基-4-己氧基二苯甲酮，2，2’4’-三羟基-4-庚氧基-二苯甲酮，2，2’4’-三羟基-4-辛氧基二苯甲酮，2，2’4’-三羟基-4-叔辛氧基二苯甲酮，2，2’4’-三羟基-4-壬氧基二苯甲酮，2，2’4’-三羟基-4-癸氧基二苯甲酮，2，2’4’-三羟基-4-十一烷氧基二苯甲酮和2，2’4’-三羟基-4-十二烷氧基二苯甲酮。用通式(I)表示的化合物的量是不同的这取决于塑料基材的单体的类型和吸收紫外线的所需性能。优选的是，以基于塑料基材单体总量的0.01-5wt％的量，例如0.01-1wt％的量使用用通式(I)表示的化合物。当中心部分具有2.2mm的厚度时，塑料基材可以在该中心部分具有≤1.8，例如0.7-1.8的YI值。具有385nm的波长的光的透射率可以是≤5.0％。为了获得具有以上性能的塑料基材，用通式(I)表示的化合物的量可以是0.02-0.20重量份/100重量份的塑料基材用单体，虽然该量取决于紫外线吸收剂的类型而是不同的。在本发明中用作塑料基材的树脂不是特别限制的。树脂的实例包括聚(硫)氨酯树脂，通过使用具有桥硫基的化合物作为原料获得的含硫树脂和通过使用双烯丙基碳酸二甘醇酯型单体作为原料获得的树脂。在这些树脂当中，通过使用双烯丙基碳酸二甘醇酯型单体作为原料获得的树脂是优选的。通过将用通式(I)表示的化合物加入到这些树脂中，能够容易地获得泛黄度低于普通基材的基材，而没有不利地影响吸收紫外线的现有性能。双烯丙基碳酸二甘醇酯型单体是指单纯的双烯丙基碳酸二甘醇酯或双烯丙基碳酸二甘醇酯和可与双烯丙基碳酸二甘醇酯共聚的单体的混合物。可与双烯丙基碳酸二甘醇酯共聚的单体的实例包括芳族乙烯基单体如苯乙烯，α-甲基苯乙烯，乙烯基甲苯，氯苯乙烯，氯甲基苯乙烯和二乙烯基苯；单(甲基)丙烯酸酯类如(甲基)丙烯酸甲酯，(甲基)丙烯酸正丁酯，(甲基)丙烯酸正己酯，(甲基)丙烯酸环己酯，(甲基)丙烯酸2-乙基己酯，(甲基)丙烯酸甲氧基二甘醇酯，(甲基)丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯，(甲基)丙烯酸3-氯-2-羟丙酯，(甲基)丙烯酸硬脂酯，(甲基)丙烯酸月桂基酯，(甲基)丙烯酸苯酯，(甲基)丙烯酸缩水甘油酯和(甲基)丙烯酸苄酯；具有羟基的单(甲基)丙烯酸酯如(甲基)丙烯酸2-羟乙酯，(甲基)丙烯酸2-羟丙酯，(甲基)丙烯酸3-羟丙酯，(甲基)丙烯酸3-苯氧基-2-羟丙酯和(甲基)丙烯酸4-羟丁酯；二(甲基)丙烯酸酯如二(甲基)丙烯酸乙二醇酯，二(甲基)丙烯酸二甘醇酯，二(甲基)丙烯酸三甘醇酯，二(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯，二(甲基)丙烯酸1，3-丁二醇酯，1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯，二(甲基)丙烯酸新戊二醇酯，二(甲基)丙烯酸聚丙二醇酯，2-羟基-1，3-二(甲基)丙烯酰氧基丙烷，2，2-双[4-((甲基)丙烯酰氧基-乙氧基)苯基]-丙烷，2，2-双[4-((甲基)丙烯酰氧基-二乙氧基)苯基]丙烷和2，2-双[4-((甲基)丙烯酰氧基-聚乙氧基)苯基]丙烷；三(甲基)丙烯酸酯如三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和四羟甲基甲烷三甲基丙烯酸酯；四(甲基)丙烯酸酯如四羟甲基甲烷四(甲基)丙烯酸酯(在本说明书中，(甲基)丙烯酸酯是指甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯)；邻苯二甲酸二烯丙酯；间苯二甲酸二烯丙酯；和对苯二甲酸二烯丙酯。在本发明中，从提供具有高折光指数的塑料眼镜片的角度来看，在这些化合物中具有芳族环的化合物是优选的。由双烯丙基碳酸二甘醇酯和其他单体的混合单体获得的共聚物是已知的。这些共聚物的实例包括在日本专利申请公开Nos.Showa 54(1979)-41965和Showa 51(1976)-125487以及国际专利公开(在日本再版)No.Heisei01-503809中公开的共聚物。在这些申请的说明书中所述的双烯丙基碳酸二甘醇酯和可与双烯丙基碳酸二甘醇酯共聚的单体的混合物包括在本发明的双烯丙基碳酸二甘醇酯型单体中。在本发明中使用的塑料基材可以具有各种性能和能够根据使用目的适当地从具有不同性能的各种基材中选择。例如，当基材使用双烯丙基碳酸二甘醇酯作为原料时，显示了吸收紫外线的优异性能和防止泛黄的塑料基材能够通过将具有2.2mm的厚度时的中心部分的YI值保持在≤1.8和例如0.7-1.8和将具有385nm的波长的光的透射率保持在≤5.0％来获得。本发明的塑料眼镜片能够通过将添加了作为紫外线吸收剂的用通式(I)表示的化合物并一起混合的塑料透镜单体聚合或通过将预先形成的基材浸渍到分散有以上紫外线吸收剂的流体中来获得。聚合塑料透镜单体的方法不是特别限制的。一般，使用浇铸聚合。当将添加了作为紫外线吸收剂的用通式(I)表示的化合物并一起混合的塑料透镜单体聚合时，在将作为紫外线吸收剂的用通式(I)表示的化合物和以上塑料透镜单体一起混合之后，所得混合流体浇铸到用于形成透镜的模具内，以及通过在-20-150℃的温度下加热来获得塑料眼镜片。例如，如果需要，能够向作为紫外线吸收剂的用通式(I)表示的化合物和塑料透镜单体的混合流体添加聚合引发剂如IPP(过二碳酸异丙基酯)，聚合催化剂如在日本专利申请公开Nos.Heisei07(1995)-063902，Heisei 07(1995)-104101，Heisei 09(1997)-208621和Heisei 09(1997)-255781中所述的那些，内含脱模剂，如在日本专利申请公开Nos.Heisei 01(1989)-163012和Heisei 03(1991)-281312中所述的那些，抗氧化剂和其他助剂。当将预先形成的基材浸渍到分散有紫外线吸收剂的流体中时，一般，使用通过将水或有机溶剂如醇加入到紫外线吸收剂中而制备的流体。可以进一步添加用于改进紫外线吸收剂的分散性的表面活性剂，溶胀塑料的溶胀剂如苄醇和抗氧化剂。紫外线吸收剂在流体中的浓度适当根据用于提供吸收紫外线的性能的透镜的处理次数，温度条件，压力条件，基材的物理性能和所需的紫外线吸收率来选择，通常不能决定。一般，浓度是0.01-20g/1L的紫外线吸收剂流体。当添加表面活性剂时，表面活性剂的量不是特别限制的。表面活性剂的量一般是1-50ml/1L溶剂如水。紫外线吸收剂的流体的温度和压力不是特别限制的，只要没有不利影响透镜的光学性能。流体的温度可以是100-130℃，使得紫外线快速在透镜内扩散。YI值和透光率在具有透镜中心厚度的部分测定，因为YI值和透射率根据中心厚度来改变。根据本发明获得的塑料透镜能够用调色剂上色。可以使用含有无机物质，如有机硅化合物，氧化锡，氧化硅，氧化锆和二氧化钛的细粒子的涂布液在塑料透镜上形成硬涂膜来改进耐划性。可以形成含有聚氨酯作为主组分的底漆层来改进抗冲击性。可以使用氧化硅、二氧化钛、氧化锆或氧化钽来形成防反射膜来提供防反射性能。使用具有氟原子的有机硅化合物在防反射膜上形成拒水膜，以改进拒水性能。以下参照实施例来明确地描述本发明。然而，本发明不限于实施例。根据以下方法获得了在下文中所述的性能。(1)YI值根据获取塑料泛黄度的方法和用于测试在日本工业标准K7103-1977中所述的塑料的泛黄度的方法获得YI值。(2)透光率通过使用分光光度计(U3410，通过HITACHISEISAKUSHO Co.，Ltd.生产)测定385nm的波长的透光率。
实施例1将0.05重量份的紫外线吸收剂2，2’，4’-三羟基-4-辛氧基-二苯甲酮加入到91.89重量份的双烯丙基碳酸二甘醇酯中，并溶解，形成均匀的溶液，之后，添加11.11重量份的作为聚合引发剂的含有27％IPP(过碳酸二异丙基酯)的双烯丙基碳酸乙二醇酯。在搅拌下充分混合所得混合物之后，用0.2μm的过滤器过滤混合物，以去除原料中的外来物质，再浇铸到由玻璃模具、树脂制的密封圈和固定弹簧(0.OOD；透镜的直径70mm；透镜的厚度设定在2.2mm)组成的用于形成透镜的模具内。为了固化浇铸到模具内的单体，通过经20小时将温度缓慢从40℃升高到85℃，随后保持温度在85℃下达30分钟和经30分钟将温度降低到80℃来进行聚合，同时模具保持在使得对应于透镜的凹面的模具面保持在下面和大致水平的位置。在聚合完成之后，打开密封圈和玻璃模具，在120℃下热处理(退火)1小时之后获得了透镜。所得透镜具有1.55的YI值和1.0％的具有385nm的波长的紫外线的透光率。因此，该透镜显示了用于减少紫外线的优异性能。
实施例2按照与实施例1相同的工序制备透镜，不同的是，将0.05重量份的紫外线吸收剂2，2’，4’-三羟基-4-辛氧基二苯甲酮加入到71.89重量份的双烯丙基碳酸二甘醇酯和20.00重量份的甲基丙烯酸甲酯中，并溶解，形成均匀溶液，之后，添加10.61重量份的作为聚合引发剂的含有27％ IPP(过碳酸二异丙基酯)的双烯丙基碳酸乙二醇酯溶液。所得透镜具有1.35的YI值和1.0％的具有385nm的波长的紫外线的透光率。因此，该透镜显示了用于减少紫外线的优异性能。
实施例3根据与实施例1相同的工序制备透镜，不同的是，将0.06重量份的紫外线吸收剂2，2’，4’-三羟基-4-辛氧基-二苯甲酮加入到91.89重量份的双烯丙基碳酸二甘醇酯中，并溶解，形成均匀的溶液，之后，添加11.11重量份的作为聚合引发剂的含有27％IPP(过碳酸二异丙基酯)的双烯丙基碳酸乙二醇酯。所得透镜具有1.58的YI值和0.5％的具有385nm的波长的紫外线的透光率。因此，该透镜显示了用于减少紫外线的优异性能。
实施例4根据与实施例1相同的工序制备透镜，不同的是，将0.06重量份的紫外线吸收剂2，2’，4’-三羟基-4-十二烷氧基-二苯甲酮加入到91.89重量份的双烯丙基碳酸二甘醇酯中，并溶解，形成均匀的溶液，之后，添加11.11重量份的作为聚合引发剂的含有27％IPP(过碳酸二异丙基酯)的双烯丙基碳酸乙二醇酯。所得透镜具有1.75的YI值和1.1％的具有385nm的波长的紫外线的透光率。因此，该透镜显示了用于减少紫外线的优异性能。
对比实施例1根据与实施例1相同的工序制备塑料透镜，只是使用0.05重量份2，2’，4，4’-四羟基二苯甲酮作为紫外线吸收剂。所得透镜具有1.94的YI值(表明变黄)和1.0％的具有385nm的波长的紫外线的透射率。
对比实施例2根据与实施例1相同的工序制备塑料透镜，只是使用1.00重量份2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮作为紫外线吸收剂。所得透镜具有2.14的YI值(表明变黄)和0.5％的具有385nm的波长的紫外线的透射率。
对比实施例3按照与实施例1相同的工序制备塑料透镜，只是使用0.15重量份2-(2-羟基-4-辛氧基苯基)苯并三唑作为紫外线吸收剂。所得透镜具有3.27的YI值(表明变黄)和1.9％的具有385nm的波长的紫外线的透射率。
对比实施例4按照与实施例1相同的工序制备塑料透镜，只是使用0.15重量份2-(2，4-二羟苯基)苯并三唑作为紫外线吸收剂。所得透镜具有3.84的YI值(表明变黄)和1.0％的具有385nm的波长的紫外线的透射率。
对比实施例5按照与实施例1相同的工序制备塑料透镜，只是使用0.08重量份5-氯-2-(2，4-二羟基苯基)苯并三唑作为紫外线吸收剂。所得透镜具有3.66的YI值(表明变黄)和0.5％的具有385nm的波长的紫外线的透射率。
对比实施例6按照与实施例1相同的工序制备塑料透镜，只是使用0.08重量份2，2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮作为紫外线吸收剂。所得透镜具有2.40的YI值(表明变黄)和1.2％的具有385nm的波长的紫外线的透射率。
对比实施例7按照与实施例1相同的工序制备塑料透镜，只是使用0.15重量份2，2’-二羟基-4-辛氧基二苯甲酮作为紫外线吸收剂。所得透镜具有2.22的YI值(表明变黄)和1.0％的具有385nm的波长的紫外线的透射率。在实施例1-4和对比实施例1-7中获得的透镜的物理性能在表1中给出，并且在
图1-11中示出了透光率曲线。表1-1
表1-2
附图简述图1示出了在实施例1中获得的塑料透镜的透光率曲线图。图2示出了在实施例2中获得的塑料透镜的透光率曲线图。图3示出了在实施例3中获得的塑料透镜的透光率曲线图。图4示出了在实施例4中获得的塑料透镜的透光率曲线图。图5示出了在对比实施例1中获得的塑料透镜的透光率曲线图。图6示出了在对比实施例2中获得的塑料透镜的透光率曲线图。图7示出了在对比实施例3中获得的塑料透镜的透光率曲线图。图8示出了在对比实施例4中获得的塑料透镜的透光率曲线图。图9示出了在对比实施例5中获得的塑料透镜的透光率曲线图。图10示出了在对比实施例6中获得的塑料透镜的透光率曲线图。图11示出了在对比实施例7中获得的塑料透镜的透光率曲线图。虽然就某些具体实施方案描述了本发明，以便可以更加完全理解和清楚本发明的各个方面，但目的不是将本发明限制于这些特定实施方案。相反，意图是将所有可供选择的方法、变化和等同物包括在如由附属权利要求书规定的范围内。
权利要求
1.塑料透镜，它包括塑料基材和用下列通式(I)表示的二苯甲酮衍生物 其中R表示具有2-12个碳原子的直链或支链烷基或具有2-12个碳原子的烷氧基。
2.根据权利要求1的塑料透镜，其中用通式(I)表示的二苯甲酮衍生物是2，2’，4’-三羟基-4-辛氧基二苯甲酮或2，2’，4’-三羟基-4-十二烷氧基二苯甲酮。
3.根据权利要求1和2的任一项的塑料透镜，其中塑料基材是通过将双烯丙基碳酸二甘醇酯型单体聚合而获得的塑料基材。
4.根据权利要求3的塑料透镜，其中当中心部分厚度为2.2mm时在中心部分塑料基材具有≤1.8的YI值和≤5.0％的波长385nm的光的透射率。
5.根据权利要求1和2的任一项的塑料透镜，其中塑料基材用选自用于改进冲击强度的膜、硬涂膜、防反射膜和拒水膜中的至少一种功能膜涂敷。
6.生产塑料透镜的方法，该方法包括将用通式(I)表示的二苯甲酮衍生物加入到至少一种塑料基材用单体中 其中R表示具有2-12个碳原子的直链或支链烷基或具有2-12个碳原子的烷氧基；和加热含有该二苯甲酮衍生物的塑料基材用原料。
7.根据权利要求6的生产塑料透镜的方法，其中用通式(I)表示的二苯甲酮衍生物是2，2’，4’-三羟基-4-辛氧基二苯甲酮或2，2’，4’-三羟基-4-十二烷氧基二苯甲酮。
8.根据权利要求6和7的任一项的生产塑料透镜的方法，其中用于塑料基材的至少一种单体是双烯丙基碳酸二甘醇酯型单体。
9.生产根据权利要求8的塑料透镜的方法，其中当中心部分厚度为2.2mm时在中心部分塑料基材具有0.7-1.8的YI值和≤5.0％的波长385nm的光的透射率。
10.生产根据权利要求6和7的任一项的塑料透镜的方法，其中塑料基材用选自用于改进冲击强度的膜、硬涂膜、防反射膜和拒水膜中的至少一种功能膜涂敷。
全文摘要
包括含有用下列通式(I)表示的二苯甲酮衍生物的塑料基材的塑料透镜及其制备方法其中R代表直链或支链C
文档编号G02C7/02GK1580871SQ20041005623
公开日2005年2月16日 申请日期2004年8月5日 优先权日2003年8月5日
发明者上坂昌久, 伊藤伸介 申请人:保谷株式会社