偏光塑料光学元件及其制造方法

专利名称：偏光塑料光学元件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及偏光塑料光学元件及其制造方法，更具体地，本发明涉及如眼镜透镜等光学透镜、如液晶显示器等显示器用偏光塑料透镜以及偏光塑料膜。
背景技术：
日本特开2001-311804号公报的图2和图3中说明了传统的偏光塑料透镜。该偏光塑料透镜包括由聚乙烯醇树脂制成的偏光膜，该偏光膜保持在由二乙二醇二(烯丙基碳酸酯)树脂制成的透镜中。
该偏光塑料透镜通过使用环形衬垫和一对模具部件来制造。所述衬垫具有形成有支撑突条的内表面和包括两个树脂注射管的外表面。两个模具部件安装在衬垫的内表面上。
当制造偏光塑料透镜时，首先将偏光膜的周缘放置在衬垫的支撑突条上，然后将两个模具部件安装在衬垫的内表面上。这样就在两个模具部件之间界定了一个空腔，将偏光膜布置在该空腔中。通过树脂注射管，将二乙二醇二(烯丙基碳酸酯)树脂注射到该空腔中。聚合并固化该树脂。通过从衬垫中取出模具部件获得经成型的偏光塑料透镜。
专利公报1日本特开2001-311804然而，在传统的偏光塑料透镜中，透镜和偏光膜各自具有不同的热膨胀系数。因此，当发生环境变化，例如温度变化时，偏光膜易于与透镜剥离。

发明内容
本发明的目标是提供一种偏光膜不易与光学树脂层剥离的偏光塑料光学元件及其制造方法。
为实现上述目标，本发明的一个方面是提供一种偏光塑料光学元件，其中包含具有第一表面和第二表面的偏光膜和布置在所述偏光膜的第一表面和第二表面上的光学树脂层。所述偏光膜包含含有羟基的树脂，所述光学树脂层的原料由通过使聚合原料组合物聚合而获得的树脂制成，所述聚合原料组合物包含含有第一官能团的第一化合物、含有第二官能团的第二化合物和聚合催化剂。所述第一化合物和第二化合物是聚合原料组合物的主要成分。所述第一官能团为选自异氰酸酯官能团和异硫氰酸酯官能团的至少一种官能团。所述第二官能团为选自羟基和巯基的至少一种官能团。所述第一官能团与偏光膜的羟基形成氨基甲酸酯键或硫代氨基甲酸酯键。
本发明的另一方面提供了一种制造包含偏光膜和光学树脂层的偏光塑料光学元件的方法。该方法包括制备聚合原料组合物的步骤，所述聚合原料组合物包含含有第一官能团的第一化合物、含有第二官能团的第二化合物和聚合催化剂。所述第一化合物和第二化合物是聚合原料组合物的主要成分。所述第一官能团为选自异氰酸酯官能团和异硫氰酸酯官能团的至少一种官能团。所述第二官能团为选自羟基和巯基的至少一种官能团。该方法还包括以下步骤制备模具组件，该模具组件包含具有开口并包括界定第一空腔的内底面和侧面的第一模具构件、安装在第一模具构件上的紧固件以及用于封闭第一模具构件开口的第二模具构件；向第一空腔中注入聚合原料组合物；在聚合原料组合物上布置偏光膜；将紧固件安装到第一模具构件上，并在紧固件和第一模具构件之间保持偏光膜的周边部分；将第二模具构件安装到紧固件上，并在偏光膜和第二模具构件之间界定第二空腔；向第二空腔内注入聚合原料组合物；以及聚合并固化第一空腔和第二空腔内的聚合原料组合物。
本发明的另一方面提供了一种制造包含偏光膜和光学树脂层的偏光塑料光学元件的方法，该方法包括制备聚合原料组合物，所述聚合原料组合物包含含有第一官能团的第一化合物、含有第二官能团的第二化合物和聚合催化剂，其中所述第一化合物和第二化合物是聚合原料组合物的主要成分，所述第一官能团为选自异氰酸酯官能团和异硫氰酸酯官能团的至少一种官能团，所述第二官能团为选自羟基和巯基的至少一种官能团。该方法还包括以下步骤制备模具组件，该模具组件包含具有开口的第一模具构件、安装在第一模具构件上的紧固件和用于封闭第一模具构件开口的第二模具构件；将紧固件安装到第一模具构件上，并在紧固件和第一模具构件之间保持偏光膜的周边部分；将第二模具构件安装到紧固件上，并分别在第一模具构件和偏光膜之间以及第二模具构件和偏光膜之间界定第一空腔和第二空腔；向第一空腔和第二空腔内注入聚合原料组合物；以及聚合并固化第一空腔和第二空腔中的聚合原料组合物。
本发明的另一方面提供了一种制造包含偏光膜和光学树脂层的偏光塑料光学元件的方法。该方法包括制备聚合原料组合物，所述聚合原料组合物包含含有第一官能团的第一化合物、含有第二官能团的第二化合物和聚合催化剂，其中所述第一化合物和第二化合物是聚合原料组合物的主要成分，所述第一官能团为选自异氰酸酯官能团和异硫氰酸酯官能团的至少一种官能团，所述第二官能团为选自羟基和巯基的至少一种官能团。该方法还包括以下步骤制备模具组件，该模具组件包含具有内底面的第一模具构件、安装在第一模具构件上的紧固件和安装在第一模具构件上的第二模具构件；在第一模具构件的内底面上布置偏光膜；将紧固件安装到第一模具构件上，并在紧固件和第一模具构件之间保持偏光膜的周边部分；将第二模具构件安装到第一模具构件上，并在第二模具构件和偏光膜的第一主表面之间界定第一空腔；向第一空腔内注入聚合原料组合物；聚合并固化聚合原料组合物以成型包含与偏光膜的第一主表面结合为一体的光学树脂层的中间成型产品；从第一模具构件中取出中间成型产品；将中间成型产品安装到第三模具构件上，并在偏光膜的第二主表面和第三模具构件的内表面之间界定第二空腔；向第二空腔内注入聚合原料组合物；以及聚合并固化第二空腔中的聚合原料组合物。


图1是根据本发明的第一实施方案的偏光塑料透镜的截面图；图2是用于图1所示的偏光塑料透镜的模具组件的截面图；
图3是偏光塑料透镜的截面图；图4是用于图3所示的偏光塑料透镜的模具组件的截面图；以及图5(a)和图5(b)是用于根据本发明的第二实施方案的偏光塑料透镜的模具组件的截面图。
具体实施例方式
下面将描述根据本发明第一实施方案的偏光塑料透镜。
如图1所示，偏光塑料透镜11包含偏光膜13和布置在偏光膜13的两个主表面上的由合成树脂制成的透镜层(光学树脂层)12a和12b。偏光塑料透镜11的截面具有逐渐弯曲的表面。上面的透镜层12b具有凹面状的上表面，下面的透镜层12a具有凸面状的下表面。上面的透镜层12b和下面的透镜层12a具有不同的厚度。偏光膜13由含有羟基的树脂，例如聚乙烯醇树脂形成。偏光塑料透镜11用作太阳镜等的镜片。
偏光膜13通过单轴拉伸聚乙烯醇树脂并浸入偏光物质例如碘化合物而形成。将偏光膜13的厚度调整为约20μm。偏光膜13可以包含聚酯多元醇树脂作为主要成分。
透镜层12a和12b由树脂形成，所述树脂通过使聚合原料组合物聚合而获得，所述聚合原料组合物包含含有第一官能团(异氰酸酯官能团(-NCO)或异硫氰酸酯官能团(-NCS))的第一化合物、含有第二官能团(羟基(-OH)或巯基(-SH))的第二化合物和聚合催化剂。所述第一化合物和第二化合物是聚合原料组合物的主要成分。当成型透镜层12a和12b时，优选向聚合原料组合物中添加内模脱模剂和紫外线吸收剂。在此情况下，透镜层12a和12b的原料组合物包含聚合原料组合物、内模脱模剂和紫外线吸收剂。在一个实施方案中，所述第一化合物和第二化合物是单体。
在一个实施方案中，将透镜层12b的厚度调整为约1.5mm，将透镜层12a的厚度调整为约1mm。透镜层12a和12b的折射率各自为1.6～1.7，透镜层12a和12b的色散系数(Abbe number)各自为32～43，透镜层12a和12b的比重各自为1.3～1.37。
透镜层12a和12b的聚合原料组合物中所包含的第一官能团和构成偏光膜13的聚乙烯醇树脂的羟基为氨基甲酸酯结合或硫代氨基甲酸酯结合。从而使透镜层12a和12b与偏光膜13牢固地结合，防止了偏光膜13与透镜层12a和12b剥离。
第一化合物是含有异氰酸酯官能团的化合物或者含有异硫氰酸酯官能团的化合物。含有异氰酸酯官能团的化合物包括异氰酸酯化合物和含有异氰酸酯官能团的异硫氰酸酯化合物。含有异硫氰酸酯官能团的化合物包括异硫氰酸酯化合物。
第二化合物是含有活性氢的化合物，例如含有羟基的化合物和含有巯基的化合物。含有羟基的化合物包括羟基化合物和含有羟基的巯基化合物。含有巯基的化合物包括巯基化合物。
所述异氰酸酯化合物的实例包括芳香族异氰酸酯，例如间二甲苯二异氰酸酯、对二甲苯二异氰酸酯、四氯间二甲苯二异氰酸酯、氢化二甲苯二异氰酸酯、四甲基二甲苯二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯、苯基异氰酸酯、亚苯基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、乙基亚苯基二异氰酸酯、异丙基亚苯基二异氰酸酯、二甲基亚苯基二异氰酸酯、二乙基亚苯基二异氰酸酯、二异丙基亚苯基二异氰酸酯、三甲基苯三异氰酸酯、苯三异氰酸酯、萘二异氰酸酯、甲基萘二异氰酸酯、联苯基二异氰酸酯、联甲苯胺二异氰酸酯、4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、3，3′-二甲基二苯基甲烷-4，4′-二异氰酸酯、联苄基-4，4′-二异氰酸酯、二(异氰酸基苯基)乙烯、3，3′-二甲氧基联苯-4，4′-二异氰酸酯、三苯基甲烷三异氰酸酯、聚合MDI(二苯基甲烷-4，4′-二异氰酸酯)、萘三异氰酸酯、二苯基甲烷-2，4，4′-三异氰酸酯、3-甲基二苯基甲烷-4，6，4′-三异氰酸酯、4-甲基-二苯基甲烷-3，5，2′，4′，6′-五异氰酸酯、苯基异氰酸基甲基异氰酸酯、苯基异氰酸基乙基异氰酸酯、四氢萘二异氰酸酯、六氢化苯二异氰酸酯、六氢化二苯基甲烷-4，4′-二异氰酸酯、二苯醚二异氰酸酯、乙二醇二苯醚二异氰酸酯、1，3-丙二醇二苯醚二异氰酸酯、二苯甲酮二异氰酸酯、二乙二醇二苯醚二异氰酸酯、二苯并呋喃二异氰酸酯、咔唑二异氰酸酯、乙基咔唑二异氰酸酯和二氯咔唑二异氰酸酯；脂环族异氰酸酯，例如1，4-二(异氰酸基甲基)环己烷、环己基异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、二(异氰酸基甲基)环己烷、二环己基甲烷二异氰酸酯、环己烷二异氰酸酯、甲基环己烷二异氰酸酯、二环己基二甲基甲烷二异氰酸酯、2，2′-二甲基二环己基甲烷二异氰酸酯、二(4-异氰酸基正亚丁基)季戊四醇、二异氰酸酯二聚体、2-异氰酸基甲基-3-(3-异氰酸基丙基)-5-异氰酸基甲基-二环[2.2.1]-庚烷、2-异氰酸基甲基-3-(3-异氰酸基丙基)-6-异氰酸基甲基-二环[2.2.1]-庚烷、2-异氰酸基甲基-2-(3-异氰酸基丙基)-5-异氰酸基甲基-二环[2.2.1]-庚烷、2-异氰酸基甲基-2-(3-异氰酸基丙基)-6-异氰酸基甲基-二环[2.2.1]-庚烷、2-异氰酸基甲基-3-(3-异氰酸基丙基)-6-(2-异氰酸基乙基)-二环[2.2.1]-庚烷、2-异氰酸基甲基-3-(3-异氰酸基丙基)-6-(2-异氰酸基乙基)-二环[2.1.1]-庚烷、2-异氰酸基甲基-2-(3-异氰酸基丙基)-5-(2-异氰酸基乙基)-二环[2.2.1]-庚烷、2-异氰酸基甲基-2-(3-异氰酸基丙基)-6-(2-异氰酸基乙基)-二环[2.2.1]-庚烷和1，3，5-三(异氰酸基甲基)环己烷；脂肪族异氰酸酯，例如丁基异氰酸酯、亚乙基二异氰酸酯、三亚甲基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、八亚甲基二异氰酸酯、九亚甲基二异氰酸酯、2，2′二甲基戊烷二异氰酸酯、2，2，4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、十亚甲基二异氰酸酯、亚丁基二异氰酸酯、1，3-丁二烯-1，4-二异氰酸酯、2，4，4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、1，6，11-十一烷三异氰酸酯、1，3，6-己撑三异氰酸酯、1，8-二异氰酸基-4-异氰酸基甲基辛烷、2，5，7-三甲基-1，8-二异氰酸基-5-异氰酸基甲基辛烷、二(异氰酸基乙基)碳酸酯、二(异氰酸基乙基)醚、1，4-丁二醇二丙基醚-ω，ω′-二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸基甲基酯、赖氨酸三异氰酸酯、2-异氰酸基乙基-2，6-二异氰酸基己酸酯、2-异氰酸基丙基-2，6-二异氰酸基己酸酯、二(异氰酸基乙基)苯、二(异氰酸基丙基)苯、α，α，α′，α′-四甲基二甲苯二异氰酸酯、二(异氰酸基丁基)苯、二(异氰酸基甲基)萘、二(异氰酸基甲基)二苯醚、二(异氰酸基乙基)邻苯二甲酸酯、均三甲苯基三异氰酸酯(mesitylylenetriisocyanate)、2，6-二(异氰酸基甲基)呋喃；含硫脂肪族异氰酸酯；芳香族硫化物异氰酸酯；芳香族二硫化物异氰酸酯；芳香族磺酸异氰酸酯；芳香族磺酸酰胺；以及含硫杂环化合物等。
所述异硫氰酸酯化合物的实例包括芳香族异硫氰酸酯，例如苯异硫氰酸酯、1，2-二异硫氰酸基苯、1，3-二异硫氰酸基苯、1，4-二异硫氰酸基苯、2，4-二异硫氰酸基甲苯、2，5-二异硫氰酸基间二甲苯、4，4′-二异硫氰酸基-1，1′-联苯、1，1′-亚甲基二(4-异硫氰酸基苯)、1，1′-亚甲基二(4-异硫氰酸基-2-甲基苯)、1，1′-亚甲基二(4-异硫氰酸基-3-甲基苯)、1，1′-(1，2-乙二基)二(4-异硫氰酸基苯)、4，4′-二异硫氰酸基二苯甲酮、4，4′-二异硫氰酸基-3，3′-二甲基二苯甲酮、苯甲酰苯胺-3，4′-二异硫氰酸酯、二苯醚-4，4′-二异硫氰酸酯和二苯胺-4，4′-二异硫氰酸酯；脂肪族异硫氰酸酯，例如丁基异硫氰酸酯、1，2-二异硫氰酸基乙烷、1，3-异硫氰酸基丙烷、1，4-二异硫氰酸基丁烷、1，6-二异硫氰酸基己烷和对亚苯基二异亚丙基二异硫氰酸酯；脂环族异硫氰酸酯，例如环己基异硫氰酸酯和环己烷二异硫氰酸酯；杂环异硫氰酸酯，例如2，4，6-三异硫氰酸基-1，3，5-三嗪；以及羰基异硫氰酸酯，例如己二酰基二异硫氰酸酯、壬二酰基二异硫氰酸酯、羰基二异硫氰酸酯、1，3-苯二羰基二异硫氰酸酯、1，4-苯二羰基二异硫氰酸酯、(2，2′-二吡啶)-4，4′-二羰基二异硫氰酸酯。
所述异硫氰酸酯化合物包括除异硫氰酸酯基以外还含有硫原子的化合物。除异硫氰酸酯基以外还含有一个或多个硫原子的所述多官能异硫氰酸酯的实例包括含硫脂肪族异硫氰酸酯，例如硫代二(3-异硫氰酸基丙烷)、硫代二(2-异硫氰酸基乙烷)和二硫代二(2-异硫氰酸基乙烷)；含硫芳香族异硫氰酸酯，例如1-异硫氰酸基-4-{(2-异硫氰酸基)磺酰基}苯、硫代二(4-异硫氰酸基苯)、磺酰基二(4-异氰酸基苯)、亚磺酰基二(4-异硫氰酸基苯)、二硫代二(4-异硫氰酸基苯)、4-异硫氰酸基-1-{(4-异硫氰酸基苯基)磺酰基}-2-甲氧基-苯、4-甲基-3-异硫氰酸基苯磺酰基-4′-异硫氰酸基苯基酯和4-甲基-3-异硫氰酸基苯磺酰基酰基苯胺-3′-甲基-4′-异硫氰酸酯；以及含硫杂环化合物，例如噻吩-2，5-二异硫氰酸酯、1，4-二噻烷-2，5-二异硫氰酸酯。
所述含有异氰酸酯基的异硫氰酸酯化合物的实例包括芳香族化合物，例如1-异氰酸基-4-异硫氰酸基苯和4-甲基-3-异氰酸基-1-异硫氰酸基苯；脂肪族或脂环族化合物，例如1-异氰酸基-3-异硫氰酸基丙烷、1-异氰酸基-5-异硫氰酸基戊烷、1-异氰酸基-6-异硫氰酸基己烷、异氰酸基羰基异硫氰酸酯和1-异氰酸基-4-异硫氰酸基环己烷；杂环化合物，例如2-异氰酸基-4，5-二异硫氰酸基-1，3，5-三嗪；以及含有异硫氰酸酯基和硫原子的化合物，例如4-异氰酸基-4′-异硫氰酸基二苯基硫化物和2-异氰酸基-2′-异硫氰酸基二乙基二硫化物。
第一化合物可以是一种，也可以是两种或两种以上的混合物。优选第一化合物是与来源于偏光膜13的聚乙烯醇树脂的羟基具有优异反应性的芳香族异氰酸酯化合物，特别优选的第一化合物是间二甲苯二异氰酸酯。
所述羟基化合物的实例包括脂肪醇，例如甲醇、苯甲醇、苯酚、乙氧基乙醇、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、新戊二醇、甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、丁三醇、1，2-甲基葡糖苷、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、山梨糖醇、赤藻糖醇、苏糖醇、核糖醇、阿拉伯糖醇、木糖醇、蒜糖醇、甘露糖醇、己六醇、艾杜糖醇、甘醇、环己六醇、己烷三醇、三甘油糖、双甘油(diglyperol)、三乙二醇、聚乙二醇、三(2-羟乙基)三聚异氰酸酯(isocyanulate)、环丁二醇、环戊二醇、环己二醇、环庚二醇、环辛二醇、环己烷二甲醇、羟丙基环己醇、三环[5.2.1.0.2.6]癸烷二甲醇、二环[4.3.0]-壬二醇、二环己二醇、三环[5.3.1.1]十二烷二醇、二环[4.3.0]壬烷二甲醇、三环[5.3.1.1]十二烷二乙醇、羟丙基三环[5.3.1.1]十二烷醇、螺[3.4]辛二醇、丁基环己二醇、1，1′-二环己基二醇、环己三醇、麦芽糖醇、乳糖醇；芳香醇，例如多元醇、二羟基萘、三羟基萘、四羟基萘、二羟基苯、苯三醇、联苯四醇、连苯三酚、(羟基萘基)连苯三酚、三羟基菲、双酚A、双酚F、二甲苯二醇和四溴双酚A；多元醇；多元醇和氧化烯例如环氧乙烷和环氧丙烷的加成反应产物；所述多元醇和聚合的多元醇例如环氧树脂或者和卤代醇例如二溴新戊二醇的缩合反应产物，所述多元醇和有机酸的缩合反应产物，所述有机酸有例如草酸、谷氨酸、己二酸、乙酸、丙酸、环己烷羧酸、β-氧代环己烷丙酸、二聚酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、水杨酸、3-溴丙酸、2-溴代甘醇、二羧基环己烷、苯均四酸、丁烷四羧酸和溴代邻苯二甲酸；所述多元醇和氧化烯，例如环氧乙烷和环氧丙烷的加成反应产物；亚烷基多胺和氧化烯，例如环氧乙烷和环氧丙烷的加成反应产物；二-[4-(羟基乙氧基)苯基]硫化物、二-[4-(2-羟基丙氧基)苯基]硫化物、二-[4-(2，3-二羟基丙氧基)苯基]硫化物、二-[4-(4-羟基环己氧基)苯基]硫化物、二-(2-甲基-4-(羟基乙氧基)-6-丁基苯基)硫化物，和相对每个羟基引入平均小于或等于3个环氧乙烷和/或环氧丙烷分子的这些化合物；以及含有硫原子的多元醇，例如二-(2-羟乙基)硫化物、1，2-二-(2-羟乙基巯基)乙烷、二(2-羟乙基)二硫化物、1，4-二噻烷-2，5-二醇、二(2，3-二羟基丙基)硫化物、四(4-羟基-2-硫代丁基)甲烷、二(4-羟苯基)硫酰(产品名双酚S)、四溴双酚S、四甲基双酚S、4，4′-硫代二(6-叔丁基-3-甲基苯酚)和1，3-二(2-羟乙基硫代乙基)-环己烷。
所述巯基化合物的实例包括脂肪族硫醇，例如季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、1，2-二(2-巯基乙硫基)-3-巯基丙烷、4-巯基甲基-3，6-二硫基-1，8-辛烷二硫醇、甲硫醇、苯硫醇、苄硫醇、甲烷二硫醇、1，2-乙烷二硫醇、1，1-丙烷二硫醇、1，2-丙烷二硫醇、1，3-丙烷二硫醇、2，2-丙烷二硫醇、1，6-己烷二硫醇、1，2，3-丙烷三硫醇、四(巯基甲基)甲烷、1，1-环己烷二硫醇、1，2-环己烷二硫醇、2，2-二甲基丙烷-1，3-二硫醇、3，4-二甲氧基丁烷-1，2-二硫醇、2-甲基环己烷-2，3-二硫醇、二环[2.2.1]七-外顺式-2，3-二硫醇、1，1-二(巯基甲基)环己烷、硫代马来酸二(2-巯基乙基酯)、2，3-二巯基琥珀酸(2-巯基乙基酯)、2，3-二巯基-1-丙醇(2-巯基乙酸酯)、2，3-二巯基-1-丙醇(3-巯基乙酸酯)、二乙二醇二(2-巯基乙酸酯)、二乙二醇二(3-巯基丙酸酯)、1，2-二巯基丙基甲基酯、2，3-二巯基丙基甲基醚、2，2-二(巯基甲基)-1，3-丙烷二硫醇、二(2-巯基乙基)醚、乙二醇二(2-巯基乙酸酯)、乙二醇二(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基丙烷三(2-巯基乙酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(2-巯基乙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)；芳香族硫醇，例如1，2-二巯基苯、1，3-二巯基苯、1，4-二巯基苯、1，2-二(巯基甲基)苯、1，3-二(巯基甲基)苯、1，4-二(巯基甲基)苯、1，2-二(巯基乙基)苯、1，3-二(巯基乙基)苯、1，4-二(巯基乙基)苯、1，2-二(巯基甲氧基)苯、1，3-二(巯基甲氧基)苯、1，4-二(巯基甲氧基)苯、1，2-二(巯基乙氧基)苯、1，3-二(巯基乙氧基)苯、1，4-二(巯基乙氧基)苯、1，2，3-三巯基苯、1，2，4-三巯基苯、1，3，5-三巯基苯、1，2，3-三(巯基甲基)苯、1，2，4-三(巯基甲基)苯、1，3，5-三(巯基甲基)苯、1，2，3-三(巯基乙基)苯、1，2，4-三(巯基乙基)苯、1，3，5-三(巯基乙基)苯、1，2，3-三(巯基甲氧基)苯、1，2，4-三(巯基甲氧基)苯、1，3，5-三(巯基甲氧基)苯、1，2，3-三(巯基乙氧基)苯、1，2，4-三(巯基乙氧基)苯、1，3，5-三(巯基乙氧基)苯、1，2，3，4-四巯基苯、1，2，3，5-四巯基苯、1，2，4，5-四巯基苯、1，2，3，4-四(巯基甲基)苯、1，2，3，5-四(巯基甲基)苯、1，2，4，5-四(巯基甲基)苯、1，2，3，4-四(巯基乙基)苯、1，2，3，5-四(巯基乙基)苯、1，2，4，5-四(巯基乙基)苯、1，2，3，4-四(巯基乙基)苯、1，2，3，5-四(巯基甲氧基)苯、1，2，4，5-四(巯基甲氧基)苯、1，2，3，4-四(巯基乙氧基)苯、1，2，3，5-四(巯基乙氧基)苯、1，2，4，5-四(巯基乙氧基)苯、2，2′-二巯基联苯、4，4′-二巯基联苯、4，4′-二巯基联苯、2，5-甲苯二硫醇、3，4-甲苯二硫醇、1，4-萘二硫醇、1，5-萘二硫醇、2，6-萘二硫醇、2，7-萘二硫醇、2，4-二甲基苯-1，3-二硫醇、4，5-二甲基苯-1，3-二硫醇、9，10-蒽二甲烷硫醇、1，3-二(对甲氧基苯基)丙烷-2，2-二硫醇、1，3-二苯基丙烷-2，2-二硫醇、苯基甲烷-1，1-二硫醇和2，4-二(对巯基苯基)戊烷；卤素取代的芳香族硫醇；杂环硫醇；含有巯基和硫原子的芳香族硫醇；含有巯基和硫原子的脂肪族硫醇；以及含有巯基和硫原子的杂环化合物。
所述含有羟基的巯基化合物的实例包括2-巯基乙醇、3-巯基-1，2-丙二醇、丙三醇二(巯基乙酸酯)、1-羟基-4-巯基环己烷、2，4-二巯基苯酚、2-巯基氢醌、4-巯基苯酚、1，3-二巯基-2-丙醇、2，3-二巯基-1-丙醇、1，2-二巯基-1，3-丁二醇、季戊四醇三(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇单(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇二(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇三(巯基乙酸酯)、季戊四醇五(3-巯基丙酸酯)、羟甲基-三(巯基乙硫基甲基)甲烷、1-羟乙基硫代-3-巯基乙硫基苯、4-羟基-4′-巯基二苯基硫酰、2-(2-巯基乙硫基)乙醇、二羟乙基硫醚单(3-巯基丙酸酯)、二巯基乙烷单(水杨酸酯)、羟乙基硫代甲基-三(巯基乙硫基)甲烷。
第二化合物可以是卤素取代的化合物，例如含有活性氢的化合物的氯取代化合物或溴取代化合物。所述含有活性氢的化合物可以是一种，也可以是两种或两种以上的混合物。优选的第二化合物是使透镜层12a和12b具有较高折射率的巯基化合物。更优选的第二化合物是在每个分子中包含至少四个巯基的多官能巯基化合物，例如季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)和1，2-二(2-巯基乙硫基)-3-巯基丙烷。
优选将第一化合物和第二化合物的比例调整为使由下式表示的第一官能团和第二官能团的当量比为0.5～1.5。所述当量比更优选为0.8～1.2。
官能团的当量比＝[(-NCO)+(-NCS)]/(-OH)+(-SH)]如果官能团的当量比小于0.5，则可以与偏光膜13的羟基反应的第一官能团(-NCO或-NCS)几乎不存在，因此透镜层12a和12b与偏光膜13之间的氨基甲酸酯键或硫代氨基甲酸酯键无法形成，或形成不足。如果官能团的当量比大于1.5，则由第一化合物形成的树脂的数均分子量将变高，聚合原料组合物的粘度将升高。在此情况下，成型透镜层12a和12b的步骤中除气所需的时间将变长，生产效率较低。
聚合催化剂包括叔膦、叔胺或路易斯酸中的一种。聚合催化剂的用量优选为第一化合物和第二化合物(含有活性氢的化合物)总量的0.0005质量％～5质量％，更优选为0.001质量％～2质量％。
如果聚合催化剂的用量小于0.0005质量％，则聚合反应进行的速率将会很低。如果所述用量大于5质量％，则在制备聚合原料组合物期间将进行反应，聚合原料组合物的粘度将会升高。
所述叔膦的实例包括三(正丁基)膦、三苯基膦、三甲基膦、三乙基膦、三丙基膦、三异丙基膦、三(叔丁基)膦、三环己基膦、三苄基膦、二苯基甲基膦、二甲基苯基膦、二乙基苯基膦、三(邻甲苯基)膦、三均三甲苯基膦、1，2-二(二甲基膦基)乙烷、1，4-二(二苯基膦基)丁烷、2，3-二(二苯基膦基)丁烷、1，2-二(二苯基膦基)乙烷、二(二苯基膦基)甲烷、1，3-二(二苯基膦基)丙烷、1，2-二(二苯基膦基)丙烷、1，5-二(二苯基膦基)戊烷。
所述叔胺的实例包括N，N-二甲基环己胺、N，N-二乙基环己胺、三丁胺、三乙胺、三丙胺、二丙基乙胺、三己胺、二甲基环己胺、二环己基甲胺、三环己胺、二乙基环己胺、二环己基乙胺、二丙基环己胺、二环己基丙胺、二丁基环己胺、二环己基丁胺、N，N-二甲基苄胺、N，N-二乙基苄胺、N，N-二丙基苄胺、N，N-二丁基苄胺、N-甲基二苄胺、2-二甲氨基甲基苯酚、2，4，6-三(N，N-二甲氨基甲基)苯酚和三乙二胺。
所述路易斯酸的实例包括锡化合物，例如二氯化二丁基锡、二氯化二甲基锡、氯化三甲基锡、氯化三丁基锡、氯化三苯锡、硫化二丁基锡、氧化二(2-乙基己基)锡、四氟化锡、四氯化锡、四溴化锡、四碘化锡、三氯化甲基锡、三氯化丁基锡；锌化合物，例如氯化锌、乙酰丙酮锌和二丁基二硫基氨基甲酸锌；铁化合物，例如氯化铁和乙酰丙酮铁；铝化合物，例如氧化铝、氟化铝、氯化铝、三苯基铝；钛化合物，例如四氯化钛；锑化合物，例如三氯化锑、五氯化锑和二氯三苯基锑；铀化合物，例如硝酸双氧铀；镉化合物，例如硝基镉；钴化合物，例如氯化钴和溴化钴；钍化合物，例如硝基钍；汞化合物，例如二苯基汞；镍化合物，例如二茂镍；钙化合物，例如硝基钙和乙酸钙；钒化合物，例如三氯化钒；铜化合物，例如氯化铜和碘化铜；锰化合物，例如氯化锰；锆化合物，例如氯化锆；砷化合物，例如三苯基砷和三氯化砷；以及硼化合物，例如三氟化硼。
聚合催化剂(叔膦、叔胺或路易斯酸)可以是一种，也可以是两种或两种以上的混合物。优选的聚合催化剂是叔膦和路易斯酸的组合催化剂，或者是叔胺和路易斯酸的组合催化剂。特别优选为三正丁基膦和二氯化二丁基锡的组合催化剂。
内模脱模剂可以防止在成型偏光塑料透镜11后透镜层12a和12b粘结在模具组件21上，并使偏光塑料透镜11可以容易地从模具组件21中取出。所述内模脱模剂的实例包括酸式磷酸烷基酯(DuPont生产的ZelecUN)、异丙基酸式酸磷酸酯、二异丙基酸式磷酸酯、丁基酸式磷酸酯、二丁基酸式磷酸酯、辛基酸式磷酸酯、二辛基酸式磷酸酯、异癸基酸式磷酸酯、二异癸基酸式磷酸酯、十三烷基酸式磷酸酯和二(十三烷基酸式磷酸酯)。优选的内模脱模剂是Zelec UN。内模脱模剂的优选用量为1ppm～5000ppm。
紫外线吸收剂为偏光塑料透镜11提供吸收紫外线的功能，紫外线对眼睛的角膜和晶状体会造成影响。所述紫外线吸收剂的实例包括2-(2-羟基-5-叔丁基苯基)苯并三唑、2-(3-叔丁基-2-羟基-5-甲基苯基)-5-氯-2H-苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)-2H-苯并三唑、2-(3-叔丁基-2-羟基-5-甲基苯基)-5-氯-2H-苯并三唑、2-(2-羟基-5-甲基苯基)-2H-苯并三唑、2-(2-羟基-3，5-二叔丁基苯基)苯并三唑、5-氯-2-(3，5-二叔丁基-2-羟基苯基)-2H-苯并三唑、2-(3，5-二叔戊基-2-羟基苯基)-2H-苯并三唑、2-(3，5-二叔丁基-2-羟基苯基)-2H-苯并三唑、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-甲基-(3，4，5，6-四氢邻苯二甲酰亚氨基甲基)苯酚等。2-(2-羟基-5-甲基苯基)-2H-苯并三唑、2-(3-叔丁基-2-羟基-5-甲基苯基)-5-氯-2H-苯并三唑和2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)-2H-苯并三唑是优选的紫外线吸收剂。紫外线吸收剂的用量优选为第一化合物和第二化合物总量的0.1质量％～1.0质量％，更优选为0.3质量％～0.8质量％。
下面将介绍偏光塑料透镜11的制造装置(模具组件21)。
如图2所示，模具组件21包含衬垫23、下模具构件24、紧固件25和上模具构件26。在一个实施方案中，衬垫23和紧固件25是圆筒形的。衬垫23的内部圆周上具有向内延伸的环形支撑突条22。下模具构件24安装在衬垫23的下部。当安装在衬垫23上时，紧固件25内表面上具有面对环形支撑突条22的环形接合部分25a。上模具构件26安装在紧固件25上并与接合部分25a相接合。在一个实施方案中，衬垫23和下模具构件24连接在一起，起到第一模具构件的作用。上模具构件26起到第二模具构件的作用。
下模具构件24和上模具构件26由玻璃材料形成。下模具构件24的内表面和上模具构件26的内表面以与透镜层12a和12b的曲率相对应的曲率弯曲。在该实施方案中，内表面是逐渐向下凸出的曲面。下模具构件24和上模具构件26分别封闭衬垫23的下开口和上开口。环形支撑突条22略微向下倾斜。紧固件25的接合部分25a略微向下倾斜。环形支撑突条22和接合部分25a夹着偏光膜13。环形支撑突条22的末端表面和下模具构件24的内表面界定了第一空腔27。接合部分25a的末端表面和上模具构件26的内表面界定了第二空腔28。
下面将描述制造偏光塑料透镜11的方法。
首先在减压下为透镜原料组合物除气。将预定量的经除气的透镜原料组合物注入到第一空腔27中。这形成了透镜原料组合物的第一层。制备预先根据透镜层12a和12b的曲率进行了弯曲处理的偏光膜13。将偏光膜13放置在所述第一层上，使偏光膜13的周缘位于环形支撑突条22上。将紧固件25安装在衬垫23上，将偏光膜13的周缘固定在紧固件25和衬垫23之间。然后将预定量的透镜原料组合物注入到第二空腔28中。这形成了透镜原料组合物的第二层。将上模具构件26安装到紧固件25上。使用夹具29将两个模具24和26固定。
将模具组件21逐渐加热到约140℃。然后聚合并固化透镜原料组合物的第一层和第二层。然后，除去夹具29，将两个模具构件24和26、紧固件25和衬垫23拆除，使偏光塑料透镜11能够从模具组件21中取出。由于透镜原料组合物包含内模脱模剂，因此模具24和26、紧固件25和衬垫26很容易拆除，偏光塑料透镜11也很容易从模具组件21中取出。
第一实施方案具有下述优点。
通过在使聚合原料组合物与偏光膜13接触的状态下使聚合原料组合物聚合，使透镜层12a和12b与偏光膜13形成为一体。在构成透镜层12a和12b的树脂中所包含的第一官能团(异氰酸酯官能团或异硫氰酸酯官能团)与构成偏光膜13的树脂中所包含的羟基之间形成了化学键(氨基甲酸酯键或硫代氨基甲酸酯键)。即，透镜层12a和12b与偏光膜13直接化学结合。透镜层12a和12b与偏光膜13之间的粘合力很大，当环境发生变化时该粘合力也不会变低。这将有效地防止偏光膜13从透镜层12a和12b上剥落，即使是透镜层12a和12b与偏光膜13具有不同的热膨胀系数。
在偏光塑料透镜11的这种制造方法中，将透镜层12a和12b一体成型在偏光膜13的两个表面上。这样，用于将透镜层12a和12b与偏光膜13粘合的粘合剂就不是必需的了，所以可以很容易地制造偏光塑料透镜11。另外，由于透镜层12a和12b在用紧固件25固定偏光膜13的状态下成型，偏光膜13中不会形成褶皱和变形，因此偏光塑料透镜11能够有效地发挥所需功能。
当选择在一个分子中含有两个异氰酸酯官能团的间二甲苯二异氰酸酯作为用于透镜层12a和12b的聚合原料组合物的一种主要成分时，间二甲苯二异氰酸酯的异氰酸酯官能团很容易与构成偏光膜13的树脂中所包含的羟基反应，因此在两种基团之间易于形成氨基甲酸酯键，并获得较高的交联密度。透镜层12a和12b与偏光膜13之间的粘合因此得到加强。
当选择多官能巯基化合物作为用于透镜层12a和12b的聚合原料组合物的一种主要成分时，透镜层12a和12b的折射率由透镜层12a和12b中所包含的多个硫原子而得到提高，因此透镜层12a和12b可以变薄。因此，可以获得较薄的偏光塑料透镜11。
将第一化合物与第二化合物的组成比例调整为使由[(-NCO)+(-NCS)]/[(-OH)+(-SH)]表示的官能团的当量比为0.5～1.5。在聚合原料组合物的聚合及固化反应的同时，在透镜层12a和12b与形成偏光膜13的树脂之间可靠地形成了化学键(氨基甲酸酯键或硫代氨基甲酸酯键)。这有效地防止了偏光膜13从透镜层12a和12b上剥落下来。
第二实施方案与第一实施方案的不同之处在于制造偏光塑料透镜11的方法和模具组件。下面将描述这种差别。
第二实施方案中制造偏光塑料透镜11的方法包括第一步，成型透镜层堆叠在偏光膜13的第一主表面上的中间成型产品，以及第二步，通过将透镜层堆叠在中间成型产品的偏光膜13的第二主表面上来成型偏光塑料光学元件。
下面将描述模具组件21。如图5(a)所示，将偏光膜13和透镜层12a结合为一体并成型中间成型产品的第一步骤中所用的模具组件21包括下模具构件41(第一模具构件)、封闭下模具构件41的开口的上模具构件42(第二模具构件)以及位于下模具构件41底面上的用于与下模具构件41的内底面一起夹住偏光膜13的紧固件25。在一个实施方案中，下模具构件41是圆筒形的，并具有封闭的底面，上模具构件42是圆盘形的，紧固件25是环形的。下模具构件41的底面和上模具构件42具有逐渐向上凸出的曲面。紧固件25的形状与下模具构件41的底面和侧面相对应，并朝向模具组件21的内侧向上倾斜。下模具构件41和上模具构件42在第一步骤中起到模具构件的作用。
如图5(b)所示，在将透镜层12b结合到中间成型产品的偏光膜13上的第二步骤中所用的模具组件21包含下模具组件43(第三模具构件)。下模具构件43具有与下模具构件41相似的形状，但在径向尺寸方面比下模具构件41小。上模具构件42和下模具构件43在第二步骤中起到模具构件的作用。
下面将描述制造偏光塑料透镜11的方法。如图5(a)所示，首先将偏光膜13布置在下模具构件41的内底面上。通过用紧固件25压住偏光膜13的周缘，将偏光膜13固定在下模具构件41上。将上模具构件42装配到下模具构件41上，以封闭下模具构件41的开口。夹紧模具后，在偏光膜13和上模具构件42之间界定了第一空腔45。将透镜原料组合物注入到第一空腔45中，然后使其聚合并固化。这样将会获得中间成型产品。
然后，如图5(b)所示，只将下模具构件41脱模。将中间成型产品与上模具构件42和紧固件25一起安装在下模具构件43上，以便使下模具构件43的边缘支撑偏光膜13的下表面。这样就在下模具构件43和偏光膜13之间界定了第二空腔46。在下模具构件43和上模具构件42处于模具夹紧状态下，将透镜原料组合物注入到第二空腔46中，然后使其聚合并固化。通过使模具42和43以及紧固件25脱模，制造偏光塑料透镜11。
在第二实施方案的制造偏光塑料透镜11的方法中，因为由聚乙烯醇树脂制成的偏光膜13随后每次将一个表面浸入到透镜原料组合物中，所以不将整个偏光膜13浸入到透镜原料中。这将防止偏光膜13软化和失去平整性。
下面将描述第三实施方案的制造偏光塑料透镜11的方法。在第三实施方案中，按照第一实施方案或第二实施方案的方法聚合并固化透镜原料组合物，以便制造具有与偏光塑料透镜11相同形状的成型产品。然后将该成型产品退火，以制造偏光塑料透镜11。
退火温度处于成型产品的玻璃化转变温度(Tg)和比玻璃化转变温度高20℃(Tg+20℃)的温度之间。如果退火温度低于玻璃化转变温度，则不能充分除去成型产品的残余应力，偏光塑料透镜的强度将不足。如果退火温度高于上述范围，则对透镜层12a和12b的聚合引起的畸变(聚合畸变)或变形的抑制将不足。在上述温度范围内进行退火的偏光塑料透镜11具有适当的强度。此外，还抑制了透镜层12a和12b的聚合畸变和变形。
各个实施方案均可以进行以下变更。
(1)可以使用下述制造方法制造第一实施方案的偏光塑料透镜11。将偏光膜13固定在衬垫23内。将模具构件24和26安装到衬垫23上，用偏光膜13分隔的两个空腔由下模具构件24的内表面和上模具构件26的内表面界定。将透镜原料组合物注入到两个空腔中，然后聚合并固化该透镜原料组合物。
(2)通过使用与第一实施方案相似的制造方法，可以制造如图3所示的偏光塑料膜31。偏光塑料膜31包含偏光膜13和布置在偏光膜13的两个主表面上的两个透明层(光学树脂层)32a和32b。两个透明层32a和32b具有不同的厚度。形成透明层32a和32b的原料组合物与透镜层12a和12b的原料组合物相似。即，原料组合物中所包含的第一官能团(异氰酸酯官能团或异硫氰酸酯官能团)与构成偏光膜13的树脂的羟基形成化学键(氨基甲酸酯键或硫代氨基甲酸酯键)。这样将透明层32a和32b与偏光膜13结合为一体。将偏光塑料膜31的厚度调整为约300μm。偏光塑料膜31适用于显示器，例如液晶显示器(LCD)和等离子体显示器(PDP)中。例如，可以将偏光塑料膜31安装或粘贴在显示器的显示表面上。
如图4所示，用于偏光塑料膜31的模具组件21包含模具构件24和26、衬垫23以及紧固件25。衬垫23的环形支撑突条22和紧固件25的接合部分25a是平的。
由于透明层32a和32b与偏光膜13以高粘合力结合为一体，因此防止了偏光膜从透明层32a和32b上剥落。因为将透明层32a和32b一体成型到偏光膜13的两个主表面上，所以可以容易制造偏光塑料膜31。可以按照(1)中的方法制造偏光塑料膜31。
(3)可以按照与第二实施方案相似的制造方法制造偏光塑料膜31。在用于偏光塑料膜31的模具组件中，下模具构件41和43的内底面、紧固件25和上模具构件42是平的。在该制造方法中，由聚乙烯醇树脂制成的偏光膜13的两个主表面随后每次将一个表面浸入到透镜原料组合物中，因此不将整个偏光膜13一次浸入到透镜原料组合物中。所以偏光膜13不会软化，也不会失去平整性。因此生产出了具有理想光学性能(偏光性能)的偏光塑料膜31。
(4)在(2)和(3)所述的制造方法中，进行与第三实施例相似的退火。此时，可以最理想地抑制偏光膜13从透明层32a和32b上剥落，以及抑制透明层32a和32b的聚合畸变和变形。
(5)可以对第二实施方案的制造方法进行如下变更。首先，成型中间成型产品。然后，释放下模具构件41、紧固件25和上模具构件42。接下来，将中间成型产品布置在具有与构件41、25和42形状不同的下模具构件、紧固件和上模具构件中。然后以与第二实施方案相似的方式制造偏光塑料透镜11。可以按照此方法制造偏光塑料膜31。
(6)可以对第二实施方案的制造方法进行如下变更。首先，成型中间成型产品。然后取出下模具构件41，将透镜原料组合物涂布或喷雾到偏光膜13的第二主表面上。与第二实施方案相似，将下模具构件43布置在预定位置。然后聚合并固化透镜原料组合物。可以按照此方法制造偏光塑料膜31。
(7)构成第一实施方案的模具组件21的下模具构件24的内底面和上模具构件26的内表面可以是逐渐向上凸出的曲面。在此情况下，形成环形支撑突条22和紧固件25的接合部分25a使其略微向上倾斜。
(8)构成第二实施方案的模具组件21的下模具构件41和下模具构件43的内底面以及上模具构件42的内表面可以是逐渐向下凸出的曲面。在此情况下，形成紧固件25使其朝向内侧向下倾斜。
(9)可以通过聚合并固化透镜原料组合物以获得第二实施方案的下模具构件43。在此情况下，可以使用偏光塑料透镜11的制造方法中所使用的透镜原料组合物。这会降低制造成本。
(10)各实施方案中的紧固件可以是例如胶带。
(11)可以对偏光塑料光学元件进行提高耐磨性、除雾性、强度和耐化学性的处理，以及进行提高防反射性和使其更为时尚的处理。例如，在透镜层12a和12b上可以进行表面抛光处理、抗静电处理、硬涂布处理、无反射涂布处理、染色处理和调光处理。以此方式处理的偏光塑料光学元件最适用于运动护目镜、焊接用护目镜或有机溶剂处理工作用护目镜等，以及时尚的眼镜。
(12)偏光膜13可以是通过浸入二色性染料而制备的膜。该二色性染料包括直接黑17、19、154；直接棕44、106、195、210、223；直接红2、23、28、31、37、39、79、81、240、242、247；直接蓝1、15、22、78、90、98、151、168、202、236、249、270；直接紫9、12、51、98；直接绿1、85；直接黄8、12、44、86、87；直接橙26、39、106、107等。
实施例下面将借助实施例和比较例更具体地描述本发明。
(实施例1至6，比较例1)制造实施例1至6和比较例1的偏光塑料透镜并评价其性能。不对实施例1和实施例2进行性能评价(3)。实施例1至6和比较例1中的“份”是指“质量份”。在实施例1至6和比较例1中，透镜层12a形成在偏光膜13的第一主表面上，而透镜层12b未形成在第二主表面上，以便易于检查透镜层与偏光膜13之间的粘合性。各性能评价的测量结果与各实施例中所获得的偏光塑料透镜的透镜层12a的反射率、色散系数、比重以及玻璃化转变温度一起显示在表1中。
(实施例1)将作为聚合原料组合物的43.5份间二甲苯二异氰酸酯(0.23mol，异氰酸酯官能团的当量为0.46)和56.5份季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)(0.115mol，巯基当量为0.46)、0.01质量％作为聚合催化剂的二氯化二丁基锡、0.1质量％作为内模脱模剂的Zelec UN和0.02质量％作为紫外线吸收剂的2-(2-羟基-5-甲基苯基)-2H-苯并三唑混合，以制备透镜原料组合物。通过第一实施方案的制造方法制造实施例1的偏光塑料透镜。间二甲苯二异氰酸酯的官能团与季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)的官能团的当量比为1.0。
(实施例2)将作为聚合原料组合物的52份间二甲苯二异氰酸酯(0.276mol，异氰酸酯官能团当量为0.552)和48份1，2-二(2-巯基乙硫基)-3-巯基丙烷(0.184mol，巯基当量为0.92)、0.015质量％作为聚合催化剂的二氯化二丁基锡、0.1质量％作为内模脱模剂的Zelec UN和0.024质量％作为紫外线吸收剂的2-(2-羟基-5-甲基苯基)-2H-苯并三唑混合，以制备透镜原料组合物。使用图2所示的模具组件21通过上述制造方法制造实施例2的偏光塑料透镜。与实施例1相似，根据(评价1)和(评价2)的评价标准进行性能评价。间二甲苯二异氰酸酯的官能团与1，2-二(2-巯基乙硫基)-3-巯基丙烷的官能团的当量比为1.0。
(实施例3)将实施例1中所制备的透镜原料组合物充分除气，并注入到模具组件21中。将偏光膜13布置在预定位置。接下来，将模具组件21从30℃逐渐加热到120℃，将透镜原料组合物聚合并固化24小时。逐渐冷却模具组件21，以获得成型产品。将成型产品在100℃进行退火1小时，以制造实施例3的偏光塑料透镜。
实施例3中的透镜层12a的玻璃化转变温度为85℃(参见表1)。即，在实施例3中，透镜层12a在透镜层12a的玻璃化转变温度至比该玻璃化转变温度高20℃的预定范围内的温度下进行退火。
(实施例4)相对于实施例2，将紫外线吸收剂变为0.05质量％的2-(3-叔丁基-2-羟基-5-甲基苯基)-5-氯-2H-苯并三唑来制备透镜原料组合物。将此透镜原料组合物充分除气，并注入到模具组件21中。然后，将偏光膜13布置在预定位置。接下来，将模具组件从30℃逐渐加热到120℃，将透镜原料组合物聚合并固化24小时。然后，逐渐冷却模具组件21，以获得成型产品。将成型产品在100℃进行退火1小时，以制造偏光塑料透镜。由于实施例4的透镜层12a的玻璃化转变温度为90℃，因此退火也在上述预定范围内的温度进行。
(实施例5)将作为聚合原料组合物的96.1份1，4-二(异氰酸酯甲基)环己烷(0.5mol，异氰酸酯官能团当量为1.0)和87份1，2-二(2-巯基乙硫基)-3-巯基丙烷(0.33mol，巯基当量为1.0)、0.01质量％作为聚合催化剂的二氯化二丁基锡、0.1质量％作为内模脱模剂的Zelec UN和0.05质量％作为紫外线吸收剂的2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)-2H-苯并三唑混合，以制备透镜原料组合物。将此透镜原料组合物充分除气，并注入到模具组件21中。然后，将偏光膜13布置在预定位置。接下来，将模具组件21从30℃逐渐加热到100℃，将透镜原料组合物聚合并固化24小时。然后，逐渐冷却模具组件21，以获得成型产品。将成型产品在100℃进行退火1小时，以制造偏光塑料透镜。1，4-二(异氰酸酯甲基)环己烷的官能团与1，2-二(2-巯基乙硫基)-3-巯基丙烷的官能团的当量比为1.0。由于实施例5的透镜层12a的玻璃化转变温度为95℃，因此退火也在上述预定范围内的温度进行。
(实施例6)将作为聚合原料组合物的96.1份1，4-二(异氰酸酯甲基)环己烷(0.5mol，异氰酸酯官能团当量为1.0)和87份1，2-二(2-巯基乙硫基)-3-巯基丙烷(0.33mol，巯基当量为1.0)、0.02质量％作为聚合催化剂的二氯化二丁基锡、0.1质量％作为内模脱模剂的Zelec UN和0.05质量％作为紫外线吸收剂的2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)-2H-苯并三唑混合，以制备透镜原料组合物。将此透镜原料组合物充分除气，并注入到模具组件21中。然后，将偏光膜13布置在预定位置。接下来，将模具组件21从30℃逐渐加热到130℃，将透镜原料组合物聚合并固化24小时。然后，逐渐冷却模具组件21，以获得成型产品。将成型产品在120℃进行退火1小时，以制造偏光塑料透镜。1，4-二(异氰酸酯甲基)环己烷的官能团与1，2-二(2-巯基乙硫基)-3-巯基丙烷的官能团的当量比为1.0。由于实施例6的透镜层12a的玻璃化转变温度为110℃，因此退火也在上述预定范围内的温度进行。
(比较例1)将100份作为聚合原料组合物的二乙二醇二(烯丙基碳酸酯)(0.365mol)、3.0质量％作为自由基聚合引发剂的二异丙基过氧化二碳酸酯和0.05质量％作为紫外线吸收剂的2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮混合，以制备透镜原料组合物。使用模具组件21通过第一实施方案的制造方法来制造偏光塑料透镜。
耐冲击性评价(评价1)手持各实施例中所获得的偏光塑料透镜，使用偏光塑料透镜多次敲击桌子，以检查偏光膜13与透镜层12a的粘合状况。作出两种评价，一种是偏光膜13未从透镜层12a上剥落而继续粘合在透镜层12a上(○)，另一种是偏光膜13从透镜层12a上剥落(×)。
耐水性评价(评价2)通过将各实施例中所获得的偏光塑料透镜浸入50℃的温水中15小时，然后在偏光塑料透镜的表面仍浸在温水中的状态下用指尖摩擦偏光膜13的表面，来检查偏光膜13与透镜层12a的粘合状况。作出三种评价，未褪色且未剥落(◎)、确认有部分退色但未剥落(○)以及确认有部分褪色并剥落(×)。
聚合畸变和变形(评价3)使用畸变测量装置观察各实施例中所获得的偏光塑料透镜是否存在聚合畸变。将偏光塑料透镜布置在桌子上，使曲面向上凸出，向偏光塑料透镜的周围施加外力。在此状态下，目视评价偏光塑料透镜的摆动，检查偏光塑料透镜是否存在变形。作出三种评价，没有偏光畸变或变形(○)、确认有轻微聚合畸变或变形(△)以及确认有显著的聚合畸变或变形(×)。
表1

如表1所示，在实施例1至实施例6中，由于偏光膜13和透镜层12a通过异氰酸酯官能团和羟基之间的氨基甲酸酯键牢固地粘合在一起，所以对于耐冲击性和耐水性获得了满意的结果。即，防止了偏光膜13从透镜层12a上剥落。透镜层12a的聚合畸变和变形可因实施例3至5中的退火而得到充分抑制。然而，由于与其它实施例相比，实施例6中的退火温度较高，因此未能充分抑制透镜层12a的聚合畸变和变形。因此，考虑到各实施例的玻璃化转变温度，本发明中的退火温度优选高于玻璃化转变温度并低于或等于110℃。
在比较例1中，由于构成透镜层12a的二乙二醇二(烯丙基碳酸酯)树脂与构成偏光膜13的聚乙烯醇树脂之间没有特别形成化学键，因此偏光膜13与透镜层12a之间的粘合性降低。所以偏光膜13容易剥落。因此，在比较例1中，偏光塑料透镜的耐冲击性和耐水性不足。
权利要求
1.一种偏光塑料光学元件，所述偏光塑料光学元件包含具有第一表面和第二表面的偏光膜和布置在所述偏光膜的第一表面和第二表面上的光学树脂层，其中所述偏光膜包含含有羟基的树脂；所述光学树脂层的原料是通过聚合原料组合物的聚合而获得的树脂，所述聚合原料组合物包含含有第一官能团的第一化合物、含有第二官能团的第二化合物和聚合催化剂，所述第一化合物和第二化合物是所述聚合原料组合物的主要成分，所述第一官能团为选自异氰酸酯官能团和异硫氰酸酯官能团的至少一种官能团，所述第二官能团为选自羟基和巯基的至少一种官能团，所述第一官能团与所述偏光膜的羟基形成氨基甲酸酯键或硫代氨基甲酸酯键。
2.如权利要求1所述的偏光塑料光学元件，其中将所述第一化合物和所述第二化合物的组合比例调节为使所述第一官能团的总当量与所述第二官能团的总当量之比为0.5～1.5。
3.如权利要求1所述的偏光塑料光学元件，其中所述第一化合物是含有异氰酸酯官能团的化合物，所述第二化合物是含有巯基的化合物。
4.如权利要求3所述的偏光塑料光学元件，其中所述含有异氰酸酯官能团的化合物是芳香族异氰酸酯。
5.如权利要求3所述的偏光塑料光学元件，其中所述含有巯基的化合物是在一个分子中包含至少四个巯基的多官能巯基化合物。
6.如权利要求3所述的偏光塑料光学元件，其中所述含有异氰酸酯官能团的化合物和所述含有巯基的化合物是所述聚合原料组合物的主要成分。
7.如权利要求6所述的偏光塑料光学元件，其中所述含有异氰酸酯官能团的化合物是芳香族异氰酸酯。
8.如权利要求1至7任一项所述的偏光塑料光学元件，其中所述光学树脂层是具有弯曲表面的透镜层，所述偏光塑料光学元件是偏光塑料透镜。
9.如权利要求1至7任一项所述的偏光塑料光学元件，其中所述光学树脂层是具有平整表面的透明层，所述偏光塑料光学元件是偏光塑料膜。
10.一种制造偏光塑料光学元件的方法，所述偏光塑料光学元件包含偏光膜和光学树脂层，所述方法包括以下步骤制备聚合原料组合物，所述聚合原料组合物包含含有第一官能团的第一化合物、含有第二官能团的第二化合物和聚合催化剂，所述第一化合物和第二化合物是所述聚合原料组合物的主要成分，所述第一官能团为选自异氰酸酯官能团和异硫氰酸酯官能团的至少一种官能团，所述第二官能团为选自羟基和巯基的至少一种官能团；制备模具组件，所述模具组件包含具有开口的第一模具构件、安装在所述第一模具构件上的紧固件和用于封闭所述第一模具构件的所述开口的第二模具构件，所述第一模具构件包括界定了第一空腔的内底面和侧面；向所述第一空腔内注入所述聚合原料组合物；在所述聚合原料组合物上布置所述偏光膜；将所述紧固件安装到所述第一模具构件上，并在所述紧固件和所述第一模具构件之间保持所述偏光膜的周边部分；将所述第二模具构件安装到所述紧固件上，并在所述偏光膜和所述第二模具构件之间界定第二空腔；向所述第二空腔内注入所述聚合原料组合物；以及聚合并固化所述第一空腔和第二空腔内的所述聚合原料组合物。
11.一种制造偏光塑料光学元件的方法，所述偏光塑料光学元件包含偏光膜和光学树脂层，所述方法包括以下步骤制备聚合原料组合物，所述聚合原料组合物包含含有第一官能团的第一化合物、含有第二官能团的第二化合物和聚合催化剂，所述第一化合物和第二化合物是所述聚合原料组合物的主要成分，所述第一官能团为选自异氰酸酯官能团和异硫氰酸酯官能团的至少一种官能团，所述第二官能团为选自羟基和巯基的至少一种官能团；制备模具组件，所述模具组件包含具有开口的第一模具构件、安装在所述第一模具构件上的紧固件和用于封闭所述第一模具构件的所述开口的第二模具构件；将所述紧固件安装到所述第一模具构件上，并在所述紧固件和所述第一模具构件之间保持所述偏光膜的周边部分；将所述第二模具构件安装到所述紧固件上，并分别在所述第一模具构件和所述偏光膜之间以及所述第二模具构件和所述偏光膜之间界定第一空腔和第二空腔；向所述第一空腔和第二空腔内注入所述聚合原料组合物；以及聚合并固化所述第一空腔和第二空腔内的所述聚合原料组合物。
12.一种制造偏光塑料光学元件的方法，所述偏光塑料光学元件包含偏光膜和光学树脂层，所述方法包括以下步骤制备聚合原料组合物，所述聚合原料组合物包含含有第一官能团的第一化合物、含有第二官能团的第二化合物和聚合催化剂，所述第一化合物和第二化合物是所述聚合原料组合物的主要成分，所述第一官能团为选自异氰酸酯官能团和异硫氰酸酯官能团的至少一种官能团，所述第二官能团为选自羟基和巯基的至少一种官能团；制备模具组件，所述模具组件包含具有内底面的第一模具构件、安装在所述第一模具构件上的紧固件和安装在所述第一模具构件上的第二模具构件；在所述第一模具构件的所述内底面上布置所述偏光膜；将所述紧固件安装到所述第一模具构件上，并在所述紧固件和所述第一模具构件之间保持所述偏光膜的周边部分；将所述第二模具构件安装到所述第一模具构件上，并在所述第二模具构件和所述偏光膜的第一主表面之间界定第一空腔；向所述第一空腔内注入所述聚合原料组合物；聚合并固化所述聚合原料组合物，以成型包含与所述偏光膜的第一主表面结合为一体的光学树脂层的中间成型产品；从所述第一模具构件上取出所述中间成型产品；将所述中间成型产品安装到第三模具构件上，并在所述偏光膜的第二主表面和所述第三模具构件的内表面之间界定第二空腔；向所述第二空腔内注入所述聚合原料组合物；以及聚合并固化所述第二空腔内的所述聚合原料组合物。
13.如权利要求10至12任一项所述的制造偏光塑料光学元件的方法，所述方法还包括将固化所述聚合原料组合物后所获得的成型产品退火的步骤，所述退火的温度范围为所述成型产品的玻璃化转变温度和比所述玻璃化转变温度高20℃的温度之间。
14.如权利要求10至12任一项所述的制造偏光塑料光学元件的方法，其中所述聚合原料组合物的聚合反应在与所述偏光膜接触的状态下进行。
15.如权利要求10至12任一项所述的制造偏光塑料光学元件的方法，其中所述聚合原料组合物在与所述偏光膜接触的状态下进行固化。
16.如权利要求10至15任一项所述的制造偏光塑料光学元件的方法，其中所述第一模具构件包含弯曲的内底面，所述第二模具构件包含弯曲的内表面，所述光学树脂层是具有弯曲表面的透镜层，所述偏光塑料光学元件是偏光塑料透镜。
17.如权利要求10至15任一项所述的制造偏光塑料光学元件的方法，其中所述第一模具构件具有平的内底面，所述第二模具构件具有平的内表面，所述光学树脂层是具有平的表面的透明层，所述偏光塑料光学元件是偏光塑料透镜。
全文摘要
一种偏光塑料光学元件及其制造方法，所述偏光塑料光学元件为包含不易从光学树脂层上剥落的偏光膜的偏光塑料透镜。本发明提供了包含由聚乙烯醇树脂构成的偏光膜(13)的偏光塑料透镜(11)。可以在偏光膜(13)的两个表面上布置厚度不同的两个光学树脂层(12a，12b)。光学树脂层(12a，12b)通过在与偏光膜(13)接触的状态下使聚合原料组合物聚合而形成。聚合原料组合物包含异氰酸酯化合物或异硫氰酸酯化合物作为其一种主要成分。异氰酸酯基或异硫氰酸酯基与偏光膜(13)的聚乙烯醇树脂的羟基反应，从而形成氨基甲酸酯键或硫代氨基甲酸酯键，使得光学树脂层(12a，12b)与偏光膜(13)牢固地结合为一体。
文档编号G02C7/02GK1942791SQ200580011780
公开日2007年4月4日 申请日期2005年2月18日 优先权日2004年4月19日
发明者加藤住雄 申请人:桑勒克斯株式会社