一种变色镜片及包含其的变色眼镜的制作方法

本实用新型属于眼镜技术领域，具体涉及一种变色镜片及包含其的变色眼镜。

背景技术：

太阳光中的紫外线按照波长又可分为三类：uva、uvb和uvc，其中uvc通过大气层时即被吸收，因此对人眼产生影响的紫外线主要是uva和uvb。光线射入眼内时，大约只有4％通过角膜表面反射而损失，绝大部分的光被折射进入眼内，又依次被角膜、房水、晶状体和硝子体所吸收，这其中也包括会对眼睛造成损伤的紫外线。研究表明，紫外线对眼睛的伤害具有累积性，长期暴露于紫外线下会引发眼角膜、结膜以及晶状体的损伤，增加结膜炎、角膜炎、白内障和黄斑病变的患病几率，因此，户外活动者佩戴变色眼镜是一种必要的预防紫外线措施。

变色眼镜中的光致变色镜片其颜色可以随外界光线的变化而变化，在阳光强烈的照射下这种镜片能快速变为深色，使镜片的透光率大大降低，从而保护眼睛免受光线刺激；在进入室内、光线减弱后，镜片颜色逐渐变浅，恢复到无色透明的状态。目前比较成熟的光致变色镜片制备工艺包括掺入式和膜层式，其中膜层式是在普通树脂镜片上复合一层光致变色树脂材料，使普通树脂镜片在保持原有特性的基础上附加了光致变色的特性，具有变色均匀、反应快速和对镜片种类无规格限制等特点，因此具有更广阔的应用前景。

cn109752866a公开了一种光致变色眼用镜片及其制备方法，所述镜片包括本体和形成于本体上的光致变色层，所述光致变色层通过将本体浸入光致变色涂布溶液进而加热或紫外辐照固化得到，其中光致变色涂布溶液中包括光致变色化合物-环糊精包合物、交联剂和溶剂，所述光致变色化合物为螺吡喃、螺呸啶、二芳基乙烯、六芳基双咪唑、俘精酸酐、偶氮苯以及苯并二氢吡喃中的至少一种，所述环糊精为甲基丙烯酸改性的环糊精，所述交联剂包括甲基丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂接枝的硅烷偶联剂以及引发剂；在加热或紫外辐照下，交联剂和光致变色化合物-环糊精包合物发生聚合反应、并通过硅烷偶联剂连接在镜片本体上，得到稳定的光致变色眼用镜片。cn107099230a公开了一种光致变色镜片的制备方法及其制备得到的光致变色镜片，所述制备方法为：将光致变色涂料涂布在基片上，通过紫外光固化照射，从而在基片的上表面形成光致变色层，所述光致变色层上还涂布了加硬层，并通过真空溅射的方式再在加硬层上依次蒸镀减反层、防辐射层和防水超硬层；其中，所述光致变色涂料为聚丙烯酸酯、多官能团丙烯酸酯单体和光致变色染料的混合物。该制备方法避免了经过高温烘烤固化容易造成光致变色化合物分解的现象，提高了光致变色镜片的质量。cn105892093a公开了一种树脂镜片的变色工艺，其主要步骤包括：(1)镜片预处理：包括koh刻蚀、超声波清洗、二氯甲烷清洗和超声波纯水清洗；(2)配制螺吡喃变色加硬液，添加塑化剂；(3)将变色液旋涂在镜片表面并uv固化；(4)镀上减反射膜和超防水膜；(5)质量检查。该工艺将镜片加硬和变色一步完成，使镜片变色均匀，使用长久，有效降低成本；同时变色粉和塑化剂呈微粒装分散在加硬层中，可以有效提高镜片抗冲击性。

然而现有的变色镜片在完全变色的状态下，都只有一种程度的变色深度，对应某一个透光率的值，无法满足部分使用者在户外看近看远时对不同变色深度的需求。而且，现有技术中的变色镜片在光强变化下迅速发生深度变色，这种深度突变会给使用者带来晕眩或瞬间无法视物等不适感。

因此，开发一种可以呈现不同变色深度并避免颜色深度突变的变色镜片，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种变色镜片及其制备方法和应用，所述变色镜片通过设置第一光致变色渐变层和第二光致变色渐变层，使一片变色镜片在阳光激活状态下呈现出不同的变色深度，不同变色深度之间的过渡实现了变色镜片的渐变效果，既可以防止强光对眼睛带来伤害，同时可以满足使用者在户外看近看远时对不同变色深度的需求，并且避免颜色深度突变给使用者带来的不适感。

为达到此实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：

第一方面，本实用新型提供一种变色镜片，所述变色镜片包括基底(1)、第一光致变色渐变层(2-1)、第二光致变色渐变层(2-2)、第一硬质强化层(3-1)和第二硬质强化层(3-2)。

所述基底(1)的上表面和下表面分别设置所述第一光致变色渐变层(2-1)和所述第二光致变色渐变层(2-2)；所述第一光致变色渐变层(2-1)的表面设置所述第一硬质强化层(3-1)；所述第二光致变色层(2-2)的表面设置所述第二硬质强化层(3-2)。

本实用新型提供的变色镜片中，特殊设计了第一光致变色渐变层(2-1)和第二光致变色渐变层(2-2)。首先，所述第一光致变色渐变层(2-1)和第二光致变色渐变层(2-2)赋予了变色镜片在室内光强度下无色透明、室外阳光激活下变为深色的性质；其次，所述第一光致变色渐变层(2-1)和第二光致变色渐变层(2-2)通过光致变色涂层经过褪色液浸泡的工艺过程得到，从而使所述第一光致变色渐变层(2-1)和第二光致变色渐变层(2-2)具有特定的变色物质含量，实现了变色镜片在阳光激活下呈现出不同变色深度、不同变色深度之间的过渡实现了变色镜片的渐变效果，使一片变色镜片在阳光激活下的透光率可以从10％以上(10～26％)渐变增加至70％以下(21～65％)，一片变色镜片在阳光激活下的最大透光率和最小透光率之间的差值为1～50％，既可以保护眼睛免受强光伤害，同时可以满足使用者在户外看近看远时对不同变色深度的需求，并且避免颜色深度突变给使用者带来的晕眩或瞬时无法视物等不适感。

优选地，所述第一光致变色渐变层(2-1)、第二光致变色渐变层(2-2)为光致变色涂层经褪色液浸泡、干燥而成的涂层。

本实用新型中，所述褪色液为有机溶剂。示例性的，所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、丙二醇甲醚、环己酮、四氢呋喃或甲基吡咯烷酮中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述第一光致变色渐变层(2-1)、第二光致变色渐变层(2-2)的厚度各自独立地为5～15μm，例如5.2μm、5.4μm、5.6μm、5.8μm、6.0μm、6.5μm、7.0μm、7.5μm、8.0μm、8.5μm、9.0μm、9.5μm、10.0μm、10.5μm、11.0μm、11.5μm、12.0μm、12.5μm、13.0μm、13.5μm、14.0μm或14.5μm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本实用新型不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

优选地，所述光致变色涂层为聚合物和变色粉的混合涂层。

优选地，所述聚合物为聚氨酯和/或聚丙烯酸酯。

优选地，所述变色粉为螺吡喃类化合物、二芳基乙烯类化合物或螺呸啶类化合物。

优选地，所述第一硬质强化层(3-1)、第二硬质强化层(3-2)为有机硅化合物涂层。

优选地，所述第一硬质强化层(3-1)、第二硬质强化层(3-2)的厚度各自独立地为1～5μm，例如1.2μm、1.5μm、1.7μm、2.0μm、2.2μm、2.5μm、2.7μm、3.0μm、3.3μm、3.5μm、3.7μm、4.0μm、4.2μm、4.5μm、4.7μm或4.9μm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本实用新型不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

优选地，所述基底(1)的材质为光学用透明高分子材料。

优选地，所述光学用透明高分子材料的折射率为1.50～1.74，例如1.52、1.54、1.56、1.58、1.60、1.62、1.64、1.66、1.68、1.70、1.72或1.73等。

本实用新型所述变色镜片的基底优选为折射率1.50～1.74的光学用透明高分子材料，具体材质包括聚碳酸酯类、聚甲基丙烯酸甲酯类以及聚合物合金等，本实用新型对具体材质不进行限定。

本实用新型提供的变色镜片的制备方法包括以下步骤：

(1)将经过预处理的基底置于光致变色涂层液中，在12～18℃下浸涂5～15s，以0.8～1.2mm/s的速度提拉出，80～90℃干燥15～20min，在110～120℃条件下固化60～120min，冷却至室温，得到光致变色层基底i。

(2)将步骤(1)得到的光致变色层基底i置于12～18％的碱液中，在55～60℃下超声波处理12～18min，纯水清洗，干燥，冷却至室温，得到光致变色层基底ii。

(3)将步骤(2)得到的光致变色层基底ii置于褪色液中，在12～18℃下浸涂5～15s，以0.2～5.0mm/s的速度匀速或变速提拉出，80～90℃干燥15～20min，冷却至室温，得到光致变色渐变层基底。

(4)将步骤(3)得到的光致变色渐变层基底置于硬质强化涂层液中，12～18℃下浸涂5～15s，以0.8～1.2mm/s的速度提拉出，80～90℃干燥15～20min，在110～120℃条件下固化60～120min，冷却至室温，得到所述变色镜片。

在上述制备方法中，步骤(1)所述预处理的方法为：将基底置于12～18％碱液中55～60℃超声波处理12～18min，清洗，干燥。所述预处理是为了使基底充分清洁，而且碱液超声环境下对基底具有刻蚀作用，使基底上形成微纳尺度的粗糙度表面，有利于提高基底与光致变色层之间的附着力。

步骤(1)所述光致变色涂层液为聚氨酯和螺吡喃类变色粉的混合溶液，其中聚氨酯的质量百分含量为40～60％，螺吡喃类变色粉的质量百分含量为5～15％。示例性的，步骤(1)所述光致变色涂层液为六亚甲基二异氰酸酯和螺吡喃类变色粉的混合溶液，溶剂为酮醚类有机溶剂(例如丙酮、环己酮、甲基吡咯烷酮或丙二醇甲醚中的任意一种或至少两种的组合)。

步骤(2)所述碱液超声并清洗的过程可以将步骤(1)得到的光致变色层基底i上未完全交联的组分以及杂质洗去，同时利用碱液在超声环境下对光致变色层基底i的刻蚀作用，使其形成微纳尺度的粗糙度表面，有利于提高光致变色渐变层与硬质强化层之间的附着力。

步骤(3)为褪色过程，即在设置有光致变色涂层的镜片基础上，通过将光致变色涂层浸泡在褪色液中进行褪色得到第一光致变色渐变层(2-1)和第二光致变色渐变层(2-2)。首先将光致变色层基底ii浸泡在褪色液中5～15s，然后提拉，镜片在从上到下提拉的过程中，镜片的不同位置在褪色液中有不同的浸泡时间，从而实现了不同的褪色效果，最终达到了在阳光激活下呈现出不同变色深度的渐变效果。其中，提拉的速率可以通过计算机程序控制，匀速提拉的过程中可以实现所述镜片均匀的线性渐变效果，变速提拉能实现更大范围的曲线渐变效果。

步骤(4)所述硬质强化涂层液为环氧丙氧基三甲氧基硅烷溶液，其中环氧丙氧基三甲氧基硅烷的质量百分含量为20～50％，溶剂为醇类溶剂(例如甲醇、乙醇或异丙醇中的任意一种或至少两种的组合)或醇类溶剂与水的混合溶剂。

上述制备方法中，光致变色涂层和硬质强化涂层液的配制方法参考现有技术进行，例如参考cn100575448或us4753827。

另一方面，本实用新型提供一种变色眼镜，所述变色眼镜中包括如上所述的变色镜片。

相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的变色镜片包括基底、第一光致变色渐变层、第二光致变色渐变层、第一硬质强化层和第二硬质强化层。其中，第一光致变色渐变层和第二光致变色渐变层不仅赋予了所述变色镜片在室内光强度下无色透明、室外阳光激活下变为深色的性质，而且可以使所述变色镜片在阳光激活下呈现出不同的变色深度，不同变色深度之间的过渡实现了变色镜片的渐变效果，使一片变色镜片在阳光激活下的透光率可以从10～26％渐变增加至21～70％，变色镜片在阳光激活下的最大透光率和最小透光率之间的差值为1～50％，优选为3～40％，既可以保护眼睛免受强光伤害，同时可以满足使用者在户外看近看远时对不同变色深度的需求，并且避免颜色深度突变给使用者带来的晕眩或瞬时无法视物等不适感。

附图说明

图1为本实用新型提供的变色镜片的结构示意图，其中，1为基底，2-1为第一光致变色渐变层，2-2为第二光致变色渐变层，3-1为第一硬质强化层，3-2为第二硬质强化层。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本实用新型，不应视为对本实用新型的具体限制。

本实用新型以下实施例中所用到的实验材料如下：

基底为折射率分别为1.50、1.60、1.67、1.74的聚碳酸酯材料，购自上海康耐特光学有限公司。naoh、koh、甲基吡咯烷酮、丙二醇甲醚、环己酮、四氢呋喃、甲醇、乙醇和异丙醇均购自上海凌峰化学试剂有限公司。光致变色涂层液为六亚甲基二异氰酸酯和螺吡喃类变色粉的混合溶液，其中六亚甲基二异氰酸酯的质量百分含量为50％，螺吡喃类变色粉的质量百分含量为10％，溶剂为环己酮和丙二醇甲醚(体积比1:1)的混合溶剂；六亚甲基二异氰酸酯和螺吡喃类变色粉购自广州崇誉工业材料科技有限公司。硬质强化涂层液为35％的环氧丙氧基三甲氧基硅烷溶液，牌号为vh系列产品，购自度恩光学有限公司。

实施例1

本实施例提供一种变色镜片，所述变色镜片包括基底(1)、第一光致变色渐变层(2-1)、第二光致变色渐变层(2-2)、第一硬质强化层(3-1)和第二硬质强化层(3-2)；所述基底(1)的上表面和下表面分别设置所述第一光致变色渐变层(2-1)和所述第二光致变色渐变层(2-2)；所述第一光致变色渐变层(2-1)的表面设置所述第一硬质强化层(3-1)；所述第二光致变色渐变层(2-2)的表面设置所述第二硬质强化层(3-2)。

制备方法如下：

(1)将基底(折射率为1.74)在12％的naoh水溶液中55℃超声波处理12min、纯水清洗、烘干、冷却至室温，置于光致变色涂层液中，12℃浸涂5s后以0.8mm/s的速度匀速提拉出，80℃烘干15min，然后110℃条件下固化60min，冷却至室温，得到光致变色层基底i；

(2)将步骤(1)得到的光致变色层基底i置于12％的naoh水溶液中，在55℃下超声波处理12min，纯水清洗，烘干，冷却至室温，得到光致变色层基底ii；

(3)将步骤(2)得到的光致变色层基底ii置于褪色液(丙二醇甲醚、环己酮、四氢呋喃和甲基吡咯烷酮体积比为1:3:4:2)中，12℃浸涂5s后以0.2mm/s的速度匀速提拉出，80℃烘干15min，冷却至室温，得到光致变色渐变层基底；

(4)将步骤(3)得到的光致变色渐变层基底置于硬质强化涂层液中，12℃下浸涂5s后以0.8mm/s的速度匀速提拉出，80℃烘干15min，在110℃条件下固化60min，冷却至室温，得到所述变色镜片。

实施例2

本实施例提供一种变色镜片，所述变色镜片包括基底(1)、第一光致变色渐变层(2-1)、第二光致变色渐变层(2-2)、第一硬质强化层(3-1)和第二硬质强化层(3-2)；所述基底(1)的上表面和下表面分别设置所述第一光致变色渐变层(2-1)和所述第二光致变色渐变层(2-2)；所述第一光致变色渐变层(2-1)的表面设置所述第一硬质强化层(3-1)；所述第二光致变色渐变层(2-2)的表面设置所述第二硬质强化层(3-2)。

制备方法如下：

(1)将基底(折射率为1.67)在18％的koh水溶液中60℃超声波处理18min、纯水清洗、烘干、冷却至室温，置于光致变色涂层液中，18℃浸涂15s后以1.2mm/s的速度匀速提拉出，90℃烘干20min，然后120℃条件下固化120min，冷却至室温，得到光致变色层基底i；

(2)将步骤(1)得到的光致变色层基底i置于18％的koh水溶液中，在60℃下超声波处理18min，纯水清洗，烘干，冷却至室温，得到光致变色层基底ii；

(3)将步骤(2)得到的光致变色层基底ii置于褪色液(甲醇、乙醇和异丙醇体积比为8:1:1)中，18℃浸涂15s后，以初始速度5.0mm/s、每提拉3mm速度减小0.2mm/s的固定间隔变速提拉出，90℃烘干20min，冷却至室温，得到光致变色渐变层基底；

(4)将步骤(3)得到的光致变色渐变层基底置于硬质强化涂层液中，18℃下浸涂15s后以1.2mm/s的速度匀速提拉出，90℃烘干20min，在120℃条件下固化120min，冷却至室温，得到所述变色镜片。

实施例3

本实施例提供一种变色镜片，所述变色镜片包括基底(1)、第一光致变色渐变层(2-1)、第二光致变色渐变层(2-2)、第一硬质强化层(3-1)和第二硬质强化层(3-2)；所述基底(1)的上表面和下表面分别设置所述第一光致变色渐变层(2-1)和所述第二光致变色渐变层(2-2)；所述第一光致变色渐变层(2-1)的表面设置所述第一硬质强化层(3-1)；所述第二光致变色渐变层(2-2)的表面设置所述第二硬质强化层(3-2)。

制备方法如下：

(1)将基底(折射率为1.60)在15％的naoh水溶液中57℃超声波处理15min、纯水清洗、烘干、冷却至室温，置于光致变色涂层液中，15℃浸涂10s后以1.0mm/s的速度匀速提拉出，85℃烘干18min，然后115℃条件下固化90min，冷却至室温，得到光致变色层基底i；

(2)将步骤(1)得到的光致变色层基底i置于15％的naoh水溶液中，在58℃下超声波处理15min，纯水清洗，烘干，冷却至室温，得到光致变色层基底ii；

(3)将步骤(2)得到的光致变色层基底ii置于褪色液(甲基吡咯烷酮)中，15℃浸涂10s后以0.5mm/s的速度匀速提拉出，85℃烘干18min，冷却至室温，得到光致变色渐变层基底；

(4)将步骤(3)得到的光致变色渐变层基底置于硬质强化涂层液中，15℃下浸涂10s后以1.0mm/s的速度匀速提拉出，85℃烘干17min，在115℃条件下固化90min，冷却至室温，得到所述变色镜片。

实施例4

本实施例提供一种变色镜片，所述变色镜片包括基底(1)、第一光致变色渐变层(2-1)、第二光致变色渐变层(2-2)、第一硬质强化层(3-1)和第二硬质强化层(3-2)；所述基底(1)的上表面和下表面分别设置所述第一光致变色渐变层(2-1)和所述第二光致变色渐变层(2-2)；所述第一光致变色渐变层(2-1)的表面设置所述第一硬质强化层(3-1)；所述第二光致变色渐变层(2-2)的表面设置所述第二硬质强化层(3-2)。

制备方法如下：

(1)将基底(折射率为1.50)在15％的koh水溶液中58℃超声波处理14min、纯水清洗、烘干、冷却至室温，置于光致变色涂层液中，15℃浸涂12s后以1.1mm/s的速度匀速提拉出，87℃烘干15min，然后118℃条件下固化100min，冷却至室温，得到光致变色层基底i；

(2)将步骤(1)得到的光致变色层基底i置于15％的koh水溶液中，在57℃下超声波处理16min，纯水清洗，烘干，冷却至室温，得到光致变色层基底ii；

(3)将步骤(2)得到的光致变色层基底ii置于褪色液(甲醇、乙醇和四氢呋喃的体积比为1:1:2)中，14℃浸涂13s后，以1.0mm/s的速度匀速提拉出，88℃烘干16min，冷却至室温，得到光致变色渐变层基底；

(4)将步骤(3)得到的光致变色渐变层基底置于硬质强化涂层液中，16℃下浸涂8s后以0.9mm/s的速度匀速提拉出，85℃烘干15min，在115℃条件下固化80min，冷却至室温，得到所述变色镜片。

实施例5

本实施例提供一种变色镜片，所述变色镜片包括基底(1)、第一光致变色渐变层(2-1)、第二光致变色渐变层(2-2)、第一硬质强化层(3-1)和第二硬质强化层(3-2)；所述基底(1)的上表面和下表面分别设置所述第一光致变色渐变层(2-1)和所述第二光致变色渐变层(2-2)；所述第一光致变色渐变层(2-1)的表面设置所述第一硬质强化层(3-1)；所述第二光致变色渐变层(2-2)的表面设置所述第二硬质强化层(3-2)。

制备方法如下：

(1)将基底(折射率为1.60)在16％的koh水溶液中57℃超声波处理16min、纯水清洗、烘干、冷却至室温，置于光致变色涂层液中，17℃浸涂8s后以0.9mm/s的速度匀速提拉出，83℃烘干18min，然后114℃条件下固化120min，冷却至室温，得到光致变色层基底i；

(2)将步骤(1)得到的光致变色层基底i置于16％的koh水溶液中，在55℃下超声波处理15min，纯水清洗，烘干，冷却至室温，得到光致变色层基底ii；

(3)将步骤(2)得到的光致变色层基底ii置于褪色液(四氢呋喃和环己酮体积比为1:1)中，16℃浸涂7s后，以初始速度4.0mm/s、每提拉5mm速度减小0.2mm/s的固定间隔变速提拉出，85℃烘干18min，冷却至室温，得到光致变色渐变层基底；

(4)将步骤(3)得到的光致变色渐变层基底置于硬质强化涂层液中，14℃下浸涂12s后以1.1mm/s的速度匀速提拉出，88℃烘干15min，在115℃条件下固化70min，冷却至室温，得到所述变色镜片。

对比例1

本对比例与实施例1的区别在于，不经过步骤(3)处理，即变色镜片包括基底、第一光致变色层、第二光致变色层，第一硬质强化层和第二硬质强化层；所述基底的上下表面分别设置所述第一光致变色渐变层和所述第二光致变色层；所述第一光致变色层的表面设置所述第一硬质强化层；所述第二光致变色层的表面设置所述第二硬质强化层。

性能测试：

透光率测试：在室温下，将测试片放在紫外灯下光照2分钟后取出，放入雾度仪(byk-gardner公司haze-gurdplus型雾度仪)中测定透光率的数值，具体测试方法参考仪器说明书进行。

按照上述方法测试实施例1～5、对比例1提供的变色镜片的透光率，具体测试数据如表1所示：

表1

表1中，“光致变色渐变层的平均厚度”为变色镜片第一光致变色渐变层和第二光致变色渐变层厚度的平均值。

从表1的数据可知，本实用新型实施例1～5提供的变色镜片特殊设计了光致变色渐变层，使得到的变色镜片在光激活下呈现出不同的透光率，一片变色镜片在光激活下的透光率可以从10～26％渐变增加至21～65％，其最大透光率和最小透光率之间的差值为3～40％。本实用新型实施例1～5提供的变色镜片既可以保护眼睛免受强光伤害，同时可以满足使用者在户外看近看远时对不同变色深度的需求，并且避免颜色深度突变给使用者带来的晕眩或瞬时无法视物等不适感。

对比例1提供的变色镜片在制备过程中不经过步骤(3)所述褪色液处理工艺，无法得到第一光致变色渐变层(2-1)和第二光致变色渐变层(2-2)，因此变色镜片在光激活下各处的透光率相同，即镜片不具有渐变色效果。

申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的变色镜片及包含其的变色眼镜，但本实用新型并不局限于上述实施例，即不意味着本实用新型必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。