一种高折射率光学树脂材料、其制备方法及应用与流程

本发明涉及光学材料，尤其涉及一种高折射率光学树脂材料、其制备方法及应用。

背景技术：

1、塑料材料具有质量轻、高韧性、不易破碎、加工方便、容易染色等优点，近几年来多用于光学材料，尤其是光学镜片。

2、高折射率能使材料更加薄而轻盈，高阿贝数会大大降低材料的色差，降低出现彩虹现象的概率。但是一般折射率上升，阿贝数会降低，对光学材料中光学性能而言，高折射率高阿贝数是不断追求的目标。在聚氨酯材料体系，其完全不能同时满足折射率、阿贝值双高的目标。如果要实现阿贝数＞35，聚氨酯材料的折射率一般在1.63以下；如果要实现折射率＞1.65，则阿贝值一般低于33，因此为实现高折射率高阿贝树脂材料，环硫环合物、硫醇与异氰酸酯单体成为常用的组合物。但是聚合固化后容易在表面产生纹理，更有甚至固化过程中发生玻璃模具炸裂、片出现裂痕等不良现象。

3、为解决环硫化合物组合物存在的以上问题，目前市场上常用方法：(1)加工模具高低度数厚度不一致，度数越高，模具厚度越薄，此方法存在加工的模具种类繁多，并且薄模具使用时易碎和寿命短，造成一定的经济损失。(2)多个不同范围的度数离型剂加量存在差异，给加工过程带来一定的繁琐。以上两种方法虽然极大限度的降低出现问题的概率，但是仍存在没有从根本上消除。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种高折射率光学树脂材料、其制备方法及应用，可解决在固化时表面产生纹理，固化过程易出现玻璃模具炸裂、片裂痕等不良现象。

2、环硫化合物组合物材料体系与聚氨酯材料体系的不同，其技术也不能通用。在环硫环合物组合物体系中固化时常用碱类催化剂对环硫基团催化开环，但开环时环硫基团反应放热量极大难以控制，发热造成对流而产生脉理；同时模具中热量难以疏导造成反应不均匀化，固化后片出现裂痕现象；在聚合由于环硫化合物的酸度不同导致聚合速率的变化不一，引起聚合固化过程中固化速率的差异，进而带来固化成型过程中收缩率的差异，在模具中聚合时因收缩不同而容易引起模具的炸裂出现。

3、本申请人在环硫化合物组合物聚合开环反应使用碱性催化剂，通过对环硫化合物的酸度的变化进而影响反应的研究发现，当环硫化合物的酸度为0～0.25mgkoh/g，反应过程温和，对改善以上问题起到很大作用。若酸度过高，会使催化剂活性部分中毒，进而影响反应的反应速率和聚合度，产生纹理的概率上升同时造成性能变差。

4、本发明提供了一种高折射率光学树脂材料，由包括以下重量份的原料制备得到：

5、

6、所述环硫化合物的酸值为0～0.25mg koh/g；

7、所述催化剂包括三苯基膦和/或四丁基溴化膦。

8、优选的，所述环硫化合物包括1,2-双(β-环硫丙基硫代)乙烷、双(β-环硫丙基硫代)甲烷、1,3-双(β-环硫丙基硫代)丙烷、双(β-环硫丙基)三硫醚、双(β-环硫丙基)二硫醚、1,3-双(β-环硫丙基硫代甲基)环己烷、1,4-双(β-环硫丙基硫代)丁烷、1,4-双(β-环硫丙基硫代)环己烷、双(β-环硫丙基)硫醚中的至少一种。

9、优选的，所述多硫醇化合物包括三羟甲基丙烷双(2-巯基乙酸酯)，1,1,2,2-四(巯基甲基硫代)乙烷、4,8-二巯基甲基-1,11-二巯基-3,6,9-三硫杂十一烷、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸)酯、4-巯基甲基-1,8-二巯基-3,6-二硫代辛烷、四(巯基甲基)甲烷、2,5-二巯基甲基-1,4-二噻烷和六(3-巯基丙酸)二季戊四醇酯中的至少一种。

10、优选的，所述异氰酸酯包括苯二亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、4,4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)、1,4-二异氰酸苯、tdi三聚体、甲苯二异氰酸酯、间亚二甲苯二异氰酸酯、对亚二甲苯二异氰酸酯、二异氰酸二甲苯酯、间四甲基亚二甲苯二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、1,5-奈二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、间苯二甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、对四甲基亚二甲苯二异氰酸酯、1,6-二异氰酸酯基己烷、1,3-双(异氰酸酯甲基)环己烷、1,4-双(异氰酸酯甲基)环己烷、3,3-二甲基-4,4'-二苯基二异氰酸酯、4,4-二异氰酸酯二环己基甲烷、乙(基)苯(基)二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、邻苯二甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、4-氯-6-甲基间亚苯基二异氰酸酯、1-氯甲基-2,4-二异氰基苯、二甲基联苯二异氰酸酯、3,3'-二甲氧基-4,4'-联苯二异氰酸酯和1,4-环己烷二甲基二异氰酸酯中的至少一种。

11、优选的，所述原料还包括离型剂；

12、所述离型剂的重量份数为0.001～0.01份；

13、所述离型剂包括月桂醇聚氧乙烯醚磷酸酯和/或磷酸二丁酯。

14、本发明还提供了一种上文所述的高折射率光学树脂材料的制备方法，包括以下步骤：

15、a)将异氰酸酯和催化剂混匀，得到混合物料a；

16、b)将多硫醇化合物、环硫化合物和所述混合物料a混匀，得到混合物料b，真空脱泡；

17、c)将步骤b)得到的物料过滤，进行镜片浇注后，加热固化，得到高折射率光学树脂材料。

18、优选的，步骤a)中，所述混匀的原料还包括离型剂；

19、所述混匀在常温下进行。

20、优选的，步骤b)中，所述混匀的温度为10～20℃，时间为10～30min；

21、所述真空脱泡的时间为60～90min。

22、优选的，步骤c)中，所述过滤采用用聚四氟乙烯过滤膜，孔径为3μm；

23、所述加热固化包括：第一次固化升温和第二次固化升温；

24、所述第一次固化升温包括：先在15～25℃保温2～6h，经10～15h升温至40～70℃，经3～5h升温至80～100℃，保温1～3h，经1～2h降温至50～65℃；

25、所述第二次固化升温包括：在100～120℃保温2～4h；

26、所述加热固化后，还包括：自然冷却至室温。

27、本发明还提供了一种上文所述的高折射率光学树脂材料或上文所述的制备方法制得的高折射率光学树脂材料作为光学树脂材料的应用。

28、本发明提供了一种高折射率光学树脂材料，由包括以下重量份的原料制备得到：环硫化合物75～90份；多硫醇化合物10～20份；异氰酸酯5～15份；催化剂0.005～0.1份；所述环硫化合物的酸值为0～0.25mg koh/g；所述催化剂包括三苯基膦和/或四丁基溴化膦。可解决在固化时表面产生纹理，固化过程易出现玻璃模具炸裂、片裂痕等不良现象。

技术特征：

1.一种高折射率光学树脂材料，由包括以下重量份的原料制备得到：

2.根据权利要求1所述的高折射率光学树脂材料，其特征在于，所述环硫化合物包括1,2-双(β-环硫丙基硫代)乙烷、双(β-环硫丙基硫代)甲烷、1,3-双(β-环硫丙基硫代)丙烷、双(β-环硫丙基)三硫醚、双(β-环硫丙基)二硫醚、1,3-双(β-环硫丙基硫代甲基)环己烷、1,4-双(β-环硫丙基硫代)丁烷、1,4-双(β-环硫丙基硫代)环己烷、双(β-环硫丙基)硫醚中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的高折射率光学树脂材料，其特征在于，所述多硫醇化合物包括三羟甲基丙烷双(2-巯基乙酸酯)，1,1,2,2-四(巯基甲基硫代)乙烷、4,8-二巯基甲基-1,11-二巯基-3,6,9-三硫杂十一烷、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸)酯、4-巯基甲基-1,8-二巯基-3,6-二硫代辛烷、四(巯基甲基)甲烷、2,5-二巯基甲基-1,4-二噻烷和六(3-巯基丙酸)二季戊四醇酯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的高折射率光学树脂材料，其特征在于，所述异氰酸酯包括苯二亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、4,4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)、1,4-二异氰酸苯、tdi三聚体、甲苯二异氰酸酯、间亚二甲苯二异氰酸酯、对亚二甲苯二异氰酸酯、二异氰酸二甲苯酯、间四甲基亚二甲苯二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、1,5-奈二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、间苯二甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、对四甲基亚二甲苯二异氰酸酯、1,6-二异氰酸酯基己烷、1,3-双(异氰酸酯甲基)环己烷、1,4-双(异氰酸酯甲基)环己烷、3,3-二甲基-4,4'-二苯基二异氰酸酯、4,4-二异氰酸酯二环己基甲烷、乙(基)苯(基)二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、邻苯二甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、4-氯-6-甲基间亚苯基二异氰酸酯、1-氯甲基-2,4-二异氰基苯、二甲基联苯二异氰酸酯、3,3'-二甲氧基-4,4'-联苯二异氰酸酯和1,4-环己烷二甲基二异氰酸酯中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的高折射率光学树脂材料，其特征在于，所述原料还包括离型剂；

6.一种权利要求1所述的高折射率光学树脂材料的制备方法，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中，所述混匀的原料还包括离型剂；

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中，所述混匀的温度为10～20℃，时间为10～30min；

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤c)中，所述过滤采用用聚四氟乙烯过滤膜，孔径为3μm；

10.一种权利要求1～5任意一项所述的高折射率光学树脂材料或权利要求6～9任意一项所述的制备方法制得的高折射率光学树脂材料作为光学树脂材料的应用。

技术总结
本发明涉及光学材料技术领域，尤其涉及一种高折射率光学树脂材料、其制备方法及应用。本发明提供了一种高折射率光学树脂材料，由包括以下重量份的原料制备得到：环硫化合物75～90份；多硫醇化合物10～20份；异氰酸酯5～15份；催化剂0.005～0.1份；所述环硫化合物的酸值为0～0.25mg KOH/g；所述催化剂包括三苯基膦和/或四丁基溴化膦。可解决在固化时表面产生纹理，固化过程易出现玻璃模具炸裂、片裂痕等不良现象。

技术研发人员：孔凡波,梁万根,张建林,崔卫华,易先君,邢莹莹,李迎春,曹飞羽,丁宗旺
受保护的技术使用者：益丰新材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15