一种聚氨酯光学树脂的固化方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光学树脂技术领域，尤其设及一种聚氨醋光学树脂的固化方法。
【背景技术】
[0002] 目前热固性树脂镜片W其耐热性好、折射率高、硬度高、冲击初性好等绝对优势， 几乎已经完全占有了全部市场，包括国内外各大镜片生产厂家均W热固性聚醋镜片为支柱 经济。然而在生产技术水平上，国内技术仍处于模仿、经验生产方法；在产品质量上，与国外 产品相差甚远。主要原因为：国内热固性树脂起步太晚，尤其W聚氨醋树脂镜片为代表；国 内技术研发投入极少，且W小型生产企业为主。W聚氨醋树脂镜片为例，由于国外企业对聚 氨醋树脂镜片的生产原料进行垄断，国内企业无法获得高性能的原料A、B组分，只能通过 目前市场上拥有的通用原料生产相对品质较低的树脂镜片。W树脂镜片的生产工艺为例， 国内生产技术远远低于国外生产技术水平。
[0003] 在聚氨醋树脂镜片的固化工艺上，程序升溫梯度是控制镜片性能的一个重要指 标。升溫梯度的控制旨在保证聚合反应在相对低溫阶段的链增长反应充分，又需在交联阶 段给出足够的溫度条件实现最佳程度交联，该工艺的一个关键点在交联起始溫度与最高热 流溫度的控制，可最大程度的提高反应转化率与树脂性能；而控溫时间不可过长，过长易导 致树脂降解、黄化，并降低生产效率。
[0004] 目前各大生产厂家对于不同折射率系列的聚氨醋光学树脂的升溫梯度是结合反 应过程中体系黏度的变化对应调整，对于同系列折射率的聚氨醋光学树脂则是统一固化溫 度梯度的方法进行镜片生产，运些方法工作量大、最终树脂性能不能达到理想状态，同时， 所得到的升溫曲线的确定主要依赖于经验，科学性差。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明提供了一种聚氨醋光学树脂的固化方法，采用本发明，可W准确 确定聚氨醋光学树脂的固化升溫梯度，对于不同折射率系列和同系列不同配方的聚氨醋光 学树脂，该方法可在一次、二次固化阶段大大提高固化效率与树脂性能。本发明主要通过聚 氨醋光学树脂预聚液的反应放热曲线确定其固化升溫梯度。
[0006] 其具体步骤为：
[0007] (1)取聚氨醋光学树脂预聚液样品封于差示扫描量热仪专用相蜗内，由3(TC经历 化均匀升溫至130°C得到反应放热曲线；
[0008] (2)对反应放热曲线中宽峰左侧的基线与最高斜率处做切线，确定交联起始溫度 Tc，最高热流溫度化，最高固化溫度Te;
[000引 做WTc、Τρ、Te为程序升溫控制点，对聚氨醋光学树脂预聚液进行一次固化升 溫。
[0010] 对反应放热曲线中宽峰左侧的基线与最高斜率处做切线，切线的交点溫度为树脂 交联起始溫度Tc，反应出一个由链增长反应向交联反应的过渡；曲线最高点为最高热流溫 度Τρ。当Tp〉90°C时，Te= 130°C;Τρ《90°C时，Te= 120°C;
[0011] 发明人经过多次试验摸索发现，一次固化升溫过程视不同体系的整体用时为 19-24h之间，时间过短，树脂固化不充分；时间过长，树脂易热氧化且提高工作量。聚氨醋 光学树脂的一次固化反应进度分为链增长反应和交联反应两个阶段，发明人经过长期的实 验摸索确定，一次固化升溫的具体步骤为：
[0012] (1)将聚氨醋光学树脂预聚液由30°c均匀升溫至Tc，升溫时间为6-化；
[001引 0)将步骤（1)所得的溶液在Tc处保溫3-4h;
[0014] 做将步骤似所得的溶液由Tc均匀升溫至Τρ，升溫时间为3-4h;
[0015] (4)将步骤（3)所得的溶液由化均匀升溫至Te，升溫时间为2-地；
[001引 巧）将步骤（4)所得的溶液在Te处保溫化；
[0017] (6)将步骤（5)所得的溶液由Te均匀降溫至70。降溫时间为比。
[0018] 首先，在聚氨醋光学树脂起始交联溫度W下，树脂主要进行链增长反应，通过给予 足够反应时长和升溫梯度，树脂的聚合度得到最大化提高，从而得到最佳的力学性能、耐热 性。在某一溫度范围内，随着树脂固化时间的延长，树脂的聚合速率逐渐下降，因而需要进 一步提高固化溫度W提高反应进度。发明人经过长期研究发现，在30°C-Tc溫度范围内，给 予不同的树脂体系6-化梯度升溫时间和3-4h的Tc保溫可满足树脂链增长反应的充分进 行，时间过长不仅浪费工时而且产品性能并不能得到进一步改善。
[0019] 在Tc-Te溫度范围内树脂主要进行交联反应，是一个经由链增长的线性聚合物进 行分子间交联形成大分子网络结构的过程，经过该过程后树脂的力学性能、耐热性、光学性 能再次大大提高。W该溫度范围内交联速率快、放热最多的化为界线，分别给予Tc-Tp、 化-Te、Τρ-化Ξ个溫度段2-4h的固化时长，可使树脂达到最佳交联度。时长过短，树脂交 联度较低，性能无法达到指标；时间过长，树脂交联度过高，树脂初性下降，甚至可能导致分 子链降解。
[0020] 在Te-70°C进行的程序降溫目的为避免树脂因降溫过快产生形变等异常，当环境 溫度降到70°CW下时，树脂几乎不可能再产生物理形变，原因为70°C已经远远低于树脂的 玻璃化转变溫度。
[0021] 发明人通过大量实验得出，化《90°C的树脂体系反应活性较高，最高固化溫度设 定为120°C即可使得树脂达到较适宜的交联状态，溫度过高树脂极易变黄；Τρ> 90°C的树 脂体系反应活性相对较低，需要一个较高的溫度（I3(rc)保溫来完成树脂的交联反应，所 得树脂性能才能达到较优状态。
[0022] 为了消除内应力，并且使一次固化阶段未反应完全的树脂进一步反应，稳定树脂 性能，本发明将一次固化完成后得到的树脂镜片进行二次固化。二次固化具体步骤为：将一 次固化完成后得到的聚氨醋光学树脂于Te处保溫化后均匀降溫至70°C，降溫时间为比。
[0023] 综上所述，本发明准确确定了Tc、Τρ、TeΞ个关键溫度点，进而准确确定了升溫梯 度，避免了树脂在固化升溫过程中偏离运Ξ个溫度关键点导致树脂聚合度偏低W致力学性 能差，或导致交联度低W致耐热性差的问题。采用本发明所述的方法，WTc、Τρ、Te为关键 点准确控制升溫过程，使最终获得的树脂的力学性能、热性能及其他性能达到最优。
【附图说明】
[0024]图1为折射率为1. 598的聚氨醋光学树脂反应放热曲线；
[00巧]图2为折射率为1. 661的聚氨醋光学树脂反应放热曲线；
[0026] 图3为采用本发明所述方法获得的折射率为1. 598的聚氨醋光学树脂红外光谱 图；
[0027] 图4为采用现有技术获得的折射率为1. 598的聚氨醋光学树脂红外光谱图；
[0028] 图5为采用本发明所述方法获得的折射率为1. 661的聚氨醋光学树脂红外光谱 图；
[0029] 图6为采用现有技术获得的折射率为1. 661的聚氨醋光学树脂红外光谱图。
【具体实施方式】
[0030] 下面通过具体实施例，对本发明进行更加详细的说明。但运些实施例旨在更加具 体地说明本发明，并不限制本发明。下面列出所用测试方法：
[0031] 软化溫度：将聚氨醋树脂预聚体注入长方体形模具，固化完成后取出样条，通过维 卡软化点、热变形溫度测试仪（皿T/V-3216)测试聚氨醋树脂软化溫度；
[0032] 冲击初性：采用W上方法制备样条，通过悬臂梁冲击试验机狂JWD-5. 5)测试树脂 冲击强度，通过实验对照可得冲击强度>5Kj/m2即可满足树脂镜片FDA标准。
[0033] 固体折射率：采用W上方法制备样条，通过阿贝折射仪（NAR-1Tsolid)测试树脂 固体折射率。
[0034] 吸、放热曲线：差示扫描量热仪DSC-1在线测定树脂聚合过程中的吸、放热效应