[发明专利]可固化组合物制成的光学制品

说明书

技术领域

本发明提供含有低聚物的低聚组合物，该低聚物易固化生成光学 制品和光学涂层。

背景技术

光学材料和光学产品有助于控制光通量和光强度。可用的光学产 品实例包括光学透镜(例如菲涅耳透镜)、棱镜、光纤、光管、包括 全内反射薄膜的光学薄膜、反光膜和微复制型产品(例如增亮膜和安 全产品)。除了别的以外，这些产品的一些实例在美国专利No. 4,542,449、No.5,175,030、No.5,591,527、No.5,394,255中有所描述。

已发现聚合材料在光学制品中有多种用途，并且此类材料被广泛 地用来代替由毛玻璃制成的制品，因为聚合材料的重量轻并且制造成 本低。碳酸盐聚合物(例如)以良好的透明度、抗变色、高强度和高 耐冲击性为特征。然而，单体热聚合物形成聚合物通常伴随着固化过 程中的高收缩率(如，收缩11％至20％)和延长的固化时间(如， 从5小时到16小时或更长时间)。在用这种材料制造精密光学器件(例 如透镜或棱镜)时，高收缩程度会造成困难，尤其是在生产具有较大 厚度的制品或者制品的中央和边缘之间厚度差别较大的制品时。延长 的固化时间会占用生产设施，并且导致用于成型制品的模具的低效利 用。另外，用来聚合单体的热固化循环消耗大量的能量并且不可取地 热压模具。

光学产品可以由高折射率材料制备，所述材料包括单体，例如高 折射率的(甲基)丙烯酸酯单体、卤化单体等，以及光学产品领域内 已知的其它此类高折射率单体。请参见(例如)美国专利No.4,568,445、 No.4,721,377、No.4,812,032和No.5,424,339。这些聚合物中的一些 可以有利地注塑成型，但是这种成型操作导致所得制品具有高双折射， 并且可能需要后续的退火步骤。此外，聚(甲基丙烯酸甲酯)聚合物 趋于对湿气敏感，并且暴露于水分或湿气中时会发生溶胀，进而导致 双折射。

几个公开涉及光学涂层，这些光学涂层的厚度通常小于50.8微米 (2密耳)。它们未能描述那些组合物的可用性能是否会达到理想平衡， 例如生产精密光学部件(例如透镜(包括菲涅耳透镜)和棱镜)所需 的低聚合收缩率、低粘度、无着色、高硬度、抗应力开裂、对水分或 湿气的敏感性以及低双折射。另外，它们未能提出如何获得可提供性 能的理想平衡的树脂，这些性能对提供铸造精密光学制品是可用的。 此外，许多聚合组合物通常具有过高的粘度，而不能用于光学浇注用 途。

发明内容

本发明包括：含有低聚物的可固化组合物，该低聚物具有多个悬 垂的烯键不饱和的、可自由基聚合官能团，并且T_g≥20℃(优选地， T_g≥50℃)；可自由基聚合的交联剂和/或稀释单体；以及光引发剂。 该组合物在固化时不泛黄，表现出低收缩率和低双折射以及低湿敏性， 使之适于许多光学应用，包括(但不限于)光学透镜、光纤、棱镜、 衍射透镜、微透镜、微透镜阵列、菲涅耳透镜、光导以及光学薄膜和 涂层。组合物是低粘度的，因此它可以用作光学粘合剂以及用于常规 的成型操作中，并通过链增长加成工艺增大分子量。此外，制品通过 浇注和固化工艺来制备，从而避免了由注塑成型工艺引起的双折射。

通常，当包含大量溶剂、单体和活性稀释剂的可固化体系从未固 化状态转变为固化状态引起体积的净收缩时，可以引起密度的显著增 加。众所周知，收缩可能对精密成型操作(例如，制造光学元件(如 透镜)所需的成型操作)造成无法预测的配准问题。收缩还可能对这 类光学制品产生残余应力，这可能随后导致光学缺陷，包括高双折射。

本发明还提供成型制品(包括光学制品)和制备该制品的方法， 在一个实施例中，该方法包括下列步骤：

(1)混合组分以形成光学浇注组合物，

(2)可选地为该组合物脱气，

(3)可选地加该热组合物，

(4)将该组合物引入合适的模具中，以及

(5)对该组合物进行聚合反应，优选的是光聚反应。