[发明专利]用于制备高折射率材料的硫改性硅烷

说明书

本发明通常涉及高折射率材料，用于合成它们的方法，以及使用它们作为光学散装材料或优选为硬质涂层的高折射率涂层的应用。

对于眼用镜片，塑性材料代表更安全、更薄以及轻质的选择。这种塑料眼用镜片经常具有提供抗划性或赋予功能性光学特性如着色或抗反射面的表面涂层。

硅烷基基材可用于涂层和散装材料二者。这些硅烷适当地具有良好机械性能，但是承受为1.42-1.55的相对低折射率(RI)值。随着对更薄以及更轻镜片需求的提高，更加需要具有更高折射率和更好机械性能的材料。目镜产业集中于生产高折射率镜片(折射率为约1.6-1.7)，这需要相应的高折射率(1.63-1.68)涂层。目前可获得的有机涂层的折射率为约1.5，使得它们不适合于高折射率镜片。因此，存在对具有高折射率的光学级涂层的直接需要。

塑料镜片的折射率通常高达1.67、1.74或甚至1.80。普通涂层通常具有约1.50的低折射率。镜片基材折射率和涂层折射率之间的巨大差异引起难看的边缘。因此，具有更高折射率的涂层、以及具有相应改进的机械性能的杂化涂层将为合乎需要的。

一种现有的杂化涂层公开在美国公开申请2005/0123771中。使环氧硅烷水解并且与胶态氧化硅和铝化合物结合，如同铝螯合物。组合物具有作为耐磨涂层的应用并且当与非反射涂层结合施用时为有用的。另一现有技术实例记载在美国公开申请2003/165698中。

现有技术散装材料的实例为有机聚合物种类。基于硫醇和硫醚的有机聚合物提供高折射率(高达1.70)但是为纯有机的以及无杂化有机-无机的。可通过引入无机纳米颗粒而改进机械性能，然而由于纳米颗粒聚集，所得材料通常为浑浊的。

杂化材料，例如透明的杂化散装材料已知由产生无机网络的硅烷组成。在那种情况下，折射率低。折射率可通过引入金属醇盐而稍提高。然而在这种情况下，动力学中的巨大差异导致金属醇盐沉淀，限制了金属醇盐含量的百分率或导致混浊的材料。通过水解有机硅单体的现有散装材料公开在美国专利6,624,237中。单体在水解前可与环氧硅烷或光致变色化合物结合。另一现有技术实例记载在WO 94/25406中，论述了溶胶-凝胶法。

现有技术硅烷涂层的实例为环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷，其商业名称为Glymo。Glymo为目前用于眼镜行业中耐磨涂层的前体。获得高交联速率，但是其折射率限制为1.51。通过添加高折射率纳米颗粒，例如TiO₂或ZrO₂获得更高折射率的涂层。由于Glymo的低RI，这种涂层在折射率中受限。当高RI纳米颗粒的含量提高时，涂层变脆并且机械性能降低。

因此，本发明的目的为提供新型材料，及其作为高折射率散装材料和涂层的应用。

对于本发明的方法实施方案，我们提出：

(i)将聚硫醇(I)和烯基硅烷(II)混合获得或制备溶液；和

(ii)将溶液暴露于UV辐射或热，优选通过UV辐射进行硫醇-烯加成，从而生产聚硫化物聚硅烷(III)。

混合步骤(i)可包括在混合之前、期间或之后，加入其它化合物，例如它们可以是催化剂、光引发剂、溶剂或其混合物。光引发剂特别通过将溶液暴露于UV辐射可用于进行另一步骤(ii)。催化剂特别通过将溶液暴露于热可用于进行另一步骤(ii)。

聚硫醇(I)具有通式，

(HS)-R-(SH)_n，

其中

-n为1-5的整数(含1和5)；和

-R选自以下基团：

亚芳基、

杂亚芳基、

和直链或支链(C₂-C₃₀)亚烷基，其中1-10个碳原子可被选自(CO)、(SO₂)、NR₄、O、S或P的基团替代，其中R₄表示氢原子或直链或支链(C₁-C₆)烷基、；和/或亚烷基各自任选被选自羟基、羧基、芳基和杂芳基的基团取代，这两个最后的基团可在亚烷基链的末端位置或内部在所述亚烷基链上取代。

烯基硅烷(II)具有通式

(R₁)_mX_(3-m)Si-R₂-R₃，

其中：