[发明专利]抗静电溶胶/凝胶组合物和用其涂覆的光学制品

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及可固化的溶胶/凝胶组合物，其用于制备透明的抗静电，抗冲击和/或抗磨性涂层，以及显示出抗静电，抗冲击性和/或耐磨性性能的用其涂覆的制品，特别是用于眼镜的光学和眼科玻璃，以及涉及制备所述制品的方法。

2.相关现有技术

熟知的是，基本上由绝缘材料组成的光学制品，具有被静电充电的倾向，尤其是当它们在干燥条件下通过用布或者合成片材，例如聚酯片材进行摩擦(摩擦起电)以便清洁的时候。在所述光学制品表面存在的电荷产生了静电场，只要电荷一直保留在光学制品上，其能够吸引并且固定存在于其附近(数厘米)的极小重量的物质，一般是小尺寸颗粒，诸如粉尘。

为了减少或抑制对颗粒的吸引，有必要减少静电场的强度，即，减少存在于制品表面的静电荷的数量。这可通过对电荷引入迁移性来进行，例如，通过向光学制品中引入一个材料层，所述材料层引入电荷的高迁移性。引入最高迁移性的材料是导电性材料。因此，具有高电导率的材料允许了更快速地使电荷消散。

本领域已知，光学制品由于在其表面结合了至少一个导电性层而获得抗静电性能，所述层被称为抗静电层。

″抗静电″，其指的是不保留和/或产生可注意到的静电荷的性能。在其表面之一用适当的布进行摩擦之后，其不会吸引或者固定粉尘或者小颗粒的时候，该制品一般被认为具有可接受的抗静电性能。它能够迅速地使积累的静电荷消散。

玻璃消散静电荷的能力，所述静电荷通过与布进行摩擦或者任何其他静电电荷充电过程(通过电晕放电施加的电荷)来产生，可以通过测量将所述电荷消散所需的时间(电荷衰变时间)来定量。因此，抗静电玻璃的放电时间为低于500毫秒级，并且一般在100-200毫秒左右，同时静电玻璃的放电时间为数十秒级，有时甚至几分钟。刚刚进行摩擦的静电玻璃因此可吸附周围的粉尘，在其需要时间来放电的时候。

本领域中已知，仅有有限的材料才可用来制备具有高光学透明度的导电性无机或有机层，即，可见光的透射率至少90％。已知的光学透明抗静电涂层包括真空沉积的金属或金属氧化物膜，例如这样的膜，其基于任选掺杂的(半)导电性金属氧化物，诸如铟掺杂的氧化锡(ITO)，锑掺杂的氧化锡(ATO)或五氧化钒(vanadium pentoxyde)，旋涂的或者自组装的导电聚合物膜。

ITO是工业标准的提供光学透明导电性薄涂层的抗静电剂，但是当其施涂到塑料时，ITO的性能下降。当处于弯曲或者其他产生应力的状态时，这些涂层是脆弱的并且容易损坏。另外，ITO层需要在受控的气体氛围中通过真空沉积来进行沉积。

导电聚合物代表了研究最多的ITO涂层替代方案。它们一般由液体涂料组合物形成，但仍无法赶上ITO的光学和电性能，有时在特定应用场合具有环境稳定性问题。

有机-无机杂混的聚合物电解质也已被提议来形成抗静电涂层。

因此，标题为″Sol-gel preparation of organic-inorganic hybrid polymer electrolytes and their electrochemical characterizations″(Myong-Hoon Lee，Sung Tae Ko，Kwang Sup Lee和Suh Bong Rhee，Mol.Cryst.Liq.Crypt.1997，294卷229-232页)的文章，涉及了包括四乙氧基甲硅烷(TEOS)，低分子量聚氧化乙烯(PEO，Mw＝300)和带有聚氧化乙烯基团的烷氧基硅烷的溶胶/凝胶涂料组合物。后面的组分用作相容试剂，以免在低分子量的″游离″PEO和聚硅氧烷基质之间发生相分离。上述制品的溶胶/凝胶涂料组合物含有显著量的所述游离PEO。由上述公开的组合物制成的抗静电涂层在水性或者有机溶剂例如水和甲醇中十分容易溶解并去除。因此，在另一涂层要通过湿涂覆技术例如旋涂或者浸涂来沉积其上的时候，这些涂料不能使用。另外，另一问题是开始时透明的涂层变得模糊。

日本专利申请N^o2007-321014公开了一种形成聚氨酯基础抗静电层的组合物，其包括为具有活性氢基团的聚合物组分的树脂A(典型地是聚乙烯醇聚合物)，为离子传导聚合物的树脂B，负载性电解盐和多异氰酸酯。树脂B的离子传导聚合物含有亲水性链段，聚硅氧烷链段和活性氢基团。亲水性链段可以是PEO链段。聚硅氧烷链段的含量不应超过整个树脂的30重量％，否则得到的抗静电膜变滑。该组合物被特别设计来提供一种具有聚氨酯基质的涂料。