[发明专利]可固化树脂及由其制造的物品

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年6月12日提交的美国临时专利申请号61/268,488的权益，其公开通过参照并入本文。

背景技术

已知的材料经常不能令人满意地平衡用作光学装置必需的许多要求。的确，对成功的光学聚合物的经常竞争的标准有很多且包括：(1)材料必须具有几乎没有或没有黄化的高透明度(在400纳米与700纳米之间大于90％的透射)；(2)低固化收缩率(小于4％，且在其他实施例中，小于2％线性收缩率)；(3)低“回流”收缩率，也被称为低热后收缩率(在室温与高达280℃之间温度漂移时小于2％的线性收缩率，在另一个实施例中，在这些条件下小于1％的线性收缩率)；(4)高断裂韧性(不是脆性的或易碎的，＞1.0MPa)；(5)高折射率(大于1.47，且在另一个实施例中，大于1.49)；(6)低色散(比较高的“阿贝”数Vd-大于45，且在另一个实施例中，大于53)；(7)易于从模具中释放；(8)对衬底(典型地石英、玻璃或SiO₂，其可以用添加剂进一步优化)的良好附着力；(9)低热膨胀系数(120ppm/℃的CTE，且在另一个实施例中，小于80ppm/℃的CTE)；(10)折射率随温度变化低(小于100×10^-6RIU/℃的dn/dT)；以及(11)必须通过热冲击(在2.5分钟期间-40℃至85℃循环100次(即，50℃/min))，而没有开裂或分层且具有小于1％的收缩率。可能这些标准中最难以满足的是低固化收缩率、低色散、高折射率、以及高断裂韧性的要求。

环氧环己基-硅氧烷杂化树脂以前已由Crivello和其他人提出(参见，例如，Crivello等，Chemistry ofMaterials(2001)vol.13，p.1932)。它们的主要优点是它们的低固化收缩率、以及高透明度。虽然由Polyset制造的基于100％(环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷(ECHETMS)的一些树脂具有接近56或更高的阿贝数值或Vd以及1.5或更高的折射率，但是固化的ECHETMS树脂几乎没有显示出玻璃化转变且显示出低断裂韧性(脆性)。当在玻璃衬底上支撑的薄膜或其他制造的部件(光学装置)经受热退火(到在室温与130℃之间)、回流、或热冲击时，这导致开裂和破坏。克服大体上阳离子的基于环氧环己基的树脂，且尤其是基于ECHETMS的树脂，的低断裂韧性是在已经公布的文献中受到广泛关注的具有挑战性的问题。

参见Wu等，“Siloxane modified cycloaliphatic epoxide UV coatings，”36 Progress in Organic Coatings(1999)89-101，其教导了用硅氧烷多元醇类改性脂环族环氧化物/己内酯多元醇涂层。参见Dworak & Soucek，“Synthesis of cycloaliphatic substituted silane monomers and polysiloxanes for photocuring，”37Macromolecules(2004)9402-17，其描述了可光固化的材料，所述可光固化的材料包括脂环族环氧化物封端的聚(二甲基硅氧烷-CO-甲基氢硅氧烷)和氢化物官能团化的聚(二脂环族硅氧烷-CO-脂环族氢氧化环氧乙烷)。也参见Soucke等，“A new class of silicone resins for coatings，”4J.Coat Techn.Res.Vol.3(2007)263-74。

发明内容

在一个方面，本发明提供了一种可光固化的和/或可热固化的树脂(“PT可固化树脂”)，所述可光固化的和/或可热固化的树脂具有优良的光学性质，能够用于制造光学装置或者用于光学装置的涂层，具有大于1.48的折射率以及以阿贝数测量的大于45的光色散。在本发明的另一个方面，提供了一种PT可固化树脂，所述PT可固化树脂具有优良的光学性质，能够用于制造光学装置或者用于光学装置的涂层，具有大于1.49的折射率以及大于53的阿贝数。也考虑由这些PT可固化树脂制造的光学装置或者用于包括这些PT可固化树脂的光学装置的涂层。

本发明的另一个方面是一种为具有优良的光学性质而不过分地损害这些光学性质的PT可固化树脂提供断裂韧性和耐久性的方法，所述方法包括：用有效量的至少两种添加剂固化PT可固化树脂，所述至少两种添加剂选自由羟基氧杂环丁烷类、二缩水甘油醚类、醇类和二乙烯醚类构成的组，且在一个具体实施例中，使用羟基氧杂环丁烷和缩水甘油醚以制备交联的固体杂化聚合物材料。也考虑使用这种方法制造的光学装置以及用于光学装置的涂层。