[发明专利]光学用热塑性共聚物及其制造方法

说明书

本发明涉及用于透镜等光学制品的光学用树脂。更详细地说，涉及含有硫尿烷键与尿烷键的光学用热塑性硫尿烷-尿烷共聚物。

在如透镜等的光学制品的领域里，高分子材料作为玻璃的替代物得到广泛应用。高分子材料代替玻璃使用具有以下若干优点。

首先，由于高分子材料与无机玻璃相比密度较低，因此可以大大减轻光学制品的重量。其次，与玻璃相比，高分子材料的耐冲击性要出色得多。而且加工性、染色性等其他性能也很优良。

因此，高分子材料用作光学透镜材料时具有特殊的魅力，聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯酸类高分子、聚硫尿烷、聚氨酯以及聚砜等多种高分子材料已用于光学用途。由于这些材料的物理的以及光学的性质稍有不同，其光学用途也各有长处和短处。

为了开发具有多种适于光学用途的性质的高分子材料，至今，已经进行了许多研究。一般来说，作为光学材料，其最重要的性质是折射率。在性能与设计相同时，如果采用高折射率材料，就有可能制造出比较薄的透镜。透镜边缘厚度能变薄，无论从减轻重量还是美观的观点都是好事情。对于光学材料必须考虑的另一重要问题是光散射。光散射一般以光散射系数表示。即光散射系数高的材料光散射小，光散射系数低的材料光散射大。设计与厚度一定时，光散射系数高，色像差就少，画面变得比较鲜明，有望作为光学材料。然而，一般来说高折射率的高分子材料光散射系数较低。作为眼镜使用时，考虑光散射系数应超过32才可以。因此，使用光学材料之际，通过使折射率与光散射系数取得平衡以使二者适合于最终产品是非常重要的。理想的情况是折射率取约大于1.58接近1.60的值，光散射系数超过32。

取光学材料用作眼镜镜片的时候，还必须考虑若干其他方面。染色性与耐气候性这两方面对眼镜镜片是特别重要的。此外，作为光学材料，其光学澄明度、透明度、色泽、硬度、机械加工性能、加工性等也必须达到一定水平。

作为眼镜镜片，其他重要特性有：Tg应高于大约100℃，肖氏D硬度应大于85，冲击强度，外出用时应高于FDA21CFR801，410所规定的标准，教育用以及作业用时应高于ANSIZ-87.1-1989标准。

在光学用高分子材料的以往技术中，通过浇铸工序制造热固性树脂占多数。在这样的浇铸工序中，都是在严格控制的操作条件下，使原料在模具中经过24小时这样比较长的时间实现混合、聚合、如此得到的热固性树脂，在美国专利第4,689,387号公报以及第5,352,758号公报中均有所记载。前者所示为以含1个或多个NCO基团的化合物与含1个或多个SH基的脂肪族化合物反应得到的硫代氨基甲酸S-烷基酯为基础的透镜树脂。后者所示透镜树脂是异氰酸酯类化合物与无特别限制的巯基化合物反应所得的含硫的聚氨酯树脂。

热塑性高分子材料与上述的热固性树脂相比，具有很多优点。也就是说，可以通过挤压法制造及加工，直接生产最终光学产品以及圆片等形状的高分子材料。圆片可以通过注射模塑成形机实现可塑化，形成所期望的形状。

现在市售可得的用于光学用途的热塑性树脂有聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等，前者折射率虽高达1.58，光散射系数却只有30，后者虽具有优良的透光度，但折射率仅1.49，较低，且耐冲击性也较差。

另外，在美国专利第3 356 650号公报中所记载的热塑性聚氨酯树脂以及聚硫尿烷树脂，它们都不具备作为光学透镜制品使用的必要特性，其肖氏D硬度低于83，且未表示出应有的折射率或光散射系数等光学特性。

本发明的目的即是提供一种热塑性高分子材料及其制造方法以克服上述以往技术所存在的问题与缺点，该热塑性高分子材料与现有的包括热固性树脂在内的光学树脂材料相比，具有优良的机械性质以及光学性质。

此外，本发明的目的还在于提供在保持高水平的硬度、冲击强度的前提下提高Tg、且在耐气候稳定性、低着色性两方面与其他市售热塑性树脂相比也有所提高的高分子材料。

本发明的发明人等，为解决上述课题，经深入研究，结果发现硫尿烷预聚体与，多异氰酸酯、多元醇等可形成聚氨酯的单体(以下称为形成聚氨酯的单体)反应，即可得到具有作为眼镜用镜片等光学制品用的优良性质的热塑性高分子，由此完成了本发明。

即，本发明的光学用热塑性硫尿烷-尿烷共聚物的制造方法，其特征在于由以下2个工序组成，其中第一工序为二异氰酸酯及/或二异硫氰酸酯与带有2个可与异氰酸酯基反应的基团、至少其中之一为SH基的硫醇化合物反应，形成重均分子量为1,000～30,000的硫尿烷预聚体；第二工序为前述第一工序所得硫尿烷预聚体与二异氰酸酯及带有2个可与异氰酸酯基反应的基团、至少其中之一为OH基的含羟基单体反应。