变色光学树脂镜片的制备与配方设计

【摘要】：树脂镜片制造业中,为了得到符合国家标准和生产要求的光致变色树脂镜片,使用合适的光学树脂单体和光致变色优化材料成为至关重要的一步。目前光致变色镜片制造行业中,变色镜片分类主要分为膜层变色镜片和基片变色镜片。膜层变色镜片是将含有光致变色颗粒的膜层包裹在机械性能优异的基片表面,该膜层变色镜片具有优良的机械性能同时兼具优异的褪变色性能,但是变色膜层在日常使用中将产生一定程度磨损,导致该类镜片在户外生产活动的耐用度不高。基片变色镜片是将螺吡喃变色颗粒均匀分散到单体中进行聚合制成。基片变色镜片的配比设计过程中要兼顾镜片的抗冲击性能和快速变褪色特性。然而能够同时满足这两种性能要求的单体材料比较稀少,因此开发机械性能优异、变褪色速度快、成本低廉的光致变色树脂镜片配比是光致变色树脂镜片开发的方向。本文主要通过将螺吡喃变色颗粒混入多种功能单体中进行共聚,制得光致变色镜片。首先本文确定了以苯乙烯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化双酚A二丙烯酸酯为主要单体,偶氮二异庚腈为引发剂,邻苯二甲酸二异辛酯为增塑剂的配比,该配比为突出机械性能的优化配比。其次本文考虑到螺吡喃颗粒在聚合物中的变褪色表现,分析了影响螺吡喃变色颗粒在聚合物中变色性能的影响因素从而确定了改善变色性能的优化组分。螺吡喃变色颗粒是通过结构开闭环转变达到变色的效果,本文从分子位阻理论和开闭环环境的极性方面入手,将聚乙二醇(200)、聚乙二醇(400)、聚乙二醇(800)、聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物(F127)和甲基丙烯酸分别添加到上述机械性能优异的混合单体配比中,测试各组分对聚合物变色性能的影响,同时联系生产实际,筛选出聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物(F127)和甲基丙烯酸为有效变色性能优化组分。由于变色性能优化组分聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物(F127)为长链化合物,在聚合物体系中添加该类化合物将不利于光学树脂的机械性能的表现。本文探讨了变色优化组分和力学组分的合理占比:苯乙烯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化双酚A二丙烯酸以1:1:2混合,同时控制聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物(F127)和甲基丙烯酸总质量占比不超过3w%。最后为对接行业标准,使聚合物折射率符合1.56镜片制备要求,本文对上述配比进行了微调,使混合单体的折射率控制在1.5165-1.5175这个范围内;本通过改变升温程序和添加脱模剂控制了镜片的成型合格率。通过上述实验,本文确定了一种具备优异变色性能和机械性能的基片变色镜片配方及其生产工艺。