[发明专利]可聚合的液体组合物和由聚氨酯类型的可聚合液体组合物为起始生产有机玻璃的方法

说明书

本发明涉及可聚合的液体组合物，和由可聚合的液体组合物起始生产具有良好的光学和物理-机械性能的有机玻璃的方法；它还涉及由聚合所述组合物获得的有机玻璃。

更具体地，根据本发明生产具有良好光学和物理-机械性能的有机玻璃的方法应用到基本上由两种组分组成的聚氨酯类型的可聚合液体组合物上，其中第一组分(A)含有至少一种脂环族二异氰酸酯单体，或一种脂环族二异氰酸酯单体和通过使所述脂环族二异氰酸酯单体与一种或更多种多羟基化合物反应获得的预聚物的混合物，而第二组分(B)含有一种或更多种多羟基化合物。

现有技术已经公开了开发用于光学领域中应用，尤其要求高透明度且不存在着色的应用的许多材料。无机玻璃是过去最广泛地使用的材料，但最近，它被较轻，具有改进的冲击强度且容易生产的塑料聚合物材料取代。

存在各种类型的可商购的聚合物材料，所有这些都具有优势和缺势。热塑性材料，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)的问题例如是，对与大多数化学产品和溶剂接触时其耐受性低，且可加工性差，因为在机械加工，例如平面切削、边缘修饰、钻孔、磨削和抛光过程中，它们倾向于熔融。而且，聚碳酸酯具有高的双折射率和色差现象，这使得它不适合于高质量的光学应用中。

对于眼科应用来说，尤其对于生产眼镜来说，由聚合二甘醇双(烯丙基碳酸酯)(由烯丙基二甘醇碳酸酯(ADC)的名称而获知)获得的热固性有机玻璃在商业上尤其感兴趣，因为它具有抗老化性和可加工性的特殊机械性能，例如由F.Strain在“Encyclopedia of Chemical Processing and Design”，第一版，Dekker Inc.，New York，Vol.11，第452页；和“Encyclopedia of Polymer Science and Technology”(1964)，Vol.1，第799页，Interscience Publishers，New York中所公开的。

ADC的商业成功不仅是由于聚合产品具有良好的性能，而且是由于最终产品的生产技术相对简单，称为铸塑(casting)或人工铸塑。

通过采用这一技术操作，将含聚合引发剂的液体组合物倾倒在通过组合通常由玻璃制成的两个元件获得的模具的模腔内，所述模腔被由合适材料制成的间隔(distancing)垫圈隔开。

然后在模具内，通过用范围通常为30℃-110℃的逐渐增加的温度热处理，使液体组合物进行聚合，聚合时间通常从10小时变化到100小时。在上述处理最后，打开模具，并回收聚合的最终产品。

然而，使用ADC具有各种缺点，从安全以及从经济繁琐(onerous)的角度考虑，这些缺点使得基于这一组合物的最终产品的生产方法具有冒险性。

事实上通常在过氧化物引发剂存在下进行ADC的聚合反应，所述过氧化物引发剂属于过氧二烷基二碳酸酯，例如过氧二异丙基二碳酸酯(IPP)。

其中以可变浓度在ADC单体内稀释IPP的溶液可商购。这一溶液降低与过氧化物的热不稳定性有关的危险，但没有解决在不利的温度下(即在低温下)运输和储存过氧化物的问题。这一溶液的缺点是显著增加日常储存和监管引发剂的用量和操作成本。

另外，一旦制备，单体与催化剂的溶液必须在短时间内使用，以避免过早的聚合反应，或者再者避免这一问题，必须在低温(约0℃)下进行铸塑。

可容易地推导出，这一关键的方面代表以上所述的生产工艺的严重复杂性。

最后，如前所述，尽管由聚合ADC衍生的有机玻璃具有良好的光学和物理-机械性能，但多年来，市场对具有进一步提高的光学和机械性能的最终产品的需求显著增加，尤其是对透明度、高韧度和冲击强度的要求。

还存在铸塑最终产品的生产方法的替代方案，例如UV固化，它快速得多地发生且允许由多官能的丙烯酸类或甲基丙烯酸类单体为起始获得热固性有机玻璃。然而，这一有机玻璃具有低的冲击强度和耐磨蚀性以及相对于通过聚合ADC获得的有机玻璃，具有较差的光学性能。

具体地针对眼科透镜领域和作为聚碳酸酯的替代方案，最近提出了基于聚氨酯-脲聚合物的具有高冲击强度的材料，正如美国专利6127505和国际专利申请WO03/044071中所述。

然而，与聚碳酸酯的情况一样，采用这些材料生产的透镜仍然具有加工问题，采用浸渍技术时可着色性差，和另外，所得透镜倾向于随着时间流逝，因氧化反应导致变黄。