[发明专利]含氧化锆颗粒胶态悬浮体用于光学物品的涂层组合物

说明书

发明领域

本发明涉及一种涂层组合物，该涂层组合物包括一种特定的氧化锆纳米颗粒的胶态悬浮体、至少一种环氧基硅烷和至少一种催化剂。它还涉及一种用于制备这种组合物的方法，并且涉及该组合物用于涂覆透明光学基底的用途。本发明还针对一种光学物品，如眼用镜片，该光学物品包括一个透明聚合物基底、特别地一个丙烯酸基底，和一个被直接施加到所述基底上的从上述组合物制备的涂层。

发明背景

在目镜领域中已知的是在耐刮伤和/或耐磨涂层(也被称为“硬涂层”)中使用无机胶体以改进有机玻璃的表面特性和/或以改变其折射率。

氧化锆、或二氧化锆是这些已知胶体之一，因为它提供了大量有用的机械和物理特性，包括高的断裂韧性、机械强度和硬度、低的热导率、高的折射率以及可见和红外光谱区中的透明度。

然而，以简单并且可重复的方式生产高固体含量(至少20wt.％并且高达35wt.％)的处于稳定的纳米颗粒均相分散体(具有小于20nm的平均粒度)形式的具有高结晶度的氧化锆胶态悬浮体，并且还避免它们在溶胶制备过程中和结合到一种聚合物基质(例如环氧基硅烷基质)过程中两者的聚结可能是困难的。然而，要求此类均相分散体来形成一种透明的含氧化锆的复合膜并且它直接影响该光学涂层的浊度和透明度。这种稳定的均相分散体可以通过该悬浮体的电动电势(其绝对值应该是至少30mV)，并且通过它的粘度(其应该是小于25℃下10cPs(应该没有凝胶化作用发生))来表达。透明度还由具有均匀并且窄的粒度分布的低粒度来确保。

因此，已经提出的制备胶态氧化锆的方法产生一种具有低结晶度的产品，该低结晶度影响氧化锆胶体的折射率、以及还有它们在光学涂层中的应用(EP 0 229 657)，或产生由颗粒制成的干粉末，这些颗粒当再分散在溶剂中时将在一定程度上保持为聚集的(CN-101613123，HUANG Y.等人，无机盐工业(Wujiyan Gongye)，37(7),15-17(2005))。这将对于所获得的胶态悬浮体的透明度是不利的。这些胶体不适合于制备光学涂层。

此外，US2010/0144918和WO2008/139100披露了一种用于制备可以用于制造硬涂层的胶态氧化锆悬浮体的方法。这种方法在若干合成步骤中产生一种酸性氧化锆溶胶，其中氧化锆作为具有主要地四方晶相的晶体被提供并且这些晶体悬浮在一种水性介质中。当这些四方晶体分散在水中时，或当它们在一个溶剂交换步骤之后分散在甲醇中时，这些四方晶体均不能容易地分散在基于硅烷的溶胶-凝胶硬涂层组合物中。所得到的硬涂层组合物的外观因此逐渐变成乳状的，或者胶体沉淀发生，这对于该涂层的最终透明度不是希望的。

已经在US2002/004544中披露了包括具有主要地四方和立方晶格结构的氧化锆颗粒的其他酸性氧化锆溶胶。这些晶体被认为提供比具有单斜晶相的那些更低的长径比，这据说有利于它们以高量值结合到有机基质中。

目前出售其他氧化锆胶体来制造硬涂层，如由日产化学(NISSAN CHEMICAL)销售的那些。这些胶体中的纳米颗粒包括除氧化锆之外的其他金属氧化物。

诸位发明人现在发现包括具有主要地单斜晶格结构的颗粒的氧化锆溶胶允许一种具有高固体含量的组合物的形成，该组合物可以用于在经济的条件下形成一种透明的硬涂层。出人意料地，还已经发现可以将这种涂层直接施加到通常用于眼用镜片中的聚合物基底上，无需该基底的任何物理预处理，如等离子体、电晕或UV照射，或将一个底涂层(如一个聚氨酯胶乳或氨基硅烷层)插入在该基底与该硬涂层之间以便改进该硬涂层的粘附性。而且，诸位发明人已经示出这对于已知提供对于它们的无以上处理的涂层的较差粘附性的丙烯酸基底也是适用的。因此，本发明提供了一种以高生产产率生产低成本眼用镜片的方法，因为它既不要求该基底的昂贵处理也不要求提供一个底涂层。

发明概要

本发明的一个第一目的涉及一种涂层组合物，该涂层组合物包括以下各项：(a)一种氧化锆颗粒的胶态悬浮体，主要包括单一的单斜棒状微晶，这些颗粒表示该组合物的干重量的10干重量％至85干重量％，(b)至少一种环氧基硅烷水解产物，(c)任选地，至少一种不包含任何反应性官能团的烷氧基硅烷，以及(d)一种固化催化剂，其中该组合物不包含除氧化锆之外的任何其他金属氧化物。

本发明的一个第二目的涉及一种用于制备所述组合物的方法，该方法包括以下各项：

1-通过一种浓度为在0.005N与0.1N、优选在0.005N与0.05N之间的强酸将该环氧基硅烷水解，

2-在该水解开始之后，将该氧化锆胶体引入到该环氧基硅烷水解产物中，