[发明专利]高折射率材料

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年5月14日递交的，题为“高折射率材料”的美国临时专利申请No.61/646,511号的收益，在此通过引用其全文并入本文。

技术领域

本技术涉及高折射率材料。更具体地，本发明涉及一种具有高折射率的硅胶材料。高折射率材料可适用于包括如光学应用在内的各种应用，例如，用作隐形眼镜的涂层，人工晶状体，固态照明(发光二极管，有机发光二极管，激光二极管)，波导(平面和“纤维”的几何形状)，光计算，光存储介质，增透膜，保形涂料，光学透镜，微透镜，汽车面漆，油漆制剂，头发护理产品，梯度折射率光学元件，以及动态梯度折射率元件。

背景技术

具有高折射率的硅氧烷聚合物或共聚物已被越来越多地用于各种光学应用中包括，例如隐形眼镜，人工晶状体等。该聚合物也找到了用于要求高传输和高折射率的其他光学应用的方式，包括但不限于固态照明(发光二极管，有机发光二极管，激光二极管)，波导(包括平面和“纤维”结构)，光计算，光存储介质，增透膜，保形涂层，光学透镜，微透镜，汽车面漆，油漆制剂，头发护理产品，梯度折射率光学元件，动态梯度折射率元件等。

根据不同的应用，所述聚合物和由这种聚合物形成的产品可能需要具有广泛的性能，包括充分的结构完整性，强度，弹性和延伸率，折射率等。在一些应用中，聚合物在形成薄膜时必须具有这些性能。例如用在人工晶状体中，在人工晶状体的应用中，晶状体必须薄而柔软以通过小切口插入，能够在切口后恢复其原来的形状，并拥有足够的结构完整性和强度以在正常使用的情况下保持该形状。

采用芳香族现在是增加硅氧烷聚合物折射率的一般方法，并且所述用于高折射率应用的传统共聚物包括二甲基硅氧烷-苯基甲基硅氧烷共聚物或二甲基硅氧烷-联苯硅氧烷共聚合物，例如，如在美国专利Nos.3,996,189；5,147,396；5,444,106和5,236,970，JP10305092，EP 0335312，WO 93/21245和WO 95/17460中描述的。在苯基含量约为15mol％时，聚二甲基硅氧烷/甲基苯基硅氧烷共聚物的折射率为1.462(Eur.Polymer J.1998,34,1727-1733)。

引入折射率的改性基团，如在聚硅氧烷中引入苯基，虽然对折射率有积极作用，但已知导致了一些缺点。含苯基硅氧烷形成的材料可以具有降低的灵活性，机械强度和弹性差，并且它们也能变得硬而脆。此外，苯基含量大于40mol％的材料不易处理，并且往往表现为机械强度差。这限制了折射率可达到约1.54。

开裂脆弱性问题的补救措施是，通过将聚合物和固体填充材料相结合以加固光学结构并改善其机械性能。主要是，将细粉石英用作达成此目的的填充材料。该填充材料的折射率为1.46。由于在光学透镜中不允许填充材料和聚合物的折射率存在差异，含有该填充材料的透镜的最大折射率最终为1.46。

除机械性能的问题外，将苯基掺入硅胶也使生成的聚合物在加热和紫外光辐照条件下更脆弱。这导致了光学材料发黄和传输损耗，这样传输水平低于可接受水平，并能导致光学元件中设备的机械故障。有必要采用替代手段来改变硅氧烷的折射率。

发明内容

本发明提供高折射率的聚合物组合物物质，其制造方法，及其在几种应用的效用。在一方面，本发明提供高折射率聚合物，可以减少甚至消除所述聚合物中的苯基，但其折射率比得上或优于含苯基硅氧烷。在一个实施方案中，所述高折射率材料的折射率约为1.4或更高，1.42或更高，1.5或更高，1.55或更高，甚至1.6或更高，或甚至1.65或更高。

在一方面，高折射率材料包括聚合物主链，其包含与之相连的多个高折射率基团，其中至少一个高折射率基团包括含有至少一个硫原子的杂环结构。

在另一方面，本发明提供了一种高折射率材料，其包括具有与之相连的多个高折射率基团的聚硅氧烷，至少一个高折射率基团包括含有至少一个硫原子的杂环结构。在一个实施方案中，所述杂环结构是五元或六元环，包括至少两个硫原子。在一个实施方案中，所述杂环结构为饱和杂环结构。

在一个实施方案中，高折射率基团直接与聚合物主链中的硅原子结合。

在一个实施方案中，高折射率基团被设置为高折射率单体的一部分，其中所述高折射率单体包含与聚合物主链上的硅原子相连的侧基。

在一方面，本发明提供了一种分子，其包括载体原子和高折射率的官能团，所述分子具有式：