[发明专利]一种制备高冲击韧性聚氨酯树脂光学材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于光学树脂技术领域，尤其涉及一种制备高冲击韧性聚氨酯树脂光学材料的方法。

背景技术

目前市场上主流眼镜镜片的折射率在1.5左右，因此如要制作高度数镜片，必须通过增加眼镜镜片的厚度来实现，这同时也就增加了眼镜的重量。与光学玻璃相比，聚氨酯光学材料应运而生，它具有折射率高、质量轻、抗冲击和耐热性好等优点，可更好地应用于眼镜镜片等产品。

但在树脂镜片的实际应用过程中，其耐热性与冲击韧性是两个相对矛盾的变量，即软化温度越高，其冲击韧性同步降低。从顾客使用的角度出发，顾客更倾向于从安全考虑选择高冲击韧性镜片，这就使得生产厂家不得不面对低软化温度加工困难的问题。

在以往技术中，热固性树脂的增韧通常通过加入具有高冲击韧性的热塑性材料，其作用机理主要是裂纹钉锚作用机理：由于热塑性树脂连续贯穿于热固性树脂之中，在这种半互穿网络中既存在热塑性树脂又存在热固性树脂网络，强韧的热塑性塑料作为第2相发挥裂纹钉锚增韧作用。但通常的热塑性材料增韧聚氨酯热固树脂具有以下不足：极性小，与高极性的聚氨酯树脂难以相容，降低透明度；玻璃化温度低，约在0℃～90℃之间，它的加入会大大降低聚氨酯树脂的耐热性。

目前，市场上已经出现了可以同时提高高分子材料冲击韧性与软化温度的特殊材料，即热致液晶聚合物，在该技术产生之前，对具有光学性能要求较高的聚氨酯树脂无增韧剂改性案例。用热致液晶聚合物来增韧热固性树脂的增韧机理主要是热致液晶微纤在树脂基体中像宏观纤维一样，起到分枝裂纹、终止裂纹、增强增韧的目的。少量的热致性液晶聚合物的存在，与强韧的热塑性塑料相比，质量分数只相当于热塑性塑料的25％～30％就可以得到同样的增韧效果，并且不降低材料的耐热性能和刚度。此外，本发明中的热致液晶聚合物具有官能团与聚氨酯树脂一致、玻璃化温度高(180℃～250℃)、与聚氨酯树脂相容性好等优点。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种聚氨酯树脂光学材料冲击韧性改进方法，将含有介晶基元的二元醇与二元异氰酸酯以一定比例聚合成聚氨酯液晶聚合物，作为改性剂加入到由多元硫醇与二元异氰酸酯制备的聚硫代氨基甲酸酯树脂的预聚体中，经过搅拌、脱泡、固化工艺后得到冲击韧性更高的光学材料，树脂镜片抗冲击强度远远超过FDA标准。

为了实现上述目的，本申请所采取的技术方案如下：

一种制备高冲击韧性聚氨酯树脂光学材料的方法，包括以下步骤：

(1)将含有介晶基元的二元醇与通用抗黄变二元异氰酸酯聚合成聚氨酯液晶聚合物，得液晶聚合物改性剂；

(2)加入至二元异氰酸酯中于10～30℃条件下溶解完全，于10～25℃条件下30min之内加入多元硫醇、催化剂、紫外线吸收剂、脱模剂、抗氧剂、蓝色剂、光稳定剂、消泡剂、光亮剂后混匀，制备聚氨酯预聚体；

由于聚氨酯液晶聚合物为室温下固体形态，需要借助结构相似且溶解性强的异氰酸酯进行溶解，溶解完全后才可加入其它组分。预聚体通常具有一定粘度，如果提前加入会对液晶聚合物的溶解造成极大困难。

(3)将步骤(2)所制备的聚氨酯预聚体经过充分搅拌(0.5～1h)、脱泡(0.5～1h)、固化工艺(19～24h)后得到产品。

步骤(1)中所述含有介晶基元的二元醇选自化合物I～IV中的任意一种，其中化合物II的1≤m≤3，化合物I～IV的结构式如下所示；通用抗黄变二元异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、二异氰酸二甲苯酯中的任意一种或两种以上的组合物；

所述的步骤(1)具体为，含有介晶基元的二元醇与通用抗黄变二元异氰酸酯在有机锡类催化剂催化条件下，于50℃～70℃反应5h，且含有介晶基元的二元醇与通用抗黄变二元异氰酸酯的摩尔比为(0.5～2):1。

优选的，含有介晶基元的二元醇与通用抗黄变二元异氰酸酯的摩尔比为1:1；有机锡类催化剂选自二丁基二氯化锡、二月桂酸二丁基锡。

所述的的多元硫醇与二元异氰酸酯的摩尔比为(0.9～1.1):1。

优选的，多元硫醇与二元异氰酸酯的摩尔比为1.05:1。

所述的液晶聚合物改性剂占聚氨酯预聚体总质量的0.1％～1％。改性剂的添加量在此范围内即可达到理想效果，含量低于0.1％时起不到增韧效果，添加量过高增韧作用趋于平缓，甚至影响产品的外观性能；