一种聚氨酯光学树脂材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚氨酯光学树脂材料，由包括以下组分的原料制备而成：异氰酸酯39重量份～125重量份；多元硫醇40重量份～100重量份；紫外吸收剂0.05重量份～1重量份；磷酸酯脱模剂0.05重量份～1重量份；有机锡催化剂0.1重量份～1重量份；柔性剂0.01重量份～1重量份；抗氧剂0.01重量份～1重量份；所述柔性剂具有式(I)所示结构。与现有技术相比，本发明专利技术提供的聚氨酯光学树脂材料通过选择特定结构的柔性剂，并配合特定含量的各组分，能够实现协同作用，制备得到的聚氨酯光学树脂材料同时具有较高的折射率和耐热性，并且一次固化后开模工序及二次固化前磨边工序的成品率高。

Polyurethane optical resin material and preparation method thereof

The invention provides a polyurethane resin optical material comprises the following components by the prepared isocyanate: 39 to 125 parts by weight; polythiol 40 to 100 parts by weight of UV absorbers; 0.05 to 1 parts by weight; phosphate release agent 0.05 to 1 parts by weight; organic tin catalyst, 0.1 to 1 parts by weight; flexible agent 0.01 to 1 parts by weight of antioxidants; 0.01 to 1 parts by weight; the flexible agent has the structure shown in (I). Compared with the prior art, the polyurethane resin optical material provided by the invention by choosing the specific structure of the flexible agent, each with specific content, can realize the synergistic effect of polyurethane optical resin material prepared simultaneously has high refractive index and heat resistance, and a curing process and die after two times before curing grinding process of high rate of finished products.

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯光学树脂材料及其制备方法
本专利技术涉及光学树脂
，更具体地说，是涉及一种聚氨酯光学树脂材料及其制备方法。
技术介绍
光学树脂是一种有机材料，内部为高分子链状结构联接而呈的立体网状结构，分子间结构相对松弛，分子链间有可产生相对位移的空间，光线可透过率为84％-90％，透光性好，同时光学树脂的抗冲击力强。光学树脂具有广泛的应用，尤其是作为光学树脂镜片，相比传统的玻璃镜片，其具有质轻、抗冲击性好、易于加工成型等明显优异性，因此，对光学树脂的研究具有广阔的应用前景。聚氨酯光学树脂材料是由异氰酸酯与多元硫醇聚合而成的光学树脂材料，具有透光率高、折光率高等特点，其制成的镜片更薄、更轻盈；打破了折射率高而阿贝数低的常规，使其成像更清晰；并且，多元硫醇与异氰酸酯的完美结合使其在力学性能上拥有更高的抗冲击强度。然而，原材料的差异会导致聚氨酯光学树脂材料的性能降低，由于国内热固性树脂起步太晚，尤其以聚氨酯树脂为代表：国内技术研发投入极少，且以小型生产企业为主；而国外企业又对聚氨酯光学树脂材料的生产原料进行垄断，国内企业无法获得高性能的异氰酸酯与多元硫醇，只能通过目前市场上拥有的通用原料生产相对品质较低的树脂镜片。同时，聚氨酯光学树脂材料在制备镜片过程中，普遍存在聚氨酯预聚体浇注到具有固定度数的模具中固化完成后，镜片的棱镜度等偏差过大的问题，这是由于树脂折射率与模具不匹配造成。而针对这种问题，厂家往往选择调整树脂折射率，而非更换模具，并且一般是通过调整单组分原料配比来调整树脂折射率。但是，直接调整单组分原料配比的技术方案往往造成树脂镜片各项性能产生不同程度的变化，进而产生更多的问题，尤其以冲击韧性与玻璃化温度降低最明显。具体来说：聚氨酯型光学树脂材料在实际生产过程中，对耐热性的要求通常为软化温度高于80℃，如果软化温度较低，二次固化及加硬镀膜工段镜片在高温条件下容易变形，因而软化温度越高，基片成品率越大；而对于软化温度高于110℃的具有高耐热性要求的镜片材料，其材质则呈现出脆性升高的问题：一次固化后开模工序常常出现崩边、拉模的现象，而二次固化前磨边工序也常常出现不易加工成型的问题，同时，在制成镜片的过程中不适合切割、磨边，难以加工，大大降低了成品率。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种聚氨酯光学树脂材料及其制备方法，本专利技术提供的聚氨酯光学树脂材料同时具有较高的折射率和耐热性，并且成品率高。本专利技术提供了一种聚氨酯光学树脂材料，由包括以下组分的原料制备而成：异氰酸酯39重量份～125重量份；多元硫醇40重量份～100重量份；紫外吸收剂0.05重量份～1重量份；磷酸酯脱模剂0.05重量份～1重量份；有机锡催化剂0.1重量份～1重量份；柔性剂0.01重量份～1重量份；抗氧剂0.01重量份～1重量份；所述柔性剂具有式(I)所示结构：式(I)中，15≤n≤30，30≤m≤60，R独立的选自氢、C1-12直链烷基、C3-12支链烷基或C3-12环烷基。优选的，所述异氰酸酯选自降冰片烷二异氰酸酯、4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和间苯二甲基二异氰酸酯中的一种或多种。优选的，所述多元硫醇选自2,3-二(2-巯基乙基硫代)-3-丙烷-1-硫醇、季戊四醇四(3-巯基丙酸)酯、4-巯基甲基-1,8-二巯基3,6-二硫代辛烷、2,2-二(巯基甲基)-1,3-丙烷二硫醇、二(2-巯基乙基)硫化物、四(巯基甲基)甲烷、2-(2-巯基乙基硫代)丙烷-1,3-二硫醇、2-(2,3-二(2-巯基乙基硫代)丙基硫代)乙烷硫醇、二(2,3-二巯基丙醇)硫化物、二(2,3-二巯基丙醇)二硫化物、1,2-二(2-巯基乙基硫代)-3-巯基丙烷、1,2-二(2-(2-巯基乙基硫代)-3-巯基丙基硫代)乙烷和二(2-(2-巯基乙基硫代)-3-巯基丙基)硫化物中的一种或多种。优选的，所述有机锡催化剂选自二月桂酸二丁基锡、二氯化二丁基锡、辛酸亚锡、三氯化甲基锡和氯化三甲基锡中的一种或多种。优选的，还包括：蓝色剂和红色剂；所述蓝色剂的浓度为3ppm～3.5ppm；所述红色剂的浓度为1ppm～2ppm。本专利技术还提供了一种上述技术方案所述的聚氨酯光学树脂材料的制备方法，包括以下步骤：a)将异氰酸酯、多元硫醇、紫外吸收剂、磷酸酯脱模剂、有机锡催化剂、柔性剂和抗氧剂进行混合，得到反应混合物；所述柔性剂具有式(I)所示结构：式(I)中，15≤n≤30，30≤m≤60，R独立的选自氢、C1-12直链烷基、C3-12支链烷基或C3-12环烷基；b)将步骤a)得到的反应混合物经过滤膜注入模具，进行第一次固化，脱模后再进行第二次固化，得到聚氨酯光学树脂材料。优选的，步骤a)中所述混合的过程具体为：a1)将异氰酸酯、紫外吸收剂、磷酸酯脱模剂、有机锡催化剂、柔性剂和抗氧剂进行第一次混合，得到异氰酸酯预聚物；a2)将步骤a1)得到的异氰酸酯预聚物与多元硫醇进行第二次混合，得到反应混合物；所述第二次混合的温度为10℃～25℃，时间为30min～60min。优选的，步骤b)中所述第一次固化的升温程序：初始温度为25℃～35℃，6.5h～7.5h升温至75℃～85℃，保温2.5h～3.5h，再依次经1.5h～2.5h升温至85℃～95℃、2.5h～3.5h升温至95℃～105℃、2.5h～3.5h升温至115℃～125℃，保温1.5h～2.5h，最后1.5h～2.5h降温至65℃～75℃。优选的，步骤b)中所述第二次固化的温度为110℃～130℃，时间为3h～5h。优选的，步骤a)中将异氰酸酯、多元硫醇、紫外吸收剂、磷酸酯脱模剂、有机锡催化剂、柔性剂和抗氧剂进行混合的过程，还包括：加入蓝色剂和红色剂进行混合；所述蓝色剂的浓度为3ppm～3.5ppm；所述红色剂的浓度为1ppm～2ppm。本专利技术提供了一种聚氨酯光学树脂材料，由包括以下组分的原料制备而成：异氰酸酯39重量份～125重量份；多元硫醇40重量份～100重量份；紫外吸收剂0.05重量份～1重量份；磷酸酯脱模剂0.05重量份～1重量份；有机锡催化剂0.1重量份～1重量份；柔性剂0.01重量份～1重量份；抗氧剂0.01重量份～1重量份；所述柔性剂具有式(I)所示结构。与现有技术相比，本专利技术提供的聚氨酯光学树脂材料通过选择特定结构的柔性剂，并配合特定含量的各组分，能够实现协同作用，制备得到的聚氨酯光学树脂材料同时具有较高的折射率和耐热性，并且一次固化后开模工序及二次固化前磨边工序的成品率高。实验结果表明，本专利技术提供的聚氨酯光学树脂材料的折射率为1.5990～1.6310，玻璃化温度为115℃～145℃，一次固化后开模工序的成品率为97％～100％，二次固化前磨边工序的成品率为98％～100％。附图说明图1为本专利技术实施例1～6所用的柔性剂的红外图谱。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种聚氨酯光学树脂材料，由包括以下组分的原料制备而成：异本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚氨酯光学树脂材料，由包括以下组分的原料制备而成：异氰酸酯39重量份～125重量份；多元硫醇40重量份～100重量份；紫外吸收剂0.05重量份～1重量份；磷酸酯脱模剂0.05重量份～1重量份；有机锡催化剂0.1重量份～1重量份；柔性剂0.01重量份～1重量份；抗氧剂0.01重量份～1重量份；所述柔性剂具有式(I)所示结构：

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯光学树脂材料，由包括以下组分的原料制备而成：异氰酸酯39重量份～125重量份；多元硫醇40重量份～100重量份；紫外吸收剂0.05重量份～1重量份；磷酸酯脱模剂0.05重量份～1重量份；有机锡催化剂0.1重量份～1重量份；柔性剂0.01重量份～1重量份；抗氧剂0.01重量份～1重量份；所述柔性剂具有式(I)所示结构：式(I)中，15≤n≤30，30≤m≤60，R独立的选自氢、C1-12直链烷基、C3-12支链烷基或C3-12环烷基。2.根据权利要求1所述的聚氨酯光学树脂材料，其特征在于，所述异氰酸酯选自降冰片烷二异氰酸酯、4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和间苯二甲基二异氰酸酯中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的聚氨酯光学树脂材料，其特征在于，所述多元硫醇选自2,3-二(2-巯基乙基硫代)-3-丙基-1-硫醇、季戊四醇四(3-巯基丙酸)酯、4-巯基甲基-1,8-二巯基-3,6-二硫代辛烷、2,2-二(巯基甲基)-1,3-丙基二硫醇、二(2-巯基乙基)硫化物、四(巯基甲基)甲烷、2-(2-巯基乙基硫代)丙基-1,3-二硫醇、2-(2,3-二(2-巯基乙基硫代)丙基硫代)乙烷硫醇、二(2,3-二巯基丙醇)硫化物、二(2,3-二巯基丙醇)二硫化物、1,2-二(2-巯基乙基硫代)-3-巯基丙烷、1,2-二(2-(2-巯基乙基硫代)-3-巯基丙基硫代)乙烷和二(2-(2-巯基乙基硫代)-3-巯基丙基)硫化物中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的聚氨酯光学树脂材料，其特征在于，所述有机锡催化剂选自二月桂酸二丁基锡、二氯化二丁基锡、辛酸亚锡、三氯化甲基锡和氯化三甲基锡中的一种或多种。5.根据权利要求1～4任一项所述的聚氨酯光学树脂材料，其特征在于，还包括：蓝色剂和红色剂；所述蓝色剂的浓度为3ppm～3.5p...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，张建林，曹飞羽，郭龙龙，易先君，
申请(专利权)人：山东益丰生化环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37