專利名稱：光致變色材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光致變色材料，所述光致變色材料包括含光致變色取代基(例如，茚并稠合萘并吡喃)和鍵合到該光致變色取代基上的至少一個(gè)硅烷側(cè)基的光致變色化合物。該硅烷側(cè)基選自某些甲硅烷氧基-硅烷側(cè)基和/或烷氧基-硅烷側(cè)基。本發(fā)明的光致變色材料相對(duì)于相當(dāng)?shù)墓庵伦兩牧?例如，其單獨(dú)的光致變色取代基)，提供摩爾吸收系數(shù)，活化時(shí)間(activation times),褪色時(shí)間(fade times)和線性褪色的所需結(jié)合。本發(fā)明的光致變色材料對(duì)它們可摻入其內(nèi)的組合物，例如涂料組合物，例如聚氨酯涂料組合物具有改進(jìn)的相容性。
背景技術(shù)：
作為對(duì)電磁輻射線(或“光化輻射線”)的響應(yīng)，光致變色材料，例如茚并稠合萘并吡喃典型地經(jīng)歷從一種形式或狀態(tài)到另一種形式的轉(zhuǎn)變，其中每一形式具有與之相關(guān)的特征性或可區(qū)別的吸收光譜。典型地，當(dāng)暴露于光化輻射下時(shí)，許多光致變色材料從閉合形式(closed-form)(所述閉合形式對(duì)應(yīng)于光致變色材料的未活化(或漂白的，例如基本上無色的)狀態(tài))轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放形式(open-form)(所述開放形式對(duì)應(yīng)于光致變色材料的活化(或著色)狀態(tài))。在不存在光化輻射暴露的情況下，這種光致變色材料從活化(或著色)狀態(tài)可逆地變回為未活化(或漂白的)狀態(tài)。含有光致變色材料或者光致變色材料施加到其上的組合物和制品，例如護(hù)目鏡透鏡(例如，光致變色涂料組合物形式)典型地顯示出無色和著色的狀態(tài)，所述狀態(tài)對(duì)應(yīng)于在其內(nèi)包含的或者施加到其上的光致變色材料的無色和著色的狀態(tài)。一旦暴露于光化輻射(例如陽光)下，則光致變色材料典型地在稱為活化時(shí)間的一段時(shí)間內(nèi)，從未活化(或漂白)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨?或者著色)的狀態(tài)。相應(yīng)地，當(dāng)中止暴露于光化輻射下時(shí)(例如由于太陽光的屏蔽導(dǎo)致)時(shí)，光致變色材料典型地在稱為褪色時(shí)間的一段時(shí)間內(nèi)從活化(或著色)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲椿罨?或漂白的)狀態(tài)。通常期望在每一情況下，與光致變色材料相關(guān)的活化時(shí)間和褪色時(shí)間最小化。另外，期望與光致變色材料相關(guān)的褪色速率基本上為線性。在利用光致變色護(hù)目鏡，例如光致變色透鏡的情況下，當(dāng)透鏡從著色轉(zhuǎn)變?yōu)槠谞顟B(tài)時(shí)，對(duì)于佩戴者來說，線性褪色速率允許佩戴者的眼睛更加平穩(wěn)地且不那么顯著地調(diào)節(jié)。當(dāng)摻入到組合物或制品內(nèi)時(shí)，實(shí)現(xiàn)所需光學(xué)效果所要求的光致變色材料量典型地至少部分取決于以每一分子為基礎(chǔ)，光致變色材料能夠吸收的光化輻射量。以每一分子為基礎(chǔ)，特定的光致變色材料吸收的光化輻射量定量地稱為該光致變色材料的摩爾吸收系數(shù)(或“消光系數(shù)”)。與摩爾吸收系數(shù)相對(duì)較低的光致變色材料相比，摩爾吸收系數(shù)相對(duì)高的光致變色材料一旦暴露于光化輻射下，則更加可能從閉合形式轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放形式。相應(yīng)地，與摩爾吸收系數(shù)較低的光致變色材料相比，可在沒有犧牲所需的光學(xué)效果的情況下，在光致、變色組合物與制品中使用較低濃度的摩爾吸收系數(shù)相對(duì)較高的光致變色材料。在一些應(yīng)用中，具有相對(duì)高且所需摩爾吸收系數(shù)的光致變色材料在它將摻入其內(nèi)的組合物或材料(例如涂料組合物)中具有有限的溶解度。正因?yàn)槿绱?，光致變色材料在其?nèi)具有低溶解度的組合物或材料可在其內(nèi)僅僅摻入有限且相對(duì)低用量的光致變色材料。與如果更多的光致變色材料能在其內(nèi)摻入時(shí)相比，在其內(nèi)摻入的光致變色材料量有限且相對(duì)低的情況下，所得光致變色組合物將具有降低的光致變色性能(例如，當(dāng)充分地活化時(shí)，具有降低的吸收率)。因此，在一些應(yīng)用中，可能期望增加光致變色材料在特定組合物，例如涂料組合物內(nèi)的溶解度。期望開發(fā)新的光致變色材料，相對(duì)于相當(dāng)?shù)墓庵伦兩牧?，所述光致變色材料將提供摩爾吸收系?shù)，活化時(shí)間，褪色時(shí)間和線性褪色的所需結(jié)合。另外，還期望這種最新開發(fā)的光致變色材料在一些組合物，例如在涂料組合物內(nèi)具有改進(jìn)的溶解度。發(fā)明概述 根據(jù)本發(fā)明，提供光致變色材料，所述光致變色材料包括含光致變色取代基和鍵合到所述光致變色取代基上的至少一個(gè)硅烷側(cè)基的光致變色化合物，其中每一硅烷側(cè)基獨(dú)立地選自(i)用下述通式I表示的硅烷側(cè)基(I)
權(quán)利要求
1.ー種光致變色材料，它包括 含光致變色取代基的光致變色化合物，所述光致變色取代基具有鍵合到其上的至少ー個(gè)硅烷側(cè)基，所述硅烷側(cè)基選自 (i)用下述通式I表示的硅烷側(cè)基，
2.權(quán)利要求I的光致變色材料，其中每ーL中的所述ニ價(jià)連接基獨(dú)立地包括選自以下的至少ー個(gè)ニ價(jià)部分-0-，-S-, -Si (R1)2-其中每ー R1獨(dú)立地如通式⑴所述，-N(R2)-, -C(O)-, -C (O) -O-, -O-C (O) -O-, -C (R3) (R4) -C (O) -O-, -C (R5) (R6) -C (O) -N (R7) -C (O) -N (R7)-NH-C (O) -O-, -NH-C (O) -S-, -NH-C (S) -O-, -NH-C (S) -S-,
3.權(quán)利要求2的光致變色材料，其中每ーL中的所述ニ價(jià)連接基獨(dú)立地包括選自以下的至少ー個(gè)ニ價(jià)部分-0-，-Si (R1) 2_，-C (O)
4.權(quán)利要求3的光致變色材料，其中每ーL中的所述ニ價(jià)連接基獨(dú)立地選自
5.權(quán)利要求I的光致變色材料，其中每ーR1獨(dú)立地為直鏈或支鏈C1-Cltl烷基，每ー R獨(dú)立地為氫或直鏈或支鏈C1-Cltl烷基，和Rb為氫或直鏈或支鏈C1-Cltl烷基。
6.權(quán)利要求I的光致變色材料，其中Z為Si。
7.權(quán)利要求I的光致變色材料，其中所述硅烷側(cè)基選自用通式I表示的硅烷側(cè)基。
8.權(quán)利要求I的光致變色材料，其中所述光致變色取代基選自光致變色吡喃，光致變色噁嗪，和光致變色俘精酸酐。
9.權(quán)利要求8的光致變色材料，其中所述光致變色取代基是茚并稠合萘并吡喃。
10.權(quán)利要求9的光致變色材料，其中所述茚并稠合萘并吡喃中從I到小于全部位置具有鍵合到其上的所述硅烷側(cè)基。
11.權(quán)利要求10的光致變色材料，其中所述茚并稠合萘并吡喃具有鍵合到其上的I或2個(gè)所述硅烷側(cè)基。
12.ー種光致變色材料，它包括用下述通式III表示的茚并稠合萘并吡喃，
13.權(quán)利要求12的光致變色材料，其中 R5，R6，R7，R8，R9，R10, R11和R12在每ー情況下，各自獨(dú)立地選自 反應(yīng)性取代基，增容取代基；氫；氟；氯A1-C6烷基；C3-C7環(huán)烷基；取代或未取代的苯基；-OR10'或-OC( = O)Ric/，其中R10'是氫，C1-C6烷基，苯基(C1-C3)烷基，單(C1-C6)烷基取代的苯基(C「C3)烷基，單(CrC6)烷氧基取代的苯基(CrC3)烷基，(C「C6)烷氧基(C2-C4)烷基，C3-C7環(huán)烷基，或單(C1-C4)烷基取代的C3-C7環(huán)烷基，和所述苯基取代基是羥基，鹵素，羰基，C1-C6烷氧基羰基，氰基，鹵代(C1-C6)烷基，C1-C6烷基或C1-C6烷氧基；-N(R11' ) R12'，其中R1/和RJ各自獨(dú)立地為氫，C1-C8烷基，苯基，萘基，呋喃基，苯并呋喃-2-基，苯并呋喃-3-基，噻吩基，苯并噻吩-2-基，苯并噻吩-3-基，ニ苯并呋喃基，ニ苯并噻吩基，苯并吡啶基，芴基，C1-C8烷芳基，C3-C20環(huán)烷基，C4-C20雙環(huán)烷基，C5-C20三環(huán)烷基或C1-C2tl烷氧基烷基，其中所述芳基是苯基或萘基，或者R1/和RJ與氮原子一起形成C3-C2tl雜-雙環(huán)烷基環(huán)或C4-C2tl雜-三環(huán)烷基環(huán)；用下述通式VA表示的含氮環(huán)
14.權(quán)利要求13的光致變色材料，其中(i)R11，R13和R14中的至少ー個(gè)是所述硅烷側(cè)基，和/或(ii)B和B'中的至少ー個(gè)具有鍵合到其上的至少ー個(gè)硅烷側(cè)基。
15.權(quán)利要求14的光致變色材料，其中所述茚并稠合萘并吡喃具有鍵合到其上的ー個(gè)硅烷側(cè)基， Rn是所述硅烷側(cè)基，R5, R8, R9, R10 和 R12 各自為氫， R6和R7各自獨(dú)立地選自氫，C1-C6烷基，和-OR10,其中R10,是C1-C6烷基， R13和R14各自獨(dú)立地選自C1-C6烷基和C3-C7環(huán)烷基，和 B和B'各自獨(dú)立地選自被C1-C6烷氧基取代的芳基，和被嗎啉代取代的芳基。
16.權(quán)利要求14的光致變色材料，其中所述茚并稠合萘并吡喃具有鍵合到其上的ー個(gè)硅烷側(cè)基， R13是所述硅烷側(cè)基，R5, R8, R9, R10 和 R12 各自為氫， R6和R7各自獨(dú)立地選自氫，C1-C6烷基，和-OR10,其中R10,是C1-C6烷基， Rn選自氫，鹵素，和C1-C6烷基， R14選自C1-C6烷基，和C3-C7環(huán)烷基，和 B和B'各自獨(dú)立地選自芳基，C1-C6烷氧基取代的芳基，被嗎啉代取代的芳基，和被哌啶基取代的芳基。
17.權(quán)利要求14的光致變色材料，其中所述茚并稠合萘并吡喃具有鍵合到其上的ー個(gè)硅烷側(cè)基， B和B,之一具有鍵合到其上的所述硅烷側(cè)基，R5, R8, R9, R10 和 R12 各自為氫， R6和R7各自獨(dú)立地選自氫，鹵素，C1-C6烷基，和-OR10,其中R10,是C1-C6烷基， Rn選自氫，鹵素，和C1-C6烷基，R13和R14各自獨(dú)立地選自C1-C6烷基，和C3-C7環(huán)烷基，和 B和B'各自獨(dú)立地選自芳基，被C1-C6烷氧基取代的芳基，被嗎啉代取代的芳基，和被哌啶基取代的芳基。
18.權(quán)利要求14的光致變色材料，其中所述茚并稠合萘并吡喃具有鍵合到其上的兩個(gè)硅烷側(cè)基， B和B,各自具有鍵合到其上的所述硅烷側(cè)基之一，R5, R8, R9, R10 和 R12 各自為氫， R6和R7各自獨(dú)立地選自氫，C1-C6烷基，和-OR10,其中R10,是C1-C6烷基， Rn選自氫，鹵素，和C1-C6烷基， R13和R14各自獨(dú)立地選自C1-C6烷基，和C3-C7環(huán)烷基，和 B和B'各自獨(dú)立地選自芳基，C1-C6烷氧基取代的芳基，被嗎啉代取代的芳基和被哌啶基取代的芳基。
19.權(quán)利要求12的光致變色材料，其中每ーL中的所述ニ價(jià)連接基獨(dú)立地包括選自以下的至少ー個(gè)ニ價(jià)部分-0-，-S-，-Si (R1)2-,其中每ー R1獨(dú)立地如通式(I)所述，-N(R2)-,-C (O) -，-C (O) -O-, -O-C (O) -O-, -C (R3) (R4) -C (O) -O-, -C (R5) (R6) -C (O) -N (R7) -，-C (O) -N (R7)-，-NH-C (O) -O-, -NH-C (O) -S-, -NH-C (S) -O-, -NH-C (S) -S-,
20.權(quán)利要求19的光致變色材料，其中每ーL中的所述ニ價(jià)連接基獨(dú)立地包括選自以下的至少ー個(gè)ニ價(jià)部分-0_，-Si (R1) 2_，-C (O) O-,
21.權(quán)利要求20的光致變色材料，其中每ー L中的所述ニ價(jià)連接基獨(dú)立地選自
22.權(quán)利要求12的光致變色材料，其中每ーR1獨(dú)立地為直鏈或支鏈C1-Cltl烷基，每ーR獨(dú)立地為氫或直鏈或支鏈C1-Cltl烷基，和Rb為氫或直鏈或支鏈C1-Cltl烷基。
23.權(quán)利要求12的光致變色材料，其中Z為Si。
24.權(quán)利要求12的光致變色材料，其中所述硅烷側(cè)基選自用通式I表示的硅烷側(cè)基。
25.權(quán)利要求13的光致變色材料，其中R5，R6，R7，R8，R9，R10,R11, R12, R13和R14中的至少ー個(gè)，以及B和B'包括所述反應(yīng)性取代基和所述增容取代基中的至少ー個(gè)，進(jìn)一歩其中在每ー情況下，所述反應(yīng)性取代基和所述增容取代基各自獨(dú)立地用下述之ー表示-A' -D-E-G-J ;-G-E-G-J ;-D-E-G-J ;-A1 -D-J ;-D-G-J ;-D-J ; -A1 -G-J5-G-JdP-Ai -J; 其中 ⑴每ー -K'-獨(dú)立地為-O-，-C ( = O) -，-CH2-, -OC ( = O)-或-NHC ( = O)-，條件是若-A'-為-0-，則-A'-與-J形成至少ー個(gè)鍵； (ii)每ー-D-獨(dú)立地為 (a)ニ胺殘基或其衍生物，所述ニ胺殘基是脂族ニ胺殘基，環(huán)脂族ニ胺殘基，ニ氮雜環(huán)烷烴殘基，氮雜環(huán)脂族胺殘基，ニ氮雜冠醚殘基或芳族ニ胺殘基，其中所述ニ胺殘基中的第一氨基氮與-A' _，或在茚并稠合萘并吡喃上的取代基或可獲得的位置形成鍵，和所述ニ胺殘基中的第二氨基氮與_E_, -G-或-J形成鍵；或者 (b)氨基醇?xì)埢蚱溲苌铮霭被細(xì)埢侵灏被細(xì)埢?，環(huán)脂族氨基醇?xì)埢?，氮雜環(huán)脂族醇?xì)埢说s環(huán)脂族醇?xì)埢蚍甲灏被細(xì)埢?，其中所述氨基醇?xì)埢械陌被c-A' _，或在茚并稠合萘并吡喃上的取代基或可獲得的位置形成鍵，和所述氨基醇?xì)埢械拇佳跖c-E-，-G-或-J形成鍵，或者所述氨基醇?xì)埢械陌被c-E-，-G-或-J形成鍵，且所述氨基醇?xì)埢械拇佳跖c-A' _，或在茚并稠合萘并吡喃上的取代基或可獲得的位置形成鍵； (iii)每ー-E-獨(dú)立地為ニ羧酸殘基或其衍生物，所述ニ羧酸殘基是脂族ニ羧酸殘基，環(huán)脂族ニ羧酸殘基，或芳族ニ羧酸殘基，其中所述ニ羧酸殘基中的第一羰基與-G-或-D-形成鍵，和所述ニ羧酸殘基中的第二羰基與-G-形成鍵； (iv)每ー-G-獨(dú)立地為(a)- [ (OC2H4) x (OC3H6) y (OC4H8) J _0_，其中x，y和z各自獨(dú)立地選擇且范圍為0_50，以及x，y和z之和的范圍為1-50 ； (b)多元醇?xì)埢蚱溲苌?，其中所述多元醇?xì)埢侵宥嘣細(xì)埢?，環(huán)脂族多元醇?xì)埢蚍甲宥嘣細(xì)埢渲兴龆嘣細(xì)埢械牡谝欢嘣佳跖c-A' -，-D-, -E-或者在茚并稠合萘并吡喃上的取代基或可獲得的位置形成鍵，和所述多元醇中的第二多元醇氧與-E-或-J形成鍵；或 (c)其結(jié)合物，其中多元醇?xì)埢械谝欢嘣佳跖c基團(tuán)-[(OC2H4)x (OC3H6) y (OC4H8) J -形成鍵，和第二多元醇氧與-E-或-J形成鍵；和 (V)每ー -J獨(dú)立地為(a)基團(tuán)-K，其中-K 是-CH2COOH, -CH(CH3)COOH, -C(O) (CH2)wCOOH, -C6H4SO3H, -C5H10SO3H,-C4H8SO3H, -C3H6SO3H, -C2H4SO3H 或-SO3H,其中 w 的范圍為 1-18 ；(b)氫，條件是若-J為氫，則-J鍵合到-D-或-G-中的氧，或者-D-中的氮上，或者 (c)基團(tuán)-L或其殘基，其中-L是丙烯?；?，甲基丙烯?；?，巴豆基，2-(甲基丙烯酰氧基)こ基氨基甲?；?，2-(甲基丙烯酰氧基)こ氧基羰基，4-こ烯基苯基，こ烯基，I-氯こ烯基或環(huán)氧基。
26.—種包括光致變色材料的光致變色制品，所述光致變色材料包括光致變色化合物，所述光致變色化合物包括光致變色取代基，所述光致變色取代基具有鍵合到其上的至少ー個(gè)硅烷側(cè)基，所述硅烷側(cè)基選自 (i)用下述通式I表示的硅烷側(cè)基
27.一種光致變色涂料組合物，它包括 含光致變色取代基的光致變色化合物，所述光致變色取代基具有鍵合到其上的至少ー個(gè)硅烷側(cè)基，所述硅烷側(cè)基選自 (i)用下述通式I表示的硅烷側(cè)基
28.權(quán)利要求27的光致變色涂料組合物，其中所述可固化樹脂組合物是可固化的聚氨酯樹脂組合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及光致變色材料，所述光致變色材料包括含光致變色取代基(例如，茚并稠合萘并吡喃)和鍵合到光致變色取代基上的至少一個(gè)硅烷側(cè)基的光致變色化合物。該硅烷側(cè)基選自本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)地描述的用通式(I)和/或(II)表示的某些甲硅烷氧基-硅烷側(cè)基和/或烷氧基硅烷側(cè)基。本發(fā)明還涉及光致變色制品，例如光致變色光學(xué)元件(例如，光致變色透鏡)，和光致變色涂料組合物(例如，可固化的光致變色涂料組合物)，它們包括本發(fā)明的光致變色材料。本發(fā)明的光致變色材料具有與它們摻入其內(nèi)的組合物，例如涂料組合物，如聚氨酯涂料組合物改進(jìn)的相容性。
文檔編號(hào)G03C1/73GK102667621SQ201080048993
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月28日
發(fā)明者M·托馬蘇洛 申請(qǐng)人:光學(xué)轉(zhuǎn)變公司