專利名稱：耐沖擊性聚脲氨酯和具有低nco/oh比的聚脲氨酯預(yù)聚物的制作方法
本申請是系列號為60/332,828的US臨時(shí)專利申請(2001.11.16申請)的轉(zhuǎn)換版本。
本發(fā)明涉及一種聚脲氨酯，其中含有所說聚脲氨酯的預(yù)聚物具有NCO/OH當(dāng)量比為2.0至小于2.5。
總的來說，光學(xué)透明的塑料物料是通過抗沖擊性及物料經(jīng)歷變形時(shí)的溫度和壓力來表征的。
對于聚脲氨酯來說，具有高度抗沖擊性是必須的。
應(yīng)當(dāng)說明的是，正如本說明書和所附的權(quán)利要求書中，單數(shù)形式“a”、“an”和“the”包括復(fù)數(shù)指示物，除非是清楚地和明確地限制于單一指示物。
本說明書中，除非有另外的說明，說明書和權(quán)利要求書中所用的所有表示成分?jǐn)?shù)量、反應(yīng)條件等等的數(shù)字應(yīng)當(dāng)理解為在所有情況中都是被“約”字所修飾的。因此，除非有相反的說明，以下說明書和所附的權(quán)利要求書中所述的數(shù)值參數(shù)是近似值，其可以取決于需要通過本發(fā)明所獲得的合意性能而變化。至少，并且不企圖將與權(quán)利要求范圍等效原則的適用有所限制，每個(gè)數(shù)值參數(shù)應(yīng)當(dāng)至少是按照所記錄的有效數(shù)字的數(shù)值并且通過運(yùn)用普通周圍的技術(shù)來解釋。
盡管表明本發(fā)明寬范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)是近似值，但在具體實(shí)施例中給出的數(shù)值是盡可能精確地報(bào)道的。然而，任何數(shù)值本身便含有某些誤差，這些誤差是由在它們各自試驗(yàn)測定中發(fā)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差所不可避免地產(chǎn)生的。
本發(fā)明包括一種聚脲氨酯，該聚脲氨酯含有以下物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物a.聚脲氨酯預(yù)聚物，含有多異氰酸酯和至少一種含OH的物料，所說的預(yù)聚物具有NCO/OH當(dāng)量比為2.0至小于2.5；和
b.含胺固化劑。
此外，本發(fā)明包括一種聚脲氨酯的制備方法，該方法包括以下步驟a.將多異氰酸酯與至少一種含OH的物料反應(yīng)，形成具有NCO/OH當(dāng)量比為2.0至小于2.5的聚脲氨酯預(yù)聚物；并且b.將所說的聚脲氨酯預(yù)聚物與含胺固化劑反應(yīng)，形成所說的聚脲氨酯。
在非限定性實(shí)施方案中，本發(fā)明的聚脲氨酯可以用于透明物應(yīng)用，如建筑上用的玻璃窗，汽車玻璃窗，暴動防護(hù)屏，飛機(jī)遮篷，面罩，面甲，opthalmic和太陽鏡，防護(hù)眼罩及透明盔甲。據(jù)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的聚脲氨酯可以顯示以下特征的至少一種光學(xué)透明性，良好的沖擊性，良好的耐化學(xué)性和可接受的熱變形溫度。
可在制備本發(fā)明聚脲氨酯中使用的多異氰酸酯是數(shù)目眾多的和各種各樣的。非限定性實(shí)例可以包括但不限于脂族多異氰酸酯；環(huán)脂族多異氰酸酯，其中一個(gè)或多個(gè)異氰酸基團(tuán)直接與環(huán)脂族環(huán)相連；環(huán)脂族多異氰酸酯，其中一個(gè)或多個(gè)異氰酸基團(tuán)不直接與環(huán)脂族環(huán)相連；芳族多異氰酸酯，其中一個(gè)或多個(gè)異氰酸基團(tuán)直接與芳族環(huán)相連；和芳族多異氰酸酯，其中一個(gè)或多個(gè)異氰酸基團(tuán)不直接與芳族環(huán)相連；及其混合物。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，當(dāng)使用芳族多異氰酸酯時(shí)，通常應(yīng)當(dāng)仔細(xì)選擇不會引起聚脲氨酯變色(例如，變黃)的物料。
在另外可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，多異氰酸酯可以包括但不限于脂族或環(huán)脂族二異氰酸酯，芳族二異氰酸酯，其環(huán)狀二聚物和環(huán)狀三聚物，及其混合物。適宜的多異氰酸酯的非限定性實(shí)例可以包括但不限于Desmodur N 3300(六亞甲基二異氰酸酯三聚物)，其可商購自Bayer；Desmodur N 3400(60％六亞甲基二異氰酸酯二聚物和40％六亞甲基二異氰酸酯三聚物)。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，多異氰酸酯可以包括二異氰酸二環(huán)己基甲酯及其同分異構(gòu)混合物。本文和權(quán)利要求中所用的術(shù)語“同分異構(gòu)混合物”是指多異氰酸酯的順式-順式、反式-反式和/或順式-反式異構(gòu)體的混合物。在本發(fā)明中使用的同分異構(gòu)混合物的非限定性實(shí)例可以包括4，4′-亞甲基雙(環(huán)己基異氰酸酯)的反式-反式異構(gòu)體，其中4，4′-亞甲基雙(環(huán)己基異氰酸酯)在此后稱作“PICM”(對異氰酸根合環(huán)己基甲烷)，PICM的順式-反式異構(gòu)體，PICM的順式-順式異構(gòu)體，及其混合物。
在本發(fā)明中使用的適宜的異構(gòu)體包括但不限于4，4′-亞甲基雙(環(huán)己基異氰酸酯)的以下三種異構(gòu)體。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，本發(fā)明中所用的PICM可以通過將4，4′-亞甲基雙(環(huán)己胺)(PACM)光氣化按照本領(lǐng)域已知的各種過程來制備，如US專利2,644,007；2,680,127和2,908,703中所公開的過程；其引入本文作為參考。PACM異構(gòu)體混合物，當(dāng)光氣化時(shí)，可以產(chǎn)生在室溫下呈液相、部分液相或固相形式的PICM。在其它可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，PACM異構(gòu)體混合物可以通過將亞甲基二苯胺氫化和/或通過將PACM異構(gòu)體混合物在水和諸如甲醇和乙醇等醇的存在下分級結(jié)晶來獲得。
在本發(fā)明另一個(gè)可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，其它可以使用的脂族和環(huán)脂族二異氰酸酯包括3-異氰酸根合-甲基-3，5，5-三甲基環(huán)己基-異氰酸酯(“IPDI”)，其可商購自Arco Chemical，以及間-四甲基二甲苯二異氰酸酯(1，3-雙(1-異氰酸根合-1-甲基乙基)-苯)，其可商購自Cytec Industries Inc.，商品名TMXDI.RTM.(Meta)脂族異氰酸酯。
本文和權(quán)利要求書中所用的術(shù)語“脂族和環(huán)脂族二異氰酸酯”是指在具有兩個(gè)二異氰酸酯反應(yīng)活性端基的直鏈或環(huán)狀鏈中連接有6-100碳原子。在本發(fā)明的一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，用于本發(fā)明的脂族和環(huán)脂族二異氰酸酯可以包括TMXDI和式R-(NCO)2的化合物，其中R表示脂族基團(tuán)或環(huán)脂族基團(tuán)。
在本發(fā)明中使用的適宜的含OH的物料可以包括但不限于聚醚多元醇，聚酯多元醇，聚己內(nèi)酯多元醇，聚碳酸酯多元醇及其混合物。
聚醚多元醇及其制備方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。從各種制造商處可商購到各種類型和分子量的很多聚醚多元醇。聚醚多元醇的非限定性實(shí)例可以包括但不限于聚氧化亞烷基多元醇和聚烷氧基化多元醇。聚氧化亞烷基多元醇可以按照已知的方法來制備。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，聚氧化亞烷基多元醇可以通過將亞烷基氧化物或亞烷基氧化物的混合物，使用酸-或堿-催化的加成，與多羥基引發(fā)劑或多羥基引發(fā)劑的混合物縮合來制備，例如但不限于乙二醇，丙二醇，甘油和山梨醇。亞烷基氧化物的非限定性實(shí)例可以包括氧化乙烯，氧化丙烯，氧化丁烯，氧化戊烯，亞芳烷基氧化物，例如但不限于氧化苯乙烯，氧化乙烯和氧化丙烯的混合物。在另外一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，聚氧化亞烷基多元醇可以用亞烷基氧化物的混合物，使用無規(guī)或逐步烷氧基化來制備。這種聚氧化亞烷基多元醇的非限定性實(shí)例包括聚氧乙烯，例如但不限于聚乙二醇，聚氧丙烯，例如但不限于聚丙二醇。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，聚烷氧基化多元醇可以由以下通式I來表示 其中m和n可以各自是正整數(shù)，m和n之和為5-70；R1和R2可以各自是氫，甲基或乙基；并且A可以是二價(jià)連接基團(tuán)，如直鏈或支鏈亞烷基，其可以含有1-8個(gè)碳原子；亞苯基；及C1-C9烷基取代的亞苯基。選擇m和n的值，結(jié)合選擇二價(jià)連接基團(tuán)，可以決定多元醇的分子量。
聚烷氧基化多元醇可以通過本領(lǐng)域已知的方法來制備。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以將諸如4，4′-異丙叉二酚等的多元醇與含環(huán)氧乙烷的物料例如但不限于氧化乙烯、氧化丙烯和氧化丁烯反應(yīng)，形成通常稱作具有羥基官能團(tuán)的乙氧基化、丙氧基化或丁氧基化的多元醇。適宜于在制備聚烷氧基化多元醇中使用的多元醇的非限定性實(shí)例可以包括US專利6,187,444B1第10欄，第1-20行中描述的多元醇，其引入本文作為參考。
本文和權(quán)利要求書中所用的術(shù)語“聚醚多元醇”可以包括通常已知的聚(氧四亞甲基)二醇，通過將四氫呋喃在路易斯酸催化劑例如但不限于三氟化硼、氯化錫(IV)和磺酰氯的存在下聚合來制備。還包括通過將環(huán)醚與脂族二醇共聚制備的聚醚，其中所說的環(huán)醚例如但不限于氧化乙烯、氧化丙烯、三亞甲基氧化物和四氫呋喃，所說的脂族二醇例如但不限于乙二醇，1，3-丁二醇，1，4-丁二醇，二甘醇，二丙二醇，1，2-丙二醇和1，3-丙二醇。也可以使用聚醚多元醇的相容混合物。本文中所用的術(shù)語“相容”意指多元醇彼此互相可溶從而形成單相。
聚碳酸酯多元醇是本領(lǐng)域已知的并且可商購獲得，如RavecarbTM107(Enichem S.p.A.)。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，聚碳酸酯多元醇可以通過將有機(jī)二元醇如二醇和碳酸二烷基酯反應(yīng)來生產(chǎn)，其中所說的二醇如以下所述并且與聚脲氨酯的二元醇組分有關(guān)的那些化合物，所說的碳酸二烷基酯如US專利4,160,853中所述的化合物。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，多元醇可以包括聚碳酸六亞甲基酯，如H-(O-C(O)-O-(CH2)6)n-OH，其中n是4-24的整數(shù)，或者4-10或5-7的整數(shù)。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，二元醇物質(zhì)可以包括低分子量多元醇，如分子量小于500的多元醇，及其相容混合物。本文中所用的術(shù)語“相容”意指二元醇彼此互相可溶，從而形成單相。這種多元醇的非限定性實(shí)例可以包括但不限于低分子量二醇和三醇。在另外一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，選擇三醇的量以致于避免聚氨酯的交聯(lián)達(dá)到高程度。高程度的交聯(lián)可以導(dǎo)致通過中等加熱和壓力無法形成熱固性聚氨酯。有機(jī)二元醇一般含有2-16或2-6或2-10個(gè)碳原子。這種二元醇的非限定性實(shí)例可以包括但不限于乙二醇，丙二醇，二甘醇，三甘醇，四甘醇，二丙二醇，三丙二醇，1，2-、1，3-和1，4-丁二醇，2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇，2-甲基-1，3-戊二醇，1，3-、2，4-和1，5--戊二醇，2，5-和1，6-己二醇，2，4-庚二醇，2-乙基-1，3-己二醇，2，2-二甲基-1，3-丙二醇，1，8-辛二醇，1，9-壬二醇，1，10-癸二醇，1，4-環(huán)己二醇，1，4-環(huán)己烷二甲醇，1，2-雙(羥乙基)-環(huán)己烷，丙三醇，四羥甲基甲烷，例如但不限于季戊四醇，三羥甲基乙烷和三羥甲基丙烷；及其異構(gòu)體。
在另一個(gè)可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，含OH的物料的重均分子量為至少200或至少1000或至少2000。在另一個(gè)可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，含OH的物料的重均分子量小于10000或小于15000或小于20000或小于32000。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，適宜的聚酯二醇可以包括但不限于一個(gè)或多個(gè)具有4-10碳原子的二羧酸與一個(gè)或多個(gè)具有2-10碳原子的低分子量二元醇的酯化產(chǎn)物，其中所說的具有4-10碳原子的二羧酸如己二酸、琥珀酸或癸二酸，所說的具有2-10碳原子的低分子量二元醇如乙二醇，丙二醇，二甘醇，1，4-丁二醇，新戊二醇，1，6-己二醇和1，10-癸二醇。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，聚酯二醇可以是己二酸與2-10碳原子二元醇的酯化產(chǎn)物。
適宜于在本發(fā)明中使用的聚己內(nèi)酯二醇可以包括但不限于E-己內(nèi)酯與一個(gè)或多個(gè)上述所列的低分子量二元醇的反應(yīng)產(chǎn)物。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，聚己內(nèi)酯可以通過將己內(nèi)酯在雙官能活性氫化合物如水或至少一種上述所列低分子量二元醇的存在下縮合而制備。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可用于本發(fā)明的含OH的物料可以包括由至少一種低分子量二羧酸，如己二酸，產(chǎn)生的三酯(terester)。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可用于本發(fā)明的聚酯二醇和聚己內(nèi)酯二醇可以使用已知的酯化或酯交換過程來制備，例如，在D.M.Young，F(xiàn).Hostettler等的文章“Polyesters from Lactone”Union CarbideF-40，p.147中描述的過程。
在其它可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，聚酯二醇可以由1，6-己二醇和己二酸；1，10-癸二醇和己二酸；或1，10-癸二醇和己內(nèi)酯的反應(yīng)來制備。
可在本發(fā)明中使用的聚醚二醇可以包括但不限于聚四亞甲基醚乙二醇。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，含聚醚的多元醇可以包括嵌段聚合物，包括氧化乙烯-氧化丙烯和/或氧化乙烯-氧化丁烯的嵌段。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，含聚醚的多元醇可以包括以下化學(xué)式的嵌段聚合物H-(O-CRRCRR-Yn)a-(CRRCRR-Yn-O)b-(CRRCRR-Yn-O)c-H其中R可以表示氫或C1-C6烷基；Y可以表示CH2；n可以是0-6的整數(shù)；a、b和c可以各自是0-300的整數(shù)，其中a、b和c可以經(jīng)選擇致使多元醇的重均分子量不超過32,000。
在另外一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以使用Pluronic R，PluronicL62D，Tetronic R和Tetronic，可商購獲得自BASF，用作為本發(fā)明中的含聚醚的多元醇物料。
在另一個(gè)可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，可在本發(fā)明中使用的含OH的物料可以選自(a)己二酸與選自1，4-丁二醇、1，6-己二醇、新戊二醇或1，10-癸二醇中的至少一種二醇的酯化產(chǎn)物；(b)E-己內(nèi)酯與選自1，4-丁二醇、1，6-己二醇、新戊二醇或1，10-癸二醇中的至少一種二醇的反應(yīng)產(chǎn)物；(c)聚四亞甲基二醇；(d)脂族聚碳酸酯二醇，和(e)其混合物。
本發(fā)明中，存在于聚脲氨酯預(yù)聚物中的NCO(即，異氰酸酯)與OH的當(dāng)量比可以是2.0至小于2.5 NCO/1.0 OH的量。
可用于本發(fā)明的適宜的含胺固化劑是數(shù)目眾多的和各種各樣的。非限定性實(shí)例包括但不限于每分子中有一個(gè)以上氨基的多胺，各自的氨基獨(dú)立地選自伯氨基(-NH2)和仲胺(-NH-)基團(tuán)。在另一個(gè)可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，含胺固化劑可以選自脂族多胺，環(huán)脂族多胺，芳族多胺，及其混合物。在另外一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，氨基全部是伯氨基。在一個(gè)實(shí)施方案中，其中生產(chǎn)具有低的顏色的聚脲氨酯是合意的，胺-固化劑可以經(jīng)選擇致使它具有相對低的顏色和/或可以是防止胺變色(例如，變黃)的方式制造和/或儲藏之。
可在本發(fā)明中使用的適宜的含胺固化劑可以包括但不限于具有以下化學(xué)式的物料 其中R1和R2可以各自獨(dú)立地選自甲基，乙基，丙基和異丙基，并且R3可以選自氫和氯?？捎糜诒景l(fā)明的含胺固化劑的非限定性實(shí)例包括以下化合物，由Lonza Ltd.(Basel，瑞士)制造LONZACURE.RTM.M-DIPAR1＝C3H7；R2＝C3H7；R3＝HLONZACURE.RTM.M-DMAR1＝CH3；R2＝CH3；R3＝HLONZACURE.RTM.M-MEAR1＝CH3；R2＝C2H5；R3＝HLONZACURE.RTM.M-DEAR1＝C2H5；R2＝C2H，R3＝HLONZACURE.RTM.M-MIPAR1＝CH3；R2＝C3H7；R3＝HLONZACURE.RTM.M-CDEAR1＝C2H5；R2＝C2H5；R3＝Cl其中R1、R2和R3對應(yīng)于前述的化學(xué)式。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，含胺固化劑可以包括但不限于雙胺固化劑如4，4′-亞甲基雙(3-氯-2，6-二乙基苯胺)，(Lonzacure.RTM.M-CDEA)，可在美國從Air Products and Chemical，Inc.(Allentown，Pa.)中獲得。在另一個(gè)可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，可用于本發(fā)明的含胺固化劑可以包括2，4-二氨基-3，5-二乙基-甲苯，2，6-二氨基-3，5-二乙基-甲苯及其混合物(統(tǒng)稱“二乙基甲苯二胺”或“DETDA”)，其可商購自Albemarle Corporation，商品名Ethacure100；二甲基硫代甲苯二胺(DMTDA)，其可商購自AlbemarleCorporation，商品名Ethacure 300；4，4′-亞甲基-雙(2-氯苯胺)，其可商購自Kingyorker Chemicals，商品名MOCA。
DETDA在室溫下可以是液體，25℃下的粘度是156cPs。DETDA可以是同分異構(gòu)的，2，4-異構(gòu)體占75-81％的范圍，而2，6-異構(gòu)體占18-24％的范圍。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以在本發(fā)明中使用Ethacure 100的顏色穩(wěn)定化型式(即，含有降低黃顏色用添加劑的制劑)，其可以是以商品名Ethacure 100S獲得。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，用于本發(fā)明的含胺固化劑可以選自DEDTA，具有以下結(jié)構(gòu)的化合物 及其混合物。
現(xiàn)有各種已知的方法來制備聚脲氨酯。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，本發(fā)明的聚脲氨酯可以通過一步成型法、準(zhǔn)預(yù)聚物或完全預(yù)聚物法來制備，所有都是本領(lǐng)域已知的并且在US專利5,962,617中有所公開；其引入本文作為參考。在一步成型法中，可以將所有的反應(yīng)物一次性混合在一起。在準(zhǔn)預(yù)聚物法中，通常將總量30-80％的多元醇與多異氰酸酯反應(yīng)，形成預(yù)聚物，然后可以將剩余的20-70％的多元醇與含胺固化劑一起添加至預(yù)聚物中。在另一個(gè)可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，可以將多異氰酸酯(即，NCO)與含OH的物料以2.0至小于2.5 NCO/1.0 OH或2.1至2.4 NCO/1.0 OH的當(dāng)量比混合，并且加熱至190°F至300°F的范圍內(nèi)?；旌衔锛訜岬臅r(shí)間可以是很大地不同。通常來說，在較低溫度下，可以將混合物比在使用較高溫度時(shí)加熱更長的時(shí)間。例如，在260至265°F溫度下，可以將混合物加熱5至10小時(shí)，并且在275至290°F溫度下加熱3至5小時(shí)。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以將混合物在干氮?dú)獾臈l件下加熱，以有助于多異氰酸酯與含OH的物料反應(yīng)形成預(yù)聚物。然后除去加熱源并且可以將預(yù)聚物冷卻。在另外一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以將預(yù)聚物冷卻至160°F。允許將預(yù)聚物在此溫度下放置約24小時(shí)。然后，可以通過本領(lǐng)域已知的各種方法，如ASTM-D-2572-91，測定預(yù)聚物中存在的NCO。
在本發(fā)明的一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，存在于預(yù)聚物中的NCO可以如下測定。將聚脲氨酯的2克樣品添加至Erlenmeyer燒瓶中?？梢詫悠酚玫?dú)獯祾?，然后加入幾粒玻璃?5mm)?？梢杂靡埔汗芟虼嘶旌衔镏刑砑?0mL的1N二丁基胺(存在于甲苯中)?？梢詫⒋嘶旌衔镄D(zhuǎn)并且封蓋。然后可以將燒瓶放在加熱源上并且可以將燒瓶加熱至微回流，在此溫度下保持15分鐘，然后冷卻至室溫。在塞子和接頭之間可以放一片Teflon，以防止加熱時(shí)壓力增加。在加熱周期過程中，經(jīng)常地將內(nèi)容物旋轉(zhuǎn)，以便試圖完全溶解和反應(yīng)。通過使用Titrino 751動態(tài)自動滴定儀，直接滴定20mL移液的1N二丁基胺(DBA)加50mL甲醇及1N鹽酸(HCl)，可以獲得空白試驗(yàn)值?？梢杂?jì)算HCl標(biāo)準(zhǔn)濃度和DBA空白的平均值，并且將數(shù)值輸入至自動滴定儀中。待樣品冷卻后，可以將內(nèi)容物轉(zhuǎn)移至含有大約50-60mL甲醇的燒杯中?？梢约尤氪帕嚢璋舨⑶铱梢允褂妙A(yù)輸入數(shù)據(jù)的Titrino 751自動滴定儀，將樣品用1N HCl滴定?？梢园凑障率接?jì)算百分比NCO和IEW(異氰酸酯當(dāng)量)％NCO＝(mLs空白-mLs樣品)(標(biāo)準(zhǔn)濃度HCl)(4.2018)/樣品wt.，克；IEW＝(樣品wt.，克)1000/(mLs空白-mLs樣品)(標(biāo)準(zhǔn)濃度HCl)“標(biāo)準(zhǔn)濃度HCl”值可以如下測定。向預(yù)稱重的燒杯中添加0.4克Na2CO3一級標(biāo)準(zhǔn)并且記錄重量。向此中添加50mL去離子水并且磁力攪拌將Na2CO3溶解。使用Titrino 751自動滴定儀，用1N HCl滴定一級標(biāo)準(zhǔn)并且記錄體積。將此過程重復(fù)另外兩次，總共滴定三次，并且可以按照下式使用平均值作為標(biāo)準(zhǔn)濃度標(biāo)準(zhǔn)濃度HCl＝標(biāo)準(zhǔn)樣wt.，克/(mLs HCl)(0.053)在本發(fā)明的一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以向聚脲氨酯預(yù)聚物中添加附加的多異氰酸酯，以便達(dá)到不同(例如，較高或較低)當(dāng)量的NCO/OH。然后，可以將預(yù)聚物在70°F-300°F下與含胺固化劑如雙胺固化劑反應(yīng)。在其它可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，含胺固化劑可以是以0.60-1.20 NH2/1.0 NCO或0.90-1.0NH2/1.0 NCO或0.92-0.96NH2/1.0NCO的當(dāng)量比存在。然后，可以將聚脲氨酯在230-300°F溫度下固化4-24小時(shí)。
本發(fā)明中，可以使用適宜的聚氨酯形成用催化劑，以便增強(qiáng)用于聚氨酯形成的物料反應(yīng)。適宜的聚氨酯形成用催化劑可以是特異于通過NCO和含OH物料反應(yīng)形成聚氨酯、并且很少趨向于加速副反應(yīng)導(dǎo)致脲基甲酸酯(allophonate)和異氰酸酯形成的那些催化劑。適宜催化劑的非限定性實(shí)例可以選自路易斯堿，路易斯酸和插入催化劑，如Ullmann′sEncyclopedia of Industrial Chemistry，第5版，1992，Volume A21，pp.673-674中所述。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，催化劑可以是有機(jī)酸的亞錫鹽，例如但不限于辛酸亞錫，二月桂酸二丁基錫，二乙酸二丁基錫，硫醇二丁基錫，二馬來酸二丁基錫，二乙酸二甲基錫，二月桂酸二甲基錫，1，4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷，及其混合物。在另一個(gè)可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，催化劑可以是辛酸鋅，乙酰丙酮鉍或鐵。
適宜催化劑的其它非限定性實(shí)例可以包括叔胺，例如但不限于三乙胺，三異丙基胺和N，N-二甲基芐胺。這種適宜的叔胺公開于US專利5,693,738第10欄，第6-38行，其公開內(nèi)容引入本文作為參考。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以將催化劑摻入含胺固化劑中。催化劑的量可以取決于所選的具體催化劑而很大地不同。在其它可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，催化劑的量可以是小于5wt％或小于3wt％或小于1wt％，以反應(yīng)混合物的總重量計(jì)。例如，二月桂酸二丁基錫的使用量可以是0.0005至0.02份每100份用于形成聚氨酯的物料。催化劑的使用量可以取決于所用的固化溫度。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，本發(fā)明的聚脲氨酯在73℃下的粘度使用布魯克菲爾德粘度計(jì)測定，小于2,000cPs或小于1,500cPs。預(yù)聚物的粘度可以取決于所選的具體多異氰酸酯和含OH的物料。
本發(fā)明的聚脲氨酯可以通過各種方法加工成制品，所說的方法包括但不限于鑄塑，壓縮模塑，擠壓或注射模塑。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以將聚脲氨酯鑄塑成透鏡。聚脲氨酯經(jīng)過鑄塑可以生產(chǎn)具有良好光學(xué)特性的透鏡。在鑄塑工藝的一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以將聚脲氨酯預(yù)聚物和含胺固化劑的混合物鑄塑至模具中，然后固化。在另外一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以通過選擇合適的固化時(shí)間和溫度，將本發(fā)明的聚脲氨酯部分地固化，然后可以將聚脲氨酯從鑄塑模具中取出并且加工成合意的形狀。聚脲氨酯可以成型為簡單或者復(fù)雜的形狀，然后可以將其完全固化。
本發(fā)明的含聚醚的聚脲氨酯可以通過各種方法加工成制品，包括但不限于鑄塑，壓縮模塑，擠壓或注射模塑。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以將含聚醚的聚脲氨酯鑄塑成透鏡。含聚醚的聚脲氨酯經(jīng)過鑄塑可以生產(chǎn)具有良好光學(xué)特性的透鏡。
可以在透鏡的前面和/或背面涂布耐磨涂層，如有機(jī)硅烷型耐磨涂層，其是本領(lǐng)域已知用于保護(hù)塑料表面免受磨擦和刮擦。有機(jī)硅烷耐磨涂層可以被稱作硬涂層并且是本領(lǐng)域已知的。各種有機(jī)硅烷硬涂料在US專利4,756,973第5欄第1-45行；和US專利5,462,806第1欄第58行至第2欄第8行及第3欄第52行至第5欄第50行中有所公開，其公開內(nèi)容引入本文作為參考。有機(jī)硅烷硬涂料的其它非限定性實(shí)例公開于US專利4,731,264；5,134,191和5,231,156中，其公開內(nèi)容也引入本文作為參考。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以給透鏡的前面和背面涂布SDC 1154，其可商購自SDC涂料，Incorporated，或者涂布HiGard1080，其可商購自PPG Industries，Incorporated。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以給透鏡的前面和/或背面涂布可紫外線固化的硬涂層，例如但不限于UVX和UVNVS，可商購獲得自UltraOptics。
可以將其它提供耐磨擦和刮擦性的涂料用作耐磨涂層，如多功能丙烯酸型硬涂料，三聚氰胺基的硬涂料，聚氨酯基的硬涂料，烷基涂料，二氧化硅溶膠基的硬涂料或其它有機(jī)或無機(jī)/有機(jī)混雜硬涂料。
在另外一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以給硬涂層涂敷附加的涂層，如防反射涂層。防反射涂層的實(shí)例在US專利6,175,450中有所描述，其公開內(nèi)容引入本文作為參考。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以給透鏡的前面和/或背面涂布Essilor′s Reflection Free防反射涂料，其可以使用Essilor′s Reflection Free工藝來涂敷。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以給透鏡的前面涂布SDC-1154硬涂層，給透鏡的背面涂布UVNVS硬涂層，然后可以給透鏡的前面和背面同時(shí)涂布Essilor′s Reflection Free防反射涂層。
總的來說，未涂布的透鏡的抗沖擊性可以高于涂布透鏡的抗沖擊性。給透鏡涂敷硬涂層可以導(dǎo)致透鏡的沖擊強(qiáng)度降低。通過在涂布硬涂層的透鏡上涂敷防反射涂層可以進(jìn)一步降低沖擊強(qiáng)度。沖擊強(qiáng)度的降低程度可以取決于所選擇用于給透鏡涂敷的具體的硬涂料和防反射涂料。
本發(fā)明的含聚醚的聚脲氨酯可以具有良好的抗沖擊性。在另一個(gè)可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，含聚醚的聚脲氨酯，當(dāng)至少被部分固化并且以厚度為2.0-2.2mm并且兩個(gè)表面均具有硬涂層的透鏡形式進(jìn)行測試時(shí)，可以耐受至少148英尺每秒或至少170英尺每秒或至少300英尺每秒的沖擊，通過高速沖擊試驗(yàn)過程測定。本文和權(quán)利要求書中所用的“高速沖擊試驗(yàn)過程”是指按照Z87.1-200X，2002年9月12日，Committee Ballot Draft Revision of ANSI Z87.1-1989(R1998)，第7.5.2.1部分“High Velocity Impact”和14.3“Test for High ImpactPrescription Lenses”進(jìn)行的如下過程。在此過程中使用由International Certification Services Laboratories，Incorporated制造的Universal透鏡測試儀(ULT-II)。將最大基礎(chǔ)曲線為6.25的平光(Plano power)透鏡，用工業(yè)安全傘齒輪將邊緣削圓至55mm+0.04mm/-0.25mm直徑。每個(gè)透鏡可以試驗(yàn)一次，使用新的透鏡進(jìn)行每次附加沖擊?？梢詫⒚總€(gè)透鏡安裝在試驗(yàn)夾持器中，以致于試驗(yàn)透鏡被牢固地保持在透鏡夾持器的傘齒輪中。高速沖擊試驗(yàn)包括以150英尺每秒的速度向每個(gè)透鏡的中部發(fā)射投射物。投射物由6.35mm(0.25英寸)直徑鋼球(獲得自Applied Industrial Technologies)組成，重1.06g(0.037盎司)?？梢杂脙蓚€(gè)附加的透鏡樣品重復(fù)試驗(yàn)。如果透鏡整體在試驗(yàn)夾持器中有任何向后的移動；透鏡有任何的斷裂；透鏡有任何部分與其的內(nèi)表面脫離或者透鏡有任何完整厚度的穿透，則可以認(rèn)為此透鏡沒有通過測試。本文中所用的“斷裂”是指透鏡的完整厚度破裂成兩個(gè)或更多個(gè)分開碎片，或者用裸眼看得見的與任何透鏡材料的內(nèi)表面脫離。任何一個(gè)透鏡斷裂就意味著失敗。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以將少量的至少一種三官能或更高官能的多元醇，例如但不限于三醇、四醇、五醇及其混合物，以足以產(chǎn)生交聯(lián)的量(根據(jù)反應(yīng)物的當(dāng)量)，添加至含聚醚的聚脲氨酯預(yù)聚物中。在另外一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，添加這些物料的至少一種，以便產(chǎn)生至少0.01％或至少0.5％或小于99％或小于5％的交聯(lián)，以總反應(yīng)物的重量計(jì)。適宜的非限定性實(shí)例包括三羥甲基丙烷，三羥甲基乙烷，丙三醇，季戊四醇，二季戊四醇，山梨醇，蔗糖，甘露糖醇，及其混合物。其它非限定性實(shí)例包括用氧化乙烯、丙烯或丁烯擴(kuò)增的物料鏈。將至少一種這樣的物料添加至預(yù)聚物中可以增加熱變形溫度并且在一些情形中可以提高固化聚氨酯的平穩(wěn)(ballastic)性能。
在本發(fā)明的其它可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，在制備本發(fā)明的聚脲氨酯中可以使用本領(lǐng)域已知的各種添加劑。非限定性實(shí)例包括各種抗氧化劑，紫外線穩(wěn)定劑，顏色阻滯劑，光學(xué)增亮劑，和脫模劑。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以向預(yù)聚物中添加5％或更少的至少一種抗氧化劑，其中所說的添加量以總反應(yīng)物的重量計(jì)?？梢栽诒景l(fā)明中使用的適宜的抗氧化劑包括但不限于多官能受阻酚型的物質(zhì)。多官能受阻酚型抗氧化劑的一個(gè)非限定性實(shí)例可以包括Irganox 1010，其可商購自Ciba Geigy。
在其它可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，可以向預(yù)聚物中添加UV-穩(wěn)定劑，在固化步驟之前或者在固化過程中，添加量為5.0％或更少，以總反應(yīng)物的重量計(jì)，或者0.5-4.0％，以總反應(yīng)物的重量計(jì)。適宜于本發(fā)明使用的UV-穩(wěn)定劑包括但不限于苯并三唑。苯并三唑UV-穩(wěn)定劑的非限定性實(shí)例包括Cyasorb 5411、Cyasorb 3604和Tinuvin 328。Cyasorb5411和3604可商購獲得自American Cyanamid，并且Tinuvin328可商購獲得自Ciba Geigy。
在另一個(gè)可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，可以添加受阻胺光穩(wěn)定劑，以增加UV防護(hù)性。受阻胺光穩(wěn)定劑的非限定性實(shí)例可以包括Tinuvin 765，其可商購自Ciba-Geigy。
本發(fā)明的聚脲氨酯可以在生產(chǎn)光致變色制品中使用。系列號為09/793,886和09/794,026的US專利申請(均為2000.3.20申請，并且在US專利和商標(biāo)局中未結(jié)案)，公開了光致變色制品的生產(chǎn)。這兩篇申請引入本文作為參考。
當(dāng)用于制備光致變色制品(例如，透鏡)時(shí)，聚脲氨酯應(yīng)當(dāng)是透明的，達(dá)到電磁光譜的可激活摻入基質(zhì)中的光致變色物質(zhì)(s)的部分，即，紫外線(UV)的可產(chǎn)生光致變色物質(zhì)著色或開放(open)形式的波長，及可見光譜的包括光致變色物質(zhì)呈其UV活化形式(即，開放open形式)的吸收最大波長的部分。可以與本發(fā)明聚脲氨酯使用的光致變色物質(zhì)是有機(jī)光致變色化合物或含有這種化合物的物質(zhì)，可以將它們摻入，例如，溶解、分散或擴(kuò)散至聚脲氨酯中。
第一類可用于形成本發(fā)明光致變色制品的有機(jī)光致變色物質(zhì)是在大于590納米、例如590-700納米的可見范圍內(nèi)中具有一個(gè)活化吸收最大值的物質(zhì)。這些物料當(dāng)在合適的溶劑或基質(zhì)中暴露于紫外線時(shí)一般顯現(xiàn)藍(lán)色、偏藍(lán)色的綠色或偏藍(lán)色的-紫色?？捎糜诒景l(fā)明中的這類物質(zhì)的非限定性實(shí)例包括但不限于螺(吲哚啉)吩噁嗪和螺(吲哚啉)苯并噁嗪。這些類和其它類的光致變色物質(zhì)是已知的。例如，參見US專利3,562,172；3,578,602；4,215,010；4,342,668；5,405,958；4,637,698；4,931,219；4,816,584；4,880,667；4,818,096。
第二類可用于形成本發(fā)明光致變色制品的有機(jī)光致變色物質(zhì)是在400-小于500納米之間的可見范圍內(nèi)具有至少一個(gè)吸收最大值和兩個(gè)吸收最大值的物質(zhì)。這種物料當(dāng)在合適的溶劑或基質(zhì)中暴露于紫外線時(shí)一般顯現(xiàn)黃-橙色。這種化合物包括但不限于某些色烯，即，苯并吡喃和萘并吡喃。很多這種色烯是已知的，例如，US專利3,567,605；4,826,977；5,066,818；4,826,977；5,066,818；5,466,398；5,384,077；5,238,931；和5,274,132。
第三類可用于形成本發(fā)明光致變色制品的有機(jī)光致變色物質(zhì)是在400-500納米之間的可見范圍內(nèi)具有一個(gè)吸收最大值并且在500-700納米的可見范圍內(nèi)具有另一個(gè)吸收最大值的物質(zhì)。這種物料當(dāng)在合適的溶劑或基質(zhì)中與暴露于紫外線時(shí)一般顯現(xiàn)從黃/褐色至紫/灰色范圍的顏色。這種物質(zhì)的非限定性實(shí)例包括某些苯并吡喃化合物，在吡喃環(huán)的第2位具有取代基；和取代或未取代的雜環(huán)，如與苯吡喃的苯部分稠合的苯并噻吩并或苯并呋喃并環(huán)。這種物料在US專利5,429,774中有所描述。
其它光致變色物質(zhì)包括光致變色有機(jī)金屬雙硫腙鹽，即，(芳基偶氮)-硫代甲酸芳基肼化物，例如，雙硫腙汞，例如，在US專利3,361,706中描述的。俘精酸酐和fulgimides，例如3-呋喃基和3-噻吩基俘精酸酐和fulgimides，它們在US專利4,931,220第20欄第5行至第21欄第38行中有所描述。
在前述支鏈中涉及這種光致變色物質(zhì)的公開內(nèi)容引入本文作為參考。本發(fā)明的光致變色制品可以含有一種光致變色物質(zhì)或光致變色物質(zhì)的混合物?？梢允褂霉庵伦兩镔|(zhì)的混合物來達(dá)到某些激活的顏色，如接近無色的灰色或褐色。
本文所述的光致變色物質(zhì)的每種可以是以一定量或以一定的比例(當(dāng)使用混合物時(shí))使用，以便致使涂敷了化合物混合物或它們所摻入的聚氨酯/聚合物，當(dāng)用未過濾的陽光活化時(shí)，呈現(xiàn)合意的所得顏色，例如，基本上無色的顏色，如灰色或褐色的底色，即，盡可能使活化的光致變色物質(zhì)的顏色接近無色的顏色。前述的光致變色物質(zhì)所使用的相對量是不同的，并且部分地取決于這種化合物所活化的種類的顏色的相對強(qiáng)度和所需的最終顏色。
本文中所述的光致變色化合物或物質(zhì)可以通過各種現(xiàn)有技術(shù)描述的方法涂敷或摻入聚氨酯/聚合物中。這些方法包括但不限于將物質(zhì)溶解或分散在聚氨酯/聚合物內(nèi)，例如，通過將聚氨酯/聚合物浸漬在光致變色物質(zhì)的熱溶液中或者通過熱傳遞，使光致變色物質(zhì)吸入至聚氨酯/聚合物中；在聚合物的相鄰層之間提供單獨(dú)層形式的光致變色物質(zhì)，例如，作為聚合物膜的一部分；及將光致變色物質(zhì)以涂層的形式或者以涂層的一部分的形式進(jìn)行涂敷，放在聚氨酯/聚合物表面上。術(shù)語“吸入”或“吸取”意在表示并且包括使光致變色物質(zhì)單獨(dú)滲入聚氨酯/聚合物中，溶劑協(xié)助光致變色物質(zhì)傳遞吸收至多孔性的聚合物中，汽相傳遞，和其它諸如此類的傳遞機(jī)理。吸入方法的一個(gè)非限定性實(shí)例包括用光致變色物質(zhì)涂布光致變色制品；將光致變色制品的表面加熱并且將殘余的涂料從光致變色制品的表面去除的步驟。
光致變色物質(zhì)或含有其的組合物涂敷或摻入至聚氨酯/聚合物的量不是關(guān)鍵，只要使用足夠的量，以致當(dāng)激活時(shí)可以產(chǎn)生裸眼能夠看出的光致變色效果。通常來說，這個(gè)量可以描述成光致變色量。所用的具體量通常取決于當(dāng)照射其時(shí)所需顏色的強(qiáng)度并且取決于用于摻加或涂敷光致變色物質(zhì)的方法。一般來說，所涂敷或摻加的光致變色物質(zhì)越多，顏色的強(qiáng)度越大。通常來說，摻入或涂敷至光致變色光學(xué)聚氨酯/聚合物中的總的光致變色物質(zhì)的量可以是0.15-0.35毫克每平方厘米光致變色物質(zhì)(s)所摻加或涂敷的表面。
還可以將光致變色物質(zhì)添加至多組分有機(jī)組合物中，然后再將組合物聚合，例如，鑄塑固化。然而，當(dāng)這樣做時(shí)，一般情況下要求光致變色物質(zhì)不會與，例如，可能存在的引發(fā)劑和/或異氰酸酯、異硫氰酸酯和第一和第二組分的胺基團(tuán)發(fā)生可能不利的相互作用。這種不利相互作用可以導(dǎo)致光致變色物質(zhì)失活，例如，通過以開放形式或封閉形式將它們捕集。光致變色物質(zhì)還可以包括光致變色顏料和包膠在金屬氧化物中的有機(jī)光致變色物質(zhì)，后者在US專利4,166,043和4,367,170中有所描述。也可以將充分包膠在有機(jī)聚氨酯/聚合物基質(zhì)內(nèi)的有機(jī)光致變色物質(zhì)，如US專利4,931,220中所述，摻入本發(fā)明的多組分組合物中，然后將其固化。如果在固化前將光致變色物質(zhì)添加至本發(fā)明的多組分有機(jī)組合物中，則一般是將它們摻入第二組分中，然后將第一組分和第二組分混合在一起。
實(shí)施例在以下的每個(gè)實(shí)施例中，使用以下滴定分析過程，按照ASTM-D-2572-91，測定組分A的NCO濃度。滴定分析方法由以下步驟組成將2克組分A的樣品添加至Erlenmeyer燒瓶中。將該樣品用氮?dú)獯祾?，然后加入幾粒玻璃?5mm)。用移液管向此混合物中添加20mL的1N二丁基胺(存在于甲苯中)。將此混合物旋轉(zhuǎn)并且封蓋。然后將燒瓶放在加熱源上并且將燒瓶加熱至微回流，在此溫度下保持15分鐘，然后冷卻至室溫。注意，在塞子和接頭之間放一片Teflon，以防止加熱時(shí)壓力增加。在加熱周期過程中，經(jīng)常地將內(nèi)容物旋轉(zhuǎn)，以便試圖完全溶解和反應(yīng)。通過使用Titrino 751動態(tài)自動滴定儀，直接滴定20mL移液的1N二丁基胺(DBA)加50mL甲醇及1N鹽酸(HCl)，獲得空白試驗(yàn)值。計(jì)算HCl標(biāo)準(zhǔn)濃度和DBA空白的平均值，然后將數(shù)值輸入至自動滴定儀中。待樣品冷卻后，將內(nèi)容物轉(zhuǎn)移至含有大約50-60mL甲醇的燒杯中。加入磁力攪拌棒并且可以使用預(yù)輸入數(shù)據(jù)的Titrino 751自動滴定儀，將樣品用1N HCl滴定。按照下式計(jì)算百分比NCO和IEW(異氰酸酯當(dāng)量)％NCO＝(mLs空白-mLs樣品)(標(biāo)準(zhǔn)濃度HCl)(4.2018)/樣品wt.，克；IEW＝(樣品wt.，克)1000/(mLs空白-mLs樣品)(標(biāo)準(zhǔn)濃度HCl)“標(biāo)準(zhǔn)濃度HCl”值如下測定。向預(yù)稱重的燒杯中添加0.4克Na2CO3一級標(biāo)準(zhǔn)并且記錄重量。向此中添加50mL去離子水并且磁力攪拌將Na2CO3溶解。使用裝配有組合pH電極(即，Metrohm組合玻璃電極號6.0222.100)的自動滴定儀(即，Metrohm GPD Titrino 751動態(tài)自動滴定儀，帶有50mL滴定管)，用1N HCl滴定一級標(biāo)準(zhǔn)并且記錄體積。將此過程重復(fù)另外兩次，總共滴定三次，并且按照下式使用平均值作為標(biāo)準(zhǔn)濃度
標(biāo)準(zhǔn)濃度HCl＝標(biāo)準(zhǔn)樣wt.，克/(mLs HCl)(0.053)。
此外，在以下的每個(gè)實(shí)施例中，使用以下的透鏡鑄塑方法，由組分A預(yù)聚物生產(chǎn)六個(gè)半成品透鏡。將組分A和DETDA(稱作組分B)注射入特別設(shè)計(jì)的模制機(jī)(來自Max Machinery)中。DETDA由AlbemarleCorporation獲得。模制機(jī)是聚氨酯加工處理器，型號601-000-232，其獲得自Max Machinery，Healdsburg，加利福尼亞。將組分A和B添加至添加到機(jī)器中并且高剪切混合短時(shí)間。組分B和組分A以0.95比1.0的摩爾比存在。然后將共混的混合物注射入透鏡模具中。將此模具放入對流式烘箱中，在130℃下放置六小時(shí)。然后將此鑄塑的半成品透鏡從烘箱中取出。給透鏡的前面涂布從SDC Incorporated獲得的商品名為SDC 1154的市售硬涂料。涂層的涂敷是通過使用旋涂裝置，將透鏡在1100rpm下旋涂13秒，接著在120℃下進(jìn)行3小時(shí)的固化。然后將透鏡送入20/20光學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，在其中將透鏡切割成55mm直徑圓形并且將表面加工成中央厚度為2.1mm的平光(Plano power)。用由UltraOptics制造、商品名為UVNVS的市售的可UV固化涂料，對每個(gè)透鏡的背面涂布硬涂層。然后將這些透鏡送入Essilor中并且使用Essilor′s Reflection Free過程涂布Essilor′s Reflection Free防反射涂料。
然后通過高速沖擊試驗(yàn)過程對鑄塑透鏡進(jìn)行沖擊強(qiáng)度試驗(yàn)?！案咚贈_擊試驗(yàn)過程”是指按照Z87.1-200X，2002年9月12日，CommitteeBallot Draft Revision of ANSI Z87.1-1989(R1998)，第7.5.2.1部分“High Velocity Impact”和14.3“Test for High Impact PrescriptionLenses”進(jìn)行的如下過程。在此過程中使用由InternationalCertification Services Laboratories，Incorporated制造的Universal透鏡測試儀(ULT-II)。將最大基礎(chǔ)曲線為6.25的平光(Plano power)透鏡，用工業(yè)安全傘齒輪將邊緣削圓至55mm+0.04mm/-0.25mm直徑。每個(gè)透鏡試驗(yàn)一次，使用新的透鏡進(jìn)行每次附加沖擊。將每個(gè)透鏡安裝在試驗(yàn)夾持器中，以致于試驗(yàn)透鏡被牢固地保持在透鏡夾持器的傘齒輪中。高速沖擊試驗(yàn)包括以150英尺每秒的速度向每個(gè)透鏡的中部發(fā)射投射物。投射物由6.35mm(0.25英寸)直徑鋼球組成，重1.06g(0.037盎司)。如果透鏡整體在試驗(yàn)夾持器中有任何向后的移動；透鏡有任何的斷裂；透鏡有任何部分與其的內(nèi)表面脫離或者透鏡有任何完整厚度的穿透，則認(rèn)為此透鏡沒有通過測試。本文中所用的“斷裂”是指透鏡的完整厚度破裂成兩個(gè)或更多個(gè)分開的碎片，或者用裸眼看得見的與任何透鏡材料的內(nèi)表面脫離。任何一個(gè)透鏡斷裂就意味著失敗。
實(shí)施例1制備2.01 NCO/OH預(yù)聚物在裝配有槳片型攪拌器、溫度計(jì)、氣體入口和加料漏斗的反應(yīng)容器中，裝入4604克(35當(dāng)量的NCO)DesmodurW1和0.815克(0.0013摩爾)二月桂酸二丁基錫。將反應(yīng)器的內(nèi)容物在150rpm下攪拌，并且隨著將反應(yīng)器緩慢加熱至65℃溫度，施加氮?dú)鈱?。在將反?yīng)器加熱的同時(shí)，將3276克(16.7當(dāng)量的OH)聚乙二醇400和獲得自Aldrich的270克(0.83當(dāng)量的OH)乙氧基化三羥甲基丙烷(20 EO:1 TMP)的多元醇共混物混合，并且裝入加料漏斗架中，以便滴入反應(yīng)容器中。使用2小時(shí)的時(shí)間將多元醇共混物從漏斗中添加至Desmodur W中，保持溫度在65-85℃范圍內(nèi)。當(dāng)多元醇添加完成時(shí)，將反應(yīng)混合物保持在80-85℃下1小時(shí)。然后獲得預(yù)聚物的樣品，并且按照實(shí)施例1所述的ASTM D-2572-91法分析％NCO，和分析粘度。分析結(jié)果顯示約9.0％的游離NCO并且73℃下的粘度為1500cps。粘度的測定用#27錠子，在20 RPM下，使用小樣品夾持器DVII+布魯克菲爾德粘度計(jì)。此批料的理論％NCO為大約9.0，由此說明沒有未反應(yīng)的OH基團(tuán)。在將內(nèi)容物傾出反應(yīng)器之前，將20.5g Irganox 1010(獲得自Ciba Specialty Chemicals)，一種熱穩(wěn)定劑，混合至預(yù)聚物中。
實(shí)施例2制備2.21 NCO/OH預(yù)聚物反應(yīng)容器設(shè)置，多元醇的添加，反應(yīng)溫度范圍，％NCO分析和粘度測定按實(shí)施例2所述進(jìn)行。此實(shí)施例中所用的原料重量為4795克(36.5當(dāng)量的NCO)Desmodur W、3100克(15.8當(dāng)量的OH)聚乙二醇400和256克(0.79當(dāng)量的OH)乙氧基化三羥甲基丙烷(20 EO1 TMP)。將預(yù)聚物反應(yīng)至分析游離％NCO含量為10.2并且粘度為1058@73℃#27錠子@20RPM。理論游離％NCO為10.2。在將內(nèi)容物傾出反應(yīng)器之前，將20.5gIrganox 1010(獲得自Ciba Specialty Chemicals)，一種熱穩(wěn)定劑，混合至預(yù)聚物中。
實(shí)施例3制備2.41 NCO/OH預(yù)聚物反應(yīng)容器設(shè)置、多元醇的添加、反應(yīng)溫度范圍、％NCO分析和粘度測定按實(shí)施例2所述進(jìn)行。此實(shí)施例中所用的原料重量為4965克(37.8當(dāng)量的NCO)Desmodur W、2943克(15.0當(dāng)量的OH)聚乙二醇400和243克(0.75當(dāng)量OH)乙氧基化三羥甲基丙烷(20 EO1 TMP)。將預(yù)聚物反應(yīng)至分析游離％NCO含量為11.4并且粘度為650@73℃#27錠子@20RPM。理論游離％NCO為11.4。在將內(nèi)容物傾出反應(yīng)器之前，將20.5gIrganox 1010(獲得自Ciba Specialty Chemicals)，一種熱穩(wěn)定劑，混合至預(yù)聚物中。
實(shí)施例4制備2.61 NCO/OH預(yù)聚物反應(yīng)容器設(shè)置、多元醇的添加、反應(yīng)溫度范圍、％NCO分析和粘度測定按實(shí)施例2所述進(jìn)行。此實(shí)施例中所用的原料重量為5026克(38.3當(dāng)量的NCO)Desmodur W、2746克(14.0當(dāng)量的OH)聚乙二醇400和227克(0.70當(dāng)量的OH)乙氧基化三羥甲基丙烷(20 EO1 TMP)。將預(yù)聚物反應(yīng)至分析游離％NCO含量為12.3并且粘度為650@73℃#27錠子@20RPM。理論游離％NCO為12.4。在將內(nèi)容物傾出反應(yīng)器之前，將20.5gIrganox 1010(獲得自Ciba Specialty Chemicals)，一種熱穩(wěn)定劑，混合至預(yù)聚物中。
下面是每個(gè)系列透鏡通過沖擊試驗(yàn)時(shí)的最高速度的匯總。
1Desmodur W獲得自Bayer Corporation并且表示4，4′亞甲基雙(環(huán)己基異氰酸酯)，含有15-20％反式-，反式異構(gòu)體并且其余的是順式-順式和順式-反式異構(gòu)體。
實(shí)施例5在裝配有槳片型攪拌器、溫度計(jì)、氣體入口和加料漏斗的反應(yīng)容器中，裝入4060克(30.93當(dāng)量的NCO)獲得自Bayer Corporation的Desmodur W、2821克(14.0當(dāng)量的OH)400 MW聚己內(nèi)酯二醇(CAPA2047A獲得自Solvay)和234克(0.72當(dāng)量的OH)獲得自Aldrich的乙氧基化三羥甲基丙烷(20 EO1 TMP)。將反應(yīng)器的內(nèi)容物在150rpm下攪拌，并且隨著將反應(yīng)器緩慢加熱至120℃溫度，施加氮?dú)鈱?，在此溫度下反?yīng)混合物開始放熱。將熱量除去并且溫度升至140℃高峰30分鐘，然后開始冷卻。當(dāng)溫度達(dá)到120℃時(shí)，給反應(yīng)器施加熱量并且在此溫度下保持4小時(shí)。從反應(yīng)混合物中取樣并且按照上述方法分析％NCO。分析結(jié)果顯示9.5％游離NCO并且73℃下的粘度為2750cps。粘度的測定用#27錠子，在20 RPM下，使用小樣品夾持器DVII+布魯克菲爾德粘度計(jì)。此批料的理論％NCO為9.6，說明沒有未反應(yīng)的OH基團(tuán)。在將內(nèi)容物傾出反應(yīng)器之前，將17.8g Irganox 1010(獲得自CibaSpecialty Chemicals)，一種熱穩(wěn)定劑，混合至預(yù)聚物中。
實(shí)施例6在裝配有槳片型攪拌器、溫度計(jì)、氣體入口和加料漏斗的反應(yīng)容器中，裝入4464克(34.01當(dāng)量的NCO)獲得自Bayer Corporation的Desmodur W、2418克(12.0當(dāng)量的OH)400 MW聚己內(nèi)酯二醇(CAPA2047A獲得自Solvay)和201克(0.72當(dāng)量的OH)獲得自Aldrich的乙氧基化三羥甲基丙烷(20 EO1 TMP)。將反應(yīng)器的內(nèi)容物在150rpm下攪拌，并且隨著將反應(yīng)器緩慢加熱至120℃溫度，施加氮?dú)鈱樱诖藴囟认路磻?yīng)混合物開始放熱。將熱量除去并且溫度升至135℃的高峰30分鐘，然后開始冷卻。當(dāng)溫度達(dá)到120℃時(shí)，給反應(yīng)器施加熱量并且在此溫度下保持4小時(shí)。從反應(yīng)混合物中取樣并且按照上述方法分析％NCO。分析結(jié)果顯示12.6％游離NCO并且73℃下的粘度為840cps。粘度的測定用#27錠子，在20 RPM下，使用小樣品夾持器DVII+布魯克菲爾德粘度計(jì)。此批料的理論％NCO為12.7，說明沒有未反應(yīng)的OH基團(tuán)。在將內(nèi)容物傾出反應(yīng)器之前，將17.7g Irganox 1010(獲得自CibaSpecialty Chemicals)，一種熱穩(wěn)定劑，混合至預(yù)聚物中。
權(quán)利要求
1.一種聚脲氨酯，該聚脲氨酯含有以下物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物a.聚脲氨酯預(yù)聚物，含有多異氰酸酯和至少一種含OH的物料，所說的預(yù)聚物具有NCO/OH當(dāng)量比為2.0至小于2.5；和b.含胺固化劑。
2.權(quán)利要求1的聚脲氨酯，其中所說的多異氰酸酯選自脂族多異氰酸酯，環(huán)脂族多異氰酸酯，芳族多異氰酸酯，及其混合物。
3.權(quán)利要求2的聚脲氨酯，其中所說的多異氰酸酯選自脂族二異氰酸酯，環(huán)脂族二異氰酸酯，芳族二異氰酸酯，其環(huán)狀二聚物和環(huán)狀三聚物，及其混合物。
4.權(quán)利要求3的聚脲氨酯，其中所說的多異氰酸酯選自環(huán)己基甲烷及其同分異構(gòu)混合物。
5.權(quán)利要求4的聚脲氨酯，其中所說的多異氰酸酯選自4，4′-亞甲基雙(環(huán)己基異氰酸酯)的反式，反式異構(gòu)體。
6.權(quán)利要求3的聚脲氨酯，其中所說的多異氰酸酯選自3-異氰酸根合-甲基-3，5，5-三甲基環(huán)己基-異氰酸酯；間-四甲基二甲苯二異氰酸酯(1，3-雙(1-異氰酸根合-1-甲基乙基)-苯)及其混合物。
7.權(quán)利要求1的聚脲氨酯，其中所說的含OH的物料選自聚酯多元醇，聚己內(nèi)酯多元醇，聚醚多元醇，聚碳酸酯多元醇，及其混合物。
8.權(quán)利要求7的聚脲氨酯，其中所說的含OH的物料具有的重均分子量為200至32,000。
9.權(quán)利要求8的聚脲氨酯，其中所說的含OH的物料具有的重均分子量為2,000至15,000。
10.權(quán)利要求1的聚脲氨酯，其中所說的含OH的物料包括嵌段聚合物，選自氧化乙烯-氧化丙烯和氧化乙烯-氧化丁烯的嵌段。
11.權(quán)利要求10的聚脲氨酯，其中所說的含OH的物料包括下式的多元醇H-(O-CRRCRR-Yn)a-(CRRCRR-Yn-O)b-(CRRCRR-Yn-O)c-H其中R可以表示氫或C1-C6烷基；Y可以表示CH2；n可以是0-6的整數(shù)；a、b和c可以各自是0-300的整數(shù)，其中a、b和c經(jīng)選擇致使多元醇的重均分子量不超過32,000。
12.權(quán)利要求1的聚脲氨酯，其中所說的含胺固化劑選自具有下式的物料及其混合物 其中R1和R2可以各自獨(dú)立地選自甲基，乙基，丙基和異丙基，并且R3選自氫和氯。
13.權(quán)利要求1的聚脲氨酯，其中所說的含胺固化劑是4，4′-亞甲基雙(3-氯-2，6-二乙基苯胺)。
14.權(quán)利要求1的聚脲氨酯，其中所說的含胺固化劑選自2，4-二氨基-3，5-二乙基-甲苯；2，6-二氨基-3，5-二乙基-甲苯及其混合物。
15.權(quán)利要求1的聚脲氨酯，其中所說的含胺固化劑具有的NCO/NH2當(dāng)量比為1.0NCO/0.60NH2至1.0NCO/1.20NH2。
16.一種聚脲氨酯的制備方法，該方法包括以下步驟a.將多異氰酸酯與至少一種含OH的物料反應(yīng)，形成具有NCO/OH當(dāng)量比為2.0至小于2.5的聚脲氨酯預(yù)聚物；并且b.將所說的聚脲氨酯預(yù)聚物與含胺固化劑反應(yīng)，形成所說的聚脲氨酯。
17.權(quán)利要求16的方法，其中所說的多異氰酸酯選自脂族多異氰酸酯，環(huán)脂族多異氰酸酯，芳族多異氰酸酯，及其混合物。
18.權(quán)利要求17的方法，其中所說的多異氰酸酯選自脂族二異氰酸酯，環(huán)脂族二異氰酸酯，芳族二異氰酸酯，其環(huán)狀二聚物和環(huán)狀三聚物，及其混合物。
19.權(quán)利要求18的方法，其中所說的多異氰酸酯選自環(huán)己基甲烷及其同分異構(gòu)混合物。
20.權(quán)利要求19的方法，其中所說的多異氰酸酯選自4，4′-亞甲基雙(環(huán)己基異氰酸酯)的反式，反式異構(gòu)體。
21.權(quán)利要求18的方法，其中所說的多異氰酸酯選自3-異氰酸根合-甲基-3，5，5-三甲基環(huán)己基-異氰酸酯；間-四甲基二甲苯二異氰酸酯(1，3-雙(1-異氰酸根合-1-甲基乙基)-苯)及其混合物。
22.權(quán)利要求16的方法，其中所說的含OH的物料選自聚酯多元醇，聚己內(nèi)酯多元醇，聚醚多元醇，聚碳酸酯多元醇，及其混合物。
23.權(quán)利要求22的方法，其中所說的含OH的物料具有的重均分子量為200至32,000。
24.權(quán)利要求23的方法，其中所說的含OH的物料具有的重均分子量為2,000至15,000。
25.權(quán)利要求1的聚脲氨酯，其中所說的含OH的物料包括嵌段聚合物，選自氧化乙烯-氧化丙烯和氧化乙烯-氧化丁烯的嵌段。
26.權(quán)利要求25的聚脲氨酯，其中所說的含OH的物料包括下式的多元醇H-(O-CRRCRR-Yn)a-(CRRCRR-Yn-O)b-(CRRCRR-Yn-O)c-H其中R可以表示氫或C1-C6烷基；Y可以表示CH2；n可以是0-6的整數(shù)；a、b和c可以各自是0-300的整數(shù)，其中a、b和c經(jīng)選擇致使多元醇的重均分子量不超過32,000。
27.權(quán)利要求16的方法，其中所說的含胺固化劑選自具有下式的物料及其混合物 其中R1和R2各自獨(dú)立地選自甲基，乙基，丙基和異丙基，并且R3選自氫和氯。
28.權(quán)利要求16的方法，其中所說的含胺固化劑是4，4′-亞甲基雙(3-氯-2，6-二乙基苯胺)。
29.權(quán)利要求16的方法，其中所說的含胺固化劑選自2，4-二氨基-3，5-二乙基-甲苯；2，6-二氨基-3，5-二乙基-甲苯及其混合物。
30.權(quán)利要求16的方法，其中所說的含胺固化劑具有的NCO/NH2當(dāng)量比為1.0NCO/0.60NH2至1.0NCO/1.20NH2。
31.一種含有聚脲氨酯的光學(xué)制品，其中所說的聚脲氨酯含有以下物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物a.聚脲氨酯預(yù)聚物，含有多異氰酸酯和至少一種含OH的物料，所說的預(yù)聚物具有NCO/OH當(dāng)量比為2.0至小于2.5；和b.含胺固化劑。
32.權(quán)利要求31的聚脲氨酯，其中所說的含OH的物料包括嵌段聚合物，選自氧化乙烯-氧化丙烯和氧化乙烯-氧化丁烯的嵌段。
33.權(quán)利要求32的聚脲氨酯，其中所說的含OH的物料包括下式的多元醇H-(O-CRRCRR-Yn)a-(CRRCRR-Yn-O)b-(CRRCRR-Yn-O)c-H其中R可以表示氫或C1-C6烷基；Y可以表示CH2；n可以是0-6的整數(shù)；a、b和c可以各自是0-300的整數(shù)，其中a、b和c經(jīng)選擇致使多元醇的重均分子量不超過32,000。
34.一種含有聚脲氨酯的光致變色制品，其中所說的聚脲氨酯含有以下物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物a.聚脲氨酯預(yù)聚物，含有多異氰酸酯和至少一種含OH的物料，所說的預(yù)聚物具有NCO/OH當(dāng)量比為2.0至小于2.5；和b.含胺固化劑。
35.權(quán)利要求34的聚脲氨酯，其中所說的含OH的物料包括嵌段聚合物，選自氧化乙烯-氧化丙烯和氧化乙烯-氧化丁烯的嵌段。
36.權(quán)利要求35的聚脲氨酯，其中所說的含OH的物料包括下式的多元醇H-(O-CRRCRR-Yn)a-(CRRCRR-Yn-O)b-(CRRCRR-Yn-O)c-H其中R可以表示氫或C1-C6烷基；Y可以表示CH2；n可以是0-6的整數(shù)；a、b和c可以各自是0-300的整數(shù)，其中a、b和c經(jīng)選擇致使多元醇的重均分子量不超過32,000。
37.權(quán)利要求1的聚脲氨酯，還包括73℃下的粘度為小于2,000cPs。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚脲氨酯，其中含有所說聚脲氨酯的預(yù)聚物具有2.0至小于2.5的NCO/OH當(dāng)量比。在一個(gè)實(shí)施方案中，聚脲氨酯預(yù)聚物含有多異氰酸酯和至少一種含OH的物料，其可以與含胺固化劑反應(yīng)，形成本發(fā)明的聚脲氨酯。
文檔編號C08G18/48GK1606579SQ02825453
公開日2005年4月13日 申請日期2002年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月16日
發(fā)明者W·H·麥克唐納 申請人:Ppg工業(yè)俄亥俄公司