(CN107722028B) 一种光致变色光学材料

源语言标题
(CN107722028) Photochromic optical material
公开号/公开日
CN107722028CN107722028 / 2020-04-212018-02-23
申请号/申请日
CN201711112631 / 2017-11-10
发明人
WANG MINGHUAZHANG HEJUNJI LIJUNFAN WEIZHENGQIAO ZHENANSI YUNFENGWANG ZHIFEIZHENG YONGHUAXUE XIAOHUAWU XIAOLIU YANG;
申请人
NEW MATERIAL BY SHARE OF JIANGSU UNIVERSITY OF OPTIC SCIENCE;
主分类号
IPC分类号
摘要
(CN107722028) 一种光致变色光学材料,该光学材料表面涂覆光致变色涂层,涂层中含有聚氨酯/螺吡喃/硫化锌复合多层光致变色材料,其内核为硫化锌介孔纳米微球,中间层为螺吡喃类化合物构成的光致变色层,外壳为聚氨酯;该复合微球的外径为50‑350nm,其中,硫化锌介孔纳米微球的粒径为30~250nm,中间层的厚度为5~25nm,外壳的厚度为5~25nm。 本发明的光学材料在紫外线照射下,能从无色变为有色,而紫外线消失后,又能快速褪变为无色,具有抗疲劳性强、稳定性好、变色速度快等优点。
地址
代理人
(CN107722028B) LIU YIN ; BEIJING BEIXIN-ZHICHENG INTELLECTUAL PROPERTY AGENT CO., LTD. Reg. Nb: 11100
代理机构
;
优先权号
2017CN-1112631
主权利要求
(CN107722028) 1.一种光致变色光学材料,由树脂光学基材及其表面上涂覆的光致变色涂层组成,其特征在于,该光致变色涂层中含有光致变色复合微球,光致变色复合微球为三层复合核壳结构,其内核为硫化锌介孔纳米微球,中间层为螺吡喃类化合物构成的光致变色层,外壳为聚氨酯;该复合微球的外径为50-350nm,其中,硫化锌介孔纳米微球的直径为30~250nm,中间层的厚度为5~25nm,外壳的厚度为5~25nm。 2.如权利要求1所述的光致变色光学材料,其特征在于,所述硫化锌介孔纳米微球是由硫化锌纳米晶粒组成的单分散硫化锌介孔纳米球,所述中间层是由螺吡喃类化合物纳米颗粒均匀分散在该硫化锌介孔纳米球的表面或缝隙,形成纳米复合介孔结构。 3.如权利要求1所述的光致变色光学材料,其特征在于,所述螺吡喃类化合物选自式(I)或式(II)化合物:     其中R=C16H33     其中R=C16H33。 4.如权利要求1所述的光致变色光学材料,其特征在于,所述聚氨酯是由含有二个以上的异氰酸酯基团的异氰酸酯单体化合物与醇类化合物聚合而成。 5.如权利要求4所述的光致变色光学材料,其特征在于,所述异氰酸酯单体化合物选自:甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、间苯二亚甲基二异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种。 6.如权利要求4所述的光致变色光学材料,其特征在于,所述醇类化合物选自正丁醇与聚四氢呋喃醚二醇组成的混合物、季戊四醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇和三羟甲基丙烷。 7.如权利要求1所述的光致变色光学材料,其特征在于,所述涂层为聚硫代氨基甲酸酯中分散聚氨酯/螺吡喃类化合物/硫化锌光致变色复合微球,该光致变色复合微球与聚硫代氨基甲酸酯的重量比为1∶(8.6~37.5)。 8.如权利要求7所述的光致变色光学材料,其特征在于,所述聚硫代氨基甲酸酯是由聚硫代氨基甲酸酯单体聚合而成,该单体为2,2′-二巯基乙硫醚、2,2′-二巯基乙基硫代乙烷、2,3-二巯基乙基硫代丙硫醇或1,2,3-三巯基乙基硫代丙烷中的至少一种。 9.如权利要求1所述的光致变色光学材料,其特征在于,所述树脂光学基材为热固性塑料或热塑性塑料。 10.如权利要求9所述的光致变色光学材料,其特征在于,所述树脂光学基材为聚甲基丙烯酸甲酯类树脂、丙烯基二甘醇碳酸酯类树脂、聚碳酸酯类树脂、氨基甲酸类树脂及硫环氧类树脂中的一种。 11.如权利要求1-10中任一项所述的光致变色光学材料,其特征在于,所述光致变色纳米复合微球是采用如下方法制备的:   a.制备螺吡喃类化合物包覆硫化锌纳米球:   向乙二醇中加入硝酸锌,搅拌均匀后加入硫粉,升温到140-160℃反应20-24小时;冷却至40-60℃,滴加巯基乙醇稳定剂并搅拌;加入螺吡喃类化合物,激烈搅拌20-40分钟,冷却至室温,反应液逐渐分层沉淀,过滤收集沉淀,洗涤,干燥,得到螺吡喃类化合物包覆硫化锌介孔纳米球;其中,硝酸锌、硫粉、巯基乙醇与乙二醇四者质量比为(0.3-0.6)∶(0.1-0.2)∶(4-7)∶(90-110),硝酸锌与螺吡喃类化合物质量比为1∶(0.5-1);   b.制备聚氨酯/螺吡喃类化合物/硫化锌纳米复合微球:   将步骤a制备的螺吡喃类化合物包覆硫化锌介孔纳米球、异氰酸酯单体化合物加入到溶剂中,搅拌均匀后,依次加入醇类化合物和分散剂;其中螺吡喃类化合物包覆硫化锌介孔纳米球、异氰酸酯单体化合物、醇类化合物、分散剂与溶剂质量比为:(0.5-1.2)∶(0.5-1.2)∶(0.5-0.9)∶(1.2-2.2)∶100;温度保持在15-25℃,搅拌下预聚反应45-60min,得到预聚物溶液;将扩链剂、催化剂添加到预聚物溶液中,扩链剂、催化剂和异氰酸酯单体化合物三者质量比为(6-15)∶(0.1-0.3)∶(9-11),加热至45-90℃搅拌下进行聚合扩链反应10-15min,生成聚氨酯包覆物沉淀,将沉淀过滤、洗涤,干燥,得到聚氨酯/螺吡喃类化合物/硫化锌三层复合核壳结构光致变色纳米复合微球。 12.如权利要求11所述的光致变色光学材料,其特征在于,所述溶剂为甲烷、丙酮、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、石油醚中的至少一种;   所述分散剂为吐温20、吐温80、司盘20、司盘60、司盘80中的至少一种;   所述催化剂为二月桂酸二丁基锡;   所述扩链剂为乙二醇、丙二醇、乙二胺、丙二胺、二乙胺中的至少一种。 13.如权利要求1所述的光致变色光学材料,其特征在于,所述树脂光学基材为树脂镜片。 14.一种光致变色光学材料,由树脂光学基材及其表面上涂覆的光致变色涂层组成,其特征在于,该光致变色涂层中含有光致变色复合微球,光致变色复合微球为三层复合核壳结构,其内核为硫化锌介孔纳米微球,中间层为式III所示的化合物构成的光致变色层,外壳为聚氨酯;该复合微球的外径为50-350nm,其中,硫化锌介孔纳米微球的直径为30~250nm,中间层的厚度为5~25nm,外壳的厚度为5~25nm;   15.如权利要求14所述的光致变色光学材料,其特征在于,所述硫化锌介孔纳米微球是由硫化锌纳米晶粒组成的单分散硫化锌介孔纳米球,所述中间层是由式III所示的化合物纳米颗粒均匀分散在该硫化锌介孔纳米球的表面或缝隙,形成纳米复合介孔结构。 16.如权利要求14所述的光致变色光学材料,其特征在于,所述聚氨酯是由含有二个以上的异氰酸酯基团的异氰酸酯单体化合物与醇类化合物聚合而成。 17.如权利要求16所述的光致变色光学材料,其特征在于,所述异氰酸酯单体化合物选自:甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、间苯二亚甲基二异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种。 18.如权利要求16所述的光致变色光学材料,其特征在于,所述醇类化合物选自正丁醇与聚四氢呋喃醚二醇组成的混合物、季戊四醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇和三羟甲基丙烷。 19.如权利要求14所述的光致变色光学材料,其特征在于,所述涂层为聚硫代氨基甲酸酯中分散聚氨酯/式III所示的化合物/硫化锌光致变色复合微球,该光致变色复合微球与聚硫代氨基甲酸酯的重量比为1∶(8.6~37.5)。 20.如权利要求19所述的光致变色光学材料,其特征在于,所述聚硫代氨基甲酸酯是由聚硫代氨基甲酸酯单体聚合而成,该单体为2,2′-二巯基乙硫醚、2,2′-二巯基乙基硫代乙烷、2,3-二巯基乙基硫代丙硫醇或1,2,3-三巯基乙基硫代丙烷中的至少一种。 21.如权利要求14所述的光致变色光学材料,其特征在于,所述树脂光学基材为热固性塑料或热塑性塑料。 22.如权利要求21所述的光致变色光学材料,其特征在于,所述树脂光学基材为聚甲基丙烯酸甲酯类树脂、丙烯基二甘醇碳酸酯类树脂、聚碳酸酯类树脂、氨基甲酸类树脂及硫环氧类树脂中的一种。 23.如权利要求14-22中任一项所述的光致变色光学材料,其特征在于,所述光致变色纳米复合微球是采用如下方法制备的:   a.制备式III所示的化合物包覆硫化锌纳米球:   向乙二醇中加入硝酸锌,搅拌均匀后加入硫粉,升温到140-160℃反应20-24小时;冷却至40-60℃,滴加巯基乙醇稳定剂并搅拌;加入式III所示的化合物,激烈搅拌20-40分钟,冷却至室温,反应液逐渐分层沉淀,过滤收集沉淀,洗涤,干燥,得到式III所示的化合物包覆硫化锌介孔纳米球;其中,硝酸锌、硫粉、巯基乙醇与乙二醇四者质量比为(0.3-0.6)∶(0.1-0.2)∶(4-7)∶(90-110),硝酸锌与式III所示的化合物质量比为1∶(0.5-1);   b.制备聚氨酯/式III所示的化合物/硫化锌纳米复合微球:   将步骤a制备的式III所示的化合物包覆硫化锌介孔纳米球、异氰酸酯单体化合物加入到溶剂中,搅拌均匀后,依次加入醇类化合物和分散剂;其中式III所示的化合物包覆硫化锌介孔纳米球、异氰酸酯单体化合物、醇类化合物、分散剂与溶剂质量比为:(0.5-1.2)∶(0.5-1.2)∶(0.5-0.9)∶(1.2-2.2)∶100;温度保持在15-25℃,搅拌下预聚反应45-60min,得到预聚物溶液;将扩链剂、催化剂添加到预聚物溶液中,扩链剂、催化剂和异氰酸酯单体化合物三者质量比为(6-15)∶(0.1-0.3)∶(9-11),加热至45-90℃搅拌下进行聚合扩链反应10-15min,生成聚氨酯包覆物沉淀,将沉淀过滤、洗涤,干燥,得到聚氨酯/式III所示的化合物/硫化锌三层复合核壳结构光致变色纳米复合微球。 24.如权利要求23所述的光致变色光学材料,其特征在于,所述溶剂为甲烷、丙酮、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、石油醚中的至少一种;   所述分散剂为吐温20、吐温80、司盘20、司盘60、司盘80中的至少一种;   所述催化剂为二月桂酸二丁基锡;   所述扩链剂为乙二醇、丙二醇、乙二胺、丙二胺、二乙胺中的至少一种。 25.如权利要求14所述的光致变色光学材料,其特征在于,所述树脂光学基材为树脂镜片。
法律状态
GRANTED
专利类型码
BA
国别省市代码
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