含導電膠體的自修復式透明聚合物組合物的制作方法
【專利說明】含導電膠體的自修復式透明聚合物組合物
【背景技術】
[0001] 描述了透明聚合物組合物，所述透明聚合物組合物包含導電膠體，運些導電膠體 (在制備時)對于需要運些透明組合物的應用（包括光學應用）是有用的。特別地，本文所述 的透明聚合物組合物包括自恢復或自修復特性。
[0002] 不僅是透明的而且還提供保護特性的聚合物組合物的發展是不斷演變的，其進步 是針對當用作物品（例如光學物品，包括由玻璃和/或塑料材料制造的眼科鏡片）或與其一 起使用時更好的耐磨性和/或抗刮擦性。
[0003] 較新的聚合物組合物也正處于開發中，包括用作涂層的那些，它們不僅防止或最 小化了玻璃和/或塑料材料的刮擦和表面磨損而且還包括自修復特性。雖然一些自修復式 組合物已經作為頂涂層發展用于汽車工業，但運些組合物經常僅部分地密封已經受損傷或 刮擦的組合物的一部分。此外，許多較新組合物，盡管顯示了一些自修復特性，但具有不可 接受的初始霧度水平并且太易刮擦。
[0004] 于是仍然存在努力來改進運些組合物，使它們甚至更好，具有改進的耐磨性和抗 刮擦性W及初性和自修復特性的改進。
[0005] 概述
[0006] 在此處所描述的一個或多個實施例中是第一組合物。該第一組合物可W被模制 和/或施加到物品的表面上。該第一組合物經歷偶聯反應W形成第二透明組合物。
[0007] 該第一組合物總體上包含基本上由硫醇-締或多硫醇-締樹脂質混合物組成的樹 脂質混合物結合導電膠體顆粒。該硫醇-締或多硫醇-締樹脂質混合物將包括至少第一單體 和第二單體。該第一和第二單體W約60:40至約80:20(第一單體比第二單體）的摩爾比存 在。導電膠體顆粒通常在該第一和第二單體共混之后添加并且W總第一組合物的固體含量 的約4wt %與約7wt %之間的量添加。導電膠體顆粒由W下各項中的一項或多項組成:準金 屬的氧化物、金屬氧化物、或礦物氧化物，其實例分別包括氧化錬(Sb2化）、二氧化錫(Sn〇2)、 和五氧化二憐。2化）。該導電膠體顆粒的平均粒徑總體上是約5nm至約25nm。運些導電膠體 顆粒典型地是分散在與該樹脂質混合物相容的稀釋劑中，包括但不限于有機溶劑，諸如低 級鏈燒醇(例如甲醇)或乙二醇烷基基酸。通常，基于乙二醇的溶劑是優選的，或具有更高的 閃點和更高沸點的溶劑。
[000引該第一單體是-締，包括具有碳-碳雙鍵和/或碳-碳Ξ鍵的締丙基單體，該單體在 所描述的締丙基單體中是比一些對比締丙基單體具有更高的交連密度的更剛性的結構。該 第一單體通常是多官能締丙基單體，如Ξ締丙基單體。合適的第一單體的實例包括Ξ締丙 基Ξ嗦、氯尿酸Ξ締丙醋、異氯尿酸Ξ締丙醋、Ξ締丙基酸、和它們的變體，其量為該樹脂質 混合物的大于約40wt%并且最高達約75wt%。通常，該第一單體的量為該樹脂質混合物的 大于約45wt%并且最高達約70wt%。
[0009]第二單體為硫醇，總體上由一種或多種多官能硫醇組成。然而，單官能硫醇也是可 接受的。合適的硫醇的代表性實例包括改性的Ξ硫醇或改性的四硫醇（例如，硫醇 (mercap化η))，包括但不限于，季戊四醇四-(3-琉基丙酸醋）、乙氧基化的季戊四醇四（3-琉 基丙酸醋）、Ξ甲基丙烷Ξ(3-琉基-丙酸醋）、乙二醇3-琉基丙酸醋、聚丙二醇3-琉基丙酸 醋、乙氧基化的Ξ甲基丙烷Ξ(3-琉基-丙酸醋）、乙氧基化的乙二醇二琉基乙酸醋、Ξ徑甲 基丙烷Ξ琉基乙酸醋、乙二醇二-(3-琉基丙酸醋）、1,4-雙(3-琉基下氧基）下燒、季戊四醇 四（3-琉基下酸醋）、或1，3,5-Ξ(3-琉基下氧基乙基)-1，3,5-Ξ嗦-2,4,6(1Η，3Η，5Η)-Ξ酬 和它們的多種變體。
[0010] 第一組合物典型地進一步包括溶劑，利用本領域技術人員已知的溶劑。該溶劑可 W是與用于分散導電膠體顆粒的稀釋劑相同或相容的。該溶劑可W占該第一組合物的最高 達30wt%。該第一組合物還可W包含光反應性的催化劑或引發劑。然而，不要求額外的催化 劑，因為該樹脂質混合物的偶聯反應可W通過光控制。
[0011] 該第一組合物在制備時形成液體，其中基于該總組合物的重量，該樹脂質混合物 總體上是該組合物的至少約70%。
[0012] 在一些實施例中，該第一組合物可W被模制。在另外的實施例中，該第一組合物可 W作為液體W合適的厚度施加到基底上，W形成薄膜。該第一組合物可W施加到整個基底 上或該基底的僅一個面對表面上或其一部分上。在一些實施例中，該第一組合物W約2WI1至 約50μπι的厚度施加到該基底上。在一些實施例中，該基底是光學元件或物品。然而，該基底 不需要是透明的。
[0013] 將第一組合物固化W形成第二組合物。固化可W是通過熱和光中的一項或多項， 諸如UV光。該第二組合物可W在模具中固化，由此形成形狀記憶聚合物，或在施加到基底上 之后固化，由此在基底上形成至少一個層。
[0014] 該第二透明組合物是具有總體上均勻的網絡的硫醇-締組合物。該第二組合物將 具有通過多官能締丙基單體和多官能硫醇之間的硫醇-締偶聯反應形成的硫醇-締網絡并 且將包括通常相當均勻地分散在其中的導電膠體顆粒。該第二組合物形成透明基質，該基 質具有從約4(TC至約10(TC的玻璃化轉變溫度。固化后，該第二組合物可W進一步通過熱進 行處理。如本文所進一步描述的，該第二組合物可W被適當地固化，其方式為W便除去該溶 劑或該溶劑的大部分。
[0015] 該第二透明組合物在一些實施例中是形狀記憶材料并且可在許多種應用中使用。 在一些實施例中，該第二透明組合物是自修復式涂層。在一個或多個實施例中，該第二透明 組合物是物品（例如光學物品）的涂層或至少一個外層。作為涂層，該第二透明組合物可W 是單層或是多個層，直接在物品的表面上或在設置在該第二透明組合物與該物品之間的另 一種材料上。
[0016] 在此還描述了光學物品，該光學物品包括透明基底和至少該第二組合物。該第二 組合物可W直接地郵鄰該透明基底或僅僅接近該透明基底，使得中間層是在該第二組合物 的至少一部分與該透明基底之間。該第二組合物可W包括一個或多個層，各層獨立施加。
[0017] 該第二組合物將具有包括初性、防腐蝕、耐磨性和自修復的特性，并且當作為涂層 施加到物品（例如光學物品）上時，將為它施加到其上的物品的表面提供運些特性。
[001引附圖簡要說明
[0019] 為了更全面理解在此提供的說明和其優點，現在結合附圖和詳細描述參照W下簡 要說明，其中相同的參考號表示相同的零件。
[0020] 圖1描繪了在此描述的代表性締丙基單體，它是1，3，5-Ξ締丙基-1，3，5-Ξ嗦-2， 4,6(1H，3冊H)-Ξ酬；
[0021 ]圖2描繪了在此描述的另一種代表性締丙基單體，它是2，4，6-Ξ締丙氧基-1，3，5- 二嗦.
[0022] 圖3描繪了在此描述的對比-締單體，它是1，2,4-Ξ乙締環己締；
[0023] 圖4描繪了在此描述的代表性多官能硫醇，它是季戊四醇四（3-琉基丙酸醋）；
[0024] 圖5展示了導電膠體顆粒分散在其中的硫醇締網絡;并且
[0025] 圖6展示了硫醇-締組合物中-締單體的摩爾含量(雙鍵的百分比摩爾含量)與其耐 磨性(ISTM拜耳(Bayer))和修復水平之間的關系。
[0026] 說明
[0027] 在W下說明中，附圖不一定按比例繪制并且為了清楚和簡明的目的或出于信息目 的，某些特征可能W廣義的或示意性形式示出。此外，盡管在下文詳細討論了制造和使用不 同實施例，應該理解如本文所述提供了可W在多種上下文中實施的許多發明概念。運里討 論的實施例僅僅是代表性的并且不限制本發明的范圍。
[0028] 本文描述了硫醇-締組合物，運些組合物是透明的并且具有形狀記憶(從暫時或變 形的形狀返回到初始形狀的能力）。運些所描述的硫醇-締組合物是從早先開發的硫醇-締 材料(如，來自諾蘭德產品公司（Norland ProductS Inc.)的那些（在諾蘭德光學粘合劑的 名稱下））的改進并且顯示出優越的修復連同耐磨性。所描述的組合物還優于來自基石研究 公司（Cornerstone Research Group,Inc.)的聚苯乙締或基于環氧化物的聚合物組合物 (名稱分別為抑11打6義@和而11凸化@屯，每個由美國俄亥俄州的基石研究公司注冊），運些聚 合物組合物顯示出良好的修復性能，但是高初