TWI675821B - 用於塑膠光學透鏡之多元硫醇組成物 - Google Patents

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Abstract

實施例有關一種用於塑膠光學透鏡之多元硫醇組成物及由其製得之聚硫胺甲酸酯系塑膠光學透鏡。在該實施例中，使用適當數量之僅具有巰基作為氫鍵結合性官能基之一第一多元硫醇化合物，及具有巰基作為氫鍵結合性官能基與巰基以外的氫鍵結合性官能基之一第二多元硫醇化合物。因此，其不僅能夠控制一可聚合組成物在5至15℃低溫下聚合反應起始階段時之黏度及穩定該組成物之黏度增加速率和其反應速度，且在低溫度下之黏度變化亦很小，從而防止條紋、泡泡等等之產生。此外，從該組成物可獲得各種具有優良的外觀特徵(無條紋及泡泡)及優良的光學特徵之塑膠透鏡，如眼鏡鏡片、相機鏡頭等等。

Description

用於塑膠光學透鏡之多元硫醇組成物
發明領域
實施例有關一種用於塑膠光學透鏡之多元硫醇組成物及由其製得之聚硫胺甲酸酯系塑膠光學透鏡。
發明背景
相較於由無機材料如玻璃製成之光學材料，使用塑膠製得之光學材料重量輕、不易碎且染色性佳。因此，各式各樣的塑膠材料廣泛用作為眼鏡鏡片、相機鏡頭等等。近年來，由於更高性能及便利性之需求增加，因此對於具有像是高透明度、高折射率、低比重、高耐熱性及高耐衝擊性之特性的光學材料之研究持續進行著。
聚硫胺甲酸酯系化合物因其等優良的光學特徵及機械特性而廣泛地用作為光學材料。聚硫胺甲酸酯系化合物可藉由多元硫醇化合物與異氰酸酯化合物之反應製得。多元硫醇化合物及異氰酸酯化合物之物理特性，會顯著地影響如此製得之聚硫胺甲酸酯系化合物之物理特性。
具體而言，假如包含多元硫醇化合物與異氰酸酯化合物之可聚合組成物，在聚合/固化起始階段具有低黏度，則可能因組成物之對流而產生條紋或泡泡。因此，由此獲得之光學材料如塑膠透鏡，可能會有缺陷。
例如，日本專利早期公開案Hei 7-252207揭示一種由四硫醇與聚異(硫)氰酸酯化合物獲得之塑膠透鏡。以上專利公開案中使用之四硫醇，因為在低溫下會形成交聯結構，所有在聚合反應期間黏度易過度增加而導致條紋之問題。
為防止條紋、泡泡等之產生，可考慮使用含氫鍵結合性官能基之化合物，將組成物在聚合反應起始階段之黏度增加至一適當位準之方法。然而，假如含氫鍵結合性官能基之化合物使用過量，則黏度會增加太快而加速條紋的產生。
先前技術之文件
專利文件
(專利文件1)日本專利早期公開案Hei 7-252207。
欲解決之技術問題
因此，實施例之目的是提供一種高品質的聚硫胺甲酸酯系化合物及一種塑膠光學透鏡，其中使用適當量之具有氫鍵結合性官能基之多元硫醇化合物，藉此控制包含其等之可聚合組成物在聚合反應起始階段之黏度增加速率及其反應速度，從而減少條紋、泡泡等等之產生。
解決問題的方法
一實施例提供一種多元硫醇組成物，其包含僅具有至少四個巰基作為氫鍵結合性官能基之一第一多元硫醇化合物；及至少二個巰基作為氫鍵結合性官能基與至少一個巰基以外的氫鍵結合性官能基之一第二多元硫醇化合物。
此外，一實施例提供一種可聚合組成物，其包含一多元硫醇組成物，其包含一第一多元硫醇化合物及一第二多元硫醇化合物；及一聚異氰酸酯化合物，
其中該第一多元硫醇化合物僅具有至少四個巰基作為氫鍵結合性官能基；及該第二多元硫醇化合物具有至少二個巰基作為氫鍵結合性官能基與至少一個巰基以外的氫鍵結合性官能基。
此外，一實施例提供一種光學透鏡，其包含藉由固化一可聚合組成物形成之聚硫胺甲酸酯系樹脂，該可聚合組成物包含一多元硫醇組成物，其包含一第一多元硫醇化合物及一第二多元硫醇化合物；及一聚異氰酸酯化合物，
其中該第一多元硫醇化合物僅具有至少四個巰基作為氫鍵結合性官能基；及該第二多元硫醇化合物具有至少二個巰基作為氫鍵結合性官能基與至少一個巰基以外的氫鍵結合性官能基。
本發明之有利作用
在該實施例中，使用適當量之僅具有巰基作為氫鍵結合性官能基之一第一多元硫醇化合物及具有巰基作為氫鍵結合性官能基與巰基以外的氫鍵結合性官能基之一第二多元硫醇化合物。因此，其能控制一可聚合組成物在5至15℃低溫下聚合反應起始階段時之黏度及穩定該組成物之黏度增加速率及其反應速率，從而防止條紋、泡泡等等之產生。再者，從該組成物可獲得各種具有優良的外觀特徵(無條紋及泡泡)及優良的光學特徵之塑膠光學透鏡如眼鏡鏡片、相機鏡頭等等。
較佳實施例之詳細說明
於下文中，將參考實施例來描述本發明。實施例並不限於下文所述的。相反的，只要沒有改變本發明之主旨，其等可被修改成各種形式。
在此說明書中，當提到一部分“包含”一元素，應理解為該部分亦可包含其它元素。
此外，與本文中所使用之組份的數量、反應條件等等相關的數字及表達，除非另外指出，否則應理解成經術語“約”修飾過的。
一實施例提供一種多元硫醇組成物，其包含僅具有至少四個巰基作為氫鍵結合性官能基之一第一多元硫醇化合物；及具有至少二個巰基作為氫鍵結合性官能基與至少一個巰基以外的氫鍵結合性官能基之一第二多元硫醇化合物。
更詳細地，該第一多元硫醇化合物僅具有4至10個巰基作為氫鍵結合性官能基；及該第二多元硫醇化合物具有2至9個巰基作為氫鍵結合性官能基與1至4個巰基以外的氫鍵結合性官能基。
更詳細地，該第一多元硫醇化合物僅具有4至6個巰基作為氫鍵結合性官能基；及該第二多元硫醇化合物具有2至6個巰基作為氫鍵結合性官能基與1至3個巰基以外的氫鍵結合性官能基。
更詳細地，該第一多元硫醇化合物僅具有4個巰基作為氫鍵結合性官能基；及該第二多元硫醇化合物具有2或3個巰基作為氫鍵結合性官能基與1或2個巰基以外的氫鍵結合性官能基。
該第一多元硫醇化合物之使用量可為55至99.5重量%、60至99.5重量%、80至99.5重量%、55至90重量%、60至90重量%、75至90重量%、80至90重量%、88重量%至90重量%、88至99.5重量%或88重量%至99.8重量%。此外，該第一多元硫醇化合物可具有300至500克/莫耳或300至400克/莫耳之重量平均分子量(Mw)。
該第二多元硫醇化合物中之該巰基以外的氫鍵結合性官能基可為羥基基團、胺基團、醯胺基團、羧基基團等等。具體地，其可為羥基基團。
以該多元硫醇組成物之總重量計，該第二多元硫醇化合物之使用量可為0.5至45重量%、0.5至40重量%、0.5至30重量%、0.5至20重量%、10至20重量%、0.5至12重量%、0.4至12重量%或0.2至12重量%。在以上數量範圍內，其能夠適當地控制包含該多元硫醇組成物之可聚合組成物之黏度及穩定在聚合反應起始階段之黏度增加及聚合速率，從而防止條紋及泡泡的產生。
此外，該第二多元硫醇化合物具有100至500克/莫耳或150至400克/莫耳之重量平均分子量(Mw)。
再者，以該第二多元硫醇化合物之總莫耳量計，該第二多元硫醇化合物可含0.1至15莫耳%或0.5至10莫耳%之氧原子。
根據一實施例，該多元硫醇組成物可包含僅具有4個巰基作為氫鍵結合性官能基之一第一多元硫醇化合物；及具有2或3個巰基作為氫鍵結合性官能基與1或2個羥基基團之一第二多元硫醇化合物。
根據一實施例，該第一多元硫醇化合物可為由以下式1、2和/或3表示的化合物，及該第二多元硫醇化合物可為由以下式4和/或5表示的化合物：
[式1] [式2] [式3]

[式4] [式5]
。
具體而言，根據一實施例之多元硫醇組成物可包含由以上式1、2或3表示的第一多元硫醇化合物，及由以上式4或5表示的第二多元硫醇化合物。此外，以該多元硫醇組成物之總重量計，由以上式1、2和3表示的第一多元硫醇化合物之使用量可為55至99.5重量%或80至90重量%，及由以上式4和5表示的第二多元硫醇化合物之使用量可為0.5至45重量%、0.5至40重量%、10至20重量%或0.5至12重量%。
根據一實施例之多元硫醇組成物，可包含由以上式1或2表示的第一多元硫醇化合物及由以上式4或5表示的第二多元硫醇化合物。此外，以該多元硫醇組成物之總重量計，由以上式1和2表示的第一多元硫醇化合物之使用量可為55至99.5重量%或80至90重量%，及由以上式4和5表示的第二多元硫醇化合物之使用量可為0.5至45重量%、0.5至40重量%、10至20重量%或0.5至12重量%。
該多元硫醇組成物可包含藉由以下方法製得之多元硫醇化合物。
用於製備由式1至5表示的多元硫醇化合物之方法。
一實施例提供一種用於製備多元硫醇化合物之方法，其包含：(1)使由以下式6表示的化合物與巰基乙醇進行非加氫縮合反應，獲得由以下式7表示的化合物；(2)使由以下式7表示的化合物與金屬硫化物反應，製得由以下式8表示的化合物；(3)使由以下式8表示的化合物與硫脲在氯化氫之存在下反應，獲得異硫脲鹽；及(4)水解該異硫脲鹽，獲得選自於由以下式1至5表示的化合物所構成之群組之化合物：
[式6] [式7] [式8]

[式1] [式2] [式3]

[式4] [式5]
。
在上式6中，X可為鹵素原子，如F、Cl、Br、I等等，且較佳地可為Cl。
參考以下反應圖解1更詳細地描述以上之製備方法。
[反應圖解1]
具體地，在以上步驟(1)中，2-巰基乙醇可與式6之化合物在作為反應催化劑之鹼的存在下反應製得式7之二醇化合物。在此情況下，在該反應中可不使用水。該反應可在-5至15°C、0至12°C或5至10°C之溫度下反應，歷時2至10個小時、2至8個小時或2至5個小時。此外，每莫耳的式6之化合物中，2-巰基乙醇之數量可為0.5莫耳至3莫耳，特別地0.7莫耳至2莫耳，更特別地0.9莫耳至1.1莫耳。此外，該鹼可以催化劑量使用。具體地，每莫耳的式6之化合物中，該鹼之數量可為0.001莫耳至0.1莫耳。在此，作為反應催化劑之鹼可為至少一種選自於由下列所構成之群組：三級胺、季銨鹽、三苯膦及三價鉻化合物。例如，該鹼可為三乙胺、三苯膦、三乙基氯化銨、辛酸鉻(III)等等。
在以上步驟(2)中，式7之二醇化合物可與金屬硫化物在一溶劑中反應，製得由式8表示的四醇化合物。該反應可在10至50°C，特別是20至40°C之溫度下進行，歷時1至10個小時、1至8個小時或1至5個小時。該金屬硫化物可為例如硫化鈉水合物(Na 2SxH 2O)，具體地硫酸鈉五水合物(Na 2S5H 2O)或硫化鈉九水合物(Na 2S9H 2O)。該金屬硫化物可以水溶液或固體形式使用。每1莫耳的式7之二醇化合物中，該金屬硫化物之使用量可為0.4至0.6莫耳，特別是0.45至0.57莫耳，更特別地是0.48至0.55莫耳。
在以上步驟(3)中，因此獲得之式8之四醇化合物可與硫脲反應製成異硫脲鹽，其之後水解製得式1之化合物。在此情況下，可獲得由以上式1表示的多元硫醇化合物之結構異構物(即，由式2及3表示的多元硫醇化合物)。但其含量可為12重量%或更低、10重量%或更低、0.5至12重量%或0.5至10重量%。
具體地，可將式8之四醇化合物與硫脲混合，在酸性條件下回流製得異硫脲鹽。以1莫耳之由以上式8表示的化合物之氫鍵結合性官能基計，該硫脲之使用量可為1至2莫耳，或1至1.5莫耳。至於該酸性條件，以1莫耳之由以上式8表示的化合物之氫鍵結合性官能基計，鹽酸溶液、氯化氫氣體等等之使用量可為1.0至2.5莫耳或1.1至2.3莫耳。氯化氫之使用可確保足夠的反應速率且防止產品著色。回流可在90至120°C，特別是100至110°C下進行，歷時1至10個小時。
此時，假如改變以上步驟(3)中之氯化氫與硫脲之含量，則最後的產品會不一樣。
具體地，在以上步驟(3)之反應中，假如以1莫耳之由以上式8表示的氫鍵結合性官能基計，該硫脲之使用量為0.5至0.99莫耳或0.65至0.99莫耳，及假如以1莫耳之由以上式8表示的氫鍵結合性官能基計，該酸(如，氯化氫)之使用量為0.8至1.5莫耳或1至1.5莫耳，則可製得由以上式4及5表示的化合物，即含羥基基團之多元硫醇化合物。
一實施例提供一種可聚合組成物，其包含上文所述的多元硫醇組成物、聚異氰酸酯化合物及一聚合催化劑。具體地，該可聚合組成物包含一多元硫醇組成物，其包含一第一多元硫醇化合物及一第二多元硫醇化合物；及一聚異氰酸酯化合物，其中該第一多元硫醇化合物僅具有至少四個巰基作為氫鍵結合性官能基；及該第二多元硫醇化合物具有至少二個巰基作為氫鍵結合性官能基與至少一個巰基以外的氫鍵結合性官能基。
該可聚合組成物可進一步包含一聚合催化劑。例如其可進一步包含諸如二丁基二氯化錫、二甲基二氯化錫等等之聚合催化劑。
該可聚合組成物於5至15℃之溫度及0.1至10托之壓力下除氣0.5至3個小時後，在5至15℃或10℃之溫度下可具有50至100cps、60至100cps、70至100cps或75至100cps之黏度。只有當該可聚合組成物具有在以上範圍內之黏度時，才可維持聚合反應期間之反應性，從而防止泡泡之產生及防止固化時諸如條紋之不均勻的硬化。
根據以下方程式1，該可聚合組成物黏度的變化(D)可為0.14至0.26或0.14至0.24：
[方程式1]
LnY =lnA + DX
在以上方程式中，X是時間(小時)，Y是該可聚合組成物在10℃下於相對時間之黏度，及A是該可聚合組成物在10℃下之起始黏度。
該聚異氰酸酯化合物沒有特別限制，只要其是在分子中具有至少二個異氰酸酯基團之化合物即可。
具體地，該聚異氰酸酯化合物之例子可包括脂族聚異氰酸酯化合物，如六亞甲基二異氰酸酯、1,5-戊烷二異氰酸酯、2,2-二甲基戊烷二異氰酸酯、2,2,4-三甲基己烷二異氰酸酯、丁烯二異氰酸酯、1,3-丁二烯-1,4-二異氰酸酯、2,4,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、1,6,11-十一烷三異氰酸酯、1,3,6-六亞甲基三異氰酸酯、1,8-二異氰酸基-4-異氰酸基甲基辛烷、雙(異氰酸基乙基)碳酸酯、雙(異氰酸基乙基)醚、離胺酸二異氰酸基甲酯、離胺酸三異氰酸酯、1,2-二異硫氰酸基乙烷、1,6-二異硫氰酸基己烷、異氟爾酮二異氰酸酯、雙(異氰酸基甲基)環己烷、二環己基甲烷二異氰酸酯、環己烷二異氰酸酯、甲基環己烷二異氰酸酯、二環己基二甲基甲烷異氰酸酯、2,5-雙(異氰酸基甲基)-二環[2.2.1]庚烷、2,6-雙(異氰酸基甲基)-二環[2.2.1]庚烷、3,8-雙(異氰酸基甲基)三環癸烷、3,9-雙(異氰酸基甲基)三環癸烷、4,8-雙(異氰酸基甲基)三環癸烷、4,9-雙(異氰酸基甲基)三環癸烷、雙(4-異氰酸基環己基)甲烷、1,3-雙(異氰酸基甲基)環己烷、1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷及環己烷二異硫氰酸酯；芳族聚異氰酸酯化合物，諸如1,2-二異氰酸基苯、1,3-二異氰酸基苯、1,4-二異氰酸基苯、甲伸苯基二異氰酸酯、2,4-二異氰酸基甲苯、2,6-二異氰酸基甲苯、乙基伸苯基二異氰酸酯、異丙基伸苯基二異氰酸酯、二甲基伸苯基二異氰酸酯、二乙基伸苯基二異氰酸酯、二異丙基伸苯基二異氰酸酯、三甲基苯三異氰酸酯、苯三異氰酸酯、聯苯二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、甲苯胺二異氰酸酯、4,4'-亞甲基-雙(苯基異氰酸酯)、4,4'-亞甲基-雙(2-甲基苯基異氰酸酯)、二苯甲基-4,4'-二異氰酸酯、雙(異氰酸基苯基)伸乙基、雙(異氰酸基甲基)苯、間二甲苯二異氰酸酯、雙(異氰酸基乙基)苯、雙(異氰酸基丙基)苯、α,α,α',α'-四甲基伸茬基二異氰酸酯、雙(異氰酸丁基)苯、雙(異氰酸基甲基)萘、雙(異氰酸基甲基苯基)醚、雙(異氰酸基乙基)苯二甲酸酯、2,5-二(異氰酸基甲基)呋喃、1,2-二異硫氰酸基苯、1,3-二異硫氰酸基苯、1,4-二異硫氰酸基苯、2,4-二異硫氰酸基甲苯、2,5-二異硫氰酸基間二甲苯、4,4'-亞甲基-雙(苯基異硫氰酸酯)、4,4'-亞甲基-雙(2-甲基苯基異硫氰酸酯)、4,4'-亞甲基-雙(3-甲基苯基異硫氰酸酯)、4,4'-二異硫氰酸基二苯基酮、4,4'-二異硫氰酸基-3,3'-二甲基二苯基酮及雙(4-異硫氰酸基苯基)醚；含硫之脂族聚異氰酸酯化合物，諸如雙(異氰酸基甲基)硫化物、雙(異氰酸基乙基)硫化物、雙(異氰酸基丙基)硫化物、雙(異氰酸基己基)硫化物、雙(異氰酸基甲基)碸、雙(異氰酸基甲基)二硫化物、雙(異氰酸基乙基)二硫化物、雙(異氰酸基丙基)二硫化物、雙(異氰酸基甲基硫)甲烷、雙(異氰酸基乙基硫)甲烷、雙(異氰酸基甲基硫)乙烷、雙(異氰酸基乙基硫)乙烷、1,5-二異氰酸基-2-異氰酸基甲基-3-噻戊烷、1,2,3-三(異氰酸基甲基硫)丙烷、1,2,3-三(異氰酸基乙基硫)丙烷、3,5-二噻-1,2,6,7-庚烷四異氰酸酯、2,6-二異氰酸基甲基-3,5-二噻-1,7-庚烷二異氰酸酯、2,5-二異氰酸酯甲基噻吩、4-異氰酸基乙基硫-2,6-二噻-1,8-辛烷二異氰酸酯、硫雙(3-異硫氰酸基丙烷)、硫雙(2-異硫氰酸基乙烷)、二硫雙(2-異硫氰酸基乙烷)、2,5-二異氰酸基四氫噻吩、2,5-二異氰酸基甲基四氫噻吩、3,4-二異氰酸基甲基四氫噻吩、2,5-二異氰酸基-1,4-二硫環己烷、2,5-二異氰酸基甲基-1,4-二硫環己烷、4,5-二異氰酸基-1,3-二硫戊環、4,5-雙(異氰酸基甲基)-1,3-二硫戊環及4,5-二異氰酸基甲基-2-甲基-1,3-二硫戊環；芳族硫化物系聚異氰酸酯化合物，諸如2-異氰酸基苯基-4-異氰酸基苯基硫化物、雙(4-異氰酸基苯基)硫化物及雙(4-異氰酸基甲基苯基)硫化物；芳族二硫化物系聚異氰酸酯化合物，諸如雙(4-異氰酸基苯基)二硫化物、雙(2-甲基-5-異氰酸基苯基)二硫化物、雙(3-甲基-5-異氰酸基苯基)二硫化物、雙(3-甲基-6-異氰酸基苯基)二硫化物、雙(4-甲基-5-異氰酸基苯基)二硫化物及雙(4-甲氧基-3-異氰酸基苯基)二硫化物。
更具體地，該聚異氰酸酯化合物可為1,3-雙(異氰酸基甲基)環己烷、六亞甲基二異氰酸酯、異氟爾酮二異氰酸酯、間二甲苯二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯或其混合物。
此外，亦能使用鹵素取代的形式，諸如氯取代的形式、溴取代的形式等等、烷基取代的形式、烷氧基取代的形式、硝基取代的形式、用多元醇改質的預聚物類形式、碳二亞胺改質的形式、尿素改質的形式、雙脲改質的形式或上述聚異氰酸酯化合物之二聚或三聚反應產物。在此情況下，以上列舉的化合物可單獨或二或多個結合使用。
該可聚合組成物可視其目的，進一步包含像是內脫膜劑、熱安定劑、紫外線吸收劑及上藍劑之添加物。
該內脫膜劑之例子包括具有全氟烷基基團、羥烷基基團或磷酸酯基團之氟系非離子性界面活性劑；具有二甲基聚矽氧烷基團、羥烷基基團或磷酸酯基團之聚矽氧系非離子性界面活性劑；烷基季銨鹽，諸如三甲基十六烷基銨鹽、三甲基硬脂基銨鹽、二甲基乙基十六烷基銨鹽、三乙基十二烷基銨鹽、三辛基甲基銨鹽及二乙基環十六烷基銨鹽；及酸性磷酸酯。其可單獨或二或多個結合使用。
金屬脂肪酸鹽、磷化合物、鉛化合物或有機錫化合物，可單獨或二或多個結合使用作為該熱安定劑。
可使用二苯基酮系、苯***系、水楊酸酯系、氰基丙烯酸酯系、草醯替苯胺系等等，作為該紫外線吸收劑。
該上藍劑具有可見光區域中從橘色至黃色之波長範圍的吸收帶，且具有調整由樹脂製成之光學材料的顏色之功能。具體而言，該上藍劑可包含會表現出藍色至紫色之材料，但沒有特別限制於此。此外，該上藍劑之例子包括染料、螢光增白劑、螢光顏料及無機顏料。其可根據要生產的光學組件所需的特性及樹脂顏色作適當的選擇。該上藍劑可單獨或二或多個結合使用。
基於在該可聚合組成物中之溶解度及要生產的光學材料的透明度，較佳地使用染料作為該上藍劑。從吸收波長之觀點視之，該染料可特別地具有最大吸收波長為520至600nm；更特別地，最大吸收波長為540至580nm。此外，就化合物之結構而言，該染料較佳地為蒽醌系染料。添加該上藍劑之方法沒有特別限制，且可在單體中事先添加該上藍劑。具體地，可使用各種方法；例如，可將該上藍劑溶解於單體中，或可高濃度包含於主溶劑中，然後再用單體或其它添加物稀釋該主溶液，之後添加。
一實施例提供一種由上述可聚合組成物製得之聚硫胺甲酸酯系化合物。具體地，在一實施例中，上述之可聚合組成物可在5°C至15°C之低溫下初步聚合，然後固化製成聚硫胺甲酸酯系化合物。
更具體地，在減壓下除去該可聚合組成物中之氣體，然後將其注射進入用於模塑透鏡之模具中。此除氣及模具注射可在例如0至30°C或5至15°C之低溫範圍內進行。一旦將該組成物注射至模具中，則在相同溫度條件(如，低溫)下進行初步聚合，以安定聚合速率。具體地，該初步聚合是在0至30°C或5至15°C之溫度下進行，歷時1至30個小時或1至20個小時，以防止熱固化期間之高反應速率，即防止快速固化引起之對流現象，及因該對流現象產生之透鏡外觀的缺陷，如條紋。
初步聚合時，以習知方法進行聚合反應。例如，該聚合反應通常是藉由將該組成物從低溫大幅地加熱至高溫進行。該聚合溫度可為例如20至150°C，特別是25至130°C。
之後，使該聚硫胺甲酸酯系塑膠透鏡從模具中脫出。
改變用於生產透鏡之模具，可產生各種形狀之聚硫胺甲酸酯系塑膠光學透鏡。具體地，其可呈眼鏡鏡片、相機鏡頭等等之形式。
一實施例能夠提供一種藉由上述方法從聚硫胺甲酸酯系化合物製得之聚硫胺甲酸酯系塑膠光學透鏡。
若需要，該塑膠光學透鏡可依照於其中提供抗反射、硬度、耐磨性、化學抗性、防霧或流行之目的，進行諸如表面拋光、抗靜電處理、硬塗層處理、抗反射塗層處理、染色處理及消光處理之物理或化學處理。
該塑膠光學透鏡可具有1.6620至1.6700或1.6630至1.6690之折射率。
如上所述，在一實施例中，以適當的數量使用僅具有巰基作為氫鍵結合性官能基之一第一多元硫醇化合物及具有巰基作為氫鍵結合性官能基與巰基以外的氫鍵結合性官能基之一第二多元硫醇化合物。因此，其不僅能夠控制可聚合組成物在5至15℃低溫下聚合反應起始階段之黏度及穩定該組成物之黏度增加速率和其反應速率，且在低溫下之黏度變化亦很小，從而防止條紋、泡泡等等之產生。此外，從該組成物可獲得各種具有優良的外觀特徵(無條紋及泡泡)及優良的光學特徵之塑膠透鏡如眼鏡鏡片、相機鏡頭等等。
之後，將藉由範例詳細說明本發明。下列範例旨在進一步說明本發明，該範例之範疇不限於此。
範例
合成範例1 ：多元硫醇組成物之製備
於設有攪拌器、溫度計、回流冷凝器及氮氣管線之反應瓶中，載入51.5g之水、1.86g之三乙胺及102.4g (1.31莫耳)之2-巰基乙醇。在10°C下6個小時內，於其中逐滴加入123.7g (1.34莫耳)之表氯醇，接著攪拌該混合物1個小時。之後，在23°C下4.5個小時內，於其中逐滴加入78.1g之硫化鈉水溶液(25%)，接著進一步攪拌該混合物3個小時。
隨後，於其中加入345.5g (3.41莫耳)之鹽酸(36%)及209.5g (2.75莫耳)之硫脲，接著在110°C回流下攪拌該混合物8.5個小時進行反應，以產生硫脲鹽。
在反應混合物冷卻至50°C後，加入295g之甲苯且在2.5個小時內逐滴加入393.2g之氫氧化鉀水溶(40%)，接著進一步攪拌該混合物2個小時，進行水解反應。然後，進行酸洗及水洗，接著在加熱及減壓下移除甲苯及微量的水，從而獲得465.5g之含由式1表示的化合物為主要組份之多元硫醇組成物。
使用液態色層分析(Shimadzu, Nexera SR,檢測器：光電二極體陣列(PDA))，利用絕對校準方法量化因此獲得之多元硫醇組成物，分析該組成物中所含之化合物。結果，因此獲得之多元硫醇組成物含有86.0重量%之由式1、2及3表示的多元硫醇化合物(第一多元硫醇化合物)及3.5重量%之由式5表示的多元硫醇化合物(第二多元硫醇化合物)及10.5重量%之式1至5以外的寡聚化合物。在此，以上式1、2及3是結構異構物。
合成範例2 ：多元硫醇組成物之製備
進行與合成範例1中相同的程序，但在合成硫脲鹽之反應中使用292.3g (2.88莫耳)之鹽酸(36%)及139.7g (1.83莫耳)之硫脲，及使用281g之甲苯。
以上反應之結果獲得412.6g之含由以上式5表示的多元硫醇化合物作為主要組份之多元硫醇組成物。以絕對校準方法分析因此獲得的組成物之結果，該因此獲得的多元硫醇組成物含有62重量%之由式5表示的多元硫醇化合物(第二多元硫醇化合物)、17重量%之由式4表示的多元硫醇化合物(第二多元硫醇化合物)、20重量%之由式1至3表示的多元硫醇化合物(第一多元硫醇化合物)及1重量%之式1至5以外的寡聚化合物。
塑膠光學透鏡之製備
範例1
均勻混合201.4g之間二甲苯二異氰酸酯、2.4g之2-(2-羥基-5-叔-辛基苯基)苯并***及0.22g之Zelec® UN (酸性磷酸烷酯脫膜劑，Stepan Company)。將176.6g之合成範例1中之多元硫醇組成物與19.8g之合成範例2中之多元硫醇組成物在15°C下混合，從而製得196.4g之多元硫醇組成物。
在此情況下，基於合成範例1和2之含量製備多元硫醇組成物，以致其含有79.4重量%之由式1至3表示的多元硫醇化合物(第一多元硫醇化合物)及11.1重量%之由式4和5表示之多元硫醇化合物(第二多元硫醇化合物)。
範例2 與3 及比較例1 與2
進行與範例1中相同的程序，但以下文表1中所示的改變第一多元硫醇化合物及第二多元硫醇化合物之含量。
評估範例
評估範例1 ：可聚合組成物之黏度(Y) 及黏度變化(D)
根據下文所述之方法，測量於範例1至3及比較例1與2中所製得之可聚合組成物之特性。結果示於以下表1中。
(1)黏度(Y)及黏度變化(D)
對範例1至3及比較例1與2中所製得之可聚合組成物之每一個進行除氣及過濾。使用非接觸黏度計(EMS-1000, Kyoto Electronics Manufacturing Co., Ltd.)測量在10°C下之起始黏度(Y，cps)及在5個小時後之黏度(Y，cps)。用方程式1計算黏度變化(D)。
同時，測量範例1之可聚合組成物在相對時間之黏度(Y)，且於圖1中，黏度(Y)以對數標度(LnY)表示。
評估範例2 ：透鏡特性之測量
依照下文所述之方法，測量在範例1至3及比較例1與2中所製得之塑膠透鏡之特性。測量結果示於以下表1中。
(1)折射率
使用Atago Co.製造之折射計DR-M4，測量在範例1至3及比較例1與2中所製得之塑膠透鏡每一個在20°C下之折射率。
(2)條紋的產生率
針對100個在範例1至3及比較例1與2中所製得之透鏡，使用水銀燈作為光源，讓光透過透鏡。將穿透的光投射到白板上，然後目測檢查是否有或無反差判定條紋的產生。條紋之生成率評估為(具有條紋之透鏡的數目/測量的透鏡之數目(100)) * 100。
[表1]
多元硫醇化合物之類型及含量(重量%) D 條紋 產生率 折射率
第一多元硫醇 第二多元硫醇
範例1 式1至3 79.4% 式4與5 11.1% 0.2012 6 1.6657
範例2 式1至3 78.7% 式4與5 3.4% 0.1945 3 1.6667
範例3 式1至3 82.7% 式4與5 1.1% 0.1667 2 1.6676
比較例1 式1至3 60.4% 式4與5 22.8% 0.3109 21 1.6619
比較例2 式1至3 85.1% 式4與5 0.3% 0.1217 14 1.6679
如表1所示，範例及比較例之多元硫醇組成物顯示出，當具有巰基以外的氫鍵結合性官能基之第二多元硫醇化合物(式4和5)之含量增加時，起始黏度及5個小時後之黏度會增加，且條紋之產生率隨著黏度的增加而增加。然而，在比較例1及2中，其中第二多元硫醇化合物之含量小於或大於範例中第二多元硫醇化合物之含量，其為0.5至12重量%，條紋之產生率高且黏度變化也大。因此，證實具有巰基以外的氫鍵結合性官能基之第二多元硫醇之含量增加，條紋之產生率可能會以某種方式降低。然而，當第二多元硫醇之位準超過適當位準時，黏度的變化會很大或條紋的產生率會很高。
圖1是顯示範例1之可聚合組成物之黏度(Y)對時間(hr)之圖表，其中黏度(Y)以對數標度(LnY)表示。

Claims (8)

  1. 一種多元硫醇組成物，其包含僅具有至少四個巰基作為氫鍵結合性官能基之一第一多元硫醇化合物；及
    具有至少二個巰基作為氫鍵結合性官能基與至少一個巰基以外的氫鍵結合性官能基之一第二多元硫醇化合物，
    其中該第一多元硫醇化合物是由以下式1、2或3表示的化合物，及
    該第二多元硫醇化合物是由以下式4或5表示的化合物：
    [式1] [式2] [式3]
    Figure TWI675821B_C0001
    Figure TWI675821B_C0002
    Figure TWI675821B_C0003

    [式4] [式5]
    Figure TWI675821B_C0004
    Figure TWI675821B_C0005
    。
  2. 如請求項1之多元硫醇組成物，其以該多元硫醇組成物之總重量計，包含數量為55至99.5重量%之該第一多元硫醇化合物及數量為0.5至45重量%之該第二多元硫醇化合物。
  3. 如請求項2之多元硫醇組成物，其以該多元硫醇組成物之總重量計，包含數量為0.5至12重量%之該第二多元硫醇化合物。
  4. 如請求項1之多元硫醇組成物，其中以該第二多元硫醇化合物之總莫耳量計，該第二多元硫醇化合物含有數量為0.1至15莫耳%之氧原子。
  5. 一種可聚合組成物，其包含一多元硫醇組成物，該多元硫醇組成物包含一第一多元硫醇化合物及一第二多元硫醇化合物；及一聚異氰酯化合物，
    其中該第一多元硫醇化合物僅具有至少四個巰基作為氫鍵結合性官能基，
    該第二硫醇化合物具有至少二個巰基作為氫鍵結合性官能基與至少一個巰基以外的氫鍵結合性官能基，
    該第一多元硫醇化合物是由以下式1、2或3表示的化合物，及
    該第二多元硫醇化合物是由以下式4或5表示的化合物：
    [式1] [式2] [式3]
    Figure TWI675821B_C0001
    Figure TWI675821B_C0002
    Figure TWI675821B_C0003

    [式4] [式5]
    Figure TWI675821B_C0004
    Figure TWI675821B_C0005
    。
  6. 如請求項5之可聚合組成物，其進一步包含一聚合催化劑，
    其中根據以下方程式1，該可聚合組成物之黏度變化(D)為0.14至0.26：
    [方程式1]
    LnY =lnA + DX
    在以上方程式中，X是時間(小時)，Y是該可聚合組成物在10℃下於相對時間之黏度(cps)，及A是該可聚合組成物在10℃下之起始黏度。
  7. 如請求項5之可聚合組成物，其中該聚異氰酸酯化合物是選自於由下列所構成之群組：1,3-雙(異氰酸基甲基)環己烷、六亞甲基二異氰酸酯、異氟爾酮二異氰酸酯、間苯二甲基二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯及其混合物。
  8. 一種光學透鏡，其包含藉由固化一可聚合組成物形成之聚硫胺甲酸酯系樹脂，該可聚合組成物包含一多元硫醇組成物，其包含一第一多元硫醇化合物及一第二多元硫醇化合物；及一聚異氰酸酯化合物，
    其中該第一多元硫醇化合物僅具有至少四個巰基作為氫鍵結合性官能基，
    該第二多元硫醇化合物具有至少二個巰基作為氫鍵結合性官能基與至少一個巰基以外的氫鍵結合性官能基，
    該第一多元硫醇化合物是由以下式1、2或3表示的化合物，及
    該第二多元硫醇化合物是由以下式4或5表示的化合物：

    [式1] [式2] [式3]
    Figure TWI675821B_C0001
    Figure TWI675821B_C0002
    Figure TWI675821B_C0003

    [式4] [式5]
    Figure TWI675821B_C0004
    Figure TWI675821B_C0005
    。
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