專利名稱：精確復(fù)合體制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及聚合反應(yīng)和模塑領(lǐng)域。更尤其，它涉及一種在下面的基材上快速和便宜地生產(chǎn)光學(xué)質(zhì)量鏡片或其它的透明鏡片的工藝。它還涉及最佳的構(gòu)造材料和所得復(fù)合體結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
眼科鏡片通過改變進(jìn)入戴眼鏡者瞳孔的光線的焦點長度而校正視力。如果病人近視或遠(yuǎn)視，通過使用單個視力鏡片可相當(dāng)簡單地進(jìn)行校正，其中鏡片的外和內(nèi)表面都是球形的，但具有不同的曲率半徑。如果病人的一只或兩只眼散光，復(fù)雜程度增加。在這種情況下，鏡片的背表面通過在同一表面上產(chǎn)生兩種不同的半徑而變成環(huán)形。為了合適地校正散光，環(huán)形表面的旋轉(zhuǎn)位置必須根據(jù)戴眼鏡者的瞳孔而固定(通常用鏡框而實現(xiàn))。需要多視力鏡片如雙光眼鏡和累進(jìn)眼鏡的病人帶來了另一水平的復(fù)雜性。在這種情況下，將雙焦的或累進(jìn)的小囊(″添加的″小囊)模塑到鏡片的前表面上，使得鏡片能夠根據(jù)該添加小囊的空間分布而校正穿過該鏡片的各種焦點長度。最常見的例子是同時為近視(需要眼鏡以在一定距離上看見物體)和遠(yuǎn)視(需要雙焦小囊以閱讀文本)的某些人。
如果病人同時需要多視力鏡片和散光校正，環(huán)形背表面必須相對雙焦小囊的位置和取向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)固定。這對塑料眼科鏡片的高生產(chǎn)率制造帶來障，原因討論如下。
聚碳酸酯廣泛用作光學(xué)材料以生產(chǎn)眼科鏡片。它的折射指數(shù)為1.586，具有相當(dāng)好的透光性，和極好的耐沖擊性。通常，必須使用第二涂層材才能賦予聚碳酸酯鏡片以耐刮擦性。
聚碳酸酯眼科鏡片通過注塑而形成。注塑是一個需要高注射和夾持壓力的工藝。因此，工業(yè)規(guī)模設(shè)備的模具是十分昂貴的。另外，模具之間的更換是費(fèi)時的并給注塑體系帶來顯著量的停工時間，而且在得到準(zhǔn)穩(wěn)定態(tài)操作之前需要顯著的啟動時間。
典型的眼科鏡片具有1/4屈光度增量的+2至-6屈光度的規(guī)定范圍，1/2增量的0至+3屈光度的雙焦小囊，和1/4增量的0-2的散光校正和1度增量的0-90度的規(guī)定旋轉(zhuǎn)角度。
因此，考慮到所有可能的變數(shù)，粗略地有105種不同的可能規(guī)格。關(guān)于注塑，必須有約150種不同的的前模具和720種不同的背模具才能適應(yīng)覆蓋具有散光校正的多視力鏡片的規(guī)格范圍。如果考慮到其它的設(shè)計特征如球形鏡片或累進(jìn)鏡片，這些數(shù)目甚至還會增加。大量生產(chǎn)僅具有很小變化的聚碳酸酯鏡片可以是十分經(jīng)濟(jì)的。但由于模具昂貴且更換時間過多，具有散光校正的多視力鏡片的注塑因為大量變數(shù)而不實用。即使這種制造工藝可經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行，但長的工具更換時間需要儲備整個范圍的規(guī)格，這明顯增加鏡片的成本。如果基材變化的數(shù)目小，它們可經(jīng)濟(jì)地通過注塑或其它技術(shù)而制成。因此，生產(chǎn)較大量規(guī)格變型所需的是這樣一種方法，由此一個或多個鏡片毛坯(即，基材)可在基材制造工藝之后具有所需的背環(huán)形表面或所需前多焦點表面。盡管該領(lǐng)域已進(jìn)行了一些工作(如，U.S.Pats.4,873,029和5,531,940)，但所用的樹脂一直是液體，這在將液體樹脂在固化之前在模具中保持就位時產(chǎn)生了一類新的問題和復(fù)雜性。
眼科工藝的另一困難涉及光致變色鏡片的生產(chǎn)，所述鏡片引入了在暴露于日光時經(jīng)歷顏色變化的光致變色染料。遺憾的是，光致變色染料熟知對鏡片制造工藝敏感。染料要么被用于聚合鏡片鑄塑樹脂的過氧化物引發(fā)劑進(jìn)攻或變質(zhì)，要么染料在加入鏡片材料時因為空間位阻或其它因素而喪失其活性。為了克服這些問題，染料通常在鏡片制造之后利用一種″吸入″工藝而加入，其中染料在熱水浴中被部分吸入或吸收到鏡片中。在這種情況下，必須使用在高溫下的長浸漬時間和較軟的材料才能獲得可接受的染料吸收。濃縮在鏡片的近表面區(qū)域中的光致變色染料的所得薄層在加深狀態(tài)下所得的著色程度以及在光致變色染料的時間的疲勞方面性質(zhì)成問題。
為了克服這些性能限制，已經(jīng)開發(fā)出在制造工藝過程中成功地在整個鏡片材料中引入光致變色染料的聚合物基質(zhì)(參見例如，Henry和Vial，US專利6,034,193)。但所得材料相對昂貴，因為光致變色染料分散在整個材料中。由于產(chǎn)品通常是半成品鏡片毛坯，其中20-90％可能會在隨后的表面處理工藝過程中研磨掉，許多有價值的光致變色染料被丟棄，因此通過該技術(shù)制成的光致變色鏡片昂貴。因此理想情況是，含光致變色的材料能夠施用到鏡片表面上以向鏡片的前表面提供一層材料，使得非常少或沒有含光致變色的材料在表面處理過程中損失。另外理想的是，該層為約0.3mm-2.0mm厚，這樣可盡量減少在鏡片有效期內(nèi)的光漂白和/或疲勞問題。
眼科工業(yè)的另一問題涉及偏振鏡片的生產(chǎn)。這些鏡片通常這樣制成將偏振膜固定在加墊模具組件內(nèi)，用可固化的液體樹脂在偏振膜的兩側(cè)填充該模具，隨后固化該樹脂，得到具有內(nèi)植的偏振膜的半成品鏡片毛坯。該路徑的問題在于，為了獲得薄的成品鏡片，偏振膜和鏡片模具之間的間隔必須小(約1mm，但優(yōu)選低于1mm)才能得到具有可接受厚度的成品鏡片。膜和模具之間的小間隔因為毛細(xì)管力而在保持膜就位時出現(xiàn)困難。填充時間延遲和氣泡的引入是與該制造方案有關(guān)的其它問題。另外，因為常用于該工藝的液體鑄塑樹脂總是收縮約7％-約15％或更多，在偏振膜和固化樹脂之間的界面上可產(chǎn)生大的應(yīng)力梯度。因為界面處的應(yīng)力梯度通常阻礙兩個表面之間的粘結(jié)，通過該加工方案制成的鏡片通常存在脫層問題。
另外，通過鑄塑，注塑，或其它的技術(shù)形成的鏡片基材可使用光學(xué)粘合劑粘結(jié)到偏振膜的兩個表面上。這種用于多焦點鏡片的加工方案例如由Schwenzfeier和Hanson概述于US專利No.5,351,100。遺憾的是，具有可接受厚度的成品鏡片的生產(chǎn)要求起始鏡片基材相對薄。由于鏡片基材必須十分薄(至少1mm，優(yōu)選約0.5mm)，它們易損且難以處理。這導(dǎo)致難以使用光學(xué)粘合劑進(jìn)行粘結(jié)，尤其是因為粘合劑層必須保持非常薄才能不增加成品鏡片的總體厚度，而且該加工方案通常導(dǎo)致低產(chǎn)率。所需的是這樣一種方法，由此具有內(nèi)植的偏振膜的鏡片可經(jīng)濟(jì)地制出并具有等于至少約2mm，更優(yōu)選等于或低于約1.5mm的薄的分布。
在光學(xué)工業(yè)中在制造膠結(jié)的雙重鏡片時存在問題。雙重和更高級的復(fù)合鏡片體系用于在光學(xué)顯示體系中獲得顏色校正和其它功能。這些鏡片由兩個鏡片組成，分別在外表上具有一個與另一鏡片的表面曲率大致匹配的表面，這樣這兩個鏡片可粘結(jié)在一起，通常是利用光學(xué)粘合劑。但將光學(xué)粘合劑放置在鏡片之間并將它們以合適的角度、間隔、且在這兩個鏡片之間的空間中沒有氣泡或缺陷地將它們粘結(jié)在一起是非常復(fù)雜的，因此導(dǎo)致低產(chǎn)率制造工藝。遺憾的是，鏡片是非常值錢的，因此單個缺陷就意味著這兩個鏡片都必須丟棄。最好有這樣一種方法，由此可制造出″膠結(jié)的雙重″或更高級的鏡片復(fù)合體或其等同物，而沒有與光學(xué)粘合劑和將這兩個鏡片粘結(jié)在一起有關(guān)的困難。
最后，光學(xué)工業(yè)內(nèi)的一個問題是與在電子設(shè)備的表面上生產(chǎn)鏡片有關(guān)的困難。如果電子設(shè)備如微片由一個或僅少數(shù)設(shè)備(如LED，例如)組成，那么該芯片對于可在包封、處理、和應(yīng)用過程中施加的任何外部應(yīng)力是相對穩(wěn)定的。這表現(xiàn)為容易生產(chǎn)被熱塑性殼所包封的單個LED設(shè)備，該殼通過模塑而在芯片的表面上提供用于LED設(shè)備的準(zhǔn)直鏡片。但如果要理想地包封并提供都在同一芯片上的一排設(shè)備所用的鏡片，目前的制造工藝明顯不適合。這是因為較大的芯片尺寸(約1cm2或更大，例如)隨著芯片尺寸的增加而變得更加易碎。較大的芯片另外明顯更有價值。因此，目前用于包封單個LED或其它的小的微芯片的高壓注塑技術(shù)不適用于較大的芯片尺寸，這些技術(shù)也需要高溫才能降低用于這些工藝的熱塑性樹脂的粘度，甚至通常使用高壓才能獲得材料的流動，這對有價值的電子設(shè)備產(chǎn)生進(jìn)一步危害。
遺憾的是，將光學(xué)元件鑄塑到芯片表面上的嘗試受到與固化這些可固化的液體樹脂有關(guān)的高收縮性的阻礙，更不用說難以進(jìn)行所需的液體處理和墊圈密封。固化產(chǎn)生的收縮導(dǎo)致在基材和鏡片之間界面上的高應(yīng)力水平，得到受應(yīng)力的基材和在基材和鑄塑樹脂之間不好的粘附性。
因此，需要有一種可在基材表面上以包封或其它方式形成光學(xué)元件，而包封材料沒有過度收縮。另外，為了防止對基材的損害，最好避免使用高壓、高溫注塑工藝。另外，與液體處理有關(guān)的困難的消除以及因此所需的墊圈密封組件可進(jìn)一步有利于產(chǎn)生光學(xué)元件-電子設(shè)備復(fù)合體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是減緩或減少上述問題。本發(fā)明涉及一種便于在基材表面上直接形成鏡片或其它的光學(xué)元件(即，上部結(jié)構(gòu))的方法和適合與其一起使用的材料。與純熱塑性塑料的加工相比，該上部結(jié)構(gòu)形成工藝發(fā)生在低溫和低壓下，因此可在高生產(chǎn)率制造方案中迅速完成。與本領(lǐng)域已知的可固化的液體配方相比，所用的材料有利地設(shè)計成在固化時具有低收縮性，因此在各種基材上具有優(yōu)異的粘附性能。
更尤其，本發(fā)明的工藝包括以下步驟獲得基材；將半固體狀可聚合材料與基材的至少一個前或背表面和/或與模具表面接觸放置，所述可聚合材料包含反應(yīng)性增塑劑，引發(fā)劑和，視需要，無活性聚合物；在模具組件內(nèi)壓塑和/或加熱所得的半固體/基材夾層，其中接觸半固體可聚合材料的模具具有所需的表面幾何；和將半固體/基材夾層暴露于聚合能源(它同時固化并硬化該半固體可聚合材料)，得到成品，它是永久粘結(jié)到基材上的一個或多個前述半固體層的復(fù)合體夾層。
對于眼科鏡片，本發(fā)明涉及一種制造方法，由此聚碳酸酯或其它的光學(xué)質(zhì)量材料的有益性能(尤其耐沖擊性)可在多焦點鏡片中實現(xiàn)而沒有注塑或機(jī)械研磨各種鏡片規(guī)格時的缺陷。該方法使用由一種或多種半固體可聚合材料夾入的聚碳酸酯或其它的的理想基材，得到具有所需幾何和構(gòu)型的復(fù)合體鏡片?；目蛇x擇得到良好的耐沖擊性，彈性，光致變色性質(zhì)，等。另外，本發(fā)明的上部結(jié)構(gòu)材料可調(diào)配得到良好的耐沖擊性，彈性，光致變色性質(zhì)，等。所得復(fù)合體鏡片可在引入聚碳酸酯基材中時具有特別的耐沖擊性，但也容易通過半固體模塑工藝制造出環(huán)形曲線和多焦點小囊。其它的有益性能，如光致變色或偏振性質(zhì)可通過合適選擇基材或半固體材料而包括。
本發(fā)明還包括一種復(fù)合體鏡片，它包括基材和永久粘結(jié)到基材上的至少一層或上部結(jié)構(gòu)的固化樹脂，所述固化樹脂包含反應(yīng)性增塑劑在纏繞的無活性聚合物內(nèi)的半互穿的的交聯(lián)聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在一個實施方案中，反應(yīng)性增塑劑聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)一步交聯(lián)到無活性聚合物上。該復(fù)合體制品的基材和上部結(jié)構(gòu)部分優(yōu)選形成整體的單獨(dú)實體，能夠用作膠結(jié)的雙重或更高級復(fù)合體鏡片結(jié)構(gòu)。該復(fù)合體制品具有尺寸穩(wěn)定性，高保真度的內(nèi)模具腔復(fù)制性，和高耐沖擊性。
在一個實施方案中，本發(fā)明的制品是眼科鏡片。在一個目前優(yōu)選的實施方案中，最終鏡片是多視力鏡片并進(jìn)一步引入散光校正。
在另一實施方案中，本發(fā)明的制品是一種電子顯示設(shè)備，它包括覆蓋著并永久粘結(jié)到該設(shè)備(基材)的活性表面上的固化樹脂上部結(jié)構(gòu)。該固化樹脂的表面模塑成所需幾何以控制該設(shè)備對光的接收或釋放。一個目前優(yōu)選的實施方案是覆蓋一個或多個包含能捕捉光，發(fā)射光，或改變光的電子設(shè)備的微芯片的光學(xué)陣列。
本發(fā)明的詳細(xì)描述在此和在所附權(quán)利要求書中所用的術(shù)語“a”和“an”包括“一個或多個”。
本發(fā)明的一個主要優(yōu)點是將基材材料的一種或多種理想性能(耐沖擊性，例如在聚碳酸酯的情況下)與要通過模塑半固體材料而實現(xiàn)的益處結(jié)合起來。其它優(yōu)點以下更詳細(xì)討論。
本發(fā)明的復(fù)合體鏡片包括基材和永久粘結(jié)到基材上的至少一層或上部結(jié)構(gòu)固化樹脂，所述固化樹脂是聚合的反應(yīng)性增塑劑和無活性聚合物的聚合物共混物或僅是聚合的反應(yīng)性增塑劑。
本發(fā)明的光學(xué)鏡片基材組合物可選擇以向所得復(fù)合體鏡片提供高耐沖擊性或任何其它的理想性能。按照本發(fā)明的一個實施方案，用作光學(xué)鏡片基材的優(yōu)選的聚合物是芳族鹵化或非鹵化聚碳酸酯聚合物。更優(yōu)選的聚合物是雙酚A聚碳酸酯，鄰-甲氧基雙酚A聚碳酸酯，α，α’-二氯雙酚A聚碳酸酯，和聚(二苯基甲烷二(4-苯基)碳酸酯)，其中用于本發(fā)明的最優(yōu)選的材料是雙酚A聚碳酸酯。雙酚A聚碳酸酯以成品或半成品單個視力鏡片預(yù)成型品的形式購自許多制造商，例如BMCIndustries，Inc.，Hoya Lens of America，Essilor of America，Inc.，和Sola Optical，Inc.。雙酚A聚碳酸酯具有高耐沖擊性，約1.58的折射指數(shù)和約28-30的Abbe數(shù)。
其它的基材材料也可用于本發(fā)明。例如，光學(xué)質(zhì)量或光致變色玻璃，碳酸二烯丙基酯，聚對苯二甲酸乙二醇酯，聚對苯二甲酸丁二醇酯，聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，聚苯乙烯-丁二烯共聚物，聚苯乙烯-異戊二烯共聚物，聚環(huán)己基乙烯，聚環(huán)己基乙烯-丁二烯共聚物，無定形聚烯烴和共聚烯烴，聚氨酯，或其變型，和其它物質(zhì)可有利地在本發(fā)明中用作一種或多種基材材料(許多光學(xué)質(zhì)量玻璃和塑料是本領(lǐng)域已知的)?？捎糜诒景l(fā)明的可以是由兩個球形或非球形表面組成的簡單的平鏡片(即，沒有校正)。另外，一個表面可以是球形的或非球形的。盡管其它的表面可具有用于散光校正的環(huán)形形狀或用于多視力校正的校正規(guī)格部分。本文的″多視力″和″多焦點″是指，在一個或多個鏡片表面上存在雙焦，三焦點，或累進(jìn)焦點區(qū)域。這些基材在前表面是多焦點和背表面是球形時，或在背表面是環(huán)形和前表面是球形時容易購得，由于前或背表面各自的不同變數(shù)的數(shù)目小。在塑料基材的情況下，這些容易通過本領(lǐng)域熟知的標(biāo)準(zhǔn)注塑或熱成型技術(shù)而制成?；囊部删哂胁煌那拾霃?，包括它們的前和背表面(即，非平面表面)。在本發(fā)明中，如果主光學(xué)校正構(gòu)建到基材中而不是固化樹脂層中，情況就是這樣。
在此和在所附權(quán)利要求書中所用的術(shù)語″前表面″是指最遠(yuǎn)離戴用者的眼科鏡片的表面。前表面通常是凸面的或平整的，也通常具有多視力校正小囊或區(qū)。在此和在所附權(quán)利要求書中所用的術(shù)語″背表面″是指最靠近戴用者的眼科鏡片的表面。背表面通常是凹面的或平整的，也通常具有用于散光校正的環(huán)形曲線。
如果需要偏振鏡片，偏振膜可在本發(fā)明實施過程中用作基材。因為大多數(shù)市售偏振膜是不能提供耐刮擦性性能的較軟材料，優(yōu)選在偏振膜基材的兩個表面上形成上部結(jié)構(gòu)。這些工藝可順序進(jìn)行，首先形成前上部結(jié)構(gòu)并隨后形成背上部結(jié)構(gòu)(或反之亦然)，或兩個上部結(jié)構(gòu)可通過將半固體材料放置在膜的兩面上并在固化之前使用前和背兩個半模具同時壓縮該半固體材料而同時形成。
因此，在本發(fā)明中，半固體可聚合上部結(jié)構(gòu)材料可加入基材的前和背表面，以調(diào)節(jié)已具有所需背曲線的基材的前表面，或調(diào)節(jié)已具有所需前曲線的基材的背表面。另外，半固體可加入兩個基材之間，其中一個具有所需前表面幾何且另一個具有所需背表面幾何。所得半固體/基材夾層隨后在兩個半模具之間壓縮。在本發(fā)明的一個實施方案中，半固體材料是一種預(yù)成型品，其凸面曲率大于模具/基材的任何凹面表面，而具有比模具/基材的任何凸面表面較小或更小的平整曲率。隨后，預(yù)成型品可放置在基材或模具的中心，使得在將模具和/或基材壓縮在一起時，該半固體在中心附近與模具/基材接觸并徑向流向基材或模具邊緣。這種構(gòu)造使得半固體材料填充在基材和模具之間的間隙中而不會在半固體和基材之間，在半固體和模具之間，或在半固體自身內(nèi)包裹或束縛氣泡、氣囊、或其它空隙缺陷。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選的實施方案中，半固體可聚合材料是一種形狀平整或接近平整圓盤或板的預(yù)成型品。該圓盤或板可隨后夾在模具和基材的所需構(gòu)型之間。如果溫度和壓力條件適當(dāng)固定，該平整的半固體預(yù)成型品可壓制到有曲線的模具或基材中而不會包裹或束縛氣泡、氣囊、或其它空隙缺陷。該結(jié)果的驚人之處在于，人們可以預(yù)期氣囊或其它的空隙缺陷會在半固體和模具或基材表面之間捕獲。但發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果半固體不過度加熱(因此它開始自由流動)，氣囊似乎在接近的半固體和模具/基材表面之間被擠出并消除。該發(fā)現(xiàn)的重要之處在于，可以更容易或更經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)出平整的半固體預(yù)成型品，如通過從標(biāo)稱平整片材上切割。即使具有至少一個曲率半徑無限的軸的預(yù)成型品形狀(如圓柱體)的生產(chǎn)也應(yīng)該比具有球形曲線表面的預(yù)成型品的生產(chǎn)更經(jīng)濟(jì)。后一種預(yù)成型品通常需要如注塑之類的技術(shù)，而前一種預(yù)成型品可通過首先擠出具有所需二維輪廓的片材，隨后從該片材上切割所需形狀而形成。
如果半固體材料僅在基材的一面上模塑，該基材可充分支撐以固定該基材而沒有非所需的變形程度，同時將半固體壓縮成所需幾何。用于支撐基材的一種簡便的方法是使用與基材的曲率或形狀大致匹配的模具毛坯。如果將兩個基材在之間夾有半固體，這些基材同樣應(yīng)該具有足夠的的支撐以防基材變形。這可通過使用具有與基材近似曲率的模具而實現(xiàn)。在任何情況下，不再需要在模具上的光學(xué)質(zhì)量表面。
在制造具有散光校正的多視力眼科鏡片時，通過相對具有多視力表面的其它的模具或基材旋轉(zhuǎn)具有環(huán)形表面的模具或基材，得到環(huán)形表面相對鏡片中的任何多視力區(qū)域的所需旋轉(zhuǎn)構(gòu)型。這樣，環(huán)形表面相對所加小囊的旋轉(zhuǎn)角度在最終模塑工藝過程中被″撥到″。這極大地降低了為了生產(chǎn)給定范圍的規(guī)格而必須儲存的模具或基材的存量。而且由于模具僅用于在較低溫度和/或低壓模塑工藝中使半固體材料成型，模具明顯比注塑操作所需的更加簡單和便宜。
一旦半固體/基材夾層壓制成所需形狀，將該體系暴露于聚合能源(如UV光和/或溫度；x-射線；e-束；γ射線；微波輻射；或離子引發(fā))以固化半固體材料，形成粘結(jié)到基材上的固化的和硬化的樹脂上部結(jié)構(gòu)部分。固化之后，將模具分離，得到一個或多個以前的半固體層與基材相結(jié)合的復(fù)合體夾層。如果使用聚碳酸酯基材，所得復(fù)合體鏡片具有特別的耐沖擊性，但也容易通過半固體模塑工藝而制成具有環(huán)形曲線和多焦點的小囊。這些鏡片可通過″剛好及時的″制造技術(shù)而經(jīng)濟(jì)地制成，這樣消除了為覆蓋可得的規(guī)格范圍和設(shè)計風(fēng)格特征而儲存大量鏡片的需要。
上述加工方案的目前優(yōu)選的實施方案包括生產(chǎn)包含粘結(jié)到基材背表面上的上部結(jié)構(gòu)前表面的多視力復(fù)合體鏡片。所述基材可由市售的環(huán)形單個視力鏡片或鏡片毛坯組成，后者由CR-39(聚碳酸酯)或許多眼科鏡片材料中的另一種制成。
該生產(chǎn)方案的一種變型包括一種包含光致變色染料的基材或上部結(jié)構(gòu)材料。一種優(yōu)選的實施方案使用包含光致變色染料的半固體上部結(jié)構(gòu)形成材料以在鏡片毛坯基材的凸面表面上形成較薄的光致變色層(通常約0.3mm-約2mm，優(yōu)選0.5mm-1.5mm)，得到所需的復(fù)合體鏡片結(jié)構(gòu)。該構(gòu)型的益處在于，鏡片毛坯可在較少或不損失包含昂貴的光致變色染料的材料的情況下制成表面(通過研磨和拋光得到所需的規(guī)格，改變毛坯的背表面以形成成品)。該構(gòu)型的另一益處在于，光致變色染料可分散在整個上部結(jié)構(gòu)層中，這樣得到0.3mm-約2mm的所需的光致變色層厚度。
光致變色染料可選自普通的螺噁嗪，螺吡喃，和色烯。這些種類和其它的許多光致變色染料是文獻(xiàn)中已知的且可購得。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員能夠在沒有過多實驗的情況下選擇適合得到所需無活性聚合物/反應(yīng)性增塑劑體系的光致變色染料。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案中，具有薄輪廓的偏振鏡片通過在偏振膜基材的兩面上形成上部結(jié)構(gòu)而制成。在該加工方案中，所選的偏振膜具有與所需復(fù)合體鏡片的前表面大致相同的曲率。隨后選擇具有為前或背表面(球形，球形，多焦點，環(huán)形，等)所需的幾何的模具，以及與偏振膜的曲率大致相同的支撐體。半固體材料(如果需要為預(yù)成型品狀態(tài))隨后放置在偏振膜的任一面上，并將支撐體放在對面上。隨后使用合適的模具將半固體在支撐的偏振膜和模具之間壓縮成所需上部結(jié)構(gòu)幾何，然后去除支撐體。第二半固體隨后放置在偏振膜的另一面上(使相對的模具和半固體上部結(jié)構(gòu)就位)，隨后使用第二模具，在與第一上部結(jié)構(gòu)相對的偏振膜的面上產(chǎn)生第二上部結(jié)構(gòu)。如果需要，第一半固體上部結(jié)構(gòu)可在形成第二上部結(jié)構(gòu)之前固化或部分固化，或這兩種半固體可同時固化。
所得復(fù)合體鏡片具有在兩個以前的半固體上部結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)植偏振膜。優(yōu)選，包含鏡片前部的上部結(jié)構(gòu)是約0.5-約1mm厚，盡管背上部結(jié)構(gòu)在中心處同樣薄(如果鏡片不進(jìn)一步表面加工)，得到約1-2mm厚的復(fù)合體鏡片。如果鏡片要表面處理以得到另一背表面，那么損失的上部結(jié)構(gòu)(通常是背面)可厚達(dá)約15mm。
所公開的本發(fā)明可進(jìn)一步涉及″膠結(jié)的雙重″光學(xué)鏡片的生產(chǎn)，包括將半固體材料與第一光學(xué)元件接觸并隨后使用具有所需幾何和所需光學(xué)質(zhì)量表面的模具，使半固體變型成與第一光學(xué)元件接觸的第二光學(xué)元件的幾何。通過固化和模具去除，所得產(chǎn)品與膠結(jié)的雙重光學(xué)體系的等同之處在于，制造出相互接觸并有效粘結(jié)的兩個光學(xué)鏡片元件。該技術(shù)將第二光學(xué)元件的形成工藝與在第一光學(xué)元件上的粘結(jié)工藝相結(jié)合，消除了對光學(xué)粘合劑和單獨(dú)的粘結(jié)步驟的需要。另一益處在于，半固體的表面通過第一光學(xué)元件模塑到一面上，這樣保證兩個表面幾何之間的完全匹配。
在本發(fā)明工藝的一個變型中，得到具有模塑到前表面(背表面可簡單地是球形，例如)中的多視力小囊的第一或前基材鏡片、以及具有環(huán)形背表面和名義上曲率與前鏡片的背表面相同的前表面的第二或背基材鏡片。然后，將半固體可聚合材料放置在兩個基材鏡片之間，隨后壓縮在一起，使得半固體材料填充間隙并在兩個鏡片之間形成一層。在本發(fā)明的一個實施方案中，半固體可放置在兩個基材的中心附近，這樣在壓縮基材時，半固體徑向流向基材邊緣。
這種構(gòu)型使得半固體填充在基材之間的間隙中，同時減少或消除氣泡、氣囊、或其它空隙缺陷在半固體和基材之間、在半固體和模具之間、或在半固體自身內(nèi)的夾帶。最后，將整個夾層暴露于聚合能源以固化該半固體材料，將這兩個基材鏡片有效地粘結(jié)到一起，并另外硬化該半固體材料。選擇用于在這兩個基材鏡片之間形成層的半固體材料可配制成韌性的、橡膠狀和/或柔性的，這樣它在兩個鏡片之間形成耐沖擊性層。如果使用聚碳酸酯作為基材鏡片，這種構(gòu)型通過在前和背聚碳酸酯基材之間提供墊或沖擊吸收層而提高聚碳酸酯業(yè)已優(yōu)異的耐沖擊性。
該半固體層也可配制包含液體結(jié)晶聚合物，使得偏振膜形成被束縛在半固體材料中(視需要在兩個基材鏡片之間)。另外，半導(dǎo)體材料，例如半導(dǎo)體膜或半導(dǎo)體芯片(如，LED)可通過在施用并壓縮半固體材料之前將該膜或芯片放置在半固體和基材之間而植入該半固體層。半導(dǎo)體材料也可放置在半固體材料內(nèi)，使得在施用和壓縮半固體材料之前，該半固體材料完全包封半導(dǎo)體材料。在任何情況下，所得復(fù)合體鏡片具有包埋和包封在其中的能發(fā)射光，捕捉光，或改變光的電子器件。這種體系可進(jìn)一步得益于在本說明書中所考慮的半固體配方，因為這些材料固化時收縮率低，產(chǎn)生本身比可固化的液體配方類似物更低的收縮率。
在本發(fā)明制造方法的另一變型中，可將半固體可聚合材料施用到LED，LCD，或其它的電子顯示設(shè)備的一個或多個表面上。半固體組合物可隨后通過一個與半固體材料接觸的模具壓縮、擠壓、或以其它方式成型。在一個實施方案中，半固體被模具擠壓使得它流過并覆蓋顯示設(shè)備的活性表面。設(shè)備/半固體/模具夾層隨后暴露于聚合能源以固化并硬化半固體材料，然后去除模具。在固化樹脂和周圍環(huán)境之間的所得界面具有特定的所需幾何以得到朝向、聚焦、或散焦進(jìn)入或外出的光的表面。所得制品是一種包封的電子顯示設(shè)備，其中包封劑在用于控制該設(shè)備對光的接收或釋放的表面上具有模塑其中的鏡片。與單獨(dú)使用無活性聚合物如常規(guī)熱塑性塑料相比，本發(fā)明的半固體材料可在較低的溫度和/或較低的壓力下模塑到電子設(shè)備的表面上，導(dǎo)致反電子設(shè)備自身的應(yīng)力較低。這種低應(yīng)力設(shè)計隨著所要改變的電子設(shè)備的尺寸不斷增加而特別重要。
本發(fā)明設(shè)備的上部結(jié)構(gòu)由半固體可聚合材料形成。在此和在所附權(quán)利要求書中所用的術(shù)語″半固體″和″半固體狀″實際上是指，該可聚合組合物在低于環(huán)境的溫度、環(huán)境溫度、或升高的溫度下是橡膠狀的、太妃糖狀的物質(zhì)。優(yōu)選，該半固體物質(zhì)具有足夠高的粘度以防在環(huán)境溫度和壓力或更低時滴落，但可鍛并在模具腔稍微受熱或通過將兩個半模具壓制在一起而施加壓力時，或在熱和壓力兩者的作用下容易變型并與模具表面一致。在一個目前有效的實施方案中，在處理該材料(如，插入模具腔)的溫度下的粘度大于約25,000厘泊和優(yōu)選大于50,000厘泊。這些組合物可作為一種非自由流動的材料處理、儲存、和容易插入模具組件中，但容易在低于針對完全聚合、未塑化無活性聚合物進(jìn)行相同操作所需的溫度和/或壓力下變型并成型為所需幾何。
該半固體組合物的一個優(yōu)點在于，它可預(yù)成型為例如厚片、圓盤、球、或片材，又可在半模具之間進(jìn)行壓制以確定鏡片或其它的物體而無需中間的墊圈。另外，該半固體組合物可在稍高的溫度下施用到模具腔的一面上?；暮?或一個或兩個半模具隨后與半凝固物質(zhì)接觸，通過接近半模具或基材而擠壓成最終的所需形狀。同樣，無需對組件進(jìn)行墊圈密封，因為該組合物由于其粘稠的半固體狀性質(zhì)(只是在夾緊模具時會擠出)而不會流到模具之外。另外，該成型物質(zhì)可在模具關(guān)閉之后保持在稍高的溫度下(不會在模具外損失材料)以退去擠壓引入的應(yīng)力(雙折射)，如果有的話，然后將該體系暴露于聚合能源(如UV光或溫度)以觸發(fā)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成(固化)。
可用于本發(fā)明的半固體可聚合材料包含反應(yīng)性增塑劑，聚合反應(yīng)引發(fā)劑和，視需要，無活性聚合物的混合物。組合物可視需要包括本領(lǐng)域熟知的其它的添加劑，如用于從固化之后從模具中取出物體的脫模劑，非反應(yīng)性常規(guī)增塑劑或增韌劑，顏料，染料，著色劑，有機(jī)或無機(jī)纖維或微粒增強(qiáng)或增量填料，觸變劑，指示劑，抑制劑或穩(wěn)定劑(風(fēng)化或非發(fā)黃劑)，UV吸收劑，表面活性劑，流動助劑，鏈轉(zhuǎn)移劑，抗反射劑，耐刮擦性添加劑，和類似物。
對本文所公開的發(fā)明而言，僅要求該組合物(1)高度粘稠、半固體或固體狀，這樣能夠在某些溫度下處理和/或插入模具組件(即，在模具填充所需的時間內(nèi)是非自由流動的)，同時在關(guān)閉之后加熱或冷卻模具組件時的加工溫度下是半固體或液體狀(即，可變形的)；(2)具有比不存在反應(yīng)性增塑劑時的相應(yīng)的無活性聚合物較低的粘度；和(3)其活性使得固化時得到較高粘度的材料。因為大多數(shù)已知的材料體系在受熱變得更加適用，模塑溫度通常但非必需地等于或高于使用溫度，除非使用高溫以幫助注射到模具中，此時模具溫度可理想地低于剛插入模具之前的材料溫度。
原則上，本發(fā)明可以使用任何反應(yīng)性增塑劑體系(有或沒有無活性聚合物)，只要它能夠在某些溫度下作為半固體或固體進(jìn)行處理，且能夠仿形所需幾何(改變或不改變溫度和/或使用力)?？蓛?yōu)選地通過僅使用仍具有能夠隨后聚合反應(yīng)的反應(yīng)性基團(tuán)的低分子量聚合物，或低聚物來配制本發(fā)明反應(yīng)性半固體組合物。這種組合物仍落在本發(fā)明的范圍內(nèi)，因為在這種情況下，使用較低的分子量分布來獲得相對反應(yīng)性增塑劑塑化的所需粘度下降。
在一個實施方案中，半固體材料通過將無活性聚合物與至少一種本身可聚合或可交聯(lián)的小分子物質(zhì)混合而制備。該小分子物質(zhì)在本文中稱作″反應(yīng)性增塑劑″。在另一實施方案中，半固體可聚合材料包含反應(yīng)性增塑劑或反應(yīng)性增塑劑的混合物，而不存在無活性聚合物。反應(yīng)性增塑劑可包括單體，交聯(lián)劑，低聚物反應(yīng)物，低聚物交聯(lián)劑，或大分子單體反應(yīng)物或大分子單體交聯(lián)劑(通稱大分子單體)。反應(yīng)性增塑劑自身可以是混合物，由單官能，雙官能，三官能或其它的均相或多相多官能體組成(多相反應(yīng)性增塑劑是具有兩種或多種反應(yīng)性官能度的那些)。
在此和在所附權(quán)利要求書中所用的術(shù)語“無活性聚合物”是指完全聚合的、一般非反應(yīng)性的聚合物。如果使用某些聚合物化學(xué)，無活性聚合物可與反應(yīng)性增塑劑反應(yīng)，甚至如果無活性聚合物不具有在鏈內(nèi)的或連接到鏈上的不飽和體。無活性聚合物可以是線性或支化的均聚物或共聚物。在共聚物的情況下，序列分布可以是無序的或嵌段的。嵌段共聚物可以是錐形的，或可具有接枝的側(cè)鏈。無活性聚合物的結(jié)構(gòu)可以是支化的，多-鏈的，梳狀的或星狀的。二嵌段，三嵌段或多嵌段結(jié)構(gòu)都落入本發(fā)明范圍內(nèi)。
因此，本發(fā)明的半固體組合物包含一種或多種反應(yīng)性增塑劑和完全聚合的、固態(tài)的、常規(guī)聚合物(即，無活性聚合物)。該方案極大地拓寬了本發(fā)明的實用性，由于可將許多不同的無活性聚合物引入半固體組合物中，包括在正常制造過程中不經(jīng)過中間的過渡半固體狀態(tài)的無活性聚合物。反應(yīng)性增塑劑在本發(fā)明中的獨(dú)特作用在于，它同時(1)塑化無活性聚合物，得到具有在環(huán)境溫度或更低溫度下的一種所需稠度(即，能夠保持一種容易在短時間內(nèi)進(jìn)行處理的形狀)和在加工溫度下的另一所需稠度(即，足夠可鍛，能夠壓縮或成型為所需形狀)；和(2)向無活性聚合物添加或恢復(fù)可聚合特性或特征。
該方案的一個益處在于，在一個實施方案中作為無活性聚合物的一種塑化變型的半固體材料可在低于在僅無活性聚合物時可能的溫度下流動和/或模塑。因為反應(yīng)性增塑劑的固化通常消除這種塑化作用，該材料可在固化時有效硬化。在常規(guī)處理中，必須在排出模具腔之前依賴溫度下降來硬化模塑的聚合物部件。因此，該方案對模塑和/或熱成型不含反應(yīng)性增塑劑的純聚合物的一個有益作用在于，該模塑工藝可用本發(fā)明的半固體材料更迅速地進(jìn)行，因為可以使用固化來硬化模具中的材料。另外，對于使用模頭或其它設(shè)備在聚合物材料排出孔時進(jìn)行成型的工藝，本發(fā)明的半固體材料可有益地通過在模頭出口點或附近引入固化反應(yīng)而硬化或凝固。反應(yīng)性增塑劑的固化可根據(jù)需要通過降低或消除塑化作用而有效地增加在模頭出口溫度下的″熔體″強(qiáng)度。這種轉(zhuǎn)變在使用多官能增塑劑時，或在固化過程中明顯交聯(lián)時尤其顯著。
用于將半固體材料成型為所需幾何的加工溫度可適宜地選擇適當(dāng)高于或低于環(huán)境溫度。本發(fā)明的一個優(yōu)點在于，該處理溫度可低于在僅采用常規(guī)無活性聚合物的相同的處理操作中所用的溫度。如果固化半固體材料，反應(yīng)性增塑劑在纏繞的無活性聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)建立一種半互穿的聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在某些情況下，反應(yīng)性增塑劑可與無活性聚合物鏈上的基團(tuán)反應(yīng)形成完全交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
反應(yīng)性增塑劑和無活性聚合物的種類和相對量，所得半固體材料，和制造半固體材料的方法公開于PCT出版物No.WO/17675，在此將其整個內(nèi)容作為參考并入本發(fā)明。
總之，反應(yīng)性增塑劑在所得配方中的量和組成使得該配方是半固體狀并可有效地處理，無需在模具中的墊圈。即，反應(yīng)性增塑劑的存在濃度足以在所需處理溫度和壓力下可鍛和可模塑；但該混合物在可適宜地選擇為環(huán)境溫度或稍高于或低于此的材料儲存溫度下不是自由流動的。反應(yīng)性增塑劑的量一般為約0.1％-約100％重量，優(yōu)選約1％-約50％，更優(yōu)選約15％-約40％。
反應(yīng)性增塑劑和無活性聚合物的種類和相對量決定該混合物時間和溫度-依賴性的粘彈性性能。所選組合物的粘彈性性能可以較寬和變化。本發(fā)明這種獨(dú)特配制的材料可在室溫下存在為固體(即，該混合物的玻璃轉(zhuǎn)變溫度可仍高于室溫，但必須低于純組分無活性聚合物或相應(yīng)的聚合物混合物或共混物的玻璃轉(zhuǎn)變溫度)。這些體系需要高溫才能獲得半固體狀態(tài)，幾乎如同熱塑性塑料要加熱進(jìn)行流動和方便的模塑操作，但應(yīng)該總是可通過反應(yīng)性增塑劑的塑化作用加以辨別。導(dǎo)致聚合物體系的塑化和各種物理作用描述于各種聚合物課本。兩種主要的塑化作用是通過加入反應(yīng)性增塑劑降低在給定溫度下的Tg和模量(和/或粘度)。也有許多其它的可測作用，這是本領(lǐng)域熟知的。參見例如，題為塑化和增塑劑工藝的Advances In Chemistry Symposia Series(48卷)，1965，American Chemical Society。另外，半固體組合物可配制得到在環(huán)境下高于其玻璃轉(zhuǎn)變溫度的材料，這意味著，需要較少或無需加熱就可將該材料模塑成所需幾何。就本文所公開的本發(fā)明而言，僅要求該組合物是高度粘稠、半固體或固體狀的，這樣能夠在某些溫度下處理和/或插入模具組件，同時在關(guān)閉之后加熱或冷卻模具組件時的加工溫度下是半固體或液體狀(即，可變形的)，另外要求反應(yīng)性增塑劑的作用與純組分無活性聚合物相比可辨別。
如果混合物主要或完全由反應(yīng)性增塑劑組成，可能需要冷卻或部分固化以獲得處理所需的半固體狀稠度。同樣，模具組件溫度(半固體組合物插入模具時的溫度)可理想地低于環(huán)境溫度或低于材料使用或注射溫度以防關(guān)閉之前從模具中滴落或泄漏。但一旦關(guān)閉模具，它可壓縮和加熱至誘導(dǎo)該材料仿形內(nèi)模具腔所需的任何壓力和溫度，甚至如果這些溫度和壓力在模具腔內(nèi)產(chǎn)生自由流動的組合物(即，不排除在模塑溫度下變得自由流動的組合物，且可適宜地選擇用于模塑細(xì)特征部件，其中模塑化合物必須填充在小洞、通道、和類似物中)。
對本發(fā)明最為理想的組合物通常由在無活性聚合物中的約15％-約40％反應(yīng)性增塑劑組成。一旦結(jié)合，所述優(yōu)選混合物應(yīng)該提供一種在稍高于室溫的溫度下為半固體的組合物，這樣它容易在環(huán)境條件下作為離散的部件或物體進(jìn)行處理而沒有過度的粘性或變形性。該混合物可在高溫下更容易地勻化并排出到與最終物體所需形狀大致接近的離散部件或預(yù)成型品，然后冷卻用于處理或儲存。如果將所述優(yōu)選的混合物或部件放在模具中并加熱至稍高于環(huán)境溫度，或在加熱的同時以其它方式進(jìn)行成型或壓縮，它們會變形為所需幾何而沒有過度的耐性。這種組合物的優(yōu)選之處在于，使用和儲存可在室溫下進(jìn)行，而僅在稍微或適度遠(yuǎn)離環(huán)境的溫度下模塑或成型為所需幾何。
如果在沒有無活性聚合物或僅具有少量無活性聚合物的情況下使用，反應(yīng)性增塑劑應(yīng)該是具有至少一個反應(yīng)性官能基團(tuán)的反應(yīng)性低聚物或反應(yīng)性短聚合物。在這種情況下，反應(yīng)性增塑劑應(yīng)該是具有約1-約1000個重復(fù)單元，和優(yōu)選約1-約100個重復(fù)單元的較長鏈分子。在低分子量反應(yīng)性增塑劑的情況下，混合物可首先稍微聚合，得到下游處理所需的半固體稠度。另外，該混合物可冷卻得到半固體稠度。
將聚合反應(yīng)引發(fā)劑在模塑之后加入該混合物以觸發(fā)聚合反應(yīng)。這些引發(fā)劑是本領(lǐng)域熟知的。視需要，可以加入其它的添加劑，例如用于從固化之后從模具中取出物體的脫模劑，非反應(yīng)性常規(guī)增塑劑或增韌劑，顏料，染料，著色劑，有機(jī)或無機(jī)纖維或微粒增強(qiáng)或增量填料，觸變劑，指示劑，抑制劑或穩(wěn)定劑(風(fēng)化或非發(fā)黃劑)，UV吸收劑，表面活性劑，流動助劑，鏈轉(zhuǎn)移劑，抗反射劑，耐刮擦性添加劑，和類似物。引發(fā)劑和其它的可有可無的添加劑可溶解在反應(yīng)性增塑劑組分中，然后與無活性聚合物結(jié)合以幫助完全溶解到無活性聚合物中并與其均勻混合。另外，引發(fā)劑和其它的可有可無的添加劑可在聚合反應(yīng)之前加入該混合物，這在使用熱引發(fā)劑時可能是優(yōu)選的。
半固體聚合混合物中的成分可通過手工或機(jī)械混合而共混。這些成分可優(yōu)選稍微加熱以軟化無活性聚合物組分?？梢允褂萌魏魏线m的混合設(shè)備來機(jī)械勻化該混合物，如共混機(jī)，捏合機(jī)，擠出機(jī)，磨機(jī)，在線混合器，靜電混合器，和類似物，視需要在高于環(huán)境溫度的溫度下共混，或視需要在高于或低于大氣壓的壓力下共混。
可以允許一個可有可無的等待期，在此過程中各成分不機(jī)械攪拌。這種可有可無的等待期可在各成分起始計量加入盛裝容器的時候和將它們機(jī)械或手工勻化的時候之間。另外，各成分可計量加入混合設(shè)備，所述混合設(shè)備操作足夠時間以干混這些成分，然后在進(jìn)一步混合之前繼以可有可無的等待期。該等待期可經(jīng)驗地而無需過多實驗地選擇為在能耗方面獲得最有效總體混合工藝的期間。這在可聚合混合物包含高分?jǐn)?shù)的無活性聚合物成分，尤其在無活性聚合物在環(huán)境溫度下為玻璃態(tài)或剛性時特別有利。如果無活性聚合物是熱敏性的并因此不能在高于其軟化點的溫度下長時間處理而無過多變質(zhì)，那么等待期的利用是特別有利的。
本發(fā)明優(yōu)選的半固體組合物是可與選擇用于接觸半固體的基材相容的那些。這些相容性和處理條件應(yīng)該選擇使得在半固體和基材之間的界面上沒有相分離、結(jié)晶或渾濁。這些因素主要由引入半固體的反應(yīng)性增塑劑決定，而不是所用的任何無活性聚合物的種類和量。
在優(yōu)選的上部結(jié)構(gòu)組合物中，用于半固體材料的反應(yīng)性增塑劑能夠擴(kuò)散到基材中或至少不是與基材不相容的。不愿局限于理論，據(jù)信這種性質(zhì)通過形成一種梯度材料而有助于半固體和基材之間的粘附，其中化學(xué)組成在由半固體上部結(jié)構(gòu)移動通過界面至基材時逐漸變化。通過固化半固體/基材夾層，這些梯度材料形成一種整體的單獨(dú)體；即，它們具有一種界面稍微不清晰的整體基材-半固體組成，而不是例如在常規(guī)涂層的界面上所看到的突然組成變化。
如果使用聚碳酸酯基材，可以有利地使用作為反應(yīng)性增塑劑的四氫糠醛丙烯酸酯，(甲基)丙烯酸芐基酯，(甲基)丙烯酸異冰片基酯，雙酚A二(甲基)丙烯酸酯(包括其乙氧基化，丙氧基化，和其它的類似變型)，某些氨基甲酸乙酯丙烯酸酯，或可具有與聚碳酸酯的有限相容性的其它的反應(yīng)性物質(zhì)。上述這些反應(yīng)性增塑劑具有與聚碳酸酯的足夠相容性這樣在包含這些反應(yīng)性增塑劑的半固體與聚碳酸酯基材結(jié)合時形成牢固粘附的層。半固體組合物的選擇取決于所用的基材、以及最終復(fù)合體鏡片或其它的制品所需的最終性能和構(gòu)型，但本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員可通過已知方法進(jìn)行這種選擇而無需過多實驗。
其它的優(yōu)選半固體組合物可以是配制成具有與用于本發(fā)明的基材類似折射指數(shù)的那些。通過在半固體和基材之間將折射指數(shù)匹配在約0.05單位的折射指數(shù)內(nèi)，通?？蓪⒖赡艽嬖谟趦煞N材料之間的任何光學(xué)偏差或其它的界面影響減至最低。另外，半固體組合物可配制得到盡可能最高或最低的折射指數(shù)?？梢允褂美绺哒凵渲笖?shù)配方以使給定厚度的鏡片具有最大的光學(xué)校正力(其中厚度由例如前和背表面之間在曲率半徑上的差異決定)。低折射指數(shù)配方可以是理想的，例如用于降低由鏡片的前或背表面反射的光的量。寬配方范圍通過本發(fā)明所公開的半固體組合物而變得可能，而且這種范圍可有利地用于通過具有所需折射指數(shù)的材料。
本發(fā)明所公開的半固體材料的另一優(yōu)點在于，該半固體材料在固化時具有低收縮性。″低收縮性″是指，本發(fā)明組合物在固化時的收縮率通常低于約8％，優(yōu)選低于約5％。該益處允許這樣的模塑工藝，其中制造出的部件具有高模具腔復(fù)制逼真度。換句話說，由于可聚合配方在固化時收縮非常小(通常低于8％，更優(yōu)選低于5％)，固化部件在固化過程中和在模塑之后保持模具腔的形狀。與收縮有關(guān)的問題，如彎曲和過早脫模得到消除，否則會極大地阻礙現(xiàn)有技術(shù)鑄塑實踐并使其復(fù)雜化。另外，產(chǎn)品夾層結(jié)構(gòu)具有小的殘余應(yīng)力。該高復(fù)制逼真度在形成依賴精確的光滑表面光學(xué)元件，如眼科鏡片時特別理想。
收縮性問題對于本文所公開的夾層復(fù)合體鏡片的制造特別重要，由于與純單體(如，碳酸二烯丙基酯，丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯，等，收縮最高15％)的常規(guī)固化有關(guān)的收縮可導(dǎo)致正在使用的基材的彎曲，尤其是在樹脂僅施用到基材的一面時或在基材較薄時。所得制品通常在固化樹脂的方向上彎曲或變形。另外，這種收縮在固化樹脂和基材之間的界面上造成應(yīng)力梯度。除了產(chǎn)生上述彎曲，這些應(yīng)力梯度還導(dǎo)致由在基材表面上固化的液體樹脂形成的復(fù)合體鏡片的粘附、脫層、和耐久性問題。本發(fā)明的半固體材料與已有技術(shù)所公開的單體涂層的明顯不同之處在于，收縮率通過該半固體組合物極大地降低，這樣消除了以前在純單體樹脂時所遇到的彎曲、粘附、涂層、和耐久性問題。
根據(jù)所選基材-上部結(jié)構(gòu)構(gòu)型的需要，半固體材料可配制成橡膠狀、柔性、硬、耐沖擊性、耐刮擦性，等。
通過將半固體預(yù)成型品在聚合反應(yīng)之前涂布或暴露于其它的表面形成或表面改性用反應(yīng)性增塑劑，可以形成一種梯度材料，這例如公開于PCT出版物No.WO 00/55653，在此將其整個內(nèi)容作為參考并入本發(fā)明。這樣，可例如特意在固化樹脂和基材之間的界面上引入橡膠狀或柔性″層″或區(qū)域。這種梯度材料可例如用于適應(yīng)和減輕固化樹脂材料和基材之間的任何殘余應(yīng)力，得到其中材料相互牢固粘結(jié)且不易脫層的復(fù)合體鏡片。同樣，該半固體預(yù)成型品可改變使得，通過將包含耐刮擦性材料的表面改性組合物吸收或以其它方式施用或加入其中需要改變性能的預(yù)成型瓶的這些區(qū)域而使最終產(chǎn)品在任何外表面或其附近具有硬性或耐刮擦性。在另一例子中，該表面組合物可以是染料或顏料溶液，其中染料或顏料可以是例如光致變色，熒光，UV-吸收的，或可見的(彩色)。
半固體可聚合材料可通過將半固體浸漬在表面材料的浴中而暴露于表面形成/改性組合物。或者，表面材料可通過涂料和圖案產(chǎn)生/轉(zhuǎn)印領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員已知的工藝在半固體預(yù)成型品上蒸發(fā)、涂漆、紡絲、印刷、或轉(zhuǎn)移。另外，表面形成/改性組合物可噴霧、印刷、構(gòu)圖、流涂、或以其它方式施用到一個或多個隨后接觸半固體的模具表面上，視需要在模塑步驟之前固化或部分固化該表面改性材料。某些表面形成或表面改性組合物可吸收或流向未固化或部分固化的半固體預(yù)成型品的松海綿狀結(jié)構(gòu)中并隨后在該半固體組合物完全固化時束縛在所得的緊密的、聚合的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)。在其它情況下，表面形成/改性組合物自身是可聚合的并與半固體預(yù)成型品一起在這兩種組合物固化時形成在互穿聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在任何情況下，表面處理通過化學(xué)方式、物理方式或兩者而固定，得到一種最終產(chǎn)品，其中固化樹脂層的表面和內(nèi)部組成是不同的，但表面和內(nèi)部仍然是整體的和單塊的。
用于增強(qiáng)的表面形成材料可選自與半固體可聚合組合物的反應(yīng)性增塑劑相容的多官能交聯(lián)劑，這樣它們可在一起反應(yīng)形成整體的最終產(chǎn)品。該意義上的″可相容″是指，該表面配方可優(yōu)選與存在于半固體組合物中的反應(yīng)性基團(tuán)相互作用。用于產(chǎn)生耐刮擦性的配方通常由一種或多種高度官能(即，官能度等于或高于3)的反應(yīng)性物質(zhì)組成。這些高度官能物質(zhì)在該復(fù)合體制品的近表面區(qū)域中的聚合反應(yīng)會得到一種與固化樹脂層整合為一體的緊密交聯(lián)的、耐刮擦性外層。這些交聯(lián)劑的例子包括，但不限于，三丙烯酸酯和四丙烯酸酯，和這些多官能丙烯酸酯的乙氧基化或丙氧基化變型。包括在表面配方中的納米顆粒也可賦予特別的耐刮擦性。納米復(fù)合體領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員可容易使本發(fā)明適用于納米復(fù)合體文獻(xiàn)。
可用作表面形成材料的光致變色染料討論于以下參考內(nèi)容″有機(jī)發(fā)光體″，A.V.Elstsov，ed.，Consultants Bureau Publishers，NewYork和London，1990；″光致變色玻璃的物理和化學(xué)″，A.V.Dotsenko，L.B.Glebor，和V.A.Tsekhomsky，CRC Press，BatonRouge和New York，1998；″用于超高密度光學(xué)內(nèi)存的光反應(yīng)性材料″，M.Irie，ed.，Elsevier，Amsterdam和New York，1994。染料可本身具有將它們化學(xué)固定到物體的近表面區(qū)域的反應(yīng)性基團(tuán)，或染料可以是完全惰性的。在后一情況下，染料在聚合反應(yīng)之后通過染料分子周圍的密集交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而固定在物體的表面區(qū)域中。本發(fā)明的工藝使得用于著色的染料的選擇相對已有技術(shù)方法得到極大的擴(kuò)大?？梢允褂脤嶙冑|(zhì)敏感的染料作為表面形成組合物，如同溶解在有機(jī)介質(zhì)中的染料。來自Ciba Geigy，Aldrich，BASF，DuPont，等的許多市售染料可溶于有機(jī)介質(zhì)。水相可溶性染料通過使用極性的或帶電的表面配方，或簡單地通過將染料溶解在惰性極性介質(zhì)(如，水，乙醇，乙二醇，丙酮，等)中而也成為本發(fā)明的可能選擇，這樣便于將它們在固化之前吸收到制品中。
可以使用低折射指數(shù)單體和交聯(lián)劑作為表面形成組合物以通過例如低反射率(用于放眩場合，例如)。這些組合物包括乙烯基或(甲基)丙烯酸酯硅氧烷，以及全氟化或部分氟化丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯和乙烯基醚，例如三氟乙酸乙烯基酯，丙烯酸三氟乙基酯，丙烯酸十五氟辛基酯，甲基丙烯酸六氟丁基酯，全氟乙二醇二丙烯酸酯，和類似物。這些全氟化化合物也可增強(qiáng)最終產(chǎn)品的脫模性能，如同硅氧烷丙烯酸酯。
抗靜電單體或惰性添加劑可用作表面形成組合物以在復(fù)合體鏡片中提供抗靜電表面。抗靜電表面將塵埃顆粒的收集減至最低，同時增加光學(xué)傳輸和透明性并降低對清潔的需求和清潔頻率。反應(yīng)性和惰性的抗靜電添加劑是熟知的并在文獻(xiàn)中充分列舉。
多功能添加劑可用作表面形成組合物以進(jìn)入半固體復(fù)合體制品的近表面區(qū)域。這些多功能添加劑可隨后用作將來的反應(yīng)位或用作隨后膜或涂層的粘附促進(jìn)劑。例如，單丙烯酸酯化的環(huán)氧，羥基丙烯酸酯，氨基-乙烯基醚，或乙烯基酸酐可通過乙烯基的反應(yīng)而以化學(xué)方式引入復(fù)合體制品的表面區(qū)域。環(huán)氧，羥基，氨基，或酸酐基團(tuán)可隨后使用除乙烯基聚合反應(yīng)之外的化學(xué)反應(yīng)而用于獲得隨后的膜或涂層、與其反應(yīng)、和/或促進(jìn)粘附。
實施例以下討論用于制備半固體組合物的兩個實施例工藝方案。聚合反應(yīng)工程以及聚合物加工和模塑領(lǐng)域中的熟練技術(shù)人員可預(yù)見各種變型。因此，本發(fā)明不限于這兩個實施例處理實施方案。
間歇加工由預(yù)成型品得到精確鑄塑品。將無活性聚合物，反應(yīng)性增塑劑，和引發(fā)劑包裝(視需要包括其它的添加劑如抗氧化劑，穩(wěn)定劑，和類似物)在配有溫度控制和真空能力的混合器中混合在一起(視需要有一個等待期，在此過程中各成分不機(jī)械攪拌)，形成沒有空隙或氣泡的半固體可聚合組合物。將半固體組合物從混合器中排出，然后將出料鑄塑成膠塊(盤，圓盤，球，鈕扣，片材，和類似物)，用作用于隨后制備部分復(fù)合體制品的預(yù)成型品。另外，半固體組合物的擠出線料可切割成預(yù)成型品。
在下游操作中，得到預(yù)成型品(可暫時在室溫或冷凍溫度下儲存，或甚至可部分固化以便于使用和儲存)，與至少一個基材一起放置到模具中，成型并通過暴露于聚合能源而固化成所需聚合，得到最終的復(fù)合體光學(xué)鏡片制品。在一個目前優(yōu)選的實施方案中，預(yù)成型品夾在半模具之間，然后關(guān)閉模具，根據(jù)需要簡單地加熱以增強(qiáng)材料柔順性，并通過UV進(jìn)行泛曝光或進(jìn)行熱固化。
在另一連續(xù)工藝中，將無活性聚合物，反應(yīng)性增塑劑，和引發(fā)劑包裝(視需要包括其它的添加劑如抗氧化劑，穩(wěn)定劑，和類似物)在擠出機(jī)中混合在一起。在將材料加入擠出機(jī)之前視需要有一個等待期，在此過程中各成分相互緊密接觸，但沒有機(jī)械攪拌。周期地，該擠出機(jī)向包含基材的溫控模具腔中排出熱固定量的glob形式的半固體反應(yīng)性增塑劑-無活性聚合物組合物。隨后關(guān)閉具有前/背模具組件的顯微鏡接頭的模具?？捎锌蔁o的等待期可在所有仍較高的溫度下出現(xiàn)以退去通過擠壓glob而產(chǎn)生的應(yīng)力。最后，將獲得的材料暴露于聚合能源。
材料設(shè)計考慮。
半固體可聚合組合物包含無活性聚合物與單體或低聚物反應(yīng)性稀釋劑的組合。這些反應(yīng)性稀釋劑在少量使用時實際上用作增塑劑。不同于簡單地停留在塑料中以軟化材料的惰性增塑劑，該反應(yīng)性稀釋劑/增塑劑可起始軟化聚合物以有助于模塑工藝(與常規(guī)的未塑化熱塑性材料的加工相比，允許較低溫度的模塑工藝)；但通過固化，聚合的反應(yīng)性增塑劑固定了該聚合物的精確形狀和形態(tài)(并另外固定反應(yīng)性增塑劑本身，使得它們不會隨著時間而泄漏或析出到材料外)。
一旦聚合，反應(yīng)的增塑劑不再將無活性聚合物軟化至與固化之前相同的程度。固化部件的硬度取決于所用的反應(yīng)性增塑劑和無活性聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和官能度，其濃度，分子量，和無活性聚合物鏈的交聯(lián)和接枝程度。另外，鏈終止劑可在聚合反應(yīng)之前加入配方中以限制通過使增塑劑反應(yīng)而形成的聚合物的分子量和交聯(lián)程度，這樣增加一種改變固化部件的最終機(jī)械性能的控制手段。同時，聚合反應(yīng)導(dǎo)致顯著的收縮(由于反應(yīng)性增塑劑的總低濃度或反應(yīng)體的低總數(shù))，這樣成品物體保持尺寸穩(wěn)定，得到高逼真度的模具腔復(fù)制。模具腔的精確幾何復(fù)制由于較低的模塑溫度和減少的聚合反應(yīng)放熱而進(jìn)一步保持。
將涉及基本材料設(shè)計考慮的隨后討論根據(jù)用于該工藝的無活性聚合物的種類而劃分為兩種。一種從作為無活性聚合物的標(biāo)準(zhǔn)熱塑性塑料開始。這些例如包括，但不限于，聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)，聚氯乙烯，聚碳酸酯，聚砜，聚乙烯基吡咯烷酮，聚己內(nèi)酯，和聚醚酰亞胺。熱塑性塑料可視需要具有少量的連接(共聚、接枝、或以其它方式引入)到聚合物主鏈上以促進(jìn)固化交聯(lián)的反應(yīng)體。它們可以是無定形的或結(jié)晶的。它們可歸類為工程熱塑性塑料，或它們是可生物降解的。這些例子無意于限定在實施本發(fā)明時可能的組合物的范圍，而僅用于說明在本公開內(nèi)容下所允許的熱塑性化學(xué)的寬選擇。反應(yīng)性增塑劑可與例如以上列舉的熱塑性聚合物混合得到一種容易模塑成尺寸精確的物體的半固體狀組合物。通過固化，物體的尺寸穩(wěn)定性得到固定，得到精確的三維形狀或精確的表面特征。熱塑性聚合物通過選擇以在成品模塑物體中得到光學(xué)透明性，高折射指數(shù)，低雙折射，特別的耐沖擊性，良好的熱穩(wěn)定性，高氧滲透性，UV透明度或阻斷性，低成本，或其中性能的組合。
另一種采用″熱塑性彈性體″作為無活性聚合物。熱塑性彈性體的一個例子是具有通式結(jié)構(gòu)″A-B-A″，的三嵌段共聚物，其中A是熱塑性剛性聚合物(即，玻璃轉(zhuǎn)變溫度高于環(huán)境溫度)和B是彈性體(橡膠)聚合物(玻璃轉(zhuǎn)變溫度低于環(huán)境溫度)。在純凈狀態(tài)下，ABA形成微相分離的形態(tài)。該形態(tài)由被橡膠鏈(B)連接和包圍的剛性玻璃態(tài)聚合物區(qū)域(A)組成，或橡膠相(B)被玻璃態(tài)(A)連續(xù)相包圍，這取決于(A)和(B)在聚合物中的相對量。在某些組成和加工條件下，該形態(tài)使得相應(yīng)的域尺寸小于可見光的波長。因此，由這些ABA共聚物制成的部件可以是透明的或最差是半透明的。熱塑性彈性體在沒有硫化時具有類似于常規(guī)硫化橡膠的橡膠狀性能，但在高于玻璃態(tài)聚合物區(qū)域的玻璃轉(zhuǎn)變點的溫度下象熱塑性塑料那樣流動。相對剪切和伸長的熔體性質(zhì)類似于常規(guī)熱塑性塑料。商業(yè)上重要的熱塑性彈性體例如是SBS，SIS，SEBS，其中S是聚苯乙烯和B是聚丁二烯，I是聚異戊二烯，和EB是乙烯丁烯共聚物。許多其它的二嵌段或三嵌段可選物是已知的，例如聚(芳族酰胺)-硅氧烷，聚酰亞胺硅氧烷，和聚氨酯。SBS和氫化SBS(即，SEBS)是熟知的產(chǎn)品，來自Shell Chemicals(Kraton)。DuPont’s Lycra也是一種嵌段共聚物。
如果熱塑性彈性體選擇為用于配制的起始無活性聚合物，可通過與反應(yīng)性增塑劑混合而制造出特別耐沖擊性的部件。熱塑性彈性體本身沒有化學(xué)交聯(lián)且需要較高溫度的處理步驟進(jìn)行模塑，通過冷卻，得到尺寸不穩(wěn)定的、縮小的或彎曲的部件。如果自身固化，反應(yīng)性增塑劑可選擇以形成相對玻璃態(tài)的、剛性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，或可選擇以形成相對軟的、橡膠狀網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，但具有較高的收縮。如果熱塑性彈性體和反應(yīng)性增塑劑共混在一起，它們形成具有優(yōu)異的振動吸收性和耐沖擊性的韌性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)?！迥蜎_擊性″是指在受到外來物體的撞擊時對破裂或粉碎的耐性。根據(jù)用于該配方的無活性聚合物和反應(yīng)性增塑劑的性質(zhì)，最終的固化材料可以比起始無活性聚合物更堅硬或更易延展。具有突出韌性的復(fù)合體制品可通過使用一種本身沿著聚合物鏈包含可聚合基團(tuán)的熱塑性彈性體，如SBS三嵌段共聚物而制造出。
另外，在需要相容性體系時，可以鑄塑透明物體?！逑嗳菪浴迨侵钙渲袩o活性聚合物被反應(yīng)性增塑劑溶劑化的熱力學(xué)狀態(tài)。因此，具有結(jié)構(gòu)類似性的分子鏈段會促進(jìn)相互溶解。聚合物上的芳族部分一般溶解在芳族增塑劑中，反之亦然。在選擇與給定無活性聚合物混合的反應(yīng)性增塑劑時也要考慮親水性和憎水性。即使在室溫下僅觀察到部分相容性，該混合物通常在稍高的溫度下變得均勻；即，許多體系在稍高溫度下變得透明。這些溫度可稍高于環(huán)境溫度或可擴(kuò)大至100℃附近。在這些情況下，反應(yīng)性組分可在高溫下迅速固化以在該體系冷卻之前“固定”該相容形態(tài)。因此，材料和處理方案都可用于生產(chǎn)光學(xué)透明的部件。光學(xué)透明的且尺寸精確的部件具有寬的潛在應(yīng)用范圍。聚碳酸酯和熱塑性彈性體都可通過與合適的反應(yīng)性增塑劑包裝混合而用于產(chǎn)生有用的配方。利用本文所述的工藝變革，可以開發(fā)出功能強(qiáng)大的新的材料體系。
用于開發(fā)光學(xué)透明和高耐沖擊性材料的一種優(yōu)選的配方使用環(huán)-烯烴聚合物和/或環(huán)烯烴共聚物(聚烯烴)如環(huán)烯烴Zeonor(來自ZeonChemicals)作為無活性聚合物?；谝环N或多種Zeonor級(1020R，1060R，1420R，1600，等)的配方具有優(yōu)異的光學(xué)性能，耐沖擊性，熱穩(wěn)定性，良好的硬度，低吸水性，和低密度(約1.01g/cc，對于純的聚合物)。
用于開發(fā)光學(xué)透明和高耐沖擊性材料的另一優(yōu)選的配方使用包含最高約75％苯乙烯的富含苯乙烯的SBS三嵌段共聚物。這些SBS共聚物可由Shell Chemicals(Kraton)，Phillips Chemical Co.(K-樹脂)，BASF(Styrolux)，F(xiàn)ina Chemicals(Finaclear)，和AsahiChemical(Asaflex)購得。除了高耐沖擊性和良好的光學(xué)透明性，這些富含苯乙烯的共聚物所得到的材料體系優(yōu)選具有其它的理想性能如高折射指數(shù)(即，指數(shù)折射大于1.499)和低密度。如果混合物折射指數(shù)是特別重要的考慮因素，高折射指數(shù)聚合物可用作一種或多種無活性聚合物組分。這些聚合物的例子包括聚碳酸酯和鹵化聚碳酸酯；聚苯乙烯和鹵化聚苯乙烯；聚苯乙烯-聚丁二烯嵌段共聚物及其氫化和鹵化變型(所有都可以是線性，支化，星形的，或非對稱支化或星形的)；聚苯乙烯-聚異戊二烯嵌段共聚物及其氫化和鹵化變型(包括線性，支化，星形的，和非對稱的支化和星形的變型)；聚((甲基)丙烯酸五溴苯基酯)；聚乙烯基咔唑；聚乙烯基萘；聚乙烯基聯(lián)苯；聚(甲基)丙烯酸萘基酯；聚乙烯基噻吩；聚砜；聚亞苯基硫；脲-，苯酚-，或萘基-甲醛樹脂；聚乙烯基苯酚；氯化或溴化聚苯乙烯；聚(苯基α-或β-溴丙烯酸酯)；聚偏二氯乙烯或聚偏二溴乙烯；和類似物。一般來說，增加芳族含量，硫含量，和/或鹵素含量(尤其溴)是本領(lǐng)域熟知的用于增加材料的折射指數(shù)的有效方式。這些性能對于眼科鏡片是特別優(yōu)選的，因為它能夠生產(chǎn)超薄的、輕質(zhì)眼鏡鏡片，這對于低輪廓外觀和戴用者的舒適性是理想的。
另外，彈性體，熱固性塑料(如，環(huán)氧，蜜胺，丙烯酸酯環(huán)氧，丙烯酸酯氨基甲酸乙酯，等，在其未固化狀態(tài)下)，和其它的非熱塑性聚合物組合物可在實施本發(fā)明的過程中理想地使用。
這些材料的混合物也可有利地用于產(chǎn)生具有理想性能的尺寸穩(wěn)定的部件。例如，沖擊改性劑可混入各種熱塑性塑料或熱塑性彈性體中以提高這些材料體系的沖擊強(qiáng)度。在這些情況下，反應(yīng)性增塑劑的存在有助于通過降低所要共混的聚合物的軟化溫度進(jìn)行共混。這在溫度敏感性材料與高Tg聚合物共混時特別有利。如果需要光學(xué)透明的材料，混合物組分可選擇具有相同的折射指數(shù)(均折射)以減少光散射。如果不能得到均折射的組分，反應(yīng)性增塑劑也可幫助將兩種不相容聚合物之間的域尺寸降低至光的波長以下，這樣得到光學(xué)透明的聚合物混合物，否則會不透明。
反應(yīng)性稀釋劑(增塑劑)可單獨(dú)使用，或另外可以使用混合物以幫助溶解給定的無活性聚合物。反應(yīng)性官能基團(tuán)可以是丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯，丙烯酸酐，丙烯酰胺，乙烯基，乙烯基醚，乙烯基酯，乙烯基鹵化物，乙烯基硅烷，乙烯基硅氧烷，(甲基)丙烯酸酯硅氧烷，乙烯基雜環(huán)，二烯，烯丙基和類似物?？梢钥紤]其它的不太已知的但可聚合的官能團(tuán)，如環(huán)氧(具有硬化劑)和氨基甲酸乙酯(異氰酸酯和醇之間的反應(yīng))。原則上，可以使用任何單體作為按照本發(fā)明的反應(yīng)性增塑劑，但優(yōu)選在環(huán)境溫度或稍高的溫度下以液體存在且容易在合適引發(fā)劑的存在下在聚合能源如光或熱的作用下聚合的那些。
包含丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯官能基團(tuán)的反應(yīng)性單體，低聚物，和交聯(lián)劑是熟知的且可購自Sartomer，Radcure和Henkel。類似地，乙烯基醚可購自Allied Signal。Radcure還供應(yīng)UV可固化的環(huán)脂族環(huán)氧樹脂。光引發(fā)劑如Irgacure和Darocur系列是熟知的且可購自Ciba Geigy，如同來自Sartomer的Esacure性能。熱引發(fā)劑如偶氮二異丁腈(AIBN)，過氧化苯甲酰，過氧化二枯基，氫過氧化t-丁基，和過硫酸鉀也是熟知的且可得自化學(xué)品供應(yīng)商如Aldrich。乙烯基，二烯，和烯丙基化合物可得自大量的化學(xué)品供應(yīng)商，如同二苯酮。關(guān)于引發(fā)劑的參考內(nèi)容參見例如，聚合物手冊，J.Brandrup，E.H.Immergut，eds.，3rdEd.，Wiley，New York，1989。以下使用丙烯酸酯(并在少數(shù)情況下，甲基丙烯酸酯)來說明我們的配制方案的適應(yīng)性?；谛』虼蠓肿咏Y(jié)構(gòu)(如丙烯酰胺，乙烯基醚，乙烯基，二烯，和類似物)的具有其它的反應(yīng)性基團(tuán)的類似結(jié)構(gòu)可與所公開的鑄塑供應(yīng)結(jié)合使用。
無活性聚合物-反應(yīng)性增塑劑混合物的相容性通過檢查所得材料在室溫或稍高溫度下的光學(xué)透明性而表現(xiàn)，例如以下由實施例1說明。為了說明可用于獲得該相容性的反應(yīng)性增塑劑的極大的多樣性，我們僅從成百上千的市售化合物中列舉一些。例如，單官能體包括，但不限于丙烯酸異癸基酯，丙烯酸十六烷基酯，丙烯酸硬脂基酯，丙烯酸異冰片基酯，苯甲酸乙烯基酯，丙烯酸四氫糠基酯(或甲基丙烯酸四氫糠基酯)，己內(nèi)酯丙烯酸酯，丙烯酸環(huán)己基酯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸乙基酯，丙烯酸丙基酯，和丙烯酸丁基酯，等。雙官能體包括，但不限于聚乙二醇二丙烯酸酯，聚丙二醇二丙烯酸酯，己二醇二丙烯酸酯，Photomer4200(來自Henkel)，聚丁二烯二丙烯酸酯(或二甲基丙烯酸酯)，Ebecryl 8402(來自Radcure)，雙酚A二丙烯酸酯，乙氧基化(或丙氧基化)雙酚A二丙烯酸酯。三官能和多官能體包括，但不限于三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(及其乙氧基化或丙氧基化衍生物)，季戊四醇四丙烯酸酯(和其乙氧基化或丙氧基化衍生物)，Photomer 6173(一種具有多官能度的專有丙烯酸酯低聚物，來自Henkel)，和來自Sartomer的全體脂族和芳族丙烯酸酯低聚物(SR系列)，Radcure(Ebecryl系列)，和Henkel(Photomer系列)。
如果需要高折射指數(shù)材料，反應(yīng)性增塑劑可因此選擇具有高折射指數(shù)。除了上述的那些，這些反應(yīng)性增塑劑的例子包括溴化或氯化苯基(甲基)丙烯酸酯(如，五溴甲基丙烯酸酯，三溴丙烯酸酯，等)，溴化或氯化萘基或聯(lián)苯(甲基)丙烯酸酯，溴化或氯化苯乙烯，三溴新戊基(甲基)丙烯酸酯，乙烯基亞萘基，乙烯基聯(lián)苯，乙烯基苯酚，乙烯基咔唑，溴乙烯或氯乙烯，偏二溴乙烯或偏二氯乙烯，(甲基)丙烯酸溴乙基酯，溴苯基異氰酸酯，等以下實施例用于說明本發(fā)明的實施，因此無意于以任何方式確定或限定本發(fā)明的范圍。
以下的實施例1-8設(shè)計用于找到在聚合反應(yīng)之前具有熱力學(xué)相容性的材料對。實施例9-11給出了在光固化時仍保持透明的體系，并進(jìn)一步給出具有高折射指數(shù)的材料體系。三、四、和多組分混合物可根據(jù)由二元實驗獲得的知識進(jìn)行配制。一般，小分子的稀釋劑具有較高的收縮程度。但它們也通常是較好的增塑劑。相反，低聚物增塑劑收縮較少，但它們也具有較小的溶劑化力和較小的粘度下降作用。因此，可以制備反應(yīng)性增塑劑的混合物以得到優(yōu)化的相容性、加工、和收縮性能。實施例12-17提供可按照本發(fā)明制成的示例性復(fù)合體鏡片。
實施例1.實驗程序?qū)o活性聚合物加入預(yù)填充有少量的預(yù)期反應(yīng)性增塑劑的小瓶中。在攪拌下輕微加熱以勻化該混合物。視覺觀察所得半固體狀物質(zhì)并記錄在各種溫度下的光學(xué)透明性。完全透明表示組分混溶。微弱的霧表示部分混溶，而不透明等同于不相容性(因為相分離而光散射)。這樣研究了許多對無活性聚合物-反應(yīng)性增塑劑。
實施例2-8記錄了按照該步驟的對體系相容性和部分相容性的幾個發(fā)現(xiàn)。
實施例2.Kraton-基體系以下聚合物使用實施例1所述的程序進(jìn)行研究。附帶的表匯總了聚合物特征。
表1

S＝苯乙烯，EB＝乙烯丁烯，B＝丁二烯，I＝異戊二烯己烷二醇二丙烯酸酯很好地溶劑化所有的Kraton樣品，只是G 1650具有部分混溶性。Photomer 4200在高溫下溶劑化D1102，D1107，D4141，D4240p，和G1657。Photomer 4200(低聚物二丙烯酸酯)部分溶劑化G1652。聚丁二烯二甲基丙烯酸酯(Sartomer CN301)在高溫下部分溶劑化D1116，D1102，和D4141。Ebecryl 8402溶劑化G1657。丙烯酸異癸基酯與所有的以上Kratons相容。丙烯酸十六烷基酯，丙烯酸月桂基酯，和丙烯酸硬脂基酯在高溫下溶劑化Kraton。
溶劑化Kraton的其它單體包括丙烯酸丁基酯，丙烯酸異辛基酯，丙烯酸異冰片基酯，丙烯酸芐基酯，丙烯酸四氫糠基酯，和乙烯基苯甲酸酯。一般來說，脂族丙烯酸酯很好地溶劑化橡膠狀Kraton。乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯(平均分子量424)僅輕微地溶劑化KratonD4240p，D1107，D4141，和D1102。
實施例3.富含苯乙烯的SBS體系Kraton D1401 P是一種富含苯乙烯的線性SBS三嵌段共聚物。能夠溶劑化Kraton D1401P的反應(yīng)性增塑劑包括苯甲酸乙烯基酯；丙烯酸四氫糠基酯；(甲基)丙烯酸芐基酯；(甲基)丙烯酸異冰片基酯；丙烯酸丁基酯；丙烯酸辛基酯；丙烯酸異癸基酯；丁二醇二丙烯酸酯；己二醇二丙烯酸酯；乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯；和三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。含硫單體如苯基硫代乙基丙烯酸酯和其它物質(zhì)也很好地溶劑化SBS-基聚合物。含硫單體的一個優(yōu)點在于，它們的加入能夠增加固化樹脂的Abbe數(shù)。
為了得到包含富含苯乙烯的SBS三嵌段共聚物的熱力學(xué)相容體系，Kraton D1401 P可替代為其它的SBS共聚物如購自PhillipsChemical Company(K-樹脂)，BASF(Styrolux)，F(xiàn)ina Chemicals(Finaclear)，和Asahi Chemical(Asaflex)的那些。
實施例4.PMMA-基體系該研究針對分子量25，000的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)樣品進(jìn)行。已發(fā)現(xiàn)許多反應(yīng)性增塑劑與PMMA相容。這些物質(zhì)是Photomer4200；Photomer 6173；許多烷氧基化多官能丙烯酸酯酯，如丙氧基化甘油三丙烯酸酯；氨基甲酸乙酯丙烯酸酯，如Ebecryl 8402(脂族)和Ebecryl 4827，4849和6700(芳族)；丙烯酸四氫糠基酯；丙烯酸芐基酯；丙烯酸丁基酯；丁二醇二丙烯酸酯；己二醇二丙烯酸酯；丙烯酸辛基癸基酯；丙烯酸異冰片基酯；和乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯。
實施例5.聚苯乙烯-基體系能夠溶劑化聚苯乙烯的丙烯酸酯增塑劑包括Photomer 4200，丙烯酸四氫糠基酯，丙烯酸異癸基酯。雙酚A二丙烯酸酯，丙烯酸十六烷基酯，和丙烯酸硬脂基酯在高溫(例如約100℃)下具有相容性。
實施例6.聚碳酸酯-基體系雙酚A二丙烯酸酯，烷氧基化雙酚A二丙烯酸酯，環(huán)脂族環(huán)氧樹脂，N-乙烯基-2-吡咯烷酮，和四丙烯酸氫糠基酯以及其它物質(zhì)已發(fā)現(xiàn)可用于聚碳酸酯在高溫下的溶劑化。幾種芳族氨基甲酸乙酯丙烯酸酯可與以上化合物混合以促進(jìn)各成分的相容性。
實施例7.ARTON-基體系溶劑化ARTON FX4727T1(JSR Corporation)的反應(yīng)性增塑劑是丙烯酸芐基酯；丙烯酸異冰片基酯；甲基丙烯酸異冰片基酯；丙烯酸丁基酯；丙烯酸辛基酯；丙烯酸異辛基酯；丙烯酸異癸基酯；丙烯酸月桂基酯；丙烯酸二十二烷基酯。脂族丙烯酸酯非常好地溶劑化ARTON。
實施例8.ZEONEX-基體系丙烯酸辛基癸基酯，丙烯酸丁基酯，和丙烯酸異辛基酯溶劑化Zeonex 480R(Nippon Zeon Co.，Ltd)。(甲基)丙烯酸異冰片基酯溶劑化Zeonex 480R和E48R，和Zeonor 1420R，1020R和1600R。丙烯酸月桂基酯和丙烯酸二十二烷基酯在高溫下溶劑化ZEONEx 480R和E48R?？杉尤雴误w混合物的其它的多官能丙烯酸酯包括己二醇二丙烯酸酯，十二烷二醇二甲基丙烯酸酯，和三環(huán)[5.2.1.0(2，6)]癸烷二甲醇二丙烯酸酯。
實施例9.透明光固化體系包含無活性聚合物，反應(yīng)性增塑劑，和光引發(fā)劑的混合物通過實施例1所述的程序進(jìn)行混合。反應(yīng)性增塑劑的量通常是3％-25％且光引發(fā)劑是1％-5％重量。光引發(fā)劑的例子包括來自Sartomer的EsacureKT046和來自Ciba Geigy的Irgacure 184。
將所得半固體組合物稍微加熱(低于或等于約100℃)，在平整的玻璃板之間壓制，然后用UV光進(jìn)行泛曝光。觀察到快速聚合反應(yīng)，得到透明的和固體狀材料。
透明光固化體系的例子包括實施例3提及的Kraton D1401 P-基體系；實施例4提及的PMMA-基體系；實施例7提及的ARTON-基體系。KratonD1401P-基體系也具有異常的耐沖擊性。
實施例10.具有高折射指數(shù)的透明光固化體系將包含無活性聚合物，反應(yīng)性增塑劑，和光引發(fā)劑的混合物按照實施例1所述的程序進(jìn)行混合，并按照實施例9所述進(jìn)一步處理。無活性聚合物是Kraton D1401 P和反應(yīng)性增塑劑是芐基丙烯酸酯，混合比(重量)為88/12。將Irgacure 184以基于體系總重的2wt％加入該混合物。通過U固化，制成厚度2.4毫米的平整樣品，它在波長700nm下具有88％的透光率。固化樣品在室溫下在鈉D線上的折射指數(shù)是1.578。
實施例11.采用等待期和壓塑的透明體系將苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，K-樹脂KR03-NW(Chevron-Phillips Chemical Company，Bartlesville，Oklahoma)與苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物NAS-21(Nova Chemicals，Chesapeake，Virginia)以重量比30∶70進(jìn)行物理混合。聚合物和單體混合物以重量比80∶20加入小瓶。單體混合物由甲基丙烯酸芐基酯(″BMA″)和乙氧基化雙酚A二甲基丙烯酸酯(1度的乙氧基化)的9∶1共混組成。將加蓋的小瓶放在70℃的對流爐中一周，然后將引發(fā)劑(Darocur1173，來自Ciba Geigy)以0.5wt％(基于該體系的總重)加入該混合物，并在使用設(shè)定為約150℃的熱板進(jìn)行加熱和手工混合的同時溶解到該體系中。
為了將樣品模塑成無缺陷的圓盤形狀，將約5克的半固體混合物放在墊圈(墊圈類型AS568A，#222，來自McMaster-Carr)的中間，該墊圈放置在來自Carver，Inc.的壓塑模具(目錄No.2091.2)的一個面上。關(guān)閉該模具并轉(zhuǎn)移到具有約270°F的受熱工作臺的液壓壓機(jī)中。隨后將約7噸力施用到該工作臺上10分鐘。壓塑之后，使用工藝水將工作臺迅速冷卻至環(huán)境溫度。拆開壓塑模具并取出尺寸為約2mm厚和55mm直徑的無氣泡的圓盤。將圓盤隨后放在受熱石英板之間，隨后稍微加壓，使半固體圓盤仿形該石英板的表面。將組件隨后放在90℃的熱板上，并將UV光定位在石英板的正上方以固化該半固體圓盤。UV光源是具有泛光燈泡的Blak-Ray B 100AP型長波紫外燈(UVP，Upland，California)。在約10分鐘固化之后，將樣品和板從熱板上取出并冷卻至室溫。將樣品隨后從板上取出，得到具有良好的透光性和shore D硬度測量值為83-84的圓盤狀固化樹脂。
實施例12.用于復(fù)合體鏡片的半固體預(yù)成型品將約0.36g BMA和0.04g乙氧基化雙酚A二甲基丙烯酸酯(″二ADMA″-SR348，來自Sartomer)在小瓶中混合。將1.6克的K-樹脂KR03-NW和NAS-21的30∶70共混物加入小瓶，并將該混合物攪拌使得所有的聚合物顆粒覆蓋有反應(yīng)性增塑劑。小瓶中的最終組成為80wt％聚合物和20wt％反應(yīng)性增塑劑。如此制備出許多小瓶，加蓋，然后放在70℃爐中并放置幾天至一周，使得增塑劑將聚合物溶劑化。
在此過程之后，將混合物從小瓶中取出并通過在150℃熱板上用刮刀進(jìn)行混合而勻化。加入約1wt％的光引發(fā)劑Darocur 1173(CibaGeigy)并混入該半固體體系。
將按照上述方式混合的約18g材料轉(zhuǎn)移到放置在不銹鋼瓦(150mm×150mm)上的Teflon片材(100mm×100mm)上。將3英寸內(nèi)徑、毫米厚的鋼片放在圓盤周圍，其內(nèi)部是2.25″內(nèi)徑、3/16″厚的Buna-No-環(huán)。樣品隨后通過在其上放置另一Teflon片材，隨后放置另一不銹鋼瓦而夾住。所有這些部件得自McMaster-Carr Supply Company。鋼瓦隨后放在配有設(shè)定為240°F的受熱工作臺的Carver液壓壓機(jī)(型號#3912)中。將5000磅力施加到樣品上10分鐘，然后通過在工作臺的冷卻通道中流過水而冷卻至60°F。釋放壓力，并從瓦中取出半固體聚合物圓盤，其尺寸為約70mm直徑和5mm厚。
實施例13.由半成品聚碳酸酯鏡片基材和前半固體上部結(jié)構(gòu)層形成的多焦點復(fù)合體鏡片將來自實施例12的圓盤狀預(yù)成型品用作上部結(jié)構(gòu)。將在前表面上具有基礎(chǔ)曲度6.25的半成品聚碳酸酯鏡片用作基材。將半成品聚碳酸酯鏡片在5％KOH中浸漬過夜，這樣處理該表面上的抗刮擦脫層以促進(jìn)上部結(jié)構(gòu)層的粘附。將具有基礎(chǔ)曲度6.25和雙焦點添加小囊的玻璃模具用作復(fù)合體鏡片的前表面的模具。為了有助于脫模，該玻璃模具用Relisse 2520(Nanofilm，Ltd.，Valley View，Ohio)按照制造商的規(guī)程進(jìn)行處理。將預(yù)成型品放在前鏡片模具和聚碳酸酯半成品鏡片之間。該前鏡片模具/預(yù)成型品/聚碳酸酯鏡片夾層隨后放在配有設(shè)定為210°F的溫控上和底工作臺的Carver液壓壓機(jī)中。在預(yù)成型品因為工作臺所提供的熱而軟化時，稍微施加壓力(不大于1磅力)。通過壓塑，半固體預(yù)成型品填充在模具表面和聚碳酸酯基材之間的包括雙焦點小囊區(qū)域的腔中，由中心徑向流向邊緣。沒有觀察到缺陷。所得半固體上部結(jié)構(gòu)層在雙焦小囊之外的區(qū)域中是約1mm厚。
基材-上部結(jié)構(gòu)-模具夾層隨后從模具中取出，放在設(shè)定為約90℃的熱板上，然后用發(fā)射通過鏡片模具的紫外光進(jìn)行固化。UV光源是具有泛光燈泡的Blak-Ray B 100AP型長波紫外燈(來自UVP，Upland，California)。固化持續(xù)約10分鐘，在此過程中，半固體上部結(jié)構(gòu)硬化并與聚碳酸酯基材熔合，形成復(fù)合體鏡片結(jié)構(gòu)，隨后冷卻至室溫。該聚碳酸酯毛坯/固化樹脂夾層隨后從前鏡片模具中分離，得到由粘附到半成品聚碳酸酯鏡片基材上的以前半固體上部結(jié)構(gòu)組成的復(fù)合體鏡片。
該復(fù)合體鏡片的邊緣沒有任何在兩層之間脫層的跡象。將該復(fù)合體鏡片另外交替地在95℃水浴中浸漬5分鐘和在約0℃的水浴中浸漬5分鐘，都沒有脫層的跡象。
實施例14.由成品聚碳酸酯鏡片基材和前半固體上部結(jié)構(gòu)層形成的光致變色復(fù)合體鏡片將光致變色染料(如，″Thunderstorm Purple″，來自JamesRobinson)在反應(yīng)性增塑劑甲基丙烯酸異冰片基酯(″IBMA″-SR423A，Sartomer)中以1wt％濃度溶劑化。所得染料溶液隨后過濾去除所有的大顆粒。
將約0.1g染料溶液加入已包含0.1g IBMA和0.2克乙氧基化雙酚A二甲基丙烯酸酯(二ADMA-SR348，Sartomer)作為附加反應(yīng)性增塑劑的閃爍小瓶中，并將染料在整個混合物中攪拌分散。將1.6克K-樹脂KR03-NW加入小瓶，并將該混合物攪拌使得所有的聚合物顆粒覆蓋有反應(yīng)性增塑劑。小瓶中的最終組成為80wt％聚合物，20wt％反應(yīng)性增塑劑，其中染料的存在量為總重的0.05wt％。約8克的材料隨后按照實施例12的步驟進(jìn)行處理，形成包含光致變色染料且尺寸為約70mm在直徑和2mm厚的半固體預(yù)成型品。
該預(yù)成型品隨后按照實施例13所述進(jìn)行處理，只是使用平面，成品聚碳酸酯單個視力鏡片作為背基材。聚碳酸酯基材是約1mm厚，具有6.00的基礎(chǔ)曲度，且任何表面上都沒有用抗刮擦脫層進(jìn)行處理，并因此沒有采用KOH處理。另外，使用具有基礎(chǔ)曲度約6.25的球形前鏡片模具以在模塑過程中形成半固體預(yù)成型品的外表面。所得復(fù)合體鏡片由粘附到成品聚碳酸酯鏡片基材上的以前半固體的、含光致變色染料的上部結(jié)構(gòu)(約1mm厚)組成，所述復(fù)合體鏡片的厚度為約2mm。
樣品可在熱和冷水浴之間移動并可在鑲邊時沒有任何在上部結(jié)構(gòu)和基材層之間脫層的跡象。暴露于日光，產(chǎn)生加深鏡片的光致變色響應(yīng)，而在離開直接日光時，光致變色響應(yīng)反轉(zhuǎn)。
實施例15.由半成品聚碳酸酯鏡片基材和前半固體上部結(jié)構(gòu)層形成的光致變色復(fù)合體鏡片按照實施例14的步驟，只是使用抗刮擦涂布的聚碳酸酯半成品鏡片作為基材。基材按照實施例13用KOH進(jìn)行處理。所得復(fù)合體鏡片包括粘結(jié)到聚碳酸酯半成品鏡片上的約1mm厚的光致變色上部結(jié)構(gòu)層。該復(fù)合體同樣具有良好的粘附性能，以及在日光下的可逆光致變色響應(yīng)。
實施例16.由半成品CR-39鏡片基材和前半固體上部結(jié)構(gòu)層形成的光致變色復(fù)合體鏡片。
按照實施例14的步驟，只是使用未涂布的CR-39半成品鏡片作為基材?；臎]有用KOH處理。所得復(fù)合體鏡片包括粘結(jié)到CR-39半成品鏡片上的約1mm厚的光致變色上部結(jié)構(gòu)層。該復(fù)合體同樣具有良好的粘附性能，以及在日光下的可逆光致變色響應(yīng)。
實施例17.由兩個聚碳酸酯基材和中心半固體層形成的復(fù)合體鏡片半固體組合物通過將Kraton D4240P和四氫糠醛丙烯酸酯以比率4∶1進(jìn)行混合而形成。UV引發(fā)劑Irgacure 184以2wt％加入。所得的第一或前聚碳酸酯基材具有在前和背表面上的平面，基礎(chǔ)4.5曲度，和模塑到前表面中的+2雙焦小囊。另外得到第二或背聚碳酸酯基材，它具有在前和背表面上的基礎(chǔ)曲度6.5(對于-2屈光度校正，相對鏡片模具的表面)和預(yù)定的1/2屈光度圓柱體，得到環(huán)形背表面。將聚碳酸酯基材旋轉(zhuǎn)，使環(huán)形背表面與雙焦小囊排成一行，得到0度的圓柱體角。將半固體組合物放在前聚碳酸酯基材的凹面上的中心附近，然后將這兩個基材壓縮在一起，通過由中心流向基材的邊緣而使得半固體填充在它們之間的腔中。紫外光隨后發(fā)射通過前和背基材以固化半固體材料。所得復(fù)合體鏡片由前和背聚碳酸酯基材組成，其中固化樹脂在兩者之間將兩個基材粘結(jié)在一起。該鏡片具有形成到前表面中的雙焦小囊和用于散光校正的排成一行的環(huán)形背表面。注意通過簡單地在壓縮半固體材料之前將背基材相對前基材進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，圓柱體排列可容易調(diào)節(jié)以形成具有其它所需旋轉(zhuǎn)度的鏡片。所得鏡片也是特別耐沖擊性的。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合體制品，包括至少一種基材；和至少一層粘結(jié)到基材上的固化樹脂，所述固化樹脂包含在無活性聚合物內(nèi)的反應(yīng)性增塑劑的一種半互穿的聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
2.一種復(fù)合體制品，包含至少一種基材；和至少一層粘結(jié)到基材上的固化樹脂，所述固化樹脂包含聚合的反應(yīng)性增塑劑和無活性聚合物的聚合物共混物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的復(fù)合體制品，其中反應(yīng)性增塑劑進(jìn)一步交聯(lián)到無活性聚合物上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3的復(fù)合體制品，其中無活性聚合物選自熱塑性塑料，熱固性塑料，熱塑性彈性體，和高性能工程熱塑性塑料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3或4的復(fù)合體制品，其中基材和固化樹脂形成整體的單獨(dú)體。
6.根據(jù)任何權(quán)利要求1-5的復(fù)合體制品，其中固化樹脂在固化之前是半固體。
7.根據(jù)任何權(quán)利要求1-6的復(fù)合體制品，其中固化樹脂具有低固化收縮率。
8.根據(jù)任何權(quán)利要求1-6的復(fù)合體制品，其中固化樹脂的折射指數(shù)在基材折射指數(shù)的約0.05單位之內(nèi)。
9.根據(jù)任何權(quán)利要求1-8的復(fù)合體制品，它是光學(xué)鏡片。
10.根據(jù)任何權(quán)利要求1-8的復(fù)合體制品，它是眼科鏡片。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10的復(fù)合體鏡片，其中基材選自光學(xué)質(zhì)量玻璃，光致變色玻璃，碳酸二烯丙基酯，鹵化芳族聚碳酸酯，非鹵化芳族聚碳酸酯，聚對苯二甲酸乙二醇酯，聚對苯二甲酸丁二醇酯，聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，聚苯乙烯-丁二烯共聚物，聚苯乙烯-異戊二烯共聚物，聚環(huán)己基乙烯，聚環(huán)己基乙烯-丁二烯共聚物，無定形聚烯烴，聚烯烴共聚物，和聚氨酯。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或10的復(fù)合體鏡片，其中基材是雙酚A的聚碳酸酯。
13.根據(jù)權(quán)利要求9，10，11或12的復(fù)合體鏡片，它包括粘結(jié)到背基材上的固化樹脂前層。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的復(fù)合體鏡片，其中基材具有環(huán)形背表面，和固化樹脂層具有多焦點前表面。
15.根據(jù)權(quán)利要求9，10，11或12的復(fù)合體鏡片，它包括粘結(jié)到固化樹脂背層上的前基材。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的復(fù)合體鏡片，其中基材具有多焦點前表面，和固化樹脂層具有環(huán)形背表面。
17.根據(jù)權(quán)利要求9，10，11或12的復(fù)合體鏡片，它包括固化樹脂前層，中基材，和固化樹脂背層。
18.根據(jù)權(quán)利要求9或10的復(fù)合體鏡片，它包括固化樹脂前層，中基材，和固化樹脂背層，且其中基材是偏振膜。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18的復(fù)合體鏡片，其中固化樹脂前層具有多焦點前表面，和固化樹脂背層具有環(huán)形背表面。
20.根據(jù)任何權(quán)利要求13-19的復(fù)合體鏡片，其中至少一固化樹脂層進(jìn)一步包括耐刮擦性表面。
21.根據(jù)權(quán)利要求9或10的復(fù)合體鏡片，它包括前基材，固化樹脂中層，和背基材。
22.根據(jù)權(quán)利要求9或10的復(fù)合體鏡片，它是引入散光校正作用的多焦點鏡片。
23.根據(jù)任何權(quán)利要求9-22的復(fù)合體鏡片，其中固化樹脂進(jìn)一步包含光致變色染料或顏料。
24.根據(jù)任何權(quán)利要求9-22的復(fù)合體鏡片，它是多色鏡片。
25.根據(jù)權(quán)利要求9或10的復(fù)合體鏡片，它進(jìn)一步在固化樹脂層的表面上包含表面改性材料，其中所述表面改性材料的組成不同于固化樹脂的組成且其中所述表面和固化樹脂是整體的單獨(dú)體。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的復(fù)合體鏡片，其中表面材料選自能產(chǎn)生耐刮擦性的材料，染料，顏料，低折射指數(shù)單體，抗靜電單體，和多官能添加劑。
27.根據(jù)權(quán)利要求9或10的復(fù)合體鏡片，它進(jìn)一步包含在至少部分的固化樹脂和基材之間的半導(dǎo)體材料。
28.根據(jù)權(quán)利要求9或10的復(fù)合體鏡片，其中固化樹脂進(jìn)一步包含液體結(jié)晶聚合物。
29.根據(jù)任何權(quán)利要求1-8的復(fù)合體制品，它是一種電子顯示設(shè)備，其中固化樹脂覆蓋該設(shè)備的活性表面且其中固化樹脂的表面被模塑成所需幾何以控制該設(shè)備的光接收或釋放。
30.一種用于制備復(fù)合體制品的方法，包括步驟a)得到基材；b)將半固體可聚合材料與基材的至少一個前或背表面接觸，所述半固體可聚合材料包含反應(yīng)性增塑劑，引發(fā)劑和，視需要，無活性聚合物，得到半固體/基材夾層；c)在視需要加熱半固體可聚合材料的同時將半固體/基材夾層在模具組件中壓縮，且其中接觸半固體可聚合材料的模具那部分具有所需表面幾何；和d)將半固體/基材夾層暴露于聚合能源以固化半固體材料，將基材和半固體材料粘結(jié)在一起，并硬化該半固體材料。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中半固體可聚合材料是預(yù)成型品。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中半固體可聚合材料預(yù)成型品的形狀使得，在任何凸面表面上的曲率半徑比在模具或基材上的相應(yīng)凹面表面更陡，并進(jìn)一步在任何凹面或平整的表面上具有與模具或基材上的相應(yīng)凸面或平整表面相比不太陡的曲率半徑；且其中，在步驟b)中，將半固體可聚合材料與基材在基材的中心附近接觸放置，這樣在視需要加熱的同時壓縮該半固體/基材夾層，使半固體可聚合材料徑向外流。
33.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中半固體可聚合材料預(yù)成型品的形狀具有沿著至少一個軸的大致無限的曲率半徑；且其中，在步驟b)中，將半固體可聚合材料與基材接觸放置以壓縮該半固體/基材夾層，同時視需要使半固體可聚合材料填充在模具腔中而不裹入氣泡或空隙。
34.根據(jù)權(quán)利要求30或31的方法，它進(jìn)一步包括在暴露于聚合能源之前將半固體可聚合材料暴露于表面改性組合物的步驟。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的方法，其中表面改性組合物包含耐刮擦性前體配方。
36.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，它進(jìn)一步包括在半固體/基材夾層成型之后和在暴露于聚合能源之前在預(yù)定溫度下提供一個等待期的步驟。
37.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，它進(jìn)一步包括在將半固體材料施用和壓縮到基材上之前將半導(dǎo)體材料放在半固體材料內(nèi)或半固體材料和基材之間的步驟。
38.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中半固體材料進(jìn)一步包含液體結(jié)晶聚合物。
39.一種用于制備復(fù)合體鏡片的方法，包括步驟a)得到前基材鏡片和背基材鏡片；b)將半固體可聚合材料放在前和背基材鏡片之間，所述半固體可聚合材料包含反應(yīng)性增塑劑，引發(fā)劑和，視需要，無活性聚合物，以形成在鏡片之間具有一層半固體可聚合材料的基材鏡片夾層；c)將夾層的前和背基材鏡片壓縮在一起，同時視需要加熱半固體可聚合材料；和d)將夾層暴露于聚合能源以固化半固體材料，將兩個基材鏡片粘結(jié)在一起。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的方法，其中半固體可聚合材料是預(yù)成型品。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中半固體可聚合材料預(yù)成型品的形狀使得，在任何凸面表面上的曲率半徑比在模具或基材上的相應(yīng)凹面表面更陡，并進(jìn)一步在任何凹面或平整的表面上具有與模具或基材上的相應(yīng)凸面或平整表面相比不太陡的曲率半徑；且其中，在步驟b)中，將半固體可聚合材料與基材在基材的中心附近接觸放置，這樣在視需要加熱的同時壓縮該半固體/基材夾層，使半固體可聚合材料徑向外流。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中半固體可聚合材料預(yù)成型品的形狀具有沿著至少一個軸的大致無限的曲率半徑；且其中，在步驟b)中，將半固體可聚合材料與基材接觸放置以壓縮該半固體/基材夾層，同時視需要使半固體可聚合材料填充在模具腔中而不裹入氣泡或空隙。
42.一種用于制備改進(jìn)的電子顯示設(shè)備的方法，包括步驟a)得到電子顯示設(shè)備；b)將半固體可聚合材料放在電子顯示設(shè)備的所有或部分的活性表面上，所述半固體可聚合材料包含反應(yīng)性增塑劑，引發(fā)劑和，視需要，無活性聚合物；c)將半固體材料在電子顯示設(shè)備和具有所需表面幾何的模具之間壓縮，同時視需要加熱半固體可聚合材料；和d)將半固體材料暴露于聚合能源以固化半固體材料并將電子顯示設(shè)備和半固體材料粘結(jié)在一起，得到改進(jìn)的電子顯示設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備包括光學(xué)鏡片的復(fù)合體制品的方法，包括步驟得到基材；將半固體可聚合組合物與基材的至少一個前或背表面接觸；在兩個半模具之間壓縮或加熱所得的半固體/基材夾層，其中接觸半固體可聚合組合物的模具具有所需的表面幾何；然后將半固體/基材夾層暴露于聚合能源。所得復(fù)合體制品具有基材的所需特征，但也由于半固體模塑工藝而容易制造。另外，本發(fā)明包括一種復(fù)合體制品，包括基材部分和至少一層粘結(jié)到基材部分上的固化樹脂，所述固化樹脂包含在無活性聚合物內(nèi)的反應(yīng)性增塑劑的一種半互穿的聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在一個實施方案中，反應(yīng)性增塑劑聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)一步加料到無活性聚合物上。該復(fù)合體制品具有尺寸穩(wěn)定性和高逼真度的內(nèi)模具腔復(fù)制。
文檔編號G02B1/04GK1416532SQ01806210
公開日2003年5月7日 申請日期2001年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月16日
發(fā)明者D·S·索尼, M·R·休斯敦 申請人:Zms有限責(zé)任公司