CN1950728A - 偏极化的抗磨损的光学制品及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及偏极化的抗磨损制品，包括：a)涂布于衬底的偏极化层，所述偏极化层包括含有至少一种双色染料的定向液晶聚合物层(LCP)，所述液晶层被涂覆到光定向层上，以及b)涂布到所述衬底上的该偏极化层上的抗磨损涂料。本发明还涉及制备所述制品的方法，以及所述制品用于制作光学玻璃或透镜的用途。

Description

偏极化的抗磨损的光学制品及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种偏极化的(polarized)抗磨损制品及将偏极化的抗磨损涂料形成在适宜的衬底，如无机或有机玻璃上的方法。
背景技术
在现有技术中已有将抗磨损涂料涂布于衬底的记载。如美国专利US 4,211,823或EP 0 614 957公开了包含水解硅烷和铝化合物的抗磨损涂料组合物，以及抗磨损和抗冲击的涂覆制品。US 5,316,791、US 6,503,631和US 6,489,028公开了组合的双层抗冲击和抗磨损体系，分别包含固化聚氨酯或聚(甲基)丙烯酸胶乳或含丁二烯单元乳胶的底涂层，如前面所述抗磨损涂层涂布到该底涂层。所述乳胶还可以是如EP 1 161 512或FR 2811 322中记载的对光反应变色的乳胶。这种乳胶可以改善被涂布制品的抗冲击性，也可以赋予制品光反应变色性能。
众所周知，偏极化的眼镜还具有消除因雪、海平面、湿的路面等的反光产生的眩光和保护眼睛本身的性能。US 5,602,661公开了一种光学组件，包括光可定向聚合物(LPP)的定向层，其被照射的同时与偏极化的光交联，以及交联的液晶(LCP)材料单体的各向异性膜，其中该液晶分子的局部定向由定向聚合物(LPP)层的定向而引起。
通常，偏极化的层通过涂在衬底和偏极化层之间的粘合层被涂布到衬底上。粘合剂的添加在工业尺度上是耗费成本和技术要求苛刻的步骤。而且，这种技术在固化的表面很难应用，通常需要有偏极化膜的热形成步骤。
发明内容
本发明的目的在于改善现状，提供一种新一代的同时具有偏极化和具有抗磨损性的涂布制品，可以避免其衬底和偏极化层之间粘合剂的存在。而且所述涂布制品显示出高质量的光学性能，特别当所述材料是光学透镜和更具体为眼镜时更值得关注。当然，本发明所述的偏极化的抗磨损层在光学衬底上的涂布可以使光学透镜具有至少80％到6％构成的在可见光中的传输系数，该传输系数与比通常观察到的要好的对比度比率有关，而且至少高于8，优选至少高于50，更优选至少高于100。本发明还涉及光学透镜，所述透镜满足基于光传输用于对透镜进行分类的标准国际定义的所有目录(从滤波种类1到4)。
关于偏极化层，在本发明中是指一个包含定向液晶(LCP)的层和一个光定向层。
关于抗磨损涂层，在本发明中的含义是指一个抗磨损单层或由两层到四层，优选两层或三层，更优选为两层构成的一个抗磨损多层。与该抗磨涂层相关的更详细内容将在以下的说明中进行定义。
关于衬底，在本发明中的含义是指所有可任选地涂布有带色彩的涂层、光反应变色涂层、保护涂层(比如抗溶剂降解)或抗磨损涂层的无机或有机玻璃。此最后涂层优选在衬底是基于聚碳酸酯聚合物的有机衬底时涂布。还应了解本发明的衬底可以是所有无机或有机玻璃，其中光反应变色或带彩色功能包含在衬底本身材料中。
更明确而言，本发明涉及的偏极化和抗磨损制品包括：
a)涂布到衬底的偏极化层，所述偏极化层包括定向液晶聚合层(LCP)，该定向液晶聚合层(LCP)含有一种或多种染料和可选择的添加剂，其中至少一种染料为双色染料，所述液晶层位于光定向层上；
b)覆盖该偏极化层的抗磨损单层或多层涂层。
在本发明的优选实施方式中，该制品是眼镜。在这种情况，所述透镜的衬底可以是无机玻璃以及也可以是有机玻璃，由例如以下物质形成，聚碳酸酯、聚酰胺、聚亚胺、聚砜，聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯的共聚物，聚烯烃如聚降冰片，二甘醇二烯丙基碳酸酯的聚合物和共聚物，甲基丙烯酸的聚合物和共聚物如双酚-A-甲基丙烯酸的聚合物和共聚物，硫代甲基丙烯酸的聚合物和共聚物，氨基甲酸酯和硫代氨基甲酸酯的聚合物和共聚物，环氧聚合物和共聚物，以及表硫磺(episulfure)的聚合物和共聚物。
根据本发明的一个具体实施例，本发明的制品包括偏极化层，其包括至少一个光定向层和一个随后的交联液晶聚合物(LCP)层，该液晶聚合物层包括一种或多种染料，其中至少一种染料是双色染料，以及进一步的单层或多层抗磨损涂层。在本发明的一个优选的实施方式中，该进一步的抗磨损涂层选自单层和双层。
有利地，该偏极化层的厚度为1～20μm，优选为3～8μm。
含有光定向聚合物层和液晶聚合物层以及双色染料的偏极化层形成各向异性膜，其中，这些构成该偏极化层的涂层的定向是相互关联的。
本发明的制品包括一个抗磨损层，设置在该偏极化层上。该抗磨损涂层可以是单层或由2～4层构成的多层，优选为选自单层和双层。
根据本发明的一个优选实施方式，偏极化和抗磨损的制品包括涂布到所述制品的液晶聚合物层的一个抗磨损单层或双层，所述制品可选择地经过处理，所述处理选自化学、热、电晕和等离子处理。在本发明的一个有利的实施方式中，所述处理选自化学、热和电晕处理。在本发明的一个实施方式中，在光定向层涂布在所述衬底之前，所述处理直接应用于该制品的衬底上；在另一个实施方式中，在LCP层涂布于所述制品之后，将所述处理应用于该制品上。在本发明的更为有利的实施方式中，所述处理是热处理，该处理在液晶聚合物层(LCP)涂布之后和在抗磨损双层涂布之前应用于该制品上。在本发明的另一个有利实施方式中，所述处理是化学处理，该处理在将光定向层涂布于该衬底之前直接应用于所述制品的该衬底上。
这些处理有利于这些叠层(光定向层、LCP层和抗磨损层)良好地粘合于所述制品的衬底上。处理类型的选择可以取决于光定向层的性质和抗磨损层的性质。
适宜的抗磨单层选自溶胶-凝胶涂层和可聚合的UV涂层如可聚合的(甲基)丙烯酸或环氧(甲基)丙烯酸单体，可以选择性地包含γ(3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷)。更具体地，适宜的抗磨损单层由记载在EP0 614 957 B1、US 5,619,288和EP 1 301 560中的组合物制成，合并于此作为参考。
令人惊奇的是申请人已经确定另外涂布或覆盖到抗磨损层的衬底上，覆盖偏极化的涂层或覆盖层可以确保该偏极化层更好地粘合于衬底上。
另外，申请人观察到用于聚合和定向该偏极化涂层的光的强度和剂量对于获得满意的偏极化的抗磨损制品起到很重要的作用。满意的偏极化和抗磨损制品是指一种制品，其中偏极化的抗磨损涂层对构成所述制品的载体的衬底有良好的粘合性和良好的光学性能。最后，申请人观察到在应用叠层之前或在应用光定向层和液晶聚合物层(LCP)之后用于所述制品的处理的类型也对获得如前所定义的满意的偏极化的抗磨损制品起到重要的作用。
在本发明的一个优选实施方式中，通过涂布基于铝和硅烷水解产物、或UV可聚合单体如甲基丙烯酸、环氧、环氧(甲基)丙烯酸和其混合物的抗磨损组合物而得到适宜的抗磨损单层。这类最后的化合物由UltraOptics参考(UV-NV)而商业化。
该抗磨损单层可以是那些包含作为主要组分环氧烷氧级硅烷，如γ-环氧丙氧基三甲氧基硅烷(GLYMO)和可选择的二烷基二烷氧基硅烷，如二甲基二乙氧基硅烷(DMDES)，硅胶和催化剂，其中固化催化剂如铝的乙酰丙酮化合物或其水解产物，余下的组分主要由通常用于构成这些组合物配方的溶剂构成。
根据本发明的优选实施方式，抗磨损单层用记载在EP 0 614 957 B1的权利要求8中的组合物制备，更优选用记载在所述引用专利的实施例3中的基于铝和硅烷的水解产物的组合物。该抗磨损涂层的配方只是作为举例而无论如何不限制本发明于所述涂层的应用。
适宜的抗磨损双层包含直接与液晶聚合物层接触的第一层，该抗磨损层可以包括底涂乳胶层，该底涂乳胶层含有氨基甲酸酯基团或(甲基)丙烯酸基团或丁二烯单元，以及可以与上述抗磨损单层相同的第二层。适宜的乳胶层优选由分别记载在以下专利中的组合物制备：US 6,503,631和US 6,489,028，在此通过引用结合进本发明。还可以用记载在EP 1 161 512和FR 2 811 322中的光反应变色乳胶作为底涂乳胶。更优选，用于本发明的底涂乳胶是聚氨酯的水性分散液，特别优选商业上可以获得的水溶性聚氨酯分散液，包括W-240和W-234(BaxendenTM)。根据本发明的优选实施方式，抗磨损双层涂层包括第一层和第二层，该第一层优选为前面记载的底涂乳胶层而且优选为聚氨酯的水性分散液，该第二层为前面记载的优选抗磨损单层。根据本发明应该了解，所述的第一层直接与涂到制品衬底的偏极化层的液晶聚合物层接触。
根据本发明的一个具体实施例，在用抗磨损层涂布液晶聚合物层(LCP)之前，进行所述液晶聚合物层的处理。该处理选自化学、热、电晕和等离子处理。在优选的实施方式中该处理是化学处理。
该化学处理可以包括如下步骤：
在含有5％氢氧化钠的水性溶液的池中于50℃连续浸渍该制品；然后在水池中浸渍，接着在去离子水池中浸渍；
干燥该制品。
可选择地，当在用抗磨损层涂布液晶聚合物层之前进行化学处理时，化学处理可以包括如下步骤：
在含有5％氢氧化钠的水性溶液的池中于50℃浸渍该制品；然后在水池中浸渍，接着在去离子水池中浸渍；
在含有异丙醇的池中浸渍该制品；
干燥该制品。
热处理通常包括在50～130℃的温度下加热该制品5分钟到3小时，优选在100℃下1小时。还可以用快速固化工艺短时间加热所述制品。在这种加热步骤中，温度可以高于100℃，优选高于130℃但通常低于200℃。
电晕处理包括通过电极以常压将在衬底上施加高放电。
等离子处理与电晕类似，但是其应用于高真空或惰性气体环境。还可以用在常压下。
优选衬底是有机材料，更优选有机透镜。根据本发明的一个优选实施方式，该衬底是光学玻璃或光学透镜，其选自眼镜、护目镜、瞄准光学系统。在一个优选的实施方式中，衬底是眼镜，其可以是无焦透镜、单焦透镜、双焦透镜、三焦透镜或渐进式透镜。各种眼镜还可以是透明的眼镜、太阳变色镜或光反应变色镜。在这种情况下，涂布偏极化层和抗磨损层的衬底可以涂布提高传统性能的涂层，如抗反射涂层和顶涂层。抗反射涂层和具制备方法为公知现有技术。顶涂层通常为疏水性顶涂层，其在完成的光学制品中构成光学衬底上的最外层涂层，用于提高完成的光学制品的抗污痕性。
该层即可以用于透镜的凸面侧或凹面侧，也可以用于其两侧。但优选偏极化层用于透镜的凸面侧，以避免由于衬底的双折射导致的偏极化偏差。在本发明的一个优选实施方式中，该偏极化层旋涂到透镜的凸面侧，而抗磨损涂层浸涂到凸面和凹面侧。
本发明还涉及制作偏极化的和抗磨损制品的方法，包括如下步骤：制备含染料和至少一种双色染料的液晶溶液，将所述溶液涂到其上可能已经具有涂层的衬底上。通过光对准层定向该液晶层，优选通过交联和在衬底上进一步涂布抗磨损涂层的方式保持所述定向。
根据本发明的方法，该偏极化层的形成或涂布，例如，通过旋涂或浸涂到衬底上，而抗磨损层是另一层覆盖该偏极化层的涂层。旋涂、浸涂、流涂、扇形涂或喷涂的涂布步骤，特别是旋涂和浸涂步骤容易进行，因此本发明的方法在工业上有成本效率和实用。
根据本发明的具体实施方式，本发明的方法包括涂布光对准材料溶液到衬底上形成层的步骤，所述光对准材料溶液可选择地包括添加剂，然后在所述层上进行偏极化的UV照射，再将液晶单体溶液涂布到前述层并用紫外光源交联所获得的新层(LCP)，所述液晶单体溶液包含一种或多种染料，其中至少一种为双色染料以及可选择的添加剂；用化学溶液、电晕处理、热处理和/或等离子处理来处理该LCP层，这些处理的每一个处理后部随有清洗步骤；将抗磨损涂层涂到所得到的处理层上。根据优选的实施方式，本发明的方法如前所述，其中LCP层表面的处理是热处理。
根据本发明的另一个具体实施方式，本发明的方法包括如下步骤：用化学溶液、电晕处理和/或热处理来处理制品的衬底表面，其中的每一个处理后都随有清洗步骤；将光对准材料溶液涂布到所述衬底来形成一层，所述光对准材料溶液可选择地含有添加剂；然后在所述层上进行偏极化的UV照射；再将液晶单体溶液涂布到前一层上并用UV紫外光源交联所得到的新层(LCP)，所述液晶单体溶液包括一种或多种染料其中至少一种为双色染料和需要时的添加剂；将抗磨损涂层涂布到所得到的处理层。根据优选的实施方式，本发明的方法如前所述，其中衬底表面处理的步骤是化学处理。
根据本发明的一个优选实施方式，本发明的方法包括如下步骤：
a)用碱性溶液和水清洗几次该衬底，然后进行化学、电晕、热、或等离子处理；
b)将光对准材料溶液涂布到所述衬底来形成一层，所述光对准材料溶液可选择地包括添加剂，然后在所述层上进行偏极化的UV照射，其具有例如在入射UV光的偏极化轴定向光对准层的作用；
c)将液晶单体溶液涂布到b)步骤的层上，所述液晶单体溶液包括一种或多种染料，其中至少一种为双色染料以及可选择的添加剂，然后用UV光源交联所得到的新层(LCP)；
d)用至少一种选自化学溶液、电晕、热和等离子的处理方法处理步骤c)中的LCP层的表面，每一种处理后都随有清洗步骤；
e)将抗磨损涂层涂布到步骤d)所得到的处理层上。
根据本发明，在制备过程的步骤b)、c)和e)中的涂布步骤可以通过选自旋涂、浸涂、扇形涂和喷涂的方法实现。在本发明的一个优选的实施方式中，制备过程的步骤b)和c)是旋涂步骤。有益地，步骤e)是旋涂或浸涂。
根据本发明，制备过程的步骤d)中的清洗步骤可以是用水或醇清洗的简单步骤，或用碱或酸性溶液或表面活性剂化合物清洗的步骤。
根据本发明的一个实施方式，液晶单体层的定向包括后续的光对准技术：通过用具有光反应基团的线性地光可定向材料的偏极化光照射来获得定向层。根据本发明的一个具体实施方式，由包含光对准材料的溶液旋涂到衬底上得到该光定向层，优选该溶液包含在适宜的溶剂中浓度为0.5～10％的光对准材料，更优选为1～4％，该适宜溶剂为如苯甲醚、环戊酮、环己酮、丙酮、甲乙酮(MEK)、甲基丙基酮(MPK)、NMP、DMF、DMA、醋酸乙酯、醋酸丁酯、二恶烷、二甘醇二甲基醚、二氯甲烷或其混合物。优选形成光定向层的线性光定向材料为丙烯酸或甲基丙烯酸聚合物，或聚酰亚胺或树枝状聚合物。有利地，光定向聚合物具有肉桂酸衍生物查尔酮或香豆素作为光反应基团，以及还呈现(甲基)丙烯酸骨架。用于本发明的适宜的光化学定向材料还特别记载在专利EP 0 763 552中。在旋涂中的选转速度为400～3500rpm而且优选为1500～2500rpm。需要时该层进行干燥。干燥时间可以为1～60分钟以及优选为3～30分钟，选择在可去除溶剂的温度进行。该温度通常是50～130℃。还可以用快速固化工艺来干燥该层，优选在少于5分钟，更优选在几秒到2分钟以及温度可以大于100℃，但通常不大于200℃。该干燥步骤之后随有保持定向的光聚合步骤，通常由该层暴露到优选剂量为5～300mJ/cm2的偏极化UV光而实现。
根据本发明，含有液晶、一种或多种其中至少一种为双色染料以及可选择的添加剂的涂层被涂到该定向层上。液晶层由液晶单体的溶液获得。适合用于本发明的液晶层更优选记载在国际专利申请WO00/55110中。该层涂到定向层上而且与具有向液晶层提供定向功能的定向层接触。该液晶层的方向由该定向层本身确定，或优选由连续的交联确定。该交联通过UV照射曝光来进行。根据本发明，UV光源的强度为1～200mW/cm2，优选为2～100mW/cm2，UV光剂量为0.2～30J/cm2。
根据一个优选的实施方式，染料是双色染料，其可以分别独立地选自可聚合和不可聚合的双色染料。例如，适合用于本发明的双色染料特别记载在专利申请WO 2004/085547中。所述的双色染料与液晶单体溶液混合并对准平行于定向后的液晶单体。该实施方式允许局部结构化的双色滤色器和双色偏极化器构造。根据本发明的有利的实施方式，双色染料是可聚合的。
双色染料分子具有能使染料结合进聚合物网的功能基团时特别适合，如包括(甲基)丙烯酸酯前基团的染料有利地结合进液晶二(甲基)丙烯酸酯的网络中。根据本发明的优选双色染料具有高双色比、高级别参数，显示亮颜色，具有高消光系数和具有好的溶解性。这些双色染料可以是偶氮染料、二萘嵌苯、蒽醌、吩嗪。偶氮染料因其与液晶具有极佳的相容性而优选，而且还因偶氮染料的转移力矩是沿着其分子轴。偶氮染料的另一优点是它们可以容易地制备。
根据本发明的一个实施方式上述步骤c)包括如下步骤：
制备液晶溶液，包含1～20重量％的双色染料，优选为7～15重量％(应了解百分数是基于干材料的总重量)；
将该溶液旋涂到在步骤b)中得到的定向层上；
在40～120℃干燥退火该所述层2～60分钟；
在惰性气体环境下用UV光源照射使所述层进行交联，该光源为1～200mW/cm2，优选为2～100mW/cm2，剂量为0.2～30J/cm2。
根据本发明的具体实施方式，液晶层由旋涂包含液晶分子和双色染料的溶液而获得，该溶液包括适合溶解液晶分子和双色染料的溶剂中的该两组分和可出现在该溶剂中的其他组分。适合的溶剂例子是苯甲醚、环戊酮、环己酮、丙酮、甲基乙基酮(MEK)、MPK、NMP、DMF、DMA、醋酸乙酯、醋酸丁酯、二恶烷、二甘醇二甲基醚、二氯甲烷或其混合物。优选溶剂是环己烷或选自以重量比为85∶15到50∶50的苯甲醚/丙酮、苯甲醚/醋酸乙酯和苯甲醚/环戊酮的混合溶剂。溶剂中的固体材料的含量为5～50重量％，优选为10～45重量％。相对于液晶和双色染料的混合固体的双色染料的量为1～20重量％，优选为7～15重量％。液晶和双色染料的量调整以得到想要的着色、透射率和微细图案要求的偏极化效率。旋涂可以如在速度300～3000rpm进行20秒到10分钟。干燥退火可以在40～120℃的温度进行2～60分钟。
该干燥退火步骤使溶剂蒸发而且优化液晶和双色染料的构成，沿着光定向聚合物中诱导的较好的方向。
在干燥退火步骤之后，该层在惰性气体环境下通过UV光照射而交联，该UV光源的强度为1～200mW/cm2，优选为2～100mW/cm2，剂量为0.2～30J/cm2。
本发明还涉及本发明的偏极化的抗磨损制品的用途，用于制作眼睛佩带产品、瞄准工具、窗板(window panel)、风挡或眼镜，特别是有机玻璃。更特别地，本发明涉及本发明的偏极化的抗磨损制品的用途，用于制作眼镜透镜和眼镜目镜。
具体实施方式
以下实施例为本发明的具体实施方式，应当不构成对本发明范围的任何限制。
实施例1
偏极化层应用于中心厚度为2mm的ORMA透镜。
1)线性光聚合层的制作
玻璃表面在以下常规条件下用等离子处理活化：功率600W，3分钟，气体介质是氧和氩(50∶50)混合物。在甲基乙基酮中制备含有2重量％丙烯酸聚合物的溶液，该聚合物含有待定种类的肉桂酸衍生物。该溶液在1分钟内通过旋涂设置到旋转速度为2000rpm的活化衬底上。在加热板上130℃加热20分钟蒸发溶剂。得到厚度为50nm的光对准层。该层在偏极化的UV光下照射30秒，剂量为100mJ/cm2。
2)制作液晶和双色染料层。
在(50∶50)的苯甲醚/丙酮混合溶剂中制备包含液晶分子和双色染料的溶液。该溶液的固体含量通常为40重量％。该溶液中可聚合双色染料的量为10重量％。该溶液旋涂到光对准层(在450rpm旋转2分钟，然后在2000rpm旋转5秒)。该新层在87℃下干燥约10分钟。在溶剂蒸发后，该层通过具有5mW/cm2强度和5J/cm2剂量的UV光源照射而交联。
3)抗磨损层的制作
a)抗磨损单层：
抗磨单层根据专利EP 0 614 957 B1中的实施例3而制作。该层包括相对于组合物总重量的22％的缩水甘油基丙基甲基二甲氧基硅烷，62％的在甲醇中含30％固体的硅胶，以及0.7％铝的乙酰丙酮化合物(催化剂)，余量主要由水和常规的溶剂构成。该抗磨单层通过浸涂沉积在透镜的两面并在100℃固化3小时。该层的厚度为3.5μm。
b)抗磨损双层
抗磨损双层用如下步骤制作：
首先，底涂层按照记载在US 5,316,791的实施例1中的方案而得，使用商业上可以得到的聚氨酯W-240水性分散液作为衬底。该上层是通过浸涂沉积，然后在85℃干燥4分钟，该层的厚度为1μm；
其次，如记载在上述3)a)中的沉积到层上是用同样实验条件的底涂乳胶。
4)交叉测试(Cross Hatch Test)
该实验评价涂料在透镜上的粘合。依据NF T30-038标准“Grid test forpaint and varnish foids”。
透镜的抗磨损涂层用一种切割工具切割，形成栅格。五块胶带连续置于该栅格上然后拉去。该测试的评价通过目视检测方块来进行(最终用弧光灯)并确认涂层是否保留或未保留在该衬底上。
5)结果
用步骤1)、2)和3)的方法，制备很多偏极化抗磨损制品并在上述第4)部分记载的条件下进行测试。
制品1(A1)构成：
如记载在前述步骤1)和2)的偏极化层；
如记载在前述步骤3)的抗磨损单层。
制品2(A2)构成：
如记载在前述步骤1)和2)的偏极化层；
如记载在前述步骤3)b)的抗磨损双层。
制品3(A3)构成：
如记载在前述步骤1)和2)的偏极化层，但其中液晶层(LCP)一种不可聚合的双色染料；
如记载在前述步骤3)a)的抗磨损单层。
制品4(A4)构成：
如记载在前述步骤1)和2)的偏极化层，但其中液晶层(LCP)包含一种不可聚合的双色染料；
如记载在前述步骤3)b)的抗磨损双层。
制品5(A5)构成：
如记载在前述步骤1)和2)的偏极化层，但其中液晶层(LCP)用具有60mW/cm2强度和10J/cm2剂量的UV光源照射并交联；
如记载在前述步骤3)a)的抗磨损单层。
制品6(A6)构成：
如记载在前述步骤1)和2)的偏极化层，但其中液晶层(LCP)用具有60mW/cm2强度和10J/cm2剂量的UV光源照射并交联；
如记载在前述步骤3)a)的抗磨损双层。
制品7(A7)构成：
如记载在前述步骤1)和2)的偏极化层；
抗磨损单层，是UV可聚合单层，由Ultra Optics出品的名为UV-NV的商品。
表1表示偏极化涂层和抗磨损涂层粘合到衬底上的结果取决于所采用的处理类型。(+)表明所有涂层粘合到衬底上，(-)表明偏极化涂层和抗磨损涂层不粘合到衬底上。这个结果是基于交叉测试。
                        表1
  制品   化学处理   热处理   电晕处理
  A1   (-)   (-)   (-)
  A2   (-)   (-)
  A3   (-)   (+)   (-)
  A4   (-)   (-)   (+)
  A5   (-)   (-)   (+)
  A6   (+)   (+)   (+)
  A7   (+)   nt   nt
化学处理：在下述溶液中连续浸渍：50℃下5％NaOH/水/去离子水/(必要时对抗磨损单层用异丙醇)。对于制品(A7)化学处理仅在水中浸。
热处理：在100℃加热3小时。
电晕处理：用电极，其中电压为2*8kV。
nt：没有测试
6)抗磨损性
抗磨损性用钢丝绒测试得到，如下所述：
透镜表面贴上双面胶，置于直径为一英寸(2.54cm)的带轴回转杆一端。然后钢丝绒(000级)用5磅(2.267kg)的力压向涂层表面作为背压。然后透镜对折该钢丝绒震动200次并测量浑浊度。如在Pacific SientificHazemeter model XL-211上测量的浑浊度差别报告作为抗钢丝绒刮伤值。
所有抗磨损涂层粘合到制品上的制品在钢丝绒实验中显示出满意的结果。
实施例2
偏极化层应用于由聚硫脲材料制成的透镜上。优选的聚硫醇是1，2-
双-(2′-缩硫醇乙基硫代)-3-缩硫醇丙烷(MDO)。优选异氰酸酯是间亚二甲苯基二异氰酸酯。
1)线性光聚合层的制作
高指标透镜在NaOH(5％)溶液中，55℃用超声波清洗。然后浸在水和去离子水中(必要时为异丙醇)。在甲基乙基酮和环戊酮的10∶1混合溶剂中制备含量为2重量％的丙烯酸聚合物溶液，该聚合物含有待定种类的肉桂酸衍生物。该溶液通过旋涂而置于衬底上。在500rpm旋转3秒然后在2500rpm旋转20秒。在100℃加热20分钟蒸发溶剂。获得厚度为150nm的光对准层。该层在剂量为100J/cm2的偏极化UV光下照射。
2)液晶和双色染料层的制作
在环己酮中制备包含液晶分子和双色染料的溶液。该溶液的固体含量为40重量％。双色染料的含量约为10重量％。该溶液旋涂到该光对准层(在500rpm旋转25秒)。该新层在87℃下干燥10分钟。在溶剂蒸发后，该层在氮气氛围下用剂量为30J/cm2的UV光源照射来进行交连。
3)抗磨损层的制作
该层用记载在实施例1中的方法制作。
4)结果
制品(B1)：前述步骤1)、2)、3)双层和交联染料
制品(B2)：前述步骤1)、2)和3)如(B1)，但UV剂量为5J/cm2。
制品(B2)在该交叉测试中显示出比制品(B1)最好的结果。
所有抗磨损涂层粘合到制品上的制品在钢丝绒实验下显示出满意的结果。

Claims (35)

1.偏极化的抗磨损制品，包括：
a)将偏极化层涂布于衬底，所述偏极化层包括含一种或多种染料的定向液晶聚合物(LCP)层，以及可选择的添加剂，其中至少一种染料为双色染料，所述液晶层位于光定向层上；
b)在所述偏极化层上的抗磨损单层或多层。
2.根据权利要求1所述的偏极化的抗磨损制品，其特征在于，所述的光定向层为丙烯酸或甲基丙烯酸聚合物。
3.根据权利要求1或2所述的偏极化的抗磨损制品，其特征在于，所述的光定向层包括光反应基团，优选是肉桂酸衍生物。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的偏极化的抗磨损制品，其特征在于，所述的染料可以各自独立地选自可聚合的和不可聚合的双色染料。
5.根据权利要求4所述的偏极化的抗磨损制品，其特征在于，所述的染料是可聚合的双色染料。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的偏极化的抗磨损制品，其特征在于，所述的双色染料是偶氮染料。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的偏极化的抗磨损制品，其特征在于，所述的抗磨损涂层是单层或双层。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的偏极化的抗磨损制品，其特征在于，所述的制品用选自化学、热、电晕和等离子处理的至少一种进行处理。
9.根据权利要求8所述的偏极化的抗磨损制品，其特征在于，所述的处理是在将所述光定向层涂到所述衬底上之前，在所述制品的衬底上直接完成。
10.根据权利要求9所述的偏极化的抗磨损制品，其特征在于，所述的处理是化学处理。
11.根据权利要求8所述的偏极化的抗磨损制品，其特征在于，所述的处理是在将液晶聚合物(LCP)层涂到所述制品上之后，涂抗磨损层之前，在所述制品上完成。
12.根据权利要求11所述的偏极化的抗磨损制品，其特征在于，所述的处理是热处理。
13.根据权利要求7所述的偏极化的抗磨损制品，其特征在于，所述的抗磨单层选自溶胶-凝胶抗磨损涂层和可聚合的抗磨损UV涂层。
14.根据权利要求7和13中任一项所述的偏极化的抗磨损制品，其特征在于，所述的抗磨损单层是通过涂布基于铝和硅烷水解化物的抗磨那组合物而得。
15.根据权利要求7所述的偏极化的抗磨损制品，其特征在于，所述的抗磨损层是双层，包括：
直接与所述液晶聚合物层接触的第一层，所述第一层包括底涂乳胶层，该乳胶层包括选自氨基甲酸酯、(甲基)丙烯酸和丁二酸的功能基团。
具有根据权利要求14所述组合物的第二层。
16.根据权利要求15所述的偏极化的抗磨损制品，其特征在于，所述的底涂乳胶层是聚氨酯的水分散液。
17.根据权利要求15或16中任一项所述的偏极化的抗磨损制品，其特征在于，所述的抗磨损层是双层，包括：
包括聚氨酯水分散液的第一层；
含铝和硅烷水解产物的第二抗磨损层。
18.根据权利要求1到17中任一项所述的偏极化的抗磨损制品，其特征在于，所述的偏极化层具有1～20μm的厚度。
19.根据权利要求18所述的偏极化的抗磨损制品，其特征在于，所述的偏极化层具有3～8μm的厚度。
20.根据权利要求1到19中任一项所述的偏极化的抗磨损制品，其特征在于，所述的衬底是光学玻璃或光学透镜。
21.根据权利要求1到18中任一项所述的偏极化的抗磨损制品，其特征在于，所述的衬底选自视觉光学系统、护目镜和眼镜透镜，所述的护目镜和眼镜透镜是透明的、日光变色的或光学变色的。
22.根据权利要求1到21中任一项所述的偏极化的抗磨损制品，其特征在于，所述的衬底是眼镜透镜。
23.制作偏极化的抗磨损制品的方法，包括如下步骤：
制作包括染料和至少一种双色染料的液晶溶液；
将所述溶液涂布到可能其上已经涂有涂层的衬底上；用光对准层定向液晶层；
保持所述定向，优选通过交连；
在所述衬底上涂另一层抗磨损层。
24.根据权利要求23所述的方法，包括如下步骤：
将光对准材料溶液涂布到所述衬底形成层，所述光对准材料溶液可选择地包含添加剂；
然后在所述层上进行偏极化的UV光照射；
再将液晶单体溶液涂到前述层上，所述溶液包括一种或多种染料及可选择的添加剂，其中至少一种为双色染料；
用UV光源交联所得到的新层；
用化学溶液、电晕处理、热处理和/或等离子处理对所述液晶聚合物层的表面进行处理，每一种处理后面随有清洗步骤；
将抗磨损涂层涂到所得到的处理层上。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述液晶聚合物层表面的处理是热处理。
26.根据权利要求23所述的方法，包括：
用化学溶液、电晕处理和/或热处理对所述衬底表面进行处理，每一种处理之后都随有清洗步骤；
将光对准材料溶液涂到所述衬底形成层，所述光对准材料溶液可选择地包含添加剂；
然后在所述层上进行偏极化的UV照射；
将液晶单体溶液涂到前述层上，该溶液包括一种或多种染料和可选择的添加剂，其中至少一种染料为双色染料；
用UV光源交联所述新层(LCP)；
将抗磨损层涂到所得到的处理层上。
27.根据权利要求26的方法，其特征在于，所述衬底表面的处理化学处理。
28.根据权利要求23所述的方法，包括如下步骤：
a)用碱性溶液和水数次清洗衬底，然后进行选自化学、电晕、热和等离子的处理；
b)将光对准材料溶液涂到所述衬底形成层，所述光对准材料溶液可选择地包括添加剂；在所述层上进行偏极化的UV光照射，该应用具有使光对准层，在例如入射的UV光偏极化轴上定向的作用；
c)将液晶单体涂到步骤b)得到的层上，所述液晶单体溶液包含一种或多种染料和可选择的的添加剂，其中至少一种染料是双色染料；然后用UV光源交联所得到的新层(LCP)；
d)用至少选自化学溶液、电晕、热和等离子的处理方法处理步骤c)得到的所述液晶聚合物(LCP)层的表面，每一种处理之后都随有清洗步骤；
e)将抗磨损涂层涂到步骤d)得到的所述处理层上。
29.根据权利要求23到28中的任一项所述的方法，其特征在于，所述的光定向层、液晶层和抗磨损层的涂布步骤可以通过旋涂、浸涂、扇形涂或喷涂方法实现。
30.根据权利要求23到29中任一项所述的方法，其特征在于，所述的光学定向层和液晶层的涂覆步骤为旋涂，抗磨损层的涂覆步骤为旋涂或浸涂。
31.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述的光定向层的涂布包括如下步骤：
将光定向材料溶液旋涂到所述衬底得到一层；
在50～130℃加热3～30分钟，或用快速固化过程干燥所述层；
用偏极化的UV光以5～300mJ/cm2的剂量光聚合所述干燥层。
32.根据权利要求23所述的方法，所述液晶层的涂布包括如下步骤：
制备液晶溶液，包含1～20重量％双色染料，优选为7～15重量％；
将所述溶液旋涂到步骤b)所得到的光定向层上；
在40～120℃干燥退火所述层2～60分钟；
在惰性气体环境下用UV光源照射交联所述层，强度为1～200mW/cm2，优选为2～100mW/cm2，剂量为0.2～30J/cm2。
33.根据权利要求1到22中任一项所述的偏极化的抗磨损制品的用途，用于制作眼睛佩带产品、瞄准工具、窗板、风挡或眼镜，特别是有机玻璃眼镜。
34.根据权利要求1到22中任一项所述的偏极化的抗磨损制品的用途，用于制作眼镜透镜、其可以是无焦点、单一焦点、双焦点、三焦点、渐进式透镜，每一个眼镜透镜是透明的、变色的或光双色的。
35.根据权利要求34所述的用途，其中所述透镜的衬底是无机玻璃或有机玻璃，优选由聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜，聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯的共聚物，聚烯烃如聚降冰片，二甘醇二烯丙基碳酸酯的聚合物和共聚物，甲基丙烯酸的聚合物和共聚物如双酚-A-甲基丙烯酸的聚合物和共聚物，硫代甲基丙烯酸的聚合物和共聚物，氨基甲酸酯和硫代氨基甲酸酯的聚合物和共聚物，环氧聚合物和共聚物，以及表硫磺(episulfure)的聚合物和共聚物。
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