Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
RU2402578C1 - Photochromic polymerisable composition, photochromic cellular optical material and method of obtaining said material - Google Patents
[go: Go Back, main page]

RU2402578C1 - Photochromic polymerisable composition, photochromic cellular optical material and method of obtaining said material - Google Patents

Photochromic polymerisable composition, photochromic cellular optical material and method of obtaining said material Download PDF

Info

Publication number
RU2402578C1
RU2402578C1 RU2009108735/05A RU2009108735A RU2402578C1 RU 2402578 C1 RU2402578 C1 RU 2402578C1 RU 2009108735/05 A RU2009108735/05 A RU 2009108735/05A RU 2009108735 A RU2009108735 A RU 2009108735A RU 2402578 C1 RU2402578 C1 RU 2402578C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
photochromic
polymerization
silicate glass
composition
refractive index
Prior art date
Application number
RU2009108735/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009108735A (en
Inventor
Валерий Александрович Барачевский (RU)
Валерий Александрович Барачевский
Алла Васильевна Котова (RU)
Алла Васильевна Котова
Ирина Александровна Матвеева (RU)
Ирина Александровна Матвеева
Валентина Трофимовна Шашкова (RU)
Валентина Трофимовна Шашкова
Лариса Александровна Певцова (RU)
Лариса Александровна Певцова
Александр Олегович Станкевич (RU)
Александр Олегович Станкевич
Борис Исаакович Западинский (RU)
Борис Исаакович Западинский
Антон Оскарович Айт (RU)
Антон Оскарович Айт
Александр Александрович Дунаев (RU)
Александр Александрович Дунаев
Ольга Владимировна Венидиктова (RU)
Ольга Владимировна Венидиктова
Вера Яковлевна ПОПКОВА (RU)
Вера Яковлевна ПОПКОВА
Вернер Йеннингер (DE)
Вернер Йеннингер
Герхард Лангштейн (DE)
Герхард Лангштейн
Александр Леонидович Гусев (RU)
Александр Леонидович Гусев
Татьяна Николаевна Кондырина (RU)
Татьяна Николаевна Кондырина
Дмитрий Иванович Забабуркин (RU)
Дмитрий Иванович Забабуркин
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (ИХФ РАН)
Байер Материал Сайенс Аг
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской академии наук Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (ИХФ РАН), Байер Материал Сайенс Аг filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (ИХФ РАН)
Priority to RU2009108735/05A priority Critical patent/RU2402578C1/en
Publication of RU2009108735A publication Critical patent/RU2009108735A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2402578C1 publication Critical patent/RU2402578C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Polymerisation Methods In General (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: disclosed polymerisable photochromic composition contains: (1) 15-65 pts. wt silicate glass powder impregnated with an inorganic photochromic compound; (2) 100 pts. wt of a mixture of a radically polymerising compound containing an oligomer with two (meth)acrylic groups bonded by a divalent radical which does not contain aromatic groups, having refraction index lower than that of silicate glass which is impregnated with a photochromic compound, an oligomer with two (meth)acrylic groups bonded a divalent radical which contains aromatic groups, having refraction index which is greater than that of silicate glass impregnated with an inorganic photochromic compound. Disclosed also is a photochromic cellular optical material which is a product of solidification of the said photochromic composition, which retains not less than 90% optical transmission in the visible spectrum in temperature range of +/-20°C of the given ambient temperature, suitable for long-term use. Disclosed also is a method of producing said photochromic material, including in form of triplexes.
EFFECT: good working characteristics.
11 cl, 6 dwg, 5 tbl, 49 ex

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к полимеризационноспособной композиции, содержащей неорганическое фотохромное соединение, к фотохромному оптическому материалу и к способу его получения. Более конкретно, изобретение относится к фотохромной полимеризационноспособной композиции, содержащей в качестве наполнителя порошок неорганического стекла, импрегнированного неорганическим фотохромным соединением, к фотохромному сетчатому оптическому материалу и к способу его получения, включающему отверждение указанной композиции путем трехмерной радикальной полимеризации на поверхности листа прозрачного органического стекла или между двумя листами прозрачного органического стекла с образованием фотохромных дуплекса или триплекса.The present invention relates to a polymerization composition containing an inorganic photochromic compound, to a photochromic optical material and to a method for its preparation. More specifically, the invention relates to a photochromic polymerization composition containing an inorganic glass powder impregnated with an inorganic photochromic compound as filler, to a photochromic network optical material and to a method for its preparation, comprising curing said composition by three-dimensional radical polymerization on a sheet of transparent organic glass or between two sheets of transparent organic glass with the formation of photochromic duplex or tr Iplexa.

Фотохромные триплексы на основе органических стекол могут использоваться во всех областях применения фотохромных оптических материалов на основе фотохромных органических соединений и, кроме того, также в изделиях, предназначенных для длительной эксплуатации, например крупномасштабных стеклянные конструкции зданий и спортивных сооружений, теплицы (регулируемая инсоляция), космические объекты с регулируемой проводимостью инсоляции, (например конструкции базы на Луне и т.д.), остекления оконных проемов, иллюминаторов самолетов, защитных щитков спортивных касок, ветровых щитков мотоциклов и т.п.Photochromic triplexes based on organic glasses can be used in all fields of application of photochromic optical materials based on photochromic organic compounds and, moreover, also in products intended for long-term operation, for example, large-scale glass structures of buildings and sports facilities, greenhouses (adjustable insolation), space objects with controlled conductivity of insolation, (for example, the design of the base on the moon, etc.), glazing of window openings, airplane windows, protective x guards sports helmets, motorcycle windscreens, etc.

Уровень техникиState of the art

В настоящее время известны фотохромные триплексы, дуплексы и пленки, основанные на полимерных композициях, содержащих некоторое количество органического соединения, изменяющего окраску при облучении светом, как правило, за счет обратимого химического превращения, например реакции раскрытия цикла и рециклизации. Методы введения фотохромного органического соединения в полимерную матрицу включают либо нанесение покрытия, либо допирование матрицы (Заявка США 2006/0033088):Photochromic triplexes, duplexes and films based on polymer compositions containing a certain amount of an organic compound that changes color when exposed to light are currently known, usually due to a reversible chemical transformation, for example, a ring opening and recycling reaction. Methods for incorporating a photochromic organic compound into a polymer matrix include either coating or doping the matrix (US Application 2006/0033088):

- растворение или диспергирование фотохромного органического соединения в матрице путем введения фотохромного органического соединения в мономер перед полимеризацией;- dissolving or dispersing the photochromic organic compound in the matrix by introducing the photochromic organic compound into the monomer before polymerization;

- пропитка или термическая диффузия фотохромного органического соединения в матрицу с использованием растворов указанного фотохрома при высоких температурах;- impregnation or thermal diffusion of photochromic organic compounds into the matrix using solutions of the specified photochrome at high temperatures;

- введение фотохромного органического соединения как индивидуального слоя между смежными слоями матрицы, например как слой полимерной пленки;- the introduction of photochromic organic compounds as an individual layer between adjacent layers of the matrix, for example as a layer of a polymer film;

- использование фотохромного органического соединения в качестве покрытия на поверхности матрицы.- the use of photochromic organic compounds as coatings on the surface of the matrix.

Наиболее распространены композиции фотохромного органического соединения с полимеризационноспособными олигомерами и мономерами (Патенты США 6,926,510, 5,910,516, 5,621,017; Заявки США 2006/0023160, 2006/0055070, 2006/0033081; Европ. Пат. 1,433,814).The most common composition of a photochromic organic compound with polymerization oligomers and monomers (US Patents 6,926,510, 5,910,516, 5,621,017; US Applications 2006/0023160, 2006/0055070, 2006/0033081; Europe. Pat. 1,433,814).

Общим и принципиальным недостатком всех изделий на основе фотохромного органического соединения является ограниченный срок работоспособности вследствие необратимого фотохимического превращения веществ. В некоторых случаях, например для дешевых солнцезащитных очков, срок жизни изделия приемлем (до двух лет), но в большинстве других применений, например для линз, защитных экранов, элементов остекления зданий и транспортных средств, в частности триплексов, малое время эксплуатации исключает использование фотохромного органического соединения.A common and fundamental drawback of all products based on photochromic organic compounds is the limited working life due to the irreversible photochemical conversion of substances. In some cases, for example for cheap sunglasses, the life of the product is acceptable (up to two years), but in most other applications, for example for lenses, protective screens, glazing elements of buildings and vehicles, in particular triplexes, a short operating time eliminates the use of photochromic organic compound.

Кроме того, фотохромные органические соединения в полимеризационноспособных композициях взаимодействуют с инициаторами фотохимического или термического отверждения, что ухудшает фотохромные свойства и препятствует процессу формования изделия [Заявка США 2006/0055070]. Для исключения данного эффекта приходится прибегать к значительному усложнению технологии получения изделия.In addition, photochromic organic compounds in polymerization compositions interact with initiators of photochemical or thermal curing, which degrades photochromic properties and impedes the process of forming the product [US Application 2006/0055070]. To eliminate this effect, one has to resort to a significant complication of the technology for producing the product.

С другой стороны, фотохромные силикатные стекла, как теперь хорошо известно, характеризуются способностью темнеть при действии актиничной радиации, особенно ультрафиолетового излучения, и просветляться при отключении источника излучения. Фотохромизм в таких стеклах в основном развивается в результате формирования микрокристаллической фазы галогенидов серебра (обычно после тепловой постобработки стекла). С момента изобретения этих стекол (Патент США 3208860) приблизительно 30 лет назад фотохромные силикатные стекла были применены с различными вариациями в большом количестве изобретений, в связи с необходимостью оптимизации заданных фотохромных характеристик для каждого конкретного применения, см., например, последние Патенты США 6177371, 6165922, 6162749 и др. В общем случае критические характеристики фотохромных стекол для офтальмологических приложений включают: их цвет (обычно серый или коричневый), уровень передачи изображения в исходном состоянии в отсутствие облучения и после окрашивания при экспонировании под актиничной радиацией, амплитуду изменения уровня передачи изображения в окрашенной и неокрашенной форме как функцию температуры в интервале между 0 и 40°C и скорость обратимого просветления после удаления источника возбуждения.On the other hand, photochromic silicate glasses, as is now well known, are characterized by the ability to darken under the action of actinic radiation, especially ultraviolet radiation, and to brighten when the radiation source is turned off. Photochromism in such glasses mainly develops as a result of the formation of the microcrystalline phase of silver halides (usually after thermal post-processing of glass). Since the invention of these glasses (US Patent 3,208,860) about 30 years ago, photochromic silicate glasses have been used with various variations in a large number of inventions, due to the need to optimize the given photochromic characteristics for each specific application, see, for example, the latest US Patents 6,177,371. 6165922, 6162749 and others. In general, the critical characteristics of photochromic glasses for ophthalmic applications include: their color (usually gray or brown), the level of image transmission in the initial state in the absence of irradiation and after staining when exposed to actinic radiation, the amplitude of the change in the level of image transmission in colored and unpainted form as a function of temperature in the range between 0 and 40 ° C and the rate of reversible bleaching after removal of the excitation source.

Лучшими фотохромными свойствами обладают стекла, содержащие светочувствительные микрокристаллы AgCl (например, фотохромные стекла фимы Corning: Photobrown® / Photogray® Extra, Photobrown® / Photogray® Sunsitive, Photobrown® 16/45, Photogray® 16, Photogray® Thin & Dark, XDF Dark Gray). Разработаны также (A.V.Dotsenko, L.B.Glebov, V.A.Tsekhomsky. "Physics and Chemistry of Photochromic Glasses". CRC Press. Boca Raton. N.-Y. 1998. 190 p.) фотохромные стекла PHG-5 на основе светочувствительных микрокристаллов CuHal. В отличие от AgHal-стекол стекла PHG-5 темнеют не только под ультрафиолетовой радиацией, но и при облучении видимым или инфракрасным светом. Указанные фотохромные стекла обладают практически неограниченным сроком сохранения фотохромных свойств.Glasses containing photosensitive AgCl microcrystals possess the best photochromic properties (e.g. Corning photochromic glasses: Photobrown® / Photogray® Extra, Photobrown® / Photogray® Sunsitive, Photobrown® 16/45, Photogray® 16, Photogray® Thin & Dark, XDF Dark Gray). Also developed (A.V. Dotsenko, L. B. Glebov, V. A. Tsekhomsky. "Physics and Chemistry of Photochromic Glasses". CRC Press. Boca Raton. N.-Y. 1998. 190 p.) PHG-5 photochromic glasses based on CuHal light-sensitive microcrystals. Unlike AgHal glasses, PHG-5 glasses darken not only under ultraviolet radiation, but also when exposed to visible or infrared light. These photochromic glasses have an almost unlimited shelf life for photochromic properties.

Несмотря на уникальную стабильность фотохромных силикатных стекол, практическому применению указанных стекол препятствует их большой вес, опасность поражения глаз при разрушении стекла, высокие температуры формования изделия (выше 1000°C).Despite the unique stability of photochromic silicate glasses, the practical use of these glasses is hindered by their heavy weight, the risk of eye damage when glass breaks, and high molding temperatures of the product (above 1000 ° C).

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Приведенные выше недостатки как органических фотохромных оптических материалов, так и неорганических фотохромных стекол могут быть исключены при использовании гибридных силикатно-полимерных стекол, но такие гибридные стекла до настоящего времени не были разработаны. Возможно, это связано с необходимостью решения очень сложных проблем, как с точки зрения подбора состава композиции и характеристик наполнителя, так и сложности выбора технологии создания прозрачного изделия из двух столь разнородных компонентов.The above disadvantages of both organic photochromic optical materials and inorganic photochromic glasses can be eliminated using hybrid silicate-polymer glasses, but such hybrid glasses have not yet been developed. Perhaps this is due to the need to solve very complex problems, both from the point of view of selecting the composition of the composition and characteristics of the filler, and the complexity of choosing the technology for creating a transparent product from two such heterogeneous components.

Для решения этой проблемы принципиальным является создание полимеризационноспособной акриловой композиции (связующего), которая после отверждения образует полимер с коэффициентом преломления, идентичным таковому у неорганического стекла, импрегнированного неорганическим фотохромным соединением.To solve this problem, it is fundamental to create a polymerization-capable acrylic composition (binder), which after curing forms a polymer with a refractive index identical to that of an inorganic glass impregnated with an inorganic photochromic compound.

Задачей настоящего изобретения является создание полимеризационноспособной фотохромной композиции, наполненной порошком силикатного стекла, импрегнированного неорганическим фотохромным соединением, которая после отверждения образует прозрачный гибридный оптический материал.An object of the present invention is to provide a polymerization-capable photochromic composition filled with silicate glass powder impregnated with an inorganic photochromic compound, which, after curing, forms a transparent hybrid optical material.

Задачей изобретения является также создание фотохромного сетчатого оптического материала с высокими эксплуатационными характеристиками: высокой прозрачностью в видимой области спектра, высокими скоростью и интенсивностью окрашивания при облучении, высокой скоростью обесцвечивания. Особенно важно, что указанный материал будет обладать практически неограниченным временем сохранения фотохромии, то есть сроком эксплуатации, определяемым жизнеспособностью полимерной матрицы.The objective of the invention is the creation of a photochromic network optical material with high performance characteristics: high transparency in the visible region of the spectrum, high speed and intensity of staining during irradiation, high speed of discoloration. It is especially important that the specified material will have an almost unlimited time for the conservation of photochromia, that is, the service life determined by the viability of the polymer matrix.

Задачей изобретения является также разработка способа получения фотохромного сетчатого оптического материала, который обеспечит получаемому материалу перечисленные выше высокие эксплуатационные характеристики.The objective of the invention is also the development of a method for producing photochromic network optical material, which will provide the resulting material with the above high performance.

Решение поставленных задач достигается предлагаемыми:The solution of the tasks is achieved by the proposed:

- Фотохромной полимеризационноспособной композицией, включающей:- Photochromic polymerization-capable composition, including:

(1) 15-65 мас. частей порошка силикатного стекла, импрегнированного неорганическим фотохромным соединением;(1) 15-65 wt. parts of silicate glass powder impregnated with an inorganic photochromic compound;

(2) 100 мас. частей смеси радикально полимеризующихся соединений, содержащей: 40-70 мас. частей олигомера с двумя (мет)акриловыми группами, связанными двухвалентным радикалом, не содержащим ароматических групп, имеющего показатель преломления ниже показателя преломления силикатного стекла, импрегнированного неорганическим фотохромным соединением,(2) 100 wt. parts of a mixture of radically polymerizable compounds containing: 40-70 wt. parts of an oligomer with two (meth) acrylic groups linked by a divalent radical containing no aromatic groups having a refractive index lower than that of silicate glass impregnated with an inorganic photochromic compound,

1-20 мас. частей олигомера с двумя (мет)акриловыми группами, связанными двухвалентным радикалом, содержащим ароматические группы, имеющего показатель преломления выше показателя преломления силикатного стекла, импрегнированного неорганическим фотохромным соединением,1-20 wt. parts of an oligomer with two (meth) acrylic groups linked by a divalent aromatic radical having a refractive index higher than the refractive index of silicate glass impregnated with an inorganic photochromic compound,

0-15 мас. частей пластификатора и0-15 wt. plasticizer parts and

20-30 мас. частей одного или более виниловых мономеров;20-30 wt. parts of one or more vinyl monomers;

(3) 0,1-5,0 мас. частей инициатора полимеризации.(3) 0.1-5.0 wt. parts of the polymerization initiator.

Указанный порошок силикатного стекла, импрегнированного неорганическим фотохромным соединением, может представлять собой стеклянные микросферы, микроцилиндры или микронити фракционного состава от 50 до 350 мкм, полученные в процессе оплавления в печи утилизированного боя или промышленных отходов фотохромного стекла.The specified powder of silicate glass impregnated with an inorganic photochromic compound may be glass microspheres, microcylinders or microfilaments of fractional composition from 50 to 350 microns, obtained in the process of melting in a furnace of utilized battle or industrial waste photochromic glass.

Указанный порошок силикатного стекла, импрегнированного неорганическим фотохромным соединением, может представлять собой стеклянные микросферы, микроцилиндры или микронити фракционного состава от 50 до 350 мкм, полученные на плазмотронной установке с равномерным профилем зоны формирования.The specified silicate glass powder impregnated with an inorganic photochromic compound may be glass microspheres, microcylinders or microfilaments of fractional composition from 50 to 350 microns, obtained on a plasma torch installation with a uniform profile of the formation zone.

Указанный олигомер с показателем преломления ниже показателя преломления силикатного стекла, импрегнированного неорганическим фотохромным соединением, может иметь следующую структуру:The specified oligomer with a refractive index below the refractive index of silicate glass impregnated with an inorganic photochromic compound may have the following structure:

Figure 00000001
Figure 00000001

где R1=-Н, -F или СН3;where R 1 = —H, —F or CH 3 ;

R2 - двухвалентная группа формулы:R 2 is a divalent group of the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где R3=-Н, -F или СН3; n - целое число от 0 до 10;where R 3 = —H, —F or CH 3 ; n is an integer from 0 to 10;

Х - двухвалентная органическая группа со сложноэфирной, карбонатной или уретановой группировкой формулы: -Y-R4-Y-,X is a divalent organic group with an ester, carbonate or urethane group of the formula: -YR 4 -Y-,

где Y - двухвалентная группа -CO-, -COO-, -CONH-R5- или -R5NHCO-,where Y is a divalent group —CO—, —COO—, —CONH — R 5 - or —R 5 NHCO—,

R4 - двухвалентная органическая группа формулы:R 4 is a divalent organic group of the formula:

Figure 00000003
Figure 00000003

где n - целое число от 1 до 3, m - целое число от 1 до 250;where n is an integer from 1 to 3, m is an integer from 1 to 250;

R5 - двухвалентная органическая группа формулы:R 5 is a divalent organic group of the formula:

-(CH2)n-,

Figure 00000004
Figure 00000005
- (CH 2 ) n -,
Figure 00000004
Figure 00000005

где n=2-8.where n = 2-8.

Указанный олигомер с показателем преломления ниже показателя преломления силикатного стекла, импрегнированного неорганическим фотохромным соединением, может иметь следующую структуру:The specified oligomer with a refractive index below the refractive index of silicate glass impregnated with an inorganic photochromic compound may have the following structure:

Figure 00000006
Figure 00000006

где R1=-Н, -F или -СН3; n - целое число от 1 до 20; m=0 или 1.where R 1 = —H, —F or —CH 3 ; n is an integer from 1 to 20; m = 0 or 1.

Пластификатор может иметь следующую структуру:The plasticizer may have the following structure:

Figure 00000007
Figure 00000007

где R1=-(CH2)2ООСС(CH3)=CH2 и/или -CH(CH3)2.where R 1 = - (CH 2 ) 2 OOCC (CH 3 ) = CH 2 and / or -CH (CH 3 ) 2 .

- Фотохромным сетчатым оптическим материалом, представляющим собой продукт отверждения заявленной фотохромной полимеризационноспособной композиции при термическом или фотохимическом инициировании трехмерной радикальной полимеризации и имеющим величину оптического пропускания в видимой области спектра не ниже 90% в диапазоне температур +/- 20°С от заданной температуры окружающей среды.- A photochromic networked optical material, which is the product of the curing of the claimed photochromic polymerization composition during thermal or photochemical initiation of three-dimensional radical polymerization and having an optical transmittance in the visible region of the spectrum of at least 90% in the temperature range +/- 20 ° C of the specified ambient temperature.

Фотохромный сетчатый оптический материал предпочтительно представляет собой продукт отверждения заявленной композиции, по крайней мере, на одной поверхности листа прозрачного органического стекла в качестве подложки с образованием дуплекса или между двумя листами прозрачного органического стекла с образованием триплекса, при этом в качестве прозрачного органического стекла для подложки может быть использован полиметилметакрилат или поликарбонат.The photochromic network optical material is preferably the product of curing the claimed composition on at least one surface of a sheet of transparent organic glass as a substrate to form a duplex or between two sheets of transparent organic glass to form a triplex, while as a transparent organic glass for a substrate, polymethyl methacrylate or polycarbonate should be used.

- Способом получения фотохромного сетчатого оптического материала, включающим следующие стадии:- A method for producing photochromic network optical material, comprising the following stages:

(1) приготовление заявленной фотохромной полимеризационноспособной композиции смешением жидких компонентов с порошком силикатного стекла;(1) preparing the claimed photochromic polymerization composition by mixing liquid components with silicate glass powder;

(2) нанесение на подложку из прозрачного органического стекла приготовленной композиции;(2) applying the prepared composition to a transparent organic glass substrate;

(3) осуществление трехмерной радикальной полимеризации нанесенной на подложку композиции при термическом или фотохимическом инициировании.(3) the implementation of three-dimensional radical polymerization of a composition deposited on a substrate by thermal or photochemical initiation.

Порошок силикатного стекла предпочтительно предварительно обработать раствором промоутера адгезии с последующими удалением растворителя и сушкой.Silicate glass powder is preferably pretreated with a solution of an adhesion promoter, followed by removal of the solvent and drying.

Смешение жидких компонентов композиции с порошком силикатного стекла предпочтительно осуществлять при 40-50°C.The mixing of the liquid components of the composition with silicate glass powder is preferably carried out at 40-50 ° C.

Предлагаемые композиция, оптический материал и способ его получения не имеют аналогов.The proposed composition, optical material and method for its production have no analogues.

Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.

На фиг.1 показаны фотохромные микросферы силикатного стекла, полученные из микроосколков фотохромного стекла в процессе температурной обработки.Figure 1 shows the photochromic microspheres of silicate glass obtained from microchips of photochromic glass in the process of heat treatment.

На фиг.2 приведена температурная зависимость показателя преломления для олигомеров и их композиций (состав в % мас.).Figure 2 shows the temperature dependence of the refractive index for oligomers and their compositions (composition in% wt.).

1. ОУМ-1 100;1. OUM-1 100;

2. ОУМ-1 90,8 + бис-ФГА 9,2;2. OUM-1 90.8 + bis-PHA 9.2;

3. ОУМ-1 86,7 + бис-ФГА 13,3;3. OUM-1 86.7 + bis-PHA 13.3;

4. ОУМ-1 84,8 + бис-ФГА 15,2;4. OUM-1 84.8 + bis-PHA 15.2;

5. ОУМ-1 80 + бис-ФГА 20;5. OUM-1 80 + bis-PHA 20;

6. бис-ФГА 100;6. bis-PHA 100;

7. ОУМ-1 35 + бис-ФГА 35 + ЦГМА 30;7. OUM-1 35 + bis-PHA 35 + TsGMA 30;

8. ОУМ-1 34 + бис-ФГА 18 + ЦГМА 30 + Стирол 18;8. OUM-1 34 + bis-PHA 18 + TsGMA 30 + Styrene 18;

9. ОУМ-1 55 + бис-ФГА 20 + ЦГМА 15 + PPM5S 10;9. OUM-1 55 + bis-PHA 20 + TsGMA 15 + PPM5S 10;

10. ОУМП-1 55 + бис-ФГА 20 + ЦГМА 15 + PPM5S 10;10. OUMP-1 55 + bis-PHA 20 + TsGMA 15 + PPM5S 10;

11. ОУМП-2 55 + бис-ФГА 20 + ЦГМА 15 + PPM5S 10;11. OUMP-2 55 + bis-PHA 20 + TsGMA 15 + PPM5S 10;

12. Фотохромное стекло "Photogrey Extra™" фирмы Corning (США).12. Photochromic glass "Photogrey Extra ™" company Corning (USA).

На фиг.3 приведена температурная зависимость показателя преломления (n20D) для полимеров, полученных отверждением некоторых ненаполненных композиций.Figure 3 shows the temperature dependence of the refractive index (n 20 D) for polymers obtained by curing some unfilled compositions.

1-4. Композиции ОУМ-1 и бис-ФГА, содержащие 9.2, 13.3, 15.2 и 20% мас. бис-ФГА.1-4. Compositions OUM-1 and bis-PHA containing 9.2, 13.3, 15.2 and 20% wt. bis-PHA.

5. Композиция ОУМ-1 34% + бис-ФГА 18% + ЦГМА 29% + стирол 18%.5. The composition of OUM-1 34% + bis-PHA 18% + TsGMA 29% + styrene 18%.

6. Композиция ОУМ-1 35% + бис-ФГА 35% + ЦГМА 29%.6. The composition of OUM-1 35% + bis-PHA 35% + TSGMA 29%.

Горизонтальная линия с n=1,524 - показатель преломления фотохромного стекла "Photogrey Extra™" фирмы Corning (США).The horizontal line with n = 1.524 is the refractive index of photochromic glass "Photogrey Extra ™" company Corning (USA).

На фиг.4 отображено изменение прозрачности поликарбонатных триплексов при температуре оптической однородности (в центре) и на 30°C выше (слева) и ниже этой температуры (справа).Figure 4 shows the change in the transparency of polycarbonate triplexes at a temperature of optical uniformity (in the center) and 30 ° C above (left) and below this temperature (right).

Фиг.5 демонстрирует работоспособность поликарбонатных триплексов - изменение пропускания до (справа) и после облучения солнечным светом (слева).Figure 5 demonstrates the performance of polycarbonate triplexes - the change in transmission before (right) and after exposure to sunlight (left).

На фиг.6 показано изменение прозрачности заготовки поликарбонатного триплекса до полимеризации внутреннего слоя (справа) и после его отверждения.Figure 6 shows the change in transparency of the polycarbonate triplex preform before polymerization of the inner layer (right) and after curing.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Создание предлагаемого изобретения потребовало большого объема экспериментальных исследований. Состав связующего - смеси полимеризационноспособных акриловых соединений - должен обеспечивать полимеру, получаемому при отверждении, коэффициент преломления, идентичный таковому у наполнителя - фотохромного силикатного стекла. Дополнительная сложность заключается в том, что в процессе полимеризации показатель преломления связующего изменяется и для сохранения близости коэффициентов преломления связующего и наполнителя необходимо было обеспечить максимальное расходование двойных связей в компонентах связующего в процессе отверждения. Кроме того, показатель преломления полимеров довольно сильно зависит от температуры, поэтому было проведено исследование влияния состава композиции на температурный коэффициент показателя преломления получаемого оптического материала. Это позволило отобрать составы с минимальным температурным коэффициентом показателя преломления, что обеспечило сохранение прозрачности предлагаемого оптического материала в диапазоне, по крайней мере, +/-20°C от заданной температуры окружающей среды.The creation of the invention required a large amount of experimental research. The composition of the binder - a mixture of polymerization-capable acrylic compounds - should provide the polymer obtained by curing with a refractive index identical to that of the filler - photochromic silicate glass. An additional complication lies in the fact that during the polymerization the refractive index of the binder changes and in order to maintain the proximity of the refractive indices of the binder and the filler, it was necessary to maximize the consumption of double bonds in the components of the binder during curing. In addition, the refractive index of polymers is quite dependent on temperature, so a study was made of the influence of the composition of the composition on the temperature coefficient of the refractive index of the resulting optical material. This made it possible to select compositions with a minimum temperature coefficient of refractive index, which ensured that the transparency of the proposed optical material was maintained in the range of at least +/- 20 ° C from a given ambient temperature.

Следующей проблемой, потребовавшей экспериментальных исследований, было определение оптимального размера и формы частиц наполнителя - фотохромного силикатного стекла для достижения хорошей смачиваемости связующим и необходимой степени наполнения при сохранении прозрачности оптического материала.The next problem requiring experimental research was the determination of the optimal size and shape of the filler particles - photochromic silicate glass to achieve good binder wettability and the necessary degree of filling while maintaining the transparency of the optical material.

Наконец, при разработке способа получения оптического материала требовалось преодолеть такие проблемы, как образование трудно удаляемых воздушных включений и оседание наполнителя в процессе переработки, характерные для распределения высокодисперсного наполнителя в вязкой матрице при большом различии в плотности компонентов.Finally, when developing a method for producing optical material, it was necessary to overcome such problems as the formation of difficult to remove air inclusions and settling of the filler during processing, which are characteristic of the distribution of finely dispersed filler in a viscous matrix with a large difference in the density of components.

Выполненные исследования позволили решить перечисленные выше проблемы.The studies performed allowed us to solve the above problems.

В таблице 1 представлены сокращения наиболее часто используемых компонентов заявленной композиции.Table 1 presents the abbreviations of the most commonly used components of the claimed composition.

Было установлено, что любое радикально полимеризующееся соединение может использоваться как олигомер с низким показателем преломления - ниже показателя преломления силикатного стекла, импрегнированного неорганическим фотохромным соединением, если оно содержит две (мет)акриловые группы, связанные двухвалентным радикалом без ароматических групп.It was found that any radically polymerizable compound can be used as an oligomer with a low refractive index - lower than the refractive index of silicate glass impregnated with an inorganic photochromic compound if it contains two (meth) acrylic groups linked by a divalent radical without aromatic groups.

Типичным примером олигомера с низким показателем преломления является олигомер структуры (I):A typical example of an oligomer with a low refractive index is an oligomer of structure (I):

Figure 00000008
Figure 00000008

где R1=-H, -F или СН3;where R 1 = —H, —F or CH 3 ;

R2 - двухвалентная группа:

Figure 00000009
, в которой R3=-H, -F или -СН3; n - целое число от 0 до 10;R 2 is a divalent group:
Figure 00000009
wherein R 3 = —H, —F, or —CH 3 ; n is an integer from 0 to 10;

X - двухвалентная органическая группа со сложноэфирной, карбонатной или уретановой группировкой формулы: -Y-R4-Y-,X is a divalent organic group with an ester, carbonate or urethane group of the formula: -YR 4 -Y-,

где Y - двухвалентная группа -CO-, -COO-, -CONH-R5- или -R5NHCO-,where Y is a divalent group —CO—, —COO—, —CONH — R 5 - or —R 5 NHCO—,

R4 - двухвалентная органическая группа:R 4 is a divalent organic group:

Figure 00000010
Figure 00000010

где n - целое число от 1 до 3, m - целое число от 1 до 250;where n is an integer from 1 to 3, m is an integer from 1 to 250;

R5 - двухвалентная органическая группа:R 5 is a divalent organic group:

Figure 00000011
Figure 00000011

где n=2-8.where n = 2-8.

Предпочтительные олигомеры структуры (I) с низким показателем преломления представлены соединениями формулы (1) (ОУМ-1), (2) (ОУМ-2) и (3) (ОУМ-3):Preferred oligomers of structure (I) with a low refractive index are represented by compounds of formula (1) (OUM-1), (2) (OUM-2) and (3) (OUM-3):

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

где: (1) R1=CH3, R2=H, n=0, m=15-20where: (1) R 1 = CH 3 , R 2 = H, n = 0, m = 15-20 (ОУМ-1);(OUM-1); (2) R1=H, R2=CH3, n=3-5, m=15-20(2) R 1 = H, R 2 = CH 3 , n = 3-5, m = 15-20 (ОУМ-2);(OUM-2); (3) R1=CH3, R2=CH3, n=3-5, m=15-20(3) R 1 = CH 3 , R 2 = CH 3 , n = 3-5, m = 15-20 (ОУМ-3).(OUM-3).

Соединения (1)-(3) синтезированы по реакции макродиизоцианата на основе олиготетрагидрофуран-α,ω-диола с молекулярной массой около 1400 с монометакрилатом этиленгликоля (МЭГ) - ОУМ-1, или с моноакрилатом (Bisomer™ PPA5S) - ОУМ-2, или с монометакрилатом полиоксипропиленгликоля (Bisomer™ PPM5S) - ОУМ-3.Compounds (1) - (3) were synthesized by the reaction of macrodiisocyanate based on oligotetrahydrofuran-α, ω-diol with a molecular weight of about 1400 with ethylene glycol monomethacrylate (MEG) - OUM-1, or with monoacrylate (Bisomer ™ PPA5S) - OUM-2, or with polyoxypropylene glycol monomethacrylate (Bisomer ™ PPM5S) - OUM-3.

Другие примеры олигомеров с низким показателем преломления, кроме представленных выше, включают полиалкиленгликоль ди(мет)арилаты, такие как полиэтиленгликоль ди(мет)акрилаты со средней молекулярной массой 300-1500 (здесь и далее (мет)акрилат означает, что это понятие относится как к акрилатам, так и метакрилатам), полипропиленгликоль ди(мет)акрилаты со средней молекулярной массой 375-700, политетраметиленгликоль ди(мет)акрилаты со средней молекулярной массой 500-1500 и перфторгептилэтиленгликоль ди(мет)акрилаты со средней молекулярной массой 500-600.Other examples of low refractive index oligomers besides those presented above include polyalkylene glycol di (meth) arylates, such as polyethylene glycol di (meth) acrylates with an average molecular weight of 300-1500 (hereinafter (meth) acrylate means that this term refers to to acrylates and methacrylates), polypropylene glycol di (meth) acrylates with an average molecular weight of 375-700, polytetramethylene glycol di (meth) acrylates with an average molecular weight of 500-1500 and perfluoroheptylene ethylene glycol di (meth) acrylates with an average molecular weight of 500- 600.

Любое радикально полимеризующееся соединение может использоваться как олигомер с высоким показателем преломления - выше показателя преломления силикатного стекла, импрегнированного неорганическим фотохромным соединением, если имеет две (мет)акриловые группы, связанные двухвалентным радикалом, содержащим ароматические группировки.Any radically polymerizable compound can be used as an oligomer with a high refractive index — higher than the refractive index of silicate glass impregnated with an inorganic photochromic compound if it has two (meth) acrylic groups linked by a divalent radical containing aromatic groups.

Типичный пример олигомера с высоким показателем преломления может быть представлен структурой (II):A typical example of an oligomer with a high refractive index can be represented by structure (II):

Figure 00000014
Figure 00000014

где R1=-Н, -F или CH3; n - целое число от 1 до 20; m=0 или 1.where R 1 = —H, —F or CH 3 ; n is an integer from 1 to 20; m = 0 or 1.

Предпочтительными олигомерами структуры (II) с высоким показателем преломления являются бис-ГМА и его этоксилированный и глицерированный аналоги формулы (4), (5) и (6) соответственно.Preferred oligomers of structure (II) with a high refractive index are bis-GMA and its ethoxylated and glycerated analogues of formulas (4), (5) and (6), respectively.

Figure 00000015
Figure 00000015

Figure 00000016
Figure 00000016

Figure 00000017
Figure 00000017

Полимеризационноспособная композиция по данному изобретению может включать акриловый пластификатор в дополнение к вышеупомянутым бифункциональным олигомерам с низким и высоким показателем преломления. Это предпочтительно с точки зрения достижения оптимальных характеристических свойств, таких как плотность трехмерной сетки полимера и, следовательно, эластичность сетчатого оптического полимера.The polymerization composition of this invention may include an acrylic plasticizer in addition to the aforementioned low and high refractive index bifunctional oligomers. This is preferable from the point of view of achieving optimal characteristic properties, such as the density of the three-dimensional network of the polymer and, therefore, the elasticity of the network optical polymer.

Пластификаторы, используемые в данном изобретении, представляют собой акриловые олигомеры структуры III, то есть являются аналогами олигомера структуры (I) без одной или обеих (мет)акриловых групп:The plasticizers used in this invention are acrylic oligomers of structure III, that is, they are analogues of an oligomer of structure (I) without one or both (meth) acrylic groups:

Figure 00000018
Figure 00000018

где R1=-(CH2)2OOCC(CH3)=CH2 и/или -CH(CH3)2.where R 1 = - (CH 2 ) 2 OOCC (CH 3 ) = CH 2 and / or -CH (CH 3 ) 2 .

Эти соединения были получены по методике, разработанной для синтеза ОУМ-1, но с заменой 0,33 или 0,66 или 1 моля телогена (МЭГ) на эквимолекулярное количество неполимеризационноспособного изопропанола (пластификаторы ОУМП-1, ОУМП-2 и ОУМП-3 соответственно).These compounds were obtained by the method developed for the synthesis of OUM-1, but with the replacement of 0.33 or 0.66 or 1 mole of telogen (MEG) with an equimolecular amount of non-polymerization isopropanol (plasticizers OUMP-1, OUMP-2 and OUMP-3, respectively )

Полимеризационноспособная композиция по данному изобретению включает также радикально полимеризующиеся виниловые мономеры. Это важно с точки зрения регулирования вязкости композиции и достижения необходимых физико-механических свойств получаемого отвержденного изделия.The polymerization composition of this invention also includes radically polymerizable vinyl monomers. This is important from the point of view of regulating the viscosity of the composition and achieving the necessary physical and mechanical properties of the resulting cured product.

Выбор радикально полимеризующихся виниловых мономеров практически не ограничен, и могут использоваться любые известные соединения, имеющие радикально полимеризующуюся группу, такую как (мет)акрилоил, (мет)акрилоилокси, винильная, аллильная или стирильная. Из радикально полимеризующихся мономеров с точки зрения скорости полимеризации и доступности наиболее предпочтительны соединения с (мет)акрилоил или (мет)акрилоилокси группами.The choice of radical polymerizable vinyl monomers is practically unlimited, and any known compounds having a radical polymerizable group, such as (meth) acryloyl, (meth) acryloyloxy, vinyl, allyl or styryl, can be used. Of the radical polymerizable monomers, compounds with (meth) acryloyl or (meth) acryloyloxy groups are most preferred in terms of polymerization speed and availability.

Используемые в заявленной композиции мономеры включают ненасыщенные карбоновые кислоты и их производные, такие как метилметакрилат, бутилметакрилат, бензил(мет)акрилат, 2-гидроксиэтилметакрилат и оксипропиленгликоль монометакрилат; метилтиоакрилат, бензилтиоакрилат и бензилтиометакрилат, а также стирол, α-хлорстирол, α-метилстирол, α-бромстирол и N-винилпирролидон.The monomers used in the claimed composition include unsaturated carboxylic acids and their derivatives, such as methyl methacrylate, butyl methacrylate, benzyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate and hydroxypropylene glycol monomethacrylate; methylthioacrylate, benzylthioacrylate and benzylthiomethacrylate, as well as styrene, α-chlorostyrene, α-methylstyrene, α-bromostyrene and N-vinylpyrrolidone.

Получение фотохромного сшитого продукта путем трехмерной свободнорадикальной полимеризации предлагаемой композиции может быть осуществлено с использованием любого из известных методов инициирования - термического, фотохимического с использованием света длиной волны от ультрафиолетовой области до ~550 нм, или α-, β- или γ-излучения, или комбинацией перечисленных выше методов, при этом могут использоваться многие из известных инициаторов радикальной полимеризации.Obtaining a photochromic crosslinked product by three-dimensional free radical polymerization of the proposed composition can be carried out using any of the known methods of initiation - thermal, photochemical using light wavelength from the ultraviolet region to ~ 550 nm, or α-, β- or γ-radiation, or a combination of the above methods, in this case, many of the known initiators of radical polymerization can be used.

Типичные примеры инициатора термической полимеризации включают диацилперекиси, такие как перекись бензоила, перекись п-хлорбензоила, перекись деканоила, перекись лауроила и перекись ацетила; пероксиэфиры, такие как трет-бутилперокси-2-этилгексаноат, трет-бутилпероксидикарбонат, кумилпероксинеодеканоат и трет-бутилпероксибензоат; перкарбонаты, такие как диизопропилпероксидикарбонат, ди-2-этилгексилпероксидикарбонат и ди-втор-бутилоксикарбонат; азосоединения, такие как 2,2'-азо-бис-изобутиронитрил (АИБН), 2,2'-азобис(4-диметилвалеронитрил), 2,2'-азобис(2-метилбутиронитрил) и 1,1'-азобис(циклогексан-1-карбонитрил).Typical examples of a thermal polymerization initiator include diacyl peroxides, such as benzoyl peroxide, p-chlorobenzoyl peroxide, decanoyl peroxide, lauroyl peroxide and acetyl peroxide; peroxyesters such as tert-butyl peroxy-2-ethylhexanoate, tert-butyl peroxydicarbonate, cumyl peroxyneodecanoate and tert-butyl peroxybenzoate; percarbonates such as diisopropyl peroxydicarbonate, di-2-ethylhexylperoxydicarbonate and di-sec-butyloxycarbonate; azo compounds such as 2,2'-azo-bis-isobutyronitrile (AIBN), 2,2'-azobis (4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile) and 1,1'-azobis (cyclohexane -1-carbonitrile).

Количество инициатора термической полимеризации зависит от условий полимеризации, типа инициатора, состава композиции и структуры компонентов. Инициаторы термической полимеризации могут использоваться как раздельно, так и в виде комбинации двух или более соединений.The amount of thermal polymerization initiator depends on the polymerization conditions, type of initiator, composition, and structure of the components. Thermal polymerization initiators can be used either separately or as a combination of two or more compounds.

Среди соединений, генерирующих свободные радикалы при облучении ультрафиолетовым светом, в качестве инициатора фотополимеризации могут быть использованы бензоин, метиловый эфир бензоина, бутиловый эфир бензоина, бензофенон, ацетофенон, 4,4'-дихлоробензофенон, диэтоксиацетофенон, 2-гидрокси-2-метил-1-фенил-пропан-1-он, бензилметилкеталь, 1-(4-изо-пропилфенил)-2-гидрокси-2-метилпропан-1-он, 1-гидроксициклогексилфенилкетон, 2-изопропилтиоксантон, оксид би(2,6-диметокси-бензоил-2,4,4-триметилпентил)фосфина, оксид би(2,4,6-триметилбензоил)фенилфосфина, оксид 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфина или 2-бензил-2-диметил-амино-1-(4-морфолинофенил)-бутанон-1.Among the compounds generating free radicals when irradiated with ultraviolet light, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin butyl ether, benzophenone, acetophenone, 4,4'-dichlorobenzophenone, diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1 can be used as photopolymerization initiators. -phenyl-propan-1-one, benzyl methyl ketal, 1- (4-iso-propylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 1-hydroxycyclohexylphenylketone, 2-isopropylthioxantone, bi (2,6-dimethoxy- benzoyl-2,4,4-trimethylpentyl) phosphine, bi (2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphine oxide, about 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine sulfoxide or 2-benzyl-2-dimethyl-amino-1- (4-morpholinophenyl) -1 -butanon.

Возможно использование как одного, так и комбинации из двух или более фотоинициаторов.It is possible to use either one or a combination of two or more photoinitiators.

В приведенных ниже иллюстративных примерах использовалась смесь (1:1 по массе) дифенил(2,4,6-триметилбензоил)фосфиноксида и 2-гидрокси-2-метилпропиофенона (далее обозначаемая как ФИ).In the following illustrative examples, a mixture (1: 1 by weight) of diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide and 2-hydroxy-2-methylpropiophenone (hereinafter referred to as FI) was used.

При осуществлении фотоотверждения заявленной композиции после УФ-облучения в присутствии фотоинициатора для завершения полимеризации можно дополнительно проводить термообработку при 60-85°C.When carrying out photo-curing of the claimed composition after UV irradiation in the presence of a photoinitiator to complete the polymerization, you can additionally conduct heat treatment at 60-85 ° C.

Для УФ-облучения можно использовать любой известный источник УФ-света, например ртутную лампу высокого давления, ртутную лампу супервысокого давления, ртутную лампу низкого давления, ксеноновую лампу, углеродную дугу, противобактерицидную лампу, металлгалоидную лампу и безэлектродные лампы. Время облучения одним из перечисленных источников света определяется типом лампы, длиной волны поглощения и чувствительностью инициатора фотополимеризации, а также толщиной полимеризующегося слоя.For UV irradiation, any known UV light source can be used, for example, a high pressure mercury lamp, superhigh pressure mercury lamp, low pressure mercury lamp, xenon lamp, carbon arc, antibacterial lamp, metal halide lamp and electrodeless lamps. The exposure time of one of the listed light sources is determined by the type of lamp, the absorption wavelength and sensitivity of the initiator of photopolymerization, as well as the thickness of the polymerized layer.

В большинстве приведенных ниже примеров для фотохимического инициирования использовалась ртутная лампа высокого давления мощностью 1000 Вт (ДРТ-1000).In most of the examples below, a 1000 W high pressure mercury lamp (DRT-1000) was used for photochemical initiation.

Для инициирования полимеризации возможно использование смеси фотоинициатора с инициатором термической полимеризации.To initiate the polymerization, it is possible to use a mixture of a photoinitiator with a thermal polymerization initiator.

Для реализации настоящего изобретения выбор порошка фотохромного неорганического стекла особенно не ограничен и может использоваться любое известное неорганическое стекло, импрегнированное любым известным неорганическим фотохромным соединением.To implement the present invention, the choice of photochromic inorganic glass powder is not particularly limited and any known inorganic glass impregnated with any known inorganic photochromic compound can be used.

Иллюстративные примеры включают использование AgHal-содержащих силикатных стекол "Photogrey Extra™" фирмы Corning-(США) с показателем преломления n=1,524 или CuHal-содержащих силикатных стекол марки PHG-5 (ГОИ, Россия), n=1,499.Illustrative examples include the use of CorHing® Photogrey Extra ™ AgHal-containing silicate glasses (USA) with a refractive index of n = 1.524 or PHG-5 CuHal-containing silicate glasses (GOI, Russia), n = 1.499.

Было установлено, что для улучшения эксплуатационных свойств отвержденного наполненного оптического материала, таких как прозрачность и адгезия, предпочтительно использовать сферические фотохромные частицы наполнителя, например микросферы. Сферическая форма частиц позволяет получать оптический материал высокого качества с повышенной адгезией между связующим и наполнителем, при этом триплексы характеризуются хорошими фотохромными свойствами внутреннего слоя. Сферическая форма частиц стекла является также оптимальной для процесса приготовления полимеризационноспособной композиции (для процесса наполнения), что позволяет достигать очень высоких степеней наполнения оптического материала. Могут использоваться и анизодиаметрические частицы порошка, например микроцилиндры и микронити, которые не являются концентраторами напряжений, а напротив, выступают армирующими элементами, упрочняющими полимерную матрицу.It has been found that in order to improve the operational properties of the cured filled optical material, such as transparency and adhesion, it is preferable to use spherical photochromic filler particles, for example microspheres. The spherical shape of the particles makes it possible to obtain high-quality optical material with enhanced adhesion between the binder and the filler, while triplexes are characterized by good photochromic properties of the inner layer. The spherical shape of the glass particles is also optimal for the process of preparing a polymerization-capable composition (for the filling process), which allows achieving very high degrees of filling of the optical material. Anisodiametric powder particles, for example microcylinders and microfilaments, which are not stress concentrators, but, on the contrary, act as reinforcing elements that strengthen the polymer matrix, can also be used.

Размер частиц наполнителя может изменяться в диапазоне от 50 до 350 мкм, в этом случае получается фотохромный оптический материал высокого качества.The particle size of the filler can vary in the range from 50 to 350 microns, in which case a high-quality photochromic optical material is obtained.

Для улучшения адгезии наполнителя к трехмерному сетчатому полимеру предпочтительно проводить предварительную обработку поверхности микрочастиц стекла промоутером адгезии, при этом могут использоваться любые известные промоутеры адгезии для силикатных стекол, например 3-(триметоксисилил)пропилметакрилат (0,5%-ный раствор в этаноле). Это соединение формирует достаточно жесткие химические связи с силикатным стеклом за счет частичного гидролиза, к тому же способно к сополимеризации с компонентами композиции ввиду наличия акриловой группы.To improve the adhesion of the filler to the three-dimensional cross-linked polymer, it is preferable to pre-treat the surface of the glass microparticles with an adhesion promoter, using any known adhesion promoters for silicate glasses, for example 3- (trimethoxysilyl) propyl methacrylate (0.5% solution in ethanol). This compound forms fairly tight chemical bonds with silicate glass due to partial hydrolysis, and is also capable of copolymerization with the components of the composition due to the presence of an acrylic group.

Любой прозрачный листовой материал может служить подложкой для получения фотохромного сетчатого оптического материала по данному изобретению, но наиболее предпочтительными являются типичные органические стекла, такие как листы полиметилметакрилата или поликарбоната толщиной от 0,1 до 2 мм, лучше всего толщиной 0,5-2,0 мм.Any transparent sheet material can serve as a substrate for producing the photochromic network optical material of the present invention, but typical organic glasses, such as polymethyl methacrylate or polycarbonate sheets from 0.1 to 2 mm thick, most preferably 0.5-2.0 thick, are most preferred. mm

В таблице 2 приведены полученные нами рефрактометрические характеристики: показатели преломления (nD) и температурные коэффициенты показателя преломления (δn) некоторых основных компонентов композиции и продуктов их отверждения - гомополимеров: n20исх, n20отв, δnисх, δnотв и величина Δn=n20отв-n20исх. Олигомеры структуры I и II обладают довольно широким интервалом показателей преломления (см. фиг.2), поэтому существует возможность получить композицию с заданным показателем преломления - например, показателем преломления наполнителя - неорганического стекла. Низкие величины Δn типичны для всех изученных гомополимеров, а величины Δnотв близки к параметрам олигомеров. Это означает, что отверждение олигомеров структуры I и II сопровождается очень низкой усадкой и, следовательно, отсутствием значительных внутренних напряжений в сетчатом трехмерном оптическом материале, в том числе на границе раздела матрица-наполнитель.Table 2 shows the contact refractometric characteristics: refractive indices (n D) and temperature coefficients of refractive index (δn) of certain basic components of the composition and products of their curing - homopolymers: n 20 ref, n 20 holes, δn ref, δn holes and the magnitude Δn = n 20 holes -n 20 ref . Oligomers of structures I and II have a fairly wide range of refractive indices (see FIG. 2), therefore, it is possible to obtain a composition with a given refractive index — for example, the refractive index of a filler — inorganic glass. Low values Δn typical of all studied homopolymers and magnitude Δn of holes close to the parameters oligomers. This means that the curing of oligomers of structure I and II is accompanied by a very low shrinkage and, consequently, the absence of significant internal stresses in the network three-dimensional optical material, including at the interface matrix-filler.

Значения δnотв для сетчатых полимеров структуры (II) (1.87·10-4 и 1.3·10-4 для полимеров Бис-ФЭА и Бис-ФГА соответственно) ниже, чем для полимеров ОУМ, поскольку эти полимеры обладают меньшим термооптическим эффектом. В то же время олигомеры структуры II имеют значения δnисх и Δn (Δn=0,0159), близкие к параметрам ОУМ, и такая корреляция рефрактометрических параметров для олигомеров с низким и высоким показателями преломления свидетельствует о близких величинах усадки при полимеризации олигомеров структуры (I) и (II).Values δn holes for cross-linked polymers of structure (II) (1.87 · 10 -4 and 1.3 × 10 -4 for polymers Bis-Bis-PEA and PHA respectively) lower than OUM polymers, since these polymers have smaller thermo-optic effect. At the same time, the structure II oligomers have δn ref and Δn (Δn = 0.0159) close to the OAM parameters, and such a correlation of refractometric parameters for oligomers with low and high refractive indices indicates close shrinkage values during the polymerization of structure oligomers (I ) and (II).

В таблице 3 приведены рефрактометрические характеристики для ненаполненных акриловых связующих и сетчатых полимеров на их основе. Из этих данных видно, что все исходные связующие, независимо от их показателя преломления, характеризуются одной и той же (в пределах ошибки измерения) величиной температурного коэффициента показателя преломления δnисх~3,8±0,2·10-4. Полимеры имеют еще меньший температурный коэффициент показателя преломления, при этом показатель преломления исследованных полимеров лежит в достаточно широком диапазоне, что позволяет использовать в качестве наполнителя стекла различных марок.Table 3 shows the refractometric characteristics for unfilled acrylic binders and cross-linked polymers based on them. From these data it can be seen that all the original binders, regardless of their refractive index, are characterized by the same (within the measurement error) value of the temperature coefficient of the refractive index δn ex ~ 3.8 ± 0.2 · 10 -4 . Polymers have an even lower temperature coefficient of refractive index, while the refractive index of the studied polymers lies in a rather wide range, which makes it possible to use various grades of glass as a filler.

Все исследованные рефрактометрические характеристики являются весьма существенными, поскольку определяют температуру оптической однородности заявленного фотохромного оптического материала (Тодн).All investigated refractometric characteristics are very significant, because they determine the temperature of the optical uniformity of the claimed photochromic optical material (T one ).

На фиг.3 приведены температурные зависимости показателя преломления полимеров, полученных отверждением некоторых ненаполненных олигомеров и их композиций, в диапазоне температур 15-65°C. Для предлагаемого изобретения используются только полимеры, для которых эта зависимость пересекает прямую для наполнителя, параллельную оси температур, т.е. будут реализованы условия оптической однородности наполненной матрицы (см. фиг.4). Найденные таким образом температуры точек пересечения совпали с температурами, полученными независимым термооптическим методом, фиксирующим оптическую однородность фотохромного сетчатого оптического материала в поле микроскопа.Figure 3 shows the temperature dependence of the refractive index of the polymers obtained by curing some unfilled oligomers and their compositions in the temperature range 15-65 ° C. For the present invention, only polymers are used for which this dependence crosses the straight line for the filler, parallel to the temperature axis, i.e. the conditions of optical uniformity of the filled matrix will be realized (see Fig. 4). The temperatures of the intersection points found in this way coincided with the temperatures obtained by an independent thermo-optical method, fixing the optical uniformity of the photochromic network optical material in the microscope field.

Предлагаемый фотохромный сетчатый оптический материал получают следующим образом.The proposed photochromic network optical material is obtained as follows.

Сначала смешивают все жидкие компоненты композиции: полимеризационноспособные соединения и инициатор полимеризации.First, all liquid components of the composition are mixed: polymerization compounds and a polymerization initiator.

Затем к жидкому связующему добавляют наполнитель - мелкодисперсный порошок фотохромного силикатного стекла, имеющего фракционный состав от 50 до 350 мкм. Поверхность частиц наполнителя предпочтительно предварительно обработать спиртовым раствором промоутера адгезии. Затем растворитель удаляют и сушат стеклянный порошок при 60°C до постоянного веса.Then, a filler is added to the liquid binder, a finely divided photochromic silicate glass powder having a fractional composition from 50 to 350 microns. The surface of the filler particles is preferably pre-treated with an alcohol solution of the adhesion promoter. Then the solvent is removed and the glass powder is dried at 60 ° C. to constant weight.

Смешение связующего со стеклянным порошком предпочтительно осуществлять при 40-50°C.Mixing a binder with a glass powder is preferably carried out at 40-50 ° C.

Приготовленную фотохромную композицию наносят на поверхность листа органического или силикатного стекла, ограниченную прокладкой заданной толщины. В случае изготовления триплекса поверх жидкого слоя композиции размещают второй лист органического стекла и фиксируют собранную заготовку триплекса зажимами.The prepared photochromic composition is applied to the surface of a sheet of organic or silicate glass, limited by laying a predetermined thickness. In the case of the manufacture of triplex, a second sheet of organic glass is placed over the liquid layer of the composition and the assembled triplex preform is fixed with clamps.

Нанесенную на поверхность подложки фотохромную полимеризационноспособную композицию отверждают путем трехмерной радикальной полимеризации при термическом или фотохимическом инициировании.The photochromic polymerization composition deposited on the surface of the substrate is cured by three-dimensional radical polymerization by thermal or photochemical initiation.

Заявленным способом получен фотохромный сетчатый оптический материал, характеризующийся температурой достижения оптической однородности (Tодн) в диапазоне 10-40°C и довольно низким термическим коэффициентом показателя преломления - не выше 3,0·10-4 град-1. Любой сдвиг температуры от Tодн снижает оптическую однородность системы, то есть уменьшается величина светопропускания фотохромного материала (см. фиг.4). Температурный режим эксплуатации предлагаемого материала определяется, таким образом, заданной величиной светопропускания. Чем большая величина пропускания света необходима при использовании оптического материала, тем в более узком интервале температур возможна его эксплуатация.The claimed method obtained photochromic network optical material, characterized by a temperature of achieving optical uniformity (T one ) in the range of 10-40 ° C and a rather low thermal coefficient of refractive index - not higher than 3.0 · 10 -4 deg -1 . Any temperature shift from T alone reduces the optical uniformity of the system, that is, the light transmission of the photochromic material decreases (see Fig. 4). The temperature mode of operation of the proposed material is thus determined by a given amount of light transmission. The greater the amount of light transmission required when using optical material, the more narrow the temperature range its operation is possible.

Приведенные ниже примеры более конкретно описывают существо данного изобретения, но не ограничивают возможные варианты реализации изобретения.The following examples more specifically describe the essence of the present invention, but do not limit possible embodiments of the invention.

Синтетический пример А. Синтез олигоуретанметакрилата структуры (1) - ОУМ-1.Synthetic example A. Synthesis of oligourethane methacrylate structure (1) - OUM-1.

500 г (0,5 моля) олиготетрагидрофуран-α,ω-диол диизоцианата (Mn≈1000), 140,8 г (1,1 моля) монометакрилата этиленгликоля (МЭГ) и 9,0 г оловодилаурата перемешивают при комнатной температуре в течение 12 часов до полного расхода изоцианатных групп по ИК-спектрам. Выход ~100%. Mn≈1400; Mw≈1600; Mw/Mn≈1.2; функциональность ~2, d420=1086 кг м-3, n20D=1,5027.500 g (0.5 mol) of oligotetrahydrofuran-α, ω-diol of diisocyanate (Mn≈1000), 140.8 g (1.1 mol) of ethylene glycol monomethacrylate (MEG) and 9.0 g of tin dilaurate are stirred at room temperature for 12 hours to complete consumption of isocyanate groups in the IR spectra. The output is ~ 100%. M n ≈1400; M w ≈1600; M w / M n ≈ 1.2; functionality ~ 2, d 4 20 = 1086 kg m -3 , n 20 D = 1,5027.

Синтетические примеры Б и В. Синтез олигоуретанметакрилатов структур (2) и (3) - ОУМ-2 и ОУМ-3.Synthetic examples B and C. Synthesis of oligourethane methacrylates of structures (2) and (3) - OUM-2 and OUM-3.

Олигоуретанметакрилаты структур (2) и (3) получают из 500 г (0,5 моля) олиготетрагидрофуран-α,ω-диол диизоцианата по методике Синтетического примера A с использованием вместо МЭГ 1,1 моля телогена - "Bisomer™" PPA5S (423.6 г) или "Bisomer" PPM5S™ (398.2 г) соответственно.Oligourethane methacrylates of structures (2) and (3) are obtained from 500 g (0.5 mol) of oligotetrahydrofuran-α, ω-diol of diisocyanate according to the procedure of Synthetic Example A using instead of MEG 1.1 moles of telogen - “Bisomer ™” PPA5S (423.6 g ) or "Bisomer" PPM5S ™ (398.2 g), respectively.

Синтетические примеры Г-Е. Синтез пластификаторов ОУМП-1, ОУМП-2 и ОУМП-3.Synthetic examples GE. Synthesis of plasticizers OUMP-1, OUMP-2 and OUMP-3.

Пластификаторы получают из 500 г (0,5 моля) олиготетрагидрофуран-α,ω-диол диизоцианата по методике Синтетического примера A с использованием вместо МЭГ 1,1 моля изопропанола или смеси телогенов: МЭГ и изопропанола:Plasticizers are prepared from 500 g (0.5 mol) of oligotetrahydrofuran-α, ω-diol of diisocyanate according to the procedure of Synthetic Example A using instead of MEG 1.1 moles of isopropanol or a mixture of telogens: MEG and isopropanol:

Структура (4) (ОУМП-1): 0,73 МЭГ и 0.37 моля изопропанола.Structure (4) (OUMP-1): 0.73 MEG and 0.37 mol of isopropanol.

Структура (5) (ОУМП-2): 0,37 МЭГ и 0,73 моля изопропанола.Structure (5) (OUMP-2): 0.37 MEG and 0.73 mol of isopropanol.

Структура (6) (ОУМП-3): 1,1 моля изопропанола.Structure (6) (OUMP-3): 1.1 moles of isopropanol.

Приготовление ненаполненных полимеризационноспособных связующих и их отверждение.Preparation of unfilled polymerization binders and their curing.

Пример 1.Example 1

В стеклянном сосуде из темного стекла смешивают 55,0 г ОУМ-1, 19,9 г Бис-ФГА, 9,0 г PPM5S, 15,0 г ЦГМА и 1,1 г ФИ. Полученное связующее, содержащее фотоинициатор, полимеризуют при УФ-облучении (Hg-лампа 1000 Вт) 4 мин.55.0 g OUM-1, 19.9 g Bis-PHA, 9.0 g PPM5S, 15.0 g CHMA and 1.1 g PHI are mixed in a dark glass glass vessel. The resulting binder containing a photoinitiator is polymerized under UV irradiation (1000 W Hg lamp) for 4 minutes.

Рефрактометрические характеристики связующего и полученного его отверждением ненаполненного трехмерного сетчатого оптического полимера приведены в Таблице 3.The refractometric characteristics of the binder and the unfilled three-dimensional network optical polymer obtained by curing it are shown in Table 3.

Примеры 2-12.Examples 2-12.

Связующие получают по методике Примера 1. Качественный и количественный состав, условия отверждения и рефрактометрические характеристики исходных связующих и полимеров приведены в Таблице 3.Binders are prepared according to the procedure of Example 1. Qualitative and quantitative composition, curing conditions, and refractometric characteristics of the initial binders and polymers are shown in Table 3.

Приготовление наполненной фотохромной полимеризационноспособной композиции.Preparation of a filled photochromic polymerization composition.

Пример 13.Example 13

В стеклянном сосуде из темного стекла смешивают 39,45 г ОУМ-1, 20,17 г Бис-ФГА, 9,42 г PPM5S, 15,65 г ЦГМА, 14,36 г ОУМП-3 и 0,947 г ФИ. Получают 100 г жидкого связующего.39.45 g of OUM-1, 20.17 g of Bis-PHA, 9.42 g of PPM5S, 15.65 g of CHMA, 14.36 g of OUMP-3 and 0.947 g of PHI are mixed in a dark glass glass vessel. 100 g of a liquid binder are obtained.

Наполнитель - порошок фотохромного силикатного стекла "Photogrey Extra™" фирмы Corning (США), импрегнированного AgCl, с размером частиц 0,16-0,25 мм (160-250 мкм) предварительно обрабатывают в следующей последовательности: отсев малоразмерной фракции, многократная декантация сначала в воде и затем в этаноле, введение 0,5%-ного раствора промоутера адгезии - 3-(триметоксисилил)пропилметакрилата в этаноле, удаление растворителя и сушка наполнителя при 60°C до постоянного веса.Filler - powder of photochromic silicate glass "Photogrey Extra ™" from Corning (USA), impregnated with AgCl, with a particle size of 0.16-0.25 mm (160-250 microns) is pre-treated in the following sequence: screening of the small fraction, multiple decantation first in water and then in ethanol, the introduction of a 0.5% solution of the adhesion promoter - 3- (trimethoxysilyl) propyl methacrylate in ethanol, removing the solvent and drying the filler at 60 ° C to constant weight.

40,06 г наполнителя, нагретого до 40-50°C, добавляют небольшими порциями к 100 г жидкого связующего, также нагретого до 40-50°C. Получают 140,06 г наполненной фотохромной полимеризационноспособной композиции следующего состава:40.06 g of a filler heated to 40-50 ° C are added in small portions to 100 g of a liquid binder, also heated to 40-50 ° C. Get 140.06 g of filled photochromic polymerization composition of the following composition:

мас. частиwt. parts мас.%wt.% Порошок фотохромного силикатного стеклаPhotochromic Silicate Glass Powder 40,0640.06 28,6028.60 Радикально полимеризующиеся соединенияRadically polymerizable compounds 99,0599.05 70,7270.72 Инициатор полимеризацииPolymerization initiator 0,950.95 0,680.68

При этом радикально полимеризующиеся соединения имеют следующий состав в мас. частях:In this case, the radically polymerizable compounds have the following composition in wt. parts:

Олигомер с низким показателем преломления (ОУМ-1)Low refractive index oligomer (OUM-1) 39,4539.45 Олигомер с высоким показателем преломления (Бис-ФГА)High Refractive Index Oligomer (Bis-FGA) 20,1720.17 Акриловый пластификатор (ОУМП-3)Acrylic plasticizer (OUMP-3) 14,3614.36 Виниловые мономеры (PPM5S - 9,42; ЦГМА - 15,65)Vinyl monomers (PPM5S - 9.42; TsGMA - 15.65) 25,0725.07

Полученная наполненная фотохромная полимеризационноспособная композиция полупрозрачна в близком рассмотрении, но частицы наполнителя видны на просвет. Следует отметить, что исходные композиции и не должны быть полностью прозрачными, так как при полимеризации показатель преломления повышается на 1-2 единицы во втором знаке, и этот эффект учитывался при подборе состава композиции - полная прозрачность достигается после отверждения (см. фиг.6). Характеристики полученной наполненной композиции приведены в Таблице 4.The resulting filled photochromic polymerization composition is translucent in close examination, but the filler particles are visible in the light. It should be noted that the initial compositions should not be completely transparent, since during polymerization, the refractive index increases by 1-2 units in the second sign, and this effect was taken into account when selecting the composition of the composition — full transparency is achieved after curing (see Fig. 6) . Characteristics of the resulting filled composition are shown in Table 4.

Примеры 14-24.Examples 14-24.

Наполненную композицию получают по методике Примера 13. Качественный и количественный составы композиции и ее характеристики приведены в Таблице 4.The filled composition is obtained according to the method of Example 13. Qualitative and quantitative compositions of the composition and its characteristics are shown in Table 4.

Получение фотохромного сетчатого оптического материала фотохимически инициированной полимеризацией.Obtaining photochromic network optical material by photochemically initiated polymerization.

Пример 25.Example 25

Полимеризационноспособную фотохромную композицию, приведенную в Примере 13, облучают Hg-лампой высокого давления мощностью 1000 Вт в течение 4 минут на поверхности органического или силикатного стекла.The polymerization photochromic composition shown in Example 13 is irradiated with a 1000 W Hg high-pressure lamp for 4 minutes on the surface of organic or silicate glass.

В некоторых случаях использовалось дополнительное нагревание при 45°C в течение 10-15 минут для завершения трехмерной полимеризации.In some cases, additional heating was used at 45 ° C for 10-15 minutes to complete three-dimensional polymerization.

Условия получения сетчатого материала и его свойства даны в Таблице 5.The conditions for obtaining the mesh material and its properties are given in Table 5.

Примеры 26-35.Examples 26-35.

Фотохромную полимеризационноспособную композицию, состав и свойства которой приведены в Примерах 14-24, обрабатывают по методике примера 25 и получают фотохромный сетчатый оптический материал, условия получения материала и свойства даны в Таблице 5.A photochromic polymerization-capable composition, the composition and properties of which are shown in Examples 14-24, is processed according to the procedure of Example 25 to obtain a photochromic network optical material, the conditions for obtaining the material and properties are given in Table 5.

Пример 36. Получение фотохромного сетчатого оптического материала термически инициированной полимеризацией.Example 36. Obtaining photochromic network optical material of thermally initiated polymerization.

Жидкую полимеризационноспособную композицию, приведенную в Примере 24, нагревают при 85°C в течение 30 минут на поверхности органического или силикатного стекла. Условия получения материала и свойства даны в Таблице 5.The liquid polymerization composition shown in Example 24 is heated at 85 ° C. for 30 minutes on the surface of an organic or silicate glass. The conditions for obtaining the material and properties are given in Table 5.

Получение поликарбонатных фотохромных триплексов фотохимически инициированной полимеризацией.Obtaining polycarbonate photochromic triplexes by photochemically initiated polymerization.

Пример 37.Example 37

Полимеризационноспособную фотохромную композицию, описанную в Примере 13, обработали по методике, приведенной в Примере 25, но между двумя листами поликарбонатного стекла.The polymerization photochromic composition described in Example 13 was processed according to the procedure described in Example 25, but between two sheets of polycarbonate glass.

Некоторые свойства полученного триплекса даны в Таблице 5.Some properties of the obtained triplex are given in Table 5.

Примеры 38-47.Examples 38-47.

Полимеризационноспособные фотохромные композиции, описанные в Примерах 14-23 соответственно, отверждали по методике, приведенной в Примерах 26-35, но между двумя листами поликарбонатного стекла.Polymerization photochromic compositions described in Examples 14-23, respectively, were cured by the method described in Examples 26-35, but between two sheets of polycarbonate glass.

Некоторые свойства полученных триплексов даны в Таблице 5.Some properties of the obtained triplexes are given in Table 5.

Пример 48.Example 48

Получение поликарбонатного фотохромного триплекса термически инициированной полимеризацией.Obtaining polycarbonate photochromic triplex by thermally initiated polymerization.

Полимеризационноспособную фотохромную композицию, описанную в Примере 24, обработали по методике Примера 36, но между двумя листами поликарбонатного стекла. Некоторые свойства полученного триплекса даны в Таблице 4.The polymerization photochromic composition described in Example 24 was processed according to the procedure of Example 36, but between two sheets of polycarbonate glass. Some properties of the obtained triplex are given in Table 4.

Пример 49.Example 49

Приготовление фотохромной полимеризационноспособной композиции, наполненной фотохромным CuHal-содержащим силикатным стеклом марки PHG-5 (ГОИ, Россия), и ее комбинированное (фотохимическое и термическое) отверждение с получением фотохромного сетчатого оптического материала и фотохромного триплекса.Preparation of a photochromic polymerization-capable composition filled with photochromic CuHal-containing silicate glass of the PHG-5 brand (GOI, Russia), and its combined (photochemical and thermal) curing to obtain a photochromic network optical material and photochromic triplex.

В стеклянном сосуде из темного стекла смешивают 56.13 г ОУМ-3, 13.0 г БЗМА, 8.8 г PPM5S, 20.5 г ОУМП-3, 0.82 г ФИ и 0.75 г АИБН. Получают 100 г жидкого связующего с n20D=1,4880.56.13 g OUM-3, 13.0 g BZMA, 8.8 g PPM5S, 20.5 g OUMP-3, 0.82 g PHI and 0.75 g AIBN are mixed in a dark glass glass vessel. 100 g of a liquid binder are obtained with n 20 D = 1.4880.

Наполнитель - порошок фотохромного силикатного PHG-5 на основе светочувствительных микрокристаллов CuHal (ГОИ, Россия) с показателем преломления n20D=1,499, с размером частиц 0.20-0.35 мм предварительно обрабатывают по методике, приведенной в примере 13.Filler - photochromic silicate PHG-5 powder based on CuHal photosensitive microcrystals (GOI, Russia) with a refractive index of n 20 D = 1,499, with a particle size of 0.20-0.35 mm, is pre-processed according to the method described in Example 13.

50.0 г наполнителя, нагретого до 40-50°C, добавляют небольшими порциями к 100 г жидкого связующего, также нагретого до 40-50°C.50.0 g of a filler heated to 40-50 ° C are added in small portions to 100 g of a liquid binder, also heated to 40-50 ° C.

Полученная наполненная фотохромная полимеризационноспособная композиция полупрозрачна.The resulting filled photochromic polymerization composition is translucent.

Приготовленную наполненную композицию наносят на поверхность листа поликарбонатного стекла и облучают Hg-лампой высокого давления мощностью 1000 Вт в течение 4 мин и затем нагревают при 70°C в течение 4 мин. Получают фотохромный сетчатый оптический материал, обладающий значительной мутностью.The prepared filled composition is applied to the surface of a polycarbonate glass sheet and irradiated with a 1000 W high-pressure Hg lamp for 4 min and then heated at 70 ° C for 4 min. Get photochromic network optical material having significant turbidity.

При аналогичном отверждении композиции между двумя поликарбонатными стеклами получен фотохромный триплекс с низкой прозрачностью.With a similar curing of the composition between two polycarbonate glasses, a photochromic triplex with low transparency was obtained.

Таким образом, разработана фотохромная полимеризационноспособная композиция, наполненная порошком фотохромного силикатного стекла, образующая после отверждения прозрачный фотохромный гибридный оптический материал (см. фиг.5). Предлагаемый фотохромный трехмерный сетчатый оптический материал, получаемый из заявленной композиции, сочетает превосходные фотохромные свойства, сохраняемые при долговременном использовании: достаточную интенсивность окрашивания при облучении и высокую скорость обесцвечивания, а также хорошие оптические свойства, такие как бесцветность и прозрачность. Материал сохраняет не менее 90% оптического пропускания в видимой области спектра в диапазоне температур +/-20°C при температурах окружающей среды от 10 до 40°C. Кроме того, трехмерные сетчатые материалы обладают высокой эластичностью и ударной вязкостью, стойкостью к действию растворителей, твердостью, теплостойкостью, что делает весьма перспективным использование предложенного оптического материала для получения покрытий на различных подложках или в качестве внутреннего слоя триплексов различного назначения. Разработан способ получения заявленного фотохромного сетчатого оптического материала, который обеспечивает получаемому материалу перечисленные выше высокие эксплуатационные характеристики.Thus, a photochromic polymerization-friendly composition is developed, filled with photochromic silicate glass powder, which forms a transparent photochromic hybrid optical material after curing (see FIG. 5). The proposed photochromic three-dimensional network optical material obtained from the claimed composition combines excellent photochromic properties that are retained during long-term use: a sufficient intensity of dyeing during irradiation and a high rate of discoloration, as well as good optical properties such as colorlessness and transparency. The material retains at least 90% of the optical transmittance in the visible spectral range in the temperature range +/- 20 ° C at ambient temperatures from 10 to 40 ° C. In addition, three-dimensional mesh materials have high elasticity and impact strength, resistance to solvents, hardness, heat resistance, which makes it very promising to use the proposed optical material to obtain coatings on various substrates or as an inner layer of triplexes for various purposes. A method has been developed for producing the claimed photochromic network optical material, which provides the resulting material with the high operational characteristics listed above.

Таблица 1Table 1 Структуры и аббревиатуры компонентов композицииStructures and abbreviations of the components of the composition СтруктураStructure МЭГMEG Этиленгликоль монометакрилатEthylene glycol monomethacrylate ОУМ-1OUM-1 Олигоуретанметакрилат из МЭГ и макродиизоцианата на основе олиготетрагидрофуран-α,ω-диола и толуилендиизоцианата. (Синтетический пример А)Oligourethane methacrylate from MEG and macrodiisocyanate based on oligotetrahydrofuran-α, ω-diol and toluene diisocyanate. (Synthetic example A) ОУМ-2 ОУМ-3OUM-2 OUM-3 Олигоуретанметакрилат из «Bissomer PPA5S» или «Bissomer PPM5S» и макродиизоцианата на основе олиготетрагидрофуран-α,ω-диола и толуилендиизоцианата. (Синтетические примеры Б и В)Oligourethane methacrylate from Bissomer PPA5S or Bissomer PPM5S and a macrodiisocyanate based on oligotetrahydrofuran-α, ω-diol and toluene diisocyanate. (Synthetic examples B and C) ОУМП-1OUMP-1 Моноизопропоксиолигоуретанмонометакрилат - аналог ОУМ, полученный с использованием смеси МЭГ и изопропанола в соотношении 0.66:0.33. (Синтетический пример Г)Monoisopropoxy oligourethane monomethacrylate is an OUMA analog obtained using a mixture of MEG and isopropanol in a ratio of 0.66: 0.33. (Synthetic example G) ОУМП-2OUMP-2 Моноизопропоксиолигоуретанмонометакрилат - аналог ОУМ, полученный с использованием смеси МЭГ и изопропанола в соотношении 0.33:0.66. (Синтетический пример Д)Monoisopropoxy oligourethane monomethacrylate is an OUMA analog obtained using a mixture of MEG and isopropanol in a ratio of 0.33: 0.66. (Synthetic example D) ОУМП-3OUMP-3 Диизопропоксиолигоуретан из олиготетрагидрофуран-α,ω-диола и макродиизоцианата на основе изопропанола и толуилендиизоцианата. (Синтетический пример Е)Diisopropoxy oligourethane from oligotetrahydrofuran-α, ω-diol and macrodiisocyanate based on isopropanol and toluene diisocyanate. (Synthetic example E) Бис-ГМАBis-GMA Диакрилат бисфенола ABisphenol A diacrylate Бис-ФЭАBis-FEA Диакрилат этоксилированного бисфенола AEthoxylated Bisphenol A Diacrylate Бис-ФГАBis-FGA Диакрилат глицеролата бисфенола ABisphenol A Glycerolate Diacrylate PPM5SPPM5S Bisomer PPM5S™ (монометакрилат полиоксипропиленгликоля)Bisomer PPM5S ™ (Polyoxypropylene Glycol Monomethacrylate) БЗМАBzma БензилметакрилатBenzyl methacrylate ЦГМАTsGMA ЦиклогексилметакрилатCyclohexyl methacrylate ОМАOMA ОктилметакрилатOctyl methacrylate N-ВПN-VP N-ВинилпирролидонN-vinylpyrrolidone ФИFI Фотоинициатор: смесь (1:1 по массе) дифенил(2,4,6-триметилбензоил) фосфиноксида и 2-гидрокси-2-метилпропиофенонаPhotoinitiator: mixture (1: 1 by weight) diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide and 2-hydroxy-2-methylpropiophenone АИБНAIBN Азо-бис-изобутиронитрилAzo bis isobutyronitrile

Figure 00000019
Figure 00000020
Figure 00000021
Figure 00000022
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000025
Figure 00000019
Figure 00000020
Figure 00000021
Figure 00000022
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000025

Claims (11)

1. Фотохромная полимеризационноспособная композиция, включающая:
(1) 15-65 мас.ч. порошка силикатного стекла, импрегнированного неорганическим фотохромным соединением;
(2) 100 мас.ч. смеси радикально полимеризующихся соединений, содержащей:
40-70 мас.ч. олигомера с двумя (мет)акриловыми группами, связанными двухвалентным радикалом, не содержащим ароматических групп, имеющего показатель преломления ниже показателя преломления силикатного стекла, импрегнированного неорганическим фотохромным соединением,
1-20 мас.ч. олигомера с двумя (мет)акриловыми группами, связанными двухвалентным радикалом, содержащим ароматические группы, имеющего показатель преломления выше показателя преломления силикатного стекла, импрегнированного неорганическим фотохромным соединением,
0-15 мас.ч. пластификатора и
20-30 мас.ч. одного или более виниловых мономеров;
(3) 0,1-5,0 мас.ч. инициатора полимеризации.
1. Photochromic polymerization composition, including:
(1) 15-65 parts by weight silicate glass powder impregnated with an inorganic photochromic compound;
(2) 100 parts by weight mixtures of radically polymerizable compounds containing:
40-70 parts by weight oligomers with two (meth) acrylic groups linked by a divalent aromatic-free radical having a refractive index lower than that of silicate glass impregnated with an inorganic photochromic compound,
1-20 parts by weight oligomers with two (meth) acrylic groups linked by a divalent aromatic radical having a refractive index higher than the refractive index of silicate glass impregnated with an inorganic photochromic compound,
0-15 parts by weight plasticizer and
20-30 parts by weight one or more vinyl monomers;
(3) 0.1-5.0 parts by weight polymerization initiator.
2. Фотохромная полимеризационноспособная композиция по п.1, отличающаяся тем, что указанный порошок силикатного стекла, импрегнированного неорганическим фотохромным соединением, представляет собой стеклянные микросферы, микроцилиндры или микронити фракционного состава от 50 до 350 мкм, полученные в процессе оплавления в печи утилизированного боя или промышленных отходов фотохромного стекла.2. The photochromic polymerization composition according to claim 1, characterized in that said silicate glass powder impregnated with an inorganic photochromic compound is glass microspheres, microcylinders or microfilaments of fractional composition from 50 to 350 microns, obtained during reflow in an utilized battle or industrial furnace photochromic glass waste. 3. Фотохромная полимеризационноспособная композиция по п.1, отличающаяся тем, что указанный порошок силикатного стекла, импрегнированного неорганическим фотохромным соединением, представляет собой стеклянные микросферы, микроцилиндры или микронити фракционного состава от 50 до 350 мкм, полученные на плазмотронной установке с равномерным профилем зоны формирования.3. The photochromic polymerization composition according to claim 1, characterized in that said silicate glass powder impregnated with an inorganic photochromic compound is glass microspheres, microcylinders or microfilaments of fractional composition from 50 to 350 microns, obtained on a plasma torch with a uniform profile of the formation zone. 4. Фотохромная полимеризационноспособная композиция по п.1, отличающаяся тем, что указанный олигомер с показателем преломления ниже показателя преломления силикатного стекла, импрегнированного неорганическим фотохромным соединением, имеет следующую структуру:
Figure 00000026

где R1=-Н, -F или -СН3;
R2 - двухвалентная группа формулы:
Figure 00000027

где R3=-Н, -F или -СН3; n - целое число от 0 до 10;
Х - двухвалентная органическая группа со сложноэфирной, карбонатной или уретановой группировкой формулы:
-Y-R4-Y-,
где Y - двухвалентная группа -СО-, -COO-, -CONH-R5-, или -R5NHCO-,
R4 - двухвалентная органическая группа формулы:
Figure 00000028

где n - целое число от 1 до 3, m - целое число от 1 до 250;
R5 - двухвалентная органическая группа формулы:
-(СН2)n-,
Figure 00000029
Figure 00000030
,
где n=2-8.
4. Photochromic polymerization composition according to claim 1, characterized in that said oligomer with a refractive index lower than the refractive index of silicate glass impregnated with an inorganic photochromic compound has the following structure:
Figure 00000026

where R 1 = —H, —F or —CH 3 ;
R 2 is a divalent group of the formula:
Figure 00000027

where R 3 = —H, —F or —CH 3 ; n is an integer from 0 to 10;
X is a divalent organic group with an ester, carbonate or urethane group of the formula:
-YR 4 -Y-,
where Y is a divalent group —CO—, —COO—, —CONH — R 5 -, or —R 5 NHCO—,
R 4 is a divalent organic group of the formula:
Figure 00000028

where n is an integer from 1 to 3, m is an integer from 1 to 250;
R 5 is a divalent organic group of the formula:
- (CH 2 ) n -,
Figure 00000029
Figure 00000030
,
where n = 2-8.
5. Фотохромная полимеризационноспособная композиция по п.1, отличающаяся тем, что указанный олигомер с показателем преломления выше показателя преломления силикатного стекла, импрегнированного неорганическим фотохромным соединением, имеет следующую структуру:
Figure 00000031

где R1=-Н, -F или -CH3; n - целое число от 1 до 20; m=0 или 1.
5. Photochromic polymerization composition according to claim 1, characterized in that said oligomer with a refractive index higher than the refractive index of silicate glass impregnated with an inorganic photochromic compound has the following structure:
Figure 00000031

where R 1 = —H, —F or —CH 3 ; n is an integer from 1 to 20; m = 0 or 1.
6. Фотохромная полимеризационноспособная композиция по п.1, отличающаяся тем, что пластификатор имеет следующую структуру:
Figure 00000032

где R1=-(СН2)2OOCC(CH3)=CH2 и/или -CH(CH3)2.
6. Photochromic polymerization composition according to claim 1, characterized in that the plasticizer has the following structure:
Figure 00000032

where R 1 = - (CH 2 ) 2 OOCC (CH 3 ) = CH 2 and / or —CH (CH 3 ) 2 .
7. Фотохромный сетчатый оптический материал, представляющий собой продукт отверждения фотохромной полимеризационноспособной акриловой композиции по любому из пп.1-6 при термическом или фотохимическом инициировании трехмерной радикальной полимеризации и сохраняющий не менее 90% оптического пропускания в видимой области спектра в диапазоне температур +/-20°С от заданной температуры окружающей среды.7. Photochromic network optical material, which is the product of the curing of a photochromic polymerization-capable acrylic composition according to any one of claims 1 to 6 upon thermal or photochemical initiation of three-dimensional radical polymerization and which retains at least 90% optical transmittance in the visible spectrum in the temperature range +/- 20 ° C from the set ambient temperature. 8. Фотохромный сетчатый оптический материал по п.7, отличающийся тем, что он представляет собой продукт отверждения по крайней мере на одной поверхности листа прозрачного органического стекла в качестве подложки с образованием дуплекса или между двумя листами прозрачного органического стекла с образованием триплекса, при этом в качестве прозрачного органического стекла для подложки использован полиметилметакрилат или поликарбонат.8. The photochromic network optical material according to claim 7, characterized in that it is a curing product on at least one surface of a sheet of transparent organic glass as a substrate with the formation of duplex or between two sheets of transparent organic glass with the formation of triplex, while Polymethyl methacrylate or polycarbonate was used as transparent organic glass for the substrate. 9. Способ получения фотохромного сетчатого оптического материала, включающий следующие стадии:
(1) приготовление фотохромной полимеризационноспособной композиции по любому из пп.1-6 смешением жидких компонентов с порошком силикатного стекла;
(2) нанесение на подложку из прозрачного органического стекла приготовленной композиции;
(3) осуществление трехмерной радикальной полимеризации нанесенной на подложку композиции при термическом или фотохимическом инициировании.
9. A method of obtaining a photochromic network optical material, comprising the following stages:
(1) preparing a photochromic polymerization composition according to any one of claims 1 to 6 by mixing liquid components with silicate glass powder;
(2) applying the prepared composition to a transparent organic glass substrate;
(3) the implementation of three-dimensional radical polymerization of a composition deposited on a substrate by thermal or photochemical initiation.
10. Способ получения фотохромного сетчатого оптического материала по п.9, отличающийся тем, что порошок силикатного стекла предварительно обрабатывают раствором промоутера адгезии с последующими удалением растворителя и сушкой.10. The method of producing photochromic network optical material according to claim 9, characterized in that the silicate glass powder is pre-treated with a solution of an adhesion promoter, followed by removal of the solvent and drying. 11. Способ получения фотохромного сетчатого оптического материала по п.9, отличающийся тем, что смешение жидких компонентов композиции с порошком силикатного стекла осуществляют при 40-50°С. 11. The method of producing photochromic network optical material according to claim 9, characterized in that the mixing of the liquid components of the composition with silicate glass powder is carried out at 40-50 ° C.
RU2009108735/05A 2009-03-12 2009-03-12 Photochromic polymerisable composition, photochromic cellular optical material and method of obtaining said material RU2402578C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009108735/05A RU2402578C1 (en) 2009-03-12 2009-03-12 Photochromic polymerisable composition, photochromic cellular optical material and method of obtaining said material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009108735/05A RU2402578C1 (en) 2009-03-12 2009-03-12 Photochromic polymerisable composition, photochromic cellular optical material and method of obtaining said material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009108735A RU2009108735A (en) 2010-09-20
RU2402578C1 true RU2402578C1 (en) 2010-10-27

Family

ID=42938723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009108735/05A RU2402578C1 (en) 2009-03-12 2009-03-12 Photochromic polymerisable composition, photochromic cellular optical material and method of obtaining said material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2402578C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2464285C1 (en) * 2011-03-10 2012-10-20 Учреждение Российской академии наук Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (ИХФ РАН) Electrooptic polymerisable acrylic composition, electrooptic cross-linked polymer material and method for production thereof
RU2542252C2 (en) * 2012-12-20 2015-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской академии наук (ИПХФ РАН) Polymerisation-able photochromic isocyanate composition, photochromic mesh optical material and method of obtaining photochromic mesh optical material
RU2626640C1 (en) * 2016-06-10 2017-07-31 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) Photochromatic polymerization-approval composition, photochromic network optical material and method of its production
RU2644911C2 (en) * 2013-10-11 2018-02-14 Трэнсиженс Оптикал, Инк. Method of manufacturing photochromic optical product using preliminary processing by organic solvent and photochromic coating
RU2720617C2 (en) * 2015-12-29 2020-05-12 Зирокс Корпорейшн Strain-sensitive polymer containing photochromic dye

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2461033C2 (en) * 2010-11-29 2012-09-10 Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Имени Б.И. Степанова Национальной Академии Наук Беларуси" Method of producing photochromic material based on polyvinyl alcohol and phosphoric-tungstic acid

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2059669C1 (en) * 1992-03-19 1996-05-10 Альфред Станиславович Рот Method of making optical articles
RU2150388C1 (en) * 1993-12-10 2000-06-10 Иннотек, Инк. Method of manufacturing photochromic composite plastic lenses (versions), composite plastic optical lens
US20060055070A1 (en) * 2003-02-03 2006-03-16 Essilor International Compagnie Generale D'optique Method of preparing molded articles by means of photopolymerization in visible or near-ultraviolet light
RU2373061C1 (en) * 2008-04-09 2009-11-20 Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской Академии наук (ИХФ РАН) Photochromic organic triplexes and method of producing said triplexes

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2059669C1 (en) * 1992-03-19 1996-05-10 Альфред Станиславович Рот Method of making optical articles
RU2150388C1 (en) * 1993-12-10 2000-06-10 Иннотек, Инк. Method of manufacturing photochromic composite plastic lenses (versions), composite plastic optical lens
US20060055070A1 (en) * 2003-02-03 2006-03-16 Essilor International Compagnie Generale D'optique Method of preparing molded articles by means of photopolymerization in visible or near-ultraviolet light
RU2373061C1 (en) * 2008-04-09 2009-11-20 Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской Академии наук (ИХФ РАН) Photochromic organic triplexes and method of producing said triplexes

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2464285C1 (en) * 2011-03-10 2012-10-20 Учреждение Российской академии наук Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (ИХФ РАН) Electrooptic polymerisable acrylic composition, electrooptic cross-linked polymer material and method for production thereof
RU2542252C2 (en) * 2012-12-20 2015-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской академии наук (ИПХФ РАН) Polymerisation-able photochromic isocyanate composition, photochromic mesh optical material and method of obtaining photochromic mesh optical material
RU2644911C2 (en) * 2013-10-11 2018-02-14 Трэнсиженс Оптикал, Инк. Method of manufacturing photochromic optical product using preliminary processing by organic solvent and photochromic coating
US10281628B2 (en) 2013-10-11 2019-05-07 Transitions Optical, Inc. Method of preparing a photochromic optical article using an organic solvent pretreatment and photochromic coating
RU2720617C2 (en) * 2015-12-29 2020-05-12 Зирокс Корпорейшн Strain-sensitive polymer containing photochromic dye
RU2626640C1 (en) * 2016-06-10 2017-07-31 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) Photochromatic polymerization-approval composition, photochromic network optical material and method of its production
RU2626640C9 (en) * 2016-06-10 2017-11-22 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) Photochromatic polymerization-approval composition, photochromic network optical material and method of its production

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009108735A (en) 2010-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3682117B2 (en) Polymerizable composition based on thio (meth) acrylate monomer, polymer with low yellowness obtained from the composition, and lens worn by the eye using the composition and polymer
JP6355209B2 (en) Photochromic curable composition, cured product thereof, and laminate comprising the cured product
JP2505779B2 (en) Method for manufacturing photochromic articles
EP0273710B2 (en) Resin having high refractive index, process for producing said resin and optical materials composed of said resin
RU2402578C1 (en) Photochromic polymerisable composition, photochromic cellular optical material and method of obtaining said material
AU762653B2 (en) Method for preparing a latex with photochromic properties and uses thereof, particularly in ophthalmology
JP3922873B2 (en) Curable composition
JP2002509273A (en) Optical resin composition
JPH11511765A (en) Photochromic products with temperature stability and sunlight resistance
WO2002093236A1 (en) Plastic photochromic lenses for glasses and process for their production
RU2373061C1 (en) Photochromic organic triplexes and method of producing said triplexes
JP2008033223A (en) Photochromic film and photochromic lens having the same
JP4756810B2 (en) Photochromic products and preparation methods
JP4200032B2 (en) Polymerization curable composition
JP3394580B2 (en) Polymerizable composition, polymer, organic glass and lens for glasses
US6770707B2 (en) Radicaly polymerisable compositions containing monofunctional monomers, resins and ophthalmic articles obtained from them, new monofunctional monomers
US20080217590A1 (en) Photochromic material and process for its preparation
JPH0679083B2 (en) Optical material
RU2626640C9 (en) Photochromatic polymerization-approval composition, photochromic network optical material and method of its production
JPH06184241A (en) Polymerizable composition
JPH0625232B2 (en) High refractive index resin manufacturing method
JPH03217407A (en) Preparation of high refractive index resin
JPH06116336A (en) Polymerizable composition
CN121986278A (en) Curable composition, cured product, laminate, optical article, lens, and glasses
CN122003627A (en) Curable compositions, cured products, laminates, optical articles, lenses, eyeglasses, and photochromic optical articles

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140313