ES2243258T3 - Composiciones de resina optica que contiene un prepolimero tiol-eno. - Google Patents

Composiciones de resina optica que contiene un prepolimero tiol-eno.

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ES2243258T3
ES2243258T3 ES00926147T ES00926147T ES2243258T3 ES 2243258 T3 ES2243258 T3 ES 2243258T3 ES 00926147 T ES00926147 T ES 00926147T ES 00926147 T ES00926147 T ES 00926147T ES 2243258 T3 ES2243258 T3 ES 2243258T3
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Robert A. Smith
Robert D. Herold
Michael O. Okoroafor
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Abstract

Una composición orgánica polimerizable que consiste en: (a) un prepolímero polimerizable por radicales de: (i) al menos un primer monómero polimerizable que tiene al menos dos grupos etilenicamente insaturados polimerizables por radicales, y (ii) al menos un primer monómero de politiol que tiene al menos dos grupos tiol. siendo la relación molar equivalente de los grupos etilénicamente insaturados de (a)(i) a los grupos tiol de (a) (ii) no superior a 1:1, y seleccionándose el porcentaje de consumo de grupos etilénicamente insaturados de (a) (i) para que dicho prepolímero sea un líquido carente de gel a 25°C; y (b) al menos un segundo monómero polimerizable que tiene al menos dos grupos etilénicamente insaturados polimerizables por radicales, estando dichos monómeros polimerizables por radicales primero y segundo libres de grupos norborneno.

Description

Composición de resina óptica que contiene un prepolímero tiol-eno.
Referencia cruzada a solicitud relacionada
El presente documento es una solicitud de patente no provisional que reivindica prioridad en virtud de 35 U.S.C. 119 (e)(1) de la solicitud de patente provisional EE.UU. serie Nº 60/130.596 registrada el 22 de abril de 1999.
Descripción de la invención
La presente invención se refiere a composiciones orgánicas polimerizables que tienen una contracción reducida y a polimerizados sólidos preparados a partir de las mismas que tienen un índice de refracción de al menos 1,57, y un número Abbe de al menos 33. En particular, la presente invención se refiere a determinadas composiciones orgánicas polimerizables que comprenden un prepolímero líquido sin gel sustancialmente carente de gel de un primer monómero polietilénicamente insaturado y un monómero de politiol, y un segundo mónomero polietilénicamente insaturado distinto. Más en particular, las composiciones polimerizables de la presente invención tienen un porcentaje de contracción inferior al de la composición polimerizable correspondiente sin contenido en prepolímero.
Los materiales poliméricos orgánicos que tienen índices de refracción de al menos 1,57 y niveles bajos de dispersión cromática han sido desarrollados recientemente como alternativas y sustitutos de vidrio a base de sílice inorgánica de alto índice de refracción para aplicaciones como lentes ópticas. Dichos materiales poliméricos pueden proporcionar ventajas en comparación con el vidrio, incluyendo resistencia a la fractura, peso más ligero para una aplicación determinada, facilidad de moldeado y facilidad de teñido. La dispersión cromática de una lente óptica se cuantifica típicamente en relación con números Abbe (también conocidos como valores nu). Los números Abbe más bajos son indicativos de un mayor nivel de dispersión cromática, que se manifiesta típicamente como una distorsión óptica en el borde o cerca del borde de la lente. Los valores de números Abbe que corresponden, deseablemente, a niveles más bajos de dispersión cromática son por ejemplo típicamente al menos 33, y más típicamente al menos 35.
Se sabe que se pueden preparar materiales poliméricos con índices de refracción altos, v.g., de al menos 1,57, y niveles bajos de dispersión cromática, v.g., con números Abbe de al menos 33 a partir de composiciones polimerizables que contienen monómeros que tienen al menos dos grupos tiol y monómeros que tienen dos o más grupos etilénicamente insaturados polimerizables por radicales. Dichas composiciones, que se denominan dentro de la técnica composiciones tiol-eno, se describen por ejemplo en la patente EE.UU. Nº 5.484.972, y la publicación de patente internacional Nº WO 96/38486.
Los artículos moldeados, como lentes, se preparan típicamente introduciendo una composición polimerizable en un molde, v.g., un molde de vidrio, polimerizando la composición dentro del molde y a continuación sacando el artículo moldeado del molde. Muchas composiciones orgánicas polimerizables, v.g., composiciones de tiol-eno polimerizables experimentan una disminución o contracción de volumen con la polimerización. Dicha disminución del volumen puede causar que la composición de polimerización se separe de las superficies interiores del molde con el resultado de la formación de defectos en el artículo moldeado. Los defectos que se deben a la contracción del volumen incluyen, por ejemplo, agrietamiento, alabeo y anomalías superficiales, y típicamente, requieren el raspado del artículo defectuoso, con el resultado de un mayor coste de producción.
Por consiguiente, es deseable desarrollar composiciones de tiol-eno orgánicas polimerizables que tengan un menor nivel de contracción con la polimerización, y a partir de las cuales se puedan preparar polimerizados, como por ejemplo lentes ópticas y, en particular, lentes oftálmicas, que tengan una combinación de un alto índice de refracción, v.g., al menos 1,57, y altos valores Abbe, v.g., al menos 33, preferiblemente al menos 35. Asimismo, es deseable que los polimerizados preparados a partir de estas composiciones de tiol-enos de reciente desarrollo tengan también propiedades físicas, v.g., propiedades térmicas, que sean al menos sustancialmente las mismas que las de los polimerizados preparados a partir de las correspondientes composiciones de tiol-eno que tienen un nivel de contracción más alto.
En la patente estadounidense Nº 5.917.006 se describe una composición orgánica polimerizable que comprende un monómero aromático que tiene al menos dos grupos vinilo, v.g., divinil benceno, un monómero de politiol que tiene al menos dos grupos tiol, v.g., tetraquis (2-mercaptoacetato) de pentaeritritol, y un monómero de anhídrido que tiene al menos un grupo etilénicamente insaturado, v.g., anhídrido metacrílico. La patente '006 no describe composiciones que comprenden prepolímeros polimerizables por radicales de monómeros etilénicamente insaturados y politioles.
En la patente EE.UU. Nº 5.976.422 se describe una composición orgánica polimerizable que comprende al menos un monómero polimerizable que tiene al menos dos grupos etilénicamente insaturados, v.g., divinil benceno, un nuevo monómero de politiol, v.g., bis(2-mercaptoacetato) de tioglicerol, y opcionalmente un monómero monoetilénicamente insaturado, v.g., metacrilato de fenoxietilo, y/o un monómero de anhídrido, v.g., anhídrido metacrílico. No se describe que las composiciones de la patente '422 comprendan prepolímeros polimerizables por radicales de monómeros etilénicamente insaturados y politioles.
En la patente estadounidense Nº 5.593.795 se describe un jarabe prepolimérico polimerizable sin disolvente que comprende un óxido de alquileno con función multi-eno, un tiol multi-funcional y una sal de electrolito. En la patente '795 no se describe la combinación del jarabe prepolimérico con monómeros polimerizables por adición de radicales para polimerizar el jarabe para formar una composición de electrolito en forma de película.
En la patente estadounidense Nº 5.459.175 se describen composiciones de tiol-eno curables que comprenden un politiol y un compuesto que tiene varios grupos norborneno, teniendo o bien el politiol o bien el compuesto que tiene diversos grupos norborneno una esqueleto de poli(óxido de tetrametileno) o es un oligómero del mismos. En la patente '175 se describe además la preparación del (los) oligómero(s) por calentamiento de una mezcla del politiol y el compuesto que tiene varios grupos norborneno y, a continuación, la formulación de la composición de tiol-eno curable por adición de la cantidad apropiada del monómero desprovisto.
En la solicitud de patente kokai japonesa Nº 63-309509 se describen composiciones de resina de alto índice de refracción que comprenden (a) una mezcla de monómeros polimerizable de tioéter líquido terminado en grupo vinilo y (b) un monómero polimerizable que tiene grupos (met)acriloílo terminales. El monómero de tioéter líquido terminado en grupo vinilo (a) de JP 63-309509 se obtiene a través de una reacción de adición de divinilbenceno y un politiol en presencia de un iniciador de radicales, siendo la relación equivalente de los grupos vinilo (del divinil benceno) a los grupos tiol (del politiol) de 3:1 a 10:1.
De acuerdo con la presente invención se proporciona una composición orgánica polimerizable que comprende:
(a) un prepolímero polimerizable por radicales de,
(i)
al menos un primer monómero polimerizable que tiene al menos dos grupos etilénicamente insaturados polimerizables por radicales, y
(ii)
al menos un primer monómero politiol que tiene al menos dos grupos tiol,
siendo la relación equivalente molar de grupos etilénicamente insaturados de (a) (i) a los grupos tiol de (a) (ii) no superior a 1:1, y seleccionándose el porcentaje de consumo de grupos etilénicamente insaturados de (a)(i) para que dicho prepolímero sea un líquido sustancialmente carente de gel a 25ºC; y
(b) al menos un segundo monómero polimerizable que tiene al menos dos grupos etilénicamente insaturados polimerizables por radicales,
teniendo un polimerizado de dicha composición orgánica polimerizable un índice de refracción de al menos 1,57, tal como se determina con arreglo al Método de Ensayo Normal Norteamericano (ASTM) número D 542-95, un número Abbe, es decir un valor nu de al menos 33, tal como se determina empleando un instrumento apropiado, v.g., un refractómetro Bausch & Lomb ABBE-3L, teniendo dicha composición orgánica polimerizable un porcentaje de contracción inferior al de la composición polimerizable carente de prepolímero correspondiente que contiene monómeros (a)(i), (a)(ii) y (b), estando sustancialmente libres de grupos norborneno dichos primer y segundo monómeros polimerizables por radicales.
A no ser en los ejemplos prácticos, o cuando así se indique, todos los números o expresiones que se refieren a cantidades de ingredientes, condiciones de reacción, etc. utilizados en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones deben entenderse como modificados en todos los casos por el término "aproximadamente".
Descripción detallada de la invención
Las composiciones orgánicas polimerizables según la presente invención tienen un porcentaje de contracción inferior al de la composición polimerizable sin prepolímero correspondiente que contiene los mismos monómeros, v.g., monómeros (a)(i), (a)(ii) y (b) tal como se ha descrito anteriormente en el presente documento, en las mismas cantidades relativas, y polimerizados en condiciones sustancialmente similares, v.g., polimerización térmica. Un ejemplo de una composición polimerizable con arreglo a la presente invención comprende: un prepolímero de 11,8 gramos de divinil benceno (DVB) y 39,0 gramos de bis(mercaptoacetato) de tioglicerol (TGBMA); 20,7 gramos de DVB; 8,5 gramos de tetra(mercaptoacetato) de pentaeritritol (PETMA); y 20,0 gramos de anhídrido metacrílico (MAAn). Con fines ilustrativos, una composición polimerizable que corresponde a este ejemplo específico comprende en total: 32,5 gramos de DVD, 39,0 gramos de TGBMA; 8,5 gramos de PETMA; y 20,0 gramos de MAAn.
Tal como se utiliza aquí, y en las reivindicaciones, el "porcentaje de contracción" se determina comparando los datos de densidad aplicando la siguiente ecuación:
100 x {(densidad del polimerizado) - (densidad de la composición polimerizable)} : (densidad del polimerizado).
Las cantidades relativas de prepolímero polimerizable por radicales y de los monómeros adicionales, v.g., el segundo monómero etilénicamente insaturado polimerizable, de la composición de la presente invención se seleccionan para obtener una reducción en el porcentaje de contracción medible en comparación con una composición correspondiente.
El prepolímero polimerizable por radicales de la presente invención se prepara a partir de al menos un monómero de politiol. Tal como se utiliza aquí, "tiol", "grupo tiol", "mercapto" o "grupo mercapto" significa un grupo -SH que es capaz de formar un enlace covalente con un grupo etilénicamente insaturado, v.g., un grupo vinilo. Sin pretender establecer ninguna teoría, se cree que se forman enlaces covalentes entre los grupos tiol y los grupos etilénicamente insaturados de los monómeros utilizados para preparar el prepolímero por medio de un mecanismo de reacción de tiol-eno, tal como conocen las personas especializadas en este campo. Tal como se utiliza aquí y en las reivindicaciones, "prepolímero polimerizable por radicales" y los términos relacionados se refieren al prepolímero y a cualquier especie oligomérica y/o monómeros sin reaccionar presentes.
La relación equivalente molar entre los grupos etilénicamente insaturados y los grupos tiol de los monómeros utilizados para preparar el prepolímero es inferior o igual a 1:1. Dado que es más probable que se produzca la gelificación del prepolímero cuando la relación equivalente molar de los grupos etilénicamente insaturados a los grupos tiol de los monómeros utilizados para preparar el prepolímero es igual a 1:1, son preferibles relaciones equivalentes molares inferiores a 1:1.
Los prepolímeros líquidos sustancialmente carentes de gel preparados a partir de relaciones equivalentes molares de grupos etilénicamente insaturados a grupos tiol inferiores a 1:1 son generalmente más estables en almacenamiento, es decir, menos propensos a la gelificación. Si bien no se pretende establecer ninguna teoría, se cree que se reduce al mínimo la gelificación debida a la formación de un enlace covalente carbono-carbono entre los grupos etilénicamente insaturados durante el almacenamiento cuando se prepara el prepolímero a partir de relaciones equivalentes molares entre los grupos etilénicamente insaturados y los grupos tiol inferiores a 1:1.
La funcionalidad del prepolímero de la presente invención está relacionada también con la selección de la relación equivalente molar de los grupos etilénicamente insaturados a los grupos tiol de los monómeros utilizados en su preparación. El prepolímero puede tener grupos tiol o una combinación de grupos tiol y grupos etilénicamente insaturados.
En un modo de realización preferible de la presente invención, la relación equivalente molar de los grupos etilénicamente insaturados a los grupos tiol se selecciona de relaciones inferiores a 1:1, y el prepolímero resultante tiene sustancialmente función tiol. La relación equivalente molar de los grupos etilénicamente insaturados a los grupos tiol de los monómeros utilizados para preparar el prepolímero de la presente invención es típicamente de 0,2 : 1 a 0,85 : 1, preferiblemente de 0,3 : 1 a 0,75 : 1 y más preferiblemente de 0,4 : 1 a 0,65 : 1.
El porcentaje de consumo de grupos etilénicamente insaturados de los monómeros utilizados para preparar el prepolímero de la presente invención se selecciona para que el prepolímero sea un líquido sustancialmente carente de gel a 25ºC. El porcentaje de consumo de grupos etilénicamente insaturados se basa en la comparación del número de grupos etilénicamente insaturados presentes antes y una vez completada la reacción de los monómeros utilizados para preparar el prepolímero, v.g., monómeros (a)(i) y (a)(ii). El porcentaje de consumo de los grupos etilénicamente insaturados se determina a través de métodos de análisis adecuados, incluyendo, análisis de resonancia magnética nuclear (RMN) y de infrarrojo.
Dado que no se comprende plenamente la naturaleza exacta del mecanismo de reacción de tiol-eno, para una relación equivalente molar determinada de grupos etilénicamente insaturados a grupos tiol de los monómeros utilizados para preparar el prepolímero de la presente invención, la selección del porcentaje de consumo de los grupos etilénicamente insaturados se determina fácilmente por experimentación. Típicamente, se evalúan inicialmente una o más relaciones equivalentes molares para determinar a qué nivel de porcentaje de consumo de los grupos etilénicamente insaturados se observa que tiene lugar la gelificación. En sucesivas evaluaciones de las mismas relaciones equivalentes molares, se pueden detener las polimerizaciones a un nivel de porcentaje de consumo de grupos etilénicamente insaturados que es inferior al que tuvo como resultado anteriormente la gelificación del prepolímero, según lo observado. La reacción entre el monómero etilénicamente insaturado y el politiol se detiene típicamente o se estanca reduciendo rápidamente la temperatura de la mezcla de reacción, v.g., a través del uso de un baño de hielo y posterior refrigeración, y/o por adición de inhibidores, v.g., inhibidores de polimerización por radicales libres, a la mezcla de reacción.
El porcentaje de consumo de grupos etilénicamente insaturados se conduce generalmente a un nivel lo más alto posible sin gelificar el prepolímero. El porcentaje de consumo de grupos etilénicamente insaturados es típicamente al menos 20 por ciento, preferiblemente al menos 30 por ciento o más preferiblemente al menos 40 por ciento, en función del nivel inicial de insaturación etilénica de la composición a partir de la cual se prepara el prepolímero. El porcentaje de consumo de grupos etilénicamente insaturados también es típicamente inferior a 100 por ciento, más típicamente inferior a 95 por ciento, preferiblemente inferior a 80 por ciento, siendo sobre todo preferible inferior a 70 por ciento, en función del nivel inicial de insaturación etilénica de la composición a partir de la cual se prepara el prepolímero. El porcentaje de consumo de grupos etilénicamente insaturados de la composición a partir de la cual se prepara el prepolímero de la presente invención se puede seleccionar a partir de cualquier combinación de estos valores, incluyendo los valores citados.
El prepolímero de la presente invención se puede preparar a partir de métodos adecuados conocidos dentro de la especialidad, tales como métodos de polimerización térmica o fotopolimerización, opcionalmente, en presencia de catalizadores y/o iniciadores adecuados (incluyendo los que se han explicado aquí) y bajo una atmósfera inerte o con contenido en oxígeno. En un modo de realización preferible de la presente invención, se prepara el prepolímero mezclando los monómeros etilénicamente insaturados y de politiol en sustancial ausencia de catalizadores e iniciadores añadidos externamente, y con calentamiento opcional a una temperatura típicamente por debajo de 100ºC, v.g., por debajo de 60ºC o 40ºC. Una vez que se ha alcanzado el nivel deseado de porcentaje de consumo de grupos etilénicamente insaturados, o bien (a) se combina inmediatamente el prepolímero con monómeros adicionales, v.g., al menos un segundo monómero polimerizable por radicales, para formar la composición polimerizable de la presente invención, o bien (b) se almacena, preferiblemente a temperaturas reducidas, v.g., 5ºC o inferiores, hasta su uso posterior para preparar composiciones polimerizables con arreglo a la presente invención.
El prepolímero carente de gel de la presente invención puede tener un gran abanico de pesos moleculares. Típicamente, el prepolímero tiene un peso molecular de peso medio (Mw) de al menos 800, preferiblemente al menos 1000 y más preferiblemente al menos 2000. El prepolímero tiene típicamente también un Mw de menos de 15.000, preferiblemente menos de 10.000 siendo más preferible menos de 8000. El peso molecular del prepolímero de la presente invención puede oscilar entre cualquier combinación de estos valores, incluyendo los valores citados. Tal como se utiliza aquí, a no ser que se indique de otra forma, los valores Mw se determinan por cromatografía de permeación de gel utilizando patrones de polietilen glicol. La viscosidad de huso a 25ºC del prepolímero de la presente invención es típicamente de 800 a 100.000 centipoises (cPs), v.g., de 10.000 a 40.000 cPs.
Opcionalmente, se pueden añadir inhibidores de polimerización al prepolímero de la presente invención, en particular cuando se almacena el prepolímero para uso posterior. Entre los inhibidores de polimerización adecuados se incluyen los conocidos dentro de la especialidad, como por ejemplo antioxidantes fenólicos y compuestos nitrosos no ácidos (v.g., sal de aluminio de N-nitrosofenilhidroxilamina, distribuida por Wako Chemicals GmbH como Q1301) tal como se describe en la patente estadounidense Nº 5.358.976. Si está presente, el (los) inhibidor(es) de polimerización está(n) presente(s) típicamente en al menos una cantidad de inhibición, v.g. en una cantidad comprendida entre 0,001 por ciento en peso y 8 por ciento en peso, en función del peso total del prepolímero.
El prepolímero está presente típicamente en la composición orgánica polimerizable de la presente invención en una cantidad de al menos 10 por ciento en peso, preferiblemente al menos 20 por ciento en peso, más preferiblemente al menos 30 por ciento en peso, en función del peso total de la composición. Típicamente, el prepolímero está presente también en la composición polimerizable de la presente invención en una cantidad de menos de 90 por ciento en peso, preferiblemente menos de 80 por ciento en peso, y más preferiblemente menos de 70 por ciento en peso, en función del peso total de la composición. La cantidad de prepolímero presente en la composición polimerizable puede oscilar entre cualquier combinación de estos valores incluyendo los valores citados.
Las composiciones polimerizables según la presente invención incluyen además del prepolímero polimerizable por radicales, al menos un segundo monómero polimerizable que tiene al menos dos grupos etilénicamente insaturados. El segundo monómero etilénicamente insaturado puede ser igual o diferente al monómero etilénicamente insaturado utilizado para preparar el prepolímero, v.g., el primer monómero etilenicamente insaturado.
El monómero etilénicamente insaturado utilizado para preparar el prepolímero, v.g., el primer monómero etilénicamente insaturado y el segundo monómero etilénicamente insaturado pueden seleccionarse cada uno de ellos independientemente entre al menos un monómero con grupos etilénicamente insaturados seleccionados del grupo que consiste en vinilo, alilo, alilo sustituido, (met)acriloílo y combinaciones de ellos. Se pueden utilizar combinaciones de monómeros que tienen diferentes grupos etilénicamente insaturados, v.g., combinaciones de monómeros con función vinilo, función (met)acriloílo y función alilo. Tal como se utiliza aquí y en las reivindicaciones, "(met)acriloílo" y los términos similares se refieren a grupos acriloílo, grupos metacriloílo y combinaciones de grupos acriloílo y metacriloílo.
En un modo de realización de la presente invención, el monómero etilénicamente insaturado utilizado para preparar el prepolímero, v.g., el primer monómero etilénicamente insaturado, y el segundo monómero etilénicamente insaturado se pueden seleccionar cada uno de ellos independientemente entre monómeros aromáticos que tienen al menos dos grupos vinilo. Entre los ejemplos de monómeros aromáticos que se pueden utilizar en la presente invención se incluyen, sin limitarse sólo a ellos divinil benceno, v.g., 1,2-divinil benceno, 1,3-divinil benceno, 1,4-divinil benceno y mezclas de isómeros estructurales de divinil benceno; diisopropil benceno, v.g., 1,2-diisopropenil benceno, 1,3-diisopropenil benceno, 1,4-diisopropenil benceno y mezclas de isómeros estructurales de diisopropenil benceno; trivinil bencenos, v.g., 1,2,4-trietenil benceno, 1,3,5-trietenil benceno y mezclas de isómeros estructurales de trivinil benceno; divinil naftaleno, v.g., 2,6-dietenil naftaleno, 1,7-dietenil naftaleno, 1,4-dietenil naftaleno y mezclas de isómeros estructurales de divinil naftaleno; derivados de divinil benceno sustituidos con halógeno, diisopropenil benceno, trivinil benceno y divinil naftaleno, v.g., 2-cloro-1,4-dietenil benceno; y mezclas de dichos monómeros aromáticos. En un modo de realización preferible en particular de la presente invención, el monómero aromático que tiene al menos dos grupos vinilo es divinil benceno.
Los ejemplos de monómeros que tienen grupos (met)acriloílo, de los que se utiliza cada uno de los monómeros etilénicamente insaturados para preparar el prepolímero de la presente invención, v.g., el primer monómero etilénicamente insaturado, y el segundo monómero etilénicamente insaturado se pueden seleccionar independientemente del grupo que consiste en:
(i) anhídrido (met)acrílico, es decir, anhídrido acrílico y/o anhídrido metacrílico;
(ii) un monómero representado por la siguiente fórmula general I:
IH_{2}C =
\delm{C}{\delm{\para}{R _{3} }}
---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}}
--- (O ---H
\delm{C}{\delm{\para}{R _{5} }}
--- CH_{2})_{m} --- O --- A --- O --- (CH_{2} ---
\delm{C}{\delm{\para}{R _{6} }}
H --- O)_{n} ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}}
---
\delm{C}{\delm{\para}{R _{4} }}
--- CH_{2}
en la que m y n son cada uno de ellos un número positivo, siendo la suma de m y n de 0 a 70, preferiblemente de 2 a 30, y más preferiblemente de 4 a 10, R_{3} y R_{4} son cada uno de ellos hidrógeno o metilo, R_{5} y R_{6} son cada uno de ellos hidrógeno o alquilo de C_{1} a C_{2}, y A es un grupo de unión divalente seleccionado del grupo que consiste en alquileno de cadena lineal o ramificada (que contiene normalmente de 1 a 8 átomos de carbono), alquileno cíclico (normalmente de 5 a 8 átomos de carbono), fenileno, fenileno sustituido con alquilo de C_{1}-C_{9}, y un grupo representado por la siguiente fórmula general II,
II
1
en la que R_{7} y R_{8} son cada uno de ellos alquilo de C_{1}-C_{4}, cloro o bromo, p y q son cada uno de ellos un entero de 0 a 4,
2
representa un grupo benceno divalente o un grupo ciclohexano divalente y X es O, S, -S(O_{2})-, -C(O)-, -CH_{2}-, -CH=
CH-, -C(CH_{3})_{2}-, -C(CH_{3})(C_{6}H_{5}) o
3
cuando
4
es el grupo benceno divalente, y X es O, S, -CH_{2}, o -C(CH_{3})_{2}-
cuando
5
es el grupo ciclohexano divalente;
(iii) un monómero de poli(etilen glicol) terminado en de bis[(met)acriloílo], que es diferente del monómero (ii) que tiene un peso molecular de media en número de 200 a 2000 gramos/mol;
(iv) un monómero terminado en poli(met)acriloílo representado por la siguiente fórmula general III,
IIIR' --- (O --- (CH_{2} ---
\delm{C}{\delm{\para}{R _{5} }}
H --- O)_{d} ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}}
---
\delm{C}{\delm{\para}{R _{9} }}
= CH_{2})_{j}
en la que R' es un radical polivalente de un polialcohol, R_{9} es hidrógeno o metilo, R_{5} es hidrógeno o alquilo de C_{1} a C_{2}, preferiblemente hidrógeno, d es un número comprendido entre 0 y 20, y j es un número entero comprendido entre 3 y 6, preferiblemente 3 ó 4, más preferiblemente 3; y
(v) mezclas de monómeros seleccionados entre monómeros (i), (ii), (iii) y (iv).
El monómero polimerizable (ii) representado por la fórmula general I se puede preparar a través de métodos conocidos dentro de este campo. Cuando la suma de m y n es superior a 0, uno de los métodos comúnmente utilizados implica la alcoxilación de un tiol, v.g., 4,4'-isopropilidendifenol, seguido de esterificación del diol alcoxilado con un (met)acrilato de alquilo de C_{1} a C_{6}. La preparación del monómero polimerizable (ii) representado por la fórmula general I se describe con mayor detalle en la patente estadounidense Nº 5.279.243 en la columna 4, líneas 24-63, cuya descripción se incorpora en el presente documento como referencia.
En un modo de realización preferible de la presente invención, en relación con las fórmulas generales I y II, X es -C(CH_{3})_{2}-,
6
representa un grupo benceno divalente, p y q son cada uno de ellos 0, R_{3} y R_{4} son cada uno de ellos metilo, R_{5} y R_{6} son cada uno hidrógeno y la suma de m y n es de 4 a 10.
El monómero polimerizable (iii) es diferente del monómero (ii) y se puede preparar tal como se conoce en la técnica a través de la reacción de esterificación o transesterificación entre poli(etilen glicol) y un ácido o éster alfa- o beta insaturado como, por ejemplo, ácido metacrílico, un metacrilato de alquilo de C_{1} a C_{6}, ácido acrílico, un acrilato de alquilo de C_{1} a C_{6}, o una combinación de ellos. El monómero de poli(etilen glicol) terminado en bis[(met)acriloílo], preferiblemente, tiene un peso molecular de media en número de 200 a 1200, más preferiblemente de 500 a 700, gramos/mol según se determina por cromatografía de permeación de gel utilizando un patrón de poliestireno. Un monómero particularmente preferible (iii) es un bismetacrilato de polietilen glicol que tiene un peso molecular de media en número de 600 gramos/mol.
El monómero polimerizable (iv), tal como se ha descrito anteriormente en referencia a la fórmula general III, se puede preparar a través de métodos conocidos dentro de la técnica. Por ejemplo, cuando d es superior a 0, el monómero (iv) se prepara típicamente por alcoxilación de un polialcohol, v.g., trimetilolpropano, seguido de esterificación del polialcohol alcoxilado con un (met)acrilato de alqulio de C_{1} a C_{6}. La preparación del monómero polimerizable (iv) representado por la fórmula general III, se describe con mayor detalle en la patente estadounidense Nº 5.739.243 en la columna 5, líneas 7 a 26, cuya descripción se incorpora en el presente documento como referencia.
Entre los ejemplos de polialcoholes adecuados para su uso en la preparación de monómero polimerizable (iv) se incluyen, sin limitarse sólo a ellos, glicerol, trimetilol propano, 1,3,5-tris(2-hidroxietil)isocianurato, di-trimetilolpropano, pentaeritritol y dipentaeritritol. Un monómero polimerizable particularmente preferible (iv) se puede definir en referencia a la fórmula general III en la que R' es un radical de pentaeritritol, d es 0, j es 3 ó 4 y R_{9} es hidrógeno.
Tal como se utiliza aquí, y haciendo referencia a la fórmula general III, la frase "R' es un radical polivalente de un polialcohol" se refiere a un radical polivalente del polialcohol utilizado en la preparación de monómero polimerizable (iv). Por ejemplo, en el caso de tetraacrilato de pentaeritritol (para el que d es 0, j es cuatro y R_{9} es hidrógeno), R' es el radical tetravalente de pentaeritritol, es decir, tetrametilenmetano.
El monómero etilénicamente insaturado utilizado para preparar el prepolímero de la presente invención, v.g., el primer monómero etilénicamente insaturado, y el segundo monómero etilénicamente insaturado también puede seleccionarse independientemente entre monómeros con función carbonato de alilo o carbonato de alilo sustituido representados por la siguiente fórmula general IV,
IVR-[-O-C(O)-O-R_{10}]_{i}
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en la que R es un radical derivado de un polialcohol, R_{10} es un radical derivado de un alilo o un grupo alilo sustituido e i es un número entero de 2 a 6, preferiblemente de 2 a 4, y más preferiblemente 2.
El monómero polimerizable representado por la fórmula general IV, puede describirse además como un monómero de polialcohol(carbonato de alilo). Entre los monómeros de polialcohol(carbonato de alilo) que se pueden utilizar en la composición orgánica polimerizable que se ha descrito se incluyen carbonatos de alilo de polialcoholes aromáticos o alifáticos lineales o ramificados, v.g., compuestos de bis(carbonato de alilo) de glicol alifáticos y compuestos de bis(carbonato de alilo) de alquiliden bisfenol. El monómero de polialcohol(carbonato de alilo) se puede preparar a través de los procedimientos conocidos en la técnica. v.g., tal como se describe en las patentes EE.UU. 2.370.567 y 2.403.113.
En referencia a la fórmula general IV, R_{10} es un radical derivado de un grupo alilo que puede estar sustituido en la posición 2 con un halógeno, más preferiblemente cloro o bromo, o un grupo alquilo que contiene de 1 a 4, v.g., de 1 a 2 átomos de carbono. Generalmente, el sustituyente alquilo es metilo o etilo. El radical R_{10} puede estar representado por la siguiente fórmula general V:
VH_{2}C=C(R_{11})-CH_{2}-
en la que R_{11} es hidrógeno, halógeno o un grupo alquilo de C_{1} a C_{4}. Más comúnmente, R_{11} es hidrógeno y en consecuencia R_{10} es el grupo alilo sin sustituir, H_{2}C=CH-CH_{2}-.
En lo que se refiere a la fórmula general IV, R es un radical polivalente derivado de un polialcohol que puede ser un polialcohol alifático, cicloalifático o aromático que contiene 2, 3, 4, 5 ó 6 grupos hidroxi. Típicamente, el polialcohol contiene 2 grupos hidroxi, es decir, un glicol o bisfenol. El polialcohol alifático puede ser lineal o ramificado y contiene de 2 a 10 átomos de carbono. Comúnmente, el polialcohol alifático es un alquilen glicol que tiene de 2 a 4 átomos de carbono, etilen glicol, propilen glicol, trimetilen glicol, tetrametilen glicol, o un polialquilen(C_{2}-C_{4})glicol, v.g., dietilen glicol, trietilen glicol, etc. Otros polialcoholes útiles incluyen polialcoholes aromáticos como bisfenoles, v.g., 4,4'-isopropilidendifenol, y polialcoholes cicloalifáticos como bisciclohexanoles, v.g., 4,4'-isopropilidenbisciclohexanol.
Entre los ejemplos específicos de monómeros de polialcohol(carbonato de alilo) que se pueden utilizar en las composiciones orgánicas polimerizables de la presente invención se incluyen sin limitarse a ellos bis(carbonato de etilo) de dietilen glicol, bis(carbonato de alilo) de 4,4'-isopropilidenbisciclohexanol, bis(carbonato de alilo) de 4,4'-isopropilidendifenol, bis(carbonato de alilo) de oxi bisfenol y bis(carbonato de alilo) de sulfonil bisfenol. Un monómero de (carbonato de alilo) de polialcohol preferible es bis(carbonato de alilo) de 4,4'-isopropilidendifenol.
Una descripción más detallada de monómeros de (carbonato de alilo) de polialcohol adecuados para su uso en la presente invención es la que se encuentra en la patente EE.UU. 4.637.698 en la columna 3, línea 33 a columna 5, línea 61, y la patente EE.UU. 4.742.133 en la columna 3, línea 25 a columna 4, línea 18. Tal como se utiliza en la presente descripción en referencia a la fórmula general IV, el término monómero de polialcohol(carbonato de alilo) o denominaciones similares, v.g., bis(carbonato de alilo) de 4,4'-isopropilidendifenol, se refiere e incluye los monómeros nombrados, o prepolímeros de los mismos, y cualquier especie de monómero u oligómero relacionada encontrada con dicho monómero como consecuencia del proceso utilizado para sintetizar el monómero.
El segundo monómero etilénicamente insaturado está presente típicamente en la composición polimerizable de la presente invención en una cantidad de al menos 8 por ciento en peso, preferiblemente al menos 12 por ciento en peso y más preferiblemente al menos 16 por ciento en peso, en función del peso total de la composición polimerizable. El segundo monómero etilénicamente insaturado también está presente típicamente en una cantidad inferior a 90 por ciento en peso, preferiblemente inferior a 60 por ciento en peso, más preferiblemente inferior a 30 por ciento en peso, en función del peso total de la composición polimerizable de la presente invención. La cantidad del segundo monómero etilénicamente insaturado puede oscilar entre cualquier combinación de estos valores, incluyendo los valores citados.
Las composiciones orgánicas polimerizables según la presente invención pueden incluir opcionalmente un monómero insaturado monoetilénicamente polimerizable por radicales, es decir, un monómero que tiene solamente un único grupo etilénicamente insaturado. Entre los ejemplos de dichos monómeros se incluyen, sin limitarse sólo a ellos ácido acrílico; ácido metacrílico, ésteres de ácido acrílico como acrilato de metilo o etilo y acrilato de 2-hidroxietilo; ésteres de ácido metacrílico, como metacrilato de metilo o etilo, metacrilato de fenoxietilo, metacrilato de isobornilo, metacrilato de ciclohexilo y metacrilato de 2-hidroxietilo; ésteres de alilo, v.g., benzoato de alilo, carbonatos de alilo, v.g., carbonato de fenil alilo; ésteres vinílicos como acetato de vinilo; estireno; cloruro de vinilo; y anhídridos que tienen un único grupo etilénicamente insaturado, v.g., anhídrido maleico, anhídrido 1-ciclopenteno-1,2-dicarboxílico y anhídrido itacónico. Entre los monómeros monoetilénicamente insaturados preferibles se incluyen anhídrido maleico, anhídrido 1-ciclopenteno-1,2-dicarboxílico, anhídrido itacónico, benzoato de alilo, carbonato de fenil alilo, estireno, metacrilato de metilo, metacrilato de isobornilo, metacrilato de fenoxietilo, metacrilato de ciclohexilo, acetato de vinilo, cloruro de vinilo y mezclas de ellos. Tal como se utiliza en la composición polimerizable, el (los) monómero(s) monoetilénicamente insaturado(s) está(n) presente(s) típicamente en una cantidad no superior a 30 por ciento en peso, preferiblemente no superior a 20 por ciento en peso, más preferiblemente no superior a 10 por ciento en peso, en función del peso total de la composición polimerizable.
El politiol utilizado para preparar el prepolímero de la presente invención, v.g., el primer monómero de polialcohol tiene al menos dos grupos tiol. Entre los ejemplos de politioles entre los que se pueden seleccionar el primer monómero de politiol se incluyen por ejemplo 2,2'-tiodietanotiol, tetraquis(2-mercaptoacetato) de pentaeritritol, tris(3-mercaptopropionato) de trimetilolpropano, tris(2-mercaptoacetato) de trimetilolpropano, 4-mercaptometil-3,6-ditia-1,8-octanoditiol, 4-terc-butil-1,2-bencenoditiol, 4,4'-tiodibencenotiol, bencenoditiol, di(2-mercaptoacetato) de etilen glicol, di(3-mercaptopropionato) de etilen glicol, di(2-mercaptoacetato) de poli(etilen glicol), di(3-mercaptopropionato) de poli(etilen glicol) y mezclas de ellos.
Los monómeros de politiol útiles en la presente invención pueden incluir además los representados por la siguiente fórmula general VI:
VIHS --- R_{1} ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}}
--- O --- H
\uelm{C}{\uelm{\para}{\uelm{CH _{2} }{\uelm{\para}{SH}}}}
--- CH_{2} --- O ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}}
--- R_{2} --- SH
y la siguiente fórmula general VII,
7
En las fórmulas generales VI y VII, R_{1}, R_{2} y R_{12} se seleccionan cada uno de ellos independientemente del grupo que consiste en alquileno de cadena lineal o ramificada, alquileno cíclico, fenileno y fenileno sustituido con alquilo de C_{1}-C_{9}, y mezclas de dichos monómeros de politiol. El primer monómero de politiol también se puede seleccionar de mezclas de uno o más de monómeros de politiol como los citados anteriormente en el presente documento y los politioles representados por las fórmulas generales VI y/o VII.
También en lo que se refiere a las fórmulas generales VI y VII, entre los ejemplos de alquileno de cadena lineal o ramificada entre los que R_{1}, R_{2} y R_{12} se pueden seleccionar se incluyen, sin limitarse sólo a ellos, metileno, etileno, 1,3-propileno, 1,2-propileno, 1,4-butileno, 1,2-butileno, pentileno, hexileno, heptileno, octileno, nonileno, decileno, undecileno, octadecileno e icosileno. Entre los ejemplos de alquileno cíclicos de los que se pueden seleccionar R_{1}, R_{2} y R_{12} se incluyen, sin limitarse sólo a ellos ciclopentileno, ciclohexileno, cicloheptileno, ciclooctileno, y derivados sustituidos con alquilo de los mismos. Los grupos de unión divalentes R_{1}, R_{2} y R_{12} pueden seleccionarse asimismo entre fenileno y fenileno sustituido con alquilo de C_{1}-C_{9}, v.g., metilo, etilo, propilo, isopropilo y fenilo sustituido con nonilo. En un modo de realización preferible de la presente invención, R_{1}, R_{2} y R_{12} son cada uno de ellos metileno o etileno.
Los monómeros de politiol representados por las fórmulas generales VI y VII se pueden preparar a partir de una reacción de esterificación o transesterificación entre 3-mercapto-1,2-propanodiol (Chemical Abstract Service (CAS) Registro Nº 96-27-5) o 1,3-dimercapto-2-propanol, respectivamente, y un ácido carboxílico con función tiol o un éster de ácido carboxílico en presencia de un catalizador ácido fuerte, v.g., ácido metano sulfónico, con la eliminación paralela de agua o alcohol de la mezcla de reacción. Se puede preparar un monómero de politiol preferible tal como queda representado por la fórmula general VI, para la que tanto R_{1} como R_{2} son metileno, tal como se describe en el ejemplo de síntesis I.
Tal como se utiliza aquí, los monómeros de politiol descritos y nombrados en relación con las fórmulas generales VI y VII (v.g., bis(2-mercaptoacetato) de tioglicerol y mercaptoacetato de 1,3-dimercapto-2-propanol) incluyen también las especies oligómeras co-producto relacionados y las composiciones de monómero de politiol que contienen materiales de partida residuales. Por ejemplo, cuando el lavado de la mezcla de reacción que resulta de la esterificación de 3-mercapto-1,2-propanodiol y un ácido carboxílico con función tiol, v.g., ácido 2-mercaptoacético, con un exceso de base, v.g., amoniaco acuoso, puede tener lugar la copulación oxidante de grupos tiol. Dicha copulación oxidante puede tener como resultado la formación de especies de politiol oligómeras que tienen uniones disulfuro, es decir, uniones -S-S-.
La composición orgánica polimerizable de la presente invención pueden incluir opcionalmente además un segundo monómero de politiol, que puede ser igual o diferente del monómero de politiol utilizado para preparar el prepolímero, v.g., el primer monómero de politiol. El segundo monómero de politiol puede seleccionarse independientemente entre los citados anteriormente en el presente documento en relación con el primer monómero de politiol. Si se utiliza, el segundo monómero de politiol está presente típicamente en una cantidad de al menos 2 por ciento en peso, preferiblemente al menos 4 por ciento en peso, siendo más preferible aún al menos 6 por ciento en peso, en función del peso total de la composición polimerizable de la presente invención. El segundo monómero de politiol puede estar presente también en una cantidad inferior a 50 por ciento en peso, preferiblemente menos de 35 por ciento en peso, y más preferiblemente menos de 20 por ciento en peso, en función del peso total de la composición polimerizable de la presente invención. El segundo monómero de politiol puede estar presente en una cantidad comprendida entre cualquier combinación de estos valores, incluyendo los valores citados.
En un modo de realización de la presente invención, la composición orgánica polimerizable incluye además la combinación de uno o más segundos monómeros de politiol y uno o más monómeros monoetilénicamente insaturados, como los descritos anteriormente en el presente documento. Por ejemplo, la composición polimerizable de la presente invención puede incluir además tetra(mercaptoacetato) de pentaeritritol y metacrilato de fenoxietilo.
La polimerización de la composición orgánica polimerizable de la presente invención se puede llevar a efecto añadiendo a la composición una cantidad de iniciación de un material capaz de generar radicales libres, como por ejemplo compuestos peroxi orgánicos o compuestos de azobis(organonitrilo), es decir, un iniciador. Los métodos para polimerizar composiciones que tienen dentro monómeros que contienen grupos polimerizables por radicales son muy conocidos entre las personas especializadas en este campo pudiéndose utilizar cualquiera de las técnicas conocidas para polimerizar las composiciones orgánicas polimerizables que se han descrito. Dichos métodos de polimerización incluyen polimerización térmica, fotopolimerización o una combinación de ellas.
Entre los ejemplos de compuestos peroxi orgánicos adecuados que se pueden utilizar como iniciadores de polimerización térmica se incluyen ésteres de peroximonocarbonato, como carbonato de terc-butilperoxi 2-etilhexilo y carbonato de terc-butilperoxi isopropilo; peroxicetales, tales como 1,1-di-(t-butil peroxi)-3,3,5-trimetilciclohexano; ésteres de peroxidicarbonato como peroxidicarbonato de di(2-etilhexilo), peroxidicarbonato de di(butilo secundario) y diisopropilperoxidicarbonato; diaciperoxidos, como peróxido de 2,4-diclorobenzoílo, peróxido de isobutirilo, peróxido de decanoílo, peróxido de lauroílo, peróxido de propionilo, peróxido de acetilo, peróxido de benzoílo, peróxido de p-clorobenzoílo; peroxiésteres como pivalato de t-butilperoxi, octilato de t-butilperoxi y t-butilperoxiisobutirato; peróxido de metiletilcetona y peróxido de acetilciclohexano sulfonilo. Entre los iniciadores térmicos preferibles se incluyen los que no decoloran el polimerizado resultante. Un iniciador térmico preferible en particular es 1,1-di-(peróxido de t-butilo)-3,3,5-trimetilciclohexano que se distribuye en el comercio por Elf Atochem bajo la marca registrada LUPERSOL® 231.
Entre los ejemplos de compuestos azobis(organonitrilo) adecuados que se pueden utilizar como iniciadores de polimerización térmica se incluyen azobis(isobutironitrilo) y azobis(2,4-dimetilvaleronitrilo).
La cantidad de iniciador de polimerización térmica utilizada para iniciar y polimerizar las composiciones orgánicas polimerizables de la presente invención puede variar y dependerá del iniciador utilizado en particular. Tan sólo se requiere la cantidad necesaria para iniciar y sostener la reacción de polimerización, es decir, una cantidad de iniciación. En lo que se refiere al compuesto peroxi preferible, 1,1-di-(t-butil peroxi)-3,3,5-trimetilciclohexano, se puede utilizar típicamente entre 0,01 y 3,0 partes del iniciador por cada 100 partes de monómeros (phm) presentes en la composición orgánica polimerizable. Más generalmente, se utiliza entre 0,05 y 1,0 phm para iniciar la polimerización. Típicamente, el ciclo de curado térmico incluye el calentamiento de la composición orgánica polimerizable en presencia del iniciador desde la temperatura ambiente a 85ºC a 130ºC durante un período comprendido entre 2 horas y 48 horas.
La fotopolimerización de la composición orgánica polimerizable según la presente invención puede llevarse a cabo en presencia de un iniciador de fotopolimerización utilizando luz ultravioleta, luz visible, o una combinación de las mismas. Entre los ejemplos de iniciadores de fotopolimerización adecuados se incluyen benzoína, éter benzoín metílico, éter benzoín isobutílico, benzofenona, acetofenona, 4,4'-diclorobenzofenona, dietoxiacetofenona, 2-hidroxi-2-metil-1-fenilpropan-1-ona, 1-hidroxiciclohexil fenil cetona, 2-isopropiltixantona y óxido de 2,4,6-trimetilbenzoíldifenilfosfina. La cantidad de iniciador de fotopolimerización utilizada para iniciar y polimerizar las composiciones orgánicas polimerizables de la presente invención varía y dependerá del iniciador utilizado en particular. Únicamente se requiere la cantidad necesaria para iniciar y sostener la reacción de polimerización, es decir, una cantidad de iniciación. Un iniciador de fotopolimerización preferible es óxido de difenil(2,4,6-trimetilbenzoíl)fosfina. El iniciador de fotopolimerización se utiliza típicamente en una cantidad comprendida entre 0,01 por ciento y 2 por ciento en peso, en función del peso total de los componentes de monómero.
La fuente de luz utilizada para la fotopolimerización se selecciona preferiblemente entre las que emiten luz ultravioleta. La fuente de luz es preferiblemente una lámpara de mercurio, un lámpara germicida o una lámpara xenon. Se puede utilizar asimismo la luz visible, v.g., la luz solar. El tiempo de exposición puede diferir dependiendo v.g., de la longitud de onda y la intensidad de la fuente de luz y la forma del molde y se determina empíricamente típicamente.
La cantidad del iniciador de polimerización térmica o el iniciador de fotopolimerización y/o el correspondiente ciclo de curado deberán ser los adecuados para producir un polimerizado con arreglo a la presente invención que tiene una dureza de Barcol de 15 segundos de al menos 1, preferiblemente al menos 4, v.g., de 4 a 35.
Debe comprenderse que la composición orgánica polimerizable de la presente invención puede polimerizarse en ausencia de un iniciador de polimerización. En particular, la fotopolimerización de la composición orgánica polimerizable de la presente invención se puede conseguir en ausencia de cualquier iniciador término o de fotopolimerización que se añada externamente.
Se pueden incorporar diversos aditivos convencionales con la composición orgánica polimerizable de la presente invención. Entre dichos aditivos se incluyen estabilizantes de la luz, estabilizantes térmicos, antioxidantes, absorbentes de luz ultravioleta, agentes de liberación del molde, tintes estáticos (no fotocrómicos), pigmentos, inhibidores de polimerización para favorecer la estabilidad durante el almacenamiento (v.g., compuestos nitrosos no ácidos tales como los que se describen en la patente estadounidense 5.358.976) y aditivos flexibilizantes que no son polimerizables por radicales (v.g., benzoatos de fenol alcoxilados, dibenzoatos de poli(alquilen glicol) y bisfenoles poli(alcoxilados)). Se pueden añadir también aditivos anti-amarilleantes, v.g., 3-metil-2-butenol, pirocarbonatos orgánicos y fosfito de trifenilo (registro CAS Nº 101-02-0), a las composiciones orgánicas polimerizables de la presente invención para mejorar la resistencia al amarilleamiento. Dichos aditivos están presentes típicamente en las composiciones de la presente invención en cantidades que alcanzan un total de menos de 10% en peso, preferiblemente, menos de 5% en peso, siendo más preferible menos de 3% en peso, en función del peso total de la composición polimerizable.
Asimismo, se contempla la adición de un moderador de polimerización o mezclas de moderadores de polimerización, a la composición orgánica polimerizable de la presente invención para reducir al mínimo la formación de distorsiones, como por ejemplo estriaciones, en los polimerizados obtenidos con ellas. Entre dichos moderadores de polimerización adecuados se incluyen por ejemplo tiodipropionato de dilaurilo, terpinoleno, 1-isopropil-4-metil-1,4-ciclohexadieno, 1-isopropil-4-metil-1,3-ciclohexadieno, alfa-metil estireno, 2,4-difenil-4-metil-1-penteno, 1,1-difeniletileno, cis-1,2-difeniletileno, 2,6-dimetil-2,4,6-octatrieno, 4-terc-butilpirocatecol y mezclas de ellos. El moderador de polimerización puede añadirse a la composición orgánica polimerizable de la presente invención en una cantidad comprendida entre 0,01 por ciento y 10 por ciento en peso, preferiblemente entre 0,1 por ciento y 8 por ciento en peso y más preferiblemente entre 0,3 por ciento y 5 por ciento en peso, en función del peso total de la composición orgánica polimerizable.
Los polimerizados obtenidos de la polimerización de las composiciones orgánicas polimerizables de la presente invención serán sólidos y, preferiblemente, transparentes, v.g. adecuados para aplicaciones ópticas u oftálmicas. Los polimerizados de la presente invención también tendrán un índice de refracción de al menos 1,57, preferiblemente al menos 1,58 y más preferiblemente al menos 1,59, números Abbe adecuadamente altos, v.g., un número Abbe de al menos 33 y preferiblemente al menos 35, y una dureza de Barcol de 15 segundos de al menos 1. Los artículos sólidos que se pueden preparar a partir de las composiciones orgánicas polimerizables de la presente invención incluyen, sin limitarse a ellos, lentes ópticas, tales como lentes planas y oftálmicas, lentes solares, ventanas, paneles transparentes para automóviles, v.g., parabrisas, luces laterales y luces traseras y paneles transparentes para aviones, etc.
Cuando se utilizan para preparar artículos fotocrómicos, v.g., lentes, el polimerizado deberá ser transparente para la porción del espectro electromagnético que activa la(s) sustancia(s) fotocrómica(s) incorporada(s) en la matriz, es decir, la longitud de onda de luz ultravioleta (V) que produce la forma coloreada o abierta de la sustancia fotocrómica y la porción del espectro visible que incluye la longitud de onda de absorción máxima de la sustancia fotocrómica en su forma activada con UV, es decir, la forma abierta. Las sustancias fotocrómicas que se pueden utilizar con los polimerizados de la presente invención son compuestos fotocrómicos orgánicos o sustancias que los contienen que se pueden incorporar, v.g., disolver, dispersar o difundir en dichos polimerizados.
Un primer grupo de sustancias fotocrómicas orgánicas que se contempla para su uso para formar los artículos fotocrómicos de la presente invención son los que tienen un máximo de absorción activada dentro del intervalo visible de más de 590 nanómetros, v.g., entre más de 590 y 700 nanómetros. Estos materiales presentan típicamente un color azul, verde azulado o morado azulado cuando se exponen a la luz ultravioleta en un disolvente o matriz apropiado. Entre los ejemplos de clases de dichas sustancias que son útiles en la presente invención se incluyen, sin limitarse sólo a ellos, espiro(indolin)naftoxazinas y espiro(indolin)benzoxazinas. Estas y otras clases de dichas sustancias fotocrómicas se describen en la bibliografía abierta. Véase por ejemplo, las patentes EE.UU. 3.562.172; 3.578.602; 4.215.010; 4.342.668; 5.405.958; 4.637.698; 4.931.219; 4.816.584; 4.880.667; 4.818.096. Consultar también por ejemplo la publicación de patente japonesa 62/195383; y el texto Techniques in Chemistry, volumen III, "Photochromism", capítulo 3, Glenn H, Brown, Editor, John Wiley and Sons, Inc., Nueva York, 1971.
Un segundo grupo de sustancias fotocrómicas orgánicas que se contempla para su uso para formar artículos fotocrómicos según la presente invención es el que consiste en sustancias que tienen al menos un máximo de absorción y preferiblemente dos máximas de absorción, dentro del intervalo visible comprendido entre 400 y menos 500 nanómetros. Estos materiales presentan típicamente un color naranja amarillo cuando se exponen a luz ultravioleta en un disolvente o matriz apropiado. Dichos compuestos incluyen determinados cromenos, es decir, benzopiranos y naftopiranos. Muchos de estos cromenos se describen en la bibliografía abierta, v.g., en las patentes EE.UU. 3.567.605; 4.826.977; 5.066.818; 4.826.977; 5.066.818; 5.466.398; 5.384.077; 5.238.931; y 5.274.132.
Un tercer grupo de sustancias fotocrómicas que se contempla para su uso para formar los artículos fotocrómicos de la presente invención consiste en sustancias que tienen un máximo de absorción dentro del intervalo visible comprendido entre 400 y 500 nanómetros y otro máximo de absorción dentro del intervalo visible comprendido entre 500 y 700 nanómetros. Estos materiales presentan típicamente color(es) que oscilan entre amarillo/marrón y morado/gris cuando se exponen a la luz ultravioleta en un disolvente o matriz adecuado. Entre los ejemplos de estas sustancias se incluyen determinados compuestos de benzopirano, que tienen sustituyentes en la posición 2 del anillo de pirano y un anillo heterocíclico sustituido o sin sustituir, como por ejemplo un anillo de benzotieno o benzofurano condensado con la porción benceno del benzopirano. Dichos materiales son el tema de la patente EE.UU. Nº 5.429.774.
Otras sustancias fotocrómicas que se contemplan son ditiozonatos organometálicos fotocrómicos, es decir arilhidrazidatos (arilazo)-tiofórmicos, v.g., ditiozonatos de mercurio, que se describen por ejemplo en la patente EE.UU. 3.361.706. En la patente EE.UU. 4.931.220 en la columna 20, línea 5 a columna 21 línea 38 se describen fulgidas y fulgimidas, v.g. 3-furil y 3-tienil fulgidas y fulgimidas.
Los artículos fotocrómicos de la presente invención pueden contener una sustancia fotocrómica o una mezcla de sustancias fotocrómicas según se desee. Se pueden emplear mezclas de sustancias fotocrómicas para conseguir determinados colores activados, como por ejemplo gris casi neutro o marrón.
Cada una de las sustancias fotocrómicas descritas aquí se pueden utilizar en cantidades y en una proporción (cuando se utilizan mezclas) adecuadas para que el polimeridado al que se aplica o se incorpora la mezcla de compuestos exponga un color resultante deseado, v.g., un color sustancialmente neutro como, por ejemplo, matices de gris o marrón cuando se activa con luz solar sin filtrar, es decir, lo más cercana al color neutro posible dados los colores de las sustancias fotocrómicas activadas. Las cantidades relativas de las sustancias fotocrómicas que se han mencionado utilizadas variarán y dependerán en parte de las intensidades relativas del color de la especie de dichos compuestos activada, y del color final que se desee.
Los compuestos o sustancias fotocrómicos aquí descritos se pueden aplicar o incorporar en el polimerizado a través de diversos métodos descritos en la técnica. Entre dichos métodos se incluyen: (a) disolución o dispersión de la sustancia dentro del polimerizado, v.g., imbibición de la sustancia fotocrómica en el polimerizado por inmersión del polimerizado en una solución caliente de la sustanción fotocrómica o por transferencia térmica; (b) provisión de la sustancia fotocrómica como una capa distinta entre capas adyacentes del polimerizado, v.g., como parte de una película de polímero o capa de polímero; y (c) aplicación de la sustancia fotocrómica como parte de un recubrimiento o capa de polímero situada en la superficie del polimerizado. El término "imbibición" o "embeber" significa e incluye la impregnación de la sustancia fotocrómica en solitario en el polimerizado, absorción de transferencia asistida con disolvente de la sustancia fotocrómica en un polímero poroso, transferencia en fase vapor y otros mecanismos de transferencia.
La cantidad de sustancia fotocrómica o composición que la contiene aplicada o incorporada en el polimerizado no es crítica siempre y cuando se utilice una cantidad suficiente como para producir un efecto fotocrómico discernible a simple vista tras la activación. Generalmente, dicha cantidad se puede describir como una cantidad fotocrómica. La cantidad utilizada en particular dependerá a menudo de la intensidad del color deseada tras su irradiación y del método utilizado para incorporar o aplicar las sustancias fotocrómicas. Típicamente, cuanto más sustancia fotocrómica se aplique o se incorpore, mayor será la intensidad de color. Por lo general, la cantidad de sustancia fotocrómica que se incorpora o aplica en total a un polimerizado óptico fotocrómico puede oscilar entre 0,15 y 0,35 miligramos por centímetro cuadrado de superficie a la que se incorpora o aplica la sustancia fotocrómica.
Se contempla que las sustancias fotocrómicas se puedan añadir a las composiciones orgánicas polimerizables de la presente invención antes del curado. No obstante, cuando se hace así, es preferible que la sustancia(s) fotocrómica(s)
sea(n) resistente(s) a interacciones potencialmente adversas con el iniciador(es) que puedan estar presentes y/o el monómero de politiol y las uniones sulfuro que se forman dentro del polimerizado. Dichas interacciones adversas pueden tener como resultado la desactivación de la(s) sustancia(s) fotocrómica(s), v.g., por su atrapamiento en forma tanto abierta como cerrada. Las sustancias fotocrómicas pueden incluir además pigmentos fotocrómicos y sustancias fotocrómicas orgánicas encapsuladas en óxidos de metal, describiéndose estos últimos en las patentes estadounidenses 4.166.043 y 4.367.170. Las sustancias fotocrómicas orgánicas suficientemente encapsuladas dentro de una matriz de un polimerizado orgánico, tal como se ha descrito en la patente EE.UU. 4.931.220, pueden incorporarse también en las composiciones orgánicas polimerizables según la presente invención antes del curado.
La presente invención se describe con más detalle con los siguientes ejemplos, que son únicamente ilustrativos, ya que para las personas especializadas en este campo serán evidentes numerosas modificaciones y variaciones de los mismos. A no ser que se especifique de otra forma, todas las partes y porcentajes son en peso.
Ejemplo de síntesis I
Se preparó un monómero de politiol, en el que R_{1} y R_{2} son cada uno de ellos metileno en relación con la fórmula general VI, es decir bis(mercaptoacetato) de tioglicerol, a partir de los ingredientes enumerados en la tabla 1.
TABLA 1
Ingrediente Carga 1 Cantidad (gramos)
3-mercapto-1,2-propanodiol 1220
ácido 2-mercaptoacético 2333
Ácido metano sulfónico 14,2
Amoníaco acuoso* carga 2 4218
*Una solución acuosa de 5% en peso de amoníaco.
Se introdujo la carga 1 en un matraz de fondo redondo de cinco litros de capacidad equipado con un mecanismo de agitación magnético, un termopar y una envoltura de calentamiento acoplada a través de un dispositivo de control de retroalimentación de la temperatura y una columna de destilación al vacío. Se extrajo un vacío de 5 a 10 milímetros (mm) de Hg y se calentó la mezcla de reacción y se mantuvo a 70ºC durante un período de 4 a 5 horas al mismo tiempo que se recogía el agua de la columna de destilación.
Cuando dejó de observarse agua que recoger de la columna de destilación, se enfrió la mezcla de reacción a temperatura ambiente y se transfirió a un matraz de fondo redondo de doce litros equipado con un aspa de agitación accionada con motor, un termopar y un manguito enfriado con agua. Se añadió la carga 2 a la mezcla, que se agitó a continuación durante 30 a 45 minutos con un desprendimiento de calor paralelo de 10ºC a 20ºC. Tras el enfriado a temperatura ambiente, se dejó en reposo la mezcla de reacción para permitir la acumulación de una capa superior de amoniaco que fue retirada por succión con una pipeta. Se lavó el resto de la capa inferior tres veces, cada una de ellas con dos litros de agua desionizada. La depuración al vacío de agua desde la capa lavada produjo 1995 gramos de bis(mercaptoacetato) de tioglicerol (es decir TGBMA) en forma de un aceite amarillento que tenía un índice de refracción de 1,5825.
Ejemplos A y B
Se prepararon prepolímeros en forma de líquidos sustancialmente carentes de gel a partir de las composiciones enumeradas en la tabla 2. La relación equivalente molar de grupos etilénicamente insaturados a grupos tiol fue 0,65 : 1 para cada uno de los ejemplos A y B.
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TABLA 2 Ejemplos de prepolímero
Ingredientes A B
Monómero DVB (a) 23,3 15,4
Monómero TGBMA (b) 76,7 75,9
Monómero MAAn (c) 0 8,7
(a) Mezcla de monómero de divinil benceno con un contenido de 94,50 por ciento en peso de divinil benceno, 4,85 por ciento en peso de etil vinil benceno y que tiene un peso equivalente de 67,07 gramos /equivalente vinilo, tal como se determina por análisis de cromatografía de gases.
(b) Monómero de bis(mercaptoacetato) de tioglicerol, preparado con arreglo al método del ejemplo de síntesis I, y que tiene un peso equivalente de 143,88 gramos/equivalente tiol, según se determina por valoración yodimétrica.
(c) Monómero de anhídrido metacrílico.
Se polimerizaron las composiciones de la tabla 2 por agitación continua a temperatura ambiente, al aire, durante un período de 24 horas. Se midieron las propiedades físicas de las composiciones de la tabla 2 antes y después de la polimerización. En la tabla 3 se muestran los resultados.
TABLA 3 Propiedades físicas de los ejemplos A y B
A B
Viscosidad inicial a 25ºC (cPs) (d) 521 458
Viscosidad final a 25ºC (cPs) (e) 13,820 20,200
% Consumo de grupos etilénicamente insaturados (f) 63% 58%
(d) Las viscosidades iniciales de las composiciones fueron tomadas unos minutos después del mezclado de los monómeros, se dan en unidades de centiposes (cPs), y fueron determinadas con arreglo al método de Ensayo Normal Norteamericano (ASTM) D-2393-86, utilizando un viscómetro digital modelo LVTD de Brookfield.
(e) Las viscosidades finales fueron tomadas una vez completada la prepolimerización y fueron determinadas con arreglo a ASTM D 2393-86 utilizando un viscómetro digital modelo LVTD de Brookfield.
(f) El porcentaje (%) de consumo de grupos etilénicamente insaturados fue determinado por análisis cercano al infrarrojo utilizando la siguiente ecuación: 100 x {(área pico etilénicamente insaturada inicial de la composición) - (área pico polimerizada etilenicamente insaturada de la composición)} /(área pico etilénicamente insaturada inicial de la composición).
Una vez completada la polimerización de las composiciones de la tabla 2, se mezclaron los prepolímeros, que según se creyó contenían una combinación de prepolímero y monómeros sin reaccionar, con otros monómeros adicionales para formar composiciones de colada polimerizables según la presente invención, tal como se describe en la tabla 4. En la tabla 4, los ejemplos 1, 2 y 4 son representativos de los modos de realización de la presente invención, y los ejemplos 3 y 5 son ejemplos comparativos. Los ejemplos 1 a 3 representan composiciones de colada polimerizables térmicamente y los ejemplos 4 y 5 representan composiciones de colada fotopolimerizables.
Ejemplos 1 a 5
TABLA 4 Composiciones de colada polimerizables
Ejemplos
Ingredientes 1 2 3 4 5
Prepolímero A 50,8 0 0 55,4 0
Prepolímero B 0 51,4 0 0 0
Monómero DVB 20,7 24,6 32,5 19,6 32,5
Monómero TGBMA 0 0 39,0 0 42,5
Monómero PETMA (g) 8,5 8,5 8,5 0 0
Monómero MAAn 20,0 15,5 20,0 25,0 25
Iniciador LUPERSOL® 231 (h) 0,2 0,2 0,2 0 0
Iniciador TPO LUCIRIN® (i) 0 0 0 0,3 0,3
Nota: "Prepolímero A" se refiere al prepolímero que corresponde al ejemplo A de la tabla 1 y, de igual modo, "Prepolímero B", tal como se ha descrito anteriormente en el presente documento.
(g) Monómero de tetra(mercaptoacetato) de pentaeritritol.
(h) LUPERSOL® 231 - un iniciador que tiene la fórmula química indicada de 1,1-di(terc-butilperoxi)-3,3,5-trimetilciclohexano, Registro CAS Nº 6731-36-8, que se distribuye en el comercio por Elf Atochem.
(i) LUCIRIN® TPO - un iniciador que tiene la fórmula química indicada de óxido de difenil (2,4,6-trimetilbenzoíl)fosfina, que se distribuye en el comercio por BASF Corporation Dispersions Group.
Los ejemplos 1, 2 y 3 de la tabla 4 tuvieron las siguientes composiciones de monómero relativas: monómero DVB/monómero TGBMA/monómero PTMA/monómero MAAn = 32,5% /39,0%/8,5% /20,0% en peso, en función del peso total de monómero. Los ejemplos 4 y 5 de la tabla 4 tuvieron las siguientes composiciones de monómero relativas: monómero DVB/monómero TGBMA /monómero MAAn = 32,5%/42,5%/25,0% en peso, en función del peso total de monómero. Se determinaron las composiciones de monómero relativas a partir de un recuento de todos los monómeros utilizados para preparar las composiciones polimerizables de los ejemplos 1 a 5, incluyendo los monómeros utilizados para preparar los prepolímeros en el caso de los ejemplos 1, 2 y 4.
Se prepararon láminas de colada polimerizadas térmicamente de las composiciones de colada polimerizables representadas por los ejemplos 1 a 3, de la tabla 4 del modo que se indica a continuación. Primero se introdujeron los ingredientes tal como se enumeran un recipiente adecuado, seguido de la adición de LUPERSOL® 231 como iniciador. Se mezcló la composición de colada polimerizada iniciada resultante utilizando una placa de agitación magnética y una barra de agitación magnética a temperatura ambiente. A continuación, se vertieron las composiciones de colada mezcladas en moldes de vidrio que tenían las dimensiones interiores de 15,24 x 15,24 x 0,32 cm. Se curaron los moldes rellenos con arreglo al ciclo de curado térmico secuencial que se señala a continuación: (1) calentamiento de 40ºC a 125ºC a una velocidad constante durante un período de 15 horas; (2) retención isotérmica a 125ºC durante 1 hora; y (3) enfriado de 125ºC a 100ºC a una velocidad constante durante un período de 2,5 horas; final del ciclo. Se midieron las propiedades físicas de las composiciones de colada y se midieron las láminas de colada. En la tabla 5 se resumen los resultados.
Se prepararon láminas de colada fotopolimerizadas de las composiciones de colada polimerizables representadas por los ejemplos 4 y 5 de la tabla 4 del modo que se indica a continuación. Se introdujo cada una de las composiciones de colada en un recipiente adecuado y se mezcló utilizando una placa de agitación magnética y una barra de agitación magnética a temperatura ambiente. A continuación, se vertieron las composiciones de colada mezcladas en un moldes de vidrio de transmisión de luz ultravioleta (UV) que tenían dimensiones interiores de 15,24 x 15,24 x 0,32 cm.
Se fotocuró el contenido de los moldes rellenos del siguiente modo. (1) Se pasó un molde relleno varias veces por debajo de una fuente de luz ultravioleta (UV) hasta que se observó a simple vista que su contenido se había gelificado. (2) A continuación, se pasó cada lado de 15,24 x 15,24 cm del molde de vidrio cuatro veces más por debajo de la fuente de luz UV. (3) Se colocó el molde en un horno eléctrico a 120ºC durante una hora. La fuente de luz UV utilizada fue un FUSION SYSTEMS® D-Bulb, que fue colocado a una distancia de 15 cm (6 pulgadas) por encima de los moldes de vidrio. Se pasaron los moldes de vidrio por debajo de la fuente de luz UV a una velocidad lineal de 91 cm (3 pies) /minuto utilizando un sistema de cinta transportadora Nº C636R distribuido en el comercio por LESCO Inc. Se observó que un solo paso por debajo de la fuente de luz UV tal como se ha descrito impartía 4,9 julios /cm^{2} de energía UV al interior de los moldes de vidrio utilizados. Se midieron las propiedades físicas de las composiciones de colada y se midieron las láminas de colada. En la tabla 5 se resumen los resultados.
TABLA 5 Datos físicos referentes a los ejemplos 1-5
Ejemplo
Ensayo físico 1 2 3 4 5
Temperatura distorsión de calor (j)(ºC 10 mils) 90 94 96 96,6 83,1
Deflexión total (k) (mils) @ 130ºC 89 89 94 71 83
Índice de refracción (l) (n_{D}^{20}) 1,5978 1,5976 1,5977 1,5948 1,6005
Número Abbe (m) 36 36 36 36 35
% Transmitancia (n) 90,6 90,8 90,8 91,2 92,4
% Turbiedad (o) 0,4 0,5 0,4 1,1 28,4
Densidad @ 25ºC de las
composiciones de colada antes de la colada (p) 1,1479 1,1475 1,1265 1,16 1,10
Densidad @ 23ºC de las láminas de colada (q) 1,292 1,292 1,292 1,274 1,280
Porcentaje contracción (r) 11,2 11,2 12,8 9,0 14,0
Dureza Barcol (0 seg) (s) 47 47 48 N.D^{(t)} N.D
Dureza Barcol (15 seg) (s) 45 45 45 N.D N.D
(j) Temperatura de distorsión por calor es la temperatura a la que se observó que la muestra de ensayo tenía una deflexión de 10 mils (254 micrómetros), y fue determinada con arreglo a ASTM D-648-95 utilizando un Aparato de punto de reblandecimiento Vicat/DTUL modelo HDV3 de Custom Scientific Instruments.
(k) Deflexión total a 130ºC es la deflexión total (en unidades de mils) de la muestra de ensayo que se observó a esta temperatura y se determinó con arreglo a ASTM D 648-95 utilizando un aparato de punto de reblandecimiento Vicat/DTUL modelo HDV3 de Custom Scientific Modelo HDV3.
(l) Índice de refracción n_{D}^{20} se determinó con arreglo a ASTM D542-95, utilizando un refractómetro Bausch & Lomb Abbe-3L.
(m) Se determinó el número Abbe utilizando un refractómetro Bausch & Lomb ABBE-3L
(n) El porcentaje (%) de transmitancia fue determinado con arreglo a ASTM D 1003-95, utilizando un especrofotómetro HunterLab modelo ColorQuest II.
(o) El porcentaje de turbiedad se determinó con arreglo a ASTM D 1003-95 utilizando un espectrofotómetro HunterLab modelo ColorQuest II.
(p) Antes de colar las láminas, se determinaron las densidades de las composiciones de colada polimerizables de los ejemplos 1-3 de la tabla 4 con arreglo a ASTM D 4052-96. En el caso de los ejemplos 4 y 5, antes de las láminas de colada, se determinaron las densidades de las composiciones de colada polimerizables pesando volúmenes de 20 ml de la composición de colada correspondiente que había sido extraída con una jeringuilla de plástico de 60 ml.
(q) Se determinó la densidad de las láminas de colada con arreglo a ASTM D 792-91.
(r) Se determinó el porcentaje de contracción utilizando la siguiente ecuación: 100 x [(densidad de la lámina de colada) - (densidad de la composición de monómero)]/(densidad de la lámina de colada).
(s) Se determinó la dureza de Barcol con arreglo a ASTM D 2583-95, tomando lecturas a escala inmediatamente después de que la punta de impresión Barcol penetrara en la muestra, es decir, a los 0 segundos y 15 segundos después.
(t) No determinado (N.D).
Los datos de la tabla 5 demuestran que los polimerizados obtenidos tanto por curado térmico como por curado por UV de las composiciones orgánicas polimerizables de la presente invención (es decir, los ejemplos 1, 2 y 4) tenían una menor contracción y al menos unas propiedades físicas sustancialmente equivalentes a las de las composiciones correspondientes preparadas sin un prepolimero polimerizable por radicales (es decir, ejemplos 3 y 5).
La presente invención ha sido descrita haciendo referencia a detalles específicos de modos de realización concretos de la misma. Debe entenderse que dichos detalles no han de interpretarse como limitaciones del marco de la invención tan sólo hasta el punto en el que queda señalado en las reivindicaciones que se adjuntan.

Claims (15)

1. Una composición orgánica polimerizable que consiste en:
(a) un prepolímero polimerizable por radicales de
(i)
al menos un primer monómero polimerizable que tiene al menos dos grupos etilenicamente insaturados polimerizables por radicales, y
(ii)
al menos un primer monómero de politiol que tiene al menos dos grupos tiol.
siendo la relación molar equivalente de los grupos etilénicamente insaturados de (a)(i) a los grupos tiol de (a) (ii) no superior a 1:1, y seleccionándose el porcentaje de consumo de grupos etilénicamente insaturados de (a) (i) para que dicho prepolímero sea un líquido carente de gel a 25ºC; y
(b) al menos un segundo monómero polimerizable que tiene al menos dos grupos etilénicamente insaturados polimerizables por radicales,
estando dichos monómeros polimerizables por radicales primero y segundo libres de grupos norborneno.
2. La composición orgánica polimerizable de la reivindicación 1, en la que la relación equivalente molar de grupos etilénicamente insaturados de (a)(i) a grupos tiol de (a)(ii) es de 0,2:1 a 0,85:1, y el porcentaje de consumo de grupos etilénicamente insaturados de (a)(i) es de 20 por ciento a 100 por ciento.
3. La composición orgánica polimerizable de la reivindicación 1, en la que dichos monómeros etilénicamente insaturados primero y segundo se seleccionan cada uno de ellos independientemente entre al menos un monómero que tiene grupos etilénicamente insaturados seleccionado del grupo que consiste en vinilo, alilo, alilo sustituido, (met)acriloílo y combinaciones de ellos.
4. La composición orgánica polimerizable de la reivindicación 3, en la que dichos monómeros etilénicamente insaturados primero y segundo que tienen grupos vinilo se seleccionan cada uno de ellos independientemente del grupo que consiste en divinil benceno, diisopropenil benceno, trivinil benceno, divinil naftaleno, derivados sustituidos con halógeno de divinil benceno, diisopropenil benceno, trivinil benceno y divinil naftaleno y mezclas de ellos.
5. La composición orgánica polimerizable de la reivindicación 3, en la que dichos monómeros etilénicamente insaturados primero y segundo que tienen grupos metacriloílo se seleccionan cada uno de ellos independientemente del grupo que consiste en:
(i) anhídrido (met)acrílico;
(ii) un monómero representado por la siguiente fórmula general:
IH_{2}C =
\delm{C}{\delm{\para}{R _{3} }}
---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}}
--- (O ---H
\delm{C}{\delm{\para}{R _{5} }}
--- CH_{2})_{m} --- O --- A --- O --- (CH_{2} ---
\delm{C}{\delm{\para}{R _{6} }}
H --- O)_{n} ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}}
---
\delm{C}{\delm{\para}{R _{4} }}
--- CH_{2}
en la que m y n son cada uno de ellos un número positivo, siendo la suma de m y n de 0 a 70, R_{3} y R_{4} son cada uno de ellos hidrógeno o metilo, R_{5} y R_{6} son cada uno de ellos hidrógeno o alquilo de C_{1} a C_{2}, y A es un grupo de unión divalente seleccionado del grupo que consiste en alquileno de cadena lineal o ramificada, alquileno cíclico, fenileno, fenileno sustituido con alquilo de C_{1}-C_{9}, y un grupo representado por la siguiente fórmula general II,
8
en la que R_{7} y R_{8} son cada uno de ellos alquilo de C_{1}-C_{4}, cloro o bromo, p y q son cada uno de ellos un entero de 0 a 4,
9
representa un grupo benceno divalente o un grupo ciclohexano divalente y X es O, S, -S(O_{2})-, -C(O)-, -CH_{2}-, -CH=
CH-, -C(CH_{3})_{2}-, -C(CH_{3})(C_{6}H_{5}) o
10
cuando
11
es el grupo benceno divalente, y X es O, S, -CH_{2}, o -C(CH_{3})_{2}-
cuando
12
es el grupo ciclohexano divalente;
(iii) un monómero de poli(etilen glicol) terminado en bis[(met)acriloílo], que es diferente del monómero (ii) que tiene un peso molecular de media en número de 200 a 2000 gramos/mol;
(iv) un monómero terminado en poli(met)acriloílo representado por la siguiente fórmula general,
IIIR' --- (O --- (CH_{2} ---
\delm{C}{\delm{\para}{R _{5} }}
H --- O)_{d} ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}}
---
\delm{C}{\delm{\para}{R _{9} }}
= CH_{2})_{j}
en la que R' es un radical polivalente de un polialcohol, R_{9} es hidrógeno o metilo, R_{5} es hidrógeno o alquilo de C_{1} a C_{2}, d es un entero comprendido entre 0 y 20, y j es un número entero comprendido entre 3 y 6; y
(v) mezclas de monómeros seleccionados entre monómeros (i), (ii), (iii) y (iv).
6. La composición orgánica polimerizable de la reivindicación 5, en la que X es -C(CH_{3})_{2}-
13
representa un grupo benceno divalente, p y q son 0, R_{3} y R_{4} son cada uno de ellos metilo, R_{5} y R_{6} son cada uno de ellos hidrógeno, la suma de m y n es de 2 a 30, R' es un radical de pentaeritritol, j es 3, R_{9} es hidrógeno y d es 0.
7. La composición orgánica polimerizable de la reivindicación 3, en la que dichos monómeros etilénicamente insaturados primero y segundo que tienen grupos alilo se seleccionan cada uno de ellos independientemente entre monómeros representados por la siguiente fórmula general:
R-[-O-C(O)-O-R_{10}]_{i},
en la que R es un radical derivado de un polialcohol, R_{10} es un radical derivado de un grupo alilo o alilo sustituido, e i es un entero de 2 a 6.
8. La composición orgánica polimerizable de la reivindicación 7, en la que el polialcohol del que se deriva R es 4,4'-isopropilidendifenol, i es 2 y R_{10} es un radical derivado de un grupo alilo.
9. La composición orgánica polimerizable de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que dicha composición orgánica polimerizable comprende además un monómero monoetilénicamente insaturado.
10. La composición orgánica polimerizable de la reivindicación 9, en la que dicho monómero monoetilénicamente insaturado se selecciona del grupo que consiste en anhídrido maleico, anhídrido 1-ciclopenteno-1,2-dicarboxílico, anhídrido itacónico, benzoato de alilo, carbonato de fenil alilo, estireno, metacrilato de metilo, metacrilato de isobornilo, metacrilato de fenoxietilo, metacrilato de ciclohexilo, acetato de vinilo, cloruro de vinilo y mezclas de ellos.
11. La composición orgánica polimerizable de la reivindicación 1, que comprende además al menos un segundo monómero de politiol que tiene al menos dos grupos tiol.
12. La composición polimerizable de la reivindicación 11, en la que cada uno de los monómeros de politiol primero y segundo se seleccionan independientemente del grupo que consiste en 2,2'-tiodietanotiol, tetraquis(3-mercaptopropionato) de pentaeritritol, tetraquis(2-mercaptoacetato) de pentaeritritol, tris(3-mercaptopropionato) de trimetilolpropano, tris(2-mercaptoacetato) de trimetilolpropano, 4-mercaptometil-3,6-ditia-1,8-octanoditiol, 4-terc-butil-1,2-bencenoditiol, 4,4'-tiodibencenotiol, bencenoditiol, di(2-mercaptoacetato) de etilen glicol, di(3-mercaptopropionato) de etilen glicol, di(2-mercaptoacetato) de poli(etilen glicol), di(3-mercaptopropionato) de poli(etilen glicol), un monómero de politiol representado por la siguiente fórmula general:
HS --- R_{1} ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}}
--- O --- H
\uelm{C}{\uelm{\para}{\uelm{CH _{2} }{\uelm{\para}{SH}}}}
--- CH_{2} --- O ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}}
--- R_{2} --- SH
Un monómero de politiol representado por la siguiente fórmula general:
14
en las que R_{1}, R_{2} y R_{12} se seleccionan cada uno de ellos independientemente del grupo que consiste en alquileno de cadena lineal o ramificada, alquileno cíclico, fenileno y fenileno sustituido con alquilo de C_{1}-C_{9}, y mezclas de dichos monómeros de politiol.
13. El polimerizado obtenido por polimerización de la composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que tiene un índice de refracción de al menos 1,57, y un número Abbe de al menos 33.
14. Un artículo fotocrómico que comprende:
(a) el polimerizado según la reivindicación 13; y
(b) una cantidad fotocrómica de una sustancia fotocrómica orgánica.
15. El artículo fotocrómico de la reivindicación 14, en el que la sustancia fotocrómica orgánica se selecciona del grupo que consiste en espiro(indolin)naftoxazinas, espiro(indolin)benzoxazinas, benzopiranos, naftopiranos, cromenos, ditiozonatos organometálicos, fugidas y fulgimidas y mezclas de dichas sustancias orgánicas fotocrómicas.
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