專利名稱：：耐久性光偏振制品及其制備方法耐久性光偏振制品及其制備方法相關申請交叉參考本申請根據35U.S.C.§119(e)要求2007年8月24日提交的美國臨時申請系列第60/966049號的優先權。
背景技術：
：線性光偏振過濾器能使在某個平面內具有電場的光比具有正交電場的光以更高的比率透射。偏振過濾器在例如眼科產品、顯示設備、成像設備和光通信設備中具有廣泛應用。偏振眼科鏡片由于具有獨特功能而受到人們關注，它們能優先消除光滑表面如水和冰反射的炫光。二色性材料已被用于制造光偏振制品。二色性材料具有適當取向時，能優先透射在特定方向上偏振的光。二色性材料可在較寬的光譜如可見光譜范圍內具有偏振作用，或者它們也可在較窄的波長范圍內具有偏振性質。光偏振制品如偏振眼科透鏡可用各種技術和材料制造。這些產品中，多數除包含非偏振基材外，還包含光偏振層。光偏振層多數情況下是由上面提到的二色性材料形成的。目前制造光偏振制品的方法具有若干缺點。—個問題是在成品中，光偏振層會使光學表面發生扭曲。目前，一些光偏振制品的生產是將預制光偏振層壓合到基材上。即便可能的話，也很難使預制光偏振層形成適當弧度，完美地貼合到基材的輪廓表面上，就像眼科產品中的情況那樣。若光偏振層與基材之間不能完美貼合，則眼科鏡片中將形成不利的柱鏡度數(cylindricalpower)。用于制造光偏振制品的多數方法基于膠合或嵌入有機偏振膜，所述偏振膜必須從偏振膜供應商那里購買。遺憾的是，這些方法只能在透鏡生產場所實施，而不能在眼科醫師實驗室(prescriptionlaboratory)實施。不僅如此，膜難以變形，無法在不發生光學扭曲的情況下與高放大率透鏡的曲率半徑吻合。適合制備偏振制品的另一項技術基于在基材上直接沉積液晶染料。染料在基材上制成的平行凹槽中對齊所帶來的偏振效率是公知的。偏振層容易通過常規沉積方法在基材表面上制成，在一定程度上不在乎基材的曲率半徑如何。在可用的沉積技術中，優選浸涂或旋涂，因為它們容易與實驗室環境相適應。雖然這種基于沉積取向液晶染料的方法特別方便，但所得偏振層對刮擦非常敏感，這是因為有機染料層的機械性質較差。不僅如此，在高溫下，染料可溶于水，哪怕已用多價金屬鹽如氯化鋇、氯化鋁等，通過離子交換對其進行過穩定也依然如此。因此，這種光偏振制品容易因擦蹭而快速被摧毀，無法經受環境測試，如水測試或耐候性測試，這些測試通常是眼科產品和太陽鏡產品所要求的。因此，需要在偏振層頂部施加保護涂層，以增強它們的機械強度和抗濕性，并確保它們具有可接受的耐久性。然而，利用本領域已知技術，用諸如UV固化的丙烯酸類涂層這樣的保護層保護的偏振制品的耐久性并不是很高。偏振染料層與保護涂層之間的黏合性較差，這可能是耐久性不佳的原因。因此，需要一種在經濟上可行的簡單方法，用于保護在載4體上具有偏振染料的偏振制品，并增強偏振染料層與保護涂層之間的附著力。
發明內容本文描述了偏振制品及其制備方法。所述方法用于制備具有高度的耐久性和增加的偏振效率的偏振制品。所述偏振制品可用于任何需要減少或消除炫光的制品中。本發明的優點將部分列舉于以下描述中，部分從所述描述中可以明顯看出來，或者可通過實施以下所述諸方面而了解到。借助于所附權利要求書所特別指出的要素及其組合，可以認識并實現下文所述優點。應當理解，前面的概述和下面的詳述都只是示例性和解釋性的，而不是限制性的。圖1顯示了本文所述偏振制品的橫截面視圖。圖2顯示了本文所述具有多個微槽的偏振制品的橫截面視圖。具體實施例方式在揭示和描述本發明的方法和制品之前應理解的是，以下所述各方面不限于具體設備或方法，它們的使用也當然可以變化。還應理解，本文所用術語僅用于描述特定方面的目的，而不是起限制作用。必須指出，說明書和所附權利要求書中所用單數形式"一個""一種"和"該"包括其復指形式，除非上下文另有明確說明。因此，舉例而言，"一個氣泡"包括一個或多個氣泡。除非另行指出，說明書和權利要求書中所用的所有數字，如表示成分的重量百分數、尺寸和用于描述某些物理性質的數值，都應理解為在所有情況下都受"約"字修飾。還應理解，說明書和權利要求書中所用的精確數值另外構成本發明的實施方式。發明人已盡力保證實施例中所披露的數值的準確度，但是，由于相應的測量技術存在標準偏差，任何測得的數值都可能難免包含一定誤差。本文所述方法可制得具有高耐久性的偏振制品。一方面，所述方法包括a.在載體表面沉積一種或多種偏振染料，產生偏振載體；b.在偏振載體上施加聚合物前體，其中所述聚合物前體包含氨基甲酸酯基、脲基、異氰酸酯基或其任意組合；c.使所述聚合物前體在所述偏振載體上原位聚合，在偏振載體上產生第一聚合物層，其中所述第一聚合物包含氨基甲酸酯基、脲基、異氰酸酯基或其任意組合，且所述第一聚合物包含至少一個游離異氰酸酯基；以及d.將保護層施加到所述第一聚合物層上。下面討論本文所述方法中的每個組分和步驟。A.載體—方面，載體可由無機玻璃或有機聚合物制成。無機玻璃的例子包括常見的堿土金屬硅鋁酸鹽玻璃、硼鋁硅酸鹽0^『6乂@)玻璃、摻雜和未摻雜的熔凝氧化硅玻璃、透明玻璃-陶瓷材料和晶體材料(如Ca&、MgF》等。一方面，當偏振制品是眼科產品時，特別有用的無機玻璃材料是例如美國專利第4839314號、第4404290號、第4540672號、第4742028號和第6121176號所述的材料，這些專利文件均通過參考并入本文。許多聚合物材料都可用于制造所述載體。這樣的聚合物包括但不限于聚酰胺、聚酯、聚酰亞胺、聚砜、聚碳酸酯、聚氨酯、聚氨酯-脲、聚烯烴、酚醛樹脂、環氧樹脂等。一方面，可用于制備載體的材料有多元醇(烯丙基碳酸酯)單體[如PPG光學產品公司(PPGOpticalProducts)以商標CR-39@銷售的二乙二醇二(烯丙基碳酸酯)]的均聚物和共聚物，單官能或多官能(甲基)丙烯酸酯的均聚物和共聚物，纖維素乙酸酯，纖維素三乙酸酯，纖維素乙酸酯丁酸酯，纖維素乙酸酯丙酸酯，聚乙酸乙烯酯，聚乙烯醇，聚氯乙烯，聚氨酯，聚氨酯-脲[如PPG光學產品公司和因卡歐洲股份公司(IntercastEuropeSpa)分別銷售的TRIVEXTM和NXT]，聚(硫代氨基甲酸酯)，聚酰胺，聚碳酸酯[如以商標LEXAN銷售的由雙酚A和光氣衍生的聚碳酸酯]，聚酯[如聚(對苯二甲酸乙二酯)]，聚苯乙烯，苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯或丙烯腈的共聚物，環狀聚烯烴共聚物(COC)，無定形聚烯烴[如齊昂公司(ZEONCorp.)銷售的Zeonex吸]，等等。載體可以是光致變色或非光致變色的。光致變色無機玻璃材料及其制備方法的非限制性例子見述于例如美國專利第5426077號和第5023209號，它們通過參考并入本文。光致變色聚合物材料及其制備方法的非限制性例子見述于例如美國專利第6248285號和第6329482號，它們也通過參考并入本文。載體可以是有色或無色的。有色無機玻璃材料及其制備方法在本領域有廣泛介紹。有色聚合物材料可通過以下方法制備在聚合之前，向單體中加入例如各種有機染料；或者，用有機染料浸漬聚合物基質。在一些方面，在載體表面上施加黏合層，以提高偏振染料與載體之間的結合強度。無機黏合層可以是硅的氧化物、金屬氧化物或它們的相容混合物和/或其組合。一方面，無機黏合層由SiO、S叫、Al^、Zr(^、T叫、Ge(^及其混合物和組合形成。在一些實施方式中，無機黏合層由Si(^形成。當載體由有機聚合物組成時，無機黏合層特別有用。若存在無機黏合層，其厚度為微米級。無機黏合層的厚度應足以形成微槽，但不會露出基材表面。在本發明的光偏振制品的一些實施方式中，無機黏合層的厚度小于10ym、小于5ym或小于lym。一般地，對于等離子體沉積，涂層越薄，沉積所需時間越短。對于某些基材，為了在無機黏合層與載體材料之間獲得強黏合作用，宜在無機黏合層與載體之間形成薄無機亞層。亞層具有不同于無機黏合層的組成。亞層通常由硅、元素態金屬、金屬氧化物或硅的氧化物形成。元素態金屬的非限制性例子包括鉻、鉬、鎳、鈦、鐵以及它們的相容組合和/或混合物。金屬氧化物的非限制性例子包括A1203、Zr02、Ti02、Ge02及其混合物和組合。亞層一般比無機黏合層薄很多，通常處于納米級。當用元素態金屬如鉻形成亞層時，為保證光充分透過，其厚度極其需要非常低。一般地，亞層厚度小于300nm，在一些實施方式中小于100nm，在其他一些實施方式中小于20nm。無機亞層可以是單層原子或分子。在一些方面，載體表面包含多個微槽。一方面，微槽基本上彼此平行。微槽可具有亞微米尺寸(例如，凹槽的寬度和深度宜小于lym)。凹槽用于使光偏振層中的偏振染料分子形成一定取向。在采用無機黏合層的情況下，在載體上施加無機黏合層之后形成微槽。在此方面，微槽也形成于無機黏合層中。無機黏合層和無機亞層可利用以下技術施加到載體上，如化學氣相沉積(CVD)6法，例如等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)、低壓化學氣相沉積(LPCVD)、低于常壓的化學氣相沉積(SACVD);等離子體蒸氣沉積(PVD)法，如離子輔助電子束蒸發，非離子輔助電子束蒸發和濺射；以及溶膠_凝膠法，等等。—方面，刷掃表面可有利地實現微槽在無機黏合層表面上的形成。作為一個非限制性例子，可利用經磨粒漿料浸泡的泡沫材料如聚氨酯泡沫制成的轉輪刷掃表面。磨粒漿料可以是本領域常用的拋光漿料。磨粒通常是微米級和亞微米級的。這種微粒的例子包括但不限于A1203、Zr02、Ti02、Ge02等，只要它們的硬度高于待研磨表面(如無機黏合層或載體的本體材料)的硬度。還可在漿料中加入添加劑，如黏度改進劑。當進行刷掃時，為了在優化的刷掃時間里獲得優化的刷掃結果，本領域的普通技術人員可調節刷輪的轉速、所加壓力和其他工藝參數。B.偏振染料及其在載體上的沉積本發明所用的偏振染料分子可以是二色性染料。本發明所用二色性染料包括美國專利第2400877號和WO00/22463所披露的二色性染料。可在載體上沉積一種或多種二色性染料，賦予偏振制品偏振效果以及所需的顏色或色調，如灰色。可用于本發明的市售偏振染料的非限制性例子包括但不限于C.I.DirectBlue67、C.I.DirectOrange72、C.I.DirectRed83、C.I.DirectGreen59、C.I.DirectViolet48、C.I.DirectAcidRed37、C.I.DirectYellow34、C.I.DirectGreen26和C.I.DirectGreen51。偏振染料分子在載體上的沉積量可隨以下因素變化所用的特定染料、產生所需偏振效果所需要的染料量、偏振染料在所選溶劑中的溶解度、偏振染料沉積在載體上的方法等。偏振染料可制成包括溶液、乳液或懸浮體在內的組合物。一方面，偏振染料占溶液、乳液或懸浮體總重量的0.1%-8%，0.5%-8%，1%-6%，或者3%-5%。偏振染料組合物可包括其他組分。一方面，所述組合物包含一種或多種非離子型表面活性劑。一方面，所述非離子型表面活性劑包含式(I)所示化合物<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>其中所有表面活性劑分子的數字n的平均值為9-200，9-150，9-100，9-80，9-50，或者10-50;M為1或2;R對于每種表面活性劑分子可相同或不同，它每次出現也可相同或不同，其中每個R獨立地為烷基；每種表面活性劑分子上至少一個R是直鏈或支鏈的C6-C12烷基、直鏈或支鏈的C8-C10烷基、直鏈或支鏈的C9-C10烷基，或者直鏈或支鏈的C9烷基；以及X對于每種表面活性劑分子可相同或不同，其中X是氫或Cl-C4烷基。具有式(I)的非離子型表面活性劑材料可以商購。例如，以下表面活性劑及其組合可用于本發明購自聯碳化學與塑料技術公司(UnionCarbideChemicals&PlasticsTechnologyCorp.)的Tergitol必NP40、TergitolNP10;購自GAF公司的IgepalCO720、IgepalC0890、IgepalCA720、IgepalDM970;購自巴斯夫公司(BASF)的Lutenso1②NP100、LutensolNP10。偏振染料組合物中非離子型表面活性劑材料的含量可占分散體總重的O.1%-10%，0.2%-5%，或者0.4%-1%。除水、偏振染料和非離子型表面活性劑分子外，偏振組合物中可包含其他組分，包括但不限于(i)可根據需要加入的其他溶劑，如醇；(ii)其他表面活性劑，如陰離子型表面活性劑、陽離子型表面活性劑、兩性表面活性劑或者它們的混合物和組合；(iii)黏合促進劑；(iv)增塑劑；(v)用于為終產品提供所需顏色或色調的非偏振染料，等等，前提是(a)這些其他的成分不對偏振層與制品結構中其他層的黏合性造成明顯負面影響；(b)不對偏振染料層中偏振染料的偏振效果造成明顯負面影響。本發明的偏振染料組合物可通過多種方法制備。一種方法是將偏振染料分子和其他任選組分溶解在溶劑中，形成單一分散體。若組合物在短時間內使用，此方法可能是有利的。在其他方面，偏振染料可分散在溶劑如水中，形成第一組合物，而其他組分(例如非離子型表面活性劑)分散在相同或不同溶劑中，形成第二組合物，第一和第二組合物在臨使用前混合起來。此兩步法可能是有利的，特別適用于當包含所有必要成分的光偏振染料組合物不具有適合長期存放和裝運的足夠穩定性，而第一和第二分散體在混合前穩定的情況。偏振層的形成涉及將一種或多種偏振染料沉積在載體表面上。一方面，將偏振染料組合物涂布在載體表面上，其中所述載體具有上述多個微槽。偏振染料組合物的沉積可利用本領域可用的常規設備和各種涂布技術進行，例如浸涂、流涂、旋涂、噴涂等。在一些方面，偏振染料沉積在基材表面之后，可以是不溶的和固定在載體表面上的(即穩定化的)。一方面，使經涂布的基材接觸金屬鹽水溶液，以穩定染料。美國專利第2400877號披露了用于穩定偏振染料的方法和試劑，該專利通過參考并入本文。金屬鹽的例子包括但不限于AlCl3、BaCl2、CdCl2、ZnCl2、SnCl2等。一般地，可使用在紡織工業上使染料失去水溶性時所用的金屬鹽。例如，可使用Al、Fe、Cr、Ca、Mg等的金屬鹽。此外，使染料失去溶解性的組合物可以是包含多種酸、各種金屬的鹽和/或堿的緩沖溶液或分散體。例如，用來使某些含磺酸基的偏振分子失去溶解性的一種組合是包含以下物質的水性分散體:(i)AlCl3;(ii)Mg(0H)2;(iii)Ca(0H)2，pH約為4。這種通過金屬鹽不溶化的結果是，偏振染料分子以在室溫下的水中具有低溶解性的鹽的形式沉淀。為了使制品獲得高偏振效果，偏振染料宜借助或不借助添加劑如液晶聚合物，以平行的形式對齊，如沿微槽的方向。在一些實施方式中，光偏振層宜基本上為單一層。這可使偏振染料分子精確對齊，因而具有高偏振效率。C.偶合劑在一些方面，可在含偏振層的載體上施加一種或多種偶合劑。一般地，偶合劑具有某些結構特征，可進一步將偏振染料分子固定在載體上，并促進偏振層與后續層之間的結合。例如，當在偏振層上施加聚合物層時，偶合劑具有可與聚合物層上的基團反應的基團，形成既牢固又耐久的化學鍵。此外，偶合劑可與偏振染料形成共價鍵或非共價鍵(例如靜電作用、離子鍵等)，進一步穩定了偏振層。在一些方面，可使用兩種或多種偶合劑。一方面，在固定于載體上的偏振層上施加第一和第二偶合劑。第一和第二偶合劑可同時或依次加入，具體取決于偶合劑的選擇。一方面，第一偶合劑包含直鏈或支鏈氨基硅烷、氨基烷氧基硅烷、氨基烷基硅烷、氨基芳基硅烷、氨基芳氧基硅烷或其衍生物或鹽。可用于本發明的第一偶合劑的例子包括但不限于以下化合物的聚合物Y_氨基丙基三甲氧基硅烷、Y_氨基丙基三乙氧基硅烷、N-|3_(氨基乙基)_Y_氨基丙基三甲氧基硅烷J-13_(氨基乙基)_Y_氨基丙基三乙氧基硅烷以及它們的混合物和組合。施加在偏振層上的第一偶合劑的量可以變化。在一些方面，第一偶合劑以一定量加入，以形成厚度小于1ym、5nm-500nm、5nm-200nm、5nm-100nm或5nm-50nm的層。第二偶合劑在結構和/或組成上區別于第一偶合劑。在一些方面，第二偶合劑可在界面上與第一偶合劑反應，形成共價鍵和/或氫鍵，在它們之間獲得高結合強度。此外，第二偶合劑具有這樣的基團，它們可與之后施加在偏振層上的聚合物層上所存在的官能團形成共價鍵或非共價鍵。通過使用兩種偶合劑，偏振染料在載體表面上形成牢固的網絡。一方面，第二偶合劑包含環氧烷基三烷氧基硅烷。環氧烷基三烷氧基硅烷的例子包括但不限于Y-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、Y-縮水甘油氧基丙基五甲基二硅氧烷、Y-縮水甘油氧基丙基甲基二異丙烯氧基(isopropenoxy)硅烷、(Y-縮水甘油氧基丙基)甲基二乙氧基硅烷、Y-縮水甘油氧基丙基二甲基乙氧基硅烷、Y-縮水甘油氧基丙基二異丙基乙氧基硅烷、(Y-縮水甘油氧基丙基)二(三甲基硅氧基)甲基硅烷、三甲氧基[2-(7-氧雜二環[4.1.0]庚-3-基)乙基]硅烷及其任意組合。另一方面，使偏振載體接觸上述第二偶合劑后，使偏振載體依次接觸以下物質(1)第三偶合劑，其中所述第三偶合劑包含直鏈或支鏈氨基硅烷、氨基烷氧基硅烷、氨基烷基硅烷、氨基芳基硅烷、氨基芳氧基硅烷或其衍生物或鹽；(2)第四偶合劑，其中所述第四偶合劑包含環氧烷基三烷氧基硅烷。第三和第四偶合劑可分別與第一和第二偶合劑相同或不同。一方面，第一和第三偶合劑包含3-氨基丙基三烷氧基硅烷，而第二和第四偶合劑包含縮水甘油氧基丙基三烷氧基硅烷。D.聚合物前體及其原位聚合如上所述，需要用耐久性保護層保護偏振制品。本文所述方法通過原位產生中間聚合物層滿足了這個需求，所述中間聚合物層改善了與保護層的黏合作用。具體而言，所述方法包括(l)在偏振載體上施加聚合物前體，其中所述聚合物前體包含氨基甲酸酯基、脲基、異氰酸酯基(NCO)或其任意組合；(2)使聚合物前體在偏振載體上原位聚合，在偏振載體上產生第一聚合物層，其中所述第一聚合物層包含氨基甲酸酯基、脲基、異氰酸酯基或其任意組合，且第一聚合物包含至少一個游離異氰酸酯基。聚合物前體是可利用本領域已知技術進行聚合反應的任何化合物。例如，聚合物前體包含至少一種能發生游離基聚合反應的烯鍵式不飽和基團。術語"烯鍵式不飽和基團"在本文中定義為碳-碳雙鍵。在這些方面，聚合物前體可具有一個或多個烯鍵式不飽和基團。聚合物前體可以是相同或不同的化合物。因此，在原位聚合過程中可能產生均聚物和共聚物。—方面，烯鍵式不飽和基團衍生自烯丙基化合物、乙烯基化合物、丙烯酸酯類或甲基丙烯酸酯類。另一方面，聚合物前體包含多異氰酸酯(即具有至少兩個異氰酸酯基團的化合物)與羥基化脂族丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、羥基化芳族丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、胺化脂族丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、胺化芳族丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯之間的反應產物。一方面，聚合物前體是拜耳公司(Bayer)制造的、以商品名RoskydalUA銷售的具有NCO基團的脂族氨基甲酸酯丙烯酸酯系列(例如RoskydalUA-VPLS2337)。另一方面，聚合物前體包含具有兩個或更多個異氰酸酯基團的化合物(例如多異氰酸酯)和具有兩個或更多個異氰酸酯反應活性基團的化合物。異氰酸酯反應活性官能團的例子包括胺基、羥基、巰基及其他可與異氰酸酯反應的親核基團。在這種情況下，產生了氨基甲酸酯基或脲基。一方面，多元醇、多胺、聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇、含羥基的聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯可與多異氰酸酯發生原位反應，產生聚合物。聚合物前體可利用本領域已知的技術施加到偏振載體上，所述已知的技術包括但不限于旋涂、浸涂或流涂。將聚合物前體施加到偏振載體上的順序可視所選前體而變化。例如，當聚合物前體包含兩種或更多種丙烯酸酯類或甲基丙烯酸酯類化合物時，這些化合物可混合起來施加到偏振基材上。或者，若聚合物前體是多異氰酸酯，則可先在偏振載體上施加多異氰酸酯，然后加入具有兩個或更多個異氰酸酯反應活性基團的化合物(例如多元醇)。在一些方面，可需要保護聚合物前體上的異氰酸酯基團，使之不與異氰酸酯反應活性化合物反應。本文將其稱為"封閉的"異氰酸酯。相反，"未封閉的"異氰酸酯具有至少一個游離NCO基團。封閉的異氰酸酯及其制備技術是本領域公知的。封閉的異氰酸酯適用于溶劑為水、醇或其他可與異氰酸酯基團反應的溶劑的情況。封閉的異氰酸酯可利用本領域已知的技術解封閉，包括對封閉的異氰酸酯進行加熱。市售封閉的異氰酸酯的例子包括可購自巴克森登化學公司(BaxensenChemicals)的Witcoboncf產品。聚合物前體的分子量可以變化。因此，聚合物前體可以是單體、二聚體、預聚物或低聚物。此外，聚合物前體可包括其他組分。例如，聚合物前體可與一種或多種上述偶合劑混合，然后施加到偏振載體上。聚合物前體可在一種或多種溶劑中制成溶液，然后將其施加到偏振溶劑中。當聚合物前體具有異氰酸酯基團時，要對溶劑加以選擇，使其不與異氰酸酯基團發生不利的反應。聚合物前體的原位聚合可利用本領域已知的技術進行。術語"原位聚合"在本文中定義為發生在偏振載體表面上的聚合。根據聚合物前體的選擇情況，一些聚合反應可發生在將聚合物前體施加到偏振載體上之前；然而，多數聚合在偏振載體上發生。一方面，當聚合物前體包含一種或多種烯鍵式不飽和化合物時，可通過使偏振載體上的烯鍵式不飽和化合物暴露于電磁輻射如UV、可見光或IR輻射來引發聚合反應。或者，可將偏振載體暴露于電子束，以引發聚合反應。根據施加在載體上的聚合物前體的量，在偏振載體上施加能量的量和持續時間可以變化。在聚合之前施加在偏振載體上的聚合物前體的量決定了最終產生的聚合物層的厚度。聚合物層的厚度可隨偏振制品的終端用途變化。聚合物層可在偏振載體與保護層之間提供"緩沖"。因此，在一些方面，當偏振制品要發生物理接觸，并因此可能影響光偏振層時，該偏振制品宜具有更厚的聚合物層。此外，如下文將要討論的，聚合物層可牢固地黏合到保護層上，這最終增加了偏振制品的耐久性。在一些方面，聚合物層的厚度為0.05iim_20iim，0.5iim_20um，1um_20um，1um_20um，或者5um_10um。原位聚合之后，第一聚合物層與偏振載體相鄰。術語"相鄰"包括聚合層與偏振載體密切接觸的情況。或者，當聚合層緊緊靠近偏振載體時，也稱聚合層與偏振載體"相鄰"。此時，在偏振載體與聚合層之間存在中間層。術語"相鄰"也適用于偏振設備中存在的其他層(例如保護層)。原位聚合過程之后，聚合層具有游離異氰酸酯基團。游離異氰酸酯基團的含量隨聚合物前體的選擇和聚合條件變化。如下面將要討論的，游離異氰酸酯基團的存在可促進保護層與偏振載體之間的黏合。然而，選擇異氰酸酯基團的含量時，應權衡異氰酸酯基團與水反應形成氣泡的可能性。當水與異氰酸酯基團反應時，會形成成團的小二氧化碳氣泡。所述氣泡最終會導致形成的偏振制品不可接受。異氰酸酯基團與水的反應活性可以變化。對于芳族異氰酸酯，異氰酸酯基團特別容易與水反應；因此，聚合層中存在較少量的游離異氰酸酯基團。相比之下，脂族異氰酸酯更加穩定。因此，聚合層中可存在更多的游離異氰酸酯基團。一方面，聚合層中游離異氰酸酯基團的含量小于20重量％。一方面，當聚合層衍生自脂族異氰酸酯時，基于聚合層的重量，聚合層中游離異氰酸酯基團的含量為5%-20%，5%-15%，6%-15%，或6%-13%。另一方面，當聚合層衍生自芳族異氰酸酯時，基于聚合層的重量，聚合層中游離異氰酸酯基團的含量為0.5%_2%，0.5%-1.5%，或0.5%-1.0%。—方面，聚合物前體由脂族異氰酸酯制備(例如脂族異氰酸酯與丙烯酸或甲基丙烯酸的羥烷基酯反應)。脂族異氰酸酯(也包括環狀和脂環族化合物)的例子包括l，6-己二異氰酸酯；環己烷-2，4-二異氰酸酯；環己烷-2，3-二異氰酸酯；1-甲基環己基-2，4-二異氰酸酯；1-甲基環己基-2，6-二異氰酸酯；二(異氰酸基環己基-)甲烷；2，4，6-三異氰酸基甲苯；1-異氰酸基-3，3，5-三甲基-5-異氰酸基-甲基環己烷；4，4'-二異氰酸基二環己基甲烷；4，4'-二異氰酸基二環己基丙烷_(2，2);l，6-己二異氰酸酯的縮二脲；或者它們的混合物。E.保護層保護層可以是保護偏振載體的任何數量的聚合物。例如，保護層可賦予制品防擦或防磨性質。保護層可利用本領域已知的技術施加。一方面，可先制備聚合物，然后用保護性聚合物涂布第一聚合物層。或者，可在第一聚合物層上施加一種或多種不同于上述聚合物前體的保護層前體，然后原位聚合。例如，所述前體可具有一個或多個烯鍵式不飽和基團，其中所述基團受光照后可發生自由基聚合反應。在其他方面，當第一聚合物層上存在游離異氰酸酯基團時，保護層包含這樣的聚合物，所述聚合物包含可與異氰酸酯基團反應的官能團。在此情況下，保護層與異氰酸酯基團反應，形成新的共價鍵。例如，保護層具有一個或多個可與異氰酸酯反應的羥基、氨基或巰基。一方面，保護層包含多元醇、羥基聚丙烯酸酯或聚酯多元醇。另一方面，保護層通過以下步驟產生(1)在第一層表面上施加含有至少一個異氰酸酯反應活性基團的可UV固化單體；(2)使可UV固化單體受到光照，從而使該可UV固化單體聚合。可UV固化單體的例子包括但不限于丙烯酸羥烷基酯、甲基丙烯酸羥烷基酯、丙烯酸氨基烷基酯、甲基丙烯酸氨基烷基酯、烯丙醇或其任意組合。另一方面，可UV固化單體包括(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯、(甲基)丙烯酸甘油酯或二(甲基)丙烯酸雙酚A甘油酯(glycerolate)。在第一聚合物層上施加保護層之后，可使經涂布的制品發生熱固化，得到完工的制品。若有必要，可在保護層上施加其他層。這些涂層包括但不限于疏水性(斥水性或防霧性)涂層；紅外吸收涂層；UV吸收涂層；減反射涂層；光致變色涂層；襯墊涂層(減震柔性涂層)；等等。這些涂層也可形成在基材上與無機黏合層、任選亞層和偏振層相反的一F.偏振制品的性質及其應用本文所述方法產生了具有提高的耐久性和偏振效率的偏振制品。一方面，所述偏振制品包含(a)偏振載體，它包含至少一種沉積在載體表面上的偏振染料；(b)與所述載體和偏振染料相鄰的第一聚合物層，其中所述第一聚合物包含氨基甲酸酯基、脲基、異氰酸酯基或其任意組合，其中所述第一聚合物層在載體表面上原位形成，其中所述第一聚合物包含至少一種游離異氰酸酯基；以及(c)與偏振載體相反地設置在聚合層上的保護層。另一方面，所述偏振制品包含(a)包含表面的載體，其中一種或多種偏振染料與所述載體表面相鄰；(b)與所述載體和偏振染料相鄰的第一聚合物層，其中所述第一聚合物包含氨基甲酸酯基、脲基、異氰酸酯基或其任意組合，其中所述第一聚合物層在載體表面上原位形成；以及(c)通過共價鍵與第一聚合物層相連接的保護層。其中(i)所述制品通過了干附著力測試和熱水附著力測試；(ii)所述制品具有大于95%的偏振效率。圖1顯示了本文所述偏振制品的橫截面視圖。偏振制品100具有以下層狀結構(1)載體110;(2)與載體相鄰的無機黏合層120;(3)與無機黏合層120相鄰的偏振層130;(4)與偏振層130相鄰的聚合層140;以及(5)與保護層140相鄰的保護層150。圖2顯示了在無機黏合層120中具有多個微槽122的偏振制品200。偏振層130與無機黏合層120相鄰，其中在微槽122中結合了偏振分子。聚合層140與偏振層130相鄰。圖2未示出保護層。至于耐久性，本發明的偏振制品在其可能處于的嚴苛條件下是穩定的。具有穩定性的原因之一是，保護層能夠通過聚合層黏合到偏振載體上。例如，保護層對偏振載體具有良好的黏合性，因而具有更佳的耐久性。一方面，偏振制品通過了附著力測試。通過膠帶測試測量干態附著力是根據ASTMD3359方法B進行的。"通過"是指所評級別至少是D3359所定義的4B(例如，在交叉點有小片涂層脫落，受影響面積小于5%)。本文所述偏振制品是耐水的。一方面，偏振制品通過了耐熱水附著力測試。熱水測試包括在熱水(9(TC)中浸泡偏振制品3小時，然后進行以下附著力測試。將膠帶貼到保護層上并撫平，確保接觸良好。抓住膠帶自由端，迅速將其向外拉，撕拉角度盡可能接近180°角，從而將膠帶撕下來。當膠帶被撕除后，若涂層仍然黏合在基材上，就評定為"通過"。另一方面，偏振制品還通過了人工酸性汗測試，這項測試模擬偏振制品接觸人汗液的情況。該測試是將偏振制品浸泡在乳酸和氯化鈉的水溶液中，其中該溶液的PH約為1.2。在5(TC的溫度下，將該制品浸泡5小時，然后淋洗和干燥。接著，如上所述進行熱水附著力測試，"通過"和"不通過"的標準與上面相同。在一些方面，本文所述偏振制品接觸水時也不形成微氣泡。形成微氣泡會降低制品的偏振效率，并使制品變得不美觀。例如，當偏振制品在9(TC的溫度下，在水中浸泡3小時的時候，肉眼檢查未發現微氣泡。除了改進的耐久性外，偏振制品還具有改進的偏振效率。偏振效率可以這樣測定，即利用可見光分光光度計和偏振儀測量平行透射率和垂直透射率。然后，利用下式計算偏振效率P效率二100X[(T平行-T垂直)/(T平行+T垂直)]—方面，偏振效率大于95%，大于96%，大于97%，大于98%，或大于99%。本文所述偏振制品可用于生產許多不同的設備和制品。各種應用的非限制性例子包括眼科產品(例如太陽鏡)、顯示器產品(例如液晶顯示器，包括LCD監視器和LCD投影儀)、運輸工具的偏振窗口(例如陸路、空中和水路運輸工具)、面罩、防護裝置、建筑玻璃等。實施例以下列舉的實施例是為本領域的普通技術人員完整地披露和描述本文所述并要求專利權的化合物、組合物和方法如何實現和評價，其目的僅僅是舉例，而不是限制發明人視為其發明的內容的范圍。發明人已盡力保證數值(例如數量、溫度等)的準確性，但應當考慮一些誤差和偏差的存在。除非另行指出，份數是重量份，溫度以t:為單位或為室溫，壓力是或接常壓。反應條件可以有許多變化和組合，所述條件如組分濃度、所需溶劑、溶劑混合物、溫度、壓力，以及其他可用于優化由所述方法獲得的產品純度和產率的反應范圍和條件。要優化這種工藝條件，僅須做合理的常規實驗。實施例1偏振透鏡通過以下步驟制備步驟1:使用由聚氨酯泡沫材料制備、具有合適形狀的輪子，刷掃由CorningGX15標準玻璃制成的1.8mm厚的平面透鏡，所述玻璃經過改進，在1.8mm處的光透射因子為40%。所述輪子用研磨漿料浸泡，以便在經涂布的透鏡表面上形成平行微槽。所用研磨漿料是水與微米級氧化鋁顆粒的混合物，以便進行溫和的摩擦刷掃。輪子轉速為340rpm，壓力約為40g/cm2。輪子作用于載體約15秒，產生微槽。用去離子水清洗所述具有微槽的透鏡。用約2克包含約5重量％的偏振染料[斯特令光學公司(SterlingOpticsInc.[美國肯塔基州])供應的Varilight溶液2S]和1%的表面活性劑的水溶液涂布該透鏡，其中所述表面活性劑由30%的Ig印alC0720和70X的Tergito1NMP40制成。利用旋涂法，以300rpm的速度在載體上施涂染料溶液8秒。步驟2:將透鏡浸在包含氯化鋁、氫氧化鈣和氫氧化鎂且pH為4的水溶液中30秒，使偏振涂層穩定。此步將水溶性染料轉變為不溶于水的形式。用去離子水清洗后，將該透鏡在10重量％的氨基丙基三乙氧基硅烷水溶液中浸15分鐘，然后用蒸餾水清洗，并在溫和的層流氮氣中干燥。該透鏡在125t:熱固化30分鐘。步驟3:在2重量％的縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷水溶液中將該透鏡浸30分鐘。用蒸餾水清洗該透鏡，在溫和的層流氮氣中干燥。該透鏡在10(TC熱固化30分鐘。步驟4:反應活性氨基甲酸酯溶液的制備向20g基于芳族甲苯二異氰酸酯的反應活性氨基甲酸酯-脲溶液(2.610—3摩爾配0，在甲苯25%/乙酸乙酯45%/PMA5%中含25%固體)中加入聚己內酯三醇900(0.15g;510—力H)，在干燥氣氛下攪拌，直至產生均勻混合物。步驟5:利用旋涂法，以1000rpm的速度將步驟4中的反應活性氨基甲酸酯溶液在該透鏡上施涂45秒。經涂布的鏡片在室溫下靜置24小時。聚合物層的最終厚度約為7iim。最終的聚合物層包含約1.7重量％的游離異氰酸酯(基于固體計)。步驟6:以1000rpm的速度將購自LTI公司的SHC180防擦涂料樹脂在交聯的反應活性氨基甲酸酯層上施涂45秒。使用裝有H燈泡的Fusion燈對該鏡片進行UV固化(以80%的電功率、1.7cm/s的速度通過2次)，產生最終的透鏡。實施例2步驟1-3:重復實施例1中前3步，不同的是省去步驟3中的熱固化操作。步驟4:利用旋涂法，以2000rpm的速度將包含0.30%的預縮合氨基丙基三乙氧基硅烷的水溶液在透鏡上施涂45秒。步驟5:混合0.17gIrgacure184[購自汽巴蓋奇公司(CibaGeigy)]、16.OOg作為溶劑的乙酸異丙酯[購自西格瑪阿爾德里奇公司(SigmaAldrich)]、3.64g作為反應活性氨基甲酸酯樹脂的RoskydalVPLS2337(購自拜耳公司)和0.19g作為黏合促進劑的縮水甘油氧基三甲氧基硅烷，直至形成均勻溶液，由此制得UV可交聯反應活性氨基甲酸酯溶液。步驟6:以1000rpm的速度將步驟5制得的UV可交聯反應活性氨基甲酸酯溶液在該透鏡上施涂45秒。將經涂布的透鏡在室溫下干燥2分鐘。步驟7:采用FusionH燈泡，使UV可交聯反應活性氨基甲酸酯層受UV光照射，從而發生交聯(以80X的電功率、1.4cm/s的速度通過l次)。步驟8:利用旋涂法，以1000rpm的速度將購自LTI公司的SHC180防擦涂料樹脂在交聯的反應活性氨基甲酸酯層上施涂45秒，并使用裝有H燈泡的Fusion燈對該透鏡進行UV固化(以80%的電功率、1.4cm/s的速度通過2次)。步驟9:在IO(TC烘箱中，對該透鏡進行后熱固化5小時。比較例1如實施例1所述制備偏振透鏡，不同的是用基于非反應活性聚合物(即沒有游離異氰酸酯基團)的SDC1-1135@襯墊層代替實施例1中的反應活性氨基甲酸酯溶液。比較例2如實施例1所述制備偏振鏡片，不同的是基于芳族甲苯二異氰酸酯的反應活性氨基甲酸酯_脲溶液的NCO含量為7X10—3摩爾NCO。原位聚合之后，最終的聚合物層包含約5.3重量％的游離NCO(基于固體計)。透鏡測試光學性能偏振效率這樣測定，即利用可見光分光光度計和偏振儀測量平行透射率和垂直透射率。利用下式計算偏振效率P效率二100X[(T平行-T垂直)/(T平行+T垂直)]防熱水性防濕性是通過將每個偏振透鏡在9(TC熱水中浸泡3小時來評價的。檢測光學性質，并利用下文所述附著力測試評價附著力(但不刻劃表面)。氣泡的形成將每個透鏡在熱水中浸泡3小時，通過肉眼檢查透鏡，看是否有氣泡產生。若存在微氣泡，則將透鏡評定為未通過("失敗")。附著力測試利用改進的劃格法ASTMD3359附著力測試評價每個透鏡的保護層在熱水測試前后的附著力。利用刀片刻劃防擦涂層表面。切痕之間的間距為lmm，刻劃圖案由10X10的切痕組成。將3M610壓敏膠帶粘貼在涂層上形成的切痕上，然后迅速剝離膠帶，由此評價附著力。膠帶剝離后，檢查切痕區域并作出評定。人工酸性汗液測試在5(TC水性混合物中將每個透鏡浸泡5小時。所述水性混合物在900mL去離子水中混合50g乳酸和100gNaCl制備。該溶液的pH約為1.2。清洗每個透鏡并干燥。利用附著力測試和肉眼檢查評價附著力。若觀察到低黏性或外觀缺陷，則將鏡片評定為"未通過"。結果見表l。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>實施例1和2中根據本發明方法制備的透鏡通過了每項測試，顯示出高偏振效率。在比較例1中，當氨基甲酸酯層中不存在游離異氰酸酯基團時，干態(熱水測試之前)附著性良好，但未通過熱水測試。另外，該透鏡未通過人工熱酸性汗液測試(即染料層從透鏡邊緣開始發生劣化)。在比較例2中，透鏡在熱水中浸泡后出現氣泡，因而得到的透鏡是不可接受的。本申請參考了多種出版物。這些出版物的完整內容通過參考并入本文，以便于更充分地描述本文所述方法和制品。對本文所述材料、方法和制品可以作出各種改進和變化。在參閱本說明書和將本文所述材料、方法和制品付諸實踐之后，本文所述材料、方法和制品的其他方面將是顯而易見的。說明書和實施例應視為舉例。權利要求一種偏振制品，其包含a.包含表面的載體，其中一種或多種偏振染料與所述載體表面相鄰；b.與所述載體和偏振染料相鄰的第一聚合物層，其中所述第一聚合物包含氨基甲酸酯基、脲基、異氰酸酯基或其任意組合，并且所述第一聚合物層在載體表面上原位形成；以及c.與所述第一聚合物層相鄰的保護層，其中(i)所述制品通過了干附著力測試和熱水附著力測試；(ii)所述制品的偏振效率大于95％。2.如權利要求1所述偏振制品，其特征在于，所述偏振制品的偏振效率大于或等于98%。3.如權利要求1所述偏振制品，其特征在于，所述偏振制品還通過了酸性汗液測試，并且不含微氣泡。4.如權利要求1所述偏振制品，其特征在于，所述載體包含具有多個平行凹槽的無機玻璃。5.如權利要求1所述偏振制品，其特征在于，所述載體包含具有第一表面的有機材料和施加在所述載體第一表面上的無機黏合層。6.如權利要求1所述偏振制品，其特征在于，所述第一聚合物層包含至少一種游離異氰酸酯基團。7.如權利要求1所述偏振制品，其特征在于，所述第一聚合物層的厚度為0.05微米-20微米。8.如權利要求1所述偏振制品，其特征在于，所述保護層包含聚合物，其中所述聚合物包含可與異氰酸酯基反應的官能團。9.如權利要求1所述偏振制品，其特征在于，所述制品包括眼科透鏡、窗口或顯示屏。10.—種制備偏振制品的方法，所述方法包括a.在載體表面沉積一種或多種偏振染料，制得偏振載體；b.在所述偏振載體上施加聚合物前體，其中所述聚合物前體包含烯鍵式不飽和化合物，所述烯鍵式不飽和化合物包含氨基甲酸酯基、脲基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、烯丙基、乙烯基化合物、異氰酸酯基或其任意組合；c.使所述聚合物前體在所述偏振載體上原位聚合，在偏振載體上產生第一聚合物層，其中所述第一聚合物包含氨基甲酸酯基、脲基、異氰酸酯基或其任意組合，且所述第一聚合物包含至少一種游離異氰酸酯基；以及d.將保護層施加到所述第一聚合物層上。11.如權利要求10所述方法，其特征在于，沉積步驟(a)包括使所述載體表面接觸包含一種或多種偏振染料的水溶液。12.如權利要求10所述方法，其特征在于，所述水溶液還包含非離子型表面活性劑。13.如權利要求IO所述方法，其特征在于，在步驟(a)之后和步驟(b)之前，使所述偏振載體接觸無機鹽的水溶液，以穩定所述偏振載體。14.如權利要求IO所述方法，其特征在于，在步驟(a)之后和步驟(b)之前，使所述偏振載體接觸第一偶合劑，其中所述第一偶合劑包括直鏈或支鏈氨基硅烷、氨基烷氧基硅烷、氨基烷基硅烷、氨基芳基硅烷、氨基芳氧基硅烷或其衍生物或鹽。15.如權利要求14所述方法，還包括在所述偏振載體接觸所述第一偶合劑之后而在步驟(b)之前，使所述偏振載體接觸包含環氧烷基三烷氧基硅烷的第二偶合劑。16.如權利要求15所述方法，其特征在于，所述偏振載體接觸所述第二偶合劑之后，使所述偏振載體按以下順序接觸以下試劑(l)第三偶合劑，其中所述第三偶合劑包括直鏈或支鏈氨基硅烷、氨基烷氧基硅烷、氨基烷基硅烷、氨基芳基硅烷、氨基芳氧基硅烷或其衍生物或鹽；(2)第四偶合劑，其中所述第四偶合劑包括環氧烷基三烷氧基硅烷。17.如權利要求IO所述方法，其特征在于，在聚合步驟(c)之后，所述第一聚合物包含一種或多種封閉的或未封閉的異氰酸酯基團。18.如權利要求IO所述方法，其特征在于，所述保護層通過以下步驟產生(I)在所述第一層的表面上施加包含至少一種異氰酸酯反應活性基團的可UV固化單體；(2)使所述可UV固化單體接受光照，從而使所述可UV固化單體發生聚合。19.如權利要求18所述方法，其特征在于，所述可UV固化單體包括丙烯酸羥烷基酯、甲基丙烯酸羥烷基酯、丙烯酸氨基烷基酯、甲基丙烯酸氨基烷基酯、烯丙醇、乙烯醇或其任意組合。20.如權利要求IO所述方法，其特征在于，所述施加保護層的步驟包括在所述第一層的表面上施加包含至少一種異氰酸酯反應活性基團的聚合物。21.如權利要求10所述方法，其特征在于，當所述載體包含具有第一表面的有機材料時，在步驟(a)之前，在所述載體的所述第一表面上施加無機黏合層。22.—種通過以下方法制備的偏振制品，所述方法包括a.在載體表面沉積一種或多種偏振染料，以制得偏振載體；b.在所述偏振載體上施加聚合物前體，其中所述聚合物前體包含氨基甲酸酯基、脲基、異氰酸酯基或其任意組合；c.使所述聚合物前體在所述偏振載體上原位聚合，在偏振載體上制得第一聚合物層，其中所述第一聚合物層包含氨基甲酸酯基、脲基、異氰酸酯基或其任意組合，且所述第一聚合物層包含至少一種游離異氰酸酯基；以及d.將保護層施加到所述第一聚合物層上。全文摘要本發明描述了偏振制品及其制備方法。所述方法適用于制備具有高度的耐久性和增加的偏振效率的偏振制品。所述偏振制品可用于需要減少或消除炫光的任何制品。文檔編號G02B5/30GK101784924SQ200880105214公開日2010年7月21日申請日期2008年8月21日優先權日2007年8月24日發明者D·亨利,E·格賽爾,J·V·達維多維茨,P·西納德申請人:康寧股份有限公司