De ce Polythiol 504 domină formulările cu rășini optice cu indice-înalt

Un ghid al formulatorului pentru indicele de refracție, numărul Abbe, raportul NCO/SH și cinetica de întărire pentru lentilele din politiouretan cu indice-înalt

Polythiol 504 oferă un indice de refracție de 1,6300–1,6350 cu un număr Abbe de 34–36.Pentru a profita la maximum de acesta necesită mai mult decât alegerea monomerului potrivit - raportul NCO/SH, conținutul de apă și ciclul de întărire determină toate dacă lentila finală este clară sau neclară, subțire sau groasă, durabilă sau fragilă.

Acest ghid acoperă:structura moleculară, specificațiile cheie, indicele de refracție față de schimbul{0}}Abbe, intervalul de formulare NCO/SH, cinetica de întărire și parametrii de calitate de verificat pentru fiecare lot.

Introducere

Un pacient intră într-un optician cu o rețetă de -8.00. Lentilele standard CR-39 din această prescripție ar avea o grosime de aproximativ 8 mm la margine. Un obiectiv cu index 1,60 reduce asta la aproximativ 5 mm. Diferența contează pentru pacient. De asemenea, contează pentru formulator să aleagă un monomer

Indicele de refracție este numărul de titlu pentru lentilele cu-indice mare. Dar nu este singurul.Numărul Abbe, care măsoară dispersia cromatică, determină dacă pacientul vede franjuri de culoare la marginile lentilei. Conținutul de apă din monomer determină dacă lentila întărită are bule. Raportul molar NCO/SH determină dacă rășina se întărește complet sau rămâne moale.

Politiol 504 (CAS 131538-00-6), cunoscut și ca 4-(mercaptometil)-3,6-ditia-1,8-octanedithiol, se află în centrul acestui act de echilibru. Acest articol acoperă chimia, datele și parametrii de formulare care contează atunci când se utilizează în sistemele de lentile din politiouretan.

Ce face Polythiol 504 diferit

Cinci atomi de sulf într-un cadru compact C7

Molecula este construită pe o coloană vertebrală de propan. Trei grupări tiol (-SH) atârnă de el - una direct pe primul carbon, două conectate prin legături etiltio care poartă fiecare câte un tiol terminal.Cinci atomi de sulf stau într-un cadru compact C7.

Acea densitate a sulfului este cea care determină indicele de refracție. Lumina încetinește atunci când trece printr-un mediu cu electroni mai polarizabili. Sulful are mai mulți electroni decât oxigenul sau carbonul, iar legăturile de sulf-sulf sunt mai polarizabile decât legăturile de carbon-carbon. Împachetați cinci atomi de sulf într-o moleculă cu o greutate moleculară de numai260,53 g/mol, iar indicele de refracție urcă la1,6300–1,6350 la 20 de grade.

Arhitectura trifuncțională construiește rețele reticulate

Cele trei grupări tiol îl fac trifuncțional. În timpul întăririi, fiecare tiol reacţionează cu o grupare izocianat (-NCO) pentru a forma o legătură tiouretanică (-NH-CO-S-).Trei tioli pe moleculă înseamnă trei puncte de legătură, care construiește o rețea tridimensională încrucișată. Densitatea de reticulare mai mare conferă rășinii întărite o rezistență mecanică și o stabilitate termică mai bune decât ar putea obține un tiol difuncțional.

Distanțierele flexibile îmbunătățesc rezistența la impact

Legăturile etiltio dintre grupările tiol introduc flexibilitate în coloana vertebrală. O rețea de politiouretan pur rigidă ar fi fragilă.Distanțierele scurte -(CH2)2-S- permit o anumită absorbție de energiefără a sacrifica indicele de refracție ridicat pe care îl oferă atomii de sulf.

Specificații cheie pentru formulatori

Date de referință dintr-o privire

Când selectați Polythiol 504 pentru o formulare de lentile, acestea sunt numerele care contează:

De ce conținutul de apă este variabila ascunsă

Conținutul de apă mai mic sau egal cu 500 ppm este critic.Izocianații reacționează cu apa pentru a forma dioxid de carbon, care creează bule în cristalinul întărit. Menținerea apei sub 500 ppm împiedică această reacție secundară să devină vizibilă în produsul final. Indicele de refracție de 1,6300–1,6350 se aplică monomerului brut. Odată reacţionată cu un diizocianat, reţeaua politiouretanică întărită va avea un indice de refracţie determinat de amestecul complet, de obicei îninterval 1,59–1,67.

Indicele de refracție vs. Numărul Abbe Comerț-

De ce un indice mai mare înseamnă, de obicei, mai multe franjuri de culoare

Există o regulă generală în materialele optice: pe măsură ce indicele de refracție crește, numărul Abbe scade.Un indice mai mare înseamnă de obicei o dispersie mai mare, ceea ce înseamnă mai multe franjuri de culoare.

Politiol 504 provoacă această regulă din cauza structurii sale moleculare. Atomii de sulf ridică indicele de refracție, dar legăturile etiltio introduc delocalizarea electronilor care moderează dispersia. Într-un sistem de lentile cu indice 1,60, formulările care utilizează Polythiol 504 realizează unNumărul Abbe de 34–36.

Cum se compară cu alte materiale pentru lentile

Pentru context, un obiectiv standard CR-39 cu indice 1,50 are un număr Abbe de aproximativ58. Un obiectiv MR-7 cu indice 1,67 are un număr Abbe de aproximativ32. Polythiol 504 într-un sistem de 1,60 se află la mijloc - indice semnificativ mai mare decât CR-39, cu performanțe cromatice acceptabile.

De ce numărul Abbe este specific formulării-

Numărul Abbe este o proprietate a rășinii întărite, nu a monomerului brut.Depinde de amestecul complet de monomeri și de alegerea izocianatului. Acesta este motivul pentru care furnizorii care publică un număr Abbe independent pentru un politiol induc în eroare. Abordarea corectă este să ceri date privind numărul Abbe la o anumită formulare.

Raportul molar NCO/SH: variabila de formulare care conteazăs Cele mai multe

Interval de lucru: 0,8 până la 1,2

Raportul molar NCO/SH - grupări izocianat și grupări tiol - determină dacă rețeaua se întărește complet. Pentru sistemele de lentile din politiouretan, intervalul de lucru tipic este0,8 până la 1,2. La 1,0, echilibru stoechiometric, fiecare NCO găsește un SH și invers. În practică, un ușor exces de o componentă este adesea folosit pentru a compensa reacțiile secundare sau pentru a ajusta proprietățile finale.

Ce se întâmplă în afara intervalului

Sub 0,8, grupările tiol nereacționate rămân în rășină, care poate provoca miros și poate reduce densitatea reticulare.Peste 1,2, izocianatul nereacționat poate reacționa cu umiditatea în timp, provocând îngălbenire sau ceață.

Un exemplu de formulare publicat

Un exemplu de formulare dintr-un brevet chinez ilustrează abordarea practică. Compoziția include40 g dePolitiol 504, 15 g izocianat de dimetil izoftalic, 35 g diizocianat izoforon și 7,5 g tetraacrilat de pentaeritritol ca co-monomer. Materialul optic rezultat a atins un indice de refracție de1.662–1.693în funcție de varianta de formulare specifică, cu transmisia luminii vizibile mai sus90%.

Rețineți utilizarea a doi izocianați diferiți. Dimetilizocianatul izoftalic contribuie la rigiditate și indice de refracție. Diizocianatul de izoforon, fiind alifatic, contribuie la rezistența la intemperii și rezistența la impact.Amestecarea izocianaților este o tehnică comună pentru a echilibra proprietăți multiple într-o singură rășină.

Cinetica de întărire și selecția catalizatorului

Cinetica de primă{0}}ordine cu XDI

Un studiu publicat despre cinetica de întărire a politiolului 504 cu m-xililen diizocianat (XDI) a folosit trietilamină ca catalizator și a măsurat reacția prin FTIR la 75 grade -105 grade.Reacția urmează cinetica de ordinul întâi{0}în ceea ce privește concentrația de izocianați.Energia de activare este de 100,23 kJ/mol.Conținutul mai mare de catalizator scurtează timpul de gel. Entropia negativă a activării sugerează o stare de tranziție rigidă în timpul etapei-de determinare a ratei.

Implicații practice pentru producție

În termeni practici, aceasta înseamnă trei lucruri. În primul rând, rata de vindecare este previzibilă și poate fi modelată, ceea ce ajută la planificarea timpului ciclului. Doilea,creșterea concentrației de catalizator are un efect liniar asupra timpului de gelificare, deci încărcarea catalizatorului este un simplu cadran pentru reglarea vitezei de întărire. În al treilea rând,Interval de 75 grade -105 gradeeste locul în care reacția are loc la viteze{0}}relevante de producție. Sub 75 de grade, întărirea devine practic lentă fără încărcare mai mare a catalizatorului.

Aplicații dincolo de lentilele pentru ochelari

Geamuri auto

Politiuretanul cu indice-înalt poate fi turnat în panouri de ferestre ușoare, rezistente-la impact. Indicele de refracție este mai puțin critic aici decât rezistența la impact și claritatea optică, dar același monomer servește ambelor scopuri.

Acoperiri și adezivi cu întărire UV-

Grupurile tiol participăreacții de tiol{0}}enă sub lumină UV, formând rețele reticulate la temperatura camerei. Acest lucru permite acoperiri pe substraturi-sensibile la căldură, unde întărirea termică nu este posibilă.

Agenți de întărire epoxidici

Sistemele tiol-epoxidice se întăresc mai repede la temperaturi mai scăzute decât sistemele cu amine-epoxidice.Politiol 504 oferă trei situsuri reactive per moleculă, permițând o densitate mare de reticulare la temperatura camerei.

Captarea metalelor grele

Grupările tiol chelează ionii de metale grele. Polythiol 504 este utilizat în aplicațiile de tratare a apelor uzate și de recuperare a metalelor.

Parametrii de calitate și consistența lotului

De ce contează mai mult consistența lotului decât puritatea maximă

Pentru aplicațiile optice, consistența lot-la-contează la fel de mult ca puritatea absolută.O modificare a conținutului de tiol de la 37% la 36% modifică echilibrul stoichiometric și poate elimina raportul NCO/SH într-o formulare care a fost optimizată pentru un lot.

Patru parametri COA de verificat pentru fiecare lot

Conținut de tiol prin titrare- determină greutatea echivalentă pentru calculele stoichiometrice.

Indice de refracție la 20 de grade- măsurată pe monomerul brut.

Conținutul de apă prin titrare Karl Fischer- previne formarea de bule de CO₂ în timpul întăririi.

Culoare APHA- indică prezența produselor de oxidare sau a impurităților care pot afecta culoarea finală a lentilei.

Alfa Chemical furnizează Polythiol 504 de la noiZhengzhou, Chinainstalație cu COA specific-lotului care raportează valori măsurate pentru toți acești parametri. Pentru asistență în formulare sau pentru un eșantion de COA, contactați-ne prin intermediul nostruContactaţi-nepagină. Pentru monomeri optici și politioli înrudiți, consultațiblocuri de construcție organicegamă.

Rezumat

Ce trebuie să rețină formulatorii

Politiol 504 oferă aindicele de refracție de 1,6300–1,6350în monomerul brut și anNumărul Abbe de 34–36în sisteme de lentile cu indice 1,60. Structura trifuncțională construiește rețele de politiouretan reticulat cu proprietăți mecanice bune. TheRaportul NCO/SH trebuie menținut în intervalul 0,8-1,2pentru vindecare completă.Conținut de apă sub 500 ppmprevine formarea de bule. Cinetica de vindecare este de ordinul întâi, cu o energie de activare de 100,23 kJ/mol.

Datele din acest articol provin din literatura publicată și din specificațiile furnizorului. Formulatorii ar trebui să verifice valorile specifice lotului-față de un COA și să efectueze propriile teste de adecvare în condițiile reale de producție.

Pentru specificațiile Polythiol 504, COA sau un eșantion de cercetare, consultațipagina produsuluisaucontactați echipa noastră tehnică.