CN102695732A - 具有改进粘合性的光定向材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供新的光定向(共)聚合物材料，其显示对基材改进的粘合性。(共)聚合物结构包括至少一个光化学活性发色团和至少一个粘合促进剂基团。还公开制造的制品、光学元件、眼科元件和液晶盒，其包括至少一个由所述光定向(共)聚合物材料制造的光定向层，以及形成的方法。
Description
背景技术
本发明涉及适合用作光定向层的新的(共)聚合物材料。该新的光定向材料包含能光取向的结构上各向异性的聚合物网络，其显示改进的对基材的粘合性并且可定向更厚的单体的或聚合的液晶层。还公开了制备和应用该新的光定向材料的方法。
液晶材料用于各种应用中，其中液晶材料作为层沉积在基材的表面上。液晶设备的良好运行取决于，至少部分地，层内液晶分子选定和维持特定的定向或取向的能力。这些液晶层可以使用各种方法定向或取向。一种方法是在施加液晶层之前向基材表面涂布取向层。然后该取向层可用于例如通过揉擦或用偏振的电磁辐射照射来使基材上的液晶材料取向。取向层限定了所述层的液晶分子的取向方向，其结果是该分子的纵向轴变成沿取向层限定的取向方向定向。除了方向上的定向外，取向层还可使液晶分子有倾斜的角度，使得分子使其自身与取向层表面呈现角度定向，而不是平行于该表面。
通过用偏振的电磁辐射照射进行聚合物层取向是已知的。基于辐射的取向克服了通过单轴揉擦进行取向的某些缺陷，例如产生灰尘、产生热量、薄膜损坏、和缺少结构化能力。此外，通过照射进行取向还可以提供具有相对于相邻区域不同取向的差别区域。能光取向的定向材料的例子包括结合聚合物的光活性肉桂酸衍生物、香豆素衍生物、能顺/反异构化的偶氮衍生物、和能光化学分解的聚酰亚胺衍生物。
美国专利No.6107427涉及能交联的光活性的包含3-芳基-丙烯酸酯和酰胺的聚合物材料，以及其作为液晶层取向层的用途。这样的材料可用于制造光学元件和多层系统，例如液晶显示器。
国际公开WO2004/060861 A2公开了一种以下物质的能光交联的共聚物：(a)选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺的至少一种单体，所述至少一种单体的每一个直接地或通过桥接基团共价键合能光化学地异构化的或能二聚的分子，(b)至少一种烯属不饱和单体或二羧酸的聚氧烷基酯或聚氧烷基酰胺，或一种烯属不饱和醇的聚氧烷基醚，和(c)任选地，其它烯属不饱和共聚单体。共聚物的玻璃化转变温度不超过70℃，优选更低。这样的材料适合作为用于制造光电元件的液晶的定向层，所述光电元件例如液晶显示器、光学延迟滤光器的补偿膜、胆甾型滤光器、抗反射滤光器等。
国际公布WO2005/015298 A1提供了具有改进的对液晶膜的粘合性的定向层，用于制备该层的前体材料，包括该层和至少一个液晶聚合膜的层叠体，和该定向层和层叠体用于光学、光电学、装饰性或安全应用和设备的用途。该定向层和前体材料包括单体的、低聚物的或聚合物形式的至少一种反应性介晶。该反应性介晶优选加入用于形成定向膜的溶剂化组合物中。或者，该反应性介晶可以用作用于形成指令层的组合物中的组分，该指令层通常不是聚合物层，而是自组装的单层或多层。通过指令层促使液晶定向通常不是体效应，而是表面效应，其中指令层的分子被束缚在表面，并且典型地只有单层的厚度。
虽然上述光定向共聚物和得到的定向层显示一些改进的粘合性(对于其施加到的基材和对随后施加的液晶层)，然而对于某些应用来使它们对哪种层都不能提供足够的粘合性，例如用于制造眼科设备，例如透镜。这些现有技术的用于液晶设备的定向层材料对于这样的的应用通常仍显示差的粘合性，并且经常使用高的加工温度(200℃至250℃)制造，这样的温度与某些基材例如塑料光学基材不相容。如上述提及的，液晶层或其它层沉积在定向层表面上的应用中各层之间的粘合也是需要的。在粘合水平不足的应用中，会出现光定向层从基材表面上剥离和/或后续层从光定向层表面上剥离。
此外，某些应用，例如眼科应用，使用大于20微米厚的液晶层。在这些应用中，期望能定向达1000微米厚的粘合性液晶层的光定向层。因此，期望有可用于形成相对于已知的定向材料具有改进的粘合性能的层和较厚的定向的液晶层的定向材料。本发明的光定向材料克服了现有已知的光定向共聚物和包含它们的定向层的缺点，并提供所希望的改进的粘合性能。
发明概述
本发明涉及(共)聚合物，其包含：
下式表示的结构：
其中：
各个Ma、Mb、和Mc各自独立地为选自以下的单体单元的残基：取代或未取代的丙烯酰基单元，其中所述丙烯酰基的取代基选自C1-C4烷基、苯基、-O-和它们的组合，取代或未取代的苯乙烯单元，取代或未取代的环氧基，取代或未取代的氨基甲酸酯，取代或未取代的多元醇单元，取代或未取代的多胺单元，或取代或未取代的羟基链烷酸单元；其中所述取代基选自C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、C3-C10环烷基、C1-C20烷基(C1-C20)烷氧基、卤代(C1-C20)烷基、杂环(C3-C10)烷基、卤代芳基、卤代(C1-C20)烷基芳基、C1-C20烷基芳基、C1-C20烷氧基芳基、杂芳基、芳基(C1-C20)烷基、杂芳基(C1-C20)烷基；
La、Lb、和Lc为各自独立地选自以下的间隔基：单键、-(CH2)g-、-(CF2)h-、-Si(Z′)2(CH2)g-、或-(Si(CH3)2O)h-、-N(R)-、-C(R)=C(R)-、-C(R)=N-、-C(R′)2-C(R′)2-、-O-、-C(O)-、-C≡C-、-N=N-、-S-、-S(O)-、-S(O)(O)-、-(O)S(O)O-、-O(O)S(O)O-、直链或支化的C1-C24亚烷基残基、亚芳基、C3-C10亚环烷基、或它们的各种组合，其中Z′在各种情形下独立地选自氢、C1-C18烷基、C3-C10环烷基或芳基；R在各种情形下独立地选自Zb、C1-C18烷基、C3-C10环烷基或芳基；R′在各种情形下独立地选自Zb、C1-C18烷基、C3-C10环烷基或芳基；C1-C24亚烷基残基是被Zb、氰基、或卤素基单取代的，或是被Zb或卤素基多取代的；“g”在各种情形下独立地选自1至20，和“h”是1至16的整数，包括端值；
各个Za独立地为光化学活性的发色团，其选自能二聚的取代或未取代的肉桂酸酯或取代或未取代的香豆素、能顺/反异构化的取代或未取代的偶氮、能光化学分解的取代或未取代的聚酰亚胺、或能进行光弗赖斯重排的取代或未取代的芳香族酯；
各个Zb是粘合促进剂基，其独立地选自羟基、羧酸、酸酐、异氰酸酯基、封端的异氰酸酯基、硫代异氰酸酯基、封端的硫代异氰酸酯基、氨基、硫基、有机官能化的硅烷、有机官能化的钛酸酯、有机官能化的锆酸酯、或环氧基，其中各个有机官能化基团独立地选自乙烯基、烯丙基、乙烯基官能化的烃基、环氧官能化的烃基、烯丙基官能化的烃基、丙烯酰基官能化的烃基、甲基丙烯酰基官能化的烃基、苯乙烯基官能化的烃基、巯基官能化的烃基或所述有机官能化基团的组合，所述烃基选自C1-C20烷基、C2-C20烯基、C2-C20炔基、C1-C20烷氧基、C1-C20烷基(C1-C20)烷氧基、C1-C20烷氧基(C1-C20)烷基、芳基、杂芳基、和所述烃基的组合；条件是当Zb是羟基或羧酸时，所述(共)聚合物进一步包括至少一种其它粘合促进剂基；
Zc是介晶结构，其选自刚性直棒状液晶基、刚性弯曲棒状液晶基、或刚性圆盘状液晶基；和
“x”的值为0<x≤1，“y”的值为0≤y<1，和“z”的值为0≤z<1，其中x+y+z=1，和“n”的值为10至10000，
其中当x=1时，则La和Za中的至少之一进一步被至少一个Zb粘合促进剂基取代，和当y=0时，则La、Za、Lc和Zc中的至少之一进一步被至少一个Zb粘合促进剂基取代。
根据一个实施方式，本发明提供其中z为0的(共)聚合物。
在另一个实施方式中，本发明提供其中z大于0的(共)聚合物。
本发明的其它实施方式提供制造的制品。该制造的制品包括至少一个能光定向的部分，该能光定向的部分包含具有由上式表示的结构的(共)聚合物，其中变量Ma、Mb、Mc、La、Lb、Lc、Za、Zb、Zc、x、y、z和n如本文所述的。
本发明的其它实施方式提供光学元件，例如眼科元件、显示元件、窗户、镜子、有源液晶元件、或无源液晶元件。光学元件包括基材和在基材表面的至少一部分上第一至少部分层。该至少部分层包括具有由上式表示的结构的(共)聚合物材料，其中变量Ma、Mb、Mc、La、Lb、Lc、Za、Zb、Zc、x、y、z和n如本文所详细描述的。在特定实施方式中，光学元件可进一步包括在基材表面的至少一部分上一个或多个额外的至少部分层。
本发明的进一步实施方式提供液晶盒。该液晶盒包括第一表面，与第一表面相对的第二表面，在面对第二表面的第一表面的至少一部分上的第一至少部分层，在面对第一表面的第二表面的至少一部分上的第二至少部分层，其中第一至少部分层和第二至少部分层界定空间，和在第一至少部分层和第二至少部分层之间的空间中的液晶材料。第一至少部分层和第二至少部分层是定向层，第一至少部分层和第二至少部分层的至少一个包含具有上式表示的结构的(共)聚合物，其中变量Ma、Mb、Mc、La、Lb、Lc、Za、Zb、Zc、x、y、z和n如本文所详细描述的。在特定的实施方式中，所述液晶材料包含二色性材料或光致变色-二色性材料中的至少一种。
本发明的再其它实施方式提供向光学元件施加光定向材料的方法。该方法包括将光定向(共)聚合物材料的至少部分层施加到基材表面的至少一部分上，在该光定向(共)聚合物材料上的一个或多个粘合促进剂基和基材表面上的相容基之间形成吸引性键合，以及通过使所述至少部分层暴露于偏振的UV辐射来使所述光定向(共)聚合物材料的至少第一部分至少部分地定向。所述光定向(共)聚合物材料具有上式表示的结构，其中变量Ma、Mb、Mc、La、Lb、Lc、Za、Zb、Zc、x、y、z和n如本文所详细描述的。
附图说明
当结合附图阅读时，将更好理解本文公开的各种实施方式：
图1说明根据本发明的光学元件的一个实施方式。
图2说明根据本发明的光学元件的第二个实施方式。
图3说明根据本发明的液晶盒的一个实施方式。
发明详述
本发明涉及新的光取向的结构上各向异性的聚合物网络的结构和制备方法，所述聚合物网络适合作为层沉积到基材上，并且可以定向较厚的单体的或聚合的液晶层，并显示对常用基材以及沉积到聚合物层表面上的后续层的改进粘合性。
液晶材料用于各种应用中。液晶(“LC”)分子倾向于在优选的方向上彼此定向，生成具有各向异性的光学、电磁、和/或机械性能的流体材料。介晶是LC的基础单元，其在液晶材料中产生结构顺序。LC的介晶基团典型地包括与LC组合物中其它介晶成分定向的刚性基团，由此使LC分子在一个特定方向上定向。介晶的刚性部分可由刚性分子结构构成，例如单或多环的环结构，包括例如单或多环芳香族环结构。适合用于本文公开的各种实施方式的液晶介晶包括热致液晶介晶和溶致液晶介晶。适合用于本文公开的各种实施方式的热致液晶介晶的例子包括柱状(或棒状)液晶介晶、圆片状(或圆盘状)液晶介晶、和胆甾型液晶介晶。可用介晶的例子更为详细地列于，例如，美国申请12/163,116中[0024]-[0047]段；并且包括Demus等人的“Flüssige Kristalle inTabellen”，VEB Deutscher Verlag Für Grundstoffindustrie，Leipzig，德国，1974和“Flüssige Kristalle in Tabellen II”，VEB DeutscherVerlag Für Grundstoffindustrie，Leipzig，德国，1984中描述的那些。
LC可以无序状态或有序(定向的)状态存在。无序状态下的LC分子采用基本随机的取向，即，LC分子没有总体上的取向。有序或定向状态下的LC分子通常采用其中LC分子的介晶部分在整个LC材料的定向部分中至少部分地定向的取向方式。如本文所用，术语“定向”或“定向的”表示通过与另一种材料、化合物或结构的相互作用达到适合的排列或位置。在某些情形中，LC分子的介晶部分将至少部分地以平行取向方式定向。在其它情形中，LC分子的介晶部分可至少部分地螺旋取向方式定向。
液晶聚合物(“LCP”)是能以液相形成高度有序结构区域的聚合物。LCP可由之后聚合形成LCP的液晶单体(“LCM”)化合物制备。或者，LCP可通过在液晶材料的存在下聚合能聚合的材料，使得液晶材料包裹在聚合物中而形成。LC、LCM和LCP具有广泛用途，其范围从坚固的工程塑料至LC显示器的精密胶体。该材料还可以用于，例如，光学元件(例如，眼科元件)、显示元件、窗户、和镜子。液晶材料可用作，例如，基材至少一部分上的至少部分层、涂层、或薄膜，并且可赋予基材某些所需的特性，例如，在光学数据存储应用中用作为光罩或装饰颜料；化妆品和安全应用(例如见美国专利6217948)；医学、牙科、粘合剂和立体平版印刷应用的能固化树脂(例如见美国专利7238831)；制造的制品，例如，模塑组件，或用于上述应用和各种相关设备的浇铸制品。在某些情形中，LC材料可加入光学元件中，例如，眼科元件、显示元件、窗户、镜子、有源和无源液晶盒、元件和设备，和其它含有益LC或LCP的感兴趣的制品，例如偏振器、光学补偿器(例如见美国专利7169448)、光学延迟器(例如见美国专利RE39605E)、颜色滤光器、和用于光波电路的波片(例如见美国专利7058249)。某些介晶化合物在作为用于形成进一步包含二色性或光致变色-二色性材料或化合物的眼科元件的LCM和LCP有特定的用途。二色性化合物能够优先吸收平面偏振光的两个正交组分之一。
通常需要合适地定位或排列介晶或LC分子，包括，例如二色性化合物，以达到所需的效果。即，对于棒状或线性介晶来说，通常需要至少部分地定向化合物分子使得至少部分定向的介晶化合物分子的长轴彼此基本平行。LC材料或其它各向异性材料的至少部分定向可通过以下至少一种方式进行：将至少一部分该材料暴露于磁场，将至少一部分该材料暴露于剪切力，将至少一部分该材料暴露于电场，将至少一部分该材料暴露于平面偏振的紫外线(UV)辐射，将至少一部分该材料暴露于红外线辐射，将至少一部分该材料干燥，对至少一部分该材料进行蚀刻，对至少一部分该材料进行揉擦，和用另一种结构或材料例如至少部分有序定向的材料使至少一部分该材料定向。还可以用取向的表面，例如用至少部分有序定向材料涂布的表面，使LC材料或其它各向异性材料定向。即，液晶分子可以作为涂层、层、或膜通过例如揉擦、开槽、或光定向方法施加到已经取向的表面，和然后定向，使得每个液晶分子的长轴获得基本平行于表面取向的总体方向的取向。
定向材料，例如光定向材料，可用作基材表面或该表面一部分上的涂层，其中定向材料可以是至少部分定向的，然后它们可用于定向施加到定向材料层的一部分上的后续层中的一种或多种液晶材料。但是，常规定向材料对表面和/或可能涂布到定向材料表面上的后续层的粘合性不令人满意。这会导致光定向层从表面和/或后续层上剥离或分离，以及产品实用性和寿命的总损耗。本发明的各种实施方式提供新的(共)聚合的光定向材料。(共)聚合的光定向材料显示对其上涂布该材料的基材表面的改进粘合性，以及该材料和沉积到光定向材料层表面上的后续层之间的改进粘合性。改进的粘合特性受光定向材料的(共)聚合物结构中粘合促进剂基的加入的影响。
根据一个实施方式，本发明提供包括式I表示的结构的(共)聚合物。
参考式I，Ma和Mb代表单体单元的残基。各个Ma和Mb选自取代或未取代的丙烯酰基单元，其中所述丙烯酰基的取代基选自C1-C4烷基、苯基、-O-和它们的组合。该丙烯酰基单元的例子包括丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基和肉桂酸酯。各个Ma和Mb还选自取代或未取代的苯乙烯单元、取代或未取代的环氧单元、取代或未取代的氨基甲酸酯单元、取代或未取代的多羧酸、取代或未取代的多元醇单元、取代或未取代的多胺单元、或取代或未取代的羟基链烷酸单元，其中所述取代基选自C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、C3-C10环烷基、C1-C20烷基(C1-C20)烷氧基、卤代(C1-C20)烷基、杂环(C3-C10)烷基、卤代芳基、卤代(C1-C20)烷基芳基、C1-C20烷基芳基、C1-C20烷氧基芳基、杂芳基、芳基(C1-C20)烷基和杂芳基(C1-C20)烷基。如本文所用，术语“残基”当用于指单体或单体单元时表示其结合入聚合物链之后单体单元的残余部分。如本文所用，术语“衍生物”当用于指羧酸或多羧酸时包括酰胺、酯、酰基卤化物、酰基酸酐、和氰基衍生物。式I中的Ma和Mb基团构成(共)聚合物的聚合物主链。根据特定的实施方式，Ma和Mb可各自独立地为取代或未取代的丙烯酰氧基单元、或取代或为取代的甲基丙烯酰氧基单元的残基。
如通式I所表示的，(共)聚合物具有侧基-La-Za和-Lb-Zb，其中L基代表单体残基(即Ma和Mb)与Za和Zb基之间的间隔基团。根据各种实施方式，La和Lb基是间隔基团，其各自可独立地选自单键、-(CH2)g-、-(CF2)h-、-Si(Z′)2(CH2)g-、或-(Si(CH3)2O)h-、-N(R)-、-C(R)=C(R)-、-C(R)=N-、-C(R′)2-C(R′)2-、-O-、-C(O)-、-C≡C-、-N=N-、-S-、-S(O)-、-S(O)(O)-、-(O)S(O)O-、-O(O)S(O)O-、直链或支化的C1-C24亚烷基残基、亚芳基、C3-C10环亚芳基、或它们的各种组合。根据这些结构，Z′在各种情形下可独立地选自氢、C1-C18烷基、C3-C10环烷基或芳基；R在各种情形下可独立地选自Zb、氢、C1-C18烷基、C3-C10环烷基或芳基；R′在各种情形下可独立地选自Zb、C1-C18烷基、C3-C10环烷基或芳基；C1-C24亚烷基残基可以被Zb、氰基、或卤素基单取代，或被Zb或卤素基多取代。此外，根据间隔基团La和Lb，“g”在各种情形下独立地选自1至20，例如，2至15或5至10；和“h”可代表包括端值的1至16的整数，例如，2至12或4至10。
各个Za基代表光化学活性的发色团。如本文所用，短语“光化学活性的发色团”包括分子或聚合物的吸收光化辐射后发生化学反应(例如与其自身或与另一活性部分，例如另一种光化学活性发色团)的结构或部分。如本文所用，术语“光化辐射”表示能引起响应的电磁辐射。光化辐射包括，例如，可见光辐射和紫外线辐射。光化学活性发色团可进行光化学顺/反异构化，光化学[2+2]环加成(得到聚合物或低聚物的交联)，光化学分解或光化学再排序。根据各种实施方式，合适的光化学活性发色团包括能二聚的取代或未取代的肉桂酸酯或能二聚的取代或未取代的香豆素衍生物，能顺/反异构化的取代或未取代偶氮，能光化学分解的取代或未取代的聚酰亚胺，和能光化学再排序的取代或未取代的芳香族酯，例如可以进行光弗赖斯重排的那些。在特定实施方式中，光化学活性发色团可以是能二聚的取代或未未取代的肉桂酸酯或能二聚的取代或未取代的香豆素衍生物。肉桂酸酯和香豆素在暴露于光化辐射后就会发生反应进行[2+2]二聚合，如“液晶器件的定向技术和应用”，Kohki Takotah等人，Taylor and Francis，纽约，2005，第61-63页所述。适合的肉桂酸酯的例子可见美国专利5637739第6栏第19-32行和美国专利7173114第3栏第13行-第5栏第2行；香豆素可见美国专利5231194第1栏第37行至第3栏第50行；美国专利5247099第1栏第66行至第4栏第28行；美国专利5300656第1栏第13行至第10栏第15行；和美国专利5342970第1栏第6行至第7栏第34行。
光化学活性发色团的进一步例子可包括：能光异构化的偶氮化合物，例如聚((甲基丙烯酸正丁酯-共聚(E)-甲基丙烯酸-4-(苯基二氮烯基)苯酯)-b-苯乙烯)，描述于Macromol.Chem.Phys.2009，210，第1484–1492页；能光降解的聚酰亚胺，例如聚(2-甲基-6-(4-(对甲苯氧基)苯基)吡咯并[3,4-f]异吲哚-1,3,5,7(2H,6H)-四酮)，聚(5-(2-(1,3-二氧杂-2-(4-(对甲苯氧基)苯基)异二氢吲哚-5-基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙-2-基)-2-甲基异二氢吲哚-1,3-二酮)，聚(5-(2-(1,3-二氧杂-2-(4-(2-(对苯甲基)丙-2-基)苯基)异二氢吲哚-5-基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙-2基)-2-甲基异二氢吲哚-1,3-二酮；和聚(5-(1,1,1,3,3,3-六氟-2-(2-(4-(1,1,1,3,3,3-六氟-2-(对苯甲基)丙-2-基)苯基)-1,3-二氧杂异二氢吲哚-5-基)丙-2-基)-2-甲基异二氢吲哚-1,3-二酮)，描述于Macromolecules 1994，27，第832-837页；光活性聚酰亚胺，例如(2E,2'E)-4-(5-(1,1,1,3,3,3-六氟-2-(2-甲基-1,3-二氧杂异二氢吲哚-5-基)丙-2-基)-1,3-二氧杂异二氢吲哚-2-基)-4'-甲基-[1,1'-联苯基]-3,3'-二基双(3-苯基丙烯酸酯)，描述于Macromolecules 2003，36，第6527-6536页；能光分解的聚酰亚胺，例如7-甲基-2-(4-(4-甲基苄基)苯基)四氢-1H-5,9-亚甲基吡啶并[3,4-d]氮杂卓-1,3,6,8(2H,4H,7H)-四酮和2-甲基-5-(4-(4-(2-(4-(对甲苯氧基)苯基)丙-2-基)苯氧基)苯基)六氢化环丁[1,2-c:3,4-c']双吡咯-1,3(2H,3aH)-二酮，描述于The Liquid Crystal Book Series:Alignment Technologies and Application of Liquid CrystalDevices，K.Takatoh等人，2005，Taylor and Francis，第63页；和能进行光弗赖斯重排的芳香族酯，包括：聚(甲基丙烯酸5-甲基丙烯基酰胺基萘-1-酯)，聚(甲基丙烯酸4-甲基丙烯基酰胺基萘-1-酯)，聚(甲基丙烯酸4-甲基丙烯基酰胺基苯酯)，聚(甲基丙烯酸4-甲基丙烯基酰胺基苯乙酯)，和聚(甲基丙烯酸4-(2-甲基丙烯基酰胺基乙基)苯酯)，描述于Molecular Crystal and Liquid Crystal，2007，Vol.479，第121页。
各个Zb基代表粘合促进剂基。如本文所用，术语“粘合促进剂基”表示改进(共)聚合物结构与其涂布的基材之间的或对涂布于含粘合促进剂的聚合物表面上的聚合薄膜的粘合性的基团或结构。粘合促进剂可通过在(共)聚合物和基材或后续涂层之间形成分子或原子水平上的至少部分吸引力而起作用。吸引力的例子包括共价键、极化共价键、离子键、氢键、静电吸引、疏水性相互作用、和范德瓦尔吸引。即，粘合促进剂基Zb上的官能团能与表面上的官能团或后续涂层上的官能团形成相互吸引。在根据本文各种实施方式的共聚物的结构中，多个粘合促进剂基Zc与基材表面或后续涂层材料之间的相互吸引改善了共聚物和基材表面和/或后续涂层之间的粘合性。粘合促进剂基Zb的适合的结构的各种实施方式包括羟基、羧酸、酸酐、异氰酸酯基、封端的异氰酸酯基、硫代异氰酸酯基、封端的硫代异氰酸酯基、氨基、硫基、有机官能化的硅烷、有机官能化的钛酸酯、有机官能化的锆酸酯、和环氧基，其中各个有机官能化基团独立地选自乙烯基、烯丙基、乙烯基官能化的烃基、环氧官能化的烃基、烯丙基官能化的烃基、丙烯酰基官能化的烃基、甲基丙烯酰基官能化的烃基、苯乙烯基官能化的烃基、巯基官能化的烃基或所述有机官能化基团的组合，所述烃基选自C1-C20烷基、C2-C20烯基、C2-C20炔基、C1-C20烷氧基、C1-C20烷基(C1-C20)烷氧基、C1-C20烷氧基(C1-C20)烷基、芳基、杂芳基、和所述烃基的组合；条件是当Zb是羟基或羧酸时，(共)聚合物进一步包括至少一种其它粘合促进剂基；这样的促进剂在美国专利6025026第6栏第5行至第8栏第65行；美国专利6150430第2栏第59行至第5栏第44行；和美国专利7410691第6栏第4行至第8栏第19行中公开。如本文所述，术语“封端的”当用于指异氰酸酯基或硫代异氰酸酯基时，指其中异氰酸酯或硫代异氰酸酯基已经与基团可逆地反应以保护异氰酸酯基或硫代异氰酸酯基在封端基团不被除去的情况下不发生反应的结构。通常，用于封端异氰酸酯基或硫代异氰酸酯基的化合物可以是具有活性氢原子的有机化合物，例如挥发性醇、ε-己内酰胺或酮肟化合物。封端基的例子包括酰胺、氢化草氨酸酯、取代或未取代的吡唑基、酚、甲酚、壬基酚、己内酰胺、三唑、咪唑啉、肟、甲酸酯和双丙酮，包括X.Tassel等人的“A New Blocking Agent of Isocyanates”European Polymer Journal，2000，36，1745-1751和Z.W.Wicks Jr.，Progress in Organic Coatings，1975，3，73-99中描述的那些。
还是参考式I，根据各种实施方式，“n”的值可以为10至10000，例如，100至5000，或500至2000。根据特定的实施方式，“x”的值可以为0<x≤1，和“y”的值可以为0≤y<1，其中x+y=1。即，根据特定的实施方式，所述(共)聚合物仅含有Ma和Mb单体残基。在其它实施方式中，例如本文所述，(共)聚合物可包括其它单体残基。在x=1的那些实施方式中(即当y=0时)，La和Za中至少之个进一步被至少一个Zb粘合促进剂基取代。
在本文所述的(共)聚合物的仍然其它实施方式中，式I代表的共聚物结构可进一步包括具有以下结构的取代的单体单元Mc的残基：
其中各个Mc可独立地为选自以下的单体单元的残基：取代或未取代的丙烯酰基单元，其中所述丙烯酰基的取代基可选自C1-C4烷基、苯基、-O-和它们的组合，取代或未取代的苯乙烯单元，取代或未取代的环氧基单元，取代或未取代的氨基甲酸酯单元，取代或未取代的多羧酸单元，取代或未取代的多元醇单元，取代或未取代的多胺单元，或取代或未取代的羟基链烷酸单元；其中所述取代基选自C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、C3-C10环烷基、C1-C20烷基(C1-C20)烷氧基、卤代(C1-C20)烷基、杂环(C3-C10)烷基、卤代芳基、卤代(C1-C20)烷基芳基、C1-C20烷基芳基、C1-C20烷氧基芳基、杂芳基、芳基(C1-C20)烷基、杂芳基(C1-C20)烷基。各个Lc是间隔基，其可独立地选自本文所述的那些间隔基。根据各个实施方式，基团Zc是介晶结构，其可选自刚性直棒状液晶基、刚性弯曲棒状液晶基、或刚性圆盘状液晶基。根据这些实施方式，“z”的值可以为0<z<1，使得x+y+z=1。即，所述共聚物可由Ma、Mb、和Mc表示的单体结构的残基组成。在这些实施方式中，y=0时，La、Za、Lc、和Zc的至少一个进一步被至少一个Zb粘合促进剂基取代。即在共聚物的所有实施方式中，共聚物的单体残基将具有含至少一个Zb粘合促进剂基的取代基。
本发明的仍然其它实施方式提供包括式II代表的结构的(共)聚合物：
其中基团Ma、Mb、Mc、La、Lb、Lc、Za、Zb、和Zc的结构如本文所述。“n”的值为10至10000，例如，100至5000，或500至2000。根据式II，“x”的值可为0<x≤1；“y”的值可为0≤y<1；和“z”的值可为0≤z<1，其中x+y+z=1，条件是当x=1时，La和Za中的至少一个进一步被至少一个Zb粘合促进剂基取代，和当y=0时，La、Za、Lc和Zc中的至少一个进一步被至少一个Zb粘合促进剂基取代。
在特定的实施方式中，Ma、Mb、和Mc可独立地为取代或未取代的丙烯酰氧基单元或取代或未取代的甲基丙烯酰氧基单元的残基，并且Za可以为光化学活性发色团，其选自能二聚的取代或未取代的肉桂酸酯或能二聚的取代或未取代的香豆素。
根据本文所述的(共)聚合物的各种实施方式，Zc介晶结构可具有下式代表的结构：
Rm-[G1-[S1]j]j′-[G2-[S2]d]d′-[G3-[S3]e]e′-[S4]f-
根据Zc介晶结构，各个G1、G2、和G3在各种情形下可独立地选自二价基，其选自未取代或取代的芳基、未取代或取代的脂环基、未取代或取代的杂环基、和它们的混合，其中取代基选自：羟基；氨基；卤素；C2-C18烯基；C2-C18炔基；叠氮基；甲硅烷基；甲硅烷氧基；甲硅烷基氢化物；氧化(四氢-2H-吡喃-2-基)；硫基；异氰酸酯基；硫代异氰酸酯基；丙烯酰氧基；甲基丙烯酰氧基；2-(丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基；2-(甲基丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基；吖丙啶基；烯丙氧基羰氧基；环氧基；羧酸；羧酸酯；丙烯酰基氨基；甲基丙烯酰基氨基；氨基羰基；C1-C18烷基氨基羰基；氨基羰基(C1-C18)烷基；C1-C18烷氧基羰基；C1-C18烷基羰基；丙烯酰基羰氧基；全氟(C1-C18)烷基氨基；二-(全氟(C1-C18)烷基)氨基；C1-C18酰基(acetyl)；C3-C10环烷基；C3-C10环烷氧基；C1-C18烷氧基羰氧基；卤代羰基；氢；芳基；羟基(C1-C18)烷基；C1-C18烷基；C1-C18烷氧基；氨基(C1-C18)烷基；C1-C18烷基氨基；二-(C1-C18)烷基氨基；C1-C18烷基(C1-C18)烷氧基；C1-C18烷氧基(C1-C18)烷氧基；硝基；聚(C1-C18)烷基醚；(C1-C18)烷基(C1-C18)烷氧基(C1-C18)烷基；聚(C1-C18)烷氧基；亚乙基(ethylene)；丙烯酰氧基(C1-C18)烷基；甲基丙烯酰氧基(C1-C18)烷基；2-氯丙烯酰氧基；2-苯基丙烯酰氧基；丙烯酰氧基苯基；2-氯丙烯酰基氨基；2-苯基丙烯酰基氨基羰基；氧杂环丁基；缩水甘油基；氰基；异氰酸酯基(C1-C18)烷基；衣康酸酯；乙烯基醚；乙烯基酯；苯乙烯衍生物；主链或侧链液晶聚合物；硅氧烷衍生物；乙烯亚胺衍生物；马来酸衍生物；富马酸衍生物；直链或支化的C1-C18烷基，其被氰基、卤素基、或C1-C18烷氧基单取代，或被卤素基多取代；未取代的肉桂酸衍生物；被甲基、甲氧基、氰基、或卤素基的至少一种取代的肉桂酸衍生物；取代或未取代的手性或非手性单价或二价基团，其选自甾族基、萜类基、生物碱基、或它们的混合，其中取代基独立地选自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、氨基、C3-C10环烷基、C1-C18烷基(C1-C18)烷氧基、氟代(C1-C18)烷基、氰基、氰基(C1-C18)烷基、氰基(C1-C18)烷氧基、或它们的混合；或包括下式之一的基团：-M(T)(t-1)和-M(OT)(t-1)，其中M选自铝、锑、钽、钛、锆和硅，T选自有机官能化基团、有机官能化烃基、脂肪族烃基和芳香族烃基，和“t”是M的价态。仍讨论介晶结构Zc，Rm可以是H、羟基、氨基、卤素、卤代烷基、芳基、C1-C18烷基、或C1-C18烷氧基。此外，变量“j”、“d”、“e”、和“f”的值可各自独立地为包括0至20的整数，包括端值，和“j′”、“d′”、和“e′”可各自独立地为0至4的整数，条件是j′+d′+e′的和至少为1。仍讨论Zc介晶结构，各个S1、S2、S3、和S4为间隔基，其在各种情形下可独立地选自选自以下的间隔单元：(a)-(CH2)g-、-(CF2)h-、-Si(Z′)2(CH2)g-、或-(Si(CH3)2O)h-，其中Z′在各种情形下独立地选自氢、C1-C18烷基、C3-C10环烷基或芳基；“g”在各种情形下独立地选自1至20和“h”是1至16的整数，包括端值；(b)-N(Y)-、-C(Y)=C(Y)-、-C(Y)=N-、-C(Y′)2-C(Y′)2-、或单键，其中各个Y在各种情形下独立地选自氢、C1-C18烷基、C3-C10环烷基和芳基，和各个Y′在各种情形下独立地选自C1-C18烷基、C3-C10环烷基和芳基；或(c)-O-、-C(O)-、-C≡C-、-N=N-、-S-、-S(O)-、-S(O)(O)-、-(O)S(O)O-、-O(O)S(O)O-、亚芳基、C3-C10亚环烷基、或直链或支化的C1-C24亚烷基残基，所述C1-C24亚烷基残基是未取代的、被氰基或卤素基单取代的，或被卤素基多取代的；条件是当两个包括杂原子的间隔单元连接在一起时，间隔单元的连接使得杂原子不直接彼此连接，和当S1和S4连接另一个基团时，它们的连接使得两个杂原子不直接彼此连接。
其它适合的介晶Zc的结构的例子可以在，例如，US申请系列号No.12/489811第[0018]-[0040]中找到；并且包括Demus等的“FlüssigeKristalle in Tabellen”，VEB Deutscher Verlag FürGrundstoffindustrie，Leipzig，德国，1974和“Flüssige Kristallein Tabellen II”，VEB Deutscher Verlag Für Grundstoffindustrie，Leipzig，德国，1984中描述的那些。本领域技术人员基于本发明将理解如何将这些参考文献中列出的介晶结构引入单体单元Mc的结构中。
根据本文各种实施方式的(共)聚合物的聚合形式可以是无规共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物、直链共聚物、支化共聚物、超支化共聚物、树枝状共聚物、或星型共聚物。在特定的实施方式中，(共)聚合物可包括具有不同形式的聚合物链的不同链段，例如，无规聚合链段和嵌段聚合链段。具有一种或多种所述形式的(共)聚合物的形成可使用本领域已知的聚合方法实现，包括加成聚合、缩聚、控制的“活性”聚合、阴离子聚合、阳离子聚合、和自由基聚合。
本文所述的各种实施方式的(共)聚合物可进一步包括光致变色化合物、二色性化合物、光致变色-二色性化合物、光敏材料、和非光敏材料中至少一种的残基。本文所述的(共)聚合物可以是还包括一种或多种添加剂的组合物。添加剂可选自光致变色化合物、二色性化合物、光致变色-二色性化合物、光敏材料、液晶、液晶性能控制剂、非线性光学材料、染料、定向促进剂、动力学增强剂、光引发剂、热引发剂、表面活性剂、聚合抑制剂、溶剂、光稳定剂、热稳定剂、脱模剂、流变控制剂、凝胶剂、均化剂、自由基捕捉剂、偶联剂、倾斜控制剂、嵌段或非嵌段聚合物材料、和粘合促进剂。适合的光致变色化合物、二色性化合物、光致变色-二色性化合物、光敏性材料、非光敏性材料的例子可以在，例如，2008年12月8日提交的美国申请12/329197名称为“用于光学染料的定向设施”的第[0090]-[0102](该文献引入本文)；和2008年6月27日提交的美国申请12/163180名称为“包括含介晶的化合物的配制剂”第[0064]-[0084]和其中引用的文献中找到。可用于本文公开的各种实施方式的二色性染料的其它例子包括美国专利7044599第7栏第18-56行中公开的那些。可用于本文公开的各种实施方式的光致变色-二色性染料的例子包括美国专利申请公开2005/0004361第27段至第158段和美国专利申请公开2005/0012998A1第89段至第251段中所列出和描述的那些材料。适合的一种或多种添加剂的组合物的例子详细描述于2008年6月7日提交的美国申请12/163180名称为“包括含介晶的化合物的配制剂”第[0085]-[0108]中和其中引用的文献。
本发明的再其它实施方式提供包括至少一个能光定向部分的制品。该能光定向部分可包括具有式I或式I I代表的结构的(共)聚合物，其中基团Ma、Mb、Mc、La、Lb、Lc、Za、Zb、和Zc的结构如本文所述。“n”的值为10至10000和“x”、“y”、和“z”的值如本文所述。
制造制品可以是任何类型的包括光定向层的商业制品，其中光定向层对基材和/或后续涂层的表面的粘合性对于制品实用性和寿命是重要的。例如，在特定实施方式中，制品可以是有源液晶盒、无源液晶盒、光学元件、或眼科元件。光学元件的例子包括眼科元件和设备、显示元件和设备、窗户、镜子、和有源和无源液晶盒元件和设备。眼科元件的例子包括矫正和非矫正透镜，包括单视或多视透镜，其可以是分割的或非分割的多视透镜(例如双焦点透镜、三焦点透镜和渐变透镜)，以及其它用于校正、保护、或改善(装饰性或以其它方式)视力的元件，包括隐形透镜、人工晶体、放大透镜、和保护性透镜或护目镜；还可包括部分形成的透镜和透镜毛坯。如本文所用，术语“显示”表示文字、数字、符号、设计或图画形式的信息的可视或机器-可机读的表示。显示元件和设备的例子包括屏幕、监视器、和安全元件，包括安全标志和鉴定标志。如本文所用，术语“窗户”表示适合于允许辐射从那里透射的窗孔。窗户的例子包括汽车和飞机的窗户、滤光片、百叶窗、和光学开光。如本文所用，术语“镜子”表示镜面反射大部分入射光的表面。如本文所用，术语“液晶盒”指包含能有序排列的液晶材料的结构。有源液晶盒是能通过施加外部力例如电场或磁场使液晶材料在有序和无序状态之间或两种有序状态之间转换的盒。无源液晶盒是液晶材料保持有序状态的盒。有源液晶盒元件或设备的一个例子是液晶显示器。
如本文所用，在某些实施方式中，光学元件可以是安全元件。安全元件的例子包括安全标志和鉴定标志，其连接到至少一部分的基材上，例如：访问卡和通行证，例如，票、徽章、身份或会员卡、借记卡等；可流通票据和不可流通票据，例如，汇票、支票、债券、票据、存款凭证、股票凭证等；政府文件，例如，货币、执照、身份证、福利卡、签证、护照、官方证书、契据等；消费品，例如，软件、唱片(“CD”)、数字影碟(“DVD”)、器具、消费类电子设备、体育用品、汽车等；信用卡；和商品标牌、标签和包装。
安全元件可以连接到基材的至少一部分上，所述基材选自澄清基材和反射基材。或者，根据某些需要反射基材的实施方式，如果基材对于所用的应用不是反射性的或反射性不足，可以在向其施加安全标志之前先向基材的至少一部分施加反射材料。例如，可以在其上形成安全元件之前向基材的至少一部分施加反射的铝涂层。此外，安全元件可以连接到选自非彩色基材、彩色基材、光致变色基材、彩色-光致变色基材、线性偏振基材、圆形偏振基材和椭圆偏振基材的基材的至少一部分上。
而且，根据上述实施方式的安全元件可进一步包括一种或多种其它涂层或片材以形成具有视角依赖特性的多层反射安全元件，如美国专利6641874所述。
根据其它实施方式，本发明提供光学元件。根据这些实施方式，光学元件可包括基材和基材至少一部分上的第一至少部分层。第一至少部分层可包括本文所述的共聚材料，例如，具有式I或式II的任一个代表的结构的共聚物，如本文所述。如本文所述，光学元件表示眼科元件、显示元件、窗户、镜子、有源液晶盒元件，或无源液晶盒元件。
如本文所用，术语“层”或“涂层”表示得自能流动的组合物的支承膜，其可以或可以不具有均匀的厚度；并且具体来说不含聚合片材。层或涂层在施加至光学元件表面之后可以固化以形成固化的层或涂层。如本文所用，“片材”表示具有大体均匀的厚度和能够自支承的预先形成的膜。此外，如本文所用，术语“连接到”表示与物体直接接触或通过一种或多种其它结构或材料间接接触，其中的至少一个与物体直接接触。因此，根据本文公开的各种实施方式，至少部分涂层可以与基材的至少一部分直接接触或它可以通过一个或多个其它的结构或材料与基材的至少一部分间接接触。例如，至少部分涂层可以与一种或多种其它的至少部分涂层、聚合物片材或其组合接触，其中的至少一个与基材的至少一部分直接接触。如本文所用，短语“至少一部分”当用于指层或涂层时，表示层或涂层覆盖其涂布区域的5%至100%区域。如本文所用“至少一部分”当用于指基材表面时表示基材表面总面积的1%至100%的表面面积。
如本文所讨论的，本文所述的共聚材料显示对基材表面改进的粘合性和/或对后续涂布材料层的改进的粘合性。一种测量涂布材料粘合性(例如涂布材料对基材表面的粘合性或对涂布材料表面上的后续涂层的粘合性)的方法是通过交叉影线粘合带测试。根据该方法，将涂层例如用刀、解剖刀、刀片、交叉影线刻刀或其它切割设备以交叉影线的图案刻痕。向涂布表面的交叉影线刻痕上施加压敏胶带然后快速移除(如ASTM D3359所述)。然后检查交叉影线刻痕区域的涂层移除并评级。在各种实施方式中，根据交叉影线粘合性测试方法所测，如本文所述的基材表面上的共聚材料的至少部分层将显示10%至100%的粘合性。其它实施方式可显示25%至100%的粘合性，50%至100%的粘合性，或在特定的实施方式中甚至100%的粘合性。本领域技术人员应理解，其它粘合性测试方法可用于测量共聚材料对基材表面的粘合性或后续涂层对共聚材料层的粘合性。这些方法包括，例如，小刀测试、撕开测试、刮擦测试、或其它测试方法。其它测试方法将获得与交叉影线粘合性测试类似的结果。
根据某些实施方式，第一至少部分层可以是至少部分定向的，通过施加后续的能定向涂层并且对定向程度的确定来确定。如本文所用，短语“至少部分”当用于指层中能定向材料的定向程度时表示材料中10%至100%的能定向组分被定向。其它实施方式显示25%至100%的定向，50%至100%的定向，或在特定的实施方式中甚至100%定向。第一至少部分层可以是平行方向、椭圆、倾斜、垂直、或螺旋形方向至少部分定向的。使第一至少部分层至少部分定向的适合的方法包括下列至少一种：将组合物的至少一部分暴露于磁场，将组合物的至少一部分暴露于剪切力，将组合物的至少一部分暴露于电场，将组合物的至少一部分暴露于平面偏振的紫外线辐射，将组合物的至少一部分暴露于红外线辐射，将组合物的至少一部分干燥，将组合物的至少一部分蚀刻，将组合物的至少一部分揉擦，和用另一种结构或材料例如至少部分有序定向的介质将组合物的至少一部分定向。美国专利7097303第27栏17行至第28栏45行描述了更详细的适合的层定向方法。在特定的实施方式中，第一至少部分层可以通过暴露于偏振的电磁辐射中被至少部分定向。
根据其中第一至少部分层通过暴露于偏振的电磁辐射被至少部分定向的实施方式中，式I和I I的结构代表的(共)聚合物中的光化学活性发色团Za可进行光化学反应以在(共)聚合物中形成至少部分定向的结构。例如，在那些Za是能二聚的肉桂酸酯或香豆素的结构中，肉桂酸酯和香豆素可与相邻聚合物束上的或在相同聚合物束的相邻位置上的肉桂酸或香豆素进行光化学[2+2]环加成/二聚以形成至少部分定向的结构。当Za是能顺/反式异构的偶氮时，该结构可进行光化学顺/反式异构化以提供至少部分定向的结构。当Za是能光化学分解的聚酰亚胺时，聚酰亚胺可进行光化学分解以提供至少部分定向的结构。当Za是能进行光化学光弗赖斯重排的芳香族酯时，芳香族酯可进行光化学再排序以提供至少部分定向的结构。
在特定的实施方式中，第一至少部分层的至少一部分可以例如通过将该部分暴露于偏振的电磁辐射在第一方向上定向，和第一至少部分层的至少第二部分可以例如通过将第二部分暴露于在不同方向上偏振的电磁辐射在不同于第一方向的方向上定向。本领域技术人员应理解，使用该方法，第一至少部分层的各个部分可以根据使用者的需要在各种方向上定向。
根据某些实施方式，具有第一至少部分层(其可以如本文所述至少部分定向)的光学元件可进一步包括在基材的至少一部分表面上的一个或多个额外的至少部分层。如本文所用，短语“在基材表面的至少一部分上”包括直接施加到基材表面上的层和施加到基材表面上的一个或多个层上的涂层。即，一个或多个额外的层可直接施加到基材表面上或施加到之前施加到基材表面上的一个或多个中间层上，由此形成年层叠的多层涂层。根据各种实施方式，一个或多个额外的至少部分层可选自连接层、底层、耐磨涂层、硬质涂层、保护涂层、反射涂层、光致变色涂层、二色性涂层、光致变色-二色性涂层、抗反射涂层、线性偏振涂层、圆形偏振涂层、椭圆形偏振涂层、过渡涂层、液晶材料层、定向材料层、相容涂层、功能性有机涂层、延迟层、或它们的任意组合。在另一个实施方式中，额外的层选自底层、保护涂层、过渡涂层和这些涂层的结合。在进一步的实施方式中，底层是聚氨酯。
根据本文公开的各种实施方式，功能化有机涂层可以是偏振涂层，其包括定向的液晶涂层和定向的二色性染料。如本文所用，术语“偏振涂层”指配置成使光波的电磁矢量振动限制在一个方向或平面的涂层。通常，但不是必要的，包括常规二色性染料的偏振涂层因为二色性染料的存在而具有恒定的(或“固定的”)色彩或颜色。例如，偏振涂层可具有浅褐色或浅蓝色颜色或色彩。美国专利申请公开No.2005/0151926第10段至第159段描述了可用于本文所述各种实施方式的包括定向的液晶材料和二色性染料的偏振涂层的例子。
根据本文公开的各种实施方式的偏振涂层可进一步包括光致变色材料。根据这些实施方式，该涂层可以同时是偏振的和光致变色的涂层，即，其同时显示常规的偏振性能和常规的光致变色性能。例如，根据本文公开的各种实施方式，偏振的和光致变色的涂层当不暴露于光化辐射时主要由于二色性染料的色彩而可具有第一有色偏振态，当暴露于光化辐射时由于二色性染料的色彩和暴露于光化辐射时光致变色材料的颜色的组合效果而可具有第二有色偏振态。例如，如果光学元件是包括偏振的和光致变色的涂层的眼科透镜，该透镜可从第一有色偏振态(当佩戴者没有暴露于阳光的UV或光化辐射时)可逆地转化成第二有色偏振态(当佩戴者暴露于阳光的UV或光化辐射时)。
常规光致变色涂层的例子包括包含下列详细讨论的任意常规光致变色化合物的涂层。例如，光致变色涂层可以是光致变色的聚氨酯涂层，例如美国专利6187444中描述的那些；光致变色的氨基塑料树脂涂层，例如美国专利4756973、6432544和6506488中描述的那些；光致变色的聚硅烷涂层，例如美国专利4556605中描述的那些；光致变色的聚(甲基)丙烯酸酯涂层，例如美国专利6602603、6150430和6025026和WO 01/02449中描述的那些；聚酐光致变色的涂层，例如美国专利6436525中描述的那些；光致变色的聚丙烯酰胺涂层，例如美国专利6060001中描述的那些；光致变色的环氧树脂涂层，例如美国专利4756973和6268055中描述的那些；和光致变色的聚(尿素-氨基甲酸酯)涂层，例如美国专利6531076中描述的那些。
此外，根据本文所公开的各种实施方式，功能化有机涂层可以是光致变色-二色性涂层，其包括包含定向的光致变色-二色性材料的定向的液晶涂层。如本文所用，术语“光致变色-二色性涂层”指响应至少光化辐射而显示光致变色和偏振性能的涂层。例如，根据本文公开的各种实施方式，功能化有机涂层可以是能响应至少光化辐射从第一光学澄清非偏振态可逆地转化为第二有色偏振态的光致变色-二色性涂层。例如，如果光学元件是包括光致变色-二色性涂层的眼科透镜，该透镜可以从光学澄清非偏振态(当佩戴者没有暴露于例如阳光的UV或光化辐射时)可逆地转化为有色偏振态(当佩戴者暴露于例如阳光的UV或光化辐射时)。美国专利申请公开No.2005/0012998第11段至第442段描述了该涂层的例子。
可用于本文公开的各种实施方式的底层的例子包括包含偶联剂、偶联剂的至少部分水解产物、及它们的混合物的涂层。如本文所用，“偶联剂”表示具有至少一个能与至少一个表面上的基团反应、结合和/或缔合的基团的材料。在一个实施方式中，偶联剂可以作为至少两个表面的界面处的分子桥，该两个表面可以是相似的或不相似的表面。在另一个实施方式中，偶联剂可以是单体、低聚物、预聚物和/或聚合物。该材料包括有机金属材料，例如硅烷、钛酸酯、锆酸酯、铝酸酯、铝酸锆、其水解产物和其混合物。如本文所用，短语“偶联剂的至少部分水解产物”表示偶联剂上所有可水解基团的至少一些被水解。除偶联剂和/或偶联剂的水解产物之外，底层可包括其它粘合性增强成分。例如，底层可进一步包括粘合性增强量的含环氧树脂的材料。粘合性增强量的含环氧树脂的材料当加入到含偶联剂的涂层组合物中时，相比于基本无含环氧树脂材料的含偶联剂的涂层组合物，能改善后续施加的涂层的粘合性。适合用于本文公开的各种实施方式的底层的其它例子包括美国专利6150430，美国专利6042737和美国专利6025026中描述的那些。其它底层的例子包括聚氨酯涂层组合物，例如美国专利6187444中公开的那些，和聚(尿素-氨基甲酸酯)涂层组合物，例如美国专利6532076中公开的那些，其中涂层组合物可在有或没有光致变色材料的情况下使用。
可用于本文公开的各种实施方式的功能化有机涂层的其它类型包括：涂料，例如用于基材的装饰、保护和/或识别的着色液体或膏剂；和墨水，例如用于在基材上写和印刷的着色液体或膏剂，例如在安全文件上制作证明标识，例如，文件例如纸币、护照、或驾照，对于它们来说可能需要鉴定的验证或证明。此外，如上所讨论的，定向的液晶涂层可包含显示二色性的材料，并且该显示二色性的材料的至少一部分可以用至少部分定向的液晶材料的至少一部分至少部分地定向。
如本文所用，术语“过渡涂层”指有助于在两个涂层之间产生梯度的涂层。例如，过渡涂层可以有助于在较硬涂层和较软图层之间产生硬度梯度。过渡涂层(其也称作“连接层”或“连接涂层”)的例子包括辐射固化的基于丙烯酸酯的薄膜，例如美国专利申请公开No.2003/0165686第79段至第173段；美国专利申请公开No.2004/0207809第108段至第204段；美国专利申请公开No.2005/0196616第107段至第158段；美国专利申请公开No.2005/196617第24段至第129段；美国专利申请公开No.2005/196618第28段至第291段；美国专利申请公开No.2005/0196626第164段至第217段；和美国专利申请公开No.2005/196696第24段至第141段所列的那些。
如本文所用，术语“抗反射涂层”指通过减少基材反射的光的数量增加通过基材的光的透射率的涂层。抗反射涂层的例子包括，例如，金属氧化物、金属氟化物、或其它该类材料的单层或多层。适合的抗反射涂层的例子可以在美国专利5580819第2栏50行至第11栏44行中找到。
此外，根据本文公开的某些实施方式，额外的涂层可以是在它们的外表面上的保护涂层，例如，耐磨涂层，例如“硬质涂层”。例如，商售的热塑性聚碳酸酯眼科透镜基材通常在其外表面具有已经施加的耐磨涂层，因为其表面很容易被刮擦、摩擦或磨损。该透镜基材的一个例子是GENTEXTM碳酸酯透镜(从Gentex Optics获得)。因此，如本文所用，术语“基材”包括在其表面具有保护涂层例如耐磨涂层的基材。保护涂层的其它例子包括包含有机硅烷的耐磨涂层，包含辐射固化的基于丙烯酸酯的薄膜的耐磨涂层，基于无机材料例如二氧化硅、二氧化钛和/或氧化锆的耐磨涂层，可紫外线光固化类型的有机耐磨涂层，隔氧涂层，UV-遮蔽涂层，和它们的组合。例如，根据一个实施方式，保护涂层可以包括具有UV-遮蔽性能的辐射固化的基于丙烯酸酯的薄膜的第一涂层，和包含有机硅氧烷的第二涂层。商售的保护涂层产品的例子包括
124和涂层，分别从SDC Coatings,Inc.和PPGIndustries,Inc.获得。
根据各种实施方式，一个或多个额外的至少部分层可包括在第一至少部分层表面上的第二至少部分层。在这些实施方式中，第二至少部分层可包含至少一种液晶材料。在其中第一至少部分层已经被至少部分定向的实施方式中，如本文所述，第二至少部分涂层的至少一种液晶材料可以利用第一至少部分层的定向至少部分地定向。根据该实施方式，第一至少部分层可作为第二至少部分层中液晶材料的光定向层。适合于根据本文公开的各种实施方式的光定向材料使用的液晶材料的例子包括含介晶的化合物或其残基、液晶聚合物、液晶预聚物、液晶单体、液晶介晶、二色性材料、和光致变色-二色性材料。如本文所述，术语“预聚物”表示部分聚合的材料。
根据本文公开的其中第二至少部分层是定向的液晶层的实施方式中，定向的液晶层可包含显示二色性的材料，并且显示二色性的材料的至少一部分可以利用至少部分定向的液晶材料的至少一部分至少部分地定向。如本文所述，术语“显示二色性的材料”表示对至少透射的辐射的两个正交平面极化组分之一的吸收远强于另一者的材料。能显示二色性的材料的例子包括二色性材料例如染料，和光致变色-二色性材料例如染料。在特定的实施方式中，第二层中的至少一种液晶材料可以是至少一种二色性材料和/或光致变色-二色性材料，例如本文所述的那些。如本文所用，术语“二色性材料”表示具有基本恒定的吸收光谱并对至少透射的辐射的两个正交平面极化组分之一的吸收远强于另一者的材料。如本文所用，术语“光致变色-二色性材料”表示具有对至少光化辐射响应而变化的至少可见光辐射的吸收光谱并对至少光化辐射响应而对至少透射的辐射的两个正交平面极化组分之一的吸收远强于另一者的材料。
图1展示了根据本文所述的一个实施方式的光学元件100。在图1中，第一至少部分涂层120施加到基材110上表面的至少一部分上。第二至少部分层130涂布到与基材110相对的涂层120的表面上。
根据包括包含至少一种液晶材料的第二至少部分层的某些实施方式，一个或多个额外的至少部分层可进一步包括至少部分定向的包含第二定向材料的第三至少部分层，和包含至少一种第二液晶材料的第四至少部分层。在这些实施方式中，至少部分定向的第三层可在与至少部分定向的第一层不同的方向上定向。然后至少一种第二液晶材料利用至少部分定向的第三层定向。第二定向材料可具有本文所述的任意共聚材料所代表的结构(式I和II所代表的)，其可具有与第一至少部分层中定向材料相同或不同的结构。或者，第三至少部分层可包含与本文所述共聚材料结构不同的定向材料。此外，第四层的至少一种第二液晶材料可以与第二层的至少一种液晶材料相同或不同。第四层中的至少一种第二液晶材料的例子包括至少一种二色性材料和/或光致变色-二色性材料，如本文所述。
在特定的实施方式中，基材表面的至少一部分上的部分层在基材表面上以堆叠或层叠的方式排布。例如，第一至少部分层、第二至少部分层、第三至少部分层和第四至少部分层可以为堆叠在基材表面上。参考图2，其展示了根据该实施方式的光学元件200，第一至少部分层220涂布在基材210表面的上表面。第二至少部分层230涂布到层220的与基材210相对的表面上。第三至少部分层240涂布到第二层230的与第一层220相对的表面上，和第四至少部分层250涂布到第三层240的与第二层230相对的表面上。在其它实施方式中，一个或多个额外的层可施加到第四至少部分层表面的至少一部分上。
总的来说，适合用于本文公开的各种实施方式的基材包括由有机材料、无机材料、或其结合(例如复合材料)形成的基材。下面将详细描述可用于本文公开的各种实施方式的基材的例子。
特定的可用于形成本文公开的基材的有机材料的例子包括聚合物材料，例如上文详细讨论的那些，例如由美国专利5962617和美国专利5658501第15栏28行至第16栏17行中公开的单体和单体混合物制备的均聚物和共聚物。例如，该共聚材料可以是热塑性或热固性聚合物材料，可以是透明的或光学澄清的，并且可以具有所需的任意折射率。该公开的单体和聚合物的例子包括：多元醇(烯丙基碳酸酯)单体，例如碳酸烯丙基二甘醇酯，例如二甘醇双(烯丙基碳酸酯)，其单体可以以PPGIndustries,Inc.的商标CR-39出售；聚脲-聚氨酯(聚脲-氨基甲酸酯)聚合物，其例如通过聚氨酯预聚物和二胺固化剂的反应制备，一种该聚合物的组合物以PPG Industries,Inc.的商标TRIVEX出售；多元醇(甲基)丙烯酰基封端的碳酸酯单体；二甘醇二甲基丙烯酸酯单体；乙氧基化酚甲基丙烯酸酯单体；二异丙烯基苯单体；乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯单体；乙二醇双甲基丙烯酸酯单体；聚(乙二醇)双甲基丙烯酸酯单体；氨基甲酸酯丙烯酸酯单体；聚(乙氧基化双酚A双甲基丙烯酸酯)；聚(醋酸乙烯基酯)；聚(乙烯基醇)；聚(氯乙烯)；聚(偏二氯乙烯)；聚乙烯；聚丙烯；聚氨酯；聚硫氨酯；热塑性聚碳酸酯，例如得自双酚A和光气的碳酸酯连接的树脂，一种该材料以商标LEXAN出售；聚酯，例如以商标MYLAR出售的该材料；聚(对苯二甲酸乙二酯)；聚乙烯基缩丁醛；聚(甲基丙烯酸甲酯)，例如以商标PLEXIGLAS出售的该材料，和多官能异氰酸酯与多硫醇或多环硫化物单体反应制备的聚合物，包括均聚的、或与多硫醇、多异氰酸酯、多异硫氰酸酯和任选的乙烯基不饱和单体或卤化的含芳香族的乙烯基单体共聚和/或三聚的聚合物。也可以考虑这样的单体的共聚物，和所述聚合物和共聚物与其它聚合物的共混物，例如，形成嵌段共聚物或互穿网络的产物。
根据本文公开的各种实施方式，基材可以是眼科基材。如本文所述，术语“眼科基材”表示透镜、部分形成的透镜、和透镜毛坯。适合用于形成根据本文公开的各种实施方式的眼科基材的有机材料的例子包括本领域公知的可用作眼科基材的聚合物，例如用于制备光学应用例如眼科透镜的光学纯净铸件的有机光学树脂。
适合用于形成根据本文公开的各种实施方式的基材的有机材料的其它例子包括合成的和天然的有机材料，包括：不透明的或透明的聚合物材料，天然的和合成的织物，和纤维素材料，例如纸和木材。
适合用于形成根据本文公开的各种实施方式的基材的无机材料的例子包括玻璃、矿物、陶瓷、和金属。例如，在一个实施方式中，基材可以包括玻璃。在其它实施方中，基材可具有反射表面，例如，抛光的陶瓷基材、金属基材、或矿物基材。在其它实施方式中，反射涂层或层可以沉积或以其它方式施加到无机或有机基材表面上，使其具有反射性或增强其反射性。
此外，根据本文公开的各种实施方式的基材可以是没有色彩的、有色彩的、线性偏振的、圆形偏振的、椭圆形偏振的、光致变色的、或有色彩-光致变色的基材。如本文所用，对于基材，术语“没有色彩的”表示基材基本没有添加着色剂(例如常规染料)和具有对光化辐射的响应不显著变化的可见光辐射的吸收光谱。此外，对于基材，术语“有色彩的”表示基材添加了着色剂(例如常规染料)并且具有对光化辐射的响应不显著变化的可见光辐射的吸收光谱。
如本文所用，对于基材，术语“线性偏振”指基材能使辐射线性偏振(即将光波的电矢量的振动限定在一个方向上)。如本文所用，对于基材，术语“圆形偏振”指基材能使辐射圆形偏振。如本文所用，对于基材，术语“椭圆形偏振”指基材能使辐射椭圆形偏振。此外，如本文所用，对于基材，术语“有色彩-光致变色的”表示基材包含添加的着色剂以及光致变色材料，并且具有对光化辐射的响应不显著变化的可见光辐射的吸收光谱。因此，例如有色彩-光致变色的基材可具有着色剂的第一颜色特性和当暴露于光化辐射时着色剂与光致变色材料结合的第二颜色特性。
本发明的其它实施方式涉及液晶盒。根据这些实施方式，液晶盒可包括包含第一表面的第一基材，包含与第一基材的第一表面相对的第二表面的第二基材，在面对第二表面的第一表面的至少一部分上的第一至少部分层，在面对第一表面的第二表面的至少一部分上的第二至少部分层，第一至少部分层和第二至少部分层在它们之间限定空间，和在第一至少部分层和第二至少部分层之间的空间中的液晶材料。根据各种实施方式，第一至少部分层和第二至少部分层是定向层。在某些实施方式中，第一至少部分层和第二至少部分层中的至少一个可包括具有本文所述的式I和II中之一所代表的结构的(共)聚合物，其中基团Ma、Mb、Mc、La、Lb、Lc、Za、Zb、和Zc具有本文所述的结构。“n”的值为10至10000和“x”，“y”和“z”的值如本文所述。用于液晶盒的第一和第二基材的适合基材可包括本文所述的任意基材。在特定的实施方式中，第一和第二基材能够让电磁辐射透射通过基材材料(即，基材是光学澄清的，透明的，或半透明的)。
在特定的实施方式中，第一至少部分层和第二至少部分层都包括具有式I和II所代表的结构的(共)聚合物。在第一和第二层都都包括本文所述的(共)聚合物材料的特定实施方式中，第一表面上的(共)聚合物可具有与第二表面上的(共)聚合物相同的聚合物结构。即，第一和第二表面上的(共)聚合物中的Ma、Mb、Mc、La、Lb、Lc、Za、Zb、和Zc具有相同的单体结构。在其它实施方式中，第一表面上的(共)聚合物的聚合物结构可以与第二表面上的(共)聚合物的聚合物结构不同。即，尽管第一和第二表面上的(共)聚合物都具有式I和II中之一所代表的结构，各个表面上的聚合物结构仍然可以在Ma、Mb、Mc、La、Lb、Lc、Za、Zb、和Zc中至少一个的结构上不同。
在某些实施方式中，第一至少部分层和第二至少部分层的至少一个是至少部分定向的。例如，第一层和第二层的一个或两者可以是至少部分定向的。第一和/或第二层可通过本文所述的任意定向方法定向。在特定的实施方式中，表面可以通过暴露于偏振的电磁辐射例如平面偏振的UV辐射而被定向。在一个实施方式中，第一至少部分层的定向可以与第二至少部分层的定向方向相同。在其它实施方式中，第一至少部分层的定向可与第二至少部分层的定向方向不同。
在特定的实施方式中，液晶盒可以是有源液晶盒或无源液晶盒。根据各种实施方式，本文所述的液晶盒中的液晶材料可以是本领域已知的任意液晶材料，例如本文提及的那些。在特定的实施方式中，液晶材料可以是能利用包含第一层的定向层、包含第二层的定向层、或全部定向层(即第一和第二层)定向的液晶材料。根据特定的实施方式，液晶材料可包含二色性材料或光致变色-二色性材料中的至少一种，包括本文所述或提及的任意二色性材料或光致变色-二色性材料。
液晶盒可用作，例如显示元件，包括屏幕、监视器、或安全元件。根据某些实施方式，液晶盒可以是像素化盒。如本文所用，术语“像素化”表示制品，例如显示元件或液晶盒，可以被拆解成多个单独的像素(即，在显示器、图像或盒中占据特取向置的单个点)。在某些实施方式中，液晶盒可以是包括多个区域或格子(即像素)的像素化盒。显示器，图像或盒中单个像素的特征，例如颜色、偏振等，可以相对于其它像素进行控制。
图3展示了根据本发明的液晶盒的一个实施方式。根据该实施方式，液晶盒300包括第一表面310和相对于第一表面310的第二表面320。第一表面310具有面对第二表面320的定向材料层330，第二表面320具有面对第一表面的定向材料层340。盒300还可以包括底基材360，和在第一和第二表面限定的空间中包含液晶材料350。
本发明的其它实施方式提供将光定向材料施加到光学元件例如本文所述的任意光学元件上的方法。根据特定的实施方式，该方法可包括将至少部分光定向(共)聚合物材料层施加到基材表面的至少一部分上，在光定向(共)聚合物的聚合结构上的一个或多个粘合促进剂基(Zb)与基材表面上的相容基之间形成吸引性结合，和通过将所述至少部分层暴露于偏振UV辐射使至少第一部分光定向(共)聚合物材料至少部分地定向。根据该实施方式，光定向材料可具有本文所述的(共)聚合结构代表的结构，例如本文所述的式I或I I所代表的那些，其中基团Ma、Mb、Mc、La、Lb、Lc、Za、Zb、和Zc具有本文所述的结构。“n”的值为10至10000，和“x”、“y”和“z”的值如本文所述。
根据这些实施方式，基材可以是本文详细描述的任意光学元件的基材。如本文所用，术语“相容基”表示能与粘合基形成吸引力的官能化基团、部分或分子结构，吸引力包括共价键、极性共价键、离子键、氢键、静电吸引、疏水相互作用、范德华吸引、或这些吸引力中两种或更多种的组合。
将本文所述的至少部分光定向(共)聚合物层施加到至少一部分基材表面上的特定方法在美国专利美国专利7342112第83栏16行至84栏10行中详细描述。这些公开的方法包括通过本领域已知的各种方法，例如吸收、涂布、表面模塑、旋转涂布、喷射涂布、喷射和旋转涂布、幕式涂布、流涂、浸渍涂布、注塑、浇铸、辊涂布、刷涂、浇铸涂布、逆辊涂布、传送辊涂布、接触/挤压涂布、凹版辊涂布、槽模涂布、刮涂、刮刀涂布、和杆/棒涂布和缆线涂布形成制品，例如光学元件和眼科元件，其还可包含二色性化合物和光致变色-二色性化合物中的至少一种。适合用于本发明某些实施方式的各种涂布方法在“Coating Processes”，Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology，第7卷，pp 1-35，2004中描述。吸收的方法在美国专利6433043第1栏31行至第13行54行中描述。根据某些实施方式，至少部分涂布的基材可以是例如本文所述的光学元件的一部分。在特定的实施方式中，光学元件可以是眼科元件，例如矫正和非矫正透镜，包括单视或多视透镜，其可以是分割的或非分割的多视透镜(例如双焦点透镜、三焦点透镜和渐变透镜)，以及其它用于校正、保护、或改善(装饰性或以其它方式)视力的元件，包括隐形透镜、人工晶体、放大透镜、和保护性透镜或护目镜；还可包括部分形成的透镜和透镜毛坯。在其它实施方式中，至少部分涂布的基材可以包括在制造的制品内，如本文所述。
在特定的实施方式中，该方法可进一步包括通过将光定向(共)聚合物材料层的至少第二部分通过使光定向(共)聚合物材料的至少部分层在第二部分暴露于偏振的UV辐射而至少部分地定向，其中光定向(共)聚合物材料的第一部分的定向方向与光定向(共)聚合物材料的第二部分的定向方向不同。例如，通过将光定向(共)聚合物材料的第二部分选择性地暴露于与用于定向第一部分的偏振UV辐射方向不同的偏振UV辐射中，第一和第二部分(和后续部分)可具有不同的定向。将一部分选择性地暴露可例如通过将在不同方向定向上没有定向的或定向的基材部分遮蔽或防止其受辐射而容易地实现。使用该方法，可以在光定向(共)聚合物材料上形成图案，其中光定向(共)聚合物材料的各个部分的定向限定该图案。
根据本文描述的各种方法的再其它实施方式，该方法可进一步包括向光定向(共)聚合物材料表面的至少一部分施加包含液晶材料的第二至少部分层，和利用至少部分定向的光定向(共)聚合物材料的定向使该液晶材料至少部分地定向。液晶材料可以是本领域使用的任意液晶，例如本文引用或提及的任意液晶材料。在特定的实施方式中，液晶材料可以是二色性材料或光致变色-二色性材料中的至少一种。
如本文讨论的，在特定的实施方式中，(共)聚合物材料上的粘合促进剂基还可以与第二至少部分层形成吸引性结合。在许多情形中，可能希望不仅具有第一层中的光定向材料与基材之间的改善粘合性，还希望具有第一层中的光定向材料与第二层中的材料之间的改善粘合性。根据这些特定的实施方式，该方法可进一步包括在光定向(共)聚合物材料表面上的一个或多个粘合促进剂基与第二至少部分层中的相容基之间形成吸引性结合(例如本文所描述的那些)。相容基可以在形成第二至少部分层的材料(例如涂层或薄膜材料，例如聚合物材料)的结构中。
本发明的方法的各种实施方式可进一步包括将至少一个额外的层施加到光定向(共)聚合物材料表面的至少一部分。如本文所述，至少一个额外的层可直接施加到光定向(共)聚合物材料的表面，或者施加到已经施加到光定向(共)聚合物材料表面的层的表面。通过该方法，不同层的堆叠体或层叠体可施加到光定向(共)聚合物材料的表面。在各种实施方式中，至少一个额外的层可选自连接层、底层、耐磨涂层、硬质涂层、保护涂层、反射涂层、光致变色涂层、二色性涂层、光致变色-二色性涂层、抗反射涂层、线性偏振涂层、圆形偏振涂层、椭圆形偏振涂层、过渡涂层、液晶材料层、定向材料涂层、相容涂层、功能性有机涂层、延迟层、或它们的任意组合。在那些实施方式中，当额外层直接施加到光定向(共)聚合物材料的表面时，额外的涂层可包括一个或多个相容基，使得该方法可包括在光定向(共)聚合物材料的表面上的一个或多个粘合促进剂基与额外层中的一个或多个相容基之间形成吸引性结合。
通常至少部分涂层的厚度可以是实现制造的制品或光学元件所需厚度所必需的任何厚度。例如，根据各种实施方式，第一至少部分涂层的厚度可以为0.005-1000μm，0.05-100μm，0.5-50μm，或甚至2-8μm。此外，根据某些实施方式，第一至少部分涂层的厚度可大于或小于至少一个额外的至少部分涂层的厚度。第二至少部分涂层和任何额外涂层的厚度可以为0.5-10μm，1-10μm，或甚至0.5-5μm。第二至少部分涂层的厚度可以与第一至少部分涂层相同，或如本文所述，在某些实施方式中可大于或小于第一至少部分涂层的厚度。
根据特定的实施方式，本发明提供下列光定向材料：
a)聚[(4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯)-共聚-(甲基丙烯酸2-[(3,5-二甲基吡唑基)羧基氨基]乙酯)]；
b)聚[(4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯)-共聚-(甲基丙烯酸2-[(3,5-二甲基吡唑基)羧基氨基]乙酯)-共聚-(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)]；
c)聚[(4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯)-共聚-(甲基丙烯酸2-异氰酸酯基乙酯)]；
d)聚[(4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯)-共聚-(甲基丙烯酸2-异氰酸酯基乙酯)-共聚-(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)]；
e)聚[(4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯)-共聚-(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)]；
f)聚[(4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯)-共聚-(甲基丙烯酸2-羟乙酯)-共聚-(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)]；
g)聚[(4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯)-共聚-(3-异丙烯基-α,α-二甲基苄基异氰酸酯)]；
h)聚[(4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯)-共聚-(甲基丙烯酸2-(叔丁基氨基)乙酯)]；
i)聚[(4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯)-共聚-(甲基丙烯酸2-[(3,5-二甲基吡唑基)羧基氨基]乙酯)-共聚-(4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯甲酸4-甲氧基苯酯];
j)聚[(4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯)-共聚-(甲基丙烯酸甲酯)-共聚-(甲基丙烯酸缩水甘油酯)]；和
k)聚[(4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯)-共聚-(甲基丙烯酸2-[(3,5-二甲基吡唑基)羧基氨基]乙酯)-共聚-(甲基丙烯酸己酯)]。
本领域普通技术人员有鉴于本公开应理解具有式I和II代表的结构的其它聚合物材料也可以用作具有改善粘合性能的光定向层。
下列实施例将更详细地描述本发明的各种实施方式或方面。
实施例
在实施例的第1部分中，以实施例1-9和对比例(CE)描述本发明的光定向材料的制备。在第2部分中，描述液晶涂层组分和配方，包括液晶单体、光致变色材料和二色性染料。第3部分描述单独的光定向材料的制备和应用，其中液晶涂层配方(LCCF)在不同基材上或在聚碳酸酯透镜上的涂层“堆叠”。第4部分描述单独的光定向材料的、与表1中施加的液晶涂层配方(“LCCF”)一起的和在表2的涂层堆叠中的粘合性测试和结果。
第1部分光定向材料
实施例1
聚[(4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯)-共聚-(甲基丙烯酸2-[(3,5-二甲基吡唑基)羧基氨基]乙酯)]
向50mL的Schenk试管中加入下列材料：4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯(2.83克，0.0057摩尔)，购自Showa Denko的CAS号78279-10-4的甲基丙烯酸2-[(3,5-二甲基吡唑基)羧基氨基]乙酯(0.478克，0.0019摩尔)，2,2'-偶氮双(2-甲基丙腈)(0.0062克，0.000038摩尔)和环戊酮(14.17克)。在干燥的冰-丙酮浴中冷却试管，并用真空泵脱气，然后用N2填充。该过程重复五次。将试管置入保持在60℃的油浴中并搅拌16小时。通过凝胶渗透色谱法(“GPC”)使用聚苯乙烯标准校正的柱分析聚合物的分子量。结果如下：Mn=43864；Mw=123738；Mw/Mn=2.82。
实施例2
聚[(4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯)-共聚-(甲基丙烯酸2-[(3,5-二甲基吡唑基)羧基氨基]乙酯)-共聚-(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)]
按照实施例1的工序，不同之处在于使用特定量的下列材料：4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯(1克，0.002摩尔)，甲基丙烯酸2-[(3,5-二甲基吡唑基)羧基氨基]乙酯(0.1807克，0.00074摩尔)，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(0.0357克，0.0001摩尔)，2,2'-偶氮双(2-甲基丙腈)(0.0047克，0.00003摩尔)和溶剂环戊酮(5克)。通过GPC使用聚苯乙烯标准校正的柱分析聚合物的分子量。结果如下：Mn=54144；Mw=116402；和Mw/Mn=2.15。
实施例3
聚[(4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯)-共聚-(甲基丙烯酸2-异氰酸酯基乙酯)]
按照实施例1的工序，不同之处在于使用特定量的下列材料：
4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯(1克，0.002摩尔)，甲基丙烯酸2-异氰酸酯基乙酯(0.104克，0.00067摩尔)，2,2'-偶氮双(2-甲基丙腈)(0.0044克，0.00003摩尔)和溶剂环戊酮(5克)。通过GPC使用聚苯乙烯标准校正的柱分析聚合物的分子量。结果如下：Mn=57351；Mw=149825；和Mw/Mn=2.61。
实施例4
聚[(4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯)-共聚-(甲基丙烯酸2-异氰酸酯基乙酯)-共聚-(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)]
按照实施例1的工序，不同之处在于使用特定量的下列材料：4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯(1克，0.002摩尔)，甲基丙烯酸2-异氰酸酯基乙酯(0.104克，0.00067摩尔)，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(0.033克，0.00013摩尔)，2,2'-偶氮双(2-甲基丙腈)(0.0044克，0.00003摩尔)和溶剂环戊酮(5克)。通过GPC使用聚苯乙烯标准校正的柱分析聚合物的分子量。结果如下：Mn=58015；Mw=153397；和Mw/Mn=2.64。
实施例5
聚[(4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯)-共聚-(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)]
按照实施例1的工序，不同之处在于使用特定量的下列材料：4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯(1克，0.002摩尔)，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(0.150克，0.0006摩尔)，2,2'-偶氮双(2-甲基丙腈)(0.0066克，0.00004摩尔)和溶剂环戊酮(5克)。通过GPC使用聚苯乙烯标准校正的柱分析聚合物的分子量。结果如下：Mn=56498；Mw=139980；和Mw/Mn=2.47。
实施例6
聚[(4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯)-共聚-(甲基丙烯酸2-羟乙酯)-共聚-(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)]
按照实施例1的工序，不同之处在于使用特定量的下列材料：4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯(1克，0.002摩尔)，2-甲基丙烯酸羟乙酯(0.131克，0.00101摩尔)，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(0.150克，0.0006摩尔)，2,2'-偶氮双(2-甲基丙腈)(0.0066克，0.00004摩尔)和溶剂环戊酮(5克)。通过GPC使用聚苯乙烯标准校正的柱分析聚合物的分子量。结果如下：Mn=70329；Mw=193335；和Mw/Mn=2.74。
实施例7
聚[(4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯)-共聚-(3-异丙烯基-α,α-二甲基苄基异氰酸酯)]
按照实施例1的工序，不同之处在于使用特定量的下列材料：4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯(0.5克，0.001摩尔)，3-异丙烯基-α,α-二甲基苄基异氰酸酯(0.0608克，0.0003摩尔)，2,2'-偶氮双(2-甲基丙腈)(0.0033克，0.00002摩尔)和溶剂环戊酮(2.5克)。通过GPC使用聚苯乙烯标准校正的柱分析聚合物的分子量。结果如下：Mn=6480；Mw=8702；和Mw/Mn=1.34。
实施例8
聚[(4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯)-共聚-(甲基丙烯酸2-(叔丁基氨基)乙酯)]
按照实施例1的工序，不同之处在于使用特定量的下列材料：4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯(0.5克，0.001摩尔)，甲基丙烯酸2-(叔丁基氨基)乙酯(0.056克，0.0003摩尔)，2,2'-偶氮双(2-甲基丙腈)(0.0033克，0.00002摩尔)和溶剂环戊酮(2.5克)。通过GPC使用聚苯乙烯标准校正的柱分析聚合物的分子量。结果如下：Mn=5435；Mw=10793；和Mw/Mn=1.98。
实施例9
聚[(4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯)-共聚-(甲基丙烯酸2-[(3,5-二甲基吡唑基)羧基氨基]乙酯)-共聚-(4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯甲酸4-甲氧基苯酯]
按照实施例1的工序，不同之处在于使用特定量的下列材料：4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯(4克，0.008摩尔)，甲基丙烯酸2-[(3,5-二甲基吡唑基)羧基氨基]乙酯(0.778克，0.003摩尔)，(6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯甲酸4-甲氧基苯酯(0.4069克，0.0012摩尔)，2,2'-偶氮双(2-甲基丙腈)(0.0204克，0.00012摩尔)和溶剂环戊酮(20克)。通过GPC使用聚苯乙烯标准校正的柱分析聚合物的分子量。结果如下：Mn=68687；Mw=310178；和Mw/Mn=4.51。
对比例(CE)
聚[(4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯)]
制备缺少能作为粘合促进剂的基团的均聚物作为对比例。按照实施例1的工序，不同之处在于使用规定量的下列材料：4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸(E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯酯(5克，0.010摩尔)，2,2'-偶氮双(2-甲基丙腈)(0.0083克，0.00005摩尔)和溶剂环戊酮(25克)。通过GPC使用聚苯乙烯标准校正的柱分析聚合物的分子量。结果如下：Mn=78058；Mw=171016；和Mw/Mn=2.19。
第2部分-液晶涂层组分和配方
“LCM”表示液晶单体。
“DD”表示二色性染料。
“PC”表示光致变色材料。
“LCCF”表示液晶涂层配方。
LCM-1是1-(6-(6-(6-(6-(6-(6-(6-(6-(8-(4-(4-(4-(8-丙烯酰氧基己氧基)苯甲酰氧基)苯氧基羰基)苯氧基)辛氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己-1-醇，其根据美国专利公布2009/0323011的实施例17中描述的工序制备，该液晶单体的公开内容通过引用纳入本文。
LCM-2可作为RM257商购，是4-(3-丙烯酰氧基丙氧基)-苯甲酸2-甲基-1,4-亚苯基酯，购自EMD Chemicals,Inc.，分子式为C33H32O10。
LCM-3可作为RM105商购，是4-(6-(丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸4-甲氧基-3-甲基苯酯，购自EMD Chemicals,Inc.，分子式为C23H26O6。
LCM-4可作为RM23商购，是4-(6-丙烯酰氧基己氧基)-苯甲酸(4-氰基苯基酯)，购自EMD Chemicals,Inc.，分子式为C23H23NO5。
LCM-5可作为RM82商购，是双(4-(6-丙烯酰氧基)己氧基)-苯甲酸)2-甲基-1,4-亚苯基酯，购自EMD Chemicals,Inc.，分子式为C39H44O10。
DD-1是4-((4-((E)-(4-((E)-苯基二氮烯基)萘-1-基)二氮烯基)苯氧基)甲基)苯甲酸乙酯，按照美国专利申请公开2009/0146104A1的第[0221]中描述的制备，其公开内容通过引用纳入本文。
PC-1是2-苯基-2-{4-[4-(4-苯氧基苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-5-(2-甲氧基乙氧基羰基)-6-甲基-8-(4-(4-(4-(反式)-戊基环己基)苯甲酰氧基)苯基-2H-萘并[1,2-b]吡喃，按照美国专利7342112的工序制备，其公开内容通过引用纳入本文。
PC-2是3-(4-氟代苯基-3-(4-哌嗪并苯基)-13-乙基-13-甲氧基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4-(反式)戊基环己基)苯甲酰氧基)-苯基)苯甲酰氧基-茚并[2′,3′:3,4]萘并[1,2-b]吡喃，按照美国专利7342112的工序制备，其公开内容通过引用纳入本文。
LCCF-1按下列方法制备：
步骤1-向含有茴香醚(3.5克)和
添加剂(0.035克，是聚醚改性的聚二甲基硅氧烷，购自美国的BYK Chemie)的混合物的适合的长颈烧瓶中加入LCM-2(3.25克)、LCM-3(3.25克)、DD-1(0.39克)、4-甲氧基酚(0.0098克)、和
819(0.0975克，购自Ciba-GeigyCorporation的光引发剂)。在80℃下搅拌得到的混合物2小时，并冷却至约26℃。
步骤2-加入甲基丙烯酸羟乙酯(0.65克)和二月桂酸二丁基锡(0.008克)并在约26℃下搅拌得到的混合物30分钟。
LCCF-2按如下方法制备。按照制备LCCF-1使用的工序，不同之处在于不向混合物加入DD-1。
LCCF-3按如下方法制备：
步骤1-向含有茴香醚(3.4667克)和
添加剂(0.0347克，是聚醚改性的聚二甲基硅氧烷，购自美国的BYK Chemie)的混合物的适合的长颈烧瓶中加入LCM-2(1.3克)、LCM-3(1.3克)、LCM-4(1.3克)、LCM-5(1.3克)、4-甲氧基苯酚(0.0078克)、和819(0.078克，购自Ciba-Geigy Corporation的光引发剂)。在80℃下搅拌得到的混合物2小时，并冷却至约26℃。
步骤2-加入甲基丙烯酸羟乙酯(0.65克)和二月桂酸二丁基锡(0.008克)并在约26℃下搅拌得到的混合物30分钟。
LCCF-4按照下列方法制备。按照制备LCCF-3使用的工序，不同之处在于步骤1中，还向反应混合物中加入PC-2(0.31克)。
LCCF-5按照下列方法制备。按照制备LCCF-3使用的工序，不同之处在于步骤1中，还向反应混合物中加入PC-1(0.312克)。
LCCF-6按照下列方法制备。向含有茴香醚(1.4808克)和
添加剂(0.0148克，是聚醚改性的聚二甲基硅氧烷，购自美国的BYKChemie)的混合物的适合的长颈烧瓶中加入LCM-2(1.0克)、LCM-3(1.0克)、LCM-1(1.0克)、DD-1(0.165克)、4-甲氧基苯酚(0.0041克)、和
819(0.0413克，购自Ciba-Geigy Corporation的光引发剂)。在80℃下搅拌得到的混合物2小时。
LCCF-7按照下列方法制备。向含有茴香醚(1.7407克)和
添加剂(0.0174克，是聚醚改性的聚二甲基硅氧烷，购自美国的BYKChemie)的适合的长颈瓶中加入LCM-1（0.5克）、LCM-2(0.5克)、LCM-3(0.5克)、LCM-4(0.5克)、LCM-5(0.5克)、PC-2(0.156克)、4-甲氧基酚(0.0039克)、和
819(0.0392克，购自Ciba-GeigyCorporation的光引发剂)。在80℃下搅拌得到的混合物2小时。
第3部分-制备用于定向的液晶涂布的基材的涂层
第3-1部分-制备底层
向250mL的带磁搅拌棒的琥珀玻璃瓶中以所示量加入下列材料：
聚丙烯酸酯多元醇(15.2334克)(美国专利6187444中实施例1的组合物D，其多元醇的公开内容通过引用纳入本文)；
聚亚烷基碳酸酯二醇(40.0000g)，得自的Asahi Kasei Chemicals的T-5652；
聚醚改性的聚二甲基硅氧烷(0.0658g)，得自BYK-Chemie GmbH的
氨基甲酸酯催化剂(0.8777g)，得自King Industries的
348；
γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(3.5109g)，得自MomentivePerformance Materials的A-187；
光稳定剂(7.8994g)，得自Ciba Specialty Chemicals的928；和
1-甲基-2-吡咯烷酮(74.8250g)，得自Sigma-Aldrich。
在室温下搅拌该混合物2小时，得到具有基于溶液总重量的50重量%最终固含量的溶液。
第3-2部分-制备光定向涂层
通过在环戊酮中稀释至基于溶液总重量的4重量%，制备实施例1和9和对比例的各个光定向材料的溶液。
第3-3部分-液晶涂层配方
按照本文上述第2部分所述制备液晶涂层配方(LCCF)1至7。
第3-4部分：过渡层涂层配方(TLCF)
按照下列方法制备TLCF：
向50mL的带磁搅拌棒的琥珀玻璃瓶中加入下列材料：
羟基甲基丙烯酸酯(1.242g)，得自Sigma-Aldrich；
二丙烯酸新戊二醇酯(13.7175g)，得自Sartomer的SR247；
三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(2.5825g)，得自Sartomer的SR350。
TPO(0.0628g)，得自Ciba Speciality Chemicals；
聚丙烯酸丁酯(0.125g)；
3-氨基丙基丙基三甲氧基硅烷(1.4570g)，得自MomentivePerformance Materials的A-1100；和
200验证绝对无水的乙醇(1.4570g)，得自Pharmaco-Aaper。
在室温下搅拌该混合物2小时。
第3-5部分：保护涂层配方(PCF)
按照下列方法制备PCF(硬涂层)：向干净的干燥烧杯中加入进料1，置于5℃的冰浴中并搅拌。加入进料2，放出的热量使反应混合物的温度升高至50℃。将得到的反应混合物的温度降至20-25℃，加入进料3并搅拌。加入进料4调节pH从约3至约5.5。加入进料5，混合溶液约半小时。通过标称0.45微米胶囊滤光器过滤得到的溶液并在4℃下储存直至使用。
进料1
缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷 32.4克
甲基三甲氧基硅烷 345.5克
进料2
去离子水（DI）与硝酸的溶液(硝酸1g/7000g) 292克
进料3
进料4
TMAOH(甲醇中25%氢氧化四甲基铵) 0.45克
进料5
第3-6部分-用于制备表1和2中记录的涂层和涂层堆叠体的工序
第3-6A部分-基材的制备
由从Homalite,Inc.获得的
单体制备的5.08cm×5.08cm×0.318cm(2英寸×2英寸×0.125英寸)的方形基材。还使用所示的由
单体制备的经精加工的单视透镜(6基座(base)，70mm)。由
单体制备的各个基材通过用丙酮浸渍的织物擦拭来清洁并用空气流干燥。
还使用所示的由GENTEX OPTICS的聚碳酸酯制造的经精加工的单视透镜(6基座，70mm)和由TRIVEX单体制造的没有硬涂层的经半精加工的单视透镜(4基座，70mm)。这些透镜通过用丙酮浸渍的织物擦拭来清洁并用空气流干燥。
上述各个基材通过在带有高压变压器的Tantec EST Systems SerialNo.020270 Power Generator HV 2000系列电晕处理设备中的在传送机皮带上传送而进行电晕处理。将基材暴露于53.99KV、500瓦瓦产生的电晕，同时在传送机上以3ft/min的皮带速度行进。
第3-6B部分-用于底层的涂布工序
通过在测试基材的一部分表面上旋转涂布向测试基材施加底层溶液，将约1.5mL的溶液分散到基材上并使基材以500转/分钟(rpm)旋转3秒，然后以1500rpm旋转7秒，然后以2500rpm旋转4秒。使用来自LaurellTechnologies Corp.的旋转加工机(WS-400B-6NPP/LITE)进行旋转涂布。然后，将涂布的基材置于维持在125℃的烤箱中60分钟。将涂布的基材冷却至约26℃。通过在带有高压变压器的Tantec EST Systems Serial No.020270 Power Generator HV 2000系列电晕处理设备中的传送机皮带上传送对基材进行电晕处理。将干燥的底层暴露于53.00KV、500瓦瓦产生的电晕，同时在传送机上以3ft/min的皮带速度行进。
第3-6C部分-用于定向材料的涂布工序
通过在测试基材表面的一部分上旋转涂布向测试基材施加第3-2部分中制备的实施例1和9和对比例的涂布溶液，将约1.0mL的溶液分散到基材上，并使基材以800转/分钟(rpm)旋转3秒，然后以1000rpm旋转7秒，然后以4000rpm旋转4秒。使用来自Laurell Technologies Corp.的旋转加工机(WS-400B-6NPP/LITE)进行旋转涂布。然后，将涂布的基材置于维持在120℃的烤箱中30分钟。将涂布的基材冷却至约26℃。
使各个基材上的干燥的光定向层通过使用
Corp.的具有400瓦电源的
UVC-6 UV/传送机系统暴露于线性偏振的紫外线辐射而至少部分地排序。使光源取向成使辐射在垂直于基材表面平面上线性偏振。各个基材暴露的紫外线辐射的量用EIT Inc的UV Power PuckTM高能辐射计(序列号2066)测量，并如下：UVA 0.126W/cm2和5.962 J/cm2；UVB0.017W/cm2和0.078J/cm2；UVC 0W/cm2和0J/cm2；和UVV 0.046W/cm2和2.150J/cm2。在使能光取向的聚合物网络的至少一部分有序之后，将基材冷却至约26℃并保持覆盖。
第3-6D部分-用于液晶涂层配方的涂布工序
以1200rpm的速率/15秒将表1记录的液晶涂层配方(“LCCF”)分别旋转涂布到测试基材上第3-6C部分的至少部分有序的光定向材料上。将各个涂布的方形基材置于50℃的烤箱中20分钟，并将各个涂布的透镜置于50℃的烤箱中30分钟。然后，在得自Dr.
UV-Elektronik GmbH的辐射室BS-03中在氮气氛围下在紫外线灯下以UVA的11-16瓦瓦/m2的峰值强度固化30分钟。涂布基材的后固化在110℃下进行3小时来完成。
将表2记录的液晶涂层配方(“LCCF”)分别以400转/分钟(rpm)的速率6秒、然后以800rpm的速率6秒旋转涂布到测试基材上第3-6C部分的至少部分有序的光定向材料上。将各个涂布的透镜置于60℃的烤箱中30分钟。然后，在由Belcan Engineering设计和制造的UV固化烤箱机中在氮气氛围下在两个紫外线灯的照射下固化透镜，同时在6ft/min速度的传送机皮带上运行，峰值强度为UVA的0.445瓦/cm2和UVV的0.179瓦/cm2，UV剂量为UVA的2.753焦/cm2和UVV的1.191焦/cm2。将固化的层暴露于53.00KV，500瓦产生的电晕中，同时在传送机上以3ft/min的皮带速度行进。
第3-6E部分-用于过渡层的涂布工序
以1400转/分钟(rpm)的速度7秒将第3-4部分中制备的过渡层溶液旋转涂布到固化的LCCF涂布的基材上。然后在由Belcan Engineering设计和制造的UV Curing Oven Machine中在氮气氛围下在两个紫外线灯的照射下固化透镜，同时在6ft/min速度的传送机皮带上运行，峰值强度为UVA的1.887瓦/cm2和UVV的0.694瓦/cm2，UV放射量为UVA的4.699焦/cm2和UVV的1.787焦/cm2。将固化的连接层暴露于由53.00KV、500瓦产生的电晕，同时在传送机上以3ft/min的皮带速度行进。
第3-6F部分-用于保护涂层(硬涂层)的涂布工序
以2000转/分钟(rpm)的速率10秒将第3-5部分中制备的硬涂层溶液旋转涂布到固化的连接层涂布的基材上。涂布基材的后固化在105℃下进行3小时而完成。
第4部分-粘合测试和结果
使用用于通过胶带测试测量粘合性的ASTM D-3359-93标准测试方法–方法B测定测试基材表面上的层的粘合性。用11刀以交叉影线的图案将涂布的基材切割形成约200个正方形。用3M#600透明胶带在相同区域进行胶带拉起3次。用得自Fisher Scientific的STEREOMASTER II显微镜在3倍放大率下进行测试表面的检查。记录为通过的结果表示，即使不是所有的，但大多数(即大于75%)方块保留在基材表面上，“失败”的结果表示，即使不使所有的，但大多数(即大于75%)方块被胶带从基材上移除。所述的基材粘合性测试的结果列于表1和2。当实施例1-9和对比例的光定向材料单独用于基材上(即没有LCCF)时，LCCF#栏中的标示为“无”，因为没有施加液晶涂层配方。当LCCF施加于实施例1-9和对比例的光定向材料层时，单独施加的和测试的各个LCCF的各序号分别列于表1。表2包括具有所述涂层堆叠体的聚碳酸酯透镜的粘合性测试结果，即字母“X”标示所述涂层存在。
表1-不同基材上的粘合测试结果
表2-聚碳酸酯透镜上涂层堆栈的粘合结果
| 实施例# | 底层 | 定向层 | LCCF | 连接层 | 硬质涂层 | 粘合性 |
| 1 | X | X | 6 | X | X | 通过 |
| 1 | X | X | 7 | X | X | 通过 |
| 9 | X | X | 7 | X | X | 通过 |
| CE | X | X | 6 | X | X | 失败 |
| CE | X | X | 7 | X | X | 失败 |
应理解，本说明书和实施例为了清楚地理解本发明而阐述了本发明的各个方面。本发明的某些方面对本领域普通技术人员而言是显然的，不会影响对于本发明的理解，因此为了简化说明书而没有给出。尽管结合某些实施方式描述了本发明，但本发明不限于本文公开的这些特定的实施方式或实施例，本发明意图包括由后附权利要求限定的在本发明精神和范围内的改型。
Claims (16)
1.一种(共)聚合物，包含：
下式代表的结构：
其中：
各个Ma、Mb、和Mc各自独立地为单体单元的残基，所述单体单元选自：取代或未取代的丙烯酰基单元，其中所述丙烯酰基的取代基选自C1-C4烷基、苯基、-O-和它们的组合，取代或未取代的苯乙烯单元，取代或未取代的环氧单元，取代或未取代的氨基甲酸酯单元，取代或未取代的多元羧酸单元，取代或未取代的多元醇单元，取代或未取代的多胺单元，或取代或未取代的羟基链烷酸单元；其中所述取代基选自C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、C3-C10环烷基、C1-C20烷基(C1-C20)烷氧基、卤代(C1-C20)烷基、杂环(C3-C10)烷基、卤代芳基、卤代(C1-C20)烷基芳基、C1-C20烷基芳基、C1-C20烷氧基芳基、杂芳基、芳基(C1-C20)烷基、杂芳基(C1-C20)烷基；
La、Lb、和Lc为各自独立地选自以下的间隔基：单键、-(CH2)g-、-(CF2)h-、-Si(Z′)2(CH2)g-、或-(Si(CH3)2O)h-、-N(R)-、-C(R)=C(R)-、-C(R)=N-、-C(R′)2-C(R′)2-、-O-、-C(O)-、-C≡C-、-N=N-、-S-、-S(O)-、-S(O)(O)-、-(O)S(O)O-、-O(O)S(O)O-、直链或支化的C1-C24亚烷基残基、亚芳基、C3-C10亚环烷基、或它们的各种组合，其中Z′在各种情形下独立地选自氢、C1-C18烷基、C3-C10环烷基或芳基；R在各种情形下独立地选自Zb、氢、C1-C18烷基、C3-C10环烷基或芳基；R′在各种情形下独立地选自Zb、C1-C18烷基、C3-C10环烷基或芳基；C1-C24亚烷基残基是被Zb、氰基、或卤素基单取代的，或被Zb或卤素基多取代的；“g”在各种情形下独立地选自1至20，和“h”是1至16的整数，包括端值；
各个Za独立地为选自以下的光化学活性的发色团：能二聚的取代或未取代的肉桂酸酯、能二聚的取代或未取代的香豆素、能顺/反异构化的取代或未取代的偶氮、能光化学分解的取代或未取代的聚酰亚胺、或能进行光弗赖斯重排的取代或未取代的芳香族酯；
各个Zb是独立地选自以下的粘合促进剂基：羟基、羧酸、酸酐、异氰酸酯基、封端的异氰酸酯基、硫代异氰酸酯基、封端的硫代异氰酸酯基、氨基、硫基、有机官能化的硅烷、有机官能化的钛酸酯、有机官能化的锆酸酯、或环氧基，其中各个有机官能化基团独立地选自乙烯基、烯丙基、乙烯基官能化的烃基、环氧官能化的烃基、烯丙基官能化的烃基、丙烯酰基官能化的烃基、甲基丙烯酰基官能化的烃基、苯乙烯基官能化的烃基，巯基官能化的烃基或这些有机官能化基团的组合，所述烃基选自C1-C20烷基、C2-C20烯基、C2-C20炔基、C1-C20烷氧基、C1-C20烷基(C1-C20)烷氧基、C1-C20烷氧基(C1-C20)烷基、芳基、杂芳基、和这些烃基的组合；条件是当Zb是羟基或羧酸时，所述(共)聚合物进一步包括至少一种其它粘合促进剂基；
Zc是选自以下的介晶结构：刚性直棒状液晶基、刚性弯曲棒状液晶基、或刚性圆盘状液晶基；和
“x”的值为0<x≤1，“y”的值为0≤y<1，和“z”的值为0≤z<1，其中x+y+z=1，和“n”的值为10至10000，
其中当x=1时，则La和Za中的至少一个进一步被至少一个Zb粘合促进剂基取代，和当y=0时，则La、Za、Lc和Zc中的至少一个进一步被至少一个Zb粘合促进剂基取代。
2.权利要求1的(共)聚合物，进一步包含光致变色化合物、二色性化合物、光致变色-二色性化合物、光敏材料、和非光敏材料中至少一种的残基。
3.前述权利要求中任一项的(共)聚合物，其中该(共)聚合物是无规共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物、直链共聚物、支化共聚物、超支化共聚物、树枝状共聚物、或星型共聚物的形式。
4.前述权利要求中任一项的(共)聚合物，其中Ma、Mb、和Mc各自独立地为丙烯酰氧基单元或甲基丙烯酰氧基单元的残基，和Za为选自能二聚的取代或未取代的肉桂酸酯或能二聚的取代或未取代的香豆素的光化学活性发色团。
5.前述权利要求中任一项的(共)聚合物，其中Zc介晶结构具有如下代表的结构：
Rm-[G1-[S1]j]j′-[G2-[S2]d]d′-[G3-[S3]e]e′-[S4]f-
其中
(i)各个G1、G2、和G3在各种情形下独立地选自：选自以下的二价基：未取代或取代的芳基、未取代或取代的脂环基、未取代或取代的杂环基、和它们的混合，其中取代基选自：羟基；氨基；卤素；C2-C18烯基；C2-C18炔基；叠氮基；甲硅烷基；甲硅烷氧基；甲硅烷基氢化物；(四氢-2H-吡喃-2-基)氧基；硫基；异氰酸酯基；硫代异氰酸酯基；丙烯酰氧基；甲基丙烯酰氧基；2-(丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基；2-(甲基丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基；吖丙啶基；烯丙氧基羰氧基；环氧基；羧酸；羧酸酯；丙烯酰基氨基；甲基丙烯酰基氨基；氨基羰基；C1-C18烷基氨基羰基；氨基羰基(C1-C18)烷基；C1-C18烷氧基羰基；C1-C18烷基羰基；芳氧基羰氧基；全氟(C1-C18)烷基氨基；二(全氟(C1-C18)烷基)氨基；C1-C18乙酰基；C3-C10环烷基；C3-C10环烷氧基；C1-C18烷氧基羰氧基；卤代羰基；氢；芳基；羟基(C1-C18)烷基；C1-C18烷基；C1-C18烷氧基；氨基(C1-C18)烷基；C1-C18烷基氨基；二(C1-C18)烷基氨基；C1-C18烷基(C1-C18)烷氧基；C1-C18烷氧基(C1-C18)烷氧基；硝基；聚(C1-C18)烷基醚；(C1-C18)烷基(C1-C18)烷氧基(C1-C18)烷基；聚(C1-C18)烷氧基；亚乙基；丙烯酰氧基(C1-C18)烷基；甲基丙烯酰氧基(C1-C18)烷基；2-氯代丙烯酰氧基；2-苯基丙烯酰氧基；丙烯酰氧基苯基；2-氯代丙烯酰基氨基；2-苯基丙烯酰基氨基羰基；氧杂环丁基；缩水甘油基；氰基；异氰酸酯基(C1-C18)烷基；衣康酸酯；乙烯基醚；乙烯基酯；苯乙烯；主链或侧链液晶聚合物；硅氧烷衍生物；乙烯亚胺；马来酸；富马酸；直链或支化的C1-C18烷基，其被氰基、卤素基、或C1-C18烷氧基单取代，或被卤素基多取代；未取代的肉桂酸；被甲基、甲氧基、氰基、或卤素中的至少一种取代的肉桂酸；取代或未取代的手性或非手性单价或二价基团，其选自甾族基、萜类基、生物碱基、或它们的混合，其中取代基独立地选自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、氨基、C3-C10环烷基、C1-C18烷基(C1-C18)烷氧基、氟代(C1-C18)烷基、氰基、氰基(C1-C18)烷基、氰基(C1-C18)烷氧基、或它们的混合；或包括下式之一的基团：-M(T)(t-1)和-M(OT)(t-1)，其中M选自铝、锑、钽、钛、锆和硅，T选自有机官能化基团、有机官能化烃基、脂肪族烃基和芳香族烃基，和“t”是M的价态；
(ii)Rm是-H、羟基、氨基、卤素、卤代烷基、芳基、C1-C18烷基、或C1-C18烷氧基；
(iii)“j”、“d”、“e”、和“f”各自独立地选自0至20的整数，包括端值；“j′”、“d′”、和“e′”各自独立地为0至4的整数，条件是j′+d′+e′的和至少为1；
(iv)各个S1、S2、S3、和S4在各种情形下独立地选自间隔单元，所述间隔单元选自：
(A)-(CH2)g-、-(CF2)h-、-Si(Z′)2(CH2)g-、或-(Si(CH3)2O)h-，其中Z′在各种情形下独立地选自氢、C1-C18烷基、C3-C10环烷基或芳基；“g”在各种情形下独立地选自1至20，和“h”是选自1至16的整数，包括端值；
(B)-N(Y)-、-C(Y)=C(Y)-、-C(Y)=N-、-C(Y′)2-C(Y′)2-、或单键，其中Y在各种情形下独立地选自氢、C1-C18烷基、C3-C10环烷基和芳基，和Y′在各种情形下独立地选自C1-C18烷基、C3-C10环烷基和芳基；或
(C)-O-、-C(O)-、-C≡C-、-N=N-、-S-、-S(O)-、-S(O)(O)-、-(O)S(O)O-、-O(O)S(O)O-、或直链或支化的C1-C24亚烷基残基，所述C1-C24亚烷基残基是未取代的、被氰基或卤素基单取代的、或被卤素基多取代的；
条件是当包含杂原子的两个间隔单元连接在一起时，该间隔单元的连接使得杂原子不直接彼此连接；和当S1和S4连接到另一基团时，它们的连接使得两个杂原子不直接彼此连接。
6.一种制造的制品，包括：
基材；
在所述基材表面至少一部分上的第一至少部分层，该层包含根据权利要求1-5中任一项的(共)聚合物，其中第一至少部分层任选地通过暴露于偏振的电磁辐射而被至少部分地定向；和
任选地在所述基材表面至少一部分上的一个或多个额外的至少部分层，其中所述一个或多个额外的层选自连接层、底层、耐磨涂层、硬质涂层、保护涂层、反射涂层、光致变色涂层、抗反射涂层、线性偏振涂层、圆形偏振涂层、椭圆形偏振涂层、过渡涂层、液晶材料层、定向材料层、延迟层、或它们的任意组合。
7.权利要求6的制造的制品，其中所述制品是光学元件，其选自有源液晶盒、无源液晶盒、显示元件、窗户、镜子、或眼科元件。
8.权利要求6和7中任一项的制造的制品，其中一个或多个额外的至少部分层存在且包括：
-在第一至少部分层的表面上的第二至少部分层，其中第二至少部分层包含至少一种液晶材料，该液晶材料任选地包含至少一种二色性材料或光致变色-二色性材料；
-任选地至少部分定向的第三至少部分层，其包含第二定向材料；和
-任选地第四至少部分层，其至少包含第二液晶材料，
其中至少部分定向的第三层在存在时以不同于至少部分定向的第一层的方向定向，和第一、第二、第三和第四至少部分层任选地在基材表面上是堆叠体。
9.权利要求6和7中任一项的制造的制品，是液晶盒，其包括：
-具有第一表面的第一基材；
-具有与第一表面相对的第二表面的第二基材；
-在面对第二表面的第一表面的至少一部分上的第一至少部分层；
-在面对第一表面的第二表面的至少一部分上的第二至少部分层，第一至少部分层和第二至少部分层限定空间；和
-在第一至少部分层和第二至少部分层之间的空间内的液晶材料，所述液晶材料任选地包含至少一种二色性材料或光致变色-二色性材料，
其中第一至少部分层和第二至少部分层是定向层，和第一至少部分层和第二至少部分层中的至少一个，优选两者都，包含权利要求1-4中任一项的(共)聚合物，和其中第一至少部分层和第二至少部分层中的至少一个任选地至少部分地定向，和第一至少部分层的定向优选与第二至少部分层的定向在不同的方向。
10.一种将光定向材料施加到光学元件的方法，包括
-将包含权利要求1-5中任一项的(共)聚合物的光定向材料的至少部分层施加到基材表面的至少一部分上；
-在光定向(共)聚合物材料上的一种或多种粘合促进剂基与基材表面上的相容基团之间形成吸引性粘结；和
-通过将所述至少部分层暴露于偏振的UV辐射使光定向(共)聚合物材料的至少第一部分至少部分地定向。
11.权利要求10的方法，进一步包括通过将所述至少部分层暴露于偏振的UV辐射使光定向(共)聚合物材料的至少第二部分至少部分地定向，其中光定向(共)聚合物材料的第一部分的定向方向与光定向(共)聚合物材料的第二部分的定向方向不同。
12.权利要求10和11中任一项的方法，进一步包括：
-向光定向(共)聚合物材料表面的至少一部分施加包含液晶材料的第二至少部分层；和
-由所述至少部分定向的光定向(共)聚合物材料的定向使所述液晶材料至少部分地定向。
13.权利要求12的方法，其中所述液晶材料包含二色性材料或光致变色-二色性材料中的至少一种。
14.权利要求12和13中任一项的方法，进一步包括：
-在光定向(共)聚合物材料表面上的一种或多种粘合促进剂基与第二至少部分层中的相容基团之间形成吸引性粘结。
15.权利要求10和11中任一项的方法，进一步包括：
向光定向(共)聚合物材料表面的至少一部分施加至少一个额外层，所述至少一个额外层选自连接层、底层、耐磨涂层、硬质涂层、保护涂层、反射涂层、光致变色涂层、抗反射涂层、线性偏振涂层、圆形偏振涂层、椭圆形偏振涂层、过渡涂层、液晶材料涂层、定向材料涂层、或它们的任意组合。
16.根据权利要求1-5中任一项的(共)聚合物的组合物，进一步包括选自以下的一种或多种添加剂：光致变色化合物、二色性化合物、光致变色-二色性化合物、光敏材料、液晶、液晶性能控制添加剂、非线性光学材料、染料、定向促进剂、动力学增强剂、光引发剂、热引发剂、表面活性剂、聚合抑制剂、溶剂、光稳定剂、热稳定剂、脱模剂、流变控制剂、凝胶剂、均化剂、自由基捕捉剂、偶联剂、倾斜控制添加剂、嵌段或非嵌段聚合物材料、和粘合促进剂。
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