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CN114839797A - 具有可变结构色的隐形眼镜及其制备方法 - Google Patents

具有可变结构色的隐形眼镜及其制备方法 Download PDF

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CN114839797A
CN114839797A CN202210375261.6A CN202210375261A CN114839797A CN 114839797 A CN114839797 A CN 114839797A CN 202210375261 A CN202210375261 A CN 202210375261A CN 114839797 A CN114839797 A CN 114839797A
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CN
China
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methacrylate
contact lens
lactide
acid
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CN202210375261.6A
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杜学敏
黄超
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Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
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Abstract

本发明公开了一种具有可变结构色的隐形眼镜及其制备方法,属于隐形眼镜技术领域。本发明提供的隐形眼镜的虹膜区和/或瞳孔区具有褶皱微结构,其为周期性排布的微纳米级凸起结构和凹陷结构,凸起结构或凹陷结构的高度为1nm‑100μm,周期为1nm–100μm;褶皱微结构在隐形眼镜中形成结构色。本发明提供的过分步聚合固化制备具有不同模量的多层凝胶或对单层凝胶进行表面处理形成褶皱状微结构制备隐形眼镜,本发明提供的可变结构色隐形眼镜具有制备简单以及微结构可控等特点,提高了彩色隐形眼镜的安全性,适于人体佩戴。

Description

具有可变结构色的隐形眼镜及其制备方法
技术领域
本发明属于隐形眼镜技术领域,尤其涉及一种具有可变结构色的隐形眼镜及其制备方法。
背景技术
随着生活水平的提高,人们对于眼镜不再单纯地追求实用性,而更加追求美观性和安全性,其中隐形眼镜在过去的几十年内快速发展,市场份额增长至超过1.4亿人,成为人们在追求能看清世界之外,同时兼具美感、便利的象征。最初由强生公司推出、为亚洲市场设计的美容镜片(又称“美瞳”)通过在隐形眼镜中添加色素或颜料,使得眼睛看上去膜颜色发生了改变从而更加迷人,逐渐受到爱美人士的欢迎。
目前市场上的美瞳产品存在两个问题:一是添加的色素或颜料易造成人体角膜的不适(如异物感、充血、疲劳感、产生分泌物等症状),严重的甚至引起患者的过敏反应,继而引发感染;二是目前市面上美瞳的颜色较为单一,无法满足人们对多色美瞳的需求。最近,Shen et al.报道了一种制备结构色隐形眼镜的制备方法:将核壳结构的聚合物胶体粒子引入到隐形眼镜中形成蛋白石光子晶体结构,制备得到的隐形眼镜能够呈现出艳丽的结构色(Shen,X.,Du,J.,Sun,J.,Guo,J.,Hu,X.,&Wang,C.(2020).ACS Applied Materials&Interfaces,12(35),39639-39648)。然而,采用化学合成的聚合物微球存在以下两个问题:其一是胶体粒子在自组装过程中容易形成缺陷,影响结构色质量,难以大批量制备,降低低成,且得到的结构色隐形眼镜可靠性、安全性无法得到保障;其二是胶体粒子与隐形眼镜基材折射率存在差异,从而影响到隐形眼镜的透光率,尤其在光线不足的场景中降低了实用性。因此,研发新型结构色隐形眼镜材料尤为迫切。
发明内容
鉴于此,本发明的目的在于提供一种具有可变结构色的隐形眼镜及其制备方法。
为了实现上述目的,本发明的技术方案为:
一方面,本发明提供一种具有可变结构色的隐形眼镜,所述隐形眼镜的虹膜区和/或瞳孔区具有褶皱微结构,所述褶皱微结构为周期性排布的微纳米级凸起结构和凹陷结构,所述凸起结构或凹陷结构的高度为50nm-50μm,所述凸起结构或凹陷结构的周期为10nm-20μm;所述褶皱微结构在所述隐形眼镜中形成结构色。
在本发明的技术方案中,所述褶皱微结构为周期性排布的微纳米级凸起结构或凹陷结构,所述周期即相邻两个凸起/或凹陷中心的距离。
在某些具体的实施例中,所述凸起结构或凹陷结构的高度为10nm、50nm、100nm、500nm、1μm、20μm、50μm或它们之间的任意高度。
在某些具体的实施例中,所述凸起结构或凹陷结构的宽度为10nm、100nm、500nm、1μm、20μm、50μm、100μm或它们之间的任意宽度。
优选地,所述隐形眼镜包括低模量层、高模量层和褶皱微结构,所述高模量层分布于所述低模量层的一侧或两侧,所述褶皱微结构分布于所述高模量层的外表面。
优选地,所述高模量层厚度为1nm-50μm;所述低模量层厚度为10nm-1000μm。
在某些具体的实施例中,所述高模量层厚度为1nm、50nm、100nm、500nm、1μm、20μm、50μm或它们之间的任意厚度。
在某些具体的实施例中,所述高模量层厚度为10nm、50nm、100nm、500nm、1μm、100μm、500μm、1000μm或它们之间的任意厚度。
优选地,所述高模量层与所述低模量层的模量比为2-10000。
在某些具体的实施例中,所述高模量层与所述低模量层的模量比为2、100、1000、5000、10000或它们之间的任意模量比。
在本发明的技术方案中,所述隐形眼镜为温度响应性可变结构色隐形眼镜或渗透压响应性可变结构色隐形眼镜。具体地,所述褶皱微结构在环境变化过程中如:外界环境温度改变、体液渗透压改变等情况下,高模量层与低模量层厚度、模量发生相应地变化,进而改变褶皱微结构的周期性,从而改变结构色。
本发明提供的具有可变结构色的隐形眼镜,具有如下有益效果或优点:
1.本发明提供的隐形眼镜,通过镜片材料的层间模量差引入周期性褶皱微结构,其结构稳定,对人体安全可靠;
2.本发明提供的隐形眼镜,周期性褶皱微结构赋予其结构色,在矫正视力的同时能够美化瞳孔,同时褶皱微结构能够提高比表面积,促进氧气的投过,保障角膜健康;
3.本发明提供的隐形眼镜,由于引入褶皱微结构,在眼内及眼外环境变化过程(如:含盐量、环境温度等)中褶皱周期会随之变化,进而引起结构色改变,实现结构色可变的特性。
另一方面,本发明提供了上述具有可变结构色的隐形眼镜的制备方法,包括如下步骤:
(1)将隐形眼镜前驱体溶液I加入到隐形眼镜模具中,聚合固化得到隐形眼镜初片;
(2)将隐形眼镜前驱体溶液II和步骤(1)中得到的隐形眼镜初片置于隐形眼镜模具中进行二次聚合后,使隐形眼镜前驱体溶液II在隐形眼镜初片表面聚合固化得到具有周期性褶皱微结构的隐形眼镜初片;
(3)将步骤(2)得到的具有周期性褶皱微结构的隐形眼镜初片置于盐水中浸泡,即可得到具有可变结构色的隐形眼镜。
或如下步骤:
(1)将隐形眼镜前驱体溶液I加入到隐形眼镜模具中,聚合固化得到隐形眼镜初片;
(2)对步骤(1)中得到的隐形眼镜初片进行表面处理,得到具有周期性褶皱微结构的隐形眼镜初片;
(3)将步骤(2)中得到的具有周期性褶皱微结构的隐形眼镜初片置于盐水中浸泡,即可得到具有可变结构色的隐形眼镜。
在本发明的技术方案中,通过分步聚合固化制备多层凝胶,控制引发剂的浓度、聚合反应条件如时间等以控制聚合物的分子量、交联度或者对固化后的单层凝胶进行表面处理,使隐形眼镜镜片凝胶材料上下层具有不同的交联度,从而在隐形眼镜镜片内产生层间模量差。其中,分步聚合固化时,高模量层的凝胶分布于低模量层凝胶的一侧或两侧,由于尺寸与力学性能差异,最终在具有高模量层凝胶的外表面界面处产生褶皱微结构,褶皱微结构在隐形眼镜中形成结构色。
优选地,所述隐形眼镜前驱体溶液I选自选自(a)包含聚合物的溶液;或,(b)包含聚合物单体、引发剂和交联剂的聚合溶液;
优选地,所述聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、聚乙氧基乙基甲基丙烯酸酯、聚羟丙基甲基纤维素、聚羟甲基纤维素、聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、聚二甲基丙烯酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸异冰片酯、聚醋酸丁酸纤维素、聚硅氧烷甲基丙烯酸酯、聚氟硅甲基丙烯酸酯、聚全氟醚、聚N-乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、硅胶、聚二甲基硅氧烷、聚对二甲苯、聚乳酸、聚乙二醇、聚环氧丙烷、聚己内酯-聚丙烯酸、聚丙交酯、聚(丙交酯-乙交酯)、聚丙烯酰胺、聚N-异丙基丙烯酰胺、胶原、明胶、瓜胶、聚磷腈、海藻酸钠、壳聚糖、透明质酸、海藻酸、纤维素、琼脂糖、聚葡萄糖、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯磺酸、聚乙烯磷酸、胆碱、聚氧乙烯、聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、聚乙烯吡啶、聚磷酸盐、聚硅酸盐、聚氨基酸和纤维蛋白中的任一种或任意几种的共聚物;
其中,聚氨基酸可列举出聚L-赖氨酸、聚L-谷氨酸等;
优选地,所述引发剂选自无机过氧化物类引发剂、偶氮类引发剂、过氧化物类引发剂和光引发剂中的任意一种;
优选地,所述交联剂选自甲叉双丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯及其衍生物中的至少一种。
优选地,所述隐形眼镜前驱体溶液II选自(a)包含聚合物的溶液;或,(b)包含聚合物单体、引发剂和交联剂的聚合溶液;
优选地,所述聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、聚乙氧基乙基甲基丙烯酸酯、聚羟丙基甲基纤维素、聚羟甲基纤维素、聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、聚二甲基丙烯酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸异冰片酯、聚醋酸丁酸纤维素、聚硅氧烷甲基丙烯酸酯、聚氟硅甲基丙烯酸酯、聚全氟醚、聚N-乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、硅胶、聚二甲基硅氧烷、聚对二甲苯、聚乳酸、聚乙二醇、聚环氧丙烷、聚己内酯-聚丙烯酸、聚丙交酯、聚(丙交酯-乙交酯)、聚丙烯酰胺、聚N-异丙基丙烯酰胺、胶原、明胶、瓜胶、聚磷腈、海藻酸钠、壳聚糖、透明质酸、海藻酸、纤维素、琼脂糖、聚葡萄糖、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯磺酸、聚乙烯磷酸、胆碱、聚氧乙烯、聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、聚乙烯吡啶、聚磷酸盐、聚硅酸盐、聚氨基酸和纤维蛋白中的任一种或任意几种的共聚物;
其中,聚氨基酸可列举出聚L-赖氨酸、聚L-谷氨酸等;
优选地,所述引发剂选自无机过氧化物类引发剂、偶氮类引发剂、过氧化物类引发剂和光引发剂中的任意一种;
优选地,所述交联剂选自甲叉双丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯及其衍生物中的至少一种。
在某些具体的实施例中,所述无机过氧化物类引发剂包括但不限于过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾;所述偶氮类引发剂包括但不限于偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈;所述过氧化物类引发剂包括但不限于过氧化苯甲酰、过氧化环己酮;所述光引发剂包括但不限于二乙氧基苯乙酮、2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦。
优选地,步骤(3)中,所述盐水选自质量分数为0.89%的氯化钠水溶液、质量分数为0.1%的磷酸二氢钠水溶液和质量分数为0.6%的磷酸氢二钠水溶液中的任一种。
具体地,步骤(3)中,所述隐形眼镜初片置于pH的范围为5.0-9.0的盐水中浸泡2-24小时。
优选地,所述表面处理选自等离子体处理、紫外光处理、热处理、拉伸形变中的一种或几种。
在某些具体的实施例中,所述紫外光处理需要在隐形眼镜初片表面涂覆低聚物或单体以及光引发剂,引发接枝、交联或聚合实现固化,提高模量。
在本发明的技术方案中,所述隐形眼镜模具的材质为玻璃、石英、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚碳酸酯。
本发明提供的具有可变结构色的隐形眼镜的制备方法,通过表面处理或分步聚合固化的设计,在镜片中产生模量差,引入周期性褶皱,产生结构色,且该结构色随着环境的变化而改变,利用该方法能够低成本、高产量制备得到安全性好、透光率高、结构色鲜明且可变化的隐形眼镜。
与现有技术相比,具有如下有益效果或优点:
1.相对于现有技术,本发明方法均采用制备隐形眼镜的原料,无需引入额外的色素或原料,保证安全性的同时使其具有高透明度,不仅形成结构色还保证了透光率,在光线不足的情境下依然能正常使用。
2.本发明通过分步聚合固化或者表面处理的方法形成褶皱微结构,比现有的自组装方法、薄膜加工方法安全性更好,可控性更强,成品率高,而且该方法得到的结构缺陷少,结构更稳定。
3.本发明方法的到的褶皱层是单层的,相较于胶体多层自组装方法更易控制,且工艺简单,不需要额外化学溶剂,更安全,适合佩戴。
附图说明
图1为实施例1中的具有可变结构色的隐形眼镜的变色示意图。
图2为实施例1中的具有可变结构色的隐形眼镜的结构示意图。
图3为实施例3中的隐形眼镜的褶皱微结构图。
具体实施方式
下述实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。因此,以下提供的本发明实施例中的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例中,具有可变结构色的隐形眼镜由以下步骤制备得到:
(1)取一聚碳酸酯材质隐形眼镜模具,该模具包括能够分离的上模具和下模具,其中,上模具具有一凸球面,下模具具有一凹球面。在模具中加入隐形眼镜预聚体溶液:甲基丙烯酸羟乙酯与甲叉双丙烯酰胺(质量比50:1),以2,2-二乙氧基苯乙酮(质量分数为甲基丙烯酸羟乙酯的0.5%)为引发剂,通过254nm紫外光固化30min得到隐形眼镜初片;
(2)在隐形眼镜模具中加入重均分子量为100000的聚甲基丙烯酸甲酯溶液,将(1)所得隐形眼镜初片放入隐形眼镜模具中,使聚甲基丙烯酸甲酯溶液在隐形眼镜初片的凸球面侧进行365nm紫外光固化30min。聚甲基丙烯酸甲酯层与聚甲基丙烯酸羟乙酯层的模量比为50:1,获得具有褶皱微结构的隐形眼镜初片。
(3)将具有褶皱微结构的隐形眼镜初片置于pH为7.3,质量分数为0.89%的氯化钠水溶液中浸泡至膨胀率稳定不变,得到具有可变结构色的隐形眼镜。
本实施例中的隐形眼镜包括两层凝胶结构,其中高模量层即聚甲基丙烯酸甲酯层厚度为10nm,低模量层即甲基丙烯酸羟乙酯层厚度为20μm,褶皱微结构分布于高模量层的外表面,形成周期排布的均匀片层,该片层的厚度为30μm,褶皱微结构周期即相邻两个凸起/或凹陷中心的距离为700nm。
本实施例中的隐形眼镜,结构如图2所示:其中1层为高模量层,2层为低模量层,褶皱微结构分布于高模量层1的上表面(图中未画出),即外表面。
本实施例中的隐形眼镜其变色过程见图1,图1中:上方的隐形眼镜,结构色分布于虹膜区I,下方的隐形眼镜,结构色分布于瞳孔区II。其结构色在环境温度为25摄氏度以上为绿色,4-25摄氏度随着温度降低逐渐由绿色过渡为蓝色,4摄氏度以下为蓝色。
在制备过程中可以通过选用不同的模具,使得步骤(2)中,聚甲基丙烯酸甲酯固化在隐形眼镜初片的I区和/或II区的凸面和/或凹面,使褶皱微结构分布于瞳孔区和/或虹膜区。
实施例2
本实施例中,具有可变结构色的隐形眼镜由以下步骤制备得到:
(1)取一聚丙烯材质隐形眼镜模具,该模具包括能够分离的上模具和下模具,其中,上模具具有一凸球面,下模具具有一凹球面,在模具中加入隐形眼镜预聚体溶液:甲基丙烯酸甲酯,以2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(质量分数为甲基丙烯酸甲酯的0.2%)为引发剂,通过365nm紫外光固化30min得到隐形眼镜初片,厚度为20μm;
(2)将隐形眼镜初片放入等离子体清洗机中,在凸球面侧进行电压为700V,等离子体处理15min,增大其表面的模量值,厚度为1nm,高模量层与低模量层的杨氏模量比值为100:1。
(3)将具有褶皱微结构的隐形眼镜初片置于pH为7.3,质量分数为0.89%的氯化钠水溶液中浸泡至膨胀率稳定不变,制得具有可变结构色的隐形眼镜。
本实施例所得具有结构色的隐形眼镜外凸层为高模量层,厚度为1nm,内凹层为低模量层,厚度为20μm,褶皱微结构分布于高模量层的外表面,形成周期排布的均匀片层,该片层的厚度为2μm,褶皱周期为900nm,所述褶皱微结构的结构色作为色彩元素分布在隐形眼镜中。
实施例3
本实施例中,具有可变结构色的隐形眼镜由以下步骤制备:
(1)取一聚甲基丙烯酸甲酯材质隐形眼镜模具,该模具包括能够分离的上模具和下模具,其中,上模具具有一凸球面,下模具具有一凹球面,制备隐形眼镜预聚体溶液:聚二甲基硅氧烷及其固化剂Sylgard184B按照质量比10:1比例混合,取上述混合液与正己烷按体积比1:1混合。取150微升隐形眼镜预聚体溶液加入到模具中,通过50℃热固化120min得到隐形眼镜初片;
(2)将隐形眼镜初片放入等离子体清洗机中,在凸球面侧进行等离子体处理,在凸球面侧进行电压为900V,等离子体处理5min,使表面的模量值增加,形成具有褶皱微结构的隐形眼镜初片,高模量层与低模量层的杨氏模量比值为1000:1。
(3)将所得含有褶皱微结构的隐形眼镜初片置于pH为7.3,质量分数为0.89%的氯化钠水溶液中浸泡至膨胀率稳定不变,制得具有可变结构色的隐形眼镜。
本实施例中,高模量层厚度为50nm,低模量层厚度为50μm,褶皱微结构分布于高模量层的外表面,该片层的厚度为1μm,褶皱周期为1100nm,所述褶皱微结构作为色彩元素分布在隐形眼镜中。
本实施例中制备的隐形眼镜的褶皱微结构的电镜图见图3,从图中可以得知薄膜表面形成有序规则褶皱,其周期与可见光波长匹配,形成结构色。
实施例4
本实施例中,具有可变结构色的隐形眼镜由以下步骤制备:
(1)取一聚苯乙烯材质隐形眼镜模具,该模具包括能够分离的上模具和下模具,其中,上模具具有一凸球面,下模具具有一凹球面,在模具中加入隐形眼镜预聚体溶液:聚乙烯醇和聚乙二醇二丙烯酸酯(质量比为40:1),以2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(质量浓度为聚乙烯醇0.2%)为引发剂,通过365nm紫外光固化30min得到隐形眼镜初片;
(2)将隐形眼镜初片的外凸面和内凹面侧进行旋涂,将重均分子量为50000的聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶(PS-b-P4VP)溶液旋涂在隐形眼镜初片上,以2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(质量浓度为聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶的0.2%)为引发剂,进行254nm紫外固化,增大表面的杨氏模量,形成具有褶皱微结构的隐形眼镜初片,高模量层与低模量层的杨氏模量比值为20:1。
(3)将所得含有褶皱微结构的隐形眼镜初片置于pH为7.3,质量分数为0.89%的氯化钠水溶液中浸泡至膨胀率稳定不变,制得具有可变结构色的隐形眼镜,结构色在环境盐溶液浓度1.0%以上为蓝色,0.7%以下结构色为蓝色。
本实施例中隐形眼镜包括两层凝胶结构,低模量层为聚乙烯醇-聚乙二醇二丙烯酸酯共聚物层,厚度为200μm,高模量层为聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶,厚度为20μm。
褶皱微结构分布于高模量层的外表面,形成周期排布的均匀片层,该片层的厚度为50μm,褶皱周期为100μm,所述褶皱微结构作为色彩元素分布在隐形眼镜中。
实施例5
本实施例中,具有可变结构色的隐形眼镜由以下步骤制备:
(1)取一聚苯乙烯材质隐形眼镜模具,该模具包括能够分离的上模具和下模具,其中,上模具具有一凸球面,下模具具有一凹球面,在模具中加入隐形眼镜预聚体溶液:聚乙烯醇和聚乙二醇二丙烯酸酯(质量比为40:1),以2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(质量浓度为聚乙烯醇的0.2%)为引发剂,通过波长固化30min得到隐形眼镜初片;
(2)将所得隐形眼镜初片固定,在外凸面和内凹面侧将分子量为100000聚碳酸酯预聚体在隐形眼镜初片上进行流延成膜,获得具有褶皱微结构的隐形眼镜初片,高模量层与低模量层的杨氏模量比值为10000。
(3)将所得光子晶体结构色隐形眼镜进行二次沉积,步骤与(2)同,获得多层聚合物片层,褶皱微结构的结构色更明显。当环境的温度升高至32℃、pH升高至7.8以上,褶皱结构色会从绿色变为红色。
(4)将所得含有褶皱微结构的隐形眼镜初片置于pH为7.3,质量分数为0.89%的氯化钠水溶液中浸泡至膨胀率稳定不变,制得具有隐形眼镜初片。
本实施例所得隐形眼镜具有双层凝胶,聚乙烯醇和聚乙二醇二丙烯酸酯为低模量层,厚度为500μm,聚碳酸酯为高模量层,厚度为10μm。褶皱微结构分布于高模量层的外表面,形成周期排布的均匀片层,厚度为50μm,褶皱周期为400nm,所述褶皱微结构作为色彩元素分布在隐形眼镜中。
实施例6
本实施例中的隐形眼镜制备方法同实施例1,采用不同厚度的隐形眼镜模具,高模量层厚度为1nm,低模量层厚度为10nm,模量比为2,褶皱微结构形成的片层厚度为10nm,周期为10nm。
实施例7
本实施例中的隐形眼镜制备方法同实施例4,采用不同厚度的隐形眼镜模具,高模量层厚度为50μm,低模量层厚度为1000μ,模量比为10000,褶皱微结构形成的片层厚度为100μm,周期为100μm。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.具有可变结构色的隐形眼镜,其特征在于,所述隐形眼镜的虹膜区和/或瞳孔区具有褶皱微结构,所述褶皱微结构为周期性排布的微纳米级凸起结构和凹陷结构,所述凸起结构或凹陷结构的高度为1nm-100μm,所述凸起结构或凹陷结构的周期为1nm-100μm;所述褶皱微结构在所述隐形眼镜中形成结构色。
2.根据权利要求1所述的具有可变结构色的隐形眼镜,其特征在于,所述隐形眼镜包括低模量层、高模量层和褶皱微结构,所述高模量层分布于所述低模量层的一侧或两侧,所述褶皱微结构分布于所述高模量层的外表面。
3.根据权利要求2所述的具有可变结构色的隐形眼镜,其特征在于,所述高模量层厚度为1nm-50μm;所述低模量层厚度为10nm-1000μm。
4.根据权利要求2所述的具有可变结构色的隐形眼镜,其特征在于,所述高模量层与所述低模量层的模量比为2-10000。
5.权利要求1-4任一所述的具有可变结构色的隐形眼镜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将隐形眼镜前驱体溶液I加入到隐形眼镜模具中,聚合固化得到隐形眼镜初片;
(2)将隐形眼镜前驱体溶液II和步骤(1)中得到的隐形眼镜初片置于隐形眼镜模具中进行二次聚合后,使隐形眼镜前驱体溶液II在隐形眼镜初片表面聚合固化得到具有周期性褶皱微结构的隐形眼镜初片;
(3)将步骤(2)得到的具有周期性褶皱微结构的隐形眼镜初片置于盐水中浸泡,即可得到具有可变结构色的隐形眼镜。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述隐形眼镜前驱体溶液I选自(a)包含聚合物的溶液;或,(b)包含聚合物单体、引发剂和交联剂的聚合溶液;
优选地,所述聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、聚乙氧基乙基甲基丙烯酸酯、聚羟丙基甲基纤维素、聚羟甲基纤维素、聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、聚二甲基丙烯酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸异冰片酯、聚醋酸丁酸纤维素、聚硅氧烷甲基丙烯酸酯、聚氟硅甲基丙烯酸酯、聚全氟醚、聚N-乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、硅胶、聚二甲基硅氧烷、聚对二甲苯、聚乳酸、聚乙二醇、聚环氧丙烷、聚己内酯-聚丙烯酸、聚丙交酯、聚(丙交酯-乙交酯)、聚丙烯酰胺、聚N-异丙基丙烯酰胺、胶原、明胶、瓜胶、聚磷腈、海藻酸钠、壳聚糖、透明质酸、海藻酸、纤维素、琼脂糖、聚葡萄糖、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯磺酸、聚乙烯磷酸、胆碱、聚氧乙烯、聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、聚乙烯吡啶、聚磷酸盐、聚硅酸盐、聚氨基酸和纤维蛋白中的任一种或任意几种的共聚物;
优选地,所述引发剂选自无机过氧化物类引发剂、偶氮类引发剂、过氧化物类引发剂和光引发剂中的任意一种;
优选地,所述交联剂选自甲叉双丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯及其衍生物中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述隐形眼镜前驱体溶液II选自(a)包含聚合物的溶液;或,(b)包含聚合物单体、引发剂和交联剂的聚合溶液;
优选地,所述聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、聚乙氧基乙基甲基丙烯酸酯、聚羟丙基甲基纤维素、聚羟甲基纤维素、聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、聚二甲基丙烯酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸异冰片酯、聚醋酸丁酸纤维素、聚硅氧烷甲基丙烯酸酯、聚氟硅甲基丙烯酸酯、聚全氟醚、聚N-乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、硅胶、聚二甲基硅氧烷、聚对二甲苯、聚乳酸、聚乙二醇、聚环氧丙烷、聚己内酯-聚丙烯酸、聚丙交酯、聚(丙交酯-乙交酯)、聚丙烯酰胺、聚N-异丙基丙烯酰胺、胶原、明胶、瓜胶、聚磷腈、海藻酸钠、壳聚糖、透明质酸、海藻酸、纤维素、琼脂糖、聚葡萄糖、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯磺酸、聚乙烯磷酸、胆碱、聚氧乙烯、聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、聚乙烯吡啶、聚磷酸盐、聚硅酸盐、聚氨基酸和纤维蛋白中的任一种或任意几种的共聚物;
优选地,所述引发剂选自无机过氧化物类引发剂、偶氮类引发剂、过氧化物类引发剂和光引发剂中的任意一种;
优选地,所述交联剂选自甲叉双丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯及其衍生物中的至少一种。
8.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述盐水选自质量分数为0.1%-10.0%的氯化钠水溶液、质量分数为0.1%-10.0%的磷酸二氢钠水溶液和质量分数为0.1%-10.0%的磷酸氢二钠水溶液中的任意一种。
9.根据权利要求1-4任一所述的具有可变结构色的隐形眼镜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将隐形眼镜前驱体溶液I加入到隐形眼镜模具中,聚合固化得到隐形眼镜初片;
(2)对步骤(1)中得到的隐形眼镜初片进行表面处理,得到具有周期性褶皱微结构的隐形眼镜初片;
(3)将步骤(2)中得到的具有周期性褶皱微结构的隐形眼镜初片置于盐水中浸泡,即可得到具有可变结构色的隐形眼镜。
10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述隐形眼镜前驱体溶液I选自(a)包含聚合物的溶液;或,(b)包含聚合物单体、引发剂和交联剂的聚合溶液;
优选地,所述聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、聚乙氧基乙基甲基丙烯酸酯、聚羟丙基甲基纤维素、聚羟甲基纤维素、聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、聚二甲基丙烯酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸异冰片酯、聚醋酸丁酸纤维素、聚硅氧烷甲基丙烯酸酯、聚氟硅甲基丙烯酸酯、聚全氟醚、聚N-乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、硅胶、聚二甲基硅氧烷、聚对二甲苯、聚乳酸、聚乙二醇、聚环氧丙烷、聚己内酯-聚丙烯酸、聚丙交酯、聚(丙交酯-乙交酯)、聚丙烯酰胺、聚N-异丙基丙烯酰胺、胶原、明胶、瓜胶、聚磷腈、海藻酸钠、壳聚糖、透明质酸、海藻酸、纤维素、琼脂糖、聚葡萄糖、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯磺酸、聚乙烯磷酸、胆碱、聚氧乙烯、聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、聚乙烯吡啶、聚磷酸盐、聚硅酸盐、聚氨基酸和纤维蛋白中的任一种或任意几种的共聚物;
优选地,所述引发剂选自无机过氧化物类引发剂、偶氮类引发剂、过氧化物类引发剂和光引发剂中的任意一种;
优选地,所述交联剂选自甲叉双丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯及其衍生物中的至少一种。
11.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述表面处理选自等离子体处理、紫外光处理、热处理、拉伸形变中的一种或几种。
12.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述盐水选自质量分数为0.1%-10.0%的氯化钠水溶液、质量分数为0.1%-10.0%的磷酸二氢钠水溶液和质量分数为0.1%-10.0%的磷酸氢二钠水溶液中的任意一种。
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