全球热点!打破垄断 | 益丰新材领跑国内高折镜片单体材料赛道
对于近视患者而言,眼镜是视力健康的保障。镜片作为眼镜功能机制的核心,其结构主要包括基片和膜层两部分,其中膜层用于强化镜片的特定功能,而基片则作为镜片的材质载体,承载着镜片的光学性能(折射率、阿贝数、透光度等),是决定镜片品质的关键要素。然而,在高端镜片原料市场,日本三井化学株式会社及旗下韩国KOC几乎垄断了高折树脂镜片原材料市场,国内镜片厂家尚面临着外企“卡脖子”的问题。
(相关资料图)
经过多年持续的研究与开发,益丰新材料股份有限公司逐步掌握了聚硫醇光学材料的核心技术,从2018年开始生产高折树脂镜片的关键单体——聚硫醇,打破了日韩对高折镜片原料市场的长期垄断,对提升我国高端镜片材料自主保障能力、掌握高折镜片原料市场的话语权具有重要意义。目前,益丰新材已向多家行业知名镜片生产商供货。
树脂镜片材料的演变
眼镜镜片材料经历了由光学玻璃、CR-39、PC/亚克力、聚氨酯树脂等几代材料的演变,20世纪60至80年代,树脂镜片快速超过玻璃成为眼镜镜片的主要材料。由于镜片折射率增加,会加重其色散现象,降低镜片阿贝数,因此从树脂镜片的发展历程来看,其材质主要沿着提高折射率、兼顾阿贝数的路径进行改进。
树脂镜片材料的演变历史
第一代:CR-39(低折镜片)
烯丙基二甘醇二碳酸酯,也就是人们现在常见的CR-39材料,最初由美国PPG公司于上世纪40年代开发,并逐渐应用于眼镜镜片材料,改善了玻璃材料易碎的缺点。CR-39镜片的阿贝数较高,光学性能优异,折射率为1.49,目前已经成为低折镜片中使用最广泛的材料。通常在相同度数下,镜片的折射率越低,镜片越厚重,折射率仅有1.49的CR-39镜片势必会给消费者带来配戴厚重的问题,因此寻求更高折射率的镜片材料成为了此后研究的重点。
第二代:亚克力、PC(中高折镜片)
20世纪70至80年代,亚克力和PC逐渐用于眼镜镜片材料,折射率在1.56~1.60之间,第二代树脂镜片材料由此开启,并成为目前中折射率镜片的代表性材料。PC材料的比重低且抗冲击性能强,但阿贝数较低,仅为29左右。亚克力(PMMA,聚甲基丙烯酸甲酯)用作眼镜镜片材料,成本低廉、方便加工,但是其阿贝数较低,并且抗冲击性能较差。
第三代:聚氨酯材料(高折镜片)
1987年,三井化学首次将聚氨酯材料应用于眼镜镜片,并命名为“MR“镜片材料,开启了高折射率镜片的时代,即第三代树脂镜片材料。目前,三井化学已经推出了MR-8、MR-7/10、MR-174等聚硫氨酯镜片材料,折射率选择范围可从1.60到1.74,满足了消费者的不同配戴需求。与传统树脂镜片材料相比,该类镜片材料具有折射率高、色散低、质量轻、耐磨和抗冲击的优点,同时,在保持高透光率的情况下,材料的雾度指标、紫外线阻隔能力等性能也得到了提升,目前已成为行业高折眼镜镜片的首选材料。各镜片材料的相关性能指标比较如下:
不同类型光学材料性能对比
聚硫氨酯镜片的生产工艺
聚硫氨酯镜片对单体材料的纯度、色度、折射率等指标的要求极高,国内高折射镜片材料生产所需单体基本依赖进口。目前,该镜片材料生产采用一次性热固化成型工艺,可分为预聚物生产、聚合固化两个工艺步骤。在预聚物生产阶段,基础化学原料按照一定的配方比例混合,辅以催化剂、特定的温度、环境,经一定时间的聚合反应后生成较大分子的预聚物。在镜片固化阶段,预聚物被注入镜片模具,在特定的温度、环境下,经一定时间的聚合固化,形成固态的镜片基片。
就聚硫氨酯镜片工艺流程而言,聚硫醇和异氰酸酯是其基片生产的核心原料。具体工艺流程如下:①单体的配制:A组分异氰酸酯与B组分聚硫醇混合;②料液的浇注与固化:采用程序升温烘箱第一次升温固化;③开模、磨边、清洗;④二次固化:在二次固化炉中消除镜片内应力;⑤加硬、镀膜:目的为提高表面耐磨性及透光率。
镜片生产工艺流程
聚硫氨酯镜片主要利用了硫原子既具有较高摩尔折射度,又具有较低分子色散的性质,通过聚硫醇将硫原子导入树脂镜片,在满足阿贝数>30的前提下,大幅提高镜片折射率。目前,聚硫醇的主要供应厂家为三井化学株式会社及旗下韩国KOC、益丰新材料股份有限公司,两家公司均掌握着核心技术,产品的品质控制、应用技术均达到世界优秀水平。异氰酸酯的主要供应商有万华化学、日本三井、德国科思创等企业,相比于聚硫醇,镜片生产厂家对异氰酸酯具有较多的选择性。
聚硫醇国产替代的进程
作为决定镜片折射率的关键材料,聚硫醇长期被国外头部企业所垄断,国外企业几乎完全掌握了高折镜片材料市场的定价权。聚硫醇的国产化替代进程,在提升了我国新材料自主供给和保障能力的同时,对树脂镜片行业的发展具有重要意义。
益丰新材作为一家聚焦于光学新材料产品研发、生产和销售的企业,现已开发出聚硫醇504、405两款1.60/1.67高折射率眼镜镜片单体材料,打破了国外对聚硫醇光学镜片材料的长期垄断,益丰新材的聚硫醇材料已连续3年入选《山东省重点新材料首批次应用示范指导目录》。
此外,益丰新材还具备聚硫醚光学树脂材料相应的生产技术,该材料是生产1.71、1.74折射率树脂镜片的关键单体,预计未来两年内益丰新材将进行装置投产,并实现工业化生产,以满足市场对超高折树脂镜片单体材料的需求。
镜片边缘厚度较低折射率普通镜片薄 1/3
抗冲击强度是普通镜片 6 倍
未来,随着近视患者呈现高度数化趋势和居民消费水平提升,“更轻、更薄、更清晰”的高折树脂镜片将成为普通消费者的必然需求,而益丰新材作为国内唯一能够生产高折镜片关键单体的企业,也在用技术力量去突破新一代视光材料,全方位保护人们的视力健康。
关于益丰新材
益丰新材料股份有限公司成立于2011年,是一家聚焦光学材料产业链发展的专精特新“小巨人”企业。多年来,益丰始终坚持以科技驱动产业发展,为透视健康生态器具(器械)产业提供以含硫为核心的光学材料,实现了高附加值产品线布局,终端涵盖视光、电子、生物医药、新能源等国家重点支持领域,产品远销美国、意大利、荷兰、日本、韩国、中亚、东南亚等20多个国家和地区。
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