CN105658693B - 光学材料用聚合性组合物和光学材料 - Google Patents
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Abstract
本发明的光学材料用聚合性组合物包含:多异氰酸酯(a),所述多异氰酸酯(a)由来源于植物的原料得到,且包含脂肪族多异氰酸酯的改性物;和多元醇(d),所述多元醇(d)是来源于植物的化合物。
Description
技术领域
本发明涉及对环境友好的光学材料用聚合性组合物、和使用该光学材料用聚合性组合物得到的与地球环境协调的光学材料、塑料透镜。
背景技术
被用作光学材料的原材料长久以来以玻璃为主,但近年来,开发了多种光学材料用的塑料,代替玻璃而得到广泛利用。即使是就作为眼镜等的透镜材料而言,丙烯酸树脂、脂肪族碳酸酯树脂、聚碳酸酯、聚硫氨酯等塑料材料由于具有优异的光学特性,轻质且不破裂,成型性也优异,所以也在逐渐被主要使用。
虽然出于改善性能的目的而逐渐使用了塑料材料,但另一方面,也在日益担忧使用化石资源的塑料材料导致资源枯竭、二氧化碳排放这样的对地球环境的影响,在材料开发方面,也已逐渐在研究对来源于植物的原料之类的生物质资源的有效利用。
作为使用来源于植物的原料而得到的塑料透镜材料,提出了以包含由异山梨醇(isosorbide)衍生的结构单元的聚碳酸酯树脂为主成分,通过注射成型而得到的眼镜透镜(专利文献1)。
另外,提出了含有包含脂肪族多异氰酸酯的改性物的多异氰酸酯成分、和多元醇成分的光学用聚氨酯树脂组合物(专利文献2)。然而,该组合物不是使用来源于植物的原料得到的组合物,并且在光学物性方面也存在改善的余地。
此外,专利文献3中虽然提出了使用来源于植物的原料的生物聚氨酯树脂,但对于并不是出于作为光学材料用途的目的而得到的树脂,没有记载其光学特性等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-190919号公报
专利文献2:日本特开2011-12141号公报
专利文献3:日本特开2011-225863号公报
发明内容
发明所要解决的课题
从非化石资源的有效利用的观点考虑,优选的是,使用来源于植物的原料,使用具有高生物质度(biomass degree)的材料。
然而,提高生物质度时,有时透明性、耐热性等物性降低。因此进行了深入研究,结果发现,采用规定的组成时,即使提高生物质度,也能改善上述物性。
即,本发明所要解决的课题在于提供一种光学材料用聚氨酯成型体,所述光学材料用聚氨酯成型体在使用由来源于植物的原料得到的化合物来提高生物质度的同时,也满足透明性、耐热性等性能,由此,提供与地球环境协调的塑料透镜。
用于解决课题的手段
本申请的发明人进行了深入研究,结果发现,通过规定的组合物(其中使用了由来源于植物的原料得到的化合物),可得到物性得以改善的光学材料用聚氨酯成型体,使用该成型体可提供与地球环境协调的塑料透镜,从而完成了本发明。
即,本发明可如下所示。
[1]一种光学材料用聚合性组合物,其包含:
多异氰酸酯(a),所述多异氰酸酯(a)由来源于植物的原料得到,且包含脂肪族多异氰酸酯的改性物;和
多元醇(d),所述多元醇(d)是来源于植物的化合物。
[2]如[1]所述的光学材料用聚合性组合物,其中,还包含多元醇(c),所述多元醇(c)由来源于植物的原料得到,且羟值为300~650mgKOH/g,平均官能团数为2以上且小于7。
[3]如[1]所述的光学材料用聚合性组合物,其中,还包含(聚)甘油脂肪酸酯类(e),所述(聚)甘油脂肪酸酯类(e)由通式(1)表示。
(通式(1)中,R表示碳原子数5~19的烷基或链烯基,烷基或链烯基可具有直链或支链。X表示氢原子或以RCO(R表示上述的含义)表示的基团,多个X可以相同也可以不同。n为0~3的整数。)
[4]如[1]~[3]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物,其中,上述改性物为脂肪族多异氰酸酯的异氰脲酸酯体,多异氰酸酯(a)中包含15重量%以上的异氰脲酸酯1核体。
[5]如[2]所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(d)的羟基相对于多元醇(c)和多元醇(d)的总羟基的摩尔比((d)/(c)+(d))为0.8以上。
[6]如[2]所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(d)的羟基相对于多元醇(c)和多元醇(d)的总羟基的摩尔比((d)/(c)+(d))为0.5~0.9。
[7]如[3]所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(d)的羟基相对于上述(聚)甘油脂肪酸酯类(e)和多元醇(d)的总羟基的摩尔比((d)/(e)+(d))为0.5~0.9。
[8]如[6]所述的光学材料用聚合性组合物,其中,还包含脂环族多异氰酸酯(b)。
[9]如[8]所述的光学材料用聚合性组合物,其中,脂环族多异氰酸酯(b)的异氰酸酯基相对于多异氰酸酯(a)和脂环族多异氰酸酯(b)的总异氰酸酯基的摩尔比((b)/(a)+(b))为0.2~0.6。
[10]如[5]所述的光学材料用聚合性组合物,其中,仅包含上述多异氰酸酯(a)作为异氰酸酯化合物。
[11]如[7]所述的光学材料用聚合性组合物,其中,还包含:多元醇(c),所述多元醇(c)由来源于植物的原料得到,且羟值为300~650mgKOH/g,平均官能团数为2以上且小于7;和/或脂环族多异氰酸酯(b)。
[12]如[4]所述的光学材料用聚合性组合物,其中,脂环族多异氰酸酯(b)的异氰酸酯基相对于多异氰酸酯(a)和脂环族多异氰酸酯(b)的总异氰酸酯基的摩尔比((b)/(a)+(b))为0.2~0.85。
[13]如[2]或[11]所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(c)是将作为来源于植物的原料的选自甘油、山梨糖醇、异山梨醇、蔗糖、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,3-丙二醇中的至少一种作为原料而得到的。
[14]如[13]所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(c)是以作为来源于植物的原料的异山梨醇为原料而得到的。
[15]如[13]所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(c)为选自聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚丙烯酸多元醇(polyacrylpolyol)中的至少一种。
[16]如[1]~[15]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(d)为选自甘油、山梨糖醇、异山梨醇、蔗糖、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇中的至少一种。
[17]如[1]~[15]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(d)由选自甘油、山梨糖醇、异山梨醇、蔗糖、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇中的两种组成。
[18]如[1]~[17]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物,其中,包含非金属催化剂。
[19]一种聚氨酯成型体,其是将[5]所述的光学材料用聚合性组合物聚合固化而得到的。
[20][19]的聚氨酯成型体,其中,生物质度为70%以上。
[21]一种聚氨酯成型体,其是将[6]所述的光学材料用聚合性组合物聚合固化而得到的。
[22][21]的聚氨酯成型体,其中,生物质度为50%以上且低于70%。
[23]一种聚氨酯成型体,其是将[7]所述的光学材料用聚合性组合物聚合固化而得到的。
[24]如[23]所述的聚氨酯成型体,其中,生物质度为20%以上75%以下。
[25]如[19]~[24]中任一项所述的聚氨酯成型体,其中,Tg为60℃以上。
[26]一种光学材料,其是由[19]~[25]中任一项所述的聚氨酯成型体形成的。
[27]一种塑料眼镜透镜,其是由[26]所述的光学材料形成的。
[28]一种塑料偏光透镜,其中,在偏光膜的至少一面上层叠有将[1]~[18]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物聚合固化而得到的层。
[29]塑料眼镜透镜的制造方法,其包括以下工序:
在透镜浇铸成型用铸模内注入[1]~[18]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物的工序,和
将上述光学材料用聚合性组合物聚合固化的工序。
[30]塑料偏光透镜的制造方法,其包括以下工序:
在透镜浇铸成型用铸模内,以偏光膜的至少一面与模具分离隔开的状态将该偏光膜固定的工序,
向上述偏光膜与上述模具之间的空隙中,注入[1]~[18]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物的工序,和
将上述光学材料用聚合性组合物聚合固化,在上述偏光膜的至少一面上层叠由聚氨酯树脂形成的层的工序。
需要说明的是,本说明书中,例如,“300~650mgKOH/g”这种表述表示“300mgKOH/g以上、650mgKOH/g以下”,对于其他数值范围而言也同样。
发明的效果
通过本发明的光学材料用聚合性组合物,在使用来源于植物的原料、助益于对地球环境的保护的同时,还可提供透明性、耐热性等实用性优异的光学材料用聚氨酯成型体,进而可提供与地球环境协调的塑料透镜。
具体实施方式
本发明的光学材料用聚合性组合物包含:
多异氰酸酯(a),所述多异氰酸酯(a)由来源于植物的原料得到,且包含脂肪族多异氰酸酯的改性物;和
多元醇(d),所述多元醇(d)是来源于植物的化合物。
以下,通过第1实施方式、第2实施方式、第3实施方式来说明本发明的光学材料用聚合性组合物。需要说明的是,针对相同的构成成分,适当省略说明。
第1实施方式的光学材料用聚合性组合物包含:
多异氰酸酯(a),所述多异氰酸酯(a)由来源于植物的原料得到,且包含脂肪族多异氰酸酯的改性物;和
多元醇(d),所述多元醇(d)是来源于植物的化合物。
第2实施方式的光学材料用聚合性组合物包含:
多异氰酸酯(a),所述多异氰酸酯(a)由来源于植物的原料得到,且包含脂肪族多异氰酸酯的改性物;
多元醇(c),所述多元醇(c)由来源于植物的原料得到,且羟值为300~650mgKOH/g,平均官能团数为2以上且小于7;和
多元醇(d),所述多元醇(d)是来源于植物的化合物。
第3实施方式的光学材料用聚合性组合物包含:
多异氰酸酯(a),所述多异氰酸酯(a)由来源于植物的原料得到,且包含脂肪族多异氰酸酯的改性物;
(聚)甘油脂肪酸酯类(e),所述(聚)甘油脂肪酸酯类(e)由通式(1)表示;
(通式(1)中,R表示碳原子数5~19的烷基或链烯基,烷基或链烯基可具有直链或支链。X表示氢原子或以RCO(R表示上述的含义)表示的基团,多个X可以相同也可以不同。n为0~3的整数。)
以及,
多元醇(d),所述多元醇(d)是来源于植物的化合物。
<第1实施方式>
本实施方式的光学材料用聚合性组合物包含:
多异氰酸酯(a),所述多异氰酸酯(a)由来源于植物的原料得到,且包含脂肪族多异氰酸酯的改性物;和
多元醇(d),所述多元醇(d)是来源于植物的化合物。
(多异氰酸酯(a))
多异氰酸酯(a)由来源于植物的原料得到,且包含脂肪族多异氰酸酯的改性物作为必需成分。
来源于植物的脂肪族多异氰酸酯例如可通过以下方式得到:通过进行酰胺化、还原而将来源于植物的二元羧酸转化为末端氨基,进而使其与光气反应,将该氨基转化为异氰酸酯基。
作为来源于植物的脂肪族多异氰酸酯,可举出五亚甲基二异氰酸酯、七亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、赖氨酸三异氰酸酯、二聚酸二异氰酸酯、八亚甲基二异氰酸酯、十亚甲基二异氰酸酯等。
另外,来源于植物的多异氰酸酯也可通过以作为来源于植物的原料的氨基酸为原料,将其氨基转化为异氰酸酯基而得到。
例如,五亚甲基二异氰酸酯可通过以下方式得到:对赖氨酸的羧基进行脱羧,然后,将氨基转化为异氰酸酯基。作为五亚甲基二异氰酸酯,可举出1,5-戊二异氰酸酯。
作为脂肪族多异氰酸酯的改性物,例如,可举出上述脂肪族多异氰酸酯的多聚物、缩二脲改性物、脲基甲酸酯改性物、噁二嗪三酮改性物、多元醇改性物等。
作为脂肪族多异氰酸酯的多聚物,例如,可举出脲二酮(uretdione)、脲酮亚胺(uretimine)、碳二亚胺等二聚物、异氰脲酸酯、亚氨基噁二嗪二酮等三聚物以上。
脂肪族多异氰酸酯的异氰脲酸酯可通过在已知的异氰脲酸酯化催化剂的存在下使脂肪族多异氰酸酯反应而得到。
脂肪族多异氰酸酯的缩二脲改性物可通过以下方式得到:使脂肪族多异氰酸酯、与例如水、叔醇(例如,叔丁醇等)、仲胺(例如,二甲基胺、二乙基胺等)等反应,然后,在已知的缩二脲化催化剂的存在下使其进一步反应。
脂肪族多异氰酸酯的脲基甲酸酯改性物可通过以下方式得到:使脂肪族多异氰酸酯与单醇(一元醇,例如C1~C10醇)反应,然后,在已知的脲基甲酸酯化催化剂的存在下使其进一步反应。
脂肪族多异氰酸酯的噁二嗪三酮改性物可通过脂肪族多异氰酸酯与二氧化碳的反应而得到。
脂肪族多异氰酸酯的亚氨基噁二嗪二酮改性物可通过在已知的亚氨基噁二嗪二酮化催化剂的存在下使脂肪族多异氰酸酯进一步反应而得到。
脂肪族多异氰酸酯的多元醇改性物可通过脂肪族多异氰酸酯与醇的反应而得到。作为用以得到脂肪族多异氰酸酯的改性物的醇,可举出叔醇、单醇和多元醇,可优选举出甘油、三羟甲基丙烷等三元醇,它们更优选为来源于植物的化合物。
上述脂肪族多异氰酸酯的改性物可单独使用或并用2种以上。
脂肪族多异氰酸酯的改性物中,可优选举出脂肪族多异氰酸酯的多聚物,进一步优选为脂肪族多异氰酸酯的异氰脲酸酯体。
多异氰酸酯(a)除了包含上述改性物之外,还包含多异氰酸酯,作为该多异氰酸酯,可举出来源于植物的脂肪族多异氰酸酯,也可以是前述的脂肪族多异氰酸酯。即,多异氰酸酯(a)也可以表现为多异氰酸酯组合物的形式。
具体而言,本实施方式中,多异氰酸酯(a)可以以制备脂肪族多异氰酸酯的改性物时得到的反应液的形式使用。该情况下,多异氰酸酯(a)包含上述改性物和上述脂肪族多异氰酸酯。
需要说明的是,也可向该反应液中另行添加反应中所使用的脂肪族多异氰酸酯。
多异氰酸酯(a)的异氰酸酯基浓度例如为5~30重量%,优选为10~30重量%,进一步优选为20~30重量%。
本实施方式中,对于多异氰酸酯(a)而言,可在该多异氰酸酯(a)中包含10重量%以上、优选为15重量%以上、更优选为30重量%以上、进一步优选为45重量%以上的脂肪族多异氰酸酯的异氰脲酸酯1核体(三聚物)。通过以上述范围包含异氰脲酸酯1核体(三聚物),可提供耐热性更优异的高实用性的聚氨酯成型体。对异氰脲酸酯1核体含量的上限而言,从得到的聚氨酯的耐热性的观点考虑,可为80重量%以下、优选为70重量%以下。
从使得聚氨酯成型体的生物质度为70%以上的观点考虑,优选仅包含上述多异氰酸酯(a)作为异氰酸酯化合物。
(多元醇(d))
本实施方式的光学材料用聚合性组合物包含1种以上的多元醇(d),所述多元醇(d)是来源于植物的化合物。
通常,作为多元醇,是具有2个以上羟基的数均分子量为40以上且小于400的化合物,例如,可举出乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,2-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,6-二甲基-1-辛烯-3,8-二醇、链烷烃(碳原子数7~22)二醇、环己烷二甲醇、氢化双酚A、1,4-二羟基-2-丁烯、双羟基乙氧基苯、苯二甲醇(xylene glycol)、对苯二甲酸双羟乙酯(bis hydroxy ethylene terephthalate)、双酚A、二乙二醇、三聚乙二醇、四聚乙二醇、五聚乙二醇、六聚乙二醇、二丙二醇、三聚丙二醇、四聚丙二醇、五聚丙二醇、六聚丙二醇、异山梨醇等二元醇;
甘油、2-甲基-2-羟基甲基-1,3-丙二醇、2,4-二羟基-3-羟基甲基戊烷、1,2,6-己三醇、三羟甲基丙烷、2,2-双(羟基甲基)-3-丁醇和其他脂肪族三醇(碳原子数8~24)等三元醇;
四羟甲基甲烷(季戊四醇)、双甘油等四元醇;
木糖醇等五元醇;
山梨糖醇、甘露糖醇、蒜糖醇、艾杜糖醇、卫矛醇、阿卓糖醇、肌醇、二季戊四醇等六元醇;
鳄梨糖醇等七元醇;蔗糖等八元醇;蔗糖、壳多糖(chitin)、脱乙酰壳多糖(chitosan)等。
作为多元醇(d),优选为选自甘油、山梨糖醇、异山梨醇、蔗糖、α-甲基糖苷、甘露糖醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,3-丙二醇中的至少一种。
此处使用的作为来源于植物的化合物的多元醇的羟值优选为700~2000mgKOH/g,上述化合物的羟值如下所述。
甘油:1827mgKOH/g
山梨糖醇:1848mgKOH/g
异山梨醇:768mgKOH/g
蔗糖:1311mgKOH/g
1,3-丁二醇:1245mgKOH/g
1,4-丁二醇:1245mgKOH/g
1,3-丙二醇:1475mgKOH/g
α-甲基糖苷:1155mgKOH/g
甘露糖醇:1848mgKOH/g
在本实施方式的组合物中,通过包含多元醇(d)、和异氰脲酸酯1核体浓度为15重量%以上的多异氰酸酯(a),可得到下述聚氨酯成型体,所述聚氨酯成型体的生物质度在一定范围(70%以上)内,透明性、耐热性等物性也优异,而且与其他光学物性的均衡性也优异。
(多元醇(c))
本实施方式的光学材料用聚合性组合物可进一步包含由来源于植物的原料得到的多元醇(c)。
多元醇(c)由来源于植物的原料得到。
多元醇(c)的羟值为300~650mgKOH/g、优选为350~600mgKOH/g,平均官能团数为2以上且小于7、优选为2以上6.5以下。
需要说明的是,羟值可由已知的滴定法求出,羟值与羟基当量满足下式(1)的关系。
羟值=56100/羟基当量 (1)
作为多元醇(c),可举出聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚丙烯酸多元醇等。
聚醚多元醇例如可通过以下方式得到:将为了成为上述的平均官能团数而适当地从二元醇、三元醇和具有4个以上羟基的醇中选择的1种以上的作为来源于植物的化合物的多元醇作为引发剂,使环氧乙烷和/或环氧丙烷、氧化苯乙烯等环氧烷烃进行加成反应。
通常,作为多元醇,是具有2个以上羟基的数均分子量为40以上且小于400的化合物,例如,可举出乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,2-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,6-二甲基-1-辛烯-3,8-二醇、链烷烃(碳原子数7~22)二醇、环己烷二甲醇、氢化双酚A、1,4-二羟基-2-丁烯、双羟基乙氧基苯、苯二甲醇、对苯二甲酸双羟乙酯、双酚A、二乙二醇、三聚乙二醇、四聚乙二醇、五聚乙二醇、六聚乙二醇、二丙二醇、三聚丙二醇、四聚丙二醇、五聚丙二醇、六聚丙二醇、异山梨醇等二元醇;
甘油、2-甲基-2-羟基甲基-1,3-丙二醇、2,4-二羟基-3-羟基甲基戊烷、1,2,6-己三醇、三羟甲基丙烷、2,2-双(羟基甲基)-3-丁醇和其他脂肪族三醇(碳原子数8~24)等三元醇;
四羟甲基甲烷(季戊四醇)、双甘油等四元醇;
木糖醇等五元醇;
山梨糖醇、甘露糖醇、蒜糖醇、艾杜糖醇、卫矛醇、阿卓糖醇、肌醇、二季戊四醇等六元醇;
鳄梨糖醇等七元醇;蔗糖等八元醇;蔗糖、壳多糖、脱乙酰壳多糖等。
用作引发剂的多元醇优选为作为来源于植物的原料的选自甘油、山梨糖醇、异山梨醇、蔗糖、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇中的至少一种。特别优选异山梨醇。
作为聚醚多元醇,可举出聚乙烯多元醇、聚丙烯多元醇和/或聚乙烯聚丙烯多元醇(无规或嵌段共聚物)等聚氧化C2~C3烯烃(乙烯和/或丙烯)多元醇等,可使用1种或组合2种以上使用。
聚酯多元醇例如也可通过以下反应而得到:为了成为上述的平均官能团数而适当地从上述的二元醇、三元醇和具有4个以上羟基的醇中选择的1种以上的作为来源于植物的化合物的多元醇,与来源于植物的多元酸或其酸酐或其酰卤的反应。
作为多元酸及其酸酐或其酰卤,例如,可举出乙二酸、丙二酸、琥珀酸、甲基琥珀酸、戊二酸、己二酸、1,1-二甲基-1,3-二羧基丙烷、3-甲基-3-乙基戊二酸、壬二酸、癸二酸、其他脂肪族二羧酸(C11~C13);氢化二聚酸、马来酸、富马酸、衣康酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、甲苯二甲酸、二聚酸、氯桥酸(HET acid)等羧酸;由这些羧酸等衍生的酸酐;由这些羧酸等衍生的酰卤等。
作为酸酐,例如,可举出乙二酸酐、琥珀酸酐、马来酸酐、苯二甲酸酐、2-烷基(C12~C18)琥珀酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐。
作为酰卤,例如,可举出乙二酰二氯、己二酰二氯、癸二酰二氯等。
另外,作为聚酯多元醇,例如,可举出以如下方式得到的聚己内酯多元醇、聚戊内酯多元醇等内酯类聚酯多元醇等,所述方式为:配制为了成为上述的平均官能团数而适当地组合有上述的二元醇、三元醇和具有4个以上羟基的醇的多元醇,将其作为引发剂,将例如ε-己内酯、γ-戊内酯等内酯类开环聚合。对于聚酯多元醇而言,可使用选自它们中的1种,或组合使用选自它们中的2种以上。
此外,作为聚酯多元醇,例如,可举出以如下方式得到的植物油类聚酯多元醇等,所述方式为:在已知的条件下,使组合上述的二元醇、三元醇和具有4个以上羟基的醇而配制成的多元醇、与含羟基的植物油脂肪酸(例如,含有蓖麻油酸的蓖麻油脂肪酸、含有12-羟基硬脂酸的氢化蓖麻油脂肪酸等)等羟基羧酸进行缩合反应。
作为聚碳酸酯多元醇,例如,可举出:以上述的多元醇(优选为二元醇)为引发剂的碳酸亚乙酯的开环聚合物;将例如1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇等二元醇、与开环聚合物共聚而得到的非晶性聚碳酸酯多元醇等。
作为丙烯酸多元醇,例如,可举出通过使含有羟基的丙烯酸酯、与共聚性乙烯基单体(其可与含有羟基的丙烯酸酯共聚)进行共聚而得到的共聚物。
作为含有羟基的丙烯酸酯,例如,可举出(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸羟基丙酯、(甲基)丙烯酸羟基丁酯、(甲基)丙烯酸2,2-二羟基甲基丁酯、马来酸多羟基烷基酯(polyhydroxyalkyl maleate)、富马酸多羟基烷基酯(polyhydroxyalkyl fumarate)等。可优选举出(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯等。
作为共聚性乙烯基单体,可举出例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸异冰片基酯等(甲基)丙烯酸烷基酯(碳原子数1~15),例如苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯等芳香族乙烯基化合物,例如(甲基)丙烯腈等乙烯基氰,例如(甲基)丙烯酸、富马酸、马来酸、衣康酸等包含羧基的乙烯基单体、或其烷基酯,例如乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、低聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯等链烷烃多元醇聚(甲基)丙烯酸酯,例如3-(2-异氰酸酯基-2-丙基)-α-甲基苯乙烯等包含异氰酸酯基的乙烯基单体等。
而且,丙烯酸多元醇可通过以下方式得到:在适当的溶剂和聚合引发剂的存在下,使上述含有羟基的丙烯酸酯与共聚性乙烯基单体共聚。
另外,丙烯酸多元醇例如包含聚硅氧烷多元醇、含氟多元醇。
作为聚硅氧烷多元醇,例如,可举出在上述的丙烯酸多元醇的共聚中、配合例如γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等包含乙烯基的聚硅氧烷化合物作为共聚性乙烯基单体而得到的丙烯酸多元醇。
含氟多元醇是下述可溶于弱溶剂的含氟共聚物,所述含氟共聚物是氟烯烃和可与氟烯烃共聚的含双键单体的共聚物,所述含氟共聚物中,基于氟烯烃的氟的含量为10质量%以上,且在含双键单体中,5~30摩尔%含有羟基,10~50摩尔%含有碳原子数3以上的支链状烷基。
对于氟烯烃而言,从耐气候性的观点考虑,可优选举出氟附加数为2以上的氟烯烃,可更优选举出氟附加数为3~4的氟烯烃,具体而言,例如,可举出四氟乙烯、三氟氯乙烯、偏二氟乙烯、六氟丙烯等,可优选举出四氟乙烯、三氟氯乙烯。上述氟烯烃也可单独使用或并用2种以上。
含双键单体可与氟烯烃共聚,可优选使用氟烯烃以外的乙烯基类单体。该乙烯基类单体是指具有CH2=CH-表示的碳-碳双键的化合物。作为该乙烯基类单体,可举出含有直链状、支链状或环状的烷基的烷基乙烯基醚、烷基乙烯基酯等。
另外,双键单体包含下述两者:含有羟基的含双键单体(以下,简称为含羟基单体。),和含有碳原子数3以上的支链状烷基的含双键单体(以下,简称为含支链烷基单体。)。需要说明的是,含羟基单体也可含有碳原子数3以上的支链状烷基,含支链烷基单体也可含有羟基。
另外,含双键单体中,5~30摩尔%含有羟基。含羟基单体的含量为5摩尔%以上时,可得到硬度高的涂膜,另外,含羟基单体的含量为30摩尔%以下时,可维持在弱溶剂中的充分的溶解性。
含羟基单体的碳原子数没有特别限制,例如为2~10,优选为2~6,更优选为2~4。
作为上述含羟基单体,可举出例如4-羟基丁基乙烯基醚(HBVE)、2-羟基乙基乙烯基醚、环己烷二甲醇单乙烯基醚等羟基烷基乙烯基醚类,例如羟基乙基烯丙基醚、环己烷二甲醇单烯丙基醚等羟基烷基烯丙基醚类,例如(甲基)丙烯酸羟基乙酯等(甲基)丙烯酸羟基烷基酯类等。
从使得共聚性优异、谋求形成的涂膜的耐气候性提高的观点考虑,可优选举出羟基烷基乙烯基醚类。尤其是,从在弱溶剂中的溶解性优异的观点考虑,可优选举出碳原子数2~4的羟基烷基乙烯基醚,可更优选举出HBVE。上述含羟基单体也可单独使用或并用2种以上。
另外,含双键单体中,10~50摩尔%含有碳原子数3以上的支链烷基。含支链烷基单体为10~50摩尔%时,即使以上述的比例配合含羟基单体,也可确保在弱溶剂中的溶解性。
含支链烷基单体中的支链烷基的碳原子数只要为3以上即可,没有特别限制,优选为4~15,更优选为4~10。
作为上述含支链烷基单体,例如,可举出含有支链烷基的乙烯基醚类、烯丙基醚类或(甲基)丙烯酸酯类。作为支链烷基,例如,可举出异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、2-乙基己基、2-甲基己基等。另外,作为含支链烷基单体,从共聚性优异的观点考虑,可优选举出2-乙基己基乙烯基醚(2-EHVE)、叔丁基乙烯基醚等乙烯基醚类,可更优选举出2-EHVE。上述含支链烷基单体也可单独使用或并用2种以上。
作为含双键单体,也可还含有除含羟基单体、含支链烷基单体以外的其他含双键单体。
作为其他含双键单体,可优选举出含有烷基的单体,作为该烷基,可举出直链状、支链状或环状的烷基。另外,烷基的碳原子数例如为2~8,优选为2~6。尤其是,配合含有环状烷基的含双键单体时,可提升含氟共聚物的玻璃化转变温度(Tg),可进一步提高涂膜的硬度。
作为上述含有环状烷基的含双键单体,例如,可举出环己基乙烯基醚、环己基甲基乙烯基醚等环状烷基乙烯基醚类,(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸3,3,5-三甲基环己酯等(甲基)丙烯酸环状烷基酯类等。上述其他含双键单体也可单独使用或并用2种以上。另外,相对于含双键单体的总量,其他含双键单体的比例优选为70摩尔%以下,更优选为30~60摩尔%。
对于基于氟烯烃的聚合单元与基于含双键单体的聚合单元的比例而言,基于氟烯烃的聚合单元优选为30~70摩尔%、更优选为40~60摩尔%,基于含双键单体的聚合单元优选为70~30摩尔%、更优选为60~40摩尔%。基于氟烯烃的聚合单元的比例为70摩尔%以下时,含氟共聚物在弱溶剂中的溶解性变得充分,为30摩尔%以上时,可确保充分的耐气候性。需要说明的是,含氟共聚物优选完全溶解于在涂料组合物中配合的量的弱溶剂中,但也可一部分不溶于弱溶剂。
而且,含氟共聚物可通过以下方式得到:将氟烯烃、与包含含羟基单体和含支链烷基单体的含双键单体配合,在存在聚合介质或不存在聚合介质的情况下,添加聚合引发剂或电离性射线等聚合引发源,进行共聚。该共聚反应是已知的自由基共聚反应,反应温度、反应时间、反应压力等反应条件可适当选择。
另外,含氟共聚物也可还含有羧基。通过含有羧基,例如,在作为涂料使用时,颜料的分散性提高。相对于含氟共聚物,含氟共聚物的羧基含量例如为1~5mgKOH/g,优选为2~5mgKOH/g。
该羧基例如也可通过以下方式导入:在氟烯烃与含双键单体的聚合反应后,使含氟共聚物的羟基与多元羧酸或其酸酐反应。另外,也可通过将具有羧基的含双键单体直接聚合而导入。
另外,对于含氟共聚物而言,相对于含氟共聚物的总量,基于氟烯烃的氟的含量为10质量%以上,优选为20~30质量%。氟的含量为10质量%以上时,可提高涂膜的耐气候性。
另外,含氟共聚物含有用于与多异氰酸酯成分的异氰酸酯基反应的羟基,其羟值(以下称为OHV。)例如为30~55mgKOH/g,优选为35~50mgKOH/g。OHV为30mgKOH/g以上时,可提高涂膜的硬度。另外,OHV为55mgKOH/g以下时,可使含氟共聚物充分溶解在弱溶剂中。
作为多元醇(c),优选羟值为300~650mgKOH/g、平均官能团数为2以上且小于7的由来源于植物的原料得到的聚醚多元醇,可举出将选自甘油(官能团数3)、山梨糖醇(官能团数6)、蔗糖(官能团数8)、异山梨醇(官能团数2)中的至少1种的来源于植物的化合物作为引发剂的聚丙烯多元醇和/或聚乙烯聚丙烯多元醇(无规或嵌段共聚物)。特别优选的是,选自异山梨醇(官能团数2)中的聚丙烯多元醇(无规或嵌段共聚物)。
上述多元醇(c)可单独使用或并用2种以上。
本实施方式中,包含多元醇(c)时,多元醇(d)的羟基相对于多元醇(c)和多元醇(d)的总羟基的摩尔比((d)/(c)+(d))为0.8以上,优选为0.83以上。
在本实施方式的组合物中,通过满足上述的摩尔比,可得到下述聚氨酯成型体,所述聚氨酯成型体的生物质度在一定范围(70%以上)内,透明性、耐热性等物性也优异,而且与其他光学物性的均衡性也优异。
(催化剂)
作为由本实施方式的光学材料用聚合性组合物得到聚氨酯树脂的聚合反应的催化剂,可使用有机金属化合物、胺类、酸等已知的催化剂。
作为有机金属化合物,可举出含有锡、钛、汞、锌、铋、锆、锰、镍、钴、铜、铅等的化合物。可举出例如乙酸锡、辛酸锡、油酸锡、月桂酸锡、二丁基二乙酸锡、二甲基二月桂酸锡、二丁基二月桂酸锡、二丁基二硫醇锡、二丁基马来酸锡、二丁基二新癸酸锡、二辛基二硫醇锡、二辛基二月桂酸锡、二甲基二氯化锡、二丁基二氯化锡等有机锡化合物,例如辛酸铅、环烷酸铅等有机铅化合物,例如环烷酸锌等有机锌化合物,例如环烷酸锰等有机锰化合物,例如环烷酸镍等有机镍化合物,例如环烷酸钴等有机钴化合物,例如辛烯酸铜等有机铜化合物,例如辛酸铋、新癸酸铋等有机铋化合物。
作为胺类,可举出例如三乙基胺、三正丙基胺、三异丙基胺、三正丁基胺、三异丁基胺、N,N-二甲基苄基胺、N-甲基吗啉、N,N-二甲基环己基胺、二甲基二丙撑三胺、五甲基二乙撑三胺、双(2-二甲基氨基乙基)醚、N-甲基吗啉、N,N’-二甲基哌嗪、三乙撑二胺、N,N,N’,N’-四甲基乙撑二胺、双环辛烷二胺(DABCO)等叔胺类,例如四乙基氢氧化铵等季铵盐类,例如咪唑、1,2-二甲基咪唑、苄基甲基咪唑、2-乙基-4-咪唑等咪唑类,例如吡唑、3,5-二甲基吡唑等吡唑类,例如1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶醇、1,2,2,6,6-五甲基-4-羟基乙基-4-哌啶醇、甲基-1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基癸二酸酯、甲基-1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基癸二酸酯与癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯的混合物、癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯、癸二酸双(2,2,6,6-四甲基-1-(辛基氧基)-4-哌啶基)酯、[[3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]甲基]丁基丙二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯、丁烷-1,2,3,4-四羧酸四(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯等受阻胺类。
作为胺类,优选也可作为异氰酸酯基的封端剂发挥功能的咪唑类、吡唑类、受阻胺类等胺类,更优选受阻胺类。
受阻胺也可作为光稳定剂使用,作为市售品,可举出Chemtura公司制的Lowilite76、Lowilite92,BASF公司制的Tinuvin144、Tinuvin292、Tinuvin765,ADEKA公司制的Adekastab LA-52、LA-72,城北化学工业公司制的JF-95等。
作为酸类,例如,可举出甲磺酸、苯磺酸、甲苯磺酸等磺酸,磷酸单酯、磷酸二酯等酸性磷酸酯。酸性磷酸酯的具体例由通式(2)表示。
式中,m表示1或2的整数,n表示0~18的整数,R1表示碳原子数1~20的烷基,R2、R3各自独立地表示氢原子或甲基、乙基。[]m内的碳原子数优选为4~20。
作为通式(2)中的R1,例如,可举出由甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、十四烷、十六烷等直链的脂肪族化合物衍生的有机残基;
由2-甲基丙烷、2-甲基丁烷、2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、3-乙基戊烷、2-甲基己烷、3-甲基己烷、3-乙基己烷、2-甲基庚烷、3-甲基庚烷、4-甲基庚烷、3-乙基庚烷、4-乙基庚烷、4-丙基庚烷、2-甲基辛烷、3-甲基辛烷、4-甲基辛烷、3-乙基辛烷、4-乙基辛烷、4-丙基辛烷等支链的脂肪族化合物衍生的有机残基;
由环戊烷、环己烷、1,2-二甲基环己烷、1,3-二甲基环己烷、1,4-二甲基环己烷等脂环族化合物衍生的有机残基;
等等,但并不仅限于上述例示化合物。
酸性磷酸酯也可作为塑料透镜的制造中的脱模剂使用,作为市售品,可举出STEPAN公司制的ZelecUN、城北化学工业公司制的JP系列、东邦化学工业公司制的PHOSPHANOL系列、大八化学工业公司制的AP、DP系列等。
作为本实施方式的聚合催化剂,没有特别限制,但鉴于从来源于植物的原料聚合光学材料用聚氨酯树脂、提供与地球环境协调的塑料透镜的目的,优选为非金属催化剂。作为非金属催化剂,可使用胺类、酸类的催化剂,其中,特别优选催化剂自身可使用来源于植物的化合物得到的胺类、酸类。另外,从调节氨酯化反应性的观点考虑,有时优选将作为胺类的特定的环状胺类与磷酸酯类并用。
作为胺类的特别优选的例子,可举出甲基-1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基癸二酸酯与癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯的混合物(BASF公司制的Tinuvin292)。另外,作为所述酸类的特别优选的例子,可举出酸性磷酸酯(STEPAN公司制的ZelecUN)。
上述催化剂可单独使用或并用2种以上而使用。
相对于构成成分(a)、(c)和(d)的总计100重量份,作为催化剂的胺类的添加量优选为0.1重量份~6.0重量份,更优选为1.0重量份~3.0重量份。相对于构成成分(a)、(c)和(d)的总计100重量份,作为催化剂的酸类的添加量优选为0.1重量份~6.0重量份,更优选为1.0重量份~3.0重量份。
(其他成分)
根据目的,本实施方式的聚合性组合物可包含光稳定剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、防着色剂、染料、上蓝剂、树脂改性剂等添加剂。
作为光稳定剂,可使用受阻胺类化合物。
关于受阻胺类化合物,可举出Chemtura公司制的Lowilite76、Lowilite92,BASF公司制的Tinuvin123、Tinuvin144、Tinuvin292、Tinuvin765、Tinuvin770DF,ADEKA公司制的Adekastab LA-52、LA-72,城北化学工业公司制的JF-90、JF-95等。
作为上蓝剂,可举出在可见光区域中的橙色至黄色的波长范围内具有吸收带、具有调整由树脂形成的光学材料的色调的功能的物质。更具体而言,上蓝剂包含呈现蓝色至紫色的物质。
作为可使用的紫外线吸收剂,可举出2,2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-丙烯酰基氧基二苯甲酮、2-羟基-4-丙烯酰基氧基-5-叔丁基二苯甲酮、2-羟基-4-丙烯酰基氧基-2’,4’-二氯二苯甲酮等二苯甲酮类紫外线吸收剂、
2-[4-[(2-羟基-3-十二烷基氧基丙基)氧基]-2-羟基苯基]4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪、2-[4-(2-羟基-3-十三烷基氧基丙基)氧基]-2-羟基苯基]-4,6-双(2,4二甲基苯基)-1,3,5-三嗪、2-[4-[(2-羟基-3-(2’-乙基)己基)氧基]-2-羟基苯基]-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(2-羟基-4-丁基氧基苯基)-6-(2,4-双丁基氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2-(2-羟基-4-[1-辛基氧基羰基乙氧基]苯基)-4,6-双(4-苯基苯基)-1,3,5-三嗪等三嗪类紫外线吸收剂、
2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-甲基苯酚、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-叔辛基苯酚、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-双(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二叔戊基苯酚、2-(5-氯-2H-苯并三唑-2-基)-4-甲基-6-叔丁基苯酚、2-(5-氯-2H-苯并三唑-2-基)-2,4-叔丁基苯酚、2,2’-亚甲基双[6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚]等苯并三唑类紫外线吸收剂等,可优选举出2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-叔辛基苯酚、2-(5-氯-2H-苯并三唑-2-基)-4-甲基-6-叔丁基苯酚等苯并三唑类紫外线吸收剂。上述紫外线吸收剂可单独使用也可并用2种以上。
相对于构成成分(a)、(c)和(d)的总计100重量份,上述添加剂的添加量优选为0.05重量份~2.0重量份,更优选为0.05重量份~1.5重量份。
本实施方式的光学材料用聚合性组合物可通过将前述的成分混合而得到。混合方法可利用现有已知的方法进行。
对于本实施方式的光学材料用聚合性组合物而言,构成成分(c)~(d)的总羟基相对于构成成分(a)的总异氰酸酯基的摩尔比在0.8~1.2的范围内,优选在0.85~1.15的范围内,进一步优选在0.9~1.1的范围内。在上述范围内,能够得到可合适地作为光学材料、尤其是眼镜透镜使用的成型体。
[聚氨酯成型体]
通过将本实施方式的光学材料用聚合性组合物聚合固化,可获得由来源于植物的原料得到的、与地球环境协调的聚氨酯成型体。可以使聚氨酯成型体的生物质度为70%以上。
作为异氰酸酯成分,优选仅包含多异氰酸酯(a)、而不含其他的并非来源于植物的二异氰酸酯类。
从非化石资源的有效利用的观点考虑,优选的是,使用来源于植物的原料,使用具有高生物质度的材料。然而,使成型体的生物质度提高时,有时物性等降低。
本申请的发明人进行了深入研究,结果发现,通过本实施方式的组合物,不仅可得到生物质度为70%以上的聚氨酯成型体和光学材料,能对非化石资源的有效利用做出贡献,而且还可得到透明性、耐热性优异、并且折射率、阿贝数、脱模性等物性的均衡性也优异的聚氨酯成型体和光学材料,从而完成了本发明。
聚氨酯成型体的Tg为60℃以上,优选为70℃以上,进一步优选为80℃以上。
<第2实施方式>
本实施方式的光学材料用聚合性组合物包含:
多异氰酸酯(a),所述多异氰酸酯(a)由来源于植物的原料得到,且包含脂肪族多异氰酸酯的改性物;
多元醇(c),所述多元醇(c)由来源于植物的原料得到,且羟值为300~650mgKOH/g,平均官能团数为2以上且小于7;和
多元醇(d),所述多元醇(d)是来源于植物的化合物。
需要说明的是,多异氰酸酯(a)、多元醇(c)可使用与第1实施方式同样的物质,因此省略说明。
(多元醇(d))
本实施方式的光学材料用聚合性组合物包含多元醇(d),所述多元醇(d)是来源于植物的化合物。
多元醇(d)可使用选自多元醇(c)中所例举的二元醇、三元醇和具有4个以上羟基的醇中的1种以上。
作为多元醇(d),优选为选自甘油、山梨糖醇、异山梨醇、蔗糖、α-甲基糖苷、甘露糖醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,3-丙二醇中的至少一种。
此处使用的作为来源于植物的化合物的多元醇的羟值优选为700~2000mgKOH/g,上述化合物的羟值如下所述。
甘油:1827mgKOH/g
山梨糖醇:1848mgKOH/g
异山梨醇:768mgKOH/g
蔗糖:1311mgKOH/g
1,3-丁二醇:1245mgKOH/g
1,4-丁二醇:1245mgKOH/g
1,3-丙二醇:1475mgKOH/g
α-甲基糖苷:1155mgKOH/g
甘露糖醇:1848mgKOH/g
多元醇(d)的羟基相对于多元醇(c)和多元醇(d)的总羟基的摩尔比((d)/(c)+(d))为0.5~0.9,优选为0.6~0.9,进一步优选为0.6~0.81。
在本实施方式的组合物中,通过满足上述的摩尔比,可得到下述聚氨酯成型体,所述聚氨酯成型体的生物质度在一定范围(50%以上且低于70%)内,透明性、耐热性等物性也优异,而且与其他光学物性的均衡性也优异。
(脂环族多异氰酸酯(b))
本实施方式的光学材料用聚合性组合物可进一步包含脂环族多异氰酸酯(b)。
作为脂环族多异氰酸酯(b),例如,可举出3-异氰酸甲酯基-3,5,5-三甲基环己基异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4’-、2,4’-或2,2’-二环己基甲烷二异氰酸酯或其混合物、1,4-或1,3-双(异氰酸甲酯基)环己烷或其混合物、1,4-或1,3-双(异氰酸乙酯基)环己烷或其混合物、双(异氰酸甲酯基)-双环[2.2.1]庚烷、1,3-环戊烷二异氰酸酯、1,4-或1,3-环己烷二异氰酸酯或其混合物、甲基-2,4-环己烷二异氰酸酯、甲基-2,6-环己烷二异氰酸酯等。
需要说明的是,双(异氰酸甲酯基)-双环[2.2.1]庚烷是2,5-双(异氰酸甲酯基)-双环[2.2.1]庚烷和2,6-双(异氰酸甲酯基)-双环[2.2.1]庚烷的异构体的混合物。本实施方式中,可将由该异构体的混合物组成的该化合物作为1种化合物使用。
上述脂环族多异氰酸酯可单独使用或并用2种以上。本实施方式中,从改善得到的成型体的耐热性的观点考虑,作为脂环族多异氰酸酯(b),优选使用双(异氰酸甲酯基)-双环[2.2.1]庚烷。
脂环族多异氰酸酯(b)优选由来源于植物的原料得到,但也可使用并非由来源于植物的原料得到的化合物。此时,可以以聚氨酯成型体的生物质度成为规定的范围(50%以上且低于70%)的方式进行使用。
包含脂环族多异氰酸酯(b)时,满足上述的多元醇(d)的羟基相对于多元醇(c)和多元醇(d)的总羟基的摩尔比((d)/(c)+(d)),此外,脂环族多异氰酸酯(b)的异氰酸酯基相对于多异氰酸酯(a)和脂环族多异氰酸酯(b)的总异氰酸酯基的摩尔比((b)/(a)+(b))为0.2~0.6,优选为0.2~0.5,进一步优选为0.3~0.5。
通过满足所有的上述范围,可提供具有一定范围(50%以上且低于70%)的生物质度的聚氨酯成型体。根据由本实施方式的组合物得到的聚氨酯成型体,可得到既在透明性、耐热性等物性的方面优异、而且在与其他光学物性的均衡性方面也优异的光学材料。
(催化剂)
催化剂可使用与第1实施方式同样的物质,因此省略说明。
需要说明的是,相对于构成成分(a)~(d)的总计100重量份,作为催化剂的胺类的添加量优选为0.1重量份~6.0重量份,更优选为1.0重量份~3.0重量份。相对于构成成分(a)~(d)的总计100重量份,作为催化剂的酸类的添加量优选为0.1重量份~6.0重量份,更优选为1.0重量份~3.0重量份。
(其他成分)
根据目的,本实施方式的聚合性组合物可包含光稳定剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、防着色剂、染料、上蓝剂、树脂改性剂等添加剂。上述添加剂可使用与第1实施方式同样的物质,因此省略说明。
需要说明的是,相对于构成成分(a)~(d)的总计100重量份,上述添加剂的添加量优选为0.05重量份~2.0重量份,更优选为0.05重量份~1.5重量份。
本实施方式的光学材料用聚合性组合物可通过将前述的成分混合而得到。混合方法可利用现有已知的方法进行。
对于本实施方式的光学材料用聚合性组合物而言,构成成分(c)~(d)的总羟基相对于构成成分(a)~(b)的总异氰酸酯基的摩尔比在0.8~1.2的范围内,优选在0.85~1.15的范围内,进一步优选在0.9~1.1的范围内。在上述范围内,能够得到可合适地作为光学材料、尤其是眼镜透镜使用的成型体。
[聚氨酯成型体]
通过将本实施方式的光学材料用聚合性组合物聚合固化,可获得由来源于植物的原料得到的、与地球环境协调的聚氨酯成型体。可以使聚氨酯成型体的生物质度为50%以上且低于70%。
从非化石资源的有效利用的观点考虑,优选的是,使用来源于植物的原料,使用具有高生物质度的材料。然而,使成型体的生物质度提高时,有时物性等降低。
本申请的发明人进行了深入研究,结果发现,通过本实施方式的组合物,不仅可得到生物质度为50%以上且低于70%的聚氨酯成型体和光学材料,能对非化石资源的有效利用做出贡献,而且还可得到透明性、耐热性优异、并且折射率、阿贝数、脱模性等物性的均衡性也优异的聚氨酯成型体和光学材料,从而完成了本发明。
聚氨酯成型体的Tg为60℃以上,优选为70℃以上,进一步优选为80℃以上。
<第3实施方式>
本实施方式的光学材料用聚合性组合物包含:
多异氰酸酯(a),所述多异氰酸酯(a)由来源于植物的原料得到,且包含脂肪族多异氰酸酯的改性物;
(聚)甘油脂肪酸酯类(e),所述(聚)甘油脂肪酸酯类(e)由通式(1)表示;
(式中,R表示碳原子数5~19的烷基或链烯基,烷基或链烯基可具有直链或支链。X表示氢原子或以RCO(R表示上述的含义)表示的基团,多个X可以相同也可以不同。n为0~3的整数。)
以及,
多元醇(d),所述多元醇(d)是来源于植物的化合物。
需要说明的是,多异氰酸酯(a)、多元醇(d)可使用与第1实施方式同样的物质,因此省略说明。
((聚)甘油脂肪酸酯类(e))
本实施方式的光学材料用聚合性组合物包含由通式(1)表示的(聚)甘油脂肪酸酯类(e)。
式中,R表示碳原子数5~19的烷基或链烯基,烷基或链烯基可具有直链或支链。R优选为碳原子数6~19的烷基。
X表示氢原子或以RCO(R表示上述的含义)表示的基团,多个X可以相同也可以不同。X优选为氢原子。n为0~3的整数。
由通式(1)表示的(聚)甘油脂肪酸酯类(e)可通过将甘油、或聚甘油与碳原子数6~20的脂肪酸进行酯化而得到。
作为(聚)甘油脂肪酸酯类(e)的具体例,可例举双甘油辛酸酯、四甘油单月桂酸酯、四甘油蓖麻醇酸酯、异硬脂酸二甘油酯、双甘油月桂酸酯、硬脂酸甘油酯等。
相对于构成成分(a)、(b)、(d)和(e)的总计100重量份,聚甘油脂肪酸酯类(e)的添加量优选为3.0重量份~20.0重量份,更优选为5.0重量份~15.0重量份。
多元醇(d)的羟基相对于(聚)甘油脂肪酸酯类(e)和多元醇(d)的总羟基的摩尔比((d)/(e)+(d))为0.5~0.9,优选为0.6~0.9,进一步优选为0.6~0.81。
在本实施方式的组合物中,通过满足上述的摩尔比,可得到下述聚氨酯成型体,所述聚氨酯成型体的生物质度在一定范围(20%以上75%以下)内,脱模性、透明性、耐热性等物性也优异,而且与其他光学物性的均衡性也优异。
(脂环族多异氰酸酯(b))
本实施方式的光学材料用聚合性组合物可进一步包含脂环族多异氰酸酯(b)。脂环族多异氰酸酯(b)可使用与第2实施方式同样的物质,因此省略说明。
脂环族多异氰酸酯(b)优选由来源于植物的原料得到,但也可使用并非由来源于植物的原料得到的化合物。此时,可以以聚氨酯成型体的生物质度成为规定的范围(20%以上75%以下)的方式进行使用。
包含脂环族多异氰酸酯(b)时,满足多元醇(d)的羟基相对于(聚)甘油脂肪酸酯类(e)和多元醇(d)的总羟基的摩尔比((d)/(e)+(d)),此外,脂环族多异氰酸酯(b)的异氰酸酯基相对于多异氰酸酯(a)和脂环族多异氰酸酯(b)的总异氰酸酯基的摩尔比((b)/(a)+(b))为0.2~0.85,优选为0.2~0.65,进一步优选为0.35~0.65。
通过满足所有的上述范围,可提供具有一定范围(20%以上75%以下)的生物质度的聚氨酯成型体。根据由本实施方式的组合物得到的聚氨酯成型体,可得到既在脱模性、透明性、耐热性等物性的方面优异、而且在与其他光学物性的均衡性方面也优异的光学材料。
(多元醇(c))
本实施方式的光学材料用聚合性组合物也可还包含多元醇(c)。多元醇(c)可使用与第1实施方式同样的物质,因此省略说明。
(催化剂)
催化剂可使用与第1实施方式同样的物质,因此省略说明。
相对于构成成分(a)、(b)、(d)和(e)的总计100重量份,作为催化剂的胺类的添加量优选为0.1重量份~6.0重量份,更优选为1.0重量份~3.0重量份。相对于构成成分(a)、(b)、(d)和(e)的总计100重量份,作为催化剂的酸类的添加量优选为0.1重量份~7.0重量份,更优选为1.0重量份~4.0重量份。
(其他成分)
根据目的,本实施方式的聚合性组合物可包含光稳定剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、防着色剂、染料、上蓝剂、树脂改性剂等添加剂。上述添加剂可使用与第1实施方式同样的物质,因此省略说明。
相对于构成成分(a)~(e)的总计100重量份,上述添加剂的添加量优选为0.05重量份~2.0重量份,更优选为0.05重量份~1.5重量份。
本实施方式的光学材料用聚合性组合物可通过将前述的成分混合而得到。混合方法可利用现有已知的方法进行。
对于本实施方式的光学材料用聚合性组合物而言,构成成分(c)~(e)的总羟基相对于构成成分(a)~(b)的总异氰酸酯基的摩尔比在0.8~1.2的范围内,优选在0.85~1.15的范围内,进一步优选在0.9~1.1的范围内。在上述范围内,能够得到可合适地作为光学材料、尤其是眼镜透镜使用的成型体。
[聚氨酯成型体]
通过将本实施方式的光学材料用聚合性组合物聚合固化,可获得由来源于植物的原料得到的、与地球环境协调的聚氨酯成型体。可以使聚氨酯成型体的生物质度为20%以上75%以下。
从非化石资源的有效利用的观点考虑,优选的是,使用来源于植物的原料,使用具有高生物质度的材料。然而,使成型体的生物质度提高时,有时物性等降低。
本申请的发明人进行了深入研究,结果发现,通过本实施方式的组合物,不仅可得到生物质度为20%以上75%以下的聚氨酯成型体和光学材料,能对非化石资源的有效利用做出贡献,而且还可得到脱模性、透明性、耐热性优异、并且折射率、阿贝数、脱模性等物性的均衡性也优异的聚氨酯成型体和光学材料,从而完成了本发明。
聚氨酯成型体的Tg为60℃以上,优选为70℃以上,进一步优选为80℃以上。
[用途]
第1实施方式和第2实施方式(以下称为本实施方式)的由光学材料用聚氨酯成型体形成的光学材料,可通过改变浇铸成型聚合时的模具而以各种形状得到。具体而言,可用于塑料透镜、照相机透镜、发光二极管(LED)、棱镜、光学纤维、信息记录基板、滤光器、发光二极管、汽车用光学透镜、机器人用光学透镜等各种用途中。尤其是,作为塑料透镜、照相机透镜、发光二极管等光学材料、光学元件是合适的。
作为塑料透镜,可举出由聚氨酯成型体形成的塑料眼镜透镜、在偏光膜的至少一面上层叠有由聚氨酯树脂形成的层的塑料偏光透镜。
[塑料眼镜透镜的制造方法]
本实施方式的塑料眼镜透镜的制造方法包括以下工序。
工序(1):在透镜浇铸成型用铸模内注入本实施方式的光学材料用聚合性组合物。
工序(2):将透镜浇铸成型用铸模内的光学材料用聚合性组合物聚合固化。
以下,依序说明各工序。
工序(1)
本工序中,向用垫料(gasket)或胶带等保持的成型模具(透镜浇铸成型用铸模)内,注入本实施方式的聚合性组合物。此时,依据得到的成型体所要求的物性,根据需要,优选进行减压下的脱泡处理、加压、减压等的过滤处理等。
工序(2)
本工序中,在规定的温度下,引发已注入到成型模具内的聚合性组合物的聚合,将该组合物聚合。对于聚合条件而言,根据使用的多异氰酸酯、醇的种类、模具的形状等的不同,条件有较大差异,因此对条件不作限定,通常在0~140℃的温度下进行1~48小时。
对于得到的塑料眼镜透镜而言,根据需要,可在一面或两面上施以涂覆层而使用。作为涂覆层,可举出底涂层、硬涂层、防反射层、防雾涂层、防污染层、防水层等。上述涂覆层可分别单独使用,也可将多个涂覆层形成为多层而使用。在两面上施以涂覆层时,可在各面上施以同样的涂覆层,也可施以不同的涂覆层。
对于这些涂覆层而言,分别地,可以并用出于保护透镜、眼睛免受紫外线侵害的目的的紫外线吸收剂,出于保护眼睛免受红外线侵害的目的的红外线吸收剂,出于提高透镜的耐气候性的目的的光稳定剂、抗氧化剂,出于提高透镜的时尚性的目的的染料、颜料、以及光致变色染料、光致变色颜料,抗静电剂,其他用于提高透镜的性能的已知添加剂。关于进行基于涂布的涂覆的层,可使用以改善涂布性为目的的各种均化剂(leveling agent)。
底涂层通常可形成于后述的硬涂层与光学透镜之间。底涂层是以提高在其上形成的硬涂层与透镜的密合性为目的的涂覆层,根据情况,也可提高耐冲击性。对于底涂层而言,只要是相对于得到的光学透镜的密合性高的原材料即可,可使用任何原材料,通常,可使用以氨基甲酸酯类树脂、环氧类树脂、聚酯类树脂、三聚氰胺类树脂、聚乙烯醇缩醛为主成分的底涂层组合物等。对于底涂层组合物而言,出于调整组合物的粘度的目的,可使用不给透镜带来影响的适当的溶剂。当然,也可以在无溶剂的情况下使用。
底涂层组合物可利用涂布法、干式法中的任意方法形成。当使用涂布法时,可利用旋涂、浸涂等已知的涂布方法将其涂布于透镜,然后通过固化而形成底涂层。当利用干式法进行时,可利用CVD法、真空蒸镀法等已知的干式法形成。在形成底涂层时,出于提高密合性的目的,根据需要,可预先对透镜的表面进行碱处理、等离子体处理、紫外线处理等前处理。
硬涂层是以向透镜表面赋予耐擦伤性、耐磨耗性、耐湿性、耐温水性、耐热性、耐气候性等功能为目的的涂覆层。
硬涂层通常可使用包含具有固化性的有机硅化合物、和选自Si、Al、Sn、Sb、Ta、Ce、La、Fe、Zn、W、Zr、In及Ti的元素组中的元素的氧化物微粒的1种以上及/或由选自上述元素组中的2种以上的元素的复合氧化物构成的微粒的1种以上的硬涂层组合物。
硬涂层组合物中,优选除了上述成分以外,还包含胺类、氨基酸类、金属乙酰丙酮络合物、有机酸金属盐、高氯酸类、高氯酸类的盐、酸类、金属氯化物及多官能性环氧化合物中的至少任一种。硬涂层组合物中还可使用不给透镜带来影响的适当的溶剂。当然,也可以在无溶剂的情况下使用。
硬涂层通常可在利用旋涂、浸涂等已知的涂布方法涂布硬涂层组合物后,进行固化而形成。作为固化方法,可举出热固化、基于紫外线、可见光线等能量线照射的固化方法等。为了抑制干涉条纹的产生,硬涂层的折射率与透镜的折射率的差优选在±0.1的范围内。
防反射层通常可根据需要形成在上述硬涂层上。防反射层包括无机类和有机类,在无机类的情况下,可使用SiO2、TiO2等无机氧化物,利用真空蒸镀法、溅射法、离子镀法、离子束辅助法、CVD法等干式法形成。在有机类的情况下,可使用包含有机硅化合物、和具有内部空洞的二氧化硅类微粒的组合物而湿式形成。
防反射层包括单层及多层,在以单层使用的情况下,优选折射率比硬涂层的折射率低至少0.1以上。为了有效地呈现防反射功能,优选形成为多层膜防反射膜,该情况下,交替层叠低折射率膜和高折射率膜。该情况下,也优选低折射率膜与高折射率膜的折射率差为0.1以上。作为高折射率膜,有ZnO、TiO2、CeO2、Sb2O5、SnO2、ZrO2、Ta2O5等膜,作为低折射率膜,可举出SiO2膜等。
在防反射层上,根据需要可以形成防雾涂层、防污染层、防水层。作为形成防雾涂层、防污染层、防水层的方法,只要不给防反射功能带来不良影响即可,对其处理方法、处理材料等没有特别限制,可使用已知的防雾涂覆处理方法、防污染处理方法、防水处理方法、材料。例如,在防雾涂覆、防污染处理方法中,可举出以下方法:用表面活性剂覆盖表面的方法,在表面上附加亲水性的膜而成为吸水性的方法,以微细凹凸覆盖表面而提高吸水性的方法,利用光催化活性而成为吸水性的方法,实施超防水性处理而防止水滴附着的方法等。另外,在防水处理方法中,可举出以下方法:通过蒸镀、溅射含氟硅烷化合物等而形成防水处理层的方法,在将含氟硅烷化合物溶解到溶剂中后,进行涂覆而形成防水处理层的方法等。
对于本实施方式的塑料眼镜透镜而言,出于赋予时尚性、光致变色性等的目的,可使用与目的相适应的色素,进行染色来使用。透镜的染色可利用已知的染色方法实施,但通常可利用以下所示的方法实施。
通常是以下方法:在将使用的色素溶解或均匀分散而得到的染色液中,浸渍已经精加工成规定的光学面的透镜坯料(染色工序),然后,根据需要,加热透镜而将色素固定化(染色后退火工序)。染色工序中使用的色素只要是已知的色素即可,没有特别限制,通常可使用油溶染料或分散染料。对于染色工序中使用的溶剂而言,只要能将使用的色素溶解或能使其均匀分散即可,没有特别限制。在该染色工序中,根据需要,可以向染色液中添加用于使色素分散的表面活性剂、促进染色的载体。染色工序如下进行:将色素及根据需要添加的表面活性剂分散到水或水与有机溶剂的混合物中,制备染色浴,在该染色浴中浸渍光学透镜,在规定温度下进行规定时间的染色。染色温度及时间根据所期望的着色浓度的不同而变动,通常,可以于120℃以下进行数分钟至数十小时左右,对于染色浴的染料浓度而言,可在0.01~10重量%内实施。另外,在难以染色的情况下,也可在加压下进行。根据需要而实施的染色后退火工序是对染色后的透镜坯料进行加热处理的工序。加热处理如下进行:利用溶剂等除去在经染色工序染色的透镜坯料的表面上残留的水、或者将溶剂风干,然后,例如在大气气氛的红外线加热炉或电阻加热炉等炉中停留规定时间。染色后退火工序不仅防止经染色的透镜坯料的脱色(防脱色处理),而且可将在染色时渗透到透镜坯料的内部的水分除去。
[塑料偏光透镜的制造方法]
本实施方式的塑料偏光透镜的制造方法包括以下工序。
工序(a):在透镜浇铸成型用铸模内,以偏光膜的至少一面与模具分离隔开的状态将该偏光膜固定。
工序(b):向上述偏光膜与上述模具之间的空隙中,注入本实施方式的光学材料用聚合性组合物。
工序(c):将上述光学材料用聚合性组合物聚合固化,在上述偏光膜的至少一面上层叠由聚氨酯树脂形成的层。
以下依序说明各工序。
工序(a)
在透镜浇铸成型用铸模的空间内,设置由热塑性聚酯等形成的偏光膜,使得膜面的至少一方与相对的模具内面平行。在偏光膜与模具之间,形成空隙部。偏光膜可被预先赋形。
工序(b)
接下来,在透镜浇铸成型用铸模的空间内,利用规定的注入手段,向模具与偏光膜之间的空隙部,注入本实施方式的光学材料用聚合性组合物。
工序(c)
接下来,在烘箱中或水中等可加热的装置内,以规定的温度程序,历经数小时至数十小时,对注入有光学材料用聚合性组合物的固定有偏光膜的透镜浇铸成型用铸模进行加热,从而进行固化成型。
对于聚合固化的温度而言,根据聚合性组合物的组成、催化剂的种类、模具的形状等的不同,条件有所不同,因而无法限定,可在0~140℃的温度下进行1~48小时。
固化成型结束后,从透镜浇铸成型用铸模中取出,由此,可得到在偏光膜的至少一面上层叠有由聚氨酯树脂形成的层的本实施方式的塑料偏光透镜。
对于本实施方式的塑料偏光透镜而言,为了缓和因聚合而导致的变形,优选对脱模后的透镜进行加热而实施退火处理。
对于本实施方式的塑料偏光透镜而言,根据需要,可在一面或两面上施以涂覆层而使用。作为涂覆层,可举出与塑料眼镜透镜同样的底涂层、硬涂层、防反射层、防雾涂层、防污染层、防水层等。
以上,说明了本发明的实施方式,但上述实施方式是本发明的例示,在不损害本发明的效果的范围内,可采用上述以外的各种构成。
实施例
以下,通过实施例A~C进一步详细地说明本发明,但本发明不受它们的限制。在以下说明中,只要没有特别说明,则“份”、%是以重量为基准。
<实施例A>
(多异氰酸酯中的未反应1,5-戊二异氰酸酯浓度(单位:重量%)的测定方法)
使用以下的装置,以后述的制造例A2中得到的1,5-戊二异氰酸酯为标准品制成标准曲线,由该标准曲线求出多异氰酸酯中的未反应1,5-戊二异氰酸酯的浓度。
装置:Prominence(岛津制作所公司制)
柱:SHISEIDO SILICA SG-120
柱温:40℃
洗脱液:正己烷/甲醇/1,2-二氯乙烷=90/5/5(体积比)
流量:0.2ml/min
检测器:UV 225nm
R.Time:16.9min
测定溶液的制备:向50ml的容量瓶中添加0.1g试样和试样的约20倍摩尔的二苄基胺,用1,2-二氯乙烷定容而制成测定溶液。
测定:注入1μL测定溶液,进行测定。
(多异氰酸酯的异氰酸酯基浓度(单位:重量%)的测定方法)
使用电位差滴定装置,利用基于JIS K-1556的n-二丁基胺法进行测定从而求出。
(多异氰酸酯中的异氰脲酸酯1核体浓度(单位:重量%)的测定方法)
使用以下的装置,由利用凝胶渗透色谱法求得的色谱图,将相当于1,5-戊异氰酸酯的3倍分子量的峰的面积相对于总峰面积的比率作为多异氰酸酯中的异氰脲酸酯1核体浓度(重量%)。
装置:HLC-8020(Tosoh公司制)
柱:G1000HXL、G2000HXL、G3000HXL(Tosoh公司制)的串联连接
柱温:40℃
洗脱液:四氢呋喃
流量:0.8ml/min
检测器:差示折射系统
R.Time:异氰脲酸酯1核体27.2min
标准物质:聚环氧乙烷(Tosoh公司制TSK标准聚环氧乙烷)
测定:将30mg试样溶解到10ml四氢呋喃中,注入100μL得到的溶液,进行测定。
(多异氰酸酯的平均官能团数的计算方法)
对于多异氰酸酯的平均官能团数而言,使用通过与多异氰酸酯中的异氰脲酸酯1核体浓度同样的测定而得到的数均分子量和多异氰酸酯的异氰酸酯基浓度,利用下式算出。
(多异氰酸酯的平均官能团数)=(多异氰酸酯的数均分子量)×(多异氰酸酯的异氰酸酯基浓度)/4202
(多元醇的羟值的测定方法)
羟值(mgKOH/g):按照JIS K1557-1(B法)的标准进行测定。
(多元醇的平均官能团数的计算方法)
多元醇的平均官能团数利用下式算出。
∑(Mn/MWn×fn)/∑(Mn/MWn)
Mn:多官能醇的重量份
MWn:多官能醇的分子量
fn:1分子多官能醇中的羟基数
(多异氰酸酯(a)和多元醇(c)的生物质度(单位:%)的计算方法)
合成例A1~A11中记载的多异氰酸酯和多元醇的生物质度利用下式算出。
来源于植物的碳原子数/(来源于植物的碳原子数+来源于石油的碳原子数)×100
(聚氨酯成型体的生物质度(单位:%)的计算方法)
参考例A1~A4、实施例A5~A7、比较例A1~A2中记载的聚氨酯成型体的生物质度利用下式算出。
{[(a)的重量份×(a)的生物质度/100]+[(c)的重量份×(c)的生物质度/100]+[(d)的重量份×(d)的生物质度/100]}/[(a)+(c)+(d)的总重量(重量份)]
上式中的(a)、(c)和(d)如下所述。
(a):多异氰酸酯(a)
(c):多元醇(c)
(d):多元醇(d)
关于多异氰酸酯(a)、多元醇(c)的生物质度,使用通过上述计算方法计算而得的值,求出聚氨酯成型体的生物质度。关于多元醇(d),以其生物质度为100%,求出聚氨酯成型体的生物质度。
(透镜的性能试验法)
对于利用聚合而得到的透镜进行性能试验而进行评价。对于性能试验而言,针对折射率·阿贝数、耐热性、比重,利用以下的试验法进行评价。
·折射率(ne)阿贝数(νe):使用岛津制作所制普尔弗里希折射计KPR-30,在20℃下进行测定。
·耐热性:使用岛津制作所制TMA-60,利用TMA渗透法(50g负荷,针尖φ0.5mm)得到玻璃化转变温度(Tg),将该玻璃化转变温度(Tg)作为耐热性。
·比重:在20℃下,利用阿基米德法进行测定。
[参考制备例A]
(使用了来源于植物的原料的1,5-戊二异氰酸酯的合成]
制备例A1(菌体破碎液的制备)
(赖氨酸脱羧酶基因(cadA)的克隆)
将按照常规方法从大肠杆菌W3110株(ATCC27325)制备成的基因组DNA用作PCR的模板。
使用基于赖氨酸脱羧酶基因(cadA)(GenBank Accession No.AP009048)的碱基序列而设计的具有序列号1和2所示的碱基序列的寡聚核苷酸(委托Invitrogen公司合成)作为PCR用的引物。上述引物在5’末端附近分别具有KpnI和XbaI的限制性酶识别序列。
使用包含1ng/μL上述的基因组DNA和0.5pmol/μL各引物的25μL的PCR反应液,以进行30个下述循环的条件来进行PCR,所述循环由在94℃变性30秒、在55℃退火30秒、在68℃延伸2分钟构成。
用KpnI和XbaI消化PCR反应产物和质粒pUC18(宝酒造公司制),使用Ligationhigh(东洋纺公司制)进行连接,然后使用得到的重组质粒,转化Eschrichia coli DH5α(东洋纺公司制)。用包含100μg/mL氨苄西林(Am)和X-Gal(5-溴-4-氯-3-吲哚基-β-D-半乳糖苷)的LB琼脂培养基培养转化体,得到Am耐性且形成白色菌落的转化体。由如上所述地得到的转化体提取出质粒。
按照通常的碱基序列的确定方法,确认了被导入到质粒中的DNA片段的碱基序列为序列号3所示的碱基序列。
将得到的具有编码赖氨酸脱羧酶的DNA的质粒命名为pCADA。通过培养经使用pCADA转化的大肠杆菌,可生产具有序列号4所记载的氨基酸序列的赖氨酸脱羧酶。
(转化体的制作)
使用pCADA,利用通常的方法转化大肠杆菌W3110株,将得到的转化体命名为W/pCADA。
将该转化体接种于带挡板的锥形瓶中的500ml的包含100μg/mL的Am的LB培养基中,在30℃下进行振荡培养,直到OD(660nm)成为0.5,然后,添加IPTG(异丙基-β-硫代吡喃半乳糖苷)使其成为0.1mmol/L,进一步振荡培养14小时。以8000rpm将培养液离心分离20分钟,得到菌体。将该菌体悬浮于20mmol/L的磷酸钠缓冲液(pH6.0)中,然后进行超声破碎,制备菌体破碎液。
制备例A2(1,5-戊二胺水溶液的制造)
向烧瓶中添加120重量份底物溶液,所述底物溶液是使L-赖氨酸一盐酸盐(和光纯药制)的终浓度成为45重量%、并且使磷酸吡哆醛(和光纯药制)的终浓度成为0.15mmol/L而制备的。接下来,添加上述的W/pCADA菌体破碎液(装入物换算成干燥菌体的重量为0.3g)并开始反应。反应条件设定为37℃、200rpm。用6mol/L的盐酸将反应液的pH调节至pH6。24小时后的1,5-戊二胺的反应收率达到99%。用6mol/L的盐酸将上述的反应24小时后的反应液的pH调节为2,添加0.6重量份的活性炭(三仓化成公司制粉末活性炭PM-SX),在25℃下进行1小时搅拌,然后用滤纸(ADVANTEC公司制5C)进行过滤。接下来,用氢氧化钠将该滤液的pH调节为12,得到1,5-戊二胺水溶液(17.0重量%水溶液)。
制造例A1(1,5-戊二胺的制备)
在23℃下,在分液漏斗中装入100重量份1,5-戊二胺水溶液和100重量份正丁醇,混合10分钟,然后静置30分钟。排出作为水层的下层,然后排出作为有机层(包含1,5-戊二胺的正丁醇)的上层。测定萃取率,结果为91.6%。接下来,在具有温度计、蒸馏塔、冷凝管和氮气导入管的四颈瓶中装入80重量份有机层的萃取液,将油浴温度设定为120℃,在10kPa的减压下馏去正丁醇。接下来,将油浴温度设定为140℃,在10kPa的减压下馏去1,5-戊二胺,得到纯度99.9重量%的1,5-戊二胺。
制造例A2(1,5-戊二异氰酸酯的制造)
向具有电磁感应搅拌器、自动压力调节阀、温度计、氮气导入管线、光气导入管线、冷凝器、原料进料泵的带护套的加压反应器中,装入2000重量份邻二氯苯。接下来,从光气导入管线添加2300重量份光气,开始搅拌。在反应器的护套中通入冷水,将内温保持为约10℃。利用进料泵,历经60分钟,向其中加入将400重量份制造例A1中得到的1,5-戊二胺溶解到2600重量份邻二氯苯中而得到的溶液,在30℃以下,在常压下开始进行冷光气化。进料结束后,加压反应器内形成淡褐白色浆料状液体。
接下来,一边将反应器的内液缓缓升温至160℃,一边加压至0.25MPa,进一步在压力为0.25MPa、反应温度为160℃的条件下进行90分钟热光气化。需要说明的是,在热光气化的中途,进一步添加1100重量份光气。在热光气化的过程中,加压反应器内液成为淡褐色澄清溶液。热光气化结束后,在100~140℃下,以100L/小时通入氮气,进行脱气。
接下来,在减压下馏去邻二氯苯,然后同样在减压下,馏去1,5-戊二异氰酸酯,得到558重量份纯度98.7%的1,5-戊二异氰酸酯。
接下来,向具有搅拌器、温度计、回流管和氮气导入管的四颈瓶中,装入558重量份1,5-戊二异氰酸酯、和相对于100重量份1,5-戊二异氰酸酯为0.02重量份的亚磷酸三(十三烷基)酯(城北化学制,商品名:JP-333E),一边导入氮气,一边在常压下于210℃进行2小时加热处理,得到553重量份纯度98.3%的1,5-戊二异氰酸酯。热处理中的1,5-戊二异氰酸酯的收率为99.6%。
接下来,将加热处理后的1,5-戊二异氰酸酯装入到玻璃制烧瓶中,使用装备有蒸馏塔(柴田科学公司制,商品名:蒸馏头K型)和冷凝器的精馏装置,在127~132℃、2.7KPa的条件下,进一步一边进行回流一边进行精馏,得到纯度99.9重量%的1,5-戊二异氰酸酯,所述蒸馏塔安装有蒸馏管、回流比调节定时器,所述蒸馏管填充有4单位(element)填充物(住友重机械工业公司制,商品名:住友/Sulzer Laboratory packing EX型)。利用下文记载的方法测定生物质度,结果,1,5-戊二异氰酸酯的生物质度为71%。
(1,5-戊二异氰酸酯的生物质度测定法)
生物质度按照ASTM D6866 METHOD-B的标准进行测定。
用甲醇将1,5-戊二异氰酸酯进行氨基甲酸甲酯化(氨酯化),测定氨基甲酸甲酯体的生物质度。结果,生物质度为56%。基于该值,利用下式求出1,5-戊二异氰酸酯的生物质度。
来源于植物的碳原子数/(来源于植物的碳原子数+来源于石油的碳原子数)×100
[合成例A1]
(多异氰酸酯A1的合成)
向具有搅拌器、温度计、回流管和氮气导入管的四颈瓶中,装入500份制造例A2中得到的1,5-戊二异氰酸酯(以下,有时简记为PDI)、1份异丁醇(以下,有时简记为IBA)、0.3份2,6-二(叔丁基)-4-甲基苯酚(以下,有时简记为BHT)、0.3份亚磷酸三(十三烷基)酯(城北化学(株)制,商品名:JP-333E),在80℃下反应2小时。接下来,添加0.05份作为异氰脲酸酯化催化剂的2-乙基己酸N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵(AirProducts Japan(株)制,商品名:DABCO(r)TMR)。反应50分钟后,添加0.12份邻甲苯磺酰胺(以下,有时简记为OTS),得到502份多异氰酸酯A1。构成多异氰酸酯A1的1,5-戊二异氰酸酯来源的量为99.6重量%。
该多异氰酸酯A1中的未反应1,5-戊二异氰酸酯浓度为82重量%,异氰脲酸酯1核体浓度为12重量%,异氰酸酯基浓度为49%,平均官能团数为2.1,生物质度为71%。
以下示出生物质度的计算方法。使用的异氰脲酸酯化催化剂DABCO(r)TMR是2-乙基己酸N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵为33.8重量%、2-乙基己酸为41.2重量%、乙二醇为25重量%的混合物。
多异氰酸酯A1的生物质度={502(多异氰酸酯A1的重量份)×99.8(构成多异氰酸酯A1的PDI来源的量)/100/154.2(PDI的分子量)×5(1分子PDI中的来源于植物的碳原子数)}/{502(多异氰酸酯A1的重量份)×99.8(构成多异氰酸酯A1的PDI来源的量)/100/154.2(PDI的分子量)×7(1分子PDI中的碳原子数)+1(IBA的重量份)/74.1(IBA的分子量)×4(1分子IBA中的碳原子数)+0.3(BHT的重量份)/220.4(BHT的分子量)×15(1分子BHT中的碳原子数)+0.3(JP-333E的重量份)/628(JP-333E的分子量)×39(一分子JP-333E中的碳原子数)+0.02(2-乙基己酸N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵的重量份)/118.2(2-乙基己酸N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵的分子量)×6(1分子2-乙基己酸N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵中的碳原子数)+0.02(2-乙基己酸的重量份)/144.2(2-乙基己酸的分子量)×8(1分子2-乙基己酸中的碳原子数)+0.01(乙二醇的重量份)/62.1(乙二醇的分子量)×2(1分子乙二醇中的碳原子数)+0.12(OTS的重量份)/171.2(OTS的分子量)×7(1分子OTS中的碳原子数)}×100=71%
[合成例A2]
(多异氰酸酯A2的合成)
向具有搅拌器、温度计、回流管和氮气导入管的四颈瓶中,装入500份制造例A2中得到的1,5-戊二异氰酸酯、1份异丁醇、0.3份2,6-二(叔丁基)-4-甲基苯酚、0.3份亚磷酸三(十三烷基)酯,在80℃下反应2小时。接下来,添加0.05份作为三聚物化催化剂的2-乙基己酸N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵(AirProducts Japan(株)制,商品名:DABCO(r)TMR)。反应50分钟后,添加0.12份邻甲苯磺酰胺。使得到的反应液通过薄膜蒸馏装置,在真空度为0.09KPa、温度为150℃的条件下进行蒸馏,得到401份未反应的五亚甲基二异氰酸酯。进一步添加相对于100份得到的组合物为0.02份的邻甲苯磺酰胺,得到100份多异氰酸酯A2。构成多异氰酸酯A2的1,5-戊二异氰酸酯来源的量为98重量%。
该多异氰酸酯A2中的未反应1,5-戊二异氰酸酯浓度低于1%重量,异氰脲酸酯1核体浓度为65重量%,异氰酸酯基浓度为25%,平均官能团数为3.3,生物质度为70%。
[合成例A3]
(多异氰酸酯A3的合成)
向具有搅拌器、温度计、回流管和氮气导入管的四颈瓶中,装入500份制造例A2中得到的1,5-戊二异氰酸酯、5份异丁醇、0.3份2,6-二(叔丁基)-4-甲基苯酚、0.3份亚磷酸三(十三烷基)酯,在80℃下反应2小时。接下来,添加0.05份作为异氰脲酸酯化催化剂的2-乙基己酸N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵(Air Products Japan(株)制,商品名:DABCO(r)TMR)。反应40分钟后,添加0.12份邻甲苯磺酰胺。使得到的反应液通过薄膜蒸馏装置,在真空度为0.09KPa、温度为150℃的条件下进行蒸馏,得到405份未反应的五亚甲基二异氰酸酯。进一步添加相对于100份得到的组合物为0.02份的邻甲苯磺酰胺,得到101份多异氰酸酯A3。构成多异氰酸酯A3的1,5-戊二异氰酸酯来源的量为94重量%。
该多异氰酸酯A3中的未反应1,5-戊二异氰酸酯浓度低于1%重量,异氰脲酸酯1核体浓度为50重量%,异氰酸酯基浓度为24%,平均官能团数为3,生物质度为67%。
[合成例A4]
(多异氰酸酯A4的合成)
向具有搅拌器、温度计、回流管和氮气导入管的四颈瓶中,装入500份制造例A2中得到的1,5-戊二异氰酸酯、1份异丁醇、0.3份2,6-二(叔丁基)-4-甲基苯酚、0.3份亚磷酸三(十三烷基)酯,在80℃下反应2小时。接下来,添加0.05份作为异氰脲酸酯化催化剂的2-乙基己酸N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵(Air Products Japan(株)制,商品名:DABCO(r)TMR)。反应130分钟后,添加0.12份邻甲苯磺酰胺。使得到的反应液通过薄膜蒸馏装置,在真空度为0.09KPa、温度为150℃的条件下进行蒸馏,得到341份未反应的五亚甲基二异氰酸酯。进一步添加相对于100份得到的组合物为0.02份的邻甲苯磺酰胺,得到161份多异氰酸酯A4。构成多异氰酸酯A4的1,5-戊二异氰酸酯来源的量为99重量%。
该多异氰酸酯A4中的未反应1,5-戊二异氰酸酯浓度低于1%重量,异氰脲酸酯1核体浓度为46重量%,异氰酸酯基浓度为23%,平均官能团数为3.5,生物质度为70%。
[合成例A5]
(多异氰酸酯A5的合成)
向滴液漏斗中装入12份三羟甲基丙烷(以下,简记为TMP。),利用电热带进行加热,使TMP熔化。接下来,向具有搅拌器、温度计、回流管和氮气导入管的四颈瓶中,装入500份制造例A2中得到的1,5-戊二异氰酸酯、0.3份2,6-二(叔丁基)-4-甲基苯酚、0.3份亚磷酸三(十三烷基)酯,在氮气气氛下,一边搅拌一边升温至95℃,然后经约60分钟滴加已熔化的TMP。然后,继续反应,直至异氰酸酯基浓度达到计算值。
接下来,添加0.05份作为异氰脲酸酯化催化剂的2-乙基己酸N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵(Air Products Japan(株)制,商品名:DABCO(r)TMR)。反应100分钟后,添加0.12份邻甲苯磺酰胺。使得到的反应液通过薄膜蒸馏装置,在真空度为0.09KPa、温度为150℃的条件下进行蒸馏,得到292份未反应的五亚甲基二异氰酸酯。进一步添加相对于100份得到的组合物为0.02份的邻甲苯磺酰胺,得到221份多异氰酸酯A5。构成多异氰酸酯A5的1,5-戊二异氰酸酯来源的量为94重量%。
该多异氰酸酯A5中的未反应1,5-戊二异氰酸酯浓度低于1%重量,异氰脲酸酯1核体浓度为30重量%,异氰酸酯基浓度为22%,平均官能团数为4.4,生物质度为67%。
[合成例A6]
(多元醇A1的合成)
将77重量份作为多元醇的来源于植物的甘油(阪本药品工业(株)制,商品名:纯化甘油)、244重量份蔗糖、和2重量份纯度为96%的氢氧化钾装入到高压釜中,用氮气置换后,升温至90℃,以内压不超过0.4MPa(表压)的方式,缓缓装入685重量份环氧丙烷(以下,有时简记为PO)。装入结束后,在110℃下继续进行反应,直至观察不到高压釜的内压降低。反应结束后,在减压下除去残留的环氧丙烷,并进行计量,结果,未反应的PO为5重量份。添加与装入时所添加的氢氧化钾等摩尔的85%磷酸水溶液和50重量份的纯水,进行中和纯化。然后,相对于由装入的甘油、蔗糖和已反应的环氧丙烷计算得出的多元醇的质量,添加0.2重量%的吸附剂(富田制药(株)制,商品名:Tomix AD-600),减压脱水后,进行过滤操作。进一步,添加相对于100重量份过滤液为0.03重量份的BHT,得到多元醇A1。多元醇A1的羟值为459mgKOH/g,平均官能团数为5.3,以及,生物质度为24%。
以下示出平均官能团数的计算方法。
多元醇A1的平均官能团数={77(甘油的重量份)/92.1(甘油的分子量)×3(一分子甘油中的羟基数)+244(蔗糖的重量份)/342.3(蔗糖的分子量)×8(1分子蔗糖中的羟基数)}/{77(纯化甘油的重量份)/92.1(甘油的分子量)+244(蔗糖的重量份)/342.3(蔗糖的分子量)}
以下示出生物质度的计算方法。
多元醇A1的生物质度={77(甘油的重量份)/92.1(甘油的分子量)×3(一分子甘油中的来源于植物的碳原子数)+244(蔗糖的重量份)/342.3(蔗糖的分子量)×12(1分子蔗糖中的来源于植物的碳原子数)}/{77(甘油的重量份)/92.1(甘油的分子量)×3(1分子甘油中的来源于植物的碳原子数)+244(蔗糖的重量份)/342.3(蔗糖的分子量)×12(1分子蔗糖中的来源于植物的碳原子数)+680(已反应的环氧丙烷的重量份)/58.1(环氧丙烷的分子量)×3(1分子环氧丙烷中的碳原子数)+0.3(BHT的重量份)/220.4(BHT的分子量)×15(1分子BHT中的碳原子数)}×100=24%
[合成例A7]
(多元醇A2的合成)
使用121重量份来源于植物的甘油、182重量份蔗糖、和700重量份环氧丙烷,除此之外,通过与合成例A6同样的操作,得到多元醇A2。进行了加成聚合反应的环氧丙烷为697重量份。多元醇A2的羟值为451mgKOH/g,平均官能团数为4.4,以及,生物质度为22%。
[合成例A8]
(多元醇A3的合成)
使用216重量份来源于植物的山梨糖醇、和790重量份环氧丙烷,除此之外,通过与合成例A6同样的操作,得到多元醇A3。进行了加成聚合反应的环氧丙烷为784重量份。多元醇A3的羟值为396mgKOH/g,平均官能团数为6,以及,生物质度为15%。
[合成例A9]
(多元醇A4的合成)
使用265重量份来源于植物的山梨糖醇、和740重量份环氧丙烷,除此之外,通过与合成例A6同样的操作,得到多元醇A4。进行了加成聚合反应的环氧丙烷为735重量份。多元醇A4的羟值为489mgKOH/g,平均官能团数为6,以及,生物质度为19%。
[合成例A10]
(多元醇A5的合成)
使用232重量份来源于植物的山梨糖醇、16重量份来源于植物的甘油、和760重量份环氧丙烷,除此之外,通过与合成例A6同样的操作,得到多元醇A5。进行了加成聚合反应的环氧丙烷为752重量份。多元醇A5的羟值为450mgKOH/g,平均官能团数为5.6,以及,生物质度为17%。
[合成例A11]
(多元醇A6的合成)
将716重量份作为多元醇的来源于植物的异山梨醇(ROQUETTE公司制,商品名:POLYSORB P)、和2重量份二甲基棕榈基胺装入到高压釜中,用氮气置换后,以内压不超过0.4MPa(表压)的方式,缓缓装入286重量份环氧丙烷。装入结束后,在110℃下继续进行反应,直至观察不到高压釜的内压降低。反应结束后,在减压下除去残留的环氧丙烷。进行了加成聚合反应的环氧丙烷为284重量份。进一步,添加相对于100重量份反应液为0.03重量份的BHT,得到多元醇A6。多元醇A6的羟值为557mgKOH/g,平均官能团数为2,以及,生物质度为67%。
[参考例A1]
将1.9g的Zelec UN(酸性磷酸酯:注册商标,Stepan公司制)和5.0g甘油、5.0g的1,3-丁二醇混合,在室温下搅拌5分钟使其分散,然后,添加46.0g多异氰酸酯A2,进而添加1.4g的Tinuvin292(受阻胺:注册商标,BASF公司制),在室温下搅拌1小时使其混合。同样在室温下对该液体进行3小时脱泡,然后将其注入到由玻璃模具和胶带形成的模具中并放入到烘箱中,经大约24小时从30℃缓缓升温至130℃,进行聚合。聚合结束后,从烘箱中取出模具,进行脱模而得到成型体。得到的成型体具有无色透明的外观,折射率(ne)为1.52,阿贝数(νe)为48,耐热性为89℃,比重为1.24,生物质度为75%。
[参考例A2~参考例A4]
与参考例A1同样地操作,以表1所示的类别、装入量与催化剂一同地混合多元醇(d)和多异氰酸酯(c),然后也与参考例A1同样地操作,进行脱泡、向模具中的注入、聚合,进行脱模而得到成型体。得到的成型体的物性也归纳示于表1。
[实施例A5]
将1.2g的Zelec UN(酸性磷酸酯:注册商标,Stepan公司制)和1.0g多元醇A6、以及5.2g甘油混合,在室温下搅拌5分钟使其分散,然后,添加30.0g多异氰酸酯A2,进而添加0.9g的Tinuvin292(受阻胺:注册商标,BASF公司制),在室温下搅拌1小时使其混合。同样在室温下对该液体进行3小时脱泡,然后将其注入到由玻璃模具和胶带形成的模具中并放入到烘箱中,经大约24小时从30℃缓缓升温至130℃,进行聚合。聚合结束后,从烘箱中取出模具,进行脱模而得到成型体。得到的成型体具有无色透明的外观,折射率(ne)为1.53,阿贝数(νe)为48,耐热性为100℃,比重为1.25,生物质度为74%。
[实施例A6~实施例A7]
与实施例A5同样地操作,以表1所示的类别、装入量与催化剂一同地混合多元醇(c)和多元醇(d)与多异氰酸酯(a),然后也与实施例A5同样地操作,进行脱泡、向模具中的注入、聚合,进行脱模而得到成型体。得到的成型体的物性也归纳示于表1。
[比较例A1]
添加0.9g的Zelec UN(酸性磷酸酯:注册商标,Stepan公司制)和12.1g异山梨醇、以及15.9g多异氰酸酯A1,进而添加0.7g的Tinuvin292(受阻胺:注册商标,BASF公司制),在室温下搅拌1小时使其分散。同样在室温下对该液体进行3小时脱泡,然后将其注入到由玻璃模具和胶带形成的模具中并放入到烘箱中,经大约24小时从30℃缓缓升温至130℃,进行聚合。虽然进行了规定时间的聚合反应,但未得到固化物。
[比较例A2]
添加1.1g的Zelec UN(酸性磷酸酯:注册商标,Stepan公司制)和16.3g异山梨醇、以及17.2g制造例A2中得到的1,5-戊二异氰酸酯,进而添加0.8g的Tinuvin292(受阻胺:注册商标,BASF公司制),在室温下搅拌1小时使其分散。同样在室温下对该液体进行3小时脱泡,然后将其注入到由玻璃模具和胶带形成的模具中并放入到烘箱中,经大约24小时从30℃缓缓升温至130℃,进行聚合。虽然进行了规定时间的聚合反应,但未得到固化物。
如上所述,根据包含多异氰酸酯(a)和多元醇(d)的光学材料用聚合性组合物,使用了来源于植物的原料,能够贡献于保全地球环境,并且可得到透明性、耐热性等实用性优异的聚氨酯成型体。
此外,根据包含多异氰酸酯(a)、多元醇(d)、和在规定的条件下被适当含有的多元醇(c)的光学材料用聚合性组合物,能够得到不仅生物质度为70%以上、而且透明性、耐热性等实用性优异的光学材料用聚氨酯成型体。
另外,如比较例A1和比较例A2那样,异氰脲酸酯1核体浓度低于15重量%时,不固化,未能得到聚氨酯成型体。
<实施例B>
(多异氰酸酯中的未反应1,5-戊二异氰酸酯浓度(单位:重量%)的测定方法)
使用以下的装置,以后述的制造例B2中得到的1,5-戊二异氰酸酯为标准品制成标准曲线,由该标准曲线求出多异氰酸酯中的未反应1,5-戊二异氰酸酯的浓度。
装置:Prominence(岛津制作所公司制)
柱:SHISEIDO SILICA SG-120
柱温:40℃
洗脱液:正己烷/甲醇/1,2-二氯乙烷=90/5/5(体积比)
流量:0.2ml/min
检测器:UV 225nm
R.Time:16.9min
测定溶液的制备:向50ml的容量瓶中添加0.1g试样和试样的约20倍摩尔的二苄基胺,用1,2-二氯乙烷定容而制成测定溶液。
测定:注入1μL测定溶液,进行测定。
(多异氰酸酯的异氰酸酯基浓度(单位:重量%)的测定方法)
使用电位差滴定装置,利用基于JIS K-1556的n-二丁基胺法进行测定从而求出。
(多异氰酸酯中的异氰脲酸酯1核体浓度(单位:重量%)的测定方法)
使用以下的装置,由利用凝胶渗透色谱法求得的色谱图,将相当于1,5-戊异氰酸酯的3倍分子量的峰的面积相对于总峰面积的比率作为多异氰酸酯中的异氰脲酸酯1核体浓度(重量%)。
装置:HLC-8020(Tosoh公司制)
柱:G1000HXL、G2000HXL、G3000HXL(Tosoh公司制)的串联连接
柱温:40℃
洗脱液:四氢呋喃
流量:0.8ml/min
检测器:差示折射系统
R.Time:异氰脲酸酯1核体27.2min
标准物质:聚环氧乙烷(Tosoh公司制TSK标准聚环氧乙烷)
测定:将30mg试样溶解到10ml四氢呋喃中,注入100μL得到的溶液,进行测定。
(多异氰酸酯的平均官能团数的计算方法)
对于多异氰酸酯的平均官能团数而言,使用通过与多异氰酸酯中的异氰脲酸酯1核体浓度同样的测定而得到的数均分子量和多异氰酸酯的异氰酸酯基浓度,利用下式算出。
(多异氰酸酯的平均官能团数)=(多异氰酸酯的数均分子量)×(多异氰酸酯的异氰酸酯基浓度)/4202
(多元醇的羟值的测定方法)
羟值(mgKOH/g):按照JIS K1557-1(B法)的标准进行测定。
(多元醇的平均官能团数的计算方法)
多元醇的平均官能团数利用下式算出。
∑(Mn/MWn×fn)/∑(Mn/MWn)
Mn:多官能醇的重量份
MWn:多官能醇的分子量
fn:1分子多官能醇中的羟基数
(多异氰酸酯(a)和多元醇(c)的生物质度(单位:%)的计算方法)
合成例B1~B11中记载的多异氰酸酯和多元醇的生物质度利用下式算出。
来源于植物的碳原子数/(来源于植物的碳原子数+来源于石油的碳原子数)×100
(聚氨酯成型体的生物质度(单位:%)的计算方法)
实施例B1~B5、比较例B1~B5中记载的聚氨酯成型体的生物质度利用下式算出。
{[(a)的重量份×(a)的生物质度/100]+[(c)的重量份×(c)的生物质度/100]+[(d)的重量份×(d)的生物质度/100]}/[(a)+(b)+(c)+(d)的总重量(重量份)]
上式中的(a)~(d)如下所述。
(a):多异氰酸酯(a)
(b):脂环族多异氰酸酯(b)
(c):多元醇(c)
(d):多元醇(d)
关于多异氰酸酯(a)、多元醇(c)的生物质度,使用通过上述计算方法计算而得的值,求出聚氨酯成型体的生物质度。关于多元醇(d),以其生物质度为100%,求出聚氨酯成型体的生物质度。
(透镜的性能试验法)
对于利用聚合而得到的透镜进行性能试验而进行评价。对于性能试验而言,针对折射率·阿贝数、耐热性、比重,利用以下的试验法进行评价。
·折射率(ne)阿贝数(νe):使用岛津制作所制普尔弗里希折射计KPR-30,在20℃下进行测定。
·耐热性:使用岛津制作所制TMA-60,利用TMA渗透法(50g负荷,针尖φ0.5mm)得到玻璃化转变温度(Tg),将该玻璃化转变温度(Tg)作为耐热性。
·比重:在20℃下,利用阿基米德法进行测定。
[参考制备例B]
(使用了来源于植物的原料的1,5-戊二异氰酸酯的合成]
制备例B1(菌体破碎液的制备)
(赖氨酸脱羧酶基因(cadA)的克隆)
将按照常规方法从大肠杆菌W3110株(ATCC27325)制备成的基因组DNA用作PCR的模板。
使用基于赖氨酸脱羧酶基因(cadA)(GenBank Accession No.AP009048)的碱基序列而设计的具有序列号1和2所示的碱基序列的寡聚核苷酸(委托Invitrogen公司合成)作为PCR用的引物。上述引物在5’末端附近分别具有KpnI和XbaI的限制性酶识别序列。
使用包含1ng/μL上述的基因组DNA和0.5pmol/μL各引物的25μL的PCR反应液,以进行30个下述循环的条件来进行PCR,所述循环由在94℃变性30秒、在55℃退火30秒、在68℃延伸2分钟构成。
用KpnI和XbaI消化PCR反应产物和质粒pUC18(宝酒造公司制),使用Ligationhigh(东洋纺公司制)进行连接,然后使用得到的重组质粒,转化Eschrichia coli DH5α(东洋纺公司制)。用包含100μg/mL氨苄西林(Am)和X-Gal(5-溴-4-氯-3-吲哚基-β-D-半乳糖苷)的LB琼脂培养基培养转化体,得到Am耐性且形成白色菌落的转化体。由如上所述地得到的转化体提取出质粒。
按照通常的碱基序列的确定方法,确认了被导入到质粒中的DNA片段的碱基序列为序列号3所示的碱基序列。
将得到的具有编码赖氨酸脱羧酶的DNA的质粒命名为pCADA。通过培养经使用pCADA转化的大肠杆菌,可生产具有序列号4所记载的氨基酸序列的赖氨酸脱羧酶。
(转化体的制作)
使用pCADA,利用通常的方法转化大肠杆菌W3110株,将得到的转化体命名为W/pCADA。
将该转化体接种于带挡板的锥形瓶中的500ml的包含100μg/mL的Am的LB培养基中,在30℃下进行振荡培养,直到OD(660nm)成为0.5,然后,添加IPTG(异丙基-β-硫代吡喃半乳糖苷)使其成为0.1mmol/L,进一步振荡培养14小时。以8000rpm将培养液离心分离20分钟,得到菌体。将该菌体悬浮于20mmol/L的磷酸钠缓冲液(pH6.0)中,然后进行超声破碎,制备菌体破碎液。
制备例B2(1,5-戊二胺水溶液的制造)
向烧瓶中添加120重量份底物溶液,所述底物溶液是使L-赖氨酸一盐酸盐(和光纯药制)的终浓度成为45重量%、并且使磷酸吡哆醛(和光纯药制)的终浓度成为0.15mmol/L而制备的。接下来,添加上述的W/pCADA菌体破碎液(装入物换算成干燥菌体的重量为0.3g)并开始反应。反应条件设定为37℃、200rpm。用6mol/L的盐酸将反应液的pH调节至pH6。24小时后的1,5-戊二胺的反应收率达到99%。用6mol/L的盐酸将上述的反应24小时后的反应液的pH调节为2,添加0.6重量份的活性炭(三仓化成公司制粉末活性炭PM-SX),在25℃下进行1小时搅拌,然后用滤纸(ADVANTEC公司制5C)进行过滤。接下来,用氢氧化钠将该滤液的pH调节为12,得到1,5-戊二胺水溶液(17.0重量%水溶液)。
制造例B1(1,5-戊二胺的制备)
在23℃下,在分液漏斗中装入100重量份1,5-戊二胺水溶液和100重量份正丁醇,混合10分钟,然后静置30分钟。排出作为水层的下层,然后排出作为有机层(包含1,5-戊二胺的正丁醇)的上层。测定萃取率,结果为91.6%。接下来,在具有温度计、蒸馏塔、冷凝管和氮气导入管的四颈瓶中装入80重量份有机层的萃取液,将油浴温度设定为120℃,在10kPa的减压下馏去正丁醇。接下来,将油浴温度设定为140℃,在10kPa的减压下馏去1,5-戊二胺,得到纯度99.9重量%的1,5-戊二胺。
制造例B2(1,5-戊二异氰酸酯的制造)
向具有电磁感应搅拌器、自动压力调节阀、温度计、氮气导入管线、光气导入管线、冷凝器、原料进料泵的带护套的加压反应器中,装入2000重量份邻二氯苯。接下来,从光气导入管线添加2300重量份光气,开始搅拌。在反应器的护套中通入冷水,将内温保持为约10℃。利用进料泵,历经60分钟,向其中加入将400重量份制造例B1中得到的1,5-戊二胺溶解到2600重量份邻二氯苯中而得到的溶液,在30℃以下,在常压下开始进行冷光气化。进料结束后,加压反应器内形成淡褐白色浆料状液体。
接下来,一边将反应器的内液缓缓升温至160℃,一边加压至0.25MPa,进一步在压力为0.25MPa、反应温度为160℃的条件下进行90分钟热光气化。需要说明的是,在热光气化的中途,进一步添加1100重量份光气。在热光气化的过程中,加压反应器内液成为淡褐色澄清溶液。热光气化结束后,在100~140℃下,以100L/小时通入氮气,进行脱气。
接下来,在减压下馏去邻二氯苯,然后同样在减压下,馏去1,5-戊二异氰酸酯,得到558重量份纯度98.7%的1,5-戊二异氰酸酯。
接下来,向具有搅拌器、温度计、回流管和氮气导入管的四颈瓶中,装入558重量份1,5-戊二异氰酸酯、和相对于100重量份1,5-戊二异氰酸酯为0.02重量份的亚磷酸三(十三烷基)酯(城北化学制,商品名:JP-333E),一边导入氮气,一边在常压下于210℃进行2小时加热处理,得到553重量份纯度98.3%的1,5-戊二异氰酸酯。热处理中的1,5-戊二异氰酸酯的收率为99.6%。
接下来,将加热处理后的1,5-戊二异氰酸酯装入到玻璃制烧瓶中,使用装备有蒸馏塔(柴田科学公司制,商品名:蒸馏头K型)和冷凝器的精馏装置,在127~132℃、2.7KPa的条件下,进一步一边进行回流一边进行精馏,得到纯度99.9重量%的1,5-戊二异氰酸酯,所述蒸馏塔安装有蒸馏管、回流比调节定时器,所述蒸馏管填充有4单位填充物(住友重机械工业公司制,商品名:住友/Sulzer Laboratory packing EX型)。利用下文记载的方法测定生物质度,结果,1,5-戊二异氰酸酯的生物质度为71%。
(1,5-戊二异氰酸酯的生物质度测定法)
生物质度按照ASTM D6866 METHOD-B的标准进行测定。
用甲醇将1,5-戊二异氰酸酯进行氨基甲酸甲酯化(氨酯化),测定氨基甲酸甲酯体的生物质度。结果,生物质度为56%。基于该值,利用下式求出1,5-戊二异氰酸酯(a)的生物质度。
来源于植物的碳原子数/(来源于植物的碳原子数+来源于石油的碳原子数)×100
[合成例B1]
(多异氰酸酯B1的合成)
向具有搅拌器、温度计、回流管和氮气导入管的四颈瓶中,装入500份制造例B2中得到的1,5-戊二异氰酸酯(以下,有时简记为PDI)、1份异丁醇(以下,有时简记为IBA)、0.3份2,6-二(叔丁基)-4-甲基苯酚(以下,有时简记为BHT)、0.3份亚磷酸三(十三烷基)酯(城北化学(株)制,商品名:JP-333E),在80℃下反应2小时。接下来,添加0.05份作为异氰脲酸酯化催化剂的2-乙基己酸N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵(AirProducts Japan(株)制,商品名:DABCO(R)TMR)。反应50分钟后,添加0.12份邻甲苯磺酰胺(以下,有时简记为OTS),得到502份多异氰酸酯B1。构成多异氰酸酯B1的1,5-戊二异氰酸酯来源的量为99.6重量%。
该多异氰酸酯B1中的未反应1,5-戊二异氰酸酯浓度为82重量%,异氰脲酸酯1核体浓度为12重量%,异氰酸酯基浓度为49%,平均官能团数为2.1,生物质度为71%。
以下示出生物质度的计算方法。使用的异氰脲酸酯化催化剂DABCO(R)TMR是2-乙基己酸N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵为33.8重量%、2-乙基己酸为41.2重量%、乙二醇为25重量%的混合物。
多异氰酸酯B1的生物质度={502(多异氰酸酯B1的重量份)×99.8(构成多异氰酸酯B1的PDI来源的量)/100/154.2(PDI的分子量)×5(一分子PDI中的来源于植物的碳原子数)}/{502(多异氰酸酯B1的重量份)×99.8(构成多异氰酸酯B1的PDI来源的量)/100/154.2(PDI的分子量)×7(1分子PDI中的碳原子数)+1(IBA的重量份)/74.1(IBA的分子量)×4(1分子IBA中的碳原子数)+0.3(BHT的重量份)/220.4(BHT的分子量)×15(1分子BHT中的碳原子数)+0.3(JP-333E的重量份)/628(JP-333E的分子量)×39(1分子JP-333E中的碳原子数)+0.02(2-乙基己酸N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵的重量份)/118.2(2-乙基己酸N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵的分子量)×6(1分子2-乙基己酸N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵中的碳原子数)+0.02(2-乙基己酸的重量份)/144.2(2-乙基己酸的分子量)×8(1分子2-乙基己酸中的碳原子数)+0.01(乙二醇的重量份)/62.1(乙二醇的分子量)×2(1分子乙二醇中的碳原子数)+0.12(OTS的重量份)/171.2(OTS的分子量)×7(1分子OTS中的碳原子数)}×100=71%
[合成例B2]
(多异氰酸酯B2的合成)
向具有搅拌器、温度计、回流管和氮气导入管的四颈瓶中,装入500份制造例B2中得到的1,5-戊二异氰酸酯、1份异丁醇、0.3份2,6-二(叔丁基)-4-甲基苯酚、0.3份亚磷酸三(十三烷基)酯,在80℃下反应2小时。接下来,添加0.05份作为三聚物化催化剂的2-乙基己酸N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵(AirProducts Japan(株)制,商品名:DABCO(R)TMR)。反应50分钟后,添加0.12份邻甲苯磺酰胺。使得到的反应液通过薄膜蒸馏装置,在真空度为0.09KPa、温度为150℃的条件下进行蒸馏,得到401份未反应的五亚甲基二异氰酸酯。进一步添加相对于100份得到的组合物为0.02份的邻甲苯磺酰胺,得到100份多异氰酸酯B2。构成多异氰酸酯B2的1,5-戊二异氰酸酯来源的量为98重量%。
该多异氰酸酯B2中的未反应1,5-戊二异氰酸酯浓度低于1%重量,异氰脲酸酯1核体浓度为65重量%,异氰酸酯基浓度为25%,平均官能团数为3.3,生物质度为70%。
[合成例B3]
(多异氰酸酯B3的合成)
向具有搅拌器、温度计、回流管和氮气导入管的四颈瓶中,装入500份制造例B2中得到的1,5-戊二异氰酸酯、5份异丁醇、0.3份2,6-二(叔丁基)-4-甲基苯酚、0.3份亚磷酸三(十三烷基)酯,在80℃下反应2小时。接下来,添加0.05份作为异氰脲酸酯化催化剂的2-乙基己酸N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵(Air Products Japan(株)制,商品名:DABCO(R)TMR)。反应40分钟后,添加0.12份邻甲苯磺酰胺。使得到的反应液通过薄膜蒸馏装置,在真空度为0.09KPa、温度为150℃的条件下进行蒸馏,得到405份未反应的五亚甲基二异氰酸酯。进一步添加相对于100份得到的组合物为0.02份的邻甲苯磺酰胺,得到101份多异氰酸酯B3。构成多异氰酸酯B3的1,5-戊二异氰酸酯来源的量为94重量%。
该多异氰酸酯B3中的未反应1,5-戊二异氰酸酯浓度低于1%重量,异氰脲酸酯1核体浓度为50重量%,异氰酸酯基浓度为24%,平均官能团数为3,生物质度为67%。
[合成例B4]
(多异氰酸酯B4的合成)
向具有搅拌器、温度计、回流管和氮气导入管的四颈瓶中,装入500份制造例B2中得到的1,5-戊二异氰酸酯、1份异丁醇、0.3份2,6-二(叔丁基)-4-甲基苯酚、0.3份亚磷酸三(十三烷基)酯,在80℃下反应2小时。接下来,添加0.05份作为异氰脲酸酯化催化剂的2-乙基己酸N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵(Air Products Japan(株)制,商品名:DABCO(R)TMR)。反应130分钟后,添加0.12份邻甲苯磺酰胺。使得到的反应液通过薄膜蒸馏装置,在真空度为0.09KPa、温度为150℃的条件下进行蒸馏,得到341份未反应的五亚甲基二异氰酸酯。进一步添加相对于100份得到的组合物为0.02份的邻甲苯磺酰胺,得到161份多异氰酸酯B4。构成多异氰酸酯B4的1,5-戊二异氰酸酯来源的量为99重量%。
该多异氰酸酯B4中的未反应1,5-戊二异氰酸酯浓度低于1%重量,异氰脲酸酯1核体浓度为46重量%,异氰酸酯基浓度为23%,平均官能团数为3.5,生物质度为70%。
[合成例B5]
(多异氰酸酯B5的合成)
向滴液漏斗中装入12份三羟甲基丙烷(以下,简记为TMP。),利用电热带进行加热,使TMP熔化。接下来,向具有搅拌器、温度计、回流管和氮气导入管的四颈瓶中,装入500份制造例B2中得到的1,5-戊二异氰酸酯、0.3份2,6-二(叔丁基)-4-甲基苯酚、0.3份亚磷酸三(十三烷基)酯,在氮气气氛下,一边搅拌一边升温至95℃,然后经约60分钟滴加已熔化的TMP。然后,继续反应,直至异氰酸酯基浓度达到计算值。
接下来,添加0.05份作为异氰脲酸酯化催化剂的2-乙基己酸N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵(Air Products Japan(株)制,商品名:DABCO(R)TMR)。反应100分钟后,添加0.12份邻甲苯磺酰胺。使得到的反应液通过薄膜蒸馏装置,在真空度为0.09KPa、温度为150℃的条件下进行蒸馏,得到292份未反应的五亚甲基二异氰酸酯。进一步添加相对于100份得到的组合物为0.02份的邻甲苯磺酰胺,得到221份多异氰酸酯B5。构成多异氰酸酯B5的1,5-戊二异氰酸酯来源的量为94重量%。
该多异氰酸酯B5中的未反应1,5-戊二异氰酸酯浓度低于1%重量,异氰脲酸酯1核体浓度为30重量%,异氰酸酯基浓度为22%,平均官能团数为4.4,生物质度为67%。
[合成例B6]
(多元醇B1的合成)
将77重量份作为多元醇的来源于植物的甘油(阪本药品工业(株)制,商品名:纯化甘油)、244重量份蔗糖、和2重量份纯度为96%的氢氧化钾装入到高压釜中,用氮气置换后,升温至90℃,以内压不超过0.4MPa(表压)的方式,缓缓装入685重量份环氧丙烷(以下,有时简记为PO)。装入结束后,在110℃下继续进行反应,直至观察不到高压釜的内压降低。反应结束后,在减压下除去残留的环氧丙烷,并进行计量,结果,未反应的PO为5重量份。添加与装入时所添加的氢氧化钾等摩尔的85%磷酸水溶液和50重量份的纯水,进行中和纯化。然后,相对于由装入的甘油、蔗糖和已反应的环氧丙烷计算得出的多元醇的质量,添加0.2重量%的吸附剂(富田制药(株)制,商品名:Tomix AD-600),减压脱水后,进行过滤操作。进一步,添加相对于100重量份过滤液为0.03重量份的BHT,得到多元醇B1。多元醇B1的羟值为459mgKOH/g,平均官能团数为5.3,以及,生物质度为24%。
以下示出平均官能团数的计算方法。
多元醇B1的平均官能团数={77(甘油的重量份)/92.1(甘油的分子量)×3(1分子甘油中的羟基数)+244(蔗糖的重量份)/342.3(蔗糖的分子量)×8(1分子蔗糖中的羟基数)}/{77(纯化甘油的重量份)/92.1(甘油的分子量)+244(蔗糖的重量份)/342.3(蔗糖的分子量)}
以下示出生物质度的计算方法。
多元醇B1的生物质度={77(甘油的重量份)/92.1(甘油的分子量)×3(1分子甘油中的来源于植物的碳原子数)+244(蔗糖的重量份)/342.3(蔗糖的分子量)×12(1分子蔗糖中的来源于植物的碳原子数)}/{77(甘油的重量份)/92.1(甘油的分子量)×3(1分子甘油中的来源于植物的碳原子数)+244(蔗糖的重量份)/342.3(蔗糖的分子量)×12(1分子蔗糖中的来源于植物的碳原子数)+680(已反应的环氧丙烷的重量份)/58.1(环氧丙烷的分子量)×3(1分子环氧丙烷中的碳原子数)+0.3(BHT的重量份)/220.4(BHT的分子量)×15(1分子BHT中的碳原子数)}×100=24%
[合成例B7]
(多元醇B2的合成)
使用121重量份来源于植物的甘油、182重量份蔗糖、和700重量份环氧丙烷,除此之外,通过与合成例B6同样的操作,得到多元醇B2。进行了加成聚合反应的环氧丙烷为697重量份。多元醇B2的羟值为451mgKOH/g,平均官能团数为4.4,以及,生物质度为22%。
[合成例B8]
(多元醇B3的合成)
使用216重量份来源于植物的山梨糖醇、和790重量份环氧丙烷,除此之外,通过与合成例B6同样的操作,得到多元醇B3。进行了加成聚合反应的环氧丙烷为784重量份。多元醇B3的羟值为396mgKOH/g,平均官能团数为6,以及,生物质度为15%。
[合成例B9]
(多元醇B4的合成)
使用265重量份来源于植物的山梨糖醇、和740重量份环氧丙烷,除此之外,通过与合成例B6同样的操作,得到多元醇B4。进行了加成聚合反应的环氧丙烷为735重量份。多元醇B4的羟值为489mgKOH/g,平均官能团数为6,以及,生物质度为19%。
[合成例B10]
(多元醇B5的合成)
使用232重量份来源于植物的山梨糖醇、16重量份来源于植物的甘油、和760重量份环氧丙烷,除此之外,通过与合成例B6同样的操作,得到多元醇B5。进行了加成聚合反应的环氧丙烷为752重量份。多元醇B5的羟值为450mgKOH/g,平均官能团数为5.6,以及,生物质度为17%。
[合成例B11]
(多元醇B6的合成)
将716重量份作为多元醇的来源于植物的异山梨醇(ROQUETTE公司制,商品名:POLYSORB P)、和2重量份二甲基棕榈基胺装入到高压釜中,用氮气置换后,以内压不超过0.4MPa(表压)的方式,缓缓装入286重量份环氧丙烷。装入结束后,在110℃下继续进行反应,直至观察不到高压釜的内压降低。反应结束后,在减压下除去残留的环氧丙烷。进行了加成聚合反应的环氧丙烷为284重量份。进一步,添加相对于100重量份反应液为0.03重量份的BHT,得到多元醇B6。多元醇B6的羟值为557mgKOH/g,平均官能团数为2,以及,生物质度为67%。
[实施例B1]
将1.5g的Zelec UN(酸性磷酸酯:注册商标,Stepan公司制)和8.0g多元醇B5、以及8.0g异山梨醇混合,在室温下搅拌5分钟使其分散,然后,添加29.1g多异氰酸酯B2,进而添加1.1g的Tinuvin292(受阻胺:注册商标,BASF公司制),在室温下搅拌1小时使其混合。同样在室温下对该液体进行3小时脱泡,然后将其注入到由玻璃模具和胶带形成的模具中并放入到烘箱中,经大约24小时从30℃缓缓升温至130℃,进行聚合。聚合结束后,从烘箱中取出模具,进行脱模而得到成型体。得到的成型体具有无色透明的外观,折射率(ne)为1.52,阿贝数(νe)为48,耐热性为93℃,比重为1.24,生物质度为66%。
[实施例B2]
与实施例B1同样地操作,以表2所示的类别、装入量与催化剂一同地混合多元醇(c)和多元醇(d)与多异氰酸酯(a),然后也与实施例B1同样地操作,进行脱泡、向模具中的注入、聚合,进行脱模而得到成型体。得到的成型体的物性也归纳示于表2。
[实施例B3]
将2.1g的Zelec UN(酸性磷酸酯:注册商标,Stepan公司制)和8.0g多元醇B5、以及8.0g甘油混合,在室温下搅拌5分钟使其分散,然后,添加32.0g多异氰酸酯B2、13.8g双(异氰酸甲酯基)-双环[2.2.1]庚烷,进而添加1.6g的Tinuvin292(受阻胺:注册商标,BASF公司制),在室温下搅拌1小时使其混合。同样在室温下对该液体进行3小时脱泡,然后将其注入到由玻璃模具和胶带形成的模具中并放入到烘箱中,经大约24小时从30℃缓缓升温至130℃,进行聚合。聚合结束后,从烘箱中取出模具,进行脱模而得到成型体。得到的成型体具有无色透明的外观,折射率(ne)为1.52,阿贝数(νe)为50,耐热性为111℃,比重为1.23,生物质度为51%。
[实施例B4~实施例B5]
与实施例B3同样地操作,以表2所示的类别、装入量与催化剂一同地混合多元醇(c)和多元醇(d)与多异氰酸酯(a)和脂环族多异氰酸酯(b),然后也与实施例B3同样地操作,进行脱泡、向模具中的注入、聚合,进行脱模而得到成型体。得到的成型体的物性也归纳示于表2。
[比较例B1]
将0.8g的Zelec UN(酸性磷酸酯:注册商标,Stepan公司制)和20.0g多元醇B1混合,在室温下搅拌5分钟使其分散,然后,添加27.5g多异氰酸酯B2,进而添加0.6g的Tinuvin292(受阻胺:注册商标,BASF公司制),在室温下搅拌1小时使其混合。同样在室温下对该液体进行3小时脱泡,然后将其注入到由玻璃模具和胶带形成的模具中并放入到烘箱中,经大约24小时从30℃缓缓升温至130℃,进行聚合。聚合结束后,从烘箱中取出模具,进行脱模而得到成型体。得到的成型体具有无色透明的外观,折射率(ne)为1.51,阿贝数(νe)为54,耐热性为56℃,比重为1.19,生物质度为51%。
[比较例B2~比较例B5]
与比较例B1同样地操作,以表2所示的类别、装入量与催化剂一同地混合多元醇和多异氰酸酯,然后也与比较例B1同样地操作,进行脱泡、向模具中的注入、聚合,进行脱模而得到成型体。得到的成型体的物性也归纳示于表2。
如上所述,根据包含多异氰酸酯(a)和多元醇(d)的光学材料用聚合性组合物,使用了来源于植物的原料,能够贡献于保全地球环境,并且可得到透明性、耐热性等实用性优异的光学材料用聚氨酯成型体。
此外,根据包含多异氰酸酯(a)、多元醇(c)、多元醇(d)、和在规定的条件下被适当含有的脂环族多异氰酸酯(b)的光学材料用聚合性组合物,能够得到不仅生物质度为50%以上且低于70%、而且透明性、耐热性等实用性优异的光学材料用聚氨酯成型体。
另外,如比较例B1~B3那样,虽然异氰脲酸酯1核体浓度为10重量%以上、但不含多元醇(d)时,即使得到了生物质度为50%以上且低于70%的聚氨酯成型体,但聚氨酯成型体的耐热性也低。另外,如比较例B4~B5那样,异氰脲酸酯1核体浓度低于10重量%、并且不含多元醇(d)时,得到的成型体的生物质度未达到50%,并且,得到的聚氨酯成型体的耐热性也显示出较比较例B1~B3更低的值。
<实施例C>
(多异氰酸酯中的未反应1,5-戊二异氰酸酯浓度(单位:重量%)的测定方法)
使用以下的装置,以后述的制造例C2中得到的1,5-戊二异氰酸酯为标准品制成标准曲线,由该标准曲线求出多异氰酸酯中的未反应1,5-戊二异氰酸酯的浓度。
装置:Prominence(岛津制作所公司制)
柱:SHISEIDO SILICA SG-120
柱温:40℃
洗脱液:正己烷/甲醇/1,2-二氯乙烷=90/5/5(体积比)
流量:0.2ml/min
检测器:UV 225nm
R.Time:16.9min
测定溶液的制备:向50ml的容量瓶中添加0.1g试样和试样的约20倍摩尔的二苄基胺,用1,2-二氯乙烷定容而制成测定溶液。
测定:注入1μL测定溶液,进行测定。
(多异氰酸酯的异氰酸酯基浓度(单位:重量%)的测定方法)
使用电位差滴定装置,利用基于JIS K-1556的n-二丁基胺法进行测定从而求出。
(多异氰酸酯中的异氰脲酸酯1核体浓度(单位:重量%)的测定方法)
使用以下的装置,由利用凝胶渗透色谱法求得的色谱图,将相当于1,5-戊异氰酸酯的3倍分子量的峰的面积相对于总峰面积的比率作为多异氰酸酯中的异氰脲酸酯1核体浓度(重量%)。
装置:HLC-8020(Tosoh公司制)
柱:G1000HXL、G2000HXL、G3000HXL(Tosoh公司制)的串联连接
柱温:40℃
洗脱液:四氢呋喃
流量:0.8ml/min
检测器:差示折射系统
R.Time:异氰脲酸酯1核体27.2min
标准物质:聚环氧乙烷(Tosoh公司制TSK标准聚环氧乙烷)
测定:将30mg试样溶解到10ml四氢呋喃中,注入100μL得到的溶液,进行测定。
(多异氰酸酯的平均官能团数的计算方法)
对于多异氰酸酯的平均官能团数而言,使用通过与多异氰酸酯中的异氰脲酸酯1核体浓度同样的测定而得到的数均分子量和多异氰酸酯的异氰酸酯基浓度,利用下式算出。
(多异氰酸酯的平均官能团数)=(多异氰酸酯的数均分子量)×(多异氰酸酯的异氰酸酯基浓度)/4202
(多元醇的羟值的测定方法)
羟值(mgKOH/g):按照JIS K1557-1(B法)的标准进行测定。
(多元醇的平均官能团数的计算方法)
多元醇的平均官能团数利用下式算出。
∑(Mn/MWn×fn)/∑(Mn/MWn)
Mn:多官能醇的重量份
MWn:多官能醇的分子量
fn:1分子多官能醇中的羟基数
(多异氰酸酯(a)的生物质度(单位:%)的计算方法)
合成例C1中记载的多异氰酸酯的生物质度利用下式算出。
来源于植物的碳原子数/(来源于植物的碳原子数+来源于石油的碳原子数)×100
(聚氨酯成型体的生物质度(单位:%)的计算方法)
参考例C1中记载的聚氨酯成型体的生物质度利用下式算出。
{[(a)的重量份×(a)的生物质度/100]+[(b)的重量份×(b)的生物质度/100]+[(e)的重量份×(e)的生物质度/100]+[(d)的重量份×(d)的生物质度/100]}/[(a)+(b)+(e)+(d)的总重量(重量份)]
上式中的(a)、(b)、(d)和(e)如下所述。
(a):多异氰酸酯(a)
(b):脂环族多异氰酸酯(b)
(d):多元醇(d)
(e):(聚)甘油脂肪酸酯类(e)
关于多异氰酸酯(a)的生物质度,使用通过上述计算方法计算而得的值,求出聚氨酯成型体的生物质度。关于多元醇(d)、(聚)甘油脂肪酸酯类(e),以其生物质度为100%,求出聚氨酯成型体的生物质度。
(透镜的性能试验法)
对于利用聚合而得到的透镜进行性能试验而进行评价。对于性能试验而言,针对折射率·阿贝数、耐热性、比重,利用以下的试验法进行评价。
·折射率(ne)阿贝数(νe):使用岛津制作所制普尔弗里希折射计KPR-30,在20℃下进行测定。
·耐热性:使用岛津制作所制TMA-60,利用TMA渗透法(50g负荷,针尖φ0.5mm)得到玻璃化转变温度(Tg),将该玻璃化转变温度(Tg)作为耐热性。
·比重:在20℃下,利用阿基米德法进行测定。
[参考制备例C]
(使用了来源于植物的原料的1,5-戊二异氰酸酯的合成]
制备例C1(菌体破碎液的制备)
(赖氨酸脱羧酶基因(cadA)的克隆)
将按照常规方法从大肠杆菌W3110株(ATCC27325)制备成的基因组DNA用作PCR的模板。
使用基于赖氨酸脱羧酶基因(cadA)(GenBank Accession No.AP009048)的碱基序列而设计的具有序列号1和2所示的碱基序列的寡聚核苷酸(委托Invitrogen公司合成)作为PCR用的引物。上述引物在5′末端附近分别具有KpnI和XbaI的限制性酶识别序列。
使用包含1ng/μL上述的基因组DNA和0.5pmol/μL各引物的25μL的PCR反应液,以进行30个下述循环的条件来进行PCR,所述循环由在94℃变性30秒、在55℃退火30秒、在68℃延伸2分钟构成。
用KpnI和XbaI消化PCR反应产物和质粒pUC18(宝酒造公司制),使用Ligationhigh(东洋纺公司制)进行连接,然后使用得到的重组质粒,转化Eschrichia coli DH5α(东洋纺公司制)。用包含100μg/mL氨苄西林(Am)和X-Gal(5-溴-4-氯-3-吲哚基-β-D-半乳糖苷)的LB琼脂培养基培养转化体,得到Am耐性且形成白色菌落的转化体。由如上所述地得到的转化体提取出质粒。
按照通常的碱基序列的确定方法,确认了被导入到质粒中的DNA片段的碱基序列为序列号3所示的碱基序列。
将得到的具有编码赖氨酸脱羧酶的DNA的质粒命名为pCADA。通过培养经使用pCADA转化的大肠杆菌,可生产具有序列号4所记载的氨基酸序列的赖氨酸脱羧酶。
(转化体的制作)
使用pCADA,利用通常的方法转化大肠杆菌W3110株,将得到的转化体命名为W/pCADA。
将该转化体接种于带挡板的锥形瓶中的500ml的包含100μg/mL的Am的LB培养基中,在30℃下进行振荡培养,直到OD(660nm)成为0.5,然后,添加IPTG(异丙基-β-硫代吡喃半乳糖苷)使其成为0.1mmol/L,进一步振荡培养14小时。以8000rpm将培养液离心分离20分钟,得到菌体。将该菌体悬浮于20mmol/L的磷酸钠缓冲液(pH6.0)中,然后进行超声破碎,制备菌体破碎液。
制备例C2(1,5-戊二胺水溶液的制造)
向烧瓶中添加120重量份底物溶液,所述底物溶液是使L-赖氨酸一盐酸盐(和光纯药制)的终浓度成为45重量%、并且使磷酸吡哆醛(和光纯药制)的终浓度成为0.15mmol/L而制备的。接下来,添加上述的W/pCADA菌体破碎液(装入物换算成干燥菌体的重量为0.3g)并开始反应。反应条件设定为37℃、200rpm。用6mol/L的盐酸将反应液的pH调节至pH6。24小时后的1,5-戊二胺的反应收率达到了99%。用6mol/L的盐酸将上述的反应24小时后的反应液的pH调节为2,添加0.6重量份的活性炭(三仓化成公司制粉末活性炭PM-SX),在25℃下进行1小时搅拌,然后用滤纸(ADVANTEC公司制5C)进行过滤。接下来,用氢氧化钠将该滤液的pH调节为12,得到1,5-戊二胺水溶液(17.0重量%水溶液)。
制造例C1(1,5-戊二胺的制备)
在23℃下,在分液漏斗中装入100重量份1,5-戊二胺水溶液和100重量份正丁醇,混合10分钟,然后静置30分钟。排出作为水层的下层,然后排出作为有机层(包含1,5-戊二胺的正丁醇)的上层。测定萃取率,结果为91.6%。接下来,在具有温度计、蒸馏塔、冷凝管和氮气导入管的四颈瓶中装入80重量份有机层的萃取液,将油浴温度设定为120℃,在10kPa的减压下馏去正丁醇。接下来,将油浴温度设定为140℃,在10kPa的减压下馏去1,5-戊二胺,得到纯度99.9重量%的1,5-戊二胺。
制造例C2(1,5-戊二异氰酸酯的制造)
向具有电磁感应搅拌器、自动压力调节阀、温度计、氮气导入管线、光气导入管线、冷凝器、原料进料泵的带护套的加压反应器中,装入2000重量份邻二氯苯。接下来,从光气导入管线添加2300重量份光气,开始搅拌。在反应器的护套中通入冷水,将内温保持为约10℃。利用进料泵,历经60分钟,向其中加入将400重量份制造例C1中得到的1,5-戊二胺溶解到2600重量份邻二氯苯中而得到的溶液,在30℃以下,在常压下开始进行冷光气化。进料结束后,加压反应器内形成淡褐白色浆料状液体。
接下来,一边将反应器的内液缓缓升温至160℃,一边加压至0.25MPa,进一步在压力为0.25MPa、反应温度为160℃的条件下进行90分钟热光气化。需要说明的是,在热光气化的中途,进一步添加1100重量份光气。在热光气化的过程中,加压反应器内液成为淡褐色澄清溶液。热光气化结束后,在100~140℃下,以100L/小时通入氮气,进行脱气。
接下来,在减压下馏去邻二氯苯,然后同样在减压下,馏去1,5-戊二异氰酸酯,得到558重量份纯度98.7%的1,5-戊二异氰酸酯。
接下来,向具有搅拌器、温度计、回流管和氮气导入管的四颈瓶中,装入558重量份1,5-戊二异氰酸酯、和相对于100重量份1,5-戊二异氰酸酯为0.02重量份的亚磷酸三(十三烷基)酯(城北化学制,商品名:JP-333E),一边导入氮气,一边在常压下于210℃进行2小时加热处理,得到553重量份纯度98.3%的1,5-戊二异氰酸酯。热处理中的1,5-戊二异氰酸酯的收率为99.6%。
接下来,将加热处理后的1,5-戊二异氰酸酯装入到玻璃制烧瓶中,使用装备有蒸馏塔(柴田科学公司制,商品名:蒸馏头K型)和冷凝器的精馏装置,在127~132℃、2.7KPa的条件下,进一步一边进行回流一边进行精馏,得到纯度99.9重量%的1,5-戊二异氰酸酯,所述蒸馏塔安装有蒸馏管、回流比调节定时器,所述蒸馏管填充有4单位填充物(住友重机械工业公司制,商品名:住友/SulzerLaboratory packing EX型)。利用下文记载的方法测定生物质度,结果,1,5-戊二异氰酸酯的生物质度为71%。
(1,5-戊二异氰酸酯的生物质度测定法)
生物质度按照ASTM D6866METHOD-B的标准进行测定。
用甲醇将1,5-戊二异氰酸酯进行氨基甲酸甲酯化(氨酯化),测定氨基甲酸甲酯体的生物质度。结果,生物质度为56%。基于该值,利用下式求出1,5-戊二异氰酸酯(a)的生物质度。
来源于植物的碳原子数/(来源于植物的碳原子数+来源于石油的碳原子数)×100
[合成例C1]
(多异氰酸酯C1的合成)
向具有搅拌器、温度计、回流管和氮气导入管的四颈瓶中,装入500份制造例C2中得到的1,5-戊二异氰酸酯、1份异丁醇、0.3份2,6-二(叔丁基)-4-甲基苯酚、0.3份亚磷酸三(十三烷基)酯,在80℃下反应2小时。接下来,添加0.05份作为三聚物化催化剂的2-乙基己酸N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵(AirProducts Japan(株)制,商品名:DABCO(R)TMR)。反应50分钟后,添加0.12份邻甲苯磺酰胺。使得到的反应液通过薄膜蒸馏装置,在真空度为0.09KPa、温度为150℃的条件下进行蒸馏,得到401份未反应的五亚甲基二异氰酸酯。进一步添加相对于100份得到的组合物为0.02份的邻甲苯磺酰胺,得到100份多异氰酸酯C1。构成多异氰酸酯C1的1,5-戊二异氰酸酯来源的量为98重量%。
该多异氰酸酯C1中的未反应1,5-戊二异氰酸酯浓度低于1重量%,异氰脲酸酯1核体浓度为65重量%,异氰酸酯基浓度为25%,平均官能团数为3.3,生物质度为70%。
以下示出生物质度的计算方法。使用的异氰脲酸酯化催化剂DABCO(R)TMR是2-乙基己酸N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵为33.8重量%、2-乙基己酸为41.2重量%、乙二醇为25重量%的混合物。
多异氰酸酯C1的生物质度={500(多异氰酸酯C1的重量份)×98.0(构成多异氰酸酯C1的PDI来源的量)/100/154.2(PDI的分子量)×5(一分子PDI中的来源于植物的碳原子数)}/{500(多异氰酸酯C1的重量份)×98.0(构成多异氰酸酯C1的PDI来源的量)/100/154.2(PDI的分子量)×7(1分子PDI中的碳原子数)+1(IBA的重量份)/74.1(IBA的分子量)×4(1分子IBA中的碳原子数)+0.3(BHT的重量份)/220.4(BHT的分子量)×15(1分子BHT中的碳原子数)+0.3(JP-333E的重量份)/628(JP-333E的分子量)×39(1分子JP-333E中的碳原子数)+0.05(2-乙基己酸N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵的重量份)/118.2(2-乙基己酸N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵的分子量)×6(1分子2-乙基己酸N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵中的碳原子数)+0.05(2-乙基己酸的重量份)/144.2(2-乙基己酸的分子量)×8(1分子2-乙基己酸中的碳原子数)+0.05(乙二醇的重量份)/62.1(乙二醇的分子量)×2(1分子乙二醇中的碳原子数)+0.12(OTS的重量份)/171.2(OTS的分子量)×7(1分子OTS中的碳原子数)}×100=70%
[参考例C1]
向3.0重量份1,3-丙二醇(Dupont公司制)、3.0重量份甘油(花王株式会公司制)和3.0重量份双甘油辛酸酯的混合物中,依次添加1.4重量份ZelecUN(酸性磷酸酯:注册商标,Stepan公司)和1.0重量份Tinuvin292(受阻胺:注册商标,BASF公司),在室温下搅拌10分钟。
依次添加20.0重量份合成例C1中制造的多异氰酸酯C1和11.4重量份2,5-双(异氰酸甲酯基)-双环[2.2.1]庚烷和2,6-双(异氰酸甲酯基)-双环[2.2.1]庚烷的异构体的混合物(三井化学株式会公司制),在减压下,一边搅拌3小时一边进行脱气后,将其注入到由玻璃模具和胶带形成的模具中并放入到烘箱中,经21小时将混合液从25℃升温至120℃,然后,经1小时降温至25℃,得到成型体。透镜顺利从模具中脱模。得到的透镜的折射率(ne)为1.53,阿贝数为45,Tg为89℃,通过计算而算出的生物质度为54%,利用ASTMD6866-12测定法测得的生物质度为51%。
如上所述,根据包含多异氰酸酯(a)和多元醇(d)的光学材料用聚合性组合物,使用了来源于植物的原料,能够贡献于保全地球环境,并且可得到透明性、耐热性等实用性优异的聚氨酯成型体。
如上所述,根据包含多异氰酸酯(a)和多元醇(d)、以及(聚)甘油脂肪酸酯类(e)的光学材料用聚合性组合物,得到了生物质度为20%以上75%以下,并且脱模性优异,透明性、耐热性等实用性优异的光学材料用聚氨酯成型体。
本申请主张以于2013年10月21日提出申请的日本申请特愿2013-218734号、于2013年10月21日提出申请的日本申请特愿2013-218736号和于2014年8月29日提出申请的日本申请特愿2014-175758号为基础的优先权,将其全部公开内容并入本文。
[a1]一种光学材料用聚合性组合物,其包含:
多异氰酸酯(a),所述多异氰酸酯(a)由来源于植物的原料得到,且包含脂肪族多异氰酸酯的改性物;
多元醇(c),所述多元醇(c)由来源于植物的原料得到,且羟值为300~650mgKOH/g,平均官能团数为2以上且小于7;和
多元醇(d),所述多元醇(d)是来源于植物的化合物。
[a2]如[a1]所述的光学材料用聚合性组合物,其中,上述改性物为脂肪族多异氰酸酯的异氰脲酸酯体,上述多异氰酸酯(a)中包含10重量%以上的异氰脲酸酯1核体。
[a3]如[a2]所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(d)的羟基相对于多元醇(c)和多元醇(d)的总羟基的摩尔比((d)/(c)+(d))为0.5~0.9。
[a4]如[a2]或[a3]所述的光学材料用聚合性组合物,其中,还包含脂环族多异氰酸酯(b)。
[a5]如[a4]所述的光学材料用聚合性组合物,其中,脂环族多异氰酸酯(b)的异氰酸酯基相对于多异氰酸酯(a)和脂环族多异氰酸酯(b)的总异氰酸酯基的摩尔比((b)/(a)+(b))为0.2~0.6。
[a6]如[a1]~[a5]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(c)是将作为来源于植物的原料的选自甘油、山梨糖醇、异山梨醇、蔗糖、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇中的至少一种作为原料而得到的。
[a7]如[a1]~[a6]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(d)为选自甘油、山梨糖醇、异山梨醇、蔗糖、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇中的至少一种。
[a8]如[a1]~[a7]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物,其中,包含非金属催化剂。
[a9]一种聚氨酯树脂,其是由[a1]~[a8]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物得到的。
[a10][a9]的聚氨酯树脂,其中,生物质度为50%以上且低于75%。
[a11]如[a9]或[a10]所述的聚氨酯树脂,其中,Tg为60℃以上。
[a12]一种光学材料,其是由[a9]~[a11]中任一项所述的聚氨酯树脂形成的。
[a13]一种塑料眼镜透镜,其是由[a12]所述的光学材料形成的。
[a14]一种塑料偏光透镜,其中,在偏光膜的至少一面上层叠有由[a9]~[a11]中任一项所述的聚氨酯树脂形成的层。
[a15]塑料眼镜透镜的制造方法,其包括以下工序:
在透镜浇铸成型用铸模内注入[a1]~[a8]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物的工序,和
将上述光学材料用聚合性组合物聚合固化的工序。
[a16]塑料偏光透镜的制造方法,其包括以下工序:
在透镜浇铸成型用铸模内,以偏光膜的至少一面与模具分离隔开的状态将该偏光膜固定的工序,
向上述偏光膜与上述模具之间的空隙中,注入[a1]~[a8]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物的工序,和
将上述光学材料用聚合性组合物聚合固化,在上述偏光膜的至少一面上层叠由聚氨酯树脂形成的层的工序。
[b1]一种光学材料用聚合性组合物,其包含:
多异氰酸酯(a),所述多异氰酸酯(a)由来源于植物的原料得到,且包含脂肪族多异氰酸酯的改性物;和
多元醇(d),所述多元醇(d)是来源于植物的化合物。
[b2]如[b1]所述的光学材料用聚合性组合物,其中,上述改性物为脂肪族多异氰酸酯的异氰脲酸酯体,上述多异氰酸酯(a)中包含10重量%以上的异氰脲酸酯1核体。
[b3]如[b1]或[b2]所述的光学材料用聚合性组合物,其中,仅包含上述多异氰酸酯(a)作为异氰酸酯化合物。
[b4]如[b2]或[b3]所述的光学材料用聚合性组合物,其中,还包含多元醇(c),所述多元醇(c)由来源于植物的原料得到,且羟值为300~650mgKOH/g,平均官能团数为2以上且小于7。
[b5]如[b4]所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(d)的羟基相对于多元醇(c)和多元醇(d)的总羟基的摩尔比((d)/(c)+(d))为0.8以上。
[b6]如[b1]~[b5]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(d)为选自甘油、山梨糖醇、异山梨醇、蔗糖、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇中的至少一种。
[b7]如[b1]~[b5]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(d)由选自甘油、山梨糖醇、异山梨醇、蔗糖、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇中的两种组成。
[b8]如[b4]~[b7]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(c)是将作为来源于植物的原料的选自甘油、山梨糖醇、异山梨醇、蔗糖、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,3-丙二醇中的至少一种作为原料而得到的。
[b9]如[b4]~[b7]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(c)是以作为来源于植物的原料的异山梨醇为原料而得到的。
[b10]如[b1]~[b9]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物,其中,包含非金属催化剂。
[b11]一种聚氨酯树脂,其是由[b1]~[b10]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物得到的。
[b12][b11]的聚氨酯树脂,其中,生物质度为70%以上。
[b13]如[b11]或[b12]所述的聚氨酯树脂,其中,Tg为60℃以上。
[b14]一种光学材料,其是由[b11]~[b13]中任一项所述的聚氨酯树脂形成的。
[b15]一种塑料眼镜透镜,其是由[b14]所述的光学材料形成的。
[b16]一种塑料偏光透镜,其中,在偏光膜的至少一面上层叠有由[b11]~[b13]中任一项所述的聚氨酯树脂形成的层。
[b17]塑料眼镜透镜的制造方法,其包括以下工序:
在透镜浇铸成型用铸模内注入[b1]~[b10]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物的工序,和
将上述光学材料用聚合性组合物聚合固化的工序。
[b18]塑料偏光透镜的制造方法,其包括以下工序:
在透镜浇铸成型用铸模内,以偏光膜的至少一面与模具分离隔开的状态将该偏光膜固定的工序,
向上述偏光膜与上述模具之间的空隙中,注入[b1]~[b10]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物的工序,和
将上述光学材料用聚合性组合物聚合固化,在上述偏光膜的至少一面上层叠由聚氨酯树脂形成的层的工序。
[c1]一种光学材料用聚合性组合物,其包含:
多异氰酸酯(a),所述多异氰酸酯(a)由来源于植物的原料得到,且包含脂肪族多异氰酸酯的改性物;
(聚)甘油脂肪酸酯类(e),所述(聚)甘油脂肪酸酯类(e)由通式(1)表示;
(式中,R表示碳原子数5~19的烷基或链烯基,烷基或链烯基可具有直链或支链。X表示氢原子或以RCO(R表示上述的含义)表示的基团,多个X可以相同也可以不同。n为0~3的整数。)
以及,
多元醇(d),所述多元醇(d)是来源于植物的化合物。
[c2]如[c1]所述的光学材料用聚合性组合物,其中,上述改性物为脂肪族多异氰酸酯的异氰脲酸酯体,上述多异氰酸酯(a)中包含10重量%以上的异氰脲酸酯1核体。
[c3]如[c2]所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(d)的羟基相对于上述(聚)甘油脂肪酸酯类(e)和多元醇(d)的总羟基的摩尔比((d)/(e)+(d))为0.5~0.9。
[c4]如[c2]或[c3]所述的光学材料用聚合性组合物,其中,还包含多元醇(c)和/或脂环族多异氰酸酯(b)。
[c5]如[c4]所述的光学材料用聚合性组合物,其中,脂环族多异氰酸酯(b)的异氰酸酯基相对于多异氰酸酯(a)和脂环族多异氰酸酯(b)的总异氰酸酯基的摩尔比((b)/(a)+(b))为0.2~0.85。
[c6]如[c1]~[c5]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(d)为选自甘油、山梨糖醇、异山梨醇、蔗糖、α-甲基糖苷、甘露糖醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇中的至少一种。
[c7]如[c4]~[c6]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(c)是将作为来源于植物的原料的选自甘油、山梨糖醇、异山梨醇、蔗糖、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇中的至少一种作为原料而得到的。
[c8]如[c7]所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(c)为选自聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚丙烯酸多元醇中的至少一种。
[c9]如[c1]~[c8]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物,其中,包含非金属催化剂。
[c10]一种聚氨酯成型体,其是由[c1]~[c9]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物得到的。
[c11]如[c10]所述的聚氨酯成型体,其中,生物质度为20%以上75%以下。
[c12]如[c10]或[c11]所述的聚氨酯成型体,其中,Tg为60℃以上。
[c13]一种光学材料,其是由[c10]~[c12]中任一项所述的聚氨酯成型体形成的。
[c14]一种塑料眼镜透镜,其是由[c13]所述的光学材料形成的。
[c15]一种塑料偏光透镜,其中,在偏光膜的至少一面上层叠有由[c10]~[c12]中任一项所述的聚氨酯成型体形成的层。
[c16]塑料眼镜透镜的制造方法,其包括以下工序:
在透镜浇铸成型用铸模内注入[c1]~[c9]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物的工序,和
将上述光学材料用聚合性组合物聚合固化的工序。
[c17]塑料偏光透镜的制造方法,其包括以下工序:
在透镜浇铸成型用铸模内,以偏光膜的至少一面与模具分离隔开的状态将该偏光膜固定的工序,
向上述偏光膜与上述模具之间的空隙中,注入[c1]~[c9]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物的工序,和
将上述光学材料用聚合性组合物聚合固化,在上述偏光膜的至少一面上层叠由聚氨酯成型体形成的层的工序。
Claims (26)
1.一种光学材料用聚合性组合物,其包含:
多异氰酸酯(a),所述多异氰酸酯(a)由来源于植物的原料得到,且包含脂肪族多异氰酸酯的改性物;
多元醇(c),所述多元醇(c)由来源于植物的原料得到,且羟值为300~650mgKOH/g,平均官能团数为2以上且小于7;和
多元醇(d),所述多元醇(d)是来源于植物的化合物,
所述改性物为脂肪族多异氰酸酯的异氰脲酸酯体,多异氰酸酯(a)中包含15重量%以上的异氰脲酸酯1核体,
所述多元醇(d)为选自甘油、山梨糖醇、异山梨醇、蔗糖、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇中的至少一种。
2.如权利要求1所述的光学材料用聚合性组合物,其中,还包含甘油脂肪酸酯类及/或聚甘油脂肪酸酯类(e),所述甘油脂肪酸酯类及/或聚甘油脂肪酸酯类(e)由通式(1)表示,
通式(1)中,R表示碳原子数5~19的烷基或链烯基,烷基或链烯基可具有直链或支链;X表示氢原子或以RCO表示的基团,其中R表示上述的含义,多个X可以相同也可以不同;n为0~3的整数。
3.如权利要求1所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(d)的羟基相对于多元醇(c)和多元醇(d)的总羟基的摩尔比即(d)/(c)+(d)为0.8以上。
4.如权利要求1所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(d)的羟基相对于多元醇(c)和多元醇(d)的总羟基的摩尔比即(d)/(c)+(d)为0.5~0.9。
5.如权利要求2所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(d)的羟基相对于所述甘油脂肪酸酯类及/或聚甘油脂肪酸酯类(e)和多元醇(d)的总羟基的摩尔比即(d)/(e)+(d)为0.5~0.9。
6.如权利要求4所述的光学材料用聚合性组合物,其中,还包含脂环族多异氰酸酯(b)。
7.如权利要求6所述的光学材料用聚合性组合物,其中,脂环族多异氰酸酯(b)的异氰酸酯基相对于多异氰酸酯(a)和脂环族多异氰酸酯(b)的总异氰酸酯基的摩尔比即(b)/(a)+(b)为0.2~0.6。
8.如权利要求3所述的光学材料用聚合性组合物,其中,仅包含所述多异氰酸酯(a)作为异氰酸酯化合物。
9.如权利要求6所述的光学材料用聚合性组合物,其中,脂环族多异氰酸酯(b)的异氰酸酯基相对于多异氰酸酯(a)和脂环族多异氰酸酯(b)的总异氰酸酯基的摩尔比即(b)/(a)+(b)为0.2~0.85。
10.如权利要求1所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(c)是将作为来源于植物的原料的选自甘油、山梨糖醇、异山梨醇、蔗糖、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,3-丙二醇中的至少一种作为原料而得到的。
11.如权利要求10所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(c)是以作为来源于植物的原料的异山梨醇为原料而得到的。
12.如权利要求10所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(c)为选自聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚丙烯酸多元醇中的至少一种。
13.如权利要求1所述的光学材料用聚合性组合物,其中,多元醇(d)由选自甘油、山梨糖醇、异山梨醇、蔗糖、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇中的两种组成。
14.如权利要求1或2所述的光学材料用聚合性组合物,其中,包含非金属催化剂。
15.一种聚氨酯成型体,其是将权利要求3所述的光学材料用聚合性组合物聚合固化而得到的。
16.权利要求15的聚氨酯成型体,其中,生物质度为70%以上。
17.一种聚氨酯成型体,其是将权利要求4所述的光学材料用聚合性组合物聚合固化而得到的。
18.权利要求17的聚氨酯成型体,其中,生物质度为50%以上且低于70%。
19.一种聚氨酯成型体,其是将权利要求5所述的光学材料用聚合性组合物聚合固化而得到的。
20.如权利要求19所述的聚氨酯成型体,其中,生物质度为20%以上75%以下。
21.如权利要求15~20中任一项所述的聚氨酯成型体,其中,Tg为60℃以上。
22.一种光学材料,其是由权利要求15~20中任一项所述的聚氨酯成型体形成的。
23.一种塑料眼镜透镜,其是由权利要求22所述的光学材料形成的。
24.一种塑料偏光透镜,其中,在偏光膜的至少一面上层叠有将权利要求1~14中任一项所述的光学材料用聚合性组合物聚合固化而得到的层。
25.塑料眼镜透镜的制造方法,其包括以下工序:
在透镜浇铸成型用铸模内注入权利要求1~14中任一项所述的光学材料用聚合性组合物的工序,和
将所述光学材料用聚合性组合物聚合固化的工序。
26.塑料偏光透镜的制造方法,其包括以下工序:
在透镜浇铸成型用铸模内,以偏光膜的至少一面与模具分离隔开的状态将所述偏光膜固定的工序,
向所述偏光膜与所述模具之间的空隙中,注入权利要求1~14中任一项所述的光学材料用聚合性组合物的工序,和
将所述光学材料用聚合性组合物聚合固化,在所述偏光膜的至少一面上层叠由聚氨酯树脂形成的层的工序。
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