CN105669900A - 光学部件用树脂原料组合物、光学部件用树脂和光学部件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供含有具特定结构和刚直部位的(甲基)丙烯酸酯化合物(A)以及具柔软部位的(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的树脂组合物,还提供进一步含有特定结构的硅烷系(甲基)丙烯酸酯化合物(C-1)、抗氧化剂(C-2)或脂族化合物(C-3)的树脂组合物以及光学部件。由这些树脂组合物可以制造光学部件用树脂,该光学部件用树脂具有优异的透明性,同时不发生裂隙,且对热稳定不发生黄变,并且低热膨胀系数、低含水率、形状稳定性、自模具的脱模性也优异,抑制表面反射、使透射率提高、与涂布剂的粘合性也优异。
Description
本申请是原案申请日为2009年12月7日、原案申请号为200980150063.2(国际申请号为PCT/JP2009/070484)、发明名称为“光学部件用树脂原料组合物、光学部件用树脂和光学部件”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于制造光学部件用树脂的原料组合物、光学部件用树脂和光学部件,该光学部件用树脂具有优异的透明性,同时不发生裂隙,且对热稳定不发生黄变,并且低热膨胀系数、低含水率、形状稳定性、自模具的脱模性也优异,抑制表面反射、可使透射率提高、与涂布剂的粘合性也优异。
背景技术
以往,作为透明性树脂已知有聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、脂环式烯烃聚合物(例如,参照专利文献1)和环氧树脂等。这些透明性树脂也可工业化大量制造,发挥其良好的透明性,而在各领域中大量应用。
另外,这些透明性树脂除良好的透明性之外,还可发挥其轻量性、成型性,用作玻璃替代品。并且就透明性树脂而言,近年来人们需求可反映轻薄短小化、部件件数的减少、可耐受回流焊(ハンダリフロー)工艺的材料,为此,人们还要求透光率等的光学特性以及非常高的耐热性。
但是,上述透明性树脂的耐热性并不足够。例如上述透明性树脂中,即使被认为是耐热性最高的树脂的聚碳酸酯树脂,作为其耐热性指标的玻璃化转变温度也仅为150℃左右,人们需求开发出具有更高的耐热性的新型透明树脂。
具体来说,作为透明性树脂,已经有聚甲基丙烯酸甲酯等聚(甲基)丙烯酸酯系聚合物或聚碳酸酯系聚合物可供给光学部件用树脂材料的用途。但是,上述聚(甲基)丙烯酸酯系聚合物中的聚丙烯酸甲酯,其耐热性、耐热稳定性、耐溶剂性等的性能差,同时吸水性大、耐水性也差,因此无法在要求这些性能的领域中应用。另外,聚甲基丙烯酸甲酯可供给光学部件用树脂材料的用途,但是在可耐受回流焊工艺等的要求非常高耐热性、耐热稳定性的领域中无法适用。
在光学部件用树脂材料的领域中,作为改善以往已知的聚(甲基)丙烯酸酯系聚合物所具有的上述问题的方法,有人提出了使用(甲基)丙烯酸多环式脂环族烷基酯的均聚物、或(甲基)丙烯酸多环式脂环族烷基酯与各种(甲基)丙烯酸酯系单体的共聚物的方法(例如,参照专利文献2~4)。
该专利文献2和3中所述的(甲基)丙烯酸多环式脂环族烷基酯的均聚物或其共聚物分别与以往所使用的聚(甲基)丙烯酸甲酯相比,耐热性和耐热稳定性得到改善,但其改善幅度小,并未达到可耐受回流焊工艺的耐热性。专利文献4中公开了(甲基)丙烯酸金刚烷基酯,但在光学部件用途中使用时,耐热性并不足,在回流焊工艺时发生变形或断裂。
因此,在光学部件用树脂材料的领域中,人们迫切期望开发透明性高、具有低含水率、低线性膨胀系数的材料,进一步迫切期望开发耐热性和耐热稳定性优异的材料。
人们还迫切期望开发具有优异的透明性、同时不发生裂隙、并且对热稳定不发生黄变、形状稳定性也优异的材料。
并且,为了进一步改良上述透明材料的透光率、为了抑制表面的反射率,可以使用氧化硅或氧化钛等无机物,涂布材料的表面,抑制表面的反射率,改良材料的透光率。但是,无机物与塑料之间不具有粘接强度,因此容易在其界面发生剥离,在回流焊等热工艺时出现涂层带有裂隙等的问题。因此,对于上述树脂材料,人们进一步要求保持其弯曲模量,同时也改良涂层的耐剥离性(胶带粘合性)、与无机材料的耐热粘合性。另外,在制造光学部件时,光学部件自模具的脱模性是很重要的。
专利文献1:日本特开2002-105131号公报;
专利文献2:日本特公平7-17713号公报;
专利文献3:日本特开平6-208001号公报;
专利文献4:日本特开2006-213851号公报。
发明内容
发明所要解决的课题
本发明针对上述状况而设,其目的在于提供用于制造光学部件用树脂的原料组合物、光学部件用树脂和光学部件,该光学部件用树脂具有优异的透明性,同时不发生裂隙,且对热稳定不发生黄变,并且低热膨胀系数、低含水率、形状稳定性、自模具的脱模性也优异,抑制表面反射、使透射率提高、与涂布剂的粘合性也优异。
用于解决课题的手段
本发明人等为实现上述目的进行了深入的研究,结果发现:通过使用含有具特定结构和刚直部位的(甲基)丙烯酸酯化合物(A)和具柔软部位的(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的树脂组合物,可以得到具有上述特性的光学部件用树脂。需要说明的是,本发明可以分为以下4个发明。
(发明1)通过使用将具有特定结构和刚直部位的(甲基)丙烯酸酯化合物、具有柔软部位的(甲基)丙烯酸酯化合物组合、多官能(甲基)丙烯酸酯化合物的含量多的树脂组合物,可以得到用于制造光学部件用树脂的原料组合物、光学部件用树脂以及光学部件,该光学部件用树脂具有上述的优异的透明性、低热膨胀系数、低含水率。
(发明2)通过使用含有含金刚烷基、具刚直部位的(甲基)丙烯酸酯化合物(A)和具柔软部位的(甲基)丙烯酸酯化合物(B)、以及硅烷系(甲基)丙烯酸酯化合物(C-1)的树脂组合物,可以得到用于制造光学部件用树脂的原料组合物、光学部件用树脂以及光学部件,该光学部件用树脂具有优异的透明性,同时不发生裂隙,形状稳定性也优异,且对热稳定不发生黄变,抑制表面反射、使透射率提高、与涂布剂的粘合性也优异。
(发明3)通过使用含有含金刚烷基、具刚直部位的(甲基)丙烯酸酯化合物(A)和具柔软部位的(甲基)丙烯酸酯化合物(B)、以及特定结构的抗氧化剂(C-2)的树脂组合物,可以得到用于制造光学部件用树脂的原料组合物、光学部件用树脂以及光学部件,该光学部件用树脂具有优异的透明性,同时对热稳定不发生黄变,不发生裂隙,形状稳定性也优异。
(发明4)通过使用含有含金刚烷基、具刚直部位的(甲基)丙烯酸酯化合物(A)和具柔软部位的(甲基)丙烯酸酯化合物(B)、以及特定结构的脂族化合物(C-3)的树脂组合物,可以得到用于制造光学部件用树脂的原料组合物、光学部件用树脂和光学部件,该光学部件用树脂具有优异的透明性,同时不发生裂隙,形状稳定性也优异,且对热稳定不发生黄变,成型时自模具的脱模性也优异。
即,本发明提供以下的光学部件用树脂原料组合物、光学部件用树脂和光学部件。
1.光学部件用树脂原料组合物,其特征在于:该组合物含有下述通式(I)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(A)、下述通式(II)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(B):
[化1]
(X为多环式脂族烃基、芳族烃基或单环式脂族烃基,Y独立为直接键合、碳原子数1~4的亚烷基或碳原子数1~4的氧化烯基,R1独立为氢原子或甲基,n为1~4的整数);
[化2]
[Z1为可含有醚键的碳原子数5~30的非环状烃基和/或-R3(OR3)k-所示的氧化烯基(R3为含有碳原子数1~4的链状亚烷基的有机取代基,k为1~20的整数),R2独立为氢原子或甲基,m为1~8的整数]。
2.上述1的光学部件用树脂原料组合物,其中,(甲基)丙烯酸酯化合物(B)是下述通式(III)或通式(IV)所示的化合物:
[化3]
(Z2为选自可含有醚的碳原子数1~30的直链状或可含有醚键的碳原子数3~30的支链状脂族烃基、单环式或多环式脂族烃基、以及芳族烃基的一种以上有机基团,Y1表示可含有醚键的碳原子数5~30的非环状烃基,R5独立表示碳原子数1~4的亚烷基,p为2~20的整数,R2和m与上式相同)。
3.上述2的光学部件用树脂原料组合物,其中,通式(III)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的Y1为-(CH2)r-、-(CH3CH)r-所示的亚烷基(r为5~30的整数)或-(CR6-CR7)q-所示的亚丙基(R6、R7其中之一为氢原子,另一方为甲基,q为2~15的整数)。
4.上述1的光学部件用树脂原料组合物,其中,
(1)含有通式(I)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(A)和通式(II)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(B),且
(2)通式(I)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(A)中n为2~4的化合物和(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的合计量与通式(I)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(A)中n为1的化合物的比例为55~0%质量:45~100%质量,
(3)(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的质均分子量为140~2500。
5.上述1的光学部件用树脂原料组合物,其中,
(1)含有通式(I)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(A)和通式(II)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(B),且
(2)(甲基)丙烯酸酯化合物(A)含有X的至少一个为金刚烷基的(甲基)丙烯酸酯化合物,
(3)在通式(I)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(A)中,n为1的化合物与n为2~4的化合物的比例为50~0%质量:50~100%质量,且
(4)(甲基)丙烯酸酯化合物(A)与(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的比例为60~100%质量:40~0%质量。
6.上述5的光学部件用树脂原料组合物,其中,(甲基)丙烯酸酯化合物(A)的20~100%质量是具有金刚烷基的(甲基)丙烯酸酯化合物。
7.上述5的光学部件用树脂原料组合物,其中,相对于100质量份(甲基)丙烯酸酯化合物(A)和(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的合计量,含有0.01~10质量份抗氧化剂。
8.上述1的光学部件用树脂原料组合物,其中,该组合物含有通式(I)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(A)、通式(II)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(B)以及下述通式(V)所示硅烷系(甲基)丙烯酸酯化合物(C-1),且
(1)(甲基)丙烯酸酯化合物(A)含有X的至少一个具有金刚烷基的(甲基)丙烯酸酯化合物,
(2)(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的质均分子量为140~2500,
(3)(甲基)丙烯酸酯化合物(A):(甲基)丙烯酸酯化合物(B):硅烷系(甲基)丙烯酸酯化合物(C-1)的比例为40~99%质量:60~0%质量:1~40%质量;
[化4]
[U1为丙烯酰氧基(CH2=CH-CO-O-)或甲基丙烯酰氧基(CH2=C(CH3)-CO-O-),U2为单键、碳原子数1~10的烃基、或-(-O-R0-)p-所示的氧化烯基(R0为碳原子数1~4的烃基,p为2~10的整数),R为甲基或乙基,V为碳原子数1~5的烷氧基或羟基,L为0或1,m和n为1~4的整数,L+n+m=4]。
9.上述8的光学部件用树脂原料组合物,其中,(甲基)丙烯酸酯化合物(A)的20~100%质量为具有金刚烷基的(甲基)丙烯酸酯化合物。
10.上述8的光学部件用树脂原料组合物,其中,在通式(I)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(A)中,n为1的化合物与n为2~4的化合物的比例是50~0%质量:50~100%质量。
11.上述8的光学部件用树脂原料组合物,其中,通式(II)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(B)中的m为4~8整数,Z1的分子量为400以下,Z1中含有15~50%质量除了可含有醚键的碳原子数5~30的非环状烃基和-R3(OR3)k-所示的氧化烯基(R3为含有碳原子数1~4的链状亚烷基的有机取代基,k为1~20的整数)以外的有机基团。
12.上述8的光学部件用树脂原料组合物,其中,相对于100质量份(甲基)丙烯酸酯化合物(A)、(甲基)丙烯酸酯化合物(B)以及硅烷系(甲基)丙烯酸酯化合物(C-1)的合计量,含有0.01~10质量份抗氧化剂。
13.上述1的光学部件用树脂原料组合物,该组合物含有通式(I)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(A)、通式(II)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(B)以及选自内酯系抗氧化剂和受阻酚系抗氧化剂的至少一种抗氧化剂(C-2),
(1)(甲基)丙烯酸酯化合物(A)含有X的至少一个具有金刚烷基的(甲基)丙烯酸酯化合物,
(2)(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的质均分子量为140~2500,
(3)(甲基)丙烯酸酯化合物(A)与(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的比例为40~100%质量:60~0%质量,
(4)相对于100质量份(甲基)丙烯酸酯化合物(A)和(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的合计量,含有0.01~5质量份抗氧化剂(C-2)。
14.上述13的光学部件用树脂原料组合物,其中,(甲基)丙烯酸酯化合物(A)的20~100%质量为具有金刚烷基的(甲基)丙烯酸酯化合物。
15.上述13的光学部件用树脂原料组合物,其中,在通式(I)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(A)中,n为1的化合物与n为2~4的化合物的比例为50~0%质量:50~100%质量。
16.上述13的光学部件用树脂原料组合物,其中,通式(II)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(B)中的m为4~8整数,Z1的分子量为400以下,Z1中含有15~50%质量除了可含有醚键的碳原子数5~30的非环状烃基和-R3(OR3)k-所示的氧化烯基(R3为含有碳原子数1~4的链状亚烷基的有机取代基,k为1~20的整数)以外的有机基团。
17.上述13的光学部件用树脂原料组合物,其中,抗氧化剂(C-2)进一步含有磷系抗氧化剂。
18.上述13的光学部件用树脂原料组合物,其中,抗氧化剂(C-2)的内酯系抗氧化剂的分子量为300~1500的范围。
19.上述13的光学部件用树脂原料组合物,其中,抗氧化剂(C-2)的受阻酚系抗氧化剂的分子量为300~1500的范围。
20.上述4的光学部件用树脂原料组合物,该组合物含有通式(I)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(A)和通式(II)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(B)以及下述通式(VI)所示的脂族化合物(C-3),且
(1)(甲基)丙烯酸酯化合物(A)含有X的至少一个具有金刚烷基的(甲基)丙烯酸酯化合物,
(2)(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的质均分子量为140~2500,
(3)(甲基)丙烯酸酯化合物(A)与(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的比例为40~100%质量:60~0%质量,
(4)相对于100质量份(甲基)丙烯酸酯化合物(A)和(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的合计量,含有0.01~10质量份脂族化合物(C-3);
[化5]
[R4为碳原子数6~30的脂族烃基,W为氢原子、金属原子或碳原子数1~8的烃基]。
21.上述20的光学部件用树脂原料组合物,其中,(甲基)丙烯酸酯化合物(A)的20~100%质量为具有金刚烷基的(甲基)丙烯酸酯化合物。
22.上述20的光学部件用树脂原料组合物,其中,在通式(I)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(A)中,n为1的化合物与n为2~4的化合物的比例是50~0%质量:50~100%质量。
23.上述20的光学部件用树脂原料组合物,其中,通式(II)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(B)中的m为4~8整数,Z1的分子量为400以下,Z1中含有15~50%质量除了可含有醚键的碳原子数5~30的非环状烃基和-R3(OR3)k-所示的氧化烯基(R3为含有碳原子数1~4的链状亚烷基的有机取代基,k为1~20的整数)以外的有机基团。
24.上述20的光学部件用树脂原料组合物,其中,脂族化合物(C-3)的熔点为-40~140℃的范围。
25.上述20的光学部件用树脂原料组合物,其中,脂族化合物(C-3)的W为氢原子,R4为碳原子数6~20的脂族烃基。
26.上述20的光学部件用树脂原料组合物,其中,脂族化合物(C-3)的W为金属原子,R4为碳原子数6~18的脂族烃基。
27.上述20的光学部件用树脂原料组合物,其中,脂族化合物(C-3)的W为烃基,R4与W的烃基的碳原子数合计为7~30。
28.上述20的光学部件用树脂原料组合物,其中,相对于100质量份(甲基)丙烯酸酯化合物(A)和(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的合计量,含有0.01~10质量份抗氧化剂。
29.光学部件用树脂,该光学部件用树脂是将上述1、4、8、13、20中任一项的光学部件用树脂原料组合物聚合而得到的。
30.光学部件,该光学部件是将上述29的光学部件用树脂成型而得到的。
发明效果
根据本发明,可以提供可得到优异的光学部件用树脂的原料组合物、光学部件用树脂和光学部件,所述光学部件用树脂具有优异的透明性,同时不发生裂缝,并且对热稳定不发生黄变。
根据发明1(上述4~7),还可以得到具有优异的低膨胀系数、低含水率,同时加工性也优异的光学部件用树脂。
根据发明2(上述8~12),还可以得到形状稳定性也优异、保持弯曲模量、同时与由无机材料构成的涂层的耐剥离性(胶带粘合性)或耐热粘合性也优异的光学部件用树脂。
根据发明3(上述13~19),特别可以得到对热稳定在不发生黄变方面优异、并且形状稳定性也优异的光学部件用树脂。
根据发明4(上述20~28),还可以得到形状稳定性也优异、成型时自模具的脱模性也优异的光学部件用树脂。
具体实施方式
本发明的光学部件用树脂原料组合物含有下述通式(I)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(A)和通式(II)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(B)。需要说明的是,“(甲基)丙烯酸酯化合物”表示包含丙烯酸酯化合物和甲基丙烯酸酯化合物的两者。
下面对本发明的光学部件用树脂原料组合物的各成分进行说明。
[化6]
(X为多环式脂族烃基、芳族烃基或单环式脂族烃基,Y独立为直接键合、碳原子数1~4的亚烷基或碳原子数1~4的氧化烯基,R1独立为氢原子或甲基,n为1~4的整数)。
[化7]
[Z1为可含有醚键的碳原子数5~30的非环状烃基和/或-R3(OR3)k-所示的氧化烯基(R3为含有碳原子数1~4的链状亚烷基的有机取代基,k为1~20的整数),R2独立为氢原子或甲基,m为1~8的整数]。
本发明的光学部件用树脂原料组合物中,(甲基)丙烯酸酯化合物(A)在光学部件用树脂中主要形成硬链段,在聚合时形成分子间运动性低的部位。
首先,在通式(I)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(A)中,作为X的多环式脂族烃基有:十氢萘基、降冰片基、1-甲基-降冰片基、5,6-二甲基-降冰片基、异冰片基、四环[4.4.0.12.5.17.10]十二烷基、9-甲基-四环[4.4.0.12.5.17.10]十二烷基、二环戊基、三环戊基和下述通式所示的金刚烷基等。
[化8]
上式中,U表示碳原子数1~4的烷基、卤素原子、羟基、或者2个U一起形成的=O。k表示0~15的整数。多个U可以相同,也可以不同。
其中优选二环戊基、1-金刚烷基,特别优选1-金刚烷基。需要说明的是,上述例举的基团中不仅包含单基,也包含二基、三基和四基。
通式(I)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物可以是一种也可以是两种以上的组合。
从耐热性的观点考虑,通式(I)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(A)是(甲基)丙烯酸酯化合物(A)的20~100%质量具有金刚烷基的(甲基)丙烯酸酯化合物。
通式(I)中,含有金刚烷基、n为1的化合物可举出:(甲基)丙烯酸金刚烷基甲醇酯和(甲基)丙烯酸金刚烷基乙醇酯等。
作为上述n为2的化合物可举出:二(甲基)丙烯酸金刚烷基二甲醇酯和二(甲基)丙烯酸金刚烷基二乙醇酯等。
作为上述的n为3的化合物可举出:三(甲基)丙烯酸金刚烷基三甲醇酯和三(甲基)丙烯酸金刚烷基三乙醇酯等。
Y独立为直接键合、碳原子数1~4的亚烷基或碳原子数1~4的氧化烯基、亚烷基,具体有:-C-、-C-C-、-C-C-C-、-C-C-C-C-、-C(C)-C-、-C(C2)-C-等,氧化烯基具体有:-C-O-、-C-C-O-、-C-C(C)-O-、-C-C-C-O-、-C-C-C-C-O-、-C-C-O-C-、-C-O-C-等。
X和Y的部分在聚合时相当于硬链段部位,因此X必须为多环式脂族烃基、芳族烃基或单环式脂族烃基,Y必须为直接键合、碳原子数4以下的亚烷基或碳原子数4以下的氧化烯基。
(甲基)丙烯酸酯化合物(A)中,含有含金刚烷基的(甲基)丙烯酸酯化合物的比例优选为20~100%质量,进一步优选为30~100%质量。通过使该比例为20%质量以上,可以抑制对热的变色性。
作为上述芳族烃基可举出:联苯基、苯基、萘基、蒽基、双酚基以及下述芳族烃化合物的残基等。
[化9]
作为上述单环式脂族烃基可举出:环己基、环丁基、环戊基、环庚基、环辛基等。
需要说明的是,上述例举的基团不仅包含单基,也包含二基、三基和四基。
如上所述,作为X含有芳族烃基或单环式脂族烃基的(甲基)丙烯酸酯化合物可举出:双酚A二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸环己烷二甲醇酯、二(甲基)丙烯酸三环癸烷二甲醇酯、烷氧化二(甲基)丙烯酸环己烷二甲醇酯、烷氧化双酚A二(甲基)丙烯酸酯等。
就(甲基)丙烯酸酯化合物(A)而言,在通式(I)中,n为1的化合物与n为2~4的化合物的比例优选为50~0%质量:50~100%质量,更优选该比例为40~0%质量:60~100%质量。
通式(I)中,通过使n为1的化合物的比例为50%质量以下,可以得到在热历程后不发生裂隙、形状稳定性优异的光学部件用树脂。X只为金刚烷基时或者n只为1时,对耐热性或稳定性产生影响。
(甲基)丙烯酸酯化合物(B)是下述通式(II)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物,可以是1种也可以是2种以上的组合,从交联密度的角度考虑,优选m为2以上的化合物。
(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的质均分子量为140~2500,优选为190~2000。若(甲基)丙烯酸酯(B)的质均分子量超过2500,则在热历程后可能导致形状变化。
[化10]
[Z1为可以含有醚键的碳原子数5~30的非环状烃基和/或-R3(OR3)k-所示的氧化烯基(R3为含有碳原子数1~4的链状亚烷基的有机取代基,k为1~20的整数),R2独立为氢原子或甲基,m为1~8的整数]。
(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的Z1中如果含有上述可含醚键的碳原子数5~30的非环状烃基或-R3(OR3)k-所示的氧化烯基,则其它可含有碳原子数低于5的该直链状烃基、支链状烃基、单环式或多环式脂族烃基、芳族烃基等。
这些可含有醚键的碳原子数5~30的非环状烃基或-R3(OR3)k-所示的氧化烯基形成光学部件用树脂中的软链段。软链段(所谓的较多具有弯曲性部位的部位)在分子内使聚合物链的运动性提高,形成柔软的部位。
(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的Z1为上述可含有醚键的碳原子数5~30的非环状烃基时,优选为下述通式(III),或者(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的Z1为-R3(OR3)k-所示的氧化烯基时,优选为下述通式(IV)所示的化合物。
[化11]
(Z2表示选自可含有醚键的碳原子数1~30的直链状或可含有醚键的碳原子数3~30的支链状烃基、单环式或多环式脂族烃基、以及芳族烃基的一种以上的有机基团,Y1表示可含有醚键的碳原子数5~30的非环状烃基,R4独立表示碳原子数1~4的亚烷基,p为2~20的整数,R2和m与上式相同)。
关于Z2的单环式或多环式脂族烃基、以及芳族烃基,与通式(I)中说明的内容同样。R4的碳原子数1~4的亚烷基也与通式(I)中说明的内容同样。
Z2的可含有醚键的碳原子数1~30的直链状脂族烃基表示亚烷基或氧化烯基。关于亚烷基或氧化烯基与通式(I)的Y中说明的内容同样。
Z2的可含有醚键的碳原子数3~30的支链状脂族烃基可举出:异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、新戊基、叔戊基、异己基等。它们的碳与碳之间可以含有醚键。
作为Y1的非环状烃基的具体例子有:-(CH2)r-、-(CH3CH)r所示的亚烷基(r为5~30的整数)、-(CR5-CR6)q-所示的亚丙基[R5、R6的其中一方为氢原子,另一方为甲基,q为2~15的整数]、-(CH2O)r-、-(CH3CHO)r-[r为5~30的整数]、-(CR5-CR6)q-所示的亚丙基[R5、R6的其中一方为氢原子,另一方为甲基,q为2~15的整数]等所示的烷氧基。
并且,优选上述通式(IV)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的Y是-(CH)r-所示的直链亚烷基(r为5~30的整数)或-(CR5-CR6)q-所示的亚丙基(R5、R6的其中一方为氢原子,另一方为甲基,q为2~15的整数)的化合物。
作为通式(III)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物中m为2的化合物可举出:二(甲基)丙烯酸1,5-戊烷二醇酯、二(甲基)丙烯酸1,6-己烷二醇酯、二(甲基)丙烯酸1,9-壬烷二醇酯、二甲基丙烯酸1,12-十二烷二醇酯(サートマー·ジャパン(株)制造)、二(甲基)丙烯酸聚丁二烯酯、二(甲基)丙烯酸加氢聚丁二烯酯等。
作为通式(III)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物中m为3以上的化合物可举出:四丙烯酸季戊四醇酯、六丙烯酸二季戊四醇酯、(甲基)丙烯酸多官能性聚酯等。
作为通式(IV)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物中m为2的化合物可举出:二(甲基)丙烯酸二甘醇酯、二(甲基)丙烯酸三甘醇酯、p为2~20的二(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸聚丙二醇酯、二(甲基)丙烯酸聚丁二醇酯、乙氧化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、烷氧化二丙烯酸新戊二醇酯、二(甲基)丙烯酸四甘醇酯、烷氧化二丙烯酸环己烷二醇酯(サートマー·ジャパン(株)制造)等。优选p为2~20的二(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸聚丙二醇酯、二(甲基)丙烯酸聚丁二醇酯、二(甲基)丙烯酸四甘醇酯。
作为通式(IV)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物中m为3以上的化合物可举出:乙氧化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、p为2~20的烷氧化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧化三(甲基)丙烯酸甘油酯、丙氧化三(甲基)丙烯酸甘油酯、烷氧化三(甲基)丙烯酸甘油酯、乙氧化四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、丙氧化四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、烷基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、p为2~20的烷氧化四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、乙氧基化六(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、丙氧化六(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、烷基化六(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、p为2~20的烷氧化六(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、乙氧化五(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、丙氧化五(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、烷基化六(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、p为2以上的烷氧化五(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、烷基化五(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯等。
通式(II)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(B)中的m为4~8的整数的化合物中,优选Z1的分子量为400以下、Z1中具有可含有醚键的碳原子数5~30的非环状烃基或-(OR3)k-所示的氧化烯基以外的有机基团的(甲基)丙烯酸酯化合物。
发明1中的光学部件用树脂原料组合物中,通式(I)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(A)中n为2~4的化合物(A2)和(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的合计量相对于通式(I)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(A)中n为1的化合物(A1)的比例[A1:(A2+B)]为55~0%质量:45~100%质量。
需要说明的是,发明1中,通式(I)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(A)中也包含n为1的化合物与n为2~4的化合物的比例为50~0%质量:50~100%质量、且(甲基)丙烯酸酯化合物(A)与(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的比例为60~100%质量:40~0%质量的化合物。
发明1中的光学部件用树脂原料组合物中,相对于化合物(A)和化合物(B)的合计量,需要化合物(A)为45~100%质量,化合物(B)为50~0%质量。优选化合物(A)为48~100%质量,化合物(B)为52~0%质量;进一步优选化合物(A)为75~100%质量,化合物(B)为25~0%质量。若化合物(A)为60%质量以上,则可得到添加效果,可抑制对热的变形、变色,同时可实现低线性膨胀系数且低含水率。
发明2的硅烷系(甲基)丙烯酸酯化合物(C-2)是对化合物(A)和化合物(B)赋予粘合性,由下述通式(V)表示。该化合物(C-2)可以是1种也可以是2种以上的组合。
[化12]
通式(V)中,U1为CH2=CH-CO-O-所示的丙烯酰氧基或CH2=C(CH3)-CO-O-所示的甲基丙烯酰氧基。
U2为单键、烃基或氧化烯基。U2的烃基的碳原子数为1~10,更优选为2~5,进一步优选为3。碳原子数比该数目多时,与无机材料接触的SiO基团量减少,与无机材料的粘合性可能降低。氧化烯基由-(O-R0-)p-表示,该R0为碳原子数1~4的烃基,p为1~10的整数。
R为甲基或乙基,L为0或1。V为碳原子数1~5的烷氧基或羟基,优选为烷氧基。已知烷氧基在水分的存在下容易水解,生成硅烷醇基(SiOH)。m为0~3,n为1~4的整数,L+n+m=4。
作为硅烷系(甲基)丙烯酸酯化合物(C-2)具体可举出:3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等。
发明2中的光学部件用树脂原料组合物是相对于化合物(A)、化合物(B)和化合物(C-1)的合计量,化合物(A)为40~99%质量、化合物(B)为60~0%质量、化合物(C-1)为40~1%质量;优选化合物(A)为40~95%质量、化合物(B)为50~0%质量、化合物(C-1)为30~5%质量;进一步优选化合物(A)为40~95%质量、化合物(B)为45~0%质量、化合物(C-1)为25~5%质量。若化合物(A)为40%质量以上,则可得到添加效果,可抑制对热的变形、变色,同时可实现低线性膨胀系数且低含水率。化合物(C-1)比40%质量多时,加热时样品产生裂隙,或者可能伴随材料的弹性模量的降低,作为透镜特性不适合。
发明3和发明4中的光学部件用树脂原料组合物需要相对于化合物(A)和化合物(B)的合计量,化合物(A)为45~100%质量,化合物(B)为60~0%质量。优选化合物(A)为45~99%质量,化合物(B)为55~1%质量;进一步优选化合物(A)为50~95%质量,化合物(B)为50~5%质量。若化合物(A)为40%质量以上,则可得到添加效果,可抑制对热的变形、变色,同时可实现低线性膨胀系数且低含水率。需要说明的是,光学部件用树脂原料组合物也可以是化合物(B)为0%质量的情形,如后所述的实施例,该情形下,虽然在热历程2中容易发生裂隙,但在热历程1中不发生裂隙,未见总透光率的降低,YI值增加较小,因此可用作光学部件用树脂原料。
发明3的光学部件用树脂原料组合物中,作为抗氧化剂(C-2)使用的内酯系抗氧化剂可以使用日本特开平7-233160号公报和日本特开平7-247278号公报中所述的抗氧化剂。还可举出:HP-136[チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造,商标,化合物名:5,7-二叔丁基-3-(3,4-二甲基苯基)-3H-苯并呋喃-2-酮]等市售商品。内酯系抗氧化剂的质均分子量优选300~1500的范围,进一步优选330~1300的范围。质均分子量在该范围时,可得到对组合物或配合物的足够的溶解性,可表现耐热黄变性。
作为受阻酚系抗氧化剂可举出:Irganox1010(チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造,商标)、Irganox1076(チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造,商标)、Irganox1330(チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造,商标)、Irganox3114(チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造,商标)、Irganox3125(チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造,商标)、アデカスタブAO-20(株式会社ADEKA,商标)、アデカスタブAO-50(株式会社ADEKA,商标)、アデカスタブAO-60(株式会社ADEKA,商标)、アデカスタブAO-80(株式会社ADEKA,商标)、アデカスタブAO-30(株式会社ADEKA,商标)、アデカスタブAO-40(株式会社ADEKA,商标)、BHT(武田药品工业(株)制造,商标)、Cyanox1790(サイアナミド公司制备,商标)、SumilizerGP(住友化学(株)制造,商标)、SumilizerGM(住友化学(株)制造,商标)、SumilizerGS(住友化学(株)制造,商标)以及SumilizerGA-80(住友化学(株)制造,商标)等的市售商品。
作为受阻酚系抗氧化剂的质均分子量优选300~1500的范围,进一步优选330~1300的范围。质均分子量在该范围时,可得到对组合物或配合物的足够的溶解性,可表现耐热黄变性。
作为磷系抗氧化剂可举出:IRAGAFOS168(チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造,商标)、IRAGAFOS12(チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造,商标)、IRAGAFOS38(チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造,商标)、IRAGAFOSP-EPQ(チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造,商标)、IRAGAFOS126(チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造,商标)、ADKSTAB329K(株式会社ADEKA,商标)、ADKSTABPEP-36(株式会社ADEKA,商标)、ADKSTABPEP-8(株式会社ADEKA,商标)、ADKSTABHP-10(株式会社ADEKA,商标)、ADKSTAB2112(株式会社ADEKA,商标)、ADKSTAB260(株式会社ADEKA,商标)、ADKSTAB522A(株式会社ADEKA,商标)、Weston618(GE公司制备,商标)、Weston619G(GE公司制备,商标)以及Weston624(GE公司制备,商标)等的市售商品。
作为磷系抗氧化剂的质均分子量优选300~1500的范围,进一步优选330~1300的范围。质均分子量在该范围时,可得到对组合物或配合物的足够的溶解性,可表现耐热黄变性。
发明3的光学部件用树脂原料组合物(简称“原料组合物”)中,作为抗氧化剂(C-2)含有选自上述内酯系抗氧化剂和受阻酚系抗氧化剂的至少一种,优选磷系抗氧化剂与受阻酚系抗氧化剂的组合。
原料组合物中可以含有相当于(A)成分的、含金刚烷结构的烃基酯键合而成的(甲基)丙烯酸酯抗氧化剂,或相当于(B)成分的、具有其它多官能基团的(甲基)丙烯酸酯抗氧化剂。
原料组合物中的抗氧化剂(C-2)的含量相对于100质量份(甲基)丙烯酸酯化合物(A)和(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的合计量为0.01~5质量份,优选为0.02~3质量份。如果抗氧化剂(C-2)的含量相对于100质量份(甲基)丙烯酸酯化合物(A)和(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的合计量超过5质量份,则可能发生透明性降低、或者伴随抗氧化剂(C-2)的气化而发生对热的变形、断裂。低于0.01质量份则无法发挥对热的效果,可能发生黄变或变形、断裂。
发明4的通式(VI)所示的脂族化合物(C-3)是对(甲基)丙烯酸酯化合物(A)和(甲基)丙烯酸酯化合物(A)赋予脱模性。
脂族化合物(C-3)可溶解于(甲基)丙烯酸酯化合物(A)或(甲基)丙烯酸酯化合物(A)并良好分散,并且在固化时为低粘度的熔融状态,因此分子容易运动,固化时容易从固化的树脂成分中渗出,存在于模具与固化成分之间,由此具有脱模性。脱模时是熔融状态且低粘度,因此可以使脱模性进一步提高。
由以上可见,脂族化合物(C-3)的熔点优选为-40℃~140℃的范围,进一步优选为-30℃~130℃的范围。通过使脂族化合物(C-3)的熔点为-40℃以上,不会引起固化时发生气化、在产品中产生气泡等的外观不良,可表现良好的脱模性。另外,通过使脂族化合物(C-3)的熔点为140℃以下,溶解性提高,可得到良好的外观和脱模性。
通式(VI)所示的脂族化合物(C-3)的R4的脂族烃基可以是直链结构也可以是支链结构,分子链内的键合状态可以只是单键,也可以包含多重键。具体来说是脂族饱和烃基或脂族不饱和烃基。脂族不饱和烃基中的多重键合数目可以是1个也可以是更多。
R4的烃基的碳原子数为6~30。碳原子数比6小时,则固化时发生挥发等,模具与材料之间无法存在脂族化合物(C-3),无法表现脱模性,或者材料中还可能残留有气泡。碳原子数比30大时,则材料的运动性降低,脂族化合物(C-3)渗入到材料中,材料不透明,或者不能表现脱模性。R4的烃基的优选碳原子数为6~26,更优选为8~22。
通式(VI)所示的脂族化合物(C-3)的W中,金属原子可举出:锂或钠等碱金属,或镁、钙等碱土类金属以及铝。为第II族或铝时,为2价以上,因此脂族化合物(C-3)的通式用(R4-CO-O)q-1W表示,q为2~4。
通式(VI)所示的脂族化合物(C-3)的W中,烃基可以是直链结构也可以是支链结构,分子链内的键合状态可以只含单键也可以含多重键。具体来说是脂族饱和烃基或脂族不饱和烃基。脂族饱和烃基中的多重键合数目可以是1个或更多。W的烃基的碳原子数为1~8。碳原子数为9以上时,可能导致脂族化合物(C-3)的熔点升高或溶解性的降低,固化时脂族化合物(C-3)渗入到树脂成分中,或者局部存在,无法表现脱模性,或者不透明。W的烃基的优选碳原子数是1~6。
需要说明的是,为了表现良好的脱模性,通式(VI)所示的脂族化合物(C-3)的W为氢原子时,优选R4为碳原子数6~20的脂族烃基。W是金属原子时,优选R4为碳原子数6~18的脂族烃基。W为烃基时,优选R4和W的烃基的碳原子数的合计为7~30。
发明4的光学部件用树脂原料组合物中,脂族化合物(C-3)的含量相对于100质量份(甲基)丙烯酸酯化合物(A)和(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的合计量为0.01~10质量份,优选0.01~5质量份。若脂族化合物(C-3)的含量相对于100质量份(甲基)丙烯酸酯化合物(A)和(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的合计量超过10质量份,则可能无法保持模具形状的转印性或对热的形状稳定性。低于0.01质量份时则无法获得脱模性。
发明1、2和发明4中,光学部件用树脂原料组合物中可以根据需要含有抗氧化剂。作为抗氧化剂可举出:受阻酚系抗氧化剂、磷系抗氧化剂、硫系抗氧化剂、硫醚抗氧化剂、维生素系抗氧化剂、内酯系抗氧化剂以及胺系抗氧化剂等。
作为该受阻酚系抗氧化剂、磷系抗氧化剂和内酯系抗氧化剂可举出上述的发明3中所述的抗氧化剂。
作为硫系抗氧化剂可举出:DSTP(ヨシトミ)[吉富(株)制造,商标]、DLTP(ヨシトミ)[吉富(株)制造,商标]、DLTOIB[吉富(株)制造,商标]、DMTP(ヨシトミ)[吉富(株)制造,商标]、Seenox412S[シプロ化成(株)制造,商标]、Cyanox1212(サイアナミド公司制备,商标)和TP-D、TPS、TPM、TPL-R(住友化学(株)制造,商标)等的市售商品。
作为维生素系抗氧化剂可举出:生育酚[エーザイ(株)制造,商标]和IrganoxE201[チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造,商标,化合物名:2,5,7,8-四甲基-2(4’,8’,12’-三甲基十三烷基)香豆酮-6-醇]等的市售商品。
作为硫醚系抗氧化剂可举出:アデカスタブAO-412S(株式会社ADEKA制备,商标)、アデカスタブAO-503(株式会社ADEKA制备,商标)等的市售商品。
作为胺系抗氧化剂可举出:IrgastabFS042[チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造,商标]和GENOXEP[クロンプトン公司制备,商标,化合物名:二烷基-N-甲基胺氧化物]等的市售商品。
这些抗氧化剂可以单独使用一种或将两种以上组合使用。
从抑制光学部件用树脂材料的透明性、黄变性降低的角度考虑,发明1、2和4中的抗氧化剂的含量相对于100质量份发明1和4中的化合物(A)和化合物(B)的合计量、或者100质量份发明2中的化合物(A)、化合物(B)和化合物(C-1)的合计量,通常为0.01~10质量份,优选为0.01~5质量份,更优选为0.02~2质量份。
本发明的光学部件用树脂原料组合物(以下也称为“原料组合物”)中可以根据需要配合自由基聚合引发剂。
由于热而开裂、产生引发自由基的热自由基聚合引发剂可举出:过氧化甲基乙基酮、过氧化甲基异丁基酮、过氧化乙酰丙酮、过氧化环己酮和过氧化甲基环己酮等过氧化酮类;1,1,3,3-四甲基丁基氢过氧化物、氢过氧化枯烯和叔丁基氢过氧化物等氢过氧化物类;过氧化二异丁酰、双-3,5,5-三甲基己醇过氧化物、过氧化月桂酰、过氧化苯甲酰和间甲苯甲酰过氧化苯甲酰等二酰基过氧化物类;二枯基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己烷、1,3-双(叔丁基过氧异丙基)己烷、叔丁基枯基过氧化物、二叔丁基过氧化物和2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己烯等二烷基过氧化物类;1,1-二(叔丁基过氧-3,5,5-三甲基)环己烷、1,1-二叔丁基过氧环己烷和2,2-二(叔丁基过氧)丁烷等过氧缩酮类;过氧新二碳酸(ペルオキシネオジカーボネート)1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧新二碳酸α-枯基酯、过氧新二碳酸叔丁酯、过氧三甲基乙酸叔己酯、过氧三甲基乙酸叔丁酯、过氧2-乙基己酸1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧2-乙基己酸叔戊基酯、过氧2-乙基己酸叔丁酯、过氧异丁酸叔丁酯、过氧六氢对苯二甲酸二叔丁酯、过氧3,5,5-三甲基己酸1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧3,5,5-三甲基己酸叔戊酯、过氧3,5,5-三甲基己酸叔丁酯、过氧乙酸叔丁酯、过氧苯甲酸叔丁酯和过氧三甲基己二酸二丁酯等烷基过酯类;过氧二碳酸二-3-甲氧基丁酯、过氧二碳酸二-2-乙基己酯、双(1,1-丁基环六羟基二碳酸酯)、二异丙基羟基二碳酸酯(ジイソプロピルオキシジカーボネート)、过氧异丙基碳酸叔戊酯、过氧异丙基碳酸叔丁酯、过氧2-乙基己基碳酸叔丁酯和1,6-双(叔丁基过氧羧基)己烷等过氧碳酸酯类;1,1-双(叔己基过氧)环己烷和过氧二碳酸(4-叔丁基环己基)酯等。
作为自由基聚合引发剂除上述热自由基聚合引发剂之外,还可以使用通过光、电子射线或放射线生成引发自由基的自由基聚合引发剂。
作为上述自由基聚合引发剂可举出:苯偶姻乙醚、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮[IRGACURE651,チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造,商标]、1-羟基-环己基-苯基-酮[IRGACURE184,チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造,商标]、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮[DAROCUR1173,チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造,商标]、1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮[IRGACURE2959,チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造,商标]、2-羟基-1-[4-[4-(2-羟基-2-甲基-丙酰基)-苄基]苯基]-2-甲基-丙烷-1-酮[IRGACURE127,チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造,商标]、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉代丙烷-1-酮[IRGACURE907,チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造,商标]、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁酮-1[IRGACURE369,チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造,商标]、2-(二甲基氨基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-モノホリニル)苯基]-1-丁酮[IRGACURE379,チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造,商标]、2,4,6-三甲基苯甲酰-二苯基-氧化膦[DAROCURTPO,チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造,商标]、双(2,4,6-三甲基苯甲酰)-苯基氧化膦[IRGACURE819,チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造,商标]、双(η5-2,4-环戊二烯-1-基)-双(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)-苯基)钛[IRGACURE784,チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造,商标]、1,2-辛烷二酮1-[4-(苯硫基)-2-(O-苯甲酰肟)](1,2-オクタンジオン,1-[4-(フェニルチオ)-,2-(O-ベンゾイルオキシム][IRGACUREOXE01,チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造,商标]、乙酮1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰肟)(エタノン,1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-,1-(O-アセチルオキシム)[IRGACUREOXE02,チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造,商标]等。
这些自由基聚合引发剂可以单独使用一种或将两种以上组合使用。
关于自由基聚合引发剂的使用量,在发明1、3和4的情形相对于100质量份化合物(A)和化合物(B)的合计量,在发明2的情形相对于100质量份化合物(A)、化合物(B)和化合物(C-1)的合计量,通常为0.01~10质量份左右,优选为0.01~5质量份。由于热而引发聚合时,通常可将含有自由基聚合引发剂的原料组合物加热至40~200℃左右使其聚合。由于光而引发聚合时,可以使用汞氙灯等作为光源,通过对原料组合物照射紫外光、可见光使其聚合。
本发明的原料组合物中除上述抗氧化剂之外,可以根据需要配合润滑剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、增塑剂、抗静电剂、无机填充剂、着色剂、抗静电剂、脱模剂、阻燃剂、氧化钛或氧化硅等用于改善与无机化合物的粘合性的成分等。
作为润滑剂可以使用高级二羧酸金属盐和高级羧酸酯等。
作为光稳定剂可以使用公知的产品,优选受阻胺系光稳定剂。受阻胺系光稳定剂的具体例子可举出:ADKSTABLA-77、ADKSTABLA-57、ADKSTABLA-52、ADKSTABLA-62、ADKSTABLA-67、ADKSTABLA-68、ADKSTABLA-63、ADKSTABLA-94、ADKSTABLA-94、ADKSTABLA-82以及ADKSTABLA-87[以上由株式会社ADEKA公司制备]、Tinuvin123、Tinuvin144、Tinuvin440和Tinuvin662、Chimassorb2020、Chimassorb119、Chimassorb944[以上由CSC公司制备]、HostavinN30(Hoechst公司制备)、CyasorbUV-3346、CyasorbUV-3526(以上由Cytec公司制备)、Uval299(GLC)和SanduvorPR-31(Clariant)等。
这些光稳定剂可以单独使用一种或者将两种以上组合使用。关于光稳定剂的使用量,在发明1、3和4的情形相对于100质量份化合物(A)和化合物(B)的合计量,在发明2的情形相对于100质量份化合物(A)、化合物(B)和化合物(C-1)的合计量,通常为0.005~5质量份,优选为0.02~2质量份。
氧化钛或氧化硅等用于改善与无机化合物的粘合性的成分可举出:含有硅烷化合物的甲基丙烯酰氧基或丙烯酰氧基的硅烷偶联剂等。可以使其含在上述原料组合物中,使光学部件聚合、成型。
本发明的光学部件可通过将上述原料组合物聚合、成型来制造。原料组合物聚合时,可以在以化合物(A)为主成分的单体成分中加入上述自由基聚合引发剂,进行预聚。通过进行上述预聚,可以调节原料组合物的粘度。
作为聚合、成型方法可以采用与通常的热固化性树脂的成型同样的方法。例如可举出:使用上述原料组合物或其预聚物,通过这些液体树脂的注射成型、压缩成型、压铸成型和嵌入成型等进行聚合、成型的方法。而且可以通过灌封加工或涂层加工获得成型体。并且还可以通过例如UV固化成型等的与光固化树脂的成型的同样的方法获得成型体。
本发明的光学部件优选通过液体树脂成型方法制造。作为液体树脂成型方法可举出:在常温下将液体的原料组合物或其预聚物压入到高温的模具中进行加热固化的液体树脂注射成型;将液体的原料组合物加入到模具中,通过加压机加压,使其固化的压缩成型;对加温的液体原料组合物施加压力,压入模具,由此使原料组合物固化的压铸成型等。
实施例
接着,通过实施例进一步详细说明本发明。但本发明并不受这些例子的任何限定。
以下的实施例和比较例中,如下进行所得树脂的评价。
(1)热历程后有否裂隙(包含耐热试验)
使用在实施例和比较例中得到的树脂的厚度2mm、长25mm、宽25mm的板状体样品,进行以下耐热试验。
A:发明1和4
将3片板状体置于厚度3mm的不锈钢钢板上,在250℃下放置10分钟,然后确认该板状体有否裂隙,按照下述基准评价。
○:未有裂隙发生
△:发生长度10mm以上的裂隙的片数为2片以下,或者全部裂隙的长度低于10mm。
×:3片均发生长度10mm以上的裂隙。
B:发明2和3
(耐热历程1的情形)
与上述发明1和4同样。需要说明的是,将“将3片板状体置于厚度3mm的不锈钢钢板上,在250℃下放置10分钟后”作为“耐热历程1”。
(耐热历程2的情形)
将表面温度为30℃以下的3片样品放入热工程炉[(株)田村制作所制造TAS20-15N],在175℃、200℃和280℃的炉中,使其在输送带上以等速共用450秒由热炉入口至出口进行移动。温度图谱是:样品表面温度为200℃以上,且该时间为220秒以上,其中250℃以上为20秒以上。
将其进行5个循环后(以上称为“耐热历程2”),按照下述基准评价样品有否裂隙。
○:未有裂隙发生
△:发生长度10mm以上的裂隙的片数为2片以下,或者全部裂隙的长度低于10mm。
×:3片均发生长度10mm以上的裂隙。
(2)形状稳定性评价
使用与上述同样的、厚度2mm、长25mm、宽25mm的板状体,将3片该板状体置于厚度3mm的不锈钢钢板上,在250℃下放置10分钟,然后目视确认该板状体的边缘的变形程度,按下述基准评价。
○:边缘部分与热历程前同样,形状稳定性优异。
△:边缘部分一部分带有弧形,形状稳定性普通。
×:边缘部分均形成弧形,形状稳定性差。
需要说明的是,这在发明2和3中作为“热历程1后”的形状。
(3)透光率
使用厚度3mm的试验片,按照JISK7105测定(单位%)。测定装置使用HGM-2DP(スガ试验机(株)制造)。
测定将试验片加入到炉中前(初期特性)和上述热历程2之后的透光率。
透光率的评价如下进行。
(a)初期总透光率:将试验片加入到烤箱中之前的透光率(%)
(b)总透光率的降低量(Δ250℃总透光率):初期透光率与热历程2后的总透光率之差的绝对值(%)
(4)黄变度(YI值)
YI值的测定装置是通过SZopticalSENSOR(日本电色工业(株)制造),使用长30mm×宽30mm×厚3mm的试验片进行。
黄变度(YI值)的评价如下进行。
(a)初期黄变度(初期YI值):将试验片加入到烤箱中之前的YI值
(b)YI值的降低量(Δ250℃YI值):初期的YI值与热历程2后的YI值之差的绝对值
(5)含水率(发明1的情形)
在80℃的状态下将样品干燥7天,测定质量,以此作为“干燥质量”,将所得样品在65℃、绝对湿℃85%的高温恒湿槽中放置14天,然后测定样品的质量(“含水质量”),按照下式计算含水率。
含水率(%)=[(含水质量-干燥质量)/干燥质量]×100
(6)线性膨胀系数(发明1的情形)
使用线性膨胀测定装置(セイコーインスツルメンタル制造:TMA/SS6100),按照载荷49mN的压缩法测定40~80℃温度范围的线性膨胀,计算线性膨胀系数。
(7)粘合性(发明2的情形)
(样品制作)
将实施例与比较例中得到的液体树脂置于3片显微镜用标本玻璃之上,滴加固化液,在氮气氛的烤箱内、在110℃下固化3小时、在160℃下固化1小时。然后使用裁刀在滴加了固化液的面上以纵横5mm的间隔切成棋盘状的方格(切れ目)。方格的数目是显微镜用标本玻璃的短边有4处以上,长边有10处以上。
(胶带粘合性:胶带剥离试验)
将上述制作的样品使用透明胶带(CT24,ニチバン(株)制造),用手指肚将其粘贴在薄膜上,然后剥离。固化层未剥离的情形则表示为○,剥离的情形则表示为×。
(耐热粘合性)
将上述制作的样品在270℃烤箱内放置10分钟,观察固化层如何变化,按照以下基准评价在经受了热历程时的贴合。
○:3片均未发生固化物自玻璃上裂开、剥落。
×:固化物自玻璃上裂开或者剥落。
(8)弯曲模量(发明2的情形)
使用长100mm×宽10mm×厚3mm的试验片,支点间距离为50mm、温度23℃、试验速度1.5(mm/分钟)、形变速度1%、形变载荷是采用形变1%所必须的载荷,通过试验机(インストロンジャパンカンパニィリミテッド公司制造,INSTRON5567)计算。
(9)溶解性(发明3和4的情形)
制作相对于10g金刚烷丙烯酸酯化合物加入0.1g抗氧化剂(C-2)的溶液。将该溶液在室温下搅拌20分钟。未溶解时还可以在至上限温度80℃的范围内加热。在室温下放置60分钟,由此时的液体的状态评价溶解性。
关于溶解性的判断,溶液为无色透明的情形则判断为○,溶液并不是无色透明、但没有沉淀物、为悬浮状态的情形则判定为△,除此以外的情形判定为×。
(10)质量减量(发明3的情形)
相对于初期样品的质量(W0),测定上述热历程2后的质量(W1),由下式测定质量减量(%)。
质量减量(%)=[(W1-W0)/W1]×100
(11)脱模性(发明4的情形)
在后述的成型方法A和B中,制作5片固化物,固化后撤去不锈钢板,由取出不锈钢片时与固化物的贴合程度来评价脱模性。成型方法C中是在开模后,由自模具上取出平板时的阻力感来评价脱模性。
脱模性的评价由2人判断,判断基准如下。
(成型方法A和B的情形)
○:由固化物上剥离不锈钢的片时,2人均认为没有阻力感即可剥离。
△:由固化物上剥离不锈钢的片时,只有1人认为没有阻力感即可剥离。
×:由固化物上剥离不锈钢的片时,2人均认为有阻力感。或者在片上残留有粘贴物。
(固化法C的情形)
○:自模具中取出固化物时,2人均认为没有阻力感,并且粘贴在模具上的成型品在粘贴在模具上的状态下没有裂开,可取出成型品。
△:自模具中取出固化物时,只有1人认为没有阻力感,并且粘贴在模具上的成型品在粘贴在模具上的状态下没有破裂,可取出成型品。
×:自模具上取出固化物时,2人均认为有阻力感。或者取出时固化物粘贴在模具上,因此裂开。
需要说明的是,实施例和比较例中,成型方法如下进行。
(成型方法A)
在2片3mm厚且长宽分别为70mm的不锈钢板之间夹持2片0.3m厚且长宽分别为70mm的镜面加工的铝板片,在该片之间夹持3mm厚且长宽分别为70mm的Teflon(注册商标)制的间隔物(Spacer),使用由此得到的容器进行树脂的成型。
将液体的原料组合物流入上述容器中,得到固化物。在Teflon(注册商标)制的间隔部设置将3mm厚且长宽分别为30mm窗口、和将原料组合物流入该窗内的通路,向该容器中流入固化液,按压容器,确认没有漏液,在氮气氛(氧浓度5%容量以下)的烤箱内、进行110℃加热3小时,接着在160℃下加热1小时,聚合、成型,然后冷却至室温,由此得到无色透明的板状体。
需要说明的是,成品表面凹缩不平滑时,使用砂纸或研磨剂进行研磨,使表面平滑,用于光学特性的评价。
弯曲模量的试验片是使用3mm厚、长宽分别为100mm和10mm的间隔物作为间隔部。夹持间隔物的不锈钢板使用3mm厚且长宽分别为110mm和50mm的板。铝板的片使用厚度0.3mm且长宽与不锈钢板相同的板。固化方法及其条件与制作上述平板时同样。
(成型方法B)
在固化温度100℃下进行3小时加热、接着在160℃下进行1小时加热,除此之外与成型方法A同样地进行。
(成型方法C)
使用液体树脂封装装置(アピックヤマダ制造),将原料组合物聚合并成型,得到板状固化物。固化物的尺寸为厚度2mm、长50mm、宽50mm的平板。
模具的表面实施硬质镀铬。聚合、成型条件是:模具温度140℃、固化时间3分钟。固化时的压力保持为5MPa,所得固化物在160℃下进行1小时加热,在室温下缓慢冷却,得到无色透明的板状体。
制备例1(二甲基丙烯酸1,3-金刚烷二甲醇酯的合成)
在安装有搅拌浆、Dean-Stark冷却器、温度指示计和三通阀的2000ml的四颈烧瓶中加入100g(0.51mol)1,3-金刚烷二甲醇、110.2g(1.28mol)甲基丙烯酸、4.60g(0.046mol)98%质量硫酸、0.092gメトキノン(氢醌单甲醚)(相对于丙烯酸为1000wtppm)和1000mL甲苯。
将该烧瓶在130℃的油浴中加热并搅拌,一边通过共沸从反应体系内除去水,一边进行3小时反应。冷却至室温附近,然后转移至分液漏斗,按照5%质量NaCl水溶液,5%质量Na3PO4水溶液、5%质量NaCl水溶液的顺序进行洗涤。分离有机层,用硫酸镁脱水,在40℃下馏去甲苯,由此得到作为目标的、下述化学式所示的二甲基丙烯酸1,3-金刚烷二甲醇酯(收率86%,GC纯度97%质量)。
[化13]
实施例1(发明1)
在作为化合物(A)的20质量份下述化学式所示的甲基丙烯酸1-金刚烷基酯[大阪有机化学工业(株)制造]和80质量份二丙烯酸三环癸烷二甲醇酯(新中村化学(株)制造,NKエステルA-DCP)中加入0.5质量份Irganox1076(チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造)作为抗氧化剂、0.4质量份パーヘキサHC(日本油脂(株)制造)作为聚合引发剂,进行混合,得到原料组合物。采用成型方法A,将该原料组合物成型为适合上述评价方法的形状。评价结果如表1所示。
[化14]
实施例2~11、比较例1~5
与实施例1同样,使用表1和表2所示的量的化合物(A)、化合物(B)、抗氧化剂和聚合引发剂,按照上述成型方法制造光学用树脂,进行所得树脂的评价。需要说明的是,作为化合物(A),实施例3中使用上述制备例1中所得的二甲基丙烯酸1,3-金刚烷二甲醇酯,比较例2中使用甲基丙烯酸异冰片酯(和光纯药制备)。评价结果如表1和表2所示。
由表1和表2的实施例可知,通过使用发明1的光学部件用树脂原料组合物,可得到具有优异的透明性、低线性膨胀系数、低含水率,同时不发生裂隙,并且对热稳定不发生黄变、加工性也优异的树脂。
与此相对,特别是在通式(I)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物(A)中,n为1的化合物的比例较大的比较例1~5中,初期总透光率或黄变度(YI值)优异,具有低线性膨胀系数、低含水率,但是热历程后发生裂隙,形状稳定性差,因此不适合作为光学部件用树脂的原料组合物。
实施例12(发明2)
加入30质量份甲基丙烯酸1-金刚烷基酯[大阪有机化学工业(株)制造]和50质量份二丙烯酸三环癸烷二甲醇酯(新中村化学(株)制造,NKエステルA-DCP)作为化合物(A)、10质量份SR-499[サイートマー·ジャパン(株)制造]作为化合物(B)、10质量份甲基丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯(信越化学工业(株)制造,KBM-503)作为化合物(C-1)、0.4质量份パーヘキサHC(日本油脂(株)制造)作为聚合引发剂,进行混合,得到原料组合物。通过成型方法A将该原料组合物成型为适合上述评价方法的形状。评价结果如表3所示。
实施例13
使用0.5质量份Irganox1076(チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造)作为抗氧化剂、0.5质量份パーヘキサHC(日本油脂(株)制造)作为聚合引发剂,通过成型方法B成型,除此之外与实施例12同样地进行。评价结果如表3所示。
实施例14
使用0.5质量份Irganox1076作为抗氧化剂、0.5质量份パーロイルL(日本油脂(株)制造)作为聚合引发剂,通过成型方法C成型,除此之外与实施例12同样地进行。评价结果如表3所示。
实施例15~24
使用表3和表4所示的化合物(A)、化合物(B)、化合物(C-1)、抗氧化剂和聚合引发剂,除此之外与实施例12同样地进行。评价结果如表3和表4所示。
比较例6~11
使用表5所示的化合物(A)、化合物(B)、化合物(C-1)、抗氧化剂和聚合引发剂,除此之外与实施例12同样地进行。评价结果如表5所示。需要说明的是,作为比较例7的化合物(A)使用甲基丙烯酸异冰片基酯(和光纯药制备)。
由以上的实施例和比较例可知,发明2的全部实施例中,热历程后没有发生裂隙,形状稳定性也优异,透明性也优异且稳定,初期黄变度(YI值)低,即使加热,YI值的升高也小,并且粘合性也优异。
与此相对,比较例6~7中,热历程后发生裂隙,形状稳定性或粘合性差。比较例8~11中,裂隙或形状稳定性良好,但胶带粘合性差。
还可知,利用发明2的原料组合物,可以得到具有优异的透明性、不发生裂隙、形状稳定性也优异、且对热稳定不发生黄变、并且可保持弯曲模量、同时涂层的耐剥离性(胶带粘合性)或与无机材料的耐热粘合性也优异的光学部件用树脂。
实施例25~38(发明3)
在作为化合物(A)的30质量份甲基丙烯酸1-金刚烷基酯[大阪有机化学工业(株)制造]和45质量份上述制备例1中得到的二甲基丙烯酸1,3-金刚烷二甲醇酯、作为化合物(B)的25质量份SR-499[サイートマー·ジャパン(株)制造]中加入表6所示的(C1)-(C10)的化合物作为抗氧化剂(C-2),进行混合,得到原料组合物。
使用该原料组合物,在2片3mm厚度且长宽分别为70mm的不锈钢板之间夹持2片0.1m厚度且长宽分别为70mm的不锈钢片,在该片之间夹持3mm厚度且长宽分别为70mm的Teflon(注册商标)制间隔物,使用由此得到的容器进行树脂的成型。
将液体的原料组合物流入上述容器,得到固化物。在Teflon(注册商标)制的间隔部设置3mm厚度且长宽分别为30mm的窗和将原料组合物流入该窗内的通路,向该容器中流入固化液,挤压容器,测试不发生漏液,用氮气氛下(氧浓度为5%以下)的烤箱内、在110℃下进行3小时加热,接着在160℃下进行1小时加热,聚合、成型,然后冷却至室温,由此得到适合上述评价方法的形状的无色透明的板状体。评价结果如表6所示。
需要说明的是,制品表面有凹缩不平滑时,使用砂纸或研磨剂进行研磨,使表面平滑,用于光学特性的评价。
实施例39~52
使用30质量份甲基丙烯酸1-金刚烷基酯和45质量份二丙烯酸三环癸烷二甲醇酯(A-DCP)作为化合物(A)、25质量份SR-499[サイートマー·ジャパン(株)制造]作为化合物(B),除此之外与实施例25~38同样地进行。评价结果如表7所示。
实施例53~66
使用45质量份二甲基丙烯酸三环癸烷二甲醇酯(DCP)代替二丙烯酸三环癸烷二甲醇酯(A-DCP),除此之外与实施例25~38同样地进行。评价结果如表8所示。
实施例67~80
只使用50质量份甲基丙烯酸1-金刚烷基酯作为化合物(A),使用40质量份SR-502[サイートマー·ジャパン(株)制造]和10质量份SR-399[サイートマー·ジャパン(株)制造]作为化合物(B),除此之外与实施例25~38同样地进行。评价结果如表9所示。
实施例81~94
只使用50质量份甲基丙烯酸1-金刚烷基酯作为化合物(A),使用40质量份SR-415[サイートマー·ジャパン(株)制造]和10质量份SR-399[サイートマー·ジャパン(株)制造]作为化合物(B),除此之外与实施例25~38同样地进行。评价结果如表10所示。
实施例95~108
使用30质量份甲基丙烯酸1-金刚烷基酯和70质量份二丙烯酸三环癸烷二甲醇酯(A-DCP)作为化合物(A),不使用化合物(B),除此之外与实施例25~38同样地进行。评价结果如表11所示
比较例12
只使用100质量份甲基丙烯酸1-金刚烷基酯作为化合物(A),不使用化合物(B)和抗氧化剂(C-2),除此之外与实施例25~38同样地进行。评价结果如表12所示。
比较例13
不使用化合物(B)和抗氧化剂(C-2),除此之外与实施例39~52同样地进行。评价结果如表12所示。
比较例14
使用1质量份(11)羟胺化合物(FS042)代替抗氧化剂(C-2),除此之外与实施例53~66同样。评价结果如表12所示。
比较例15
使用1质量份(12)维生素系化合物(维生素C)代替抗氧化剂(C-2),除此之外与实施例39~52同样。评价结果如表12所示。
比较例16
使用1质量份(13)维生素E系化合物(イルガノックスE201)代替抗氧化剂(C-2),除此之外与实施例39~52同样。评价结果如表12所示。
比较例17
使用30质量份甲基丙烯酸1-金刚烷基酯和50质量份二甲基丙烯酸三环癸烷二甲醇酯(DCP)作为化合物(A),使用20质量份SR-499[サイートマー·ジャパン(株)制造]作为化合物(B),不使用抗氧化剂(C-2),除此之外与实施例39~52同样地进行。评价结果如表12所示。
比较例18
只使用30质量份甲基丙烯酸1-金刚烷基酯作为化合物(A),还使用45质量份SR-502[サイートマー·ジャパン(株)制造]和25质量份SR-399[サイートマー·ジャパン(株)制造]作为化合物(B),不使用抗氧化剂(C-2),除此之外与实施例39~52同样地进行。评价结果如表12所示。
由以上实施例和比较例可知,在发明3的全部实施例中,热历程1和热历程2后几乎没有裂隙发生,形状稳定性也优异,透明度也优异且稳定,并且初期黄变度(YI值)低,即使加热YI值的增加量也极小。
与此相对,在不含有抗氧化剂(C-2)的比较例中,虽然初期的透明度或黄变度(YI值)优异,但是在不含有化合物(B)的比较例12中,热历程1后发生裂隙,在比较例14和比较例18以外的比较例中,热历程2后发生裂隙。在比较例14和比较例18中,没有发生裂隙,但是YI值的增加显著,发生黄变,因此不具有可耐受回流焊工艺的耐热性。
需要说明的是,使用BHT作为抗氧化剂(C-2)的实施例26、40、54、68、82、以及不含有化合物(B)的实施例95~98和100中,热历程2之后发生裂隙,但热历程1后未发生裂隙,YI值的增加与比较例13~16相比较小,因此黄变度较小。
在实施例95~98和100、以及比较例14和比较例18以外的比较例中,未记载热历程2后的总透光率降低量和YI值的增加量,这是由于发生裂隙,无法测定。聚合物分解时,金刚烷结构如果形成共轭二烯结构则发生黄变。即,分解初期阶段的自由基被捕获,产生分解时的过氧自由基等的氧自由基,分解可持续进行。捕获该自由基、将氧自由基改变为惰性化合物,这是抗氧化剂的功能。但是,用于抑制分解的抗氧化剂在反应后可能具有醌结构,或者虽然分解反应受到抑制,但可能形成着色化合物。
与此相对,本发明是选择分解抑制效果高、不着色的抗氧化剂,根据本发明,通过对于含有具特定结构的含金刚烷基的(甲基)丙烯酸酯化合物(A)和低分子量的(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的树脂组合物,使用特定的抗氧化剂(C-2),可获得优异的耐热黄变性。
实施例109~116(发明4)
在作为化合物(A)的30质量份甲基丙烯酸1-金刚烷基酯[大阪有机化学工业(株)制造]和70质量份二丙烯酸三环癸烷二甲醇酯(新中村化学(株)制造,NKエステルA-DCP)中加入各0.5质量份后述表1所示的(C1)~(C7)的脂族化合物作为化合物(C-3)、0.5质量份Irganox1076(チバ·スペシャルティ·ケミカルズ(株)制造)作为抗氧化剂、0.4质量份パーヘキサHC(日本油脂(株)制造)作为聚合引发剂,进行混合,得到原料组合物。采用成型方法A,将该原料组合物成型为适合上述评价方法的形状。评价结果如表13所示。
实施例117~124
使用30质量份甲基丙烯酸1-金刚烷基酯和45质量份二丙烯酸三环癸烷二甲醇酯(A-DCP)作为化合物(A)、24质量份SR-499[サイートマー·ジャパン(株)制造]作为化合物(B),不使用抗氧化剂,除此之外与实施例109~116同样地进行。评价结果如表14所示。
实施例125~132
使用45质量份二甲基丙烯酸三环癸烷二甲醇酯(DCP)代替二丙烯酸三环癸烷二甲醇酯(A-DCP),使用0.5质量份Irganox1076作为抗氧化剂,除此之外与实施例117~124同样地进行。评价结果如表15所示。
实施例133~140
使用45质量份制备例1中得到的二丙烯酸1,3-金刚烷二甲醇酯代替45质量份化合物(A)的二甲基丙烯酸三环癸烷二甲醇酯(DCP),除此之外与实施例125~132同样地进行。评价结果如表16所示。
实施例141~148
使用0.5质量份Irganox1076作为抗氧化剂,使用0.4质量份パーロイルL(日本油脂(株)制造)作为聚合引发剂,采用成型方法B,除此之外与实施例117~124同样地进行。评价结果如表17所示。
实施例149~156
只使用50质量份甲基丙烯酸1-金刚烷基酯作为化合物(A),使用40质量份SR-502[サイートマー·ジャパン(株)制造]和10质量份SR-399[サイートマー·ジャパン(株)制造]作为化合物(B),除此之外与实施例109~116同样地进行。评价结果如表18所示。
实施例157~164
使用40质量份SR-415[サイートマー·ジャパン(株)制造]代替化合物(B)的SR-502,除此之外与实施例149~156同样地进行。评价结果如表19所示。
实施例165~172
使用1.0质量份パーヘキサHC作为聚合引发剂,采用成型方法C,除此之外与实施例117~124同样地进行。评价结果如表20所示。
比较例19
使用0.5质量份Irganox1076作为抗氧化剂,不使用脂族化合物(C-3),除此之外与实施例117~124同样。评价结果如表21所示。
比较例20
使用0.5质量份Irganox1076作为抗氧化剂,使用0.5高级醇A(カルコール0898)代替脂族化合物(C-3),除此之外与实施例117~124同样。评价结果如表21所示。
比较例21
不使用脂族化合物(C-3),除此之外与实施例125~132同样。评价结果如表21所示。
比较例22
不使用脂族化合物(C-3),除此之外与实施例133~140同样。评价结果如表21所示。
比较例23
不使用脂族化合物(C-3),除此之外与实施例149~156同样。评价结果如表21所示。
比较例24
使用0.5份高级醇B(カルコール8098)代替脂族化合物(C-3),除此之外与实施例149~156同样。评价结果如表21所示。
由以上的实施例和比较例可知,在发明4的全部实施例中,热历程后没有发生裂隙,形状稳定性也优异,透明度也优异且稳定,初期黄变度(YI值)低,即使加热YI值的升高也极小,并且脱模性也优异。采用脂肪酸金属盐时,虽然溶解性低,但是对于透明度或脱模性没有不良影响。
与此相对,还可知在比较例中,热历程后没有发生裂隙,形状稳定性或透明度、黄变度(YI值)也优异,但是脱模性差。
发明4中,若脂族化合物(C-3)存在于原料组合物(固化液)中,则固化时,一边除去(甲基)丙烯酸酯化合物(A)和(甲基)丙烯酸酯化合物(B)的不具有反应部位的成分一边固化,脂族化合物(C-3)局限于模具与固化物之间。该脂族化合物(C-3)由油脂成分构成,因此在从模具中取出固化物时,可有效发挥脱模剂的作用。
各实施例和比较例中使用的原料以及聚合引发剂的化合物名和化学式如下。
化合物(A)
(1)A-DCP:二丙烯酸三环癸烷二甲醇酯(新中村化学制备)
化合物名:二丙烯酸三环[5.2.1.0(2,6)]癸烷-3,8(或3,9或4,8)-二基二甲酯
[化15]
(2)DCP:二甲基丙烯酸三环癸烷二甲醇酯(新中村化学制备)
化合物名:二甲基丙烯酸三环[5.2.1.0(2,6)]癸烷-3,8(或3,9或4,8)-二基二甲酯
[化16]
化合物(B)
(1)SR-499:乙氧化(6)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯[サートマー·ジャパン(株)制造,CAS.28961-43-5,现有化学物质7-775,平均分子量560]
化合物名:二丙烯酸8-[7-(丙烯酰氧基)-2,5-二氧杂庚烷]-8-乙基-3,6,10,13-四氧杂十五烷(テトラペンタデカン)-1,15-二基酯
[化17]
(2)SR-399:五丙烯酸二季戊四醇酯[サートマー·ジャパン(株)制造,平均分子量525]
化合物名:二丙烯酸2-(丙烯酰氧基)甲基-2-({2,2-双[(丙烯酰氧基)甲基]-3-羟基丙烷-1-基}氧基)甲基丙烷-1,3-二基酯
[化18]
(3)SR-502:乙氧化(9)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯[サートマー·ジャパン(株)制造,平均分子量692]
化合物名:二丙烯酸11-[10-(丙烯酰氧基)-2,5,8-三氧杂癸烷-1-基]-11-乙基-3,6,9,13,16,19-六氧杂二十一烷(ヘキサオキサヘンイコサン)-1,21-二基酯
[化19]
(4)SR-415:乙氧化(20)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯[サートマー·ジャパン(株)制造,平均分子量1176]
化合物名:二丙烯酸20-乙基-20-(21-氧代-2,5,8,11,14,17,20-七氧杂二十三碳(ヘプタオキサトリコス)-22-烯基)-3,6,9,12,15,18,22,25,28,31,34,37-十二氧杂三十九烷)-1,39-二基酯
[化20]
聚合引发剂
(1)パーヘキサHC(日本油脂(株)制造)
化合物名:1,1-二(叔己基过氧)环己烷
[化21]
(2)パーロイルL(日本油脂(株)制造)
化合物名:二月桂酰基过氧化物
[化22]
关于硅烷系(甲基)丙烯酸酯化合物(C-1),其商品名、化合物名和结构式如表22所示。
关于抗氧化剂(C-2)以及与其类似的化合物(C’-2),其化合物名和化学式等如表23、表24所示。
并且,关于脂族化合物(C-3),其化合物名和化学式等如表25所示。
产业实用性
由本发明的树脂组合物可得到具有优异的透明性、同时不发生裂隙、且对热稳定不发生黄变的优异的光学部件用树脂,并且可制造低热膨胀系数、低含水率、形状稳定性、自模具的脱模性也优异,抑制表面反射、使透射率提高、与涂布剂的粘合性也优异的光学部件用树脂,适合用于光学部件等。
Claims (10)
1.光学部件用树脂原料组合物,其特征在于:该组合物含有下述通式(I)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物A、下述通式(II)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物B、以及下述通式(V)所示的硅烷系(甲基)丙烯酸酯化合物C-1:
X为多环式脂族烃基、芳族烃基或单环式脂族烃基,Y独立为直接键合、碳原子数1~4的亚烷基或碳原子数1~4的氧化烯基,R1独立为氢原子或甲基,n为1~4的整数;
Z1为含有或不含有醚键的碳原子数5~30的非环状烃基和/或-R3(OR3)k-所示的氧化烯基,其中R3为含有碳原子数1~4的链状亚烷基的有机取代基,k为1~20的整数;R2独立为氢原子或甲基;m为1~8的整数;
U1为丙烯酰氧基即CH2=CH-CO-O-或甲基丙烯酰氧基即CH2=C(CH3)-CO-O-;U2为单键、碳原子数1~10的烃基、或-(-O-R0-)p-所示的氧化烯基,其中R0为碳原子数1~4的烃基,p为2~10的整数;R为甲基或乙基;V为碳原子数1~5的烷氧基或羟基;L为0或1;m和n为1~4的整数;L+n+m=4。
2.权利要求1所述的光学部件用树脂原料组合物,其中,(甲基)丙烯酸酯化合物B是下述的通式(III)或通式(IV)所示的化合物:
Z2为选自含有或不含有醚的碳原子数1~30的直链状、或者含有或不含有醚键的碳原子数3~30的支链状脂族烃基、单环式或多环式脂族烃基、以及芳族烃基的一种以上有机基团,Y1表示含有或不含有醚键的碳原子数5~30的非环状烃基,R5独立表示碳原子数1~4的亚烷基,p为2~20的整数,R2和m与上式相同。
3.权利要求2所述的光学部件用树脂原料组合物,其中,通式(III)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物B的Y1为-(CH2)r-、-(CH3CH)r-所示的亚烷基或-(CR6-CR7)q-所示的亚丙基,其中r为5~30的整数,R6、R7其中之一为氢原子、另一方为甲基,q为2~15的整数。
4.权利要求1所述的光学部件用树脂原料组合物,其中,
(1)含有通式(I)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物A和通式(II)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物B,
(2)通式(I)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物A中n为2~4的化合物和(甲基)丙烯酸酯化合物B的合计量与通式(I)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物A中n为1的化合物的比例为45~100%质量:55~0%质量,
(3)(甲基)丙烯酸酯化合物B的质均分子量为140~2500。
5.权利要求1所述的光学部件用树脂原料组合物,其中,
(1)(甲基)丙烯酸酯化合物A含有X的至少一个具有金刚烷基的(甲基)丙烯酸酯化合物,
(2)在通式(I)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物A中,n为1的化合物与n为2~4的化合物的比例为50~0%质量:50~100%质量,
(3)(甲基)丙烯酸酯化合物B的质均分子量为140~2500,
(4)(甲基)丙烯酸酯化合物A与(甲基)丙烯酸酯化合物B的比例为60~100%质量:40~0%质量。
6.权利要求1所述的光学部件用树脂原料组合物,其中,(甲基)丙烯酸酯化合物A:(甲基)丙烯酸酯化合物B:硅烷系(甲基)丙烯酸酯化合物C-1的比例为40~99%质量:60~0%质量:1~40%质量。
7.权利要求1所述的光学部件用树脂原料组合物,其中,通式(II)所示的(甲基)丙烯酸酯化合物B中的m为4~8的整数,Z1的分子量为400以下,Z1中含有15~50%质量除了可含有醚键的碳原子数5~30的非环状烃基和-R3(OR3)k-所示的氧化烯基以外的有机基团,其中R3为含有碳原子数1~4的链状亚烷基的有机取代基,k为1~20的整数。
8.权利要求1所述的光学部件用树脂原料组合物,其中,相对于100质量份(甲基)丙烯酸酯化合物A、(甲基)丙烯酸酯化合物B以及硅烷系(甲基)丙烯酸酯化合物C-1的合计量,含有0.01~10质量份抗氧化剂。
9.光学部件用树脂,该光学部件用树脂是将权利要求1所述的光学部件用树脂原料组合物聚合而得到的。
10.光学部件,该光学部件是将权利要求9所述的光学部件用树脂成型而得到的。
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