CN109071789A - 聚碳酸酯共聚物、使用其的光学透镜和膜和该共聚物的制造方法 - Google Patents
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Abstract
利用本发明,能够提供包含后述通式(K)所示的结构单元和后述通式(1)所示的结构单元的聚碳酸酯共聚物。(通式(K)中,R表示H、CH3或CH2CH3。)(通式(1)中,Q表示可以含有杂原子的碳原子数5以上的脂肪族烃基。)。
Description
技术领域
本发明涉及新型聚碳酸酯共聚物和由其形成的光学透镜和膜。另外,本发明涉及该共聚物的制作方法。
背景技术
作为相机、膜一体型相机、摄像机等各种相机的光学系统中所使用的光学元件的材料,使用光学玻璃或光学用透明树脂。光学玻璃的耐热性、透明性、尺寸稳定性、耐药品性等优异,存在具有各种折射率(nD)、阿贝数(νD)的多种材料,但不仅材料成本高,而且成型加工性差,另外还有生产效率低这样的问题点。特别是,为了加工成用于像差校正的非球面透镜,则需要极高度的技术和高成本,因此成为实用上的较大障碍。
另一方面,由光学用透明树脂构成的、其中特别是由热塑性透明树脂构成的光学透镜具有能够通过注射成型进行大量生产、而且还容易制造非球面透镜这样的优点,目前用于相机用透镜用途。例如可以例示包含双酚A的聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚-4-甲基戊烯、聚甲基丙烯酸甲酯或者非晶质聚烯烃等。
然而,将光学用透明树脂作为光学透镜使用的情况下,除了折射率和阿贝数以外,还要求透明性、耐热性、低双折射性,因此由于树脂的特性平衡,有能够使用的地方受限制的缺点。例如,聚苯乙烯的耐热性差且双折射大,聚-4-甲基戊烯的耐热性差,聚甲基丙烯酸甲酯的玻璃化转变温度低、耐热性差、折射率小,因此使用领域受限,包含双酚A的聚碳酸酯因具有双折射大等的缺点,因此使用地方受限。
在光学单元的光学设计中,已知通过组合使用相互之间阿贝数不同的多个透镜来矫正色差的方法。例如,组合相对高阿贝数的环烯烃树脂制的透镜和低阿贝数的包含双酚A的聚碳酸酯树脂制的透镜来矫正色差。然而,环烯烃树脂的吸水膨胀率与聚碳酸酯树脂的吸水膨胀率之间有差异,如果组合两者的透镜来形成透镜单元,则在智能手机等的使用环境下发生吸水时,透镜的大小会变得不同。由于该膨胀率差,会损害透镜的性能。
专利文献1~3中记载了包含全氢化二甲桥萘骨架的聚碳酸酯共聚物,但二羟基甲基的位置均为2、3位,因此强度弱,不适于光学透镜用途。
而且,近年来,对于例如搭载于智能手机的前面相机和背面相机等的广角化的要求显著。然而,伴随广角化,有部分色差变大的问题。于是,要求光学特性优异且具有耐热性的、更高阿贝数的材料。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平5-70584号公报
专利文献2:日本特开平2-69520号公报
专利文献3:日本特开平5-341124号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题在于,提供一种光学特性优异且具有耐热性的、高阿贝数的聚碳酸酯共聚物和由该共聚物形成的光学透镜和膜。另外,提供该共聚物的制作方法。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的发明人为了解决上述技术问题,反复进行深入研究,结果发现,包含特定的结构单元的聚碳酸酯共聚物能够解决上述技术问题,从而达到了本发明。
即,本发明涉及以下所示的聚碳酸酯共聚物、使用了该共聚物的光学透镜和膜、以及该共聚物的制造方法。
<1>一种聚碳酸酯共聚物,其包含后述通式(K)所示的结构单元和后述通式(1)所示的结构单元。
(通式(K)中,R表示H、CH3或CH2CH3。)
(通式(1)中,Q表示可以含有杂原子的碳原子数5以上的脂肪族烃基。)
<2>如上述<1>所记载的聚碳酸酯共聚物,其中,上述通式(1)中的Q具有包含碳原子、氧原子和氢原子的碳原子数5~30的脂环式烃基。
<3>如上述<1>或<2>所记载的聚碳酸酯共聚物,其中,上述通式(1)为选自后述式(2)~(6)中的任意一种以上。
<4>如上述<3>所记载的聚碳酸酯共聚物,其中,上述通式(1)为上述式(2)或(3)中的任意一种以上。
<5>如上述<1>~<4>中任一项所记载的聚碳酸酯共聚物,其中,上述通式(K)所示的结构单元与上述通式(1)所示的结构单元的共聚比率(摩尔%)为通式(K)所示的结构单元﹕通式(1)所示的结构单元=20﹕80~90﹕10。
<6>如上述<1>~<5>中任一项所记载的聚碳酸酯共聚物,其中,上述通式(K)中的R为H。
<7>如上述<1>~<6>中任一项所记载的聚碳酸酯共聚物,其中,阿贝数为55以上。
<8>如上述<1>~<7>中任一项所记载的聚碳酸酯共聚物,其中,聚苯乙烯换算的重均分子量为20,000~70,000。
<9>如上述<1>~<8>中任一项所记载的聚碳酸酯共聚物,其中,还包含后述通式(B)所示的结构单元,
(通式(B)中,R1和R2分别独立地选自氢原子、碳原子数1~20的烷基、碳原子数1~20的烷氧基、碳原子数5~20的环烷基、碳原子数5~20的环烷氧基、碳原子数6~20的芳基、碳原子数6~20的芳氧基和卤素原子;X分别独立地为可以带有支链的碳原子数2~6的亚烷基;n分别独立地为0~5的整数。)。
<10>如上述<9>所记载的聚碳酸酯共聚物,其中,上述通式(K)所示的结构单元的比例为10~50摩尔%,上述通式(1)所示的结构单元的比例为20~60摩尔%,上述通式(B)所示的结构单元的比例为20~40摩尔%。
<11>一种使用了上述<1>~<10>中任一项所记载的聚碳酸酯共聚物的光学透镜。
<12>一种使用了上述<1>~<10>中任一项所记载的聚碳酸酯共聚物的膜。
<13>一种聚碳酸酯共聚物的制造方法,其用于制造上述<1>~<8>所记载的聚碳酸酯共聚物,该制造方法的特征在于:
将包含后述通式(L)所示的二羟基化合物和后述通式(I)所示的二羟基化合物的二羟基化合物与碳酸二酯进行熔融缩聚,
(通式(L)中,R表示H、CH3或CH2CH3。)
HO-Q-OH (I)
(通式(I)中,Q表示可以含有杂原子的碳原子数5以上的脂肪族烃基。)。
发明效果
利用本发明,能够提供光学特性优异且具有耐热性的、高阿贝数的聚碳酸酯共聚物、使用了该共聚物的光学透镜和膜以及该共聚物的制造方法。
附图说明
图1表示在单体合成例1中得到的主反应产物的1H-NMR的测定结果。
图2表示在单体合成例1中得到的主反应产物的13C-NMR的测定结果。
图3表示在单体合成例1中得到的主反应产物的COSY-NMR的测定结果。
图4表示在实施例1中得到的聚碳酸酯共聚物的1H-NMR的测定结果。
具体实施方式
以下,对用于实施本发明的方式进行详细说明,但本发明不受这些限定,在不脱离其主旨的范围能够有各种变形。
(a)聚碳酸酯共聚物
本发明的聚碳酸酯共聚物为包含通式(K)所示的结构单元和通式(1)所示的结构单元的聚碳酸酯共聚物。
通式(K)所示的结构单元(以下,称为“结构单元(K)”),可以例示从后述通式(L)所示的二羟基化合物衍生的结构单元。例如为从十氢-1,4:5,8-二亚甲基萘二醇(以下,有时表述为“D-NDM”)衍生的结构单元。
(通式(L)中,R表示H、CH3或CH2CH3。)
结构单元(K)优选为后述通式(M)所示的-CH2O-基键合在6位的异构体(2,6位的异构体)和后述通式(N)所示的-CH2O-基键合在7位的异构体(2,7位的异构体)的混合体。从树脂的强度、拉伸伸度、成型体的外观等树脂物性的观点出发,以质量比计,优选2,6位的异构体﹕2,7位的异构体=1.0﹕99.0~99.0﹕1.0,更优选2,6位的异构体﹕2,7位的异构体=20﹕80~80﹕20,特别优选2,6位的异构体﹕2,7位的异构体=50﹕50~80﹕20。本发明中,不含2,3位的异构体。
(通式(M)中,R表示H、CH3或CH2CH3。)
(通式(N)中,R表示H、CH3或CH2CH3。)
上述通式(M)所示的结构单元(以下,称为“结构单元(M)”),可以例示由后述通式(P)所示的二羟基化合物衍生的结构单元,上述通式(N)所示的结构单元(以下,称为“结构单元(N)”),可以例示由后述通式(O)所示的二羟基化合物衍生的结构单元。
(通式(P)中,R表示H、CH3或CH2CH3。)
(通式(O)中,R表示H、CH3或CH2CH3。)
在上述通式(K)、(L)、(M)、(N)、(P)和(O)中,R优选全部相同,从流通性的观点出发,优选R为H。
通式(1)所示的结构单元(以下,称为“结构单元(1)”),可以例示由后述通式(I)所示的二羟基化合物衍生的结构单元。
HO-Q-OH (I)
通式(1)中的Q具有可以包含杂原子的碳原子数5以上的脂环式烃基。作为杂原子,优选列举氧原子、硫原子、氮原子等,特别优选列举氧原子。通式(1)中的Q优选具有包含碳原子、氧原子和氢原子的碳原子数5以上的脂环式烃基,更优选为具有包含碳原子、氧原子和氢原子的碳原子数5~30的脂环式烃基。通过为这样的结构,有进一步提高成型体的强度、阿贝数的倾向。
通式(1)所示的构造单元优选为选自后述式(2)~(6)中的任意一种以上。
式(2)所示的结构单元衍生自螺环二醇(以下,有时表述为“SPG”),式(3)所示的结构单元衍生自异山梨醇(以下,有时表述为“ISB”),式(4)所示的结构单元衍生自1,4-环己烷二甲醇(以下,有时表述为“CHDM”),式(5)所示的结构单元衍生自五环十五烷二甲醇(以下,有时表述为“PCPDM”),式(6)所示的结构单元衍生自三环癸烷二甲醇(以下,有时表述为“TCDDM”)。其中,结构单元(1)优选为式(2)所示的结构单元或式(3)所示的结构单元中的任意一种以上。通过是这样的结构单元,所得到的成型体的阿贝数有进一步变高的倾向。
如后述,包含结构单元(K)和结构单元(1)的聚碳酸酯共聚物能够通过将包含通式(L)所示的二羟基化合物和通式(I)所示的二羟基化合物的二羟基化合物与碳酸二酯进行熔融缩聚而得到。
上述通式(K)所示的结构单元与上述通式(1)所示的结构单元的共聚比率(摩尔%)优选为通式(K)所示的结构单元﹕通式(1)所示的结构单元=20﹕80~90﹕10,更优选为20﹕80~80﹕20。特别是在该范围内时,能够得到高阿贝数、耐热性和光学物性优异的共聚物。
本发明的聚碳酸酯共聚物中含有结构单元(K)和结构单元(1),在不损害利用本发明的效果的范围内,也可以含有其他的结构单元。结构单元(K)和结构单元(1)的合计在本发明聚碳酸酯共聚物中所占的比例优选为70质量%以上,更优选为100质量%。
其他的结构单元是指,使通式(L)和通式(I)以外的二醇化合物与碳酸二酯反应得到的结构单元,作为通式(L)和通式(I)以外的二醇化合物,可以例示例如双酚A、双酚AP、双酚AF、双酚B、双酚BP、双酚C、双酚E、双酚F、双酚G、双酚M、双酚S、双酚P、双酚PH、双酚TMC、双酚Z和后述通式(A)所示的芴系二醇化合物等。
通式(A)中,R1和R2分别独立地选自氢原子、碳原子数1~20的烷基、碳原子数1~20的烷氧基、碳原子数5~20的环烷基、碳原子数5~20的环烷氧基、碳原子数6~20的芳基、碳原子数6~20的芳氧基和卤素原子;X分别独立地为可以带有支链的碳原子数2~6的亚烷基;n分别独立地为0~5的整数。
通式(L)和通式(I)以外的二醇化合物可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
作为通式(A)所示的芴系二醇化合物的具体例,例如可以例示9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)-3-甲基苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)-3-叔丁基苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)-3-异丙基苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)-3-环己基苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)-3-苯基苯基)芴、9,9-双(4-羟基苯基)芴、9,9-双(4-羟基-3-甲基苯基)芴、9,9-双(4-羟基-3-叔丁基苯基)芴、9,9-双(4-羟基-3-异丙基苯基)芴、9,9-双(4-羟基-3-环己基苯基)芴、9,9-双(4-羟基-3-苯基苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基丙氧基)苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基丙氧基)-3-甲基苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基丙氧基)-3-叔丁基苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基丙氧基)-3-异丙基苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基丙氧基)-3-环己基苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基丙氧基)-3-苯基苯基)芴等。这些中,优选9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)苯基)芴和9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)-3-苯基苯基)芴。
本发明中,作为通式(L)和通式(I)以外的二醇化合物,使用通式(A)所示的芴系二醇化合物时,所得到的聚碳酸酯共聚物除了作为光学透镜以外,作为膜也是有用的。关于通式(A)所示的芴系二醇化合物,可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
特别是使用通式(A)中n为0或1的化合物、例如使用9,9-双(4-羟基苯基)芴、9,9-双(4-羟基-3-甲基苯基)芴、9,9-双(4-羟基-3-叔丁基苯基)芴、9,9-双(4-羟基-3-异丙基苯基)芴、9,9-双(4-羟基-3-环己基苯基)芴、9,9-双(4-羟基-3-苯基苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)-3-甲基苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)-3-叔丁基苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)-3-异丙基苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)-3-环己基苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)-3-苯基苯基)芴等时,作为膜用途优选。
另外作为优选的二醇化合物,可以例举9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)-3-甲基苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)-3-苯基苯基)芴、9,9-双(4-羟基苯基)芴、和9,9-双(4-羟基-3-甲基苯基)芴。
使用上述3成分的二醇化合物制得的聚碳酸酯共聚物在光弹性系数、波长分散特性、膜强度(抗拉强度、撕裂强度等)、耐热性、涂层涂布性、蒸镀性、透明性、透射率和耐水解性中的至少一点上优异。
使用上述3成分的二醇化合物制得的聚碳酸酯共聚物中,通式(K)所示的结构单元的比例优选为10~50摩尔%,更优选为10~30摩尔%。另外,通式(1)所示的结构单元的比例优选为20~60摩尔%,更优选为40~60摩尔%。另外,通式(B)所示的结构单元的比例优选为20~40摩尔%。
特别是在该范围内时,能够得到波长分散特性、光弹性系数、涂敷密合性、透明性、透射率、膜加工性、耐水解性和膜伸长性中的至少一点优异的共聚物。
作为膜的具体用途,可以例举例如有机EL膜、防反射膜、透明导电性膜、高耐热膜、偏光板保护膜、相位差膜、亮度增强膜、遮光膜等。
在本发明的聚碳酸酯共聚物中,优选还添加抗氧化剂、脱模剂、加工稳定剂、紫外线吸收剂、流动性改质剂、结晶成核剂、强化剂、染料、抗静电剂或抗菌剂等。
作为抗氧化剂,可以例举二缩三乙二醇-双[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸酯]、1,6-己二醇-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、季戊四醇-四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、N,N-六亚甲基双(3,5-二叔丁基-4-羟基-氢化肉桂酰胺)、3,5-二叔丁基-4-羟基-苄基膦酸酯-二乙酯、三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰脲酸酯和3,9-双{1,1-二甲基-2-[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]乙基}-2,4,8,10-四氧杂螺(5,5)十一烷等。这些中,更优选为季戊四醇-四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]。相对于聚碳酸酯树脂100重量份,聚碳酸酯树脂中的抗氧化剂的含量优选为0.001~0.3重量份。
作为脱模剂,优选为其90重量%以上由醇与脂肪酸的酯构成的脱模剂。作为醇与脂肪酸的酯,具体而言可以例举一元醇与脂肪酸的酯、多元醇与脂肪酸的部分酯或全酯。作为上述一元醇与脂肪酸的酯,优选碳原子数1~20的一元醇与碳原子数10~30的饱和脂肪酸的酯。另外,作为多元醇与脂肪酸的部分酯或全酯,优选碳原子数1~25的多元醇与碳原子数10~30的饱和脂肪酸的部分酯或全酯。
具体而言,作为一元醇与饱和脂肪酸的酯,可以例举硬脂酸十八烷酯、棕榈酸棕榈基酯、硬脂酸丁酯、月桂酸甲酯、棕榈酸异丙酯等。作为多元醇与饱和脂肪酸的部分酯或全酯,可以例举单硬脂酸甘油酯、二硬脂酸甘油酯、三硬脂酸甘油酯、单硬脂酸山梨醇酯、单二十二酸甘油酯、单癸酸甘油酯、单月桂酸甘油酯、季戊四醇单硬脂酸酯、季戊四醇四硬脂酸酯、季戊四醇四壬酸酯、丙二醇单硬脂酸酯、联苯酸联苯酯、山梨糖醇酐单硬脂酸酯、2-乙基己基硬脂酸酯、二季戊四醇六硬脂酸酯等的二季戊四醇的全酯或部分酯等。这些中,特别优选为单硬脂酸甘油酯和单月桂酸甘油酯。相对于聚碳酸酯树脂100重量份,这些脱模剂的含量优选为0.005~2.0重量份的范围,更优选为0.01~0.6重量份的范围,进一步优选为0.02~0.5重量份的范围。
作为加工稳定剂,可以例举磷系加工热稳定剂、硫系加工热稳定剂等。作为磷系加工热稳定剂,可以例举亚磷酸、磷酸、亚膦酸、膦酸和这些的酯等。具体而言,可以例举亚磷酸三苯酯、三(壬基苯基)亚磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、三(2,6-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、亚磷酸十三烷基酯、亚磷酸三辛基酯、亚磷酸三(十八烷基)酯、亚磷酸二癸基单苯基酯、亚磷酸二辛基单苯基酯、亚磷酸二异丙基单苯基酯、亚磷酸单丁基二苯基酯、亚磷酸单癸基二苯基酯、亚磷酸单辛基二苯基酯、双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、2,2-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)辛基亚磷酸酯、双(壬基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯、磷酸三丁酯、磷酸三乙酯、磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、二苯基单邻联苯基磷酸酯、磷酸二丁酯、磷酸二辛酯、磷酸二异丙酯、苯膦酸二甲酯、苯膦酸二乙酯、苯膦酸二丙酯、四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4’-亚联苯基二亚膦酸酯、四(2,4-二叔丁基苯基)-4,3’-亚联苯基二亚膦酸酯、四(2,4-二叔丁基苯基)-3,3’-亚联苯基二亚膦酸酯、双(2,4-二叔丁基苯基)-4-苯基-苯基亚膦酸酯和双(2,4-二叔丁基苯基)-3-苯基-苯基亚膦酸酯等。这些之中,更优选双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。相对于聚碳酸酯树脂100重量份,聚碳酸酯树脂中的磷系加工热稳定剂的含量优选为0.001~0.2重量份。
作为硫系加工热稳定剂,可以例举季戊四醇-四(3-月桂基硫基丙酸酯)、季戊四醇-四(3-肉豆蔻基硫基丙酸酯)、季戊四醇-四(3-硬脂基硫基丙酸酯)、二月桂基-3,3’-硫代二丙酸酯、二肉豆蔻基-3,3’-硫代二丙酸酯、二硬脂基-3,3’-硫代二丙酸酯等。相对于聚碳酸酯树脂100重量份,聚碳酸酯树脂中的硫系加工热稳定剂的含量优选为0.001~0.2重量份。
作为紫外线吸收剂,优选为选自苯并三唑系紫外线吸收剂、二苯甲酮系紫外线吸收剂、三嗪系紫外线吸收剂、环状亚氨基酯系紫外线吸收剂和氰基丙烯酸酯系紫外线吸收剂中的至少1种紫外线吸收剂。即,以下所列举的紫外线吸收剂可以单独使用任一种,也可以将2种以上组合使用。
作为苯并三唑系紫外线吸收剂,可以列举2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二枯基苯基)苯基苯并三唑、2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2,2’-亚甲基双[4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2N-苯并三唑-2-基)苯酚]、2-(2-羟基-3,5-二叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二叔戊基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-4-辛氧基苯基)苯并三唑、2,2’-亚甲基双(4-枯基-6-苯并三唑苯基)、2,2’-对亚苯基双(1,3-苯并噁嗪-4-酮)、2-[2-羟基-3-(3,4,5,6-四氢邻苯二甲酰亚胺甲基)-5-甲基苯基]苯并三唑等。
作为二苯甲酮系紫外线吸收剂,可以例举2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-苄氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-5-硫氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-5-硫氧基三水合二苯甲酮、2,2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2’,4,4’-四羟基二苯甲酮、2,2’-二羟基-4,4’-二甲氧基二苯甲酮、2,2’-二羟基-4,4’-二甲氧基-5-磺酸钠二苯甲酮、双(5-苯甲酰-4-羟基-2-甲氧基苯基)甲烷、2-羟基-4-正十二烷氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-2’-羧基二苯甲酮等。
作为三嗪系紫外线吸收剂可以例举2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-[(己基)氧基]-苯酚、2-(4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基)-5-[(辛基)氧基]-苯酚等。
作为环状亚氨基酯系紫外线吸收剂,可以例举2,2’-双(3,1-苯并噁嗪-4-酮)、2,2’-对亚苯基双(3,1-苯并噁嗪-4-酮)、2,2’-间亚苯基双(3,1-苯并噁嗪-4-酮)、2,2’-(4,4’-二亚苯基)双(3,1-苯并噁嗪-4-酮)、2,2’-(2,6-萘)双(3,1-苯并噁嗪-4-酮)、2,2’-(1,5-萘)双(3,1-苯并噁嗪-4-酮)、2,2’-(2-甲基-对亚苯基)双(3,1-苯并噁嗪-4-酮)、2,2’-(2-硝基-对亚苯基)双(3,1-苯并噁嗪-4-酮)和2,2’-(2-氯-对亚苯基)双(3,1-苯并噁嗪-4-酮)等。
作为氰基丙烯酸酯系紫外线吸收剂,可以例举1,3-双-[(2’-氰基-3’,3’-二苯基丙烯酰)氧基]-2,2-双[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰)氧基]甲基)丙烷、和1,3-双-[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰)氧基]苯等。
相对于聚碳酸酯树脂100重量份,紫外线吸收剂的含量优选为0.01~3.0重量份,更优选为0.02~1.0重量份,进一步优选为0.05~0.8重量份。如果是该配合量的范围,则可以依照用途,赋予聚碳酸酯树脂充分的耐候性。
聚碳酸酯树脂中,制造时生成的苯酚(phenol)、未反应而残留的碳酸二酯作为杂质存在。聚碳酸酯树脂中的苯酚含量优选为0.1~3000ppm,更优选为0.1~2000ppm,特别优选为1~1000ppm、1~800ppm、1~500ppm、或1~300ppm。另外,聚碳酸酯树脂中的碳酸二酯含量优选为0.1~1000ppm,更优选为0.1~500ppm,特别优选为1~100ppm。通过调节聚碳酸酯树脂中所含苯酚和碳酸二酯的量,能够得到具有合乎目的的物性的树脂。苯酚和碳酸二酯的含量的调节能够通过变更缩聚的条件、装置来适当地进行。另外,也能够通过缩聚后的挤出工序的条件来进行调节。
苯酚或碳酸二酯的含量超过上述范围时,有可能发生所得到的树脂成型体的强度降低、发生臭气等的问题。另一方面,苯酚或碳酸二酯的含量低于上述范围时,有树脂熔融时的可塑性降低的担忧。
(b)聚碳酸酯共聚物的制造方法
本发明的聚碳酸酯共聚物能够将通式(L)所示的二羟基化合物、通式(I)所示的二羟基化合物和碳酸二酯作为原料通过熔融缩聚法制造。通式(L)所示的二羟基化合物中,存在羟基甲基在2,6位的异构体和在2,7位的异构体的混合物。以这些异构体的质量比计,2,6位的异构体﹕2,7位的异构体=0.1﹕99.9~99.9﹕0.1。从树脂的强度、拉伸伸度、成型体的外观等树脂物性的观点出发,优选2,6位的异构体﹕2,7位的异构体=1.0﹕99.0~99.0﹕1.0,更优选2,6位的异构体﹕2,7位的异构体=20﹕80~80﹕20,特别优选2,6位的异构体﹕2,7位的异构体=50﹕50~80﹕20。本发明中,不含2,3位的异构体。此外,也可以一起使用其他的二醇化合物。在该反应中,能够在作为缩聚催化剂的碱性化合物催化剂、酯交换催化剂或包含其双方的混合催化剂的存在下制造。
作为碳酸二酯,可以例举碳酸二苯酯、碳酸二甲苯酯、碳酸双(氯苯)酯、间甲苯基碳酸酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯、碳酸二环己酯等。这些中,从反应性和纯度的观点出发,特别优选碳酸二苯酯。关于碳酸二酯,相对于二醇成分1摩尔,优选以0.97~1.20摩尔的比率使用,进一步优选为0.98~1.10摩尔的比率。通过调整该摩尔比率,可以控制聚碳酸酯共聚物的分子量。
作为碱性化合物催化剂,可以例举碱金属化合物、碱土金属化合物和含氮化合物等。
作为碱金属化合物,可以例举例如碱金属的有机酸盐、无机盐、氧化物、氢氧化物、氢化物或烃氧化物等。具体而言,可以使用氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯、氢氧化锂、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、碳酸锂、乙酸钠、乙酸钾、乙酸铯、乙酸锂、硬脂酸钠、硬脂酸钾、硬脂酸铯、硬脂酸锂、硼氢化钠、苯硼化钠、苯甲酸钠、苯甲酸钾、苯甲酸铯、苯甲酸锂、磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、磷酸氢二锂、苯磷酸二钠、双酚A的二钠盐、二钾盐、二铯盐、二锂盐、苯酚的钠盐、钾盐、铯盐、锂盐等。从催化剂效果、价格、流通量、对树脂的色相的影响等观点出发,优选碳酸钠和碳酸氢钠。
作为碱土金属化合物,可以例举例如碱土金属化合物的有机酸盐、无机盐、氧化物、氢氧化物、氢化物或烃氧化物等。具体而言,可以使用氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化锶、氢氧化钡、碳酸氢镁、碳酸氢钙、碳酸氢锶、碳酸氢钡、碳酸镁、碳酸钙、碳酸锶、碳酸钡、乙酸镁、乙酸钙、乙酸锶、乙酸钡、硬脂酸镁、硬脂酸钙、苯甲酸钙、苯磷酸镁等。
作为含氮化合物,可以例举例如季铵氢氧化物和这些的盐、胺类等。具体而言,可以使用四甲基铵氢氧化物、四乙基铵氢氧化物、四丙基铵氢氧化物、四丁基铵氢氧化物、三甲基苄基铵氢氧化物等的具有烷基、芳基等的季铵氢氧化物类、三乙胺、二甲基苄胺、三苯胺等的叔胺类,二乙胺、二丁胺等的仲胺类、丙胺、丁胺等的伯胺类、2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、苯并咪唑等的咪唑类、或者、氨、四甲基铵硼氢化物、四丁基铵硼氢化物、四丁基铵四苯硼化物、四苯基铵四苯硼化物等的碱或碱性盐等。
作为酯交换催化剂,优选使用锌、锡、锆、铅的盐,这些能够单独使用或组合使用。另外,也可以与上述碱金属化合物、碱土金属化合物组合使用。
作为酯交换催化剂,具体而言,可以使用乙酸锌、苯甲酸锌、2-乙基己酸锌、氯化锡(II)、氯化锡(IV)、乙酸锡(II)、乙酸锡(IV)、二月桂酸二丁基锡、二丁基氧化锡、二丁基二甲氧基锡、乙酰丙酮锆、氧乙酸锆、四丁氧基锆、乙酸铅(II)、乙酸铅(IV)等。
相对于二醇化合物的合计1摩尔,这些催化剂优选以1×10-9~1×10-3摩尔的比率使用,更优选以1×10-7~1×10-4摩尔的比率使用。
熔融缩聚法为,使用上述原料和催化剂,在加热下,在常压或减压下通过酯交换反应,一边除去副产物一边进行熔融缩聚的方法。反应一般以两阶段以上的多阶段工序实施。
具体而言,使第一阶段的反应在120~260℃、优选在180~240℃的温度反应0.1~5小时、优选反应0.5~3小时。接下来,一边提高反应体系的减压度,一边提高反应温度,进行二醇化合物与碳酸二酯的反应,最终在1mmHg以下的减压下、在200~350℃的温度进行0.05~2小时的缩聚反应。这样的反应可以以连续方式进行,也可以以分批方式进行。进行上述反应时使用的反应装置可以是装配有锚型搅拌桨、MAXBLEND搅拌桨,螺带型搅拌桨等的立式,也可以是装配有桨式叶片、格子叶片、眼镜式叶片等的卧式,还可以是装配了螺杆的挤出机型,另外,优选使用考虑了聚合物的粘度将这些适当地组合的反应装置。
本发明的聚碳酸酯共聚物的制造方法中,在聚合反应结束后,为了保持热稳定性和水解稳定性,可以去除催化剂或使催化剂失活。一般优选实施通过添加公知的酸性物质来进行催化剂失活的方法。作为这些物质,具体而言,适合使用:苯甲酸丁酯等的酯类、对甲苯磺酸等的芳香族磺酸类、对甲苯磺酸丁酯、对甲苯磺酸己酯等的芳香族磺酸酯类、亚磷酸、磷酸、膦酸等的磷酸类、亚磷酸三苯酯、亚磷酸单苯酯、亚磷酸二苯酯、亚磷酸二乙酯、亚磷酸二正丙酯、亚磷酸二正丁酯、亚磷酸二正己酯、亚磷酸二辛酯、亚磷酸单辛酯等的亚磷酸酯类、磷酸三苯基磷酸二苯酯、磷酸单苯酯、磷酸二丁酯、磷酸二辛酯、磷酸单辛酯等的磷酸酯类、二苯基膦酸、二辛基膦酸、二丁基膦酸等的膦酸类、苯基膦酸二乙酯等的膦酸酯类、三苯基膦、双(二苯基膦)乙烷等的膦类、硼酸、苯基硼酸等的硼酸类、十二烷基苯磺酸四丁基鏻盐等的芳香族磺酸盐类、硬脂酰氯、苯甲酰氯、对甲苯磺酰氯等的有机卤化物、二甲基硫酸等的烷基硫酸、氯化苄等的有机卤化物等。从失活效果、树脂的色相和稳定性的观点出发,优选使用对甲苯磺酸丁酯。另外,相对于催化剂量,这些失活剂优选使用0.01~50倍摩尔、更优选为0.3~20倍摩尔。如果相对于催化剂量少于0.01倍摩尔,则失活效果变得不充分而不优选。另外,如果相对于催化剂量多于50倍摩尔,则耐热性降低,成型体容易着色,故而不优选。
催化剂失活后,也可以设置将聚合物中的低沸点化合物在0.1~1mmHg的压力、200~350℃的温度下脱挥除去的工序,为此适合使用具备桨式叶片、格子叶片、眼镜式叶片等表面更新能力优异的搅拌桨的卧式装置、或者薄膜蒸发器。
本发明的聚碳酸酯共聚物中,优选异物含量尽量地少,优选实施熔融原料的过滤、催化剂液的过滤。过滤器的孔径优选为5μm以下,更优选为1μm以下。进一步,优选对生成的树脂实施利用聚合物过滤器的过滤。聚合物过滤器的孔径优选为100μm以下,更优选为30μm以下。另外,在采集树脂粒料的工序中当然必须是低尘环境,优选为级别1000以下,更优选为级别100以下。
(c)聚碳酸酯共聚物的物性
本发明聚碳酸酯共聚物的优选的玻璃化转变温度(Tg)为95~180℃,更优选为100~160℃,特别优选为105~155℃。另外,作为玻璃化转变温度(Tg)的优选下限值,可以例举110℃和120℃,作为玻璃化转变温度(Tg)的优选上限值,可以例举150℃。如果Tg低于95℃,则透镜、相机的使用温度范围变窄,因而不优选。另外,如果超过180℃,则进行注射成型时的成型条件变严格,因而不优选。
本发明的聚碳酸酯共聚物在成型后利用JIS-K-7142的方法测得的折射率优选为1.49~1.55,更优选为1.50~1.53。
本发明的聚碳酸酯共聚物在成型后利用JIS-K-7142的方法测得的阿贝数优选为55.0以上,更优选为56.0以上,特别优选为57.0以上。阿贝数的上限为60.0左右。
本发明的聚碳酸酯共聚物在成型后利用积分球式光电光度法测得的全光线透射率优选为85.0%以上,更优选为87.0%以上。全光线透射率的上限为99%左右。
本发明聚碳酸酯共聚物的利用JIS-K-7209的方法测得的吸水率优选为0.2~2.0%,更优选为0.3~1.5%。
本发明聚碳酸酯共聚物的吸水膨胀率优选为0.01~0.5%,更优选为0.03~0.4%。吸水膨胀率的测定利用千分尺(精度为1000分之1mm)进行。对吸水率测定所使用的圆板的直径进行测定,将吸水前后的直径的变化率(%)作为吸水膨胀率。
本发明聚碳酸酯共聚物的优选的聚苯乙烯换算重均分子量(Mw)为20,000~70,000。更优选的聚苯乙烯换算重均分子量(Mw)为25,000~65,000,特别优选的聚苯乙烯换算重均分子量(Mw)为30,000~60,000。Mw小于20,000时,由于光学透镜会变脆因而不优选。Mw大于70,000时,由于熔融粘度变高,在制造后取出树脂变得困难,另外会使流动性变差,难以在熔融状态下进行注射成型,因而不优选。
本发明聚碳酸酯共聚物的优选的熔体流动速率(MVR)为10~80,更优选为20~60。
本发明聚碳酸酯共聚物的优选的还原粘度(ηsp/C)为0.20dl/g以上,更优选为0.23~0.84dl/g。
(d)光学透镜
本发明的光学透镜能够通过将上述本发明的聚碳酸酯共聚物利用注射成型机或注射压缩成型机注射成型成透镜形状而得到。注射成型的成型条件没有特别限定,成型温度优选为180~280℃。另外,注射压力优选为50~1700kg/cm2。
为了尽量避免异物混入光学透镜,成型环境当然也必须是低尘环境,优选为级别1000以下,更优选为级别100以下。
本发明的光学透镜适合依照需要以非球面透镜的形态实施。非球面透镜中,能够利用1片透镜将球面像差实质上设为零,因此不必组合多个球面透镜来消除球面像差,使轻量化和生产成本降低化成为可能。因此,非球面透镜在光学透镜中,特别是作为相机透镜有用。非球面透镜的像散优选为0~15mλ,更优选为0~10mλ。
本发明的光学透镜的厚度可以依照用途在大范围中设定,没有特别限制,优选为0.01~30mm,更优选为0.1~15mm。本发明的光学透镜的表面可以依照需要设置防反射层或硬涂层这样的涂层。防反射层可以是单层也可以是多层,可以是有机物也可以是无机物,优选为无机物。具体而言,可以例示氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化铈、氧化镁、氟化镁等的氧化物或氟化物。这些中更优选为氧化硅、氧化锆,进一步优选为氧化硅与氧化锆的组合。另外,对有关防反射层的单层/多层的组合、或这些的成分、厚度的组合等,没有特别限定,优选为2层构成或3层构成,特别优选为3层构成。另外,作为该防反射层整体,优选为光学透镜的厚度的0.00017~3.3%,具体而言,宜形成为0.05~3μm,特别优选为1~2μm的厚度。
实施例
以下通过实施例对本发明进行说明,但本发明不受这些实施例的任何限制。需要说明的是,实施例中的测定值通过以下的方法或装置进行测定。
1)聚苯乙烯换算重均分子量(Mw):
使用GPC,以四氢呋喃作为展开溶剂,使用已知分子量(分子量分布=1)的标准聚苯乙烯制作校准曲线。根据该校准曲线,从GPC的保留时间计算。
2)玻璃化转变温度(Tg):
通过差示热扫描量热分析计(DSC)测定。
3)折射率nD、阿贝数νD:
将聚碳酸酯共聚物压制成型(成型条件:200℃、100kgf/cm2、2分钟)为3mm厚的圆板,以直角切出,通过Kalnew制KPR-200测定。
4)全光线透射率:
通过日本电色工业株式会社制MODEL1001DP测定。在此,全光线透射率对于压制成型得到的圆板(厚度为3mm)测定。
5)吸水率
制作厚度为2mm的圆板,基于JIS-K-7209测定。利用精密天秤(最小0.1mg)测定吸水前和吸水后的重量,将重量增加分设为吸水率。
吸水率=(吸水后的重量-吸水前的重量)×100/(吸水前的重量)
<单体合成例1(D-NDM的合成)>
·在500ml不锈钢制反应器中添加丙烯酸甲酯173g(2.01mol)、二环戊二烯167g(1.26mol),在195℃反应2小时。得到含有后述式(3a)所示的单烯烃96g的反应液,将其蒸馏精制后,将一部分用于后段的反应。
·使用300ml不锈钢制反应器,利用CO/H2混合气体(CO/H2摩尔比=1)对经过蒸馏精制的式(3a)所示的单烯烃进行加氢甲酰化反应。在反应器中加入式(3a)所示的单烯烃70g、甲苯140g、亚磷酸三苯酯0.50g、另外制备的Rh(acac)(CO)2的甲苯溶液550μl(浓度0.003mol/L)。分别进行3次利用氮和CO/H2混合气体的置换后,利用CO/H2混合气体对体系内进行加压,在100℃、2MPa反应5小时。反应结束后,进行反应液的气相色谱分析,确认为包含下述式(2a)所示的二官能性化合物76g、式(3a)所示的单烯烃1.4g的反应液(转化率98%、选择率97%),并且将其蒸馏精制后,将一部分用于后段的反应。
·在300ml不锈钢制反应器中添加经过蒸馏精制的式(2a)所示的二官能性化合物50g、Cu-Zn-Al催化剂(日挥触媒化成株式会社制:E-01X)10g、甲苯150g,利用氢气对体系内进行加压,在10MPa、215℃反应8小时。反应后,将所得到的浆料利用甲醇稀释,使用孔径为0.2μm的膜过滤器过滤催化剂后,使用蒸发器,将溶剂蒸馏除去,用气相色谱和GC-MS进行分析,确认含有分子量为222的主产物43g(主产物收率为96%)。将其进一步蒸馏精制,获得主产物。
(式中,Me表示甲基。)
<单体的鉴定>
进行单体合成例1中获得的成分的NMR分析、气相色谱分析和GC-MS分析。将在单体合成例1中得到的主反应产物的1H-NMR、13C-NMR和COSY-NMR的各谱线图示于图1~3。
1)NMR测定条件
·装置:日本电子株式会社制,JNM-ECA500(500MHz)
·测定模式:1H-NMR,13C-NMR,COSY-NMR
·溶剂:CD3OD(氘代甲醇)
·内部标准物质:四甲基硅烷
2)气相色谱法测定条件
·分析装置:株式会社岛津制作所制毛细管气相色谱GC-2010Plus
·分析色谱柱:GL Sciences株式会社制、InertCap1(30m、0.32mmI.D.、膜厚0.25μm)
·柱箱温度:60℃(保持0.5分钟)-以15℃/分钟升温-280℃(保持4分钟)
·检测器:FID,温度280℃
3)GC-MS测定条件
·分析装置:株式会社岛津制作所制,GCMS-QP2010Plus
·离子化电压:70eV
·分析色谱柱:Agilent Technologies制,DB-1(30m,0.32mmI.D.、膜厚1.00μm)
·柱箱温度:60℃(保持0.5分钟)-以15℃/分钟升温-280℃(保持4分钟)
·检测器温度:280℃
从GC-MS分析和图1~3的NMR分析的结果,确认到单体合成例1中得到的主产物为上述式(1a)所示的二醇化合物(D-NDM)。进而通过利用气相色谱的分析,确认所得到的二醇化合物为羟基甲基在2,6位的异构体=76质量%和2,7位的异构体=24质量%的异构体混合物。
<实施例1>
将由单体合成例1得到的式(1a)所示的D-NDM:34.40g(0.155摩尔)、螺环二醇(SPG):20.19g(0.066摩尔)、碳酸二苯酯:47.49g(0.106摩尔)和碳酸氢钠:0.22mg(2.6μ摩尔)加入到具备搅拌机和馏出装置的300mL反应器中,在氮气氛760Torr下历时1小时加热至215℃,进行搅拌。在油浴中进行加热,从200℃开始酯交换反应。从反应开始起5分钟后开始搅拌,20分钟后,历时10分钟从760Torr减压至200Torr。一边减压一边将温度加热至210℃,在反应开始后的70分钟后升温至220℃,从80分钟后起历时30分钟减压至150Torr,在将温度升温至240℃的同时减压至1Torr,之后保持10分钟,得到聚碳酸酯共聚物。
所得到的聚碳酸酯共聚物的Mw=38,000、Tg=120℃。另外,折射率为1.512、阿贝数为57.7。全光线透射率为89%、吸水率为0.3质量%。所得到的聚碳酸酯共聚物中的苯酚量、碳酸二苯酯量和D-NDM量分别为280ppm、100ppm和20ppm。
将在实施例1中得到的聚碳酸酯共聚物的1H-NMR的测定结果示于图4。
<实施例2>
将由单体合成例1得到的式(1a)所示的D-NDM:24.90g(0.112摩尔)、异山梨醇(ISB):12.42g(0.085)、碳酸二苯酯:42.63g(0.199摩尔)和碳酸氢钠:0.19mg(2.3μ摩尔)加入具备搅拌机和馏出装置的300mL反应器中,除了投料量以外,与实施例1同样地进行操作,得到聚碳酸酯共聚物。
所得到的聚碳酸酯共聚物的Mw=45,000、Tg=145℃。另外,折射率为1.521、阿贝数为58.0。全光线透射率为89%、吸水率为1.1质量%。所得到的聚碳酸酯共聚物中的苯酚量、碳酸二苯酯量和D-NDM量分别为250ppm、100ppm和20ppm。
<实施例3>
将由单体合成例1得到的式(1a)所示的D-NDM:30.02g(0.135摩尔)、螺环二醇(SPG):6.00g(0.020摩尔)、异山梨醇(ISB):6.00g(0.041摩尔)、碳酸二苯酯:42.09g(0.197摩尔)和碳酸氢钠:0.20mg(2.3μ摩尔)加入具备搅拌机和馏出装置的300mL反应器中,除了投料量以外,与实施例1同样地进行操作,得到聚碳酸酯共聚物。所得到的聚碳酸酯共聚物中的苯酚量、碳酸二苯酯量和D-NDM量分别为290ppm、100ppm和20ppm。
所得到的聚碳酸酯共聚物的Mw=40,000、Tg=131℃。另外,折射率为1.519、阿贝数为57.8。全光线透射率为90%、吸水率为0.6质量%。
<实施例4>
将由单体合成例1得到的式(1a)所示的D-NDM:10.51g(0.047摩尔)、异山梨醇(ISB):23.48g(0.161)、碳酸二苯酯:44.49g(0.208摩尔)和碳酸氢钠:0.17mg(2.0μ摩尔)加入具备搅拌机和馏出装置的300mL反应器中,除了投料量以外,与实施例1同样地进行操作,得到聚碳酸酯共聚物。
所得到的聚碳酸酯共聚物的Mw=39,000、Tg=152℃。另外,折射率为1.510、阿贝数为59.0。全光线透射率为90%、吸水率为1.9质量%。
<实施例5>
将由单体合成例1得到的式(1a)所示的D-NDM:8.00g(0.036摩尔)、螺环二醇(SPG):32.40g(0.106g)、碳酸二苯酯:30.98g(0.145摩尔)和碳酸氢钠:0.14mg(1.7μ摩尔)加入具备搅拌机和馏出装置的300mL反应器中,除了投料量以外,与实施例1同样地进行操作,得到聚碳酸酯共聚物。
所得到的聚碳酸酯共聚物的Mw=32,000、Tg=100℃。另外,折射率为1.490、阿贝数为58.7。全光线透射率为89%、吸水率为0.3质量%。
<实施例6>
将由单体合成例1得到的式(1a)所示的D-NDM:25.20g(0.113摩尔)、1,4-环己烷二甲醇(CHDM):7.01g(0.049摩尔)、碳酸二苯酯:34.80g(0.162摩尔)和碳酸氢钠:0.18mg(2.1μ摩尔)加入具备搅拌机和馏出装置的300mL反应器中,除了投料量以外,与实施例1同样地进行操作,得到聚碳酸酯共聚物。
所得到的聚碳酸酯共聚物的Mw=55,000、Tg=110℃。另外,折射率为1.527、阿贝数为57.2。全光线透射率为88%、吸水率为0.3质量%。
<实施例7>
将由单体合成例1得到的式(1a)所示的D-NDM:20.51g(0.092摩尔)、五环十五烷二甲醇(PCPDM):10.37g(0.040摩尔)、碳酸二苯酯:28.36g(0.132摩尔)和碳酸氢钠:0.13mg(1.6μ摩尔)加入具备搅拌机和馏出装置的300mL反应器中,除了投料量以外,与实施例1同样地进行操作,得到聚碳酸酯共聚物。
所得到的聚碳酸酯共聚物的Mw=35,000、Tg=136℃。另外,折射率为1.533、阿贝数为56.9。全光线透射率为90%、吸水率为0.3质量%。
<实施例8>
将由单体合成例1得到的式(1a)所示的D-NDM:22.18g(0.100摩尔)、三环癸烷二甲醇(TCDDM):8.39g(0.043摩尔)、碳酸二苯酯:30.67g(0.143摩尔)和碳酸氢钠:0.14mg(1.7μ摩尔)加入具备搅拌机和馏出装置的300mL反应器中,除了投料量以外,与实施例1同样地进行操作,得到聚碳酸酯共聚物。
所得到的聚碳酸酯共聚物的Mw=42,000、Tg=119℃。另外,折射率为1.530、阿贝数为57.2。全光线透射率为89%、吸水率为0.3质量%。
<实施例9>
将由单体合成例1得到的式(1a)所示的D-NDM:6.55g(0.029摩尔)、螺环二醇(SPG):21.95.g(0.072摩尔)、9,9-双(4-羟基-3-甲基苯基)芴(BCFL):16.08g(0.043摩尔)、碳酸二苯酯:31.26g(0.146摩尔)和碳酸氢钠:0.14mg(1.7μ摩尔)加入具备搅拌机和馏出装置的300mL反应器中,除了投料量以外,与实施例1同样地进行操作,得到聚碳酸酯共聚物。
所得到的聚碳酸酯共聚物的Mw=41,000、Tg=141℃。
<比较例1>
将由单体合成例1得到的式(1a)所示的D-NDM:23.11g(0.104摩尔)、双酚A:10.17g(0.045摩尔)、碳酸二苯酯:32.01g(0.149摩尔)和碳酸氢钠:0.15mg(1.8μ摩尔)加入具备搅拌机和馏出装置的300mL反应器中,除了投料量以外,与实施例1同样地进行操作,得到聚碳酸酯共聚物。
所得到的聚碳酸酯共聚物的Mw=35,000、Tg=140℃。另外,折射率为1.553、阿贝数为41.0。全光线透射率为88%、吸水率为0.3质量%。
<比较例2>
将由单体合成例1得到的式(1a)所示的D-NDM:20.99g(0.094摩尔)、双酚A:9.24g(0.040摩尔)、碳酸二苯酯:28.89g(0.135摩尔)和碳酸氢钠:0.13mg(1.6μ摩尔)加入具备搅拌机和馏出装置的300mL反应器中,除了投料量以外,与实施例1同样地进行操作,得到聚碳酸酯共聚物。
所得到的聚碳酸酯共聚物的Mw=35,000、Tg=139℃。另外,折射率为1.546、阿贝数为44.8。全光线透射率为89%、吸水率为0.3质量%。
<比较例3>
将由单体合成例1得到的式(1a)所示的D-NDM:30.9g(0.139摩尔)、碳酸二苯酯:29.8g(0.139摩尔)和碳酸氢钠:0.09mg(1.1μ摩尔)加入具备搅拌机和馏出装置的300mL反应器中,除了投料量以外,与实施例1同样地进行操作,得到聚碳酸酯树脂。
所得到的聚碳酸酯树脂的Mw=38,000、Tg=137℃。另外,折射率为1.531、阿贝数为57.1。全光线透射率为89%、吸水率为0.3质量%。
<比较例4>
将螺环二醇(SPG):30.61g(0.101摩尔)、碳酸二苯酯:21.97g(0.103摩尔)和碳酸氢钠:0.10mg(1.2μ摩尔)加入具备搅拌机和馏出装置的300mL反应器中,除了投料量以外,与实施例1同样地进行操作,尝试得到聚碳酸酯树脂,但在聚合进行的同时,发生了结晶化,未得到聚合物。
<比较例5>
将异山梨醇(ISB):36.29g(0.248摩尔)、碳酸二苯酯:53.46g(0.250摩尔)和碳酸氢钠:0.2mg(2.5μ摩尔)加入具备搅拌机和馏出装置的300mL反应器中,除了投料量以外,与实施例1同样地进行操作,得到聚碳酸酯树脂。
所得到的聚碳酸酯树脂为Mw=38,000、Tg=165℃。另外,折射率为1.500、阿贝数为59.8。全光线透射率为90%、吸水率为3.0质量%。
<比较例6>
将由单体合成例1得到的式(1a)所示的D-NDM:18.68g(0.084摩尔)、9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)苯基)芴:15.78g(0.036摩尔)、碳酸二苯酯:25.91g(0.121摩尔)和碳酸氢钠:0.13mg(1.6μ摩尔)加入具备搅拌机和馏出装置的300mL反应器中,除了投料量以外,与实施例1同样地进行操作,得到聚碳酸酯共聚物。
所得到的聚碳酸酯共聚物的Mw=30,000、Tg=138℃。另外,折射率为1.578、阿贝数为34.2。全光线透射率为89%、吸水率为0.3质量%。所得到的聚碳酸酯共聚物中的苯酚量、碳酸二苯酯量、D-NDM量和9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)苯基)芴量分别为300ppm、250ppm、25ppm和20ppm。
需要说明的是,所得到的聚碳酸酯共聚物中的苯酚量、碳酸二苯酯量、D-NDM量和9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)苯基)芴量,利用LC-MS进行分析。该LC-MS所使用的色谱柱是AGILENT TECHNOLOGIES株式会社制逆相色谱柱ZORBAX Eclipse XDB-18,流动相是在梯度程序下使用乙酸铵水溶液、四氢呋喃和甲醇,在色谱柱温度45℃,检测器225nm下,将各化合物的纯品作为标准品制作校正曲线后进行了定量。关于测定,将聚碳酸酯共聚物0.5g溶解于四氢呋喃50ml后,使用过滤器过滤,注入该测定溶液2μl而进行。
[表1]
产业上的可利用性
利用本发明,能够得到光学特性优异且具有耐热性的、高阿贝数的聚碳酸酯共聚物以及使用该共聚物的光学透镜和膜。本发明的聚碳酸酯共聚物能够进行注射成型、生产效率高且廉价,因此能够在相机、望远镜、双筒镜、电视投影仪等、以往使用昂贵的高阿贝数玻璃透镜的领域中使用,而且是极为有用的。另外,与现有的材料相比,由于进一步提高了阿贝数,从而对于矫正色差有效,能够期待提高画质。特别适于搭载小的透镜单元的智能手机、平板电脑。此外利用本发明,能够通过注射成型简便地得到利用玻璃透镜时技术上难以加工的高阿贝数非球面透镜,极为有用。另外,对于近年来伴随对相机的广角化需求的部分色差的矫正也是极为有用的。此外,使用包含芴系二醇化合物的3成分的二醇化合物制得的聚碳酸酯共聚物作为有机RL膜、防反射膜等的膜有用。
Claims (13)
1.一种聚碳酸酯共聚物,其特征在于:
其为包含后述通式(K)所示的结构单元和后述通式(1)所示的结构单元的聚碳酸酯共聚物,
通式(K)中,R表示H、CH3或CH2CH3;
通式(1)中,Q表示可以含有杂原子的碳原子数5以上的脂肪族烃基。
2.如权利要求1所述的聚碳酸酯共聚物,其特征在于:
所述通式(1)中的Q具有包含碳原子、氧原子和氢原子的碳原子数5~30的脂环式烃基。
3.如权利要求1或2所述的聚碳酸酯共聚物,其特征在于:
所述通式(1)为选自后述式(2)~(6)中的任意一种以上,
4.如权利要求3所述的聚碳酸酯共聚物,其特征在于:
所述通式(1)为所述式(2)或(3)中的任意一种以上。
5.如权利要求1~4中任一项所述的聚碳酸酯共聚物,其特征在于:
所述通式(K)所示的结构单元与所述通式(1)所示的结构单元的共聚比率(摩尔%)为通式(K)所示的结构单元﹕通式(1)所示的结构单元=20﹕80~90﹕10。
6.如权利要求1~5中任一项所述的聚碳酸酯共聚物,其特征在于:
所述通式(K)中的R为H。
7.如权利要求1~6中任一项所述的聚碳酸酯共聚物,其特征在于:
阿贝数为55以上。
8.如权利要求1~7中任一项所述的聚碳酸酯共聚物,其特征在于:
聚苯乙烯换算的重均分子量为20,000~70,000。
9.如权利要求1~8中任一项所述的聚碳酸酯共聚物,其特征在于:
还包含后述通式(B)所示的结构单元,
通式(B)中,R1和R2分别独立地选自氢原子、碳原子数1~20的烷基、碳原子数1~20的烷氧基、碳原子数5~20的环烷基、碳原子数5~20的环烷氧基、碳原子数6~20的芳基、碳原子数6~20的芳氧基和卤素原子;X分别独立地为可以带有支链的碳原子数2~6的亚烷基;n分别独立地为0~5的整数。
10.如权利要求9所述的聚碳酸酯共聚物,其特征在于:
所述通式(K)所示的结构单元的比例为10~50摩尔%,所述通式(1)所示的结构单元的比例为20~60摩尔%,所述通式(B)所示的结构单元的比例为20~40摩尔%。
11.一种使用了权利要求1~10中任一项所述的聚碳酸酯共聚物的光学透镜。
12.一种使用了权利要求1~10中任一项所述的聚碳酸酯共聚物的膜。
13.一种聚碳酸酯共聚物的制造方法,其用于制造权利要求1~8中任一项所述的聚碳酸酯共聚物,该制造方法的特征在于:
将包含后述通式(L)所示的二羟基化合物和后述通式(I)所示的二羟基化合物的二羟基化合物与碳酸二酯进行熔融缩聚,
通式(L)中,R表示H、CH3或CH2CH3,
HO-Q-OH (I)
通式(I)中,Q表示可以含有杂原子的碳原子数5以上的脂肪族烃基。
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