CN111989382B - 光致变色化合物、包含该光致变色化合物的固化性组合物和光学物品 - Google Patents

光致变色化合物、包含该光致变色化合物的固化性组合物和光学物品 Download PDF

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Abstract

本发明为光致变色化合物,其具有茚并萘并吡喃骨架,在该茚并萘并吡喃骨架具有碳原子数10~30的烯基、和选自聚氧化烯低聚物链基、聚酯低聚物链基、聚硅氧烷链基和聚酯聚醚低聚物链基中的具有3个以上重复单元的低聚物链基A。根据本发明,能够提供在各种固化体中显现优异的光致变色特性、能够抑制固化体的白浊的光致变色化合物。

Description

光致变色化合物、包含该光致变色化合物的固化性组合物和 光学物品
技术领域
本发明涉及新型的光致变色化合物、包含该光致变色化合物的新型的光致变色固化性组合物和光学物品。
背景技术
以色烯化合物、俘精酸酐化合物、螺噁嗪化合物等为代表的光致变色化合物具有如下的特性(光致变色性):如果照射太阳光或汞灯的光这样的包含紫外线的光,则迅速地变色,如果停止光的照射而置于暗处,则返回原来的颜色,有效利用该特性,已在各种用途、特别是光学材料的用途中使用。
例如,通过光致变色化合物的使用而赋予了光致变色性的光致变色眼镜透镜在照射太阳光这样的包含紫外线的光的室外,迅速地着色而作为太阳镜发挥功能,在没有这样的光的照射的室内退色,作为透明的通常的眼镜发挥功能,近年来其需求在增大。
为了对光学材料赋予光致变色性,一般将光致变色化合物与塑料材料并用,具体地,已知如下的手段。
(a)通过在化合物中使光致变色化合物溶解、使其聚合,从而直接地将透镜等的光学材料成型的方法。该方法称为混炼法。
(b)采用涂布或铸塑聚合在透镜等塑料成型品的表面设置光致变色化合物分散的树脂层的方法。该方法称为层叠法。
(c)将2张光学片材采用由光致变色化合物分散的粘接材料树脂形成的粘接层接合。该方法称为粘结剂法。
对于赋予了光致变色性的光学物品等的光学材料,进一步要求如下所述的特性。
(I)照射紫外线前的可见光区域中的着色度(初期着色)低。
(II)照射紫外线时的着色度(显色浓度)高。
(III)停止紫外线的照射后直至返回原来的状态的速度(退色速度)快。
(IV)显色~退色的可逆作用的反复耐久性好。
(V)保存稳定性高。
(VI)容易成型为各种的形状。
目前为止报道了各种的光致变色化合物,报道了即使是在液体基体中光响应性好的光致变色化合物,在固体基体中光响应性也差,发现退色半衰期延长的倾向。认为这是因为,与液体基体中相比,在固体基体中自由空间压倒性地小,因此光致变色化合物的结构变化受到制约。作为解决该问题的方法,提出了可纳米胶囊化的光致变色化合物。具体地,近年来,公开了具有聚氧化烯低聚物链基、聚硅氧烷低聚物链基这样的低聚物链基的光致变色化合物(以下称为高分子光致变色化合物)。报道了这些高分子光致变色化合物的基体依赖性低,在固体基体中也显示优异的光响应性(参照专利文献1、2)。
上述的高分子光致变色化合物是近年来受到关注的技术,但也已知含有高分子光致变色化合物的固化体发生白浊。而且,作为其解決方法,已知在(硫代)氨基甲酸酯系透镜的情况下,通过控制异氰酸酯化合物与2官能醇的官能团当量比,从而能够显现光致变色特性,除此以外,能够抑制透镜的白浊(参照专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2004/041961号
专利文献2:国际公开第2000/015630号
专利文献3:国际公开第2017/047745号
发明内容
发明要解决的课题
如上所述,高分子光致变色化合物在各基体中显现出高的光致变色特性。但是,另一方面,已知将固化中高分子光致变色化合物凝集视为原因,得到的光致变色固化体发生白浊。
另一方面,不具有低聚物链基的低分子光致变色化合物在固体基体中不会凝集,得到透明的光致变色固化体。但是,基体依赖性高,在固体基体中退色速度等有时成为问题。
另外,从光致变色固化体的制造上的观点出发,优选高分子和低分子光致变色化合物都在成为光学物品的基材的单体组合物中迅速地溶解。
如上所述,近年来,希望开发出如下的光致变色化合物:能够不依赖于基体地显现光致变色特性,在成为光学物品的基材的单体组合物中的溶解性优异,在光学基材成型过程(固化中)没有凝集地稳定地分散存在。
因此,本发明的目的在于提供具有上述效果的光致变色化合物。
用于解决课题的手段
本发明人为了解决上述课题,进行了深入研究。而且,在固体基体中发挥优异的光致变色特性的高分子光致变色化合物中,为了使得能够在基体中高度地分散,研究了各种取代基的引入。其结果发现:具有碳原子数10~30的烯基的高分子光致变色化合物可用于上述课题的解决。即,发现对于高分子光致变色化合物,通过引入碳原子数10~30的烯基,从而在维持在固体基体中的光致变色特性的同时,对于单体组合物显示优异的溶解性,固化中的凝集也得到抑制,完成了本发明。
即,第一本发明为光致变色化合物,其具有茚并萘并吡喃部位,在该茚并萘并吡喃部位具有:碳原子数10~30的烯基、和选自聚氧化烯低聚物链基、聚酯低聚物链基、聚硅氧烷链基和聚酯聚醚低聚物链基中的、具有3个以上重复单元的低聚物链基A。
第二本发明为包含第一本发明的光致变色化合物和聚合性化合物的光致变色固化性组合物。
第三本发明为第二本发明的光致变色固化性组合物聚合而成的光致变色光学物品。
第四本发明为第一本发明的光致变色化合物在内部分散的高分子成型体。
第五本发明为用第一本发明的光致变色化合物分散的高分子膜被覆的光学物品。
发明的效果
本发明的光致变色化合物在高分子基体中显示优异的光致变色特性。另外,在使用了现有的光致变色化合物的情况下,有时发生固化体白浊等问题,但在使用了本发明的光致变色化合物的情况下,能够制造具有良好的光致变色特性和机械特性、并且透明的光致变色固化体。
具体实施方式
本发明的光致变色化合物是如下的光致变色化合物,其特征在于,具有茚并萘并吡喃部位,该茚并萘并吡喃部位具有碳原子数10~30的烯基、和选自聚氧化烯低聚物链基、聚酯低聚物链基、聚硅氧烷链基和聚酯聚醚低聚物链基中的、具有3个以上重复单元的低聚物链基A。
在本发明的光致变色化合物中,该茚并萘并吡喃部位的数只要为至少1个以上,则并无特别限制。其中,如果考虑本发明的光致变色化合物的生产率、光致变色特性和溶解性等,该茚并萘并吡喃部位的数优选为1~10,更优选为1~6,进一步优选为1~4,最优选为1~2。
再有,在具有多个茚并萘并吡喃部位的情况下,茚并萘并吡喃部位可以为同一结构,也可以为不同的结构。在本发明中,具有3个以上的重复单元是指“存在3个以上相同组成的结合部位”。具体地,如果是重复单元为3个以上的聚氧化烯低聚物链基,则为由下述式
-(R-O)s-
表示的基团,式中R为亚烷基,s为重复单元,是s为3以上的基团。
在该低聚物链基A中,在重复单元不到3的情况下,在固体基体中得不到优异的光致变色特性,因此不优选。对该重复单元的上限并无特别限制,可根据目标的光致变色化合物的、光致变色特性适当地确定。其中,如果考虑本发明的光致变色化合物自身的生产率、光致变色特性等,低聚物链的重复数优选为不到200,更优选为3~170,进一步优选为10~150,最优选为15~80。
在上述低聚物链基A的平均分子量小(低聚物链长短)的情况下,基体依赖性减轻效果倾向于降低。推测这是因为,包入了光致变色化合物的纳米胶囊的形成困难,或纳米胶囊的尺寸变小等自由空间的确保变得不充分。另外,如果平均分子量变大,每单位重量的光致变色化合物的比例减少,存在显色浓度变得不充分的倾向。因此,需要使光致变色化合物的添加量增多。对该低聚物链基A的平均分子量并无特别限制,考虑上述的实际情况,平均分子量优选为300~30000,更优选为350~25000,进一步优选为400~20000,特别优选为440~15000。
本发明的光致变色化合物中,对该低聚物链基A的数并无特别限制,在光致变色化合物1分子内存在至少1个即可。其中,如果考虑本发明的光致变色化合物自身的生产率、光致变色特性等,在光致变色化合物1分子内该低聚物链基A的数优选为1~10,更优选为1~5。另外,相对于茚并萘并吡喃部位1个,该低聚物链基A的数优选为0.25~6,更优选为0.25~3,进一步优选为0.5~2。其中,如果考虑本发明的光致变色化合物的生产率、光致变色特性,优选为0.5~1。相对于茚并萘并吡喃部位1个,该低聚物链基A的数成为0.5的情形是在该低聚物链基A的两末端存在茚并萘并吡喃部位的情形。再有,在存在多个该低聚物链基A的情况下,该低聚物链基A可以为相同的基团,也可为不同的基团。不过,如果考虑本发明的光致变色化合物的生产率,优选为同一基团。而且,如果考虑光致变色特性,最优选为聚氧化烯低聚物链基、聚硅氧烷低聚物链基。
另外,如果考虑本发明的光致变色化合物的生产率、光致变色特性,上述低聚物链基A优选在茚并萘并吡喃部位的3位、6位、7位、11位、或13位取代。
本发明中,对碳原子数10~30的烯基、或在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团的数并无特别限制,在光致变色化合物中,只要存在至少一个即可,能够根据低聚物链基A的种类、分子量和取代的数适当地改变。其中,如果考虑本发明的光致变色化合物自身的生产率、光致变色特性和抑制使用其制造的光致变色固化体的白浊等,碳原子数10~30的烯基、或在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团的数相对于低聚物链基A1个,优选为1~12,更优选为1~6,进一步优选为1~4,最优选为1~2。
本发明中,在碳原子数10~30的烯基、或在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团中,发挥特别优异的效果时,优选烯基的部分的碳原子数为15~25,更优选为15~20。其中,如果考虑光致变色化合物的生产率,优选为碳原子数为18的油基,或者为在末端具有碳原子数为18的油基的基团。
另外,上述碳原子数10~30的烯基、或在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团可存在于低聚物链基A上。另外,在茚并萘并吡喃部位,可存在于与低聚物链基A不同的位置。或者可以是这两者。在低聚物链基A上存在的情况下,优选在该低聚物链基A的末端引入了碳原子数10~30的烯基。其中,如果考虑光致变色特性、本发明的光致变色化合物自身的生产率,优选存在于与低聚物链基A不同的位置。作为上述碳原子数10~30的烯基存在的位置,并无特别限定,如果考虑本发明的光致变色化合物自身的生产率,优选在茚并萘并吡喃部位的3位、6位、7位、11位、或13位取代。
<优选的光致变色化合物>
就本发明的光致变色化合物而言,优选该茚并萘并吡喃部位成为由下述式(1)
[化1]
表示的结构。以下也有时将具有上述部位的光致变色化合物简称为“色烯化合物”。
<对于a、b>
上述式(1)中,a表示R1的个数。b表示R2的个数。而且,
a为0~4的整数,b为0~4的整数,
在a为2~4的情况下,多个R1可以彼此相同也可不同,
在b为2~4的情况下,多个R2可以彼此相同也可不同。
<a、b为2以上的情形>
另外,在a为2~4、存在邻接的R1的情况下,邻接的2个R1可一起与和这些R1结合的碳原子一起形成可包含氧原子、硫原子、碳原子、或氮原子的环,该环可进一步具有取代基。再有,该环也能够同时具有氧原子、硫原子、碳原子、或氮原子的2个以上的原子。作为邻接的R1的组合,为该色烯化合物的5位与6位、或者6位与7位、7位与8位。
另外,在b为2~4、存在邻接的R2的情况下,邻接的2个R2可一起与和这些R2结合的碳原子一起形成可包含氧原子、硫原子、碳原子、或氮原子的环,该环可进一步具有取代基。再有,该环也能够同时具有氧原子、硫原子、碳原子、或氮原子的2个以上的原子。作为邻接的R2的组合,为该色烯化合物的9位与10位、或者10位与11位、11位与12位。
另外,上述低聚物链基A需要在由上述式(1)表示的茚并萘并吡喃部位结合了至少一个。即,只要R1、R2、R3、R4、R5、R6中的至少1个成为上述低聚物链基A(或具有上述低聚物链基A的基团)即可。
以下对于特定的取代基按顺序进行说明。再有,由上述式(1)表示的茚并萘并吡喃部位的优选的数、种类等和上述低聚物链基A的优选的数、种类等与上述说明的相同。
<R1和R2
R1和R2各自独立地优选为上述具有3个以上重复单元的低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团、羟基、烷基、卤代烷基、可具有取代基的环烷基、烷氧基、氨基、取代氨基、可具有取代基的杂环基、氰基、卤素原子、烷硫基、可具有取代基的芳硫基、硝基、甲酰基、羟基羰基、烷基羰基、烷氧基羰基、可具有取代基的芳烷基、可具有取代基的芳烷氧基、可具有取代基的芳氧基、可具有取代基的芳基、可具有取代基的杂芳基、硫醇基、烷氧基烷硫基、卤代烷硫基、或可具有取代基的环烷硫基。
作为R1和R2可成为的上述烷基,并无特别限制,优选为碳原子数1~6的烷基。作为碳原子数1~6的优选的烷基的例子,能够列举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基等。
作为上述卤代烷基,并无特别限制,优选为碳原子数1~6的卤代烷基。作为碳原子数1~6的卤代烷基,优选用氟原子、氯原子或溴原子取代的烷基。作为优选的卤代烷基的例子,能够列举出三氟甲基、四氟乙基、氯甲基、2-氯乙基、溴甲基等。
作为上述环烷基,并无特别限制,优选为碳原子数3~8环烷基(形成环的碳原子的数为3~8的环烷基)。作为碳原子数3~8的环烷基的例子,能够列举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基等。再有,上述环烷基可具有取代基,在上述碳原子数的数(碳原子数3~8)中不含取代基的碳原子数。
作为上述烷氧基,并无特别限制,优选为碳原子数1~6的烷氧基。作为上述碳原子数1~6的优选的烷氧基的例子,能够列举出甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基等。
上述氨基为伯氨基(-NH2),上述取代氨基为1个或2个氢原子被取代的仲或叔氨基。作为取代氨基具有的取代基,并无特别限制,可列举出上述低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的卤代烷基、碳原子数1~6的烷氧基、碳原子数3~7的环烷基、碳原子数6~14的芳基、碳原子数4~14的杂芳基等。作为优选的氨基的例子,能够列举出氨基、甲基氨基、二甲基氨基、乙基氨基、二乙基氨基、苯基氨基、二苯基氨基等。
作为上述可具有取代基的杂环基,优选原子数为3~10的杂环基。具体地,例如能够列举出吗啉代基、哌啶基、吡咯烷基、哌嗪基、N-甲基哌嗪基这样的脂族杂环基、或二氢吲哚基这样的芳族杂环基等。进而,该杂环基当然可具有取代基,作为优选的取代基,可列举出上述低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、或碳原子数1~6的烷基。作为具有取代基的优选的杂环基,例如可列举出2,6-二甲基吗啉代基、2,6-二甲基哌啶基和2,2,6,6-四甲基哌啶基等。
作为上述卤素原子,例如能够列举出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。
作为上述烷硫基,并无特别限制,优选碳原子数1~6的烷硫基。作为碳原子数1~6的烷硫基,能够列举出甲硫基、乙硫基、正丙硫基、异丙硫基、正丁硫基、仲丁硫基、叔丁硫基等。
作为上述可具有取代基的芳硫基,并无特别限制,优选碳原子数6~10的芳硫基。作为碳原子数6~10的芳硫基,能够列举出苯硫基、1-萘硫基、2-萘硫基等。进而,该芳硫基当然可具有取代基,作为优选的取代基,可列举出上述低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、碳原子数1~6的烷基、或在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团。
作为上述在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团,优选为氧烯基、单亚烷基二醇氧烯基、二亚烷基二醇氧烯基(在这3个基团中,末端的烯基的碳原子数为10~30。以下也有时将这3个基团简称为“末端烯基”)。另外,上述亚烷基二醇部分优选为乙二醇或丙二醇。另外,作为在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团,可以是上述低聚物链基A的末端成为上述“末端烯基”的基团。再有,在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团中,如果用通式表示优选的基团,则例如能够用“-O-(R16O)n-R17”的式子表示。R16为碳原子数1~10的亚烷基,优选为碳原子数2~3的亚烷基。R17为碳原子数10~30的烯基。n为0~2的整数。
作为上述烷基羰基,并无特别限制,优选碳原子数2~7的烷基羰基。作为碳原子数2~7的烷基羰基,可列举出乙酰基、乙基羰基。
作为上述烷氧基羰基,并无特别限制,优选碳原子数2~7的烷氧基羰基。作为碳原子数2~7的烷氧基羰基,可列举出甲氧基羰基、乙氧基羰基。
作为上述可具有取代基的芳烷基,并无特别限制,优选为碳原子数7~11的芳烷基。作为碳原子数7~11的芳烷基,能够列举出苄基、苯基乙基、苯基丙基、苯基丁基、萘基甲基等。进而,该芳烷基当然可具有取代基,作为优选的取代基,可列举出上述低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、碳原子数1~6的烷基、或上述在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团。
作为上述可具有取代基的芳烷氧基,并无特别限制,优选碳原子数7~11的芳烷氧基。作为上述碳原子数7~11的芳烷氧基,能够列举出苄氧基、萘基甲氧基等。进而,该芳烷氧基当然可具有取代基,作为优选的取代基,可列举出上述低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、碳原子数1~6的烷基、或上述在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团。
作为上述可具有取代基的芳氧基,并无特别限制,优选为碳原子数6~12的芳氧基。作为碳原子数6~12的芳氧基,能够列举出苯氧基、萘氧基等。进而,该芳氧基当然可具有取代基,作为优选的取代基,可列举出上述低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、碳原子数1~6的烷基、或上述在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团。
作为上述可具有取代基的芳基,并无特别限制,优选碳原子数6~12的芳基。作为碳原子数6~12的芳基,能够列举出苯基、1-萘基、2-萘基等。进而,该芳基当然可具有取代基,作为优选的取代基,可列举出上述低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、碳原子数1~6的烷基、或上述在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团。
作为上述可具有取代基的杂芳基,并无特别限制,优选碳原子数3~12的杂芳基。碳原子数3~12的杂芳基能够列举出噻吩基、呋喃基、吡咯啉基、吡啶基、苯并噻吩基、苯并呋喃基、苯并吡咯啉基等。进而,该杂芳基当然可具有取代基,作为优选的取代基,可列举出上述低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、碳原子数1~6的烷基、或上述在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团。
作为上述烷氧基烷硫基,并无特别限制,优选碳原子数2~9的烷氧基烷硫基。作为碳原子数2~9的烷氧基烷硫基,能够列举出甲氧基甲硫基、甲氧基乙硫基、甲氧基正丙硫基、甲氧基正丁硫基、乙氧基乙硫基、正丙氧基丙硫基等。
作为上述卤代烷硫基,并无特别限制,优选碳原子数1~6的卤代烷硫基。作为碳原子数1~6的卤代烷硫基,能够列举出三氟甲硫基、四氟乙硫基、氯甲硫基、2-氯乙硫基、溴甲硫基等。
作为上述环烷硫基,并无特别限制,优选碳原子数3~8的环烷硫基。作为碳原子数3~8的环烷硫基,能够列举出环丙硫基、环丁硫基、环戊硫基、环己硫基等。再有,上述环烷硫基可具有取代基,上述碳原子数的数(碳原子数3~8)不含取代基的碳原子数。
再有,上述环烷基、上述芳硫基、上述芳烷基、上述芳烷氧基、上述芳氧基、上述芳基、上述杂芳基和上述环烷硫基可以为未取代。不过,在具有取代基的情况下,优选形成环的基团中的1~8个氢原子、特别优选1~4个氢原子被选自上述低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团、羟基、碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的卤代烷基、碳原子数3~8的环烷基、碳原子数1~6的烷氧基、氨基、取代氨基、原子数3~8的杂环基、氰基、硝基和卤素原子中的取代基取代。这些取代基的具体例可列举出与上述说明的基团相同的基团。
再有,上述芳烷基、上述芳烷氧基、上述芳氧基、上述芳基和上述杂芳基中记载的碳原子数不包含取代基的碳原子数。
在a、b为2以上的情况下,R1和R2各自独立地相互邻接的2个一起能够形成可包含氧原子、硫原子、碳原子、或氮原子的环基。对该环基并无特别限制,优选包含R1和R2所结合的碳原子在内成为原子数为5~7的环。而且,该环也能够具有取代基,作为该取代基,可列举出选自上述低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团、羟基、碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的卤代烷基、碳原子数3~8的环烷基、碳原子数1~6的烷氧基、氨基、取代氨基、原子数3~8的杂环基、氰基、硝基和卤素原子中的取代基。这些取代基的具体例可列举出与上述说明的基团相同的基团。其中,优选成为后述的式(3)所示的环。
<特别优选的R1和R2
在以上这样的基团中,如果考虑得到的光致变色化合物的显色色调、显色浓度、得到的固化体的白浊的有无等,R1和R2优选上述低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团、上述烷基、上述烷氧基、上述可具有取代基的杂环基、上述可具有取代基的芳基、上述可具有取代基的芳硫基。也优选成为邻接的R1之间或邻接的R2之间结合以形成环的基团。另外,上述可具有取代基的基团的取代基可以是上述低聚物链基A,也可以是上述碳原子数10~30的烯基。
<R3和R4
R3和R4各自独立地为可具有取代基的芳基、或可具有取代基的杂芳基。
该取代基各自独立地可列举出选自上述低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、羟基、碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的卤代烷基、碳原子数3~8的环烷基、碳原子数1~6的烷氧基、氨基、杂环基、氰基、卤素原子、碳原子数1~6的烷硫基、可具有取代基的碳原子数6~10的芳硫基、硝基和在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团中的取代基。这些具体的取代基可列举出在上述<R1和R2>中例示的具体的基团。其中,优选为上述低聚物链基A、在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团。
作为上述芳基、上述杂芳基的取代基,其中,从发挥优异的光致变色特性的观点出发,优选为选自上述低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、上述烷基、上述烷氧基、上述氨基、上述取代氨基、上述杂环基、上述卤素原子、上述芳硫基和在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团中的基团。这些具体的取代基可列举出在上述<R1和R2>中例示的具体的基团。
<R5和R6
R5和R6各自独立地为上述碳原子数10~30的烯基、在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团、上述低聚物链基A、氢原子、羟基、烷基、卤代烷基、环烷基、烷氧基、烷氧基烷基、甲酰基、羟基羰基、烷基羰基、烷氧基羰基、卤素原子、可具有取代基的芳烷基、可具有取代基的芳烷氧基、可具有取代基的芳氧基、可具有取代基的芳基、可具有取代基的杂环基。这些取代基可列举出与在<R1和R2>中已说明的基团同样的基团。
另外,R5和R6两个可一起与它们所结合的茚并萘并吡喃部位的13位的碳原子一起形成环成员碳原子数为3~20的脂族环、在上述脂族环稠合有芳族环或芳族杂环的稠合多环、环成员原子数为3~20的杂环、或在上述杂环稠合有芳族环或芳族杂环的稠合多环,不过,这些环可具有取代基。或者可与它们所结合的茚并萘并吡喃部位的13位的碳原子一起形成环成员碳原子数为3~20的脂族烃环、在上述脂族烃环稠合有芳族环或芳族杂环的稠合多环、环成员原子数为3~20的杂环、或者在上述杂环稠合有芳族烃环或芳族杂环的稠合多环基。再有,当然,在上述环基中所示的碳原子数或原子数表示构成环的碳、或原子的数,并不包含取代基的碳原子数、或原子数。
作为上述脂族环,例如可列举出环戊烷环、环己烷环、环辛烷环、环庚烷环、降冰片烷环、双环壬烷环、金刚烷环和螺二环己烷环。
另外,作为在上述脂族环稠合有芳族环或芳族杂环的稠合多环,例如可列举出菲环。作为上述杂环,例如可列举出噻吩环、呋喃环、吡啶环。另外,作为在上述杂环稠合有芳族环或芳族杂环的稠合多环,例如可列举出苯基呋喃环、联苯基噻吩环。
上述脂族环、在上述脂族环稠合有芳族环或芳族杂环的稠合多环、上述杂环、或在上述杂环稠合有芳族环或芳族杂环的稠合多环可具有取代基。作为取代于该环(稠合多环)的取代基,可列举出选自上述低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的卤代烷基、碳原子数3~8的环烷基、碳原子数1~6的烷氧基、氨基、取代氨基和卤素原子中的取代基。再有,这些取代基可列举出与<R1和R2>中已说明的基团同样的基团。
在该环的取代基中,作为本发明的色烯化合物发挥特别优异的效果的取代基,特别优选碳原子数1~6的烷基、环烷基、碳原子数1~6的卤代烷基、碳原子数1~6的烷氧基。这些具体的取代基可列举出在上述<R1和R2>中例示的具体的基团。
<特别优选的R5和R6
R5和R6各自独立地为上述低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团、氢原子、羟基、烷基、卤代烷基、环烷基、烷氧基、烷氧基烷基、甲酰基、羟基羰基、烷基羰基、烷氧基羰基、卤素原子、可具有取代基的芳烷基、可具有取代基的芳烷氧基、可具有取代基的芳氧基、可具有取代基的芳基、可具有取代基的杂环基。这些具体的取代基可列举出上述<R1和R2>中例示的具体的基团。
另外,R5和R6两个可一起与它们所结合的茚并萘并吡喃部位的13位的碳原子一起形成环成员碳原子数为3~20的脂族环、在上述脂族环稠合有芳族环或芳族杂环的稠合多环、环成员原子数为3~20的杂环、或在上述杂环稠合有芳族环或芳族杂环的稠合多环,不过,这些环可具有取代基。或者可与它们所结合的茚并萘并吡喃部位的13位的碳原子一起形成环成员碳原子数为3~20的脂族烃环、在上述脂族烃环稠合有芳族环或芳族杂环的稠合多环、环成员原子数为3~20的杂环、或在上述杂环稠合有芳族烃环或芳族杂环的稠合多环基。
本发明中,作为R5和R6的优选的取代基,可列举出上述低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团、羟基、烷基、烷氧基、与R5和R6所结合的茚并萘并吡喃部位的13位的碳原子一起形成环的情形。这些具体的取代基可列举出上述<R1和R2>中例示的具体的基团。
这些中,从能够发挥优异的光致变色特性、光致变色化合物的耐久性高的观点出发,优选与它们所结合的茚并萘并吡喃部位的13位的碳原子一起形成环。其中,从退色速度变得特别快的观点出发,更优选形成上述脂族环或在上述脂族环稠合有芳族环或芳族杂环的稠合多环,特别是从减轻热致变色引起的初期着色的观点出发,特别优选形成了上述脂族环。
作为R5和R6形成的脂族环基,优选为构成环的碳原子数为6~16的未取代的脂族烃环基或者具有选自烷基、卤代烷基、环烷基、烷氧基、氨基、芳烷基、芳基和卤素原子中的至少1种的取代基的脂族烃环基。这些具体的取代基可列举出上述<R1和R2>中例示的具体的基团。
另外,在脂族烃环基中,作为特别优选的基团,优选在脂族烃环取代有碳原子数1~6的烷基(优选碳原子数1~3的烷基)而成的环基、或在该脂族烃环结合或稠合有碳原子数3~8的环烷基而成的环基。
这些中,从获得优异的退色速度和高显色浓度的观点出发,作为脂族烃环基,优选为选自环戊烷环、环己烷环、环庚烷环、环辛烷环、环壬烷环、环癸烷环、环十一烷环、环十二烷环和螺二环己烷环中的环(特别优选环己烷环),该环可具有1~10个碳原子数1~3的烷基或碳原子数5~7的环烷基作为取代基,或者,该环成为碳原子数5~7的环烷基可稠合的环。
如果具体地例示特别优选的脂族烃环基,优选成为由下述式
[化2]
表示的环。再有,上述式中,具有虚线的结合端的碳原子为茚并萘并吡喃部位的13位的碳原子。
以上对于取代于色烯化合物的各个位置的取代基进行了说明,如上所述,就上述可具有取代基的基团的取代基而言,为了在分子内具有至少1个上述低聚物链基A,可以为上述低聚物链基A。另外,上述可具有取代基的基团的取代基可以是上述碳原子数10~30的烯基或在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团,以使相对于一分子中所含的上述低聚物链基A1个,上述碳原子数10~30的烯基成为1~12个。应予说明,该碳原子数10~30的烯基的数(1~12个)为全部的烯基的合计数,取代基的末端成为了碳原子数10~30的烯基的基团包含在数中。
接下来,对优选的低聚物链基A进行说明。
<低聚物链基A>
本发明的色烯化合物只要由上述式(1)表示的茚并萘并吡喃部位至少具有上述低聚物链基A即可,R1、R2、R3、R4、R5、R6中的至少1个能够成为该低聚物链基A(或具有低聚物链基的基团)。
上述低聚物链基A只要具有3个以上的重复单元,则并无特别限制。其中,优选为具有含有3个以上的重复单元的聚氧化烯低聚物链、聚硅氧烷低聚物链的基团。低聚物链基A的重复单元的数如上所述,优选为3~200,更优选为3~170,最优选为15~80。进而,该低聚物链基A的平均分子量优选为300~30000,更优选为350~25000,进一步优选为400~20000,特别优选为440~15000。
本发明中,相对于茚并萘并吡喃部位1摩尔的、低聚物链基A的平均分子量非常重要。即,特别是在硬的基体中(树脂中),为了发挥优异的效果,相对于茚并萘并吡喃部位1摩尔,优选低聚物链基A的平均分子量成为350~10000,更优选成为440~5000。低聚物链基A的平均分子量能够利用合成光致变色化合物时使用的原料的种类来调整。应予说明,这里所说的平均分子量意指数均分子量。应予说明,该数均分子量能够由合成本发明的光致变色化合物时的原料化合物确认。另外,在光致变色化合物合成后,通过采用1H-NMR的测定,也能够求出该数均分子量。
在以上这样的低聚物链基A中,为了优异的光致变色特性、减小对基体的依赖性,优选为下述将详述的由式(5a)~(5d)表示的基团。在分子内必须具有1个这些基团并且具有碳原子数10~30的烯基的色烯化合物发挥特别优异的效果。
<优选的低聚物链基A>
在本发明中,使用的低聚物链基A只要具有3个以上的重复单元,是选自聚氧化烯低聚物链基、聚酯低聚物链基、聚硅氧烷链基和聚酯聚醚低聚物链基中的低聚物链基,则并无特别限制,作为特别优选的低聚物链基A,可列举出下述式(5a)~(5d)
[化3]
上述式(5a)~(5c)中,R10为碳原子数1~20的直链状或分支链状的亚烷基,在同一分子内包含多个R10的情况下,R10可以彼此相同,也可不同。从制造上的观点出发,R10优选亚乙基、亚丙基、或亚丁基,特别优选亚丙基。n是指上述低聚物链基A的重复单元,为3~200的整数。如果考虑光致变色化合物的生产率、光致变色特性等,n优选为3~170,特别优选为15~80。
上述式(5a)~(5d)中,虚线部表示与上述茚并萘并吡喃部位的结合,t是指该低聚物链基A的数,为1~10的整数。
在t为1的情况下,R11为碳原子数10~30的烯基、氢原子、碳原子数1~20的烷基、在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团,
在t为2的情况下,R11为结合端、或2价的有机残基,
在t为3~10的情况下,R11为与t的数相同的价数的有机残基。
应予说明,在此说明的、在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团当然优选与上述“末端烯基”相同。
上述式(5d)中,R12为碳原子数1~20的直链状或分支链状的烷基、或碳原子数6~14的芳基,在同一分子内包含多个R12的情况下,R12可彼此相同也可不同。从制造上的观点出发,作为优选的R12,可列举出甲基、乙基、丙基、丁基、或苯基。
在上述式(5a)~(5d)中,L为2价的结合基,为由下述式(6)
[化4]
表示的基团。
上述式(6)中,R13为2价的基团,是碳原子数为1~20的直链状或分支链状亚烷基、形成环的碳原子数为3~12的可具有取代基的亚环烷基、形成环的碳原子数为6~12的可具有取代基的亚芳基、或形成环的原子的数为3~12的可具有取代基的杂环基。
R14为2价的基团,是碳原子数为1~20的直链状或分支链状亚烷基、形成环的碳原子数为3~12的可具有取代基的亚环烷基、或形成环的碳原子数为6~12的可具有取代基的亚芳基。
R15为2价的基团,是碳原子数为1~20的直链状或分支链状亚烷基、形成环的碳原子数为3~12的可具有取代基的亚环烷基、或形成环的碳原子数为6~12的可具有取代基的亚芳基。X1和X2为2价的基团,各自独立地为直接结合、氧原子、硫原子、氨基、取代氨基、(硫代)酰胺基、或(硫代)酯基。
上述可具有取代基的基团的取代基可以为上述碳原子数10~30的烯基、上述在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团。
d为0~50的整数,e为0~50的整数,f为0~50的整数。
在d为2以上的情况下,有多个的R13可以彼此相同也可不同,
在e为2以上的情况下,有多个的e的单位的2价的基团可彼此相同也可不同,
在f为2以上的情况下,有多个的f的单位的2价的基团可彼此相同也可不同。
另外,有多个的L可彼此相同也可不同。
L中,如果例示特别优选的基团,可列举出由下述式
[化5]
表示的2价的基团。
在上述式(5a)~(5d)所示的低聚物链基A中,t与低聚物链基A的数一致。在t为1的情况下,即,在该低聚物链基A为1个的情况下,作为R11的碳原子数1~20的烷基,优选甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、或己基。另外,在t为1的情况下,优选该低聚物链的末端成为碳原子数10~30的烯基、或上述在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团。
在t为2的情况下,R11可以为结合端。即,在R11成为结合端的情况下,实际上低聚物链成为2倍的长度,在其两末端具有茚并萘并吡喃部位。
在t为3~10的情况下,R11成为与t的数相符的价数的有机残基,此时,t优选为3~6。如果例示优选的有机残基(R11),可列举出由下述式
[化6]
表示的任一个多价的有机残基。在该多价的有机残基中,虚线部表示与L的结合。
以上为优选的低聚物链基A。
<优选的低聚物链基A的取代位置>
本发明的光致变色化合物必须在分子内具有至少1个上述低聚物链基A。因此,在R1、R2、R3、R4、R5和R6中说明的基团中,可具有取代基的基团具有的取代基可以为上述低聚物链基。其中,由于能够提高本发明的效果、色烯化合物自身的生产率,因此优选上述低聚物链基A取代于茚并萘并吡喃部位的3位(R3和R4)、6位(R1)、7位(R1)、11位(R2)、或13位(R5和R6)。
再有,上述低聚物链基A可在该位置直接结合,也可作为在该位置结合的基团具有的取代基,引入低聚物链基A。
<优选的碳原子数10~30的烯基的取代位置>
本发明的光致变色化合物必须在分子内具有至少1个上述碳原子数10~30的烯基。上述碳原子数10~30的烯基可在低聚物链基A直接取代(低聚物链基A的末端成为碳原子数10~30的烯基),也可在与低聚物链基A不同的茚并萘并吡喃部位的取代位置取代,也可以是这两者。其中,如果考虑本发明的效果、色烯化合物自身的生产率,优选在茚并萘并吡喃的3位(R3和R4)、6位(R1)、7位(R1)、11位(R2)、或13位(R5和R6)取代。
再有,上述碳原子数10~30的烯基可在该位置直接结合,也可作为在该位置结合的基团具有的取代基,引入碳原子数10~30的烯基。另外,上述可具有取代基的基团的取代基可以为上述碳原子数10~30的烯基或在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团,以使相对于在一分子中所含的1个上述低聚物链基A,上述碳原子数10~30的烯基成为1~12个。
<特别优选的色烯化合物>
本发明中,作为优选的色烯化合物,可列举出由下述式(2)表示的色烯化合物。不过,该色烯化合物也必须在分子内具有至少1个上述低聚物链基A和上述碳原子数10~30的烯基。
[化7]
式中,
R1、R2、R5和R6与上述式(1)中的基团同义。
a”为0~2的整数,在a”为2的情况下,多个R1可彼此相同也可不同,b”为0~3的整数,在b”为2或3的情况下,多个R2可彼此相同也可不同。
<R100和R101
R100和R101在上述<R1和R2>中说明的基团中,优选为以下的基团。具体地,为上述低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、上述在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团、氢原子、羟基、碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的卤代烷基、碳原子数3~8的环烷基、碳原子数1~6的烷氧基、氨基、取代氨基、可具有取代基的杂环基、氰基、卤素原子、碳原子数1~6的烷硫基、可具有取代基的碳原子数6~10的芳硫基、硝基、甲酰基、羟基羰基、碳原子数2~7的烷基羰基、碳原子数2~7的烷氧基羰基、可具有取代基的碳原子数7~11的芳烷基、可具有取代基的碳原子数7~11的芳烷氧基、可具有取代基的碳原子数6~12的芳氧基、可具有取代基的碳原子数6~12的芳基、可具有取代基的碳原子数3~12的杂芳基、硫醇基、碳原子数2~9的烷氧基烷硫基、碳原子数1~6的卤代烷硫基、或碳原子数3~8的环烷硫基。这些的具体的基团可列举出与上述<R1和R2>中说明的基团相同的基团。
另外,R100和R101可一起形成由下述式(3)
[化8]
表示的环,式中,c为1~3的整数。
再有,式中,*是指茚并萘并吡喃部位的6位或7位的碳原子。
<X和Y>
式中,X和Y中的一者或两者为硫原子、亚甲基、氧原子、或由下述式(4)
[化9]
表示的基团。上述式中,R9为上述低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、上述在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团、氢原子、羟基、碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的卤代烷基、碳原子数3~8的环烷基、碳原子数1~6烷氧基、可具有取代基的碳原子数6~12的芳基、可具有取代基的碳原子数3~12的杂芳基。这些的具体的基团可列举出上述<R1和R2>中例示的具体的基团,优选的基团也相同。
<R7和R8
R7和R8各自独立地优选为上述低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、上述在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团、羟基、碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的卤代烷基、碳原子数3~8的环烷基、碳原子数1~6的烷氧基、氨基、取代氨基、可具有取代基的杂环基、氰基、硝基、甲酰基、羟基羰基、碳原子数2~7的烷基羰基、碳原子数2~7的烷氧基羰基、卤素原子、可具有取代基的碳原子数7~11的芳烷基、可具有取代基的碳原子数7~11的芳烷氧基、可具有取代基的碳原子数6~12的芳基、硫醇基、碳原子数1~6的烷硫基、碳原子数2~9的烷氧基烷硫基、碳原子数1~6的卤代烷硫基、碳原子数3~8的环烷硫基、或可具有取代基的碳原子数6~10的芳硫基。这些的具体的基团可列举出上述<R1和R2>中例示的具体的基团,优选的基团也相同。
另外,R7和R8可与它们所结合的碳原子一起形成可具有取代基的脂族环。如果具体地例示脂族环,可列举出环戊烷环、环己烷环等。另外,对该脂族环具有的取代基并无特别限制,优选形成环的基团中的1~8个氢原子、特别优选1~4个氢原子被选自上述低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、羟基、碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的卤代烷基、碳原子数3~8的环烷基、碳原子数1~6的烷氧基、氨基、取代氨基、原子数3~8的杂环基、氰基、硝基和卤素原子中的取代基取代。这些取代基的具体例可列举出与上述<R1和R2>中说明的基团相同的基团。
<特别优选的R100和R101
在以上这样的基团中,如果考虑得到的光致变色化合物的显色色调、显色浓度等,R100和R101优选上述低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、上述在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团、氢原子、上述烷基、上述烷氧基、上述杂环基、上述芳基、上述芳硫基。这些具体的取代基可列举出上述<R1和R2>中例示的具体的基团。另外,可成为由上述式(3)表示的环。再有,上述可具有取代基的基团的取代基可以为低聚物链基A,也可以为碳原子数10~30的烯基。
<R200
R200在上述<R1和R2>中说明的基团中,优选为以下的基团。具体地,为上述低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、上述在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团、氢原子、羟基、碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的卤代烷基、碳原子数3~8的环烷基、碳原子数1~6的烷氧基、氨基、取代氨基、可具有取代基的杂环基、氰基、硝基、甲酰基、羟基羰基、碳原子数2~7的烷基羰基、碳原子数2~7的烷氧基羰基、卤素原子、可具有取代基的碳原子数7~11的芳烷基、可具有取代基的碳原子数7~11的芳烷氧基、可具有取代基的碳原子数6~12的芳基、硫醇基、碳原子数1~6的烷硫基、碳原子数2~9的烷氧基烷硫基、碳原子数1~6的卤代烷硫基、碳原子数3~8的环烷硫基、或可具有取代基的碳原子数6~10的芳硫基。这些基团的具体例可列举出与上述<R1和R2>中说明的基团相同的基团。优选的基团也相同。
<特别优选的R200
在以上这样的基团中,如果考虑得到的光致变色化合物的显色色调、显色浓度等,R200优选上述低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、上述在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团、氢原子、上述烷氧基、上述杂环基、上述芳基。这些具体的基团可列举出上述<R1和R2>中例示的具体的基团,优选的基团也相同。上述可具有取代基的基团的取代基可以为上述低聚物链基A,也可以为上述碳原子数10~30的烯基、上述在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团。
<R300和R400
R300和R400各自独立地优选为上述低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、上述在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团、羟基、碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的卤代烷基、碳原子数3~8的环烷基、碳原子数1~6的烷氧基、氨基、取代氨基、可具有取代基的杂环基、氰基、卤素原子、碳原子数1~6的烷硫基、或可具有取代基的碳原子数6~10的芳硫基。这些具体的基团可列举出上述<R1和R2>中例示的具体的基团,优选的基团也相同。
a’表示R300的个数,为0~5的整数,在a’为2以上的情况下,R300可彼此相同,也可以是不同的基团。
b’表示R400的个数,为0~5的整数,在b’为2以上的情况下,R400可彼此相同,也可以是不同的基团。
<特别优选的R300和R400
在以上这样的基团中,如果考虑得到的光致变色化合物的显色色调、显色浓度、得到的固化体的白浊的有无等,R300和R400优选上述低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、上述烷基、上述烷氧基、上述取代氨基、上述杂环基。上述可具有取代基的基团的取代基可以是上述低聚物链基A、上述碳原子数10~30的烯基、或上述在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团。
<优选的低聚物链基A的优选的取代位置>
由于能够提高本发明的效果、色烯化合物自身的生产率,因此优选上述低聚物链基A位于茚并萘并吡喃的3位(R300或R400)、6位(R100)、7位(R101)、11位(R200)、或13位(R5或R6)。另外,在3位(R300或R400)存在的情况下,具有R300的苯基、或具有R400的苯基优选成为在对位具有上述低聚物链基A的苯基、或在对位具有“上述末端烯基”的苯基。
<碳原子数10~30的烯基的优选的取代位置>
由于能够提高本发明的效果、色烯化合物自身的生产率,因此优选上述碳原子数10~30的烯基位于茚并萘并吡喃的3位(R300或R400)、6位(R100)、7位(R101)、11位(R200)、或13位(R5或R6)。另外,存在于3位(R300或R400)的情况下,具有R300的苯基或具有R400的苯基优选成为在对位具有“上述末端烯基”的苯基、或者具有上述碳原子数10~30的烯基的苯基。从进一步提高本发明的效果、色烯化合物自身的生产率的观点出发,特别优选上述碳原子数10~30的烯基或上述末端烯基与上述低聚物链基A分别在上述茚并萘并吡喃部位的不同的取代位置取代。
<特别优选的色烯化合物的具体例>
如果具体地例示几个本发明中特别优选的色烯化合物,能够列举出下述的化合物。
式中,作为碳原子数10~30的烯基的1种的C18H35表示油基。
[化10]
[化11]
[化12]
上述式中的n优选为3~200,更优选为3~170,进一步优选为15~80。上述式中的m优选为0~2。
<本发明的光致变色化合物的制造方法>
本发明的光致变色化合物可采用任何的合成法制造。以下对色烯化合物的制造方法的代表性的例子进行说明,但本发明的光致变色化合物并不限定于采用该方法制造的化合物。应予说明,在以下的说明中,各式中的符号只要无特别说明,则表示上述的式中说明的含义。
就色烯化合物的制造而言,通过使由下述式(7)
[化13]
表示的萘酚化合物与由下述式(8)
[化14]
表示的炔丙醇化合物在酸催化剂存在下反应,从而能够适宜地制造色烯化合物。萘酚化合物与炔丙醇化合物的反应比率优选从1:10~10:1(摩尔比)的范围选择。另外,作为酸催化剂,使用硫酸、苯磺酸、对-甲苯磺酸、酸性氧化铝等。就酸催化剂而言,相对于萘酚化合物和炔丙醇化合物的总和100重量份,优选在0.1~10重量份的范围使用。反应温度优选0~200℃。溶剂优选非质子性有机溶剂,例如优选使用N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、苯、甲苯等。对采用该反应得到的生成物的精制方法并无特别限定。例如能够通过硅胶柱色谱、重结晶进行生成物的精制。
下述中将在以下例示引入了聚氧化烯低聚物链基A(例如由上述式(5a)表示的低聚物链基A)的色烯化合物的制造例。首先,以下将例示使聚氧化烯低聚物链基取代于上述式(7)所示的萘酚化合物的方法。
首先,将由下述式(9)
[化15]
表示的聚亚烷基二醇单烷基醚转换为由下述式(10)
[化16]
表示的化合物。在上述式(10)中,Y为甲苯磺酰基、卤素原子等脱离性高的取代基。
作为转换为甲苯磺酰基的方法,可优选采用在三乙胺这样的叔胺等碱性催化剂存在下与对-甲苯磺酰氯反应的方法。作为向碘原子、溴原子、氯原子的转换方法,能够利用阿佩尔反应等。具体地,优选在三苯基膦存在下与四卤化碳、碘、甲基碘、六卤代丙酮、三光气等反应。
接着,通过使具有羟基的二苯甲酮化合物与由上述式(10)表示的化合物在二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等非质子性极性溶剂中、碳酸钾等碱存在下反应,从而能够得到由下述式(11)
[化17]
表示的二苯甲酮化合物。上述式(11)中,R为聚氧化烯低聚物链基。
接着,使用公知的方法将上述式(11)的二苯甲酮化合物衍生为由下述式(12)
[化18]
表示的羧酸。上述式(12)中Bn为苄基。
如果具体地例示公知的方法,为Stobbe反应、环化反应、使用了碱或酸的酯的水解反应、羟基和羧酸的苄基保护、使用了碱或酸的苄基酯的水解反应。采用Curtius重排、Hofmann重排、Lossen重排等方法将由上述式(12)表示的羧酸衍生为胺。接着,由得到的胺采用公知的方法制备重氮盐(ジアゾニウム塩),采用Sandmeyer反应等将该重氮盐转换为溴化物。使得到的溴化物与镁、锂等反应,以制备有机金属化合物。使该有机金属化合物与由下述式(13)
[化19]
表示的酮在-80~70℃下、有机溶剂中反应10分钟~4小时,得到醇化合物。将得到的醇化合物进行Friedel-Crafts反应。即,在中性~酸性条件下、10~120℃下使其反应10分钟~2小时,通过亲核取代反应对醇部分进行螺化(スピロ化),从而能够合成由下述式(14)
[化20]
表示的萘酚化合物。在该反应中,上述有机金属化合物与由上述式(13)表示的酮的反应比率优选从1:10~10:1(摩尔比)的范围选择。反应温度优选-80~70℃。作为溶剂,优选使用非质子性有机溶剂,例如二乙基醚、四氢呋喃、苯、甲苯等。另外,上述Friedel-Crafts反应优选使用例如醋酸、盐酸、硫酸、苯磺酸、对-甲苯磺酸、酸性氧化铝等酸催化剂进行。该反应时,例如使用四氢呋喃、苯、甲苯等非质子性有机溶剂。
通过使由上述式(14)表示的萘酚化合物与由上述式(8)表示的炔丙醇反应,从而能够得到聚氧化烯低聚物链基在茚并位或萘并位(R1或R2)取代的本发明的光致变色化合物。
另外,作为在由上述式(8)表示的炔丙醇中引入聚氧化烯低聚物链基的方法,由上述式(11)所示的具有聚氧化烯低聚物链基的二苯甲酮化合物合成了由下述式(15)
[化21]
表示的炔丙醇后,通过与基于国际公开第WO2001/60881号、国际公开第WO2005/028465号等专利中记载的反应方法合成的上述式(7)的萘酚化合物反应,从而能够得到聚氧化烯低聚物链基在R3和R4取代的本发明的光致变色化合物。
另外,除了上述的在合成的初期阶段引入了低聚物链的方法(例如在萘酚化合物、二苯甲酮化合物中引入低聚物链。)以外,通过在最终阶段引入低聚物链,从而也能够制造本发明的光致变色化合物。具体地,制造在想要引入低聚物链的位置具有羟基、伯或仲氨基、硫醇基等反应性官能团的色烯化合物。然后,通过使具有可与该官能团反应的取代基(优选该基团为形成上述2价的结合基L的基团。)的低聚物链基反应,从而能够制造本发明的光致变色化合物。
例如,通过进行与具有羧基的聚氧化烯低聚物的酯化反应,从而能够形成上述L。具体地,能够在硫酸、盐酸等无机酸、芳族磺酸等有机酸、或者氟化硼醚等路易斯酸存在下在甲苯等溶剂中根据需要边加热边搅拌,将生成的水除去的同时使其反应。再有,在上述酯化反应中,能够采用共沸、无水硫酸镁、或分子筛等干燥剂将水除去。
另外,通过与具有羧酰卤的聚氧化烯低聚物进行酯化反应,也能够形成上述L。具体地,能够采用如下方法等:在吡啶、二甲基苯胺等碱的存在下、四氢呋喃等醚系溶剂中根据需要边加热边搅拌,将生成的卤化氢除去。
具有羧基、羧酰卤的聚氧化烯低聚物可采用公知的方法合成。具体地,通过在碱或酸催化剂存在下使上述式(9)的聚氧化烯低聚物单烷基醚与琥珀酸酐等环状酸酐反应,能够得到具有羧基的聚氧化烯低聚物单烷基醚。另外,使上述式(10)的具有卤素原子的聚氧化烯低聚物单烷基醚与镁、锂等反应,调制有机金属化合物后,通过与二氧化碳反应,从而也能够得到具有羧基的聚氧化烯低聚物单醚。通过使得到的具有羧基的聚氧化烯低聚物单醚与亚硫酰氯、草酰氯反应,从而能够得到具有羧酰卤的聚氧化烯低聚物单醚。
以上对将聚亚烷基二醇链基引入茚并萘并吡喃部位以制造本发明的光致变色化合物的方法进行了说明,在引入其他低聚物链基的情况下,也能够采用同样的方法。具体地,可代替具有聚亚烷基低聚物链(基)的化合物而使用具有聚酯低聚物链(基)或聚酯聚醚低聚物链(基)的化合物,进行同样的操作。另外,通过使用具有碳原子数10~30的烯基(例如油基)的醇化合物,从而可采用同样的方法将在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团(末端烯基)引入茚并萘并吡喃部位。
<光致变色化合物的鉴定>
本发明的光致变色化合物一般在常温常压下作为固体或粘稠的液体存在,能够采用以下的手段确认。具体地,通过薄层色谱、硅胶柱色谱、高速液相色谱、气相色谱等分离操作,能够确认在该高分子光致变色化合物以外不存在原料化合物和着色成分等副产物。
通过采用质子核磁共振波谱(1H-NMR)测定得到的光致变色化合物,从而能够在δ:5.0~9.0ppm附近观测到基于芳族的质子和烯烃的质子的峰,在δ:1.0~4.0ppm附近观测到基于烷基和亚烷基的质子的峰。另外,通过相对地比较各个波谱强度,从而能够获得各个结合基的质子的个数。再有,也能够从光致变色固化性组合物和由该固化性组合物形成的固化体将该色烯化合物提取,采用与上述同样的方法确认。
本发明的光致变色化合物在甲苯、氯仿、四氢呋喃等一般的有机溶剂中良好地溶解。在这样的溶剂中将由上述式(1)表示的本发明的光致变色化合物溶解时,一般地,溶液大体上为无色透明,如果照射太阳光或紫外线,则迅速地显色,如果将光阻断,则迅速地回到原来的无色,呈现良好的光致变色作用。
<本发明的光致变色化合物的使用方法>
本发明的光致变色化合物能够作为光致变色材料(光致变色光学物品)在宽范围中利用,例如能够作为替代银盐感光材料的各种存储材料、复印材料、印刷用感光体、阴极射线管用存储材料、激光器用感光材料、全息摄影用感光材料等各种存储材料利用。此外,使用了本发明的光致变色化合物的光致变色材料也能够作为光致变色透镜材料、光学滤波器材料、显示器材料、光量计、装饰等光致变色光学物品利用。该光致变色光学物品例如如后所述那样,能够通过将包含光致变色化合物和聚合性化合物的光致变色固化性组合物聚合而制造,另外,也可以将塑料透镜等基材的表面用光致变色化合物分散的高分子膜被覆等而制成光学物品。
本发明的光致变色化合物由于即使在高分子固体基体中也显示优异的光致变色特性,因此能够在高分子固体基体中分散而使用,另外,也能够制成光致变色化合物在内部分散的高分子成型体。作为分散方法,能够采用其自身公知的手法。例如,能够列举出:将本发明的光致变色化合物和热塑性树脂在熔融状态下混炼,使该光致变色化合物在树脂中分散的方法;或者在聚合性化合物中使本发明的高分子光致变色化合物溶解后,加入聚合催化剂,采用热或光使其聚合,使该光致变色化合物在树脂中分散的方法;或者通过在高分子固体基体表面将本发明的高分子光致变色化合物染色,从而使该光致变色化合物在树脂中分散的方法等。
如果例示高分子固体基体,光学上优选地,例如能够列举出聚丙烯酸酯类、聚甲基丙烯酸酯类、聚甲基丙烯酸(Cl-Cl2)烷基酯类、聚氧(亚烷基甲基丙烯酸酯)、聚(烷氧基化苯酚甲基丙烯酸酯)、乙酸纤维素、三乙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、聚(醋酸乙烯酯)、聚(乙烯醇)、聚(氯乙烯)、聚(偏氯乙烯)、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚((甲基)丙烯酰胺)、聚(二甲基丙烯酰胺)、聚(甲基丙烯酸羟基乙酯)、聚((甲基)丙烯酸)、热塑性聚碳酸酯类、聚酯类、聚氨酯类、聚硫氨酯类、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚苯乙烯、聚(α-甲基苯乙烯)。
例如,在光致变色透镜中使用的情况下,只要是获得均匀的调光性能的方法,则并无特别限制,例如可列举出将使本发明的光致变色材料均匀分散而成的聚合物膜在透镜中夹持的方法;或者使本发明的光致变色化合物在聚合性化合物中分散,采用规定的手法进行聚合的方法;或者将该化合物例如在硅油中溶解,在150~200℃下历时10~60分钟浸渍于透镜表面,进而将其表面用固化性物质被覆,制成光致变色透镜的方法等。进而,也使用将上述聚合物膜涂布于透镜表面、将其表面用固化性物质被覆、制成光致变色透镜的方法等。进而,可将由含有本发明的光致变色化合物的聚合固化性组合物构成的涂布剂涂布于透镜基材的表面,使涂膜固化。此时,可对透镜基材预先实施采用碱性溶液的表面处理、或者等离子体处理等表面处理,进而,也能够与这些表面处理一起或者不进行这些表面处理,为了提高基材与涂膜的密合性而施用底漆。
<光致变色固化性组合物>
在本发明中,通过在聚合性化合物中配合本发明的光致变色化合物,从而能够作为光致变色固化性组合物使用。本发明的光致变色化合物可单独地使用,根据目的,例如,为了获得作为光致变色透镜所要求的各种色调,也能够与其他的光致变色化合物组合使用。组合的光致变色化合物能够无任何限制地使用公知的光致变色化合物。例如可列举出俘精酸酐化合物、俘精酰亚胺化合物、螺噁嗪化合物、色烯化合物等。其中,从将显色退色时的色调保持均匀,抑制与光致变色化合物的劣化相伴的显色时的色偏移,进而抑制初期着色的观点出发,特别优选色烯化合物。另外,从抑制基体依赖性的不同引起的显色退色时的色调的色偏移的观点出发,其他的光致变色化合物也优选为具有低聚物链的光致变色化合物。进而,在使用具有低聚物链的光致变色化合物的情况下,从抑制固化体的白浊的观点出发,优选为在具有低聚物链的光致变色化合物中具有至少1个碳原子数10~30的烯基的光致变色化合物。特别优选使用多种本发明的光致变色化合物,调整色调。
在本发明的光致变色固化性组合物中,对光致变色化合物的配合量并无特别限制,可考虑光致变色化合物的显色强度、得到的光致变色固化体的厚度来适当地选择。具体地,相对于聚合性化合物100质量份,优选使用包含本发明的光致变色化合物的光致变色化合物为0.001~10质量份。
本发明中,光致变色固化体的显色强度依赖于固化体的厚度,因此考虑厚度特别重要。以下将详述。例如,使用本发明的光致变色固化性组合物成型100μm以下的薄膜的情况下,相对于聚合性化合物100质量份,优选使用0.001~10质量份的包含本发明的高分子光致变色化合物的光致变色化合物来调整色调。另外,在制作厚度1mm以上的光致变色固化体的情况下,相对于聚合性化合物100质量份,优选使用0.001~1质量份的包含本发明的高分子光致变色化合物的光致变色化合物来调整色调。
<聚合性化合物>
本发明中,聚合性化合物能够无限制地利用公知的物质,可列举出(甲基)丙烯酸酯化合物这样的自由基聚合性化合物、环氧化合物、氧杂环丁烷化合物这样的阳离子聚合性化合物、异氰酸酯化合物和醇化合物这样的聚合性化合物。
<异(硫)氰酸酯化合物>
能够优选地利用包含异(硫)氰酸酯化合物与具有活性氢的化合物的组合物。应予说明,异(硫)氰酸酯化合物是指具有异氰酸酯基或异硫氰酸酯基的化合物,也可以是具有异氰酸酯基和异硫氰酸酯基这两者的化合物。
异(硫)氰酸酯化合物能够无特别限制地利用公知的物质,优选包含在一分子中具有至少2个以上的异(硫)氰酸酯基的具有多异(硫)氰酸酯基的多异氰酸酯基,特别优选包含间二甲苯二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯等具有芳香环的多异(硫)氰酸酯化合物;降冰片烷二异氰酸酯、二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯等脂族多异(硫)氰酸酯化合物。
<具有活性氢的化合物>
具有活性氢的化合物能够无特别限制地使用,优选为具有羟基和/或硫醇基的化合物。特别优选包含在一分子中具有2个以上活性氢的多官能化合物。作为具有活性氢的化合物,如果具体地例示,能够列举出季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、4-巯基甲基-3,6-二硫杂-辛二硫醇等多官能硫醇化合物、三羟甲基丙烷、季戊四醇等多官能醇,优选为包含它们的组合物。
<优选的聚合性化合物的组合>
在上述异(硫)氰酸酯化合物和上述具有活性氢的化合物中,通过设为以下的组合,能够制成得到的光致变色固化体的白浊更少、并且也能够进一步发挥光致变色特性的、光致变色固化性组合物。
具体地,优选制成如下的光致变色固化性组合物,其中,
上述聚合性化合物包含:
(A)在分子中具有2个以上异(硫)氰酸酯基的多异(硫)氰酸酯化合物(以下也有时简称为“(A)成分”)、
(B)在1分子中具有2个以上活性氢的多官能化合物(以下也有时简称为“(B)成分”)、
(C)在1分子中具有1个活性氢的单官能化合物(以下也有时简称为“(C)成分”),
相对于上述光致变色化合物中的低聚物链基A1摩尔,包含1~2000摩尔的上述(C)成分。
<(A)多异(硫)氰酸酯化合物>
构成本发明的光致变色固化性组合物的(A)多异(硫)氰酸酯化合物为在分子内具有2个以上的异(硫)氰酸酯基的化合物。本发明中,所谓异(硫)氰酸酯基,是指异氰酸酯基或异硫氰酸酯基。而且,所谓在分子中具有2个以上的异(硫)氰酸酯基,是指在分子内具有2个以上的异氰酸酯基,或者在分子内具有2个以上的异硫氰酸酯基,或者分子内的异氰酸酯基和异硫氰酸酯基的合计数成为2个以上。
在(A)成分中,只要异(硫)氰酸酯基的数为2个以上,则并无特别限制。其中,在容易控制聚合的方面,优选为2~6个,更优选为2~4个,进一步优选为2个。
在该多异(硫)氰酸酯化合物内,作为多异氰酸酯化合物(在分子内具有2个以上的异氰酸酯基的化合物),可列举出脂族异氰酸酯化合物、脂环族异氰酸酯化合物、芳族异氰酸酯化合物、含硫脂族异氰酸酯化合物、脂族硫醚系异氰酸酯化合物、芳族硫醚系异氰酸酯化合物、脂族砜系异氰酸酯化合物、芳族砜系异氰酸酯化合物、磺酸酯系异氰酸酯化合物、芳族磺酸酰胺系异氰酸酯化合物、含硫杂环异氰酸酯化合物等。
<优选的(A)多异氰酸酯化合物>
在以上这样的该(A)多异氰酸酯化合物中,作为适于形成透明性·机械强度优异的光学物品的化合物、特别是适于制造包含光致变色化合物的光学物品的化合物,可列举出以下的化合物。
作为该(A)多异氰酸酯化合物的优选的例子,为由下述式(I)~(VIII)表示的化合物。
<具有亚烷基链的多异氰酸酯化合物>
优选使用由下述式(I)
[化22]
OCN-R100-NCO (I)
(式中,
R100为碳原子数1~10的亚烷基,可以是上述亚烷基的链中的亚甲基的一部分被硫原子替换的基团。)表示的化合物。
R100为碳原子数1~10的亚烷基,可以是直链状或分支链状的基团。其中,优选五亚甲基、六亚甲基、或七亚甲基、八亚甲基的直链状的基团、或者、五亚甲基、六亚甲基、七亚甲基、八亚甲基的氢原子的一部分取代为甲基的分支链状的基团。另外,亚甲基的一部分用硫原子替换的亚烷基优选―CH2CH2SCH2CH2SCH2CH2-基团。
如果具体地例示由上述式(I)表示的化合物,可列举出五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、七亚甲基二异氰酸酯、八亚甲基二异氰酸酯、2,4,4-三甲基己烷亚甲基二异氰酸酯、1,2-双(2-异氰酸酯基乙硫基)乙烷等。这些化合物能够单独地使用,也能够使用2种以上的化合物。
<具有苯基或环己烷基(环)的多异氰酸酯化合物>
优选使用由下述式(II)、下述式(III)
[化23]
[化24]
(式中,
R101各自为碳原子数1~4的烷基、或氢原子,可以为同一基团,也可以为不同的基团,
R102为碳原子数1~4的烷基,在存在多个基团的情况下,可以为同一基团,也可以为不同的基团,
a100为整数,为2或3,b100为整数,为0~4,c100为整数,为0~4。)表示的化合物。由上述式(II)表示的化合物与由上述式(III)表示的化合物的不同为具有苯基的化合物(由上述式(II)表示的化合物)和具有环己烷基(环)的化合物(由上述式(III)表示的化合物。
在R101中,碳原子数1~4的烷基可以为直链状或分支链状的基团。其中,R101特别优选为氢原子、甲基、乙基。在R102中,碳原子数1~4的烷基可以为直链状或分支链状的基团。其中,R102特别优选为甲基、乙基。
如果具体地例示由上述式(II)或上述式(III)表示的化合物,可列举出异佛尔酮二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯(邻-,间-,对-)、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯等。这些化合物能够单独地使用,也能够使用2种以上的化合物。
<具有2个苯基或2个环己烷基(环)的多异氰酸酯化合物>
优选使用由下述式(IV)、下述式(V)
[化25]
[化26]
(式中,
R103各自为碳原子数1~4的烷基、或氢原子,可以为同一基团,也可以为不同的基团,d100为整数,为0~4。)表示的化合物。由上述式(IV)表示的化合物与由上述式(V)表示的化合物的不同是具有2个苯基的化合物(由上述式(IV)表示的化合物)与具有2个环己烷基(环)的化合物(由上述式(V)表示的化合物)的不同。
在R103中,碳原子数1~4的烷基可以为直链状、或分支链状的基团。其中,R103特别优选为氢原子、甲基、乙基。
如果具体地例示由上述式(IV)或上述式(V)表示的化合物,可列举出4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯等。这些化合物能够单独地使用,也能够使用2种以上的化合物。
<具有降冰片烷环的多异氰酸酯化合物>
为由下述式(VI)
[化27]
(式中,
R104各自为碳原子数1~4的烷基、或氢原子,可以为同一基团,也可以为不同的基团,e100为整数,为0~4。)表示的化合物。
在R104中,碳原子数1~4的烷基可以为直链状、或分支链状的基团。其中,R104特别优选为氢原子、甲基、乙基。
如果具体地例示由上述式(VI)表示的化合物,可列举出降冰片烷二异氰酸酯、2,5-双(异氰酸甲酯基)-双环[2,2,1]-庚烷、2,6-双(异氰酸甲酯基)-双环[2,2,1]-庚烷。这些化合物能够单独地使用,也能够使用2种以上的化合物。
<具有噻吩环或含硫杂环的多异氰酸酯化合物>
优选使用由下述式(VII)、下述式(VIII)
[化28]
[化29]
(式中,
R105各自为碳原子数1~4的烷基、或氢原子,可以为相同的基团,也可为不同的基团,
R106为亚甲基、或硫原子,R107为碳原子数1~6的亚烷基、或上述碳原子数1~6的亚烷基的链中的碳原子的一部分成为-S-键的基团,f100为整数,为0~2。)表示的化合物。
如果具体地例示由上述式(VII)或上述式(VIII)表示的化合物,可列举出2,5-双(异氰酸甲酯基)噻吩、2,5-双(异氰酸甲酯基)-1,4-二噻烷、3,4-双(异氰酸甲酯基)四氢噻吩、4,5-双(异氰酸甲酯基)-1,3-二硫杂环戊烷等。这些化合物能够单独地使用,也能够使用2种以上的化合物。
进而,也能够使用上述多异氰酸酯的卤素取代体、烷基取代体、烷氧基取代体、硝基取代体、与多元醇的预聚物型改性体、碳二亚胺改性体、脲改性体、缩二脲改性体、二聚体化或三聚体化反应生成物等。
<优选的(A)多异(硫)氰酸酯化合物(在分子内具有2个以上的异硫氰酸酯基的化合物)>
另外,作为多异硫氰酸酯化合物,可列举出在由上述式(I)~(VIII)表示的多异氰酸酯化合物中将异氰酸酯基替换为异硫氰酸酯基的化合物。更具体地,可列举出脂族异硫氰酸酯化合物、脂环族异硫氰酸酯化合物、芳族异硫氰酸酯化合物、含杂环异硫氰酸酯化合物、含硫脂族异硫氰酸酯化合物、含硫芳族异硫氰酸酯化合物、含硫杂环异硫氰酸酯化合物等。
作为具有亚烷基链的多异氰酸酯化合物,优选地可列举出六亚甲基二异硫氰酸酯、1,2-二异硫氰酸酯基乙烷、1,3-二异硫氰酸酯基丙烷、1,4-二异硫氰酸酯基丁烷、1,6-二异硫氰酸酯基己烷、2,4,4-三甲基己烷亚甲基二异硫氰酸酯、硫代双(3-异硫氰酸酯基丙烷)、硫代双(2-异硫氰酸酯基乙烷)、二硫代双(2-异硫氰酸酯基乙烷)等。
作为具有苯基或环己烷基(环)的多异氰酸酯化合物,优选地可列举出对亚苯基二亚异丙基二异硫氰酸酯、1,2-二异硫氰酸酯基苯、1,3-二异硫氰酸酯基苯、1,4-二异硫氰酸酯基苯、2,4-二异硫氰酸酯基甲苯、异佛尔酮二异硫氰酸酯、二甲苯二异硫氰酸酯(邻-,间-,对-)、2,4-甲苯二异硫氰酸酯、2,6-甲苯二异硫氰酸酯、环己烷二异硫氰酸酯等。
作为具有2个苯基或2个环己烷基(环)的多异氰酸酯化合物,可优选地列举出1,1’-亚甲基双(4-异硫氰酸酯基苯)、1,1’-亚甲基双(4-异硫氰酸酯基-2-甲基苯)、1,1’-亚甲基双(4-异硫氰酸酯基-3-甲基苯)等。
作为具有降冰片烷环的多异氰酸酯化合物,可优选地列举出2,4-双(异硫氰酸甲酯基)降冰片烷、2,5-双(异硫氰酸甲酯基)降冰片烷、2,6-双(异硫氰酸甲酯基)降冰片烷、3,5-双(异硫氰酸甲酯基)降冰片烷、降冰片烷二异硫氰酸酯等。
作为具有噻吩环或含硫杂环的多异氰酸酯化合物,可优选地列举出噻吩-2,5-二异硫氰酸酯、1,4-二噻烷-2,5-二异硫氰酸酯、2,5-双(异硫氰酸甲酯基)-1,4-二噻烷、4,5-双(异硫氰酸甲酯基)-1,3-二硫杂环戊烷等。
<(A)成分;具有异氰酸酯基和异硫氰酸酯基的多异氰酸酯化合物>
在本发明中,作为(A)成分,作为具有异氰酸酯基和异硫氰酸酯基这两者的基团的化合物,可列举出以下的化合物。例如,为在上述的具体地例示的多异氰酸酯化合物中至少1个异氰酸酯基成为了异硫氰酸酯基的化合物。另外,为在上述的具体地例示的多异硫氰酸酯化合物中至少1个异硫氰酸酯基成为了异氰酸酯基的化合物。
<(A)成分的优选例>
作为上述(A)成分的多异(硫)氰酸酯化合物的优选的例子,能够列举出五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、七亚甲基二异氰酸酯、八亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯、2,5-双(异氰酸甲酯基)-双环[2,2,1]-庚烷、2,6-双(异氰酸甲酯基)-双环[2,2,1]-庚烷、1,2-双(2-异氰酸酯基乙硫基)乙烷、二甲苯二异氰酸酯(邻-,间-,对-)、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯和4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯,能够单独地使用,另外也可作为它们的混合物使用。
其次,对于(B)在1分子中具有2个以上活性氢的多官能化合物进行说明。
<(B)在1分子中具有2个以上活性氢的多官能化合物>
构成本发明的光致变色固化性组合物的在1分子中具有2个以上活性氢的多官能化合物优选为在化合物中具有2个以上羟基(OH基)或硫醇基(SH基)的化合物。通过使用具有羟基或硫醇基的化合物,从而变得容易控制聚合。
在该多官能化合物内,也有时将具有2个以上羟基或硫醇基的化合物简称为“(B)多元(硫)醇化合物”。再有,在(B)多元(硫)醇化合物中,所谓在分子内具有2个以上的活性氢(含有活性氢的基团)的化合物,是指在分子内具有2个以上的羟基、或者在分子内具有2个以上的硫醇基、或者分子内的羟基与硫醇基的合计数成为2个以上的化合物。再有,在(B)成分中,活性氢(含有活性氢的基团)的数只要为2个以上,则并无特别限制。其中,在容易控制聚合的方面,优选为2~6个,更优选为2~4个,进一步优选为2个。
具体的(B)多元(硫)醇化合物可列举出脂族多元(硫)醇化合物、芳族多元(硫)醇化合物等。更详细地,能够列举出下述的化合物。
<(B)成分;多元(硫)醇化合物的优选的多官能化合物>
在以上这样的该(B)多元(硫)醇化合物中,作为适于形成透明性·机械强度优异的光学物品的化合物,特别是适于制造包含光致变色化合物的光学物品的化合物,可列举出以下的化合物。具体地,可列举出由下述式(IX)~(XI)、(XIII)~(XV)和(XVII)~(XXII)表示的化合物。
((B)成分;具有亚烷基链等的多元(硫)醇化合物)
优选使用由下述式(IX)
[化30]
R108-B100-R108 (IX)
(式中,
B100为碳原子数2~30的亚烷基、或烯基,
R108各自为羟基或SH基,可以是同一基团,也可以是不同的基团。)表示的化合物。
B100为碳原子数2~30的亚烷基、或烯基,直链状或分支链状均可。优选为碳原子数2~15的直链状的亚烷基。如果具体地例示由上述式(IX)表示的化合物,可列举出聚亚乙基多元醇(碳原子数2~15)、1,10-癸二硫醇、1,8-辛二硫醇。
<(B)成分;具有2个以上的醚键或酯键的多官能化合物>
优选使用由下述式(X)、或下述式(XI)
[化31]
[化32]
{式中,
D100为碳原子数2~15的亚烷基、或烯基,
R109各自为氢原子、或由下述式(XII)
[化33]
(式中,R110为碳原子数1~6的亚烷基。)
表示的基团,可以为同一基团,也可以为不同的基团,
l100为平均值,是1~100的整数。}表示的化合物。
D100为碳原子数2~15的亚烷基、或烯基,可以是直链状或分支链状的基团。优选为碳原子数2~6的直链状的亚烷基。R110为碳原子数1~6的亚烷基,可以是直链状或分支链状的基团。其中,R110特别优选为亚甲基、亚乙基、三亚甲基、亚丙基。
如果具体地例示由上述式(X)表示的化合物或由上述式(XI)表示的化合物,可列举出聚乙二醇(l=1~100)、聚己内酯多元醇(l=1~100)、四甘醇双(3-巯基丙酸酯)、1,4-丁二醇双(3-巯基丙酸酯)、1,6-己二醇双(3-巯基丙酸酯)等。
<(B)成分;优选的碳酸酯多元醇化合物(多官能化合物)>
优选使用由下述式(XIII)
[化34]
(式中,
E100和E100’各自为碳原子数2~15的亚烷基,可以为同一基团,也可以为不同的基团,
g100为平均值,为1~20的数。)表示的化合物。
E100和E100’为碳原子数2~15的亚烷基,可以为直链状或分支链状的基团。其中,E100和E100’特别优选为三亚甲基、四亚甲基、五亚甲基、六亚甲基、八亚甲基、九亚甲基、十二亚甲基、十五亚甲基、1-甲基三亚乙基、1-乙基三亚乙基、1-异丙基三亚乙基。如果具体地例示由上述式(XIII)表示的化合物,可列举出聚碳酸酯多元醇(E100、E100’为五亚甲基、六亚甲基,g100=4~10)等。
<(B)成分;多官能多元醇化合物(多官能化合物)>
优选使用由下述式(XIV)
[化35]
(式中,
R111为碳原子数1~6的烷基,存在多个的情况下,可以相同或不同,
R112为氢原子或者与上述式(XII)相同,可以相同或不同,
R113各自为氢原子、甲基、乙基、或氢原子,可以相同或不同,
o100为0~2,q100为2~4,o100+q100为4,p100为0~10,r100为1~6。)表示的化合物。
R111为碳原子数2~15的烷基,可以为直链状或分支链状的基团。其中,R111特别优选为甲基、乙基、三甲基、丙基。
如果具体地例示由上述式(XIV)表示的化合物,可列举出三羟甲基丙烷三聚氧乙烯醚(日本乳化剂株式会社制TMP-30)、三羟甲基丙烷、季戊四醇、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)等。
<(B)成分;具有醚键的多元醇化合物(多官能化合物)>
优选使用由下述式(XV)
[化36]
{式中,
F100各自为碳原子数1~6的烷基、或者、下述式(XVI)
[化37]
(式中,
R114为氢原子、或者、与上述式(XII)相同的基团,可以为相同的基团,也可以为不同的基团,
R115各自为甲基、乙基、或氢原子,可以为相同的基团,也可以为不同的基团,
s100为0~10,t100为1~6。),
不过,基团F100内至少2个以上为由上述式(XVI)表示的基团。}表示的化合物。
F100的至少2个为由上述式(XVI)表示的基团。而且,作为其以外的基团,可列举出碳原子数1~6的烷基,可以为链状或分支链状的基团。其中,F100特别优选为甲基、乙基、三甲基、丙基。另外,F100只要2个以上为由上述式(XVI)表示的基团,可为彼此相同的基团,也可为不同的基团。如果具体地例示由上述式(XV)表示的化合物,可列举出二(三羟甲基丙烷)、二季戊四醇六(3-巯基丙酸酯)等。
<(B)成分;具有2个羟基的多元醇化合物(多官能化合物)>
优选使用由下述式(XVII)
[化38]
(式中,
R116为碳原子数1~30的烷基或烯基。)表示的化合物。
R116为碳原子数1~30的烷基、或碳原子数1~30的烯基,可以为直链状或分支链状的基团。上述式(XVII)能够由脂肪酸与甘油的缩合反应得到,因此R116具体地可列举出脂肪酸的烷基和烯基部位。作为脂肪酸,可列举出癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、十五酸、棕榈酸、十七酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、花生酸、二十二酸、二十四酸等。
如果具体地例示由上述式(XVII)表示的化合物,可列举出甘油单油酸酯(东京化成工业株式会社制モノオレイン)、甘油单反油酸酯、甘油单亚油酸酯、甘油单二十二酸酯等。
<(B)成分;多官能多硫醇化合物(多官能化合物)>
优选使用由下述式(XVIII)
[化39]
(式中,
R117为氢原子、碳原子数1~6的烷基、或上述碳原子数1~6的烷基的亚甲基的一部分成为-S-键的基团,R117存在多个的情况下,可以是相同的基团,也可以是不同的基团,
R118为碳原子数1~10的亚烷基、上述碳原子数1~10的亚烷基的链中的亚甲基的一部分成为-S-键的基团、或、上述碳原子数1~10的亚烷基的氢原子的一部分用SH基取代的基团,R118存在多个的情况下,可以为相同的基团,也可以为不同的基团,
u100为2~4的整数,v100为0~2的整数。)表示的化合物。
在R117中,碳原子数1~6的烷基可以为直链状或分支链状的基团,其中,R117优选为氢原子、甲基、乙基。另外,作为碳原子数1~6的烷基的链中的亚甲基的一部分成为-S-键的具体的基团,可列举出-CH2SCH3等。
在R118中,碳原子数1~10的亚烷基可以是直链状或分支链状的基团。其中,R118特别优选为亚甲基、亚乙基、三亚甲基、亚丙基。另外,作为碳原子数1~10的亚烷基的链中的亚甲基的一部分成为-S-键的具体的基团,可列举出-CH2S-、-CH2CH2S-、-CH2CH2CH2S-等。进而,作为上述碳原子数1~6的烷基的氢原子的一部分用SH基取代的基团,可列举出-CH2SCH(SCH2SH)-这样的基团。
如果具体地例示由上述式(XVIII)表示的化合物,可列举出1,2-双[(2-巯基乙基)硫基]-3-巯基丙烷、2,2-双(巯基甲基)-1,4-丁二硫醇、4-巯基甲基-1,8-二巯基-3,6-二硫杂辛烷、1,1,1,1-四(巯基甲基)甲烷、1,1,3,3-四(巯基甲硫基)丙烷、1,1,2,2-四(巯基甲硫基)乙烷等。
<(B)成分;环状的多硫醇化合物(多官能化合物)>
优选使用由下述式(XIX)
[化40]
(式中,
R119为亚甲基或硫原子,3个R119中的至少2个为硫原子,
R120为碳原子数1~6的亚烷基或上述碳原子数1~6的亚烷基的链中的亚甲基的一部分成为-S-键的基团。)表示的化合物。
在R120中,碳原子数1~6的亚烷基可以为直链状或分支链状的基团。其中,R120优选为亚甲基、亚乙基、三亚甲基、亚丙基。另外,上述碳原子数1~6的亚烷基的链中的亚甲基的一部分成为-S-键的基团具体地可列举出-CH2S-、-CH2CH2S-等。如果具体地例示由上述式(XIX)表示的化合物,可列举出2,5-双(巯基甲基)-1,4-二噻烷、4,6-双(巯基甲硫基)-1,3-二噻烷等。
<(B)成分;含有苯基的多硫醇化合物(多官能化合物)>
能够使用由下述式(XX)
[化41]
(式中,
R121为碳原子数1~6的亚烷基、或上述碳原子数1~6的亚烷基的链中的亚甲基的一部分成为-S-键的基团,w100为2~3。)表示的化合物。
在R121中,碳原子数1~6的亚烷基可以为直链状或分支链状的基团。其中,R121优选为亚甲基、亚乙基、三亚甲基、亚丙基。另外,上述碳原子数1~6的亚烷基的链中的亚甲基的一部分成为-S-键的基团具体地可列举出-CH2CH2CH2SCH2-、-CH2CH2SCH2-、-CH2SCH2-等。如果具体地例示由上述式(XX)表示的化合物,可列举出1,4-双(巯基丙硫基甲基)苯。
<(B)成分;具有三嗪环的多元(硫)醇化合物(多官能化合物)>
优选使用由下述式(XXI)
[化42]
{式中,
R122各自为碳原子数1~6的烷基、或由下述式(XXII)
[化43]
(式中,
R123和R124为碳原子数1~6的亚烷基,
R125为氧原子或硫原子)
表示的基团,不过,上述R122中的至少2个为由上述式(XXII)表示的基团,上述R122可以为相同的基团,也可以为不同的基团。}表示的化合物。
在R123和R124中,碳原子数1~6的亚烷基可以为直链状、或分支链状的基团。其中,R123和R124优选为亚甲基、亚乙基、三亚甲基、亚丙基。如果具体地例示由上述式(XXI)表示的化合物,可列举出三-{(3-巯基丙酰氧基)-乙基}-异氰脲酸酯。
<(B)成分;具有硅倍半氧烷结构的化合物(多官能化合物)>
作为(B)成分,可使用具有硅倍半氧烷结构的化合物。硅倍半氧烷聚合性化合物呈笼状、梯子状、无规状这样的各种的分子结构,为由下述式(XXIII)表示的化合物。
[化44]
式中,有多个的R500可以彼此相同或不同,为氢原子、烷基、环烷基、烷氧基、苯基、和至少在1分子中含有2个以上的羟基、和/或硫醇基的有机基团,聚合度n100为3~100的整数。
<(B)成分的优选的例子>
本发明中,上述(B)成分能够无特别限制地使用,能够单独地使用,也能够多个组合地使用。如果考虑得到的光致变色固化体的光致变色特性,作为上述(B)成分的多元(硫)醇化合物的优选的例子,优选为聚亚乙基多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、二季戊四醇六(3-巯基丙酸酯)、四甘醇双(3-巯基丙酸酯)、1,4-丁二醇双(3-巯基丙酸酯)、1,6-己二醇双(3-巯基丙酸酯)、1,2-双[(2-巯基乙基)硫基]-3-巯基丙烷、2,2-双(巯基甲基)-1,4-丁二硫醇、1,4-双(巯基丙硫基甲基)苯、2,5-双(巯基甲基)-1,4-二噻烷、4-巯基甲基-1,8-二巯基-3,6-二硫杂辛烷、1,1,1,1-四(巯基甲基)甲烷、1,1,3,3-四(巯基甲硫基)丙烷、1,1,2,2-四(巯基甲硫基)乙烷、4,6-双(巯基甲硫基)-1,3-二噻烷、2-巯基甲醇、三-{(3-巯基丙酰氧基)-乙基}-异氰脲酸酯。
接下来,对(C)在1分子中具有1个活性氢的单官能化合物进行说明。
<(C)在1分子中具有1个活性氢的单官能化合物>
本发明中,就(C)成分而言,在1分子中具有1个活性氢的单官能化合物优选为在化合物中具有1个羟基(OH基)或1个硫醇基(SH基)的化合物。通过使用具有羟基或硫醇基的化合物,从而聚合变得容易控制。以下也有时将在分子内具有1个羟基或硫醇基的含有活性氢的基团的化合物简称为(C)一元(硫)醇化合物。在本发明中,使用特定量的该(C)成分为特征之一。
采用本发明的方法得到的光致变色固化体例如通过使上述(A)多异(硫)氰酸酯化合物与(B)多元(硫)醇化合物反应而得到,因此成为具有(硫代)氨基甲酸酯键的网状结构的刚直的固化体。在本发明中使用的光致变色化合物如上所述具有低聚物链基A。通过具有低聚物链基A,从而在光致变色固化体中光致变色化合物也显现优异的光致变色特性,根据使用的低聚物链基A的种类、分子量,有时与聚合物基体的相容性差,有时得到的光致变色固化体发生白浊。
在本发明中,通过使用上述(C)成分,认为具有低聚物链基A的光致变色化合物与聚合物基体的相容性提高,认为能够抑制得到的光致变色固化体发生白浊。进而,通过调节上述(C)成分的添加量,从而能够容易地控制得到的固化体的力学特性。另外,如果对只含(B)多元(硫)醇化合物的光致变色固化性组合物与包含(C)一元(硫)醇化合物的光致变色固化性组合物进行比较,后者的组合物能够减少氢键。因此,能够减小光致变色固化性组合物的粘度,认为能够提高铸塑时的处理性能、成型性。
在本发明中,通过如上所述在具有低聚物链基A的光致变色化合物中引入碳原子数10~30的烯基,从而抑制使包含该光致变色化合物的光致变色固化性组合物固化了的光致变色固化体的白浊。进而,通过使光致变色固化性组合物含有上述(C)成分,从而更有效地抑制光致变色固化体的白浊。
<(C)成分;一元醇化合物(单官能化合物)>
在本发明中,在(C)一元(硫)醇化合物内,作为一元醇化合物(具有1个羟基的化合物),可列举出直链或具有分支的饱和或不饱和烷基醇等。
具体地,作为一元醇化合物,能够例示下述的化合物。
能够优选地利用聚氧乙烯单烷基醚化合物、聚氧丙烯化合物、聚氧乙烯聚氧丙烯单烷基醚化合物,该烷基为碳原子数为1~50的烃基。从化合物的获得的容易性出发,优选为甲基、乙基、丙基、丁基、十二烷基、十六烷基、十八烷基、油基(オレイユ基)、十四烷基、辛基十二烷基、癸基、异癸基、二十二烷基、2-乙基己基、壬基、异癸基、十三烷基、异硬脂基、胆固醇基。
可列举出聚氧乙烯辛基苯基醚、壬基苯基醚、十二烷基苯基醚链聚氧乙烯苯基醚、聚氧乙烯苄基醚、聚氧乙烯双酚A醚、聚氧乙烯双酚F醚等聚氧乙烯烷基苯基醚化合物。
可列举出聚氧乙烯单月桂酸酯、聚氧乙烯单硬脂酸酯、聚氧乙烯单油酸酯、聚氧乙烯单肉豆蔻酸酯、聚氧乙烯单异硬脂酸酯等聚氧乙烯单烷基酯化合物。
可列举出聚氧丙烯单月桂酸酯、聚氧丙烯单油酸酯、聚氧丙烯单异硬脂酸酯等聚氧丙烯单烷基酯化合物。
可列举出二油酸甘油酯、二硬脂酸甘油酯、二月桂酸甘油酯、二异硬脂酸甘油酯等甘油的二酯化合物。
<(C)成分;一元硫醇化合物(单官能化合物)>
在本发明中,在(C)一元(硫)醇化合物内,作为一元硫醇化合物(具有1个硫醇基的化合物),可列举出巯基乙酸3-甲氧基丁酯、巯基乙酸2-乙基己酯、辛酸2-巯基乙酯、3-巯基丙酸-3-甲氧基丁酯、3-巯基丙酸乙酯、3-巯基丙酸-2-辛酯、3-巯基丙酸正辛酯、3-巯基丙酸甲酯、3-巯基丙酸十三烷基酯、3-巯基丙酸硬脂酯、碳原子数5~30的直链状或具有分支状结构的饱和、不饱和烷基硫醇等。
<(C)成分;优选的化合物(单官能化合物)>
本发明中,从通过少量的添加就能够抑制得到的光致变色固化体的白浊的观点出发,优选碳原子数3~50的烷基取代的聚氧乙烯单烷基醚、聚氧丙烯单烷基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯单烷基醚,最优选聚氧乙烯单烷基醚。
<(A)成分、(B)成分和(C)成分的配合比例>
本发明中,在使用了包含上述(A)成分、(B)成分和(C)成分的光致变色固化性组合物的情况下,得到的光致变色固化体的(硫代)氨基甲酸酯系树脂形成基础。因此,得到的光致变色固化体的光致变色性、耐久性和力学特性能够通过上述(A)、(B)和(C)成分的配合量适当地调整。将上述(A)成分中的异(硫)氰酸酯基的总摩尔数设为n1,将上述(B)成分中的活性氢的总摩尔数设为n2,将上述(C)成分中的活性氢的总摩尔数设为n3时,为了提高得到的光致变色固化体的光致变色性、耐久性和力学特性,优选设为n1:(n2+n3)=0.9~1.5:1,更优选设为n1:(n2+n3)=0.95~1.3:1,进一步优选设为n1:(n2+n3)=1.0~1.15:1。
另外,此时,优选设为n2:n3=1~300:1,更优选设为n2:n3=3~200:1,进一步优选设为n2:n3=5~150:1。
进而,为了提高光致变色固化体制造时的成型性,将低粘度的光致变色固化性组合物固化是有效的。因此,能够单独地使用高分子量的(C)成分,也能够将高分子量的(C)成分与低粘度、低分子量的(C)成分并用来提高成型性。
<使用了(A)成分、(B)成分和(C)成分的光致变色固化性组合物的优选的配合比例>
在本发明中,从进一步抑制光致变色固化体的白浊的观点出发,上述光致变色化合物和上述(C)成分的配合比例优选设为以下这样的配合比例。
具体地,相对于上述光致变色化合物中的低聚物链基A1摩尔,优选使上述(C)成分为1~2000摩尔的范围。通过上述(C)成分的配合量满足上述范围,从而不仅发挥优异的特性,而且能够容易地调整上述所示的范围的(A)成分、(B)成分和(C)成分的摩尔比。其结果,能够提高机械特性等。在上述(C)成分不到1摩尔的情况下,白浊抑制效果倾向于降低。另一方面,在超过2000摩尔的情况下,得到的固化体的机械特性倾向于降低。如果考虑白浊抑制效果和得到的固化体的机械特性等,更优选以10~1500摩尔的范围配合,最优选以50~1300摩尔的范围配合。
<包含(A)成分、(B)成分和(C)成分的光致变色固化性组合物的准备>
本发明中,通过将上述(A)成分、(B)成分、(C)成分和光致变色化合物混合,从而能够准备光致变色固化性组合物。不过,(A)成分以及(B)成分和(C)成分由于反应(聚合)比较迅速地进行,因此也能够使混合的顺序如下所述。
例如,上述光致变色固化性组合物也能够由(A)成分与光致变色化合物的预混合物1、和(B)成分与(C)成分的预混合物2的混合物的组合构成。然后,可将这些预混合物彼此混合。
另外,上述光致变色固化性组合物也能够由(B)成分和(C)成分和光致变色化合物的预混合物3与(A)成分的混合物的组合构成。然后,可将这些预混合物彼此混合。
<使用了<异(硫)氰酸酯化合物>和<具有活性氢的化合物>作为聚合性化合物时的光致变色固化性组合物;其他的配合成分>
本发明中,在光致变色固化性组合物中,能够根据需要配合其自身公知的各种配合剂,例如(E)树脂改性剂、(F)聚合固化促进剂、(G)内部脱模剂、紫外线吸收剂、抗静电剂、红外线吸收剂、紫外线稳定剂、抗氧化剂、防着色剂、抗静电剂、荧光染料、染料、颜料、香料等各种稳定剂、添加剂、溶剂、流平剂、进而叔十二烷基硫醇等硫醇类作为聚合调整剂。这些配合成分能够在制造上述光致变色固化性组合物时同时地配合。另外,为了不对反应造成不良影响,也能够根据各自的性能,例如配合到上述预混合物1、上述预混合物2或上述预混合物3中。
<(E)树脂改性剂>
本发明中,以得到的固化体的折射率的提高、硬度调整为目的,能够添加树脂改性剂。例如可列举出环硫化物系化合物、硫杂环丁基系化合物、多胺化合物、环氧化合物、包含(甲基)丙烯酸酯化合物的烯烃化合物等。以下对具体例进行说明。
<(E)树脂改性剂;环硫化物系化合物>
本发明中,环硫化物系化合物为在1分子内具有2个以上的环硫基的化合物,环硫基由于进行开环聚合,因此能够制造固化体。以光致变色固化体的高折射率化为目的,能够添加该化合物。作为该化合物的具体例,能够例示以下的例子。
双(1,2-环硫乙基)硫醚、双(1,2-环硫乙基)二硫醚、双(2,3-环硫丙基)硫醚、双(2,3-环硫丙基硫基)甲烷、双(2,3-环硫丙基)二硫醚、双(2,3-环硫丙基二硫基)甲烷、双(2,3-环硫丙基二硫基)乙烷、双(6,7-环硫-3,4-二硫杂庚基)硫醚、双(6,7-环硫-3,4-二硫杂庚基)二硫醚、1,4-二噻烷-2,5-双(2,3-环硫丙基二硫基甲基)、1,3-双(2,3-环硫丙基二硫基甲基)苯、1,6-双(2,3-环硫丙基二硫基甲基)-2-(2,3-环硫丙基二硫基乙硫基)-4-硫杂己烷、1,2,3-三(2,3-环硫丙基二硫基)丙烷、1,1,1,1-四(2,3-环硫丙基二硫基甲基)甲烷、1,3-双(2,3-环硫丙基二硫基)-2-硫杂丙烷、1,4-双(2,3-环硫丙基二硫基)-2,3-二硫杂丁烷、1,1,1-三(2,3-环硫丙基二硫基)甲烷、1,1,1-三(2,3-环硫丙基二硫基甲硫基)甲烷、1,1,2,2-四(2,3-环硫丙基二硫基)乙烷、1,1,2,2-四(2,3-环硫丙基二硫基甲硫基)乙烷、1,1,3,3-四(2,3-环硫丙基二硫基)丙烷、1,1,3,3-四(2,3-环硫丙基二硫基甲硫基)丙烷、2-[1,1-双(2,3-环硫丙基二硫基)甲基]-1,3-二硫杂环丁烷、2-[1,1-双(2,3-环硫丙基二硫基甲硫基)甲基]-1,3-二硫杂环丁烷。
<(E)树脂改性剂;硫杂环丁基系化合物>
本发明中,硫杂环丁基系化合物为在1分子内具有2个以上的硫杂环丁基的硫杂环丁烷化合物,通过开环聚合进行固化。这些化合物能够以光致变色固化体的高折射率化为目的而添加。硫杂环丁基系化合物的一部分在具有多个硫杂环丁基的同时具有环硫基,这在上述的环硫化物系化合物的项中已列举。在其他的硫杂环丁基系化合物中有在分子内具有金属原子的含金属硫杂环丁烷化合物和不含金属的非金属系硫杂环丁烷化合物。作为这样的硫杂环丁基系化合物的具体例,能够例示以下的例子。
非金属系硫杂环丁烷化合物;双(3-硫杂环丁基)二硫醚、双(3-硫杂环丁基)硫醚、双(3-硫杂环丁基)三硫醚、双(3-硫杂环丁基)四硫醚、1,4-双(3-硫杂环丁基)-1,3,4-三硫杂丁烷、1,5-双(3-硫杂环丁基)-1,2,4,5-四硫杂戊烷、1,6-双(3-硫杂环丁基)-1,3,4,6-四硫杂己烷、1,6-双(3-硫杂环丁基)-1,3,5,6-四硫杂己烷、1,7-双(3-硫杂环丁基)-1,2,4,5,7-五硫杂庚烷、1,7-双(3-硫杂环丁基硫基)-1,2,4,6,7-五硫杂庚烷、1,1-双(3-硫杂环丁基硫基)甲烷、1,2-双(3-硫杂环丁基硫基)乙烷、1,2,3-三(3-硫杂环丁基硫基)丙烷、1,8-双(3-硫杂环丁基硫基)-4-(3-硫杂环丁基硫基甲基)-3,6-二硫杂辛烷、1,11-双(3-硫杂环丁基硫基)-4,8-双(3-硫杂环丁基硫基甲基)-3,6,9-三硫杂十一烷、1,11-双(3-硫杂环丁基硫基)-4,7-双(3-硫杂环丁基硫基甲基)-3,6,9-三硫杂十一烷、1,11-双(3-硫杂环丁基硫基)-5,7-双(3-硫杂环丁基硫基甲基)-3,6,9-三硫杂十一烷、2,5-双(3-硫杂环丁基硫基甲基)-1,4-二噻烷、2,5-双[[2-(3-硫杂环丁基硫基)乙基]硫基甲基]-1,4-二噻烷、2,5-双(3-硫杂环丁基硫基甲基)-2,5-二甲基-1,4-二噻烷、双硫杂环丁基硫醚、双(硫杂环丁基硫基)甲烷、3-[<(硫杂环丁基硫基)甲硫基>甲硫基]硫杂环丁烷、双硫杂环丁基二硫醚、双硫杂环丁基三硫醚、双硫杂环丁基四硫醚、双硫杂环丁基五硫醚、1,4-双(3-硫杂环丁基二硫基)-2,3-二硫杂丁烷、1,1,1-三(3-硫杂环丁基二硫基)甲烷、1,1,1-三(3-硫杂环丁基二硫基甲硫基)甲烷、1,1,2,2-四(3-硫杂环丁基二硫基)乙烷、1,1,2,2-四(3-硫杂环丁基二硫基甲硫基)乙烷。
<(E)树脂改性剂;含金属硫杂环丁烷化合物>
该硫杂环丁烷化合物在分子内作为金属原子包含Sn原子、Si原子、Ge原子、Pb原子等第14族的元素;Zr原子、Ti原子等第4族的元素;Al原子等第13族的元素;或Zn原子等第12族的元素等,例如,特别优选使用以下的化合物。
作为烷硫基(硫杂环丁基硫基)锡,可列举出甲硫基三(硫杂环丁基硫基)锡、乙硫基三(硫杂环丁基硫基)锡、丙硫基三(硫杂环丁基硫基)锡、异丙硫基三(硫杂环丁基硫基)锡等。
作为双(烷硫基)双(硫杂环丁基硫基)锡,可列举出双(甲硫基)双(硫杂环丁基硫基)锡、双(乙硫基)双(硫杂环丁基硫基)锡、双(丙硫基)双(硫杂环丁基硫基)锡、双(异丙硫基)双(硫杂环丁基硫基)锡等。
作为烷硫基(烷硫基)双(硫杂环丁基硫基)锡,可列举出乙硫基(甲硫基)双(硫杂环丁基硫基)锡、甲硫基(丙硫基)双(硫杂环丁基硫基)锡、异丙硫基(甲硫基)双(硫杂环丁基硫基)锡、乙硫基(丙硫基)双(硫杂环丁基硫基)锡、乙硫基(异丙硫基)双(硫杂环丁基硫基)锡、异丙硫基(丙硫基)双(硫杂环丁基硫基)锡等。
作为双(硫杂环丁基硫基)环状二硫代锡化合物,可列举出双(硫杂环丁基硫基)二硫杂锡杂环丁烷(スタンネタン)、双(硫杂环丁基硫基)二硫杂锡杂环戊烷、双(硫杂环丁基硫基)二硫杂锡杂环己烷(スタンニナン)、双(硫杂环丁基硫基)三硫杂锡杂癸烷(スタンノカン)等。
作为烷基(硫杂环丁基硫基)锡化合物,可列举出甲基三(硫杂环丁基硫基)锡、二甲基双(硫杂环丁基硫基)锡、丁基三(硫杂环丁基硫基)锡、四(硫杂环丁基硫基)锡、四(硫杂环丁基硫基)锗、三(硫杂环丁基硫基)铋等。
<(E)树脂改性剂;多胺化合物>
本发明中,多胺化合物为在一分子中具有2个以上NH2基的化合物,通过与多异氰酸酯的反应形成脲键,通过与多异硫氰酸酯的反应形成硫脲键。为了调整固化体的硬度,能够添加这些多胺化合物。作为其具体例,能够列举出以下的化合物。
乙二胺、六亚甲基二胺、异佛尔酮二胺、九亚甲基二胺、十一亚甲基二胺、十二亚甲基二胺、间二甲苯二胺、1,3-丙二胺、腐胺、2-(2-氨基乙基氨基)乙醇、二亚乙基三胺、对苯二胺、间苯二胺、蜜胺、1,3,5-苯三胺。
<(E)树脂改性剂;环氧系化合物>
在本发明中,环氧系化合物在分子内具有环氧基,通过环氧基进行开环聚合而固化。为了折射率的调整、透镜硬度的调整,能够添加该化合物。这样的环氧系化合物分类为脂族环氧化合物、脂环族环氧化合物和芳族环氧化合物,作为其具体例,能够例示以下的例子。
作为脂族环氧化合物,可列举出环氧乙烷、2-乙基环氧乙烷、丁基缩水甘油基醚、苯基缩水甘油基醚、2,2’-亚甲基双环氧乙烷、1,6-己二醇二缩水甘油基醚、乙二醇二缩水甘油基醚、二甘醇二缩水甘油基醚、三甘醇二缩水甘油基醚、四甘醇二缩水甘油基醚、九甘醇二缩水甘油基醚、丙二醇二缩水甘油基醚、二丙二醇二缩水甘油基醚、三丙二醇二缩水甘油基醚、四丙二醇二缩水甘油基醚、九丙二醇二缩水甘油基醚、新戊二醇二缩水甘油基醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油基醚、甘油三缩水甘油基醚、二甘油四缩水甘油基醚、季戊四醇四缩水甘油基醚、三(2-羟基乙基)异氰脲酸酯的三缩水甘油基醚等。
作为脂环族环氧化合物,可列举出异佛尔酮二醇二缩水甘油基醚、双-2,2-羟基环己基丙烷二缩水甘油基醚等。
作为芳族环氧化合物,可列举出间苯二酚二缩水甘油基醚、双酚A二缩水甘油基醚、双酚F二缩水甘油基醚、双酚S二缩水甘油基醚、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、苯酚酚醛清漆多缩水甘油基醚、甲酚酚醛清漆多缩水甘油基醚等。
另外,除了上述以外,也能够使用在具有环氧基的同时在分子内具有硫原子的环氧系化合物。这样的含硫原子环氧系化合物特别是有助于折射率的提高,有链状脂族系和环状脂族系含硫原子环氧系化合物,其具体例如下所述。
作为链状脂族系含硫原子环氧系化合物,可列举出双(2,3-环氧丙基)硫醚、双(2,3-环氧丙基)二硫醚、双(2,3-环氧丙硫基)甲烷、1,2-双(2,3-环氧丙硫基)乙烷、1,2-双(2,3-环氧丙硫基)丙烷、1,3-双(2,3-环氧丙硫基)丙烷、1,3-双(2,3-环氧丙硫基)-2-甲基丙烷、1,4-双(2,3-环氧丙硫基)丁烷、1,4-双(2,3-环氧丙硫基)-2-甲基丁烷、1,3-双(2,3-环氧丙硫基)丁烷、1,5-双(2,3-环氧丙硫基)戊烷、1,5-双(2,3-环氧丙硫基)-2-甲基戊烷、1,5-双(2,3-环氧丙硫基)-3-硫杂戊烷、1,6-双(2,3-环氧丙硫基)己烷、1,6-双(2,3-环氧丙硫基)-2-甲基己烷、3,8-双(2,3-环氧丙硫基)-3,6-二硫杂辛烷、1,2,3-三(2,3-环氧丙硫基)丙烷、2,2-双(2,3-环氧丙硫基)-1,3-双(2,3-环氧丙硫基甲基)丙烷、2,2-双(2,3-环氧丙硫基甲基)-1-(2,3-环氧丙硫基)丁烷等。
作为环状脂族系含硫原子环氧系化合物,可列举出1,3-双(2,3-环氧丙硫基)环己烷、1,4-双(2,3-环氧丙硫基)环己烷、1,3-双(2,3-环氧丙硫基甲基)环己烷、1,4-双(2,3-环氧丙硫基甲基)环己烷、2,5-双(2,3-环氧丙硫基甲基)-1,4-二噻烷、2,5-双[<2-(2,3-环氧丙硫基)乙基>硫基甲基]-1,4-二噻烷、2,5-双(2,3-环氧丙硫基甲基)-2,5-二甲基-1,4-二噻烷等。
<(E)树脂改性剂;具有自由基聚合性官能团的化合物>
具有自由基聚合性基团的化合物能够通过自由基聚合进行固化,因此能够用于透镜硬度的调整。作为自由基聚合性基团,可列举出具有丙烯酸酯基和甲基丙烯酸酯基的化合物{以下称为(甲基)丙烯酸酯化合物}、烯丙基化合物、乙烯基化合物。
作为(甲基)丙烯酸酯化合物,可列举出乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二甘醇二(甲基)丙烯酸酯、三甘醇二(甲基)丙烯酸酯、四甘醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇双缩水甘油基(甲基)丙烯酸酯、双酚A二(甲基)丙烯酸酯、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基乙氧基苯基)丙烷、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基二乙氧基苯基)丙烷、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基乙氧基苯基)丙烷、2,2-双(3,5-二溴-4-(甲基)丙烯酰氧基乙氧基苯基)丙烷、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基二丙氧基苯基)丙烷、双酚F二(甲基)丙烯酸酯、1,1-双(4-(甲基)丙烯酰氧基乙氧基苯基)甲烷、1,1-双(4-(甲基)丙烯酰氧基二乙氧基苯基)甲烷、二羟甲基三环癸烷二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)四(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、硫代(甲基)丙烯酸甲酯、硫代(甲基)丙烯酸苯酯、硫代(甲基)丙烯酸苄酯、亚二甲苯基二硫醇二(甲基)丙烯酸酯、巯基乙基硫醚二(甲基)丙烯酸酯、2官能氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯等。
作为烯丙基化合物,可列举出烯丙基缩水甘油基醚、邻苯二甲酸二烯丙酯、对苯二甲酸二烯丙酯、间苯二甲酸二烯丙酯、碳酸二烯丙酯、二甘醇双碳酸烯丙酯、甲氧基聚乙二醇烯丙基醚、聚乙二醇烯丙基醚、甲氧基聚乙二醇-聚丙二醇烯丙基醚、丁氧基聚乙二醇-聚丙二醇烯丙基醚、甲基丙烯酰氧基聚乙二醇-聚丙二醇烯丙基醚、苯氧基聚乙二醇烯丙基醚、甲基丙烯酰氧基聚乙二醇烯丙基醚等。
作为乙烯基化合物,可列举出α-甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯二聚体、苯乙烯、氯苯乙烯、甲基苯乙烯、溴苯乙烯、二溴苯乙烯、二乙烯基苯、3,9-二乙烯基螺双(间-二噁烷)等。
<(F)聚合固化促进剂>
在本发明的光致变色固化性组合物中,根据上述的化合物的种类,为了迅速地促进其聚合固化,能够使用各种的聚合固化促进剂。在本发明中,由于羟基和硫醇基与异氰酸酯基和异硫氰酸酯基的反应进行,因此氨基甲酸酯或脲用反应催化剂能够优选作为聚合固化促进剂使用。在本发明的光致变色固化性组合物包含环硫化物系化合物、硫杂环丁基系化合物、环氧系化合物的情况下,后述的环氧固化剂、阳离子聚合催化剂能够作为聚合固化促进剂使用。在使用了具有(甲基)丙烯酸酯基等自由基聚合性基团的化合物的情况下,能够使用后述的自由基聚合引发剂作为聚合固化促进剂。
<(F)聚合固化促进剂;氨基甲酸酯或脲用反应催化剂>
在本发明中,使多异(硫)氰酸酯与多元醇或多硫醇反应,能够制造具有聚(硫)氨酯键的光致变色固化体。本反应也能够在无催化剂条件下使反应进行,通过使用催化剂,能够提高反应速度。作为催化剂,能够列举出无机碱、叔胺、膦等有机碱、季铵盐类、季鏻盐类、路易斯酸类。
作为叔胺类,可列举出三乙胺、三正丙胺、三异丙胺、三正丁胺、三异丁胺、三亚乙基二胺、六亚甲基四胺、N,N-二甲基辛胺、N,N,N’,N’-四甲基-1,6-二氨基己烷、4,4’-三亚甲基双(1-甲基哌啶)、1,8-二氮杂双环-(5,4,0)-7-十一碳烯等。
作为膦类,可列举出三甲基膦、三乙基膦、三正丙基膦、三异丙基膦、三正丁基膦、三苯基膦、三苄基膦、1,2-双(二苯基膦基)乙烷、1,2-双(二甲基膦基)乙烷等。
作为季铵盐类,可列举出四甲基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵等。
作为季鏻盐类,可列举出四甲基溴化鏻、四丁基氯化鏻、四丁基溴化鏻等。
作为路易斯酸,可列举出三苯基铝、二甲基二氯化锡、二甲基锡双(巯基乙酸异辛酯)、二丁基二氯化锡、二月桂酸二丁基锡、马来酸二丁基锡、马来酸二丁基锡聚合物、二蓖麻醇酸二丁基锡、二(十二硫醇)二丁基锡、二丁基锡双(巯基乙酸异辛酯)、二辛基二氯化锡、马来酸二辛基锡、马来酸二辛基锡聚合物、二辛基锡双(马来酸丁酯)、二月桂酸二辛基锡、二蓖麻醇酸二辛基锡、二油酸二辛基锡、二(6-羟基)己酸二辛基锡、二辛基锡双(巯基乙酸异辛酯)、二蓖麻醇酸二(十二烷基)锡、各种金属盐,例如油酸铜、乙酰丙酮铜、环烷酸铁、乳酸铁、柠檬酸铁、葡萄糖酸铁、辛酸钾、钛酸2-乙基己酯。根据使用的路易斯酸,有时由于催化活性高,不能控制固化反应而损害光致变色固化体的机械特性。这种情况下,为了抑制催化活性,能够将上述胺并用。
<(F)聚合固化促进剂;环氧固化剂>
作为环氧固化剂,能够列举出胺化合物及其盐、季铵盐、有机膦化合物、金属羧酸盐、乙酰丙酮螯合化合物。作为其具体例,能够例示以下的例子。
作为胺化合物及其盐,可列举出2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1,8-二氮杂-双环(5,4,0)十一碳烯-7-三甲胺、苄基二甲基胺、三乙胺、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚、2-(二甲基氨基甲基)苯酚等。作为季铵盐,可列举出四甲基氯化铵、苄基三甲基溴化铵、四丁基溴化铵等。作为有机膦化合物,可列举出四正丁基鏻苯并三唑盐、四正丁基鏻-0,0-二硫代磷酸二乙酯等。作为金属羧酸盐,可列举出三羧酸铬(III)、辛酸锡等。作为乙酰丙酮螯合化合物,可列举出乙酰丙酮铬等。
<(F)聚合固化促进剂;阳离子聚合催化剂>
作为阳离子聚合催化剂,可列举出路易斯酸系催化剂、热固化性阳离子聚合催化剂、紫外线固化性阳离子聚合催化剂等。就它们的具体例而言,能够例示以下的例子。作为路易斯酸系催化剂,可列举出BF3·胺络合物、PF5、BF3、AsF5、SbF5等。作为热固化性阳离子聚合催化剂,可列举出鏻盐、苄基铵盐、苄基吡啶鎓盐等季铵盐、锍盐、苄基锍盐、肼鎓盐、羧酸酯、磺酸酯、胺酰亚胺等。作为紫外线固化性阳离子聚合催化剂,可列举出二芳基碘鎓六氟磷酸盐、六氟锑酸双(十二烷基苯基)碘鎓盐等。
<(F)聚合固化促进剂;自由基聚合引发剂>
作为自由基聚合引发剂,能够优选使用热聚合引发剂,其具体例如下所述。作为过氧化二酰基,可列举出过氧化苯甲酰、过氧化对-氯苯甲酰、过氧化癸酰、过氧化月桂酰、过氧化乙酰等。作为过氧酯,可列举出过氧-2-乙基己酸叔丁酯、过氧新癸酸叔丁酯、过氧新癸酸枯基酯、过氧苯甲酸叔丁酯等。作为过碳酸酯,可列举出过氧二碳酸二异丙酯、过氧二碳酸二仲丁酯等。作为偶氮化合物,可列举出偶氮二异丁腈、2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)等。
上述的聚合固化促进剂(F)能够单独使用,也能够将2种以上并用,其使用量可为所谓催化剂量,例如,相对于上述(A)、(B)和(C)的合计100质量份,可为0.001~10质量份,特别是0.01~5质量份的范围的少量。
<(G)内部脱模剂>
本发明中,内部脱模剂只要在脱模性上显现出效果,就能够无限制地使用,优选为不损害树脂的透明性等物性的内部脱模剂。如果考虑与光致变色化合物的相容性,能够优选使用表面活性剂。其中,优选磷化合物的表面活性剂,更优选(硫代)磷酸酯系、(硫代)膦酸酯系、(硫代)次膦酸酯系表面活性剂。这里所说的内部脱模剂包含上述的各种催化剂中显示脱模效果的催化剂,例如有时也包含季铵盐类和季鏻盐类。就这些内部脱模剂而言,能够考虑与光致变色固化性组合物的相容性、聚合条件、经济性、处理的容易性,适当地选择。(硫代)磷酸酯系、(硫代)膦酸酯系、(硫代)次膦酸酯系和亚磷酸酯系的内部脱模剂的具体例如下所述。
有磷酸单正丁酯、磷酸单2-乙基己酯、磷酸单正辛酯、磷酸单正丁酯、磷酸二(2-乙基己基)酯、磷酸二(2-乙基己基)酯、磷酸二正辛酯、磷酸二正丁酯、二硫代磷酸O,O-二甲酯、二硫代磷酸O,O-二乙酯、二硫代磷酸O,O-二(2-乙基己基)酯、硫代磷酸O,O-二甲酯、硫代磷酸O,O-二乙酯、硫代磷酸O,O-二(2-乙基己基)酯、甲基乙拌磷、乙拌磷、二硫代磷酸O,O-二乙酯S-甲酯、二丙基次膦酸等,作为制品,可列举出由SC有机化学株式会社销售的Chelex H-8、Chelex H-12、Chelex H-18D、Phoslex A-8、Phoslex A-10、Phoslex A-12、Phoslex A-13、Phoslex A-18、Phoslex DT-8、Chelex TDP、Chelex H-OL、由城北化学工业株式会社销售的JP-506H、JP-512、JP-524R、JP-312L、JP-333E、JP-318-O等。
上述的各种内部脱模剂(G)能够单独地使用,也能够将2种以上并用,其使用量可为少量,通常相对于(A)、(B)和(C)的合计100质量份,使用0.001质量份~10质量份则足以。
<光致变色固化性组合物;聚合性化合物为自由基聚合性化合物的情形>
在使用自由基聚合性化合物作为聚合性化合物的情况下,能够分类为多官能自由基聚合性化合物和单官能自由基聚合性化合物,能够各自单独地使用,也能够多个组合地使用。作为自由基聚合性基团,可列举出具有不饱和双键的基团,即乙烯基(包含苯乙烯基、(甲基)丙烯酰基、烯丙基等)。
多官能自由基聚合性化合物是指在分子内具有2个以上的自由基聚合性基团的化合物。该多官能自由基聚合性化合物能够分为自由基聚合性基团为2~10个的第一多官能自由基聚合性化合物和自由基聚合性基团超过10个的第二多官能自由基聚合性化合物。
对第一自由基聚合性化合物并无特别限制,更优选自由基聚合性基团的数为2~6个。具体地,作为第一多官能自由基聚合性化合物,能够列举出乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二甘醇二(甲基)丙烯酸酯、三甘醇二(甲基)丙烯酸酯、四甘醇二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇双缩水甘油基(甲基)丙烯酸酯、双酚A二(甲基)丙烯酸酯、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基乙氧基苯基)丙烷、2,2-双(3,5-二溴-4-(甲基)丙烯酰氧基乙氧基苯基)丙烷等多官能(甲基)丙烯酸酯化合物;邻苯二甲酸二烯丙酯、对苯二甲酸二烯丙酯、间苯二甲酸二烯丙酯、酒石酸二烯丙酯、环氧琥珀酸二烯丙酯、富马酸二烯丙酯、氯菌酸二烯丙酯、六邻苯二甲酸二烯丙酯、碳酸二烯丙酯、烯丙基二甘醇碳酸酯、三羟甲基丙烷三烯丙基碳酸酯等多官能烯丙基化合物;1,2-双(甲基丙烯酰硫基)乙烷、二(2-丙烯酰硫基乙基)醚、1,4-双(甲基丙烯酰硫基甲基)苯等多官能硫代(甲基)丙烯酸酯化合物;二乙烯基苯等乙烯基化合物。
作为第二多官能自由基聚合性化合物,可列举出具有自由基聚合性基团的硅倍半氧烷化合物、具有自由基聚合性基团的聚轮烷化合物等分子量比较大的化合物。
所谓单官能自由基聚合性化合物,是指在分子内具有1个自由基聚合性基团的化合物。作为单官能自由基聚合性化合物,例如可列举出丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐等不饱和羧酸;(甲基)丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸β-甲基缩水甘油酯、双酚A-单缩水甘油醚-甲基丙烯酸酯、4-缩水甘油氧基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸3-(缩水甘油基-2-氧乙氧基)-2-羟基丙酯、丙烯酸3-(缩水甘油氧基-1-异丙氧基)-2-羟基丙酯、丙烯酸3-缩水甘油氧基-2-羟基丙氧基)-2-羟基丙酯等(甲基)丙烯酸酯化合物;富马酸二乙酯、富马酸二苯酯等富马酸酯化合物;硫代丙烯酸甲酯、硫代丙烯酸苄酯、硫代甲基丙烯酸苄酯等硫代丙烯酸和硫代甲基丙烯酸酯化合物;苯乙烯、氯苯乙烯、甲基苯乙烯、乙烯基萘、α-甲基苯乙烯二聚体、溴苯乙烯等乙烯基化合物。
自由基聚合性化合物能够单独地使用,也能够使用多种的混合物。这种情况下,相对于自由基聚合性化合物的合计100质量份,优选使多官能自由基聚合性化合物为80~100质量份,使单官能自由基聚合性化合物为0~20质量份,更优选使多官能自由基聚合性化合物为90~100质量份,使单官能自由基聚合性化合物为0~10质量份。另外,相对于自由基聚合性化合物的合计100质量份,优选使第一多官能自由基聚合性化合物为80~100质量份,使第二自由基聚合性化合物为0~20质量份,以及使单官能自由基聚合性化合物为0~20质量份,更优选使第一多官能自由基聚合性化合物为85~100质量份,使第二多官能自由基聚合性化合物为0~10质量份,以及使单官能自由基聚合性化合物为0~10质量份。
<光致变色固化性组合物中配合的、优选的稳定剂的组合>
<紫外线稳定剂>
在本发明中,为了提高光致变色固化体的耐久性,能够使用紫外线稳定剂。作为紫外线稳定剂,已知受阻胺光稳定剂、受阻酚抗氧化剂、硫系抗氧化剂等,考虑与光致变色固化性组合物的相容性等,能够适当地选择使用。从得到的光致变色固化体的光致变色特性和耐久性的观点出发,特别优选的紫外线稳定剂如下所述。
能够优选地使用双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、由株式会社ADEKA销售的ADK STAB LA-52、LA-57、LA-62、LA-63、LA-67、LA-77、LA-82、LA-87、2,6-二-叔-丁基-4-甲基-苯酚、亚乙基双(氧亚乙基)双[3-(5-叔-丁基-4-羟基-间-甲苯基)丙酸酯]、由BASF销售的IRGANOX 1010、IRGANOX 1035、IRGANOX 1075、IRGANOX 1098、IRGANOX 1135、IRGANOX 1141、IRGANOX 1222、IRGANOX 1330、IRGANOX 1425、IRGANOX 1520、IRGANOX 259、IRGANOX 3114、IRGANOX 3790、IRGANOX 5057、IRGANOX 565等。
就紫外线稳定剂的使用量而言,只要不损害本发明的效果,并无特别限制,通常,相对于光致变色固化性组合物100质量份,为0.001质量份~10质量份,特别为0.01质量份~1质量份的范围。特别是使用受阻胺光稳定剂的情况下,根据光致变色化合物的种类,有时在耐久性的提高效果上产生差异,有时产生调整的显色色调的色偏移。从抑制色偏移的观点出发,相对于光致变色化合物1摩尔,可使受阻胺光稳定剂的使用量为0.5~30摩尔,更优选为1~20摩尔,进一步优选为2~15摩尔。
实施例
接下来,使用实施例和比较例对本发明详细地说明,但本发明并不限定于本实施例。首先,对本发明中使用的测定装置和各成分的制造方法等进行说明。
实施例1~5(本发明的光致变色化合物的合成)
<实施例1>
第1工序
使数均分子量357的聚乙二醇单油基醚(36.7g、100mmol)和甲苯磺酰氯(21.0g、110mmol)溶解于吡啶(400mL),进行了搅拌。向其中滴入1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(2.2g、20mmol),在室温下搅拌了12小时。反应结束后,将反应液加入冰水中,使用二氯甲烷进行了萃取。将萃取的有机层用10%盐酸进行清洗,接着,通过进行溶剂馏除,从而得到了由下述式(16)
[化45]
表示的化合物。
第2工序
使4-羟基苯甲酸(6.2g、45mmol)、碳酸钾(18.7g、135mmol)溶解于DMF(450mL)。边搅拌边加热,使液温成为80℃。然后,历时1小时滴入上述式(16)的化合物(48.6g、95mmol)。滴入后,在液温80℃下搅拌了3小时。然后,将反应溶液冷却到室温,加入了甲苯、水后,进行分液,将有机层回收,将溶剂馏除。对于在溶剂馏除后得到的残渣,加入乙醇(500mL)、氢氧化钠(4.5g、112.5mmol),进行了3小时回流。冷却到室温后,在反应溶液中加入水,在冰冷下、使用10%盐酸调整到pH5附近。其次,使用二氯甲烷进行了分液。溶剂馏除后,对得到的粗产物用硅胶柱色谱(展开溶剂:醋酸乙酯)进行精制,得到了由下述式(17)
[化46]
表示的化合物。
第3工序
使上述式(17)的化合物(17.1g、36mmol)溶解于二氯甲烷(360mL),进行了冰冷。然后,加入了草酰氯(18.3g、144mmol)后,添加DMF(2滴),进行了搅拌。使其反应5小时后,进行溶剂馏除,得到了由下述式(18)
[化47]
表示的化合物。
第4工序
使上述式(18)的生成物在二氯甲烷(300mL)中溶解后,添加醋酸2-苯氧基乙酯(7.21g、40mmol),在水冷下进行了搅拌。历时1小时向其中缓慢地滴入四氯化锡(1M二氯甲烷溶液、54mL),滴入后进行了5小时反应。反应后,将反应溶液缓慢地注入冰水中,将有机层分液。分液后,进行有机溶剂的馏除,在得到的残渣中加入乙醇(300mL),氢氧化钠(2.4g、60mmol),进行了3小时回流。将反应溶液冷却到室温后,加入了水。在冰冷下,使用10%盐酸将反应溶液的pH调整到5附近。然后,使用二氯甲烷,进行分液,进行了得到的有机层的溶剂馏除。对于得到的粗产物用硅胶柱色谱(展开溶剂:氯仿-醋酸乙酯混合溶剂)进行精制,得到了由下述式(19)
[化48]
表示的化合物。
第5工序
使上述式(19)的化合物(12.0g、20mmol)和咪唑(5.1g、75mmol)溶解于DMF(200mL),进行了冰冷。历时30分钟向其中滴入叔丁基二甲基氯硅烷(4.5g、30mmol)的DMF溶液(50mL),滴入结束后进行了2小时搅拌的反应后,将反应溶液加入冰水中,使用甲苯进行了分液。通过进行得到的有机层的溶剂馏除,从而得到了由下述式(20)
[化49]
表示的化合物。
第6工序
在上述式(20)的化合物中加入DMF(200mL),在冰冷下搅拌。滴入乙炔钠的二甲苯悬浮液。滴入后,升温到室温,进行了1.5小时反应后,将反应溶液加入冰水中。向其中加入10%氯化铵水溶液、甲苯,进行了分液。进行得到的有机层的溶剂馏除,得到了由下述式(21)
[化50]
表示的化合物。
第7工序
使由下述式(22)
[化51]
表示的化合物(1.6g、3.0mmol)、上述式(21)的生成物(2.6g、3.5mmol)溶解于甲苯(30ml)。进而,加入对-甲苯磺酸吡啶鎓(0.08g、0.3mmol),搅拌,进行了1小时回流。然后,将反应溶液冷却到室温,加入了水后,进行了分液。将有机层的溶剂馏除,对于得到的残渣,加入THF(30mL),使其溶解。冰冷后,对于得到的反应溶液,滴入四丁基氟化铵的THF溶液(1mM、3.5mL)。升温到室温后,进行了2小时反应。反应结束后,加入冰水中,进行了分液。将得到的有机层用10%食盐水进行清洗,进行了有机溶剂的馏除。将得到的粗产物用硅胶柱色谱(展开溶剂:氯仿-醋酸乙酯混合溶剂)进行精制,得到了由下述式(23)
[化52]
表示的色烯化合物前体。
第8工序
加入聚丙二醇单丁基醚(数均分子量3500、35g、10mmol)、琥珀酸酐(2.0g、20mmol)、三乙胺(2.5g、25mmol)、二氯甲烷(50mL),在室温下使其反应了12小时。反应结束后,在冰冷下、使用10%盐酸将反应溶液的pH调整到5后,进行了分液。将得到的有机层用无水硫酸镁干燥,过滤后,进行了溶剂馏除。在得到的残渣中加入二氯甲烷(50mL),进行冰冷,在反应溶液中加入草酰氯(5.1g、40mmol),进而添加DMF(2滴),进行了搅拌。使其反应5小时后,将溶剂馏除,得到了由下述式(24)
[化53]
表示的化合物。
第9工序
使上述式(23)的化合物(2.5g、2.2mmol)溶解于二氯甲烷(25mL)。搅拌溶解后,加入三乙胺(2.4g、2.2mmol),进行了冰冷。历时30分钟向其中滴入了上述式(24)的化合物(8.3g、2.3mmol)的二氯甲烷溶液。滴入结束后,升温到室温,进行了12小时搅拌。然后边冰冷,边使用10%盐酸将反应溶液的pH调整到5。然后进行得到的反应溶液的分液,进行了有机溶剂的馏除。通过对于得到的粗产物用柱色谱(展开溶剂:氯仿-醋酸乙酯混合溶剂)精制,从而得到了由下述式(25)
[化54]
表示的色烯化合物(本发明的光致变色化合物)。收率为85%。
另外,测定了质子核磁共振波谱,结果在1.0~3.0ppm附近显示基于环己烷环、丁基、琥珀酸部位、亚丙氧基部位、油基的质子的约240H的峰,在δ3.0~5.2ppm附近显示基于甲氧基、乙二醇部位、丁氧基、油基、亚丙氧基部位的约205H的峰,在δ5.2~9.0ppm附近显示基于芳族的质子和烯烃的质子的21H的峰,确认为与上述式(25)一致的结构。
<实施例2>
第1工序
除了代替实施例1的第8工序中使用的聚丙二醇单丁基醚(数均分子量3500)而使用了聚丙二醇(数均分子量2500)以外,与实施例1的第8工序同样地进行反应,得到了由下述式(26)
[化55]
表示的化合物。
第2工序
在实施例1第7工序中,除了代替上述式(22)的萘酚化合物而使用了由下述式(27)
[化56]
表示的萘酚化合物以外,同样地进行,得到了由下述式(28)
[化57]
表示的色烯前体。
第3工序
在实施例1的第9工序中,除了代替上述式(23)的色烯化合物前体而使用上述式(28)的色烯前体,代替上述式(24)而使用了上述式(26)的化合物以外,同样地进行,得到了由下述式(29)
[化58]
表示的色烯化合物(本发明的光致变色化合物)。收率为80%。
另外,测定了质子核磁共振波谱,结果在1.0~3.0ppm附近显示基于环己烷环、甲基、琥珀酸部位、亚丙氧基部位、油基的质子的约247H的峰,在δ3.0~5.2ppm附近显示基于乙二醇部位、油基、亚丙氧基部位的约157H的峰,在δ5.2~9.0ppm附近显示基于芳族的质子和烯烃的质子的36H的峰,确认为与上述式(29)一致的结构。
<实施例3>
第1工序
加入4,4-二羟基二苯甲酮(1.0g、4.5mmol)、碳酸钾(1.9g、13.5mmol)、DMF(45mL),搅拌,加热直至内温成为80℃。加热后,历时1小时滴入上述式(16)的化合物(4.6g、9.1mmol)。滴入后,在液温80℃下进行了4小时反应。反应后,将反应溶液冷却到室温,加入水,使用甲苯进行了分液。将有机溶剂馏除后,对得到的残渣用硅胶柱色谱(展开溶剂:氯仿-醋酸乙酯混合溶剂)精制,得到了由下述式(30)
[化59]
表示的化合物。
第2工序
除了代替实施例1的第6工序中使用的由上述式(20)表示的化合物而使用了由上述式(30)表示的化合物以外,进行与实施例1的第6工序同样的操作,得到了由下述式(31)
[化60]
表示的化合物。
第3工序
使由下述式(32)
[化61]
表示的化合物(0.9g、3.0mmol)、上述式(31)的化合物(3.2g、3.5mol)溶解于甲基异丁基酮(50ml)。进而,加入对-甲苯磺酸(0.06g、0.3mmol),进行了1小时回流。反应后,冷却到室温,加入水,使用甲苯进行了分液。从得到的有机层将有机溶剂馏除,得到了粗产物。对于得到的粗产物,使用硅胶柱色谱(展开溶剂:氯仿-醋酸乙酯混合溶剂)进行精制,得到了由下述式(33)
[化62]
表示的化合物。
第4工序
使上述式(33)的化合物(2.4g、2.0mmol)溶解于THF(24mL),冷却到-78℃。向其中缓慢地滴入甲基锂(1.0M、2.4mL)。然后,缓慢地进行升温直至-10℃。加入了水后,将反应溶液升温到室温。使用甲苯萃取后,将得到的有机层用10%食盐水清洗,将有机溶剂馏除。对于得到的粗产物,使用硅胶柱色谱(展开溶剂:氯仿-醋酸乙酯混合溶剂)精制,得到了由下述式(34)
[化63]
表示的化合物。
第5工序
除了代替实施例1的第8工序中使用的聚丙二醇单丁基醚(数均分子量3500)而使用了由下述式(35)
[化64]
表示的具有羟基末端的聚二甲基硅氧烷(数均分子量1000)以外,与实施例1的第8工序同样地进行,得到了由下述式(36)
[化65]
表示的化合物。
第6工序
除了代替实施例2的第3工序中使用的由上述式(28)表示的化合物而使用由上述式(34)表示的化合物,代替由上述式(26)表示的化合物而使用了由上述式(36)表示的化合物以外,进行与实施例2的第3工序同样的操作,得到了由下述式(37)
[化66]
表示的色烯化合物(本发明的光致变色化合物)。收率为65%。
另外,测定了质子核磁共振波谱,结果在0~3.0ppm附近显示基于二甲基硅氧烷、甲基、琥珀酸部位、丙氧基、油基的质子的约236H的峰,在δ3.0~5.2ppm附近显示基于乙二醇部位、油基、甲氧基、丙氧基的约64H的峰,在δ5.2~9.0ppm附近显示基于芳族的质子和烯烃的质子的40H的峰,确认为与上述式(37)一致的结构。
<实施例4>
第1工序
使聚丙二醇(数均分子量2500、50.0g、20mmol)、咪唑(5.1g、75mmol)溶解于DMF(200mL),进行了冰冷。历时1小时滴入了叔丁基二甲基氯硅烷(2.9g、19.5mmol)的DMF(50mL)溶液。滴入后搅拌了2小时后,将反应溶液加入冰水中。使用醋酸乙酯进行分液,进行了得到的有机层的溶剂馏除。对于得到的粗产物,使用硅胶柱色谱(展开溶剂:丙酮-醋酸乙酯混合溶剂)精制,得到了由下述式(38)
[化67]
表示的化合物。
第2工序
将在液体石蜡中分散的氢化钠(0.8g、33.3mmol)在庚烷中搅拌后,通过倾析将庚烷除去。向其中加入DMF(20mL),缓慢地滴入上述式(38)的化合物(46.2g、17.5mmol)。在室温下搅拌了1小时后,加入由上述式(16)表示的化合物(9.2g、18.0mmol),在室温下搅拌了12小时。将反应溶液加入冰水中,使用醋酸乙酯进行了分液。将得到的有机层用无水硫酸镁干燥,过滤后,进行了溶剂馏除。在得到的残渣中加入THF(300mL),搅拌、溶解。冰冷后,滴入四丁基氟化铵的THF溶液(1M、25mL)。升温到室温后,进行了2小时反应。然后,将反应溶液加入冰水中,用醋酸乙酯进行了分液。将有机层用10%食盐水清洗,进行了溶剂的馏除。对于得到的粗产物,用硅胶柱色谱(展开溶剂:丙酮-醋酸乙酯混合溶剂)精制,得到了由下述式(39)
[化68]
表示的化合物。
第3工序
除了代替实施例1的第8工序中使用的聚丙二醇单丁基醚(数均分子量3500)而使用了由上述式(39)表示的化合物以外,进行与实施例1的第8工序同样的操作,得到了由下述式(40)
[化69]
表示的化合物。
第4工序
除了代替实施例1的第9工序中使用的由上述式(23)表示的化合物而使用了由下述式(41)
[化70]
表示的化合物,代替由上述式(24)表示的化合物而使用由上述式(40)表示的化合物以外,进行与实施例1的第9工序同样的操作,得到了由下述式(42)
[化71]
表示的色烯化合物(本发明的光致变色化合物)。收率为80%。
另外,测定了质子核磁共振波谱,结果在1.0~3.0ppm附近显示基于环己烷环部位、甲基、琥珀酸部位、聚丙二醇部位、油基的质子的约188H的峰,在δ3.0~5.2ppm附近显示基于乙二醇部位、油基、甲氧基、聚丙二醇部位、吗啉代基的约154H的峰,在δ5.2~9.0ppm附近显示基于芳族的质子和烯烃的质子的21H的峰,确认为与上述式(42)一致的结构。
<实施例5>
第1工序
加入4,4-二羟基二苯甲酮(1.0g、4.5mmol)、碳酸钾(0.6g、4.5mmol)、DMF(45mL),搅拌,加热直至内温成为80℃。加热后,历时2小时滴入上述式(16)的生成物(2.2g、4.4mmol)。滴入后在内温80℃下进行了4小时反应。反应后,冷却到室温,加入甲苯、水,进行了分液。溶剂浓缩后,用氯仿-醋酸乙酯混合溶剂进行硅胶上的色谱,从而精制,得到了由下述式(43)
[化72]
表示的化合物。
第2工序
在实施例1的第1工序中,除了代替聚乙二醇单油基醚而使用了数均分子量1100的由下述式(44)
[化73]
表示的化合物以外,进行同样的操作,取代甲苯磺酰基,得到了由式(45)
[化74]
表示的化合物。
第3工序
加入上述式(43)的化合物(2.2g、3.9mmol)、碳酸钾(1.2g、9.0mmol)、DMF(40mL),搅拌,加热直至内温成为80℃。加热后,历时1小时滴入由上述式(45)表示的化合物(7.3g、5.9mmol)。滴入后在内温80℃下进行了4小时反应。反应后,冷却到室温,加入甲苯、水,进行了分液。溶剂浓缩后,用氯仿-醋酸乙酯混合溶剂进行硅胶上的色谱,从而精制,得到了由下述式(46)
[化75]
表示的化合物。
第4工序
在实施例1的第6工序中,除了代替上述式(20)而使用了第1工序中得到的上述式(46)的化合物以外,进行同样的操作,得到了由下述式(47)
[化76]
表示的化合物。
第5工序
在实施例3的第3工序中,除了代替由上述式(32)表示的萘酚化合物而使用了由下述式(48)
[化77]
表示的萘酚化合物,代替由上述式(31)表示的化合物而使用了由上述式(47)表示的化合物以外,进行同样的操作,以收率67%得到了由下述式(49)
[化78]
表示的化合物(本发明的光致变色化合物)。
另外,测定了质子核磁共振波谱,结果在0~3.0ppm附近显示基于二甲基硅氧烷、异丙基、丁基、油基的质子的约168H的峰,在δ3.0~5.2ppm附近显示基于乙二醇部位、油基、丙氧基的约16H的峰,在δ5.2~9.0ppm附近显示基于芳族的质子和烯烃的质子的18H的峰,确认为与上述式(49)一致的结构。
实施例6~10(光致变色固化体(成型体)的制作、评价)
在实施例5~8中,上述的各色烯化合物的光致变色特性的评价方法等如下所述进行。根据下述配方,将各成分混合,调制光致变色固化性组合物。以下示出各配合量。在表1中示出光致变色特性的结果。
(聚合性化合物的配合组成)
<A成分>
间二甲苯二异氰酸酯;48.0质量份
<B成分>
季戊四醇四(3-巯基丙酸酯);25.5质量份
4-巯基甲基-3,6-二硫杂-辛二硫醇;25.5质量份。
<其他成分>
二甲基二氯化锡;0.1质量份。
JP-506H(城北化学工业株式会社制造);0.1质量份。
就光致变色固化性组合物而言,相对于将上述A成分、B成分和其他成分混合而成的配合组合物100质量份,添加色烯化合物(光致变色化合物)以使茚并萘并吡喃部位成为48μmol而调制。使用这样得到的光致变色固化性组合物,采用混炼法得到了光致变色固化体(高分子成型体)。聚合方法如下所述。
(聚合方法)
使用玻璃模具和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物制的垫圈,制作厚2mm的铸模。接着,将充分地脱泡过的上述光致变色固化性组合物注模到铸模中。接下来,边从20℃缓慢地升温到120℃,边进行聚合反应,进行了光致变色固化性组合物的固化。历时20小时使其固化后,将光致变色固化体从铸模中移除。
(光致变色固化体的评价方法)
关于得到的光致变色固化体,进行了(1)光致变色特性、(2)L-标尺洛氏硬度、(3)透明性的评价。评价方法如下所述。
(1)光致变色特性
使用(株)浜松ホトニクス制的氙灯L-2480(300W)SHL-100,经由エアマスフィルタ一2.0(株式会社光洋社制造),对光致变色固化体进行光照射,评价了使光致变色固化体显色的、各种光致变色特性。照射时的条件如下所述。
照射温度:23±0.1℃
发光强度:300~500nm的范围,50000lux
照射时间:120秒
作为光致变色固化体的光致变色特性,评价了最大吸收波长、显色浓度、退色速度。测定使用了株式会社大塚电子工业制造的分光光度计(瞬间多通道测光器MCPD1000)。
·最大吸收波长(λmax):
为显色后的光致变色固化体的、可见光区域中的最大吸收波长。该最大吸收波长与显色时的色调有关系。
·显色浓度{ε(120)-ε(0)}:
用上述最大吸收波长处的、120秒光照射后的吸光度{ε(120)}与光照射前的吸光度ε(0)之差评价了显色浓度。该值越高,光致变色性越优异。
·退色速度[t1/2(秒)]:
对光致变色固化体照射光120秒,停止光的照射后,用上述最大吸收波长处的吸光度降低到{ε(120)-ε(0)}的一半所需的时间评价了退色速度。该时间越短,光致变色性越优异。
·残存率(A200/A0×100):
对于得到的光致变色固化体,使用スガ试验器(株)制氙耐候试验机X25进行了200小时促进劣化。然后,在试验的前后进行上述显色浓度的评价,测定试验前的显色浓度(A0)和试验后的显色浓度(A200),将其比(A200/A0)作为残存率,设为显色的耐久性的指标。残存率越高,可以说显色的耐久性越高。
(2)L标尺洛氏硬度(HL)
将光致变色固化体(2mm厚)在23℃的干燥器内保管1天后,使用明石洛氏硬度计(型号:AR-10),测定了上述固化体的L标尺洛氏硬度。
(3)光致变色固化体的透明性
对于光致变色固化体,在正交尼科耳下通过目视进行了白浊的评价。
1:是作为制品没有问题的水平,无白浊,或者几乎看不到。
2:是作为制品没有问题的水平,但有一些白浊。
3:是作为制品没有问题的水平,但白浊比2强。
4:有白浊,不能作为制品使用。
比较例1~2
为了比较,使用由下述式(A)和(B)表示的化合物,与实施例5~8同样地得到光致变色固化体,对其特性进行了评价。
[化79]
[表1]
表1
由在表1中可以看到那样,本发明的光致变色化合物与现有的光致变色化合物相比,在高硬度基体中的光致变色特性优异。即,本发明的光致变色化合物通过具有低聚物链基A,从而显示出在高硬度基体中的光致变色特性优异。并且通过在光致变色化合物中引入油基,从而显示出能够抑制以往难以解決的固化体的白浊。
<实施例11>
第1工序
在实施例1的第1工序至第5工序中,除了代替数均分子量357的聚乙二醇单油基醚而使用了顺式-4-癸烯-1-醇以外,同样地进行,得到了由下述式(50)
[化80]
表示的化合物。
第2工序
在实施例1的第7工序中,代替上述式(22)而使用由下述式(51)
[化81]
表示的萘酚化合物,得到了由下述式(52)
[化82]
表示的色烯前体。
第3工序
在实施例1的第8工序至第9工序中,除了代替聚丙二醇单丁基醚(数均分子量3500)而使用了聚氧乙烯聚氧丙烯单丁基醚(数均分子量3300)以外,进行同样的操作,得到了由下述式(53)
[化83]
表示的化合物(本发明的光致变色化合物)。收率为65%。
另外,测定了质子核磁共振波谱,结果在1.0~3.0ppm附近显示基于环己烷环、丁基、琥珀酸部位、聚氧丙烯部位、顺式-4-癸烯部位的质子的约145H的峰,在δ3.0~5.2ppm附近显示基于乙二醇部位、丁氧基、顺式-4-癸烯部位、聚氧丙烯部位、聚氧乙烯部位的约225H的峰,在δ5.2~9.0ppm附近显示基于芳族的质子和烯烃的质子的20H的峰,确认为与上述式(53)一致的结构。
实施例12~14
根据下述配方,将各成分(光致变色化合物、A成分、B成分、C成分和其他成分)混合,调制光致变色固化性组合物。将各配合量示于表2中。
[表2]
表2
n1:A成分中异氰酸酯基的总摩尔数
n2:B成分中活性氢的总摩尔数
n3:C成分中活性氢的总摩尔数
再有,就光致变色固化性组合物而言,相对于上述配合组合物100质量份,添加色烯化合物(光致变色化合物)以使茚并萘并吡喃部位成为48μmol而调制。应予说明,上述配合组合物100质量份意指A成分、B成分、C成分、其他成分的合计量100质量份。
以下记载表2中使用的化合物的缩写。
双环[2.2.1]庚烷-2,5(2,6)-二基)双亚甲基二异氰酸酯;NBDI。
间二甲苯二异氰酸酯;XDI。
季戊四醇四(3-巯基丙酸酯);PEMP。
季戊四醇四(3-巯基丙酸酯);MTODT。
二季戊四醇六(3-巯基丙酸酯);DPMP。
聚乙二醇单油基醚(乙二醇的重复数约2、Mn=357);PGME2。
聚乙二醇单油基醚(乙二醇的重复数约10、Mn=709);PGME10。
采用与实施例6同样的方法将光致变色固化性组合物聚合,得到了光致变色固化体。采用与实施例6同样的方法对得到的光致变色固化体进行了评价。
将结果示于表3中。
[表3]
表3

Claims (11)

1.光致变色化合物,其具有茚并萘并吡喃部位,在该茚并萘并吡喃部位具有碳原子数10~30的烯基、和选自聚氧化烯低聚物链基、聚酯低聚物链基、聚硅氧烷链基和聚酯聚醚低聚物链基中的、具有3个以上重复单元的低聚物链基A,
其由下述式(2)表示:
[化2]
式中,
R1和R2各自独立地为所述低聚物链基A、所述碳原子数10~30的烯基、在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团、羟基、烷基、卤代烷基、可具有取代基的环烷基、烷氧基、氨基、取代氨基、可具有取代基的杂环基、氰基、卤素原子、烷硫基、可具有取代基的芳硫基、硝基、甲酰基、羟基羰基、烷基羰基、烷氧基羰基、可具有取代基的芳烷基、可具有取代基的芳烷氧基、可具有取代基的芳氧基、可具有取代基的芳基、可具有取代基的杂芳基、硫醇基、烷氧基烷硫基、卤代烷硫基、或可具有取代基的环烷硫基,
R5和R6各自独立地为所述碳原子数10~30的烯基、所述低聚物链基A、在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团、氢原子、羟基、烷基、卤代烷基、环烷基、烷氧基、烷氧基烷基、甲酰基、羟基羰基、烷基羰基、烷氧基羰基、卤素原子、可具有取代基的芳烷基、可具有取代基的芳烷氧基、可具有取代基的芳氧基、可具有取代基的芳基、可具有取代基的杂环基,
另外,R5和R6两个可一起与它们所结合的茚并萘并吡喃部位的13位的碳原子一起形成环成员碳原子数为3~20的脂族环、在所述脂族环稠合有芳族环或芳族杂环的稠合多环、环成员原子数为3~20的杂环、或在所述杂环稠合有芳族环或芳族杂环的稠合多环,不过,这些环可具有取代基,或者可与它们所结合的茚并萘并吡喃部位的13位的碳原子一起形成环成员碳原子数为3~20的脂族烃环、在所述脂族烃环稠合有芳族环或芳族杂环的稠合多环、环成员原子数为3~20的杂环、或在所述杂环稠合有芳族烃环或芳族杂环的稠合多环基,
a”为0~2的整数,b”为0~3的整数,
在a”为2的情况下,多个R1可以彼此相同也可不同,
在b”为2或3的情况下,多个R2可以彼此相同也可不同,
R100和R101各自独立地为所述低聚物链基A、所述碳原子数10~30的烯基、在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团、氢原子、羟基、碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的卤代烷基、碳原子数3~8的环烷基、碳原子数1~6的烷氧基、氨基、取代氨基、可具有取代基的杂环基、氰基、卤素原子、碳原子数1~6的烷硫基、可具有取代基的碳原子数6~10的芳硫基、硝基、甲酰基、羟基羰基、碳原子数2~7的烷基羰基、碳原子数2~7的烷氧基羰基、可具有取代基的碳原子数7~11的芳烷基、可具有取代基的碳原子数7~11的芳烷氧基、可具有取代基的碳原子数6~12的芳氧基、可具有取代基的碳原子数6~12的芳基、可具有取代基的碳原子数3~12的杂芳基、硫醇基、碳原子数2~9的烷氧基烷硫基、碳原子数1~6的卤代烷硫基、或碳原子数3~8的环烷硫基,
另外,R100和R101可一起形成由下述式(3)表示的环,
[化3]
式中,*是指茚并萘并吡喃部位的6位或7位的碳原子,X和Y中的一者或两者为硫原子、亚甲基、氧原子、或者由下述式(4)表示的基团,
[化4]
式中,R9为所述碳原子数10~30的烯基、所述低聚物链基A、在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团、氢原子、羟基、碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的卤代烷基、碳原子数3~8的环烷基、碳原子数1~6的烷氧基、可具有取代基的碳原子数6~12的芳基、可具有取代基的碳原子数3~12的杂芳基,
R7和R8各自独立地为所述碳原子数10~30的烯基、所述低聚物链基A、在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团、羟基、碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的卤代烷基、碳原子数3~8的环烷基、碳原子数1~6的烷氧基、氨基、取代氨基、可具有取代基的杂环基、氰基、硝基、甲酰基、羟基羰基、碳原子数2~7的烷基羰基、碳原子数2~7的烷氧基羰基、卤素原子、可具有取代基的碳原子数7~11的芳烷基、可具有取代基的碳原子数7~11的芳烷氧基、可具有取代基的碳原子数6~12的芳基、硫醇基、碳原子数1~6的烷硫基、碳原子数2~9的烷氧基烷硫基、碳原子数1~6的卤代烷硫基、碳原子数3~8的环烷硫基、或可具有取代基的碳原子数6~10的芳硫基,
另外,R7和R8可与它们所结合的碳原子一起形成可具有取代基的脂族环,c为1~3的整数,
R200为所述低聚物链基A、所述碳原子数10~30的烯基、在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团、氢原子、羟基、碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的卤代烷基、碳原子数3~8的环烷基、碳原子数1~6的烷氧基、氨基、取代氨基、可具有取代基的杂环基、氰基、硝基、甲酰基、羟基羰基、碳原子数2~7的烷基羰基、碳原子数2~7的烷氧基羰基、卤素原子、可具有取代基的碳原子数7~11的芳烷基、可具有取代基的碳原子数7~11的芳烷氧基、可具有取代基的碳原子数6~12的芳基、硫醇基、碳原子数1~6的烷硫基、碳原子数2~9的烷氧基烷硫基、碳原子数1~6的卤代烷硫基、碳原子数3~8的环烷硫基、或可具有取代基的碳原子数6~10的芳硫基,
R300和R400各自独立地为所述低聚物链基A、所述碳原子数10~30的烯基、在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团、羟基、碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的卤代烷基、碳原子数3~8的环烷基、碳原子数1~6的烷氧基、氨基、取代氨基、可具有取代基的杂环基、氰基、卤素原子、碳原子数1~6的烷硫基、或可具有取代基的碳原子数6~10的芳硫基,
a’为0~5的整数,在a’为2以上的情况下,R300可以是彼此相同的基团也可以是不同的基团,
b’为0~5的整数,在b’为2以上的情况下,R400可以是彼此相同的基团也可以是不同的基团,
所述可具有取代基的基团的取代基可以是在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团、或者所述低聚物链基A,
另外,所述可具有取代基的基团的取代基可以是所述碳原子数10~30的烯基或者在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团,以使相对于在一分子中所含的1个所述低聚物链基A,所述碳原子数10~30的烯基成为1~12个,
其中,所述低聚物链基A选自成为下述式(5a)~(5d)的基团或者包含这些基团的组合,
[化5]
式(5a)~(5d)中,
R10为碳原子数1~20的直链状或分支链状的亚烷基,在同一分子内包含多个R10的情况下,R10可彼此相同也可不同,
n是指所述低聚物链基A的重复单元,为3~200的整数,有多个的重复单元的2价的基团可以彼此相同也可不同,
L为2价的结合基,是由下述式(6)表示的基团,
[化6]
式中,
R13为2价的基团,是碳原子数为1~20的直链状或分支链状亚烷基、形成环的碳原子数为3~12的可具有取代基的亚环烷基、形成环的碳原子数为6~12的可具有取代基的亚芳基、或形成环的原子的数为3~12的可具有取代基的杂环基,R14为2价的基团,是碳原子数为1~20的直链状或分支链状亚烷基、形成环的碳原子数为3~12的可具有取代基的亚环烷基、或形成环的碳原子数为6~12的可具有取代基的亚芳基,
R15为2价的基团,是碳原子数为1~20的直链状或分支链状亚烷基、形成环的碳原子数为3~12的可具有取代基的亚环烷基、或形成环的碳原子数为6~12的可具有取代基的亚芳基,
X1和X2为2价的基团,各自独立地为直接结合、O、S、氨基、取代氨基、(硫代)酰胺基、或(硫代)酯基,
d为0~50的整数,e为0~50的整数,f为0~50的整数,
在d为2以上的情况下,有多个的R13可以彼此相同也可不同,
在e为2以上的情况下,有多个的e的单元的2价的基团可彼此相同也可不同,
在f为2以上的情况下,有多个的f的单元的2价的基团可彼此相同也可不同,
所述可具有取代基的基团的取代基可以是所述碳原子数10~30的烯基或者在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团,
有多个的L可彼此相同也可不同,
虚线部表示与所述茚并萘并吡喃部位的结合,
t是指该低聚物链基A的数,为1~10的整数,
在t为1的情况下,R11为碳原子数10~30的烯基、氢原子、碳原子数1~20的烷基,
在t为2的情况下,R11为结合端、或2价的有机残基,
在t为3~10的情况下,R11为与t的数相同的价数的有机残基,
在所述式(5d)中,R12为碳原子数1~20的直链状或分支链状的烷基、或者碳原子数6~14的芳基,在同一分子内包含多个R12的情况下,R12可以彼此相同也可不同。
2.根据权利要求1所述的光致变色化合物,其中,与所述茚并萘并吡喃部位结合的结合基L为选自下述式中的基团,
[化7]
式中,虚线部表示与所述茚并萘并吡喃部位结合。
3.根据权利要求1或2所述的光致变色化合物,其中,所述R5和R6两个可一起与它们所结合的茚并萘并吡喃部位的13位的碳原子一起形成环成员碳原子数为3~20的脂族环、在所述脂族环稠合有芳族环或芳族杂环的稠合多环、环成员原子数为3~20的杂环、或者在所述杂环稠合有芳族环或芳族杂环的稠合多环,不过,这些环可具有取代基,
所述取代基可以为所述低聚物链基A、所述碳原子数10~30的烯基、或者在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团。
4.根据权利要求1或2所述的光致变色化合物,其中,具有与茚并萘并吡喃部位的13位的碳原子一起形成脂族烃环的基团,该形成脂族烃环的基团为选自环戊烷环、环己烷环、环庚烷环、环辛烷环、环壬烷环、环癸烷环、环十一烷环、环十二烷环和螺二环己烷环中的环,该形成脂族烃环的基团可具有1~10个碳原子数1~3的烷基或碳原子数5~7的环烷基作为取代基,或者该形成脂族烃环的基团为碳原子数5~7的环烷基可稠合的基团。
5.根据权利要求1或2所述的光致变色化合物,其中,所述碳原子数10~30的烯基或所述在末端具有碳原子数10~30的烯基的基团与所述低聚物链基A分别存在于所述茚并萘并吡喃部位的不同的取代位置。
6.光致变色固化性组合物,其包含:根据权利要求1~5中任一项所述的光致变色化合物、和聚合性化合物。
7.根据权利要求6所述的光致变色固化性组合物,其中,所述聚合性化合物包含:
(A)在分子中具有2个以上异(硫)氰酸酯基的多异(硫)氰酸酯化合物、
(B)在1分子中具有2个以上的活性氢的多官能化合物、
(C)在1分子中具有1个活性氢的单官能化合物,
相对于所述光致变色化合物中的1摩尔低聚物链基A,包含1~2000摩尔的所述(C)成分。
8.根据权利要求7所述的光致变色固化性组合物,其中,将所述(A)成分中的异氰酸酯基的总摩尔数设为n1,将所述(B)成分中的活性氢的总摩尔数设为n2,将所述(C)成分中的活性氢的总摩尔数设为n3时,n1:(n2+n3)=0.9~1.5:1,n2:n3=1~300:1。
9.权利要求6~8中任一项所述的光致变色固化性组合物聚合而成的光致变色光学物品。
10.高分子成型体,其中,在内部分散有根据权利要求1~5中任一项所述的光致变色化合物。
11.光学物品,其用根据权利要求1~5中任一项所述的光致变色化合物分散的高分子膜被覆。
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