CN115551942B - 树脂组合物以及含有该树脂组合物的光学透镜和光学膜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种树脂组合物,其特征在于,含有包含以下通式(1)所示的结构单元(A)的树脂、以及包含以下通式(2)所示的结构单元(B)和/或以下通式(3)所示的结构单元(C)的树脂。通式(1)中,R1表示氢原子、甲基或乙基,R2和R3分别独立地表示氢原子或甲基,n表示0或1。通式(2)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子等,Rh表示碳原子数6~20的芳基等,X表示单键或芴基,A和B分别独立地表示碳原子数1~4的亚烷基,m和n分别独立地表示0~6的整数,a和b分别独立地表示0~10的整数。通式(3)中,Rc和Rd分别独立地表示氢原子等,Y表示芴基,A和B分别独立地表示碳原子数1~4的亚烷基,p和q分别独立地表示0~4的整数,a和b分别独立地表示0~10的整数。
Description
技术领域
本发明涉及树脂组合物以及含有该树脂组合物的光学透镜和光学膜。
背景技术
作为液晶显示装置、光盘装置、投影屏幕的光学系统和照相机、胶卷一体型照相机、摄像机等各种相机的光学系统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。光学玻璃的耐热性和透明性、尺寸稳定性、耐药品性等优异,存在具有各种各样的折射率(nd)和阿贝数(νd)的多种材料,但具有材料成本高、并且成型加工性差、生产率也低的缺点。特别是在加工成用于像差校正的非球面透镜时,需要极高的技术和高成本,因而在实用性方面是很大的障碍。
相对于上述的光学玻璃,由光学用透明树脂、尤其是热塑性透明树脂构成的光学透镜具有能够通过注射成型批量生产、并且非球面透镜的制造也容易的优点,目前主要用于相机用透镜用途。作为光学用透明树脂的例子,例如可以例示聚酯树脂(专利文献1~3)、由双酚A构成的聚碳酸酯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯等。
通常情况下,在相机的光学系统中,为了提高彩色图像的画质,使用光学特性彼此不同的多片凹透镜和凸透镜进行像差校正。作为一例,可举出将高折射率、低阿贝数的凹透镜与低折射率、高阿贝数的凸透镜组合的色差校正。这是对于由凸透镜造成的色差,利用凹透镜产生与凸透镜符号相反的色差,从而综合地抵消色差。在色差增大时,渗色增大,作为彩色图像的画质会极端地降低。
在这样的状况下,寻求连续成型性优异、具有高折射率和低阿贝数的树脂组合物以及光学透镜,但目前尚未实现这样的产品。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第5849967号
专利文献2:WO2015/163323A1
专利文献3:WO2018/62327A1
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是提供一种连续成型性优异、具有高折射率和低阿贝数的树脂组合物。本发明的目的还在于通过使用该树脂组合物来提供优异的光学透镜。
用于解决技术问题的技术手段
为了解决上述技术问题,本发明的发明人反复进行了深入研究,结果发现通过以下的树脂组合物和光学透镜能够解决上述技术问题,从而完成了本发明。
本发明例如如下所述。
<1>一种树脂组合物,其含有包含以下通式(1)所示的结构单元(A)的树脂、以及包含以下通式(2)所示的结构单元(B)和/或以下通式(3)所示的结构单元(C)的树脂。
(通式(1)中,R1表示氢原子、甲基或乙基,R2和R3分别独立地表示氢原子或甲基,n表示0或1。)
(通式(2)中,Ra和Rb分别独立地选自氢原子、卤原子、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、包含选自O、N和S中的1个以上的杂环原子的碳原子数6~20的杂芳基或碳原子数6~20的芳氧基、以及-C≡C-Rh,
Rh表示碳原子数6~20的芳基或包含选自O、N和S中的1个以上的杂环原子的碳原子数6~20的杂芳基,
X表示单键或芴基,
A和B分别独立地表示碳原子数1~4的亚烷基,
m和n分别独立地表示0~6的整数,
a和b分别独立地表示0~10的整数。)
(通式(3)中,Rc和Rd分别独立地选自氢原子、卤原子、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的环烷氧基和碳原子数6~20的芳基,
Y表示芴基,
A和B分别独立地表示碳原子数1~4的亚烷基,
p和q分别独立地表示0~4的整数,
a和b分别独立地表示0~10的整数。)
<2>如上述<1>所述的树脂组合物,其中,包含上述通式(1)所示的结构单元(A)的树脂是聚酯树脂,包含上述通式(2)所示的结构单元(B)和/或上述通式(3)所示的结构单元(C)的树脂是聚碳酸酯树脂。
<3>如上述<1>或<2>所述的树脂组合物,其还含有包含以下通式(4)所示的结构单元(D)的树脂。
(通式(4)中,R4表示氢原子、甲基或乙基,R5和R6分别独立地表示氢原子或甲基。)
<4>如上述<3>所述的树脂组合物,其中,包含上述通式(4)所示的结构单元(D)的树脂是聚碳酸酯树脂。
<5>如上述<1>~<4>中任一项所述的树脂组合物,其中,上述通式(2)所示的结构单元(B)包含以下通式(2a)所示的结构单元和以下通式(2b)所示的结构单元中的至少一种。
(通式(2a)中,Ra、Rb、A、B、a和b的含义分别与通式(2)中的相同。)
(通式(2b)中,A、B、a和b的含义分别与通式(2)中的相同。Re和Rf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的芳基和碳原子数6~20的芳氧基。)
<6>如上述<1>~<5>中任一项所述的树脂组合物,其中,上述通式(2)中的Ra和Rb分别独立地表示氢原子、苯基、萘基或选自以下基团的取代基。
<7>如上述<1>~<6>中任一项所述的树脂组合物,其中,上述通式(3)所示的结构单元(C)包含以下通式(3a)所示的结构单元。
(通式(3a)中,A、B、a和b的含义分别与通式(3)中的相同。Re和Rf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的芳基和碳原子数6~20的芳氧基。)
<8>如上述<1>~<7>中任一项所述的树脂组合物,其中,上述结构单元(A)与上述结构单元(B)的质量比(A/B)为99/1~1/99。
<9>如上述<1>~<8>中任一项所述的树脂组合物,其中,上述结构单元(A)与上述结构单元(C)的质量比(A/C)为99/1~1/99。
<10>如上述<3>或<4>所述的树脂组合物,其中,上述结构单元(A)与上述结构单元(D)的质量比(A/D)为99/1~1/99。
<11>如上述<1>~<10>中任一项所述的树脂组合物,其还含有抗氧化剂。
<12>如上述<11>所述的树脂组合物,其中,上述抗氧化剂为亚磷酸酯系抗氧化剂和/或酚系抗氧化剂。
<13>如上述<1>~<12>中任一项所述的树脂组合物,其中,上述通式(1)中的R1、R2和R3表示氢原子,n表示1。
<14>一种含有上述<1>~<13>中任一项所述的树脂组合物的成型体。
<15>如上述<14>所述的成型体,其中,上述成型体为光学透镜。
<16>如上述<14>所述的成型体,其中,上述成型体为光学膜。
发明效果
本发明的树脂组合物的连续成型性优异,具有高折射率和低阿贝数。并且,通过使用本发明的树脂组合物,能够得到优异的光学透镜。
具体实施方式
下面,对用于实施本发明的方式(下面简称为“本实施方式”)进行详细说明。以下的本实施方式是用于说明本发明的例示,其目的并不是要将本发明限定为以下内容。本发明可以在其主旨的范围内适当变形实施。
[包含结构单元(A)的树脂]
本实施方式的树脂组合物含有包含以下通式(1)所示的结构单元(A)(以下也简称为“结构单元(A)”)的树脂,还含有包含后述通式(2)所示的结构单元(B)和/或后述通式(3)所示的结构单元(C)的树脂。从折射率较高、玻璃化转变温度(Tg)较高、耐热性好的观点考虑,包含结构单元(A)的树脂优选为聚酯树脂或聚酯碳酸酯树脂,更优选为聚酯树脂。
包含结构单元(A)的树脂可以包含无规、嵌段和交替共聚结构的任意结构。
关于包含结构单元(A)的树脂的重均分子量(Mw),只要能够实现本发明的效果就没有特别限定,考虑到机械强度和成型性的平衡,优选为10,000~100,000,更优选为10,000~50,000,进一步优选为15,000~45,000,进一步更优选为20,000~40,000。重均分子量(Mw)的测定方法可以采用后述实施例中记载的方法。
上述通式(1)中,R1表示氢原子、甲基或乙基,R2和R3分别独立地表示氢原子或甲基,n表示0或1。
通式(1)中,R1优选表示氢原子或甲基,R2和R3优选表示氢原子。在本实施方式中,从耐热性的观点考虑,更优选通式(1)中的R1、R2和R3为氢原子。
另外,通式(1)中,从进一步提升耐热性的观点考虑,优选n为1。
在本实施方式中,考虑到耐热性和光学特性的平衡,相对于包含结构单元(A)的树脂所具有的全部结构单元,结构单元(A)的含量优选为10~95摩尔%。上述含量为10摩尔%以上时,存在能够充分获得良好的耐热性和光学特性的倾向。另外,在上述含量为95摩尔%以下时,能够确保良好的耐热性和光学特性,并且能够提升成型性,因而优选。从与上述同样的观点考虑,结构单元(A)的含量更优选为15~95摩尔%,进一步优选为20~95摩尔%。
作为优选的方式之一,本发明的树脂组合物含有由结构单元(A)构成的均聚酯树脂。
作为另一优选方式之一,本发明的树脂组合物含有除了包含结构单元(A)之外、还包含后述结构单元(A-2)和结构单元(A-3)的共聚树脂(优选共聚聚酯树脂)。
作为结构单元(A-2),只要是源自二元醇的单元就没有限定,作为其具体例,可以列举来自以下二元醇的单元:乙二醇、三亚甲基二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、丙二醇、新戊二醇、1,3-环己烷二甲醇、1,4-环己烷二甲醇、1,2-十氢萘二甲醇、1,3-十氢萘二甲醇、1,4-十氢萘二甲醇、1,5-十氢萘二甲醇、1,6-十氢萘二甲醇、2,7-十氢萘二甲醇、四氢萘二甲醇、降冰片烷二甲醇、三环癸烷二甲醇、五环十五烷二甲醇、十氢-1,4:5,8-二甲桥萘二甲醇、降冰片烷二醇、环己二醇、2,2'-双(4-羟基环己基)丙烷、金刚烷二醇、十氢-1,4:5,8-二甲桥萘二醇、9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴、9,9-双[4-(2-羟基丙氧基)苯基]芴、9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)-3-甲基苯基]芴、9,9-双[4-(2-羟基丙氧基)-3-甲基苯基]芴、9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)-3,5-二甲基苯基]芴、9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)-3-苯基苯基]芴、9,9-双[4-(2-羟基丙氧基)-3-苯基苯基]芴、9,9-双[6-(2-羟基乙氧基)-2-萘基]芴、9,9-双[6-(2-羟基丙氧基)-2-萘基]芴、9,9-双(2-羟基乙基)芴、苯二甲醇、3,9-双(1,1-二甲基-2-羟基乙基)-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷、1,4:3,6-二脱水-D-山梨糖醇、2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇等。
关于结构单元(A-2),从能够得到良好的光学特性的观点考虑,优选来自脂肪族二醇或具有芴结构的二醇的单元。另外,关于上述来自具有芴结构的二醇的单元,更优选在具有芴结构的同时还具有Cardo结构。作为这样的来自脂肪族二醇的单元,更优选来自1,4-环己烷二甲醇、乙二醇、3,9-双(1,1-二甲基-2-羟基乙基)-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷、1,4:3,6-二脱水-D-山梨糖醇、十氢-1,4:5,8-二甲桥萘二甲醇的单元。另外,作为来自具有芴结构的二醇的单元,更优选来自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]芴的单元。此外,它们的光学异构体可以为顺式体、反式体、这些的混合物的任一种,没有特别限定。
上述单元可以单独包含1种,也可以组合含有2种以上。
作为结构单元(A-3),只要是来自二羧酸或其酯形成性衍生物的单元就没有特别限定,作为其具体例,可以列举:来自对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、1,3-萘二羧酸、1,4-萘二羧酸、1,5-萘二羧酸、2,6-萘二羧酸、2,7-萘二羧酸、2-甲基对苯二甲酸、联苯二羧酸、四氢萘二羧酸等芳香族二羧酸和/或其衍生物的结构单元;来自琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、癸烷二羧酸、十二烷二羧酸、环己烷二羧酸、十氢萘二羧酸、降冰片烷二羧酸、三环癸烷二羧酸、五环十五烷二羧酸、3,9-双(1,1-二甲基-2-羧基乙基)-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷、5-羧基-5-乙基-2-(1,1-二甲基-2-羧基乙基)-1,3-二噁烷、1,4:5,8-二甲桥十氢萘二羧酸、金刚烷二羧酸、二聚酸等脂肪族二羧酸和/或其衍生物的单元;来自9,9-双(羧基甲基)芴、9,9-双(1-羧基乙基)芴、9,9-双(2-羧基乙基)芴、9,9-双(1-羧基丙基)芴、9,9-双(2-羧基丙基)芴、9,9-双(2-羧基-1-甲基乙基)芴、9,9-双(2-羧基-1-甲基丙基)芴、9,9-双(2-羧基丁基)芴、9,9-双(2-羧基-1-甲基丁基)芴、9,9-双(5-羧基戊基)芴等具有芴结构的二羧酸和/或其衍生物的单元。
关于结构单元(A-3),从能够得到良好的光学特性的观点考虑,优选来自脂肪族二羧酸或其酯形成性衍生物、或者具有芴结构的二羧酸或其酯形成性衍生物的单元。另外,关于来自上述具有芴结构的二羧酸或其酯形成性衍生物的单元,更优选在具有芴结构的同时具有Cardo结构。作为来自脂肪族二羧酸或其酯形成性衍生物的单元,从耐热性与光学特性的物性平衡的观点考虑,更优选来自1,4-环己烷二羧酸二甲酯的单元。另外,作为来自具有芴结构的二羧酸或其酯形成性衍生物的单元,从耐热性与光学特性的物性平衡的观点考虑,更优选来自9,9-双(甲氧基羰基甲基)芴、9,9-双(2-甲氧基羰基乙基)芴、9,9-双(甲氧基羰基丙基)芴的单元。此外,它们的光学异构体可以为顺式体、反式体、这些的混合物的任意一种,没有特别限定。
上述的单元可以单独含有1种,也可以组合含有2种以上。
在本实施方式中,包含结构单元(A)的树脂除了结构单元(A)、结构单元(A-2)和结构单元(A-3)以外,还可以包含羟基以及羧酸或其酯形成性衍生物单元(A-4)等的其他结构单元。作为结构单元(A-4),没有特别限定,可以列举例如来自乙醇酸、乳酸、羟基丁酸、2-羟基异丁酸、羟基苯甲酸、6-羟基己酸、4-羟基环己烷羧酸等的羟基酸和/或其衍生物的结构单元等。
在本实施方式中,关于包含结构单元(A)的树脂,只要能够实现本发明的效果就没有特别限定,优选满足以下(1)~(3)的任意一种以上,更优选以下(1)~(3)全部满足。
(1)在本实施方式中,关于包含结构单元(A)的树脂的玻璃化转变温度(Tg),只要能够实现本发明的效果就没有特别限定,从确保充分的耐热性的观点考虑,优选为120℃以上,更优选为130℃以上,进一步优选为140℃以上。另外,上限值没有特别限定,例如为240℃。上述Tg可以按照后述实施例记载的方法测定。其中,上述Tg例如可以通过适当调整聚酯树脂的原料单体的共聚比率等调节至上述范围。
本发明的包含结构单元(A)的树脂的光学特性(折射率、阿贝数)优异。详细而言,通过具有特定结构,能够确保连续成型性和耐热性优异,并且任意地调整折射率和阿贝数。例如,通过适当调整聚酯树脂的原料单体的共聚比率等,能够将折射率和阿贝数调节至以下范围。
(2)关于对d射线波长光的折射率(nd),只要能够实现本发明的效果就没有特别限定,优选为1.60以下,更优选为1.59以下,进一步优选为1.58以下,更进一步优选为1.57以下,特别优选为1.56以下。在考虑作为光学透镜的实用性时,折射率的下限没有特别限定,可以为1.40、1.48、1.49或1.50左右。上述的对d射线波长光的折射率可以按照后述实施例所记载的方法测定。
(3)关于阿贝数(νd),只要能够实现本发明的效果就没有特别限定,优选为28以上,更优选为30以上,进一步优选为31以上,进一步更优选为35以上,特别优选为40以上。在考虑作为光学透镜的实用性时,阿贝数的上限没有特别限定,为70、60、59或58左右。上述阿贝数可以按照后述实施例所记载的方法测定。
其中,阿贝数(νd)是由实施例所记载的式(1)表示的数值,表示折射率的波长依赖性。因此,物质的阿贝数高,则表示折射率因波长所引起的变化小,色差少。
另外,在使用本实施方式的包含结构单元(A)的树脂时,可以在不损害本实施方式的目的的范围内适当地添加抗氧化剂、脱模剂、紫外线吸收剂、着色剂、光稳定剂、润滑剂、增塑剂、流动性改性剂、增粘剂、阻燃剂、结晶成核剂、增容剂、强化剂、增量剂、染料、抗静电剂、抗菌剂、消光剂、干燥调节剂、防沉降剂、表面活性剂、干燥油、蜡类、填料、增强剂、表面平滑剂、流平剂、聚合金属钝化剂、固化反应促进剂等的各种添加剂、成型助剂等的公知的添加剂。
[包含结构单元(A)的树脂的制造方法]
包含结构单元(A)的树脂可以通过使对应于结构单元(A)的单体(单体、原料单体)均聚,或者使对应于结构单元(A)、结构单元(A-2)和结构单元(A-3)的各单体共聚而得到。以下,对对应于结构单元(A)的单体的制造方法进行说明。该单体例如由以下通式(1-2)表示。
在通式(1-2)中,R1表示氢原子、甲基或乙基,R2和R3分别独立地表示氢原子或甲基,X表示氢原子或碳原子数4以下的可以含有羟基的烃基。
在通式(1-2)中,R1优选表示氢原子或甲基。R2和R3优选表示氢原子。作为上述烃基,可以列举例如甲基、乙基、丙基、丁基、乙烯基、2-羟乙基、4-羟丁基等,但并不限定于此。
在制造本实施方式的包含结构单元(A)的树脂时,能够使用制造通常的聚酯树脂时使用的酯交换催化剂、酯化催化剂、缩聚催化剂等。作为这些催化剂,没有特别限定,可以列举例如锌、铅、铈、镉、锰、钴、锂、钠、钾、钙、镍、镁、钒、铝、钛、锑、锗、锡等金属的化合物(例如脂肪酸盐、碳酸盐、磷酸盐、氢氧化物、氯化物、氧化物、烃氧基化合物(alkoxide))或金属镁等。它们可以单独使用或组合两种以上使用。作为催化剂,上述物质中优选锰、钴、锌、钛、钙、锑、锗、锡的化合物,更优选锰、钛、锑、锗、锡的化合物。这些催化剂的使用量没有特别限定,例如相对于聚酯树脂的原料,以金属成分的量计优选为1~1000ppm,更优选为3~750ppm,进一步优选为5~500ppm。
上述聚合反应中的反应温度因催化剂的种类、其使用量等而有所不同,通常选自150℃至300℃的范围,考虑到反应速度和树脂的着色,优选为180℃~280℃。反应槽内的压力从大气气氛下优选最终调节为1kPa以下,更优选最终调节为0.5kPa以下。
在进行上述聚合反应时,可以根据需要添加磷化合物。作为磷化合物,可以列举例如磷酸、亚磷酸、磷酸酯、亚磷酸酯等,但并不限定于此。作为磷酸酯,可以列举例如磷酸甲酯、磷酸乙酯、磷酸丁酯、磷酸苯酯、磷酸二甲酯、磷酸二乙酯、磷酸二丁酯、磷酸二苯酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯等,但并不限定于此。作为亚磷酸酯,可以列举例如亚磷酸甲酯、亚磷酸乙酯、亚磷酸丁酯、亚磷酸苯酯、亚磷酸二甲酯、亚磷酸二乙酯、亚磷酸二丁酯、亚磷酸二苯酯、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯、亚磷酸三丁酯、亚磷酸三苯酯等,但并不限定于此。它们可以单独或组合两种以上使用。本实施方式的包含结构单元(A)的树脂中的磷原子的浓度优选为1~500ppm,更优选为5~400ppm,进一步优选为10~200ppm。
另外,在制造本实施方式的包含结构单元(A)的树脂时,可以使用醚化抑制剂、热稳定剂、光稳定剂等各种稳定剂、聚合调节剂等。
本实施方式的包含结构单元(A)的树脂中,可以在不损害本实施方式的目的的范围内添加抗氧化剂、脱模剂、紫外线吸收剂、着色剂、光稳定剂、润滑剂、增塑剂、流动性改性剂、增粘剂、阻燃剂、结晶成核剂、增容剂、强化剂、增量剂、染料、抗静电剂、抗菌剂、消光剂、干燥调节剂、防沉降剂、表面活性剂、干燥油、蜡类、填料、增强剂、表面平滑剂、流平剂、聚合金属钝化剂、固化反应促进剂等的各种添加剂、成型助剂。
[包含结构单元(B)和/或结构单元(C)的树脂]
本实施方式的树脂组合物除了含有上述包含结构单元(A)的树脂之外,还含有包含以下通式(2)所示的结构单元(B)(以下也简称为“结构单元(B)”)和/或以下通式(3)所示的结构单元(C)(以下也简称为“结构单元(C)”)的树脂。从吸水率较低、机械强度优异的观点考虑,包含结构单元(B)和/或结构单元(C)的树脂特别优选为聚碳酸酯树脂。
以下,对包含结构单元(B)和/或结构单元(C)的树脂为聚碳酸酯树脂的情况进行说明,但也可以是聚酯树脂或聚酯碳酸酯树脂等的除聚碳酸酯树脂以外的树脂。
通式(2)中,Ra和Rb分别独立地选自氢原子、卤原子、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、包含选自O、N和S中的1个以上的杂环原子的碳原子数6~20的杂芳基或碳原子数6~20的芳氧基、以及-C≡C-Rh,
Rh表示碳原子数6~20的芳基或包含选自O、N和S中的1个以上的杂环原子的碳原子数6~20的杂芳基,
X表示单键或芴基,
A和B分别独立地表示碳原子数1~4的亚烷基,优选表示碳原子数2的亚烷基,
m和n分别独立地表示0~6的整数,优选表示0~2的整数,更优选表示0或1,
a和b分别独立地表示0~10的整数,优选表示1~3的整数,更优选表示1。
通式(2)中的Ra和Rb分别独立地表示氢原子、苯基、萘基或选自下列基团的取代基。
作为上述萘基,例如可以列举下列基团。
通式(2)中的Ra和Rb优选分别独立地表示氢原子、苯基或
通式(2)所示的结构单元(B)优选包含以下通式(2a)所示的结构单元和以下通式(2b)所示的结构单元中的至少一种。
通式(2a)中,Ra、Rb、A、B、a和b的含义分别与通式(2)中相同。
通式(2b)中,A、B、a和b的含义分别与通式(2)中相同。Re和Rf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的芳基和碳原子数6~20的芳氧基。Re和Rf更优选分别独立地表示氢原子、苯基、萘基或甲基,特别优选表示氢原子。
在本实施方式的树脂组合物中,结构单元(A)与结构单元(B)的质量比(A/B)优选为99/1~1/99,更优选为95/5~5/95,特别优选为90/10~10/90。
通式(3)中,Rc和Rd分别独立地选自氢原子、卤原子、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的环烷氧基和碳原子数6~20的芳基,优选表示氢原子、甲基或苯基,
Y表示芴基,
A和B分别独立地表示碳原子数1~4的亚烷基,优选表示碳原子数2的亚烷基,
p和q分别独立地表示0~4的整数,优选表示0~2的整数,更优选表示0或1,
a和b分别独立地表示0~10的整数,优选表示1~3的整数,更优选表示1。
通式(3)所示的结构单元(C)优选包含以下通式(3a)所示的结构单元。
通式(3a)中,A、B、a和b的含义分别与通式(3)中相同。Re和Rf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的芳基和碳原子数6~20的芳氧基。Re和Rf更优选分别独立地表示氢原子、苯基、萘基或甲基,特别优选表示氢原子。
在本实施方式的树脂组合物中,结构单元(A)与结构单元(C)的质量比(A/C)优选为99/1~1/99,更优选为95/5~30/70,特别优选为95/5~50/50。
本发明所使用的聚碳酸酯树脂包含结构单元(B)和结构单元(C)的至少一方,优选实质上由结构单元(B)或结构单元(C)的任一方构成。例如,在本发明所使用的聚碳酸酯树脂的结构单元中,优选90%以上、更优选95%以上、进一步优选98%以上由结构单元(B)或结构单元(C)构成。
在本发明所使用的聚碳酸酯树脂包含结构单元(B)和结构单元(C)双方时,这些结构单元以什么样的方式包含在树脂中并没有特别限定。在本发明的一个方式中,聚碳酸酯树脂可以含有包含结构单元(B)和结构单元(C)的共聚物,也可以是含有由各结构单元构成的均聚物的二元系树脂。
本发明所使用的聚碳酸酯树脂可以包含无规、嵌段和交替共聚结构的任意结构。
本发明所使用的聚碳酸酯树脂的优选的重均分子量(Mw)为10,000~100,000。其中,在本说明书中,“重均分子量(Mw)”意指“聚苯乙烯换算重均分子量(Mw)”。
聚苯乙烯换算重均分子量(Mw)更优选为10,000~50,000,进一步优选为15,000~45,000,更进一步优选为20,000~40,000。
在Mw小于10,000时,因成型体变脆而不优选。在Mw大于100,000时,因熔融粘度增高导致制造后树脂的取出变得困难,并且流动性变差难以在熔融状态下进行注射成型,因而不优选。
本发明所使用的聚碳酸酯树脂的23℃、波长587.6nm时的折射率(nd)优选为1.635~1.695,更优选为1.640~1.690,进一步优选为1.645~1.685,特别优选为1.660~1.685。本发明所使用的聚碳酸酯树脂的折射率(nd)高,适合于光学透镜材料。折射率可以按照后述实施例所记载的方法测定。
本发明所使用的聚碳酸酯树脂的阿贝数(νd)优选为70以下,更优选为30以下,进一步优选为24以下,更进一步优选为22以下,特别优选为20以下。阿贝数的下限为14、16、17或18左右。阿贝数可以按照后述实施例所记载的方法测定。
本发明的聚碳酸酯树脂中,可以在不损害本实施方式的目的的范围内添加抗氧化剂、脱模剂、紫外线吸收剂、着色剂、光稳定剂、润滑剂、增塑剂、流动性改性剂、增粘剂、阻燃剂、结晶成核剂、增容剂、强化剂、增量剂、染料、抗静电剂、抗菌剂、消光剂、干燥调节剂、防沉降剂、表面活性剂、干燥油、蜡类、填料、增强剂、表面平滑剂、流平剂、聚合金属钝化剂、固化反应促进剂等的各种添加剂、成型助剂等。
作为紫外线吸收剂,优选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一种紫外线吸收剂。即,以下列举的紫外线吸收剂可以单独使用1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,可以列举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-磺酰氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-5-磺酰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′-二甲氧基二苯甲酮-5-磺酸钠、双(5-苯甲酰基-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,可以列举2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-[(己基)氧]-苯酚、2-(4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基)-5-[(辛基)氧]-苯酚等。
作为环状亚氨基酯系紫外线吸收剂,可以列举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-亚萘基)双(3,1-苯并噁嗪-4-酮)、2,2′-(1,5-亚萘基)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,可以列举1,3-双-[(2′-氰基-3′,3′-二苯基丙烯酰)氧]-2,2-双[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰)氧]甲基)丙烷、和1,3-双-[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰)氧]苯等。
关于紫外线吸收剂的含量,相对于聚碳酸酯树脂100质量份,优选为0.01~3.0质量份,更优选为0.02~1.0质量份,进一步优选为0.05~0.8质量份。在上述配合量的范围内时,根据用途,能够对聚碳酸酯树脂赋予充分的耐候性。
作为发蓝剂,例如可以列举通用名Solvent Violet 13[CA.No(颜色指数No)60725,商标名,LANXESS公司生产“MACROLEX VIOLET B”、三菱化学株式会社生产“DiaResin Blue G”、住友化学工业株式会社生产“Sumiplast Violet B”]、Solvent Violet14、通用名Solvent Violet31[CA.No68210,商标名,三菱化学株式会社生产“Dia ResinViolet D”]、Solvent Violet 33[CA.No60725;商标名,三菱化学株式会社生产“Dia ResinBlue J”]、Solvent Violet 36[CA.No68210,商标名,LANXESS公司生产“MACROLEX VIOLET3R”]、Solvent Blue 45[CA.No61110,商标名,山德士公司生产“Tetrazole Blue RLS”、通用名Solvent Blue 94[CA.No61500,商标名,三菱化学株式会社生产“Dia Resin BlueN”]、通用名Solvent Blue 97[LANXESS公司生产“MACROLEX BLUE RR”]、通用名SolventBlue 45、通用名Solvent Blue 87和通用名Disperse Violet28。添加发蓝剂的目的在于消除光学透镜的黄色感,可以单独使用1种,也可以将2种以上并用。发蓝剂的添加量相对于聚碳酸酯树脂100质量份优选为0.00001~0.005质量份,更优选为0.00001~0.0005质量份,进一步优选为0.00001~0.0002质量份。
[包含结构单元(B)和/或结构单元(C)的树脂的制造方法]
在制造本发明所使用的包含结构单元(B)的聚碳酸酯树脂时,可以优选使用以下通式(2a′)所示的化合物和以下通式(2b′)所示的化合物的至少一种作为二羟基成分,使其与碳酸二酯等碳酸酯前体物质反应而制造。具体而言,可以使上述二羟基成分和碳酸二酯等碳酸酯前体物质在碱性化合物催化剂、酯交换催化剂或由两者构成的混合催化剂的存在下,或者在无催化剂条件下,通过熔融缩聚法反应来制造。
通式(2a′)中,Ra、Rb、A、B、a和b的含义分别与通式(2a)中相同。
作为通式(2a′)所示的二羟基化合物的示例,可以列举2,2′-双(1-羟基甲氧基)-1,1′-联萘、2,2′-双(2-羟基乙氧基)-1,1′-联萘、2,2′-双(3-羟基丙氧基)-1,1′-联萘、2,2′-双(4-羟基丁氧基)-1,1′-联萘等。其中,优选2,2′-双(2-羟基乙氧基)-1,1′-联萘(以下有时简称为“BNE”)。它们可以单独使用,或者将两种以上组合使用。
在以通式(2a′)的化合物为主成分的单体中,通式(2a′)中的a和b不同(即a≠b)的化合物的合计量优选为50ppm以下,更优选为20ppm以下。
通式(2b′)中,Re、Rf、A、B、a和b的含义分别与通式(2b)中相同。
作为通式(2b′)的化合物,可以列举9,9-双(羟基(聚)烷氧基萘基)芴类。例如,作为通式(2b′)的化合物,可以列举9,9-双[6-(1-羟基甲氧基)亚萘基-2-基]芴、9,9-双[6-(2-羟基乙氧基)亚萘基-2-基]芴、9,9-双[6-(3-羟基丙氧基)亚萘基-2-基]芴和9,9-双[6-(4-羟基丁氧基)亚萘基-2-基]芴等。其中,优选9,9-双[6-(2-羟基乙氧基)亚萘基-2-基]芴。它们可以单独使用,或者也可以将两种以上组合使用。
制造通式(2b′)的化合物时,作为原料之一的芴酮有时会作为杂质含有。关于芴酮的含量,在以通式(2b′)的化合物为主要成分的单体中优选在1000ppm以下,更优选在100ppm以下,进一步优选在50ppm以下,特别优选在10ppm以下。以通式(2b′)的化合物为主要成分的单体中所含的芴酮有时会在聚合后残留在树脂中。芴酮的含量越少,树脂的色相越好,因此优选。并且,通式(2b′)中的a和b不同(即a≠b)的化合物虽然不是杂质,但在以通式(2b′)的化合物为主要成分的单体中合计量优选在50ppm以下,更优选在20ppm以下。
通式(2b′)的化合物可以通过各种合成方法制造。例如,可以通过如下方式制造:如日本专利第5442800号公报所记载的那样,利用(a)在氯化氢气体和巯基羧酸的存在下使芴酮类与羟基萘类反应的方法、(b)在酸催化剂(和烷基硫醇)的存在下使9-芴酮与羟基萘类反应的方法、(c)在盐酸和硫醇类(巯基羧酸等)的存在下使芴酮类与羟基萘类反应的方法、(d)在硫酸和硫醇类(巯基羧酸等)的存在下使芴酮类与羟基萘类反应并利用由烃类和极性溶剂构成的析晶溶剂使结晶析出制造联萘酚芴的方法等,得到9,9-双(羟基萘基)芴类,使其与对应于[AO]a基和[BO]b基的化合物(环氧烷或卤代烷醇等)反应而制作。例如,9,9-双[6-(2-羟基乙氧基)萘基]芴可以通过使9,9-双[6-羟基萘基]芴与2-氯乙醇在碱条件下反应而得到。
在制造本发明所使用的包含结构单元(C)的聚碳酸酯树脂时,可以优选使用以下通式(3a′)所示的化合物作为二羟基成分,使其与碳酸二酯等碳酸酯前体物质反应而制造。具体而言,可以使上述二羟基成分和碳酸二酯等碳酸酯前体物质在碱性化合物催化剂、酯交换催化剂或由两者构成的混合催化剂的存在下,或者在无催化剂的条件下,通过熔融缩聚法反应来制造。
通式(3a′)中,Re、Rf、A、B、a和b的含义分别与通式(3a)中相同。
作为通式(3a′)所示的二羟基化合物的示例,可以列举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-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(以下有时简称为“BPPEF”)等。其中,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,更优选9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)-3-苯基苯基]芴(BPPEF)。它们可以单独使用,或者也可以将两种以上组合使用。
在以通式(3a′)的化合物为主成分的单体中,通式(3a′)中的a和b不同(即a≠b)的化合物的合计量优选为50ppm以下,更优选为20ppm以下。
作为上述以外的能够并用的芳香族二羟基化合物,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和双酚Z等。
作为本发明所使用的碳酸二酯,可以列举碳酸二苯酯、碳酸二甲苯酯、双(氯苯基)碳酸酯、碳酸间甲酚酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯、碳酸二环己酯等。这些之中,特别优选碳酸二苯酯。碳酸二苯酯的使用比例相对于二羟基化合物的合计1摩尔优选为0.97~1.20摩尔,更优选为0.98~1.10摩尔,进一步优选为1.00~1.10摩尔。
在酯交换催化剂中,作为碱性化合物催化剂,特别可以列举碱金属化合物、碱土金属化合物和含氮化合物等。
作为本发明所使用的碱金属化合物,可以列举例如碱金属的有机酸盐、无机盐、氧化物、氢氧化物、氢化物或烃氧基化合物等。具体可以使用氢氧化钠、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、苯基硼钠、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、苯基磷酸二钠、双酚A的二钠盐、双酚A的二钾盐、双酚A的二铯盐或双酚A的二锂盐、苯酚的钠盐、苯酚的钾盐、苯酚的铯盐或苯酚的锂盐等。
作为碱土金属化合物,可以列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、氢化物或烃氧基化合物等。具体可以使用氢氧化镁、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、苯基磷酸镁等。
作为含氮化合物,可以列举例如氢氧化季铵及其盐、胺类等。具体可以使用四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、三甲基苄基氢氧化铵等具有烷基、芳基等的氢氧化季铵类;三乙胺、二甲基苄胺、三苯胺等叔胺类;二乙胺、二丁胺等仲胺类;丙胺、丁胺等伯胺类;2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、苯并咪唑等咪唑类;或者氨、四甲基硼氢化铵、四丁基硼氢化铵、四丁基四苯基硼酸铵、四苯基四苯基硼酸铵等的碱或碱式盐等。
作为酯交换催化剂,优选使用锌、锡、锆、铅等的盐,它们能够单独或组合使用。
作为酯交换催化剂,具体可以使用乙酸锌、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、乙酸氧锆、四丁氧基锆、乙酸铅(II)、乙酸铅(IV)等。
这些催化剂的使用比例相对于二羟基化合物的合计1摩尔为1×10-9~1×10-3摩尔,优选为1×10-7~1×10-4摩尔。
熔融缩聚法使用上述的原料和催化剂,在加热下、并且在常压或减压下,通过酯交换反应一边去除副产物一边进行熔融缩聚。
本组成体系的熔融缩聚优选将上述的二羟基成分和碳酸二酯在反应容器中熔融,之后在作为副产物的单羟基化合物滞留的状态下进行反应。为了使其滞留,可以将反应装置封闭,或者进行减压或加压等的压力控制。该工序的反应时间为20分钟以上240分钟以下,优选为40分钟以上180分钟以下,特别优选为60分钟以上150分钟以下。此时,如果将副产生成的单羟基化合物在生成后立即蒸馏去除,则最终得到的聚碳酸酯树脂中高分子量体的含量少。然而,如果使副产生成的单羟基化合物在反应容器中滞留一定时间,则最终得到的聚碳酸酯树脂能够获得高分子量体的含量多的产物。
熔融缩聚反应可以以连续方式进行,也可以以分批方式进行。进行反应时所使用的反应装置可以是装配有锚型搅拌叶片、MAXBLEND搅拌叶片、螺带型搅拌叶片等的立式反应装置,也可以是装配有桨式叶片、格子叶片、眼镜式叶片等的卧式反应装置,还可以是装配有螺杆的挤出机式反应装置。另外,优选考虑聚合物的粘度使用将这些反应装置适当组合的反应装置来实施。
在本发明所使用的聚碳酸酯树脂的制造方法中,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。优选实施通过添加公知的酸性物质而使催化剂失活的方法。作为酸性物质,具体优选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;磷酸三苯酯、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(二苯基膦基)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;苄基氯等的有机卤化物等。这些失活剂相对于催化剂量使用0.01~50倍摩尔,优选0.3~20倍摩尔。相对于催化剂量少于0.01倍摩尔时,失活效果不充分而不优选。另外,相对于催化剂量多于50倍摩尔时,树脂的耐热性容易降低,成型体容易着色而不优选。
在催化剂失活后,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℃的温度下脱挥去除的工序。该工序中,优选使用具备桨式叶片、格子叶片、眼镜式叶片等表面更新能力优异的搅拌叶片的卧式装置、或者薄膜蒸发器。
本发明所使用的聚碳酸酯树脂优选异物含量尽可能地少,优选实施熔融原料的过滤、催化剂液的过滤等。过滤器的筛眼优选在5μm以下,更优选在1μm以下。并且,优选利用聚合物过滤器对生成的树脂进行过滤。聚合物过滤器的筛眼优选在100μm以下,更优选在30μm以下。另外,采集树脂粒料的工序当然要在低尘环境下进行,优选在6级以下,更优选在5级以下。
优选在准备好包含结构单元(B)和/或结构单元(C)的聚碳酸酯树脂后,在该聚碳酸酯树脂中添加抗氧化剂等添加剂。添加方法没有特别限定,可以以任意方法进行。例如,可以在添加了聚碳酸酯树脂后的容器中后续添加添加剂,也可以在预先添加了添加剂的容器中后续添加聚碳酸酯树脂,还可以将聚碳酸酯树脂和添加剂同时添加到一个容器中。具体而言,使用Turnbull混合机、亨舍尔混合机、螺带式掺混机、超高速混合机、辊式混合机或滚筒混合机,使添加剂附着于粒料状的聚碳酸酯树脂。根据这样的添加方法,能够在含有聚碳酸酯树脂的树脂组合物中均匀地分散添加剂,能够减少热过程,因此优选。另外,可以将粒料状的聚碳酸酯树脂、与在聚碳酸酯树脂的一部分中以高浓度熔融混炼了添加剂的粒料彼此混合。
在向聚碳酸酯树脂中添加添加剂后,优选将它们熔融混炼。熔融混炼的方法没有特别限定,可以以任意的方法进行。例如熔融混炼可以用单螺杆或双螺杆挤出机、班伯里混合机、静态混合器等公知的混炼方法进行。聚碳酸酯树脂可以在添加添加剂前进行粒料化。粒料化的方法没有特别限定,能够使用任意的方法。另外,可以将通过熔融混炼而得到的聚碳酸酯树脂粒料化,这里的粒料化的方法也能够使用任意的方法。
[包含结构单元(D)的树脂]
本实施方式的树脂组合物优选进一步含有包含以下通式(4)所示的结构单元(D)的树脂。
通式(4)中,R4表示氢原子、甲基或乙基,R5和R6分别独立地表示氢原子或甲基。优选R4、R5和R6全部表示氢原子。
并且,包含结构单元(D)的树脂优选为聚酯碳酸酯树脂或聚碳酸酯树脂,特别优选为聚碳酸酯树脂。
在本实施方式的树脂组合物中,结构单元(A)与结构单元(D)的质量比(A/D)优选为99/1~1/99,更优选为90/10~50/50,特别优选为80/20~60/40。
本实施方式的树脂组合物中,在不损害本实施方式的预期效果的范围内可以并用除了本实施方式中的包含结构单元(A)的树脂、包含结构单元(B)和/或结构单元(C)的树脂、包含结构单元(D)的树脂以外的树脂。作为这样的树脂,没有特别限定,例如可以列举选自本实施方式中的聚酯树脂以外的聚酯树脂、本实施方式中的聚碳酸酯树脂以外的聚碳酸酯树脂、(甲基)丙烯酸树脂、聚酰胺树脂、聚苯乙烯树脂、环烯烃树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚树脂、氯乙烯树脂、聚苯醚树脂、聚砜树脂、聚缩醛树脂和甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚树脂中的至少1种的树脂。它们可以使用各种公知的材料,可以单独使用1种或将2种以上并用添加到树脂组合物中。
本实施方式的树脂组合物中,在不损害本实施方式的预期效果的范围内可以添加抗氧化剂、脱模剂、紫外线吸收剂、着色剂、光稳定剂、润滑剂、增塑剂、流动性改性剂、增粘剂、阻燃剂、结晶成核剂、增容剂、强化剂、增量剂、染料、抗静电剂、抗菌剂、消光剂、干燥调节剂、防沉降剂、表面活性剂、干燥油、蜡类、填料、增强剂、表面平滑剂、流平剂、聚合金属钝化剂、固化反应促进剂等的各种添加剂、成型助剂等。
[抗氧化剂]
本实施方式的树脂组合物中,从防止成型时树脂劣化、防止模具污染而进行稳定成型的观点考虑,优选含有抗氧化剂。树脂组合物中所含的抗氧化剂的量优选为0.001~0.50质量份,更优选为0.01~0.40质量份,特别优选为0.05~0.30质量份。通过使抗氧化剂的量为0.001质量份以上,能够获得热稳定性提升的效果;并且通过为0.50质量份以下,能够抑制因抗氧化剂量过多而引起的折射率下降、Tg下降。
作为抗氧化剂,可以使用一种抗氧化剂,也可以将多种抗氧化剂组合使用。在使用多种抗氧化剂的情况下,将抗氧化剂的合计量调节至上述数值范围即可。
作为本发明所使用的抗氧化剂,可以列举亚磷酸酯系抗氧化剂、酚系抗氧化剂、硫系抗氧化剂、环氧系抗氧化剂和受阻胺系抗氧化剂,特别优选亚磷酸酯系抗氧化剂或酚系抗氧化剂,更优选将亚磷酸酯系抗氧化剂与酚系抗氧化剂并用。作为亚磷酸酯系抗氧化剂,可以列举亚磷酸三甲酚酯、三(2-乙基己基)亚磷酸酯、亚磷酸三癸酯、亚磷酸三月桂酯、亚磷酸三(十三烷基)酯和亚磷酸三油酯、或株式会社ADEKA生产的ADEKA STAB PEP-8、ADEKASTAB PEP-36、ADEKA STAB HP-10、ADEKA STAB 2112、ADEKA STAB 2112RG、ADEKA STAB1178、ADEKA STAB 1500、ADEKA STAB C、ADEKA STAB 135A、ADEKA STAB 3010和ADEKA STABTPP,但并不限定于这些。其中,ADEKA STAB PEP36(株式会社ADEKA生产)、ADEKA STAB 1500(株式会社ADEKA生产)和ADEKA STAB 2112(株式会社ADEKA生产)分别具有以下结构。
作为酚系抗氧化剂,优选列举以下通式所示的化合物。
上述通式中,Rp1和Rp2分别独立地为碳原子数1~10的烃基。A为可以含有选自酯基、醚基和酰胺基中的官能团和/或磷原子的碳原子数1~20的烃基。B为可以含有氧原子和/或氮原子的碳原子数1~6的烃基、硫原子或单键。g表示1~4的整数。具体而言,可以列举1,6-己二醇-双〔3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯〕、2,2-硫代-二亚乙基双〔3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯〕、三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-异氰脲酸酯和N,N′-六亚甲基双(3,5-二叔丁基-4-羟基-氢化肉桂酰胺)、或株式会社ADEKA生产的ADEKA STAB AO-20、ADEKA STAB AO-30、ADEKA STAB AO-50、ADEKA STABAO-50F、ADEKA STAB AO-60、ADEKA STAB ASO-60GAO-80G和ADEKA STAB AO-330,但并不限定于这些。其中,ADEKA STAB AO60(株式会社ADEKA生产)、ADEKA STAB AO80(株式会社ADEKA生产)和ADEKA STAB AO50(株式会社ADEKA生产)分别具有以下结构。
[脱模剂]
本实施方式的树脂组合物中,从降低成型加工时树脂组合物与成型机的摩擦、从而防止树脂的分子量下降和着色的观点考虑,优选含有脱模剂。树脂组合物中所含的脱模剂的量优选为0.001~0.50质量%,更优选为0.01~0.40质量%,特别优选为0.05~0.30质量%。
作为脱模剂,优选其90重量%以上由醇与脂肪酸的酯构成。作为醇与脂肪酸的酯,具体可以列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,可以列举硬脂酸硬脂酯、棕榈酸棕榈酯、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,可以列举单硬脂酸甘油酯、单硬脂酸甘油酯、二硬脂酸甘油酯、三硬脂酸甘油酯、硬脂酸单山梨酯、山萮酸单甘油酯、癸酸单甘油酯、月桂酸单甘油酯、单硬脂酸季戊四醇酯、四硬脂酸季戊四醇酯、四壬酸季戊四醇酯、单硬脂酸丙二醇酯、联苯基联苯酯、脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、2-乙基己基硬脂酸酯、六硬脂酸二季戊四醇酯等的二季戊四醇的全酯或部分酯等。这些酯中,优选硬脂酸硬脂酯、单硬脂酸甘油酯、二硬脂酸甘油酯或三硬脂酸甘油酯。
[光学透镜]
使用本发明的树脂组合物制造的光学透镜具有高折射率、低阿贝数和高的热稳定性,因而能够在望远镜、双筒望远镜、电视投影仪等以往使用昂贵的高折射率玻璃透镜的领域中使用,极为有用。根据需要,优选以非球面透镜的形式使用。非球面透镜能够利用1片透镜使球面像差实质上为零,因此,不需要通过多个球面透镜的组合来去除球面像差,能够实现轻量化和低生产成本化。因此,非球面透镜在光学透镜中特别是作为相机透镜有用。
光学透镜例如通过注射成型法、压缩成型法、注射压缩成型法等任意的方法成型。通过本发明,能够利用玻璃透镜更简便地得到在技术上难以加工的高折射率低双折射非球面透镜。
为了尽可能避免异物混入光学透镜,成型环境也当然必须为低尘环境,优选为6级以下,更优选为5级以下。
[光学膜]
使用本发明的树脂组合物制造的光学膜的透明性和热稳定性优异,因此可以很好地用于液晶基板用膜、光存储卡等。
作为成型方法,除了注射成型之外,还可以例示压缩成型、注模、辊加工、挤出成型、拉伸等,但并不限定于此。
在将本发明的聚碳酸酯树脂用于注射成型时,玻璃化转变温度(Tg)优选为90~180℃,更优选为95~175℃,进一步优选为100~170℃,更进一步优选为130~170℃,特别优选为135~150℃。在Tg低于90℃时,因使用温度范围变窄而不优选。而在超过180℃时,树脂的熔融温度升高,容易发生树脂的分解或着色,因而不优选。树脂的玻璃化转变温度过高时,在利用通用的模具调温机时模具温度与树脂玻璃化转变温度之差增大。因此,在制品需求严格的面精度的用途中,玻璃化转变温度过高的树脂使用困难,不优选。另外,从成型流动性和成型耐热性的观点考虑,Tg的下限值优选为130℃,更优选为135℃,Tg的上限值优选为160℃,更优选为150℃。
为了尽可能避免异物混入光学透镜,成型环境也当然必须为低尘环境,优选为6级以下,更优选为5级以下。
实施例
以下利用实施例对本发明进行说明,但本发明完全不限定于这些实施例。其中,实施例中的测定值利用以下的方法或装置测定。
<聚酯树脂、聚碳酸酯树脂和树脂组合物的评价方法>
(1)聚酯树脂的共聚组成
测定1H-NMR和13C-NMR,根据来自各结构单元的峰面积比算出聚酯树脂的共聚组成。测定装置使用核磁共振装置(Bruker BioSpin公司制、商品名:AVANCE III 500/Ascend500),以500MHz测定。溶剂使用氘代氯仿。
(2)重均分子量(Mw)
树脂和树脂组合物的重均分子量通过凝胶渗透色谱(GPC)法进行测定,以标准聚苯乙烯换算算出。使用装置、色谱柱和测定条件如下。
·GPC装置:东曹株式会社制、HLC-8420GPC。
·色谱柱:东曹株式会社制、TSKgel SuperHM-M×3根;
东曹株式会社制、TSKgel guardcolumn SuperH-H×1根;
东曹株式会社制、TSKgel SuperH-RC×1根。
·检测器:RI检测器。
·标准聚苯乙烯:东曹株式会社制、标准聚苯乙烯试剂盒PStQuick C。
·试样溶液:0.2质量%四氢呋喃溶液。
·洗脱液:四氢呋喃。
·洗脱液流速:0.6mL/min。
·柱温:40℃。
(3)玻璃化转变温度(Tg)
关于树脂和树脂组合物的玻璃化转变温度,使用差示扫描量热计(株式会社岛津制作所制、商品名:DSC-60/TA-60WS)测定。将试样5~10mg加入铝制非密封容器,在氮气(50mL/min)气流中,以升温速度10℃/min升温至280℃后骤冷。将其以相同条件再次升温,将DSC曲线在转变前后变化基线的差的1/2时的温度(中间点玻璃化转变温度)作为玻璃化转变温度。
(4)折射率(nd)和阿贝数(νd)
关于树脂和树脂组合物的折射率和阿贝数,将按照后述方法制作的直径厚度3mm的圆盘形成型体从中央切出成直角,作为测定试样,利用干燥机将该试样以100℃退火处理12小时后,使用精密折射计(Kalnew光学工业株式会社制、KPR-200)测定。关于折射率,以温度23℃对波长486.1nm(F射线)、587.6nm(d射线)和656.3nm(C射线)进行测定。根据各波长时的折射率利用以下式(1)算出阿贝数。
式(1)νd=(nd-1)/(nF-nC)
(式(1)中,νd表示阿贝数,nF表示波长486.1nm时的折射率,nd表示波长587.6nm时的折射率,nC表示波长656.3nm时的折射率。)
(5)圆盘形成型体(直径厚度3mm)的制作
使用注射成型机(株式会社日本制钢所制、J55AD),以料筒温度260~270℃、模具温度110~120℃的条件进行注射成型,制作树脂组合物的圆盘形成型体。
(6)连续成型性
使用注射成型机(FANUC CORPORATION制、ROBOSHOTα-S30iA)、和形成有8个外径中心厚度0.26mm的非球面透镜的模具,在料筒温度290℃、模具温度Tg-10℃、成型循环时间25~40sec/次注射的条件下,连续进行注射成型。在成型中透镜部、注道(sprue)、流道(runner)的任意部位发生了破损的情况下,在该时刻结束连续成型,按照以下基准评价连续成型性。
A:能够连续成型的次数在30次注射以上。
B:能够连续成型的次数小于30次注射,目测破损的程度小。
B′:能够连续成型的次数小于30次注射,目测破损的程度大。
<聚酯树脂的合成>
<合成例1~4>
向具有搅拌器、加热装置、氮气导入管、分凝器、全凝器、冷阱和真空泵的30L反应器中加入以下表1所记载的量的原料单体和四水合乙酸锰(II),在氮气气氛下升温至235~245℃,进行搅拌,进行酯交换反应。在根据从反应器蒸馏出的甲醇量算出的羟基羧酸酯成分和二酯成分的反应转化率达到90%以上后,加入以下表1所记载的量的氧化锗(IV)和磷酸,缓慢进行升温和减压,在270~280℃、133Pa以下进行缩聚反应。确认反应液达到适度的熔融粘度后,终止搅拌,向反应器内通入氮气加压至0.3MPa,将所生成的聚酯树脂造粒并回收。将所得到的聚酯树脂的评价结果示于以下表1。
[表1]
D-NHEs:十氢-1,4:5,8-二甲桥萘-2-甲氧基羰基-6(7)-甲醇。
DMCD:1,4-环己烷二羧酸二甲酯(顺式体/反式体=7/3)。
FDPM:9,9-双(2-甲氧基羰基乙基)芴(芴二丙酸二甲酯)。
BPEF:9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)苯基)芴(双苯氧基乙醇芴)。
EG:乙二醇。
<聚碳酸酯树脂的合成>
<合成例5>
将9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴(BPEF)20.00kg(45.61摩尔)、碳酸二苯酯(DPC)10.16kg(47.43摩尔)和碳酸氢钠30.00mg(3.6×10-4摩尔)加入带有搅拌器和蒸馏装置的50L反应器中,在氮气气氛760Torr下,用时60分钟加热至205℃,进行搅拌。接着,用时20分钟减压至200Torr,在205℃、200Torr的条件下保持30分钟。之后,进行升温和减压20分钟达到215℃、180Torr,由此进行升温和减压50分钟达到230℃、150Torr,再由此进行升温和减压60分钟达到240℃、1Torr以下,最终在240℃、1Torr以下的条件下保持20分钟。确认反应液达到适度的熔融粘度后,终止搅拌,向反应器内导入氮气进行加压,将所生成的聚碳酸酯树脂造粒并回收。
所得到的聚碳酸酯树脂的聚苯乙烯换算重均分子量(Mw)为23000,玻璃化转变温度(Tg)为145℃。
BPEF:9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴(双苯氧基乙醇芴)。
<合成例6>
将以下结构式(a)所示的十氢-1,4:5,8-二甲桥萘-2,6(7)-二甲醇(也称为“D-NDM”)23.50kg(105.70摩尔)、碳酸二苯酯(也称为“DPC”)22.98kg(107.27摩尔)和碳酸氢钠130.00mg(1.5×10-3摩尔)加入带有搅拌器和蒸馏装置的50L反应器中,在氮气气氛760Torr下,用时60分钟加热至205℃,进行搅拌。接着,用时30分钟减压至200Torr,在205℃、200Torr的条件下保持30分钟。之后,进行升温和减压20分钟达到215℃、180Torr,由此进行升温和减压40分钟达到230℃、150Torr,再由此进行升温和减压60分钟达到240℃、1Torr以下,最终在240℃、1Torr以下的条件下保持20分钟。确认反应液达到适度的熔融粘度后,终止搅拌,向反应器内导入氮气进行加压,将所生成的聚碳酸酯树脂造粒并回收。
所得到的聚碳酸酯树脂的聚苯乙烯换算重均分子量(Mw)为27000,玻璃化转变温度(Tg)为132℃。
D-NDM:十氢-1,4:5,8-二甲桥萘-2,6(7)-二甲醇。
<树脂组合物的制造方法>
<实施例1~8和比较例1~4>
使用滚筒将合成例1~4中得到的聚酯树脂、合成例5或6中得到的聚碳酸酯树脂、抗氧化剂和脱模剂按照以下表2所记载的比例(单位是质量份)干式混合。使用双螺杆挤出机(株式会社IPEC制、IPT型35mm同向双螺杆挤出机),以料筒温度260℃、通气孔压力25Torr对其进行熔融混炼,以股料的形式挤出后,进行造粒,得到透明的树脂组合物的粒料。所得到的树脂组合物的评价结果示于以下表2。
[表2]
其中,表中的简写符号的含义如下。
·AO-60:株式会社ADEKA生产、ADEKA STAB AO-60。
·PEP-36:株式会社ADEKA生产、ADEKA STAB PEP-36。
·NAA-180:日油株式会社生产、NAA-180。
·M-2222SL:日油株式会社生产、UNISTER M-2222SL。
实施例1和2与使用了相同聚酯树脂的比较例1相比,能够在折射率保持在基本相同的状态下降低阿贝数,并且实现了高Tg化(提高耐热性)。实施例5~7与比较例3相比,能够得到尽管折射率存在稍稍增高的倾向、但阿贝数降低了的树脂组合物。实施例8与比较例4相比,能够使阿贝数稍稍降低,连续成型性也提高。
Claims (11)
1.一种树脂组合物,其特征在于:
含有包含以下通式(1)所示的结构单元(A)的聚酯树脂、以及包含以下通式(3)所示的结构单元(C)的聚碳酸酯树脂,
所述结构单元(A)与所述结构单元(C)的质量比为95/5~30/70,
通式(1)中,R1表示氢原子、甲基或乙基,R2和R3分别独立地表示氢原子或甲基,n表示0或1,
通式(3)中,Rc和Rd分别独立地选自氢原子、卤原子、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的环烷氧基和碳原子数6~20的芳基,
Y表示芴基,
A和B分别独立地表示碳原子数1~4的亚烷基,
p和q分别独立地表示0~4的整数,
a和b分别独立地表示0~10的整数。
2.如权利要求1所述的树脂组合物,其特征在于:
还含有包含以下通式(4)所示的结构单元(D)的树脂,
通式(4)中,R4表示氢原子、甲基或乙基,R5和R6分别独立地表示氢原子或甲基。
3.如权利要求2所述的树脂组合物,其特征在于:
包含所述通式(4)所示的结构单元(D)的树脂是聚碳酸酯树脂。
4.如权利要求1~3中任一项所述的树脂组合物,其特征在于:
所述通式(3)所示的结构单元(C)包含以下通式(3a)所示的结构单元,
通式(3a)中,A、B、a和b的含义分别与通式(3)中的相同,Re和Rf表示氢原子。
5.如权利要求2或3所述的树脂组合物,其特征在于:
所述结构单元(A)与所述结构单元(D)的质量比(A/D)为99/1~1/99。
6.如权利要求1~3中任一项所述的树脂组合物,其特征在于:
还含有抗氧化剂。
7.如权利要求6所述的树脂组合物,其特征在于:
所述抗氧化剂为亚磷酸酯系抗氧化剂和/或酚系抗氧化剂。
8.如权利要求1~3中任一项所述的树脂组合物,其特征在于:
所述通式(1)中的R1、R2和R3表示氢原子,n表示1。
9.一种含有权利要求1~8中任一项所述的树脂组合物的成型体。
10.如权利要求9所述的成型体,其特征在于:
所述成型体为光学透镜。
11.如权利要求9所述的成型体,其特征在于:
所述成型体为光学膜。
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