CN1388905A - 塑料透镜 - Google Patents
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Abstract
从一种聚碳酸酯树脂形成的塑料透镜、光学用成形品、薄膜或片材,该树脂包含通式(I)所示构成单元和通式(II)所示构成单元,其中,构成单元(I)的摩尔百分率相对于构成单元(I)和(II)的合计而言是15~85%。该塑料透镜、光学用成形品等是透明性、热稳定性和耐冲击性等物理性能优异的,而且也显示出优异的折射率与阿贝值平衡和优异的光学特征例如光弹性常数。
Description
发明详细说明
发明所属技术领域
本发明涉及塑料透镜以及为此而可以利用的共聚合聚碳酸酯树脂。更详细地说,涉及能使透明性、耐热性、耐冲击性保持高水准、具有折射率与阿贝值之间的良好平衡、有低双折射的塑料透镜和共聚合聚碳酸酯树脂。本发明的共聚合聚碳酸酯树脂由于所述光学特性和物理特性优异,因而还可以用于除各种塑料透镜外的光学用成形品中,而且由于流动性也优异,因而使这些成形品容易地适合于成形、加工。
先有技术
聚碳酸酯树脂(以下称为PC)是一种通过碳酸酯连接双酚的聚合物,其中,从2,2-二(4-羟基苯基)丙烷(通称双酚A)得到的聚碳酸酯树脂有透明性、耐热性优异、且耐冲击性等机械特性优异的性质,因而已应用于许多领域。在各种透镜、光盘等光学领域中,其耐冲击性、透明性、低吸水性等特性引人注目,作为光学用途材料占有重要位置。
尤其在透镜领域,作为热塑性树脂的PC因其生产率和加工性良好而受到瞩目,取代了迄今为止作为塑料透镜材料占主流的CR-39(碳酸二甘醇二烯丙酯)为代表的热固性树脂,其需求与日俱增。
然而,双酚A与光气或碳酸二苯酯等碳酸酯前体物质反应而得到的聚碳酸酯树脂是折射率高达1.585但阿贝值低达30的,因而容易出现色散(色象差)问题,有折射率与阿贝值之间的平衡不良这样的缺点。而且,光弹性常数大,有使成形品的双折射增大这样的缺点。
为了解决这样的聚碳酸酯的缺点,有人提出了若干个关于双酚与脂肪族二醇的共聚合聚碳酸酯树脂的方案(例如特开平1-66234号公报、特开平10-120777号公报、特开平11-228683号公报、特开平11-349676号公报、特开2000-63506号公报)。这些技术中,有要么折射率、阿贝值尚低,要么光弹性常数大、成形品的双折射增大,要么成形性、耐热性等不十分令人满意而得不到成形物,要么着色等的问题。
发明要解决的课题
因此,本发明的第一目的是提供透明性、耐热性和耐冲击性优异的塑料透镜、尤其眼镜透镜。
本发明的第二目的是提供折射率和阿贝值十分均衡而且有良好水准、且光弹性常数低的塑料透镜、尤其眼镜透镜。
本发明的第三目的是提供具备所述物理特性和光学特性的光学用成形品。
本发明的另一个目的是提供适合用于成形所述塑料透镜或光学用成形品且流动性优异的共聚合聚碳酸酯树脂。
本发明的又一个目的是提供能选择工业上有利的原料和聚合方法并以比较低的成本制造有所述各种优异特性的共聚合聚碳酸酯树脂的手段。
用来解决问题的手段
本发明者等为了解决上述课题而反复进行各种研究的结果,发现用从以一定比例含有环己烷二甲醇和特定双酚的二羟基化合物成分得到的共聚合聚碳酸酯树脂形成的透镜能达到上述本发明的目的,从而实现本发明。
即,按照本发明,提供从包含以下式(I)所示构成单元(I)和以下通式(II)所示构成单元(II)且构成单元(I)的摩尔百分率相对于构成单元(I)与(II)的合计而言是15~85%的共聚合聚碳酸酯树脂形成的塑料透镜,
在所述构成单元(II)中,R1和R2各自独立地是卤原子、C1-10烷基、C1-10烷氧基、C6-20环烷基、C6-20环烷氧基、C6-10芳基、C7-20芳烷基、C6-10芳氧基或C7-20芳烷氧基,q和r各自是0~4的整数,W是以下所示基团式中,R3、R4相同或不同,表示氢原子或C1-10烃基,R5和R6各自独立地是氢原子或C1-3烷基,p是4~7的整数,R7和R8各自独立地是氢原子、卤原子或C1-3烷基。
本发明的塑料透镜不仅透明性、耐冲击性和耐热性优异,而且折射率和阿贝值分别以良好的水准达到均衡,且光弹性常数低,适合作为透镜、尤其眼镜透镜。此外,如同后述,由于表面硬涂层特性和耐冲击特性高,因而能提供即使薄也是实用性价值高的眼镜透镜。
在本发明者调研的范围内,有几篇文献涉及以环己烷二甲醇(CHDM)为二羟基成分与双酚一起聚合的共聚合聚碳酸酯树脂。以下简单介绍这些文献。
(1)美国专利第4,501,875号说明书(特开昭59-74121号公报)
此文献中记载了通过使二元苯酚和脂肪族(或脂环族)二醇的二卤甲酸酯与光气反应而改善了加工性的共聚合聚碳酸酯树脂。具体地说,只记载使CHDM的二氯甲酸酯4%(摩尔)与双酚A共聚而得到的聚碳酸酯,同双酚A单独的聚碳酸酯相比,除流动性(熔体流动)得到改良外,还得到冲击值、荷重挠曲温度和延性几乎相同的物性。
(2)特开昭63-92642号公报
此文献中记载了双酚A和相对于双酚A而言2~4%(摩尔)的CHDM与碳酸二苯酯进行酯交换而得到的共聚合聚碳酸酯作为光盘基板使用。
(3)特开平8-302005号公报
此文献中记载了通过使双酚A和CHDM(4%摩尔)与碳酸二苯酯的酯交换反应进行聚合而得到共聚合聚碳酸酯,此时通过过量使用碳酸二苯酯而得到羟基端基比例极其低下的聚合物并提高了该聚合物的耐水解性。
(4)European Polymer Journal(欧洲聚合物杂志),Vol.12,pp 279-282(1976)
此文献中记载了通过使双酚A和CHDM在二氯甲烷溶剂中用吡啶作为酸结合剂与光气反应进行均相溶液聚合而得到共聚合聚碳酸酯,此时得到以1~50%(摩尔)的比例含有CHDM的共聚合聚碳酸酯,以及用GPC法测定分子量的结果和测定物性(拉伸应力、断裂伸长率)的结果。此文献中关于所得到共聚合聚碳酸酯的用途、尤其光学用途没有任何记载。
(5)Polymer,1983,Vol.24,October,pp 1313-1316
此文献中记载了得到双酚A和CHDM的50/50(摩尔比)交互共聚合聚碳酸酯,这种交互共聚合聚碳酸酯是通过双酚A的氯甲酸酯和CHDM在二氯甲烷溶剂中用吡啶作为酸结合剂进行均相溶液聚合而得到的,以及为比较这种聚碳酸酯与无规共聚合聚碳酸酯而测定物性(粘度、玻璃化温度、老化特性)的结果。此文献中关于交互共聚合聚碳酸酯的用途、尤其光学用途没有任何记载。
以下更详细地说明本发明的塑料透镜和共聚合聚碳酸酯树脂。
本发明的共聚合聚碳酸酯,如以上所述,包含以下构成单元(I)和(II),构成单元(I)的比例以摩尔百分率计,相对于构成单元(I)和(II)的合计而言,是15~85%、较好是20~80%式中R1、R2、W、q和r的定义同前述构成单元(II)的定义。
所述构成单元(I)和(II)是通过在聚碳酸酯树脂的制造中分别使用以下式(I-R)所示的环己烷二甲醇和以下式(II-R)所示的双酚作为二羟基化合物成分而形成的单元式(II-R)中,R1、R2、W、q和r的定义同前述构成单元(II)的定义。
以下就本发明的共聚合聚碳酸酯树脂的制造中可以作为二羟基化合物使用的环己烷二甲醇(I-R)和双酚(II-R),说明其具体化合物。
作为式(I-R)所示环己烷二甲醇,可以是顺式、反式或顺式/反式的混合物,而且可以列举1,2-环己烷二甲醇、1,3-环己烷二甲醇、1,4-环己烷二甲醇。其中较好的是1,4-环己烷二甲醇。此外,这些既可以单独使用,也可以两种以上组合使用。
作为环己烷二甲醇,较好使用1,4-环己烷二甲醇且其反式/顺式比在100/0~50/50范围内者。更好的反式/顺式比在100/0~60/40、进一步更好的在100/0~70/30。最好的在100/0~80/20。反式体的比例越高,所得到的共聚合聚碳酸酯树脂的玻璃化温度(Tg)就越高,从而使其耐热性提高。即在1,4-环己烷二甲醇/双酚A的摩尔比为50/50的共聚合聚碳酸酯树脂的情况下,其1,4-环己烷二甲醇的反式/顺式比为50/50和99/1时,树脂的玻璃化温度(Tg)分别为89℃和96℃。为了得到1,4-环己烷二甲醇的反式/顺式比为最高者,可以采用本身已知的方法。例如,通过在有机溶剂中反复进行重结晶,就能得到反式体比例高的1,4-环己烷二甲醇。
另一方面,作为所述式(II-R)所示双酚,较好的是W为下列所示基团者式中,R3、R4、R5、R6、R7、R8和p有与前述构成单元(II)相同的定义。作为双酚的具体例,可以列举诸如4,4'-二羟基联苯、二(4-羟基苯基)甲烷、1,1-二(4-羟基苯基)乙烷、1,1-二(4-羟基苯基)-1-苯基乙烷、2,2-二(4-羟基苯基)丙烷、2,2-二(3-甲基-4-羟基苯基)丙烷、1,1-二(4-羟基苯基)环己烷、1,1-二(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷、2,2-二(3-苯基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-二(3-异丙基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-二(3-叔丁基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-二(4-羟基苯基)丁烷、2,2-二(4-羟基苯基)辛烷、2,2-二(3-溴-4-羟基苯基)丙烷、2,2-二(4-羟基-3,5-二溴苯基)丙烷、2,2-二(4-羟基-3,5-二氯苯基)丙烷、2,2-二(4-羟基-3,5-二甲基苯基)丙烷、2,2-二(3-环己基-4-羟基苯基)丙烷、1,1-二(3-环己基-4-羟基苯基)环己烷、二(4-羟基苯基)二苯基甲烷、9,9-二(4-羟基苯基)芴、9,9-二(4-羟基-3-甲基苯基)芴、1,1-二(4-羟基苯基)环己烷、4,4'-二羟基二苯醚、4,4'-二羟基-3,3'-二甲基二苯醚、4,4′-二羟基二苯砜、4,4'-二羟基二苯亚砜、4,4'-二羟基二苯硫醚、3,3'-二甲基-4,4'-二羟基二苯硫醚、3,3'-二甲基-4,4'-二羟基二苯亚砜、3,3'-二甲基-4,4'-二羟基二苯砜、4,4'-二羟基-3,3'-二苯硫醚、4,4'-二羟基-3,3'-二苯亚砜、4,4'-二羟基-3,3'-二苯砜、1,3-二{2-(4-羟基苯基)丙基}苯、1,4-二{2-(4-羟基苯基)丙基}苯等。其中,较好的是1,1-二(4-羟基苯基)-1-苯基乙烷、2,2-二(4-羟基苯基)丙烷、2,2-二(3-甲基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-二(4-羟基-3,5-二溴苯基)丙烷、1,1-二(4-羟基苯基)环己烷、1,1-二(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷、4,4'-二羟基二苯砜、3,3'-二甲基-4,4'-二羟基二苯砜、9,9-二(4-羟基-3-甲基苯基)芴、1,3-二{2-(4-羟基苯基)丙基}苯、1,4-二{2-(4-羟基苯基)丙基}苯,更好的是2,2-二(4-羟基苯基)丙烷、1,1-二(4-羟基苯基)环己烷、1,1-二(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷、4,4'-二羟基二苯砜、9,9-二(4-羟基-3-甲基苯基)芴,尤其好的是2,2-二(4-羟基苯基)丙烷〔通称双酚A〕或1,1-二(4-羟基苯基)环己烷。而且,这些既可以单独也可以两种以上组合使用。
本发明的共聚合聚碳酸酯树脂,当以其构成单元全部的摩尔百分率合计为100%时,通式(I)所示构成单元的摩尔百分率是15~85%、较好是20~80%、更好是20~70%、进一步更好是30~70%、最好是30~50%、若构成单元(I)的摩尔百分率超过85%,则会引起耐热性下降和折射率下降,而若不足15%,则阿贝值下降,折射率与阿贝值之间的平衡变得不良,不适合作为透镜材料。
本发明的塑料透镜中所使用的共聚合聚碳酸酯树脂,从加工性和光学特性的观点来看,其聚合度有比较低的值。即,用比粘度表示,较好在0.3~0.6的范围内,更好在0.3~0.56的范围内。有此范围内的比粘度的共聚合聚碳酸酯树脂是如后所述那样流动性(Q值)优异的,用熔融注塑成形就能容易地成形加工,而且所得到的透镜是光学失真极少的。
本发明的共聚合聚碳酸酯是熔融时流动性优异的,按照后述测定法测定的流动性(Q值)有极高的值。来自双酚A的均聚碳酸酯树脂的流动性(Q值)是4.2×10-3cm3/s,反之,本发明的共聚合聚碳酸酯的流动性(Q值)是20×10-3~200×10-3cm3/s、较好是25×10-3~200×10-3cm3/s、最好是35×10-3~180×10-3cm3/s。
本发明的塑料透镜由于是从上述共聚合聚碳酸酯树脂形成的,因而折射率和阿贝值都有比较高的水准,而且这些值之间的均衡是良好的。因此,眼镜透镜是适用的。即,本发明的塑料透镜的折射率在1.500~1.600、较好在1.530~1.590、最好在1.540~1.580的范围内。而阿贝值在31~48、较好在32~45的范围内。
形成本发明塑料透镜的共聚合聚碳酸酯树脂就其端基和分子量分布而言有较好的形态。所述共聚合聚碳酸酯树脂有源于原料单体双酚的酚羟基(OH基)端基。该酚羟基(OH基)端基的含有比例较好的是在总端基数的1~80%(摩尔)的范围内、更好的是在2~70%(摩尔)的范围内。共聚合聚碳酸酯树脂实质上是从其端基为酚羟基的端基和没有酚羟基的芳基或烷基端基(例如苯基、有取代苯基、甲基或乙基)形成的。因此,作为总端基数,实质上系指酚羟基和所述芳基或烷基端基的合计量。
因此,本发明中,使用的是以所述合计量为100%(摩尔)时酚羟基端基的比例为1~80%(摩尔)的共聚合聚碳酸酯树脂。
另一方面,本发明的共聚合聚碳酸酯树脂较好具有某一定的分子量分布范围。这种分子量分布以重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)之比(Mw/Mn)表示时在1.1~3的范围内、较好在1.3~2.8的范围内的共聚合聚碳酸酯树脂是可以有利地利用的。这种重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)是基于后述的测定法确定的。
有所述端基和分子量分布的共聚合聚碳酸酯,是在用如后所述那样使用碳酸酯(尤其碳酸二苯酯)作为碳酸酯前体物的酯交换法进行聚合来制造树脂的方法中通过控制碳酸酯加入比例或反应条件而得到的。
有所述端基和分子量分布的共聚合聚碳酸酯树脂是透镜的成形加工性优异的,所得到的透镜是耐热性、耐冲击性和色相良好的,而且在对透镜表面进行硬涂层处理以形成硬化层的情况下处理的加工性变得容易,有利于形成均匀、牢固粘着的硬化层。
以下说明用于制造本发明共聚合聚碳酸酯树脂的聚合法。
本发明的共聚合聚碳酸酯树脂可以通过使用以下式(I-R)所示环己烷二甲醇和以下式(II-R)所示双酚作为主要二羟基化合物来制造式(II-R)中,R1、R2、W、q和r的定义同前述构成单元(II)的定义。
聚合方法较好采用在酸结合剂的存在下使所述两种二羟基化合物与光气反应的方法(溶液聚合法)和使所述两种二羟基化合物与碳酸酯进行酯交换反应的方法(酯交换法)。
这两种方法中,酯交换法是有利的。酯交换法对其聚合的形态或方式没有特别限制。例如,熔融聚合法或固相聚合法均可采用,但工业上理想的是熔融聚合法。
在溶液聚合法中,作为酸结合剂,可以列举吡啶、喹啉、异喹啉、二甲基苯胺等芳香族叔胺,尤其可以用吡啶作为较好的酸结合剂。作为该有机溶剂,可以用苯、甲苯、二甲苯等烃类或二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、氯苯、二氯苯等卤代烃类,尤其好的是二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、氯苯、二氯苯等卤代烃类,尤其最好的是二氯甲烷。该酸结合剂的使用量,相对于光气而言,通常可以用2~100摩尔当量、较好可以用2~50摩尔当量。反应温度通常在0~100℃、较好在0~40℃进行。反应时间通常进行数分钟~数日、较好10分钟~5小时。此外,作为链终止剂,可以使用单官能苯酚类。单官能苯酚类一般作为链终止剂而用于分子量调节,而且所得到的共聚合聚碳酸酯树脂变成末端用基于单官能苯酚类的基团予以封闭的。作为这样的单官能苯酚类的具体例,可以列举诸如苯酚、对叔丁基苯酚、对枯基苯酚和异辛基苯酚。此外,作为其它单官能苯酚类,可以使用有长链烷基或脂肪族聚酯基作为取代基的苯酚类或苯甲酰氯类、或长链烷基羧酰氯类。
这些链终止剂,理想的是能导入所得到聚碳酸酯树脂相对于总端基数而言至少5%(摩尔)、较好至少10%(摩尔)的端基中,此外,链终止剂既可以单独也可以两种以上混合使用。
在用酯交换法进行的熔融聚合法中,可以用在惰性气体的存在下使二羟基化合物与碳酸酯边加热边混合、并将生成的醇或苯酚蒸出的方法进行。反应温度因所生成醇或苯酚的沸点等而异,但通常在120~350℃的范围内。反应后期将反应体系减压到1,330~13.3Pa左右,就能容易地使所生成的醇或苯酚蒸出。反应时间通常是1~10小时左右。
作为碳酸酯,可以列举也可以有取代的C6-12芳基、芳烷基或C1-4烷基等的酯。具体地可以列举碳酸二苯酯、碳酸二(氯苯酯)、碳酸二萘酯、碳酸二(联苯酯)、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯等,其中较好的是碳酸二苯酯。
碳酸酯较好以每摩尔二羟基化合物0.97~1.2摩尔范围内的比例使用,更好以1.0~1.1摩尔范围内的比例使用。
此外,酯交换法中,可以使用聚合催化剂以加快聚合速度,作为这样的聚合催化剂,可以使用诸如氢氧化钠、氢氧化钾、二元苯酚的钠盐、钾盐等碱金属化合物;氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化镁等碱土金属化合物;氢氧化四甲铵、氢氧化四乙铵、三甲胺、三乙胺等含氮碱性化合物;碱金属或碱土金属的醇盐类;碱金属或碱土金属的有机酸盐类;锌化合物类;硼化合物类;铝化合物类;硅化合物类;锗化合物类;有机锡化合物类;铅化合物类;锇化合物类;锑化合物类;锰化合物类;钛化合物类;锆化合物类等通常在酯化反应、酯交换反应中使用的催化剂。催化剂既可以单独使用也可以两种以上组合使用。这些聚合催化剂的使用量,相对于原料二羟基化合物1摩尔而言,较好在1×10-9~1×10-2当量、更好在1×10-8~5×10-3当量的范围内选择。
此外,必要时还可以添加分子量调节剂、抗氧化剂等。
所得到的共聚合聚碳酸酯中也可以添加催化剂失活剂。作为催化剂失活剂,可以有效地使用众所周知的催化剂失活剂,其中较好的是磺酸的铵盐、鏻盐,更好的是十二烷基苯磺酸四丁鏻盐等十二烷基苯磺酸的上述盐类或者对甲苯磺酸四丁铵盐等对甲苯磺酸的上述盐类。此外,作为磺酸的酯,较好使用苯磺酸甲酯、苯磺酸乙酯、苯磺酸丁酯、苯磺酸辛酯、苯磺酸苯酯、对甲苯磺酸甲酯、对甲苯磺酸乙酯、对甲苯磺酸丁酯、对甲苯磺酸辛酯、对甲苯磺酸苯酯等,其中最好使用十二烷基苯磺酸四丁鏻盐。
这些催化剂失活剂的使用量,相对于从碱金属化合物和/或碱土金属化合物选择的所述聚合催化剂每1摩尔而言,可以以0.5~50摩尔的比例、较好以0.5~10摩尔的比例、更好以0.8~5摩尔的比例使用。
按照本发明者等的研究,已知本发明的共聚合聚碳酸酯因其聚合方法而异,所得到的物性、尤其玻璃化温度和流动性(Q值)有若干差异。可以认为这种差异起因于如后所述那样构成单元(I)和构成单元(II)在聚合物主链上交互排列比例的差异。
即,本发明的共聚合聚碳酸酯树脂是由以碳酸酯键(-O-CO-O-)为中心、(i)两侧结合构成单元(I)和构成单元(II)的结构(以下称“杂碳酸酯”)和(ii)两侧结合两个构成单元(I)或结合两个构成单元(II)的结构(以下称“均碳酸酯”)这两种碳酸酯键构成的。
在共聚合聚碳酸酯树脂的制造中,在以50/50(摩尔%)的比例使用1,4-环己烷二甲醇和双酚A作为二羟基化合物的情况下,假定反应完全按概率论进行,则上述杂碳酸酯(C-1)∶均碳酸酯(C-2)∶均碳酸酯(C-3)之比为50∶25∶25。即,在计算上变成杂碳酸酯(C-1)∶均碳酸酯(C-2+C-3)=50∶50。
然而,本发明者等按照实验部分已知,在以50/50(摩尔%)的比例使用1,4-环己烷二甲醇和双酚A作为二羟基化合物来制造共聚合聚碳酸酯树脂的情况下,所得到的树脂中杂碳酸酯(C-1)∶均碳酸酯(C-2+C-3)的比例不一定达到50∶50,而且因聚合方法而异,这个比例会发生若干偏差。
按照使用吡啶等芳香族叔胺作为所述酸结合剂、使用光气作为碳酸酯前体物的溶液聚合法,可以得到杂碳酸酯∶均碳酸酯之比为诸如44∶56的比例这样的杂碳酸酯比例几乎接近于概率论的值的共聚合聚碳酸酯树脂。另一方面,按照使用碳酸酯(例如碳酸二苯酯)作为碳酸酯前体物的熔融聚合法,可以得到杂碳酸酯∶均碳酸酯之比为诸如70∶30的比例这样的杂碳酸酯比例大大高于50%(摩尔)的共聚合聚碳酸酯树脂。上述溶液聚合法和熔融聚合法的实例,以按50/50(摩尔%)的比例使用1,4-环己烷二甲醇和双酚A作为二羟基化合物的情况为例予以说明。如同从后述的实施例清楚地看出的,杂碳酸酯与均碳酸酯的比例当然因所使用环己烷二甲醇与双酚A的比例而异,但如果所使用二羟基化合物的比例相同,则与溶液聚合法相比,用熔融聚合法能得到杂碳酸酯比例高的共聚合聚碳酸酯。
即,按照本发明,当构成单元(I)∶构成单元(II)的比例以摩尔比计为m∶n(其中m与n合计为1)时,可以得到杂碳酸酯的含有比例为(2.05×m×n)以上、较好(2.1×m×n)以上的共聚合聚碳酸酯。换言之,所述杂碳酸酯的含有比例系指聚合物主链中构成单元(I)与构成单元(II)交互排列的碳酸酯键比例,是总碳酸酯键(m+n)为1时的比例。
如上所述杂碳酸酯的含有比例为(2.05×m×n)以上的共聚合聚碳酸酯树脂用熔融聚合法得到时,构成单元(I)的摩尔百分率比例相对于构成单元(I)与构成单元(II)的合计而言在15~85%(摩尔)的范围内。杂碳酸酯的含有比例为(2.05×m×n)以上、尤其(2.1×m×n)以上的共聚合聚碳酸酯树脂,与该数值以下的树脂相比,透镜的折射率、阿贝值和光弹性常数几乎不变,但流动性(Q值)因杂碳酸酯的含有比例提高而得到改善。
已经发现,本发明的共聚合聚碳酸酯树脂虽然由构成单元(I)和构成单元(II)组成,但若在其构成单元(II)中组合使用2种特定类型,则能得到光学特性和耐热性进一步改良的塑料透镜。这种特定类型单元的2种构成单元用以下(II-a)和(II-b)表示。(II-a)是用双酚A作为双酚而衍生的构成单元。
构成单元(II-b)
构成单元(II-b)选自以下(II-b-1)和(II-b-2)组成的一组,但(II-b-1)单元是更好的。
但在上述单元(II-b-1)和(II-b-2)中,R1和R2各自独立地是C1-10烷基、C1-10烷氧基、C6-20环烷基、C6-20环烷氧基、C6-10芳基、C7-20芳烷基、C6-10芳氧基、C7-20芳烷氧基或卤原子,q和r各自独立地是0~4的整数,W'是C5-12脂环式烃基或下列所示基团式中R3、R4相同或不同,表示氢原子或C1-10烃基,x是1~5的整数,R5和R6各自独立地是氢原子或C1-3烷基,p是4~7的整数,R7和R8各自独立地是氢原子、卤原子或C1-3烷基,R11和R12各自独立地是C1-10烷基、C1-10烷氧基、C6-20环烷基、C6-20环烷氧基、C6-10芳基、C7-20芳烷基、C6-10芳氧基、C7-20芳烷氧基或卤原子,y和z各自独立地是1~4的整数。
这些(i)、(ii)、(iii)和(iv)属于(II-b)的单元分别是通过使用(i)1,1-二(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷、(ii)4,4'-二羟基二苯砜、(iii)9,9-二(4-羟基-3-甲基苯基)芴和(iv)1,1-二(4-羟基苯基)环己烷作为二羟基化合物而衍生的构成单元。
组合了上述构成单元(II)中的2种的共聚合聚碳酸酯树脂是由构成单元(I)、(II-a)和(II-b)构成的。在这种情况下,相对于构成单元(I)和构成单元(II)(II-a与II-b的合计)的合计而言,构成单元(I)的摩尔百分率比例是15~85%、较好是20~80%,而且构成单元(II-a)∶构成单元(II-b)的比例以摩尔比计在1∶99~99∶1、较好在30∶70~99∶1、尤其好在40∶60~95∶5的范围内、最好在50∶50~90∶10的范围内。
通过如上所述那样组合使用2种构成单元(II),同只使用(II-a)作为构成单元(II)时相比,可以得到玻璃化温度高且光弹性常数改良的共聚合聚碳酸酯树脂和塑料透镜。
本发明的共聚合聚碳酸酯树脂中可以进一步使用含磷热稳定剂,以防止成形时分子量下降或色相恶化。作为这样的热稳定剂,可以列举亚磷酸、磷酸、亚膦酸、膦酸和这些的酯等。
具体地说,可以列举亚磷酸三苯酯、亚磷酸三(壬基苯酯)、亚磷酸三癸酯、亚磷酸三辛酯、亚磷酸三(十八烷酯)、亚磷酸二癸酯-苯酯、亚磷酸二辛酯-苯酯、亚磷酸二异丙酯-苯酯、亚磷酸-丁酯二苯酯、亚磷酸-癸酯二苯酯、亚磷酸-辛酯二苯酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯酯)、二亚磷酸二(2,6-二叔丁基-4-甲基苯酯)季戊四醇酯、亚磷酸2,2-亚甲基二(4,6-二叔丁基苯酯)辛酯、二亚磷酸二(壬基苯酯)季戊四醇酯、二亚磷酸二(2,4-二叔丁基苯酯)季戊四醇酯、二亚磷酸二硬脂酯季戊四醇酯、磷酸三丁酯、磷酸三乙酯、磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、磷酸二苯酯-氧联苯酯、磷酸二丁酯、磷酸二辛酯、磷酸二异丙酯、4,4'-联苯二亚膦酸四(2,4-二异丙基苯酯)、4,4'-联苯二亚膦酸四(2,4-二正丁基苯酯)、4,4′-联苯二亚膦酸四(2,4-二叔丁基苯酯)、4,3'-联苯二亚膦酸四(2,4-二叔丁基苯酯)、3,3'-联苯二亚膦酸四(2,4-二叔丁基苯酯)、4,4'-联苯二亚膦酸四(2,6-二异丙基苯酯)、4,4'-联苯二亚膦酸四(2,6-二正丁基苯酯)、4,4'-联苯二亚膦酸四(2,6-二叔丁基苯酯)、4,3'-联苯二亚膦酸四(2,6-二叔丁基苯酯)、3,3'-联苯二亚膦酸四(2,6-二叔丁基苯酯)、联苯亚膦酸二(2,4-二叔丁基苯酯)、苯膦酸二甲酯、苯膦酸二乙酯、苯膦酸二丙酯等,其中较好的是亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯酯)、4,4'-联苯二亚膦酸四(2,4-二叔丁基苯酯)和联苯亚膦酸二(2,4-二叔丁基苯酯)。
这些热稳定剂既可以一种也可以两种以上混合使用。这样的热稳定剂的使用量,相对于该共聚合聚碳酸酯树脂100重量份而言,较好是0.001-0.15重量份。
进而,本发明的共聚合聚碳酸酯树脂中,为了改善成形时与模型的脱模性之目的等,还可以使用脂肪酸酯化合物。
作为这样的脂肪酸酯,较好的是C1-20一元或多元醇与C10-30饱和脂肪酸的部分酯或全酯。作为这样的一元或多元醇与饱和脂肪酸的部分酯或全酯,可以列举甘油一硬脂酸酯、甘油二硬脂酸酯、甘油三硬脂酸酯、山梨酸-硬脂酸酯、甘油-山萮酸酯、季戊四醇-硬脂酸酯、季戊四醇四硬脂酸酯、季戊四醇四壬酸酯、丙二醇-硬脂酸酯、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、ビフエニルビフエネ-ト、缩水山梨糖醇-硬脂酸酯、硬脂酸2-乙基己酯等,其中较好使用甘油-硬脂酸酯、甘油三硬脂酸酯、季戊四醇四硬脂酸酯。这样的脂肪酸酯的使用量,相对于该共聚合聚碳酸酯树脂100重量份而言,较好是0.001~0.5重量份。
为了提高耐候性和削减有害紫外线之目的,本发明的共聚合聚碳酸酯树脂中可进一步配合紫外线吸收剂。作为这样的紫外线吸收剂,可以列举2,2'-二羟基-4-甲氧基二苯酮为代表的二苯酮系紫外线吸收剂、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-己氧基苯酚为代表的三嗪系紫外线吸收剂,2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-甲基苯酚、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-叔辛基苯酚、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二叔戊基苯酚、2-(5-氯-2H-苯并三唑-2-基)-4-甲基-6-叔丁基苯酚、2-(5-氯-2H-苯并三唑-2-基)-2,4-二叔丁基苯酚和2,2'-亚甲基二〔6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚〕等为代表的苯并三唑系紫外线吸收剂,这些既可以单独使用也可以两种以上并用。这些紫外线吸收剂,相对于共聚合聚碳酸酯树脂100重量份而言,通常配合0.01~1重量份、较好配合0.05~0.8重量份。
本发明的共聚合聚碳酸酯树脂中,在成形为透镜的情况下,为了消除基于聚碳酸酯树脂或紫外线吸收剂的透镜黄色,可以配合发蓝剂。作为发蓝剂,只要是能在聚碳酸酯树脂中使用的就没有特别妨碍,都可以使用。一般来说蒽醌系染料是容易得到的,因而较好。
作为具体的发蓝剂,可以列举通名Solvent Violet 13〔CA.No.(染料牵引号)60725;商标名拜耳公司制“Macrolex Violet B”、三菱化学公司制“Diaresin Blue-G”、住友化学工业公司制“Sumiplast VioletB”〕、通名Solvent Violet 31〔CA.No.68210;商标名三菱化学公司制“Diaresin Violet D”〕、通名Solvent Violet 33〔CA.No.60725;商标名三菱化学公司制“Diaresin Blue-J”〕、通名Solvent Blue 94〔CA.No.61500;商标名三菱化学公司制“Diaresin Blue-N”〕、通名Solvent Violet 36〔CA.No.68210;商标名拜耳公司制“MacrolexViolet 3R”〕、通名Solvent Blue 97〔商标名拜耳公司制“MacrolexViolet RR”〕和通名Solvent Blue 45〔CA.No.61110;商标名山德公司制“Tetrazol Blue RLS”〕作为代表例。这些发蓝剂通常是以相对于共聚合聚碳酸酯树脂100重量份而言0.3×10-4~2×10-4重量份的比例配合到共聚合聚碳酸酯树脂中的。
本发明的共聚合聚碳酸酯树脂中,为了防止氧化之目的,可以添加通常已知的抗氧化剂。作为其实例,可以列举苯酚系抗氧化剂,具体地说,可以列举诸如三甘醇二(3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸酯)、1,6-己二醇二(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)、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、N,N-六亚甲基二(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酰胺)、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸二乙酯、异氰脲酸三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄酯)、3,9-二{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。这些抗氧化剂的较好添加量范围,相对于共聚合聚碳酸酯树脂100重量份而言,是0.0001~0.05重量份。
为了使用所述共聚合聚碳酸酯树脂形成塑料透镜,可以采用本身已知的方法。具体地说,本发明塑料透镜可以用注塑成形、压缩成形、挤塑成形或注塑压缩成形等各种成形方法成形,但注塑压缩成形能成形光学失真少的透镜,因而是最好的方法。在注塑压缩成形中,较好的是料筒温度为180~300℃、模具温度为40~120℃。
本发明的塑料透镜可以在其表面上形成硬涂层、防反射涂层、或防雾涂层等保护层。关于这些保护层在后面说明。
本发明的塑料透镜可以用于眼镜透镜、像机透镜、望远镜透镜、显微镜透镜、投影仪透镜、フレネル透镜、标线透镜、fθ透镜、头灯透镜或影视摄像透镜等各种透镜。其中,尤其从折射率/阿贝值之间的良好平衡的观点来看,最适合于眼镜透镜。
作为可以在本发明透镜基材表面上形成的硬涂层(硬化层),较好使用热硬化性或活性能硬化性中任何一种。
作为热硬化性硬涂层材料,可以列举有机聚硅氧烷等硅酮系树脂和蜜胺系树脂等。
关于这样的硅酮系树脂,可以采用特开昭48-056230号、特开昭49-014535号、特开平08-054501号和特开平08-198985号公报等中记载的树脂。例如,包含通式
(R1)a(R2)bSi(OR3)4-(a+b)(*)所示有机硅化合物和/或其水解物的涂料组合物干燥和/或加热硬化而得到的硬涂层,式中,R1和R2各自独立地表示从烷基、烯丙基、酰基、卤素基、环氧丙氧基、环氧基、氨基、苯基、巯基、甲基丙烯酰氧基和氰基组成的一组中选择的有机基团,R3是C1-10烷基、烷氧烷基、烯丙基、酰基,a和b是0或1的整数。作为这些有机硅化合物的具体例,可以列举硅酸甲酯、硅酸乙酯、硅酸正丙酯、硅酸异丙酯、硅酸正丁酯、硅酸仲丁酯、硅酸叔丁酯等四烷氧基硅烷或其水解物,和甲基三甲氧基甲硅烷、甲基三乙氧基甲硅烷、乙基三乙氧基甲硅烷、乙烯基三甲氧基甲硅烷、苯基三甲氧基甲硅烷、γ-氯丙基三甲氧基甲硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基甲硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基甲硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基甲硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基甲硅烷、(3,4-环氧环己基)甲基三甲氧基甲硅烷、(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基甲硅烷、γ-(3,4-环氧环己基)丙基三甲氧基甲硅烷等三烷氧基甲硅烷或其水解物,以及二甲基二甲氧基甲硅烷、二甲基二乙氧基甲硅烷、苯基甲基二甲氧基甲硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基甲硅烷等二甲氧基甲硅烷或其水解物等。
这些有机硅化合物既可以单独使用,也可以2种以上混合使用。
这些有机硅化合物,为了能降低硬化温度以更快地进行硬化,较好的是水解后使用。水解较好的是在盐酸、硫酸等无机酸或乙酸等有机酸的存在下进行。通过调节所用酸的添加量,就有可能容易地控制水解程度。此外,为了均匀地进行水解,也可以用有机溶剂。作为这些有机溶剂,可以列举醇、酮、醚、溶纤剂或芳香族烃等。这些溶剂可以单独或两种以上混合使用。
作为蜜胺系树脂,是使在甲基化羟甲基蜜胺、丙基化羟甲基蜜胺、丁基化羟甲基蜜胺或异丁基化羟甲基蜜胺等的蜜胺树脂中包含交联剂、硬化剂等的涂料组合物干燥和/或加热硬化而得到的硬涂层。
所述蜜胺系树脂既可以单独使用,也可以2种以上混合使用。此外,在不损害物性的范围内,也可以混合丙烯酸树脂、聚醚树脂、聚酯树脂或硅酮树脂等改性剂。
作为硬化剂,可以列举诸如盐酸、硫酸、硝酸等无机酸或乙酸、草酸、马来酸、对甲苯磺酸等有机酸。
作为交联剂,可以列举诸如乙二醇、二甘醇、丁二醇、己二醇等短链二醇,和聚乙二醇等长链二醇,这些可以单独或2种以上配合。
作为这样的蜜胺系涂料组合物中的硬化剂、交联剂的配合量,可根据其目的适当确定。交联剂是以使蜜胺系树脂的官能团与交联剂的官能团达到等摩尔量为目标的,而且相对于蜜胺系树脂100重量份而言较好是10~200重量份、更好是20~150重量份。此外,硬化剂相对于蜜胺系树脂100重量份而言较好是1~10重量份、更好是2~7重量份。
作为溶剂,可以列举醇、酮、醚、溶纤剂、芳香族烃等。这些溶剂可以单独或2种以上混合使用。
作为活性能量线硬化性硬涂层材料,可以使用特开昭54-097633号、特开平03-145602号和特开平2000-229384号公报等中记载的材料。例如,可以列举有2个以上活性能量线硬化性官能团的多官能性化合物,而作为该活性能量线硬化性官能团,可以列举有(甲基)丙烯酰基、乙烯基、烯丙基等不饱和基的基团,较好是有(甲基)丙烯酰基的基团。例如,从多元醇等有两个以上羟基的化合物和(甲基)丙烯酸生成的多(甲基)丙烯酸酯。
作为上述多(甲基)丙烯酸酯化合物,具体地可以列举以下化合物。例如,可以列举1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、环己烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、甘油三(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、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二〔季戊四醇〕五(甲基)丙烯酸酯、二〔季戊四醇〕六(甲基)丙烯酸酯、异氰脲酸三(2-(甲基)丙烯酰氧基乙酯)、异氰脲酸二(2-(甲基)丙烯酰氧基乙酯)·2-羟基乙酯、异氰脲酸三〔2-(甲基)丙烯酰氧基丙酯〕、双酚A二甲基丙烯酸酯、有环氧乙烷加成的三(羟甲基)丙烷三(甲基)丙烯酸酯、有环氧乙烷加成的季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、有环氧乙烷加成的二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、有己内酯加成的二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。
较好可以列举三(羟甲基)丙烷系多(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇系多(甲基)丙烯酸酯和异氰脲酸酯系多(甲基)丙烯酸酯。
此外,上述多官能性化合物,除活性能量线硬化性官能团外,还可以进一步有诸如羟基、羧基、卤素基、聚氨酯键、醚键、酯键、硫醚键、酰胺键、二有机硅氧烷键等各种官能团或键。特别好的是包含有聚氨酯键的(甲基)丙烯酰基的化合物(以下称为“丙烯酰基聚氨酯”)。
作为上述多官能性化合物的丙烯酰基聚氨酯,可以列举一分子中有至少2个以上异氰酸酯基的化合物(1)、一分子中有至少2个以上羟基的化合物(2)和有羟基与(甲基)丙烯酰基的化合物(3)的反应生成物等。
作为一分子中有至少2个以上异氰酸酯基的化合物(1),可以列举2,6-甲苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷-4,4'-二异氰酸酯、二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、1,4-丁二异氰酸酯、苯二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、四甲基二甲苯二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、环己烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯等。
作为一分子中有至少2个以上羟基的化合物(2),可以列举乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、环己烷二甲醇、二甘醇、三(羟甲基)丙烷、季戊四醇、二〔三(羟甲基)丙烷〕、二季戊四醇、异氰脲酸三(2-羟基乙酯)等多元醇、聚乙二醇、聚丙二醇等聚亚烷基二醇、或上述多元醇、聚亚烷基二醇与多元酸(例如邻苯二甲酸、对苯二甲酸、马来酸等)或其酐的缩合反应而得到的聚酯多醇等。
作为有羟基和(甲基)丙烯酰基的化合物(3)的具体例,可以列举(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸2-羟基-3-氯丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟基环己酯、(甲基)丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯、丙烯酸季戊四醇酯等。
具体的较好多官能化合物,就上述丙烯酰聚氨酯而言,可以列举季戊四醇或其多聚体聚季戊四醇与多异氰酸酯和(甲基)丙烯酸羟基烷酯的生成物丙烯酰聚氨酯,或者季戊四醇或聚季戊四醇的含羟基多(甲基)丙烯酸酯与多异氰酸酯的反应生成物丙烯酰聚氨酯。
在用硬化用活性能量线中的紫外线(UV)进行硬化的情况下,可以用光致聚合引发剂。作为该光致聚合引发剂,可以列举芳基酮系光致聚合引发剂(例如乙酰苯类、苯酰苯类、苯偶姻类、苯偶姻醚类等)、含硫系光致聚合引发剂(例如硫醚类、噻吨酮类等)、酰基膦氧化物系光致聚合引发剂、二酰基膦氧化物系光致聚合引发剂及其它光致聚合引发剂等。
上述光致聚合引发剂量,相对于UV硬化性多官能化合物100重量份而言,较好是0.01~20重量份、尤其是0.1~10重量份。
此外,为了调节到适当粘度之目的,也可以含有机溶剂。作为有机溶剂,可以列举醇、酮、醚、溶纤剂或芳香族烃等。这些溶剂可以单独或2种以上混合使用。
在涂料组合物中,除上述成分外,在无损于所得到硬化膜的物性的范围内,还可以添加其它成分。例如,可以含有用于促进反应的硬化剂、用于与各种基材的折射率一致的微粒状无机物、以及旨在提高涂布时的润湿性或硬化膜的平滑性的各种表面活性剂。
具体地说,为了提高表面硬度,较好使用高分子量无水硅酸在水和/或醇等有机溶剂中的胶体状分散体即胶态硅石。胶态硅石较好使用粒径1~100μm的硅石微粒分散体。此外,胶态硅石较好在5~70%(重量)范围内使用,以提高与防反射膜的粘合性。
此外,还可以分散着色剂(染料和颜料)、溶解有机聚合物,以使涂膜着色。进而,也可以添加紫外线吸收剂、抗氧化剂。
涂料组合物对基材(塑料透镜)的涂布手段,没有特别限制,可以采用诸如浸涂法、喷涂法、旋涂法、棒涂法、流涂法、辊涂法等众所周知的方法。从面精度的观点来看,较好采用浸涂法、旋涂法。
涂布到基材上的涂料组合物像以下那样硬化而形成硬涂层。在热硬化性硬涂层材料的情况下,可在涂布到基材上之后通过干燥和/或加热等来进行。
作为干燥和/或加热温度,较好在50~200℃的范围内进行,特别好的是在70~150℃的范围内。
干燥和/或加热要进行到赋予硬化膜以充分的硬度为止,加热温度越高、所需时间就越短,进行0.3~5小时即可。
在活性能量线硬化性硬涂层材料的情况下,可在涂布到基材上之后通过紫外线、电子束、激光等活性能量线照射来进行。作为活性能量线,没有特别限定,但较好是紫外线。作为紫外线源,可以使用氙灯、脉冲氙灯、低压汞灯、高压汞灯、超高压汞灯、金属卤化物灯、碳弧灯、钨灯等。
此外,为了提高基材与硬涂层的粘合性之目的,较好在涂料组合物涂布之前对基材进行前处理。例如,可以列举用酸、碱、有机溶剂等进行的化学处理,等离子体、紫外线等的物理处理,用各种洗剂进行的洗涤处理,进而使用各种树脂进行底涂层处理等。
用上述方法硬化的硬涂层的厚度较好是1~50μm。这个层厚超过50μm时,硬化变得不充分,容易损害与基材的粘合性;而不足1μm时,就有在这一层上形成的最外层的耐摩耗性或耐擦伤性不能充分展现之虞。
必要时,也可以在上述硬化层上形成单层或多层的防反射层。作为防反射层的构成成分,可以使用无机氧化物、氟化物、氮化物等先有技术上众所周知的物质。具体地说,可以列举二氧化硅、一氧化硅、氧化锆、氧化钽、氧化钇、氧化铝、氧化钛、氟化镁、氮化硅等。作为其成形方法,可以列举真空蒸气沉积法、溅射法、离子电镀法、离子束辅助法等。通过设置这种防反射层,可以提高防反射性能。进而,在上述硬化层或防反射层上,也可以进一步形成防雾层。
如以上所述,本发明的共聚合聚碳酸酯树脂可用来作为塑料透镜,但已经发现,利用其优异的透明性、光学特性及其流动性,即使在形成其它光学成形品片材和薄膜的情况下也是有用的,而且能得到高性能的成形品。
按照本发明,提供了从共聚合聚碳酸酯树脂形成的光学用成形品,该树脂包含所述构成单元(I)和所述构成单元(II),且所述构成单元(I)的摩尔百分率比例相对于构成单元(I)和(II)的合计而言是15~85%,而且有0.25~0.6的比粘度。
这里,作为光学用成形品,可以是光盘基板、光扩散板、导光板、光卡、光学用棱镜和光纤。作为光学用成形品以外的用途,本发明的共聚合聚碳酸酯树脂也可以用来作为诸如电子照像感光体的粘结剂。
光学用成形品中使用的共聚合聚碳酸酯树脂中,酚羟基(OH基)端基的含有比例相对于总端基数而言较好在1~80%(摩尔)的范围内、更好在2~70%(摩尔)的范围内。此外,共聚合聚碳酸酯树脂中,构成单元(I)的摩尔百分率比例相对于构成单元(I)和(II)的合计而言较好是20~80%、尤其是30~70%,进而,比粘度在0.25~0.56的范围内者是有利的。而且,分子量分布(Mw/Mn)在1.1~3的范围内、较好在1.3~2.8的范围内者是有利的。
作为光学用成形品的代表例,可以列举光盘基板。作为光盘基板,是以从声频用高密盘(compact disk)(每张直径12cm的盘有大约650MB的记录密度)到高密度的盘基板为对象的。例如,最近再生专用的有容量4.7GB的DVD-ROM,即使在可记录再生的DVD-R、DVD-RW、DVD-RAM中容量4.7GB也正在实现。此外,对于MO盘来说,5.25英寸直径两面5.2GB和3.5英寸直径单面1.3GB的光学信息记录媒体已经上市,但换算成与数字高画质播放等对应的直径12cm的盘单面约6.5GB以上、尤其10GB以上的高密度光学记录媒体是人们十分希望的,本发明的光盘基板具有能充分适应这些需求的特性。
光盘基板通过在其至少一面上形成金属薄膜就能得到光盘。作为这种金属,有铝、Tb、Fe、Co、Gd、SiN、ZnS-SiO2、GeSbTe、ZnS和铝合金等,较好的是铝。此外,薄膜可以用溅射、蒸气沉积等的手段来形成。这些金属薄膜形成手段可以用本身已知的方法进行。
光盘基板可以通过用诸如注塑成形法、压缩成形法和挤塑成形法等任意一种方法使所述共聚合聚碳酸酯树脂成形来得到,但本发明的光盘基板当用注塑成形法得到时生产率优异,因而较好。
光盘基板一般可在树脂温度250~380℃、模具温度60~130℃使所述聚碳酸酯树脂注塑成形来得到,也可以将所得到的基板贴合。
此外,按照本发明,提供从共聚合聚碳酸酯树脂形成的薄膜或片材,该树脂包含所述构成单元(I)和所述构成单元(II)且所述构成单元(I)的摩尔百分率比例相对于所述构成单元(I)和(II)的合计而言是15~85%,而且有0.3~0.7的比粘度。
形成薄膜或片材的共聚合聚碳酸酯树脂中,酚羟基(OH基)端基的含有比例相对于总端基数而言较好在1~80%(摩尔)的范围内、更好在2~70%(摩尔)的范围内。此外,共聚合聚碳酸酯树脂中,构成单元(I)的摩尔百分率比例相对于构成单元(I)和(II)的合计而言较好是在20~80%、尤其在30~70%的范围内,进而,比粘度在片材的情况下较好在0.3~0.6的范围内、在薄膜的情况下较好在0.35~0.7的范围内。此外,分子量分布(Mw/Mn)较好在1.1~3的范围内、更好在1.3~2.8的范围内。
片材的厚度较好在0.6~10mm的范围内、尤其好的是在0.8~8mm的范围内。另一方面,薄膜比片材薄,一般来说,其厚度较好是在1~600μm的范围内、更好是在10~500μm的范围内。
薄膜和片材可以用本身已知的方法制造。
例如,片材是将聚碳酸酯树脂的粉粒体或切片与预定量的添加剂(热稳定剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、脱模剂、着色剂等)用滚混机、V型掺混机、高速混炼机等任意混合手段均匀混合,所得到的混合物以其原样或用排气式单螺杆或双螺杆挤塑机先进行切片后,这种切片用注塑成形、挤塑成形、压缩成形或旋转成形等任意一种方法加工,就能得到片材状聚碳酸酯树脂成形品。其中,较好采用通过注塑成形而得到片材状成形品的方法,和通过挤塑成形而得到树脂板(片材)的方法,尤其好的是挤塑成形。作为通过挤塑成形得到树脂板的方法,可以列举用T模头等的挤塑机挤出的熔融聚碳酸酯树脂以冷却辊边冷却边牵引的方法。此时,冷却辊的温度较好设定在50~200℃、尤其好设定在60~120℃的范围内。这些片材适合用于汽车的窗玻璃或车顶、相位差板、偏光板、光扩散板等光学用材料、壁材、床材、拱廊顶棚、凉台护栏板、防风、防雪板等建材、展示用盒子或橱窗、各种托盘、各种标牌板(计量器具类的保护盖)、安全帽用护罩等。
另一方面,薄膜的制法较好的是厚度均一性优异、不产生凝胶、鱼眼、刮痕等的方法和异物含量少的方法,例如,可以列举溶剂流延法、熔融挤出法、压延法等。其中,在用于光学用途的情况下,由于要求高度均一性,较好采用溶液流延法。流延法,一般地说,较好采用从模头挤出溶液的流延法、刮刀法等。作为溶剂,较好的是诸如二氯甲烷、氯仿、二氧戊环、甲苯、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮等有机溶剂。这些既可以是单一溶剂、也可以是2种以上的混合溶剂。较好采用溶液浓度为5~50%(重量)的溶液。
用这样的方法制造的薄膜,较好用于电视机等的前面薄膜、相位差薄膜、偏光薄膜、富勒电池薄膜等的显示器显示画面、绝缘薄膜等。
进而,按照本发明,提供共聚合聚碳酸酯树脂(A),其中,(i)包含所述构成单元(I)和构成单元(II),(ii)构成单元(I)的摩尔百分率比例相对于构成单元(I)和(II)的合计而言是15~85%,(iii)有0.3~0.7的比粘度,和(iv)酚羟基(OH基)端基的含有比例相对于总端基数而言在1~80%(摩尔)的范围内。
这种共聚合聚碳酸酯树脂(A)较好的是其构成单元(I)用以下构成单元(I')表示且式(I')中1,4-亚环己基上结合的2个亚甲基的立体配置为反式/顺式的比率在100/0~50/50的范围内。
此外,所述共聚合聚碳酸酯树脂(A)更优异的是(ii)构成单元(I)的摩尔百分率比例相对于构成单元(I)和(II)的合计而言是20~80%(摩尔),和(iv)酚羟基端基的含有比例相对于总端基数而言在2~70%(摩尔)的范围内。此外,有利的是,分子量分布(Mw/Mn)在1.1~3.0的范围内,较好在1.3~2.8的范围内。
所述共聚合聚碳酸酯树脂(A)优异的是其构成单元(II)是以下构成单元(II-a)。
此外,所述共聚合聚碳酸酯树脂(A)较好的是,构成单元(I)是用所述构成单元(I')表示的,且所述构成单元(II)组合了以下构成单元(II-a)和(II-b)这2种。
构成单元(II-a)
构成单元(II-b)
构成单元(II-b)选自以下(II-b-1)和(II-b-2)组成的一组,但(II-b-1)单元是更好的。
但在上述单元(II-b-1)和(II-b-2)中,R1和R2各自独立地是C1-10烷基、C1-10烷氧基、C6-20环烷基、C6-20环烷氧基、C6-10芳基、C7-20芳烷基、C6-10芳氧基、C7-20芳烷氧基或卤原子,q和r各自独立地是0~4的整数,W'是C5-12脂环式烃基或下列所示基团式中R3、R4相同或不同,表示氢原子或C1-10烃基,x是1~5的整数,R5和R6各自独立地是氢原子或C1-3烷基,p是4~7的整数,R7和R8各自独立地是氢原子、卤原子或C1-3烷基,R11和R12各自独立地是C1-10烷基、C1-10烷氧基、C6-20环烷基、C6-20环烷氧基、C6-10芳基、C7-20芳烷基、C6-10芳氧基、C7-20芳烷氧基或卤原子,y和z各自独立地是1~4的整数。
上述构成单元(II-b)中,较好的是(II-b-1),进而,作为其(II-b-1),特别好的是下列单元:
这些(i)、(ii)、(iii)和(iv)属于(II-b)的单元分别是通过使用(i)1,1-二(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷、(ii)4,4'-二羟基二苯砜、(iii)9,9-二(4-羟基-3-甲基苯基)芴和(iv)1,1-二(4-羟基苯基)环己烷作为二羟基化合物而衍生的构成单元。
组合了上述构成单元(II)中的2种的共聚合聚碳酸酯树脂是由构成单元(I)、(II-a)和(II-b)构成的。在这种情况下,相对于构成单元(I)和构成单元(II)(II-a与II-b的合计)的合计而言,构成单元(I)的摩尔百分率比例是15~85%、较好是20~80%,而且构成单元(II-a)∶构成单元(II-b)的比例以摩尔比计在1∶99~99∶1、较好在30∶70~99∶1、尤其好在40∶60~95∶5的范围内、最好在50∶50~90∶10的范围内。
通过如上所述那样组合使用2种构成单元(II),同只使用(II-a)作为构成单元(II)时相比,可以得到玻璃化温度高且光弹性常数改良的共聚合聚碳酸酯树脂和成形品。
所述共聚合聚碳酸酯树脂(A)可以通过用使包含以下式(I-R)所示环己烷二甲醇15~85%(摩尔)和以下式(II-R)所示双酚85~15%(摩尔)的二羟基化合物与碳酸酯以酯交换法聚合来制造式(II-R)中,R1、R2、W、q和r的定义同所述构成单元(II)的定义。
实施例
以下列举实施例以进一步说明本发明。要说明的是,实施例中的份和%是重量份和重量%。还要说明的是,各种物性等是用以下方法评价的。
(1)比粘度
以二氯甲烷作为溶剂,以0.7g/100ml的浓度测定。此外,测定温度为20℃。
(2)折射率和阿贝值
制作聚碳酸酯树脂的流延薄膜(厚度100μm),用爱宕公司制阿贝折射仪以二碘甲烷为接触液在25℃测定。
(3)玻璃化温度(Tg)
用TA Instrument(日本)公司制DSC2910测定。
(4)流动性(Q值)
以岛津制作所公司制流动试验仪CFT-500C,用直径10mm、长度20mm的圆筒,在温度240℃、荷重100kg下,测定1秒钟从直径1.0mm的小孔流出的体积。
(5)光弹性常数
以理研机器公司制光弹性测定装置PA-150,用厚度100μm的流延薄膜测定。
(6)落球冲击试验
用7.7mm×1.5mm的凹透镜按FDA规格进行。具体地说,使15.8g钢球从127cm的高度向透镜的中心部自然落下,做出判定。
判定基准○:不发生破裂;×:发生破裂。
(7)静荷重试验
根据ISO 14889,在透镜下部放置白纸并在白纸上叠放复写纸,在透镜上部加100N的荷重10秒钟,判断透镜有无变形。对中心厚度(CT)1.3mm、1.0mm的透镜进行评价。
判断基准○:无变形;×:有变形
(8)端基:OH/(OH+Ar)比率
测定聚合物的1H NMR谱,用结合了酚羟基端基(OH)的芳香族碳的邻位碳上的质子(2个)和芳基端基(Ar)与碳酸酯氧原子结合的芳香族碳的间位碳上的质子(2个)的积分值,算出OH/(OH+Ar)比率。此外,所用NMR是JEOL公司制JNM-AL400。
(9)重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)
用东索公司制HLC-8220 GPC,实施凝胶渗透柱色谱法(GPC法)的聚苯乙烯换算测定。使用3根分别填充TSK-gel Super HZ4000、3000、2000作为填充剂的内径4.6cm、长度15cm的柱,使作为移动相的氯仿以0.35ml/min的速度流动,用254nm的紫外线检测。
(10)1,4-环己烷二甲醇的反式与顺式比率
测定1,4-环己烷二甲醇的1H NMR谱,从属于与1,4-亚环己基结合的亚甲基的质子的积分比确定反式与顺式的比率(反式:δ3.42ppm,2H;顺式:δ3.50ppm,2H)。此外,所用NMR是JEOL公司制JNM-AL400。
(11)杂碳酸酯比
在此,把聚合物主链上的脂肪族-芳香族碳酸酯称为“杂碳酸酯(以下简称“杂”)”,把芳香族-芳香族和脂肪族-脂肪族碳酸酯称为“均碳酸酯(以下简称“均”)”。在这种情况下,杂碳酸酯可以定义如下:
杂碳酸酯比=杂/(均+杂)
这个杂碳酸酯比是通过测定聚合物的1H NMR谱、对某特定质子归属源于杂和均的信号,并从各信号的积分比确定其比例而得到的。关于确定这个杂碳酸酯比的方法,以实施例10作为具体例显示如下。此外,所用NMR是JEOL公司制JNM-AL400。
(12)耐擦伤性试验
用#0000钢刀口往复10次刮擦涂膜层,以目视法分5个等级评价表面的受伤状态。
1:100g荷重刮擦10次,有伤
2:500g荷重刮擦10次,有伤
3:500g荷重刮擦10次,有少许伤
4:500g荷重刮擦10次,有轻微伤
5:500g荷重刮擦10次,完全无伤
(13)粘合性试验
按照JIS K5400,在基材的涂膜层上用切断刀制作1mm间隔的100个棋盘目,用尼奇班公司制胶带(商品名:Cellotape)压粘,垂直地强力拉剥,以基材上残留的棋盘目数评价。
(14)吸水率
按照ASTM D-0570,在23℃测定在水中浸渍24小时后的吸水率。
(15)全光线透射率
按照ASTM D-1003,用日本电色公司制雾度计NDH 2000测定。
(16)铅笔硬度
按照铅笔硬度试验测定基材的表面硬度,与双酚A型聚碳酸酯树脂制基材相比按三个等级进行相对评价。
评价基准○:硬,△:大致相同,×:变软。
(17)耐候性
用JIS D0205中规定的日光碳弧灯式耐候性试验机(斯嘎试验机公司制日光老化试验机WEL-SUN-HCH-B),对成形平板(厚度2mm)样品进行500小时暴露,评价暴露前后的黄色度(YI)。
(18)相位差(R值)的测定
相位差R值是双折射Δn与膜厚d之积,用R=Δn·d表示。用日本分光公司制椭圆光度计M-150测定单轴拉伸聚碳酸酯树脂流延薄膜。
(19)溶解性试验
向溶剂(二氯甲烷、四氢呋喃)100ml中添加聚合物10g,用磁力搅拌1小时后用目视法确认溶解性。
判断基准○:透明,△:部分不溶,×:不溶。
实施例1
将1,4-环己烷二甲醇(以下称为CHDM)72.0重量份、双酚A(以下称为BPA)114重量份、碳酸二苯酯(以下称为DPC)220重量份和氢氧化四甲铵(以下称为TMAH)0.18重量份、氢氧化钠8×10-4重量份加入配备搅拌装置、蒸馏器和减压装置的反应槽中,进行氮气置换后,于140℃溶解。搅拌30分钟后,边使内温升温到180℃边减压,在1.33×104Pa反应30分钟,使生成的苯酚蒸出。然后边维持相同压力边继续升温,在190℃30分钟、200℃40分钟、220℃30分钟、进而在240℃30分钟蒸出苯酚以进行反应。然后,充分减压,使得在240℃达到133Pa以下。到达133Pa以下之后,在搅拌下反应4小时。添加十二烷基苯磺酸四丁鏻盐2.3×10-2重量份作为失活剂之后,在240℃、1.33×104Pa搅拌20分钟,然后在氮气加压下从反应槽底部出料,边在水槽中冷却边用切粒机切断,制成粒料。用所得到的粒料,在料筒温度220~240℃、模具温度65℃的条件下使用眼镜用凹透镜模具,通过注塑压缩成形制成透镜。这种透镜是透明性优异、外观也良好的。各种评价结果列于表1中。
实施例2
除用CHDM 43.2重量份、BPA 160重量份外,进行与实施例1同样的操作,得到聚碳酸酯树脂和透镜。这种透镜是透明性优异、外观也良好的。各种评价结果列于表1中。
实施例3
除用1,1-二(4-羟基苯基)环己烷(双酚-Z,以下称为BPZ)134重量份代替BPA外,进行与实施例1同样的操作,得到聚碳酸酯树脂和透镜。这种透镜是透明性优异、外观也良好的。各种评价结果列于表1中。
实施例4
除用CHDM 101重量份、9,9-二(4-羟基-3-甲基苯基)芴(以下称为“BCF”)113重量份外,进行与实施例1同样的操作,得到聚碳酸酯树脂和透镜。这种透镜是透明性优异、外观也良好的。各种评价结果列于表1中。
比较例1
用双酚A型聚碳酸酯树脂粒料(帝人化成公司制Panlite L-1250)进行评价。在料筒温度280~300℃、模具温度125℃注塑压缩成形、得到透镜。其评价结果列于表1中。
比较例2
除只用CHDM 144重量份外,进行与实施例1同样的操作,制成粒料。用所得到的粒料,在料筒温度180~210℃、模具温度40℃的条件下,使用眼镜用凹透镜模具,通过注塑压缩成形制成透镜。各种评价结果列于表1中。
表1
单元 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 比较例1 | 比较例2 | |
CHDM量 | 摩尔% | 50 | 30 | 50 | 70 | 0 | 100 |
BP量 | 摩尔% | BPA50 | BPA70 | BPZ50 | BCF30 | BPA 100 | 0 |
比粘度 | dl/g | 0.432 | 0.374 | 0.332 | 0.300 | 0.419 | 0.316 |
折射率 | 1.555 | 1.566 | 1.562 | 1.572 | 1.584 | 1.498 | |
阿贝值 | 38 | 34 | 38 | 32 | 30 | 58 | |
Tg | ℃ | 93 | 113 | 106 | 116 | 150 | 58 |
Q值 | 10-3cm3/s | 161 | 55 | 53 | 37 | 4.2 | 887 |
光弹性常数 | 10-8cm2/N | 62 | 75 | 52 | 33 | 79 | - |
OH/(OH+Ar) | % | 28 | 22 | 8 | 10 | - | - |
Mw/Mn | 2.355 | 2.380 | 2.516 | 2.530 | - | - | |
落球冲击试验 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | - | |
静荷重试验(CT 1.3mm) | ○ | ○ | ○ | ○ | - | - | |
静荷重试验(CT 1.0mm) | ○ | ○ | ○ | ○ | - | - |
参考例1(1,4-环己烷二甲醇的合成与精制)
将1,4-环己烷二羧酸二甲酯250重量份、和铜-铬催化剂25重量份加入2升容量的高压釜中,在260℃搅拌,以氢压15MPa进行氢还原后,用过滤法除去催化剂、所得到的滤液中的副产甲醇通过浓缩除去后,进行减压蒸馏(160~175℃/1.33~2.00×103Pa),得到1,4-环己烷二甲醇(以下称为CHDM)。此物用1H-NMR(JEOL公司制JNM-AL400)测定时,异构体结构比率是反式71%、顺式29%(CHDM1)。
用上述得到的CHDM1 300g在温度70℃完全溶解于乙酸乙酯600mL中,冷却到5℃进行重结晶。将结晶滤出、用乙酸乙酯洗涤后,用真空干燥机在30℃干燥,得到结晶200g(收率66%)。所得到结晶的结构异构体比率是反式88%、顺式12%(CHDM2)。
上述操作得到的滤液在减压下(2.7×103Pa)、30℃除去乙酸乙酯之后,在减压下(67Pa)、25℃干燥,得到CHDM 90g。这种结构异构体比率是反式50%、顺式50%(CHDM4)。
用上述CHDM2 100g、按与上述同样的方法、用乙酸乙酯(第一次250mL、第二次50mL)重复两次重结晶,得到结晶56g(收率36%)。所得到结晶的结构异构体比率是反式99%、顺式1%(CHDM3)。
实施例5
将以上得到的CHDM1 72.0重量份、BPA 114重量份、DPC 220重量份和氢氧化四甲铵0.18重量份、氢氧化钠8×10-4重量份加入配备搅拌装置、蒸馏器和减压装置的反应槽中,进行氮气置换后在140℃溶解。搅拌30分钟后边使内温升温到180℃边徐徐减压,在1.33×104Pa反应30分钟,将生成的苯酚蒸出。然后边维持相同压力边继续升温,在190℃30分钟、200℃40分钟、220℃30分钟、进而在240℃30分钟蒸出苯酚以进行反应。然后充分减压,使得在240℃达到133Pa以下。达到133Pa以下之后,在搅拌下反应4小时。添加十二烷基苯磺酸四丁 盐2.3×10-2重量份作为失活剂之后,在240℃、1.33×104Pa搅拌20分钟,然后在氮气加压下从反应槽底部出料,在水槽中边冷却边用切粒机切断,制成粒料。用所得到的粒料,在料筒温度220~240℃、模具温度65℃的条件下,使用眼镜用凹透镜模具,通过注塑压缩成形制成透镜。这种透镜是透明性优异、外观也良好的。各种评价结果列于表2中。
实施例6
除用参考例1得到的CHDM2外,进行与实施例5同样的操作,得到聚碳酸酯树脂和透镜。这种透镜是透明性优异、外观也良好的。各种评价结果列于表2中。
实施例7
除用参考例1得到的CHDM3外,进行与实施例5同样的操作,得到聚碳酸酯树脂和透镜。这种透镜是透明性优异、外观也良好的。各种评价结果列于表2中。
实施例8
除用参考例1得到的CHDM4外,进行与实施例5同样的操作,得到聚碳酸酯树脂和透镜。这种透镜是透明性优异、外观也良好的。各种评价结果列于表2中。
表2
单元 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | |
CHDM反式/顺式比率 | 71/29 | 88/12 | 99/1 | 50/50 | |
CHDM量 | 摩尔% | 50 | 50 | 50 | 50 |
BP量 | 摩尔% | BPA50 | BPA50 | BPA50 | BPA50 |
比粘度 | dl/g | 0.432 | 0.414 | 0.416 | 0.409 |
折射率 | 1.555 | 1.554 | 1.555 | 1.555 | |
阿贝值 | 38 | 38 | 38 | 38 | |
Tg | ℃ | 93 | 95 | 96 | 89 |
Q值 | 10-3cm3/s | 161 | 111 | 109 | 208 |
光弹性常数 | 10-8cm2/N | 62 | 65 | 65 | 65 |
落球冲击试验 | ○ | ○ | ○ | ○ |
实施例9
将CHDM 43.2重量份、BPA 68.4重量份、DPC 135重量份和氢氧化四甲铵0.11重量份、氢氧化钠5×10-4重量份加入配备搅拌装置、蒸馏器和减压装置的反应槽中,进行氮气置换后在140℃溶解。搅拌30分钟后边使内温升温到180℃边徐徐减压,在1.33×104Pa反应30分钟,将生成的苯酚蒸出。然后边维持相同压力边继续升温,在190℃30分钟、200℃40分钟、220℃30分钟、进而在240℃30分钟蒸出苯酚以进行反应。然后充分减压,使得在240℃达到133Pa以下。达到133Pa以下之后,在搅拌下反应4小时。添加十二烷基苯磺酸四丁鏻盐1.4×10-2重量份作为失活剂之后,在240℃、1.33×104Pa搅拌20分钟,然后在氮气加压下从反应槽底部出料,在水槽中边冷却边用切粒机切断,制成粒料。以下显示这种聚碳酸酯树脂的杂碳酸酯比的计算方法。
关于该聚碳酸酯树脂中某特定质子(其中,CHDM与碳酸酯氧原子邻接的碳上的质子(2个)(以下称为“R-H”),和BPA与同氧原子结合的芳香族碳邻接的碳上的质子(2个)(以下称为“Ar-H”)),表3中列出了1H-NMR的归属结果(各信号的化学位移值及其积分比)。
表3
归属质子 | 化学位移值(ppm) | 积分值 |
均(Ar-H) | 7.15-7.17 | 0.8974 |
杂(Ar-H) | 7.06-7.08 | 2.0000 |
总R-H(均+杂) | 3.94-4.18 | 2.8718 |
“杂”项中R-H与Ar-H的积分比相同,因而杂(R-H)的积分值等于表1的杂(Ar-H)而成为2.0000。因此,均(R-H)的积分值为
“总R-H”-“杂(R-H)”=2.8718-2.0000=0.8718。
而且,杂=杂(Ar-H)+杂(R-H)=2.0000+2.0000,
均=均(Ar-H)+均(R-H)=0.8974+0.8718,因而求出
杂碳酸酯比=杂/(均+杂)=0.69。
用所得到的粒料,在料筒温度220~240℃、模具温度65℃的条件下,使用眼镜用凹透镜模具,通过注塑压缩成形制成透镜。这种透镜是透明性优异、外观也良好的。各种评价结果列于表4中。
实施例10
除用CHDM 25.9重量份、BPA 95.8重量份外,进行与实施例9同样的操作,制成聚碳酸酯树脂和透镜。这种透镜是透明性优异、外观也良好的。各种评价结果列于表4中。
实施例11
将CHDM 59.0重量份、BPA 93.4重量份、对叔丁基苯酚2.08重量份加入有温度计和搅拌器的反应器中,进行氮气置换后添加预先充分干燥的吡啶646重量份、二氯甲烷2440重量份,使之溶解。在搅拌下于25℃,用90分钟时间通入光气93.2重量份。光气通入结束后,继续搅拌约10分钟,使反应结束。反应结束后生成物用二氯甲烷稀释,吡啶用盐酸中和、除去后,进行反复水洗直至导电率与离子交换水几乎相同,然后使二氯甲烷蒸发,得到无色粉末。该聚碳酸酯树脂的评价结果列于表4中。
实施例12
除用CHDM 13.3重量份、BPA 49.1重量份、对叔丁基苯酚1.08重量份、光气35.0重量份、吡啶248重量份、二氯甲烷690重量份外,进行与实施例11同样的操作,得到聚碳酸酯树脂。该聚碳酸酯树脂的评价结果列于表4中。
表4
单元 | 实施例9 | 实施例10 | 实施例11 | 实施例12 | |
CHDM量:m | 摩尔% | 50 | 30 | 50 | 30 |
BP量:n | 摩尔% | BPA 50 | BPA 70 | BPA 50 | BPA 70 |
杂碳酸酯比 | 0.69 | 0.55 | 0.44 | 0.42 | |
2.05×m×n | 0.51 | 0.43 | 0.51 | 0.43 | |
比粘度 | dl/g | 0.432 | 0.374 | 0.462 | 0.455 |
折射率 | 1.555 | 1.566 | 1.552 | 1.566 | |
阿贝值 | 38 | 34 | 38 | 33 | |
Q值 | 10-3cm3/s | 161 | 55 | 30 | 18 |
光弹性常数 | 10-8cm2/N | 62 | 75 | 63 | 67 |
实施例13
将CHDM 72.0重量份、BPA 114重量份、DPC 220重量份和氢氧化四甲铵0.18重量份、氢氧化钠8×10-4重量份加入配备搅拌装置、蒸馏器和减压装置的反应槽中,进行氮气置换后在140℃溶解。搅拌30分钟后边使内温升温到180℃边徐徐减压,在1.33×104Pa反应30分钟,将生成的苯酚蒸出。然后边维持相同压力边继续升温,在190℃30分钟、200℃40分钟、220℃30分钟、进而在240℃30分钟蒸出苯酚以进行反应。然后充分减压,使得在240℃达到133Pa以下。真空度达到133Pa以下之后,在搅拌下反应4小时。添加十二烷基苯磺酸四丁鏻盐2.3×10-2重量份作为失活剂,而且相对于该树脂100重量份而言添加4,4'-联苯二亚膦酸四(2,4-二叔丁基苯酯)0.03重量份、2,2'-亚甲基二〔6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚〕0.3重量份、甘油单硬脂酸酯0.2重量份、和作为发蓝剂的拜耳公司制Macroviolet B 6×10-5重量份之后,在240℃、1.33×104Pa搅拌20分钟之后,在氮气加压下从反应槽底部出料,在水槽中边冷却边用切粒机切断,制成粒料。
用所得到的粒料,在料筒温度220~240℃、模具温度65℃的条件下,使用眼镜用凹透镜模具,通过注塑压缩成形制成透镜。这种透镜是透明性优异、外观也良好的。
在这种透镜上用浸涂法均匀涂布以三(羟甲基)丙烷三(甲基)丙烯酸酯为主成分的紫外线硬化涂料。在室温下干燥后,用紫外线照射机,在传送带速度4m/min、照射量650mJ/cm2的条件下进行硬化。外观是良好的,而且紫外线硬化前后未见透镜基材变形等。各种评价结果列于表5中。
表5
单元 | 实施例13 | |
CHDM量 | 摩尔% | 50 |
BP量 | 摩尔% | BPA 50 |
比粘度 | dl/g | 0.432 |
拆射率 | 1.555 | |
阿贝值 | 38 | |
Tg | ℃ | 93 |
Q值 | 10-3cm3/s | 161 |
光弹性常数 | 10-8cm2/N | 62 |
落球冲击试验 | ○ | |
耐擦伤性 | 4 | |
粘合性 | 100/100 |
实施例14
将CHDM 43.2重量份、BPA 68.4重量份、DPC 135重量份和TMAH0.11重量份、氢氧化钠5×10-4重量份加入配备搅拌装置、蒸馏器和减压装置的反应槽中,进行氮气置换后在140℃溶解。搅拌30分钟后边使内温升温到180℃边徐徐减压,在1.33×104Pa反应30分钟,将生成的苯酚蒸出。然后边维持相同压力边继续升温,在190℃30分钟、200℃40分钟、220℃30分钟、进而在240℃30分钟蒸出苯酚以进行反应。然后充分减压,使得达到133Pa以下。真空度达到133Pa以下之后,在搅拌下反应4小时。添加十二烷基苯磺酸四丁鏻盐1.4×10-2重量份作为失活剂之后,在240℃、1.33×104Pa搅拌20分钟,然后在氮气加压下从反应槽底部出料,在水槽中边冷却边用切粒机切断,制成粒料。相对于该树脂100重量份而言,添加亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯酯)0.003重量份、磷酸三甲酯0.005重量份、和甘油单硬脂酸酯0.0045重量份。然后,这样的树脂用排气式双螺杆挤塑机〔神户制钢公司制KTX-46〕以机筒温度240℃边脱气边熔融混炼,再次制成粒料。然后,这种粒料用住友重机公司名机制作所制M35B-D-DM以树脂温度240℃、模具温度70℃、冷却时间15秒、注射速度150mm/秒(填充时间0.43秒)注塑成形120mm、t1.2mm厚度的光盘基板。进而,在这种光盘基板上进行铝蒸气沉积,得到光盘。这种光盘,与比较例3得到的光盘相比,吸水引起的翘曲是格外小的。此外。评价结果列于表6中。
实施例15
除用CHDM 25.9重量份、BPA 95.8重量份外,进行与实施例14同样的操作,得到光盘。这种光盘,与比较例3得到的光盘相比,吸水引起的翘曲是格外小的。此外。评价结果列于表6中。
实施例16
除用CHDM 60.5重量份、BCF 68.0重量份外,进行与实施例14同样的操作,得到光盘。这种光盘,与比较例3得到的光盘相比,吸水引起的翘曲是格外小的。此外。评价结果列于表6中。
比较例3
用界面聚合法得到的双酚A(BPA)型聚碳酸酯树脂粉末进行与实施例12同样的操作而制成粒料,然后注塑成形光盘基板,进而在这种光盘基板上进行铝蒸气沉积,得到光盘。此外,评价结果列于表6中。
表6
单元 | 实施例14 | 实施例15 | 实施例16 | 比较例3 | |
CHDM量 | 摩尔% | 50 | 30 | 70 | - |
BP量 | 摩尔% | BPA 50 | BPA 70 | BCF 30 | BPA 100 |
比粘度 | dl/g | 0.432 | 0.374 | 0.300 | 0.289 |
Q值 | 10-3cm3/s | 161 | 55 | 37 | 27 |
光弹性常数 | 10-8cm2/N | 62 | 75 | 33 | 79 |
吸水率 | wt% | 0.13 | 0.12 | 0.086 | 0.23 |
实施例17
将CHDM 72.0重量份、BPA 114重量份、DPC 220重量份和TMAH0.18重量份、氢氧化钠8×10-4重量份加入配备搅拌装置、蒸馏器和减压装置的反应槽中,进行氮气置换后在140℃溶解。搅拌30分钟后边使内温升温到180℃边徐徐减压,在1.33×104Pa反应30分钟,将生成的苯酚蒸出。然后边维持相同压力边继续升温,在190℃30分钟、200℃40分钟、220℃30分钟、进而在240℃30分钟蒸出苯酚以进行反应。然后充分减压,使得在240℃达到133Pa以下。达到133Pa以下之后,在搅拌下反应4小时。添加十二烷基苯磺酸四丁鏻盐2.3×10-2重量份作为失活剂之后,在240℃、1.33×104Pa搅拌20分钟,然后在氮气加压下从反应槽底部出料,在水槽中边冷却边用切粒机切断,制成粒料。用所得到的粒料,借助于3盎司注塑成形机(住友重机械公司制NEOMAT 150/75型),在料筒温度230℃、模具温度60℃的条件下,制成纵60mm、横80mm的角板(横0~20mm的宽度上厚度1mm,横20~60mm的宽度上厚度2mm,横60~80mm的宽度上厚度3mm)。这些片材是透明性优异、外观也良好的。各种评价结果列于表7中。
比较例4
用双酚A型聚碳酸酯树脂粒料(帝人化成公司制Panlite L-1250)进行评价。用这种粒料,在料筒温度280℃、模具温度110℃的条件下,制成纵60mm、横80mm的角板(横0~20mm的宽度上厚度1mm、横20~60mm的宽度上厚度2mm、横60~80mm的宽度上厚度3mm)。各种评价结果列于表7中。
表7
单元 | 实施例17 | 比较例4 | |
CHDM量 | 摩尔% | 50 | 0 |
BP量 | 摩尔% | BPA 50 | BPA 100 |
比粘度 | dl/g | 0.432 | 0.426 |
折射率 | 1.555 | 1.584 | |
Tg | ℃ | 93 | 150 |
Q值 | 10-3cm3/s | 161 | 4.2 |
光弹性常数 | 10-8cm2/N | 62 | 78 |
全光线透射率 | % | 91.6 | 91.0 |
铅笔硬度 | ○ | △ | |
吸水率 | wt% | 0.13 | 0.23 |
耐候性 | 5.9 | 7.3 |
实施例18
将CHDM 72.0重量份、BPA 114重量份、DPC 220重量份和TMAH0.18重量份、氢氧化钠8×10-4重量份加入配备搅拌装置、蒸馏器和减压装置的反应槽中,进行氮气置换后在140℃溶解。搅拌30分钟后边使内温升温到180℃边徐徐减压,在1.33×104Pa反应30分钟,将生成的苯酚蒸出。然后边维持相同压力边继续升温,在190℃30分钟、200℃40分钟、220℃30分钟、进而在240℃30分钟蒸出苯酚以进行反应。然后充分减压,使得在240℃达到133Pa以下。达到133Pa以下之后,在搅拌下反应4小时。添加十二烷基苯磺酸四丁鏻盐2.3×10-2重量份作为失活剂之后,在240℃、1.33×104Pa搅拌20分钟,然后在氮气加压下从反应槽底部出料,在水槽中边冷却边用切粒机切断,制成粒料。所得到的粒料溶解于二氯甲烷中,制成浓度40%(重量)的溶液。这种聚碳酸酯溶液于15℃用涂布器在玻璃板上流延,边徐徐提升温度边使二氯甲烷蒸发,从玻璃板上剥离下来,进一步加热以除去二氯甲烷,得到纵297mm、横210mm、厚156μm的A4版薄膜。这种薄膜是透明性优异、流延制膜性良好的。然后,这种薄膜用拉幅机法在100℃单轴拉伸150%,得到拉伸后膜厚127μm的薄膜。拉伸后的相位差是R(550nm)=800nm。
这种薄膜的各种评价结果列于表8中。
实施例19
除用CHDM 101重量份、BCF 113重量份之外,进行与实施例18同样的操作,制成厚度77μm的A4版薄膜。这种薄膜是透明性优异、流延制膜性良好的。然后,这种薄膜用拉幅机法在100℃单轴拉伸150%,得到拉伸后膜厚63μm的薄膜。拉伸后的相位差是R(550nm)=29nm。
这种薄膜的各种评价结果列于表8中。
比较例5
用双酚A型聚碳酸酯树脂粉末(帝人化成公司制Panlite C-1400)进行评价。将这种粉末溶解于二氯甲烷中,制成浓度20%(重量)的溶液。这种聚碳酸酯溶液在15℃用涂布器在玻璃板上流延,边徐徐提高温度边使二氯甲烷蒸发,从玻璃板上剥离下来、进一步加热以除去二氯甲烷,得到纵297mm、横210mm、厚度100μm的A4版薄膜。这种薄膜是透明性优异、流延制膜性良好的。然后,这种薄膜用拉幅机法在160℃单轴拉伸150%。
这种薄膜的各种评价结果列于表8中。
表8
CH2Cl2:二氯甲烷THF:四氢呋喃
单元 | 实施例18 | 实施例19 | 比较例5 | |
CHDM量 | 摩尔% | 50 | 70 | 0 |
BP量 | 摩尔% | BPA 50 | BCF 30 | BPA 100 |
比粘度 | dl/g | 0.432 | 0.300 | 0.419 |
折射率 | 1.555 | 1.572 | 1.584 | |
阿贝值 | 38 | 32 | 30 | |
Tg | ℃ | 93 | 116 | 150 |
光弹性常数 | 10-8cm2/N | 62 | 33 | 78 |
全光线透射率 | % | 94 | 91 | 90 |
溶解性(CH2Cl2) | ○ | ○ | ○ | |
溶解性(THF | ○ | ○ | △ |
实施例20
将CHDM 72.0重量份、BPA 91.2重量份、1,1-二(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷(以下简称“BPTMC”)31重量份、DPC 220重量份和氢氧化四甲铵0.18重量份、氢氧化钠8×10-4重量份加入配备搅拌装置、蒸馏器和减压装置的反应槽中,进行氮气置换后在140℃溶解。搅拌30分钟后边使内温升温到180℃边徐徐减压,在1.33×104Pa反应30分钟,将生成的苯酚蒸出。然后边维持相同压力边继续升温,在190℃30分钟、200℃40分钟、220℃30分钟、进而在240℃30分钟蒸出苯酚以进行反应。然后充分减压,使得在240℃达到133Pa以下。达到133Pa以下之后,在搅拌下反应4小时。添加十二烷基苯磺酸四丁鏻盐2.3×10-2重量份作为失活剂之后,在240℃、1.33×104Pa搅拌20分钟,然后在氮气加压下从反应槽底部出料,在水槽中边冷却边用切粒机切断,制成粒料。用所得到的粒料,在料筒温度220~240℃、模具温度65℃的条件下,使用眼镜用凹透镜模具,通过注塑压缩成形制成透镜。这种透镜是透明性优异、外观也良好的。各种评价结果列于表9中。
实施例21
除将BPA 91.2重量份变成57.0重量份、用BPZ 67.0重量份代替BPTMC 31重量份外,进行与实施例20同样的操作,得到聚碳酸酯树脂和透镜。这种透镜是透明性优异、外观也良好的。各种评价结果列于表9中。
实施例22
除用BCF 37.8重量份代替BPTMC 31重量份外,进行与实施例20同样的操作,得到聚碳酸酯树脂和透镜。这种透镜是透明性优异、外观也良好的。各种评价结果列于表9中。
实施例23
将CHDM 8.4重量份、BPA 8.0重量份、4,4'-二羟基二苯砜(以下称“BPS”)5.9重量份、对叔丁基苯酚0.09重量份加入带搅拌器的反应容器中,进行氮气置换后,添加预先充分干燥的吡啶95重量份、二氯甲烷263重量份、使之溶解。在搅拌下于25℃用70分钟时间通入光气14重量份。光气通入结束后,继续搅拌约10分钟,使反应终止。反应结束后生成物用二氯甲烷稀释,用盐酸中和、除去吡啶后,反复水洗直至导电率与离子交换水几乎相同,然后除去二氯甲烷,得到无色粉末。所得到的粉末用挤塑机制成粒料后,该粒料使用眼镜用凹透镜模具通过挤塑压缩成形制成透镜。这种透镜是透明性优异、外观也良好的。各种评价结果列于表9中。
表9
单元 | 实施例20 | 实施例21 | 实施例22 | 实施例23 | |
CHDM量 | 摩尔% | 50 | 50 | 50 | 50 |
BP量 | 摩尔% | BPA 40BPTMC 10 | BPA 25BPZ 25 | BPA 40BCF 10 | BPA 30BPS 20 |
比粘度 | dl/g | 0.468 | 0.337 | 0.300 | 0.535 |
折射率 | 1.549 | 1.557 | 1.563 | 1.557 | |
阿贝值 | 38 | 38 | 34 | 36 | |
Tg | ℃ | 107 | 102 | 106 | 108 |
光弹性常数 | 10-8cm2/N | 54 | 79 | 54 | 66 |
Q值 | 10-3cm3/s | 72 | 64 | 136 | 92 |
落球冲击试验 | ○ | ○ | ○ | ○ |
Claims (32)
在所述构成单元(II)中,R1和R2各自独立地是卤原子、C1-10烷基、C1-10烷氧基、C6-20环烷基、C6-20环烷氧基、C6-10芳基、C7-20芳烷基、C6-10芳氧基或C7-20芳烷氧基,q和r各自是0~4的整数,W是以下所示基团式中,R3、R4相同或不同,表示氢原子或C1-10烃基,R5和R6各自独立地是氢原子或C1-3烷基,p是4~7的整数,R7和R8各自独立地是氢原子、卤原子或C1-3烷基。
3.权利要求1记载的塑料透镜,其中,构成单元(II)中的W为下列所示的基团式中,R3、R4、R5、R6、R7、R8和p有与所述构成单元(II)相同的定义。
5.权利要求1记载的塑料透镜,其中,共聚合聚碳酸酯树脂中构成单元(I)的摩尔百分率比例相对于构成单元(I)和(II)的合计而言是20~80%。
6.权利要求1记载的塑料透镜,其中,共聚合聚碳酸酯树脂有0.3~0.6的比粘度。
7.权利要求1记载的塑料透镜,其中,共聚合聚碳酸酯树脂有0.3~0.56的比粘度。
8.权利要求1记载的塑料透镜,其中,共聚合聚碳酸酯树脂中酚羟基(OH基)端基的含有比例相对于总端基数而言在1~80%(摩尔)的范围内。
9.权利要求1记载的塑料透镜,其中,共聚合聚碳酸酯树脂中酚羟基(OH基)端基的含有比例相对于总端基数而言在1~80%(摩尔)的范围内且重均分子量/数均分子量之比(Mw/Mn)在1.1~3的范围内。
11.权利要求1记载的塑料透镜,其中,共聚合聚碳酸酯树脂按本文定义的测定法测定的流动值(Q值)在20×10-3~200×10-3cm3/s的范围内。
12.权利要求1记载的塑料透镜,其中,折射率在1.500~1.600的范围内。
13.权利要求1记载的塑料透镜,其中,阿贝值在31~48的范围内。
14.权利要求1记载的塑料透镜,其中,共聚合聚碳酸酯树脂以相对于该树脂100重量份而言0.01~1重量份的比例含有紫外线吸收剂。
15.权利要求1记载的塑料透镜,其中,共聚合聚碳酸酯树脂以相对于该树脂100重量分而言0.3×10-4~2.0×10-4重量份的比例含有发蓝剂。
16.权利要求1记载的塑料透镜,其中,在两面或一面的表面上形成了硬涂层。
17.权利要求1记载的塑料透镜,其中,塑料透镜是眼镜透镜。
18.权利要求1记载的塑料透镜,其中,共聚合聚碳酸酯树脂是用酯交换法得到的树脂。
19.从共聚合聚碳酸酯树脂形成的光学用成形品,该树脂包含所述构成单元(I)和构成单元(II)且构成单元(I)的摩尔百分率比例相对于构成单元(I)和(II)的合计而言是15~85%,而且有0.25~0.6的比粘度。
20.权利要求19记载的光学用成形品,其中,该成形品是光盘基板、光扩散板、导光板、光卡、光学用棱镜或光纤。
21.权利要求19记载的光学用成形品,其中,共聚合聚碳酸酯树脂中酚羟基(OH基)端基的含有比例相对于总端基数而言在1~80%(摩尔)的范围内。
22.权利要求19记载的光学用成形品,其中,共聚合聚碳酸酯树脂中酚羟基(OH基)端基的含有比例相对于总端基数而言在1~80%(摩尔)的范围内且重均分子量/数均分子量之比(Mw/Mn)在1.1~3的范围内。
23.从共聚合聚碳酸酯树脂形成的薄膜或片材,该树脂包含所述构成单元(I)和构成单元(II)且构成单元(I)的摩尔百分率比例相对于构成单元(I)和(II)的合计而言是15~85%,而且有0.3~0.7的比粘度。
24.权利要求23记载的薄膜或片材,其中,共聚合聚碳酸酯树脂中酚羟基(OH基)端基的含有比例相对于总端基数而言在1~80%(摩尔)的范围内。
25.权利要求23记载的薄膜或片材,其中,共聚合聚碳酸酯树脂中酚羟基(OH基)端基的含有比例相对于总端基数而言在1~80%(摩尔)的范围内且重均分子量/数均分子量之比(Mw/Mn)在1.1~3的范围内。
26.共聚合聚碳酸酯树脂,其中,(i)包含所述构成单元(I)和构成单元(II),(ii)构成单元(I)的摩尔百分率比例相对于构成单元(I)和(II)的合计而言是15~85%,(iii)有0.3~0.7的比粘度,而且(iv)酚羟基(OH基)端基的含有比例相对于总端基数而言在1~80%(摩尔)的范围内。
27.权利要求26记载的共聚合聚碳酸酯树脂,其中,共聚合聚碳酸酯树脂中酚羟基(OH基)端基的含有比例相对于总端基数而言在1~80%(摩尔)的范围内且重均分子量/数均分子量之比(Mw/Mn)在1.1~3的范围内。
29.权利要求26记载的共聚合聚碳酸酯树脂,其中,构成单元(II)是以下构成单元(II-a)。
30.权利要求26记载的共聚合聚碳酸酯树脂,其中,(ii)构成单元(I)的摩尔百分率比例相对于构成单元(I)和(II)的合计而言是20~80%(摩尔)且(iv)酚羟基(OH基)端基的含有比例相对于总端基数而言在2~70%(摩尔)的范围内。
31.权利要求26记载的共聚合聚碳酸酯树脂,其中,构成单元(II)包含以下构成单元(II-a)和构成单元(II-b),且构成单元(II-a)∶(II-b)的比例在1∶99~99∶1的范围内,这些构成单元(II-a)用以下式(II-a)表示
构成单元(II-b)是从以下式(II-b-1)和(II-b-2)组成的一组中选择的单元
但在上述单元(II-b-1)和(II-b-2)中,R1和R2各自独立地是C1 -10烷基、C1-10烷氧基、C6-20环烷基、C6-20环烷氧基、C6-10芳基、C7 -20芳烷基、C6-10芳氧基、C7-20芳烷氧基或卤原子,q和r各自独立地是0~4的整数,W'是C5-12脂环式烃基或下列所示基团式中R3、R4相同或不同,表示氢原子或C1-10烃基,x是1~5的整数,R5和R6各自独立地是氢原子或C1-3烷基,p是4~7的整数,R7和R8各自独立地是氢原子、卤原子或C1-3烷基,R11和R12各自独立地是C1-10烷基、C1-10烷氧基、C6-20环烷基、C6-20环烷氧基、C6-10芳基、C7-20芳烷基、C6-10芳氧基、C7-20芳烷氧基或卤原子,y和z各自独立地是1~4的整数。
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GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
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