JP2000212186A - 光学用高屈折率シリコ―ンオイルおよび光学用高屈折率シリコ―ンオイル混合物 - Google Patents

光学用高屈折率シリコ―ンオイルおよび光学用高屈折率シリコ―ンオイル混合物

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JP2000212186A
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Hideki Kobayashi
秀樹 小林
Mari Tateishi
万里 立石
Sunao Okawa
直 大川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 揮発性が小さく、揮発によって生じる屈折率
の変動が極めて少ない光学用高屈折率シリコーンオイル
および光学用高屈折率シリコーンオイル混合物を提供す
る。 【解決手段】 式(A):RMe2SiO(Me2Si
O)3SiMe2R(式中、Meはメチル基であり、Rは
炭素原子数8〜12のアラルキル基である。)で表さ
れ、25℃における屈折率が1.45〜1.50の範囲
にあることを特徴とする光学用高屈折率シリコーンオイ
ル、および、上式(A)で表されるペンタシロキサンと
式(B):RMe2SiOSiMe2R(式中、Meはメ
チル基であり、Rは炭素原子数8〜12のアラルキル基
である。)で表されるジシロキサンからなり、25℃に
おける屈折率が1.45〜1.50の範囲にあることを
特徴とする光学用高屈折率シリコーンオイル混合物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光学用高屈折率シリ
コーンオイルおよび光学用高屈折率シリコーンオイル混
合物に関する。詳しくは、フェネチル基または2−メチ
ルフェネチル基のようなアラルキル基を有するペンタシ
ロキサンを主剤とし、25℃における屈折率が1.45
〜1.50の範囲にある光学用高屈折率シリコーンオイ
ルおよび光学用高屈折率シリコーンオイル混合物に関す
る。
【0002】
【従来の技術】光学用シリコーンオイルは、光学用接着
剤や光学用グリースと同様に、光学機器内部のレンズ、
プリズム間の充填剤や、光ファイバー用コネクターの充
填剤として使用されている。しかしこの光学用シリコー
ンオイルを、レンズ間、プリズム間または光ファイバー
端面間に充填した場合には、シリコーンオイル中に残存
する気泡や、シリコーンオイルとレンズ、プリズムまた
は光ファイバー端面との接触面に生じた気泡が、透過光
または光信号を散乱してフレアまたは伝送損失等の原因
となることがあった。このため、光学用シリコーンオイ
ルとしては、粘度(25℃)が1〜70mm2/sの範
囲であり、かつ屈折率(25℃)が1.46〜1.51
の範囲である低粘度のフェニル系シリコーンオイルが利
用されていた。しかし、この種のフェニル系シリコーン
オイルは一般に分子量分布が広く、低分子量領域のフェ
ニル系シリコーンオイルが揮発して屈折率が経時的に変
動する等の問題点があった。一方、2−メチルフェネチ
ル基を有する光学用シリコーンオイルとして、従来、2
−メチルフェネチル基を両末端もしくは片末端に有する
ジシロキサンが提案されている(特開平6−92973
号公報参照)。このジシロキサンは分子量分布が狭いた
め、多少の揮発が生じても屈折率が変動しないという長
所を有するが、ジシロキサン自身の揮発性が大きいとい
う欠点があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは上記問題
点を解消するため鋭意検討した結果、特定の構造を有す
るペンタシロキサンを用いれば、上記問題点が解消され
ることを見出し、本発明に到達した。即ち、本発明の目
的は、揮発性が小さく、揮発によって生じる屈折率の変
動が極めて少ない光学用高屈折率シリコーンオイルおよ
び光学用高屈折率シリコーンオイル混合物を提供するこ
とにある。
【0004】
【課題を解決する手段】本発明は、式(A):RMe2
iO(Me2SiO)3SiMe2R(式中、Meはメチ
ル基であり、Rは炭素原子数8〜12のアラルキル基で
ある。)で表され、25℃における屈折率が1.45〜
1.50の範囲にあることを特徴とする光学用高屈折率
シリコーンオイル、および、 式(A):RMe2SiO(Me2SiO)3SiMe2R (式中、Meはメチル基であり、Rは炭素原子数8〜1
2のアラルキル基である。)で表されるペンタシロキサ
ンと、式(B):RMe2SiOSiMe2R (式中、Meはメチル基であり、Rは炭素原子数8〜1
2のアラルキル基である。)で表されるジシロキサンか
らなり、25℃における屈折率が1.45〜1.50の
範囲にあることを特徴とする光学用高屈折率シリコーン
オイル混合物に関する。
【0005】
【発明の実施の形態】最初に、本発明の光学用高屈折率
シリコーンオイルについて説明する。本発明の光学用高
屈折率シリコーンオイルは、 式(A):RMe2SiO(Me2SiO)3SiMe2R で表されるペンタシロキサンからなり、25℃における
屈折率が1.45〜1.50の範囲にあることを特徴と
する。上式中、Meはメチル基であり、Rは炭素原子数
8〜12のアラルキル基であるが、フェネチル基または
2−メチルフェネチル基であることが好ましい。本発明
の光学用高屈折率シリコーンオイルの屈折率は、上式中
のRの種類を変えることにより調節することができ、
1.46〜1.49の範囲であることが好ましい。ま
た、この光学用高屈折率シリコーンオイルの25℃にお
ける粘度は、通常、3〜100mm2/sの範囲であ
り、5〜50mm2/sの範囲であることが好ましい。
【0006】このような光学用高屈折率シリコーンオイ
ルとしては、下記式で表されるペンタシロキサンが例示
される。下式中、Meはメチル基を表し、Phはフェニ
ル基を表している。
【化1】
【化2】
【化3】
【化4】 PhCH2CH2−Me2SiO(Me2SiO)3SiM
2−CH2CH2Ph
【0007】本発明の光学用高屈折率シリコーンオイル
の製造方法としては、例えば、 式(C):HMe2SiO(Me2SiO)3SiMe2H (式中、Meはメチル基である。)で表されるケイ素原
子結合水素原子含有ペンタシロキサンに、スチレンある
いはα−メチルスチレンのようなアリ−ル基含有オレフ
ィンを、坦持型白金系触媒を用いてヒドロシリル化反応
させた後、坦持型白金系触媒を除去する方法が挙げられ
る。担持型白金系触媒としては、白金担持のカーボン粉
末,白金担持のシリカ微粉末,白金担持のアルミナ微粉
末等が使用され、白金の担持量は、通常、0.1〜10
重量%の範囲である。反応後の担持型白金系触媒は、濾
過ないし遠心分離等の公知の方法により分離することが
できる。また、上式(C)で表されるケイ素原子結合水
素原子含有ペンタシロキサンは、ヘキサメチルシクロト
リシロキサンと、式:HMe2SiOSiMe2Hで表さ
れる1、1、3、3−テトラメチルジシロキサンとを酸性触媒
存在下で非平衡化反応させる方法により製造することが
できる(特願平9−344298号明細書参照)。この
方法によれば、上式(C)で表されるケイ素原子結合水
素原子含有ペンタシロキサンを高選択性、高収率で得る
ことができる。酸性触媒としては、塩酸,硫酸,トリフ
ルオロ酢酸,トリフルオロメタンスルホン酸のようなプ
ロトン酸の他、塩化鉄,塩化アルミニウム,塩化亜鉛,
塩化チタンのようなルイス酸が挙げられるが、これらの
中でも塩酸やトリフルオロメタンスルホン酸が好まし
い。また、上記ヘキサメチルシクロトリシロキサンに対
するジシロキサンの好ましいモル比は0.7〜10.0
の範囲であり、0.9〜5.0の範囲であることがより
好ましい。さらにこの製法では、水またはシラノール化
合物を添加することにより、上記非平衡化反応の副反応
で生成するオクタメチルシクロテトラシロキサンのよう
な化合物の副生を著しく抑制することができる。また、
プロトン溶媒や非プロトン溶媒等の極性溶媒を添加する
ことにより、反応速度を著しく向上させることができ
る。
【0008】次に、本発明の光学用高屈折率シリコーン
オイル混合物について説明する。本発明の光学用高屈折
率シリコーンオイル混合物は、前記式(A):RMe2
SiO(Me2SiO)3SiMe2Rで表されるペンタ
シロキサンと、式(B):RMe2SiOSiMe2Rで
表されるジシロキサンからなり、25℃における屈折率
が1.45〜1.50の範囲にあることを特徴とする。
上式中、Meはメチル基であり、Rは炭素原子数8〜1
2のアラルキル基であるが、フェネチル基または2−メ
チルフェネチル基であることが好ましい。上式(B)で
示されるジシロキサンとしては、下記式で表されるシロ
キサンが例示される。下式中、Meはメチル基を表し、
Phはフェニル基を表している。
【化5】
【化6】
【化7】
【化8】 PhCH2CH2−Me2SiOSiMe2−CH2CH2
【0009】本発明の光学用高屈折率シリコーンオイル
混合物において、上式(A)で表されるペンタシロキサ
ンと上式(B)で表されるジシロキサンとの混合比率
は、通常、99〜10重量%:1〜90重量%の範囲で
あり、99〜20重量%:1〜80重量%の範囲である
ことが好ましい。また25℃における屈折率は、1.4
6〜1.49の範囲であることが好ましい。尚、この屈
折率は、必要に応じて、Rの種類を変えたり、上式
(A)で表されるペンタシロキサンと上式(B)で表さ
れるジシロキサンとの混合比を変えることによって調節
することができる。またこの光学用高屈折率シリコーン
オイル混合物の25℃における粘度は、通常、2〜10
0mm2/sの範囲であり、3〜50mm2/sの範囲で
あることが好ましい。
【0010】本発明の光学用高屈折率シリコーンオイル
混合物の製造方法としては、例えば、式(D):HMe
2SiO(Me2SiO)xSiMe2H (式中、Meはメチル基であり、xは0または3であ
る。)で表されるケイ素原子結合水素原子含有オリゴシ
ロキサンに、スチレンあるいはα−メチルスチレンのよ
うなアリ−ル基含有オレフィンを、坦持型白金系触媒を
用いてヒドロシリル化反応させた後、坦持型白金系触媒
を除去する方法が挙げられる。担持型白金系触媒として
は、白金担持のカーボン粉末,白金担持のシリカ微粉
末,白金担持のアルミナ微粉末等が使用され、白金の担
持量は、通常、0.1〜10重量%の範囲である。反応
後の担持型白金系触媒は、濾過ないし遠心分離等の公知
の方法により分離することができる。
【0011】本発明の光学用高屈折率シリコーンオイル
および光学用高屈折率シリコーンオイル混合物は上式
(A)で表されるペンタシロキサンを主剤とするもので
あるが、その他の成分として、酸化防止剤や屈折率調整
剤等の添加剤を配合することができる。酸化防止剤とし
て具体的には、4,4−チオビス−(6−t−ブチル−
m−クレゾール)、4,4−ブチルデン−ビス−(6−
t−ブチル−m−クレゾール)、2,2−メチレン−ビ
ス−(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,
2−メチレン−ビス−(4−エチル−6−t−ブチルフ
ェノール)、2,5−ジ−t−ブチルハイドロキノン、
2,5−ジ−t−アミノハイドロキノン、2,6−ジ−t
−ブチル−p−クレゾールが例示される。屈折率調整剤
としては、揮発分の少ないジメチルポリシロキサン、メ
チルフェニルポリシロキサンもしくは有機系の屈折率調
整剤が挙げられる。
【0012】以上のような本発明の光学用高屈折率シリ
コーンオイルおよび光学用高屈折率シリコーンオイル混
合物は揮発性が小さく、25℃における屈折率が1.4
5〜1.50と高屈折率であり、かつ低粘度であるの
で、ビデオプロジェクター用のレンズ間の充填や光ファ
イバー用コネクターの充填に使用できるという利点を有
する。特に、光ファイバー用切換器,光ファイバー用ス
イッチまたは光ファイバー用可動式コネクター等に好適
に使用される。また、本発明の光学用高屈折率シリコー
ンオイルおよび光学用高屈折率シリコーンオイル混合物
は、可視光領域(450〜750nm)において透明で
あり、かつ、近赤外線領域(750〜900nm)にお
いても透明であるという特徴を有する。さらに上式
(A)で表されるペンタシロキサンの原料として、前記
した非平衡化反応により得られた、式:HMe2SiO
(Me2SiO)3SiMe2Hで表されるケイ素原子結
合水素原子含有ペンタシロキサンを用いた場合には、シ
クロトリシロキサンやシクロテトラシロキサンのような
低分子量の副生物を含有しないため、屈折率の経時変化
がほとんどないという利点を有する。
【0013】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。なお、実施例中、屈折率、粘度および比重は25℃
で測定した値であり、Meはメチル基を表し、Phはフ
ェニル基を表している。また、光線透過率は空気をブラ
ンクとして測定した値である。
【0014】
【参考例1】フラスコに、ヘキサメチルシクロトリシロ
キサン2676g,1、1、3、3−テトラメチルジシロキサ
ン1780g,トルエン200g,水3g,アセトニト
リル120gおよびトリフルオロメタンスルホン酸20
0μLを投入し、これらを35℃の温度条件下で攪拌し
た。9時間後にヘキサメチルシクロトリシロキサンの転
化率が95%になったのをガスクロマトグラフィー(以
下、GLC)で確認してから室温まで水冷した。次い
で、アンモニア水0.26gを加えて反応を停止させ
た。この反応混合物から減圧下にてエバポレーターを用
いて揮発分をストリッピングした。次いで冷却して、副
生した塩をろ紙で濾別して液状の反応生成物3963g
を得た。得られた反応生成物をGLC分析および核磁気
共鳴分析(以下、NMR)したところ、この反応生成物
は、式:HMe2SiO(Me2SiO)3SiMe2Hで
表されるケイ素原子結合水素原子含有ペンタシロキサン
であることが判明した。このペンタシロキサンの純度は
94%であった。
【0015】
【実施例1】参考例1で得られた式:HMe2SiO
(Me2SiO)3SiMe2Hで表されるケイ素原子結
合水素原子含有ペンタシロキサン71.2g(0.2モ
ル)に白金坦持カーボン粉末(白金含有量1重量%)
0.7gを添加して150℃に加熱し、これを攪拌しな
がらα―メチルスチレン49.6g(0.42モル)を
滴下した。その後さらに150℃で3時間加熱攪拌を続
けた。次いで冷却してろ過し、減圧にして150℃まで
加熱して揮発物を除去して、透明な反応生成物106g
を得た。得られた反応生成物をMNRおよびIRにより
分析したところ、この反応生成物は、式:
【化9】 で表されるシリコーンオイルであることが判明した。こ
のようにして得られたシリコーンオイルの屈折率は1.
466であり、粘度は9mm2/sであり、比重は0.
96であった。また、このシリコーンオイルを1mmの
石英セルに入れて、光透過率計[島津製作所製,UV-2
65FW]により光透過率を測定したところ、400〜9
00nmといった広い領域で光透過率が極めて高いこと
が判明した。また、このシリコーンオイル1.5gをア
ルミ皿に取り、これを温度150℃のオーブン中に30
分間放置したところ、加熱減量は6.4重量%に過ぎな
かった。さらに、残ったシリコーンオイルの屈折率を測
定したところ、1.466であり変化は認められなかっ
た。
【0016】
【実施例2】参考例1で得られた式:HMe2SiO
(Me2SiO)3SiMe2Hで表されるケイ素原子結
合水素原子含有ペンタシロキサン45.8g(0.12
4モル)と、式:HMe2SiOSiMe2Hで表される
ケイ素原子結合水素原子含有ジシロキサン9.6g
(0.065モル)とを混合し、次いで白金坦持カーボ
ン粉末(白金含有量1重量%)0.7gを添加して15
0℃に加熱した。これらを攪拌しながらα―メチルスチ
レン49.6g(0.42モル)を滴下した。その後さ
らに150℃で3時間加熱攪拌を続けた。次いで冷却し
てろ過し、減圧にして150℃まで加熱して揮発物を除
去して、透明な反応生成物97gを得た。得られた反応
生成物をMNRおよびIRにより分析したところ、この
反応生成物は、式:
【化10】 で表されるペンタシロキサン75重量%と、式:
【化11】 で表されるジシロキサン25重量%とからなるシリコー
ンオイル混合物であることが判明した。このようにして
得られたシリコーンオイル混合物の屈折率は1.475
であり、粘度は9mm2/sであり、比重は0.95で
あった。また、このシリコーンオイル混合物1.5gを
アルミ皿に取り、これを温度150℃のオーブン中に3
0分間放置したところ、加熱減量は9.1重量%であっ
た。さらに、残ったシリコーンオイルの屈折率を測定し
たところ、1.475であり変化は認められなかった。
【0017】
【実施例3】参考例1で得られた式:HMe2SiO
(Me2SiO)3SiMe2Hで表されるケイ素原子結
合水素原子含有ペンタシロキサン30.5g(0.08
3モル)と、式:HMe2SiOSiMe2Hで表される
ケイ素原子結合水素原子含有ジシロキサン19.3g
(0.13モル)とを混合し、次いで白金坦持カーボン
粉末(白金含有量1重量%)0.7gを添加して150
℃に加熱した。これらを攪拌しながらα―メチルスチレ
ン55.3g(0.47モル)を滴下した。その後さら
に150℃で3時間加熱攪拌を続けた。次いで冷却して
ろ過し、減圧にして150℃まで加熱して揮発物を除去
して、透明な反応生成物96gを得た。得られた反応生
成物をMNRおよびIRにより分析したところ、この反
応生成物は、式:
【化12】 で表されるペンタシロキサン50重量%と、式:
【化13】 で表されるジシロキサン50重量%とからなるシリコー
ンオイル混合物であることが判明した。このようにして
得られたシリコーンオイル混合物の屈折率は1.485
であった。また、このシリコーンオイル混合物1.5g
をアルミ皿に取り、これを温度150℃のオーブン中に
30分間放置したところ、加熱減量は14.5重量%で
あった。さらに、残ったシリコーンオイルの屈折率を測
定したところ、1.484であり変化はほとんど認めら
れなかった。
【0018】
【実施例4】参考例1で得られた式:HMe2SiO
(Me2SiO)3SiMe2Hで表されるケイ素原子結
合水素原子含有ペンタシロキサン15.6g(0.04
1モル)と、式:HMe2SiOSiMe2Hで表される
ケイ素原子結合水素原子含有ジシロキサン28.9g
(0.195モル)とを混合し、次いで白金坦持カーボ
ン粉末(白金含有量1重量%)0.7gを添加して15
0℃に加熱した。これらを攪拌しながらα―メチルスチ
レン61.3g(0.52モル)を滴下した。その後さ
らに150℃で3時間加熱攪拌を続けた。次いで冷却し
てろ過し、減圧にして150℃まで加熱して揮発物を除
去して、透明な反応生成物を得た。得られた反応生成物
をMNRおよびIRにより分析したところ、この反応生
成物は、式:
【化14】 で表されるペンタシロキサン25重量%と、式:
【化15】 で表されるジシロキサン75重量%とからなるシリコー
ンオイル混合物であることが判明した。このようにして
得られたシリコーンオイル混合物の屈折率は1.494
であった。また、このシリコーンオイル混合物1.5g
をアルミ皿に取り、これを温度150℃のオーブン中に
30分間放置したところ、加熱減量は16重量%であっ
た。さらに、残ったシリコーンオイルの屈折率を測定し
たところ、1.494であり変化は認められなかった。
【0019】
【比較例1】式:HMe2SiOSiMe3で表されるケ
イ素原子結合水素原子含有ペンタメチルジシロキサン2
8.1g(0.19モル)とα―メチルスチレン24.
8g(0.21モル)を混合し、次いでこれに白金坦持
カーボン粉末(白金含有量1重量%)0.7gを添加し
て、150℃に加熱して攪拌した。その後さらに150
℃で3時間加熱攪拌を続けた。次いで冷却してろ過し、
減圧にして150℃まで加熱して揮発物を除去して、透
明な反応生成物45gを得た。この反応生成物を、MN
RおよびIRにより分析したところ、 式:PhCMeHCH2−Me2SiOSiMe3 で表されるシリコーンオイルであることが判明した。こ
のようにして得られたシリコーンオイルの屈折率は1.
46であり、粘度は2mm2/sであった。またこのシ
リコーンオイル1.5gをアルミ皿に取り、これを温度
150℃のオーブンに30分間放置したところ、加熱減
量は100%であり、シリコーンオイルは全量揮発して
いた。
【0020】
【比較例2】式:HMe2SiO(Me2SiO)20Si
Me2Hで表されるケイ素原子結合水素原子含有ポリジ
メチルシロキサン32.2g(0.02モル)とα―メ
チルスチレン11.8g(0.1モル)とを混合し、次
いで白金坦持カーボン粉末(白金含有量1重量%)0.
7gを添加して150℃に加熱して攪拌した。その後さ
らに150℃で3時間加熱攪拌を続けた。次いで冷却し
てろ過し、減圧にして150℃まで加熱して揮発物を除
去して、透明な反応生成物35gを得た。この反応生成
物を、MNRおよびIRにより分析したところ、式:
【化16】 で表されるシリコーンオイルであることが判明した。こ
のようにして得られたシリコーンオイルの屈折率は、
1.42であった。
【0021】
【発明の効果】本発明の光学用高屈折率シリコーンオイ
ルおよび光学用高屈折率シリコーンオイル混合物は、フ
ェネチル基や2−メチルフェネチル基のようなアラルキ
ル基を有するペンタシロキサンを主剤としているので、
25℃における屈折率が1.45〜1.50と高屈折率
であり、かつ、揮発による屈折率の変動が少なく、ま
た、屈折率の調整が容易であるという特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、実施例1で調製したシリコーンオイ
ルの赤外吸収スペクトルのチャートである。
【図2】 図2は、実施例1で調製したシリコーンオイ
ルの光線透過率のチャートである。
【図3】 図3は、実施例2で調製したシリコーンオイ
ル混合物の光線透過率のチャートである。
【図4】 図4は、実施例3で調製したシリコーンオイ
ル混合物の光線透過率のチャートである。
【図5】 図5は、実施例4で調製したシリコーンオイ
ル混合物の光線透過率のチャートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大川 直 千葉県市原市千種海岸2番2 東レ・ダウ コーニング・シリコーン株式会社研究開発 本部内 Fターム(参考) 4H049 VN01 VP05 VQ07 VQ78 VQ79 VR22 VR23 VR41 VR42 VU29 VW02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式(A):RMe2SiO(Me2Si
    O)3SiMe2R (式中、Meはメチル基であり、Rは炭素原子数8〜1
    2のアラルキル基である。)で表され、25℃における
    屈折率が1.45〜1.50の範囲にあることを特徴と
    する光学用高屈折率シリコーンオイル。
  2. 【請求項2】 Rがフェネチル基または2−メチルフェ
    ネチル基である請求項1記載の光学用高屈折率シリコー
    ンオイル。
  3. 【請求項3】 式(A):RMe2SiO(Me2Si
    O)3SiMe2R (式中、Meはメチル基であり、Rは炭素原子数8〜1
    2のアラルキル基である。)で表されるペンタシロキサ
    ンと、式(B):RMe2SiOSiMe2R (式中、Meはメチル基であり、Rは炭素原子数8〜1
    2のアラルキル基である。)で表されるジシロキサンか
    らなり、25℃における屈折率が1.45〜1.50の
    範囲にあることを特徴とする光学用高屈折率シリコーン
    オイル混合物。
  4. 【請求項4】 Rがフェネチル基または2−メチルフェ
    ネチル基である請求項3記載の光学用高屈折率シリコー
    ンオイル混合物。
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