JP2001081194A - 近紫外光領域用ポリシロキサン樹脂の製造方法 - Google Patents
近紫外光領域用ポリシロキサン樹脂の製造方法Info
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Abstract
ン樹脂を提供する。 【解決手段】 分子内にSiH基を有するポリシロキサ
ンとケイ素原子に直接結合したビニル基を分子内に有す
るポリシロキサンを白金触媒存在下で反応させ硬化させ
る近紫外光領域用ポリシロキサン樹脂の製造方法。上記
SiH基を有するポリシロキサンのSiH基量を前記ケ
イ素原子に直接結合したビニル基を有するポリシロキサ
ンのビニル基量に対して少なくとも1.2当量倍以上存
在させて硬化させる。
Description
等に用いられる光透過性に優れた架橋構造を有する近紫
外光領域用ポリシロキサン樹脂の製造方法に関する。
して軽量である、衝撃強度が優れる、加工性が良い等の
理由で一般の眼鏡レンズのみならず、オプテクスやエレ
クトロオプテクスの分野においてレンズ、光ディスク基
板、液晶ディスプレイ等に使われている。更に、近年、
従来から知られているアクリル樹脂、ポリカーボネート
樹脂に加え、耐熱性、吸水性を改善したポリオレフィン
系樹脂が開発され、光ディスク基板、レンズ等に使用さ
れている。
構造に基づく複屈折が生じないような樹脂が望まれてい
るが、熱可塑性樹脂は、光学素子或いは光学基板として
成形する際に、成形時の樹脂の流れに起因する樹脂配向
が生じ、これより複屈折が発生することが知られてい
る。
脂に代えて、熱硬化性のポリシロキサン樹脂の使用が提
案されている(特開平7−294701号公報)。ポリ
シロキサン樹脂は、熱的安定性が高く、更に熱変形温度
も高いので、広い温度範囲でその特性を発揮することが
できるものである。熱硬化性樹脂は一般に低分子ないし
は低分子量の高分子を架橋させるものなので、成形時に
配向が生じた場合でも、配向緩和が速いので、複屈折が
起き難い。熱硬化性のポリシロキサン樹脂も同様に複屈
折が生じ難く、この特性は広い温度範囲で維持される。
なうために、記録の読み書きに使用するレーザ波長とし
て、短波長側を用いる傾向にある。その方法として、例
えば、現在使用されている630nmのレーザ光をSHG
素子に透過させて、320nm近辺の波長の光を得る方法
が知られている。このような場合、特に近紫外−紫外領
域で吸収を有さない光学材料が必要となる。
とSiH基を付加させるヒドロシリル化反応を架橋機構
として製造されたポリシロキサン樹脂において、硬化後
にビニル基が残存した場合、ビニル基が270〜280
nmに吸収を有しているため、300〜320nm領域まで
その影響が現れ、分光透過率が低下してしまう。また、
近紫外光により、ポリシロキサン自身の劣化をも招いて
しまう。本発明の目的は近紫外光〜可視光領域で光吸収
の少ないポリシロキサン樹脂を提供することである。
SiH基を有するポリシロキサンとケイ素原子に直接結
合したビニル基を分子内に有するポリシロキサンとを白
金触媒存在下で硬化させる近紫外光領域用ポリシロキサ
ン樹脂の製造方法において、該SiH基を有するポリシ
ロキサンのSiH基量を該ケイ素原子に直接結合したビ
ニル基を有するポリシロキサンのビニル基量に対して少
なくとも1.2倍当量存在させて硬化させる近紫外光領
域用ポリシロキサン樹脂の製造方法によって解決され
る。
内にSiH基を有するポリシロキサンとケイ素原子に
直接結合したビニル基を分子内に有するポリシロキサン
においては、その少なくとも一方はレジン状の構造をも
つものである。具体的にはのポリシロキサンがレジン
状の構造をとる場合は、それは下記平均式(2)の構造
を有するものとなる。また、のポリシロキサンがレジ
ン状の構造をとる場合は、それは、下記平均式(1)の
構造を有するものとなる。またはのポリシロキサン
は、このようなレジン状の構造を有するものである限り
4官能単位、3官能単位、2官能単位、または1官能単
位のいずれを含んでいてもかまわない。また、または
のポリシロキサンのいずれかがレジン状の構造をとら
ない場合は、それは、好適にはオイル状の構造をとるも
のが使用される。
平均式(1)〜(4)から選ばれた、下記(ア)〜
(ウ)の3種の組み合わせがある。 平均式(1):R1 n SiO(4-n)/2 (ここに、1<n<2であり、R1 は炭素数1以上8以
下の飽和脂肪族炭化水素基またはビニル基である。但
し、1分子中に2個以上のビニル基が存在する。) 平均式(2):R2 n SiO(4-n)/2 (ここに、1<n<2であり、R2 は炭素数1以上8以
下の飽和脂肪族炭化水素基または水素原子である。但
し、1分子中に2個以上の水素原子が存在する。) 平均式(3):R3 n SiO(4-n)/2 (ここに、n≒2であり、R3 は炭素数1以上8以下の
飽和脂肪族炭化水素基または水素原子である。但し、1
分子中に2個以上の水素原子が存在する。) 平均式(4):R4 n SiO(4-n)/2 (ここに、n≒2であり、R4 は炭素数1以上8以下の
飽和脂肪族炭化水素基またはビニル基である。但し、1
分子中に2個以上のビニル基が存在する。)
サンと平均式(2)で表されるポリシロキサンの組合わ
せ。
サンと平均式(3)で表されるポリシロキサンの組合
せ。
サンと平均式(4)で表されるポリシロキサンの組合
せ。
してSiH基が1.2当量倍以上となるように加え、ビ
ニル基が硬化後のポリシロキサン樹脂に残存しないよう
にすることが必須である。本発明により製造されるポリ
シロキサン樹脂においては、反応混合物中にSiH基が
過剰に存在するので、SiH基が残存する。
しシラノール基となるほか、ポリシロキサンの合成時か
らポリシロキサンに残存しているシラノール基と反応し
てシロキサン結合を形成して消滅することが知られてい
る。また、図らずもこの様な反応をせずに安定に存在し
た場合でもSiH基は光吸収帯を近紫外光領域には有し
ないため、光学特性を何ら損なうことは無い。
前記(ア)の組合せから製造されるものである場合、硬
化後のポリシロキサン樹脂は高剛性である傾向が強い。
(イ)又は(ウ)の組合せから製造されるものである場
合、硬化後のポリシロキサン樹脂には、柔軟性が加味さ
れる傾向が強い。
用ポリシロキサン樹脂の目的用途において選択されるべ
きものであり、例えば、前記(ア)の組合せはレンズ、
プリズム等の光学素子、前記(イ)又は(ウ)の組合せ
は光ディスク等光学樹脂基板に適する傾向がある。前記
平均式(1)〜(4)において規定される炭素数1以上
8以下の飽和炭化水素基の例としては、メチル基、エチ
ル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブ
チル基等が挙げられる。
((i)分子内にSiH基を有するポリシロキサンと
(ii)ケイ素原子に直接結合したビニル基を分子内に有
するポリシロキサンとを含む混合物)は粘度が100cP
以上3000cP以下の範囲にあることが望まれる。この
条件を満たすものであれば、射出機のゲートを通る際に
ポリシロキサンに加えられた配向が型内において十分に
緩和されるため、硬化後に複屈折を与え難くなる。粘度
が100cPに満たない場合は、分子量が低すぎるため、
硬化後の機械的強度が不足してしまう。
で表されるポリシロキサンとしては両末端にSiH基を
有するジアルキルポリシロキサンが望ましい。また、そ
の使用量は、共に用いられる平均式(1)で表されるポ
リシロキサンの分子量やビニル基の量を考慮して選択さ
れる。同様に、前記(ウ)の組合せにおける平均式
(4)で表されるポリシロキサンとしては、両末端にビ
ニル基を有するジアルキルポリシロキサンが望ましい。
また、その使用量は、共に用いられる平均式(2)で表
されるポリシロキサンの分子量やSiH基の量を考慮し
て選択される。
ニル基又は水素原子)を含む場合、(SiO)の繰り返
し長を短くすると硬化後の樹脂は硬くもろい性状を示す
傾向があるため、分子量の大きなシロキサン鎖を導入し
て柔軟性を付与するのがよい。
サンの製造方法は公知であり、伊藤邦雄編“シリコーン
ハンドブック”(日刊工業新聞社、1990年)第12
章−第13章、或いは和田誠編“最新シリコーン技術”
(シーエムシー社、1986年)第3章に記載されてい
る。
ロキサン樹脂の好適な例としては、平均式Rn SiO
(4-n)/2 (ここに、nは0.5以上1.8以下であり、
Rは炭素数1以上8以下の炭化水素基である)で表され
るものが挙げられる。nの値が小さい場合はシリカゲル
に近い物性を示し、大きくなるにつれシリコーンゴムに
近い物性を示すようになる。
ヒドロシリル化反応に基づく付加反応が必須である。光
学材料では、光学面を有する素子を形成することが重要
である。そのため光学面精度を有する素子型の面を素子
に転写する必要がある。成形収縮を抑制することが重要
である。そのためには、まず、硬化反応に伴う縮合生成
物が発生しないこと、硬化後の樹脂の熱収縮が小さいた
めには硬化反応が低温であることが挙げられる。ヒドロ
シリル化反応による付加反応はこれらの要請をもっとも
満足する架橋方法である。
化反応触媒としては、通常のヒドロシリル化反応あるい
は付加型シリコーンゴムの硬化反応に用いられる白金系
触媒であれば特に限定されるものではない。通常、触媒
はビニル量に対して白金量換算で5〜50ppm 加えられ
ているが、多くの白金系触媒にはオレフィン、或いはフ
ォスフィンを配位子とするものが多く、その場合添加量
は少ないほうが分光特性上は好ましい。
によって樹脂強度の改善が図られることはポリシロキサ
ン樹脂では良く知られていることであり、本発明におい
ては、光学的性質を損なわない限り一般のシリコーン樹
脂同様にシリカゲルを加えることができる。本樹脂の場
合も0.1μm以下の平均粒径を有するシリカゲルを必
要に応じて加えることができる。その配合量としてはポ
リシロキサン樹脂100重量部に対して0.5〜70重
量部であるのが好ましい。シリカゲルの添加方法として
は、本発明で用いられるポリシロキサン樹脂は低粘度の
樹脂であるから直接機械的に混合する方法でもよいし、
硬化前の樹脂が有機溶媒に可溶であるためシリカゲルを
有機溶媒中に分散させて樹脂と混合する方法も可能であ
る。
3,3−テトラメチルジシロキサン、95gのヘキサメ
チルジシロキサン、48gのエタノール、59gの水、
33mlの35%濃塩酸を反応容器に入れて−10℃に冷
却し攪拌した。これに270gのテトラエトキシシラン
を滴下して反応後、ヘキサン抽出し、抽出液を飽和塩化
アンモニウム水溶液で中性になるまで洗浄した後、硫酸
ナトリウムで乾燥した。溶媒をアスピレーターで除去
し、真空下で乾燥することにより、無色の重合体を得
た。収率84%。
ー、核磁気共鳴分光分析および水素基の定量から、この
重合体の平均組成式は(HMe2 SiO1/2)0.9(Me3
SiO 1/2)0.9(SiO4/2)で表される。
−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサ
ン、44gのヘキサメチルジシロキサン、22gのエタ
ノール、31gの水、16mlの35%濃塩酸を反応容器
に入れて40−50℃で30分攪拌した。これに125
gのテトラエトキシシランを滴下して反応後、ヘキサン
抽出し、抽出液を飽和塩化ナトリウム水溶液で中性にな
るまで洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒
をアスピレーターで除去し、真空下で乾燥することによ
り、無色の重合体を得た。収率92%。
ー、核磁気共鳴分光分析および水素基の定量から、この
重合体の平均組成式は(ViMe2 SiO1/2)0.9(Me
3 SiO1/2)0.9(SiO4/2)で表される。
ロキサン5g(SiH基23mmol)と合成例2のビニル
基含有ポリシロキサン4.5g(SiVi基18.6mm
ol)を混合し、これに白金触媒をポリシロキサン総重量
に対して5.4ppm 加えて光学研磨面を有する型に流し
入れ60℃で3時間、150℃で5時間加熱硬化させ
た。
00分光光度計で、分光透過率を測定したところ、28
0nmで30%、300nmで88%、400−700nmで
92%であった。
有する両末端ジメチルシリル(H(CH3)2 Si−)封
鎖ポリジメチルシロキサン15g(SiH基85mmol)
と合成例2のビニル基含有ポリシロキサン16.3g
(SiVi基67.5mmol)を混合し、これに白金触媒
をポリシロキサン総重量に対して6ppm 加えて光学研磨
面を有する型に流し入れ60℃で3時間、150℃で5
時間加熱硬化させた。
00分光光度計で分光透過率を測定したところ、280
nmで30%、300nmで88%、400−700nmで9
2%であった。
ロキサン5g(SiH基23mmol)とSiVi基を9.
9重量%含有する両末端ビニルジメチルシリル封鎖ポリ
ジメチルシロキサン10.1g(SiVi基18.2mm
ol)を混合し、これに白金触媒をポリシロキサン総重量
に対して5ppm 加えて光学研磨面を有する型に流し入れ
60℃で3時間、150℃で5時間加熱硬化させた。
00分光光度計で分光透過率を測定したところ、280
nmで30%、300nmで88%、400−700nmで9
2%であった。
ケイ素原子に直接結合したビニル基を分子内に有するポ
リシロキサンを白金触媒存在下で反応させ硬化させる近
紫外光領域用ポリシロキサン樹脂の製造方法において、
前記SiH基を有するポリシロキサンのSiH基量を前
記ケイ素原子に直接結合したビニル基を有するポリシロ
キサンのビニル基量に対して少なくとも1.2当量倍存
在させて反応させ硬化させる近紫外光領域用ポリシロキ
サン樹脂の製造方法。
ンとケイ素原子に直接結合したビニル基を有するポリシ
ロキサンとを白金触媒存在下で100〜180℃にて3
0分〜10時間加熱硬化させる反応において、該SiH
基を有するポリシロキサンのSiH基量を該ビニル基を
有するポリシロキサンの有するビニル基量に対して少な
くとも1.2倍当量以上存在させることを特徴とする近
紫外光領域用ポリシロキサン樹脂の製造方法。
の光領域で80%以上の光透過率を有する硬化ポリシロ
キサン樹脂を得ることができる。
Claims (1)
- 【請求項1】 分子内にSiH基を有するポリシロキサ
ンとケイ素原子に直接結合したビニル基を分子内に有す
るポリシロキサンとを白金触媒存在下で硬化させる近紫
外光領域用ポリシロキサン樹脂の製造方法において、該
SiH基を有するポリシロキサンのSiH基量を該ケイ
素原子に直接結合したビニル基を有するポリシロキサン
のビニル基量に対して少なくとも1.2倍当量存在させ
て硬化させる近紫外光領域用ポリシロキサン樹脂の製造
方法。
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---|---|---|---|
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