JP2001527138A - ジエチレングリコール(アリルカーボネート)化合物の部分的に重合された混合物 - Google Patents
ジエチレングリコール(アリルカーボネート)化合物の部分的に重合された混合物Info
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Abstract
Description
ジカル開始剤を使用して重合され、ハードポリマーが製造される。これらの多く
のポリマーは可視光に対して実質的に透明で、実質的に無色であり、約1.48〜約
1.52の屈折率を有し、ほぼ0より大きいバーコル硬度を有している。このような
理由により、係るモノマー組成物は、透明コーティング用先駆物質、光学レンズ
、光学レンズブランク(blank)、および他の光学エレメント、および平坦
なまたは曲線状の透明シートとしての用途が見出されている。透光性は、重合前
モノマー組成物に染料、光吸収化合物、顔料等を含ましめることによって、また
はポリマーを染色することによって変えうる。
、0℃と20℃の間の温度でジエチレングリコールをホスゲンと反応させ、対応
するジクロロホルメートを形成し、それと、アリルアルコールとを、例えば、ピ
リジン、3級アミン、またはアルカリあるいはアルカリ土類金属水酸化物等の適
当な酸アクセプターの存在下に反応させることにより製造されていた。例えば、
合衆国特許US2403113参照。または、アリルアルコールをホスゲンと反
応させてもよく、得られるクロロホルメートをアルカリ性試薬の存在下にジエチ
レングリコールと反応させてもよい。例えば合衆国特許US2370567参照。これら 従来のジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)モノマー組成物は、通
常、ジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)モノマーで本質的に構成
されているのではなく、種々の関連する副生成化合物で構成されている。
それゆえ、通常は、式(I):
リコール(アリルカーボネート)化合物の混合物を含有し、それは、nの値が1
である(アリルカーボネート)化合物がジエチレングリコール(アリルカーボネ
ート)化合物の混合物の82〜95面積パーセント(area percent )を構成している。本明細書およびクレイムで使用されている、nの異なる値を
有するジエチレングリコール(アリルカーボネート)化合物の面積パーセントと
して表現されている相対量は、約15℃の温度で運転されるデュポン・ゾルバッ
クス・シル(DuPont Zorbax Sil)カラム、屈折率ディテクターを装備した器械を
使用し、40%メチレンクロライド/25%エチルエーテル/水で飽和された25
%エチルエーテル/10%n−ヘキサンの移動相組成物を用いて、高性能液体ク ロマトグラフィーにより決定されており、パーセンテージは容量パーセントとし
て表されている。
合に関連した一つの問題は、最終の熱硬化性ポリマーまでの重合過程の間に起こ
る材料の比較的高い収縮である。例えば、ジエチレングリコールビス(アリルカ
ーボネート)モノマーを重合する間、約13パーセントの収縮がある。このような
高い収縮率は、眼レンズおよび眼レンズブランクを製造するのに使用されるキャ
スティング操作等、液体モノマー組成物を型に導入しその後に最終熱硬化性ポリ
マーまで重合するキャスティング操作において特に有害である。
リマーまでプレポリマーを重合することにより減少させ得ることが知られている
。プレポリマーは、ジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)モノマー
組成物を部分的に重合し、重合性エチレン性二重結合の一部を消費することによ
り通常製造されている。しかしながら、部分重合は、プレポリマーを液体として
型に導入できるように、通常以上の量のゲル化が起きる前にストップされる。ジ
エチレングリコールビス(アリルカーボネート)モノマー組成物、または他のポ
リオールビス(アリルカーボネート)モノマー組成物の重合を開示している合衆
国特許の例としては、US 4590248、US 4623708、US 46 86266、US 4742133、US 4959429、US 495943 3、およびUS 5017666がある。
合を多く利用すると、型内での低い収縮に好ましいものとなる。しかしながら、
ジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)モノマー組成物の部分重合の
間に、重合性エチレン性二重結合が消費されるにつれて粘度が増加する。実用的
には、得られるプレポリマーが型へ適度にたやすく流れ込めないほどに粘度を高
くすることはできない。それゆえ、プレポリマーの粘度は型内での収縮に対する
実用的下限を提供する。
るジエチレングリコール(アリルカーボネート)化合物の割合を減らすと、ジエ
チレングリコール(アリルカーボネート)化合物の部分重合混合物は、いかなる
所定の粘度でも型内収縮がより低くなることが見出された。とはいえ、プレポリ
マーの粘度は、型内収縮に対する実用的下限を提供するが、本発明の組成物に特
徴的な係る実用的下限値は、nが1であるジエチレングリコール(アリルカーボ
ネート)化合物の割合がより高いジエチレングリコール(アリルカーボネート)
化合物のプレポリマー化された先の混合物の粘度より低い。
を含有し、該nの値が1であるジエチレングリコール(アリルカーボネート)化
合物が該ジエチレングリコール(アリルカーボネート)化合物の混合物の25〜75
面積%を構成し、 (b)該重合性で液状の実質的にゲルを含有しない組成物のエチレン性二重結合 の利用率(utilization)が少なくとも3%である エチレン性不飽和化合物の部分的に重合された混合物を含有する重合性で液状の
実質的にゲルを含有しない組成物である。
式(I)で表される化合物は、集合的に(collectively)ジエチレングリコール(
アリルカーボネート)化合物の混合物の少なくとも85面積パーセントを構成す
る。多くの場合、nが1、2、3、4、5、6、および7である式(I)で表さ
れる化合物は、集合的にジエチレングリコール(アリルカーボネート)化合物の
混合物の少なくとも91面積パーセントを構成する。好ましくは、nが1、2、
3、4、5、6、および7である式(I)で表される化合物は、集合的にジエチ
レングリコール(アリルカーボネート)化合物混合物の少なくとも96面積パー
セントを構成する。一般的にnが7より大きい式(I)で表される化合物は、合
計でジエチレングリコール(アリルカーボネート)化合物混合物の0〜5面積パ
ーセントを構成する。しばしばnが7より大きい式(I)で表される化合物は、
合計でジエチレングリコール(アリルカーボネート)化合物混合物の0〜2面積
パーセントを構成する。
ート)化合物は、ジエチレングリコール(アリルカーボネート)化合物の混合物
の25〜75面積パーセントを構成する。しばしばそれはジエチレングリコール
(アリルカーボネート)化合物の混合物の45〜75面積パーセントを構成する
。60〜70面積パーセントが好ましい。
合計でジエチレングリコール(アリルカーボネート)化合物の混合物の0.01
〜7面積パーセントを構成する。しばしば、mが1、2、および3である式(I
I)で表される化合物は、合計でジエチレングリコール(アリルカーボネート)
化合物の混合物の0.05〜4面積パーセントを構成する。たびたび、mが1、
2、および3である式(II)で表される化合物は、合計でジエチレングリコー
ル(アリルカーボネート)化合物の混合物の0.1〜3面積パーセントを構成す
る。mが3より大きい式(II)で表される化合物は、通常、合計でジエチレン
グリコール(アリルカーボネート)化合物の混合物の0〜3面積パーセントを構
成する。しばしば、mが3より大きい式(II)で表される化合物は、合計でジ
エチレングリコール(アリルカーボネート)化合物の混合物の0〜1.5面積パ
ーセントを構成する。0〜1面積パーセントが好ましい。
少なくとも3パーセントである。しばしば、エチレン性二重結合利用率は、3〜
16パーセントの範囲内である。たびたびエチレン性二重結合利用率は、6〜1
4パーセントの範囲内である。8〜12パーセントが好ましい。本明細書および
クレイムで使用されているような、重合性で液状の実質的ゲルフリーの組成物の
エチレン性二重結合の利用率は、プレポリマーを形成する際に消費されるモノマ
ーの総計の利用可能なエチレン性二重結合のパーセンテージである。エチレン性
二重結合利用率は、以下のようにヨード滴定で決定される。0.0001グラム
に最も近くなるまで計量したサンプルの1グラムを250ミリリットル三角フラ
スコに添加し、クロロホルム50ミリリットルを添加しそのサンプルを溶解させ
る。ヨードモノクロリド(iodine monochloride)0.5モル酢酸溶液20ミリリ ットルを添加する。次に、フラスコに栓をして1時間暗闇で貯蔵する。ヨー化カ リウム1.8モル水溶液50ミリリットルを加え、標準0.5規定チオ硫酸ナト
リウム溶液での滴定を激しく攪拌しながら始める。黄色の色が消えるまで滴定を
続ける。過剰滴下を避けるためにエンドポイントに近づいたら滴定をゆっくりと
行うべきである。ブランクも同様に滴定する。部分的に重合されたモノマーまた
は部分的に重合されなかった初期モノマーのいずれかのヨウ素価を次のようにし
て計算する: I = (Tb − Ts)(N)(12.692)/W (式中、Iはサンプル100グラム当たりI2のグラムとして表されるヨウ素価 である; Tbは,チオ硫酸ナトリウム溶液のミリリットルとして表されるブランクの滴定 量である; Tsは,チオ硫酸ナトリウム溶液のミリリットルとして表されるサンプルの滴定 量である; Nは、チオ硫酸ナトリウム溶液の規定度である;および Wは、グラムで表されたサンプルの質量である)。 エチレン性二重結合利用率は次のようにして計算される: U = 100(Ii − Ip)/Ii (式中、Uはパーセントとして表されるエチレン性二重結合利用率である; Iiはサンプル100グラム当たりI2のグラムとして表される、部分的に重合さ
れなかった初期モノマーのヨウ素価である; Ipはサンプル100グラム当たりI2のグラムとして表される、部分的に重合 されたモノマーのヨウ素価である)。
カーボネート)化合物の混合物は、部分重合された混合物中に存在するエチレン
性不飽和化合物の混合物のすべてを構成してもいし、または少なくとも1つ任意
のエチレン性不飽和化合物が存在してもい。本明細書およびクレイムで使用され
る、「任意のエチレン性不飽和化合物」は、式(I)または式(II)で表せな
いエチレン性不飽和化合物を意味する。任意のエチレン性不飽和化合物は、任意
のポリエチレン性不飽和化合物でもよいし、それは任意のモノエチレン性不飽和
化合物でもよい。二つ以上の任意のエチレン性不飽和化合物が存在するときは、
それらは、任意のポリエチレン性不飽和化合物、任意のモノエチレン性不飽和化
合物、または1以上の任意のポリエチレン性不飽和化合物および1以上の任意の モノエチレン性不飽和化合物の混合物である。
レン性不飽和化合物の例は、それぞれ式(III)で表される1以上のジオール ビス(アリルカーボネート)を含む:
基であり、kは正の整数である)。2価の基Aは脂肪族、芳香族であってもよく
、脂肪族部分および芳香族部分の両者を包含していてもよい。例えば、1,2-エタ
ンジイル、1,3-プロパンジイル、2,2-ジメチル−1,3−プロパンジイル、1−メチ
ル−1,2−エタンジイル、1,4−ブタンジイル、1−エチル−1,2−エタンジイル、
1,5−ペンタンジイル、1,6−ヘキサンジイル、2−エチル−1,6−ヘキサンジイル
、1,8−オクタンジイル、および1,10−デカンジイル等の2〜10炭素原子を含むア
ルカンジイル基を包含する。さらなる例として、-CH2OCH2-、-CH2CH2CH2OCH2CH2 CH2-、および-CH2OCH2CH2-等のアルキレンエーテル基を包含する。他の例として
は、-CH2CH2OCH2CH2OCH2CH2-および-CH2CH2CH2OCH2CH2CH2OCH2CH2CH2-等のアル キレンポリエーテル基を包含する。さらなる例としては、-CH2CH2OC(O)OCH2CH2-
等のアルキレンカーボネート基および-CH2CH2OCH2CH2OC(O)OCH2CH2-等のアルキ レンエーテルカーボネート基を包含する。環状脂肪族基の例としては、1,3−シ クロペンタンジイル、1,3−シクロヘキサンジイル、1,4−シクロヘキサンジイル
および1,5−シクロオクタンジイルを包含する。芳香族基の例としては、1,3−フ
ェニレンおよび1,4−フェニレンを包含する。脂肪族および芳香族の両部分を含 有する基の例としては、2−メチル−1,4−フェニレン、2,6−ジメチル−1,4−フ
ェニレン、メチレン−ジ−4,1−フェニレン、1−メチルエチリデン−ジ−4,1− フェニレン、1−メチルエチリデンビス[2,6−ジクロモ−4,1−フェニレン]、1
−メチルエチリデンビス[2,6−ジクロロ−4,1−フェニレン]、1−メチルプロ ピリデン−ジ−4,1−フェニレン、1−メチルエチリデンビス(2−メチル−4,1−
フェニレン)、1,2−エタンジイル−ジ−4,1−フェニレン、メチレン−ジ−2,1 −フェニレン、1−メチルエチリデンビス[2−(1-メチルエチル)−4,1−フェニ
レン]、1,3−フェニレンビス[1−メチルエチリデン−4,1−フェニレン]、1,4
−フェニレンビス[1−メチルエチリデン−4,1−フェニレン]、スルホニル−ジ
−4,1−フェニレン、シクロヘキシリデン−ジ−4,1−フェニレン、1−フェニル エチリデン−ジ−4,1−フェニレン、エチリデン−ジ−4,1−フェニレン、プロピ
リデン−ジ−4,1−フェニレン、1−エチルプロピリデン−ジ−4,1−フェニレン 、1,4−シクロヘキサンジイル−ジ−4,1−フェニレン、1,3−シクロヘキサンジ イル−ジ−4,1−フェニレン、1,2−シクロヘキサンジイル−ジ−4,1−フェニレ ン、およびチオ−ジ−4,1−フェニレンを包含する。
量存在してもよい。
物は、3以上の(アリルカーボネート)基を有するポリオールポリ(アリルカー
ボネート)化合物を包含する。例えば、1,1,1−トリメチロールプロパン[
CAS 99086−57−4]のトリス(アリルカーボネート)、1,1,1 −トリメチロールエタン[CAS 119692−82−9]のトリス(アリル カーボネート)およびトリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート)[C
AS 27063−69−0]を包含する。
物は、(アリルカーボネート)基は全くないが複数のアリル基を含有する化合物
を包含する。例としては、2,4,6−トリス(アリロキシ)−1,3,5−トリアジン[
CAS101-37-1]、1,3,5−トリアリル−1,3,5−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)
−トリオン[CAS1025-15-6]、ジアリルフタレート[CAS131-17-9]、トリアリ ルトリメリテート[CAS2694-54-4]、およびトリアリルトリメセート[CAS17832
-16-5]を包含する。
混合物中に任意に存在してもよい。これらは、ジオールのビス(アクリレート)
およびビス(メタクリレート)、トリオールのトリス(アクリレート)およびト
リス(メタクリレート)、テトラオールのテトラキス(アクリレート)およびテ
トラキス(メタクリレート)を包含する。適当なジオールの例はHOCH2CH2 OCH2CH2OHおよび式(IV)で表されるジオールを包含する。適当なトリ
オールの例は、1,1,1−トリメチロールプロパン、1,2,3−プロパント
リオール、およびトリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートを包含する
。適当はテトラオールの例は、ペンタエリスリトールおよびエリスリトールを包
含する。
ール(アリルカーボネート)化合物の混合物は、部分重合された混合物中に存在
するエチレン性不飽和化合物の少なくとも60重量%を構成する。しばしば、そ
れぞれ式(I)または式(II)で表されるジエチレングリコール(アリルカー
ボネート)化合物の混合物は、部分重合された混合物中に存在するエチレン性不
飽和化合物の少なくとも75重量%を構成する。少なくとも90重量%が好まし
い。実質的に100重量%が考慮範囲内である。
化合物の混合物中にも存在する場合、それらは、通常、その混合物中に存在する
エチレン性不飽和化合物の0.1〜40重量%を構成する。しばしば、任意のエ
チレン性不飽和化合物は、部分重合された混合物中に存在するエチレン性不飽和
化合物化合物の3〜10重量%を構成する。
物であって、該nの値が1のジエチレングリコール(アリルカーボネート)化合
物がジエチレングリコール(アリルカーボネート)化合物の混合物の25〜75面積
%を構成するものは、適切な酸アクセプター、例えば、ピリジン、第3級アミン
、またはアルカリまたはアルカリ土類金属ヒドロキシドの存在下で、ジエチレン
グリコールビスクロロホルメートをアリルアルコールとジエチレングリコールと
の混合物と反応させることによって調製され得る。酸アクセプターとして水酸化
ナトリウムの50重量%水溶液を用いることがしばしば便利である。実質的に不活
性な水不溶性有機希釈剤を任意に用いてもよい。使用されるアリルアルコールと
ジエチレングリコールの合計量は少なくとも、実質的に全てのジエチレングリコ
ールビスクロロホルメートと反応するのに十分な量である。ジエチレングリコー
ルのモル数のジエチレングリコールビスクロロホルメートのモル数に対する比率
の増加は、nが1の式(I)で表されるジエチレングリコール(アリルカーボネー
ト)化合物の面積%の低下と、それに対応する、nが1を越える式(I)で表され
る化合物の面積%の増加をもたらす。ジエチレングリコールのモル数のジエチレ
ングリコールビスクロロホルメートのモル数に対する比率は一般的に0.05:1〜0
.9:1の範囲内である。塩基は、外部からの冷却を行って反応温度をしばしば0℃
〜25℃の範囲内に制御しながら、ジエチレングリコールビスクロロホルメート、
アリルアルコール、およびジエチレングリコールを含む反応媒体にゆっくりと添
加される。
がしばしば好ましい。所望であれば、有機相を水洗して無機副生物を除去し、真
空ストリップして水、溶剤、および他の揮発性物質を除去してもよい。
ズ(cps)の範囲の増大された25℃粘度および少なくとも3パーセントのエチ レン性二重結合利用率を有する混合物を形成するために、好ましくは窒素または
他の非反応性ガスをスパージ(sparging)しながら、上記混合物を高温ペルオキシ
ド開始剤(high-temperature peroxide initiator)とブレンドし、ブレンドされ た混合物を80℃〜150℃の範囲の温度に加熱することによって部分的に重合され てよい。その後、反応混合物は周囲温度に冷却される。冷却中、反応混合物の粘
度は少量増加し、その大きさは、開始剤およびエチレン性不飽和化合物の反応性
、初期および最終の温度、および冷却速度に依存する。プレポリマー生成物は、
通常の周囲温度において、実質的に保存安定性がある。
。そのような開始剤は多くあるが、好ましい開始剤はOO-tert-ブチルO-(2- エチルヘキシル)ペルオキシカーボネート(CAS34443-12-4)である。使用され 得る別の開始剤としては、第3級ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート(C
AS2372-21-6)がある。
てよい。使用される高温開始剤の量はたいていモノマー100万重量部あたり10〜2
500重量部である。通常の開始剤使用量はモノマー100万重量部あたり25〜1200重
量部である。好ましくは100万重量部あたり25〜600重量部である。100万重量部 あたり25〜200重量部が特に好ましい。重合が進行すると、開始剤濃度はたいて い減少する。重合中における開始剤の追加的添加が予想される。
と接触させてヒドロペルオキシド含量を増加させた後、混合物を加熱して重合性
で、液状の、実質的にゲルのない、部分的に重合された組成物を形成することに
よって、部分的に重合されてもよい。この方法の原理は米国特許US4742133で開 示されており、その開示のすべてをここで参考文献として引用する。一般に、エ
チレン性不飽和化合物の液体混合物は、少なくとも約65℃の温度で分子酸素と接
触して、増加したヒドロペルオキシド含量、たいていは100万重量部あたり少な くとも約300重量部(「ppm」)を有する液体中間組成物を生成する。その後、液
体中間組成物は少なくとも約80℃の温度で維持され、重合性で、液状の、実質的
にゲルのない組成物を生成する。
シド含量が達成されるまで、実質的に純粋な分子酸素または分子酸素と1または
それ以上の非反応性ガスとの混合物の雰囲気と接触して混合物を撹拌することに
よって、分子酸素と接触されてよい。強く撹拌することが好ましい。そのような
撹拌は、パドル(paddles)、スターラー、ミキサー、ポンプ、または他の類似 の装置によって提供されてよい。
ドロペルオキシド含量が達成されるまで、混合物中、商業的に純粋な分子酸素ま
たは分子酸素と1またはそれ以上の非反応性ガスとの混合物をバブリングするこ とによって分子酸素と接触される。
るが、2つ前の段落で記載した装置のいずれかによって提供されるような撹拌を さらに行うことが好ましい。
反応性ガスと混合されていてもよい。希釈剤として使用されてよい非反応性ガス
の例示として、例えば、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、
窒素、二酸化炭素、またはそれらの2またはそれ以上の混合物が挙げられる。モ ノマー組成物は商業的に純粋な酸素、空気、またはそれらの混合物と最もよく接
触される。
され得るように、モノマー組成物と接触するガスの分子酸素含量はたいてい少な
くとも約10体積パーセントである。多くの場合、ガスの分子酸素含量は少なくと
も約20体積パーセントである。好ましくは、分子酸素含量は少なくとも約75体積
パーセントである。
℃である。その温度はたいてい約65℃〜約130℃の範囲内である。多くの場合、 上記温度は約80℃〜約120℃の範囲内である。好ましくは、上記温度は約100℃〜
約110℃の範囲内である。
物の混合物のヒドロペルオキシド含量は以下の手順に従って確かめられ得る:重
さが0.01gに非常に近い10ミリリットルの試料を250ミリリットルヨウ素フラス コに添加する。クロロホルムと氷酢酸との1:1(v/v)混合物20ミリリットルを添
加し、試料を溶解した後、固形二酸化炭素を添加する。実質的に全ての固形二酸
化炭素が消えるとすぐに、飽和ヨウ化カリウム溶液4ミリリットルを添加し、フ ラスコをキャップして30分間暗室で保存する。その後、蒸留水50ミリリットルを
添加し、標準チオ硫酸ナトリウム溶液(約0.01N)での滴定を一定の撹拌を行い ながら始める。液体の色がペールイエローになったとき、0.2%デンプン溶液1ミ
リリットルを添加し、色がブルーから無色に変わるまで滴定を続ける。ブランク
も同様の方法で滴定する。試料100万重量部あたりの(H2O2として計算された )ペルオキシドの重量部(ppm)を下式から確認する:
して計算されるが、この値はヒドロペルオキシド含量として利用される。
せてよいが、ヒドロペルオキシド含量はたいてい少なくとも約300ppmである。通
常のヒドロペルオキシド含量は約300〜約5000ppmの範囲内である。多くの場合の
ヒドロペルオキシド含量は約450〜約2000ppmの範囲内である。好ましいヒドロペ
ルオキシド含量は約500〜約800ppmの範囲内である。
る。通常の温度は80℃〜150℃の範囲内である。多くの場合の温度は100℃〜120 ℃の範囲内である。好ましい温度は100℃〜110℃の範囲内である。
または撹拌されてもよい。好ましくは、中間組成物は、生成物を生成するために
中間組成物が上記温度で維持される時間の少なくとも一部の間、窒素または他の
非反応性ガスでスパージされ、その後は周囲温度まで冷まされるか、または冷や
される。
性不飽和化合物の部分的に重合された混合物と混合されて任意に存在してよい材
料は多く存在する。
て、エチレン性不飽和化合物の部分的に重合された混合物と混合されて任意に存
在してよい。任意のモノマーは1のエチレン性不飽和化合物であってもよいし、 またはエチレン性不飽和化合物の混合物であってもよい。任意のモノマーの例示
として、例えば、nが1、2、3、4、5、6、または7の式(I)によって表される1
またはそれ以上の化合物が挙げられる。他の例示として、例えば、mが1、2、ま
たは3の式(II)によって表される1またはそれ以上の化合物が挙げられる。上
記任意のモノマーのさらに他の例示として、例えば、上述した、部分的に重合さ
れたエチレン性不飽和化合物の混合物中において存在してよい任意のエチレン性
不飽和化合物が挙げられる。任意のモノマーがエチレン性不飽和化合物の部分的
に重合された混合物と混合されて存在する場合、当該モノマーはたいてい、重合
性で、液状の、実質的にゲルのない組成物の0.1〜80重量パーセントを構成する 。エチレン性不飽和化合物の部分的に重合された混合物と混合される任意のモノ
マーは多くの場合、重合性で、液状の、実質的にゲルのない組成物の1.5〜45重 量パーセントを構成する。好ましくは3〜10重量パーセントである。
材料は離型剤である。
である。
進する、トリフェニルホスフィットおよび4-メトキシフェノール等の少量の重合
防止剤および安定剤、ならびに紫外線吸収剤等が挙げられる。
、モノマーおよびポリマーの良好な配合実施をひどく阻害しない限り、従来の目
的のために従来の量で使用され得る。
部分的に重合された混合物に加えて、1またはそれ以上の任意の材料を含む場合 、当該組成物は種々の成分を単に混合することによって製造され得る。
合前において所望の固形重合製品の形状に合わされ、かかる製品を形成する。例
えば、重合性で、液状の、実質的にゲルのない組成物は平らな表面に注がれて重
合され、フラットシートまたは被膜を形成する。さらなる例証によれば、重合性
で、液状の、実質的にゲルのない組成物は金型、例えば、ガラス金型に置かれ、
重合され、例えば、レンズブランクまたはレンズ等のような造形品を形成する。
この手法は、目のレンズブランクおよび目のレンズの調製に特に有利である。
ート)含有配合物を重合するための公知の技術によって、熱硬化状態に重合され
得る。
に加熱することによって達成される。加熱はたいていオーブンまたは水浴中で達
成される。一般的に重合は約28℃〜約130℃の範囲の温度で行われる。多くの場 合、後硬化、すなわち配合物を実質的に十分に重合させるのに必要と思われる時
間を越えて加熱することを行う。多くの場合、後硬化は、硬化サイクルの最大温
度以上であるが、熱崩壊が好ましくない黄色度をもたらす温度未満の温度で、好
ましくは実質的に一定かまたは最大のバーコル硬度のいずれかを達成するのに十
分な時間で行われる。最も多い例では、後硬化は100℃〜130℃の範囲内の温度で
達成される。
いて使用され得る開始剤は広く変更されてよいが、一般にそれらは、ラジカル対
を生成するため、熱分解性である。ラジカル対の一方または両方は、公知の方法
によってエチレン性不飽和基の付加重合を開始するのに利用できる。
が米国特許US4959429で開示されており、その開示をここで参考文献として引 用する。ジイソプロピルペルオキシジカーボネート(CAS105-64-6)、ベンゾ
イルペルオキシド(CAS94-36-0)、第3級ブチルペルオキシイソプロピルカー
ボネート(CAS2372-21-6)、および第3級アミルペルオキシイソプロピルカー
ボネート(CAS2372-22-7)が好ましい開始剤である。
物中において存在する開始剤の量は広く変化させてよい。通常、重合性で、液状
の、実質的にゲルのない組成物中において存在する開始剤の全エチレン性不飽和
材料に対する重量比は約0.3:100〜約7:100の範囲内である。多くの場合、上記
重量比は約0.5:100〜約5:100の範囲内である。開始剤はその他の成分と混合す
ることによって、重合性で、液状の、実質的にゲルのない組成物中に取り入れら
れ得る。
ならびに重合性で、液状の、実質的にゲルのない本発明の組成物中に存在する種
々のエチレン性不飽和材料の特性および比率に依存することを理解するだろう。
イクルは通常、注型品(casting)の大きさ、開始剤の特性、およびエチレン性 不飽和材料の反応性を含む幾つかの因子の考慮に基づく。ジイソプロピルペルオ
キシジカーボネート開始剤を使用するときの好ましい硬化サイクルを表1に示す
。この硬化サイクルは典型的なものにすぎず、米国特許US4959429の表1〜4で 開示されているものを含む他の硬化サイクルを用いてもよい。米国特許US4959
429の表1〜4をここで参考文献として引用する。
例えば、ガンマ線、X-線、加速電子(accelerated electrons)、加速プロトン
(accelerated protons)、加速アルファ-粒子(accelerated alpha-particles )、または高速中性子等に暴露することによって熱硬化状態に重合される。
イズ(cps)またはそれ未満の25℃粘度を有する。多くの場合、25℃粘度は3000c
psまたはそれ未満である。また、多くの場合は、25℃粘度は1000cpsまたはそれ 未満である。好ましい25℃粘度は400cpsまたはそれ未満である。より好ましい25
℃粘度は150cpsまたはそれ未満である。ここで、重合性で、液状の、実質的にゲ
ルのない組成物の粘度はASTMテストメソッド D 2393-86にしたがって測定され
る。
ド D 1218-92にしたがって測定される。 ここで、重合性で、液状の、実質的にゲルのない組成物の黄色度指数はASTMメ
ソッド E 450-82にしたがって測定される(再承認1987)。
合体の密度はしばしば、1.6グラム/立法センチメートル(g/cm3)またはそれ
未満である。多くの場合、上記密度は1.45g/cm3またはそれ未満である。好ま
しい密度は1.35g/cm3またはそれ未満である。ここで、固形重合体の密度はAS
TMテストメソッド D 792-91にしたがって測定される。
合体の視感透過率(luminous transmissions)は意図される用途に依存して広く
変化させてよい。しかしながら、最も多くの場合、視感透過率は少なくとも90パ
ーセントである。ここで固形重合体の視感透過率は厚さ3.2ミリメートルの試料 でハンターラブ・カラークエストII・スフェア・カラリメーター・システム(Hu
nterLab Colorquest II Sphere Colorimeter System)(ハンター・アソシエー ツ・ラボラトリー・インク、レストン、バージニア、米国)を用いてASTMテスト
メソッド D 1003-95にしたがって測定される。視感透過率は100パーセントに 近づくほど、同じ材料からなる厚さの異なる2つの試料の視感透過率の差がゼロ に近づく。多くの場合、約2ミリメートルと同じくらい薄い厚さかまたは約4ミリ
メートルと同じくらい厚い厚さの試料から確認される90パーセントまたはそれを
越える視感透過率の値は、標準的な厚さでの視感透過率を合理的によく近似する
。
成物から生成された固形重合物の黄色度は、用途に依存して広く変化してもよい
。しかしながら、上記黄色度はたいてい4以下である。上記黄色度はしばしば2
以下である。好ましくは、上記黄色度は1以下である。本明細書中で用いられる
固形重合物の黄色度は、ASTM テスト・メソッド(Test Method)D 1925-70(
1988年再認可)に従って、ハンターラブ(HunterLabR)カラークエスト(Co
lorquestR)II スフィア・カロリメーター・システム(Sphere Colorimeter Syst
em)(アメリカ合衆国バージニア州レストン(Reston)のハンター・アソシエーツ ・ラボラトリー社(Hunter Associates Laboratory, Inc.))を用いて、厚さ3.
2mmを有する試料により決定する。上記黄色度は視感透過率より試料厚さに伴な って変化するように思われるが、約2mm以上または約4mm以下の厚さを有する試
料により確認された黄色度は上記標準厚さでの黄色度有用な一般的表示を提供す
る。
固形重合物の熱変形温度は広く変化してもよいが、たいてい少なくとも35℃であ
る。好ましくは、上記熱変形温度は少なくとも50℃である。本明細書中で用いら
れる本発明の上記重合性で液状の実質的にゲルを含有しない組成物から生成され
た固形重合物の熱変形温度は、ASTM D 648‐95に従って、偏差0.25mm(1 0ミル)で決定する。
い組成物から生成された固形重合物のバーコル(Barcol)硬度は、ASTM テス ト・メソッド(Test Method)D 2583-95に従って、バーコル・インプレッサー(Ba
rcol impressor)を用いて上記インプレッサー点が上記試料に侵入した後15秒の スケール読みを取って決定する。
い組成物から生成された固形重合物の屈折率は、ASTM テスト・メソッド(Te
st Method)D 542-95に従って、バーコル・インプレッサー(Barcol impressor) を用いて上記インプレッサー点が上記試料に侵入した後15秒のスケール読みを取
って決定する。
い組成物から生成された固形重合物のアッベ数(Abbe Number)は、通常の定義
式: A=(nD−1)/(nF−nC) (式中、nDは波長589.3nm(即ち、ナトリウムの黄色二重線の平均)を用いる
屈折率であり、 nFは波長486.1nm(即ち、水素の青色線)を用いる屈折率であり、 nCは波長656.3nm(即ち、水素の赤色線)を用いる屈折率である) に従って決定する。
あり、他に特定しない限り全ての部数は重量部であり、全ての%は重量%である
。
アリルアルコール(AA)[CAS 107-18-6]およびジエチレングリコール(DE
G)[CAS 111-46-6]を以下のモル比:1.00DECF/1.96AA/0.21DEGで混
合した。この混合物に2.44モルのNaOH(50重量%水溶液の形で)を、外部冷
却により反応温度5℃を維持しながら、徐々に加えた。実質的にすべてのクロロ
ホルメート基が反応した後、その水性相を除去し、得られたジエチレングリコー
ル(アリルカーボネート)化合物の混合物を2回水洗した。次いで、それを絶対
圧約1.3パスカル、温度約150℃で真空ストリップした。上記式(I)および式(II)
をベースとした混合物の高性能液体クロマトグラフィー分析の結果を表2に示す
。
水源をそれぞれ備えた114リットルのガラス内張りしたジャケット付き反応器
に、表2により特徴付けられる81.65kgの上記ジエチレングリコール(アリルカー
ボネート)化合物の混合物、約180ppmの4‐メトキシフェノールを含有する4.90kg
の2,4,6‐トリス(アリルオキシ)‐1,3,5‐トリアジン、および17.3gのOO‐t
‐ブチル‐O‐(2‐エチルヘキシル)ペルオキシカーボネートを入れた。上記材 料を混合して反応混合物を形成した。上記反応混合物の粘度は25℃で30〜31cps であり、25℃での密度は1.1628g/cm3であった。上記反応混合物を110℃まで 加熱し、流速0.05反応器容積/分で窒素をスパージしながら110℃に保持した。試
料を30分毎に引き上げて反応混合物粘度をモニターした。110℃で3.5時間後、上
記反応混合物の粘度は約90cpsに達した。その後、試料除去の頻度を10〜15分毎 に1度に増加した。110℃で4時間後、上記反応混合物の25℃粘度は105cpsであ った。次いで、上記ジャケット入り口に供給される蒸気‐水混合物中の冷水量を
徐々に増加することによって、上記反応混合物を約80℃まで30分以内に冷却した
。上記反応混合物を次いで、1時間かけて50℃まで冷却した。110℃からの冷却 の間に、更に粘度増加12cpsがあり、上記生成物の25℃で測定した粘度は結果的 に117cpsとなった。上記生成物の密度は25℃で1.1780g/cm3であった。ヨウ素
滴定により行った測定により、9%の二重結合が上記反応の間に消費された。上
記生成物は重合性で液状の実質的にゲルを含有しない組成物であった。
かの特性を測定する種々の期間貯蔵した。表3にその結果を示す。
性で液状の実質的にゲルを含有しない組成物100重量部(phr)に対して3.5重量部 のジイソプロピルペルオキシジカーボネートを用いて開始した。上記開始した組
成物を金型中に注入し、表1の硬化サイクルを用いて3.175mm厚さのシートに重 合した。得られた熱硬化性ポリマーを周囲温度まで冷却し、次いで種々の物理特
性に関して試験した。40〜43℃で6ヶ月間エージングした重合性で液状の実質的
にゲルを含有しない組成物の一部を、3.5phrのジイソプロピルペルオキシジカー
ボネートを用いて開始した。上記開始した組成物を金型中に注入し、表1の硬化
サイクルを用いて3.175mm厚さのシートに重合した。得られた熱硬化性ポリマー を周囲温度まで冷却し、次いで種々の物理特性に関して試験した。その試験結果
を表4に示す。
ムに含まれない限り、本発明の範囲を限定するものではない。
Claims (22)
- 【請求項1】 (a)部分的に重合されたエチレン性不飽和化合物の混合物が それぞれ式(I): 【化1】 式(I) または式(II): 【化2】 式(II) (式中、nは正の整数であり、mは正の整数である) によって表されるジエチレングリコール(アリルカーボネート)化合物の混合物
を含有し、該nの値が1であるジエチレングリコール(アリルカーボネート)化
合物が該ジエチレングリコール(アリルカーボネート)化合物の混合物の25〜75
面積%を構成し、 (b)該重合性で液状の実質的にゲルを含有しない組成物のエチレン性二重結合 の利用率が少なくとも3%である エチレン性不飽和化合物の部分的に重合された混合物を含有する重合性で液状の
実質的にゲルを含有しない組成物。 - 【請求項2】 前記nの値が1である式(I)によって表されるジエチレング
リコール(アリルカーボネート)化合物が前記ジエチレングリコール(アリルカ
ーボネート)化合物の混合物の45〜75面積%を構成する請求項1記載の重合性で
液状の実質的にゲルを含有しない組成物。 - 【請求項3】 前記nの値が1である式(I)によって表されるジエチレング
リコール(アリルカーボネート)化合物が前記ジエチレングリコール(アリルカ
ーボネート)化合物の混合物の60〜70面積%を構成する請求項1記載の重合性で
液状の実質的にゲルを含有しない組成物。 - 【請求項4】 前記重合性で液状の実質的にゲルを含有しない組成物のエチ
レン性二重結合の利用率が3〜16%である請求項1記載の重合性で液状の実質的
にゲルを含有しない組成物。 - 【請求項5】 前記重合性で液状の実質的にゲルを含有しない組成物のエチ
レン性二重結合の利用率が8〜12%である請求項1記載の重合性で液状の実質的
にゲルを含有しない組成物。 - 【請求項6】 (a)nが1、2、3、4、5、6および7である式(I)によ って表される化合物が集合的にジエチレングリコール(アリルカーボネート)化
合物の混合物の少なくとも85面積%を構成し、 (b)nが7を超える式(I)によって表される化合物が集合的にジエチレングリ コール(アリルカーボネート)化合物の混合物の0〜5面積%を構成し、 (c)mが1、2および3である式(II)によって表される化合物が集合的にジエ チレングリコール(アリルカーボネート)化合物の混合物の0.01〜7面積%を構
成し、 (d)mが3を超える式(II)によって表される化合物が集合的にジエチレングリ コール(アリルカーボネート)化合物の混合物の0〜3面積%を構成する 請求項1記載の重合性で液状の実質的にゲルを含有しない組成物。 - 【請求項7】 前記部分的に重合されたエチレン性不飽和化合物の混合物が
少なくとも1つの任意のエチレン性不飽和化合物も含有する請求項1記載の重合
性で液状の実質的にゲルを含有しない組成物。 - 【請求項8】 前記任意のエチレン性不飽和化合物が式: 【化3】 (式中、Aは式:HO‐A‐OHによって表されるジオールから誘導される‐C
H2CH2OCH2CH2‐以外の2価の基であり、kは正の整数である) によって表されるジオールビス(アリルカーボネート)化合物である請求項7記
載の重合性で液状の実質的にゲルを含有しない組成物。 - 【請求項9】 前記任意のエチレン性不飽和化合物が3つ以上の(アリルカ
ーボネート)基を含有するポリオールポリアリルカーボネート)化合物である請
求項7記載の重合性で液状の実質的にゲルを含有しない組成物。 - 【請求項10】 前記任意のエチレン性不飽和化合物が、1,1,1‐トリメチ ロールプロパンのトリス(アリルカーボネート)、1,1,1‐トリメチロールエタ ンのトリス(アリルカーボネート)、またはトリス(2‐ヒドロキシエチル)イ ソシアヌレートのトリス(アリルカーボネート)である請求項7記載の重合性で
液状の実質的にゲルを含有しない組成物。 - 【請求項11】 前記任意のエチレン性不飽和化合物が、(アリルカーボネ
ート)基は含有しないが複数のアリル基を含有する化合物である請求項7記載の
重合性で液状の実質的にゲルを含有しない組成物。 - 【請求項12】 前記任意のエチレン性不飽和化合物が、2,4,6‐トリス(ア
リルオキシ)‐1,3,5‐トリアジン、1,3,5‐トリアリル‐1,3,5‐トリアジン‐2,
4,6(1H,3H,5H)‐トリオン、ジアリルフタレート、トリアリルトリメリテート
、またはトリアリルトリメセートである請求項7記載の重合性で液状の実質的に
ゲルを含有しない組成物。 - 【請求項13】 前記任意のエチレン性不飽和化合物が、ジオールのビス( アクリレート)、ジオールのビス(メタクリレート)、トリオールのトリス(アクリ
レート)、トリオールのトリス(メタクリレート)、テトラオールのテトラキス(ア
クリレート)またはテトラオールのテトラキス(メタクリレート)である請求項7 記載の重合性で液状の実質的にゲルを含有しない組成物。 - 【請求項14】 前記任意のエチレン性不飽和化合物が、前記部分的に重合
されたエチレン性不飽和化合物の混合物の0.1〜40重量%を構成する請求項7記 載の重合性で液状の実質的にゲルを含有しない組成物。 - 【請求項15】 それぞれ式(I)または式(II)によって表される前記ジエチ
レングリコール(アリルカーボネート)化合物の混合物が、前記部分的に重合さ
れたエチレン性不飽和化合物の混合物の少なくとも60重量%を構成する請求項1
記載の重合性で液状の実質的にゲルを含有しない組成物。 - 【請求項16】 それぞれ式(I)または式(II)によって表される前記ジエチ
レングリコール(アリルカーボネート)化合物の混合物が、前記部分的に重合さ
れたエチレン性不飽和化合物の混合物の少なくとも90重量%を構成する請求項1
記載の重合性で液状の実質的にゲルを含有しない組成物。 - 【請求項17】 前記エチレン性不飽和化合物の部分的に重合された混合物
と混合された任意のモノマーを更に含有する請求項1記載の重合性で液状の実質
的にゲルを含有しない組成物。 - 【請求項18】 前記任意のモノマーが式(I): 【化4】 または式(II): 【化5】 (式中、nは1、2、3、4、5、6または7であり、mは1、2または3であ
る) によって表される少なくとも1つの化合物を含有する請求項17記載の重合性で液
状の実質的にゲルを含有しない組成物。 - 【請求項19】 前記任意のモノマーが式: 【化6】 (式中、Aは式:HO‐A‐OHによって表されるジオールから誘導される‐C
H2CH2OCH2CH2‐以外の2価の基であり、kは正の整数である) によって表される少なくとも1つの化合物を含有する請求項17記載の重合性で液
状の実質的にゲルを含有しない組成物。 - 【請求項20】 前記任意のモノマーが、1,1,1‐トリメチロールプロパン のトリス(アリルカーボネート)、1,1,1‐トリメチロールエタンのトリス(ア リルカーボネート)、トリス(2‐ヒドロキシエチル)イソシアヌレートのトリ ス(アリルカーボネート)、2,4,6‐トリス(アリルオキシ)‐1,3,5‐トリアジン
、1,3,5‐トリアリル‐1,3,5‐トリアジン‐2,4,6(1H,3H,5H)‐トリオン、ジ
アリルフタレート、トリアリルトリメリテート、およびトリアリルトリメセート
から成る群から選択される少なくとも1つの構成要素を含む請求項17記載の重合
性で液状の実質的にゲルを含有しない組成物。 - 【請求項21】 前記任意のモノマーが、ジオールのビス(アクリレート)、
ジオールのビス(メタクリレート)、トリオールのトリス(アクリレート)、トリオ
ールのトリス(メタクリレート)、テトラオールのテトラキス(アクリレート)、お
よびテトラオールのテトラキス(メタクリレート)から成る群から選択される少な
くとも1つの構成要素を含む請求項17記載の重合性で液状の実質的にゲルを含有
しない組成物。 - 【請求項22】 前記エチレン性不飽和化合物の部分的に重合された混合物
と混合された任意のモノマーが、前記重合性で液状の実質的にゲルを含有しない
組成物の0.1〜80重量%を構成する請求項17記載の重合性で液状の実質的にゲル を含有しない組成物。
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