JP2006022291A - Composition for optical material and optical material - Google Patents

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邦寿 小尾
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical material suitable for formation of an optical element superior in optical properties including a high refractive index and a light scattering property, moldability and a surface hardness. <P>SOLUTION: This composition for the optical material comprises a tungsten oxide particle component with a WO<SB>3</SB>unit as a structural component and an organic component with a polymerizable functional group. The optical material is made of a cured product by polymerization of the composition. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えばカメラ等の撮像光学系、表示デバイス等の投影光学系、画像表示装置等の観察光学系などの光学系に用いる光学素子を形成するに適した光学材料用組成物及び光学材料に関し、特に、高屈折率、光散乱性及び表面硬度に優れる光学材料用組成物及び光学材料に関する。   The present invention relates to an optical material composition and an optical material suitable for forming an optical element used in an optical system such as an imaging optical system such as a camera, a projection optical system such as a display device, and an observation optical system such as an image display device. In particular, the present invention relates to a composition for optical materials and an optical material excellent in high refractive index, light scattering property and surface hardness.

近年、銀塩フィルム用やデジタル用のカメラ、ビデオカメラあるいはカメラ付携帯電話、テレビ電話あるいはカメラ付ドアホンなどには、撮像モジュールが使用されている。このような撮像モジュールなどに用いられる光学系では、小型軽量、低コスト化が大きな課題となっている。そこで、これらの光学系では、光学素子の大きさを小さくしやすい高屈折率の光学材料あるいは成形が簡単で安価な光学材料を多用するようになっている。   In recent years, imaging modules have been used for silver salt film and digital cameras, video cameras, camera-equipped mobile phones, videophones, camera-equipped doorphones, and the like. In an optical system used for such an imaging module or the like, small size, light weight, and low cost are major issues. Therefore, in these optical systems, an optical material having a high refractive index that is easy to reduce the size of the optical element or an optical material that is simple and inexpensive to mold is frequently used.

このような光学材料としては、光学ガラス、光学用熱可塑性樹脂、高温で押圧成形し所望の光学素子を得るための低融点ガラス、あるいは成形しながら熱や光で重合し所望形状の光学素子を得ることができるエネルギー硬化型樹脂が用いられている。   Examples of such an optical material include optical glass, optical thermoplastic resin, low-melting glass for obtaining a desired optical element by press molding at a high temperature, or optical element having a desired shape by polymerization with heat or light while molding. An energy curable resin that can be obtained is used.

また近年、光学素子用の光学材料として、無機化合物と有機化合物を用いた有機無機複合材料、例えば樹脂中に粒子径が数nm〜150nmの微粒子を均一に分散させた微粒子分散型の光学材料が提案されている。   In recent years, as an optical material for an optical element, an organic-inorganic composite material using an inorganic compound and an organic compound, for example, a fine particle dispersion type optical material in which fine particles having a particle diameter of several nm to 150 nm are uniformly dispersed in a resin. Proposed.

この微粒子分散型の光学材料の場合、即ち、光学系の使用波長より小さい粒子等の不均一成分を含んだ有機無機複合材料からなる光学素子の場合、小さい不均一成分は光学性能に影響を与えないと考えられている。このため、およそ400〜800nmが使用波長域である白色光学系の光学素子の光学材料としては、100nmあるいは30nm程度の不均一成分である微粒子を含む微粒子分散型の光学材料が提案されている。   In the case of this fine particle dispersion type optical material, that is, in the case of an optical element made of an organic-inorganic composite material containing a non-uniform component such as a particle smaller than the wavelength used for the optical system, the small non-uniform component affects the optical performance. It is not considered. For this reason, a fine particle dispersion type optical material containing fine particles that are non-uniform components of about 100 nm or 30 nm has been proposed as an optical material of an optical element of a white optical system whose operating wavelength range is approximately 400 to 800 nm.

例えば、特許第2867388号公報では、粒径1〜150nmのダイヤモンド微粉末を合成樹脂に均一に分散させてなる高屈折率を実現する光学用樹脂組成物が提案されている。また、特開2000−44811公報では、粒子径5〜100nmの金属粉末あるいは金属酸化物粉末を有機樹脂中に分散させることにより高屈折率を実現する超微粒子分散型光学材料が提案されている。さらに、特開2001−74901公報では、チタンとシリコンの複合金属酸化物(Si−Ti(1−x))の微粒子やTiO、Nb、ITO、Cr、BaTiOなどの粒径が2〜100nmの微粒子を熱可塑性の非晶性樹脂に分散させて高分散を実現する光学材料が提案されている。
特許第2867388号公報 特開2000−44811公報 特開2001−74901公報
For example, Japanese Patent No. 2867388 proposes an optical resin composition that achieves a high refractive index by uniformly dispersing diamond fine powder having a particle diameter of 1 to 150 nm in a synthetic resin. Japanese Patent Laid-Open No. 2000-44811 proposes an ultrafine particle dispersion type optical material that realizes a high refractive index by dispersing metal powder or metal oxide powder having a particle diameter of 5 to 100 nm in an organic resin. Furthermore, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-74901, titanium and silicon composite metal oxide (Si x -Ti (1-x) O 2 ) fine particles, TiO 2 , Nb 2 O 5 , ITO, Cr 2 O 3 , BaTiO 3 are used . There has been proposed an optical material that realizes high dispersion by dispersing fine particles having a particle diameter of 2 to 100 nm such as 3 in a thermoplastic amorphous resin.
Japanese Patent No. 2867388 JP 2000-44811 A JP 2001-74901 A

光学ガラスでは、光学有効面を収差補正性能の優れる非球面形状に加工することが難しい、あるいは加工に時間がかかるので量産には不向きであるという欠点がある。   Optical glass has a drawback that it is difficult to process an optically effective surface into an aspherical shape with excellent aberration correction performance, or it is not suitable for mass production because processing takes time.

また、低融点ガラスにおいては、光学素子の光学有効面を非球面形状に加工するのが容易であり、高屈折率で耐環境性などに優れる利点はある反面、大口径あるいは大偏肉形状の光学素子としての成形が難しい、あるいは成形機及び金型が高価になるなどの成形性等に欠点がある。   In addition, in the low melting point glass, it is easy to process the optical effective surface of the optical element into an aspherical shape, and there is an advantage that it has a high refractive index and excellent environmental resistance, but on the other hand, it has a large aperture or a large uneven shape. There are drawbacks in moldability, such as difficulty in molding as an optical element, or high cost of a molding machine and a mold.

また、光学用熱可塑性樹脂及びエネルギー硬化型樹脂においては、大口径あるいは複雑形状の光学素子に成形できる成形性や量産性に優れる利点があるものの、光学材料として選択できる屈折率及び分散の範囲が狭く、光学系の小型軽量化あるいは高性能化を制限する問題、及び表面硬度が低く傷つきやすい問題がある。   In addition, optical thermoplastic resins and energy curable resins have the advantage of excellent moldability and mass productivity that can be molded into large-diameter or complex-shaped optical elements, but there are refractive index and dispersion ranges that can be selected as optical materials. There is a problem that it is narrow and limits the reduction in size and weight or performance of the optical system, and the surface hardness is low and is easily damaged.

近年、提案されている微粒子分散型の有機無機複合材料は、複雑形状の光学素子に成形する成形性や透明性などに優れ、比較的簡単に量産できる利点はあるものの、高屈折率化は満足するレベルに達してはいない。また微粒子分散型の有機無機複合材料からなる光学素子は、光散乱性が大きいという問題点がある。   In recent years, the proposed organic-inorganic composites with fine particle dispersions have excellent moldability and transparency for forming into complex-shaped optical elements, and have the advantage of being relatively easy to mass-produce, but they are satisfactory in increasing the refractive index. The level to do is not reached. Further, an optical element made of a fine particle dispersion type organic-inorganic composite material has a problem of high light scattering.

光散乱性は、光学素子内部における光の散乱の強度を評価するものであり、光散乱性が悪い、つまり散乱光の強度が大きい光学素子では、仮にその光学素子の収差がゼロであっても、光学素子を透過した光により形成される像がぼやけてしまい、優れた光学素子とはいえないものとなる。光散乱性は、光学素子を構成する材料自身に起因するもので、光学素子内部が光学的に均一でない、すなわち、屈折率、透過率が均一でない場合に光が散乱してしまうことに起因している。   The light scattering property is an evaluation of the intensity of light scattering inside the optical element. For an optical element having a poor light scattering property, that is, a large scattered light intensity, even if the aberration of the optical element is zero, The image formed by the light transmitted through the optical element is blurred and cannot be said to be an excellent optical element. The light scattering property is caused by the material constituting the optical element itself, and is caused by light being scattered when the inside of the optical element is not optically uniform, that is, when the refractive index and transmittance are not uniform. ing.

すなわち、このように光学系の使用波長より小さな不均一成分が多量に光学素子内部に存在すると、プリズムあるいは導波路など光学素子単体内での光路長が長い光学素子、あるいは顕微鏡や高画素デジタルカメラなど光学素子自体に高性能な光学性能が要求される光学系の光学素子においては、散乱光強度の大きさが問題になる。   That is, when a large amount of non-uniform components smaller than the wavelength used in the optical system are present in the optical element, an optical element having a long optical path length within the optical element alone, such as a prism or a waveguide, or a microscope or a high-pixel digital camera In an optical element of an optical system in which high performance optical performance is required for the optical element itself, the intensity of scattered light becomes a problem.

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、高屈折率と良好な光散乱性も含めた光学特性、成形性及び表面硬度に優れた光学素子を形成するために好適な光学材料用組成物及び光学材料を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and is suitable for optical materials suitable for forming an optical element excellent in optical characteristics, moldability and surface hardness including a high refractive index and good light scattering properties. It aims at providing a composition and an optical material.

上記課題を解決するため、請求項1記載の発明の光学材料用組成物は、WO単位を構成成分とする酸化タングステン粒子成分と、重合性官能基を有する有機成分とを含むことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the composition for an optical material according to claim 1 includes a tungsten oxide particle component having WO 3 units as constituents and an organic component having a polymerizable functional group, To do.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の光学材料用組成物であって、前記酸化タングステン粒子成分の含有量が、光学材料の総質量に対する酸化物換算の質量%で5〜60%であることを特徴とする。   Invention of Claim 2 is a composition for optical materials of Claim 1, Comprising: Content of the said tungsten oxide particle component is 5 to 60% in the mass% of the oxide conversion with respect to the gross mass of an optical material. It is characterized by being.

請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の光学材料用組成物であって、下記の化学式(1)で表される金属アルコキシドあるいはその加水分解物から選ばれる少なくとも1種類からなる無機成分をさらに含むことを特徴とする。
M(OR……化学式(1)
(式中、R及びRは同一あるいは異なる有機基で、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルケニル基、アリール基、ハロゲン化アリール基、シクロアルキル基、アシル基あるいはエポキシ基含有有機基、Rは炭素数1〜6のアルキル基またはアリール基、MはAl、Be、Cu、Ge、Hf、La、Mg、Nb、Sc、Si、Ta、Ti、V、Y、Zn、Zrからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素、a及びbは0ないし2、cは金属元素Mの価数−(a+b)から計算される正の整数)
Invention of Claim 3 is the composition for optical materials of Claim 1 or 2, Comprising: The inorganic which consists of at least 1 type chosen from the metal alkoxide represented by following Chemical formula (1), or its hydrolyzate. It further comprises an ingredient.
R 1 a R 2 b M (OR 3 ) c ...... Chemical formula (1)
(In the formula, R 1 and R 2 are the same or different organic groups, an alkyl group, a halogenated alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a halogenated aryl group, a cycloalkyl group, an acyl group or an epoxy group-containing organic group, R 3 is an alkyl group or aryl group having 1 to 6 carbon atoms, M is a group consisting of Al, Be, Cu, Ge, Hf, La, Mg, Nb, Sc, Si, Ta, Ti, V, Y, Zn, Zr At least one metal element selected from: a and b are 0 to 2, c is a positive integer calculated from the valence of the metal element M- (a + b))

請求項4記載の発明は、請求項3記載の光学材料用組成物であって、前記化学式(1)において、金属元素MがAl、Si、Tiからなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする。   Invention of Claim 4 is a composition for optical materials of Claim 3, Comprising: In the said Chemical formula (1), the metal element M is at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of Al, Si, Ti. It is characterized by.

請求項5記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項記載の光学材料用組成物であって、前記酸化タングステン粒子成分が、下記の化学式(2)で表されるタングステンアルコキシド、タングステン酸塩、ハロゲン化タングステン、タングステン錯化合物あるいはこれらの加水分解物を重合させたものからなることを特徴とする。
W(OR6−d ……化学式(2)
(式中、Rは有機基で、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルケニル基、アリール基、ハロゲン化アリール基、シクロアルキル基、アシル基あるいはエポキシ基含有有機基、Rは炭素数1〜6のアルキル基またはアリール基、dは0ないし1)
Invention of Claim 5 is a composition for optical materials of any one of Claims 1-4, Comprising: The said tungsten oxide particle component is tungsten alkoxide and tungsten represented by following Chemical formula (2) It is characterized by comprising an acid salt, a tungsten halide, a tungsten complex compound or a hydrolyzate of these.
R 4 d W (OR 5 ) 6-d ...... Chemical formula (2)
(In the formula, R 4 is an organic group, an alkyl group, a halogenated alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a halogenated aryl group, a cycloalkyl group, an acyl group, or an epoxy group-containing organic group, and R 5 is a C 1 -C 1 group. 6 alkyl group or aryl group, d is 0 to 1)

請求項6記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項記載の光学材料用組成物であって、前記酸化タングステン粒子成分が、平均粒子径が20nm以下で、かつ90%粒子径が30nm以下の酸化タングステン粒子であることを特徴とする。   Invention of Claim 6 is a composition for optical materials of any one of Claims 1-4, Comprising: The said tungsten oxide particle component has an average particle diameter of 20 nm or less, and a 90% particle diameter is. It is characterized by being tungsten oxide particles of 30 nm or less.

請求項7記載の発明は、請求項1〜6のいずれか1項記載の光学材料用組成物であって、前記有機成分がメタクリル酸エステルあるいはアクリル酸エステル、エポキシ化合物、含硫黄化合物から選ばれる少なくとも1種類を有することを特徴とする。   Invention of Claim 7 is a composition for optical materials of any one of Claims 1-6, Comprising: The said organic component is chosen from methacrylic acid ester or acrylic acid ester, an epoxy compound, and a sulfur-containing compound. It has at least one kind.

請求項8記載の発明の光学材料は、WO単位を構成成分とする酸化タングステン粒子成分と、重合性官能基を有する有機成分とを含む組成物を重合させた硬化物であることを特徴とする。 An optical material according to an eighth aspect of the invention is a cured product obtained by polymerizing a composition containing a tungsten oxide particle component having WO 3 units as constituent components and an organic component having a polymerizable functional group. To do.

請求項9記載の発明は、請求項8記載の光学材料であって、前記酸化タングステン粒子成分の含有量が、光学材料の総質量に対する酸化物換算の質量%で5〜60%であることを特徴とする。   Invention of Claim 9 is an optical material of Claim 8, Comprising: Content of the said tungsten oxide particle component is 5-60% in the mass% of oxide conversion with respect to the gross mass of an optical material. Features.

請求項10記載の発明は、請求項8または9記載の光学材料であって、下記の化学式(1)で表される金属アルコキシドあるいはその加水分解物から選ばれる少なくとも1種類からなる無機成分をさらに含むことを特徴とする。
M(OR……化学式(1)
(式中、R及びRは同一あるいは異なる有機基で、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルケニル基、アリール基、ハロゲン化アリール基、シクロアルキル基、アシル基あるいはエポキシ基含有有機基、Rは炭素数1〜6のアルキル基またはアリール基、MはAl、Be、Cu、Ge、Hf、La、Mg、Nb、Sc、Si、Ta、Ti、V、Y、Zn、Zrからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素、a及びbは0ないし2、cは金属元素Mの価数−(a+b)から計算される正の整数)
The invention according to claim 10 is the optical material according to claim 8 or 9, further comprising at least one inorganic component selected from a metal alkoxide represented by the following chemical formula (1) or a hydrolyzate thereof. It is characterized by including.
R 1 a R 2 b M (OR 3 ) c ...... Chemical formula (1)
(In the formula, R 1 and R 2 are the same or different organic groups, an alkyl group, a halogenated alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a halogenated aryl group, a cycloalkyl group, an acyl group or an epoxy group-containing organic group, R 3 is an alkyl group or aryl group having 1 to 6 carbon atoms, M is a group consisting of Al, Be, Cu, Ge, Hf, La, Mg, Nb, Sc, Si, Ta, Ti, V, Y, Zn, Zr At least one metal element selected from: a and b are 0 to 2, c is a positive integer calculated from the valence of the metal element M- (a + b))

請求項11記載の発明は、請求項10記載の光学材料であって、前記化学式(1)において、金属元素MがAl、Si、Tiからなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする。   The invention according to claim 11 is the optical material according to claim 10, characterized in that, in the chemical formula (1), the metal element M is at least one selected from the group consisting of Al, Si and Ti. To do.

請求項12記載の発明は、請求項8〜11のいずれか1項記載の光学材料であって、d線の屈折率nd及びアッベ数νdが、(nd、νd)=(1.4、60)、(1.6、60)、(1.9、25)、(1.9、15)、(1.6、20)で囲まれた領域に存在することを特徴とする。   A twelfth aspect of the invention is the optical material according to any one of the eighth to eleventh aspects, wherein the d-line refractive index nd and Abbe number νd are (nd, νd) = (1.4, 60). ), (1.6, 60), (1.9, 25), (1.9, 15), and (1.6, 20).

請求項13記載の発明は、請求項8〜12のいずれか1項記載の光学材料であって、前記酸化タングステン粒子成分が、下記の化学式(2)で表されるタングステンアルコキシド、タングステン酸塩、ハロゲン化タングステン、タングステン錯化合物あるいはこれらの加水分解物を重合させたものからなることを特徴とする。
W(OR6−d ……化学式(2)
(式中、Rは有機基で、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルケニル基、アリール基、ハロゲン化アリール基、シクロアルキル基、アシル基あるいはエポキシ基含有有機基、Rは炭素数1〜6のアルキル基またはアリール基、dは0ないし1)
Invention of Claim 13 is an optical material of any one of Claims 8-12, Comprising: The said tungsten oxide particle component is a tungsten alkoxide represented by following Chemical formula (2), tungstate, It is characterized by comprising a tungsten halide, a tungsten complex compound, or a product obtained by polymerizing these hydrolysates.
R 4 d W (OR 5 ) 6-d ...... Chemical formula (2)
(In the formula, R 4 is an organic group, an alkyl group, a halogenated alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a halogenated aryl group, a cycloalkyl group, an acyl group, or an epoxy group-containing organic group, and R 5 is a C 1 -C 1 group. 6 alkyl group or aryl group, d is 0 to 1)

請求項14記載の発明は、請求項8〜12のいずれか1項記載の光学材料であって、前記酸化タングステン粒子成分が、平均粒子径が20nm以下で、かつ90%粒子径が30nm以下の酸化タングステン粒子であることを特徴とする。   The invention according to claim 14 is the optical material according to any one of claims 8 to 12, wherein the tungsten oxide particle component has an average particle size of 20 nm or less and a 90% particle size of 30 nm or less. It is characterized by being tungsten oxide particles.

請求項15記載の発明は、請求項8〜14のいずれか1項記載の光学材料であって、前記有機成分がメタクリル酸エステルあるいはアクリル酸エステル、エポキシ化合物、含硫黄化合物から選ばれる少なくとも1種類を有することを特徴とする。   The invention according to claim 15 is the optical material according to any one of claims 8 to 14, wherein the organic component is at least one selected from a methacrylic acid ester or an acrylic acid ester, an epoxy compound, and a sulfur-containing compound. It is characterized by having.

本発明の光学材料用組成物によれば、高屈折率で且つ光散乱性に優れた光学特性を有し、しかも成形性及び表面硬度に優れた光学素子を成形することが可能な光学材料とすることができる。   According to the composition for an optical material of the present invention, an optical material having an optical property having a high refractive index and an excellent light scattering property, and capable of molding an optical element excellent in moldability and surface hardness, and can do.

本発明の光学材料によれば、高屈折率であるので光学素子の大きさを小さくでき、光散乱性に優れ、表面硬度が高く傷つきにくく、常温付近で液状であるため、高温や高い圧力をかけることなく複雑形状の光学素子を短時間で製造できる高い加工性を有しており、光学系の小型軽量化、低コスト化を行うことができる。   According to the optical material of the present invention, since the refractive index is high, the size of the optical element can be reduced, the light scattering property is excellent, the surface hardness is high and the surface is not easily damaged, and the liquid is near room temperature. It has a high workability capable of producing a complex-shaped optical element in a short time without spending time, and the optical system can be reduced in size and weight and cost can be reduced.

本発明の光学材料用組成物は、WO単位を構成成分とする酸化タングステン粒子成分と、重合性官能基を有する有機成分とを含むものである。 The composition for optical materials of the present invention comprises a tungsten oxide particle component having WO 3 units as constituent components and an organic component having a polymerizable functional group.

また、本発明の光学材料は、WO単位を構成成分とする酸化タングステン粒子成分と、重合性官能基を有する有機成分とを含む組成物を重合させた硬化物から構成される。 The optical material of the present invention is composed of a cured product obtained by polymerizing a composition containing a tungsten oxide particle component having WO 3 units as constituent components and an organic component having a polymerizable functional group.

WO単位を構成成分とする酸化タングステン粒子成分は、高屈折率を実現するための必須の成分であり、含有量が光学材料の総質量に対する酸化物換算で、5質量%以上60質量%以下が好ましい。含有量が5質量%未満では、添加した効果が小さく、60質量%を超える場合は、光散乱性が悪化したり、光学材料用組成物の粘度が高くなりすぎて所望の形状に成形することが難しいなど問題が発生する。より好ましくは10質量%以上40質量%以下である。 The tungsten oxide particle component having WO 3 units as a constituent component is an essential component for realizing a high refractive index, and the content is 5% by mass to 60% by mass in terms of oxide with respect to the total mass of the optical material. Is preferred. When the content is less than 5% by mass, the added effect is small. When the content exceeds 60% by mass, the light scattering property is deteriorated, or the viscosity of the composition for optical materials becomes too high, and it is molded into a desired shape. Difficult problems occur. More preferably, it is 10 mass% or more and 40 mass% or less.

酸化タングステン粒子成分としては、下記の化学式(3)で表されるタングステンアルコキシド、タングステン酸塩、ハロゲン化タングステン、タングステン錯化合物あるいはこれらの加水分解物を重合させたものが好適である。
W(OR6−d ……化学式(3)
As the tungsten oxide particle component, a tungsten alkoxide represented by the following chemical formula (3), a tungstate, a tungsten halide, a tungsten complex compound, or a polymer obtained by polymerizing these is preferable.
R 4 d W (OR 5 ) 6-d ...... Chemical formula (3)

化学式(3)中において、Rは有機基で、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルケニル基、アリール基、ハロゲン化アリール基、シクロアルキル基、Rは炭素数1〜6のアルキル基またはアリール基、dは0ないし1である。 In chemical formula (3), R 4 is an organic group, an alkyl group, a halogenated alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a halogenated aryl group, a cycloalkyl group, and R 5 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an aryl group. The group d is 0 to 1;

の有機基におけるアルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、イソブチル基などを用いることができる。ハロゲン化アルキル基としては、トリクロロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタクロロエチル基などを用いることができる。アリール基としてはスチリル基を用いることができる。なお、アリール基として好ましいのは、メチル基、フェニル基である。 As the alkyl group in the organic group of R 4 , a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, a normal butyl group, an isobutyl group, and the like can be used. As the halogenated alkyl group, a trichloromethyl group, a trifluoromethyl group, a pentachloroethyl group, or the like can be used. A styryl group can be used as the aryl group. The aryl group is preferably a methyl group or a phenyl group.

のアルキル基またはアリール基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、イソブチル基、フェニル基などを用いることができる。 As the alkyl group or aryl group for R 5 , a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, a normal butyl group, an isobutyl group, a phenyl group, and the like can be used.

タングステンアルコキシド、タングステン酸塩、ハロゲン化タングステン、タングステン錯化合物あるいはそれらの加水分解物としては、へキサエトキタングステン、へキサブトキタングステン、へキサクロロタングステン、ヘキサブロモタングステン、タングステン酸ナトリウム、タングステン酸アンモニウムあるいはそれらの加水分解物などを用いることができる。   Tungsten alkoxides, tungstates, tungsten halides, tungsten complex compounds or their hydrolysates include hexaethoxy tungsten, hexa sub tungsten, hexachloro tungsten, hexabromo tungsten, sodium tungstate, ammonium tungstate. Alternatively, a hydrolyzate thereof can be used.

タングステンアルコキシドを用いる場合は、エタノールなどの低級アルコールと、水及び必要に応じて触媒を加えて加水分解した後、縮重合してPS換算分子量2000〜1500000程度まで高分子量化させたものを用いる。   In the case of using tungsten alkoxide, a lower alcohol such as ethanol, water and a catalyst as necessary are added and hydrolyzed, and then subjected to polycondensation to increase the molecular weight to a PS converted molecular weight of about 2000 to 1500,000.

タングステンアルコキシド以外を用いる場合は、エタノールなどの低級アルコールを加えて一旦タングステンアルコキシドを経由し、タングステンアルコキシドと同様に加水分解、縮重合して高分子量化させて用いる。   When using other than tungsten alkoxide, lower alcohol such as ethanol is added and once passed through tungsten alkoxide, it is hydrolyzed and polycondensed in the same manner as tungsten alkoxide to increase the molecular weight.

タングステンアルコキシド、タングステン酸塩、ハロゲン化タングステン、タングステン錯化合物から製造される酸化タングステン粒子成分を用いる場合、縮重合反応における水の量、低級アルコールなどの希釈溶剤の種類や量、触媒の種類や量、反応温度、反応時間を適宜調整することにより、粒子径にかかわる分子量や、光学恒数(屈折率及び分散)にかかわる結晶性や密度を調整することが可能となる。   When using tungsten oxide particle components produced from tungsten alkoxides, tungstates, tungsten halides, and tungsten complex compounds, the amount of water in the condensation polymerization reaction, the type and amount of diluting solvent such as lower alcohol, the type and amount of catalyst By appropriately adjusting the reaction temperature and the reaction time, it is possible to adjust the molecular weight related to the particle diameter and the crystallinity and density related to the optical constant (refractive index and dispersion).

なお、原子価6のタングステンからなる酸化タングステンは、一部が還元して原子価5のタングステンが存在すると青色に着色する傾向にある。酸化タングステンの還元を防ぐため、酸化タングステン粒子成分の製造工程中は、酸、アルカリ金属イオン及びアルカリ金属イオンを極力混入しないないようにする必要がある。必要であれば、重合工程において加熱還流を行って原子価5のタングステンを原子価6のタングステンまで十分に酸化させて着色を防ぐことを行う。   Note that tungsten oxide composed of tungsten having a valence of 6 tends to be colored blue when partly reduced and tungsten having a valence of 5 is present. In order to prevent the reduction of tungsten oxide, it is necessary to prevent acid, alkali metal ions, and alkali metal ions from being mixed as much as possible during the manufacturing process of the tungsten oxide particle component. If necessary, heating and refluxing is performed in the polymerization step to sufficiently oxidize tungsten having a valence of 5 to tungsten having a valence of 6 to prevent coloring.

また、酸化タングステン結晶を砕いて粉末化し微粒子にしたもの、気相酸化法、ジュールクエンチ法あるいは熱プラズマ法などの公知の方法で製造された酸化タングステン粒子を、水やアルコールなどの各種有機溶剤から選ばれる分散媒に均一に分散させる。これを、酸化タングステン粒子成分として用いることができる。このような酸化タングステン粒子を酸化タングステン粒子成分として用いる場合、酸化タングステン粒子の大きさは平均粒子径が20nm以下で、かつ90%粒子径が30nm以下であることが好ましい。より好ましくは平均粒子経が15nm以下で、かつ90%粒子径が20nm以下である。   In addition, tungsten oxide crystals crushed into powdered fine particles, tungsten oxide particles produced by a known method such as a vapor phase oxidation method, a Joule quench method or a thermal plasma method can be obtained from various organic solvents such as water and alcohol. Disperse uniformly in the selected dispersion medium. This can be used as a tungsten oxide particle component. When such tungsten oxide particles are used as the tungsten oxide particle component, it is preferable that the tungsten oxide particles have an average particle size of 20 nm or less and a 90% particle size of 30 nm or less. More preferably, the average particle diameter is 15 nm or less and the 90% particle diameter is 20 nm or less.

ここで粒子径は動的光散乱法によって求めたものであり、平均粒子径とは粒子径分布の中心値、また90%粒子径とは全粒子の90%が含まれる範囲の粒子径のことである。酸化タングステン粒子の粒子径がいずれの粒子径より大きい場合は、透過率が低下したり、光散乱が大きくなってしまう。つまり、たとえ平均粒子径が20nm以下で小さくても、粒子径分布の幅が広く30nmより大きな粒子径の粒子が全粒子の10%を超えた割合で存在すると、透過率は悪化しないが、光散乱強度が大きくなってしまう。   Here, the particle diameter is determined by a dynamic light scattering method. The average particle diameter is the central value of the particle diameter distribution, and the 90% particle diameter is a particle diameter in a range including 90% of all particles. It is. When the particle diameter of the tungsten oxide particles is larger than any particle diameter, the transmittance is lowered or the light scattering is increased. That is, even if the average particle size is 20 nm or less, if the particle size distribution is wide and particles having a particle size larger than 30 nm are present in a proportion exceeding 10% of the total particle, the transmittance does not deteriorate, Scattering intensity increases.

ミクロンからサブミクロンオーダーの酸化タングステン粒子は、ハードコート剤あるいは表面保護剤にも添加されるように、表面硬度を高める特性を有している。本発明に用いる酸化タングステン粒子のようなナノメートルオーダーの酸化タングステン粒子においては、粒子表面積の増大によって、表面硬度を高める特性がより顕著に作用するため、より少ない添加量で表面硬度を高めることができる効果がある。   Tungsten oxide particles of micron to submicron order have the property of increasing surface hardness so that they can be added to hard coat agents or surface protective agents. In nanometer-order tungsten oxide particles such as the tungsten oxide particles used in the present invention, the surface hardness is increased more significantly by increasing the particle surface area. Therefore, the surface hardness can be increased with a smaller addition amount. There is an effect that can be done.

酸化タングステン粒子成分と、重合性官能基を有する有機成分以外にも、下記の化学式(4)で表される金属アルコキシドあるいはその加水分解物から選ばれる少なくとも1種類からなる無機成分を用いることができる。
M(OR ……化学式(4)
In addition to the tungsten oxide particle component and the organic component having a polymerizable functional group, an inorganic component composed of at least one selected from a metal alkoxide represented by the following chemical formula (4) or a hydrolyzate thereof can be used. .
R 1 a R 2 b M (OR 3 ) c ...... Chemical formula (4)

化学式(4)中において、R及びRは同一あるいは異なる有機基で、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルケニル基、アリール基、ハロゲン化アリール基、シクロアルキル基、アシル基あるいはエポキシ基含有有機基である。具体的には、メチル基、エチル基、イソブチル基、トリフルオルメチル基、ビニル基、アクリロイル基、メタクロイル基、スチリル基、エポキシ基、オキセタニル基、フェニル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基などを用いることができる。特に好ましくは、メチル基、エチル基、イソブチル基、アクリロイル基、メタクロイル基、フェニル基、エポキシ基、オキセタニル基があげられる。 In the chemical formula (4), R 1 and R 2 are the same or different organic groups, and an alkyl group, a halogenated alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a halogenated aryl group, a cycloalkyl group, an acyl group or an epoxy group-containing organic group. It is a group. Specifically, methyl group, ethyl group, isobutyl group, trifluoromethyl group, vinyl group, acryloyl group, methacryloyl group, styryl group, epoxy group, oxetanyl group, phenyl group, cyclohexyl group, norbornyl group may be used. it can. Particularly preferred are methyl group, ethyl group, isobutyl group, acryloyl group, methacryloyl group, phenyl group, epoxy group and oxetanyl group.

は炭素数1〜6のアルキル基またはアリール基、MはAl、Be、Cu、Ge、Hf、La、Mg、Nb、Sc、Si、Ta、Ti、V、Y、Zn、Zrからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素、a及びbは0ないし2、cは金属元素Mの価数−(a+b)から計算される正の整数である。 R 3 is an alkyl group or aryl group having 1 to 6 carbon atoms, M is made of Al, Be, Cu, Ge, Hf, La, Mg, Nb, Sc, Si, Ta, Ti, V, Y, Zn, Zr At least one metal element selected from the group, a and b are 0 to 2, and c is a positive integer calculated from the valence of the metal element M− (a + b).

前記無機成分は、酸化タングステン粒子成分の粒子表面を修飾して、酸化タンクステン粒子成分と、重合性官能基を有する有機成分との相溶性や分散性を調整し、酸化タングステン粒子同士の凝集を防止して、粒子径が30nmより大きくならないように作用し、これにより透過率や光散乱性の低下を防ぐ。また、R及びRの有機基としてビニル基、アクリロイル基、メタクロイル基、エポキシ基、オキセタニル基などの重合性有機基を有する金属アルコキシドを無機成分として用いると、有機成分と無機成分との間に強固な共有結合が生成するので、相溶性及び結合性が向上し、環境安定性や光散乱性をより向上させることができ、さらに機械的強度も向上できる。 The inorganic component modifies the particle surface of the tungsten oxide particle component, adjusts the compatibility and dispersibility of the oxidized tank stainless particle component and the organic component having a polymerizable functional group, and aggregates the tungsten oxide particles. And prevents the particle diameter from becoming larger than 30 nm, thereby preventing a decrease in transmittance and light scattering properties. In addition, when a metal alkoxide having a polymerizable organic group such as a vinyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, an epoxy group, or an oxetanyl group as the organic group of R 1 and R 2 is used as an inorganic component, Since strong covalent bonds are generated, compatibility and bonding properties are improved, environmental stability and light scattering properties can be further improved, and mechanical strength can also be improved.

金属アルコキシドあるいはその加水分解物としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリブトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリブトキシシラン、ビニルエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリス(ビニルジメチルシロキシ)シラン、アルミニウムイソプロポキシド、ペンタエトキシタンタル、ペンタメトキシタンタル、チタニウムイソプロポキシド、チタニウムメタクリレートトリイソプロポキシド、テトラエトキシゲルマニウム、エチルトリエトキシゲルマニウム、ハフニウムノルマルブトキシド、ランタニウムイソプロポキシド、テトラプロポキシジルコニウム、テトラブトキシジルコニウム、メチルトリメトキシジルコニウム、メチルトリブトキシジルコニウム、フェニルトリメトキシジルコニウム、フェニルトリエトキシジルコニウムあるいはこれらの加水分解物などを用いることができる。   Metal alkoxides or their hydrolysates include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrabutoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltributoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltributoxy Silane, vinylethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, methacryloxypropyltris (vinyldimethylsiloxy) silane, aluminum isopropoxide, pentaethoxytantalum, pentamethoxytantalum, titanium isopropoxide, titanium methacrylate triisopropoxide Tetraethoxygermanium, ethyltriethoxygermanium, hafnium normal butoxide, lanthanum isop Pokishido, tetrapropoxyzirconium, tetrabutoxyzirconium, it can be used methyltrimethoxysilane zirconium, methyl tributoxyzirconium, phenyltrimethoxysilane zirconium, and phenyltriethoxysilane zirconium or hydrolysates thereof.

さらに金属アルコキシドあるいはその加水分解物から選ばれる無機成分は、単独であるいは複数種類の混合物として用いることができる。このため、光学設計上で求められる屈折率や分散、透過率などの光学特性にあわせて、混合する数種類の無機成分の組成比を決めることができる。   Furthermore, the inorganic component chosen from a metal alkoxide or its hydrolyzate can be used individually or as a mixture of multiple types. For this reason, the composition ratio of several kinds of inorganic components to be mixed can be determined in accordance with optical characteristics such as refractive index, dispersion, and transmittance required in optical design.

特に、Al、Ti、Siのアルコキシドあるいはその加水分解物は入手が容易であるためコスト面で有利であり、Alのアルコキシドあるいはその加水分解物は低分散化に、Tiのアルコキシドあるいはその加水分解物は高屈折率化に、Siのアルコキシドあるいはその加水分解物は低屈折率化に有効な成分である。   In particular, Al, Ti, Si alkoxides or hydrolysates thereof are advantageous in terms of cost because they are easily available, and Al alkoxides or hydrolysates thereof are reduced in dispersion, Ti alkoxides or hydrolysates thereof. Is an effective component for increasing the refractive index and Si alkoxide or its hydrolyzate is used for reducing the refractive index.

金属アルコキシドあるいはその加水分解物から選ばれる無機成分の添加量は、WO単位を構成成分とする酸化タングステン粒子成分の質量に対して1/10以上1/5以下が好ましい。 The addition amount of the inorganic component selected from the metal alkoxide or a hydrolyzate thereof is preferably 1/10 or more and 1/5 or less with respect to the mass of the tungsten oxide particle component containing WO 3 unit as a constituent component.

重合性官能基を有する有機成分としては、メタクリ酸エステルあるいはアクリル酸エステル(以下、両者をあわせて(メタ)アクリレートと記す)、エポキシ化合物、含硫黄化合物を用いることができる。   As the organic component having a polymerizable functional group, a methacrylic acid ester or an acrylic acid ester (hereinafter referred to as “(meth) acrylate”), an epoxy compound, and a sulfur-containing compound can be used.

この具体例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ノニルフェニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジメチルロールトリシクロデカンジメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、トリメチルプロパントリ(メタ)アクリレート、シクロへキシル(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、2−メタクリロイルオキシエチルイソシナネート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ビスフェノールAエポキシ樹脂、ビスフェノールFエポキシ樹脂、フェノールノボラックエポキシ樹脂などがある。これらは、モノマーのまま用いても良いし、モノマーを少し重合させたオリゴマーとしてから用いても良い。   Specific examples include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, and nonylphenyl (meth) acrylate. , 2-hydroxypropyl methacrylate, dimethylol tricyclodecane dimethacrylate, isobornyl methacrylate, trimethylpropane tri (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, bisphenol A di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) Acrylate, 2-methacryloyloxyethyl isocyanate, urethane acrylate, epoxy acrylate, bisphenol A epoxy resin, bisphenol F epoxy Butter, and the like phenol novolac epoxy resin. These may be used as a monomer or may be used as an oligomer obtained by slightly polymerizing the monomer.

重合性官能基を有する有機成分としては、全ての成分が完全に相溶すれば、特に上記のものに限定されるものではない。例えばウレタン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂などを用いることができる。   The organic component having a polymerizable functional group is not particularly limited to the above as long as all components are completely compatible. For example, urethane resin, fluorine resin, silicone resin, or the like can be used.

本発明の光学材料用組成物及び光学材料においては、上記酸化タングステン粒子成分、有機成分及び無機成分以外にも、その他の成分として硬化剤、光増感剤、連鎖移動剤、酸化防止剤などを添加することができる。   In the optical material composition and the optical material of the present invention, in addition to the tungsten oxide particle component, the organic component, and the inorganic component, other components include a curing agent, a photosensitizer, a chain transfer agent, an antioxidant, and the like. Can be added.

硬化剤としては、光重合開始剤あるいは熱重合開始剤を選択することができる。具体的には、有機成分が(メタ)アクリレートの場合及び無機成分の金属アルコキシドの有機基RあるいはRがビニル基、アクリロイル基あるいはメタクリロイル基である場合は、熱重合開始剤としては、過酸化ベンゾイル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、2,2−アゾビスイソブチロニトリル、2,2−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスカルボアミド、イソプロピルヒドロペルオキシド、第3ブチルヒドロペルオキシド、クミルヒドロペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ビスヘキサンなどを用いることができ、光重合開始剤としてはベンゾフェノン、1−ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オンなどを用いることができる。 As the curing agent, a photopolymerization initiator or a thermal polymerization initiator can be selected. Specifically, when the organic component is (meth) acrylate and the organic group R 1 or R 2 of the metal alkoxide of the inorganic component is a vinyl group, acryloyl group or methacryloyl group, Benzoyl oxide, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, 2,2-azobisisobutyronitrile, 2,2-azobis-2,4-dimethylvaleronitrile, azobiscarboxamide, isopropyl hydroperoxide, tertiary butyl hydroperoxide , Cumyl hydroperoxide, 2,5-dimethyl-2,5-bishexane, and the like. As the photopolymerization initiator, benzophenone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 1- (4-isopropylphenyl)- 2-hydroxy-2-methyl Propan-1-one, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl - propane-1-one, 2,2-dimethoxy-like can be used.

また、有機成分がエポキシ樹脂の場合及び無機成分の金属アルコキシドの有機基RあるいはRがエポキシ基あるいはオキセタニル基である場合は、触媒型硬化剤として芳香族系3級アミン類、イミダゾール類、ルイス酸類などを用いることができ、重付加型硬化剤としては、ポリアミン系硬化剤、変性ポリアミン系硬化剤、カルボン酸無水物系硬化剤、ポリフェノール系硬化剤、硫黄含有化合物系硬化剤、イソシアネート系硬化剤、ポリエステル系硬化剤などを用いることができる。 When the organic component is an epoxy resin and the organic group R 1 or R 2 of the inorganic metal alkoxide is an epoxy group or an oxetanyl group, aromatic tertiary amines, imidazoles, Lewis acids can be used, and polyaddition type curing agents include polyamine curing agents, modified polyamine curing agents, carboxylic acid anhydride curing agents, polyphenol curing agents, sulfur-containing compound curing agents, and isocyanate-based curing agents. A curing agent, a polyester curing agent, or the like can be used.

本発明の光学材料の高屈折率化は、酸化タングステン粒子成分の添加量、分子量、結晶性及び密度、重合性官能基を有する有機成分の種類と添加量、無機成分の種類と添加量及び硬化条件によって行うことができる。   Increasing the refractive index of the optical material of the present invention includes the addition amount of the tungsten oxide particle component, the molecular weight, the crystallinity and density, the type and addition amount of the organic component having a polymerizable functional group, the type and addition amount of the inorganic component, and curing. It can be done depending on conditions.

例えば、表面硬度を重視する場合、酸化タングステン粒子成分としてへキサエトキシタングステンを1−ブタノールを希釈溶剤として加水分解反応と縮重合反応を行いPS換算分子量2000〜1500000程度まで高分子量化させたものを用い、また重合性官能基を有する有機成分として比較的表面硬度を高くできるメチルメタクリレートを用い、また化学式(4)で表される金属アルコキシドからなる無機成分として、テトラメトキシシランを用い、その他の成分としてベンゾフェノンを含む光重合開始剤を用いた場合の光学材料用組成物においては、ヘキサエトキシタングステンとテトラメトキシシランの割合をそれぞれの酸化物WO、SiOに換算した時の質量比WO:SiOで6:1として、光学材料全体に含まれるWOの割合を質量%で0〜60%まで変化させたとき、その光学材料のd線の屈折率ndと分散を表すアッベ数νdの測定点の変化は図1の特性曲線Aとなる。 For example, when importance is attached to the surface hardness, a polymer having a molecular weight of about 2000 to 1500,000 in terms of PS converted by conducting a hydrolysis reaction and a polycondensation reaction using 1-butanol as a diluent solvent as a tungsten oxide particle component. And methyl methacrylate which can have a relatively high surface hardness as an organic component having a polymerizable functional group, and tetramethoxysilane as an inorganic component composed of a metal alkoxide represented by the chemical formula (4). In the composition for an optical material in the case of using a photopolymerization initiator containing benzophenone as a mass ratio when the ratio of hexaethoxytungsten and tetramethoxysilane is converted into the respective oxides WO 3 and SiO 2 WO 3 : in SiO 2 6: as 1, it is included in the entire optical material When changing the ratio of WO 3 to 0-60% by mass%, the change of the measurement point of the Abbe number νd representing the dispersion and the refractive index nd at the d-line of the optical material becomes a characteristic curve A shown in FIG.

特性曲線Aに示すように、メチルメタクリレート単体の(nd,νd)=(1.492,58)からWOの割合が増加するとともに高屈折率の方向に屈折率が変化し、WOの割合を質量%で5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%まで増加させると(nd,νd)=(1.547,41)まで高屈折率化することができる。 As shown in the characteristic curve A, the ratio of WO 3 increases from (nd, νd) = (1.492, 58) of methyl methacrylate alone, and the refractive index changes in the direction of high refractive index, and the ratio of WO 3 Can be increased to 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60% by mass%, and the refractive index can be increased to (nd, νd) = (1.547, 41). .

より高屈折率化をする場合、酸化タングステン粒子成分として、平均粒子径が21nmで、90%粒子径が30nmの酸化タングステンの結晶粒子を水に分散させたものを用い、また重合性官能基を有する有機成分として屈折率の高い下記化学式(5)に示されるフルオレン化合物を用い、また化学式(4)で表される金属アルコキシドからなる無機成分として、フェニルトリメトキシシランを用い、その他の成分としてベンゾフェノンを含む光重合開始剤を用いた場合の光学材料用組成物においては、酸化タングステンの結晶粒子とフェニルトリメトキシシランの割合をそれぞれの酸化物WO、SiOに換算した時の質量比WO:SiOで8:1として、光学材料全体に含まれるWOの割合を質量%で0〜60%まで変化させたとき、その光学材料のd線の屈折率ndと分散を表すアッベ数νdの測定点の変化は図1の特性曲線Bとなる。 In order to increase the refractive index, a tungsten oxide particle component in which tungsten oxide crystal particles having an average particle diameter of 21 nm and a 90% particle diameter of 30 nm are dispersed in water is used, and a polymerizable functional group is used. A fluorene compound represented by the following chemical formula (5) having a high refractive index is used as the organic component, and phenyltrimethoxysilane is used as the inorganic component composed of the metal alkoxide represented by the chemical formula (4), and benzophenone is used as the other component. In the composition for an optical material in the case of using a photopolymerization initiator containing, the mass ratio WO 3 when the ratio of the crystal particles of tungsten oxide and phenyltrimethoxysilane is converted into the respective oxides WO 3 and SiO 2. : The ratio of WO 3 contained in the entire optical material is changed from 0 to 60% in mass% with 8: 1 in SiO 2 1, the change in the measurement point of the refractive index nd of the d-line and the Abbe number νd representing dispersion of the optical material is a characteristic curve B in FIG.

特性曲線Bに示すように、化学式(5)に示されるフルオレン化合物単体の(nd、νd)=(1.631,24)からWOの割合が増加するとともに、高屈折率の方向に屈折率が変化し、WOの割合を質量%で5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%まで増加させると(nd,νd)=(1.777,18)まで高屈折率化することができる。 As shown in the characteristic curve B, the proportion of WO 3 increases from (nd, νd) = (1.631, 24) of the fluorene compound alone represented by the chemical formula (5), and the refractive index increases in the direction of high refractive index. When the ratio of WO 3 is increased to 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60% by mass%, (nd, νd) = (1.777, 18) The refractive index can be increased.

Figure 2006022291
Figure 2006022291

また、高屈折率で低分散にする場合は、酸化タングステン粒子成分として、平均粒子径が12nmで、90%粒子径が20nmの気相酸化法によって製造された酸化タングステン粒子を水/アルコール混合溶媒に分散させたものを用い、重合性官能基を有する有機成分として化学式(6)で示されるエピスルフィド化合物を用い、化学式(4)で表される金属アルコキシドからなる無機成分としてフェニルトリメトキシシランを用い、その他の成分としてアミン系の熱重合開始剤を用いた光学材料において、酸化タングステン粒子とフェニルトリメトキシシランの割合をそれぞれの酸化物WO、SiOに換算した時の質量比WO:SiOで8:1として、光学材料全体に含まれるWOの割合を質量%で0〜60%まで変化させたとき、その光学材料のd線の屈折率ndと分散を表すアッべ数νdの測定点の変化は図1の特性曲線Cとなる。 In addition, in the case of a low refractive index and low dispersion, tungsten oxide particles produced by a vapor phase oxidation method having an average particle diameter of 12 nm and a 90% particle diameter of 20 nm are used as a tungsten oxide particle component. In this case, an episulfide compound represented by the chemical formula (6) is used as the organic component having a polymerizable functional group, and phenyltrimethoxysilane is used as the inorganic component composed of the metal alkoxide represented by the chemical formula (4). In the optical material using an amine-based thermal polymerization initiator as the other component, the mass ratio WO 3 : SiO 2 when the ratio of tungsten oxide particles and phenyltrimethoxysilane is converted into the respective oxides WO 3 and SiO 2. 2 is 8: 1, and the ratio of WO 3 contained in the entire optical material is changed from 0 to 60% by mass%. Then, the change in the measurement point of the refractive index nd of the d-line and the Abbe number νd representing dispersion of the optical material is a characteristic curve C in FIG.

特性曲線Cに示すように、エピスルフィド化合物単体の(nd,νd)=(1.710,36)からWOの割合が増加するとともに高屈折率の方向に屈折率が変化し、WOの割合を質量%で5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%まで増加させると(nd,νd)=(1.788,25)まで高屈折率化することができる。 As shown by the characteristic curve C, the refractive index changes in the direction of the high refractive index with the ratio of WO 3 is increased from episulfide compound single (nd, νd) = (1.710,36 ), the proportion of WO 3 Can be increased to 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60% by mass%, and the refractive index can be increased to (nd, νd) = (1.788, 25). .

Figure 2006022291
Figure 2006022291

また、より高屈折率化する場合、酸化タングステン粒子成分として、平均粒子径が21nmで、90%粒子径が30nmの酸化タングステンの結晶粒子を水に分散させたものを用い、また重合性官能基を有する有機成分として屈折率の高い下記化学式(7)に示されるエピスルフィド化合物を用い、化学式(4)で表される金属アルコキシドからなる無機成分として、フェニルトリメトキシシランを用い、その他の成分としてアミン系熱重合開始剤を用いた光学材料において、酸化タングステン粒子とフェニルトリメトキシシランの割合をそれぞれの酸化物WO、SiOに換算した時の質量比WO:SiOで8:1として、光学材料全体に含まれるWOの割合を質量%で0〜60%まで変化させたとき、その光学材料のd線の屈折率ndと分散を表すアッべ数νdの測定点の変化は図1の特性曲線Dとなる。 When the refractive index is further increased, a tungsten oxide particle component in which tungsten oxide crystal particles having an average particle diameter of 21 nm and a 90% particle diameter of 30 nm are dispersed in water is used. An episulfide compound represented by the following chemical formula (7) having a high refractive index is used as the organic component having benzene, phenyltrimethoxysilane is used as the inorganic component comprising the metal alkoxide represented by the chemical formula (4), and amine is used as the other component In the optical material using the system thermal polymerization initiator, the ratio of tungsten oxide particles and phenyltrimethoxysilane is 8: 1 in terms of the mass ratio WO 3 : SiO 2 when converted to the respective oxides WO 3 and SiO 2 , When the proportion of WO 3 contained in the entire optical material is changed from 0 to 60% by mass%, the d-line of the optical material The change in the measurement point of the Abbe number νd representing the refractive index nd and the dispersion is a characteristic curve D in FIG.

特性曲線Dに示すように、エピスルフィド化合物のみの(nd,νd)=(1.741,35)からWOの割合が増加するとともに高屈折率の方向に屈折率が変化し、WOの割合を質量%で5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%まで増加させると(nd,νd)=(1.872,21)まで高屈折率化することができる。 As shown in characteristic curve D, the refractive index changes in the direction of the high refractive index with the ratio of WO 3 is increased from episulfide compound only (nd, νd) = (1.741,35 ), the proportion of WO 3 Can be increased to 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60% by mass%, and the refractive index can be increased to (nd, νd) = (1.872, 21). .

Figure 2006022291
Figure 2006022291

以上のように、酸化タングステン粒子成分の添加量、分子量、結晶性及び密度、重合性官能基を有する有機成分の種類と添加量、無機成分の種類と添加量及び硬化条件を調整することにより、d線の屈折率nd及びアッべ数νdが(nd、νd)=(1.4、60)、(1.6、60)、(1.9、25)、(1.9、15)、(1.6、20)で囲まれた領域の範囲で調整可能である。ただし、酸化タングステン粒子成分、重合性官能基を有する有機成分及び無機成分の相溶性が極端に悪く、光散乱が大きくなってしまう場合、酸化タングステン粒子成分の添加量によっては増粘して成形性が低下する場合、あるいは硬化収縮のひずみによる光学性能、例えば複屈折性や屈折率の均一性が低下する場合がある。このような場合は酸化タングステン粒子成分の添加量が制限される。   As described above, by adjusting the addition amount, molecular weight, crystallinity and density of the tungsten oxide particle component, the type and addition amount of the organic component having a polymerizable functional group, the type and addition amount of the inorganic component, and the curing conditions, The refractive index nd and Abbe number νd of the d-line are (nd, νd) = (1.4, 60), (1.6, 60), (1.9, 25), (1.9, 15), Adjustment is possible within the range of the region surrounded by (1.6, 20). However, if the compatibility of the tungsten oxide particle component, the organic component having a polymerizable functional group, and the inorganic component is extremely poor and light scattering increases, the viscosity increases depending on the added amount of the tungsten oxide particle component and the moldability is increased. In some cases, optical performance due to curing shrinkage, for example, birefringence and refractive index uniformity, may decrease. In such a case, the amount of tungsten oxide particle component added is limited.

以上より、より好ましいd線の屈折率nd及びアッべ数νdの範囲は(nd、νd)=(1.4、60)、(1.6、60)、(1.8、30)、(1.8、17)、(1.6、20)で囲まれた領域である。   From the above, more preferable ranges of the refractive index nd and Abbe number νd of the d-line are (nd, νd) = (1.4, 60), (1.6, 60), (1.8, 30), ( 1.8, 17) and (1.6, 20).

以下、本発明を適用した実施例を具体的に説明する。   Examples to which the present invention is applied will be specifically described below.

(実施例1)
この実施例では、酸化タングステン粒子成分としてへキサエトキタングステンを加水分解反応して縮重合させたものを用い、重合性官能基を有する有機成分としてメチルメタクリレートを用い、化学式(4)で表される金属アルコキシドからなる無機成分としてテトラメトキシシランを用い、その他の成分としてベンゾフェノンを含む光重合開始剤を用いた。
Example 1
In this example, a tungsten oxide particle component obtained by polycondensation by hydrolysis reaction of hexaetoxytungsten is used, and methyl methacrylate is used as an organic component having a polymerizable functional group, which is represented by the chemical formula (4). Tetramethoxysilane was used as an inorganic component composed of a metal alkoxide, and a photopolymerization initiator containing benzophenone was used as the other component.

へキサエトキタングステン31.1gと、1−ブタノール74gと、水1gとを混合し、室温で1時間攪拌し、ヘキサエトキタングステンを加水分解反応及び縮重合反応させてWOを繰り返し単位とする高分子量の酸化タングステンゾル溶液を用意する。 Hexaetoxytungsten (31.1 g), 1-butanol (74 g), and water (1 g) are mixed, stirred at room temperature for 1 hour, hexaethoxytungsten is subjected to hydrolysis reaction and condensation polymerization reaction, and WO 3 is a repeating unit. A molecular weight tungsten oxide sol solution is prepared.

この酸化タングステンゾル溶液を、別途用意した3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン7.1gと水1.3gを混合して室温にて12時間攪拌した混合溶液に添加して、さらに室温で8時間攪拌した後、水、1−ブタノール及び副生成物を60℃でのエバポレーション操作で取り除き、酸化タングステン−シリカゾル溶液を得た.   This tungsten oxide sol solution was added to a separately prepared mixed solution of 7.1 g of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane and 1.3 g of water and stirred at room temperature for 12 hours, and further stirred at room temperature for 8 hours. Thereafter, water, 1-butanol and by-products were removed by an evaporation operation at 60 ° C. to obtain a tungsten oxide-silica sol solution.

光学材料に占めるWO換算の割合が質量%で5%となるように、この酸化タングステン−シリカゾル溶液20gとメチルメタクリレート132gと、ベンゾフェノンを含む光重合開始剤イルガキュア500(長瀬産業(社)製、商品名)を1gを混合して本実施例の光学材料を得た。この光学材料を紫外線照射によって25℃にて硬化させたところ、(nd、νd)=(1.495,56)であった。結果を図2にプロットして示す。 A photopolymerization initiator Irgacure 500 (manufactured by Nagase Sangyo Co., Ltd.) containing 20 g of this tungsten oxide-silica sol solution, 132 g of methyl methacrylate, and benzophenone so that the ratio in terms of WO 3 in the optical material is 5% by mass. 1 g of the product name) was mixed to obtain an optical material of this example. When this optical material was cured at 25 ° C. by ultraviolet irradiation, (nd, νd) = (1.495, 56). The results are plotted in FIG.

また、酸化タングステン−シリカゾル溶液とメチルメタクリレートとの混合比を調整し、WO換算の割合を質量%で10〜60%まで変化させた光学材料に対して、同様に硬化させた時の(nd、νd)の変化を図2に示してある。 In addition, when the mixing ratio of the tungsten oxide-silica sol solution and methyl methacrylate is adjusted, and the optical material in which the ratio in terms of WO 3 is changed from 10% to 60% by mass% is similarly cured (nd , Νd) is shown in FIG.

なお、図2では、横軸をアッベ数νd、縦軸をd線の屈折率ndとし、各質量%で得られた光学材料の(nd、νd)を「○」で示している。図2に示すように、WOの割合が増加するとともに高屈折率の方向に変化し、WOの割合を質量%で10%、20%、30%、40%、50%、60%まで増加させると(nd,νd)=(1.547,41)まで高屈折率化することができる。 In FIG. 2, the horizontal axis is Abbe number νd, the vertical axis is the refractive index nd of the d-line, and (nd, νd) of the optical material obtained at each mass% is indicated by “◯”. As shown in FIG. 2, the ratio of WO 3 increases and changes in the direction of high refractive index, and the ratio of WO 3 is 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60% in mass%. Increasing the refractive index can increase the refractive index up to (nd, νd) = (1.547, 41).

また、得られた光学材料の表面の鉛筆硬度を測定したところ、4H以上6H以下であり、酸化タングステン粒子成分を添加していないメチルメタクリレート単体での表面の鉛筆硬度3Hを上回っていた。   Moreover, when the pencil hardness of the surface of the obtained optical material was measured, it was 4H or more and 6H or less, and exceeded the pencil hardness of 3H on the surface of methyl methacrylate alone with no tungsten oxide particle component added.

この実施例によれば、表面硬度が高く高屈折である光学材料を得ることができる。   According to this embodiment, an optical material having high surface hardness and high refraction can be obtained.

(実施例2)
この実施例では、酸化タングステン粒子成分として、平均粒子径が21nmで90%粒子径が30nmの酸化タングステンの結晶粒子を水に分散させたものを用い、重合性官能基を有する有機成分としてジメチルロールトリシクロデカンジメタクリレートを用い、化学式(4)で表される金属アルコキシドからなる無機成分として、メチルトリメトキシシランを用い、その他の成分としてベンゾフェノンを含む光重合開始剤イルガキュア500を用いた。
(Example 2)
In this example, tungsten oxide particles having an average particle diameter of 21 nm and a 90% particle diameter of 30 nm dispersed in water are used as the tungsten oxide particle component, and dimethyl roll is used as the organic component having a polymerizable functional group. A photopolymerization initiator Irgacure 500 containing tricyclodecanedimethacrylate, methyltrimethoxysilane as an inorganic component composed of a metal alkoxide represented by the chemical formula (4), and benzophenone as another component was used.

WO換算で酸化タングステンを20質量%含有している酸化タングステン水溶液50gとメタノール20gを混合した溶液に、メチルトリメトキシシラン3.4gを添加して、室温で24時間攪拌して酸化タングステン粒子表面を表面処理した酸化タングステン−シリカゾル溶液を用意する。 Surface of tungsten oxide particles by adding 3.4 g of methyltrimethoxysilane to a solution obtained by mixing 50 g of an aqueous tungsten oxide solution containing 20% by mass of tungsten oxide in terms of WO 3 and 20 g of methanol, followed by stirring at room temperature for 24 hours. A surface-treated tungsten oxide-silica sol solution is prepared.

光学材料に占めるWO換算の割合が質量%で5%になるように、酸化タングステン−シリカゾル溶液30gにジメチルロールトリシクロデカンジメタクリレート82gとイルガキュア500を1gを混合して1時間攪拌した後、水、メタノール及び副生成物を60℃でのエバポレーション操作で取り除き、紫外線照射によって硬化させたところ(nd、νd)=(1.557,37)であった。結果を図3にプロットしてある。 After mixing 1 g of dimethylroll tricyclodecane dimethacrylate 82 g and Irgacure 500 in 30 g of tungsten oxide-silica sol solution so that the proportion in terms of WO 3 in the optical material is 5% by mass, When water, methanol and by-products were removed by evaporation at 60 ° C. and cured by ultraviolet irradiation, (nd, νd) = (1.557, 37). The results are plotted in FIG.

また、酸化タングステン−シリカゾル溶液とジメチルロールトリシクロデカンジメタクリレートとの混合比を調整し、WO換算の割合を質量%で10〜60%まで変化させた光学材料に対して、同様に硬化させた時の(nd、νd)の変化を図3に示してある。図3では、横軸をアッべ数νd、縦軸をd線の屈折率ndとし、各質量%で得られた光学材料の(nd、νd)を「O」で示している。 In addition, the mixing ratio of the tungsten oxide-silica sol solution and dimethylroll tricyclodecane dimethacrylate was adjusted, and the optical material in which the WO 3 conversion ratio was changed from 10% to 60% by mass% was similarly cured. FIG. 3 shows the change of (nd, νd) at the time. In FIG. 3, the horizontal axis is the Abbe number νd, the vertical axis is the refractive index nd of the d-line, and (nd, νd) of the optical material obtained at each mass% is indicated by “O”.

図3に示すように、WOの割合が増加すとともに高屈折率の方向に屈折率が変化し、WOの割合を質量%で10%、20%、30%、40%、50%、60%まで増加させると(nd,νd)=(1.679,24)まで高屈折率化することができる。 As shown in FIG. 3, the refractive index changes in the direction of the high refractive index with to increase the proportion of WO 3 is 10% the proportion of WO 3 in mass%, 20%, 30%, 40%, 50%, If it is increased to 60%, the refractive index can be increased to (nd, νd) = (1.679, 24).

この実施例によれば、高屈折率化した光学材料を得ることができる。   According to this embodiment, an optical material having a high refractive index can be obtained.

(実施例3)
この実施例では、酸化タングステン粒子成分として、平均粒子径が21nmで90%粒子径が30nmの酸化タングステンの結晶粒子を水に分散させたものを用い、また重合性官能基を有する有機成分として屈折率が高い上記化学式(5)で示されるフルオレン化合物を用い、また化学式(4)で表される金属アルコキシドからなる無機成分として、フェニルトリメトキシシランを用い、その他の成分としてベンゾフェノンを含む光重合開始剤イルガキュア500を用いた。
Example 3
In this embodiment, a tungsten oxide particle component in which tungsten oxide crystal particles having an average particle size of 21 nm and a 90% particle size of 30 nm are dispersed in water is used, and the organic component having a polymerizable functional group is refracted. Photopolymerization using a fluorene compound represented by the above chemical formula (5) having a high rate, using phenyltrimethoxysilane as an inorganic component comprising a metal alkoxide represented by the chemical formula (4), and containing benzophenone as the other component The agent Irgacure 500 was used.

WO換算で酸化タングステンを20質量%含有している酸化タングステン水溶液50gとメタノール20gを混合した溶液に、フェニルトリメトキシシラン5gを添加して、室温で24時間攪拌して酸化タングステン粒子表面を表面処理した酸化タングステン−シリカゾル溶液を用意する。 5 g of phenyltrimethoxysilane is added to a solution obtained by mixing 50 g of a tungsten oxide aqueous solution containing 20% by mass of tungsten oxide in terms of WO 3 and 20 g of methanol, and stirred at room temperature for 24 hours to surface the surface of tungsten oxide particles. A treated tungsten oxide-silica sol solution is prepared.

光学材料に占めるWO換算の割合が質量%で5%になるように、酸化タングステン−シリカゾル溶液30gに上記化学式(5)に示されるフルオレン化合物80gとイルガキュア500を1gを混合して1時間攪拌した後、水、メタノール及び副生成物を60℃でのエバポレーション操作で取り除き、紫外線照射によって硬化させたところ(nd、νd)=(1.637,23)であった。結果を図4にプロットしてある。 80 g of fluorene compound represented by the above chemical formula (5) and 1 g of Irgacure 500 are mixed with 30 g of tungsten oxide-silica sol solution so that the ratio in terms of WO 3 in the optical material is 5% by mass and stirred for 1 hour. After that, water, methanol and by-products were removed by evaporation at 60 ° C. and cured by ultraviolet irradiation to obtain (nd, νd) = (1.637, 23). The results are plotted in FIG.

また、酸化タングステン−シリカゾル溶液と化学式(5)に示されるフルオレン化合物との混合比を調整し、WO換算の割合を質量%で10〜60%まで変化させた光学材料に対し、同様に硬化させた時の(nd、νd)の変化を図4にプロットしてある。 In addition, it is cured in the same manner for an optical material in which the mixing ratio of the tungsten oxide-silica sol solution and the fluorene compound represented by the chemical formula (5) is adjusted and the WO 3 equivalent ratio is changed from 10% to 60% by mass%. FIG. 4 plots the change of (nd, νd) when it is applied.

図4に示すように、WOの割合が増加するとともに高屈折率の方向に屈折率が変化し、、WOの割合を質量%で10%、20%、30%、40%、50%、60%まで増加させると(nd,νd)=(1.777,18)まで高屈折率化することができる。 As shown in FIG. 4, 10% proportion of ,, WO 3 refractive index changes in the direction of the high refractive index with the ratio of WO 3 is increased in mass%, 20%, 30%, 40%, 50% , Up to 60%, the refractive index can be increased to (nd, νd) = (1.777, 18).

この実施例によれば、より高屈折率化した光学材料を得ることができる。   According to this embodiment, an optical material having a higher refractive index can be obtained.

(実施例4)
この実施例では、酸化タングステン粒子成分として、平均粒子径が21nmで、90%粒子径が30nmの酸化タングステンの結晶粒子を水/アルコール混合溶媒に分散させたものを用い、重合性官能基を有する有機成分として上記化学式(7)で示されるエピスルフィド化合物及びビスフェノールAエポキシ樹脂を用い、化学式(4)で表される金属アルコキシドからなる無機成分としてフェニルトリメトキシシランを用い、その他の成分として熱重合開始剤2,4,6−トリジメチルへキシルアミノフェノールを用いた。
Example 4
In this example, tungsten oxide particle components having an average particle diameter of 21 nm and a 90% particle diameter of 30 nm of tungsten oxide crystal particles dispersed in a water / alcohol mixed solvent are used and have a polymerizable functional group. Using an episulfide compound represented by the above chemical formula (7) and a bisphenol A epoxy resin as the organic component, using phenyltrimethoxysilane as the inorganic component composed of the metal alkoxide represented by the chemical formula (4), and starting thermal polymerization as the other component The agent 2,4,6-tridimethylhexylaminophenol was used.

WO換算で酸化タングステンを20質量%含有している酸化タングステンの水/メタノール溶液50g溶液に、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン5.5gを添加して、室温で24時間攪拌することにより、酸化タングステン粒子表面を表面処理した酸化タングステン−シリカゾル溶液を用意する。 By adding 5.5 g of 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane to a 50 g solution of tungsten oxide in water / methanol containing 20% by mass of tungsten oxide in terms of WO 3 and stirring at room temperature for 24 hours, A tungsten oxide-silica sol solution having a surface treated with tungsten oxide particles is prepared.

光学材料に占めるWO換算の割合を質量%で5%になるように、酸化タングステン−シリカゾル溶液20gに化学式(7)で示されるエピスルフィド化合物65gと、ビスフェノールAエポキシ樹脂7gと、2,4,6−トリジメチルへキシルアミノフェノール1gを混合して1時間攪拌した後、水、メタノール及び副生成物を50℃でのエバポレーション操作で取り除き、紫外線照射によって硬化させたところ(nd、νd)=(1.746,34)であった。結果を図5にプロットしてある。 The tungsten oxide-silica sol solution 20 g, the episulfide compound 65 g represented by the chemical formula (7), the bisphenol A epoxy resin 7 g, 2,4,4, so that the proportion of WO 3 equivalent in the optical material is 5% by mass After mixing 1 g of 6-tridimethylhexylaminophenol and stirring for 1 hour, water, methanol and by-products were removed by evaporation at 50 ° C. and cured by UV irradiation (nd, νd) = (1.746, 34). The results are plotted in FIG.

また、酸化タングステン−シリカゾル溶液と化学式(7)で示されるエピスルフィド化合物との混合比を調整し、WO換算の割合を質量%で10〜60%まで変化させた光学材料において、同様に硬化させた時の(nd、νd)の変化を図5に示してある。図5では、横軸をアッべ数νd、縦軸をd線の屈折率ndとし、各質量%で得られた光学材料の(nd、νd)を「O」で示している。 In addition, in the optical material in which the mixing ratio of the tungsten oxide-silica sol solution and the episulfide compound represented by the chemical formula (7) is adjusted and the ratio in terms of WO 3 is changed from 10% to 60% by mass, it is similarly cured. FIG. 5 shows the change of (nd, νd) at the time. In FIG. 5, the horizontal axis is the Abbe number νd, the vertical axis is the refractive index nd of the d-line, and (nd, νd) of the optical material obtained at each mass% is indicated by “O”.

図5に示すように、WOの割合が増加するとともに高屈折率の方向に屈折率が変化し、WOの割合を質量%で10%、20%、30%、40%、50%、60%まで増加させると(nd,γd)=(1.872,21)まで高屈折率化することができる。 As shown in FIG. 5, as the proportion of WO 3 increases, the refractive index changes in the direction of high refractive index, and the proportion of WO 3 is 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, When the ratio is increased to 60%, the refractive index can be increased to (nd, γd) = (1.872, 21).

この実施例によれば、より高屈折率化した光学材料を得ることができる。   According to this embodiment, an optical material having a higher refractive index can be obtained.

(実施例5)
この実施例では、酸化タングステン粒子成分として、平均粒子径が12nmで90%粒子径が20nmの気相酸化法により製造された酸化タングステン粒子を水/アルコール混合溶媒に分散させたものを用い、重合性官能基を有する有機成分として上記化学式(6)で示されるエピスルフィド化合物を用い、化学式(4)で表される金属アルコキシドからなる無機成分としてフェニルトリメトキシシランを用い、その他の成分としてアミン系の熱重合開始剤を用いた。
(Example 5)
In this example, as a tungsten oxide particle component, tungsten oxide particles produced by a gas phase oxidation method having an average particle size of 12 nm and a 90% particle size of 20 nm are dispersed in a water / alcohol mixed solvent, and polymerization is performed. An episulfide compound represented by the above chemical formula (6) is used as the organic component having a functional functional group, phenyltrimethoxysilane is used as the inorganic component composed of the metal alkoxide represented by the chemical formula (4), and an amine-based compound is used as the other component. A thermal polymerization initiator was used.

WO換算で酸化タングステンを20質量%含有している酸化タングステンの水/メタノール溶液50g溶液に、フェニルトリメトキシシラン5gを添加して、室温で24時間攪拌して酸化タングステン粒子表面を表面処理した酸化タングステン−シリカゾル溶液を用意する。 5 g of phenyltrimethoxysilane was added to a 50 g solution of tungsten oxide in water / methanol containing 20% by mass of tungsten oxide in terms of WO 3 and the surface of the tungsten oxide particles was surface-treated by stirring for 24 hours at room temperature. A tungsten oxide-silica sol solution is prepared.

光学材料に占めるWO換算の割合を質量%で5%になるように、酸化タングステン−シリカゾル溶液30gに化学式(6)で示されるエピスルフィド化合物80gとN,N−ジメチルシクロへキシルアミン0.1gを混合して1時間撹拌した後、水、メタノール及び副生成物を50℃でのエバポレーション操作で取り除き、紫外線照射によって硬化させたところ(nd、νd)=(1.713,35)であった。この結果を図6にしてある。 80 g of an episulfide compound represented by the chemical formula (6) and 0.1 g of N, N-dimethylcyclohexylamine are added to 30 g of a tungsten oxide-silica sol solution so that the ratio in terms of WO 3 in the optical material is 5% by mass. After mixing and stirring for 1 hour, water, methanol and by-products were removed by evaporation at 50 ° C. and cured by UV irradiation (nd, νd) = (1.713, 35). . The result is shown in FIG.

また、酸化タングステン−シリカゾル溶液と化学式(6)で示されるエピスルフィド化合物との混合比を調整し、WO換算の割合を質量%で10〜60%まで変化させた光学材料に対して、同様に硬化させた時の(nd、νd)の変化を図6に示してある。図6では、横軸をアッベ数νd、縦軸をd線の屈折率ndとし、各質量%で得られた光学析料の(nd、νd)の「○」で示している。 Similarly, for an optical material in which the mixing ratio of the tungsten oxide-silica sol solution and the episulfide compound represented by the chemical formula (6) is adjusted and the WO 3 equivalent ratio is changed from 10% to 60% by mass%. FIG. 6 shows the change in (nd, νd) when cured. In FIG. 6, the Abbe number νd is plotted on the horizontal axis, the refractive index nd of the d-line is plotted on the vertical axis, and “◯” of (nd, νd) of the optical analysis material obtained at each mass%.

図6に示すように、WOの割合が増加するとともに高屈折率の方向に屈折率が変化し、WOの割合を質量%で10%、20%、30%、40%、50%、60%まで増加させると(nd,νd)=(1.788,25)まで高屈折率化することができる。 As shown in FIG. 6, as the proportion of WO 3 increases, the refractive index changes in the direction of high refractive index, and the proportion of WO 3 is 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, Increasing it to 60% can increase the refractive index to (nd, νd) = (1.788, 25).

このような実施例によれば、高屈折率かつ低分散化した光学材料を得ることができる。   According to such an embodiment, an optical material having a high refractive index and low dispersion can be obtained.

本発明の光学材料の屈折率とアッベ数の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the refractive index and Abbe number of the optical material of this invention. 実施例1の屈折率とアッベ数の変化を表すグラフである。6 is a graph showing changes in refractive index and Abbe number in Example 1; 実施例2の屈折率とアッベ数の変化を表すグラフである。It is a graph showing the refractive index of Example 2, and the change of Abbe number. 実施例3の屈折率とアッベ数の変化を表すグラフである。10 is a graph showing changes in refractive index and Abbe number in Example 3. 実施例4の屈折率とアッベ数の変化を表すブラフである。10 is a bluff showing changes in refractive index and Abbe number in Example 4. 実施例5の屈折率とアッベ数の変化を表すブラフである。10 is a bluff showing changes in refractive index and Abbe number in Example 5.

Claims (15)

WO単位を構成成分とする酸化タングステン粒子成分と、重合性官能基を有する有機成分とを含むことを特徴とする光学材料用組成物。 A composition for optical materials, comprising a tungsten oxide particle component having WO 3 units as constituents and an organic component having a polymerizable functional group. 前記酸化タングステン粒子成分の含有量が、光学材料の総質量に対する酸化物換算の質量%で5〜60%であることを特徴とする請求項1記載の光学材料用組成物。   2. The composition for optical materials according to claim 1, wherein the content of the tungsten oxide particle component is 5 to 60% in terms of oxide% relative to the total mass of the optical material. 下記の化学式(1)で表される金属アルコキシドあるいはその加水分解物から選ばれる少なくとも1種類からなる無機成分をさらに含むことを特徴とする請求項1または2記載の光学材料用組成物。
M(OR……化学式(1)
(式中、R及びRは同一あるいは異なる有機基で、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルケニル基、アリール基、ハロゲン化アリール基、シクロアルキル基、アシル基あるいはエポキシ基含有有機基、Rは炭素数1〜6のアルキル基またはアリール基、MはAl、Be、Cu、Ge、Hf、La、Mg、Nb、Sc、Si、Ta、Ti、V、Y、Zn、Zrからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素、a及びbは0ないし2、cは金属元素Mの価数−(a+b)から計算される正の整数)
The optical material composition according to claim 1 or 2, further comprising at least one inorganic component selected from metal alkoxides represented by the following chemical formula (1) or a hydrolyzate thereof.
R 1 a R 2 b M (OR 3 ) c ...... Chemical formula (1)
(In the formula, R 1 and R 2 are the same or different organic groups, an alkyl group, a halogenated alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a halogenated aryl group, a cycloalkyl group, an acyl group or an epoxy group-containing organic group, R 3 is an alkyl group or aryl group having 1 to 6 carbon atoms, M is a group consisting of Al, Be, Cu, Ge, Hf, La, Mg, Nb, Sc, Si, Ta, Ti, V, Y, Zn, Zr At least one metal element selected from: a and b are 0 to 2, c is a positive integer calculated from the valence of the metal element M- (a + b))
前記化学式(1)において、金属元素MがAl、Si、Tiからなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項3記載の光学材料用組成物。   The composition for optical materials according to claim 3, wherein in the chemical formula (1), the metal element M is at least one selected from the group consisting of Al, Si, and Ti. 前記酸化タングステン粒子成分が、下記の化学式(2)で表されるタングステンアルコキシド、タングステン酸塩、ハロゲン化タングステン、タングステン錯化合物あるいはこれらの加水分解物を重合させたものからなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の光学材料用組成物。
W(OR6−d ……化学式(2)
(式中、Rは有機基で、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルケニル基、アリール基、ハロゲン化アリール基、シクロアルキル基、アシル基あるいはエポキシ基含有有機基、Rは炭素数1〜6のアルキル基またはアリール基、dは0ないし1)
The tungsten oxide particle component is composed of a tungsten alkoxide represented by the following chemical formula (2), a tungstate, a tungsten halide, a tungsten complex compound, or a hydrolyzate thereof. Item 5. The composition for optical material according to any one of Items 1 to 4.
R 4 d W (OR 5 ) 6-d ...... Chemical formula (2)
(In the formula, R 4 is an organic group, an alkyl group, a halogenated alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a halogenated aryl group, a cycloalkyl group, an acyl group, or an epoxy group-containing organic group, and R 5 is a C 1 -C 1 group. 6 alkyl group or aryl group, d is 0 to 1)
前記酸化タングステン粒子成分が、平均粒子径が20nm以下で、かつ90%粒子径が30nm以下の酸化タングステン粒子であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の光学材料用組成物。   5. The composition for optical materials according to claim 1, wherein the tungsten oxide particle component is tungsten oxide particles having an average particle diameter of 20 nm or less and a 90% particle diameter of 30 nm or less. object. 前記有機成分がメタクリル酸エステルあるいはアクリル酸エステル、エポキシ化合物、含硫黄化合物から選ばれる少なくとも1種類を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の光学材料用組成物。   The composition for optical materials according to any one of claims 1 to 6, wherein the organic component has at least one selected from a methacrylic acid ester or an acrylic acid ester, an epoxy compound, and a sulfur-containing compound. WO単位を構成成分とする酸化タングステン粒子成分と、重合性官能基を有する有機成分とを含む組成物を重合させた硬化物であることを特徴とする光学材料。 An optical material, which is a cured product obtained by polymerizing a composition containing a tungsten oxide particle component having WO 3 units as a component and an organic component having a polymerizable functional group. 前記酸化タングステン粒子成分の含有量が、光学材料の総質量に対する酸化物換算の質量%で5〜60%であることを特徴とする請求項8記載の光学材料。   9. The optical material according to claim 8, wherein the content of the tungsten oxide particle component is 5 to 60% in terms of mass% in terms of oxide with respect to the total mass of the optical material. 下記の化学式(1)で表される金属アルコキシドあるいはその加水分解物から選ばれる少なくとも1種類からなる無機成分をさらに含むことを特徴とする請求項8または9記載の光学材料。
M(OR……化学式(1)
(式中、R及びRは同一あるいは異なる有機基で、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルケニル基、アリール基、ハロゲン化アリール基、シクロアルキル基、アシル基あるいはエポキシ基含有有機基、Rは炭素数1〜6のアルキル基またはアリール基、MはAl、Be、Cu、Ge、Hf、La、Mg、Nb、Sc、Si、Ta、Ti、V、Y、Zn、Zrからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素、a及びbは0ないし2、cは金属元素Mの価数−(a+b)から計算される正の整数)
The optical material according to claim 8 or 9, further comprising an inorganic component consisting of at least one selected from a metal alkoxide represented by the following chemical formula (1) or a hydrolyzate thereof.
R 1 a R 2 b M (OR 3 ) c ...... Chemical formula (1)
(In the formula, R 1 and R 2 are the same or different organic groups, an alkyl group, a halogenated alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a halogenated aryl group, a cycloalkyl group, an acyl group or an epoxy group-containing organic group, R 3 is an alkyl group or aryl group having 1 to 6 carbon atoms, M is a group consisting of Al, Be, Cu, Ge, Hf, La, Mg, Nb, Sc, Si, Ta, Ti, V, Y, Zn, Zr At least one metal element selected from: a and b are 0 to 2, c is a positive integer calculated from the valence of the metal element M− (a + b))
前記化学式(1)において、金属元素MがAl、Si、Tiからなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項10記載の光学材料。   11. The optical material according to claim 10, wherein in the chemical formula (1), the metal element M is at least one selected from the group consisting of Al, Si, and Ti. d線の屈折率nd及びアッベ数νdが、(nd、νd)=(1.4、60)、(1.6、60)、(1.9、25)、(1.9、15)、(1.6、20)で囲まれた領域に存在することを特徴とする請求項8〜11のいずれか1項記載の光学材料。   The refractive index nd and Abbe number νd of the d-line are (nd, νd) = (1.4, 60), (1.6, 60), (1.9, 25), (1.9, 15), It exists in the area | region enclosed by (1.6,20), The optical material of any one of Claims 8-11 characterized by the above-mentioned. 前記酸化タングステン粒子成分が、下記の化学式(2)で表されるタングステンアルコキシド、タングステン酸塩、ハロゲン化タングステン、タングステン錯化合物あるいはこれらの加水分解物を重合させたものからなることを特徴とする請求項8〜12のいずれか1項記載の光学材料。
W(OR6−d ……化学式(2)
(式中、Rは有機基で、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルケニル基、アリール基、ハロゲン化アリール基、シクロアルキル基、アシル基あるいはエポキシ基含有有機基、Rは炭素数1〜6のアルキル基またはアリール基、dは0ないし1)
The tungsten oxide particle component is composed of a tungsten alkoxide represented by the following chemical formula (2), a tungstate, a tungsten halide, a tungsten complex compound, or a hydrolyzate thereof. Item 13. The optical material according to any one of Items 8 to 12.
R 4 d W (OR 5 ) 6-d ...... Chemical formula (2)
(In the formula, R 4 is an organic group, an alkyl group, a halogenated alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a halogenated aryl group, a cycloalkyl group, an acyl group, or an epoxy group-containing organic group, and R 5 is a C 1 -C 1 group. 6 alkyl group or aryl group, d is 0 to 1)
前記酸化タングステン粒子成分が、平均粒子径が20nm以下で、かつ90%粒子径が30nm以下の酸化タングステン粒子であることを特徴とする請求項8〜12のいずれか1項記載の光学材料。   The optical material according to any one of claims 8 to 12, wherein the tungsten oxide particle component is tungsten oxide particles having an average particle size of 20 nm or less and a 90% particle size of 30 nm or less. 前記有機成分がメタクリル酸エステルあるいはアクリル酸エステル、エポキシ化合物、含硫黄化合物から選ばれる少なくとも1種類を有することを特徴とする請求項8〜14のいずれか1項記載の光学材料。   The optical material according to any one of claims 8 to 14, wherein the organic component has at least one selected from a methacrylic acid ester or an acrylic acid ester, an epoxy compound, and a sulfur-containing compound.
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