JP2006199826A - Transparent resin composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、屈折率の異なる二種の重合体が均一に分散されることにより、所望の屈折率を有し、透明性、耐熱性が優れた光学用成形体を容易に得ることができる透明性樹脂組成物に関する。 The present invention provides a transparent optical article having a desired refractive index and excellent transparency and heat resistance by uniformly dispersing two types of polymers having different refractive indexes. The present invention relates to a functional resin composition.
光学デバイスや半導体レーザーなどの電子機器や、光通信システムの急激な進歩に伴い、種々の光学部品が開発されている。光学部品として、光通信システムを担う光ファイバや、屈折率分布型レンズや光デバイスなどの研究が活発に行われており、オプトエレクトロニクス分野において、これらの光学部品は将来重要な役割を担うものと予想される。このような光学部品の分野において、屈折率を所望のものに調整できる透明素材が期待されている。 With the rapid progress of electronic devices such as optical devices and semiconductor lasers and optical communication systems, various optical components have been developed. As optical components, research on optical fibers for optical communication systems, gradient index lenses and optical devices has been actively conducted, and these optical components will play an important role in the future in the optoelectronic field. is expected. In the field of such optical components, a transparent material capable of adjusting the refractive index to a desired one is expected.
光ファイバは、高屈折率のコア(芯)と低屈折率のクラッド(鞘)により構成され芯−鞘界面で光を反射転送させるステップインデックス型と、光ファイバ断面系内にその中心から周辺部に向かって連続的な屈折率分布を有したグレーテッドインデックス型とに分けられ、石英系光ファイバ、多成分ガラス系光ファイバ、プラスチック系光ファイバ等が開発され、企業化されている。これらの光ファイバのうち石英系光ファイバや多成分ガラス系光ファイバは、長距離伝送用として利用されることが多く、良好な光伝送特性を有しているという特徴があるが、脆いという難点がある。一方、プラスチック系光ファイバは、光伝送特性はガラス系光ファイバに対して劣るものの、大口径光ファイバとすることができ、加工性にも優れているために短距離伝送用に用いられている。また、近年、石英やガラスのコアにプラスチックのクラッドを備えたプラスチッククラッド光ファイバが中距離伝送用光ファイバの特性を有するものとして有望視されている。 The optical fiber is composed of a high index core and a low index clad (sheath), which is a step index type that reflects and transfers light at the core-sheath interface, and from the center to the periphery of the optical fiber cross-section system. For example, silica-based optical fibers, multicomponent glass-based optical fibers, and plastic-based optical fibers have been developed and commercialized. Of these optical fibers, silica-based optical fibers and multi-component glass-based optical fibers are often used for long-distance transmission and have a characteristic of having good optical transmission characteristics, but they are difficult to be fragile. There is. On the other hand, plastic optical fibers are used for short-distance transmission because optical transmission characteristics are inferior to glass optical fibers, but they can be large-diameter optical fibers and have excellent processability. . In recent years, a plastic clad optical fiber having a plastic clad on a quartz or glass core has been regarded as promising as having the characteristics of an optical fiber for medium distance transmission.
上記プラスチック光ファイバの芯材には、ポリメタクリル酸メチル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリ−4−メチルペンテン−1、重水素化ポリメタクリル酸メチルおよび重水素化ポリスチレン等で代表される透明で高屈折率の有機高分子材料が用いられている。またクラッド材料には、より低い屈折率を有するシリコン系樹脂やフッ素系樹脂が多く使われており、とくにフッ素系樹脂に関しては、低屈折率に加えて耐候性が良好であるという面からも多用されている(特許文献1)。しかし、クラッド材料として用いるフッ素系樹脂は(メタ)アクリル酸フッ化アルキルエステル系樹脂やフッ化ビニリデン系共重合体等の単一高分子材料として用いられており、クラッド材料として性能の多様化を図るためこれらの樹脂に他の樹脂をブレンドすることが試みられているが、これらのフッ素系樹脂は他樹脂との相溶性が悪く、樹脂ブレンドすることにより不透明化してしまう。このため、これらの樹脂の改質改善は他の樹脂とのブレンドによっては対応することができず、これらの樹脂に他の樹脂をブレンドした樹脂組成物を光ファイバのクラッド材や光学デバイスに応用した例はほとんど知られていない。 For the core material of the above plastic optical fiber, polymethyl methacrylate resin, polystyrene resin, polycarbonate resin, cyclic polyolefin resin, poly-4-methylpentene-1, deuterated polymethyl methacrylate and deuterated A transparent and high refractive index organic polymer material typified by polystyrene or the like is used. In addition, silicon-based resins and fluorine-based resins having a lower refractive index are often used for the cladding material. Particularly, fluorine-based resins are frequently used from the viewpoint of good weather resistance in addition to low refractive index. (Patent Document 1). However, the fluororesin used as a cladding material is used as a single polymer material such as a (meth) acrylic acid fluorinated alkyl ester resin or a vinylidene fluoride copolymer. For this purpose, attempts have been made to blend these resins with other resins. However, these fluororesins have poor compatibility with other resins and become opaque by blending the resins. For this reason, modification improvement of these resins cannot be handled by blending with other resins, and resin compositions in which these resins are blended with other resins are applied to optical fiber cladding materials and optical devices. There are few known examples.
ポリメタクリル酸メチル系樹脂、ポリスチレン系樹脂と相溶性の優れた樹脂との混合物の例が、特開昭62−57449号公報(特許文献2)等に、光学分野において広範な用途に適するものとして記載されているが、これらの樹脂組成物は屈折率を所望のものに調節することが難しく、また、その透明性や耐熱性、機械的強度が十分な成形物を得ることは困難である。 An example of a mixture of a polymethyl methacrylate resin and a resin excellent in compatibility with a polystyrene resin is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-57449 (Patent Document 2) and the like as being suitable for a wide range of applications in the optical field. Although described, it is difficult to adjust the refractive index to a desired value, and it is difficult to obtain a molded article having sufficient transparency, heat resistance, and mechanical strength.
透明な樹脂組成物としては、フッ化ビニリデン系樹脂とビニルエステル系共重合体とのブレンド物が知られており、その製造法としては各ポリマーを溶融状態で混練する方法と、この2種のポリマーを共通溶媒に溶解したものを混合した後に溶媒を除去する方法によるものである。かかるフッ化ビニリデン系樹脂とビニルエステル系共重合体とのブレンド系は屈折率を調整できる範囲が狭いという難点があり、さらに広い範囲で屈折率を調整し得るとともに透明性に優れた樹脂系の開発がすすめられ、これまでにも種々の屈折率の異なるポリマーのブレンド体ならびにブレンド体の製造方法について提案されている(特許文献3)。しかし、これらの樹脂ブレンド体においても、その耐熱性は先のフッ化ビニリデン系樹脂とビニルエステル系共重合体とのブレンド系と比較して、屈折率の制御が可能な範囲や、耐熱性(ガラス転移温度)が十分とは言えなかった。耐熱性の優れた樹脂混合物の例が、特開平06−208028号公報(特許文献4)、特開平06−256433号(特許文献5)等に開示されているが、これらの樹脂組成物のガラス転移温度は、約130℃前後でありさらなる耐熱性の向上が望まれている。
本発明の課題は、屈折率を広い範囲で変化させることができ、透明性、耐熱性に優れた成形体を得ることができ、ステップインデックス型光ファイバ、グレーテッドインデックス型光ファイバのコア材やクラッド材、さらに光学レンズ等の各種光学用透明材料として使用することができる透明性樹脂組成物を提供することにある。 The problem of the present invention is that the refractive index can be changed in a wide range, and a molded article excellent in transparency and heat resistance can be obtained. The step index type optical fiber, the core material of the graded index type optical fiber, An object of the present invention is to provide a transparent resin composition that can be used as a clad material and various optical transparent materials such as optical lenses.
本発明者らが、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、メタクリル酸メチルを主成分とする重合体の屈折率より高屈折率を有する重合体を形成する特定のラクトン化合物を含む単量体成分を、メタクリル酸メチルを主成分とした重合体の存在下で、その存在量の割合を変化させ重合して得られる樹脂組成物が、2種の重合体のインターネットワークポリマー構造を有する混合体として得られ、単量体成分と重合体成分の混合割合の変化に伴って樹脂組成物の屈折率が変化することを見い出した。単量体成分と重合体成分の混合割合を調整することにより所望の屈折率を有する樹脂組成物を得て、得られた樹脂組成物から、透明性、耐熱性に優れた成形体を成形することができることの知見を得て、かかる知見に基づき本発明をするに至った。 As a result of intensive studies by the present inventors in order to solve the above-mentioned problems, a monomer comprising a specific lactone compound that forms a polymer having a refractive index higher than that of a polymer mainly composed of methyl methacrylate. A resin composition obtained by polymerizing a body component in the presence of a polymer mainly composed of methyl methacrylate and changing the proportion of the abundance is a mixture having an internetwork polymer structure of two types of polymers. It was found that the refractive index of the resin composition changed with the change in the mixing ratio of the monomer component and the polymer component. A resin composition having a desired refractive index is obtained by adjusting the mixing ratio of the monomer component and the polymer component, and a molded article having excellent transparency and heat resistance is molded from the obtained resin composition. The present inventors have obtained knowledge that the present invention can be performed, and have come to make the present invention based on such knowledge.
すなわち、本発明は、メタクリル酸メチルを主成分とした重合体成分(A)と、一般式(1) That is, the present invention relates to a polymer component (A) mainly composed of methyl methacrylate and a general formula (1).
(式中、R1はメチル基、エチル基またはプロピル基を示し、R2、R3は独立して水素原子、無置換もしくはフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜12のアルキル基、無置換もしくはアルキル基で置換されていてもよいフェニル基、または無置換もしくはフッ素原子で置換されていてもよいシクロヘキシル基を示し、R2、R3は相互に一体となってこれらが結合する炭素原子を含めて5または6員環を形成していてもよく、該5または6員環はフッ素原子で置換されていてもよい。)で表されるラクトン化合物を主成分とし、重合体成分(A)よりも高屈折率の重合体を生成する単量体成分(B)とを含む混合物を重合して得られる透明性樹脂組成物であって、
混合物におけるメタクリル酸メチルを主成分とした重合体成分(A)を25〜75質量%の範囲で、一般式(1)で表されるラクトン化合物を主成分とする単量体成分(B)を75〜25質量%の範囲で混合割合を変化させることにより屈折率を調整可能であることを特徴とする透明性樹脂組成物に関する。
(In the formula, R 1 represents a methyl group, an ethyl group or a propyl group, and R 2 and R 3 independently represent a hydrogen atom, an unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. Represents a phenyl group which may be unsubstituted or substituted with an alkyl group, or a cyclohexyl group which may be unsubstituted or substituted with a fluorine atom, and R 2 and R 3 are bonded together. A polymer component comprising a lactone compound represented by the following formula: a 5- or 6-membered ring may be formed including carbon atoms, and the 5- or 6-membered ring may be substituted with a fluorine atom. A transparent resin composition obtained by polymerizing a mixture containing a monomer component (B) that produces a polymer having a higher refractive index than (A),
A monomer component (B) containing, as a main component, a lactone compound represented by the general formula (1) in a range of 25 to 75% by mass of the polymer component (A) containing methyl methacrylate as a main component in the mixture. The present invention relates to a transparent resin composition characterized in that the refractive index can be adjusted by changing the mixing ratio in the range of 75 to 25% by mass.
本発明の透明性樹脂組成物は、屈折率を広い範囲で変化させることができ、透明性、耐熱性に優れた成形体を得ることができ、ステップインデックス型光ファイバや、グレーテッドインデックス型光ファイバのコア材やクラッド材、さらには光学レンズ等の各種光学用透明材料として使用することができる。 The transparent resin composition of the present invention can change the refractive index in a wide range, and can obtain a molded article excellent in transparency and heat resistance. The step index type optical fiber and graded index type light can be obtained. It can be used as a fiber core material, a clad material, and various optical transparent materials such as an optical lens.
本発明の透明性樹脂組成物は、メタクリル酸メチルを主成分とした重合体成分(A)25〜75質量%と、一般式(1) The transparent resin composition of the present invention comprises 25 to 75% by mass of a polymer component (A) mainly composed of methyl methacrylate, and a general formula (1).
(式中、R1はメチル基、エチル基またはプロピル基を示し、R2、R3は独立して水素原子、無置換もしくはフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜12のアルキル基、無置換もしくはアルキル基で置換されていてもよいフェニル基、または無置換もしくはフッ素原子で置換されていてもよいシクロヘキシル基を示し、R2、R3は相互に一体となってこれらが結合する炭素原子を含めて5または6員環を形成していてもよく、該5または6員環はフッ素原子で置換されていてもよい。)で表されるラクトン化合物を含み、重合体成分(A)よりも高屈折率の重合体を生成する単量体成分(B)75〜25質量%からなる混合物を重合して得られる透明性樹脂組成物であって、前記重合体成分(A)および前記単量体成分(B)の混合割合を前記の範囲内で変化させることにより屈折率を調整可能としたものであれば、特に限定されるものではない。 (In the formula, R 1 represents a methyl group, an ethyl group or a propyl group, and R 2 and R 3 independently represent a hydrogen atom, an unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. Represents a phenyl group which may be unsubstituted or substituted with an alkyl group, or a cyclohexyl group which may be unsubstituted or substituted with a fluorine atom, and R 2 and R 3 are bonded together. A 5- or 6-membered ring including a carbon atom may be formed, and the 5- or 6-membered ring may be substituted with a fluorine atom), and a polymer component (A A transparent resin composition obtained by polymerizing a mixture of 75 to 25% by mass of the monomer component (B) that produces a polymer having a higher refractive index than the polymer component (A) and Mixing of the monomer component (B) If the case that the adjustable refractive index by changing within the range described above, it is not particularly limited.
本発明の透明性樹脂組成物に用いられるメタクリル酸メチルを主成分とした重合体成分(A)としては、メタクリル酸メチルのホモポリマーを含むものでもよいし、メタクリル酸メチルと他の単量体とのコポリマーを含むものでもよい。メタクリル酸メチルのコポリマーを形成する単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n-プロピル、(メタ)アクリル酸tert−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシ、(メタ)アクリル酸2-フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸2-(n-ブトキシエチル)、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸2-メチルグリシジル、その他の(メタ)アクリル酸アルキルエステル類、
(メタ)アクリル酸フルオロメチル、(メタ)アクリル酸フルオロエチル、(メタ)アクリル酸2,2,2−トリフルオロエチル、(メタ)アクリル酸2,2,3,3−テトラフルオロプロピル、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルメタクリレート、(メタ)アクリル酸2,2,3,3,4,4-ヘキサフルオロ、(メタ)アクリル酸2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル、(メタ)アクリル酸1,1,2,2−テトラハイドロパーフルオロオクチル、(メタ)アクリル酸1,1,2,2−テトラハイドロパーフルオロデカニル、(メタ)アクリル酸ヘキサフルオロネオペンチル等のフッ素化(メタ)アクリル酸アルキルエステル類、
(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸メチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ボルニル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸アダマンチル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、メタクリル酸トリシクロ〔5.2.1.02,6〕−デカ−8−イル、その他の脂環式(メタ)アクリル酸類、
スチレン、α−メチルスチレン、α−エチルスチレン等のα−置換スチレン、フルオロスチレン、メチルスチレン等の置換スチレン等の芳香族ビニル化合物を挙げることができる。
The polymer component (A) mainly composed of methyl methacrylate used in the transparent resin composition of the present invention may contain a homopolymer of methyl methacrylate, or methyl methacrylate and other monomers. And a copolymer thereof. Examples of monomers that form a copolymer of methyl methacrylate include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, and (meth) acrylic. Tert-butyl acid, n-butyl (meth) acrylate, 2-hydroxy (meth) acrylate, 2-phenoxyethyl (meth) acrylate, 2- (n-butoxyethyl) (meth) acrylate, (meth) Glycidyl acrylate, 2-methylglycidyl (meth) acrylate, other (meth) acrylic acid alkyl esters,
(Meth) acrylic acid fluoromethyl, (meth) acrylic acid fluoroethyl, (meth) acrylic acid 2,2,2-trifluoroethyl, (meth) acrylic acid 2,2,3,3-tetrafluoropropyl, 2, 2,3,3,3-pentafluoropropyl methacrylate, (meth) acrylic acid 2,2,3,3,4,4-hexafluoro, (meth) acrylic acid 2,2,3,3,4,4,4 5,5-octafluoropentyl, (meth) acrylic acid 1,1,2,2-tetrahydroperfluorooctyl, (meth) acrylic acid 1,1,2,2-tetrahydroperfluorodecanyl, (meth) Fluorinated (meth) acrylic acid alkyl esters such as hexafluoroneopentyl acrylate,
Benzyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, methyl cyclohexyl (meth) acrylate, bornyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, adamantyl (meth) acrylate, Phenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] -dec-8-yl methacrylate, other alicyclic (meth) acrylic acids,
Aromatic vinyl compounds such as α-substituted styrene such as styrene, α-methylstyrene, α-ethylstyrene, and substituted styrene such as fluorostyrene and methylstyrene.
これらの単量体とメタクリル酸メチルとのコポリマ−を重合体成分(A)とする場合は、コポリマーがメタクリル酸メチルのホモポリマーより低い屈折率を有するとき、本発明の透明性樹脂組成物において調整可能な屈折率の範囲は拡張されるが、重合体成分(A)と単量体成分(B)との相溶性は悪くなる傾向にあり、即ち、本発明の透明性樹脂組成物から得られる成形体の透明性が低下する傾向にあり、成形体の透明性を損なわないことに留意して、メタクリル酸メチルのコポリマーを形成する単量体の種類や配合比を決めることが必要である。また、コポリマーがメタクリル酸メチルのホモポリマーより高い屈折率を有するとき、本発明の透明性樹脂組成物において調節可能な屈折率の範囲は縮小されるが、重合体成分(A)と単量体成分(B)との相溶性はよくなる傾向があり、即ち、本発明の透明性樹脂組成物から得られる成形体の透明性は上昇する傾向にある。このことから重合体成分(A)として、メタクリル酸メチルのコポリマーを用いる場合は、屈折率、相溶性を考慮して使用する単量体の種類、量を選定することが必要である。 In the case where the copolymer of these monomers and methyl methacrylate is used as the polymer component (A), when the copolymer has a lower refractive index than the homopolymer of methyl methacrylate, Although the range of the refractive index that can be adjusted is expanded, the compatibility between the polymer component (A) and the monomer component (B) tends to deteriorate, that is, obtained from the transparent resin composition of the present invention. It is necessary to determine the type and compounding ratio of the monomer that forms the copolymer of methyl methacrylate, noting that the transparency of the molded product tends to decrease and does not impair the transparency of the molded product. . In addition, when the copolymer has a higher refractive index than the homopolymer of methyl methacrylate, the range of the refractive index that can be adjusted in the transparent resin composition of the present invention is reduced, but the polymer component (A) and the monomer The compatibility with the component (B) tends to improve, that is, the transparency of the molded product obtained from the transparent resin composition of the present invention tends to increase. Therefore, when a copolymer of methyl methacrylate is used as the polymer component (A), it is necessary to select the type and amount of the monomer to be used in consideration of the refractive index and compatibility.
上記メタクリル酸メチルを主成分とした重合体成分(A)における重合体の分子量としては、特に制限されるものではないが、高すぎる場合には、成型加工性が低下したり、また低すぎる場合には、十分な機械的強度が得られなくなるなどの欠点が生じるため、GPCのポリスチレン換算により求めた分子量が重量平均分子量で10,000〜300,000の範囲が好適である。また、メタクリル酸メチルを主成分とした重合体は、単量体としてメタクリル酸メチル単独、あるいはメタクリル酸メチルと上記単量体の1種または2種以上とを公知の方法により重合して得ることができる。 The molecular weight of the polymer in the polymer component (A) containing methyl methacrylate as a main component is not particularly limited. However, when the molecular weight is too high, the molding processability is lowered or too low. Has a disadvantage that a sufficient mechanical strength cannot be obtained. Therefore, the molecular weight determined by GPC polystyrene conversion is preferably in the range of 10,000 to 300,000 in terms of weight average molecular weight. In addition, a polymer containing methyl methacrylate as a main component can be obtained by polymerizing methyl methacrylate alone as a monomer, or methyl methacrylate and one or more of the above monomers by a known method. Can do.
本発明の透明性樹脂組成物に用いられる一般式(1) General formula (1) used for the transparent resin composition of the present invention
で表されるラクトン化合物を主成分とする単量体成分(B)としては、重合体成分(A)よりも高屈折率の重合体を生成する単量体を含むものであれば、特に制限されるものではない。 As the monomer component (B) mainly composed of a lactone compound represented by the formula (1), any monomer component that produces a polymer having a higher refractive index than that of the polymer component (A) can be used. Is not to be done.
単量体成分(B)に主成分として含まれる一般式(1)で表されるラクトン化合物は、α−メチレン−γ−ブチロラクトンの誘導体であり、α−メチレン−γ−ブチロラクトンのα位にメチレン基を有し、β位に置換基R1を有する5員環構造のラクトン化合物であり、構造的にはメタクリル酸メチルのα位の炭素とエステル結合しているメチル基の炭素とが結合し、環状化した構造を有する。一般式(1)で表されるラクトン化合物が、β位に置換基R1を有することにより、この化合物の重合体において主鎖の回転運動が束縛される。このため、β位に置換基を有さずγ位のみに置換基を有する他の構造のラクトン化合物、例えば、α−メチレン−γ−メチル−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−γ,γ−ジメチル−γ−ブチロラクトン等を用いる場合と比較して、本発明の透明性樹脂組成物において、耐熱性(ガラス転移温度)を著しく向上することができる。β位の置換基R1が嵩高くなるに伴い重合性が低下し、得られる(共)重合体の耐熱性を低下させるため、置換基R1は炭素数が1〜3のメチル基、エチル基またはプロピル基から選択される。 The lactone compound represented by the general formula (1) contained as a main component in the monomer component (B) is a derivative of α-methylene-γ-butyrolactone, and methylene at the α-position of α-methylene-γ-butyrolactone. Is a lactone compound having a 5-membered ring structure having a substituent R 1 at the β-position, and structurally, the α-position carbon of methyl methacrylate is bonded to the carbon of the methyl group that is ester-bonded. , Has a circular structure. When the lactone compound represented by the general formula (1) has the substituent R 1 at the β-position, the rotational movement of the main chain is restricted in the polymer of this compound. For this reason, other structures of lactone compounds having no substituent at the β-position and having a substituent only at the γ-position, such as α-methylene-γ-methyl-γ-butyrolactone, α-methylene-γ, γ-dimethyl Compared with the case of using -γ-butyrolactone or the like, the heat resistance (glass transition temperature) can be remarkably improved in the transparent resin composition of the present invention. In order to reduce the heat resistance of the resulting (co) polymer as the β-position substituent R 1 becomes bulky, the substituent R 1 is a methyl group having 1 to 3 carbon atoms, ethyl Group or propyl group.
このような置換基R1は一般式(2) Such substituent R 1 has the general formula (2)
(式中、R1〜R3は一般式(1)におけるR1〜R3と同じものを示す。)で表されるS体異性体と、一般式(3) (Wherein, R 1 to R 3 of the general formula (showing the same as R 1 to R 3 in 1).) And S-isomers isomer represented by the general formula (3)
(式中、R1〜R3は一般式(1)におけるR1〜R3と同じものを示す。)で表されるR体異性体として一般式(1)で表されるラクトン化合物の立体異性体を構成していることが好ましい。一般式(1)で表されるラクトン化合物が、一般式(2)で表される(S)体異性体と一般式(3)で表される(R)体異性体の混合物であることにより、本発明の透明性樹脂組成物において光学用透明材料に要求される透明性を備えたものとすることができる。β位に置換基の構造を有さずγ位のみに置換基を有する他の構造のラクトン化合物(例えば、α−メチレン−γ-メチル―γ−ブチロラクトン、α−メチレン−γ、γ−ジメチル−γ―ブチロラクトン等)などを用いた場合は、樹脂組成物は透明性が低下する傾向があるが、一般式(1)で表されるラクトン化合物が、一般式(2)で表される(S)体異性体と、一般式(3)で表される(R)体異性体との質量比が30対70〜70対30の範囲、より好ましくは45対55〜55対45の範囲内の混合物である場合には、本発明の透明性樹脂組成物において、極めて高い透明性を維持して耐熱性を向上させることができる。 (Wherein, R 1 to R 3 of the general formula (1) in R 1 to R 3 and. That shows the same thing) configuration of the lactone compound represented by the general formula (1) as R-form isomers represented by It preferably constitutes an isomer. The lactone compound represented by the general formula (1) is a mixture of the (S) isomer represented by the general formula (2) and the (R) isomer represented by the general formula (3). In the transparent resin composition of the present invention, the transparency required for an optical transparent material can be provided. Lactone compounds having other structures that do not have a substituent structure at the β position and have a substituent only at the γ position (for example, α-methylene-γ-methyl-γ-butyrolactone, α-methylene-γ, γ-dimethyl- When γ-butyrolactone or the like is used, the resin composition tends to decrease in transparency, but the lactone compound represented by the general formula (1) is represented by the general formula (2) (S ) Isomer and (R) isomer represented by the general formula (3) have a mass ratio in the range of 30 to 70 to 70 to 30, more preferably in the range of 45 to 55 to 55 to 45. In the case of a mixture, in the transparent resin composition of the present invention, heat resistance can be improved while maintaining extremely high transparency.
また、一般式(1)で表されるラクトン化合物のγ位における置換基R2、R3は嵩高くなるとポリマーの耐熱性が低下するため嵩高いものでないことが必要であり、そのため、独立して水素原子、無置換もしくはフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜12のアルキル基、無置換もしくはアルキル基で置換されていてもよいフェニル基、または無置換もしくはフッ素原子で置換されていてもよいシクロヘキシル基を示し、R2、R3は相互に一体となってこれらが結合する炭素原子を含めて5または6員環を形成していてもよく、該5または6員環はフッ素原子で置換されていてもよいものである。かかる炭素数1〜12のアルキル基としては直鎖状、分枝状を問わず、また、主鎖において炭素原子が硫黄原子、酸素原子、窒素原子、燐原子で置換されていてもよい。置換基R2、R3が示す炭素数1〜12のアルキル基はフッ素原子で置換されたCn Fm H2n+1-m(nは1〜12の自然数、mは2n+1以下の自然数である)で表わされるものであってもよい。また、置換基R2、R3が示すフェニル基は置換基としてメチル基、エチル基、プロピル基などの低級アルキル基を有していてもよい。また、置換基R2、R3が相互に一体となってこれらが結合する炭素原子を含めて形成する5または6員環としては、シクロペンタンやシクロヘキサンやこれらの水素原子がフッ素原子で置換されたものを挙げることができる。置換基R2、R3が示すアルキル基、シクロヘキシル基や環状基における水素原子を置換するフッ素原子はその数、結合位置について限定されない。 In addition, the substituents R 2 and R 3 in the γ-position of the lactone compound represented by the general formula (1) need to be not bulky because the heat resistance of the polymer is lowered when the bulk is increased. A hydrogen atom, an unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, an unsubstituted or substituted phenyl group with an alkyl group, or an unsubstituted or substituted with a fluorine atom. A cyclohexyl group which may be substituted, R 2 and R 3 may be combined with each other to form a 5- or 6-membered ring including the carbon atom to which they are bonded; It may be substituted with an atom. Such an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms may be linear or branched, and a carbon atom in the main chain may be substituted with a sulfur atom, an oxygen atom, a nitrogen atom or a phosphorus atom. The alkyl group having 1 to 12 carbon atoms represented by the substituents R 2 and R 3 is C n F m H 2n + 1-m substituted with a fluorine atom (n is a natural number of 1 to 12, m is a natural number of 2n + 1 or less) It may be represented by a certain). The phenyl group represented by the substituents R 2 and R 3 may have a lower alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, or a propyl group as a substituent. In addition, as the 5- or 6-membered ring formed by including the carbon atoms to which the substituents R 2 and R 3 are bonded together, cyclopentane, cyclohexane, and hydrogen atoms thereof are substituted with fluorine atoms. Can be mentioned. The number of fluorine atoms substituting for hydrogen atoms in the alkyl groups, cyclohexyl groups and cyclic groups represented by the substituents R 2 and R 3 are not limited in terms of the number and bonding position.
このような一般式(1)で表されるラクトン化合物としては、具体的には、α−メチレン−β−メチル−γ−メチル−γ−ブチロラクトン(βMγMBL)、
α−メチレン−β−メチル−γ−ジメチル−γ−ブチロラクトン(βMγDMBL)、
α−メチレン−β−メチル−γ−エチル−γ−ブチロラクトン(βMγEBL)、
α−メチレン−β−メチル−γ−プロピル−γ−ブチロラクトン(βMγPBL)、
α−メチレン−β−メチル−γ−シクロヘキシル−γ−ブチロラクトン(βMγCHBL)、
α−メチレン−β−エチル−γ−メチル−γ−ブチロラクトン(βEγMBL)、
α−メチレン−β−エチル−γ、γ−ジメチル−γ−ブチロラクトン(βEγDMBL)、
α−メチレン−β−エチル−γ−エチル−γ−ブチロラクトン(βEγEBL)、
α−メチレン−β−エチル−γ−プロピル−γ−ブチロラクトン(βEγPBL)、
α−メチレン−β−エチル−γ−シクロヘキシル−γ−ブチロラクトン(βEγCHBL)、
等が挙げられる。特にステップインデックス型光ファイバのクラッド材あるいはコア材、さらにはグレーテッドインデックス型光ファイバ材料のように、非常に高い光学的透明性が要求される用途の場合においては、R2 ,R3 は共に水素原子であることが好ましく、このような化合物としては、具体的には、
α−メチレン−β−メチル−γ−ブチロラクトン(βMBL)、
α−メチレン−β−エチル−γ−ブチロラクトン(βEBL)、
α−メチレン−β−プロピル−γ−ブチロラクトン(βPBL)
が挙げられる。このうちβMBLは少量でのガラス転移温度の向上効果に優れる点から、特に好ましい。
Specific examples of the lactone compound represented by the general formula (1) include α-methylene-β-methyl-γ-methyl-γ-butyrolactone (βMγMBL),
α-methylene-β-methyl-γ-dimethyl-γ-butyrolactone (βMγDMBL),
α-methylene-β-methyl-γ-ethyl-γ-butyrolactone (βMγEBL),
α-methylene-β-methyl-γ-propyl-γ-butyrolactone (βMγPBL),
α-methylene-β-methyl-γ-cyclohexyl-γ-butyrolactone (βMγCHBL),
α-methylene-β-ethyl-γ-methyl-γ-butyrolactone (βEγMBL),
α-methylene-β-ethyl-γ, γ-dimethyl-γ-butyrolactone (βEγDMBL),
α-methylene-β-ethyl-γ-ethyl-γ-butyrolactone (βEγEBL),
α-methylene-β-ethyl-γ-propyl-γ-butyrolactone (βEγPBL),
α-methylene-β-ethyl-γ-cyclohexyl-γ-butyrolactone (βEγCHBL),
Etc. In particular, in the case of an application that requires very high optical transparency, such as a clad material or a core material of a step index type optical fiber, and further a graded index type optical fiber material, both R 2 and R 3 are A hydrogen atom is preferable, and as such a compound, specifically,
α-methylene-β-methyl-γ-butyrolactone (βMBL),
α-methylene-β-ethyl-γ-butyrolactone (βEBL),
α-methylene-β-propyl-γ-butyrolactone (βPBL)
Is mentioned. Of these, βMBL is particularly preferred because it is excellent in the effect of improving the glass transition temperature in a small amount.
このような一般式(1)で表されるラクトン化合物を主成分とする単量体成分(B)に含まれるラクトン化合物と共重合可能な単量体としては、具体的には、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n-プロピル、(メタ)アクリル酸tert−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、その他の(メタ)アクリル酸アルキルエステル等や、
(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸メチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ボルニル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸アダマンチル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、メタクリル酸トリシクロ〔5.2.1.02,6〕−デカ−8−イル、その他の脂環式(メタ)アクリル酸等や、
スチレン、α−メチルスチレン、α−エチルスチレン等のα−置換スチレン、フルオロスチレン、メチルスチレン等の置換スチレン等の芳香族ビニル化合物が挙げられる。
また、(メタ)アクリル酸フルオロメチル、(メタ)アクリル酸フルオロエチル、(メタ)アクリル酸トリフルオロエチル、(メタ)アクリル酸2,2,3,3−テトラフルオロプロピル、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルメタクリレート、(メタ)アクリル酸2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル、(メタ)アクリル酸1,1,2,2−テトラハイドロパーフルオロオクチル、(メタ)アクリル酸1,1,2,2−テトラハイドロパーフルオロデカニル、(メタ)アクリル酸ヘキサフルオロネオペンチル等のフッ素化(メタ)アクリル酸アルキルエステル類も、単量体成分(B)から得た重合体が、重合体成分(A)より高屈折率となる組合せであれば用いることができる。
Specific examples of the monomer copolymerizable with the lactone compound contained in the monomer component (B) having the lactone compound represented by the general formula (1) as a main component include (meth) Methyl acrylate, ethyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, other (meth) Acrylic acid alkyl esters, etc.
Benzyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, methyl cyclohexyl (meth) acrylate, bornyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, adamantyl (meth) acrylate, (Meth) acrylic acid phenyl, (meth) acrylic acid benzyl, methacrylic acid tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] -dec-8-yl, other alicyclic (meth) acrylic acid,
Aromatic vinyl compounds such as α-substituted styrene such as styrene, α-methylstyrene and α-ethylstyrene, and substituted styrene such as fluorostyrene and methylstyrene.
Also, fluoromethyl (meth) acrylate, fluoroethyl (meth) acrylate, trifluoroethyl (meth) acrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl (meth) acrylate, 2,2,3, 3,3-pentafluoropropyl methacrylate, (meth) acrylic acid 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl, (meth) acrylic acid 1,1,2,2-tetrahydroper Fluorinated (meth) acrylic acid alkyl esters such as fluorooctyl, 1,1,2,2-tetrahydroperfluorodecanyl (meth) acrylate, and hexafluoroneopentyl (meth) acrylate are also monomer components. Any polymer can be used as long as the polymer obtained from (B) has a higher refractive index than the polymer component (A).
上記一般式(1)で表されるラクトン化合物を主成分とする単量体成分(B)を重合して得られる重合体の分子量としては、特に制限されるものではないが、高すぎる場合には、成型加工性が低下したり、また低すぎる場合には、十分な機械的強度が得られなくなるなどの欠点が生じるため、GPCのポリスチレン換算により求めた分子量が重量平均分子量で10,000〜300,000の範囲が好適である。 The molecular weight of the polymer obtained by polymerizing the monomer component (B) mainly composed of the lactone compound represented by the general formula (1) is not particularly limited, but is too high. However, if the molding processability is lowered or is too low, a sufficient mechanical strength cannot be obtained. Therefore, the molecular weight determined by GPC polystyrene conversion is 10,000 to 10,000 in terms of weight average molecular weight. A range of 300,000 is preferred.
このような一般式(1)で表されるラクトン化合物を主成分とする単量体成分(B)中のかかるラクトン化合物の含有量は10〜78質量%の範囲であることが好ましく、より好ましくは20〜50質量%の範囲であり、ラクトン化合物と共重合可能な単量体の含有量は90〜22質量%の範囲であることが好ましく、より好ましくは50〜80質量%の範囲である。ラクトン化合物の含有量が10〜78質量%の範囲であれば単量体成分(B)と重合体成分(A) との相溶性を損なうおそれがなく、ラクトン化合物の含有量が20〜50質量%の範囲であればかかる効果をより顕著に得ることができる。 The content of the lactone compound in the monomer component (B) having the lactone compound represented by the general formula (1) as a main component is preferably in the range of 10 to 78% by mass, more preferably. Is in the range of 20 to 50% by mass, and the content of the monomer copolymerizable with the lactone compound is preferably in the range of 90 to 22% by mass, more preferably in the range of 50 to 80% by mass. . If the content of the lactone compound is in the range of 10 to 78% by mass, the compatibility between the monomer component (B) and the polymer component (A) is not impaired, and the content of the lactone compound is 20 to 50 mass. If it is in the range of%, this effect can be obtained more remarkably.
上記メタクリル酸メチルを主成分とした重合体成分(A)と一般式(1)で表されるラクトン化合物を主成分とする単量体成分(B)と含む混合物における重合体成分(A)の含有量は25〜75質量%の範囲、単量体成分(B)の含有量は75〜25質量%の範囲である。混合物における各成分の含有量がこの範囲であれば、相溶性を損なわず均一に混合することができ、得られる本発明の透明性樹脂組成物において白化の発生を抑制することができる。この混合物を重合することにより得られる本発明の透明性樹脂組成物はインターネットワークポリマー構造を有し、優れた透明性を有する。そして、重合体成分(A)と単量体成分(B)との混合物における各成分の混合割合を上記範囲で変化させることにより、得られる本発明の透明性樹脂組成物において、屈折率を調整可能である。 Of the polymer component (A) in the mixture containing the polymer component (A) mainly composed of methyl methacrylate and the monomer component (B) mainly composed of the lactone compound represented by the general formula (1) The content is in the range of 25 to 75% by mass, and the content of the monomer component (B) is in the range of 75 to 25% by mass. If content of each component in a mixture is this range, it can mix uniformly, without impairing compatibility, and generation | occurrence | production of whitening can be suppressed in the transparent resin composition of this invention obtained. The transparent resin composition of the present invention obtained by polymerizing this mixture has an internetwork polymer structure and has excellent transparency. And in the transparent resin composition of this invention obtained by changing the mixing ratio of each component in the mixture of a polymer component (A) and a monomer component (B) in the said range, a refractive index is adjusted. Is possible.
また、このような重合体成分(A)と単量体成分(B)との混合物には、これらの各成分の機能を損なわない範囲で目的に応じた特性を有する物質を含有させてもよい。かかる物質としては、例えば、染料、顔料等の着色剤、各種酸化防止剤、可塑剤、離型剤、紫外線吸収剤等の光安定剤などを挙げることができる。 Further, such a mixture of the polymer component (A) and the monomer component (B) may contain a substance having characteristics according to the purpose within a range not impairing the functions of these components. . Examples of such substances include colorants such as dyes and pigments, various antioxidants, plasticizers, mold release agents, light stabilizers such as ultraviolet absorbers, and the like.
上記メタクリル酸メチルを主成分とした重合体成分(A)と、一般式(1)で表されるラクトン化合物を主成分とする単量体成分(B)とを含む混合物を重合する方法としてはいずれの方法によってもよいが、ラジカル重合が好ましい。かかるラジカル重合としては、溶液、塊状、懸濁、乳化など熱重合法や、光重合法を好ましいものとして挙げることができる。塊状重合、溶液重合は、得られる(共)重合体の純度が高く、光学用透明材料や光ファイバのコア材に適しているという観点から好ましい。一方、光重合法は、重合速度が速いため、重合体成分(A)と単量体成分(B)の重合体との相分離による透明性の低下が抑制され、透明性が損なわれないため、屈折率を変化させるための重合体成分(A)と単量体成分(B)の配合比の範囲や、単量体成分(B)の組成の範囲を、熱重合法より広くすることができ、本発明の透明性樹脂組成物の製造として好ましい。 As a method of polymerizing a mixture containing the polymer component (A) having methyl methacrylate as a main component and the monomer component (B) having a lactone compound represented by the general formula (1) as a main component, Any method may be used, but radical polymerization is preferred. Preferred examples of such radical polymerization include thermal polymerization methods such as solution, block, suspension, and emulsification, and photopolymerization methods. Bulk polymerization and solution polymerization are preferable from the viewpoint that the obtained (co) polymer has high purity and is suitable for optically transparent materials and optical fiber core materials. On the other hand, since the photopolymerization method has a high polymerization rate, a decrease in transparency due to phase separation between the polymer of the polymer component (A) and the monomer component (B) is suppressed, and transparency is not impaired. The range of the blend ratio of the polymer component (A) and the monomer component (B) for changing the refractive index and the range of the composition of the monomer component (B) may be wider than those of the thermal polymerization method. This is preferable for the production of the transparent resin composition of the present invention.
かかる重合体成分(A)と単量体成分(B)との混合物を塊状重合法により重合して本発明の透明性樹脂組成物を製造する場合について説明する。前記のメタクリル酸メチルを主成分とした重合体成分(A)と一般式(1)で表されるラクトン化合物を主成分とする単量体成分(B)の混合物に、重合開始剤及び必要に応じて連鎖移動剤を混合する。この混合物を所定の温度で一定時間保持して重合を完結させ、得られた塊状重合物を粉砕し、脱気押出しすることにより、残存している単量体や重合開始剤、連鎖移動剤等を除去して、インターネットワークポリマー構造の本発明の樹脂組成物を得ることができる。重合開始剤としては、重合時に副反応や着色等の悪影響を及ぼさないものであれば、特に限定されるものではなく、重合様式、重合温度、重合率、重合時間に応じて任意に選択することができる。具体的には、2,2'−アゾビス(2,4,4―トリメチルペンタン)(和光純薬社製、商品名:VR−110)、2,2′−アゾビス(イソブチロニトリル)、1,1′−アゾビス(シクロへキサンカルボニトリル)、2,2′−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2'―アゾビスイソ酪酸ジメチル(和光純薬社製、商品名:V−601)などの等のアゾ系開始剤、ベンゾイルパーオキサイド、ラウリルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、1,1−ジ−t−ブチルパーオキシ−2−メチルシクロヘキサンなどの過酸化物系開始剤等を挙げることができ、これらを1種または2種以上混合して用いることができる。これらのうち、重合体の加熱着色の影響が小さいことから、アゾ系開始剤が好ましく、2,2'―アゾビスイソ酪酸ジメチル(和光純薬社製、商品名:V−601)が特に好ましい。これらの重合開始剤の使用量は、上記単量体成分(B)100質量部に対して例えば0.001〜3質量部の範囲とすることができる。 The case where the transparent resin composition of the present invention is produced by polymerizing a mixture of the polymer component (A) and the monomer component (B) by a bulk polymerization method will be described. Into the mixture of the polymer component (A) mainly composed of methyl methacrylate and the monomer component (B) mainly composed of the lactone compound represented by the general formula (1), a polymerization initiator and necessary Mix chain transfer agent accordingly. This mixture is held at a predetermined temperature for a certain period of time to complete the polymerization, and the resulting bulk polymer is pulverized and degassed and extruded to leave the remaining monomer, polymerization initiator, chain transfer agent, etc. Can be removed to obtain the resin composition of the present invention having an internetwork polymer structure. The polymerization initiator is not particularly limited as long as it does not adversely influence side reactions or coloring during the polymerization, and may be arbitrarily selected according to the polymerization mode, polymerization temperature, polymerization rate, and polymerization time. Can do. Specifically, 2,2′-azobis (2,4,4-trimethylpentane) (trade name: VR-110, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 2,2′-azobis (isobutyronitrile), 1 , 1'-azobis (cyclohexanecarbonitrile), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate (trade name: V-601, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Azo initiators such as benzoyl peroxide, lauryl peroxide, dicumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, t-butylperoxy 2-ethylhexanoate, 1,1-di-t -Peroxide initiators such as butylperoxy-2-methylcyclohexane and the like can be mentioned, and these can be used alone or in combination of two or more. Of these, azo initiators are preferred because of the small effect of heat-colored polymers, and dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate (trade name: V-601, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is particularly preferred. The usage-amount of these polymerization initiators can be made into the range of 0.001-3 mass parts, for example with respect to 100 mass parts of said monomer components (B).
また、上記塊状重合において分子量を調節する目的で連鎖移動剤を用いてもよい。連鎖移動剤としては、重合時に副反応や着色等の悪影響を及ぼさないものであれば、特に限定されず、目的とする分子量に対して任意に選択でき、複数種の連鎖移動剤を用いてもよい。連鎖移動剤の例としては、n−ブチルメルカプタン、イソブチルメルカプタン、tert−ブチルメルカプタン、n−オクチルメルカプタンなどの第一級、第二級、第三級メルカプタン、チオグリコール酸および、そのエステルなどが挙げられる。特に、n−ブチルメルカプタンは低揮発性のため、溶融押出工程で揮発除去が容易であることから好ましい。これらの連鎖移動剤の使用量は、上記単量体成分(B)100質量部に対して例えば3質量部以下の範囲とすることができる。 A chain transfer agent may be used for the purpose of adjusting the molecular weight in the bulk polymerization. The chain transfer agent is not particularly limited as long as it does not adversely influence side reactions or coloring during polymerization, and can be arbitrarily selected for the intended molecular weight, and a plurality of types of chain transfer agents may be used. Good. Examples of the chain transfer agent include primary, secondary, tertiary mercaptan, thioglycolic acid and esters thereof such as n-butyl mercaptan, isobutyl mercaptan, tert-butyl mercaptan, n-octyl mercaptan, and the like. It is done. In particular, n-butyl mercaptan is preferable because it has low volatility and can be easily removed by volatilization in the melt extrusion process. These chain transfer agents can be used in an amount of, for example, 3 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the monomer component (B).
上記塊状重合における重合温度は、使用する重合開始剤、および重合形式により一概には決められないが、50〜170℃の範囲、より好ましくは60〜150℃の範囲である。 The polymerization temperature in the bulk polymerization is not generally determined by the polymerization initiator used and the polymerization type, but is in the range of 50 to 170 ° C, more preferably in the range of 60 to 150 ° C.
次に、重合体成分(A)と単量体成分(B)との混合物を光重合法により重合して本発明の透明性樹脂組成物を製造する場合について説明する。光重合法による本発明の透明性樹脂組成物の製造において使用する重合触媒としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジル、ベンゾフェノン、p-メトキシベンゾフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン等のカルボニル化合物、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィドなどのイオウ化合物、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス−2,4-ジメチルバレロニトリル等のアゾ化合物、ベンゾイルパーオキシド、ジターシャリーブチルパーオキシドなどのパーオキシド化合物等が挙げられる。また、光重合開始剤と同時に光増感剤を併用することもできる。かかる光重合法においては、所望の屈折率と透明性および耐熱性を備えた本発明の樹脂組成物を製造するには、前提として重合体成分(A)と単量体成分(B)とが均一な状態に混合された混合物とすることが最も重要であり、さらにこの混合物に光重合触媒を加えてよく混合し、紫外線等の光を照射して重合硬化することが好ましい。 Next, the case where the transparent resin composition of the present invention is produced by polymerizing a mixture of the polymer component (A) and the monomer component (B) by a photopolymerization method will be described. Examples of the polymerization catalyst used in the production of the transparent resin composition of the present invention by a photopolymerization method include carbonyl compounds such as benzoin, benzoin isobutyl ether, benzyl, benzophenone, p-methoxybenzophenone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, Sulfur compounds such as tetramethylthiuram monosulfide and tetramethylthiuram disulfide, azo compounds such as azobisisobutyronitrile and azobis-2,4-dimethylvaleronitrile, peroxide compounds such as benzoyl peroxide and ditertiary butyl peroxide, etc. Is mentioned. Moreover, a photosensitizer can be used in combination with the photopolymerization initiator. In such a photopolymerization method, in order to produce the resin composition of the present invention having a desired refractive index, transparency and heat resistance, the polymer component (A) and the monomer component (B) are presupposed. It is most important to make the mixture mixed in a uniform state. Further, it is preferable to add a photopolymerization catalyst to this mixture and mix well, and then polymerize and cure by irradiating light such as ultraviolet rays.
このようにして得られた本発明の透明性樹脂組成物は、200℃以上の高温においても分解が少なく、重合体成分(A)と単量体成分(B)の混合割合によって屈折率の調整が可能であり、耐光性、低複屈折性、低吸湿性、耐熱性、機械的性質のバランスを適宜調整することができる。例えば、ASTM D1003規格に準じて測定した光線透過率が85%以上となるように、重合体成分(A)と単量体成分(B)の組成、混合割合を選択することによって、各種光学用透明材料に好適に使用することができる。本発明の透明性樹脂組成物が適用可能な光学用透明材料としては、光ファイバなどの情報伝送体;コンパクトディスク、ビデオディスク、追記型光ディスク、書換型光ディスク、光磁気ディスクなどの情報記録媒体;撮像系レンズ、ピックアップレンズ、fθレンズ、球面レンズ、平面レンズなど様々な形状のプラスチックレンズ;建築物、自動車、飛行機、船舶、鉄道などの窓ガラスあるいは電子レンジ用容器、カラーフィルター、TFT素子平坦化膜等を挙げることができる。 The transparent resin composition of the present invention thus obtained has little decomposition even at a high temperature of 200 ° C. or higher, and the refractive index is adjusted by the mixing ratio of the polymer component (A) and the monomer component (B). The balance of light resistance, low birefringence, low hygroscopicity, heat resistance, and mechanical properties can be appropriately adjusted. For example, by selecting the composition and mixing ratio of the polymer component (A) and the monomer component (B) so that the light transmittance measured according to the ASTM D1003 standard is 85% or more, various optical uses It can be suitably used for a transparent material. As an optical transparent material to which the transparent resin composition of the present invention can be applied, an information transmission body such as an optical fiber; an information recording medium such as a compact disk, a video disk, a write-once optical disk, a rewritable optical disk, and a magneto-optical disk; Plastic lenses of various shapes such as imaging lenses, pickup lenses, fθ lenses, spherical lenses, flat lenses; windows for buildings, automobiles, airplanes, ships, railways, etc., containers for microwave ovens, color filters, flattening of TFT elements A film etc. can be mentioned.
本発明の透明性樹脂組成物が適用される光学用透明材料の成形法としては、押出成形法、射出成形法、圧縮成形法など公知の成形法を使用することができるが、生産性の容易さから押出成形、射出成形法が好ましい。また、本発明の透明性樹脂組成物を薄膜状に形成する場合には、本発明の透明性樹脂組成物を塩化メチレン、ジメチルホルムアミド、アセトン等の溶媒に溶解して得られる溶液を、コーティング法、浸漬法によって対象物の表面に塗布することもできる。 As a method for molding an optical transparent material to which the transparent resin composition of the present invention is applied, known molding methods such as an extrusion molding method, an injection molding method, and a compression molding method can be used. Therefore, extrusion molding and injection molding are preferable. When the transparent resin composition of the present invention is formed into a thin film, a solution obtained by dissolving the transparent resin composition of the present invention in a solvent such as methylene chloride, dimethylformamide, acetone, It can also be applied to the surface of an object by an immersion method.
以下、実施例にて本発明をさらに詳細に説明する。
[屈折率]
ペレット状重合体を用いて、溶融プレスにより厚さ200μmのフィルム状の試験片を形成し、アッベの屈折計を用い、25℃におけるナトリウムD線の屈折率(nD 25)を測定した。
[光線透過率]
ペレット状重合体を用いて、厚み2.0mmの射出成形試片を作製した後、ASTM D1003規格に基づき、光線透過率を測定した。
[ガラス転移温度(Tg)]
示差走査熱量計(DSC)(セイコーインスツルメンツ社製、DSC−220)を使用した。ペレット状重合体を、昇温速度10℃/分で220℃まで昇温し、5分間保持して溶融させた後、10℃/分で0℃まで降温し、再度昇温速度10℃/分で昇温、5分間保持、10℃/分で降温を行い、このときのガラス転移温度を求めた。
[実施例1]
ポリメタクリル酸メチル(nD=1.492、[η]=0.425、25℃ MEK中で測定、以下同じ)40質量部、α−メチレン−β−メチル−γ−ブチロラクトン(βMBL)((S)体異性体と(R)体異性体との質量比が50対50)32質量部、メタクリル酸メチル28質量部、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン 0.5質量部からなる混合物を調製し、この混合物を2枚のポリエステルフィルムに挟み、25℃で紫外線を照射することによって透明なフィルムを得た。このフィルムの屈折率は1.502であり、光線透過率は91%であった。またこのフィルムのガラス転移温度(Tg)は169℃であった。
[比較例1]
実施例1のβMBL53重量%、メチルメタクリレート47重量%とからなる重合体(nD1=1.508、[η]=0.350)60質量部とポリメタクリル酸メ(nD=1.492、[η]=0.425)40質量部をメチルエチルケトン900質量部に溶解した。この溶液をフィルム上に流し、厚さ0.1mmとした後にメチルエチルケトンを揮発させた。そのとき、そのフィルムは白化した。
[実施例2]
ポリメタクリル酸メチル(nD=1.492、[η]=0.425)45質量部、α−メチレン−β−メチル−γ−メチル−γ−ブチロラクトン(βMγMBL)((S)体異性体と(R)体異性体との質量比が55対45)30質量部、メタクリル酸メチル25質量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン 0.8質量部からなる混合物を作成し、この混合物を2枚のポリエステルフィルムに挟み、30℃で紫外線を照射することによって透明なフィルムを得た。このフィルムの屈折率は1.501であり、光線透過率は92%であった。また、このフィルムのガラス転移温度(Tg)は 162℃であった。
[実施例3〜7]
メタクリル酸メチル98質量%、アクリル酸メチル2質量%とからなる重合体(nD=1.489、[η]=0.335)とα−メチレン−β−エチル−γ−ブチロラクトン(βEBL)((S)体異性体と(R)体異性体との質量比が45対55)59質量%とメタクリル酸メチル41質量%の単量体混合物と、光重合開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン 1.0質量%を加えたものを使用し、表1に示すように混合し、実施例1と同様にして光重合を行い、得られた樹脂組成物の物性を測定した。結果を表1に示す。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
[Refractive index]
Using the pellet-shaped polymer, a film-like test piece having a thickness of 200 μm was formed by a melt press, and the refractive index (n D 25 ) of sodium D-line at 25 ° C. was measured using an Abbe refractometer.
[Light transmittance]
After producing an injection-molded specimen having a thickness of 2.0 mm using the pellet-shaped polymer, the light transmittance was measured based on the ASTM D1003 standard.
[Glass transition temperature (Tg)]
A differential scanning calorimeter (DSC) (manufactured by Seiko Instruments Inc., DSC-220) was used. The pelleted polymer was heated to 220 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min, held for 5 minutes to melt, then cooled to 0 ° C. at 10 ° C./min, and again at a heating rate of 10 ° C./min. The temperature was raised at 5 ° C., held at 10 ° C./min for 5 minutes, and the glass transition temperature at this time was determined.
[Example 1]
40 parts by mass of polymethyl methacrylate (n D = 1.492, [η] = 0.425, measured in 25 ° C. MEK, the same shall apply hereinafter), α-methylene-β-methyl-γ-butyrolactone (βMBL) (( S) The mass ratio of the isomer and the (R) isomer is 50:50) and a mixture comprising 32 parts by mass, methyl methacrylate 28 parts by mass, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone 0.5 parts by mass, The mixture was sandwiched between two polyester films and irradiated with ultraviolet rays at 25 ° C. to obtain a transparent film. The refractive index of this film was 1.502, and the light transmittance was 91%. The glass transition temperature (Tg) of this film was 169 ° C.
[Comparative Example 1]
60 parts by mass of a polymer (n D 1 = 1.508, [η] = 0.350) composed of 53% by weight of βMBL of Example 1 and 47% by weight of methyl methacrylate and polymethacrylate (n D = 1.492). [Η] = 0.425) 40 parts by mass was dissolved in 900 parts by mass of methyl ethyl ketone. This solution was poured onto the film to make the thickness 0.1 mm, and then methyl ethyl ketone was volatilized. At that time, the film whitened.
[Example 2]
45 parts by mass of polymethyl methacrylate (n D = 1.492, [η] = 0.425), α-methylene-β-methyl-γ-methyl-γ-butyrolactone (βMγMBL) ((S) isomer and (R) The mass ratio to the isomer is 55:45) A mixture comprising 30 parts by mass, 25 parts by mass of methyl methacrylate and 0.8 parts by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone is prepared. A transparent film was obtained by sandwiching between polyester films and irradiating with ultraviolet rays at 30 ° C. The refractive index of this film was 1.501 and the light transmittance was 92%. Moreover, the glass transition temperature (Tg) of this film was 162 degreeC.
[Examples 3 to 7]
Polymer (n D = 1.489, [η] = 0.335) consisting of 98% by weight methyl methacrylate and 2% by weight methyl acrylate and α-methylene-β-ethyl-γ-butyrolactone (βEBL) ( (S) isomer and (R) isomer mass ratio is 45 to 55) a monomer mixture of 59% by mass and methyl methacrylate 41% by mass, and 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone as a photopolymerization initiator What added 1.0 mass% was used, it mixed as shown in Table 1, and it photopolymerized like Example 1, and measured the physical property of the obtained resin composition. The results are shown in Table 1.
[実施例8〜10および比較例2、3]
メタクリル酸メチル98質量%、アクリル酸メチル2質量%とからなる重合体(nD=1.489、[η]=0.335)と、下記の単量体混合物との混合割合を質量比50:50とし、その混合物に1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン 1.0質量%を加えたものを光重合して得た樹脂組成物の特性を評価した。結果を表2に示す。単量体混合物のメタクリル酸メチル(C)とβMBL(実施例1に記載)(D)の混合比は、表2に示した通りである。
[Examples 8 to 10 and Comparative Examples 2 and 3]
The mixing ratio of the polymer (n D = 1.489, [η] = 0.335) composed of 98% by mass of methyl methacrylate and 2% by mass of methyl acrylate and the following monomer mixture is expressed in a mass ratio of 50. : 50, and the characteristics of the resin composition obtained by photopolymerizing a mixture obtained by adding 1.0% by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone to the mixture were evaluated. The results are shown in Table 2. The mixing ratio of methyl methacrylate (C) and βMBL (described in Example 1) (D) in the monomer mixture is as shown in Table 2.
[実施例11〜13および比較例4、5]
メタクリル酸メチル98質量%、アクリル酸メチル2質量%とからなる重合体(nD=1.489、[η]=0.335)と、下記の単量体混合物との混合割合を質量比50:50とし、その混合物に1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン 1.0質量%を加えたものを光重合して得た樹脂組成物の特性を評価した。結果を表2に示す。単量体混合物のメタクリル酸メチルとβMBL(実施例1に記載)の混合割合を質量比50:50とし、βMBL(実施例1に記載)の(S)体異性体と(R)体異性体との質量比は、表3に示した通りである。
[Examples 11 to 13 and Comparative Examples 4 and 5]
The mixing ratio of the polymer (n D = 1.489, [η] = 0.335) composed of 98% by mass of methyl methacrylate and 2% by mass of methyl acrylate and the following monomer mixture is expressed in a mass ratio of 50. : 50, and the characteristics of the resin composition obtained by photopolymerizing a mixture obtained by adding 1.0% by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone to the mixture were evaluated. The results are shown in Table 2. The mixing ratio of methyl methacrylate and βMBL (described in Example 1) in the monomer mixture was set to a mass ratio of 50:50, and the (S) isomer and (R) isomer of βMBL (described in Example 1). The mass ratio is as shown in Table 3.
本発明の透明性樹脂組成物は、屈折率の異なる二種の重合体が均一に分散されることにより、所望の屈折率を有し、透明性、耐熱性が優れた光学用成形体を容易に得ることができる。この樹脂組成物は各種光学用透明材料の用途に好適に使用することができる。 The transparent resin composition of the present invention can easily form an optical molded article having a desired refractive index and excellent transparency and heat resistance by uniformly dispersing two kinds of polymers having different refractive indexes. Can get to. This resin composition can be suitably used for various optical transparent materials.
Claims (3)
前記重合体成分(A)および前記単量体成分(B)の混合割合を前記の範囲内で変化させることにより屈折率を調整可能としたことを特徴とする透明性樹脂組成物。 25 to 75% by mass of a polymer component (A) mainly composed of methyl methacrylate and a general formula (1)
A transparent resin composition characterized in that the refractive index can be adjusted by changing the mixing ratio of the polymer component (A) and the monomer component (B) within the above range.
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WO2008081863A1 (en) * | 2006-12-29 | 2008-07-10 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Polymer, and sheet-like molded thermoplastic resin article for optical purposes |
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