JP2009179770A - Organic and inorganic composite material and optical article - Google Patents

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宏顕 望月
Akira Suzuki
亮 鈴木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic and inorganic composite material having a high transparency and refractive index, and excellent in heat resistance and moldability. <P>SOLUTION: This organic and inorganic composite material is provided by dispersing inorganic fine particles having a 1 to 15 nm number-average particle diameter in a thermoplastic resin having at least one unit structure expressed by general formula (1) [wherein, X is H, a substituted or a non-substituted alkyl, or a substituted or a non-substituted aryl]. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、透明性と屈折率が高くて、耐熱性と成形性にも優れている有機無機複合材料、ならびに、これを含んで構成されるレンズ基材(例えば、眼鏡レンズ、光学機器用レンズ、オプトエレクトロニクス用レンズ、レーザー用レンズ、ピックアップ用レンズ、車載カメラ用レンズ、携帯カメラ用レンズ、デジタルカメラ用レンズ、OHP用レンズ等)等の光学部品に関する。   The present invention relates to an organic-inorganic composite material having high transparency and refractive index, excellent heat resistance and moldability, and a lens substrate (for example, spectacle lens, optical device lens) including the same. , Optoelectronic lenses, laser lenses, pickup lenses, in-vehicle camera lenses, portable camera lenses, digital camera lenses, OHP lenses, and the like.

近年、光学材料の研究が盛んに行われており、特にレンズ材料の分野においては高屈折性、低分散性(すなわち高いアッベ数)、耐熱性、透明性、易成形性、軽量性、耐湿性、耐薬品性・耐溶剤性等に優れた材料の開発が強く望まれている。   In recent years, research on optical materials has been actively conducted, and particularly in the field of lens materials, high refractive index, low dispersibility (that is, high Abbe number), heat resistance, transparency, easy moldability, light weight, and moisture resistance. The development of materials with excellent chemical resistance and solvent resistance is strongly desired.

プラスチックレンズは、ガラスなどの無機材料に比べ軽量で割れにくく、様々な形状に加工できるため、眼鏡レンズのみならず近年では携帯カメラ用レンズやピックアップレンズ等の光学材料にも急速に普及しつつある。   Plastic lenses are lighter and harder to break than inorganic materials such as glass and can be processed into various shapes, so in recent years they are rapidly spreading not only to spectacle lenses but also to optical materials such as portable camera lenses and pickup lenses. .

それに伴い、レンズを薄肉化するために素材自体を高屈折率化することが求められるようになっており、例えば、硫黄原子をポリマー中に導入する技術(特許文献1、特許文献2参照)や、ハロゲン原子や芳香環をポリマー中に導入する技術(特許文献3参照)や、マレイミド系共重合体を用いる技術(特許文献4参照)等が活発に研究されてきた。しかし、十分に屈折率が大きくて良好な透明性を有しており、ガラスの代替となるようなプラスチック材料は未だ開発されるに至っていない。   Along with this, it has been required to increase the refractive index of the material itself in order to reduce the thickness of the lens. For example, a technique for introducing a sulfur atom into a polymer (see Patent Document 1 and Patent Document 2) In addition, a technique for introducing a halogen atom or an aromatic ring into a polymer (see Patent Document 3), a technique using a maleimide copolymer (see Patent Document 4), and the like have been actively studied. However, a plastic material that has a sufficiently large refractive index and has good transparency and can be used as a substitute for glass has not yet been developed.

屈折率を有機物のみで上げることは難しいため、高屈折率を有する無機物を樹脂マトリックス中に分散させることによって高屈折率材料をつくる試みがなされている(特許文献5、6参照)。また、レイリー散乱による透過光の減衰を低減するためには、粒子径が15nm以下の無機微粒子を樹脂マトリクス中に均一に分散させることが好ましい。しかし、粒子径が15nm以下の一次粒子は非常に凝集しやすいために、樹脂マトリクス中に、均一に分散させることは極めて難しい。またレンズの厚みに相当する光路長における透過光の減衰を考慮すると、無機微粒子の添加量を制限せざるを得ない。このため、樹脂の透明性を低下させずに微粒子を高濃度で樹脂マトリクス中に分散することはこれまでできなかった。
特開2002−131502号公報 特開平10−298287号公報 特開2004−244444号公報 特開平5−117334号公報 特開昭61−291650号公報 特開2003−73564号公報
Since it is difficult to increase the refractive index with only an organic substance, attempts have been made to produce a high refractive index material by dispersing an inorganic substance having a high refractive index in a resin matrix (see Patent Documents 5 and 6). In order to reduce attenuation of transmitted light due to Rayleigh scattering, it is preferable to uniformly disperse inorganic fine particles having a particle diameter of 15 nm or less in the resin matrix. However, since primary particles having a particle diameter of 15 nm or less are very likely to aggregate, it is extremely difficult to uniformly disperse them in the resin matrix. In addition, when the attenuation of transmitted light in the optical path length corresponding to the lens thickness is taken into consideration, the amount of inorganic fine particles added must be limited. For this reason, it has not been possible to disperse the fine particles in the resin matrix at a high concentration without reducing the transparency of the resin.
JP 2002-131502 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-298287 JP 2004-244444 A Japanese Patent Laid-Open No. 5-117334 JP 61-291650 A JP 2003-73564 A

よってこのように、透明性と屈折率が高くて、耐熱性と成形性にも優れている有機無機複合材料、およびそれを含んで構成されるレンズ等の光学部品は未だ見出されておらず、その開発が望まれていた。
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、無機微粒子が樹脂マトリックス中に均一に分散していて、透明性と屈折率が高くて、耐熱性と成形性が優れている有機無機複合材料、ならびに、これを用いたレンズ基材等の光学部品を提供することにある。
Thus, an organic-inorganic composite material having high transparency and refractive index, excellent heat resistance and moldability, and optical components such as lenses comprising the same have not yet been found. The development was desired.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is that the inorganic fine particles are uniformly dispersed in the resin matrix, the transparency and refractive index are high, and the heat resistance and moldability are excellent. An organic-inorganic composite material and an optical component such as a lens base material using the same are provided.

本発明者らは上記の目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、特定の構造単位を有する樹脂中に数平均粒子径が1〜15nmの無機微粒子を分散させた有機無機複合材料が、無機微粒子の均一分散効果により、高屈折性と優れた透明性を有し、さらに耐熱性と成形性も兼ね備えることを見出し、本発明の完成に至った。すなわち、課題を解決する手段として、以下の本発明を提供するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that an organic-inorganic composite material in which inorganic fine particles having a number average particle diameter of 1 to 15 nm are dispersed in a resin having a specific structural unit is inorganic. The present inventors have found that the uniform dispersion effect of fine particles has high refractive properties and excellent transparency, and also has heat resistance and moldability, and the present invention has been completed. That is, the following present invention has been provided as means for solving the problems.

[1] 下記一般式(1)で表される単位構造を少なくとも一つ有している熱可塑性樹脂中に数平均粒子径が1〜15nmの無機微粒子を含有していることを特徴とする有機無機複合材料。

Figure 2009179770
〔一般式(1)中、Xは水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、または置換もしくは無置換のアリール基を表す。〕
[2] 前記熱可塑性樹脂の波長589nmにおける屈折率が1.57以上であることを特徴とする[1]に記載の有機無機複合材料。
[3] 前記熱可塑性樹脂の数平均分子量が10000〜200000であることを特徴とする[1]または[2]に記載の有機無機複合材料。
[4] 上記一般式(1)で表される単位構造を前記熱可塑性樹脂中に3〜70質量%含むことを特徴とする[1]〜[3]のいずれか一項に記載の有機無機複合材料。 [1] An organic material comprising inorganic fine particles having a number average particle diameter of 1 to 15 nm in a thermoplastic resin having at least one unit structure represented by the following general formula (1) Inorganic composite material.
Figure 2009179770
[In General Formula (1), X represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, or a substituted or unsubstituted aryl group. ]
[2] The organic-inorganic composite material according to [1], wherein the thermoplastic resin has a refractive index of 1.57 or more at a wavelength of 589 nm.
[3] The organic-inorganic composite material according to [1] or [2], wherein the thermoplastic resin has a number average molecular weight of 10,000 to 200,000.
[4] The organic / inorganic structure according to any one of [1] to [3], wherein the thermoplastic resin contains the unit structure represented by the general formula (1) in an amount of 3 to 70% by mass. Composite material.

[5] 前記熱可塑性樹脂が下記から選ばれる1以上の官能基を有することを特徴とする[1]〜[4]のいずれか1項に記載の有機無機複合材料。

Figure 2009179770
[R11、R12、R13、R14、R15、R16は、それぞれ独立に水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアルケニル基、置換または無置換のアルキニル基、あるいは、置換または無置換のアリール基を表す。]、−SO3H、−OSO3H、−CO2H、−OH、−Si(OR17n18 n[R17、R18はそれぞれ独立に水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアルケニル基、置換または無置換のアルキニル基、あるいは、置換または無置換のアリール基を表し、nは1〜3の整数を表す。]
[6] 前記熱可塑性樹脂が前記官能基をポリマー鎖1本あたり平均0.1〜20個有していることを特徴とする[5]に記載の有機無機複合材料。 [5] The organic-inorganic composite material according to any one of [1] to [4], wherein the thermoplastic resin has one or more functional groups selected from the following.
Figure 2009179770
[R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 and R 16 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkenyl group, a substituted or unsubstituted alkynyl group, Alternatively, it represents a substituted or unsubstituted aryl group. ], - SO 3 H, -OSO 3 H, -CO 2 H, -OH, -Si (OR 17) n R 18 n [R 17, R 18 each independently represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group Represents a substituted or unsubstituted alkenyl group, a substituted or unsubstituted alkynyl group, or a substituted or unsubstituted aryl group, and n represents an integer of 1 to 3. ]
[6] The organic-inorganic composite material according to [5], wherein the thermoplastic resin has an average of 0.1 to 20 functional groups per polymer chain.

[7] 前記無機微粒子の波長589nmにおける屈折率が1.90〜3.00の範囲にあることを特徴とする[1]〜[6]のいずれか一項に記載の有機無機複合材料。
[8] 前記無機微粒子が、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化錫および酸化チタンからなる群より選ばれる少なくとも一つを含有することを特徴とする[1]〜[7]のいずれか一項に記載の有機無機複合材料。
[9] 有機無機複合材料の波長589nmにおける屈折率が1.63以上であり、かつ、波長589nmにおける厚さ1mm換算の光線透過率が70%以上であることを特徴とする[1]〜[8]のいずれか一項に記載の有機無機複合材料。
[7] The organic-inorganic composite material according to any one of [1] to [6], wherein a refractive index of the inorganic fine particles at a wavelength of 589 nm is in a range of 1.90 to 3.00.
[8] The inorganic fine particles contain at least one selected from the group consisting of zirconium oxide, zinc oxide, tin oxide, and titanium oxide, according to any one of [1] to [7]. Organic inorganic composite material.
[9] The refractive index of the organic-inorganic composite material at a wavelength of 589 nm is 1.63 or more, and the light transmittance in terms of a thickness of 1 mm at a wavelength of 589 nm is 70% or more. [8] The organic-inorganic composite material according to any one of [8].

[10] [1]〜[9]のいずれか一項に記載の有機無機複合材料を含んで構成される光学部品。
[11] 光学部品がレンズ基材であることを特徴とする[10]に記載の光学部品。
[10] An optical component comprising the organic-inorganic composite material according to any one of [1] to [9].
[11] The optical component according to [10], wherein the optical component is a lens substrate.

本発明によれば、透明性と屈折率が高く、耐熱性と成形性も併せ持つ有機無機複合材料、およびそれを含んで構成される、透明性と屈折率が高くて耐熱性に優れた光学部品が提供できる。   According to the present invention, an organic-inorganic composite material having high transparency and refractive index, and having both heat resistance and moldability, and an optical component comprising the same and having high transparency and refractive index and excellent heat resistance Can be provided.

以下において、本発明の有機無機複合材料とその製造方法、およびそれを含んで構成される光学部品について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。   Hereinafter, the organic-inorganic composite material of the present invention, the method for producing the same, and the optical component including the same will be described in detail. The description of the constituent elements described below may be made based on typical embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to such embodiments. In the present specification, a numerical range represented by using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.

[有機無機複合材料]
本発明の有機無機複合材料の光線透過率は、波長589nmにおいて厚さ1mm換算で70%以上であることが好ましく、75%以上であることがより好ましく、80%以上であることが特に好ましい。また波長405nmにおける光線透過率は60%以上であることが好ましく、65%以上であることがより好ましく、70%以上であることが特に好ましい。波長589nmにおける厚さ1mm換算の光線透過率が70%以上であればより好ましい性質を有する光学物品(特にレンズ基材)を得やすい。なお、本発明における厚さ1mm換算の光線透過率は、有機無機複合材料を成形して厚さ1.0mmの基板を作製し、紫外可視吸収スペクトル測定用装置(UV−3100、(株)島津製作所製)で測定した値である。
[Organic inorganic composite materials]
The light transmittance of the organic-inorganic composite material of the present invention is preferably 70% or more, more preferably 75% or more, and particularly preferably 80% or more in terms of 1 mm thickness at a wavelength of 589 nm. The light transmittance at a wavelength of 405 nm is preferably 60% or more, more preferably 65% or more, and particularly preferably 70% or more. If the light transmittance in terms of 1 mm thickness at a wavelength of 589 nm is 70% or more, it is easy to obtain an optical article (particularly a lens substrate) having more preferable properties. The light transmittance in terms of 1 mm thickness in the present invention is obtained by forming an organic-inorganic composite material to produce a 1.0 mm thick substrate, and measuring an ultraviolet-visible absorption spectrum (UV-3100, Shimadzu Corporation). This is a value measured by a manufacturer.

また本発明の有機無機複合材料は、22℃、波長589nmにおける屈折率が1.63以上であることが好ましく、1.65以上であることがより好ましく、1.66以上であることがさらにより好ましい。   The organic-inorganic composite material of the present invention preferably has a refractive index of 1.63 or more at 22 ° C. and a wavelength of 589 nm, more preferably 1.65 or more, and even more preferably 1.66 or more. preferable.

本発明の有機無機複合材料は、成形体への埃の付着などを防ぐ目的から帯電しにくいことが望ましい。帯電圧は−2〜15kVであることが好ましく、−1.5〜7.5kVであることがより好ましく、−1.0〜7.0kVであることが特に好ましい。   It is desirable that the organic-inorganic composite material of the present invention is not easily charged for the purpose of preventing dust from adhering to the molded body. The charged voltage is preferably −2 to 15 kV, more preferably −1.5 to 7.5 kV, and particularly preferably −1.0 to 7.0 kV.

本発明の有機無機複合材料は、ガラス転移温度が100℃〜400℃であることが好ましく、110℃〜380℃であることがより好ましく、120℃〜380℃であることがより好ましく、130℃〜380℃であることがさらにより好ましい。ガラス転移温度が100℃以上であれば十分な耐熱性が得られやすく、ガラス転移温度が400℃以下であれば成形加工を行いやすくなる傾向がある。   The organic-inorganic composite material of the present invention preferably has a glass transition temperature of 100 ° C to 400 ° C, more preferably 110 ° C to 380 ° C, more preferably 120 ° C to 380 ° C, and 130 ° C. Even more preferably, it is ˜380 ° C. When the glass transition temperature is 100 ° C. or higher, sufficient heat resistance is easily obtained, and when the glass transition temperature is 400 ° C. or lower, molding processing tends to be easily performed.

本発明の有機無機複合材料は、200℃で2時間保持した際の揮発成分が2質量%以下であることが好ましく、230℃で2時間保持した際の揮発成分が2質量%以下であることがより好ましく、250℃で2時間保持した際の揮発成分が2質量%以下であることが特に好ましい。   In the organic-inorganic composite material of the present invention, the volatile component when held at 200 ° C. for 2 hours is preferably 2% by mass or less, and the volatile component when held at 230 ° C. for 2 hours is 2% by mass or less. It is more preferable that the volatile component when held at 250 ° C. for 2 hours is 2% by mass or less.

本発明の有機無機複合材料の飽和吸水率は、2質量%以下であることが好ましく、1質量%以下であることがより好ましく、0.5質量%以下であることが特に好ましい。   The saturated water absorption of the organic-inorganic composite material of the present invention is preferably 2% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, and particularly preferably 0.5% by mass or less.

[熱可塑性樹脂]
本発明で用いる熱可塑性樹脂は、一般式(1)で表される単位構造を少なくとも一つ有している。また、本発明で用いられる熱可塑性樹脂は、側鎖にカルボキシル基を有するランダム共重合体であることが好ましい。ポリマーの種類としては、ビニルモノマーの重合によって得られるビニルポリマー、ポリエーテル、開環メタセシス重合ポリマーおよび縮合ポリマー(ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホンなど)など従来公知のポリマーのいずれからでも選択可能であるが、ビニルポリマー、開環メタセシス重合ポリマー、ポリカーボネート、ポリエステルが好ましく、製造適性の点からビニルポリマーがより好ましい。
[Thermoplastic resin]
The thermoplastic resin used in the present invention has at least one unit structure represented by the general formula (1). Moreover, it is preferable that the thermoplastic resin used by this invention is a random copolymer which has a carboxyl group in a side chain. Examples of the polymer include any conventionally known polymers such as vinyl polymers obtained by polymerization of vinyl monomers, polyethers, ring-opening metathesis polymerization polymers, and condensation polymers (polycarbonate, polyester, polyamide, polyether ketone, polyether sulfone, etc.). However, a vinyl polymer, a ring-opening metathesis polymer, a polycarbonate, and a polyester are preferable, and a vinyl polymer is more preferable from the viewpoint of production suitability.

<一般式(1)で表される単位構造>
本発明で用いる熱可塑性樹脂は、下記一般式(1)で表される単位構造を少なくとも一つ有している。

Figure 2009179770
<Unit structure represented by general formula (1)>
The thermoplastic resin used in the present invention has at least one unit structure represented by the following general formula (1).
Figure 2009179770

一般式(1)中、Xは水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、または置換もしくは無置換のアリール基を表す。   In general formula (1), X represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, or a substituted or unsubstituted aryl group.

Xがとりうるアルキル基は、直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよい。直鎖状または分枝状アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、ヘプチル基、イソヘプチル基、オクチル基などを挙げることができる。直鎖状または分枝状アルキル基の炭素数は、1〜30であることが好ましく、1〜20であることがより好ましく、1〜10であることがさらに好ましく、1〜6であることがさらにより好ましく、1〜4であることが特に好ましい。環状アルキル基としては、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、ビシクロ[2.2.1]ヘプチル基などを挙げることができる。環状アルキル基の炭素数は、3〜30であることが好ましく、3〜20であることがより好ましく、3〜10であることがさらに好ましく、3〜8であることがさらにより好ましく、4〜8であることが特に好ましい。   The alkyl group that X can take may be linear, branched, or cyclic. Examples of linear or branched alkyl groups include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, tert-butyl, pentyl, isopentyl, hexyl, isohexyl, heptyl, An isoheptyl group, an octyl group, etc. can be mentioned. The linear or branched alkyl group preferably has 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 20 carbon atoms, still more preferably 1 to 10 carbon atoms, and 1 to 6 carbon atoms. Even more preferably, it is particularly preferably 1-4. Examples of the cyclic alkyl group include a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, and a bicyclo [2.2.1] heptyl group. The number of carbon atoms of the cyclic alkyl group is preferably 3 to 30, more preferably 3 to 20, still more preferably 3 to 10, still more preferably 3 to 8, and 4 to 4 8 is particularly preferred.

Xがとりうるアリール基としては、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントリル、2−アントリル基、9−アントリル基、1−フェナントリル基、2−フェナントリル基などを挙げることができる。アリール基の炭素数は、6〜30であることが好ましく、6〜22であることがより好ましく、6〜18であることがさらに好ましく、1〜14であることがさらにより好ましく、6〜10であることが特に好ましい。   Examples of the aryl group that X can take include phenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, 1-anthryl, 2-anthryl group, 9-anthryl group, 1-phenanthryl group, 2-phenanthryl group and the like. it can. The aryl group preferably has 6 to 30 carbon atoms, more preferably 6 to 22 carbon atoms, still more preferably 6 to 18 carbon atoms, still more preferably 1 to 14 carbon atoms, and more preferably 6 to 10 carbon atoms. It is particularly preferred that

Xがとりうるアルキル基やアリール基は、置換基を有していてもよい。置換基の種類は特に制限されないが、代表例として、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、脂肪族基〔飽和脂肪基(アルキル基または、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、架橋環式飽和炭化水素基もしくはスピロ飽和炭化水素基を含む環状飽和脂肪族基を意味する)、不飽和脂肪族基(二重結合または三重結合を有す、アルケニル基またはアルケニル基のような鎖状不飽和脂肪族基または、シクロアルケニル基、ビシクロアルケニル基、架橋環式不飽和炭化水素基もしくはスピロ不飽和炭化水素基を含む環状不飽和脂肪族基を意味する)を含む〕、アリール基(好ましくは置換基を有してもよいフェニル基)、ヘテロ環基(好ましくは、環構成原子が酸素原子、硫黄原子または窒素原子を含む5〜8員環で、脂環、芳香環やヘテロ環で縮環していてもよい)、シアノ基、脂肪族オキシ基(代表例としてアルコキシ基)、アリールオキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、脂肪族オキシカルボニルオキシ基(代表例としてアルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、アミノ基〔脂肪族アミノ基(代表例としてアルキルアミノ基)、アニリノ基およびヘテロ環アミノ基を含む〕、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、脂肪族オキシカルボニルアミノ基(代表例としてアルコキシカルボニルアミノ基)、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、脂肪族(代表例としてアルキル)もしくはアリールスルホニルアミノ基、脂肪族チオ基(代表例としてアルキルチオ基)、アリールチオ基、スルファモイル基、脂肪族(代表例としてアルキル)もしくはアリールスルフィニル基、脂肪族(代表例としてアルキル)もしくはアリールスルホニル基、アシル基、アリールオキシカルボニル基、脂肪族オキシカルボニル基(代表例としてアルコキシカルボニル基)、カルバモイル基、アリールもしくはヘテロ環アゾ基、イミド基、脂肪族オキシスルホニル基(代表例としてアルコキシスルホニル基)、アリールオキシスルホニル基、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、ニトロ基、カルボキシル基、スルホ基を挙げることができ、それぞれの基はさらに置換基(例えばここに例示する置換基)を有していてもよい。   The alkyl group or aryl group that X can take may have a substituent. The type of the substituent is not particularly limited, but as a representative example, a halogen atom (for example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom), an aliphatic group [saturated aliphatic group (an alkyl group, a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group) , Meaning a cyclic saturated aliphatic group including a bridged cyclic saturated hydrocarbon group or a spiro saturated hydrocarbon group), an unsaturated aliphatic group (having a double bond or a triple bond, such as an alkenyl group or an alkenyl group) A chain unsaturated aliphatic group or a cycloalkenyl group, a bicycloalkenyl group, a cyclic unsaturated aliphatic group including a bridged cyclic unsaturated hydrocarbon group or a spiro unsaturated hydrocarbon group)), an aryl group (Preferably a phenyl group which may have a substituent), a heterocyclic group (preferably 5 to 8 in which the ring-constituting atoms include an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom) Ring, which may be condensed with an alicyclic ring, aromatic ring or heterocyclic ring), cyano group, aliphatic oxy group (alkoxy group as representative examples), aryloxy group, acyloxy group, carbamoyloxy group, aliphatic oxy group Carbonyloxy groups (typically alkoxycarbonyloxy groups, aryloxycarbonyloxy groups, amino groups [including aliphatic amino groups (typically alkylamino groups), anilino groups and heterocyclic amino groups], acylamino groups, aminocarbonyls Amino group, aliphatic oxycarbonylamino group (typically alkoxycarbonylamino group), aryloxycarbonylamino group, sulfamoylamino group, aliphatic (typically alkyl) or arylsulfonylamino group, aliphatic thio group ( Typical examples are alkylthio groups), aryl O group, sulfamoyl group, aliphatic (typically alkyl) or arylsulfinyl group, aliphatic (typically alkyl) or arylsulfonyl group, acyl group, aryloxycarbonyl group, aliphatic oxycarbonyl group (typically alkoxy) Carbonyl group), carbamoyl group, aryl or heterocyclic azo group, imide group, aliphatic oxysulfonyl group (typically alkoxysulfonyl group), aryloxysulfonyl group, halogen atom, hydroxyl group, nitro group, carboxyl group, sulfo group Each group may further have a substituent (for example, a substituent exemplified herein).

これらの置換基の中で好ましいのは、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子が好ましく、塩素原子、臭素原子がより好ましい)、アルキル基(炭素数1〜10が好ましく、炭素数1〜6がより好ましく、炭素数1〜4がさらに好ましい)、アルコキシ基(炭素数1〜10が好ましく、炭素数1〜6がより好ましく、炭素数1〜4がさらに好ましい)、アリールオキシ基(フェノキシ基、ナフトキシ基が好ましく、フェノキシ基がより好ましい)、アリール基(フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントリル、2−アントリル基、9−アントリル基、1−フェナントリル基、2−フェナントリル基が好ましく、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基がより好ましい)である。   Among these substituents, a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom and a bromine atom are preferable, a chlorine atom and a bromine atom are more preferable), an alkyl group (a carbon number of 1 to 10 is preferable, and a carbon number of 1 to 1 is preferable). 6 is more preferable, C1-C4 is still more preferable, an alkoxy group (C1-C10 is preferable, C1-C6 is more preferable, C1-C4 is more preferable), an aryloxy group (phenoxy) Group, naphthoxy group is preferable, and phenoxy group is more preferable), aryl group (phenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, 1-anthryl, 2-anthryl group, 9-anthryl group, 1-phenanthryl group, 2 -A phenanthryl group is preferable, and a phenyl group, a 1-naphthyl group, and a 2-naphthyl group are more preferable.

一般式(1)のXとして好ましいのは、水素原子、無置換のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アラルキル基、アルコキシアラルキル基、アルコキシアルキル基、無置換のアリール基、ハロゲン化アリール基、アルキルアリール基、アルキルオキシアリール基、アリールオキシアリール基である。   X in the general formula (1) is preferably a hydrogen atom, an unsubstituted alkyl group, a halogenated alkyl group, an aralkyl group, an alkoxyaralkyl group, an alkoxyalkyl group, an unsubstituted aryl group, a halogenated aryl group, or an alkylaryl. A group, an alkyloxyaryl group, and an aryloxyaryl group.

以下に、重合することによって一般式(1)で表される単位構造を形成することができるモノマーの具体例を以下にA−1〜A−27として挙げるが、本発明で採用することができるモノマーはこれらの具体例に限定されるものではない。   Specific examples of the monomer capable of forming the unit structure represented by the general formula (1) by polymerization are shown as A-1 to A-27 below, but can be employed in the present invention. The monomer is not limited to these specific examples.

Figure 2009179770
Figure 2009179770

Figure 2009179770
Figure 2009179770

本発明で用いる熱可塑性樹脂を共重合により合成する際には、一般式(1)で表される単位構造を形成することができるモノマーを、モノマー組成物中に3〜70質量%使用することが好ましく、10〜50質量%使用することがより好ましく、15〜40質量%使用することがさらに好ましい。一般式(1)で表される単位構造を形成することができるモノマーは、1種類のみを用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。本発明では、一般式(1)の構造単位を形成できるモノマーとして、1種類のモノマーのみを用いた場合や、Rが置換もしくは無置換のアルキル基である構造単位のみを形成できるモノマーばかりを選択して用いた場合や、Rが置換もしくは無置換のアリール基である構造単位のみを形成できるモノマーばかりを選択して用いた場合であっても、本発明の目的を十分に達成することができる。   When the thermoplastic resin used in the present invention is synthesized by copolymerization, a monomer capable of forming a unit structure represented by the general formula (1) is used in an amount of 3 to 70% by mass in the monomer composition. Is preferably used, more preferably 10 to 50% by mass, and even more preferably 15 to 40% by mass. As the monomer capable of forming the unit structure represented by the general formula (1), only one type may be used, or two or more types may be used in combination. In the present invention, when only one type of monomer is used as a monomer capable of forming the structural unit of the general formula (1), only monomers capable of forming only a structural unit in which R is a substituted or unsubstituted alkyl group are selected. The present invention can sufficiently achieve the object of the present invention, even when only monomers capable of forming only structural units in which R is a substituted or unsubstituted aryl group are used. .

<共重合可能なモノマー>
本発明で用いる熱可塑性樹脂は、重合することによって一般式(1)で表される単位構造を形成することができるモノマーとともに、他のモノマーを共重合させることにより製造することができる。そのような他のモノマーとして、Polymer Handbook 2nd ed.,J.Brandrup,Wiley lnterscience (1975) Chapter 2 Page 1〜483に記載のものなどを用いることができる。
<Copolymerizable monomer>
The thermoplastic resin used by this invention can be manufactured by copolymerizing another monomer with the monomer which can form the unit structure represented by General formula (1) by superposing | polymerizing. As such other monomers, those described in Polymer Handbook 2nd ed., J. Brandrup, Wiley lnterscience (1975) Chapter 2 Page 1 to 483 can be used.

具体的には、例えば、スチレン誘導体、1−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタレン、ビニルカルバゾール、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、イタコン酸ジアルキル類、前記フマール酸のジアルキルエステル類またはモノアルキルエステル類等から選ばれる付加重合性不飽和結合を1個有する化合物等を挙げることができる。   Specifically, for example, styrene derivatives, 1-vinylnaphthalene, 2-vinylnaphthalene, vinylcarbazole, acrylic acid, methacrylic acid, acrylic esters, methacrylic esters, acrylamides, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers , Vinyl esters, dialkyl itaconates, dialkyl esters of the above fumaric acid, monoalkyl esters, and the like.

前記スチレン誘導体としては、スチレン、2,4,6−トリブロモスチレン、2−フェニルスチレン、4−クロロスチレン等が挙げられる。   Examples of the styrene derivative include styrene, 2,4,6-tribromostyrene, 2-phenylstyrene, 4-chlorostyrene and the like.

前記アクリル酸エステル類としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸tert−ブチル、クロロエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、トリメチロールプロパンモノアクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート、メトキシベンジルアクリレート、フルフリルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート等が挙げられる。   Examples of the acrylic esters include methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, n-butyl acrylate, tert-butyl acrylate, chloroethyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, trimethylolpropane monoacrylate, and benzyl acrylate. , Benzyl methacrylate, methoxybenzyl acrylate, furfuryl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, and the like.

前記メタクリル酸エステル類としては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸tert−ブチル、クロロエチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、トリメチロールプロパンモノメタクリレート、ベンジルメタクリレート、メトキシベンジルメタクリレート、フルフリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート等が挙げられる。   Examples of the methacrylic acid esters include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, butyl methacrylate, tert-butyl methacrylate, chloroethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, trimethylolpropane monomethacrylate, benzyl methacrylate, methoxy Examples include benzyl methacrylate, furfuryl methacrylate, and tetrahydrofurfuryl methacrylate.

前記アクリルアミド類としては、アクリルアミド、N−アルキルアクリルアミド(アルキル基としては炭素数1〜3のもの、例えばメチル基、エチル基、プロピル基)、N,N−ジアルキルアクリルアミド(アルキル基としては炭素数1〜6のもの)、N−ヒドロキシエチル−N−メチルアクリルアミド、N−2−アセトアミドエチル−N−アセチルアクリルアミド等が挙げられる。   Examples of the acrylamides include acrylamide, N-alkylacrylamide (alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, such as methyl group, ethyl group, propyl group), N, N-dialkylacrylamide (alkyl group having 1 carbon atom). ~ 6), N-hydroxyethyl-N-methylacrylamide, N-2-acetamidoethyl-N-acetylacrylamide and the like.

前記メタクリルアミド類としては、メタクリルアミド、N−アルキルメタクリルアミド(アルキル基としては炭素数1〜3のもの、例えばメチル基、エチル基、プロピル基)、N,N−ジアルキルメタクリルアミド(アルキル基としては炭素数1〜6のもの)、N−ヒドロキシエチル−N−メチルメタクリルアミド、N−2−アセトアミドエチル−N−アセチルメタクリルアミド等が挙げられる。   Examples of the methacrylamides include methacrylamide, N-alkyl methacrylamide (alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms, such as methyl, ethyl, propyl), N, N-dialkyl methacrylamide (as alkyl groups). Are those having 1 to 6 carbon atoms), N-hydroxyethyl-N-methylmethacrylamide, N-2-acetamidoethyl-N-acetylmethacrylamide and the like.

前記アリル化合物としては、アリルエステル類(例えば酢酸アリル、カプロン酸アリル、カプリル酸アリル、ラウリン酸アリル、パルミチン酸アリル、ステアリン酸アリル、安息香酸アリル、アセト酢酸アリル、乳酸アリルなど)、アリルオキシエタノール等が挙げられる。   Examples of the allyl compound include allyl esters (eg, allyl acetate, allyl caproate, allyl caprylate, allyl laurate, allyl palmitate, allyl stearate, allyl benzoate, allyl acetoacetate, allyl lactate), allyloxyethanol Etc.

前記ビニルエーテル類としては、アルキルビニルエーテル(アルキル基としては炭素数1〜10のもの、例えば、ヘキシルビニルエーテル、オクチルビニルエーテル、デシルビニルエーテル、エチルヘキシルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエーテル、クロロエチルビニルエーテル、1−メチル−2,2−ジメチルプロピルビニルエーテル、2−エチルブチルビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールビニルエーテル、ジメチルアミノエチルビニルエーテル、ジエチルアミノエチルビニルエーテル、ブチルアミノエチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、テトラヒドロフルフリルビニルエーテル等が挙げられる。   Examples of the vinyl ethers include alkyl vinyl ethers (alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, such as hexyl vinyl ether, octyl vinyl ether, decyl vinyl ether, ethylhexyl vinyl ether, methoxyethyl vinyl ether, ethoxyethyl vinyl ether, chloroethyl vinyl ether, 1-methyl Examples include -2,2-dimethylpropyl vinyl ether, 2-ethylbutyl vinyl ether, hydroxyethyl vinyl ether, diethylene glycol vinyl ether, dimethylaminoethyl vinyl ether, diethylaminoethyl vinyl ether, butylaminoethyl vinyl ether, benzyl vinyl ether, and tetrahydrofurfuryl vinyl ether.

前記ビニルエステル類としては、ビニルブチレート、ビニルイソブチレート、ビニルトリメチルアセテート、ビニルジエチルアセテート、ビニルバレート、ビニルカプロエート、ビニルクロロアセテート、ビニルジクロロアセテート、ビニルメトキシアセテート、ビニルブトキシアセテート、ビニルラクテート、ビニル−β−フェニルブチレート、ビニルシクロヘキシルカルボキシレート等が挙げられる。   Examples of the vinyl esters include vinyl butyrate, vinyl isobutyrate, vinyl trimethyl acetate, vinyl diethyl acetate, vinyl valate, vinyl caproate, vinyl chloroacetate, vinyl dichloroacetate, vinyl methoxyacetate, vinyl butoxyacetate, vinyl lactate Vinyl-β-phenylbutyrate, vinylcyclohexylcarboxylate, and the like.

前記イタコン酸ジアルキル類としては、イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジブチル等が挙げられ、前記フマール酸のジアルキルエステル類またはモノアルキルエステル類としては、ジブチルフマレート等が挙げられる。   Examples of the dialkyl itaconates include dimethyl itaconate, diethyl itaconate, and dibutyl itaconate. Examples of the dialkyl esters or monoalkyl esters of the fumaric acid include dibutyl fumarate.

その他、クロトン酸、イタコン酸、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、マレイロニトリルなど等も挙げることができる。   In addition, crotonic acid, itaconic acid, acrylonitrile, methacrylonitrile, maleilonitrile, and the like can also be mentioned.

重合することによって一般式(1)で表される単位構造を形成することができるモノマーとともに共重合することができるモノマーとしては、例えば以下のものが挙げられるが、本発明で採用することができるモノマーはこれらの具体例に限定されるものではない。なお、以下においてnは1以上の整数を表す。   Examples of the monomer that can be copolymerized with the monomer capable of forming the unit structure represented by the general formula (1) by polymerization include the following, but can be employed in the present invention. The monomer is not limited to these specific examples. In the following, n represents an integer of 1 or more.

Figure 2009179770
Figure 2009179770

Figure 2009179770
Figure 2009179770

本発明で用いる熱可塑性樹脂を共重合により合成する際には、上記の共重合することができるモノマーを、モノマー組成物中に30〜97質量%使用することが好ましく、50〜90質量%使用することがより好ましく、60〜85質量%使用することがさらに好ましい。   When synthesizing the thermoplastic resin used in the present invention by copolymerization, it is preferable to use the monomer capable of copolymerization of 30 to 97% by mass in the monomer composition, and use 50 to 90% by mass. It is more preferable to use 60 to 85% by mass.

<官能基>
本発明で用いる熱可塑性樹脂は、下記から選ばれる1以上の官能基を有することが好ましい。官能基は、ポリマー末端の少なくとも1箇所に有していてもよいし、側鎖に有していてもよい。

Figure 2009179770
[R11、R12、R13、R14、R15、R16は、それぞれ独立に水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアルケニル基、置換または無置換のアルキニル基、あるいは、置換または無置換のアリール基を表す。]、−SO3H、−OSO3H、−CO2H、−OH、−Si(OR17n18 n[R17、R18はそれぞれ独立に水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアルケニル基、置換または無置換のアルキニル基、あるいは、置換または無置換のアリール基を表し、nは1〜3の整数を表す。] <Functional group>
The thermoplastic resin used in the present invention preferably has one or more functional groups selected from the following. The functional group may be present in at least one position of the polymer terminal or in the side chain.
Figure 2009179770
[R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 and R 16 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkenyl group, a substituted or unsubstituted alkynyl group, Alternatively, it represents a substituted or unsubstituted aryl group. ], - SO 3 H, -OSO 3 H, -CO 2 H, -OH, -Si (OR 17) n R 18 n [R 17, R 18 each independently represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group Represents a substituted or unsubstituted alkenyl group, a substituted or unsubstituted alkynyl group, or a substituted or unsubstituted aryl group, and n represents an integer of 1 to 3. ]

11、R12、R13、R14、R15、R16の好ましい範囲は、次の範囲である。
アルキル基は、炭素数1〜30が好ましく、より好ましくは炭素数1〜20であり、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基を挙げることができる。置換アルキル基には、例えばアラルキル基が含まれる。アラルキル基は、炭素数7〜30が好ましく、より好ましくは炭素数7〜20であり、例えばベンジル基、p−メトキシベンジル基を挙げることができる。アルケニル基は、炭素数2〜30が好ましく、より好ましくは炭素数2〜20であり、例えばビニル基、2−フェニルエテニル基を挙げることができる。アルキニル基は、炭素数2〜20が好ましく、より好ましくは炭素数2〜10であり、例えばエチニル基、2−フェニルエチニル基を挙げることができる。アリール基は、炭素数6〜30が好ましく、より好ましくは炭素数6〜20であり、例えばフェニル基、2,4,6−トリブロモフェニル基、1−ナフチル基を挙げることができる。ここでいうアリール基の中には、ヘテロアリール基も含まれる。アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基の置換基としては、これらのアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基の他に、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子)、アルコキシ基(例えばメトキシ基、エトキシ基)を挙げることができる。R11、R12、R13、R14として特に好ましいのは水素原子またはアルキル基であり、さらに好ましいのは水素原子である。
17、R18の好ましい範囲は、R11、R12、R13、R14、R15、R16と同様である。nは、好ましくは3である。
The preferred ranges of R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 are the following ranges.
The alkyl group preferably has 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 20 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, and an n-propyl group. Substituted alkyl groups include, for example, aralkyl groups. The aralkyl group preferably has 7 to 30 carbon atoms, more preferably 7 to 20 carbon atoms, and examples thereof include a benzyl group and a p-methoxybenzyl group. The alkenyl group preferably has 2 to 30 carbon atoms, more preferably 2 to 20 carbon atoms, and examples thereof include a vinyl group and a 2-phenylethenyl group. The alkynyl group preferably has 2 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 10 carbon atoms, and examples thereof include an ethynyl group and a 2-phenylethynyl group. The aryl group preferably has 6 to 30 carbon atoms, more preferably 6 to 20 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a 2,4,6-tribromophenyl group, and a 1-naphthyl group. The aryl group herein includes a heteroaryl group. As substituents for alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, and aryl groups, in addition to these alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, and aryl groups, halogen atoms (eg, fluorine atoms, chlorine atoms, bromine atoms, iodine atoms) And alkoxy groups (for example, methoxy group, ethoxy group). R 11 , R 12 , R 13 , and R 14 are particularly preferably a hydrogen atom or an alkyl group, and more preferably a hydrogen atom.
Preferable ranges of R 17 and R 18 are the same as those of R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 and R 16 . n is preferably 3.

これらの官能基の中でも、好ましくは、

Figure 2009179770
、−SO3H、−CO2H、または−Si(OR15m116 3-m1であり、より好ましくは、
Figure 2009179770
または−CO2Hである。 Among these functional groups, preferably
Figure 2009179770
A -SO 3 H, -CO 2 H or -Si (OR 15), m1 R 16 3-m1, more preferably,
Figure 2009179770
Or a -CO 2 H.

本発明で用いられる熱可塑性樹脂において、上記官能基はポリマー鎖1本あたり平均0.1〜20個であることが好ましく、0.5〜10個であることがより好ましく、1〜5個であることが特に好ましい。前記官能基の含有量がポリマー鎖一本あたり平均20個以下であれば、熱可塑性樹脂が複数の無機微粒子に配位して溶液状態で高粘度化やゲル化が起こるのを防ぎやすい傾向がある。また、ポリマー鎖一本あたり平均官能基の数が0.1個以上であれば、無機微粒子を安定に分散させやすい傾向がある。   In the thermoplastic resin used in the present invention, the average number of the functional groups is preferably from 0.1 to 20, more preferably from 0.5 to 10, more preferably from 1 to 5 per polymer chain. It is particularly preferred. If the content of the functional group is 20 or less on average per polymer chain, the thermoplastic resin tends to prevent the increase in viscosity and gelation in the solution state due to coordination with a plurality of inorganic fine particles. is there. Moreover, if the number of average functional groups per polymer chain is 0.1 or more, the inorganic fine particles tend to be dispersed stably.

<熱可塑性樹脂の具体例>
以下の表に、本発明で使用することができる熱可塑性樹脂の好ましい具体例を挙げる。表に記載される種類のモノマーを表に記載される質量割合で混合して共重合することにより、熱可塑性樹脂を製造することができる。ただし、本発明で用いることができる熱可塑性樹脂はこれらに限定されるものではない。
<Specific examples of thermoplastic resin>
The following table lists preferred specific examples of thermoplastic resins that can be used in the present invention. A thermoplastic resin can be produced by mixing and copolymerizing the types of monomers described in the table at a mass ratio described in the table. However, the thermoplastic resin that can be used in the present invention is not limited to these.

Figure 2009179770
Figure 2009179770

これらの熱可塑性樹脂は、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。   These thermoplastic resins may be used alone or in combination of two or more.

<熱可塑性樹脂の性質>
本発明で用いられる熱可塑性樹脂の数平均分子量は10,000〜200,000であることが好ましく、10,000〜150,000であることがより好ましく、10,000〜100,000であることがさらに好ましく、20,000〜100,000であることがさらにより好ましく、40,000〜100,000であることがさらに一段と好ましく、70,000〜100,000であることが特に好ましい。前記熱可塑性樹脂の重量平均分子量を200,000以下とすることにより、成形加工性が向上する傾向にあり、10,000以上とすることにより力学強度が向上する傾向にある。特に、分子量を大きくすることにより、有機無機複合材料を成形後に金型からはずすときに成形物の破損を効果的に防ぐことができる。
<Properties of thermoplastic resin>
The number average molecular weight of the thermoplastic resin used in the present invention is preferably 10,000 to 200,000, more preferably 10,000 to 150,000, and 10,000 to 100,000. Is more preferably 20,000 to 100,000, still more preferably 40,000 to 100,000, and particularly preferably 70,000 to 100,000. When the weight average molecular weight of the thermoplastic resin is 200,000 or less, molding processability tends to be improved, and when it is 10,000 or more, mechanical strength tends to be improved. In particular, by increasing the molecular weight, it is possible to effectively prevent damage to the molded product when the organic-inorganic composite material is removed from the mold after molding.

本発明で用いられる熱可塑性樹脂のガラス転移温度は80℃〜400℃であることが好ましく、130℃〜380℃であることがより好ましい。ガラス転移温度が80℃以上の樹脂を用いれば十分な耐熱性を有する光学物品が得られやすくなり、また、ガラス転移温度が400℃以下の樹脂を用いれば成形加工が行いやすくなる傾向がある。   The glass transition temperature of the thermoplastic resin used in the present invention is preferably 80 ° C to 400 ° C, and more preferably 130 ° C to 380 ° C. If a resin having a glass transition temperature of 80 ° C. or higher is used, an optical article having sufficient heat resistance can be easily obtained, and if a resin having a glass transition temperature of 400 ° C. or lower is used, molding tends to be easily performed.

熱可塑性樹脂の屈折率と無機微粒子の屈折率差が大きい場合には、レイリー散乱が起こりやすくなるため透明性を維持して複合できる微粒子の量が少なくなる。熱可塑性樹脂の屈折率が1.48程度であれば屈折率1.60レベルの透明性成形体を提供することができるが、1.65以上の屈折率を実現するためには本発明に用いられる熱可塑性樹脂の屈折率は1.55以上であることが好ましく、1.57以上であることがより好ましく、1.58以上であることがさらにより好ましい。なお、これらの屈折率は22℃、波長589nmにおける値である。   When the difference between the refractive index of the thermoplastic resin and the refractive index of the inorganic fine particles is large, Rayleigh scattering is likely to occur, so that the amount of fine particles that can be combined while maintaining transparency is reduced. If the thermoplastic resin has a refractive index of about 1.48, a transparent molded article having a refractive index of 1.60 can be provided. However, in order to realize a refractive index of 1.65 or more, it is used in the present invention. The refractive index of the thermoplastic resin obtained is preferably 1.55 or more, more preferably 1.57 or more, and even more preferably 1.58 or more. These refractive indexes are values at 22 ° C. and a wavelength of 589 nm.

本発明に用いられる熱可塑性樹脂は、波長589nmにおける厚み1mm換算の光線透過率が70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、85%以上であることがさらに好ましい。   The thermoplastic resin used in the present invention preferably has a light transmittance in terms of 1 mm thickness at a wavelength of 589 nm of 70% or more, more preferably 80% or more, and even more preferably 85% or more.

[無機微粒子]
本発明の有機無機複合材料に用いられる無機微粒子としては特に制限はなく、例えば特開2002−241612号公報、特開2005−298717号、特開2006−70069号各公報等に記載の微粒子を用いることができる。
[Inorganic fine particles]
There are no particular limitations on the inorganic fine particles used in the organic-inorganic composite material of the present invention. For example, the fine particles described in JP-A Nos. 2002-241612, 2005-298717, 2006-70069, etc. are used. be able to.

具体的には、酸化物微粒子(酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化テルル、酸化イットリウム、酸化インジウム、酸化錫等)、複酸化物微粒子(ニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウムなど)、硫化物微粒子(硫化亜鉛、硫化カドミウム等)、その他半導体結晶微粒子(セレン化亜鉛、セレン化カドミウム、テルル化亜鉛、テルル化カドミウム等)、あるいはLiAlSiO4、PbTiO3、Sc2312、ZrW28、AlPO4、Nb25,LiNO3などを用いることができる。なかでも、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化錫および酸化チタンからなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることが好ましい。 Specifically, fine oxide particles (aluminum oxide, titanium oxide, niobium oxide, zirconium oxide, zinc oxide, magnesium oxide, tellurium oxide, yttrium oxide, indium oxide, tin oxide, etc.), double oxide fine particles (lithium niobate, Potassium niobate, lithium tantalate, etc.), sulfide fine particles (zinc sulfide, cadmium sulfide, etc.), other semiconductor crystal fine particles (zinc selenide, cadmium selenide, zinc telluride, cadmium telluride, etc.), or LiAlSiO 4 , PbTiO 3 , Sc 2 W 3 O 12 , ZrW 2 O 8 , AlPO 4 , Nb 2 O 5 , LiNO 3 or the like can be used. Among these, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of zirconium oxide, zinc oxide, tin oxide and titanium oxide.

無機微粒子は2種類以上を併用してもよい。   Two or more kinds of inorganic fine particles may be used in combination.

本発明で用いられる無機微粒子は、屈折率、透明性、安定性などの観点から、複数の成分による複合物であってもよい。また無機微粒子には、光触媒活性低減、吸水率低減など種々の目的から、異種元素をドープしたり、表面層をシリカ、アルミナ等異種金属酸化物で被覆したり、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、アルミネートカップリング剤、有機酸(カルボン酸類、スルホン酸類、リン酸類、ホスホン酸類等)などで表面修飾しても良い。さらに目的に応じて、これらの2種類以上を組み合わせて使用してもよい。   The inorganic fine particles used in the present invention may be a composite of a plurality of components from the viewpoints of refractive index, transparency, stability, and the like. Also, inorganic fine particles can be doped with different elements for various purposes such as photocatalytic activity reduction and water absorption reduction, the surface layer is coated with different metal oxides such as silica and alumina, silane coupling agents, titanate couplings. The surface may be modified with an agent, an aluminate coupling agent, an organic acid (such as carboxylic acids, sulfonic acids, phosphoric acids, phosphonic acids). Furthermore, these two or more types may be used in combination depending on the purpose.

本発明で用いられる無機微粒子の屈折率に特に制限はないが、本発明の有機無機複合材料が高屈折率を必要とする光学物品に用いられる場合には、無機微粒子は高屈折率特性を持つことが好ましい。この場合、用いられる無機微粒子の屈折率は22℃、589nmの波長において1.9〜3.0であることが好ましく、より好ましくは2.0〜2.7であり、特に好ましくは2.1〜2.5である。微粒子の屈折率が3.0以下であれば樹脂との屈折率差が比較的小さいためレイリー散乱を抑制しやすくなる傾向がある。また、屈折率が1.9以上であれば高屈折率化の効果が得られやすくなる傾向がある。   The refractive index of the inorganic fine particles used in the present invention is not particularly limited, but when the organic-inorganic composite material of the present invention is used in an optical article that requires a high refractive index, the inorganic fine particles have a high refractive index characteristic. It is preferable. In this case, the refractive index of the inorganic fine particles used is preferably 1.9 to 3.0 at 22 ° C. and a wavelength of 589 nm, more preferably 2.0 to 2.7, and particularly preferably 2.1. ~ 2.5. If the refractive index of the fine particles is 3.0 or less, the difference in refractive index from the resin is relatively small, so that Rayleigh scattering tends to be easily suppressed. If the refractive index is 1.9 or more, the effect of increasing the refractive index tends to be easily obtained.

無機微粒子の屈折率は、例えば本発明で用いる熱可塑性樹脂と複合化した複合物を透明フィルムに成形して、アッベ屈折計(例えば、アタゴ社製「DM−M4」)で屈折率を測定し、別途測定した樹脂成分のみの屈折率から算出する方法、あるいは濃度の異なる微粒子分散液の屈折率を測定することにより微粒子の屈折率を算出する方法などによって見積もることができる。   The refractive index of the inorganic fine particles is obtained by, for example, molding a composite compounded with the thermoplastic resin used in the present invention into a transparent film, and measuring the refractive index with an Abbe refractometer (for example, “DM-M4” manufactured by Atago Co., Ltd.). It can be estimated by a method of calculating from the refractive index of only the resin component separately measured or a method of calculating the refractive index of the fine particles by measuring the refractive index of the fine particle dispersion having different concentrations.

本発明で用いられる無機微粒子の数平均粒子径は、小さすぎると該微粒子を構成する物質固有の特性が変化する場合があり、逆に該数平均粒子径が大きすぎるとレイリー散乱の影響が顕著となり、有機無機複合材料の透明性が極端に低下する場合がある。従って、本発明で用いられる無機微粒子の数平均粒子径の下限値は、好ましくは1nm以上、より好ましくは2nm以上、さらに好ましくは3nm以上であり、上限値は好ましくは15nm以下、より好ましくは10nm以下、さらに好ましくは7nm以下である。すなわち、本発明における無機微粒子の数平均粒子径としては、1nm〜15nmが好ましく、2nm〜10nmがさらに好ましく、3nm〜7nmが特に好ましい。
また本発明に用いられる無機微粒子は上記の平均粒子径を満たし、かつ粒子径分布が狭いほど望ましい。このような単分散粒子の定義の仕方はさまざまであるが、例えば特開2006−160992号公報に記載されるような数値規定範囲が、本発明で用いられる微粒子の好ましい粒径分布範囲にも当てはまる。
ここで、上述の数平均粒子径とは例えば、X線回折(XRD)装置あるいは透過型電子顕微鏡(TEM)などで測定することができる。
If the number average particle size of the inorganic fine particles used in the present invention is too small, the characteristics specific to the substance constituting the fine particles may change. Conversely, if the number average particle size is too large, the effect of Rayleigh scattering is significant. Thus, the transparency of the organic-inorganic composite material may be extremely reduced. Therefore, the lower limit of the number average particle diameter of the inorganic fine particles used in the present invention is preferably 1 nm or more, more preferably 2 nm or more, further preferably 3 nm or more, and the upper limit is preferably 15 nm or less, more preferably 10 nm. Hereinafter, it is more preferably 7 nm or less. That is, the number average particle diameter of the inorganic fine particles in the present invention is preferably 1 nm to 15 nm, more preferably 2 nm to 10 nm, and particularly preferably 3 nm to 7 nm.
The inorganic fine particles used in the present invention desirably satisfy the above average particle size and have a narrow particle size distribution. There are various ways of defining such monodisperse particles. For example, the numerical value ranges described in JP-A-2006-160992 also apply to the preferable particle size distribution range of the fine particles used in the present invention. .
Here, the above-mentioned number average particle diameter can be measured by, for example, an X-ray diffraction (XRD) apparatus or a transmission electron microscope (TEM).

本発明に用いられる無機微粒子の製造方法は、特に限定されるものではなく、公知のいずれの方法も用いることができる。
例えば、ハロゲン化金属やアルコキシ金属を原料に用い、水を含有する反応系において加水分解することにより、所望の酸化物微粒子を得ることができる。この方法の詳細は、例えば、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス第37巻4603〜4608頁(1998年)、あるいは、ラングミュア第16巻第1号241〜246頁(2000年)等に記載されている。
The method for producing inorganic fine particles used in the present invention is not particularly limited, and any known method can be used.
For example, desired oxide fine particles can be obtained by using a metal halide or an alkoxy metal as a raw material and hydrolyzing in a reaction system containing water. Details of this method are described in, for example, Japanese Journal of Applied Physics, 37, 4603-4608 (1998), or Langmuir, 16: 1, 241-246 (2000). ing.

また、水中で加水分解させる方法以外の方法として、有機溶媒中や本発明における熱可塑性樹脂が溶解した有機溶媒中で無機微粒子を作製する方法を採用してもよい。この際、必要に応じて各種表面処理剤(シランカップリング剤類、アルミネートカップリング剤類、チタネートカップリング剤類、有機酸類(カルボン酸類、スルホン類、ホスホン酸類など))を共存させてもよい。
これらの方法に用いられる溶媒としては、アセトン、2−ブタノン、ジクロロメタン、クロロホルム、トルエン、酢酸エチル、シクロヘキサノン、アニソール等が例として挙げられる。これらは、1種類を単独で使用してもよく、また複数種を混合して使用してもよい。
Further, as a method other than the method of hydrolyzing in water, a method of preparing inorganic fine particles in an organic solvent or an organic solvent in which the thermoplastic resin in the present invention is dissolved may be employed. In this case, various surface treatment agents (silane coupling agents, aluminate coupling agents, titanate coupling agents, organic acids (carboxylic acids, sulfones, phosphonic acids, etc.)) may be allowed to coexist as necessary. Good.
Examples of the solvent used in these methods include acetone, 2-butanone, dichloromethane, chloroform, toluene, ethyl acetate, cyclohexanone, anisole and the like. These may be used alone or as a mixture of two or more.

無機微粒子の合成法としては、上記以外に、分子ビームエピタキシー法やCVD法のような真空プロセスで作製する方法など、例えば特開2006−70069号公報等に記載される各種一般的な微粒子合成法を挙げることができる。   As a method for synthesizing inorganic fine particles, in addition to the above, various general fine particle synthesizing methods described in, for example, JP-A-2006-70069 and the like, such as a method of producing by a vacuum process such as a molecular beam epitaxy method or a CVD method. Can be mentioned.

本発明の有機無機複合材料における無機微粒子の含有量は、透明性と高屈折率化の観点から、20〜95質量%が好ましく、25〜70質量%がさらに好ましく、30〜60質量%が特に好ましい。   The content of the inorganic fine particles in the organic-inorganic composite material of the present invention is preferably 20 to 95% by mass, more preferably 25 to 70% by mass, particularly 30 to 60% by mass from the viewpoint of transparency and high refractive index. preferable.

[添加剤]
本発明においては上記熱可塑性樹脂および無機微粒子以外に均一分散性、成形時の流動性、離型性、耐候性等観点から適宜各種添加剤を配合しても良い。例えば、表面処理剤、可塑化剤、帯電防止剤、分散剤、離型剤等を挙げることができる。また前記熱可塑性樹脂以外に前記官能基を有さない樹脂を添加しても良く、このような樹脂の種類に特に制限はないが、前記熱可塑性樹脂と同様の光学物性、熱物性、分子量を有するものが好ましい。
これら添加剤の配合割合は目的に応じて異なるが、前記無機微粒子および熱可塑性樹脂を足しあわせた量に対して、0〜50質量%であることが好ましく、0〜30質量%であることがよりこのましく、0〜20質量%であることが特に好ましい。
[Additive]
In the present invention, in addition to the thermoplastic resin and the inorganic fine particles, various additives may be appropriately blended from the viewpoint of uniform dispersibility, flowability during molding, mold release, weather resistance, and the like. For example, a surface treatment agent, a plasticizer, an antistatic agent, a dispersant, a release agent, and the like can be given. In addition to the thermoplastic resin, a resin having no functional group may be added, and there is no particular limitation on the type of such a resin. However, the optical properties, thermophysical properties, and molecular weights of the thermoplastic resin are the same. What has is preferable.
Although the blending ratio of these additives varies depending on the purpose, it is preferably 0 to 50% by mass and preferably 0 to 30% by mass with respect to the total amount of the inorganic fine particles and the thermoplastic resin. More preferably, it is particularly preferably 0 to 20% by mass.

<表面処理剤>
本発明では、後述するように水中またはアルコール溶媒中に分散された無機微粒子を熱可塑性樹脂と混合する際に、有機溶媒への抽出性または置換性を高める目的、熱可塑性樹脂への均一分散性を高める目的、微粒子の吸水性を下げる目的、あるいは耐候性を高める目的など種々目的に応じて、上記熱可塑性樹脂以外の微粒子表面修飾剤を添加しても良い。該表面処理剤の重量平均分子量は50〜50000であることが好ましく、より好ましくは100〜20000、さらに好ましくは100〜10000である。
<Surface treatment agent>
In the present invention, as described later, when inorganic fine particles dispersed in water or an alcohol solvent are mixed with a thermoplastic resin, the objective is to improve the extractability or substitution into an organic solvent, and the uniform dispersibility to the thermoplastic resin. Depending on various purposes such as increasing the water absorption, decreasing the water absorption of the fine particles, or increasing the weather resistance, a fine particle surface modifier other than the thermoplastic resin may be added. It is preferable that the weight average molecular weight of this surface treating agent is 50-50000, More preferably, it is 100-20000, More preferably, it is 100-10000.

前記表面処理剤としては、下記一般式(2)で表される構造を有するものが好ましい。
一般式(2)
A−B
As said surface treating agent, what has a structure represented by following General formula (2) is preferable.
General formula (2)
AB

一般式(2)中、Aは本発明における無機微粒子の表面と任意の化学結合を形成しうる官能基を表し、Bは本発明における樹脂を主成分とする樹脂マトリックスに対する相溶性または反応性を有する炭素数1〜30の1価の基またはポリマーを表す。ここで、「化学結合」とは、例えば、共有結合、イオン結合、配位結合、水素結合等が挙げられる。   In the general formula (2), A represents a functional group capable of forming an arbitrary chemical bond with the surface of the inorganic fine particles in the present invention, and B represents compatibility or reactivity with the resin matrix mainly composed of the resin in the present invention. It represents a monovalent group or polymer having 1 to 30 carbon atoms. Here, examples of the “chemical bond” include a covalent bond, an ionic bond, a coordination bond, a hydrogen bond, and the like.

Aで表わされる基の好ましい例は、本発明の熱可塑性樹脂中に導入される微粒子結合性の官能基として前記したものと同じである。
一方、前記Bの化学構造は、相溶性の観点から該樹脂マトリックスの主体である熱可塑性樹脂の化学構造と同一または類似であることが好ましい。本発明では特に高屈折率化の観点から前記熱可塑性樹脂とともにBの化学構造が芳香環を有していることが好ましい。
Preferred examples of the group represented by A are the same as those described above as the fine particle-binding functional group introduced into the thermoplastic resin of the present invention.
On the other hand, the chemical structure of B is preferably the same or similar to the chemical structure of the thermoplastic resin that is the main component of the resin matrix from the viewpoint of compatibility. In the present invention, from the viewpoint of increasing the refractive index, it is preferable that the chemical structure of B has an aromatic ring together with the thermoplastic resin.

本発明で好ましく用いられる、表面処理剤の例としては例えば、p−オクチル安息香酸、p−プロピル安息香酸、酢酸、プロピオン酸、シクロペンタンカルボン酸、燐酸ジベンジル、燐酸モノベンジル、燐酸ジフェニル、燐酸ジ-α-ナフチル、フェニルホスホン酸、フェニルホスホン酸モノフェニルエステル、KAYAMER PM−21(商品名;日本化薬社製)、KAYAMER PM−2(商品名;日本化薬社製)、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、パラオクチルベンゼンスルホン酸、あるいは特開平5−221640号、特開平9−100111号、特開2002−187921号各公報記載のシランカップリング剤などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
これらの表面処理剤は1種類を単独で用いてもよく、また複数種を併用しても良い。
これら表面処理剤の添加量の総量は無機微粒子に対して、質量換算で、0.01〜2倍であることが好ましく、0.03〜1倍であることがより好ましく、0.05〜0.5倍であることが特に好ましい。
Examples of the surface treating agent preferably used in the present invention include, for example, p-octylbenzoic acid, p-propylbenzoic acid, acetic acid, propionic acid, cyclopentanecarboxylic acid, dibenzyl phosphate, monobenzyl phosphate, diphenyl phosphate, diphosphate phosphate. -α-naphthyl, phenylphosphonic acid, phenylphosphonic acid monophenyl ester, KAYAMER PM-21 (trade name; manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), KAYAMER PM-2 (trade name; manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), benzenesulfonic acid, Examples include, but are not limited to, naphthalene sulfonic acid, paraoctylbenzene sulfonic acid, and silane coupling agents described in JP-A-5-221640, JP-A-9-100111, and JP-A-2002-187721. is not.
These surface treatment agents may be used alone or in combination of two or more.
The total amount of the surface treatment agent added is preferably 0.01 to 2 times, more preferably 0.03 to 1 time, and more preferably 0.05 to 0 times in terms of mass with respect to the inorganic fine particles. It is particularly preferable that the ratio is 5 times.

<可塑化剤>
本発明における熱可塑性樹脂のガラス転移温度が高い場合、有機無機複合材料の成形が必ずしも容易ではないことがある。このため、本発明の有機無機複合材料の成形温度を下げるために可塑剤を使用してもよい。可塑化剤を添加する場合の添加量は、有機無機複合材料の総量の1〜50質量%であることが好ましく、2〜30質量%であることがより好ましく、3〜20質量%であることが特に好ましい。
本発明で使用できる可塑剤は樹脂との相溶性、耐候性、可塑化効果などトータルで考える必要があり、最適な可塑剤は他の材料に依存するため一概には言えないが、屈折率の観点からは芳香環を有するものが好ましく、代表的な例として下記一般式(3)で表される構造を有するものを挙げることができる。
<Plasticizer>
When the glass transition temperature of the thermoplastic resin in the present invention is high, molding of the organic-inorganic composite material may not always be easy. For this reason, a plasticizer may be used to lower the molding temperature of the organic-inorganic composite material of the present invention. When the plasticizer is added, the addition amount is preferably 1 to 50% by mass of the total amount of the organic-inorganic composite material, more preferably 2 to 30% by mass, and 3 to 20% by mass. Is particularly preferred.
The plasticizer that can be used in the present invention needs to be considered in total, such as compatibility with the resin, weather resistance, and plasticizing effect, and since the optimal plasticizer depends on other materials, it cannot be said unconditionally, From a viewpoint, what has an aromatic ring is preferable, and what has a structure represented by following General formula (3) can be mentioned as a typical example.

Figure 2009179770
(式中、B1およびB2は炭素数6〜18のアルキル基またはアリールアルキル基を表し、mは0または1を表す。Xは、下記の2価の結合基のうちいずれかを表す。)
Figure 2009179770
Figure 2009179770
(In the formula, B 1 and B 2 represent an alkyl group or arylalkyl group having 6 to 18 carbon atoms, m represents 0 or 1, and X represents one of the following divalent linking groups. )
Figure 2009179770

また、一般式(3)で表される化合物において、B1,B2は炭素数6〜18の範囲内において任意のアルキル基またはアリールアルキル基を選ぶことができる。炭素数が6未満では、分子量が低すぎてポリマーの溶融温度で沸騰し、気泡を生じたりする場合がある。また、炭素数が18を超えると、ポリマーとの相溶性が悪くなる場合があり添加効果が不十分となることがある。 In the compound represented by the general formula (3), B 1 and B 2 can be selected from any alkyl group or arylalkyl group within the range of 6 to 18 carbon atoms. If the number of carbon atoms is less than 6, the molecular weight may be too low to boil at the melting temperature of the polymer and generate bubbles. Moreover, when carbon number exceeds 18, compatibility with a polymer may worsen and an addition effect may become inadequate.

前記B1,B2としては、具体的に、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−デシル基、n−ドデシル基、n−テトラデシル基、n−ヘキサデシル基、n−オクタデシル基等の直鎖アルキル基や、2−ヘキシルデシル基、メチル分岐オクタデシル基等の分岐アルキル基、またはベンジル基、2−フェニルエチル基等のアリールアルキル基が挙げられる。また、前記一般式(3)で表される化合物の具体例としては、次に示すものが挙げられ、中でも、W−1(花王株式会社製の商品名「KP−L155」)が好ましい。 Specific examples of B 1 and B 2 include direct n-hexyl group, n-octyl group, n-decyl group, n-dodecyl group, n-tetradecyl group, n-hexadecyl group, n-octadecyl group and the like. Examples thereof include a chain alkyl group, a branched alkyl group such as a 2-hexyldecyl group and a methyl branched octadecyl group, and an arylalkyl group such as a benzyl group and a 2-phenylethyl group. Specific examples of the compound represented by the general formula (3) include the following compounds, among which W-1 (trade name “KP-L155” manufactured by Kao Corporation) is preferable.

Figure 2009179770
Figure 2009179770

<帯電防止剤>
本発明の有機無機複合材料の帯電圧を調節するために、帯電防止剤を添加することができる。本発明の有機無機複合材料では、光学特性改良の目的で添加した無機微粒子自体が別の効果である帯電防止効果にも寄与する場合がある。帯電防止剤を添加する場合には、アニオン性帯電防止剤、カチオン性帯防止剤、ノ二オン性帯電防止剤、両性イオン性帯電防止剤、高分子帯電防止剤、あるいは帯電性微粒子などが挙げられ、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの例としては、特開2007−4131号公報、特開2003−201396号公報に記載された化合物を挙げることができる。
帯電防止剤の添加量はまちまちであるが、全固形分の0.001〜50質量%であることが好ましく、より好ましくは0.01〜30質量%であり、特に好ましくは0.1〜10質量%である。
<Antistatic agent>
In order to adjust the charged voltage of the organic-inorganic composite material of the present invention, an antistatic agent can be added. In the organic-inorganic composite material of the present invention, the inorganic fine particles added for the purpose of improving optical characteristics may contribute to the antistatic effect which is another effect. In the case of adding an antistatic agent, an anionic antistatic agent, a cationic antistatic agent, a nonionic antistatic agent, a zwitterionic antistatic agent, a polymeric antistatic agent, or a charging fine particle may be mentioned. Two or more types may be used in combination. Examples thereof include compounds described in JP2007-4131A and JP2003201396A.
The addition amount of the antistatic agent varies, but is preferably 0.001 to 50% by mass, more preferably 0.01 to 30% by mass, and particularly preferably 0.1 to 10% by mass of the total solid content. % By mass.

<その他>
上記成分以外に、成形性を改良する目的で変性シリコーンオイル等の公知の離型剤を添加したり、耐光性や熱劣化を改良する目的で、ヒンダードフェノール系、アミン系、リン系、チオエーテル系等の公知の劣化防止剤を適宜添加しても良く、これらを配合する場合には有機無機複合材料の全固形分に対して0.1〜5質量%程度が好ましい。
<Others>
In addition to the above components, a known release agent such as modified silicone oil is added for the purpose of improving moldability, and hindered phenol, amine, phosphorus, and thioether are used for the purpose of improving light resistance and thermal degradation. A known degradation inhibitor such as a system may be appropriately added. When these are blended, the content is preferably about 0.1 to 5% by mass with respect to the total solid content of the organic-inorganic composite material.

[有機無機複合材料の製造方法]
本発明の有機無機複合材料は、熱可塑性樹脂と無機微粒子等の成分を混合することにより製造することができる。
本発明に用いられる無機微粒子は粒子径が比較的小さく、表面エネルギーが高いため、固体で単離すると再分散させることが難しい。よって、無機微粒子は溶液中に分散された状態で上記熱可塑性樹脂と混合し安定分散物とすることが好ましい。複合材料の好ましい製造方法としては(1)無機粒子を上記表面処理剤の存在下にて表面処理し、表面処理された無機微粒子を有機溶媒中に抽出し、抽出した該無機微粒子を前記熱可塑性樹脂と均一混合して無機微粒子と熱可塑性樹脂の複合材料を製造する方法、(2)無機微粒子と熱可塑性樹脂の両者を均一に分散あるいは溶解できる溶媒を用いて両者を均一混合して無機微粒子と熱可塑性樹脂の複合材料を製造する方法、が挙げられる。
[Method for producing organic-inorganic composite material]
The organic-inorganic composite material of the present invention can be produced by mixing components such as a thermoplastic resin and inorganic fine particles.
Since the inorganic fine particles used in the present invention have a relatively small particle size and high surface energy, it is difficult to re-disperse when isolated as a solid. Therefore, the inorganic fine particles are preferably mixed with the thermoplastic resin in a state of being dispersed in a solution to form a stable dispersion. As a preferred method for producing a composite material, (1) inorganic particles are surface-treated in the presence of the surface treatment agent, the surface-treated inorganic fine particles are extracted into an organic solvent, and the extracted inorganic fine particles are converted into the thermoplastic resin. A method for producing a composite material of inorganic fine particles and a thermoplastic resin by uniformly mixing with a resin, (2) inorganic fine particles by uniformly mixing both using a solvent capable of uniformly dispersing or dissolving both the inorganic fine particles and the thermoplastic resin And a method for producing a composite material of thermoplastic resin.

上記(1)の手法によって無機微粒子と熱可塑性樹脂の複合材料を製造する場合には、有機溶媒としてトルエン、酢酸エチル、メチルイソブチルケトン、クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロエタン、クロロベンゼン、メトキシベンゼン等の非水溶性の溶媒が用いられる。微粒子の有機溶剤への抽出に用いられる表面処理剤と前記熱可塑性樹脂は同種のものであっても異種のものであってもよいが、好ましく用いられる表面処理剤については、前述<表面処理剤>の箇所で述べたものが挙げられる。
有機溶媒中に抽出された無機微粒子と熱可塑性樹脂を混合する際に、可塑化剤、離型剤、あるいは別種のポリマー等の添加剤を必要に応じて添加しても良い。
In the case of producing a composite material of inorganic fine particles and thermoplastic resin by the method (1) above, water-insoluble such as toluene, ethyl acetate, methyl isobutyl ketone, chloroform, dichloroethane, dichloroethane, chlorobenzene, methoxybenzene, etc. as an organic solvent These solvents are used. The surface treatment agent used for extraction of the fine particles into the organic solvent and the thermoplastic resin may be the same or different, but the surface treatment agent preferably used is described above Those described in the section of> are mentioned.
When mixing the inorganic fine particles extracted into the organic solvent and the thermoplastic resin, additives such as a plasticizer, a release agent, or another type of polymer may be added as necessary.

上記(2)の場合には、溶剤として、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ベンジルアルコール、シクロヘキサノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、1−メトキシー2−プロパノール、t−ブタノール、酢酸、プロピオン酸等の親水的な極性溶媒の単独または混合溶媒、あるいはクロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロメタン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、クロロベンゼン、メトキシベンゼン等の非水溶性溶媒と上記極性溶媒との混合溶媒が好ましく用いられる。この際、前述の熱可塑性樹脂とは別に分散剤、可塑化剤、離型剤、あるいは別種のポリマーを必要に応じて添加しても良い。水/メタノールに分散された微粒子を用いる際には、水/メタノールより高沸点で熱可塑性樹脂を溶解する親水的な溶媒を添加した後、水/メタノールを濃縮留去することによって、微粒子の分散液を極性有機溶媒に置換した後、樹脂と混合することが好ましい。この際前記表面処理剤を添加しても良い。   In the case of the above (2), the solvent is hydrophilic such as dimethylacetamide, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, benzyl alcohol, cyclohexanol, ethylene glycol monomethyl ether, 1-methoxy-2-propanol, t-butanol, acetic acid, propionic acid, etc. Preferably, a polar solvent alone or mixed solvent, or a mixed solvent of chloroform, dichloroethane, dichloromethane, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, toluene, chlorobenzene, methoxybenzene or the like and a polar solvent mentioned above is preferably used. . At this time, a dispersing agent, a plasticizer, a release agent, or another type of polymer may be added as necessary in addition to the above-described thermoplastic resin. When using fine particles dispersed in water / methanol, add a hydrophilic solvent that has a higher boiling point than water / methanol and dissolve the thermoplastic resin, and then concentrate the water / methanol to disperse the fine particles. After replacing the liquid with a polar organic solvent, it is preferable to mix with the resin. At this time, the surface treatment agent may be added.

上記(1)、(2)の方法によって得られた有機無機複合材料の溶液は、そのままキャスト成形して透明成形体を得ることもできるが、本発明では特に、該溶液を濃縮、凍結乾燥、あるいは適当な貧溶媒から再沈澱させる等の手法により溶剤を除去した後、粉体化した固形分を射出成形、圧縮成形等の公知の手法によって成形することが好ましい。またこの際、本発明の粉状の有機無機複合材料を直接加熱溶融あるいは圧縮などによりレンズ等の成形体に加工することもできるが、いったん押し出し法などの手法で、一定の重さ、形状を有するプリフォーム(前駆体)を作成した後、該プリフォームを圧縮成形で変形させてレンズ等の光学物品を作成することもできる。この場合目的の形状を効率的に作成するために、プリフォームに適当な曲率をもたせることもできる。   The solution of the organic-inorganic composite material obtained by the above methods (1) and (2) can be cast as it is to obtain a transparent molded body. In the present invention, the solution is particularly concentrated, freeze-dried, Alternatively, after removing the solvent by a method such as reprecipitation from a suitable poor solvent, the powdered solid is preferably molded by a known method such as injection molding or compression molding. At this time, the powdered organic-inorganic composite material of the present invention can be processed into a molded article such as a lens by directly heating, melting, or compressing, but once a certain weight and shape are obtained by a method such as an extrusion method. After forming the preform (precursor) having the optical article such as a lens, the preform can be deformed by compression molding. In this case, the preform can have an appropriate curvature in order to efficiently create the target shape.

上記有機無機複合材料をマスターバッチとして他の樹脂に混合して用いても良い。   The organic-inorganic composite material may be used as a master batch by mixing with other resins.

[光学物品]
上述の本発明の有機無機複合材料を成形することにより、本発明の光学物品を製造することができる。本発明の光学物品は、有機無機複合材料の説明で前記した屈折率や光学特性を示すものが有用である。
また本発明の光学物品としては、最大0.1mm以上の厚みを有する高屈折率の光学物品が特に有用である。好ましくは0.1〜5mmの厚みを有する光学物品への適用であり、特に好ましくは1〜3mmの厚みを有する透明物品への適用である。
これらの厚い成形体は溶液キャスト法での製造では、溶剤が抜けにくく通常容易ではないが、本発明の有機無機複合材料を用いることにより、成形が容易で非球面などの複雑な形状も容易に付与することができ、微粒子の高い屈折率特性を利用しながら良好な透明性を有する光学物品とすることができる。
[Optical article]
The optical article of the present invention can be produced by molding the organic-inorganic composite material of the present invention described above. As the optical article of the present invention, those showing the above-described refractive index and optical characteristics in the description of the organic-inorganic composite material are useful.
As the optical article of the present invention, a high refractive index optical article having a maximum thickness of 0.1 mm or more is particularly useful. It is preferably applied to an optical article having a thickness of 0.1 to 5 mm, and particularly preferably applied to a transparent article having a thickness of 1 to 3 mm.
These thick molded bodies are usually difficult to remove by the solvent casting method because the solvent is difficult to remove, but by using the organic-inorganic composite material of the present invention, molding is easy and complex shapes such as aspherical surfaces can be easily formed. The optical article having good transparency can be obtained while utilizing the high refractive index characteristics of the fine particles.

本発明の有機無機複合材料を利用した光学物品は、本発明の有機無機複合材料の優れた光学特性を利用した光学物品であれば特に限定はないが、例えば、レンズ基材や、特に光を透過する光学物品(いわゆるパッシブ光学物品)に使用することも可能である。かかる光学物品を備えた機能装置としては、各種ディスプレイ装置(液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等)、各種プロジェクタ装置(OHP、液晶プロジェクタ等)、光ファイバー通信装置(光導波路、光増幅器等)、カメラやビデオ等の撮影装置等が例示される。かかる光学機能装置における前記パッシブ光学物品としては、レンズ、プリズム、プリズムシート、パネル、フィルム、光導波路、光ディスク、LEDの封止剤等が例示される。   The optical article using the organic-inorganic composite material of the present invention is not particularly limited as long as it is an optical article using the excellent optical properties of the organic-inorganic composite material of the present invention. It is also possible to use it for a transmissive optical article (so-called passive optical article). Functional devices including such optical articles include various display devices (liquid crystal displays, plasma displays, etc.), various projector devices (OHP, liquid crystal projectors, etc.), optical fiber communication devices (optical waveguides, optical amplifiers, etc.), cameras, videos, etc. The imaging device is exemplified. Examples of the passive optical article in such an optical functional device include a lens, a prism, a prism sheet, a panel, a film, an optical waveguide, an optical disc, an LED sealant, and the like.

本発明の有機無機複合材料を用いた光学物品は、特にレンズ基材に好適である。本発明の有機無機複合材料を用いて製造されたレンズ基材は、光線透過性、軽量性を併せ持ち、光学特性に優れている。また、有機無機複合材料を構成するモノマーの種類や分散させる無機微粒子の量を適宜調節することにより、レンズ基材の屈折率を任意に調節することが可能である。
本発明における「レンズ基材」とは、レンズ機能を発揮することができる単一部材を意味する。レンズ基材の表面や周囲には、レンズの使用環境や用途に応じて膜や部材を設けることができる。例えば、レンズ基材の表面には、保護膜、反射防止膜、ハードコート膜等を形成することができる。また、レンズ基材の周囲を基材保持枠などに嵌入して固定することもできる。ただし、これらの膜や枠などは、本発明でいうレンズ基材に付加される部材であり、本発明でいうレンズ基材そのものとは区別される。
The optical article using the organic-inorganic composite material of the present invention is particularly suitable for a lens substrate. The lens substrate manufactured using the organic-inorganic composite material of the present invention has both light transmittance and light weight, and is excellent in optical properties. Further, the refractive index of the lens substrate can be arbitrarily adjusted by appropriately adjusting the type of monomer constituting the organic-inorganic composite material and the amount of inorganic fine particles to be dispersed.
The “lens substrate” in the present invention means a single member capable of exhibiting a lens function. A film or a member can be provided on the surface or the periphery of the lens substrate according to the use environment or application of the lens. For example, a protective film, an antireflection film, a hard coat film, or the like can be formed on the surface of the lens substrate. Further, the periphery of the lens base material can be fitted and fixed to a base material holding frame or the like. However, these films and frames are members added to the lens base material referred to in the present invention, and are distinguished from the lens base material itself referred to in the present invention.

本発明におけるレンズ基材をレンズとして利用するに際しては、本発明のレンズ基材そのものを単独でレンズとして用いてもよいし、前記のように膜や枠などを付加してレンズとして用いてもよい。本発明のレンズ基材を用いたレンズの種類や形状は、特に制限されない。本発明のレンズ基材は、例えば、眼鏡レンズ、光学機器用レンズ、オプトエレクトロニクス用レンズ、レーザー用レンズ、ピックアップ用レンズ、撮像レンズ(車載カメラ用レンズ、携帯カメラ用レンズ、デジタルカメラ用レンズ等;ズームレンズや、正/負のパワーレンズなど各種公知の撮像レンズを含む)、OHP用レンズ、マイクロレンズアレイ等)に使用される。   When the lens substrate in the present invention is used as a lens, the lens substrate itself of the present invention may be used alone as a lens, or may be used as a lens with a film or a frame added as described above. . The type and shape of the lens using the lens substrate of the present invention are not particularly limited. The lens substrate of the present invention is, for example, an eyeglass lens, an optical device lens, an optoelectronic lens, a laser lens, a pickup lens, an imaging lens (an in-vehicle camera lens, a portable camera lens, a digital camera lens, etc .; (Including various known imaging lenses such as zoom lenses and positive / negative power lenses), OHP lenses, microlens arrays, and the like).

以下に実施例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。   The features of the present invention will be described more specifically with reference to the following examples. The materials, amounts used, ratios, processing details, processing procedures, and the like shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the specific examples shown below.

[分析および評価方法]
(1)透過型電子顕微鏡(TEM)観察
日立製作所(株)社製H−9000UHR型透過型電子顕微鏡(加速電圧200kV、観察時の真空度約7.6×10-9Pa)にて行った。
(2)光線透過率測定
測定する樹脂を成形して厚さ1.0mmの基板を作成し、紫外可視吸収スペクトル測定用装置UV−3100(島津製作所製)で波長589nmの光について測定した。
(3)屈折率測定
アッベ屈折計(アタゴ社製DR−M4)にて、波長589nmの光について行った。
(4)耐熱性(ガラス転移温度)
示差走査熱量計DSC7200(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製)により測定した。
[Analysis and Evaluation Method]
(1) Observation with Transmission Electron Microscope (TEM) It was carried out with an H-9000UHR transmission electron microscope (acceleration voltage 200 kV, degree of vacuum at the time of observation of about 7.6 × 10 −9 Pa) manufactured by Hitachi, Ltd. .
(2) Measurement of light transmittance A resin having a thickness of 1.0 mm was prepared by molding a resin to be measured, and light having a wavelength of 589 nm was measured with a UV-visible absorption spectrum measuring apparatus UV-3100 (manufactured by Shimadzu Corporation).
(3) Refractive index measurement Light having a wavelength of 589 nm was measured with an Abbe refractometer (DR-M4 manufactured by Atago Co., Ltd.).
(4) Heat resistance (glass transition temperature)
It measured with the differential scanning calorimeter DSC7200 (made by SII nanotechnology Co., Ltd.).

[材料の調製]
(1)チタニア微粒子の合成
0.1モル/Lの硫酸チタニル水溶液を攪拌しながら、同容量の1.5モル/Lの炭酸ナトリウム水溶液を室温で10分かけて滴下した。こうして得た白色の超微粒子の懸濁液を、3500rpmで遠心分離し、上澄み液のデカンテーションによる除去および水洗の工程を繰り返すことにより精製した。こうして得た白色沈殿を0.3モル/Lの希塩酸中に攪拌分散しながら50℃で約1時間加熱して、透明感のある酸性ヒドロゾルを得た。この酸性ヒドロゾルを氷冷し、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩の水溶液を加えたところ白色沈殿を生じたので、次いでトルエンで抽出し、乾燥後濃縮した。この濃縮残渣のXRDとTEMより、アナタース型チタニア微粒子(数平均粒子径は約5nm)の生成を確認した。
[Preparation of materials]
(1) Synthesis of titania fine particles While stirring a 0.1 mol / L titanyl sulfate aqueous solution, a 1.5 mol / L sodium carbonate aqueous solution having the same volume was added dropwise at room temperature over 10 minutes. The white ultrafine particle suspension thus obtained was centrifuged at 3500 rpm and purified by repeating the steps of removing the supernatant by decantation and washing with water. The white precipitate thus obtained was heated at 50 ° C. for about 1 hour with stirring and dispersing in 0.3 mol / L of dilute hydrochloric acid to obtain a transparent acidic hydrosol. This acidic hydrosol was ice-cooled, and an aqueous solution of sodium dodecylbenzenesulfonate was added to form a white precipitate, which was then extracted with toluene, dried and concentrated. From the XRD and TEM of this concentrated residue, it was confirmed that anatase-type titania fine particles (number average particle size was about 5 nm) were formed.

(2)ジルコニア微粒子の合成
50g/Lの濃度のオキシ塩化ジルコニウム溶液を48%水酸化ナトリウム水溶液で中和し、水和ジルコニウム懸濁液を得た。この懸濁液をろ過した後、イオン交換水で洗浄し、水和ジルコニウムケーキを得た。このケーキを、イオン交換水で溶媒としてジルコニア換算で濃度15質量%に調整して、オートクレーブに入れ、圧力150気圧、150℃で24時間水熱処理してジルコニア微粒子懸濁液を得た。TEMより数平均粒子径が5nmのジルコニア微粒子の生成を確認した。
(2) Synthesis of zirconia fine particles A zirconium oxychloride solution having a concentration of 50 g / L was neutralized with a 48% aqueous sodium hydroxide solution to obtain a hydrated zirconium suspension. The suspension was filtered and then washed with ion exchanged water to obtain a hydrated zirconium cake. The cake was adjusted to a concentration of 15% by mass in terms of zirconia using ion-exchanged water as a solvent, placed in an autoclave, and hydrothermally treated at 150 ° C. and 150 ° C. for 24 hours to obtain a zirconia fine particle suspension. Formation of zirconia fine particles having a number average particle diameter of 5 nm was confirmed by TEM.

(3)ジルコニア微粒子トルエン分散液の調製
前記(2)で合成したジルコニア微粒子懸濁液と東京化成製のp−プロピル安息香酸を溶解させたトルエン溶液を混合し、50℃で8時間攪拌した後、トルエン溶液を抽出し、ジルコニア微粒子トルエン分散液を作製した。
他の分散剤を用いる場合にも、同様の方法により調製できる。
(3) Preparation of zirconia fine particle toluene dispersion The zirconia fine particle suspension synthesized in (2) above and a toluene solution in which p-propylbenzoic acid manufactured by Tokyo Kasei was dissolved were mixed and stirred at 50 ° C. for 8 hours. The toluene solution was extracted to prepare a zirconia fine particle toluene dispersion.
When other dispersants are used, they can be prepared by the same method.

(4)樹脂の合成
還流冷却器、ガス導入コックを付した500ml三口フラスコに、N−メチルマレイミド(A−2)15.0g、スチレン(B−1)84.0g、2−カルボキシエチルアクリレート(C−3)1.0g、N,N‘−ジメチルアセトアミド233.3gを添加し、2回窒素置換した後、開始剤として和光純薬工業株式会社製V−601(商品名)0.5gを添加し、さらに2回窒素置換した後、窒素気流下80℃で3時間加熱した。室温に戻した後、N,N‘−ジメチルアセトアミド100mlを添加後、10分間攪拌し、メタノール5Lに投入し、再沈殿した。沈殿を濾取した後、大量のメタノールで洗浄し、60℃で3時間真空乾燥することによりP−1を得た(収率42%、数平均分子量43,000、重量平均分子量74,000)。
他の例示したポリマーについても、同様の方法で調製できる。
(4) Synthesis of resin In a 500 ml three-necked flask equipped with a reflux condenser and a gas introduction cock, 15.0 g of N-methylmaleimide (A-2), 84.0 g of styrene (B-1), 2-carboxyethyl acrylate ( C-3) After adding 1.0 g and N, N′-dimethylacetamide 233.3 g and substituting with nitrogen twice, 0.5 g of V-601 (trade name) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was used as an initiator. After adding and replacing with nitrogen twice, the mixture was heated at 80 ° C. for 3 hours under a nitrogen stream. After returning to room temperature, 100 ml of N, N′-dimethylacetamide was added, stirred for 10 minutes, poured into 5 L of methanol, and reprecipitated. The precipitate was collected by filtration, washed with a large amount of methanol, and vacuum-dried at 60 ° C. for 3 hours to obtain P-1 (yield 42%, number average molecular weight 43,000, weight average molecular weight 74,000). .
Other exemplified polymers can be prepared in a similar manner.

(5)有機無機複合材料の調製
(3)で合成したジルコニア微粒子のトルエン分散液(ジルコニア:p−プロピル安息香酸=10:1)を樹脂P−1および株式会社松村石油研究所製S−3103(商品名)を溶解させたトルエン溶液に5分かけて滴下し、これを1時間攪拌した後、溶媒を除去することにより、有機無機複合材料を粉体として得た。
他の有機無機複合材料についても、同様の方法で調製した。
(5) Preparation of organic / inorganic composite material Toluene dispersion (zirconia: p-propylbenzoic acid = 10: 1) of the zirconia fine particles synthesized in (3) was used as resin P-1 and S-3103 manufactured by Matsumura Oil Research Co., Ltd. The product was added dropwise to a toluene solution in which (trade name) was dissolved over 5 minutes, stirred for 1 hour, and then the solvent was removed to obtain an organic-inorganic composite material as powder.
Other organic-inorganic composite materials were prepared in the same manner.

[加熱成形による光学部品の製造]
実施例1〜10と比較例1〜3の各レンズを下記の手順で製造した。使用した無機微粒子の種類と無機成分としての使用量は表2に示す通りとした。但し、p−プロピル安息香酸を8.3質量%およびS−3103を4.2質量%含み、残りを樹脂が占めるものである。比較例1では、樹脂としてポリメチルメタクリレート(アルドリッチ社製、製品番号44,574−6、分子量350000)を用い、比較例2では樹脂としてQ−1(構成モノマーはB−12を95質量%、C−2を5質量%であり、数平均分子量は27000)を用い、比較例3ではポリスチレン(アルドリッチ社製、製品番号18,242−7、分子量280000)を用いた。
製造した各有機無機複合材料を180℃で加熱成形し、厚さ1mmのレンズ用成形体を作成した。このとき金型からの離型性を評価した。成形体を切削し、断面をTEMで観察して、無機微粒子が熱可塑性樹脂中に均一に分散しているか否かを確認した。さらに光線透過率測定と屈折率測定を行った。これらの結果は以下の表2に記載した。その後、レンズ用成形体をレンズの形状に成形して、光学部品であるレンズを得た。
[Manufacture of optical components by thermoforming]
Each lens of Examples 1-10 and Comparative Examples 1-3 was manufactured in the following procedure. The types of inorganic fine particles used and the amounts used as inorganic components were as shown in Table 2. However, p-propylbenzoic acid is contained in an amount of 8.3% by mass and S-3103 is contained in an amount of 4.2% by mass, and the remainder is occupied by the resin. In Comparative Example 1, polymethyl methacrylate (manufactured by Aldrich, product number 44,574-6, molecular weight 350,000) was used as the resin, and in Comparative Example 2, Q-1 (the constituent monomer was 95% by mass of B-12, C-2 was 5 mass%, and the number average molecular weight was 27000). In Comparative Example 3, polystyrene (manufactured by Aldrich, product number 18,242-7, molecular weight 280000) was used.
Each manufactured organic-inorganic composite material was heat-molded at 180 ° C. to prepare a molded article for lens having a thickness of 1 mm. At this time, the releasability from the mold was evaluated. The molded body was cut and the cross section was observed with a TEM to confirm whether the inorganic fine particles were uniformly dispersed in the thermoplastic resin. Further, light transmittance measurement and refractive index measurement were performed. These results are listed in Table 2 below. Thereafter, the lens molding was molded into a lens shape to obtain a lens as an optical component.

Figure 2009179770
Figure 2009179770

表2から明らかなように、本発明により屈折率が1.63より大きくて、無機微粒子の分散性および透明性が良好であり、耐熱性および成形性のある光学部品が得られた(実施例1〜10)。一方、ポリメチルメタクリレートを用いた比較例1では、分散性が低いために無機微粒子を均一に分散することができず、微粒子が凝集しており、光線透過率が低いためにアッベ屈折率計での屈折率測定を行えず、耐熱性も低かった。また、比較用の熱可塑性樹脂Q−1を用いた比較例2では耐熱性が不十分であり、屈折率も低かった。さらに、樹脂としてポリスチレンを用いた比較例3では、分散性が低いために無機微粒子を均一に分散することができず、微粒子が凝集しており、光線透過率が低いためにアッベ屈折率計での屈折率測定を行えなかった。   As is apparent from Table 2, an optical component having a refractive index greater than 1.63, good dispersibility and transparency of inorganic fine particles, and heat resistance and moldability was obtained according to the present invention (Examples). 1-10). On the other hand, in Comparative Example 1 using polymethyl methacrylate, the inorganic fine particles cannot be uniformly dispersed because of low dispersibility, and the fine particles are aggregated, and the light transmittance is low. The refractive index could not be measured, and the heat resistance was low. In Comparative Example 2 using the comparative thermoplastic resin Q-1, the heat resistance was insufficient and the refractive index was low. Furthermore, in Comparative Example 3 using polystyrene as the resin, the inorganic fine particles cannot be uniformly dispersed due to low dispersibility, and the fine particles are aggregated, and the light transmittance is low. The refractive index could not be measured.

なお、実施例1〜10の有機無機複合材料は、いずれも耐電圧が−1.0〜7.0kVの範囲内であり、250℃で2時間保持した際の揮発成分が2質量%以下であり、飽和吸水率は2質量%以下であった。また、実施例1〜10の有機無機複合材料は、生産性よくかつ型の形状に合わせて正確に凹凸レンズ形状を形成することができるものであった。   In addition, as for the organic inorganic composite material of Examples 1-10, all have a withstand voltage in the range of -1.0-7.0 kV, and the volatile component at the time of hold | maintaining at 250 degreeC for 2 hours is 2 mass% or less. The saturated water absorption was 2% by mass or less. Moreover, the organic-inorganic composite materials of Examples 1 to 10 were able to accurately form the concave / convex lens shape with good productivity and in accordance with the shape of the mold.

さらに、実施例1〜10の有機無機複合材料を用いた場合は、加熱成形後に金型から取り出す際に光学面にまったく割れや欠けが認められなかった。実施例6〜8を比較すると、分子量が低い実施例6では光学面ではない縁部の一部に実用上問題のない程度の割れ又は欠けが認められたが、その程度は実施例7ではごく一部に抑えられ、分子量が高い実施例8ではまったく割れも欠けも認められなかった。また、実施例2や実施例10の有機無機複合材料を用いた場合も割れや欠けは一切認められず、実施例1、3〜5、9の有機無機複合材料を用いた場合は、実施例7と同程度であった。   Furthermore, when the organic-inorganic composite materials of Examples 1 to 10 were used, no cracks or chips were found on the optical surface when taking out from the mold after heat molding. When Examples 6 to 8 were compared, in Example 6 having a low molecular weight, cracks or chippings having no practical problem were found in a part of the edge that was not an optical surface. In Example 8, which was suppressed to a part and had a high molecular weight, no cracks or chips were observed. In addition, when the organic-inorganic composite material of Example 2 or Example 10 was used, no cracks or chips were observed, and when the organic-inorganic composite material of Examples 1, 3-5, or 9 was used, It was about the same as 7.

本発明の光学部品は、高屈折性、光線透過性、軽量性および、耐熱性を併せ持つ有機無機複合材料を含むものである。本発明によれば、屈折率を任意に調節した光学部品を比較的容易に提供することができる。このため、本発明は、高屈折レンズ等の広範な光学部品の提供に有用であり、産業上の利用可能性が高い。   The optical component of the present invention includes an organic-inorganic composite material having both high refraction, light transmittance, light weight, and heat resistance. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the optical component which adjusted the refractive index arbitrarily can be provided comparatively easily. Therefore, the present invention is useful for providing a wide range of optical components such as a high refractive lens, and has high industrial applicability.

Claims (11)

下記一般式(1)で表される単位構造を少なくとも一つ有している熱可塑性樹脂中に数平均粒子径が1〜15nmの無機微粒子を含有していることを特徴とする有機無機複合材料。
Figure 2009179770
〔一般式(1)中、Xは水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、または置換もしくは無置換のアリール基を表す。〕
An organic-inorganic composite material comprising inorganic fine particles having a number average particle diameter of 1 to 15 nm in a thermoplastic resin having at least one unit structure represented by the following general formula (1) .
Figure 2009179770
[In General Formula (1), X represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, or a substituted or unsubstituted aryl group. ]
前記熱可塑性樹脂の波長589nmにおける屈折率が1.57以上であることを特徴とする請求項1に記載の有機無機複合材料。   The organic-inorganic composite material according to claim 1, wherein the thermoplastic resin has a refractive index of 1.57 or more at a wavelength of 589 nm. 前記熱可塑性樹脂の数平均分子量が10000〜200000であることを特徴とする請求項1または2に記載の有機無機複合材料。   The organic-inorganic composite material according to claim 1 or 2, wherein the thermoplastic resin has a number average molecular weight of 10,000 to 200,000. 下記一般式(1)で表される単位構造を前記熱可塑性樹脂中に3〜70質量%含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の有機無機複合材料。
Figure 2009179770
〔一般式(1)中、Xは水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、または置換もしくは無置換のアリール基を表す。〕
The organic-inorganic composite material according to any one of claims 1 to 3, wherein the thermoplastic resin contains a unit structure represented by the following general formula (1) in an amount of 3 to 70% by mass.
Figure 2009179770
[In General Formula (1), X represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, or a substituted or unsubstituted aryl group. ]
前記熱可塑性樹脂が下記から選ばれる1以上の官能基を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の有機無機複合材料。
Figure 2009179770
[R11、R12、R13、R14、R15、R16は、それぞれ独立に水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアルケニル基、置換または無置換のアルキニル基、あるいは、置換または無置換のアリール基を表す。]、−SO3H、−OSO3H、−CO2H、−OH、−Si(OR17n18 n[R17、R18はそれぞれ独立に水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアルケニル基、置換または無置換のアルキニル基、あるいは、置換または無置換のアリール基を表し、nは1〜3の整数を表す。]
The organic-inorganic composite material according to any one of claims 1 to 4, wherein the thermoplastic resin has one or more functional groups selected from the following.
Figure 2009179770
[R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 and R 16 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkenyl group, a substituted or unsubstituted alkynyl group, Alternatively, it represents a substituted or unsubstituted aryl group. ], - SO 3 H, -OSO 3 H, -CO 2 H, -OH, -Si (OR 17) n R 18 n [R 17, R 18 each independently represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group Represents a substituted or unsubstituted alkenyl group, a substituted or unsubstituted alkynyl group, or a substituted or unsubstituted aryl group, and n represents an integer of 1 to 3. ]
前記熱可塑性樹脂が前記官能基をポリマー鎖1本あたり平均0.1〜20個有していることを特徴とする請求項5に記載の有機無機複合材料。   6. The organic-inorganic composite material according to claim 5, wherein the thermoplastic resin has an average of 0.1 to 20 functional groups per polymer chain. 前記無機微粒子の波長589nmにおける屈折率が1.90〜3.00の範囲にあることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の有機無機複合材料。   The organic-inorganic composite material according to any one of claims 1 to 6, wherein the refractive index of the inorganic fine particles at a wavelength of 589 nm is in a range of 1.90 to 3.00. 前記無機微粒子が、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化錫および酸化チタンからなる群より選ばれる少なくとも一つを含有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の有機無機複合材料。   The organic-inorganic composite material according to any one of claims 1 to 7, wherein the inorganic fine particles contain at least one selected from the group consisting of zirconium oxide, zinc oxide, tin oxide and titanium oxide. . 有機無機複合材料の波長589nmにおける屈折率が1.63以上であり、かつ、波長589nmにおける厚さ1mm換算の光線透過率が70%以上であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の有機無機複合材料。   The refractive index at a wavelength of 589 nm of the organic-inorganic composite material is 1.63 or more, and the light transmittance in terms of 1 mm thickness at a wavelength of 589 nm is 70% or more. The organic-inorganic composite material according to one item. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の有機無機複合材料を含んで構成される光学部品。   The optical component comprised including the organic inorganic composite material as described in any one of Claims 1-9. 光学部品がレンズ基材であることを特徴とする請求項10に記載の光学部品。   The optical component according to claim 10, wherein the optical component is a lens substrate.
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