JP2017201002A - ポリカーボネート樹脂、その製造方法および光学成形体 - Google Patents

ポリカーボネート樹脂、その製造方法および光学成形体 Download PDF

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Abstract

【課題】高屈折率で、かつ、透明性に優れた光学成形体を実現できるポリカーボネート樹脂を提供する。【解決手段】9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン骨格と式(B)で表される構成単位(B)とを有するポリカーボネート樹脂。(R5〜R12は夫々独立に、ハロゲン原子、C6〜20のアリール基、C1〜20のアルキル基又はC5〜20のシクロアルキル基;Xは夫々独立にC2〜10のアルキレン基;Wは−S−、−SO−又は−SO2−;n及びmは夫々独立に0〜6の整数、ただし、n+m≠0)【選択図】なし

Description

本発明は、ポリカーボネート樹脂、その製造方法および光学成形体に関する。
カメラ、フィルム一体型カメラ、ビデオカメラ等の各種カメラの光学系に使用される光学レンズの材料として、光学ガラスあるいは光学用樹脂が使用されている。光学ガラスは、耐熱性、透明性、寸法安定性、耐薬品性等に優れ、様々な屈折率やアッベ数を有する多種類の材料が存在している。しかし、材料コストが高く、成形加工性が悪く、生産性が低いという問題点を有している。
一方、光学用樹脂からなる光学レンズは、射出成形により大量生産が可能であるという利点を有している。例えば、カメラ用レンズにおいて、ポリカーボネート樹脂等が使用されている。しかしながら、近年、製品の軽薄短小化により、高い屈折率の樹脂の開発が求められている。一般に光学材料の屈折率が高いと、同一の屈折率を有するレンズエレメントを、より曲率の小さい面で実現できるため、この面で発生する収差量を小さくできる。その結果、レンズの枚数を減らしたり、レンズの偏心感度を低減したり、レンズ厚みを薄くして軽量化することが可能になる。
光学用樹脂に関する技術としては、例えば、特許文献1および2に記載のものが挙げられる。
特許文献1(特開2005−241962号公報)にはフルオレン構造を有するポリカーボネート樹脂からなる光学レンズが記載されている。
特許文献2(特開2005−187661号公報)には、フルオレン含有ポリエステルに硫黄含有化合物をブレンド(混合、添加)することで簡便に屈折率を向上させる手法が記載されている。
特開2005−241962号公報 特開2005−187661号公報
しかし、特許文献1に記載されているようなポリカーボネート樹脂は屈折率が低く、十分に満足するものではなかった。
また、特許文献2に記載のように、フルオレン含有ポリエステルに硫黄含有化合物をブレンドすると屈折率が向上するが、低分子量成分を添加するために熱安定性が低下し、ブレンドする二成分の相溶性が悪い場合、透明性が低下してしまう。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高屈折率で、かつ、透明性に優れた光学成形体を実現できるポリカーボネート樹脂を提供するものである。
本発明者らは、高屈折率で、かつ、透明性に優れた光学成形体を実現できるポリカーボネート樹脂を提供するために鋭意検討した。その結果、下記式(A)で表される構成単位(A)と、下記式(B)で表される構成単位(B)とを有するポリカーボネート樹脂を用いた場合、高屈折率で、かつ、透明性に優れた光学成形体を実現できることを見出し、本発明に到達した。
本発明によれば、以下のポリカーボネート樹脂、その製造方法および光学成形体が提供される。
[1]
下記式(A)で表される構成単位(A)と、下記式(B)で表される構成単位(B)とを有するポリカーボネート樹脂。
Figure 2017201002
(上記式(A)中、R〜Rは水素原子、ハロゲン原子、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1〜20のアルキル基または炭素数5〜20のシクロアルキル基を表し、それぞれ同一または異なっていてもよい。)
Figure 2017201002
(上記式(B)中、R〜R12は水素原子、ハロゲン原子、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1〜20のアルキル基または炭素数5〜20のシクロアルキル基を表し、それぞれ同一または異なっていてもよく、Xは炭素数2〜10のアルキレン基を表し、それぞれ同一または異なっていてもよく、Wは−S−、−SO−または−SO−を表し、nおよびmはそれぞれ独立に0〜6の整数を表す。ただし、n+mは0ではない。)
[2]
上記[1]に記載のポリカーボネート樹脂において、
上記ポリカーボネート樹脂中の全ての構成単位の合計を100モル%としたとき、上記ポリカーボネート樹脂中の上記構成単位(A)と上記構成単位(B)の合計含有量が50モル%以上100モル%以下であるポリカーボネート樹脂。
[3]
上記[1]または[2]に記載のポリカーボネート樹脂において、
上記ポリカーボネート樹脂中の上記構成単位(A)と上記構成単位(B)のモル比((A)/(B))が、2/98以上98/2以下であるポリカーボネート樹脂。
[4]
上記[1]乃至[3]いずれか一つに記載のポリカーボネート樹脂において、
上記式(A)中、R〜Rが水素原子または炭素数1〜3のアルキル基であり、
上記式(B)中、R〜R12が水素原子または炭素数1〜3のアルキル基であり、Xが1,2−エチレン基であり、nおよびmが1または0であるポリカーボネート樹脂。
[5]
上記[1]乃至[4]いずれか一つに記載のポリカーボネート樹脂において、
JIS K−7142に準拠して測定される23℃、波長589nmにおける屈折率が1.630以上1.695以下であるポリカーボネート樹脂。
[6]
上記[1]乃至[5]いずれか一つに記載のポリカーボネート樹脂において、
示差走査熱量により測定されるガラス転移温度が80℃以上190℃以下であるポリカーボネート樹脂。
[7]
上記[1]乃至[6]いずれか一つに記載のポリカーボネート樹脂において、
JIS K−7361−1に準拠して測定される全光線透過率が85%以上であるポリカーボネート樹脂。
[8]
上記[1]乃至[7]いずれか一つに記載のポリカーボネート樹脂において、
ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が1.5×10以上2.0×10以下であるポリカーボネート樹脂。
[9]
上記[1]乃至[8]いずれか一つに記載のポリカーボネート樹脂において、
アッベ数が27以下であるポリカーボネート樹脂。
[10]
上記[1]乃至[9]いずれか一つに記載のポリカーボネート樹脂を製造するための製造方法であって、
下記式(I)で表されるジヒドロキシ化合物(I)および下記式(II)で表されるジヒドロキシ化合物(II)を、炭酸ジエステルと反応させることにより、上記ポリカーボネート樹脂を合成する工程を含み、
反応系内に含まれる全てのジヒドロキシ化合物の合計を100モル%としたとき、上記ジヒドロキシ化合物(I)と上記ジヒドロキシ化合物(II)の合計が50モル%以上であるポリカーボネート樹脂の製造方法。
Figure 2017201002
(上記式(I)中、R〜Rは水素原子、ハロゲン原子、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1〜20のアルキル基または炭素数5〜20のシクロアルキル基を表し、それぞれ同一または異なっていてもよい。)
Figure 2017201002
(上記式(II)中、R〜R12は水素原子、ハロゲン原子、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1〜20のアルキル基または炭素数5〜20のシクロアルキル基を表し、それぞれ同一または異なっていてもよく、Xは炭素数2〜10のアルキレン基を表し、それぞれ同一または異なっていてもよく、Wは−S−、−SO−または−SO−を表し、nおよびmはそれぞれ独立に0〜6の整数を表す。ただし、n+mは0ではない。)
[11]
上記[10]に記載のポリカーボネート樹脂の製造方法において、
上記ジヒドロキシ化合物(I)と上記ジヒドロキシ化合物(II)のモル比((I)/(II))が、2/98以上98/2以下であるポリカーボネート樹脂の製造方法。
[12]
上記[1]乃至[9]いずれか一つに記載のポリカーボネート樹脂を含む光学成形体。[13]
光学レンズである上記[12]に記載の光学成形体。
[14]
光学フィルムである上記[12]に記載の光学成形体。
本発明によれば、高屈折率で、かつ、透明性に優れた光学成形体を実現できるポリカーボネート樹脂を提供することができる。
以下に、本発明の実施形態について説明する。なお、文中の数字の間にある「〜」は特に断りがなければ、以上から以下を表す。
[ポリカーボネート樹脂]
はじめに、本実施形態に係るポリカーボネート樹脂について説明する。
本実施形態に係るポリカーボネート樹脂は、下記式(A)で表される構成単位(A)と、下記式(B)で表される構成単位(B)とを有する。
本実施形態に係るポリカーボネート樹脂によれば、構成単位(A)および構成単位(B)を有することで、高屈折率で、かつ、透明性に優れた光学成形体を実現できる。さらに、本実施形態に係るポリカーボネート樹脂によれば、構成単位(A)および構成単位(B)を有することで、低アッベ数や高耐熱性、良好な射出成形性等のバランスに優れるという効果も得ることができる。また、本実施形態に係るポリカーボネート樹脂を用いると、光学歪みが抑制された成形体が得られ、その結果、実質的に光学歪みのない優れた光学レンズを提供することもできる。
Figure 2017201002
上記式(A)中、R〜Rは水素原子、ハロゲン原子、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1〜20のアルキル基または炭素数5〜20のシクロアルキル基を表し、それぞれ同一または異なっていてもよい。
上記式(A)において、ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
上記式(A)において、炭素数6〜20のアリール基としては、例えば、置換または無置換のフェニル基、置換または無置換のナフチル基等が挙げられる。
上記式(A)において、炭素数1〜20のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、n−ノナデシル基、エイコシル基等が挙げられる。
上記式(A)において、炭素数5〜20のシクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロウンデシル基、シクロドデシル基、シクロトリデシル基、シクロテトラデシル基、シクロペンタデシル基、シクロヘキサデシル基、シクロヘプタデシル基、シクロオクタデシル基、シクロノナデシル基、シクロエイコシル基等が挙げられる。
上記式(A)において、R〜Rはそれぞれ独立に水素原子および炭素数1〜3のアルキル基から選ばれることが好ましく、R〜Rはそれぞれ独立に水素原子およびメチル基から選ばれることがより好ましく、R〜Rは水素原子であることがさらに好ましい。
Figure 2017201002
上記式(B)中、R〜R12は水素原子、ハロゲン原子、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1〜20のアルキル基または炭素数5〜20のシクロアルキル基を表し、それぞれ同一または異なっていてもよく、Xは炭素数2〜10のアルキレン基を表し、それぞれ同一または異なっていてもよく、Wは−S−、−SO−または−SO−を表し、nおよびmはそれぞれ独立に0〜6の整数を表す。ただし、n+mは0ではない。
上記式(B)において、ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
上記式(B)において、炭素数6〜20のアリール基としては、例えば、置換または無置換のフェニル基、置換または無置換のナフチル基等が挙げられる。
上記式(B)において、炭素数1〜20のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、n−ノナデシル基、エイコシル基等が挙げられる。
上記式(B)において、炭素数5〜20のシクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロウンデシル基、シクロドデシル基、シクロトリデシル基、シクロテトラデシル基、シクロペンタデシル基、シクロヘキサデシル基、シクロヘプタデシル基、シクロオクタデシル基、シクロノナデシル基、シクロエイコシル基等が挙げられる。
上記式(B)において、R〜R12はそれぞれ独立に水素原子および炭素数1〜3のアルキル基から選ばれることが好ましく、R〜R12はそれぞれ独立に水素原子およびメチル基から選ばれることがより好ましく、R〜R12は水素原子であることがさらに好ましい。
上記式(B)において、Xは炭素数2〜10のアルキレン基を表し、それぞれ同一または異なっていてもよい。炭素数2〜10のアルキレン基としては、例えば、1,2−エチレン基、1,2−プロピレン基、1,3−プロピレン基、1,2−ブチレン基、1,3−ブチレン基、1,4−ブチレン基、1,4−ペンチレン基、1,5−ペンチレン基、1,5−ヘキシレン基、1,6−ヘキシレン、1,7−ヘプチレン基、1,8−オクチレン基、1,9−ノニレン基、1,10−デシレン基等が挙げられる。Xとしては、これらの中でも1,2−エチレン基が好ましい。
上記式(B)において、nおよびmはそれぞれ独立に0〜6の整数を表す。ただし、n+mは0ではない。n+mは好ましくは1〜6の整数を表し、より好ましくは1〜4の整数を表し、さらに好ましくは1〜3の整数を表し、特に好ましくは1または2を表す。また、nおよびmが1または0であることがより好ましい。
n+mが上記範囲内であると、高屈折率、低アッベ数、高透明性といった優れた光学特性を維持しながら射出成形により適したガラス転移温度を得ることができ、射出成形性をより向上させることができる。
上記式(B)において、Wは−S−、−SO−または−SO−を表し、好ましくは−S−または−SO−を表し、より好ましくは−S−を表す。
本実施形態に係るポリカーボネート樹脂は、下記式(C)で表される構成単位(C)をさらに有していてもよい。
Figure 2017201002
上記式(C)中、Zは炭素数2〜20のアルキレン基、炭素数3〜20のシクロアルキレン基、炭素数6〜30の2価の芳香族基および/または炭素数8〜40の芳香族基含有アルキレン基を表す。ただし、上記式(C)で表される構成単位(C)は、上記式(A)または(B)で表される構成単位とは異なる。
Zは好ましくは、下記式(C1)〜(C5)で表される基を表す。
Figure 2017201002
上記式(C1)中、n1は2〜20の整数を表す。
Figure 2017201002
上記式(C2)中、n2およびn3は1〜4の整数を表し、Wは炭素数5〜15のシクロアルキレン基を表す。Wは、好ましくはシクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、デカヒドロナフチレン基、ノルボニレン基、トリシクロデシレン基、およびペンタシクロペンタデシレン基から選択されるシクロアルキレン基を表す。
Figure 2017201002
上記式(C3)中、Arは炭素数6〜30の2価の芳香族基を表す。
Arは、好ましくは置換または無置換の1,4−フェニレン基、置換または無置換の1,3−フェニレン基、置換または無置換の2,6−ナフチレン基、および置換または無置換の2,7−ナフチレン基から選択される芳香族基を表す。
Figure 2017201002
上記式(C4)中、ArおよびArは炭素数6〜10の2価の芳香族基を表し、Wは炭素数2〜15の2価の炭化水素基、−O−基、−CO−基を表す。ArおよびArは、好ましくは置換または無置換の1,4−フェニレン基、置換または無置換の1,3−フェニレン基、置換または無置換の2,6−ナフチレン基、および置換または無置換の2,7−ナフチレン基から選択される芳香族基を表す。
は好ましくは、2,2−プロピリデン基、1,1−シクロヘキシレン基、1,1,−(3,3,5−トリメチル)シクロヘキシレン基、1,1−フェニルエチレン基、および9,9−フルオレン基から選択される有機基を表す。
Figure 2017201002
上記式(C5)中、n4およびn5は1〜10の整数を表し、Arは上記式(C3)または上記式(C4)を表す。
本実施形態に係るポリカーボネート樹脂において、上記ポリカーボネート樹脂中の全ての構成単位の合計を100モル%としたとき、上記式(C)で表される構成単位(C)の含有量は好ましくは50モル%以下であり、より好ましくは40モル%以下であり、さらに好ましくは30モル%以下である。
本実施形態に係るポリカーボネート樹脂において、上記ポリカーボネート樹脂中の全ての構成単位の合計を100モル%としたとき、上記ポリカーボネート樹脂中の構成単位(A)と構成単位(B)の合計含有量は好ましくは50モル%以上100モル%以下であり、より好ましくは60モル%以上100モル%以下、さらに好ましくは70モル%以上100モル%以下であり、さらにより好ましくは80モル%以上100モル%以下であり、特に好ましくは90モル%以上100モル%以下である。
構成単位(A)および構成単位(B)の合計が上記下限値以上であると、本実施形態に係るポリカーボネート樹脂の成型加工性、高屈折率、低複屈折、耐熱性等の特性のバランスをより良好にすることができる。
本実施形態に係るポリカーボネート樹脂は、上記ポリカーボネート樹脂中の構成単位(A)と構成単位(B)のモル比((A)/(B))が、好ましくは2/98以上98/2以下であり、より好ましくは5/95以上95/5以下であり、さらに好ましくは10/90以上90/10以下であり、さらにより好ましくは20/80以上90/10以下である。
本実施形態に係るポリカーボネート樹脂は、ランダム共重合構造、ブロック共重合構造および交互共重合構造のいずれを含んでもよい。
本実施形態に係るポリカーボネート樹脂は、構成単位(A)および構成単位(B)を含有するポリカーボネート樹脂である。本実施形態に係るポリカーボネート樹脂は、例えば、後述するように下記式(I)で表されるジヒドロキシ化合物(I)および下記式(II)で表されるジヒドロキシ化合物(II)をジヒドロキシ成分として使用し、これらのジヒドロキシ成分を炭酸ジエステル等のカーボネート前駆物質と反応させることにより得ることができる。
Figure 2017201002
上記式(I)中、R〜Rとしては、上記式(A)におけるR〜Rと同じものを挙げることができる。
Figure 2017201002
上記式(II)中、R〜R12、W、X、nおよびmとしては、上記式(B)におけるR〜R12、W、X、nおよびmと同じものを挙げることができる。
本実施形態に係るポリカーボネート樹脂は、基本的に主鎖中にエステル結合を有さないポリカーボネート樹脂であり、ポリエステルカーボネートは含まない。
上記式(I)で表されるジヒドロキシ化合物(I)としては、例えば、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−エチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−n−プロピルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−イソプロピルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−n−ブチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−sec−ブチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−tert−ブチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−シクロヘキシルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−2−フェニルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−フェニルフェニル)フルオレン、9,9−ビス〔4−ヒドロキシ−3−(3−メチルフェニル)フェニル〕フルオレン等が挙げられる。
これらの中でも、好ましくは、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−フェニルフェニル)フルオレンを挙げることができる。
これらは単独で使用してもよく、または二種以上組み合わせて用いてもよい。
上記式(II)で表されるジヒドロキシ化合物(II)としては、例えば、ビス〔4−(2’−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕スルフィド、ビス〔4−(2’−ヒドロキシエトキシ)−3−メチルフェニル〕スルフィド、ビス〔4−(2’−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕スルホン、ビス〔4−(2’−ヒドロキシエトキシ)−3−メチルフェニル〕スルホン、ビス〔4−(2’−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕スルホキシド、ビス〔4−(2’−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕スルホキシド等を挙げることができる。
これらは単独で使用してもよく、または二種以上組み合わせて用いてもよい。
上記式(II)で表されるジヒドロキシ化合物(II)は、例えば、以下の方法〔(1)〜(3)〕により製造することができる。
(1)下記式(II−1)で表されるジヒドロキシ化合物(II−1)と、エチレンカーボネートやプロピレンカーボネート等のアルキレンカーボネートとの反応
Figure 2017201002
上記式(II−1)において、R〜R12、Wとしては、上記式(B)におけるR〜R12、Wと同じものを挙げることができる。
すなわち、上記式(II−1)で表されるジヒドロキシ化合物(II−1)と、エチレンカーボネートやプロピレンカーボネート等のアルキレンカーボネートを触媒(例えば、ヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウム、トリフェニルホスフィン、イミダゾール、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム等)の存在下で、溶媒(例えば、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N’−ジメチルイミダゾリジノン等のアミド系溶媒等)の存在下または非存在下で加熱することにより製造することができる。
(2)上記式(II−1)で表されるジヒドロキシ化合物(II−1)と、ハロゲノアルコールとの反応
塩基(例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム等の無機塩基、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシド、ナトリウム−tert−ブトキシド、カリウム−tert−ブトキシド等の金属アルコキシド等)および溶媒(例えば、エタノール、イソプロパノール等の脂肪族アルコール、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N’−ジメチルイミダゾリジノン等のアミド系溶媒等)の存在下で、上記式(II−1)で表されるジヒドロキシ化合物(II−1)とハロゲノアルコール(例えば、2−クロロエタノール、2−ブロモエタノール、3−クロロプロパノール、3−ブロモプロパノール、4−クロロブタノール、4−ブロモブタノール、5−クロロペンタノール、5−ブロモペンタノール、6−クロロヘキサノール、6−ブロモヘキサノール、7−クロロヘプタノール、7−ブロモヘプタノール、8−クロロオクタノール、8−ブロモオクタノール、9−クロロノナノール、9−ブロモノナノール、10−クロロデカノール、10−ブロモデカノール等)を反応させることにより製造することができる。
(3)上記式(II−1)で表されるジヒドロキシ化合物(II−1)と、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドとの反応
上記式(II−1)で表されるジヒドロキシ化合物(II−1)と、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドとを塩基(例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ジエチルアミン塩酸塩、イオン交換樹脂等)の存在下で、溶媒(例えば、エチレングリコールジメチルエーテル、2−メトキシエタノール等のエーテル系溶媒、水等)中で、常圧もしくは加圧下で反応させることで製造することができる。
ジヒドロキシ成分としては、上記式(I)および上記式(II)の化合物に加えて、例えば、芳香族ジヒドロキシ化合物や脂肪族ジヒドロキシ化合物等を併用することができる。
芳香族ジヒドロキシ化合物として、例えば、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フェニルエタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘプタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジクロロフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジブロモフェニル)プロパン、4,4−ジヒドロキシフェニル−1,1−m−ジイソプロピルベンゼン等のビス(4−ヒドロキシアリール)アルカン類;1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、2,2,2,2−テトラヒドロ−3,3,3,3−テトラメチル−1,1−スピロビス〔1Hインデン〕−6,6−ジオール等のビス(ヒドロキシアリール)シクロアルカン類;ビス(4−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジクロロフェニル)エーテル等のジヒドロキシアリールエーテル類;9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−tert−ブチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−イソプロピルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−シクロヘキシルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−フェニルフェニル)フルオレン等が例示される。
これらは単独で使用してもよく、または二種以上組み合わせて用いてもよい。
脂肪族ジヒドロキシ化合物としては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオ
ール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、1,10−デカンジオール、ジエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ノルボルナンジメタノール、デカヒドロナフタレンジメタノール、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジメタノール、ペンタシクロペンタデカンジメタノール、シクロペンタン−1,3−ジメタノール、スピログリコール等を挙げることができる。
これらは単独で使用してもよく、または二種以上組み合わせて用いてもよい。
本実施形態に係るポリカーボネート樹脂は、上記式(A)で表される構成単位(A)および上記式(B)で表される構成単位(B)のみからなるポリカーボネート樹脂が好適である。
本実施形態に係るポリカーボネート樹脂のポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは1.5×10以上2.0×10以下であり、より好ましくは2.0×10以上1.2×10以下である。
Mwが上記下限値以上であると、得られる成形体が脆くなることをより抑制できるため好ましい。Mwが上記上限値以下であると、溶融粘度がより適度となるため製造後の樹脂の取り出しがより容易になり、さらに流動性がより良好になり溶融状態で射出成形しやすくなるため好ましい。
本実施形態に係るポリカーボネート樹脂の23℃、波長589nmにおける屈折率(nD)は、好ましくは1.630以上1.695以下、より好ましくは1.635以上1.690以下、さらに好ましくは1.640以上1.685以下、特に好ましくは1.645以上1.685以下である。
本実施形態に係るポリカーボネート樹脂は、屈折率(nD)が高く、光学レンズ材料に適している。屈折率は、厚さ0.1mmフィルムについて、アッベ屈折計を用いて、JIS−K−7142の方法で測定することができる。
本実施形態に係るポリカーボネート樹脂のアッベ数(ν)は、好ましくは27以下、より好ましくは26以下、さらに好ましくは25以下、特に好ましくは24以下である。
アッベ数は、23℃下での波長486nm、589nmおよび656nmの屈折率から、下記式を用いて算出することができる。
ν=(nD−1)/(nF−nC)
nD:波長589nmでの屈折率
nC:波長656nmでの屈折率
nF:波長486nmでの屈折率
本実施形態に係るポリカーボネート樹脂に他の樹脂をブレンドして、成形体の製造に供することができる。他の樹脂としては、例えば、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等が挙げられる。
さらに本実施形態に係るポリカーボネート樹脂には、酸化防止剤、離型剤、紫外線吸収剤、流動性改質剤、結晶核剤、強化剤、染料、帯電防止剤、抗菌剤等を添加することができる。
成形方法としては、射出成形の他、圧縮成形、注型、ロール加工、押出成形、延伸等が例示されるがこれらに限らない。
本実施形態に係るポリカーボネート樹脂を射出成形に使用する場合、好ましいガラス転移温度(Tg)は80℃以上190℃以下であり、より好ましくは85℃以上180℃以下であり、さらに好ましくは90℃以上170℃以下である。Tgが上記下限値以上であると、使用温度範囲がより広くなるため好ましい。またTgが上記上限値以下であると、樹脂の溶融温度がより低くなり、樹脂の分解や着色がより発生し難くなるため好ましい。またTgが上記上限値以下であると、汎用の金型温調機でも、金型温度と樹脂ガラス転移温度の差を小さくすることができる。そのため、製品に厳密な面精度が求められる用途において使用し易く好ましい。
本実施形態に係るポリカーボネート樹脂を用いて得られる光学成形体は、JIS K−7361−1に準拠して測定される全光線透過率が、好ましくは85%以上、より好ましくは88%であり、ビスフェノールA型ポリカーボネート樹脂等と比べても遜色がない。
[ポリカーボネート樹脂の製造方法]
本実施形態に係るポリカーボネート樹脂は、上記式(I)で表されるジヒドロキシ化合物(I)および上記式(II)で表されるジヒドロキシ化合物(II)を原料として使用して製造することができる。具体的には、ジヒドロキシ化合物(I)、ジヒドロキシ化合物(II)および炭酸ジエステル等のカーボネート前駆物質を、塩基性化合物触媒もしくはエステル交換触媒もしくはその双方からなる混合触媒の存在下、または無触媒下において、溶融重縮合法により反応させて製造することができる。
また、本実施形態に係るポリカーボネート樹脂は、上記式(I)で表されるジヒドロキシ化合物(I)をアリールカーボネート誘導体とし、その後、上記式(II)で表されるジヒドロキシ化合物(II)と、塩基性化合物触媒もしくはエステル交換色もしくはその双方からなる混合触媒の存在下、または無触媒下において、溶融重縮合法により反応させて製造することができる。
上記式(I)で表されるジヒドロキシ化合物(I)をアリールカーボネート誘導体とする方法は、特に限定されないが、例えばアリールハロホーメートおよび塩基を必要に応じて溶媒の存在下または非存在下で上記式(I)で表されるジヒドロキシ化合物(I)に作用させることで製造することができる。
ここで、アリールハロホーメートとしては、例えば、フェニルクロロホーメート、p−トリルクロロホーメート、m−トリルクロロホーメート、o−トリルクロロホーメート、p−クロロフェニルクロロホーメート、m−クロロフェニルクロロホーメート、o−クロロフェニルクロロホーメート等を挙げることができる。
塩基としては無機塩基、有機塩基を挙げることができ、その具体例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の無機塩基;トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ピリジン等の有機塩基を挙げることができる。
必要に応じて使用する溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン系溶媒を挙げることができる。
反応系内に含まれる全てのジヒドロキシ化合物の合計を100モル%としたとき、上記式(I)で表されるジヒドロキシ化合物(I)と上記式(II)で表されるジヒドロキシ化合物(II)の合計量は、50モル%以上100モル%以下であり、より好ましくは60モル%以上100モル%以下、さらに好ましくは70モル%以上100モル%以下であり、さらにより好ましくは80モル%以上100モル%以下であり、特に好ましくは90モル%以上100モル%以下である。
また、反応系内に含まれるジヒドロキシ化合物(I)とジヒドロキシ化合物(II)のモル比((I)/(II))が、好ましくは2/98以上98/2以下であり、より好ましくは5/95以上95/5以下であり、さらに好ましくは20/80以上90/10以下の範囲内である。
本実施形態に係る炭酸ジエステルとしては、ジフェニルカーボネート、ジ−p−トリルカーボネート、ジ−m−トリルカーボネート、ジ−o−トリルカーボネート、ビス(p−クロロフェニル)カーボネート、ビス(m−クロロフェニル)カーボネート、ビス(o−クロロフェニル)カーボネート、m−クレジルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−n−ブチルカーボネート、ジシクロヘキシルカーボネート等が挙げられる。これらの中でも、ジフェニルカーボネートが好ましい。ジフェニルカーボネートは、ジヒドロキシ化合物の合計1モルに対して0.97〜1.20モルの比率で用いられることが好ましく、より好ましくは0.98〜1.10モルの比率である。
塩基性化合物触媒としては、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、および含窒素化合物等が挙げられる。このような化合物としては、アルカリ金属およびアルカリ土類金属化合物等の有機酸塩、無機塩、酸化物、水酸化物、水素化物あるいはアルコキシド、または4級アンモニウムヒドロキシドおよびそれらの塩、アミン類等が好ましく用いられ、これらの化合物は単独もしくは組み合わせて用いることができる。
本実施形態に係るアルカリ金属化合物としては、例えば、アルカリ金属の有機酸塩、無機塩、酸化物、水酸化物、水素化物またはアルコキシド等が挙げられる。具体的には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、水酸化リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、炭酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸セシウム、酢酸リチウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸セシウム、ステアリン酸リチウム、水素化ホウ素ナトリウム、フェニル化ホウ素ナトリウム、安息香酸ナトリウム、安息香酸カリウム、安息香酸セシウム、安息香酸リチウム、リン酸水素2ナトリウム、リン酸水素2カリウム、リン酸水素2リチウム、フェニルリン酸2ナトリウム、ビスフェノールAの2ナトリウム塩、2カリウム塩、2セシウム塩もしくは2リチウム塩、フェノールのナトリウム塩、カリウム塩、セシウム塩もしくはリチウム塩等が用いられる。
アルカリ土類金属化合物としては、例えば、アルカリ土類金属化合物の有機酸塩、無機塩、酸化物、水酸化物、水素化物又はアルコキシド等が挙げられる。具体的には、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム、炭酸水素マグネシウム、炭酸水素カルシウム、炭酸水素ストロンチウム、炭酸水素バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム、酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム、酢酸ストロンチウム、酢酸バリウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、安息香酸カルシウム、フェニルリン酸マグネシウム等が用いられる。
含窒素化合物としては、例えば、4級アンモニウムヒドロキシドおよびそれらの塩、アミン類等が挙げられる。具体的には、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラn−プロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラn−ブチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド等のアルキル基、アリール基等を有する4級アンモニウムヒドロキシド類;トリエチルアミン、ジメチルベンジルアミン、トリフェニルアミン等の3級アミン類;ジエチルアミン、ジブチルアミン等の2級アミン類;n−プロピルアミン、n−ブチルアミン等の1級アミン類;2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、ベンゾイミダゾール等のイミダゾール類;あるいは、アンモニア、テトラメチルアンモニウムボロハイドライド、テトラn−ブチルアンモニウムボロハイドライド、テトラn−ブチルアンモニウムテトラフェニルボレート、テトラフェニルアンモニウムテトラフェニルボレート等の塩基もしくは塩基性塩等が用いられる。
エステル交換触媒としては、亜鉛、スズ、ジルコニウム、鉛等の塩が好ましく用いられ、これらは単独もしくは組み合わせて用いることができる。
エステル交換触媒としては、具体的には、酢酸亜鉛、安息香酸亜鉛、2−エチルヘキサン酸亜鉛、塩化スズ(II)、塩化スズ(IV)、酢酸スズ(II)、酢酸スズ(IV)、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズオキサイド、ジブチルスズジメトキシド、ジルコニウムアセチルアセトナート、オキシ酢酸ジルコニウム、ジルコニウムテトラブトキシド、酢酸鉛(II)、酢酸鉛(IV)等が用いられる。
これらの触媒は、ジヒドロキシ化合物の合計1モルに対して、10−9〜10−3モルの比率で、好ましくは10−7〜10−4モルの比率で用いられる。
溶融重縮合法は、上記の原料および触媒を用いて、加熱下に、常圧または減圧下で、エステル交換反応により副生成物を除去しながら溶融重縮合を行うものである。
本実施形態に係る溶融重縮合法は、上記式(I)で表されるジヒドロキシ化合物(I)、上記式(II)で表されるジヒドロキシ化合物(II)および炭酸ジエステル、または、上記式(I)で表されるジヒドロキシ化合物(I)のアリールカーボネート誘導体および上記式(II)で表されるジヒドロキシ化合物(II)を反応容器中で溶融後、副生するモノヒドロキシ化合物を滞留させた状態で、反応を行うことが望ましい。
滞留させるために、反応装置を閉塞したり、減圧したり加圧したりする等して圧力を制御することができる。この工程の反応時間は、好ましくは20分以上240分以下であり、より好ましくは40分以上180分以下、特に好ましくは60分以上150分以下である。この際、副生するモノヒドロキシ化合物を生成後すぐに留去すると、最終的に得られるポリカーボネート樹脂は高分子量体の含有量が少ない。しかし、副生したモノヒドロキシ化合物を反応容器中に一定時間滞留させると、最終的に得られるポリカーボネート樹脂は高分子量体の含有量が多いものが得られる。
一般的には溶融重縮合反応は二段以上の多段工程で実施される。具体的には、第一段目の反応を好ましくは120〜260℃、より好ましくは180〜240℃の温度で、常圧もしくは加圧下に好ましくは0.1〜5時間、より好ましくは0.5〜3時間反応させる。次いで反応系の減圧度を上げながら反応温度を高めてジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとの反応を行い、最終的には133Pa(1mmHg)以下の減圧度、200〜350℃の温度で0.05〜2時間重縮合反応を行うことが好ましい。
溶融重縮合反応は、連続式で行ってもよいし、バッチ式で行ってもよい。
反応を行うに際して用いられる反応装置は、錨型攪拌翼、マックスブレンド攪拌翼、ヘリカルリボン型攪拌翼等を装備した縦型であっても、パドル翼、格子翼、メガネ翼等を装備した横型であっても、スクリューを装備した押出機型であってもよい。また、重合物の粘度を勘案してこれらの反応装置を適宜組み合わせた反応装置を使用することが好適に実施される。
本実施形態に係るポリカーボネート樹脂は、重縮合反応終了後、熱安定性および加水分解安定性を保持するために、触媒を除去もしくは失活させてもよい。一般的には公知の酸性物質の添加による触媒の失活を行う方法を好適に実施できる。酸性物質としては、具体的には、安息香酸ブチル等のエステル類;p−トルエンスルホン酸等の芳香族スルホン酸類;p−トルエンスルホン酸ブチル、p−トルエンスルホン酸ヘキシル等の芳香族スルホン酸エステル類;亜リン酸、リン酸、ホスホン酸等のリン酸類;亜リン酸トリフェニル、亜リン酸モノフェニル、亜リン酸ジフェニル、亜リン酸ジエチル、亜リン酸ジn−プロピル、亜リン酸ジn−ブチル、亜リン酸ジn−ヘキシル、亜リン酸ジn−オクチル、亜リン酸モノn−オクチル等の亜リン酸エステル類;リン酸トリフェニル、リン酸ジフェニル、リン酸モノフェニル、リン酸ジn−ブチル、リン酸ジn−オクチル、リン酸モノn−オクチル等のリン酸エステル類;ジフェニルホスホン酸、ジn−オクチルホスホン酸、ジn−ブチルホスホン酸等のホスホン酸類;フェニルホスホン酸ジエチル等のホスホン酸エステル類;トリフェニルホスフィン、ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン等のホスフィン類;ホウ酸、フェニルホウ酸等のホウ酸類;n−ドデシルベンゼンスルホン酸テトラn−ブチルホスホニウム塩等の芳香族スルホン酸塩類;ステアリン酸クロライド、塩化ベンゾイル、p−トルエンスルホン酸クロライド等の有機ハロゲン化物;ジメチル硫酸等のアルキル硫酸;塩化ベンジル等の有機ハロゲン化物等が好適に用いられる。これらの失活剤は、触媒量に対して好ましくは0.01〜50倍モル、より好ましくは0.3〜20倍モル使用される。触媒量に対して0.01倍モルより少ないと、失活効果が不充分となり好ましくない。また、触媒量に対して50倍モルより多いと、樹脂の耐熱性が低下し、成形体が着色しやすくなるため好ましくない。
触媒失活後、ポリマー中の低沸点化合物を、13〜133Pa(0.1〜1mmHg)の圧力、200〜350℃の温度で脱揮除去する工程を設けてもよい。この工程には、パドル翼、格子翼、メガネ翼等、表面更新能の優れた攪拌翼を備えた横型装置、あるいは薄膜蒸発器が好適に用いられる。
本実施形態に係るポリカーボネート樹脂は、異物含有量が極力少ないことが望まれ、溶融原料の濾過、触媒液の濾過等が好適に実施される。フィルターのメッシュは、5μm以下であることが好ましく、より好ましくは1μm以下である。さらに、生成する樹脂のポリマーフィルターによる濾過が好適に実施される。ポリマーフィルターのメッシュは、100μm以下であることが好ましく、より好ましくは30μm以下である。また、樹脂ペレットを採取する工程は、当然低ダスト環境であることが好ましく、クラス1000以下のクリーン度であることがより好ましい。
[光学成形体]
本実施形態に係る光学成形体は本実施形態に係るポリカーボネート樹脂を含むものであり、本実施形態に係るポリカーボネート樹脂を用いて光学成形体を製造できる。
例えば、射出成形法、圧縮成形法、射出圧縮成形法、押出成形法、溶液キャスティング法等任意の方法により成形される。
本実施形態に係るポリカーボネート樹脂は、成形性および耐熱性に優れているので、射出成形が必要となる光学レンズにおいて特に有利に使用することができる。成形の際には、本実施形態に係るポリカーボネート樹脂を他のポリカーボネート樹脂やポリエステル樹脂等の他の樹脂と混合して使用することができる。
また、本実施形態の目的を損なわない範囲で各種特性を付与するために、各種添加剤を使用することができる。添加剤としては、酸化防止剤、加工安定剤、離型剤、紫外線吸収剤、ブルーイング剤、重合金属不活性化剤、難燃剤、滑剤、帯電防止剤、熱線遮蔽剤、蛍光染料(蛍光増白剤含む)、顔料、光散乱剤、強化充填剤、界面活性剤、抗菌剤、可塑剤、相溶化剤、他の樹脂やエラストマー等を挙げることができる。
酸化防止剤としては、例えば、トリエチレングリコール−ビス[3−(3−tert−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,6−ヘキサンジオール−ビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ペンタエリスリトール−テトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、N,N−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナマイド)、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−ベンジルホスホネート−ジエチルエステル、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレートおよび3,9−ビス{1,1−ジメチル−2−[β−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]エチル}−2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン等が挙げられる。
ポリカーボネート樹脂中の酸化防止剤の含有量は、ポリカーボネート樹脂100質量部に対して0.001〜0.3質量部であることが好ましい。
加工安定剤としては、例えば、リン系加工熱安定剤、硫黄系加工熱安定剤等が挙げられる。
リン系加工熱安定剤としては、例えば、亜リン酸、リン酸、亜ホスホン酸、ホスホン酸およびこれらのエステル等が挙げられる。具体的には、トリフェニルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、トリn−デシルホスファイト、トリn−オクチルホスファイト、トリn−オクタデシルホスファイト、ジn−デシルモノフェニルホスファイト、ジn−オクチルモノフェニルホスファイト、ジイソプロピルモノフェニルホスファイト、モノn−ブチルジフェニルホスファイト、モノデシルジフェニルホスファイト、モノn−オクチルジフェニルホスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、ビス(n−ノニルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4−ジクミルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、トリn−ブチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリメチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、ジフェニルモノオルソキセニルホスフェート、ジn−ブチルホスフェート、ジn−オクチルホスフェート、ジイソプロピルホスフェート、ベンゼンホスホン酸ジメチル、ベンゼンホスホン酸ジエチル、ベンゼンホスホン酸ジプロピル、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−4,3’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−3,3’−ビフェニレンジホスホナイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−フェニルホスホナイトおよびビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−3−フェニル−フェニルホスホナイト等が挙げられる。
ポリカーボネート樹脂中のリン系加工熱安定剤の含有量は、ポリカーボネート樹脂100質量部に対して0.001〜0.2質量部が好ましい。
硫黄系加工熱安定剤としては、例えば、ペンタエリスリトール−テトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)、ペンタエリスリトール−テトラキス(3−ミリスチルチオプロピオネート)、ペンタエリスリトール−テトラキス(3−ステアリルチオプロピオネート)、ジラウリル−3,3’−チオジプロピオネート、ジミリスチル−3,3’−チオジプロピオネート、ジステアリル−3,3’−チオジプロピオネート等が挙げられる。
ポリカーボネート樹脂中の硫黄系加工熱安定剤の含有量は、ポリカーボネート樹脂100質量部に対して0.001〜0.2質量部が好ましい。
離型剤としては、その90質量%以上がアルコールと脂肪酸とのエステルからなるものが好ましい。アルコールと脂肪酸とのエステルとしては、具体的には一価アルコールと脂肪酸とのエステルや、多価アルコールと脂肪酸との部分エステルあるいは全エステルが挙げられる。上記一価アルコールと脂肪酸とのエステルとしては、炭素原子数1〜20の一価アルコールと炭素原子数10〜30の飽和脂肪酸とのエステルが好ましい。また、上記多価アルコールと脂肪酸との部分エステルあるいは全エステルとしては、炭素原子数1〜25の多価アルコールと炭素原子数10〜30の飽和脂肪酸との部分エステルまたは全エステルが好ましい。
一価アルコールと飽和脂肪酸とのエステルとしては、例えば、ステアリルステアレート、パルミチルパルミテート、n−ブチルステアレート、メチルラウレート、イソプロピルパルミテート等が挙げられる。多価アルコールと飽和脂肪酸との部分エステルまたは全エステルとしては、例えば、ステアリン酸モノグリセリド、ステアリン酸モノグリセリド、ステアリン酸ジグリセリド、ステアリン酸トリグリセリド、ステアリン酸モノソルビテート、ベヘニン酸モノグリセリド、カプリン酸モノグリセリド、ラウリン酸モノグリセリド、ペンタエリスリトールモノステアレート、ペンタエリスリトールテトラステアレート、ペンタエリスリトールテトラペラルゴネート、プロピレングリコールモノステアレート、ビフェニルビフェネ−ト、ソルビタンモノステアレート、2−エチルヘキシルステアレート、ジペンタエリスリトールヘキサステアレート等のジペンタエリスルトールの全エステルまたは部分エステル等が挙げられる。
これら離型剤の含有量は、ポリカーボネート樹脂100質量部に対して0.005〜2.0質量部の範囲が好ましく、0.01〜0.6質量部の範囲がより好ましく、0.02〜0.5質量部の範囲がさらに好ましい。
紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤、環状イミノエステル系紫外線吸収剤およびシアノアクリレート系紫外線吸収剤からなる群より選ばれる少なくとも1種の紫外線吸収剤が好ましい。以下に挙げる紫外線吸収剤は、いずれかを単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、例えば、2−(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2−ヒドロキシ−5−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジクミルフェニル)フェニルベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3−tert−ブチル−5−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2,2’−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2N−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−アミルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2−ヒドロキシ−5−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2−ヒドロキシ−4−n−オクチルオキシフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2,2’−メチレンビス(4−クミル−6−ベンゾトリアゾールフェニル)、2,2’−p−フェニレンビス(1,3−ベンゾオキサジン−4−オン)、2−[2−ヒドロキシ−3−(3,4,5,6−テトラヒドロフタルイミドメチル)−5−メチルフェニル]ベンゾトリアゾ−ル等が挙げられる。
ベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては、例えば、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−n−オクチルオキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−ベンジルオキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホキシトリハイドライドレイトベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシ−5−ソジウムスルホキシベンゾフェノン、ビス(5−ベンゾイル−4−ヒドロキシ−2−メトキシフェニル)メタン、2−ヒドロキシ−4−n−ドデシルオキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−2’−カルボキシベンゾフェノン等が挙げられる。
トリアジン系紫外線吸収剤としては、例えば、2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−[(n−ヘキシル)オキシ]−フェノール、2−(4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−[(n−オクチル)オキシ]−フェノール等が挙げられる。
環状イミノエステル系紫外線吸収剤としては、例えば、2,2’−ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−p−フェニレンビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−m−フェニレンビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−(4,4’−ジフェニレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−(2,6−ナフタレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−(1,5−ナフタレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−(2−メチル−p−フェニレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−(2−ニトロ−p−フェニレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)および2,2’−(2−クロロ−p−フェニレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)等が挙げられる。
シアノアクリレート系紫外線吸収剤としては、例えば、1,3−ビス−[(2’−シアノ−3’,3’−ジフェニルアクリロイル)オキシ]−2,2−ビス[(2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリロイル)オキシ]メチル)プロパン、および1,3−ビス−[(2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリロイル)オキシ]ベンゼン等が挙げられる。
紫外線吸収剤の含有量は、ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、好ましくは0.01〜3.0質量部であり、より好ましくは0.02〜1.0質量部であり、さらに好ましくは0.05〜0.8質量部である。かかる配合量の範囲であれば、用途に応じ、ポリカーボネート樹脂に十分な耐候性を付与することが可能である。
ブルーイング剤としては、例えば、バイエル社のマクロレックスバイオレットBおよびマクロレックスブルーRR並びにクラリアント社のポリシンスレンブルーRLS等が挙げられる。
ブルーイング剤は、ポリカーボネート樹脂の黄色味を消すために有効である。特に耐候性を付与したポリカーボネート樹脂の場合は一定量の紫外線吸収剤が配合されるため、「紫外線吸収剤の作用や色」によってポリカーボネート樹脂成型品が黄色味を帯びやすい傾向があり、特にシートやレンズに自然な透明感を付与するためにはブルーイング剤の配合は有効である。
ブルーイング剤の配合量は、例えば、ポリカーボネート樹脂に対して、好ましくは0.05〜1.5ppmであり、より好ましくは0.1〜1.2ppmである。
本実施形態に係るポリカーボネート樹脂は、高屈折率と優れた耐熱性を示し、しかも成形に適した流動性を有する。さらに、低複屈折で光学歪みが起こりづらいため、光学レンズの他に、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、太陽電池等に使用される透明導電性基板、光学ディスク、液晶パネル、光カード、シート、フィルム、光ファイバー、コネクター、蒸着プラスチック反射鏡、ディスプレイ等の光学部品の構造材料または機能材料用途に適した光学用成形体として有利に使用することができる。
光学成形体の表面には、必要に応じ、反射防止層あるいはハードコート層といったコート層が設けられていてもよい。反射防止層は、単層であっても多層であっても良く、有機物であっても無機物であっても構わないが、無機物であることが好ましい。具体的には、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタニウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム等の酸化物あるいはフッ化物が例示される。
(光学レンズ)
本実施形態に係るポリカーボネート樹脂を用いて製造される光学レンズは、高屈折率であり、耐熱性に優れるため、望遠鏡、双眼鏡、テレビプロジェクター等、従来、高価な高屈折率ガラスレンズが用いられていた分野に用いることができ、極めて有用である。必要に応じて、非球面レンズの形で用いることが好ましい。非球面レンズは、1枚のレンズで球面収差を実質的にゼロとすることが可能であるため、複数の球面レンズの組み合わせによって球面収差を取り除く必要がなく、軽量化および生産コストの低減化が可能になる。したがって、非球面レンズは、光学レンズの中でも特にカメラレンズとして有用である。
本実施形態に係る光学レンズは、例えば、射出成形法、圧縮成形法、射出圧縮成形法等任意の方法により成形される。本実施形態により、ガラスレンズでは技術的に加工の困難な高屈折率低複屈折非球面レンズをより簡便に得ることができる。
(光学フィルム)
本実施形態に係るポリカーボネート樹脂を用いて製造される光学フィルムは、透明性および耐熱性に優れるため、液晶基板用フィルム、光メモリーカード等に好適に使用される。
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
以下、本実施形態を、実施例・比較例を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。
1.測定・評価方法
以下の実施例・比較例において、各物性の測定および評価は、以下の方法により行った。
1)ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw):ゲル浸透クロマトグラフ(GPC:Waters社製 1515、2414および2489)を用い、クロロホルムを溶出液として、既知の分子量(分子量分布=1)の標準ポリスチレンを用いて検量線を作成した。この検量線に基づいて、GPCのリテンションタイムからMwを算出した。
2)屈折率(nD):実施例で製造したポリカーボネート樹脂からなる厚さ0.1mmフィルムについて、アッベ屈折計を用い、JIS−K−7142の方法で測定した。
3)アッベ数(ν):実施例で製造したポリカーボネート樹脂からなる厚さ0.1mmフィルムについて、アッベ屈折計を用い、23℃下での波長486nm、589nmおよび656nmの屈折率を測定し、さらに下記式を用いてアッベ数を算出した。
ν=(nD−1)/(nF−nC)
nD:波長589nmでの屈折率
nC:波長656nmでの屈折率
nF:波長486nmでの屈折率
4)ガラス転移温度(Tg):示差熱走査熱量分析計(DSC:島津製作所製DSC−60)により測定した。
5)熱分解開始温度(Td):示差熱天秤(TG−DTA:島津製作所製DTG−60)を用い、空気気流下、重量が5%減少した温度を測定した。昇温速度は10℃/minである。
6)全光線透過率:実施例で製造したポリカーボネート樹脂からなる厚さ0.1mmフィルムについて、日本電色工業(株)製濁度計NDH2000を用い、JIS−K−7361−1の方法で測定した。
2.原料の合成
(合成例1)9,9−ビス(4’−フェノキシカルボニルオキシフェニル)フルオレンの製造
撹拌機を備えた2リットルのフラスコに9,9−ビス(4’−ヒドロキシフェニル)フルオレン175.27g(0.50モル)、フェニルクロロホーメート178.62g(1.14モル)およびクロロホルム600gを装入し氷浴により冷却した。
トリエチルアミン115.22g(1.14モル)を1時間半かけて滴下した後、室温で一晩撹拌した。その後、クロロホルム200mLを添加して、イオン交換水300mLで三回洗浄した後、硫酸マグネシウムでクロロホルム層を乾燥し減圧濃縮した。
得られた固体をメタノール350mLで洗浄し、ろ別した後、メチルセロソルブ598gから加熱再結晶して9,9−ビス(4’−フェノキシカルボニルオキシフェニル)フルオレン264.32g(収率89%)を得た。
(合成例2)9,9−ビス(3’−メチル−4’−フェノキシカルボニルオキシフェニル)フルオレンの製造
合成例1において、9,9−ビス(4’−ヒドロキシフェニル)フルオレン175.27g(0.50モル)を使用する代わりに、9,9−ビス(3’−メチル−4’−ヒドロキシフェニル)フルオレン189.23g(0.50モル)を使用した以外は、合成例1に記載の操作に従い、9,9−ビス(3’−メチル−4’−フェノキシカルボニルオキシフェニル)フルオレン278.40g(収率90%)を得た。
(合成例3)ビス〔4−(2’−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕スルフィドの製造
撹拌機を備えた1リットルのフラスコにビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド109.14g(0.50モル)、エチレンカーボネート92.46g(1.05モル)および炭酸カリウム345mg(2.5ミリモル)を装入し、160℃で24時間加熱撹拌した。その後、反応液を60℃まで冷却した後、メタノール250mLを添加して、さらに1N−NaOH水溶液75gを添加して、60℃で2時間加熱撹拌した。反応液を室温まで冷却した後、イオン交換水250mLを添加した後、生成した固体をろ別し、得られた固体を1N−HCl水溶液で懸濁洗浄した。固体を酢酸エチルに溶解して、イオン交換水により水相の電導度が10μS/cm以下になるまで水洗した。その後、硫酸ナトリウムで酢酸エチル層を乾燥して減圧濃縮し、得られた固体をクロロホルムから再結晶してビス〔4−(2’−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕スルフィド108.76g(収率71%)を得た。
(合成例4)4−ヒドロキシフェニル−4’−(2"−ヒドロキシエトキシ)フェニルスルフィドの製造
撹拌機を備えた1リットルのフラスコにビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド109.14g(0.50モル)、エチレンカーボネート44.03g(0.50モル)および炭酸カリウム345mg(2.5ミリモル)を装入し、160℃で24時間加熱撹拌を行った。その後、反応液を60℃に冷却し、メタノール250mLを添加して、さらに1N−NaOH水溶液75gを添加して、60℃で2時間加熱撹拌した。その後反応液を室温まで冷却してイオン交換水250mLを添加して生成した固体をろ別した。得られた固体を1N−HClで懸濁洗浄し、固体をろ別後、酢酸エチルに溶解して、イオン交換水を用いて水層の電導度が10μS/cm以下になるまで水洗した。その後、硫酸ナトリウムで酢酸エチル層を乾燥して減圧濃縮し、得られた固体をクロロホルムから2回再結晶して4−ヒドロキシフェニル−4’−(2"−ヒドロキシエトキシ)フェニルスルフィド60.33g(収率46%)を得た。
(合成例5)ビス〔4−(2’−ヒドロキシエトキシ)−3−メチルフェニル〕スルフィドの製造
合成例3において、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド109.14g(0.50モル)および炭酸カリウム345mg(2.5ミリモル)を使用する代わりに、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)スルフィド123.16g(0.50モル)およびヨウ化カリウム1.0g(6.02ミリモル)使用した以外は合成例3に記載の操作に従い、ビス〔4−(2’−ヒドロキシエトキシ)−3−メチルフェニル〕スルフィド122.07g(収率73%)を得た。
3.ポリカーボネート樹脂の製造
(実施例1)
9,9−ビス(4’−ヒドロキシフェニル)フルオレン(以下、"BPFL"と略記することがある)14.54g(41.5ミリモル)、合成例3で製造したビス〔4−(2’−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕スルフィド(以下、"HETDP"と略記することがある)12.71g(41.5ミリモル)、ジフェニルカーボネート(以下、"DPC"と略記することがある)17.78g(83.0ミリモル)および0.02M−炭酸水素ナトリウム水溶液90μL(1.8×10−6モル)を留出装置付きの反応器に装入して、215℃、100kPaで1時間反応させた。その後、減圧度を19kPaに調整し20分間反応させた後、240℃まで昇温し、同温度同圧力で70分間反応させた。次に減圧度を16kPaに調整し、20分間反応させ、さらに減圧度を13kPaに調整し20分間反応させた後、40分かけて減圧度を130Paとし、同圧力で30分間反応させて所定のトルクになったところで窒素ガスにより真空を放圧して、ポリカーボネート樹脂を抜き出した。
得られたポリカーボネート樹脂の重量平均分子量(Mw)は52300であり、Tgは129℃であった。また、熱分解開始温度Tdは368℃であった。
このポリカーボネート樹脂を200℃、3分間の予熱後、10MPaで1分間プレスして厚さ0.1mmのプレスシート(光学フィルム)を作製した。このプレスシート(光学フィルム)の屈折率(nD)は1.647でアッベ数は22.6であった。
このポリカーボネート樹脂をさらにスケールアップして製造した後、得られたポリカーボネート樹脂に対して、酸化防止剤(商品名「アデカスタブPEP−45」;旭電化工業(株)製)を500ppm、グリセリンモノステアリレート300ppmを添加して押し出し機により250℃で混練してペレタイズしてペレットを得た。
該ペレットを100℃で24時間真空乾燥した後、シリンダー温度250℃、金型温度120℃で射出成型し、直径が9.4mm、両凸面の曲率半径が5.0mmの両凸レンズ(レンズ中心部厚み;9.0mm)を得た。クロスニコル下での観察からは光学歪のないレンズであることが確かめられた。また、全光線透過率を測定したところ90%であった。また、射出成形性は良好であり、問題なくレンズを成形することができた。
(実施例2)
合成例1で製造した9,9−ビス(4’−フェノキシカルボニルオキシフェニル)フルオレン24.51g(41.5ミリモル)、合成例3で製造したビス〔4−(2’−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕スルフィド12.71g(41.5ミリモル)および0.02M−炭酸水素ナトリウム水溶液90μL(1.8×10−6モル)を留出装置付きの反応器に装入して、215℃、100kPaで1時間反応させた。その後、減圧度を19kPaに調整し20分間反応させた後、240℃まで昇温し、同温度同圧力で70分間反応させた。次に減圧度を16kPaに調整し、20分間反応させ、さらに減圧度を13kPaに調整し20分間反応させた後、40分間かけて減圧度を130Paとし、同圧力で30分間反応させて所定のトルクになったところで窒素ガスにより真空を放圧して、ポリカーボネート樹脂を抜き出した。
得られたポリカーボネート樹脂の重量平均分子量(Mw)は50600であり、Tgは128℃であった。また熱分解開始温度Tdは370℃であった。
このポリカーボネート樹脂を200℃、3分間の予熱後、10MPaで1分間プレスして厚さ0.1mmのプレスシート(光学フィルム)を作製した。このプレスシート(光学フィルム)の屈折率(nD)は1.647でアッベ数は23.3であった。
このポリカーボネート樹脂をさらにスケールアップして製造した後、得られたポリカーボネート樹脂に対して、酸化防止剤(商品名「アデカスタブPEP−45」;旭電化工業(株)製)を500ppm、グリセリンモノステアリレート300ppmを添加して押し出し機により250℃で混練してペレタイズしてペレットを得た。
該ペレットを100℃で24時間真空乾燥した後、シリンダー温度250℃、金型温度120℃で射出成型し、直径が9.4mm、両凸面の曲率半径が5.0mmの両凸レンズ(レンズ中心部厚み;9.0mm)を得た。クロスニコル下での観察からは光学歪のないレンズであることが確かめられた。また、全光線透過率を測定したところ90%であった。また、射出成形性は良好であり、問題なくレンズを成形することができた。
(実施例3)
実施例1において、BPFL14.54g(41.5ミリモル)、HETDP12.71g(41.5ミリモル)を使用する代わりに、BPFL20.36g(58.1ミリモル)およびHETDP7.63g(24.9ミリモル)を使用した以外は実施例1に記載の操作に従いポリカーボネート樹脂を製造した。
得られたポリカーボネート樹脂の重量平均分子量(Mw)は28500であり、Tgは143℃であった。また、熱分解開始温度(Td)は365℃であった。
このポリカーボネート樹脂を200℃、3分間の予熱後、10MPaで1分間プレスして厚さ0.1mmのプレスシート(光学フィルム)を作製した。このプレスシート(光学フィルム)の屈折率(nD)は1.654でアッベ数は22.9であった。
このポリカーボネート樹脂をさらにスケールアップして製造した後、得られたポリカーボネート樹脂に対して、酸化防止剤(商品名「アデカスタブPEP−45」;旭電化工業(株)製)を500ppm、グリセリンモノステアリレート300ppmを添加して押し出し機により250℃で混練してペレタイズしてペレットを得た。
該ペレットを100℃で24時間真空乾燥した後、シリンダー温度250℃、金型温度120℃で射出成型し、直径が9.4mm、両凸面の曲率半径が5.0mmの両凸レンズ(レンズ中心部厚み;9.0mm)を得た。クロスニコル下での観察からは光学歪のないレンズであることが確かめられた。また、全光線透過率を測定したところ89%であった。また、射出成形性は良好であり、問題なくレンズを成形することができた。
(実施例4)
実施例1において、BPFL14.54g(41.5ミリモル)、HETDP12.71g(41.5ミリモル)を使用する代わりに、BPFL8.73g(24.9ミリモル)およびHETDP17.80g(58.1ミリモル)を使用した以外は実施例1に記載の操作に従いポリカーボネート樹脂を製造した。
得られたポリカーボネート樹脂の重量平均分子量(Mw)は39400であり、Tgは88℃であった。また、熱分解開始温度(Td)は372℃であった。
このポリカーボネート樹脂を200℃、3分間の予熱後、10MPaで1分間プレスして厚さ0.1mmのプレスシート(光学フィルム)を作製した。このプレスシート(光学フィルム)の屈折率(nD)は1.635でアッベ数は27.0であった。
このポリカーボネート樹脂をさらにスケールアップして製造した後、得られたポリカーボネート樹脂に対して、酸化防止剤(商品名「アデカスタブPEP−45」;旭電化工業(株)製)を500ppm、グリセリンモノステアリレート300ppmを添加して押し出し機により230℃で混練してペレタイズしてペレットを得た。
該ペレットを80℃で24時間真空乾燥した後、シリンダー温度230℃、金型温度80℃で射出成型し、直径が9.4mm、両凸面の曲率半径が5.0mmの両凸レンズ(レンズ中心部厚み;9.0mm)を得た。クロスニコル下での観察からは光学歪のないレンズであることが確かめられた。また、全光線透過率を測定したところ90%であった。また、射出成形性は良好であり、問題なくレンズを成形することができた。
(実施例5)
実施例1においてHETDP12.71g(41.5ミリモル)を使用する代わりに、合成例4で製造した4−ヒドロキシフェニル−4’−(2"−ヒドロキシエトキシ)フェニルスルフィド10.89g(41.5ミリモル)使用した以外は実施例1に記載の操作に従いポリカーボネート樹脂を製造した。
得られたポリカーボネート樹脂の重量平均分子量(Mw)は46000であり、Tgは160℃であった。また、熱分解開始温度(Td)は368℃であった。
このポリカーボネート樹脂を200℃、3分間の予熱後、10MPaで1分間プレスして厚さ0.1mmのプレスシート(光学フィルム)を作製した。このプレスシート(光学フィルム)の屈折率(nD)は1.651でアッベ数は21.9であった。
このポリカーボネート樹脂をさらにスケールアップして製造した後、得られたポリカーボネート樹脂に対して、酸化防止剤(商品名「アデカスタブPEP−45」;旭電化工業(株)製)を500ppm、グリセリンモノステアリレート300ppmを添加して押し出し機により280℃で混練してペレタイズしてペレットを得た。
該ペレットを100℃で24時間真空乾燥した後、シリンダー温度280℃、金型温度140℃で射出成型し、直径が9.4mm、両凸面の曲率半径が5.0mmの両凸レンズ(レンズ中心部厚み;9.0mm)を得た。クロスニコル下での観察からは光学歪のないレンズであることが確かめられた。また、全光線透過率を測定したところ88%であった。また、射出成形性は良好であり、問題なくレンズを成形することができた。
(実施例6)
実施例2において9,9−ビス(4’−フェノキシカルボニルオキシフェニル)フルオレン24.51g(41.5ミリモル)を使用する代わりに、合成例2で製造した9,9−ビス(3’−メチル−4’−フェノキシカルボニルオキシフェニル)フルオレン25.67g(41.5ミリモル)を使用した以外は実施例2に記載の操作に従いポリカーボネート樹脂を製造した。
得られたポリカーボネート樹脂の重量平均分子量(Mw)は81300であり、Tgは133℃であった。また、熱分解開始温度(Td)は364℃であった。
このポリカーボネート樹脂を200℃、3分間の予熱後、10MPaで1分間プレスして厚さ0.1mmのプレスシート(光学フィルム)を作製した。このプレスシート(光学フィルム)の屈折率(nD)は1.639でアッベ数は24.6であった。
このポリカーボネート樹脂をさらにスケールアップして製造した後、得られたポリカーボネート樹脂に対して、酸化防止剤(商品名「アデカスタブPEP−45」;旭電化工業(株)製)を500ppm、グリセリンモノステアリレート300ppmを添加して押し出し機により250℃で混練してペレタイズしてペレットを得た。
該ペレットを100℃で24時間真空乾燥した後、シリンダー温度250℃、金型温度120℃で射出成型し、直径が9.4mm、両凸面の曲率半径が5.0mmの両凸レンズ(レンズ中心部厚み;9.0mm)を得た。クロスニコル下での観察からは光学歪のないレンズであることが確かめられた。また、全光線透過率を測定したところ89%であった。また、射出成形性は良好であり、問題なくレンズを成形することができた。
(実施例7)
実施例1において、HETDP12.71g(41.5ミリモル)を使用する代わりに、ビス〔4−(2’−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕スルホン14.04g(41.5ミリモル)を使用した以外は実施例1に記載の操作に従いポリカーボネートを製造した。
得られたポリカーボネート樹脂の重量平均分子量(Mw)は15400であり、Tgは166℃であった。また熱分解開始温度(Td)は363℃であった。
このポリカーボネート樹脂を200℃、3分間の予熱後、10MPaで1分間プレスして厚さ0.1mmのプレスシート(光学フィルム)を作製した。このプレスシート(光学フィルム)の屈折率(nD)は1.631でアッベ数は23.7であった。
このポリカーボネート樹脂をさらにスケールアップして製造した後、得られたポリカーボネート樹脂に対して、酸化防止剤(商品名「アデカスタブPEP−45」;旭電化工業(株)製)を500ppm、グリセリンモノステアリレート300ppmを添加して押し出し機により250℃で混練してペレタイズしてペレットを得た。
該ペレットを100℃で24時間真空乾燥した後、シリンダー温度270℃、金型温度140℃で射出成型し、直径が9.4mm、両凸面の曲率半径が5.0mmの両凸レンズ(レンズ中心部厚み;9.0mm)を得た。クロスニコル下での観察からは光学歪のないレンズであることが確かめられた。また、全光線透過率を測定したところ90%であった。また、射出成形性は良好であり、問題なくレンズを成形することができた。
(実施例8)
実施例1において、HETDP12.71g(41.5ミリモル)を使用する代わりに、HETDP6.36g(20.75ミリモル)および9,9−ビス〔4’−(2"−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕フルオレン9.10g(20.75ミリモル)を使用した以外は実施例1に記載の操作に従いポリカーボネート樹脂を製造した。
得られたポリカーボネート樹脂の重量平均分子量(Mw)は25400であり、Tgは164℃であった。また熱分解開始温度(Td)は369℃であった。
このポリカーボネート樹脂を200℃、3分間の予熱後、10MPaで1分間プレスして厚さ0.1mmのプレスシート(光学フィルム)を作製した。このプレスシート(光学フィルム)の屈折率(nD)は1.648でアッベ数は23.0であった。
このポリカーボネート樹脂をさらにスケールアップして製造した後、得られたポリカーボネート樹脂に対して、酸化防止剤(商品名「アデカスタブPEP−45」;旭電化工業(株)製)を500ppm、グリセリンモノステアリレート300ppmを添加して押し出し機により250℃で混練してペレタイズしてペレットを得た。
該ペレットを100℃で24時間真空乾燥した後、シリンダー温度270℃、金型温度140℃で射出成型し、直径が9.4mm、両凸面の曲率半径が5.0mmの両凸レンズ(レンズ中心部厚み;9.0mm)を得た。クロスニコル下での観察からは光学歪のないレンズであることが確かめられた。また、全光線透過率を測定したところ88%であった。また、射出成形性は良好であり、問題なくレンズを成形することができた。
(実施例9)
実施例1において、HETDP12.71g(41.5ミリモル)を使用する代わりに、合成例5で製造したビス〔4−(2’−ヒドロキシエトキシ)−3−メチルフェニル〕スルフィド13.88g(41.5ミリモル)を使用した以外は実施例1に記載の操作に従いポリカーボネート樹脂を製造した。
得られたポリカーボネート樹脂の重量平均分子量(Mw)は36500であり、Tgは128℃であった。また熱分解開始温度(Td)は378℃であった。
このポリカーボネート樹脂を200℃、3分間の予熱後、10MPaで1分間プレスして厚さ0.1mmのプレスシート(光学フィルム)を作製した。このプレスシート(光学フィルム)の屈折率(nD)は1.634でアッベ数は24.1であった。
このポリカーボネート樹脂をさらにスケールアップして製造した後、得られたポリカーボネート樹脂に対して、酸化防止剤(商品名「アデカスタブPEP−45」;旭電化工業(株)製)を500ppm、グリセリンモノステアリレート300ppmを添加して押し出し機により250℃で混練してペレタイズしてペレットを得た。
該ペレットを100℃で24時間真空乾燥した後、シリンダー温度250℃、金型温度110℃で射出成型し、直径が9.4mm、両凸面の曲率半径が5.0mmの両凸レンズ(レンズ中心部厚み;9.0mm)を得た。クロスニコル下での観察からは光学歪のないレンズであることが確かめられた。また、全光線透過率を測定したところ89%であった。また、射出成形性は良好であり、問題なくレンズを成形することができた。
(実施例10)
実施例1において、BPFL14.54g(41.5ミリモル)、HETDP12.71g(41.5ミリモル)を使用する代わりに、BPFL17.45g(49.8ミリモル)、9,9−ビス〔4’−(2"−ヒドロキシエチル)フェニル〕フルオレン9.83g(22.4ミリモル)、HEDTP3.30g(10.79ミリモル)を使用した以外は実施例1に記載の操作に従いポリカーボネート樹脂を製造した。
得られたポリカーボネート樹脂の重量平均分子量(Mw)は54600であり、Tgは185℃であった。また熱分解開始温度(Td)は372℃であった。
このポリカーボネート樹脂を240℃、3分間の予熱後、10MPaで1分間プレスして厚さ0.1mmのプレスシート(光学フィルム)を作製した。このプレスシート(光学フィルム)の屈折率(nD)は1.648でアッベ数は23.0であった。
このポリカーボネート樹脂をさらにスケールアップして製造した後、得られたポリカーボネート樹脂に対して、酸化防止剤(商品名「アデカスタブPEP−45」;旭電化工業(株)製)を500ppm、グリセリンモノステアリレート300ppmを添加して押し出し機により250℃で混練してペレタイズしてペレットを得た。
該ペレットを100℃で24時間真空乾燥した後、シリンダー温度280℃、金型温度160℃で射出成型し、直径が9.4mm、両凸面の曲率半径が5.0mmの両凸レンズ(レンズ中心部厚み;9.0mm)を得た。クロスニコル下での観察からは光学歪のないレンズであることが確かめられた。また、全光線透過率を測定したところ90%であった。また、射出成形性は良好であり、問題なくレンズを成形することができた。
(比較例1)
ビスフェノールAからなるポリカーボネート樹脂として、商品名「パンライトL−1225Y」(帝人化成(株)製:Mw=45000、Tg:154℃、屈折率:1.585)を用いた。
このポリカーボネート樹脂により構成されたペレットを100℃で24時間真空乾燥した後、シリンダー温度280℃、金型温度120℃で射出成型し、直径が9.4mm、両凸面の曲率半径が5.0mmの両凸レンズ(レンズ中心部厚み;9.0mm)を得た。クロスニコル下での観察からは複屈折の大きい、光学歪の大きなレンズであることが確かめられた。また、全光線透過率を測定したところ90%であった。
以上の結果を表1に示す。なお、光学歪の評価では、光学歪のないレンズが得られたものは〇、光学歪の大きなレンズが得られたものは×と評価した。
Figure 2017201002
表1から、本実施形態に係るポリカーボネート樹脂は、高屈折率、高透明性、低アッベ数、良好な射出成形性のバランスに優れ、さらに得られる成形体の光学歪みを抑制することができることが理解できる。

Claims (14)

  1. 下記式(A)で表される構成単位(A)と、下記式(B)で表される構成単位(B)とを有するポリカーボネート樹脂。
    Figure 2017201002
    (前記式(A)中、R〜Rは水素原子、ハロゲン原子、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1〜20のアルキル基または炭素数5〜20のシクロアルキル基を表し、それぞれ同一または異なっていてもよい。)
    Figure 2017201002
    (前記式(B)中、R〜R12は水素原子、ハロゲン原子、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1〜20のアルキル基または炭素数5〜20のシクロアルキル基を表し、それぞれ同一または異なっていてもよく、Xは炭素数2〜10のアルキレン基を表し、それぞれ同一または異なっていてもよく、Wは−S−、−SO−または−SO−を表し、nおよびmはそれぞれ独立に0〜6の整数を表す。ただし、n+mは0ではない。)
  2. 請求項1に記載のポリカーボネート樹脂において、
    前記ポリカーボネート樹脂中の全ての構成単位の合計を100モル%としたとき、前記ポリカーボネート樹脂中の前記構成単位(A)と前記構成単位(B)の合計含有量が50モル%以上100モル%以下であるポリカーボネート樹脂。
  3. 請求項1または2に記載のポリカーボネート樹脂において、
    前記ポリカーボネート樹脂中の前記構成単位(A)と前記構成単位(B)のモル比((A)/(B))が、2/98以上98/2以下であるポリカーボネート樹脂。
  4. 請求項1乃至3いずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂において、
    前記式(A)中、R〜Rが水素原子または炭素数1〜3のアルキル基であり、
    前記式(B)中、R〜R12が水素原子または炭素数1〜3のアルキル基であり、Xが1,2−エチレン基であり、nおよびmが1または0であるポリカーボネート樹脂。
  5. 請求項1乃至4いずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂において、
    JIS K−7142に準拠して測定される23℃、波長589nmにおける屈折率が1.630以上1.695以下であるポリカーボネート樹脂。
  6. 請求項1乃至5いずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂において、
    示差走査熱量により測定されるガラス転移温度が80℃以上190℃以下であるポリカーボネート樹脂。
  7. 請求項1乃至6いずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂において、
    JIS K−7361−1に準拠して測定される全光線透過率が85%以上であるポリカーボネート樹脂。
  8. 請求項1乃至7いずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂において、
    ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が1.5×10以上2.0×10以下であるポリカーボネート樹脂。
  9. 請求項1乃至8いずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂において、
    アッベ数が27以下であるポリカーボネート樹脂。
  10. 請求項1乃至9いずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂を製造するための製造方法であって、
    下記式(I)で表されるジヒドロキシ化合物(I)および下記式(II)で表されるジヒドロキシ化合物(II)を、炭酸ジエステルと反応させることにより、前記ポリカーボネート樹脂を合成する工程を含み、
    反応系内に含まれる全てのジヒドロキシ化合物の合計を100モル%としたとき、前記ジヒドロキシ化合物(I)と前記ジヒドロキシ化合物(II)の合計量が50モル%以上であるポリカーボネート樹脂の製造方法。
    Figure 2017201002
    (前記式(I)中、R〜Rは水素原子、ハロゲン原子、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1〜20のアルキル基または炭素数5〜20のシクロアルキル基を表し、それぞれ同一または異なっていてもよい。)
    Figure 2017201002
    (前記式(II)中、R〜R12は水素原子、ハロゲン原子、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1〜20のアルキル基または炭素数5〜20のシクロアルキル基を表し、それぞれ同一または異なっていてもよく、Xは炭素数2〜10のアルキレン基を表し、それぞれ同一または異なっていてもよく、Wは−S−、−SO−または−SO−を表し、nおよびmはそれぞれ独立に0〜6の整数を表す。ただし、n+mは0ではない。)
  11. 請求項10に記載のポリカーボネート樹脂の製造方法において、
    前記ジヒドロキシ化合物(I)と前記ジヒドロキシ化合物(II)のモル比((I)/(II))が、2/98以上98/2以下であるポリカーボネート樹脂の製造方法。
  12. 請求項1乃至9いずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂を含む光学成形体。
  13. 光学レンズである請求項12に記載の光学成形体。
  14. 光学フィルムである請求項12に記載の光学成形体。
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