JP2017504827A - 改善された光感受性を備えるホログラフィック媒体 - Google Patents

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Abstract

本発明は、マトリックスポリマー、書込モノマー及び光開始剤を含む新規のフォトポリマー配合物に関し、前記配合物は、式(I)(式中、A1、A2、A3はそれぞれ互いに独立して、水素、フッ素、塩素、臭素又はヨウ素であり、R1、R2、R3、R4、R5はそれぞれ互いに独立して、水素、ハロゲン、シアノ、ニトロ、アミノ、アルキルイミノ、アジド、イソニトリル、エナミノ、ホルミル、アシル、カルボキシル、炭素エステル、炭素アミド、オルトエステル、スルホネート、ホスフェート、有機スルホニル、有機スルホキシジル、フッ素化されていてもよいアルコキシ又は置換されていてもよい芳香族基、複素環式芳香族基、脂肪族基、アリール脂肪族基、オレフィン基若しくはアセチレン基であり、適した基は、任意の置換基の架橋を介して互いに結合することができて、又は、2つ以上の式(I)の化合物は、基R1、R2、R3、R4、R5のうちの少なくとも1つを介して結合することができて、ここで、基は、このとき、二官能性〜四官能性架橋にすることができるが、ただし、基R1、R2、R3、R4、R5のうちの少なくとも1つは水素ではない。)の化合物をさらに含む。さらに本発明は、マトリックスポリマー、書込モノマー、光開始剤を含むフォトポリマー、本発明によるフォトポリマー配合物を含むホログラフィック媒体又は前記配合物を使用して得ることができるホログラフィック媒体、ホログラフィック媒体を製造するための本発明によるフォトポリマー配合物の使用、及び本発明によるフォトポリマー配合物を使用してホログラフィック媒体を製造するための方法にも関する。【化1】

Description

本発明は、マトリックスポリマー、書込モノマー及び光開始剤を含むフォトポリマー配合物に関する。本発明の別の主題は、マトリックスポリマー、書込モノマー及び光開始剤を含むフォトポリマー、本発明のフォトポリマーを含むホログラフィック媒体、本発明のホログラフィック媒体の使用、並びに本発明のフォトポリマー配合物を使用することによりホログラフィック媒体を製造するための工程である。
始めに述べたタイプのフォトポリマー配合物は、先行技術において知られている。例えば、国際公開第2008/125229号パンフレットには、ポリウレタンマトリックスポリマー、アクリレートベースの書込モノマー並びに共開始剤及び染料を含む光開始剤をそれぞれが含むフォトポリマー配合物、及びそれから得ることができるフォトポリマーが記載されている。フォトポリマーの使用は、ホログラフィック露光によって生じる屈折率変調Δnによって決定的に明らかにされる。ホログラフィック露光では、信号光ビーム及び参照光ビームの干渉場(最も単純な場合では、2つの平面波の干渉場)は、干渉場において高強度の位置の書込モノマー(例えば、高屈折率アクリレートなど。)の局所的な光重合によって屈折率格子にマッピングされる。フォトポリマー内の屈折率格子(ホログラム)には、信号光ビームのすべての情報が含まれる。ホログラムに参照光ビームのみを当てると、信号が復元される。したがって、入射する参照光の強度に対する復元される信号の強度は回折効率と呼ばれ、以下ではDEと呼ぶ。
2つの平面波の重ね合わせの結果生じるホログラムの最も単純な場合では、DEは、回折光と非回折光の強度の総和に対する復元時の回折光の強度の比である。一定の輝度で信号を可視化するのに必要な参照光の量に関して、DEが大きいほど、ホログラムの効率は高くなる。
ホログラムにおいて非常に大きいΔn及びDEが得られるように、フォトポリマー配合物のマトリックスポリマー及び書込モノマーは原則的に、これらの屈折率に非常に大きな差があるように選ばれるべきである。これを実現する1つの可能な方法は、屈折率が非常に低いマトリックスポリマーと屈折率が非常に高い書込モノマーの使用である。低屈折率の適したマトリックスポリマーは、例えば、ポリオール成分とポリイソシアネート成分の反応により得られるポリウレタンである。
しかし、大きいDE値及びΔn値に加えて、フォトポリマー配合物からのホログラフィック媒体に関する別の重要な要件は、マトリックスポリマーが最終媒体内で高度に架橋されることである。架橋度が低すぎるとき、媒体は十分な安定性が不足することになる。これによる1つの結果は、媒体内に刻まれるホログラムの品質の著しい低下である。最悪の場合、続いてホログラムが破壊されることさえある。
特にホログラフィック媒体をフォトポリマー配合物から工業的に大規模に生産するときにさらに非常に重要なことは、感光性が、所与のレーザー光源を使用して指数変調の損失なく広い面積の露光を実現するのに十分であることである。特に、この場合、適切な光開始剤の選択がフォトポリマーの特性に決定的に重要である。
しかし、広い面積を露光する場合、連続レーザー光源を使用するホログラフィック露光は技術的な限界に直面する。その理由は、ホログラムの効率的な生成には常に単位面積あたりの最小限の一定の光が必要になり、技術的に利用できるレーザー出力は限られているからである。さらに、比較的低い照射線量での広い面積を露光するには長い露光時間が必要であり、これは、振動をなくすために露光装置の機械的制動に非常に高度な要件を課す。
広い面積のホログラムの露光を実現する別の可能な方法は、例えば、非常に高速のシャッターを併用したパルスレーザー又は連続波レーザーからの非常に短い光のパルスを使用するものである。パルスレーザーのパルス幅は通常500ns以下である。連続波レーザーと非常に高速のシャッターのパルス幅は通常100μs以下である。この場合、実際上、数秒の連続レーザーと同じ量のエネルギーを導入することができる。ホログラムはこのようにして一点一点書くことができる。パルスレーザー又は高速光シャッターは技術的に利用可能であり、このタイプの露光装置は、振動をなくすための機械的制動に関する要求が非常に低いため、これは、広い面積のホログラムを露光するための連続レーザーを必要とする前述の装置の良好な技術的代替になる。
国際公開第2008/125229号パンフレットにより既知のフォトポリマーは、そこで用いられる光開始剤のために、パルスレーザーを使用するホログラムの書込みにおいて有用になるほど十分に感光性でない。
国際公開第2008/125229号パンフレット
したがって、本発明によって扱われる問題は、より高い感光性のためにパルスレーザーを使用してホログラムを書き込むことができるフォトポリマーの製造において有用なフォトポリマー配合物の提供であった。
この問題は、マトリックスポリマー、書込モノマー及び光開始剤を含み、式(I)
Figure 2017504827
(式中、
、A及びAは互いに独立して、水素、フッ素、塩素、臭素又はヨウ素であり、
、R、R、R及びRは互いに独立して、水素、ハロゲン、シアノ、ニトロ、アミノ、アルキルイミノ、アジド、イソニトリル、エナミノ、ホルミル、アシル、カルボキシル、カルボキシレート、カルボキサミド、オルトエステル、スルホネート、ホスフェート、有機スルホニル、有機スルホキシジル、フッ素化されていてもよいアルコキシ又は置換されていてもよい芳香族基、複素環式芳香族基、脂肪族基、芳香脂肪族基、オレフィン基若しくはアセチレン基である一方、適した基は、任意の所望の置換基の架橋を介して互いに結合されてもよく、又は、2つ以上の式(I)の化合物は、基R、R、R、R及びRのうちの少なくとも1つを介して互いに結合されてもよいので、この場合、これらの基は、その中で2−〜4−tuply官能性架橋を構成するが、ただし、基R、R、R、R及びRのうちの少なくとも1つは水素ではない。)の化合物をさらに含むフォトポリマー配合物によって解決される。
この理由は、驚いたことに、本発明のフォトポリマー配合物から調製される媒体は、より高いレベルの感光性を有し、したがって、パルスレーザーを使用する露光に非常に有用であることが明らかになったためである。
ホログラフィック特性を試験するための測定配置を示す図である。 透過率の急激な落ち込みを示す透過スペクトルの図である。
本発明によるフォトポリマー配合物の1つの好ましい実施形態において、式(I)の化合物は、互いに独立してフッ素、塩素、臭素又はヨウ素のA、A及びAを有し、より好ましくは、A、A及びAすべてがフッ素、塩素、臭素又はヨウ素のいずれかである。
同様に好ましい実施形態において、式(I)の化合物中のR、R、R、R及びRは互いに独立して、水素、ハロゲン、シアノ、ニトロ、イソニトリル、アシル、カルボキシル、カルボキシレート、カルボキサミド、オルトエステル、スルホネート、ホスフェート、有機スルホニル、有機スルホキシジル、フッ素化されていてもよいアルコキシであり、好ましくは水素、ハロゲン、シアノ、ニトロ、イソニトリル、アシル、カルボキシル、より好ましくは、水素、ハロゲン、さらにより好ましくは、水素、フッ素、塩素、臭素又はヨウ素である。
本発明によるフォトポリマー配合物のマトリックスポリマーは、特に架橋された状態でもよく、より好ましくは、三次元的に架橋された状態でもよい。
マトリックスポリマーがポリウレタンであることも有利であり、この場合、ポリウレタンは、特に、少なくとも1つのポリイソシアネート成分a)と、少なくとも1つのイソシアネート反応性成分b)とを反応させることによって得ることができてもよい。
ポリイソシアネート成分a)は、好ましくは、少なくとも2個のNCO基を有する少なくとも1つの有機化合物を含む。これらの有機化合物は、特に、単量体のジ−及びトリイソシアネート、ポリイソシアネート並びに/又はNCO官能性プレポリマーでもよい。ポリイソシアネート成分a)は、単量体のジ−及びトリイソシアネート、ポリイソシアネート並びに/又はNCO官能性プレポリマーの混合物を含んでもよく、或いは、これらからなっていてもよい。
使用される単量体のジ−及びトリイソシアネートは、それ自体当業者に周知の任意の化合物、又はこれらの混合物でもよい。これらの化合物は、芳香族、芳香脂肪族、脂肪族又は脂環式の構造を有してもよい。単量体のジ−及びトリイソシアネートは、少量のモノイソシアネート、すなわち、1個のNCO基を有する有機化合物を含んでもよい。
適した単量体のジ−及びトリイソシアネートの例は、ブタン1,4−ジイソシアネート、ペンタン1,5−ジイソシアネート、ヘキサン1,6−ジイソシアネート(ヘキサメチレンジイソシアネート、HDI)、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート及び/又は2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、1,8−ジイソシアナト−4−(イソシアナトメチル)オクタン、ビス(4,4’−イソシアナトシクロヘキシル)メタン及び/又はビス(2’,4−イソシアナトシクロヘキシル)メタン及び/又は任意の異性体含有量を有するこれらの混合物、シクロヘキサン1,4−ジイソシアネート、異性体のビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、2,4−及び/又は2,6−ジイソシアナト−1−メチルシクロヘキサン(ヘキサヒドロトリレン2,4−及び/又は2,6−ジイソシアネート、H−TDI)、フェニレン1,4−ジイソシアネート、トリレン2,4−及び/又は2,6−ジイソシアネート(TDI)、ナフチレン1,5−ジイソシアネート(NDI)、ジフェニルメタン2,4’−及び/又は4,4’−ジイソシアネート(MDI)、1,3−ビス(イソシアナトメチル)ベンゼン(XDI)及び/又は類似の1,4異性体、或いは上述の化合物の任意の所望の混合物である。
適したポリイソシアネートは、ウレタン、尿素、カルボジイミド、アシル尿素、アミド、イソシアヌレート、アロファネート、ビウレット、オキサジアジントリオン、ウレトジオン及び/又はイミノオキサジアジンジオンの構造を有する化合物であり、上述のジ−又はトリイソシアネートから得ることができる。
より好ましくは、ポリイソシアネートは、オリゴマー化された脂肪族及び/又は脂環式ジ−若しくはトリイソシアネートであり、上述の脂肪族及び/又は脂環式ジ−若しくはトリイソシアネートを特に使用することができる。
イソシアヌレート、ウレトジオン及び/又はイミノオキサジアジンジオンの構造を有するポリイソシアネート、及びHDIに基づくビウレット、又はこれらの混合物が特に非常に好ましい。
適したプレポリマーはウレタン基及び/又は尿素基を含み、上記のNCO基の変更により形成される別の構造を含んでもよい。この種類のプレポリマーは、例えば、前述の単量体のジ−及びトリイソシアネート並びに/又はポリイソシアネートa1)とイソシアネート反応性化合物b1)との反応により得ることができる。
使用されるイソシアネート反応性化合物b1)は、アルコール、アミノ又はメルカプト化合物でもよく、好ましくはアルコールである。これらは特にポリオールでもよい。最も好ましくは、使用されるイソシアネート反応性化合物b1)は、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリ(メタ)アクリレートポリオール及び/又はポリウレタンポリオールでもよい。
適したポリエステルポリオールは、例えば、直鎖ポリエステルジオール又は分岐鎖ポリエステルポリオールであり、これらは、脂肪族、脂環式又は芳香族のジ−又はポリカルボン酸又はこれらの無水物と2個以上のOH官能基の多価アルコールとの反応により、既知の方法で得ることができる。適したジ−又はポリカルボン酸の例は、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、テトラヒドロフタル酸又はトリメリット酸などのポリ塩基性カルボン酸、及びフタル酸無水物、無水トリメリット酸又は無水コハク酸などの酸無水物、又はこれらの任意の所望の混合物である。ポリエステルポリオールは、ヒマシ油など、天然の原料に基づいてもよい。同じく、ポリエステルポリオールは、ラクトンのホモ−又はコポリマーに基づくことができて、これらは、好ましくは、ブチロラクトン、ε−カプロラクトン及び/又はメチル−ε−カプロラクトンなどのラクトン又はラクトン混合物と、例えば、前述のタイプの、2個以上のOH官能基の多価アルコールなどのヒドロキシ官能性化合物との付加により得られる。
適したアルコールの例は、すべての多価アルコール、例えば、C〜C12ジオール、異性体のシクロヘキサンジオール、グリセロール、又はこれらの任意の所望の混合物である。
適したポリカーボネートポリオールは、それ自体既知の方法で、有機カーボネート又はホスゲンと、ジオール又はジオール混合物との反応により得ることができる。
適した有機カーボネートは、ジメチル、ジエチル及びジフェニルカーボネートである。
適したジオール又は混合物は、ポリエステルセグメントの文脈においてそれ自体言及した2個以上のOH官能基の多価アルコール、好ましくはブタン−1,4−ジオール、ヘキサン−1,6−ジオール及び/又は3−メチルペンタンジオールを含む。ポリエステルポリオールをポリカーボネートポリオールに転換することもできる。
適したポリエーテルポリオールは、環状エーテルとOH−又はNH−官能性スターター分子との重付加生成物であり、ブロック状構造のものでもよい。
適した環状エーテルは、例えば、スチレンオキシド、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、テトラヒドロフラン、ブチレンオキシド、エピクロルヒドリン、及びこれらの任意の所望の混合物である。
使用されるスターターは、ポリエステルポリオールの文脈においてそれ自体言及した2個以上のOH官能基の多価アルコールでもよく、一級又は二級アミン及びアミノアルコールでもよい。
好ましいポリエーテルポリオールは、プロピレンオキシドのみに基づく前述のタイプのもの、又はさらに1−アルキレンオキシドを伴うプロピレンオキシドに基づくランダム又はブロックコポリマーである。特に好ましいのは、プロピレンオキシドホモポリマー、並びにオキシエチレン単位、オキシプロピレン単位及び/又はオキシブチレン単位を含むランダム又はブロックコポリマーであり、ここで、すべてのオキシエチレン単位、オキシプロピレン単位及びオキシブチレン単位の総量に基づくオキシプロピレン単位の割合は、少なくとも20重量%、好ましくは少なくとも45重量%の量になる。この場合、オキシプロピレン及びオキシブチレンは、それぞれあらゆる直鎖及び分岐鎖のC及びC異性体を包含する。
さらに、ポリオール成分b1)の成分として、多官能性、イソシアネート反応性化合物として適しているのは、同様に、低分子量(すなわち500g/mol以下の分子量を持つ。)、短鎖(すなわち2〜20個の炭素原子を含む。)脂肪族、芳香脂肪族又は脂環式のジ−、トリ−又は多官能性アルコールである。
これらは、例えば、前述の化合物に加えて、ネオペンチルグリコール、2−エチル−2−ブチルプロパンジオール、トリメチルペンタンジオール、位置異性体のジエチルオクタンジオール、シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−及び1,4−シクロヘキサンジオール、水素化ビスフェノールA、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン又は2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロピル2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロピオネートでもよい。適したトリオールの例は、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン又はグリセロールである。適したさらに多官能基のアルコールは、ジ(トリメチロールプロパン)、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール又はソルビトールである。
ポリオール成分が、二官能性ポリエーテル、ポリエステル、或いは一級OH官能基を有するポリエーテル−ポリエステルブロックコポリエステル又はポリエーテル−ポリエステルブロックコポリマーであるとき特に好ましい。
同じく、アミンをイソシアネート反応性化合物b1)として使用することができる。適したアミンの例は、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ジアミノシクロヘキサン、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジアミン、イソホロンジアミン(IPDA)、二官能性ポリアミン、例えば、Jeffamines(登録商標)、アミン末端ポリマー、特に、10000g/mol以下の数平均モル質量を有するものである。同じく、上述のアミンの混合物を使用することができる。
同じく、アミノアルコールをイソシアネート反応性化合物b1)として使用することができる。適したアミノアルコールの例は、異性体のアミノエタノール、異性体のアミノプロパノール、異性体のアミノブタノール及び異性体のアミノヘキサノール、又はこれらの任意の所望の混合物である。
上述のすべてのイソシアネート反応性化合物b1)を互いに所望の通り混合することができる。
イソシアネート反応性化合物b1)が、200g/mol以上、10000g/mol以下の数平均モル質量を有するときも同様に好ましく、さらに好ましくは500g/mol以上、8000g/mol以下、最も好ましくは800g/mol以上、5000g/mol以下である。ポリオールのOH官能基は、好ましくは1.5〜6.0個、より好ましくは1.8〜4.0個である。
ポリイソシアネート成分a)のプレポリマーは特に、1重量%未満、より好ましくは0.5重量%未満、最も好ましくは0.3重量%未満の遊離単量体のジ−及びトリイソシアネートの残存含有量を有してもよい。
また、ポリイソシアネート成分a)は、コーティング技術により既知のブロッキング剤とNCO基が完全に、又は部分的に反応した有機化合物を全体的又は部分的に含んでもよい。ブロッキング剤の例は、アルコール、ラクタム、オキシム、マロン酸エステル、ピラゾール及びアミンであり、例えば、ブタノンオキシム、ジイソプロピルアミン、ジエチルマロネート、エチルアセトアセテート、3,5−ジメチルピラゾール、ε−カプロラクタム、又はこれらの混合物である。
ポリイソシアネート成分a)が、脂肪族で結合したNCO基を有する化合物を含むとき特に好ましく、脂肪族で結合したNCO基は、一級炭素原子に結合した基を意味すると理解される。イソシアネート反応性成分b)は好ましくは、平均で少なくとも1.5個、好ましくは2〜3個のイソシアネート反応性基を有する少なくとも1つの有機化合物を含む。本発明の文脈において、イソシアネート反応性基は、好ましくはヒドロキシル基、アミノ基又はメルカプト基であると見なされる。
イソシアネート反応性成分は特に、数平均で少なくとも1.5個、好ましくは2〜3個のイソシアネート反応性基を有する化合物を含んでもよい。
適した成分b)の多官能性イソシアネート反応性化合物は、例えば、前述の化合物b1)である。
さらに好ましい実施形態において、書込モノマーc)は、少なくとも1つの単官能性−及び/又は1つの多官能性書込モノマーを含み、又はこれらからなる。さらに好ましくは、書込モノマーは、少なくとも1つの単官能性−及び/又は1つの多官能性(メタ)アクリレート書込モノマーを含んでもよく、又は、これらからなっていてもよい。最も好ましくは、書込モノマーは、少なくとも1つの単官能性−及び/又は1つの多官能性ウレタン(メタ)アクリレートを含んでもよく、又は、これらからなっていてもよい。
適したアクリレート書込モノマーは特に、一般式(II)
Figure 2017504827
(式中、n≧1且つn≦4、Rは、非置換、そうでなければヘテロ原子で置換されていてもよい直鎖、分岐鎖、環状又は複素環式の有機基であり、且つ/又は、Rは水素、又は非置換、そうでなければヘテロ原子で置換されていてもよい直鎖、分岐鎖、環状又は複素環式の有機基である。)の化合物である。より好ましくは、Rは水素又はメチルであり、且つ/又は、Rは、非置換、そうでなければヘテロ原子で置換されていてもよい直鎖、分岐鎖、環状又は複素環式の有機基である。
アクリレート及びメタクリレートはそれぞれ、アクリル酸及びメタクリル酸のエステルを指す。好ましく使用できるアクリレート及びメタクリレートの例は、フェニルアクリレート、フェニルメタクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、フェノキシエトキシエチルアクリレート、フェノキシエトキシエチルメタクリレート、フェニルチオエチルアクリレート、フェニルチオエチルメタクリレート、2−ナフチルアクリレート、2−ナフチルメタクリレート、1,4−ビス(2−チオナフチル)−2−ブチルアクリレート、1,4−ビス(2−チオナフチル)−2−ブチルメタクリレート、ビスフェノールAジアクリレート、ビスフェノールAジメタクリレート、及びこれらのエトキシル化類似化合物、N−カルバゾリルアクリレートである。
ウレタンアクリレートは、少なくとも1つのアクリル酸エステル基及び少なくとも1つのウレタン結合を有する化合物を意味すると理解される。この種類の化合物は、例えば、ヒドロキシ官能性アクリレート又はメタクリレートをイソシアネート官能性化合物と反応させることによって得ることができる。
この目的のために使用できるイソシアネート官能性化合物の例は、モノイソシアネート、並びにa)において言及した単量体のジイソシアネート、トリイソシアネート及び/又はポリイソシアネートである。適したモノイソシアネートの例は、フェニルイソシアネート、異性体のメチルチオフェニルイソシアネートである。ジ−、トリ−又はポリイソシアネートは前述し、また、トリフェニルメタン4,4’,4’’−トリイソシアネート及びトリス(p−イソシアナトフェニル)チオホスフェート、又はウレタン、尿素、カルボジイミド、アシル尿素、イソシアヌレート、アロファネート、ビウレット、オキサジアジントリオン、ウレトジオン、イミノオキサジアジンジオン構造を持つこれらの誘導体、並びにこれらの混合物。芳香族のジ−、トリ−又はポリイソシアネートが好ましい。
ウレタンアクリレートの調製に有用なヒドロキシ官能性アクリレート又はメタクリレートには、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ポリアルキレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ポリ(ε−カプロラクトン)モノ(メタ)アクリレート、例えば、Tone(登録商標)M100(Dow、シュヴァルバッハ、ドイツ)、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシ−2,2−ジメチルプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、エトキシル化、プロポキシル化又はアルコキシル化トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールなどの多価アルコールのヒドロキシ官能性モノ−、ジ−又はテトラアクリレートなどの化合物、或いはこれらの技術的な混合物が含まれる。2−ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート及びポリ(ε−カプロラクトン)モノ(メタ)アクリレートが好ましい。
20〜300mg KOH/gのOH含有量を有する、基本的に既知のヒドロキシル含有エポキシ(メタ)アクリレート、又は20〜300mg KOH/gのOH含有量を有するヒドロキシル含有ポリウレタン(メタ)アクリレート、又は20〜300mg KOH/gのOH含有量を有するアクリル化ポリアクリレート、及びこれらの混合物、並びにヒドロキシル含有不飽和ポリエステルとの混合物、及びポリエステル(メタ)アクリレートとの混合物、又はヒドロキシル含有不飽和ポリエステルとポリエステル(メタ)アクリレートの混合物を同じく使用することができる。
トリス(p−イソシアナトフェニル)チオホスフェート及び/又はm−メチルチオフェニルイソシアネートと、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート及び/又はヒドロキシブチル(メタ)アクリレートなどのアルコール官能性アクリレートとの反応から得ることができるウレタンアクリレートが特に好ましい。
同じく、書込モノマーは、α,β−不飽和カルボン酸誘導体などの別の不飽和化合物、例えば、マレエート、フマレート、マレイミド、アクリルアミド、並びにビニルエーテル、プロペニルエーテル、アリルエーテル、及びジシクロペンタジエニル単位を含む化合物、並びにオレフィン不飽和化合物、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン及び/又はオレフィンを含むことができて、又はこれらからなることができる。
成分d)の光開始剤は通常、化学線によって活性化可能な化合物であり、書込モノマーの重合を誘発することができる。光開始剤の場合、単分子(タイプI)と二分子(タイプII)の開始剤を区別することができる。さらに、これらはその化学的性質によって、フリーラジカル、アニオン、カチオン又は混合タイプの重合のための光開始剤に区別される。
フリーラジカル光重合用のタイプIの光開始剤(NorrishタイプI)は、照射により単分子結合が開裂してフリーラジカルを生成する。タイプIの光開始剤の例は、トリアジン、オキシム、ベンゾインエーテル、ベンジルケタール、ビスイミダゾール、アロイルホスフィンオキシド、スルホニウム塩及びヨードニウム塩である。
フリーラジカル重合用のタイプIIの光開始剤(NorrishタイプII)は、感光剤としての染料及び共開始剤からなり、染料に合った光の照射により二分子反応が起こる。まず第一に、染料が光子を吸収し、励起状態から共開始剤へエネルギーを伝達する。共開始剤は、電子又はプロトンの移動或いは直接の水素抜き取りによって重合誘発フリーラジカルを放出する。
本発明の文脈において、タイプIIの光開始剤を使用することが好ましい。
この種類の光開始剤系は、欧州特許出願公開第0223587号明細書に原理が記載されており、好ましくは、1又は複数の染料と(1又は複数の)アルキルアリールホウ酸アンモニウムの混合物からなる。
アルキルアリールホウ酸アンモニウムと共に、タイプIIの光開始剤を生成する適した染料は、国際公開第2012062655号パンフレットに記載されており、同じくそこに記載されているアニオンと組み合わせたカチオン染料である。
カチオン染料は好ましくは、以下のクラスからのカチオン染料を意味すると理解される:アクリジン染料、キサンテン染料、チオキサンテン染料、フェナジン染料、フェノキサジン染料、フェノチアジン染料、トリ(ヘテロ)アリールメタン染料−特にジアミノ−及びトリアミノ(ヘテロ)アリールメタン染料、モノ−、ジ−、トリ−及びペンタメチンシアニン染料、ヘミシアニン染料、外部がカチオン性のメロシアニン染料、外部がカチオン性のニュートロシアニン染料、ゼロメチン染料−特にナフトラクタム染料、ストレプトシアニン染料。この種類の染料は、例えば、H.Berneth in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry,Azine Dyes,Wiley−VCH Verlag,2008,H.Berneth in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry,Methine Dyes and Pigments,Wiley−VCH Verlag,2008,T.Gessner,U.Mayer in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry,Triarylmethane and Diarylmethane Dyes,Wiley−VCH Verlag,2000に記載されている。
フェナジン染料、フェノキサジン染料、フェノチアジン染料、トリ(ヘテロ)アリールメタン染料−特にジアミノ−及びトリアミノ(ヘテロ)アリールメタン染料、モノ−、ジ−、トリ−及びペンタメチンシアニン染料、ヘミシアニン染料、ゼロメチン染料−特にナフトラクタム染料、ストレプトシアニン染料が特に好ましい。
カチオン染料の例は、アストラゾンオレンジG、ベーシックブルー3、ベーシックオレンジ22、ベーシックレッド13、ベーシックバイオレット7、メチレンブルー、ニューメチレンブルー、アズールA、2,4−ジフェニル−6−(4−メトキシフェニル)ピリリウム、サフラニンO、Astraphloxin、ブリリアントグリーン、クリスタルバイオレット、エチルバイオレット及びチオニンである。
好ましいアニオンは特に、C−〜C25−アルカンスルホネート、好ましくはC13−〜C25−アルカンスルホネート、C−〜C18−パーフルオロアルカンスルホネート、少なくとも3個の水素原子をアルキル鎖内に持つC−〜C18−パーフルオロアルカンスルホネート、C−〜C25−アルカノエート、C−〜C25−アルケノエート、C−〜C25−アルキルスルファート、好ましくはC13−〜C25−アルキルスルファート、C−〜C25−アルケニルスルファート、好ましくはC13−〜C25−アルケニルスルファート、C−〜C18−パーフルオロアルキルスルファート、少なくとも3個の水素原子をアルキル鎖内に持つC−〜C18−パーフルオロアルキルスルファート、少なくとも4当量のエチレンオキシド及び/又は4当量のプロピレンオキシドに基づくポリエーテルスルファート、ビス(C−〜C25−アルキル、C−〜C−シクロアルキル、C−〜C−アルケニル又はC−〜C11−アラルキル)スルホスクシネート、少なくとも8個のフッ素原子で置換されたビス−C−〜C10−アルキルスルホスクシネート、C−〜C25−アルキルスルホアセテート、ハロゲン、C−〜C25−アルキル、パーフルオロ−C−〜C−アルキル及び/又はC−〜C12−アルコキシカルボニルの群からの少なくとも1つの基で置換されたベンゼンスルホネート、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、C−〜C25−アルキル、C−〜C12−アルコキシ、アミノ、C−〜C12−アルコキシカルボニル又は塩素で置換されていてもよいナフタレン−又はビフェニルスルホネート、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、C−〜C25−アルキル、C−〜C12−アルコキシ、C−〜C12−アルコキシカルボニル又は塩素で置換されていてもよいベンゼン−、ナフタレン−又はビフェニルジスルホネート、ジニトロ、C−〜C25−アルキル、C−〜C12−アルコキシカルボニル、ベンゾイル、クロロベンゾイル又はトルオイルで置換されたベンゾエート、ナフタレンジカルボン酸のアニオン、ジフェニルエーテルジスルホネート、脂肪族C−〜C−アルコール又はグリセロールのスルホン化又は硫酸化された、少なくともモノ不飽和でもよいC〜C25−脂肪酸エステル、ビス(スルホ−C−〜C−アルキル)C−〜C12−アルカンジカルボキシレート、ビス(スルホ−C−〜C−アルキル)イタコネート、(スルホ−C−〜C−アルキル)C−〜C18−アルカンカルボキシレート、(スルホ−C−〜C−アルキル)アクリレート又はメタクリレート、最大12個のハロゲン基で置換されていてもよいトリスカテコールホスフェートであり、テトラフェニルボレート、シアノトリフェニルボレート、テトラフェノキシボレート、C−〜C12−アルキルトリフェニルボレート(ここで、フェニル基又はフェノキシ基が、ハロゲン、C−〜C−アルキル及び/又はC−〜C−アルコキシで置換されていてもよい。)、C−〜C12−アルキルトリナフチルボレート、テトラ−C−〜C20−アルコキシボレート、7,8−又は7,9−ジカルバニドウンデカボレート(1−)又は(2−)(これは、ホウ素原子及び/又は炭素原子上で1個又は2個のC−〜C12−アルキル基又はフェニル基で置換されていてもよい。)、ドデカヒドロジカルバドデカボレート(2−)或いはB−C−〜C12−アルキル−C−フェニルドデカヒドロジカルバドデカボレート(1−)(ここで、ナフタレンジスルホネートなどの多価アニオンの場合、Aは1当量のこのアニオンを表し、且つ、ここで、アルカン基及びアルキル基は、分岐していても、且つ/又はハロゲン、シアノ、メトキシ、エトキシ、メトキシカルボニル若しくはエトキシカルボニルで置換されていてもよい。)の群からのアニオンである。
染料のアニオンAが、1〜30の範囲の、より好ましくは1〜12の範囲の、特に好ましくは1〜6.5の範囲のAClogPを有するときも同様に好ましい。AClogPは、J.Comput.Aid.[mol%]Des.2005,19,453;Virtual Computational Chemistry Laboratory,http://www.vcclab.orgにしたがって計算される。
適したアルキルアリールホウ酸アンモニウムは、例えば、次の通りである(Cunningham et al.,RadTech’98 North America UV/EB Conference Proceedings,Chicago,Apr.19−22,1998):テトラブチルアンモニウムトリフェニルヘキシルボレート、テトラブチルアンモニウムトリフェニルブチルボレート、テトラブチルアンモニウムトリナフチルヘキシルボレート、テトラブチルアンモニウムトリス(4−tert−ブチル)フェニルブチルボレート、テトラブチルアンモニウムトリス(3−フルオロフェニル)ヘキシルボレートヘキシルボレート([191726−69−9]、CGI 7460、BASF SE(バーゼル、スイス)の製品)、1−メチル−3−オクチルイミダゾリウムジペンチルジフェニルボレート及びテトラブチルアンモニウムトリス(3−クロロ−4−メチルフェニル)ヘキシルボレート([1147315−11−4]、CGI 909、BASF SE(バーゼル、スイス)の製品)。
これらの光開始剤の混合物を使用することが有利なことがある。使用される照射線源にしたがって、光開始剤のタイプ及び濃度を、当業者に既知の方法で調整しなければならない。さらに詳しくは、例えば、P.K.T.Oldring(Ed.),Chemistry&Technology of UV&EB Formulations For Coatings,Inks&Paints,vol.3,1991,SITA Technology,London,p.61−328に記載されている。
吸収スペクトルが400〜800nmのスペクトル範囲を少なくとも部分的に含む染料と、染料に合った少なくとも1つの共開始剤との組み合わせを光開始剤が含むとき最も好ましい。
青、緑及び赤から選択されるレーザー光の色に適した少なくとも1つの光開始剤がフォトポリマー配合物中に存在するときも同様に好ましい。
フォトポリマー配合物が、青、緑及び赤から選択される少なくとも2つのレーザー光の色に対して、それぞれ1つの適した光開始剤を含むときもさらに好ましい。
最後に、フォトポリマー配合物が、青、緑及び赤のレーザー光の色それぞれに対して、1つの適した光開始剤を含むとき最も好ましい。
さらに好ましい実施形態において、フォトポリマー配合物は、添加剤としてウレタンをさらに含み、この場合、ウレタンは特に、少なくとも1個のフッ素原子で置換されていてもよい。
好ましくは、ウレタンは一般式(III)
Figure 2017504827
(式中、m≧1且つm≦8、R、R及びR10は、非置換、そうでなければヘテロ原子で置換されていてもよい直鎖、分岐鎖、環状又は複素環式の有機基であり、且つ/又は、R、R10は互いに独立して水素であり、この場合、好ましくは、R基、R基、R10基のうちの少なくとも1つが、少なくとも1個のフッ素原子で置換され、より好ましくは、Rは少なくとも1個のフッ素原子を有する有機基である。)を有してもよい。より好ましくは、Rは、非置換、そうでなければヘテロ原子、例えばフッ素で置換されていてもよい直鎖、分岐鎖、環状又は複素環式の有機基である。
さらに本発明は、マトリックスポリマー、書込モノマー及び光開始剤を含み、式(I)
Figure 2017504827
(式中、
、A及びAは互いに独立して、水素、フッ素、塩素、臭素又はヨウ素であり、
、R、R、R及びRは互いに独立して、水素、ハロゲン、シアノ、ニトロ、アミノ、アルキルイミノ、アジド、イソニトリル、エナミノ、ホルミル、アシル、カルボキシル、カルボキシレート、カルボキサミド、オルトエステル、スルホネート、ホスフェート、有機スルホニル、有機スルホキシジル、フッ素化されていてもよいアルコキシ又は置換されていてもよい芳香族基、複素環式芳香族基、脂肪族基、芳香脂肪族基、オレフィン基若しくはアセチレン基である一方、適した基は、任意の所望の置換基の架橋を介して互いに結合されてもよく、又は、2つ以上の式(I)の化合物は、基R、R、R、R及びRのうちの少なくとも1つを介して互いに結合されてもよいので、この場合、これらの基は、その中で2−〜4−tuply官能性架橋を構成するが、ただし、基R、R、R、R及びRのうちの少なくとも1つは水素ではない。)の化合物をさらに含むフォトポリマーを提供する。本発明によるフォトポリマーの1つの好ましい実施形態において、式(I)の化合物は、互いに独立してフッ素、塩素、臭素又はヨウ素のA、A及びAを有し、より好ましくは、A、A及びAすべてがフッ素、塩素、臭素又はヨウ素のいずれかである。同様に好ましい実施形態において、式(I)の化合物中のR、R、R、R及びRは互いに独立して、水素、ハロゲン、シアノ、ニトロ、イソニトリル、アシル、カルボキシル、カルボキシレート、カルボキサミド、オルトエステル、スルホネート、ホスフェート、有機スルホニル、有機スルホキシジル、フッ素化されていてもよいアルコキシであり、好ましくは水素、ハロゲン、シアノ、ニトロ、イソニトリル、アシル、カルボキシル、より好ましくは水素、ハロゲン、さらにより好ましくは水素、フッ素、塩素、臭素又はヨウ素である。
本発明によるフォトポリマー配合物のマトリックスポリマーは、特に架橋された状態でもよく、より好ましくは三次元的に架橋された状態でもよい。
マトリックスポリマーがポリウレタンであることも有利であり、この場合、ポリウレタンは、特に、少なくとも1つのポリイソシアネート成分と、少なくとも1つのイソシアネート反応性成分とを反応させることによって得ることができてもよい。
本発明によるフォトポリマー配合物のさらに好ましい実施形態に関する上記は、本発明のフォトポリマーにも準用される。
本発明は、特に、本発明のフォトポリマーを含むフィルムの形態のホログラフィック媒体、又は本発明のフォトポリマー配合物を使用することにより得ることができるホログラフィック媒体も提供する。本発明は、その上さらに、ホログラフィック媒体の製造における本発明のフォトポリマー配合物の使用を提供する。
本発明によるホログラフィック媒体の1つの好ましい実施形態において、ホログラフィック情報がその中に露光されている。
本発明のホログラフィック媒体は、全可視域及び近UV域(300〜800nm)の光学的応用のための適切な露光工程により、ホログラムに加工することができる。ビジュアルホログラム(visual hologram)には、当業者に既知の方法により記録することができるすべてのホログラムが含まれる。これらのホログラムには、インライン(ガボール)ホログラム、オフアクシスホログラム、全開口トランスファーホログラム、白色光透過型ホログラム(「レインボーホログラム」)、デニシュークホログラム、オフアクシス反射型ホログラム、エッジリットホログラム及びホログラフィックステレオグラムが含まれる。反射型ホログラム、デニシュークホログラム、透過型ホログラムが好ましい。
本発明のフォトポリマー配合物を使用して製造することができるホログラムの可能な光学的機能は、レンズ、ミラー、偏向ミラー、フィルター、拡散レンズ、回折素子、拡散ライトガイド、導波管、映写レンズ及び/又はマスクなどの光学素子の光学的機能に対応する。同じく、これらの光学的機能の組み合わせを1つのホログラム内で互いに無関係に組み合わせることができる。これらの光学素子は、しばしば、ホログラムが露光された方法及びホログラムの寸法にしたがって周波数選択性を有する。
さらに、本発明の媒体により、例えば、個人肖像、機密文書の生体認証表示のためのホログラフィー像又はホログラフィック表示、或いは、一般的に、広告用の画像又は画像構造、セキュリティーラベル、ブランド保護、ブランディング、ラベル、デザイン要素、装飾、イラスト、コレクション用カード、写真など、並びに上で詳しく述べた製品との組み合わせを含めた、デジタルデータを表すことができる画像のホログラフィー像又はホログラフィック表示を生成することもできる。ホログラフィー像は三次元像の印象を有することができるが、光を当てる光源(移動光源を含む。)などからの角度にしたがって、動画像、短編映画又はいくつかのさまざまな対象物を表現してもよい。このさまざまな可能性のある設計のために、ホログラム、特に体積ホログラムは、前述の用途において魅力的な技術的解決策となる。
したがって、本発明はさらに、特に、光学素子の製造、画像又は画像描出のために、インラインホログラム、オフアクシスホログラム、全開口トランスファーホログラム、白色光透過型ホログラム、デニシュークホログラム、オフアクシス反射型ホログラム又はエッジリットホログラム及びホログラフィックステレオグラムを記録するための本発明のホログラフィック媒体の使用を提供する。
さらに本発明は、本発明のフォトポリマー配合物を使用することによりホログラフィック媒体を製造するための工程も提供する。
フォトポリマー配合物は特に、ホログラフィック媒体の製造のためにフィルムの形態で使用することができる。この場合、可視スペクトルの範囲内の光に対して透明(400〜780nmの波長帯で85%を超える透過率。)な材料又は複合材料のプライは、キャリヤー基材として片側又は両側がコーティングされ、カバー層が(1又は複数の)フォトポリマープライに施されてもよい。
キャリヤー基材に好ましい材料又は複合材料は、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロースアセテート、セルロース水和物、ニトロセルロース、シクロオレフィンポリマー、ポリスチレン、ポリエポキシド、ポリスルホン、セルローストリアセテート(CTA)、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリビニルブチラール又はポリジシクロペンタジエン或いはこれらの混合物に基づく。これらは、より好ましくは、PC、PET及びCTAに基づく。複合材料は、フィルムラミネート又は共押出品でもよい。好ましい複合材料は、スキームA/B、A/B/A又はA/B/Cのうちの1つにしたがって形成された二重及び三重のフィルムである。PC/PET、PET/PC/PET及びPC/TPU(TPU=熱可塑性ポリウレタン)が特に好ましい。
キャリヤー基材の材料又は複合材料は、片側又は両側に、抗接着、帯電防止、疎水化又は親水化の仕上げが施されてもよい。述べた変更形態は、フォトポリマーに向いている側で、フォトポリマーを破壊せずにキャリヤー基材から引き離せるようにするという目的にかなう。フォトポリマーから反対側のキャリヤー基材の改質は、例えば、ロールラミネータ、特にロール・ツー・ロール工程での加工の場合に存在する特定の機械的な要求を本発明の媒体が確実に満たすのに役立つ。
以下の実施例により、本発明を例示的に説明する。
[実施例]
試験方法:
OH価:
報告したOH価は、DIN 53240−2にしたがって測定した。
NCO値:
報告したNCO値(イソシアネート含有量)は、DIN EN ISO 11909にしたがって測定した。
パルス露光における回折効率の決定:
パルス露光における回折効率を決定するために、フォトポリマーフィルムでラミネートしたガラス板からなるサンプル内にミラーのデニシュークホログラムを記録した。フォトポリマーフィルムの基材及びガラス基板はそれぞれレーザー光源及びミラーに面していた。サンプルは、レーザービームに対して垂直なその平らな面で露光した。サンプルとミラーの間の距離は3cmであった。
使用したレーザーは、フランスのQuantel製Brilliant bパルスレーザーであった。当該レーザーは、周波数を532nmに倍増するためのモジュールを備えたQスイッチNd−YAGレーザーであった。単一周波数モードはシードレーザーによって保証された。コヒーレンス長は算術上約1mであった。パルス繰り返し数10Hzでパルス幅は4ns、平均電力出力は3ワットであった。
電子制御式シャッターを使用して、単一パルス露光を確保した。波長板によってレーザー光の偏光面の回転を可能にし、続いて偏光子を使用してレーザー光のS偏光成分をサンプルの方向に反射させた。露光面積はビーム拡大により調整した。サンプルに与える照射線量が100mJ/cm/パルスになるように波長板及びビーム拡大器を調整した。
回折効率を決定するために、サンプルをそれぞれ厳密に1パルス露光した。露光後、サンプルをライトテーブル上で漂白した。
漂白したサンプルのホログラムにより透過スペクトルを測定した。Ocean Optics製HR4000分光装置を使用した。光ビームに対して垂直にサンプルを置いた。ブラッグ条件を満たす波長で透過スペクトルは透過率の急激な落ち込みを示した。ベースラインに対する透過率の急激な落ち込みの深さをミラーのデニシュークホログラムの回折効率DEとして評価した。
物質:
使用した溶媒は市販されていた。
Desmorapid Z ジブチルスズジラウレート[77−58−7]、Bayer MaterialScience AG(レーバークーゼン、ドイツ)の製品。
Desmodur(登録商標)N 3900 Bayer MaterialScience AG(レーバークーゼン、ドイツ)の製品。ヘキサンジイソシアネートベースのポリイソシアネート。イミノオキサジアジンジオンの割合は少なくとも30%。NCO含有量:23.5%。
Fomrez UL 28 ウレタン化触媒、Momentive Performance Chemicals(米国コネティカット州ウィルトン)の商品。
塩化アルミニウム [7446−70−0]はAcros Organics(ヘール、ベルギー)から入手できる。
1−クロロ−3,4−ジフルオロベンゼン [696−02−6]はABCR GmbH&CO.KG(カールスルーエ)から入手できる。
1−ブロモ−3,4−ジフルオロベンゼン [348−61−8]はABCR GmbH&CO.KG(カールスルーエ)から入手できる。
1,4−ジフルオロベンゼン [540−36−3]はAldrich Chemie(シュタインハイム)から入手できる。
4−クロロフルオロベンゼン [352−33−0]はABCR GmbH&CO.KG(カールスルーエ)から入手できる。
4−ブロモフルオロベンゼン [460−00−4]はAldrich Chemie(シュタインハイム)から入手できる。
4−クロロフェニルマグネシウムブロミド [873−77−8]は、THF/トルエン中の0.9M溶液としてAldrich Chemie(シュタインハイム)から入手できる。
4−フルオロフェニルマグネシウムブロミド [352−13−6]は、THF中の1.0M溶液としてAldrich Chemie(シュタインハイム)から入手できる。
テトラブチルアンモニウムブロミド [1643−19−2]はABCR GmbH&CO.KG(カールスルーエ)から入手できる。
Safranine O [10309−89−4]はChemos GmbH(ドイツ)から入手できる。商品No.1308。物質の混合物の組成は欧州特許出願公開第2450893号明細書に記載されている。
ナトリウムビス(2−エチルヘキシル)スルホスクシネート [45297−26−5]はAldrich Chemie(シュタインハイム)から入手できる。
式(I)の化合物
[実施例1]:4−フルオロトリクロロベンゼン
4−フルオロトリクロロベンゼン[402−42−6]はABCR GmbH&CO.KG(カールスルーエ)から入手できて、入手したままで使用した。
[実施例2]:1,2,4−トリフルオロ−5−(トリクロロメチル)ベンゼンの調製:
還流冷却器、滴下漏斗、内部温度計及び機械式撹拌装置を備えた250mLの四つ口丸底フラスコ内で、20.7gの三塩化アルミニウムを、窒素下、75mLの四塩化炭素に懸濁させた。この懸濁液を、反応混合物が穏やかに還流するように、10.2gの1,2,4−トリフルオロベンゼンと徐々に混合した。得られたHClガスを水酸化ナトリウム水溶液に導入した。添加を終えたら引き続き混合物を10分間撹拌し、次に室温まで冷却した。反応混合物を300mLの氷水に注いで有機相を分離した。有機相を100mLの水で1回、100mLの5% NaHCO溶液で1回、100mLの水でもう1回洗った。四塩化炭素を蒸留除去すると、オイルから所望の生成物(5.6g)が無色の細い針状に結晶化した。
[実施例3]:1−クロロ−4,5−ジフルオロ−2−(トリクロロメチル)ベンゼンの調製:
還流冷却器、滴下漏斗、内部温度計及び機械式撹拌装置を備えた250mLの四つ口丸底フラスコ内で、27.4gの三塩化アルミニウムを、窒素下、100mLの四塩化炭素に懸濁させた。この懸濁液を、反応混合物が穏やかに還流するように、15.3gの1−クロロ−3,4−ジフルオロベンゼンと徐々に混合した。得られたHClガスを水酸化ナトリウム水溶液に導入した。添加を終えたら引き続き混合物を10分間撹拌し、次に室温まで冷却した。反応混合物を300mLの氷水に注いで有機相を分離した。有機相を100mLの水で1回、100mLの5% NaHCO溶液で1回、100mLの水でもう1回洗った。四塩化炭素を蒸留除去して、アセトニトリルを少量加えた。この溶液から所望の生成物(6.0g)が無色の細い針状に結晶化した。
[実施例4]:5−クロロ−1,2−ジフルオロ−3−(トリクロロメチル)ベンゼンの調製:
実施例3の合成の母液を減圧下でアセトニトリルから分離すると、残ったオイル(14.7g)は異性体の5−クロロ−1,2−ジフルオロ−3−(トリクロロメチル)ベンゼンからなるものであった。
[実施例5]:1−ブロモ−4,5−ジフルオロ−2−(トリクロロメチル)ベンゼンの調製:
還流冷却器、滴下漏斗、内部温度計及び機械式撹拌装置を備えた250mLの四つ口丸底フラスコ内で、27.4gの三塩化アルミニウムを、窒素下、100mLの四塩化炭素に懸濁させた。この懸濁液を、反応混合物が穏やかに還流するように、19.8gの1−ブロモ−3,4−ジフルオロベンゼンと徐々に混合した。得られたHClガスを水酸化ナトリウム水溶液に導入した。添加を終えたら引き続き混合物を10分間撹拌し、次に室温まで冷却した。反応混合物を300mLの氷水に注いで有機相を分離した。有機相を100mLの水で1回、100mLの5% NaHCO溶液で1回、100mLの水でもう1回洗った。四塩化炭素を蒸留除去して、アセトニトリルを少量加えた。この溶液から所望の生成物(4.4g)が無色の細い針状に結晶化した。
[実施例6]:5−ブロモ−1,2−ジフルオロ−3−(トリクロロメチル)ベンゼンの調製:
実施例5の合成の母液を減圧下でアセトニトリルから分離すると、残ったオイル(22.0g)は異性体の5−ブロモ−1,2−ジフルオロ−3−(トリクロロメチル)ベンゼンからなるものであった。
[実施例7]:1,4−ジフルオロ−2−(トリクロロメチル)ベンゼンの調製:
還流冷却器、滴下漏斗、内部温度計及び機械式撹拌装置を備えた250mLの四つ口丸底フラスコ内で、27.4gの三塩化アルミニウムを、窒素下、100mLの四塩化炭素に懸濁させた。この懸濁液を、反応混合物が穏やかに還流するように、11.7gの1,4−ジフルオロベンゼンと徐々に混合した。得られたHClガスを水酸化ナトリウム水溶液に導入した。添加を終えたら引き続き混合物を10分間撹拌し、次に室温まで冷却した。反応混合物を300mLの氷水に注いで有機相を分離した。有機相を100mLの水で1回、100mLの5% NaHCO溶液で1回、100mLの水でもう1回洗った。四塩化炭素を蒸留除去して、アセトニトリルを少量加えた。この溶液から所望の生成物(8.0g)が無色の細い針状に結晶化した。
[実施例8]:1−クロロ−4−フルオロ−2−(トリクロロメチル)ベンゼン及び4−クロロ−1−フルオロ−2−(トリクロロメチル)ベンゼンの調製:
還流冷却器、滴下漏斗、内部温度計及び機械式撹拌装置を備えた250mLの四つ口丸底フラスコ内で、27.4gの三塩化アルミニウムを、窒素下、100mLの四塩化炭素に懸濁させた。この懸濁液を、反応混合物が穏やかに還流するように、13.4gの4−クロロフルオロベンゼンと徐々に混合した。得られたHClガスを水酸化ナトリウム水溶液に導入した。添加を終えたら引き続き混合物を10分間撹拌し、次に室温まで冷却した。反応混合物を300mLの氷水に注いで有機相を分離した。有機相を100mLの水で1回、100mLの5% NaHCO溶液で1回、100mLの水でもう1回洗った。四塩化炭素を蒸留除去して、アセトニトリルを少量加えた。この溶液から所望の生成物1,4−ジフルオロ−2−(トリクロロメチル)ベンゼン及び4−クロロ−1−フルオロ−2−(トリクロロメチル)ベンゼンの混合物(17.5g)を約3:1の比で得た。
[実施例9]:1,4−ジフルオロ−2−(トリクロロメチル)ベンゼンの調製:
還流冷却器、滴下漏斗、内部温度計及び機械式撹拌装置を備えた250mLの四つ口丸底フラスコ内で、27.4gの三塩化アルミニウムを、窒素下、100mLの四塩化炭素に懸濁させた。この懸濁液を、反応混合物が穏やかに還流するように、18.0gの4−ブロモフルオロベンゼンと徐々に混合した。得られたHClガスを水酸化ナトリウム水溶液に導入した。添加を終えたら引き続き混合物を10分間撹拌し、次に室温まで冷却した。反応混合物を300mLの氷水に注いで有機相を分離した。有機相を100mLの水で1回、100mLの5% NaHCO溶液で1回、100mLの水でもう1回洗った。四塩化炭素を蒸留除去して、アセトニトリルを少量加えた。この溶液から所望の生成物(4.6g)が無色の細い針状に結晶化した。
フォトポリマー配合物の別の成分の調製:
ポリオール1の調製:
初めに、1Lのフラスコに0.18gのスズオクトアート、374.8gのε−カプロラクトン及び374.8gの二官能性ポリテトラヒドロフランポリエーテルポリオール(OH当量500g/mol)を入れ、これを120℃まで加熱し、固形分(不揮発性成分の割合)が99.5重量%以上になるまでこの温度で維持した。続いて、混合物を冷却し、生成物がワックス状固体として得られた。
ウレタンアクリレート1(書込モノマー)の調製:ホスホロチオイルトリス(オキシベンゼン−4,1−ジイルカルバモイルオキシエタン−2,1−ジイル)トリスアクリレート
初めに、500mLの丸底フラスコに、0.1gの2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、0.05gのジブチルスズジラウラート(Desmorapid(登録商標)Z、Bayer MaterialScience AG(レーバークーゼン、ドイツ))及びエチルアセテート中の213.07gのトリス(p−イソシアナトフェニル)チオホスフェート(Desmodur(登録商標)RFE、Bayer MaterialScience AG(レーバークーゼン、ドイツ)の製品)の27%溶液を入れ、これを60℃まで加熱した。続いて、42.37gの2−ヒドロキシエチルアクリレートを滴下し、イソシアネート含有量が0.1%未満に下がるまで、混合物を引き続き60℃で維持した。この後冷却して、エチルアセテートを減圧下で完全に除去した。生成物が半結晶性の固体として得られた。
ウレタンアクリレート2(書込モノマー)の調製:2−({[3−(メチルスルファニル)フェニル]カルバモイル}オキシ)エチルプロパ−2−エノエート
初めに、100mLの丸底フラスコに、0.02gの2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、0.01gのDesmorapid(登録商標)Z、11.7gの3−(メチルチオ)フェニルイソシアネート[28479−1−8]を入れ、混合物を60℃まで加熱した。続いて、8.2gの2−ヒドロキシエチルアクリレートを滴下し、イソシアネート含有量が0.1%未満に下がるまで、混合物を引き続き60℃で維持した。その後、混合物を冷却した。生成物が無色の液体として得られた。
添加剤1の調製 ビス(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−ドデカフルオロヘプチル)(2,2,4−トリメチルヘキサン−1,6−ジイル)ビスカルバメート
初めに、50mLの丸底フラスコに、0.02gのDesmorapid(登録商標)Z及び3.6gの2,4,4−トリメチルヘキサン1,6−ジイソシアネート(TMDI)を入れ、混合物を60℃まで加熱した。続いて、11.9gの2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−ドデカフルオロヘプタン−1−オールを滴下し、イソシアネート含有量が0.1%未満に下がるまで、混合物を引き続き60℃で維持した。その後、混合物を冷却した。生成物が無色のオイルとして得られた。
ボレート1(光開始剤)の調製:テトラブチルアンモニウムトリス(4−クロロフェニル)(ヘキシル)ボレート
25mLのトルエン中の15.4gのジブロモヘキシルボランジメチルスルフィド[64770−04−3](Journal of the American Chemical Society(1977),99,7097−8に記載の通り調製。)の溶液を少しずつ滴下して、THF/トルエン中の4−クロロフェニルマグネシウムブロミド[873−77−8]の0.9M溶液72mLと0℃で混合した。反応混合物を30分にわたって室温まで加温し、次に2時間還流させた。続いて、溶媒を真空中で除去し、油状残留物を400mLのメタノール/水(4:1)に溶解し、沈殿した固形物質から濾過により分離した。得られた溶液を15.6gのテトラブチルアンモニウムブロミドと混合し、沈殿した固形物質を濾過により単離して真空中で乾燥させた。無色の固形物質が12.2gの量で得られた。
ボレート2(光開始剤)の調製:テトラブチルアンモニウムトリス(4−フルオロフェニル)(ヘキシル)ボレート
25mLのトルエン中の12.5gのジブロモヘキシルボランジメチルスルフィド[64770−04−3](Journal of the American Chemical Society(1977),99,7097−8に記載の通り調製。)の溶液を少しずつ滴下して、THF中の4−フルオロフェニルマグネシウムブロミド[873−77−8]の1.0M溶液60mLと0℃で混合した。反応混合物を30分にわたって室温まで加温し、次に2時間還流させた。続いて、溶媒を真空中で除去し、油状残留物を400mLのメタノール/水(4:1)に溶解し、沈殿した固形物質から濾過により分離した。得られた溶液を12.6gのテトラブチルアンモニウムブロミドと混合し、沈殿した固形物質を濾過により単離して真空中で乾燥させた。無色の固形物質が10.2gの量で得られた。
染料1の調製:
5.07gの無水ナトリウムビス(2−エチルヘキシル)スルホスクシネート[45297−26−5]を50mLの無水エチルアセテートに溶解した。4.00gの無水の染料Safranine O[10309−89−4](組成はEP2450893A1を参照。)を加えた。混合物を室温で3時間撹拌し、ひだ付きフィルターで濾過した。溶媒を真空中で除去すると、5.1gの染料Safranine O ビス(2−エチルヘキシル)スルホスクシネート[1374689−68−5]が高粘性のオイルとして残った。
ホログラフィック特性を測定するための媒体の製造
実施例媒体I
3.38gのポリオール成分1を、0.010gの実施例1、2.00gのウレタンアクリレート1、2.00gのウレタンアクリレート2、1.50gの添加剤1、0.10gのボレート1、0.010gの染料1及び0.35gのN−エチルピロリドンと60℃で混合して、透明な溶液を得た。この後30℃まで冷却して0.65gのDesmodur(登録商標)N3900を混ぜ合わせ、混合を再開した。この後、最後に0.01gのFomrez UL 28を混ぜ合わせ、短時間の混合を再開した。次に、得られた液体をガラス板の上に注ぎ、その上を第2のガラス板で覆った。この試験片を硬化するために室温で12時間放置した。
実施例媒体II
実施例媒体Iの手順を繰り返したが、0.10gのボレート1の代わりに、0.10gのボレート2を使用した点を除く。
実施例媒体III
実施例媒体Iの手順を繰り返したが、0.10gの実施例1の代わりに、0.10gの実施例2を使用した点を除く。
実施例媒体IV
実施例媒体Iの手順を繰り返したが、0.010gの実施例1の代わりに、0.010gの実施例3を使用し、0.10gのボレート1の代わりに、0.10gのボレート2を使用した点を除く。
実施例媒体V
実施例媒体Iの手順を繰り返したが、0.010gの実施例1の代わりに、0.010gの実施例4を使用した点を除く。
実施例媒体VI
実施例媒体Iの手順を繰り返したが、0.010gの実施例1の代わりに、0.010gの実施例5を使用した点を除く。
実施例媒体VII
実施例媒体Iの手順を繰り返したが、0.010gの実施例1の代わりに、0.010gの実施例6を使用した点を除く。
実施例媒体VIII
実施例媒体Iの手順を繰り返したが、0.010gの実施例1の代わりに、0.010gの実施例7を使用し、0.10gのボレート1の代わりに、0.10gのボレート2を使用した点を除く。
実施例媒体IX
実施例媒体Iの手順を繰り返したが、0.010gの実施例1の代わりに、0.010gの実施例8を使用し、0.10gのボレート1の代わりに、0.10gのボレート2を使用した点を除く。
実施例媒体X
実施例媒体Iの手順を繰り返したが、0.010gの実施例1の代わりに、0.010gの実施例9を使用した点を除く。
比較例媒体V−1
3.38gのポリオール成分1を、2.00gのウレタンアクリレート1、2.00gのウレタンアクリレート2、1.50gの添加剤1、0.10gのボレート1、0.010gの染料1及び0.35gのN−エチルピロリドンと60℃で混合して、透明な溶液を得た。この後30℃まで冷却して0.65gのDesmodur(登録商標)N3900を混ぜ合わせ、混合を再開した。この後、最後に0.01gのFomrez UL 28を混ぜ合わせ、短時間の混合を再開した。次に、得られた液体をガラス板の上に注ぎ、その上を第2のガラス板で覆った。この試験片を硬化するために室温で12時間放置した。
比較例媒体V−2
比較例媒体V−1の手順を繰り返したが、0.10gのボレート1の代わりに、0.10gのボレート2を使用した点を除く。
ホログラフィック試験:
説明の通り得られた媒体について、図1による測定配置を使用して、上述の方法(パルス露光における回折効率の決定)でホログラフィック特性を試験した。以下のDEの測定値は、100mJ/cmの一定の線量で得られた:
Figure 2017504827
Figure 2017504827
実施例媒体I〜Xに見られる値は、フォトポリマー配合物中で使用される本発明の式(I)の化合物が、パルスレーザーで露光されるホログラフィック媒体中で非常に有用であることを示す。比較例媒体V−1及びV−2は、本発明による式(I)の化合物のいずれも含まず、パルスレーザーで露光されるホログラフィック媒体中での使用に不適当である。

Claims (16)

  1. マトリックスポリマー、書込モノマー及び光開始剤を含み、式(I)
    Figure 2017504827
    (式中、
    、A及びAは互いに独立して、水素、フッ素、塩素、臭素又はヨウ素であり、
    、R、R、R及びRは互いに独立して、水素、ハロゲン、シアノ、ニトロ、アミノ、アルキルイミノ、アジド、イソニトリル、エナミノ、ホルミル、アシル、カルボキシル、カルボキシレート、カルボキサミド、オルトエステル、スルホネート、ホスフェート、有機スルホニル、有機スルホキシジル、フッ素化されていてもよいアルコキシ又は置換されていてもよい芳香族基、複素環式芳香族基、脂肪族基、芳香脂肪族基、オレフィン基若しくはアセチレン基である一方、適した基は、任意の所望の置換基の架橋を介して互いに結合されてもよく、又は、2つ以上の式(I)の化合物は、基R、R、R、R及びRのうちの少なくとも1つを介して互いに結合されてもよいので、この場合、これらの基は、その中で2−〜4−tuply官能性架橋を構成するが、ただし、基R、R、R、R及びRのうちの少なくとも1つは水素ではない。)の化合物をさらに含むフォトポリマー配合物。
  2. 、A及びAが、互いに独立してフッ素、塩素、臭素又はヨウ素であり、より好ましくは、A、A及びAがすべてフッ素、塩素、臭素又はヨウ素のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載のフォトポリマー配合物。
  3. 式(I)の化合物のR、R、R、R及びRが、互いに独立して水素、ハロゲン、シアノ、ニトロ、イソニトリル、アシル、カルボキシル、カルボキシレート、カルボキサミド、オルトエステル、スルホネート、ホスフェート、有機スルホニル、有機スルホキシジル、フッ素化されていてもよいアルコキシであり、好ましくは水素、ハロゲン、シアノ、ニトロ、イソニトリル、アシル、カルボキシル、より好ましくは水素、ハロゲン、さらにより好ましくは水素、フッ素、塩素、臭素又はヨウ素であることを特徴とする請求項1及び2のいずれかに記載のフォトポリマー配合物。
  4. 前記マトリックスポリマーが架橋された状態であり、好ましくは三次元的に架橋された状態であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のフォトポリマー配合物。
  5. 前記マトリックスポリマーがポリウレタンであることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のフォトポリマー配合物。
  6. 前記ポリウレタンが、少なくとも1つのポリイソシアネート成分と、少なくとも1つのイソシアネート反応性成分とを反応させることによって得ることができることを特徴とする請求項5に記載のフォトポリマー配合物。
  7. マトリックスポリマー、書込モノマー及び光開始剤を含み、式(I)
    Figure 2017504827
    (式中、
    、A及びAは互いに独立して、水素、フッ素、塩素、臭素又はヨウ素であり、
    、R、R、R及びRは互いに独立して、水素、ハロゲン、シアノ、ニトロ、アミノ、アルキルイミノ、アジド、イソニトリル、エナミノ、ホルミル、アシル、カルボキシル、カルボキシレート、カルボキサミド、オルトエステル、スルホネート、ホスフェート、有機スルホニル、有機スルホキシジル、フッ素化されていてもよいアルコキシ又は置換されていてもよい芳香族基、複素環式芳香族基、脂肪族基、芳香脂肪族基、オレフィン基若しくはアセチレン基である一方、適した基は、任意の所望の置換基の架橋を介して互いに結合されてもよく、又は、2つ以上の式(I)の化合物は、基R、R、R、R及びRのうちの少なくとも1つを介して互いに結合されてもよいので、この場合、これらの基は、その中で2−〜4−tuply官能性架橋を構成するが、ただし、基R、R、R、R及びRのうちの少なくとも1つは水素ではない。)の化合物をさらに含むフォトポリマー。
  8. 、A及びAが、互いに独立してフッ素、塩素、臭素又はヨウ素であり、より好ましくは、A、A及びAがすべてフッ素、塩素、臭素又はヨウ素のいずれかであることを特徴とする請求項7に記載のフォトポリマー。
  9. 式(I)の化合物中のR、R、R、R及びRが、互いに独立して水素、ハロゲン、シアノ、ニトロ、イソニトリル、アシル、カルボキシル、カルボキシレート、カルボキサミド、オルトエステル、スルホネート、ホスフェート、有機スルホニル、有機スルホキシジル、フッ素化されていてもよいアルコキシであり、好ましくは水素、ハロゲン、シアノ、ニトロ、イソニトリル、アシル、カルボキシル、より好ましくは水素、ハロゲン、さらにより好ましくは水素、フッ素、塩素、臭素又はヨウ素であることを特徴とする請求項7及び8のいずれかに記載のフォトポリマー。
  10. 前記マトリックスポリマーが架橋された状態であり、好ましくは三次元的に架橋された状態であることを特徴とする請求項7から9のいずれか一項に記載のフォトポリマー。
  11. 前記マトリックスポリマーがポリウレタンであることを特徴とする請求項7から10のいずれか一項に記載のフォトポリマー。
  12. 前記ポリウレタンが、少なくとも1つのポリイソシアネート成分と、少なくとも1つのイソシアネート反応性成分とを反応させることによって得ることができることを特徴とする請求項11に記載のフォトポリマー。
  13. 請求項7から12の少なくとも一項に記載のフォトポリマーを含む、特にフィルムの形態のホログラフィック媒体。
  14. ホログラフィック情報がその中に露光されていることを特徴とする請求項13に記載のホログラフィック媒体。
  15. 特に、光学素子の製造、画像又は画像描出のために、インラインホログラム、オフアクシスホログラム、全開口トランスファーホログラム、白色光透過型ホログラム、反射型ホログラム、デニシュークホログラム、オフアクシス反射型ホログラム又はエッジリットホログラム及びホログラフィックステレオグラムを記録するための請求項13に記載のホログラフィック媒体の使用。
  16. 請求項1から6の少なくとも一項に記載のフォトポリマー配合物を使用することにより、請求項12に記載のホログラフィック媒体を製造するための方法。
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