JP2022053373A - Resin composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、樹脂組成物に関する。より詳しくは、高屈折率で、金属酸化物粒子の凝集抑制に優れる樹脂組成物に関する。 The present invention relates to a resin composition. More specifically, the present invention relates to a resin composition having a high refractive index and excellent in suppressing aggregation of metal oxide particles.
高屈折率材料として、芳香環を有するポリカーボネートやフルオレン骨格を有する高分子材料が知られている。LEDの光取り出し効率を向上する屈折率調整材料や撮像系のレンズ材料としては、アッベ数の大きい、すなわち光分散の小さい材料が求められている。このような高屈折率、かつ、光分散の小さい材料として、硫黄分子やハロゲン分子が導入された材料や金属酸化物ナノ粒子を含有した材料等が開発されている。 As a high refractive index material, a polycarbonate having an aromatic ring and a polymer material having a fluorene skeleton are known. As a refractive index adjusting material for improving the light extraction efficiency of an LED and a lens material for an imaging system, a material having a large Abbe number, that is, a material having a small light dispersion is required. As a material having such a high refractive index and small light dispersion, a material into which sulfur molecules and halogen molecules have been introduced, a material containing metal oxide nanoparticles, and the like have been developed.
高屈折率で、光分散の小さい、硫黄を含有した高分子材料については、これまでに種々検討されている。
例えば、特許文献1には、溶液状態での成形性に優れ、光学部材として使用できる成形材料として、ベンゼン環の2つの水素原子がメチル基に置換された、ポリアリーレンスルフィド骨格を有する成形材料が記載されている。
また、例えば、特許文献2には、溶液状態での成形性に優れるとともに、1.70を超える高い屈折率を有する光学部材を形成できることができる成形材料として、ベンゼン環の1つの水素原子がメチル基に置換された、ポリアリーレンスルフィド骨格を有する成形材料が記載されている。
Various studies have been conducted on sulfur-containing polymer materials having a high refractive index and low light dispersion.
For example, Patent Document 1 describes a molding material having a polyarylene sulfide skeleton in which two hydrogen atoms of a benzene ring are substituted with a methyl group as a molding material which is excellent in moldability in a solution state and can be used as an optical member. Are listed.
Further, for example, in Patent Document 2, one hydrogen atom of a benzene ring is methyl as a molding material capable of forming an optical member having excellent moldability in a solution state and having a high refractive index exceeding 1.70. Molding materials having a polyarylene sulfide skeleton substituted with a group are described.
しかしながら、従来の成形材料は、屈折率や可視光透明性が充分に高いとは言えず、未だ改善の余地があった。また、近年は、高い屈折率だけでなく、透明性が高く、線膨張率が低い等の特性を有することにより、光学用途等、広範囲の用途に用いることができる高分子材料が求められていた。高い屈折率を実現するために、屈折率が高い金属酸化物粒子を添加する方法が知られているが、従来の成形材料にそのような粒子を添加した場合、上記粒子が凝集して、成形材料の取り扱い性が低下したり、成形品の透明性が低下するといった問題があった。 However, it cannot be said that the conventional molding material has sufficiently high refractive index and visible light transparency, and there is still room for improvement. Further, in recent years, there has been a demand for a polymer material that can be used in a wide range of applications such as optical applications because it has characteristics such as high transparency and low linear expansion coefficient as well as high refractive index. .. A method of adding metal oxide particles having a high refractive index is known in order to realize a high refractive index, but when such particles are added to a conventional molding material, the particles are aggregated and molded. There are problems that the handleability of the material is lowered and the transparency of the molded product is lowered.
本発明は、上記現状に鑑みて、高屈折率で、かつ、金属酸化物粒子の凝集抑制に優れた、新たな光学材料となりうる樹脂組成物を提供することを目的とする。 In view of the above situation, it is an object of the present invention to provide a resin composition which has a high refractive index and is excellent in suppressing aggregation of metal oxide particles and can be a new optical material.
本発明者は、硫黄含有成形材料について種々検討したところ、高分子材料で被覆された金属酸化物粒子とバインダー樹脂を含み、少なくとも上記高分子材料又は上記バインダー樹脂が含硫黄芳香族系重合体を含むことにより、屈折率が極めて高く、かつ、金属酸化物粒子の凝集抑制に優れること、当該組成物は光学材料として有用であることを見いだし、本発明を完成するに至った。 As a result of various studies on sulfur-containing molding materials, the present inventor has found that a metal oxide particle coated with a polymer material and a binder resin are contained, and at least the polymer material or the binder resin is a sulfur-containing aromatic polymer. By including the composition, it has been found that the refractive index is extremely high, the metal oxide particles are excellent in suppressing aggregation, and the composition is useful as an optical material, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、高分子材料で被覆された金属酸化物粒子と、バインダー樹脂とを含む樹脂組成物であって、高分子材料、及び/又は、バインダー樹脂は、下記一般式(1)で表される構成単位(A)、下記一般式(2)で表される構成単位(B)、及び、下記一般式(3)で表される構成単位(C)からなる群より選択される少なくとも一種の構成単位を有する重合体を含むことを特徴とする樹脂組成物である。 That is, the present invention is a resin composition containing a metal oxide particle coated with a polymer material and a binder resin, and the polymer material and / or the binder resin is represented by the following general formula (1). At least selected from the group consisting of the structural unit (A) represented, the structural unit (B) represented by the following general formula (2), and the structural unit (C) represented by the following general formula (3). It is a resin composition characterized by containing a polymer having one kind of structural unit.
(上記一般式(1)~(3)中、X1、X2及びX3は、同一又は異なって、置換基を有してもよい2価の芳香族炭化水素基を表す。) (In the above general formulas (1) to (3), X 1 , X 2 and X 3 represent divalent aromatic hydrocarbon groups that may have the same or different substituents.)
上記構成単位(A)は、下記一般式(1-1)で表される構成単位(A-1)であり、上記構成単位(B)は、下記一般式(2-1)で表される構成単位(B-1)であり、上記構成単位(C)は、下記一般式(3-1)で表される構成単位(C-1)であることが好ましい。 The structural unit (A) is a structural unit (A-1) represented by the following general formula (1-1), and the structural unit (B) is represented by the following general formula (2-1). It is a structural unit (B-1), and the structural unit (C) is preferably a structural unit (C-1) represented by the following general formula (3-1).
(式(1-1)、(2-1)及び(3-1)中、R1、R2及びR3は、同一又は異なって、ハロゲン原子、水酸基、又は、置換基を有してもよい、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基、もしくは硫黄含有置換基を表す。aは、R1の数を表し、0~4の整数である。bは、R2の数を表し、0~4の整数である。cは、R3の数を表し、0~4の整数である。) (In formulas (1-1), (2-1) and (3-1), R 1 , R 2 and R 3 may have the same or different halogen atoms, hydroxyl groups, or substituents. It represents a good alkyl group, alkoxy group, aryl group, aralkyl group, or sulfur-containing substituent. A represents the number of R 1 and is an integer of 0 to 4. b represents the number of R 2 . It is an integer of 0 to 4. c represents a number of R3 and is an integer of 0 to 4.)
上記重合体は、主鎖の硫黄原子Sに結合した酸素原子Oと該主鎖の硫黄原子Sとの元素含有比率(O/S)が、0.1~1.5であることが好ましい。 The polymer preferably has an element content ratio (O / S) of 0.1 to 1.5 between the oxygen atom O bonded to the sulfur atom S in the main chain and the sulfur atom S in the main chain.
上記樹脂組成物は、更に、(ポリ)スチレン骨格を有する化合物を含むことが好ましい。 The resin composition preferably further contains a compound having a (poly) styrene skeleton.
上記樹脂組成物において、上記(ポリ)スチレン骨格を有する化合物と金属酸化物粒子とが共有結合していることが好ましい。 In the resin composition, it is preferable that the compound having the (poly) styrene skeleton and the metal oxide particles are covalently bonded.
上記樹脂組成物は光学用であることが好ましい。 The resin composition is preferably for optics.
本発明によれば、高屈折率で、かつ、金属酸化物粒子の凝集抑制に優れた樹脂組成物を提供することができる。本発明の樹脂組成物は、撮像系レンズ材料等の光学用途等に好適に使用することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a resin composition having a high refractive index and excellent suppression of aggregation of metal oxide particles. The resin composition of the present invention can be suitably used for optical applications such as image pickup lens materials.
以下に本発明を詳述する。
なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせたものもまた、本発明の好ましい形態である。
The present invention will be described in detail below.
It should be noted that a combination of two or more of the individual preferred embodiments of the present invention described below is also a preferred embodiment of the present invention.
樹脂組成物
本発明の樹脂組成物は、高分子材料で被覆された金属酸化物粒子と、バインダー樹脂とを含む樹脂組成物であって、上記高分子材料、及び/又は、バインダー樹脂は、下記一般式(1)で表される構成単位(A)、下記一般式(2)で表される構成単位(B)、及び、下記一般式(3)で表される構成単位(C)からなる群より選択される少なくとも一種の構成単位を有する重合体を含むことを特徴とする。
Resin Composition The resin composition of the present invention is a resin composition containing metal oxide particles coated with a polymer material and a binder resin, and the polymer material and / or the binder resin is described below. It is composed of a structural unit (A) represented by the general formula (1), a structural unit (B) represented by the following general formula (2), and a structural unit (C) represented by the following general formula (3). It is characterized by containing a polymer having at least one structural unit selected from the group.
本発明の樹脂組成物は、高屈折率で、かつ、金属酸化物粒子の凝集抑制に優れる。本発明の樹脂組成物が、そのような特性を有するのは、金属酸化物粒子と高分子材料とが均一相溶し、粒子の凝集を抑制できるためと推測される。 The resin composition of the present invention has a high refractive index and is excellent in suppressing aggregation of metal oxide particles. It is presumed that the resin composition of the present invention has such characteristics because the metal oxide particles and the polymer material are uniformly compatible with each other and the aggregation of the particles can be suppressed.
本発明の樹脂組成物は、高分子材料で被覆された金属酸化物粒子と、バインダー樹脂とを含む。上記樹脂組成物において、高分子材料とバインダー樹脂の少なくとも一方は、上記構成単位(A)、(B)及び(C)からなる群より選択される少なくとも一種の構成単位を有する重合体を含む。上記重合体について、まず、説明する。 The resin composition of the present invention contains metal oxide particles coated with a polymer material and a binder resin. In the resin composition, at least one of the polymer material and the binder resin contains a polymer having at least one structural unit selected from the group consisting of the structural units (A), (B) and (C). First, the polymer will be described.
<重合体>
本発明において、高分子材料及び/又はバインダー樹脂として使用される重合体は、上記一般式(1)で表される構成単位(A)、上記一般式(2)で表される構成単位(B)、及び、上記一般式(3)で表される構成単位(C)からなる群より選択される少なくとも一種の構成単位を有する重合体(以下、「重合体(X)」とも称する。)を含む。
<Polymer>
In the present invention, the polymer used as the polymer material and / or the binder resin is the structural unit (A) represented by the general formula (1) and the structural unit (B) represented by the general formula (2). ) And a polymer having at least one structural unit selected from the group consisting of the structural unit (C) represented by the general formula (3) (hereinafter, also referred to as “polymer (X)”). include.
上記一般式(1)、(2)及び(3)において、X1、X2及びX3は、同一又は異なって、置換基を有してもよい2価の芳香族炭化水素基を表す。
上記2価の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニレン基、ナフチレン基、アントリレン基、トリフェニレン基、ビフェニレン基、フェナントリレン基等が挙げられる。なかでも、光分散がより小さくなる点で、上記2価の芳香族炭化水素基は、フェニレン基、ナフチレン基、アントリレン基、ビフェニレン基、トリフェニレン基であることが好ましく、フェニレン基であることがより好ましい。
In the above general formulas (1), (2) and (3), X 1 , X 2 and X 3 represent divalent aromatic hydrocarbon groups which may have the same or different substituents.
Examples of the divalent aromatic hydrocarbon group include a phenylene group, a naphthylene group, an anthrylene group, a triphenylene group, a biphenylene group, a phenanthrylene group and the like. Among them, the divalent aromatic hydrocarbon group is preferably a phenylene group, a naphthylene group, an anthrylene group, a biphenylene group, or a triphenylene group, and more preferably a phenylene group, in that the light dispersion becomes smaller. preferable.
上記2価の芳香族炭化水素基が有する置換基(「置換基A」とも称する。)としては、好ましくは、ハロゲン原子、水酸基、又は、置換基(「置換基B」とも称する。)を有してもよい、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基、もしくは硫黄含有置換基が挙げられる。 The substituent (also referred to as "substituent A") contained in the divalent aromatic hydrocarbon group preferably has a halogen atom, a hydroxyl group, or a substituent (also referred to as "substituent B"). May include an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aralkyl group, or a sulfur-containing substituent.
上記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、なかでも、臭素原子が好ましい。 Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, and among them, a bromine atom is preferable.
上記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、s-ブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、2,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、ヘプチル基等が挙げられる。なかでも、炭素数1~18のアルキル基が好ましく、炭素数1~6のアルキル基がより好ましく、メチル基が更に好ましい。 Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an s-butyl group, a t-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, a neopentyl group, a hexyl group, and 2 -Methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 2,2-dimethylbutyl group, 2,3-dimethylbutyl group, heptyl group and the like can be mentioned. Among them, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms is preferable, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is more preferable, and a methyl group is further preferable.
上記アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、s-ブトキシ基、t-ブトキシ基、ペンチルオキシ基、フェノキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ベンジルオキシ基等が挙げられる。なかでも、炭素数1~18のアルコキシ基が好ましく、炭素数1~6のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基がより好ましい。 Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, an s-butoxy group, a t-butoxy group, a pentyloxy group, a phenoxy group, a cyclohexyloxy group, a benzyloxy group and the like. Of these, an alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms is preferable, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms is preferable, and a methoxy group is more preferable.
上記アリール基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、ビフェニル基、トリフェニル基等が挙げられる。なかでも、フェニル基が好ましい。上記アリール基の炭素数は、6~30であることが好ましく、6~18であることがより好ましく、6~12であることが更に好ましい。 Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a biphenyl group, a triphenyl group and the like. Of these, a phenyl group is preferable. The aryl group preferably has 6 to 30 carbon atoms, more preferably 6 to 18 carbon atoms, and even more preferably 6 to 12 carbon atoms.
上記アラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、フェニルペンチル基、フェニルヘキシル基、フェニルオクチル基等が挙げられる。上記アラルキル基の炭素数は、7~14であることが好ましく、7~9であることがより好ましい。 Examples of the aralkyl group include a benzyl group, a phenethyl group, a phenylpropyl group, a phenylpentyl group, a phenylhexyl group, a phenyloctyl group and the like. The carbon number of the aralkyl group is preferably 7 to 14, and more preferably 7 to 9.
上記硫黄含有置換基としては、例えば、チオアルキル基、チオアリール基等が挙げられる。なかでも、チオアルキル基が好ましい。上記硫黄含有置換基の炭素数は、1~8であることが好ましく、1~6であることがより好ましく、1~4であることが更に好ましい。 Examples of the sulfur-containing substituent include a thioalkyl group and a thioaryl group. Of these, the thioalkyl group is preferable. The sulfur-containing substituent preferably has 1 to 8 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and even more preferably 1 to 4 carbon atoms.
上記アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基、及び、硫黄含有置換基は、更に置換基(置換基B)を有してもよく、当該置換基(置換基B)としては、アルキル基、ハロゲン原子、水酸基が挙げられ、なかでも、高分子材料の溶解性の観点ではアルキル基が好ましく、金属酸化物粒子の分散性の観点ではハロゲン原子、水酸基が好ましく挙げられる。 The alkyl group, alkoxy group, aryl group, aralkyl group, and sulfur-containing substituent may further have a substituent (substituent B), and the substituent (substituent B) is an alkyl group. Examples thereof include a halogen atom and a hydroxyl group. Among them, an alkyl group is preferable from the viewpoint of solubility of a polymer material, and a halogen atom and a hydroxyl group are preferably mentioned from the viewpoint of dispersibility of metal oxide particles.
なかでも、上記樹脂組成物の屈折率をより一層高くすることができる点で、上記2価の芳香族炭化水素基が有する置換基(置換基A)としては、炭素数1~18のアルキル基、硫黄含有置換基がより好ましく、メチル基、チオアルキル基が更に好ましく、メチル基が特に好ましい。
また、金属酸化物粒子の分散性を向上しうる点で、上記2価の芳香族炭化水素基が有する置換基(置換基A)としては、水酸基、硫黄含有置換基がより好ましく、水酸基、チオアルキル基、チオアリール基が更に好ましく、水酸基が特に好ましい。
Among them, the substituent (substituent A) of the divalent aromatic hydrocarbon group is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms in that the refractive index of the resin composition can be further increased. , Sulfur-containing substituents are more preferred, methyl groups and thioalkyl groups are even more preferred, and methyl groups are particularly preferred.
Further, as the substituent (substituent A) of the divalent aromatic hydrocarbon group, a hydroxyl group or a sulfur-containing substituent is more preferable, and a hydroxyl group or a thioalkyl is preferable in that the dispersibility of the metal oxide particles can be improved. Groups and thioaryl groups are more preferable, and hydroxyl groups are particularly preferable.
上記2価の芳香族炭化水素基が有する置換基Aの数は、特に限定されないが、高分子材料の屈折率がより一層高くなる点で、少ない方が好ましく、具体的には、1~6であることが好ましく、1~3であることがより好ましく、1であることが更に好ましい。 The number of substituents A contained in the divalent aromatic hydrocarbon group is not particularly limited, but is preferably as small as possible in that the refractive index of the polymer material is further increased, and specifically, 1 to 6 thereof. Is more preferable, 1 to 3 is more preferable, and 1 is even more preferable.
上記構成単位(A)は、下記一般式(1-1)で表される構成単位(A-1)であることが好ましい。 The structural unit (A) is preferably a structural unit (A-1) represented by the following general formula (1-1).
(式中、R1は、同一又は異なって、ハロゲン原子、水酸基、又は、置換基を有してもよい、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基、もしくは硫黄含有置換基を表す。aは、R1の数を表し、0~4の整数である。) (In the formula, R 1 represents an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aralkyl group, or a sulfur-containing substituent which may have a halogen atom, a hydroxyl group, or a substituent, which may be the same or different. Represents the number of R1 and is an integer from 0 to 4.)
上記構成単位(B)は、下記一般式(2-1)で表される構成単位(B-1)であることが好ましい。 The structural unit (B) is preferably a structural unit (B-1) represented by the following general formula (2-1).
(式中、R2は、同一又は異なって、ハロゲン原子、水酸基、又は、置換基を有してもよい、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基、もしくは硫黄含有置換基を表す。bは、R2の数を表し、0~4の整数である。) (In the formula, R 2 represents an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aralkyl group, or a sulfur-containing substituent which may have a halogen atom, a hydroxyl group, or a substituent, which may be the same or different. Represents the number of R 2 and is an integer from 0 to 4.)
上記構成単位(C)は、下記一般式(3-1)で表される構成単位(C-1)であることが好ましい。 The structural unit (C) is preferably a structural unit (C-1) represented by the following general formula (3-1).
(式中、R3は、同一又は異なって、ハロゲン原子、水酸基、又は、置換基を有してもよい、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基、もしくは硫黄含有置換基を表す。cは、R3の数を表し、0~4の整数である。) (In the formula, R 3 represents an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aralkyl group, or a sulfur-containing substituent which may have a halogen atom, a hydroxyl group, or a substituent, which may be the same or different. Represents the number of R3 and is an integer from 0 to 4.)
上記R1、R2及びR3で表される、置換基を有してもよい、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基、及び、硫黄含有置換基としては、上記一般式(1)におけるX1について説明したアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基、及び、硫黄含有置換基と同様の基が好ましく挙げられる。
またこれらの基が有してもよい置換基としては、上述した置換基Bと同様の基が好ましく挙げられる。
上記R1、R2とR3は、それぞれ複数ある場合、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
The alkyl group, alkoxy group, aryl group, aralkyl group, and sulfur-containing substituent represented by R 1 , R 2 and R 3 which may have a substituent include the above general formula (1). Preferred examples thereof include an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aralkyl group, and a group similar to the sulfur-containing substituent described for X 1 in the above.
Further, as the substituent that these groups may have, the same group as the above-mentioned substituent B is preferably mentioned.
When there are a plurality of R 1 , R 2 and R 3 above, they may be the same or different.
a、b、cは、それぞれR1、R2、R3の置換基の数を表し、0~4の整数であり、好ましくは、0~3の整数であり、より好ましくは0~2の整数である。 a, b, and c represent the number of substituents of R 1 , R 2 , and R 3 , respectively, and are integers of 0 to 4, preferably 0 to 3, and more preferably 0 to 2. It is an integer.
上記重合体(X)は、上記構成単位(A)、(B)及び(C)の交互共重合体であってもよいし、ブロック共重合体であってもよいし、ランダム共重合体であってもよい。
上記高分子材料は、1種又は2種以上の上記構成単位(A)、(B)、又は(C)をそれぞれ有してもよい。
The polymer (X) may be an alternating copolymer of the structural units (A), (B) and (C), a block copolymer, or a random copolymer. There may be.
The polymer material may have one or more of the above structural units (A), (B), or (C), respectively.
上記重合体(X)は、上記構成単位(A)、(B)及び(C)のうち、いずれか1つの構成単位のみを含む形態であってもよいし、2つの構成単位を含む形態であってもよいし、3つの構成単位を含む形態であってもよい。これらの形態やその含有割合は、上記樹脂組成物の目的や用途に応じて適宜選択することができる。
例えば、上記重合体(X)は、より高い屈折率となりうる点で、上記構成単位(A)を含むことが好ましく、これを主成分として含むことがより好ましい。
また、上記重合体(X)は、溶解性と高屈折率を両立しうる点で、上記構成単位(B)を含むことが好ましく、これを主成分として含むことがより好ましい。
また、上記重合体(X)は、透明性と高屈折率を両立しうる点で、上記構成単位(C)を含むことが好ましく、これを主成分として含むことがより好ましい。
The polymer (X) may be in a form containing only one of the structural units (A), (B) and (C), or in a form containing two structural units. It may be present, or it may be in a form including three structural units. These forms and their content ratios can be appropriately selected according to the purpose and use of the above resin composition.
For example, the polymer (X) preferably contains the structural unit (A), and more preferably contains it as a main component, in that it can have a higher refractive index.
Further, the polymer (X) preferably contains the structural unit (B), and more preferably contains it as a main component, in that it can achieve both solubility and a high refractive index.
Further, the polymer (X) preferably contains the structural unit (C), and more preferably contains it as a main component, in that transparency and a high refractive index can be compatible with each other.
上記の点より、上記重合体(X)において、上記構成単位(A)の含有割合は、高屈折率の観点では、重合体の全構成単位100モル%に対して、1~100モル%であることが好ましく、10~100モル%であることがより好ましく、50~100モル%であることが更に好ましい。
この場合、上記構成単位(B)及び構成単位(C)の合計含有割合は、全構成単位100モル%に対して、0~99モル%であることが好ましく、0~90モル%であることがより好ましく、0~50モル%であることが更に好ましい。
From the above points, in the polymer (X), the content ratio of the structural unit (A) is 1 to 100 mol% with respect to 100 mol% of all the structural units of the polymer from the viewpoint of high refractive index. It is preferably present, more preferably 10 to 100 mol%, still more preferably 50 to 100 mol%.
In this case, the total content ratio of the structural unit (B) and the structural unit (C) is preferably 0 to 99 mol% and 0 to 90 mol% with respect to 100 mol% of all the structural units. Is more preferable, and 0 to 50 mol% is further preferable.
上記重合体(X)において、上記構成単位(B)の含有割合は、溶解性に起因する高極性の観点では、重合体の全構成単位100モル%に対して、1~100モル%であることが好ましく、10~100モル%であることがより好ましく、50~100モル%であることが更に好ましい。
この場合、上記構成単位(A)及び構成単位(C)の合計含有割合は、全構成単位100モル%に対して、0~99モル%であることが好ましく、0~90モル%であることがより好ましく、0~50モル%であることが更に好ましい。
In the polymer (X), the content ratio of the structural unit (B) is 1 to 100 mol% with respect to 100 mol% of all the structural units of the polymer from the viewpoint of high polarity due to solubility. It is preferably 10 to 100 mol%, more preferably 50 to 100 mol%, and even more preferably 50 to 100 mol%.
In this case, the total content ratio of the structural unit (A) and the structural unit (C) is preferably 0 to 99 mol% and 0 to 90 mol% with respect to 100 mol% of all the structural units. Is more preferable, and 0 to 50 mol% is further preferable.
上記重合体(X)において、上記構成単位(C)の含有割合は、高透明性の観点では、重合体の全構成単位100モル%に対して、1~100モル%であることが好ましく、10~100モル%であることがより好ましく、50~100モル%であることが更に好ましい。
この場合、上記構成単位(A)及び構成単位(B)の合計含有割合は、全構成単位100モル%に対して、0~99モル%であることが好ましく、0~90モル%であることがより好ましく、0~50モル%であることが更に好ましい。
In the polymer (X), the content ratio of the structural unit (C) is preferably 1 to 100 mol% with respect to 100 mol% of all the structural units of the polymer from the viewpoint of high transparency. It is more preferably 10 to 100 mol%, still more preferably 50 to 100 mol%.
In this case, the total content ratio of the structural unit (A) and the structural unit (B) is preferably 0 to 99 mol% and 0 to 90 mol% with respect to 100 mol% of all the structural units. Is more preferable, and 0 to 50 mol% is further preferable.
上記重合体(X)において、上記構成単位(A)、(B)及び(C)の合計含有割合は、重合体(X)の全構成単位100モル%に対して、50モル%以上であることが好ましく、80モル%以上であることがより好ましく、90モル%以上であることが更に好ましく、95モル%以上であることが更により好ましく、100モル%であることが特に好ましい。 In the polymer (X), the total content ratio of the structural units (A), (B) and (C) is 50 mol% or more with respect to 100 mol% of all the structural units of the polymer (X). It is more preferably 80 mol% or more, further preferably 90 mol% or more, further preferably 95 mol% or more, and particularly preferably 100 mol%.
上記重合体(X)は、上記構成単位(A)と構成単位(B)と構成単位(C)以外の他の構成単位(D)を有していてもよい。
上記構成単位(D)としては、例えば、下記の単量体由来の構成単位が挙げられる。
(メタ)アクリル酸2-カルボキシエチル、(メタ)アクリル酸2-カルボキシプロピル、(メタ)アクリル酸3-カルボキシプロピル、(メタ)アクリル酸4-カルボキシブチル等のカルボキシル基含有(メタ)アクリレート;2-(メタ)アクリロイルオキシエチルアシドホスフェート等のリン酸基含有(メタ)アクリレート;グリシジル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート等のエポキシ基含有(メタ)アクリレート;(メタ)アクリル酸2-(2-ビニロキシエトキシ)エチル等のビニルエーテル基含有(メタ)アクリレート等。
The polymer (X) may have a structural unit (A), a structural unit (B), and a structural unit (D) other than the structural unit (C).
Examples of the structural unit (D) include structural units derived from the following monomers.
Carboxy group-containing (meth) acrylates such as 2-carboxyethyl (meth) acrylate, 2-carboxypropyl (meth) acrylate, 3-carboxypropyl (meth) acrylate, 4-carboxybutyl (meth) acrylate; 2 -Acrylic acid group-containing (meth) acrylate such as (meth) acryloyloxyethyl acid phosphate; epoxy group-containing (meth) acrylate such as glycidyl (meth) acrylate and 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth) acrylate; (meth) Vinyl ether group-containing (meth) acrylates such as 2- (2-vinyloxyethoxy) ethyl acrylate.
上記構成単位(D)の含有割合は、重合体(X)の全構成単位100モル%に対して、0~80モル%であることが好ましく、0~50モル%であることがより好ましく、0~20モル%であることが更に好ましく、0~10モル%であることが更により好ましく、0~5モル%であることが特に好ましい。 The content ratio of the structural unit (D) is preferably 0 to 80 mol%, more preferably 0 to 50 mol%, based on 100 mol% of all the structural units of the polymer (X). It is even more preferably 0 to 20 mol%, even more preferably 0 to 10 mol%, and particularly preferably 0 to 5 mol%.
上記重合体(X)は、主鎖の硫黄原子Sに結合した酸素原子Oと上記主鎖の硫黄原子Sとの元素含有比率(O/S)が、0.1~1.5であることが好ましい。上記元素含有比率が上述の範囲であると、透明性や屈折率がより高くなる。
上記主鎖の硫黄原子Sとは、具体的には、例えば、上記一般式(1)で表される構成単位(A)において、主鎖にある-S-の硫黄原子Sを意味する。また、上記一般式(2)で表される構成単位(B)では、主鎖にある-SO-の硫黄原子Sを意味し、上記一般式(3)で表される構成単位(C)では、主鎖にある-SO2-の硫黄原子Sを意味する。
上記主鎖の硫黄原子Sに結合した酸素原子とは、具体的には、例えば、上記一般式(2)で表される構成単位(B)において、主鎖にある-SO-の酸素原子Oを意味し、上記一般式(3)で表される構成単位(C)では、主鎖にある-SO2-の酸素原子Oを意味する。
The polymer (X) has an element content ratio (O / S) of the oxygen atom O bonded to the sulfur atom S of the main chain and the sulfur atom S of the main chain of 0.1 to 1.5. Is preferable. When the element content ratio is in the above range, the transparency and the refractive index become higher.
Specifically, the sulfur atom S in the main chain means the sulfur atom S of —S— in the main chain in the structural unit (A) represented by the general formula (1). Further, in the structural unit (B) represented by the general formula (2), it means the sulfur atom S of —SO— in the main chain, and in the structural unit (C) represented by the general formula (3). , Means the sulfur atom S of -SO 2- in the main chain.
The oxygen atom bonded to the sulfur atom S in the main chain is specifically, for example, the oxygen atom O of —SO— in the main chain in the structural unit (B) represented by the general formula (2). In the structural unit (C) represented by the above general formula (3), it means the oxygen atom O of −SO2- on the main chain.
上記元素含有比率(O/S)は、透明性をより一層高くすることができる点で、0.3以上であることがより好ましく、0.7以上であることが更に好ましく、屈折率をより一層高くすることができる点で、1.3以下であることがより好ましく、1.1以下であることが更に好ましい。
上記元素含有比率は、X線光電子分光装置(XPS)を用いて、酸素原子の1s軌道(O1s)、炭素原子の1s軌道(C1s)、硫黄原子の2p軌道(S2p)のピーク強度を評価測定することにより求めることができる。
The element content ratio (O / S) is more preferably 0.3 or more, further preferably 0.7 or more, and further increase the refractive index in that the transparency can be further increased. It is more preferably 1.3 or less, and even more preferably 1.1 or less, in that it can be made even higher.
The element content ratio is measured by evaluating the peak intensities of the 1s orbital (O1s) of the oxygen atom, the 1s orbital (C1s) of the carbon atom, and the 2p orbital (S2p) of the sulfur atom using an X-ray photoelectron spectrometer (XPS). It can be obtained by doing.
上記重合体(X)は、ガラス転移温度(Tg)が80~250℃であることが好ましい。ガラス転移温度が上述の範囲であると、成形加工を容易に行うことができる。上記ガラス転移温度は、耐熱性を高くするという観点で、90℃以上であることがより好ましく、100℃以上であることが更に好ましく、成形加工を容易に行うという観点で、200℃以下であることがより好ましい。
上記ガラス転移温度は、示差走査熱量計(DSC)を用いて、窒素ガス雰囲気下、室温から250℃まで昇温(昇温速度10℃/分)して得られたDSC曲線から、ベースラインと変曲点での接線の交点により評価する方法により求めることができる。
The polymer (X) preferably has a glass transition temperature (Tg) of 80 to 250 ° C. When the glass transition temperature is in the above range, the molding process can be easily performed. The glass transition temperature is more preferably 90 ° C. or higher, further preferably 100 ° C. or higher, and 200 ° C. or lower from the viewpoint of facilitating molding processing, from the viewpoint of increasing heat resistance. Is more preferable.
The glass transition temperature is taken from the DSC curve obtained by raising the temperature from room temperature to 250 ° C. (heating rate 10 ° C./min) under a nitrogen gas atmosphere using a differential scanning calorimeter (DSC) as the baseline. It can be obtained by a method of evaluating by the intersection of tangents at the inflection point.
上記重合体(X)は、S-Oの結合エネルギーが163eV~167eVであることが好ましい。S-Oの結合エネルギーが上述の範囲であると、屈折率と透明性をより高くすることができる。
上記S-O結合エネルギーは、X線光電子分光法(XPS)により測定して得られる硫黄原子の2p3/2軌道のピークトップの位置を評価することにより求めることができる。
The polymer (X) preferably has an SO binding energy of 163 eV to 167 eV. When the binding energy of SO is in the above range, the refractive index and transparency can be further increased.
The SO binding energy can be obtained by evaluating the position of the peak top of the 2p3 / 2 orbital of the sulfur atom obtained by measuring by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
上記重合体(X)の重量平均分子量(Mw)は、500~10000000であることが好ましい。重量平均分子量が上述の範囲であると、光学材料として好適に使用することができる。上記重量平均分子量は、機械特性向上の観点で、1000以上であることがより好ましく、3000以上であることが更に好ましく、10000以上であることが更により好ましく、溶融粘度低減の観点で、1000000以下であることがより好ましく、100000以下であることが更に好ましい。 The weight average molecular weight (Mw) of the polymer (X) is preferably 500 to 10000000. When the weight average molecular weight is in the above range, it can be suitably used as an optical material. The weight average molecular weight is more preferably 1000 or more, further preferably 3000 or more, still more preferably 10,000 or more, and 1,000,000 or less from the viewpoint of reducing melt viscosity. It is more preferable that it is 100,000 or less, and it is further preferable that it is 100,000 or less.
上記重合体(X)の分散度(重量平均分子量/数平均分子量)は、1~10であることが好ましい。上記分散度が上述の範囲であると、成形が容易となる。成形性がより一層向上しうる点で、上記分散度は5以下であることがより好ましく、3以下であることが更に好ましい。 The degree of dispersion (weight average molecular weight / number average molecular weight) of the polymer (X) is preferably 1 to 10. When the degree of dispersion is in the above range, molding becomes easy. The dispersity is more preferably 5 or less, and even more preferably 3 or less, in that the moldability can be further improved.
上記重量平均分子量、数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)法により測定して求めることができ、具体的には後述する実施例に記載の方法により求めることができる。分散度は、重量平均分子量を数平均分子量で除することにより求めることができる。 The weight average molecular weight and the number average molecular weight can be obtained by measuring by a gel permeation chromatography (GPC) method, and specifically, can be obtained by the method described in Examples described later. The degree of dispersion can be determined by dividing the weight average molecular weight by the number average molecular weight.
上記重合体(X)の屈折率は、1.69以上であることが好ましい。屈折率が上述の範囲であると、光学材料(部材)、機械部品材料、電気・電子部品材料、自動車部品材料、土木建築材料、成形材料等の他、塗料や接着剤の材料等の各種用途に好適に使用することができる。上記屈折率は、1.7以上であることがより好ましく、1.71以上であることが更に好ましい。
上記屈折率は、測定試料として、上記重合体を用いて厚み50nmの膜を製膜し、分光エリプソメーターUVISEL(HORIBA Scientific社製)を使用し、Na D線(589nm)を用いて測定することにより求めることができる。
The refractive index of the polymer (X) is preferably 1.69 or more. When the refractive index is within the above range, it is used for various purposes such as optical materials (members), mechanical parts materials, electrical / electronic parts materials, automobile parts materials, civil engineering and building materials, molding materials, as well as paints and adhesive materials. Can be suitably used for. The refractive index is more preferably 1.7 or more, and even more preferably 1.71 or more.
The refractive index is measured by forming a film having a thickness of 50 nm using the polymer as a measurement sample, using a spectroscopic ellipsometer UVISEL (manufactured by HORIBA Scientific), and using a Na D line (589 nm). Can be obtained by.
上記重合体(X)のアッベ数は、10以上であることが好ましい。アッベ数が上述の範囲であると、光分散が小さく、レンズに適した光学材料とすることができる。上記アッベ数は、15以上であることがより好ましく、18以上であることが更に好ましく、20以上であることが更により好ましい。上記アッベ数は、光分散性を調整するという観点で、60以下であることが好ましく、55以下であることがより好ましい。
上記アッベ数は、上記屈折率と同様に、上記重合体を用いて製膜し、上記分光エリプソメーターを使用してD線(589.3nm)、F線(486.1nm)、C線(656.3nm)における屈折率を測定し、下記の計算式を用いて求めることができる。
アッベ数(vD)=(nD-1)/(nF-nC)
式中、nD、nF、nCはそれぞれ、フラウンホーファーのD線(589.3nm)、F線(486.1nm)、C線(658.3nm)における屈折率を表す。
The Abbe number of the polymer (X) is preferably 10 or more. When the Abbe number is in the above range, the light dispersion is small and the optical material suitable for the lens can be obtained. The Abbe number is more preferably 15 or more, further preferably 18 or more, and even more preferably 20 or more. The Abbe number is preferably 60 or less, and more preferably 55 or less, from the viewpoint of adjusting the light dispersibility.
Similar to the refractive index, the Abbe number is formed by forming a film using the polymer, and using the spectroscopic ellipsometer, D line (589.3 nm), F line (486.1 nm), and C line (656 nm). The refractive index at (1.3 nm) can be measured and calculated using the following formula.
Abbe number (v D ) = (n D -1) / (n F -n C )
In the formula, n D , n F , and n C represent the refractive indexes of Fraunhofer at the D line (589.3 nm), the F line (486.1 nm), and the C line (658.3 nm), respectively.
上記重合体(X)は、可視光透過率が70%以上であることが好ましい。上記可視光透過率が上述の範囲であると、光学材料として好適に使用することができる。上記可視光透過率は、80%以上であることがより好ましく、85%以上であることがより好ましく、88%以上であることが更に好ましい。
上記可視光透過率は、平行線透過率であり、上記重合体からなる0.02mm厚みの薄膜を用いて、又は、0.02mmに厚みを規格化することで、分光光度計(例えば、日本分光製紫外可視赤外分光光度計V-700 series)により、積分球を使用せずに、空気対象で400nm~700nmの範囲を測定し、透過率の最低値を評価することで求めることができる。
The polymer (X) preferably has a visible light transmittance of 70% or more. When the visible light transmittance is in the above range, it can be suitably used as an optical material. The visible light transmittance is more preferably 80% or more, more preferably 85% or more, and further preferably 88% or more.
The visible light transmittance is a parallel line transmittance, and a spectrophotometer (for example, Japan) by using a thin film having a thickness of 0.02 mm made of the polymer or by standardizing the thickness to 0.02 mm. It can be obtained by measuring the range of 400 nm to 700 nm in an air object without using an integrating sphere with a spectroscopic ultraviolet-visible-infrared spectrophotometer V-700 series) and evaluating the lowest value of transmittance. ..
上記重合体(X)は、線膨張率が100ppm/℃以下であることが好ましい。上記重合体の線膨張率が上述の範囲であると、屈折率の温度依存性が小さい光学材料となり、光学材料、封止材、コーティング材等の各種用途に好適に使用することができる。上記線膨張率は、より温度依存性を低減しうる点で、60ppm/℃以下であることがより好ましく、30ppm/℃以下であることが更に好ましい。上記線膨張率の下限値は特に限定されないが、1ppm/℃以上であることが好ましく、3ppm/℃以上であることが更に好ましい。
上記線膨張率は、JIS K 7197:2012に準拠した方法により測定して求めることができる。
The polymer (X) preferably has a linear expansion coefficient of 100 ppm / ° C. or less. When the linear expansion coefficient of the polymer is in the above range, the optical material has a small temperature dependence of the refractive index, and can be suitably used for various applications such as optical materials, encapsulants, and coating materials. The coefficient of linear expansion is more preferably 60 ppm / ° C. or lower, and even more preferably 30 ppm / ° C. or lower, in that the temperature dependence can be further reduced. The lower limit of the linear expansion coefficient is not particularly limited, but is preferably 1 ppm / ° C. or higher, and more preferably 3 ppm / ° C. or higher.
The coefficient of linear expansion can be measured and obtained by a method according to JIS K 7197: 2012.
上記重合体(X)は、熱可塑性であることが好ましい。上記重合体が熱可塑性であると、上記重合体からなるバインダー樹脂を含むことにより、薄膜を均質に形成できたり、複雑な形状を高精度で形成できるといった成形加工性が良好となり、広い用途への適用が容易になる。 The polymer (X) is preferably thermoplastic. When the polymer is thermoplastic, the inclusion of the binder resin made of the polymer improves the moldability such that a thin film can be uniformly formed and a complicated shape can be formed with high accuracy, and is suitable for a wide range of applications. Is easy to apply.
(重合体(X)の製造方法)
上記重合体(X)を製造する方法としては、上述した構成単位(A)~(C)の少なくとも一種を有する重合体を製造することができる方法であれば特に限定されず、硫黄含有単量体を含む単量体成分を重合する等、公知の重合方法で行うとよい。なかでも、上記重合体を効率良く製造することができる点で、上記重合体の製造方法は、硫黄含有単量体を含む単量体成分を重合して硫黄含有重合体を得る工程(1)と、酸化剤を使用して上記硫黄含有重合体を酸化させる工程(2)を含むことが好ましい。
(Method for producing polymer (X))
The method for producing the polymer (X) is not particularly limited as long as it can produce a polymer having at least one of the above-mentioned structural units (A) to (C), and the sulfur-containing single amount. It is preferable to carry out by a known polymerization method such as polymerizing a monomer component containing a body. Among them, in that the polymer can be efficiently produced, the method for producing the polymer is a step of polymerizing a monomer component containing a sulfur-containing monomer to obtain a sulfur-containing polymer (1). It is preferable to include the step (2) of oxidizing the sulfur-containing polymer using an oxidizing agent.
工程(1)
上記工程(1)において、使用する上記硫黄含有単量体は、硫黄原子を含む単量体であれば特に限定されないが、本発明の製造方法においては、硫黄含有単量体を酸化重合することにより硫黄含有重合体を得ることが好ましい。酸化重合により硫黄含有重合体を得ることができる硫黄含有単量体としては、ジスルフィド化合物、及び、チオール化合物が好ましく挙げられ、具体的には、例えば、下記一般式(4)で表されるジアリールジスルフィド化合物、及び、下記式(5)で表されるチオアリール化合物がより好ましく挙げられる。
Process (1)
The sulfur-containing monomer used in the step (1) is not particularly limited as long as it is a monomer containing a sulfur atom, but in the production method of the present invention, the sulfur-containing monomer is oxidatively polymerized. It is preferable to obtain a sulfur-containing polymer. Preferred examples of the sulfur-containing monomer from which a sulfur-containing polymer can be obtained by oxidative polymerization include a disulfide compound and a thiol compound. Specifically, for example, a diaryl represented by the following general formula (4). More preferably, a disulfide compound and a thioaryl compound represented by the following formula (5) are mentioned.
上記一般式(4)及び(5)中、A1及びA2は、同一又は異なって、置換基を有してもよい1価の芳香族炭化水素基を表す。
A1及びA2で表される上記1価の芳香族炭化水素基としては、例えば、上述した一般式(1)中のX1で表される2価の芳香族炭化水素基を1価の基にしたものが挙げられ、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、トリフェニル基、ビフェニル基、フェナントリル基等が挙げられる。なかでも、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、ビフェニル基、又は、トリフェニル基であることが好ましく、フェニル基であることがより好ましい。
In the above general formulas (4) and (5), A 1 and A 2 represent monovalent aromatic hydrocarbon groups which may have the same or different substituents.
As the monovalent aromatic hydrocarbon group represented by A 1 and A 2 , for example, a divalent aromatic hydrocarbon group represented by X 1 in the above general formula (1) is monovalent. Examples thereof include a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a triphenyl group, a biphenyl group, a phenanthryl group and the like. Among them, a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a biphenyl group, or a triphenyl group is preferable, and a phenyl group is more preferable.
A1及びA2で表される上記1価の芳香族炭化水素基が有する置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基、硫黄含有置換基等が挙げられる。上記ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基、硫黄含有置換基としては、上述したそれぞれの基と同様の基が挙げられる。 Examples of the substituent contained in the monovalent aromatic hydrocarbon group represented by A 1 and A 2 include a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aralkyl group, and a sulfur-containing substituent. Examples of the halogen atom, alkyl group, alkoxy group, aryl group, aralkyl group, and sulfur-containing substituent include the same groups as the above-mentioned groups.
上記ジアリールジスルフィド化合物は、下記一般式(4-1)で表される化合物であることが好ましい。
上記チオアリール化合物は、下記一般式(5-1)で表される化合物であることが好ましい。
The diallyl disulfide compound is preferably a compound represented by the following general formula (4-1).
The thioaryl compound is preferably a compound represented by the following general formula (5-1).
(式(4-1)及び(5-1)中、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、同一又は異なって、水素原子、ハロゲン原子、又は、置換基を有してもよい、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基、もしくは硫黄含有置換基を表す。)
上記ハロゲン原子、又は、置換基を有してもよい、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基、もしくは硫黄含有置換基は、それぞれ、上述した一般式(1-1)においてR1で表されるそれぞれの基と同様のものである。
また、これらの基が有してもよい置換基としては、上述した置換基Bと同様のものが挙げられるが、なかでも、ハロゲン原子、水酸基であることが好ましい。
(In formulas (4-1) and (5-1), R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , R 10 and R 11 are the same or different, and are hydrogen atom and halogen atom. , Or an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aralkyl group, or a sulfur-containing substituent which may have a substituent.)
The above-mentioned halogen atom or an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aralkyl group, or a sulfur-containing substituent which may have a substituent is represented by R 1 in the above-mentioned general formula (1-1), respectively. It is similar to each group to be made.
Examples of the substituent that these groups may have include the same as the above-mentioned substituent B, and among them, a halogen atom and a hydroxyl group are preferable.
上記ジスルフィド化合物は、チオール化合物の酸化によっても調製することができる。そのため、上記重合工程においては、上記ジスルフィド化合物の前駆体として、チオール化合物を使用することもできる。チオール化合物2分子を酸化的に結合させることにより、ジスルフィド化合物を得ることができる。 The disulfide compound can also be prepared by oxidizing a thiol compound. Therefore, in the polymerization step, a thiol compound can also be used as a precursor of the disulfide compound. A disulfide compound can be obtained by oxidatively binding two molecules of a thiol compound.
チオール化合物を酸化させてジスルフィド化合物を得る方法としては、特に限定されず、過酸化水素、ヨウ素等を用いて酸化させる方法等、公知の方法で行うことができる。 The method for obtaining the disulfide compound by oxidizing the thiol compound is not particularly limited, and a known method such as a method for oxidizing with hydrogen peroxide, iodine or the like can be used.
上記硫黄含有単量体は、1種のみ用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。 Only one type of the sulfur-containing monomer may be used, or two or more types may be used.
上記重合は、酸化重合であることが好ましい。上記酸化重合としては、特に限定されず、キノン系化合物を使用する方法や、バナジウム化合物等の金属化合物を使用する方法等の公知の方法で行うことができる。なかでも、透明性を向上させることができる点で、上記酸化重合体は、キノン系酸化剤を使用して行われることが好ましい。単量体成分に対する使用量が少なく、廃棄物が少なくなるという点では、金属化合物を用いることが好ましい。 The above polymerization is preferably oxidative polymerization. The oxidative polymerization is not particularly limited, and can be carried out by a known method such as a method using a quinone compound or a method using a metal compound such as a vanadium compound. Above all, it is preferable that the oxidative polymer is carried out by using a quinone-based oxidizing agent because the transparency can be improved. It is preferable to use a metal compound in that the amount used for the monomer component is small and the amount of waste is small.
上記キノン系酸化剤としては、例えば、2,3-ジクロロ-5,6-ジシアノ-パラベンゾキノン(DDQ)、2,3,5,6-テトラクロロパラベンゾキノン(クロラニル)、2,3,5,6-テトラブロモベンゾキノン(ブロマニル)、2,3,5,6-テトラフルオロパラベンゾキノン、アントラキノン、1,4-ナフトキノン、2,3-ジクロロ-1,4-ナフトキノン、2,3-ジブロモ-1,4-ナフトキノン、2,3-ジシアノ-1,4-ナフトキノン、3,4,5,6-テトラクロロオルトベンゾキノン(オルトクロラニル)、3,4,5,6-テトラブロモオルトベンゾキノン(オルトブロマニル)、3,4,5,6-テトラフルオロベンゾキノン等が挙げられる。なかでも、酸化力が高い点や、入手しやすい点から、DDQが好ましい。上記キノン系酸化剤は、1種のみ使用してもよいし、2種以上使用してもよい。 Examples of the quinone-based oxidizing agent include 2,3-dichloro-5,6-dicyano-parabenzoquinone (DDQ), 2,3,5,6-tetrachloroparabenzoquinone (chloranyl), 2,3,5. 6-Tetrabromobenzoquinone (bromanyl), 2,3,5,6-tetrafluoroparabenzoquinone, anthraquinone, 1,4-naphthoquinone, 2,3-dichloro-1,4-naphthoquinone, 2,3-dibromo-1, 4-Naphthoquinone, 2,3-dicyano-1,4-naphthoquinone, 3,4,5,6-tetrachloroorthobenzoquinone (orthochloranyl), 3,4,5,6-tetrabromoortobenzoquinone (orthobromanyl), 3 , 4, 5, 6-Tetrafluorobenzoquinone and the like. Among them, DDQ is preferable because of its high oxidizing power and easy availability. Only one kind of the above-mentioned quinone-based oxidizing agent may be used, or two or more kinds thereof may be used.
上記キノン系酸化剤の添加量は、使用する硫黄含有単量体1モルに対して、0.1~3モルであることが好ましく、0.8~1.5モルであることがより好ましく、0.9~1.1モルであることが更に好ましい。 The amount of the quinone-based oxidizing agent added is preferably 0.1 to 3 mol, more preferably 0.8 to 1.5 mol, based on 1 mol of the sulfur-containing monomer used. It is more preferably 0.9 to 1.1 mol.
上記キノン系酸化剤を使用する際、更に酸を添加してもよい。上記キノン系酸化剤が作用すると、キノン系化合物はハイドロキノンのジアニオンとなるが、酸を添加しておくと、そのジアニオンを安定化させることができ、酸化力を維持することができる。 When using the above quinone-based oxidizing agent, an acid may be further added. When the above quinone-based oxidizing agent acts, the quinone-based compound becomes a hydroquinone dianion, but when an acid is added, the quinone can be stabilized and the oxidizing power can be maintained.
上記酸としては、特に限定されず、例えば、硫酸、酢酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルフォン酸、トルエンスルフォン酸、トリフルオロメタンスルフォン酸、1,1,2,2-テトラフルオロエタンスルフォン酸、トリフルオロ酢酸、パーフルオロプロピオン酸、パーフルオロ酪酸等が挙げられる。なかでも、酸性度を高くする点で、トリフルオロ酢酸が好ましい。上記酸は、1種のみ使用してもよいし、2種以上使用してもよい。 The acid is not particularly limited, and is, for example, sulfuric acid, acetic acid, methanesulfonic acid, benzenesulphonic acid, toluenesulphonic acid, trifluoromethanesulphonic acid, 1,1,2,2-tetrafluoroethanesulphonic acid, trifluoroacetic acid. , Perfluoropropionic acid, perfluorobutyric acid and the like. Of these, trifluoroacetic acid is preferable in terms of increasing acidity. Only one kind of the above acid may be used, or two or more kinds may be used.
上記酸の添加量は、添加する上記キノン系酸化剤の総量100モルに対して、10~1000モルであることが好ましく、50~500モルであることがより好ましく、80~120モルであることが更に好ましい。 The amount of the acid added is preferably 10 to 1000 mol, more preferably 50 to 500 mol, and 80 to 120 mol with respect to 100 mol of the total amount of the quinone-based oxidizing agent to be added. Is more preferable.
反応温度は、重合が進行する温度であれば、特に限定されないが、上記酸化重合が進行しやすい点で、0~200℃であることが好ましく、10℃以上がより好ましく、15℃以上が更に好ましく、また、副反応を抑制することができる点で、180℃以下がより好ましく、150℃以下が更に好ましい。 The reaction temperature is not particularly limited as long as it is a temperature at which the polymerization proceeds, but it is preferably 0 to 200 ° C., more preferably 10 ° C. or higher, and further preferably 15 ° C. or higher, because the above-mentioned oxidative polymerization is likely to proceed. It is preferable, and 180 ° C. or lower is more preferable, and 150 ° C. or lower is further preferable, because side reactions can be suppressed.
反応時間は、特に限定されないが、通常、0.1~100時間であり、1~80時間であることが好ましく、5~50時間であることがより好ましく、10~24時間であることが更に好ましい。 The reaction time is not particularly limited, but is usually 0.1 to 100 hours, preferably 1 to 80 hours, more preferably 5 to 50 hours, and further preferably 10 to 24 hours. preferable.
上記重合反応においては、溶媒を使用してもよい。好ましい溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2-ジクロロエタン、テトラクロロエチレン、1,1,2,2-テトラクロロエタン、ニトロメタン、ニトロベンゼン、クロロベンゼン、1,2-ジクロロベンゼン、1,3-ジクロロベンゼン、N-メチルピロリドン、テトラヒドロフラン、酢酸エチル等が挙げられる。 In the above polymerization reaction, a solvent may be used. Preferred solvents include, for example, dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane, tetrachlorethylene, 1,1,2,2-tetrachloroethane, nitromethane, nitrobenzene, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, 1,3. -Dichlorobenzene, N-methylpyrrolidone, tetrahydrofuran, ethyl acetate and the like can be mentioned.
上記重合反応においては、重合反応中に、硫黄含有単量体を含む単量体成分を逐次的に添加してもよい。
また、上述したチオール化合物を酸化重合してジスルフィド化合物を得た後に、得られたジスルフィド化合物を酸化重合する等の多段で重合を行ってもよい。
In the above polymerization reaction, a monomer component containing a sulfur-containing monomer may be sequentially added during the polymerization reaction.
Further, after the above-mentioned thiol compound is oxidatively polymerized to obtain a disulfide compound, the obtained disulfide compound may be oxidatively polymerized and then polymerized in multiple stages.
工程(2)
上記工程(1)の後、酸化剤を使用して上記硫黄含有重合体を酸化させる。
使用する酸化剤としては、特に制限されず、公知のものを使用することができ、例えば、キノン系化合物、過安息香酸、メタクロロ過安息香酸、四酢酸鉛、酸酢酸タリウム、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノエチレン、セリウム(IV)アセチルアセトネート、マンガン(III)アセチルアセトネート、過酸化物、又は、塩素酸等が挙げられる。
Process (2)
After the step (1), an oxidizing agent is used to oxidize the sulfur-containing polymer.
The oxidizing agent to be used is not particularly limited, and known ones can be used, for example, quinone compounds, perbenzoic acid, metachloroperbenzoic acid, lead tetraacetate, tallium acid acetate, tetracyanoquinodimethane. , Tetracyanoquinodimethane, cerium (IV) acetylacetonate, manganese (III) acetylacetonate, peroxide, chloric acid and the like.
なかでも、主鎖上に含まれる硫黄原子(-S-)を酸化してスルホニル(-SO2-)にするには、酸化剤として過酸化物、又は、塩素酸を使用することが好ましい。一方、スルフィニル(-SO-)にするには、酸化剤として、過酸化物、又は、塩素酸を使用することが好ましい。 In particular, in order to oxidize the sulfur atom (-S-) contained in the main chain to sulfonyl (-SO 2- ), it is preferable to use a peroxide or chloric acid as an oxidizing agent. On the other hand, in order to obtain sulfinyl (-SO-), it is preferable to use a peroxide or chloric acid as an oxidizing agent.
上記過酸化物としては、例えば、メタクロロ過安息香酸、過酸化水素、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過酢酸、t-ブチルハイドロパーオキシド等が挙げられる。
なかでも、上記硫黄含有重合体を溶解することができる溶剤と同じ溶剤に溶解できる点で、上記酸化剤は、過酸化物であることが好ましく、メタクロロ過安息香酸、過酸化水素であることがより好ましい。重合体が析出する水を用いない点に関して、また、過剰の酸化剤でスルホキシドまで酸化されることを抑制するという点では、上記酸化剤は、メタクロロ過安息香酸であることが更に好ましい。
Examples of the peroxide include metachloroperbenzoic acid, hydrogen peroxide, ammonium persulfate, sodium persulfate, peracetic acid, t-butyl hydroperoxide and the like.
Among them, the oxidizing agent is preferably a peroxide, and may be metachloroperbenzoic acid or hydrogen peroxide, in that it can be dissolved in the same solvent as the solvent capable of dissolving the sulfur-containing polymer. More preferred. The above-mentioned oxidizing agent is more preferably metachloroperbenzoic acid in terms of not using water in which the polymer precipitates and in terms of suppressing oxidation of sulfoxide with an excess oxidizing agent.
上記酸化剤の添加量は、所望の硫黄原子の酸化反応が進行するのであれば特に限定されないが、通常、硫黄含有重合体中の硫黄原子1モルに対し、0.1~10モルであることが好ましく、0.5~5モルであることがより好ましく、0.8~1.5モルであることが更に好ましい。 The amount of the oxidizing agent added is not particularly limited as long as the desired oxidation reaction of sulfur atoms proceeds, but is usually 0.1 to 10 mol with respect to 1 mol of sulfur atoms in the sulfur-containing polymer. It is preferably 0.5 to 5 mol, more preferably 0.8 to 1.5 mol, and even more preferably 0.8 to 1.5 mol.
上記酸化反応の反応温度は、所望の酸化反応が進行する温度であれば、特に限定されないが、上記酸化反応が進行しやすい点で、0~200℃であることが好ましく、10℃以上がより好ましく、15℃以上が更に好ましく、また、副反応を抑制する点で、180℃以下がより好ましく、150℃以下が更に好ましい。 The reaction temperature of the oxidative reaction is not particularly limited as long as it is a temperature at which the desired oxidative reaction proceeds, but it is preferably 0 to 200 ° C., more preferably 10 ° C. or higher, because the oxidative reaction is likely to proceed. It is preferably 15 ° C. or higher, more preferably 180 ° C. or lower, still more preferably 150 ° C. or lower in terms of suppressing side reactions.
反応時間は、特に限定されないが、通常、0.1~100時間であり、1~80時間であることが好ましく、5~50時間であることがより好ましく、10~24時間であることが更に好ましい。 The reaction time is not particularly limited, but is usually 0.1 to 100 hours, preferably 1 to 80 hours, more preferably 5 to 50 hours, and further preferably 10 to 24 hours. preferable.
上記工程(2)の酸化反応においては、溶媒を使用してもよく、上記溶媒としては、上記工程(1)の重合工程において使用する溶媒と同様の溶媒を好ましく挙げることができる。 A solvent may be used in the oxidation reaction of the step (2), and as the solvent, the same solvent as the solvent used in the polymerization step of the step (1) can be preferably mentioned.
上記工程(2)で得られた重合体は、酸等が残存している可能があるため、洗浄することが好ましい。洗浄方法としては、特に限定されず、水、酸、塩基等を用いて洗浄する方法が挙げられる。また、未反応物を除去するために、フィルターを通したり、溶媒で重合体を洗浄したりしてもよい。上記溶媒としては特に限定されないが、反応溶媒と同じ溶媒を用いることができる。 It is preferable to wash the polymer obtained in the above step (2) because acids and the like may remain. The cleaning method is not particularly limited, and examples thereof include a method of cleaning with water, an acid, a base, or the like. Further, in order to remove the unreacted substance, the polymer may be filtered or washed with a solvent. The solvent is not particularly limited, but the same solvent as the reaction solvent can be used.
上記重合体(X)の製造方法においては、上記工程(1)及び(2)の他に、他の工程を有していてもよい。上記他の工程としては、例えば、熟成工程、中和工程、希釈工程、乾燥工程、濃縮工程、精製工程等が挙げられる。これらの工程は、公知の方法により行うことができる。 In the method for producing the polymer (X), other steps may be included in addition to the steps (1) and (2). Examples of the other steps include an aging step, a neutralization step, a dilution step, a drying step, a concentration step, a purification step, and the like. These steps can be performed by a known method.
<高分子材料で被覆された金属酸化物粒子>
上記高分子材料で被覆された金属酸化物粒子とは、金属酸化物粒子の表面の一部又は全部に高分子材料が付着して、被覆層が形成されている状態の粒子である。上記付着とは、金属酸化物粒子の表面と高分子材料とが、共有結合により結合している状態を表す。このような結合状態は、例えば、溶媒により抽出・洗浄した場合、金属酸化物粒子と分離するかで確認することができる。
金属酸化物粒子の凝集を防ぐという観点で、上記金属酸化物粒子は、その表面の全部が高分子材料で被覆されていることが好ましい。
<Metal oxide particles coated with polymer material>
The metal oxide particles coated with the polymer material are particles in a state in which the polymer material adheres to a part or all of the surface of the metal oxide particles to form a coating layer. The above-mentioned adhesion represents a state in which the surface of the metal oxide particles and the polymer material are bonded by a covalent bond. Such a bonded state can be confirmed, for example, by separating from the metal oxide particles when extracted and washed with a solvent.
From the viewpoint of preventing aggregation of the metal oxide particles, it is preferable that the entire surface of the metal oxide particles is coated with a polymer material.
上記被覆層の厚みは、高屈折化、及び、樹脂への分散性の観点で、0.1~100nmであることが好ましく、1~20nmであることがより好ましく、1~10nmであることが更に好ましい。上記被覆層の厚みは、TGAによる熱分解の方法により測定して求めることができる。また、FE-SEMとTEMの比較により、被覆膜の膜厚を見積もることが可能である。 The thickness of the coating layer is preferably 0.1 to 100 nm, more preferably 1 to 20 nm, and more preferably 1 to 10 nm from the viewpoint of high refraction and dispersibility in the resin. More preferred. The thickness of the coating layer can be measured and obtained by a method of thermal decomposition by TGA. Further, it is possible to estimate the film thickness of the coating film by comparing FE-SEM and TEM.
上記被覆層の量(被覆量)は、上記高分子材料で被覆された金属酸化物粒子100質量%に対して0.1~500質量%であることが好ましく、5~100質量%であることがより好ましく、10~50質量%であることが更に好ましい。
上記被覆層の含有量は、熱重量示差熱分析(TG-DTA)により測定して求めることができる。
The amount (coating amount) of the coating layer is preferably 0.1 to 500% by mass with respect to 100% by mass of the metal oxide particles coated with the polymer material, and is preferably 5 to 100% by mass. Is more preferable, and 10 to 50% by mass is further preferable.
The content of the coating layer can be determined by measuring by thermogravimetric differential thermal analysis (TG-DTA).
(金属酸化物粒子)
上記高分子材料で被覆される、金属酸化物粒子としては、1種の金属元素からなる単一金属酸化物、2種以上の金属元素からなる酸化物である複合酸化物、上記単一金属酸化物又は上記複合酸化物に異種元素が固溶した固溶体酸化物の粒子が挙げられる。上記異種元素は、金属元素であってもよいし、酸素以外の、窒素やフッ素等の非金属元素であってもよい。
上記金属元素としては、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、マンガン(Mn)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、アルミニウム(Al)、錫(Sn)、ケイ素(Si)、セリウム(Se)、インジウム(In)等が挙げられる。
(Metal oxide particles)
The metal oxide particles coated with the polymer material include a single metal oxide composed of one kind of metal element, a composite oxide which is an oxide composed of two or more kinds of metal elements, and the single metal oxidation. Examples thereof include particles of a solid solution oxide in which a dissimilar element is solid-dissolved in a substance or the above-mentioned composite oxide. The dissimilar element may be a metal element or a non-metal element such as nitrogen or fluorine other than oxygen.
Examples of the metal element include lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), magnesium (Mg), calcium (Ca), manganese (Mn), strontium (Sr), barium (Ba), and titanium (Ti). , Zirconium (Zr), Iron (Fe), Cobalt (Co), Nickel (Ni), Copper (Cu), Zinc (Zn), Aluminum (Al), Tin (Sn), Silicon (Si), Strontium (Se) , Indium (In) and the like.
上記単一金属酸化物としては、例えば、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化ケイ素、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化インジウム等が挙げられる。
上記複合酸化物としては、チタン酸バリウム、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムジルコニウムストロンチウム、チタン酸バリウムジルコニウム、ジルコン酸チタン酸鉛等のペロブスカイト型複合酸化物;スピネル、チタン酸リチウム等のスピネル型複合酸化物;チタン酸アルミニウム等の複合酸化物が挙げられる。
上記固溶体酸化物としては、上記単一金属酸化物又は複合酸化物に異種金属元素及び/又は酸素以外の非金属元素、例えば窒素、フッ素が固溶したものである固溶体酸化物等が挙げられる。
これらの金属酸化物粒子は1種のみ使用してもよいし、2種以上組み合わせて使用してもよい。
Examples of the single metal oxide include magnesium oxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, titanium oxide, zinc oxide, cerium oxide, silicon oxide, tin oxide, zirconium oxide, aluminum oxide, indium oxide and the like. ..
Examples of the composite oxide include perovskite-type composite oxides such as barium titanate, barium strontium titanate, strontium titanate, barium titanate strontium titanate, barium titanate zirconium, and lead zircate titanate; spinel, lithium titanate, and the like. Spinel-type composite oxide; Composite oxides such as aluminum titanate can be mentioned.
Examples of the solid solution oxide include solid solution oxides in which a dissimilar metal element and / or a non-metal element other than oxygen, for example, nitrogen or fluorine is solid-dissolved in the single metal oxide or composite oxide.
Only one kind of these metal oxide particles may be used, or two or more kinds of these metal oxide particles may be used in combination.
なかでも、透明性をより一層向上させることができる点や、樹脂組成物の低線膨張化ができる点では、酸化ジルコニウム、酸化チタン、又は、二酸化ケイ素の粒子がより好ましく、樹脂組成物の屈折率を向上させる観点では、酸化ジルコニウム、又は、酸化チタンの粒子がより好ましい。また、高い比誘電率を有し、樹脂組成物を強誘電体材料、圧電材料として好適に使用できる点では、ペロブスカイト型酸化物粒子が好ましい。熱伝導率が高く、樹脂組成物を放熱材料として好適に使用できる点では、窒化ホウ素、水酸化アルミニウム、チタン酸アルミニウムの粒子が好ましい。 Among them, particles of zirconium oxide, titanium oxide, or silicon dioxide are more preferable in terms of further improving transparency and low linear expansion of the resin composition, and refraction of the resin composition. From the viewpoint of improving the rate, zirconium oxide or titanium oxide particles are more preferable. Further, perovskite-type oxide particles are preferable in that they have a high relative permittivity and the resin composition can be suitably used as a ferroelectric material or a piezoelectric material. Boron nitride, aluminum hydroxide, and aluminum titanate particles are preferable in that they have high thermal conductivity and the resin composition can be suitably used as a heat dissipation material.
また、上記金属酸化物粒子は、視光領域に吸収がない、又は、少ないために、無機物による着色が抑制された、無色透明な組成物が得られ易い点で、Ti、Zr、Ce、Zn、In、Al、Si、Snを金属元素の主成分とする酸化物粒子であることがより好ましく、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化スズの粒子であることが更に好ましい。 Further, since the metal oxide particles do not absorb or have little absorption in the visual light region, it is easy to obtain a colorless and transparent composition in which coloring by an inorganic substance is suppressed, and Ti, Zr, Ce, Zn. , In, Al, Si, and Sn are more preferable as oxide particles containing metal elements as main components, and of titanium oxide, zirconium oxide, cerium oxide, zinc oxide, indium oxide, aluminum oxide, silicon oxide, and tin oxide. It is more preferably particles.
上記金属酸化物粒子の形状は、特に制限されず、例えば不定形状、球状、板状、棒状、多面体状等のいずれであってもよい。 The shape of the metal oxide particles is not particularly limited, and may be, for example, an indefinite shape, a spherical shape, a plate shape, a rod shape, a polyhedral shape, or the like.
上記金属酸化物粒子の平均粒子径は、1nm以上、1000nm以下であることが好ましい。上記金属酸化物粒子の平均粒子径が上述の範囲であると、可視光領域、赤外線領域の透過性を向上できる。上記金属酸化物粒子の平均粒子径は、5nm以上であることがより好ましく、10nm以上であることが更に好ましく、また、100nm以下であることがより好ましく、50nm以下であることが更に好ましい。
上記平均粒子径は、上記金属酸化物をSEM(倍率1000~10万倍、好ましくは1万倍)で観察し、得られた画像を解析することにより、約10~1000個の個々の粒子(一次粒子)の粒子径(円面積相当径)を求め、個数基準の粒度分布による50%粒径を評価することにより求められる。画像解析には、公知の画像解析ソフト(例えば、マウンテック社製Mac-View)を用いることができる。
The average particle size of the metal oxide particles is preferably 1 nm or more and 1000 nm or less. When the average particle size of the metal oxide particles is in the above range, the transparency in the visible light region and the infrared region can be improved. The average particle size of the metal oxide particles is more preferably 5 nm or more, further preferably 10 nm or more, still more preferably 100 nm or less, still more preferably 50 nm or less.
The average particle size is about 10 to 1000 individual particles (about 10 to 1000 times) by observing the metal oxide with SEM (magnification: 1,000 to 100,000 times, preferably 10,000 times) and analyzing the obtained image. It is obtained by determining the particle size (diameter equivalent to the circular area) of the primary particles) and evaluating the 50% particle size based on the number-based particle size distribution. For image analysis, known image analysis software (for example, Mac-View manufactured by Mountech) can be used.
上記高分子材料で被覆された金属酸化物粒子の含有量は、上記樹脂組成物の目的、用途に応じて適宜設定することができるが、通常、上記樹脂組成物の固形分総量100質量%に対して、5~95質量%であることが好ましい。上記金属酸化物粒子の含有量は、高屈折である点で、樹脂組成物の固形分総量100質量%に対して、20質量%以上であることがより好ましく、40質量%以上であることが更に好ましく、60質量%以上であることがより更に好ましく、透明性の観点では、90質量%以下であることがより好ましく、80質量%以下であることが更に好ましい。 The content of the metal oxide particles coated with the polymer material can be appropriately set according to the purpose and application of the resin composition, but usually, the total solid content of the resin composition is 100% by mass. On the other hand, it is preferably 5 to 95% by mass. The content of the metal oxide particles is more preferably 20% by mass or more, and more preferably 40% by mass or more, based on 100% by mass of the total solid content of the resin composition in terms of high refraction. Further, it is more preferably 60% by mass or more, further preferably 90% by mass or less, and further preferably 80% by mass or less from the viewpoint of transparency.
(高分子材料で被覆された金属酸化物粒子の調製)
金属酸化物粒子を上記高分子材料で被覆する方法としては、特に限定されず、公知の方法を用いることができ、例えば、シランカップリング剤を用いる方法、リン酸基を有する化合物を反応させる方法、カルボン酸基を反応させる方法等が用いられるが、なかでも、シランカップリング剤を用いて、金属酸化物粒子を上記高分子材料で被覆する方法が好ましい。
(Preparation of metal oxide particles coated with polymer material)
The method of coating the metal oxide particles with the above-mentioned polymer material is not particularly limited, and a known method can be used. For example, a method using a silane coupling agent or a method of reacting a compound having a phosphoric acid group. , A method of reacting a carboxylic acid group or the like is used, and among them, a method of coating the metal oxide particles with the above-mentioned polymer material by using a silane coupling agent is preferable.
上記シランカップリング剤を用いる方法としては、例えば、シランカップリング剤を用いて金属酸化物粒子の表面処理を行い、次いで、表面処理された金属酸化物粒子と高分子材料とを反応させる方法が挙げられる。 As a method of using the above-mentioned silane coupling agent, for example, a method of surface-treating the metal oxide particles using the silane coupling agent and then reacting the surface-treated metal oxide particles with the polymer material is used. Can be mentioned.
上記シランカップリング剤としては、特に限定されず、公知のシランカップリング剤を用いることができるが、なかでも、ハロゲン原子、ビニル基、アクリル基、メタクリル基を有するシランカップリング剤が好ましく、ハロゲン原子、ビニル基を有するシランカップリング剤がより好ましい。 The silane coupling agent is not particularly limited, and a known silane coupling agent can be used, but among them, a silane coupling agent having a halogen atom, a vinyl group, an acrylic group, and a methacryl group is preferable. A silane coupling agent having an atomic or vinyl group is more preferable.
上記ハロゲン原子を有するシランカップリング剤は、酸基と反応しうる基を有するシラン化合物と、酸基とハロゲン原子を有する化合物とを反応させることにより調製することができる。
上記酸基と反応し得る基としては、エポキシ基等が好ましく挙げられる。
上記酸基としては、カルボキシル基、リン酸基、スルホ基等が好ましく挙げられる。
The silane coupling agent having a halogen atom can be prepared by reacting a silane compound having a group capable of reacting with an acid group with a compound having an acid group and a halogen atom.
Preferred examples of the group capable of reacting with the acid group include an epoxy group and the like.
Preferred examples of the acid group include a carboxyl group, a phosphoric acid group, and a sulfo group.
上記表面処理において、シランカップリング剤の使用量は、上記金属酸化物粒子100質量部に対して、0.1~1000質量部であることが好ましく、1~100質量部であることがより好ましく、10~80質量部であることが更に好ましい。 In the surface treatment, the amount of the silane coupling agent used is preferably 0.1 to 1000 parts by mass, more preferably 1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the metal oxide particles. It is more preferably 10 to 80 parts by mass.
上記表面処理において、処理温度は0~150℃であることが好ましく、10~100℃であることがより好ましい。処理時間は、1~100時間であることが好ましく、1~24時間であることがより好ましい。 In the above surface treatment, the treatment temperature is preferably 0 to 150 ° C, more preferably 10 to 100 ° C. The treatment time is preferably 1 to 100 hours, more preferably 1 to 24 hours.
上記表面処理された金属酸化物粒子と上記高分子材料との反応において、上記高分子材料の使用量は、上記表面処理された金属酸化物粒子100質量部に対し、1~10000質量部であることが好ましく、10~1000質量部であることがより好ましい。 In the reaction between the surface-treated metal oxide particles and the polymer material, the amount of the polymer material used is 1 to 10,000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the surface-treated metal oxide particles. It is preferably 10 to 1000 parts by mass, and more preferably 10 to 1000 parts by mass.
上記表面処理された金属酸化物粒子と高分子材料との反応において、反応温度は、0~150℃であることが好ましく、10~120℃であることがより好ましい。
反応時間は、特に限定されないが、1~100時間であることが好ましく、1~48時間であることがより好ましい。
In the reaction between the surface-treated metal oxide particles and the polymer material, the reaction temperature is preferably 0 to 150 ° C, more preferably 10 to 120 ° C.
The reaction time is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 hours, more preferably 1 to 48 hours.
上記表面処理工程や反応工程は、溶剤中で行ってもよい。使用する溶剤としては、特に限定されず、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒;酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、γ-ブチロラクトン等のエステル系溶媒;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,2-ジメトキシエタン(DME)、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル系溶媒;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒;クロロベンゼン、フルオロベンゼン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2-ジクロロエタン、ベンゾトリフルオリド等のハロゲン化炭化水素系溶媒;ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド系溶媒;ジメチルスルホキシド(DMSO)、ニトロメタン等の1種又は2種以上が挙げられる。 The surface treatment step and the reaction step may be carried out in a solvent. The solvent used is not particularly limited, and is, for example, an alcohol solvent such as methanol, ethanol, propanol, butanol, and propylene glycol monomethyl ether; a ketone solvent such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone; ethyl acetate, acetic acid. Ester-based solvents such as isopropyl, butyl acetate and γ-butyrolactone; ether-based solvents such as diethyl ether, diisopropyl ether, 1,2-dimethoxyethane (DME) and tetrahydrofuran (THF); aromatic hydrocarbon-based solvents such as toluene and xylene. Solvents: Halogenated hydrocarbon solvents such as chlorobenzene, fluorobenzene, dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane, benzotrifluoride; amides such as dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone Solvent: One or more of dimethyl sulfoxide (DMSO), nitromethane and the like.
上述した表面処理工程や反応工程では、触媒等、通常の表面処理工程や反応工程で使用される添加剤を更に用いてもよい。それらの種類や使用量も公知技術から適宜設定するとよい。 In the above-mentioned surface treatment step and reaction step, additives used in a normal surface treatment step or reaction step such as a catalyst may be further used. The types and amounts of these may be appropriately set from known techniques.
上記反応後、必要に応じて、洗浄工程や溶媒除去工程等の任意の工程を経て、上記高分子材料で表面を被覆された金属酸化物粒子を得ることができる。洗浄工程や溶媒除去工程は、公知の方法で行うことができる。 After the above reaction, if necessary, the metal oxide particles whose surface is coated with the above-mentioned polymer material can be obtained through an arbitrary step such as a washing step and a solvent removing step. The cleaning step and the solvent removing step can be performed by a known method.
上記表面処理された金属酸化物粒子と上記高分子材料との反応工程は、上記高分子材料を使用する代わりに、上記表面処理された金属酸化物粒子の存在下で、上記高分子材料を形成するための単量体成分を重合する工程であってもよい。このような方法でも、高分子材料で被覆された金属酸化物粒子を調製することができる。 In the reaction step between the surface-treated metal oxide particles and the polymer material, the polymer material is formed in the presence of the surface-treated metal oxide particles instead of using the polymer material. It may be a step of polymerizing a monomer component for this purpose. Even in such a method, metal oxide particles coated with a polymer material can be prepared.
上記重合工程は、使用する単量体成分等に応じて、公知の重合方法から適宜選択して行うとよい。また、上記重合工程においては、開始剤や触媒、溶媒等の通常使用される公知の添加剤も適宜使用することができる。 The above-mentioned polymerization step may be appropriately selected from known polymerization methods according to the monomer component to be used and the like. Further, in the above-mentioned polymerization step, commonly used known additives such as an initiator, a catalyst, and a solvent can be appropriately used.
<バインダー樹脂>
本発明の樹脂組成物は、更に、バインダー樹脂を含む。
上述のとおり、上記バインダー樹脂は、上記重合体(X)を含むことが好ましい。
上記バインダー樹脂として、1種の上記重合体(X)を使用してもよいし、2種以上の上記重合体(X)を使用してもよい。
また、上記バインダー樹脂として使用される上記重合体(X)は、上記高分子材料として使用される上記重合体(X)と同じであってもよいし、異なるものであってもよい。
<Binder resin>
The resin composition of the present invention further contains a binder resin.
As described above, the binder resin preferably contains the polymer (X).
As the binder resin, one kind of the above polymer (X) may be used, or two or more kinds of the above polymer (X) may be used.
Further, the polymer (X) used as the binder resin may be the same as or different from the polymer (X) used as the polymer material.
上記バインダー樹脂の含有量は、上記樹脂組成物の目的、用途に応じて適宜設定することができるが、上記樹脂組成物の固形分総量100質量%に対して、1~1000質量%であることが好ましい。上記バインダー樹脂の含有量は、柔軟性や耐割れ性を付与できる点で、樹脂組成物の固形分総量100質量%に対して、10質量%以上であることがより好ましく、30質量%以上であることが更に好ましく、500質量%以下であることがより好ましく、200質量%以下であることが更に好ましい。 The content of the binder resin can be appropriately set according to the purpose and use of the resin composition, but is 1 to 1000% by mass with respect to 100% by mass of the total solid content of the resin composition. Is preferable. The content of the binder resin is more preferably 10% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, based on 100% by mass of the total solid content of the resin composition, in that flexibility and crack resistance can be imparted. It is more preferably 500% by mass or less, and further preferably 200% by mass or less.
<(ポリ)スチレン骨格を有する化合物>
本発明の樹脂組成物は、更に、(ポリ)スチレン骨格を有する化合物(以下、「化合物(Y)」とも称する。)を含むことが好ましい。上記(ポリ)スチレン骨格を有する化合物は、上述した高分子材料、又は、バインダー樹脂として、上述した重合体(X)以外に使用することができる。例えば、本発明の樹脂組成物において、上記高分子材料として、上記重合体(X)を使用し、上記バインダー樹脂として、上記(ポリ)スチレン骨格を有する化合物を使用する形態や、上記高分子材料として、上記(ポリ)スチレン骨格を有する化合物を使用し、上記バインダー樹脂として、上記重合体(X)を使用する形態や、上記高分子材料と上記バインダー樹脂として、共に上記重合体(X)を使用する形態がある。なかでも、高屈折である点で、上記高分子材料と上記バインダー樹脂として、共に上記重合体(X)を使用する形態が好ましい。
<Compound with (poly) styrene skeleton>
The resin composition of the present invention preferably further contains a compound having a (poly) styrene skeleton (hereinafter, also referred to as “compound (Y)”). The compound having the (poly) styrene skeleton can be used as the above-mentioned polymer material or binder resin other than the above-mentioned polymer (X). For example, in the resin composition of the present invention, the polymer (X) is used as the polymer material, and the compound having the (poly) styrene skeleton is used as the binder resin, or the polymer material. As described above, a compound having a (poly) styrene skeleton is used, and the polymer (X) is used as the binder resin, or the polymer (X) is used as both the polymer material and the binder resin. There is a form to use. In particular, in terms of high refraction, it is preferable to use the polymer (X) as both the polymer material and the binder resin.
上記(ポリ)スチレン骨格を有する化合物(Y)とは、下記一般式(6)で表される構造を有する化合物である。 The compound (Y) having the (poly) styrene skeleton is a compound having a structure represented by the following general formula (6).
(式中、R12、R13及びR14は、同一又は異なって、水素原子、又は、メチル基を表す。R15、R16、R17、R18及びR19は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、又は、アルコキシ基を表す。) (In the formula, R 12 , R 13 and R 14 represent the same or different hydrogen atom or methyl group. R 15 , R 16 and R 17 , R 18 and R 19 are the same or different. Represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an alkoxy group.)
式中、R15、R16、R17、R18及びR19で表されるアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状、環状であってもよいが、直鎖状、分岐鎖状が好ましい。上記アルキル基の炭素数は、1~18であることが好ましく、1~8であることがより好ましく、1~3であることが更に好ましい。 In the formula, the alkyl groups represented by R 15 , R 16 , R 17 , R 18 and R 19 may be linear, branched or cyclic, but linear or branched chains are preferable. .. The number of carbon atoms of the alkyl group is preferably 1 to 18, more preferably 1 to 8, and even more preferably 1 to 3.
式中、R15、R16、R17、R18及びR19で表されるアルコキシ基は、炭素数1~18であることが好ましく、炭素数1~8であることがより好ましく、炭素数1~3であることが更に好ましい。 In the formula, the alkoxy group represented by R 15 , R 16 , R 17 , R 18 and R 19 preferably has 1 to 18 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and more preferably 1 to 8 carbon atoms. It is more preferably 1 to 3.
上記化合物(Y)としては、具体的には、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、4-メチルスチレン等の化合物、及び、これらの重合体等が挙げられる。なかでも、上記重合体(X)との相溶性が良好である点で、(ポリ)スチレンが好ましい。 Specific examples of the compound (Y) include compounds such as styrene, α-methylstyrene and 4-methylstyrene, and polymers thereof. Of these, (poly) styrene is preferable because it has good compatibility with the polymer (X).
上記化合物(Y)は、上記重合体(X)との相溶性が高くなる点で、数平均分子量が500~30000000であることが好ましく、1000~100000であることがより好ましく、2000~10000であることが更に好ましい。
上記化合物(Y)は、分散度(Mw/Mn)が1~10であることが好ましく、1~5であることがより好ましく、1~2であることが更に好ましい。
上記数平均分子量、分散度は、上述した重合体(X)の分子量の測定方法と同様の方法で求めることができる。
The compound (Y) preferably has a number average molecular weight of 500 to 30000000, more preferably 1000 to 100,000, and more preferably 2000 to 10000, in that the compatibility with the polymer (X) becomes high. It is more preferable to have.
The compound (Y) preferably has a dispersity (Mw / Mn) of 1 to 10, more preferably 1 to 5, and even more preferably 1 to 2.
The number average molecular weight and the degree of dispersion can be obtained by the same method as the method for measuring the molecular weight of the polymer (X) described above.
上記化合物(Y)のガラス転移温度(Tg)は、80~250℃であることが好ましく、90℃以上であることが好ましく、100℃以上であることが更に好ましく、200℃以下であることがより好ましく、180℃以下であることが更に好ましい。
上記ガラス転移温度は、上述した重合体(X)のガラス転移温度と同様の方法にて求めることができる。
The glass transition temperature (Tg) of the compound (Y) is preferably 80 to 250 ° C, preferably 90 ° C or higher, further preferably 100 ° C or higher, and more preferably 200 ° C or lower. More preferably, it is 180 ° C. or lower.
The glass transition temperature can be determined by the same method as the glass transition temperature of the polymer (X) described above.
上記化合物(Y)を含む樹脂組成物の場合、上記化合物(Y)は、上記金属酸化物粒子と共有結合していることが好ましい。この場合、上記化合物(Y)は、上記金属酸化物粒子を被覆する上記高分子材料として使用される。
上記化合物(Y)と上記金属酸化物粒子とが共有結合していることは、上述した金属酸化物粒子が上記高分子材料で被覆された状態を確認する方法と同様の方法で、確認することができる。
In the case of the resin composition containing the compound (Y), the compound (Y) is preferably covalently bonded to the metal oxide particles. In this case, the compound (Y) is used as the polymer material for coating the metal oxide particles.
The covalent bond between the compound (Y) and the metal oxide particles shall be confirmed by the same method as the method for confirming the state in which the metal oxide particles are coated with the polymer material. Can be done.
上記化合物(Y)の含有量は、上記化合物(Y)を上記高分子材料として使用する場合は、上述した高分子材料の含有量であることが好ましい。また、上記化合物(Y)を上記バインダー樹脂として使用する場合は、上述したバインダー樹脂の含有量であることが好ましい。 The content of the compound (Y) is preferably the content of the polymer material when the compound (Y) is used as the polymer material. When the compound (Y) is used as the binder resin, the content of the binder resin is preferably the above-mentioned content.
<その他の成分>
上記樹脂組成物は、上述した成分の他に、例えば、上述した以外の樹脂、顔料、染料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、反応性希釈剤、光安定剤、可塑剤、非反応性化合物、連鎖移動剤、熱重合開始剤、嫌気重合開始剤、重合禁止剤、無機充填剤、有機充填剤、カップリング剤等の密着向上剤、熱安定剤、防菌・防カビ剤、難燃剤、艶消し剤、消泡剤、レベリング剤、湿潤・分散剤、沈降防止剤、増粘剤・タレ防止剤、色分かれ防止剤、乳化剤、スリップ・スリキズ防止剤、皮張り防止剤、乾燥剤、防汚剤、帯電防止剤、導電剤(静電助剤)、溶媒等の成分を含有してもよい。これらの成分は、1種のみ使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの成分は、公知のものから適宜選択して使用することができる。また、これらの配合量は、適宜設定することができる。
<Other ingredients>
In addition to the above-mentioned components, the above-mentioned resin composition includes, for example, resins other than those described above, pigments, dyes, antioxidants, ultraviolet absorbers, reactive diluents, photostabilizers, plasticizers, non-reactive compounds, and the like. Chain transfer agent, thermal polymerization initiator, anaerobic polymerization initiator, polymerization inhibitor, inorganic filler, organic filler, adhesion improver such as coupling agent, heat stabilizer, antibacterial / antifungal agent, flame retardant, gloss Erasing agent, defoaming agent, leveling agent, wetting / dispersing agent, anti-settling agent, thickening agent / sagging inhibitor, color-coding inhibitor, emulsifier, slip / scratch inhibitor, anti-skin agent, desiccant, antifouling agent It may contain components such as an agent, an antistatic agent, a conductive agent (electrostatic aid), and a solvent. These components may be used alone or in combination of two or more. These components can be appropriately selected from known ones and used. In addition, these blending amounts can be appropriately set.
また、上記樹脂組成物が光学材料用である場合は、光学材料の用途に応じて、適宜その他の成分を含んでいてもよい。上記その他の成分としては、具体的には、紫外線吸収剤、IRカット剤、反応性希釈剤、顔料、洗料、酸化防止剤、光安定剤、可塑剤、非反応性化合物、消泡剤等が好適に挙げられる。 When the resin composition is for an optical material, it may contain other components as appropriate depending on the use of the optical material. Specific examples of the above other components include ultraviolet absorbers, IR cut agents, reactive diluents, pigments, washing agents, antioxidants, light stabilizers, plasticizers, non-reactive compounds, defoamers and the like. Is preferably mentioned.
上記樹脂組成物は、ガラス転移温度(Tg)が80~400℃であることが好ましい。ガラス転移温度が上述の範囲であると、成形加工を容易に行うことができる。上記ガラス転移温度は、耐熱性を高くするという観点で、100℃以上であることがより好ましく、115℃以上であることが更に好ましく、成形加工を容易に行うという観点で、300℃以下であることがより好ましく、200℃以下であることが更に好ましい。
上記ガラス転移温度は、上述した重合体のガラス転移温度の測定方法と同様の方法により求めることができる。
The resin composition preferably has a glass transition temperature (Tg) of 80 to 400 ° C. When the glass transition temperature is in the above range, the molding process can be easily performed. The glass transition temperature is more preferably 100 ° C. or higher, more preferably 115 ° C. or higher, and 300 ° C. or lower from the viewpoint of facilitating molding processing, from the viewpoint of increasing heat resistance. More preferably, it is more preferably 200 ° C. or lower.
The glass transition temperature can be obtained by the same method as the method for measuring the glass transition temperature of the polymer described above.
上記樹脂組成物は、屈折率が1.6以上であることが好ましい。屈折率が上述の範囲であると、光学材料等として好適に適用できる。上記屈折率は、1.65以上であることがより好ましく、1.7以上であることが更に好ましい。
上記屈折率は、上述した重合体の屈折率の測定方法と同様の方法により求めることができる。
The resin composition preferably has a refractive index of 1.6 or more. When the refractive index is in the above range, it can be suitably applied as an optical material or the like. The refractive index is more preferably 1.65 or more, and further preferably 1.7 or more.
The refractive index can be obtained by the same method as the method for measuring the refractive index of the polymer described above.
上記樹脂組成物は、アッベ数が10以上であることが好ましい。アッベ数が上述の範囲であると、光分散が小さく、レンズに適した光学材料となりうる。上記アッベ数は、15以上であることがより好ましく、20以上であることが更に好ましく、30以上であることが更により好ましい。上記アッベ数は、光分散性を調整するという観点で、60以下であることがより好ましく、50以下であることが更に好ましい。
上記アッベ数は、上述した重合体のアッベ数の測定方法と同様の方法により求めることができる。
The resin composition preferably has an Abbe number of 10 or more. When the Abbe number is in the above range, the light dispersion is small and the optical material can be suitable for a lens. The Abbe number is more preferably 15 or more, further preferably 20 or more, and even more preferably 30 or more. The Abbe number is more preferably 60 or less, and further preferably 50 or less, from the viewpoint of adjusting the light dispersibility.
The Abbe number can be obtained by the same method as the method for measuring the Abbe number of the polymer described above.
上記樹脂組成物は、可視光透過率が75%以上であることが好ましい。可視光透過率が上述の範囲であると、光学材料に好適に使用できる。上記可視光透過率は、80%以上であることがより好ましく、85%以上であることがより好ましく、88%以上であることが更に好ましい。
上記可視光透過率は、上述した重合体の可視光透過率の測定方法と同様の方法により求めることができる。
The resin composition preferably has a visible light transmittance of 75% or more. When the visible light transmittance is in the above range, it can be suitably used for an optical material. The visible light transmittance is more preferably 80% or more, more preferably 85% or more, and further preferably 88% or more.
The visible light transmittance can be obtained by the same method as the method for measuring the visible light transmittance of the polymer described above.
上記樹脂組成物は、線膨張率が70ppm/℃以下であることが好ましい。上記樹脂組成物の線膨張率が上述の範囲であると、温度による屈折率変化が小さくなり、光学材料、封止材、コーティング材等の各種用途に好適に使用することができる。上記線膨張率は、温度変化による光学特性変化を抑制できる点で、50ppm/℃以下であることがより好ましく、20ppm/℃以下であることが更に好ましい。上記線膨張率の下限値は特に限定されないが、1ppm/℃以上であることが好ましく、3ppm/℃以上であることが更に好ましい。
上記線膨張率は、JIS K 7197:2012に準拠した方法により測定して求めることができる。
The resin composition preferably has a linear expansion coefficient of 70 ppm / ° C. or less. When the linear expansion coefficient of the resin composition is within the above range, the change in the refractive index due to temperature becomes small, and the resin composition can be suitably used for various applications such as optical materials, encapsulants, and coating materials. The coefficient of linear expansion is more preferably 50 ppm / ° C. or less, and further preferably 20 ppm / ° C. or less, in that changes in optical characteristics due to temperature changes can be suppressed. The lower limit of the linear expansion coefficient is not particularly limited, but is preferably 1 ppm / ° C. or higher, and more preferably 3 ppm / ° C. or higher.
The coefficient of linear expansion can be measured and obtained by a method according to JIS K 7197: 2012.
上記樹脂組成物を製造する方法としては、特に限定されず、上記金属酸化物粒子と、バインダー樹脂と、必要に応じて他の成分とを混合する方法が挙げられる。上記混合としては、ビーズミル、ロールミル、ボールミル、ジェットミル、ニーダー、ブレンダー等の公知の手段が挙げられる。 The method for producing the resin composition is not particularly limited, and examples thereof include a method of mixing the metal oxide particles, a binder resin, and, if necessary, other components. Examples of the mixing include known means such as a bead mill, a roll mill, a ball mill, a jet mill, a kneader, and a blender.
<用途>
本発明の樹脂組成物は、高屈折率で、かつ、透明性に優れるので、高屈折率、又は、高い透明性が要求される用途に好適に使用することができる。
<Use>
Since the resin composition of the present invention has a high refractive index and excellent transparency, it can be suitably used for applications requiring high refractive index or high transparency.
本発明の樹脂組成物は、例えば、撮像レンズ、光学材料(部材)、機械部品材料、電気・電子部品材料、自動車部品材料、土木建築材料、成形材料等の他、塗料や接着剤の材料等の各種用途に使用される。なかでも特に、光学材料、オプトデバイス部材、表示デバイス部材等に好適に使用され、光学用としてより好ましく使用される。このような用途として具体的には、例えば、眼鏡レンズ、(デジタル)カメラや携帯電話用カメラや車載カメラ等のカメラ用撮像レンズ、光ビーム集光レンズ、光拡散用レンズ等のレンズ、LED用封止材、光学用接着剤、光伝送用接合材料、フィルター、回折格子、プリズム、光案内子、ウォッチガラス、表示装置用のカバーガラス等の透明ガラスやカバーガラス等の光学用途;フォトセンサー、フォトスイッチ、LED、発光素子、光導波管、合波器、分波器、断路器、光分割器、光ファイバー接着剤等のオプトデバイス用途;LCDや有機ELやPDP等の表示素子用基板、カラーフィルター用基板、タッチパネル用基板、ディスプレイ保護膜、ディスプレイバックライト、導光板、反射防止フィルム、防曇フィルム等の表示デバイス用途等が挙げられる。 The resin composition of the present invention is, for example, an image pickup lens, an optical material (member), a mechanical component material, an electric / electronic component material, an automobile component material, a civil engineering / building material, a molding material, etc., as well as a paint or adhesive material, etc. Used for various purposes. Among them, it is particularly preferably used for optical materials, optodevice members, display device members, and the like, and is more preferably used for optics. Specific examples of such applications include eyeglass lenses, image pickup lenses for cameras such as (digital) cameras, mobile phone cameras, and in-vehicle cameras, light beam condensing lenses, lenses such as light diffusion lenses, and LEDs. Encapsulants, optical adhesives, bonding materials for optical transmission, filters, diffraction grids, prisms, optical guides, watch glasses, transparent glass such as cover glass for display devices, and optical applications such as cover glass; photosensors, Optodevice applications such as photoswitches, LEDs, light emitting elements, optical waveguides, duplexers, demultiplexers, breakers, optical dividers, optical fiber adhesives; substrates for display elements such as LCDs, organic ELs, and PDPs, colors Examples thereof include display device applications such as filter substrates, touch panel substrates, display protective films, display backlights, light guide plates, antireflection films, and antifogging films.
上記樹脂組成物は、熱可塑性であることが好ましい。熱可塑性であると、成形加工が容易で、生産性にも優れる。 The resin composition is preferably thermoplastic. If it is thermoplastic, the molding process is easy and the productivity is excellent.
上記樹脂組成物は、成形材料としても、好適に使用することができる。成形方法としては、特に限定されず、射出成形、押出成形、Tダイ法、インフレーション法等の、一般に熱可塑性樹脂の加工方法として公知の方法が挙げられる。また、キャスト法や塗布等の方法によって、所望の形状に成形してもよい。上記形状としては、特に限定されず、レンズ、シート、フィルム等の公知の種々の形状が挙げられる。 The resin composition can also be suitably used as a molding material. The molding method is not particularly limited, and examples thereof include generally known methods for processing thermoplastic resins such as injection molding, extrusion molding, T-die method, and inflation method. Further, it may be formed into a desired shape by a method such as casting or coating. The shape is not particularly limited, and examples thereof include various known shapes such as a lens, a sheet, and a film.
以上のとおり、本発明の樹脂組成物は、高い屈折率を有し、金属酸化物粒子の凝集抑制に優れ、光学用等の各種用途に好適に使用することができる。 As described above, the resin composition of the present invention has a high refractive index, is excellent in suppressing aggregation of metal oxide particles, and can be suitably used for various applications such as optics.
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
実施例において、各評価は下記の方法で行った。
<重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、分散度(Mw/Mn)>
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)法により、下記の条件で測定して、重合体の重量平均分子量及び数平均分子量を求めた。分散度は、重量平均分子量を数平均分子量で除して算出した。
装置:SHIMAZU、CBM-20A
検出器:示差屈折率検出器(RI)(SHIMAZU、SPD-20MA)、及び、紫外可視赤外分光光度計(SHIMAZU、SPD-20MA)
カラム:TOSOH、TSKgel SuperHM-N
カラム温度:40℃
流速:0.3mL/min
検量線:Polystyrene Standards
溶離液:クロロホルム
In the examples, each evaluation was performed by the following method.
<Weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn), dispersity (Mw / Mn)>
The weight average molecular weight and the number average molecular weight of the polymer were determined by measurement under the following conditions by gel permeation chromatography (GPC) method. The degree of dispersion was calculated by dividing the weight average molecular weight by the number average molecular weight.
Equipment: SHIMAZU, CBM-20A
Detector: Differential Refractometer Detector (RI) (SHIMAZU, SPD-20MA) and Ultraviolet-Visible Infrared Spectrophotometer (SHIMAZU, SPD-20MA)
Columns: TOSOH, TSKgel SuperHM-N
Column temperature: 40 ° C
Flow velocity: 0.3 mL / min
Calibration curve: Polystyrene Standards
Eluent: Chloroform
<赤外分光分析(IR)>
下記の条件でIR測定を行った。
装置:JASCO社製フーリエ変換赤外分光光度計(FT/IR-6100)
サンプル調製:約2mgのサンプルを約300mgの乾燥臭化カリウム(KBr)で希釈した。混合物を乳鉢および乳棒ですりつぶし、成型した。
<Infrared spectroscopy (IR)>
IR measurement was performed under the following conditions.
Device: JASCO Fourier Transform Infrared Spectrophotometer (FT / IR-6100)
Sample Preparation: About 2 mg of sample was diluted with about 300 mg of dry potassium bromide (KBr). The mixture was ground in a mortar and pestle and molded.
<熱重量分析(TGA、TG-DTA)>
下記の条件で測定を行った。
装置:リガク社製、TG8120
条件:測定温度範囲20-200℃(昇温速度:10.0deg/min、200℃到達後30分保持)
サンプリング間:1.0sec
雰囲気:N2 50mL/min
<Thermogravimetric analysis (TGA, TG-DTA)>
The measurement was performed under the following conditions.
Equipment: Rigaku, TG8120
Conditions: Measurement temperature range 20-200 ° C (heating rate: 10.0 deg / min, holding for 30 minutes after reaching 200 ° C)
Between sampling: 1.0 sec
Atmosphere: N 2 50 mL / min
<X線回折測定(XRD)>
下記の条件で測定を行った。
装置:リガク社製、RINT-UltimaIII
X線源:Cu Kα線
測定範囲:2θ=10-60°
サンプリング間隔:0.04°
走査速度:10°/分
<X-ray diffraction measurement (XRD)>
The measurement was performed under the following conditions.
Equipment: Rigaku, RINT-UltimaIII
X-ray source: Cu Kα ray measurement range: 2θ = 10-60 °
Sampling interval: 0.04 °
Scanning speed: 10 ° / min
<ガラス転移温度(Tg)>
セイコー電子工業製示差走査熱量計(DSC)を使用し、リファレンスとしてα-アルミナを使用して、昇温速度10℃/分で、室温から250℃まで昇温して得られたDSC曲線から、ベースラインと変曲点での接線の交点により評価して求めた。
<Glass transition temperature (Tg)>
From the DSC curve obtained by heating from room temperature to 250 ° C at a heating rate of 10 ° C / min using a differential scanning calorimetry (DSC) manufactured by Seiko Electronics Co., Ltd. and using α-alumina as a reference. It was evaluated and calculated by the intersection of the baseline and the tangent at the inflection.
<ブレンド膜の透過率>
分光光度計(日本分光製紫外可視赤外分光光度計V-700 series)により測定した。なお、空気を対照サンプルとした。可視光透過率を評価するために、400nmの透過率で評価した。
<Transmittance of blended film>
The measurement was performed with a spectrophotometer (Ultraviolet-visible-infrared spectrophotometer V-700 series manufactured by JASCO Corporation). Air was used as a control sample. In order to evaluate the visible light transmittance, it was evaluated at a transmittance of 400 nm.
<屈折率(nD)>
得られた膜について、HORIBA Scientific社製分光エリプソメーターUVISELを用い、入射前後の偏光の位相差と反射偏角比を測定した。入射光の波長(450nm)と入射角度(75°)は予め設定した値を使用し、複素屈折率が求められ、190-2000nmでの屈折率を算出し、波長589.3nmにおける屈折率を求めた。
製膜方法について記載がない場合は、ポリマー又は樹脂組成物の30mgを、1,1,2,2-テトラクロロエタン(1ml)に溶解させ、孔径0.2μmのメンブレンフィルターに通し、フィルターを通過した溶液を0.4ml採り、ガラス基板(2cm×2cm)上にドロップキャストして、膜厚約50nmの膜を得て、これを測定した。
<Refractive index (n D )>
With respect to the obtained film, the phase difference of the polarization and the reflection declination ratio before and after the incident were measured using a spectroscopic ellipsometer UVISEL manufactured by HORIBA Scientific. For the wavelength (450 nm) and incident angle (75 °) of the incident light, the complex refractive index is obtained by using the preset values, the refractive index at 190-2000 nm is calculated, and the refractive index at the wavelength of 589.3 nm is obtained. rice field.
Unless otherwise stated, 30 mg of the polymer or resin composition was dissolved in 1,1,2,2-tetrachloroethane (1 ml), passed through a membrane filter having a pore size of 0.2 μm, and passed through the filter. 0.4 ml of the solution was taken and dropped cast onto a glass substrate (2 cm × 2 cm) to obtain a film having a film thickness of about 50 nm, which was measured.
<元素含有比率O/S比>
ポリマー溶液0.25mlを、シリコンウェハ上にスピンコートすることにより製膜した試料を用いて、JEOL社製光電子分光装置(JPS-9010TR、XPS装置、光源:Mg、X線出力:400W)を用い、硫黄原子の2p軌道由来のピーク強度と酸素原子の1s軌道由来のピーク強度を測定し、その積分比を計算することでO/S比を算出した。必要に応じて、炭素原子の1s軌道由来のピーク強度も測定、その結果も考慮してO/S比を算出した。
なお、測定方法及び結合エネルギーの位置等は、Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy(JEOL社、1991年3月発行)を参考とした。
<Element content ratio O / S ratio>
Using a sample formed by spin-coating 0.25 ml of a polymer solution on a silicon wafer, a JEOL photoelectron spectrometer (JPS-9010TR, XPS device, light source: Mg, X-ray output: 400 W) was used. The O / S ratio was calculated by measuring the peak intensity derived from the 2p orbital of the sulfur atom and the peak intensity derived from the 1s orbital of the oxygen atom and calculating the integral ratio thereof. If necessary, the peak intensity derived from the 1s orbital of the carbon atom was also measured, and the O / S ratio was calculated in consideration of the result.
For the measurement method and the position of the binding energy, the Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy (JEOL Ltd., published in March 1991) was referred to.
実施例1
(ポリ(2,6-ジメチルジスルフィド)(PMPS)の合成)
窒素雰囲気で、50mlの三口フラスコに、3,3’,5,5’-テトラメチルジフェニルジスルフィド(5g、18mmol)を、2,3-ジクロロ-5,6-ジシアノ-パラベンゾキノン(DDQ、2M)とトリフルオロメタンスルフォン酸(1M)の1,1,2,2-テトラクロロエタン溶液(10ml)に加え、40時間室温にて撹拌することで酸化重合を行った。40時間後に1,1,2,2-テトラクロロエタン溶液を塩酸酸性メタノールに滴下し、グラスフィルターで粉末を回収した。その後、水酸化カリウム水溶液(0.1M)及び純水で洗浄し、真空乾燥させてポリマー(PMPS)を得た。ポリマーのガラス転移温度は162℃であった。O/S比は、0.02であった。屈折率は1.69であった。
Example 1
(Synthesis of poly (2,6-dimethyl disulfide) (PMPS))
In a nitrogen atmosphere, in a 50 ml three-necked flask, add 3,3', 5,5'-tetramethyldiphenyl disulfide (5 g, 18 mmol) and 2,3-dichloro-5,6-dicyano-parabenzoquinone (DDQ, 2M). And trifluoromethanesulphonic acid (1M) in a 1,1,2,2-tetrachloroethane solution (10 ml) and stirred at room temperature for 40 hours for oxidative polymerization. After 40 hours, the 1,1,2,2-tetrachloroethane solution was added dropwise to hydrochloric acid acidic methanol, and the powder was recovered with a glass filter. Then, it was washed with an aqueous potassium hydroxide solution (0.1 M) and pure water, and vacuum dried to obtain a polymer (PMPS). The glass transition temperature of the polymer was 162 ° C. The O / S ratio was 0.02. The refractive index was 1.69.
(酸化チタン微粒子表面のブロモ修飾)
30mLフラスコ中で、3-グリシジルオキシプロピルトリメトキシシランSCA-ep(1.00g, 4.23 mmol)、及び、2-ブロモ-2-メチルプロピオン酸(0.84g, 5.00 mmol)を4mLのテトラヒドロフラン(THF)に溶解させて70℃で20時間反応させた。水/クロロホルムによる分液、減圧乾燥を経て黄色粘性液体としてブロモ含有シランカップリング剤(SCA-Br)を得た。
続いて、アナターゼ型TiO2微粒子(Aldrich社製、粒径<25nm、1.0g)をトルエン(60mL)に分散させ、得られたSCA-Br(0.40g)及びトリエタノールアミン(TEA)(0.1mL)を添加し、N2雰囲気下50℃で24時間反応させた。透析膜中でトルエン及びクロロホルムにより洗浄、減圧乾燥を経て、白色粉末として表面にブロモ基を有する酸化チタン微粒子TiO2-Brを得た。
IRより、2900cm-1付近にC-H 伸縮、1700cm-1付近にC=O伸縮、1100cm-1付近にO-Si-O伸縮由来のピークが観測され、反応の進行を支持した。また、TGAより修飾部分は11wt%(TiO2-Br 1gあたり0.19mmolのBr開始剤)と算出された。
(Bromo modification on the surface of titanium oxide fine particles)
4 mL of 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane SCA-ep (1.00 g, 4.23 mmol) and 2-bromo-2-methylpropionic acid (0.84 g, 5.00 mmol) in a 30 mL flask. Was dissolved in tetrahydrofuran (THF) and reacted at 70 ° C. for 20 hours. A bromo-containing silane coupling agent (SCA-Br) was obtained as a yellow viscous liquid through liquid separation with water / chloroform and drying under reduced pressure.
Subsequently, anatase-type TiO 2 fine particles (manufactured by Aldrich, particle size <25 nm, 1.0 g) were dispersed in toluene (60 mL), and the obtained SCA-Br (0.40 g) and triethanolamine (TEA) ( 0.1 mL) was added, and the mixture was reacted at 50 ° C. for 24 hours under an N 2 atmosphere. After washing with toluene and chloroform in a dialysis membrane and drying under reduced pressure, titanium oxide fine particles TiO 2 -Br having a bromo group on the surface were obtained as a white powder.
From IR, a peak derived from CH expansion and contraction near 2900 cm -1 and C = O expansion and contraction near 1700 cm -1 and O-Si—O expansion and contraction near 1100 cm -1 was observed, supporting the progress of the reaction. Further, the modified portion was calculated from TGA as 11 wt% (0.19 mmol Br initiator per 1 g of TiO 2 -Br).
(ATRP(Atom Transfer Radical Polymerization)による酸化チタン微粒子表面のポリスチレン修飾)
開始剤として、上記で得たTiO2-Br(0.10g,Br:1eq)、及び、2-ブロモイソ酪酸エチルEBiB(3eq)をアニソール中で撹拌し、モノマーとしてスチレン(460eq)、CuBr/PMDETA触媒(3eq)を加えて脱気し、90℃で24時間反応させた。反応後、反応溶液をクロロホルムに溶解・分散させ、遠心分離により上澄み液を回収し、メタノールへの沈殿精製により遊離ポリスチレンを除去した。遠心分離により得られた沈殿物を再度クロロホルムに分散させ、メタノールに沈殿精製し、遠心分離を経て、白色粉末としてポリスチレン修飾酸化チタン微粒子TiO2-PSを得た。微粒子TiO2-PSをTG-DTA評価し、ポリスチレン(PS)の分解重量より、TiO2/PSの重量比は78wt%/22wt%であり、Tgは90℃あった。PSの分子量評価より、Mn=6100、Mw/Mn=1.1であった。
IRより2900から3050cm-1付近に脂肪族および芳香環C-H伸縮、1500cm-1付近に芳香環伸縮が観測された。また、XRDより、アナターゼ型TiO2由来の結晶性ピーク、2θ=15°から30°付近にポリスチレン由来の非晶ブロードが観測された。以上より反応の進行を支持した。
(Polystyrene modification on the surface of titanium oxide fine particles by ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization))
As an initiator, TiO 2 -Br (0.10 g, Br: 1eq) obtained above and ethyl 2-bromoisobutyrate EBiB (3eq) were stirred in anisole, and styrene (460eq) and CuBr / PMDETA were used as monomers. The catalyst (3eq) was added, degassed, and reacted at 90 ° C. for 24 hours. After the reaction, the reaction solution was dissolved and dispersed in chloroform, the supernatant was recovered by centrifugation, and free polystyrene was removed by precipitation purification with methanol. The precipitate obtained by centrifugation was dispersed again in chloroform, purified by precipitation in methanol, and subjected to centrifugation to obtain polystyrene-modified titanium oxide fine particles TiO 2 -PS as a white powder. The fine particle TiO 2 -PS was evaluated by TG-DTA, and the weight ratio of TiO 2- / PS was 78 wt% / 22 wt% and the Tg was 90 ° C. based on the decomposition weight of polystyrene (PS). From the evaluation of the molecular weight of PS, Mn = 6100 and Mw / Mn = 1.1.
From IR, aliphatic and aromatic ring CH expansion and contraction were observed around 2900 to 3050 cm -1 , and aromatic ring expansion and contraction was observed around 1500 cm -1 . In addition, from XRD, a crystalline peak derived from anatase-type TiO 2 and an amorphous broad derived from polystyrene were observed in the vicinity of 2θ = 15 ° to 30 °. From the above, we supported the progress of the reaction.
(TiO2-PS/PMPSブレンド膜の相溶性評価、及び、光学特性)
上記で調製したTiO2-PS(Tg:94℃)、及び、PMPS(Tg:162℃)を1/1の重量比で20mg/mLでトルエンに溶解・分散させて、樹脂組成物を調製した。
得られた樹脂組成物を、ガラス基板上にドロップキャスト法にて製膜した。ドロップキャストにより得られたブレンド膜は目視で透明であった。また、DSCにより、単一のガラス転移点(Tg:120℃)を示した。このことから、TiO2-PSとPMPSの良好な相溶性(均一性)が確認された。
また、得られたブレンド膜の透過率を測定した。可視光域(400~700nm)において80%以上の高い透過率を示し、400nmで84.8%を示した。
図1に、実施例1で得られたブレンド膜の透過率の測定データを示す。図2に、実施例1で得られたブレンド膜の写真を示す。
得られたブレンド膜の屈折率は、1.68であった。
以上より、実施例の樹脂組成物は、屈折率が高く、金属酸化物粒子の凝集抑制に優れ、透過率の高いブレンド膜を与えることが確認された。
(Evaluation of compatibility of TiO 2 -PS / PMPS blend film and optical characteristics)
A resin composition was prepared by dissolving and dispersing TiO 2 -PS (Tg: 94 ° C.) and PMPS (Tg: 162 ° C.) prepared above in toluene at a weight ratio of 1/1 at 20 mg / mL. ..
The obtained resin composition was formed into a film on a glass substrate by a drop casting method. The blend film obtained by drop casting was visually transparent. In addition, DSC showed a single glass transition point (Tg: 120 ° C.). From this, good compatibility (homogeneity) between TiO 2 -PS and PMPS was confirmed.
In addition, the transmittance of the obtained blended membrane was measured. It showed a high transmittance of 80% or more in the visible light region (400 to 700 nm) and 84.8% at 400 nm.
FIG. 1 shows measurement data of the transmittance of the blend film obtained in Example 1. FIG. 2 shows a photograph of the blend film obtained in Example 1.
The refractive index of the obtained blend film was 1.68.
From the above, it was confirmed that the resin composition of the example has a high refractive index, is excellent in suppressing aggregation of metal oxide particles, and provides a blend film having a high transmittance.
Claims (6)
該高分子材料、及び/又は、バインダー樹脂は、下記一般式(1)で表される構成単位(A)、下記一般式(2)で表される構成単位(B)、及び、下記一般式(3)で表される構成単位(C)からなる群より選択される少なくとも一種の構成単位を有する重合体を含むことを特徴とする樹脂組成物。
The polymer material and / or the binder resin has a structural unit (A) represented by the following general formula (1), a structural unit (B) represented by the following general formula (2), and the following general formula. A resin composition comprising a polymer having at least one structural unit selected from the group consisting of the structural unit (C) represented by (3).
前記構成単位(B)は、下記一般式(2-1)で表される構成単位(B-1)であり、
前記構成単位(C)は、下記一般式(3-1)で表される構成単位(C-1)であることを特徴とする請求項1に記載の樹脂組成物。
The structural unit (B) is a structural unit (B-1) represented by the following general formula (2-1).
The resin composition according to claim 1, wherein the structural unit (C) is a structural unit (C-1) represented by the following general formula (3-1).
The resin composition according to any one of claims 1 to 5, which is for optical use.
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