JP2024502984A - 樹脂およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
本出願は、化学式1で表される単位を含む樹脂、その製造方法、それを含む樹脂組成物、および前記樹脂組成物を含む成形品に関する。
Description
本出願は、2021年5月17日付にて韓国特許庁に提出された韓国特許出願第10-2021-0063570号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本明細書に含まれる。
本発明は、樹脂およびその製造方法に関する。より具体的に、本発明は、高屈折率および高透明性のポリエステルまたはポリカーボネートおよびその製造方法に関する。
光学材料の屈折率が高いと、同一レベルの補正を達成するのに必要な光学レンズの厚さは薄くなる。これにより、光学材料の屈折率が高いほど、より薄くて軽いレンズの製造が可能となり、レンズが用いられる各種機器の小型化が可能である。
一般に、光学材料の屈折率が高くなると、アッベ数(Abbe’s Number)が低くなるという問題があり、また、光学材料への使用のために一定レベル以上の透明性が求められる。
本発明の一実施態様は、新規な構造の樹脂およびその製造方法を提供しようとする。
本発明のまた一つの実施態様は、新規な構造の樹脂を含む組成物およびその組成物から製造された成形品を提供しようとする。
本発明の一実施態様は、下記化学式1で表される単位を含む樹脂を提供する。
前記化学式1において、
R1は、置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
R2は、水素;重水素;または置換もしくは非置換のアルキル基であり、
r1は1~4の整数であり、r1が2以上である場合、2以上のR1は互いに同一または異なり、
r2は0~4の整数であり、r2が2以上である場合、2以上のR2は互いに同一または異なり、
L1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアリーレン基であり、
Lは、直接結合;または-CO-L’-であり、
L’は、置換もしくは非置換のアリーレン基であり、
X1~X4は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、O;またはSであり、
Z1およびZ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアルキレン基;または置換もしくは非置換のシクロアルキレン基であり、
aおよびbは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、1~10の整数であり、aおよびbがそれぞれ2以上である場合、各括弧内の構造は互いに同一または異なり、
*は、樹脂の主鎖に連結される部位を意味し、
前記「置換もしくは非置換」は、ハロゲン基;ニトロ基(NO2);ニトリル基(CN);アルキル基;シクロアルキル基;アリール基;アリールオキシ基;アリールチオ基;アルキルチオ基;およびヘテロアリール基からなる群より選択される1以上の置換基で置換されるか、前記例示された置換基のうち2以上の置換基が連結された置換基で置換されるか、またはいかなる置換基も有しないことを意味する。
R1は、置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
R2は、水素;重水素;または置換もしくは非置換のアルキル基であり、
r1は1~4の整数であり、r1が2以上である場合、2以上のR1は互いに同一または異なり、
r2は0~4の整数であり、r2が2以上である場合、2以上のR2は互いに同一または異なり、
L1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアリーレン基であり、
Lは、直接結合;または-CO-L’-であり、
L’は、置換もしくは非置換のアリーレン基であり、
X1~X4は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、O;またはSであり、
Z1およびZ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアルキレン基;または置換もしくは非置換のシクロアルキレン基であり、
aおよびbは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、1~10の整数であり、aおよびbがそれぞれ2以上である場合、各括弧内の構造は互いに同一または異なり、
*は、樹脂の主鎖に連結される部位を意味し、
前記「置換もしくは非置換」は、ハロゲン基;ニトロ基(NO2);ニトリル基(CN);アルキル基;シクロアルキル基;アリール基;アリールオキシ基;アリールチオ基;アルキルチオ基;およびヘテロアリール基からなる群より選択される1以上の置換基で置換されるか、前記例示された置換基のうち2以上の置換基が連結された置換基で置換されるか、またはいかなる置換基も有しないことを意味する。
本発明の一実施態様は、下記化学式1aで表される化合物を提供する。
前記化学式1aにおいて、
R1は、置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
R2は、水素;重水素;または置換もしくは非置換のアルキル基であり、
r1は1~4の整数であり、r1が2以上である場合、2以上のR1は互いに同一または異なり、
r2は0~4の整数であり、r2が2以上である場合、2以上のR2は互いに同一または異なり、
L1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアリーレン基であり、
X1~X4は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、O;またはSであり、
Z1およびZ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアルキレン基;または置換もしくは非置換のシクロアルキレン基であり、
aおよびbは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、1~10の整数であり、aおよびbがそれぞれ2以上である場合、各括弧内の構造は互いに同一または異なり、
前記「置換もしくは非置換」は、ハロゲン基;ニトロ基(NO2);ニトリル基(CN);アルキル基;シクロアルキル基;アリール基;アリールオキシ基;アリールチオ基;アルキルチオ基;およびヘテロアリール基からなる群より選択される1以上の置換基で置換されるか、前記例示された置換基のうち2以上の置換基が連結された置換基で置換されるか、またはいかなる置換基も有しないことを意味する。
R1は、置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
R2は、水素;重水素;または置換もしくは非置換のアルキル基であり、
r1は1~4の整数であり、r1が2以上である場合、2以上のR1は互いに同一または異なり、
r2は0~4の整数であり、r2が2以上である場合、2以上のR2は互いに同一または異なり、
L1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアリーレン基であり、
X1~X4は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、O;またはSであり、
Z1およびZ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアルキレン基;または置換もしくは非置換のシクロアルキレン基であり、
aおよびbは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、1~10の整数であり、aおよびbがそれぞれ2以上である場合、各括弧内の構造は互いに同一または異なり、
前記「置換もしくは非置換」は、ハロゲン基;ニトロ基(NO2);ニトリル基(CN);アルキル基;シクロアルキル基;アリール基;アリールオキシ基;アリールチオ基;アルキルチオ基;およびヘテロアリール基からなる群より選択される1以上の置換基で置換されるか、前記例示された置換基のうち2以上の置換基が連結された置換基で置換されるか、またはいかなる置換基も有しないことを意味する。
本発明の一実施態様は、下記化学式1aで表される化合物;およびポリエステル前駆体またはポリカーボネート前駆体を含む樹脂製造用組成物を重合するステップを含む、樹脂の製造方法を提供する。
前記化学式1aにおいて、R1、R2、r1、r2、L1、L2、X1~X4、Z1、Z2、a、およびbの定義は、前記化学式1における定義と同様である。
本発明のまた一つの実施態様は、前述した実施態様による樹脂を含む樹脂組成物を提供する。
本発明のまた一つの実施態様は、前述した実施態様による樹脂を含む組成物を含む成形品を提供する。
本発明の一実施態様による樹脂は、高い屈折率および高い透明性を有する。
本発明の一実施態様による樹脂を用いることで、優れた光学レンズを得ることができる。
以下、具体的な実施態様についてより詳細に説明する。
前記「置換」という用語は、化合物の炭素原子に結合された水素原子が他の置換基に置き換わることを意味し、置換される位置は、水素原子が置換される位置、すなわち、置換基が置換可能な位置であれば限定されず、2以上置換される場合、2以上の置換基は、互いに同一でも異なっていてもよい。
本明細書において、「置換もしくは非置換」という用語は、ハロゲン基;ニトロ基(NO2);ニトリル基(CN);アルキル基;シクロアルキル基;アリール基;アリールオキシ基;アリールチオ基;アルキルチオ基;およびヘテロアリール基からなる群より選択される1以上の置換基で置換されるか、前記例示された置換基のうち2以上の置換基が連結された置換基で置換されるか、またはいかなる置換基も有しないことを意味する。
本明細書において、*は、他の構造への結合部位を意味する。
本明細書において、シクロアルキレン基は、単環式もしくは多環式のシクロアルキレン基であってもよい。具体的に、シクロアルキレン基は、炭素数3~20のシクロアルキレン基;炭素数6~18の単環式もしくは多環式のシクロアルキレン基;または炭素数6~12の単環式もしくは多環式のシクロアルキレン基であってもよい。より具体的に、シクロアルキレン基は、単環式シクロアルキレンとして、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、またはシクロヘプチレン基などの脂環式炭化水素由来の2価の基などであってもよく、多環式シクロアルキレン基として、2価のアダマンタン-ジイル基、2価のノルボルナン-ジイル基などであってもよい。ただし、これらに限定されるものではない。また、前記シクロアルキレン基は、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、またはハロゲン基で1以上置換されていても置換されていなくてもよい。
本明細書において、シクロアルキル基は、2価の基ではなく、1価の基であることを除いては、シクロアルキレン基の説明が適用されてもよい。
本明細書において、アルキレン基は、炭素数1~30、炭素数1~20、炭素数1~10、または炭素数1~5の脂肪族炭化水素由来の2価の基であり、直鎖もしくは分岐鎖のアルキレン基であってもよい。アルキレン基の具体的な例としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、n-プロピレン基、イソプロピレン基、ブチレン基、n-ブチレン基、イソブチレン基、tert-ブチレン基、sec-ブチレン基、1-メチル-ブチレン基、1-エチル-ブチレン基、ペンチレン基、n-ペンチレン基、イソペンチレン基、ネオペンチレン基、tert-ペンチレン基、ヘキシレン基、n-ヘキシレン基、1-メチルペンチレン基、2-メチルペンチレン基、4-メチル-2-ペンチレン基、3,3-ジメチルブチレン基、2-エチルブチレン基、ヘプチレン基、n-ヘプチレン基、1-メチルヘキシレン基、オクチレン基、n-オクチレン基、tert-オクチレン基、1-メチルヘプチレン基、2-エチルヘキシレン基、2-プロピルペンチレン基、n-ノニレン基、2,2-ジメチルヘプチレン基、1-エチル-プロピレン基、1,1-ジメチル-プロピレン基、イソヘキシレン基、2-メチルペンチレン基、4-メチルヘキシレン基、5-メチルヘキシレン基などが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書において、直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基は、2価の基ではなく、1価の基であることを除いては、直鎖もしくは分岐鎖のアルキレン基の説明が適用されてもよい。
本明細書において、特に限定しない限り、アルキル基は、直鎖アルキル基および分岐鎖アルキル基を含む。
本明細書において、アリーレン基は、単環式もしくは多環式のアリーレン基であってもよく、炭素数は特に限定されないが、炭素数6~30であることが好ましく、炭素数6~20であってもよい。具体的に、単環式アリーレン基としては、フェニレン基、ビフェニリレン基、テルフェニリレン基などが挙げられるが、これらに限定されない。前記アリーレン基が多環式アリーレン基である場合、炭素数は特に限定されないが、炭素数10~30であることが好ましく、炭素数10~20であってもよい。具体的に、多環式アリーレン基としては、ナフチレン基、2価のアントラセン基、2価のフェナントレン基、2価のトリフェニレン基、2価のピレン基、2価のピレン基、2価のペリレン基、2価のクリセン基、2価のフルオレン基などが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書において、アリール基は、2価の基ではなく、1価の基であることを除いては、アリーレン基の説明が適用されてもよい。
本明細書において、ヘテロアリール基は、炭素ではない原子、ヘテロ原子を1以上含むものであり、具体的に、前記ヘテロ原子は、O、N、Se、およびSなどからなる群より選択される原子を1以上含む。前記ヘテロアリール基の炭素数は特に限定されないが、炭素数1~30であることが好ましく、炭素数1~20であってもよい。前記ヘテロアリール基は、単環式もしくは多環式であってもよい。ヘテロアリール基の例としては、チオフェン基、フラン基、ジベンゾフラン基、ジベンゾチオフェン基、ベンゾチオフェン基、ピロール基、イミダゾール基、チアゾール基、オキサゾール基、オキサジアゾール基、ピリジン基、ビピリジン基、ピリミジン基、トリアジン基、トリアゾール基、アクリジン基、ピリダジン基、ピラジン基、キノリン基、キナゾリン基、キノキサリン基、フタラジン基、ピリドピリミジン基、ピリドピラジン基、ピラジノピラジン基、イソキノリン基、インドール基、カルバゾール基などが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書において、ヘテロアリーレン基は、1価の基ではなく、2価の基であることを除いては、ヘテロアリール基の説明が適用されてもよい。
本明細書において、2価の脂肪族炭化水素基は、前述したアルキレン基、シクロアルキレン基などを意味する。
本明細書において、アルコキシは、炭素数1~10、または炭素数1~5のアルコキシ基であってもよい。アルコキシ基の具体的な例としては、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、tert-ブトキシ基、sec-ブトキシ基、1-メチル-ブトキシ基、1-エチル-ブトキシ基、またはペントキシ基などが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書において、ハロゲン基は、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、またはヨード基である。
本明細書において、脂肪族環は、2価であることを除いては、前述したシクロアルキレン基の説明が適用され、芳香族環は、2価であることを除いては、アリーレン基またはヘテロアリーレン基の説明が適用されてもよい。
本明細書において、アリールオキシ基は、-ORoで表されてもよく、前記Roは、前述したアリール基に関する説明が適用される。
本明細書において、アリールチオ基は、-SRs1で表されてもよく、前記Rs1は、前述したアリール基に関する説明が適用される。
本明細書において、アルキルチオ基は、-SRs2で表されてもよく、前記Rs2は、前述したアルキル基に関する説明が適用される。
本発明の一実施態様は、下記化学式1で表される単位を含む樹脂を提供する。
前記化学式1において、
R1は、置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
R2は、水素;重水素;または置換もしくは非置換のアルキル基であり、
r1は1~4の整数であり、r1が2以上である場合、2以上のR1は互いに同一または異なり、
r2は0~4の整数であり、r2が2以上である場合、2以上のR2は互いに同一または異なり、
L1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアリーレン基であり、
Lは、直接結合;または-CO-L’-であり、
L’は、置換もしくは非置換のアリーレン基であり、
X1~X4は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、O;またはSであり、
Z1およびZ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアルキレン基;または置換もしくは非置換のシクロアルキレン基であり、
aおよびbは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、1~10の整数であり、aおよびbがそれぞれ2以上である場合、各括弧内の構造は互いに同一または異なり、
*は、樹脂の主鎖に連結される部位を意味し、
前記「置換もしくは非置換」は、ハロゲン基;ニトロ基(NO2);ニトリル基(CN);アルキル基;シクロアルキル基;アリール基;アリールオキシ基;アリールチオ基;アルキルチオ基;およびヘテロアリール基からなる群より選択される1以上の置換基で置換されるか、前記例示された置換基のうち2以上の置換基が連結された置換基で置換されるか、またはいかなる置換基も有しないことを意味する。
R1は、置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
R2は、水素;重水素;または置換もしくは非置換のアルキル基であり、
r1は1~4の整数であり、r1が2以上である場合、2以上のR1は互いに同一または異なり、
r2は0~4の整数であり、r2が2以上である場合、2以上のR2は互いに同一または異なり、
L1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアリーレン基であり、
Lは、直接結合;または-CO-L’-であり、
L’は、置換もしくは非置換のアリーレン基であり、
X1~X4は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、O;またはSであり、
Z1およびZ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアルキレン基;または置換もしくは非置換のシクロアルキレン基であり、
aおよびbは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、1~10の整数であり、aおよびbがそれぞれ2以上である場合、各括弧内の構造は互いに同一または異なり、
*は、樹脂の主鎖に連結される部位を意味し、
前記「置換もしくは非置換」は、ハロゲン基;ニトロ基(NO2);ニトリル基(CN);アルキル基;シクロアルキル基;アリール基;アリールオキシ基;アリールチオ基;アルキルチオ基;およびヘテロアリール基からなる群より選択される1以上の置換基で置換されるか、前記例示された置換基のうち2以上の置換基が連結された置換基で置換されるか、またはいかなる置換基も有しないことを意味する。
本発明の一実施態様において、前記化学式1で表される単位は、前記樹脂に1以上含まれてもよく、2以上含まれる場合、各単位は互いに同一または異なる。
ローレンツ-ローレンツの式(Lorentz-Lorenz’s formula)により知られている分子構造と屈折率の関係式から、分子の電子密度を高め、分子の体積を減らすことで、分子で構成される物質の屈折率が高くなることが分かる。
前記化学式1において、R1が置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基のように電子に富む置換基である場合、前記化学式1で表される構造の電子密度を高め、前記樹脂を含む成形品の屈折率を向上させることができる。
本発明の一実施態様において、前記樹脂は、ポリエステルまたはポリカーボネートであってもよい。前記樹脂は、好ましくは、ポリエステルであってもよい。
本発明の一実施態様において、前記R1の「置換もしくは非置換」は、アリール基;ヘテロアリール基;アリールオキシ基;アリールチオ基;およびアルキルチオ基からなる群より選択されるいずれか一つ以上の置換基で置換もしくは非置換である。
本発明の一実施態様において、前記R1の「置換もしくは非置換」は、炭素数6~30のアリール基;炭素数3~30のヘテロアリール基;炭素数6~30のアリールオキシ基;炭素数6~30のアリールチオ基;および炭素数1~30のアルキルチオ基からなる群より選択されるいずれか一つ以上の置換基で置換もしくは非置換である。
本発明の一実施態様において、前記R1の「置換もしくは非置換」は、炭素数6~20のアリール基;炭素数3~20のヘテロアリール基;炭素数6~20のアリールオキシ基;炭素数6~20のアリールチオ基;および炭素数1~20のアルキルチオ基からなる群より選択されるいずれか一つ以上の置換基で置換もしくは非置換である。
本発明の一実施態様において、前記R1の「置換もしくは非置換」は、カルバゾール基;フェノキシ基;ナフチル基;フェニルチオ基;ジベンゾフラン基;ジベンゾチオフェン基;ベンゾチオフェン基、およびメチルチオ基からなる群より選択されるいずれか一つ以上の置換基で置換もしくは非置換である。
本発明の一実施態様において、前記R1は、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基;または置換もしくは非置換の炭素数3~30のヘテロアリール基である。
本発明の一実施態様において、前記R1は、置換もしくは非置換の炭素数6~20のアリール基;または置換もしくは非置換の炭素数3~20のヘテロアリール基である。
本発明の一実施態様において、前記R1は、置換もしくは非置換の炭素数6~12のアリール基;または置換もしくは非置換の炭素数3~10のヘテロアリール基である。
本発明の一実施態様において、前記R1は、置換もしくは非置換のフェニル基;置換もしくは非置換のナフチル基;置換もしくは非置換のカルバゾール基;置換もしくは非置換のジベンゾフラン基;置換もしくは非置換のジベンゾチオフェン基;置換もしくは非置換のベンゾチオフェン基;または置換もしくは非置換のチオフェン基である。
本発明の一実施態様において、前記R1は、カルバゾール基、フェノキシ基、ナフチル基、またはフェニルチオ基で置換もしくは非置換のフェニル基;ナフチル基で置換もしくは非置換のナフチル基;フェニル基で置換もしくは非置換のカルバゾール基;ジベンゾフラン基;ジベンゾチオフェン基;ベンゾチオフェン基;またはメチルチオ基で置換もしくは非置換のチオフェン基である。
本発明の一実施態様において、前記R1は、カルバゾール基、フェノキシ基、ナフチル基、またはフェニルチオ基で置換されたフェニル基;ナフチル基で置換もしくは非置換のナフチル基;フェニル基で置換されたカルバゾール基;ジベンゾフラン基;ジベンゾチオフェン基;ベンゾチオフェン基;またはメチルチオ基で置換されたチオフェン基である。
本発明の一実施態様において、前記R2は、水素;重水素;または置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基である。
本発明の一実施態様において、前記R2は、水素;重水素;または置換もしくは非置換の炭素数1~20のアルキル基である。
本発明の一実施態様において、前記R2は、水素;重水素;または置換もしくは非置換の炭素数1~10のアルキル基である。
本発明の一実施態様において、前記R2は水素;または重水素である。
本発明の一実施態様において、前記R2は水素である。
本発明の一実施態様において、前記L1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアルキル基または置換もしくは非置換のアリール基で置換もしくは非置換のアリーレン基である。
本発明の一実施態様において、前記L1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアルキル基で置換もしくは非置換のアリーレン基であるか、置換もしくは非置換のアリール基で置換もしくは非置換のアリーレン基である。
本発明の一実施態様において、前記L1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリーレン基である。
本発明の一実施態様において、前記L1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数6~20のアリーレン基である。
本発明の一実施態様において、前記L1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数6~12のアリーレン基である。
本発明の一実施態様において、前記L1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のフェニレン基;または置換もしくは非置換のナフチレン基である。
本発明の一実施態様において、前記L1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、メチル基またはフェニル基で置換もしくは非置換のフェニレン基;またはナフチレン基である。
本発明の一実施態様において、前記Lは直接結合である。
本発明の一実施態様において、前記Lは-CO-L’-である。
本発明の一実施態様において、前記L’は、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリーレン基である。
本発明の一実施態様において、前記L’は、置換もしくは非置換の炭素数6~20のアリーレン基である。
本発明の一実施態様において、前記L’は、置換もしくは非置換の炭素数6~12のアリーレン基である。
本発明の一実施態様において、前記L’は、置換もしくは非置換のフェニレン基である。
本発明の一実施態様において、前記L’はフェニレン基である。
本発明の一実施態様において、前記X1~X4はOである。
本発明の一実施態様において、前記X1~X4はSである。
本発明の一実施態様において、前記Z1およびZ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキレン基;または置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキレン基である。
本発明の一実施態様において、前記Z1およびZ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1~20のアルキレン基;または置換もしくは非置換の炭素数3~20のシクロアルキレン基である。
本発明の一実施態様において、前記Z1およびZ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1~10のアルキレン基;または置換もしくは非置換の炭素数3~10のシクロアルキレン基である。
本発明の一実施態様において、前記Z1およびZ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のメチレン基;置換もしくは非置換のエチレン基;置換もしくは非置換のプロピレン基;または置換もしくは非置換のヘキシレン基である。
本発明の一実施態様において、前記Z1およびZ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、メチレン基;エチレン基;プロピレン基;またはヘキシレン基である。
本発明において、前記化学式1は、下記化学式1-1~1-4のいずれか一つで表されてもよい。
前記化学式1-1~1-4において、R1、R2、r2、L1、L2、X1~X4、Z1、Z2、L、*、a、およびbの定義は、前記化学式1における定義と同様である。
具体的に、前記化学式1は、前記化学式1-2または1-3で表されてもよい。
本発明の一実施態様によれば、前記樹脂は、末端基として-OH;-SH;-CO2CH3;または-OC6H5を有してもよい。
本発明の一実施態様において、前記樹脂の重量平均分子量は、10,000g/mol~200,000g/molであり、好ましくは、15,000g/mol~100,000g/mol、または20,000g/mol~50,000g/molである。より好ましくは、25,000g/mol~40,000g/molである。
前記樹脂が前述した重量平均分子量範囲を満たす場合、前記樹脂は、最適な流動性および加工性を有することができる。
本発明において、樹脂およびその製造に用いられるオリゴマーの重量平均分子量(Mw)は、Agilent 1200シリーズを用いて、ポリスチレン標準(PS standard)を用いたゲル浸透クロマトグラフィー(gel permeation chromatograph;GPC)で測定することができる。具体的には、Polymer Laboratories PLgel MIX-B 300mm長さのカラムを用いて、Agilent 1200シリーズ機器を用いて測定することができる。この際、測定温度は40℃であり、使用溶媒はテトラヒドロフラン(THF)であり、流速は1mL/minである。樹脂またはオリゴマーのサンプルは、それぞれ10mg/10mLの濃度に調製した後、10μLの量で供給し、ポリスチレン標準を用いて形成された較正曲線を用いて重量平均分子量(Mw)値を誘導する。この際、ポリスチレン標準品の分子量(g/mol)は、2,000/10,000/30,000/70,000/200,000/700,000/2,000,000/4,000,000/10,000,000の9種を用いる。
本発明の一実施態様において、前記樹脂のガラス転移温度(Tg)は160℃~210℃であってもよい。好ましくは、170℃~200℃、または175℃~199℃であってもよい。前記樹脂が前記ガラス転移温度範囲を満たす場合、耐熱性および射出性に優れ、前述した範囲とは異なるガラス転移温度を有する樹脂と混合して樹脂組成物を製造する際に、ガラス転移温度の調節が容易であるため、本発明が目的とする物性を満たすことができる。
前記ガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定することができる。具体的に、前記ガラス転移温度は、5.5mg~8.5mgの前記樹脂試料を窒素雰囲気下で270℃まで加熱後に冷却した後、2番目の加熱時に10℃/minの昇温速度で加熱しつつスキャンして得られたグラフから測定することができる。
本発明の一実施態様において、前記樹脂の波長589nmで測定された屈折率が1.665~1.75である。前記屈折率は、好ましくは1.668~1.723であってもよい。前記樹脂が前記屈折率を満たす場合、それを光学レンズのような成形品に適用する際に、薄くて軽い光学レンズの製造が可能である。
本発明の一実施態様において、前記樹脂の波長589nm、486nm、656nmで測定および計算されたアッベ数は10~25であってもよい。好ましくは12~22であってもよい。より好ましくは14.2~19.5であってもよい。前記樹脂が前記アッベ数範囲を満たす場合、前記樹脂を光学レンズのような成形品に適用する際に、分散が少なく、鮮明度が高くなるという効果がある。具体的に、前記アッベ数は、20℃で、D(589nm)、F(486nm)、C(656nm)波長での屈折率(nD、nF、nC)をそれぞれ測定し、以下の計算式によりアッベ数を得ることができる。
アッベ数=(nD-1)/(nF-nC)
アッベ数=(nD-1)/(nF-nC)
前記屈折率およびアッベ数の測定は、前記樹脂を溶媒に溶解して製造された溶液をシリコンウェハにスピンコーティング(spin-coating)で塗布して製造された膜から行われてもよく、塗布された膜を20℃でエリプソメータ(ellipsometer)を用いて光の波長に応じた結果値を得て測定することができる。前記スピンコーティングによる塗布は150rpm~300rpmの回転速度で行われてもよく、前記塗布された膜の厚さは5μm~20μmであってもよい。前記シリコンウェハは、特に制限されず、本発明に係る樹脂組成物の屈折率およびアッベ数を測定できるものであれば適宜採用されてもよい。前記溶媒は、ジメチルアセトアミドまたは1,2-ジクロロベンゼンであってもよく、前記溶液は、溶液の総重量を基準として前記樹脂試料を10重量%で溶解して製造してもよい。
本発明の一実施態様は、下記化学式1aで表される化合物を提供する。
前記化学式1aにおいて、R1は、置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
R2は、水素;重水素;または置換もしくは非置換のアルキル基であり、
r1は1~4の整数であり、r1が2以上である場合、2以上のR1は互いに同一または異なり、
r2は0~4の整数であり、r2が2以上である場合、2以上のR2は互いに同一または異なり、
L1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアリーレン基であり、
X1~X4は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、O;またはSであり、
Z1およびZ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアルキレン基;または置換もしくは非置換のシクロアルキレン基であり、
aおよびbは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、1~10の整数であり、aおよびbがそれぞれ2以上である場合、各括弧内の構造は互いに同一または異なり、
前記「置換もしくは非置換」は、ハロゲン基;ニトロ基(NO2);ニトリル基(CN);アルキル基;シクロアルキル基;アリール基;アリールオキシ基;アリールチオ基;アルキルチオ基;およびヘテロアリール基からなる群より選択される1以上の置換基で置換されるか、前記例示された置換基のうち2以上の置換基が連結された置換基で置換されるか、またはいかなる置換基も有しないことを意味する。
R2は、水素;重水素;または置換もしくは非置換のアルキル基であり、
r1は1~4の整数であり、r1が2以上である場合、2以上のR1は互いに同一または異なり、
r2は0~4の整数であり、r2が2以上である場合、2以上のR2は互いに同一または異なり、
L1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアリーレン基であり、
X1~X4は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、O;またはSであり、
Z1およびZ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアルキレン基;または置換もしくは非置換のシクロアルキレン基であり、
aおよびbは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、1~10の整数であり、aおよびbがそれぞれ2以上である場合、各括弧内の構造は互いに同一または異なり、
前記「置換もしくは非置換」は、ハロゲン基;ニトロ基(NO2);ニトリル基(CN);アルキル基;シクロアルキル基;アリール基;アリールオキシ基;アリールチオ基;アルキルチオ基;およびヘテロアリール基からなる群より選択される1以上の置換基で置換されるか、前記例示された置換基のうち2以上の置換基が連結された置換基で置換されるか、またはいかなる置換基も有しないことを意味する。
本発明の一実施態様は、下記化学式1aで表される化合物;およびポリエステル前駆体またはポリカーボネート前駆体を含む樹脂製造用組成物を重合するステップを含む、前記樹脂の製造方法を提供する。
前記化学式1aにおいて、R1、R2、r1、r2、L1、L2、X1~X4、Z1、Z2、a、およびbの定義は、前記化学式1における定義と同様である。
本発明の一実施態様は、好ましくは、前記化学式1aで表される化合物および前記ポリエステル前駆体を含む樹脂製造用組成物を重合するステップを含む、前記樹脂の製造方法を提供する。
本発明の一実施態様は、好ましくは、前記化学式1aで表される化合物および前記ポリカーボネート前駆体を含む樹脂製造用組成物を重合するステップを含む、前記樹脂の製造方法を提供する。
本発明の一実施態様は、前記化学式1aで表される化合物;およびポリエステル前駆体またはポリカーボネート前駆体を含む樹脂製造用組成物を提供する。
前記樹脂製造用組成物は、溶媒をさらに含んでもよい。
前記溶媒は、例えば、ジフェニルエーテル、ジメチルアセトアミド、またはメタノールであってもよいが、これに限定されず、当該技術分野に適用されるものが適宜採用されてもよい。
前記溶媒は、前記樹脂製造用組成物100重量部に対して5重量部~60重量部で含まれてもよい。
前記溶媒は、前記樹脂製造用組成物100重量部に対し、好ましくは、5重量部~50重量部、10重量部~40重量部、または10重量部~30重量部で含まれてもよい。
本発明の一実施態様において、前記化学式1aで表される化合物は、下記化合物のいずれか一つであってもよいが、これらに限定されない。
本発明の一実施態様において、前記化学式1aで表される化合物は、前記樹脂製造用組成物100重量部に対して1重量部~99重量部で含まれてもよい。
前記化学式1aで表される化合物は、前記樹脂製造用組成物100重量部に対し、好ましくは、1~60重量部、1~50重量部、1~40重量部、1~30重量部、1~20重量部、または1~10重量部で含まれてもよい。
本発明の一実施態様において、前記ポリエステル前駆体またはポリカーボネート前駆体は、前記樹脂製造用組成物100重量部に対して1重量部~20重量部で含まれてもよい。
前記ポリエステル前駆体またはポリカーボネート前駆体は、前記樹脂製造用組成物100重量部に対し、好ましくは、1~18重量部、1~16重量部、1~14重量部、1~12重量部、または1~10重量部で含まれてもよい。
前記化学式1aで表される化合物は、下記反応式に従って製造することができる。
前記反応式において、Arは、置換もしくは非置換のアリール基であり、残りの置換基の定義は、前述した化学式1における定義と同様である。
前記反応式において、Arの定義は、具体的に、結合位置が1個であることを除いては、前述した化学式1のL1およびL2の定義と同様である。
前記反応式では特定の位置に特定の置換基が結合された化合物を合成する過程を例示したが、当該技術分野で周知の出発物質、中間物質などを用いて、当該技術分野で周知の合成方法により、前記化学式1の範囲に該当する単位を合成することができる。
本発明の一実施態様によれば、前記ポリエステル前駆体は、下記化学式Aで表され、前記ポリカーボネート前駆体は、下記化学式Bで表されてもよい。
前記化学式AおよびBにおいて、
Ra1、Ra2、Rb1、およびRb2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、ハロゲン基;置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のアリール基であり、
Ar1は、置換もしくは非置換のアリーレン基であり、
a1、a2、b1、およびb2はそれぞれ0または1である。
Ra1、Ra2、Rb1、およびRb2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、ハロゲン基;置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のアリール基であり、
Ar1は、置換もしくは非置換のアリーレン基であり、
a1、a2、b1、およびb2はそれぞれ0または1である。
本発明の一実施態様において、前記Ra1、Ra2、Rb1、およびRb2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、ハロゲン基;置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基;または置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基である。
本発明の一実施態様において、前記Ra1、Ra2、Rb1、およびRb2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、ハロゲン基;置換もしくは非置換の炭素数1~20のアルキル基;または置換もしくは非置換の炭素数6~20のアリール基である。
本発明の一実施態様において、前記Ra1、Ra2、Rb1、およびRb2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、ハロゲン基;置換もしくは非置換の炭素数1~10のアルキル基;または置換もしくは非置換の炭素数6~12のアリール基である。
本発明の一実施態様において、前記Ra1、Ra2、Rb1、およびRb2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、ハロゲン基;置換もしくは非置換のメチル基;置換もしくは非置換のエチル基;または置換もしくは非置換のフェニル基である。
本発明の一実施態様において、前記Ra1、Ra2、Rb1、およびRb2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、クロロ基;メチル基;ヒドロキシ基で置換されたエチル基;またはフェニル基である。
本発明の一実施態様において、前記Ra1およびRa2はクロロ基である。
本発明の一実施態様において、前記Ra1およびRa2はメチル基である。
本発明の一実施態様において、前記Ra1およびRa2は、ヒドロキシ基で置換されたエチル基である。
本発明の一実施態様において、前記Rb1およびRb2はクロロ基である。
本発明の一実施態様において、前記Rb1およびRb2はフェニル基である。
本発明の一実施態様において、前記Ar1は、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリーレン基である。
本発明の一実施態様において、前記Ar1は、置換もしくは非置換の炭素数6~20のアリーレン基である。
本発明の一実施態様において、前記Ar1は、置換もしくは非置換の炭素数6~12のアリーレン基である。
本発明の一実施態様において、前記Ar1は、置換もしくは非置換のフェニレン基である。
本発明の一実施態様において、前記Ar1はフェニレン基である。
本発明の一実施態様において、前記a1は0である。
本発明の一実施態様において、前記a2は0である。
本発明の一実施態様において、前記b1は0である。
本発明の一実施態様において、前記b2は0である。
本発明の一実施態様において、前記a1は1である。
本発明の一実施態様において、前記a2は1である。
本発明の一実施態様において、前記b1は1である。
本発明の一実施態様において、前記b2は1である。
前記ポリカーボネート前駆体は、必要に応じて追加の共単量体を連結する役割をするものであり、前記化学式Bで表される化合物の他に適用可能な他の具体的な例としては、ホスゲン、トリホスゲン、ジホスゲン、ブロモホスゲン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジシクロヘキシルカーボネート、ジトリルカーボネート、ビス(クロロフェニル)カーボネート、m-クレシルカーボネート、ジナフチルカーボネート、ビス(ジフェニル)カーボネート、またはビスハロホルメートなどが挙げられ、これらのいずれか一つまたは二つ以上の混合物を用いてもよい。
前記化学式1aで表される化合物と、前記化学式Aのポリエステル前駆体または前記化学式Bのポリカーボネート前駆体とを重合することで、前述した化学式1の単位に形成されることができる。
本発明の一実施態様において、前記樹脂は、前記化学式1aで表される化合物と前記化学式Aのポリエステル前駆体とから重合されることが好ましい。
前記化学式1aで表される化合物は、前記化学式1で表される単位を含む樹脂を構成する全単量体100モル部に対して1モル部~60モル部で用いられてもよい。
前記化学式Aで表されるポリエステル前駆体または前記化学式Bで表されるポリカーボネート前駆体は、前記樹脂を構成する前記化学式1aで表される化合物の全単量体100モル部に対して50モル部~150モル部で用いられてもよい。
本発明による樹脂の重合は、当該技術分野で周知の方法が用いられてもよい。
前記重合は、溶融重縮合法で行うことが好ましい。
前記溶融重縮合法は、前記樹脂製造用組成物を用いて、必要に応じて触媒をさらに適用してもよく、加熱下で、追加の常圧または減圧下で、エステル交換反応により副生成物を除去しつつ溶融重縮合を行うものであってもよい。前記触媒は、当該技術分野に一般に適用される物質が採用されてもよい。
具体的に、前記溶融重縮合法は、前記化学式1aで表される化合物;および前記ポリエステル前駆体または前記ポリカーボネート前駆体を反応容器中で溶融した後、副生する化合物を滞留させた状態で、反応を行うことが好ましい。
前記副生する化合物を滞留させるために、反応装置を閉塞するか、または減圧したり加圧したりするなどの圧力を制御することができる。
この工程の反応時間は20分以上600分以下であり、好ましくは40分以上450分以下であり、より好ましくは60分以上300分以下である。
この際、副生する化合物を生成後に直ちに蒸留除去すると、最終的に得られる樹脂は、高分子量体の含有量が少ない。しかし、副生する化合物を反応容器中に一定時間滞留させると、最終的に得られる樹脂は、高分子量体の含有量が多いものが得られる。
前記溶融重縮合法は、連続式で行ってもよく、バッチ式で行ってもよい。反応を行う際に用いられる反応装置は、錨型撹拌翼、マックスブレンド撹拌翼、ヘリカルリボン型撹拌翼などを装備した縦型であってもよく、パドル翼、格子翼、メガネ翼などを装備した横型であってもよく、スクリューを装備した押出機型であってもよい。また、重合物の粘度を考慮して、これらの反応装置を適宜組み合わせた反応装置を用いることが好ましく行われる。
本発明で用いられる樹脂の製造方法においては、重合反応の終了後、熱安定性および加水分解安定性を維持するために、触媒を除去または失活させてもよい。当該技術分野で公知の酸性物質の添加による触媒の失活を行う方法を好ましく行うことができる。
前記酸性物質としては、例えば、安息香酸ブチルなどのエステル類;p-トルエンスルホン酸などの芳香族スルホン酸類;p-トルエンスルホン酸ブチル、p-トルエンスルホン酸ヘキシルなどの芳香族スルホン酸エステル類;亜リン酸、リン酸、ホスホン酸などのリン酸類;亜リン酸トリフェニル、亜リン酸モノフェニル、亜リン酸ジフェニル、亜リン酸ジエチル、亜リン酸ジn-プロピル、亜リン酸ジn-ブチル、亜リン酸ジn-ヘキシル、亜リン酸ジオクチル、亜リン酸モノオクチルなどの亜リン酸エステル類;リン酸トリフェニル、リン酸ジフェニル、リン酸モノフェニル、リン酸ジブチル、リン酸ジオクチル、リン酸モノオクチルなどのリン酸エステル類;ジフェニルホスホン酸、ジオクチルホスホン酸、ジブチルホスホン酸などのホスホン酸類;フェニルホスホン酸ジエチルなどのホスホン酸エステル類;トリフェニルホスフィン、ビス(ジフェニルホスフィノ)エタンなどのホスフィン類;ホウ酸、フェニルホウ酸などのホウ酸類;ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩などの芳香族スルホン酸塩類;ステアリン酸クロライド、塩化ベンゾイル、p-トルエンスルホン酸クロライドなどの有機ハロゲン化物;ジメチル硫酸などのアルキル硫酸;塩化ベンジルなどの有機ハロゲン化物などが好ましく用いられる。
前記酸性物質は、前記触媒100モル部に対して0.1モル部~5モル部、好ましくは0.1モル部~1モル部で用いられてもよい。
前記酸性物質が0.1モル部未満であれば、失活効果が不十分になるため好ましくない。また、5モル部超過であれば、樹脂の耐熱性が低下し、成形品が着色しやすくなるため好ましくない。
触媒の失活後、樹脂中の低沸点化合物を、0.1mmHg~1mmHgの圧力、200℃~350℃の温度で脱揮工程をさらに行ってもよい。この工程には、パドル翼、格子翼、メガネ翼など、表面更新能に優れた撹拌翼を備えた横型装置、もしくは薄膜蒸発器が好ましく用いられる。
本発明の樹脂は、異物の含有量が最大限少ないことが好ましく、溶融原料の濾過、触媒液の濾過などが好ましく行われる。
前記濾過に用いられるフィルタのメッシュは5μm以下であることが好ましく、より好ましくは1μm以下である。また、生成される樹脂のポリマーフィルタによる濾過が好ましく行われる。前記ポリマーフィルタのメッシュは100μm以下であることが好ましく、より好ましくは30μm以下である。また、樹脂ペレットを採取する工程は、低ダスト環境でなければならず、クラス6以下であることが好ましく、クラス5以下であることがより好ましい。
また、前記樹脂を含む成形品の成形方法としては、射出成形の他に、圧縮成形、注型、ロール加工、押出成形、延伸などが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明のまた一つの実施態様は、前述した実施態様による樹脂を含む樹脂組成物を提供する。
本発明の一実施態様において、前記樹脂は、前記樹脂組成物100重量部を基準として1重量部~80重量部で含まれてもよい。
本発明の一実施態様において、前記樹脂組成物は、溶媒をさらに含んでもよい。前記溶媒は、例えば、ジメチルアセトアミドまたは1,2-ジクロロベンゼンであってもよい。
前記溶媒は、前記樹脂組成物100重量部を基準として20重量部~99重量部で含まれてもよい。
前記樹脂組成物は、前記化学式1aで表される化合物の他に追加の単量体をさらに含んでもよい。前記追加の単量体は、特に制限されず、前記樹脂組成物の主な物性を変化させない範囲で、ポリエステルまたはポリカーボネート関連の当該技術分野に一般に適用される単量体が適宜採用されてもよい。前記追加の単量体は、前記化学式1で表される単位を含む樹脂を構成する全単量体100モル部に対して1モル部~50モル部で用いられてもよい。
前記樹脂組成物は、前記化学式1で表される単位を含む樹脂の他に、必要に応じて、添加剤、例えば、酸化防止剤、可塑剤、帯電防止剤、核剤、難燃剤、滑剤、衝撃補強剤、蛍光増白剤、紫外線吸収剤、顔料、および染料からなる群より選択された1種以上をさらに含んでもよい。
前記添加剤は、前記樹脂組成物100重量部を基準として1重量部~99重量部で含まれてもよい。
前記酸化防止剤、可塑剤、帯電防止剤、核剤、難燃剤、滑剤、衝撃補強剤、蛍光増白剤、紫外線吸収剤、顔料、または染料の種類は、特に限定されず、当該技術分野に適用されるものが適宜採用されてもよい。
本発明のまた一つの実施態様は、前述した実施態様による樹脂組成物を含む成形品を提供する。
本発明の一実施態様において、前記成形品は、前記樹脂組成物またはその硬化物から製造されてもよい。
前記成形品の製造方法の一例として、前記化学式1で表される単位を含む樹脂と前記添加剤をミキサーでよく混合した後、押出機で押出成形してペレットに製造し、前記ペレットの乾燥後に射出成形機で射出するステップを含んでもよい。
本発明の一実施態様において、前記成形品は光学レンズである。
前記光学レンズは、前記樹脂を用いて製造されるものであり、高屈折率および高透明性を有し、好ましくは、カメラに適用することができる。
当業界では、カメラモジュールの場合、3個以上または4個以上のレンズを介して所望の性能を合わせている。現在、光学レンズ、特にモバイル用カメラモジュールの場合、レンズの成形もしくは高屈折樹脂を用いて厚さを薄くすることが1番目の要求条件であり、本発明は、このような要求条件を満たすことができる高屈折を有する樹脂に焦点が合わせられている。理想的なレンズの厚さ、成形品の成形難易度を考慮したレンズ組み合わせは、屈折率の高い材料を用いることが容易である。
以下、実施例により、本発明をより詳細に例示する。
実施例および比較例
実施例および比較例
1.モノマー(Monomer)1の合成
1)化合物1-Cの合成
化合物1-A 25.9g(100mmol、1.0eq)および化合物1-B 47.1g(500mmol、5.0eq)を80gの1,4-ジオキサン(Dioxane)に溶解し、60℃の水槽(bath)で30分間撹拌した。温度を維持した状態で、H2SO4 29.4g(300mmol、3.0eq)を30分間滴加した。3-メルカプトプロピオン酸(3-Mercaptopropionic acid(HSCH2CH2CO2H))0.53g(5mmol、0.05eq)を投入する。6時間の撹拌後、トルエン(Toluene)/10% NaOHで数回洗浄して中和させ、有機層を分離してn-ヘキサン(n-Hex)に沈殿し、橙色固体として化合物1-Cを得た。
化合物1-A 25.9g(100mmol、1.0eq)および化合物1-B 47.1g(500mmol、5.0eq)を80gの1,4-ジオキサン(Dioxane)に溶解し、60℃の水槽(bath)で30分間撹拌した。温度を維持した状態で、H2SO4 29.4g(300mmol、3.0eq)を30分間滴加した。3-メルカプトプロピオン酸(3-Mercaptopropionic acid(HSCH2CH2CO2H))0.53g(5mmol、0.05eq)を投入する。6時間の撹拌後、トルエン(Toluene)/10% NaOHで数回洗浄して中和させ、有機層を分離してn-ヘキサン(n-Hex)に沈殿し、橙色固体として化合物1-Cを得た。
2)化合物1-Eの合成
化合物1-C 42.9g(100mmol、1.0eq)および化合物1-D 18.9g(110mmol、1.1eq)を200gのテトラヒドロフラン(THF)に溶解し、80℃のオイルバス(oil bath)にて30分間撹拌した。K2CO3 17.9g(130mmol、1.30eq)を200mLの水に溶解した後、その溶液の内部温度を50℃以上に維持しつつ10分間滴加した。Pd(t-Bu3P)2触媒1.53g(3mmol、0.03eq)を60℃の内部温度で投入した。1時間の撹拌後、エチルアセテート(EA)/H2Oで洗浄して有機層を分離し、溶媒を真空濃縮した。n-ヘキサン(n-Hex)とジクロロメタン(DCM)によりカラムクロマトグラフィーして精製した後、n-ヘキサン(n-Hex)で沈殿し、固体として化合物1-Eを得た。
化合物1-C 42.9g(100mmol、1.0eq)および化合物1-D 18.9g(110mmol、1.1eq)を200gのテトラヒドロフラン(THF)に溶解し、80℃のオイルバス(oil bath)にて30分間撹拌した。K2CO3 17.9g(130mmol、1.30eq)を200mLの水に溶解した後、その溶液の内部温度を50℃以上に維持しつつ10分間滴加した。Pd(t-Bu3P)2触媒1.53g(3mmol、0.03eq)を60℃の内部温度で投入した。1時間の撹拌後、エチルアセテート(EA)/H2Oで洗浄して有機層を分離し、溶媒を真空濃縮した。n-ヘキサン(n-Hex)とジクロロメタン(DCM)によりカラムクロマトグラフィーして精製した後、n-ヘキサン(n-Hex)で沈殿し、固体として化合物1-Eを得た。
3)モノマー(Monomer)1の合成
化合物1-E 47.7g(100mmol、1.0eq)、化合物1-F 19.39g(220mmol、2.2eq)、K2CO3 2.77g(20mmol、0.20eq)をジメチルアセトアミド(DMAc)240gに溶解し、120℃のオイルバス(oil bath)にて2時間撹拌した。冷却後、水を投入し、固体の析出後に濾過した。得られた固体をエチルアセテート(EA)とジクロロメタン(DCM)によりカラムクロマトグラフィーして精製した後、n-ヘキサン(n-Hex)で沈殿し、白色固体としてモノマー(Monomer)1を34g得た。
MS:[M+H]+=564
化合物1-E 47.7g(100mmol、1.0eq)、化合物1-F 19.39g(220mmol、2.2eq)、K2CO3 2.77g(20mmol、0.20eq)をジメチルアセトアミド(DMAc)240gに溶解し、120℃のオイルバス(oil bath)にて2時間撹拌した。冷却後、水を投入し、固体の析出後に濾過した。得られた固体をエチルアセテート(EA)とジクロロメタン(DCM)によりカラムクロマトグラフィーして精製した後、n-ヘキサン(n-Hex)で沈殿し、白色固体としてモノマー(Monomer)1を34g得た。
MS:[M+H]+=564
2.モノマー(Monomer)2の合成
化合物1-Bの代わりに2-Aを用いたことを除いては、モノマー(Monomer)1の合成と同様の方法によりモノマー(Monomer)2を得た。
MS:[M+H]+=664
MS:[M+H]+=664
3.モノマー(Monomer)3の合成
化合物1-Dの代わりに3-Aを用いたことを除いては、モノマー(Monomer)1の合成と同様の方法によりモノマー(Monomer)3を得た。
MS:[M+H]+=564
MS:[M+H]+=564
4.モノマー(Monomer)4の合成
化合物1-Dの代わりに4-Aを用いたことを除いては、モノマー(Monomer)1の合成と同様の方法によりモノマー(Monomer)4を得た。
MS:[M+H]+=679
MS:[M+H]+=679
5.モノマー(Monomer)5の合成
化合物1-Dの代わりに5-Aを用いたことを除いては、モノマー(Monomer)1の合成と同様の方法によりモノマー(Monomer)5を得た。
MS:[M+H]+=604
MS:[M+H]+=604
6.モノマー(Monomer)6の合成
化合物1-Dの代わりに6-Aを用いたことを除いては、モノマー(Monomer)1の合成と同様の方法によりモノマー(Monomer)6を得た。
MS:[M+H]+=640
MS:[M+H]+=640
7.モノマー(Monomer)7の合成
化合物1-Bの代わりに7-Aを用いたことを除いては、モノマー(Monomer)1の合成と同様の方法によりモノマー(Monomer)7を得た。
MS:[M+H]+=716
MS:[M+H]+=716
8.モノマー(Monomer)8の合成
化合物1-Bの代わりに8-Aを用いたことを除いては、モノマー(Monomer)1の合成と同様の方法によりモノマー(Monomer)8を得た。
MS:[M+H]+=664
MS:[M+H]+=664
9.モノマー(Monomer)9の合成
化合物1-Bの代わりに9-Aを用いたことを除いては、モノマー(Monomer)1の合成と同様の方法によりモノマー(Monomer)9を得た。
MS:[M+H]+=664
MS:[M+H]+=664
比較例C1の合成
化合物1-Aの代わりに9-フルオレノン(9-Fluorenone)を用い、1-Dとの反応を省略したことを除いては、モノマー(Monomer)1の合成と同様の方法により比較例C1を得た。また、C1の場合、TCIまたはSigma-Aldrich社から入手することができる。
MS:[M+H]+=438
MS:[M+H]+=438
樹脂(Polymer)1の製造
モノマー(Monomer)1を1g(1.77mmol、1.0eq)、塩化テレフタロイル(Terephthaloyl Chloride)0.36g(1.77mmol、1.0eq)をジフェニルエーテル(Diphenyl Ether(DPE))4.1gに溶解し、180℃のオイルバス(oil bath)にて6時間反応した。反応が進行するにつれて塩素酸(HCl)ガスが発生し、それを除去するために、窒素置換、塩素酸ガス捕集装置を設けた。反応後、100℃に冷却して15gのジメチルアセトアミド(DMAc)を投入し、メタノール(Methyl alcohol)により沈殿し、樹脂(Polymer)1を製造した。
樹脂2および4~9の製造
モノマー(Monomer)1の代わりにモノマー(Monomer)2および4~9を用いたことを除いては、樹脂1の製造方法と同様の方法で樹脂2および4~9を製造した。
モノマー(Monomer)1の代わりにモノマー(Monomer)2および4~9を用いたことを除いては、樹脂1の製造方法と同様の方法で樹脂2および4~9を製造した。
比較例樹脂P1の製造
モノマー(Monomer)1の代わりに比較例C1のモノマーを用いたことを除いては、樹脂1の製造方法と同様の方法で比較例樹脂P1を製造した。
モノマー(Monomer)1の代わりに比較例C1のモノマーを用いたことを除いては、樹脂1の製造方法と同様の方法で比較例樹脂P1を製造した。
比較例樹脂P2の製造
モノマー(Monomer)1の代わりに比較例C2のモノマーを用いたことを除いては、樹脂1の製造方法と同様の方法で比較例樹脂P2を製造した。
モノマー(Monomer)1の代わりに比較例C2のモノマーを用いたことを除いては、樹脂1の製造方法と同様の方法で比較例樹脂P2を製造した。
比較例樹脂P3の製造
モノマー(Monomer)1の代わりに比較例C3のモノマーを用いたことを除いては、樹脂1の製造方法と同様の方法で比較例樹脂P3を製造した。
モノマー(Monomer)1の代わりに比較例C3のモノマーを用いたことを除いては、樹脂1の製造方法と同様の方法で比較例樹脂P3を製造した。
比較例樹脂P4の製造
モノマー(Monomer)1の代わりに比較例C4のモノマーを用いたことを除いては、樹脂1の製造方法と同様の方法で比較例樹脂P4を製造した。
モノマー(Monomer)1の代わりに比較例C4のモノマーを用いたことを除いては、樹脂1の製造方法と同様の方法で比較例樹脂P4を製造した。
樹脂(Polymer)10の製造
モノマー(Monomer)1を55.3g(98mmol)、ジフェニルカーボネート(diphenylcarbonate)21.4g(100mmol)を溶融し、250℃で5時間反応した。反応が進行するにつれてフェノール(Phenol)が副生成物として発生し、それを除去するために、減圧度を最大1Torrまで調節した。反応終了後、反応器内に窒素を吹き込んで常圧雰囲気を作り、重合した高分子溶融樹脂を取り出し、これによりポリカーボネート樹脂(Polymer)10を得た。
樹脂11~18の製造
モノマー(Monomer)1の代わりにモノマー(Monomer)2~9を用いたことを除いては、樹脂10の製造方法と同様の方法で樹脂11~18を製造した。
モノマー(Monomer)1の代わりにモノマー(Monomer)2~9を用いたことを除いては、樹脂10の製造方法と同様の方法で樹脂11~18を製造した。
比較例樹脂P5の製造
モノマー(Monomer)1の代わりに比較例C1のモノマーを用いたことを除いては、樹脂10の製造方法と同様の方法で比較例樹脂P5を製造した。
モノマー(Monomer)1の代わりに比較例C1のモノマーを用いたことを除いては、樹脂10の製造方法と同様の方法で比較例樹脂P5を製造した。
比較例樹脂P6の製造
モノマー(Monomer)1の代わりに比較例C2のモノマーを用いたことを除いては、樹脂10の製造方法と同様の方法で比較例樹脂P6を製造した。
モノマー(Monomer)1の代わりに比較例C2のモノマーを用いたことを除いては、樹脂10の製造方法と同様の方法で比較例樹脂P6を製造した。
比較例樹脂P7の製造
モノマー(Monomer)1の代わりに比較例C3のモノマーを用いたことを除いては、樹脂10の製造方法と同様の方法で比較例樹脂P7を製造した。
モノマー(Monomer)1の代わりに比較例C3のモノマーを用いたことを除いては、樹脂10の製造方法と同様の方法で比較例樹脂P7を製造した。
比較例樹脂P8の製造
モノマー(Monomer)1の代わりに比較例C4のモノマーを用いたことを除いては、樹脂10の製造方法と同様の方法で比較例樹脂P8を製造した。
モノマー(Monomer)1の代わりに比較例C4のモノマーを用いたことを除いては、樹脂10の製造方法と同様の方法で比較例樹脂P8を製造した。
実験例
重合した樹脂試料の分子量および分子量分布をゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を介して確認し、熱的特性を調査するために示差走査熱量計(DSC)を用いてサーモグラム(thermogram)を得た。屈折率およびアッベ数を測定するために、製膜後、エリプソメータ(ellipsometer)を用いて光の波長に応じた結果値を得た。
重合した樹脂試料の分子量および分子量分布をゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を介して確認し、熱的特性を調査するために示差走査熱量計(DSC)を用いてサーモグラム(thermogram)を得た。屈折率およびアッベ数を測定するために、製膜後、エリプソメータ(ellipsometer)を用いて光の波長に応じた結果値を得た。
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)による分子量は、テトラヒドロフラン(tetrahydrofuran(THF、BHT(ブチル化ヒドロキシトルエン)で安定化されたもの)を溶媒として用い、樹脂試料をテトラヒドロフランに1.0mg/1mlの濃度で溶解させ、シリンジフィルタ(syringe filter)で濾過して作った溶液を注入し、40℃で測定して結果を得、それを下記表1に記載した。Waters製のRI検出器を使用し、カラム(column)としては、Agilent PLgel MIXED-Bを2個使用した。
樹脂のガラス転移温度(Tg)を調査するために示差走査熱量計(DSC)を用いて測定した。5.5mg~8.5mgの樹脂試料をN2 flow下で270℃まで加熱後に冷却した後、2番目の加熱時に10℃/minの昇温速度で加熱しつつスキャンして得られたグラフ上でガラス転移温度(Tg)を求め、それを下記表1に記載した。
樹脂の屈折率およびアッベ数を測定するために、重合して得られた樹脂パウダー試料を溶媒ジメチルアセトアミドに高分子溶液の総重量を基準として10重量%で溶解して製造された高分子溶液をシリコンウェハにスピンコーティング(spin-coating)で220rpmの回転速度で塗布して厚さ20μmに製膜した後、20℃でエリプソメータ(ellipsometer)を用いて光の波長に応じた結果値を得、それを下記表1に記載した。具体的に、屈折率は、波長589nmで測定されたものであり、アッベ数は、D(589nm)、F(486nm)、C(656nm)波長での屈折率(nD、nF、nC)をそれぞれ測定し、以下の計算式によりアッベ数を得た。
アッベ数=(nD-1)/(nF-nC)
アッベ数=(nD-1)/(nF-nC)
前記表1中、Mnは数平均分子量、Mwは重量平均分子量を意味し、屈折率は波長589nmで測定された値である。
前記表1によれば、本発明の実施態様による樹脂は、化学式1で表される単位を含み、特にフルオレンコア構造のベンゼン環にアリール基またはヘテロアリール基のように電子に富むR1の置換基で置換される場合、フルオレンコア構造の電子密度を高めることで屈折率を向上させることができる。
これに対し、比較例1、3、5、および7による樹脂は、フルオレンコア構造のベンゼン環に電子に富む置換基を有していないため、本発明の実施例よりも屈折率が非常に低いことを確認することができる。
また、比較例2および6による樹脂は、フルオレンコアのベンゼン環の両側に電子が豊かでない置換基であるアルキル基を含むため、本発明の実施例よりも屈折率が非常に低いことを確認することができる。
比較例4および10による樹脂は、フルオレンコアのR1位置にアリール基が置換されたアルキニル基(三重結合)で置換され、フルオレンコアでないR1位置側に電子密度が高くなり、屈折率が実施例よりも低いことを確認することができる。
現在、光学レンズ、特にモバイル用カメラモジュールの場合、レンズの成形もしくは高屈折樹脂を用いて厚さを薄くすることが1番目の要求条件である。本明細書の一実施態様による樹脂は、比較例1および8よりも、実施例1~17が上記の要求条件を満たすことができる屈折率を有するため、光学材料としての活用度が高い樹脂であることを確認することができた。
Claims (15)
- 下記化学式1で表される単位を含む樹脂:
R1は、置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
R2は、水素;重水素;または置換もしくは非置換のアルキル基であり、
r1は1~4の整数であり、r1が2以上である場合、2以上のR1は互いに同一または異なり、
r2は0~4の整数であり、r2が2以上である場合、2以上のR2は互いに同一または異なり、
L1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアリーレン基であり、
Lは、直接結合;または-CO-L’-であり、
L’は、置換もしくは非置換のアリーレン基であり、
X1~X4は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、O;またはSであり、
Z1およびZ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアルキレン基;または置換もしくは非置換のシクロアルキレン基であり、
aおよびbは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、1~10の整数であり、aおよびbがそれぞれ2以上である場合、各括弧内の構造は互いに同一または異なり、
*は、樹脂の主鎖に連結される部位を意味し、
前記「置換もしくは非置換」は、ハロゲン基;ニトロ基(NO2);ニトリル基(CN);アルキル基;シクロアルキル基;アリール基;アリールオキシ基;アリールチオ基;アルキルチオ基;およびヘテロアリール基からなる群より選択される1以上の置換基で置換されるか、前記例示された置換基のうち2以上の置換基が連結された置換基で置換されるか、またはいかなる置換基も有しないことを意味する。 - 前記R1の「置換もしくは非置換」は、アリール基;ヘテロアリール基;アリールオキシ基;アリールチオ基;およびアルキルチオ基からなる群より選択されるいずれか一つ以上の置換基で置換もしくは非置換である、請求項1に記載の樹脂。
- 前記L1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアルキル基または置換もしくは非置換のアリール基で置換もしくは非置換のアリーレン基である、請求項1に記載の樹脂。
- 前記Z1およびZ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のエチレン基である、請求項1に記載の樹脂。
- 前記X1~X4はOである、請求項1に記載の樹脂。
- 重量平均分子量は10,000g/mol~200,000g/molである、請求項1に記載の樹脂。
- ガラス転移温度(Tg)は160℃~210℃である、請求項1に記載の樹脂。
- 波長589nmで測定された屈折率が1.665~1.75である、請求項1に記載の樹脂。
- 下記化学式1aで表される化合物:
R1は、置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
R2は、水素;重水素;または置換もしくは非置換のアルキル基であり、
r1は1~4の整数であり、r1が2以上である場合、2以上のR1は互いに同一または異なり、
r2は0~4の整数であり、r2が2以上である場合、2以上のR2は互いに同一または異なり、
L1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアリーレン基であり、
X1~X4は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、O;またはSであり、
Z1およびZ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアルキレン基;または置換もしくは非置換のシクロアルキレン基であり、
aおよびbは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、1~10の整数であり、aおよびbがそれぞれ2以上である場合、各括弧内の構造は互いに同一または異なり、
前記「置換もしくは非置換」は、ハロゲン基;ニトロ基(NO2);ニトリル基(CN);アルキル基;シクロアルキル基;アリール基;アリールオキシ基;アリールチオ基;アルキルチオ基;およびヘテロアリール基からなる群より選択される1以上の置換基で置換されるか、前記例示された置換基のうち2以上の置換基が連結された置換基で置換されるか、またはいかなる置換基も有しないことを意味する。 - 前記化学式1aで表される化合物は、下記化合物の中から選択されるいずれか一つである、請求項9に記載の化合物:
- 下記化学式1aで表される化合物;および
ポリエステル前駆体またはポリカーボネート前駆体を含む樹脂製造用組成物を重合するステップを含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の樹脂の製造方法:
- 前記ポリエステル前駆体は、下記化学式Aで表され、前記ポリカーボネート前駆体は、下記化学式Bで表される、請求項11に記載の樹脂の製造方法:
Ra1、Ra2、Rb1、およびRb2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、ハロゲン基;置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のアリール基であり、
Ar1は、置換もしくは非置換のアリーレン基であり、
a1、a2、b1、およびb2はそれぞれ0または1である。 - 請求項1~8のいずれか一項に記載の樹脂を含む樹脂組成物。
- 請求項13に記載の樹脂組成物を含む成形品。
- 光学レンズである、請求項14に記載の成形品。
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