JP2815653B2 - 単量体組成物およびその使用 - Google Patents

単量体組成物およびその使用

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 <産業上の利用分野> 本発明は高屈折率を有する光学用樹脂およびそれを与
えるジエチレン性不飽和単量体組成物に関する。更に詳
細には、軽量で、耐熱性、光学的均一性、注型重合成形
性等に優れ、且つ高屈折率を有する光学用樹脂に関す
る。
<従来の技術> 近年、高度に透明なプラスチック材料は、その軽量
性、易成形性、安全性等の優れた特性を生かし、無機ガ
ラスの代替品として、レンズ、光ファイバー、光ディス
ク基板等の光学用に用いられている。
しかしながら、例えばポリメチルメタクリレートやポ
リジエチレングリコールビスアリルカーボネート等で
は、屈折率nDが1.49〜1.50と低く、レンズ等に使用した
場合に、より一層の軽量化、コンパクト化というニーズ
には対応できないという欠点があった。
また、例えばポリスチレン、ポリカーボネート等で
は、屈折率nDが1.58〜1.59程度と比較的高いものの、こ
れらの樹脂が熱可塑性である為、耐熱性に欠け、さらに
成形時に複屈折による光学歪を生じ易く、耐溶剤性、耐
擦傷性にも欠ける等の欠点があった。
最近では、高屈折率でありしかもこれらの欠点を改善
する為に、高屈折率を有する架橋性単量体を用いること
が提案されている。例えば、テトラブロモビスフェノー
ルA骨格(特開昭57−147505号、同58−18602号、同60
−51706号、同61−64716号、同61−28901号各公報
等)、テトラブロモフタル酸骨格(特開昭60−166307
号、同60−173006号、同60−137912号公報等)などの核
ハロゲン置換芳香環を有する多官能単量体、及びアルキ
レンスルフィド骨格に官能基としてスチレン基を導入し
た単量体(特開昭59−164501号公報)等を主成分若しく
は共重合成分として用いる例が挙げられている。
しかしながら、これらの高屈折率を有する多官能単量
体は、多くの場合、室温で固体である為、そのままでは
注型重合成形が難かしく、屈折率の低下を招くことを承
知でスチレン等の反応性希釈剤の併用を余儀なくされて
いるのが実状である。屈折率の低下を避ける為に反応性
希釈剤の使用量を極力少量におさえたり、あるいは融点
の比較的低い単量体では加熱して液状化して注型するこ
とも可能であるが、この場合はしばしば硬化物中に微細
な結晶が残存して、透明性や光学的均一性を損なう。
また、キシリレン骨格に官能基として(メタ)アクリ
ロイルオキシ基をアルキレンスルフィド基を介して導入
した単量体(特開昭62−195357号公報)も提案されてい
る。
この単量体は、室温で液体であり、注型重合成形性に
優れているが、屈折率nDが1.59程度であり、より一層の
軽量化、コンパクト化というニーズには、十分には対応
できないという欠点があった。
〔発明の概要〕
<発明が解決しようとする課題> 本発明は、上記の問題点を解決し、耐熱性、光学的均
一性、注型重合成形性等の優れ、且つ高屈折率を有する
光学用樹脂を提供することを目的とするものである。
<課題を解決するための手段> 本発明による単量体組成物は、下式〔I a〕で示され
るジエチレン性不飽和単量体90〜30重量%および下式
〔II a〕で示されるスチレン系単量体10〜70重量%(重
量%は両者の合計量基準)を含んでなる、常温で液状の
ものである。
(ここで、R1は水素原子またはメチル基を示し、R2およ
びR3はそれぞれ炭素数1〜8のアルキレン基を示す。複
数個存在するR1、R2およびR3は、それぞれ同一であって
も異なっていてもよい。) (ここで、R4は水素原子またはメチル基を示し、Xはフ
ッ素を除くハロゲン原子を示し、nは1〜3の整数を示
す。) また、このジエチレン性不飽和単量体組成物の使用に
かかる、本発明による光学用樹脂は、下式〔I b〕で示
される繰返し単位90〜30重量%と下式〔II b〕で示され
る繰返し単位10〜70重量%(重量%は両者の合計量基
準)を含んでなり、実質的に不溶および不融で、屈折率
nDが1.60以上であるものである。
(ここで、R1は水素原子またはメチル基を示し、R2およ
びR3はそれぞれ炭素数1〜8のアルキレン基を示す。複
数個存在するR1、R2およびR3は、それぞれ同一であって
も異なっていてもよい。) (ここで、R4は水素原子またはメチル基を示し、Xはフ
ッ素を除くハロゲン原子を示し、nは1〜3の整数を示
す。) <発明の効果> 前記の目的が達成される。すなわち、本発明による光
学用樹脂は、耐熱性、光学的均一性、注型重合成形性等
に優れ、しかも高屈折率、すなわちnD≧1.60を有する。
そしてそれを与える単量体組成物は常温で液状であっ
て、溶剤(たとえばスチレン)を使用しなくても、それ
自身で注型重合が可能である。
〔発明の具体的説明〕
<単量体> 本発明による光学用樹脂は、前記の式〔I b〕および
前記の式〔II b〕で示される各繰返し単位を含んでなる
ものである。これらの繰返し単位のうち、前記の式〔I
b〕で示される繰返し単位は、下式〔I a〕で示されるジ
エチレン性不飽和単量体の重合によって形成させること
ができる。
(ここで、R1は水素原子またはメチル基を示し、R2およ
びR3はそれぞれ炭素数1〜8のアルキレン基を示す。複
数個存在するR1、R2およびR3は、それぞれ同一であって
も異なっていてもよい。) このジエチレン性不飽和単量体は、アクリル酸または
メタクリル酸をチオエーテル鎖で連結した構造を有する
ものであって、そのチオエーテル鎖中にフェニレン基が
存在する。このフェニレン基へのチオエーテル鎖の結合
位置は、o−、m−、p−のいずれでもよいが、m−お
よびp−が代表的である。また、R2およびR3は炭素数1
〜8のアルキレン基であるが、特に炭素数1〜4のアル
キレン基である場合が好ましい。
式〔I a〕のジエチレン性不飽和単量体の具体例のう
ち、フェニレン基へのチオエーテル鎖の結合位置が異な
るジメタクリル酸エステルの場合の具体例は、下記の通
りである。
これらの単量体は、例えば以下のようにして合成され
る。
先ず、p−またはm−キシリレンジクロライドと2−
メルカプトエタノールとを塩基の存在下で反応させて、
p−またはm−ビス(2−ヒドロキシエチルチオ)キシ
リレンを生成させる。
この反応は、溶剤中で行なうことが好ましく、特に、
アルコール、水−アルコール混合系、ケトン等の溶剤の
使用が好ましい。塩基は水酸化ナトリウム、水酸化カリ
ウム、炭酸カリウム等の使用が好ましい。
次に、このp−またはm−ビス(2−ヒドロキシエチ
ルチオ)キシリレンとメタクリル酸クロライドとを有機
塩基の存在下で反応させれば、単量体が得られる。
この反応も、溶剤中で行なうことが好ましく、特に、
ジクロロメタン、クロロホルム等の塩素系、ケトン等の
溶剤の使用が好ましい。有機塩基は、第三アミンの使用
が好ましく、特にトリエチルアミン、トリブチルアミ
ン、ピリジン等の使用が好ましい。
式〔II b〕で示される繰返し単位は、下式〔II a〕で
示されるスチレン系単量体の重合によって形成させるこ
とができる。
(ここで、R4は水素原子またはメチル基を示し、Xはフ
ッ素を除くハロゲン原子を示し、nは1〜3の整数を示
す。) この核ハロゲン置換スチレンまたはα−メチルスチレ
ンのハロゲン原子は、塩素または臭素が好ましく、nは
2または3であることが好ましい。
このスチレン系単量体の具体例を挙げれば、下記の通
りである。
すなわち、例えば、トリブロモスチレン、トリクロロ
スチレン、ジブロモスチレン、ジクロロスチレン、ブロ
モスチレン、クロロスチレン、トリブロモ−α−メチル
スチレン、トリクロロ−α−メチルスチレン、ジブロモ
−α−メチルスチレン、ジクロロ−α−メチルスチレ
ン、ブロモ−α−メチルスチレン、クロロ−α−メチル
スチレン等である。
このうち、ジブロモスチレン、トリブロモスチレン、
トリブロモ−α−メチルスチレンおよびジクロロスチレ
ンが好ましい。
本発明による単量体組成物は、単量体〔I a〕および
単量体〔II a〕を含んでなる、常温で液状のものであ
る。
この単量体組成物は、単量体〔I a〕を90〜30重量
%、好ましくは90〜50重量%、単量体〔II a〕を10〜70
重量%、好ましくは10〜50重量%(いずれも(I a+II
a)重量基準)、を含んでなるものである。本発明の利
点を最大限に享有するものはこの単量体組成物が単量体
〔I a〕および単量体〔II a〕のみからなるものである
(〔I a〕および〔II a〕は、それぞれが混合物であっ
てもよい)。しかし、生成重合体の光学的性質その他の
調節あるいは単量体組成物の粘度の調節その他の目的
で、この単量体組成物はスチレン、メチルメタクリレー
ト、ジビニルベンゼン、その他の共単量体を少量((I
a+II a)に対して50重量%程度まで)含んでいてもよ
い。
<重合体> 本発明による光学用樹脂は、式〔I a〕の単量体の一
種または二種以上を90〜30重量%、特に好ましくは90〜
50重量%、および式〔II a〕の単量体の一種または二種
以上を10〜70重量%、特に好ましくは10〜50重量%(重
量%は〔I a〕と〔II a〕との合計量基準)、含んでな
る単量体組成物の重合、により形成させることができ
る。
すなわち、その単量体組成物を重合させることによ
り、式〔I b〕で示される繰返し単位を90〜30重量%、
好ましくは90〜50重量%、と式〔II b〕で示される繰返
し単位を10〜70重量%、好ましくは10〜50重量%(重量
%は〔I b〕と〔II b〕との合計量基準)含んでなり、
実質的に不溶および不融で、屈折率nDが1.60以上であ
り、アッベ数νが30以上である等の光学用樹脂を形成
させることができる。
また、本発明による光学用樹脂は、式〔I a〕の単量
体の一種または二種以上と式〔II a〕の単量体の一種ま
たは二種以上とラジカル重合性不飽和単量体である第三
の単量体とを含んでなる単量体組成物の重合、により形
成させることができることは前記したところである。
すなわち、式〔I a〕と式〔II a〕の両単量体と第三
の単量体とが、90〜30重量%、10〜70重量%および50重
量%まで、(重量%はいずれも〔I a〕および〔II a〕
の単量体の合計量基準)含んでなる単量体組成物を重合
させて、式〔I b〕の繰返し単位を90〜30重量%、好ま
しくは90〜50重量%と式〔II b〕の繰返し単位を10〜70
重量%、好ましくは10〜50重量%(重量%は〔I b〕と
〔II b〕との合計量基準)を含んで、第三の単量体の重
合で形成される繰返し単位を50重量%まで、特に30重量
%まで、含んでなる、実質的に不溶および不融で、屈折
率nDが1.60以上であり、アッベ数νが30以上である等
の光学用樹脂を形成させることができる。
第三の単量体であるラジカル重合性不飽和単量体は、
構造式中に、少なくとも1個の炭素−炭素二重結合を有
する化合物であり、ラジカル反応に関与することが容易
な化合物である。そのような単量体の具体例は、当業者
にとって明らかである(その一部は前記した通りであ
る)。
重合は、一般的なラジカル重合開始剤により、ラジカ
ル重合法によって実施され、例えば、塊状重合法、懸濁
重合法、乳化重合法等の公知の技術によって行うことが
できる。
重合の際に使用されるラジカル重合開始剤は特に限定
されず、一般的な開始剤が使用可能である。例えば、
(イ)過酸化ベンゾイル、ジイソプロピルオキシカーボ
ネート、ターシャリーブチルパーオキシイソプロピルカ
ーボネート、ジタ−シャリ−ブチルパーオキサイド等の
過酸化物、(ロ)アゾビスイソブチロニトリル、アゾビ
スメチルバレロニトリル等のアゾ化合物等を用いること
ができる。ラジカル重合開始剤は、総単量体重量に対し
て、0.01〜10重量%、好ましくは0.1〜5重量%、使用
するのが適用であり、重合温度20〜120℃の範囲で1〜7
2時間程度反応させるのが好ましい。
重合は、また、一般的な光重合開始剤を使用する光重
合法によっても行うことができる。
重合の際に使用される光重合開始剤は、特に限定され
ず、一般的な光重合開始剤が使用可能である。
例えば、(イ)アセトフェノン、ジエトキシアセトフ
ェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプ
ロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェ
ニルケトン等のアセトフェノン系、(ロ)ベンゾイン、
ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール
等のベンゾイン系、(ハ)ベンゾフェノン、ベンゾイル
安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン等のベン
ゾフェノン系、(ニ)チオキサンソン、2−メチルチオ
キサンソン、2,4−ジエチルチオキサンソン等のチオキ
サンソン系およびその他にアシルホスフィンオキサイ
ド、ベンジル等を用いることができる。
光重合開始剤は、総単量体重量に対して、0.01〜10重
量%、好ましくは0.05〜5重量%、使用するのが適当で
あり、また照射光量が0.01〜100J/cm2、好ましくは0.1
〜30J/cm2で、反応させるのが適当である。
重合は、ラジカル重合法および光重合法を組み合わせ
て行うこともできる。
<実施例> 具体的に本発明の実施例を示せば、下記の通りであ
る。
実施例1 攪拌機、温度計、滴下ロート、冷却管を備えつけた四
ツ口フラスコ内に、p−キシリレンジクロライド 50
部、2−メルカプトエタノール 47部、メタノール 10
0部を仕込み、撹拌しながら水酸化ナトリウム 26部、
水 100部の溶液を滴下した。滴下中は反応温度を50℃
以下に保ち、滴下終了後50℃で1時間撹拌を続けた。水
100部を加え放冷後、析出した結晶を別分離した。こ
れをメタノールより再結晶し、p−ビス(2−ヒドロキ
シエチルチオ)キシリレンを得た。
次いで、攪拌機、温度計、滴下ロートを備えつけた四
ツ口フラスコ内に得られたp−ビス(2−ヒドロキシエ
チルチオ)キシリレン 50部、ピリジン 60部、ジクロ
ルメタン 200部を仕込み、攪拌しながらメタクリル酸
クロライド 45部を滴下した。滴下中は反応温度を0〜
5℃に保ち、滴下終了後0〜5℃で1時間攪拌を続け
た。
反応終了後、炭酸水素ナトリウム水溶液、5%塩酸水
溶液で洗浄後、水で中性になるまで洗浄した。これを硫
酸マグネシウムで脱水し、減圧下で溶媒を除去してp−
ビス(β−メタクリロイルオキシエチルチオ)キシリレ
ン(下式参照)を得た。
実施例2 実施例1で得られた単量体(以下、X−TEMAと略記す
る)50重量部とジブロモスチレン50重量部とに過酸化ベ
ンゾイル1重量部を加えてなる液状混合物を、ガラス板
2枚とシリコンパッキンで構成された型内に注入し、60
℃から110℃まで12時間かけて昇温して重合を行った。
得られた硬化物は、透明で光学的に均一であり、屈折率
nDが1.62、アッベ数νが33であった。
実施例3 X−TEMA50重量部とトリブロモスチレン50重量部を用
いた液状混合物について、実施例2と同様に重合を行っ
た。得られた硬化物は、透明で光学的に均一であり、屈
折率nDが1.63、アッベ数νが32であった。
実施例4 X−TEMA50重量部、トリブロモ−α−メチルスチレン
50重量部を用いた液状混合物について、実施例2と同様
に重合を行った。得られた硬化物は透明で光学的に均一
であり、屈折率nDが1.62、アッベ数νが32であった。
実施例5 X−TEMA50重量部、ジクロロスチレン50重量部を用い
た液状混合物について、実施例2と同様に重合を行っ
た。得られた硬化物は透明で光学的に均一であり、屈折
率nDが1.61、アッベ数νが33であった。
実施例6 X−TEMA33重量部、ジブロモスチレン67重量部を用い
た液状混合物について、実施例2と同様に重合を行っ
た。得られた硬化物は透明で光学的に均一であり、屈折
率nDが1.64、アッベ数νが31であった。
実施例7 X−TEMA45重量部、ジブロモスチレン50重量部、テト
ラブロモビスフェノールAビス(β−メタクリロイルオ
キシエチル)エーテル5重量部を用いた液状混合物につ
いて実施例2と同様に重合を行った。得られた硬化物は
透明で光学的に均一であり、屈折率nDが1.62、アッベ数
νが33であった。
比較例1 X−TEMA100重量部を用い(すなわち、スチレン系単
量体はゼロ)、実施例1と同様に重合を行った。得られ
た混合物は透明で光学的に均一であったが、屈折率nD
1.59、アッベ数νが37であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08F 12/00 - 12/30 C08F 212/00 - 212/14 C08F 20/00 - 20/40 C08F 220/00 - 220/40 CAS ONLINE

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下式〔I a〕で示されるジエチレン性不飽
    和単量体90〜30重量%および下式〔II a〕で示されるス
    チレン系単量体10〜70重量%(重量%は両者の合計量基
    準)を含んでなる、常温で液状の単量体組成物。 (ここで、R1は水素原子またはメチル基を示し、R2およ
    びR3はそれぞれ炭素数1〜8のアルキレン基を示す。複
    数個存在するR1、R2およびR3は、それぞれ同一であって
    も異なっていてもよい。) (ここで、R4は水素原子またはメチル基を示し、Xはフ
    ッ素を除くハロゲン原子を示し、nは1〜3の整数を示
    す。)
  2. 【請求項2】下式〔I b〕で示される繰返し単位90〜30
    重量%と下式〔II b〕で示される繰返し単位10〜70重量
    %(重量%は両者の合計量基準)を含んでなる、実質的
    に不溶および不融で、屈折率nDが1.60以上である光学用
    樹脂。 (ここで、R1は水素原子またはメチル基を示し、R2およ
    びR3はそれぞれ炭素数1〜8のアルキレン基を示す。複
    数個存在するR1、R2およびR3は、それぞれ同一であって
    も異なっていてもよい。) (ここで、R4は水素原子またはメチル基を示し、Xはフ
    ッ素を除くハロゲン原子を示し、nは1〜3の整数を示
    す。)
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