JP3050334B2 - 光学部品及びその製造方法 - Google Patents
光学部品及びその製造方法Info
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Description
低吸水性、耐熱性に優れた各種レンズ、プリズム等の光
学部品及びその製造方法に関する。
スと同程度の透明性を有することと、成形性が容易であ
り、大量生産が可能であることから、近年各種レンズ、
プリズム等への需要が増大している。プラスチック光学
材料としては、一般的にポリメチルメタクリレート樹
脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透明
材料が用いられている。
は、耐熱性に劣るため高温領域での安定性に欠け、表面
硬度が小さいためホコリ等で傷がつき光学的安定性に欠
け、吸水性が大きいため経時的に寸法精度が悪くなり、
ポリカーボネート樹脂では光弾性定数が大きいため光学
的異方性が存在するという様々な問題点を抱えている。
これらの欠点を解消するため、種々の試みがなされてい
るが、耐熱性、表面硬度、吸水性、光学的異方性等の特
性に加えて、成形加工性、量産性を同時に満足する樹脂
系は提案されていない。本発明は、上記問題点にかんが
み、耐熱性、表面硬度、吸水性、光学的異方性、成形加
工性、量産性に優れた光学部品及びその製造方法を提供
することを目的とする。
発明の第1の発明は光学部品に関する発明であって、下
記一般式(化1):
3):
Rfはフッ素、Xは下記式(化4):
1〜10の数を示す)で表される基のうちのいずれかの
基である〕で表される繰返し単位を含有するフッ素化ポ
リイミドを主構成要素とすることを特徴とする。そし
て、本発明の第2の発明は光学部品の製造方法に関する
発明であって、下記一般式(化5):
されるテトラカルボン酸、又はその誘導体を主成分とす
る醸成分と、下記式(化6):
されるジアミンを主成分とするジアミン成分とを反応さ
せ、下記一般式(化7):
義である〕で表される繰返し単位を合有するポリアミド
酸を主構成要素とするフッ素化ポリアミド酸を製造する
工程、該フッ素化ポリアミド酸を光学部品型中に封入
し、高温雰囲気下におけるキャスト法により前記フッ素
化ポリアミド酸をイミド化する工程、前記光学部品型中
からフッ素化ポリイミド光学部品を雛型する工程とから
なることを特徴とする。
上記問題点を満足する光学部品に関し鋭意、種々の検討
を重ねた結果、フッ素化ポリイミドが高度な透明性、耐
熱性、表面硬度、低吸水性、小さな光学的異方性を有し
ていることを特願平2−256843号明細書において
明らかにした。
フッ素化ポリイミドは、ポリアミド酸のアルキル基、フ
ェニル環等の炭素に結合する1価元素の一部あるいは全
部をフッ素、又はパーフルオロアルキル基としたもので
ある。
びポリイミド光学材料について、その赤外域、近赤外域
の吸収スペクトルを測定し、近赤外域での光損失を算出
すると共に、その原因について鋭意検討した。その結
果、近赤外域で大きな光損失を引起こす原因の第1は、
アルキル基やフェニル環等におけるC−H結合の伸縮振
動の高調波吸収、及びC−H結合の伸縮振動の高調波と
変角振動の結合音による吸収であることが明らかとなっ
た。
基、フェニル環等の炭素に結合する1価元素の一部又は
全部をフッ素、又はパーフルオロアルキル基とし、繰返
し単位内にC−H結合をなるべく持たせない構造とする
ことによって、近赤外域での最大の光損失原因であるC
−H結合に基づく振動吸収を無くし、またイミド結合を
主鎖構造に導入してポリイミドとすることによって、光
学部品を作製する上での十分な耐熱性(250℃以上)
を持たせることができる。
に使用するテトラカルボン酸又はその誘導体としては、
分子内のアルキル基、フェニル環等の炭素に結合する1
価元素の一部又は全部をフッ素、又はパーフルオロアル
キル基としたものであればどのようなものでもよい。テ
トラカルボン酸並びにその誘導体としての酸無水物、酸
塩化物、エステル化物等としては次のようなものが挙げ
られる。ここではテトラカルボン酸としての例を挙げる
と1,4−ジフルオロピロメリット酸、1−トリフルオ
ロメチル−4−フルオロピロメリット酸、1,4−ジ
(トリフルオロメチル)ピロメリット酸、1,4−ジ
(ペンタフルオロエチル)ピロメリット酸、ヘキサフル
オロ−3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン
酸、ヘキサフルオロ−3,3′,4,4′−ベンゾフェ
ノンテトラカルボン酸、2,2−ビス(3,4−ジカル
ボキシトリフルオロフェニル)ヘキサフルオロプロパ
ン、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシトリフルオロ
フェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,4−ビス
(3,4−ジカルボキシトリフルオロフェノキシ)テト
ラフルオロベンゼン、ヘキサフルオロ−3,3′(又は
4,4′)オキシビスフタル酸等が挙げられる。この中
でピロメリット酸二無水物のベンゼン環にフルオロアル
キル基を導入した含フッ素酸二無水物であるトリフルオ
ロメチルピロメリット酸二無水物、1,4−ジ(トリフ
ルオロメチル)ピロメリット酸二無水物、1,4−ジ
(ペンタフルオロエチル)ピロメリット酸二無水物等の
製造方法は特願昭63−165056号明細書に記載さ
れている。
の例としては、分子内のアミノ基を除くアルキル基、フ
ェニル環等の炭素に結合する1価元素の一部又は全部を
フッ素、又はパーフルオロアルキル基としたものであれ
ばどのようなものでもよく、3,4,5,6−テトラフ
ルオロ−1,2−フェニレンジアミン、2,4,5,6
−テトラフルオロ−1,3−フェニレンジアミン、2,
3,5,6−テトラフルオロ−1,4−フェニレンジア
ミン、4,4′−ジアミノオクタフルオロビフェニル、
ビス(2,3,5,6−テトラフルオロ−4−アミノフ
ェニル)エーテル、ビス(2,3,5,6−テトラフル
オロ−4−アミノフェニル)スルホン、ヘキサフルオロ
−2,2′−ビス(トリフルオロメチル)−4,4′−
ジアミノビフェニル、等が挙げられる。
体であるフッ素化ポリアミド酸の製造方法は、通常のポ
リアミド酸の製造条件と同じでよく、一般的にはN−メ
チル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミ
ド、N,N−ジメチルホルムアミドなどの極性有機溶媒
中で反応させる。本発明においてはジアミンまたテトラ
カルボン酸成分とも単一化合物で用いるばかりではな
く、複数のジアミン、テトラカルボン酸成分を混合して
用いる場合がある。その場合は、複数又は単一のジアミ
ン成分のモル数の合計と複数又は単一のテトラカルボン
酸成分のモル数の合計が等しいかほぼ等しくなるように
する。前述のポリアミド酸などの重合溶液において、そ
の溶液の濃度は5〜40重量%(10〜25重量%であ
ることが好ましい)、また前記ポリマー溶液の回転粘度
(25℃)は、50〜5000ポアズであることが好適
である。
ド樹脂からなる光学部品をキャスト法により製造すれ
ば、フッ素化ポリイミド樹脂特有の高度な透明性、耐熱
性、表面硬度、低吸水性、小さな光学的異方性に加え
て、量産性、成形加工性に優れた光学部品を得ることが
できる。
て透明であり、耐熱変形性(300℃以上)、低吸水性
(飽和吸水率0.2%以下)、低い光学的異方性(主屈
折率差1×10-3以下)を有しており、光学部品用材料
として極めて適切である。更に、本発明のフッ素化ポリ
イミドからなる光学部品は、フッ素化ポリアミド酸を光
学部品の形状をした成形型中に封入して高温雰囲気下に
おいてキャスト成形することにより容易に部品化するこ
とができる。
について詳細に説明する。本発明の実施例では全フッ素
化ポリイミド樹脂を用いた光学部品について例示する
が、これに限定されるものではなく、一部フッ素化され
たポリイミド樹脂を用いた光学部品であってもよい。ま
た、下記実施例中、イミド化の確認は赤外吸収スペクト
ルにおけるカルボニル基の対称、及び非対称伸縮振動に
よる特性吸収から行い、光透過性は紫外−可視吸収スペ
クトルを測定することで行った。
ス(3,4−ジカルボキシトリフルオロフェノキシ)テ
トラフルオロベンゼン二無水物:
(化9)で示される2,4,5,6−テトラフルオロ−
1,3−フェニレンジアミン:
チルアセトアミド(DMAc)86gを加えた。この溶
液を窒素雰囲気中、室温で3日間かくはんし、ポリアミ
ド酸のDMAc溶液を得た。この全フッ素化ポリアミド
酸溶液を図1の断面形状にて示すようなレンズ形状のキ
ャビティーを有するキャスト型中に封入し、70℃で2
時間、160℃で1時間、250℃で30分、350℃
で1時間の条件でイミド化を行って固化させ、固化した
イミド化物をキャスト型から離型したところ、透明な全
フッ素化ポリイミドレンズを得た。すなわち、図1はキ
ャスト成形法によるレンズ成形を例示する断面図であ
る。図1において、1はレンズ形状キャスト型、2は全
フッ素化ポリアミド酸キャスト液、3はガスケット、4
は締付け治具である。また、全フッ素化ポリイミドレン
ズのイミド化を確認するため、同一条件にて厚さ1mm
の全フッ素化ポリイミドフィルムをキャスト成形により
作製し、このフィルムの赤外吸収スペクトルを測定した
ところ、1790cm-1にイミド基特有の吸収が現れ、
イミド化が完全に進行したことが確認できた。更に、こ
のフィルムの波長0.8〜1.7μmの範囲での光吸収
を測定したところ、図2に示すとおり、水の吸収以外に
光の吸収は見受けられなかった。また、以下に示す比較
例1で作製した従来のポリイミドフィルムに比べて小さ
かった。すなわち図2の実線は実施例1の全フッ素化ポ
リイミド、破線は比較例1のポリイミドにおける、それ
ぞれ光の吸光度の波長依存性を示すグラフである。図2
において縦軸は吸光度、横軸は波長(μm)を表す。こ
のようにして作製した全フッ素化ポリイミドレンズを3
00℃雰囲気下において100時間放置したが変形は見
られず、優れた耐熱性を有することが確認された。更
に、光学的安定性を確認するため、このレンズにレーザ
光を照射したところ、良好なリンズ特性を示し、光学的
異方性のないレンズであることが確認できた。
面形状にて示すようなプリズム形状のキャビティーを有
するキャスト型中に封入し、実施例1と同様な条件でイ
ミド化を行って固化させ、固化したイミド化物をキャス
ト型から離型したところ、透明な全フッ素化ポリイミド
プリズムを得た。すわち、図3はキャスト成形法による
プリズム成形を例示する断面図である。図3において、
5はプリズム形状キャスト型、6は全フッ素化ポリアミ
ド酸キャスト液、7はガスケット、8は締付け治具であ
る。また、全フッ素化ポリイミドプリズムのイミド化を
確認するため、実施例1と同様、全フッ素化ポリイミド
フィルムをキャスト成形して赤外吸収スペクトルを測定
したところ、同様に1790cm-1にイミド基特有の吸
収が現れ、イミド化が完全に進行したことが確認でき
た。更に、このフィルムの波長0.8〜1.7μmの範
囲での光吸収を測定したところ、図2に示すとおり、水
の吸収以外に光の吸収は見受けられなかった。また、以
下に示す比較例1で作製した従来のポリイミドフィルム
に比べて小さかった。このようにして作製した全フッ素
化ポリイミドプリズムを300℃雰囲気下において10
0時間放置したが変形は見られず、優れた耐熱性を有す
ることが確認された。更に、光学的安定性を確認するた
め、このプリズムにレーザ光を照射したところ、良好な
プリズム特性を示し、光学的異方性のないプリズムであ
ることが確認できた。
リフルオロフェノキシ)テトラフルオロベンゼン二無水
物11.644g(20.0mmol)と以下の構造式
(化10)で示されるビス(2,3,5,6−テトラフ
ルオロ−4−アミノフェニル)エーテル:
5gを加え、以下、実施例1及び実施例2と同様な方法
で全フッ素化ポリイミドからなるレンズ及びプリズムを
成形し、イミド化及び透明性の確認、光学的異方性、吸
水性、耐熱性、硬度等の測定を行ったところ、実施例1
及び実施例2と同様、要求特性を満足する良好な結果が
得られた。
リフルオロフェノキシ)テトラフルオロベンゼン二無水
物11.644g(20.0mmol)と以下の構造式
(化11)で示されるビス(2,3,5,6−テトラフ
ルオロ−4−アミノフェニル)スルフィド:
7gを加え、以下、実施例1及び実施例2と同様な方法
で全フッ素化ポリイミドからなるレンズ及びプリズムを
成形し、イミド化及び透明性の確認、光学的異方性、吸
水性、耐熱性、硬度等の測定を行ったところ、実施例1
及び実施例2と同様、要求特性を満足する良好な結果が
得られた。
ジフルオロピロメリット酸二無水物:
−テトラフルオロ−1,3−フェニレンジアミン3.6
02g(20.0mmol)、及びDMAc49gを加
え、以下、実施例1及び実施例2と同様の方法で全フッ
素化ポリイミドからなるレンズ及びプリズムを成形し、
イミド化及び透明性の確認、光学的異方性、吸水性、耐
熱性、硬度等の測定を行ったところ、実施例1及び実施
例2と同様、要求特性を満足する良好な結果が得られ
た。
水物5.082g(20.0mmol)とビス(2,
3,5,6−テトラフルオロ−4−アミノフェニル)エ
ーテル6.883g(20.0mmol)、及びDMA
c68gを加え、以下、実施例1及び実施例2と同様の
方法で全フッ素化ポリイミドからなるレンズ及びプリズ
ムを成形し、イミド化及び透明性の確認、光学的異方
性、吸水性、耐熱性、硬度等の測定を行ったところ、実
施例1及び実施例2と同様、要求特性を満足する良好な
結果が得られた。
水物5.082g(20.0mmol)とビス(2,
3,5,6−テトラフルオロ−4−アミノフェニル)ス
ルフィド7.205g(20.0mmol)、及びDM
Ac70gを加え、以下、実施例1及び実施例2と同様
の方法で全フッ素化ポリイミドからなるレンズ及びプリ
ズムを成形し、イミド化及び透明性の確認、光学的異方
性、吸水性、耐熱性、硬度等の測定を行ったところ、実
施例1及び実施例2と同様、要求特性を満足する良好な
結果が得られた。
ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロ
プロパン二無水物:
14)で示される2,2′−ビス(トリフルオロメチ
ル)−4,4′−ジアミノビフェニル:
gを加え、以下、実施例1と同様な方法でポリイミドか
らなるレンズ及びプリズムを成形し、イミド化及び透明
性の確認、光学的異方性、吸水性、耐熱性、硬度等の測
定を行った。その結果、黄色で透明性の劣るレンズ及び
プリズムが得られ、且つこれらの光学部品は経時的な吸
水や高温放置により変形を生じ、極めて光学的特性の劣
る結果が得られた。
からなる光学部品によれば、フッ素化ポリイミドが極め
て透明性、耐熱性、低吸水性、小さな光学的異方性に優
れているため、フッ素化ポリアミド酸を用いたキャスト
法により、優れた成形加工性、量産性、形状安定性に優
れたフッ素化ポリイミド光学部品を容易に得ることがで
きる。
面図である。
は比較例1のポリイミドにおける、それぞれ光の吸光度
の波長依存性を示すグラフである。
断面図である。
ミド酸キャスト液、3、7…ガスケット、4、8…締付
け治具、5…プリズム形状キャスト型
Claims (2)
- 【請求項1】 下記一般式(化1): 【化1】 〔式中R1は下記式(化2): 【化2】 で表される基のうちのいずれかの基、R2は下記式(化
3): 【化3】 で表される基のうちのいずれかの基であり、ここで式中
Rfはフッ素、Xは下記式(化4): 【化4】 (ここで式中Rf’はパーフルオロアルキレン基、nは
1〜10の数を示す)で表される基のうちのいずれかの
基である〕で表される繰返し単位を含有するフッ素化ポ
リイミドを主構成要素とすることを特徴とする光学部
品。 - 【請求項2】 下記式(化5): 【化5】 〔式中R1 は一般式(化1)中のR1 と同義である〕で
表されるテトラカルボン酸、又はその誘導体を主成分と
する酸成分と、下記一般式(化6): 【化6】H2 N−R2 −NH2 〔式中R2 は一般式(化1)中のR2 と同義である〕で
表されるジアミンを主成分とするジアミン成分とを反応
させ、下記一般式(化7): 【化7】 〔式中R1 及びR2 は一般式(化1)中のR1 及びR2
と同義である〕で表される繰返し単位を含有するポリア
ミド酸を主構成要素とするフッ素化ポリアミド酸を製造
する工程、該フッ素化ポリアミド酸を光学部品型中に封
入し、高温雰囲気下におけるキャスト法により前記フッ
素化ポリアミド酸をイミド化する工程、前記光学部品型
中からフッ素化ポリイミド光学部品を離型する工程とか
らなることを特徴とする光学部品の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3122960A JP3050334B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 光学部品及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3122960A JP3050334B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 光学部品及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05113501A JPH05113501A (ja) | 1993-05-07 |
JP3050334B2 true JP3050334B2 (ja) | 2000-06-12 |
Family
ID=14848887
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3122960A Expired - Lifetime JP3050334B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 光学部品及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3050334B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2052368C (en) * | 1990-09-28 | 1998-09-15 | Shinji Ando | Perfluorinated polyimide, perfluorinated poly(amic acid), starting compounds therefor, and methods for preparing them |
-
1991
- 1991-04-26 JP JP3122960A patent/JP3050334B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05113501A (ja) | 1993-05-07 |
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