JP3132550B2 - 耐光性フォトクロミック染料含有樹脂微粉末 - Google Patents

耐光性フォトクロミック染料含有樹脂微粉末

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は耐光性フォトクロミ
ック染料含有樹脂微粉末に関する。
【0002】
【従来の技術】フォトクロミックは可逆的物理現象によ
り変色することであり、この現象は紫外線に曝された場
合に色を変え、紫外線を遮蔽した時に最初の色に戻る現
象である。従来のフォトクロミック染料含有樹脂微粉末
は、例えば特開平7−48363号、同7−26253
号、同6−161023号、同6−289529号、同
6−293756号、同6−263753号、同6−2
63767号、同6−256758号、同6−2402
42号、同5−271648号、同5−208980号
同4−76087号、同2−221282号の各公報に
記載されている。
【0003】これらの公報にはインドリンの誘導体もし
くはトリメチルピペリジン系化合物とニトロソナフトー
ル等の反応による適当な多くのスピロオキサジン化合物
を染料として樹脂に混入したフォトクロミック染料含有
樹脂微粉末が記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のフォトクロミック染料含有樹脂微粉末は、耐光性に
おいて劣っており、未だ実用化に問題があった。即ち、
紫外線に長時間暴露したままにしておくと可逆的に変色
する性質が失われるという欠点があった。
【0005】本発明は、上記の点に鑑みなされたもので
あり、上記従来の欠点を解消し、紫外線に暴露される時
間が長時間にわたっても可逆的な変色性を失うことな
く、長期間の使用に耐える耐光性に優れたフォトクロミ
ック染料含有樹脂微粉末を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記一般式
(1)で表されるフォトクロミック化合物において、R
2がアルキルセレノールである耐光性フォトクロミック
素材と樹脂微粉末とから構成され、前記耐光性フォトク
ロミック素材を染料として0.05〜4重量%の割合で
含有してなることを特徴とする耐光性フォトクロミック
染料含有樹脂微粉末を要旨とする。
【0007】
【化4】 (但し、R1 は水素原子、アルコキシ置換基、ハロゲン
置換基のいずれか、R3、R4のそれぞれはアルキル基、
5 はピペリジン、モルホリン、N−メチルピペラジ
ノ、N−フェニルピペラジノ、テトラヒドロイソキノリ
ノ、インドリノ、チオモルホリノ、ホモピペリジノ、
1,2,3,4,4a,9a−ヘキサヒドロカルバゾリ
ノ、アジリジノ置換基のいずれか、R6は水素原子又は
アルコキシ置換基を表す。)
【0008】 本発明においては、下記化学式(2)で表
されるフォトクロミック化合物を染料として0.05〜
4重量%の割合で含有してなる耐光性フォトクロミック
染料含有樹脂微粉末が好ましい。
【0009】
【化5】
【0010】 本発明においては、下記化学式(3)で表
されるフォトクロミック化合物を染料として0.05〜
4重量%の割合で含有してなる耐光性フォトクロミック
染料含有樹脂微粉末が好ましい。
【0011】
【化6】
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明について具体的に説
明する。本発明の特徴は、樹脂に混入する染料として従
来において知られているフォトクロミック素材よりも紫
外線に対する安定性(寿命の長い性状)、即ち紫外線に
対する耐光性に優れたフォトクロミック素材を用いてい
る点である。前記一般式(1)においてR2 は一般式が
n2n+1Seで表されるアルキルセレノールである。
ここで、nは1以上の整数である。具体的には、アルキ
ルセレノールとしてメチルセレノールが好ましい。
【0013】 1 は、水素原子、アルコキシ置換基、ま
たはハロゲン置換基のいずれかの中から選ばれる。
【0014】 3 、R 4 のそれぞれはアルキル基の中か
ら選ばれる。
【0015】 5 は、ピペリジン、モルホリン、N−メ
チルピペラジノ、N−フェニルピペ ラジノ、テトラヒド
ロイソキノリノ、インドリノ、チオモルホリノ、ホモピ
ペリジノ、1,2,3,4,4a,9a−ヘキサヒドロ
カルバゾリノ、アジリジノ置換基のいずれかの中から選
ばれる。
【0016】 6 は、水素原子、又はアルコキシ置換基
の中から選ばれる。
【0017】1 、R5 、R6 のそれぞれは、以下
に示す(a)〜(d)の中から選ぶことができる。 (a):水素原子又は−NR′又は−R″のアミン官能
基(但し、R′及びR″のそれぞれは水素原子、又はア
ルキル、シクロアルキル又はフェニル基又はその置換さ
れた基、又は1個乃至2個以上のヘテロ原子を含むシク
ロヘテロアルキル環であるアミン官能基を示す)。
【0018】 (b):−R、−OR、−SR、−COR
又は−COOR基(但し、Rは水素、アルキル、アリー
ル又はヘテロアリールを示す)。
【0019】 (c):−X、−CH2X、−CHX2
は−CX2 (但し、Xはハロゲンを示す)。
【0020】 (d):−NO2 、−CN又は−SCN。
【0021】 本発明において用いる耐光性フォトクロミ
ック化合物は、前記一般式(1)において、R1 が5−
アルコキシ置換基又は5−ハロゲン置換基であること
好ましく、特に5−メトキシ又は5−クロロ置換基であ
ることがより好ましい。また、R5 は6’位に置換して
いることが好ましい。
【0022】6 は9’−アルコキシ置換基であること
が好ましく、特に9’−メトキシであることが好まし
い。
【0023】 本発明の耐光性フォトクロミック染料含有
樹脂微粉末において用いる特に好ましい耐光性フォトク
ロミック化合物は、下記(2)式及び(3)式に示す化
学構造を有する化合物である。
【0024】
【化7】
【0025】
【化8】
【0026】前記一般式(1)に示す本発明において用
いるフォトクロミック化合物は、以下に示す反応式に基
づく一般的な方法により製造することができる。即ち、
以下の(4)式に示すハロゲン化合物にセレン化水素ナ
トリウムを反応させ、以下の(5)式に示す化合物を得
る。尚、下記(5)式においてはR2 に相当する官能基
がメチルセレノールである場合について示されている。
7 は水素原子又はアルキル基を示す。
【0027】
【化9】
【0028】次いで、(5)式に示す化合物に、下記
(6)式で示すα−ニトロ−β−ナフトール誘導体を、
下記に示す反応式に基づいて反応させ、下記(7)式に
示す如き本発明フォトクロミック化合物の一態様を得
る。
【0029】
【化10】
【0030】上記の化学反応は、共にトリクロロエチレ
ン又はトルエンの如き溶剤に還流させて行なわれる
5 としてインドレニウム塩を用いる場合には、トリエチ
レンアミンのような塩基を存在させる必要がある。上記
反応によって得られた(7)式で示されるスピロナフト
オキサジン系セレノール生成物、即ち本発明において用
いるフォトクロミック化合物は溶剤中より分離し、クロ
マトグラフ分離及び再結晶化の如き通常の方法によって
精製する。
【0031】 上記のようにして生成されたフォトクロミ
ック化合物は、従来公知の生成物と比較して紫外線に対
し極めて優れた耐光性を有するものである。
【0032】 本発明のフォトクロミック染料含有樹脂微
粉末は、上記した一般式(1)で表されるフォトクロミ
ック化合物を染料としてプラスチック(樹脂)材料微粉
末に混入したものであり、混入後に得られる微粉末の全
量に対する含有率が0.05〜4重量%となるようにし
て含有せしめてなるものである。
【0033】 従来のフォトクロミック素材、例えば1,
3−ジヒドロ−1,3,3−トリメチル−6′−(1−
ピペリジニイル)−スピロ〔2H−インドール−2,3
−(3H)ナフト(2,1−b)〔1,4〕−オキサジ
ンを染料として樹脂に含有させた場合、粒子が真球状の
微細な樹脂粒子の組成物を得ることは困難であった。即
ち、従来のフォトクロミック素材の合成樹脂への含有手
法として、合成樹脂を溶融させた状態でフォトクロミッ
ク染料を混練する方法が考えられるが、その後、粉砕等
により微粉末化させても球状の樹脂粒子を得ることはで
きなかった。
【0034】 また懸濁重合により得られる微細な球状樹
脂粒子を用い、これに溶剤を用いてフォトクロミック染
料を含浸させる方法が考えられるが、この場合には粒子
内部に均一にフォトクロミック染料を含浸させることは
困難であり色変化も不均一で不十分であり、また溶剤の
選択によっては最終用途の使用系に持ち込まれて障害と
なり、フォトクロミックの特性自体が阻害される不都合
が生じていた。
【0035】 そこで本発明者は従来のフォトクロミック
素材に替わり、新規のフォトクロミック素材(一般式
(1))の染料で、上記と同様の手段で合成樹脂を溶融
させた状態でフォトクロミック素材の染料を混練し、そ
の後粉砕等により微粉末化させたところ球状の樹脂粒子
を得ることができた。
【0036】 また懸濁重合により得られる微細な球状樹
脂粒子を用い、これに溶剤を用いて一般式(1)に示す
新規のフォトクロミック染料を含浸させる方法を検討し
たが、この場合も粒子内部に均一にフォトクロミック染
料を含有させることができ、色変化も十分な均一性があ
り、また各種の溶剤最終用途の使用系に持ち込まれて
障害とならず、フォトクロミックの特性自体が阻害さ
れるような不都合を生じなかった。
【0037】 本発明者は更に研究を重ねた結果、フォト
クロミックの特性が何ら阻害されることなく球状の色可
変樹脂粒子組成物が得られる事実を発見した。即ち、疎
水性ビニルモノマーの重合体からなる球状樹脂粒子中
に、前記一般式(1)で示す新規なフォトクロミック素
材が均一に含有されてなる可逆性変色樹脂粒子組成物が
得られる事実を発見した。更に上記の方法によれば疎水
性ビニルモノマーの水性媒体中に分散させた状態で重合
させ、重合系中にこの新規なフォトクロミック素材を含
有した可逆性変色樹脂粒子組成物が得られる。
【0038】 上記の疎水性ビニルモノマーとしては、ス
チレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、ジビニ
ルベンゼン等のスチレン系モノマーやアクリル酸低級ア
ルキルエステルやメタクリル酸低級アクリルエステル等
のアクリル系モノマーが好ましく、これらは混合して用
いても良い。
【0039】 この可逆的変色樹脂粒子組成物を製造する
具体的な重合条件は、基本的には通常の樹脂重合法の条
件に準ずる。従って重合開始剤の存在下で疎水性ビニル
モノマーを水性媒体中に分散(通常は懸濁)させ、適温
下で攪拌を行うことにより簡便に製造することができ
る。水性媒体中には、分散剤、界面活性剤等が加えられ
る。更に種々の添加剤が含有されても良い。重合開始剤
としてはベンゼン環およびカルボキシル基非含有のラジ
カル重合開始剤が用いられる。これら重合開始剤は通常
モノマー中に添加して用いられ、添加量はモノマーに対
し0.05〜1%(重量比)程度で十分である。
【0040】 このようにして分散状で得られた樹脂粒状
組成物は、真球状の樹脂粒子であり、その粒径は重合時
の分散状態や攪拌速度の調整により5〜3000ミクロ
ン程度の大きさに任意に制御可能である。
【0041】 本発明のフォトクロミック染料含有樹脂微
粉末は、塗料、インキの顔料等として好適に利用でき
る。
【0042】
【実施例】以下、具体的な実施例を挙げて本発明を更に
詳細に説明する。新規のフォトクロミック素材の染料を
用いた樹脂微粉末の製造 実施例1 5リットルのオートクレーブに、第3リン酸カルシウム
70g、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.0
5g、水3.6kgを入れ、更に2,2′−アゾビスイ
ソブチロニトリル0.6g及び新規のフォトクロミック
素材(一般式(1))の染料0.4gを溶解してなるメ
タクリル酸メチル(モノマー)400gを常温で仕込
み、窒素置換後攪拌しながら70℃で6時間重合させ
る。冷却後、オートクレーブから取り出して分離するこ
とにより平均粒径16ミクロンのポリメタクリル酸メチ
ルの樹脂粒状組成物を得た。
【0043】 この樹脂粒状組成物の20gを取り、アク
リル樹脂をトルエン溶剤に重量比で30%量溶解した液
の80gに混ぜて良く混練し、フォトクロミックインキ
とした。これ紙面上に28番のワイヤーバーにて塗工
し、太陽光に直接照射したところ、鮮やかな赤色に変色
した。またこれを部屋の中に入れ、太陽光を遮蔽したと
ころ、約1分後に色は可逆的に元の色に戻った。
【0044】 実施例2 実施例1において新規のフォトクロミック素材(一般式
(1))に替わって新規のフォトクロミック組成(化
学式)を用いた以外はすべて実施例1に従って重
合を行い、平均粒径16ミクロンのポリメタクリル酸メ
チルの樹脂粒状組成物を得た。
【0045】 この樹脂粒状組成物の20gを取り、アク
リル樹脂をトルエン溶剤に重量比で30%量溶解した液
の80gに混ぜて良く混練し、フォトクロミックインキ
とした。これ紙面上に28番のワイヤーバーにて塗工
し、太陽光に直接照射したところ、鮮やかな青色に変色
した。またこれを部屋の中に入れ、太陽光を遮蔽したと
ころ、約1分後に色は可逆的に元の色に戻った。
【0046】 実施例3 実施例1において重合開始剤2,2′−アゾビスイソブ
チロニトリルに替わっ過酸化ベンゾイル0.6gを使用
した以外はすべて実施例1に従って重合を行い、平均粒
径15ミクロンのポリメタクリル酸メチルの樹脂粒状組
成物を得た。
【0047】 この樹脂粒状組成物の20gを取り、アク
リル樹脂をトルエン溶剤に重量比で30%量溶解した液
の80gに混ぜて良く混練し、フォトクロミックインキ
とした。これ紙面上に28番のワイヤーバーにて塗工
し、太陽光に直接照射したところ、鮮やかな赤色に変色
した。またこれを部屋の中に入れ、太陽光を遮蔽したと
ころ、約1分後に色は可逆的に元の色に戻った。
【0048】 実施例4 実施例2において重合開始剤2,2′−アゾビスイソブ
チロニトリルに替て過酸化ベンゾイル0.6gを使用
した以外はすべて実施例2に従って重合を行い、平均粒
径15ミクロンのポリメタクリル酸メチルの樹脂粒状組
成物を得た。この樹脂粒状組成物の20gを取り、アク
リル樹脂をトルエン溶剤に重量比で30%量溶解した液
の80gに混ぜて良く混練し、フォトクロミックインキ
とした。これ紙面上に28番のワイヤーバーにて塗工
し、太陽光に直接照射したところ、鮮やかな青色に変色
した。またこれを部屋の中に入れ、太陽光を遮蔽したと
ころ、約1分後に色は可逆的に元の色に戻った。
【0049】
【発明の効果】本発明のフォトクロミック染料含有樹脂
微粉末は以上のように構成されているので、耐光性に優
れており、長期間にわたって紫外線に曝されても変色の
物理的可逆性を失わないので、このような環境で使用さ
れる塗料やインキの染料、顔料等として好適に用いるこ
とができるという効果を奏する。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1)で表されるフォトクロ
    ミック化合物において、R2がアルキルセレノールであ
    る耐光性フォトクロミック素材と樹脂微粉末とから構成
    され、前記耐光性フォトクロミック素材を染料として
    0.05〜4重量%の割合で含有してなることを特徴と
    する耐光性フォトクロミック染料含有樹脂微粉末。 【化1】 (但し、R1 は水素原子、アルコキシ置換基、ハロゲン
    置換基のいずれか、R3、R4のそれぞれはアルキル基、
    5はピペリジン、モルホリン、N−メチルピペラジ
    ノ、N−フェニルピペラジノ、テトラヒドロイソキノリ
    ノ、インドリノ、チオモルホリノ、ホモピペリジノ、
    1,2,3,4,4a,9a−ヘキサヒドロカルバゾリ
    ノ、アジリジノ置換基のいずれか、R6 は水素原子又は
    アルコキシ置換基を表す。)
  2. 【請求項2】 下記化学式(2)で表されるフォトクロ
    ミック化合物を染料として0.05〜4重量%の割合で
    含有してなることを特徴とする耐光性フォトクロミック
    染料含有樹脂微粉末。 【化2】
  3. 【請求項3】 下記化学式(3)で表されるフォトクロ
    ミック化合物を染料として0.05〜4重量%の割合で
    含有してなることを特徴とする耐光性フォトクロミック
    染料含有樹脂微粉末。 【化3】
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