JP3617381B2 - 硬化性樹脂組成物 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、屈折率、アッベ数及び透明度等について良好な光学的特性を有し、かつ種々の機械的特性に優れたプラスチックレンズ、カメラレンズ等の光学部品、さらには、接着剤、コーティング剤等の光学関連製品を提供し得る光学用硬化性樹脂組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】
有機ガラスは、無機ガラスに比べて軽量であるため光学材料、特にレンズ材料として注目され、現在ジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)等の重合体からなる有機ガラスが使用されている。ジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)よりなる有機ガラスは、軽量であるとともに、耐衝撃性、寸法安定性、機械加工性、染色性、ハードコート性に優れており、眼鏡用レンズとして無機ガラスに代る材料として多く使用されている。
【0003】
しかしながら、ジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)からなる有機ガラスは屈折率が1.50程度と低く、このため実用面においてレンズの厚みを大きくせざるを得ず、軽量化のメリットがなくなり、かつ見栄えも悪いという欠点があった。特に度の強いレンズになるとこの傾向は著しく眼鏡用レンズ材料として必ずしも好適とはいえない。
【0004】
かかる欠点を改良するために、ジアリルフタレートモノマー、あるいは、ビスフェノールAの誘導体を主体とする、より高屈折率のレンズ材料が提案されている(特開昭53−7787号公報等)。しかし、これらは透明性、耐衝撃性、加工性等に少なからず欠点があった。例えば、ジアリルフタレートモノマーは、高沸点、不揮発性架橋剤として有用であり、高い屈折率を持つことから、光学材料として注目されているが、そのもの単独の硬化物は、高い屈折率と硬化度をもつにもかかわらず、もろく、着色が大きいため、そのままでは光学材料、特にレンズ材料としては使うことが困難であった。
【0005】
この欠点を克服すべく、近年、ジアリルエステル、ジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)およびマレイン酸ジエステルとの共重合体からなる高屈折率プラスチックレンズが提案されている(特開平1−246501号公報)。この技術により、重合成形後の初期着色が軽減されている。しかし、レンズとしての実用性を考えると無色透明性が重視されるところ、この技術はそれを実現するものではなく、また、成形レンズの周囲にクラックが高頻度に発生する等、樹脂のもろさが改良できたとはいえなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、バランスのとれた良好な光学物性(屈折率、アッベ数等)、並びに、力学的および熱的物性(耐熱性、衝撃性等)を有し、かつ、無色透明性および硬化物のもろさが改良された光学材料(プラスチックレンズ)を調製し得る光学用樹脂組成物を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
(A)少なくとも一種の芳香族ジアリル化合物、
(B)一般式(1):
R1−OOCCH=CHCOO−R2 (1)
[式中、R1及びR2は同一または異なっていてもよく、炭素数1〜15のアルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール基、アルケニル基またはアルキニル基を表わす。]
で表わされる少なくとも一種のマレイン酸ジエステルまたは/及びフマル酸ジエステル、
(C)一般式(2):
【化2】
[式中、R3およびR4は同一または異なっていてもよく、水素原子またはメチル基である。R5は酸素原子を有していてよい二価の有機基を示す。繰り返し単位数nは1〜10である。]
で表わされる少なくとも一種の(メタ)アリルカーボネート化合物、および
(D)少なくとも一種のラジカル連鎖移動剤
からなる硬化性樹脂組成物に関する。
【0008】
本発明に用いられる芳香族ジアリル化合物(A)は、芳香環を有するアリルアルコールの多塩基酸エステルであってよい。芳香族ジアリル化合物(A)として、ジアリルイソフタレート、ジアリルオルソフタレート、ジアリルテレフタレート等が挙げられる。これらは単独で、または混合して用いられる。ジアリルイソフタレートが特に好ましい。
芳香族ジアリル化合物(A)の配合量としては、成分(A)〜(D)の合計量中、40〜90重量%が好ましく、さらに望ましくは45〜85重量%が好ましい。
【0009】
本発明に用いられるマレイン酸ジエステル/フマル酸ジエステル(B)は、一般式(1)中R1またはR2が、炭素数1〜15の飽和の炭化水素基(即ち、アルキル基、シクロアルキル基)、アラルキル基、アリール基、アルケニル基またはアルキニル基である。R1およびR2の炭素数が1〜8、特に4〜6であることが好ましい。R1およびR2は飽和であることが好ましい。
【0010】
マレイン酸ジエステルの具体例としては、マレイン酸ジフェニル、マレイン酸ベンジル−フェニル、マレイン酸ジベンジル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸エチル−ベンジル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジ−n−ブチル、マレイン酸ジ(2−エチルヘキシル)、マレイン酸ジノニル、マレイン酸シクロヘキシル−フェニル、マレイン酸アリル−ベンジル、マレイン酸ジアリル、マレイン酸メタリル−ベンジル等が挙げられる。
【0011】
フマル酸ジエステルの具体例としては、フマル酸ジフェニル、フマル酸ベンジル−フェニル、フマル酸ジベンジル、フマル酸ジメチル、フマル酸エチル−ベンジル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジ−n−ブチル、フマル酸ジ(2−エチルヘキシル)、フマル酸ジノニル、フマル酸シクロヘキシル−フェニル、フマル酸アリル−ベンジル、フマル酸ジアリル、フマル酸メタリル−ベンジル等が挙げられる。
【0012】
マレイン酸ジ−n−ブチル、マレイン酸ジベンジル、マレイン酸ジエチル、フマル酸ジ−n−ブチル、フマル酸ジベンジル、フマル酸ジエチルが好ましい。
ジエステル(B)としては、マレイン酸ジエステルであっても、フマル酸ジエステルであっても、それらの混合物であってもよいが、マレイン酸ジエステルが好ましい。
【0013】
マレイン酸ジエステル/フマル酸ジエステル(B)の配合量としては、成分(A)〜(D)の合計量中、1〜30重量%が好ましく、さらに望ましくは3〜20重量%が好ましい。
【0014】
(メタ)アリルカーボネート化合物(C)において、R3及びR4が共に水素原子であることが好ましい。
R5は、酸素原子を有していてよい二価の有機基であり、例えば
−A1−
−A2−O−A3−
[式中、A1、A2およびA3は、直鎖状または分枝状の炭素数1〜6個のアルキレン基である。]
で示される有機基であってよい。
A1、A2およびA3の具体例としては、エチレン基、1−メチルエチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、1−メチルプロピレン基、2,2−ジメチルプロピレン基が挙げられる。
nの数は、1〜10、例えば1〜5である。
【0015】
(メタ)アリルカーボネート化合物(C)の具体例としては、エチレングリコールビス(アリルカーボネート)、プロピレングリコールビス(アリルカーボネート)、1,3−プロパンジオールビス(アリルカーボネート)、1,4−ブタンジオールビス(アリルカーボネート)、1,3−ブタンジオールビス(アリルカーボネート)、ネオペンチルグリコールビス(アリルカーボネート)、ジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)、ジプロピレングリコールビス(アリルカーボネート)が挙げられる。ジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)が好ましい。
【0016】
(メタ)アリルカーボネート化合物(C)のモノマー以外に、ダイマーまたはトリマーを使用してもよい。
(メタ)アリルカーボネート化合物(C)は、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート、ジエチレングリコールビスアリルカーボネートダイマー、ジエチレングリコールビスアリルカーボネートトリマーが特に好ましい。
【0017】
(メタ)アリルカーボネート化合物(C)の配合量としては、成分(A)〜(D)の合計量中、5〜50重量%が好ましく、さらに望ましくは10〜40重量%が好ましい。
【0018】
本発明に用いられるラジカル連鎖移動剤(D)としては、メルカプタン類、ハロゲン化炭化水素、フェニル含有モノオレフィン類が挙げられる。
メルカプタン類は、1個のメルカプト基を有する化合物であってよい。メルカプタン類として、オクチルメルカプタン、ラウリルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、n−ヘキサデシルメルカプタン、n−テトラデシルメルカプタン、m−チオクレゾール、チオフェノール、チオグリコール(2−メルカプトエタノール)、チオグリコール酸2−エチルヘキシル、β−ナフタレンチオール等が挙げられる。
ハロゲン化炭化水素は、少なくとも1個のハロゲン原子(例えば、塩素、臭素、ヨウ素)で置換された炭化水素である。ハロゲン化炭化水素として、四塩化炭素、臭化エチレン等が挙げられる。
【0019】
フェニル基含有モノオレフィンは、少なくとも1個のフェニル基を有するモノオレフィンである。
フェニル基含有モノオレフィンは、式(i)、(ii)、(iii)または(iv):
【化3】
【化4】
【化5】
【化6】
[式中、R11は水素またはアルキル基であり、R12は水素、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、ニトロ基、カルボキシル基またはエステル基であり、Phはフェニレン基であり、p=0または1、q=0〜3の整数、r=0〜5の整数である。]
であってよい。
【0020】
フェニル基含有モノオレフィン(i)としては、2−フェニル−1−プロペン(α−メチルスチレン)、2−フェニル−1−ブテン等が挙げられる。
フェニル基含有モノオレフィン(ii)としては、2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン(α−メチルスチレンダイマー)、3,5−ジフェニル−5−メチル−2−へプテン、2,4,6−トリフェニル−4,6−ジメチル−1−へプテン、3,5,7−トリフェニル−5−エチル−7−メチル−2−ノネン等が挙げられる。
フェニル基含有モノオレフィン(iii)としては、1,3−ジフェニル−1−ブテン、2,4−ジフェニル−4−メチル−2−ペンテン、3,5−ジフェニル−5−メチル−3−へプテン等が挙げられる。
フェニル基含有モノオレフィン(iv)としては、1,1−ジフェニルエチレンが挙げられる。
2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン、2−フェニル−1−プロペン、1,3−ジフェニル−1−ブテンが好ましい。
ラジカル連鎖移動剤(D)の配合量としては、成分(A)〜(D)の合計量中、0.01〜1.5重量%が好ましく、さらに望ましくは0.05〜1.0重量%が好ましい。
【0021】
本発明のプラスチックレンズは、上記(A)〜(D)各成分からなる混合物を重合開始剤の存在下で、注型法等の公知の成型法を用いて加熱共重合させることによって得られる。また、上記(A)〜(D)各成分からなる混合物に重合開始剤を添加後、所定の温度下で前もって若干重合あるいは共重合させておいた後、所望の型内に仕込み加熱硬化させて重合させることもできる。あるいは、X線、α線等の電離性放射線あるいは紫外線を用いて共重合させることもできる。
【0022】
本発明の製造において、原料モノマーを重合させる際に用いることのできる重合開始剤としては、1種または2種以上の有機過酸化物またはアゾ化合物が使用される。たとえば、過酸化べンゾイル、ジイソプロピルぺルオキシジカーボネート、t−ブチルぺルオキシピバレート、t−ブチルペルオキシネオデカノエート、アゾビスイソブチロニトリル等があげられる。重合開始剤の使用量としては原料モノマー(すなわち、成分(A)、(B)、(C)および(D))の総重量に対して10重量%以下、例えば2〜8重量%が望ましい。
【0023】
また、本発明の硬化性樹脂組成物に更に染料、顔料等の着色剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、各種安定剤、帯電防止剤、フォトクロミック化合物等を配合することもできる。また、低比重や、可とう性を更に向上する為に(メタ)アクリル酸エステルを添加することもできる。
【0024】
プラスチックレンズの製造は、次のように行うことができる。
(A)芳香族ジアリル化合物
(B)マレイン酸ジエステルまたは/及びフマル酸ジエステル
(C)(メタ)アリルカーボネート化合物
(D)ラジカル連鎖移動剤、
必要な重合開始剤、必要な添加剤を混合、攪拌の後、脱泡する。次いで選られた組成物を、窒素あるいは空気の圧力で、モールドとガスケットから組み立てられた型に流し込む。重合は、20〜100℃で1〜48時間加熱して行い、離型をし、レンズが得られる。更にレンズの外周を削ったり、汚れを洗浄する仕上げを行い製品が得られる。
【0025】
本発明の硬化性組成物を用いるプラスチックレンズの製造工程を以下に述べるが、これのみに限定されるものではない。
攪拌は、震盪機などを用いてシェイクしてもよい。攪拌時間は、原料によって異なるが系の粘度が100cps以下であれば、3〜30分程度である。
【0026】
脱泡は、通常減圧下で時々振とうして溶解している空気を追い出す。脱泡を怠ると、成型品に微少な泡が多数発生して製品不良の原因になることがある。500mlの立方体で、100cpsの系であれば、3〜30分程度である。
注入する型は、カーブの異なるガラスモールドを平行に配置し、適当な樹脂でできたリング状のガスケットで支えられている。ガスケットには、適当な注入可能部分があり、注入針のついている注入器を使用して組成物を注入する。
【0027】
重合は、常温から最高100℃付近まで徐々に温度を上昇させて行う。ただし、重合開始剤の半減期を考慮して温度の上昇速度は、重合時間とともに速くさせることが好ましい。
離型工程では、重合完了後、60℃程度にまで冷却したガラスモールドとガスケットを分解して取り外す。
仕上げでは、製品レンズの外周を削り取り大きさを整え、また表面汚物を除去する。
【0028】
【実施例】
以下実施例、比較例により本発明を具体的に説明する。なお、例中、組成(部)はいずれも重量単位である。
例における測定は、次のようにして行なった。
屈折率及びアッベ数
アッベの屈折率計(アタゴ社製)を用い、中間液としてアルファブロモナフタリンを用いて25℃で行なった。
熱変形温度(℃)
JISK7206、7207に準じて、 ヒートディストーションテスター(東洋精機製作所製)を用いて行なった。
【0029】
耐衝撃性
米国FDA規格のドロップボールテスト、すなわち5/8インチの直径を有する16.2gの鋼球をレンズ上方50インチ(約127cm)の高さから落下させる方法で行なった。なお、30枚のサンプル数にてテストを行い、硬化物が、一枚も割れないものを合格(○印で示す)とした。
初期着色性
硬化物の外観を観察して、着色していないものを合格(○印で示す)とした。黄色に着色したものを△、茶色に着色したものを×とした。
クラック
硬化物のクラックのないものを合格(○印で示す)とした。
耐光性
キセノンウエザォメータ(東洋精機製)を用いて、照射(波長340nmの照射強度0.35W/m2)100時間後、初期と比較して硬化物が着色していないものを合格(○印で示す)とした。初期と比べてやや着色したもの(色の濃度がやや上がったもの)を△、初期と比べて著しく着色したもの(色の濃度が著しく上がったもの)を×とした。
【0030】
実施例1
ジアリルイソフタレート71.5重量部、マレイン酸ジブチル9.1重量部、ジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)18.8重量部、2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン0.6重量部、重合開始剤としてのジイソプロピルパーオキシジカーボネート3.5重量部の混合物を2枚のガラスとEVA(三井・デュポンポリケミカル製P−1407)で作成されたガスケットよりなる型中に注入し、恒温槽中に入れ30℃から80℃まで20時間かけて徐々に昇温加熱した。次いで、離型した後、さらに110℃で2時間加熱して後重合を行い、硬化物(レンズ)を得た。
この硬化物は初期着色の見られない無色透明で、屈折率1.550、アッベ数37、熱変形温度100℃であった。注型重合後の脱型工程においてもレンズ周囲にクラックの発生は見られなかった。また、中心厚み1.6mmのマイナス5ジオプターのレンズで、米国FDA規格のドロップボールテスト、すなわち5/8インチの直径を有する16.2gの鋼球をレンズ上方50インチ(127cm)の高さから落下させる方法で行いレンズが割れないことを確認した。
【0031】
実施例2〜5
表1に示す組成(単位:重量部)の混合物を実施例1と同様に注型重合を行ない、硬化物の物性を測定した。その結果を表2に示す。
【0032】
【表1】
【0033】
ADC :ジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)
AMSD:2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン
2ME:2−メルカプトエタノール
DPET:1,1−ジフェニルエチレン
IPP:ジイソプロピルパーオキシジカーボネート
【0034】
【表2】
【0035】
比較例1〜4
表3に示す組成(単位:重量部)の混合物を用い、実施例1と同様に注型重合を行なった。比較例1と2において濃茶色の硬化物となり、透明性が無かった。また脱型時においてレンズ周囲にクラックの発生が見られた。
硬化物の物性を測定した。その結果を表4に示す。
【0036】
【表3】
【0037】
ADC:ジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)
AMSD:2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン
2ME:2−メルカプトエタノール
DPET:1,1−ジフェニルエチレン
IPP:ジイソプロピルパーオキシジカーボネート
【0038】
【表4】
【0039】
【発明の効果】
本発明に従って、ラジカル連鎖移動剤を少量添加しただけで従来の硬化物の初期着色、もろさが改善された。
Claims (8)
- (A)少なくとも一種の芳香族ジアリル化合物、
(B)一般式(1):
R1−OOCCH=CHCOO−R2 (1)
[式中、R1及びR2は同一または異なっていてもよく、炭素数1〜15のアルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール基、アルケニル基またはアルキニル基を表わす。]
で表わされる少なくとも一種のマレイン酸ジエステルまたは/及びフマル酸ジエステル、
(C)一般式(2):
で表わされる少なくとも一種の(メタ)アリルカーボネート化合物、および
(D)少なくとも一種のラジカル連鎖移動剤
からなる硬化性樹脂組成物。 - 芳香族ジアリル化合物(A)40〜90重量%、マレイン酸/フマル酸ジエステル(B)1〜30重量%、(メタ)アリルカーボネート化合物(C)5〜50重量%、ラジカル連鎖移動剤(D)0.01〜1.0重量%である請求項1記載の硬化性樹脂組成物。
- 芳香族ジアリル化合物(A)がジアリルオルソフタレート、ジアリルイソフタレート、ジアリルテレフタレートから選ばれる少なくとも一種の化合物である請求項1または2記載の硬化性樹脂組成物。
- ジエステル(B)がマレイン酸ジブチル、マレイン酸ジベンジル、マレイン酸ジエチル、フマル酸ジブチル、フマル酸ジベンジル、フマル酸ジエチルから選ばれる少なくとも一種の化合物である請求項1〜3のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
- (メタ)アリルカーボネート化合物(C)がジエチレングリコールビスアリルカーボネート、ジエチレングリコールビスアリルカーボネートダイマー、ジエチレングリコールビスアリルカーボネートトリマーから選ばれる少なくとも一種の化合物である請求項1〜4のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
- ラジカル連鎖移動剤(D)がフェニル基含有モノオレフィン類である請求項1〜5のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
- ラジカル連鎖移動剤(D)が2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン、2−フェニル−1−プロペン、1,3−ジフェニル−1−ブテンから選ばれる少なくとも一種の化合物である請求項6記載の硬化性樹脂組成物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物を硬化してなるプラスチックレンズ。
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