JP4485717B2 - Thermoplastic material composition and optical component comprising the same - Google Patents

Thermoplastic material composition and optical component comprising the same Download PDF

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、熱可塑性材料組成物、及びそれを含んで構成される光学部品に関し、より詳細には、高屈折性、低分散性(高いアッベ数)、耐熱性、透明性、軽量性に優れる、熱可塑性を有する材料組成物、及びそれを含んで構成される光学部品(例えば、レンズ(例えば、眼鏡レンズ、光学機器用レンズ、オプトエレクトロニクス用レンズ、レーザー用レンズ、CDピックアップ用レンズ、自動車用ランプレンズ、OHP用レンズ等)、光ファイバー、光導波路、光フィルター、光学用接着剤、光ディスク基盤、ディスプレー基盤、コーティング材、プリズム等)に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、高度情報化社会に向けたオプトエレクトロニクスの研究が精力的に行われ、その実現に向けて光学材料の研究も盛んに行われている。光通信、光記録、光加工、光計測、光演算等、オプトエレクトロニクスの様々な展開を支える光学材料として、次のような特性が求められている。すなわち、高屈折性、低分散性(すなわち高いアッベ数)、耐熱性、透明性、無色性、クリーン性、易成形性、軽量性、耐薬品性・耐溶剤性等である。
【0003】
これまで光学材料として、石英や光学ガラスなどの無機系材料が主に用いられてきた。これら無機系材料は、優れた光学特性や耐熱性を有しているものの、加工性やコスト、密度が大きいなどの問題を抱えている。例えば、屈折率1.70を有する光学用ガラスの密度は約3.0g/cm3と非常に大きい。これらに対応すべく近年、優れた光学特性と加工性、軽量性等を兼ね備えた材料開発が進められ、有機光学材料、特に熱可塑性を有する樹脂材料に対する期待が高まっている。熱可塑性を有する樹脂材料は、軽量で可とう性に優れる、電気的誘導を受けない、成形加工が容易であるなどの多くの特徴を有し、光ファイバー、光導波路、光ディスク基盤、光フィルター、レンズ、光学用接着剤等の用途に向けた展開が図られている。
【0004】
代表的な熱可塑性樹脂材料としてポリカーボネート樹脂があり、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(通称ビスフェノールA)を原料としたものは、透明性に優れているうえにガラスに比べて軽く、耐衝撃性に優れ、溶融成形が可能であるため大量生産が容易である等の特徴から、多くの分野において、光学部品として応用が図られている。しかし、屈折率は1.58程度と比較的高い値を有しているものの、屈折率の分散性の程度を表すアッベ数が30と低く、屈折率と分散特性とのバランスが悪く、光学部品を構成する樹脂として、その用途が限られているのが現状である。例えば光学部品の代表例である眼鏡レンズは、視覚機能を考慮すると眼鏡レンズ素材のアッベ数は40以上が望ましいことが知られており(季刊化学総説No.39 透明ポリマーの屈折率制御 日本化学会編、学会出版センター 等)、ビスフェノールAを原料としたポリカーボネート樹脂をそのまま使用しても所望の特性を得ることは難しい。
【0005】
これらの問題点を解決しようとする多くの試みがこれまでになされており、酸素を含む環から成る特定構造を導入したポリカーボネート樹脂(特開平10−251500等)、芳香族系と脂肪族系を共重合したポリカーボネート樹脂(特開2000−230044等)、特定の脂肪族系構造を有するポリカーボネート樹脂(特開2000−63506等)等が提案されている。しかし、例えば眼鏡レンズに適用した場合に視覚機能から必要であるアッベ数40以上を有する樹脂は数少なく、30〜38程度のものが大半である。またアッベ数40以上を有する樹脂も幾つか提案されているが、屈折率は高くても1.56程度であり、高い屈折率と高いアッベ数が望まれる用途には適用できない。例えば眼鏡レンズであれば、屈折率1.58以上であり、かつアッベ数40以上を有する樹脂が望まれている。
【0006】
さらには、例えば光ファイバーや光導波路、一部のレンズのように、異なる屈折率を有する複数の材料を併用したり、屈折率に分布を有する材料の開発も望まれている。これらの材料に対応するためには、屈折率を任意に調節できることが不可欠となる。
【0007】
一方において、特に眼鏡レンズを対象とした熱硬化性樹脂の開発が盛んに行われてきた。これまでに多くの樹脂が上市されており、その多くは1.60以上の高屈折率と40以上のアッベ数を併せ持った光学特性に大変優れたものであり、これまで主流であった光学ガラスに比べて軽量であるといった特徴を有する(季刊化学総説No.39 透明ポリマーの屈折率制御 日本化学会編 学会出版センター 等)。しかしながら、これら全ては熱可塑性樹脂であるため、その加工に煩雑な工程と数十時間以上の多大な時間を要するのが一般であり、これらは生産効率の面から非常に大きな問題となっている。
【0008】
従って、高屈折性、低分散性(高いアッベ数)、無色性(低黄色度)、耐熱性、透明性、及び軽量性を併せ持ち、さらには屈折率を任意に制御できる熱可塑性を有する材料、およびそれを含んで構成される光学部品は未だ見出されておらず、その開発が切に望まれていた。
【0009】
【本発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、▲1▼数式(H)及び(J)で表される屈折率nおよびアッベ数νを有する優れた光学特性、▲2▼黄色度10以下、▲3▼ガラス転移温度80℃以上の耐熱性、▲4▼光線透過率70%以上の透明性、▲5▼密度2.0g/cm3以下の軽量性、及び▲6▼熱可塑性及び/または溶融成形性を併せ持つ材料組成物、及びそれを含んで構成される光学部品を提供することにある。
【0010】
1.45<n≦1.80 (H)
ν≧200−100n (J)
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、特定の光学特性を有する熱可塑性樹脂と、表面修飾を施された特定の平均粒子直径を有するチタン酸化物微粒子とから成る材料組成物が、高屈折性、低分散性(高いアッベ数)、無色性(低黄色度)、耐熱性、透明性、及び軽量性を併せ持ち、さらには屈折率を任意に制御できる熱可塑性を有する材料組成物であり、それを含んで構成される光学部品が、高屈折性、低分散性(高いアッベ数)、無色性(低黄色度)、耐熱性、透明性、及び軽量性を併せ持ち、成形加工性に優れることを見い出し、本発明を完成した。
【0012】
すなわち、本発明は、以下の[1]〜[10]に記載した事項により特定される。
[1] 数式(A)及び(B)で示される屈折率n1及びアッベ数ν1を有する熱可塑性樹脂100重量部と、平均粒子直径diが数式(C)で示され、化学式(1)で示される化合物により表面修飾が施された、表面修飾チタン酸化物微粒子1〜200重量部とから構成される、数式(D)、(E)及び(F)で示される屈折率n2及びアッベ数ν2を有し、かつ数式(G)で示される黄色度Yを有する熱可塑性材料組成物。
【0013】
1.45≦n1≦1.65 (A)
ν1≧195−100n1 (B)
1nm≦di≦200nm (C)
1.45<n2≦1.80 (D)
ν2≧200−100n2 (E)
2≧n1+0.01 (F)
−3≦Y≦10 (G)
Si(OR1X(R24-X (1)
【0014】
【化2】

Figure 0004485717
【0015】
(但し化学式(1)において、Xは1〜4の整数であり、R1及びR2は、それぞれ独立に、化学式群(2)(化2)のいずれかから選ばれる1価の結合基を表す。なお、化学式(2)において、Yは1〜30の整数、Zは0〜5の整数である。)
【0016】
[2] 熱可塑性樹脂が、溶融成形可能な熱可塑性樹脂であり、熱可塑性材料組成物が、溶融成形可能な熱可塑性材料組成物である、[1]記載の熱可塑性材料組成物。
【0017】
[3] 熱可塑性樹脂が、アクリル樹脂、環状オレフィン樹脂、環状脂肪族鎖を有するポリカーボネート樹脂、環状脂肪族鎖を有するポリエステル樹脂、環状脂肪族鎖を有するポリエーテル樹脂、環状脂肪族鎖を有するポリアミド樹脂、または環状脂肪族鎖を有するポリイミド樹脂である[1]〜[2]記載の熱可塑性材料組成物。
【0018】
[4] [1]〜[3]記載の熱可塑性材料組成物を含んで構成される光学部品。
【0019】
[5] 光学部品が、レンズであることを特徴とする[4]記載の光学部品。
【0020】
[6] レンズが、眼鏡レンズ、光学機器用レンズ、オプトエレクトロニクス用レンズ、レーザー用レンズ、CDピックアップ用レンズ、自動車用ランプレンズまたはOHP用レンズであることを特徴とする[5]記載のレンズ。
【0021】
[7] 光学部品が、光ファイバーであることを特徴とする[4]記載の光学部品。
【0022】
[8] 光学部品が、光導波路であることを特徴とする[4]記載の光学部品。
【0023】
[9] 光学部品が、光フィルターであることを特徴とする[4]記載の光学部品。
【0024】
[10] 光学部品が、光学用接着剤であることを特徴とする[4]記載の光学部品。
【0025】
【発明の実施の形態】
本発明の熱可塑性材料組成物は、数式(A)及び(B)で示される屈折率n1及びアッベ数ν1を有する熱可塑性樹脂100重量部と、平均粒子直径diが数式(C)で示され、化学式(1)で示される化合物により表面修飾が施された、表面修飾チタン酸化物微粒子1〜200重量部とから構成される、数式(D)、(E)及び(F)で示される屈折率n2及びアッベ数ν2を有し、かつ数式(G)で示される黄色度Yを有する熱可塑性材料組成物である。
【0026】
1.45≦n1≦1.65 (A)
ν1≧195−100n1 (B)
1nm≦di≦200nm (C)
1.45<n2≦1.80 (D)
ν2≧200−100n2 (E)
2≧n1+0.01 (F)
−3≦Y≦10 (G)
Si(OR1X(R24-X (1)
【0027】
【化3】
Figure 0004485717
【0028】
(但し化学式(1)において、Xは1〜4の整数であり、R1及びR2は、それぞれ独立に、化学式群(2)(化3)のいずれかから選ばれる1価の結合基を表す。なお、化学式(2)において、Yは1〜30の整数、Zは0〜5の整数である。)
【0029】
本発明において用いる熱可塑性樹脂は、数式(A)及び(B)で示される屈折率n1及びアッベ数ν1を有する熱可塑性樹脂である。屈折率n1及びアッベ数ν1が、数式(A)及び(B)で示される範囲を外れると、得られる熱可塑性材料組成物の屈折率n2及びアッベ数ν2が、数式(D)、(E)及び(F)で示される範囲を外れる恐れがある。
【0030】
本発明における屈折率(n、n1、n2)とは、「季刊化学総説No.39 透明ポリマーの屈折率制御 日本化学会編、学会出版センター」に記載されているとおり、588nmの波長における屈折率を示す。また本発明におけるアッベ数(ν、ν1、ν2)とは、「季刊化学総説No.39 透明ポリマーの屈折率制御日本化学会編、学会出版センター」に記載されているとおり、数式(K)で示される値である。但し数式(K)において、nd、nf、ncはそれぞれ、588nm、486nm、656nmにおける屈折率を示す。
【0031】
ν=(nd−1)/(nf−nc) (K)
【0032】
本発明において用いる熱可塑性樹脂は、ガラス転移温度が80℃以上400℃以下であることが好ましく、100℃以上300℃以下であることがより好ましい。ガラス転移温度が80℃未満であると、十分な耐熱性が得られない恐れがあり、またガラス転移温度が400℃を超えると、成形加工する際に高温が必要となり、プロセス的に不利となるばかりでなく、材料が変色する等の問題が生じる恐れがある。
【0033】
本発明において用いる熱可塑性樹脂は、光線透過率が70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましい。光線透過率が70%未満であると、得られる熱可塑性材料組成物の光線透過率が70%未満となる恐れがある。なお本発明における光線透過率とは、樹脂を加熱成形して厚さ3.2mmの基板を作成し、ASTM D1003に従って得られる値である。
【0034】
本発明において用いる熱可塑性樹脂は、密度が2.0g/cm3以下であることが好ましく、1.5g/cm3以下であることがより好ましい。密度が2.0g/cm3を超えると、得られる熱可塑性材料組成物の密度が2.0g/cm3を超える恐れがある。
【0035】
本発明において用いる熱可塑性樹脂として、溶融成形が可能な熱可塑性樹脂を用いることにより、本発明の熱可塑性材料組成物として、溶融成形が可能な熱可塑性材料組成物を得ることができる。
【0036】
本発明における熱可塑性樹脂とは、ある温度範囲で加熱により軟化し、その軟化した状態で成形や押し出し等により製品加工ができることを示す。具体的には、例えば、加熱状態でプレスすることにより、0.1〜5000μm程度の厚さを有するフィルムを成形できる性能を有する。また、本発明における溶融成形が可能な熱可塑性樹脂とは、熱的に安定な温度域で溶融成形が可能な溶融粘度を有しており、押し出しや射出等により成形加工ができることを示す。具体的には、例えば、空気中において加熱により樹脂の5重量%が減少する温度、すなわち5%重量減少温度に比べ、1〜100パスカル・秒程度の溶融粘度を有する温度が30℃以上、好ましくは50℃以上低いことをいう。溶融成形性を有することにより、押し出し成形、射出成形、真空成形、ブロー成形、圧縮成型、ブロー成形、カレンダー成形、積層成形等が可能となり、ディスク、ファイバー等の様々な成形体を得ることができる。
【0037】
本発明において用いる熱可塑性樹脂は、上述の光学特性(屈折率及びアッベ数)を満たすものであり、より好ましくはさらに、上述のガラス転移温度、光線透過率、密度、及び樹脂加工性(熱可塑性及び/または溶融成形性)をも満たす樹脂である。例えば、アクリル樹脂、環状脂肪族鎖を有するポリカーボネート樹脂、環状脂肪族鎖を有するポリエステル樹脂、環状脂肪族鎖を有するポリエーテル樹脂、環状脂肪族鎖を有するポリアミド樹脂、または環状脂肪族鎖を有するポリイミド樹脂等が挙げられる。より具体的には、例えば、第1表(表1)記載の化学式(3)〜(16)で示される構造骨格を有する樹脂を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【0038】
【表1】
Figure 0004485717
【0039】
また、環状脂肪族鎖の一部を芳香環に置き換えた共重合体を用いることもでき、硫黄を結合鎖などに一部含んだチオカーボネートやチオエステル、チオエーテル等も好適に用いることができる。なお、芳香環や硫黄はアッベ数の低減を伴うことがあるので、本発明で提示している熱可塑性樹脂の光学特性を外れない範囲で選択することが重要である。
【0040】
本発明において用いる熱可塑性樹脂の製造方法は、特に限定されるものではなく、公知のいずれの方法を用いることもできる。また樹脂に含まれる不純物の種類及び量についても、特に制限されるものではないが、用途によっては不純物が本発明の効果を損なう恐れがあるので、総不純物量は1重量%以下、特にナトリウムや塩素などのイオン性不純物は0.5重量%以下であることが望ましい。
【0041】
本発明において用いる熱可塑性樹脂の分子量は、特に限定されるものではなく、用途や加工方法に応じ、任意の分子量とすることができるが、成形加工性を勘案すると、樹脂を0.5g/100ミリリットルの濃度で溶解可能な溶剤に溶解した後の35℃で測定した対数粘度の値が、0.1〜3.0デシリットル/gであることが好ましい。
【0042】
また、着色の抑制や溶融成形における流動性の改善などを目的として、メタノールやエタノールなどのモノアルコール類、フェノールやターシャリーブチルフェノールといった芳香族モノヒドロキシ化合物などの末端封止用化合物を併用してもよい。
【0043】
本発明の熱可塑性樹脂は、構成単位の繰り返しに特に制限はなく、交互構造、ランダム構造、ブロック構造等のいずれの場合でも良い。また、通常用いられる分子形状は線状であるが、分岐している形状を用いても良い。また、グラフト状でも良い。
【0044】
本発明において用いる表面修飾チタン酸化物微粒子は、化学式(1)で示される化合物により表面修飾が施されたチタン酸化物微粒子である。
【0045】
Si(OR1X(R24-X (1)
【0046】
【化4】
Figure 0004485717
【0047】
(但し化学式(1)において、Xは1〜4の整数であり、R1及びR2は、それぞれ独立に、化学式群(2)(化4)のいずれかから選ばれる1価の結合基を表す。なお、化学式(2)において、Yは1〜30の整数、Zは0〜5の整数である。)
【0048】
本発明において用いる表面修飾チタン酸化物微粒子の合成方法は、特に限定されるものではなく、公知のいずれの方法も用いることができるが、チタン酸化物微粒子を合成した後に、化学式(1)で示される化合物を用いて、その表面を修飾する方法が好適に用いられる。チタン酸化物微粒子の合成方法は、特に限定されるものではなく、公知のいずれの方法も用いることができる。例えば、ハロゲン化チタンやアルコキシチタンを原料に用い、水を含有する反応系において加水分解することにより、所望のチタン酸化物微粒子を得ることができる。この際、微粒子の安定化のために有機酸や有機アミンなどを併用する方法も用いられる。より具体的には、例えば、ジャーナル・オブ・ケミカルエンジニアリング・オブ・ジャパン第1巻1号21−28頁(1998年)に記載された公知の方法を用いることができる。これらの方法に従えば、例えば、平均粒子直径5nmの酸化チタンはチタニウムテトライソプロポキサイドや四塩化チタンを原料として、適当な溶媒中で加水分解させる際に適当な添加剤を共存させることにより容易に製造することができる。また、ハロゲン化チタンやアルコキシチタンなどのチタン化合物を、火炎中で酸化分解させてチタン酸化物微粒子を得る方法も用いることができる。チタン酸化物の構造も特に限定されるものではなく、ルチル型結晶構造、アナターゼ型結晶構造、また非結晶構造(アモルファス)などのいずれをも用いることができる。なお、本発明の効果を効率よく発現させるためには、ルチル型結晶構造、アナターゼ型結晶構造、またはその混合構造を用いることが好ましい。チタン酸化物微粒子を化学式(1)で示される化合物を用いて表面修飾する方法は、特に限定されるものではなく、公知のいずれの方法も用いることができる。例えば、水が存在する条件下で、化学式(1)で示される化合物を加水分解させ、チタン酸化物微粒子の表面に修飾する方法が挙げられる。この方法では、酸またはアルカリなどの触媒が好適に用いられ、チタン酸化物微粒子表面の水酸基と、化学式(1)で示される化合物が加水分解して生じる水酸基とが、脱水して結合を形成することが一般に考えられている。
【0049】
本発明において用いる表面修飾チタン酸化物微粒子は、上述の化学式(1)で示される化合物により表面修飾が施される。
具体的には、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラフェノキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、3−メチルフェニルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジフェノキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリエチルエトキシシラン、トリフェニルメトキシシラン、トリフェニルフェノキシシランなどが挙げられる。
【0050】
これらの化合物は、反応速度などの特性が異なり、表面修飾の条件などに適した化合物を用いることができる。また、1種類のみを用いても、複数種類を併用してもよい。さらに、用いる化合物によって得られる表面修飾チタン酸化物微粒子の性状は異なることがあり、材料組成物を得るにあたって用いる熱可塑性樹脂との親和性を、表面修飾する際に用いる化合物を選ぶことによって図ることも可能である。表面修飾の割合は特に限定されるものではないが、表面修飾後の微粒子に対して、チタン酸化物の割合が30〜99重量%であることが好ましく、60〜98重量%であることがより好ましい。
【0051】
本発明において用いる表面修飾チタン酸化物微粒子の平均粒子直径diは、数式(C)で示される平均粒子直径diである。平均粒子直径diが1nm未満であると、得られる熱可塑性材料組成物の屈折率n2及びアッベ数ν2が、数式(D)、(E)及び(F)で示される範囲を外れる恐れがある。また平均粒子直径diが200nmを超えると、得られる熱可塑性材料組成物が濁るなどして透明性が低下し、光線透過率が70%未満となる恐れがある。
【0052】
1nm≦di≦200nm (C)
1.45<n2≦1.80 (D)
ν2≧200−100n2 (E)
2≧n1+0.01 (F)
【0053】
本発明において用いる表面修飾チタン酸化物微粒子の形状は、特に限定されるものではないが、好適には球状の微粒子が用いられる。また、粒子径の分布に関しても特に制限されるものではないが、本発明の効果をより効率よく発現させるためには、広範な分布を有するものよりも、比較的狭い分布を持つものが好適に用いられる。
【0054】
本発明において、前述の化学式(1)で示される化合物を用いて表面修飾が施された、表面修飾チタン酸化物微粒子を用いることが重要である。表面修飾が施されていないチタン酸化物微粒子を用いると、材料組成物の無色性が低減し、黄色度Yが数式(G)で示される範囲を外れる恐れがある。なお、本発明における黄色度とは、厚さ3.2mmの基板をJIS K7103に従って透過法にて測定した値を示す。
【0055】
−3≦Y≦10 (G)
【0056】
本発明における熱可塑性材料組成物は、数式(A)及び(B)で示される屈折率n1及びアッベ数ν1を有する熱可塑性樹脂100重量部と、平均粒子直径diが数式(C)で示され、化学式(1)で示される化合物により表面修飾が施された、表面修飾チタン酸化物微粒子1〜200重量部とから成り、より好適には、熱可塑性樹脂100重量部と表面修飾チタン酸化物微粒子5〜150重量部から成る。
【0057】
但し化学式(1)において、Xは1〜4の整数であり、R1及びR2は、それぞれ独立に、化学式群(2)(化5)のいずれかから選ばれる1価の結合基を表す。なお、化学式(2)において、Yは1〜30の整数、Zは0〜5の整数である。
熱可塑性樹脂100重量部に対して表面修飾チタン酸化物微粒子が1重量部未満であると、得られる熱可塑性材料組成物の屈折率n2及びアッベ数ν2が、数式(D)、(E)及び(F)で示される範囲を外れる恐れがある。また、表面修飾チタン酸化物微粒子が200重量部を超えると、得られる熱可塑性材料組成物の屈折率n2及びアッベ数ν2が、数式(D)、(E)及び(F)で示される範囲を外れる恐れがあるばかりでなく、材料組成物の熱可塑性という特性が損なわれる恐れがある。
【0058】
1.45≦n1≦1.65 (A)
ν1≧195−100n1 (B)
1nm≦di≦200nm (C)
1.45<n2≦1.80 (D)
ν2≧200−100n2 (E)
2≧n1+0.01 (F)
Si(OR1X(R24-X (1)
【0059】
【化5】
Figure 0004485717
【0060】
本発明における熱可塑性材料組成物は、熱可塑性樹脂と表面修飾チタン酸化物微粒子から成るが、その作成方法は特に限定されるものではない。すなわち、熱可塑性樹脂と表面修飾チタン酸化物微粒子をそれぞれ独立して作成し、その後に両者を混合させる方法、予め作成した表面修飾チタン酸化物微粒子が存在する条件で熱可塑性樹脂を作成する方法、予め作成した熱可塑性樹脂が存在する条件で表面修飾チタン酸化物微粒子を作成する方法、熱可塑性樹脂と表面修飾チタン酸化物微粒子の両者を同時に作成させる方法など、いずれの方法をも採用できる。具体的には、例えば、熱可塑性樹脂が溶解した溶液と、表面修飾チタン酸化物微粒子が均一に分散した分散液の二液を均一に混合し、熱可塑性樹脂に対して溶解性が乏しい溶液中に打ち合わせることにより、目的とする材料組成物を得る方法を好適に挙げることができるが、これに限定されるものではない。
【0061】
本発明における熱可塑性材料組成物において、熱可塑性樹脂と表面修飾チタン酸化物微粒子の混合の程度は特に限定されるものではないが、本発明の効果をより効率よく発現させるためには、均一に混合していることが望ましい。混合の程度が不十分の場合には、特に屈折率やアッベ数、光線透過率などの光学特性に影響を及ぼすことが懸念され、また熱可塑性や溶融成形性などの樹脂加工性にも悪影響する恐れがある。混合の程度は、その作成方法に影響されることが考えられ、用いる熱可塑性樹脂及び表面修飾チタン酸化物微粒子の特性を十分に勘案して、方法を選択することが重要である。熱可塑性樹脂と表面修飾チタン酸化物微粒子の両者がより均一に混合するために、熱可塑性樹脂と表面修飾チタン酸化物微粒子を直接結合させる方法等も、本発明において好適に用いることができる。
【0062】
本発明の熱可塑性材料組成物は、数式(D)、(E)及び(F)で示される屈折率n2及びアッベ数ν2を有し、かつ数式(G)で示される黄色度Yを有する光学的に優れた材料組成物であり、さらには熱可塑性及び/または射出成形性を有するために、成形加工性に非常に優れた材料組成物である。この優れた光学特性と成形加工性を併せ持った材料は、これまでに開示されている材料では達成することができなかった特性であり、特定の熱可塑性樹脂と特定のチタン酸化物微粒子から成ることが、この特性に寄与していることが考えられる。
【0063】
1.45<n2≦1.80 (D)
ν2≧200−100n2 (E)
2≧n1+0.01 (F)
−3≦Y≦10 (G)
【0064】
本発明の熱可塑性材料組成物は、▲1▼数式(H)及び(J)で表される屈折率nおよびアッベ数νを有する優れた光学特性、▲2▼黄色度10以下、▲3▼ガラス転移温度80℃以上の耐熱性、▲4▼光線透過率70%以上の透明性、▲5▼密度2.0g/cm3以下の軽量性、及び▲6▼熱可塑性及び/または溶融成形性を併せ持ち、これらの優れた性能を損なうことなく、さらに屈折率nを数式(H)で表されるの範囲で任意に調節ができる。屈折率の調節は、用いる熱可塑性樹脂とチタン酸化物微粒子の構成比を調節すること等により、精度よく調節することができる。
【0065】
1.45<n≦1.80 (H)
ν≧200−100n (J)
【0066】
本発明の熱可塑性材料組成物は、高屈折性、低分散性(高いアッベ数)、耐熱性、光線透過性、軽量性、成形加工性を併せ持ち、さらには屈折率を任意に調節できる、光学特性に優れた熱可塑性材料組成物であり、光学用部品に好適に使用できる。
【0067】
本発明の熱可塑性材料組成物を含んで構成される光学部品に特に制限はなく、例えば、部品の一部あるいは全部に使用することができ、高屈折性と低分散性が必要とされる部品、高い透明性を必要とされる部品、あるいは透明性と高屈折性を必要とされる部品等が挙げられる。また、任意に屈折率を調節できるため、例えば光ファイバーや光導波路、一部のレンズのように、異なる屈折率を併用したり、屈折率に分布を必要とする光学用部品にも好適に用いることができる。より具体的には、例えば、レンズ(例えば、眼鏡レンズ、光学機器用レンズ、オプトエレクトロニクス用レンズ、レーザー用レンズ、CDピックアップ用レンズ、自動車用ランプレンズ、OHP用レンズ等)、光ファイバー、光導波路、光フィルター、光学用接着剤、光ディスク基盤、ディスプレー基盤、コーティング材、プリズム等が挙げられる。
【0068】
本発明の熱可塑性材料組成物は、原料に溶融成形可能な熱可塑性樹脂を用いることにより、溶融成形性を有するようになるため、従来用いられている熱硬化性樹脂に比べ、これら上述の光学部品を効率よく製造することができる。
【0069】
【実施例】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。尚、実施例中の熱可塑性樹脂、チタン酸化物微粒子、熱可塑性材料組成物等の物性及び光学特性は以下の方法により測定した。
▲1▼対数粘度η:熱可塑性樹脂を、その樹脂が溶解可能な溶媒(例えばクロロホルム、1−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、オルト−ジクロロベンゼン、クレゾール等)に、0.5g/100ミリリットルの濃度で溶解した後、35℃において測定した。
▲2▼屈折率n及びアッベ数ν:通常の熱プレス機を用いて厚さ約0.1〜1mmの板上サンプルを作成し、アッベ屈折計(アタゴ社DR−M2)により測定した。
▲3▼ガラス転移温度Tg:DSC(島津DT−40シリーズ,DSC−41M)により測定した。
▲4▼光線透過率:材料組成物を加熱成形して厚さ3.2mmの基板を作成し、ASTM D1003に従って測定した。
▲5▼5%重量減少温度Td5:空気中でDTA−TG(島津DT−40シリーズ、DTG−40M)により測定した。
▲6▼溶融粘度:高化式フローテスター(島津CFT−500)で直径0.1cm、長さ1cmのオリフィスを用いて溶融粘度を測定した。所定の温度で5分間保った後、10万ヘクトパスカルの圧力で押し出した。
▲7▼黄色度:材料組成物を加熱成形して厚さ3.2mmの基板を作成し、JIS K7103に従って透過法にて測定した。
【0070】
【合成例1】
第2表(表2)に示した化学式(17)の繰り返し構造単位を有するポリカーボネート樹脂を溶液重合法にて合成した。窒素導入ライン、攪拌機、温度計を備えた重合容器に、4,4’−ビシクロヘキサノール19.8g(0.1mol)、及びピリジン200gを仕込み、撹拌して完全に溶解させた。溶液を温水浴で40℃に保ち、溶液を激しく撹拌させながら、ホスゲンを約0.25g/分の速度で吹き込んだ。約25分後にピリジン塩酸塩が析出し始め、さらに約15分後、溶液の粘性が徐々に増し始めた。さらに10分ホスゲンを吹き込んだ後に供給を止め、そのまま1時間激しく撹拌を続けた。その後、その状態で上部よりメタノール200gとイオン交換水100gの混合液300gを5分かけて導入し、析出したポリカーボネート樹脂を濾別した。ピリジン塩酸塩などの残留物を除くため、得られたポリカーボネート樹脂をメタノール600gとイオン交換水300gの混合液900gに懸濁させ、ホモミキサーを用いて激しく撹拌し、再度濾別した。この操作を3回繰り返した後、メタノール900gで洗浄し、80℃で2時間真空乾燥させて樹脂22.0gを得た。
得られたポリカーボネート樹脂について、C、Hの元素分析を行ったところ、その含有量はそれぞれ70.1wt%、8.8wt%であり、それぞれの理論値69.6wt%、8.9wt%とほぼ同等であり、化学式(17)の繰り返し構造単位を有するポリカーボネート樹脂であることを確認した。
得られたポリカーボネート樹脂について、上記の方法に従って対数粘度η、屈折率n、アッベ数ν、ガラス転移温度Tg、及び光線透過率、密度ρ、5%重量減少温度Td5、及び溶融粘度の評価を行い、結果を表2に示した。この樹脂は、5%重量減少温度に比べて50℃以上の十分に低い180℃において、9パスカル・秒という、溶融成形を行うのに適した溶融粘度を有しており、溶融成形が可能な熱可塑性樹脂であることがわかる。結果からわかるように、このポリカーボネート樹脂は、数式(A)及び(B)で示される屈折率n1及びアッベ数ν1を有する溶融成形可能な熱可塑性樹脂であり、本発明の条件に適した樹脂である。
【0071】
1.45≦n1≦1.65 (A)
ν1≧195−100n1 (B)
【0072】
【合成例2】
4,4’−ビシクロヘキサノール19.8g(0.1mol)の代わりに2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン24.0g(0.1mol)に変えた以外は、合成例1と同様にして、表2に示した化学式(18)の繰り返し構造単位を有するポリカーボネート樹脂を溶液重合法にて合成し、樹脂26.2gを得た。得られた樹脂のC、Hの元素分析から、化学式(18)の繰り返し構造単位を有するポリカーボネート樹脂であることを確認した。
合成例1と同様にして各特性の評価を行い、結果を第2表(表2)に示した。結果からわかるように、このポリカーボネート樹脂は本発明の条件に適した樹脂である。
【0073】
【合成例3】
第2表(表2)に示した化学式(19)の繰り返し構造単位を有するポリエステル樹脂を、酸クロリド法にて合成した。窒素導入ライン、攪拌機、温度計を備えた重合容器に、4,4’−ビシクロヘキサノール19.8g(0.1mol)、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸クロリド20.9g(0.1mol)、及びニトロベンゼン100gを仕込んだ。窒素雰囲気下で撹拌しながらゆっくり加熱し、2時間で145℃まで昇温した。この温度で6時間保持して重合させた後、ニトロベンゼンを減圧下で留去した。残ったポリマーを更にこの温度にて減圧下で2時間乾燥させ、樹脂32.4gを得た。得られた樹脂のC、Hの元素分析から、化学式(19)の繰り返し構造単位を有するポリエステル樹脂であることを確認した。
合成例1と同様にして各特性の評価を行い、結果を第2表(表2)に示した。結果からわかるように、このポリエステル樹脂は本発明の条件に適した樹脂である。
【0074】
【合成例4】
4,4’−ビシクロヘキサノール19.8g(0.1mol)の代わりに2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン24.0g(0.1mol)に変えた以外は、合成例3と同様にして、第2表(表2)に示した化学式(20)の繰り返し構造単位を有するポリエステル樹脂を酸クロリド法にて合成し、樹脂36.4gを得た。得られた樹脂のC、Hの元素分析から、化学式(20)の繰り返し構造単位を有するポリエステル樹脂であることを確認した。
合成例1と同様にして各特性の評価を行い、結果を第2表(表2)に示した。結果からわかるように、このポリエステル樹脂は本発明の条件に適した樹脂である。
【0075】
【合成例5】
第2表(表2)に示した化学式(21)の繰り返し構造単位を有するポリエーテル樹脂を、ポリマー・マテリアル・サイエンス・エンジニアリング第60巻170頁(1989年)に従って合成した。得られた樹脂のC、Hの元素分析から、化学式(21)の繰り返し構造単位を有するポリエーテル樹脂であることを確認した。
合成例1と同様にして各特性の評価を行い、結果を第2表(表2)に示した。結果からわかるように、このポリエーテル樹脂は本発明の条件に適した樹脂である。
【0076】
【合成例6】
第2表(表2)に示した化学式(22)の繰り返し構造単位を有するポリアミド樹脂を、酸クロリド法にて合成した。窒素導入ライン、攪拌機、温度計を備えた重合容器に、1,4−シクロヘキサンジアミン11.4g(0.1mol)及びN,N−ジメチルアセトアミド200gを仕込み、氷冷しながら撹拌した。1,4−シクロヘキサンジアミンが溶解した後、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸クロリド20.9g(0.1mol)を徐々に加え、その後3時間撹拌を続けた。その後、その状態で上部よりメタノール200gとイオン交換水100gの混合液300gを5分かけて導入し、析出した樹脂を濾別した。ピリジン塩酸塩などの残留物を除くため、得られた樹脂をメタノール600gとイオン交換水300gの混合液900gに懸濁させ、ホモミキサーを用いて激しく撹拌し、再度濾別した。この操作を3回繰り返した後、メタノール900gで洗浄し、80℃で2時間真空乾燥させて樹脂24.0gを得た。得られた樹脂のC、Hの元素分析から、化学式(22)の繰り返し構造単位を有するポリアミド樹脂であることを確認した。
合成例1と同様にして各特性の評価を行い、結果を第2表(表2)に示した。結果からわかるように、このポリアミド樹脂は本発明の条件に適した樹脂である。
【0077】
【合成例7】
4,4’−ビシクロヘキサノール19.8g(0.1mol)の代わりに2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン12.0g(0.05mol)とビスフェノールA11.4g(0.05mol)に変えた以外は、合成例1と同様にして、第2表(表2)に示した化学式(25)の繰り返し構造単位を有するポリカーボネート樹脂を溶液重合法にて合成し、樹脂23.2gを得た。得られた樹脂のC、Hの元素分析から、化学式(25)の繰り返し構造単位を有するポリカーボネート樹脂であることを確認した。
合成例1と同様にして各特性の評価を行い、結果を第2表(表2)に示した。結果からわかるように、このポリカーボネート樹脂は本発明の条件に適していない樹脂である。
【0078】
【合成例8】
4,4’−ビシクロヘキサノール19.8g(0.1mol)の代わりに1,4−シクロヘキサンジオール11.6g(0.1mol)、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸クロリド20.9g(0.1mol)の代わりにテレフタル酸クロリド20.3g(0.1mol)に変えた以外は、合成例3と同様にして、第2表(表2)に示した化学式(26)の繰り返し構造単位を有するポリエステル樹脂を酸クロリド法にて合成し、樹脂23.8gを得た。
得られた樹脂のC、Hの元素分析から、化学式(26)の繰り返し構造単位を有するポリエステル樹脂であることを確認した。
合成例1と同様にして各特性の評価を行い、結果を第2表(表2)に示した。結果からわかるように、このポリエステル樹脂は本発明の条件に適していない樹脂である。
【0079】
【表2】
Figure 0004485717
【0080】
【合成例9】
四塩化チタンを原料に、チタン酸化物微粒子の合成を行った。まず、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス第37巻4603−4608頁(1998年)に記載の方法に準じて、中間物であるTiOCl2の合成を行った。四塩化チタン25.0g(0.132mol)を窒素ボックス内で三口フラスコに装入し、メタノール・氷浴で−5℃程度に冷却した。撹拌を行いながら、ここに蒸留水14.3g(0.792mol)を、30分かけてゆっくり滴下した。最終的に黄色い透明な粘性のある液体が得られた。この液体を125gの蒸留水で希釈し、TiOCl2の水溶液を得た。次いで、蒸留水1450g、エタノール1650g及びプロピオン酸5.31g(0.072mol)から成り、50℃に維持された混合液に、TiOCl2水溶液を撹拌しながら一気に投入した。さらに50℃にて撹拌を続けると、数十分で薄く白濁し始めた。この条件で6時間熟成した後、10000rpmで2分間遠心分離を行い、得られた白色のゲル状物を酢酸エチルに懸濁させ、さらに同条件で遠心分離を行い、白色の微粒粉末10.0gを得た。この微粒粉末10gを1−ブタノール200gに白濁させ、超音波処理を30分間行った後、100℃において30分間加熱した。得られた白濁液を、蒸留水2000g、メタノール2000gおよび35重量%塩酸水溶液21gからなる混合液に添加し、透明な分散液を得た。この透明な分散液を50℃で撹拌しながら、メタノール100gにジメチルジメトキシシラン6g添加した混合液を、60分間かけて滴下し、その後同条件で2時間熟成した。得られた透明な分散液を、10000rpmで2分間遠心分離を行い、得られた白色のゲル状物を酢酸エチルに懸濁させ、さらに同条件で遠心分離を行い、白色の微粒粉末11.5gを得た。元素分析から、チタン酸化物の含有量は87重量%であることを確認した。この粒子を電子顕微鏡観察し、粒子はほぼ真球状であり、平均粒子直径が5nmであることを確認した。また赤外分光分析から、メチル基のC−H結合に起因する吸収ピークが見られ、表面修飾が施されていることが確認された。微粒子の評価結果を第3表(表3)に示す。結果からわかるように、この酸化物微粒子は本発明の条件に適した微粒子である。
【0081】
【合成例10】
ジメチルジメトキシシラン6gの代わりにトリメチルメトキシシラン6gを用いた以外は、合成例9と同様にして白色の微粒粉末11.8gを得た。元素分析からチタン酸化物の含有量は85重量%、電子顕微鏡観察から粒子はほぼ真球状で平均粒子直径が5nmであること、赤外分光分析からメチル基のC−H結合に起因する吸収ピークが見られ、表面修飾が施されていることが確認された。微粒子の評価結果を第3表(表3)に示す。結果からわかるように、この酸化物微粒子は本発明の条件に適した微粒子である。
【0082】
【合成例11】
ジメチルジメトキシシラン6gの代わりにメチルメトリトキシシラン6gを用いた以外は、合成例9と同様にして白色の微粒粉末11.0gを得た。元素分析からチタン酸化物の含有量は89重量%、電子顕微鏡観察から粒子はほぼ真球状で平均粒子直径が5nmであること、赤外分光分析からメチル基のC−H結合に起因する吸収ピークが見られ、表面修飾が施されていることが確認された。微粒子の評価結果を第3表(表3)に示す。結果からわかるように、この酸化物微粒子は本発明の条件に適した微粒子である。
【0083】
【合成例12】
ジメチルジメトキシシラン6gの代わりにジフェニルジメトキシシラン6gを用いた以外は、合成例9と同様にして白色の微粒粉末11.9gを得た。元素分析からチタン酸化物の含有量は85重量%、電子顕微鏡観察から粒子はほぼ真球状で平均粒子直径が5nmであること、赤外分光分析から芳香環のC−H結合に起因する吸収ピークが見られ、表面修飾が施されていることが確認された。微粒子の評価結果を第3表(表3)に示す。結果からわかるように、この酸化物微粒子は本発明の条件に適した微粒子である。
【0084】
【合成例13】
合成例9と同様にしてチタン酸化物微粒子が得られた後、表面修飾を施さなかった。元素分析からチタン酸化物の含有量は99.5重量%、電子顕微鏡観察から粒子はほぼ真球状で平均粒子直径が5nmであることを確認した。また赤外分光分析から、いずれのC−H結合に起因する吸収ピークも見られないことが確認された。微粒子の評価結果を第3表(表3)に示す。結果からわかるように、この酸化物微粒子は本発明の条件に適していない微粒子である。
【0085】
【合成例14】
用いるプロピオン酸の量を、5.31g(0.072mol)から26.6g(0.36mol)に変えた以外は、合成例9と同様にして合成を行い、白色の微粒粉末11.9gを得た。元素分析からチタン酸化物の含有量は85重量%、電子顕微鏡観察から粒子はほぼ真球状で平均粒子直径が2nmであること、赤外分光分析からメチル基のC−H結合に起因する吸収ピークが見られ、表面修飾が施されていることが確認された。微粒子の評価結果を第3表(表3)に示す。結果からわかるように、この酸化物微粒子は本発明の条件に適した微粒子である。
【0086】
【合成例15】
用いるプロピオン酸の量を、5.31g(0.072mol)から0.0531g(0.00072mol)に変えた以外は、合成例9と同様にして合成を行い、白色の微粒粉末10.6gを得た。元素分析からチタン酸化物の含有量は85重量%、電子顕微鏡観察から粒子はほぼ真球状で平均粒子直径が150nmであること、赤外分光分析からメチル基のC−H結合に起因する吸収ピークが見られ、表面修飾が施されていることが確認された。微粒子の評価結果を第3表(表3)に示す。結果からわかるように、この酸化物微粒子は本発明の条件に適した微粒子である。
【0087】
【合成例16】
用いるプロピオン酸の量を、5.31g(0.072mol)から106.2g(1.44mol)に変えた以外は、合成例9と同様にして合成を行い、白色の微粒粉末10.6gを得た。電子顕微鏡観察から粒子はほぼ真球状であるが、平均粒子直径が0.8nmであることを確認した。微粒子の評価結果を第3表(表3)に示す。結果からわかるように、この二酸化チタン微粒子は本発明の条件に適していない無機微粒子である。
【0088】
【合成例17】
用いるプロピオン酸の量を、5.31g(0.072mol)から0.00531g(0.000072mol)に変えた以外は、合成例9と同様にして合成を行い、白色の微粒粉末9.2gを得た。電子顕微鏡観察から粒子はほぼ真球状であるが、平均粒子直径が250nmであることを確認した。微粒子の評価結果を第3表(表3)に示す。結果からわかるように、この二酸化チタン微粒子は本発明の条件に適していない無機微粒子である。
【0089】
【表3】
Figure 0004485717
【0090】
【実施例1】
第3表(表3)記載の番号(U1)の酸化物微粒子0.3gを1−ブタノール10gに懸濁させ、超音波処理を30分行った後、100℃にて30分加熱した。得られる白濁液を、表2記載の番号(P1)の樹脂が10重量%で溶解したクロロホルム溶液10gに、撹拌しながら常温で5分かけて滴下した。得られた混合液は、ほんのり青白がかった無色透明な液であった。この液を、ホモジナイザーを用いてメタノールと蒸留水の等容量混合液中に析出させ、無機微粒子が樹脂中に混合した材料組成物を得た。この組成物を加熱成形して、厚さ3.2mmの基板を作成したところ、この基板は無色透明であった。電子顕微鏡観察を行ったところ、無機微粒子が樹脂中に均一に分散していることを確認した。この材料組成物について、屈折率、アッベ数、ガラス転移温度、光線透過率、密度、5%重量減少温度、溶融粘度、及び黄色度を測定し、その結果を第4表(表4)に示した。結果からわかるように、この材料組成物は、数式(D)、(E)及び(F)で示される屈折率n2及びアッベ数ν2を有し、かつ数式(G)で示される黄色度Yを有する溶融成形可能な可塑性材料組成物、すなわち光学特性および成形加工性に優れた材料組成物であり、さらにはガラス転移温度80℃以上の耐熱性、光線透過率70%以上の透明性、密度2.0g/cm3以下の軽量性をも併せ持つものであることがわかる。従って、このような特性が要求される光学部品に適した材料組成物である。
【0091】
1.45<n2≦1.80 (D)
ν2≧200−100n2 (E)
2≧n1+0.01 (F)
−3≦Y≦10 (G)
【0092】
【実施例2〜8】
用いる樹脂を、第2表(表2)記載の番号(P2)〜(P8)の樹脂に代えた以外は、実施例1と同様にして材料組成物を作成し、その物性測定結果を第4表(表4)に記した。いずれの実施例においても、得られる材料組成物は実施例1の材料組成物と同様な優れた特性を有しており、光学部品に適した材料組成物であることがわかる。
【0093】
【比較例1〜2】
用いる樹脂を、第2表(表2)記載の番号(P9)〜(P10)の樹脂に代えた以外は、実施例1と同様にして材料組成物を作成し、その物性測定結果を第4表(表4)に記した。本発明の条件範囲の樹脂を用いているため、得られた材料組成物は、数式(E)、(F)及び(G)で示される屈折率n2及びアッベ数ν2を満たさない。
【0094】
【実施例9〜11】
用いる樹脂を、第2表(表2)記載の番号(P3)の樹脂に、また用いる酸化物微粒子を、第3表(表3)記載の番号(U2)〜(U4)代えた以外は、実施例1と同様にして材料組成物を作成し、その物性測定結果を第4表(表4)に記した。いずれの実施例においても、得られる材料組成物は実施例1の材料組成物と同様な優れた特性を有しており、光学部品に適した材料組成物であることがわかる。
【0095】
【比較例3】
用いる樹脂を、第2表(表2)記載の番号(P3)の樹脂に、また用いる酸化物微粒子を、第3表(表3)記載の番号(U5)代えた以外は、実施例1と同様にして材料組成物を作成した。得られた組成物から作成された基板はうすく黄色く着色した透明な基板であり、黄色度が12.0であった。
【0096】
【実施例12〜13】
用いる樹脂を、第2表(表2)記載の番号(P3)の樹脂に代え、また用いる酸化物微粒子の量を代えた以外は、実施例1と同様にして材料組成物を作成し、その物性測定結果を第4表(表4)に記した。いずれの実施例においても、得られる材料組成物は実施例1の材料組成物と同様な優れた特性を有しており、光学部品に適した材料組成物であることがわかる。
【0097】
【比較例4】
用いる樹脂を、第2表(表2)記載の番号(P3)の樹脂に代え、また用いる酸化物微粒子の量を代えた以外は、実施例1と同様にして材料組成物を作成し、その物性測定結果を表4に記した。酸化物微粒子の使用量が本発明の条件の範囲外であるため、光学特性の向上は図ることができず、得られた材料組成物は、数式(G)で示される屈折率n2を満たすものではない。
【0098】
2≧n1+0.01 (G)
【0099】
【比較例5】
用いる樹脂を、第2表(表2)記載の番号(P3)の樹脂に代え、また用いる酸化物微粒子の量を代えた以外は、実施例1と同様にして材料組成物を作成した。しかし、得られた材料組成物は非常に脆く、熱プレス等でフィルムを作成することができなかった。すなわち、熱可塑性を有していない材料組成物であった。
【0100】
【実施例14〜15】
用いる樹脂を、第2表(表2)記載の番号(P3)の樹脂に代え、また用いる酸化物微粒子を、第3表(表3)記載の番号(U6)〜(U7)代えた以外は、実施例1と同様にして材料組成物を作成し、その物性測定結果を第4表(表4)に記した。いずれの実施例においても、得られる材料組成物は実施例1の材料組成物と同様な優れた特性を有しており、光学部品に適した材料組成物であることがわかる。
【0101】
【比較例6】
用いる樹脂を、第2表(表2)記載の番号(P3)の樹脂に、また用いる無機微粒子を、第3表(表3)記載の番号(U8)代えた以外は、実施例1と同様にして材料組成物を作成した。得られた組成物から作成された基板は白濁しており、光線透過率が低いために屈折率及びアッベ数の測定ができなかった。電子顕微鏡観察から、無機微粒子が凝集した状態であった。
【0102】
【比較例7】
用いる樹脂を、第2表(表2)記載の番号(P3)の樹脂に、また用いる無機微粒子を、第3表(表3)記載の番号(U9)代えた以外は、実施例1と同様にして材料組成物を作成した。得られた組成物から作成された基板は白濁しており、光線透過率が低いために屈折率及びアッベ数の測定ができなかった。電子顕微鏡観察から、無機微粒子が凝集していることは観察されなかった。
【0103】
【表4】
Figure 0004485717
【0104】
【発明の効果】
本発明の熱可塑性材料組成物、及びそれを含んで構成される光学部品は、▲1▼数式(H)及び(J)で表される屈折率nおよびアッベ数νを有する優れた光学特性、▲2▼黄色度10以下、▲3▼ガラス転移温度80℃以上の耐熱性、▲4▼光線透過率70%以上の透明性、▲5▼密度2.0g/cm3以下の軽量性、及び▲6▼熱可塑性及び/または溶融成形性を併せ持つ材料組成物、及びそれを含んで構成される光学部品であり、例えば、レンズ(例えば、眼鏡レンズ、光学機器用レンズ、オプトエレクトロニクス用レンズ、レーザー用レンズ、CDピックアップ用レンズ、自動車用ランプレンズ、OHP用レンズ等)、光ファイバー、光導波路、光フィルター、光学用接着剤、光ディスク基盤、ディスプレー基盤、コーティング材、プリズム等の用途に好適である。
1.45<n≦1.80 (H)
ν≧200−100n (J)[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a thermoplastic material composition and an optical component comprising the same, and more specifically, is excellent in high refraction, low dispersibility (high Abbe number), heat resistance, transparency, and lightness. , Thermoplastic material compositions, and optical components comprising the same (for example, lenses (for example, spectacle lenses, optical instrument lenses, optoelectronic lenses, laser lenses, CD pickup lenses, automobiles) Lamp lenses, OHP lenses, etc.), optical fibers, optical waveguides, optical filters, optical adhesives, optical disk substrates, display substrates, coating materials, prisms, and the like.
[0002]
[Prior art]
In recent years, research on optoelectronics toward an advanced information society has been vigorously conducted, and research on optical materials has been actively conducted to realize this. The following properties are required as optical materials that support various developments in optoelectronics, such as optical communication, optical recording, optical processing, optical measurement, and optical computation. That is, high refractive properties, low dispersibility (that is, high Abbe number), heat resistance, transparency, colorlessness, cleanness, easy moldability, light weight, chemical resistance, solvent resistance, and the like.
[0003]
Until now, inorganic materials such as quartz and optical glass have been mainly used as optical materials. Although these inorganic materials have excellent optical characteristics and heat resistance, they have problems such as processability, cost, and high density. For example, the density of an optical glass having a refractive index of 1.70 is about 3.0 g / cm. Three And very big. In recent years, in order to meet these requirements, development of materials having excellent optical characteristics, workability, lightness, and the like has been promoted, and expectations for organic optical materials, particularly resin materials having thermoplasticity, are increasing. Thermoplastic resin material has many features such as light weight, excellent flexibility, no electrical induction, easy molding, etc. Optical fiber, optical waveguide, optical disk substrate, optical filter, lens Development for applications such as optical adhesives is being made.
[0004]
A typical thermoplastic resin material is polycarbonate resin, which is made from 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (commonly called bisphenol A) as a raw material, which is superior in transparency and lighter than glass. It is applied as an optical component in many fields because of its features such as excellent impact resistance and melt molding, which facilitates mass production. However, although the refractive index has a relatively high value of about 1.58, the Abbe number representing the degree of dispersibility of the refractive index is as low as 30, and the balance between the refractive index and the dispersion characteristics is poor. The present situation is that the use of resin is limited. For example, it is known that a spectacle lens, which is a representative example of optical components, should have an Abbe number of 40 or more in view of visual functions (Quarterly Chemical Review No. 39 Refractive Index Control of Transparent Polymers The Chemical Society of Japan Ed., Academic Publishing Center, etc.), it is difficult to obtain desired characteristics even if a polycarbonate resin made from bisphenol A is used as it is.
[0005]
Many attempts have been made so far to solve these problems. Polycarbonate resins (Japanese Patent Laid-Open No. 10-251500, etc.) having a specific structure comprising an oxygen-containing ring, aromatic and aliphatic resins have been introduced. Copolymerized polycarbonate resins (JP 2000-230044, etc.), polycarbonate resins having a specific aliphatic structure (JP 2000-63506, etc.) have been proposed. However, for example, when applied to a spectacle lens, there are few resins having an Abbe number of 40 or more, which is necessary for visual function, and most are about 30 to 38. Several resins having an Abbe number of 40 or more have been proposed, but the refractive index is at most about 1.56 and cannot be applied to applications where a high refractive index and a high Abbe number are desired. For example, in the case of a spectacle lens, a resin having a refractive index of 1.58 or more and an Abbe number of 40 or more is desired.
[0006]
Furthermore, there is a demand for the development of a material that uses a plurality of materials having different refractive indexes, such as an optical fiber, an optical waveguide, and some lenses, or has a distribution in the refractive index. In order to cope with these materials, it is indispensable to arbitrarily adjust the refractive index.
[0007]
On the other hand, development of thermosetting resins especially for eyeglass lenses has been actively conducted. Many resins have been put on the market so far, and many of them have very excellent optical properties with a high refractive index of 1.60 or more and an Abbe number of 40 or more. It has the feature that it is lighter than that (Quarterly Chemistry Review No. 39 Controlling the refractive index of transparent polymers, The Chemical Society of Japan, Japan Society for Publication Press, etc.). However, since all of these are thermoplastic resins, it generally takes a complicated process and a large amount of time of several tens of hours or more, which is a very big problem in terms of production efficiency. .
[0008]
Therefore, a material having high refractive property, low dispersibility (high Abbe number), colorlessness (low yellowness), heat resistance, transparency, and light weight, and further having thermoplasticity capable of arbitrarily controlling the refractive index, An optical component including the same has not yet been found, and its development has been eagerly desired.
[0009]
[Problems to be solved by the present invention]
In view of the above-mentioned problems of the prior art, the object of the present invention is: (1) excellent optical characteristics having a refractive index n and an Abbe number ν represented by the formulas (H) and (J), and (2) yellowness of 10 (3) Heat resistance of glass transition temperature of 80 ° C. or higher, (4) Transparency of light transmittance of 70% or higher, (5) Density of 2.0 g / cm Three An object of the present invention is to provide a material composition having the following light weight and (6) thermoplasticity and / or melt moldability, and an optical component comprising the material composition.
[0010]
1.45 <n ≦ 1.80 (H)
ν ≧ 200-100n (J)
[0011]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies in order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have obtained from a thermoplastic resin having specific optical properties and titanium oxide fine particles having a specific average particle diameter subjected to surface modification. The resulting material composition has high refractive index, low dispersibility (high Abbe number), colorlessness (low yellowness), heat resistance, transparency, and light weight, and thermoplasticity that can arbitrarily control the refractive index. The optical component comprising the material composition has high refractive index, low dispersibility (high Abbe number), colorlessness (low yellowness), heat resistance, transparency, and lightness. The present invention was completed by finding out that it has excellent workability and moldability.
[0012]
That is, this invention is specified by the matter described in the following [1]-[10].
[1] Refractive index n expressed by mathematical formulas (A) and (B) 1 And Abbe number ν 1 100 parts by weight of a thermoplastic resin having an average particle diameter d i Is represented by Formula (C), and is composed of 1 to 200 parts by weight of surface-modified titanium oxide fine particles that have been surface-modified by the compound represented by Chemical Formula (1), Formulas (D) and (E) And the refractive index n shown in (F) 2 And Abbe number ν 2 And a thermoplastic material composition having a yellowness Y represented by the formula (G).
[0013]
1.45 ≦ n 1 ≦ 1.65 (A)
ν 1 ≧ 195-100n 1 (B)
1 nm ≦ d i ≦ 200nm (C)
1.45 <n 2 ≦ 1.80 (D)
ν 2 ≧ 200-100n 2 (E)
n 2 ≧ n 1 +0.01 (F)
−3 ≦ Y ≦ 10 (G)
Si (OR 1 ) X (R 2 ) 4-X (1)
[0014]
[Chemical formula 2]
Figure 0004485717
[0015]
(However, in the chemical formula (1), X is an integer of 1 to 4, and R1 and R2 each independently represent a monovalent linking group selected from any one of the chemical formula group (2) and chemical formula 2). In chemical formula (2), Y is an integer of 1 to 30, and Z is an integer of 0 to 5.)
[0016]
[2] The thermoplastic material composition according to [1], wherein the thermoplastic resin is a melt-moldable thermoplastic resin, and the thermoplastic material composition is a melt-moldable thermoplastic material composition.
[0017]
[3] The thermoplastic resin is an acrylic resin, a cyclic olefin resin, a polycarbonate resin having a cyclic aliphatic chain, a polyester resin having a cyclic aliphatic chain, a polyether resin having a cyclic aliphatic chain, and a polyamide having a cyclic aliphatic chain. The thermoplastic material composition according to [1] to [2], which is a resin or a polyimide resin having a cyclic aliphatic chain.
[0018]
[4] An optical component comprising the thermoplastic material composition according to [1] to [3].
[0019]
[5] The optical component according to [4], wherein the optical component is a lens.
[0020]
[6] The lens according to [5], wherein the lens is a spectacle lens, an optical device lens, an optoelectronic lens, a laser lens, a CD pickup lens, an automobile lamp lens, or an OHP lens.
[0021]
[7] The optical component according to [4], wherein the optical component is an optical fiber.
[0022]
[8] The optical component according to [4], wherein the optical component is an optical waveguide.
[0023]
[9] The optical component according to [4], wherein the optical component is an optical filter.
[0024]
[10] The optical component according to [4], wherein the optical component is an optical adhesive.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The thermoplastic material composition of the present invention has a refractive index n represented by formulas (A) and (B). 1 And Abbe number ν 1 100 parts by weight of a thermoplastic resin having an average particle diameter d i Is represented by Formula (C), and is composed of 1 to 200 parts by weight of surface-modified titanium oxide fine particles that have been surface-modified by the compound represented by Chemical Formula (1), Formulas (D) and (E) And the refractive index n shown in (F) 2 And Abbe number ν 2 And a thermoplastic material composition having a yellowness Y represented by the formula (G).
[0026]
1.45 ≦ n 1 ≦ 1.65 (A)
ν 1 ≧ 195-100n 1 (B)
1 nm ≦ d i ≦ 200nm (C)
1.45 <n 2 ≦ 1.80 (D)
ν 2 ≧ 200-100n 2 (E)
n 2 ≧ n 1 +0.01 (F)
−3 ≦ Y ≦ 10 (G)
Si (OR 1 ) X (R 2 ) 4-X (1)
[0027]
[Chemical 3]
Figure 0004485717
[0028]
(In the chemical formula (1), X is an integer of 1 to 4, and R1 and R2 each independently represent a monovalent linking group selected from any one of the chemical formula group (2) and chemical formula 3). In chemical formula (2), Y is an integer of 1 to 30, and Z is an integer of 0 to 5.)
[0029]
The thermoplastic resin used in the present invention has a refractive index n represented by the mathematical formulas (A) and (B). 1 And Abbe number ν 1 Is a thermoplastic resin. Refractive index n 1 And Abbe number ν 1 Is out of the range represented by the mathematical formulas (A) and (B), the refractive index n of the resulting thermoplastic material composition 2 And Abbe number ν 2 However, there is a risk of deviating from the range indicated by the mathematical formulas (D), (E), and (F).
[0030]
Refractive index (n, n 1 , N 2 ) Indicates the refractive index at a wavelength of 588 nm, as described in “Quarterly Chemical Review No. 39, Control of Refractive Index of Transparent Polymer, Edited by Chemical Society of Japan, Society Press”. The Abbe numbers (ν, ν) 1 , Ν 2 ) Is a value represented by the mathematical formula (K), as described in “Quarterly Chemical Review No. 39, Control of Refractive Index of Transparent Polymer, Edited by Chemical Society of Japan, Society Publishing Center”. However, in the formula (K), nd, nf, and nc indicate refractive indexes at 588 nm, 486 nm, and 656 nm, respectively.
[0031]
v = (nd-1) / (nf-nc) (K)
[0032]
The thermoplastic resin used in the present invention preferably has a glass transition temperature of 80 ° C. or higher and 400 ° C. or lower, and more preferably 100 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. If the glass transition temperature is less than 80 ° C, sufficient heat resistance may not be obtained, and if the glass transition temperature exceeds 400 ° C, a high temperature is required for molding, which is disadvantageous in terms of process. In addition to this, problems such as discoloration of the material may occur.
[0033]
The thermoplastic resin used in the present invention preferably has a light transmittance of 70% or more, and more preferably 80% or more. If the light transmittance is less than 70%, the resulting thermoplastic material composition may have a light transmittance of less than 70%. The light transmittance in the present invention is a value obtained in accordance with ASTM D1003 by forming a substrate having a thickness of 3.2 mm by thermoforming a resin.
[0034]
The thermoplastic resin used in the present invention has a density of 2.0 g / cm. Three Or less, preferably 1.5 g / cm Three The following is more preferable. Density is 2.0g / cm Three Exceeds the density of the resulting thermoplastic material composition is 2.0 g / cm Three There is a risk of exceeding.
[0035]
By using a thermoplastic resin capable of melt molding as the thermoplastic resin used in the present invention, a thermoplastic material composition capable of melt molding can be obtained as the thermoplastic material composition of the present invention.
[0036]
The thermoplastic resin in the present invention indicates that it can be softened by heating in a certain temperature range, and product processing can be performed by molding or extrusion in the softened state. Specifically, for example, it has a performance capable of forming a film having a thickness of about 0.1 to 5000 μm by pressing in a heated state. In addition, the thermoplastic resin capable of melt molding in the present invention has a melt viscosity capable of melt molding in a thermally stable temperature range, and indicates that molding can be performed by extrusion or injection. Specifically, for example, the temperature at which 5% by weight of the resin is reduced by heating in air, that is, the temperature having a melt viscosity of about 1 to 100 Pascal / second is 30 ° C. or higher, preferably 5% by weight. Means lower by 50 ° C. or more. By having melt moldability, extrusion molding, injection molding, vacuum molding, blow molding, compression molding, blow molding, calendar molding, laminate molding, etc. are possible, and various molded products such as disks and fibers can be obtained. .
[0037]
The thermoplastic resin used in the present invention satisfies the above-mentioned optical characteristics (refractive index and Abbe number), and more preferably, the above-mentioned glass transition temperature, light transmittance, density, and resin processability (thermoplasticity). And / or melt moldability). For example, an acrylic resin, a polycarbonate resin having a cyclic aliphatic chain, a polyester resin having a cyclic aliphatic chain, a polyether resin having a cyclic aliphatic chain, a polyamide resin having a cyclic aliphatic chain, or a polyimide having a cyclic aliphatic chain Examples thereof include resins. More specifically, for example, resins having a structural skeleton represented by chemical formulas (3) to (16) described in Table 1 (Table 1) can be given, but the present invention is not limited thereto.
[0038]
[Table 1]
Figure 0004485717
[0039]
Further, a copolymer in which a part of the cyclic aliphatic chain is replaced with an aromatic ring can be used, and a thiocarbonate, a thioester, a thioether, or the like partially containing sulfur in the bond chain can also be suitably used. In addition, since an aromatic ring and sulfur may be accompanied by a reduction in the Abbe number, it is important to select within a range that does not deviate from the optical properties of the thermoplastic resin presented in the present invention.
[0040]
The method for producing the thermoplastic resin used in the present invention is not particularly limited, and any known method can be used. Also, the type and amount of impurities contained in the resin are not particularly limited, but depending on the use, impurities may impair the effects of the present invention, so the total impurity amount is 1% by weight or less, particularly sodium or It is desirable that ionic impurities such as chlorine be 0.5% by weight or less.
[0041]
The molecular weight of the thermoplastic resin used in the present invention is not particularly limited, and can be set to an arbitrary molecular weight depending on the application and processing method. However, in consideration of molding processability, the resin is 0.5 g / 100. It is preferable that the value of the logarithmic viscosity measured at 35 ° C. after being dissolved in a solvent capable of being dissolved at a concentration of milliliter is 0.1 to 3.0 deciliter / g.
[0042]
Also, end-capping compounds such as monoalcohols such as methanol and ethanol, and aromatic monohydroxy compounds such as phenol and tertiary butylphenol may be used in combination for the purpose of suppressing coloration and improving fluidity in melt molding. Good.
[0043]
In the thermoplastic resin of the present invention, the repeating of the structural unit is not particularly limited, and may be any of an alternating structure, a random structure, a block structure, and the like. Moreover, although the molecular shape used normally is linear, you may use the shape branched. Also, it may be grafted.
[0044]
The surface-modified titanium oxide fine particles used in the present invention are titanium oxide fine particles that have been surface-modified with a compound represented by the chemical formula (1).
[0045]
Si (OR 1 ) X (R 2 ) 4-X (1)
[0046]
[Formula 4]
Figure 0004485717
[0047]
(In the chemical formula (1), X is an integer of 1 to 4, and R1 and R2 each independently represents a monovalent linking group selected from any one of the chemical formula group (2) and chemical formula 4). In chemical formula (2), Y is an integer of 1 to 30, and Z is an integer of 0 to 5.)
[0048]
The method of synthesizing the surface-modified titanium oxide fine particles used in the present invention is not particularly limited, and any known method can be used, but after synthesizing the titanium oxide fine particles, it is represented by the chemical formula (1). A method of modifying the surface with a compound to be used is preferably used. The method for synthesizing the titanium oxide fine particles is not particularly limited, and any known method can be used. For example, desired titanium oxide fine particles can be obtained by using titanium halide or alkoxy titanium as a raw material and hydrolyzing in a reaction system containing water. At this time, a method of using an organic acid, an organic amine or the like in combination is also used for stabilizing the fine particles. More specifically, for example, a known method described in Journal of Chemical Engineering of Japan Vol. 1, No. 1, pages 21-28 (1998) can be used. According to these methods, for example, titanium oxide having an average particle diameter of 5 nm can be easily obtained by using titanium tetraisopropoxide or titanium tetrachloride as a raw material and coexisting appropriate additives when hydrolyzed in an appropriate solvent. Can be manufactured. A method of obtaining titanium oxide fine particles by oxidizing and decomposing a titanium compound such as titanium halide or alkoxy titanium in a flame can also be used. The structure of the titanium oxide is not particularly limited, and any of a rutile type crystal structure, an anatase type crystal structure, and an amorphous structure (amorphous) can be used. In order to efficiently express the effects of the present invention, it is preferable to use a rutile type crystal structure, an anatase type crystal structure, or a mixed structure thereof. The method for surface modification of the titanium oxide fine particles with the compound represented by the chemical formula (1) is not particularly limited, and any known method can be used. For example, a method of hydrolyzing the compound represented by the chemical formula (1) under conditions where water is present to modify the surface of the titanium oxide fine particles can be mentioned. In this method, a catalyst such as acid or alkali is preferably used, and the hydroxyl group on the surface of the titanium oxide fine particles and the hydroxyl group generated by hydrolysis of the compound represented by the chemical formula (1) are dehydrated to form a bond. It is generally considered.
[0049]
The surface-modified titanium oxide fine particles used in the present invention are surface-modified with the compound represented by the above chemical formula (1).
Specifically, for example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetraphenoxysilane, methyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, propyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltriphenoxysilane, ethyl Triethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, 3-methylphenyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiphenoxysilane, trimethylmethoxysilane, triethylethoxysilane, triphenylmethoxysilane, triphenyl Examples include phenoxysilane.
[0050]
These compounds have different characteristics such as reaction rate, and compounds suitable for surface modification conditions can be used. Further, only one type may be used or a plurality of types may be used in combination. Furthermore, the properties of the surface-modified titanium oxide fine particles obtained may vary depending on the compound used, and the affinity with the thermoplastic resin used to obtain the material composition should be determined by selecting the compound used for the surface modification. Is also possible. The ratio of the surface modification is not particularly limited, but the ratio of the titanium oxide is preferably 30 to 99% by weight and more preferably 60 to 98% by weight with respect to the fine particles after the surface modification. preferable.
[0051]
Average particle diameter d of surface-modified titanium oxide fine particles used in the present invention i Is the average particle diameter d given by equation (C) i It is. Average particle diameter d i Is less than 1 nm, the refractive index n of the resulting thermoplastic material composition 2 And Abbe number ν 2 However, there is a risk of deviating from the range indicated by the mathematical formulas (D), (E), and (F). The average particle diameter d i If the thickness exceeds 200 nm, the resulting thermoplastic material composition may become turbid, resulting in a decrease in transparency and a light transmittance of less than 70%.
[0052]
1 nm ≦ d i ≦ 200nm (C)
1.45 <n 2 ≦ 1.80 (D)
ν 2 ≧ 200-100n 2 (E)
n 2 ≧ n 1 +0.01 (F)
[0053]
The shape of the surface-modified titanium oxide fine particles used in the present invention is not particularly limited, but preferably spherical fine particles are used. Further, the particle size distribution is not particularly limited, but in order to achieve the effect of the present invention more efficiently, a particle having a relatively narrow distribution is preferably used rather than a particle having a wide distribution. Used.
[0054]
In the present invention, it is important to use surface-modified titanium oxide fine particles that have been surface-modified using the compound represented by the chemical formula (1). When titanium oxide fine particles not subjected to surface modification are used, the colorlessness of the material composition is reduced, and the yellowness Y may be out of the range represented by the formula (G). In addition, the yellowness in this invention shows the value which measured the board | substrate of thickness 3.2mm with the permeation | transmission method according to JISK7103.
[0055]
−3 ≦ Y ≦ 10 (G)
[0056]
The thermoplastic material composition of the present invention has a refractive index n represented by the mathematical formulas (A) and (B). 1 And Abbe number ν 1 100 parts by weight of a thermoplastic resin having an average particle diameter d i Is represented by the formula (C), and is composed of 1 to 200 parts by weight of surface-modified titanium oxide fine particles that have been surface-modified by the compound represented by the chemical formula (1), and more preferably 100 weights of the thermoplastic resin. Part and surface modified titanium oxide fine particles 5 to 150 parts by weight.
[0057]
However, in the chemical formula (1), X is an integer of 1 to 4, and R1 and R2 each independently represent a monovalent linking group selected from any one of the chemical formula group (2) (chemical formula 5). In chemical formula (2), Y is an integer of 1 to 30, and Z is an integer of 0 to 5.
When the surface-modified titanium oxide fine particles are less than 1 part by weight relative to 100 parts by weight of the thermoplastic resin, the refractive index n of the resulting thermoplastic material composition 2 And Abbe number ν 2 However, there is a risk of deviating from the range indicated by the mathematical formulas (D), (E), and (F). Further, when the surface-modified titanium oxide fine particles exceed 200 parts by weight, the refractive index n of the resulting thermoplastic material composition 2 And Abbe number ν 2 However, there is a possibility that not only the range shown by the mathematical formulas (D), (E) and (F) may be deviated, but also the thermoplastic property of the material composition may be impaired.
[0058]
1.45 ≦ n 1 ≦ 1.65 (A)
ν 1 ≧ 195-100n 1 (B)
1 nm ≦ d i ≦ 200nm (C)
1.45 <n 2 ≦ 1.80 (D)
ν 2 ≧ 200-100n 2 (E)
n 2 ≧ n 1 +0.01 (F)
Si (OR 1 ) X (R 2 ) 4-X (1)
[0059]
[Chemical formula 5]
Figure 0004485717
[0060]
The thermoplastic material composition in the present invention is composed of a thermoplastic resin and surface-modified titanium oxide fine particles, but the production method is not particularly limited. That is, a thermoplastic resin and surface-modified titanium oxide fine particles are created independently, and then a method of mixing both, a method of creating a thermoplastic resin under conditions in which pre-made surface-modified titanium oxide fine particles exist, Any method such as a method of producing surface-modified titanium oxide fine particles under conditions where a thermoplastic resin prepared in advance is present, and a method of simultaneously producing both a thermoplastic resin and surface-modified titanium oxide fine particles can be employed. Specifically, for example, two solutions of a solution in which a thermoplastic resin is dissolved and a dispersion in which surface-modified titanium oxide fine particles are uniformly dispersed are uniformly mixed in a solution having poor solubility in the thermoplastic resin. A method for obtaining a target material composition can be suitably exemplified by meeting with, but is not limited thereto.
[0061]
In the thermoplastic material composition of the present invention, the degree of mixing of the thermoplastic resin and the surface-modified titanium oxide fine particles is not particularly limited, but in order to achieve the effect of the present invention more efficiently, it should be uniform. It is desirable that they are mixed. If the degree of mixing is insufficient, there is a concern that it may affect the optical properties such as refractive index, Abbe number, and light transmittance, and it will also adversely affect resin processability such as thermoplasticity and melt moldability. There is a fear. The degree of mixing is considered to be affected by the preparation method, and it is important to select a method in consideration of the characteristics of the thermoplastic resin and surface-modified titanium oxide fine particles used. In order to mix both the thermoplastic resin and the surface-modified titanium oxide fine particles more uniformly, a method of directly bonding the thermoplastic resin and the surface-modified titanium oxide fine particles can be suitably used in the present invention.
[0062]
The thermoplastic material composition of the present invention has a refractive index n represented by formulas (D), (E) and (F). 2 And Abbe number ν 2 And is an optically excellent material composition having a yellowness Y represented by the formula (G), and further has excellent thermoplasticity and / or injection moldability, and therefore has excellent molding processability. Material composition. This material having both excellent optical properties and moldability is a property that has not been achieved with the materials disclosed so far, and consists of a specific thermoplastic resin and specific titanium oxide fine particles. However, it is thought that this contributes to this characteristic.
[0063]
1.45 <n 2 ≦ 1.80 (D)
ν 2 ≧ 200-100n 2 (E)
n 2 ≧ n 1 +0.01 (F)
−3 ≦ Y ≦ 10 (G)
[0064]
The thermoplastic material composition of the present invention comprises: (1) excellent optical properties having a refractive index n and an Abbe number ν represented by formulas (H) and (J), (2) a yellowness of 10 or less, (3) Heat resistance of glass transition temperature of 80 ° C. or higher, (4) transparency of light transmittance of 70% or higher, and (5) density of 2.0 g / cm Three It has the following light weight and (6) thermoplasticity and / or melt moldability, and without any loss of these excellent performances, the refractive index n can be arbitrarily adjusted within the range represented by the formula (H). it can. The refractive index can be adjusted with high accuracy by adjusting the composition ratio of the thermoplastic resin to be used and the titanium oxide fine particles.
[0065]
1.45 <n ≦ 1.80 (H)
ν ≧ 200-100n (J)
[0066]
The thermoplastic material composition of the present invention has high refractive properties, low dispersibility (high Abbe number), heat resistance, light transmittance, light weight, and moldability, and can further adjust the refractive index arbitrarily. It is a thermoplastic material composition having excellent characteristics and can be suitably used for optical parts.
[0067]
There are no particular limitations on the optical component comprising the thermoplastic material composition of the present invention. For example, a component that can be used for a part or all of the component and requires high refraction and low dispersibility. And parts that require high transparency or parts that require transparency and high refraction. In addition, since the refractive index can be adjusted arbitrarily, for example, it is also suitable for optical components that require different refractive indexes, such as optical fibers, optical waveguides, and some lenses, or that require a distribution in the refractive index. Can do. More specifically, for example, lenses (for example, eyeglass lenses, optical equipment lenses, optoelectronic lenses, laser lenses, CD pickup lenses, automotive lamp lenses, OHP lenses, etc.), optical fibers, optical waveguides, Examples include an optical filter, an optical adhesive, an optical disk substrate, a display substrate, a coating material, and a prism.
[0068]
The thermoplastic material composition of the present invention has melt moldability by using a thermoplastic resin that can be melt-molded as a raw material. Therefore, the above-mentioned optical materials are used in comparison with conventionally used thermosetting resins. Parts can be manufactured efficiently.
[0069]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. The physical properties and optical properties of the thermoplastic resin, titanium oxide fine particles, thermoplastic material composition, etc. in the examples were measured by the following methods.
(1) Logarithmic viscosity η: 0.5 g / 100 ml of a thermoplastic resin in a solvent in which the resin can be dissolved (for example, chloroform, 1-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, ortho-dichlorobenzene, cresol, etc.) After dissolving at a concentration of 1, the measurement was performed at 35 ° C.
{Circle around (2)} Refractive index n and Abbe number ν: A sample on a plate having a thickness of about 0.1 to 1 mm was prepared using a normal hot press machine, and measured by an Abbe refractometer (Atago DR-M2).
(3) Glass transition temperature Tg: measured by DSC (Shimadzu DT-40 series, DSC-41M).
(4) Light transmittance: A substrate having a thickness of 3.2 mm was prepared by thermoforming the material composition, and measured according to ASTM D1003.
(5) 5% weight loss temperature Td Five : Measured with DTA-TG (Shimadzu DT-40 series, DTG-40M) in air.
(6) Melt viscosity: Melt viscosity was measured with an elevated flow tester (Shimadzu CFT-500) using an orifice having a diameter of 0.1 cm and a length of 1 cm. After maintaining at a predetermined temperature for 5 minutes, the mixture was extruded at a pressure of 100,000 hectopascals.
(7) Yellowness: A substrate having a thickness of 3.2 mm was prepared by thermoforming the material composition and measured by a transmission method in accordance with JIS K7103.
[0070]
[Synthesis Example 1]
A polycarbonate resin having a repeating structural unit represented by the chemical formula (17) shown in Table 2 (Table 2) was synthesized by a solution polymerization method. Into a polymerization vessel equipped with a nitrogen introduction line, a stirrer and a thermometer, 19.8 g (0.1 mol) of 4,4′-bicyclohexanol and 200 g of pyridine were charged and stirred to completely dissolve. The solution was kept at 40 ° C. in a warm water bath and phosgene was blown at a rate of about 0.25 g / min while the solution was vigorously stirred. After about 25 minutes, pyridine hydrochloride began to precipitate, and after about 15 minutes, the viscosity of the solution began to gradually increase. Further, after supplying phosgene for 10 minutes, the supply was stopped, and stirring was continued vigorously for 1 hour. Thereafter, in that state, 300 g of a mixed solution of 200 g of methanol and 100 g of ion-exchanged water was introduced from the upper portion over 5 minutes, and the precipitated polycarbonate resin was separated by filtration. In order to remove residues such as pyridine hydrochloride, the obtained polycarbonate resin was suspended in 900 g of a mixture of 600 g of methanol and 300 g of ion-exchanged water, vigorously stirred using a homomixer, and filtered again. This operation was repeated three times, then washed with 900 g of methanol and vacuum dried at 80 ° C. for 2 hours to obtain 22.0 g of resin.
When the obtained polycarbonate resin was subjected to elemental analysis of C and H, the contents thereof were 70.1 wt% and 8.8 wt%, respectively, and the theoretical values were 69.6 wt% and 8.9 wt%, respectively. It was confirmed that the polycarbonate resins were equivalent and had a repeating structural unit represented by the chemical formula (17).
About the obtained polycarbonate resin, logarithmic viscosity η, refractive index n, Abbe number ν, glass transition temperature Tg, and light transmittance, density ρ, 5% weight reduction temperature Td according to the above method. Five The melt viscosity was evaluated and the results are shown in Table 2. This resin has a melt viscosity suitable for melt molding of 9 Pascal / second at 180 ° C., which is sufficiently lower than 50 ° C. compared to the 5% weight loss temperature, and can be melt-molded. It turns out that it is a thermoplastic resin. As can be seen from the results, this polycarbonate resin has a refractive index n expressed by the formulas (A) and (B). 1 And Abbe number ν 1 Is a melt-moldable thermoplastic resin suitable for the conditions of the present invention.
[0071]
1.45 ≦ n 1 ≦ 1.65 (A)
ν 1 ≧ 195-100n 1 (B)
[0072]
[Synthesis Example 2]
In the same manner as in Synthesis Example 1, except that 19.8 g (0.1 mol) of 4,4′-bicyclohexanol was changed to 24.0 g (0.1 mol) of 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane. Then, a polycarbonate resin having a repeating structural unit represented by the chemical formula (18) shown in Table 2 was synthesized by a solution polymerization method to obtain 26.2 g of a resin. From the elemental analysis of C and H of the obtained resin, it was confirmed to be a polycarbonate resin having a repeating structural unit represented by the chemical formula (18).
Each characteristic was evaluated in the same manner as in Synthesis Example 1, and the results are shown in Table 2 (Table 2). As can be seen from the results, this polycarbonate resin is a resin suitable for the conditions of the present invention.
[0073]
[Synthesis Example 3]
A polyester resin having a repeating structural unit represented by the chemical formula (19) shown in Table 2 (Table 2) was synthesized by the acid chloride method. In a polymerization vessel equipped with a nitrogen introduction line, a stirrer and a thermometer, 19.8 g (0.1 mol) of 4,4′-bicyclohexanol, 20.9 g (0.1 mol) of 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid chloride, and nitrobenzene 100 g was charged. The mixture was slowly heated with stirring under a nitrogen atmosphere, and the temperature was raised to 145 ° C. in 2 hours. After polymerization at this temperature for 6 hours, nitrobenzene was distilled off under reduced pressure. The remaining polymer was further dried at this temperature under reduced pressure for 2 hours to obtain 32.4 g of a resin. From the elemental analysis of C and H of the obtained resin, it was confirmed that it was a polyester resin having a repeating structural unit of the chemical formula (19).
Each characteristic was evaluated in the same manner as in Synthesis Example 1, and the results are shown in Table 2 (Table 2). As can be seen from the results, this polyester resin is a resin suitable for the conditions of the present invention.
[0074]
[Synthesis Example 4]
In the same manner as in Synthesis Example 3, except that 19.8 g (0.1 mol) of 4,4′-bicyclohexanol was changed to 24.0 g (0.1 mol) of 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane. Then, a polyester resin having a repeating structural unit of the chemical formula (20) shown in Table 2 (Table 2) was synthesized by the acid chloride method to obtain 36.4 g of a resin. From the elemental analysis of C and H of the obtained resin, it was confirmed that it was a polyester resin having a repeating structural unit of the chemical formula (20).
Each characteristic was evaluated in the same manner as in Synthesis Example 1, and the results are shown in Table 2 (Table 2). As can be seen from the results, this polyester resin is a resin suitable for the conditions of the present invention.
[0075]
[Synthesis Example 5]
A polyether resin having a repeating structural unit represented by the chemical formula (21) shown in Table 2 (Table 2) was synthesized according to Polymer Material Science Engineering Vol. 60, page 170 (1989). From the elemental analysis of C and H of the obtained resin, it was confirmed to be a polyether resin having a repeating structural unit represented by the chemical formula (21).
Each characteristic was evaluated in the same manner as in Synthesis Example 1, and the results are shown in Table 2 (Table 2). As can be seen from the results, this polyether resin is a resin suitable for the conditions of the present invention.
[0076]
[Synthesis Example 6]
A polyamide resin having a repeating structural unit represented by the chemical formula (22) shown in Table 2 (Table 2) was synthesized by the acid chloride method. A polymerization vessel equipped with a nitrogen introduction line, a stirrer, and a thermometer was charged with 11.4 g (0.1 mol) of 1,4-cyclohexanediamine and 200 g of N, N-dimethylacetamide and stirred while cooling with ice. After 1,4-cyclohexanediamine was dissolved, 20.9 g (0.1 mol) of 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid chloride was gradually added, and then the stirring was continued for 3 hours. Thereafter, in that state, 300 g of a mixed solution of 200 g of methanol and 100 g of ion-exchanged water was introduced from the upper portion over 5 minutes, and the precipitated resin was separated by filtration. In order to remove residues such as pyridine hydrochloride, the obtained resin was suspended in 900 g of a mixture of 600 g of methanol and 300 g of ion-exchanged water, vigorously stirred using a homomixer, and filtered again. This operation was repeated three times, then washed with 900 g of methanol and vacuum dried at 80 ° C. for 2 hours to obtain 24.0 g of a resin. From the elemental analysis of C and H of the obtained resin, it was confirmed that it was a polyamide resin having a repeating structural unit of the chemical formula (22).
Each characteristic was evaluated in the same manner as in Synthesis Example 1, and the results are shown in Table 2 (Table 2). As can be seen from the results, this polyamide resin is a resin suitable for the conditions of the present invention.
[0077]
[Synthesis Example 7]
Instead of 19.8 g (0.1 mol) of 4,4′-bicyclohexanol, it was changed to 12.0 g (0.05 mol) of 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane and 11.4 g (0.05 mol) of bisphenol A. In the same manner as in Synthesis Example 1, a polycarbonate resin having a repeating structural unit represented by the chemical formula (25) shown in Table 2 (Table 2) was synthesized by a solution polymerization method to obtain 23.2 g of a resin. . From the elemental analysis of C and H of the obtained resin, it was confirmed to be a polycarbonate resin having a repeating structural unit represented by the chemical formula (25).
Each characteristic was evaluated in the same manner as in Synthesis Example 1, and the results are shown in Table 2 (Table 2). As can be seen from the results, this polycarbonate resin is not suitable for the conditions of the present invention.
[0078]
[Synthesis Example 8]
In place of 19.8 g (0.1 mol) of 4,4′-bicyclohexanol, 11.6 g (0.1 mol) of 1,4-cyclohexanediol and 20.9 g (0.1 mol) of 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid chloride A polyester resin having a repeating structural unit represented by the chemical formula (26) shown in Table 2 (Table 2) was prepared in the same manner as in Synthesis Example 3 except that 20.3 g (0.1 mol) of terephthalic acid chloride was used instead. Synthesis by the acid chloride method gave 23.8 g of resin.
From the elemental analysis of C and H of the obtained resin, it was confirmed that it was a polyester resin having a repeating structural unit represented by the chemical formula (26).
Each characteristic was evaluated in the same manner as in Synthesis Example 1, and the results are shown in Table 2 (Table 2). As can be seen from the results, this polyester resin is not suitable for the conditions of the present invention.
[0079]
[Table 2]
Figure 0004485717
[0080]
[Synthesis Example 9]
Using titanium tetrachloride as a raw material, titanium oxide fine particles were synthesized. First, in accordance with the method described in Japanese Journal of Applied Physics, Volume 37, pages 4603-4608 (1998), TiOCl, which is an intermediate, is used. 2 Was synthesized. Titanium tetrachloride (25.0 g, 0.132 mol) was charged into a three-necked flask in a nitrogen box and cooled to about −5 ° C. in a methanol / ice bath. While stirring, 14.3 g (0.792 mol) of distilled water was slowly added dropwise over 30 minutes. Finally a yellow transparent viscous liquid was obtained. Dilute this liquid with 125 g of distilled water and add TiOCl. 2 An aqueous solution of was obtained. Next, a mixture of 1450 g of distilled water, 1650 g of ethanol and 5.31 g (0.072 mol) of propionic acid and maintained at 50 ° C. was mixed with TiOCl. 2 The aqueous solution was added all at once with stirring. When stirring was further continued at 50 ° C., it started to become cloudy for several tens of minutes. After aging for 6 hours under these conditions, the mixture was centrifuged at 10,000 rpm for 2 minutes, and the resulting white gel was suspended in ethyl acetate and further centrifuged under the same conditions to produce 10.0 g of white fine powder. Got. 10 g of this fine powder was clouded in 200 g of 1-butanol, subjected to ultrasonic treatment for 30 minutes, and then heated at 100 ° C. for 30 minutes. The obtained cloudy liquid was added to a mixed liquid composed of 2000 g of distilled water, 2000 g of methanol, and 21 g of 35 wt% hydrochloric acid aqueous solution to obtain a transparent dispersion. While stirring this transparent dispersion at 50 ° C., a mixed solution obtained by adding 6 g of dimethyldimethoxysilane to 100 g of methanol was dropped over 60 minutes, and then aged for 2 hours under the same conditions. The obtained transparent dispersion was centrifuged at 10,000 rpm for 2 minutes, and the resulting white gel was suspended in ethyl acetate and further centrifuged under the same conditions to obtain 11.5 g of a white fine powder. Got. Elemental analysis confirmed that the titanium oxide content was 87% by weight. The particles were observed with an electron microscope, and it was confirmed that the particles were almost spherical and the average particle diameter was 5 nm. Further, from the infrared spectroscopic analysis, an absorption peak due to the C—H bond of the methyl group was observed, and it was confirmed that the surface modification was performed. The evaluation results of the fine particles are shown in Table 3 (Table 3). As can be seen from the results, the oxide fine particles are fine particles suitable for the conditions of the present invention.
[0081]
[Synthesis Example 10]
11.8 g of white fine powder was obtained in the same manner as in Synthesis Example 9 except that 6 g of trimethylmethoxysilane was used instead of 6 g of dimethyldimethoxysilane. From elemental analysis, the content of titanium oxide is 85% by weight. From observation by electron microscope, the particles are almost spherical and the average particle diameter is 5 nm. From infrared spectroscopic analysis, absorption peak due to C—H bond of methyl group. It was confirmed that the surface was modified. The evaluation results of the fine particles are shown in Table 3 (Table 3). As can be seen from the results, the oxide fine particles are fine particles suitable for the conditions of the present invention.
[0082]
[Synthesis Example 11]
11.0 g of white fine powder was obtained in the same manner as in Synthesis Example 9 except that 6 g of methylmethoxysilane was used instead of 6 g of dimethyldimethoxysilane. From elemental analysis, the content of titanium oxide is 89% by weight, from electron microscopy, the particles are almost spherical and the average particle diameter is 5 nm, and from infrared spectroscopy, absorption peaks due to C—H bonds of methyl groups It was confirmed that the surface was modified. The evaluation results of the fine particles are shown in Table 3 (Table 3). As can be seen from the results, the oxide fine particles are fine particles suitable for the conditions of the present invention.
[0083]
[Synthesis Example 12]
11.9 g of white fine powder was obtained in the same manner as in Synthesis Example 9 except that 6 g of diphenyldimethoxysilane was used instead of 6 g of dimethyldimethoxysilane. From the elemental analysis, the content of titanium oxide is 85% by weight. From the electron microscope observation, the particles are almost spherical and the average particle diameter is 5 nm. It was confirmed that the surface was modified. The evaluation results of the fine particles are shown in Table 3 (Table 3). As can be seen from the results, the oxide fine particles are fine particles suitable for the conditions of the present invention.
[0084]
[Synthesis Example 13]
After the titanium oxide fine particles were obtained in the same manner as in Synthesis Example 9, no surface modification was performed. Elemental analysis confirmed that the titanium oxide content was 99.5% by weight, and electron microscopic observation confirmed that the particles were almost spherical and the average particle diameter was 5 nm. In addition, infrared spectroscopic analysis confirmed that no absorption peak due to any C—H bond was observed. The evaluation results of the fine particles are shown in Table 3 (Table 3). As can be seen from the results, the fine oxide particles are fine particles not suitable for the conditions of the present invention.
[0085]
[Synthesis Example 14]
Synthesis was carried out in the same manner as in Synthesis Example 9 except that the amount of propionic acid used was changed from 5.31 g (0.072 mol) to 26.6 g (0.36 mol) to obtain 11.9 g of a white fine powder. It was. From elemental analysis, the content of titanium oxide is 85% by weight. From observation by an electron microscope, the particles are almost spherical and the average particle diameter is 2 nm. From infrared spectroscopic analysis, absorption peak due to C—H bond of methyl group. It was confirmed that the surface was modified. The evaluation results of the fine particles are shown in Table 3 (Table 3). As can be seen from the results, the oxide fine particles are fine particles suitable for the conditions of the present invention.
[0086]
[Synthesis Example 15]
Synthesis was carried out in the same manner as in Synthesis Example 9 except that the amount of propionic acid used was changed from 5.31 g (0.072 mol) to 0.0531 g (0.00072 mol) to obtain 10.6 g of white fine powder. It was. From the elemental analysis, the titanium oxide content is 85% by weight, from the electron microscope observation, the particles are almost spherical and the average particle diameter is 150 nm, and from the infrared spectroscopic analysis, the absorption peak due to the C—H bond of the methyl group It was confirmed that the surface was modified. The evaluation results of the fine particles are shown in Table 3 (Table 3). As can be seen from the results, the oxide fine particles are fine particles suitable for the conditions of the present invention.
[0087]
[Synthesis Example 16]
Synthesis was carried out in the same manner as in Synthesis Example 9 except that the amount of propionic acid used was changed from 5.31 g (0.072 mol) to 106.2 g (1.44 mol) to obtain 10.6 g of white fine powder. It was. From observation with an electron microscope, it was confirmed that the particles were almost spherical but the average particle diameter was 0.8 nm. The evaluation results of the fine particles are shown in Table 3 (Table 3). As can be seen from the results, the titanium dioxide fine particles are inorganic fine particles not suitable for the conditions of the present invention.
[0088]
[Synthesis Example 17]
Synthesis was carried out in the same manner as in Synthesis Example 9 except that the amount of propionic acid used was changed from 5.31 g (0.072 mol) to 0.00531 g (0.000072 mol) to obtain 9.2 g of white fine powder. It was. From observation with an electron microscope, it was confirmed that the particles were almost spherical but the average particle diameter was 250 nm. The evaluation results of the fine particles are shown in Table 3 (Table 3). As can be seen from the results, the titanium dioxide fine particles are inorganic fine particles not suitable for the conditions of the present invention.
[0089]
[Table 3]
Figure 0004485717
[0090]
[Example 1]
After suspending 0.3 g of oxide fine particles having the number (U1) described in Table 3 (Table 3) in 10 g of 1-butanol and performing ultrasonic treatment for 30 minutes, they were heated at 100 ° C. for 30 minutes. The resulting cloudy liquid was added dropwise over 5 minutes at room temperature with stirring to 10 g of a chloroform solution in which the resin of number (P1) shown in Table 2 was dissolved at 10% by weight. The resulting mixed liquid was a clear and colorless liquid with a slight bluish tinge. This liquid was deposited in an equal volume mixture of methanol and distilled water using a homogenizer to obtain a material composition in which inorganic fine particles were mixed in the resin. This composition was thermoformed to produce a substrate having a thickness of 3.2 mm. The substrate was colorless and transparent. Observation with an electron microscope confirmed that the inorganic fine particles were uniformly dispersed in the resin. The refractive index, Abbe number, glass transition temperature, light transmittance, density, 5% weight loss temperature, melt viscosity, and yellowness of this material composition were measured, and the results are shown in Table 4 (Table 4). It was. As can be seen from the results, this material composition has a refractive index n expressed by the mathematical formulas (D), (E) and (F). 2 And Abbe number ν 2 A melt-moldable plastic material composition having a yellowness Y represented by the formula (G), that is, a material composition excellent in optical characteristics and moldability, and further having a glass transition temperature of 80 ° C. or higher Heat resistance, transparency of light transmittance of 70% or more, density 2.0 g / cm Three It turns out that it also has the following lightness. Therefore, it is a material composition suitable for an optical component that requires such characteristics.
[0091]
1.45 <n 2 ≦ 1.80 (D)
ν 2 ≧ 200-100n 2 (E)
n 2 ≧ n 1 +0.01 (F)
−3 ≦ Y ≦ 10 (G)
[0092]
[Examples 2 to 8]
A material composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the resin to be used was replaced with the resins of numbers (P2) to (P8) described in Table 2 (Table 2). It was described in the table (Table 4). In any of the examples, the obtained material composition has excellent characteristics similar to those of the material composition of Example 1, and it can be seen that the material composition is suitable for optical components.
[0093]
[Comparative Examples 1-2]
A material composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the resin to be used was replaced with the resins of numbers (P9) to (P10) described in Table 2 (Table 2). It was described in the table (Table 4). Since the resin in the condition range of the present invention is used, the obtained material composition has a refractive index n represented by mathematical formulas (E), (F), and (G). 2 And Abbe number ν 2 Does not meet.
[0094]
Examples 9 to 11
Except that the resin used was replaced with the resin of number (P3) described in Table 2 (Table 2), and the oxide fine particles used were replaced with the numbers (U2) to (U4) described in Table 3 (Table 3), A material composition was prepared in the same manner as in Example 1, and the physical property measurement results are shown in Table 4 (Table 4). In any of the examples, the obtained material composition has excellent characteristics similar to those of the material composition of Example 1, and it can be seen that the material composition is suitable for optical components.
[0095]
[Comparative Example 3]
Example 1 except that the resin used was replaced with the resin of number (P3) described in Table 2 (Table 2) and the oxide fine particles used were replaced with the number (U5) described in Table 3 (Table 3). A material composition was prepared in the same manner. The board | substrate created from the obtained composition was a transparent board | substrate colored lightly yellow, and yellowness was 12.0.
[0096]
Examples 12 to 13
A material composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the resin used was replaced with the resin of number (P3) described in Table 2 (Table 2) and the amount of oxide fine particles used was changed. The physical property measurement results are shown in Table 4 (Table 4). In any of the examples, the obtained material composition has excellent characteristics similar to those of the material composition of Example 1, and it can be seen that the material composition is suitable for optical components.
[0097]
[Comparative Example 4]
A material composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the resin used was replaced with the resin of number (P3) described in Table 2 (Table 2) and the amount of oxide fine particles used was changed. The physical property measurement results are shown in Table 4. Since the amount of the oxide fine particles used is outside the range of the conditions of the present invention, the optical properties cannot be improved, and the obtained material composition has a refractive index n represented by the formula (G). 2 It does not satisfy.
[0098]
n 2 ≧ n 1 +0.01 (G)
[0099]
[Comparative Example 5]
A material composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the resin used was replaced with the resin of number (P3) described in Table 2 (Table 2) and the amount of oxide fine particles used was changed. However, the obtained material composition was very brittle, and a film could not be formed by hot pressing or the like. That is, the material composition did not have thermoplasticity.
[0100]
Examples 14 to 15
The resin used is replaced with the resin of number (P3) described in Table 2 (Table 2), and the oxide fine particles used are replaced with the numbers (U6) to (U7) described in Table 3 (Table 3). A material composition was prepared in the same manner as in Example 1, and the physical property measurement results are shown in Table 4 (Table 4). In any of the examples, the obtained material composition has excellent characteristics similar to those of the material composition of Example 1, and it can be seen that the material composition is suitable for optical components.
[0101]
[Comparative Example 6]
Example 1 except that the resin used was replaced with the resin of number (P3) described in Table 2 (Table 2), and the inorganic fine particles used were replaced with the number (U8) described in Table 3 (Table 3). Thus, a material composition was prepared. The substrate made from the obtained composition was cloudy, and the refractive index and Abbe number could not be measured due to low light transmittance. From observation with an electron microscope, the inorganic fine particles were in an aggregated state.
[0102]
[Comparative Example 7]
Example 1 except that the resin used was replaced with the resin of number (P3) described in Table 2 (Table 2) and the inorganic fine particles used were replaced with the number (U9) described in Table 3 (Table 3). Thus, a material composition was prepared. The substrate made from the obtained composition was cloudy, and the refractive index and Abbe number could not be measured due to low light transmittance. From observation with an electron microscope, it was not observed that the inorganic fine particles were aggregated.
[0103]
[Table 4]
Figure 0004485717
[0104]
【The invention's effect】
The thermoplastic material composition of the present invention and an optical component comprising the same are: (1) excellent optical properties having a refractive index n and an Abbe number ν represented by the formulas (H) and (J), (2) Yellowness of 10 or less, (3) Glass transition temperature of 80 ° C. or more, (4) Light transmittance of 70% or more, (5) Density of 2.0 g / cm Three A material composition having the following light weight and (6) thermoplasticity and / or melt moldability, and an optical component comprising the same, such as a lens (for example, a spectacle lens, a lens for an optical instrument, (Optoelectronic lenses, laser lenses, CD pickup lenses, automotive lamp lenses, OHP lenses, etc.), optical fibers, optical waveguides, optical filters, optical adhesives, optical disk substrates, display substrates, coating materials, prisms, etc. Suitable for use.
1.45 <n ≦ 1.80 (H)
ν ≧ 200-100n (J)

Claims (8)

数式(A)及び(B)で示される屈折率n及びアッベ数νを有する、アクリル樹脂、環状オレフィン樹脂、環状脂肪族鎖を有するポリカーボネート樹脂、環状脂肪族鎖を有するポリエステル樹脂、環状脂肪族鎖を有するポリエーテル樹脂、環状脂肪族鎖を有するポリアミド樹脂、または環状脂肪族鎖を有するポリイミド樹脂から選択される熱可塑性樹脂100重量部と、平均粒子直径dが数式(C)で示され、化学式(1)で示される化合物により表面修飾が施された、表面修飾チタン酸化物微粒子1〜200重量部とから構成される、数式(D)、(E)及び(F)で示される屈折率n及びアッベ数νを有し、かつ数式(G)で示される黄色度Yを有する熱可塑性材料組成物。
1.45≦n≦1.65 (A)
ν≧195−100n (B)
1nm≦d≦200nm (C)
1.45<n≦1.80 (D)
ν≧200−100n (E)
≧n+0.01 (F)
−3≦Y≦10 (G)
Si(OR (R4− (1)
Figure 0004485717
(但し化学式(1)において、は1〜4の整数であり、R及びRは、それぞれ独立に、化学式群(2)(化1)のいずれかから選ばれる1価の結合基を表す。なお、化学式(2)において、は1〜30の整数、は0〜5の整数である。)
Acrylic resin, cyclic olefin resin, polycarbonate resin having cyclic aliphatic chain, polyester resin having cyclic aliphatic chain, cyclic fat having refractive index n 1 and Abbe number ν 1 represented by formulas (A) and (B) 100 parts by weight of a thermoplastic resin selected from a polyether resin having an aliphatic chain, a polyamide resin having a cyclic aliphatic chain, or a polyimide resin having a cyclic aliphatic chain, and an average particle diameter d i is represented by the formula (C) And represented by formulas (D), (E), and (F) composed of 1 to 200 parts by weight of surface-modified titanium oxide fine particles that have been surface-modified with a compound represented by chemical formula (1). A thermoplastic material composition having a refractive index n 2 and an Abbe number ν 2 and a yellowness Y represented by the formula (G).
1.45 ≦ n 1 ≦ 1.65 (A)
ν 1 ≧ 195-100n 1 (B)
1 nm ≦ d i ≦ 200 nm (C)
1.45 <n 2 ≦ 1.80 (D)
ν 2 ≧ 200-100n 2 (E)
n 2 ≧ n 1 +0.01 (F)
−3 ≦ Y ≦ 10 (G)
Si (OR 1 ) x (R 2 ) 4- x (1)
Figure 0004485717
(In the chemical formula (1), x is an integer of 1 to 4, and R 1 and R 2 each independently represents a monovalent linking group selected from any one of the chemical formula group (2) (Chemical Formula 1)). In the chemical formula (2), y is an integer of 1 to 30, and z is an integer of 0 to 5.)
請求項記載の熱可塑性材料組成物を含んで構成される光学部品。An optical component comprising the thermoplastic material composition according to claim 1 . 光学部品が、レンズであることを特徴とする請求項記載の光学部品。The optical component according to claim 2 , wherein the optical component is a lens. レンズが、眼鏡レンズ、光学機器用レンズ、オプトエレクトロニクス用レンズ、レーザー用レンズ、CDピックアップ用レンズ、自動車用ランプレンズまたはOHP用レンズであることを特徴とする請求項記載の光学部品4. The optical component according to claim 3 , wherein the lens is a spectacle lens, an optical device lens, an optoelectronic lens, a laser lens, a CD pickup lens, an automobile lamp lens, or an OHP lens. 光学部品が、光ファイバーであることを特徴とする請求項記載の光学部品。The optical component according to claim 2 , wherein the optical component is an optical fiber. 光学部品が、光導波路であることを特徴とする請求項記載の光学部品。The optical component according to claim 2 , wherein the optical component is an optical waveguide. 光学部品が、光フィルターであることを特徴とする請求項記載の光学部品。The optical component according to claim 2 , wherein the optical component is an optical filter. 光学部品が、光学用接着剤であることを特徴とする請求項記載の光学部品。The optical component according to claim 2 , wherein the optical component is an optical adhesive.
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JP2003073563A (en) * 2001-09-04 2003-03-12 Mitsui Chemicals Inc Thermoplastic material composition, and optical component constituted by including the same
JP4217032B2 (en) * 2002-06-17 2009-01-28 オリンパス株式会社 Optical element
JP2005330379A (en) * 2004-05-20 2005-12-02 Mitsubishi Plastics Ind Ltd Thermoplastic resin composition and molded form using the same
WO2007032217A1 (en) 2005-09-16 2007-03-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Composite material and optical component using the same
US7897711B2 (en) * 2006-02-10 2011-03-01 Fujifilm Corporation Organic-inorganic hybrid composition, method for producing the same, molding and optical component
TW200730570A (en) * 2006-02-10 2007-08-16 Fujifilm Corp Organic-inorganic hybrid composition, method for producing the same, molding and optical component
WO2008015999A1 (en) * 2006-08-04 2008-02-07 Konica Minolta Opto, Inc. Composite material and optical element
JP5244343B2 (en) * 2007-07-27 2013-07-24 富士フイルム株式会社 ORGANIC-INORGANIC COMPOSITE MATERIAL, OPTICAL COMPONENT AND METHOD FOR PRODUCING THEM
CN101772521A (en) 2007-08-09 2010-07-07 柯尼卡美能达精密光学株式会社 Resin material for optical purposes, and optical element utilizing the same
JP5037393B2 (en) 2008-03-12 2012-09-26 富士フイルム株式会社 Metal oxide fine particle dispersion and molded body
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JP5391629B2 (en) 2008-10-02 2014-01-15 コニカミノルタ株式会社 LENS, OPTICAL DEVICE, AND LENS MANUFACTURING METHOD
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CN107003546A (en) * 2014-12-04 2017-08-01 三菱瓦斯化学株式会社 Functional sheet comprising polyester resin and the lens using the functional sheet

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