JP4520364B2 - Amorphous copolymers, optical components and plastic optical fibers - Google Patents

Amorphous copolymers, optical components and plastic optical fibers Download PDF

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Description

本発明は光学部材の技術分野に属し、特にプラスチック光ファイバーや光導波路及び光学レンズなどの材料として有用な非晶質コポリマーに関する。   The present invention belongs to the technical field of optical members, and particularly relates to amorphous copolymers useful as materials for plastic optical fibers, optical waveguides and optical lenses.

ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の発見から端を発し、今日まで様々な含フッ素高分子化合物が開発されてきた。含フッ素高分子化合物は従来の高分子材料には見られない優れた耐薬品性、耐候性、電気特性を示すことから、その用途は樹脂、ゴム、塗料、コーティング材料など多岐にわたる。しかし、従来含フッ素高分子化合物はその結晶性により不透明もしくは乳白色半透明であっため、高い透明性が要求される光学分野にはほとんど用いられてこなかった。  Starting from the discovery of polytetrafluoroethylene (PTFE), various fluorine-containing polymer compounds have been developed to date. Fluorine-containing polymer compounds exhibit excellent chemical resistance, weather resistance, and electrical properties that are not found in conventional polymer materials, and thus have a wide range of uses such as resins, rubbers, paints, and coating materials. However, since conventional fluorine-containing polymer compounds are opaque or milky white translucent due to their crystallinity, they have hardly been used in the optical field where high transparency is required.

元来、含フッ素高分子化合物にはフッ素原子由来の重原子効果による幅広い波長領域における光透過性を持っており、高い透明性が要求される光学用途の樹脂として十分な潜在能力を有している。さらに含フッ素高分子は低屈折率、低吸湿性などの特性も併せ持っておりその有用性は高い。それゆえ、光学用途へ展開すべく含フッ素高分子の様々な物性の透明性の改善がなされてきた。  Originally, fluorine-containing polymer compounds have light transmittance in a wide wavelength range due to the heavy atom effect derived from fluorine atoms, and have sufficient potential as a resin for optical applications requiring high transparency. Yes. Furthermore, the fluorine-containing polymer has properties such as low refractive index and low hygroscopicity, and its usefulness is high. Therefore, the transparency of various physical properties of fluorine-containing polymers has been improved in order to develop into optical applications.

例えば、特許文献1には、α−トリフルオロメチルアクリル酸エステルとビニルモノマーの共重合体が高い透明性を有することこが記載されている(特許文献1)。
ここで、光学材料、特にプラスチック光ファイバーや高分子導波路としては透明性とともに、耐湿熱性の両立が要求される。
しかしながら、特許文献1に示される共重合体は非晶性であり透明性を有しているものの樹脂としての耐熱性が十分とは言えずプラスチック光ファイバーや導波路などへの適用の為には改良が必要である。
For example, Patent Document 1 describes that a copolymer of α-trifluoromethyl acrylate and a vinyl monomer has high transparency (Patent Document 1).
Here, the optical material, in particular, the plastic optical fiber and the polymer waveguide, is required to be compatible with transparency and moisture and heat resistance.
However, although the copolymer shown in Patent Document 1 is amorphous and has transparency, it cannot be said that the heat resistance as a resin is sufficient, and is improved for application to plastic optical fibers and waveguides. is required.

特開2002-201231号公報JP 2002-201231 A

本願発明は、上記課題を解決することを目的としたものであって、透明性と耐湿熱性とを有しつつ、弾性率、引張強度等に優れたする非晶性コポリマー(フッ素含有ポリマー)を提供することを課題とする。さらに本発明は上記コポリマーを有する光学部材およびプラスチック光ファイバーを提供することを課題とする。  The invention of the present application aims to solve the above-described problems, and provides an amorphous copolymer (fluorine-containing polymer) that has transparency and moist heat resistance and is excellent in elastic modulus, tensile strength, and the like. The issue is to provide. Another object of the present invention is to provide an optical member and a plastic optical fiber having the copolymer.

本発明者らは、前記した問題を解決するために鋭意検討し、以下の手段により新規なポリマーを見出し、本発明を完成した。すなわち前記課題を解決するための手段は以下の通りである。
(1)下記一般式(1)で表されるモノマー(A)由来の繰り返し単位、下記一般式(2)で表されるモノマー(B)由来の繰り返し単位、及び末端にカルボキシル基、ヒドロキシル基およびエポキシ基からなる群から選択される少なくとも1つの基を有するビニルモノマー(C)由来の繰り返し単位からなり、モノマー(A)とモノマー(B)のモル比が1:9〜9:1であり、ビニルモノマー(C)由来の繰り返し単位が全体の0.01〜30mol%を占め、重量平均分子量が1,000〜1,000,000である非晶質コポリマー。

Figure 0004520364
(一般式(1)中、R1及びR2は各々独立に、通常の水素原子(1H)または重水素原子(2H)を表す。また、R3は、通常の水素原子(1H)、重水素原子(2H)、アリール基またはアルキル基である。)
一般式(2)
Figure 0004520364
(一般式(2)中、R4及びR5は各々独立に、通常の水素原子(1H)、重水素原子(2H)、ハロゲン原子またはアルキル基を表し、またR6、R7、R8およびR9は各々独立に、通常の水素原子(1H)、重水素原子(2H)、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アリール基またはアルキル基を表す。また、R6〜R9の中から選ばれる2つが互いに結合して環状構造を形成しても良い。)
(2)前記一般式(2)中、R4〜R9が各々独立に、通常の水素原子(1H)または重水素原子(2H)である(1)に記載の非晶質コポリマー。
(3)(1)または(2)に記載の非晶質コポリマーを含む光学部材。
(4)(1)または(2)に記載の非晶質コポリマーを含むプラスチック光ファイバー。
The present inventors diligently studied in order to solve the above-described problems, and found a novel polymer by the following means to complete the present invention. That is, the means for solving the above problems are as follows.
(1) A repeating unit derived from the monomer (A) represented by the following general formula (1), a repeating unit derived from the monomer (B) represented by the following general formula (2), and a carboxyl group, a hydroxyl group and It consists of a repeating unit derived from vinyl monomer (C) having at least one group selected from the group consisting of epoxy groups, and the molar ratio of monomer (A) to monomer (B) is 1: 9 to 9: 1, An amorphous copolymer in which the repeating units derived from the vinyl monomer (C) occupy 0.01 to 30 mol% of the whole and the weight average molecular weight is 1,000 to 1,000,000 .
Figure 0004520364
(In General Formula (1), R 1 and R 2 each independently represent a normal hydrogen atom ( 1 H) or a deuterium atom ( 2 H). R 3 represents a normal hydrogen atom ( 1 H). ), A deuterium atom ( 2 H), an aryl group or an alkyl group.)
General formula (2)
Figure 0004520364
(In the general formula (2), R 4 and R 5 each independently represent a normal hydrogen atom ( 1 H), deuterium atom ( 2 H), halogen atom or alkyl group, and R 6 , R 7 , R 8 and R 9 each independently represent a normal hydrogen atom ( 1 H), deuterium atom ( 2 H), halogen atom, cyano group, nitro group, aryl group or alkyl group, and R 6 to R Two selected from 9 may be bonded to each other to form a cyclic structure.)
(2) The amorphous copolymer according to (1), wherein in the general formula (2), R 4 to R 9 are each independently a normal hydrogen atom ( 1 H) or a deuterium atom ( 2 H).
(3) An optical member comprising the amorphous copolymer according to (1) or (2).
(4) A plastic optical fiber comprising the amorphous copolymer according to (1) or (2).

本発明によれば、透明性と耐湿熱性とを有しつつ、弾性率、引張強度等に優れたする非晶性コポリマーを提供することができる。また、さらに本発明は上記ポリマーの製造方法、該コポリマーを主成分とする光学部材、特にプラスチック光ファイバーを提供することができる。  According to the present invention, it is possible to provide an amorphous copolymer having transparency and wet heat resistance, and having excellent elastic modulus, tensile strength, and the like. Furthermore, the present invention can provide a method for producing the polymer, an optical member comprising the copolymer as a main component, particularly a plastic optical fiber.

以下において、本発明のコポリマー、該コポリマーの製造方法、及び該コポリマーを主成分とする光学部材について詳細に説明する。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
また、本発明において、「1H」は通常の水素原子を表し、「2H」は重水素原子を表す。
Below, the copolymer of this invention, the manufacturing method of this copolymer, and the optical member which has this copolymer as a main component are demonstrated in detail. In the present specification, a numerical range represented by using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.
In the present invention, “ 1 H” represents a normal hydrogen atom, and “ 2 H” represents a deuterium atom.

まず、一般式(1)で表されるモノマー(A)について詳細に説明する。
一般式(1)

Figure 0004520364
First, the monomer (A) represented by the general formula (1) will be described in detail.
General formula (1)
Figure 0004520364

一般式(1)中、R1及びR2は各々独立に、通常の水素原子(1H)または重水素原子(2H)を表す。また、R3は、通常の水素原子(1H)、重水素原子(2H)、アリール基またはアルキル基である。 In general formula (1), R 1 and R 2 each independently represent a normal hydrogen atom ( 1 H) or a deuterium atom ( 2 H). R 3 is a normal hydrogen atom ( 1 H), deuterium atom ( 2 H), aryl group or alkyl group.

前記アリール基の例としては炭素数8以下のものが好ましく、置換または無置換のフェニル基がより好ましい。置換基としては、ハロゲン原子(塩素原子、フッ素原子等)が好ましい。アリール基の例としては、フェニル基、メチルフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、トリブロモフェニル基、ペンタブロモフェニル基、p−メトキシフェニル基などを挙げることができる。
前記アルキル基は直鎖状、分岐状または環状のいずれであってもよく、直鎖または分岐のものが好ましく、直鎖のものがより好ましい。アルキル基の炭素数は、10以下のものが好ましく、5以下のものがより好ましい。アルキル基は置換基を有していてよく、置換基として好ましくはハロゲン原子(塩素原子、フッ素原子等)である。前記アルキル基の例には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基、ペンタフルオロプロピル基、テトラフルオロプロピル基、オクタフルオロペンチル基、ヘキサフルオロイソプロピル基などを挙げることができる。
Examples of the aryl group are preferably those having 8 or less carbon atoms, and more preferably substituted or unsubstituted phenyl groups. As the substituent, a halogen atom (a chlorine atom, a fluorine atom, etc.) is preferable. Examples of the aryl group include a phenyl group, a methylphenyl group, a pentafluorophenyl group, a tribromophenyl group, a pentabromophenyl group, and a p-methoxyphenyl group.
The alkyl group may be linear, branched or cyclic, preferably linear or branched, and more preferably linear. The alkyl group preferably has 10 or less carbon atoms, more preferably 5 or less. The alkyl group may have a substituent, and the substituent is preferably a halogen atom (chlorine atom, fluorine atom, etc.). Examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, tert-butyl group, trifluoromethyl group, trifluoroethyl group, pentafluoropropyl group, tetrafluoropropyl group. Group, octafluoropentyl group, hexafluoroisopropyl group and the like.

以下に、前記一般式(1)で表されるモノマーの具体例を挙げるが、本発明で用いることができる前記一般式(1)で表されるモノマーはこれらの具体例に限定されるものではない。下記モノマー中に含まれるC−H結合のHは、1Hであってもよいし、2Hであってもよい。 Specific examples of the monomer represented by the general formula (1) are listed below, but the monomer represented by the general formula (1) that can be used in the present invention is not limited to these specific examples. Absent. H of the C—H bond contained in the following monomer may be 1 H or 2 H.

Figure 0004520364
Figure 0004520364

次に、一般式(2)で表されるモノマー(B)について詳細に説明する。
一般式(2)

Figure 0004520364
(一般式(2)中、R4及びR5は各々独立に、通常の水素原子(1H)、重水素原子(2H)、ハロゲン原子またはアルキル基を表し、またR6、R7、R8およびR9は各々独立に、通常の水素原子(1H)、重水素原子(2H)、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アリール基またはアルキル基を表す。また、R6〜R9の中から選ばれる2つが互いに結合して環状構造を形成しても良い。) Next, the monomer (B) represented by the general formula (2) will be described in detail.
General formula (2)
Figure 0004520364
(In the general formula (2), R 4 and R 5 each independently represent a normal hydrogen atom ( 1 H), deuterium atom ( 2 H), halogen atom or alkyl group, and R 6 , R 7 , R 8 and R 9 each independently represent a normal hydrogen atom ( 1 H), deuterium atom ( 2 H), halogen atom, cyano group, nitro group, aryl group or alkyl group, and R 6 to R Two selected from 9 may be bonded to each other to form a cyclic structure.)

前記アリール基の例としては炭素数8以下のものが好ましく、フェニル基、メチルフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、トリブロモフェニル基、ペンタブロモフェニル基、p−メトキシフェニル基などを挙げることができる。
前記アルキル基は直鎖状、分岐状または環状のいずれであってもよく、直鎖または分岐のものが好ましく、直鎖のものがより好ましい。アルキル基の炭素数は、10以下のものが好ましく、5以下のものがより好ましく、3以下のものがさらに好ましい。アルキル基は置換基を有していてよく、置換基として好ましくはハロゲン原子(塩素原子、フッ素原子等)である。前記アルキル基の例には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基、ペンタフルオロプロピル基、テトラフルオロプロピル基、オクタフルオロペンチル基、ヘキサフルオロイソプロピル基などを挙げることができる。
また、R4〜R9の中から選ばれる2つが結合して環状構造を形成してもよい。この場合の環の大きさは5員環または6員環であることが好ましい。
Examples of the aryl group are preferably those having 8 or less carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a methylphenyl group, a pentafluorophenyl group, a tribromophenyl group, a pentabromophenyl group, and a p-methoxyphenyl group.
The alkyl group may be linear, branched or cyclic, preferably linear or branched, and more preferably linear. The alkyl group preferably has 10 or less carbon atoms, more preferably 5 or less, and still more preferably 3 or less. The alkyl group may have a substituent, and the substituent is preferably a halogen atom (chlorine atom, fluorine atom, etc.). Examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, tert-butyl group, trifluoromethyl group, trifluoroethyl group, pentafluoropropyl group, tetrafluoropropyl group. Group, octafluoropentyl group, hexafluoroisopropyl group and the like.
Moreover, two selected from R 4 to R 9 may be bonded to form a cyclic structure. In this case, the size of the ring is preferably a 5-membered ring or a 6-membered ring.

4〜R9に含まれるC−H結合のHは、1Hであってもよいし、2Hであってもよい。また、R4〜R9には重合性基を含まないことが好ましい。 H of the C—H bond contained in R 4 to R 9 may be 1 H or 2 H. R 4 to R 9 preferably do not contain a polymerizable group.

以下に、前記一般式(2)で表されるモノマーの具体例を挙げるが、本発明で用いることができる前記一般式(2)で表されるモノマーはこれらの具体例に限定されるものではない。下記モノマー中に含まれるC−H結合のHは、1Hであってもよいし、2Hであってもよい。 Specific examples of the monomer represented by the general formula (2) are given below, but the monomer represented by the general formula (2) that can be used in the present invention is not limited to these specific examples. Absent. H of the C—H bond contained in the following monomer may be 1 H or 2 H.

Figure 0004520364
Figure 0004520364

次に、末端にカルボキシル基、ヒドロキシル基およびエポキシ基からなる群から選択される少なくとも1つの基(官能性基)を有するビニルモノマー(C)について説明する。  Next, the vinyl monomer (C) having at least one group (functional group) selected from the group consisting of a carboxyl group, a hydroxyl group and an epoxy group at the terminal will be described.

ビニルモノマー(C)としては大きく分けてモノマー(A)と同じ電子吸引性モノマー類とモノマー(B)と同じ電子供与性モノマー類に分類することができるが、モノマー(A)、モノマー(B)と共重合可能であるならばそのどちらであってもよい。  The vinyl monomer (C) can be broadly classified into the same electron-withdrawing monomers as the monomer (A) and the same electron-donating monomers as the monomer (B). The monomer (A) and the monomer (B) Either of them may be used as long as it can be copolymerized with.

一般的な電子供与性モノマーとしては、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテルなどのビニルエーテル類、酢酸ビニル、ピバリン酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステル類、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルカルバゾールなどの窒素原子が不飽和二重結合を有する化合物類、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、tert−ブチルスチレンなどのスチレン誘導体、エチレン、プロピレン、1−ヘキセンなどのオレフィン類などが挙げられる。そのなかで末端に官能基を有するモノマー(C1)の構造としてはビニルエーテル類およびカルボン酸ビニルエステル類が特に好ましい。  Common electron donating monomers include vinyl ethers such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, cyclohexyl vinyl ether, isobutyl vinyl ether, carboxylic acid vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl pivalate, N-vinylformamide, N-vinylcarbazole, and the like. And compounds having an unsaturated double bond in the nitrogen atom, styrene derivatives such as α-methylstyrene, p-methylstyrene, and tert-butylstyrene, and olefins such as ethylene, propylene, and 1-hexene. Among them, vinyl ethers and carboxylic acid vinyl esters are particularly preferred as the structure of the monomer (C1) having a functional group at the terminal.

下記に末端にカルボキシル基、ヒドロキシル基およびエポキシ基から選択される少なくとも1つの基を有する電子供与性ビニルモノマー(C1)の具体例を挙げるが、本発明で用いることができるモノマーはこれらの具体例に限定されるものではない。また、下記モノマー中に含まれるC−H結合のHは、1Hであってもよいし、2Hであってもよい。 Specific examples of the electron donating vinyl monomer (C1) having at least one group selected from a carboxyl group, a hydroxyl group, and an epoxy group at the terminal are given below. Monomers that can be used in the present invention are specific examples thereof. It is not limited to. Further, H of the C—H bond contained in the following monomer may be 1 H or 2 H.

Figure 0004520364
Figure 0004520364

一般的な電子吸引性モノマーとしては、(メタ)アクリル酸及びそのエステル類、α−トリフルオロメチルアクリル酸及びそのエステル類、α−シアノアクリル酸及びそのエステル類、不飽和ジカルボン酸及びそのエステル類、アクリロニトリルおよびクロトンニトリルなどのニトリル化合物、塩化ビニリデンなどのハロゲン化オレフィン化合物が挙げられる。その中で末端に官能基を有するモノマー(C2)構造としては、α−トリフルオロメチルアクリル酸及びそのエステル類、α−シアノアクリル酸及びそのエステル類、不飽和ジカルボン酸及びそのエステル類が好ましく、α−トリフルオロメチルアクリル酸及びそのエステル類、不飽和ジカルボン酸及びそのエステル類が特に好ましい。また、不飽和ジカルボン酸類は酸無水物を形成していてもよい。  Common electron-withdrawing monomers include (meth) acrylic acid and its esters, α-trifluoromethylacrylic acid and its esters, α-cyanoacrylic acid and its esters, unsaturated dicarboxylic acid and its esters , Nitrile compounds such as acrylonitrile and crotonnitrile, and halogenated olefin compounds such as vinylidene chloride. Among them, the monomer (C2) structure having a functional group at the terminal is preferably α-trifluoromethylacrylic acid and esters thereof, α-cyanoacrylic acid and esters thereof, unsaturated dicarboxylic acid and esters thereof, α-Trifluoromethylacrylic acid and its esters, unsaturated dicarboxylic acid and its esters are particularly preferred. Moreover, unsaturated dicarboxylic acids may form an acid anhydride.

下記に末端にカルボキシル基、ヒドロキシル基およびエポキシ基から選択される少なくとも1つの基を有する電子吸引性ビニルモノマー(C2)の具体例を挙げるが、本発明で用いることができるモノマーはこれらの具体例に限定されるものではない。また、下記モノマー中に含まれるC−H結合のHは、1Hであってもよいし、2Hであってもよい。 Specific examples of the electron-withdrawing vinyl monomer (C2) having at least one group selected from a carboxyl group, a hydroxyl group, and an epoxy group at the terminal are given below. Monomers that can be used in the present invention are specific examples thereof. It is not limited to. Further, H of the C—H bond contained in the following monomer may be 1 H or 2 H.

Figure 0004520364
Figure 0004520364
Figure 0004520364
Figure 0004520364

次に前記モノマー(A)、モノマー(B)およびモノマー(C)を必須成分とするコポリマーについて説明する。
本発明のコポリマーは、例えば、電子吸引性のモノマーと電子供与性のモノマーとの交互共重合により形成される。重合は、一般式(1)で表されるモノマー(A)(電子吸引性のモノマー)1と一般式(2)で表されるモノマー(B)(電子供与性のモノマー)のモル比A:Bが1:9〜9:1、より好ましくは3:7〜7:3、さらに好ましくは4:6〜6:4の割合で共重合を行う。特に、モノマー(A)およびモノマー(B)とモノマー(C)を用いて共重合を行う際、モノマー(C) が電子吸引性モノマーである場合、電子吸引性のモノマー総量である(A+C)のモル数が電子供与性のモノマー (B)のモル数と概ね等しくなるように(例えば、(A+C):(B)=40〜60mol%:60〜40mol%)、 モノマー(C)が電子供与性モノマーである場合は電子吸引性のモノマー(A)のモル数が電子供与性のモノマーである総量(B+C)のモル数と概ね等しくなるように(例えば、(A):(B+C)=40〜60mol%:60〜40mol%)、共重合を行うことが特に好ましい。ここで、電子吸引性モノマーと電子供与性モノマーの比率をより小さくすることにより、未反応率をより高くすることができる。残共重合を行うモノマー(C)の割合としては、全体の0.01〜30mol%を占め、好ましくは0.1〜20mol%である
Next, a copolymer having the monomer (A), the monomer (B) and the monomer (C) as essential components will be described.
The copolymer of the present invention is formed, for example, by alternating copolymerization of an electron-withdrawing monomer and an electron-donating monomer. Polymerization, the molar ratio of the monomer represented by the monomers represented by one general formula (1) (A) (electron-withdrawing monomer) 1 and the general formula (2) (B) (electron donating monomer) A : B is 1: 9 to 9: 1, more preferably 3: 7 to 7: 3, more preferably 4: 6 to 6: intends row copolymerization in a ratio of 4. In particular, when copolymerization is performed using the monomer (A) and the monomer (B) and the monomer (C), when the monomer (C) is an electron-withdrawing monomer, the total amount of the electron-withdrawing monomer (A + C) The monomer (C) has an electron donating property so that the number of moles is approximately equal to the number of moles of the electron donating monomer (B) (for example, (A + C) :( B) = 40-60 mol%: 60-40 mol%). In the case of a monomer, the number of moles of the electron-withdrawing monomer (A) is approximately equal to the number of moles of the total amount (B + C) of the electron-donating monomer (for example, (A) :( B + C) = 40 to 60 mol%: 60 to 40 mol%), it is particularly preferable to carry out copolymerization. Here, the unreacted rate can be further increased by reducing the ratio of the electron-withdrawing monomer to the electron-donating monomer. The proportion of the monomer to carry out the remaining copolymer (C), accounting for 0.01 to 30 mol% of the total, preferably 0.1 to 20 mol%.

また、該コポリマーを光学部材、特に光ファイバーに用いる場合は用いるモノマー(A)、モノマー(B)、モノマー(C)の水素原子は重水素であることが好ましい。  When the copolymer is used in an optical member, particularly in an optical fiber, the hydrogen atom of the monomer (A), monomer (B), or monomer (C) used is preferably deuterium.

上記ポリマーを製造する方法としては公知の重合方法を用いて製造することができる。例えば、塊状重合法、溶液重合法、水中若しくはエマルション中での乳化重合法、または、懸濁重合方法などである。目的とする光学部材の要求性能によって重合方法が適宜選択される。例えば、プラスチック光ファイバーのコア材に代表される光導波路であれば塊状重合法が好ましく、該ファイバーのクラッド材なら塊状重合法、溶液重合法、乳化重合法、懸濁重合法の中から適宜選択される。
例えば、プラスチック光ファイバーを目的とする場合に、塊状重合法を採用すると、レイリー散乱の原因となる塵埃の混入を抑えることができ低い伝送損失を達成できるという利点が得られる。
As a method for producing the polymer, a known polymerization method can be used. Examples thereof include a bulk polymerization method, a solution polymerization method, an emulsion polymerization method in water or in an emulsion, or a suspension polymerization method. The polymerization method is appropriately selected depending on the required performance of the target optical member. For example, a bulk polymerization method is preferable for an optical waveguide typified by a core material of a plastic optical fiber, and a clad polymerization method is appropriately selected from a bulk polymerization method, a solution polymerization method, an emulsion polymerization method, and a suspension polymerization method for the fiber cladding material. The
For example, when the bulk optical polymerization method is employed for the purpose of plastic optical fibers, it is possible to suppress the mixing of dust that causes Rayleigh scattering and to achieve an advantage that a low transmission loss can be achieved.

溶液重合に一般に用いられる溶媒としては酢酸エチル、酢酸メチルまたは酢酸ブチルなどのエステル系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼンなどの芳香族系溶媒などを挙げることができる。  Solvents generally used for solution polymerization include ester solvents such as ethyl acetate, methyl acetate or butyl acetate, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, and aromatic solvents such as toluene, xylene and benzene. be able to.

重合開始剤としては、用いるモノマーの種類や重合方法に応じて適宜選択することができるが、過酸化ベンゾイル(BPO)、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサネート(PBO)、ジ−tert−ブチルパーオキシド(PBD)、tert−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート(PBI)、n−ブチル4,4,ビス(tert−ブチルパーオキシ)バラレート(PHV)などのパーオキサイド系化合物、または2,2'−アゾビスイソブチロニトリル、2,2'−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、1,1'−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2'−アゾビス(2−メチルプロパン)、2,2'−アゾビス(2−メチルブタン)、2,2'−アゾビス(2−メチルペンタン)、2,2'−アゾビス(2,3−ジメチルブタン)、2,2'−アゾビス(2−メチルヘキサン)、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルペンタン)、2,2'−アゾビス(2,3,3−トリメチルブタン)、2,2'−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、3,3'−アゾビス(3−メチルペンタン)、3,3'−アゾビス(3−メチルヘキサン)、3,3'−アゾビス(3,4−ジメチルペンタン)、3,3'−アゾビス(3−エチルペンタン)、ジメチル−2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ジエチル−2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ジーtert−ブチル−2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、4,4−アゾビス(4−シアノペンタン酸)などのアゾ系化合物が挙げられる。なお、重合開始剤は2種類以上を併用してもよい。
水性媒体中で行うプロセスの場合には、さらに無機のフリーラジカル発生剤、例えば過硫酸塩または「レドックス」化合物を用いることができる。
As a polymerization initiator, it can select suitably according to the kind and polymerization method of a monomer to be used, but benzoyl peroxide (BPO), tert-butylperoxy-2-ethylhexanate (PBO), di-tert- Peroxide compounds such as butyl peroxide (PBD), tert-butyl peroxyisopropyl carbonate (PBI), n-butyl 4,4, bis (tert-butylperoxy) valerate (PHV), or 2,2′- Azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), 2,2′-azobis (2-methylpropane), 2,2′-azobis (2-methylbutane), 2,2′-azobis (2-methylpentane), 2,2′-azobis (2,3-dimethylbutane), 2,2′-azobis (2-methylhexane), 2,2′-azobis (2,4-dimethylpentane), 2,2′-azobis (2,3,3- Trimethylbutane), 2,2′-azobis (2,4,4-trimethylpentane), 3,3′-azobis (3-methylpentane), 3,3′-azobis (3-methylhexane), 3,3 '-Azobis (3,4-dimethylpentane), 3,3'-azobis (3-ethylpentane), dimethyl-2,2'-azobis (2-methylpropionate), diethyl-2,2'-azobis Examples include azo compounds such as (2-methylpropionate), di-tert-butyl-2,2′-azobis (2-methylpropionate), and 4,4-azobis (4-cyanopentanoic acid). Two or more kinds of polymerization initiators may be used in combination.
In the case of processes carried out in an aqueous medium, further inorganic free radical generators such as persulfates or “redox” compounds can be used.

また、分子量調節のために、適宜連鎖移動剤を用いてもよい。前記連鎖移動剤は、主に重合体の分子量を調整するために用いられる。前記連鎖移動剤については、重合性モノマーの種類に応じて、適宜、種類および添加量を選択することができる。各モノマーに対する連鎖移動剤の連鎖移動定数は、例えば、ポリマーハンドブック第3版(J.BRANDRUPおよびE.H.IMMERGUT編、JOHN WILEY&SON発行)を参照することができる。また、該連鎖移動定数は大津隆行、木下雅悦共著「高分子合成の実験法」化学同人、昭和47年刊を参考にして、実験によっても求めることができる。  Moreover, you may use a chain transfer agent suitably for molecular weight adjustment. The chain transfer agent is mainly used for adjusting the molecular weight of the polymer. About the said chain transfer agent, according to the kind of polymeric monomer, a kind and addition amount can be selected suitably. The chain transfer constant of the chain transfer agent for each monomer can be referred to, for example, Polymer Handbook 3rd edition (edited by J. BRANDRUP and EH IMMERGUT, published by JOHN WILEY & SON). The chain transfer constant can also be obtained by experiment with reference to Takayuki Otsu and Masaaki Kinoshita "Experimental Method for Polymer Synthesis", Kagaku Dojin, published in 1972.

連鎖移動剤としては、アルキルメルカプタン類(n−ブチルメルカプタン、n−ペンチルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、n−ラウリルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタン等)、チオフェノール類(チオフェノール、m−ブロモチオフェノール、p−ブロモチオフェノール、m−トルエンチオール、p−トルエンチオール等)などを用いるのが好ましく、中でも、n−オクチルメルカプタン、n−ラウリルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタンのアルキルメルカプタンを用いるのがより好ましい。また、C−H結合の水素原子が重水素原子やフッ素原子で置換された連鎖移動剤を用いることもできる。
なお、連鎖移動剤は、2種類以上を併用してもよい。
As chain transfer agents, alkyl mercaptans (n-butyl mercaptan, n-pentyl mercaptan, n-octyl mercaptan, n-lauryl mercaptan, tert-dodecyl mercaptan, etc.), thiophenols (thiophenol, m-bromothiophenol, p-bromothiophenol, m-toluenethiol, p-toluenethiol, etc.) are preferred, and among them, alkyl mercaptans such as n-octyl mercaptan, n-lauryl mercaptan, and tert-dodecyl mercaptan are more preferred. A chain transfer agent in which a hydrogen atom of a C—H bond is substituted with a deuterium atom or a fluorine atom can also be used.
Two or more chain transfer agents may be used in combination.

一般に、重合温度は選択した開始剤系の分解速度に依存し、好ましくは0〜200℃、より好ましくは40〜120℃である。重合時間は、好ましくは24〜72時間である。  In general, the polymerization temperature depends on the decomposition rate of the selected initiator system and is preferably 0-200 ° C, more preferably 40-120 ° C. The polymerization time is preferably 24 to 72 hours.

上記のようにして得られる本発明のコポリマーは、透明(紫外〜近赤外領域)で、一般的な溶媒(特に、テトラヒドロフラン(THF)、酢酸エチル、アセトン)に可溶であることが好ましい。本発明のコポリマーの分子量は、重量平均分子量で、1,000〜1,000,000(ゲルパーミュエーションクロマトグラフィーで測定したスチレン換算での重量平均分子量)であり、好ましくは2,000〜900,000、さらに好ましくは3,000〜800,000である。また該コポリマーのガラス転移温度(Tg)は、好ましくは60〜180℃、より好ましくは70〜180℃、さらに好ましくは80〜180℃である。本発明のコポリマーのガラス転移温度(Tg)は、好ましくは60〜180℃、さらに好ましくは、80〜160℃である。このガラス転移温度は主としてコポリマー中に存在するモノマー(B)由来の繰り返し単位の量に関係する。得られたコポリマーの透明度もモノマー(B)由来の繰り返し単位の含有率に依存する。
さらに、本発明のコポリマーの弾性率は、500〜3000MPaであることが好ましい。また、本発明のコポリマーの屈折率は、1.2〜3.0であることが好ましい。加えて、本発明のコポリマーの引っ張り強度は、20〜200MPaであることが好ましい。
The copolymer of the present invention obtained as described above is preferably transparent (ultraviolet to near infrared region) and soluble in common solvents (particularly tetrahydrofuran (THF), ethyl acetate, acetone). The molecular weight of the copolymers of the present invention, the weight average molecular weight, 1 a 000~1,000,000 (weight average molecular weight of styrene conversion measured by gel permeation chromatography), preferably 2,000~900 3,000, more preferably 3,000 to 800,000. The glass transition temperature (Tg) of the copolymer is preferably 60 to 180 ° C, more preferably 70 to 180 ° C, and still more preferably 80 to 180 ° C. The glass transition temperature (Tg) of the copolymer of the present invention is preferably 60 to 180 ° C, more preferably 80 to 160 ° C. This glass transition temperature is mainly related to the amount of repeating units derived from monomer (B) present in the copolymer. The transparency of the obtained copolymer also depends on the content of the repeating unit derived from the monomer (B).
Furthermore, the elastic modulus of the copolymer of the present invention is preferably 500 to 3000 MPa. Moreover, it is preferable that the refractive index of the copolymer of this invention is 1.2-3.0. In addition, the tensile strength of the copolymer of the present invention is preferably 20 to 200 MPa.

以下に本発明のコポリマーの具体例を挙げるが、本発明のコポリマーはこれらの具体例に限定されるものではない。なお、構造式に記載の数値はその組成比(モル比)を表す。

Figure 0004520364
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Specific examples of the copolymer of the present invention are given below, but the copolymer of the present invention is not limited to these specific examples. In addition, the numerical value described in structural formula represents the composition ratio (molar ratio).
Figure 0004520364
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本発明のコポリマーは、光学部材の材料として有用である。本発明のコポリマーを含む光学部材として、例えば光ファイバー(車載用も含む)、光導波路等の光導性素子類、スチールカメラ用、ビデオカメラ用、望遠鏡用、眼鏡用、プラスチックコンタクトレンズ用、太陽光集光用等のレンズ類、凹面鏡、ポリゴン等の鏡類、ペンタプリズム類等のプリズム類などが挙げられる。そして、モノマーを選択することにより複屈折の非常に小さいコポリマーも得ることが可能であることから散乱板、光ディスクなどの基板、および光スイッチに用いることも可能である。中でも、光導性素子類、レンズ類、鏡類に用いられるのが好ましく、光ファイバー、光導波路、レンズ類に用いられるのがより好ましい。本明細書では、特に好ましい態様である光ファイバーについて詳述するが、その他の光学部材についても本発明のコポリマーを好ましく適用し得る。  The copolymer of the present invention is useful as a material for optical members. As an optical member containing the copolymer of the present invention, for example, optical elements (including in-vehicle use), optical elements such as optical waveguides, still cameras, video cameras, telescopes, glasses, plastic contact lenses, solar collectors Examples thereof include lenses for light, concave mirrors, mirrors such as polygons, and prisms such as pentaprisms. Since a copolymer having a very low birefringence can be obtained by selecting a monomer, it can be used for a substrate such as a scattering plate or an optical disk, and an optical switch. Among these, it is preferably used for optical elements, lenses, and mirrors, and more preferably used for optical fibers, optical waveguides, and lenses. In this specification, although the optical fiber which is a particularly preferable embodiment will be described in detail, the copolymer of the present invention can be preferably applied to other optical members.

以下において、本発明のコポリマーを利用した光学部材の製造方法の実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明のコポリマーを、コア部とクラッド部とを有するプラスチック光学部材の形成に適用したものである。該コポリマーの溶液または固体を用いて、例えば、以下のような方法により((1)は特開平11−109144号公報(7頁、発明の実施の形態)に記載)、プラスチック光ファイバープリフォームを製造することができる。但し、本願発明ではこれらに限定されるものではない。
(1) 熱可塑性樹脂を溶融し、その中心部に本発明のコポリマーの溶融液を、さらにその中心部に屈折率調整剤、または屈折率調整剤を含む該コポリマーを注入し、屈折率調整剤を熱拡散させてプリフォームを製造する方法。
(2) 回転するガラス管などを利用して中空状の熱可塑性樹脂からなる管を最外層に形成し、この中空部に、本発明のコポリマーの溶液と屈折率調整剤とを注入し、回転させながら、減圧または加熱により、有機溶剤を揮発させて層を形成させつつ、屈折率調整剤の添加量を漸進的に増加させて、プリフォームを製造する方法。
(3)(1)および(2)に記載の製造方法において、屈折率調整剤を含めずにプリフォームを製造する方法。
(4) 回転するガラス管などを利用して中空状の熱可塑性樹脂からなる管を最外層に形成し、この中空部に本発明のコポリマー(該熱可塑性樹脂とは屈折率の異なるコポリマーであって、屈折率が該熱可塑性樹脂より高いことが好ましい。その屈折率差は好ましくは0.001以上、より好ましくは0.005以上、さらに好ましくは0.01以上である)を製造可能な重合性組成物(モノマー、重合開始剤、必要なら連鎖移動剤、および必要なら屈折率調整剤を含む組成物)を注入し、熱または光により重合させ中空のプリフォーム(PF)を製造する方法。
(5)(4)において、前記重合性組成物を段階的に重合させ、同心円状からなる複数層の回転重合体の中空PFを作製する際、複数種類の屈折率の異なるモノマーを用いて、中心に向かってその屈折率を漸進的に増加させながらプリフォームを製造する方法。この場合、最外層の熱可塑性樹脂は必須ではない。
Hereinafter, an embodiment of a method for producing an optical member using the copolymer of the present invention will be described. In the embodiment described below, the copolymer of the present invention is applied to the formation of a plastic optical member having a core portion and a cladding portion. Using the solution or solid of the copolymer, for example, a plastic optical fiber preform is produced by the following method ((1) is described in JP-A-11-109144 (page 7, embodiment of the invention)). can do. However, the present invention is not limited to these.
(1) A thermoplastic resin is melted, a melt of the copolymer of the present invention is injected into the central portion thereof, and a refractive index adjusting agent or a copolymer containing the refractive index adjusting agent is injected into the central portion of the thermoplastic resin. A method of manufacturing a preform by thermally diffusing the material.
(2) Using a rotating glass tube or the like, a tube made of a hollow thermoplastic resin is formed in the outermost layer, and the solution of the copolymer of the present invention and a refractive index adjusting agent are injected into this hollow portion to rotate. A method for producing a preform by gradually increasing the amount of addition of the refractive index adjusting agent while volatilizing an organic solvent to form a layer by reducing pressure or heating.
(3) A method for producing a preform without including a refractive index adjusting agent in the production method according to (1) and (2).
(4) Using a rotating glass tube or the like, a tube made of a hollow thermoplastic resin is formed in the outermost layer, and the copolymer of the present invention (a copolymer having a refractive index different from that of the thermoplastic resin) is formed in the hollow portion. The refractive index is preferably higher than that of the thermoplastic resin, and the difference in refractive index is preferably 0.001 or more, more preferably 0.005 or more, and still more preferably 0.01 or more. A hollow preform (PF) by injecting a polymerizable composition (a composition containing a monomer, a polymerization initiator, a chain transfer agent if necessary, and a refractive index adjusting agent if necessary) and polymerizing with heat or light.
(5) In (4), when the polymerizable composition is polymerized stepwise to produce a hollow PF of a plurality of concentric rotating polymers, a plurality of types of monomers having different refractive indexes are used. A method of manufacturing a preform while gradually increasing its refractive index toward the center. In this case, the outermost thermoplastic resin is not essential.

前記方法に用いられる熱可塑性樹脂としては、プラスチック光ファイバーの使用温度下で充分高い機械的強度を与える熱可塑性樹脂であれば何でもよいが、室温での引っ張り弾性率が2000MPa以上であることが好ましい。これらの中でも、特に代表的なものとしては、ポリメタクリレート系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、線状ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリロニトリル/スチレン共重合体系樹脂(AS系樹脂)、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン共重合体系樹脂(ABS系樹脂)、ポリアセタール系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、テトラフルオロエチレン共重合体系樹脂、クロロトリフルオロエチレン共重合体系樹脂などが挙げられる。尚、本発明のコポリマーは、通常、上記熱可塑性樹脂との密着性においても問題はないことが確認された。   The thermoplastic resin used in the above method may be any thermoplastic resin that provides sufficiently high mechanical strength at the operating temperature of the plastic optical fiber, but preferably has a tensile elastic modulus at room temperature of 2000 MPa or more. Among these, particularly representative ones include polymethacrylate resins, polycarbonate resins, linear polyester resins, polyamide resins, acrylonitrile / styrene copolymer resins (AS resins), acrylonitrile / butadiene / styrene copolymers. Examples thereof include polymer resins (ABS resins), polyacetal resins, cyclic polyolefin resins, polystyrene resins, tetrafluoroethylene copolymer resins, chlorotrifluoroethylene copolymer resins, and the like. In addition, it was confirmed that the copolymer of the present invention usually has no problem in the adhesion with the thermoplastic resin.

屈折率調整剤はドーパントとも称し、併用するポリマー又は重合性モノマーの屈折率と異なる化合物である。その屈折率差は、0.005以上であるのが好ましい。ドーパントは、これを含有する重合体が無添加の重合体と比較して、屈折率が高くなる性質を有する。これらは、特許登録第3332922号公報や特開平5−173026号公報に記載されているような、モノマーの合成によって生成される重合体との比較において溶解性パラメータとの差が7(cal/cm31/2以内であるとともに、屈折率の差が0.001以上であり、これを含有する重合体が無添加の重合体と比較して屈折率が変化する性質を有し、重合体と安定して共存可能で、且つ前述の原料である重合性モノマーの重合条件(加熱および加圧等の重合条件)下において安定であるものを、いずれも用いることができる。 The refractive index modifier is also called a dopant, and is a compound different from the refractive index of the polymer or polymerizable monomer used in combination. The refractive index difference is preferably 0.005 or more. The dopant has the property that the polymer containing it has a higher refractive index than the additive-free polymer. These have a difference in solubility parameter of 7 (cal / cm in comparison with a polymer produced by synthesis of monomers as described in Japanese Patent No. 3333292 and JP-A-5-173026. 3 ) Within 1/2 , the difference in refractive index is 0.001 or more, and the polymer containing this has the property that the refractive index changes compared to the additive-free polymer. Any of those that can be stably coexistent with each other and that are stable under the polymerization conditions (polymerization conditions such as heating and pressurization) of the polymerizable monomer that is the above-described raw material can be used.

また、ドーパントは重合性化合物であってもよく、重合性化合物のドーパントを用いた場合は、これを共重合成分として含む共重合体がこれを含まない重合体と比較して、屈折率が上昇する性質を有するものを用いることが好ましい。また、上記性質を有し、重合体と安定して共存可能で、且つ前述の原料である重合性モノマーの重合条件(加熱および加圧等の重合条件)下において安定であるものを、ドーパントとして用いることができる。本発明では、屈折率の異なる複数種のモノマーを選択し、その組成比を漸進的に変化させることにより屈折率分布型コア部を形成してもよい。ドーパントを用いて屈折率分布型コア部を形成することにより、得られる光学部材としては、線条体に延伸加工した広い伝送帯域を有する屈折率分布型プラスチック光ファイバーや、所望の径に調整したプリフォームをスライスして平板状レンズ(GRIN(GRaded INdex)レンズ)となる。   In addition, the dopant may be a polymerizable compound, and when a dopant of the polymerizable compound is used, a copolymer containing this as a copolymerization component has an increased refractive index as compared with a polymer not containing this. It is preferable to use those having the property of Further, a dopant having the above-mentioned properties, which can stably coexist with a polymer, and is stable under the polymerization conditions (polymerization conditions such as heating and pressurization) of the polymerizable monomer as the raw material described above is used as a dopant. Can be used. In the present invention, the refractive index distribution type core portion may be formed by selecting a plurality of types of monomers having different refractive indexes and gradually changing the composition ratio. By forming a gradient index core using a dopant, the resulting optical member can be a gradient index plastic optical fiber having a wide transmission band that has been stretched into a filament, or a plug adjusted to a desired diameter. The reform is sliced to form a flat lens (GRIN (GRreaded Index) lens).

前記ドーパントとしては、特許登録第3332922号公報や特開平11−142657号公報に記載されている様な、安息香酸ベンジル(BEN)、硫化ジフェニル(DPS)、リン酸トリフェニル(TPP)、フタル酸ベンジルn−ブチル(BBP)、フタル酸ジフェニル(DPP)、ビフェニル(DP)、ジフェニルメタン(DPM)、リン酸トリクレジル(TCP)、ジフェニルスルホキシド(DPSO)、ジフェニルスルフィド、ビス(トリメチルフェニル)スルフィド、硫化ジフェニル誘導体、ジチアン誘導体、1,2−ジブロモテトラフルオロベンゼン、1,3−ジブロモテトラフルオロベンゼン、1,4−ジブロモテトラフルオロベンゼン、2−ブロモテトラフルオロベンゾトリフルオライド、クロロペンタフルオロベンゼン、ブロモペンタフルオロベンゼン、ヨードペンタフルオロベンゼン、デカフルオロベンゾフェノン、パーフルオロアセトフェノン、パーフルオロビフェニル、クロロヘプタフルオロナフタレン、ブロモヘプタフルオロナフタレンなどが挙げられる。硫化ジフェニル誘導体、ジチアン誘導体については、下記に具体的に示す化合物の中から適宜選ばれる。中でも、BEN、DPS、TPP、DPSOおよび硫化ジフェニル誘導体、ジチアン誘導体が好ましい。なお、これらの化合物中に存在する水素原子を重水素原子に置換した化合物も広い波長域での透明性を向上させる目的で用いることができる。また、重合性化合物として、例えば、トリブロモフェニルメタクリレート等が挙げられる。屈折率調整成分として重合性化合物を用いる場合は、マトリックスを形成する際に、重合性モノマーと重合性屈折率調整成分とを共重合させるので、種々の特性(特に光学特性)の制御がより困難となるが、耐熱性の面では有利となる可能性がある。   Examples of the dopant include benzyl benzoate (BEN), diphenyl sulfide (DPS), triphenyl phosphate (TPP), and phthalic acid as described in Japanese Patent No. 3333292 and JP-A-11-142657. Benzyl n-butyl (BBP), diphenyl phthalate (DPP), biphenyl (DP), diphenylmethane (DPM), tricresyl phosphate (TCP), diphenyl sulfoxide (DPSO), diphenyl sulfide, bis (trimethylphenyl) sulfide, diphenyl sulfide Derivatives, dithian derivatives, 1,2-dibromotetrafluorobenzene, 1,3-dibromotetrafluorobenzene, 1,4-dibromotetrafluorobenzene, 2-bromotetrafluorobenzotrifluoride, chloropentafluorobenze , Bromopentafluorobenzene, iodo pentafluorobenzene, deca fluoro benzophenone, perfluoro acetophenone, perfluoro biphenyl, chloro-heptafluoro-naphthalene, and the like bromo heptafluoro naphthalene. The sulfurized diphenyl derivative and dithiane derivative are appropriately selected from the compounds specifically shown below. Among them, BEN, DPS, TPP, DPSO, sulfurized diphenyl derivatives, and dithian derivatives are preferable. In addition, compounds obtained by substituting hydrogen atoms present in these compounds with deuterium atoms can also be used for the purpose of improving transparency in a wide wavelength region. Examples of the polymerizable compound include tribromophenyl methacrylate. When a polymerizable compound is used as the refractive index adjusting component, it is more difficult to control various properties (particularly optical properties) because the polymerizable monomer and the polymerizable refractive index adjusting component are copolymerized when forming the matrix. However, it may be advantageous in terms of heat resistance.

Figure 0004520364
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前記ドーパントと本発明のコポリマーとを用いて、Graded−Index(GI)型の屈折率分布を有するコア部を作製する方法としては、以下の(I)及び(II)の方法が好ましい。但し、これらの方法に限定されるものではない。
(I) 溶融押出し成形により、含フッ素共重合体からなる円筒状の成形体aと、ドーパントを含む本発明のコポリマーからなる円柱状の成形体bとを作製する。成形体aに成形体bを挿入し、加熱することにより、成形体b中のドーパントを溶融拡散させ、GI型の屈折率分布を形成する。この方法は上記(1)の方法の一態様である。
(II) 円筒状の成形体の中に、含フッ素共重合体の溶液を注入し、回転させながら減圧して、溶剤を除去し、その内面に含フッ素共重合体からなる層を形成する。次いで、ドーパントを含むコポリマーの溶液を注入し、回転させながら減圧して、脱溶剤を行い、含フッ素共重合体の層の内面にドーパントを含むコポリマーの層を形成する。ドーパントの添加量を増やしながら、同様の操作を繰り返して複数の層を形成し、GI型の屈折率分布を付与させる。この方法は上記(2)の方法の一態様である。
The following methods (I) and (II) are preferable as a method for producing a core portion having a graded-index (GI) type refractive index profile using the dopant and the copolymer of the present invention. However, it is not limited to these methods.
(I) A cylindrical shaped product a made of a fluorine-containing copolymer and a cylindrical shaped product b made of the copolymer of the present invention containing a dopant are produced by melt extrusion molding. By inserting the molded body b into the molded body a and heating it, the dopant in the molded body b is melted and diffused to form a GI-type refractive index distribution. This method is an embodiment of the method (1).
(II) A solution of a fluorinated copolymer is poured into a cylindrical molded body, and the pressure is reduced while rotating to remove the solvent, and a layer made of the fluorinated copolymer is formed on the inner surface. Next, a solution of the copolymer containing the dopant is injected, the pressure is reduced while rotating, and the solvent is removed to form a copolymer layer containing the dopant on the inner surface of the fluorine-containing copolymer layer. While increasing the addition amount of the dopant, the same operation is repeated to form a plurality of layers, thereby giving a GI-type refractive index distribution. This method is an embodiment of the method (2).

その他にも、光伝送性能を低下させない範囲で、その他の添加剤を添加することができる。例えば、耐候性や耐久性などを向上させる目的で、安定剤を添加することができる。また、光伝送性能の向上を目的として、光信号増幅用の誘導放出機能化合物を添加することもできる。該化合物を添加することにより、減衰した信号光を励起光により増幅することができ、伝送距離が向上するので、例えば、光伝送リンクの一部にファイバー増幅器として使用することができる。これらの添加剤も、前記原料モノマーに添加した後、重合することによって、含有させることができる。   In addition, other additives can be added as long as the optical transmission performance is not deteriorated. For example, a stabilizer can be added for the purpose of improving weather resistance and durability. Further, for the purpose of improving optical transmission performance, a stimulated emission functional compound for optical signal amplification can be added. By adding the compound, the attenuated signal light can be amplified by the excitation light, and the transmission distance can be improved. For example, it can be used as a fiber amplifier in a part of the optical transmission link. These additives can also be added by polymerization after adding to the raw material monomer.

プラスチック光ファイバーはプリフォームを溶融延伸することにより作製することができる。延伸は、例えば、プリフォームを加熱炉(例えば円筒状の加熱炉)等の内部を通過させることによって加熱し、溶融させた後、引き続き連続して延伸紡糸するのが好ましい。加熱温度は、プリフォームの材質等に応じて適宜決定することができるが、一般的には、180〜250℃が好ましい。延伸条件(延伸温度等)は、得られたプリフォームの径、所望のプラスチック光ファイバーの径および用いた材料等を考慮して、適宜決定することができる。特に、屈折率分布型光ファイバーにおいては、その断面の中心方向から円周に向け屈折率が変化する構造を有するため、この分布を破壊しないように、均一に加熱且つ延伸紡糸する必要がある。従って、プリフォームの加熱には、プリフォームを断面方向において均一に加熱可能である円筒形状の加熱炉等を用いることが好ましい。また、加熱炉は延伸軸方向に温度分布を持つことが好ましい。溶融部分が狭いほど屈折率分布の形状が歪みにくく収率が挙がるため好ましい。具体的には溶融部分の領域が狭くなるように溶融領域の前後では、予熱と徐冷を行うことが好ましい。さらに、溶融領域に用いる熱源としてはレーザーのような狭い領域に対しても高出力のエネルギーを供給できるものがより好ましい。   A plastic optical fiber can be produced by melt-drawing a preform. For stretching, for example, it is preferable that the preform is heated and melted by passing through the inside of a heating furnace (for example, a cylindrical heating furnace) and then continuously stretched and spun. Although heating temperature can be suitably determined according to the material etc. of preform, generally 180-250 degreeC is preferable. The stretching conditions (stretching temperature and the like) can be appropriately determined in consideration of the diameter of the obtained preform, the diameter of the desired plastic optical fiber, the material used, and the like. In particular, since the refractive index distribution type optical fiber has a structure in which the refractive index changes from the center direction of the cross section toward the circumference, it is necessary to uniformly heat and stretch and spin so as not to destroy this distribution. Therefore, it is preferable to use a cylindrical heating furnace or the like that can uniformly heat the preform in the cross-sectional direction for heating the preform. The heating furnace preferably has a temperature distribution in the direction of the drawing axis. A narrow melted portion is preferable because the shape of the refractive index profile is less likely to be distorted and the yield is increased. Specifically, preheating and gradual cooling are preferably performed before and after the melting region so that the region of the melting portion becomes narrow. Furthermore, the heat source used for the melting region is more preferably one that can supply high output energy even to a narrow region such as a laser.

なお、上記した様に、プリフォームの製造方法によって、中空形状のプリフォームが得られる場合がある。かかる形状のプリフォームを延伸する場合は、減圧下で延伸を行うのが好ましい。   As described above, a hollow preform may be obtained depending on the preform manufacturing method. When stretching a preform having such a shape, stretching is preferably performed under reduced pressure.

延伸は線形とその真円度を維持させるため、中心位置を一定に保つ調芯機構を有する延伸紡糸装置を用いて行うのが好ましい。延伸条件を選択することによりファイバーの重合体の配向を制御することができ、線引きで得られるファイバーの曲げ性能等の機械特性や熱収縮などを制御することもできる。また、線引時の張力は、特開平7−234322号公報に記載されているように、溶融したプラスチックを配向させるために10g以上とすることができ、または特開平7−234324号公報に記載されているように、溶融延伸後に歪みを残さないようにするために100g以下とすることが好ましい。さらに、特開平8−106015号公報に記載されているように、延伸の際に予備加熱工程を実施する方法などを採用することもできる。以上の方法によって得られるファイバーについては、得られる素線の破断伸びや硬度について特開平7−244220号公報に記載の様に規定することでファイバーの曲げや側圧特性を改善することができる。また、特開平8−54521号公報のように低屈折率の層を外周に設けて反射層として機能させてさらに伝送性能を向上させることもできる。   In order to maintain the linearity and its roundness, the drawing is preferably performed using a drawing spinning apparatus having an alignment mechanism that keeps the center position constant. By selecting the drawing conditions, the orientation of the polymer of the fiber can be controlled, and the mechanical properties such as the bending performance of the fiber obtained by drawing and the heat shrinkage can also be controlled. Further, the tension during drawing can be set to 10 g or more in order to orient the molten plastic as described in JP-A-7-234322, or described in JP-A-7-234324. As described above, the amount is preferably 100 g or less so as not to leave a strain after melt stretching. Furthermore, as described in JP-A-8-106015, a method of performing a preheating step at the time of stretching may be employed. Regarding the fiber obtained by the above method, the bending and lateral pressure characteristics of the fiber can be improved by defining the breaking elongation and hardness of the obtained wire as described in JP-A-7-244220. Further, as in JP-A-8-54521, a transmission layer can be further improved by providing a low refractive index layer on the outer periphery to function as a reflective layer.

前述した方法で製造されたプラスチック光ファイバーは、そのままの形態で種々の用途に供することができる。また、保護や補強を目的として、その外側に被覆層を有する形態、繊維層を有する形態、および/または複数のファイバーを束ねた状態で、種々の用途に供することができる。被覆工程は、例えばファイバー素線の通る穴を有する対向したダイスにファイバー素線を通し、対向したダイス間に溶融した被覆用の樹脂を満たし、ファイバー素線をダイス間に移動することで被覆されたファイバーを得ることができる。被覆層は可撓時に内部のファイバーへの応力から保護するため、ファイバー素線と融着していないことが望ましい。さらにこのとき、溶融した樹脂と接することでファイバー素線に熱的ダメージが加わるので、極力ダメージを押さえるような移動速度や低温で溶融できる樹脂を選ぶことも望ましい。このとき、被覆層の厚みは被覆材の溶融温度や素線の引き抜き速度、被覆層の冷却温度による。その他にも、光部材に塗布したモノマーを重合させる方法やシートを巻き付ける方法、押し出し成形した中空管に光部材を通す方法などが知られている。   The plastic optical fiber manufactured by the above-described method can be used for various purposes as it is. In addition, for the purpose of protection and reinforcement, the present invention can be used for various applications in the form having a coating layer on the outside, the form having a fiber layer, and / or a state where a plurality of fibers are bundled. The coating process is performed, for example, by passing the fiber strands through opposed dies having holes through which the fiber strands pass, filling the molten coating resin between the opposed dies, and moving the fiber strands between the dies. Fiber can be obtained. In order to protect the coating layer from stress on the internal fiber when it is flexible, it is desirable that the coating layer is not fused with the fiber strand. Further, at this time, since the fiber strand is thermally damaged by being in contact with the molten resin, it is desirable to select a resin that can be melted at a moving speed or low temperature so as to suppress damage as much as possible. At this time, the thickness of the coating layer depends on the melting temperature of the coating material, the wire drawing speed, and the cooling temperature of the coating layer. In addition, a method of polymerizing a monomer applied to the optical member, a method of winding a sheet, a method of passing the optical member through an extruded hollow tube, and the like are known.

素線を被覆することにより、プラスチック光ファイバーケーブルの製造が可能となる。その際にその被覆の形態として、被覆材とプラスチック光ファイバー素線の界面が全周にわたって接して被覆されている密着型の被覆と、被覆材とプラスチック光ファイバー素線の界面に空隙を有するルース型被覆がある。ルース型被覆では、たとえばコネクタとの接続部などにおいて被覆層を剥離した場合、その端面の空隙から水分が浸入して長手方向に拡散されるおそれがあるため、通常は密着型が好ましい。しかし、ルース型の被覆の場合、被覆と素線が密着していないので、ケーブルにかかる応力や熱を始めとするダメージの多くを被覆材層で緩和させることができ、素線にかかるダメージを軽減させることができるため、使用目的によっては好ましく用いることができる。水分の伝播については、空隙部に流動性を有するゲル状の半固体や粉粒体を充填することで、端面からの水分伝播を防止でき、かつ、これらの半固体や粉粒体に耐熱や機械的機能の向上などの水分伝播防止と異なる機能をあわせ持つようにすることでより高い性能の被覆を形成できる。ルース型の被覆を製造するには、クロスヘッドダイの押出し口ニップルの位置を調整し減圧装置を加減することで空隙層を作ることができる。空隙層の厚みは前述のニップル厚みと空隙層を加圧/減圧することで調整が可能である。   By covering the strands, it is possible to manufacture a plastic optical fiber cable. At that time, as the form of the coating, a close-contact type coating in which the interface between the coating material and the plastic optical fiber is in contact with the entire circumference, and a loose type coating having a gap at the interface between the coating material and the plastic optical fiber There is. In the loose type coating, for example, when the coating layer is peeled off at the connection portion with the connector or the like, moisture may enter from the gaps at the end face and diffuse in the longitudinal direction. However, in the case of a loose-type coating, since the coating and the strand are not in close contact, most of the damage such as stress and heat applied to the cable can be mitigated by the coating layer, and the damage to the strand can be reduced. Since it can be reduced, it can be preferably used depending on the purpose of use. As for the propagation of moisture, by filling the voids with fluid semi-solid or powdery particles, moisture propagation from the end face can be prevented, and heat and A coating with higher performance can be formed by having functions different from moisture propagation prevention such as improvement of mechanical functions. In order to produce a loose type coating, the void layer can be formed by adjusting the position of the extrusion nipple of the crosshead die and adjusting the pressure reducing device. The thickness of the gap layer can be adjusted by pressurizing / depressurizing the nipple thickness and the gap layer.

さらに、必要に応じて被覆層(1次被覆層)の外周にさらに被覆層(2次被覆層)を設けても良い。2次被覆層に難燃剤や紫外線吸収剤、酸化防止剤、ラジカル捕獲剤、昇光剤、滑剤などを導入してもよく、耐透湿性能を満足する限りにおいては、1次被覆層にも導入は可能である。なお、難燃剤については臭素を始めとするハロゲン含有の樹脂、添加剤および燐等を含有しているものがあるが、毒性ガス低減などの安全性の観点で難燃剤として金属水酸化物を添加することが主流となりつつある。金属水酸化物はその内部に結晶水として水分を有しており、またその製法過程での付着水が完全に除去できないため、金属水酸化物による難燃性被覆は本発明の対透湿性被覆(1次被覆層)の外層被覆(2次被覆層)として設けることが望ましい。また、複数の機能を付与させるために、様々な機能を有する被覆を積層させてもよい。例えば、本発明のような難燃化以外に、素線の吸湿を抑制するためのバリア層や水分を除去するための吸湿材料、例えば吸湿テープや吸湿ジェルを被覆層内や被覆層間に有することができ、また可撓時の応力緩和のための柔軟性素材層や発泡層等の緩衝材、剛性を挙げるための強化層など、用途に応じて選択して設けることができる。樹脂以外にも構造材として、高い弾性率を有する繊維(いわゆる抗張力繊維)および/または剛性の高い金属線等の線材を熱可塑性樹脂に含有すると、得られるケーブルの力学的強度を補強することができることから好ましい。抗張力繊維としては、例えば、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維が挙げられる。また、金属線としてはステンレス線、亜鉛合金線、銅線などが挙げられる。いずれのものも前述したものに限定されるものではない。その他に保護のための金属管の外装、架空用の支持線や、配線時の作業性を向上させるための機構を組み込むことができる。   Furthermore, you may provide a coating layer (secondary coating layer) further in the outer periphery of a coating layer (primary coating layer) as needed. Flame retardants, UV absorbers, antioxidants, radical scavengers, photosensitizers, lubricants, etc. may be introduced into the secondary coating layer, and as long as moisture permeation resistance is satisfied, Introduction is possible. Some flame retardants contain halogen-containing resins such as bromine, additives, and phosphorus, but metal hydroxides are added as flame retardants from the standpoint of safety such as reduction of toxic gases. It is becoming mainstream. Since the metal hydroxide has moisture as crystal water inside, and the attached water cannot be completely removed during the manufacturing process, the flame retardant coating by the metal hydroxide is the moisture-permeable coating of the present invention. It is desirable to provide as an outer layer coating (secondary coating layer) of (primary coating layer). Moreover, in order to provide a plurality of functions, coatings having various functions may be laminated. For example, in addition to flame retardancy as in the present invention, a barrier layer for suppressing moisture absorption of the wire and a moisture absorbing material for removing moisture, such as a moisture absorbing tape or moisture absorbing gel, are provided in the coating layer or between the coating layers. In addition, a flexible material layer for relaxing stress at the time of flexibility, a cushioning material such as a foam layer, a reinforcing layer for increasing rigidity, and the like can be selected and provided depending on the application. In addition to the resin, if the thermoplastic resin contains a fiber having a high elastic modulus (so-called tensile fiber) and / or a highly rigid metal wire, the mechanical strength of the resulting cable can be reinforced. It is preferable because it is possible. Examples of the tensile strength fiber include aramid fiber, polyester fiber, and polyamide fiber. Examples of the metal wire include stainless steel wire, zinc alloy wire, copper wire and the like. None of these are limited to those described above. In addition, a metal tube exterior for protection, an aerial support line, and a mechanism for improving workability during wiring can be incorporated.

また、ケーブルの形状は使用形態によって、素線を同心円上にまとめた集合ケーブルや、一列に並べたテープ心線と言われる態様、さらにそれらを押え巻やラップシースなどでまとめた集合ケーブルなど用途に応じてその形態を選ぶことができる。   In addition, depending on the type of use, the cable shape is a collective cable in which the strands are concentrically arranged, an aspect called a tape core wire arranged in a row, and a collective cable in which they are gathered together with a presser roll or wrap sheath The form can be selected according to the situation.

また、本発明の光ファイバーを用いたケーブルは、軸ずれに対して従来の光ファイバーに比べて許容度が高いため突き合せによる接合でも用いることができるが、端部に接続用光コネクタを用いて接続部を確実に固定することが好ましい。コネクタとしては一般に知られている、PN型、SMA型、SMI型、F05型、MU型、FC型、SC型などの市販の各種コネクタを利用することも可能である。   In addition, the cable using the optical fiber of the present invention has a higher tolerance than the conventional optical fiber with respect to the axis deviation, so it can be used for joining by butt, but it is connected using an optical connector for connection at the end. It is preferable to securely fix the portion. As the connector, it is possible to use various commercially available connectors such as PN type, SMA type, SMI type, F05 type, MU type, FC type, and SC type that are generally known.

本発明の光ファイバー、および光ファイバーケーブルを用いて光信号を伝送するシステムには、種々の発光素子や受光素子、光スイッチ、光アイソレータ、光集積回路、光送受信モジュールなどの光部品を含む光信号処理装置等で構成される。また、必要に応じて他の光ファイバーなどと組合わせてもよい。それらに関連する技術としてはいかなる公知の技術も適用でき、例えば、プラスティックオプティカルファイバーの基礎と実際(エヌ・ティー・エス社発行)、日経エレクトロニクス2001.12.3号110頁〜127頁「プリント配線基板に光部品が載る,今度こそ」などを参考にすることができる。前記文献に記載の種々の技術と組み合わせることによって、コンピュータや各種デジタル機器内の装置内配線、車両や船舶などの内部配線、光端末とデジタル機器、デジタル機器同士の光リンクや一般家庭や集合住宅・工場・オフィス・病院・学校などの屋内や域内の光LAN等をはじめとする、高速大容量のデータ通信や電磁波の影響を受けない制御用途などの短距離に適した光伝送システムに好適に用いることができる。   The optical fiber and the optical signal transmission system using the optical fiber cable of the present invention include optical signal processing including optical components such as various light emitting elements and light receiving elements, optical switches, optical isolators, optical integrated circuits, and optical transceiver modules. It consists of devices. Moreover, you may combine with another optical fiber etc. as needed. Any known technique can be applied as a technique related to them. For example, the basic and actual of plastic optical fiber (published by NTS Corporation), Nikkei Electronics 2001.1.2.3, pp. 110-127 “Printed Wiring You can refer to "This time, optical components are mounted on the board." Combined with various technologies described in the above documents, internal wiring in computers and various digital devices, internal wiring in vehicles and ships, optical terminals and digital devices, optical links between digital devices, general households and housing complexes・ Suitable for optical transmission systems suitable for short distances such as high-speed, large-capacity data communications and control applications that are not affected by electromagnetic waves, including optical LANs in factories, offices, hospitals, schools, etc. Can be used.

さらに、IEICE TRANS.ELECTRON.,VOL.E84−C,No.3,MARCH 2001,p.339−344「High−Uniformity Star Coupler Using Diffused Light Transmission」,エレクトロニクス実装学会誌 Vol.3,No.6,2000 476頁〜480頁「光シートバス技術によるインタコネクション」に記載されているものや、特開平10−123350号、特開2002−90571号、特開2001−290055号等の各公報に記載の光バス;特開2001−74971号、特開2000−329962号、特開2001−74966号、特開2001−74968号、特開2001−318263号、特開2001−311840号等の各公報に記載の光分岐結合装置;特開2000−241655号等の公報に記載の光スターカプラ;特開2002−62457号、特開2002−101044号、特開2001−305395号等の各公報に記載の光信号伝達装置や光データバスシステム;特開2002−23011号公報等に記載の光信号処理装置;特開2001−86537号公報等に記載の光信号クロスコネクトシステム;特開2002−26815号公報等に記載の光伝送システム;特開2001−339554号、特開2001−339555号等の各公報に記載のマルチファンクションシステム;や各種の光導波路、光分岐器、光結合器、光合波器、光分波器などと組み合わせることで、多重化した送受信などを使用した、より高度な光伝送システムを構築することができる。以上の光伝送用途以外にも照明、エネルギー伝送、イルミネーション、センサ分野にも用いることができる。   Further, IEICE TRANS. ELECTRON. , VOL. E84-C, No. 3, MARCH 2001, p. 339-344 “High-Uniformity Star Coupler Using Diffused Light Transmission”, Journal of Japan Institute of Electronics Packaging, Vol. 3, No. 6,2000, pages 476 to 480, and those described in "Interconnection with Optical Sheet Bus Technology", and Japanese Patent Laid-Open Nos. 10-123350, 2002-90571, 2001-290055, etc. Optical buses described: Japanese Patent Laid-Open Nos. 2001-74971, 2000-329962, 2001-74966, 2001-74968, 2001-318263, 2001-31840, etc. Optical star couplers described in JP 2000-241655 A, etc .; JP 2002-624457, JP 2002-101044, JP 2001-305395 A, etc. Optical signal transmission apparatus and optical data bus system; optical signal processing described in JP-A-2002-23011, etc. Apparatus: Optical signal cross-connect system described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-86537, etc .; Optical transmission system described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-26815, etc .; Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-339554, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-339555, etc. Multi-function system described in the official gazette; and various optical waveguides, optical splitters, optical couplers, optical multiplexers, optical demultiplexers, etc., combined with transmission / reception that is multiplexed, etc. A system can be constructed. In addition to the above optical transmission applications, it can also be used in the fields of illumination, energy transmission, illumination, and sensors.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、以下の実施例に示す材料、試薬、物質量とその割合、操作などは本発明の趣旨から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下の具体例に制限されるものではない。なお、以下において、部及び%は特に断りのない限り、すべて、質量基準であるものとする。  EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, materials, reagents, substance amounts and ratios, operations, and the like shown in the following examples can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the following specific examples. In the following, all parts and% are based on mass unless otherwise specified.

平均分子量
コポリマーの平均分子量は、得られたコポリマーの一部をテトラヒドロフラン(THF)に溶解し、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)によって測定した。本願発明におけるコポリマーの平均分子量は、ポリスチレンを標準物質とした値である。
Average molecular weight The average molecular weight of the copolymer was measured by gel permeation chromatography (GPC) by dissolving a part of the obtained copolymer in tetrahydrofuran (THF). The average molecular weight of the copolymer in the present invention is a value using polystyrene as a standard substance.

ガラス転移温度
示差走査熱量計(品番:DSC6200、セイコー電子社製)を用いて10℃/分で昇温して測定した。
Glass transition temperature The glass transition temperature was measured by raising the temperature at 10 ° C./min using a differential scanning calorimeter (product number: DSC6200, manufactured by Seiko Denshi).

引っ張り試験
まず、高温プレス機を用い再沈精製後の粉末状ポリマーから厚さ200μmのポリマーフィルムを作製し、ここから100mm×500mmのフィルムを切り出してこれを試験片とした。
この試験片を用い、テンシロン万能試験機(品番:RTC−1210A、ORIENTEC社製)によって、引っ張り速度3mm/分、測定温度25℃にて弾性率、引っ張り破断強度を測定した。
Tensile test First, a polymer film having a thickness of 200 μm was prepared from a powdered polymer after reprecipitation purification using a high-temperature press, and a 100 mm × 500 mm film was cut out therefrom to obtain a test piece.
Using this test piece, the elastic modulus and tensile breaking strength were measured with a Tensilon universal testing machine (product number: RTC-1210A, manufactured by ORIENTEC) at a tensile speed of 3 mm / min and a measurement temperature of 25 ° C.

屈折率
屈折率計(DR−M2、ATAGO社製)を用い、観測波長589nm、測定温度25℃にて上記で作製したフィルム試験片の屈折率測定を行った。
Refractive index Using a refractometer (DR-M2, manufactured by ATAGO), the refractive index of the film specimen prepared above was measured at an observation wavelength of 589 nm and a measurement temperature of 25 ° C.

[実施例1] コポリマー1の合成例
2−トリフルオロエチル−α−トリフルオロメチルアクリレート(TFETFMA)(A3)/1,4−ジオキセン(B1)/α−トリフルオロメチルアクリル酸(TFMAA)(C2−1)を用いて合成した。
すなわち、容量10mlの試験管にTFETFMA (東ソー製))4.44部(20mmol)、1,4−ジオキセン(東京化成製) 1.72部(20mmol)、TFMAA (東ソー製)0.056部(0.4mmol)、ジメチル2,2’−アゾビス(2-メチルプロピオネート)(和光純薬社製)0.00092部(0.004mmol)を仕込み、アルゴン置換後、シリコン栓にて封管し、50℃で24時間重合を行った。得られたロッド状のポリマーをTHFに溶解させて、ヘキサン中に注ぎ、再沈精製を2回行い、Tg=158℃、重量平均分子量(Mw)=365,000のコポリマー4.6gを得た。該コポリマーは酢酸エチル、THF、アセトンなどに溶解した。該コポリマーをTHFに溶解し、スライドガラス上にコートし、溶媒(THF)を留去した。得られたフィルムは完全に透明であった。テンシロンで強度の測定を行った結果、該コポリマーの弾性率は1730MPa、引っ張り強度は26MPaであった。また、該コポリマーの屈折率は1.41であった。
[Example 1] Synthesis example of copolymer 1 2-trifluoroethyl-α-trifluoromethyl acrylate (TFETFMA) (A3) / 1,4-dioxene (B1) / α-trifluoromethylacrylic acid (TFMAA) (C2 -1).
That is, in a test tube having a capacity of 10 ml, 4.44 parts (20 mmol) of TFETFMA (manufactured by Tosoh Corporation), 1.72 parts (20 mmol) of 1,4-dioxene (manufactured by Tokyo Chemical Industry), 0.056 parts of TFMAA (manufactured by Tosoh Corporation) ( 0.4 mmol), dimethyl 2,2'-azobis (2-methylpropionate) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 0.00092 parts (0.004 mmol), purged with argon, and sealed with a silicon stopper. Polymerization was carried out at 50 ° C. for 24 hours. The obtained rod-shaped polymer was dissolved in THF, poured into hexane, and subjected to reprecipitation purification twice to obtain 4.6 g of a copolymer having a Tg = 158 ° C. and a weight average molecular weight (Mw) = 365,000. . The copolymer was dissolved in ethyl acetate, THF, acetone and the like. The copolymer was dissolved in THF, coated on a glass slide, and the solvent (THF) was distilled off. The resulting film was completely transparent. As a result of measuring the strength with Tensilon, the elastic modulus of the copolymer was 1730 MPa, and the tensile strength was 26 MPa. The refractive index of the copolymer was 1.41.

[実施例2] コポリマー2の合成例
TFETFMA(A3)/1,4-ジオキセン(B1)/無水マレイン酸(C2−15)を用いて合成した。
すなわち、容量10mlの試験管に1,4-ジオキセン(東京化成製)1.72部(20mmol)、TFETFMA (東ソー製) 4.44部(20mmol)、無水マレイン酸(和光純薬製)0.039部(0.4mmol)、ジメチル2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(和光純薬製)0.00092部(0.004mmol)を仕込み、アルゴン置換後、シリコン栓にて封管し、50℃で24時間重合を行った。得られたロッド状のポリマーをTHFに溶解させて、ヘキサン中に注ぎ、再沈精製を2回行い、Tg=158℃、重量平均分子量(Mw)=328,000のコポリマー4.4gが得られた。該コポリマーは酢酸エチル、THF、アセトンなどに溶解した。該ポリマーをTHFに溶解し、スライドガラス上にコートし、溶媒(THF)を留去した。得られたフィルムは完全に透明であった。テンシロンで強度の測定を行った結果、該コポリマーの弾性率は1850MPa、引っ張り強度は30MPaであった。また、該コポリマーの屈折率は1.41であった。
Example 2 Synthesis Example of Copolymer 2 The copolymer 2 was synthesized using TFET FMA (A3) / 1,4-dioxene (B1) / maleic anhydride (C2-15).
That is, 1.72-part (20 mmol) of 1,4-dioxene (manufactured by Tokyo Chemical Industry), 4.44 parts (20 mmol) of TFET FMA (manufactured by Tosoh Corp.), 0.4% (20 mmol) of maleic anhydride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) 039 parts (0.4 mmol), dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 0.00092 parts (0.004 mmol) were charged, purged with argon, and sealed with a silicon stopper And polymerized at 50 ° C. for 24 hours. The obtained rod-shaped polymer was dissolved in THF, poured into hexane, and subjected to reprecipitation purification twice to obtain 4.4 g of a copolymer having a Tg = 158 ° C. and a weight average molecular weight (Mw) = 328,000. It was. The copolymer was dissolved in ethyl acetate, THF, acetone and the like. The polymer was dissolved in THF, coated on a glass slide, and the solvent (THF) was distilled off. The resulting film was completely transparent. As a result of measuring the strength with Tensilon, the elastic modulus of the copolymer was 1850 MPa, and the tensile strength was 30 MPa. The refractive index of the copolymer was 1.41.

[実施例3] コポリマー3の合成例
1H,1H,3H−テトラフルオロプロピル−α−トリフルオロメチルアクリレート(TFPTFMA)(A4)/1,4-ジオキセン(B1)/TFMAA(C2−1)を用いて合成した。
すなわち、容量10mlの試験管に1,4−ジオキセン(東京化成製)1.72部(20mmol)、TFPTFMA 5.08部(20mmol)、TFMAA (東ソー製) 0.056部(0.4mmol)、ジメチル2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート) (和光純薬製)0.00184(0.01mmol)部を仕込み、アルゴン置換後、シリコン栓にて封管し、50℃で24時間重合を行った。得られたロッド状のポリマーをTHFに溶解させて、ヘキサン中に注ぎ、再沈精製を2回行い、Tg=145℃、重量平均分子量(Mw)=148000のコポリマー5.1gを得た。該コポリマーは酢酸エチル、THF、アセトンなどに溶解した。該コポリマーをTHFに溶解し、スライドガラス上にコートし、溶媒(THF)を留去した。得られたフィルムは完全に透明であった。テンシロンで強度の測定を行った結果、該コポリマーの弾性率は1550MPa、引っ張り強度は27MPaであった。また、該コポリマーの屈折率は1.41であった。
Example 3 Synthesis Example of Copolymer 3 Using 1H, 1H, 3H-tetrafluoropropyl-α-trifluoromethyl acrylate (TFPTTFMA) (A4) / 1,4-dioxene (B1) / TFMAA (C2-1) And synthesized.
That is, 1,4-dioxene (manufactured by Tokyo Chemical Industry) 1.72 parts (20 mmol), TFPTFMA 5.08 parts (20 mmol), TFMAA (manufactured by Tosoh) 0.056 parts (0.4 mmol), Dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 0.00194 (0.01 mmol) was charged, purged with argon, sealed with a silicon stopper, and sealed at 50 ° C. for 24 hours. Polymerization was performed. The obtained rod-shaped polymer was dissolved in THF, poured into hexane, and subjected to reprecipitation purification twice to obtain 5.1 g of a copolymer having Tg = 145 ° C. and a weight average molecular weight (Mw) = 148000. The copolymer was dissolved in ethyl acetate, THF, acetone and the like. The copolymer was dissolved in THF, coated on a glass slide, and the solvent (THF) was distilled off. The resulting film was completely transparent. As a result of measuring the strength with Tensilon, the elastic modulus of the copolymer was 1550 MPa, and the tensile strength was 27 MPa. The refractive index of the copolymer was 1.41.

[実施例4] コポリマー4の合成例
TFPTFMA(A4)/1,4-ジオキセン(B1)/無水マレイン酸(C2−15)を用いて合成した。
容量50mlのナスフラスコに1,4−ジオキセン(東京化成製)1.72部(20mmol)、TFPTFMA(東ソー製) 5.08部(20mmol)、無水マレイン酸(和光純薬製) 0.039部(0.4mmol)、ジメチル2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(和光純薬製)0.00184部(0.01mmol)を仕込み、これに6.8部のメチルエチルケトンを加え、アルゴンで置換後、シリコン栓にて封管し、50℃で24時間溶液重合を行った。得られたポリマー溶液をそのままヘキサン中に注ぎ、再沈精製を2回行い、Tg=145℃、重量平均分子量(Mw)=185000のコポリマー4.9gを得た。ポリマーは酢酸エチル、THF、アセトンなどに溶解した。該ポリマーをTHFに溶解し、スライドガラス上にコートし、溶媒(THF)を留去した。得られたフィルムは完全に透明であった。テンシロンで強度の測定を行った結果、該コポリマーの弾性率は1610MPa、引っ張り強度は15MPaであった。また、該コポリマーの屈折率は1.41であった。
Example 4 Synthesis Example of Copolymer 4 The copolymer 4 was synthesized using TFPTFMA (A4) / 1,4-dioxene (B1) / maleic anhydride (C2-15).
In a 50 ml eggplant flask, 1.72-part (20 mmol) of 1,4-dioxene (manufactured by Tokyo Chemical Industry), 5.08 parts (20 mmol) of TFPTFMA (manufactured by Tosoh Corporation), 0.039 parts of maleic anhydride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (0.4 mmol), dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 0.00194 parts (0.01 mmol), were added, and 6.8 parts of methyl ethyl ketone was added thereto. After replacing with argon, the tube was sealed with a silicon stopper, and solution polymerization was performed at 50 ° C. for 24 hours. The obtained polymer solution was poured into hexane as it was, and reprecipitation purification was performed twice to obtain 4.9 g of a copolymer having a Tg = 145 ° C. and a weight average molecular weight (Mw) = 185000. The polymer was dissolved in ethyl acetate, THF, acetone and the like. The polymer was dissolved in THF, coated on a glass slide, and the solvent (THF) was distilled off. The resulting film was completely transparent. As a result of measuring the strength with Tensilon, the elastic modulus of the copolymer was 1610 MPa, and the tensile strength was 15 MPa. The refractive index of the copolymer was 1.41.

[比較例1]
TFETFMA/スチレン(St)を用いてバルク重合で合成した。
容量10mlの試験管にSt(和光純薬製)2.4部(23.2mmol)、TFETFMA(東ソー製) 5.15部(23.2mmol)、ジメチル2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(和光純薬製)0.038部(0.23mmol)を仕込み、アルゴン置換後、シリコン栓にて封管し、50℃で24時間重合を行った。重合は発砲しロッド状のポリマーを得ることができなかった。ポリマーをTHFに溶解させて、ヘキサン中に注ぎ、再沈精製を2回行い、Tg=85℃、重量平均分子量(Mw)=398000のコポリマー6.9gを得た。該コポリマーは酢酸エチル、THF、アセトンなどに溶解した。該コポリマーをTHFに溶解し、スライドガラス上にコートし、溶媒(THF)を留去した。得られたフィルムは完全に透明であった。テンシロンで強度の測定を行った結果、該コポリマーの弾性率は1670MPa、引っ張り強度は34MPaであった。また、該コポリマーの屈折率は 1.465であった。
[Comparative Example 1]
It was synthesized by bulk polymerization using TFET FMA / styrene (St).
In a test tube with a capacity of 10 ml, 2.4 parts (23.2 mmol) of St (manufactured by Wako Pure Chemical Industries), 5.15 parts (23.2 mmol) of TFET FMA (manufactured by Tosoh), dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpro) Pionate) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was charged in 0.038 parts (0.23 mmol), purged with argon, sealed with a silicon stopper, and polymerized at 50 ° C. for 24 hours. Polymerization was fired and a rod-shaped polymer could not be obtained. The polymer was dissolved in THF, poured into hexane, and subjected to reprecipitation purification twice to obtain 6.9 g of a copolymer having Tg = 85 ° C. and weight average molecular weight (Mw) = 398000. The copolymer was dissolved in ethyl acetate, THF, acetone and the like. The copolymer was dissolved in THF, coated on a glass slide, and the solvent (THF) was distilled off. The resulting film was completely transparent. As a result of measuring the strength with Tensilon, the elastic modulus of the copolymer was 1670 MPa, and the tensile strength was 34 MPa. The refractive index of the copolymer was 1.465.

[比較例2]
TFETFMA/スチレン(St)を用いて溶液重合で合成した。
容量50mlのナスフラスコにSt(和光純薬製)4.8部(46.4mmol)、TFETFMA(東ソー製)10.3部(20mmol)、ジメチル2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(和光純薬製)0.076部(0.463mmol)を仕込み、これに20部のトルエンを加え、アルゴンで置換後、65℃で24時間溶液重合を行った。得られたポリマー溶液をそのままヘキサン中に注ぎ、再沈精製を2回行い、Tg=85 ℃、重量平均分子量(Mw)= 78000のコポリマー 13.4gを得た。ポリマーは酢酸エチル、THF、アセトンなどに溶解した。該ポリマーをTHFに溶解し、スライドガラス上にコートし、溶媒(THF)を留去した。得られたフィルムは完全に透明であった。テンシロンで強度の測定を行った結果、該コポリマーの弾性率は1440MPa、引っ張り強度は9.5MPaであった。また、該コポリマーの屈折率は1.465であった。
[Comparative Example 2]
It was synthesized by solution polymerization using TFET FMA / styrene (St).
In a 50 ml eggplant flask, 4.8 parts (46.4 mmol) of St (manufactured by Wako Pure Chemical Industries), 10.3 parts (20 mmol) of TFET FMA (manufactured by Tosoh), dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) ) (Manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was charged with 0.076 parts (0.463 mmol), and 20 parts of toluene was added thereto, followed by substitution with argon, followed by solution polymerization at 65 ° C. for 24 hours. The obtained polymer solution was poured into hexane as it was, and reprecipitation purification was performed twice to obtain 13.4 g of a copolymer having a Tg = 85 ° C. and a weight average molecular weight (Mw) = 78000. The polymer was dissolved in ethyl acetate, THF, acetone and the like. The polymer was dissolved in THF, coated on a glass slide, and the solvent (THF) was distilled off. The resulting film was completely transparent. As a result of measuring the strength with Tensilon, the elastic modulus of the copolymer was 1440 MPa, and the tensile strength was 9.5 MPa. The refractive index of the copolymer was 1.465.

表1および表2に実施例1〜5、比較例1によって合成したポリマーに関する測定結果を記載する。

Figure 0004520364
Figure 0004520364
Tables 1 and 2 describe the measurement results for the polymers synthesized in Examples 1 to 5 and Comparative Example 1.
Figure 0004520364
Figure 0004520364

[実施例5] コポリマー1を用いたステップインデックス型光ファイバーの作製例
溶融押し出し成型によって作製されたテトラフルオロエチレン・フッ化ビニリデン共重合体(屈折率1.36)の中空パイプ中にTFETFMA(A3)(東ソー製)66.6部(0.3mol)、1,4-ジオキセン(B1)(東京化成製)25.8部(0.3mol)、TFMAA(C2−1)(東ソー製0.84部(0.006mol)、ジメチル2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(和光純薬製)0.0138部(0.0006mol)部を仕込み、アルゴン置換後、50℃で24時間、さらに90℃で48時間重合を行った。得られたプリフォームを50℃で24時間減圧乾燥した後、230〜270℃で溶融延伸することにより、ステップインデックス型の光ファイバーを得た。650nmでの伝送損失は150db/kmであった。
[Example 5] Example of production of step index type optical fiber using copolymer 1 TFET FMA (A3) in a hollow pipe of tetrafluoroethylene / vinylidene fluoride copolymer (refractive index 1.36) produced by melt extrusion molding (Manufactured by Tosoh) 66.6 parts (0.3 mol), 1,4-dioxene (B1) (manufactured by Tokyo Kasei) 25.8 parts (0.3 mol), TFMAA (C2-1) (0.84 parts by Tosoh) (0.006 mol), 0.0138 part (0.0006 mol) of dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), purged with argon, and then at 50 ° C. for 24 hours. The polymerization was further carried out for 48 hours at 90 ° C. The preform obtained was dried under reduced pressure at 50 ° C. for 24 hours, and then melt-stretched at 230 to 270 ° C. to obtain a step index. Transmission loss at .650nm got the type of optical fiber was 150 dB / miles.

[実施例6] コポリマー3を用いたステップインデックス型光ファイバーの作製例
溶融押し出し成型によって作製されたテトラフルオロエチレン・フッ化ビニリデン共重合体(屈折率1.36)の中空パイプ中にTFPTFMA(東ソー製)76.2(0.3mol)(A4)、1,4−ジオキセン(B1)(東京化成製)25.8部(0.3mol)、TFMAA (C2−1)(東ソー製0.84部(0.006mol)、ジメチル2,2'−アゾビス(2-メチルプロピオネート)(和光純薬製)0.0345部(0.0015mol)部を仕込み、アルゴン置換後、50℃で24時間、さらに90℃で48時間重合を行った。得られたプリフォームを50℃で24時間減圧乾燥した後、230〜270℃で溶融延伸することにより、ステップインデックス型の光ファイバーを得た。650nmでの伝送損失は160db/kmであった。
[Example 6] Example of production of step index type optical fiber using copolymer 3 TFPTFMA (manufactured by Tosoh Corporation) in a hollow pipe of tetrafluoroethylene / vinylidene fluoride copolymer (refractive index 1.36) produced by melt extrusion molding ) 76.2 (0.3 mol) (A4), 1,4-dioxene (B1) (manufactured by Tokyo Chemical Industry) 25.8 parts (0.3 mol), TFMAA (C2-1) (0.84 parts by Tosoh ( 0.006 mol), dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 0.0345 parts (0.0035 mol), and after purging with argon, at 50 ° C. for 24 hours, The polymerization was carried out for 48 hours at 90 ° C. The obtained preform was dried under reduced pressure at 50 ° C. for 24 hours, and then melt stretched at 230 to 270 ° C. Transmission loss of the optical fiber at .650nm got in was 160 dB / miles.

[比較例3]
溶融押し出し成型によって作製されたテトラフルオロエチレン・フッ化ビニリデン共重合体(屈折率1.36)の中空パイプ中にTFETFMA(東ソー製)87.2部(0.3mol)、イソブチルビニルエーテル30部(0.3mol)、ジメチル2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(和光純薬製)0.0345部(0.0015mol)部を仕込み、アルゴン置換後、重合し始めたところ重合溶液が突沸し、プリフォームを得るには至らなかった。
[Comparative Example 3]
In a hollow pipe of tetrafluoroethylene / vinylidene fluoride copolymer (refractive index 1.36) produced by melt extrusion molding, 87.2 parts (0.3 mol) of TFET FMA (manufactured by Tosoh), 30 parts of isobutyl vinyl ether (0 .3 mol), dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 0.0345 parts (0.0035 mol) parts were charged, and after substitution with argon, polymerization started. It suddenly boiled and did not lead to a preform.

Claims (4)

下記一般式(1)で表されるモノマー(A)由来の繰り返し単位、下記一般式(2)で表されるモノマー(B)由来の繰り返し単位、及び末端にカルボキシル基、ヒドロキシル基およびエポキシ基からなる群から選択される少なくとも1つの基を有するビニルモノマー(C)由来の繰り返し単位からなり、モノマー(A)とモノマー(B)のモル比が1:9〜9:1であり、ビニルモノマー(C)由来の繰り返し単位が全体の0.01〜30mol%を占め、重量平均分子量が1,000〜1,000,000である非晶質コポリマー。
Figure 0004520364
(一般式(1)中、R1及びR2は各々独立に、通常の水素原子(1H)または重水素原子(2H)を表す。また、R3は、通常の水素原子(1H)、重水素原子(2H)、アリール基またはアルキル基である。)
一般式(2)
Figure 0004520364
(一般式(2)中、R4及びR5は各々独立に、通常の水素原子(1H)、重水素原子(2H)、ハロゲン原子またはアルキル基を表し、またR6、R7、R8およびR9は各々独立に、通常の水素原子(1H)、重水素原子(2H)、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アリール基またはアルキル基を表す。また、R6〜R9の中から選ばれる2つが互いに結合して環状構造を形成しても良い。)
From the repeating unit derived from the monomer (A) represented by the following general formula (1), the repeating unit derived from the monomer (B) represented by the following general formula (2), and a carboxyl group, a hydroxyl group and an epoxy group at the terminal A vinyl monomer (C) -containing repeating unit having at least one group selected from the group consisting of a monomer (A) and a monomer (B) in a molar ratio of 1: 9 to 9: 1; C) Amorphous copolymer having repeating units derived from 0.01 to 30 mol% of the whole and having a weight average molecular weight of 1,000 to 1,000,000 .
Figure 0004520364
(In General Formula (1), R 1 and R 2 each independently represent a normal hydrogen atom ( 1 H) or a deuterium atom ( 2 H). R 3 represents a normal hydrogen atom ( 1 H). ), A deuterium atom ( 2 H), an aryl group or an alkyl group.)
General formula (2)
Figure 0004520364
(In the general formula (2), R 4 and R 5 each independently represent a normal hydrogen atom ( 1 H), deuterium atom ( 2 H), halogen atom or alkyl group, and R 6 , R 7 , R 8 and R 9 each independently represent a normal hydrogen atom ( 1 H), deuterium atom ( 2 H), halogen atom, cyano group, nitro group, aryl group or alkyl group, and R 6 to R Two selected from 9 may be bonded to each other to form a cyclic structure.)
前記一般式(2)中、R4〜R9が各々独立に、通常の水素原子(1H)または重水素原子(2H)である請求項1に記載の非晶質コポリマー。 2. The amorphous copolymer according to claim 1, wherein in the general formula (2), R 4 to R 9 are each independently a normal hydrogen atom ( 1 H) or a deuterium atom ( 2 H). 請求項1または2に記載の非晶質コポリマーを含む光学部材。 An optical member comprising the amorphous copolymer according to claim 1. 請求項1または2に記載の非晶質コポリマーを含むプラスチック光ファイバー。 A plastic optical fiber comprising the amorphous copolymer according to claim 1.
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