JP4654492B2 - Coating composition and optical member - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、形成した被覆物が耐温水性に優れ、更にこの被覆物上に無機酸化物の蒸着膜(反射防止膜など)を施した場合でも被覆物の耐候性、耐光性が低下しないコーティング組成物及び光学部材に関する。
【0002】
【従来の技術】
プラスチック成形物は、軽量、易加工性、耐衝撃性等の長所を生かして多量に使用されているが、反面、硬度が不十分で傷が付きやすい、溶媒に侵されやすい、帯電してほこりを吸着する、耐熱性が不十分等の欠点があり、眼鏡レンズ、窓材等として使用するには、無機ガラス成形体に比べ実用上不十分であった。そこでプラスチック成形体に保護コートを施すことが提案されている。コートに使用されるコーティング組成物は、実に多数の種類が提案されており、例えば特開昭52−11261号公報には、無機系に近い硬い被膜を与えるものとして期待された「有機ケイ素化合物またはその加水分解物を主成分(樹脂成分または塗膜形成成分)とするコーティング組成物」が眼鏡レンズ用として使用されている。しかし、このコーティング組成物も未だ耐擦傷性が不満足であるため、さらにこれにコロイド状に分散したシリカゾルを添加したものが提案され(例えば特開昭53−111336号公報)、これも眼鏡レンズ用として実用化されている。
【0003】
ところで、従来、プラスチック性眼鏡レンズは、大半がジエチレングリコールビスアリルカーボネートというモノマーを注型重合することによって製造されていた。このレンズは、屈折率が約1.50であり、ガラスレンズの屈折率約1.52に比べ低いことから、近視用レンズの場合、縁の厚さが厚くなるという欠点を有している。そのため近年、ジエチレングリコールビスアリルカーボネートより屈折率の高いモノマーの開発が進められ、例えば、特開昭55−13747号公報、特開昭56−166214号公報、特開昭57−23611号公報、特開昭57−54901号公報、特開昭59−133211号公報、特開昭60−199016号公報、特開昭64−54021号公報等の高屈折率樹脂材料が提案されている。
【0004】
このような高屈折率樹脂レンズに対して、特開昭62−151801号公報や特開昭63−275682号公報のように、Sb、Tiの金属酸化物微粒子のコロイド分散体をコーティング材料に用いる方法も提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、シリカゾルを添加したコーティング組成物は、塗膜に干渉縞が見え、レンズの見栄えが悪いという問題点があった。また、レンズでは、塗膜の上に反射防止膜(光学干渉理論にも基づく無機酸化物薄膜の多層構造膜からなる)を形成することが多い。この場合、反射防止膜が例えば、極薄い緑色の反射色を呈するが、この反射色がレンズ表面の位置に応じて変わり、むらがあるという問題点もあった。
【0006】
さらに,酸化チタンゾルを使用したコーティング組成物の場合,酸化チタンゾルのシランカップリングやその加水分解物に対する相溶性に問題があり,安定性が悪く、またこのコーティング組成物により形成したコーティング層は耐水性に劣り、紫外線照射により青色に着色するという欠点があった。
【0007】
酸化アンチモンゾルを使用したコーティング組成物の場合、酸化アンチモンゾルのシランカップリングやその加水分解物に対する相溶性、安定性は良好であるが、このコーティング組成物により形成したコーティング層は屈折率が十分に高くないという問題点があった。
【0008】
従って、本発明は、nd=1.54〜1.70の中〜高屈折率プラスチック成形物に対して、塗膜に干渉縞が見えず、かつ反射色にむらがない塗膜を与えるコーティング組成物及び光学部材を提供することにある。
【0009】
また、本発明は、耐擦傷性、表面硬度、耐摩耗性、可とう性、透明性、帯電防止性、染色性、耐熱性、耐水性、耐薬品性等に優れたプラスチックス成形物用コーティング組成物及び光学部材を提供することにある。
【0010】
【問題を解決するための手段】
本願発明は第1観点として、下記(A)成分及び(B)成分:
(A)成分:一般式(I)
(R(RSi(OR4−(a+b) (I)
(但し、R及びRは、それぞれアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、アルケニル基、又はエポキシ基、アクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、もしくはシアノ基を有する有機基で且つSi−C結合によりケイ素原子と結合しているものであり、Rは炭素数1〜8のアルキル基、アルコキシアルキル基、又はアシル基であり、a及びbはそれぞれ0、1、又は2の整数であり、a+bは0、1、又は2の整数である。)及び、一般式(II)
〔(RSi(OX)3−cY (II)
(但し、Rは炭素数1〜5のアルキル基を示し、Xは炭素数1〜4のアルキル基又はアシル基を示し、Yはメチレン基又は炭素数2〜20のアルキレン基を示し、cは0又は1の整数である。)で表される有機ケイ素化合物、並びにその加水分解物からなる群より選ばれた少なくとも1種のケイ素含有物質、
(B)成分:2〜60nmの一次粒子径を有する、Ti、Fe、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、In、Sn、Sb、Ta、W、Pb、Bi及びCeから成る群から選ばれた1種又は2種以上の金属の酸化物のコロイド粒子(a)を核として、その表面を酸化アンチモンからなる被覆物(b)で被覆して得られた粒子(c)を含有し、且つ2〜100nmの一次粒子径を有する変性金属酸化物コロイド粒子、を含有するコーティング組成物である。
【0011】
第2観点として、前記(B)成分の被覆物(b)がアルカリ成分含有五酸化アンチモンコロイドである第1観点に記載のコーティング組成物である。
【0012】
第3観点として、前記(B)成分の被覆物(b)がアルキルアミンからなるアルカリ成分と、0.02〜4.00のM/Sb モル比(但しMはアミン分子を示す。)を有する第1観点又は第2観点に記載のコーティング組成物である。
【0013】
第4観点として、金属塩、金属アルコキシド及び金属キレート化合物から成る群から選ばれる1種以上の硬化触媒を含有している第1観点乃至第3観点のいずれか一つに記載のコーティング組成物である。
【0014】
第5観点として、光学基材表面に第1観点乃至第4観点のいずれか一つに記載のコーティング組成物より形成される硬化膜を有する光学部材である。
【0015】
第6観点として、第5観点に記載の光学部材の表面に、さらに反射防止膜を施したことを特徴とする光学部材である。
【0020】
【発明の実施の形態】
本願発明のコーティング組成物に使用される(A)成分中の一般式(I)、
(R1a(R3bSi(OR24-(a+b) (I)
においては、R1とR3が同一の有機基又は異なる有機基である場合や、aとbが同一の整数又は異なる整数である場合の有機ケイ素化合物を含む。上記(A)成分中の一般式(I)で示される有機ケイ素化合物は、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n−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラn−ブトキシシラン、テトラアセトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリアセチキシシラン、メチルトリブトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリアミロキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、メチルトリベンジルオキシシラン、メチルトリフェネチルオキシシラン、グリシドキシメチルトリメトキシシラン、グリシドキシメチルトリエトキシシラン、αーグリシドキシエチルトリメトキシシラン、α−グリシドキシエチルトリエトキシシラン、β−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、β−グリシドキシエチルトリエトキシシラン、α−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、α−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリブトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリフェノキシシラン、α−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、α−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、β−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、δ−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、δ−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリメトキシシラン、(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリプロポキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリブトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリフェノキシシラン、γ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロピルトリメトキシシラン、γ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロピルトリエトキシシラン、δ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)ブチルトリメトキシシラン、δ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)ブチルトリエトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジメトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジエトキシシラン、α−グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、α−グリシドキシエチルメチルジエトキシシラン、β−グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、β−グリシドキシエチルエチルジメトキシシラン、α−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、α−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、β−グリシドキシプロピルエチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジブトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジフェノキシシラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルビニルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルビニルジエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリアセトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピルトリアセトキシシラン、3、3、3−トリフロロプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、β−シアノエチルトリエトキシシラン、クロロメチルトリメトキシシラン、クロロメチルトリエトキシシラン、N−(β−アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(β−アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジエトキシシラン、ジメチルジアセトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトメチルジエトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、メチルビニルジエトキシシラン等が挙げられ、これらを単独で又は2種以上組み合わせて使用することが出来る。
【0021】
また、本願発明のコーティング組成物に使用される(A)成分中の一般式(I)の有機ケイ素化合物の加水分解物は、上記一般式(I)の有機ケイ素化合物が加水分解される事により、上記R2の一部又は全部が水素原子に置換された化合物となる。これらの一般式(I)の有機ケイ素化合物の加水分解物は、単独で又は2種以上組み合わせて使用する事が出来る。加水分解は、上記の有機ケイ素化合物中に、塩酸水溶液、硫酸水溶液、酢酸水溶液等の酸性水溶液を添加し攪拌することにより行われる。
【0022】
本願発明のコーティング組成物に使用される(A)成分中の一般式(II)、〔(R4cSi(OX)3-c2Y (II)
表される有機ケイ素化合物は、例えば、メチレンビスメチルジメトキシシラン、エチレンビスエチルジメトキシシラン、プロピレンビスエチルジエトキシシラン、ブチレンビスメチルジエトキシシラン等が挙げられ、これらを単独で又は2種以上組み合わせて使用することが出来る。
【0023】
また、本願発明のコーティング組成物に使用される(A)成分中の一般式(II)の有機ケイ素化合物の加水分解物は、上記一般式(II)の有機ケイ素化合物が加水分解される事により、上記Xの一部又は全部が水素原子に置換された化合物となる。これらの一般式(II)の有機ケイ素化合物の加水分解物は、単独で又は2種以上組み合わせて使用することが出来る。加水分解は、上記の有機ケイ素化合物中に、塩酸水溶液、硫酸水溶液、酢酸水溶液等の酸性水溶液を添加し攪拌することにより行われる。
【0024】
本願発明のコーティング組成物に使用される(A)成分は、一般式(I)及び一般式(II)で表される有機ケイ素化合物、並びにその加水分解物から成る群より選ばれた少なくとも1種のケイ素含有物質である。
【0025】
本願発明のコーティング組成物に使用される(A)成分は、好ましくは一般式(I)で表される有機ケイ素化合物、及びその加水分解物から成る群より選ばれた少なくとも1種のケイ素含有物質である。特に、R1及びR3のいずれか一方がエポキシ基を有する有機基であり、R2がアルキル基であり、且つa及びbがそれぞれ0又は1であり、a+bが1又は2の条件を満たす一般式(I)の有機ケイ素化合物及びその加水分解物が好ましく、その好ましい有機ケイ素化合物の例としては、グリシドキシメチルトリメトキシシラン、グリシドキシメチルトリエトキシシラン、αーグリシドキシエチルトリメトキシシラン、α−グリシドキシエチルトリエトキシシラン、β−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、β−グリシドキシエチルトリエトキシシラン、α−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、α−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリブトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリフェノキシシラン、α−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、α−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、β−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、δ−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、δ−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジメトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジエトキシシラン、α−グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、α−グリシドキシエチルメチルジエトキシシラン、β−グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、β−グリシドキシエチルエチルジメトキシシラン、α−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、α−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、β−グリシドキシプロピルエチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジブトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジフェノキシシラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルビニルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルビニルジエトキシシランである。
【0026】
更に、好ましくはγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン及びこれらの加水分解物であり、これらを単独で又は混合物として使用する事が出来る。また、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン又はこれらの加水分解物は、更に、一般式(I)においてa+b=0に相当する4官能の化合物を併用する事が出来る。4官能に相当する化合物の例としては、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n−プロポキシシラン、テトラn−ブトキシシラン、テトラtert-ブトキシシラン、テトラsec-ブトキシシラン等が挙げられる。
【0027】
本願発明のコーティング組成物に使用される(B)成分は、2〜60nmの一次粒子径を有する金属酸化物のコロイド粒子(a)を核として、その表面を酸性酸化物のコロイド粒子からなる被覆物(b)で被覆して得られた粒子(c)を含有し、且つ2〜100nmの一次粒子径を有する変性金属酸化物コロイド粒子であり、(c)を金属酸化物に換算して2〜50重量%の割合で含む変性金属酸化物ゾルの形態で用いる事が好ましい。
【0028】
ここで一次粒子径とは、粒子が単一粒子の状態で分散しているか、又はこれに近い状態をしているゾルを一次ゾルといい、この一次ゾル中の粒子を一次粒子と呼びそれらの粒子直径のことである。一次ゾル中の一次粒子がいくつか集合したものが二次ゾルである。本願発明で、核粒子(a)も、被覆に用いるコロイド粒子(b)も、変性された金属酸化物粒子(c)も、一次粒子径で表され、これらは(a)や(b)や(c)が凝集形態で測定された粒子径ではなく、(a)や(b)や(c)が個々に分離した時の1個の(a)や(b)や(c)の粒子の直径であり、電子顕微鏡によって測定することが出来る。
【0029】
2〜60nmの一次粒子径を有する金属酸化物のコロイド粒子(a)は、公知の方法、例えば、イオン交換法、解膠法、加水分解法、反応法により製造する事が出来る。上記のイオン交換法の例としては、上記金属の酸性塩を水素型イオン交換樹脂で処理する方法、あるいは上記金属の塩基性塩を水酸基型陰イオン交換樹脂で処理する方法が挙げられる。上記解膠法の例としては、上記金属の酸性塩を塩基で中和するか、あるいは上記金属の塩基性塩を酸で中和させることによって得られるゲルを洗浄した後、酸又は塩基で解膠する方法が挙げられる。上記加水分解法の例としては、上記金属のアルコキシドを加水分解する方法、あるいは上記金属の塩基性塩を加熱下加水分解した後、不要の酸を除去する方法が挙げられる。上記反応法の例としては、上記金属の粉末と酸とを反応させる方法が挙げられる。(B)成分の核に用いられる金属酸化物は、Ti、Fe、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、In、Sn、Sb、Ta、W、Pb、Bi及びCeから成る群から選ばれた1種又は2種以上の金属の酸化物である。この金属酸化物のコロイド粒子(a)は原子価2〜6の金属の酸化物であり、それら金属の酸化物の形態として例えばTiO2、Fe23、CuO、ZnO、Y23、ZrO2、Nb25、MoO3、In23、SnO2、Sb25、Ta25、WO3、PbO、Bi23等が例示する事が出来る。そしてこれらの金属酸化物は単独で用いる事も、組み合わせて用いる事もできる。組み合わせとしては、上記金属酸化物を数種類混合する方法や、上記金属酸化物を複合化させる方法、又は上記金属酸化物を原子レベルで固溶体化する方法が挙げられる。例えば、SnO2粒子とWO3粒子がその界面で化学的な結合を生じて複合化されたSnO2−WO3複合コロイド粒子、SnO2粒子とZrO2粒子がその界面で化学的な結合を生じて複合化されたSnO2−ZrO2複合コロイド粒子、TiO2とZrO2とSnO2が原子レベルで固溶体を形成して得られたTiO2−ZrO2−SnO2複合コロイド粒子が挙げられる。上記の核に用いる金属の酸化物は、金属成分の組み合わせにより化合物として用いる事もでき、例えばZnSb26、InSbO4、ZnSnO3が挙げられる。
【0030】
本願発明では、(B)成分として金属酸化物のコロイド粒子(a)を核として、その表面を酸性酸化物のコロイド粒子からなる被覆物(b)で被覆して得られた粒子(c)を得る。その被覆物(b)に用いられる酸性酸化物は、酸化アンチモンが用いられる。
【0031】
この被覆物(b)は、アルカリ成分含有五酸化アンチモンコロイドを好ましく用いる事が出来る。
【0032】
上記のアルカリ含有五酸化アンチモンコロイドは下記に示す方法(酸化法、酸分解法等)で得ることができる。酸分解法の例としてはアンチモン酸アルカリを無機酸と反応させた後にアミンで解膠する方法(特開昭60−41536号、特開昭61−227918号)、酸化法の例とアミンやアルカリ金属の共存下で三酸化アンチモンを過酸化水素で酸化する方法(特公昭57−11848号、特開昭59−232921号)や三酸化アンチモンを過酸化水素で酸化した後、アミンやアルカリ金属を添加する方法で得ることができる。
【0033】
上記のアルカリ成分含有五酸化アンチモンコロイドのアルカリ成分の例としてはアルカリ金属、アンモニウム、第四級アンモニウム又は水溶性のアミンが挙げられる。これらの好ましい例としてはNa、K及びNH3、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、n−プロピルアミン、ジイソブチルアミン等のアルキルアミン、ベンジルアミン等のアラルキルアミン、ピペリジン等の脂環式アミン、モノエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミンが挙げられる。特にアルカリ金属としてはカリウム、有機塩基としてはジイソプロピルアミンが好ましい。上記、アルカリ成分含有五酸化アンチモンコロイド中のアルカリ成分と五酸化アンチモンのモル比はM/Sb25が0.02〜4.00が好ましく、これより少ないと得られたコロイドの安定性が乏しくなり、また多すぎるとこのようなゾルを用いて得られる乾燥塗膜の耐水性が低くなり実用上好ましくない。
【0034】
アルカリ成分含有五酸化アンチモンコロイド粒子は、微小な五酸化アンチモンのコロイド粒子であり、その粒子径は電子顕微鏡観察により一次粒子径が1〜20nm程度であった。アルカリ成分としてジイソプロピルアミン等のアミン塩が好ましく、アミン/Sb25のモル比は0.02〜4.00である。
【0035】
上記の被覆物(b)には、アルカリ成分含有五酸化アンチモンコロイド粒子に、更にアルキルアミン含有シリカ粒子を加える事が出来る。
【0036】
本願発明の変性金属酸化物ゾルの製造は第1方法として、核としての金属酸化物のコロイド粒子(a)を含有する水性ゾルと、被覆物(b)を含有する水性ゾルとを、その金属酸化物に換算した(b)/(a)の重量割合で0.01〜1に混合した後、その水性媒体を加熱する方法である。例えば、金属酸化物のコロイド粒子(a)を含有する水性ゾルと、アルキルアミンをアルカリ成分として含有する五酸化アンチモンコロイド粒子(b)を含有するゾルとを上記割合で混合し、水性媒体を加熱する事により、コロイド粒子(a)を核としてその表面をアルカリ成分含有五酸化アンチモンコロイド粒子(b)で被覆した粒子(c)からなる変性金属酸化物ゾルが得られる。
【0037】
また、上記製造の第2方法として、核としての金属酸化物のコロイド粒子(a)を含有する水性ゾルと、被覆物(b)として水溶性アンチモン酸アルカリ塩の水溶液とを、その金属酸化物に換算した(b)/(a)の重量割合で0.01〜1に混合した後、その水性媒体を加熱し、陽イオン交換を行う方法である。この第2方法に用いられる水溶性アンチモン酸アルカリ塩の水溶液は、アンチモン酸カリウムの水溶液が好ましく用いることが出来る。例えば、金属酸化物のコロイド粒子(a)を含有する水性ゾルと、被覆物(b)としてアンチモン酸カリウムの水溶液とを混合し、加熱し、その後イオン交換を行い、アルキルアミン等のアルカリ成分で安定化させる事により、コロイド粒子(a)の表面にアルカリ成分含有五酸化アンチモンのコロイド粒子(b)が被覆された構造を有する粒子(c)からなる変性金属酸化物ゾルが得られる。
【0038】
また、上記第1又は第2の方法において、核となる金属酸化物のコロイド粒子(a)が酸性ゾルの場合は、被覆物(b)であるアルキルアミンをアルカリ成分として含有する五酸化アンチモンコロイド粒子または水溶性のアンチモン酸アルカリ塩とを、その金属酸化物に換算した(b)/(a)の重量割合で0.01〜1に混合した後、その水性媒体の陰イオン交換を行い、得られたコロイド粒子を(a’)として、更に上記第1方法では(a’)を含有する水性媒体を加熱する操作を、上記第2方法では(a’)を含有する水性媒体を加熱し陽イオン交換する操作を行う事により、変性金属酸化物ゾルを得ることも出来る。
【0039】
この混合は0〜100℃の温度、好ましくは室温から60℃で行う事が出来る。
そして、加熱はオートクレーブを用い100℃以上で行うことも可能であるが、好ましくは70〜95℃で行われる。
【0040】
この混合によって得られるべき変性されたコロイド粒子(c)のゾルが、(a)成分の金属酸化物と(b)被覆成分の酸化物換算の合計が2〜40重量%含有するように上記混合に用いられる両成分の濃度を上記混合前に選定してから混合することが好ましい。
【0041】
(B)成分に用いられる変性金属酸化物ゾルは、本願発明の目的が達成される限り、他の任意の成分を含有することができる。特にオキシカルボン酸類を全金属酸化物の合計量に対し約30重量%以下に含有させると分散性等の性能が更に改良されたコロイドが得られる。用いられるオキシカルボン酸の例としては、乳酸、酒石酸、クエン酸、グルコン酸、リンゴ酸、グリコール酸等が挙げられる。また、アルカリ成分を含有する事ができ、例えば、Li、Na、K、Rb、Cs等のアルカリ金属水酸化物、NH4、エチルアミン、トリエチルアミン、イソプロピルアミン、n−プロピルアミン等のアルキルアミン;ベンジルアミン等のアラルキルアミン;ピペリジン等の脂環式アミン;モノエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミンである。これらは2種以上を混合して含有することができる。また上記の酸性成分と併用することができる。これらを全金属酸化物の合計量に対し約30重量%以下に含有させることができる。
【0042】
ゾル濃度を更に高めたいときには、最大約50重量%まで常法、例えば蒸発法、限外濾過法等により濃縮することができる。またこのゾルのpHを調整したい時には、濃縮後に、前記アルカリ金属、有機塩基(アミン)、オキシカルボン酸等をゾルに加えることによって行うことができる。特に、金属酸化物の合計濃度が10〜40重量%であるゾルは実用的に好ましい。
【0043】
上記混合によって得られた(B)成分に用いられる変性された金属酸化物コロイドが水性ゾルであるときは、この水性ゾルの水媒体を親水性有機溶媒で置換することによりオルガノゾルが得られる。この置換は、蒸留法、限外濾過法等通常の方法により行うことができる。この親水性有機溶媒の例としてはメチルアルコール,エチルアルコール,イソプロピルアルコール等の低級アルコール;ジメチルホルムアミド,N,N’−ジメチルアセトアミド等の直鎖アミド類;N−メチル−2−ピロリドン等の環状アミド類;エチルセロソルブ,エチレングリコール等のグリコール類等が挙げられる。
【0044】
本発明のコーティング組成物は、有機ケイ素化合物100重量部に対して、2〜60nmの一次粒子径を有する金属酸化物のコロイド粒子(a)を核として、その表面を酸性酸化物のコロイド粒子からなる被覆物(b)で被覆して得られた粒子(c)を含有し、且つ2〜100nmの一次粒子径を有する変性金属酸化物コロイド粒子1〜500重量部を含有する事が適切である。変性された金属酸化物ゾルが、1重量部未満では硬化膜の屈折率が低くなり、基材への応用範囲が著しく限定される。また、500重量部を越えると硬化膜と基板との間にクラック等が生じやすくなり、さらに透明性の低下をきたす可能性が大きくなるためである。
【0045】
本発明のコーティング組成物には、反応を促進するために硬化剤を、種々の基板となるレンズとの屈折率を合わせるために微粒子状金属酸化物を、また、塗布時におけるぬれ性を向上させ、硬化膜の平滑性を向上させる目的で各種の界面活性剤を含有させることができる。さらに、紫外線吸収剤、酸化防止剤等も硬化膜の物性に影響を与えない限り添加することが可能である。
【0046】
前期硬化剤の例としては、アリルアミン、エチルアミン等のアミン類、またルイス酸やルイス塩基を含む各種酸や塩基、例えば有機カルボン酸、クロム酸、次亜塩素酸、ほう酸、過塩素酸、臭素酸、亜セレン酸、チオ硫酸、オルトケイ酸、チオシアン酸、亜硝酸、アルミン酸、炭酸などを有する塩または金属塩、さらにアルミニウム、ジルコニウム、チタニウムを有する金属アルコキシドまたはこれらの金属キレート化合物があげられる。
【0047】
また、前記微粒子状金属酸化物としては、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化アンチモン、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化セリウムなどの微粒子があげられる。
【0048】
本発明のコーティング組成物は基材状に塗布硬化して硬化膜とすることができる。そして、本願発明では、更に上記コーティング組成物からなる硬化膜、衝撃吸収膜、及び反射防止膜を積層した膜を表面に有する光学部材を得ることができる。コーティング組成物の硬化は、熱風乾燥または活性エネルギー線照射によって行い、硬化条件としては、70〜200℃の熱風中で行うことがよく、特に好ましくは90〜150℃が好ましい。なお、活性エネルギー線としては遠赤外線があり、熱による損傷を低く抑えることができる。
【0049】
本発明のコーティング組成物よりなる硬化膜を基材状に形成する方法としては、上述したコーティング組成物を基材に塗布する方法があげられる。塗布手段としてはディッピング法、スピン法、スプレー法等通常行われる方法が適用できるが、面積度の面からディッピング法、スピン法が特に好ましい。
【0050】
さらに上述したコーティング組成物を基材に塗布する前に、酸、アルカリ、各種有機溶媒による化学処理、プラズマ、紫外線等による物理的処理、各種洗剤を用いる洗剤処理、さらには、各種樹脂を用いたプライマー処理を用いることによって基材と硬化膜との密着性等を向上させることができる。
【0051】
また、本発明のコーティング組成物からなる、硬化膜の上に設けられる無機酸化物の蒸着膜からなる反射防止膜は、特に限定されず、従来より知られている無機酸化物の蒸着膜からなる単層、多層の反射防止膜を使用できる。その反射防止膜の例としては、例えば特開平2−262104号公報、特開昭56−116003号公報に開示されている反射防止膜などがあげられる。
【0052】
衝撃吸収膜は耐衝撃性を向上させる。この衝撃吸収膜はポリアクリル酸系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリビニールアルコール系樹脂等で構成される。
【0053】
また、本発明のコーティング組成物よりなる硬化膜は高屈折率膜として反射膜に使用でき、さらに、防曇、フォトクロミック、防汚等の機能成分を加えることにより、多機能膜として使用することもできる。
【0054】
本発明のコーティング組成物よりなる硬化膜を有する光学部材は、眼鏡レンズのほか、カメラ用レンズ、自動車の窓ガラス、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどに付設する光学フィルターなどに使用することができる。
【0055】
【実施例】
参考例1
この例では,本発明に用いられるアルキルアミン含有五酸化アンチモンで表面被覆された酸化チタン−−酸化スズ−酸化ジルコニウム複合ゾルが調製された。
【0056】
a.核としての金属酸化物コロイド粒子の製造
(酸化チタン−酸化第二スズ−酸化ジルコニウム複合ゾルの調製)
a−1
(a)工程:四塩化チタン(TiO2として27.2重量%、Clとして32.0重量%を含有する。住友シチックス(株)製)587.5g(TiO2として159.8gを含有する。)とオキシ塩化ジルコニウム35.65g(ZrO2として24.6gを含有する。)、水708.55gを3リットルのジャケット付きガラス製セパラブルフラスコにとり塩化チタンとオキシ塩化ジルコニウム混合水溶液1331.7g(TiO2として12.0重量%、ZrO2として1.85重量%を含有する。)を作成した。この水溶液をガラス製攪拌棒で攪拌しながら60℃まで加温した後、冷却しながら35%過酸化水素水(工業用)738.0gと金属スズ粉末(山石金属(株)製AT−Sn、No.200)448.4gを添加した。
【0057】
過酸化水素水と金属スズの添加ははじめに金属スズを24.9g、次いで過酸化水素水41.0gを徐々に加え、反応が終了するのを待って(5〜10分)金属スズと過酸化水素水の添加を繰り返す方法で17回分割添加し、最後だけ過酸化水素水41.0gを次いで金属スズを25.1gを添加し、トータル18回の分割添加で行った。反応は発熱反応のため金属スズの添加により80〜85℃になり反応が終了すると冷却のために60〜70℃に低下した。従って反応温度は60〜85℃であった。添加時の金属スズと過酸化水素水の割合はH22/Snモル比で2.0であった。金属スズと過酸化水素水の添加に要した時間は1.0時間であった。尚、反応により水が蒸発するので適量の補充を行った。反応終了後、淡黄色透明な塩基性塩化チタン−ジルコニウム−スズ複合塩水溶液2266gを得た。得られた塩基性塩化チタン−ジルコニウム−スズ複合塩水溶液中の酸化チタン濃度は7.10重量%、酸化ジルコニウム濃度は1.10重量%、酸化スズ濃度は25.20重量%、Zr/Tiモル比は0.1で、Ti/(Zr+Sn)モル比0.5であった。また(Ti+Zr+Sn)/Clモル比は1.06であった。
(b)工程:(a)工程で得られた塩基性塩化チタン−ジルコニウム−スズ複合塩水溶液2266gに、水12810gを添加し、TiO2+ZrO2+SnO2で5重量%の水溶液とした。この水溶液を95〜98℃で12時間加水分解を行い、一次粒子径4〜8nmの酸化チタン−酸化ジルコニウム−酸化スズ複合コロイドの凝集体を得た。
(c)工程:(b)工程で得た酸化チタン−酸化ジルコニウム−酸化スズ複合コロイドの凝集体スラリーを限外濾過装置にて水約20リットルを用いて濃縮→注水→濃縮を繰り返し、過剰な電解質を洗浄除去、解膠させ、酸性の酸化チタン−酸化ジルコニウム−酸化スズ複合水性ゾル14780.4gを得た。
(d)工程:(c)工程で得た水性ゾル5647gにイソプロピルアミンを5.1g、ジイソプロピルアミン2.7gを添加した後、水酸基型陰イオン交換樹脂(アンバーライト410)を充填したカラムに室温で通液することにより酸化チタン−酸化第二スズ−酸化ジルコニウム複合水性ゾル(希薄液)6963gを得た。このゾルは全金属酸化物4.05重量%、pH9.47で、白濁傾向を示すが、ついで80℃で1hr加熱熟成することによって透明性の良いゾルを6950g得た。
【0058】
b.被覆物の調製
(アルカリ成分含有五酸化アンチモンコロイドの調整)
b−1
500ミリリットルの4つ口フラスコに三酸化アンチモン(広東三国製、Sb23として99.5%を含有する。)を52.6g、純水444gおよびジイソプロピルアミン40.2gを添加し、スターラー攪拌下で70℃に昇温後、35%過酸化水素を53g徐々に添加した。反応終了後、ガラス濾紙(ADVANTEC製GA−100)にて濾過した。濃度はSb25として9.8重量%、ジイソプロピルアミンとして6.8重量%、ジイソプロピルアミン/Sb25のモル比は2.2、透過型電子顕微鏡による観測で一次粒子径は、1〜10nmであった。
(アルカリ成分含有五酸化アンチモンコロイドの調整)
b−2
500ミリリットルの4つ口フラスコに三酸化アンチモン(広東三国製、Sb23として99.5%を含有する。)を87.6g、純水460gおよび水酸化カリウム(小宗化学製、試薬一級)39.2gを添加し、スターラー攪拌下で70℃に昇温後、35%過酸化水素を63.2g徐々に添加した。反応終了後、ガラス濾紙(ADVANTEC製GA−100)にて濾過した。濃度はSb25として15重量%、水酸化カリウムとして5.6重量%、K2O/Sb25のモル比は1.0であった。
【0059】
得られたアンチモン酸カリウムの水溶液を2.5重量%に希釈し、カチオン型イオン交換樹脂を充填したカラムに通液した。イオン交換後のアンチモン酸の溶液にジイソプロピルアミンを攪拌下で39.5g添加し、アルカリ成分含有五酸化アンチモンコロイド溶液を得た。濃度はSb25として2.2重量%、ジイソプロピルアミンとして0.9重量%、ジイソプロピルアミン/Sb25のモル比は1.3、透過型電子顕微鏡による観測で一次粒子径は、1〜10nmであった。
(アルカリ成分含有五酸化アンチモンコロイドの調整)
b−3
500ミリリットルの4つ口フラスコに三酸化アンチモン(広東三国製、Sb23として99.5%を含有する。)を56.9g、純水313gおよび85%リン酸15.3gを添加(P25/Sb25として0.15重量比)し、スターラー攪拌下で70℃に昇温後、35%過酸化水素を77.8g徐々に添加した。反応終了後、ガラス濾紙(ADVANTEC製GA−100)にて濾過した。濃度はSb25で13.2重量%、リン酸0.14重量%であった。得られた極微小アンチモンゾルに更にジイソプロピルアミンを15.8g添加し、リン酸−アミン含有の極微小アンチモンゾルを得た。濃度はSb25として13.2重量%、リン酸として2.0重量%、ジイソプロピルアミンとして3.3重量%であった。ジイソプロピルアミン/Sb25のモル比は0.80、透過型電子顕微鏡による観測で一次粒子径は、3〜12nmであった。
(変性金属酸化物コロイドの調整)
参考例1
a−1の(d)工程で得た水性ゾルにb−1で調整したアミン成分含有五酸化アンチモンコロイドを282gを攪拌下で添加し、その金属酸化物に換算した(b)/(a)の重量割合で0.1に混合した後90℃で3時間加熱熟成した。
【0060】
得られた変性された酸化チタン−酸化第二スズ−酸化ジルコニウム複合水性ゾル(希薄液)を分画分子量5万の限外ろ過膜の濾過装置により室温で濃縮し、高濃度の変性された酸化チタン−酸化第二スズ−酸化ジルコニウム複合水性ゾルを2655g得た。このゾルは比重1.106、pH8.93、粘度6.5c.p.、金属酸化物に換算した濃度は11.3重量%で安定であった。
上記高濃度の変性された酸化チタン−酸化第二スズ−酸化ジルコニウム複合水性ゾル885gをロータリーエバポレーターにて減圧下、液温30℃以下でメタノール7リットルを少しずつ加えながら水を留去することにより、水性ゾルの水をメタノールで置換した変性された酸化チタン−酸化第二スズ−酸化ジルコニウム複合メタノールゾル333.3gを得た。このゾルは比重1.092、pH7.60(水との等重量混合物)、粘度3.4c.p.、金属酸化物に換算した濃度は30重量%、水分0.65重量%,電子顕微鏡観察による粒子径は5〜15nmであった。このゾルはコロイド色を呈し、透明性が高く、室温で3カ月放置後も沈降物の生成、白濁、増粘等の異常は認められず安定であった。またこのゾルの乾燥物の屈折率は1.92であった。
【0061】
参考例2
金属酸化物に換算した(b)/(a)の重量割合が0.1に混合される様に、参考例1のb−1成分のアルカリ成分含有五酸化アンチモンコロイドを、b−2成分のアルカリ成分含有五酸化アンチモンコロイド1272gに変更した以外は参考例1と同様に行った。
【0062】
得られた変性された高濃度の酸化第二スズ−酸化ジルコニウム複合水性ゾルは比重1.108、pH8.24、粘度6.0c.p.、金属酸化物に換算した濃度は12.5重量%で安定であった。
上記の高濃度の変性された酸化チタン−酸化第二スズ−酸化ジルコニウム複合水性ゾル800gをロータリーエバポレーターにて減圧下、液温30℃以下でメタノール7リットルを少しずつ加えながら水を留去することにより、水性ゾルの水をメタノールで置換した変性された酸化チタン−酸化第二スズ−酸化ジルコニウム複合メタノールゾル333.3gを得た。このゾルは比重1.084,pH7.72(水との等重量混合物)、粘度4.7cp,金属酸化物に換算した濃度は30重量%,水分0.70重量%,電子顕微鏡観察による粒子径は5〜15nmであった。このゾルはコロイド色を呈し、透明性が高く、室温で3カ月放置後も沈降物の生成、白濁、増粘等の異常は認められず安定であった。またこのゾルの乾燥物の屈折率は1.87であった。
【0063】
参考例3
金属酸化物に換算した(b)/(a)の重量割合が0.1に混合される様に、参考例1のアルカリ成分含有五酸化アンチモンコロイドを、b−3工程で調整したアルカリ成分含有五酸化アンチモンコロイド213gに変更した以外は参考例1と同様に行った。
【0064】
得られた変性された高濃度の変性された酸化チタン−酸化第二スズ−酸化ジルコニウム複合水性ゾルは比重1.092、pH7.80、粘度3.1cp、金属酸化物に換算した濃度は9.9重量%で安定であった。
【0065】
上記の高濃度の変性された酸化チタン−酸化第二スズ−酸化ジルコニウム複合水性ゾル1010gをロータリーエバポレーターにて減圧下、液温30℃以下でメタノール7リットルを少しずつ加えながら水を留去することにより、水性ゾルの水をメタノールで置換した変性された酸化チタン−酸化第二スズ−酸化ジルコニウム複合メタノールゾル333.3gを得た。このゾルは比重1.096、pH7.69(水との等重量混合物)、粘度4.3cp、金属酸化物に換算した濃度は30重量%、水分0.66重量%、電子顕微鏡観察による粒子径は5〜15nmであった。このゾルはコロイド色を呈し、透明性が高く、室温で3カ月放置後も沈降物の生成、白濁、増粘等の異常は認められず安定であった。またこのゾルの乾燥物の屈折率は1.87であった。
【0066】
比較参考例1
この例では,本発明の比較例に用いられる酸化チタンメタノールゾルが調製された。
【0067】
四塩化チタン(TiO227.2重量%、Cl32.0重量%、住友シチックス(株)製)587.5g(TiO2159.8g)と水2608.5gを3Lのジャケット付きガラス製セパラブルフラスコにとり塩化チタン水溶液3196g(TiO25.0重量%)を作成した。この水溶液に28%アンモニア水50gをガラス製攪拌棒で攪拌しながら添加した後、この水溶液を95℃で10時間加水分解を行い、一次粒子径4〜8nmの酸化チタンコロイドの凝集体を得た。
【0068】
この酸化チタンコロイドの凝集体スラリーを5B濾紙を用いて吸引濾過を行い、次いで水約40リットルを用いて注水洗浄し、過剰な電解質を除去し、酸化チタンのウェットケーキ620gを得た。得られたウェットケーキを水2576gに分散させた後、イソプロピルアミン8.0gを添加し、アルカリ性とした後、陰イオン交換樹脂(アンバーライトIRA−410、オルガノ(株)製)200mlを詰めたカラムに通液し、アルカリ性の酸化チタン水性ゾル3890gを得た。このゾルをロータリーエバポレーターにて減圧下、濃縮を行ない、アルカリ性酸化チタン水性濃縮ゾル1070gを得た。得られたゾルに攪拌下、酒石酸12.1g、ジイソプロピルアミン26.1gを添加した後、ロータリーエバポレーターを用いて減圧下、メタノール25リットルを徐々に添加しながら水を留去する方法で水媒体をメタノールに置換させ、酸化チタンメタノールゾル775.2gを作成した。得られたメタノールゾルは比重0.970、粘度4.5mPa・s、PH(1+1)8.98、電導度1600μs/cm、TiO220.2重量%、水分3.4重量%であった。
【0069】
(コーティング液の作製)
実施例1
マグネチックスターラーを備えたガラス製の容器に、前述したA成分に該当するγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン105.3重量部を加え、撹拌しながら0.01規定の塩酸36.8重量部を3時間で滴下した。滴下終了後、0.5時間撹拌を行い、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの部分加水分解物を得た。つぎに前述の参考例1で得たアルキルアミン含有五酸化アンチモンで被覆された変性酸化チタン−酸化ジルコニウム−酸化スズ複合メタノールゾル(全金属酸化物に換算して30.5重量%を含有する)397.8重量部、ブチルセロソルブ65重量部、更に硬化剤としてアルミニウムアセチルアセトネート4.2重量部を前述したγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの部分加水分解物142.1重量部に加え、十分に撹拌した後、ろ過を行ってコーティング液を作製した。
(硬化膜の形成)
市販の屈折率nD=1.59のポリカーボネートの板を用意し、これにスピンコート法で上記のコーティング組成物を塗布し、120℃で2時間加熱処理をして、塗膜を硬化させた。評価結果を表1に示した。
【0070】
実施例2
実施例1に用いた参考例1のアルキルアミン含有五酸化アンチモンで被覆された変性酸化チタン−酸化ジルコニウム−酸化スズ複合メタノールゾルの代わりに参考例2のアルキルアミン含有五酸化アンチモンで被覆された変性酸化チタン−酸化ジルコニウム−酸化スズ複合メタノールゾル(全金属酸化物に換算して30.5重量%を含有する)397.8重量部を用いた以外は実施例1と同様に行った。評価結果を表1に示した。
【0071】
実施例3
実施例1に用いた参考例1のアルキルアミン含有五酸化アンチモンで被覆された変性酸化チタン−酸化ジルコニウム−酸化スズ複合メタノールゾルの代わりに、参考例3のアルキルアミン含有五酸化アンチモンで被覆された変性酸化チタン−酸化ジルコニウム−酸化スズ複合メタノールゾル(全金属酸化物に換算して30.5重量%を含有する)397.8重量部を用いた以外は実施例1と同様に行った。評価結果は表1に示した。
【0072】
実施例4
実施例1に用いたA成分に該当するγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの代わりに、同じA成分に該当するテトラエトキシシラン22.3重量部およびγ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン77.9重量部、硬化剤としてアルミニウムアセチルアセトネート2.6重量部 、過塩素酸アンモニウム0.5重量部を用いた以外は実施例1と同様に行った。評価結果を表1に示した。
【0073】
実施例5
A成分に該当するγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの代わりに、A成分に該当するγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン74.2重量部およびγ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン31.1重量部を用いた以外は実施例2と同様に行った。評価結果を表1に示した。
【0074】
実施例6
A成分に該当するγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの代わりに、A成分に該当するγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン74.2重量部およびγ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン31.1重量部を用いた以外は実施例3と同様に行った。評価結果を表1に示した。
【0075】
比較例1
実施例1で用いたゾルの代わりに、比較参考例1で作製した酸化チタンメタノールゾル(TiO2として20.2重量%を含有する。)を643.6重量部用いた以外はすべて実施例1と同様に行った。評価結果を表1に示した。
【0076】
比較例2
実施例1で用いたゾルの代わりに、特開平3−217230号公報に開示されている酸化タングステン−酸化第二スズ複合体微粒子で被覆された酸化スズメタノールゾル(SnO2+WO3として30.0重量%を含有する。)を433.3重量部用いた以外はすべて実施例1と同様に行った。評価結果は表1に示した。
【0077】
比較例3
実施例1で用いたゾルの代わりに、特開平10−310429号公報に開示されている酸化チタン−酸化第二スズ−酸化ジルコニウム複合酸化物コロイドメタノールゾル(TiO2+SnO2+ZrO2として30.0重量%を含有する。)を433.3重量部用いた以外はすべて実施例1と同様に行った。評価結果を表1に示した。
【0078】
比較例4
実施例1で用いたゾルの代わりに、コロイダルシリカ(メタノールゾル、固形分20%、平均粒子径15nm)を650.0重量部用いた以外はすべて実施例1と同様に行った。評価結果は表1に示した。
【0079】
なお、本実施例および比較例で得られた、硬化膜を有する光学部材は、以下に示す測定方法により諸物性を測定した。
【0080】
(1)耐擦傷性試験
スチールウール#0000で硬化膜表面を擦って傷の付きにくさを目視で判断した。判断基準は傷の付き難い順に、A>B>Cのように評価した。
【0081】
(2)干渉縞の有無
蛍光灯下で硬化膜を有する光学部材を目視で判断した。判断基準は次の通りである。干渉縞の発生がほとんど無いものがAであり、以下B、Cの順に発生し易くなった。
【0082】
(3)密着性試験
硬化膜に1mm間隔で、100目クロスカットし、このクロスカットした所に粘着テープ(商品名“セロテープ”ニチバン(株)製品)と強く貼り付けた後、粘着テープを急速に剥がし、粘着テープを剥がした後の硬化膜の剥離の有無を調べた。
【0083】
(4)耐温水性試験
80℃の温水に光学部材を2時間浸漬し、前述した同様の密着性試験を行った。
【0084】
(5)透明性試験
暗室内、蛍光灯下で硬化膜にくもりがあるかどうか目視で調べた。判断基準は次の通りである。くもりの発生がほとんど無いものがAであり、以下B、Cの順に発生し易くなった。
【0085】
(6)耐候性試験
得られた光学部材を1ヶ月間屋外暴露を行い,暴露後の光学部材の外観の変化を目視で判断した。
【0086】
【表1】

Figure 0004654492
本願発明の実施例1〜6は、耐擦傷性、干渉縞、密着性、耐温水性、透明性、及び耐候性に優れるものであった。しかし、比較例1、2は耐擦傷性、耐温水性、透明性、及び耐候性において十分なものとは言えず、比較例4では干渉縞の発生が見られ好ましくなかった。また、比較例3は実用上、特に遜色ない結果であったが、実施例1〜6に比べ僅かに及ばなかった。
【0087】
【発明の効果】
本発明のコーティング組成物によって得られる硬化膜は、耐擦傷性、表面硬度、耐摩耗性、透明性、耐熱性、耐光性、耐候性や、特に耐水性の向上したコーティング層となる。さらにこのコーティング層の上に形成される反射防止膜(無機酸化物やフッ化物など)、金属蒸着膜などとの接着性も良好である。
【0088】
本発明の光学部材は、耐擦傷性、表面硬度、耐摩耗性、透明性、耐熱性、耐光性、耐候性や、特に耐水性に優れたものであり、しかも屈折率が1.54以上の高屈折率の部材に塗工しても干渉縞の見られない高透明性で外観良好の光学部材となる。
【0089】
本発明のコーティング組成物よりなる硬化膜を有する光学部材は、眼鏡レンズのほか、カメラ用レンズ、自動車の窓ガラス、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどに付設する光学フィルターなどに使用することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, the formed coating is excellent in warm water resistance, and even when an inorganic oxide vapor deposition film (such as an antireflection film) is formed on the coating, the coating does not deteriorate the weather resistance and light resistance. The present invention relates to a composition and an optical member.
[0002]
[Prior art]
Plastic moldings are used in large quantities taking advantage of lightness, easy processability, impact resistance, etc., but on the other hand, they are insufficiently hard and easily scratched, are easily damaged by solvents, and are charged and dusty. Adhesion of water and insufficient heat resistance are practically insufficient for use as spectacle lenses, window materials and the like compared to inorganic glass molded bodies. Therefore, it has been proposed to apply a protective coat to the plastic molded body. Many kinds of coating compositions used for coating have been proposed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-11261 discloses an “organosilicon compound or a compound expected to give a hard film close to an inorganic system”. A coating composition having the hydrolyzate as a main component (resin component or coating film-forming component) is used for spectacle lenses. However, since this coating composition is still unsatisfactory in scratch resistance, a composition in which a silica sol dispersed in a colloidal form is further added to the coating composition is proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-111336). Has been put to practical use.
[0003]
Conventionally, most plastic spectacle lenses are manufactured by cast polymerization of a monomer called diethylene glycol bisallyl carbonate. Since this lens has a refractive index of about 1.50, which is lower than the refractive index of a glass lens of about 1.52, in the case of a myopic lens, there is a disadvantage that the edge thickness is increased. Therefore, in recent years, a monomer having a higher refractive index than diethylene glycol bisallyl carbonate has been developed. For example, JP-A-55-13747, JP-A-56-166214, JP-A-57-23611, JP-A-57-23611 High refractive index resin materials such as JP-A-57-54901, JP-A-59-133211, JP-A-60-199016, and JP-A-64-54021 have been proposed.
[0004]
For such a high refractive index resin lens, a colloidal dispersion of metal oxide fine particles of Sb and Ti is used as a coating material as disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 62-151801 and 63-275682. A method has also been proposed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the coating composition to which silica sol is added has a problem in that interference fringes are visible in the coating film and the appearance of the lens is poor. In addition, in a lens, an antireflection film (consisting of a multilayer structure film of an inorganic oxide thin film based on optical interference theory) is often formed on a coating film. In this case, the antireflection film exhibits, for example, an extremely thin green reflection color, but this reflection color varies depending on the position of the lens surface, and there is a problem that there is unevenness.
[0006]
Furthermore, in the case of a coating composition using a titanium oxide sol, there is a problem in compatibility with the silane coupling of the titanium oxide sol and its hydrolyzate, the stability is poor, and the coating layer formed by this coating composition is water resistant. Inferior to the above, there was a drawback of being colored blue by ultraviolet irradiation.
[0007]
In the case of a coating composition using an antimony oxide sol, the compatibility and stability of the antimony oxide sol with respect to silane coupling and its hydrolyzate are good, but the coating layer formed by this coating composition has a sufficient refractive index. There was a problem that it was not expensive.
[0008]
Accordingly, the present invention provides a coating composition that gives a coating film in which no interference fringes are visible and the reflected color is not uneven with respect to a medium-to-high refractive index plastic molded product of nd = 1.54 to 1.70. It is to provide an object and an optical member.
[0009]
In addition, the present invention is a coating for plastics moldings excellent in scratch resistance, surface hardness, abrasion resistance, flexibility, transparency, antistatic properties, dyeability, heat resistance, water resistance, chemical resistance, etc. The object is to provide a composition and an optical member.
[0010]
[Means for solving problems]
  As a first aspect of the present invention, the following components (A) and (B):
(A) component: General formula (I)
(R1)a(R3)bSi (OR2)4- (a + b)            (I)
(However, R1And R3Are each an organic group having an alkyl group, an aryl group, a halogenated alkyl group, a halogenated aryl group, an alkenyl group, or an epoxy group, an acryloyl group, a methacryloyl group, a mercapto group, an amino group, or a cyano group, and Si—C. It is bonded to a silicon atom by a bond, and R2Is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxyalkyl group, or an acyl group, a and b are each an integer of 0, 1, or 2, and a + b is an integer of 0, 1, or 2. And general formula (II)
[(R4)cSi (OX)3-c]2Y (II)
(However, R4Represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, X represents an alkyl group or acyl group having 1 to 4 carbon atoms, Y represents a methylene group or an alkylene group having 2 to 20 carbon atoms, and c represents 0 or 1 It is an integer. And at least one silicon-containing substance selected from the group consisting of hydrolysates thereof,
(B) component: having a primary particle size of 2 to 60 nm,One or more metal oxides selected from the group consisting of Ti, Fe, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, In, Sn, Sb, Ta, W, Pb, Bi, and CeThe surface of the colloidal particles (a)Antimony oxideA coating composition containing particles (c) obtained by coating with a coating (b) comprising, and modified metal oxide colloidal particles having a primary particle diameter of 2 to 100 nm.
[0011]
As a second viewpoint,The coating composition according to the first aspect, wherein the coating (b) of the component (B) is an alkali component-containing antimony pentoxide colloid.
[0012]
As a third viewpoint,The coating (b) of the component (B) is an alkali component comprising an alkylamine, and M / Sb of 0.02 to 4.00 2 O 5 It is a coating composition as described in the 1st viewpoint or 2nd viewpoint which has molar ratio (However, M shows an amine molecule.).
[0013]
As a fourth viewpoint,It is a coating composition as described in any one of the 1st viewpoint thru | or 3rd viewpoint containing the 1 or more types of hardening catalyst chosen from the group which consists of a metal salt, a metal alkoxide, and a metal chelate compound.
[0014]
As a fifth aspect,An optical member having a cured film formed from the coating composition according to any one of the first aspect to the fourth aspect on the surface of an optical substrate.
[0015]
As a sixth aspect,An optical member, wherein an antireflection film is further provided on the surface of the optical member according to the fifth aspect.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
General formula (I) in the component (A) used in the coating composition of the present invention,
(R1)a(RThree)bSi (OR2)4- (a + b)          (I)
In R1And RThreeIncludes the same organic group or different organic groups, or an organosilicon compound in which a and b are the same or different integers. The organosilicon compound represented by the general formula (I) in the component (A) is, for example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra n-propoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra n-butoxysilane, tetraacetoxysilane. , Methyltrimethoxysilane, methyltripropoxysilane, methyltriacetyloxysilane, methyltributoxysilane, methyltripropoxysilane, methyltriamyloxysilane, methyltriphenoxysilane, methyltribenzyloxysilane, methyltriphenethyloxysilane, Glycidoxymethyltrimethoxysilane, glycidoxymethyltriethoxysilane, α-glycidoxyethyltrimethoxysilane, α-glycidoxyethyltriethoxysilane, β-glycidoxyethyltrimethoxy Silane, β-glycidoxyethyltriethoxysilane, α-glycidoxypropyltrimethoxysilane, α-glycidoxypropyltriethoxysilane, β-glycidoxypropyltrimethoxysilane, β-glycidoxypropyltriethoxy Silane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltripropoxysilane, γ-glycidoxypropyltributoxysilane, γ-glycidoxypropyltriphenoxy Silane, α-glycidoxybutyltrimethoxysilane, α-glycidoxybutyltriethoxysilane, β-glycidoxybutyltriethoxysilane, γ-glycidoxybutyltrimethoxysilane, γ-glycidoxybutyltriethoxy Silane, δ-glycidoxy Butyltrimethoxysilane, δ-glycidoxybutyltriethoxysilane, (3,4-epoxycyclohexyl) methyltrimethoxysilane, (3,4-epoxycyclohexyl) methyltriethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ) Ethyltrimethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltripropoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltributoxysilane , Β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriphenoxysilane, γ- (3,4-epoxycyclohexyl) propyltrimethoxysilane, γ- (3,4-epoxycyclohexyl) propyltriethoxysilane, δ- (3 , 4-epoxycyclo Xyl) butyltrimethoxysilane, δ- (3,4-epoxycyclohexyl) butyltriethoxysilane, glycidoxymethylmethyldimethoxysilane, glycidoxymethylmethyldiethoxysilane, α-glycidoxyethylmethyldimethoxysilane, α -Glycidoxyethylmethyldiethoxysilane, β-glycidoxyethylmethyldimethoxysilane, β-glycidoxyethylethyldimethoxysilane, α-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, α-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane Β-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, β-glycidoxypropylethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxyp Pyrmethyldipropoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldibutoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiphenoxysilane, γ-glycidoxypropylethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylethyldiethoxysilane, γ -Glycidoxypropyl vinyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropyl vinyldiethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, phenyltrimethoxysilane, Phenyltriethoxysilane, phenyltriacetoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, γ-chloropropyltriethoxysilane, γ-chloropropyltriacetoxysilane, 3, 3, 3-trif Rolopropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, β-cyanoethyltriethoxysilane, chloromethyltrimethoxysilane, chloromethyltriethoxysilane, N- (β-aminoethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane, N- (β-aminoethyl) γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (β-aminoethyl) γ- Aminopropyltriethoxysilane, N- (β-aminoethyl) γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, phenylmethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenylmethyldiethoxysila , Γ-chloropropylmethyldimethoxysilane, γ-chloropropylmethyldiethoxysilane, dimethyldiacetoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptomethyldiethoxysilane, methylvinyldimethoxysilane, methylvinyldiethoxysilane and the like can be mentioned, and these can be used alone or in combination of two or more.
[0021]
The hydrolyzate of the organosilicon compound of the general formula (I) in the component (A) used in the coating composition of the present invention is obtained by hydrolyzing the organosilicon compound of the general formula (I). , R above2A compound in which a part or all of is substituted with a hydrogen atom is obtained. These hydrolysates of organosilicon compounds of general formula (I) can be used alone or in combination of two or more. Hydrolysis is performed by adding an acidic aqueous solution such as an aqueous hydrochloric acid solution, an aqueous sulfuric acid solution, or an aqueous acetic acid solution to the above organosilicon compound and stirring.
[0022]
General formula (II) in the component (A) used in the coating composition of the present invention, [(RFour)cSi (OX)3-c]2Y (II)
Examples of the organosilicon compound represented include methylene bismethyldimethoxysilane, ethylene bisethyldimethoxysilane, propylene bisethyldiethoxysilane, butylene bismethyldiethoxysilane, and these may be used alone or in combination of two or more. Can be used.
[0023]
Moreover, the hydrolyzate of the organosilicon compound of general formula (II) in the component (A) used in the coating composition of the present invention is obtained by hydrolyzing the organosilicon compound of general formula (II). , A compound in which a part or all of X is replaced with a hydrogen atom. These hydrolysates of organosilicon compounds of general formula (II) can be used alone or in combination of two or more. Hydrolysis is performed by adding an acidic aqueous solution such as an aqueous hydrochloric acid solution, an aqueous sulfuric acid solution, or an aqueous acetic acid solution to the above organosilicon compound and stirring.
[0024]
Component (A) used in the coating composition of the present invention is at least one selected from the group consisting of organosilicon compounds represented by general formula (I) and general formula (II), and hydrolysates thereof. This is a silicon-containing material.
[0025]
The component (A) used in the coating composition of the present invention is preferably at least one silicon-containing substance selected from the group consisting of an organosilicon compound represented by the general formula (I) and a hydrolyzate thereof. It is. In particular, R1And RThreeIs an organic group having an epoxy group, and R2Is an alkyl group, and a and b are each 0 or 1, and an organosilicon compound of the general formula (I) and a hydrolyzate thereof satisfying the condition that a + b is 1 or 2 are preferred. Examples include glycidoxymethyltrimethoxysilane, glycidoxymethyltriethoxysilane, α-glycidoxyethyltrimethoxysilane, α-glycidoxyethyltriethoxysilane, β-glycidoxyethyltrimethoxysilane, β-glycidoxyethyltriethoxysilane, α-glycidoxypropyltrimethoxysilane, α-glycidoxypropyltriethoxysilane, β-glycidoxypropyltrimethoxysilane, β-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxyp Pyrtriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltripropoxysilane, γ-glycidoxypropyltributoxysilane, γ-glycidoxypropyltriphenoxysilane, α-glycidoxybutyltrimethoxysilane, α-glycidoxy Butyltriethoxysilane, β-glycidoxybutyltriethoxysilane, γ-glycidoxybutyltrimethoxysilane, γ-glycidoxybutyltriethoxysilane, δ-glycidoxybutyltrimethoxysilane, δ-glycidoxy Butyltriethoxysilane, glycidoxymethylmethyldimethoxysilane, glycidoxymethylmethyldiethoxysilane, α-glycidoxyethylmethyldimethoxysilane, α-glycidoxyethylmethyldiethoxysilane, β-glycidoxyethylmethyl Dimethoxysilane β-glycidoxyethylethyldimethoxysilane, α-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, α-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, β-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, β-glycidoxypropylethyldimethoxysilane Γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldipropoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldibutoxysilane, γ-glycidoxypropyl Methyldiphenoxysilane, γ-glycidoxypropylethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropylvinyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylvinyldiethoxysilane That.
[0026]
Furthermore, preferably γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane and hydrolysates thereof, these alone or as a mixture Can be used. In addition, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, or a hydrolyzate thereof is further represented by a + b = A tetrafunctional compound corresponding to 0 can be used in combination. Examples of the tetrafunctional compound include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra n-propoxysilane, tetra n-butoxysilane, tetra tert-butoxysilane, tetra sec-butoxysilane, and the like. It is done.
[0027]
The component (B) used in the coating composition of the present invention is a coating comprising a metal oxide colloidal particle (a) having a primary particle diameter of 2 to 60 nm as a core and the surface comprising an acidic oxide colloidal particle. It is a modified metal oxide colloidal particle containing particles (c) obtained by coating with the product (b) and having a primary particle diameter of 2 to 100 nm. It is preferably used in the form of a modified metal oxide sol containing at a ratio of ˜50 wt%.
[0028]
As used herein, the primary particle size refers to a sol in which particles are dispersed in a state of a single particle or in a state close to this, called a primary sol, and the particles in the primary sol are called primary particles. It is the particle diameter. A secondary sol is a collection of several primary particles in the primary sol. In the present invention, the core particles (a), the colloidal particles (b) used for coating, and the modified metal oxide particles (c) are represented by primary particle diameters, which are represented by (a), (b) and (C) is not the particle size measured in the aggregated form, but (a), (b) and (c) of one particle (a), (b) and (c) when individually separated. Diameter, which can be measured with an electron microscope.
[0029]
The metal oxide colloidal particles (a) having a primary particle diameter of 2 to 60 nm can be produced by a known method, for example, an ion exchange method, a peptization method, a hydrolysis method, or a reaction method. Examples of the ion exchange method include a method of treating the acidic salt of the metal with a hydrogen ion exchange resin, or a method of treating the basic salt of the metal with a hydroxyl type anion exchange resin. Examples of the peptization method include neutralizing the acidic salt of the metal with a base, or washing the gel obtained by neutralizing the basic salt of the metal with an acid, and then dissolving the acid with a base. The method of glueing is mentioned. Examples of the hydrolysis method include a method in which the metal alkoxide is hydrolyzed, or a method in which an unnecessary acid is removed after the basic salt of the metal is hydrolyzed under heating. Examples of the reaction method include a method of reacting the metal powder with an acid. The metal oxide used for the core of component (B) is selected from the group consisting of Ti, Fe, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, In, Sn, Sb, Ta, W, Pb, Bi, and Ce. Or one or more metal oxides. The metal oxide colloidal particles (a) are metal oxides having a valence of 2 to 6, and the form of these metal oxides is, for example, TiO 2.2, Fe2OThree, CuO, ZnO, Y2OThree, ZrO2, Nb2OFive, MoOThree, In2OThree, SnO2, Sb2OFive, Ta2OFive, WOThree, PbO, Bi2OThreeEtc. can be exemplified. These metal oxides can be used alone or in combination. Examples of the combination include a method of mixing several kinds of the metal oxides, a method of compounding the metal oxides, and a method of solidifying the metal oxides at an atomic level. For example, SnO2Particles and WOThreeSnO in which particles are chemically bonded at the interface2-WOThreeComposite colloidal particles, SnO2Particles and ZrO2SnO in which particles are chemically bonded at the interface2-ZrO2Composite colloidal particles, TiO2And ZrO2And SnO2Obtained by forming a solid solution at the atomic level2-ZrO2-SnO2Examples include composite colloidal particles. The metal oxide used for the nucleus can also be used as a compound by combining metal components, for example, ZnSb2O6, InSbOFourZnSnOThreeIs mentioned.
[0030]
In the present invention, the particles (c) obtained by coating the surface of the metal oxide colloidal particles (a) as the core (B) with a coating (b) made of colloidal particles of acidic oxide as the component (B). obtain. Antimony oxide is used as the acidic oxide used for the coating (b).
[0031]
As the coating (b), an alkali component-containing antimony pentoxide colloid can be preferably used.
[0032]
The alkali-containing antimony pentoxide colloid can be obtained by the following methods (oxidation method, acid decomposition method, etc.). Examples of the acid decomposition method include a method in which an alkali antimonate is reacted with an inorganic acid and then peptized with an amine (Japanese Patent Laid-Open Nos. 60-41536 and 61-227918), an example of an oxidation method, an amine and an alkali. A method of oxidizing antimony trioxide with hydrogen peroxide in the presence of a metal (Japanese Examined Patent Publication No. 57-11848, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-232921) or oxidizing antimony trioxide with hydrogen peroxide. It can be obtained by a method of adding.
[0033]
Examples of the alkali component of the alkali component-containing antimony pentoxide colloid include alkali metals, ammonium, quaternary ammonium, and water-soluble amines. Preferred examples of these are Na, K and NH.ThreeAnd alkylamines such as isopropylamine, diisopropylamine, n-propylamine and diisobutylamine, aralkylamines such as benzylamine, alicyclic amines such as piperidine, and alkanolamines such as monoethanolamine and triethanolamine. In particular, potassium as the alkali metal and diisopropylamine as the organic base are preferable. The molar ratio of the alkali component and antimony pentoxide in the alkali component-containing antimony pentoxide colloid is M / Sb.2OFive0.02 to 4.00 is preferable, and if it is less than this, the stability of the obtained colloid will be poor, and if it is too much, the water resistance of the dry coating film obtained using such a sol will be low and practically used. It is not preferable.
[0034]
The alkali component-containing antimony pentoxide colloidal particles are fine antimony pentoxide colloidal particles, and the particle diameter of the colloidal particles was about 1 to 20 nm by electron microscope observation. An amine salt such as diisopropylamine is preferred as the alkali component, and amine / Sb2OFiveThe molar ratio is 0.02 to 4.00.
[0035]
In the coating (b), alkylamine-containing silica particles can be further added to the alkali component-containing antimony pentoxide colloidal particles.
[0036]
Production of the modified metal oxide sol of the present invention includes, as a first method, an aqueous sol containing colloidal particles (a) of a metal oxide as a nucleus and an aqueous sol containing a coating (b). This is a method in which the aqueous medium is heated after mixing to 0.01 to 1 at a weight ratio of (b) / (a) converted to oxide. For example, an aqueous sol containing metal oxide colloidal particles (a) and a sol containing antimony pentoxide colloidal particles (b) containing alkylamine as an alkali component are mixed in the above ratio, and the aqueous medium is heated. By doing so, a modified metal oxide sol composed of particles (c) whose colloidal particles (a) are the cores and whose surfaces are coated with alkali component-containing antimony pentoxide colloidal particles (b) is obtained.
[0037]
Further, as a second method of the above production, an aqueous sol containing metal oxide colloidal particles (a) as nuclei, and an aqueous solution of a water-soluble alkali antimonate as a coating (b), the metal oxide (B) / (a) in a weight ratio of 0.01 to 1, after which the aqueous medium is heated to perform cation exchange. As the aqueous solution of the water-soluble alkali antimonate used in the second method, an aqueous solution of potassium antimonate can be preferably used. For example, an aqueous sol containing metal oxide colloidal particles (a) and an aqueous solution of potassium antimonate as a coating (b) are mixed, heated, and then ion-exchanged with an alkali component such as alkylamine. By stabilizing, a modified metal oxide sol comprising particles (c) having a structure in which colloidal particles (b) of alkali component-containing antimony pentoxide are coated on the surfaces of the colloidal particles (a) is obtained.
[0038]
Further, in the first or second method, when the colloidal particle (a) of the metal oxide serving as the nucleus is an acidic sol, the colloidal antimony pentoxide colloid containing the alkylamine as the coating (b) as an alkali component. After mixing particles or a water-soluble alkali antimonic acid salt with a weight ratio of (b) / (a) converted to its metal oxide to 0.01 to 1, anion exchange of the aqueous medium is performed, Using the obtained colloidal particles as (a ′), the first method further comprises heating the aqueous medium containing (a ′), and the second method further heating the aqueous medium containing (a ′). A modified metal oxide sol can also be obtained by performing an operation of cation exchange.
[0039]
This mixing can be performed at a temperature of 0 to 100 ° C, preferably from room temperature to 60 ° C.
And although heating can also be performed at 100 degreeC or more using an autoclave, Preferably it is performed at 70-95 degreeC.
[0040]
The above-mentioned mixing is performed so that the sol of the modified colloidal particles (c) to be obtained by this mixing contains 2 to 40% by weight of the total amount in terms of oxide of the component (a) and the coating component (b). It is preferable to mix after selecting the concentration of both components used in the above before mixing.
[0041]
The modified metal oxide sol used for the component (B) can contain other optional components as long as the object of the present invention is achieved. Particularly when oxycarboxylic acids are contained in an amount of about 30% by weight or less based on the total amount of all metal oxides, a colloid with further improved performance such as dispersibility can be obtained. Examples of the oxycarboxylic acid used include lactic acid, tartaric acid, citric acid, gluconic acid, malic acid, glycolic acid and the like. Moreover, an alkali component can be contained, for example, alkali metal hydroxides such as Li, Na, K, Rb, and Cs, NHFourAlkylamines such as ethylamine, triethylamine, isopropylamine and n-propylamine; aralkylamines such as benzylamine; alicyclic amines such as piperidine; alkanolamines such as monoethanolamine and triethanolamine. These can contain 2 or more types in mixture. Moreover, it can use together with said acidic component. These can be contained in an amount of about 30% by weight or less based on the total amount of all metal oxides.
[0042]
When it is desired to further increase the sol concentration, it can be concentrated to a maximum of about 50% by weight by a conventional method such as an evaporation method or an ultrafiltration method. When it is desired to adjust the pH of the sol, the alkali metal, organic base (amine), oxycarboxylic acid or the like can be added to the sol after concentration. In particular, a sol having a total concentration of metal oxides of 10 to 40% by weight is practically preferable.
[0043]
When the modified metal oxide colloid used for the component (B) obtained by mixing is an aqueous sol, an organosol can be obtained by replacing the aqueous medium of the aqueous sol with a hydrophilic organic solvent. This substitution can be performed by a usual method such as a distillation method or an ultrafiltration method. Examples of the hydrophilic organic solvent include lower alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, and isopropyl alcohol; linear amides such as dimethylformamide and N, N′-dimethylacetamide; and cyclic amides such as N-methyl-2-pyrrolidone. And glycols such as ethyl cellosolve and ethylene glycol.
[0044]
The coating composition of the present invention comprises a metal oxide colloidal particle (a) having a primary particle diameter of 2 to 60 nm as a nucleus with respect to 100 parts by weight of an organosilicon compound, and the surface thereof is formed from an acidic oxide colloidal particle. It is appropriate to contain 1 to 500 parts by weight of the modified metal oxide colloidal particles containing the particles (c) obtained by coating with the coating (b) and having a primary particle diameter of 2 to 100 nm. . If the modified metal oxide sol is less than 1 part by weight, the refractive index of the cured film is lowered, and the application range to the substrate is remarkably limited. On the other hand, if it exceeds 500 parts by weight, cracks and the like are likely to occur between the cured film and the substrate, and the possibility of further reducing the transparency increases.
[0045]
The coating composition of the present invention includes a curing agent for promoting the reaction, a particulate metal oxide for adjusting the refractive index of the lens serving as various substrates, and an improvement in wettability during coating. Various surfactants can be contained for the purpose of improving the smoothness of the cured film. Furthermore, ultraviolet absorbers, antioxidants, and the like can be added as long as they do not affect the properties of the cured film.
[0046]
Examples of the pre-curing agent include amines such as allylamine and ethylamine, and various acids and bases including Lewis acid and Lewis base such as organic carboxylic acid, chromic acid, hypochlorous acid, boric acid, perchloric acid, bromic acid. And salts or metal salts having selenite, thiosulfuric acid, orthosilicic acid, thiocyanic acid, nitrous acid, aluminate, carbonic acid, and the like, and metal alkoxides having aluminum, zirconium, and titanium, or metal chelate compounds thereof.
[0047]
Examples of the particulate metal oxide include fine particles such as aluminum oxide, titanium oxide, antimony oxide, zirconium oxide, silicon oxide, and cerium oxide.
[0048]
The coating composition of the present invention can be applied and cured to form a cured film. And in this invention, the optical member which has on the surface the film | membrane which laminated | stacked further the cured film which consists of the said coating composition, an impact absorption film, and an antireflection film can be obtained. Curing of the coating composition is performed by hot air drying or active energy ray irradiation, and the curing condition is preferably 70-200 ° C. in hot air, particularly preferably 90-150 ° C. In addition, there exists far infrared rays as an active energy ray, and it can suppress damage by heat low.
[0049]
Examples of a method for forming a cured film made of the coating composition of the present invention into a substrate include a method of applying the above-described coating composition to a substrate. As a coating means, a usual method such as a dipping method, a spin method, and a spray method can be applied, but a dipping method and a spin method are particularly preferable in terms of area.
[0050]
Further, before applying the coating composition described above to the substrate, chemical treatment with acid, alkali, various organic solvents, physical treatment with plasma, ultraviolet rays, etc., detergent treatment with various detergents, and various resins were used. Adhesion between the substrate and the cured film can be improved by using the primer treatment.
[0051]
Further, the antireflection film made of an inorganic oxide vapor deposition film provided on the cured film, which is made of the coating composition of the present invention, is not particularly limited, and consists of a conventionally known inorganic oxide vapor deposition film. Single-layer and multilayer antireflection films can be used. Examples of the antireflection film include antireflection films disclosed in, for example, JP-A-2-262104 and JP-A-56-11603.
[0052]
The shock absorbing film improves impact resistance. The shock absorbing film is made of a polyacrylic resin, a polyvinyl acetate resin, a polyvinyl alcohol resin, or the like.
[0053]
Further, the cured film comprising the coating composition of the present invention can be used as a reflective film as a high refractive index film, and it can also be used as a multifunctional film by adding functional components such as antifogging, photochromic and antifouling. it can.
[0054]
The optical member having a cured film made of the coating composition of the present invention can be used for an optical filter attached to a lens for a camera, a window glass of an automobile, a liquid crystal display, a plasma display, etc. in addition to a spectacle lens.
[0055]
【Example】
Reference example 1
In this example, a titanium oxide-tin oxide-zirconium oxide composite sol surface-coated with an alkylamine-containing antimony pentoxide used in the present invention was prepared.
[0056]
a. Production of metal oxide colloidal particles as nuclei
(Preparation of titanium oxide-stannic oxide-zirconium oxide composite sol)
a-1
(A) Process: Titanium tetrachloride (TiO2As 27.2 wt% and Cl as 32.0 wt%. Sumitomo Sitix Co., Ltd.) 587.5g (TiO2As 159.8 g. ) And 35.65 g of zirconium oxychloride (ZrO)2As 24.6 g. ), 708.55 g of water was placed in a 3 liter jacketed glass separable flask and 1331.7 g of titanium chloride and zirconium oxychloride mixed aqueous solution (TiO 2).2As 12.0% by weight, ZrO2As 1.85% by weight. )created. The aqueous solution was heated to 60 ° C. while stirring with a glass stirring rod, and then cooled with 738.0 g of 35% aqueous hydrogen peroxide (for industrial use) and metal tin powder (AT-Sn, manufactured by Yamaishi Metal Co., Ltd.) No. 200) 448.4 g was added.
[0057]
To add hydrogen peroxide and metal tin, first add 24.9 g of metal tin, then 41.0 g of hydrogen peroxide, and wait for the reaction to complete (5-10 minutes). The addition of hydrogen water was repeated 17 times in a repeated manner, and 41.0 g of hydrogen peroxide solution was added only at the end, followed by 25.1 g of metal tin, and the total addition was performed 18 times. Since the reaction was exothermic, it was 80 to 85 ° C. due to the addition of metallic tin, and when the reaction was completed, it decreased to 60 to 70 ° C. due to cooling. Accordingly, the reaction temperature was 60 to 85 ° C. The ratio of metallic tin and hydrogen peroxide water at the time of addition is H2O2/ Sn molar ratio was 2.0. The time required for adding metal tin and hydrogen peroxide solution was 1.0 hour. In addition, since water evaporates by reaction, an appropriate amount was replenished. After completion of the reaction, 2266 g of a pale yellow transparent basic titanium chloride-zirconium-tin composite salt aqueous solution was obtained. Titanium oxide concentration in the obtained basic titanium chloride-zirconium-tin composite salt aqueous solution was 7.10% by weight, zirconium oxide concentration was 1.10% by weight, tin oxide concentration was 25.20% by weight, Zr / Ti mole. The ratio was 0.1 and the Ti / (Zr + Sn) molar ratio was 0.5. The (Ti + Zr + Sn) / Cl molar ratio was 1.06.
Step (b): 12810 g of water is added to 2266 g of the basic titanium chloride-zirconium-tin composite salt aqueous solution obtained in step (a), and TiO 2 is added.2+ ZrO2+ SnO2To give a 5% by weight aqueous solution. This aqueous solution was hydrolyzed at 95 to 98 ° C. for 12 hours to obtain an aggregate of titanium oxide-zirconium oxide-tin oxide composite colloid having a primary particle size of 4 to 8 nm.
(C) Step: Concentrate the slurry of the titanium oxide-zirconium oxide-tin oxide composite colloid obtained in the step (b) using about 20 liters of water in an ultrafiltration device, repeatedly injecting water, and then concentrating. The electrolyte was washed away and peptized to obtain 14780.4 g of acidic titanium oxide-zirconium oxide-tin oxide composite aqueous sol.
Step (d): After adding 5.1 g of isopropylamine and 2.7 g of diisopropylamine to 5647 g of the aqueous sol obtained in step (c), a column packed with a hydroxyl-type anion exchange resin (Amberlite 410) at room temperature was added. Then, 6963 g of titanium oxide-stannic oxide-zirconium oxide composite aqueous sol (dilute liquid) was obtained. This sol had 4.05% by weight of all metal oxides and pH 9.47, and showed a tendency to become cloudy. Next, 6950 g of a highly transparent sol was obtained by heating and aging at 80 ° C. for 1 hour.
[0058]
b. Preparation of coating
(Preparation of alkali component-containing antimony pentoxide colloid)
b-1
Antimony trioxide (manufactured by Guangdong Sangoku, Sb2OThreeContaining 99.5%. 52.6 g, pure water 444 g and diisopropylamine 40.2 g were added, the temperature was raised to 70 ° C. with stirring with a stirrer, and 53 g of 35% hydrogen peroxide was gradually added. After completion of the reaction, the mixture was filtered through glass filter paper (GA-100 manufactured by ADVANTEC). Concentration is Sb2OFiveAs 9.8 wt%, diisopropylamine as 6.8 wt%, diisopropylamine / Sb2OFiveThe molar ratio was 2.2, and the primary particle diameter was 1 to 10 nm as observed with a transmission electron microscope.
(Preparation of alkali component-containing antimony pentoxide colloid)
b-2
Antimony trioxide (manufactured by Guangdong Sangoku, Sb2OThreeContaining 99.5%. 87.6 g, pure water 460 g and 39.2 g of potassium hydroxide (manufactured by Koso Chemical Co., Ltd., first grade reagent) were added, and the temperature was raised to 70 ° C. with stirring with a stirrer, and then 63.2 g of 35% hydrogen peroxide was gradually added. Added to. After completion of the reaction, the mixture was filtered through glass filter paper (GA-100 manufactured by ADVANTEC). Concentration is Sb2OFiveAs 15 wt%, potassium hydroxide as 5.6 wt%, K2O / Sb2OFiveThe molar ratio of was 1.0.
[0059]
The obtained aqueous solution of potassium antimonate was diluted to 2.5% by weight and passed through a column packed with a cation type ion exchange resin. To the antimonic acid solution after the ion exchange, 39.5 g of diisopropylamine was added with stirring to obtain an alkali component-containing antimony pentoxide colloid solution. Concentration is Sb2OFiveAs 2.2 wt%, diisopropylamine as 0.9 wt%, diisopropylamine / Sb2OFiveThe primary particle diameter was 1 to 10 nm as observed with a transmission electron microscope.
(Preparation of alkali component-containing antimony pentoxide colloid)
b-3
Antimony trioxide (manufactured by Guangdong Sangoku, Sb2OThreeContaining 99.5%. ) 56.9 g, pure water 313 g and 85% phosphoric acid 15.3 g (P2OFive/ Sb2OFiveAs a result, the mixture was heated to 70 ° C. with stirring with a stirrer, and 77.8 g of 35% hydrogen peroxide was gradually added. After completion of the reaction, the mixture was filtered through glass filter paper (GA-100 manufactured by ADVANTEC). Concentration is Sb2OFiveAnd 13.2 wt% phosphoric acid and 0.14 wt% phosphoric acid. 15.8 g of diisopropylamine was further added to the obtained ultrafine antimony sol to obtain a phosphate-amine-containing ultrafine antimony sol. Concentration is Sb2OFiveAs 13.2 wt%, phosphoric acid as 2.0 wt%, and diisopropylamine as 3.3 wt%. Diisopropylamine / Sb2OFiveThe molar ratio was 0.80, and the primary particle diameter was 3 to 12 nm as observed with a transmission electron microscope.
(Preparation of modified metal oxide colloids)
Reference example 1
282 g of the amine component-containing antimony pentoxide colloid prepared in b-1 was added to the aqueous sol obtained in step (d) of a-1 under stirring, and converted to the metal oxide (b) / (a) The mixture was mixed at 0.1 by weight and then aged at 90 ° C. for 3 hours.
[0060]
The resulting modified titanium oxide-stannic oxide-zirconium oxide composite aqueous sol (dilute liquid) is concentrated at room temperature with a filtration device of an ultrafiltration membrane having a molecular weight cut off of 50,000, and a high concentration modified oxide is obtained. 2655g of titanium-stannic oxide-zirconium oxide composite aqueous sol was obtained. This sol has a specific gravity of 1.106, a pH of 8.93, a viscosity of 6.5 c. p. The concentration in terms of metal oxide was stable at 11.3% by weight.
By distilling off water while adding 885 g of the above modified high-concentration modified titanium oxide-stannic oxide-zirconium oxide composite aqueous sol with a rotary evaporator under reduced pressure at a liquid temperature of 30 ° C. or less while gradually adding 7 liters of methanol. Then, 333.3 g of a modified titanium oxide-stannic oxide-zirconium oxide composite methanol sol in which water in the aqueous sol was replaced with methanol was obtained. This sol has a specific gravity of 1.092, a pH of 7.60 (equal mixture with water), a viscosity of 3.4 c. p. The concentration in terms of metal oxide was 30% by weight, the water content was 0.65% by weight, and the particle diameter was 5 to 15 nm as observed with an electron microscope. The sol had a colloidal color, high transparency, and was stable with no abnormalities such as precipitate formation, white turbidity, and thickening after standing at room temperature for 3 months. The refractive index of the dried sol was 1.92.
[0061]
Reference example 2
The alkali component-containing antimony pentoxide colloid of the b-1 component of Reference Example 1 was mixed with the b-2 component so that the weight ratio of (b) / (a) converted to metal oxide was mixed to 0.1. The same procedure as in Reference Example 1 was conducted except that the alkali component-containing antimony pentoxide colloid was changed to 1272 g.
[0062]
The resulting modified high-concentration stannic oxide-zirconium oxide composite aqueous sol has a specific gravity of 1.108, a pH of 8.24, and a viscosity of 6.0 c. p. The concentration in terms of metal oxide was stable at 12.5% by weight.
Distilling off water while adding 800 g of the above modified aqueous titanium sol-stannic oxide-zirconium oxide composite aqueous sol having a high concentration under reduced pressure on a rotary evaporator and adding 7 liters of methanol little by little at a liquid temperature of 30 ° C or lower. Thus, 333.3 g of a modified titanium oxide-stannic oxide-zirconium oxide composite methanol sol in which water in the aqueous sol was replaced with methanol was obtained. This sol has a specific gravity of 1.084, a pH of 7.72 (equal mixture with water), a viscosity of 4.7 cp, a concentration converted to a metal oxide of 30% by weight, a water content of 0.70% by weight, and a particle diameter by electron microscope observation. Was 5-15 nm. The sol had a colloidal color, high transparency, and was stable with no abnormalities such as precipitate formation, white turbidity, and thickening after standing at room temperature for 3 months. The refractive index of the dried sol was 1.87.
[0063]
Reference example 3
Alkali component content prepared by adjusting the alkali component-containing antimony pentoxide colloid of Reference Example 1 in step b-3 so that the weight ratio of (b) / (a) converted to metal oxide was mixed to 0.1. The same procedure as in Reference Example 1 was carried out except that the antimony pentoxide colloid was changed to 213 g.
[0064]
The resulting modified high-concentration modified titanium oxide-stannic oxide-zirconium oxide composite aqueous sol has a specific gravity of 1.092, pH 7.80, viscosity of 3.1 cp, and a concentration in terms of metal oxide of 9. It was stable at 9% by weight.
[0065]
Water is distilled off while 1010 g of the above-mentioned modified titanium oxide-stannic oxide-zirconium oxide composite aqueous sol having a high concentration is reduced by a rotary evaporator and 7 liters of methanol is added little by little at a liquid temperature of 30 ° C. or less. Thus, 333.3 g of a modified titanium oxide-stannic oxide-zirconium oxide composite methanol sol in which water in the aqueous sol was replaced with methanol was obtained. This sol has a specific gravity of 1.096, a pH of 7.69 (equal mixture with water), a viscosity of 4.3 cp, a concentration in terms of metal oxide of 30% by weight, a water content of 0.66% by weight, and a particle size by electron microscope observation. Was 5-15 nm. The sol had a colloidal color, high transparency, and was stable with no abnormalities such as precipitate formation, white turbidity, and thickening after standing at room temperature for 3 months. The refractive index of the dried sol was 1.87.
[0066]
Comparative Reference Example 1
In this example, a titanium oxide methanol sol used in the comparative example of the present invention was prepared.
[0067]
Titanium tetrachloride (TiO227.5 wt%, Cl 32.0 wt%, manufactured by Sumitomo Sitix Corporation) 587.5 g (TiO2159.8 g) and 2608.5 g of water in a 3 L jacketed glass separable flask, 3196 g of titanium chloride aqueous solution (TiO25.0% by weight). To this aqueous solution, 50 g of 28% aqueous ammonia was added while stirring with a glass stirring rod, and then this aqueous solution was hydrolyzed at 95 ° C. for 10 hours to obtain an aggregate of titanium oxide colloid having a primary particle size of 4 to 8 nm. .
[0068]
The titanium oxide colloid aggregate slurry was subjected to suction filtration using 5B filter paper, and then poured and washed with about 40 liters of water to remove excess electrolyte, thereby obtaining 620 g of a titanium oxide wet cake. After the obtained wet cake was dispersed in 2576 g of water, 8.0 g of isopropylamine was added to make it alkaline, and then a column packed with 200 ml of an anion exchange resin (Amberlite IRA-410, manufactured by Organo Corporation). Then, 3890 g of an alkaline titanium oxide aqueous sol was obtained. This sol was concentrated under reduced pressure using a rotary evaporator to obtain 1070 g of an alkaline titanium oxide aqueous concentrated sol. After adding 12.1 g of tartaric acid and 26.1 g of diisopropylamine to the obtained sol with stirring, an aqueous medium was obtained by distilling off water while gradually adding 25 liters of methanol under reduced pressure using a rotary evaporator. By replacing with methanol, 775.2 g of titanium oxide methanol sol was prepared. The obtained methanol sol had a specific gravity of 0.970, a viscosity of 4.5 mPa · s, a PH (1 + 1) of 8.98, an electric conductivity of 1600 μs / cm, TiO2The content was 20.2% by weight and the water content was 3.4% by weight.
[0069]
(Preparation of coating solution)
Example 1
Into a glass container equipped with a magnetic stirrer, 105.3 parts by weight of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane corresponding to the above-mentioned component A is added, and 36.8 parts by weight of 0.01 N hydrochloric acid with stirring. Was added dropwise over 3 hours. After completion of dropping, the mixture was stirred for 0.5 hours to obtain a partial hydrolyzate of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane. Next, a modified titanium oxide-zirconium oxide-tin oxide composite methanol sol coated with the alkylamine-containing antimony pentoxide obtained in Reference Example 1 (containing 30.5% by weight in terms of total metal oxide) 397.8 parts by weight, 65 parts by weight of butyl cellosolve, and 4.2 parts by weight of aluminum acetylacetonate as a curing agent are added to 142.1 parts by weight of the partial hydrolyzate of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane described above. Then, filtration was performed to prepare a coating solution.
(Formation of cured film)
Commercial refractive index nD= 1.59 polycarbonate plate was prepared, and the above coating composition was applied thereto by spin coating, followed by heat treatment at 120 ° C. for 2 hours to cure the coating film. The evaluation results are shown in Table 1.
[0070]
Example 2
The modification | denaturation coat | covered with the alkylamine containing antimony pentoxide of the reference example 2 instead of the modified titanium oxide-zirconium oxide-tin oxide composite methanol sol coated with the alkylamine-containing antimony pentoxide of the reference example 1 used in Example 1 This was performed in the same manner as in Example 1 except that 397.8 parts by weight of titanium oxide-zirconium oxide-tin oxide composite methanol sol (containing 30.5% by weight in terms of total metal oxide) was used. The evaluation results are shown in Table 1.
[0071]
Example 3
Instead of the modified titanium oxide-zirconium oxide-tin oxide composite methanol sol coated with the alkylamine-containing antimony pentoxide of Reference Example 1 used in Example 1, it was coated with the alkylamine-containing antimony pentoxide of Reference Example 3. The same procedure as in Example 1 was performed except that 397.8 parts by weight of a modified titanium oxide-zirconium oxide-tin oxide composite methanol sol (containing 30.5% by weight in terms of total metal oxide) was used. The evaluation results are shown in Table 1.
[0072]
Example 4
Instead of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane corresponding to the A component used in Example 1, 22.3 parts by weight of tetraethoxysilane corresponding to the same A component and γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane 77 The same procedure as in Example 1 was performed except that 9.9 parts by weight, 2.6 parts by weight of aluminum acetylacetonate as a curing agent, and 0.5 parts by weight of ammonium perchlorate were used. The evaluation results are shown in Table 1.
[0073]
Example 5
Instead of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane corresponding to component A, 74.2 parts by weight of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane corresponding to component A and 31.1 of γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane It carried out like Example 2 except having used a weight part. The evaluation results are shown in Table 1.
[0074]
Example 6
Instead of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane corresponding to component A, 74.2 parts by weight of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane corresponding to component A and 31.1 of γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane It carried out like Example 3 except having used a weight part. The evaluation results are shown in Table 1.
[0075]
Comparative Example 1
Instead of the sol used in Example 1, the titanium oxide methanol sol (TiO 2) prepared in Comparative Reference Example 1 was used.2As 20.2% by weight. ), Except that 643.6 parts by weight were used. The evaluation results are shown in Table 1.
[0076]
Comparative Example 2
Instead of the sol used in Example 1, tin oxide methanol sol (SnO) coated with tungsten oxide-stannic oxide composite fine particles disclosed in JP-A-3-2172302+ WOThreeAs 30.0% by weight. ), Except that 433.3 parts by weight were used. The evaluation results are shown in Table 1.
[0077]
Comparative Example 3
Instead of the sol used in Example 1, a titanium oxide-stannic oxide-zirconium oxide composite oxide colloidal methanol sol (TiO 2) disclosed in JP-A-10-310429 is disclosed.2+ SnO2+ ZrO2As 30.0% by weight. ), Except that 433.3 parts by weight were used. The evaluation results are shown in Table 1.
[0078]
Comparative Example 4
The same procedure as in Example 1 was performed except that 650.0 parts by weight of colloidal silica (methanol sol, solid content 20%, average particle size 15 nm) was used instead of the sol used in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
[0079]
In addition, the optical member which has a cured film obtained by the present Example and the comparative example measured various physical properties with the measuring method shown below.
[0080]
(1) Scratch resistance test
The surface of the cured film was rubbed with steel wool # 0000 to determine the difficulty of scratching. Judgment criteria were evaluated as A> B> C in the order of less scratches.
[0081]
(2) Presence or absence of interference fringes
The optical member having a cured film was visually judged under a fluorescent lamp. Judgment criteria are as follows. A having almost no interference fringes was A, and it became easier to generate B and C in this order.
[0082]
(3) Adhesion test
The cured film is cross-cut at 100 mm at intervals of 1 mm, and the adhesive tape (product name “Cello Tape” manufactured by Nichiban Co., Ltd.) is firmly attached to the cross-cut location, and then the adhesive tape is rapidly peeled off. The presence or absence of peeling of the cured film after peeling was examined.
[0083]
(4) Warm water resistance test
The optical member was immersed in warm water at 80 ° C. for 2 hours, and the same adhesion test described above was performed.
[0084]
(5) Transparency test
It was visually examined whether the cured film was cloudy in a dark room under a fluorescent lamp. Judgment criteria are as follows. A with almost no clouding was A, and it became easy to occur in the order of B and C below.
[0085]
(6) Weather resistance test
The obtained optical member was exposed outdoors for one month, and the change in the appearance of the optical member after the exposure was visually judged.
[0086]
[Table 1]
Figure 0004654492
Examples 1 to 6 of the present invention were excellent in scratch resistance, interference fringes, adhesion, hot water resistance, transparency, and weather resistance. However, Comparative Examples 1 and 2 were not satisfactory in terms of scratch resistance, hot water resistance, transparency and weather resistance, and Comparative Example 4 was not preferable because of the occurrence of interference fringes. Further, Comparative Example 3 was practically inferior, but it was slightly less than Examples 1-6.
[0087]
【The invention's effect】
The cured film obtained by the coating composition of the present invention becomes a coating layer having improved scratch resistance, surface hardness, abrasion resistance, transparency, heat resistance, light resistance, weather resistance, and particularly water resistance. Furthermore, the adhesiveness with the antireflection film (inorganic oxide, fluoride, etc.) formed on this coating layer, a metal vapor deposition film, etc. is also favorable.
[0088]
The optical member of the present invention has excellent scratch resistance, surface hardness, abrasion resistance, transparency, heat resistance, light resistance, weather resistance, and particularly water resistance, and has a refractive index of 1.54 or more. Even if it is applied to a member having a high refractive index, it becomes an optical member having a high transparency and good appearance with no interference fringes.
[0089]
The optical member having a cured film made of the coating composition of the present invention can be used for an optical filter attached to a lens for a camera, a window glass of an automobile, a liquid crystal display, a plasma display, etc. in addition to a spectacle lens.

Claims (6)

下記(A)成分及び(B)成分:
(A)成分:一般式(I)
(R(RSi(OR4−(a+b) (I)
(但し、R及びRは、それぞれアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、アルケニル基、又はエポキシ基、アクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、もしくはシアノ基を有する有機基で且つSi−C結合によりケイ素原子と結合しているものであり、Rは炭素数1〜8のアルキル基、アルコキシアルキル基、又はアシル基であり、a及びbはそれぞれ0、1、又は2の整数であり、a+bは0、1、又は2の整数である。)及び、一般式(II)
〔(RSi(OX)3−cY (II)
(但し、Rは炭素数1〜5のアルキル基を示し、Xは炭素数1〜4のアルキル基又はアシル基を示し、Yはメチレン基又は炭素数2〜20のアルキレン基を示し、cは0又は1の整数である。)で表される有機ケイ素化合物、並びにその加水分解物からなる群より選ばれた少なくとも1種のケイ素含有物質、
(B)成分:2〜60nmの一次粒子径を有する、Ti、Fe、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、In、Sn、Sb、Ta、W、Pb、Bi及びCeから成る群から選ばれた1種又は2種以上の金属の酸化物のコロイド粒子(a)を核として、その表面を酸化アンチモンからなる被覆物(b)で被覆して得られた粒子(c)を含有し、且つ2〜100nmの一次粒子径を有する変性金属酸化物コロイド粒子、を含有するコーティング組成物。
The following (A) component and (B) component:
(A) component: General formula (I)
(R 1 ) a (R 3 ) b Si (OR 2 ) 4- (a + b) (I)
(However, R 1 and R 3 each represents an alkyl group, an aryl group, a halogenated alkyl group, a halogenated aryl group, an alkenyl group, or an epoxy group, an acryloyl group, a methacryloyl group, a mercapto group, an amino group, or a cyano group. R 2 is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxyalkyl group, or an acyl group, and a and b are each 0, An integer of 1 or 2, a + b is an integer of 0, 1 or 2) and general formula (II)
[(R 4) c Si (OX ) 3-c ] 2 Y (II)
(Wherein R 4 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, X represents an alkyl group or acyl group having 1 to 4 carbon atoms, Y represents a methylene group or an alkylene group having 2 to 20 carbon atoms, c Is an integer of 0 or 1.), and at least one silicon-containing substance selected from the group consisting of hydrolysates thereof,
Component (B): having a primary particle size of 2 to 60 nm, from the group consisting of Ti, Fe, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, In, Sn, Sb, Ta, W, Pb, Bi and Ce Containing particles (c) obtained by coating colloidal particles (a) of one or more selected metal oxides with a coating (b) made of antimony oxide as a core. And a modified metal oxide colloidal particle having a primary particle diameter of 2 to 100 nm.
前記(B)成分の被覆物(b)がアルカリ成分含有五酸化アンチモンコロイドである請求項に記載のコーティング組成物。The coating composition according to claim 1 , wherein the coating (b) of the component (B) is an alkali component-containing antimony pentoxide colloid. 前記(B)成分の被覆物(b)がアルキルアミンからなるアルカリ成分と、0.02〜4.00のM/Sbモル比(但しMはアミン分子を示す。)を有する請求項1又は2に記載のコーティング組成物。Claim having a (B) an alkali ingredient components of the coating (b) is consisting of an alkyl amine, M / Sb 2 O 5 molar ratio of 0.02 to 4.00 (where M represents an amine molecule.) The coating composition according to 1 or 2 . 金属塩、金属アルコキシド及び金属キレート化合物から成る群から選ばれる1種以上の硬化触媒を含有している請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載のコーティング組成物。The coating composition according to any one of claims 1 to 3 , comprising one or more curing catalysts selected from the group consisting of metal salts, metal alkoxides, and metal chelate compounds. 光学基材表面に請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載のコーティング組成物より形成される硬化膜を有する光学部材。The optical member which has a cured film formed from the coating composition of any one of Claims 1 thru | or 4 on the optical base material surface. 請求項に記載の光学部材の表面に、さらに反射防止膜を施したことを特徴とする光学部材。An optical member, further comprising an antireflection film on the surface of the optical member according to claim 5 .
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