JP4785773B2 - 光記録媒体用組成物および記録/表示媒体 - Google Patents
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Description
上記フォトクロミック化合物としては、例えば、スピロピラン類、スピロオキサジン類、フルギド類、フルギミド類、ジアリールエテン類などの有機フォトクロミック化合物が挙げられ、いずれも用いることができるが、特にジアリールエテン類が好ましい。
該ジアリールエテン類としては、下記一般式(1)で表される化合物や、下記一般式(2) で表される化合物などを挙げることができる。
この可逆的変化は熱エネルギーにより起こらないので、熱不可逆的である。
また、旋光度変化を検出しなくても、色変化を来たす場合には目視により情報を読み出すことができる。
また、本発明の光記録媒体用組成物は、上記ケイ素系樹脂をマトリックスとするものであるが、その他の樹脂を併用することもできる。このような樹脂としては、非晶性ポリオレフィン樹脂、ポリメチルメタクリレートなどのポリメタクリル樹脂、ポリメチルアクリレートなどのポリアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、メチルペンテンポリマー、ポリアリレート樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンなどのポリオレフィン、ポリフェニレンサルファイド、ナイロン、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセタール、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルエーテル、エポキシ樹脂、セルロース誘導体などが挙げられる。
そのような溶媒としては、上記ケイ素系樹脂および上記フォトクロミック化合物を溶解または分散し、変性や反応を起こさない溶剤であれば特に限定されないが、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、ジエチルベンゼン、イソプロピルベンゼンなどの芳香族炭化水素系溶剤、アルカン類、シクロアルカン類などの脂肪族炭化水素系溶剤、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、テトラクロロエタン、トリクロロエチレン、ヨウ化メチル、クロロホルム、四塩化炭素、クロロベンゼン、ジクロロナフタレンなどのハロゲン化炭化水素系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶剤、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピランなどのエーテル系溶剤、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソアミル、ギ酸エチル、ギ酸ブチル、セロソルブアセテート、カルビトールアセテートなどのエステル系溶剤、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、セロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、カルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、ジアセトンアルコールなどのアルコール系溶剤を用いることができ、これらの溶剤のうち、特に、炭化水素系溶剤、ハロゲン化炭化水素系溶剤、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶剤を用いることが好ましい。これら溶剤は、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
この様な溶媒を用いる場合において、上記ケイ素系樹脂および上記フォトクロミック化合物を溶媒に溶解する方法は何ら限定されるものではなく、室温でも高温でもよく、充分に攪拌することにより均一な組成物とすればよい。
本発明の光記録媒体および光表示媒体は、上記の本発明の光記録媒体用組成物により構成された記録層を有するものであり、その他の態様としては特に限定されないが、基板と、この基板上に形成された上記記録層とにより構成されていることが好ましく、例えば基板の両面あるいは基板の片面に上記記録層が形成されてなるものを例示することができる。
上記基板としては、例えば、ポリメチルメタクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ノルボルネン系樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)系樹脂、アクリロニトリルスチレン(AS)系樹脂、シクロオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂、シリコーン系樹脂、ガラス、紙などを基材として用いた基板を用いることができる。
基材としてガラスやシリコーン系樹脂よりなるものを用いることにより、当該基材からなる基板と記録層との密着性が高くなり、また、シリコーン系樹脂が優れた透明性を有するものであることから、基材を介して記録層の接着面から記録や読み出し、消去などに必要な波長の光を照射することが可能となるので好ましい。
上記の本発明の光記録媒体用組成物を、基板上に、例えばバーコーターなどを用いて流延し、得られた溶液層に対して溶媒の除去処理を行うことによって、基板上に記録層を形成することができる。
基板上に塗膜を形成する方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、刷毛塗り法、浸漬塗布法、スプレーコーティング法、プレートコーティング法、スピンコーティング法、ビードコーティング法、カーテンコーティング法などの湿式法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、凸版印刷法などの製膜法が挙げられる。
上記の本発明の光記録媒体用組成物のフィルム化の方法は任意であるが、例えば、キャスト法、スピンコート法、延伸法などで行なうことができる。フィルム化時に加熱する場合は、フィルムの変成を防ぐため100℃以下で行なうことが好ましい。また、フィルムは延伸方向あるいは放射状に配向させることもできる。
更に、本発明の光記録媒体および光表示媒体は、例えば表面保護膜などが設けられてなるものであってもよい。
即ち、開環をほぼ完全に行なえる波長の光、あるいは閉環をほぼ完全に行なえる波長の光があれば、この何れかを用い、それぞれ逆反応用には開閉環反応いずれをも来たす波長の光を用い、開環体あるいは閉環体と、光定常状態(開環体と閉環体の混合状態)との間で状態変化を起こすことにより情報の記録を行なうことができる。一例を示すと、あるフォトクロミック化合物の開環体は405nmの光で光定常状態にすることができる。
また、本発明の光表示材料は、上記の本発明の光記録媒体用組成物中のフォトクロミック化合物の構造変化によって色変化を来たすので、目視により情報を読み出すことができる。
同様に、本発明の光記録媒体および光表示媒体は、フォトクロミック化合物の開環をほぼ完全に行なえる波長の光、あるいは閉環をほぼ完全に行なえる波長の光によって、記録層の全体を、処理することによって記録された情報を消去することができるので、本発明の光記録媒体および光表示媒体は、情報の記録と消去とを繰り返し行うことができる。一例を示すと、あるフォトクロミック化合物は507nmの光で光定常状態から開環体にすることができる。
本発明の光記録媒体は、各種記録媒体として利用することができる。その具体的用途としては、高密度光記録メモリなどが挙げられる。
本発明の光表示媒体は、例えば電子ペーパーとして利用することができる。
本発明の光スイッチは、例えば光導波路を用いた回路中において、記録層中のフォトクロミック化合物の構造変化により光の屈折率、透過度、旋光度などの光に関する物理量を変化させることによって光スイッチの役割を果たすことができるものである。
ジクロロジメチルシラン100部を100部のイオン交換水中に滴下した。この反応液から、水相を取り除き溶媒を留去しながら250℃で2時間重合した。得られた反応溶液にジオキサン50部とイオン交換水5部を加え30分間撹拌した後に沈殿物を回収した。その後、得られた沈殿物に、トルエン50部を加え、100℃で溶媒を減圧留去し、ケイ素含有重合体前駆体−1を得た。下記条件のGPCによる分析の結果、ケイ素含有重合体前駆体−1の分子量は、Mw=50,000であった。
分子量のGPC測定条件
カラム:東ソー株式会社製TSK−GEL MULTIPORE HXL M 、7.8mm X 300mm
展開溶媒:テトラヒドロフラン
以下の合成例、実施例および比較例のGPC測定も同様の測定条件で行なった。
トルエンを溶媒として、シリコーン合成例1で得られたケイ素含有重合体前駆体−1を50部にピリジン5部を加え、さらにフェニルトリクロロシラン0.5部を加え室温で30分間、さらに70℃で30分間攪拌した後、半分に分割した。一方にクロロジメチルシラン2.5部、他方にクロロジメチルビニルシラン2.5部を加え、それぞれ、室温で30分間、さらに70℃で30分間攪拌した後、イオン交換水で水洗することによりピリジン塩酸塩を除き、ケイ素含有重合体(前者をケイ素含有重合体2−Bとし、後者をケイ素含有重合体2−Aとする)をそれぞれ得た。ケイ素含有重合体2−Aおよび2−B共に、分子量はMW=130,000であり、アリール基の含有量は 1H−NMRおよびGPC分析から8.4重量%であり、重量平均分子量1,000以下の成分は0%であった。
メチルトリエトキシシラン100部に、0.4%のリン酸水溶液86部を加えて10〜15℃に保って3時間攪拌した。この反応液にエタノール80部を加え、水酸化ナトリウム水溶液で反応液を中和後、60℃で30分間攪拌した。反応後、900部のトルエンを加えながら溶媒中のエタノールと水を留去し、ケイ素含有重合体前駆体−3を得た。GPCによる分析の結果、ケイ素含有重合体前駆体−3の分子量は、Mw=5, 000であった。
ジクロロジメチルシラン90部とジクロロジフェニルシラン9部を混合し、100部のイオン交換水中に滴下した。この反応液から、水相を取り除き溶媒を留去しながら250℃で2時間重合した。得られた反応溶液にピリジンを20部加え、これにさらにジクロロジメチルシラン20部を加えて30分間攪拌した。その後、反応溶液を250℃で熱しながら減圧して、低分子量成分とピリジン塩酸塩を除き、ケイ素含有重合体前駆体−4を得た。GPCによる分析の結果、ケイ素含有重合体前駆体−4の分子量は、Mw=50,000であった。
トルエンを溶媒として、シリコーン合成例3で得られたケイ素含有重合体前駆体−3を5部にピリジンを10部、クロロトリメチルシランを1.5部加えて、室温で30分間攪拌した。これにシリコーン合成例4で得られたケイ素含有重合体前駆体−4を100部加えて攪拌しながら4時間共重合を行い、イオン交換水を加えて反応を止めた。水洗によってピリジン塩酸塩などを除き、ケイ素含有重合体前駆体−5を得た。GPCによる分析の結果、ケイ素含有重合体前駆体−5の分子量は、MW=92,000であった。
トルエンを溶媒として、シリコーン合成例5で得られたケイ素含有重合体前駆体−5を50部にピリジン5部を加え、半分に分割した。一方にクロロジメチルシラン5部、他方にクロロジメチルビニルシラン5部を加え、それぞれ、室温で30分間、さらに70℃で30分間攪拌した後、イオン交換水で水洗することによりピリジン塩酸塩を除き、ケイ素含有重合体(前者をケイ素含有重合体6−Bとし、後者をケイ素含有重合体6−Aとする)をそれぞれ得た。ケイ素含有重合体6−Aおよび6−B共に、分子量はMW=92,000であり、アリール基の含有量は 1H−NMRおよびGPC分析から8.4重量%であり、重量平均分子量1, 000以下の成分は0%であった。
1,4−ジオキサン300部及び塩酸300部を加えて攪拌した混合液中に、ジクロロメチルビニルシラン210部とジクロロフェニルメチルシラン90部の混合物を滴下した。 加水分解反応により発生した塩酸を回収しつつ室温下で30分反応の後、 70℃で3時間反応させた。 反応後、 2層に分離した液層の内、 上層について真空ポンプによる減圧下120−140℃の条件で蒸留精製し、 下記の式(6)で示される環状シロキサン化合物−7を得た。
GC−MSによる分析の結果、 環状シロキサン化合物−7には分子量=395のものが面積比で85%以上含まれており、 FT−IRによる分析の結果、 環状シロキサン化合物−7には3200−3600cm-1の吸収域に帰属する水酸基の吸収が見られなかった。 また 1H−NMRによる分析の結果、 ビニル基とフェニル基のモル比が3.3:1.0の割合で認められた。
l,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン100部、1,4−ビス(ジメチルビニルシリル)ベンゼン100部、 トルエン60部および白金−カルボ二ルビニルメチル錯体(Ossko触媒)0.0005部を加えて攪拌しながら、 5時間還流処理した。 反応液を70℃で溶媒を減圧留去し、 プレポリマー−8を得た。
GPCによる分析の結果、 プレポリマー−8の分子量はMw=3,000であり、 ヒドロシリル基(Si−H基) の含有量は 1H−NMRから5.3mmol/gであった。
下式で表される1−(3−(1−ヒドロキシ)エチルベンゾチオフェン−2−イル)−2−(3−メチルベンゾチエノ[5',4' :2,3]ベンゾ−2−チエニル)パーフルオロシクロペンテン(ジアリールエテン化合物1’)の合成
1H-NMR (270 MHz, TMS, CDCl3)δ/ ppm 1.33 (3H, d, J/Hz = 6.6), 2.59 (3H, s), 5.01 (1H,d, J/Hz = 5.9), 7.32-7.45 (4H, m), 7.83 (2H, s), 7.88 (1H, s), 7.90 (1H, s), 8.15 (1H, s), 8.17(1H, s); IR (KRS-5, nujol)ν / cm -1= 3060, 1588, 1529, 1378, 1274, 1198, 1136, 987, 895;LRMS(EI, 70eV) m/z (rel intensity), 604(M+ ,80), 584((M-20)+ ,100), 569((M-35) + , 79) .
Found: m/z 604.04281. Calcd for C30H18F6OS3 : M, 604.04238 (0.4 mmu); Mp 83-85℃
黄色固体
(1) デカン二酸モノ(ポリジメチルシロキサンヒドロキシエトキシプロピル)エステル(化合物−a) の合成
100ml二つ口ナスフラスコにスピナーとデカン二酸1.0g( 4.94mmol,4.0eq.) 、poly(dimethylsiloxane) hydroxyethoxypropyl terminated 1.174g(1.235mmol,1.0eq.) 、4−ジメチルアミノ−ピリジン0.06g(0.494mmol,0.4eq.) を入れ、窒素置換した。溶媒としてテトラヒドロフラン25mlを入れ、反応容器を0℃にした。
これとは別に、50mlナスフラスコにスピナーと1,3−ジヘキシルカルボジイミド0.255g(1.235mmol,1.0eq.)を入れ窒素置換した。そこにテトラヒドロフラン5mlを加えて室温で10分間攪拌した。これを先ほどの100ml二つ口ナスフラスコにカヌーラで一気に加えて、0℃から徐々に室温に戻し、一晩攪拌した。析出したジシクロヘキシル尿素(DCU)をろ過し、ロータリーエバポレーターで濃縮後、フラッシュカラムクロマトグラフィー(20%酢酸エチル/ヘキサン)によって目的物質(化合物−a)を0.4885g(0.4mmol) 、収率32%で得た。
1H-NMR (300 MHz, TMS, CDCl3)δ/ ppm 0.0 (72H, m), 0.42-0.49 (4H, m), 0.81 (3H, t,J/Hz = 6.8), 1.23 (12H, br), 1.48-1.59 (6H, m), 2.27 (4H, dt, J/Hz = 3.8, 7.6), 3.36 (2H, t, J/Hz= 7.2), 3.55 (2H, t, J/Hz = 4.9), 4.14 (2H, t, J/Hz = 4.7) ;
IR (KRS-5, neat)ν / cm -1= 2961,2929, 2859, 1741, 1712, 1461, 1414, 1260, 1092, 1025.
MALDI-TOF MASS m/z calct for C43H108O16Si12 1216.49 (M) + , found 1249.73(M + Ag - C2H6Si)+
無色液体
30ml二つ口ナスフラスコにスピナーと上記合成例9で得られたジアリールエテン化合物1’を0.0269g( 0.043mmol, 1.0eq.) 、上記(1) で得られた化合物−aを0.0528g( 0.043mmol, 1.0eq.) 、4−ジメチルアミノ−ピリジン0.001g( 0.0086mmol, 0.2eq.) を入れ、窒素置換した。溶媒としてジクロロメタン2mlを入れ、反応容器を0℃にした。
これとは別に、10mlナスフラスコにスピナーと1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(WSCI・HCl)0.0083g(0.043mmol, 1.0eq.) を入れ窒素置換した。そこにジクロロメタン1mlを加えて室温で10分間攪拌した。これを先ほどの30ml二つ口ナスフラスコにカヌーラで一気に加えて、0℃から徐々に室温に戻し、一晩攪拌した。水を加え反応を終了させ、ジクロロメタンで抽出し、有機層と水層を分けた。
有機層を0.05mol/dm3 塩酸水溶液、10%炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水の順で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで水分を取り除いた。ロータリーエバポレーターで濃縮後、フラッシュカラムクロマトグラフィー(5%酢酸エチル/ヘキサン)によって目的物質〔ジアリールエテン(前記化合物3)〕を0.0445g(0.024mmol)、収率56% で得た。
1H-NMR (300 MHz, CDCl3) δ/ ppm 0.00-0.08 (72H, m), 0.49-0.56 (4H, m), 0.87 (3H, t, J/Hz= 7.0), 0.95-1.1 (4H, br), 1.16 (3H, d, J/Hz = 6.6), 1.25-1.38 (8H, m), 1.49-1.64 (4H, m),1.80-1.92 (2H, m), 2.29 (2H, t, J/Hz = 7.5), 2.54 (3H, s), 3.42 (2H, t, J/Hz = 7.0), 3.62 (2H, t,J/Hz = 4.9), 4.21 (2H, t, J/Hz = 4.7), 5.91(1H, q, J/Hz = 6.8), 7.23-7.25 (1H, m), 7.37-7.46(3H, m), 7.82 (2H, s), 7.90 (1H, d, J/Hz = 6.6), 7.91 (1H, d, J/Hz = 7.3), 8.0 (1H, d, J/ Hz =7.3), 8.1 (1H, d, J/Hz = 8.1) ;
IR (KRS-5, neat)ν / cm -1 = 2961, 2919, 2890, 2854, 2360, 1740,1453, 1445, 1343, 1260, 1097, 1026, 990, 801;
MALDI-TOF MASS m/z calct forC73H124F6O16S3Si12 1802.52 (M)+, found 1837.54(M + Ag - C2H6Si) +
黄色液体
シリコーン合成例2で得られたケイ素含有重合体2−Aとケイ素含有重合体2−Bとの等量混合物983mgに、硬化反応触媒として白金−カルボニルビニルメチル錯体(Ossko触媒)0.049mgを混合してケイ素系樹脂−1を得た。このケイ素系樹脂−1 1gと、ジアリールエテン(前記化合物1)0.71mgを混合して、ジアリールエテン濃度1.1×10-3mol/dm3 の記録・表示組成物前駆体−1を得、ガラスシャーレ中にキャストし、100℃で2時間熱硬化して、記録・表示組成物−1を得た。
シリコーン合成例6で得られたケイ素含有重合体6−Aとケイ素含有重合体6−Bとの等量混合物100部に、硬化反応触媒として白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体(Karstedt触媒)0.0005部を混合して、ケイ素系樹脂−2を得た。このケイ素系樹脂−2 1gと、ジアリールエテン(前記化合物2)0.51mgを混合して、ジアリールエテン濃度1.1×10-3mol/dm3 の記録・表示組成物前駆体−2を得、ガラスシャーレ中にキャストし、100℃で2時間熱硬化して、記録・表示組成物−2を得た。
PP2−OE41 Gelest OETM(Gelest社製シリコーン樹脂) OE41−AとOE41−Bをそれぞれ同重量ずつ撹拌した混合物1gに、ジアリールエテン(前記化合物3)2.0mgを混合して、ジアリールエテン濃度1.1×10-3mol/dm3 の記録・表示組成物前駆体−3を得、ガラスシャーレ中にキャストし、55℃で4時間硬化処理して、記録・表示組成物−3を得た。
シリコーン合成例8で得られたプレポリマー−8を100部と、合成例7で得られた環状シロキサン化合物−7を67部混合して、硬化性シリコーン樹脂を得た。このシリコーン樹脂1gにジアリールエテン(前記化合物2)0.51mgを配合して、 ジアリールエテン濃度1.1×10-3mol/dm3 の記録・表示組成物前駆体−4を得、ガラスシャーレ中にキャストし、100℃で5分間予備加熱後、150℃で2時間熱硬化して、記録・表示組成物−4を得た。
ポリメチルメタクリレート1.2gにクロロホルム2mlを加え、撹拌溶解した後にジアリールエテン(前記化合物1)0.71mgを添加し、撹拌混合し、これをガラスシャーレ中にキャストし、ジアリールエテン濃度1.1×10-3mol/dm3 の記録・表示組成物−5を得た。
ポリメチルメタクリレート1.2gにクロロホルム2mlを加え、撹拌溶解した後にジアリールエテン(前記化合物2)0.51mgを添加し、撹拌混合して、これをガラスシャーレ中にキャストし、ジアリールエテン濃度1.1×10-3mol/dm3 の記録・表示組成物−6を得た。
ポリメチルメタクリレート1.2gにクロロホルム2mlを加え、撹拌溶解した後にジアリールエテン(前記化合物3)2.0mgを添加し、撹拌混合して、これをガラスシャーレ中にキャストし、ジアリールエテン濃度1.1×10-3mol/dm3 の記録・表示組成物−7を得た。
実施例1−4および比較例1−3で得られた開環体の記録・表示組成物−1〜7それぞれに405nm光を照射し、光定常状態(PSS)になった際の閉環体の割合および、開環体とPSSの旋光度変化を測定した。
また、紫外光(405nm光)を照射して開環体からPSSへの光反応、可視光(507nm光)を照射してPSSから開環体への光反応を1往復として、変換率を測定し、繰り返し試験を行った。
また、保存安定性試験として、紫外光を照射した後、暗所、80℃で3ヶ月保存した後、旋光度を測定し、変化の有無をみた。(○;保存前と同じ; △;保存前よりわずかに差が減少 ×;旋光度差が消失)
上記試験の結果を下記表1に示す。尚、比較例は、開環体からPSSへの変換率が著しく低く、繰り返し試験および保存安定性試験は実施しなかった。
Claims (5)
- 請求項1に記載の光記録媒体用組成物により構成されている記録層を有することを特徴とする、光により記録の読み出しを行なう光記録媒体。
- 請求項1に記載の光記録媒体用組成物により構成されている記録層を有することを特徴とする、旋光度の変化により記録の読み出しを行なう光記録媒体。
- 請求項1に記載の光記録媒体用組成物により構成されている記録層を有することを特徴とする、目視により記録の読み出しを行なう光記録媒体。
- 請求項1に記載の光記録媒体用組成物により構成されている記録層を有することを特徴とする、光スイッチ。
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