JP5275030B2 - ポリチオウレタン樹脂の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ポリチオウレタン樹脂の製造方法に関し、さらに詳しくは、ジスルフィド結合を有するポリチオールオリゴマーを原料とする、各種光学材料用として好適な光学特性に優れるポリチオウレタン樹脂の製造方法に関するものである。本発明の製造方法により得られるポリチオウレタン樹脂は、例えば、光学用レンズ、眼鏡レンズ、コンタクトレンズ、眼内レンズ、プリズム、光学フィルター、光ファイバー、光学ディスク基板等に好ましく使用される。
プラスチックはガラスに比べると、軽量で割れにくく、染色が容易なため、近年、各種レンズ等の光学部品に使用されるようになった。実用化されているプラスチック光学材料としては、ポリ(ジエチレングリコールビスアリルカーボネート)、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート等が挙げられる。
一般に、透明ガラスやプラスチックからなる光学材料は、屈折率が高くなるとアッベ数が低くなり、逆もまた同様である。従って、一般には、屈折率とアッベ数を同時に高めたプラスチック光学材料を製造するのは極めて困難である。
これに対して、屈折率とアッベ数を同時に高めたプラスチックレンズとして、2,5−ジメルカプトメチル−1,4−ジチアン(以下DMMDという)からなるポリチオールをポリイソシアナートと反応させて得たポリチオウレタンレンズが開示されている(特許文献1参照)。特許文献1に記載されているポリチオウレタンレンズの製造に用いた原料モノマーであるDMMDは、その屈折率が1.646、アッベ数が35.2であり、高屈折率、高アッベ数であるため、得られたポリチオウレタンレンズも高屈折率、高アッベ数を有するが、さらに高い屈折率、アッベ数を有するプラスチックレンズの開発が望まれていた。
そこで、DMMDをメチルスルホキサイド、塩化第二鉄等の触媒の存在下、空気で酸化して、DMMDのオリゴマー混合物を得たのち、このDMMDオリゴマー混合物をポリイソシアナートと反応させてポリチオウレタンレンズを製造する方法が提案されている(特許文献2および特許文献3参照)。この製造方法では、溶媒除去の工程および必要に応じて単離精製の工程が必要となり、一定の屈折率及びアッベ数を有するポリチオウレタン材料を得るのは困難という問題がある。
また、二官能以上ポリチオールとイオウとを、オリゴマー化触媒としてアンモニアまたはアミンからなる塩基性触媒存在下、反応させるポリチオールオリゴマーの製造方法が提案されている(特許文献4参照)。しかしながら、特許文献4に記載の実施例において、溶媒を用いる方法が示され、溶媒除去の工程を必要とする。さらに得られたポリチオールオリゴマーをポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物と反応させて光学材料用重合体を製造する際に、前記のオリゴマー化触媒は、ポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物と著しく反応し白濁もしくは凝固するため、触媒除去の工程が必要となり、均質の屈折率及びアッベ数を有する光学材料用重合体を得るのは困難という問題がある。
特開平3−236386号公報 特開平7−118263号公報 特開平7−118390号公報 特許第3415389号公報
本発明は、前記問題を解決するためになされたもので、出発原料の二官能以上のポリチオール化合物よりも高い屈折率およびアッベ数を有するポリチオールオリゴマーを安価に製造し、これを原料に用いた安定した高屈折率および高アッベ数を有する実用的なポリチオウレタン樹脂の効率的な製造方法を提供することを目的とする。
本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、二官能以上のポリチオール化合物とイオウとを、無触媒条件下または特定の触媒を使用し、かつ無溶媒条件下で反応させてポリチオールオリゴマーを合成し、得られたオリゴマーと、ポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物とを反応させることにより、前記目的が達成されることを見出した。本発明はかかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、以下(1)〜(9)のポリチオウレタン樹脂の製造方法を提供するものである。
(1)(A)二官能以上のポリチオール化合物とイオウとを反応させてジスルフィド結合を有するポリチオールオリゴマーを合成する工程、および(B)該工程(A)で得られたポリチオールオリゴマーとポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物とを反応させる工程を有するポリチオウレタン樹脂の製造方法であって、
該工程(A)を、無触媒条件下またはポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物と実質的に反応しない触媒を使用し、かつ無溶媒条件下で行うことを特徴とするポリチオウレタン樹脂の製造方法。
(2)二官能以上のポリチオール化合物100gに対する80℃におけるイオウの溶解度が、1g以上である上記(1)記載のポリチオウレタン樹脂の製造方法。
(3)二官能以上のポリチオール化合物が、2,5−ビス(メルカプトメチル)−1,4−ジチアン、1,2,3−トリメルカプトプロパン、ビス(メルカプトエチル)スルフィド、ビス(メルカプトエチル)ジスルフィド、および1,2−ビス(メルカプトエチルチオ)−3−メルカプトプロパンの中から選ばれる少なくとも1種を含むポリチオール化合物である上記(1)または(2)記載のポリチオウレタン樹脂の製造方法。
(4)ポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物が、ビス((チオ)イソシアナートメチル)ビシクロ(2,2,1)ヘプタン、ビス((チオ)イソシアナートメチル)シクロヘキサン、イソホロンジ(チオ)イソシアナート、ヘキサメチレンジ(チオ)イソシアナート、ジシクロヘキシルメタンジ(チオ)イソシアナート、ビス((チオ)イソシアナートメチル)-1,4-ジチアン、およびキシリレンジ(チオ)イソシアナートの中から選ばれる少なくとも1種である上記(1)〜(3)のいずれかに記載のポリチオウレタン樹脂の製造方法。
(5)二官能以上のポリチオール化合物とイオウ(S)との配合割合が、二官能以上のポリチオール化合物のメルカプト基に対するS/2のモル当量比で、1:0.01〜1:0.5の範囲である上記(1)〜(4)のいずれかに記載のポリチオウレタン樹脂の製造方法。
(6)ポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物と実質的に反応しない触媒が、リン触媒またはイミダゾール系触媒である上記(1)〜(5)のいずれかに記載のポリチオウレタン樹脂の製造方法。
(7)リン触媒が、下記一般式(I)
[R1 4−P(O)]X ・・・(I)
(式中、R1は炭素数1〜4のアルキル基、Xはハロゲン原子を示し、各R1は同一でも異なってもよい。)
で表わされる化合物の中から選ばれる少なくとも1種である上記(6)に記載のポリチオウレタン樹脂の製造方法。
(8)イミダゾール系触媒が、下記一般式(II)
Figure 0005275030
(式中、R2は炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
で表される化合物の中から選ばれる少なくとも1種である上記(6)に記載のポリチオウレタン樹脂の製造方法。
(9)工程(A)の反応において、該反応中または該反応終了後に脱気をする上記(1)〜(8)のいずれかに記載のポリチオウレタン樹脂の製造方法。
本発明の製造方法によれば、出発原料の二官能以上のポリチオール化合物よりも高い屈折率を有するポリチオールオリゴマーを安価に製造し、これを原料に用いた安定した高屈折率および高アッベ数を有する実用的なポリチオウレタン樹脂の効率的な製造方法を提供することができる。
本発明のポリチオウレタン樹脂の製造方法は、(A)二官能以上のポリチオール化合物とイオウとを反応させてジスルフィド結合を有するポリチオールオリゴマーを合成する工程、および(B)該工程(A)で得られたポリチオールオリゴマーとポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物とを反応させる工程を有する。
まず、前記工程(A)について説明する。
該工程(A)においては、無触媒条件下またはポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物と実質的に反応しない触媒を使用し、かつ無溶媒条件下で、二官能以上のポリチオール化合物とイオウとを反応させて、ジスルフィド結合を有するポリチオールオリゴマーを生成させることを特徴とする。
該工程(A)における反応は、無溶媒条件下で行う。これにより、反応後に溶媒を除去する工程を必要とせずに、該工程(A)に続いて後述する工程(B)を行うことができる。
該工程(A)においては、原料として二官能以上のポリチオール化合物を使用する。この二官能以上のポリチオール化合物は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよく、またメルカプト基(−SH)を2個以上有していれば、他の官能基、例えばアミン基やヒドロキシル基などの活性水素をもつ官能基を有していてもよい。
このような二官能以上のポリチオール化合物の例としては、2,5−ビス(メルカプトメチル)−1,4−ジチアン、ペンタエリスリトールテトラキスメルカプトアセテート、ペンタエリスリトールテトラキスメルカプトプロピオナート、トリメチロールプロパントリスメルカプトアセテート、トリメチロールプロパントリスメルカプトプロピオナート、1,2,3−トリメルカプトプロパン、2,3−ジメルカプト−1−プロパノール、ビス(メルカプトエチル)スルフィド、ビス(メルカプトエチル)ジスルフィド、1,2−ビス(メルカプトエチルチオ)−3−メルカプトプロパン等が挙げられる。これらは単独でもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
これらの中で、二官能以上のポリチオール化合物100gに対する80℃におけるイオウの溶解度が1g以上である化合物が好ましい。このイオウの溶解度が1g以上であると、無溶媒条件下でオリゴマー化反応が十分に進行する。またイオウを溶解し難いポリチオールを混合して、耐熱性、加工性等の諸物性を改質することができる。以上の観点から、このイオウの溶解度は、3g以上であることがより好ましい。
このようなイオウの溶解度を有する二官能以上のポリチオール化合物としては、2,5−ビス(メルカプトメチル)−1,4−ジチアン、1,2,3−トリメルカプトプロパン、ビス(メルカプトエチル)スルフィド、ビス(メルカプトエチル)ジスルフィド、1,2−ビス(メルカプトエチルチオ)−3−メルカプトプロパン等が挙げられる。
これらのポリチオール化合物は、1種単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができ、さらにその他の二官能以上のポリチオール化合物を含んでいてもよい。二官能以上のポリチオール化合物を2種以上組み合わせて使用する場合、この混合物100gに対する80℃におけるイオウの溶解度が、前記の範囲内であればよい。高い屈折率およびアッベ数を得る観点から、例えば、ペンタエリスリトールテトラキスメルカプトアセテートと2,5−ビス(メルカプトメチル)−1,4−ジチアンとの組み合わせ、ペンタエリスリトールテトラキスメルカプトアセテートとビス(メルカプトエチル)スルフィドとの組み合わせ、1,2−ビス(メルカプトエチルチオ)−3−メルカプトプロパンと2,5−ビス(メルカプトメチル)−1,4−ジチアンとの組み合わせ、1,2−ビス(メルカプトエチルチオ)−3−メルカプトプロパンとビス(メルカプトエチル)スルフィド等が好適に挙げられる。
該工程(A)においては、前記二官能以上のポリチオール化合物とイオウとを反応させて、ポリチオールオリゴマーを生成させるが、二官能以上のポリチオールとイオウとの反応は、例えば生成物のオリゴマーが二量体の場合、下記反応式で表すことができる。
Figure 0005275030
ここで、R3は有機基を示し、nは1以上の整数、好ましくは1、2または3を示す。
二官能以上のポリチオール化合物とイオウ(S)との配合割合としては、二官能以上のポリチオール化合物のメルカプト基に対するS/2のモル当量比で、1:0.01〜1:0.5の範囲とすることが好ましい。この当量比が0.01以上であると、ポリチオール化合物の転化率が向上し、得られる樹脂の屈折率向上の効果を発揮する。一方、0.5以下であると、ポリチオウレタン樹脂の原料として好ましくない分子量の大きな多量体の生成量を抑えることができ、また流動性を維持できるため作業性が良好となる。以上の観点から、前記の配合割合は、二官能以上のポリチオール化合物のメルカプト基に対するS/2のモル当量比で、1:0.1〜1:0.5の範囲とするのがより好ましい。
前記イオウはいかなる形態でもよく、例えば、結晶状、コロイド状、粉末あるいはイオウ華でもよい。好ましくは、純度98%以上、さらに好ましくは純度99%以上のものを用いる。
該工程(A)においては、無触媒条件下またはポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物と実質的に反応しない触媒を使用する。
該工程(A)は、無触媒条件下で反応が進行するが、触媒を使用する場合には、後述するポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物と実質的に反応しない触媒が選択される。例えば、前述した特許文献4に記載のアンモニアまたはアミンからなる塩基性触媒は、ポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物と著しく反応して、粘度が例えば2時間以内に0.5Pa・sを超える程度に上昇し、白濁もしくは凝固するため、これらの触媒を系から除去した後に、後述する工程(B)を行う必要がある。
しかしながら、本発明の製造方法によれば、触媒を除去する工程を必要とせずに、該工程(A)に続いて該工程(B)を行うことができ、該工程(B)において該触媒による副反応が起こることなく、目的物を得ることができる。
ポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物と実質的に反応しない触媒としては、リン触媒またはイミダゾール系触媒等が挙げられる。ここで、ポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物と実質的に反応しない触媒とは、本発明の目的を損なわない範囲で、ポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物と反応する触媒も含むことを意味する。
リン触媒としては、下記一般式(I)で表わされるものが好適に挙げられる。
[R1 4−P(O)]X・・・(I)
ここで、R1は炭素数1〜4のアルキル基、Xはハロゲン原子を示し、各R1は同一でも異なってもよい。また、該アルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状であってもよい。
ハロゲン原子としては、塩素原子および臭素原子が好ましい。
具体的には、テトラメチルホスホニウムブロマイド、テトラエチルホスホニウムブロマイド、テトラプロピルホスホニウムブロマイド、テトラブチルホフホニウムブロマイド、テトラメチルホスホニウムクロライド、テトラエチルホスホニウムクロライド、テトラプロピルホスホニウムクロライド、テトラブチルホスホニウムクロライド等が挙げられる。
イミダゾール系触媒としては、下記一般式(II)で表わされるものが好適に挙げられる。
Figure 0005275030
ここで、R2は炭素数1〜4のアルキル基を示す。該アルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状であってもよい。
具体的には、2−メルカプト−1−メチルイミダゾール、2−メルカプト−1−エチルイミダゾール、2−メルカプト−1−プロピルイミダゾール、2−メルカプト−1−ブチルイミダゾールが挙げられる。
これらの触媒の添加量は、チオール化合物に対して通常0.01〜0.50質量%の範囲、好ましくは0.05〜0.30質量%の範囲である。
なお、ポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物と反応する触媒として前記した特許文献4に記載のアミンからなる塩基性触媒は、本発明の目的に影響を及ぼさない範囲で、必要に応じて添加しても差し支えない。具体的には、アミンからなる塩基性触媒は、(チオ)イソシアナート基含有化合物との反応により上記のような粘度の上昇、白濁もしくは凝固が生じない程度であれば添加することができ、該触媒の添加量としては、チオール化合物に対して0.0001モル%以下が好ましい。
前記工程(A)における反応温度は、二官能以上のポリチオール化合物中にイオウが溶解する温度であれば制限はないが、通常は30〜80℃、好ましくは40〜60℃である。
前記工程(A)における反応時間は、原料の種類、ポリチオール化合物とイオウとの配合割合、触媒の有無や量、反応温度等の様々な条件により異なり、一概に定めることはできないが、実質上未反応のイオウが残存しなくなるまで反応させるのが有利である。
前記工程(A)において、反応中または反応終了後に脱気して、発生する硫化水素を除去することが好ましい。硫化水素を除去することにより、後述する工程(B)において、イソ(チオ)シアナート基とメルカプト基との官能基当量比が当初の理論構成からずれることなく反応するために、目的物のポリチオウレタン樹脂中に気泡を生じることがなく、硫化水素とイソ(チオ)シアナート基含有化合物とが反応をして脆い樹脂ができることがない。また、硫化水素を除去することにより、オリゴマー化反応が進行して未反応のイオウが残存しなくなるまで反応させることができ、後述する工程(B)において、イオウの析出や白化等を抑えることができる。
このようにして生成したポリチオールオリゴマーとしては、二量体、三量体および四量体の少なくとも1種を含有し、かつ未反応ポリチオール化合物を含んでいてもよいオリゴマーまたはオリゴマー混合物である。よって通常、反応液中には、未反応ポリチオール化合物及び複数種のオリゴマーが含有されている。
得られたポリチオールオリゴマーは、実質上メルカプト基2個以上を有する化合物のみから構成されており、また分子内にジスルフィド結合を有する化合物を含有していることから、反応条件を定めることにより、出発原料の二官能以上のポリチオール化合物より高い屈折率を有するものになる。また、前記工程(A)の方法によれば、後述する工程(B)の原料となるポリチオールオリゴマーを安価に製造することができる。
次に、前記工程(B)について説明する。
工程(B)は、前記工程(A)で得られたポリチオールオリゴマーとポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物とを反応させてポリチオウレタン樹脂を得る工程である。
本発明の製造方法は、該工程(A)の後に、前述したように溶媒や触媒を除去する工程を必要とせず、該工程(A)で使用した同一反応器内で連続的に該工程(B)を行うこともでき、効率的にポリチオウレタン樹脂を製造することができる。
該工程(B)において、原料としては、前記工程(A)で得られたポリチオールオリゴマー反応液をそのまま単離精製することなく使用することができる。該反応液は、二官能以上のポリチオール化合物の二量体、三量体および四量体の少なくとも1種を含有し、かつ未反応ポリチオール化合物を含有してもよい。
前記ポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物は、ポリイソシアナート基含有化合物またはポリチオイソシアナート基含有化合物を意味する。すなわち、イソシアナート基(−NCO)またはチオイソシアナート基(−NCS)を2個以上有する化合物からなる。ポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物としては、光学材料の分野で用いることができるものであればよく、その種類は特に制限されるものではないが、ポリチオールオリゴマーの粘度が比較的高いことから、一般に粘度の低いポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物が好ましい。
本発明で使用することができるポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物の具体例としては、ビス(イソシアナートメチル)ビシクロ(2,2,1)ヘプタン、ビス(イソシアナートメチル)シクロヘキサン、イソホロンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアナート、ビス(イソシアナートメチル)-1,4-ジチアン、キシリレンジイソシアナート等のポリイソシアナート基含有化合物、およびこれらに対応するポリチオイソシアナート基含有化合物が挙げられる。これらの中で、樹脂の透明性、耐熱性、及び耐候性の観点から、ポリイソシアナート基含有化合物が好ましい。特に好ましくはビス(イソシアナートメチル)ビシクロ(2,2,1)ヘプタン、ビス(イソシアナートメチル)シクロヘキサン、イソホロンジイソシアナート、キシリレンジイソシアナートである。
また、前述した従来のポリチオウレタン樹脂の製造方法のように、オリゴマー化反応に使用した溶媒や触媒を除去する工程を必要とする場合、これらの工程によってポリチオールオリゴマー混合物に含有する未反応ポリチオール化合物等が減少することがある。そのために、その後にポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物とのウレタン化反応を行う際に、ポリチオールオリゴマー混合物に含有するメルカプト基の損失の程度によって、ポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物の配合量を変える必要があり、一定の屈折率及びアッベ数を有するポリチオウレタン樹脂を得るのは困難となるという問題がある。
一方、本発明の製造方法によれば、前述のようなメルカプト基の損失を考慮することなく、ポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物の配合量を、前述したポリチオール化合物のメルカプト基とイオウとの配合割合に基づいて化学量論的に簡便に定めることができる。
ポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物の配合割合としては、前記工程(A)で得られたポリチオールオリゴマー混合物のメルカプト基に対するポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物の官能基の当量比で、1:0.9〜1:1.1の範囲とすることが好ましい。ポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物の官能基の当量比が0.9以上であると、使用する重合原料の組み合わせにもよるが、良好な耐熱性が得られる。また樹脂の切削加工の際、メルカプト臭を抑えることができる。一方、1.1以下であると、重合後の樹脂が黄色く着色することがなく、良好な耐候性が得られる。以上の観点から、前記の配合割合は、ポリチオールオリゴマー混合物のメルカプト基に対するポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物の官能基の当量比で、1:0.95〜1:1.05の範囲とすることが特に好ましい。
なお、前記工程(B)において、前記成分以外に、紫外線吸収剤、酸化防止剤、染料等の成分を必要に応じて適宜加えることができる。
前記工程(B)において、前記工程(A)で得られたポリチオールオリゴマー、ポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物、および前記任意成分を含む混合物を調製したのち、適量の重合触媒の存在下、熱重合、光重合などの公知の重合方法を用いて重合反応させることによりポリチオウレタン樹脂を製造することができる。重合反応の条件は特に制限はなく、光学材料の分野で通常用いられている条件に従い重合すればよい。重合触媒としては、例えばジメチルスズジクロライド等の有機スズ化合物等が挙げられる。
このように製造されたポリチオウレタン樹脂からなる光学製品の製造は、キャスト(注型重合)法、切削研磨法、射出成形法などによって行うことができる。キャスト(注型重合)法で製品を製造する際は、場合によって予め重合原料混合物中に内部離型剤を混合してもよい。
本発明の方法により製造されたポリチオウレタン樹脂は、高屈折率及び高アッベ数(低分散性)を有し、かつ製品ロット間の屈折率及びアッベ数が一定であるので、光学レンズ、眼鏡レンズ、プリズム、光ファイバー、情報記録用基板、着色フィルター、赤外線吸収フィルター等の光学製品の材料として好適に使用することができる。
以下、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、各物性は下記の方法に従って測定した。
(1)外観
得られたポリチオウレタン樹脂の透明性を肉眼により観察した。
(2)屈折率およびアッベ数
得られたポリチオウレタン樹脂の屈折率(nd、ne)およびアッベ数(νd、νe)を株式会社島津デバイス製造製の精密屈折計 KPR−200を用いて、温度は22℃で測定した。
実施例1
ポリチオール化合物として2,5−ビス(メルカプトメチル)−1,4−ジチアン31.80質量部とペンタエリスリトールテトラキスメルカプトアセテート21.60質量部とイオウ0.80質量部を秤量し、80℃にて攪拌しながらイオウを溶解させた。初め黄色に着色していた溶解液は硫化水素を発生させながら徐々に透明体に退色していき反応が進行した。60分後にガスの発生が無くなり溶液が透明になった後に、室温まで冷却し133mPaにて減圧攪拌しポリチオール化合物中に溶存している硫化水素を除去して、ポリチオールオリゴマー混合物(未反応を含む)を得た。
続いてポリイソシアナート基含有化合物としてビス(イソシアナートメチル)ビシクロ(2,2,1)ヘプタン46.40質量部、紫外線吸収剤としてシプロ化成(株)製SEESORB7070.10質量部、内部離型剤として酸性リン酸エステル(商品名:JP506H、城北化学工業(株)製)0.15質量部、および重合触媒としてジメチルスズジクロライド0.10質量部を加えて攪拌溶解したものを、上記で得たポリチオールオリゴマー混合物(未反応を含む)に加えて混合し、133mPaで15分間攪拌脱気を行った後に、ポリ4フッ化エチレン(PTFE)フィルター(孔径:5μm)にて濾過して眼鏡レンズ用成型型に注入した。これを10℃近傍から120℃近傍まで24時間かけて脈理が生じないように徐々に加熱重合させてレンズ形状のポリチオウレタン樹脂を得た。得られた樹脂の外観、その屈折率およびアッベ数を表1に示す。
実施例2〜14
表1および表2に示すポリチオール化合物およびポリイソシアナート基含有化合物とした以外は実施例1と同様の方法でレンズを作製した。得られた樹脂の外観、その屈折率およびアッベ数を表1および表2に示す。
実施例15
表2に示すポリチオール化合物、イオウおよびオリゴマー化触媒としてテトラブチルホスホニウムブロマイド0.02質量部を秤量し、80℃にて攪拌しながらイオウを溶解させたこと以外は実施例1と同様の方法でポリチオールオリゴマー混合物(未反応を含む)を得た。
続いて表2に示すポリイソシアナート基含有化合物を使用したこと以外は実施例1と同様の方法でレンズを作製した。得られた樹脂の外観、その屈折率およびアッベ数を表2に示す。
実施例16
表2に示すポリチオール化合物、イオウおよびオリゴマー化触媒として2−メルカプト−1−メチルイミダゾール0.03質量部を秤量し、80℃にて攪拌しながらイオウを溶解させたこと以外は実施例1と同様の方法でポリチオールオリゴマー混合物(未反応を含む)を得た。
続いて表2に示すポリイソシアナート基含有化合物を使用したこと以外は実施例1と同様の方法でレンズを作製した。得られた樹脂の外観、その屈折率およびアッベ数を表2に示す。
実施例17
ポリチオール化合物として2,5−ビス(メルカプトメチル)−1,4−ジチアン37.01質量部、ビス(メルカプトエチル)スルフィド26.88質量部、ペンタエリスリトールテトラキスメルカプトアセテート32.32質量部とイオウ3.78質量部を秤量し、60℃にて攪拌しながらイオウを溶解させた。イオウが溶解すると共に溶液中から硫化水素が発生し、黄色く着色していた溶液が徐々に透明な溶液に退色していき、反応が進行した。およそ24時間後、ガスの発生もほとんどなくなったことを確認したのち、50℃に保温し、133mPaにて減圧攪拌し、ポリチオール中に溶存している硫化水素を除去して、ポリチオールオリゴマー混合物を得た。
続いてポリイシシアナート基を含む化合物としてイソホロンジイソシアナート46.85質量部、紫外線吸収剤としてシプロ化成(株)製SEESORB707を1.0質量部、内部離型剤として酸性リン酸エステル(商品名:JP506H、城北化学工業(株)製)0.18質量部、および重合触媒としてジメチルスズジクロライド0.40質量部を加えて攪拌溶解したものに、上記で得たポリチオールオリゴマー混合物のうちの53.15質量部を加えて混合し、133mPaで45分間攪拌脱気を行った後に、ポリ4フッ化エチレン(PTFE)フィルター(孔径:5μm)にて濾過して眼鏡レンズ用成型型に注入した。これを10℃近傍から130℃近傍まで24〜48時間かけて脈理が生じないように徐々に加熱重合させてレンズ形状のポリチオウレタン樹脂を得た。得られた樹脂の外観、その屈折率およびアッベ数を表3に示す。
実施例18
実施例17と同様の方法でポリチオールオリゴマー混合物を得た。
続いて、ポリイソシアナート基を含む化合物としてイソホロンジイソシアナートを38.85質量部、ヘキサメチレンジイソシアナートを6.10質量部、および上記で得たポリチオールオリゴマー混合物のうちの55.05質量部を用いたこと以外は、実施例17と同様の方法でレンズ形状のポリチオウレタン樹脂を得た。得られた樹脂の外観、その屈折率およびアッベ数を表3に示す。
比較例1
ポリチオール化合物として2,5−ビス(メルカプトメチル)−1,4−ジチアン26.50質量部とペンタエリスリトールテトラキスメルカプトアセテート27.00質量部を秤量し混合する。
続いてポリイソシアナート基含有化合物としてビス(イソシアナートメチル)ビシクロ(2,2,1)ヘプタンを51.50質量部と紫外線吸収剤としてシプロ化成(株)製SEESORB707を0.10質量部、内部離型剤として酸性リン酸エステル(商品名:JP506H、城北化学工業(株)製)を0.15質量部、重合触媒としてジメチルスズジクロライドを0.10質量部加えて攪拌溶解したものを加えて混合し、133mPaで15分間攪拌脱気を行った後に、PTFEフィルター(孔径:5μm)にて濾過して眼鏡レンズ用成型型に注入した。これを10℃近傍から120℃近傍まで24時間かけて脈理が生じないように徐々に加熱重合させてレンズ形状のポリチオウレタン樹脂を得た。得られた樹脂の外観、その屈折率およびアッベ数を表2に示す。
比較例2
ポリチオール化合物として2,5−ビス(メルカプトメチル)−1,4−ジチアン53.00質量部とペンタエリスリトールテトラキスメルカプトアセテート54.00質量部とイオウを16.00質量部、触媒としてジエチルアミン0.0146質量部及び溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)84.55質量部を入れ、60℃に加温しながら攪拌した。途中、硫化水素の気泡が発生するが、30分間後には気泡の発生は減少しはじめた。気泡の発生が完全になくなった時点で100℃に温度を上げてTHFを留去し、133mPaの真空度で30分間、減圧処理を行ってポリチオールオリゴマー混合物(未反応を含む;混合物A)を得た。続いて、その混合物A中から53.50質量部をビーカーに取出し、ポリイソシアナート基含有化合物としてキシリレンジイソシアナートを42.30質量部、紫外線吸収剤としてシプロ化成(株)製SEESORB707を0.10質量部、内部離型剤として酸性リン酸エステル(商品名:JP506H、城北化学工業(株)製)を0.15質量部、および重合触媒としてジメチルスズジクロライドを0.02質量部加えて攪拌溶解したものを、混合物Aの入ったビーカーに加えて混合し、133mPaで15分間攪拌脱気を行った後に、PTFEフィルター(孔径:5μm)にて濾過して眼鏡レンズ用成型型に注入した。注入中、調合済みの原料が徐々に発熱し、注入が困難になってきたので操作を終了した。
得られたレンズは、対流のような痕と気泡の発生がみられ、均一な透明樹脂ではなく光学特性を得ることができなかった。
Figure 0005275030
Figure 0005275030
Figure 0005275030
本発明の製造方法により、高屈折率及び高アッベ数(低分散性)を有し、かつ製品ロット間の屈折率及びアッベ数が一定であるポリチオウレタン樹脂を効率的に製造することができる。このポリチオウレタン樹脂は、光学レンズ、眼鏡レンズ、プリズム、光ファイバー、情報記録用基板、着色フィルター、赤外線吸収フィルター等の光学製品の材料として好適に使用することができる。

Claims (9)

  1. (A)二官能以上のポリチオール化合物とイオウとを反応させてジスルフィド結合を有するポリチオールオリゴマーを合成する工程、および(B)該工程(A)で得られたポリチオールオリゴマーとポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物とを反応させる工程を有するポリチオウレタン樹脂の製造方法であって、
    該工程(A)を、無触媒条件下またはポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物と実質的に反応しない触媒を使用し、かつ無溶媒条件下で行うことを特徴とするポリチオウレタン樹脂の製造方法。
  2. 二官能以上のポリチオール化合物100gに対する80℃におけるイオウの溶解度が、1g以上である請求項1に記載のポリチオウレタン樹脂の製造方法。
  3. 二官能以上のポリチオール化合物が、2,5−ビス(メルカプトメチル)−1,4−ジチアン、1,2,3−トリメルカプトプロパン、ビス(メルカプトエチル)スルフィド、ビス(メルカプトエチル)ジスルフィド、および1,2−ビス(メルカプトエチルチオ)−3−メルカプトプロパンの中から選ばれる少なくとも1種を含むポリチオール化合物である請求項1または2に記載のポリチオウレタン樹脂の製造方法。
  4. ポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物が、ビス((チオ)イソシアナートメチル)ビシクロ(2,2,1)ヘプタン、ビス((チオ)イソシアナートメチル)シクロヘキサン、イソホロンジ(チオ)イソシアナート、ヘキサメチレンジ(チオ)イソシアナート、ジシクロヘキシルメタンジ(チオ)イソシアナート、ビス((チオ)イソシアナートメチル)-1,4-ジチアン、およびキシリレンジ(チオ)イソシアナートの中から選ばれる少なくとも1種である請求項1または2に記載のポリチオウレタン樹脂の製造方法。
  5. 二官能以上のポリチオール化合物とイオウ(S)との配合割合が、二官能以上のポリチオール化合物のメルカプト基に対するS/2のモル当量比で、1:0.01〜1:0.5の範囲である請求項1または2に記載のポリチオウレタン樹脂の製造方法。
  6. ポリ(チオ)イソシアナート基含有化合物と実質的に反応しない触媒が、リン触媒またはイミダゾール系触媒である請求項1または2に記載のポリチオウレタン樹脂の製造方法。
  7. リン触媒が、下記一般式(I)
    [R1 4−P(O)]X ・・・(I)
    (式中、R1は炭素数1〜4のアルキル基、Xはハロゲン原子を示し、各R1は同一でも異なってもよい。)
    で表わされる化合物の中から選ばれる少なくとも1種である請求項6に記載のポリチオウレタン樹脂の製造方法。
  8. イミダゾール系触媒が、下記一般式(II)
    Figure 0005275030
    (式中、R2は炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
    で表される化合物の中から選ばれる少なくとも1種である請求項6に記載のポリチオウレタン樹脂の製造方法。
  9. 工程(A)の反応において、該反応中または該反応終了後に脱気をする請求項1〜8のいずれかに記載のポリチオウレタン樹脂の製造方法。
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