JP5991980B2 - (メタ)アクリレート化合物、及び該(メタ)アクリレート化合物を含むフォトクロミック硬化性組成物 - Google Patents

(メタ)アクリレート化合物、及び該(メタ)アクリレート化合物を含むフォトクロミック硬化性組成物 Download PDF

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Description

本発明は、新規な(メタ)アクリレート化合物、及び該(メタ)アクリレート化合物を含み、フォトクロミック性を有する光学物品を製造する際に有用な新規な硬化性組成物に関する。
フォトクロミック眼鏡は、太陽光のような紫外線を含む光が照射される屋外ではレンズが速やかに着色してサングラスとして機能し、そのような光の照射がない屋内においては退色して透明な通常の眼鏡として機能する眼鏡である。近年、フォトクロミック眼鏡に対する需要は増大している。
フォトクロミック眼鏡レンズに関しては、軽量性や安全性の観点から特にプラスチック製のものが好まれている。このようなプラスチックレンズへのフォトクロミック性の付与は、一般に、有機系のフォトクロミック化合物と重合性単量体やレンズとを複合化することにより行なわれている。
複合化方法としては、重合性単量体にフォトクロミック化合物を溶解させて、それを重合させることにより、直接、フォトクロミックレンズを得る方法(以下、練り込み法という)が知られている(特許文献1参照)。
また、これ以外にも、フォトクロミック化合物を含むコーティング剤(以下、フォトクロミックコーティング剤ともいう)を用いてプラスチックレンズの表面にフォトクロミック性を有するコート層(以下、フォトクロミックコート層ともいう)を設ける方法(以下、コーティング法という)も知られている(特許文献2参照)。
一般に、上記のようなフォトクロミック性を付与したプラスチックレンズでは、長期間使用すると、光によりフォトクロミック化合物が徐々に分解する。そのため、発色濃度が低下したり、レンズが黄色く着色したりするという耐久性面での問題を生じる。これを防ぐために、ヒンダードアミン化合物に代表される光安定剤を添加するという手法が取られている。
ところが、最も一般的な、セバシン酸(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)ジエステルに代表される2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル基を有するヒンダードアミン化合物を使用すると、その配合量にもよるが、レンズ基材もしくはコーティング層から次第にブリードアウトが生じることにより、レンズ基材もしくはコーティング層の表面が濁ってしまうという問題が生じる。また、特に練り込み法においては、配合量にもよるが、レンズの重合硬化の過程においてレンズがガラス型(モールド)から剥がれる現象が起こりやすくなり、レンズ表面が重合阻害を受けて不良レンズとなるという問題も生じる。
また、前記特許文献1には、1分子中に2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル基及び(メタ)アクリル基を有し、両者が直接エステル結合した2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル基を有する(メタ)アクリレート化合物を使用することも提案されている。該(メタ)アクリレート化合物は硬化体中に化学的に結合するため、前記のようなブリードアウトの問題は生じない。しかしながら、本発明者等の検討によれば、本来有するべき耐久性向上効果が十分に発現されない上、フォトクロミック性が低下する、特に退色速度が遅くなるという新たな問題が生じることが判明した。
国際公開第2001/5854号パンフレット 国際公開第2003/11967号パンフレット
従って、本発明の目的は、ヒンダードアミン化合物に起因する、ブリードアウトによるレンズ表面の濁り、及び製造工程における剥がれの問題を低減し、更に、耐久性に優れ、かつ高いフォトクロミック性を発現するフォトクロミックレンズを製造できるフォトクロミック硬化性組成物を提供することにある。
本発明者等は、この問題に関して鋭意検討を行った。具体的には、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル基を有する化合物とフォトクロミック化合物との組み合わせの検討を行った。その結果、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル基と(メタ)アクリル基とが特定の2価の基により結合された(メタ)アクリレート化合物とフォトクロミック化合物との組み合わせにおいて、上記ブリードアウトの問題を克服し、且つフォトクロミック性に優れた硬化体が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、第一の本発明は、(A)下記式(1)で表される(メタ)アクリレート化合物、(B)該式(1)で示される(メタ)アクリレート化合物以外のラジカル重合性単量体、及び(C)フォトクロミック化合物を含むフォトクロミック硬化性組成物である。
Figure 0005991980
式中、
及びRは、それぞれ水素原子又はメチル基であり、
Xは、下記式(X1)、(X2)又は(X3)で示される2価の基で
ある、
Figure 0005991980
式中、
は、炭素数1〜6のアルキレン基であり、
は、炭素数1〜6のアルキレン基、二重結合を含んでもよい
炭素数3〜8のシクロアルキレン基、又は炭素数6〜10のアリー
レン基であり、
Yは、酸素原子、又は−NH−で示される2価の基であり、
aは、1〜20の正の数である、
Figure 0005991980
式中、
及びRは、それぞれ水素原子又はメチル基であり、
Zは、酸素原子、又は−NH−で示される2価の基であり、
bは、2〜7の正の数であり、
cは、1〜20の正の数である、
Figure 0005991980
式中、
は、炭素数1〜6のアルキレン基であり、
dは、1〜20の正の数である。
この第一の発明において、優れたフォトクロミック特性及び耐久性を有する硬化体を得るためには、(A)前記式(1)で示される(メタ)アクリレート化合物を0.01〜20質量部、(B)前記式(1)で示される(メタ)アクリレート化合物以外のラジカル重合性単量体を100質量部、及び(C)フォトクロミック化合物を0.01〜20質量部の量で含むフォトクロミック硬化性組成物が好ましい。
また、前記(C)フォトクロミック化合物が、インデノ[2,1−f]ナフト[1,2−b]ピラン骨格を有する化合物であることが好ましい。
第二の本発明は、前記フォトクロミック硬化性組成物を含むコーティング剤である。
第三の本発明は、光学基材の少なくとも一つの面上に、前記コーティング剤を硬化させて得られるフォトクロミックコート層を有する光学材料である。
第四の本発明は、前記フォトクロミック硬化性組成物を硬化させて得られるフォトクロミック硬化体である。
第五の本発明は、前記式(1)で示される(メタ)アクリレート化合物である。
本発明のフォトクロミック硬化性組成物を重合硬化することにより得られる硬化体においては、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル基が化学結合により固定化されているため、ブリードアウトが生じない。そのため、レンズ基材もしくはコーティング層の表面が濁ることはなく、また、重合硬化中に、レンズがガラス型から剥がれることもない。さらに、1分子中に2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル基及び(メタ)アクリル基を有し、両者が直接エステルにより結合した2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル基を有する(メタ)アクリレート化合物と比較すると、高い耐久性向上効果と、優れたフォトクロミック性を発現することができる。これは、分子鎖が長いことに起因していると考えられる。
本発明は、(A)前記式(1)で示される(メタ)アクリレート化合物、(B)前記式(1)で示される(メタ)アクリレート化合物以外のラジカル重合性単量体、及び(C)フォトクロミック化合物を含むフォトクロミック硬化性組成物である。以下、各成分について説明する。
<成分(A)>
本発明においては、1分子中に2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル基と(メタ)アクリル基とが特定の2価の基により結合された(メタ)アクリレート化合物を使用する。この(メタ)アクリレート化合物は、下記式(1)で示される{以下、下記式(1)で示される(メタ)アクリレート化合物を成分(A)とする場合もある}。
Figure 0005991980
式中、
及びRは、それぞれ水素原子又はメチル基であり、
Xは、下記式(X1)、(X2)又は(X3)で示される2価の基で
ある、
Figure 0005991980
式中、
は、炭素数1〜6のアルキレン基であり、
は、炭素数1〜6のアルキレン基、二重結合を含んでもよい
炭素数3〜8のシクロアルキレン基、又は炭素数6〜10のアリー
レン基であり、
Yは、酸素原子、又は−NH−で示される2価の基であり、
aは、1〜20の正の数である、
Figure 0005991980
式中、
及びRは、それぞれ水素原子又はメチル基であり、
Zは、酸素原子、又は−NH−で示される2価の基であり、
bは、2〜7の正の数であり、
cは、1〜20の正の数である、
Figure 0005991980
式中、
は、炭素数1〜6のアルキレン基であり、
dは、1〜20の正の数である。
前記成分(A)は、1種類ものであっても、複数以上のものであってもよい。
前記成分(A)が前記式(X1)、(X2)及び(X3)で示される2価の基を有することにより、優れたフォトクロミック特性及び耐久性を備えた硬化体が得られるものと考えられる。
[式(X1)で示される基を有する(メタ)アクリレート化合物]
先ず、前記式(X1)で示される2価の基を有する成分(A)について説明する。この場合、成分(A)は、下記式(1−X1)で示される(メタ)アクリレート化合物である。
Figure 0005991980
式中、
及びRは、それぞれ水素原子又はメチル基であり、
は、炭素数1〜6のアルキレン基であり、
は、炭素数1〜6のアルキレン基、二重結合を含んでもよい炭素
数3〜8のシクロアルキレン基、又は炭素数6〜10のアリーレン基で
あり、
Yは、酸素原子、又は−NH−で示される2価の基であり、
aは、1〜20の正の数である。
で示される基としては、後述の成分(B)に対する相溶性に優れ、さらに高い耐久性が得られるという点から、メチル基が特に好ましい。
で示される、炭素数1〜6のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、i−プロピレン基、n−ブチレン基、i−ブチレン基、n−ペンチレン基、n−ヘキシレン基等が挙げられる。
で示される、炭素数1〜6のアルキレン基としては、Rで説明したものと同じものが挙げられる。
1個の二重結合を含んでもよい炭素数3〜8のシクロアルキレン基としては、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロペプチレン基、シクロオクチレン基、シクロヘキセニレン等が挙げられる。
炭素数6〜10のアリーレン基としては、フェニレン基、ナフチレン基等が挙げられる。
これらのうち、特に優れた耐久性が得られるという点から、Rとしては、エチレン基、n−プロピレン基、i−プロピレン基及びn−ブチレン基が好ましく、Rとしては、エチレン基、シクロヘキシレン基及びシクロヘキセニレン基が好ましい。
aは、−OR−の数を示し、1〜20の正の数である。aの数が大きくなると、(メタ)アクリレート化合物の単位質量に含まれる2,2,6,6−テトラメチルピペリジン骨格のモル数の減少を招く。そのため、十分な耐久性向上効果を得るために(メタ)アクリレート化合物の添加量が多くなり、その結果、成型性が悪くなる場合がある。従って、aは1〜10の正の数であることが好ましく、1〜5の正の数であることが特に好ましい。
なお、前記式(1−X1)で示される(メタ)アクリレート化合物として、aの数が異なる複数の混合物を使用する場合には、その混合物におけるaの平均値が1〜20の正の数となればよく、1〜10の正の数となることが好ましく、さらに1〜5の正の数となることが好ましい。ただし、混合物を使用する場合、各々の該(メタ)アクリレート化合物におけるaが1〜20の範囲を満足することが好ましい。
前記式(1−X1)で示される(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
2−アクリロイルオキシエチルコハク酸(2,2,6,6−テトラメチ
ル−4−ピペリジル)エステル、
2−アクリロイルオキシエチルコハク酸(1,2,2,6,6、−ペン
タメチル−4−ピペリジル)エステル、
2−メタクリロイルオキシエチルコハク酸(2,2,6,6−テトラメ
チル4−ピペリジル)エステル、
2−メタクリロイルオキシエチルコハク酸(1,2,2,6,6−ペン
タメチル−4−ピペリジル)エステル、
2−アクリロイルオキシプロピルコハク酸(1,2,2,6,6−ペン
タメチル−4−ピペリジル)エステル、
2−アクリロイルポリエトキシ(a≒2)コハク酸(1,2,2,6,
6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステル、
2−アクリロイルポリエトキシ(a≒4.5)コハク酸(1,2,2,
6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステル、
2−アクリロイルポリエトキシ(a≒8)コハク酸(1,2,2,6,
6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステル、
2−メタクリロイルポリエトキシ(a≒2)コハク酸(1,2,2,6
,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステル、
2−メタクリロイルポリエトキシ(a≒4.5)コハク酸(1,2,2
,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステル、
2−メタクリロイルポリエトキシ(a≒8)コハク酸(1,2,2,6
,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステル、
2−アクリロイルオキシエチルコハク酸(1,2,2,6,6−ペンタ
メチル−4−ピペリジル)アミド、
2-アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸(1,2,2,6
,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステル、
2-アクリロイルオキシエチル−1’,2’,5’,6’−テトラヒドロ
フタル酸(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステ
ル、
2−アクリロイルオキシエチルフタル酸(1,2,2,6,6−ペンタ
メチル−4−ピペリジル)エステル
[式(1−X1)で示される(メタ)アクリレート化合物の製造方法]
前記式(1−X1)で示される(メタ)アクリレート化合物の製造方法としては、特に制限はないが、例えば以下の方法が挙げられる。
下記式(2);
Figure 0005991980
式中、
、R、aは前記式(1−X1)で説明した基と同義である、
で示される化合物を、下記式(3);
Figure 0005991980
式中、
は前記式(1−X1)で説明した基と同義である、
で示される化合物と脱水縮合反応させることにより、下記式(4);
Figure 0005991980
式中、
、R、R、aは前記式(1−X1)で説明した基と同義であ
る、
で示される化合物を得る。その後、上記式(4)で示される化合物と下記式(5−1)又は下記式(5−2)で示される化合物とを脱水縮合反応させることによって、式(1−X1)で示される(メタ)アクリレート化合物を得ることができる。
Figure 0005991980
式中、
は前記式(1−X1)で説明した基と同義である。
Figure 0005991980
式中、
は前記式(1−X1)で説明した基と同義である。
脱水縮合反応としては、例えば、塩酸、硫酸、p−トルエンスルホン酸等の酸触媒の存在下で、無溶媒で、又は不活性溶媒に前記化合物を希釈して、室温〜150℃程度で1〜48時間撹拌する方法が採用できる。また、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩等の脱水縮合剤の存在下、無溶媒で、又は不活性溶媒に前記化合物を希釈して、氷冷〜室温で1〜48時間撹拌する方法を採用することができる。上記2つの反応に用いられる不活性溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン等を挙げることができる。なお、後者の方法の場合、反応促進及び副反応抑制を目的として、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール、N−ヒドロキシスクシンイミド、N,N−ジメチルアミノピリジン等の添加剤を用いることもできる。
また、式(1−X1)で示される(メタ)アクリレート化合物は、以下の方法によっても得ることができる。即ち、前記式(2)で示される化合物を、下記式(3´);
Figure 0005991980
式中、
は前記式(1−X1)で説明した基と同義である、
で示される化合物と縮合反応させることにより、前記式(4)で示される化合物を得た後、前記式(5−1)又は前記式(5−2)で示される化合物を脱水縮合反応させることによっても得ることができる。
この場合の縮合反応としては、例えば、ピリジン等の塩基触媒の存在下、無溶媒で、又はN,N−ジメチルホルムアミド等の不活性溶媒に希釈して、室温〜150℃程度で1〜48時間撹拌する方法が採用できる。
さらに別の製造方法として、前記式(3´)で示される化合物を、前記式(5−1)又は前記式(5−2)で示される化合物と縮合反応させることにより、下記式(6−1)又は下記式(6−2);
Figure 0005991980
式中、
及びRは前記式(1−X1)で説明した基と同義である、
Figure 0005991980
式中、
及びRは前記式(1−X1)で説明した基と同義である、
で示される化合物を得た後、前記式(2)で示される化合物と脱水縮合反応させることにより、前記式(1−X1)で示される化合物を得ることができる。
なお、縮合反応及び脱水縮合反応の具体的な方法については前記した通りである。
前記式(2)で示される化合物としては、例えば、下記の市販されているものを使用することができる。
ヒドロキシエチルアクリレート、
ヒドロキシエチルメタクリレート、
ポリエチレングリコール(a≒2)モノアクリレート(ブレンマーAE
−90;日油(株)製)、
ポリエチレングリコール(a≒4.5)モノアクリレート(ブレンマー
AE−200;日油(株)製)、
ポリエチレングリコール(a≒8)モノアクリレート(ブレンマーAE
−350;日油(株)製)、
ポリエチレングリコール(a≒2)モノメタクリレート(ブレンマーP
E−90;日油(株)製)、
ポリエチレングリコール(a≒4.5)モノメタクリレート(ブレンマ
ーPE−200;日油(株)製)、
ポリエチレングリコール(a≒8)モノメタクリレート(ブレンマーP
E−350;日油(株)製)、
ヒドロキシプロピルメタクリレート(ブレンマーP;日油(株)製)、
ポリプロピレングリコール(a≒6)モノアクリレート(ブレンマーA
P−400;日油(株)製)、
ポリプロピレングリコール(a≒9)モノアクリレート(ブレンマーA
P−550;日油(株)製)、
ポリプロピレングリコール(a≒13)モノアクリレート(ブレンマー
AP−800;日油(株)製)、
ポリプロピレングリコール(a≒9)モノメタクリレート(ブレンマー
PP−500;日油(株)製)、
ポリプロピレングリコール(a≒13)モノメタクリレート(ブレンマ
ーPP−800;日油(株)製)、
ポリプロピレングリコール(a≒16)モノメタクリレート(ブレンマ
ーPP−1000;日油(株)製)
また、前記式(4)で示される化合物としては、例えば、以下の市販されているものを使用することができる。
2−メタアクリロイルオキシエチルコハク酸(NKエステルSA;新中
村化学工業(株)製)、
2−アクリロイルオキシエチルコハク酸(NKエステルA−SA;新中
村化学工業(株)製)、
2−アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸(HOA−HH;
共栄社(株)製)、
2-アクリロイルオキシエチルフタル酸(アロニックスM−5400;
東亞合成化学(株)製)
[前記式(X2)で示される基を有する(メタ)アクリレート化合物]
成分(A)のうち、前記式(X2)で示される2価の基を有する(メタ)アクリレート化合物は、下記式(1−X2)で示される。
Figure 0005991980
式中、
、R、R及びRは、それぞれ水素原子又はメチル基であり

Zは、酸素原子、又は−NH−で示される2価の基であり、
bは、2〜7の正の数であり、
cは、1〜20の正の数である。
bは、2〜7の正の数である。bは原料の入手しやすさの点から、4〜6であることが好ましい。なお、前記式(1−X2)で示される(メタ)アクリレート化合物として、bの数が異なる複数の混合物を使用する場合には、その混合物におけるbの平均値が2〜7の正の数となればよく、4〜6の正の数となることが好ましい。ただし、混合物を使用する場合、それぞれの該(メタ)アクリレート化合物におけるbが2〜7の範囲を満足することが好ましい。
cは、1〜20の正の数である。cの数が大きくなると、(メタ)アクリレート化合物の単位質量に含まれる2,2,6,6−テトラメチルピペリジン骨格のモル数の減少を招く。そのため、十分な耐久性向上効果を得るために(メタ)アクリレート化合物の添加量が多くなり、その結果、成型性が悪くなる場合がある。従って、cは1〜10の正の数であることが好ましく、1〜5の正の数であることが特に好ましい。
なお、前記式(1−X2)で示される(メタ)アクリレート化合物として、cの数が異なる複数の混合物を使用する場合には、その混合物におけるcの平均値が1〜20の正の数となればよく、1〜10の正の数となることが好ましく、さらに1〜5の正の数となることが好ましい。ただし、混合物を使用する場合、各々の該(メタ)アクリレート化合物におけるcが1〜20の範囲を満足することが好ましい。
で示される基としては、後述の成分(B)に対する相溶性に優れ、さらに高い耐久性が得られるという点から、メチル基が特に好ましい。
前記式(1−X2)で示される(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
アクリロイルオキシポリカプロラクトン(c≒2)カルボン酸(2,2
,6,6−ヘキサメチル−4−ピペリジル)エステル、
アクリロイルオキシポリカプロラクトン(c≒2)カルボン酸(1,2
,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステル、
アクリロイルオキシポリカプロラクトン(c≒4)カルボン酸(2,2
,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)エステル、
アクリロイルオキシポリカプロラクトン(c≒4)カルボン酸(1,2
,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステル、
アクリロイルオキシポリカプロラクトン(c≒8)カルボン酸(2,2
,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)エステル、
アクリロイルオキシポリカプロラクトン(c≒8)カルボン酸(1,2
,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステル、
アクリロイルオキシポリカプロラクトン(c≒20)カルボン酸(2,
2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)エステル、
アクリロイルオキシポリカプロラクトン(c≒20)カルボン酸(1,
2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステル、
メタクリロイルオキシポリカプロラクトン(c≒2)カルボン酸(2,
2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)エステル、
メタクリロイルオキシポリカプロラクトン(c≒2)カルボン酸(1,
2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステル、
メタクリロイルオキシポリカプロラクトン(c≒4)カルボン酸(2,
2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)エステル、
メタクリロイルオキシポリカプロラクトン(c≒4)カルボン酸(1,
2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステル、
メタクリロイルオキシポリカプロラクトン(c≒8)カルボン酸(2,
2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)エステル、
メタクリロイルオキシポリカプロラクトン(c≒8)カルボン酸(1,
2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステル、
メタクリロイルオキシポリカプロラクトン(c≒20)カルボン酸(2
,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)エステル、
メタクリロイルオキシポリカプロラクトン(c≒20)カルボン酸(1
,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステル、
アクリロイルオキシポリカプロラクトン(c≒2)カルボン酸(1,2
,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)アミド、
メタクリロイルオキシポリカプロラクトン(c≒2)カルボン酸(1,
2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)アミド、
アクリロイルオキシポリブチロラクトン(c≒2)カルボン酸(1,2
,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステル、
メタクリロイルオキシポリブチロラクトン(c≒2)カルボン酸(1,
2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステル、
アクリロイルオキシポリブチロラクトン(c≒2)カルボン酸(1,2
,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)アミド、
メタクリロイルオキシポリブチロラクトン(c≒2)カルボン酸(1,
2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)アミド、
アクリロイルオキシポリバレロラクトン(c≒2)カルボン酸(1,2
,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステル、
メタクリロイルオキシポリバレロラクトン(c≒2)カルボン酸(1,
2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステル、
アクリロイルオキシポリバレロラクトン(c≒2)カルボン酸(1,2
,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)アミド、
メタクリロイルオキシポリバレロラクトン(c≒2)カルボン酸(1,
2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)アミド
[式(1−X2)で示される(メタ)アクリレート化合物の製造方法]
前記式(1−X2)で示される(メタ)アクリレート化合物の製造方法としては、特に制限はないが、例えば以下の方法を挙げることができる。
下記式(7);
Figure 0005991980
式中、
は前記式(1−X2)で説明した基と同義である、
で示される化合物と、触媒の存在下に、下記式(8);
Figure 0005991980
式中、
、R、bは前記式(1−X2)で説明した基と同義である、
で示されるラクトン類とを、90〜240℃で開環付加重合することによって、下記式(9);
Figure 0005991980
式中、
、R、R、b、cは前記式(1−X2)で説明した基と同義
である、
で示される化合物を得る。その後、式(9)で示される化合物と前記式(5−1)又は前記式(5−2)で示される化合物とを脱水縮合反応させることにより、式(1−X2)で示される化合物を製造することができる。脱水縮合反応としては、前記式(1−X1)の製造で説明したものと同じ方法を挙げることができる。
式(7)で示される化合物と式(8)で示される化合物から式(9)で示される化合物を得る反応において用いられる触媒としては、例えば、
テトラエチルチタネート、テトラブチルチタネート、テトラプロピルチ
タネート等の有機チタン系化合物;、
オクチル酸第一スズ、ジブチルスズオキサイド、ジブチルスズジラウレ
ート、モノ−n−ブチルスズ脂肪酸塩等の有機スズ化合物;、
塩化第一スズ、臭化第一スズ、ヨウ化第一スズ等のハロゲン化第一スズ

等を挙げることができる。
前記式(8)で示される化合物としては、具体的には、
ε−カプロラクトン、
トリメチル−ε−カプロラクトン、
モノメチル−ε−カプロラクトン、
γ−ブチロラクトン、
δ−バレロラクトン
等が挙げられる。
また、前記式(9)で示される化合物としては、例えば、アクリロイルオキシポリカプロラクトン(c≒2)カルボン酸(アロニックスM−5300;東亞合成化学(株)製)等市販されているものを使用することができる。
[式(X3)で示される基を有する(メタ)アクリレート化合物]
成分(A)のうち、前記式(X3)で示される2価の基を有する(メタ)アクリレート化合物は、下記式(1−X3)で示される。
Figure 0005991980
式中、
及びRは、それぞれ水素原子又はメチル基であり、
は、炭素数1〜6のアルキレン基であり、
dは、1〜20の正の数である。
で示される基としては、後述の成分(B)に対する相溶性に優れ、さらに高い耐久性が得られるという点から、メチル基が特に好ましい。
で示される、炭素数1〜6のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、i−プロピレン基、n−ブチレン基、n−ペンチレン基、n−ヘキシレン基等が挙げられる。これらのうち、特に優れた耐久性が得られるという点から、エチレン基、n−プロピレン基、i−プロピレン基、n−ブチレン基が好ましい。
dは、1〜20の正の数である。dの数が大きくなると、(メタ)アクリレート化合物の単位質量に含まれる2,2,6,6−テトラメチルピペリジン骨格のモル数の減少を招く。そのため、十分な耐久性向上効果を得るために(メタ)アクリレート化合物の添加量が多くなり、その結果、成型性が悪くなる場合がある。従って、dは1〜10の正の数であることが好ましく、2〜5の正の数であることが特に好ましい。
なお、前記式(1−X3)で示される(メタ)アクリレート化合物として、dの数が異なる複数の混合物を使用する場合には、その混合物におけるdの平均値が1〜20の正の数となればよく、1〜10の正の数となることが好ましく、さらに1〜5の正の数となることが好ましい。ただし、混合物を使用する場合、各々の該(メタ)アクリレート化合物におけるdが1〜20の範囲を満足することが好ましい。
前記式(1−X3)で示される(メタ)アクリレート化合物としては、以下の化合物が挙げられる。
2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−エトキシアクリレー
ト、
1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル−エトキシアクリ
レート、
2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−エトキシメタクリレ
ート、
1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル−エトキシメタク
リレート、
2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−ジエトキシアクリレ
ート、
1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル−ジエトキシアク
リレート、
2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−ジエトキシメタクリ
レート、
1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル−ジエトキシメタ
クリレート、
2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−ポリエトキシ(d≒
6)アクリレート、
1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル−ポリエトキシ(
d≒6)アクリレート、
2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−ポリエトキシ(d≒
6)メタクリレート、
1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル−ポリエトキシ(
d≒6)メタクリレート、
1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル−ポリエトキシ(
d≒10)アクリレート、
1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル−ポリエトキシ(
d≒10)メタクリレート、
1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル−ポリエトキシ(
d≒20)アクリレート、
1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル−ポリエトキシ(
d≒20)メタクリレート、
1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル−i−プロポキシ
アクリレート、
1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル−i−プロポキシ
メタクリレート、
1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル−ポリi−プロポ
キシ(d≒6)アクリレート、
1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル−ポリi−プロポ
キシ(d≒6)メタクリレート、
1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル−n−ブトキシア
クリレート、
1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル−n−ブトキシメ
タクリレート
前記式(1−X3)の合成方法は、例えば、特開2001−71640号公報に開示されている。
[好適な成分(A)]
前記式(1−X1)、(1−X2)及び(1−X3)で示される化合物のうち、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル基と(メタ)アクリル基とを結ぶ2価の基がカルボニル基を含む化合物、即ち、前記式(1−X1)又は(1−X2)で示される化合物が、特に優れた耐久性を得ることができるという点で、好ましい。さらに、後述の成分(B)に対する相溶性に優れ、さらに原料の入手も容易であるという点で、前記式(1−X1)で示される化合物が特に好ましい。
<成分(B)>
本発明においては、前記成分(A)以外のラジカル重合性単量体{以下、成分(B)とする場合もある}を使用する。本発明のフォトクロミック硬化性組成物において使用される成分(B)としては、特に制限されないが、例えば、単官能の(メタ)アクリレート化合物、2官能の(メタ)アクリレート化合物、3官能以上の(メタ)アクリレート化合物、ビニル化合物、アリル化合物等が挙げられる。これらは、得られる硬化体の用途に応じて複数種類のものを使用することができる。
具体的には、
WO2001/005854号パンフレット、
WO2003/11967号パンフレット、
WO2004/83268号パンフレット、
WO2009/75388号パンフレット
等に開示されたラジカル重合性単量体を好適に使用することができる。
単官能の(メタ)アクリレート化合物としては、下記式(10)で示される化合物を使用することができる。
Figure 0005991980
式中、
11、R12及びR13は、それぞれ水素原子又はメチル基であり

14は、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20
のシクロアルキル基、無置換もしくは炭素数1〜20のアルキル基で置
換されていてもよいフェニル基、無置換もしくは炭素数1〜20のアル
キル基で置換されていてもよいナフチル基、又はグリシジル基であり、
j+kの平均値が0以上25以下であることを条件として、jは0〜
25であり、kは0〜25である。
上記式(10)で示される化合物は、通常、分子量の異なる分子の混合物の形で得られる。そのため、j及びkの値は、それぞれ平均値となり、jは0〜25であり、kは0〜25である。該単官能重合性単量体においては、j+kの平均値が0以上25以下であることが好ましく、0以上15以下であることが特に好ましい。
特に好適に使用できる単官能重合性単量体としては、以下のものが挙げられる。
メトキシジエチレングリコールメタクリレート、
メトキシテトラエチレングリコールメタクリレート、
イソステアリルメタクリレート、
イソボルニルメタクリレート、
フェノキシエチレングリコールメタクリレート、
フェノキシエチルアクリレート、
フェノキシジエチレングリコールアクリレート、
ナフトキシエチレングリコールアクリレート、
イソステアリルアクリレート、
イソボルニルアクリレート、
グリシジルメタクリレート、
メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(エチレングリコール
鎖の平均鎖長9、平均分子量468)、
メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(エチレングリコール
鎖の平均鎖長23、平均分子量1068)、
フェノキシポリエチレングリコールアクリレート(エチレングリコール
鎖の平均鎖長6、平均分子量412)
これらの単官能ラジカル重合性単量体は2種以上混合して使用してもよい。
さらに、単官能(メタ)アクリレート化合物としては、下記式(11)で示される化合物も用いることができる。
Figure 0005991980
式中、
15は、水素原子又はメチル基であり、
16は、炭素数1〜10のアルキレン基であり、
17は、炭素数1〜6のアルコキシ基であり、
18は、炭素数1〜6のアルキル基であり、
l+m=3であることを条件として、lは1〜3の整数であり、mは
0〜2の整数である。
炭素数1〜10のアルキレン基としては、例えばエチレン基、プロピレン基、ブチレン基等が挙げられる。
炭素数1〜6のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等が挙げられる。
炭素数1〜6のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられる。
好適に使用できる上記式(11)で示される単官能ラジカル重合性単量体としては、以下のものが挙げられる。
γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、
γ−メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、
γ−メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン
これら単官能ラジカル重合性単量体は2種以上混合して使用してもよい。
2官能(メタ)アクリレート化合物としては、下記式(12)で示される化合物を用いることができる。
Figure 0005991980
式中、
p+qの平均値が0以上30以下であることを条件として、pは0〜
30であり、qは0〜30であり、
19、R20、R21及びR22は、それぞれ水素原子又はメチル
基であり、
Aは、炭素数1〜20であることを条件として、下記の群から選択さ
れる2価の有機基である、
アルキレン基、
非置換のフェニレン基、
ハロゲン原子もしくは炭素数1〜4のアルキル基で置換されたフェ ニレン基、及び
下記式(12a)、(12b)又は(12c)で表される基;
Figure 0005991980
Figure 0005991980
Figure 0005991980
式中、
23及びR24は、それぞれ炭素数1〜4のアルキル基又
はハロゲン原子であり、
r及びsは、それぞれ0〜4の整数であり、
六員環Bは、ベンゼン環又はシクロヘキサン環であり、
六員環Bがベンゼン環であるときには、Dは、―O―、―S
―、―S(O2)―、―C(O)―、―CH2―、―CH=CH―、―C(CH3)2
―及び―C(CH3)(C6H5)―からなる群より選択される何れかの基
又は下記式(12c−1);
Figure 0005991980
で示される基であり、六員環Bがシクロヘキサン環であると
きには、―O―、―S―、―CH2―及び―C(CH3)2―からなる群
より選択される何れかの基である。
前記式(12)で示される2官能ラジカル重合性単量体は、通常、分子量の異なる分子の混合物の形で得られる。そのため、p及びqの値はそれぞれ平均値となる。pは0〜30であり、qは0〜30であり、p+qの平均値は0以上30以下である。
前記式(12)において、Aにおけるアルキレン基としては、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ノニレン基等が挙げられる。
Aにおけるハロゲン原子もしくは炭素数1〜4のアルキル基で置換されたフェニレン基としては、ジメチルフェニル基、テトラメチルフェニル基、ジブロモフェニル基、テトラブロモフェニル基等が挙げられる。
好適に使用できる前記式(12)で示される2官能(メタ)アクリレート化合物としては、以下の化合物を挙げることができる。
エチレングリコールジメタクリレート、
ジエチレングリコールジメタクリレート、
トリエチレングリコールジメタクリレート、
テトラエチレングリコールジメタクリレート、
ポリエチレングリコールジメタクリレート(エチレングリコール鎖の平
均鎖長9、平均分子量536)、
ポリエチレングリコールジメタクリレート(エチレングリコール鎖の平
均鎖長14、平均分子量736)、
ポリエチレングリコールジメタクリレート(エチレングリコール鎖の平
均鎖長23、平均分子量1136)、
トリプロピレングリコールジメタクリレート、
テトラプロピレングリコールジメタクリレート、
ポリプロピレングリコールジメタクリレート(プロピレングリコール鎖
の平均鎖長9、平均分子量662)、
エチレングリコールジアクリレート、
ジエチレングリコールジアクリレート、
トリエチレングリコールジアクリレート、
テトラエチレングリコールジアクリレート、
ポリエチレングリコールジアクリレート(エチレングリコール鎖の平均
鎖長9、平均分子量508)、
ポリエチレングリコールジアクリレート(エチレングリコール鎖の平均
鎖長14、平均分子量708)、
ジプロピレングリコールジアクリレート、
トリプロピレングリコールジアクリレート、
テトラプロピレングリコールジアクリレート、
ポリプロピレングリコールジアクリレート(プロピレングリコール鎖の
平均鎖長7、平均分子量536)、
ポリプロピレングリコールジアクリレート(プロピレングリコール鎖の
平均鎖長12、平均分子量808)、
1,3−ブタンジオールジメタクリレート、
1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、
1,9−ノナンジオールジメタクリレート、
1,10−デカンジオールジメタクリレート、
ネオペンチルグリコールジメタクリレート、
2,2−ビス[4−メタクリロキシ(ポリエトキシ)フェニル]プロパ
ン(p+qの平均値2.3)、
2,2−ビス[4−メタクリロキシ(ポリエトキシ)フェニル]プロパ
ン(p+qの平均値2.6)、
2,2−ビス[4−メタクリロキシ(ポリエトキシ)フェニル]プロパ
ン(p+qの平均値4)、
2,2−ビス[4−メタクリロキシ(ポリエトキシ)フェニル]プロパ
ン(p+qの平均値10)、
2,2−ビス[4−メタクリロキシ(ポリエトキシ)フェニル]プロパ
ン(p+qの平均値20)、
2,2−ビス[4−メタクリロキシ(ポリエトキシ)フェニル]プロパ
ン(p+qの平均値30)、
トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート、
1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、
1,9−ノナンジオールジアクリレート、
1,10−デカンジオールジアクリレート、
ネオペンチルグリコールジアクリレート、
トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、
ジオキサングリコールジアクリレート、
エトキシ化シクロヘキサンジメタノールジアクリレート(p+qの平均
値4)、
2,2−ビス[4−アクリロキシ(ポリエトキシ)フェニル]プロパン
(p+qの平均値3)、
2,2−ビス[4−アクリロキシ(ポリエトキシ)フェニル]プロパン
(p+qの平均値4)、
2,2−ビス[4−アクリロキシ(ポリエトキシ)フェニル]プロパン
(p+qの平均値10)
これらのラジカル重合性単量体は2種以上混合して使用してもよい。
また、2官能(メタ)アクリレート化合物としては、分子中にウレタン結合を有する2官能(メタ)アクリレート化合物も好適に使用することができる。例えば、公知のウレタン(メタ)アクリレートを使用することができる。該ウレタン(メタ)アクリレートは、その分子構造中にベンゼン環等の芳香環を有するものと、芳香環を有しないものに大別できる。本発明においては、そのいずれをも使用できるが、硬化体の耐光性の観点から、芳香環を有しない無黄変タイプのものが好ましい。
該ウレタン(メタ)アクリレートとしては、ジイソシアネートとポリオールとを反応させ、ウレタンプレポリマーとしたものを、アルキレンオキシド鎖を有していてもよい2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等で更に反応させた反応混合物、又は該ジイソシアネートを、アルキレンオキシド鎖を有していてもよい2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートと直接反応させた反応混合物であって、その分子量が400以上20,000未満であるウレタン(メタ)アクリレートを挙げることができる。
ウレタンプレポリマーの製造に用いられるジイソシアネートとしては、例えば、
ヘキサメチレンジイソシアネート、
イソホロンジイソシアネート、
リジンイソシアネート、
2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、
ダイマー酸ジイソシアネート、
イソプロピリデンビス−4−シクロヘキシルイソシアネート、
ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、
ノルボルネンジイソシアネート又は
メチルシクロヘキサンジイソシアネート
等を挙げることができる。
また、ジイソシアネートに反応させるポリオールは、高分子量のものと低分子量のものに大別される。このうち、高分子量のポリオールとしては、
エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ヘキサメチレンオキシド等、
炭素数2〜4の繰り返し単位を有するポリアルキレングルコール;、
ポリカプロラクトンジオール等のポリエステルジオール;、
ポリカーボネートジオール;、
ポリブタジエンジオール;
等を挙げることができる。低分子量のポリオール類としては、公知のもの、例えば、
エチレングリコール、
プロピレングリコール、
1,3−プロパンジオール、
1,4−ブタンジオール、
1,5−ペンタンジオール、
1,6−ヘキサンジオール、
1,9−ノナンジオール、
1,8−ノナンジオール、
ネオペンチルグリコール、
ジエチレングリコール、
ジプロピレングリコール、
1,4−シクロヘキサンジオール、
1,4−シクロヘキサンジメタノール
等を挙げることができる。
さらに、3官能以上の(メタ)アクリレート化合物としては、下記式(13)で示される化合物を用いることができる。
Figure 0005991980
式中、
25及びR26は、それぞれ水素原子又はメチル基であり、
27は、炭素数1〜10である3〜6価の有機基であり、
uは、平均値で0〜3の数であり、
tは、3〜6の整数である。
具体的には、以下の化合物を挙げることができる。
トリメチロールプロパントリメタクリレート、
トリメチロールプロパントリアクリレート、
テトラメチロールメタントリメタクリレート、
テトラメチロールメタントリアクリレート、
テトラメチロールメタンテトラメタクリレート、
テトラメチロールメタンテトラアクリレート、
トリメチロールプロパントリエチレングリコールトリメタクリレート、
トリメチロールプロパントリエチレングリコールトリアクリレート、
ジトリメチロールプロパンテトラメタクリレート、
ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、
(メタ)アクリル基を4個有するポリエステルオリゴマー、
(メタ)アクリル基を6個有するポリエステルオリゴマー、
(メタ)アクリル基を4個有するポリウレタンオリゴマー、
(メタ)アクリル基を6個有するポリウレタンオリゴマー
さらに、他の3官能以上の(メタ)アクリレート化合物としては、分子内に3個以上の(メタ)アクリル基を有するシルセスキオキサンが挙げられる。具体的には、下記式(14)で示される化合物(シルセスキオキサン)を用いることができる。
Figure 0005991980
式中、
vは、重合度であり、6〜100の正の数であり、
複数個あるR28は、互いに同一もしくは異なっていてもよく、
少なくとも3個のR28は、(メタ)アクリル基を含む有機基であり、
(メタ)アクリル基を有する有機基以外のR28は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、フェニル基、ハロゲンで置換されたフェニル基、又はヒドロキシル基である。
具体的には、以下の化合物を挙げることができる。
AC−SQ TA−100:
ポリアクリロキシプロピルポリオルガノシロキサン
(分子内に8個のアクリル基を有するケージ状シルセスキオキサン、
さらに分子内に3個以上のアクリル基を有するラダー状シルセスキオ
キサンなどを含む混合物)(東亞合成(株)製)、
MAC−SQ TM−100:
ポリメタクリロキシプロピルポリオルガノシロキサン
(分子内に8個のメタクリル基を有するケージ状シルセスキオキサン 、さらに分子内に3個以上のメタクリル基を有するラダー状シルセス
キオキサンなどを含む混合物)(東亜合成(株)製)、
MA0735:
ポリメタクリロキシプロピルポリオルガノシロキサン化合物
(分子内に8、10、12個のメタクリル基を有するケージ状シルセ
スキオキサンの混合物)(HybridPlastics社製)
その他、分子内に3個以上の(メタ)アクリル基を有するシルセスキオキサンとしては、ラダー構造のもの、ケージ構造及びラダー構造の両方を有するものを使用することもできる。
さらに、その他のラジカル重合性単量体としては、スチレン、αメチルスチレン、αメチルスチレンダイマー、ジビニルベンゼン、アリルジグリコールカーボネート等のビニル又はアリル化合物も使用することができる。
前記成分(B)100質量部における、単官能(メタ)アクリレート、2官能(メタ)アクリレート、3官能以上の(メタ)アクリレート、及びビニル又はアリル化合物の配合割合は特に制限されないが、高い発色濃度と速い退色速度が得られるという点で、単官能(メタ)アクリレートが0〜20質量部、2官能(メタ)アクリレートが30〜90質量部、3官能以上の(メタ)アクリレートが0〜60質量部、ビニル又はアリル化合物が0〜20質量部となるように配合することが好ましく、
単官能(メタ)アクリレートが0〜20質量部、2官能(メタ)アクリレートが30〜90質量部、3官能以上の(メタ)アクリレートが0〜40質量部、ビニル又はアリル化合物が0〜20質量部となるように配合することがさらに好ましく、
単官能(メタ)アクリレートが0〜10質量部、2官能(メタ)アクリレートが50〜90質量部、3官能以上の(メタ)アクリレートが5〜30質量部、ビニル又はアリル化合物が0〜10質量部となるように配合することが特に好ましい。
<成分(C)>
次に、本発明において好適に用いられるフォトクロミック化合物{以下、成分(C)とする場合もある}について説明する。
本発明のフォトクロミック硬化性組成物においては、クロメン化合物、フルギミド化合物、スピロオキサジン化合物、スピロピラン化合物などの公知のフォトクロミック化合物を何ら制限なく使用することが出来る。これらは、単独使用でもよく、2種類以上を併用しても構わない。
上記のクロメン化合物、フルギミド化合物、スピロオキサジン化合物及びスピロピラン化合物としては、例えば
特開平2−28154号公報、
特開昭62−288830号公報、
WO94/22850号パンフレット、
WO96/14596号パンフレット
などに記載されている化合物が挙げられる。
特に、クロメン化合物としては上記特許文献に記載されたもの以外にも、優れたフォトクロミック性を有するクロメン化合物が知られており、このようなクロメン化合物を好適に使用できる。このようなクロメン化合物は、例えば、以下の文献に開示されている。
特開2001−031670号、
特開2001−011067号、
特開2001−011066号、
特開2000−344761号、
特開2000−327675号、
特開2000−256347号、
特開2000−229976号、
特開2000−229975号、
特開2000−229974号、
特開2000−229973号、
特開2000−229972号、
特開2000−219678号、
特開2000−219686号、
特開平11−322739号、
特開平11−286484号、
特開平11−279171号、
特開平09−218301号、
特開平09−124645号、
特開平08−295690号、
特開平08−176139号、
特開平08−157467号、
米国特許5645767号公報、
米国特許5658501号公報、
米国特許5961892号公報、
米国特許6296785号公報、
日本国特許第4424981号公報、
日本国特許第4424962号公報、
WO2009/136668号パンフレット、
WO2008/023828号パンフレット、
日本国特許第4369754号公報、
日本国特許第4301621号公報、
日本国特許第4256985号公報、
WO2007/086532号パンフレット、
特開平2009−120536号、
特開2009−67754号、
特開2009−67680号、
特開2009−57300号、
日本国特許4195615号公報、
日本国特許4158881号公報、
日本国特許4157245号公報、
日本国特許4157239号公報、
日本国特許4157227号公報、
日本国特許4118458号公報、
特開2008−74832号、
日本国特許3982770号公報、
日本国特許3801386号公報、
WO2005/028465号パンフレット、
WO2003/042203号パンフレット、
特開2005−289812号、
特開2005−289807号、
特開2005−112772号、
日本国特許3522189号公報、
WO2002/090342号パンフレット、
日本国特許第3471073号公報、
特開2003−277381号、
WO2001/060811号パンフレット、
WO2000/071544号、
WO2005/028465号パンフレット、
WO2011/16582号パンフレット、
WO2011/034202号パンフレット
これらのフォトクロミック化合物の中でも、発色濃度、初期着色、耐久性、退色速度などのフォトクロミック特性の観点から、インデノナフト[2,1−f]ナフト[1,2−b]ピラン骨格を有するクロメン化合物を1種類以上用いることがより好ましい。さらにこれらクロメン化合物中でもその分子量が540以上の化合物は、発色濃度及び退色速度に特に優れるため好適である。また、インデノナフト[2,1−f]ナフト[1,2−b]ピラン骨格を有するクロメン化合物を使用する場合に、前記成分(A)を使用することの効果が顕著に発揮される。インデノナフト[2,1−f]ナフト[1,2−b]ピラン骨格を有するクロメン化合物の具体例として、以下のものが挙げられる。
Figure 0005991980
<フォトクロミック硬化性組成物の配合割合>
本発明において、各成分の配合量は、得られる硬化体の用途に応じて適宜決定すればよいが、得られる硬化体が優れたフォトクロミック特性及び耐久性を示すには、以下の配合量を満足することが好ましい。
即ち、前記成分(B)を100質量部としたとき、成分(A)を0.01〜20質量部、成分(C)を0.01〜20質量部とすることが好ましい。
成分(A)が前記範囲(0.01〜20質量部)を満足することにより、得られる硬化体は、耐久性が向上し、適度な硬度を有し、十分な強度及び耐熱性を有するものとなる。
また、成分(C)が前記範囲(0.01〜20質量部)を満足することにより、得られる硬化体が優れたフォトクロミック特性を有する。
なお、本発明のフォトクロミック硬化性組成物をフォトクロミック眼鏡レンズ用途に使用する場合には、前記した練り込み法とコーティング法でそれぞれ以下の配合量とすることが特に好ましい。
即ち、練り込み法においては、前記成分(B)を100質量部としたとき、前記成分(A)を0.01〜5質量部とすることが好ましく、更に0.02〜3質量部とすることが好ましく、特に0.05〜1質量部とすることが好ましい。また、前記成分(C)を0.01〜5質量部とすることが好ましく、さらに0.02〜3質量部とすることが好ましく、特に0.05〜1質量部とすることが好ましい。
一方、コーティング法においては、前記成分(B)を100質量部としたとき、前記成分(A)を0.1〜20質量部とすることが好ましく、さらに0.5〜10質量部とすることが好ましく、特に1〜5質量部とすることが好ましい。また、前記成分(C)を0.1〜20質量部とすることが好ましく、さらに0.5〜10質量部とすることが好ましく、特に1〜5質量部とすることが好ましい。
また、練り込み法及びコーティング法によりフォトクロミック硬化体(レンズ)を製造する場合の好ましい配合割合は前記の通りであるが、中でも、成分(A)と成分(C)との質量比{質量比:成分(A)/成分(C)}が0.1〜10、特に0.5〜2となることが好ましい。
<その他の成分>
次に、本発明のフォトクロミック硬化性組成物に配合できるその他の成分について説明する。
本発明の硬化性組成物には、フォトクロミック化合物の繰り返し耐久性の向上、発色速度の向上、退色速度の向上や成形性の向上のために、さらに界面活性剤、酸化防止剤、ラジカル補足剤、紫外線安定剤、紫外線吸収剤、離型剤、着色防止剤、帯電防止剤、蛍光染料、染料、顔料、香料、可塑剤等の添加剤を配合することもできる。また、硬化性組成物を硬化させるために後述する重合開始剤を配合することもできる。重合開始剤については、硬化体を製造する方法の説明において詳細に記す。配合するこれら添加剤としては、公知の化合物が何ら制限なく使用される。
界面活性剤としては、ノニオン系、アニオン系、カチオン系の何れも使用できるが、重合性単量体への溶解性の観点から、ノニオン系界面活性剤を用いるのが好ましい。好適に使用できるノニオン系界面活性剤としては、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等を挙げることができる。界面活性剤の使用に当たっては、2種以上を混合して使用しても良い。界面活性剤の配合量は、全ラジカル重合性単量体{成分(A)と成分(B)との合計量}100質量部に対し、0.1〜20質量部の範囲が好ましい。
また、酸化防止剤、ラジカル補足剤、紫外線安定剤及び/又は紫外線吸収剤としては、ヒンダードアミン光安定剤、ヒンダードフェノール酸化防止剤、フェノール系ラジカル補足剤、イオウ系酸化防止剤、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物等を好適に使用できる。これらは、2種以上を混合して使用してもよい。さらに、これらは、界面活性剤と併用して使用してもよい。これら酸化防止剤、ラジカル補足剤、紫外線安定剤及び/又は紫外線吸収剤の配合量は、全ラジカル重合性単量体100質量部に対し、0.001〜20質量部の範囲が好ましい。
なお、前記のヒンダードアミン光安定剤は、本発明の効果を損なわない程度に補助的に配合することができる。
また、本発明の硬化性組成物をコーティング剤として使用する場合、特に有用な他の安定剤として、硬化体の繰り返し耐久性向上の観点より、ヒンダードフェノール酸化防止剤を配合することができる。ヒンダードフェノール酸化防止剤としては、公知の化合物を何ら制限なく用いることができるが、特にフォトクロミック化合物の劣化防止効果を発現するという観点から、以下のものが好ましい。
チバ・スペチャルティ・ケミカルズ製IRGANOX245:
エチレンビス(オキシエチレン)ビス[3,5−tert−ブチル−
4−ヒドロキシ−m−トルイル]プロピオネート]、
チバ・スペチャルティ・ケミカルズ製IRGANOX1076:
オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキ
シフェニル)プロピオネート、
チバ・スペチャルティ・ケミカルズ製IRGANOX1010:
ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブ
チル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]
ヒンダードフェノール酸化防止剤の配合量は、全ラジカル重合性単量体100質量部に対し、0.001〜20質量部の範囲であればよいが、0.1〜10質量部の範囲が好ましく、より好適には、1〜10質量部の範囲で用いればよい。
<フォトクロミック硬化性組成物の調製方法、硬化体の形成方法及びその用途>
次に、本発明のフォトクロミック硬化性組成物の調製方法、硬化体の形成方法及び用途について説明する。
本発明のフォトクロミック硬化性組成物の調製は、特に限定されず、所定量の各成分を秤取り混合すればよい。なお、各成分の添加順序は特に限定されず全ての成分を同時に添加してもよいし、重合性単量体成分のみを予め混合し、後で、例えば、後述の如く重合させる直前にフォトクロミック化合物や他の添加剤を添加混合してもよい。なお、後述するように、重合に際しては必要に応じて重合開始剤をさらに添加することもできる。
本発明のフォトクロミック硬化性組成物は、25℃での粘度を5〜500cPsとすることが好ましい。コーティング剤として使用する場合には、粘度は20〜500cPsが好ましく、50〜300cPsがより好適であり、60〜200cPsが特に好適である。この粘度範囲とすることにより、後述するコーティング層の厚さを10〜100μmと厚めに調整することが容易となり、十分にフォトクロミック特性を発揮させることが可能となる。一方、練り込み型として使用する場合には、25℃での粘度は5〜300cPsが好ましく、10〜100cPsがより好適である。この粘度範囲とすることにより、レンズ型に注入する作業を容易に行うことができる。粘度は、使用する成分(B)の配合及び/又は種類によって調整すればよい。
本発明のフォトクロミック硬化性組成物を硬化させてフォトクロミック硬化体を得る方法は、特に限定されず、用いる重合性単量体の種類に応じた公知の重合方法を採用することができる。重合開始手段は、種々の過酸化物やアゾ化合物などのラジカル重合開始剤の使用、若しくは紫外線、α線、β線、γ線等の照射、又は両者の併用によって行うことができる。
ラジカル重合開始剤としては、特に限定されず、公知のものが使用できる。代表的なものを例示すると、熱重合開始剤として、以下のものが挙げられる。
ジアシルパーオキサイド、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、p−ク
ロロベンゾイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイル
パーオキサイド、アセチルパーオキサイド等;
パーオキシエステル、例えば、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキ
サノエート、t−ブチルパーオキシジカーボネート、クミルパーオキシネ
オデカネート、t−ブチルパーオキシベンゾエート;
パーカーボネート類、例えば、ジイソプロピルパーオキシジカーボネー
ト、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ−sec−ブ
チルオキシカーボネート;
アゾ化合物、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2
’−アゾビス(4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2
−メチルブチロニトリル)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−
カーボニトリル);
これら熱重合開始剤の使用量は、重合条件や開始剤の種類、重合性単量体の種類や組成によって異なり、一概に限定できないが、一般には、全ラジカル重合性単量体100質量部に対して0.01〜10質量部の範囲で用いるのが好適である。上記熱重合開始剤は単独で用いてもよいし、複数を混合して用いてもよい。
また紫外線等の光照射により重合させる場合には、光重合開始剤として、例えば以下のものを使用することが好ましい。
ベンゾイン、
ベンゾインメチルエーテル、
ベンゾインブチルエーテル、
ベンゾフェノール、
アエトフェノン4,4’−ジクロロベンゾフェノン、
ジエトキシアセトフェノン、
2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、
ベンジルメチルケタール、
1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロ
パン−1−オン、
1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、
2−イソプロピルチオオキサントン、
ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル−2,4,4−トリメチル−ペン
チルフォスフィンオキサイド、
ビス(2,4,6―トリメチルベンゾイル)−フェニルフォシフィンオ
キサイド、
2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニル−フォスフィンオキサイ
ド、
2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)
−ブタノン−1
これら光重合開始剤は、全ラジカル重合性単量体100質量部に対して0.001〜5質量部の範囲で用いるのが一般的である。上記光重合開始剤は、単独で用いてもよいし、複数を混合して用いてもよい。また上記熱重合開始剤を光重合開始剤と併用してもよい。
本発明のフォトクロミック硬化性組成物から硬化体を得る特に好ましい方法は、上記光重合開始剤を配合した本発明のフォトクロミック硬化性組成物に、紫外線等を照射し硬化させ、さらに必要に応じて加熱して重合を完結させる方法である。
紫外線の照射により重合させる場合には、公知の光源を何ら制限なく用いることが出来る。該光源としては、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、キセノンランプ、カーボンアーク、殺菌灯、メタルハライドランプ、無電極ランプ等を挙げることが出来る。該光源を用いた光照射の時間は、上記光重合開始剤の種類、吸収波長及び感度、さらにはフォトクロミック層の膜厚等により適宜決定すれば良い。また、光源に電子線を用いる場合には、光重合開始剤を添加せずに、フォトクロミック層を硬化させることもできる。
このようにして得られた硬化体は、そのままフォトクロミック光学材料として使用することが可能であるが、通常は、さらに着用時の傷の発生を防止することを目的として、ハードコート層で被覆して使用される。これにより、耐擦傷性を向上させることができる。
ハードコート層を形成するためのコーティング剤(ハードコート剤)としては、公知のものがなんら制限なく使用できる。具体的には、シランカップリング剤やケイ素、ジルコニウム、アンチモン、アルミニウム、チタン等の酸化物のゾルを主成分とするハードコート剤や、有機高分子体を主成分とするハードコート剤が使用できる。
また、本発明のフォトクロミック硬化性組成物単独の硬化体、光学基材表面に該硬化性組成物(コーティング剤)よりなるコート層を有する光学材料、あるいは該コート層上に、さらにハードコート層を形成した光学物品の表面には、SiO、TiO、ZrO等の金属酸化物の薄膜の蒸着や有機高分子体の薄膜の塗布等による反射防止処理、帯電防止処理等の加工及び2次処理を施すことも可能である。
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
<成分(A)の合成>
(合成例1)
2−アクリロイルオキシエチルコハク酸(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステル(略号:HM−01)の合成;

500mL四つ口フラスコに、撹拌羽根、温度計、滴下漏斗を設置し、
2−アクリロイルオキシエチルコハク酸
10.8g(0.05mol)、
1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ヒドロキシピペリジン
17.0g(0.1mol)、
4−(N,N−ジメチルアミノ)ピリジン
6.1g(0.05mol)、
脱水テトラヒドロフラン 200mL
を仕込んだ。該混合物を0℃に冷却し、ジシクロヘキシルカルボジイミド12.1g(0.012mol)を少しずつ加えた。0〜5℃で10分間撹拌し、さらに室温で1晩撹拌した。析出した白色固体をろ別した後、ろ液にトルエン400mLを加え、水400mLで3回洗浄した。さらに、有機層を0.5N塩酸水200mLで2回洗浄し、洗浄液を集めて5%炭酸ナトリウム水溶液で中和し、トルエンで抽出した。硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を留去した。得られた薄黄色液体を、中性アルミナカラム{展開溶媒:クロロホルム/酢酸エチル=3/1(v/v)}で精製して、無色透明液体14.4gを得た。
この生成物の元素分析値は、C61.54%、H8.42%、N3.91%であった。この値は、C1931NОの計算値であるC61.77%、H8.46%、N3.79%に極めてよく一致した。
また、プロトンの核磁気共鳴スペクトラムを測定したところ、1〜5ppmに27プロトン分のピークが、5〜7ppmにアクリル基に基づく3プロトン分のピークとピペリジル基の4位の水素原子に基づく1プロトン分のピークが観測された。
以上のことから、該無色透明液体は、下記式;
Figure 0005991980
で表される2−アクリロイルオキシエチルコハク酸(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステルであることが確認された。収率は78%であった。
(合成例2)
アクリロイルオキシポリカプロラクトン(c≒2)カルボン酸(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステル(略号:HM−02)の合成;

500mL四つ口フラスコに、撹拌羽根、温度計、滴下漏斗を設置し、
アクリロイルオキシポリカプロラクトン(c≒2)カルボン酸
15.0g(0.05mol)、
1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ヒドロキシピペリジン
17.0g(0.1mol)、
4−(N,N−ジメチルアミノ)ピリジン
6.1g(0.05mol)、
脱水テトラヒドロフラン 200mL
を仕込んだ。該混合物を0℃に冷却し、ジシクロヘキシルカルボジイミド12.1g(0.012mol)を少しずつ加えた。0〜5℃で10分間撹拌し、さらに室温で1晩撹拌した。析出した白色固体をろ別した後、ろ液にトルエン400mLを加え、水400mLで3回洗浄した。さらに、有機層を0.5N塩酸水200mLで2回洗浄し、洗浄液を集めて5%炭酸ナトリウム水溶液で中和し、トルエンで抽出した。硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を留去した。得られた薄黄色液体を、中性アルミナカラム{展開溶媒:クロロホルム/酢酸エチル=3/1(v/v)}で精製して、無色透明液体16.3gを得た。
この生成物の元素分析値は、C66.02%、H9.39%、N3.18%であった。この値は、C2543NОの計算値であるC66.19%、H9.55%、N3.09%に極めてよく一致した。
また、プロトンの核磁気共鳴スペクトラムを測定したところ、1〜5ppmに39プロトン分のピークが、5〜7ppmにアクリル基に基づく3プロトン分のピークとピペリジル基の4位の水素原子に基づく1プロトン分のピークが観測された。
以上のことから、該無色透明液体は、下記式;
Figure 0005991980
で表されるアクリロイルオキシポリカプロラクトン(c≒2)カルボン酸(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステルであることが確認された。収率は72%であった。
(合成例3)
2−アクリロイルオキシエチルコハク酸(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)アミド(略号:HM−03)の合成;

500mL四つ口フラスコに、撹拌羽根、温度計、滴下漏斗を設置し、
2−アクリロイルオキシエチルコハク酸
10.8g(0.05mol)、
1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−アミノピペリジン
17.0g(0.1mol)、
4−(N,N−ジメチルアミノ)ピリジン
6.1g(0.05mol)、
脱水テトラヒドロフラン 200mL
を仕込んだ。該混合物を0℃に冷却し、ジシクロヘキシルカルボジイミド12.1g(0.012mol)を少しずつ加えた。0〜5℃で10分間撹拌し、さらに室温で1晩撹拌した。析出した白色固体をろ別した後、ろ液にトルエン400mLを加え、水400mLで3回洗浄した。さらに、有機層を0.5N塩酸水200mLで2回洗浄し、洗浄液を集めて5%炭酸ナトリウム水溶液で中和し、トルエンで抽出した。硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を留去した。得られた薄黄色液体を、中性アルミナカラム{展開溶媒:クロロホルム/酢酸エチル=3/1(v/v)}で精製して、無色透明液体12.9gを得た。
この生成物の元素分析値は、C61.80%、H8.65%、N7.73%であった。この値は、C1932Оの計算値であるC61.93%、H8.75%、N7.60%に極めてよく一致した。
また、プロトンの核磁気共鳴スペクトラムを測定したところ、1〜5ppmに27プロトン分のピークが、5〜7ppmにアクリル基に基づく3プロトン分のピークとピペリジル基の4位の水素原子に基づく1プロトン分のピークと、アミドに基づく1プロトン分のピークが観測された。
以上のことから、該無色透明液体は、下記式;
Figure 0005991980
で表される2−アクリロイルオキシエチルコハク酸(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)アミドであることが確認された。収率は70%であった。
(合成例4)
特開2001−71640号公報の記載に従い、1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル−ポリエトキシ(d≒6)アクリレート(HM−04)を得た。HM−04の化合物の構造式は、以下のとおりである。
Figure 0005991980
この生成物のプロトンの核磁気共鳴スペクトラムを測定したところ、1〜5ppmに43プロトン分のピークが、5〜7ppmにアクリル基に基づく3プロトン分のピークとピペリジル基の4位の水素原子に基づく1プロトン分のピークが観測された。
<各成分の名称及び略称>
以下に成分(A)、成分(B)、成分(C)、及びその他の成分として使用した化合物の略号と名称を示す。
成分(A);
HM−01:2−アクリロイルオキシエチルコハク酸(1,2,2,6
,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステル
HM−02:アクリロイルオキシポリカプロラクトン(c≒2)カルボ
ン酸(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジ
ル)エステル
HM−03:2−アクリロイルオキシエチルコハク酸(1,2,2,6
,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)アミド
HM−04:1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル−ポ
リエトキシ(d≒6)アクリレート
成分(B);
単官能(メタ)アクリレート;
GMA:グリシジルメタクリレート
M90G:メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(エチレ
ングリコール鎖の平均鎖長9、平均分子量468)
2官能(メタ)アクリレート;
BPE100:2,2−ビス[4−メタクリロキシ(ポリエトキシ)
フェニル]プロパン(エチレングリコール鎖の平均鎖
長2.6)
BPE500:2,2−ビス[4−メタクリロキシ(ポリエトキシ)
フェニル]プロパン(エチレングリコール鎖の平均鎖
長10)
4G:テトラエチレングリコールジメタクリレート
A400:ポリエチレングリコールジアクリレート(エチレングリコ
ール鎖の平均鎖長9、平均分子量508)
UA−1:2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート
とヒドロキシエチルアクリレートを1:2のモル比で反応
させたウレタンジアクリレート
14G:ポリエチレングリコールジメタクリレート(エチレングリコ
ール鎖の平均鎖長14、平均分子量736)
3官能以上の(メタ)アクリレート;
TMPT:トリメチロールプロパントリメタクリレート
MA0735:ポリメタクリロキシプロピルポリオルガノシロキサン
化合物(分子内に8、10、12個のメタクリル基を
有するケージ状シルセスキオキサンの混合物)(Hy
bridPlastics社製)
ビニル又はアリル化合物;
αMS:αメチルスチレン
MSD:αメチルスチレンダイマー
成分(C);
PC1:
Figure 0005991980
その他の成分;
光重合開始剤;
CGI1800:1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンとビ
ス(2,6−ジメトキシベンゾイル−2,4,4−
トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイドの混
合物(質量比:3対1)
熱重合開始剤;
パーブチルND:t−ブチルパーオキシネオデカノエート
パーオクタO:1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2
−エチルヘキサノエート
ヒンダードアミン光安定剤;
LS765:セバシン酸(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−
ピペリジル)ジエステル
LA82:メタクリル酸(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−
ピペリジル)エステル
ヒンダードフェノール酸化防止剤;
IRGANOX245:エチレンビス(オキシエチレン)ビス[3,
5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m
−トルイル]プロピオネート]
湿気硬化型プライマー;
TR−SC−P (株)トクヤマ製
<フォトクロミック硬化性組成物の調製、および硬化体の製造・評価>
(実施例1)
合成例1で製造したHM−01 0.5質量部、
成分(B) 100質量部
GMA 1質量部、
BPE100 50質量部、
4G 25質量部、
A400 5質量部、
TMPT 10質量部、
αMS 8質量部、
MSD 1質量部を混合したもの、
フォトクロミック化合物(PC1) 0.05質量部、
重合開始剤(パーブチルND) 1質量部、
重合開始剤(パーオクタO) 0.1質量部
添加し十分に混合してフォトクロミック硬化性組成物を得た。フォトクロミック硬化性組成物の配合割合を表1にまとめた。このフォトクロミック硬化性組成物(混合液)をガラス板とエチレン−酢酸ビニル共重合体からなるガスケットで構成された鋳型の中に注入し、注型重合により該フォトクロミック硬化性組成物を重合した。重合は空気炉を用い、30℃〜90℃まで18時間かけ徐々に温度を上げていき、90℃で2時間保持した。重合終了後、硬化体を鋳型のガラス型から取り外した。得られたフォトクロミック硬化体(厚み2mm)を用い、下記の評価を行った。結果を表2に示した。
(1)発色濃度
得られたフォトクロミック硬化体に、キセノンランプ{浜松ホトニクス製、L−2480(300W)SHL−100}をエアロマスフィルター(コーニング社製)を介して20℃±1℃、フォトクロミックコート層表面でのビーム強度365nm=2.4mW/cm,245nm=24μW/cmで300秒間照射して発色させ、このときの最大吸収波長を分光光度計{(株)大塚電子工業製、瞬間マルチチャンネルフォトディテクターMCPD1000}により求めた。
測定結果から、下記式により発色濃度を算出した。
発色濃度=ε(300)−ε(0)
式中、
ε(300)は、300秒間光照射した後の、最大吸収波長におけ
る吸光度であり、
ε(0)は、光照射していない状態の硬化体の該波長における吸光
度である。
この値が高いほどフォトクロミック特性が優れている。
(2)退色半減期
フォトクロミック硬化体に、300秒間光を照射した後、光の照射を止め、該硬化体の最大波長における吸光度が前記{ε(300)−ε(0)}の1/2まで低下するのに要する時間{t1/2(min)}を測定した。この時間が短いほど退色速度が速くフォトクロミック特性が優れている。
(3)繰り返し耐久性
光照射による発色の繰り返し耐久性を評価するために次の劣化促進試験を行った。試験方法は、以下の通りである。
即ち、得られたフォトクロミック硬化体をキセノンウェザーメーター{スガ試験機(株)製、X25}により200時間促進劣化させた。この劣化前後について、前記した発色濃度の評価を行い、試験前の発色濃度(A)及び試験後の発色濃度(A200)を測定した。
この測定結果から、繰り返し耐久性の目安となる残存率を算出した。
残存率(%)={(A200/A)×100}
式中、
は、試験前の発色濃度であり、
200は、試験後の発色濃度である。
また、色差計{スガ試験機(株)製、SM−4}を用いて黄変度(ΔYI)の値を求めた。
ΔYI=YI200−YI
式中、
YI200は、200時間促進劣化させた後のYIであり、
YIは、促進劣化前のYIである。
残存率が高いほど、また黄変度が小さいほど繰り返し耐久性が高く、フォトクロミック特性が優れている。得られた評価結果を表2にまとめた。
(4)濁り
長期間保存したときの表面の濁りを評価するために次の保存加速試験を行った。即ち、得られたフォトクロミック硬化体を60℃、98%RHの恒温恒湿槽内に72時間置いた。ヘイズメーターを用いて、試験前後のHAZEの値の差(ΔHAZE)を求めた。
ΔHAZE=HAZE72−HAZE
式中、
HAZE72は、72時間後のHAZEを表し、
HAZEは、恒温恒湿槽内に置く前のHAZEを表す。
(5)剥がれ
重合硬化の過程おいて、重合に関与しない成分が硬化体から分離することにより、硬化体が鋳型のガラス型から剥がれる現象が起こる。この場合、レンズ表面が空気に接するため重合阻害を受けて不良レンズとなる。10枚重合し、うち何枚剥がれを生じたかを確認することにより、剥がれの発生率を求めた。
(実施例2)
HM−01 0.5質量部の代わりに、HM−03 0.5質量部を、
成分(B) 100質量部
GMA 1質量部、
BPE100 50質量部、
4G 25質量部、
A400 5質量部、
TMPT 10質量部、
αMS 8質量部及び
MSD 1質量部を混合したもの、
の代わりに、
成分(B) 100質量部
GMA 1質量部、
M90G 7質量部、
4G 40質量部、
A400 15質量部、
UA−1 25質量部、
TMPT 10質量部、
αMS 1質量部及び
MSD 1質量部を混合したもの、
を用いた以外は実施例1と同様の操作を行った。フォトクロミック硬化性組成物の配合割合を表1に、得られた評価結果を表2に示した。
(比較例1)
HM−01 0.5質量部の代わりに、LS765 0.5質量部を用いた以外は実施例1と同様の操作を行った。フォトクロミック硬化性組成物の配合割合を表1に、得られた評価結果を表2に示した。
このフォトクロミック硬化性組成物を用いて作製したフォトクロミック硬化体は、重合硬化中に剥がれを生じた。
Figure 0005991980
Figure 0005991980
(実施例3)
合成例2で製造したHM−02 5質量部、
成分(B) 100質量部
TMPT 30質量部、
BPE500 50質量部、
A400 19質量部及び
GMA 1質量部を混合したもの、
に対して、フォトクロミック化合物としてPC1を2質量部添加し十分に混合した。この混合物に、
酸化防止剤(IRGANOX245) 3質量部、及び
重合開始剤(CGI1800) 0.5質量部
を添加し十分に混合してフォトクロミック硬化性組成物(コーティング剤)を得た。コーティング剤の配合割合を表3に示した。スピンコーター(MIKASA製、1H−DX2)を用いて、厚さ2mmのプラスチックレンズ(MR:チオウレタン系樹脂プラスチックレンズ;屈折率=1.60 光学基材)の表面に、湿気硬化型プライマーTR−SC−Pを回転数70rpmで15秒、続いて1000rpmで10秒コートした。その後、上記方法で得られたコーティング剤約2gを回転数60rpmで40秒、続いて600rpmで10〜20秒かけて、フォトクロコート層の膜厚が40μmになるようにスピンコートした。この表面がコートされたレンズを窒素ガス雰囲気中で出力200mW/cmのメタルハライドランプを用いて、90秒間光を照射し、塗膜を硬化させた。その後さらに110℃で1時間加熱して、フォトクロミックコート層を有する光学材料を製造した。
得られたフォトクロミックコート層を有する光学材料を用い、実施例1と同様の評価を行った。結果を表4に示した。
(実施例4)
実施例3において、HM−02 5質量部の代わりに、HM−04 5質量部を用いた以外は実施例3と同様の操作を行った。フォトクロミック硬化性組成物の配合割合を表3に、得られた評価結果を表4に示した。
(比較例2)
HM−02 5質量部の代わりに、LS765 5質量部を用いた以外は実施例3と同様の操作を行った。フォトクロミック硬化性組成物の配合割合を表3に、得られた評価結果を表4に示した。
このフォトクロミック硬化性組成物を用いて作製したフォトクロミック硬化体は、保存加速試験において濁りを生じた。
(比較例3)
HM−02 5質量部の代わりに、LA−82 5質量部を用いた以外は実施例3と同様の操作を行った。フォトクロミック硬化性組成物の配合割合を表3に、得られた評価結果を表4に示した。
このフォトクロミック硬化性組成物を用いて作製したフォトクロミック硬化体は、退色半減期が大きく、また耐久性がやや低かった。
Figure 0005991980
Figure 0005991980
(合成例5)
2−アクリロイルオキシポリエトキシ(a≒2)コハク酸(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステル(略号:HM−05)の合成;

500mL四つ口フラスコに、撹拌羽根、温度計、滴下漏斗を設置し、
コハク酸無水物 10.0g(0.1mol)、
1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ヒドロキシピペリジン
17.0g(0.1mol)、
脱水N,N−ジメチルホルムアミド
200mL
を仕込んだ。該混合物を室温で1晩撹拌した後、N,N−ジメチルホルムアミドを減圧留去した。得られた無色透明液体にトルエン100mLを加えて撹拌し、析出した白色固体をろ別し、室温で真空乾燥して、コハク酸モノ(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステル25.0g(収率93%)を得た。
次いで、500mL四つ口フラスコに、撹拌羽根、温度計、滴下漏斗を設置し、
コハク酸モノ(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)
エステル 13.5g(0.05mol)、
ポリエチレングリコール(a≒2)モノアクリレート
8.0g(0.05mol)、
4−(N,N−ジメチルアミノ)ピリジン
6.1g(0.05mol)、
脱水テトラヒドロフラン 200mL
を仕込んだ。該混合物を0℃に冷却し、ジシクロヘキシルカルボジイミド12.1g(0.012mol)を少しずつ加えた。0〜5℃で10分間撹拌し、さらに室温で1晩撹拌した。析出した白色固体をろ別した後、ろ液にトルエン400mLを加え、水400mLで3回洗浄した。さらに、有機層を0.5N塩酸水 200mLで2回洗浄し、洗浄液を集めて5%炭酸ナトリウム水溶液で中和し、トルエンで抽出した。硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を留去した。得られた薄黄色液体を、中性アルミナカラム{展開溶媒:クロロホルム/酢酸エチル=3/1(v/v)}で精製して、無色透明液体としてHM−05 26.8g(収率65%)を得た。
HM−05の化合物の構造式は以下のとおりである。
Figure 0005991980
HM−05のプロトンの核磁気共鳴スペクトラムを測定したところ、1〜5ppmに31プロトン分のピークが、5〜7ppmにアクリル基に基づく3プロトン分のピークとピペリジル基の4位の水素原子に基づく1プロトン分のピークが観測された。
(合成例6)
合成例1〜3及び合成例5と同様の操作を行い、HM−06を得た。HM−06の化合物の構造式は以下のとおりである。
Figure 0005991980
HM−06のプロトンの核磁気共鳴スペクトラムを測定したところ、1〜5ppmに41プロトン分のピークが、5〜7ppmにアクリル基に基づく3プロトン分のピークとピペリジル基の4位の水素原子に基づく1プロトン分のピークが観測された。
(合成例7)
合成例1〜3及び合成例5と同様の操作を行い、HM−07を得た。HM−07の化合物の構造式は以下のとおりである。
Figure 0005991980
HM−07のプロトンの核磁気共鳴スペクトラムを測定したところ、1〜5ppmに55プロトン分のピークが、5〜7ppmにアクリル基に基づく3プロトン分のピークとピペリジル基の4位の水素原子に基づく1プロトン分のピークが観測された。
(合成例8)
合成例1〜3及び合成例5と同様の操作を行い、HM−08を得た。HM−08の化合物の構造式は以下のとおりである。
Figure 0005991980
HM−08のプロトンの核磁気共鳴スペクトラムを測定したところ、1〜5ppmに30プロトン分のピークが、5〜7ppmにメタクリル基に基づく2プロトン分のピークとピペリジル基の4位の水素原子に基づく1プロトン分のピークが観測された。
(合成例9)
合成例1〜3及び合成例5と同様の操作を行い、HM−09を得た。HM−09の化合物の構造式は以下のとおりである。
Figure 0005991980
HM−09のプロトンの核磁気共鳴スペクトラムを測定したところ、1〜5ppmに34プロトン分のピークが、5〜7ppmにメタクリル基に基づく2プロトン分のピークとピペリジル基の4位の水素原子に基づく1プロトン分のピークが観測された。
(合成例10)
合成例1〜3及び合成例5と同様の操作を行い、HM−10を得た。HM−10の化合物の構造式は以下のとおりである。
Figure 0005991980
HM−10のプロトンの核磁気共鳴スペクトラムを測定したところ、1〜5ppmに44プロトン分のピークが、5〜7ppmにメタクリル基に基づく2プロトン分のピークとピペリジル基の4位の水素原子に基づく1プロトン分のピークが観測された。
(合成例11)
合成例1〜3及び合成例5と同様の操作を行い、HM−11を得た。HM−11の化合物の構造式は以下のとおりである。
Figure 0005991980
HM−11のプロトンの核磁気共鳴スペクトラムを測定したところ、1〜5ppmに58プロトン分のピークが、5〜7ppmにメタクリル基に基づく2プロトン分のピークとピペリジル基の4位の水素原子に基づく1プロトン分のピークが観測された。
(合成例12)
合成例1〜3及び合成例5と同様の操作を行い、HM−12を得た。HM−12の化合物の構造式は以下のとおりである。
Figure 0005991980
HM−12のプロトンの核磁気共鳴スペクトラムを測定したところ、1〜5ppmに23プロトン分のピークが、5〜7ppmにアクリル基に基づく3プロトン分のピークとピペリジル基の4位の水素原子に基づく1プロトン分のピークが観測された。
(合成例13)
合成例1〜3及び合成例5と同様の操作を行い、HM−13を得た。HM−13の化合物の構造式は以下のとおりである。
Figure 0005991980
HM−13のプロトンの核磁気共鳴スペクトラムを測定したところ、1〜5ppmに23プロトン分のピークが、5〜9ppmにアクリル基に基づく3プロトン分のピークと、ピペリジル基の4位の水素原子に基づく1プロトン分のピークと、ベンゼン環に基づく4プロトン分のピークが観測された。
(合成例14)
合成例1〜3及び合成例5と同様の操作を行い、HM−14を得た。HM−14の化合物の構造式は以下のとおりである。
Figure 0005991980
HM−14のプロトンの核磁気共鳴スペクトラムを測定したところ、1〜5ppmに59プロトン分のピークが、5〜7ppmにアクリル基に基づく3プロトン分のピークとピペリジル基の4位の水素原子に基づく1プロトン分のピークが観測された。
(合成例15)
合成例1〜3及び合成例5と同様の操作を行い、HM−15を得た。HM−15の化合物の構造式は以下のとおりである。
Figure 0005991980
HM−15のプロトンの核磁気共鳴スペクトラムを測定したところ、1〜5ppmに104プロトン分のピークが、5〜7ppmにメタクリル基に基づく2プロトン分のピークとピペリジル基の4位の水素原子に基づく1プロトン分のピークが観測された。
(合成例16)
合成例1〜3及び合成例5と同様の操作を行い、HM−16を得た。HM−16の化合物の構造式は以下のとおりである。
Figure 0005991980
HM−16のプロトンの核磁気共鳴スペクトラムを測定したところ、1〜5ppmに25プロトン分のピークが、5〜7ppmにアクリル基に基づく3プロトン分のピークとピペリジル基の4位の水素原子に基づく1プロトン分のピークが観測された。
(合成例17)
合成例1〜3及び合成例5と同様の操作を行い、HM−17を得た。HM−17の化合物の構造式は以下のとおりである。
Figure 0005991980
HM−17のプロトンの核磁気共鳴スペクトラムを測定したところ、1〜5ppmに37プロトン分のピークが、5〜7ppmにアクリル基に基づく3プロトン分のピークとピペリジル基の4位の水素原子に基づく1プロトン分のピークが観測された。
(合成例18)
合成例1〜3及び合成例5と同様の操作を行い、HM−18を得た。HM−18の化合物の構造式は以下のとおりである。
Figure 0005991980
HM−18のプロトンの核磁気共鳴スペクトラムを測定したところ、1〜5ppmに25プロトン分のピークが、5〜7ppmにアクリル基に基づく3プロトン分のピークと、ピペリジル基の4位の水素原子に基づく1プロトン分のピークと、アミド基に基づく1プロトン分のピークが観測された。
(合成例19)
合成例4と同様の操作を行い、HM−19を得た。HM−19の化合物の構造式は以下のとおりである。
Figure 0005991980
HM−19のプロトンの核磁気共鳴スペクトラムを測定したところ、1〜5ppmに41プロトン分のピークが、5〜7ppmにアクリル基に基づく3プロトン分のピークとピペリジル基の4位の水素原子に基づく1プロトン分のピークが観測された。
(合成例20)
合成例1〜3及び合成例5と同様の操作を行い、HM−20を得た。HM−20の化合物の構造式は以下のとおりである。
Figure 0005991980
HM−20のプロトンの核磁気共鳴スペクトラムを測定したところ、1〜5ppmに32プロトン分のピークが、5〜7ppmにメタクリル基に基づく2プロトン分のピークとピペリジル基の4位の水素原子に基づく1プロトン分のピークが観測された。
(合成例21)
合成例1〜3及び合成例5と同様の操作を行い、HM−21を得た。HM−21の化合物の構造式は以下のとおりである。
Figure 0005991980
HM−21のプロトンの核磁気共鳴スペクトラムを測定したところ、1〜5ppmに42プロトン分のピークが、5〜7ppmにメタクリル基に基づく2プロトン分のピークとピペリジル基の4位の水素原子に基づく1プロトン分のピークが観測された。
(実施例5〜8)
実施例1及び2と同様の操作を行い、フォトクロミック硬化体を得た。フォトクロミック硬化性組成物の配合割合を表5に、得られた評価結果を表6に示した。
Figure 0005991980
Figure 0005991980
(実施例9〜21)
実施例3と同様の操作を行い、フォトクロミック硬化体を得た。フォトクロミック硬化性組成物の配合割合を表7に、得られた評価結果を表8に示した。
Figure 0005991980
Figure 0005991980

Claims (7)

  1. (A)下記式(1)で表される(メタ)アクリレート化合物、(B)該式(1)で示される(メタ)アクリレート化合物以外のラジカル重合性単量体、及び(C)フォトクロミック化合物を含むフォトクロミック硬化性組成物;
    Figure 0005991980
    式中、
    及びRは、それぞれ水素原子又はメチル基であり、
    Xは、下記式(X1)、(X2)又は(X3)で示される2価の基である、
    Figure 0005991980
    式中、
    は、炭素数1〜6のアルキレン基であり、
    は、炭素数1〜6のアルキレン基、二重結合を含んでもよい炭素数3〜
    8のシクロアルキレン基、又は炭素数6〜10のアリーレン基であり、
    Yは、酸素原子、又は−NH−で示される2価の基であり、
    aは、1〜20の正の数である、
    Figure 0005991980
    式中、
    及びRは、それぞれ水素原子又はメチル基であり、
    Zは、酸素原子、又は−NH−で示される2価の基であり、
    bは、2〜7の正の数であり、
    cは、1〜20の正の数である、
    Figure 0005991980
    式中、
    は、炭素数1〜6のアルキレン基であり、
    dは、1〜20の正の数である。
  2. (A)前記式(1)で示される(メタ)アクリレート化合物を0.01〜20質量部、(B)前記式(1)で示される(メタ)アクリレート化合物以外のラジカル重合性単量体を100質量部、及び(C)フォトクロミック化合物を0.01〜20質量部の量で含む、請求項1記載のフォトクロミック硬化性組成物。
  3. 前記(C)フォトクロミック化合物が、インデノ[2,1−f]ナフト[1,2−b]ピラン骨格を有する化合物を含む請求項1に記載のフォトクロミック硬化性組成物。
  4. 請求項1に記載のフォトクロミック硬化性組成物を含むコーティング剤。
  5. 光学基材の少なくとも一つの面上に、請求項4に記載のコーティング剤を硬化させて得られるフォトクロミックコート層を有する光学材料。
  6. 請求項1に記載のフォトクロミック硬化性組成物を硬化させて得られるフォトクロミック硬化体。
  7. 下記式(1−X1)で示される(メタ)アクリレート化合物;
    Figure 0005991980
    式中、
    及びRは、それぞれ水素原子又はメチル基であり、
    は、炭素数1〜6のアルキレン基であり、
    は、炭素数1〜6のアルキレン基、二重結合を含んでもよい炭素数3〜8の
    シクロアルキレン基、又は炭素数6〜10のアリーレン基であり、
    Yは、酸素原子、又は−NH−で示される2価の基であり、
    aは、1〜20の正の数である。
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