JP6546986B2 - 硬化性組成物、硬化物、光学部材、レンズ及び化合物 - Google Patents

硬化性組成物、硬化物、光学部材、レンズ及び化合物 Download PDF

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Description

本発明は、硬化性組成物、硬化物、光学部材、レンズ及び化合物に関する。
従来、カメラ、ビデオカメラあるいはカメラ付携帯電話、テレビ電話あるいはカメラ付ドアホンなどの撮像モジュールの光学部材にはガラス材料が用いられていた。ガラス材料は様々な光学特性を備えており、環境耐性に優れるため好ましく用いられてきたが、軽量化や小型化が容易ではなく、加工性や生産性が悪いという欠点を有していた。これに対し、樹脂硬化物は、大量生産が可能であり、加工性にも優れているため、近年、様々な光学部材に用いられるようになってきている。
近年、撮像モジュールの小型化に伴い、撮像モジュールに用いられる光学部材を小型化することが求められているが、光学部材を小型化していくと、色収差の問題が生じる。樹脂硬化物を用いた光学部材においては、硬化性組成物に種々の添加物を加えて硬化後の特性を変えることで、アッベ数を小さくして色収差の補正を行うことが検討されている。
光学部材を製造するための硬化性組成物に用いられるモノマーとしては、フルオレン骨格を有する化合物が用いられている。例えば、特許文献1には、フルオレン骨格を有するアルコール、エポキシ、(メタ)アクリレートの製造方法が開示されている。ここでは、9,9−ビスフェニルフルオレン骨格を有する(メタ)アクリレートや、9,9−ビスナフチルフルオレン骨格を有する(メタ)アクリレートが開示されている。
また、特許文献2には、硬化性組成物に用いられるモノマーとして、所定位置に縮合環を有するカルド骨格含有化合物が開示されている。
特開2011−68624号公報 特開2014−80572号公報
しかしながら、特許文献1に開示された化合物を硬化性組成物に用いた場合、低アッベ数化が十分ではなく、さらに、樹脂硬化物(以下、硬化物という)とした際に、その耐久性が劣るものであることが本発明者の検討により明らかとなった。また、特許文献2に開示された化合物を硬化性組成物に用いた場合、アッベ数を抑えようとすると硬化性組成物が高粘度化し、硬化物を作製する際の作業効率を十分に高めることができないという問題があった。
そこで本発明者は、このような従来技術の課題を解決するために、アッベ数の低い硬化物であって、耐久性が高められた硬化物を作製し得る硬化性組成物及び化合物を提供することを目的として検討を進めた。さらに、本発明者は、アッベ数の低い硬化物を作製する場合においても、粘度上昇が抑制された硬化性組成物及び化合物を提供することも目的として検討を進めた。
課題を達成するための具体的手段は、以下の通りである。
[1] 下記一般式(A)で表される化合物と、25℃における粘度が2000mPa・s未満である(メタ)アクリレートモノマーと、光ラジカル重合開始剤及び熱ラジカル重合開始剤から選択される少なくとも1種と、を含有する硬化性組成物;
Figure 0006546986
一般式(A)中、R1〜R4のうち少なくとも1つは、ハメットの置換基定数σp値が−0.15よりも小さい置換基である;但し、R1〜R4はそれぞれ独立に、反応性基を有さない置換基であり、R1〜R4は互いに隣り合う置換基同士で互いに結合して縮合環を形成するものではない;R5〜R7はそれぞれ独立に置換基を表す;Ar11及びAr12はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環を含むアリール基又は破線で囲まれたベンゼン環を含むヘテロアリール基を表し、Ar13は破線で囲まれたベンゼン環を縮合環のひとつとして含む芳香族縮合環基である;R12及びR13はそれぞれ独立に、水酸基、メルカプト基、アミノ基又は重合性不飽和結合を有する基である;c〜eはそれぞれ独立に、0〜4の整数を表す;Ar11及びAr12がそれぞれ独立に破線で囲まれたベンゼン環を縮合環のひとつとして含む芳香族縮合環基である場合は、R5、R6、R12及びR13はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環に置換していても、破線で囲まれたベンゼン環以外の縮合環に置換していてもよい;R7は破線で囲まれたベンゼン環に置換していても、破線で囲まれたベンゼン環以外の縮合環に置換していてもよい。
[2] 化合物が下記一般式(1)で表される化合物である、[1]に記載の硬化性組成物;
Figure 0006546986
一般式(1)中、R1〜R4のうち少なくとも1つは、ハメットの置換基定数σp値が−0.15よりも小さい置換基である;但し、R1〜R4はそれぞれ独立に、反応性基を有さない置換基であり、R1〜R4は互いに隣り合う置換基同士で互いに結合して縮合環を形成するものではない;R5〜R7はそれぞれ独立に置換基を表す;Ar11及びAr12はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環を含むアリール基又は破線で囲まれたベンゼン環を含むヘテロアリール基を表し、Ar13は破線で囲まれたベンゼン環を縮合環のひとつとして含む芳香族縮合環基である;L1及びL2はそれぞれ独立に、単結合、酸素原子又は硫黄原子を表し、R8及びR9はそれぞれ独立に、エーテル結合、エステル結合、チオエーテル結合、チオエステル結合、アミド結合、カーボネート結合及びアルキレン基から選択される少なくとも1種を含む連結基、又は単結合を表し、L3及びL4はそれぞれ独立に単結合、エステル結合、チオエステル結合またはアミド結合を表し、R10及びR11はそれぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す;c〜eはそれぞれ独立に、0〜4の整数を表す;Ar11及びAr12がそれぞれ独立に破線で囲まれたベンゼン環を縮合環のひとつとして含む芳香族縮合環基である場合は、L1を連結基として有する基、L2を連結基として有する基、R5及びR6はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環に置換していても、破線で囲まれたベンゼン環以外の縮合環に置換していてもよい;R7は破線で囲まれたベンゼン環に置換していても、破線で囲まれたベンゼン環以外の縮合環に置換していてもよい。
[3] 化合物が下記一般式(2)で表される化合物である、[1]又は[2]に記載の硬化性組成物;
Figure 0006546986
一般式(2)中、R1〜R4のうち少なくとも1つは、ハメットの置換基定数σp値が−0.15よりも小さい置換基である;但し、R1〜R4はそれぞれ独立に、反応性基を有さない置換基であり、R1〜R4は互いに隣り合う置換基同士で互いに結合して縮合環を形成するものではない;R5〜R7はそれぞれ独立に置換基を表す;Ar11及びAr12はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環を含むアリール基又は破線で囲まれたベンゼン環を含むヘテロアリール基を表す;L1及びL2はそれぞれ独立に、単結合、酸素原子又は硫黄原子を表し、R8及びR9はそれぞれ独立に、エーテル結合、エステル結合、チオエーテル結合、チオエステル結合、アミド結合、カーボネート結合及びアルキレン基から選択される少なくとも1種を含む連結基、又は単結合を表し、L3及びL4はそれぞれ独立に単結合、エステル結合、チオエステル結合またはアミド結合を表し、R10及びR11はそれぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す;c〜eはそれぞれ独立に、0〜4の整数を表す;Ar11及びAr12がそれぞれ独立に破線で囲まれたベンゼン環を縮合環のひとつとして含む芳香族縮合環基である場合は、L1を連結基として有する基、L2を連結基として有する基、R5及びR6はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環に置換していても、破線で囲まれたベンゼン環以外の縮合環に置換していてもよい。
[4] R2及びR4のうち少なくとも1つは、ハメットの置換基定数σp値が−0.15よりも小さい置換基である[1]〜[3]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[5] R1〜R4のうち少なくとも1つが、アルキル基、アルコキシ基、又はジアルキルアミノ基である[1]〜[4]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[6] R1〜R4のうち少なくとも1つが、アルコキシ基である[1]〜[5]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[7] R2及びR4のうち少なくとも1つが、アルコキシ基である[1]〜[6]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[8] R2及びR4のうち少なくとも1つがアルコキシ基であり、かつ、R1〜R4のうち少なくとも2つがアルコキシ基である[1]〜[7]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[9] R2及びR3がアルコキシ基である[1]〜[8]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[10] アルコキシ基はメトキシ基である[5]〜[9]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[11] (メタ)アクリレートモノマーの25℃における粘度は、500mPa・s未満である[1]〜[10]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[12] (メタ)アクリレートモノマーは、アリール基又はヘテロアリール基を含む(メタ)アクリレートモノマーである[1]〜[11]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[13] 硬化性組成物中における化合物の含有量が20〜94質量%であり、(メタ)アクリレートモノマーの含有量が5〜80質量%であり、光ラジカル重合開始剤及び熱ラジカル重合開始剤から選択される少なくとも1種の含有量が0.01〜10質量%である[1]〜[12]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[14] [1]〜[13]のいずれかに記載の硬化性組成物の硬化物。
[15] [14]に記載の硬化物を含む光学部材。
[16] [14]に記載の硬化物を含むレンズ。
[17] 下記一般式(A)で表される化合物;
Figure 0006546986
一般式(A)中、R1〜R4のうち少なくとも1つは、ハメットの置換基定数σp値が−0.15よりも小さい置換基である;但し、R1〜R4はそれぞれ独立に、反応性基を有さない置換基であり、R1〜R4は互いに隣り合う置換基同士で互いに結合して縮合環を形成するものではない;R5〜R7はそれぞれ独立に置換基を表す;Ar11及びAr12はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環を含むアリール基又は破線で囲まれたベンゼン環を含むヘテロアリール基を表し、Ar13は破線で囲まれたベンゼン環を縮合環のひとつとして含む芳香族縮合環基である;R12及びR13はそれぞれ独立に、水酸基、メルカプト基、アミノ基又は重合性不飽和結合を有する基である;c〜eはそれぞれ独立に、0〜4の整数を表す;Ar11及びAr12がそれぞれ独立に破線で囲まれたベンゼン環を縮合環のひとつとして含む芳香族縮合環基である場合は、R5、R6、R12及びR13はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環に置換していても、破線で囲まれたベンゼン環以外の縮合環に置換していてもよい;R7は破線で囲まれたベンゼン環に置換していても、破線で囲まれたベンゼン環以外の縮合環に置換していてもよい。
[18] 化合物は、一般式(1)で表される[17]に記載の化合物;
Figure 0006546986
一般式(1)中、R1〜R4のうち少なくとも1つは、ハメットの置換基定数σp値が−0.15よりも小さい置換基である;但し、R1〜R4はそれぞれ独立に、反応性基を有さない置換基であり、R1〜R4は互いに隣り合う置換基同士で互いに結合して縮合環を形成するものではない;R5〜R7はそれぞれ独立に置換基を表す;Ar11及びAr12はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環を含むアリール基又は破線で囲まれたベンゼン環を含むヘテロアリール基を表し、Ar13は破線で囲まれたベンゼン環を縮合環のひとつとして含む芳香族縮合環基である;L1及びL2はそれぞれ独立に、単結合、酸素原子又は硫黄原子を表し、R8及びR9はそれぞれ独立に、エーテル結合、エステル結合、チオエーテル結合、チオエステル結合、アミド結合、カーボネート結合及びアルキレン基から選択される少なくとも1種を含む連結基、又は単結合を表し、L3及びL4はそれぞれ独立に単結合、エステル結合、チオエステル結合またはアミド結合を表し、R10及びR11はそれぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す;c〜eはそれぞれ独立に、0〜4の整数を表す;Ar11及びAr12がそれぞれ独立に破線で囲まれたベンゼン環を縮合環のひとつとして含む芳香族縮合環基である場合は、L1を連結基として有する基、L2を連結基として有する基、R5及びR6はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環に置換していても、破線で囲まれたベンゼン環以外の縮合環に置換していてもよい;R7は破線で囲まれたベンゼン環に置換していても、破線で囲まれたベンゼン環以外の縮合環に置換していてもよい。
[19] 化合物は、一般式(2)で表される[17]又は[18]に記載の化合物;
Figure 0006546986
一般式(2)中、R1〜R4のうち少なくとも1つは、ハメットの置換基定数σp値が−0.15よりも小さい置換基である;但し、R1〜R4はそれぞれ独立に、反応性基を有さない置換基であり、R1〜R4は互いに隣り合う置換基同士で互いに結合して縮合環を形成するものではない;R5〜R7はそれぞれ独立に置換基を表す;Ar11及びAr12はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環を含むアリール基又は破線で囲まれたベンゼン環を含むヘテロアリール基を表す;L1及びL2はそれぞれ独立に、単結合、酸素原子又は硫黄原子を表し、R8及びR9はそれぞれ独立に、エーテル結合、エステル結合、チオエーテル結合、チオエステル結合、アミド結合、カーボネート結合及びアルキレン基から選択される少なくとも1種を含む連結基、又は単結合を表し、L3及びL4はそれぞれ独立に単結合、エステル結合、チオエステル結合またはアミド結合を表し、R10及びR11はそれぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す;c〜eはそれぞれ独立に、0〜4の整数を表す;Ar11及びAr12がそれぞれ独立に破線で囲まれたベンゼン環を縮合環のひとつとして含む芳香族縮合環基である場合は、L1を連結基として有する基、L2を連結基として有する基、R5及びR6はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環に置換していても、破線で囲まれたベンゼン環以外の縮合環に置換していてもよい。
[20] R1〜R4のうち少なくとも1つが、アルキル基、アルコキシ基、又はジアルキルアミノ基である[17]〜[19]のいずれかに記載の化合物。
[21] R1〜R4のうち少なくとも1つが、アルコキシ基である[17]〜[20]のいずれかに記載の化合物。
[22] R2及びR4のうち少なくとも1つが、アルコキシ基である[17]〜[21]のいずれかに記載の化合物。
[23] R2及びR4のうち少なくとも1つがアルコキシ基であり、かつ、R1〜R4のうち少なくとも2つがアルコキシ基である[17]〜[22]のいずれかに記載の化合物。
[24] R2及びR3がアルコキシ基である[17]〜[23]のいずれかに記載の化合物。
[25] アルコキシ基はメトキシ基である[20]〜[24]のいずれかに記載の化合物。
本発明によれば、アッベ数の低い硬化物であって、耐久性が高められた硬化物を作製し得る硬化性組成物を得ることができる。さらに、本発明によれば、アッベ数の低い硬化物を作製する場合においても、粘度上昇が抑制された硬化性組成物を得ることができる。
図1は、化合物2−1Bの1H−NMR(Nuclear Magnetic Resonance)チャートである。 図2は、化合物2−1の1H−NMRチャートである。 図3は、化合物2−3の1H−NMRチャートである。 図4は、化合物2−5Bの1H−NMRチャートである。 図5は、化合物2−5の1H−NMRチャートである。 図6は、化合物2−6Bの1H−NMRチャートである。 図7は、化合物2−6の1H−NMRチャートである。 図8は、化合物2−8の1H−NMRチャートである。 図9は、化合物2−9の1H−NMRチャートである。
以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
なお、本明細書中において、“(メタ)アクリレート”はアクリレートおよびメタクリレートを表し、“(メタ)アクリル”はアクリルおよびメタクリルを表し、“(メタ)アクリロイル”はアクリロイルおよびメタクリロイルを表す。本発明におけるモノマーは、オリゴマーおよびポリマーと区別され、重量平均分子量が1,000以下の化合物をいう。
また、本明細書における基(原子団)の表記において、置換および無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
(硬化性組成物)
本発明は、後述する一般式(A)で表される化合物と、25℃における粘度が2000mPa・s未満である(メタ)アクリレートモノマーと、光ラジカル重合開始剤及び熱ラジカル重合開始剤から選択される少なくとも1種と、を含有する硬化性組成物に関する。化合物は後述する一般式(1)又は一般式(2)で表される化合物であることが好ましい。
本発明の硬化性組成物は、特定の構造を有する化合物と、上記のような所定成分を含有するため、アッベ数の低い硬化物であって、耐久性が高められた硬化物を形成することができる。さらに本発明の硬化性組成物は、アッベ数の低い硬化物を形成できるという特性と、粘度上昇が抑制されているという特性の両方を兼ね備えている。粘度上昇が抑制された硬化性組成物は、硬化物を形成する際のハンドリング性がよく、硬化物形成の作業効率を高めることができる。さらに、粘度上昇が抑制された硬化性組成物を用いて硬化物を形成した場合、高品質な硬化物を作製しやすくなり、かつ硬化物形成時の歩留まりを向上させることができる。
硬化性組成物中における化合物の含有量は20〜94質量%であり、(メタ)アクリレートモノマーの含有量は5〜80質量%であり、光ラジカル重合開始剤及び熱ラジカル重合開始剤から選択される少なくとも1種の含有量は0.01〜10質量%であることが好ましい。各成分のより好ましい含有量は後述する各項目で説明する。
本発明の硬化性組成物の粘度は、20000mPa・s以下であることが好ましく、15000mPa・s以下であることがより好ましく、13000mPa・s以下であることがさらに好ましく、11900mPa・s以下であることがよりさらに好ましく、10000mPa・s以下であることが特に好ましい。このように、本発明の硬化性組成物は低粘度化されているため、硬化物を形成時のハンドリング性を高め、高品質な硬化物を形成することができる。
(一般式(A)で表される化合物)
本発明の硬化性組成物は、一般式(A)で表される化合物を含む。一般式(A)で表される化合物は、下記で示されているように、縮合環含有化合物である。なお、本発明は、以下で述べる化合物に関するものでもある。
Figure 0006546986
一般式(A)中、R1〜R4のうち少なくとも1つは、ハメットの置換基定数σp値が−0.15よりも小さい置換基である;但し、R1〜R4はそれぞれ独立に、反応性基を有さない置換基であり、R1〜R4は互いに隣り合う置換基同士で互いに結合して縮合環を形成するものではない;R5〜R7はそれぞれ独立に置換基を表す;Ar11及びAr12はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環を含むアリール基又は破線で囲まれたベンゼン環を含むヘテロアリール基を表し、Ar13は破線で囲まれたベンゼン環を縮合環のひとつとして含む芳香族縮合環基である;R12及びR13はそれぞれ独立に、水酸基、メルカプト基、アミノ基又は重合性不飽和結合を有する基である;c〜eはそれぞれ独立に、0〜4の整数を表す;Ar11及びAr12がそれぞれ独立に破線で囲まれたベンゼン環を縮合環のひとつとして含む芳香族縮合環基である場合は、R5、R6、R12及びR13はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環に置換していても、破線で囲まれたベンゼン環以外の縮合環に置換していてもよい;R7は破線で囲まれたベンゼン環に置換していても、破線で囲まれたベンゼン環以外の縮合環に置換していてもよい。
一般式(A)中、R1〜R4のうち少なくとも1つは、ハメットの置換基定数σp値が−0.15よりも小さい置換基である。但し、R1〜R4はそれぞれ独立に、反応性基を有さない置換基であり、R1〜R4は互いに隣り合う置換基同士で互いに結合して縮合環を形成するものではない。ここで、反応性基とは、(メタ)アクリロイル基である。
1〜R4のうち少なくとも1つは、ハメットの置換基定数σp値が−0.15よりも小さい置換基である。R1〜R4のうち少なくとも1つが、上記範囲のハメットの置換基定数σpを有する電子供与性基であることにより、硬化物のアッベ数を低くすることが可能となる。これは、電子供与性基により化合物の紫外線吸収が長波長側にシフトし、可視光域の屈折率の波長依存性が強くなることにより、低アッベ数化が可能になるものと考えられる。
上記ハメットの置換基定数σp値は、−0.20以下であることがより好ましく、−0.25以下であることがさらに好ましい。なお、ハメットの置換基定数σp値の下限値は−0.7であることが好ましい。
ハメットの置換基定数σp値は、Correlation Analysis in Chemistry, Ed. By N.B.Chapman, J.Shorter, p.439〜540, Plenum Press(1978)及びこれに引用されている参考文献に記載されている。ここでは、σpは、下記のように定義される。
σp=Log(Ka/Ka0)=pKa0−pKa
Ka0は、水中25℃における安息香酸の酸解離定数である。Kaは、水中25℃におけるパラ位置換安息香酸の酸解離定数である。なお、上記文献に記載されていないものについては、同文献記載の方法によって求めることが可能である。
ハメットの置換基定数σp値が−0.15よりも小さい置換基としては、例えば、シクロプロピル基(−cycloC35、σp値は−0.21)、アミノ基(−NH2、σp値は−0.57)、ジメチルアミノ基(−N(CH32、σp値は−0.63)、ベンゾイルアミノ基(−NHCOC65、σp値は−0.19)、ヒドロキシル基(−OH、σp値は−0.38)、メトキシ基(−OCH3、σp値は−0.28)、エトキシ基(−OC25、σp値は−0.21)、プロポキシ基(−OC37、σp値は−0.25)等を挙げることができる。なお、R1〜R4のうち複数の置換基が、ハメットの置換基定数σp値が−0.15よりも小さい置換基である場合、これらの置換基は同じであっても異なっていてもよい。
一般式(A)において、R2及びR4のうち少なくとも1つは、ハメットの置換基定数σp値が−0.15よりも小さい置換基であることが好ましい。上記のように特定位置に配される置換基のハメットの置換基定数σp値を−0.15よりも小さくすることにより、より効果的に硬化物のアッベ数を低下させることができる。
また、一般式(A)においては、R1〜R4のうち少なくとも1つが、アルキル基、アルコキシ基、又はジアルキルアミノ基であることが好ましい。この場合、R1〜R4のうち少なくとも1つが選択し得るアルキル基、アルコキシ基、又はジアルキルアミノ基は、ハメットの置換基定数σp値が−0.15よりも小さい基である。中でも、R1〜R4のうち少なくとも1つは、アルコキシ基であることが好ましく、メトキシ基、エトキシ基又はプロポキシ基であることがより好ましく、メトキシ基であることがさらに好ましい。R1〜R4のうち少なくとも1つを上記のようなアルコキシ基とすることにより、一般式(A)で表される化合物の構造がコンパクトになり、且つ化合物の紫外線吸収を長波長側にシフトさせるができる。これにより、硬化物のアッベ数を効果的に低下させることができる。さらに、R1〜R4のうち少なくとも1つをアルコキシ基とすることにより、硬化物の着色を抑制することができる。
2及びR4のうち少なくとも1つが、アルコキシ基であることが好ましい。さらに、R2及びR4のうち少なくとも1つがアルコキシ基であり、かつ、R1〜R4のうち少なくとも2つがアルコキシ基であることがより好ましい。すなわち、一般式(A)においては、R1〜R4のうち2つ以上の基がアルコキシ基であって、その中の1つはR2又はR4の位置にあることが好ましい。
アルコキシ基を有する位置の好ましい組み合わせとしては、例えば、R2とR1、R2とR3、R2とR4、R1とR4、R3とR4があり、R2とR3又はR2とR4であることが好ましく、R2とR3であることがより好ましい。アルコキシ基を有する位置の組み合わせを、R2とR3又はR2とR4とすることにより、電子供与性効果が得られやすく、より効果的に、硬化物のアッベ数を低下させることができる。中でも、R2とR3の組み合わせは、化合物の合成が容易であり、好ましく用いられる。
一般式(A)において、R5〜R7はそれぞれ独立に置換基を表す。R5〜R7が表す置換基としては特に制限はないが、例えば、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、アルキル基、アルケニル基、アシル基、ヒドロキシル基、ヒドロキシアルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロアリール基、脂環基などを挙げることができる。R5〜R7が表す置換基はアルキル基、アルコキシ基またはアリール基であることが好ましく、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基またはフェニル基であることがより好ましく、メチル基、メトキシ基またはフェニル基であることが特に好ましい。なお、一般式(A)において、Ar11及びAr12がそれぞれ独立に破線で囲まれたベンゼン環を縮合環のひとつとして含む芳香族縮合環基である場合は、R5及びR6はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環に置換していても、破線で囲まれたベンゼン環以外の縮合環に置換していてもよい。同様に、R7は破線で囲まれたベンゼン環に置換していても、破線で囲まれたベンゼン環以外の縮合環に置換していてもよい。
一般式(A)において、Ar11及びAr12はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環を含むアリール基又は破線で囲まれたベンゼン環を含むヘテロアリール基を表す。中でも、Ar11及びAr12はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環を含むアリール基であることが好ましい。Ar11及びAr12が表す破線で囲まれたベンゼン環を含むアリール基である場合は、炭素数6〜18のアリール基であることが好ましく、炭素数6〜14のアリール基であることがより好ましく、炭素数6〜10のアリール基であることが特に好ましい。また、Ar11及びAr12が表す破線で囲まれたベンゼン環を含むヘテロアリール基である場合は、環員数9〜14のヘテロアリール基であることが好ましく、環員数9〜10のヘテロアリール基であることがより好ましい。Ar11及びAr12が表す置換基を有していてもよいヘテロアリール基を構成するヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子を挙げることができる。
Ar11及びAr12はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環のみから構成されるアリール基であってもよく、破線で囲まれたベンゼン環を縮合環のひとつとして含む芳香族縮合環基であってもよい。
一般式(A)において、Ar13は破線で囲まれたベンゼン環を縮合環のひとつとして含む芳香族縮合環基である。Ar13が表す芳香族縮合環基としては、アントラセニル基及びナフチル基が挙げられ、中でもナフチル基であることがより好ましい。
一般式(A)において、R12及びR13はそれぞれ独立に、水酸基、メルカプト基、アミノ基又は重合性不飽和結合を有する基を表す。R12及びR13はそれぞれ独立に、水酸基又は重合性不飽和結合を有する基であることが好ましく、水酸基又は重合性不飽和基であることがより好ましい。
Ar11及びAr12がそれぞれ独立に破線で囲まれたベンゼン環を縮合環のひとつとして含む芳香族縮合環基である場合は、R12及びR13はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環に置換していても、破線で囲まれたベンゼン環以外の縮合環に置換していてもよい。
一般式(A)において、c〜eはそれぞれ独立に、0〜4の整数であればよく、0〜3の整数であることが好ましく、0〜2の整数であることがより好ましく、0であることがさらに好ましい。特にc〜eのいずれもが0であることが好ましい。
(一般式(1)で表される化合物)
上記化合物は、一般式(1)で表される化合物であることが好ましい。なお、本発明は、以下で述べる化合物に関するものでもある。
Figure 0006546986
一般式(1)中、R1〜R4のうち少なくとも1つは、ハメットの置換基定数σp値が−0.15よりも小さい置換基である。但し、R1〜R4はそれぞれ独立に、反応性基を有さない置換基であり、R1〜R4は互いに隣り合う置換基同士で互いに結合して縮合環を形成するものではない。R5〜R7はそれぞれ独立に置換基を表す。Ar11及びAr12はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環を含むアリール基又は破線で囲まれたベンゼン環を含むヘテロアリール基を表し、Ar13は破線で囲まれたベンゼン環を縮合環のひとつとして含む芳香族縮合環基である。L1及びL2はそれぞれ独立に、単結合、酸素原子又は硫黄原子を表し、R8及びR9はそれぞれ独立に、エーテル結合、エステル結合、チオエーテル結合、チオエステル結合、アミド結合、カーボネート結合及びアルキレン基から選択される少なくとも1種を含む連結基、又は単結合を表し、L3及びL4はそれぞれ独立に単結合、エステル結合、チオエステル結合またはアミド結合を表し、R10及びR11はそれぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。c〜eはそれぞれ独立に、0〜4の整数を表す。Ar11及びAr12がそれぞれ独立に破線で囲まれたベンゼン環を縮合環のひとつとして含む芳香族縮合環基である場合は、L1を連結基として有する基、L2を連結基として有する基、R5及びR6はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環に置換していても、破線で囲まれたベンゼン環以外の縮合環に置換していてもよい。R7は破線で囲まれたベンゼン環に置換していても、破線で囲まれたベンゼン環以外の縮合環に置換していてもよい。
一般式(1)におけるR1〜R4の好ましい範囲は、一般式(A)におけるR1〜R4の好ましい範囲と同様である。
一般式(1)におけるR5〜R7の好ましい範囲は、一般式(A)におけるR5〜R7の好ましい範囲と同様である。
一般式(1)におけるAr11及びAr12の好ましい範囲は、一般式(A)におけるAr11及びAr12の好ましい範囲と同様である。
一般式(1)におけるc〜eの好ましい範囲は、一般式(A)におけるc〜eの好ましい範囲と同様である。
一般式(1)において、L1及びL2はそれぞれ独立に、単結合、酸素原子又は硫黄原子を表す。L1及びL2はそれぞれ独立に、酸素原子または硫黄原子であることが好ましく、酸素原子であることがより好ましい。
一般式(1)において、R8及びR9はそれぞれ独立に、エーテル結合、エステル結合、チオエーテル結合、チオエステル結合、アミド結合、カーボネート結合、及びアルキレン基から選択される少なくとも1種を含む連結基、又は単結合を表す。R8及びR9はそれぞれ独立に、エーテル結合、エステル結合、カーボネート結合、及びアルキレン基から選択される少なくとも1種を含む連結基又は単結合であることが好ましく、エーテル結合、エステル結合、カーボネート結合、及びアルキレン基から選択される少なくとも1種からなる連結基又は単結合であることがより好ましい。なお、R8及びR9が、連結基である場合は、R8及びR9はそれぞれ独立に、アルキレン基を含むことが好ましく、アルキレン基からなる連結基であることがより好ましい。この場合、アルキレン基の炭素数は、2〜8であることが好ましく、2〜6であることがより好ましく、2〜4であることがさらに好ましい。なお、アルキレン基は置換基を有していてもよい。アルキレン基の炭素数を上記範囲とすることにより、一般式(1)で表される化合物自体の粘度を下げることができ、後述する(メタ)アクリレートモノマーの添加量を低減させることも可能となる。
一般式(1)において、L3及びL4はそれぞれ独立に、単結合、エステル結合、チオエステル結合またはアミド結合を表す。L3及びL4はそれぞれ独立に、エステル結合、チオエステル結合またはアミド結合であることが好ましく、エステル結合であることがより好ましい。L3及びL4がエステル結合を表す場合、エステル結合としてはR10及びR11が置換している炭素原子側から−C(=O)−O−または−O−C(=O)−のいずれでもよいが、−C(=O)−O−であることが好ましい。
Ar11及びAr12がそれぞれ独立に破線で囲まれたベンゼン環を縮合環のひとつとして含む芳香族縮合環基である場合は、L1を連結基として有する基、L2を連結基として有する基はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環に置換していても、破線で囲まれたベンゼン環以外の縮合環に置換していてもよい。
ここで、L1を連結基として有する基は、下記の基である。
Figure 0006546986
2を連結基として有する基は、下記の基である。
Figure 0006546986
一般式(1)において、R10及びR11はそれぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表し、水素原子であることが好ましい。
上記化合物は、一般式(2)で表される化合物であることが好ましい。なお、本発明は、以下で述べる化合物に関するものでもある。
Figure 0006546986
一般式(2)中、R1〜R4のうち少なくとも1つは、ハメットの置換基定数σp値が−0.15よりも小さい置換基である。但し、R1〜R4はそれぞれ独立に、反応性基を有さない置換基であり、R1〜R4は互いに隣り合う置換基同士で互いに結合して縮合環を形成するものではない。R5〜R7はそれぞれ独立に置換基を表す。Ar11及びAr12はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環を含むアリール基又は破線で囲まれたベンゼン環を含むヘテロアリール基を表す。L1及びL2はそれぞれ独立に、単結合、酸素原子又は硫黄原子を表し、R8及びR9はそれぞれ独立に、エーテル結合、エステル結合、チオエーテル結合、チオエステル結合、アミド結合、カーボネート結合、及びアルキレン基から選択される少なくとも1種を含む連結基、又は単結合を表し、L3及びL4はそれぞれ独立に単結合、エステル結合、チオエステル結合またはアミド結合を表し、R10及びR11はそれぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。c〜eはそれぞれ独立に、0〜4の整数を表す。Ar11及びAr12がそれぞれ独立に破線で囲まれたベンゼン環を縮合環のひとつとして含む芳香族縮合環基である場合は、L1を連結基として有する基、L2を連結基として有する基、R5及びR6はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環に置換していても、破線で囲まれたベンゼン環以外の縮合環に置換していてもよい。
一般式(2)におけるR1〜R4の好ましい範囲は、一般式(A)におけるR1〜R4の好ましい範囲と同様である。
一般式(2)におけるR5〜R7の好ましい範囲は、一般式(A)におけるR5〜R7の好ましい範囲と同様である。
一般式(2)におけるAr11及びAr12の好ましい範囲は、一般式(A)におけるAr11及びAr12の好ましい範囲と同様である。
一般式(2)におけるL1及びL2の好ましい範囲は、一般式(1)におけるL1及びL2の好ましい範囲と同様である。
一般式(2)におけるR8及びR9の好ましい範囲は、一般式(1)におけるR8及びR9の好ましい範囲と同様である。
一般式(2)におけるL3及びL4の好ましい範囲は、一般式(1)におけるL3及びL4の好ましい範囲と同様である。
一般式(2)におけるR10及びR11の好ましい範囲は、一般式(1)におけるR10及びR11の好ましい範囲と同様である。
一般式(2)におけるc〜eの好ましい範囲は、一般式(A)におけるc〜eの好ましい範囲と同様である。
以下において、本発明に好ましく用いられる一般式(A)で表される化合物の具体例を列挙するが、本発明は以下の化合物に限定されるものではない。
Figure 0006546986
Figure 0006546986
Figure 0006546986
Figure 0006546986
Figure 0006546986
中でも、一般式(A)で表される化合物は、下記化合物2−1〜化合物2−9のいずれかであることが好ましい。
Figure 0006546986
一般式(A)で表される化合物の分子量は400〜1000であることが好ましく、500〜900であることがより好ましく、550〜800であることが特に好ましい。
これらの一般式(A)で表される化合物の入手方法については特に制限はなく、商業的に入手してもよく、合成により製造してもよい。合成により製造する場合は、一般式(A)で表される化合物の製造方法としては特に制限はなく、公知の方法及び実施例に記載の方法で合成することができる。
硬化性組成物中における一般式(A)で表される化合物の含有量は20〜94質量%であることが好ましく、40〜85質量%であることがより好ましく、50〜85質量%であることがさらに好ましい。
((メタ)アクリレートモノマー)
本発明の硬化性組成物は、25℃における粘度が2000mPa・s未満である(メタ)アクリレートモノマーを含む。(メタ)アクリレートモノマーの25℃における粘度は、1500mPa・s未満であることが好ましく、1000mPa・s未満であることがより好ましく、500mPa・s未満であることがさらに好ましく、200mPa・s未満であることが特に好ましい。なお、25℃における(メタ)アクリレートモノマーの粘度は、HAAKE社製のレオメータ(RS600)を用い、25℃、せん断速度10s-1の条件で測定することができる。
(メタ)アクリレートモノマーは、分子中に1つの(メタ)アクリロイル基を有する単官能(メタ)アクリレートモノマーであってもよく、分子中に2つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートモノマーであってもよい。中でも、単官能(メタ)アクリレートモノマーは好ましく用いられる。
本発明に用いられる単官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、例えば、1−アダマンチル(メタ)アクリレートなどのアダマンチル(メタ)アクリレート類、イソボロニル(メタ)アクリレートなどのノルボルニル(メタ)アクリレート類、トリシクロ[5,2,1,02,6]デカ−8−イルアクリレートなどのトリシクロデカン(メタ)アクリレート類、2−エチル−2−ブチルプロパンジオール(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシルカルビトール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ブタンジオールモノ(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、EO(エチレンオキサイド)変性クレゾール(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシ化フェニル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロヘンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソミリスチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールベンゾエート(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、パラクミルフェノキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、ECH(エピクロロヒドリン)変性フェノキシ(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシヘキサエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシテトラエチレングリコール(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、EO変性コハク酸(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、EO変性トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、トリドデシル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
(メタ)アクリレートモノマーは、アリール基又はヘテロアリール基を含む(メタ)アクリレートモノマーであることが好ましい。中でも、(メタ)アクリレートモノマーは、アリール基又はヘテロアリール基を含む単官能(メタ)アクリレートモノマーであることがより好ましい。(メタ)アクリレートモノマーとして、アリール基又はヘテロアリール基を含む(メタ)アクリレートモノマーを用いることにより、硬化物のアッベ数を効果的に低下させることができる。さらに、アリール基又はヘテロアリール基を含む(メタ)アクリレートモノマーを用いることにより、硬化性組成物中において(メタ)アクリレートモノマーを均一に混合しやすくなるため、硬化物の透明性と耐久性をより効果的に高めることができる。
アリール基又はヘテロアリール基を含む(メタ)アクリレートモノマーとしては、例えば、ベンジル(メタ)アクリレート、EO変性クレゾール(メタ)アクリレート、エトキシ化フェニル(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、パラクミルフェノキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、ECH変性フェノキシ(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシヘキサエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシテトラエチレングリコール(メタ)アクリレート、トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、EO変性トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、O−フェニルフェノール(メタ)アクリレート、O−フェニルフェノールEO変性(メタ)アクリレート等を挙げることができる。中でもベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、O−フェニルフェノール(メタ)アクリレート、O−フェニルフェノールEO変性(メタ)アクリレートがより好ましく、ベンジル(メタ)アクリレートおよびフェノキシエチル(メタ)アクリレートが特に好ましく、ベンジルアクリレートおよびフェノキシエチルアクリレートがより特に好ましい。
(メタ)アクリレートモノマーは、脂環式(メタ)アクリレートモノマーであってもよい。脂環式(メタ)アクリレートモノマーとしては、脂肪族環に1つの(メタ)アクリロイル基が直接または2価の連結基を介して結合したものであってもよく、脂肪族環に2つ以上の(メタ)アクリロイル基が直接または2価の連結基を介して結合したものであってもよい。中でも、脂肪族環に1つの(メタ)アクリロイル基が直接結合した単官能(メタ)アクリレートモノマーは好ましく用いられる。
脂肪族環は、単環構造であってもよいし、2以上の脂肪族環が連結または融合した多環構造であってもよいし、橋かけ環炭化水素を含んでいてもよい。また、脂肪族環は、炭素原子と水素原子のみで構成されていてもよいし、炭素原子および水素原子以外のヘテロ原子を含んでいてもよい。脂肪族環の炭素数は、特に制限されないが、6〜20であることが好ましく、7〜15であることがより好ましく、7〜10であることがさらに好ましい。脂肪族環としては、具体的には、トリシクロデカン、アダマンタン、ノルボルナン、シクロヘキサン、ノルボルネンが好ましく、トリシクロデカン、アダマンタン、ノルボルナンがより好ましく、トリシクロデカンがさらに好ましい。
本発明で好ましく用いることができる(メタ)アクリレートモノマーとしては、例えば、以下の化合物列挙することができる。
Figure 0006546986
Figure 0006546986
(メタ)アクリレートモノマーの入手方法については特に制限は無く、商業的に入手してもよく、合成により製造してもよい。商業的に入手する場合は、例えば、ビスコート#192 PEA(モノマー1)(大阪有機化学工業社製)、ビスコート#160 BZA(モノマー2)(大阪有機化学工業社製)、A−DCP(モノマー3)(新中村化学工業社製)、FA−513AS(モノマー4)(日立化成工業社製)を好ましく用いることができる。なお、モノマー1の25℃、せん断速度10s-1における粘度は9mPa・sであり、モノマー2の25℃、せん断速度10s-1における粘度は8mPa・sであり、モノマー3の25℃、せん断速度10s-1における粘度は120mPa・sであり、モノマー4の25℃、せん断速度10s-1における粘度は12mPa・sである。
硬化性組成物中における、25℃における粘度が2000mPa・s未満である(メタ)アクリレートモノマーの含有量は、5〜80質量%であることが好ましく、5〜50質量%であることがより好ましく、5〜40質量%であることがさらに好ましい。
(非共役ビニリデン基含有化合物)
本発明の硬化性組成物は、さらに、下記一般式(3)で表される非共役ビニリデン基含有化合物を含むことが好ましく、下記一般式(4)で表される非共役ビニリデン基含有化合物を含むことがより好ましい。
Figure 0006546986
一般式(3)中、R21〜R26は、それぞれ独立に置換基を表し、R21〜R26のうち少なくとも1つが環を形成しているか、少なくとも2つが互いに結合して環を形成している。但し、一般式(3)で表される非共役ビニリデン基含有化合物は、(メタ)アクリロイル基を含まない。
このような一般式(3)で表される非共役ビニリデン基含有化合物を含む硬化性組成物を用いることで、本発明では、光または加熱重合後の半硬化物の粘度を特定の範囲に制御し、かつ、その半硬化物を後述する硬化物の製造方法において熱重合したときに得られる硬化物の耐熱性および良品率を改善できる。
一般式(3)中、R21〜R26が表す置換基に特に制限はなく、例えば、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、アルキル基、アルケニル基、アシル基、ヒドロキシル基、ヒドロキシアルキル基、芳香環基、複素芳香環基、脂環基等を挙げることができる。中でも、R21〜R26は、水素原子、アルキル基、アルケニル基であることが好ましく、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数2〜5のアルケニル基であることがより好ましい。
21〜R26が形成する環は、芳香環であっても、複素芳香環であっても、非芳香性の環であってもよい。その中でも、R21〜R26が形成する環は、非芳香性の環であることが好ましく、非芳香性の炭化水素環であることがより好ましい。また、R21〜R26が形成する環は、さらに置換基を有していてもよく、置換基の例としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、n−プロピル基およびイソプロピル基がより好ましい。また、R21〜R26が形成する環が、さらに置換基を有する場合は、その置換基同士が結合して縮合環を形成してもよい。
一般式(3)で表される非共役ビニリデン基含有化合物においてR21〜R26が形成する環は、1つであっても、複数であってもよい。また、R21〜R26が形成する環が複数である場合は、互いに独立した複数の環であっても、互いに独立した複数の環同士が縮合した縮合環であっても、上述のように1つの環がさらに置換基を有する場合はその置換基同士が結合した縮合環であってもよい。中でも、R21〜R26が形成する環は、複数の環が縮合した縮合環であることがより好ましく、1つの環がさらに置換基を有する場合はその置換基同士が結合した縮合環であることが特に好ましい。なお、後述の具体例化合物のように2つの環がスピロ縮合をしている態様も、縮合環に含まれる。また、R21とR22の結合している炭素原子、および、R25とR26の結合している炭素原子のうち、一方の炭素原子は不斉炭素原子であることが好ましい。
一般式(3)で表される非共役ビニリデン基含有化合物としては、2〜5の環が縮合した縮合環を含むことが好ましく、2または3の環が縮合した縮合環を含むことがより好ましい。また、縮合環を構成するそれぞれの環の環員数は、3〜10であることが好ましく、3〜9であることがより好ましく、4〜9であることが特に好ましい。
21〜R26のうち、(A)少なくとも1つが環を形成しているか、(B)少なくとも2つが互いに結合して環を形成している。中でも、非共役ビニリデン基含有化合物は、R21〜R26のうち、(B)少なくとも2つが互いに結合して環を形成している場合が好ましい。この場合、非共役ビニリデン基含有化合物は下記一般式(4)で表されることが好ましい。
Figure 0006546986
一般式(4)中、R21、R22、R25およびR26は、それぞれ独立に置換基を表し、Aは環状構造を形成するために必要な原子団を表す。
一般式(4)中、R21、R22、R25およびR26が表す置換基の好ましい範囲は、一般式(3)におけるR21〜R26の好ましい範囲と同様である。また、R21、R22、R25およびR26は、さらに互いに結合して環を形成していてもよく、その環はさらに置換基を有していてもよい。
また、R21とR22の組またはR25とR26の組のうち、いずれか一方の組のみにおいて2つの置換基の少なくとも一方が水素原子であることが好ましく、いずれか一方の組のみにおいて2つの置換基の両方が水素原子であることがより好ましい。
21およびR22はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1〜5の炭化水素基を表し、かつ、炭素数1〜5の炭化水素基が環を形成していないことが好ましい。R21およびR22のうち、一方のみが水素原子または炭素数1〜5の炭化水素基を表し、かつ、炭素数1〜5の炭化水素基が環を形成していないことが好ましい。
一般式(4)中、Aは環状構造を形成するために必要な原子団を表し、その環状構造としては、特に制限はなく、公知の環状構造でよい。環状構造としては、例えば、脂環(非芳香性の炭化水素環)、芳香環、複素環、−CO−を含むラクトン環などを挙げることができる。中でも、Aは、一般式(4)のAに連結する炭素原子および非共役ビニリデン基を構成する炭素原子を含めて炭素数4〜10の脂環を形成するために必要な原子団であることが好ましく、一般式(4)のAに連結する炭素原子および非共役ビニリデン基を構成する炭素原子を含めて炭素数5〜9の脂環を形成するために必要な原子団であることが特に好ましい。この脂環はさらなる置換基を有していてもよく、その好ましい置換基はR21、R22、R25およびR26が形成する環が有していてもよいさらなる置換基の範囲と同様である。また、Aは、不飽和の脂環であっても、飽和の脂環であってもよいが、一般式(4)で表される非共役ビニリデン基含有化合物全体として、少なくとも1つの不飽和結合を有することが好ましい。また、Aは、R21、R22、R25およびR26が表す置換基とさらに縮合環を形成していてもよい。
本発明では、一般式(4)中、R21、R22、R25およびR26は、それぞれ独立に水素原子および炭素原子のみからなる置換基を表し、Aは脂環(非芳香性の炭化水素)構造であることが特に好ましい。
本発明では、一般式(3)又は(4)で表される非共役ビニリデン基含有化合物がビニリデン基(非共役ビニリデン基)以外にさらに別のアルケニル基を有することが好ましい。一般式(3)又は(4)で表される非共役ビニリデン基含有化合物の有する非共役ビニリデン基以外のビニリデン基の位置としては特に制限はない。その中でも一般式(3)又は(4)で表される非共役ビニリデン基含有化合物は、非共役ビニリデン基以外のビニリデン基が、R21、R22、R25およびR26が形成する環に位置することが好ましい。すなわち、R21、R22、R25およびR26が形成する環は、少なくとも1つの不飽和炭化水素環を含むことが特に好ましく、少なくとも1つの二重結合を1つのみ有する不飽和炭化水素環を含むことがより特に好ましい。
本発明で用いられる非共役ビニリデン基含有化合物の分子量は、100〜400であることが好ましく、120〜350であることがより好ましく、130〜300であることが特に好ましい。
非共役ビニリデン基含有化合物の入手方法については特に制限は無く、商業的に入手してもよく、合成により製造してもよい。商業的に入手する場合は、例えば、化合物(B−5)のβ−カリオフィレン(井上香料社製)などを好ましく用いることができる。
合成により製造する場合は、一般式(3)又は(4)で表される非共役ビニリデン基含有化合物の製造方法としては特に制限はなく、公知の方法で合成することができる。例えば、本発明に好ましく用いることができるβ−カリオフィレンを合成する場合は、J.Am.Chem.Soc.85,362(1964)、Tetrahedron Lette.,24,1885(1983)に記載の方法などで、合成することができる。
硬化性組成物中における、上記非共役ビニリデン基含有化合物の含有量は、0.5〜30質量%であることが好ましく、1〜25質量%であることがより好ましく、2〜20質量%であることがさらに好ましい。
<光ラジカル重合開始剤>
本発明の硬化性組成物は、光ラジカル重合開始剤及び熱ラジカル重合開始剤から選択される少なくとも1種を含む。光ラジカル重合開始剤としては、特に制限はなく、公知の光ラジカル重合開始剤を用いることができる。
光ラジカル重合開始剤としては、具体的には以下の化合物を用いることができる。例えば、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルベンチルフォスフィンオキシド、ビス(2,6−ジメチルベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキシド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキシド、ビス(2,6−ジクロルベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキシド、1−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、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、1,2−ジフェニルエタンジオン、メチルフェニルグリオキシレート、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−ヒロドキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]フェニル}−2−メチル−プロパン−1−オン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、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、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド等を挙げることができる。
中でも、本発明では、光ラジカル重合開始剤としてBASF社製、イルガキュア184(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン)、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オンを好ましく用いることができる。
硬化性組成物中における光ラジカル重合開始剤の含有量は、0.01〜5.0質量%であることが好ましく、0.05〜1.0質量%であることがより好ましく、0.05〜0.5質量%であることがさらに好ましい。
<熱ラジカル重合開始剤>
本発明の硬化性組成物は、熱ラジカル重合開始剤を含むことが好ましい。熱ラジカル重合開始剤をあらかじめ硬化性組成物に添加しておくことで、硬化性組成物を半硬化させた半硬化物を熱重合することにより、耐熱性が高い硬化物を成形することができる。
熱ラジカル重合開始剤としては、具体的には以下の化合物を用いることができる。例えば、1,1−ジ(t−ヘキシルペルオキシ)シクロヘキサン、1,1−ジ(t−ブチルペルオキシ)シクロヘキサン、2,2−ジ(4,4−ジ−(t−ブチルペルオキシ)シクロヘキシル)プロパン、t−ヘキシルペルオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルペルオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルペルオキシラウレート、ジクミルペルオキシド、ジ−t−ブチルペルオキシド、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ヘキシルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、クメンヒドロペルオキシド、t−ブチルヒドロペルオキシド、2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン等を挙げることができる。
中でも、本発明では、熱ラジカル重合開始剤として、分子内にヒドロペルオキシド基を有するヒドロペルオキシド系熱ラジカル重合開始剤を用いることが好ましく、分子内にヒドロペルオキシド基を有するヒドロペルオキシド系熱ラジカル重合開始剤、および分子内にヒドロペルオキシド基を有さない非ヒドロペルオキシド系熱ラジカル重合開始剤を少なくとも1種ずつ用いることがより好ましい。
本発明では、非ヒドロペルオキシド系熱ラジカル重合開始剤として日本油脂株式会社製、パーブチルO(t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート)およびヒドロペルオキシド系熱ラジカル重合開始剤として日本油脂株式会社製、パークミル H−80(クメンヒドロペルオキシド)を好ましく用いることができる。
熱ラジカル重合開始剤として、分子内にヒドロペルオキシド基を有するヒドロペルオキシド系熱ラジカル重合開始剤を用いることが好ましい理由として、ヒドロペルオキシド系熱ラジカル重合開始剤が非共役ビニリデン基含有化合物モノマーの重合中の連鎖移動を促進する効果があり、3次元構造のコントロール性がより向上し、半硬化物の変形性を付与することができることが挙げられる。また、ヒドロペルオキシド系熱ラジカル重合開始剤は、熱ラジカル重合開始する温度が一般に高いため、熱重合開始温度の低い非ヒドロペルオキシド系熱ラジカル重合開始剤を併用することがより好ましい。
硬化性組成物における熱ラジカル重合開始剤の含有量は、0.01〜10質量%であることが好ましく、0.05〜5.0質量%であることがより好ましく、0.05〜2.0質量%であることがさらに好ましい。
なお、硬化性組成物は、上述した光ラジカル重合開始剤と熱ラジカル重合開始剤の両方を含むことが好ましく、この場合、光ラジカル重合開始剤と熱ラジカル重合開始剤の合計含有量は、0.01〜10質量%であることが好ましく、0.05〜5.0質量%であることがより好ましく、0.05〜3.0質量%であることがさらに好ましい。
(その他の添加剤)
本発明では、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、硬化性組成物が、ポリマー、その他のモノマー、分散剤、可塑剤、熱安定剤、離型剤等の添加剤を含んでいてもよい。
(半硬化物の製造方法)
本発明の硬化性組成物を半硬化することで、半硬化物を製造することができる。半硬化物の製造方法は、本発明の硬化性組成物を半硬化する工程を含み、半硬化する工程は、光照射や加熱をする工程とすることができる。中でも、半硬化する工程は、本発明の硬化性組成物に対して光照射する工程を含むことが好ましい。
半硬化する工程では、本発明の硬化性組成物に対して光照射および加熱のうち少なくとも一方を行って、25℃、周波数10Hzにおける複素粘度が105〜108mPa・sの半硬化物を形成することが好ましく、本発明の硬化性組成物に対して光照射を行って、25℃、周波数10Hzにおける複素粘度が105〜108mPa・sの半硬化物を形成することがより好ましい。
ここで、本明細書中において「半硬化物」とは、硬化性組成物を重合したものであり、完全に固体となっておらず、ある程度流動性を有する状態の物を意味する。例えば、硬化性組成物の重合体の、25℃、周波数10Hzにおける複素粘度が105〜108mPa・sである場合、その重合体は半硬化物である。すなわち、25℃、周波数10Hzにおける複素粘度の上限値として1.0×109mPa・sの物までを半硬化物とみなせる。一方、「硬化物」とは、硬化性組成物を重合したものであり、完全に固体となっている状態の物を意味する。
以下、半硬化物の製造方法、及び硬化物の製造方法について、具体的に説明する。なお、硬化物の製造方法は、半硬化物の製造方法を含むため、両者に共通する製造方法の好ましい態様については半硬化物の製造方法欄に記載する。
<半硬化工程>
半硬化物の製造方法は、硬化性組成物に対して、光照射および/または加熱して、25℃、周波数10Hzにおける複素粘度が105〜108mPa・sの半硬化物を得る工程を含むことが好ましい。
半硬化物の製造方法では、硬化性組成物を、光照射および/または加熱する前から熱重合するときに用いる成形型に直接設置してもよく、別の型に入れて半硬化物を製造した後で熱重合するときに用いる成形型に移動させてもよい。
成形型として別の型を用いる場合、いわゆるプリフォーム用の型を用いることが好ましい。プリフォーム用の型は、金属製であってもよいし、ガラス製、樹脂製であってもよい。量産過程で繰り返し使用することを考慮すれば、プリフォーム用の型は、金属製またはガラス製であることが好ましい。また、半硬化物をレンズとして用いる場合は、プリフォーム用の型の少なくとも一方の面には、成形型と同じ/または近い形状を有していることが好ましく、両面に成形型形状に同じ/または近い形状を有していることがより好ましい。
(光照射の条件)
半硬化物の製造方法における光照射は、光照射後の半硬化物の25℃、周波数10Hzにおける複素粘度が、105〜108mPa・sとなるように行うことが好ましく、105〜107.5mPa・sとなるように行うことがより好ましく、105.5〜107.5mPa・sとなるように行うことが特に好ましい。
光照射に用いられる光は、紫外線、可視光線であることが好ましく、紫外線であることがより好ましい。例えばメタルハライドランプ、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、殺菌ランプ、キセノンランプ、LED(Light Emitting Diode)光源ランプなどが好適に使用される。光照射時の雰囲気は、空気中または不活性ガス置換中であることが好ましく、酸素濃度1%以下になるまで窒素置換した雰囲気であることがより好ましい。
(加熱半硬化の条件)
半硬化物の製造方法において、加熱半硬化工程を設ける場合、加熱半硬化は、加熱後の半硬化物の25℃、周波数10Hzにおける複素粘度は、105〜108mPa・sとなるように行うことが好ましく、105〜107.5mPa・sとなるように行うことがより好ましく、105.5〜107.5mPa・sとなるように行うことが特に好ましい。
(半硬化物)
本発明は、上述した方法で製造される半硬化物に関するものであってもよい。このような半硬化物は、後述する硬化物の製造方法に好ましく用いることができる。ここで、半硬化物の複素粘度の好ましい範囲は、上述した半硬化物の製造方法における半硬化物の複素粘度の好ましい範囲と同様である。
半硬化物には、光照射工程後において、光ラジカル重合開始剤が全て消費されていて全く含まれていなくてもよく、光ラジカル重合開始剤が残留していてもよい。
また、半硬化物のガラス転移温度(以下、Tgとも言う)は、−150〜0℃であることが好ましく、−50〜0℃であることがより好ましく、−20〜0℃であることが特に好ましい。
(硬化物の製造方法)
硬化物の製造方法は、半硬化物を成形型に入れ加圧変形し、加熱して熱重合させるか、もしくは光照射を行うことで光重合させることにより硬化物を得る重合工程を含むことが好ましい。
硬化物の製造方法は、本発明の硬化性組成物に対して光照射および加熱のうち少なくとも一方を行って、25℃、周波数10Hzにおける複素粘度が105〜108mPa・sの半硬化物を得る工程と、半硬化物を成形型に入れ加圧変形し、光照射及び加熱のうち少なくとも一方を行って硬化物を得る重合工程とを含むことが好ましい。なお、硬化物の製造工程における光照射の条件と加熱条件は、上述した半硬化工程における条件と同様である。
(熱重合工程)
硬化物の製造方法で用いられる成形型のことを、熱成形用成形型とも言う。熱成形用成形型は、一般に2つの成形型を組み合わせて内容物に加圧しながら加熱することができる構成となっていることが好ましい。また、硬化物の製造方法では、硬化物を得る熱重合工程において、成形型として金型を用いることがより好ましい。このような熱成形用成形型としては、例えば、特開2009−126011号公報に記載のものを用いることができる。
(成形型への導入)
硬化物の製造方法では、まず半硬化物の製造方法で製造された半硬化物を成形型に入れる。光照射および/または加熱後の半硬化物は、上述した半硬化物の製造方法で説明したとおり、熱成形用成形型に直接設置されて光照射および/または加熱されているか、または、熱成形用成形型とは別の型に入れて光照射および/または加熱されている。光照射後の半硬化物が熱成形用成形型に直接設置されて光照射および/または加熱された場合は、特に熱成形用成形型に入れる動作自体は必要ない。光照射および/または加熱後の半硬化物が熱成形用成形型とは別の型に入れて光照射および/または加熱された場合は、熱成形用成形型に移動させる工程を含むことが好ましい。光照射および/または加熱後の半硬化物を熱成形用成形型に移動させる方法としては、例えば、シリンジ、バキュームパッドと真空発生器を有するエアピンセットなどを用いることができる。半硬化物は、複素粘度が特定の範囲であるため、このようにエアピンセットなどを用いて容易に熱成形用成形型に移動させることが好ましい。
(加圧変形・加熱)
硬化物の製造方法では、成形型に入れた半硬化物を、加圧変形し、加熱して熱重合させて硬化物を得る。ここで、加圧変形と加熱は同時に行ってもよく、加圧変形した後で加熱を行ってもよく、加熱した後で加圧変形を行ってもよいが、その中でも加圧変形と加熱を同時に行うことが好ましい。また、加圧変形と加熱を同時に行った上で、加圧が安定してからさらに高温に加熱することも好ましい。
加圧変形における圧力は、0.098MPa〜9.8MPaであることが好ましく、0.294MPa〜4.9MPaであることがより好ましく、0.294MPa〜2.94MPaであることが特に好ましい。加熱温度は、加圧変形と同時に行う加熱は80〜300℃であることが好ましく、120〜300℃であることがより好ましく、150〜280℃であることが特に好ましい。なお、加圧が安定してからさらに高温に加熱場合も、80〜300℃であることが好ましく、120〜300℃であることがより好ましく、150〜280℃であることが特に好ましい。熱重合の時間は、30〜1000秒であることが好ましく、30〜500秒であることがより好ましく、60〜300秒であることが特に好ましい。熱重合時の雰囲気は、空気中または不活性ガス置換あることが好ましく、酸素濃度1%以下になるまで窒素置換した雰囲気であることがより好ましい。
(硬化物)
本発明は、硬化性組成物を硬化することで形成される硬化物に関するものでもある。本発明の硬化物は、上述した硬化物の製造方法によって製造されたものであることが好ましい。
(屈折率)
本発明の硬化物は、光学部材用途の中でもレンズなどに用いる観点から、屈折率が高いことが好ましい。本発明の硬化物は、波長589nmにおける屈折率nDが1.45以上であることが好ましく、1.58以上であることがより好ましく、1.60以上であることがより特に好ましく、1.61以上であることがさらにより特に好ましく、1.62以上であることが最も好ましい。
(アッベ数)
本発明の硬化物は、光学部材用途の中でもレンズなどに用いるときに色収差を低減する観点から、アッベ数が低いことが好ましい。本発明の硬化物は、アッベ数が23以下であることが好ましく、22.5以下であることがより好ましく、22以下であることが特に好ましく、21.6以下であることがより特に好ましい。
本明細書中、アッベ数νDは、アッベ計(株式会社アタゴ社製)を用いて、波長589nm、486nm、656nmにおけるそれぞれの屈折率nD、nF、nCを測定し、下記式により算出される。
νD=(nD−1)/(nF−nC)
ここで、nDは波長589nmにおける屈折率、nFは波長486nmにおける屈折率、nCは波長656nmにおける屈折率を表す。
(サイズ)
本発明の硬化物は、最大厚みが0.1〜10mmであることが好ましい。最大厚みは、より好ましくは0.1〜5mmであり、特に好ましくは0.15〜3mmである。本発明の硬化物は、最大直径が1〜1000mmであることが好ましい。最大直径は、より好ましくは2〜200mmであり、特に好ましくは2.5〜100mmである。このようなサイズの硬化物は、高屈折率の光学部材用途として特に有用である。このような厚い成形体は、溶液キャスト法で製造しようとしても溶剤が抜けにくいため一般に容易ではなく、成形が容易ではない。しかしながら、本発明の硬化性組成物を用いれば、成形が容易で、ハンドリング性も高く、高品質な硬化物を得ることができる。
(光学部材)
本発明は、上述した硬化物を含む光学部材に関するものでもる。本発明の硬化物は、高屈折性、光線透過性、軽量性を併せ持ち、光学特性に優れた成形体であるため、光学部材に好ましく用いられる。本発明の光学部材の種類は、特に制限されない。特に、硬化性組成物の優れた光学特性を利用した光学部材、特に光を透過する光学部材(いわゆるパッシブ光学部材)として好適に利用することができる。このような光学部材を備えた光学機能装置としては、例えば、各種ディスプレイ装置(液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等)、各種プロジェクタ装置(OHP(Overhead projector)、液晶プロジェクタ等)、光ファイバー通信装置(光導波路、光増幅器等)、カメラやビデオ等の撮影装置等が例示される。
また、光学機能装置に用いられるパッシブ光学部材としては、例えば、レンズ、プリズム、プリズムシート、パネル(板状成形体)、フィルム、光導波路(フィルム状やファイバー状等)、光ディスク、LEDの封止剤等が例示される。このようなパッシブ光学部材には、必要に応じて任意の被覆層、例えば摩擦や摩耗による塗布面の機械的損傷を防止する保護層、無機粒子や基材等の劣化原因となる望ましくない波長の光線を吸収する光線吸収層、水分や酸素ガス等の反応性低分子の透過を抑制あるいは防止する透過遮蔽層、防眩層、反射防止層、低屈折率層等や、任意の付加機能層が設けられてもよい。任意の被覆層の具体例としては、無機酸化物コーティング層からなる透明導電膜やガスバリア膜、有機物コーティング層からなるガスバリア膜やハードコート等が挙げられる。コーティング法としては真空蒸着法、CVD(Chemical vapor deposition)法、スパッタリング法、ディップコート法、スピンコート法等公知のコーティング法を用いることができる。
(応用例)
本発明の硬化物を用いた光学部材は、特にレンズ基材に好ましく用いられる。本発明の硬化性組成物を用いて製造されたレンズ基材は低アッベ数を有し、好ましくは、高屈折性、光線透過性、軽量性を併せ持ち、光学特性に優れている。また、硬化性組成物を構成するモノマーの種類を適宜調節することにより、レンズ基材の屈折率を任意に調節することが可能である。
なお、本明細書中において「レンズ基材」とは、レンズ機能を発揮することができる単一部材を意味する。レンズ基材の表面や周囲には、レンズの使用環境や用途に応じて膜や部材を設けることができる。例えば、レンズ基材の表面には、保護膜、反射防止膜、ハードコート膜等を形成することができる。また、ガラスレンズ基材や、プラスチックレンズ基材に積層させた複合レンズにすることができる。さらにレンズ基材の周囲を基材保持枠などに嵌入して固定することもできる。ただし、これらの膜や枠などは、レンズ基材に付加される部材であり、本明細書中でいうレンズ基材そのものとは区別される。
レンズ基材をレンズとして利用するに際しては、レンズ基材そのものを単独でレンズとして用いてもよいし、上述した膜や枠、その他レンズ基材などを付加してレンズとして用いてもよい。レンズ基材を用いたレンズの種類や形状は、特に制限されない。
レンズ基材は低アッベ数であることから色収差補正レンズに好ましく用いることができ、色収差補正レンズとしては例えば、携帯やデジタルカメラ等の撮像用レンズやテレビ、ビデオカメラ等の撮映レンズ、さらには車載、内視鏡レンズに使用されることが好ましい。
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理 手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
(化合物の合成)
<化合物2−1の合成>
Figure 0006546986
上記化合物2−1を下記方法で合成した。
5,6−ジメトキシ−1−インダノン290gと、オルトフタルアルデヒド204gを1500mLのメタノールに溶解させた。反応溶液を加温し、60℃に保ちつつ、水酸化カリウム255gをメタノール1750mLに溶解させ滴下した。5時間攪拌した後、反応溶液を室温に戻し、析出した結晶を濾取し、化合物2−1Aを230g得た。
Figure 0006546986
化合物2−1A 200gと、フェノール320gをメタンスルホン酸320mLに溶解させた。反応溶液を加温し、60℃に保ちつつ、3−メルカプトプロピオン酸3.2mLを滴下した。5時間攪拌後、反応溶液にメタノールを720mL滴下し、30分攪拌後、さらに1400mLのメタノールを滴下した。反応溶液を室温に戻し、析出した結晶を濾取し、化合物2−1Bを292g得た。1H−NMRデータを図1に示す。
Figure 0006546986
2−ヒドロキシエチルアクリレート100gに、トリエチルアミン132mLと、酢酸ブチル650mLを加え攪拌した。反応溶液を5℃に保ちつつ、メタンスルホン酸クロリド70mLを1時間かけて滴下した。1時間攪拌後、反応溶液に水500mL加え、攪拌した後、水層を除去する操作を3回繰り返した。ジブチルヒドロキシトルエンを30mg加えた後、減圧することで酢酸ブチルを留去し、化合物2−1Cを160g得た。
Figure 0006546986
化合物2−1B 100gに酢酸ブチル500mL、ニトロベンゼン0.5mL、炭酸カリウム138g、およびテトラブチルアンモニウムブロマイド(TBAB)8gを加え攪拌した。反応溶液に、化合物2−1Cを150g加え、80℃に保ちつつ、5時間反応させた後、トルエンを250mL加え攪拌した。反応溶液に、水300mLを加え、60℃に保ちつつ攪拌した後、水層を除去する操作を3回繰り返した。残渣をカラムクロマトグラフィーで精製することにより、化合物2−1を120g得た。1H−NMRデータを図2に示す。
<化合物2−2の合成>
Figure 0006546986
上記化合物2−2を下記方法で合成した。
化合物2−1と同様の方法で化合物2−1Aを230g、化合物2−1Cを160g得た。化合物2−1A 200gに、2−ナフトール250g、トルエン300mL、およびメタンスルホン酸320mLを加え攪拌した。反応溶液を加温し、60℃に保ちつつ、3−メルカプトプロピオン酸を3.2mL滴下した。3時間反応後、反応溶液にメタノールを320mL滴下し、30分攪拌後、さらに1400mLのメタノールを加えた。反応溶液を室温に戻し、析出した結晶を濾取し、化合物2−2Bを220g得た。
Figure 0006546986
化合物2−2B 100gに酢酸ブチル500mL、ニトロベンゼン0.5mL、炭酸カリウム138g、およびテトラブチルアンモニウムブロマイド(TBAB)8gを加え攪拌した。反応溶液に、化合物2−1Cを150g加え、80℃に保ちつつ、5時間反応させた後、トルエンを250mL加え攪拌した。反応溶液に水300mL加え、60℃に保ちつつ攪拌した後、水層を除去する操作を3回繰り返した。残渣をカラムクロマトグラフィーで精製することにより、化合物2−2を120g得た。
<化合物2−3の合成>
Figure 0006546986
上記化合物2−3を下記方法で合成した。
化合物2−1と同様の方法で化合物2−1Bを292g得た。4−ヒドロキブチルアクリレート100gに、トリエチルアミン106mLと、酢酸ブチル790mLを加え攪拌した。反応溶液を5℃に保ちつつ、メタンスルホン酸クロリド56mLを1時間かけて滴下した。1時間攪拌後、反応溶液に水500mL加え、攪拌した後、水層を除去する操作を3回繰り返した。ジブチルヒドロキシトルエンを30mg加えた後、減圧することで酢酸ブチルを留去し、化合物2−3Cを145g得た。
Figure 0006546986
化合物2−1B 100gに酢酸ブチル500mL、ニトロベンゼン0.5mL、炭酸カリウム138g、およびテトラブチルアンモニウムブロマイド(TBAB)8gを加え攪拌した。反応溶液に、化合物2−3Cを130g加え、80℃に保ちつつ、5時間反応させた後、トルエンを250mL加え攪拌した。反応溶液に水300mL加え、60℃に保ちつつ攪拌した後、水層を除去する操作を3回繰り返した。残渣をカラムクロマトグラフィーで精製することにより、化合物2−3を130g得た。1H−NMRデータを図3に示す。
<化合物2−4の合成>
Figure 0006546986
上記化合物2−4を下記方法で合成した。
化合物2−1と同様の方法で化合物2−1Bを292g得た。
4−ヒドロキシブチルアクリレート 200gに、酢酸エチル 1400mlを加え、攪拌した。反応溶液を5℃に保ちつつ、トリホスゲン183mL、およびN,N’−ジエチルアニリン265mLを2時間かけて滴下した。1時間攪拌後、反応溶液に水500mL加え、攪拌した後、水層を除去する操作を3回繰り返した。ジブチルヒドロキシトルエンを30mg加えた後、減圧することで酢酸エチルを留去し、化合物2−4Cを273g得た。
Figure 0006546986
化合物2−1B 100gにテトラヒドロフラン1000mL、トリエチルアミン110g加え、攪拌した。反応溶液を5℃に保ちつつ、化合物2−4C 136gを時間かけて加え、1時間反応させた後、さらに25℃で1時間反応させた。反応溶液に、水700mLおよび酢酸エチル650mLを加え、攪拌した後、水槽を除去する操作を3回繰り返した。残渣に含まれる酢酸エチルを減圧することで除去した後、メタノール500mLおよび水500mLを加え、5℃に保ちながら攪拌することで結晶を析出させることで、化合物2−4を116g得た。
<化合物2−5の合成>
Figure 0006546986
上記化合物2−5を下記方法で合成した。5,6−ジメトキシ−1−インダノンの代わりに6−メトキシー1−インダノンを用いること以外は化合物2−1の合成と同様の操作を行い、化合物2−5Bを260g得た。1H−NMRデータを図4に示す。
Figure 0006546986
化合物2−1Bの代わりに化合物2−5Bを用いること以外は化合物2−1の合成と同様の操作を行い、化合物2−5を125g得た。1H−NMRデータを図5に示す。
<化合物2−6の合成>
Figure 0006546986
上記化合物2−6を下記方法で合成した。5,6−ジメトキシ−1−インダノンの代わりに5−メトキシー1−インダノンを用いること以外は化合物2−1の合成と同様の操作を行い、化合物2−6Bを240g得た。1H−NMRデータを図6に示す。
Figure 0006546986
化合物2−1Bの代わりに化合物2−6Bを用いること以外は化合物2−1の合成と同様の操作を行い、化合物2−6を115g得た。1H−NMRデータを図7に示す。
<化合物2−7の合成>
Figure 0006546986
5,6−ジメトキシ−1−インダノンの代わりに6−ジメチルアミノー1−インダノンを用いること以外は化合物2−1の合成と同様の操作を行い、化合物2−7を115g得た。
<化合物2−8の合成>
Figure 0006546986
上記化合物2−8を下記方法で合成した。
化合物2−1と同様の方法で化合物2−1Bを292g得た。化合物2−1B 100gに、テトラヒドロフラン500mLと、ジイソプロピルエチルアミン72gを加え攪拌した。反応溶液を5℃に保ちつつ、塩化アクリロリル49gを1時間かけて加え、1時間反応させた後、さらに25℃で1時間反応させた。反応溶液に水700mLおよび酢酸エチル650mLを加え攪拌した後、水槽を除去する操作を3回繰り返した。残渣に含まれる酢酸エチルを減圧することで除去した後、メタノール1000mLを加え、攪拌して結晶を析出させることで、化合物2−8を132g得た。1H−NMRデータを図8に示す。
<化合物2−9の合成>
Figure 0006546986
上記化合物2−9を下記方法で合成した。
化合物2−1と同様の方法で化合物2−1Bを292g得た。
2−ヒドロキシエチルアクリレート 200gに、酢酸エチル 1400mlを加え、攪拌した。反応溶液を5℃に保ちつつ、トリホスゲン212mL、およびN,N’―ジエチルアニリン308mLを2時間かけて滴下した。1時間攪拌後、反応溶液に水500mL加え、攪拌した後、水層を除去する操作を3回繰り返した。ジブチルヒドロキシトルエンを30mg加えた後、減圧することで酢酸エチルを留去し、化合物2−9Cを293g得た。
Figure 0006546986
化合物2−1B 100gにテトラヒドロフラン1000mL、トリエチルアミン110g加え、攪拌した。反応溶液を5℃に保ちつつ、化合物2−9C 117gを1時間かけて加え、1時間反応させた後、さらに25℃で1時間反応させた。反応溶液に、水700mLおよび酢酸エチル650mLを加え、攪拌した後、水槽を除去する操作を3回繰り返した。残渣に含まれる酢酸エチルを減圧することで除去した後、メタノール500mLおよび水500mLを加え、5℃に保ちながら攪拌することで結晶を析出させることで、化合物2−9を113g得た。1H−NMRデータを図9に示す。
<比較化合物1−1の合成>
Figure 0006546986
比較化合物1−1を、特開2014−80572号公報の実施例1に記載の合成法に従って合成した。
<比較化合物1−2の合成>
Figure 0006546986
比較化合物1−2を、特開2014−80572号公報の段落0133に記載の合成法に従って合成した。
<比較化合物1−3の合成>
Figure 0006546986
上記比較化合物1−3を下記方法で合成した。
7−メチル−1−インダノン290gと、オルトフタルアルデヒド204gを1500mLのメタノールに溶解させた。反応溶液を加温し、60℃に保ちつつ、水酸化カリウム255gをメタノール1750mLに溶解させ滴下した。5時間攪拌した後、反応溶液を室温に戻し、析出した結晶を濾取し、化合物1−3Aを220g得た。
Figure 0006546986
化合物1−3A 200gと、フェノール320gをメタンスルホン酸320mLに溶解させた。反応溶液を加温し、60℃に保ちつつ、3−メルカプトプロピオン酸3.2mLを滴下した。5時間攪拌後、反応溶液にメタノールを720mL滴下し、30分攪拌後、さらに1400mLのメタノールを滴下した。反応溶液を室温に戻し、析出した結晶を濾取し、化合物1−3Bを294g得た。
Figure 0006546986
2−ヒドロキシエチルアクリレート100gに、トリエチルアミン132mLと、酢酸ブチル650mLを加え攪拌した。反応溶液を5℃に保ちつつ、メタンスルホン酸クロリド70mLを1時間かけて滴下した。1時間攪拌後、反応溶液に水500mL加え攪拌した後、水層を除去する操作を3回繰り返した。ジブチルヒドロキシトルエンを30mg加えた後、減圧することで酢酸ブチルを留去し、化合物1−3Cを160g得た。
Figure 0006546986
化合物1−3B 100gに、酢酸ブチル500mL、ニトロベンゼン0.5mL、炭酸カリウム138g、およびテトラブチルアンモニウムブロマイド(TBAB)8gを加え攪拌した。反応溶液に、化合物1−3Cを150g加え、80℃に保ちつつ、5時間反応させた後、トルエンを250mL加え攪拌した。反応溶液に水300mL加え、60℃に保ちつつ攪拌した後、水層を除去する操作を3回繰り返した。残渣をカラムクロマトグラフィーで精製することにより、比較化合物1−3を120g得た。
(実施例1〜17及び比較例1〜6)
下記表1及び2に記載の組成となるように上記の化合物と下記成分を添加し、攪拌して均一にし、硬化性組成物を調製した。
<(メタ)アクリルモノマー>
(メタ)アクリルモノマーとして、下記の化合物を用いた。
モノマー1:大阪有機化学工業社製、製品名 ビスコート#192 PEA(25℃、せん断速度10s-1における粘度:9mPa・s)
モノマー2:大阪有機化学工業社製、製品名 ビスコート#160 BZA(25℃、せん断速度10s-1における粘度:8mPa・s)
モノマー3:新中村化学工業社製、製品名 A−DCP(25℃、せん断速度10s-1における粘度:120mPa・s)
モノマー4:日立化成工業社製、製品名 FA−513AS(25℃、せん断速度10s-1における粘度:12mPa・s)
Figure 0006546986
Figure 0006546986
<非共役ビニリデン基含有化合物>
非共役ビニリデン基含有化合物として、下記の化合物(井上香料社製、β−カリオフィレン)を用いた。なお、光学異性体は特に限定する必要はない。
Figure 0006546986
<光ラジカル重合開始剤>
光ラジカル重合開始剤として、下記化合物(BASF社製、Irgacure651)を用いた。
Figure 0006546986
<熱ラジカル重合開始剤>
熱ラジカル重合開始剤として、下記化合物を用いた。
パーブチルO:日本油脂株式会社製
パークミルH−80:日本油脂株式会社製
Figure 0006546986
(評価)
<(メタ)アクリレートモノマーの粘度>
HAAKE社製のレオメータ(RS600)を用い、25℃、せん断速度10s-1の条件で測定した。
<硬化性組成物の粘度>
実施例及び比較例で得られた硬化性組成物の粘度を、HAAKE社製のレオメータ(RS600)を用い、25℃、せん断速度10s-1の条件で測定した。
<アッベ数>
実施例及び比較例で得られた硬化性組成物を、直径10mm、厚み1mmの透明ガラス型に注入し、酸素濃度1%以下の雰囲気下、200℃に加熱することで熱硬化物を作製した。得られた熱硬化物のアッベ数(νD)を、アッベ計(株式会社アタゴ社製)を用いて測定した。
νD=(nD−1)/(nF−nC)
ここで、nDは波長589nmにおける屈折率、nFは波長486nmにおける屈折率、nCは波長656nmにおける屈折率を表す。
なお、アッベ数の測定には、熱硬化物を用いたが、紫外線照射後に熱硬化を行った硬化物であってもアッベ数に変化はない。
<耐クラック性(耐久性)>
表面が窒化クロム処理された成形金型と、アクリロイロキシプロピルトリメトキシシランで表面処理されたガラスレンズ(硝材:S−BSL7(OHARA社製)、直径33mm、中心厚み3mm、硬化性組成物を接する面の曲率半径:44.3mm、硬化性組成物と接しない面の曲率半径:330.9mmである凸レンズ)の間に、実施例及び比較例で得られた硬化性組成物を200mg注入し、硬化性組成物の直径が30mmとなるように調整した。この状態とした後、ガラスレンズの上方から、Execure3000(HOYA(株)社製)を用いて300mJ/cm2の紫外線を照射し、ついで成形金型およびガラスレンズによって挟まれた状態を維持したまま、硬化性組成物に0.196MPa(2kgf/cm2)の圧力を印加しながら200℃まで昇温した後、硬化性組成物の硬化物と成形金型とを0.05mm/secの速度で引き離すことにより、ガラスレンズに積層された硬化物を作製した。硬化物を−40℃に保持された恒温槽に投入し、クラックが発生するまでの時間を測定した。
<化合物の置換基定数σp値>
化合物2−1〜化合物2−9及び比較化合物1−1〜比較化合物1−3において、一般式(A)のR1〜R4に相当する位置に配されている置換基の置換基定数σp値として、Correlation Analysis in Chemistry, Ed. By N.B.Chapman, J.Shorter, p.439〜540, Plenum Press(1978)に記載された値を使用した。なお、σpは、下記式より求められるハメットの置換基定数であり、σpは、下記のように定義される。
σp=Log(Ka/Ka0)=pKa0−pKa
Ka0は、水中25℃における安息香酸の酸解離定数である。Kaは、水中25℃におけるパラ位置換安息香酸の酸解離定数である。
Figure 0006546986
Figure 0006546986
表1及び2より、本発明の硬化性組成物は、粘度上昇が抑えられていることがわかる。さらに、本発明の硬化性組成物を用いて作製された硬化物のアッベ数は低く、かつ、耐クラック性(耐久性)に優れていることがわかる。一方、比較化合物を用いて調製された硬化性組成物では、硬化性組成物の粘度、硬化物のアッベ数、耐クラック性(耐久性)の少なくともいずれかの評価が劣っている。

Claims (17)

  1. 下記一般式(A)で表される化合物と、
    25℃における粘度が2000mPa・s未満である(メタ)アクリレートモノマーと、
    光ラジカル重合開始剤及び熱ラジカル重合開始剤から選択される少なくとも1種と、を含有する硬化性組成物;
    Figure 0006546986
    一般式(A)中、R1〜R4のうち少なくとも1つは、アルコキシ基又はジアルキルアミノ基である;但し、R1〜R4はそれぞれ独立に、反応性基を有さない置換基であり、R1〜R4は互いに隣り合う置換基同士で互いに結合して縮合環を形成するものではない;R5〜R7はそれぞれ独立にアルキル基、アルコキシ基又はアリール基を表す;Ar11及びAr12はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環を含むアリール基又は破線で囲まれたベンゼン環を含むヘテロアリール基を表し、Ar13は破線で囲まれたベンゼン環を縮合環のひとつとして含む芳香族縮合環基である;R12及びR13はそれぞれ独立に、水酸基、メルカプト基、アミノ基又は重合性不飽和結合を有する基である;c〜eはそれぞれ独立に、0〜4の整数を表す;Ar11及びAr12がそれぞれ独立に破線で囲まれたベンゼン環を縮合環のひとつとして含む芳香族縮合環基である場合は、R5、R6、R12及びR13はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環に置換していても、破線で囲まれたベンゼン環以外の縮合環に置換していてもよい;R7は破線で囲まれたベンゼン環に置換していても、破線で囲まれたベンゼン環以外の縮合環に置換していてもよい。
  2. 前記R12及びR13が、重合性不飽和結合を有する基である、請求項1に記載の硬化性組成物。
  3. 前記化合物が下記一般式(1)で表される化合物である、請求項1又は2に記載の硬化性組成物;
    Figure 0006546986
    一般式(1)中、R1〜R4のうち少なくとも1つは、アルコキシ基又はジアルキルアミノ基である;但し、R1〜R4はそれぞれ独立に、反応性基を有さない置換基であり、R1〜R4は互いに隣り合う置換基同士で互いに結合して縮合環を形成するものではない;R5〜R7はそれぞれ独立にアルキル基、アルコキシ基又はアリール基を表す;Ar11及びAr12はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環を含むアリール基又は破線で囲まれたベンゼン環を含むヘテロアリール基を表し、Ar13は破線で囲まれたベンゼン環を縮合環のひとつとして含む芳香族縮合環基である;L1及びL2はそれぞれ独立に、単結合、酸素原子又は硫黄原子を表し、R8及びR9はそれぞれ独立に、エーテル結合、エステル結合、チオエーテル結合、チオエステル結合、アミド結合、カーボネート結合及びアルキレン基から選択される少なくとも1種を含む連結基、又は単結合を表し、L3及びL4はそれぞれ独立に単結合、エステル結合、チオエステル結合またはアミド結合を表し、R10及びR11はそれぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す;c〜eはそれぞれ独立に、0〜4の整数を表す;Ar11及びAr12がそれぞれ独立に破線で囲まれたベンゼン環を縮合環のひとつとして含む芳香族縮合環基である場合は、L1を連結基として有する基、L2を連結基として有する基、R5及びR6はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環に置換していても、破線で囲まれたベンゼン環以外の縮合環に置換していてもよい;R7は破線で囲まれたベンゼン環に置換していても、破線で囲まれたベンゼン環以外の縮合環に置換していてもよい。
  4. 前記化合物が下記一般式(2)で表される化合物である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の硬化性組成物;
    Figure 0006546986
    一般式(2)中、R1〜R4のうち少なくとも1つは、アルコキシ基又はジアルキルアミノ基である;但し、R1〜R4はそれぞれ独立に、反応性基を有さない置換基であり、R1〜R4は互いに隣り合う置換基同士で互いに結合して縮合環を形成するものではない;R5〜R7はそれぞれ独立にアルキル基、アルコキシ基又はアリール基を表す;Ar11及びAr12はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環を含むアリール基又は破線で囲まれたベンゼン環を含むヘテロアリール基を表す;L1及びL2はそれぞれ独立に、単結合、酸素原子又は硫黄原子を表し、R8及びR9はそれぞれ独立に、エーテル結合、エステル結合、チオエーテル結合、チオエステル結合、アミド結合、カーボネート結合及びアルキレン基から選択される少なくとも1種を含む連結基、又は単結合を表し、L3及びL4はそれぞれ独立に単結合、エステル結合、チオエステル結合またはアミド結合を表し、R10及びR11はそれぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す;c〜eはそれぞれ独立に、0〜4の整数を表す;Ar11及びAr12がそれぞれ独立に破線で囲まれたベンゼン環を縮合環のひとつとして含む芳香族縮合環基である場合は、L1を連結基として有する基、L2を連結基として有する基、R5及びR6はそれぞれ独立に、破線で囲まれたベンゼン環に置換していても、破線で囲まれたベンゼン環以外の縮合環に置換していてもよい。
  5. 前記R2及びR4のうち少なくとも1つは、アルコキシ基又はジアルキルアミノ基である請求項1〜4のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  6. 前記R1〜R4のうち少なくとも1つが、アルコキシ基である請求項1〜5のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  7. 前記R2及びR4のうち少なくとも1つが、アルコキシ基である請求項1〜6のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  8. 前記R2及びR4のうち少なくとも1つがアルコキシ基であり、かつ、前記R1〜R4のうち少なくとも2つがアルコキシ基である請求項1〜7のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  9. 前記R2及びR3がアルコキシ基である請求項1〜8のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  10. 前記アルコキシ基はメトキシ基である請求項1〜9のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  11. 前記ジアルキルアミノ基はジメチルアミノ基である請求項1〜5のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  12. 前記(メタ)アクリレートモノマーの25℃における粘度は、500mPa・s未満である請求項1〜11のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  13. 前記(メタ)アクリレートモノマーは、アリール基又はヘテロアリール基を含む(メタ)アクリレートモノマーである請求項1〜12のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  14. 前記硬化性組成物中における前記化合物の含有量が20〜94質量%であり、前記(メタ)アクリレートモノマーの含有量が5〜80質量%であり、光ラジカル重合開始剤及び熱ラジカル重合開始剤から選択される少なくとも1種の含有量が0.01〜10質量%である請求項1〜13のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  15. 請求項1〜14のいずれか1項に記載の硬化性組成物の硬化物。
  16. 請求項15に記載の硬化物を含む光学部材。
  17. 請求項15に記載の硬化物を含むレンズ。
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