JP7257530B2 - 高分子材料、その製造方法、及び高分子材料組成物 - Google Patents

高分子材料、その製造方法、及び高分子材料組成物 Download PDF

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Description

本発明は、高分子材料、その製造方法、及び高分子材料組成物に関する。より詳しくは、可視光領域の着色が低減され、高屈折率を有し、かつ、光分散が小さい高分子材料、その製造方法、及び、高分子材料組成物に関する。
高屈折率材料として、芳香環を有するポリカーボネートやフルオレン骨格を有する高分子材料が知られている。LEDの光取り出し効率を向上する屈折率調整材料や撮像系のレンズ材料としては、アッベ数の大きい、すなわち光分散の小さい材料が求められている。このような高屈折率、かつ、光分散の小さい材料として、硫黄分子やハロゲン分子が導入された材料や金属酸化物ナノ粒子を含有した材料等が開発されている。
硫黄を含有した材料として、従来、眼鏡用のレンズ材料として、熱硬化性材料が開発されている。しかしながら、熱硬化性材料では、成形、加工する場合に工程数が増加するといったデメリットがあり、生産性の面では、熱可塑性材料が求められていた。
屈折率が高く、光分散の小さい熱可塑性材料については、これまでにも種々検討されている。
例えば、特許文献1には、2の水素原子がメチル基に置換されたベンゼン環と硫黄原子を主鎖に含む繰り返し単位を有し、分散度3.0以上であることにより、溶液状態での成形性に優れた成形材料が記載されている。
また、例えば、特許文献2には、1の水素原子がメチル基に置換されたベンゼン環と硫黄原子を主鎖に含む繰り返し単位を有するポリマーを含有することにより、溶液状態での成形性に優れるとともに、高い屈折率を有する光学部材を形成することができる成形材料が記載されている。
特開2015-168790号公報 特開2017-52834号公報
しかしながら、上述した従来の高分子材料は、可視光領域に着色を有しているため、撮像レンズ等の光学材料として使用するには充分適しているとは言えない。そのため、可視光領域の着色が抑制され、撮像レンズ等の光学材料として好適に使用することができる高分子材料の開発が求められていた。
本発明は、上記現状に鑑みて、可視光領域の着色が抑制され、高屈折率を有し、かつ、光分散が小さい高分子材料を提供することを目的とする。
本発明者は、高屈折率で、かつ光分散の小さい高分子材料について種々検討したところ、主鎖にスルホキシド骨格を有する重合体とすることにより、可視光領域の着色が抑制され、高屈折率で、かつ光分散の小さい高分子材料となりうることを見いだした。また、そのような高分子材料は、特定の酸化剤を使用して、硫黄含有単量体を含む単量体成分を重合することにより効率良く得られることを見いだし、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、主鎖にスルホキシド骨格を有することを特徴とする高分子材料である。
上記高分子材料は、更に、置換基を有する芳香環構造を主鎖に有することが好ましい。
上記高分子材料は、下記一般式(1)で示される構成単位を有することが好ましい。
Figure 0007257530000001
(式中、Aは、置換基を有する2価の芳香族炭化水素基を表す。)
上記一般式(1)で示される構成単位は、下記一般式(1-1)で示される構成単位であることが好ましい。
Figure 0007257530000002
(式中、Rは、同一又は異なって、ハロゲン原子、水酸基、又は、置換基を有してもよい、炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基、アリール基、アラルキル基、もしくは硫黄含有置換基を表す。nは、Rの数を表し、1~4の整数である。)
上記高分子材料は、硫黄原子Sに対する酸素原子Oの元素比率(O/S)が、0.1~1.5であることが好ましい。
上記高分子材料は、ガラス転移温度が80~250℃であることが好ましい。
上記高分子材料は、熱可塑性高分子材料であることが好ましい。
上記高分子材料は、光学用であることが好ましい。
本発明はまた、上述の高分子材料、及び、金属酸化物を含むことを特徴とする高分子材料組成物でもある。
本発明はまた、上述の高分子材料の製造方法であって、上記製造方法は、硫黄含有単量体を含む単量体成分を重合して硫黄含有重合体を得る工程と、酸化剤を使用して該硫黄含有重合体を酸化させる工程とを含み、上記酸化剤は、過酸化物、及び、塩素酸からなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする高分子材料の製造方法でもある。
本発明によれば、可視光領域の着色が低減され、屈折率が高く、かつ、光分散が小さいという高分子材料を提供することができる。本発明の高分子材料は、撮像系レンズ材料等の光学用途に好適に使用することができる。また、本発明の高分子材料の製造方法により、上述した高分子材料を効率良く製造することができる。
実施例1の重合体の屈折率の測定データを示した図である。 実施例1の重合体の吸光度の測定データを示した図である。 比較例1の重合体の屈折率の測定データを示した図である。 比較例1の重合体の吸光度の測定データを示した図である。 実験例1と4の高分子材料組成物の屈折率の測定データを示した図である。 実験例1~4で得られたハイブリッド膜の写真である。
以下に本発明を詳述する。
なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせたものもまた、本発明の好ましい形態である。
1.高分子材料
本発明の高分子材料は、主鎖にスルホキシド骨格を有することを特徴とする。本発明の高分子材料が、主鎖にスルホキシド骨格を有することにより、可視光領域(380~800nm)の着色が低減され、高屈折率で、かつ光分散が小さくなるのは、スルホキシド構造が導入されることにより、屈折率の低減が抑制されたり、硫黄上のローンペアのn-π*遷移により可視域の吸収バンドが消失する等のように、sp2軌道の共役の切断が可能になることにより、可視光域での透過性が向上したりするためと推測される。
本発明の高分子材料は、主鎖にスルホキシド骨格を有する。本発明の高分子材料は、主鎖にスルホキシド骨格を有する重合体である。
主鎖にスルホキシド骨格を有するとは、重合体の主鎖上に、少なくとも1のスルフィニル基(-S(=O)-)を含む構造を有することを意味する。
上記高分子材料は更に、置換基を有する芳香環構造を主鎖に有することが好ましい。重合体の主鎖上に、上記スルホキシド骨格を有し、更に置換基を有する芳香環構造を有することで、結晶性が低減されて透明性に優れ、屈折率がより高く、かつ、光分散がより小さい高分子材料とすることができる。
上記芳香環構造としては、特に限定されず、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、テトラセン環、ペンタセン環、ビフェニル環、ジフェニル環、トリフェニル環等が挙げられる。なかでも、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、ビフェニル環、トリフェニル環が好ましい。
また、なかでも、上記高分子材料のアッベ数を大きくする、すなわち光分散がより小さくなるという観点で、上記芳香環構造は、炭素数6~20の芳香環構造を含むことが好ましく、炭素数6~18の芳香環構造を含むことがより好ましく、炭素数6~12の芳香環構造を含むことが更に好ましく、ベンゼン環を含むことが更により好ましい。
本発明において、上記「芳香環構造を主鎖に有する」とは、芳香環構造自体が主鎖上にあることを意味する。例えば、下記式(a)は、主鎖上にナフタレン環がある場合を表す。この場合、炭素数10の芳香環構造を主鎖に有することになる。また例えば、下記式(b)は、主鎖上にビフェニル環がある場合を表す。この場合、炭素数12の芳香環構造を主鎖に有することになる。
Figure 0007257530000003
下記式(c)は、主鎖上にベンゼン環があり、上記ベンゼン環が炭素数6の置換基(フェニル基)を有する場合を表す。
Figure 0007257530000004
上記芳香環構造が有する置換基としては、ハロゲン原子、水酸基、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基、及び、硫黄含有置換基等が挙げられる。上記芳香環構造が有する置換基は、更に置換基を有してもよい。
上記芳香環構造が有する置換基としては、好ましくは、ハロゲン原子、水酸基、又は、置換基を有してもよい、炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基、アリール基、アラルキル基、もしくは硫黄含有置換基が挙げられる。なかでも、上記高分子材料の屈折率をより一層高くすることができる点で、上記芳香環構造が有する置換基は、置換基を有してもよい、炭素数1~6のアルキル基、又は、炭素数1~6のアルコキシ基であることがより好ましく、炭素数1~6のアルキル基、又は、炭素数1~6のアルコキシ基であることが更に好ましく、炭素数1~3のアルキル基であることが更により好ましく、メチル基であることが特に好ましい。
上記高分子材料は、下記一般式(1)で示される構成単位(以下、「構成単位(A)」とも称する。)を有することが好ましい。
Figure 0007257530000005
(式中、Aは、置換基を有する2価の芳香族炭化水素基を表す。)
で表される2価の芳香族炭化水素基としては、上記芳香環構造を有する2価の基であり、例えば、フェニレン基、ナフチレン基、アントリレン基、トリフェニレン基、ビフェニレン基、フェナントリレン基等が挙げられる。なかでも、高分子材料の光分散がより小さくなる点で、フェニレン基、ナフチレン基、アントリレン基、ビフェニレン基、トリフェニレン基が好ましく、フェニレン基がより好ましい。
上記2価の芳香族炭化水素基が有する置換基としては、上記芳香環構造が有する置換基と同様のものが挙げられ、好ましくは、ハロゲン原子、水酸基、又は、置換基を有してもよい、炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基、アリール基、アラルキル基、もしくは硫黄含有置換基が挙げられる。
上記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、なかでも、臭素原子が好ましい。
上記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、ヘキシル基等が挙げられる。なかでも、炭素数1~6のアルキル基がより好ましく、メチル基が更に好ましい。
上記アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、s-ブトキシ基、t-ブトキシ基、ペンチルオキシ基、フェノキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ベンジルオキシ基等が挙げられる。なかでも、炭素数1~6のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基がより好ましい。
上記アリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基等が挙げられる。なかでも、フェニル基が好ましい。上記アリール基の炭素数は、6~30であることが好ましく、6~18であることがより好ましく、6~12であることが更に好ましい。
上記アラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、フェニルペンチル基、フェニルヘキシル基、フェニルオクチル基等が挙げられる。上記アラルキル基の炭素数は、7~14であることが好ましく、7~9であることがより好ましい。
上記硫黄含有置換基としては、例えば、チオアルキル基、チオアリール基等が挙げられる。なかでも、チオアルキル基が好ましい。上記硫黄含有置換基の炭素数は、1~8であることが好ましく、1~6であることがより好ましく、1~4であることが更に好ましい。
上記アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基、及び、硫黄含有置換基は、更に置換基を有してもよく、当該置換基としては、溶解性の観点ではアルキル基が好ましく、金属酸化物の分散性の観点ではハロゲン原子、水酸基が好ましく挙げられる。
なかでも、屈折率、アッベ数をより一層高くすることができる点で、上記2価の芳香族炭化水素基が有する置換基としては、上記炭素数1~18のアルキル基、硫黄含有置換基がより好ましく、メチル基、チオアルキル基が更に好ましく、メチル基が特に好ましい。
また、金属酸化物の分散性を向上しうる点で、上記2価の芳香族炭化水素基が有する置換基としては、水酸基、上記硫黄含有置換基がより好ましく、水酸基、チオアルキル基、チオアリール基が更に好ましく、水酸基が特に好ましい。
上記2価の芳香族炭化水素基が有する置換基の数は、特に限定されないが、高分子材料の屈折率がより一層高くなる点で、少ない方が好ましく、具体的には、1~6であることが好ましく、1~3であることがより好ましく、1であることが更に好ましい。
上記構成単位(A)は、高分子材料の屈折率がより高く、光分散がより小さくなる点で、下記一般式(1-1)で示される構成単位であることが好ましい。
Figure 0007257530000006
(式中、Rは、同一又は異なって、ハロゲン原子、水酸基、又は、置換基を有してもよい、炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基、アリール基、アラルキル基、もしくは硫黄含有置換基を表す。nは、Rの数を表し、1~4の整数である。)
上記一般式(1-1)で表される構成単位において、Rは、置換基を表し、ハロゲン原子、水酸基、又は、置換基を有してもよい、炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基、アリール基、アラルキル基、もしくは硫黄含有置換基を表す。
上記一般式(1-1)中、Rで表される各置換基は、上記2価の芳香族炭化水素基が有する置換基とそれぞれ同じであり、その具体例や好ましい態様等も同じである。
nは、置換基Rの数を表し、1~4の整数である。nは、屈折率がより一層高くなる点で、1~3であることが好ましく、1又は2であることがより好ましく、1であることが更に好ましい。
なかでも、上記一般式(1-1)で示される構成単位は、下記一般式(1-1-1)で示される構成単位がより好ましい。
Figure 0007257530000007
(式中、Rは、上記一般式(1-1)中のRと同じである。)
上記一般式(1-1-1)中、Rで表される置換基の種類及び好ましい態様等は、上記一般式(1-1)中のRで表される置換基と同様である。
上記高分子材料において、上記構成単位(A)の割合は、重合体の全構成単位100質量%に対して、1~100質量%であることが好ましく、透明性をより高くできるという観点で、5質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることが更に好ましく、20質量%以上であることが更により好ましく、30質量%以上であることが特に好ましく、また、屈折率をより高くできるという観点で、80質量%以下であることがより好ましく、60質量%以下であることが更に好ましく、50質量%以下であることが更により好ましい。
上記高分子材料は、上記構成単位(A)を1種のみ有してもよいし、2種以上有してもよい。
上記高分子材料は、上記構成単位(A)以外に、本発明の効果に影響を及ぼさない範囲で、更に他の構成単位(B)を有していてもよい。上記他の構成単位(B)としては、例えば、下記一般式(2)で表される構成単位が好ましく挙げられる。
Figure 0007257530000008
(式中、Aは、2価の芳香族炭化水素基を表す。)
上記一般式(2)で表される構成単位において、式中のAは、置換基を有しない2価の芳香族炭化水素基を表す。
上記Aで表される2価の芳香族炭化水素基としては、上記一般式(1)中のAで表される2価の芳香族炭化水素基と同様の基が挙げられる。
なかでも、上記一般式(2)で表される構成単位は、下記一般式(2-1)で表される構成単位であることが好ましい。
Figure 0007257530000009
上記他の構成単位(B)としては、屈折率を高くするという観点で、上記一般式(2)で表される構成単位の他、下記一般式(3)及び(4)で表される構成単位等が挙げられる。
Figure 0007257530000010
(式(3)及び(4)中、A及びAは、同一又は異なって、置換基を有してもよい2価の芳香族炭化水素基を表す。)
上記一般式(3)及び(4)中の、A及びAで表される2価の芳香族炭化水素基としては、上記一般式(1)中のAで表される2価の芳香族炭化水素基と同様の基が挙げられる。なかでも、A及びAで表される2価の芳香族炭化水素基としては、フェニレン基、ナフチレン基、アントリレン基、ビフェニレン基、トリフェニレン基が好ましく、フェニレン基がより好ましい。
また、A及びAで表される2価の芳香族炭化水素基が有してもよい置換基としては、上記一般式(1)中のAで表される2価の芳香族炭化水素基が有する置換基と同様のものが挙げられる。
なかでも、屈折率、アッベ数をより一層高くすることができる点で、上記2価の芳香族炭化水素基が有する置換基としては、メチル基、チオアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
また、金属酸化物の分散性を向上しうる点で、上記2価の芳香族炭化水素基が有する置換基としては、水酸基、チオアルキル基、チオアリール基が更に好ましく、水酸基が特に好ましい。
上記一般式(3)及び(4)で表される構成単位において、A及びAで表される2価の芳香族炭化水素基がフェニレン基であって、上記フェニレン基が置換基を有する場合、その置換基の位置は、上記一般式(1-1-1)で表される構成単位における主鎖上のフェニレン基が有する置換基の位置と同様の位置が好ましい。
上記高分子材料において、上記構成単位(B)の割合は、重合体の全構成単位100質量%に対して、0~99質量%であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることが更に好ましく、40質量%以上であることが更により好ましく、50質量%以上であることが特に好ましく、また、透明性をより一層向上させることができる点で、95質量%以下であることがより好ましく、90質量%以下であることが更に好ましく、80質量%以下であることが更により好ましく、70質量%以下であることが特に好ましい。
上記高分子材料は、上記構成単位(B)を1種のみを有してもよいし、2種以上を有してもよい。上記構成単位(B)を2種以上有する場合、上記構成単位(B)の割合は、それらの合計量である。
上記高分子材料において、上記構成単位(A)と上記構成単位(B)とのモル比[(A):(B)]は、透明性や屈折率をより高くできる点で、1:0~1:100であることが好ましく、1:0.1~1:10であることがより好ましく、1:1~1:5であることが更に好ましい。
上記構成単位(B)が2種以上含む場合、上記構成単位(B)のモル比は、2種以上の構成単位(B)の合計量である。
上記高分子材料は、上記構成単位(A)と構成単位(B)の交互共重合体であってもよいし、ブロック共重合体であってもよいし、ランダム共重合体であってもよい。
上記高分子材料は、硫黄原子Sに対する酸素原子Oの元素比率(O/S)が、0.1~1.5であることが好ましい。上記元素比率が上述の範囲であると、透明性や屈折率がより高くなる。
ここで、本発明において、上記硫黄原子Sに対する酸素原子Oの元素比率とは、主鎖の硫黄原子Sに結合した酸素原子Oと、該主鎖の硫黄原子Sとの元素比率(O/S)を意味する。
上記主鎖の硫黄原子Sとは、具体的には、例えば、上記一般式(1)又は(2)で示される構成単位において、主鎖にある-SO-の硫黄原子Sを意味する。また、上記一般式(3)で示される構成単位では、主鎖にある-S-の硫黄原子Sを意味し、上記一般式(4)で示される構成単位では、主鎖にある-SO-の硫黄原子Sを意味する。
上記主鎖の硫黄原子Sに結合した酸素原子とは、具体的には、例えば、上記一般式(1)又は(2)で示される構成単位において、主鎖にある-SO-の酸素原子Oを意味し、上記一般式(4)では、主鎖にある-SO-の酸素原子Oを意味する。
上記元素比率(O/S)は、透明性をより一層高くすることができる点で、0.3以上であることがより好ましく、0.7以上であることが更に好ましく、屈折率をより一層高くすることができる点で、1.3以下であることがより好ましく、1.1以下であることが更に好ましい。
上記元素比率は、X線光電子分光装置(XPS)を用いて、酸素原子の1s軌道(O1s)、炭素原子の1s軌道(C1s)、硫黄原子の2p軌道(S2p)のピーク強度を評価測定することにより求めることができ、具体的には後述する実施例に記載の方法により求めることができる。
上記高分子材料は、ガラス転移温度(Tg)が80~250℃であることが好ましい。ガラス転移温度が上述の範囲であると、成形加工を容易に行うことができる。上記ガラス転移温度は、耐熱性を高くするという観点で、90℃以上であることがより好ましく、100℃以上であることが更に好ましく、成形加工を容易に行うという観点で、200℃以下であることがより好ましい。
上記ガラス転移温度は、示差走査熱量計(DSC)を用いて、窒素ガス雰囲気下、室温から250℃まで昇温(昇温速度10℃/分)して得られたDSC曲線から、ベースラインと変曲点での接線の交点により評価する方法により求めることができ、具体的には、後述する実施例に記載の方法により求められる。
上記高分子材料は、S-Oの結合エネルギーが163eV~167eVであることが好ましい。S-Oの結合エネルギーが上述の範囲であると、屈折率と透明性をより高くすることができる。
上記S-O結合エネルギーは、X線光電子分光法(XPS)により測定して得られる硫黄原子の2p3/2軌道のピークトップの位置を評価することにより求めることができ、具体的には後述する実施例に記載の方法により求めることができる。
上記高分子材料の重量平均分子量(Mw)は、500~10000000であることが好ましい。重量平均分子量が上述の範囲であると、光学材料として好適に使用することができる。上記重量平均分子量は、機械特性向上の観点で、1000以上であることがより好ましく、3000以上であることが更に好ましく、10000以上であることが更により好ましく、溶融粘度低減の観点で、1000000以下であることがより好ましく、100000以下であることが更に好ましい。
また、上記高分子材料の分散度(重量平均分子量/数平均分子量)は、1~10であることが好ましい。上記分散度が上述の範囲であると、成形が容易となる。成形性がより一層向上しうる点で、上記分散度は5以下であることがより好ましく、3以下であることが更に好ましい。
本発明において、重量平均分子量、数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)法により測定して求めることができ、具体的には後述する実施例に記載の方法により求めることができる。分散度は、重量平均分子量を数平均分子量で除することにより求めることができる。
上記高分子材料は、屈折率が1.69以上であることが好ましい。屈折率が上述の範囲であると、光学材料(部材)、機械部品材料、電気・電子部品材料、自動車部品材料、土木建築材料、成形材料等の他、塗料や接着剤の材料等の各種用途に好適に使用することができる。
上記屈折率は、1.7以上であることがより好ましく、1.71以上であることが更に好ましい。
上記屈折率は、測定試料として、上記高分子材料を用いて厚み50nmの膜を製膜し、分光エリプソメーターUVISEL(HORIBA Scientific社製)を使用し、Na D線(589nm)を用いて測定することにより求めることができ、具体的には後述する実施例に記載の方法により求めることができる。
上記高分子材料は、アッベ数が10以上であることが好ましい。アッベ数が上述の範囲であると、光分散が小さく、レンズに適した光学材料とすることができる。上記アッベ数は、15以上であることがより好ましく、18以上であることが更に好ましく、20以上であることが更により好ましい。上記アッベ数は、光分散性を調整するという観点で、60以下であることが好ましく、55以下であることがより好ましい。
上記アッベ数は、上記屈折率と同様に、上記高分子材料を用いて製膜し、上記分光エリプソメーターを使用してD線(589.3nm)、F線(486.1nm)、C線(656.3nm)における屈折率を測定し、下記の計算式を用いて求めることができ、具体的には後述する実施例に記載の方法により求めることができる。
アッベ数(v)=(n-1)/(n-n
式中、n、n、nはそれぞれ、フラウンホーファーのD線(589.3nm)、F線(486.1nm)、C線(658.3nm)における屈折率を表す。
上記高分子材料は、可視光透過率が70%以上であることが好ましい。上記可視光透過率が上述の範囲であると、光学材料として好適に使用することができる。上記可視光透過率は、80%以上であることがより好ましく、85%以上であることがより好ましく、88%以上であることが更に好ましい。
上記可視光透過率は、平行線透過率であり、上記高分子材料からなる0.02mm厚みの薄膜を用いて、又は、0.02mmに厚みを規格化することで、分光光度計(例えば、日本分光製紫外可視赤外分光光度計V-700 series)により、積分球を使用せずに、空気対象で400nm~700nmの範囲を測定し、透過率の最低値を評価することで求めることができる。
上記高分子材料は、可視光の透過性を高めるという観点で、波長360nmにおける吸光度が0.010以下であることが好ましい。上記吸光度は、0.008以下であることがより好ましく、0.005以下であることが更に好ましい。
上記吸光度は、上記高分子材料をクロロホルム溶液に溶解した溶液の吸光度を、日本分光製V-700 series等の紫外可視赤外分光光度計を用いて、測定することにより求めることができ、具体的には後述する実施例に記載の方法により求めることができる。
本発明の高分子材料は、熱可塑性高分子材料であることが好ましい。本発明の高分子材料は、上述したように、可視光領域の着色が抑制され、高屈折率で、光分散が小さく、また耐熱性等にも優れた物性を有するため、レンズ等の光学材料をはじめ後述する各種用途に有用である。これらの用途では、膜厚均質性に優れる薄膜形成性や複雑な形状への高い精度での成形加工性が要求されるが、熱可塑性であれば、簡易なプロセスにより、これらの要求を満足する加工性を達成し得る。
<高分子材料の製造方法>
本発明の高分子材料を製造する方法としては、上述した主鎖にスルホキシド骨格を有する重合体を製造することができる方法であれば特に限定されず、硫黄含有単量体を含む単量体成分を公知の方法で重合することができる。
なかでも、主鎖にスルホキシド骨格を有する重合体を効率良く製造することができる点で、硫黄含有単量体を含む単量体成分を重合して硫黄含有重合体を得る工程と、酸化剤を使用して上記硫黄含有重合体を酸化させる工程を有し、上記酸化剤は、過酸化物、及び/又は、塩素酸であることが好ましい。このような、硫黄含有単量体を含む単量体成分を重合して硫黄含有重合体を得る工程と、酸化剤を使用して上記硫黄含有重合体を酸化させる工程を含み、上記酸化剤は、過酸化物、及び、塩素酸からなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする高分子材料の製造方法もまた、本発明の一つである。
各工程について説明する。
工程(1)
本発明の高分子材料の製造方法は、まず、硫黄含有単量体を含む単量体成分を重合して硫黄含有重合体を得る工程を含む。
上記硫黄含有単量体は、硫黄原子を含む単量体であれば特に限定されないが、本発明の製造方法においては、硫黄含有単量体を酸化重合することにより硫黄含有重合体を得ることが好ましい。このような酸化重合により硫黄含有重合体を得ることができる硫黄含有単量体としては、ジスルフィド化合物、及び、チオール化合物が好ましく挙げられ、具体的には、例えば、下記一般式(5)で表されるジアリールジスルフィド化合物、及び、下記式(6)で表されるチオアリール化合物がより好ましく挙げられる。
Figure 0007257530000011
上記一般式(5)及び(6)中、A及びAは、同一又は異なって、置換基を有する1価の芳香族炭化水素基を表す。
及びAで表される上記1価の芳香族炭化水素基は、上記一般式(1)中のAで表される2価の芳香族炭化水素基を1価の基にしたものと同様の基である。
及びAで表される上記1価の芳香族炭化水素基が有する置換基及びその数は、上記一般式(1)中のAで表される2価の芳香族炭化水素基が有する置換基と同様である。
上記ジアリールジスルフィド化合物は、下記一般式(5-1)で表される化合物であることが好ましい。
上記チオアリール化合物は、下記一般式(6-1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0007257530000012
(一般式(5-1)及び(6-1)中、R、R、R、R、R、R、R及びRは、同一又は異なって、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、又は、置換基を有してもよい、炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基、アリール基、アラルキル基、もしくは硫黄含有置換基を表し、R~R、及びR~Rのうち少なくとも1つは、ハロゲン原子、水酸基、又は、置換基を有してもよい、炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基、アリール基、アラルキル基、もしくは硫黄含有置換基である。)
上記置換基を有してもよい、炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基、アリール基、アラルキル基、もしくは硫黄含有置換基は、それぞれ、上述した一般式(1-1)においてRで表されるものと同様であることが好ましい。
なかでも、上記硫黄含有単量体としては、下記一般式(7)で表されるジフェニルジスルフィド化合物が好ましい。
Figure 0007257530000013
(式中、Rは、ハロゲン原子、水酸基、又は、置換基を有してもよい、炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基、アリール基、アラルキル基、もしくは硫黄含有置換基を表す。)
上記Rは、炭素数1~3のアルキル基であることが好ましく、メチル基であることがより好ましい。
上記ジスルフィド化合物は、チオール化合物の酸化によっても調製することができる。そのため、上記工程(1)の重合工程においては、上記ジスルフィド化合物の前駆体として、チオール化合物も使用することができる。チオール化合物2分子を酸化的に結合させることにより、ジスルフィド化合物を得ることができる。
上記チオール化合物としては、上述したジスルフィド化合物の前駆体であれば特に限定されないが、上記式(6-1)で表されるチオフェノール化合物が好ましく挙げられ、下記一般式(8)で表されるチオフェノール化合物がより好ましく挙げられる。
Figure 0007257530000014
(式中、Rは、上記一般式(7)のRと同じである。)
チオール化合物を酸化させてジスルフィド化合物を得る方法としては、特に限定されず、過酸化水素、ヨウ素等を用いて酸化させる方法等、公知の方法で行うことができる。
上記硫黄含有単量体は、更に、無置換のジスルフィド化合物を含む化合物、及び/又は、無置換のチオール化合物を含んでいてもよい。上記無置換のジスルフィド化合物としては、ジフェニルジスルフィドが好ましく挙げられる。上記無置換のチオール化合物としては、ベンゼンチオールが好ましく挙げられる。上記無置換のジスルフィド化合物及び無置換のチオール化合物の添加量は、高分子材料における上述した各構成単位の含有割合が所望の範囲となるよう適宜設定すればよい。
上記硫黄含有重合体を得るために使用される単量体成分は、上記硫黄含有単量体を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上を含んでいてもよい。
上記工程(1)の重合工程は、酸化重合であることが好ましい。上記酸化重合は、特に限定されず、キノン系化合物を使用する酸化重合や、バナジウム化合物等の金属化合物を使用する酸化重合等の公知の方法で行うことができる。なかでも、透明性をより一層向上させることができる点で、上記酸化重合は、下記一般式(9)及び/又は(10)で表されるキノン系酸化剤を使用して行われることが好ましい。単量体成分に対する使用量が少なく、廃棄物が少なくなるという観点では、金属化合物を用いることが好ましい。
Figure 0007257530000015
(一般式(9)及び(10)中、X、X、X及びXは、同一又は異なって、水素原子、塩素原子、臭素原子、ニトリル基、炭素数1~8のアルキル基、アラルキル基、又は、アリール基を表す。XとX、XとXは、互いに結合して炭素数6~8の環を形成していてもよい。)
上記一般式(9)又は(10)で表されるキノン系酸化剤としては、具体的には、例えば、2,3-ジクロロ-5,6-ジシアノ-パラベンゾキノン(DDQ)、2,3,5,6-テトラクロロパラベンゾキノン(クロラニル)、2,3,5,6-テトラブロモベンゾキノン(ブロマニル)、2,3,5,6-テトラフルオロパラベンゾキノン、アントラキノン、1,4-ナフトキノン、2,3-ジクロロ-1,4-ナフトキノン、2,3-ジブロモ-1,4-ナフトキノン、2,3-ジシアノ-1,4-ナフトキノン、3,4,5,6-テトラクロロオルトベンゾキノン(オルトクロラニル)、3,4,5,6-テトラブロモオルトベンゾキノン(オルトブロマニル)、3,4,5,6-テトラフルオロベンゾキノン等が挙げられる。なかでも、酸化力が高い点や、入手しやすい点から、DDQが好ましい。上記キノン系酸化剤は、1種のみ使用してもよいし、2種以上使用してもよい。
上記キノン系酸化剤の添加量は、使用する硫黄含有単量体1モルに対して、0.1~3モルであることが好ましく、0.8~1.5モルであることがより好ましく、0.9~1.1モルであることが更に好ましい。
上記キノン系酸化剤を使用する際、更に酸を添加してもよい。上記キノン系酸化剤が作用すると、キノン系化合物はハイドロキノンのジアニオンとなるが、酸を添加しておくと、そのジアニオンを安定化させることができ、酸化力を維持することができる。
上記酸としては、特に限定されず、例えば、硫酸、酢酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルフォン酸、トルエンスルフォン酸、トリフルオロメタンスルフォン酸、1,1,2,2-テトラフルオロエタンスルフォン酸、トリフルオロ酢酸、パーフルオロプロピオン酸、パーフルオロ酪酸等が挙げられる。なかでも、酸性度を高くする点で、トリフルオロ酢酸が好ましい。上記酸は、1種のみ使用してもよいし、2種以上使用してもよい。
上記酸の添加量は、添加する上記キノン系酸化剤の総量100モルに対して、10~1000モルであることが好ましく、50~500モルであることがより好ましく、80~120モルであることが更に好ましい。
反応温度は、重合が進行する温度であれば、特に限定されないが、上記酸化重合が進行しやすい点で、0~200℃であることが好ましく、10℃以上がより好ましく、15℃以上が更に好ましく、また、副反応を抑制することができる点で、180℃以下がより好ましく、150℃以下が更に好ましい。
反応時間は、特に限定されないが、通常、0.1~100時間であり、1~80時間であることが好ましく、5~50時間であることがより好ましく、10~24時間であることが更に好ましい。
上記工程(1)の重合反応においては、溶媒を使用してもよい。好ましい溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2-ジクロロエタン、テトラクロロエチレン、1,1,2,2-テトラクロロエタン、ニトロメタン、ニトロベンゼン、クロロベンゼン、1,2-ジクロロベンゼン、1,3-ジクロロベンゼン、N-メチルピロリドン、テトラヒドロフラン、酢酸エチル等が挙げられる。
上記工程(1)の重合反応においては、重合反応中に、硫黄含有単量体を含む単量体成分を逐次的に添加してもよい。
また、上記工程(1)は、上述したチオール化合物を酸化重合してジスルフィド化合物を得た後に、得られたジスルフィド化合物を酸化重合する等の多段で重合を行ってもよい。
工程(2)
本発明の高分子材料の製造方法においては、次いで、工程(1)で得られた硫黄含有重合体を、特定の酸化剤を使用して酸化させる工程を含む。
上記酸化剤としては、過酸化物、及び、塩素酸からなる群より選択される少なくとも1種が挙げられる。このような特定の酸化剤を使用することにより、主鎖上に含まれる硫黄原子(-S-)の多くは、スルホニル(-SO-)まで酸化されることはなく、適度に酸化されてスルホキシド(スルフィニル基)(-SO-)になる。
上記過酸化物としては、例えば、メタクロロ過安息香酸、過酸化水素、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過酢酸、t-ブチルハイドロパーオキシド等が挙げられる。
なかでも、上記硫黄含有重合体を溶解することができる溶剤と同じ溶剤に溶解できる点で、上記酸化剤は、過酸化物であることが好ましく、メタクロロ過安息香酸、過酸化水素であることがより好ましい。重合体が析出する水を用いない点に関して、また、過剰の酸化剤でスルホキシドまで酸化されることを抑制するという点では、上記酸化剤は、メタクロロ過安息香酸であることが更に好ましい。
また、上記過酸化剤として、過酸化水素を使用する場合には、重合体の析出を抑制するという観点で、水の量を抑制しつつ、トリフルオロアセトン等の相関移動触媒を用いる事が好ましい。
上記酸化剤の添加量は、所望の硫黄原子の酸化反応が進行するのであれば特に限定されないが、通常、硫黄含有重合体中の硫黄原子1モルに対し、0.1~10モルであることが好ましく、0.5~5モルであることがより好ましく、0.8~1.5モルであることが更に好ましい。
上記酸化反応の反応温度は、所望の酸化反応が進行する温度であれば、特に限定されないが、上記酸化反応が進行しやすい点で、0~200℃であることが好ましく、10℃以上がより好ましく、15℃以上が更に好ましく、また、副反応を抑制する点で、180℃以下がより好ましく、150℃以下が更に好ましい。
反応時間は、特に限定されないが、通常、0.1~100時間であり、1~80時間であることが好ましく、5~50時間であることがより好ましく、10~24時間であることが更に好ましい。
上記工程(2)の酸化反応においては、溶媒を使用してもよく、上記溶媒としては、上記工程(1)の重合工程において使用する溶媒と同様の溶媒を好ましく挙げることができる。
上記工程(2)で得られた重合体は、酸等が残存している可能があるため、洗浄することが好ましい。洗浄方法としては、特に限定されず、水、酸、塩基等を用いて洗浄する方法が挙げられる。また、未反応物を除去するために、フィルターを通したり、溶媒で重合体を洗浄したりしてもよい。上記溶媒としては特に限定されないが、反応溶媒と同じ溶媒を用いることができる。
上記高分子材料の製造方法においては、上記工程(1)及び(2)の他に、他の工程を有していてもよい。上記他の工程としては、例えば、熟成工程、中和工程、希釈工程、乾燥工程、濃縮工程、精製工程等が挙げられる。これらの工程は、公知の方法により行うことができる。
2.高分子材料組成物
本発明の高分子材料は、他の成分を組み合わせて、高分子材料組成物とすることができる。上記他の成分としては、特に限定されず、高分子材料組成物の目的、用途に応じて公知の成分の中から適宜選択すればよい。なかでも、上記高分子材料に金属酸化物を組み合わせると、透明性が格段に向上する。そのような、上述した高分子材料、及び、金属酸化物を含むことを特徴とする高分子材料組成物もまた、本発明の一つである。
上記高分子材料の含有量は、高分子材料組成物の固形分総量100質量%中10~100質量%であることが好ましく、透過性や屈折率がより一層向上しうる点で、20質量%以上であることがより好ましく、50質量%以上であることが更に好ましい。また、上記高分子材料の射出時の粘度を低く保つことができる点で、上記含有量は、99質量%以下であることが好ましく、95質量%以下であることが更に好ましく、85質量%以下であることが更により好ましく、80質量%以下であることが特に好ましく、60質量%以下であることが最も好ましい。
上記金属酸化物としては、例えば、酸化チタン;二酸化ケイ素;酸化ジルコニウム;酸化アルミニウム;酸化マグネシウム;チタン酸バリウム、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムジルコニウムストロンチウム、チタン酸バリウムジルコニウム、ジルコン酸チタン酸鉛等のペロブスカイト型酸化物;窒化ホウ素;水酸化アルミニウム;チタン酸アルミニウム等を挙げることができる。これらは1種のみ使用してもよいし、2種以上組み合わせて使用してもよい。なかでも、透明性をより一層向上させることができる点や、上記高分子材料組成物の低線膨張化ができる点では、酸化ジルコニウム、酸化チタン、二酸化ケイ素がより好ましく、上記高分子材料組成物の屈折率を向上させる観点では、酸化ジルコニウム、酸化チタンがより好ましい。また、高い比誘電率を有し、上記高分子材料組成物を強誘電体材料、圧電材料として好適に使用できる点では、ペロブスカイト型酸化物が好ましい。熱伝導率が高く、上記高分子材料組成物を放熱材料として好適に使用できる点では、窒化ホウ素、水酸化アルミニウム、チタン酸アルミニウムが好ましい。
上記金属酸化物の形状は、特に制限されず、不定形、粒子状、板状、繊維状等のいずれであってもよいが、粒子状が好ましい。
上記金属酸化物の平均粒子径は、1nm以上、1000nm以下であることが好ましい。上記金属酸化物の平均粒子径が上述の範囲であると、可視光領域、赤外線領域の透過性を向上できる。上記金属酸化物の平均粒子径は、5nm以上であることがより好ましく、10nm以上であることが更に好ましく、また、100nm以下であることがより好ましく、50nm以下であることが更に好ましい。
上記平均粒子径は、上記金属酸化物をSEM(倍率1000~10万倍、好ましくは1万倍)で観察し、得られた画像を解析することにより、約10~1000個の個々の粒子(一次粒子)の粒子径(円面積相当径)を求め、個数基準の粒度分布による50%粒径を評価することにより求められる。画像解析には、公知の画像解析ソフト(例えば、マウンテック社製Mac-View)を用いることができる。
上記金属酸化物の含有量は、特に限定されず、高分子材料組成物の目的、用途に応じて適宜設定することができる。例えば、上記金属酸化物の含有量は、透明性をより一層向上させることができる点や、低線膨張化できる点で、上記高分子材料100質量部に対して、10質量部以上であることが好ましく、30質量部以上であることが更に好ましく、50質量部以上であることが更により好ましく、70質量部以上であることが特に好ましく、80質量部以上であることが最も好ましい。また、樹脂成型物の作製時の溶融粘度低減の観点では、上記金属酸化物の含有量は、上記高分子材料100質量部に対して、90質量部以下であることが好ましく、80質量部以下であることがより好ましく、70質量部以下であることが更に好ましく、50質量部以下であることが更により好ましい。
上記高分子材料組成物は、上記金属酸化物の他に、例えば、顔料、染料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、IRカット剤、反応性希釈剤、光安定剤、可塑剤、非反応性化合物、連鎖移動剤、熱重合開始剤、嫌気重合開始剤、重合禁止剤、無機充填剤、有機充填剤、カップリング剤等の密着向上剤、熱安定剤、防菌・防カビ剤、難燃剤、艶消し剤、消泡剤、レベリング剤、湿潤・分散剤、沈降防止剤、増粘剤、タレ防止剤、色分かれ防止剤、乳化剤、スリップ・スリキズ防止剤、皮張り防止剤、乾燥剤、防汚剤、帯電防止剤、導電剤(静電助剤)、溶媒等の成分を含有してもよい。これらの成分は、1種のみ使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの成分は、公知のものから適宜選択して使用することができる。また、これらの配合量は、適宜設定することができる。
また、上記高分子材料組成物が光学材料用である場合は、光学材料の用途に応じて、適宜その他の成分を含んでいてもよい。上記その他の成分としては、具体的には、紫外線吸収剤、IRカット剤、反応性希釈剤、顔料、洗料、酸化防止剤、光安定剤、可塑剤、非反応性化合物、消泡剤等が好適に挙げられる。
上記高分子材料組成物は、ガラス転移温度(Tg)が80~250℃であることが好ましい。ガラス転移温度が上述の範囲であると、成形加工を容易に行うことができる。上記ガラス転移温度は、耐熱性を高くするという観点で、90℃以上であることがより好ましく、100℃以上であることが更に好ましく、成形加工を容易に行うという観点で、200℃以下であることがより好ましい。
上記ガラス転移温度は、上述した高分子材料のガラス転移温度の測定方法と同様の方法により求めることができる。
上記高分子材料組成物は、屈折率が1.69以上であることが好ましい。屈折率が上述の範囲であると、光学材料等として好適に適用できる。上記屈折率は、1.70以上であることがより好ましく、1.71以上であることが更に好ましい。
上記屈折率は、上述した高分子材料の屈折率の測定方法と同様の方法により求めることができる。
上記高分子材料組成物は、アッベ数が10以上であることが好ましい。アッベ数が上述の範囲であると、光分散が小さく、レンズに適した光学材料となりうる。上記アッベ数は、15以上であることがより好ましく、18以上であることが更に好ましく、20以上であることが更により好ましい。上記アッベ数は、光分散性を調整するという観点で、60以下であることがより好ましく、55以下であることが更に好ましい。
上記アッベ数は、上述した高分子材料のアッベ数の測定方法と同様の方法により求めることができる。
上記高分子材料組成物は、可視光透過率が70%以上であることが好ましい。上記可視光透過率が上述の範囲であると、光学材料に好適に使用できる。上記可視光透過率は、80%以上であることがより好ましく、85%以上であることがより好ましく、88%以上であることが更に好ましい。
上記可視光透過率は、平行線透過率であり、上述した高分子材料の可視光透過率の測定方法と同様の方法により求めることができる。
上記高分子材料組成物を製造する方法としては、特に限定されず、上記高分子材料と、上記金属酸化物と、必要に応じて他の成分とを混合して、上記高分子材料組成物を得ることができる。上記混合としては、ビーズミル、ロールミル、ボールミル、ジェットミル、ニーダー、ブレンダー等の公知の手段が挙げられる。
本発明の高分子材料は、上述したように、熱可塑性高分子材料であることが好ましく、上記高分子材料を含む上記高分子材料組成物もまた、熱可塑性であることが好ましい。本発明の高分子材料組成物は、上記高分子材料を含むので、可視光領域の着色が抑制され、高屈折率で、光分散が小さく、また耐熱性等にも優れた物性を有する。上記高分子材料組成物もまた、熱可塑性であると、成形加工性が良好となり、上述した物性が要求される各種用途への適用が容易になる。
3.用途
本発明の高分子材料、及び、高分子材料組成物は、可視光領域の着色が抑制され、高屈折率で、光分散が小さい材料であるので、可視光領域の着色が少なく、屈折率が高く、光分散が小さいことが要求される用途に好適に使用される。
本発明の高分子材料、及び、高分子材料組成物は、光学用として好ましく使用され、具体的には、例えば、撮像レンズ、光学材料(部材)、機械部品材料、電気・電子部品材料、自動車部品材料、土木建築材料、成形材料等の他、塗料や接着剤の材料等の各種用途に使用される。なかでも特に、光学材料、オプトデバイス部材、表示デバイス部材等に好適に使用される。このような用途として具体的には、例えば、眼鏡レンズ、(デジタル)カメラや携帯電話用カメラや車載カメラ等のカメラ用撮像レンズ、光ビーム集光レンズ、光拡散用レンズ等のレンズ、LED用封止材、光学用接着剤、光伝送用接合材料、フィルター、回折格子、プリズム、光案内子、ウォッチガラス、表示装置用のカバーガラス等の透明ガラスやカバーガラス等の光学用途;フォトセンサー、フォトスイッチ、LED、発光素子、光導波管、合波器、分波器、断路器、光分割器、光ファイバー接着剤等のオプトデバイス用途;LCDや有機ELやPDP等の表示素子用基板、カラーフィルター用基板、タッチパネル用基板、ディスプレイ保護膜、ディスプレイバックライト、導光板、反射防止フィルム、防曇フィルム等の表示デバイス用途等が挙げられる。
また、本発明の高分子材料、及び、高分子材料組成物は、耐熱性にも優れるため、耐熱材料、強誘電材料、放熱材料、電池材料のセパレータ、ガス分離膜や液分離膜等のフィルター等にも好適に使用することができる。
本発明の高分子材料、及び、高分子材料組成物は、熱可塑性であることが好ましく、成形加工が容易で、生産性にも優れる。
本発明の高分子材料、及び、高分子材料組成物は、成形材料として、好適に使用することができ、熱可塑性高分子材料、及び、熱可塑性組成物として好適に使用することができる。成形方法としては、特に限定されず、射出成形、押出成形、Tダイ法、インフレーション法等の、一般に熱可塑性樹脂の加工方法として公知の方法が挙げられる。また、キャスト法や塗布等の方法によって、所望の形状に成形してもよい。上記形状としては、特に限定されず、レンズ、シート、フィルム等の公知の種々の形状が挙げられる。
以上のとおり、本発明の高分子材料、及び、高分子材料組成物は、屈折率が高く、光分散性が小さく、可視光領域の着色が抑制されたものである。そのため、光学用途等に好適に使用することができる。また、生産性にも優れる。更に、本発明の高分子材料の製造方法によれば、上述した高分子材料を容易に得ることができる。
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。
本実施例で用いた各測定方法は、下記のとおりである。
<重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、分散度(Mw/Mn)>
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)法により、下記の条件で測定して、重合体の重量平均分子量及び数平均分子量を求めた。分散度は、重量平均分子量を数平均分子量で除して算出した。
装置:SHIMAZU、CBM-20A
検出器:示差屈折率検出器(RI)(SHIMAZU、SPD-20MA)、及び、紫外可視赤外分光光度計(SHIMAZU、SPD-20MA)
カラム:TOSOH、TSKgel SuperHM-N
カラム温度:40℃
流速:0.3ml/min
検量線:Polystyrene Standards
溶離液:クロロホルム
<元素分析測定>
重合体溶液0.25mlを、シリコンウェハ上にスピンコートすることにより製膜した試料を用いて、JEOL社製光電子分光装置(JPS-9010TR、XPS装置、光源:Mg、X線出力:400W)を用い、硫黄原子の2p軌道由来のピーク強度と酸素原子の1s軌道由来のピーク強度を測定し、その積分比を計算することでO/S比を算出した。必要に応じて、炭素原子の1s軌道由来のピーク強度も測定、その結果も考慮してO/S比を算出した。
なお、測定方法及び結合エネルギーの位置等は、Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy(JEOL社、1991年3月発行)を参考とした。
<結合エネルギー>
重合体溶液0.25mlを、シリコンウェハ上にスピンコートすることにより製膜した試料を用いて、JEOL社製光電子分光装置(JPS-9010TR、XPS装置)を用い、硫黄原子の2p3/2軌道のピーク位置より結合エネルギーを計測した。
<屈折率>
重合体溶液又は高分子材料組成物30mgを、1,1,2,2-テトラクロロエタン(1ml)に溶解させ、孔径0.2μmのメンブレンフィルターに通した。フィルターを通過した溶液を0.4ml採り、ガラス基板(2cm×2cm)上にドロップキャストし、膜厚50μmの膜を得た。得られた膜について、HORIBA Scientific社製分光エリプソメーターUVISELを用い、入射前後の偏光の位相差と反射偏角比を測定した。入射光の波長(450nm)と入射角度(75°)は予め設定した値を使用し、複素屈折率が求められ、190-2000nmでの屈折率を算出し、波長589.3nmにおける屈折率を求めた。
<アッベ数>
上記屈折率の測定と同様の方法で、膜厚50μmの膜を得た。得られた膜について、HORIBA Scientific社製分光エリプソメーターUVISELを用い、D線(589.3nm)、F線(486.1nm)、C線(656.3nm)を用いて、屈折率を測定し、下記の計算式(A)を用いて計算し、アッベ数(v)を求めた。
アッベ数(v)=(n-1)/(n-n) (A)
式中、n、n、nはそれぞれ、フラウンホーファーのD線(589.3nm)、F線(486.1nm)、C線(656.3nm)における屈折率を示す。
<溶液の吸光度>
日本分光製紫外可視赤外分光光度計(V-700 series、使用セル:光路長1cmのセル)を用いて200~800nmにおける吸光度を測定した。試料溶液として、重合体又は高分子材料組成物のクロロホルム溶液(0.01mg/ml)を用いた。
<ガラス転移温度(Tg)>
セイコー電子工業製示差走査熱量計を使用し、リファレンスとしてα-アルミナを使用して、昇温速度10℃/分で、室温から250℃まで昇温して得られたDSC曲線から、ベースラインと変曲点での接線の交点により評価して求めた。
<薄膜の透過率>
主鎖酸化前のポリマーはクロロホルムで5wt%に溶解し、主鎖酸化後のポリマーはヘキサフルオロ-2-プロパノールで5wt%に溶解させる等、ポリマーを溶解可能な有機溶媒を用いて5%程度に溶解させた溶液を調製した。得られた溶液を、可視光に殆ど吸収を有さないガラス基板上に、500rpm程度×60sでスピンコートし、100℃で10分乾燥して薄膜(厚さ1μm)を形成した。得られた薄膜の透過率を、分光光度計(日本分光製紫外可視赤外分光光度計V-700 series)により測定した。可視光透過率を評価するために、400nmの透過率、及び、400~700nmの平均透過率で比較した。なお、空気を対照サンプルとした。
<薄膜の耐熱性>
上記薄膜の透過率の評価で用いた薄膜を260℃にて10分間加熱し、加熱後の透過率を、上記薄膜の透過率の評価方法と同様の方法で測定した。加熱前後の透過率差が小さく、可視光透過率の高い方が、耐熱性が良好で、好ましい。
実施例1
(合成例1)
<モノマーの合成>
1000mlのコニカルビーカーに、クロロホルム(300ml)、m-トルエンチオール(24.8g、0.2mol)を加え、さらに、ヨウ素(25.4g、0.1mol)入りのメタノール溶液(300ml)を加え、1時間室温にて撹拌した。ついでチオ硫酸ナトリウム水溶液を加え、ヨウ素を除去し、溶媒を留去した。反応液をジエチルエーテルに分散し、塩酸水溶液(3質量%)、水酸化ナトリウム水溶液(5質量%)、純水の順番で分液洗浄し、脱水、溶媒除去、真空乾燥を経てビス(3-メチルフェニル)ジスルフィドを回収した。収率は80%であった。H-NMR、13C-NMR及びFAB-MSにより構造を確認した。
[ビス(3-メチルフェニル)ジスルフィド]
H-NMR(CDCl,500MHz,ppm):δ=7.30(s,2H,Ph-H),7.28(d,2H,Ph-H),7.16(t,2H,Ph-H),7.01 (d,2H,Ph-H),2.78(s,6H,methyl-H)
13C-NMR(CDCl,ppm):δ=139.5,137.1,129.2,128.4,128.3,124.9,21.4
Mass:m/z 245.7(found),246.4(calcd).
Figure 0007257530000016
<ポリマーの合成>
50mlの三口フラスコに、ジフェニルジスルフィド(3.64g、16.67mmol)と、上記<モノマーの合成>で得られた、ビス(3-メチルフェニル)ジスルフィド(0.821g、3.33mmol)を、2,3-ジクロロ-5,6-ジシアノ-パラベンゾキノン(DDQ、1M)とトリフルオロ酢酸(1M)のジクロロメタン溶液(20ml)に加え、20時間室温にて撹拌することで酸化重合を行った。グラスフィルターで重合溶液中の副生成物を除去したのち、その重合溶液を塩酸酸性メタノールに滴下して生成ポリマーを沈殿させ、グラスフィルターでろ過して沈殿物を粉末として回収した。その後、水酸化カリウム水溶液(0.1M)、純水、メタノールで順に洗浄し、真空乾燥させて、下記式(A)で表される繰り返し単位を有するポリマーAを得た。H-NMR、13C-NMRによりポリマーAを同定した。得られたポリマーAの重量平均分子量Mwは2700、Mnは1300であった。ガラス転移温度は73℃であった。屈折率は1.79であった。XPS測定により、ポリマーA中の硫黄原子Sに対する酸素原子Oの元素比率(O/S)は、0.04(0.04/1)であった。S-O結合エネルギーは162-164eVであった。つまり、Sはスルフィドが100%であった。ポリマーAの収率は72%であった。式(A)中のxは、0.833であった。
[ポリマーA]
H-NMR(CDCl,500MHz,ppm):δ=7.23(m,23H,Ph-H),2.25(s,3H,methyl-H)
13C-NMR(CDCl,ppm):δ=141.2,136.5,134.1,131.1,127.9,127.4,20.7
Figure 0007257530000017
[ポリマー主鎖の酸化反応]
50mlナスフラスコ中で、上記で得られたポリマーA(0.302g)をメタクロロ過安息香酸(mCPBA、0.25M)のクロロホルム溶液10mLに加え、20時間室温にて撹拌し酸化させた。次いで、反応液を塩酸酸性メタノールに滴下し、遠心分離、真空乾燥することにより、下記式(A-1)で表される繰り返し単位を有する重合体(熱可塑性高分子材料)A-1を得た。収率は97%であった。得られた重合体の構造は、H-NMR、IR、XPSにより同定した。XPS測定により、硫黄原子Sに対する酸素原子Oの元素比率(O/S)は0.92(0.92/1)であった。S-O結合エネルギーは165eVと163eVにピークが見られ、ピーク分離により164-168eV(スルホキシド)、162-168eV(スルフィド)にピークを分離でき、スルホキシドとスルフィドのピーク面積は47.8対4.4であった。
式(A-1)中のxは0.08であり、yは、0.92であった。
[重合体A-1]
H-NMR(CDCl,500MHz,ppm):δ=7.55(m,23H,Ph-H),2.34(s,3H,methyl-H)
IR(cm-1):1045(νS=O)
Figure 0007257530000018
実施例2
上記で得られた熱可塑性高分子材料A-1 10mgと、ジルコニアナノ粒子分散液(粒径11nm、溶液メチルエチルケトン中、固形分70%)28.6mgとを、1,1,2,2-テトラクロロエタン1mlに溶解させて熱可塑性組成物(高分子材料組成物)を得た。
比較例1
実施例1において、[ポリマー主鎖の酸化反応]を行わない点以外は、実施例1と同様にして、熱可塑性高分子材料を得た。すなわち、実施例1におけるポリマーAが、比較例1の熱可塑性高分子材料に相当する。
比較例2
実施例1において、[ポリマー主鎖の酸化反応]を下記の方法で行った以外は、実施例1と同様の方法で、熱可塑性高分子材料を得た。
[ポリマー主鎖の酸化反応B]
50mlナスフラスコ中で、上記で得られたポリマーA(0.302g)をメタクロロ安息香酸(mCPBA)のクロロホルム溶液(1M)10mLに加え、20時間室温にて撹拌し酸化させた。次いで、反応液を塩酸酸性メタノールに滴下し、遠心分離、真空乾燥することにより、式(B-1)で表される繰り返し単位を有する重合体(熱可塑性高分子材料)B-1を得た。収率は104%であった。得られた重合体B-1の構造は、粉末状態でIRにより同定した。IRによりスルホキシド由来のピークが観測された。
[重合体B-1]
IR(cm-1):1155,1325(νO=S=O)
得られた重合体のガラス転移温度は159℃であった。XPS測定により、硫黄原子Sに対する酸素原子Oの元素比率(O/S)は2.0(2.0/1)であった。S-O結合エネルギーは168-170eV(スルホン酸)であった。
Figure 0007257530000019
上記実施例及び比較例で得られたポリマーA(比較例1の熱可塑性高分子材料)、重合体A-1(実施例1の熱可塑性高分子材料)、及び重合体B-1(比較例2の熱可塑性高分子材料)の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、分子量分布(Mw/Mn)、O/S比、S-O結合エネルギーについて、表1に記載した。
また、上記実施例及び比較例で得られた熱可塑性高分子材料、及び、熱可塑性組成物(高分子材料組成物)について、上記の方法で、屈折率、アッベ数、吸光度、ガラス転移温度(Tg)を測定した。得られた結果を表2に示す。なお、比較例2において、屈折率、アッベ数、及び吸光度については、得られた熱可塑性高分子材料が溶媒に溶解しなかったため、測定不能であった。また、実施例1及び比較例1で得られた熱可塑性高分子材料の屈折率と吸光度の測定データを図1~図4にそれぞれ示す。
Figure 0007257530000020
Figure 0007257530000021
表1及び2より、主鎖にスルホキシド骨格を有する熱可塑性高分子材料(実施例1)、及び、上記熱可塑性高分子材料を含む熱可塑性組成物(実施例2)は、主鎖にスルホキシド骨格を有しない熱可塑性高分子材料(比較例1、2)と比較して、屈折率はやや低いものの1.69以上であり、高いアッベ数を有し、かつ、波長360nmにおける吸光度の値が小さく、可視光領域の着色が低いことが確認された。
実施例3
<ポリマーの合成>
実施例1の<ポリマーの合成>において、ジフェニルジスルフィドとビス(3-メチルフェニル)ジスルフィドを使用する代わりに、ビス(3-メチルフェニル)ジスルフィド(10.92g、44.41mmol)のみを使用し、反応時間を40時間とした以外は、実施例1のポリマーAと同様に合成し、ポリマーCを得た。H-NMR、13C-NMRによりポリマーCを同定した。得られたポリマーCの重量平均分子量Mwは6500、Mnは1650であった。S-O結合エネルギーは162-164eVであった。つまり、Sはスルフィドが100%であった。ポリマーCの収率は65%であった。式(A)中のxは、0であった。
[ポリマー主鎖の酸化反応]
50mlナスフラスコ中で、上記で得られたポリマーC(0.330g)を、メタクロロ過安息香酸(mCPBA、0.25M)のクロロホルム溶液10mLに加え、20時間室温にて撹拌し酸化させた。次いで、反応液を塩酸酸性メタノールに滴下し、遠心分離、真空乾燥することにより、重合体(熱可塑性高分子材料)C-1を得た。収率は96%であった。得られた重合体の構造は、H-NMR、IR、XPSにより同定した。XPS測定により、硫黄原子Sに対する酸素原子Oの元素比率(O/S)は0.92(0.92/1)であった。
実施例1で得られた重合体A-1と実施例3で得られた重合体C-1の、薄膜の透過率と加熱試験後の透過率について、上述の方法で評価した。また、比較例として、酸化反応前のポリマーA(比較例1)とポリマーC(比較例3)を用いて同様の評価を行った。結果を表3に示す。
Figure 0007257530000022
表3より、実施例のスルホキシド骨格(-S(=O))を有する重合体の方が、比較例のスルフィド骨格(-S-)しか有しない重合体に比べ、可視光領域の透過率が高く、また、加熱前後の透過率差が小さくなり、耐熱性にも優れることが確認された。
実施例4
(ブロモ含有ポリマーDの合成)
300mL三口フラスコに、PMPS(ポリ(2,6-ジメチルジスルフィド)、2.7242g、20mmol、0.2M)を加え、クロロベンゼン(100mL)に溶解させた。続いて、NBS(N-ブロモスクシンイミド、3.5998g、20mmol、1eq.for PMPS)、AIBN(アゾイソブチロニトリル、98.526mg、0.6mmol、0.03eq.for PMPS)を加えて、室温で30分間窒素通気(バブリング)した。その後、80℃に昇温し、窒素雰囲気下で5時間還流した。反応終了後、氷浴中で冷却するとNBS由来の析出物が出てきたため、濾別した。続いて回収した濾液をエバポレーターにより濃縮後、塩酸酸性メタノール(MeOH800mL/HClaq.5vol%)へ滴下し沈殿精製を行った。沈殿物を遠心分離により回収し、減圧乾燥を経て、薄黄色粉末として、ポリマーDを得た(収率:89%)。
[ポリマー主鎖の酸化反応]
50mLフラスコにポリマーD(0.98481g、5.0mmol、0.25M)を加えクロロホルム(20mL)に溶解させた。続いて、mCPBAを1当量加えて、室温、大気下で20時間反応させた。反応終了後、反応溶液にクロロホルムを添加し、析出物を分散させ、塩酸酸性メタノール(MeOH600mL/HClaq.5vol%)へ滴下し沈殿精製を行った。沈殿物を遠心分離により回収し、減圧乾燥を経て白色粉末として、重合体D-1を得た(収率:77%、mCPBAの反応率を100%として算出した)。
(ヒドロキシ基含有重合体D-1-1の合成)
50mLフラスコに重合体D-1(0.42003g、2.0mmol、0.2M)を加え、NMP(N-メチル-2-ピロリドン、10mL)に溶解させた。続いて、HO(1mL、10vol% for NMP)を添加して、100℃で90時間加熱還流した。反応終了後、反応溶液を塩酸酸性メタノール(MeOH 500mL/HCl aq.5vol%)へ滴下し沈殿精製を行った。沈殿物を遠心分離により回収し、減圧乾燥を経て薄茶色~灰白色粉末として、重合体D-1-1を得た(収率:78%、ブロモ基が100%ヒドロキシ基に置換されたとして算出した)。
各重合体のSO、SO量については、赤外吸収分光法(IR)により、OH、Br、CH量については、H-NMRにより測定して求めた。
また、各重合体のガラス転移温度(Tg)、フラウンホーファーのD線(589.3nm)における屈折率(n)、アッベ数(v)について、上記の方法で評価した。結果を表4に示す。
実験例1~4
(ヒドロキシ基含有重合体D-1-1とTiOとのハイブリット化)
10mLサンプル瓶中で重合体D-1-1(20mg、0.03M)をDMAc(ジメチルアセトアミド、4mL)に溶解後、塩酸([HCl]/[Ti]=2)を加えて30分間撹拌した。続いて、オルトチタン酸テトラブチルのブタノール溶液(1.47M Ti solution)を重合体D-1-1に対して、表5に示される質量組成で添加し、更に30分間撹拌することでハイブリッド溶液(高分子材料組成物)を調製した。
得られたハイブリッド溶液を、ガラス基板上にドロップキャスト、又は、シリコンウェハ上にスピンコートにより、表5に記載の厚みとなるように、それぞれ製膜し、減圧下60℃で2時間、150℃で1時間加熱乾燥することでハイブリッド膜を作製した。得られたハイブリッド膜について、膜厚に対する400nmでの吸光度、フラウンホーファーのD線(589.3nm)における屈折率(n)、アッベ数(v)について、上記の方法で評価した。結果を表5に示す。
また、図5に、実施例における実験例1と4の高分子材料組成物の屈折率の測定データを示した図を示す。図中、実線は実験例1を示し、破線は実験例4を示す。
また、図6に、実施例における実験例1~4で得られたハイブリッド膜の写真を示す。
Figure 0007257530000023
Figure 0007257530000024
表5より、実施例の高分子材料と金属酸化物を含む高分子材料組成物は、可視光領域の着色が抑制され高い透明性を有し、高屈折率であり、かつ、光分散が小さいことが確認された。

Claims (8)

  1. 主鎖にスルホキシド骨格を有し、
    下記一般式(1)で示される構成単位(A)を繰り返し単位として有する重合体である高分子材料であり、
    該高分子材料は、該構成単位(A)を重合体の全構成単位100質量%に対して10~100質量%有し、構成単位(B)を重合体の全構成単位100質量%に対して0~90質量%有し、
    該構成単位(B)は、下記一般式(2)で表される構成単位、下記一般式(3)で表される構成単位、及び、下記一般式(4)で表される構成単位からなる群より選択される少なくとも一種である
    ことを特徴とする高分子材料。
    Figure 0007257530000025
    (式中、Aは、置換基を有するフェニレン基、ナフチレン基、アントリレン基、ビフェニレン基、又は、トリフェニレン基を表す。該置換基は、ハロゲン原子、水酸基、又は、ハロゲン原子、水酸基もしくはアルキル基を有してもよい、炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基、アリール基、アラルキル基、もしくは硫黄含有置換基である。)
    Figure 0007257530000026
    (式中、A は、置換基を有しないフェニレン基、ナフチレン基、アントリレン基、ビフェニレン基、又は、トリフェニレン基を表す。)
    Figure 0007257530000027
    (式(3)及び(4)中、A 及びA は、同一又は異なって、置換基を有してもよいフェニレン基、ナフチレン基、アントリレン基、ビフェニレン基、又は、トリフェニレン基を表す。該置換基は、ハロゲン原子、水酸基、又は、ハロゲン原子、水酸基もしくはアルキル基を有してもよい、炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~8のアルコキシ基、アリール基、アラルキル基、もしくは硫黄含有置換基である。)
  2. 上記一般式(1)で示される構成単位(A)は、下記一般式(1-1)で示される構成単位であることを特徴とする請求項1に記載の高分子材料。
    Figure 0007257530000028
    (式中、Rは、同一又は異なって、ハロゲン原子、水酸基、又は、置換基を有してもよい、炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基、アリール基、アラルキル基、もしくは硫黄含有置換基を表す。該置換基は、ハロゲン原子、水酸基又はアルキル基である。nは、Rの数を表し、1~4の整数である。)
  3. 硫黄原子Sに対する酸素原子Oの元素比率(O/S)が、0.1~1.5であることを特徴とする請求項1又は2に記載の高分子材料。
  4. ガラス転移温度が80~250℃であることを特徴とする請求項1~のいずれかに記載の高分子材料。
  5. 前記高分子材料は、熱可塑性高分子材料であることを特徴とする請求項1~のいずれかに記載の高分子材料。
  6. 光学用であることを特徴とする請求項1~のいずれかに記載の高分子材料。
  7. 請求項1~のいずれかに記載の高分子材料、及び、金属酸化物を含むことを特徴とする高分子材料組成物。
  8. 請求項1~6のいずれかに記載の高分子材料の製造方法であって、
    該製造方法は、硫黄含有単量体を含む単量体成分を重合して硫黄含有重合体を得る工程と、酸化剤を使用して該硫黄含有重合体を酸化させる工程とを含み、
    該酸化剤は、過酸化物、及び、塩素酸からなる群より選択される少なくとも1種である
    ことを特徴とする高分子材料の製造方法。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003335842A (ja) 2002-03-12 2003-11-28 Sumitomo Seika Chem Co Ltd 硬化性樹脂組成物
JP2008074989A (ja) 2006-09-22 2008-04-03 Shin Etsu Chem Co Ltd 珪素−酸素架橋構造体及びその製造方法、高分子電解質用シリコーンゴム組成物並びにプロトン伝導性高分子電解質膜
JP2009523260A (ja) 2006-01-13 2009-06-18 エルジー・ケム・リミテッド 液晶表示装置用ネガティブcタイプの位相差補償材
JP2009167316A (ja) 2008-01-17 2009-07-30 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 複合化高分子材料、これを含む光学材料および熱可塑性芳香族ポリマー
JP2013539458A (ja) 2010-08-04 2013-10-24 コンパニー ゼネラール デ エタブリッスマン ミシュラン 燃料電池の高分子膜の合成に利用できる硫黄含有トリアジンモノマー
JP2018035229A (ja) 2016-08-30 2018-03-08 Dic株式会社 ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物及びその成形品
CN109608638A (zh) 2018-11-19 2019-04-12 太原理工大学 一种高分子量线型聚苯硫醚的合成方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4863827B2 (ja) * 2005-09-27 2012-01-25 パナソニック電工株式会社 樹脂製外装材
JP6531985B2 (ja) * 2015-09-07 2019-06-19 Jxtgエネルギー株式会社 成形材料及びその製造方法、並びに、光学部材及びその製造方法
JP6830617B2 (ja) * 2016-01-25 2021-02-17 Dic株式会社 ビフェニル骨格を有するポリアリーレンスルフィド樹脂及びその製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003335842A (ja) 2002-03-12 2003-11-28 Sumitomo Seika Chem Co Ltd 硬化性樹脂組成物
JP2009523260A (ja) 2006-01-13 2009-06-18 エルジー・ケム・リミテッド 液晶表示装置用ネガティブcタイプの位相差補償材
JP2008074989A (ja) 2006-09-22 2008-04-03 Shin Etsu Chem Co Ltd 珪素−酸素架橋構造体及びその製造方法、高分子電解質用シリコーンゴム組成物並びにプロトン伝導性高分子電解質膜
JP2009167316A (ja) 2008-01-17 2009-07-30 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 複合化高分子材料、これを含む光学材料および熱可塑性芳香族ポリマー
JP2013539458A (ja) 2010-08-04 2013-10-24 コンパニー ゼネラール デ エタブリッスマン ミシュラン 燃料電池の高分子膜の合成に利用できる硫黄含有トリアジンモノマー
JP2018035229A (ja) 2016-08-30 2018-03-08 Dic株式会社 ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物及びその成形品
CN109608638A (zh) 2018-11-19 2019-04-12 太原理工大学 一种高分子量线型聚苯硫醚的合成方法

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