JP7284296B2 - ポリカーボネート樹脂、ポリカーボネート樹脂組成物、それらを含む光学用成形体、及び環状カーボネート - Google Patents

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Description

本発明は、ポリカーボネート樹脂、ポリカーボネート樹脂組成物、それらを含む光学用成形体、及び環状カーボネートに関する。
近年、スマートフォンをはじめとする光学・情報通信機器の普及が急速に進んでいる。例えば、スマートフォンのカメラ機能の高性能化は著しく、カメラ用レンズについても、その軽量化や低コスト化とともに、優れた耐熱性、及び低複屈折性等の優れた光学特性を兼ね備えるものが要求されている。そのような要求を満たすことを目的として、光学レンズ用特殊ポリカーボネート樹脂の開発が盛んに行われている。
例えば、特許文献1~5において、ビナフチル骨格やフルオレン骨格といった嵩高い芳香環構造を有する低複屈折性特殊ポリカーボネート樹脂が開示されている。当該文献では、既存のビスフェノールAからなるポリカーボネートの高い複屈折を低減するため、正の複屈折をもつビスフェノールA骨格と負の複屈折をもつ上記芳香環構造の含有割合を制御することにより低複屈折性を実現している。
他方、光学レンズ用途ではないものの、芳香族ポリカーボネートに代わる樹脂として、脂肪族、特に脂環式構造を有するポリカーボネート樹脂の開発も行われている。脂環式ポリカーボネートは、ビスフェノールAなどの芳香環を有するポリカーボネート樹脂と比べて耐光性に優れる傾向がある。例えば、特許文献6では透明性、耐熱性、色調に優れる多環脂環式ポリカーボネート樹脂が開示されている。また、石油原料のみならず、植物などのバイオマス由来の原料を用いたポリカーボネートの開発も行われている。例えば、特許文献7において、でんぷんから誘導可能なイソソルバイドを原料に用いたポリカーボネート樹脂が開示されている。
このような脂環式ポリカーボネート樹脂のうち、シクロヘキセンカーボネート構造を有するポリ(シクロヘキセンカーボネート)は、ベンゼン環に対応する飽和の炭素六員環を有する最も単純なポリカーボネートである。ポリ(シクロヘキセンカーボネート)は、例えば特許文献8に示されているように、シクロヘキセンオキシドと二酸化炭素との反応によって合成できることが広く知られている。また、特許文献9、非特許文献1及び非特許文献2に記載されているように、1,2-シクロヘキセンカーボネートの開環重合によりポリ(シクロヘキセンカーボネート)が得られることが知られている。
一方、環状カーボネート(環状炭酸エステル)は非プロトン性溶媒や、電解液、電解液の添加剤、ポリマー添加剤、合成中間体、ポリマー前駆体(モノマー)等種々の用途が知られている。
代表的なものとしては、例えば、リチウムイオン電池の電解液として、誘電率の良好なエチレンカーボネート(EC)やプロピレンカーボネート(PC)等の環状カーボネートと、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジエチルカーボネート(DEC)等の鎖状カーボネートとの混合溶媒が用いられている。
また、環状カーボネートは、エポキシ樹脂への添加剤として有用であることが示されている。例えば、エポキシ樹脂の機械特性や耐溶剤性を悪化させることなく粘性を低下させる添加剤として、環状カーボネートが例示されている(例えば、特許文献10参照)。また、環状カーボネートを他の脂環式モノマーやオキセタンとの組み合わせによって用いることにより、光硬化性樹脂の硬化収縮を低下させる添加剤としての効果も示されている(例えば、特許文献11参照)。
合成の中間体としては種々の目的に用いられるが、例えば光学活性を制御したカルバメート体を得るため等、精密合成のための中間体として、環状カーボネートが重要な役割を担っている(例えば、非特許文献3参照)。
モノマー原料としては、開環重合によるポリカーボネートの原料モノマーとしての活用が示されている(例えば、特許文献9参照)。生分解性や低毒性等、生体適合性材料として、環状カーボネートをコモノマーとして活用した例も報告されている(例えば、非特許文献4及び5参照)。
前記のように環状カーボネートは工業的に非常に有用な材料であるが、その特徴として、カルボニル基の原料ソースとして、再生可能原料であるCOを利用できることが挙げられる。例えば、エポキシド(オキシラン類)やオキセタン等種々の化合物とCOとの反応により環状カーボネートを得ることができる例が示されている(例えば、非特許文献6参照)。また、カルボニル源として間接的にCOから誘導しうるジフェニルカーボネートを用いた合成法も提案されている(例えば、特許文献12及び13参照)。
また、環状カーボネートは構造中にCO、すなわち再生可能原料由来のカルボニル基を有することが、その材料の特徴の一つであるが、近年では分子量の大部分を占める主骨格に再生可能原料を導入し、より再生可能資源由来の原料比率の高い材料の合成例が報告されている(例えば、非特許文献7参照)。
特に、構造的に剛直な脂環式骨格を有するイノシトールは、耐熱性などの物理特性が良好であることが期待され、実際にカーボネート体の合成例も報告されている(例えば、非特許文献8)。
特許第6327151号公報 特許第6512219号公報 特開2019-143152号公報 特開2019-131824号公報 特開2018-059107号公報 特許第4774610号公報 特許第6507495号公報 特許第5403537号公報 特開2019-108547号公報 特表2013―528685号公報 特開2008―238417号公報 特開2019―127441号公報 特開2019―127442号公報
Macromolecules 2014, 47, 4230-4235. Polymer Journal 2013, 45, 1183-1187. Chem.Eur.J.2016,22,1722-1727. Biomacromolecules 2006,7,2269-2273. ACS Macro Lett. 2018,7,336-340. ACS Catal. 2015,5,1353-1370. Polymer Journal (2013) 45, 1183-1187. Bull. Korean Chem. Soc. (2006) 27, 3, 359-360.
本発明は、環境負荷の低い、再生可能資源を利用する新規なポリカーボネート樹脂、ポリカーボネート樹脂組成物、それらを含む光学用成形体、及び環状カーボネートに関する。
すなわち、本発明は、以下のとおりである。
[1]
下記式(1)で表される構造単位:
Figure 0007284296000001
(式(1)中、R、R、R及びRは、各々独立して、水素原子、水酸基、リン酸基、アミノ基、ビニル基、アリル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~11のエステル基、炭素数1~11のアシル基、又は、非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基であり、アルキレン基又はカーボネート基を介して互いに結合して環状構造を形成していてもよく、前記アルキレン基は、水酸基、リン酸基、アミノ基、アルコキシ基、又はエステル基によって置換されていてもよく、主鎖にカルボニル基が挿入されていてもよい。)を有し、
ポリメチルメタクリレートを標準試料として用いるサイズ排除クロマトグラフィーにより測定される重量平均分子量Mwが、50,000以上500,000以下である、ポリカーボネート樹脂。
[2]
示査走査熱量計により測定されるガラス転移温度Tgが、80℃以上180℃以下である、[1]に記載のポリカーボネート樹脂。
[3]
前記式(1)で表される構造単位を主鎖に有する、[1]又は[2]に記載のポリカーボネート樹脂。
[4]
13C-NMRにより測定される、モノマー周期構造がメソでありイソタクチックな部分を示すmm、周期構造がラセモ結合でありシンジオタクチックな部分を示すrr、メソ部分とラセモ部分が結合している部分を示すmrとしたとき、mr/(mm+mr+rr)の割合が40%以上である、[1]~[3]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
[5]
末端にアルコキシ基を有する、[1]~[4]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
[6]
前記アルコキシ基における炭素数が1~10である、[5]に記載のポリカーボネート樹脂。
[7]
サイズ排除クロマトグラフィーによって測定されるポリスチレン換算分子量が1,000以上のポリマー成分について、重量平均分子量(Mw)が100,000以上500,000以下、かつ、数平均分子量(Mn)と重量平均分子量(Mw)との比(Mw/Mn)が2.5以下である、[1]~[6]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
[8]
アルコール不溶分を熱重量測定により窒素雰囲気下で加熱したときの150~260℃における重量減少率が30質量%以下である、[7]に記載のポリカーボネート樹脂。
[9]
光弾性係数の絶対値が、10×10-12Pa-1以下である、[1]~[8]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
[10]
前記ポリカーボネート樹脂の100%一軸延伸フィルムにおいて、面内位相差の絶対値が、厚さ100μm換算で100nm以下である、[1]~[9]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
[11]
前記式(1)で表される構造単位であって、式(1)中、R、R、R及びRが水素原子である構成単位を有する、[1]~[10]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
[12]
下記式(1')で表される構造単位:
Figure 0007284296000002
(式(1')中、R及びRは、各々独立して、水素原子、水酸基、リン酸基、アミノ基、ビニル基、アリル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~11のエステル基、炭素数1~11のアシル基、又は、非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基であり、アルキレン基又はカーボネート基を介して互いに結合して環状構造を形成していてもよく、前記アルキレン基は、水酸基、リン酸基、アミノ基、アルコキシ基、又はエステル基によって置換されていてもよく、主鎖にカルボニル基が挿入されていてもよい。)を有する、[1]~[11]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
[13]
[1]~[12]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂と、酸化防止剤と、
を含有する、ポリカーボネート樹脂組成物。
[14]
[1]~[12]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂、又は[13]に記載のポリカーボネート樹脂組成物を含有する、光学部品。
[15]
[1]~[12]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂、又は[13]に記載のポリカーボネート樹脂組成物の、光学部品用材料としての使用。
[16]
[1]~[12]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂の製造方法であって、
下記式(3)で表される環状カーボネート:
Figure 0007284296000003
(式(3)中、R、R、R及びRは、各々独立して、水素原子、水酸基、リン酸基、アミノ基、ビニル基、アリル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~11のエステル基、炭素数1~11のアシル基、又は、非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基であり、アルキレン基又はカーボネート基を介して互いに結合して環状構造を形成していてもよく、前記アルキレン基は、水酸基、リン酸基、アミノ基、アルコキシ基、又はエステル基によって置換されていてもよく、主鎖にカルボニル基が挿入されていてもよい。)を開環重合することにより、前記ポリカーボネート樹脂を得る重合工程を有する、
製造方法。
[17]
前記重合工程において、有機リチウム、金属アルコキシド、又は、HO基、HS基若しくはHN基を有する有機化合物と環状アミンとの組合せを重合開始剤として用いる、[16]に記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
[18]
前記重合工程における反応温度(重合温度)が-5℃超40℃以下である、[16]又は[17]に記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
[19]
前記重合工程における重合性モノマーの初期濃度(初期モノマー濃度)が10質量%以上である、[18]に記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
[20]
モノマーに対して添加する重合開始剤の割合が、0.0001mol%以上1mol%以下である、[19]に記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
[21]
分子中に少なくとも2つのカーボネート基を含み、イノシトール骨格を有し、下記式(11)で表される、環状カーボネート。
Figure 0007284296000004
(式(11)中、R11~R16は、各々独立に水素原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数3~20のシクロアルキル基、又は炭素数6~20のアリール基であり、OR11~OR16のいずれか2つから形成されるカーボネート基を少なくとも2つ含み、OR11~OR16のいずれか2つ以上が相互に結合して環構造を形成していてもよい。)
[22]
分子中に少なくとも1つのtransカーボネート基を有する、[21]に記載の環状カーボネート。
[23]
分子中に2つのカーボネート基を有し、少なくとも1つのカーボネート基がtransカーボネート基であり、下記式(12)で表される、[21]又は[22]に記載の環状カーボネート。
Figure 0007284296000005
(式(12)中、R11及びR14は、各々独立に水素原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数3~20のシクロアルキル基、又は炭素数6~20のアリール基である。)
[24]
分子中にcisカーボネート基及びtransカーボネート基の2つのカーボネート基を有し、下記式(13)で表される、[21]~[23]のいずれかに記載の環状カーボネート。
Figure 0007284296000006
(式(13)中、R11及びR14は、各々独立に水素原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数3~20のシクロアルキル基、又は炭素数6~20アリール基である。)
[25]
イノシトール骨格を有する化合物に少なくとも2つのカーボネート基を導入して、下記式(11)で表される環状カーボネートを得る工程を含む、[21]~[24]のいずれかに記載の環状カーボネートの製造方法。
Figure 0007284296000007
(式(11)中、R11~R16は、各々独立に水素原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数3~20のシクロアルキル基、又は炭素数6~20のアリール基であり、OR11~OR16のいずれか2つから形成されるカーボネート基を少なくとも2つ含み、OR11~OR16のいずれか2つ以上が相互に結合して環構造を形成していてもよい。)
本発明によれば、環境負荷の低い、再生可能資源を利用する新規なポリカーボネート樹脂、ポリカーボネート樹脂組成物、それらを含む光学用成形体、及び環状カーボネートを提供することができる。
実施例A1におけるポリカーボネート樹脂の示差走査熱量測定装置による測定結果を示す。 実施例A3におけるポリカーボネート樹脂のH-NMRスペクトルを示す。 実施例A4におけるポリカーボネート樹脂のH-NMRスペクトルを示す。 比較例A3におけるポリカーボネート樹脂のMALDI-TOF-MSスペクトルを示す。 実施例A2におけるポリカーボネート樹脂のMALDI-TOF-MSスペクトルを示す。 図6の上部は、本願の実施例B1のステップ1-1で合成した2,3:5,6-ジ-O-シクロヘキシリデン-myo-イノシトールのH-NMRチャートであり、図6の下部は、本願の実施例B1のステップ1-2で合成した1,4-ジ-O-ベンジル-2,3:5,6-ジ-O-シクロヘキシリデン-myo-イノシトール誘導体(BCyI)のH-NMRチャートである。 図7は、本願の実施例B1のステップ1-3で合成した1,4-ジ-O-ベンジル-myo-イノシトール(BI)のH-NMRチャートである。 図8は、本願の実施例B1のステップ1-4で合成した1,4-ジ-O-ベンジル―2,3:5,6-ジカーボネート-myo-イノシトール(BCI)のH-NMRチャートである。 図9は、本願の実施例B2のステップ2-4で合成した1,4-ジ-O-オクチル―2,3:5,6-ジカーボネート-myo-イノシトール(OCI)のH-NMRチャートである。 図10の上部は、本願の実施例B2で得られたカーボネート-myo-イノシトール組成物のGC/MSのクロマトグラフであり、図10の下部は、本願の実施例B2で得られたカーボネート-myo-イノシトール組成物中の各化合物のMSスペクトルである。 図11は、本願の合成例1で合成したtrans-1,2-シクロヘキセンカーボネート(T6C)のH-NMRチャートである。 図12は、本願の合成例2で合成したmyo-イノシトール含有コポリマー(BCI/T6Cのコポリマー)のH-NMRチャートである。 図13は、本願の合成例3で合成したmyo-イノシトール含有コポリマー(OCI/T6Cのコポリマー)のH-NMRチャートである。 図14は、本願の合成例4で合成したmyo-イノシトール含有コポリマー(BCI/T6Cのコポリマー)のH-NMRチャートである。 図15は、本願の合成例5で合成したmyo-イノシトール含有コポリマー(BCI/T6Cのコポリマー)のH-NMRチャートである。 図16は、本願の合成例6で合成したmyo-イノシトール含有コポリマー(OCI/T6Cのコポリマー)のH-NMRチャートである。
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」ともいう。)について詳細に説明する。なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
[ポリカーボネート樹脂及びその製造方法]
上述の背景技術に記載した通り、ポリ(シクロヘキセンカーボネート)を開示するこれまでの文献は、重合条件と分子量の相関の評価をするに留まっており、ポリ(シクロヘキセンカーボネート)の特性についてはほとんど言及されていない。特に、その光学特性については全く言及されていない。
本発明者らが、上記文献に記載のものを始めとする従来のポリカーボネート樹脂を詳細に検討したところ、耐熱性、及び低複屈折性等の光学特性の少なくともいずれかが不十分であることがわかった。
例えば、特許文献1~5に記載のような芳香環構造を有するポリカーボネート樹脂は、低複屈折性等の光学特性が不十分である。また、特許文献9及び非特許文献1に記載のようなシクロヘキセンカーボネート構造を有するポリカーボネート樹脂は分子量が低いために、フィルム状の光学測定用試料に成形することが困難であり、光学特性が未知である。
本実施形態は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、優れた耐熱性、及び低複屈折性等の優れた光学特性を有する、フィルム状に成形可能なポリカーボネート樹脂、ポリカーボネート樹脂組成物、及びそれらを含む光学用成形体を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を進めた結果、特定の環状構造を主鎖に有し、かつ、特定の重量平均分子量(Mw)を有するポリカーボネート樹脂が、優れた耐熱性及び低複屈折性等の優れた光学特性を有し、かつ、フィルム状に成形可能であることを見出した。
(ポリカーボネート樹脂)
本実施形態のポリカーボネート樹脂は、下記式(1)で表される構造単位を有し、ポリメチルメタクリレートを標準試料として用いるサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)により測定される重量平均分子量Mwが、50,000以上500,000以下である。
Figure 0007284296000008
式(1)中、R、R、R及びR(以下、「R~R」とも表記する。)は、各々独立して、水素原子、水酸基、リン酸基、アミノ基、ビニル基、アリル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~11のエステル基、炭素数1~11のアシル基、又は、非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基であり、アルキレン基又はカーボネート基を介して互いに結合して環状構造を形成していてもよく、アルキレン基は、水酸基、リン酸基、アミノ基、アルコキシ基、又はエステル基によって置換されていてもよく、主鎖にカルボニル基が挿入されていてもよい。なお、本明細書中において、「カーボネート基」とは、-OC(=O)O-で表される、2価の置換基を意味する。
また、前記式(1)で表される構造単位を主鎖に有することが好ましい。
本実施形態のポリカーボネート樹脂組成物は、上記の構成を備えることにより、耐熱性、及び低複屈折性等の光学特性に優れる。この要因は、以下のように考えられるが、要因はこれに限定されない。
従来の芳香環構造を有するポリカーボネート樹脂は、その構造に起因して、複屈折を低減することが困難である。これに対し、本実施形態のポリカーボネート樹脂は、芳香環構造を有しないため、低複屈折性等の優れた光学特性を有すると推察される。また、特定の脂環式構造を有することにより、光弾性係数が低減し、複屈折の発現が抑制され、優れた光学特性が発現すると推察される。更に、特定の脂環式構造を主鎖に有することにより、耐熱性に優れる。また、本実施形態のポリカーボネート樹脂は、重量平均分子量(Mw)が、50,000以上500,000以下の範囲内であるため、耐熱性及び光学特性に優れる。特に、Mwが50,000以上であるため、フィルム状に成形することが可能となる。
本実施形態において、式(1)中、R~Rは、各々独立して、水素原子、水酸基、リン酸基、アミノ基、ビニル基、アリル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~11のエステル基、炭素数1~11のアシル基、又は、非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基である。本発明の効果をより有効かつ確実に奏する観点から、式(1)中、R~Rは、好ましくは、各々独立して、水素原子、水酸基、ビニル基、アリル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~11のエステル基、炭素数1~11のアシル基、及び、非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基からなる群より選択される1種以上の置換基である。同様の観点から、式(1)中、R~Rは、より好ましくは、各々独立して、水素原子、水酸基、ビニル基、アリル基、炭素数1~10のアルコキシ基、及び、非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基からなる群より選択される1種以上の置換基である。同様の観点から、式(1)中、R~Rは、更に好ましくは、各々独立して、水素原子、水酸基、炭素数1~10のアルコキシ基、及び、非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基からなる群より選択される1種以上の置換基である。同様の観点から、式(1)中、R~Rは、特に好ましくは、各々独立して、水素原子、水酸基、及び炭素数1~10のアルコキシ基からなる群より選択される1種以上の置換基である。
本実施形態において、式(1)中、R~Rは、アルキレン基又はカーボネート基(-OC(=O)O-基)を介して互いに結合して環状構造を形成していてもよく、アルキレン基は、水酸基、リン酸基、アミノ基、アルコキシ基、又はエステル基によって置換されていてもよく、主鎖にカルボニル基が挿入されていてもよい。本発明の効果をより確実かつ有効に奏する観点から、R~Rが、アルキレン基を介して互いに結合し、環状構造を形成している場合、アルキレン基の炭素数は、好ましくは1~10、より好ましくは1~8、更に好ましくは1~6である。更に、同様の観点から、上記アルキレン基の有する置換基は、好ましくは、水酸基、アルコキシ基、又はエステル基であり、より好ましくは、水酸基、又はアルコキシ基である。同様の観点から、R~Rが環状構造を形成している場合、好ましくは、非置換のアルキレン基、又はカーボネート基(-OC(=O)O-基)を介して環状構造を形成している。非置換のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、n-ブチレン基、n-ペンチレン基、及びn-ヘキシレン基が挙げられる。
本実施形態の上記式(1)におけるリン酸基及びアミノ基は、非置換であってもよく、置換されていてもよい。すなわち、1置換のリン酸基及びアミノ基であってもよく、2置換のリン酸基及びアミノ基であってもよい。本発明の効果をより有効かつ確実に奏する観点から、リン酸基及びアミノ基が置換されている場合、置換基は、非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基であることが好ましい。同様の観点から、本実施形態におけるリン酸基及びアミノ基は、非置換であることが好ましい。
本実施形態の上記式(1)における炭素数1~10のアルコキシ基としては、特に限定されないが、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、ノナニルオキシ基、デシルオキシ基、フェノキシ基、ベンジルオキシ基、ビニルオキシ基、及びアリルオキシ基が挙げられる。
本実施形態の上記式(1)における炭素数1~11のエステル基としては、特に限定されないが、例えば、メチルエステル基、エチルエステル基、プロピルエステル基、ブチルエステル基、ペンチルエステル基、シクロペンチルエステル基、ヘキシルエステル基、シクロヘキシルエステル基、ヘプチルエステル基、オクチルエステル基、ノナニルエステル基、デシルエステル基、フェニルエステル基、ベンジルエステル基、ビニルエステル基、及びアリルエステル基が挙げられる。
本実施形態の上記式(1)における炭素数1~11のアシル基としては、特に限定されないが、例えば、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、バレリル基、及びベンゾイル基が挙げられる。
本実施形態の上記式(1)における非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基としては、特に限定されないが、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、イソブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、シクロペンチル基、n-ヘキシル基、シクロヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノナニル基、及びn-デシル基が挙げられる。
本実施形態のポリカーボネート樹脂における式(1)で表される構造単位の量は、ポリカーボネート樹脂を構成するモノマー単位100mol%としたとき、好ましくは50mol%以上であり、より好ましくは70mol%以上であり、さらに好ましくは90mol%以上であり、さらに好ましくは99mol%以上である。当該量の上限は、特に限定されないが、例えば100mol%である。
本実施形態のポリカーボネート樹脂は、末端にアルコキシ基を有することが好ましい。アルコキシ基における炭素数は、1~10であることが好ましく、3~8であることがより好ましい。アルコキシ基としては、特に限定されないが、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、tert-ブトキシ基、n-ペントキシ基、シクロペントキシ基、n-ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ヒドロキシシクロヘキシルオキシ基、n-ヘプチルオキシ基、n-オクチルオキシ基、n-ノナニルオキシ基、n-デシルオキシ基、フェノキシ基、ベンジルオキシ基が挙げられる。これらの中でもメトキシ基、tert-ブトキシ基、ヒドロキシシクロヘキシルオキシ基、フェノキシ基、ベンジルオキシ基であることが好ましい。
末端のアルコキシ基の含有量は、ポリカーボネート樹脂を構成するモノマー単位100mol%としたとき、0.01mol%以上1mol%以下であることが好ましい。
本実施形態のポリカーボネート樹脂は、上記式(1)で表される構造単位であって、式(1)中、R、R、R及びRが水素原子である構成単位を有することが好ましい。本実施形態のポリカーボネート樹脂は、このような構造単位を有すると、耐熱性、及び低複屈折性等の光学特性に一層優れる傾向にある。
本実施形態のポリカーボネート樹脂における式(1)で表される構造単位であって、式(1)中、R、R、R及びRが水素原子である構成単位の量は、ポリカーボネート樹脂を構成するモノマー単位100mol%としたとき、好ましくは50mol%以上であり、より好ましくは70mol%以上であり、さらに好ましくは90mol%以上であり、さらに好ましくは95mol%以上であり、さらに好ましくは99mol%以上である。当該量の上限は、特に限定されないが、例えば100mol%である。
本実施形態のポリカーボネート樹脂は、下記式(1')で表される構造単位を有することが好ましい。
Figure 0007284296000009
(式(1')中、R及びRは、各々独立して、水素原子、水酸基、リン酸基、アミノ基、ビニル基、アリル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~11のエステル基、炭素数1~11のアシル基、又は、非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基であり、アルキレン基又はカーボネート基を介して互いに結合して環状構造を形成していてもよく、前記アルキレン基は、水酸基、リン酸基、アミノ基、アルコキシ基、又はエステル基によって置換されていてもよく、主鎖にカルボニル基が挿入されていてもよい。)
本実施形態のポリカーボネート樹脂は、このような構造単位を有すると、耐熱性、及び低複屈折性等の光学特性に一層優れる傾向にある。
本実施形態のポリカーボネート樹脂における式(1')で表される構造単位の量は、ポリカーボネート樹脂を構成するモノマー単位100mol%としたとき、好ましくは0.1mol%以上50mol%以下であり、より好ましくは1mol%以上30mol%以下であり、更に好ましくは2mol%以上10mol%以下であり、更に好ましくは2mol%以上5mol%以下である。
本実施形態のポリカーボネート樹脂は、下記式(2)においてR及びRで表される末端構造を有すると好ましい。
Figure 0007284296000010
式(2)中、R及びR(以下、「R~R」とも表記する。)は、各々独立して、水素原子、水酸基、リン酸基、アミノ基、ビニル基、アリル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~30のシリル基、炭素数1~30のシリルアルコキシ基、炭素数1~11のエステル基、炭素数1~11のアシル基、又は、非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基である。なお、式(2)中、R~Rは、式(1)中のものと同様である。
本実施形態のポリカーボネート樹脂は、上記式(2)において、RとRが互いに結合して環状構造を形成していてもよい。すなわち、R及びRで表される末端構造を有しなくてもよい。
本実施形態において、式(2)中の好ましいR~Rは式(1)中のものと同様である。また、式(2)中における、リン酸基、アミノ基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~11のエステル基、炭素数1~11のアシル基、及び非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基の例示も式(1)中のものと同様である。本発明の効果をより有効かつ確実に奏する観点から、式(2)中、R及びRは、好ましくは、各々独立して、水素原子、水酸基、ビニル基、アリル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~30のシリル基、炭素数1~30のシリルアルコキシ基、炭素数1~11のエステル基、炭素数1~11のアシル基、及び、非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基からなる群より選択される1種以上の置換基である。同様の観点から、式(2)中、R及びRは、より好ましくは、各々独立して、水素原子、水酸基、ビニル基、アリル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~30のシリル基、炭素数1~30のシリルアルコキシ基、及び、非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基からなる群より選択される1種以上の置換基である。同様の観点から、式(2)中、R及びRは、更に好ましくは、各々独立して、水素原子、水酸基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~30のシリル基、炭素数1~30のシリルアルコキシ基、及び、非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基からなる群より選択される1種以上の置換基である。
上記式(2)における炭素数1~30のシリル基としては、特に限定されないが、例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、tert-ブチルジメチルシリル基、ジ-tert-ブチルイソブチルシリル基、及びtert-ブチルジフェニルシリル基が挙げられる。
上記式(2)における炭素数1~30のシリルアルコキシ基としては、特に限定されないが、例えば、トリメチルシリルメトキシ基、トリメチルシリルエトキシ基、トリメチルシリルフェノキシ基、トリメチルシリルベンジルオキシ基、トリエチルシリルメトキシ基、トリエチルシリルエトキシ基、トリエチルシリルフェノキシ基、トリエチルシリルベンジルオキシ基、トリイソプロピルシリルメトキシ基、トリイソプロピルシリルエトキシ基、トリイソプロピルシリルフェノキシ基、トリイソプロピルシリルベンジルオキシ基、トリフェニルシリルメトキシ基、トリフェニルシリルエトキシ基、トリフェニルシリルフェノキシ基、トリフェニルシリルベンジルオキシ基、tert-ブチルジメチルシリルメトキシ基、tert-ブチルジメチルシリルエトキシ基、tert-ブチルジメチルシリルフェノキシ基、tert-ブチルジメチルシリルベンジルオキシ基、ジ-tert-ブチルイソブチルシリルメトキシ基、ジ-tert-ブチルイソブチルシリルエトキシ基、ジ-tert-ブチルイソブチルシリルフェノキシ基、ジ-tert-ブチルイソブチルシリルベンジルオキシ基、tert-ブチルジフェニルシリルメトキシ基、tert-ブチルジフェニルシリルエトキシ基、tert-ブチルジフェニルシリルフェノキシ基、及びtert-ブチルジフェニルシリルベンジルオキシ基が挙げられる。
本実施形態のポリカーボネート樹脂において、ポリメチルメタクリレートを標準試料として用いるサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)により測定される重量平均分子量(Mw)は、50,000以上500,000以下である。本実施形態のポリカーボネート樹脂は、当該Mwが上記の範囲内にあることで、ポリマーの分子鎖が一層絡み合うことで靭性が向上し、フィルム状に成形可能となる。また、そのようなポリカーボネート樹脂は、耐熱性及び光学特性に優れるものとなる。同様の観点から、当該Mwは、好ましくは80,000以上500,000以下であり、より好ましくは100,000以上500,000以下である。また、当該Mwの上限は、300,000であってもよい。サイズ排除クロマトグラフィーによるポリカーボネート樹脂の重量平均分子量は、具体的には実施例に記載の方法によって測定することができる。
本実施形態のポリカーボネート樹脂において、当該重量平均分子量(Mw)を上記の範囲内に制御するためには、重合性モノマーと重合開始剤の割合を適宜調整すればよく、また、後述する製造方法によってポリカーボネート樹脂を製造すればよい。重合性モノマーに対する重合開始剤の割合を減らすことにより、当該Mwを大きくすることができる傾向にある。また、重合時間を長くすることにより、当該Mwを大きくすることができる傾向にある。更に、撹拌翼を用いて撹拌を行うことにより、当該Mwを大きくすることができる傾向にある。
本実施形態のポリカーボネート樹脂は、サイズ排除クロマトグラフィーによって測定されるポリスチレン換算分子量が1,000以上のポリマー成分について、重量平均分子量(Mw)が100,000以上500,000以下、かつ、数平均分子量(Mn)と重量平均分子量(Mw)との比(Mw/Mn)が2.5以下であることが好ましい。
本実施形態のポリカーボネート樹脂組成物は、上記の構成を備えることにより、熱重量減少をより顕著に抑制することができる。この要因は、以下のように考えられるが、要因はこれに限定されない。
分子量が高くなること、十分な重合度が得られること、熱分解温度の低い低分子量成分(主に数量体)の含有量が少なくなることで、当該低分子量成分の分解によって生じる化学種により、ポリマー鎖の分解が促進されることを抑制できる等の理由により、熱重量減少がより顕著に抑制されるものと考えられる。
本実施形態のポリカーボネート樹脂において、ポリスチレンを標準試料として用いるサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)により測定される分子量(ポリスチレン換算分子量)が1,000以上のポリマー成分について、重量平均分子量(Mw)は、100,000以上500,000以下であることが好ましい。本実施形態のポリカーボネート樹脂は、当該Mwが上記の範囲内にあることで、ポリマーの分子鎖が一層絡み合うことで靭性が向上し、フィルム状に成形可能となる。また、そのようなポリカーボネート樹脂は、耐熱性及び光学特性に優れるものとなる。同様の観点から、当該Mwは、より好ましくは110,000以上500,000以下であり、更に好ましくは120,000以上500,000以下である。また、当該Mwの上限は、350,000であってもよい。本実施形態のポリカーボネート樹脂において、サイズ排除クロマトグラフィーにより測定されるポリスチレン換算分子量が1,000以上のポリマー成分について、重量平均分子量は、具体的には実施例に記載の方法によって測定することができる。
本実施形態のポリカーボネート樹脂において、当該重量平均分子量(Mw)を上記の範囲内に制御するためには、重合性モノマーと重合開始剤及び添加剤の割合を適宜調整すればよく、また、後述する製造方法によってポリカーボネート樹脂を製造すればよい。重合性モノマーに対する重合開始剤及び添加剤の割合を減らすことにより、当該Mwを大きくすることができる傾向にある。また、重合時間を長くすることにより、当該Mwを大きくすることができる傾向にある。更に、撹拌翼を用いて撹拌を行うことにより、当該Mwを大きくすることができる傾向にある。
本実施形態のポリカーボネート樹脂は、サイズ排除クロマトグラフィーによって測定される重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が2.5以下であることが好ましい。当該Mw/Mnが2.5以下であることで、耐熱性に優れる。同様の観点から、当該Mw/Mnは、より好ましくは2.5以下であり、更に好ましくは2.4以下であり、特に好ましくは2.3以下である。当該Mw/Mnの下限は、特に限定されないが、例えば、1.0である。
本実施形態のポリカーボネート樹脂において、アルコール不溶分を熱重量測定により窒素雰囲気下で加熱したときの150~260℃における重量減少率は30質量%以下であることが好ましい。一般的な脂環式ポリカーボネート樹脂のガラス転移温度(Tg)より高いとされる150℃から成形加工時のシリンダー温度の上限と考えられる270℃程度までの重量減少率を低減することが好ましい。本実施形態のポリカーボネート樹脂は、重量減少率が上記の範囲内にあることで、主鎖切断に起因する着色や成形不良を抑制することができる。同様の観点から、当該重量減少率は、好ましくは30質量%以下であり、より好ましくは25質量%以下であり、更に好ましくは20質量%以下であり、より更に好ましくは10質量%以下であり、また更に好ましくは5質量%以下である。当該重量減少率の下限は、特に限定されないが、例えば、0.5質量%である。
本実施形態のポリカーボネート樹脂において、当該重量減少率は、具体的には実施例に記載の方法によって測定することができる。
本実施形態のポリカーボネート樹脂において、当該重量減少率を上記好ましい範囲内に制御するためには、例えば、ポリカーボネート樹脂の重合温度、末端構造を制御する添加剤の添加、再沈殿操作による精製、ポリカーボネート樹脂の分子量を制御すればよい。特に、ポリカーボネート樹脂を-5℃超40℃以下で重合したり、ポリカーボネート樹脂の重量平均分子量Mwをポリメタクリル酸メチル換算で50,000以上に高めたり、Mw/Mnを2.5以下にしたり、再沈殿操作による精製を行ったりすると、重量減少率が小さくなる傾向にある。
本実施形態のポリカーボネート樹脂において、示査走査熱量計(DSC)により測定されるガラス転移温度Tgは、80℃以上180℃以下であることが好ましい。ガラス転移温度Tgが80℃以上であると、一般的な使用環境下において形態を一層維持できる傾向にあり、Tgが180℃以下であると、成形加工性に一層優れる傾向にある。同様の観点から、本実施形態のポリカーボネート樹脂のガラス転移温度Tgは、より好ましくは90℃以上180℃以下であり、更に好ましくは100℃以上180℃以下である。ポリカーボネート樹脂のガラス転移温度Tgは、具体的には実施例に記載の方法によって測定することができる。
本実施形態のポリカーボネート樹脂において、ガラス転移温度Tgを上記好ましい範囲内に制御するためには、ポリカーボネート樹脂の重量平均分子量及び数平均分子量を制御すればよく、また、ポリカーボネート樹脂を後述する製造方法によって製造すればよい。特に、重量平均分子量及び数平均分子量を大きくすると、ガラス転移温度Tgが高くなる傾向にある。
本実施形態のポリカーボネート樹脂において、13C-NMRにより測定される、モノマー周期構造がメソでありイソタクチックな部分を示すmm、周期構造がラセモ結合でありシンジオタクチックな部分を示すrr、メソ部分とラセモ部分が結合している部分を示すmrとしたとき、mr/(mm+mr+rr)の割合は40%以上であることが好ましい。mr/(mm+mr+rr)の割合が上記範囲内であることにより、ポリマー鎖中のイソタクチックな部分とシンジオタクチックな部分との配列のブロック性が小さくなり、ランダム性が向上することにより、ポリカーボネート樹脂の結晶性を低減することができるため、フィルム状に成形した際により高い透明性を示す傾向にある。同様の観点から、mr/(mm+mr+rr)の割合は、より好ましくは42%以上であり、更に好ましくは44%以上であり、更により好ましくは45%以上であり、より更に好ましくは46%以上である。mr/(mm+mr+rr)の割合の上限は、特に限定されないが、例えば、100%である。ポリカーボネート樹脂のmr/(mm+mr+rr)の割合は、具体的には実施例に記載の方法によって測定することができる。
本実施形態のポリカーボネート樹脂において、mr/(mm+mr+rr)の割合を上記好ましい範囲内に制御するためには、開始剤の立体構造を調整したり、モノマーの光学純度を調整したり、より極性の低い溶媒系を使用したりすればよい。特に、生長末端周りの空間的自由度を高めるために単純なアルコキシドや不斉反応場を誘起しないようなアキラルな開始剤を使用したり、また、極性の低い溶媒系を使用したりすると、mr/(mm+mr+rr)の割合が小さくなる傾向にある。
本実施形態のポリカーボネート樹脂において、光弾性係数の絶対値は、10×10-12Pa-1以下であることが好ましい。光弾性係数の絶対値が上記範囲内であることにより、ポリカーボネート樹脂にひずみを加えた際の位相差変化を抑えることができるため、ポリカーボネート樹脂は一層低い複屈折性を示す傾向にある。同様の観点から、本実施形態のポリカーボネート樹脂の光弾性係数の絶対値は、より好ましくは8×10-12Pa-1以下であり、更に好ましくは5×10-12Pa-1以下、更により好ましくは3×10-12Pa-1以下であり、より更に好ましくは2×10-12Pa-1以下である。本実施形態のポリカーボネート樹脂において、光弾性係数の絶対値の下限は、特に限定されないが、例えば、0.01×10-12Pa-1である。光弾性係数の絶対値が3×10-12Pa-1以下であることで、光学ガラスの中でも汎用的なホウケイ酸ガラスよりも低い値であり、応力印加によって複屈折が発現しにくいためより好ましい。ポリカーボネート樹脂の光弾性係数は、具体的には実施例に記載の方法によって測定することができる。なお、本実施形態のポリカーボネート樹脂の光弾性係数を測定する際に用いる試験片は、150℃以上300℃以下でフィルム状に成形される。また、作製するフィルムの膜厚は、10μm以上1000μm以下であると好ましい。
本実施形態のポリカーボネート樹脂において、光弾性係数の絶対値を上記好ましい範囲内に制御するためには、式(1)中、R~Rを適宜選択すればよく、また、ポリカーボネート樹脂を後述する製造方法によって製造すればよい。特に、上記の好ましいR~Rを選択すると、光弾性係数の絶対値が小さくなる傾向にある。
本実施形態のポリカーボネート樹脂において、100%一軸延伸フィルムの面内位相差の絶対値が、厚さ100μm換算で100nm以下であることが好ましい。上記面内位相差の絶対値が上記範囲内にあることにより、ポリマー鎖に含まれる分子の配向に起因するポリカーボネート樹脂の複屈折の発現を一層抑えることができる傾向にある。同様の観点から、本実施形態のポリカーボネート樹脂において、100%一軸延伸フィルムの面内位相差の絶対値は、より好ましくは厚さ100μm換算で80nm以下であり、更に好ましくは厚さ100μm換算で60nm以下である。また、その面内位相差の絶対値の下限は特に限定されず、厚さ100μm換算で0nmであってもよい。ポリカーボネート樹脂の上記面内位相差は、具体的には実施例に記載の方法によって測定することができる。なお、ポリカーボネート樹脂の100%一軸延伸フィルムとは、ポリカーボネート樹脂をキャスト法や真空熱プレス等の方法でフィルム状に成形した後、ガラス転移温度以上の温度条件下で、一軸方向に100%延伸したフィルムを意味する。なお、上記延伸前のフィルムは、150℃以上300℃以下で成形され、また、作製するフィルムの膜厚は、10μm以上1000μm以下であると好ましい。
本実施形態のポリカーボネート樹脂において、上記面内位相差の絶対値を上記好ましい範囲内に制御するためには、式(1)中、R~Rを適宜選択すればよく、また、ポリカーボネート樹脂を後述する製造方法によって製造すればよい。特に、上記の好ましいR~Rを選択すると、面内位相差の絶対値が小さくなる傾向にある。
上記の特性を有するポリカーボネート樹脂の合成方法としては、環状カーボネートを開環重合する方法が挙げられる。本発明の効果をより有効かつ確実に奏する観点から、本実施形態のポリカーボネート樹脂の合成方法としては、後述するポリカーボネート樹脂の製造方法を用いることが好ましい。
(ポリカーボネート樹脂組成物)
本実施形態のポリカーボネート樹脂組成物は、上記のポリカーボネート樹脂と、酸化防止剤とを含有する。
本実施形態のポリカーボネート樹脂組成物は、上記のポリカーボネート樹脂と、酸化防止剤とを含有することにより、成形加工時の熱や剪断による劣化を一層防止することができるため、ポリカーボネート樹脂組成物の耐熱性を一層向上させることができる。また、本実施形態のポリカーボネート樹脂組成物は、酸化防止剤を含有することにより、使用時にポリカーボート樹脂が酸化されることを一層防止することができるため、ポリカーボネート樹脂組成物の耐光性を一層向上させることができる。
本実施形態のポリカーボネート樹脂組成物に用いる酸化防止剤は特に限定されないが、例えば、ヒンダードフェノール系酸化防止剤及びリン系酸化防止剤が挙げられる。
ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、特に限定されないが、例えば、イルガノックス1010(Irganox 1010:ペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート])、イルガノックス1076(Irganox 1076:オクタデシル-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート)、イルガノックス1330(Irganox 1330:3,3',3'',5,5',5''-ヘキサ-t-ブチル-a,a',a''-(メシチレン-2,4,6-トリイル)トリ-p-クレゾール)、イルガノックス3114(Irganox3114:1,3,5-トリス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン)、イルガノックス3125(Irganox 3125)、アデカスタブAO-60(ペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート])、アデカスタブAO-80(3、9-ビス{2-[3-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルキシオキシ]-1,1-ジメチルエチル}-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン)、シアノックス1790(Cyanox 1790)、スミライザーGA-80(Sumilizer GA-80)、スミライザーGS(Sumilizer GS:アクリル酸2-[1-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-tert-ペンチルフェニル)エチル]-4,6-ジ-tert-ペンチルフェニル)、及び、スミライザーGM(Sumilizer GM:アクリル酸2-tert-ブチル-4-メチル-6-(2-ヒドロキシ-3-tert-ブチル-5-メチルベンジル)フェニル)が挙げられる。これらは一種類単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
リン系酸化防止剤としては、特に限定されないが、例えば、イルガフォス168(Irgafos168:トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ホスファイト)、イルガフォス12(Irgafos12:トリス[2-[[2,4,8,10-テトラ-t-ブチルジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン-6-イル]オキシ]エチル]アミン)、アデカスタブHP-10(ADKSTAB HP-10:2,2'-メチレンビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェニル)オクチルホスファイト)、アデカスタブPEP36(ADKSTAB PEP36:ビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト)、アデカスタブPEP36A(ADKSTAB PEP36A:ビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト)、スミライザーGP(SumilizerGP:(6-[3-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロポキシ]-2,4,8,10-テトラ-t-ブチルジベンズ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン)、及び、GSY P101(テトラキス(2,4-ジ-t-ブチル-5メチルフェニル)4,4'-ビフェニレンジホスホナイト)が挙げられる。これらは一種類単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
本実施形態のポリカーボネート樹脂組成物に用いるポリカーボネート樹脂は、上記したポリカーボネート樹脂と同様であり、好ましい態様も同様である。
本実施形態のポリカーボネート樹脂組成物におけるポリカーボネート樹脂の含有量は、本発明の効果をより有効かつ確実に奏する観点から、樹脂組成物全体に対して、好ましくは、50質量%以上100質量%以下であり、より好ましくは、60質量%以上100質量%未満であり、更に好ましくは、65質量%以上100質量%未満である。
本実施形態のポリカーボネート樹脂組成物における酸化防止剤の含有量は、成形加工時の熱や剪断による劣化を一層防止する観点から、樹脂組成物全体に対して、好ましくは、0.001質量%以上1質量%以下であり、より好ましくは、0.003質量%以上1質量%以下であり、更に好ましくは、0.005質量%以上1質量%以下である。
本実施形態のポリカーボネート樹脂組成物は、本発明の課題の解決を阻害しない範囲で他の添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、特に限定されないが、例えば、1,2-シクロヘキセンカーボネート、1,2-シクロヘキサンジオール、トルエン、о-キシレン、m-キシレン、p-キシレン、メタノール、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、及び酢酸が挙げられる。
(光学部品)
本実施形態の光学部品は、上記のポリカーボネート樹脂又は上記のポリカーボネート樹脂組成物を含有する。
本実施形態の光学部品が含有する、上記のポリカーボネート樹脂又は上記のポリカーボネート樹脂組成物は、上述の通り、光弾性係数及び分子配向に伴う面内位相差が小さいため、本実施形態の光学部品は、応力複屈折と配向複屈折とを発現しにくい。したがって、本実施形態の光学部品は、使用時の複屈折を抑えることができる傾向にある。更に、本実施形態の光学部品が含有する、上記のポリカーボネート樹脂又は上記のポリカーボネート樹脂組成物は、上述の通り、優れた耐熱性を有するため、本実施形態の光学部品は、経年劣化を生じにくく、従来の光学部品に比べて長期間使用することができる。
本実施形態における光学部品としては、特に限定されないが、例えば、カメラ、望遠鏡、顕微鏡、プロジェクター、及び車載用レンズ等の光学レンズ、並びに拡散板、導光板、偏光板、及び位相差フィルム等の光学フィルムが挙げられる。本実施形態の光学部品は、その用途に適した形状を有するよう、上記のポリカーボネート樹脂又は上記のポリカーボネート樹脂組成物に対して適宜成形等の加工を施すことで得られる。
(ポリカーボネート樹脂の製造方法)
本実施形態のポリカーボネート樹脂の製造方法は、下記式(3)で表される環状カーボネート(A1)を開環重合することにより、ポリカーボネート樹脂を得る重合工程を有する。
Figure 0007284296000011
式(3)中、R~Rは、各々独立して、水素原子、水酸基、リン酸基、アミノ基、ビニル基、アリル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~11のエステル基、炭素数1~11のアシル基、又は、非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基であり、アルキレン基又はカーボネート基(-OC(=O)O-基)を介して互いに結合して環状構造を形成していてもよく、アルキレン基は、水酸基、リン酸基、アミノ基、アルコキシ基、又はエステル基によって置換されていてもよく、主鎖にカルボニル基が挿入されていてもよい。
本実施形態において、式(3)中の好ましいR~Rは式(1)中のものと同様である。また、式(3)中における、リン酸基、アミノ基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~11のエステル基、炭素数1~11のアシル基、及び非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基の例示も式(1)中のものと同様である。
本実施形態のポリカーボネート樹脂の製造方法において、開環重合に用いる環状カーボネート(A1)としては、1種類の環状カーボネートを単独で用いてもよいし、R~Rが異なる任意の2種類以上の環状カーボネートを組み合わせて用いてもよい。
本実施形態のポリカーボネート樹脂の製造方法において、環状カーボネート(A1)は、下記式(4)~(7)で表される環状カーボネート(B1)~(B4)を包含する。
Figure 0007284296000012
Figure 0007284296000013
Figure 0007284296000014
Figure 0007284296000015
式(4)~(7)中、R~Rは、各々独立して、水素原子、水酸基、リン酸基、アミノ基、ビニル基、アリル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~11のエステル基、炭素数1~11のアシル基、又は、非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基であり、アルキレン基又はカーボネート基(-OC(=O)O-基)を介して互いに結合して環状構造を形成していてもよく、アルキレン基は、水酸基、リン酸基、アミノ基、アルコキシ基、又はエステル基によって置換されていてもよく、主鎖にカルボニル基が挿入されていてもよい。
本実施形態において、式(4)~(7)中の好ましいR~Rは式(1)中のものと同様である。また、式(4)~(7)中における、リン酸基、アミノ基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~11のエステル基、炭素数1~11のアシル基、及び非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基の例示も式(1)中のものと同様である。
環状カーボネート(A1)の合成方法としては、特に限定されないが、例えば、下記式(8)で表される対応するジオール(C1)と、ハロゲン化ギ酸エステル又は炭酸エステルとを反応させることによって得ることができる。ハロゲン化ギ酸エステルとしては、特に限定されないが、例えば、クロロギ酸メチル、クロロギ酸エチル、ブロモギ酸メチル、ブロモギ酸エチル、ヨードギ酸メチル、及びヨードギ酸エチルが挙げられる。炭酸エステルとしては、特に限定されないが、例えば、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸プロピル、炭酸イソプロピル、炭酸ブチル、炭酸イソブチル、及び炭酸ジフェニルが挙げられる。
Figure 0007284296000016
式(8)中、R~Rは、各々独立して、水素原子、水酸基、リン酸基、アミノ基、ビニル基、アリル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~11のエステル基、炭素数1~11のアシル基、又は、非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基であり、アルキレン基又はカーボネート基(-OC(=O)O-基)を介して互いに結合して環状構造を形成していてもよく、アルキレン基は、水酸基、リン酸基、アミノ基、アルコキシ基、又はエステル基によって置換されていてもよく、主鎖にカルボニル基が挿入されていてもよい。
本実施形態において、式(8)中の好ましいR~Rは式(1)中のものと同様である。また、式(8)中における、リン酸基、アミノ基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~11のエステル基、炭素数1~11のアシル基、及び非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基の例示も式(1)中のものと同様である。
環状カーボネート(A1)は、下記式(9)で表されるシクロヘキセンオキシド誘導体(C2)と二酸化炭素とを反応させることによっても得ることができる。
Figure 0007284296000017
式(9)中、R~Rは、各々独立して、水素原子、水酸基、リン酸基、アミノ基、ビニル基、アリル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~11のエステル基、炭素数1~11のアシル基、又は、非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基であり、アルキレン基又はカーボネート基(-OC(=O)O-基)を介して互いに結合して環状構造を形成していてもよく、アルキレン基は、水酸基、リン酸基、アミノ基、アルコキシ基、又はエステル基によって置換されていてもよく、主鎖にカルボニル基が挿入されていてもよい。
本実施形態において、式(9)中の好ましいR~Rは式(1)中のものと同様である。また、式(9)中における、リン酸基、アミノ基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~11のエステル基、炭素数1~11のアシル基、及び非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基の例示も式(1)中のものと同様である。
(重合開始剤)
環状カーボネート(A1)を開環重合するための重合開始剤としては、特に限定されないが、例えば、酸触媒、塩基触媒、及び酵素触媒が挙げられる。塩基触媒としては、特に限定されないが、例えば、アルキル金属、金属アルコキシド、金属有機酸塩、HO基、HS基若しくはHN基を有する有機化合物と塩基性物質との組合せが挙げられる。アルキル金属としては、特に限定されないが、例えば、メチルリチウム、n-ブチルリチウム、sec-ブチルリチウム、tert-ブチルリチウム、及びフェニルリチウムのような有機リチウム、メチルマグネシウムハライド、エチルマグネシウムハライド、プロピルマグネシウムハライド、フェニルマグネシウムハライド、トリメチルアルミニウム、及びトリエチルアルミニウムが挙げられる。その中でも、好ましくはメチルリチウム、n-ブチルリチウム、又はsec-ブチルリチウムが用いられる。金属アルコキシド中の金属イオンとしては、特に限定されないが、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属イオンが挙げられ、好ましくはアルカリ金属である。アルコキシドイオンとしては、特に限定されないが、例えば、メトキシド、エトキシド、プロポキシド、ブトキシド、フェノキシド、及びベンジルオキシドが挙げられる。なお、フェノキシド、ベンジルオキシドについては、芳香環上に置換基を有していてもよい。金属有機酸塩中の有機酸イオンとしては、特に限定されないが、例えば、炭素数1~10のカルボン酸イオンが挙げられる。金属有機酸塩中の金属としては、特に限定されないが、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、及びスズが挙げられる。HO基、HS基あるいはHN基を有する有機化合物としては、特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール等のアルコール、メタンチオール、エタンチオール等のチオール、メチルアミン、エチルアミン等の1級アミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン等の2級アミンが挙げられる。塩基性物質としては、特に限定されないが、例えば、有機塩基が挙げられる。有機塩基としては、特に限定されないが、例えば、環状モノアミン及び環状ジアミン(特に、アミジン骨格を有する環状ジアミン化合物)のような環状アミン、グアニジン骨格を有するトリアミン化合物、並びに窒素原子を含有する複素環式化合物が挙げられる。有機塩基としては、特に限定されないが、より具体的には、例えば、1,4-ジアザビシクロ-[2.2.2]オクタン(DABCO)、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン(DBU)、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ-5-エン(DBN)、1,5,7-トリアザビシクロ[4.4.0]デカ-5-エン(TBD)、ジフェニルグアニジン(DPG)、N,N-ジメチル-4-アミノピリジン(DMAP)、イミダゾール、ピリミジン、及びプリンが挙げられる。これらの重合開始剤の中でも、重合工程において、有機リチウム、金属アルコキシド、又は、HO基、HS基若しくはHN基を有する有機化合物と環状アミンとの組合せを重合開始剤として用いることが好ましい。本実施形態の効果をより有効かつ確実に奏する観点から、本実施形態の重合開始剤は、好ましくはアルキル金属又は金属アルコキシドであり、より好ましくはtert-ブトキシドを含むアルカリ金属のアルコキシド又はn-ブチルリチウムである。
また、環状カーボネート(A1)を開環重合するための重合開始剤として、ポリカプロラクトンジオール、及びポリテトラメチレングリコールのような、末端にアルコール残基を有するポリマーを用いてもよい。これにより、ジブロック、又はトリブロック共重合体を合成することが可能である。
(重合停止剤)
得られるポリカーボネート樹脂の平均分子量を制御する観点から、上記重合開始剤に加えて、重合停止剤を用いてもよい。重合停止剤としては、特に限定されないが、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、リン酸、メタリン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸、クエン酸、アスコルビン酸、グルコン酸、シュウ酸、酒石酸、メルドラム酸、及び安息香酸のような無機酸及び有機酸が挙げられる。
(添加剤)
得られるポリマーの分子量を制御する観点、及び末端構造を制御することで種々の特性を発現させる観点から、上記重合開始剤に加えて、添加剤を用いてもよい。添加剤としては、特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、ノナノール、デカノール、ドデカノール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、5-ノルボルネン-2-メタノール、1-アダマンタノール、2-アダマンタノール、トリメチルシリルメタノール、フェノール、ベンジルアルコール、及びp-メチルベンジルアルコールのようなモノアルコール、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、ヘキサンジオール、ノナンジオール、テトラメチレングリコール、及びポリエチレングリコールのようなジアルコール、グリセロール、ソルビトール、キシリトール、リビトール、エリスリトール、及びトリエタノールアミンのような多価アルコール、並びに、乳酸メチル、及び乳酸エチルが挙げられる。また、上記の添加剤は一種類を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
(撹拌)
本実施形態のポリカーボネート樹脂の製造方法は、前記重合工程において、反応物及び/又は生成物を撹拌することが好ましい。重合工程において撹拌がなされることにより、系内の均一性が向上し、かつ、成長鎖とモノマーとの接触頻度が向上するため、一層高分子量のポリカーボネート樹脂を製造することができる傾向にある。撹拌方法としては、特に限定されないが、例えば、メカニカルスターラーと撹拌翼とを用いた撹拌、及びマグネチックスターラーと回転子とを用いた撹拌が挙げられる。一層高分子量のポリカーボネート樹脂を製造することができる観点から、重合工程における撹拌は、撹拌翼を用いて行われることがより好ましい。
(反応温度)
本実施形態のポリカーボネート樹脂の製造方法において、重合工程における反応温度は、本実施形態のポリカーボネート樹脂を製造することができる範囲内であれば特に限定されないが、好ましくは0℃以上150℃以下であり、より好ましくは0℃以上130℃以下であり、更に好ましくは0℃以上120℃以下である。重合工程における反応温度が上記範囲内にあることで、得られるポリカーボネート樹脂の重量平均分子量を50,000以上500,000以下の範囲に制御することが一層容易になる。
(溶媒)
本実施形態のポリカーボネート樹脂の製造方法では、溶媒を用いてもよく、用いなくてもよい。溶媒としては、特に限定されないが、例えば、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジフェニルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、2-メチルテトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、シクロペンチルメチルエーテル、tert-ブチルメチルエーテル、及びプロピレングリコールノモノメチルエーテルアセテートのようなエーテル系溶媒、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、及びトリクロロエタンのようなハロゲン系溶媒、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、シクロヘキサン、及びメチルシクロヘキサンのような飽和炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、o-キシレン、m-キシレン、p-キシレン、及びクレゾールのような芳香族炭化水素系溶媒、並びに、アセトン、2-ブタノン、2-ペンタノン、3-ペンタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、及びメチルイソブチルケトンのようなケトン系溶媒が挙げられる。
重量平均分子量(Mw)が100,000以上500,000以下、かつ、数平均分子量(Mn)と重量平均分子量(Mw)との比(Mw/Mn)が2.5以下であるポリカーボネート樹脂を得る場合、又は、アルコール不溶分を熱重量測定により窒素雰囲気下で加熱したときの150~260℃における重量減少率は30質量%以下であるポリカーボネート樹脂を得る場合、製造方法については、以下の条件が好ましい。
本実施形態の重合開始剤は、好ましくはアルキル金属又は金属アルコキシドであり、より好ましくはtert-ブトキシドを含むアルカリ金属のアルコキシド又はn-ブチルリチウムである。重合開始剤として用いるアルカリ金属のアルコキシド又はn-ブチルリチウムとしては、単量体、二量体、三量体、四量体等、いずれの会合状態のものを用いてもよい。
(反応温度)
本実施形態のポリカーボネート樹脂の製造方法において、重合工程における反応温度(重合温度)は、-5℃超40℃以下であることが好ましい。重合工程における反応温度が上記範囲内にあることで、得られるポリカーボネート樹脂の重量平均分子量(Mw)を100,000以上500,000以下の範囲に制御すること、及び重量平均分子量と数平均分子量の比(Mw/Mn)を2.5以下に制御することが一層容易になる。同様の観点から、反応温度は、好ましくは0℃以上40℃以下であり、より好ましくは0℃以上35℃以下であり、更に好ましくは0℃以上30℃以下である。
(初期モノマー濃度)
本実施形態のポリカーボネート樹脂の製造方法の重合工程において、重合性モノマーの初期濃度(初期モノマー濃度)は10質量%以上であることが好ましい。重合性モノマーの初期濃度が上記範囲内にあることで、得られるポリカーボネート樹脂の重量平均分子量(Mw)を100,000以上500,000以下の範囲に制御することが一層容易になる。同様の観点から、初期モノマー濃度は、好ましくは15質量%以上であり、より好ましくは18質量%以上であり、更に好ましくは20質量%以上である。初期モノマー濃度の上限は、特に限定されないが、例えば、100%である。
本実施形態のポリカーボネート樹脂の製造方法の重合工程における、重合開始剤の使用量は、ポリカーボネート樹脂の目標とする分子量に応じて適宜調整すればよい。ポリカーボネート樹脂の重量平均分子量(Mw)を50,000以上500,000以下の範囲に制御する観点から、重合開始剤の使用量は、開環重合性モノマーである環状カーボネート(A1)に対する物質量換算で、好ましくは、0.0001mоl%以上5mоl%以下であり、より好ましくは、0.0002mоl%以上1mоl%以下であり、更に好ましくは、0.0002mоl%以上0.5mоl%以下である。また、上記の重合開始剤は一種類を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
本実施形態のポリカーボネート樹脂、ポリカーボネート樹脂組成物、及びそれらを含む光学用成形体は、優れた耐熱性及び耐光性を有し、かつ、低複屈折性等の優れた光学特性を有するため、光学レンズ材料、光学デバイス、光学部品用材料、及びディスプレイ材料のような各種の光学用材料として好適に用いることができる。本実施形態のポリカーボネート樹脂、ポリカーボネート樹脂組成物、及びそれらを含む光学用成形体は、低複屈折性等の優れた光学特性を有するため、特に、スマートフォン用カメラレンズのような低複屈折が要求される光学部材に好適に用いることができる。また、優れた耐熱性及び耐光性を有するため、光学部材の寿命を延長することができる。
[環状カーボネート、及びその製造方法]
上述の背景技術に記載した通り、再生可能資源からなる環状カーボネートの例は報告されているものの、架橋剤やモノマー、添加剤としてより効果が期待され、合成中間体としての分子設計の幅が広がる多官能性の環状カーボネートの例は報告されていない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、より環境負荷の低い、再生可能資源からなる新規な多官能性の環状カーボネートを提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、再生可能資源からなるイノシトール骨格を有する新規な多官能性の環状カーボネートの合成に成功した。
(環状カーボネート)
本実施形態の環状カーボネートは、多官能性の環状カーボネートであり、分子中に少なくとも2つのカーボネート基を含み、イノシトール骨格を有し、下記式(11)で表される化合物である。
Figure 0007284296000018
上記式(11)中、R11~R16は、各々独立に水素原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数3~20のシクロアルキル基、又は炭素数6~20のアリール基であり、OR11~OR16のいずれか2つから形成されるカーボネート基を少なくとも2つ含み、OR11~OR16のいずれか2つ以上が相互に結合して環構造を形成していてもよい。
本実施形態の環状カーボネートは、このような構造を有することにより、再生可能資源の含有率が高く、環境負荷を低くすることができる。更に、本実施形態の環状カーボネートは、多官能性であることにより、合成中間体や、エポキシ等の樹脂添加剤、開環重合によるポリカーボネート用のモノマーとして利用することができる。
本実施形態において、イノシトール骨格とは、1,2,3,4,5,6-ヘキサヒドロキシシクロヘキサン(慣用名:イノシトール)に由来する下記式(i)で表される骨格をいう。
Figure 0007284296000019
本実施形態に用いるイノシトールとしては、上記式(11)の構造を形成可能であれば特に限定されないが、例えば、allo-イノシトール、chiro-イノシトール、cis-イノシトール、epi-イノシトール、myo-イノシトール、muco-イノシトール、neo-イノシトール、scyllo-イノシトールが挙げられ、入手容易性の観点からmyo-イノシトールが好ましい。
Figure 0007284296000020
本実施形態のイノシトール骨格を有する環状カーボネートの合成には、前記イノシトールを原料として用いてもよいし、イノシトールのメチルエステル若しくはフィチン酸等のリン酸エステル等、イノシトール誘導体を原料に用いてもよい。このようなイノシトール誘導体としては、上記式(11)の構造を形成可能であれば特に限定されないが、例えば、ボルネシトール、ピニトール、オノニトール、ピンポリトール、クエブランチトール(ケブラキトール)が挙げられる。
Figure 0007284296000021
次に、本実施形態の環状カーボネートにおける前記式(11)中の置換基R11~R16について説明する。
前記式(11)中、R11~R16は各々独立に水素原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数3~20のシクロアルキル基、又は炭素数6~20のアリール基であり、OR11~OR16のいずれか2つから形成されるカーボネート基を少なくとも2つ含み、OR11~OR16のいずれか2つ以上が相互に結合して環構造を形成していてもよい。
11~R16の炭素数1~20のアルキル基(以下順に「C1アルキル~C20アルキル」とも記す)は、C2n+1(n=1~20)で表される直鎖状、分岐状の炭化水素基を表し、好ましくは炭素数1~15のアルキル基、より好ましくは炭素数1~8のアルキル基である。
C1アルキル~C20アルキルの具体例としては、例えば、C1アルキルとしてはメチル基、C2アルキルとしてはエチル基、C3アルキルとしてはn-プロピル基、2-プロピル基、C4アルキルとしてはn-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、C5アルキルとしてはn-ペンチル基、1-エチルプロピル基、1-メチルブチル基、2-メチルブチル基、3-メチルブチル基、2,2-ジメチルプロピル基、1,1-ジメチルプロピル基、C6アルキルとしては、n-へキシル基、1-エチルブチル基、2-エチルブチル基、3-エチルブチル基、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、4-メチルペンチル基、1,1-ジメチルブチル基、2,2-ジメチルブチル基、3,3-ジメチルブチル基、1,2-ジメチルブチル基、1,3-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、C7アルキルとしては、n-ヘプチル基、1-メチルへキシル基、2-メチルへキシル基、3-メチルへキシル基、4-メチルへキシル基、5-メチルへキシル基、1-エチルペンチル基、2-エチルペンチル基、3-エチルペンチル基、1,1-ジメチルペンチル基、2,2-ジメチルペンチル基、3,3-ジメチルペンチル基、4,4-ジメチルペンチル基、1,2-ジメチルペンチル基、1,3-ジメチルペンチル基、1,4-ジメチルペンチル基、2,3-ジメチルペンチル基、2,4-ジメチルペンチル基、3,4-ジメチルペンチル基、2-メチル-3,3-ジメチルブチル基、1-メチル―3,3-ジメチルブチル基、1,2,3-トリメチルブチル基、1,3-ジメチル-2-ペンチル基、2-イソプロピルブチル基、C8アルキルとしては、n-オクチル基、2-オクチル基、3-オクチル基、4-オクチル基、2-メチルヘプチル基、3-メチルヘプチル基、4-メチルヘプチル基、5-メチルヘプチル基、6-メチルヘプチル基、2-エチルへキシル基、3-エチルへキシル基、4-エチルへキシル基、5-エチルへキシル基、1,1-ジメチルへキシル基、2,2-ジメチルへキシル基、3,3-ジメチルへキシル基、4,4-ジメチルへキシル基、5,5-ジメチルへキシル基、1,2-ジメチルへキシル基、1,3-ジメチルへキシル基、1,4-ジメチルへキシル基、1,5-ジメチルへキシル基、2,3-ジメチルへキシル基、2,4-ジメチルへキシル基、2,5-ジメチルへキシル基、1,1-エチルメチルペンチル基、2,2-エチルメチルペンチル基、3,3-エチルメチルペンチル基、4,4-エチルメチルペンチル基、1-エチル-2-メチルペンチル基、1-エチル-3-メチルペンチル基、1-エチル-4-メチルペンチル基、2-エチル-1-メチルペンチル基、3-エチル―1-メチルペンチル基、4-エチル-1-メチルペンチル基、2-エチル-3-メチルペンチル基、2-エチル-4-メチルペンチル基、3-エチル-2-メチルペンチル基、4-エチル-3-メチルペンチル基、3-エチル-4-メチルペンチル基、4-エチル-3-メチルペンチル基、1-(2-メチルプロピル)ブチル基、1-(2-メチルプロピル)-2-メチルブチル基、1,1-(2-メチルプロピル)エチル基、1,1-(2-メチルプロピル)エチルプロピル基、1,1-ジエチルプロピル基、2,2-ジエチルプロピル基、1,1-エチルメチル-2,2-ジメチルプロピル基、2,2-エチルメチル-1,1-ジメチルプロピル基、2-エチル-1,1-ジメチルブチル基、C9アルキルとしてはノニル基、イソノニル基、C10アルキルとしてはデシル基、イソデシル基、C11アルキルとしてはウンデシル基、C12アルキルとしてはドデシル基、C13アルキルとしてはトリデシル基、C14アルキルとしてはテトラデシル基、C15アルキルとしてはペンタデシル基、C16アルキルとしてはヘキサデシル基、C17アルキルとしてはヘプタデシル基、C18アルキルとしてはオクタデシル基、C19アルキルとしてはノナデシル基、C20アルキルとしてはイコシル基等が挙げられるが、これに限定されない。
また、本実施形態の環状カーボネートにおける前記式(11)中の置換基R11~R16のアルキル基は置換アルキル基であってもよい。
置換アルキル基の具体例としては、例えば、シクロペンチルメチル基、シクロヘキシルメチル基、1-シクロペンチルエチル基、2-シクロペンチルエチル基、1-シクロヘキシルエチル基、2-シクロヘキシルエチル基等のシクロアルキル置換アルキル基;ベンジル基、フェネチル基、ジベンジルメチル基、メチルフェニルメチル基、ナフチルブチル基等のアリール置換アルキル基;トリフルオロメチル、クロロメチル、ブロモメチル等のハロアルキル基が挙げられるが、これに限定されない。
また、本実施形態の環状カーボネートにおける前記式(11)中の置換基R11~R16は、炭素数2~20のアルケニル基(以下順に「C2アルケニル~C20アルケニル」とも記す)であってもよい。C2~C20アルケニルは、前記アルキル基の一部が不飽和結合で表される直鎖状、分岐状の炭化水素基を表す。C2~C20アルケニルの具体例としては、例えば、C2アルケニルとしてはビニル基、C3アルケニルとしては1-プロペニル基、アリル基、C4アルケニルとしては2-ブテニル基、3-ブテニル基、C5アルケニルとしては4-ペンテニル基、C6アルケニルとしては、5-へキセニル基、C7アルケニルとしては、6-ヘプテニル基、C8アルケニルとしては、7-オクテニル基、C9アルケニルとしては8-ノネニル基、C10アルケニルとしては9-デセニル基、C11アルケニルとしては10-ウンデセニル、C12アルケニルとしては11-ドデセニル基、C13アルケニルとしては12-トリデセニル基、C14アルケニルとしては14-テトラデセニル基、C15アルケニルとしては14-ペンタデセニル基、C16アルケニルとしては15-ヘキサデセニル基、C17アルケニルとしては16-ヘプタデセニル基、C18アルケニルとしては17-オクタデセニル基、C19アルケニルとしては18-ノナデセニル基、C20アルケニルとしては19-イコセニル基等が挙げられるが、これに限定されない。
また、本実施形態の環状カーボネートにおける前記式(11)中の置換基R11~R16は、炭素数3~20のシクロアルキル基でよい。炭素数3~20のシクロアルキル基の具体例としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロへプチル基、シクロオクチル基等の非置換のシクロアルキル基;2-エチルシクロペンチル基、3-エチルシクロペンチル基、2,3-ジメチルシクロペンチル基、2,4-ジメチルシクロペンチル基等の置換シクロペンチル基;及び1-メチルシクロへキシル基、2-メチルシクロヘキシル基、3-メチルシクロヘキシル基、4-メチルシクロヘキシル基、2,3-ジメチルシクロヘキシル基、2,3-ジメチルシクロヘキシル基、2,5-ジメチルシクロヘキシル基、2,6-ジメチルシクロヘキシル基、3,5-ジメチルシクロヘキシル基、2-エチルシクロヘキシル基、3-エチルシクロヘキシル基、4-エチルシクロヘキシル基等の置換シクロへキシル基が挙げられるが、これに限定されない。
本実施形態の環状カーボネートにおける前記式(11)中の置換基R11~R16は、炭素数6~20のアリール基であってもよい。炭素数6~20のアリール基の具体例としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、トリメチルフェニル基、クメニル基、ビフェニル基、ナフチル基が挙げられるが、これに限定されない。
本実施形態の環状カーボネートにおける前記式(11)中の置換基OR11~OR16は、いずれか2つ以上が相互に結合してカーボネート基以外の環構造を形成していてもよい。この結合形態としては、特に限定されないが、例えば、アセタール、エステル、アミド、イミド、エーテル(オキシド)、酸無水物が挙げられる。本実施形態の環状カーボネートは、前記式(11)中のOR11~OR16のいずれか2つがカーボネート結合で連結した、分子中に少なくとも2つのカーボネート基を有する環状カーボネートであり、より好ましくは、前記式(11)中のOR12とOR13と、並びにOR15とOR16とがカーボネート結合で連結したジ-О-置換-ジカーボネート-イノシトールである。
本実施形態の環状カーボネートにおいて、例えば、下記式(11)'中のシクロヘキサン部分とカーボネート基との結合部分(下記式(11)'における矢印で示した結合部分)は、cis型、trans型いずれでもよいが、好ましくはtrans型である。
Figure 0007284296000022
本実施形態において、当該結合部分がcis型となっているカーボネート基を「cisカーボネート基」といい、当該結合部分がtrans型となっているカーボネート基を「transカーボネート基」という。
本実施形態の環状カーボネートは、分子中に2つのカーボネート基を有し、そのうち少なくとも1つのカーボネート基がtrans型(transカーボネート基)であることがより反応性の高いカーボネート基を持つ点で好ましく、少なくともcis型、trans型カーボネート構造を1つずつ持つことが、反応性の異なる2種類のカーボネート基を使い分けられる点でより好ましい。transカーボネート基を有する環状カーボネートとしては、例えば、テトラ-О-置換-trans-カーボネートイノシトールが挙げられる。
本実施形態の環状カーボネートは、分子中に2つのカーボネート基を有し、少なくとも1つのカーボネート基がtransカーボネート基であり、下記式(12)で表される環状カーボネートであることが好ましい。
Figure 0007284296000023
(式(12)中、R11及びR14は、各々独立に水素原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数3~20のシクロアルキル基、又は炭素数6~20のアリール基である。)
なお、式(12)中、シクロヘキサン部分とカーボネート基との2つの結合部分のうち一方が点線で他方が太い実線の場合はtrans型を表し、両方が普通の実線の場合は、cis型及びtrans型のいずれもとり得ることを表す。また、式(12)の太線と破線で示すカーボネート基は、(1S,2S)-trans構造を示しているが、特に指定のない限り、当該化合物は(1S,2S)-trans体及びその鏡像異性体である(1R,2R)-trans体を任意の比率で含む化合物を表し、場合によりこれら(1S,2S)-trans体及び(1R,2R)-trans体を等量含むラセミ構造でありうる。以下、特に指定のない限り、カーボネート基を含む化合物の図はこれに従う。
本実施形態の環状カーボネートの好ましい一形態としては、cisカーボネート基及びtransカーボネート基の2つのカーボネート基を有し、下記式(13)'で表される環状カーボネートであり、より好ましくは、下記式(13)で表される環状カーボネートである。このような構造を有する環状カーボネートは、添加剤やモノマーとして利用する際に、それぞれの反応性を区別して使い分けることが期待できる。
Figure 0007284296000024
(式(13)'及び(13)中、R11及びR14は、各々独立に水素原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数3~20のシクロアルキル基、又は炭素数6~20アリール基である。)
なお、式(13)'及び(13)中、シクロヘキサン部分とカーボネート基との2つの結合部分が両方とも点線の場合はcis型を表し、一方が点線で他方が太い実線の場合はtrans型を表し、式(13)中、シクロヘキサン部分とR11O及びR14Oとの結合部分の点線及び太い実線は、他の点線及び太い実線と同じ結合方向であることを表す。
(環状カーボネートの製造方法)
本実施形態の環状カーボネートの製造方法は、イノシトール骨格を有する化合物に少なくとも2つのカーボネート基を導入して、上記式(11)で表される環状カーボネートを得ることができれば特に限定されず種々の方法を用いることができる。例えば、ジオールとホスゲンとを反応させる手法や、オキシドとCOとを触媒下で反応させる手法等が利用されうる。また、Carbohydrate Research 277 (1995) C5-C7や、特開2019-127441号公報、特開2019-127442号公報に示される通り、ジオールを有機塩基存在下又は金属酸化物触媒存在下でカーボネート化合物と反応させる手法、あるいはPolymer journal (2013)45,1183-1187に示す通り、ジオールとクロロギ酸エステルとを用いて反応させる手法が挙げられるが、これに限定されない。定量的に反応させることができ、また有害な原料を用いないという点から、カーボネート化合物と反応させる手法、又は、クロロギ酸エステルを反応させる手法が好ましく、ハロゲンを含む副生物を混入しがたいという点からカーボネート化合物を反応させる手法がより好ましい。
原料としては、イノシトールやイノシトール誘導体等のイノシトール骨格を有する化合物を用いることができる。
イノシトール骨格を有する化合物にカーボネート基を1つあるいは複数導入するにあたり、カーボネート基を導入する2つの水酸基以外の水酸基は、適宜保護、脱保護を行うことができる。保護基としては、トリメチルシリル(TMS)基、トリエチルシリル(TES)基、トリイソプロピルシリル(TIPS)基、t-ブチルジメチルシリル(TBS)基、t-ブチルジフェニルシリル(TBDPS)基に挙げられるシリル基;アセチル(Ac)基、ベンゾイル(Bz)基、ピバロイル(Piv)基に挙げられるアシル基;アセタール基、チオアセタール基、メトキシメチル(MOM)基、エトキシメチル(MEM)基トリチル(Tr)基、ベンジル基、アリル基、スルホニル基などが挙げられるが、これに限定されない。
これら保護基は酸性条件や塩基性条件における加水分解など、保護基に応じた手法で脱保護することができる。
カーボネート基を導入する具体的な方法としては、特に限定されないが、上記に挙げたイノシトール骨格を有する化合物の隣接する水酸基にクロロギ酸エステルを反応させる方法(例えば、1,4-ジオキサン等の有機溶媒にイノシトール骨格を有する化合物を溶解させ、塩基触媒存在下でクロロギ酸エステルを反応させる方法)、及び他のカーボネート化合物を反応させる手法(例えば、イノシトール骨格を有する化合物に、触媒存在下でアルキルカーボネートを反応させる方法)が挙げられる。
クロロギ酸エステルを用いる環状カーボネートの合成方法において、クロロギ酸エステルとしては、特に限定されないが、例えば、クロロギ酸メチル、クロロギ酸エチル、クロロギ酸ビニル、クロロギ酸アリル、クロロギ酸フェニルなどが挙げられ、好ましくはクロロギ酸メチル及びクロロギ酸エチル、より好ましくはクロロギ酸エチルである。
クロロギ酸エステルの添加量は、カーボネート基を導入するイノシトール化合物の2つの水酸基あたり1当量以上が好ましく、より好ましくは1~2当量であり、特に好ましくは1.2~1.7当量である。
反応は無溶媒で行っても有機溶媒存在下で行ってもよいが、有機溶媒存在下で行うことが好ましい。有機溶媒存在下で行う反応で用いられる有機溶媒としては、特に限定されないが、例えば、脂肪族系炭化水素、ハロゲン化炭化水素、芳香族系炭化水素、ハロゲン化芳香族系炭化水素、エーテルが挙げられ、トルエン、キシレン等の芳香族系炭化水素;塩化メチレン、1,2-ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン等のエーテル;が好ましい。溶媒の量としては、イノシトール化合物1gあたり1ml以上が好ましく、より好ましくは2~50mlであり、更に好ましくは2~10mlである。
クロロギ酸エステルを用いる環状カーボネートの合成方法において、用いる塩基触媒としては、無機塩基及び有機塩基のいずれであってもよく、これらは単独で使用しても、混合して使用してもよい。使用される無機塩基としては、特に限定されないが、例えば、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カルシウム、及び酸化カルシウムが挙げられる。また、有機塩基としては、特に限定されないが、例えば、脂肪族3級アミン、無置換又は置換されたイミダゾール、ピリジン、ピリミジンが挙げられ、特にトリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン等のトリアルキルアミン類が挙げられ、好ましくは、トリエチルアミンなどのトリアルキルアミン類であり、より好ましくはトリエチルアミンである。
塩基触媒の使用量はイノシトール化合物1モルに対して、好ましくは0.8~5モルであり、より好ましくは1~3モルであり、特に1~1.5モルであることが、副生物の生成が抑さえられ更に好ましい。
クロロギ酸エステルを用いる環状カーボネートの合成方法において、反応温度としては、-30~50℃が好ましく、より好ましくは0~10℃である。反応圧力としては、大気圧が好ましく、反応時間としては、1~24時間が好ましく、より好ましくは6~12時間である。反応は、アルゴン雰囲気、窒素雰囲気など不活性ガス雰囲気で行うが好ましい。
反応は、回分式、半回分式、連続式等の慣用の方法により行うことができる。反応終了後、反応生成物であるイノシトール骨格を有する環状カーボネートは、濃縮、蒸留、抽出、晶析、再結晶、イオン交換、シリカゲルカラム等の手段により分離及び精製できる。
また、アルキルカーボネートを用いる環状カーボネートの合成方法において、使用されるアルキルカーボネートとしては、特に限定されないが、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジフェニルカーボネートに挙げられる鎖状のジアルキルカーボネート;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、トリメチレンカーボネートに挙げられる環状カーボネート;が挙げられるが、好ましくは鎖状のジアルキルカーボネートであり、より好ましくはジフェニルカーボネートである。
アルキルカーボネートを用いる環状カーボネートの合成方法において、使用される触媒は、特に限定されないが、例えば、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化ランタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化鉄、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化ケイ素、酸化銅、酸化銀に挙げられる金属酸化物;トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、4-エチルモルホリン、ピコリン、ピリジン、N,N-ジメチル-4-アミノピリジン、ジアザビシクロウンデセン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、モルホリン、ピリミジン、イミダゾール、アニリン等に挙げられる有機塩基であり、好ましくは金属酸化物であり、より好ましくは酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化バリウムに挙げられる酸化アルカリ土類金属であり、更に好ましくは酸化カルシウムである。
アルキルカーボネートを用いる環状カーボネートの合成法におけるイノシトール骨格を有する環状カーボネートの製造工程においては、触媒の使用量は、例えば、原料のイノシトール1グラムに対して、0.05グラム~1.0グラムが好ましく、より好ましくは0.05グラム~0.8グラム、更に好ましくは0.1グラム~0.5グラムである。
アルキルカーボネートの使用量は、原料のイノシトールの、カーボネート基を導入する2つの水酸基あたり、例えば、0.5当量~10当量が好ましく、より好ましくは1.0当量~4.0当量、更に好ましくは1.1当量~2.0当量である。反応温度としては、例えば30℃~250℃が好ましく、より好ましくは30℃~180℃、更に好ましくは90℃~180℃である。反応圧力としては、大気圧が好ましく、反応時間としては、1~24時間が好ましく、より好ましくは1~6時間である。反応は、アルゴン雰囲気、窒素雰囲気など不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。
反応は、回分式、半回分式、連続式等の慣用の方法により行うことができる。反応終了後、反応生成物であるイノシトール骨格を有する環状カーボネートは、濃縮、蒸留、抽出、晶析、再結晶等の分離手段や、これらを組み合わせた分離手段により分離及び精製できる。
本実施形態において、環状カーボネートは当業者に周知の技術によって定量できる。例えば、H-NMR、13C-NMR、高速液体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー等による方法が挙げられる。
本発明を実施例及び比較例を用いて更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例等により何ら限定されるものではない。
〔ポリカーボネート樹脂〕
本明細書において、ポリカーボネート樹脂の物性の測定は以下のように行った。
H-NMR測定)
日本電子株式会社製NMR装置(製品名:ECZ400S)、及びTFHプローブを用いて、以下のようにNMR測定をすることで、ポリカーボネート樹脂のH-NMRスペクトルを得た。なお、重溶媒の基準ピークは、クロロホルム-dを用いた場合は7.26ppm、ジメチルスルホキシド-d6を用いた場合は2.50ppmであるとし、積算回数は32回として測定を行った。
(mr/(mm+mr+rr)の割合の測定)
ポリカーボネート樹脂0.1gに対して、クロロホルム-dを1gの割合で加えた溶液を測定試料とし、日本電子株式会社製NMR装置(製品名:ECZ400S)、及びTFHプローブを用いて、下記のように13C-NMR測定を行った。この13C-NMRにより測定される、モノマー周期構造がメソでありイソタクチックな部分を示すmm、周期構造がラセモ結合でありシンジオタクチックな部分を示すrr、メソ部分とラセモ部分が結合している部分を示すmrとした。なお、重溶媒の基準ピークは77.0ppmとし、積算回数は4000回として測定を行った。
得られた13C-NMRスペクトルの21~24ppmに観測されるピークについて、最も低磁場側のmmピーク左端を23.5ppm、最も高磁場側のrrピーク右端を21.7ppmとした積分ベースラインを引いた。続いて、mmとmr(22.0ppm付近)、mrとrr(22.5ppm付近)の間の谷でピークを切断した。このとき、最も高磁場側のmmのピークの積分強度比を1としたときのmr及びrrの積分強度比をmr/(mm+mr+rr)に代入し、ランダム性を算出した。
(分子量の測定(1))
ポリメチルメタクリレート(以下「PMMA」とも記す)を標準試料として用いるサイズ排除クロマトグラフィーにより測定される重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)を以下のとおり測定した。
ポリカーボネート樹脂0.02gに対して、テトラヒドロフランを2.0gの割合で加えた溶液を測定試料とし、HPLC装置(Waters社製、製品名「Alliance e2695」)を用いて、ポリカーボネート樹脂の重量平均分子量を測定した。カラムとして、東ソー株式会社製のTSKガードカラムSuperH-H、TSKgel SuperHM-H、TSKgel SuperHM-H、TSKgel SuperH2000、及びTSKgel SuperH1000(いずれも東ソー株式会社製製品名)を直列に連結して用いた。カラム温度は40℃とし、テトラヒドロフランを移動相として、0.35mL/分の速度で分析した。検出器としては、RIディテクターを用いた。Polymer Standards Service製のポリメタクリル酸メチル標準試料(分子量:2200000、988000、608000、340000、202000、88500、41400、18700、9680、5050、2380、800)を標準試料として、検量線を作成した。このようにして作成した検量線を基に、ポリカーボネート樹脂の数平均分子量及び重量平均分子量を求めた。
(分子量の測定(2))
サイズ排除クロマトグラフィーによって測定されるポリスチレン(以下「PS」とも記す)換算分子量が1,000以上のポリマー成分について、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)を以下のとおり測定した。
ポリカーボネート樹脂0.02gに対して、テトラヒドロフランを2.0gの割合で加えた溶液を測定試料とし、高速GPC装置(東ソー株式会社製、製品名「HLC-8420GPC」)を用い、カラムとして、東ソー株式会社製のTSKガードカラムSuperH-H、TSKgel SuperHM-H、TSKgel SuperHM-H、TSKgel SuperH2000、及びTSKgel SuperH1000(いずれも東ソー株式会社製製品名)を直列に連結して用いた。カラム温度は40℃とし、テトラヒドロフランを移動相として、0.60mL/分の速度で分析した。検出器としては、RIディテクターを用いた。Polymer Standards Service製のポリスチレン標準試料(分子量:2520000、1240000、552000、277000、130000、66000、34800、19700、8680、3470、1306、370)を標準試料として、検量線を作成した。このようにして作成した検量線を基に、ポリカーボネート樹脂のポリスチレン換算分子量が1,000以上のポリマー成分について、数平均分子量及び重量平均分子量を求めた。
(熱重量測定)
後述の実施例及び比較例にて得られたポリカーボネート樹脂のメタノール不溶分約10mgを測定試料とし、示差熱・熱重量同時測定装置(島津製作所製、製品名「DTG-60A」)を用いて、窒素雰囲気下、10℃/分で40℃から400℃まで昇温し、ポリカーボネート樹脂の熱重量測定を行った。得られた結果から、150~260℃における重量減少率(質量%)を算出した。
(低分子量成分の分画と構造解析)
ポリカーボネート樹脂を、30mg/mLのクロロホルム溶液とし、分取GPC装置(日本分析工業社製、製品名「LC-908」)を用いて、分画した。カラムとして、JALGEL3H(日本分析工業社製)を使用し、クロロホルムを移動相として、3.33mL/分の速度で分析した。分画したフラクションを、4mg/mL~10mg/mLの範囲で調整し、trans-2-[3-(4-tert-Butylphenyl)-2-methyl-2-propenylidene]malononitrile(DCTB)を10mg/mL、トリフルオロ酢酸ナトリウム(NaTFA)を1mg/mLにテトラヒドロフランを用いて調製した後、各溶液を1:1:1で混合し測定用プレートに滴下、風乾した試料をMALDI-TOFMS分析装置(Bruker社製、製品名「UltrafleXtreme」)を用いて分析した。質量値の補正はそれぞれTHFに溶解させたポリエチレングリコール(1mg/mL):DCTB(10mg/mL):NaTFA(10mg/mL)=1:1:1の試料を用いて行い、構造推定できた成分が存在した場合には、その成分を用いて再度質量値の校正を行った。
(ガラス転移温度の測定)
真空乾燥したポリカーボネート樹脂を、室温、200kgf/cmの圧力で圧縮成形した。圧縮成形した上記ポリカーボネート樹脂から10mgを切り出し、試験片として用いた。パーキンエルマージャパン株式会社製の示差走査熱量測定装置(製品名「DSC8500」)を用い、窒素ガス流量20mL/分の条件下、測定を行った。より詳細には、例えば、実施例A2の試料については、40℃で3分間保持した後、20℃/分で40℃から160℃まで1次昇温し、試料を完全に融解させた。その後、50℃/分で160℃から40℃まで降温し、40℃で5分間保持した。続いて、10℃/分で40℃から150℃まで2次昇温する際に描かれるDSC曲線の階段状変化部分曲線と各接線の延長線から縦軸方向に等距離にある直線とのとの交点(中間点ガラス転移温度)をガラス転移温度(Tg)とした。その他の実施例及び比較例の試料についても、同様にしてガラス転移温度を測定した。
(未延伸試料及び延伸試料の作製)
まず、真空圧縮成形機を用いて、ポリカーボネート樹脂の未延伸試料を作製した。具体的には、下記のようにして作製した。ポリカーボネート樹脂を25~150μm厚のポリイミド製枠内に入れ、2枚のポリイミドフィルムと2枚のアルミ板及び2枚の鉄板で挟むことで、積層体を得た。このとき、積層体の積層順が、鉄板、アルミ板、ポリイミドフィルム、ポリイミド製枠、ポリイミドフィルム、アルミ板、鉄板のようになるように積層した。上記の積層体を真空圧縮成形機(神藤金属工業所製、SFV-30型)にセットし、表1に記載の所定の温度において、減圧下(10kPa)で5分間予熱した後、減圧条件を保持したまま、上記所定の温度において、プレス圧10MPaの条件で10分間圧縮した。減圧及びプレス圧を解除した後、上記圧縮した積層体を冷却用圧縮成形機(株式会社神藤金属工業所製、AYS-10型)に移して冷却固化させることにより、厚さ20~250μmのプレスフィルムを得た。得られたプレスフィルムを、23℃、湿度50%の恒温恒湿室内で24時間養生することにより、未延伸試料を得た。
次に、上記未延伸試料を幅30mm、長さ50mmに切り出し、引張試験冶具に設置した。恒温槽(製品名「TCR1W-200T」)を接続した島津製作所製の試験機(製品名「オートグラフAG-5kNXPlus」)に、上記引張試験冶具をセットし、下記の条件で一軸フリー延伸をした。延伸条件は、チャック間距離を30mm、延伸温度をTg+20℃、延伸速度を500mm/分、延伸倍率を100%及び300%とした。一軸フリー延伸後、直ちに試料を室温下に取り出して冷却した後、23℃、湿度50%の恒温恒湿室内にて24時間養生することにより、厚さ10~500μmの延伸フィルムを得た。上記手順により得られる延伸フィルムを数点作製した。その後、各フィルムの厚さを、シックネスゲージ(株式会社ミツトヨ製、「デジマチック シックネスゲージ」)を用いて測定した。
(ヘイズの測定)
上記300%一軸延伸フィルムを用いて、以下のようにしてヘイズを測定した。ヘイズは日本電色工業製濁度計(製品名「NDH5000W」)を用い、ブランク測定を行った後、上記300%一軸延伸フィルムのヘイズを測定した。なお、各試料のヘイズは同一試験片について測定位置を3回変えて測定し、3回の平均値を記載した。
(面内位相差及び配向複屈折率の測定)
上記100%一軸延伸フィルムを用いて、以下のようにして面内位相差及び配向複屈折率を測定した。まず、各延伸フィルムについて、王子計測機器製位相差測定装置(製品名「KOBRA-WR」)を用いて、波長587nmにおける面内位相差の絶対値を測定した。その後、得られた面内位相差の絶対値及び各延伸フィルムの厚さを用いて、配向複屈折率を算出した。得られた配向複屈折率を用いて、厚さ100μm換算の面内位相差の絶対値を算出した。なお、配向複屈折率、面内位相差の絶対値、厚さ100μm換算の面内位相差の絶対値、及び延伸フィルムの厚さは、以下の式(A)、(B)及び(C)を満たす。
Δn=nx-ny (A)
Re=Δn×d (B)
Re100(nm)=Δn×1.0×10 (C)
(Δn:配向複屈折率、nx:伸張方向の屈折率、ny:試料面内で伸張方向と垂直な方向の屈折率、Re:面内位相差の絶対値、Re100:厚さ100μm換算の面内位相差の絶対値、d:延伸フィルムの厚さ)
(光弾性係数の測定)
上記「未延伸試料及び延伸試料の作製」で得た未延伸試料を幅6mm、長さ30mmに切り出したものを試料として用いて、以下のようにして光弾性係数を測定した。なお、測定方法の詳細は、Polymer Engineering and Science 1999, 39,2349-2357を参照した。具体的には、以下のとおりである。上記の試料を、23℃、湿度50%の恒温恒湿室に設置したフィルム引張り装置(井元製作所製)に、チャック間が20mmになるように配置した。次いで、複屈折測定装置(大塚電子製、製品名「RETS-100」)の光経路が上記試料の中心部に位置するように、上記複屈折測定装置を配置した。チャック間を20mm、チャック移動速度を0.1mm/分として、伸張応力をかけながら、波長550nmで試験片の複屈折率を測定した。測定された複屈折率と伸張応力との関係から、最小二乗法を用いて、光弾性係数(Pa-1)を計算した。計算には、伸張応力σが2.5MPa≦σ≦10MPaであるデータを用いた。なお、複屈折率、伸張応力、及び光弾性係数は、以下の式(D)及び(E)を満たす。
Δn=nx-ny (D)
C=Δn/σ (E)
(Δn:複屈折率、nx:伸張方向の屈折率、ny:試料面内で伸張方向と垂直な方向の屈折率、C:光弾性係数、σ:伸張応力)
(trans-シクロヘキセンカーボネートの合成)
アルゴン気流下、5L4つ口フラスコに、trans-1,2-シクロヘキサンジオール(200.0g、1.722mmol)、脱水1,4-ジオキサン(2.0L)を加えた。次いで、メカニカルスターラーを用いて撹拌し、かつ、反応容器を氷浴につけて冷却しながら、クロロギ酸エチル(280.2g、2.582mmol)を反応液中へゆっくり滴下した。更に、撹拌及び冷却を保ちながら、トリエチルアミン(348.4g、3.443mmol)を脱水トルエン(2.5L)で希釈した溶液を反応液中へゆっくり滴下した。滴下後、冷却を保ちながら1.5時間撹拌した後、反応容器の内温を室温まで昇温し、更に12時間撹拌した。副生した白色固体を減圧濾過によって除去し、ろ液を減圧下濃縮した。残渣に酢酸エチル(2.0L)を加えて溶解させた後、1質量%塩酸水溶液(2.0L)で洗浄した。有機層を回収し、イオン交換水(2.0L)で3回洗浄した。更に、硫酸マグネシウムを加えて脱水した後、減圧濾過を行った。ろ液を減圧下濃縮することによって得られた白色固体を、シリカゲルカラムクロマトグラフィーによって精製し、目的のtrans-シクロヘキセンカーボネート(110g)を得た。
[実施例A1]
50mL3つ口フラスコへ、合成したtrans-シクロヘキセンカーボネート(5.02g、35.3mmol)を加え、フラスコ内を窒素で置換した。フラスコを60℃に加熱し、内容物が溶融した後、メカニカルスターラーと撹拌翼とを用いて撹拌しながら、カリウムtert-ブトキシドTHF溶液(0.18mL、1.0M、0.18mmol)をゆっくりと加え、60℃で6時間撹拌した。フラスコを室温まで放冷した後、クロロホルム30mLを加えて溶解させ、綿栓ろ過によって微量の不要物を除去した。
続いて、ろ液をメタノール300mL中に加えてポリマーを析出させた。析出させたポリマーを回収し、クロロホルム60mLに再度溶解させた後、メタノール1400mLに滴下して再沈殿を行った。ポリマーを減圧濾過によって回収し、メタノールで洗浄した。得られたポリマーを60℃で2時間真空乾燥させ、ホモポリマー(ポリカーボネート樹脂)2.72gを得た。得られたホモポリマーの示差走査熱量測定装置による測定結果を図1に示す。また、得られたホモポリマーのH-NMRスペクトルを測定したところ、後述の実施例A3と同様のスペクトルが得られた。また、得られたホモポリマーの13C-NMRスペクトルを測定し、mr/(mm+mr+rr)の割合を49%と算出した。
[実施例A2]
マグネチックスターラーと回転子とを用いて撹拌を行った以外は実施例A1と同様の方法で重合を行い、ホモポリマー(ポリカーボネート樹脂)2.76gを得た。得られたホモポリマーのH-NMRスペクトルを測定したところ、後述の実施例A3と同様のスペクトルが得られた。また、実施例A2のポリカーボネート樹脂を分取GPCによって分画したフラクションのMALDI-TOF-MSスペクトルにおいて、末端アルコキシ基として、ヒドロキシシクロヘキシルオキシ基、tert-ブトキシ基、メトキシ基を有する化学種が観測された。このうち、ヒドロキシシクロヘキシルオキシ基(3.7ppm付近)及びメトキシ基(3.6ppm付近)については、H-NMRスペクトルにおける積分強度比から、ポリマー主鎖を100mol%とすると、それぞれ順に0.10mol%及び0.58mol%と算出した。MALDI-TOF-MSスペクトルを図5に示す。
[実施例A3]
trans-シクロヘキセンカーボネート(5.02g、35.3mmol)に代えてtrans-シクロヘキセンカーボネート(5.04g、35.4mmol)を用い、フラスコ内を窒素で置換した後、フラスコを60℃に加熱する前に初期モノマー濃度が50質量%となるようにm-キシレン(5.06g)をフラスコ内に加えた以外は、実施例A1と同様の方法で重合反応を行い、ホモポリマー(ポリカーボネート樹脂)3.17gを得た。得られたホモポリマーのH-NMRスペクトルを図2に示す。また、得られたホモポリマーの13C-NMRスペクトルを測定し、mr/(mm+mr+rr)の割合を48%と算出した。
[実施例A4]
trans-シクロヘキセンカーボネート(5.02g、35.3mmol)に代えて、trans-シクロヘキセンカーボネート(2.19g、15.4mmol)と、1,4-ジ-O-オクチル-2,3:5,6-ジカーボネート-myо-イノシトール(0.217g、0.475mmol)とを用いた以外は実施例A1と同様にして重合反応を行い、コポリマー(ポリカーボネート樹脂)1.04gを得た。
コポリマー中における、各モノマー由来の成分の割合を、H-NMR測定によって算出した。クロロホルム-dに溶解したサンプルのH-NMRスペクトルにおいて、シクロヘキセンカーボネート骨格上のメチレン水素2H分に帰属されるシグナルは、1.9-2.3ppmに観測される。同様に、ジオクチル-myo-イノシトール骨格上のメチル基の水素6H分に帰属されるシグナルは、0.8-0.9ppmに観測される。これらのシグナルの積分強度比から、コポリマー中におけるジオクチル-myo-イノシトール骨格の割合を4%と算出した。得られたコポリマーのH-NMRスペクトルを図3に示す。また、得られたコポリマーの13C-NMRスペクトルを測定し、mr/(mm+mr+rr)の割合を49%と算出した。
[比較例A1]
trans-シクロヘキセンカーボネート(5.04g、35.4mmol)に代えてtrans-シクロヘキセンカーボネート(10.4g、73.0mmol)を用い、含水率が約100ppmのm-キシレン(10.4g)をフラスコ内に加えた以外は、実施例A3と同様の方法で重合反応を行い、ホモポリマー(ポリカーボネート樹脂)6.61gを得た。得られたホモポリマーのH-NMRスペクトルを測定したところ、実施例A3と同様のスペクトルが得られた。
[比較例A2]
比較例A2として、ビスフェノールA系ポリカーボネート樹脂(三菱エンジニアリングプラスチック社製、製品名「ユーピロンS-3000」)を用いた。
[比較例A3]
比較例A3として、シクロヘキセンオキシドと二酸化炭素の共重合により合成されたポリ(シクロヘキセンカーボネート)樹脂(Empower Materials社製、製品名「QPAC130」)を用いた。また、13C-NMRスペクトルを測定し、mr/(mm+mr+rr)の割合を36%と算出した。更に、分取GPC装置を用いて分画した成分のうち、m/z1500~1600のMALDI-TOF-MSスペクトルを図4に示す。
上述の実施例及び比較例で得られたポリカーボネート樹脂の物性を表1に示す。
Figure 0007284296000025
比較例A1のポリカーボネート樹脂は、真空圧縮成形機を用いて、150℃又は210℃の温度で未延伸試料の作製を試みたが、成型片が非常に脆く、フィルム状に成形することは不可能であった。したがって、比較例A1のポリカーボネート樹脂の光学特性を評価することは不可能であった。
表1から、実施例A1~A4のポリカーボネート樹脂は、比較例A2のポリカーボネート樹脂と比較して、光弾性係数及び面内位相差が低く、実施例A1~A4のポリカーボネート樹脂が低複屈折性を示すことが分かった。また、実施例A1~A4のポリカーボネート樹脂は、ビスフェノールA系ポリカーボネート樹脂である比較例A1と同等のTgを有しており、十分な耐熱性を備えていることが分かった。
(比較例A3のH-NMRスペクトル)
比較例A3のポリカーボネート樹脂のH-NMRスペクトルでは、実施例A1~A3には見られないブロードなピークが、ポリ(シクロヘキセンカーボネート)のメチン水素由来の3~5ppm付近に複数観測された。実施例A1~A3に示す環状カーボネートモノマーの開環重合とは異なり、比較例A3のようなエポキシドと二酸化炭素との共重合で生成しうる、二酸化炭素の関与しないポリエーテル構造等の異種結合等に由来するものと推察される。
(比較例A3における異種結合の存在)
比較例A3のポリカーボネート樹脂を分取GPCによって分画したフラクションのMALDI-TOF-MSスペクトルにおいて、二酸化炭素の関与しないエーテル結合を末端以外に1つ以上含む化学種が観測された。このようなカーボネート結合以外の異種結合は実施例A1~A3に示すような環状カーボネートの開環重合により合成されるポリ(シクロヘキセンカーボネート)のMALDI-TOF-MSスペクトルでは観測されなかった。
(300%一軸延伸フィルムのヘイズ)
上述の実施例のポリカーボネート樹脂、及び比較例A3のポリカーボネート樹脂について、300%一軸延伸フィルムのヘイズを測定すると、実施例のポリカーボネート樹脂と比べて、比較例A3のポリカーボネート樹脂が10倍以上高い値であった。前述のNMRスペクトルやMALDI-TOF-MSスペクトルで見られたような、ポリマー主鎖を構成する部分構造の違いによるものと推察される。
[実施例A5]
50mLセパラブルフラスコへ、合成したtrans-シクロヘキセンカーボネート(10.1g、71.2mmol)を加え、フラスコ内を窒素で置換した。前記フラスコを25℃の恒温槽に浸し、フラスコ内へm-キシレン(40.2g)を加え、メカニカルスターラーと撹拌翼とを用いて撹拌し、モノマーを完全に溶解させてモノマー溶液を得た。別途、乾燥させた30mLシュレンク管へ、カリウムtert-ブトキシド溶液(1.0M、0.28mL、0.28mmol)とベンジルアルコール(0.063g、0.58mmol)とを量り取り、m-キシレン2.6mLで希釈して重合開始剤溶液を調製した。モノマー溶液を撹拌しながら、調製した重合開始剤溶液0.27mLを前記モノマー溶液に一度に加え、25℃で30分撹拌して重合反応を行った。酢酸0.012gを加えて反応を停止させてポリカーボネート樹脂を含む重合液を得た。得られた重合液を一部サンプリングしてクロロホルム-dで希釈したサンプルについてH-NMRスペクトルを測定し、4.0ppmのモノマー由来のピークと4.6ppmのポリマー由来のピークとの積分強度比から、モノマー転化率を94%と算出した。
続いて、メタノール不溶分の評価のため、次のようにして再沈殿操作を行った。前記重合液を0.52mLサンプリングし、m-キシレン2.13gを加えて希釈した。希釈液をメタノール26.57g中へ加えてポリマーを析出させた。析出させたポリマーを減圧濾過によって回収し、得られたポリマーを130℃で2時間真空乾燥させ、ホモポリマー(ポリカーボネート樹脂)を得た。得られたホモポリマーを窒素雰囲気下で加熱したときの熱重量測定結果から重量減少率を求めた。
[実施例A6]
重合温度を10℃とした以外は、実施例A5と同様の方法で重合反応及び再沈殿操作を行ってポリカーボネート樹脂を得た。反応停止後のH-NMRスペクトルからモノマー転化率を96%と算出した。再沈殿操作により得られたホモポリマー(ポリカーボネート樹脂)を窒素雰囲気下で加熱したときの熱重量測定結果から重量減少率を求めた。
[実施例A7]
重合温度を5℃とした以外は、実施例A5と同様の方法で重合反応及び再沈殿操作を行ってポリカーボネート樹脂を得た。反応停止後のH-NMRスペクトルからモノマー転化率を97%と算出した。再沈殿操作により得られたホモポリマー(ポリカーボネート樹脂)を窒素雰囲気下で加熱したときの熱重量測定結果から重量減少率を求めた。
[実施例A8]
重合温度を0℃とした以外は、実施例A5と同様の方法で重合反応及び再沈殿操作を行ってポリカーボネート樹脂を得た。反応停止後のH-NMRスペクトルからモノマー転化率を97%と算出した。再沈殿操作により得られたホモポリマー(ポリカーボネート樹脂)を窒素雰囲気下で加熱したときの熱重量測定結果から重量減少率を求めた。
[比較例A5]
重合温度を-5℃とした以外は、実施例A5と同様の方法で重合反応を行ってポリカーボネート樹脂を得た。反応停止後のH-NMRスペクトルからモノマー転化率を5%と算出した。比較例A5の条件では、重量平均分子量Mw(PMMA換算)が50,000以上のポリカーボネート樹脂は得られなかった。
[比較例A6]
重合温度を-10℃とした以外は、実施例A5と同様の方法で重合反応を行ってポリカーボネート樹脂を得た。反応停止後のH-NMRスペクトルからモノマー転化率を8%と算出した。比較例A6の条件では、重量平均分子量Mw(PMMA換算)が50,000以上のポリカーボネート樹脂は得られなかった。
実施例、参考例及び比較例で得られたポリカーボネート樹脂の物性を表2に示す。
Figure 0007284296000026
表2から、実施例A5~A8のポリカーボネート樹脂は、アルコール不溶分を熱重量測定により窒素雰囲気下で加熱したときの150~260℃における重量減少率が著しく小さく、耐熱性に優れることが示された。
〔環状カーボネート〕
以下、本実施例に記載した試薬は特に記載がない限り、富士フイルム和光純薬製を用いた。
本実施例に記載した分析手法は下記の通りである。
[化合物の同定及び収率の計算]
化合物の同定及び収率の計算は、主にH-NMRを用いて行った。
当該測定において、機器は日本電子株式会社(ECZ400S)を用い、プローブはTFHプローブを用いた。なお、当該測定において、重溶媒の基準ピークは、クロロホルム-d(以下「CDCl」とも記す)を用いた場合は7.26ppm、ジメチルスルホキシド-d6(以下「DMSO-d6」とも記す)を用いた場合は2.50ppmとし、積算回数は32回とした。
[純度の計算]
純度の計算は、ガスクロマトグラフィー(GC)分析にて行った。当該測定において、機器は株式会社島津製作所のガスクロマトグラフ(GC-2010)を用い、カラム:DB-WAX、キャリアガス:ヘリウム、インジェクション温度:270℃、検出器(温度):水素炎イオン化検出器(FID)(270℃)とした。
[ガスクロマトグラフィー質量分析]
ガスクロマトグラフィー質量分析(GC/MS)は以下の手順で実施した。
分析機器はTRACE-GC/ISQ(Thermo社)を用いた。
Equity-1(30m×0.25mm、膜厚:0.25μm)カラムを用い、分析条件は、イオン化:EI(70eV)、質量範囲:m/z=10~1000、流量:1.0mL/分(Constant Flow)、オーブン温度:50℃→昇温10℃/分→300℃(15分)とした。
試料の前処理として、イノシトール誘導体1.0mgにジメチルスルホキシド(以下「DMSO」とも記す)1滴を加え溶解後、BSA(N,O-ビストリメチルシリルアセトアミド)1.0mLを加えて60℃×60分加熱した。
[ガラス転移温度]
ガラス転移温度(Tg)の測定は以下の手順で行った。真空乾燥したポリマーを室温で圧縮成形した試料から、試験片として約10mgを切り出し、パーキンエルマージャパン株式会社製の示差走査熱量測定装置(DSC8500)を用い、窒素ガス流量20mL/分の条件下、ガラス転移温度(Tg)の測定を行った。
試料については、40℃で3分間保持した後、20℃/分で40℃から160℃まで1次昇温し、試料を完全に融解させた。その後、50℃/分で160℃から40℃まで降温し、40℃で5分間保持した。続いて、10℃/分で40℃から150℃まで2次昇温する際に描かれるDSC曲線の階段状変化部分曲線と各接線の延長線から縦軸方向に等距離にある直線との交点(中間点ガラス転移温度)をガラス転移温度(Tg)とした。
[融点]
融点の測定は示差走査熱量計(DSC)を用いて以下の手順で行った。示差走査熱量計(DSC)としてはTAInstruments社製Q200を用いた。測定条件は昇温降温速度10℃/分とした。融点は当該測定における20℃からの昇温過程での融解温度とした。
[ポリマー分子量]
ポリマー分子量の測定はゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用いて以下の手順で行った。
ポリカーボネート樹脂0.02gに対して、2.0gの割合でテトラヒドロフラン(以下「THF」とも記す)に溶解した溶液を測定試料とし、高速液体クロマトグラフシステムとしてはWaters社製Alliance e2695を用いてポリマー分子量を測定した。カラムは東ソー株式会社製のTSKガードカラムSuperH-H、TSKgel SuperHM-H、TSKgel SuperHM-H、TSKgel SuperH2000、TSKgel SuperH1000を直列に連結して使用し、カラム温度は40℃とし、テトラヒドロフランを移動相として0.35mL/分の速度で分析した。検出器は、示差屈折率検出器(RID)を使用した。Polymer Standards Service製のポリメタクリル酸メチル標準試料(分子量:2200000、988000、608000、340000、202000、88500、41400、18700、9680、5050、2380、800)を標準試料として測定し、検量線を作成した。この検量線を基に、ポリカーボネート樹脂の数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)を求めた。
[実施例B1]1,4-ジ-O-ベンジル―2,3:5,6-ジカーボネート‐myo-イノシトール(BCI)の合成
(ステップ1-1)2,3:5,6-ジ-O-シクロヘキシリデン-myo-イノシトールの合成
Figure 0007284296000027
脱気及びアルゴン(Ar)置換した500mLの4つ口フラスコにおいて、myo-イノシトール(125g、0.69mol)を脱水ジメチルホルムアミド(以下「DMF」とも記す;860mL)に分散させ、1,1-ジメトキシシクロヘキサン(400g、2.77mol)、p-トルエンスルホン酸一水和物(13.2g、69mmol、キシダ化学)を順に加え、得られた反応液を100℃に加熱した。45分後、反応液に、トリメチルアミン(30mL)を加え、反応液を減圧濃縮した。得られた濃縮物を、酢酸エチル(3.0L)に溶解し、5質量%炭酸水素ナトリウム水溶液(400mL)で洗浄した。酢酸エチル相を、適量の硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過したのち、減圧下で濃縮して固体を得た。
得られた濃縮固体をジイソプロピルエーテル(1.0L)で再結晶することにより、2,3:5,6-ジ-O-シクロヘキシリデン-myo-イノシトールの無色の結晶を50.5g(148mmol)、21%の収率で得た。なお、図6(上部)に得られた結晶のH-NMRチャート(CDCl)を示す。H-NMRの結果から、得られた結晶は、上記式(1-1)の構造を有するジオール体(2,3:5,6-ジ-O-シクロヘキシリデン-myo-イノシトール)であることがわかった。
(ステップ1-2)1,4-ジ-O-ベンジル-2,3:5,6-ジ-O-シクロヘキシリデン-myo-イノシトール誘導体(BCyI)の合成
Figure 0007284296000028
脱気及びAr置換した1Lの4つ口フラスコへ、超脱水DMF(540mL)を投入し、前記(ステップ1-1)で得られたジオール体(2,3:5,6-ジ-O-シクロヘキシリデン-myo-イノシトール;50.0g、146mmol)を加えて溶解させた。得られた溶液に、水素化ナトリウム(17.6g、0.44mol)を徐々に加え、氷浴下で1時間攪拌した。その後、DMFに溶解させたベンジルブロミド(60.29g、352mmol)を反応させて、粗1,4-ジ-O-ベンジル-2,3:5,6-ジ-O-シクロヘキシリデン-myo-イノシトール誘導体を得た。粗1,4-ジ-O-ベンジル-2,3:5,6-ジ-O-シクロヘキシリデン-myo-イノシトール誘導体を酢酸エチル1Lで再結晶して、シリカゲルクロマトグラフィーで精製することにより、1,4-ジ-O-ベンジル-2,3:5,6-ジ-O-シクロヘキシリデン-myo-イノシトール誘導体(以下「BCyI」とも記す)の純結晶(64.3g、123mmol、収率:84%)を得た。
なお、図6(下部)に得られた純結晶のH-NMRチャート(CDCl)を示す。H-NMRの結果から、得られた純結晶は、上記式(1-2)の構造を有するBCyIであることがわかった。
(ステップ1-3)1,4-ジ-O-ベンジル-myo-イノシトール(BI)の合成
Figure 0007284296000029
Ar雰囲気下、3Lの4つ口フラスコへ、メタノール(1.23L)を加え、更に前記(ステップ1-2)で得られた1,4-ジ-O-ベンジル-2,3:5,6-ジ-O-シクロヘキシリデン-myo-イノシトール誘導体(BCyI;64.3g、123mmol)を加え攪拌して溶液を得た。得られた溶液に、濃塩酸(12.3mL)を徐々に加え、加水分解を行い、薄層クロマトグラフィー(TLC)で原料の消失を確認した。得られた溶液を、減圧濃縮し、残存物をメタノール(700mL)で再結晶することにより、1,4-ジ-O-ベンジル-myo-イノシトール(以下「BI」とも記す;40.24g、111mmol、収率:90%)を無色の結晶として得た。なお、図7に得られた結晶のH-NMRチャート(DMSO-d6)を示す。H-NMRの結果から、得られた結晶は、上記式(1-3)の構造を有するBIであることがわかった。
(ステップ1-4)1,4-ジ-O-ベンジル―2,3:5,6-ジカーボネート-myo-イノシトール(BCI)の合成
Figure 0007284296000030
Ar雰囲気下、1Lの4つ口フラスコへ、脱水N,N-ジメチルアセトアミド(脱水DMA、350mL)を加え、前記(ステップ1-3)で得られた1,4-ジ-O-ベンジル-myo-イノシトール(BI;32.65g、90.6mol)及びトリエチルアミン(48.56g、480mmol)を加え、得られた溶液を-4℃まで冷却した。冷却後の溶液に、N,N-ジメチルアセトアミド(DMA;100mL)で希釈したクロロギ酸エチル(49.1g、45.2mmol)を少しずつ滴下し、終夜で攪拌して反応を行った。反応液中に生成した塩を濾過して除去し、得られた濾液を、THF(300mL)で洗浄を行った後、減圧濃縮した。得られた残渣に、酸性になるまで1質量%塩酸を加え、中和した。その後、得られた溶液を、酢酸エチル(1.0L)で抽出した。有機相を硫酸マグネシウムで水分除去した後、減圧濃縮した。得られた濃縮液をシリカゲルクロマトグラフィーで精製することにより、26.66gの無色の透明結晶である1,4-ジ-O-ベンジル―2,3:5,6-ジカーボネート-myo-イノシトール(以下「BCI」とも記す)を得た(収率:71%)。なお、図8に得られた結晶のH-NMRチャート(CDCl)を示す。H-NMRの結果から、得られた結晶は、上記式(1-4)の構造を有するBCIであることがわかった。また、得られたBCIの融点は195℃であった。
[実施例B2]1,4-ジ-O-オクチル-2,3:5,6-ジカーボネート-myo-イノシトール(OCI)の合成
(ステップ2-1)2,3:5,6-ジ-O-シクロヘキシリデン-myo-イノシトールの合成
実施例B1のステップ1-1と同様に合成を行ってジオール体(2,3:5,6-ジ-O-シクロヘキシリデン-myo-イノシトール)を得た。
(ステップ2-2)1,4-ジ-O-オクチル-2,3:5,6-ジ-O-シクロヘキシリデン-myo-イノシトール誘導体(OCyI)の合成
Figure 0007284296000031
200mLの2つ口フラスコへ、55%水素化ナトリウム(8.66g、198mmol、関東化学)を加え、ヘキサンで洗浄した。フラスコを脱気及びN置換した後、ジメチルホルムアミド(DMF、171mL、関東化学)に前記(ステップ2-1)で得られたジオール体(2,3:5,6-ジ-O-シクロヘキシリデン-myo-イノシトール)(15.0g、44.1mmol)を溶解させた溶液をフラスコに加えた。フラスコ内の溶液を室温で1時間撹拌した後、氷浴下で、オクチルブロミド(17.4g、15.9mmol、東京化成)を反応させた。更に反応液を18時間室温で攪拌した後、水200mLを加えて沈殿物を得た。沈殿した1,4-ジ-O-ベンジル-2,3:5,6-ジ-O-シクロヘキシリデン-myo-イノシトール誘導体を濾別し、水で洗浄した。濾物を真空乾燥し、無色の液体である1,4-ジ-O-オクチル-2,3:5,6-ジ-O-シクロヘキシリデン-myo-イノシトール誘導体(以下「OCyI」とも記す;23.7g、42.0mmol、収率:95%)を得た。
(ステップ2-3)1,4-ジ-O-オクチル-myo-イノシトール(OI)の合成
Figure 0007284296000032
500mLのナスフラスコへ、メタノール(18mL、大伸化学)を加え、前記(ステップ2-2)で得られたOCyI(1,4-ジ-O-オクチル-2,3:5,6-ジ-O-シクロヘキシリデン-myo-イノシトール誘導体;1.00g、1.77mmol)を加え攪拌して溶液を得た。得られた溶液に、濃塩酸(1.8mL)を徐々に加え、室温で17時間攪拌し、薄層クロマトグラフィー(TLC)で原料の消失を確認した。得られた反応液を減圧濃縮し、残存物を酢酸エチルとヘキサンとの混合溶媒で再結晶することにより、1,4-ジ-O-オクチル-myo-イノシトール(以下「OI」とも記す;0.50g、1.24mmol、収率:70%)を白色の結晶として得た。
(ステップ2-4)1,4-ジ-O-オクチル―2,3:5,6-ジカーボネート-myo-イノシトール(OCI)の合成
Figure 0007284296000033
200mLのナスフラスコに、前記(ステップ2-3)で得られた1,4-ジ-O-オクチル-myo-イノシトール(1.50g、3.71mmol)、トリエチルアミン(10.4mL、74.6mmol、関東化学)及び脱水THF(15.0mL、関東化学)を加え、得られた溶液を氷浴で冷却した。冷却後の溶液に、THF(21.0mL)で希釈したクロロギ酸エチル(20.4mL、214mmol、キシダ化学)を少しずつ滴下し、30分間室温で攪拌して反応を行った。その後、反応液に、再びクロロギ酸エチル(10.2mL、107mmol)を加え、1時間撹拌して反応を行った。反応液中に生成した塩を濾過して除去した。得られたろ液が酸性になるまで1質量%塩酸で中和した後、THFを留去した。得られた残渣を酢酸エチル(200mL)に溶解し、水で洗浄した。有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた濃縮液をヘキサンから再結晶することにより、1,4-ジ-O-オクチル―2,3:5,6-ジカーボネート-myo-イノシトール(以下「OCI」とも記す;0.75g、1.64mmol、収率:44%)の白色の結晶を得た。
なお、図9に、得られた結晶のH-NMRチャート(CDCl)を示す。H-NMRの結果から、得られた結晶は、上記式(2-4)の構造を有するOCIであることがわかった。
また、得られたOCIの融点は120℃であった。
[実施例B3]1,4-ビス-O-(2-エチルへキシル)―2,3:5,6-ジカーボネート-myo-イノシトール(ECI)の合成
(ステップ3-1)2,3:5,6-ジ-O-シクロヘキシリデン-myo-イノシトールの合成
実施例B1のステップ1-1と同様に合成を行ってジオール体(2,3:5,6-ジ-O-シクロヘキシリデン-myo-イノシトール)を得た。
(ステップ3-2)1,4-ビス-O-(2-エチルへキシル)-2,3:5,6-ジ-O-シクロヘキシリデン-myo-イノシトール誘導体(ECyI)の合成
Figure 0007284296000034
200mLの2つ口フラスコへ、55%水素化ナトリウム(5.80g、0.120mol)を加え、ヘキサンで洗浄した。フラスコを脱気、N置換した後、DMF(28mL)に前記(ステップ3-1)で得られたジオール体(2,3:5,6-ジ-O-シクロヘキシリデン-myo-イノシトール)(2.01g、5.91mmol)を溶解させた溶液を加え、50℃で5時間撹拌した。その後、得られた溶液を室温に下げ、1-ブロモ-2-エチルヘキサン(4.20g、21.9mmol、東京化成)を加えて、38時間反応を行った。その後、得られた反応液を水200mLで洗浄し、ヘキサンで抽出し、ヘキサン相を減圧濃縮した。減圧濃縮した後、得られた濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液:酢酸エチル/ヘキサン=1/2)で精製することにより、1,4-ビス-O-(2-エチルへキシル)-2,3:5,6-ジ-O-シクロヘキシリデン-myo-イノシトール誘導体(以下「ECyI」とも記す)を分離し、真空乾燥することにより白色の結晶(0.620g、1.01mmol、収率:18%)を得た。
(ステップ3-3)1,4-ビス-O-(2-エチルへキシル)-myo-イノシトール(EI)の合成
Figure 0007284296000035
200mLのナスフラスコへ、メタノール(170mL)を加え、前記(ステップ3-2)で得られた1,4-ビス-O-(2-エチルヘキシル)-2,3:5,6-ジ-O-シクロヘキシリデン-myo-イノシトール誘導体(ECyI;0.960g、1.70mmol)を加え攪拌して溶液を得た。得られた溶液に濃塩酸(7mL)を徐々に加え、室温で18時間攪拌し、薄層クロマトグラフィー(TLC)で原料の消失を確認した。得られた反応液を減圧濃縮し、残存物を酢酸エチルとヘキサンとの混合溶媒で再結晶することにより、1,4-ジ-O-(2-エチルヘキシル)-myo-イノシトール(以下「EI」とも記す;0.230g、0.569mmol、収率:34%)を白色の結晶として得た。
(ステップ3-4)1,4-ビス-O-(2-エチルへキシル)-2,3:5,6-ジカーボネート-myo-イノシトール(ECI)の合成
Figure 0007284296000036
200mLのナスフラスコへ、前記(ステップ3-3)で得られた1,4-ビス-O-(2-エチルへキシル)-myo-イノシトール(EI;1.37g、3.39mmol)、トリエチルアミン(8.5mL、61.0mmol)脱水THF(15.0mL)を加え、得られた溶液を氷浴で冷却した。冷却後の溶液に、THF(21.0mL)で希釈したクロロギ酸エチル(2.20mL、23.1mmol)を少しずつ滴下し、30分間室温で攪拌して反応を行った。その後、反応液に、再びクロロギ酸エチル(2.20mL、23.1mmol)を加え、1時間撹拌して反応を行った。反応液中に生成した塩を濾過して除去した。得られたろ液が酸性になるまで1質量%塩酸で中和した後、THFを留去した。得られた残渣を酢酸エチル(200mL)に溶解し、水で洗浄した。有機相を硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液:酢酸エチル/ヘキサン=5/1)で精製した後、ヘキサンから再結晶することにより、1,4-ビス-O-(2-エチルへキシル)-2,3:5,6-ジカーボネート-myo-イノシトール(以下「ECI」とも記す;0.51g、1.10mmol、32%)の白色の結晶を得た。
得られたECIの融点は100℃であった。
[実施例B4]カーボネート-myo-イノシトール組成物の合成
DMSO(50mL)にmyo-イノシトール(3.60g、0.4M)を加え、60℃で溶解後、室温でジフェニルカーボネート(8.57g)、LiOH(0.0024g、0.5mol/%)を加えて、室温で70時間反応させた。反応混合液について、H-NMRでフェノールの生成量を算出し、反応が90%進行していることを確認した。
反応混合液をイオン交換樹脂(inertSep(r)SCX)に通液し、通液後の溶液(82.63g)をエバポレーターで濃縮して濃縮液(26.99g)を得た。得られた濃縮液(7.12g)に酢酸(141.58g)を添加して、生じた沈殿を吸引ろ過及び洗浄してろ液(173.88g)を得た。得られたろ液をエバポレーターで濃縮して濃縮液(8.21g)を得た。得られた濃縮液(7.47g)にクロロホルム(226.86g)を添加して沈殿を生じさせた。生じた沈殿を吸引ろ過し、ろ物を乾燥してカーボネート-myo-イノシトール組成物を0.698g得た。
得られたカーボネート-myo-イノシトール組成物をトリメチルシリル化(TMS化)して、GC/MSを測定し、該組成物中に下記の2種類の化合物を同定した。GC/MSの測定結果を図10に示す。
Figure 0007284296000037
[合成例1]trans-1,2-シクロヘキセンカーボネート(以下「T6C」とも記す)の合成
Figure 0007284296000038
脱気及びアルゴン置換した5Lの4つ口フラスコへ、trans-1,2-シクロヘキサンジオール(200.0g、1.7mol)及び脱水1,4-ジオキサン(2.0L)を加え、溶液を得た。得られた溶液を8.0℃に冷却した。冷却後の溶液に、クロロギ酸エチル(280.2g、2.6mol)をゆっくり滴下し、更に脱水トルエン(2.5L)で希釈したトリエチルアミン(384.4g、8.6mol)をゆっくりと滴下し、12時間攪拌して反応を行った。反応液中に生成した塩を濾過して除去し、得られた濾液を減圧濃縮した。得られた残渣に酢酸エチル(2.0L)を加え溶解させ、得られた溶液を1質量%塩酸(2.0L)で洗浄した。有機相を硫酸マグネシウムで水分除去した後、減圧濃縮した。得られた濃縮液をシリカゲルクロマトグラフィーで精製することにより、400.2gの無色の透明結晶を得た(収率:71%)。なお、図11に得られた結晶のH-NMRチャート(CDCl)を示す。H-NMRの結果から、得られた結晶は、上記式(A-1)の構造を有するT6Cであることがわかった。
[合成例2]BCI/T6Cのコポリマーの合成、撹拌方式:マグネチック
50mLの3つ口フラスコへ、実施例B1で得られたBCI(0.560g、1.36mmol)と合成例1で得られたT6C(1.65g、11.6mmol)とを投入した。フラスコ内を脱気及び窒素置換を行った後、フラスコ内を60℃に加熱し、内容物が溶融して溶液を得た。その後、得られた溶液をマグネチックスターラー及び回転子で撹拌しながらカリウムtert-ブトキシドTHF溶液(65μL、1.0M、0.0065mmol)をゆっくりと加え、60℃で6時間撹拌して重合反応を行った。フラスコ内を室温まで放冷した後、反応液にクロロホルム15mLを加えて溶解させて調製したポリマー溶液をメタノール150mL中に加えてポリマーを析出させた。析出したポリマーを減圧濾過によって回収し、メタノールで洗浄した。得られたポリマーを60℃で4時間真空乾燥させ、BCI/T6Cのコポリマー0.571gを得た(収率:26%)。
コポリマー中の各モノマー成分(表3中のM及びM成分)の割合はH-NMR測定によって算出した。H-NMR測定結果を図12に示す。
ジメチルスルホキシド-d6に溶解したサンプルのH-NMRスペクトルにおいて、T6C上のメチレン水素8H分に帰属されるシグナルが0.9-2.2ppmに観測され、BCI上のフェニル基の水素10H分に帰属されるシグナルが7.1-7.4ppmに観測された。これらの積分強度比からコポリマー中のBCIに由来する割合(モル比)を26%と算出した。また、得られたコポリマーの数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、分子量分布(PDI)及びガラス転移温度(Tg)を求めた。結果を表1に示す。
[合成例3]OCI/T6Cのコポリマーの合成、撹拌方式:マグネチック
T6C(1.56g、11.0mol)に対して、BCIの代わりに実施例B2で得られたOCI(0.560g、1.23mmol)をコモノマーとして添加した以外は合成例2と同様の方法で重合反応を行い、OCI/T6Cのコポリマー0.469gを得た(収率:22%)。
コポリマー中の各モノマー成分(表3中のM及びM成分)の割合はH-NMR測定によって算出した。H-NMR測定結果を図13に示す。
すなわち、クロロホルム-dに溶解したサンプルのH-NMRスペクトルにおいて、T6C上のメチレン水素2H分に帰属されるシグナルが1.9-2.3ppmに、OCI上のメチル基の水素6H分に帰属されるシグナルが0.8-0.9ppmに観測された。これらの積分強度比からコポリマー中のOCIに由来する割合(モル比)を21%と算出した。また、得られたコポリマーの数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、分子量分布(PDI)及びガラス転移温度(Tg)を求めた。結果を表3に示す。
[合成例4]BCI/T6Cのコポリマーの合成、撹拌方式:メカニカル
BCIの仕込み量を「0.566g、1.37mmol」とし、T6Cの仕込み量を「1.67g、11.7mmol」とし、マグネチックスターラー及び回転子の代わりに、メカニカルスターラー及び撹拌翼を用いて撹拌を行った以外は合成例2と同様の方法で重合反応を行い、BCI/T6Cのコポリマー0.951gを得た(収率:43%)。
コポリマー中の各モノマー成分(表3中のM及びM成分)の割合はH-NMR測定によって算出した。H-NMR測定結果を図14に示す。
H-NMRスペクトルの積分強度比から、コポリマー中のBCIに由来する割合(モル比)は17%と算出した。また、得られたコポリマーの数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、分子量分布(PDI)及びガラス転移温度(Tg)を求めた。結果を表3に示す。
[合成例5]BCI/T6Cのコポリマーの合成、撹拌方式:メカニカル
BCIの仕込み量を「0.218g、0.529mmol」とし、T6Cの仕込み量を「2.43g、17.1mmol」とした以外は合成例4と同様の方法で重合反応を行い、BCI/T6Cのコポリマー1.19gを得た(収率:45%)。
コポリマー中の各モノマー成分(表3中のM及びM成分)の割合はH-NMR測定によって算出した。H-NMR測定結果を図15に示す。
H-NMRスペクトルの積分強度比から、コポリマー中のBCIに由来する割合(モル比)は4%と算出した。また、得られたコポリマーの数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、分子量分布(PDI)及びガラス転移温度(Tg)を求めた。結果を表3に示す。
[合成例6]ОCI/T6Cのコポリマーの合成、撹拌方式:メカニカル
OCIの仕込み量を「0.217g、0.475mmol」とし、T6Cの仕込み量を「2.19g、15.4mmol」とした以外は合成例3と同様の方法で重合反応を行い、OCI/T6Cのコポリマー1.04gを得た(収率:43%)。
コポリマー中の各モノマー成分(表3中のM及びM成分)の割合はH-NMR測定によって算出した。H-NMR測定結果を図16に示す。
H-NMRスペクトルの積分強度比から、コポリマー中のOCIに由来する割合(モル比)は4%と算出した。また、得られたコポリマーの数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、分子量分布(PDI)及びガラス転移温度(Tg)を求めた。結果を表3に示す。
上記の合成例の結果から、NMR解析により、myo-イノシトールのジカーボネートのうち、trans位のみが重合し、cis位は維持され、当該ポリマーは下記式(B-1)で表される構造を有していることが確認された。
Figure 0007284296000039
(式(B-1)中、R11及びR14は、ベンジル又はオクチルを表す。)
Figure 0007284296000040
a) F: 仕込みモノマー比率中のM成分のモル比
b) f: メタノール再沈殿精製後のポリマー中に含まれるM成分のモル比(H-NMRより算出)
c) Yield(収率):メタノール再沈殿精製で得られるメタノール不溶分重量(g)/仕込みモノマー重量(g)×100
本出願は、2020年1月16日出願の日本特許出願(特願2020-005443号)及び2020年1月31日出願の日本特許出願(特願2020-015754号)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本発明のポリカーボネート樹脂、ポリカーボネート樹脂組成物、及びそれらを含む光学用成形体は、光学レンズ材料、光学デバイス、光学部品用材料、及びディスプレイ材料のような各種の光学用材料等の分野において産業上の利用可能性を有する。また、本発明の環状カーボネートは、カーボネート部位のみならず骨格にも再生可能資源を利用しており、環境負荷の低い材料を提供できる。また、本発明の環状カーボネートは、電解液や樹脂等の添加剤として利用可能であり、またモノマーとして用いてポリカーボネートを合成できる。

Claims (24)

  1. 下記式(1)で表される構造単位:
    Figure 0007284296000041
    (式(1)中、R1、R2、R3及びR4は、各々独立して、水素原子、水酸基、リン酸基、アミノ基、ビニル基、アリル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~11のエステル基、炭素数1~11のアシル基、又は、非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基であり、アルキレン基又はカーボネート基を介して互いに結合して環状構造を形成していてもよく、前記アルキレン基は、水酸基、リン酸基、アミノ基、アルコキシ基、又はエステル基によって置換されていてもよく、主鎖にカルボニル基が挿入されていてもよい。)を有し、
    ポリメチルメタクリレートを標準試料として用いるサイズ排除クロマトグラフィーにより測定される重量平均分子量Mwが、50,000以上500,000以下であり、
    示査走査熱量計により測定されるガラス転移温度Tgが、80℃以上180℃以下である、ポリカーボネート樹脂。
  2. 前記式(1)で表される構造単位を主鎖に有する、請求項1に記載のポリカーボネート樹脂。
  3. 13C-NMRにより測定される、モノマー周期構造がメソでありイソタクチックな部分を示すmm、周期構造がラセモ結合でありシンジオタクチックな部分を示すrr、メソ部分とラセモ部分が結合している部分を示すmrとしたとき、mr/(mm+mr+rr)の割合が40%以上である、請求項1又は2に記載のポリカーボネート樹脂。
  4. 末端にアルコキシ基を有する、請求項1~のいずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂。
  5. 前記アルコキシ基における炭素数が1~10である、請求項に記載のポリカーボネート樹脂。
  6. サイズ排除クロマトグラフィーによって測定されるポリスチレン換算分子量が1,000以上のポリマー成分について、重量平均分子量(Mw)が100,000以上500,000以下、かつ、数平均分子量(Mn)と重量平均分子量(Mw)との比(Mw/Mn)が2.5以下である、請求項1~のいずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂。
  7. アルコール不溶分を熱重量測定により窒素雰囲気下で加熱したときの150~260℃における重量減少率が30質量%以下である、請求項に記載のポリカーボネート樹脂。
  8. 光弾性係数の絶対値が、10×10-12Pa-1以下である、請求項1~のいずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂。
  9. 前記ポリカーボネート樹脂の100%一軸延伸フィルムにおいて、面内位相差の絶対値が、厚さ100μm換算で100nm以下である、請求項1~のいずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂。
  10. 前記式(1)で表される構造単位であって、式(1)中、R1、R2、R3及びR4が水素原子である構成単位を有する、請求項1~のいずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂。
  11. 下記式(1’)で表される構造単位:
    Figure 0007284296000042


    (1’)
    (式(1’)中、R1及びR4は、各々独立して、水素原子、水酸基、リン酸基、アミノ基、ビニル基、アリル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~11のエステル基、炭素数1~11のアシル基、又は、非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基であり、アルキレン基又はカーボネート基を介して互いに結合して環状構造を形成していてもよく、前記アルキレン基は、水酸基、リン酸基、アミノ基、アルコキシ基、又はエステル基によって置換されていてもよく、主鎖にカルボニル基が挿入されていてもよい。)を有する、請求項1~10のいずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂。
  12. 請求項1~11のいずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂と、酸化防止剤と、
    を含有する、ポリカーボネート樹脂組成物。
  13. 請求項1~11のいずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂、又は請求項12に記載のポリカーボネート樹脂組成物を含有する、光学部品。
  14. 請求項1~11のいずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂、又は請求項12に記載のポリカーボネート樹脂組成物の、光学部品用材料としての使用。
  15. 請求項1~11のいずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂の製造方法であって、
    下記式(3)で表される環状カーボネート:
    Figure 0007284296000043
    (式(3)中、R1、R2、R3及びR4は、各々独立して、水素原子、水酸基、リン酸基、アミノ基、ビニル基、アリル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~11のエステル基、炭素数1~11のアシル基、又は、非置換の直鎖状、分岐状、若しくは環状の炭素数1~10のアルキル基であり、アルキレン基又はカーボネート基を介して互いに結合して環状構造を形成していてもよく、前記アルキレン基は、水酸基、リン酸基、アミノ基、アルコキシ基、又はエステル基によって置換されていてもよく、主鎖にカルボニル基が挿入されていてもよい。)を開環重合することにより、前記ポリカーボネート樹脂を得る重合工程を有する、
    製造方法。
  16. 前記重合工程において、有機リチウム、金属アルコキシド、又は、HO基、HS基若しくはHN基を有する有機化合物と環状アミンとの組合せを重合開始剤として用いる、請求項15に記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
  17. 前記重合工程における反応温度(重合温度)が-5℃超40℃以下である、請求項15又は16に記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
  18. 前記重合工程における重合性モノマーの初期濃度(初期モノマー濃度)が10質量%以上である、請求項17に記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
  19. モノマーに対して添加する重合開始剤の割合が、0.0001mol%以上1mol%以下である、請求項18に記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
  20. 分子中に少なくとも2つのカーボネート基を含み、イノシトール骨格を有し、下記式(11)で表される、環状カーボネート。
    Figure 0007284296000044
    (11)
    (式(11)中、R11~R16は、各々独立に水素原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数3~20のシクロアルキル基、又は炭素数6~20のアリール基であり(ただし、アリール置換アルキル基を除く)、OR11~OR16のいずれか2つから形成されるカーボネート基を少なくとも2つ含み、OR11~OR16のいずれか2つ以上が相互に結合して環構造を形成していてもよい。)
  21. 分子中に少なくとも1つのtransカーボネート基を有する、請求項20に記載の環状カーボネート。
  22. 分子中に2つのカーボネート基を有し、少なくとも1つのカーボネート基がtransカーボネート基であり、下記式(12)で表される、請求項20又は21に記載の環状カーボネート。
    Figure 0007284296000045
    (12)
    (式(12)中、R11及びR14は、各々独立に水素原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数3~20のシクロアルキル基、又は炭素数6~20のアリール基である(ただし、アリール置換アルキル基を除く)。)
  23. 分子中にcisカーボネート基及びtransカーボネート基の2つのカーボネート基を有し、下記式(13)で表される、請求項2022のいずれか一項に記載の環状カーボネート。
    Figure 0007284296000046
    (13)
    (式(13)中、R11及びR14は、各々独立に水素原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数3~20のシクロアルキル基、又は炭素数6~20アリール基である(ただし、アリール置換アルキル基を除く)。)
  24. イノシトール骨格を有する化合物に少なくとも2つのカーボネート基を導入して、下記式(11)で表される環状カーボネートを得る工程を含む、請求項2023のいずれか一項に記載の環状カーボネートの製造方法。
    Figure 0007284296000047
    (11)
    (式(11)中、R11~R16は、各々独立に水素原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数3~20のシクロアルキル基、又は炭素数6~20のアリール基であり(ただし、アリール置換アルキル基を除く)、OR11~OR16のいずれか2つから形成されるカーボネート基を少なくとも2つ含み、OR11~OR16のいずれか2つ以上が相互に結合して環構造を形成していてもよい。)
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