JP7465673B2 - 重合体、成形体及び光学材料 - Google Patents
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Description
本発明が解決しようとする課題は、低溶融粘度、高屈折率、及び高ガラス転移温度を有する重合体を提供し、優れた光学材料を提供することである。
[1]下記式(I)で表される構成単位を有する重合体。
M1で表される基中の水素原子はハロゲン原子で置換される場合があり、
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7及びR8はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1~20の炭化水素基、又は、該炭化水素基におけるメチレン基が-O-若しくは-S-で置換された基を表し、
M2は、直接結合又は2価の連結基を表し、
X1は、直接結合又は-R9O-を表し、
X2は、直接結合又は-OR9-を表し、
R9は、炭素原子数1~20の炭化水素基、又は、該炭化水素基におけるメチレン基が-O-若しくは-S-で置換された基を表し、
重合体の構造中に、複数存在するR1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、X1、X2、M1及びM2は、それぞれ、同一である場合があり、又は異なる場合があり、
nは、0又は1を表す。)
R11、R12、R13、R14及びR15は、それぞれ独立に、水素原子、フェニル基、炭素原子数1~10のアルキル基、炭素原子数3~10のシクロアルキル基、炭素原子数1~10のアルコキシ基、炭素原子数2~10のアルケニル基又はハロゲン原子を表し、
前記フェニル基及び前記シクロアルキル基は、炭素原子数1~10のアルキル基、炭素原子数1~10のアルコキシ基又はハロゲン原子により置換されている場合があり、
*は結合手を表す。)
本発明は、上記式(I)で表される構成単位を有する重合体から形成される。高屈折率、透明性、耐熱性の点から、式(I)で表される構成単位を有する重合体は、n=0でありM2が直接結合であるか、n=1でありM2が2価の連結基であることが好ましい。前者の重合体はポリカーボネート樹脂であり、後者の重合体は、ポリエステル樹脂である。本発明の重合体は、式(I)で表される構成単位中、下記式で表されるジオキシ構造を有する。主にこのジオキシ構造に起因して、ポリカーボネート及びポリエステルの何れであっても本発明の重合体が高屈折率、低溶融粘度及び高ガラス転移温度を得られるものと本発明者は考えている。本発明の重合体は、上記特性に加えて、更に高アッベ数、高透明性、低複屈折であることが好ましい。
ジカルボン酸残基又はジカルボン酸誘導体残基としては、ジカルボン酸残基、ジカルボン酸クロリド(「ジカルボン酸ジクロリド」ともいう。)残基、ジカルボン酸無水物残基が挙げられる。
ジカルボン酸残基はジカルボン酸から2つのCOOH基を除いた構造の残基を指し、ジカルボン酸クロリド残基はジカルボン酸クロリドから2つのCOCl基を除いた構造の残基を指す。
前記ジカルボン酸及び前記ジカルボン酸クロリドは下記式(II)で表される化合物である。
また、式(I)においてn=1でありM2が2価の連結基である重合体は、原料のジオール成分と、ジカルボン酸又はジカルボン酸誘導体とを反応させることにより製造することができる(以下、「ポリエステル樹脂である重合体の製造方法」と記載する)。ここで、ジオール成分、炭酸ジエステル、ジカルボン酸及びジカルボン酸誘導体は1種のみを用いることもできるし、2種以上を用いることもできる。
エステル交換触媒としては、例えば、酢酸亜鉛、安息香酸亜鉛、2-エチルヘキサン酸亜鉛、塩化スズ(II)、塩化スズ(IV)、酢酸スズ(II)、酢酸スズ(IV)、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズオキサイド、ジブチルスズジメトキシド、ジルコニウムアセチルアセトナート、オキシ酢酸ジルコニウム、ジルコニウムテトラブトキシド、酢酸鉛(II)、酢酸鉛(IV)等が挙げられる。
ジオール成分及びその好ましいものとしては、ポリカーボネート樹脂である重合体の製造方法で説明したものと同様のものが挙げられる。ジカルボン酸及びジカルボン酸誘導体としては上述したものが挙げられる。
本発明の成形体は、上記式(I)で表される構成単位を有する重合体を含有していればよく、特に限定されないが、成形性が高く、高透明性、高屈折率であり、薄膜を形成できることから光学材料、特に光学レンズに好ましく使用できる。
また、反射防止層に関しては、単層/多層の組み合わせ、またそれらの成分、厚みの組み合わせ等について特に限定はされないが、好ましくは2層構成又は3層構成、特に好ましくは3層構成である。また、該反射防止層全体として、光学レンズの厚みの0.00017~3.3%、具体的には0.05~3μm、特に好ましくは1~2μmとなるような厚みで形成するのがよい。
化合物のNo.A1の1.00mol、ジフェニルカーボネートの1.05mol、及び炭酸水素ナトリウムの1.00×10-3molを、撹拌機及び留出機付きの1L反応器に入れ、窒素雰囲気、760Torr下、攪拌しながら1時間かけて215℃に加熱した。
その後、15分かけて減圧度を150Torr(19998.4Pa)に調整し、215℃、150Torrの条件下で20分間保持し、エステル交換反応を行った。更に30℃/hrの速度で240℃まで昇温し、240℃、150Torrで10分間保持した。その後、10分かけて120Torr(15998.7Pa)に調整し、240℃、120Torrで70分間保持した。その後、10分かけて100Torr(13332.2Pa)に調整し、240℃、100Torrで10分間保持した。更に40分かけて1Torr以下とし、240℃、1Torr(133.32Pa)以下の条件下で10分間重合反応を行った。反応終了後、反応器に窒素を吹き込んで常圧に戻した。以上の操作により、式(I)においてnが0、M2が直接結合であるポリカーボネート樹脂である重合体No.1を得た。
実施例1の化合物No.A1を化合物No.A2に変えた以外は実施例1と同様の操作を行い、重合体No.2を得た。
実施例1の化合物No.A1をビスフェノールAに変えた以外は実施例1と同様の操作を行い、比較重合体No.1を得た。
実施例1の化合物No.A1を9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレンに変えた以外は実施例1と同様の操作を行い、比較重合体No.2を得た。
実施例1の化合物No.A1を1,4-ブタンジオールに変えた以外は実施例1と同様の操作を行い、比較重合体No.3を得た。
化合物のNo.A1の1.00mol、及びトルエンの10.00molを撹拌機、冷却管付きの反応器に入れ、溶解させた。次に、イソフタル酸クロリドの1.00mol、及びテトラブチルアンモニウムの0.001molを加えて溶解させた後、系内を60℃以下に制御しながら、20%水酸化ナトリウム水溶液400gを3時間かけて滴下した。滴下終了後、60℃で1時間攪拌を継続した。反応液を静置して分液し水層を取り除いた。残った有機層に水1000gを加えて約30分間攪拌後、静置して分液し、水層を取り除いた。水層のpHが7になるまで同様の操作を繰り返した後、減圧下で加熱することで溶媒を除去した。以上の操作により、式(I)においてnが1、M2がジカルボン酸誘導体残基であるポリエステル樹脂である重合体No.3を得た。
化合物のNo.A2の1.00mol、及び1,2-ジクロロエタンの10.00molを撹拌機、冷却管付きの反応器に入れ、溶解させた。次に、ピリジンの2.00molを加えて氷冷した。系内を15℃以下に制御しながら、イソフタル酸クロリドの1.00molを1時間かけて滴下した。滴下終了後、30℃で1時間攪拌を継続した。水1000gを加えて約30分間攪拌後、静置して分液し、水層を取り除いた。水層のpHが7になるまで同様の操作を繰り返した後、減圧下で加熱することで溶媒を除去し、重合体No.4を得た。
実施例3の化合物No.A1をビスフェノールAに変えた以外は同様の操作を行い、比較重合体No.4を得た。
実施例3の化合物No.A1を9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレンに変えた以外は同様の操作を行い、比較重合体No.5を得た。
実施例4の化合物No.A2を1,4-ブタンジオールに変えた以外は同様の操作を行い、比較重合体No.6を得た。
[評価例1~4、比較評価例1~6]
GPC(日立製、型番:ELITE LaChrom L-2000、カラム:KF-805、804、803連結)を用い、クロロホルムを展開溶媒として、既知の分子量(分子量分布=1)の標準ポリスチレンを用いて検量線を作成した。この検量線に基づいて、GPCのリテンションタイムから算出した。
示差熱走査熱量分析計(DSC:日立社製、型番:DSC7000X)を用いて測定し、得られたDSC曲線のベースラインと変曲点での接線との交点の温度をTgとした。
得られた重合体を3mm厚×8mm×8mmの直方体にプレス成形し、ATAGO社屈折率計により、JIS-K-7142の方法で測定した。
東洋精機製作所社製の細管流動式レオメーターを用いて、下記の操作を行い、溶融粘度を測定した。
得られた重合体を300℃に加熱して溶融させた後、射出速度を0.01~150mm/sに設定し、長さ(L)と径(D)の比(L/D)が40/2、20/1、10/0.5、15/1、10/1、5/1の6種類の溶融粘度測定用のキャピラリを用いて測定した。
上記評価において溶融粘度が800Pa・s未満のものをA、800Pa・s以上1000Pa・s未満のものをB、1000Pa・s以上のものをCとした。
Claims (7)
- 下記式(I)で表される構成単位を有するポリカーボネート樹脂又はポリエステル樹脂である重合体であって、
重量平均分子量Mwが、5,000~100,000の範囲内であり、
式(I)で表される構成単位の質量が、前記重合体に対して10~100質量%であり、
ガラス転移温度(Tg)が120℃以上である、重合体。
M1で表される基中の水素原子はハロゲン原子で置換される場合があり、
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7及びR8はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1~20の炭化水素基、又は、該炭化水素基におけるメチレン基が-O-若しくは-S-で置換された基を表し、
M2は、直接結合又は2価の連結基を表し、
X1は、直接結合又は-R9O-を表し、
X2は、直接結合又は-OR9-を表し、
R9は、炭素原子数1~20の炭化水素基、又は、該炭化水素基におけるメチレン基が-O-若しくは-S-で置換された基を表し、
重合体の構造中に、複数存在するR1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、X1、X2、M1及びM2は、それぞれ、同一である場合があり、又は異なる場合があり、
nは、0又は1を表し、下記(1)又は(2)である。
(1)M 2 が、直接結合であり、nが0である。
(2)M 2 が、ジカルボン酸残基、又はジカルボン酸誘導体残基よりなる2価の連結基であり、nが1である。)
R11、R12、R13、R14及びR15は、それぞれ独立に、水素原子、フェニル基、炭素原子数1~10のアルキル基、炭素原子数3~10のシクロアルキル基、炭素原子数1~10のアルコキシ基、炭素原子数2~10のアルケニル基又はハロゲン原子を表し、
前記フェニル基及び前記シクロアルキル基は、炭素原子数1~10のアルキル基、炭素原子数1~10のアルコキシ基又はハロゲン原子により置換されている場合があり、
*は結合手を表す。) - 上記式(a)中のR11、R12、R13、R14及びR15のうち一つ以上がフェニル基である請求項1に記載の重合体。
- 式(a)のR13がフェニル基であり、Cyがシクロヘキシル基である、請求項1又は2に記載の重合体。
- 上記式(I)においてM2が、直接結合であり、nが0である請求項1~3の何れか1項に記載の重合体。
- 上記式(I)においてM2が、ジカルボン酸残基又はジカルボン酸誘導体残基である2価の連結基であり、nが1である請求項1~3の何れか1項に記載の重合体。
- 請求項1~5の何れか一項に記載の重合体を含有する成形体。
- 下記式(I)で表される構成単位を有する重合体を含有する成形体からなる光学材料。
M 1 で表される基中の水素原子はハロゲン原子で置換される場合があり、
R 1 、R 2 、R 3 、R 4 、R 5 、R 6 、R 7 及びR 8 はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1~20の炭化水素基、又は、該炭化水素基におけるメチレン基が-O-若しくは-S-で置換された基を表し、
M 2 は、直接結合又は2価の連結基を表し、
X 1 は、直接結合又は-R 9 O-を表し、
X 2 は、直接結合又は-OR 9 -を表し、
R 9 は、炭素原子数1~20の炭化水素基、又は、該炭化水素基におけるメチレン基が-O-若しくは-S-で置換された基を表し、
重合体の構造中に、複数存在するR 1 、R 2 、R 3 、R 4 、R 5 、R 6 、R 7 、R 8 、R 9 、X 1 、X 2 、M 1 及びM 2 は、それぞれ、同一である場合があり、又は異なる場合があり、
nは、0又は1を表す。)
R 11 、R 12 、R 13 、R 14 及びR 15 は、それぞれ独立に、水素原子、フェニル基、炭素原子数1~10のアルキル基、炭素原子数3~10のシクロアルキル基、炭素原子数1~10のアルコキシ基、炭素原子数2~10のアルケニル基又はハロゲン原子を表し、
前記フェニル基及び前記シクロアルキル基は、炭素原子数1~10のアルキル基、炭素原子数1~10のアルコキシ基又はハロゲン原子により置換されている場合があり、
*は結合手を表す。)
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