JPH04100001A - アリルエステルオリゴマー組成物およびそれを用いた光学材料用有機ガラス - Google Patents

アリルエステルオリゴマー組成物およびそれを用いた光学材料用有機ガラス

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JPH04100001A
JPH04100001A JP2218570A JP21857090A JPH04100001A JP H04100001 A JPH04100001 A JP H04100001A JP 2218570 A JP2218570 A JP 2218570A JP 21857090 A JP21857090 A JP 21857090A JP H04100001 A JPH04100001 A JP H04100001A
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allyl
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は眼鏡レンズ材料、光ディスク、光ファイバー、
プリズムその他の光学用材料などの原料として使用でき
るアリルエステルオリゴマー組成物、および屈折率が比
較的高り、シかも耐衝撃性の優れた光学材料として好適
な有機ガラスに関する。
[従来の技術] 従来より、有機ガラスは無機ガラスに比較して軽量であ
るために、ジエチレングリコールビス(アリルカーボネ
ート)(以下rCR−39Jと略す)やメチルメタクリ
レートなどの重合体からなる有機ガラスが使用されてい
る。しかし、これらの有機ガラスの屈折率は1.49〜
1.50と無機ガラス(ホワイトクラウンガラスの場合
1.523 )に比較して低く、無機ガラスの場合より
も厚くなり軽量化のメリットが損なわれ、また視力矯正
用レンズとして用いた場合、度が強くなると見掛けが悪
くなるという欠点があった。
これに対処するためにジアリルフタレート系モノマーを
用いた有機ガラスが種々提案されているが、脆かったり
透過率の点で問題があり、これを改良するために、単官
能重合性モノマーで希釈した場合には、耐熱性、耐溶剤
性についての性能に支障をきたし、有機ガラスとしては
不充分な性能であった。
また、末端にアリルエステル基を有し、内部が多価飽和
カルボン酸と多価飽和アルコールから誘導された次の構
造を持つアリルエステルも知られている。
Ch:CHChO(cORC00BO)、C0RCOO
CH2C[1=Chここで、Rは多価飽和カルボン酸か
ら誘導された有機残基、Bは多価飽和アルコールから誘
導された有機残基を表す。
この場合、特にテレフタル酸やイソフタル酸を多価飽和
カルボン酸として用いると、屈折率も比較的高く、耐衝
撃性にも優れている。しかし、この場合、粘度が非常に
高<CR−39で行われているような注型重合を適用す
ることができないという欠点があった。これを改良する
ために種々の単官能重合性モノマーで希釈することも試
みたが、この場合にも、耐熱性、耐溶剤性についての性
能に支障をきたし、有機ガラスとしては不充分な性能で
あった。
[発明が解決しようとする課題] 本発明の目的はかかる問題点を解決し、屈折率が比較的
高<、シかも耐衝撃性の優れた光学材料を製造するため
のアリルエステルオリゴマー組成物およびそれを用いた
有機ガラスを提供することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明者等は上記目的を達成するために鋭意研究を行っ
た結果、ついに本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、末端にアリルエステル基を有し、内
部が多価飽和カルボン酸と多価飽和アルコールから誘導
されたアリルエステルオリゴマー(a)と、特定の多価
アリルエステルモノマー(b)と、必要に応じてアリル
基との共重合性に優れたベンゼン環を有する単官能重合
性モノマー(c)を組み合わせたアリルエステルオリゴ
マー組成物を硬化させることにより、上記要求を満足す
る有機ガラスが得られることを見いだしたものである。
本発明の第1の発明は、 下記(a)〜(c)の化合物を混合した、30℃での粘
度が200〜50000cP 、屈折率が1.50〜1
.57であるアリルエステルオリゴマー組成物である。
(a)ライス(wus)法で測定したヨウ素価にて表わ
した不飽和度が20〜+50であるアリルエステルオリ
ゴマー         20〜90重量%(b)ジア
リルフタレート、ジアリルインフタレート、ジアリルテ
レフタレート、ジアリルアジペート、トリアリル(イソ
)シアヌレート、トリアリルトリメリテートからなる群
から選択される少なくとも一つの多価アリルエステルモ
ノマー10〜80重量% (c)安息香酸ビニル、安息香酸アリル、フェニル(メ
タ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートから
なる群から選択される少なくとも一つの単官能重合性モ
ノマー    0〜40重皿%本発明の第2の発明は、 上記アリルエステルオリゴマー組成物を共重合して得ら
れる光学材料用有機ガラスである。
ここで用いるアリルエステルオリゴマー(a)としては
一般式として下記構造式で表わされる。
末端にアリルエステル基がついていて、以下の繰り返し
単位を有するオリゴマーである。
−(c0RCOOBO)−構造−A −(c0RCOO)x  Z −OC0RCOO−構造
−B(BOCO)y−ACOO−BO−構造−Cただし
、Rは二価の飽和カルボン酸から誘導された有機残基、
Bは二価の飽和アルコールから誘導された有機残基、人
は三価以上の多価飽和カルボン酸から誘導された有機残
基、2は三価以上の多価飽和アルコールから誘導された
好機残基を表す。xlYは2以上の正の整数。
ここで、Rを与えるような二価の飽和カルボン酸として
は、フハク酸、グルタル酸、アジピン酸、β−メチルア
ジピン酸、ピメリン酸、コルク酸、アゼライン酸、セバ
シン酸、1.2−または1.3−または1,4−シクロ
ヘキサンジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレ
フタル酸、ジフェニル−p、p’−ジカルボン酸、ジフ
ェニル−m、m’−ジカルボン酸、1,4−または1.
5−または2,6−または2,7−ナフタレンジカルボ
ン酸、ジフェニルメタン−p、p’ジカルボン酸、ジフ
ェニルメタン−m + m ’ −ジカルボン酸、メチ
ルテレフタル酸等である。この中でもテレフタル酸やイ
ソフタル酸が耐候性がよく屈折率も比較的高いので、好
ましい。また、アジピン酸は屈折率は低いものの、耐衝
撃性が飛躍的に向上し、また生成したアリルエステルオ
リコマ−の粘度が低いので、屈折率が下がりすぎない範
囲でテレフタル酸やイソフタル酸と併用することができ
る。
Bを与えるような二価の飽和アルコールとしては、エチ
レンゲルコール、プロピレングリコ−/l/、l、3−
7’ロパングリコール、1,4−ブタンジオール、■、
3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5
−ベンタンジオール、ヘキサメチレングリコール、l、
4−シクロヘキサンジメタツール、2−エチル−2,5
−ベンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジ
オール等の飽和グリコールと、;ジエチレングリコール
、ジプロピレングリコール、ビスフェノール−Aのエチ
レンオキサイド付加物、ビスフェノール−Aのプロピレ
ンオキサイド付加物等のエーテルを含んだ二価の飽和ア
ルコール類も含まれる。この中でも、プロピレングリコ
ール、1,3−ブタンジオール、ジプロピレングリコー
ル、ビスフェノール−Aのプロピレンオキサイド付加物
を用いた場合は、粘度も比較的低く、また共重合性モノ
マーとの相溶性が良いので好ましい原料である。
Aを与えるような三価以上の多価飽和カルボン酸として
は、トリメリット酸やピロメリット酸などがある。
2を与えるような三価以上の多価飽和アルコールとして
は、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロー
ルプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等が
ある。
ライス(WIjS)法で測定したヨウ素価にて表わした
不飽和度とは、オリゴマー100gあたりに付加しつる
ヨウ素のg数のことであり、ポリマー中に存在する二重
結合濃度の目安になり、アリル系オリゴマーの場合には
末端に存在するアリルエステル基の数の目安とすること
ができる。この不飽和度が大きい場合は、末端に存在す
るアリル基の数が余りに多すぎ、硬化反応時に歪みが入
り、機械的物性値が低下してしまうという問題がある。
また、逆に不飽和度が小さすぎる場合は末端に存在する
アリル基の数が余りに少なすぎて、硬化反応を効果的に
行うことができず、硬化物の耐溶剤性等が悪くなると言
う問題がある。
そこでアリル基濃度は、ライス(w+js)法で測定し
たヨウ素価にて表わした不飽和度を目安として表し、そ
の値が20〜150、より好ましくは25〜120の範
囲に入るようにする必要がある。
アリルエステルオリゴマーの好ましい分子M範囲として
望ましいのはGPC(ゲルーパーミェーションeクロマ
トグラフィー)法で測定したポリスチレン換算数平均分
子量(M、、) テ500〜50000゜より望ましく
は500〜150θ0であり、重量平均分子量(MW)
は1000〜1000000 、好ましくは1000〜
70000テあり、Mw/M−比は1.2〜40.0テ
ある。
これらのアリルエステルオリゴマーは例えば特願昭83
−282217号公報に記載されたようにアリルルコー
ルと飽和多価カルボン酸の低級エステルと多価アルコー
ルとから合成することができる。
光学材料用の原料としてはジメチルテフタレートやイソ
フタレートのような芳香族ジカルボン酸の低級エステル
と、プロピレングリフールや1.3−ブタンジオール、
ビスフェノール−Aのプロピレンオキサイド2モル付加
体のようなジオールを原料に組み合わせて合成すること
が、後述する粘度や屈折率の調製のために好ましい。
これらの配合量としてはあまりに少ない場合はアリルエ
ステルオリゴマーの持っている耐衝撃性の良さが損なわ
れ、あまりに多すぎる場合には粘度が高くなり過ぎてし
まい、光学材料で一般に用いられている注型重合ができ
なくなる。そこで、配合量としては20重量%〜90重
量%、より好ましくは50重量%〜80重量%の範囲内
から選択するのが望ましい。
また、特定の多価アリルエステルモノマー(b)として
は、耐熱性、耐溶剤性、耐衝撃性を下げないようにしな
がら、粘度を下げる目的を果たす必要がある。このよう
な多価アリルエステルモノマーとしてはジアリルフタレ
ート、ジアリルイソフタレート、ジアリルテレフタレー
ト、ジアリルアジペート、トリアリル(イソ)シアヌレ
ート、トリアリルトリメリテートからなる群から選択さ
れる少なくとも一つの多価アリルエステルモノマーが挙
げられる。
これらの配合量としてはあまりに少ない場合は組成物の
粘度を目的の範囲まで下げることができないし、あまり
に多すぎる場合には、耐衝撃性や屈折率が下がりすぎる
。そこで、配合量としては10重量%〜80重量%、よ
り好ましくは15重量%〜50重量%の範囲内から選択
することが望ましい。
また、これらのジアリルモノマーの中にはアリルエステ
ルオリゴマーを合成する際に、副生ずるので、そのまま
混入させた状態で、必要に応じて多価アリルエステルモ
ノマーを追加して、目的の濃度とすることも可能である
また、多価アリルエステルモノマー濃度が高い場合には
耐衝撃性を更に向上させるために、反対にアリルエステ
ルオリゴマー濃度が高い場合には粘度を低下させる目的
で、アリル基との共重合性に優れたベンゼン環を有する
単官能重合性モノマー(、C)を組み合わせることも可
能である。
ここで、アリル基との共重合性とベンゼン環を有すると
いう二つの項目は重要な因子である。例えば、スチレン
のようなベンゼン環は持つが、アリル基との共重合性が
悪いモノマーを使用した場合には、硬化物が濁ってしま
い、光学材料としての使用に支障をきたしてしまう。ま
た、酢酸ビニルやメチルメタアクリレートのようなアリ
ル基との共重合性はいいが、ベンゼン環はもたないモノ
マーを使用した場合には、屈折率が下がり過ぎてしまい
上記問題を解決することができない。
具体的にはアリル基との共重合性に優れたベンゼン環を
有する単官能重合性モノマー(c)としては、安息#酸
ビニル、安息香酸アリル、フェニル(メタ)アクリレー
ト、ベンジル(メタ)アクリレート等があり、これらは
単独でも組み合わせて使用してもよい。
これらの配合量としてはあまりに多く使用し過ぎると、
耐熱性、耐溶剤性に支障をきたすので40重量%以下、
より好ましくは30重量%以下の範囲から選択すること
が望ましい。
またこれらのアリルエステルオリゴマー組成物は単純な
配合の重量比だけでなく、配合後の粘度、屈折率も重要
な因子である。
配合後の粘度は、あまりに高すぎる場合にはCR−39
で一般的に行われている注型重合を実施できなくなるし
、あまりに低すぎる場合には注型を行う前に予備重合に
より、粘度を上げるという操作が必要になってくる。そ
こで配合後の粘度としては、前記重量比の範囲内で、2
00−50000cP(30℃)、より好ましくは50
0〜5000cP(30℃)になるように組成物を調製
するのが望ましい。
屈折率はあまりに低すぎると、硬化後も屈折率は低いま
まであり、またこれらの組成物で硬化前の屈折率をあま
りに高く調製すると硬化後のアツベ数が低くなり過ぎて
しまい、光学材料としてのバランスを崩してしまう。そ
こで配合後の屈折率としては前記重量比の範囲内で、1
.50〜1.5(30℃)、より好ましくは1.51〜
1.55(30℃)になるように組成物を調製するのが
望ましい。
また本発明の組成物にはラジカル硬化剤が添加される。
この硬化剤としては、熱、マイクロ波、赤外線、または
紫外線によってラジカルを生成し得るものであればいず
れのラジカル重合開始剤の使用も可能であり、本発明の
組成物の用途、目的、成分の配合比及び硬化方法等によ
って適宜選択することができる。
実用上は、CR−39の重合で行われているように、ジ
イソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−n−プロ
ピルパーオキシジカーボネート、ジー5ec−ブチルパ
ーオキシジカーボネート等のバーカーボネート類を該重
合性組成物に対して1〜10重量部用い、30’Cから
100℃の温度範囲で注型重合法により、硬化させてを
機レンズ等を得ることが、現状の生産ラインを変える必
要がないので好ましい。
本発明のアリルエステルオリゴマー組成物に対して、所
望に応じて酸化防止剤、紫外線吸収剤、充填剤、重合促
進剤、重合禁止剤、内部離型剤、カップリング剤、顔料
、その他の添加剤を本発明の目的を損なわない範囲で配
合して用いて、成形加工性または成形品の物性を改善す
ることができる。
以下実施例により更に具体的に説明する。
[実施例] 蒸留装置のついた1ノの三ツロフラスコにジアリルテレ
フタレート(DAT)を600g5 プロピレングリコ
ール123.Eig、ジブチル錫オキサイド0.3gを
仕込んで窒素気流下で180℃に加熱し、生成してくる
アリルアルコールを留去した。アリルアルコールが12
0g程度留出したところで、反応系内を徐々に50mm
111gまで減圧にし、アリルアルコールの留出速度を
速めた。理論量近くのアリルアルコールが留出した後、
更に1時間加熱を続けた。
この後減圧にし、未反応DATモノマーを留去し、重合
性オリゴマー506gを得た。これを以下アリルエステ
ルオリゴマー−Aとする。
参1目に」− 蒸留装置のついたl!の三ツロフラスコにDATをeo
ogll、3−ブタンジオール109.8g、ジブチル
錫オキサイド0.3gを仕込んで窒素気流下で180℃
に加熱し、生成してくるアリルアルコールを留去した。
アリルアルコール力月00g程度留出したところで、反
応系内を徐々に50mmHgまで減圧にし、アリルアル
コールの留出速度を速めた。理論量近くのアリルアルコ
ールが留出した後、更に1時間加熱を続けた。この後減
圧にし、未反応DATモノマーを留去し、重合性オリゴ
マー570gを得た。これを以下アリルエステルオリゴ
マー−Bとする。
参」目吐二」ユ 蒸留装置のついた11の三ツロフラスコにジアリルイソ
フタレートを600g1プロピレングリコール92.7
g、ジブチル錫オキサイド0.3gを仕込んで窒素気流
下で180℃に加熱し、生成してくるアリルアルコール
ヲ留去した。アリルアルコールが100g程度留出した
ところで、反応系内を徐々に50wmngまで減圧にし
、アリルアルコールの留出速度を速めた。理論量近くの
アリルアルコールが留出した後、更に1時間加熱を続け
た。この後減圧にし、未反応ジアリルイソフタレートモ
ノマーを留去し、重合性オリゴマー523gを得た。こ
れを以下アリルエステルオリゴマー−Cとする。
釡!目汁二」工 蒸留装置のついた1ノの三ツロフラスコにDATを54
0g、アジピン酸ジアリル55.1g 1 プロピレン
グリコール123.Gg、ジブチル錫オキサイド0.3
gを仕込んで窒素気流下で180℃に加熱し、生成して
くるアリルアルコールを留去した。アリルアルコール力
月20g程度留出したところで、反応系内を徐々に50
mmHgまで減圧にし、アリルアルコールの留出速度を
速めた。理論量近くのアリルアルコールが留出した後、
更に1時間加熱を続けた。
この後減圧にし、未反応DATモノマーを留去し、重合
性オリゴマー498gを得た。これを以下アリルエステ
ルオリゴマー−Dとする。
参1」4二」− 蒸留装置のついた2ノの三ツロフラスコにDATをl0
00g 、 1.3−ブタンジオール91.5g 1 
ライトポリオールBP−20O8(共栄社油脂製ビスフ
ェノール−Aのプロピレンオキサイド2モル付加俸) 
349.7g、ジブチル錫オキサイド0,5gを仕込ん
で窒素気流下で180℃に加熱し、生成してくるアリル
アルコールを留去した。アリルアルコールがlug程度
留出したところで、反応系内を徐々に50+u+Hgま
で減圧にし、アリルアルコールの留出速度を速めた。理
論量近くのアリルアルコールが留出した後、更に1時間
加熱を続けた。この後減圧にし、未反応DATモノマー
を留去し、重合性オリゴマー1188gを得た。これを
以下アリルエステルオリゴマー−Eとする。
これらのアリルエステルオリゴマーの分411を表−1
に示した。
以下の実施例にはこれらの重合性アリルエステルオリゴ
マーを用いた。
表−2に示しす配合でアリルエステルオリゴマー組成物
を調製し、粘度、屈折率を測定した。
この組成物にさらにジイソプロピルパーオキシジカーボ
ネート(表−2ではIPPと略す)を表−2に示した量
だけ混合し、セロハン張りのガラス板を用いて注型重合
により、16時間かけて40℃から100℃まで昇温さ
せて、有機ガラス成形品を得た。各実施例の硬化物の諸
物性を表−2に示す。
また、比較例として同様な硬化条件でCR−39、アリ
ルエステルオリゴマー−A、ジアリルイソフタレートモ
ノマー、ジアリルテレフタレートモノマー等の有機ガラ
ス成形品の作成を試みた。
CR−39については、透明な硬化物が得られたので比
較例1に諸物性を示すが、アリルエステルオリゴマー−
A単独使用品については高粘度のため、注型を行なう際
に気泡が抜けず、減圧脱気を何回繰り返してもまともな
成形品が得られなかった(比較例2で光線透過率が低い
のは気泡による)。ジアリルイソフタレートモノマー(
比較例3)、ジアリルテレフタレートモノマー(比較例
4)は硬化中にクラックが入り、まともな成形品を得る
ことができなかった。
なお、諸物性の測定は以下の試験方法よって行った。
1、光線透過率:ASTM  D−1003+;jsじ
て測定を行った。
2)屈折率およびアツベ数:アツベ屈折率計(アタゴ製
)を用いて測定した。
3、表面硬度(鉛筆硬度):JIS  K−5400に
準じて、荷重I Kgfで実施し、傷の付がない最高の
鉛筆硬度で示した。
4、耐衝撃性:JIS  K−7211の落錘衝撃試験
方法に準じて、デュポン衝撃試験!1Ii(東洋精機製
作新製)を用い、試験片厚さ3IIIII+1落下重錘
質量500gで試験を行い、50%破壊高さを求めた。
5、ヨウ素価の測定方法: オリゴマーを0.25〜0.35gの範囲で精秤し、2
゜O鳳ノのヨウ素フラスコに入れ、30票ノのクロロホ
ルムを添加して試料を完全に溶解する。これにWijs
試薬(三塩化ヨウ素7.9gおよびヨウ素8.2gを、
それぞれ200〜30011117氷酢酸に溶解後、両
液を混合してl!とする)をホールピペットで正確に2
0−!加え、次いで2.5%酢酸第二水銀氷酢酸溶液1
0 mlを添加後、20分間暗所に放置して反応を完結
させる。  これに新しく調製した20%に+溶液を5
mノ添加し、1%澱粉溶液を指示薬として用い、0.I
 N−N−2S203標準液で滴定する。同時に空試験
も行って、以下の式によりヨウ素価をヨウ素価= A:空試験に要した0、I N−N、。5203標準液
(7) m f数 B:本試験に要した(1.I N−N、25203標r
$液のm)数 f : 0.I N−N、□5203標準液の力価S:
試料のg数 6、GPC法によるM、lおよびhの測定決定方法GP
Cによりポリスチレン換算のMゎおよびhを測定する。
5HODEXカラムAC−8OP、 802.804.
80881本をこの順序に直列に接続して用い、クロロ
ホルムを溶媒とし、カラム温度25℃、流量1.0 m
ノ/mlnで測定する。
■  先ず、平均分子量が判っている市販標準ポリスチ
レンを少なくとも10種類以上使用して、DATモノマ
ーと共にそれぞれの保持時間を求めて、平均分子量と保
持時間との関係を3次曲線、または折れ線で近似して@
量線を作成する。
■  試料20mgをクロロホルム20m1に溶解し、
ループインジェクターを用いて0.5 rnlをライン
フィルターを通してカラムに注入する。得られた抽出曲
線データを、■で作成した検量線に基すいて、島津CR
〜4Aのようなデータ処理機内で自動的に計算しMnお
よびhを求める。ここでは、ピークを10秒間隔で分割
し、それぞれの分割点の分子量をMい ビークの高さを
H,として次式により算出した。
Σ  H。
Σ  M、H。
Mw= Σ  H [発明の効果] 本発明は光学用材料などの原料として使用できるアリル
エステルオリゴマー組成物、および屈折率が高<、シか
も耐衝撃性の優れた光学材料として好適なを機ガラスを
提供するものである。
本発明の有機ガラスは、眼鏡レンズに限らす、光ディス
ク、光ファイバー、プリズムその他の光学的な性質を重
視する分野に使用でき、その産業上の利用価値は甚だ大
きい。
特許出願人    昭和電工株式会社

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)下記(a)〜(c)の化合物を混合した、30℃
    での粘度が200〜50000cP、屈折率が1.50
    〜1.57であるアリルエステルオリゴマー組成物。 (a)ウイス(Wijs)法で測定したヨウ素価にて表
    わした不飽和度が20〜150であるアリルエステルオ
    リゴマー20〜90重量% (b)ジアリルフタレート、ジアリルイソフタレート、
    ジアリルテレフタレート、ジアリルアジペート、トリア
    リル(イソ)シアヌレート、トリアリルトリメリテート
    からなる群から選択される少なくとも一つの多価アリル
    エステルモノマー10〜80重量% (c)安息香酸ビニル、安息香酸アリル、フェニル(メ
    タ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートから
    なる群から選択される少なくとも一つの単官能重合性モ
    ノマー0〜40重量%
  2. (2)特許請求の範囲第1項記載のアリルエステルオリ
    ゴマー組成物を共重合して得られる光学材料用有機ガラ
    ス。
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