JPH04505175A - インダン含有ポリアリールエーテルケトン及び無定形ポリアリールエーテルケトンの光学系への使用 - Google Patents

インダン含有ポリアリールエーテルケトン及び無定形ポリアリールエーテルケトンの光学系への使用

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JPH04505175A JP2506597A JP50659790A JPH04505175A JP H04505175 A JPH04505175 A JP H04505175A JP 2506597 A JP2506597 A JP 2506597A JP 50659790 A JP50659790 A JP 50659790A JP H04505175 A JPH04505175 A JP H04505175A
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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】 インダン含有ポリアリールエーテル ケトン及び無定形ポリアリールニ一 本発明はインダン含有ポリアリールエーテルケトン並びにそれの及び他の無定形 ポリアリールエーテルケトンの光学装置への使用に関する。
透明な熱可塑性樹脂は設備の光学部品、高性能光学素子用光学装置及びレンズ及 びプリズムの形体での特殊目的の光学素子における種々な光学被覆用基礎材料と して、ミラー、レンズ及びプリズムの透明な被覆材料として、及び光学導波管と しての使用が増加している。熱可塑性樹脂の一般的利点はそれらがガラスと比べ て比較的安価に加工可能なこと及び低密度にあり、これは特に可動光学素子に有 利である。熱可塑性樹脂で作った光学部品はしばしば高価な表面処理を必要とし ないが、それはこれらの材料が研磨した型の中で注型又は射出成型できるからで ある。約1.5の屈折率を持つガラス例えばクラウンガラスは相当する透明熱可 塑性樹脂と同じ価格水準である。しかしながら、ガラスは屈折率の増加と共に著 しく高価となり、そしてこれらのガラスの加工費用又は表面処理の費用も常に材 料損失が伴うため同じく増加する。
この結果、ガラスを樹脂で置き換えることが屈折率の増加につれて経済的観点か らますます魅力的になる。
これまで光学的適用に使用されている標準の樹脂例えばそれぞれ1.49と1. 58の屈折率を持つメチルメタクリレートとポリカーボネートはその加工が容易 であるが、しかしながらそれらは比較的低いガラス転移点を持つ。
1.6〜1.66の屈折率を持つ他の無定形の高性能樹脂例えばボリアリールエ ーテルスルホン、ポリアリールスルホン及びポリエーテルイミドはすべて極めて 高いガラス転移点を持ち(Tgが180℃より高い)、そして相応して加工がよ り困難であるが、これらも近年光学的適用に使用されている(日本特許公開第6 1/144.738号、同第611055、986号、米国特許第4.477、 555号、欧州特許公開第すエステルの分野でも無定形ポリエステルの方向で開 発がなされており、この物は高いガラス転移点を持ち、同様に光学的適用に適し ている。エステル又はアミドを含むすべての無定形ポリマーの大きな欠点はそれ らの低い化学的安定性と加水分解に対する感受性である。
マクロ環オリゴマー製造における成分としてスピロ(ビス)インダンの使用は公 知である(WO88/ 06.605)。
しかしながら、この刊行物には新規なボリアリールエーテルケトンの合成と性質 について何も述べられていない。
上述の熱可塑性樹脂の及ぶ特性スペクトルから出発して、加水分解感受性基例え ばエステル又はアミド基を含まず、可能な最低の水吸収性、高い透明度を持ち、 従うて原則として光学的適用に適しており、更にポリカーボネートより高いガラ ス転移点を持ち、しかし同時に高性能ポリマー例えばボリアリールエーテルスル ホン、ポリアリールスルホン又はポリエーテルイミドの場合より低温で加工する こともでき、そして上述の高性能ポリマーの屈折率に匹敵するそれを持つ光学的 適用のための熱可塑性ポリマーを提供することが目的である。
我々自身の種々なポリマーの種類についての研究によす、驚<べきことにエーテ ル基に加えてケト基をも鎖中に含むある芳香族ポリエーテルが要求される特性輪 郭に最も近づくものであることが示された。
商業的に入手できるボリアリールエーテルケトン例えばICIカ販売すル”VI CTREX PEERとPEK、 及ヒAll0COC0RP。
が販売する’KADELは一部分結晶状である。
これらは分子が本質的に分岐しておらず、そして大部分がエーテル又はカルボニ ル基によりバラ位で互いに結合している置換されていないフェニル又はビフェニ ル単位で大部分が構成される重縮合物であり、それらは溶剤と化学的作用に対し て極めて安定であり、そして充填状態における高い熱変形抵抗性を特徴とする。
このようなボリアリールエーテルケトンの結晶化の傾向を抑制することが、例え ば上述の比較的簡単な極めて規則正しい鎖構造を乱すことにより、例えばフェニ ル環の割合を増して、それにオルソ又はメタ結合を組み込むことにより、又は置 換された芳香族環を含む単位を組み込むことにより可能であれば、無定形重縮合 物が得られる。これらは慣用的な溶媒(クロロホルム、N、N−ジメチルアセト アミド、N、N−ジメチルホルムアミド又はN−メチル−2−ピロリドン)に可 溶である。DSC図においてそれらは唯一のガラス転移点を持ち、そして融点を 持たない。溶液又は溶融物からそれらは固体、可撓性で透明なフィルムを形成す る。例えば同様に無定形であるボリアリールエーテルスルポンと対照的に、無定 形ポリアリールエーテルケトンはこれまで熱可塑性樹脂として工業的な重要性を 獲得するに至らなかった。
芳香族環を含む主鎖構造を持つ有機高分子材料例えばポリアリールエーテルケト ンの使用、とりわけ近赤外線照射用集積光学回路付属部品への使用は公知である (日本特許公開筒61/ 208.001号)。これらの部品はレンズ、プリズ ム及び光学導波管を含む。しかしながら、この刊行物は高分子材料の組成につい てそれ以上の詳しい記述を含まない。
従って、本発明は少な(とも1つの無定形、芳香族ポリアリールエーテルケトン の光学装置用要素の製造のための使用に関する。ここで使用するポリアリールエ ーテルケトンは少なくとも1つの式l −0−A−0−B−(I) の構造単位から構成され、式中、八が基から選ばれ、そしてBが基 から選ばれ、式中、R1とR2は同一か又は異なり、そしてハロゲン好ましくは 臭素、(C+〜C5)−アルキル又は−アルコキシ好ましくは(C+〜C4)− アルキル又は−アルコキシ、及びアリール又はアリールオキシ基(アリールは好 ましくはフェニルである)であり、kとnは同一か又は異なり、モして0又は1 〜4の整数好ましくは0.1又は2、特に0又は2である。基B!とB3におJ するR1とR2がハロゲンの場合、kとnは好ましくは2である。Dは2価の基 D’ −0−1D宜ン昨0. D哀 −CH,−1D’ −C(CHs)t−1 D’ −C(CFs)t−1から選ばれ、結果として単位AとBを生じる七ツマ −(A′)と(B′)のモル比は一般に0.95〜1.05 : 1.0好まし くは1:1である。基B6とB′を含むインダン化合物を使用して作ったポリア リールエーテルケトンにおいては、このモル比が一般に1.001〜1.06: 1好ましくは1002〜1.05:1、そして特に1.004〜0.05:1で ある。
従って、表示したポリマーは、繰り返し単位当たり1単位のタイプA及び1単位 のタイプBのみを含む単独重縮合物、もしくは2つ又はそれより多い種々な単位 のタイプA及び/又は2つ又はそれより多い種々な単位のタイプBを含む共重縮 合物でありうる。インダン含有ポリアリールエーテルケトンは式(I)における 基BとしてタイプBeと87の基の少なくとも5モル%好ましくは少なくとも3 0モル%、そして特に少なくとも50モル%を含む。
この比率は100モル%であっても良い。基B6とB′の外に基BはDが基D4 、−C(CHs)z−である基B3から形成させることもできる。Bにおけるこ れらの単位の合計は常に100モル%である。
Aは好ましくはAIとA2、そして特に好ましくはA2から選ばれる。Bは好ま しくはBl、 B2及びB3、そして特に好ましくはB3から選ばれる。Dは好 ましくはバラ位で結合スルD2、B3、B4、B5、B6、B7、Ds、D9又 ハD10カ好マシい。B4、B5、B9及びD1′が特に好ましい。
AがA1とA2から選ばれる場合、BはB4ではない。Bが83でnがOの場合 、DlとB2は選ばれない。
Aが式(1)の構造単位におけるAIの場合、Bは好ましくはB1又はB!であ り、そしてnはOSl又は2、特にnは0である。
本発明によりその用途が特許請求されるポリアリールエーテルケトンが単独重縮 合物でなく共重縮合物である場合、Aは好ましくはA1とA2から選ばれ、そし て特に好ましくはA2である。成分Bは好ましくは91の0〜50モル%と82 〜Bgから選ばれる50−0モル%との混合物であり、特にBlの5〜10モル %とB3の45〜50モル%である。同様に、Aは好ましくはA2の0〜50モ ル%とA3の50−0モル%、特にA2の5〜30モル%とA3の45〜20モ ル%であることができ、特に好ましい範囲ではBがB1及びnが0である。
本発明は少なくとも1つの構造単位(I)から構成され、その基Bが少なくとも 1つの基B6又はByであり、さらにDが基D4である基B3の単位を含むこと ができる新規な線形、芳香族ボリアリールエーテルケトンにも関する。この種類 のボリアリールエーテルケトンは少なくとも170℃好ましくは185℃のガラ ス転移点を持つ。
インダン含有ボリアリールエーテルケトンは好ましくは構造 又は を持つ。既に述べたようにインダン基の外にビスフェノールA基も存在すること ができる。指数rとpは一般に約IOの値を持ち、分子量はモノマー比から算出 され、ポリマーの極限粘度で表される。わずかに過剰のジハロゲン化合物を使用 することにより、ボリアリールエーテルケトンはハロゲン原子、一般には塩素と 好ましくはフッ素を鎖末端に含む。
単独重縮合物又は共重縮合物を使用する外に、2つ又はそれより多い上述の単独 縮合物、1つ又はそれより多い上述の単独重縮合物及び1つ又はそれより多い上 述の共重縮合物、もしくは2つ又はそれより多い上述の共重縮合物からなるポリ マー混合物を使用することも可能である。
本発明により使用するボリアリールエーテルケトンは光学装置用要素を製造する ために使用することができる。
この用語「光学装置の要素」は装置の光学部品、特殊目的の光学素子の部品並び に舞台光学素子の部品、導光技術及び光エレクロトニクス例えばレンズ、プリズ ム、照明及び吹射装置、導光装置、光学被覆及び光学基材の分野の装置のそれの 意味を持つ。
熱可塑性樹脂が透明であるためには、適当な波長領域における固有の吸収と顕著 な散乱損失の原因となる屈折率変動のないことが必要条件である。屈折率変動は 物理的二相状態すなわち部分的な結晶状態、又は化学的二相状態すなわち相分離 のいずれかによって起こる。不純物は材料の透明性に対して吸収中心及び散乱中 心としての両面から悪影響を及ぼすが、しかしながら上述の因子とは対照的にポ リマー合成とポリマー加工の両方における技術的処置により除くことができる。
ポリアリールエーテルケトンにおいては、エーテル又はケト基のいずれも芳香族 電子殻の実質的な非局在化の原因とならない。この理由からこれらの基の深色効 果は著しい吸収が可視波長領域すなわち400n■以上好ましくは450〜80 0nmで起こるほど太き(ない。
エーテルとケト基が加水分解に対して比較的不感受性であることも公知である。
高度に芳香族的且つ疎水的性質と結び付く酸性水素原子の欠如と強力な双極子の 欠如はポリアリールエーテルケトンの低い水吸収を示唆する。
芳香族ポリアリールエーテルケトンは多核芳香族酸ハロゲン化物(この場合少な くとも1つの基は電子供与置換基を持たなければならない)、例えばフェノキシ アリール酸クロリドの電子性重縮合反応(フリーデル・クラフッ反応)、又はジ カルボン酸ハロゲン化物の富電子芳香族化合物例えばジアリールエーテルとの縮 合により作ることができる(LIS−A 3.956.240)。
他の可能な合成法はハロゲン基がオルソ又はパラ位における電気陰性置換基によ り活性化されているハロフェノール、又は2価、単核又は多核フェノールの活性 化されたジハロゲン化芳香族との核性重縮合(求核性置換反応)である請求核性 重縮合の場合、アルカリの作用によりフェノールから形成されるフェノラートが 実際の薬剤である(ドイツ特許第1.545.106号及びカナダ特許第847 、963号)。
本発明に使用する無定形ボリアリールエーテルケトンは通常の条件下でそして上 述の反応系成分(モノマー)の変換を伴って公知の方法により作られ、例えば芳 香族ジヒドロキシ化合物(B′)と活性化された芳香族ジハロゲン化合物(A′ )とから得られる。
上述の場合、すなわちジヒドロキシ化合物(B′)の活性化された芳香族ジハロ ゲン化合物(A′)との反応において、2つの反応系成分のモル比はインダン含 有化合物の場合と異なり、通常0.95〜1゜05 : 1. Oである。化合 物はモル比1:1又はわずかに過剰のジハロゲン化合物を使用するのが好ましい 。インダン化合物の場合、2つの反応体(A′)と(B′)のモル比は上述の限 界に相当する。
適当な芳香族ジヒドロキシ化合物(B′)の例は式の単核ジフェノール例えばヒ ドロキノン、レゾルシノール又はその同族体、例えばメチルヒドロキノン、2. 5−ジメチルヒドロキノン、2.3.5.6−チトラメチルヒドロキシンおよび 2〜メチルレゾルシノールである。ヒドロキノン、レゾルシノール及び2,5− ジメチルヒドロキノンが好ましい。適当な多核ジヒドロキシ化合物の例は2つの アルキル又はアルコキシ置換又は置換されていないフェノール基が直接結合又は 原子又は基例えばアルキリデン、酸素又はカルボニルを介して結合しているそれ である。この化合物は弐■ で表すことができ、式中、Arが基litとR2で置換することができる了り− レン基好ましくはフェニレンである。R1とR2はハロゲン好ましくは臭素、各 々の場合1〜8個好ましくは1〜4個の炭素原子を持つアルキル基又はアルコキ シ基、及びアリール又はアリールオキシ基(アリールは好ましくはフェニルであ る)である。kとnは同一か又は異なり、そして一般に0〜4好ましくは0.1 又は2、特にO又は2である。Dは場合によりハロゲン好ましくはフッ素又はア リール環により置換される01〜3−アルキリデン基であるか、又はC6−シク ロアルキリデン基(ビスフェノールの場合、場合により置換されたフェノール及 びオキソ化合物例えばアセトン、ホルムアルデヒド、シクロヘキサノンなどから 作られる)であるが、又は直接結合であり、そして基ニ ー〇−、−C−O−、−CH,−、 −C(CH#)!−、−C(CF、)り−、この種類の多核ジヒドロキシ化合物 の例はビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、3.4′−ジヒドロキシジフェ ニル、4.4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、4.4’−ジヒドロキシジフェ ニルエーテル、ビス−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メタン、 2.2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フェニルプロパン、1.】−ビス(4 −ヒドロキシフェニル)フェニルエタン、1.3−ビス(4−ヒドロキシフェニ ルイソプロピリデン)ベンゼン、1.3−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロ キシフェニルイソプロピリデン)ベンゼン、1,3−ビス(4−ヒドロキシフェ ニル−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピリデン)ベンゼン、 1.3−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニルー1.1.1.3. 3.3−ヘキサフルオロイソプロピリデン)ベンゼン、2,7−ジヒドロキシナ フタレン、2.3−ジヒドロキシナフタレン、1.4−ジヒドロキシナフタレン 、2.7−シヒドロキシー9−フルオレノンであり、そして好ましく使用される 化合物は2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールA )、2.2−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2 .2−ビス(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2.2− ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1、1,1,3,3,3−へキサフルオロプ ロパン、3.3′−ジヒドロキシジフェニル、4,4′−ジヒドロキシジフェニ ル、3.3’、5.5’−テトラメチル−4,4′−ジヒドロキシジフェニル、 3.3’ −5゜5′−テトラメチル−4,4′−ジヒドロキシベンゾフェノン 、2.2−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル’I −1,1, 1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、1.4−ビス(4−ヒドロキシフェ ニルイソプロピリデン)ベンゼン、1.4−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒド ロキシフェニルイソプロピリデン)ベンゼン、1.4−ビス(4−ヒドロキシフ ェニル−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピリデン)ベンゼン 、1,4−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル−1,1,1,3 ,3,3−ヘキサフルオロイソプロピリデン)ベンゼン、l、5−ジヒドロキシ ナフタレン、2.6−ジヒドロキシナフタレン、5−ヒドロキシ−3−(4−ヒ ドロキシフェニル)−1,i、3−トリメチルインダン、5−ヒドロキシ−3− (3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−1,1,3,4,6−ペンタ メチルインダン、及び6.6′−ジヒドロキシ−3,3,3’ 、 3’−テト ラメチル−1,1′−スピロビインダンである。
活性化された芳香族ジハロゲン化合物(A′)は単核又は多核化合物であり、そ のハロゲン原子はそれらに対して〇−又はp−位にある電気陰性置換基により活 性化されている。多核化合物の場合ハロゲン原子は異なるベンゼン環にあるのが 好ましく、ここでは電気陰性置換基はベンゼン環の接続要素でありでも良い。こ の種類の適当なジハロゲン化合物は1−(2〜クロロベンゾイル)−4−(4− クロロベンゾイル)ベンゼン及び1−(2−クロロベンゾイル)−3−(4−ク ロロベンゾイル)ベンゼンであるが、しかしながら好ましくは4.4′−ジクロ ロベンゾフェノン、4.4’−ジフルオロベンゾフェノン、1.4−ビス(4− フルオロベンゾイル)ベンゼン、1.4−ビス(4−クロロベンゾイル)ベンゼ ン、1.3−ビス(4−フルオロベンゾイル)ベンゼン、1.3−ビス(4−ク ロロベンゾイル)ベンゼン及び1.−(2−フルオロベンゾイル)−4−(4− フルオロベンゾイル)ベンゼンである。
縮合反応は固相中か又は形成させたポリマーが反応温度で可溶性である不活性溶 媒の存在下のいずれかで実行する。適当な溶媒の例はジフェニルスルホン、N− シクロへキシル−2−ピロリドン、環状芳香族スルホン例えばジベンゾチオフェ ン・S、S−ジオキシドであり、又はこれらほどでない例としてはベンゾフェノ ン及び環状芳香族ケトン例えば9−フルオレノンである。この種類の溶媒は特に ドイツ特許公開第2.803.873号に記述されている。
N、N−ジメチルホルムアミド、N、N−ジメチルアセトアミド又はN−メチル −2−ピロリドンも適当な溶媒である。この場合、適当な水共沸剤(例えばトル エン)を反応混合物に添加しなければならない。
反応温度の下限は少なくとも1つの成分又は溶媒の融点により設定し、そして上 限は縮合相手化合物又は場合により使用する溶媒の分解温度により設定する。反 応温度は一般に100〜400℃好ましくは150〜350℃であり、とりわけ 縮合相手化合物の反応性と使用する溶媒の種類のいかんによる。この工程は好ま しくは低い反応温度で開始し、そして反応材料の粘度が増加する場合、温度を徐 々に又は段階的に上げる。
それらの分子量の尺度として上述のボリアリールエーテルケトンのDIN 51 562により測定する限界粘度(固有粘度)は100厘lのクロロホルム中0. 1gのポリマーの溶液につき25℃で測定し、この値は0.2〜2.5dl/y の広い範囲にわたることがあるが、好ましくは0.4〜15dl/qである。
インダン含有ポリアリールエーテルケトンは少なくとも0.30dl/qの粘度 を持つ。上述のボリアリールエーテルケトンは4〜100 q / 10分好ま しくは8〜809/10分及び特に好ましくは15〜80g/分の1lFT ( メルトフローインデックス) (270℃で5分間の溶融時間)を有する(DI N53735による)。
本発明に使用するボリアリールエーテルケトンの透明度は高く、そして調製方法 により残留塩又は残留溶媒の形体をとる不純物の存在により限られた程度で左右 される。洗浄の繰り返し、再沈殿の繰り返しのみならず、ポリマー溶液又はポリ マー溶融物の濾過をも含むことがある適当な精製手段により無定形ポリアリール エーテルケトンの透明度が改良される。材料の透明度又はきれいさは常に具体的 適用と関連させて評価するべきである。従って、例えば光学的導波管として使用 する場合1.ミラー被覆又はミラー基材として使用する場合よりもっと複雑な清 浄化方法を包含する。
、本発明に使用するボリアリールエーテルケトンの屈折率は概して極めて高く、 そしてポリエーテル鎖の化学構造のいかんによる。ある七ツマ一単位の選択によ り屈折率を1.55〜1.70好ましくは1.60〜1.68、特に1.62〜 1.67の範囲に設定することが許される。
ボリアリールエーテルケトンの低い水吸収も有利である。それは85%の相対湿 度、23℃で0.1〜0.5%の値であり極めて低い。0.1〜0.4%の水吸 収が好ましい。
上述のボリアリールエーテルケトンは無定形である。
20°/分におけるDSC(走査熱量測定)によりそれらのガラス転換点は15 5℃より上であり、従ってポリカーボネートのガラス転移点より上である。16 0℃より上のガラス転移点が好ましい。インダン含有ポリアリールエーテルケト ンのガラス転移点は一般に高水準である。それらのガラス転移点は一般に170 ℃より上、好ましくは185℃より上である。
押し出しの操作温度は230〜350℃好ましくは230〜330℃、そして特 に好ましくは235〜320℃である。
無定形ポリアリールエーテルケトンの密度は一般にボリアリールエーテルスルホ ン又はポリアリールエーテルイミドのそれより低い。選ばれる鎖構造により1. 2〜1.4g/cII!の密度が測定される。1.359/ cm”以下の密度 の値が好ましい。慣用的な助剤例えば安定剤、紫外線吸収剤、増白剤、離型剤及 び帯電防止剤を既述の特性をそこなうことなく配合することができる。
高いガラス転移点と比較的容易な加工性により、これらのポリマーが舞台光学素 子の分野、特に今日では一層高いエネルギー密度を目指しており、そして光路に おける光学要素のより高い熱抵抗性も要求される照明光学素子と吹射光学素子の 分野で有効に使用される結果となる。
例えば本発明のポリマーからなるレンズ又は散乱スクリーンはポリメチルメタク リレート、ポリスチレン又はポリカーボネートからなるそれよりそのような適用 においてすぐれている。
本発明に使用する無定形ボリアリールエーテルケトンの射出成型の能力は、製造 の間車−又は多数の集束させ且つ散乱させる光分布が同時に意図される特殊なラ ンプの設計の光学要素の製造に特別な利益を提供する。この種類の光学要素は極 めて複雑な幾何学的形状を持ち、これをプラスチック以外の材料で必要な有用な 性質と許容できる価格で製造することは事実上不可能である。本発明のポリマー が容易に耐えるこれらの光学部品における局部加温はしばしば透明な標準プラス チックの熱抵抗性の限度を超える。フレネル階段状レンズも上述の透明なボリア リールエーテルケトンからしばしば有利に製造することができる。
本発明の熱可塑性樹脂は異常な加熱を経験する短い経路の光伝達の分野において も多少の利益を提供する。押し出しによりフィルム又はファイバーが得られる加 工性に加えて、比較的高い屈折率により極めて良好な光集束が得られ、従って光 ファイバー又はフィルムのコア材料として適当である。これらの無定形ボリアリ ールエーテルケトンから作ったフィルムとファイバーは比較的大きい厚さ又は直 径で光導波路として使用することができる。
1.65より小さい屈折率を持つボリアリールエーテルケトンは光学導波管のさ や材料として使用することもできる。
1.63より小さい屈折率を持つボリアリールエーテルケトンが好ましい。極め て多数の熱可塑性樹脂例えばポリアクリレート、ポリスルホン、ポリメタクリレ ート及びビニルポリマーは極めて高い屈折率のポリアリールエーテルケトンコア を含む光学導波管のさや材料として適当である。本発明のポリマーより一層高い 熱変形抵抗性を持つプラスチック例えばポリエーテルスルホンも適当なさや材料 であり、この物はポリアリールエーテルケトンのコアを持つ関連する光導波路の 熱変形抵抗性を更に増加させる。さやとコアが屈折率の値が0.01以上異なる ポリアリールエーテルケトンからなる先導波路を作ることも可能である。この場 合コアとさやの間に形成される良好な接着のためこの種類の光導波路は特に好ま しい。
本発明に使用する無定形ボリアリールエーテルケトンの高い屈折率は極めて一般 的に高い屈折力を持つ薄いレンズを作る利点を提供する。色消しレンズの製造に も本発明の熱可塑性樹脂を使用するのが極めて有利である。
ここできわ立つのは高い又は可変の屈折率のみならず、可変のアツベ数である。
例えば低いアツベ数をもつポリアリールニーデルケトンは負のレンズ用に好まし く、そして高いアツベ数を持つポリアリールエーテルケトンは正のレンズ用に好 ましい。アツベ数は光学媒体の分散を特徴づける。これは として定義され、式中、no、 rD及びncはヘリウムD線とフラウンホーフ ァー線のF線とC線における媒質の屈折率である。この値はボリアリールエーテ ルケトン鎖を作る単位に左右され、そして18〜4o好ましくは19〜32であ り、特に好ましくは20〜30である。色消しレンズの製造に使用する透明なポ リアリールエーテルケトンがら作る非球面要素は個々に又は射出成型によるポリ アリールエーテルケトンの補正レンズを直接カプセルに入れること) により製 造することができる。
コ 透明性、比較的容易な加工性、増加したガラス転移点; 及び他の特性例え ば加水分解に対する抵抗性及び非極性とわずかにのみ極性の溶媒例えば脂肪族炭 化水素、アルコール、ジエチルエーテル、アセトンなどに溶解しないことから、 ポリアリールエーテルケトンは光学被覆の基材としての使用に適している。その ような基材は光学被覆上の入射光がそれらを通過すること、それらが被覆に好ま しい表面特性、例えば不溶解性、熱変形抵抗性及び化学的抵抗性を持つこと、並 びに基材の透明麿が被覆加工により減少しないという事実により特徴づれられる 。
適当な光学被覆は有機及び無機被覆の両方、例えば染料被覆、誘電体被覆及び金 属被覆である。薄板とフィルム形体の無定形ボリアリールエーテルケトンからな る光学被覆の基材、例えば光学データ記憶媒体用基板として使用するそれが好ま しい。
無定形ボリアリールエーテルケトンの加水分解に対する抵抗性は腐食性媒質中で 使用する光学素子に利用される。本発明の熱可塑性樹脂から全光学要素を製造す ることが可能であるが、しかしガラス、金属又はプラスチックから作ったある種 の光学要素例えばミラー又はレンズであって、腐食性媒質に曝されるそれをポリ アリールエーテルケトンで被覆することも可能である。次にこの被覆は主として 保護機能(ガラスは少数の主として酸性媒質によっても侵される)を持つが、し かしながら光学機能も持ち、例えば表面の反射性に影響を与えることができる。
被覆するには、本発明のポリマーをフィルムの形体で接着させるか又は圧着させ ること、又は溶液から処理することができる。無定形ボリアリールエーテルケト ンを含む被覆溶液の調製に使用することができる溶剤はN−メチル−2−ピロリ ドン、ジメチルスルホキシド、N、N−ジメチルアセトアミド及びN、N−ジ− メチルホルムアミドである。被覆はスピン塗布又は浸漬により実行することもで きる。次いで被覆を空気の気流中で100〜140℃で乾燥する。
実施例 インダンに基づくジヒドロキシ化合物の調製り 6.6’−ジヒドロキジー3, 3.3’、3’−テトラメチル−1,1′−スピロビ・インダン 10gの^lc1.を200gのジクロロベンゼン中229gの2,2−ビス( 4−ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールA)に添加し、混合物を9 0℃で30分間撹拌した。粗生成物からフェノールを水蒸気蒸留により除き、ジ クロロベンゼンと水を除いた後得らねる粗生成物をトルエンからの再結晶化を繰 り返して精製した。
収率:理論値の81% 融点:178℃ 純度(シリル化後GC):>95% 2)5−ヒドロキシ−3−(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,3〜トリメチ ルインダン a) 2469のp−イソプロペニルフェノールを0.5重量%の水を含む54 7gのトリフルオロ酢酸に溶解した。混合物を50℃で4時間撹拌した後、トリ フルオロ酢酸を減圧下で水蒸気蒸留により除き、そして500gの水を熱残留物 にゆフくり添加した。混合物を還流下で短時間処理し、そして500gの水を蒸 留により除き、同時に5009の10%濃度ソーダ溶液を添加した。結晶残留物 を吸引しながら濾別し、トルエンから再結晶化させた。収率は理論値は72%で あった(融点191〜192℃、GCによる純度:>99.5工リア%、FID )。
b)p−イソプロペニルフェノールの代わりにp−イソプロペニルフェノールと その二量体との重量比20 : 80の混合物を使用し、トリフルオロ酢酸水溶 液中で実施例2aと同様に反応させた。仕上げた後、物質を理論値の73%の収 率で得、融点は191〜192℃であった。
C)p−イソプロペニルフェノールの代わりにp−イソプロペニルフェノールと その二量体との重量比70:30の混合物を使用し、トリフルオロ酢酸水溶液中 で実施例2aと同様に反応させた。仕上げた後、物質を理論値の74%の収率で 得、融点は191〜192℃であった。
d)p−イソプロペニルフェノールの代わりにp−イソプロペニルフェノールと その二量体との重量比84:16の混合物を使用し、トリフルオロ酢酸水溶液中 で実施例2aと同様に反応させた。仕上げた後、物質を理論値の69%の収率で 得、融点は191〜192℃であった。
3) 6.6’−ジヒドロキシ−3,3,3’ 、 3’−テトラメチル−1, 1′−スピロビインダン及び5−ヒドロキシ−3−(4−ヒドロキシフェニル) −1,1,3−トリメチルインダン 109の^IcI 、を200gのジクロロベンゼン中229gのビスフェノー ルAに添加し、混合物を90℃で30分間撹拌した。
粗生成物からフェノールを水蒸気蒸留により除き、ジクロロベンゼンと水を除い た後に得られるその生成物をトルエンからの再結晶化を繰り返して精製した。
収得量:1.2%の低沸点物質、13.4%の5−ヒドロキシ−3−(4−ヒド ロキシフェニル) −1,1,3−)リメチルインダン、83.6%の6.6′ −ジヒドロキシ−3,3,3’、3’−テトラメチル−1,1′−スピロビイン ダン及び1.8%の高沸点物質からなる。978gの生成物(%のデータはガス クロマトグラムのエリアパーセントを表す)。
4) 192.59の1.4−ビス(4−フルオロベンゾイル)ベンゼン(BF B) 、1379のビスフェノールA、 1009のNa2CO3及び400g のジフェニルスルホンを撹拌機と内部温度計を備えた21の四つ首フラスコ中で 、フラスコに不活性ガスをフラッシングしながら溶融した。反応混合物を230 ℃で3時間撹拌した。次いで混合物の温度を240℃に上げ、撹拌をさらに1. 5時間継続し、そして最後に撹拌をさらに250℃で1.5時間継続した。反応 混合物をフラスコから注ぎ出し、冷却し、粉砕(cotsinute) L、最 後にすり砕いた( ground)。微粉砕した生成物をアセトンと水で繰り返 し洗浄し、最後に減圧下で140℃で12時間乾燥した。
得られる白色粉末は160℃のガラス転移点(Tg)と100C■3の溶液中0 .1gのポリマーを含むクロロホルム溶液中で25℃で測定した場合、0.64 dl/qの固有粘度を示した。溶融すると透明な成型組成物が得られた。
5) 979のBFBと68.3gのビスフェノールAを実施例4により200 gのジフェニルスルホン中で509の炭酸ナトリウムと反応させた。得られるポ リマーは0.6dl/yの固有粘度と160℃のガラス転移点を示した。
6) 201.69の2.2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)へキサフルオロ プロパン(6F−ビスフェノールA)を実施例4に記述した方法で192.5a のBFBと反応させた。得られるポリマーは162℃のTgと0.40dl/  qの固有粘度(実施例4に述べた条件で測定した)を示した。溶融し、次いで固 体化させた状態でこの材料は透明である。
?) 123gのビスフェノールAと6,69のヒドロキノンとを実施例4に記 述した方法で192.5gのBFBと反応させた。
得られるポリマーは163℃のTgと0.70dl/gの固有粘度(実施例4に 述べた条件で測定した)を示した。溶融し、次いで固体化させた状態でこの材料 は透明である。
8) 192.5gの1−(4−フルオロベンゾイル)−4(2−フルオロベン ゾイル)ベンゼンと669のヒドロキノンとを実施例4に記述した方法で反応さ せた。得られるポリマーは0.72dl/ qの固有粘度と155℃のTgを示 した。溶融し、次いで固体化させた状態でこの材料は透明である。
9) 1429のBFBと135の6.6′−ジヒドロキシ−3,3,3’ 、  3’−テトラメチル−1,1′−スピロビインダン(I)を撹拌機、還流コン デンサー、水分離器及び内部温度計を備えた21の四つ首フラスコ中で、フラス コを絶えず不活性ガスでフラッシングしながら1.0OOs+/のN、 N、− ジメチルアセトアミドと200m1のトルエンに溶解した。完全に溶解した後6 29のNa2CO3を添加し、そして混合物を還流下で水分離器にもはや水が分 離しなくなるまで撹拌した(約12時間)。溶液を還流下でさらに3時間処理し 、冷却しそして10%濃度酢酸溶液中に移した。ポリマーを水とメタノール次い でアセトンで繰り返し洗浄し、次いで140℃で12時間乾燥した。得られる粉 末は0.64dl/yの固有粘度(クロロホルム; O,Lq/ di ; 2 5℃)と202℃のTgを示した。溶融し、次いで固体化させた状態でこの材料 は透明である。
10) 142qのBFBを実施例9におけるように117.59の5−ヒドロ キシ−3(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,3−トリメチルインダン(II )と反応させた。得られるポリマーは192℃のガラス転移点(Tg)と0.4 7dll、の固有粘度を示した(実施例9における条件)。
11) 279の(I)と809のビスフェノールAと1429のBFBを実施 例9の方法により反応させた。175℃のガラス転移点と1.54dl/ 9の 固有粘度を持つポリマーが得られた。
12) 192.5vのBFB、 1379のビスフェノールA、 100gの Na1CO1及び400gのジフェニルスルホンを撹拌機と内部温度計を備えた 21の四つ首フラスコ中で、フラスコに不活性ガスをフラッシングしながら溶融 した。反応混合物を230℃で3時間撹拌した。次いで混合物の温度を240℃ に上げ、撹拌をさらに1.5時間継続し、そして最後に撹拌をさらに250℃で 1.5時間継続した。次いで1gのBFBを反応混合物に添加し、次いでこれを 250℃でさらに30分間撹拌した。反応混合物をフラスコから注ぎ出し、冷却 し、粉砕し、最後にすり砕いた。微粉砕した生成物をアセトンと水で繰り返し洗 浄し、最後に減圧下で140℃で12時間乾燥した。得られる白色粉末は162 ℃のガラス転移点(Tg)と100cm”の溶液中0.1gのポリマーを含むク ロロホルム溶液中で25℃で測定した場合、0.’1Odl/yの固有粘度を示 した。溶融すると透明な成型組成物が得られた。
13) 142vのBFBと1019のビスフェノールAを撹拌機、還流コンデ ンサー、水分離器及び内部温度計を備えた21の四つ首フラスコ中で、フラスコ を絶えず不活性ガスでフラッシングしながら1. OOO*lのN、N−ジメチ ルアセトアミドと20(1+Jのトルエンに溶解した。完全に溶解した後629 のNaHCO2を添加し、そして混合物を還流下で水分離器にもはや水が分離し なくなるまで撹拌した(約12時間)。
溶液を還流下でさらに3時間処理し、冷却しそして10%濃度酢酸溶液中に移し た。ポリマーを水とメタノール次いでアセトンで繰り返し洗浄し、次いで140 ℃で12時間乾燥した。得られる粉末は0.51dll 、の固有粘度(クロロ ホルム; O,1g/ di : 25℃)と170℃のTgを示した。溶融し 、次いで固体化させた状態でこの材料は透明である。
14) 729のBFBと50.79のビスフェノールAを実施例13により5 00mj’のN、N−ジメチルアセトアミドと100mJのトルエンの混合物中 で319のNa2CO3と反応させた。得られるポリマーは0.52dl/ 9 の固有粘度と168℃のガラス転移点を示した。
15) 192.5gのBFB、 159.39の(II)、100gのNa2 CO3及び4009のジフェニルスルホンを撹拌機と内部温度計を備えた21の 四つ首フラスコ中で、フラスコに不活性ガスをフラッシングしながら溶融した。
反応混合物を230℃で3時間撹拌した。次いで混合物の温度を240℃に上げ 、撹拌をさらに1.5時間継続し、そして最後に撹拌をさらに250℃で15時 間継続した。反応混合物をフラスコから注ぎ出し、冷却し、粉砕し、最後にすり 砕いた。微粉砕した生成物をアセトンと水で繰り返し洗浄し、最後に減圧下で1 40℃で12時間乾燥した。得られる白色粉末は190℃のガラス転移点(Tg )と100cm3の溶液中0.1gのポリマーを含むクロロホルム溶液中で25 ℃で測定した場合、0.53d l 、′9の固有粘度を示した。溶融すると透 明な成型組成物が得られた。
16) 1429のBFBと136.4qの実施例3により調製した混合物を実 施例15のように反応させた。0.33dj!/9の固有粘度と195℃のTg を持つポリマーが得られた。
17)実施例4により調製したポリマーを実施例7により調製したポリマーと1 :1の比率でニーグー中で270℃の材料温度で混合した。これにより157℃ のTgを持つ透明なプラスチック組成物が得られた。
18)実施例4.6〜8.13及び17のポリマーの成型品を種々な熱条件下で 製造する。特に好ましい押し出し条件は235〜320℃を占めていることが明 らかであった。
19)実施例4により調製したポリアリールエーテルケトンをさらに精製するこ となく300℃の材料温度で射出成型して厚さ1,5菖iの試験用試料を形成し た。同一試験(identical test)用試料も商業的に入手できる透 明な高性能プラスチック例えばポリアリールエーテルスルホン(’Ultras on E 2000、製造業者BASF AG、ドイツ連邦共和国)及ヒポリア リールスルホン(’Ultrason S 2000)及びポリアリールエーテ ルイミド(’lJ1tem 1000、製造業者General Electr ic、米国)から製造した。可視波長領域における透過率を試験試料につき分光 計を使用する比較実験で測定した。得られた透過率曲線を比較のため図1に示す 。
20)実施例4.6〜8.13及び17により調製したポリアリールエーテルケ トンを使用して280℃でブ1ノスドシ一トを製造した。同一プレストシートも Ultrason E’2000、Ultrason S 2000、Ulte m 1000及びポリカーボネート(’Makrolon CD 2000、B ayer AG、ドイツ連邦共和国)からプレスして作った。比較実験において 、これらのシートの密度と屈折率を測定し、測定は室温でア・ソベ屈折計を用い て混合光で行った。すべての試料の密度を分析用天秤とサーモスタット制御液体 容器とからなる同一容器を使用して液体排除の原理により測定した。測定値を比 較のため図2に示す。
21)実施例20により製造した実施例4のポリマーのシート及び同一機械的条 件下で比較目的のため使用する市販製品のシートに一つき23℃及び85%の相 対湿度における水吸収を測定した。測定値を表1で対照させる。
Ultrason E 2000 1.27%Ultrason S 2000  0.52%tlltem 1000 0.64% 22)実施例21のポリアリールエーテルケトンのシート1二つきアツベ数をめ た。測定した屈折率はnl1l= 1.6582、nr=1.6829及びnC =1.6497であり、これからア・ソベ数γ=20が得られる。
波長(nm) −一→ 補正書の翻訳文提出書 (特許法第184条の7第1項) 平成3年11月12日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.少なくとも1つの式I −O−A−O−B−(I) の構造単位から構成される無定形、線形、芳香族ポリアリールエーテルケトンで あって、前記式中、Aが基 A1▲数式、化学式、表等があります▼A2▲数式、化学式、表等があります▼ (m又はp)A3▲数式、化学式、表等があります▼(m又はp)から選ばれ、 そしてBが少なくとも5モル%の程度まで少なくとも1つの基 B6▲数式、化学式、表等があります▼B7▲数式、化学式、表等があります▼ であり、結果として単位AとBを生じる出発モノマーのモル比が1.001〜1 .06:1であり、前記ポリアリールエーテルケトンが少なくとも170℃のガ ラス転移点とクロロホルム中0.1%溶液で25℃で測定した場合、少なくとも 0.30dl/gの固有粘度とを持つ無定形、線形、芳香族ポリアリールエーテ ルケトン。 2.基Bとして、単位B6及び/又はB7に加えて2,2−ビス(4−ヒドロキ シフェニル)プロパン基を含み、Bにおける該単位の合計が常に100モル%で ある請求項1記載のポリアリールエーテルケトン。 3.単位A:Bの比率が1.002〜1.05:1であり、そして特に1.00 4〜1.05:1である請求項1又は2記載のポリアリールエーテルケトン。 4.主として構造 ▲数式、化学式、表等があります▼ に従い、構造中、rが10より大きい整数であり、そしてXがハロゲンである請 求項1記載のポリアリールエーテルケトン。 5.主として構造 ▲数式、化学式、表等があります▼ に従い、構造中、pが10より大きい整数であり、そしてXがハロゲンである請 求項1記載のポリアリールエーテルケトン。 6.ハロゲンが塩素、好ましくはフッ素である請求項4又は5記載のポリアリー ルエーテルケトン。 7.単位Aがパラ結合するA2である請求項1〜6の1つ又はそれ以上の請求項 記載のポリアリールエーテルケトン。 8.単位Aが1,4−ビス(4−フルオロベンゾイル)ベンゼンの基であり、そ して単位Bが6,6′−ジヒドロキシ−3,3,3′,3′−テトラメチル−1 ,1′−スピロビインダン及び/又は5−ヒドロキシ−3−(4−ヒドロキシフ ェニル)−1,1,3−トリメチルインダンの基である請求項1〜7の1つ又は それ以上の請求項記載のポリアリールエーテルケトン。 9.光学装置用要素の製造のための少なくとも1つの無定形、芳香族ポリアリー ルエーテルケトンの使用であって、ここで少なくとも1つのポリアリールエーテ ルケトンが使用され、前記ポリアリールエーテルケトンは少なくとも1つの式I −O−A−O−B−(I) 構造単位から構成され、式中、Aが基 A1▲数式、化学式、表等があります▼A2▲数式、化学式、表等があります▼ (m又はp)A3▲数式、化学式、表等があります▼(m又はp)から選ばれ、 そしてBが基 B1▲数式、化学式、表等があります▼B2▲数式、化学式、表等があります▼ B3▲数式、化学式、表等があります▼B4▲数式、化学式、表等があります▼ B5▲数式、化学式、表等があります▼B6▲数式、化学式、表等があります▼ B7▲数式、化学式、表等があります▼B8▲数式、化学式、表等があります▼ から選ばれ、式中R1とR2は同一か又は異なり、そしてハロゲン、(C1〜C 8)−アルキル又は−アルコキシであり、kとnは同一か又は異なり、そして0 又は1〜4の整数であり、Dが2価の基 D1−O−、D2▲数式、化学式、表等があります▼、D3−CH2−、D4− C(CH3)2−、D5−C(CF3)2−、D6▲数式、化学式、表等があり ます▼、D7▲数式、化学式、表等があります▼、D8▲数式、化学式、表等が あります▼、D9▲数式、化学式、表等があります▼(m又はp)、D10▲数 式、化学式、表等があります▼(m又はp)から選ばれ、単位AとBのモル比が 0.95〜1.05:1.0である少なくとも1つの無定形、芳香族ポリアリー ルエーテルケトンの使用。 10.R1とR2が臭素、(C1〜C4)−アルキル又はアルコキシであり、k とnが0、1又は2、特に0又は2であり、そして単位A:Bの比率が1:1で ある請求項9記載の使用。 11.ポリアリールエーテルケトンの単独重縮合物又は共重縮合物を使用する請 求項9又は10記載の使用。 12.ポリアリールエーテルケトンにおいて、重縮合物がB1、B2及びB4の 存在下に単位A2を0〜50モル%と単位A3を50〜0モル%、好ましくはA 2を5〜30モル%6とA3を45〜20モル%とを含む請求項11記載の使用 。 13.共重縮合物において、基AがA1、A2及びA3から選ばれ、そして基B が単位B1を0〜50、好ましくは5〜20、特に5〜10モル%とB2、B3 及びB4から選ばれる単位を50〜0、好ましくは45〜30、特に45〜40 モル%とを含む請求項11記載の使用。 14.ポリアリールエーテルケトンにおいて、基AがA1とA2からなり、基B が基B1〜B3からなり、基Dが基D2〜D10からなり、特にA2、B3、D 4、D5、D9及びD10である請求項9〜13の1つ又はそれ以上の請求項記 載の使用。 15.基A、B及びDがパラ結合をもつ請求項9〜14の1つ又はそれ以上の請 求項記載の使用。 16.ポリアリールエーテルケトンが次の特性:a)0.2〜2.5dl/g、 好ましくは0.4〜1.5dl/gの極限粘度(100dlのクロロホルム中0 .1gのポリマー、25℃)、 b)4〜100g/10分、好ましくは8〜80g/10分、特に15〜80g /10分のMFI(270℃で5分間の溶融時間)、 c)1.55〜1.70、好ましくは1.60〜1.68、特に1.62〜1. 67の範囲の屈折率、 d)23℃及び85%の相対湿度において0.1〜0.5%、好ましくは0.1 〜0.4%の水吸収、e)1.2〜1.4g/cm3、好ましくは1.35g/ cm3未満の密度、及び f)18〜40、好ましくは19〜32、特に20〜30の範囲のアッベ数 の少なくとも1つを持つ請求項9〜15の1つ又はそれ以上の請求項記載の使用 。 17.レンズ、プリズム、補正レンズ装置、色消しレンズ、照明及び映射装置、 光学導波管、光学被覆及び光学被覆用基材の製造のための請求項9〜16の1つ 又はそれ以上の請求項記載の使用。 18.コアとさやは異なる屈折率をもつ無定形ポリアリールエーテルケトンから なる光学導波管の製造のための請求項17記載の使用。 19.光学データキャリアー用基体としての請求項17記載の使用。
JP2506597A 1989-05-13 1990-05-05 インダン含有ポリアリールエーテルケトン及び無定形ポリアリールエーテルケトンの光学系への使用 Pending JPH04505175A (ja)

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