JPH06128377A - 有機ケイ素架橋ポリマーまたは有機ケイ素架橋可能なプレポリマーの形成法 - Google Patents

有機ケイ素架橋ポリマーまたは有機ケイ素架橋可能なプレポリマーの形成法

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JPH06128377A
JPH06128377A JP5766593A JP5766593A JPH06128377A JP H06128377 A JPH06128377 A JP H06128377A JP 5766593 A JP5766593 A JP 5766593A JP 5766593 A JP5766593 A JP 5766593A JP H06128377 A JPH06128377 A JP H06128377A
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ウェイン・マイケル・ギボンズ
Robert P Grasso
ロバート・ポール・グラッソ
Michael K O'brien
マイケル・ケヴィン・オブライエン
Paul J Shannon
ポール・ジョセフ・シャノン
Shao-Tang Sun
シャオータン・サン
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Hercules LLC
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 非線形光学特性を付与する新規材料の提供。 【構成】 環伏ポリシロキサン、有機染料、および任意
のポリエンを含む架橋ポリエンおよび架橋可能な有機ケ
イ素ポリマー。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規な有機ケイ素組成
物(例えば、架橋した有機ケイ素ポリマーや架橋可能な
有機ケイ素プレポリマー)、および新規な非線形光学活
性染料に関する。本発明はさらに、これらのポリマーと
染料を含んだ新規な非線形光学媒体や光学物品、ならび
にこれらのポリマー、染料、媒体、および光学物品を製
造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電磁界との接触によって造りだされる媒
体の有効分極成分(significant pola
rization components)は、一次分
極(線形分極)、二次分極、および三次分極である。分
子レベルで考察すると、入射電界(E)に対する分子の
分極レスポンス(P)は次の式で表される。 上記式中、αは分極率であり、βとγはそれぞれ第1過
分極率および第2過分極率であり、Pは全誘起分極であ
り、そしてEは加えられた電界によって造りだされた局
部電界である。この式における係数、すなわちαやβ等
は、当該分子に固有のテンソル量である。
【0003】巨視的観点からの考察によれば、対応する
関係は次の式で表される。 上記式中、X(1)、X(2)、およびX(3)は、そ
れぞれ一次分極感受率、二次分極感受率、および三次分
極感受率であり、εは真空の誘電率であり、Pは全誘
起分極であり、そしてEは加えられた電界によって造り
だされた局部電界である。係数X(1)、X(2)、お
よびX(3)は、これらが巨視的な分子集成体について
説明しているという事実を除けば、α、β、およびγと
類似している。分子レベルと巨視的レベルの両方に関し
て、非線形の光学特性は、非線形分極に対する係数(す
なわち分子レベルでのβやγ、および巨視的レベルでの
(2)やX(3))を起因としている。本発明の重要
な態様は、β:EEまたはX(2):EE(これらの特
性は二次分極効果である)から生じる特性に関するもの
である。
【0004】分子の二次分極が重要な大きさとなるため
には、第1過分極率(β)が大きくなければならない。
分子は、βに関して非ゼロ値(nonzero val
ue)を有するよう非中心対称(non−centro
symmetric)でなければならない。大きなβ値
は、基底状態の双極子モーメントと励起状態の双極子モ
ーメントの差が大きいときに、また振動子強度が大きい
ときに達成される。
【0005】分子レベルに対する前記の要件に加えて、
巨視的集成体に対してもさらなる対称上の制約がある。
すなわち、非ゼロX(2)は、分子全体としての非中心
対称配列を必要とする。電荷移動分子が、その双極子が
1つの軸に沿って無方向に整列するよう配列を受けて、
電荷移動分子の対称性がこわされ、そしてこの誘起され
た配列が、例えばポリマーマトリックスや結晶格子等の
何らかの手段によって固定されると、巨視的集成体は、
電磁波の光学的特性(例えば周波数2倍化)および/ま
たは巨視的集成体の物理的特性(例えば屈折率)を変化
させるような仕方で電磁波と相互作用することができる
ようになる。これらの二次非線形の光学現象は、光学ス
イッチ、位相変調器、増幅器、および周波数2倍器等の
光電子デバイスにおいて利用されている。
【0006】最近では、ポーリングされた非晶質ポリマ
ーから効率的な二次非線形光学(NLO)特性を得るこ
とに研究の重点が置かれている。有機ポリマー材料を使
用すると、無機材料や結晶質材料を使用した場合を凌ぐ
いくつかの利点が得られる。例えば、インテグレイテッ
ドオプティクス用として、種々の支持体上にマイクロメ
ーター厚さのポリマー材料の薄膜を作製するのがより簡
単である。このようなポリマー薄膜を使用すると、現行
の半導体電子技術と能動光学的相互連結システム(ac
tive optical interconnect
ion systems)とを組み合わせることができ
る。こうした用途では、能動半導体チップを備えた半導
体支持体上に、能動光学材料の薄膜を付着させなければ
ならない。結晶質材料の場合は、結晶を適切な分子配向
と適切な厚さにて成長させるための制御された方法を必
要とする。その結果、結晶質の薄膜を生成させる方法
(結晶化、化学蒸着、液相エピタキシー、分子ビームエ
ピタキシー等を含む)においては多くの時間がかかる。
これとは反対に、ポリマー薄膜は、現行の半導体処理法
(例えば写真平版)と適合しうる技術を使用して、比較
的容易に造ることができる。
【0007】非線形光学レスポンスを与える特定成分の
性質についても考察しなければならない。有機染料系に
おいては、高い非線形性(ニオブ酸リチウム等の無機物
質の非線形性より高い場合がある)がすでに見いだされ
ている。有機分子の非線形光学(NLO)レスポンスの
主たる供給源は、容易にかき乱されやすいPi電子の分
極であるので、有機材料をベースとしたデバイスは、無
機材料ベースの類似体より高い作動周波数にて作動しう
るものでなければならない。ポリマーと有機染料を含ん
だ非線形光学媒体は、一般には大きく4つに分類され
る。すなわち、ゲスト/ホスト混合物、ゲスト/架橋ホ
スト混合物、ポリマー結合染料、および架橋ポリマー結
合染料である。
【0008】これら4つの種類に関して、線形もしくは
架橋ポリマーマトリックス(すなわちゲスト/ホスト
系)中に非線形性の光学活性有機染料がドープされた系
は、高い非線形性を達成することができる。しかしなが
ら、これらの系はあまり望ましいものではない。なぜな
ら、ポーリングプロセス時に誘起された整列に対して時
間依存性かつ温度依存性の緩和が起こるからである。こ
うしたファクターにより、非線形光学信号が低下するこ
とがある。さらに、不溶性であることと、相分離が起こ
りやすいことから、ポリマーマトリックス中への染料の
組み込みは達成困難な場合がある。
【0009】ゲスト/ホスト混合物ではポリマーは単
に、溶解した染料分子のマトリックスとして作用するに
過ぎないが、ゲスト/架橋ホスト混合物ではポリマーは
ゲスト染料分子の存在下で架橋される。これに反して、
染料がより永久的に配向される、非線形の光学活性物質
の製造方法はこのような染料を共有結合させて、ポリマ
ーマトリックスを形成することになる。ポリマー結合し
た染料はポリマー鎖に側鎖として又はバックボーン自体
の内部に共有結合した非線状光学活性有機染料を含む。
特に、有機ケイ素ポリマーを用いたこのような系は技術
上公知である。例えば、Finkilmann等の米国
特許第4,358,391号、Choe’281号、米
国特許第4,719,281号、Leslie’659
号、米国特許第4,801,659号及びLesli
e’889号、米国特許第4,887,889号は全
て、ペンダント有機染料を含む線状ポリシロキサンを開
示する。Choe’281号はさらに、ペンダント有機
染料を含むビス(ジエトキシメチルシリルプロピルアミ
ン)の加水分解による架橋ラダーポリマーの形成を開示
する。
【0010】ヨーロッパ特許出願第431,466号は
ペンダントNLO有機染料を含む環状ポリシロキサンを
開示する。Kreuzer等の米国特許第4,410,
570号は液晶性を示すメソゲン部分(mesogcn
ic moiety)を含む環状ポリシロキサンを開示
する。Fujimotoの米国特許第4,698,38
6号は線状と分枝鎖ポリオルガノシロキサン及び硬化状
態のカラーインジケーターとして作用する溶解アントラ
キノンとアゾ染料を含む組成物を開示する。ヨーロッパ
特許出願第406,988号はゲスト(共有結合しな
い)NLO染料を含む熱硬化性シリコーン樹脂(ポリジ
フェニルシロキサン)を開示する。
【0011】シロキサンと二環状ジオレフィンとのヒド
ロシル化(hydrosilation)生成物である
有機ケイ素ポリマーも公知である;さらに、これらの樹
脂は優れた熱的及び電気的性質を有することが判明して
いる。例えば、Leibfried’779号、米国特
許第4,900,779号は環内に少なくとも2つの非
芳香族炭素−炭素二重結合を有する多環状ポリエンと、
環状ポリシロキサンと、少なくとも2つの−SiH基を
有する四面体シロキシシランとの反応から製造されるポ
リマーを開示する。Leibfried’779号に開
示されている熱硬化性ポリマーは約200℃のガラス転
移温度を有し、熱重量分析中に500℃において10%
未満の重量損失を示すことがあるが、これらのポリマー
は水に対して非反応性でもあり、酸化と紫外線との両方
に対して耐性である。
【0012】本発明の1態様は、少なくとも2つのヒド
ロシル化反応性=SiH基を有する少なくとも1種の環
状ポリシロキサンと、300と2000nmとの間に吸
収極大と2x10リットル/モルcmより大きい、吸
収極大における吸光係数と少なくとも1つのヒドロシル
化反応性炭素−炭素二重結合とを有する少なくとも1種
の有機染料と、任意の、少なくとも2つのヒドロシル化
反応性炭素−炭素二重結合を有する少なくとも1種のポ
リエンとのヒドロシル化生成物である有機ケイ素架橋ポ
リマーと架橋性プレポリマーに関する。上記の少なくと
も1種のポリエンが存在しない場合には、少なくとも1
種の有機染料は少なくとも2つのこのような炭素−炭素
二重結合を有する。さらに、少なくとも1種の環状ポリ
シロキサンと、少なくとも1種の有機染料と、存在する
場合の少なくとも1種のポリエンとの中の少なくとも1
つは2つを越えるヒドロシル化反応性部位を有する。
【0013】本発明はさらに、上記の少なくとも1種の
環状ポリシロキサンと、少なくとも1種の有機染料と、
任意に少なくとも1種のポリエンとをヒドロシル化触媒
の存在下で反応させることを含む有機ケイ素架橋ポリマ
ーと架橋性プレポリマーとの製造方法に関する。架橋性
プレポリマーが望ましい場合には、上記反応物質が部分
的に、すなわち少なくとも1種の環状ポリシロキサンに
よって供給されるヒドロシル化反応性−SiHの5%〜
80%が反応した点まで反応するように、プロセスを実
施する。本発明の方法の好ましい実施態様として、特に
少なくとも1種のポリエンが存在しない場合に、少なく
とも1種の有機染料の少なくとも2つのヒドロシル化反
応性炭素−炭素二重結合の中の少なくとも2つが異なる
ヒドロシル化反応性である。より大きい反応性を有する
結合はより小さい反応性を有するこのような結合を実質
的に排除するまで反応する。
【0014】本発明の他の好ましい実施態様では、少な
くとも1種のポリエンが存在する場合に、少なくとも1
種のポリエンの少なくとも2つのヒドロシル化反応性炭
素−炭素二重結合の中の少なくとも2つが異なるヒドロ
シル化反応性である。直前で述べた実施態様における少
なくとも1つの有機染料に関すると同様に、少なくとも
1種のポリエンのこれらの結合も、より大きい反応性を
有する結合がより小さい反応性を有する結合を実質的に
排除するまで反応するような結合である。本発明の媒質
は非線形光学反応、特に二次非線形光学反応を示す。こ
れらの媒質はフィルムの形状であることができ;特に、
本発明の媒質は前述したような有機ケイ素架橋ポリマー
を含む。本発明はさらに光学的製品を含む。このような
光学的製品は本発明の有機ケイ素架橋ポリマーを含むフ
ィルムで被覆された基体(substrate)を包含
する。
【0015】本発明はさらに上記光学的製品の製造方法
を包含する。このような方法は本発明のプレポリマーに
よる基体の被覆と、このプレポリマーを硬化して有機ケ
イ素架橋ポリマーを得ることを含む。さらに、この硬化
工程の他に、初期架橋性プレポリマー又は完成架橋ポリ
マーを充分な染料配向が生じ、その内部で二次非線形光
学反応が行われるように処置することができる;このよ
うな処置を部分的硬化プレポリマーに実施して、次に硬
化を完成させるか、又はこのような処置を硬化工程と同
時にプレポリマーに実施することができる。本発明はさ
らに、電子供与基、電子受容基、及びこれらの基を結合
する非局在化Pi電子系を含む有機染料に関する。この
ような有機染料はさらに少なくとも2つのペンダント基
を含み、これらの各ペンダント基は少なくとも1つの炭
素−炭素二重結合を含み、さらに、これらの少なくとも
2つのペンダント基は上記電子供与基、電子受容基及び
中間の非局在化Pi電子系の中の2つの異なる部位に共
有結合する。
【0016】ここでの「SiH」はヒドロシル化反応性
≡SiH基を表すために用いられる。これらはシリルヒ
ドリド(silylhydride)とも呼ばれる。|
電子供与基」なる用語は、共役部分が入射電磁線によっ
て分極される時に、Pi電子系に電子密度を与えること
ができる有機置換基を意味する。|電子受容基」なる用
語は、共役部分が入射電磁線によって分極される時に、
Pi電子系から電子密度を誘引することができる電子陰
性有機置換基を意味する。「ヘテロアリール」なる用語
は環共役を有する複素環式アリール化合物を有する。
「ポリエン」なる用語は少なくとも2つの炭素−炭素結
合を有する分子を意味する。「分子」なる用語は、特に
「ポリエン」なる用語に関連して、ポリマーと低分子量
化合物との両方を意味する。「融合多環状ポリエン」な
る用語は、少なくとも2つの脂環式炭素原子環を含み、
前記炭素原子環の少なくとも2つによって少なくとも1
つの炭素原子が共有されている炭化水素化合物であるポ
リエンを意味する。「ポリマー」なる用語は、例えば架
橋性プレポリマーのようなプレポリマーと、例えば架橋
ポリマーのようなポリマーとを包含する。「プレポリマ
ー|なる用語は、部分的に硬化されているが、そのゲル
化点(物質が加熱時にもはや流動せず、有機溶剤中にも
はや溶解しないような点)まではもしくはこの点を越え
て硬化されていない、典型的には有効=SiH基の5〜
80%が反応した、粘稠な液体もしくは固体のヒドロシ
ル化架橋性組成物を意味する。
【0017】「完全に製造された(fully for
mulated)」なる用語は、ヒドロシル化反応性炭
素−炭素結合とヒドロシル化反応性≡SiH基とに関し
て、プレポリマーに与えられたこのような結合対このよ
うな基の比が付加的な反応物質の活性によってこれ以上
の変化を受けない、又は有意な程度のこれ以上の変化を
受けないプレポリマーを意味する。このような付加的な
反応物質には、ポリエン、染料及び環状ポリシロキサン
がある。ヒドロシル化反応性炭素−炭素二重結合に関す
る|異なるヒドロシル化反応性」なる用語は、ヒドロシ
ル化において異なる反応速度を有することを意味する。
ヒドロシル化反応性が大きい結合はヒドロシル化反応性
が小さい結合が実質的に反応するよりも前に反応する。
|基体(substrate)」なる用語は、非線形光
学的活性フィルムの支持体として技術上一般に用いられ
る物質を含む。これらの物質の例には、ガラス、特に光
学的ガラス、酸化スズインジウム(ITO)被覆ガラス
及び半導体ウェファーがある。「光学的製品」なる用語
は、非線形光学的活性である、すなわち非線形光学反応
を示すフィルムを有する基体を意味する。
【0018】本発明に適した環状ポリシロキサンはケイ
素に結合した2つ以上の水素原子、特に少なくとも2つ
のヒドロシル化反応性=SiH基を有する環状ポリシロ
キサンであり、Leibfried’779号、米国特
許第4,900,779号、Leibfried’73
1号、米国特許第4,902,731号及びBard’
360号、米国特許第5,008,360号に開示され
ている環状ポリシロキサンを含む。適当な環状ポリシロ
キサンには、一般式;
【化9】 「式中、Rは同一又は異なる基であり、水素、飽和置換
もしくは非置換アルキルラジカル、又は置換もしくは非
置換芳香族ラジカルであり、nは2から約20までの整
数であり、好ましくはnは3〜7の整数であり、Rは少
なくとも2つのケイ素原子上の水素である]を有する環
状ポリシロキサンがある。式(I)において、Rは好ま
しくはメチル、フェニル又は水素である。最も好ましく
は、Rはメチル又は水素である。
【0019】このような化合物の中で、メチルヒドロシ
クロシロキサン類(以下ではMHCS)とそれらの混合
物が適切である。例には、トリー、テトラー、ペンター
及びヘキサーメチルシクロテトラシロキサン;テトラ
ー、ペンター、ヘキサー及びヘプターメチルシクロペン
タシロキサン;並びにテトラー、ペンター及びヘキサー
メチルシクロヘキサシロキサンがある。高級アルキル同
族体も適切である。例には、テトラエチルシクロテトラ
シロキサン及びテトラオクチルシクロテトラシロキサン
がある。芳香族置換環状シロキサンも適切である。例に
は、テトラフェニルシクロテトラシロキサン及び1,5
−ジフェニル−3,7‥ジメチルシクロテトラシロキサ
ンがある。1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラ
シロキサン、1,3,5,7,9−ペンタメチルシクロ
ペンタシロキサン及び1,3,5,7,9,11−ヘキ
サメチルシクロヘキサシロキサン、又はこれらの混合物
が好ましい。大抵の場合に、nが広範囲に変化しうる、
幾つかの種の混合物が用いられ、以下でのMHCSなる
表現はこのような混合物を意味することができる。一般
に、商業的MHCS混合物は約20%まで(比較的純粋
形では、2%程度)の低分子量線状メチルヒドロシロキ
サンを含む。適切な商業的混合物の1種はHuls M
8830 MHCS(Huls America,以前
にはPetrarch,ペンシルバニア州,ブリスト
ル)である。
【0020】本発明のポリマーに適当な有機染料には、
少なくとも1つのヒドロシル化反応性炭素−炭素二重結
合と、300nmと2000nmとの間の、特に300
nmと700nmとの間の吸収極大と、2x10リッ
トル/モルcmより大きい、吸収極大における吸光係数
とを有する有機染料がある。2種以上の有機染料を組合
わせて用いることもできる。ヒドロシル化反応性炭素−
炭素二重結合を形成するための好ましい部分はペンダン
トアルケニル鎖、末端位置及び張力内環状(strai
ned cndocyclic)ビシクロアルケニル基
である、この理由はこれらの炭素−炭素二重結合がヒド
ロシル化のために非常に反応性であるからである。適当
なアルケニル鎖はビニル、アリル、及び3−ブテニル基
であり;適当な張力内環状ビシクロアルケニル部分の例
は、5−ノルボルネニル基及び5−ビシクロ[2,2,
2]−オクテニル基である。
【0021】特に適切な染料は、電子供与基、電子受容
基、及びこれらの2基を連結する非局在化Pi電子系を
含み、特にこれらの基の組合せがNLO反応である場合
の染料である。適当な電子供与基にはヒドロキシ、アル
コキシ、アシルオキシ、アルキル、アミノ、チオアルコ
キシ及びジチオリリデン基があり;ハロゲン置換基−C
1、−Br及び−Iも適切である。ヒドロキシ、アルコ
キシ、アミノ、チオアルコキシ及びジチオリリデン基及
び上記ハロゲン置換基が好ましい。アミノ基、特にアミ
ンの窒素に結合した2つのアルキル基を有する第三アミ
ノ基がさらに好ましい。同様に適当な電子受容基には、
スルホニル、アルコキシカルボニル、アルコキシスルホ
ニル、アシル、ニトロ、2−ニトロビニル、シアノ、2
−シアノビニル、2,2−ジシアノビニル、トリシアノ
ビニル、及びトリフルオロメチルとトリフルオロメチル
スルホニル基とを含むパーフルオロアルキルがある。ニ
トロ、ジシアノビニル、トリシアノビニル、スルホニル
及びパーフルオロアルキル基が好ましい。
【0022】特に好ましい有機染料は、染料において (a)電子供与基が式:
【化10】 [式中、(i)R14とR15は同一又は異なる基であ
り、それぞれCH=CH−(CH−、CH
C(R16)−CO(CH−、C−C10
ルキル、2−シクロベンテニル、3 シクロベンテニ
ル、3−シクロヘキセニル及び3−シクロヘキセニルか
ら成る群から選択された要素を含む;(ii)R16
H及びC−Cアルキル基から成る群から選択される
要素を含む;(iii)m=1〜10]で示される; (b)電子受容基が−NO、−CN、CH−CH−N
、−CH=CH−CN、−CH=C(CN)、−
C(CN)=C(CN)、−SO14、−CO
14、−SO14、−CF及び−SOCF
から成る群から選択される要素を含むような染料であ
る。
【0023】好ましくは、本発明のポリマーに含まれる
染料はこのような電子供与基/電子受容基/非局在化P
i電子系構成を特徴とする。特に好ましい染料はアリー
ルとヘテロアリール染料;アゾ、ビス(アゾ)、トリス
(アゾ)、テトラ(アゾ)及びペンタ(アゾ);スチル
ベン、ビス(スチルベン)及びトリス(スチルベン)染
料;アゾメチン及びアゾスチルベン染料;キノン及びア
ントラキノン染料;並びに−般にノイトロシアニン染料
と呼ばれるポリメチン染料であり、後者の例はフラボノ
イド、クマリン、インドフェノール、インドアニリン、
フェナゾン、フェノチアゾン及びフェノキサゾンであ
る。好ましい染料にはさらに、Choe等’325号、
米国特許第4,983,325号に開示されるジフェノ
キノジメタン染料、Choe’281号に開示されるキ
ノジメタン染料、Choe等’025号、米国特許第
4,774,025号に開示されるナフトキノジメタ
ン、フクシマ等の米国特許第4,720,355号に関
示されるピレノキノジメタン、及びヨーロッパ特許出願
第359,648号、Choe等,325号に関示され
るような、芳香族アルデヒドとイソホロン及びマロンニ
トリルとの縮合から誘導されるポリメチン染料が含まれ
る。
【0024】好ましいアリールとヘテロアリール染料は
フェニル、ビフェニル、アントラシル、ピリジニル染料
並びに2,3−ジヒドロペリミジン、チアゾール、ピラ
ゾール、ベンズチアゾール、イソチアゾール、イミダゾ
ール、及びピロールである。アリール染料の中、好まし
い置換フェニル染料の特定の例はN−アリル−N−メチ
ル−4−ニトロアニリン、N,N−ジアリル−4−ニト
ロアニリン、N−アリル−N−メチル−4−トリシアノ
ビニルアニリン及びN,N−トリシアノビニルアニリン
である。アゾとビス(アゾ)染料の好ましい例には、
N,N−ジアリル−4−(4’−ニトロフェニルアゾ)
−3−メチルアニリンとN,N−ジアリル−4−[4’
−(4”−ニトロフェニルアゾ)−3−メチルフェニル
アゾ]アニリンがあり、スチルベンの中では、4−
(N,N−ジアリルアミノ)−4’−ニトロスチルベン
が好ましい染料の例である。
【0025】本発明のポリマーの有機染料は好ましくは
非イオンである。このような染料は、本発明の環状ポリ
シロキサン中にイオン染料よりも大きく溶解性である傾
向であるので、有利である。非イオン染料はまた、イオ
ン染料よりもポリマーマトリックス中で低い導電率を示
し、イオン染料よりも絶縁破壊を受けにくい。ここで考
察する染料が典型的な例として提供するものであること
を強調する。本発明をここに特に開示した染料に限定さ
れるものと見なすべきではない。前記開示によると、本
発明の染料は1つのみのヒドロシル化反応性炭素−炭素
二重結合を有することができる。実際に、上記好ましい
染料の2種、N−アリル−N−メチル−4−ニトロアニ
リンとN−アリル−N−メチル−4 トリシアノビニル
アニリンはこのような炭素−炭素二重結合を1つ有する
が、残りの染料は2つ有する。しかし、染料がこのよう
な炭素−炭素二重結合を2つ以上有する場合には、この
ような染料と環状ポリシロキサンとの間で重合が、この
後にここに開示するポリエンを必要とすることなく、行
われることができる。しかし、複数の炭素−炭素二重結
合を有する染料とポリエンとの包含も本発明の範囲内で
ある。
【0026】少なくとも2つのヒドロシル化反応性炭素
−炭素二重結合を有する染料では、これらの結合が異な
るヒドロシル化反応性であることができる。高いヒドロ
シル化反応性炭素−炭素二重結合をここで考察するが、
ヒドロシル化に対して低い反応性である炭素−炭素二重
結合を有する部分には、メタクリレート、シクロペンテ
ニル、シクロヘキセニル及びスチリル基がある。異なる
ヒドロシル化反応性のこのような炭素−炭素二重結合を
有する特定の染料の例は、N−アリル−N−(2−メタ
クリリルオキシエチル)−4−ニトロベンゼンアミンと
N−アリル−N−(2−メタクリロイルオキシエチル)
−4 (4’−ニトロフェニルアゾ)ベンゼンアミンで
ある。下記表1は好ましい置換フェニル、アゾとビス
(アゾ)及びスチルベン染料の上記例と、異なるヒドロ
シル化反応性の複数の炭累−炭素二重結合を有する染料
の例との構造を示す。本出願における実施例は説明のた
めに記載するものであり、本発明の範囲を限定するもの
と解釈すべきではない。
【0027】表1 実施例1:N−アリル−N−メチル−4 ニトロアニリ
ン 構造:
【化11】 実施例2:N,N−ジアリル−4−ニトロアニリン 構造:
【化12】 実施例3:N,N−ジアリル−4−トリシアノビニルア
ニリン 構造:
【化13】 実施例4:N,N−ジアリル−4−(4’ ニトロフェ
ニルアゾ)メチルアニリン 構造:
【化14】 実施例5:N,N−ジアリル−4−[4’−(4”−ニ
トロフェニルアゾ)−3−メチルフェニルアゾ]アニリ
ン 構造:
【化15】 実施例6:4−(N,N−ジアリルアミノ) 4’−ニ
トロスチルベン 構造:
【化16】 実施例7:N−アリル−N (2−メタクリロイルオキ
シエヅル)−4−ニトロベンゼンアミン 構造:
【化17】 上記実施例の染料を以下の述べる合成方法によって製造
した。他に記載しない限り、全ての%は重量によるもの
とする。
【0028】実施例1 p−フルオロニトロベンゼン(2.8g,20ミリモ
ル)、N−メチルアリルアミン(2.10g,30ミリ
モル)、トリエチルアミン(2.0g,20ミリモル)
及びN メチル−2−ピロリジノン(NMP)(20m
l)の混合物を油浴において60〜70℃に5時間加熱
した。この混合物を蒸留水(100ml)で希釈し、エ
ーテルによって2回抽出した。抽出物を蒸留水とブライ
ン(brine)溶液とによって洗浄し、炭酸カリウム
上で乾燥させ、油状物になるまで濃縮した。この油状物
をKugelrohr装置によって蒸留し(90℃まで
に回収された初期カットを廃棄、110〜125℃、
0.1mmHg)、N−アリル−N−メチル−4−ニト
ロアニリン3.70g(96%)を得た。この物質は明
確なヒドロシル化を受けることができなかったが、これ
は恐らく存在する残留N−メチル−2−ピロリジノンの
ためと思われる。この残留物質をヘキサン−酢酸エチル
(10:1)を用いてシリカ上でクロマトグラフィー処
理し、再びKugclrohr装置によって蒸留して、
黄色油状物を得た、これは明確なヒドロシル化を受け
た。
【0029】実施例2 p−フルオロニトロベンゼン(15.2g,0.11モ
ル)、ジアリルアミン(10.7g,0.11モル)、
トリエチルアミン(15.3ml,0.11モル)及び
NMP(20ml)の混合物を窒素雰囲気下、油浴にお
いて90〜100℃に17時間加熱した。この混合物を
冷却し、蒸留水(200ml)で希釈し、エーテル−テ
トラヒドロフラン(2:1)によって抽出した。抽出物
を蒸留水によって2回洗浄し、硫酸マグネシウム上で乾
燥させ、黄色油状物になるまで濃縮した。この混合物を
ヘキサン−酢酸エチル(12:1)を用いてシリカ上で
クロマトグラフィー処理し、生成物をKugelroh
r装置によって120〜140℃(0.1mmHg)に
おいて蒸留し、黄色油状物を得た(8.9g,56
%)。
【0030】実施例3 ジアリルアニリン(4g,23.1ミリモル)を100
ml丸底フラスコに秤り入れた。ピリジン(30ml)
を加え、無色溶液を0℃に冷却した。テトラシアノエチ
レン(TCNE,3.25g,25.4ミリモル)を少
量ずつ15分間にわたって加えた。溶液は直ちに青/緑
色に変わり、続いて深マゼンタ色になった。TCNEの
全てを加えた後に、赤色溶液を0℃において35分間撹
拌し、次48〜55℃に20分間撹拌した。0℃に冷却
した後に、氷酢酸(30ml)を徐々に撹拌しながら加
え、溶液をこの温度において10分間撹拌してから、氷
冷200ml中に注入した。0℃の水中で30分間撹拌
した後に、沈殿した固体を濾過し、冷水で洗浄した。真
空乾燥器中で一晩乾燥させた後に、赤色固体5.8g
(92%)を回収した。フラッシュクロマトグラフィー
(40:60THF:ヘキサン)によって赤色固体5g
を得た。エタノールからの再結晶は赤色針状結晶として
染料を生じた。MP=93−94℃;λmax(CH
Cl)=512nm、ε=25,567
【0031】実施例4 4−ニトロアニリン(5.50g,0.04モル)をス
チーム浴土で12NHCl(10.8ml)と蒸留水
(7ml)中に溶解した。混合物を4〜7℃に冷却し、
2M 亜硝酸ナトリウム溶液(22ml)を40分間に
わたって加えた。混合物を5℃において1時間撹拌し、
尿素(1.0g)を加え、混合物をさらに5分間撹拌し
た。別のビーカーに蒸留したN,N’−ジアリル−3−
メチルアニリン(7.5g,40ミリモル)と、酢酸ナ
トリウム(12.0g)と、酢酸(40ml)とを混合
し、0〜5℃に冷却した。上記ジアゾニウム溶液を全て
一度に加えて、深赤色溶液を得た。混合物を0〜5℃に
おいて1.5時間激しく撹拌し、次に濾過して、赤色固
体を得た。この固体を蒸留水(500ml)中でスラリ
ー化し、2回濾過した。固体を乾燥させ、テトラヒドロ
フラン−エタノール(1:2)から2回再結晶し(それ
ぞれ、180mlと120ml量)、染料(8.0g,
60%,mp73〜74℃)を得た。
【0032】4−(4−ニトロフェニルアゾ)−3−メ
チルアニリン(7.68g,30ミリモル)を5N H
Cl(21ml)によってガラスロッドを用いて、微細
なペーストが形成されるまで、処理した。混合物を水
(54ml)によって希釈し、5分間撹拌し、2M 亜
硝液ナトリウム溶液(16.5ml,33ミリモル)を
室温において5分間にわたって加えた。混合物を室温に
おいて5分間撹拌し、0〜5℃に冷却した。別のビーカ
ーにおいてN,N−ジアリルアニリン(7.25g,4
2ミリモル)と酢酸ナトリウム(7.5g,92ミリモ
ル)とに氷酢酸(51ml)と水(9ml)とを混合
し、0〜5℃に冷却した。ジアゾニウム塩溶液を0〜5
℃において全て一度に加えて、混合物を1時間にわたっ
て時々撹拌した。混合物を飽和炭酸カリウム溶液によっ
て塩基性化し、生じた固体を温水によって2回洗浄し
た。固体を温テトラヒドロフラン(60ml)中に溶解
し、無水エタノール(120ml)を加えて結晶化し
て、染料を得た。
【0033】実施例6 25ml丸底フラスコ中に、4−ニトロフェニル酢酸
(3.6g,19.8ミリモル)とピペリジン(4.0
g,19.8ミリモル)を加え、次に4−(N,N’−
ジアリルアミノ)ベンズアルデヒド(4.0g.19.
8ミリモル)を少量ずつ15分間にわたって加えた。次
に、さらにピペリジン(3ml)を加え、混合物を11
0℃において1時間、130℃において3.5時間撹拌
した。反応混合物を冷蒸留水(200ml)中に注入
し、ジクロロメタン(3x300ml)によって抽出し
た。一緒にした抽出物を5N HCl(2x100m
l)、2N NaOH(100ml)、飽和炭酸ナトリ
ウム水溶液(100ml)及びブライン(100ml)
によって洗浄してから、硫酸マグネシウム上で乾燥さ
せ、濾過し、真空濃縮して、赤色半固体として5.8g
(88%)を得た。メタノールからの再結晶は淡橙色板
状結晶として1.8g(27%)を生じた;mp98〜
99℃;λmax(CHCl)−430nm、ε=
32,200。
【0034】実施例7 ピリジン(50ml)中の2−アニリノエタノール(A
ldrich)(13.7g,0.1モル)の溶液に、
無水酢酸(33.6g,0.33モル)を室温において
30分間にわたって加えた。混合物を室温において一晩
撹拌し、蒸溜水(500ml)中に注入した。固体を回
収し、ヘキサン−酢酸エチルから再結晶して、N−(2
−アシルオキシエチル)アセトアニリドを得た。上記ア
セトアニリド(11.05g,0.05モル)を硝酸−
硫酸混合物によって処理し、実施例11に述べたよう
に、2.5N HClによって加水分解して、N−(2
−ヒドロキシエチル)−4−ニトロベンゼンアミンを得
た。な部位の一部もしくは全てが生ずることが可能であ
ることが対応して理解される。好みの問題として、前記
少なくとも2つの二重結合はまた少なくとも2つのペン
ダント基に分けられ、これらの少なくとも2つのペンダ
ント基は前記供与基、受容基、及び非局在化Pi電子系
の中の少なくとも2つの異なる部位に結合する。
【0035】特に好ましい形態では、本発明の前記新規
な染料は前記電子供与基、電子受容基、及び非局在化P
i電子系の中の2つの異なる部位に結合した、少なくと
も2つの前記ヒドロシル化反応性炭素−炭素二重結合を
特徴とする。さらに詳しくは、2つのこのような異なる
部位は電子供与基と非局在化Pi電子系中の部位とであ
る。本発明の新規な染料に関して、少なくとも2つの炭
素−炭素二重結合の前記配置から特別な利益が実現しう
る。特に、この形態は該新規な染料を、前記電子供与
基、電子受容基、及び非局在化Pi電子系の中の少なく
とも2つの異なる部位によって、ポリマーマトリックス
に結合させるので、高温におけるポリマーマトリックス
におけるこれらの新規な染料の可動性を大きく制限する
ことができる。その結果、染料はポリマーマトリックス
中でより完全に固定されることができ、特に第2工程で
高温において硬化することができる。対応して、最終光
学的製品の二次NLO性質に改良された熱安定性が加え
られる。
【0036】この明細書中の他の箇所で述べるように、
二次光学的非線形性はポリマー染料成分の配向を必要と
する。しかし、エントロピー要素が染料配向に不利に影
響する可能性がある。例えば、温度の上昇はポリマー染
料成分の可動性を高める。配向実施手段、例えば電界の
対応する使用なしには、染料配向に不利な影響を与える
結果となりうる。実施例2及び4〜7の染料の場合のよ
うに、少なくとも2つの炭素−炭素二重結合が染料中の
同じ部位に結合する場合には、ポリマーへの染料の結合
時のこれらの結合の反応が染料を回転の可能性によって
解離させる。それ故、加熱時に、配向ポリマー染料成分
は配向から移動しやすい。これとは対照的に、ポリマー
中の2つの異なる部位に結合した本発明の新規な染料は
それらの移動能力をより大きく制限される。制限が大き
ければ大きいほど、加熱時の第2調和シグナルの減少は
低くなり、熱安定性は大きくなる。さらに本明細書で既
述した染料の場合と同様に、本発明の新規な染料の2つ
以上のヒドロシル化反応性炭素−炭素不飽和結合は、異
なるヒドロシル化反応性でありうる。これらの結合には
ここに述べる、特に高い又は低いヒドロシル化反応性炭
素−炭素不飽和結合を含む。
【0037】本発明の新規な染料は−般式:
【化18】 で示される染料を含む、式中Z〜Zは下記要素:
【化19】 から成る群から選択され;JとJ〜Jは−N=N、
−CH=CH−、−CH=N−、及び−N=CH−から
成る群から選択され;Aは−NO、−CN、−CH=
CH−NO、−CH=CH−CN、−CH=C(C
N)、−C(CN)−C(CN)、−SOR、−
COR、−SOR、−CF及び−SOCF
ら成る群から選択される;Dは下記要素:
【化20】 から成る群から選択される:Y〜Y12は水素、C
〜C10アルキル基、C〜C10アルコキシ基、塩
素、臭素、フッ素、E−(CH−Q−、及びC
=C(R)−CO(CH−Q−から成
る群から選択され;R、Y13とY14はC〜C10
アルキル基、E−(CH−Q−、及びCH
C(R)−CO(CH−から成る群から
選択され;EはR−C(R)=C(R)−、2−
シクロペンテニル、3−シクロペンテニル、2−シクロ
ヘキセニル、3−シクロヘキセニル、及びノルボルネニ
ルから成る群から選択され;Qは−O−、S、−N(R
)−及び共有結合から成る群から選択され;R、R
、R、R及びRは水素とC〜Cアルキル基
から成る群から選択され;RとRは水素、C〜C
10アルキル基、RとRの結合によって形成される
環状−(CH−及びRとRの結合によって形
成される環状 (CH−から成る群から選択さ
れ;u−1〜0;x1、x2、x3、x4及びx5=0
〜1;q=0〜10;m=1〜10;及びw=0〜1で
あり;Y〜Y12の各々が水素、C〜C10アルキル
基、C〜C10アルコキシ基、塩素、臭素及びフッ素
から成る群から選択される場合には、Aと、Y13とY
14から成る群から選択される1つの要素とは両方とも
ヒドロシル化反応性炭素−炭素二重結合を含まなければ
ならない;また、Y〜Y12の1つを除いた全てが水
素、C〜C10アルキル基、C〜C10アルコキシ
基、塩素、臭素及びフッ素から成る群から選択される場
合には、Y13、Y14及びAから成る群から選択され
る1つの要素はヒドロシル化反応性炭素−炭素二重結合
を含まなければならない。
【0038】好ましくは、上記一般式の新規な染料で
は、Z〜Zは下記要素:
【化21】 から成る群から選択される;J及びJ〜Jは−N=
N−、−CH=CH 、−N−CH−及び−CH=N−
から成る群から選択され;Aは−NO、−CH=C
(CN)、−C(CN)=C(CN)、−SO
及び−CFから成る群から選択され;Dは下記要素:
【化22】 から成る群から選択され;Y〜Y12は水素、C
10アルキル基、C〜C10アルコキシ基、CH=
CH−CH、CH=C(CH)−CH、CH
CHC(=O)O(CH及びCH=C(C
)C(−O)O(CHから選択される、但し
〜Y12の1つを除いた全ては水素、C〜C10
アルキル基及びC〜C10アルコキシ基から成る群か
ら選択される;R、Y13及びY14は前記で定義した
通りであり;q=2〜5;x1+x2+x3+x4+x
5=0〜2である。
【0039】本出願では、技術上通常の熟練を有する人
が一般にこのような染料を製造することができるよう
に、本発明の特定の新規な染料の充分に典型的な合成方
法を記載する。特に、技術上通常の熟練を有する人はこ
こに記載した教示に従って、上記一般式の範囲内に含ま
れる本発明の新規な染料を製造することができる。上記
特定の新規な染料と、それらの対応する構造とを表2に
記載する。これらの染料の合成方法を以下に記載する。
【0040】表2 実施例8:N−アリル−N−メチル−2−ビニル−4
ニトロアニリン 構造:
【化23】 実施例9:N,N,−ジアリル−N,N’ジメチル−4
−(4−ニトロフェニルアゾ) 1,3−ベンゼンアミ
ン 構造:
【化24】 実施例10:N,2−ジアリル−N−メチル−4−[2
−(4−ニトロフェニル)エテニル]アニリン 構造:
【化25】 実施例11:2−(2−プロペニルオキシ)−4−(3
−ピロリノ)ニトロベンゼン 構造:
【化26】 実施例12:N−メチル−N−アリル−3−(2−シク
ロペンテニルオキシ)−4−ニトロアニリン 構造:
【化27】 実施例13:N−メチル−N−アリル−3−(3−ブテ
ニルオキシ)−4−ニトロアニリン 構造:
【化28】 実施例14:N−アリル−N−メチル−3−メタクリロ
イルオキシ−4−ニトロアニリン 構造:
【化29】 実施例15:N,N−ジアリル−4−(4’−ニトロフ
ェニルアゾ)−3−アクリロイルオキシアニリン 構造:
【化30】
【0041】実施例8 この合成手順では、ホスホニウム塩の生成、ホルムアル
デヒドとの縮合、及びN−メチルアリルアミンによるフ
ルオリドの置換を伴う2−フルオロ−5−ニトロトルエ
ンの臭素化によって、染料を調製した。
【0042】四塩化炭素(26ml)中2−フルオロ−
5−ニトロトルエン(18.6g、0.12モル、ウィ
スコンシン州ミルウォーキーにあるAldrich C
hemical Co.製)溶液を加熱して還流し、次
にその中に、四塩化炭索(54ml)中ベンゾイルペル
オキシド(1.8g)溶液とN−ブロモスクシニミド
(21.6g、0.12モル)とを、1時間の間に3回
にわたって加えた。合計3時間加熱してから、更に、ベ
ンゾイルペルオキシド(0.6g)を加えて、1時間加
熱し続けた。その混合物を室温まで冷却してから、エー
テル(100ml)で希釈し、次に濾過してスクシニミ
ドを除去した。得られた濾液を濃縮し、クロロホルム
(20ml)で希釈し、次に再び濃縮してから、それを
次の工程で直接用いた。
【0043】前の工程からの臭化物を、クロロホルム
(120ml)で希釈した。その溶液に対して、室温に
おいて、トリフェニルホスフィン(31.5g、0.1
2モル)を加えた。その混合物を、1.5時間加熱して
還流し、次に一晩かけて(16時間)室温まで冷却し
た。生成した結晶を集め、テトラヒドロフランで洗浄
し、乾燥させて、薄い黄色(pale yellow)
の結晶47.3g(82.5%)を得た。そのホスホニ
ウム塩は、次の工程で直接用いた。
【0044】ホスホニウム塩(47.3g、0.098
5モル)を、室温において、蒸留水(60ml)、テト
ラヒドロフラン(40ml)、及び37%ホルムアルデ
ヒド水溶液(30ml)の中で撹拌した。そこに炭酸ナ
トリウム溶液(2M、75ml)を加え、その二相溶液
を室温で1.5時間撹拌した。次にその混合物を蒸留水
(300ml)で希釈してから、エーテル(400及び
150ml部)で抽出した。得られた抽出物を蒸留水及
びブライン溶液で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥さ
せ、次に濃縮させて、エーテルとテトラヒドロフランの
大部分を除去した。そこにトルエン(100ml)を加
え、次にヘキサン(200ml)を加えて、トリフェニ
ルホスフィンオキシド副産物を沈殿させる。その副産物
は、濾過して取除いた。その濾液を濃縮し、Kugel
rohr装置によって残留オイルを蒸留し(55−85
℃、0.1mmHg)、薄い黄色のオイルとして2−フ
ルオロ−5−ニトロスチレン(10.3g、63%)を
得た。次に、それを、1−メチル−2−ピロリジノン
(60ml)、トリエチルアミン(6.0g、60ミリ
モル)、及びN−メチルアリルミン(8.5g、0.1
2モル)と共に、17時間、加熱した。その混合物を、
室温まで冷却し、蒸留水(300ml)で希釈してか
ら、エーテル(300及び150ml部)で抽出した。
その抽出物を蒸留水及びブライン溶液で洗浄し、炭酸カ
リウムで乾燥させ、更にそれを濃縮して赤いオイルを得
た。ヘキサン・エーテル(20:1)とシリカを用いた
クロマトグラフィーによって、その赤いオイルから、1
2.7gのオイルを得た。最後に、Kugelrohr
装置を用いて、該オイルを蒸留することによって(10
0−110℃、0.1mmHg)、赤橙色のオイルとし
て染料を得た(12.0g、89%)。
【0045】実施例9 N,N′−ジメチル−1,3−ベンゼンジアミン(1
3.6g、0.10モル)を、2M炭酸ナトリウム溶液
(150ml)及び臭化アリル(28.2g、0.23
2モル)の存在下において、6時間、80℃まで加熱し
た。その混合物を水で希釈してから、エーテルで2回抽
出した(200及び100ml部)。その抽出物を水及
びブラインで洗浄し、炭酸カリウムで乾燥させ、更にそ
れを濃縮してオイルを得た。そのオイルを、Kugel
rohr装置を用いて蒸留して、純粋なN,N′−ジア
リル−N,N′−ジメチル−1,3−ベンゼンジアミン
を得た。
【0046】N,N′−ジアリル−N,N′−ジメチル
−1,3−ベンゼンジアミン(8.64g、40ミリモ
ル)を、実施例5で説明したように、4−ニトロアニリ
ンのジアゾニウム塩とカップリングさせて、染料を得
た。
【0047】実施例10 ポタシアムハイドライド懸濁液(3.7g、35重量
%、32.5ミリモル)を計量して、乾燥させた三つ口
フラスコの中に入れ、ヘキサンで2回洗浄した。ポタシ
アムハイドライドは、室温において、乾燥ジメチルホル
ムアミド(DMF)(50ml)中に懸濁させた。その
懸濁液を機械で撹拌しながら、DMF(50ml)中2
−アリルアセトアニリド(5.28g、30ミリモル)
を、15分間にわたって加えた。撹拌は、室温で2時
間、続けた。ヨウドメタン(5.0g、35ミリモル)
を、室温において、その全量を一度に加えた。その混合
物を3時間撹拌し、次にその混合物を、水(500m
l)と10N HCl(5ml)で希釈してから、エー
テル・ジクロロメタン(4:1)で3回抽出した。その
抽出物を、ブラインで洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥
させ、更にそれを濃縮してオイルを得た。粗アミドを、
16時間還流しながら、2.5N HCl(75ml)
とエタノール(75ml)で処理した。エタノールを除
去し、その混合物を、飽和炭酸ナトリウム(100m
l)でpH10までアルカリ性にし、次にエーテル・ジ
クロロメタン(4:1)で3回抽出した。その抽出物
を、ブラインで洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させ、
更にそれを濃縮してオイルを得た。そのオイルを、Ku
gel−rohr装置を用いて蒸留し、純粋な2−アリ
ル−N−メチルアニリンを得た。
【0048】2−アリル−N−メチルアニリン(14.
7g、0.10モル)を、2M炭酸ナトリウム溶液(7
5ml)と臭化アリル(14.1g、0.116モル)
の存在下において、6時間、80℃まで加熱した。その
混合物を、水で希釈し、エーテルで2回抽出した(15
0及び75ml部)。その抽出物を水及びブラインで洗
浄し、炭酸カリウムで乾燥させ、更にそれを濃縮してオ
イルを得た。そのオイルを、Kugelrohr装置を
用いて蒸留して、純粋なN,2−ジアリル−N−メチル
アニリンを得た。
【0049】機械で撹拌しながら、乾燥DMF(25m
l)に対して、オキシ塩化リン(15.4g、0.10
モル)を、0−5℃で、0.5時間にわたって加えた。
撹拌しながら、DMF(10ml)中N,2−ジアリル
−N−メチルアニリン(18.7g、0.10モル)
を、ゆっくり加えた。その混合物を、2時間、撹拌しな
がら100℃まで加熱し、次に冷却してから、氷水(2
00ml)中に注いだ。次に、そこに、撹拌しながら、
飽和酢酸ナトリウム(150ml)をゆっくりと加える
ことによって中和し、エーテルで2回抽出した。その抽
出物を、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液(50ml)、
水、更にブライン溶液で洗浄し、炭酸カリウムで乾燥さ
せ、更にそれを濃縮して固体を得た。その固体を、ヘキ
サン・酢酸エチルから再結品させて、純粋な3−アリル
−4−(N−アリル−N−メチルアミノ)−ベンズアル
デヒドを得た。
【0050】3−アリル−4−(N−アリル−N−メチ
ルアミノ)−ベンズアルデヒド(10.25g、0.0
5モル)、THF(100ml)、p−ニトロベンジル
トリフェニルホスホニウムプロミド(27.4g、0.
55モル)、及び水(50ml)の混合物を、そこに2
M炭酸ナトリウム溶液(50ml)を5分間にわたって
加えながら、室温で混合した。その混合物を、2時間、
機械で撹拌し、水(300ml)で希釈して、エーテル
で2回抽出した(250ml部)。その抽出物を水及び
ブラインで洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させ、更に
濃縮した。その混合物を、トルエン(100ml)及び
ヘキサン(200ml)で希釈し、トリフェニルホスフ
ィンオキシドを濾別した。濾液を濃縮し、ヘキサン・酢
酸エチルとシリカを用いたクロマトグラフィーによっ
て、純粋なN,2−ジアリル−N−メチル−4−[2−
(4−ニトロフェニル)エテニル]アニリンを得た。
【0051】実施例11 アセトン100ml中に溶かした5−フルオロ−2−ニ
トロフェノール(10g、63.6ミリモル)に対し
て、炭酸カリウム(16.6g、120ミリモル)を加
えた。その時、薄い黄色の溶液は、即座に、明るぃ赤に
変色した。次にそこに臭化アリル(15.4g、11.
0ml、127モル)を加え、室温で撹拌し続けた。そ
の結果、濃密な(thick)赤い沈殿が生成した。そ
こに、蒸留水2mlを加えて、フェノキシド塩の溶解を
助けた。丸底フラスコに冷却器を取付け、懸濁液を、窒
素雰囲気の下で17時間還流した。次に室温まで冷却
し、全ての固体が溶解するまで、撹拌しながら、2N
HClをゆっくりと加えた。有機顔料を酢酸エチルで抽
出し、それを水及び飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗
浄した。その化合抽出物(combined extr
acts)を硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾過し、回
転蒸発器(rotary evaporator)と真
空管路で濃縮して、橙色/黄色のオイルとして2−(2
−プロペニルオキシ)−4−フルオロニトロベンゼン
(12.5g、100%)を得た。この生成物は、更な
る精製を行わずに、次の工程で用いた。
【0052】2−(2−プロペニルオキシ)−4−フル
オロニトロベンゼンを、窒素ガスシール(nitrog
en blanket)の下で、NMP 20ml中に
溶かした。その薄い黄色の溶液に対して、3−ピロリン
(1.4g、1.5ml、19.8ミリモル)を一度に
加えた。溶液は、直ぐに薄黒く(即ち、橙色/黄色に)
なった。反応は1時間後に約60%、17時間後に約9
5%完了した。3−ピロリン150μlを更に加えて、
反応を完了させた。合計で18時間後に、フラスコの内
容物を、飽和炭酸ナトリウムと水との氷冷水溶液(1:
1)中に注いだ。黄色の固体が沈殿し、その固体を濾過
し、氷冷水で洗浄し、真空デシケーター中で乾燥させ
て、黄色の結晶3.71g(100%)を得た。その固
体をエタノールから再結晶させ、薄い黄色の結晶とし
て、染料2.7g(72%)を得た:mp=116−1
17.5℃、λmax(CHCl)=465nm、
ε=41,833。
【0053】実施例12 アセトン150ml中炭酸カリウム(26.4g、19
1ミリモル)に対して、5−フルオロ−2−ニトロフェ
ノール(15g、95.5ミリモル)を−度に加えた。
アセトンを更に50ml加えて、赤い懸濁液を迅速に作
った。その懸濁液を0℃まで冷却し、ピペットを用い
て、粗3−クロロシクロペンテン(12.1ml、12
4ミリモル)を加えた。その懸濁液を室温まで温めてか
ら、一晩、撹拌しながら還流した。朝になってから、そ
の懸濁液(黄色)を0℃まで冷却し、3−クロロシクロ
ペンテン2−3mlを更に加えた。その懸濁液を、数時
間、再び還流した。次に、室温まで冷却した後、pHが
3−5になるまで、2N HClを加えた。その溶液を
ジエチルエーテルで抽出し、その抽出物を水で洗浄し、
無水硫酸マグネシウムで乾燥させて、濾過し、更に濃縮
して、茶色の固体19gを得た。その固体をヘキサン2
50ml中に加熱して溶かした。溶液中に、茶色/黒色
固体の沈殿が生成し、それを素早く濾過した。薄い黄色
の濾液を0℃まで数時間冷却し、生成したオフホワイト
の固体を濾過した。その固体を真空管路で乾燥させ、薄
い黄色の固体として、2−(2−シクロペンテニルオキ
シ)−4−フルオロニトロベンゼン11.9gを得た;
mp=50.5−51.0℃。
【0054】N−メチルピロリジノン(NMP)45m
l中に溶解させた2−(2−シクロペンテニルオキシ)
−4−フルオロニトロベンゼン(5.0g、22.4ミ
リモル)に対して、N−メチルアリルアミン(2.8m
l、29.1ミリモル)を、シリンジを用いて一度に加
えた。還流冷却器を取付け、その溶液を、60−70℃
で撹拌しながら加熱した。18時間後、更に、N−メチ
ルアリルアミン400μlを加えて、もう3時間加熱し
た。その黄色の溶液を、氷冷水300ml中に注いだ。
0℃で1時間撹拌した後、その黄色の沈殿固体を濾過
し、氷冷水で洗浄した。真空管路で一晩乾燥させて、黄
色の結晶5.6g(91%)を得た。その黄色の固体
を、酢酸エチル・ヘキサンから再結晶させて、染料3.
7gを得た;mp=80.0−80.5℃。
【0055】実施例13 NMP(20ml)、アセトン(20ml)、及び炭酸
カリウム(8.85g)の懸濁液に対して、5−フルオ
ロ−2−ニトロフェノール(5.0g、30ミリモル)
を一度に加えた。15分後、懸濁液は、黄色に変色し始
めた。窒素雰囲気下で30分間撹拌した後、4−プロモ
ブテン(4.25ml)を加え、その懸濁液を18時間
還流した。次に、その懸濁液を水の中に注ぎ、ジエチル
エーテル3x 200mlで抽出した。水性相を2N
HClで酸性にし、エーテルで抽出した。エーテル層を
まとめて、2N HCl及び水で洗浄し、無水硫酸マグ
ネシウムで乾燥させた。それを濾過して真空濃縮し、オ
イルとして2−(3−ブテニルオキシ−4−フルオロ−
ニトロベンゼン6.0gを得た。2−(3−ブテニルオ
キシ−4−フルオロ−ニトロベンゼンは、更なる精製を
行わずに、次の工程で用いた。
【0056】2−(3−ブテニルオキシ−4−フルオロ
ニトロベンゼン(5.6g、26.5ミリモル)を、室
温で撹拌しながら、NMP 60ml中に溶かした。そ
こにN−メチルアリルアミン(3.3ml、35ミリモ
ル)を一度に加え、その黄色の溶液を、4時間、50−
60℃まで温めた。更に、アリルアミン400μlを加
え、その溶液を、更に16時間撹拌した。反応はまだ完
了していないが、フラスコの内容物を、氷冷水200m
l中に注いだ。有機顔料をジエチルエーテル(3x 1
50ml)で抽出し、それを水(3x 100ml)で
洗浄して、硫酸マグネシウムで乾燥させ、更に濃縮し
て、橙色/黄色のオイル6.5gを得た。シリカゲル
(酢酸エチル:ヘキサン30:70)を用いたフラッシ
ュクロマトグラフィー(flash chromato
graphy)によって、黄色/橙色のオイル5.0g
を得た。そのオイル3.7gを、Kugelrohr装
置を用いて、0.2トルで蒸留し、明るい黄色のオイル
(125−135℃)として、染料3.5g(68%)
を得た;λmax(エタノール)=388nm、ε=1
8,020。
【0057】実施例14 乾燥塩化メチレン(40ml)中N−アリル−N−メチ
ル−3−ヒドロキシ−4−ニトロアニリン(4.0g、
0.019モル)に対して、トリエチルアミン4ml及
びメタクリロイルクロリド2.3mlを加えた。その溶
液を室温で3時間撹拌して、ヘキサン120ml中に注
ぎ、次にそれを濾過して白い固体を得た。濾液は、塩化
メチレンに溶かし、続いて飽和炭酸水素ナトリウム水溶
液及び蒸留水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させ
て、濾過し、更に濃縮して、黄色の固体5.0gを得
た。それを、エタノールから再結晶させて、黄色の針状
結晶として、染料3.9gを得た:mp=91−92
℃、λmax(CHCl)=387nm、ε=2
2,612。
【0058】実施例15 フラスコの中で、NMP(150ml)中3−アミノフ
ェノール(10.0g、0.092モル)に対して、ト
リエチルアミン60ml及び臭化アリル19mlを加え
た。その混合物を、80℃において、窒素下で撹拌し
た。更に、トリエチルアミン22ml及び臭化アリル9
mlを、48時間にわたって加えた。室温まで冷却した
後、その反応混合物を、蒸留水500ml中に注ぎ、ジ
エチルエーテルで抽出し、次にその抽出物を蒸留水で洗
浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させて、濾過し、更にそ
れを濃縮して、赤いオイルとして、3−(N,N−ジア
リルアミノ)フェノール13.5gを得た。フラッシュ
クロマトグラフィー(シリカゲル、THF:ヘキサン3
0:70)によって、薄い黄色のオイルとして、3−
(N,N−ジアリルアミノ)フェノール11.3gを得
た。
【0059】小さなビーカーの中で、p−ニトロアニリ
ン3.0g(21.7ミリモル)を、5N HCl24
ml及び蒸留水6ml中に懸濁させた。その懸濁液を、
氷浴中で0℃まで冷却し、次に懸濁液の温度を4℃未満
に維持しながら、水5ml中に溶かしたNaNO
1.6gを、15分間にわたって、ピペットでゆっくり
加えた。全てのNaNOを加えた後、更に1時間、そ
の懸濁液を撹拌した。別のビーカーの中で、酢酸ナトリ
ウム12g、酢酸24ml、及び3−(N,N−ジアリ
ルアミノ)−フェノール4.5gを混合し、0℃まで冷
却した。初めのビーカーの内容物を、第二のビーカーの
中に、撹拌しながらゆっくりと加えた。2時間後、その
混合物を、氷水100ml中に注ぎ、次に飽和炭酸水素
ナトリウム水溶液を、発泡が止まるまで、加えた。得ら
れた赤い固体を濾過し、過剰の蒸留水で洗浄してから、
一晩、真空デシケーターの中で乾燥させて、N,N−ジ
アリル−4−(4′−ニトロフェニルアゾ)−3−ヒド
ロキシアニリン6.4gを得た。
【0060】あらかじめ乾燥させた3口丸底フラスコ中
で、窒素雰囲気下、6gのN,N−ジアリル−4−
(4’−ニトロフェニルアゾ)−3−ヒドロキシアニリ
ンが無水塩化メチレン140mlに溶解された。トリエ
チルアミン(5.1ml)がシリンジから加えられ、5
分間の撹拌後、アクリロニトリルクロライド1.6ml
(1.1当量)がシリンジから約15分間にわたり滴下
された。2時間後、その溶液に、更に、トリエチルアミ
ン500μl及びアクリロイルクロリド800μlを加
え、その内容物を、もう1時間撹拌した。フラスコの内
容物を、蒸留水200ml中に注ぎ、酢酸エチル/TH
Fで数回抽出した。希釈(50:50)炭酸ナトリウム
溶接で一回洗浄した後、化合有機画分(combine
d organic fractions)を、硫酸マ
グネシウムで乾燥させて、濾過し、更にそれを、回転蒸
発器及び真空管路で濃縮して、粘稠な半固体として7.
0gを得た。酢酸エチル/ヘキサンから再結晶させ、薄
いえび茶色の針状結晶として、染料3gを得た。
【0061】本発明のポリマーに適するポリエンは、少
なくとも2つのヒドロシレーション(hydrosil
ation)反応性炭素・炭素二重結合を有する。有機
染料に関して考察したように、2つ又はそれ以上のポリ
エンを併用することができる。
【0062】ポリエンは、少なくとも2つのヒドロシレ
ーション反応性炭素・炭素二重結合を有する有機染料の
様式において、本発明のポリマーにおける架橋成分とし
て役立つことができる。
【0063】適当なポリエンとしては、1分子当たり少
なくとも2つのヒドロシレーション反応性炭素・炭素二
重結合を有する環状又は線状ポリシロキサンポリエン、
不飽和ポリエステルポリエン、ポリエーテルポリエン、
不飽和有機ゴム、及び(一般的に1000未満、好まし
くは500未満の分子量を有する)低分子量ポリエンが
挙げられる。
【0064】適当な環状ポリシロキサンポリエンとして
は、以下の特許:即ち、オレフィンテトラマーを含む米
国特許第3,197,432号;四官能価シクロテトラ
シロキサン及びニ官能価シクロテトラシロキサンを含む
米国特許第3,197,433号;及び米国特許第4,
640,968号において記載されているもの、が挙げ
られる。具体的な例としては、テトラメチルテトラビニ
ル−シクロテトラシロキサン、テトラメチルテトラアリ
ルシクロテトラシロキサン、ヘキサメチルジ(エチリデ
ンノルボルニル)シクロテトラシロキサン、ヘキサメチ
ルジ(メチリデンノルボルニル)シクロテトラシロキサ
ン、テトラビニル−1,5−ジメチル−3,7−ジフェ
ニルシクロテトラシロキサン、ヘキサメチルジビニルシ
クロテトラシロキサン及び1,5−ジビニル−1,5−
ジフェニル−3,3,7,7−テトラメチルシクロテト
ラシロキサンがある。
【0065】有用な線状ポリシロキサンポリエンは、
1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ジ(エチリデ
ンノルボルニル)ジシロキサン、1,1,3,3−テト
ラメチル−1,3−ジビニルジシロキサン、1,1,
3,3−テトラメチル−1,3−ジアリル−ジシロキサ
ン、ポリメチルビニルシロキサン、1,3−ジメチル−
1,3−ジフェニル−1,3−ジビニルジシロキサン、
及びポリメチルフェニルビニルシロキサンである。
【0066】有用な低分子量ポリエンとしては、多官能
価のメタクリレート、アクリレートビニル、アリル、イ
ソプロペニル、イソブテニル、及びノルボルネニルが挙
げられる。具体的な例としては、o−、m−及びp−ジ
ビニルベンゼン、o−、m−及びp−ジイソプロペニル
ベンゼン、ジアリルエーテル、o−、m−及びp−ジア
リルベンゼン、1,4−及び1,5−ヘキサジエン、5
−ビニル−2−ノルボルネン、5−エチリデン−2−ノ
ルボルネン、ビスフェノールAジアリルエーテル、ビス
フェノールAジメタクリレート及びジアクリレート、
1,4−ペンタジエン、及び1,5−シクロオクタジエ
ンがある。又、BARDらの′360に記載されている
2つ又はそれ以上の末端ノルボルネニル基を有するモノ
マーも有用である。
【0067】本発明のポリマーに適当な好ましいポリエ
ンとしては、縮合多環式ポリエン(fused pol
ycyclic polyenes)が挙げられ;2つ
又はそれ以上の前記ポリエンを併用することもできる。
用いることができる縮合多環式ポリエンとしては、LE
IBFRIED′779及びLEIBFRIED′73
1に記載されているものである。
【0068】特に好ましい縮合多環式ポリエンは、その
環の中に少なくとも2つの非芳香族ヒドロシレーション
反応性炭素・炭素二重結合を有する多環式炭化水素化合
物である。その例としては、ビシクロヘプタジエン(即
ち、ノルボルナジエン)、及びビシクロヘプタジエンと
シクロペンタジエンとのディールス・アルダーオリゴマ
ー(例えば、ジメタノヘキソヒドロナフタレン)、ノル
ボルナジエンダイマー、ヘキサヒドロアントラセン、及
びそれらの内のいずれかの置換誘導体が挙げられる。ポ
リエンに関して一般的に上記したように、特に、2つ又
はそれ以上の縮合多環式ポリエンを併用することもでき
る。
【0069】染料に関して前述したと同様に、縮合多環
式ポリエン中の、少なくとも2つの非芳香族性ヒドロシ
リル反応性炭素−炭素二重結合は、異なるヒドロシリル
反応性を有することができる。高いヒドロシリル反応性
を有する結合には、たとえば、縮合多環式脂肪族環構造
における2つのブリッジヘッド位置に隣接するものがあ
る。より反応性の低いヒドロシレーション反応性炭素・
炭素二重結合は、例えばジシクロペンタジエン(DCP
D)中にあるシクロペンテン環二重結合のような、縮合
多環式脂肪族環構造の中にある、2つの橋頭の隣に位置
していない任意の他の非芳香族炭素・炭素二重結合であ
ることができる。例としては、一般式:
【化31】 (式中、n=0、1、2、又は3である)を有するシク
ロペンタジエンオリゴマーのある種の異性体、及びそれ
らの置換誘導体(置換基は、実質的に、ヒドロシレーシ
ョンにおける炭素・炭素二重結合の反応性を阻害すべき
ではなく、好ましくは二重結合の炭素原子上に配置され
ているべきではない);該化合物の例としては、メチル
ジシクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン(DCP
D)、及びトリシクロペンタジエンが挙げられる。好ま
しいのはDCPDとトリシクロペンタジエンであり、最
も好ましいのはDCPDである。
【0070】同じ又は同程度の反応性を有する少なくと
も2つの非芳香族ヒドロシレーション反応性炭素・炭素
二重結合を有する1つ又はそれ以上の縮合多環式ポリエ
ンを、異なるヒドロシレーション反応性の炭素・炭素二
重結合を有する1つ又はそれ以上の多環式ポリエンと併
用することも又、本発明の範囲内である。
【0071】本発明のポリマーは、有機ケイ素架橋ポリ
マー及び有機ケイ素架橋可能ポリマーを含む。更に、該
ポリマーは、既に示した環状ポリシロキサンのヒドロシ
レーション生成物、有機染料のヒドロシレーション生成
物、及び、任意に、ポリエンのヒドロシレーション生成
物を含む。又本発明のポリマーは、前記各成分の1つ又
はそれ以上を含むことができる。
【0072】ポリエンが存在していない場合、染料は、
少なくとも2つのヒドロシレーション反応性炭素・炭素
二重結合を有していなければならない;ポリエンが含ま
れている場合は、前記の二重結合を唯1つだけ有する染
料も又適当である。本発明のポリマーは、明確に言え
ば、1つ又はそれ以上のヒドロシレーション反応性炭素
・炭素二重結合をそれぞれ有する1つ又はそれ以上の有
機染料と、1つ又はそれ以上のポリエンとを含む。
【0073】ポリエンが存在しない場合には、染料は少
なくとも2つのヒドロシリル反応性炭素−炭素二重結合
を含まなければならない。ポリエンが存在する場合に
は、上記の結合を1つだけ含む染料も適当に使用でき
る。本発明にかかるポリマーは、それぞれが1個または
複数のヒドロシリル反応性炭素−炭素二重結合を含む1
種または複数の染料、および1種または複数のポリエン
を含むことができる。
【0074】好ましくは、本発明のオルガノシリコンポ
リマーに対して、および本発明の十分に配合されたプレ
ポリマーに対しては、染料により、または染料とポリエ
ンとによるヒドロシリル化反応性の炭素−炭素二重結合
の総量対環状ポリシロキサンによるヒドロシリル化反応
性≡SiH基総量の比は、約0.02:1〜約4.0:
1、好ましくは、約0.3:1〜約2:1、さらに好ま
しくは、この比は、約0.5:1〜約1.8:1であ
る。さらにより好ましくは、この比は、約0.7:1〜
約1.3:1であり、最も好ましくは、この比は、約
0.8:1〜約1.2:1である。ポリエンが存在する
場合、それによるヒドロシリル化反応性炭素−炭素二重
結合の量は、染料によるヒドロシリル化反応性炭素−炭
素二重結合対前記ヒドロシリル化反応性≡SiH基総量
の比が、約0.01:1〜約3.9:1、より好ましく
は、約0.1:1〜2:1、最も好ましくは、この比が
約0.2:1〜1:1になるようにするのがよい。
【0075】前述のヒドロシリル化反応は、有機染料残
基、またはポリエン残基が存在する場合には、ポリエン
残基も含めて、それと交互に、環状ポリシロキサン残基
を生ずる。ヒドロシリル化反応が十分に続く場合には、
これら交互の残基は、架橋ポリマーを形成する。
【0076】本発明のこのような架橋熱可塑性ポリマー
のひとつは、テトラメチルシクロテトラシロキサン2m
ol、N,N’−ジアリル−4−ニトロアニリン3mo
lおよびノルボルナジエン1molの反応生成物であ
る。これらの反応剤から得られる十分に硬化した熱可塑
性ポリマーは、以下の理想化された構造式を有する。た
だし、2,5異性体も存在することが可能であるが、こ
の式は、2,6ノルボルナン異性体のみを示している。
【化32】 オルガノシリコンプレポリマーおよび本発明のポリマー
は、ライブフリード(LEIBFRIED)′779、
ライブフリード′731およびバード(BARD)et
a1.′360および、バーニエル(BURNIE
R)′048、米国特許No.5,025,048、バ
ーニエル′735、米国特許No.5,118,73
5、バーナム(BARNUM)et al.米国特許N
o.5,171,817、ライブフリード′134、米
国特許No.5,077,134ならびにバードet
al.′303、米国特許No.5,068,303な
らびに1990年10月5日に出願された米国特許出願
No.593,161および1990年10月5日に出
願された米国特許出願No.593,168に記載され
た工程および触媒を含む手順および成分を用いて調製す
ることができるが、これらに限定されるものではない。
プレポリマーを形成するための反応およびこのプレポリ
マーからポリマーを形成するための反応は、熱的に促進
することができ、また、ヒドロシリル化触媒もしくはラ
ジカルジェネレータ、例えば、過酸化物およびアゾ化合
物を添加することにより促進することができる。ヒドロ
シリル化触媒としては、周期表第VII属の元素の金属
塩および錯体が挙げられる。好ましいヒドロシリル化触
媒は、白金、例えば、PtCl、ジベンゾニトリルプ
ラチナムジクロライド、カーボンに担持された白金等を
含む。
【0077】こうした白金触媒の一つとして、クロロ白
金酸(HPtCl・6HO)があるが、ジビニル
テトラメチルジシロキサン(Huls America
からPCO72として入手可能)の白金錯体ならびに白
金含有触媒PCO75およびPCO85(Huls A
mericaから入手可能)も適当である。好ましい触
媒の一つとして、BARD et al.′360に開
示されているように、クロロ白金酸とジシクロペンタジ
エンとの錯体がある。
【0078】使用される触媒の量は、広範囲に変化させ
ることができ、当業者であれば、容易に決定しうるもの
であろう。一般に、反応剤の重量基準で、約0.000
5〜約0.5重量%触媒濃度の白金が好ましく、この濃
度の白金は、重合を円滑にし、かつ、重合を実質的に完
了させる効果がある。
【0079】溶剤または溶剤の組み合わせは、一般に、
ポリマーの調製に用いられるものである。この溶剤は、
染料成分を溶液にする役割を有し、支持体にプレポリマ
ーを塗布するためのビヒクルとしても作用する。
【0080】一般に、いずれの溶剤も、特に、有機溶剤
は、反応成分を溶液にし、ヒドロシリル化触媒とも相溶
性のあるものが適当である。好ましい溶剤としては、ト
ルエン、ベンゼン、キシレン類、クロロベンゼン、クロ
ロホルム、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン、ジオ
キサン、エタノールおよびアセトニトリルが挙げられ
る。
【0081】使用される溶剤の量は、一般に、特に重要
ではなく、触媒とともに、広範囲にわたって変化させる
ことができる。溶剤は、通常、染料成分を溶液にするた
め、あるいは、被覆操作を有効にするために、適当な量
比で使用され、好適な量は、当業者であれば、容易に決
定できるものである。
【0082】ポリマーを調製するためには、有用なアプ
ローチがいくつかある。プレポリマーを別個の前工程と
して得ることなく、単に、架橋ポリマーを調製すること
が本発明の範囲である。このような結果を達成するため
の一手段としては、正確な比の反応剤および触媒を適当
な溶剤と混合し、反応が開始される温度とし、しかる
後、その反応を実質的に完了させるために、適当な温度
条件を維持することが挙げられる。
【0083】しかし、これらのポリマーは、光学物品用
の非線形光学活性フィルムを生成するために、最も一般
的に使用される。したがって、これらは、一般には、最
初プレポリマーの形態で調製され、これらプレポリマー
は、回収され、特に、薄膜の形態で支持体に塗布され
る。しかる後、最終の硬化工程により、架橋を完了し
て、熱硬化性物品を得る。
【0084】以下の方法は、反応剤がヒドロシリル化反
応性の異なるヒドロシリル化反応性炭素−炭素二重結合
を含む際に、特に好適な方法の一つである。好適な量比
の環状ポリシロキサン、染料、および、要すれば、ポリ
エンが溶剤に混合される。ついで、触媒が添加され、こ
の混合物は、比較的低温、好ましくは、25〜110℃
に加熱される。溶液の粘度が増大すると、反応は緩やか
になる。この低温反応で得られる初期生成物は、ヒドロ
シリル化反応性炭素−炭素二重結合対≡SiH基の比が
架橋に好適である場合にも、可溶性の液体プレポリマー
である。
【0085】したがって、反応を行う温度が低温である
ので、ヒドロシリル化の度合が限定され、所望のプレポ
リマーが得られる。このような条件の下では、ヒドロシ
リル化反応性が高い炭素−炭素二重結合基、例えば、ペ
ンダントアルキル鎖、特に、末端オレフィン鎖や縮環し
たビシクロアルケニル基が、主として反応する。これら
結合の反応性の低いもの、例えば、DPDのシクロペン
テニル二重結合は、前記25〜110℃の範囲内では、
主として未反応のまま残される。したがって、より大き
いヒドロシリル化反応性炭素−炭素二重結合およびより
小さいヒドロシリル化反応性二重結合の必要とされる組
み合わせを付与するための染料、および、要すれば、ポ
リエン成分を適切に選択すれば、プレポリマーの初期調
製で選択位置がヒドロシリル化を受け、他の選択位置は
最終的な熱硬化まで未反応のまま残されるように、反応
を行うことができる。
【0086】こうした低温合成を行うことのできる環状
ポリシロキサンと染料との組み合わせは、テトラメチル
シクロテトラシロキサン(TMCTS)とN−アリル−
N−メチル−2−ビニル−4−ニトロアニリンである。
これら2つの化合物の溶媒混合物を65℃で反応させる
と、染料アリル基の実質的にすべてがヒドロシリル化さ
れた可溶性のプレポリマーを生じ、続いて、さらに高温
に加熱すると、より低い反応性のスチリル炭素−炭素二
重結合がヒドロシリル化され、それにより、プレポリマ
ーが熱硬化性ポリマーに変換される。
【0087】こうした低温合成を行うことのできる環状
ポリシロキサン、染料および多環ポリエンの組み合わせ
は、N,N−ジアリル−4−ニトロアニリン、TMCT
SおよびDCPDの組み合わせであり、その重量比は、
63:100:72である。室温で上記のように混合お
よび反応を行うと、プレポリマーを生ずる。ヒドロシリ
ル化を受けたより反応性の高い二重結合は、染料アリル
基由来のものであり、またDCPDの2,3−ビシクロ
性二重結合由来のものである。プレポリマーをさらに加
熱すると、DCPDのより反応性の低いシクロペンテニ
ル二重結合がヒドロシリル化され、それにより、熱硬化
性ポリマーを生じる。
【0088】前述の低温反応を緩やかにするには、その
一つの手段として、反応混合物を冷却して、より低温と
することである。さらに、あるいは、別法として、より
高いヒドロシリル化反応性の炭素−炭素二重結合のこう
した初期反応の後、さらなるヒドロシリル化を綬やかに
するために、触媒抑制剤を添加してもよい。
【0089】好適な触媒抑制剤としては、フォスファイ
ト類およびフォスフィン類、脂肪族ジアミン類、トリア
ミン類およびテトラミン類、さらには、MELANCO
Nの米国特許No.4,504,645に開示された不
飽和脂肪族1、4−ジカルボン酸類のモノ水素誘導体、
およびSATO et al.の米国特許No.4,0
11,247に開示されたようなベンゾチアゾール誘導
体が挙げられる。
【0090】こうした触媒抑制剤として有用なさらに具
体的な脂肪族アミン類としては、アルキルジアミン類お
よびトリアミン類が挙げられる。これらは、以下の式、
【化33】 および、
【化34】 [式中、R、R、R、RおよびRは、それぞ
れ、水素または炭素原子数1または2を有するアルキル
基を表す。RおよびRが炭素原子数2を有するアル
キル基の場合には、RおよびRは、水素であるのが
好ましい。RおよびR′は、炭素原子数1〜4を有
するアルケン基を表す。好ましくは、RおよびR
は、両者とも、エチレンである。]を有するものを含
む。これらの基準に合致する反応速度調節剤としては、
エチレンジアミン、N,N′−ジメチルエチレンジアミ
ン、N,N′−ジエチルジエチレンジアミン、N,N,
N′,N′−テトラメチルエチレンジアミン(TMED
A)およびジエチレントリアミン(DETA)が挙げら
れるが、これらに限定されるものではない。さらに高次
のアルキルアミン類、例えば、アルキルテトラアミン類
およびアルキルペンタアミン類も同様に機能するであろ
う。
【0091】好適であるさらなる抑制剤としては、トリ
ブチルフォスファイト、トリフェニルフォスファイト、
トリブチルフォスフィン、トリフェニルフォスフィン、
1,2−ビス(ジフェニルフォスフィン)エタン、テト
ラエチルエチレンジアミン、オクチル水素マレートおよ
びベンゾチアゾールが挙げられる。特定の抑制剤のう
ち、好ましいものとしては、トリブチルフォスファイ
ト、1,2−ビス(ジフェニルフォスフィノ)エタン、
ジエチレントリアミンおよびテトラメチルエチレンジア
ミンが挙げられる。
【0092】安定剤(抗酸化剤)は、プレポリマーの貯
蔵安定性および最終ポリマーの熱酸化安定性を維持する
ために有用である。安定剤として好ましいものとして
は、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピ
ペリジニル)−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−
ヒドロキシベンジル)ブチルプロパンジオエート(Ci
ba−Geigy Corp.,Hawthorne,
NYから登録商標チヌビン144(Tinuvin)と
して入手可能)あるいは、オクタデシル3,5−ジ−t
ert−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナメート
(オクタデシル3−(3′,5′−ジ−tert−ブチ
ル−4′−ヒドロキシフェニル)プロピオネートとして
も知られているもの〔Uniroyyal Chemi
cal Co.Middlebury,CTから登録商
標ナウガード77(Naugard76)として入手可
能〕とビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−
ピペリジニルセバセート〔Ciba−Geigy Co
rp.から登録商標チヌビン765(Tinuvin)
として入手可能〕との組み合わせである。安定剤は、一
般に、本発明のポリマーまたはプレポリマーの重量基準
で、約0.5〜約3.0%量使用される。
【0093】反応剤の量比を上手に操作することによ
り、完全に架橋しないように、反応を制御し、それによ
り、はっきりとしたプレポリマーを生じさせることも有
効である。こうした方法の一つにおいては、反応混合物
を生じさせる環状ポリシロキサン、有機染料、および、
要すれば、ポリエンの量は、(a)ヒドロシリル化反応
性非芳香族炭素−炭素二重結合の総量対(b)前記反応
剤由来のヒドロシリル化反応性≡SiH基の比が約1:
1〜10:1となるようにする。このようにして調製さ
れたプレポリマーは、さらに十分な量の環状ポリシロキ
サンと適当な時間混合して、前記比が、約0.02:1
〜約4.0:1、好ましくは、約0.3:1〜約2:
1、より好ましくは、約0.5:1〜約1.8:1、さ
らに好ましくは、約0.7:1〜約1.3:1、また最
も好ましくは、約0.8:1〜約1.2:1の範囲とな
るまで低下させ、さらに加熱して、熱硬化性ポリマーを
形成する。
【0094】同様のアプローチにおいて、反応混合物中
における環状ポリシロキサン、有機染料、および、要す
れば、ポリエンの混合物は、上記(a)対(b)の比が
約0.1:1〜約1:1となるようにすることもでき
る。この方法で得られるプレポリマーとともに用いられ
るさらなる反応剤は、有機染料もしくはポリエン、また
は有機染料とポリエンの両者であり、(a)対(b)の
比を調整して、前述の範囲となるように、十分な量添加
し、さらに加熱して、熱硬化性ポリマーを生成させる。
【0095】これら両方法のいずれにおいても、有機染
料以外にポリエンを用いると、それによるヒドロシリル
化反応性炭素−炭素二重結合の量は、染料によるヒドロ
シリル化反応性炭素−炭素二重結合対上記ヒドロシリル
化反応性≡SiH基総量の比が、約0.01:1〜約
3.9:1、より好ましくは、約0.1:1〜2:1、
最も好ましくは、約0.2:1〜1:1となるようにす
るのがよい。
【0096】これら方法の両者において、架橋が完了す
るのを防止するために必要な反応制御は、第1の方法に
おいては、ヒドロシリル化反応性炭素−炭素二重結合が
硬化するために十分な量存在せず、第2の方法において
は、≡SiH基が硬化するために十分な量存在しないこ
とによるものである。前述したように、最終硬化は、一
般に、プレポリマーを支持体に塗布した後行われる。
【0097】最終硬化に先立ち、プレポリマー配合物に
さらなる触媒を添加することが好ましい場合も多い。し
たがって、光学物品を製造する場合には、前記2つの方
法のいずれかを用いるかによるが、必要とされるさらな
る反応剤および触媒を予め調製したプレポリマーに添加
し、十分に配合されたプレポリマーを得る。ついで、こ
の十分に配合されたプレポリマーは、支持体に塗布さ
れ、熱を加えて、架橋を完了させる。
【0098】本発明は、上記のように、プレポリマー被
覆支持体との架橋を有効ならしめる上記のような特別な
方法に限定されるものではなく、むしろ一般に、塗装の
方法および架橋がどのようにして達成されるかに関係な
く、本発明の架橋ポリマーで一部または十分に被覆され
た一以上の表面を有する光学物品を包含するものである
ことを強調しておく。こうした光学物品の製造には、架
橋同様、光学物品に2次非線形光学活性を付与するため
のオルガノシリコンポリマーフィルム成分の処理も含ま
れる。
【0099】プレポリマー被覆支持体そのものを得るに
は、高分子薄膜を生ずるに好適ないくつかの特定の技術
がある。これらの技術としては、ポリマーの溶液への浸
漬被覆、ポリマー溶液のスピンキャステイングおよびラ
ングミューラー−ブロジェット(Langmuir−B
lodgett)蒸着処理等が挙げられる。
【0100】本発明のオルガノシリコンプレポリマーフ
ィルムは、所望される特定の物品に応じて、種々の支持
体へのスピンキャステイングにより形成される。この技
術においては、十分に配合されたプレポリマーを、適当
量のキャリヤー溶剤、例えば、トルエン、ベンゼン、キ
シレン、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラヒドロ
フラン、クロロベンゼン、ジオキサンまたはエタノール
に添加し、プレポリマーを十分に溶解して、通常、固形
物約1〜50重量%とする。この溶液を、支持体、例え
ば、ガラスまたは半導体ウエハ上に塗布する。
【0101】本発明のポリマーフィルムの光学活性に関
しては、こうしたフィルムが、非中心対称で、2次非線
形光学応答または活性を有する必要がある。しかし、薄
いポリマーフィルムは、一般に、中心対称であり、した
がって、2次非線形応答を示さない。すなわち、それら
の2次光学非線形性が0である。したがって、こうした
フィルムが、2次非線形光学用途、例えば、2次高調波
光および線形電気−光学効果に対して実用性を有すれ
ば、ポリマーを非対称とするために、その非線形光学活
性部分の十分な整合性が必要とされる。
【0102】中心対称ポリマー材料が3次非線形光学活
性を有し、したがって、3次非線形光学用途、例えば、
3次高調波光、自己集束および脱集束、ならびに2次電
気−光学効果に対して非常に有用であることは留意すべ
きことである。しかし、3次非線形光学応答は、高分子
材料を非中心対称とすることにより増強される。
【0103】所望の非中心対称性を付与するためには、
本発明のポリマーの有機染料成分を整合させるための好
適な方法であれば、いかなる方法であっても使用するこ
とができる。適切な技術は、一般に、こうしたポリマー
に、フィルムの形態、特に、薄膜の形態で適用される。
【0104】例えば、整合性は、塗装工程そのものにお
いて、例えば、ラングミューラー−ブロジェットの技術
を用いることにより付与することができ、このようにし
て、整合された材料は、一度に、1分子厚さの層が形成
される。しかし、こうした方法は、非線形活性部位、す
なわち、有機染料の分子構造がラングミューラー−ブロ
ジェット技術と適合する場合にのみ好適である。さら
に、1μmのオーダの最終フィルム厚さが一般に所望さ
れるので、この方法は、とにかく、時間を要する。
【0105】非線形活性部位の整合性は、ポリマーフィ
ルムを電界にさらすと、また効果的である。このような
場合には、これら活性部位の基底状態の双極子モーメン
トが印加された電界と結合し、その結果、これらが回転
して、これらの双極子モーメントと電界とが整合する。
【0106】このような有機染料置換基の大部分が十分
な回転の自由度を有すれば、それらが一部である高分子
フィルムは、非中心対称となり、したがって、2次非線
形光学活性を有する。このように整合された有機染料置
換基の割合を決定するファクタとしては、ポリマーの組
成、その活性部位の基底状態での双極子モーメントの大
きさ、整合プロセスが行われる温度、印加される電界の
大きさおよび高分子フィルムが電界にさらされる時間等
が挙げられる。
【0107】一般に、高分子有機染料置換基の整合性を
達成するだけでは、不十分である。大部分の2次非線形
光学用途に対しては、これら活性部位は、一度電界を除
くと、整合したままである必要がある。
【0108】したがって、これらグループの回転性がプ
ロセス条件により制御を受けることが好ましい。例え
ば、このような染料が、処理の早期段階、例えば、整合
が行われている間に、自由に回転することができれば、
特に有効であるが、非中心対称性が達成された後、例え
ば、光学媒体または物品を製造する方法の終わり近くで
は、有機染料は、もはや回転することができない。
【0109】こうした所望の結果を達成する一つの方法
は、高分子薄膜の温度をポリマーの易動度が実質的に増
大するそのガラス転移温度近く、あるいは、それ以上に
高くし、続いて、電界を印加し、さらに、ポリマーを室
温まで冷却することである。室温で減少した易動度は、
電界を取り除いた時、非中心対称性状態を維持する助け
となる。
【0110】電界を取り除いた後に、ポリマーフィルム
の非中心対称性を維持する能力、例えば、非線形光学活
性部位の整合性に悪影響を及ぼすファクタは種々ある。
これらのファクタとしては、周囲の温度対ガラス転移温
度の関係、活性部位を取り巻く自由体積の量およびポリ
マーにおける活性部位結合位置の数が挙げられる。
【0111】2次非線形光学活性をポリマーに付与する
ために電界を使用することに関しては、本発明のポリマ
ーをも含めて、特にフィルムの形態で、コンタクトポー
リング(contact poling)またはコロナ
ポーリング(coronapoling)することであ
る。現在使用されている方法は、これら2つのカテゴリ
ーの1つに入る。
【0112】コンタクトポーリングを有効ならしめるた
めには、導電性材料を高分子材料の上に置き、電圧を印
加する。得られる電界の大きさは、こうした電圧、ポリ
マーの導電性および両電極間の分離の度合により決定さ
れる。
【0113】このポーリング手段により達成される電界
は、高分子材料経験絶縁破壊前においては、一般に、1
cm当たり1メガボルトのオーダである。さらに、この
上限は、フィルムに存在する欠陥により低減されること
が多い。何故ならば、導電性電極は、このような欠陥の
近傍で電流密度が増大し、その結果、低電界強度で絶縁
破壊を生ずるからである。
【0114】コンタクトポーリングの上記した限界を克
服するために、コロナポーリングが開発された。この方
法において、典型的には、導体、例えば、電線、針また
は金網上に、接地面に非常に近接して高電圧を配する。
導体近傍に生じた高電界は、周囲のガスをイオン化し、
生じたイオンは、接地面に向かって移動する。
【0115】高分子薄膜を前記接地面と前記導体との間
に導入すると、こうしたイオンが、その上に蒸着する。
ポリマーフィルムと接触して発生する電界の大きさは、
ポリマーの導電性、ポリマー薄膜の上面から接地面に至
る距離、イオンを発生するために使用されるガスのタイ
プ、該ガスの圧力および発生されるイオンの数等のファ
クタにより影響される。
【0116】このようなコロナポーリングでは、ポリマ
ー上のイオンは、電界源であり、ポリマーは、低導電性
を有する。したがって、破壊に先立ち、コンタクトポー
リングで得られるよりもより高い電界を得ることが可能
である。コロナポーリングのコンタクトポーリングに勝
るもう一つの長所は、導電性電極の蒸着がコロナポーリ
ングでは不要であることである。しかし、コロナポーリ
ングの欠点は、ポリマー薄膜表面を損傷し、ポリマーに
イオンが注入されることである。その結果、一時的なフ
ォトクロミックシフトを生ずる可能性がある。また、ポ
リマーを横切って不均一な電界を生ずる可能性もある。
【0117】本発明の光学物品の製造において前述した
ように、支持体は、一般に、本発明のプレポリマーで被
覆され、したがって、2次非線形光学活性付与のための
処理と同様、架橋も必要とされる。
【0118】フィルムは、当該組成物の最適硬化スケジ
ュールに応じ、ある程度加熱することにより予備硬化
し、ついで、ポーリングに付すこともできる。このよう
な予備硬化を用いる場合には、硬化工程は、ポーリング
工程後に完了する。もう一つの好適なアプローチは、硬
化温度を上昇させながら、ポーリング電界の強度を、徐
々に、あるいは、段階的に、大きくすることである。し
かし、本発明は、これらの特定の方法および組み合わせ
に限定されるものではなく、また、これらによって生じ
る特定の生成物に限定されるものでもなく、必要とされ
るフィルム、被覆支持体および光学物品を提供するすべ
ての方法を包含し、さらに一般的には、これらフィル
ム、被覆支持体および物品をも包含することを強調して
おく。
【0119】本発明の非中心対称性オルガノシリコンポ
リマーフィルムの2次非線形光学性は、これらフィルム
の光学非線形性の大きさによって特徴づけられる。特
に、2次高調波光(SHG)は、高周波数(約1014
〜1015Hz)での2次非線形性の大きさを測定する
ために使用される。
【0120】SHG実験は、2次非線形光学材料が1波
長の光(基本光)を半波長の光(2次高調波光)に変換
する効率を基本偏光、2次調波偏光および光線の入射角
の関数として測定する。実験データに対する理論的合致
は、高周波数における2次非線形性の大きさを与える。
SHG測定を行うために使用される方法は、”Appl
ied C1assical Electrodyna
mics,Volume II:Nonlinear
Optics,”F.A.Hopf andG.I.S
tegeman,Willey Interscien
ce,NewYork(1986)に詳しく記載されて
いるので、本明細書中では、これをそのまま引用する。
【0121】2次非線形光学感受性X(2)についての
好ましい値は、0.25ピコメートル/ボルトよりも大
きい。
【0122】本発明の光学物品は、本発明の架橋オルガ
ノシリコンポリマーフィルムを少量含んだ支持体を含
み、中心対称性または非中心対称性を広範な光学装置に
組み込むのに好適な物品である。これら光学物品として
は、あらゆるタイプの光スイッチおよび光モジュレータ
装置、光調波発生装置(2次高調波光発生器も含
む。)、チャネルウエイブガイド電気−光方向性結合
器、レーザ周波数変換器、光カー効果装置(optic
al Kerr effect devices)、縮
退四波混合装置、光干渉ウエイブガイドゲート、広帯域
電気−光ガイドウエイブアナログ−デジタル変換器、オ
ールオプテイカルマルチプレクサー(all−opti
cal multiplexer)、オールオプテイカ
ルデマルチプレクサ−(all−optical de
multiplexer)、光双安定性素子および光パ
ラメトリック装置が挙げられる。本発明の光学物品をこ
のような装置に組み込むための手段は、当業者に公知で
あり、あるいは、当業者であれば、容易に確認すること
もできる。
【0123】以下は、本発明のポリマーの具体的な例で
あり、それらを製造するための合成法の具体的な例でも
ある。
【0124】
【実施例】これらの例で記載する手順について、TMC
TSおよびペンタメチルシクロペンタシロキサン(PM
CPS)は、Huls Americaから入手するこ
とができ、蒸留により精製した。用いた溶剤は、HPL
Cグレードの溶剤であり、Aldrich Chemi
cal Company Inc.,Milwauke
e,WI.から入手した。触媒溶液は、白金触媒PCO
72(白金−ジビニルテトラメチルシロキサン錯体,3
〜3.5重量%白金)からそれをトルエンで10倍に希
釈することにより調製した。DCPDは、丸善石油化学
会社(Maruzen Petrochemical
Company,Ltd.,Tokyo,Japan)
から入手した。抗酸化剤溶液は、登録商標ナウガード
(Naugard)76および登録商標チヌビン(Ti
nuvin)765の4:1比をトルエンの50%溶液
として用いることにより調製した。
【0125】例23〜31の各々において使用する反応
剤については、ヒドロシリル化反応性C=C結合対≡S
iH基の比が、1:1であった。
【0126】例 16 本例は、例1の染料およびDCPDを用いる本発明の架
橋ポリマーの調製を例示するものである。25mlフラ
スコに、TMCTS(0.60g,≡SiH基の10.
0ミリ当量)、N−アリル−N−メチル−4−ニトロア
ニリン(0.67g,C=C結合の3.5ミリ当量)、
トルエン(0.74g)および抗酸化剤溶液(0.04
g,固形物の総実質重量の2.25%)を加えた。この
フラスコに還流冷却器とマグネテイックスターラとを設
置し、フラスコを65℃のオイルバス中で加温しなが
ら、10分間窒素パージした。65℃に加温した後、窒
素流を停止し、触媒溶液(25μl,固形物総量に対し
てPt50ppm)を添加した。4.5時間後、溶液を
室温まで冷却し、DCPD(0.43g,C=C結合の
6.5ミリ当量)および触媒溶液のさらなる量(33μ
l,固形物に対してPt50ppm)を添加した。DC
PDのヒドロシリル化は、室温で一晩進行させた。得ら
れたプレポリマー溶液は、支持体にスピンコートし、1
90℃で5時間硬化させ、架橋オルガノシリコンポリマ
ーを生成させた。
【0127】例 17 本例は、2つのヒドロシリル化反応性二重結合(例2の
染料とTMCTS)を有する染料および反応の開始時に
添加されるコモノマーとしてのDCPDを用いる本発明
のポリマーの調製を例示するものである。小さなセラム
ボトルに、DCPD(0.92g,14.0ミリ当量の
C=C結合)、N,N−ジアリル−4−ニトロアニリン
(0.65g,6.0ミリ当量のC=C結合)、TMC
TS(1.20g,20.0ミリ当量の≡SiH基)、
テトラヒドロフラン(0.70g)および抗酸化剤溶液
(0.06g,総固形物の2.25%)を計量した。つ
いで、この溶液を窒素で10分間パージした。パージ
後、触媒溶液(109μl,100ppm Pt)を添
加し、反応混合物を室温で1日撹拌し、プレポリマー溶
液を得た。プレポリマーの最終硬化は190℃で5時間
行った。
【0128】例 18 本例は、例2の染料およびTMCTSを用いるが、多環
ポリエンを添加存在させない本発明の架橋ポリマーの調
製を例示するものである。N,N−ジアリル−4−ニト
ロアニリン(0.33g,3.0ミリ当量のC=C結
合)を25mlの丸底フラスコに入れ、TMCTS
(0.18g,3.0ミリ当量の≡SiH基)、トルエ
ン(0.51g)および抗酸化剤溶液(0.01g)を
加えた。このフラスコに還流冷却器とマグネテイックス
ターラを設置し、フラスコを65℃のオイルバス中に入
れた。窒素で10分間パージした後、触媒溶液(20μ
l,Pt100ppm)を加え、反応を45分間進行さ
せた。得られたプレポリマー溶液を支持体に塗布し、1
90℃で3時間硬化させた。
【0129】例 19 本例は、アゾ染料(例4の染料)およびTMCTSを用
い、続いて、DCPD添加し、しかる後、重合反応の第
2工程を行う、本発明の架橋ポリマー調製を例示するも
のである。25mlの丸底フラスコに、TMCTS
(0.48g,8.0ミリ当量の≡SiH基)、N,N
−ジアリル−4−(4’−ニトロフェニルアゾ)−3−
メチルアニリン(0.47g,2.8ミリ当量のC=C
結合)、トルエン(0.33g)および抗酸化剤溶液
(0.03g)を充填した。フラスコに還流冷却器を設
置し、このフラスコを65℃の加温しながら、窒素で1
0分間パージした。触媒溶液(25μl,50ppm
Pt)を添加し、反応を4.5時間進行させた。フラス
コの加熱を止め、DCPD(0.34g,5.2ミリ当
量のC=C結合)およびさらなる触媒溶液25μlを添
加し、反応の2次段階を開始した。反応のこの2次段階
を室温で24時間継続すると、プレポリマー溶液が得ら
れた。このプレポリマー溶液を支持体に塗布し、170
℃で3時間硬化させた。
【0130】例 20 本例は、スチルベン染料(例6の染料)およびTMCT
Sを用い、続いて、DCPD添加し、しかる後、重合の
2次段階を行う、本発明の架橋ポリマーの調製を例示す
るものである。25mlの丸底フラスコに、TMCTS
(0.36g,6.0ミリ当量の≡SiH基)、4−
(N,N−ジアリル−アミノ)−4′−ニトロスチルベ
ン(0.34g,2.1ミリ当量のC=C結合)、トル
エン(0.41g)および抗酸化剤溶液(0.02g)
を加えた。このフラスコに還流冷却器およびスターラを
設置し、窒素でパージしながら、フラスコを65℃に加
温した。1時間パージ後、触媒溶液(14μl, 50
ppmPt)を添加し、反応を4.5時間進行させた。
ついで、フラスコを室温まで冷却し、DCPD(0.2
6g,3.9ミリ当量のC=C結合)およびさらなる1
9μlの触媒溶液を添加した。しかる後、反応を、室温
で5日間継続した。得られたプレポリマー溶液を支持体
に塗布し、190℃で5時間硬化させた。
【0131】例 21 本例は、多環ポリエンを用いない、TMCTSとトリジ
アノビニル染料(例3の染料)とを用いる本発明の架橋
ポリマーの調製を例示するものである。25mlの丸底
フラスコに、TMCTS(0.15g,2.5ミリ当量
の≡SiH基),N,N−ジアリル−4−トリシアノビ
ニルアニリン(0.34g,2.5ミリ当量のC=C結
合)、トルエン(0.50g)および抗酸化剤溶液
(0.01g)を充填した。このフラスコに還流冷却器
およびスターラを設置し、窒素でパージしながら、フラ
スコを110℃に加温した。パージ20分後、不活性ガ
ス流を停止させ、触媒溶液(19μl)を加えた。反応
混合物を110℃で4時間撹拌した。得られたプレポリ
マー溶液は、支持体に塗布し、190℃で5時間硬化さ
せた
【0132】例 22 本例は、2つのC=C結合が異なるヒドロシリル化反応
性を示す本発明の新規染料(例8の染料)とTMCTS
とを用いる本発明の架橋ポリマーの調製を例示するもの
である。25mlフラスコに、TMCTS(0.48
g,8.0ミリ当量の≡SiH基)、N−アリル−N−
メチル−2−ビニル−4−ニトロアニリン(0.87
g,8.0ミリ当量のC=C結合)、テトラヒドロフラ
ン0.34g、および抗酸化剤溶液0.03gを加え
た。このフラスコに還流冷却器およびスターラを設置
し、窒素下で、10分間撹拌し、ついで、フラスコを6
5℃に加温した。しかる後、触媒溶液27μl(Pt,
50ppm)を添加した。得られたプレポリマー溶液の
最終硬化は、触媒溶液25μlを添加し、190℃に3
時間加熱することにより達成した。
【0133】例 23 本例は、TMCTSと例14の染料を用いる本発明の架
橋ポリマーの調製を例示するものである。N−アリル−
N−メチル−3−メタクリロイロキシ−4−ニトロアニ
リン(0.34g,2.5ミリ当量のC=C結合)を、
TMCTS(2.5ミリ当量の≡SiH基)0.15
g,トルエン1.00g、抗酸化剤溶液0.01gとと
もに、25mlの丸底フラスコに入れた。このフラスコ
に還流冷却器とマグネテイックスターラとを設置し、フ
ラスコを75℃のオイルバス中に入れた。窒素で5分間
パージした後、触媒溶液19μl(Pt100ppm)
を加え、反応を3.5時間進行させた。得られたプレポ
リマー溶液を170℃で5時間硬化させた。
【0134】例 24 本例は、例2の染料およびPMCPD、10員環シロキ
サンリング環状ポリシロキサンを用いる本発明の架橋ポ
リマーの調製を例示するものである。N,N−ジアリル
−4−ニトロアニリン(0.33g,3.0ミリ当量の
C=C結合)を、PMCPS(0.18g,3.0ミリ
当量の≡SiH基)、トルエン(0.52g)および抗
酸化剤溶液0.01gとともに、25ml丸底フラスコ
に入れた。このフラスコに還流冷却器およびマグネテイ
ックスターラを設置し、フラスコを65℃のオイルバス
中に入れた。窒素で5分間パージした後、触媒溶液20
μl(100ppmPt)を加え、反応を1.75時間
進行させた。得られたプレポリマー溶液を190℃で3
時間硬化させた。
【0135】以下の例は、前述した例による本発明の個
々のポリマーにおける染料の2次高調波性を例示するも
のである。以下の処理操作は、そうでないように記載さ
れた以外、後続の例にも適用できる。このような各例に
ついては、特定されたポリマー溶液の重さを秤量し、十
分な量のトルエンを加え、20重量%の溶液を得た。つ
いで、さらに触媒溶液25μlを加えた。
【0136】しかる後、ヘッドウエイスピナー(Hea
dway Spinner Model No.ECI
OID,Garland,Texas製)を用い、ポリ
マー溶液の薄膜を、厚さ0.1cm、幅1.5cm、長
さ2cmのソーダガラス支持体(HOYA Elect
ronics Corp.,Woodcliff La
ke,New Jerseyから入手した)上に、2,
000rpmでスパンした。しかる後、ポリマー薄膜
は、オーブン中、130℃で1時間、さらに190℃で
3時間硬化させた。ついで、テンコールアルファステッ
パ(TencorAlpha−Stepper Mod
el No.10−0030,Mountain Vi
ew,California)を用いて、ポリマー薄膜
の厚さを測定した。薄膜被覆ガラス支持体をコロナポー
リング装置中に置いた。これらの操作で使用した具体的
な装置の構成は以下に記載する。
【0137】特に、本装置は、窒素でパージしたプレキ
シグラス閉鎖容器を含む。閉鎖容器の内部には、加熱し
た接地アルミニウム板があり、その温度は、クロマロッ
クス温度制御器(Model #3910−5110
8,Lavergne,Tenessee)によりモニ
タされる。アルミニウム板には、銅チューブが埋設さ
れ、これは、前記板を高温から冷却する際の補助とな
る。接地アルミニウム板の上方1cmには、5μmのタ
ングステン線(Kimbal Physics,Cat
alog No.W−WI−005−3M,Wilto
n,New Hampshireから入手)が、前記ア
ルミニウム板の平面に平行にランニングされている。こ
のタングステン線は、10メガオームの抵抗を介して、
閉鎖容器の外部で、高電圧電力供給源(Model N
o.410B,Fluke,Seattle,Wash
ingtonから入手)に取り付けられている。
【0138】この装置の操作において、コロナポーリン
グ処理中、タングステン線と接地アルミニウム板との間
の電流をモニタする。ポールされる試料は、アルミニウ
ム板と熱的に接触して置かれ、タングステン線の下に対
称に置かれる。有効ポーリング領域は、タングステン線
の長手方向に沿い、前記した配置の線の両側1cmであ
る。
【0139】コロナポーリング処理において、加熱され
るアルミニウム板の温度、したがって、試料の温度は、
130℃に上げられる。130℃で、電力供給源の電圧
は、電流が40マイクロアンペアとなるように調整し
た。上記温度および電流は、1.5時間維持した。
【0140】ついで、コロナ電流を上記したレベルに維
持して、前記アルミニウムに埋設された銅チューブを介
して冷却した窒素ガスをほぼ0.5時間通すことによ
り、試料を室温まで冷却した。しかる後、コロナ電圧を
0まで落とし、試料をコロナポーリング装置から取り出
した。
【0141】2次光学非線形性の特性決定は、2次高調
波光を用いて行った。ダイレーザ(Model No.
FL3002,Lambda Physik,Goet
tingen,West Germanyから入手)を
ポンプ輸送するために、532nmに波長を有するN
d:YAGレーザ(Model No.GCR−4,S
pectra−Physics,Mountain V
iew,Californiaから入手)を使用した。
ダイレーザからの585nmの光およびNd:YAGレ
ーザからの1.064nmの光をリン酸2水素カリウム
結晶中で差周波混合し、コロナポールされた試料に集束
する1,300nmの光を得、発生した650nmの光
(2次高調波光)を光電子増倍管検出器を用いて測定し
た。
【0142】このような操作に対しては、2次高調波光
が、1,300nmおよび650nmの光偏光および試
料上への1,300nmの光の入射角の関数として測定
される。試料の2次調波光の大きさは、Y−カットされ
たリチウムニオベート結晶によって発生される信号と比
較される。リチウムニオベートの非線形光学係数(X
(2) IJK)は、周知であり、試料の非線形光学係数
の大きさは、この比較により決定することができる。
【0143】0でなく、2次高調波光により決定される
このジオメトリーを用いてポールされた試料の非線形係
数は、d31(=0.5・X(2) 311)である。こ
れは、1,300nmの光が試料の回転軸に沿い、か
つ、ポーリング軸に垂直に偏光されることを必要とす
る。650nmの光は、1,300nmの光の偏光方向
に垂直に偏光され、試料のポーリング軸に沿って試料を
出る。
【0144】コンバックデスクプロ286コンピュータ
により、試料への入射角およびリチウムニオベート参照
の関数として、データを収集した。リチウムニオベート
参照は、その非線形係数d33=30ピコメートル/ボ
ルトである2次高調波光を発生させるように調波され
た。
【0145】例 25 例2の染料を用いて、例19と同様にして、プレポリマ
ー溶液を調製した。ついで、本明細書中で前述したよう
な処理操作を行った。ポリマー薄膜の厚さは、測定した
ところ、0.7μmであり、ポールされた試料の非線形
係数d31は、測定したところ、0.9ピコメートル/
ボルトであった。
【0146】例 26 例3の染料を用いて、例19と同様にして、プレポリマ
ー溶液を調製した。ついで、十分な量のトルエンを添加
して30重量%溶液を得た以外は、本明細書中で前述し
た処理操作を行った。
【0147】ポリマー薄膜の厚さは、測定したところ、
0.47μmであり、コロナワイヤーの直下では、ポリ
マーのかすかな変色が検出された。非線形係数d
31は、測定したところ、6.1ピコメートル/ボルト
であった。
【0148】例 27 例6の染料を用いて、例19と同様にして、プレポリマ
ーを調製した。ついで、本明細書で前述したような処理
操作を行った。ポリマーフィルムの厚さは、測定したと
ころ、0.5μmであり、コロナワイヤーの直下で、ポ
リマーのかすかな変色が検出された。非線形係数d31
は、測定したところ、2.8ピコメートル/ボルトであ
った。
【0149】例 28 例6の染料を用いて、例17と同様にして、プレポリマ
ー溶液を調製した。ついで、以下に記載する相違点以外
は、本明細書中で前述した処理操作を行った。
【0150】特に、ポリマー薄膜の硬化を、130℃で
1時間だけ行い、それに続く190℃での3時間の加熱
は行わなかった。薄いポリマーフィルムの厚さは、測定
したところ、0.55μmであった。さらに、コロナポ
ーリングは、以下のパラメータに従い行った。
【0151】加熱したアルミニウム板と試料温度を13
0℃に上げ、電力供給源の電圧を20マイクロアンペア
の電流が得られるように調整し、これらの値を0.5時
間維持した。温度およびコロナ電流を、再度170℃と
40マイクロアンペアに増大させ、これらのレベルで
0.5時間維持した。
【0152】冷却および電流維持は、前記した処理操作
で記載した通りに行った。試料の3/4が曇り、変色し
た。
【0153】光学特性決定は、試料の損傷を受けた領域
のすぐ外部で行った。非線形係数d31を測定したとこ
ろ、6.8ピコメートル/ボルトであった。
【0154】特に、例29および30は、発色団負荷の
増大によって特徴づけられる本発明のポリマーの2次高
調波性を示す。
【0155】例 29 例4の染料を用いて、例18と同様にして、プレポリマ
ー溶液を調製した。硬化およびコロナポーリングは、例
28で記載したようなパラメータに従い行った。薄いポ
リマーフィルムは、測定したところ、0.3μmであっ
た。試料の1/3が、曇り、変色した。光学的な特性決
定は、試料の損傷を受けた領域のすぐ外側で行った。非
線形係数d31は、測定したところ、21ピコメートル
/ボルトであった。
【0156】例 30 例3の染料を用いて、例18と同様にして、プレポリマ
ー溶液を調製した。硬化およびコロナポーリングは、例
28に記載したようなパラメータに従い行った。
【0157】薄いポリマーフィルムの厚さは、測定した
ところ、0.48μmであった。試料全体が曇り、変色
した。光学特性決定は、試料の中心で行った。非線形係
数d31は、測定したところ、5.5ピコメートル/ボ
ルトであった。
【0158】例 31 例23と同様にして、プレポリマー溶液を調製した。つ
いで、以下に記載する相違点はあるが、それ以外は、本
明細書中で前述した処理操作を行った。特に、プレポリ
マー溶液の希釈には、添加するトルエン量を十分な量と
して、30重量%溶液を得、しかる後、触媒溶液15μ
lを添加した。ポリマー薄膜の硬化は、例28と同様
に、130℃で1時間加熱して行い、続いて、190℃
での3時間加熱は行わなかった。薄いポリマーフィルム
の厚さは、測定したところ、0.5μmであった。
【0159】コロナポーリングについては、電力供給源
の電圧を10マイクロアンペアの電流が得られるよう
に、調整した。この電流を5分間維持した。ついで、温
度を60℃に上昇させ、電流は、10マイクロアンペア
に維持した。
【0160】温度が60℃に達すると、温度は、このレ
ベルに5分間維持した。しかる後、電流を10マイクロ
アンペアに維持したまま、温度を95℃、次いで、13
5℃に上昇させ、各レベルで5分間づつ保持した。
【0161】電流をさらに、10マイクロアンペアに維
持したまま、試料を、処理操作で記載したように、冷却
した.試料全体が曇り、光学特性決定は、その中心で行
った。非線形係数d31は、測定したところ、2.4ピ
コメートル/ボルトであった。
【0162】最後に、本発明を、上記したように、具体
的な手段、材料および実施態様について記載したが、本
発明は、開示された個々のものに限定されるものではな
く、請求の範囲の記載と等価なものすべてを含むもので
あることは言うまでもない。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年3月3日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0034
【補正方法】変更
【補正内容】
【0034】実施例7 ピリジン(50ml)中の2−アニリノエタノール(A
ldrich)(13.7g,0.1モル)の溶液に、
無水酢酸(33.6g,0.33モル)を室温において
30分間にわたって加えた。混合物を室温において一晩
撹拌し、蒸溜水(500ml)中に注入した。固体を回
収し、ヘキサンー酢酸エチルから再結晶して、N−(2
−アシルオキシエチル)アセトアニリドを得た。上記ア
セトアニリド(11.05g,0.05モル)を硝酸−
硫酸混合物によって処理し、実施例11に述べたよう
に、2.5N HClによって加水分解して、N−(2
−ヒドロキシエチル)−4−ニトロベンゼンアミンを得
た。N−(2−ヒドロキシエチル)−4−ニトロベンゼ
ンアミン(9.1g,0.05モル)を、実施例11と
同様に、処理して、N−アリルーN−(2−ヒドロキシ
エチル)−4−ニトロベンゼンアミンを得た。N−アリ
ルーN−(2−ヒドロキシエチル)−4−ニトロベンゼ
ンアミン(2.22g,0.01モル)とトリエチルア
ミン(1.2ml)とジクロロメタン(20ml)との
溶液に、塩化メタクリロイル(1.14g,11ミリモ
ル)を室温において撹拌しながら加えた。3時間後に、
トリエチルアミン(0.6ml)と塩化メタクリロイル
(0.5g)との追加量を加え、3時間撹拌を続けた。
この混合物をエチルエーテル(100ml)で希釈し、
蒸溜水によって2回洗浄し、ブラインで洗浄し、硫酸ナ
トリウム上で乾燥させた。混合物を濃縮し、ヘキサンー
酢酸エチルを用いてシリカ上でクロマトグラフィー処理
して、N−アリルーN−(2−メタクリロイルオキシエ
チル)−4−ニトロベンゼンアミンを得た。本発明の1
態様は非線形光学的反応を示す新規な染料に関する。こ
れらの染料は一般にポリマーへの配合、及びここで考察
するような、ポリマー/染料 光学的媒質への使用に適
し、これらはここに開示する有機ケイ素ポリマーにも適
する。これらの新規な染料は非局在化Pi電子系によっ
て結合された、電子供与基と電子受容基とを特徴とす
る。これらの染料は少なくとも2つの炭素−炭素二重結
合を有する。好ましくは、これらは既述の有機染料と同
様な、ヒドロシル化反応性二重結合を有する。このよう
な新規な染料を既述の染料から識別する特徴は、好まし
くはヒドロシル化反応性である前記少なくとも2つの炭
素−炭素二重結合が少なくとも2つの異なる部位に結合
することである。本発明の新規な染料に関して用いる限
り、「部位(site)」なる用語は供与基、受容基、
及び非局在化Pi電子系中の有効sp2炭素原子を意味
する。特に非局在化Pi電子系中のこのような有効sp
2炭素原子部位に関しては、非局在化Pi電子系がこの
ような部位を零、1つ又は2つ以上含むことができると
理解される。一般に、本発明の新規なポリマーの少なく
とも2つの異なる部位に関して、非局在化Pi電子系中
にこのような部位が生じないか、又はこのような部位の
一部もしくは全てが生ずることが可能であることが対応
して理解される。好みの問題として、前記少なくとも2
つの二重結合はまた少なくとも2つのペンダント基に分
けられ、これらの少なくとも2つのペンダント基は前記
供与基、受容基、及び非局在化Pi電子系の中の少なく
とも2つの異なる部位に結合する。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0124
【補正方法】変更
【補正内容】
【0124】これらの例で記載する手順について、TMCT
Sおよびペンタメチルシクロペンタシロキサン(PMCPS)
は、Huls Americaから入手することができ、蒸留により
精製した。用いた溶剤は、HPLCグレードの溶剤であり、
Aldrich Chemical Company Inc.,Milwaukee, WI.から
入手した。触媒溶液は、白金触媒PC072(白金−ジビニル
テトラメチルシロキサン錯体,3〜3.5重量%白金)
からそれをトルエンで10倍に希釈することにより調製
した。DCPDは、丸善石油化学会社(Maruzen Petrochemi
cal Company, Ltd.,Tokyo, Japan)から入手した。抗酸
化剤溶液は、登録商標ナウガード(Naugard)76および登
録商標チヌビン(Tinuvin)765の4:1比をトルエンの5
0%溶液として用いることにより調製した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・ポール・グラッソ アメリカ合衆国デラウェア州19808,ウィ ルミントン,ダンラップ・ドライブ 3209 (72)発明者 マイケル・ケヴィン・オブライエン アメリカ合衆国デラウェア州19801,ウィ ルミントン,ラファイエット・ブールヴァ ード 603 (72)発明者 ポール・ジョセフ・シャノン アメリカ合衆国ペンシルバニア州19341, エクストン,ボールダーストン・ドライブ 503 (72)発明者 シャオータン・サン アメリカ合衆国デラウェア州19711,ニュ ーアーク,ウエスト・ペリウィンクル・レ ーン 27

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の反応物 (a) ヒドロシリル化反応性の≡SiH基を少なくと
    も2つ有する少なくとも1種の環状ポリシロキサン;お
    よび (b)(i) 300〜2000nmの範囲にて吸収極
    大;(ii) 前記吸収極大において、2×10L/
    モルcmを越える吸光率;および(iii) 少なくと
    も2つのヒドロシリル化反応性の炭素−炭素二重結合;
    を有する少なくとも1種の有機染料;をヒドロシリル化
    触媒の存在下で反応させることを含み、このとき前記少
    なくとも1種の環状ポリシロキサンおよび前記少なくと
    も1種の有機染料のうちの少なくとも一方が2つを越え
    るヒドロシリル化反応性部位を有する、有機ケイ素架橋
    ポリマーまたは有機ケイ素架橋可能なプレポリマーの形
    成法。
  2. 【請求項2】 下記の反応物 (a) ヒドロシリル化反応性の≡SiH基を少なくと
    も2つ有する少なくとも1種の環状ポリシロキサン; (b)(i) 300〜2000nmの範囲にて吸収極
    大;(ii) 前記吸収極大において、2×10L/
    モルcmを越える吸光率;および(iii) 少なくと
    も1つのヒドロシリル化反応性の炭素−炭素二重結合;
    を有する少なくとも1種の有機染料;および (c) ヒドロシリル化反応性の炭素−炭素二重結合を
    少なくとも2つ有する少なくとも1種のポリエン;をヒ
    ドロシリル化触媒の存在下で反応させることを含み、こ
    のとき前記少なくとも1種の環状ポリシロキサン、前記
    少なくとも1種の有機染料、および前記少なくとも1種
    のポリエンのうちの少なくともいずれかが2つを越える
    ヒドロシリル化反応性部位を有する、有機ケイ素架橋ポ
    リマーまたは有機ケイ素架橋可能なプレポリマーの形成
    法。
  3. 【請求項3】 前記少なくとも1種の有機染料が、電子
    供与性基;電子受容性基;および前記電子供与性基と前
    記電子受容性基に結合した非局在化Pi電子系;を含ん
    だ非イオン性染料である、請求項1または2に記載の形
    成法。
  4. 【請求項4】 前記非局在化Pi電子系が、フェニル、
    ナフチル、アゾ、ビス(アゾ)、トリス(アゾ)、スチ
    ルベン、ビス(スチルベン)、アゾメチン、キノン、ア
    ントラキノン、フラボノイド、クマリン、インドフェノ
    ール、インドアニリン、フェナゾン、フェノチアゾン、
    フェノキサゾン、ジフェノキノジメタン、キノジメタ
    ン、ナフトキノジメタン、およびピレノキノジメタン、
    からなる置換基群から選ばれる少なくとも1つの置換基
    を含む、請求項3記載の形成法。
  5. 【請求項5】 (a) 前記電子供与性基が式 【化1】 〔式中、R14とR15は同一でも異なっていてもよ
    く、それぞれが、CH=CH−(CH−、CH
    =C(R16)−CO(CH−、C〜C
    10アルキル、2−シクロペンテニル、3−シクロペン
    テニル、2−シクロヘキセニル、および3−シクロヘキ
    セニル、からなる群から選ばれる基を含み、このときR
    16は、HおよびC〜Cアルキル基からなる群から
    選ばれる基であり、m=1〜10である〕を有し、そし
    て(b) 前記電子受容性基が、−NO、−CN、−
    CH=CH−NO、−CH=CH−CN、−CH=C
    (CN)、−C(CN)=C(CN)、−SO
    14、−CO14、−SO14、−CF、お
    よび−SOCF、からなる群から選ばれる基を含
    む、請求項4記載の形成法。
  6. 【請求項6】 前記プレポリマーが充分に配合され、こ
    のとき前記少なくとも1種の環状ポリシロキサンが式 【化2】 (式中、Rは、同一でも異なっていてもよく、ケイ素原
    子の少なくとも2つに対しては結合しているRが水素で
    あり、水素、飽和アルキル基、置換アルキル基、非置換
    アルキル基、置換芳香族基、および非置換芳香族基、か
    らなる群から選ばれる基を含み、そしてn=2〜20で
    ある)を有し、(a)前記少なくとも1種の有機染料に
    おけるヒドロシリル化反応性の炭素−炭素二重結合の総
    和と、(b)前記少なくとも1種の環状ポリシロキサン
    におけるヒドロシリル化反応性の≡SiH基の総和との
    比が約0.02:1〜約4.0:1である、請求項1記
    載の形成法。
  7. 【請求項7】 前記プレポリマーが充分に配合され、こ
    のとき (a) 前記少なくとも1種の環状ポリシロキサンが式 【化3】 (式中、Rは、同一でも異なっていてもよく、ケイ素原
    子の少なくとも2つに対しては結合しているRが水素で
    あり、水素、飽和アルキル基、置換アルキル基、非置換
    アルキル基、置換芳香族基、および非置換芳香族基、か
    らなる群から選ばれる基を含み、そしてn=2〜約20
    である)を有し; (b) 前記少なくとも1種の有機染料と前記少なくと
    も1種のポリエンにおけるヒドロシリル化反応性の炭素
    −炭素二重結合の総和と、前記少なくとも1種の環状ポ
    リシロキサンにおける≡SiH基の総和との比が約0.
    02:1〜約4.0:1であり;そして (c) 前記少なくとも1種の有機染料におけるヒドロ
    シリル化反応性の炭素−炭素二重結合の総和と、前記少
    なくとも1種の環状ポリシロキサンにおける≡SiH基
    の総和との比が約0.01:1〜約3.9:1である;
    請求項2記載の形成法。
  8. 【請求項8】 前記少なくとも1種の有機染料と前記少
    なくとも1種のポリエンにおけるヒドロシリル化反応性
    の炭素−炭素二重結合の総和と、前記少なくとも1種の
    環状ポリシロキサンにおける≡SiH基の総和との比が
    約0.5:1〜約1.8:1であり、前記少なくとも1
    種の有機染料におけるヒドロシリル化反応性の炭素−炭
    素二重結合の総和と、前記少なくとも1種の環状ポリシ
    ロキサンにおける≡SiH基の総和との比が約0.1:
    1〜約2.0:1である、請求項7記載の形成法。
  9. 【請求項9】 前記少なくとも1種の環状ポリシロキサ
    ンが複数のメチルヒドロシクロシロキサンを含み、n=
    3〜7である、請求項6記載の形成法。
  10. 【請求項10】 前記少なくとも1種の有機染料におけ
    る前記少なくとも2つのヒドロシリル化反応性炭素−炭
    素二重結合の少なくとも2つが異なったヒドロシリル化
    反応性を有する、請求項6記載の形成法。
  11. 【請求項11】 前記少なくとも1種のポリエンが、少
    なくとも2つのヒドロシリル化反応性の非芳香族炭素−
    炭素二重結合をその環上に有する少なくとも1種の縮合
    多環式ポリエンを含む、請求項7または8に記載の形成
    法。
  12. 【請求項12】 前記少なくとも1種の縮合多環式ポリ
    エンが、ジシクロペンタジエン、トリシクロペンタジエ
    ン、ビシクロヘプタジエン、ジメタノヘキサヒドロナフ
    タレン、ノルボルナジエン・ダイマー、およびヘキサヒ
    ドロアントラセン、からなる群から選ばれる少なくとも
    1種の化合物を含む、請求項11記載の形成法。
  13. 【請求項13】 前記少なくとも1種の縮合多環式ポリ
    エンにおける前記少なくとも2つのヒドロシリル化反応
    性非芳香族炭素−炭素二重結合の少なくとも2つが異な
    ったヒドロシリル化反応性を有する、請求項12記載の
    形成法。
  14. 【請求項14】 前記少なくとも1種の縮合多環式ポリ
    エンが少なくとも1種のシクロペンタジエンオリゴマー
    を含み、このとき前記少なくとも1種のシクロペンタジ
    エンオリゴマーは、ジシクロペンタジエン、トリシクロ
    ペンタジエン、およびテトラシクロペンタジエン、から
    なる群から選ばれる少なくとも1種の化合物を含む、請
    求項13記載の形成法。
  15. 【請求項15】 請求項1〜14項のいずれか一項に記
    載の形成法によって製造される有機ケイ素ポリマーまた
    は有機ケイ素プレポリマー。
  16. 【請求項16】 ある程度反応する前記反応物を含ん
    だ、有機ケイ素架橋可能なプレポリマーを製造するため
    の請求項1または2に記載の形成法であって、このとき
    前記少なくとも1種の環状ポリシロキサンにおけるヒド
    ロシリル化反応性≡SiH基の5〜80%が反応する、
    請求項1または2に記載の形成法。
  17. 【請求項17】 前記有機ケイ素架橋可能なプレポリマ
    ーをキュアーすることをさらに含む、請求項16記載の
    形成法。
  18. 【請求項18】 (a) 電子供与性基; (b) 電子受容性基; (c) 前記電子供与性基と前記電子受容性基に結合し
    た非局在化Pi電子系; (d) 少なくとも2つの側基、このとき(i) 前記
    少なくとも2つの側基のそれぞれが、少なくとも1つの
    炭素−炭素二重結合を含み;そして(ii) 前記少な
    くとも2つの側基が、前記電子供与性基、前記電子受容
    性基、および前記非局在化Pi電子系からの2つの異な
    った部位に結合している;および (e) ヒドロシリル化反応性の少なくとも2つの炭素
    −炭素二重結合;を含んだ有機染料。
  19. 【請求項19】 2つの異なった基が、前記電子供与性
    基と前記非局在化Pi電子系である、請求項18記載の
    有機染料。
  20. 【請求項20】 式 【化4】 (式中、 Z〜Zは、 【化5】 からなる群から選ばれ;JおよびJ〜Jは、−N=
    N−、−CH=CH−、−CH=N−、および−N=C
    H−からなる群から選ばれ;Aλは、−NO、−C
    N、−CH=CH−NO、−CH=CH−CN、−C
    H=C(CN)、−C(CN)=C(CN)、−S
    R、−COR、−SOR、−CF、および−
    SOCFからなる群から選ばれ;Dは、 【化6】 からなる群から選ばれ;Y〜Y12は、水素、C
    10アルキル基、C〜C10アルコキシ基、塩素、
    臭素、フッ素、E−(CH−Q−、およびCH
    =C(R)−CO(CH−Q−からなる
    群から選ばれ;R、Y13、およびY14は、C〜C
    10アルキル基、E−(CH−Q−、およびC
    =C(R)−CO(CH−Q−からな
    る群から選ばれ;Eは、R−C(R)=C(R
    −、2−シクロペンテニル、3−シクロペンテニル、2
    −シクロヘキセニル、3−シクロヘキセニル、およびノ
    ルボルネニルからなる群から選ばれ;Y〜Y12の少
    なくとも1つが、CH=C(R)−CO(C
    −Q−とE−(CH−Q−からなる
    群から選ばれ;Qは、−O−、−S−、−N(R
    −、および共有結合からなる群から選ばれ;R
    、R、R、およびRは、水素とC〜C
    ルキル基からなる群から選ばれ;RとRは、水素、
    〜C10アルキル基、RとRの結合によって形
    成される環状−(CH−、およびRとRの結
    合によって形成される環状−(CH−からなる群
    から選ばれ;u=0〜1であり;x1、x2、x3、x
    4、およびx5=0〜1であり;q=0〜10であり;
    m=1〜10であり;w=0〜1であり;このときY〜
    12のそれぞれが、水素、C〜C10アルキル基、
    〜C10アルコキシ基、塩素、臭素、およびフッ素
    からなる群から選ばれるときは、AおよびY13とY
    14からなる群から選ばれる1つの基の両方が、ヒドロ
    シリル化反応姓の炭素−炭素二重結合を含んでいなけれ
    ばならず;そしてY〜Y12の1つを除く全てが、水
    素、C〜C10アルキル基、C〜C10アルコキシ
    基、塩素、臭素、およびフッ素からなる群から選ばれる
    ときは、Y13、Y14およびAからなる群から選ばれ
    る1つの基が、ヒドロシリル化反応姓の炭素−炭素二重
    結合を含んでいなければならない;請求項18または1
    9に記載の有機染料。
  21. 【請求項21】 Z〜Zが 【化7】 であり;JおよびJ〜Jが、−N=N−、−CH=
    CH−、−N=CH−、および−CH=N−からなる群
    から選ばれ;Aλが、−NO、−CH=C(C
    N)、−C(CN)=C(CN)、−SOR、お
    よび−CFからなる群から選ばれ;Dが、 【化8】 からなる群から選ばれ;Y〜Y12の1つを除く全て
    が水素、C〜C10アルキル基、およびC〜C10
    アルコキシ基からなる群から選ばれるように、Y〜Y
    12が、水素、C〜C10アルキル基、C〜C10
    アルコキシ基、CH=CH−CH、CH=C(C
    )−CH、−CH=CHC(=O)O(C
    、およびCH=C(CH)C(=O)O
    (CHからなる群から選ばれ;q=2〜5であ
    り;そしてx1+x2+x3+x4+x5=0〜2であ
    る;請求項20記載の有機染料。
  22. 【請求項22】 0.25ピコメーター/ボルトを越え
    る二次非線形光学感受率を示し、請求項1〜21のいず
    れか一項に記載の形成法によって造られた有機ケイ素架
    橋ポリマーを含んだ媒体であって、このとき前記有機ケ
    イ素架橋ポリマーが、前記二次非線形光学感受率を示す
    に足る有機染料配列を有することを特徴とする前記 媒
    体。
  23. 【請求項23】 (a) 支持体;および(b) 請求
    項22に記載の媒体を含んでいて、前記支持体を被覆し
    ているフィルム;を含んだ光学物品。
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