JPH0696626B2 - 樹脂からなる光学機器 - Google Patents

樹脂からなる光学機器

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JPH0696626B2
JPH0696626B2 JP61217482A JP21748286A JPH0696626B2 JP H0696626 B2 JPH0696626 B2 JP H0696626B2 JP 61217482 A JP61217482 A JP 61217482A JP 21748286 A JP21748286 A JP 21748286A JP H0696626 B2 JPH0696626 B2 JP H0696626B2
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JP
Japan
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methacrylate
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optical
resin
methacrylic acid
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明洋 小林
清三 菅原
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Showa Denko Materials Co Ltd
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Hitachi Chemical Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光学用樹脂に関する。
(従来の技術) 光学用の樹脂には、透明性や耐熱性はもちろん低複屈折
性、低吸湿性、成形加工性などの諸特性が高度に求めら
れる。
しかし、これらの諸要求をすべて満足する透明樹脂は、
現在のところ見出されていない。例えば、ポリメチルメ
タクリレートは透明性、低複屈折性において非常に優れ
ているが、吸湿性が非常に大きく、使用時に寸法変化や
クリープ変化を生じ易いという問題がある。ポリスチレ
ン樹脂は吸湿性は非常に小さいが、複屈折性が大きく、
また、透明性の経時変化を生じ易く、耐熱性も劣る等、
光学用素子材料としては不適当である。また、ポリカー
ボネート樹脂は、複屈折性が大きく、透明性もやや劣
る。
これらの樹脂の中で特に、光学用用途に可能性の高いポ
リメチルメタクリレート樹脂の吸湿性、耐熱性の欠点を
改良しようとする試みは種々検討されており、例えば、
特開昭58−5318号公報、特開昭58−5354号公報、特開昭
58−11515号公報、特開昭58−13652号公報等にメタクリ
ル酸メチルにメタクリル酸シクロヘキシルやメタクリル
酸ベンジルを共重合させる方法等が提案されている。
(発明が解決しようとする問題点) しかし、上記の方法では、確かに吸湿性はかなり改良さ
れるが、光学素子用材料としては未だ充分とはいえず、
かつ、耐熱性が大幅に低下するという問題も生じる。
更に、特開生58−162651号公報や特開昭60−99111号公
報に開示されているような、橋かけ型構造を有する脂環
式アルコールのメタクリル酸エステルを共重合させる方
法も提案された。この方法によれば、前記の問題点はか
なり解決されるものの、成形物が脆くなり、成形加工性
も充分でないという欠点を有している。
本発明は、このような問題を解決し、透明性、耐熱性、
低複屈折性、低吸湿性が良好で、かつ成形加工性、機械
的強度の優れた光学用樹脂を提供することを目的とす
る。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、 A.オクタヒドロ−4,7−メタノインデン−1−イルメタ
ノールのメタクリル酸エステル及びオクタヒドロ−4,7
−メタノインデン−2−イルメタノールのメタクリル酸
エステルの立体異性体混合物30〜80重量%、及び B.メタクリル酸メチル20〜70重量% を重合させて得られる樹脂からなる光学機器に関する。
本発明に使用するオクタヒドロ−4,7−メタノインデン
−1−イルメタノールのメタクリル酸エステル及びオク
タヒドロ−4,7−メタノインデン−2−イルメタノール
のメタクリル酸エステルは、それぞれ下記の式(1)及
び(2)で示される化合物である: 本発明におけるオクタヒドロ−4,7−メタノールインデ
ン−1−イル−メタノールのメタクリル酸エステルとオ
クタヒドロ−4,7−メタノインデン−2−イルメタノー
ルのメタクリル酸エステルとは、それぞれ構造異性体の
関係にあるが、それぞれエンド、エキソ、シス及びトラ
ンスの立体異性体があり、光学異性体を除く立体異性体
で下記に示す8種の異性体が存在する。
このような嵩高いアルキル基を持つメタクリレートを単
一の異性体のみで使用すると、重合物が光学的異方性を
生じたり、特に光伝送部品等に使用した場合、光学的ゆ
らぎを生じ、光伝送における損失が大きくなり易い。そ
こで、前述したように、多種の異性体混合物として使用
することにより重合物に構造的ランダム性を付与するこ
とができ、光学的に低損失な樹脂が得られ易くなる。
以下、上記の立体異性体混合物をトリシクロデシルメチ
ルメタクリレートと称する。
このトリシクロデシルメチルメタクリレートは、ジシク
ロペンタジエンと一酸化炭素を水素雰囲気下にオキソ法
で反応させて得られる式(3): のアルデヒド化合物を還元し、得られる式(4): のアルコール化合物とメタクリル酸又はメタクリル酸等
でメタクリル酸エステル化することによって得ることが
できる。
更に、トリシクロデシルメチルメタクリレートとメタク
リル酸メチルと共重合可能な他の重合性不飽和単量体を
配合して共重合させることもできる。
ここで、他の重合性不飽和単量体としては、不飽和脂肪
酸エステル、芳香族ビニル化合物、シアン化ビニル化合
物、N−置換マレイミド等がある。
不飽和脂肪酸エステルとしては、アクリル酸メチル、ア
クリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2−エ
チルヘキシル等のアクリル酸アルキルエステル、アクリ
ル酸シクロヘキシル、アクリル酸トリシクロ〔5.2.1.0
2,6〕デカ−8−イル、アクリル酸イソボルニル等のア
クリル酸シクロアルキルエステル、アクリル酸フェニ
ル、アクリル酸ベンジル等のアクリル酸芳香族エステ
ル、アクリル酸グリシジル等のアクリル酸エステル、メ
タクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸
プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ヘキシ
ル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等のメタクリル酸
アルキルエステル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタ
クリル酸トリシクロ〔5.2.1.02,6〕デカ−8−イル、メ
タクリル酸イソボルニル等のメタクリル酸シクロアルキ
ルエステル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベン
ジル等のメタクリル酸芳香族エステル、メタクリル酸ゲ
リシジル等のタアクリル酸エステル等がある。
芳香族ビニル化合物としては、スチレン又はα−メチル
スチレン、α−エチルスチレン等のα−置換スチレン、
クロロスチレン、ビニルトルエン、t−ブチルスチレン
等の核置換スチレンがある。
シアン化ビニル化合物としては、アクリロニトリル、メ
タクリロニトリル等がある。
N−置換マレイミドとしては、N−メチルマレイミド、
N−エチルマレイミド、N−イソプロピルマレイミド、
N−ブチルマレイミド、N−ラウリルマレイミド等の脂
肪族N−置換マレイミド、N−シクロヘキシルマレイミ
ド等の脂環式N−置換マレイミド、N−フェニルマレイ
ミド、N−メチルフェニルマレイミド、N−クロロフェ
ニルマレイミド、N−メトキシフェニルマレイミド等の
芳香族N−置換マレイミド等が挙げられる。
透明性及び耐熱性が優れ、かつ成形性及び機械強度も良
好な重合体を得るためには、使用する重合性単量体は、
次のように配合される。
A.トリシクロデシルメチルメタクリレート30〜80重量% B.メタクリル酸メチル 20〜70重量% であり、更に他の共重合可能な重合性不飽和単量体を用
いる場合は、上記の配合比で配合されたA+Bの合計量
に対して重合性不飽和単量体を50重量%以下の量で使用
する。
A成分の使用量が少なすぎると、耐湿性が充分でなく、
B成分の使用量が少なすぎると、機械強度が低下する。
特に、この場合に、B成分が上記配合量以下であると、
非常に脆い成形物しか得られないのに対してB成分を上
記範囲で配合すると、飛躍的に機械的強度が向上する点
が特徴的である。
本発明の光学樹脂を製造する方法としては、ラジカル重
合やイオン重合等の公知の方法を適用できる。例えば、
重合開始剤の存在下で、塊状重合法、溶液重合法、懸濁
重合法等の方法で製造できるが、特に樹脂中の不純物の
混入等を考慮する必要のある光学素子用用途では、塊状
重合法又は懸濁重合法が好ましい。
重合開始剤としては、例えば過酸化ベンゾイル、過酸化
ラウロイル、ジ−t−ブチルペルオキシヘキサヒドロテ
レフタレート、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキ
サノエート、1,1−ジ−t−ブチルペルオキシ−3,3,5−
トリメチルシクロヘキサン等の有機過酸化物、アゾビス
イソブチロニトリル、アゾビス−4−メトキシ−2,4−
ジメチルバレロニトリル、アゾビスシクロヘキサノン−
1−カルボニルトリル、アゾジベンゾイル等のアゾ化合
物、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムに代表される
水溶性触媒及び過酸化物或いは過硫酸塩と還元剤の組み
合わせによるレドックス触媒等、通常のラジカル重合に
使用できるものはいずれも使用することができる。重合
触媒はモノマーの総量に対して0.01〜10重量%の範囲で
使用するのが好ましい。重合調節剤としてのメルカプタ
ン系化合物、チオグリコール、四臭化炭素、α−メチル
スチレンダイマー等が分子量調節のために必要に応じて
添加しうる。
重合温度は、0〜200℃の範囲で適宜選択するのが好ま
しく、特に50〜120℃であるのが好ましい。
溶液重合における溶媒としては、ベンゼン、トルエン、
キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケト
ン、酢酸エチル、酢酸ブチル、ジクロルエチレン等を使
用できる。
懸濁重合は、水性媒体中で行われ、懸濁剤及び必要に応
じ懸濁助剤が添加される。懸濁剤としては、ポリビニル
アルコール、メチルセルロース、ポリアクリルアミド等
の水溶性高分子、燐酸カルシウム、ピロ燐酸マグネシウ
ム等の難溶性無機物質等がある。水溶性高分子は、モノ
マーの総量に対して0.03〜1重量%、難溶性無機物質
は、モノマーの総量に対して0.05〜0.5重量%使用する
のが好ましい。
懸濁助剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリ
ウム等の陰イオン界面活性剤があり、懸濁剤として難溶
性無機物質を使用する場合には、懸濁助剤を併用するの
が好ましい。懸滝助剤はモノマーの総量に対して0.001
〜0.02重量%使用するのが好ましい。
本発明により得られる光学用樹脂には、必要に応じて、
重合体の劣化防止、成形加工性の向上の点から、フェノ
ール系、チオエーテル系、ホスファイト系等の抗酸化剤
や滑剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤等を必要に応じて添
加してもよい。
本発明により得られる光学用樹脂は、眼鏡、カメラ、フ
ァインダ等の光学レンズ、光ディスク、プリズム、ミラ
ー、光ファイバー、光導波路等の光学素子に適用でき
る。
本発明の光学用樹脂が機械的強度を損なわずに耐湿性、
耐熱性、透明性、低複屈折性に優れた特質を発現するの
は、主に分子構造による重合時の立体配置によるものと
考えられる。
(実施例) 次に、実施例に基づいて本発明を詳述するが、本発明は
これに限定されるものではない。
実施例1 三方活栓を備えた500mlの三角フラスコに、トリシクロ
デシルメチルメタクリレート100g、メタクリル酸メチル
100g、過酸化ラウロイル0.8g及びn−ドデシルメルカプ
タン0.4gを仕込み、混合、溶解し、フラスコ内を窒素ガ
スで置換した後、撹拌振とうしつつ60℃の恒温水槽中に
浸し、窒素気流下で30分間重合させ、部分重合物を得
た。続いて、この部分重合物をガラスセル中に注入し、
60℃で2時間重合させ、その後100℃で2時間重合さ
せ、透明なシート状の重合体を得た。この重合体の全光
線透過率、吸湿率、屈折率、アッベ数及び曲げ破壊強度
を下記の方法で測定した。
更に、この重合体100gをテトラヒドロフラン200gに溶解
させた後、得られた溶液をメタノール5中に撹拌下投
入し、重合体を沈澱、析出させ、ロ別し、乾燥し、白色
粉末状の重合体を得た。この重合体のガラス転移点を下
記の方法で測定した。結果を表1に示す。
測定方法 ガラス転移温度Tg(℃):示差走査熱量計(DSC)で測
定 光線透過率(%) :ASTM D1003 吸湿率(%) :ASTM D570 曲げ破壊強度 :ASTM D790 屈折率及びアッベ数 :アッベ屈折計で測定 実施例2〜4 トリシクロデシルメチルメタクリレート及びメタクリル
酸メチルをそれぞれ表1に示す量で用いる以外は実施例
1と同様にして重合及び試験を行った。結果を表1に示
す。
比較例1 トリシクロデシルメチルメタクリレートを用いず、メタ
クリル酸メチルのみを200g用いる以外は実施例1と同様
にして重合及び試験を行った。結果を表1に示す。
比較例2 メタクリル酸メチルを用いずに、トリシクロデシルメチ
ルメタクリレートのみを200g用いる以外は実施例1と同
様にして重合及び試験を行った。結果を表1に示す。
比較例3 シクロヘキシルメタクリレート100g及びメタクリル酸メ
チル100gを用いる以外は実施例1と同様にして重合及び
試験を行った。結果を表1に示す。
比較例4 メタクリル酸イソボルニル100g及びメタクリル酸メチル
100gを用いる以外は実施例1と同様にして重合及び試験
を行った。結果を表1に示す。
比較例5〜7 トリシクロ〔5.2.1.02,6〕デカ−8−イルメタクリレー
ト(以下、TCD−MAと略称する)とメタクリル酸メチル
をそれぞれ表1に示す量で用いる以外は実施例1と同様
にして重合及び試験を行った。結果を表1に示す。
実施例において使用したトリシクロデシルメチルメタク
リレートは、ガスクロマトグラフィー分析の結果、6本
のピークが確認された。これらのピークは、ガス・マス
分析の結果、いずれも分子量234であった。6本のピー
クの番号を低沸点側から順に1〜6とすると、組成比
(チャート面積比)は、第2表のとおりであった。
上記ガスクロマトグラフィー分析条件は、次のとおりで
ある。
カラム充填剤:シリコーンOV−1(ガスクロ工業(株)
商品名) カラムサイズ:直径3mm、高さ1m カラム温度:150℃ 注入口温度:220℃ キャリア:Heガス 流速:50ml/分 (発明の効果) 本発明に係る光学機器は、透明性、耐熱性、成形性及び
低吸湿性に優れており、更に、従来報告されているこの
種の樹脂と比較すると、機械強度が飛躍的に向上してい
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−2357(JP,A) 特開 昭60−90204(JP,A) 特開 昭61−73705(JP,A) 特開 昭59−227902(JP,A) 特開 昭61−287913(JP,A) 特公 昭51−2519(JP,B2) 特公 昭51−25746(JP,B2)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】A.オクタヒドロ−4,7−メタノインデン−
    4−イルメタノールのメタクリル酸エステル及びオクタ
    ヒドロ−4,7−メタノインデン−2−イルメタノールの
    メタクリル酸エステルの立体異性体を含む異性体混合物
    30〜80重量%、及び B.メタクリル酸メチル20〜70重量% を重合させて得られる樹脂からなる光学機器。
JP61217482A 1986-09-16 1986-09-16 樹脂からなる光学機器 Expired - Lifetime JPH0696626B2 (ja)

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JP61217482A JPH0696626B2 (ja) 1986-09-16 1986-09-16 樹脂からなる光学機器

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JPS6372707A JPS6372707A (ja) 1988-04-02
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