JPH075585B2 - ポリチオール化合物 - Google Patents

ポリチオール化合物

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JPH075585B2
JPH075585B2 JP5092128A JP9212893A JPH075585B2 JP H075585 B2 JPH075585 B2 JP H075585B2 JP 5092128 A JP5092128 A JP 5092128A JP 9212893 A JP9212893 A JP 9212893A JP H075585 B2 JPH075585 B2 JP H075585B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はポリチオール化合物に関
する。本発明のポリチオール化合物は例えば光学材料の
有用な原料として用いられ、本発明のポリチオール化合
物を用いて得られた光学材料は、高屈折率、低分散を示
し、光学的特性に優れており、プラスチックレンズ、プ
リズム、光ファイバー、情報記録用基板、着色フィルタ
ー、赤外線吸収フィルターなどの光学製品に好ましく用
いられる。さらに、高屈折率の特徴を生かしたグラス、
花ビン等の装飾品等にも用いられる。
【0002】
【従来の技術】プラスチックはガラスに比べると軽量で
割れにくく、染色が容易なため近年、各種レンズ等の光
学用途に使用されている。このためのプラスチック材料
としてはポリエチレングリコールビスアリルカーボネー
ト(CR−39)やポリメチルメタクリレート(PMM
A)が一般に用いられている。しかし、これらのプラス
チック材料の屈折率は1.50以下であり例えばレンズ
材料に用いた場合度数が強くなるとレンズの肉厚を厚く
しなければならなくなり、軽量といったプラスチックの
優位性が失われるばかりでなく、眼鏡用レンズとした場
合は審美性が悪くなるので好ましくなかった。また特
に、凹レンズの場合はレンズの周囲の厚さが厚くなり複
屈折や色収差が生じ、好ましくなかった。そのため、比
重の低いプラスチックの特徴を生かしつつ、レンズの厚
さを薄くでき、かつ色収差の少ない高屈折率、低分散プ
ラスチック材料が望まれている。そのための材料として
は、テトラクロロメタキシリレンジチオールや1,3,
5−トリメルカプトベンゼンと、ジイソシアネート化合
物との重合体が特開昭63−46213号公報に開示さ
れている。また、ペンタエリスリトールテトラキスチオ
プロピオネートとジイソシアネートとの重合体が特開昭
64−26622号公報に開示されている。さらには、
ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネートと
ビニル化合物との重合体が特開昭63−309509号
公報に開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開昭63−46213号公報に記載のチオール化合物は
屈折率が高いもののアッベ数が低く、またこれを原料と
した重合体はアッベ数が低く、また耐候性に劣るといっ
た欠点がある。また、特開昭64−26622号公報や
特開昭63−309509号公報に記載のチオール化合
物はアッベ数が大きいものの屈折率が低く、またこれを
原料とした重合体は屈折率が低く、また耐熱性に劣ると
いった欠点がある。
【0004】従って、本発明の目的は上記欠点を解消し
た光学材料を得るに好適な新規なポリチオール化合物を
提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するためになされたものであり、本発明の新規なチ
オール化合物は一般式[1]で示されることを特徴とす
る。
【0006】
【化2】 [式中、Xは−(CH2 CH2 S)n2 −Hであり、n
1 は1〜5の整数であり、n2 は0〜2の整数である]
以下、本発明を詳細に説明する。本発明の新規ポリチオ
ール化合物は、上記の一般式[1]で示されるように、
脂環式スルフィドである1,4−ジチアン環を有し、か
つこの1,4−ジチアン環の2,5−位にアルキレン基
または含硫黄アルキレン基を介して、それぞれチオール
基が結合していることを特徴としている。このような構
造を有するポリチオール化合物は、それ自体の屈折率及
びアッベ数が高いので、このポリチオール化合物を用い
て重合体を製造した場合に、重合体の屈折率及びアッベ
数も高いものとなる。またこのポリチオール化合物中の
1,4−ジチアン環は剛直であるため、このポリチオー
ル化合物を用いて重合体を製造した場合、その重合体に
高耐熱性、優れた機械的物性を与える。
【0007】次に一般式[1]においてn1 が1から
5、n2 が0から2の整数に限定した理由を述べる。n
1 が0では、ポリチオール化合物を用いて得られる重合
体がもろくなり、耐衝撃性が低下し、一方n1 が6以上
となると、ポリチオール化合物の屈折率が低下し、得ら
れる重合体の屈折率が低下し、耐熱性も低下する傾向に
あり好ましくない。また、n2 が3以上になると、ポリ
チオール化合物を用いて得られる重合体の耐熱性が低下
するので好ましくない。
【0008】本発明のポリチオール化合物は一般式
[1]において、例えばXが水素原子(n2 =0)、n
1 =1の場合、次式に示される方法により合成すること
ができる。
【0009】
【化3】 すなわち、ジアリルジスルフィドに臭素を反応させ、環
化二量化した臭素化物にチオ尿素を反応させイソチウロ
ニウム塩を生成させる。このものを水酸化ナトリウム水
溶液で加水分解した後、塩酸酸性にすることにより目的
とするポリチオール化合物を得ることができる。
【0010】上記でその合成方法を示した、Xが水素原
子(n2 =0)、n1 =1のチオール化合物以外の、一
般式[1]のポリチオール化合物として以下のものが挙
げられる。
【0011】
【化4】 次に本発明のポリチオール化合物を用いて得られる光学
材料の好ましい具体例について述べる。この光学材料
は、上記一般式[1]で示されたポリチオール化合物
(a1 )を少なくとも含む成分(A)と、一分子内に二
つ以上のビニル基を有する化合物(b1 )、一分子内に
二つ以上のイソ(チオ)シアネート基を有する化合物
(b2 )及び一分子内に一つ以上のビニル基と一つ以上
のイソ(チオ)シアネート基を有する化合物(b3 )の
うちの少なくとも一種を含む成分(B)とを少なくとも
含む混合物を重合させることにより得られる重合体を使
用する。ここに成分(A)中の一般式[1]の化合物
(a1 )については、既に詳述したので、その説明を省
略する。
【0012】成分(A)中には、重合体の物性等を適宜
改良するために、一般式[1]で示される化合物
(a1 )以外に、一分子内にメルカプト基および/また
はヒドロキシ基を有し、かつ一分子内のメルカプト基と
ヒドロキシ基の総数が2以上の化合物(a2 )を一種も
しくは二種以上含んでいてもよい。この化合物(a2
としては、具体的にはトリメチロールプロパン、1,2
−エタンジチオール、1,3−プロパンジチオール、テ
トラキスメルカプトメチルメタン、ペンタエリスリトー
ルテトラキスメルカプトプロピオネート、ペンタエリス
リトールテトラキスメルカプトアセテート、2−メルカ
プトエタノール、2,3−ジメルカプトプロパノール、
1,2−ジヒドロキシ−3−メルカプトプロパン、4−
メルカプトフェノール、1,2−ベンゼンジチオール、
1,3−ベンゼンジチオール、1,4−ベンゼンジチオ
ール、1,3,5−ベンゼントリチオール、1,2−ジ
メルカプトメチルベンゼン、1,3−ジメルカプトメチ
ルベンゼン、1,4−ジメルカプトメチルベンゼン、
1,3,5−トリメルカプトメチルベンゼン、トルエン
−3,4−ジチオール、4,4′−ジヒドロキシフェニ
ルスルフィド等が挙げられる。
【0013】なお一般式[1]で示される化合物
(a1 )の使用量は、成分(A)の総量に対して、0.
1−100mol%であり、好ましくは10−100mol%で
ある。
【0014】成分(B)に使用されるビニル基含有化合
物(b1 )としては、具体的にはジビニルベンゼン、エ
チレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロ
ールプロパントリ(メタ)アクリレート、一分子内に少
なくとも二つ以上の(メタ)アクリロキシ基を含むウレ
タン変性(メタ)アクリレート、エポキシ変性(メタ)
アクリレート、ポリエステル変性(メタ)アクリレート
等が挙げられる。(なお、上記(メタ)アクリレートは
アクリレートとメタクリレートの両者を意味し、(メ
タ)アクリロキシ基は、アクリロキシ基とメタクリロキ
シ基の両者を意味する。)また成分(B)に使用される
イソ(チオ)シアネート基含有化合物(b2 )としては
キシリレンジイソ(チオ)シアネート、3,3′−ジク
ロロジフェニル−4,4′−ジイソ(チオ)シアネー
ト、4,4′−ジフェニルメタンジイソ(チオ)シアネ
ート、ヘキサメチレンジイソ(チオ)シアネート、2,
2′,5,5′−テトラクロロジフェニル−4,4′−
ジイソ(チオ)シアネート、トリレンジイソ(チオ)シ
アネート等が挙げられる。なお、本明細書においてイソ
(チオ)シアネートとはイソシアネートとイソチオシア
ネートの両者を意味する。さらに、一つ以上のシクロヘ
キシル環を有するものとして、ビス(イソ(チオ)シア
ネートメチル)シクロヘキサン、ビス(4−イソ(チ
オ)シアネートシクロヘキシル)メタン、ビス(4−イ
ソ(チオ)シアネートメチルシクロヘキシル)メタン、
シクロヘキサンジイソ(チオ)シアネート、イソフォロ
ンジイソ(チオ)シアネート、2,5−ビス(イソ(チ
オ)シアネートメチル)ビシクロ[2,2,2]オクタ
ン、2,5−ビス(イソ(チオ)シアネートメチル)ビ
シクロ[2,2,1]ヘプタン、2−イソ(チオ)シア
ネートメチル−3−(3−イソ(チオ)シアネートプロ
ピル)−5−イソ(チオ)シアネートメチル−ビシクロ
[2,2,1]−ヘプタン、2−イソ(チオ)シアネー
トメチル−3−(3−イソ(チオ)シアネートプロピ
ル)−6−イソ(チオ)シアネートメチル−ビシクロ
[2,2,1]ヘプタン、2−イソ(チオ)シアネート
メチル−2−[3−イソ(チオ)シアネートプロピル]
−5−イソ(チオ)シアネートメチル−ビシクロ[2,
2,1]−ヘプタン、2−イソ(チオ)シアネートメチ
ル−2−(3−イソ(チオ)シアネートプロピル)−6
−イソ(チオ)シアネートメチル−ビシクロ[2,2,
1]−ヘプタン、2−イソ(チオ)シアネートメチル−
3−(3−イソ(チオ)シアネートプロピル)−6−
(2−イソ(チオ)シアネートエチル)−ビシクロ
[2,2,1]−ヘプタン、2−イソ(チオ)シアネー
トメチル−3−(3−イソ(チオ)シアネートプロピ
ル)−6−(2−イソ(チオ)シアネートエチル)−ビ
シクロ[2,2,1]−ヘプタン、2−イソ(チオ)シ
アネートメチル−2−(3−イソ(チオ)シアネートプ
ロピル)−5−(2−イソ(チオ)シアネートエチル)
−ビシクロ[2,2,1]−ヘプタン、2−イソ(チ
オ)シアネートメチル−2−(3−イソ(チオ)シアネ
ートプロピル)−6−(2−イソ(チオ)シアネートエ
チル)−ビシクロ[2,2,1]−ヘプタン等が挙げら
れる。
【0015】また、成分(B)に使用されるビニル基お
よびイソ(チオ)シアネ−ト基含有化合物(b3 )とし
ては、2−(メタ)アクリロキシエチルイソ(チオ)シ
アネート、(メタ)アクリロイルイソ(チオ)シアネー
ト等が挙げられる。
【0016】成分(B)中にビニル基が混入している場
合は成分(A)の重合官能基が全てメルカプト基である
のが好ましく、成分(A)中にヒドロキシ基が混入して
いると重合度が上がらず、得られた重合体の機械物性の
低下を招く場合がある。
【0017】光学材料を製造するに際して、上記成分
(A)および成分(B)以外に、他のモノマーも適宜使
用することができる。
【0018】さらに、耐候性改良のため、紫外線吸収
剤、酸化防止剤、着色防止剤、蛍光染料などの添加剤を
適宜加えてもよい。また、重合反応性向上のための触媒
を適宜使用してもよく、例えばメルカプト基とビニル基
との反応性向上のためには有機過酸化物、アゾ化合物や
塩基性触媒が効果的であり、メルカプト基やヒドロキシ
基と、イソ(チオ)シアネート基との反応性向上のため
には有機スズ化合物、アミン化合物などが効果的であ
る。
【0019】一例として本発明のポリチオール化合物を
用いて光学材料を製造するための方法について述べると
以下の通りである。上記成分(A)、成分(B)及び添
加剤や触媒の均一混合物を公知の注型重合法、すなわち
ガラス製または金属製のモールドと樹脂製のガスケット
を組合せた型の中に注入し、加熱して硬化させる。この
時、成形後の樹脂の取り出しを容易にするためにあらか
じめモールドを離型処理したり、成分(A)及び成分
(B)の混合物中に離型剤を混合してもよい。重合温度
は、使用する化合物により異なるが、一般には−20〜
+150℃で、重合時間は0.5〜72時間である。光
学材料は通常の分散染料を用い、水もしくは有機溶媒中
で容易に染色が可能であり、この際さらに染色を容易に
するために、キャリアーを加えたり加熱しても良い。
【0020】このようにして得られた光学材料は、これ
に限定されるものではないが、プラスチックレンズ等の
光学製品として特に好ましく用いられる。
【0021】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
【0022】(物性の評価)実施例で得られたポリチオ
ール化合物、応用例で得られた重合体および比較応用例
で得られた重合体の物性評価は以下の様にして行なっ
た。 屈折率( nD )とアッベ数(νD ) アタゴ社製アッベ屈折率計3Tを用いて20℃にて測定
した。 外 観 肉眼により観察した。 耐候性 サンシャインカーボンアークランプを装備したウエザー
メーターにプラスチックレンズをセットし200時間経
過したところでプラスチックレンズを取り出し、試験前
のプラスチックレンズと色相を比較した。評価基準は変
化なし(○)、わずかに黄変(△)、黄変(×)とし
た。 耐熱性 リガク社製TMA装置により0.5mmφのピンを用いて
10gfの荷重でTMA測定を行ない、10℃/minの
昇温で得られたチャートのピーク温度により評価した。 光学歪 シュリーレン法による目視観察を行なった。歪の無いも
のを○、歪のあるものを×とした。
【0023】(実施例1)本発明のポリチオール化合物である2,5−ジメルカプ
トメチル−1,4−ジチアン(S−1)(一般式[1]
においてX=H(n2 =0)、n1 =1)の製造例 22.9g(0.157mol )のジアリルジスルフィド
を780mlのジクロロメタンに溶解した溶液に25.
0g(0.157mol )の臭素を−78℃にて1時間か
けて滴下した。そして、−20℃まで昇温し、その温度
にて8時間攪拌した後、減圧下でジクロロメタンを除去
した。その残渣に100mlのエタノールと23.9g
(0.314mol )のチオ尿素を加え、1.5時間還流
した。生成した沈殿を濾別し、エタノールで数回洗浄し
た後乾燥させた。水73mlにこの沈殿を分散させ、窒
素雰囲気下で還流させながら64.2gの15%水酸化
ナトリウム水溶液を1時間かけて滴下し、その後さらに
1時間還流させた。冷却後、反応混合物を6N−塩酸で
酸性にしベンゼンで抽出した。抽出物からベンゼンを減
圧下で除き、残渣を2×10-2mmHgで蒸留し沸点が12
1.5℃の留分22.6g(収率68%)を得た。この
ものの屈折率は1.646、アッベ数は35.2であっ
た。以下にこの新規ポリチオール化合物の構造決定のた
めの分析結果を示す。
【0024】 1H−NMR(溶媒:CDCl3 、内部標準物質:TM
S) δ(ppm) =1.62(t,1H) 2.88〜3.14(m,5H) IR 2545cm-1(チオールのνSH) なお、この新規ポリチオール化合物2,5−ジメルカプ
トメチル−1,4−ジチアン(S−1)の 1H−NMR
スペクトルを図1に、IRスペクトルを図2に示す。
【0025】(実施例2)本発明のポリチオール化合物
である2,5−ビス(2−メルカプトエチルチオメチ
ル)−1,4−ジチアン(S−2)(一般式[1]にお
いてX=−CH2 CH 2 SH(n2 =1)、n1 =1)
の製造例 実施例1で得られた2,5−ジメルカプトメチル−1,
4−ジチアン(S−1)21.2g(0.1mol)を15
%水酸化ナトリウム水溶液58.7gに溶解しベンジル
トリメチルアンモニウムクロライド100mgの存在下、
18.0g(0.3mol )のチイランを200mlのベン
ゼンに溶解したものを加え、室温にて12時間反応させ
た。その後0℃にて濃塩酸を、水相のpHが1になるま
で攪拌しながら加え、ベンゼン層を分離、水洗し、減圧
下ベンゼンを溜去することにより目的物である2,5−
ビス(2−メルカプトエチルチオメチル)−1,4−ジ
チアン(S−2)24.6g(収率74%)を得た。
【0026】(実施例3)本発明のポリチオール化合物である2,5−ビス(3−
メルカプトプロピル)−1,4−ジチアン(S−4)
(一般式[1]においてX=H(n2 =0)、n1
3)の製造例 22.9g(0.157mol )のジアリルジスルフィド
を780mlのジクロロメタンに溶解した溶液に25.0
g(0.157mol )の臭素を−78℃にて1時間かけ
て滴下した。そして−20℃まで昇温し、その温度に8
時間攪拌した後、減圧下でジクロロメタンを除去した。
残留物に乾燥テトラヒドロフラン300mlを加え−10
℃に冷却し、攪拌しながらビニルマグネシウムブロマイ
ドの1.0M−テトラヒドロフラン溶液を329ml滴下
し、その後0℃で2時間、室温で12時間攪拌した。反
応混合物を水中に投入し、ベンゼンで抽出し、抽出液か
ら減圧下ベンゼンを溜去した。次にこの残留物を200
槇のベンゼンに溶解し硫化水素を吹き込みながら室温に
て4時間反応させた。その後、減圧下にベンゼンを溜去
し目的物である2,5−ビス(3−メルカプトプロピ
ル)−1,4−ジチアン(S−4)25.7g(収率6
1%)を得た。
【0027】(応用例1)本発明のポリチオール化合物を用いた光学材料の製造例 実施例1で得られた2,5−ジメルカプトメチル−1,
4−ジチアン(S−1)0.1mol 、m−キシリレンジ
イソシアネート(XDI)0.1mol およびジブチルス
ズジラウレート(DBTDL)1×10-5mol の混合物
を均一に攪拌し、二枚のレンズ成形用ガラス型に注入
し、50℃で10時間、その後60℃で5時間、さらに
120℃で3時間加熱重合させレンズ形状の重合体を得
た。得られた重合体の諸物性を表1に示す。表1から、
本応用例1の重合体は無色透明であり、屈折率(nD
は1.66と非常に高く、アッベ数(νD )も32と高
い(低分散)ものであり、耐候性、耐熱性(97℃)に
優れ、光学歪の無いものであった。
【0028】(応用例2〜18)本発明のポリチオール化合物を用いた他の光学材料の製
造例 表1および表2に示したモノマー組成物を使用し、重合
条件を適宜変更した以外は応用例1と同様の操作を行な
い、レンズ形状の重合体を得た。これらの重合体の諸物
性を表1および表2に示す。これらの表から、本応用例
2〜18の重合体も無色透明であり、屈折率(nD )は
1.58〜1.66と非常に高く、アッベ数(νD )も
32〜43と高い(低分散)ものであり、耐候性、耐熱
性(94〜128℃)に優れ、光学歪の無いものであっ
た。
【0029】特に、応用例1〜7及び17〜18の重合
体は、アッベ数が32〜38であり、この範囲のアッベ
数を有する従来の重合体と比べ、屈折率が1.62〜
1.66と高いものであった。
【0030】また、応用例8〜16の重合体は、屈折率
が1.58〜1.62であり、この範囲の屈折率を有す
る従来の重合体と比べアッベ数が38〜43と高いもの
であった。
【0031】(比較応用例1)ペンタエリスリトールテ
トラキスメルカプトプロピオネート(PETMP)0.
1mol 、m−キシリレンジイソシアネート(XDI)
0.2mol およびジブチルスズジラウレート(DBTD
L)1×10-4mol の混合物を均一に攪拌し、二枚のレ
ンズ成形用ガラス型に注入し、50℃で10時間、その
後60℃で5時間、さらに120℃で3時間加熱重合さ
せレンズ形状の重合体を得た。得られた重合体の諸物性
を表2に示す。表2から、本比較応用例1の重合体は無
色透明で光学歪も観察されなかったが、 nD /νD
1.59/36と低く、耐熱性も86℃と劣っていた。
【0032】(比較応用例2,3)表2に示したモノマ
ー組成物を使用した以外は比較応用例1と同様の操作を
行ない、レンズ形状の重合体を得た。これらの重合体の
諸物性を表2に示した。表2から、本比較応用例2の重
合体は屈折率が1.67と高く、耐熱性(94℃)にも
優れているが、耐候性に劣り、光学歪が観察された。ま
た、本比較応用例3の重合体は、無色透明で光学歪は観
察されず、耐候性は優れていたが、屈折率が1.53と
低く、耐熱性が65℃と劣るものであった。
【0033】
【表1】
【0034】
【表2】
【0035】
【表3】
【0036】
【発明の効果】本発明の新規ポリチオール化合物は、屈
折率及びアッベ数が高い。従ってこのポリチオール化合
物を原料として用いて得られた重合体からなる光学材料
は、屈折率、アッベ数が高く、耐熱性、耐候性、透明性
に優れているので眼鏡レンズ、カメラレンズ等のレン
ズ、プリズムや、光ファイバー、光ディスク、磁気ディ
スク等に用いられる記録媒体基板、着色フィルター、赤
外線吸収フィルター等の光学製品に好ましく用いられ
る。さらに、高屈折率の特徴を生かしたグラス、花ビン
等の装飾品等にも用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、実施例1で得られたポリチオール化合物の
1H−NMRスペクトルを示す図である。
【図2】は、実施例1で得られたポリチオール化合物の
IRスペクトルを示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式[1] 【化1】 [式中、Xは−(CH2 CH2 S)n2 −Hであり、n
    1 は1〜5の整数であり、n2 は0〜2の整数である]
    で示されることを特徴とするポリチオール化合物。
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