JPH0762053B2 - メタクリル系重合体、その製造法および光学素子 - Google Patents

メタクリル系重合体、その製造法および光学素子

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JPH0762053B2
JPH0762053B2 JP60278464A JP27846485A JPH0762053B2 JP H0762053 B2 JPH0762053 B2 JP H0762053B2 JP 60278464 A JP60278464 A JP 60278464A JP 27846485 A JP27846485 A JP 27846485A JP H0762053 B2 JPH0762053 B2 JP H0762053B2
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  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は透明性、低吸湿性、耐熱性に優れた新規なメタ
クリル系重合体、その製造法及び該重合体からなる光学
素子に関する。
<従来の技術> メタクリル系重合体は、ポリメタクリル酸メチルに代表
されるごとく、メタクリル酸エステルの重合体あるいは
これと他種の単量体との共重合体として良く知られてい
る。
これらメタクリル系重合体は、優れた光学的性質からレ
ンズ、プリズムなど種々の光学素子として用いられて来
た。
メタクリル系重合体を用いた光学素子として、近年、光
学式ディスク基板がクローズアップして来た。
ディスク基板としてこれら重合体から成る樹脂材料を用
いることにより、安価に多量の複製基板を形成すること
が可能となるものの、広く知られているようにディスク
基板の成形に際し樹脂の流動及び冷却過程において分子
配向を生じ、複屈折を生ずる。これは光学式ディスク基
板として致命的欠陥となっている。
成形時の分子配向は、特に射出成形においては避け難い
ので、光学式ディスク基板成形用に適する光学的異方性
の少ない樹脂材料としては、メタクリル酸メチルを主成
分とする重合体しかないのが現状である。
しかしながら、従来知られているメタクリル酸メチルを
主成分とする重合体を基板に用いた場合、吸湿性が大き
いために、寸法安定性が不良であり、多湿環境下にて反
り、ねじれを生ずるという欠点を有している。
また、メタクリル酸メチルを主体とした重合体の欠点で
ある寸法安定性を改良するため、例えば特開昭57−3344
6号公報、特開昭57−162135号公報、特開昭58−88848号
公報ではメタクリル酸メチルと芳香族ビニル単量体とそ
の共重合体が提案されている。しかし、芳香環を有する
ビニル単量体との共重合体は複屈折を生じやすく、実用
に供し得ないのが実状である。
更に特開昭58−5318号公報、特開昭58−127754号公報に
ては複屈折を高くすることなく、吸湿性を低減するた
め、メタクリル酸シクロヘキシル系の重合体が提案され
ているが、これらは透明性にもすぐれているものの、本
質的に脆くて割れ易く、材料強度の低下を伴うという問
題がある。
<発明が解決しようとする問題点> 本発明が解決しようとする問題点、即ち本発明の目的
は、かかる事情に鑑み、射出成形、圧縮成形等によって
も複屈折が低く、かつ寸法安定性に優れたメタクリル系
重合体、その製造法及び該重合体からなる光学素子を提
供することにある。
<問題点を解決するための手段> 本発明は、メタクリル酸1−シクロヘキシルエチル単位
100〜10重量%と、メタクリル酸メチル単位0〜60重量
%および不飽和脂肪酸エステル(メタクリル酸メチル及
びメタクリル酸1−シクロヘシルエチルを除く)、芳香
族ビニル、不飽和ニトリル、N−置換マレイミド、不飽
和環状酸無水物からなる群から選ばれた少なくとも一種
のエチレン性不飽和単量体単位0〜30重量%とからなる
繰返し単位を有し、クロロホルム1%溶液として25℃で
測定した還元粘度が0.3〜1.5であるメタクリル系重合
体、その製造法及び該重合体からなる光学素子に関す
る。
メタクリル酸1−シクロヘキシルエチル単位の割合が少
なすぎると本発明の効果を十分達成しうる重合体が得難
く好ましくない。
メタクリル酸1−シクロヘキシルエチルと共重合可能な
エチレン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、不飽和ニトリル、N−置換マレイミ
ド、不飽和環状酸無水物などがある。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、アク
リル酸シクロヘキシルなどのアクリル酸アルキルエステ
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、メタクリル酸シクロヘキシルなどのメタクリル
酸アルキルエステル、メタクリル酸フェニル、メタクリ
ル酸ベンジルなどのメタクリル酸芳香族エステルが挙げ
られる。また芳香族ビニルとしては、スチレン、α−メ
チルスチレンなどのα−置換スチレン;m−メチルスチレ
ン、p−メチルスチレン、o−クロルスチレン、p−ク
ロルスチレン、p−ブロモスチレンなどの核置換スチレ
ンなどが挙げられる。不飽和ニトリルとしてはアクリロ
ニトリル、メタクリロニトリル等が挙げられ、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、N−シクロヘキ
シルマレイミド、N−フェニルマレイミド、N−(o−
クロロフェニル)マレイミドなどが挙げられ;不飽和環
状酸無水物の例としては無水マレイン酸、無水シトラコ
ン酸などが挙げられる。これらの単量体は各々単独もし
くは混合して使用することができ、共重合体の透明性を
阻害しない範囲で組合せ及び使用割合が調節される。
本発明において用いるメタクリル酸1−シクロヘキシル
エチルはメタクリル酸とシクロヘキシルメチルカルビノ
ールとを周知のエステル反応によって得ることができ
る。
また、シクロヘキシメチルカルビノールは、α−メチル
ベンジルアルコールを水素添加することによって得るこ
とができる。
エチレン性不飽和単量体は、市販のものを利用すればよ
い。
本発明の重合体を製造する方法としては、塊状重合、溶
液重合、懸濁重合、乳化重合などのいずれの重合法でも
よい。樹脂をシート材料として得る場合にはキャスト法
による塊状重合でおこない、又成形材料を目的とする場
合には塊状重合、懸濁重合または乳化重合法が作業性や
生産性の上から好ましい。重合体に異物が混入しないこ
とが好ましく、必要ならば濾過、蒸溜等により、単量体
から予めゴミなどを除去したのち重合を行なうことが望
ましい。重合後の後処理においても異物混入を避けるこ
とが好ましく、この点から重合法としては塊状重合、懸
濁重合が特に好ましい。
懸濁重合法あるいは乳化重合法を採用する場合は、懸濁
分散剤または乳化剤を溶解した水中にラジカル重合開始
剤ならびに分子量調節のために連鎖移動剤を添加した単
量体混合物を分散させたのち重合をおこなう。
キャスト法による塊状重合法の場合、所定の割合に配合
した単量体混合物からまず部分重合体を調製し、ガラス
又はステンレス製のセル中に注入し、数時間重合をおこ
なう。重合温度は50〜150℃の間で適宜選択すればよ
く、特に70℃〜120℃が好ましい。
ラジカル重合開始剤としては例えば、2,2′−アゾビス
(イソブチロニトリル)、1,1′−アゾビス(シクロヘ
キサンカルボニトリル)、2,2′−アゾビス(2,4−ジメ
チルバレロニトリル)、アソビスイソブタノールジアセ
テート等のアゾ化合物、及びラウロイルパーオキサイ
ド、ジ−tert−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオ
キサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジ−te
rt−ブチルパーフタレート、ジ−teat−ブチルパーアセ
テート、ジ−tert−アミルパーオキサイド等の有機過酸
化物があげられる。
本発明のメタクリル系重合体の分子量の指標として、そ
の還元粘度、ηsp/c(クロロホルム1%溶液として25℃
で測定)を示すならば0.3〜1.5である。
射出成形用の場合は、還元粘度0.3〜0.8程度が好まし
い。
成形材料を目的として本発明のメタクリル系重合体を製
造するに当っては、溶融温度230℃、荷重3.8kgでのメル
トインデックス値が1.0〜50g/10分となるよう分子量を
調節することが好ましい。この場合、メルトインデック
ス値が1.0以下では本発明の重合体を成形する際にして
十分低い複屈折性とすることができず、またメルトイン
デックス値が50をこえると機械的強度が低下することか
ら好ましくない。
また、キャスト法によりシート材料を得る場合には、成
形時の分子配向がなく、複屈折の心配がないのでメルト
インデックス値が50以下でありさえすれば良い。
分子量の調節は、連鎖移動剤を重合系に添加して行なわ
れる。連鎖移動剤の例としては、n−ブチルメルカプタ
ン、n−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプ
タン等を挙げることができる。
キャスト法の場合には、上記のとおり、複屈折の心配が
ないのでできるだけ分子量の高い機械的強度の高い樹脂
を得るために連鎖移動剤を使用しない方が好ましく、共
重合性架橋単量体を添加しても良い。
また、本発明のメタクリル系重合体のガラス転移温度
は、少なくとも50℃以上であることが好ましく、更に好
ましくは70℃以上であることが好ましい。メタクリル酸
1−シクロヘキシルエチルと他のエチレン性不飽和単量
体とを共重合するに当っては、該不飽和単量体の種類及
び使用量を得られる重合体のガラス転移温度が50℃以上
になるよう、調節する。
この調節に際しては、用いる共単量体の使用割合を変え
て実際に共重合して得られる共重合体のガラス転移温度
を測定すれば良いが、各々の単独重合体のカラス転移温
度を測定することで、加成性を仮定して使用割合に応じ
て共重合体のガラス転移温度を推定することができる。
本発明方法によって得られるメタクリル系樹脂に対し
て、必要に応じて他の重合体を混合して使用してもよ
く、又、酸化安定剤、耐候安定剤、着色剤、離型剤など
の添加剤を添加して使用してもよい。
<実施例> 次に本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、本
発明はこれによって何んら限定されるものではない。
なお、実施例中の物性測定法のうち、還元粘度はクロロ
ホルク1%溶液、25℃で測定した。全光線透過率、曇価
は厚み3mm試料につきASTM D 1003、曲げ強度はASTM D 7
90に準じ測定し、カラス転移温度は示差走査熱量測定法
により測定した。吸水率は厚み2mmシートについてASTM
D 570に準じ、60℃蒸溜水中24時間の吸水率を測定し
た。またメルトインデックスはASTM D 1238に準じ230
℃、荷重3.8kgにて測定した。
複屈折は偏光顕微鏡を用いて546mmにてセナルモンコン
ペンセーター法にてリターデーションを測定した。
実施例1 撹拌機をそなえた3セパラブルフラスコにメタクリル
酸1−シクロヘキシルエチル1000gを仕込み、開始剤と
してアゾビスイソブチロニトリル0.1gを添加溶解して80
℃で1時間重合して部分重合物を得た。この部分重合物
にラウロイルパーオキシド3gを溶解し、鏡面仕上げにし
たステンレス製セル中に注入し、80℃にて1時間、110
℃にて2時間反応させて3.0mm厚のシート状重合体を得
た。この重合体の還元粘度は1.3であった。また同様に
して2mm厚、1.2mm厚シートを作成した。3mm厚シートの
全光線透過率は92%、雲価0.8であり、1.2mm厚シートの
複屈折は3nm以下であった。曲げ強度は450kg/cm2であ
り、吸水率は0.35%であった。またガラス転移温度は87
℃であった。
この重合体の赤外吸収スペクトルを第1図、該磁気共鳴
スペクトルを第2図に示した。
第1図の赤外吸収スペクトルにおいて1720cm−1付近の
ピークはポリメタクリル酸エステルのカルボニル基に係
るものである。
第2図の該磁気共鳴スペクトルにおいて4.6ppmのピーク
はエステル部の酸素に結合したメチル基のプロトンに係
るものである。
実施例2 撹拌機をそなえた5の反応器に純水2250gを入れ懸濁
安定剤としてポリビニルアルコール1.5gを加えて溶解し
た。別に第1表に示した単量体混合物1500gに連鎖移動
剤としてn−ドデシルメルカプタン8g、開始剤としてラ
ウロイルパーオキシド4.5gを溶解した液を反応器に添加
し、80℃の温度で撹拌しながら重合を行った。反応温度
の上昇が認められた後、98℃で3時間重合を行った。得
られた重合体を脱水、水洗、乾燥した。得られた重合体
の還元粘度は0.70であった。重合体を押出機にて造粒
し、これを用いて各種試験片を作成して物性を測定し
た。結果が第2表に示した。またシリンダー温度270
℃、金属温度70℃にて射出成形し、直径120mm、厚さ1.2
mmの円板状試験片を作成した。得られた成形品の中心よ
り30mmの位置での複屈折を測定し、結果を第2表に示し
た。
実施例3〜7 第1表に示した単量体混合物、開始剤及び連鎖移動剤の
組成を用いた以外は実施例2と同様にして重合反応及び
物性測定を行なった。物性評価結果を第2表に示した。
なお、実施例3及び4で得られた重合体の還元粘度はそ
れぞれ0.62及び0.63であった。実施例3で得られた重合
体の赤外吸収スペクトルを第3図に、また核磁気共鳴ス
ペクトルを第4図に示した。第4図において3.6ppmのピ
ークはメタクリル酸メチルのエステル部のメチル基のプ
ロトンに係るものである。
比較例1,2 第1表に示した単量体混合物、開始剤及び連鎖移動剤の
組成を用いた以外は実施例2と同様にして重合反応及び
物性測定を行なった。物性測定結果を第2表に示した。
実施例8 撹拌機をそなえた3セパラブルフラスコにメタクリル
酸1−シクロヘキシルエチル520g、メタクリル酸メチル
380g、無水マレイン酸80g、エチレングリコールジメタ
クリレート20gの単量体混合物を入れ開始剤としてアゾ
ビスイソブチロニトリル0.1gを溶解して80℃で1時間重
合して部分重合物を得た。この部分重合物に開始剤とし
てラウロイルパーオキシド3gを溶解し、脱気後鏡面仕上
げしたステンレス製セル中に注入し、80℃にて1時間、
120℃にて2時間反応させて1.2mm厚のシート状重合体を
得た。
このシートの全光線透過率は92%、曇価0.9、吸水率は
0.8%、複屈折は3nm以下であった。またガラス転移温度
は102℃であった。
比較例3,4 メタクリル酸1−シクロヘキシルエチルに代えてメタク
リル酸シクロヘキシルを用いた以外は実施例2と同様の
方法にて重合を行い、重合体を得た。単量体混合物、開
始剤及び連鎖移動剤の組成を第1表に、また物性測定結
果を第2表に示した。本発明の重合体に比べ、メタクリ
ル酸シクロヘキシル共重合体は重合体の強度低下が大き
い。
<発明の効果> 本発明の重合体は低湿性であって寸法安定性が良く、か
つ耐熱性、機械的強度のすぐれた透明樹脂であって、ま
た複屈折性に関し射出成形法においても非常に良好なも
のが得られるという効果を発揮する。このことから本発
明の重合体はレンズ、プリズム、光学式ディスク基板等
の光学素子に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1の重合体の赤外吸収スペクトルであ
る。第2図は実施例1の重合体の核磁気共鳴スペクトル
である。第3図は実施例3の重合体の赤外吸収スペクト
ルである。第4図は実施例3の重合体の核磁気共鳴スペ
クトルである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横尾 和宏 愛媛県新居浜市惣開町5番1号 住友化学 工業株式会社内 (72)発明者 松浦 秀昭 愛媛県新居浜市惣開町5番1号 住友化学 工業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】メタクリル酸1−シクロヘキシルエチル単
    位100〜10重量%と、メタクリル酸メチル単位0〜60重
    量%および不飽和脂肪酸エステル(メタクリル酸メチル
    及びメタクリル酸1−シクロヘキシルエチルを除く)、
    芳香族ビニル、不飽和ニトリル、N−置換マレイミド、
    不飽和環状酸無水物からなる群から選ばれた少なくとも
    一種のエチレン性不飽和単量体単位0〜30重量%とから
    なる繰返し単位を有し、クロロホルム1%溶液として25
    ℃で測定した還元粘度が0.3〜1.5であるメタクリル系重
    合体。
  2. 【請求項2】メタクリル酸1−シクロヘキシルエチル10
    0〜10重量%、メタクリル酸メチル0〜60重量%および
    不飽和脂肪酸エステル(メタクリル酸メチル及びメタク
    リル酸1−シクロヘキシルエチルを除く)、芳香族ビニ
    ル、不飽和ニトリル、N−置換マレイミド、不飽和環状
    酸無水物からなる群から選ばれた少なくとも一種のエチ
    レン性不飽和単量体0〜30重量%をラジカル重合させる
    ことを特徴とするメタクリル系重合体の製造方法。
  3. 【請求項3】メタクリル酸1−シクロヘキシルエチル単
    位100〜10重量%と、メタクリル酸メチル単位0〜60重
    量%および不飽和脂肪酸エステル(メタクリル酸メチル
    及びメタクリル酸1−シクロヘキシルエチルを除く)、
    芳香族ビニル、不飽和ニトリル、N−置換マレイミド、
    不飽和環状酸無水物からなる郡から選ばれた少なくとも
    一種のエチレン性不飽和単量体単位0〜30重量%とから
    なる繰返し単位を有し、クロロホルム1%溶液として25
    ℃で測定した還元粘度が0.3〜1.5であるメタクリル系重
    合体からなる光学素子。
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