JPS60197670A - 新規1,3―ジオキソラン誘導体化合物 - Google Patents

新規1,3―ジオキソラン誘導体化合物

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JPS60197670A
JPS60197670A JP5467684A JP5467684A JPS60197670A JP S60197670 A JPS60197670 A JP S60197670A JP 5467684 A JP5467684 A JP 5467684A JP 5467684 A JP5467684 A JP 5467684A JP S60197670 A JPS60197670 A JP S60197670A
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Akira Nagata
章 永田
Atsushi Iyoda
伊与田 惇
Reikichi Iwamoto
岩本 令吉
Masaru Miya
見矢 勝
Koji Oota
浩二 太田
Kingo Uchida
欣吾 内田
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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】 本発明は新規1,3−ジオキソラン誘導体化合物とこれ
を共重合成分とする光架橋性のmM’f1組成物に関す
る。
従来、ポリメタクリル酸メチル(以下、PMMAと略記
する)は、優れた透明性のために、プラスチック光学レ
ンズやプラスチック光ファイバーなどの光路媒体材料と
して有望視され、現に利用されているが、物性の改善、
特に耐熱性の改善が大きな要請となっていた。
そして耐熱性の改善には、(イ)素材PMM Aの分子
量を大きくする方法、(ロ)耐熱性モノマーなどとの共
重合によって素材PMMAの耐熱性を向上する方法、お
よび(ハ)成形後に三次元架橋構造を形成させる方法な
どが検討されていた。
ところで、PMMAは線状高分子で熱可塑性であること
を利用して、通常、量産性の点で優位な射出成形法など
の溶融成形法にょシ成形されている。
これらの成形法では、PMMAの加熱時の流動特性が生
産性に大きく影響し、酌記(イ)および(ロ)の方法で
は、この流動特性を低下させることになるので、耐熱性
向上には限界があった。
特に光路媒体材料では、流動特性の低下は成形材料の光
学的性質に犬きく影響し、光学的性質を低下させる欠点
があった。
また上記(うの方法、すなわちPMMA K架橋構造を
付与して三次元構造とする方法としては、ハードコンタ
クトレンズのように、切削、研摩等、機械加工上の敦精
がらクリコールジメタクリレート金剛いて注製重合する
方法が知られているが、注截東合法による成形は、熱に
よる重合および架橋であシ、熱硬化性樹脂成形品程度の
生産性しか期待できず、量産性では射出成形法等の溶融
成形にはるかに及ばない欠点があった。
一方、下記一般式で示される1、3−ジオキソラン向導
体(式中゛、R,=HまたはC)l、、1ilj、=C
H□C,H,。
n C5Hyのアルキル基またはフェニル基である)は
、単独で紫外線照射にょシ重合、架橋して不溶化するこ
と、またRt = CHaOものはメタクリル酸エステ
ル等と共重合でき、共重合体は紫外線照射によシ架橋し
て不溶化することが知られている。
しかしながら、仁れらに用いる光照射の波長は300 
nmよシ低いことが賛求されるので、共重合体のメタク
リル酸エステル成分の劣化を部い、また通常、有色の増
感剤を必要とするので、着色をきらう場合には使用でき
ない問題がめった。
そこで本発明は、かかる従来の欠点を解消すべくなされ
たものであり、1.3−ジオキソランの新規誘導体化合
物を見出し、かかる化合物はメチルメタクリレート等と
共重合することができ、共重合体は溶融成形が可能でお
るばかりか、3QQ nm付近の紫外線照射によって可
視域に吸収を持たない架橋体を与え、かかる架a体は光
学レンズなどの無色a明材料として好適でおる等の特長
を有するものでおる。
すなわち本発明の新規1,3−ジオキシラン誘導体化合
物は、下記一般式で示されるものでおる。
C)is L L;Mt ) nl、; −L;Msた
だし式中、n = lのときRは水素原子またはメチル
基でめり、n=2のときRはメチル基である。
また本発明の樹脂組成物は、下記一般式で示される1、
3−ジオキソラン誘導体を共重合成分とするものである
ただし式中、n−1のときRは水素原子またはメチル基
でめり、n = 2のときRはメチル基である。
本発明の新規1.3−ジオキソラン誘導体化合物として
は、たとえば下記化合物番号の化合物をあけることがで
きる。
0 (2−メチル−2−7セトニルー1,3−ジオキソラン
−4−イル)メチルアクリレート(2−メチル−2−ア
セトニル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルメ
タクリレートし1−13に1−1.−L;11.−L;
 −L;M31 〔2−メチル−2−(β−アセチルエチル)−1,3−
ジオキシラン−4−イルコメチルメタクリレート ることかできる。
製造方法l 囚 (6) (C) 0 ただし、R=HまたはCH,、n = 1 ’!たは2
である。
反応は、ジケトン化合物■を皺媒を兼ねてエポキシ化合
物囚に対してモル比で数倍〜lO倍以上の大過剰に用い
、リン酸触媒の存在下でアセタール化することにより行
なわれる。反応は通常、60°C,1時間程で良く、N
aOH水でリン酸を中和した後に有機層を精留すると、
1,3−ジオキシラン誘導体化合物(Qが得られる。化
合物(C)の収率は20〜40チである。
Na OH量は、使用したリン酸に対する当緻をわずか
に上まわる程度が好適でめシ、過剰に使用するとジケト
ンのエノールンーダ塩が生成して析出するので操作上不
利である。精留により回収した化合物(ロ)は再使用す
ることができる。なお、化合物(ト)Jとして、CH,
COO代りにc、unco 。
C,H,CO等を有する化合物を用いれば、これら置換
基を有する化合物0を得ることができる。
製造方法2 しkb (L;M2Jn CL:Ml lま ただし、R=HまたはCH3,M=KまたはNa等のア
ルカリ金属、X=C/または13r、n=1または2で
ある。
反応は、アクリル酸またはメタクリル酸のアルカリ金属
塩Iと1.3−ジオキシランハロゲン化物(ト)を、ジ
メチルスルホキシド中で加熱、攪拌することによシ行な
われる。目的とする1、3−ジオキシラン誘導体化合物
(Qの収率は40〜65チである。なお、製造方法1と
同様に、化合物■のCM 、COの代υに、C!H5C
O2C8HICo等の置換基を有する化合物を用いるこ
とができる。
ここで化合物■は、下記(al ′iたは(blの方法
によシ製造することができる。
0 ただし、far 、 tbl法においてXおよびnは前
記同様であシ、またCH,COの代シにCyHsCO、
CaHsCO等の置換晶を有する化合物を用いることも
てきる。
far法は製造方法1と同様にジケトン化合物(6)を
ハロゲン化物便)に対して大過剰に用い、リン酸触媒存
在下にアセタール化し、NaOH水で処理することによ
シ行なわれる。
1.3−ジオキシランハロゲン化物(ト)の収率は20
へ40%である。
ibl法においては、α、β−ジオール化合物Ωとジケ
トン化合物(6)をp−)ルエンスルホン酸等の酸触媒
の存在下に脱水反応させると、1.3−ジオキソランハ
ロゲン化物(ト)が得られる。
反応はジケトン化合物(6)を大過剰に作用させること
によシ行なわれ、脱水反応でおるため、ベンゼン等の水
と共沸する溶媒を加えて還流させ、水を系外に除去する
。新たに水を生成しなくなったところで、反応液をNa
、CO,または酢欲ナトリウム等で酸触媒を中和し、次
いでベンゼン、過剰のジケトン化合物を留去9圓収し、
残液t−Na1l(水で処理して副生成’at除去した
彼に精留すると、1,3−ジオキソ2ンハロゲン化物■
が得られる。収率は20〜30%である。
以上の製造方法によシ得られた本発明の1,3−ジオキ
ソラン誘導体化合物はいづれも新規化合物でアシ、元素
分析およびNMRによシ同定した。
これら化合やの特性を下記第1我に示す。
次に本発明の樹脂組成物は、上述した新規1.3−ジオ
キソラン誘導体化合物を共重合成分として、他のモノマ
ー種と共重合させることによシ得られる。
ここで他のモノマー徨としてはメタクリル酸メチル、メ
タクリル酸シクロヘキシル、メタクリル識ベンジルなど
のメタクリル敵エステル類。
スチレンおよび酢酸ビニルなどを挙げることができるが
、本発明はこれに限定されるものではなく、共重合樹脂
組成物を紫外線照射によシ架橋したときに、無色透明な
架橋樹脂組成物を与えることができる他のモノマー種を
広く使用することができる。
これら他のモノマー種は、通常は重合反応直前に蒸留し
て使用される。
また、他のモノマー種および本発明の1,3−ジオキシ
ラン誘導本化合物は1種に限定されるものではなく、複
数種であっても良い。
共重合樹脂組成物における1、3−ジオキソラン誘導本
化合物の含有量は、通常では1〜50重量1%、好まし
くは2〜20重量−である。
1.3−ジオキソラン誘導体化合物の含有量が1重量%
に満たないと架橋が不十分で三次元構造による改質効果
が小さくなり、また50重Itチを越えると架橋構造に
より改質される樹脂本来の性質の変化の重合が大@(な
るので、好ましくない。
かかる範囲内において、1.3−ジオキソラン誘導体化
合物の量は、所望する架橋度および他の物性値によシ選
択される。
共重合反応は通常のラジカル重合開始剤、たトエハペン
ゾイルベルオキシド、ジクロロベンゾイルペルオキシド
、ジ−t−ブチルペルオキシド、ジイソプロピルペルオ
キシカーボネートなどを用いることにより行なわれる。
たとえばラジカル開始剤をトルエン溶液として重合容器
、たとえば褐色ガラスアンプルに所定量の他のモノマー
種と1.3−ジオキソラン94体化合物と共に仕込み、
不活性気体、たとえばアルゴンガスで置換し、1〜72
時間、室温〜100°Cで行なわれる。また、重合反応
溶媒としては、重合反応に不活性なものであれば良く、
通常トルエンなどの炭化水素溶媒が用いられる。
反応後は、重合液の約50借款の再沈澱剤中に重合液を
注ぎ、共重合体を沈澱させて共重合体を精製する。再沈
澱剤としては、通常、メタノール、リグロインが用いら
れる。
得られた布製ポリマの共重合組成比は、精製ポリマの元
素分析値、あるいはDCC13溶液の’HNMRを測定
して算出される。
次に精製ポリマのフィルムを成形し、紫外線照射後のゲ
ル化を判定して゛光架橋性を検討し、本発明にかかる新
規1,3−ジオキソラン誘導体化合物を共重合成分とす
る樹脂組成物は、光架橋によシネ溶化することを確認し
た。
以上述べたように、本発明における1、3−ジオキソラ
ン誘導体化合物(化合物番号1〜3)は、いづれも2の
位置に含カルボニル置換基を有する新規化合物でアシ、
かかる新規化合物は、熱可塑性の他の樹脂モノマーと共
重合させることによシ、含カルボニル置換基を有する1
、3−ジオキソラン修飾共重合樹脂組成物を与え、この
ものは略可塑性を失なわずに容易に成形することができ
る。
さらに本発明では、1,3−ジオキソランの2の位置に
含カルボニル置換基を導入することによって、従来よp
も長波長光に感光して架橋する共重合樹脂組成物を得る
ことができる。
しかも、架橋した共重合樹脂組成物は、溶融成形による
高い生産性を維持しつつ、成形後に光照射することによ
って耐熱性等の物性を改善することができる。
得られた架橋体は三次元構造であるので、切削等の機械
加工も容易であシ、プラスチック光学レンズなどの無色
透明性を要する材料として好適である。
ま九本発明の1,3−ジオキソラン誘導体化合物は、単
独でも紫外光照射によって重合、ゲル化する。従って、
本発明の化合物およびこれを用い九樹脂組成物は、光照
射による架橋性を利用した接着剤、:I−ティング材料
、フォトレジスト等光加工材料としての用途も期待され
る。
以下、本発明の実施例を述べる。
実施例1 製造方法1による〔2−メチル−2−(β−アセチルエ
チル)−1,3−ジオキシラン−4−イル〕メチルメタ
クリレート(化合物番号3)の製造。
300dフラスコに、グリシジルメタクリレート(前記
化合物人において、R= CHs ) 20 ft(0
,141モル)、アセトニルアセトン(化合物B tl
Ckイテn =2 ) 170F (1,49%ル)、
85 %リンFIR16F (0,14モル)、および
重合禁止剤としてのハイドロキノン20■を仕込み、攪
拌、均−化後に60℃で1時間反応させた。
次いで冷却後、ベンゼン100dを加えて希釈し、この
希釈した反応液を、10%水酸化ナトリウム水溶液80
dで3回掘とう、洗浄した後に有機層を分離した。一方
、全水層をベンゼン50−で抽出し、ベンゼン層を有機
層と合併し友。
この合併した有機層に重合禁止剤のN−フェニル−β−
ナフチルアミン10I9を添加して、減圧下にベンゼン
および過剰の未反応アセトニルアセトンを回収した後に
、残液を15cIrLビグリユー精留管を用いて精留し
た。
沸点120°C10,6i罵Hg〜135°C/1.5
關塊の留分16.1 f t−得た。収率45チであっ
た。
また力スクロマトフ分析の結果、純v98%であり、再
蒸留した沸点130〜132°C/1.2關Hgのもの
は、元素分析および’H−NMR,”C−NMRから、
下記構造式の 〔2−メチル−2−(β−アセチルエチル)−1,3−
ジオキソラン−4−イルコメチルメタクリレート(化合
物番号3)であることを確認した。
実施例2 (2−メチル−2−アセトニル−1,3−ジオキソ2ン
−4−イル)メチルメタクリレート (化合物番号2)
の製造。
実施例1と同様にして、グリシジルメタクリレート35
 f (0,246モル)、 アセチルアセトン(化合
物Bにおいて、n=1 ) 274f(Z74モル)、
85%リン#R28fから、沸点120〜125’C/
 1.5 m Hgの留分222(収率37 % ”)
 (7)、下記構造式を有する(2−メチル−2−アセ
トニル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルメタ
クリレート(化合物番号2)を得た。
実施例3 製造方法2による(2−メチル−2−アセトニル−1,
3−ジオキソラン−4−イル)メチルアクリレート(化
合物番号1)の製造。
2−メチル−2−アセトニル−4−クロロメチル−1,
3−ジオキソ2ン(化合物Eにおいて、n=1.X=C
j)3.8F (0,02モル)、ジメチルスルホキシ
ドlQd、クロロベンゼン4iILl、アクリル酸カリ
(化合物り、R=H,M=K>L2f。
N−フェニル−l−す7チルアミン1o1nG!(重合
禁止剤)を蒸留フラスコに入れ、加熱して液温が160
°Cになるまで留分を留出させ丸。なお、クロ四ベンゼ
ンは反応系の水分を共沸混合物として除去するために、
使用した。
液温160℃に1時間保持した後に、冷却し、沈澱物を
V別し、母液をビグリュー管付蒸留7ラスコに移し、減
圧蒸留して沸点114〜116°C/ 1.5 inH
gの留分、25f(収率55チ)を得た。
このものは、元素分析および’H−NMR,”C−NM
Rの結果から、下記構造式を有する(2−メチル−2−
アセトニル−1,3−ジオキシラン−4−イル)メチル
アクリレート(化合物番号1)であることを確認した。
参考例1 実施例3に用いた2−メチル−2−アセトニル−4−ク
ロロメチル−1,3−ジオキシラン(化合物E、n=1
.X=C/)は下記のようにして製造した。
エピクロルヒドリン(化合物G、 X=C/) 28r
(o、aモル)アセチルアセトン(化合物33. n=
1)15(1(1,5モル)、85%リン#34yを3
00m1フラスコに仕込み、60℃で1時間反応させた
後、反応液にベンゼン100dを加え、10チ水酸ナト
リウム水溶液100Inlで振とうし、有機層と分離し
た。有機層を更に2回、同様に水酸化ナトリウム水溶液
で処理した。
3回分の水層を合併して、新たなベンゼン150mJで
振とう、抽出し、ベンゼン層を母液の有機層に合併した
この合併した有機層を減圧下にベンゼンおよび未反応ア
セチルアセトンを留去した後、ピグリュー精留管を用い
て精留した。
沸点80〜80.5°C/1.211Hg(7)留分x
x、tr(収率19チ)を得た。このものは、元素分析
および’H−NMR,”C−NMRから下記構造式の2
−メチル−2−7セトニルー4−クロロメチル−1,3
−ジオキソラン(化合物E、X=C/、n=1)である
ことを確認した。
実施例4〜13.比較例1〜7゜ 実施例1〜3で製造した本発明の新規1.3−ジオキシ
ラン誘導体化合物の共重合および得られた共重合体の紫
外線照射による架橋を行なった。
重合は、重合開始剤としてジイソプロピルペルオキシジ
カーボネートのトルエン溶液を用い、褐色ガラスアンプ
ルに所定量のモノマfi(A:他のモノマ種、B:本発
明の1,3−ジオキシラン誘導体化合物)9重合開始剤
、溶媒を仕込み、アルゴンガスで置換、封管し、40°
Cで48時間反応させた。
重合反応液は、いづれも均一相溶液であり、これを冷却
後に、室温下で所定の再沈澱剤(反応液の約50倍量)
中に、攪拌しながら徐々に注ぎ重合体を沈澱させた。
重合体を炉別し、風乾後、再度、重合時と同一の溶媒を
用いて約15チ溶液とし、再び新たな再沈澱剤(溶液の
約50倍量)中に注ぎ、再沈澱させた。沈澱ポリマーを
炉別し、風乾後、40°C9真空下に3日間乾燥し、秤
量した。
また、得られた精製共重合樹脂組成物のフィルムに紫外
線を照射して光架橋を行なった。結果を下記第2表およ
び第3表に示す。
また比較例としてメタクリル酸メチル、スチレン、メタ
クリル酸ベンジル、酢酸ビニルのホモポリマ、および既
知の1,3−ジオキシラン誘導体(化合物番号4)とメ
タクリル酸メチルとの共重合体の例を第2表に併記した
(本頁以下余白) なお、第2表および第3表において、フィルム成形法(
I)は溶液キャスト法であシ、クロロホルム溶液をガラ
ス板上に流し、しや光して1乾し死後に40°Cで3日
間、真空乾燥した。
また(II)は熱成形法であシ、共重合体粉末を真空プ
レスによシ、金灘温寂180°Cで30分間加競 圧、加縦して成形した。成形後、照射前のフィルムはク
ロロホルムに完全に溶解する。
また照射条件は、日本分光@製のCRM−FA形回析格
子照射分光器()(eアークランプ2KW。
スリット幅5關)を用い、(al−1では中心波長35
3nm、 4X10’erg/cd、(a) −2では
中心波長301 ntn 、 3 X 10’ erg
/cr/I で照射した。照射時の温度は各々、16〜
20°Cであった。
また(blでは、ウシオ電機■製の100W高圧水銀灯
を用い、管球面から5儂の位置で60分間。
照射した。温度はほぼ30℃でめった。
照射後の変色、変形は、通常、目視により判定した。
ゲル化判定の溶とは、照射前と同様にクロロホルムに溶
解すること、不溶とはフィルム形状を保持して膨潤する
ことを示す。
なお、共重合成分として酢酸ビニルを用いた比較例7.
実施例12および13では、共重合体が粘着性ポリマの
ため、カバーグラスにキャストしたものを用い、ミクロ
天秤で重置変化をチェックした。
また、化合物番号4の化合物は、下記構造式を有する既
知化合物でおる。
第2表から明らかなように、本発明の新規1.3−ジオ
キソラン酵導体化合物を共重合成分とする樹脂組成物は
成形後の紫外線照射によって、容易に架橋される。
また、第3我から本発明の1.3−ジオキソラン誘導体
を共重合成分とする樹脂組成物は、紫外線照射によシ架
橋が行なわれたにもかかわらず、屈折率や全光線透過率
の光学的性質が全く影響されないことが明らかである。
実施例14 実施例5で得られた共重合生成物の粉末を真空プレスに
より金型温度160℃で30分間、加圧。
加熱して得られた成形ブロックを、再度、枠つき平板金
型に入れ、金型温度160℃で30分間、空気中で加圧
、加熱して0.2關厚さのフィルム試料を作成した。
フィルムは2分割し、−片は非照射試料とし、他の一片
は、250W超高圧水銀灯を装填したウシオ電機製紫外
線照射装置UIS −251Hに、波長270 nm以
下の低波長紫外光を除くためのパイレックスガラスフィ
ルターを付して60分間照射し、架橋させた。
これら二つの試料片の熱的性質を、理学電機製の熱機械
測定装置を用い、定荷重付人法によシ昇温速度5°C/
分で比較した結果、第1変曲点温度および第2変曲点温
度は非照射試料で、それぞれ84°C,149°Cのも
のが、照射後の試料では、それぞれ121℃、288℃
に上昇した。
実施例15 時計皿に化合物番号1の本発明の化合物52りを秤量し
て入れ、実施例14で用いた照射装置で30分間照射し
た。
時計皿にクロロホルムを注ぎ入れ、可溶性部分を溶解除
去する操作を数回繰り返した後、真空乾燥して溶媒を除
き秤量した結果、不溶の残留ゲルは491F9であった
手続補正書 1、事件の表示 昭和59年特許願第54676号 2、発明の名称 新規1,3−ジオキソラン誘導体化合物およびこれを共
重合成分とする樹脂組成物 3 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都千代田区霞が関1丁目3番1号氏名 (1
14)工業技術院長 等々力 達4、指定代理人 住所 大阪府池田市緑丘1丁目8番31号(1)明細書
節14貞節1表、化合物番号1の屈折率 rl、4676J をrl、4603Jと補正する。
(2)同書同頁同表、化合物番号3の屈折率r1.47
07J をrl、4634Jと補正する。
(3)同書第17頁16行 [しかも、架橋した」を「したがって、」に補−正する
(4) 回書第17頁18行 「物性を改善」を「物性の改善を」に補正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 下記一般式で示される幼規1,3−ジオキソラン
    誘4体化合物。 ただし式中、n = lのときRは水素原子またはメチ
    ル基でるり、n=2のときRはメチル基である。 2 下記一般式で示される1、3−ジオキソラン誘導体
    化合物を共重合成分とするm脂組成物。 ただし式中、n = lのときRは水素原子またはメチ
    ル基でlp、n=2のときRはメチル基である。
JP5467684A 1984-03-21 1984-03-21 新規1,3―ジオキソラン誘導体化合物 Granted JPS60197670A (ja)

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