JPS6325321B2 - - Google Patents

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JPS6325321B2
JPS6325321B2 JP3105184A JP3105184A JPS6325321B2 JP S6325321 B2 JPS6325321 B2 JP S6325321B2 JP 3105184 A JP3105184 A JP 3105184A JP 3105184 A JP3105184 A JP 3105184A JP S6325321 B2 JPS6325321 B2 JP S6325321B2
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JP
Japan
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refractive index
compound
tetrabromophthalate
plastic lens
polymerization
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Expired
Application number
JP3105184A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS60173006A (en
Inventor
Kingo Uchida
Akira Nagata
Atsushi Iyoda
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はプラスチツクレンズに関し、より詳細
にはテトラブロモフタル酸エステル誘導体の重合
体からなるプラスチツクレンズに関する。 従来、プラスチツクレンズは、成形が容易で軽
い等の特徴を生かして光学用製品に広く使用され
ている。かかるプラスチツクレンズの材料として
は、ポリメタクリン酸メチルやポリカーボネー
ト、またはジエチレングリコールビスアリルカー
ボネート(CR−39)などが一般に使用されてい
る。 しかしながら、これらプラスチツクレンズ用材
料は、ガラスと比較すると、ポリメタクリル酸メ
チルやポリカーボネート(屈折率nD=1.58)は、
いづれも線状高分子で熱可塑性であるために、量
産的には優れているが、切削、成形等の加工性に
劣り、デザイン的に多種異形のものへの適用は困
難であつた。 またCR−39は、屈折率が1.49〜1.50と比較的低
いために、レンズとして用いると、中心厚、コバ
厚が大きくなりがちになる欠点があつた。 そこで本発明は、かかる現状にかんがみてなさ
れたものであり、各種光学素子、特に高屈折率プ
ラスチツクレンズに適した重合体を得るために鋭
意研究を行い、耐熱性、寸法安定性に優れたジア
リルフタレート樹脂(屈折率nD=1.57)に着目
し、そのベンゼン環を臭素で置換し、かつモノマ
ーの融点を下げるためにエチレングリコール鎖を
挿入した後に汎用重合官能基を導入し、高屈折率
プラスチツクレンズ用モノマーを合成した。 このものは、通常のラジカル重合開始剤で容易
に重合するが、生成した三次元ポリマーは、プラ
スチツクレンズとして好適であることを見出して
本発明を完成した。 すなわち本発明のプラスチツクレンズは、下記
構造式で示されるテトラブロモフタル酸エステル
誘導体の単独重合体、または該テトラブロモフタ
ル酸エステル誘導体とアリルエステル、アクリル
酸エステル及びメタクリル酸エステルから成る群
から選ばれた少なくとも1種の共重合剤との共重
合体から成り、透明で1.56〜1.58の屈折率、33〜
35のアツベ数、H〜3Hの鉛筆硬度を有する。 本発明で使用される上記テトラブロモフタル酸
エステル誘導体は、下記の方法により製造するこ
とができる。 すなわち、市販の3,4,5,6−テトラブロ
モフタル酸無水物(A)に、水酸化カリウム水溶液を
作用させて6,4,5,6−テトラブロモフタル
酸ジカリウム(B)を製造し、これにエチレンクロロ
ヒドリン((C),X=Cl)またはエチレンブロモヒ
ドリン((C),X=Br)を作用させると、3,4,
5,6−テトラブロモフタル酸ビス(2−ヒドロ
キシエチル)(D)が得られる。 次いで、(D)にクロロギ酸アリル(E)を作用させる
と、3,4,5,6−テトラブロモフタル酸ビス
(2−アリルカルボナトエチル)(F)が得られる。 なお、クロロギ酸アリル(E)として、アリル基な
どに置換基を有する化合物を用いれば、種々の置
換基を有するフタル酸エステル誘導体(F)を得るこ
とができる。 かかるフタル酸エステル誘導体(F)は、臭素原子
を四つも有しているにもかかわらず、無色の液体
であるので、型に注入したり、共重合剤と混合す
るのに都合が良い。 この化合物(F)の重合は、通常のラジカル重合開
始剤、たとえばベンゾイルペルオキシド、ジクロ
ルベンゾイルペルオキシド、ジ−t−ブチルペル
オキシド、ジイソプロピルペンオキシジカーボネ
ートなどを用いて行なわれ、他の良く知られたジ
アリルフタレートなどのアリルエステル類やスチ
レンなどとほぼ同様にして重合させることができ
る。 本発明においては、前記フタル酸エステル誘導
体(F)の単独重合体をプラスチツクレンズとして用
いることができるが、アリルエステル類、たとえ
ばジアリルフタレート、ジアリルイソフタレー
ト、およびアクリル酸やメタクリル酸のエステル
類、たとえばベンジルメタクリレート、フエニル
メタクリレートベンジルアクリレートから成る群
から選ばれた少なくとも1種の共重合剤との共重
合体も同様にプラスチツクレンズとして用いるこ
とができる。 これら共重合剤は化合物(F)と均一に混ざり合
い、かつ共重合可能であり、さらにその重合性が
化合物(F)のそれと同程度であること、共重合剤の
使用による共重合体の屈折率の低下の程度が少な
く、かつ透明度を損わないことなどにより選択さ
れるものである。 共重合体における化合物(F)の含有率は、共重合
剤の種類にもよるが、通常では20〜100重量%、
好ましくは50〜100重量%である。 化合物(F)の含有率が20重量%に満たないと、屈
折率を高める効果が小さくなり、高屈折率材料を
得るには実用的でなくなる。 重合は、ラジカル重合開始剤を加えた化合物(F)
単独、もしくは共重合剤と化合物(F)との混合液に
ラジカル重合剤を加えて調製した重合液を、ガラ
ス製の重合容器(ガラス型)に注入し、30〜40℃
から次第に温度を上げることにより行なわれる。 なお、過度に早く昇温して重合させると、生成
物に重合、縮合等による歪みが残つたり、ポツプ
コーン重合を起こしたりするので、避ける必要が
ある。昇温限界は通常100℃位である。 また、用いるガラス型が、予め研摩した面と内
壁を持つものであれば、研摩した面に相当する面
を有する所望の形状の重合体製品を得ることがで
きる。得られた重合体はいずれも無色透明であ
り、下記()式の構造単位を有し、溶媒に不溶
で、 三次元架橋体であるので、切削、研摩などの機械
的加工が容易である。 本発明により得られるプラスチツクレンズの樹
脂組成と屈折率、アツベ数、鉛筆硬度を下記表に
例示する。 この表から明らかなように、本発明のプラスチ
ツクレンズは高い屈折率を有し、光学レンズ、眼
鏡レンズ等のレンズに好適である他、材料自体
は、プリズム等の光学素子への使用も可能であ
る。
The present invention relates to a plastic lens, and more particularly to a plastic lens comprising a polymer of a tetrabromophthalic acid ester derivative. Conventionally, plastic lenses have been widely used in optical products due to their characteristics such as easy molding and light weight. Polymethyl methacrylate, polycarbonate, diethylene glycol bisallyl carbonate (CR-39), and the like are generally used as materials for such plastic lenses. However, compared to glass, these plastic lens materials, such as polymethyl methacrylate and polycarbonate (refractive index n D = 1.58),
Since both are linear polymers and thermoplastic, they are excellent for mass production, but they have poor processability in cutting, molding, etc., making it difficult to apply them to a wide variety of designs. CR-39 also has a relatively low refractive index of 1.49 to 1.50, so when used as a lens, it has the disadvantage that the center thickness and edge thickness tend to be large. Therefore, the present invention was made in view of the current situation, and in order to obtain a polymer suitable for various optical elements, especially high refractive index plastic lenses, the present invention was made using diallyl, which has excellent heat resistance and dimensional stability. Focusing on phthalate resin (refractive index n D = 1.57), we replaced the benzene ring with bromine, inserted an ethylene glycol chain to lower the melting point of the monomer, and then introduced a general-purpose polymerization functional group to create a high refractive index plastic. A monomer for lenses was synthesized. Although this product is easily polymerized using a common radical polymerization initiator, the present invention was completed based on the discovery that the three-dimensional polymer produced is suitable as a plastic lens. That is, the plastic lens of the present invention is a homopolymer of a tetrabromophthalate derivative represented by the following structural formula, or a tetrabromophthalate derivative selected from the group consisting of an allyl ester, an acrylate ester, and a methacrylate ester. It is transparent, has a refractive index of 1.56 to 1.58, and has a refractive index of 33 to 1.58.
It has an Atsube number of 35 and a pencil hardness of H to 3H. The above-mentioned tetrabromophthalic acid ester derivative used in the present invention can be produced by the following method. That is, commercially available 3,4,5,6-tetrabromophthalic anhydride (A) was reacted with an aqueous potassium hydroxide solution to produce dipotassium 6,4,5,6-tetrabromophthalate (B). , when ethylene chlorohydrin ((C), X=Cl) or ethylene bromohydrin ((C), X=Br) acts on this, 3,4,
Bis(2-hydroxyethyl) 5,6-tetrabromophthalate (D) is obtained. Then, by reacting (D) with allyl chloroformate (E), bis(2-allylcarbonatoethyl) 3,4,5,6-tetrabromophthalate (F) is obtained. Note that if a compound having a substituent on the allyl group or the like is used as allyl chloroformate (E), phthalate derivatives (F) having various substituents can be obtained. Although the phthalate derivative (F) has four bromine atoms, it is a colorless liquid, so it is convenient to pour into a mold or mix with a copolymerizing agent. The polymerization of compound (F) is carried out using conventional radical polymerization initiators such as benzoyl peroxide, dichlorobenzoyl peroxide, di-t-butyl peroxide, diisopropylpeneoxydicarbonate, and other well-known radical polymerization initiators. It can be polymerized in almost the same manner as allyl esters such as diallyl phthalate and styrene. In the present invention, the homopolymer of the phthalate ester derivative (F) can be used as a plastic lens, but allyl esters such as diallyl phthalate, diallyl isophthalate, and esters of acrylic acid and methacrylic acid, such as A copolymer with at least one copolymerizer selected from the group consisting of benzyl methacrylate, phenyl methacrylate and benzyl acrylate can also be used as a plastic lens. These copolymerization agents must be able to mix uniformly and be copolymerized with compound (F), and furthermore, their polymerizability must be on the same level as that of compound (F), and the refraction of the copolymer due to the use of the copolymerization agent It is selected because the degree of decrease in the ratio is small and the transparency is not impaired. The content of compound (F) in the copolymer depends on the type of copolymerizing agent, but is usually 20 to 100% by weight.
Preferably it is 50 to 100% by weight. If the content of compound (F) is less than 20% by weight, the effect of increasing the refractive index will be small, making it impractical to obtain a high refractive index material. Polymerization is carried out using a compound (F) to which a radical polymerization initiator has been added.
A polymerization solution prepared by adding a radical polymerization agent to a mixture of a copolymerization agent and compound (F) is poured into a glass polymerization container (glass type) and heated at 30 to 40℃.
This is done by gradually increasing the temperature. Incidentally, if the temperature is raised too quickly for polymerization, distortions due to polymerization, condensation, etc. may remain in the product, or popcorn polymerization may occur, so it must be avoided. The temperature increase limit is usually around 100℃. Furthermore, if the glass mold used has a previously polished surface and inner wall, a polymer product with a desired shape and a surface corresponding to the polished surface can be obtained. All of the obtained polymers are colorless and transparent, have a structural unit of the following formula (), are insoluble in solvents, Since it is a three-dimensional crosslinked body, mechanical processing such as cutting and polishing is easy. The resin composition, refractive index, Abbe's number, and pencil hardness of the plastic lens obtained according to the present invention are illustrated in the table below. As is clear from this table, the plastic lens of the present invention has a high refractive index and is suitable for lenses such as optical lenses and eyeglass lenses, and the material itself can also be used for optical elements such as prisms. be.

【表】【table】

【表】 以下、本発明の実施例を述べる。 実施例 1 市販の3,4,5,6−テトラブロモフタル酸
無水物(A)に水酸化カリウム水溶液(7重量%)を
作用させて、3,4,5,6−テトラブロモフタ
ル酸カリウム(B)を得た。収率4%、融点250℃以
上であつた。 この化合物(B)48g(86.0ミリモル)と、エチレ
ンブロモヒドリン((C),X=Br)28g(224ミリ
モル)を、ジメチルスルホキシド500ml中、60℃
で一昼夜撹拌すると、化合物(B)は溶解して淡黄色
透明液を得た。 この液からジメチルスルホキシドを減圧下に留
去して約倍濃度に濃縮し、これに1の1N塩酸
水溶液を加え、次いで350mlのエーテルで2回抽
出した。 残渣を酢酸エチルから再結晶して、3,4,
5,6−テトラブロモフタル酸ビス(2−ヒドロ
キシエチル)(D)32gを得た。収率64%、融点137
〜139℃、無色粉末であつた。 この化合物(D)8.6g(17ミリモル)とピリジン
4.5g(57ミリモル)を70mlの乾燥ベンゼン中に
仕込み、これを氷水で50℃以下に冷却しながら、
クロロギ酸アリル(E)6.2g(52ミリモル)を30ml
の乾燥ベンゼンに溶解した液を、約30分を要して
滴下した。 滴下終了後、一夜室温で撹拌し、ベンゼン100
mlを追加後、これを100mlの1N塩酸水溶液で3
回、洗浄した。その後、100mlの0.5N水酸化カリ
ウム水溶液、更に100mlの水で各々2回づつ洗浄
した。 このベンゼン溶液から、溶媒を留去後、シリカ
ゲルクロマトグラフイーにより分取精製を行な
い、8.9g(13ミリモル)の3,4,5,6−テ
トラブロモフタル酸ビス(2−アリルカルボナト
エチル)(F)を得た。収率76%、無色透明な液体で
あつた。 化合物(F)は、下記の赤外吸収スペクトルおよび
核磁気共鳴スペクトルにより同定した。 赤外吸収スペクトル(cm-1):1757,1470,1210,
1155,1075、1030,945 核磁気共鳴スペクトル( 13C−NMR(δppm)) a164.2,b154.6,c134.7,d132.6,e131.4,
f122.9,g119.1,h68.7,i64.9,j64.2 実施例 2 実施例1で得られた化合物(F)10部に重合開始剤
のジイソプロピルペルオキシジカーボネート5部
を加え、均一化した後に、図に示すようなガラス
型2,2′を有するガスケツト1に充填し、押バ
ネ3でおさえながら40℃から温度を段階的に上げ
て重合を行なつた。 重合は40℃,12時間の後に、45℃,1時間;50
℃,1時間;60℃,1時間;65℃,0.5時間;70
℃,0.5時間;75℃,0.5時間;80℃,1時間のよ
うに段階的に温度を上昇させて行なつた。 この結果、屈折率nD1.581、アツベ数33、鉛筆
硬度Hの透明なプラスチツクレンズ4を得た。 実施例 3 実施例1で得た化合物(F)40%、フタル酸ジアリ
ル40%、メタクリル酸ベンジル20%からなるモノ
マー混液100部に、ジイソプロピルペルオキシカ
ーボネート5部を加え、実施例2と同様に重合を
行ない、屈折率nD1.568、アツペ数35、鉛筆硬度
2Hの透明なプラスチツクレンズを得た。
[Table] Examples of the present invention will be described below. Example 1 Commercially available 3,4,5,6-tetrabromophthalic anhydride (A) was treated with an aqueous potassium hydroxide solution (7% by weight) to produce potassium 3,4,5,6-tetrabromophthalate. I got (B). The yield was 4%, and the melting point was 250°C or higher. 48 g (86.0 mmol) of this compound (B) and 28 g (224 mmol) of ethylene bromohydrin ((C),
When the mixture was stirred for a day and night, compound (B) was dissolved to obtain a pale yellow transparent liquid. Dimethyl sulfoxide was distilled off from this liquid under reduced pressure to concentrate it to about double the concentration, to which was added 1N aqueous hydrochloric acid solution, and then extracted twice with 350 ml of ether. The residue was recrystallized from ethyl acetate to give 3,4,
32 g of bis(2-hydroxyethyl) 5,6-tetrabromophthalate (D) was obtained. Yield 64%, melting point 137
It was a colorless powder at ~139°C. 8.6 g (17 mmol) of this compound (D) and pyridine
4.5 g (57 mmol) was placed in 70 ml of dry benzene, and while cooling this with ice water to below 50°C,
30 ml of allyl chloroformate (E) 6.2 g (52 mmol)
A solution dissolved in dry benzene was added dropwise over about 30 minutes. After dropping, stir overnight at room temperature and add benzene 100
ml, add 100 ml of 1N hydrochloric acid aqueous solution to
Washed twice. Thereafter, it was washed twice with 100 ml of 0.5N aqueous potassium hydroxide solution and then twice with 100 ml of water. After distilling off the solvent from this benzene solution, preparative purification was performed using silica gel chromatography to obtain 8.9 g (13 mmol) of bis(2-allylcarbonatoethyl 3,4,5,6-tetrabromophthalate). I got (F). The yield was 76%, and the product was a colorless and transparent liquid. Compound (F) was identified by the following infrared absorption spectrum and nuclear magnetic resonance spectrum. Infrared absorption spectrum (cm -1 ): 1757, 1470, 1210,
1155, 1075, 1030, 945 Nuclear magnetic resonance spectrum ( 13C -NMR (δppm)) a164.2, b154.6, c134.7, d132.6, e131.4,
f122.9, g119.1, h68.7, i64.9, j64.2 Example 2 5 parts of diisopropyl peroxydicarbonate as a polymerization initiator was added to 10 parts of the compound (F) obtained in Example 1, and the mixture was uniformly mixed. After curing, the gasket 1 having glass molds 2 and 2' as shown in the figure was filled, and polymerization was carried out by gradually raising the temperature from 40° C. while holding down with a compression spring 3. Polymerization was performed at 40°C for 12 hours, then at 45°C for 1 hour; 50
℃, 1 hour; 60℃, 1 hour; 65℃, 0.5 hour; 70
The temperature was increased stepwise as follows: 0.5 hours at 75 degrees Celsius; 0.5 hours at 75 degrees Celsius; 1 hour at 80 degrees Celsius. As a result, a transparent plastic lens 4 having a refractive index n D of 1.581, an Abbe number of 33, and a pencil hardness of H was obtained. Example 3 5 parts of diisopropyl peroxycarbonate was added to 100 parts of a monomer mixture consisting of 40% of the compound (F) obtained in Example 1, 40% of diallyl phthalate, and 20% of benzyl methacrylate, and polymerization was carried out in the same manner as in Example 2. refractive index n D 1.568, Atspe number 35, pencil hardness
A 2H clear plastic lens was obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図は本発明のプラスチツクレンズの製造に用い
るガスケツトの実施例を示す断面概要図である。 1……ガスケツト、2,2′……ガラス型、3
……押しバネ、4……プラスチツクレンズ。
The figure is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a gasket used for manufacturing the plastic lens of the present invention. 1... Gasket, 2, 2'... Glass mold, 3
...Press spring, 4...Plastic cleanser.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 下記構造式で示されるテトラブロモフタル酸
エステル誘導体の単独重合体、または該テトラブ
ロモフタル酸エステル誘導体とアリルエステル、
アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル
から成る群から選ばれた少なくとも1種の共重合
剤との共重合体から成り、透明で1.56〜1.58の屈
折率、33〜35のアツベ数、H〜3Hの鉛筆硬度を
有するプラスチツクレンズ。
[Scope of Claims] 1 A homopolymer of a tetrabromophthalate ester derivative represented by the following structural formula, or the tetrabromophthalate derivative and an allyl ester,
It is made of a copolymer with at least one copolymer selected from the group consisting of acrylic esters and methacrylic esters, is transparent, has a refractive index of 1.56 to 1.58, has an Atsube number of 33 to 35, and has a pencil of H to 3H. Plastic lens with hardness.
JP3105184A 1984-02-20 1984-02-20 Plastic optical material Granted JPS60173006A (en)

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