JPWO2015068839A1 - 重合性化合物、それを用いた樹脂組成物、樹脂硬化物および光学材料 - Google Patents

重合性化合物、それを用いた樹脂組成物、樹脂硬化物および光学材料 Download PDF

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Abstract

高い屈折率、高い光透過率、低い粘度を有する重合性化合物と、それを用いた樹脂組成物、樹脂硬化物および光学材料を提供する。下記一般式(1)で表される重合性化合物。ここで、R1〜R5は水素原子、又はアリールチオ基、アルキル基等の1価の基であるが、その内の1〜3個は-S-Ar1で表わされるアリールチオ基であり、X1は直接結合、酸素原子、アルキレン基等の2価の基であり、R6はグリシジル基、アクリロイル基等の重合性基であり、-S-Ar1のAr1はアリール基又は複素アリール基である。

Description

本発明は、高屈折率を有するとともに、透明性、ハンドリング性等に優れた重合性化合物、それを用いた樹脂組成物、樹脂硬化物及び光学材料、特にホログラフィック記録用材料及びホログラフィック記録媒体に関するものである。
最近、様々な光学分野において光学樹脂が盛んに用いられているが、その材料としてはポリメチルメタクリレートなどの(メタ)アクリル樹脂がよく知られている。一般的に(メタ)アクリル樹脂に代表される光学樹脂材料は、軽量性、安全性、意匠性を有している反面、屈折率が低いという欠点がある。そこで、近年、高屈折率を有する光学樹脂に対する要望が高くなってきており、液晶ディスプレイ用パネル、カラーフィルタ、眼鏡レンズ、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ、TFT用のプリズムレンズシート、非球面レンズ、光ファイバー、光導波路、光記録材料などへの検討が盛んに行われている。なかでも光記録材料、特にホログラフィック記録用材料において、大きな屈折率変調度・大きなM#(エムナンバー)・高い感度を達成するための高屈折率材料の開発が大きな課題となっている。
光学樹脂の屈折率を高めるためには、原料となる重合性化合物(以下、モノマーともいう。)として高屈折率モノマーを使用することが有利であり、モノマー分子構造中への芳香環、フッ素を除くハロゲン原子(塩素、臭素、ヨウ素)、硫黄原子や重金属原子の導入が有効であることが理論的に知られている。
分子構造中に芳香環を有するモノマーとしては、例えば、ベンゼン環のほか、ビフェニル、ナフタレン、フルオレン、アントラセンなどの多環芳香環を有するものが知られている(特許文献1、2など)。しかし、分子構造中に単一のベンゼン環を有するモノマーでは、屈折率が十分でない。また、分子構造中にビフェニル、ナフタレン、フルオレン、アントラセンなどの多環芳香環を有するモノマーは、高屈折率が期待されるものの、殆どの場合に高粘度液体または結晶固体になるため溶解性などのハンドリング性が低下する問題がある。さらには、吸収波長の長波長化により、透明性の低下だけでなく、光硬化性や耐候性が低下するという問題もある。
一方、分子構造中にジフェニルスルフィド構造を有するモノマーでは、単一のベンゼン環を有するモノマーに比べて屈折率は高くなる。また、ビフェニル、ナフタレン、フルオレン、アントラセンなどの多環芳香環を有するモノマーほど粘度の上昇や吸収波長の長波長化を生じないため、溶解性などのハンドリング性、透明性、光硬化性、耐侯性の低下の問題が少ないという利点が期待できる。
これまでに、分子構造中にジフェニルスルフィド構造を有する重合性化合物が幾つか合成されている(特許文献3〜6など)。しかしながら、ここに挙げた特許文献で開示された重合性化合物であっても、高屈折率性、透明性、ハンドリング性の点から不十分であり、更に改善された重合性化合物の創出が求められている。
ホログラフィック記録は、イメージ情報を持った信号光とともに参照光を同時に照射して生じる干渉縞を、記録媒体に回折格子(以下、グレーティングともいう。)として記録することにより行われる。記録媒体からの再生は、イメージ情報が記録された記録媒体に参照光を照射して、イメージ情報を回折格子からの再生信号光として読み出すことによって行われる。
ホログラフィック記録は、上記イメージ情報を1ページとして、ページ単位で一括記録、再生でき、かつ、媒体の同一箇所にページを多重記録できることから、従来のCD、DVD、ブルーレイディスクで用いられるビット・バイ・ビットの記録方式に替わる高転送レートかつ大容量の光記録方式として期待される技術である。
ホログラフィック記録用材料としては、記録媒体製造の簡便性、原料選択の多様性などが考慮され、マトリックス樹脂中に記録用の重合性化合物と光重合開始剤とを分散させたフォトポリマーが用いられる場合が多い。フォトポリマーを用いたホログラフィック記録媒体では、干渉縞が屈折率変調回折格子として記録されるライトワンス型が一般的である。
ホログラフィック記録媒体において、大容量化のためには大きなM#が必要である。M#とは多重記録性能を表す指標であり、m多重記録された信号においてiページ目の回折効率をηiとしたとき、次式(I)で表される数値である。
Figure 2015068839
また、ホログラフィック記録媒体において、高転送レート化のためには短時間の記録露光で十分な回折効率が得られる必要があるため、高い記録感度が求められる。
ホログラフィック記録はコヒーレントな光を交差させることで得られる干渉縞(光の明暗)をフォトポリマーに照射することによって行われる。光照射時に干渉縞の明部では光重合が生じ、重合性化合物が消費されて重合物が生成する。このとき生じる重合性化合物の濃度勾配を補う形で、干渉縞の暗部から明部へと拡散移動によって重合性化合物が供給される。このようにして、干渉縞パターンが屈折率の分布としてフォトポリマー内に固定される(非特許文献1)。
マトリックス樹脂と重合性化合物は屈折率差がなるべく大きくなるように選択することが有利であり、マトリックス樹脂に低屈折率のものを用いた場合は重合性化合物にはできるだけ高い屈折率を有するものを用いることが望ましい。
従来、高屈折率の重合性化合物としては、例えば、特許文献7〜9に記載されるN−ビニルカルバゾールやブロモスチレン、トリブロモフェニルアクリレートなど、縮合(複素)アリール基や臭素置換されたアリール基を有するものなどが知られている。
また、特許文献10〜12には、含硫黄縮合環構造を持つ重合性化合物を用いることにより、回折効率と感度の高いホログラフィック記録用材料及び記録媒体が得られることが報告されている。しかし、一般的に、屈折率差と相溶性とはトレードオフの関係にあり、回折効率向上のために重合性化合物の屈折率を向上させるとマトリックス樹脂と該重合性化合物やその重合物との相溶性が悪化する。ここに挙げた特許文献で開示された重合性化合物であっても、回折効率、光透過率、相溶性の点から不十分であり更に改善された重合性化合物の創出が求められている。
特開平5−170702号公報 特開2004−83855号公報 特開平2−113005号公報 特開2005−145861号公報 特開2010−186979号公報 韓国特許1254325号公報(KR2012-40799A) 特開平10−105030号公報 特開平11−352303号公報 特表2005−502918号公報 特開2005−43507号公報 特開2005−114848号公報 特開2010−18606号公報
辻内順平編、「ホログラフィックディスプレイ」第2章、産業図書
ホログラフィック記録媒体の回折効率は、媒体表面当たりの記録密度と比例しており、その値は次式(II)のKogelnik理論から屈折率の変調度で表わすことができる。ここでηは回折効率、Δnは屈折率変調度、λは再生波長、θBは再生角度である。
Figure 2015068839
屈折率の変調度は、光照射部と非照射部の屈折率の差のことである。記録前のホログラフィック記録媒体は、重合性化合物がマトリックス樹脂に相溶した状態で均一に分散されている。このホログラフィック記録媒体に、記録のための干渉縞を照射すると、干渉縞の明部では光重合が開始し、重合性化合物が消費されて重合物が生成する。このとき生じる重合性化合物の濃度勾配を補う形で、干渉縞の暗部から明部へと拡散移動によって重合性化合物が供給され重合が継続するとともに、重合により密度の上昇が起こる。一方で干渉縞の暗部では重合性化合物の濃度が減少する。
よって、重合性化合物の屈折率がマトリックス樹脂の屈折率よりも高い場合、光照射部では重合による密度増加と重合性化合物の濃度増加により、非照射部に対して屈折率が上昇する。一方、非照射部分では重合性化合物濃度減少により、記録前の状態よりも更に屈折率が低下する。そのため、光照射部と非照射部に屈折率差が形成される。
重合性化合物の屈折率がマトリックス樹脂の屈折率よりも低い場合、光照射部分では重合により非照射部分より屈折率が上昇するものの、重合性化合物濃度の増加は屈折率低下に働くため、その上昇幅は抑制される。更に、非照射部分では重合性化合物の濃度減少により屈折率が上昇するため、光照射部と非照射部の屈折率の差は、重合性化合物がマトリックス樹脂よりも屈折率が大きい場合に比べてより小さくなる。従って、光照射部と未照射部の屈折率差を大きくするためには、重合性化合物の屈折率がマトリックス樹脂の屈折率よりも大きいこと、またその差が大きいことが重要である。
前記式(I)より、M#は多重度が大きいほど大きくなる。また、M#は回折効率から計算され、回折効率は前記式(II)より屈折率変調度が大きいほど大きくなることがわかる。これらのことから、光照射部と未照射部の屈折率の差がより大きいほど回折効率を大きくすることができ、更にはM#の向上を達成することが出来る。
従って、本発明は高い屈折率、高い光透過率、低い粘度を有する重合性化合物と、それを用いた樹脂組成物、樹脂硬化物および光学材料、さらにはホログラフィック記録用材料として用いた場合に大きなM#、高い感度が得られる前記重合性化合物を含むホログラフィック記録用材料、それを用いた大容量(高密度)、高転送レートを実現可能なホログラフィック記録媒体を提供することを目的とする。
一般に有機物の屈折率を高くする手段として、芳香環の導入や、硫黄原子、臭素原子などの重原子の導入が挙げられる。そこで、本発明者らは、重合性基を有するベンゼン環に硫黄原子を介して芳香族環を導入することで高屈折率化と高相溶性化の両立を図ることが可能な化合物を創出し、これを使用することにより、大きなM#、高い感度を示す高性能なホログラフィック記録用材料が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は下記一般式(1)で表される重合性化合物である。
Figure 2015068839
ここで、
1〜R5は水素原子、又は塩素原子、臭素原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルキルオキシ基、炭素数1〜4のアルキルチオ基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数6〜10のアリールオキシ基、炭素数7〜11のアラルキル基、及び−S−Ar1で表わされるアリールチオ基からなる群れから選ばれる1価の基を表し、その内1つ、2つまたは3つが該アリールチオ基である。
1は直接結合、酸素原子、硫黄原子、炭素数1〜4のアルキレン基、炭素数1〜4のオキシアルキレン基、炭素数1〜4のチオアルキレン基、炭素数1〜4のアルキレンオキシ基または炭素数1〜4のアルキレンチオ基を表し、ここで、アルキレン基、オキシアルキレン基、チオアルキレン基、アルキレンオキシ基及びアルキレンチオ基は、置換基を有してもよく、置換基を有する場合の置換基は塩素原子、臭素原子、炭素数1〜4のアルキルオキシ基、炭素数1〜4のアルキルチオ基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数6〜10のアリールオキシ基または炭素数6〜10のアリールチオ基である。
6はグリシジル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、置換基を有していてもよいビニルアリール基またはビニルアリーロイル基である。
上記−S−Ar1のAr1は環員数6〜14のアリール基または環員数5〜14の複素アリール基を表わし、また2つ以上の環が縮合していてもよく、置換基を有していてもよい。置換基を有する場合の置換基は塩素原子、臭素原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルキルオキシ基または炭素数1〜4のアルキルチオ基、フェニルオキシ基またはフェニルチオ基であり、これらがフェニルオキシ基またはフェニルチオ基である場合は更に該置換基と同様な置換基を有してもよい。
上記一般式(1)において、R1〜R5の1つが、−S−Ar1であること、またはR1〜R5の2つ又は3つが、−S−Ar1であるとより優れた重合性化合物となる。
また、本発明は、上記の重合性化合物含むことを特徴とする樹脂組成物、この樹脂組成物を硬化させてなることを特徴とする樹脂硬化物、およびこの樹脂組成物または樹脂硬化物を含むことを特徴とする光学材料である。
さらに、本発明は、上記の重合性化合物を含むホログラフィック記録用材料に関する。このホログラフィック記録用材料は、A)上記重合性化合物、B)マトリックス樹脂又はマトリックス樹脂形成成分及びC)光重合開始剤を含むホログラフィック記録用材料であってもよい。
一般式(1)において、R〜Rの1つが、−S−Arであること、R〜Rの2つまたは3つが、−S−Arであること、または前記重合性化合物の25℃における屈折率nが、1.60以上であることは、より良いホログラフィック記録用材料を与える。
前記マトリックス樹脂としては、イソシアネート−ヒドロキシル重付加物が挙げられ、マトリックス樹脂形成材料としては、ポリイソシアネートとポリオールを含む材料が挙げられる。
また、本発明は前記のホログラフィック記録用材料を含有する記録層を備えることを特徴とするホログラフィック記録媒体である。
本発明の重合性化合物は、従来知られている重合性化合物と比較して高屈折率性、透明性、ハンドリング性に優れ、レンズ用途等のガラス代替材料、液晶ディスプレイ用カラーフィルタの保護膜材料、光学製品の保護用コーティング材料、電子ペーパーや液晶ディスプレイ等のスペーサ用微粒子、光ディスクや光ファイバー等用の接着剤、ホログラム記録媒体用の光記録材料等の各種光学材料に有用な樹脂組成物及び硬化物を与えることができる。
本発明でいう光学材料は、光を透過させる用途、又は光を反射させる用途に使用される材料を意味し、好適にはレンズ用、光透過膜用等の光透過性用の光学材料であり、更に好適にはレンズ用途の光学材料である。
また、本発明のホログラフィック記録用材料に使用した重合性化合物は、屈折率変調度と相溶性の両立が図られ、濁りや散乱を生じさせることなく、これを使用したホログラフィック記録用材料は、大きなM#、高い感度を示す。
本発明の重合性化合物の紫外・可視吸収スペクトルである。 本発明の重合性化合物の赤外吸収スペクトルである。 多重記録用光学系の概略構成図である。 再生用光学系の概略構成図である。 記録露光エネルギーに対するM#の積算値を示すグラフである。 記録露光エネルギーに対する感度を示すグラフである。
以下、本発明の詳細並びにその他の特徴について、実施の形態に関連させて詳細に説明するが、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更して実施することができる。
まず、本発明の重合性化合物について、説明する。
本発明の重合性化合物は、上記一般式(1)で表される。
一般式(1)において、R1〜R5は水素原子、又は塩素原子、臭素原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルキルオキシ基、炭素数1〜4のアルキルチオ基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数6〜10のアリールオキシ基、炭素数7〜11のアラルキル基、及び−S−Ar1で表わされるアリールチオ基からなる群れから選ばれる1価の基を表し、R1〜R5の内1つ、2つまたは3つが該アリールチオ基である。
1〜R5が、水素原子又はアリールチオ基以外の1価の基の数は、0〜4であるが、0〜2が好ましく、0又は1がより好ましい。水素原子又はアリールチオ基以外の1価の基である場合、例えば、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜2のアルキル基、炭素数1〜2のアルキルオキシ基または炭素数1〜2のアルキルチオ基、炭素数6〜7のアリール基、炭素数6〜7のアリールオキシ基、又は炭素数7〜9のアラルキル基が好ましく挙げられ、臭素原子、メチル基、メトキシ基、メチルチオ基、フェニル基、フェノキシ基、ベンジル基、1−フェニルエチル基、又は2−フェニルプロパン−2−イル基がより好ましい。
1は直接結合、酸素原子、硫黄原子、炭素数1〜4のアルキレン基、炭素数1〜4のオキシアルキレン基、炭素数1〜4のチオアルキレン基、炭素数1〜4のアルキレンオキシ基または炭素数1〜4のアルキレンチオ基を表す。ここで、オキシアルキレン基、チオアルキレン基、アルキレンオキシ基またはアルキレンチオ基は、YCnH2n又はCnH2nYで表わされ、YはO又はSであり、nは1〜4の数である。また、アルキレン基、オキシアルキレン基(又はアルキレンオキシ基)、チオアルキレン基(又はアルキレンチオ基)は、置換基を有してもよい。
置換基を有する場合の好ましい置換基としては、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜4のアルキルオキシ基、炭素数1〜4のアルキルチオ基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数6〜10のアリールオキシ基または炭素数6〜10のアリールチオ基が挙げられ、上記アリール基、アリールオキシ基またはアリールチオ基は、後記するAr1が有していてもよい置換基を有していてもよい。
6はグリシジル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、置換基を有していてもよいビニルアリール基またはビニルアリーロイル基を表わす。ビニルアリール基の炭素数は8〜20が好ましく、ビニルアリーロイル基の炭素数は9〜20が好ましい。また、ビニルアリール基が置換基を有する場合の好ましい置換基としては、X1の説明における好ましい置換基として挙げられた置換基が挙げられる。
上記−S−Ar1のAr1は環員数6〜14のアリール基または環員数5〜14の複素アリール基を表わし、置換基を有していてもよく、また2つ以上の環が縮環していてもよい。Ar1は単環構造であっても縮合環構造であってもよく、Ar1を構成する環の数は1〜4、好ましくは1〜3、更に好ましくは1〜2である。また、光学樹脂用途、特にホログラフィク記録に用いる場合、透明性の低下だけでなく、光硬化性や耐候性を確保するためには、着色が少ないことが好ましく、この点からAr1はアリール基であることが好ましい。置換基を有する場合の置換基は、後記する。
ただし、一般式(1)において、−S−Ar1の数が1つである場合で、(d)R1、R2、R4、R5が水素原子で、(e)R3が−S−Ar1で、かつ(f)Ar1がフェニル基であるとき、下記(a)、(b)または(c)を満足するものは除くことが望ましい。
(a) X1が直接結合で、かつR6がビニル基、
(b) X1が酸素原子で、かつR6がアクリロイル基またはメタクリロイル基、
(c) X1が置換基を有さないオキシメチレン基、かつR6がアクリロイル基またはメタクリロイル基。
しかし、一般式(1)において、−S−Ar1の数が2つ又は3つである場合は、上記(d)〜(f)と、(a)、(b)または(c)を満足するものであっても除かれない。
また、ホログラフィック記録用材料として使用する場合は、−S−Arの数が1つで、R、R、R、Rが水素原子で、Rが−S−Arで、かつArがフェニル基であるとき、Xが直接結合で、かつRがビニル基であるものは除くことが望ましい。
本明細書でいう用語は、特段の断りがない限り、次の意味を有する。
<アリール基>
ベンゼン環基、インデン環基、ナフタレン環基、アズレン環基、フルオレン環基、アセナフテン環基、アントラセン環基、フェナントレン環基、フルオランテン環基、ピレン環基などの炭素数6〜16、好ましくは6〜14のアリール基が挙げられる。着色回避、相溶性の点から、更に好ましくは炭素数6〜10であり、特に好ましくはベンゼン環基、ナフタレン環基である。なお、ベンゼン環基はベンゼンから1つのHを取って生じる基であり、他の基も同様である。
<複素アリール基>
複素アリール基に含まれるヘテロ原子としては特に限定されず、S、O、N、Pなどの各原子を用いることができるが、相溶性確保の点からS,O,Nの各原子が好ましく、SまたはOの各原子がより好ましく、中でも屈折率向上の点からS原子が特に好ましい。また、高透過率、相溶性の点からヘテロ原子の数は当該複素アリール基中に1〜3であることが好ましく、1〜2であることがより好ましい。
具体的には、ピロール環基、フラン環基、チオフェン環基、イミダゾール環基、オキサゾール環基、チアゾール環基、ピリジン環基、ピラジン環基、ピリミジン環基、トリアジン環基、インドール環基、ベンゾフラン環基、ベンゾチオフェン環基、ベンゾイミダゾール環基、ベンゾオキサゾール環基、ベンゾチアゾール環基、キノリン環基、イソキノリン環基、カルバゾール環基、ジベンゾフラン環基、ジベンゾチオフェン環基、アクリジン環基、ベンゾカルバゾール環基、ベンゾナフトフラン環基、ベンゾナフトチオフェン環基などの炭素数5〜17、好ましくは5〜14の複素アリール基が挙げられる。中でもチオフェン環基、ベンゾチオフェン環基、ジベンゾチオフェン環基が好ましい。
<Ar1が有していてもよい置換基>
Ar1はハロゲン原子、炭素数1〜4のアルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、フェニルオキシ基及びフェニルチオ基から選ばれる置換基を有していてもよい。好ましい置換基は、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜4のアルキルチオ基、炭素数6〜10のアリールオキシ基、炭素数7〜11のアラルキル基である。但し、合成上の容易さの観点からは無置換であることが有利である。
上記一般式(1)で表される化合物の具体例を以下に示すが、本発明はその要旨をこえない限りこれらに限定されるものではない。
Figure 2015068839
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上記一般式(1)で表される重合性化合物は、公知の方法によって製造することができる。R6がビニル基である化合物は、例えば、ヒドロキシエチル基を有する化合物を前駆体として脱水反応によって製造することができる。R6が(メタ)アクリロイル基である化合物は、例えば、活性水素を有する化合物と(メタ)アクリル酸類との反応によって製造することができる。R6がグリシジル基である化合物は、例えば、活性水素を有する化合物とエピクロルヒドリンとの反応によって製造することができる。
以上に説明した一般式(1)で表わされる重合性化合物の分子量は、光照射時の架橋に伴う収縮率低減の点あるいは記録感度や相溶性の点から、通常1000以下、好ましくは800以下、更に好ましくは600以下、中でも500以下であって、通常200以上、好ましくは220以上、更に好ましくは250以上である。
上記一般式(1)で表される重合性化合物は、25℃における屈折率nDが1.50以上、好ましくは1.55以上、更に好ましくは1.60以上、特に好ましくは1.62以上である。ホログラフィック記録用材料やホログラフィック記録媒体に用いる場合、屈折率が過度に低いと、回折効率が大きくならず、十分な多重度が得られないため、屈折率nは1.60以上であることが好ましい。一方、屈折率が過度に高いと、マトリックス樹脂との屈折率の差が大きくなり過ぎ、散乱を生じる場合がある。なお、屈折率は短い波長で評価すると大きい値を示すが、短波長で相対的に大きい屈折率を示すサンプルは、長波長でも相対的に大きい屈折率を示し、その序列が逆転することはない。従って、記録波長以外の波長で屈折率を評価し、記録波長での値を予測することができる。
重合性化合物が固体であり、屈折率を直接測定することが困難な場合は、適当な溶媒に当該化合物を溶解して溶液とし、この溶液の屈折率を測定し、化合物が100%の場合の屈折率を外挿により求めることができる。
また、上記一般式(1)で表される重合性化合物は、60℃における粘度が5000mPa・s以下、好ましくは3000mPa・s以下、更に好ましくは1000mPa・s以下、特に好ましくは500mPa・s以下である。
本発明の樹脂組成物は、上記重合性化合物を含むものであるが、重合開始剤を含むことが好ましい。重合開始剤としては、公知の重合開始剤で良く、加熱又は紫外線などの照射によって重合を開始させるものであれば特に制限はない。
例えば、本発明の重合性化合物として(メタ)アクリロイル基、ビニル基などのラジカル重合性基を有する化合物を用いる場合、熱ラジカル重合開始剤、光ラジカル重合開始剤などが挙げられるが、硬化速度が速く常温硬化が可能なことから、光ラジカル重合開始剤であることが好ましい。
熱ラジカル重合開始剤としては、例えば、メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイドなどのケトンパーオキサイド類、1,1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)−2−メチルシクロヘキサン、1,1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(tert−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(tert−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンなどのパーオキシケタール類、p−メンタンハイドロパーオキサイドなどのハイドロパーオキサイド類、α,α’−ビス(tert−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、ジクミルパーオキサイド、tert−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−tert−ブチルパーオキサイドなどのジアルキルパーオキサイド類、ジオクタノイルパーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド、ジステアリルパーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイドなどのジアシルパーオキサイド類、ビス(4−tert−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ−3−メトキシブチルパーオキシジカーボネートなどのパーオキシジカーボネート類、tert−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、tert−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート、などのパーオキシカーボネート類、tert−ブチルパーオキシピバレート、tert−ヘキシルパーオキシピバレート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(2−エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン、tert−ヘキシルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、tert−ブチルパーオキシイソブチレート、tert−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、tert−ブチルパーオキシラウリレート、tert−ブチルパーオキシベンゾエート、tert−ヘキシルパーオキシベンゾエート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、tert−ブチルパーオキシアセテートなどのパーオキシエステル類、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2’−ジメチルバレロニトリル)などのアゾ化合物などが挙げられる。
これらの中で、硬化性、透明性、及び耐熱性の観点から、ジアシルパーオキサイド類、パーオキシカーボネート類、パーオキシエステル類、アゾ化合物であることが好ましい。
光ラジカル重合開始剤としては、例えば、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オンなどのベンジルケタール類、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オンなどのα−ヒドロキシアセトフェノン類、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタン−1−オン、1,2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オンなどのα−アミノアセトフェノン類、1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1,2−オクタジオン,2−(O−ベンゾイル)オキシムなどのオキシムエステル類、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイドなどのフォスフィンオキサイド類、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジ(メトキシフェニル)イミダゾール二量体、2−(o−フルオロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(o−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(p−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体などの2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体、ベンゾフェノン、N,N’−テトラメチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、N,N’−テトラエチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4−メトキシ−4’−ジメチルアミノベンゾフェノンなどのベンゾフェノン類、2−エチルアントラキノン、フェナントレンキノン、2−tert−ブチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、1,2−ベンズアントラキノン、2,3−ベンズアントラキノン、2−フェニルアントラキノン、2,3−ジフェニルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、2−メチルアントラキノン、1,4−ナフトキノン、9,10−フェナントレンキノン、2−メチル−1,4−ナフトキノン、2,3−ジメチルアントラキノンなどのキノン類、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテルなどのベンゾインエーテル類、ベンゾイン、メチルベンゾイン、エチルベンゾインなどのベンゾイン類、9−フェニルアクリジン、1,7−ビス(9−アクリジニル)ヘプタンなどのアクリジン類、N−フェニルグリシン、クマリンなどが挙げられる。
これらの中で、硬化性、透明性および耐熱性の観点から、α−ヒドロキシアセトフェノン類、フォスフィンオキサイド類であることが好ましい。これらの熱及び光ラジカル重合開始剤は、単独でまたは2種類以上を組み合わせて使用することができる。さらに、適切な増感剤と組み合わせて用いることもできる。
光増感剤としては、特に限定されるものではなく、具体的には、トリエチルアミン、トリエタノールアミンなどの3級アミン類、トリフェニルフォスフィン等のアルキルフォスフィン類、β−チオジグリコール等のチオエーテル類などが例示され、その配合量としては、樹脂組成物の合計量に対して0.01〜5重量%程度が推奨される。
また、本発明の重合性化合物としてグリシジル基などのカチオン重合性基を有する化合物を用いる場合、重合開始剤としては、熱カチオン重合開始剤や光カチオン重合開始剤などが挙げられるが、硬化速度が速く常温硬化が可能なことから、光カチオン重合開始剤であることが好ましい。
熱カチオン重合開始剤としては、例えば、p−アルコキシフェニルベンジルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネートなどのベンジルスルホニウム塩類、ベンジル−p−シアノピリジニウムヘキサフルオロアンチモネート、1−ナフチルメチル−o−シアノピリジニウムヘキサフルオロアンチモネート、シンナミル−o−シアノピリジニウムヘキサフルオロアンチモネートなどのピリジニウム塩類、ベンジルジメチルフェニルアンモニウムヘキサフルオロアンチモネートなどのベンジルアンモニウム塩類などが挙げられる。
これらの中で、硬化性、透明性、及び耐熱性の観点から、ベンジルスルホニウム塩類であることが好ましい。
光カチオン重合開始剤としては、例えば、p−メトキシベンゼンジアゾニウムヘキサフルオロホスフェートなどのアリールジアゾニウム塩類、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネートなどのジアリールヨードニウム塩類、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニル−4−チオフェノキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、ジフェニル−4−チオフェノキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニル−4−チオフェノキシフェニルスルホニウムペンタフルオロヒドロキシアンチモネートなどのトリアリールスルホニウム塩類、トリフェニルセレノニウムヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルセレノニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルセレノニウムヘキサフルオロアンチモネートなどのトリアリールセレノニウム塩類、ジメチルフェナシルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジエチルフェナシルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネートなどのジアルキルフェナシルスルホニウム塩類、4−ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−ヒドロキシフェニルベンジルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネートなどのジアルキル−4−ヒドロキシ塩類、α−ヒドロキシメチルベンゾインスルホン酸エステル、N−ヒドロキシイミドスルホネート、α−スルホニロキシケトン、β−スルホニロキシケトンなどのスルホン酸エステルなどが挙げられる。
これらの中で、硬化性、透明性、及び耐熱性の観点から、トリアリールスルホニウム塩類であることが好ましい。これらの熱及び光カチオン重合開始剤は、単独で又は2種類以上組み合わせて用いることができる。さらに、適切な増感剤と組み合わせて用いることもできる。
これら重合開始剤の使用量は、重合禁止剤の使用の有無、使用する場合の重合禁止剤の種類や量により異なるが、樹脂組成物の合計量に対して0.01〜10重量%であることがよく、より好ましくは0.02〜5重量%であり、さらに好ましくは0.03〜3重量%である。但し、この使用量は使用する重合開始剤の種類により大きく変化するので最適条件を適宜決定することが必要である。
本発明の樹脂組成物は、樹脂組成物の保存等のために、公知の重合禁止剤を添加することができる。但し、この種類及び添加量は使用する重合開始剤並びに重合性化合物の種類及び量により大きく変化するので最適条件を適宜決定することが必要である。
また、本発明の樹脂組成物は、必要に応じて一般式(1)で表される重合性化合物以外の他の重合性化合物(以下、他の重合性化合物とも言う。)を含むことができる。他の重合性化合物を含む場合であっても、一般式(1)で表される重合性化合物は樹脂組成物の合計量に対して10重量%以上であることが好ましく、より好ましくは50重量%以上である。
他の重合性化合物としては、公知の重合性化合物で良く、単官能のもの、二官能のもの、多官能のもの又は重合性オリゴマーのいずれも用いることができ、また、単独でも2種以上を併用してもよい。熱又は光による重合性化合物は、熱重合性化合物と光重合性化合物を用途に応じて使い分けることが好ましい。
本発明の重合性化合物として(メタ)アクリロイル基、ビニルアリール基などのラジカル重合性基を有する化合物を用いる場合、他の重合性化合物としては公知のラジカル重合性化合物を用いることができ、具体的には、(メタ)アクリレート化合物、ハロゲン化ビニリデン化合物、ビニルエーテル化合物、ビニルエステル化合物、ビニルピリジン化合物、ビニルアミド化合物、ビニルアリール化合物などが挙げられる。これらのうち透明性の観点から、(メタ)アクリレート化合物やビニルアリール化合物であることが好ましい。
単官能(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチルヘプチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、テトラデシル(メタ)アクリレート、ペンタデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、モノ(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)スクシネートなどの脂肪族(メタ)アクリレート類、シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ノルボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、モノ(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)テトラヒドロフタレート、モノ(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)ヘキサヒドロフタレートなどの脂環式(メタ)アクリレート類、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、o−ビフェニル(メタ)アクリレート、1−ナフチル(メタ)アクリレート、2−ナフチル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、p−クミルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、o−フェニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、1−ナフトキシエチル(メタ)アクリレート、2−ナフトキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(o−フェニルフェノキシ)プロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(1−ナフトキシ)プロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(2−ナフトキシ)プロピル(メタ)アクリレートなどの芳香族(メタ)アクリレート類、2−テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、N−(メタ)アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタルイミド、2−(メタ)アクリロイロキシエチル−N−カルバゾールなどの複素環式(メタ)アクリレート類、これらのカプロラクトン変性体などが挙げられる。
2官能(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、3−メチル−1,5−ペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10−デカンジオールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、エトキシ化2−メチル−1,3−プロパンジオールジ(メタ)アクリレートなどの脂肪族ジ(メタ)アクリレート類、シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化水添ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化水添ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化水添ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エトキシ化水添ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化水添ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化水添ビスフェノールFジ(メタ)アクリレートなどの脂環式ジ(メタ)アクリレート類、エトキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ビスフェノールAFジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ビスフェノールAFジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化ビスフェノールAFジ(メタ)アクリレート、エトキシ化フルオレン型ジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化フルオレン型ジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化フルオレン型ジ(メタ)アクリレートなどの芳香族ジ(メタ)アクリレート類、エトキシ化イソシアヌル酸ジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化イソシアヌル酸ジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化イソシアヌル酸ジ(メタ)アクリレートなどの複素環式ジ(メタ)アクリレート類、これらのカプロラクトン変性体、ネオペンチルグリコール型エポキシジ(メタ)アクリレートなどの脂肪族エポキシジ(メタ)アクリレート類、シクロヘキサンジメタノール型エポキシジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールA型エポキシジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールF型エポキシジ(メタ)アクリレートなどの脂環式エポキシジ(メタ)アクリレート類、レゾルシノール型エポキシジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールA型エポキシジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールF型エポキシジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAF型エポキシジ(メタ)アクリレート、フルオレン型エポキシジ(メタ)アクリレートなどの芳香族エポキシジ(メタ)アクリレート類などが挙げられる。
3官能以上の多官能(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどの脂肪族多官能(メタ)アクリレート類、エトキシ化イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート、プロポキシ化イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレートなどの複素環式多官能(メタ)アクリレート類、これらのカプロラクトン変性体、フェノールノボラック型エポキシ(メタ)アクリレート、クレゾールノボラック型エポキシ(メタ)アクリレートなどの芳香族エポキシ(メタ)アクリレート類などが挙げられる。
(メタ)アクリレート系重合性オリゴマーとしては、エポキシ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、ポリブタジエンオリゴマーの(メタ)アクリレート、ポリアミド型(メタ)アクリルオリゴマー、メラミン(メタ)アクリレート、シクロペンタジエンオリゴマーの(メタ)アクリレート、シリコーンオリゴマーの(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
また、他の重合性オリゴマーとしては、不飽和二重結合を二つ有する2官能化合物と、連鎖移動剤を共重合して得られる共重合体であって、側鎖に2官能化合物由来の反応性基を有するペンダント構造のオリゴマーが挙げられる。この時の好ましい官能基としてはビニル基、アリル基であり、2官能性化合物としては、分岐構造、脂環構造、又は単環若しくは縮環した芳香環等に不飽和二重結合を有する置換基を2個有する化合物であって、一部が酸素、窒素、硫黄原子で置換されていても良い。
本発明の重合性化合物としてグリシジル基などのカチオン重合性基を有する化合物を用いる場合、他の重合性化合物としては公知のカチオン重合性化合物を用いることができる。
他の重合性化合物として用いるカチオン重合性化合物としては、例えば、ビニルエーテル化合物、プロペニルエーテル化合物などのアルケニルエーテル類、ビニルチオエーテル化合物、プロペニルチオエーテル化合物などのアルケニルチオエーテル類、ビニルエステル化合物、O−プロペニルエステル化合物などのアルケニルエステル類、N−ビニルアミド化合物、N−プロペニルアミド化合物などのN−アルケニルアミド類、エポキシ(オキシラン)化合物、オキセタン化合物、オキソラン化合物などの環状エーテル類、エチレンスルフィド(チイラン)化合物などの環状チオエーテル類、環状アセタール化合物、ラクトン化合物、スピロオルトエステル化合物、N−ビニルイミダゾール化合物、N−ビニルカルバゾール化合物などを挙げることができる。これらのカチオン重合性化合物の中では、ビニルエーテル化合物、エポキシ化合物、オキセタン化合物が好ましい。
特に好ましい他の重合性化合物としては、共重合が可能な重合性官能基を含み、下記一般式(2)で表される化合物であることが、高屈折率、低粘度を有する樹脂組成物を与えるため好適である。
Figure 2015068839
一般式(2)において、Yは5又は6員環を2〜7個、好ましくは2〜5個有するn価の環含有基を表し、ここでnは2〜4の整数である。この環含有基の複数の環は、(a)単結合により環同士直接結合しているもの、(b)炭素数1〜3のアルキレン基、酸素原子(エーテル基)、硫黄原子(スルフィド基)のいずれかを介して環同士が結合しているもの、又は(c)環同士が縮合しているものがあり、上記(a)、(b)及び(c)の2種類以上の結合を有しているものであってもよい。
Yの構造としては、特に限定されるものではないが、下記式(Y−1)〜(Y−17)で示される構造を有するn価の環含有基が好ましい。一般式(2)で表わされる化合物は、これらn価の環含有基にn個の原子団−Z−Aが置換したものである。
Figure 2015068839
本発明の樹脂組成物において、上記式(Y−1)〜(Y−11)の構造を有するn価の環含有基は屈折率を向上させる点で好ましく、上記式(Y−12)〜(Y−17)の構造を有するn価の環含有基は粘度を低下させる点で好ましい。
一般式(2)において、Zは直接結合、酸素原子、硫黄原子、または炭素数1〜4のアルキレン基、オキシアルキレン基、チオアルキレン基、アルキレンオキシ基もしくはアルキレンチオ基を表す。Aはグリシジル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、ビニルアリール基またはビニルアリーロイル基を表わす。
一般式(2)において、nは2〜4の整数であるが、nが2である化合物は、材料の入手の容易さからさらに好適である。
一般式(2)で表わされる他の重合性化合物の種類及び含有量は、樹脂組成物における他の構成成分の種類及び量により適宜決定することができるが、好ましくは、十分な効果を得るために、樹脂組成物の合計量に対して5重量%、好ましくは10重量%以上添加するのが良い。
本発明の樹脂組成物には、必要に応じて充填剤、繊維、カップリング剤、難燃剤、離型剤、発泡剤等のその他の成分を添加することができる。この際の充填剤としては、ポリエチレン粉末、ポリプロピレン粉末、石英、シリカ、珪酸塩、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、石膏、ベントナイト、蛍石、二酸化チタン、カーボンブラック、黒鉛、酸化鉄、アルミニウム粉末、鉄粉、タルク、マイカ、カオリンクレー等が挙げられる。繊維としては、セルロース繊維、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等が挙げられる。カップリング剤としては、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等が挙げられる。難燃剤としては、臭素化ビスフェノールA、三酸化アンチモン、燐系化合物等が挙げられる。離型剤としては、ステアリン酸塩、シリコーン、ワックス等が挙げられる。発泡剤としては、フロン、ジクロロエタン、ブタン、ペンタン、ジニトロペンタメチレンテトラミン、パラトルエンスルホニルヒドラジッド、あるいは、フロン、ジクロロエタン、ブタン、ペンタン等が塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体やスチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体の殻内に充填されている膨張性熱可塑性樹脂粒子等が挙げられる。
本発明の樹脂組成物を溶剤に溶解させ、希釈して使用することもできる。この際、用いうる希釈用溶剤の具体例としては、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、メチルセロソルブ等が挙げられ、その使用量は、樹脂組成物と該希釈用溶剤の合計量に対して70重量%以下であることがよく、より好ましくは60重量%以下である。
また、低粘度の他の重合性化合物を、樹脂組成物の粘度を低下させるための反応性希釈剤として使用することもできる。ここで、低粘度とは、500mPa・s以下であり、好ましくは200mPa・s以下である。
本発明の樹脂組成物は従来知られている方法と同様の方法で容易に樹脂硬化物又は成形体とすることができる。例えば、本発明の重合性化合物に熱重合開始剤又は光重合開始剤を添加し、必要に応じてさらに他の重合性化合物やその他の添加剤を加え、押出機、ニーダ、ロール、攪拌機等を用いて充分に混合して樹脂組成物を得、その樹脂組成物をロールコーター、溶融後注型あるいはトランスファー成形機などを用いて成形し、さらに60〜200℃に加熱又は光照射することにより樹脂硬化物を得ることができる。
また、本発明の樹脂組成物を、ガラス繊維、カーボン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アルミナ繊維、紙などの基材に含浸させ加熱乾燥して得たプリプレグを熱プレス成形して硬化物を得ることもできる。例えば、本発明の重合性化合物に熱重合開始剤を添加し、必要に応じてさらに他の重合性化合物やその他の添加剤を加え、さらに溶剤を加えて撹拌することで樹脂組成物希釈液を得、それをガラスクロスに含浸させ加熱半乾燥(脱揮)して得られるプリプレグを、必要枚数重ねて60〜200℃で加熱プレスすることによりガラスクロス積層板を作製することができる。ただし、本発明の光学材料を光を透過させる用途に使用する場合は、上記基材が透明材料であることが好ましい。一方、本発明の光学材料を光を反射・拡散させる用途に使用する場合は、上記基材が、上記反射・拡散させる光の波長について不透明であることが好ましい。
こうして得られる樹脂組成物およびその硬化物は、高屈折率性に優れるとともに、透明性、ハンドリング性等に優れており、レンズ用途等のガラス代替材料、液晶ディスプレイ用カラーフィルタの保護膜材料、光学製品の保護用コーティング材料、電子ペーパーや液晶ディスプレイ等のスペーサ用微粒子、光ディスクや光ファイバー等用の接着剤、ホログラム記録媒体用の光記録材料等の各種光学材料に好適に使用される。
次に、本発明のホログラフィック記録用材料について説明する。本発明のホログラフィック記録用材料は、A)重合性化合物、B)マトリックス樹脂又はマトリックス樹脂形成成分及びC)光重合開始剤を含む。重合性化合物としては、上記一般式(1)の重合性化合物を使用する。以下、A)重合性化合物、B)マトリックス樹脂又はマトリックス樹脂形成成分及びC)光重合開始剤を、それぞれA成分、B成分及びC成分ともいう。
(B成分:マトリックス樹脂)
マトリックス樹脂としては、溶剤に溶解可能な樹脂を用いても、三次元架橋させた樹脂を用いてもよく、記録特性の点では三次元架橋させた樹脂を用いることが好ましい。ホログラフィック記録用材料には、マトリックス樹脂が配合されてもよいが、マトリックス樹脂を形成するマトリックス樹脂形成成分(モノマー等)として配合されてもよい。マトリックス樹脂形成成分を配合する場合は、マトリックス樹脂を形成させる際に、重合性化合物の重合が起こらないようにすることがよい。
前記三次元架橋樹脂としては、イソシアネート−ヒドロキシル重付加物、イソシアネート−アミン重付加物、イソシアネート−チオール重付加物、エポキシ−アミン重付加物、エポキシ−チオール重付加物、エピスルフィド−アミン重付加物及びエピスルフィド−チオール重付加物などを挙げることができ、特に比較的穏やかな温度条件下での反応が可能で、生じるマトリックス樹脂の光学特性に優れ、臭気が比較的少ないイソシアネート−ヒドロキシル重付加物であることが好ましい。
イソシアネート−ヒドロキシル重付加物を構成するポリイソシアネート成分としては、1分子中に2以上のイソシアネート基を有する化合物またはその混合物が使用される。例えば、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート(MDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)、ナフチレン−1,5−ジイソシアネート(NDI)、トリフェニルメタン−4,4’,4”−トリイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート(H12MDI)、水素化キシリレンジイソシアネート(H6XDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMHDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ノルボルナンジイソシアネート(NBDI)、シクロヘキサン−1,3,5−トリイソシアネート及びこれらのイソシアネート化合物から得られる三量体、ビウレット体、アダクト体、プレポリマーなどが挙げられる。これらの1分子中に2以上のイソシアネート基を有する化合物は、単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
イソシアネート−ヒドロキシル重付加物を構成するポリオール成分としては、1分子中に2以上のヒドロキシル基を有する化合物またはその混合物が使用される。例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、テトラメチレングリコールなどのジオール類;ビスフェノール類;グリセリン、トリメチロールプロパン、ブタントリオール、ペンタントリオール、ヘキサントリオール、デカントリオールなどのトリオール類;これらの化合物のヒドロキシル基をポリエチレンオキシ鎖やポリプロピレンオキシ鎖で修飾した化合物、などが挙げられる。これらの1分子中に2以上のヒドロキシル基を有する化合物は、単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
別の好ましい態様としてマトリックス樹脂は、芳香環を有し、かつ重合反応性基及びヒドロキシル基を有する反応性芳香族化合物から生じる単位をマトリックス樹脂の構成単位の一部として含むことができる。
この場合、ヒドロキシル基を介してマトリックス樹脂の構成単位の一部とすることができ、マトリックス樹脂中に芳香環が存在するようになるので、芳香環を有する高屈折率の重合性化合物を含むホログラフィック記録用材料の場合でも相溶性が高く濁りを生じにくくなり、比較的多くの重合性化合物を含有させることができると実験的に確認されている。その結果、マトリックス樹脂と重合性化合物やその重合体との屈折率差を大きくすることができ、結果として屈折率変調度を高めることが可能となる。
また、この場合、マトリックス樹脂中に重合反応性基が存在するようになるので、光照射時に、重合性化合物の少なくとも一部がマトリックス樹脂に存在する重合反応性基と反応し、共重合していると考えられる。結果として、相溶性が高まり透明性が向上するとともに、形成された屈折率変調構造が安定化されていると推察される。
したがって、上記反応性芳香族化合物をホログラフィック記録用材料に添加した場合、屈折率変調構造によって複数の回折格子を高いコントラストで形成することができ、複数の回折格子に応じた複数のページ情報を高いSNRで記録し、再生することができる。
上記反応性芳香族化合物としては、例えば式(5)、(6)または(7)に示すようなものがある。
Figure 2015068839
式(5)中、Ar5は1以上の芳香環を有する1または2価の基を表し、Z1、Z2はそれぞれ独立して水素原子またはメチル基を表し、L1は酸素原子、硫黄原子または−(OZ3)nO−(Z3は炭素数1〜4のアルキレン基であり、nは1〜4の整数である。)を表し、L2は芳香環を有してもよい2価の基を表し、mは1〜2の整数を表わす。
式(6)中、Z2はそれぞれ独立して水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表し、L3は単結合、酸素原子、硫黄原子、スルホニル基、炭素数1〜4のアルキレン基または9,9−フルオレニレン基を表す。Z1、L1は式(5)と同意である。
式(7)中、L2は単結合、または芳香環を有してもよい2価の基を表す。Z1、Z2、L1は式(6)と同意である。
式(5)または(6)で表される反応性芳香族化合物としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の(メタ)アクリル酸付加物、同3−ブテン酸付加物、同ビニル安息香酸付加物、同ビニルフェノール付加物、同ビニルチオフェノール付加物、同ビニルアニリン付加物、ビスフェノールF型エポキシ樹脂の(メタ)アクリル酸付加物、同3−ブテン酸付加物、同ビニル安息香酸付加物、同ビニルフェノール付加物、同ビニルチオフェノール付加物、同ビニルアニリン付加物、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンジグリシジルエーテルの(メタ)アクリル酸付加物、同3−ブテン酸付加物、同ビニル安息香酸付加物、同ビニルフェノール付加物、同ビニルチオフェノール付加物、同ビニルアニリン付加物、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレンジグリシジルエーテルの(メタ)アクリル酸付加物、同3−ブテン酸付加物、同ビニル安息香酸付加物、同ビニルフェノール付加物、同ビニルチオフェノール付加物、同ビニルアニリン付加物、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル)フルオレンジグリシジルエーテルの(メタ)アクリル酸付加物、同3−ブテン酸付加物、同ビニル安息香酸付加物、同ビニルフェノール付加物、同ビニルチオフェノール付加物、同ビニルアニリン付加物などが挙げられる。
上記反応性芳香族化合物は、マトリックス樹脂又はマトリックス樹脂形成成分の合計(反応性芳香族化合物を含む)に対して0.1〜20質量%が好ましく、0.2〜10質量%がより好ましく、0.3〜5質量%が更に好ましい。上記反応性芳香族化合物の含有率が高過ぎると、前駆体の粘度が高くなってホログラフィック記録用材料の製造が煩雑になることがある。一方、上記反応性芳香族化合物を含有しないかまたは含有率が低過ぎると、マトリックス樹脂と重合性化合物やその重合体との相溶性が低下し、ホログラフィック記録用材料に濁りを生じる場合がある。
式(7)で表される重合反応性基及びヒドロキシル基を有する化合物としては、式(5)または(6)で表される反応性芳香族化合物のうち、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンジグリシジルエーテルの(メタ)アクリル酸付加物、同3−ブテン酸付加物、同ビニル安息香酸付加物、同ビニルフェノール付加物、同ビニルチオフェノール付加物、同ビニルアニリン付加物、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレンジグリシジルエーテルの(メタ)アクリル酸付加物、同3−ブテン酸付加物、同ビニル安息香酸付加物、同ビニルフェノール付加物、同ビニルチオフェノール付加物、同ビニルアニリン付加物、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル)フルオレンジグリシジルエーテルの(メタ)アクリル酸付加物、同3−ブテン酸付加物、同ビニル安息香酸付加物、同ビニルフェノール付加物、同ビニルチオフェノール付加物、同ビニルアニリン付加物などが挙げられる。
9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンジグリシジルエーテルのアクリル酸付加物の主成分は、式(7)中のR1が水素原子、R2が水素原子、L1が酸素原子、L2が単結合で表される化合物である。
9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンジグリシジルエーテルのメタクリル酸付加物の主成分は、式(7)中のR1がメチル基、R2が水素原子、L1が酸素原子、L2が単結合で表される化合物である。
9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンジグリシジルエーテルの3−ブテン酸付加物の主成分は、式(7)中のR1が水素原子、R2が水素原子、L1が酸素原子、L2がメチレン基で表される化合物である。
9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンジグリシジルエーテルのビニル安息香酸付加物の主成分は、式(7)中のR1が水素原子、R2が水素原子、L1が酸素原子、L2がフェニレン基で表される化合物である。
(A成分:重合性化合物)
上記重合性化合物の配合量は、ホログラフィック記録用材料の全体に対して0.5〜30質量%が好ましく、1〜20質量%がより好ましく、1.5〜10質量%が更に好ましい。また、必要により、屈折率の調整等の目的で他の重合性化合物の少量の併用もできる。
(C成分:光重合開始剤)
光重合開始剤は、A成分の重合性化合物の重合を紫外線などの照射によって開始させるものであれば特に制限はない。例えば、重合性化合物としてエチレン性不飽和基を有する化合物を用いる場合、光ラジカル重合開始剤を使用することができる。光ラジカル重合開始剤は、公知の光ラジカル重合開始剤であれば、何れを用いることも可能である。例としては、アゾ系化合物、アジド系化合物、有機過酸化物、有機硼素酸塩、オニウム塩類、ビスイミダゾール誘導体、チタノセン化合物、ヨードニウム塩類、有機チオール化合物、ハロゲン化炭化水素誘導体、α−ヒドロキシケトン化合物、α−アミノケトン化合物、アシルフォスフィンオキサイド化合物、オキシムエステル化合物などが用いられる。これらは何れか1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。中でも、増感剤を必要とせずに可視光領域で重合反応が生じるという理由から、チタノセン化合物、アシルフォスフィンオキサイド化合物、オキシムエステル化合物などが好ましい。
チタノセン化合物としては、その種類は特に限定はされないが、具体例としては、ビスシクロペンタジエニル−Ti−ジクロライド、ビスシクロペンタジエニル−Ti−ジフェニル、ビスシクロペンタジエニル−Ti−ビス(2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニル)、ビスシクロペンタジエニル−Ti−ビス(2,3,5,6−テトラフルオロフェニル)、ビスシクロペンタジエニル−Ti−ビス(2,4,6−トリフルオロフェニル)、ビスシクロペンタジエニル−Ti−ビス(2,6−ジフルオロフェニル)、ビスシクロペンタジエニル−Ti−ビス(2,4−ジフルオロフェニル)、ビス(メチルシクロペンタジエニル)−Ti−ビス(2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニル)、ビス(メチルシクロペンタジエニル)−Ti−ビス(2,3,5,6−テトラフルオロフェニル)、ビス(メチルシクロペンタジエニル)−Ti−ビス(2,6−ジフルオロフェニル)、ビスシクロペンタジエニル−Ti−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)フェニル)などが挙げられる。
アシルフォスフィンオキサイド化合物としては、その種類は特に限定されないが、具体例としては、トリフェニルフォスフィンオキサイド、ジフェニル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フォスフィンオキサイド、2,6−ジクロルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジクロルベンゾイル)−4−プロピルフェニルフォスフィンオイサイド、ビス(2,6−ジクロルベンゾイル)−2,5−ジメチルフェニルフォスフィンオキサイドなどが挙げられる。
オキシムエステル系化合物としては、その種類は特に限定されないが、具体例としては、1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−2−(O−ベンゾイルオキシム)−1,2−オクタンジオン、1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−1−(O−アセチルオキシム)エタノン1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−2−(O−ベンゾイルオキシム)−3−シクロペンチル−1,2−プロパンジオン、1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−2−(O−アセチルオキシム)−4−シクロペンチル−1,2−ブタンジオンなどが挙げられる。
上記の各種の光ラジカル重合開始剤は、何れか1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
また、重合性化合物としてグリシジル基を有する化合物などのカチオン重合性を有するものを用いる場合、光重合開始剤としては、光カチオン重合開始剤を使用することができる。
光カチオン重合開始剤としては、公知の光カチオン重合開始剤であれば、何れを用いることも可能である。例としては、アリールジアゾニウム塩類、ジアリールヨードニウム塩類、トリアリールスルホニウム塩類、トリアリールセレノニウム塩類、ジアルキルフェナシルスルホニウム塩類、ジアルキル−4−ヒドロキシ塩類、スルホン酸エステル類などが用いられる。これらは何れか1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
(その他の成分)
本発明のホログラフィック記録用材料は、必要に応じて、光増感剤、可塑剤、相溶化剤、連鎖移動剤、重合促進剤、重合抑制剤、重合禁止剤、ラジカル補足剤、界面活性剤、シランカップリング剤、消泡剤、剥離剤、安定化剤、酸化防止剤、難燃剤などの添加剤を更に含んでもよい。これらの添加剤は単独で用いても良いし、2種以上を任意の組み合わせ及び割合で使用しても良い。
(ホログラフィック記録用材料の製造)
本発明のホログラフィック記録用材料の製造方法について説明する。最初に、マトリックス樹脂形成成分、例えば、イソシアネート−ヒドロキシル重付加物を構成するポリイソシアネート成分及びポリオール成分、重合性化合物、光重合開始剤、さらには必要に応じて、式(5)等で表わされる反応性芳香族化合物などを配合する。次いで、マトリックス樹脂形成成分に対し、前記重合性化合物あるいは反応性芳香族化合物の重合反応性基が重合する反応以外の反応による重合を生ぜしめてマトリックス樹脂を形成する。この場合、マトリックス樹脂は、マトリックス樹脂形成成分が重合性化合物及び光重合開始剤の共存下で重合することによって形成することができる。
ホログラフィック記録用材料においては、低屈折率のマトリックス樹脂に加えて高屈折率の重合性化合物を含み、記録時に重合性化合物を重合させることによって媒体中に回折格子を屈折率変調構造として形成することが好ましい。ホログラフィック記録用材料は、(1)マトリックス形成成分(イソシアネート、ポリオール、反応触媒(スズ含有触媒)など)、(2)重合性化合物、(3)光重合開始剤、(4)その他の成分、を適宜混合、溶解し、(1)マトリックス形成成分の反応のみを独立して行わせることにより行い、この時、(2)重合性化合物、(3)光重合開始剤、(4)その他の成分は基本的に影響を受けず、そのままの形でマトリックス樹脂中に分散されているようにすることが好ましい。このホログラフィック記録用材料を2枚の基板に挟んだ形のもの等をホログラフィック記録媒体という。このホログラフィック記録用材料またはホログラフィック記録媒体に情報を記録する際、光を照射すると(3)光重合開始剤が開裂するなどして重合開始種(ラジカルなど)が形成され、(2)重合性化合物が重合する。
一方、重合性化合物や光重合開始剤が反応して減少してしまうと、ホログラフィック記録用材料としての性能が低下するので、これらを減少させることなくマトリックス樹脂を形成させることが好ましい。したがって、前記重合性化合物が重合する反応とは別の反応形態での重合が優先的に生じるように、反応触媒などを配合したり、反応温度を調整したりすることがよい。
上記反応触媒としては、例えば、イソシアネート−ヒドロキシル重付加反応の触媒として、スズ含有触媒、チタン含有触媒、亜鉛含有触媒、ジルコニウム含有触媒、アルミニウム含有触媒、コバルト含有触媒、ニッケル含有触媒、銅含有触媒及び鉄含有触媒などの各種金属含有触媒が使用できる。なかでも反応速度の点からスズ含有触媒が好ましい。スズ含有触媒としては、例えば、ジメチルスズジラウレート、ジブチルスズジラウレートなどのスズ含有触媒が使用できる。また、非金属含有触媒としては、1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン(DABCO)、イミダゾール誘導体、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、N,N−ジメチルベンジルアミンなどの三級アミン化合物などを用いることができる。これらの触媒は、単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(ホログラフィック記録媒体)
本発明のホログラフィック記録媒体は、上記のホログラフィック記録用材料を含有する記録層を具える。本発明のホログラフィック記録媒体は、必要に応じて、上側基板、下側基板、反射膜などのその他の層を有することができる。
本発明のホログラフィック記録媒体は、透過型及び反射型のいずれであってもよい。
以下に、本発明のホログラフィック記録媒体に含まれ得る各基板、記録層の詳細な紹介をする。
基板材料としては、通常、ガラス、セラミックス、樹脂、などが用いられるが、成形性、コストの点から、樹脂が好ましい。樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリシクロオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ABS樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、などが挙げられる。これらの中でも、成形性、光学特性、コストの点から、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリシクロオレフィン樹脂が特に好ましい。また、基板表面をUV硬化樹脂などでハードコート処理したものや反射防止処理をしたものも適宜使用することができる。また記録再生方式に応じて、予め反射層が設けられた基板を用いることもできる。
記録層は、上記ホログラフィック記録用材料からなり、ホログラフィック記録を利用して情報が記録され得るものである。記録層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。記録層の厚みが1〜3000μmの範囲であれば、記録波長領域350nm〜800nmでの透過率が高く有利である。前記基板を用いない場合は、記録層表面にUV硬化樹脂などでハードコート処理したものや反射防止処理を施したものも適宜使用することができる。
本発明のホログラフィック記録媒体はホログラフィック記録再生に好ましく用いられるが、ホログラフィック記録再生方法に関してはどの様な方法であっても構わない。例えば、二光束干渉法に基づくホログラフィック記録再生方法や、同軸上に参照光と情報光を配置し集光させるコアキシャルホログラフィック記録再生方法などが好ましく用いられる。
ホログラフィック記録再生装置の一例を図3及び4を参照して説明する。
図3は多重記録用光学系の概略構成図を示すものであり、レーザ発生装置(波長405nmの半導体レーザ)1から発せられたレーザ光は、ミラー2で反射され1/2波長板(HWP)3でパワーの調整を受けた後、一部が偏光ビームスプリッタ(PBS)4で図の下方に向けて反射され、ビームエキスパンダ5でビーム径が拡大された後、シャッタ6を通過して絞り7(開口径6mmφ)でビーム径が狭窄され、HWP8を通ってPBS9に至る。PBS9において、レーザ光は二つに分割され、分割された一方の光はシャッタ10を通過してミラー11で反射され、記録信号光Lsとしてホログラフィック記録媒体Sに照射される。PBS9で分割された他方の光は、1/4波長板(QWP)12を通ってミラー13で反射された後、再度QWP12、PBS9を通過し、記録参照光Lwとしてホログラフィック記録媒体Sに照射される。
この際、ホログラフィック記録媒体Sが取り付けられた回転ステージ14の角度θを所定の値に設定し、所定の時間シャッタ6を開いて露光させ、ホログラフィック記録媒体Sに1つめのホログラムを記録する。次に、θを次の所定の値に設定して、所定の時間シャッタ6を開いて露光させ、ホログラフィック記録媒体Sの同一箇所に2つめのホログラムを記録する。以下、所定の多重度になるまで上記の操作を繰り返すことで多重記録を行うことができる。
HWP3は光学系全体のパワー調整を、HWP8は、信号光と参照光のパワー比率調整を行うためのものである。QWP12は記録参照光Lw(または後述の再生参照光Lr)の偏光軸を調整するためのものである。
図4は再生用光学系の概略構成図を示すものであり、図3と同一の記号は同じ意味を有する。レーザ発生装置1から発せられたレーザ光は、ミラー2、HWP3、PBS4、ビームエキスパンダ5、シャッタ6、絞り7を経由してPBS9に至る。PBS9においてレーザ光は二つに分割され、分割された一方の光はシャッタ10によって遮断される。PBS9で分割された他方の光は、QWP12を通ってミラー13で反射された後、再度QWP12、PBS9を通過し、絞り15(開口径2.7mmφ)によりビーム径が狭窄され、再生参照光Lrとしてホログラフィック記録媒体Sに照射される。
この際、ホログラフィック記録媒体Sが取り付けられた回転ステージ14の角度θを所定の(再生したい)ホログラムに対応する値に設定し、所定の時間シャッタ6を開いて再生参照光Lrを媒体に照射する。記録されたホログラムによって回折された光(再生信号光)の強度を光パワーメータ16で、媒体を透過した光(透過光)の強度を光パワーメータ17で、それぞれ測定する。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例1
1−(I): 4−アセチルジフェニルスルフィドの合成
ジフェニルスルフィド25.0g(0.136mol)をジクロロメタン300mlに溶解させ、窒素雰囲気下0℃に冷却したものに、無水塩化アルミニウム19.9g(0.149mol)をゆっくりと加え、混合物を15分間撹拌した。塩化アセチル11.9g(0.149mol)を50mlのジクロロメタンに溶解させたものを滴下し、30分間撹拌後、室温に昇温してさらに1時間攪拌した。反応終了後、混合物を氷水(200ml)に注ぎ、10分間撹拌後、ジクロロメタン(各100ml)で三回抽出した。有機層をまとめ、水(100ml)と飽和食塩水(100ml)で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥剤を濾別して、溶媒を減圧留去することで粗生成物28.5gを得た。得られた粗生成物は更なる精製を行わず次の反応に使用した。
1−(II): 4−(1−ヒドロキシエチル)ジフェニルスルフィドの合成
上記の反応にて得た4−アセチルジフェニルスルフィド28.2g(0.124mol)をメタノール150mlに溶解させ、0℃に冷却したものに、水素化ホウ素ナトリウム9.3g(0.247mol)を液温が15℃以下に保たれるようゆっくりと加え、混合物を1時間撹拌した。反応終了後、混合物に水(300ml)を加え、酢酸エチル(250ml)で抽出した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、乾燥剤を濾別して、溶媒を減圧留去することで粗生成物26.6gを得た。得られた粗生成物は更なる精製を行わず次の反応に使用した。
1−(III): 1−[4−(フェニルチオ)フェニル]エチル アクリレートの合成
Figure 2015068839
上記の反応にて得た4−(1−ヒドロキシエチル)ジフェニルスルフィド5.0g(0.022mol)とトリエチルアミン8.8g(0.087mol)をジクロロメタン50mlに溶解させ0℃に冷却したものに、アクリロイルクロリドを滴下し、混合物を30分間攪拌後、室温に昇温してさらに1時間攪拌した。反応終了後、水(100ml)を加えジクロロメタン(100ml)で抽出した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、乾燥剤を濾別して、溶媒を減圧留去することで粗生成物を得た。得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィで精製することで目的の化合物3.0gを無色透明の液体として得た(収率48%)。
1H−NMR(CDCl3、600MHz ) δ(ppm):7.25−7.36(m,9H);6.42(dd=18.0Hz&1.2Hz,1H);6.14(dd=17.4Hz&10.2Hz,1H);5.92−5.95(q,1H);5.83(dd=10.8Hz&1.2Hz,1H);1.56(d=6.6Hz,3H)
実施例2
2−(I): 2,4−ビス(フェニルチオ)アセトフェノンの合成
2,4−ジフルオロアセトフェノン16.1g(0.103mol)、チオフェノール25g(0.227mol)、炭酸カリウム31.5g(0.227mol)をジメチルホルムアミド(DMF)250mlに溶解させ、130℃で8時間攪拌を行った。反応終了後、混合物を室温に冷却し、飽和塩化アンモニウム水溶液(200ml)、酢酸エチル(200ml)を加え抽出を行った。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、乾燥剤を濾別して、溶媒を減圧留去し、34.0gの粗生成物を得た。得られた粗生成物は更なる精製を行わず次の反応に使用した。
2−(II): 1−(1−ヒドロキシエチル)−2,4−ビス(フェニルチオ)ベンゼンの合成
上記の反応にて得た2,4−ビス(フェニルチオ)アセトフェノン34.0g(0.103mol)をメタノール300mlに溶解させ、0℃に冷却したものに、水素化ホウ素ナトリウム5.9g(0.155mol)を液温が15℃以下に保たれるようゆっくりと加え、混合物を1時間撹拌した。反応終了後、混合物に水(300ml)を加え、酢酸エチル(200ml)で抽出した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、乾燥剤を濾別して、溶媒を減圧留去することで粗生成物27.0gを得た。得られた粗生成物は更なる精製を行わず次の反応に使用した。
2−(III): 2,4−ビス(フェニルチオ)スチレンの合成
Figure 2015068839
ディーン・スタークトラップを具えた反応容器に、上記の反応にて得た1−(1−ヒドロキシエチル)−2,4−ビス(フェニルチオ)ベンゼン10.0g(0.030mol)、p−トルエンスルホン酸一水和物0.014g(0.070mmol)、トルエン100mlとを加え、混合物をトルエン還流下で7時間攪拌した。反応終了後、溶媒を減圧留去することで粗生成物を得た。得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィで精製することで目的の化合物7.5gを無色透明の液体として得た。
1H−NMR(CDCl3、600MHz) δ(ppm):7.50−7.52(m,1H);7.15−7.33(m,12H);5.69(d=18.0Hz,1H);5.30(d=10.8Hz,1H)。
実施例3
1−[2,4−ビス(フェニルチオ)フェニル]エチル アクリレートの合成
Figure 2015068839
上記、2-(II)の反応で得た1−(1−ヒドロキシエチル)−2,4−ビス(フェニルチオ)ベンゼン5.0g(0.015mol)とトリエチルアミン6.0g(0.059mol)をジクロロメタン50mlに溶解させ0℃に冷却したものに、アクリロイルクロリドを滴下し、混合物を30分間攪拌後、室温に昇温してさらに1時間攪拌した。反応終了後、水(100ml)を加えジクロロメタン(100ml)で抽出した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、乾燥剤を濾別して、溶媒を減圧留去することで粗生成物を得た。得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィで精製することで目的の化合物2.9gを無色透明の液体として得た(収率49%)。
1H−NMR(CDCl3、600MHz ) δ(ppm):7.14−7.39(m,13H);6.38−6.41(q,1H);6.13(dd=18.6Hz&10.2Hz,1H);5.82(dd=10.2Hz&1.2Hz,1H);1.51(d=6.0Hz,3H)
実施例4
1−[2,4−ビス(フェニルチオ)フェニル]エチル 4−ビニルベンゾエートの合成
Figure 2015068839
上記、2-(II)の反応で得た1−(1−ヒドロキシエチル)−2,4−ビス(フェニルチオ)ベンゼン3.39g(0.010mol)、4−ビニル安息香酸1.8g(0.012mol)、N,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド2.5g(0.012mol)、N,N−ジメチルアミノピリジン1.5g(0.012mol)とをジクロロメタン100mlに溶解させ、室温で混合物を8時間攪拌した。反応終了後、水(100ml)を加えジクロロメタン(100ml)で抽出した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、乾燥剤を濾別して、溶媒を減圧留去することで粗生成物を得た。得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィで精製することで目的の化合物3.9gを白色固体(粉末)として得た(収率83%)。この白色固体は60℃の温浴中で無色透明の液体となった。
1H−NMR(CDCl3、600MHz ) δ(ppm):7.50−7.52(m,2H);7.24−7.46(m,15H);6.75(dd=15.0Hz&10.8Hz,1H);6.53−6.57(q,1H);5.86(d=18Hz,1H);5.38(d=10.8Hz,1H);1.59(d=7.2Hz,3H)
実施例5
5−(I): 2,4−ビス(2−ナフチルチオ)アセトフェノンの合成
2,4−ジフルオロアセトフェノン12.2g(0.078mol)、2−ナフタレンチオール25.0g(0.156mol)、炭酸カリウム21.6g(0.156mol)をDMF250mlに溶解させ、130℃で8時間攪拌を行った。反応終了後、混合物を室温に冷却し、飽和塩化アンモニウム水溶液(200ml)、酢酸エチル(200ml)を加え抽出を行った。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、乾燥剤を濾別して、溶媒を減圧留去し、33.9gの粗生成物を得た。得られた粗生成物は更なる精製を行わず次の反応に使用した。
5−(II): 1−(1−ヒドロキシエチル)−2,4−ビス(2−ナフチルチオ)ベンゼンの合成
上記の反応にて得た2,4−ビス(2−ナフチルチオ)アセトフェノン33.9g(0.078mol)をメタノール300mlに溶解させ、0℃に冷却したものに、水素化ホウ素ナトリウム4.4g(0.117mol)を液温が15℃以下に保たれるようゆっくりと加え、混合物を1時間撹拌した。反応終了後、混合物に水(300ml)を加え、酢酸エチル(200ml)で抽出した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、乾燥剤を濾別して、溶媒を減圧留去することで粗生成物28.0gを得た。得られた粗生成物は更なる精製を行わず次の反応に使用した。
5−(III): 2,4−ビス(2−ナフチルチオ)スチレンの合成
Figure 2015068839
ディーン・スタークトラップを具えた反応容器に、上記の反応にて得た1−(1−ヒドロキシエチル)−2,4−ビス(2−ナフチルチオ)ベンゼン15.0g(0.034mol)、p−トルエンスルホン酸一水和物0.016g(0.08mmol)、トルエン150mlとを加え、混合物をトルエン還流下で7時間攪拌した。反応終了後、溶媒を減圧留去することで粗生成物を得た。得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィで精製することで目的の化合物11.8gを白色固体(粉末)として得た。この白色固体は60℃の温浴中で無色透明の液体となった。
1H−NMR(CDCl3、600MHz ) δ(ppm):7.20−7.81(m,17H);5.71(d=17.4Hz,1H);4.13(d=7.2Hz,1H)
実施例6
6−(I): 2,4−ビス[4−(メチルチオ)フェニルチオ]アセトフェノンの合成
2,4−ジフルオロアセトフェノン7.1g(0.45mol)、4−(メチルチオ)ベンゼンチオール10g(0.091mol)、炭酸カリウム12.5g(0.091mol)をDMF150mlに溶解させ、130℃で8時間攪拌を行った。反応終了後、混合物を室温に冷却し、飽和塩化アンモニウム水溶液(200ml)、酢酸エチル(200ml)を加え抽出を行った。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、乾燥剤を濾別して、溶媒を減圧留去し、16.5gの粗生成物を得た。得られた粗生成物は更なる精製を行わず次の反応に使用した。
6−(II): 1−(1−ヒドロキシエチル)−2,4−ビス[4−(メチルチオ)フェニルチオ]ベンゼンの合成
上記の反応にて得た2,4−ビス[4−(メチルチオ)フェニルチオ]アセトフェノン16.5g(0.039mol)をメタノール300mlに溶解させ、0℃に冷却したものに、水素化ホウ素ナトリウム2.2g(0.058mol)を液温が15℃以下に保たれるようゆっくりと加え、混合物を1時間撹拌した。反応終了後、混合物に水(300ml)を加え、酢酸エチル(200ml)で抽出した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、乾燥剤を濾別して、溶媒を減圧留去することで粗生成物15.6gを得た。得られた粗生成物は更なる精製を行わず次の反応に使用した。
6−(III): 2,4−ビス[4−(メチルチオ)フェニルチオ]スチレンの合成
Figure 2015068839
ディーン・スタークトラップを具えた反応容器に、上記の反応にて得た1−(1−ヒドロキシエチル)−2,4−ビス[4−(メチルチオ)フェニルチオ]ベンゼン13.6g(0.032mol)、p−トルエンスルホン酸一水和物0.014g(0.075mmol)、トルエン150mlとを加え、混合物をトルエン還流下で7時間攪拌した。反応終了後、溶媒を減圧留去することで粗生成物を得た。得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィで精製することで目的の化合物1.0gを無色透明の液体として得た(収率7%)。
1H−NMR(CDCl3、600MHz) δ(ppm):6.84−7.45(m,10H);5.77(d=18.0Hz,1H);5.67(d=18.0Hz,1H)。
実施例7
7−(I): 2,4,6−トリス(フェニルチオ)アセトフェノンの合成
2,4,6−トリフルオロアセトフェノン25g(0.144mol)、チオフェノール47.5g(0.430mol)、炭酸カリウム59.5g(0.430mol)をDMF500mlに溶解させ、130℃で8時間攪拌を行った。反応終了後、混合物を室温に冷却し、飽和塩化アンモニウム水溶液(400ml)、酢酸エチル(400ml)を加え抽出を行った。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、乾燥剤を濾別して、溶媒を減圧留去し、68.7gの粗生成物を得た。得られた粗生成物は更なる精製を行わず次の反応に使用した。
7−(II): 1−(1−ヒドロキシエチル)−2,4,6−トリス(フェニルチオ)ベンゼンの合成
上記の反応にて得た2,4,6−トリス(フェニルチオ)アセトフェノン66.0g(0.148mol)をメタノール500mlに溶解させ、0℃に冷却したものに、水素化ホウ素ナトリウム16.8g(0.445mol)を液温が15℃以下に保たれるようゆっくりと加え、混合物を1時間撹拌した。反応終了後、混合物に水(500ml)を加え、酢酸エチル(200ml)で抽出した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、乾燥剤を濾別して、溶媒を減圧留去することで粗生成物56.7gを得た。得られた粗生成物は更なる精製を行わず次の反応に使用した。
7−(III): 2,4,6−トリス(フェニルチオ)スチレンの合成
Figure 2015068839
ディーン・スタークトラップを具えた反応容器に、上記の反応にて得た1−(1−ヒドロキシエチル)−2,4,6−トリス(フェニルチオ)ベンゼン20.0g(0.448mol)、p−トルエンスルホン酸一水和物0.204g(0.107mmol)、トルエン300mlとを加え、混合物をトルエン還流下で7時間攪拌した。反応終了後、溶媒を減圧留去することで粗生成物を得た。得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィで精製することで目的の化合物14.5gを無色透明の粘稠液体として得た(収率78%)。
1H−NMR(CDCl3、600MHz) δ(ppm):7.10−7.41(m,17H);5.71(d=18.0Hz,1H);5.32(d=10.8Hz,1H)。
実施例8
8−(I): 4,4’−ビス(フェニルチオ)ベンゾフェノンの合成
4,4’−ジフルオロベンゾフェノン50.0g(0.229mol)、チオフェノール53.0g(0.481mol)、炭酸カリウム66.5g(0.481mol)をジメチルホルムアミド(DMF)250mlに溶解させ、130℃で3時間攪拌を行った。反応終了後、混合物を室温に冷却し、飽和塩化アンモニウム水溶液(500ml)、酢酸エチル(300ml)を加え抽出を行った。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、乾燥剤を濾別して、溶媒を減圧留去し、101.1gの粗生成物を得た。得られた粗生成物は更なる精製を行わず次の反応に使用した。
8−(II): 4,4’−ビス(フェニルチオ)ベンズヒドロールの合成
上記の反応にて得た4,4’−ビス(フェニルチオ)ベンゾフェノン80.0g(0.200mol)をメタノール500mlに溶解させ、0℃に冷却したものに、水素化ホウ素ナトリウム9.2g(0.241mol)を液温が15℃以下に保たれるようゆっくりと加え、混合物を1時間撹拌した。反応終了後、混合物に水(1000ml)を加え、酢酸エチル(300ml)で抽出した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、乾燥剤を濾別して、溶媒を減圧留去することで粗生成物77.1gを得た。得られた粗生成物は更なる精製を行わず次の反応に使用した。
8−(III): 4,4’−ビス(フェニルチオ)フェニルメチルアクリレートの合成
Figure 2015068839
上記、8−(II)の反応で得た4,4’−ビス(フェニルチオ)ベンズヒドロール46.5g(0.116mol)とトリエチルアミン24.7g(0.232mol)をジクロロメタン300mlに溶解させ0℃に冷却したものに、アクリロイルクロリドを滴下し、混合物を30分間攪拌後、室温に昇温してさらに1時間攪拌した。反応終了後、水(300ml)を加えジクロロメタン(200ml)で抽出した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、乾燥剤を濾別して、溶媒を減圧留去することで粗生成物を得た。得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィで精製することで目的の化合物38.8gを無色透明の液体として得た(収率74%)。
1H−NMR(CDCl3、600MHz ) δ(ppm):7.25−7.38(m,18H);6.87(s,1H);6.48(d=16.2Hz,1H);6.21(dd=8.4Hz&10.8Hz,1H);5.82(dd=16.2Hz&1.2Hz,1H)
実施例9
9−(I): 4−(2−ナフチルチオ)−2−フェニルチオアセトフェノンの合成
2,4−ジフルオロアセトフェノン24.4g(0.156mol)、2−ナフタレンチオール25g(0.156mol)、炭酸カリウム43.13g(0.312mol)をジメチルホルムアミド(DMF)300mlに溶解させ、130℃で1時間攪拌を行った。次いで、チオフェノール17.2g(0.156mol)を少しずつ加えた後、更に130℃で1時間撹拌を行った。反応終了後、混合物を室温に冷却し、飽和塩化アンモニウム水溶液(500ml)、酢酸エチル(500ml)を加え抽出を行った。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、乾燥剤を濾別して、溶媒を減圧留去し、20.1gの粗生成物を得た。得られた粗生成物は更なる精製を行わず次の反応に使用した。
9−(II): 1−(1−ヒドロキシエチル)−4−(2−ナフチルチオ)−2−フェニルチオベンゼンの合成
上記の反応にて得た4−(2−ナフチルチオ)−2−フェニルチオアセトフェノン20.0g(0.052mol)をTHF200mlに溶解させ、0℃に冷却したものに、水素化ホウ素ナトリウム3.91g(0.104mol)を加え、液温が15℃以下に保たれるようにゆっくりとメタノール50mlを加え、混合物を1時間撹拌した。反応終了後、混合物に水(250ml)を加え、酢酸エチル(125ml)で抽出した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、乾燥剤を濾別して、溶媒を減圧留去することで粗生成物21.3gを得た。得られた粗生成物は更なる精製を行わず次の反応に使用した。
9−(III): 4−(2−ナフチルチオ)−2−フェニルチオスチレンの合成
Figure 2015068839
ディーン・スタークトラップを具えた反応容器に、上記の反応にて得た1−(1−ヒドロキシエチル)−4−(2−ナフチルチオ)−2−フェニルチオベンゼン20.0g(0.052mol)、p−トルエンスルホン酸一水和物0.079g(0.41mmol)、トルエン200mlとを加え、混合物をトルエン還流下で4時間攪拌した。反応終了後、溶媒を減圧留去することで粗生成物を得た。得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィで精製することで目的の化合物4.2gを得た。
H−NMR(CDCl、600MHz) δ(ppm):7.80−7.82(m,2H);7.71−7.73(m,2H);7.48−7.51(m,3H);7.35(d=8.7Hz,1H);7.04−7.21(m,7H);5.69(d=16.9Hz,1H);5.30(d=11.4Hz,1H)。
実施例10
10−(I): 2−(2−ナフチルチオ)−4−フェニルチオアセトフェノンの合成
2,4−ジフルオロアセトフェノン24.4g(0.156mol)、チオフェノール17.2g(0.156mol)、炭酸カリウム43.13g(0.312mol)をジメチルホルムアミド(DMF)300mlに溶解させ、130℃で1時間攪拌を行った。次いで、2−ナフタレンチオール25g(0.156mol)を少しずつ加えた後、更に130℃で1時間撹拌を行った。反応終了後、混合物を室温に冷却し、飽和塩化アンモニウム水溶液(500ml)、酢酸エチル(500ml)を加え抽出を行った。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、乾燥剤を濾別して、溶媒を減圧留去し、48.1gの粗生成物を得た。得られた粗生成物は更なる精製を行わず次の反応に使用した。
10−(II): 1−(1−ヒドロキシエチル)−2−(2−ナフチルチオ)−4−フェニルチオベンゼンの合成
上記の反応にて得た2−(2−ナフチルチオ)−4−フェニルチオアセトフェノン48.1g(0.124mol)をTHF400mlに溶解させ、0℃に冷却したものに、水素化ホウ素ナトリウム14.2g(0.375mol)を加え、液温が15℃以下に保たれるようにゆっくりとメタノール200mlを加え、混合物を1時間撹拌した。反応終了後、混合物に水(400ml)を加え、酢酸エチル(125ml)で抽出した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、乾燥剤を濾別して、溶媒を減圧留去することで粗生成物50.8gを得た。得られた粗生成物は更なる精製を行わず次の反応に使用した。
10−(III): 2−(2−ナフチルチオ)−4−フェニルチオスチレンの合成
Figure 2015068839
ディーン・スタークトラップを具えた反応容器に、上記の反応にて得た1−(1−ヒドロキシエチル)−2−(2−ナフチルチオ)−4−フェニルチオベンゼン40.0g(0.052mol)、p−トルエンスルホン酸一水和物0.157g(0.82mmol)、トルエン400mlとを加え、混合物をトルエン還流下で4時間攪拌した。反応終了後、溶媒を減圧留去することで粗生成物を得た。得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィで精製することで目的の化合物6.3gを得た。
H−NMR(CDCl、600MHz) δ(ppm):7.78−7.80(m,1H);7.67−7.73(m,3H);7.46−7.52(m,3H);7.04−7.28(m,8H);5.70(d=16.2Hz,1H);5.30(d=11.4Hz,1H)。
実施例11
11−(I): 2−(2−ナフチルチオ)−4−フェニルチオベンゾフェノンの合成
2,4−ジフルオロベンゾフェノン48.7g(0.312mol)、チオフェノール34.4g(0.312mol)、炭酸カリウム43.13g(0.614mol)をジメチルホルムアミド(DMF)500mlに溶解させ、130℃で1時間攪拌を行った。次いで、2−ナフタレンチオール50g(0.312mol)を少しずつ加えた後、更に130℃で1時間撹拌を行った。反応終了後、混合物を室温に冷却し、飽和塩化アンモニウム水溶液(500ml)、酢酸エチル(500ml)を加え抽出を行った。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、乾燥剤を濾別して、溶媒を減圧留去し、94.1gの粗生成物を得た。得られた粗生成物は更なる精製を行わず次の反応に使用した。
11−(II): 1−(2−ヒドロキシエチル)−2−(2−ナフチルチオ)−4−フェニルチオベンゼンの合成
上記の反応にて得た2−(2−ナフチルチオ)−4−フェニルチオベンゾフェノン94.1g(0.243mol)をTHF400mlに溶解させ、0℃に冷却したものに、水素化ホウ素ナトリウム27.6g(0.73mol)を加え、液温が15℃以下に保たれるようにゆっくりとメタノール200mlを加え、混合物を1時間撹拌した。反応終了後、混合物に水(400ml)を加え、酢酸エチル(125ml)で抽出した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、乾燥剤を濾別して、溶媒を減圧留去することで粗生成物101.2gを得た。得られた粗生成物は更なる精製を行わず次の反応に使用した。
11−(III):2−[2−(2−ナフチルチオ)−4−フェニルチオフェニル]エチル アクリレートの合成
Figure 2015068839
上記、2-(II)の反応で得た1−(2−ヒドロキシエチル)−2−(2−ナフチルチオ)−4−フェニルチオベンゼン100.0g(0.267mol)とトリエチルアミン108.1g(1.07mol)をジクロロメタン500mlに溶解させ0℃に冷却したものに、アクリロイルクロリド81.2ml(1.07mmol)を滴下し、混合物を30分間攪拌後、室温に昇温してさらに1時間攪拌した。反応終了後、水(500ml)を加えジクロロメタン(500ml)で抽出した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、乾燥剤を濾別して、溶媒を減圧留去することで粗生成物を得た。得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィで精製することで目的の化合物25.4gを得た。
H−NMR(CDCl、600MHz ) δ(ppm):6.90−7.52(m,15H);6.37−6.45(m,1H);6.13(dd=18.6Hz&10.2Hz,1H);5.82(dd=10.2Hz&1.2Hz,1H);5.20(s,2H)
実施例1〜11で得られた化合物について、各々以下の手順に従って屈折率を求めた。測定にはアタゴ社製アッベ屈折率計DR−M2を使用し、波長589nmで25℃に温調して測定した。実施例4で得られた化合物は固体であったことから、屈折率が既知の溶媒に溶解させたものの屈折率を上記の装置を使用して測定し、基質100%に外挿した値を当該化合物の屈折率とした。この場合は溶媒としてN−メチルピロリドンを使用し、基質濃度は10質量%、20質量%、30質量%とした。屈折率測定の結果を表1に示す。
Figure 2015068839
実施例1〜11で得られた化合物について、各々以下の手順に従って紫外・可視吸収スペクトルを測定した。上記化合物をアセトニトリルに溶解し、0.001重量%溶液とし、日本分光製紫外可視分光光度計V−650を使用し、波長500〜200nmの領域で吸収スペクトルを測定した。図1は実施例1〜3、9、11で得られた化合物の紫外・可視吸収スペクトルである。いずれのサンプルにおいても400nm以上の可視領域に吸収がなく、透明性が高いことが確認された。
実施例1〜11で得られた化合物について、パーキンエルマー製赤外分光光度計Frontierを使用し、波数500〜4000cm−1の領域で吸収スペクトルを測定した。図2は実施例1〜3で得られた化合物の赤外吸収スペクトルである。図2中の挿入図は、波数500〜1000cm−1の領域を拡大したものである。
実施例12
重合性化合物として実施例2で得られた2,4−ビス(フェニルチオ)スチレン99.5重量部、熱ラジカル重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル0.5重量部を40℃で攪拌、混合し、樹脂組成物を得た。更に、この樹脂組成物を、剥離剤を塗布したガラス基板(50mm×50mm)2枚をシリコンフィルムスペーサ(厚み1.0mm)を介して貼り合わせた空隙に導入した。60℃で15時間加熱処理を施した後、ガラス基板を剥がすことにより、無色透明なシート状の樹脂硬化物を得た。
実施例13
重合性化合物として実施例3で得られた1−[2,4−ビス(フェニルチオ)フェニル]エチルアクリレートを用いた以外は実施例12と同様にして、無色透明なシート状の樹脂硬化物を得た。
実施例14
重合性化合物として実施例8で得られた4,4’−ビス(フェニルチオ)フェニルメチルアクリレートを用いた以外は実施例12と同様にして、無色透明なシート状の樹脂硬化物を得た。
実施例15
重合性化合物として実施例10で得られた2−(2−ナフチルチオ)−4−フェニルチオスチレンを用いた以外は実施例12と同様にして、無色透明なシート状の樹脂硬化物を得た。
実施例16
重合性化合物として実施例11で得られた2−(2−ナフチルチオ)−4−フェニルチオベンゾフェノンを用いた以外は実施例12と同様にして、無色透明なシート状の樹脂硬化物を得た。
比較例1
重合性化合物としてフェニルチオエチルアクリレート(BIMAX社製、BX−PTEA)を用いた以外は実施例9と同様にして、淡黄色透明なシート状の樹脂硬化物を得た。
比較例2
重合性化合物としてベンジルメタクリレート(共栄社化学(株)製、ライトエステルBZ)を用いた以外は実施例9と同様にして、無色透明なシート状の樹脂硬化物を得た。
比較例3
重合性化合物としてエトキシ化o−フェニルフェノールアクリレート(MIWON社製、Miramer M1142)を用いた以外は実施例9と同様にして、淡黄色透明なシート状の樹脂硬化物を得た。
実施例12〜16、および比較例1〜3で得られたシート状の樹脂硬化物から、長さ20mm、幅5mm、厚さ1.0mmの試料を切り出し、屈折率の測定を行った。結果を表2に示す。測定にはアタゴ社製アッベ屈折率計DR−M2を使用し、波長589nmで25℃に温調して測定した。
Figure 2015068839
上記のように、本発明の重合性化合物、それを用いた樹脂組成物およびその硬化物は高屈折率性に優れるとともに、透明性に優れており、レンズ用途等のガラス代替材料、液晶ディスプレイ用カラーフィルタの保護膜材料、光学製品の保護用コーティング材料、電子ペーパーや液晶ディスプレイ等のスペーサ用微粒子、光ディスクや光ファイバー等用の接着剤、ホログラム記録媒体用の光記録材料等の各種光学材料に好適に使用される。
以下ホログラフィック記録用材料についての実施例を示す。ホログラフィック記録用材料の調製例における略号等の説明は以下のとおりである。
HMDI:ヘキサメチレンジイソシアネート(東京化成工業(株)製、屈折率nD=1.453)
G−400:ポリエーテルトリオール((株)ADEKA製、G−400、平均分子量430、屈折率nD=1.469)
OFHDO:2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−1,6−ヘキサンジオール(東京化成工業(株)製、屈折率nD=1.342)
マトリックス樹脂形成触媒:ジブチルスズジラウレート(東京化成工業(株)製)
光重合開始剤:1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−2−(O−アセチルオキシム)−3−シクロペンチル−1,2−プロパンジオン
可塑剤:O−アセチルクエン酸トリブチル(東京化成工業(株)製、屈折率nD=1.443)
実施例17
マトリックス樹脂形成成分として、HMDI 34.2部(質量部)、G−400 45.8部、OFHDO 10.0部、及びマトリックス樹脂形成触媒 0.06部を配合し、重合性反応基を有する化合物として9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンジグリシジルエーテルの3−ブテン酸付加物(新日鉄住金化学(株)製)1.0質量部、重合性化合物として実施例2で得られた2,4−ビス(フェニルチオ)スチレン3.0質量部、光重合開始剤 0.05部、及び可塑剤 6.0部を配合して、ホログラフィック記録用材料を調製した。
このホログラフィック記録用材料を、シリコンフィルムスペーサー(厚み0.5mm)を介して貼り合わせた2枚のガラス基板(30mm×30mm)の空隙に導入した。窒素雰囲気下、60℃で2時間加熱処理を施しマトリックス樹脂を形成させ、2枚のガラス基板の間にホログラフィック記録用材料からなる記録層が厚さ0.5mmで形成されたホログラフィック記録媒体を得た。
実施例18
マトリックス樹脂形成成分として、HMDI 33.7部、G−400 44.9部、及び重合性化合物として実施例4で得られた1−[2,4−ビス(フェニルチオ)フェニル]エチル 4−ビニルベンゾエート4.4部を用いた以外は実施例17と同様にしてホログラフィック記録媒体を得た。
実施例19
マトリックス樹脂形成成分として、HMDI 33.9部、G−400 45.2部、及び重合性化合物として実施例5で得られた2,4−ビス(2−ナフチルチオ)スチレン4.0部を用いた以外は実施例17と同様にしてホログラフィック記録媒体を得た。
実施例20
マトリックス樹脂形成成分として、HMDI 33.8部、G−400 45.5部、及び重合性化合物として実施例9で得られた4−(2−ナフチルチオ)−2−フェニルチオスチレン3.5部を用いた以外は実施例17と同様にしてホログラフィック記録媒体を得た。
比較例4
マトリックス樹脂形成成分として、HMDI 34.8部、G−400 46.7部、及び重合性化合物として酢酸4−ビニルフェニル(東京化成工業(株)製、屈折率nD=1.538)1.5部を用いた以外は実施例17と同様にしてホログラフィック記録媒体を得た。
比較例5
マトリックス樹脂形成成分として、HMDI 34.7部、G−400 46.6質量部、及び重合性化合物として4−ブロモスチレン(東京化成工業(株)製、屈折率nD=1.594)1.7部を用いた以外は実施例17と同様にしてホログラフィック記録媒体を得た。
実施例17〜20、比較例4、5のホログラフィック記録用材料前駆体の組成を表3に示す。表3中の配合量の数字は質量部である。
Figure 2015068839
ホログラフィック記録再生評価は、二光束干渉法に基づくホログラフィック記録再生評価機を用いて行なった。多重記録は、角度多重を用いて行った。
(平面波記録再生方法)
M#及び記録感度の評価には、図3、図4に示す記録・再生の光学系を用いて行った。尚、記録・再生には波長405nmの連続発振(CW)半導体レーザを用いた。記録光の記録媒体上での光強度(二光束の合計)を18mW/cmとし、角度多重記録(101多重)を総露光エネルギーが600mJ/cmとなるようにして行った。記録されたホログラムの回折効率は、再生時の回折光及び透過光それぞれの強度を光パワーメーターで読み取った値を用いて、次式により算出した。
回折効率(η)=〔回折光強度/(透過光強度+回折光強度)〕×100 (%)
この回折効率の値を用い、ホログラム記録媒体の多重記録性の指標として、M#(エムナンバー)の値を前述の式(I)によって計算した。
また、得られた回折効率の値を用い、記録感度を式(III)によって計算し、その最大値を最大感度とした。
Figure 2015068839
ここで
ηは回折効率
Eは露光エネルギー [mJ/cm
Lは媒体厚み [cm]
を表わす。
(平面波記録条件)
記録前露光:無し
記録スケジューリング:無し
多重度:100多重
角度方向:100多重(−29.7〜+29.7°、ステップ 0.6°)
記録光強度:18mW/cm
記録総露光エネルギー:600mJ/cm
記録後露光エネルギー:LEDにて、90J/cm
<評価結果>
(平面波記録特性)
図5は、記録露光エネルギーに対するM#の積算値である。実施例17〜20による媒体はいずれも比較例4、5による媒体に比べてM#が高く、多重記録性に優れたものであることが分かる。
図6は、記録露光エネルギーに対する感度を示したものである。実施例17〜20による媒体はいずれも比較例4、5による媒体に比べて感度が高く、高いデータ転送レートが実現可能である。
平面波測定によって得られたM#、最大感度、重合性化合物の屈折率、及び材料1gあたりの分子数を数値で比較した結果を表4に示す。
Figure 2015068839
ここで、重合性化合物はホログラフィック記録が行なわれる際の屈折率変調構造を形成する担い手であるので、含有量を増加させればM#と感度は向上するが、反面重合収縮を起しやすくなる。一般的にビニルモノマーの重合収縮率は分子量の逆数と比例することが知られており、材料に含まれる重合性化合物の分子数を揃えることで、記録媒体の収縮率を揃えた状態で重合性化合物間の性能を比較することができる。
表4より収縮率を同程度に揃えた場合は、明らかにいずれも実施例による媒体の方が比較例による媒体に比べてM#、感度が高く好ましいことがわかる。
1:レーザ発生装置
2、11、13:ミラー
3、8:1/2波長板(HWP)
4、9:偏光ビームスプリッタ(PBS)
5:ビームエキスパンダ
6、10:シャッタ
7、15:絞り
12:1/4波長板(QWP)
14:回転ステージ
16、17:光パワーメータ
Ls:記録信号光
Lw:記録参照光
Lr:再生参照光
S:ホログラフィック記録媒体

Claims (11)

  1. 下記一般式(1)で表される重合性化合物。
    Figure 2015068839
    1〜R5は水素原子、又は塩素原子、臭素原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルキルオキシ基、炭素数1〜4のアルキルチオ基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数6〜10のアリールオキシ基、炭素数7〜11のアラルキル基、及び−S−Ar1で表わされるアリールチオ基からなる群れから選ばれる1価の基を表し、その内1つ、2つまたは3つが該アリールチオ基である。
    1は直接結合、酸素原子、硫黄原子、炭素数1〜4のアルキレン基、炭素数1〜4のオキシアルキレン基、炭素数1〜4のチオアルキレン基、炭素数1〜4のアルキレンオキシ基または炭素数1〜4のアルキレンチオ基を表し、ここで、アルキレン基、オキシアルキレン基、チオアルキレン基、アルキレンオキシ基及びアルキレンチオ基は、置換基を有してもよく、置換基を有する場合の置換基は塩素原子、臭素原子、炭素数1〜4のアルキルオキシ基、炭素数1〜4のアルキルチオ基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数6〜10のアリールオキシ基または炭素数6〜10のアリールチオ基である。
    6はグリシジル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、置換基を有していてもよいビニルアリール基またはビニルアリーロイル基を表わす。
    上記−S−Ar1のAr1は環員数6〜14のアリール基または環員数5〜14の複素アリール基を表わし、また2つ以上の環が縮合していてもよく、置換基を有していてもよい。置換基を有する場合の置換基は塩素原子、臭素原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルキルオキシ基または炭素数1〜4のアルキルチオ基、フェニルオキシ基またはフェニルチオ基であり、これらがフェニルオキシ基またはフェニルチオ基である場合は更に該置換基と同様な置換基を有してもよい。
  2. 1〜R5の1つが、−S−Ar1である請求項1に記載の重合性化合物。
  3. 1〜R5の2つ又は3つが、−S−Ar1である請求項1に記載の重合性化合物。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載の重合性化合物含むことを特徴とする樹脂組成物。
  5. 請求項4に記載の樹脂組成物を硬化させてなることを特徴とする樹脂硬化物。
  6. 請求項4に記載の樹脂組成物またはこれを硬化させてなる樹脂硬化物を含むことを特徴とする光学材料。
  7. 請求項1に記載の重合性化合物を配合したことを特徴とするホログラフィック記録用材料。
  8. A)重合性化合物、B)マトリックス樹脂又はマトリックス樹脂形成成分及びC)光重合開始剤を含むホログラフィック記録用材料であって、前記重合性化合物が、請求項1に記載の重合性化合物であることを特徴とするホログラフィック記録用材料。
  9. 前記重合性化合物の25℃における屈折率nDが、1.60以上である請求項7に記載のホログラフィック記録用材料。
  10. 前記マトリックス樹脂がイソシアネート−ヒドロキシル重付加物である請求項8に記載のホログラフィック記録用材料。
  11. 請求項7に記載のホログラフィック記録用材料を含有する記録層を備えることを特徴とするホログラフィック記録媒体。
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