JPWO2017208936A1 - 反応性ポリシロキサン及びそれを含む重合性組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】硬化物が低アッベ数を示し、さらに高い透明性を有する成形体を作製するのに好適な重合性組成物を提供すること。
【解決手段】(a)式[1]で表されるアルコキシケイ素化合物Aを少なくとも含むアルコキシケイ素化合物の重縮合物である反応性ポリシロキサン100質量部、及び(b)重合性二重結合を少なくとも1つ有する重合性化合物10〜500質量部を含む重合性組成物、当該重合性組成物の硬化物、及び当該重合性組成物を用いる成形体の製造方法。
【化1】
Figure 2017208936

(式中、Xは重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有する、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基又はフェナントリル基を表し、Ar1は複数のベンゼン環構造を有する縮合環炭化水素基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)、又は複数の芳香環が単結合で直接結合している炭化水素環集合基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)を表し、R1はメチル基、エチル基、又はイソプロピル基を表す。)
【選択図】なし

Description

本発明は反応性ポリシロキサンを含む重合性組成物に関する。詳細には、優れた光学特性(透明性、低アッベ数、高屈折率)、及び高い耐熱性(耐クラック性、寸法安定性等)を有する硬化物を形成できる、重合性組成物に関する。
樹脂レンズは、携帯電話、デジタルカメラ、車載カメラなどの電子機器に用いられており、その電子機器の目的に応じた、優れた光学特性を有するものであることが求められる。また、使用態様に合わせて、高い耐久性、例えば耐熱性及び耐候性と、歩留まりよく成形できる高い生産性とが求められている。このような要求を満たす樹脂レンズ用材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィンポリマー、メタクリル樹脂等の熱可塑性の透明樹脂が使用されてきた。
また、高解像度カメラモジュールには複数枚のレンズが用いられるが、この中の一枚の波長補正レンズとして、高い波長分散性、すなわち低アッベ数を有する光学材料が要求されている。さらに、樹脂レンズの製造にあたり、歩留まりや生産効率向上、さらにはレンズ積層時の光軸ずれの抑制のために、熱可塑性樹脂の射出成型から、室温で液状の硬化性樹脂を使った押し付け成形によるウェハレベル成形への移行が盛んに検討されている。
低アッベ数を特長とした従来材料としては、有機硫黄化合物を用いた組成物(例えば、特許文献1参照)や、酸化チタンとの有機無機複合体が知られている。しかしながら、前者は遊離硫黄による臭気や、着色による硬化物(成形体)の低い光透過率が課題となり、後者では無機微粒子の凝集による白濁化や硬化物が脆弱になるといった課題があり、実プロセスへの適応が困難であった。
特開2010−97194号公報
このように、高解像度カメラモジュール用レンズとして使用し得る、低アッベ数(例えば23以下)を有し、かつ、高い透明性を満足する硬化性樹脂材料は未だなく、その開発が望まれていた。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、硬化物が低アッベ数を示し、さらに高い透明性を有する成形体を作製するのに好適な重合性組成物を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記の課題を解決するべく鋭意検討を行った結果、特定の反応性ポリシロキサン化合物を重合性組成物に配合することにより、得られるその硬化物(成形体)が低いアッベ数(例えば23以下)と高い屈折率(例えば1.62以上)とを発現し、70%以上の高い透明性を示し、そして高温熱履歴によって生じる寸法変化を抑制することができる成形体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、第1観点として、(a)式[1]で表されるアルコキシケイ素化合物Aを少なくとも含むアルコキシケイ素化合物の重縮合物である反応性ポリシロキサン100質量部、及び(b)重合性二重結合を少なくとも1つ有する重合性化合物10〜500質量部を含む重合性組成物に関する。
Figure 2017208936
(式中、Xは重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するフェニル基、重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するナフチル基、重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するビフェニル基、又は重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するフェナントリル基を表し、Ar1は複数のベンゼン環構造を有する縮合環炭化水素基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)、又は複数の芳香環が単結合で直接結合している炭化水素環集合基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)を表し、R1はメチル基、エチル基、又はイソプロピル基を表す。)
第2観点として、前記Xがビニルフェニル基である、第1観点に記載の重合性組成物に関する。
第3観点として、前記Ar1が、複数のベンゼン環構造を有する縮合環炭化水素基である、第1観点又は第2観点に記載の重合性組成物に関する。
第4観点として、前記Ar1がフェナントリル基である、第3観点に記載の重合性組成物に関する。
第5観点として、前記アルコキシケイ素化合物が、式[2]で表されるアルコキシケイ素化合物Bをさらに含む、第1観点乃至第4観点のうち何れか一に記載の重合性組成物に関する。
Figure 2017208936
(式中、Ar2は複数のベンゼン環構造を有する縮合環炭化水素基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)、又は複数の芳香環が単結合で直接結合している炭化水素環集合基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)を表し、R2はメチル基、エチル基、又はイソプロピル基を表す。)
第6観点として、前記Ar2がフェナントリル基である、第5観点に記載の重合性組成物に関する。
第7観点として、前記(b)重合性化合物が、式[3]で表されるフルオレン化合物(b1)を含む、第1観点乃至第6観点のうち何れか一に記載の重合性組成物に関する。
Figure 2017208936
(式中、R3及びR4はそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表し、L1及びL2はそれぞれ独立して、置換基を有していてもよいフェニレン基、又は置換基を有していてもよいナフタレンジイル基を表し、L3及びL4はそれぞれ独立して、炭素原子数1乃至6のアルキレン基を表し、m及びnはそれぞれ独立して、0≦m+n≦40を満たす、0又は正の整数を表す。)
第8観点として、前記(b)重合性化合物が、式[4]で表される芳香族ビニル化合物(b2)を含む、第1観点乃至第7観点のうち何れか一に記載の重合性組成物に関する。
Figure 2017208936
(式中、qは1乃至3の整数を表し、qが1を表す場合、L5は、水素原子、フェニル基で置換されていてもよい炭素原子数1乃至20の1価の脂肪族炭化水素残基、又はエーテル結合を含んでいてもよい炭素原子数1乃至20の1価の脂肪族炭化水素残基を表し、qが2を表す場合、L5は、単結合、酸素原子、フェニル基で置換されていてもよい炭素原子数1乃至20の2価の脂肪族炭化水素残基、又はエーテル結合を含んでいてもよい炭素原子数1乃至20の2価の脂肪族炭化水素残基を表し、qが3を表す場合、L5は、フェニル基で置換されていてもよい炭素原子数1乃至20の3価の脂肪族炭化水素残基、又はエーテル結合を含んでいてもよい炭素原子数1乃至20の3価の脂肪族炭化水素残基を表し、R5は、水素原子又はメチル基を表し、Ar3は、p+1価の芳香族炭化水素残基を表し、pはそれぞれ独立して、1又は2を表す。)
第9観点として、前記(b)重合性化合物が、式[5]で表される重合性アルコキシケイ素化合物(b3)を含む、第1観点乃至第8観点のうち何れか一に記載の重合性組成物に関する。
Figure 2017208936
(式中、Xは重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するフェニル基、重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するナフチル基、重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するビフェニル基、又は重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するフェナントリル基を表し、Ar4は複数のベンゼン環構造を有する縮合環炭化水素基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)、又は複数の芳香環が単結合で直接結合している炭化水素環集合基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)を表し、R6はメチル基、エチル基、又はイソプロピル基を表す。)
第10観点として、当該組成物より得られる硬化物のアッベ数が23以下となる、第1観点乃至第9観点のうち何れか一に記載の重合性組成物に関する。
第11観点として、第1観点乃至第10観点の何れか一に記載の重合性組成物の硬化物に関する。
第12観点として、第1観点乃至第10観点の何れか一に記載の重合性組成物からなる1.62以上の高屈折率樹脂レンズ用材料に関する。
第13観点として、第1観点乃至第10観点の何れか一に記載の重合性組成物から作製された、樹脂レンズに関する。
第14観点として、第1観点乃至第10観点の何れか一に記載の重合性組成物を、接し合う支持体と鋳型との間の空間、又は分割可能な鋳型の内部の空間に充填する工程、及び当該充填された組成物を露光して光重合する工程、を含む成形体の製造方法に関する。
第15観点として、さらに、得られた光重合物を充填された前記空間から取り出して離型する工程、並びに、該光重合物を該離型の前、中途又は後において加熱する工程、を含む第14観点に記載の製造方法に関する。
第16観点として、前記成形体がカメラモジュール用レンズである、第14観点又は第15観点に記載の製造方法に関する。
第17観点として、式[1]で表されるアルコキシケイ素化合物Aを少なくとも含むアルコキシケイ素化合物の重縮合物である反応性ポリシロキサンに関する。
Figure 2017208936
(式中、Xは重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するフェニル基、重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するナフチル基、重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するビフェニル基、又は重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するフェナントリル基を表し、Ar1は複数のベンゼン環構造を有する縮合環炭化水素基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)、又は複数の芳香環が単結合で直接結合している炭化水素環集合基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)を表し、R1はメチル基、エチル基、又はイソプロピル基を表す。)
第18観点として、前記Xがビニルフェニル基である、第17観点に記載の反応性ポリシロキサンに関する。
第19観点として、前記Ar1が、複数のベンゼン環構造を有する縮合環炭化水素基である、第17観点又は第18観点に記載の反応性ポリシロキサンに関する。
第20観点として、前記Ar1がフェナントリル基である、第19観点に記載の反応性ポリシロキサンに関する。
第21観点として、前記アルコキシケイ素化合物が、前記式[1]で表されるアルコキシケイ素化合物Aとは異なるアルコキシケイ素化合物をさらに含む、第17観点乃至第20観点のうち何れか一に記載の反応性ポリシロキサンに関する。
第22観点として、前記アルコキシケイ素化合物が、式[2]で表されるアルコキシケイ素化合物Bをさらに含む、第17観点乃至第21観点のうち何れか一に記載の反応性ポリシロキサンに関する。
Figure 2017208936
(式中、Ar2は複数のベンゼン環構造を有する縮合環炭化水素基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)、又は複数の芳香環が単結合で直接結合している炭化水素環集合基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)を表し、R2はメチル基、エチル基、又はイソプロピル基を表す。)
第23観点として、前記Ar2がフェナントリル基である、第22観点に記載の反応性ポリシロキサンに関する。
本発明の重合性組成物は、その硬化物が、光学デバイス、例えば、高解像度カメラモジュール用のレンズとして望ましい光学特性(低アッベ数、高屈折率)を有するだけでなく、高解像度カメラモジュールの実装プロセスに適し得る耐熱性(耐クラック性及び寸法安定性等)をも有する。
したがって、上記重合性組成物からなる本発明の高屈折率樹脂レンズ用材料は、高解像度カメラモジュール用のレンズとして好適に使用することができる。
また、本発明の製造方法は、成形体、特にカメラモジュール用レンズを効率的に製造することができる。
さらに、本発明の重合性組成物は、無溶剤の形態で十分に取り扱い可能な粘度を有しているため、金型等の鋳型の押し付け加工(インプリント技術)を適用して成形可能であり、また成形後における該鋳型からの離型性にも優れ、好適に成形体を製造することができる。
図1は、製造例1で得られたジメトキシ(フェナントレン−9−イル)(4−ビニルフェニル)シランの1H NMRスペクトルを示す図である。 図2は、製造例2で得られたトリメトキシ(9−フェナントリル)シランの1H NMRスペクトルを示す図である。 図3は、製造例3で得られたジメトキシ(フェニル)(4−ビニルフェニル)シランの1H NMRスペクトルを示す図である。
<<重合性組成物>>
本発明の重合性組成物は、成分(a)として特定の反応性ポリシロキサンと、成分(b)として重合性二重結合を少なくとも1つ有する重合性化合物とを含む重合性組成物である。
以下、各成分の詳細を説明する。
<(a)反応性ポリシロキサン>
本発明に用いられる(a)反応性ポリシロキサンは、後述する特定構造のアルコキシケイ素化合物Aを少なくとも含むアルコキシケイ素化合物の重縮合物であり、該重縮合物にはアルコキシケイ素化合物Aの重縮合物、並びに、アルコキシケイ素化合物Aと前記アルコキシケイ素化合物Aとは異なる別のアルコキシケイ素化合物との共重縮合物が含まれる(なお、以降の本明細書において、重縮合と共重縮合をあわせて、単に“重縮合”ともいう。)。アルコキシケイ素化合物Aとは異なる別のアルコキシケイ素化合物としては特に限定されないが、好適には後述する特定構造のアルコキシケイ素化合物Bが挙げられる。上記(a)反応性ポリシロキサンは、詳細には、上記のアルコキシケイ素化合物を、酸又は塩基の存在下、重縮合して得られる化合物であり、該反応性ポリシロキサンも本発明の対象である。
[アルコキシケイ素化合物A]
前記アルコキシケイ素化合物Aは、下記式[1]で表される化合物である。
Figure 2017208936
上記式[1]中、Xは重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するフェニル基、重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するナフチル基、重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するビフェニル基、又は重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するフェナントリル基を表し、Ar1は複数のベンゼン環構造を有する縮合環炭化水素基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)、又は複数の芳香環が単結合で直接結合している炭化水素環集合基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)を表し、R1はメチル基、エチル基、又はイソプロピル基を表す。
Xが表す重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するフェニル基としては、例えば、2−ビニルフェニル基、3−ビニルフェニル基、4−ビニルフェニル基、4−ビニルオキシフェニル基、4−アリルフェニル基、4−アリルオキシフェニル基、4−イソプロペニルフェニル基が挙げられる。
Xが表す重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するナフチル基としては、例えば、4−ビニルナフタレン−1−イル基、5−ビニルナフタレン−1−イル基、6−ビニルナフタレン−2−イル基、5−ビニルオキシナフタレン−1−イル基、5−アリルナフタレン−1−イル基、4−アリルオキシナフタレン−1−イル基、5−アリルオキシナフタレン−1−イル基、8−アリルオキシナフタレン−1−イル基、5−イソプロペニルナフタレン−1−イル基が挙げられる。
Xが表す重合性二重結合を有する基を少なくとも1つ有するビフェニル基としては、例えば、4’−ビニル−[1,1’−ビフェニル]−2−イル基、4’−ビニル−[1,1’−ビフェニル]−3−イル基、4’−ビニル−[1,1’−ビフェニル]−4−イル基、4’−ビニルオキシ−[1,1’−ビフェニル]−4−イル基、4’−アリル−[1,1’−ビフェニル]−4−イル基、4’−アリルオキシ−[1,1’−ビフェニル]−4−イル基、4’−イソプロペニル−[1,1’−ビフェニル]−4−イル基が挙げられる。
Xが表す重合性二重結合を有する基を少なくとも1つ有するフェナントリル基としては、例えば、3−ビニルフェナントレン−9−イル基、7−ビニルフェナントレン−9−イル基、10−ビニルフェナントレン−9−イル基、7−ビニルフェナントレン−2−イル基、6−ビニルフェナントレン−3−イル基、10−ビニルフェナントレン−3−イル基、3−ビニルオキシフェナントレン−9−イル基、3−アリルフェナントレン−9−イル基、3−アリルオキシフェナントレン−9−イル基、3−イソプロペニルフェナントレン−9−イル基が挙げられる。
上記Xとしては、中でも、重合性二重結合を有する基を少なくとも1つ有するフェニル基であることが好ましく、ビニルフェニル基がより好ましい。
Ar1が表す複数のベンゼン環構造を有する縮合環炭化水素基としては、例えば、ナフタレン、フェナントレン、アントラセン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、ナフタセン、ビフェニレン、フルオレンから誘導される1価の基が挙げられる。
また複数の芳香環が単結合で直接結合している炭化水素環集合基としては、例えば、ビフェニル、テルフェニル、クアテルフェニル、ビナフタレン、フェニルナフタレン、フェニルフルオレン、ジフェニルフルオレンから誘導される1価の基が挙げられる。
なお上記縮合環炭化水素基及び炭化水素環集合基において、置換基として有し得る炭素原子数1乃至6のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基が挙げられる。
上記Ar1としては、中でも、複数のベンゼン環構造を有する縮合環炭化水素基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)であることが好ましく、フェナントリル基がより好ましい。
上記式[1]で表される化合物の具体例としては、例えば、ジメトキシ(9−フェナントリル)(4−ビニルフェニル)シラン、ジエトキシ(9−フェナントリル)(4−ビニルフェニル)シラン、ジイソプロポキシ(9−フェナントリル)(4−ビニルフェニル)シラン、ジメトキシ(9−フェナントリル)(4−ビニルナフタレン−1−イル)シラン、ジメトキシ(9−フェナントリル)(4’−ビニル−[1,1’−ビフェニル]−4−イル)シラン、ジメトキシ(9−フェナントリル)(3−ビニルフェナントレン−9−イル)シラン、ジメトキシ(1−ナフチル)(4−ビニルフェニル)シラン、ジメトキシ(2−ナフチル)(4−ビニルフェニル)シラン、ジメトキシ(2−フェナントリル)(4−ビニルフェニル)シラン、ジメトキシ(3−フェナントリル)(4−ビニルフェニル)シラン、ジメトキシ(9−フェナントリル)(4−ビニルフェニル)シラン、[1,1’−ビフェニル]−4−イルジメトキシ(4−ビニルフェニル)シランが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
[アルコキシケイ素化合物B]
前記アルコキシケイ素化合物Bは、下記式[2]で表される化合物である。
Figure 2017208936
上記式[2]中、Ar2は複数のベンゼン環構造を有する縮合環炭化水素基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)、又は複数の芳香環が単結合で直接結合している炭化水素環集合基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)を表し、R2はメチル基、エチル基、又はイソプロピル基を表す。
Ar2が表す複数のベンゼン環構造を有する縮合環炭化水素基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)としては、例えば、ナフタレン、フェナントレン、アントラセン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、ナフタセン、ビフェニレン、フルオレンから誘導される1価の基が挙げられる。
また複数の芳香環が単結合で直接結合している炭化水素環集合基としては、例えば、ビフェニル、テルフェニル、クアテルフェニル、ビナフタレン、フェニルナフタレン、フェニルフルオレン、ジフェニルフルオレンから誘導される1価の基が挙げられる。
なお上記縮合環炭化水素基及び炭化水素環集合基において、置換基として有し得る炭素原子数1乃至6のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基が挙げられる。
上記Ar2としては、中でも、複数のベンゼン環構造を有する縮合環炭化水素基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)であることが好ましく、フェナントリル基がより好ましい。
上記式[2]で表される化合物の具体例としては、例えば、トリメトキシ(1−ナフチル)シラン、トリエトキシ(1−ナフチル)シラン、トリイソプロポキシ(1−ナフチル)シラン、トリメトキシ(2−ナフチル)シラン、トリエトキシ(2−ナフチル)シラン、トリイソプロポキシ(2−ナフチル)シラン、トリメトキシ(2−フェナントリル)シラン、トリメトキシ(3−フェナントリル)シラン、トリメトキシ(9−フェナントリル)シラン、トリエトキシ(9−フェナントリル)シラン、トリイソプロポキシ(9−フェナントリル)シラン、[1,1’−ビフェニル]−4−イルトリメトキシシラン、[1,1’−ビフェニル]−4−イルトリエトキシシラン、[1,1’−ビフェニル]−4−イルトリイソプロポキシシランが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
中でも、(a)反応性ポリシロキサンにおけるアルコキシケイ素化合物としては、下記式[1a]、式[1b]、及び式[1c]で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1つの化合物と、下記式[2a]、式[2b]、及び式[2c]で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1つの化合物とを少なくとも含むことが好ましい。
Figure 2017208936
上記式[1a]中、R1は前記式[1]と同じ意味を表す。
Figure 2017208936
上記式[1b]中、R1は前記式[1]と同じ意味を表す。
Figure 2017208936
上記式[1c]中、R1は前記式[1]と同じ意味を表す。
Figure 2017208936
上記式[2a]中、R2は前記式[2]と同じ意味を表す。
Figure 2017208936
上記式[2b]中、R2は前記式[2]と同じ意味を表す。
Figure 2017208936
上記式[2c]中、R2は前記式[2]と同じ意味を表す。
特に(a)成分の反応性ポリシロキサンとしては、上記式[1a]と式[2b]で表されるアルコキシケイ素化合物、上記式[1b]と式[2a]で表されるアルコキシケイ素化合物、上記式[1b]と式[2b]で表されるアルコキシケイ素化合物、上記式[1b]と式[2c]で表されるアルコキシケイ素化合物、又は上記式[1c]と式[2b]で表されるアルコキシケイ素化合物を、酸又は塩基の存在下、重縮合して得られる反応性ポリシロキサンが好ましい。中でも、上記式[1b]と式[2b]で表される化合物を少なくとも含むアルコキシケイ素化合物を、酸又は塩基の存在下、重縮合して得られる反応性ポリシロキサンが好ましい。
[アルコキシケイ素化合物Aとアルコキシケイ素化合物Bの配合割合]
(a)成分の反応性ポリシロキサンを構成するアルコキシケイ素化合物として、式[1]で表されるアルコキシケイ素化合物Aに加え、アルコキシケイ素化合物Aとは異なるアルコキシケイ素化合物、例えば式[2]で表されるアルコキシケイ素化合物Bを含む場合、これらアルコキシケイ素化合物の重縮合反応にかかる配合モル比は特に限定されないが、硬化物の物性を安定させる目的から、通常、アルコキシケイ素化合物A1モルに対し、アルコキシケイ素化合物B9モル以下の範囲が好ましい。より好ましくは1.5モル以下で配合される範囲である。アルコキシケイ素化合物Aの配合モル数に対するアルコキシケイ素化合物Bの配合モル比を9以下とすることで、十分な架橋密度が得られ、熱に対する寸法安定性がより向上し、かつ、より高屈折率、低アッベ数を有する硬化物を得ることができる。
上述のアルコキシケイ素化合物A及びアルコキシケイ素化合物Bは、必要に応じて適宜化合物を選択して用いることができ、またそれぞれ複数種の化合物を併用することもできる。この場合の配合モル比も、アルコキシケイ素化合物Aのモル量の総計と、アルコキシケイ素化合物Bのモル量の総計の比が、上記の範囲となる。
[酸又は塩基性触媒]
上記式[1]で表されるアルコキシケイ素化合物Aを少なくとも含むアルコキシケイ素化合物、例えば上記式[1]で表されるアルコキシケイ素化合物Aの重縮合反応、あるいはまた上記式[1]で表されるアルコキシケイ素化合物Aと上記式[2]で表されるアルコキシケイ素化合物Bを含むアルコキシケイ素化合物の重縮合反応は、酸又は塩基性触媒の存在下で好適に実施される。
上記重縮合反応に用いる触媒は、後述の溶媒に溶解する、又は均一分散する限りにおいては特にその種類は限定されず、必要に応じて適宜選択して用いることができる。
用いることのできる触媒としては、例えば、酸性化合物として、塩酸、硝酸、硫酸などの無機酸、酢酸、シュウ酸などの有機酸等;塩基性化合物として、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、水酸化アンモニウム、第四級アンモニウム塩、アミン類等;フッ化物塩として、NH4F、NR4F等が挙げられる。なお、ここでRは、水素原子、炭素原子数1乃至12の直鎖状アルキル基、炭素原子数3乃至12の分枝状アルキル基、炭素原子数3乃至12の環状アルキル基からなる群から選ばれる一種以上の基である。
これら触媒は、一種単独で、又は複数種を併用することもできる。
上記酸性化合物としては、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、酢酸、シュウ酸、ホウ酸が挙げられる。
上記塩基性化合物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム、トリエチルアミンが挙げられる。
上記フッ化物塩としては、例えば、フッ化アンモニウム、フッ化テトラメチルアンモニウム、フッ化テトラブチルアンモニウムを挙げることができる。
これら触媒のうち、好ましく用いられるのは、塩酸、酢酸、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム及び水酸化テトラエチルアンモニウムからなる群から選ばれる一種以上である。
触媒の使用量は、前記アルコキシケイ素化合物の総質量に対し、0.01〜10質量%、好ましくは0.1〜5質量%である。触媒の使用量を0.01質量%以上とすることで反応がより良好に進行する。また、経済性を考慮すれば、10質量%以下の使用で十分である。
[重縮合反応]
本発明にかかる反応性ポリシロキサン(重縮合物)は、アルコキシケイ素化合物Aの構造が一つの特徴となっている。本発明に用いられるアルコキシケイ素化合物Aに含まれる反応性基(重合性二重結合)は、ラジカル又はカチオンによって容易に重合し、重合後(硬化後)は高い耐熱性を示す。
アルコキシケイ素化合物Aを少なくとも含むアルコキシケイ素化合物、例えばアルコキシケイ素化合物Aの加水分解重縮合反応、あるいはまたアルコキシケイ素化合物Aとアルコキシケイ素化合物Bとを含むアルコキシケイ素化合物の加水分解重縮合反応は、無溶媒下で行うことも可能だが、後述するテトラヒドロフラン(THF)などの、使用するアルコキシケイ素化合物に対して不活性な溶媒を反応溶媒として用いることも可能である。反応溶媒を用いる場合は、反応系を均一にしやすく、より安定した重縮合反応を行えるという利点がある。
反応性ポリシロキサンの合成反応は、前述のように無溶媒で行ってもよいが、反応をより均一化させるために溶媒を使用しても問題ない。溶媒は、使用するアルコキシケイ素化合物と反応せず、その重縮合物を溶解するものであれば特に限定されない。
このような反応溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)等のケトン類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;テトラヒドロフラン(THF)、1,4−ジオキサン、ジイソプロピルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル(CPME)等のエーテル類;エチレングリコール、プロピレングリコール、ヘキシレングリコール等のグリコール類;エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、ジエチルセロソルブ、ジエチルカルビトール等のグリコールエーテル類;N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)等のアミド類が挙げられる。これら溶媒は、一種単独で、又は二種以上を混合して用いてもよい。
本発明で用いる反応性ポリシロキサンは、式[1]で表されるアルコキシケイ素化合物Aを少なくとも含むアルコキシケイ素化合物、例えば式[1]で表されるアルコキシケイ素化合物Aを、あるいはまた式[1]で表されるアルコキシケイ素化合物Aと式[2]で表されるアルコキシケイ素化合物Bとを含むアルコキシケイ素化合物を、酸又は塩基性触媒の存在下で、加水分解重縮合を行うことにより得られる。加水分解重縮合にかかる反応温度は20〜150℃、より好ましくは30〜120℃である。
反応時間は、重縮合物の分子量増加が終了し、分子量分布が安定するのに必要な時間以上なら、特に制限は受けず、より具体的には数時間から数日間である。
重縮合反応の終了後、得られた反応性ポリシロキサンをろ過、溶媒留去等の任意の方法で回収し、必要に応じて適宜精製処理を行うことが好ましい。
本発明で使用する反応性ポリシロキサンの製造方法の一例として、上記式[1]で表されるアルコキシケイ素化合物Aを少なくとも含むアルコキシケイ素化合物、例えば式[1]で表されるアルコキシケイ素化合物Aを、あるいはまた式[1]で表されるアルコキシケイ素化合物Aと式[2]で表されるアルコキシケイ素化合物Bとを含むアルコキシケイ素化合物を、塩基の存在下で重縮合し、陽イオン交換樹脂を用いて塩基を除去してなる方法が挙げられる。
上記塩基並びにその使用量は、上述した塩基性化合物及びフッ化物塩からなる群から選択される一種以上の化合物、またその使用量を採用し得、好ましくは水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム及び水酸化テトラエチルアンモニウムからなる群から選ばれる一種以上のものを塩基として使用できる。
また重縮合反応に用いる反応条件等や反応溶媒等は上述したものを採用できる。
そして反応終了後、塩基の除去に使用する陽イオン交換樹脂としてはスルホ基をイオン基として有するイオン交換樹脂が好ましく用いられる。
上記陽イオン交換樹脂としては、スチレン系(スチレン−ジビニルベンゼン共重合体)、アクリル系等一般的に使用されている母体構造のものを使用できる。また、イオン基としてスルホ基を有する強酸性陽イオン交換樹脂、イオン基としてカルボキシ基を有する弱酸性陽イオン交換樹脂の何れであってもよい。さらに、陽イオン交換樹脂の形態としては、粒状、繊維状、膜状といった種々のものを使用できる。これら陽イオン交換樹脂は、市販されているものを好適に使用することができる。
中でも、スルホ基をイオン基として有する強酸性陽イオン交換樹脂が好ましく用いられる。
市販されている強酸性陽イオン交換樹脂としては、例えば、アンバーライト(登録商標)15、同200、同200C、同200CT、同252、同1200 H、同IR120B、同IR120 H、同IR122 Na、同IR124、同IRC50、同IRC86、同IRN77、同IRP−64、同IRP−69、同CG−50、同CG−120、アンバージェット(登録商標)1020、同1024、同1060、同1200、同1220、アンバーリスト(登録商標)15、同15DRY、同15JWET、同16、同16WET、同31WET、同35WET、同36、ダウエックス(登録商標)50Wx2、同50Wx4、同50Wx8、同DR−2030、同DR−G8、同HCR−W2、同650C UPW、同G−26、同88、同M−31、同N−406、ダウエックス(登録商標)モノスフィアー(登録商標)650C、同88、同M−31、同99K/320、同99K/350、同99Ca/320、ダウエックス マラソン(登録商標)MSC、同C[以上、ダウ・ケミカル社製];ダイヤイオン(登録商標)EXC04、同HPK25、同PK208、同PK212、同PK216、同PK220、同PK228L、同RCP160M、同SK1B、同SK1BS、同SK104、同SK110、同SK112、同SK116、同UBK510L、同UBK555[以上、三菱化学(株)製];レバチット(登録商標)MonoPlusS100、同MonoPlusSP112[以上、ランクセス社製]が挙げられる。
また、市販されている弱酸性陽イオン交換樹脂としては、例えば、アンバーライト(登録商標)CG−50、同FPC3500、同IRC50、同IRC76、同IRC86、同IRP−64、ダウエックス(登録商標)MAC−3[以上、ダウ・ケミカル社製];ダイヤイオン(登録商標)CWK30/S、同WK10、同WK11、同WK40、同WK100、同WT01S[以上、三菱化学(株)製]が挙げられる。
このような反応によって得られた重縮合化合物は、GPCによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwが500〜100,000、好ましくは500〜30,000であり、分散度:Mw(重量平均分子量)/Mn(数平均分子量)は1.0〜10である。
なお、上記(a)反応性ポリシロキサンは、[X(Ar1)SiO]で表されるシロキサン単位を少なくとも有する化合物であり、例えば、[X(Ar1)SiO]と[Ar2SiO3/2]で表されるシロキサン単位を少なくとも有する、架橋構造を持つ化合物である。
<(b)重合性二重結合を少なくとも1つ有する重合性化合物>
本発明に使用される(b)重合性化合物は、重合性二重結合を少なくとも1つ有する化合物であって、好ましくは後述する式[3]で表されるフルオレン化合物(b1)を含み、好適な態様において、後述する式[4]で表される芳香族ビニル化合物(b2)を含み、さらに好適な態様において、後述する式[5]で表される重合性アルコキシケイ素化合物(b3)を含む。
本発明において、(b)重合性化合物の含有量[後述する(b1)フルオレン化合物、(b2)芳香族ビニル化合物、(b3)重合性アルコキシケイ素化合物、(b4)その他の重合性化合物の合計量]は、(a)成分100質量部に対して10〜500質量部、好ましくは30〜250質量部とすることができる。
<(b1)フルオレン化合物>
本発明に用いられる(b1)フルオレン化合物は、式[3]で表される化合物である。
Figure 2017208936
上記式[3]中、R3及びR4はそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表し、L1及びL2はそれぞれ独立して、置換基を有していてもよいフェニレン基、又は置換基を有していてもよいナフタレンジイル基を表し、L3及びL4はそれぞれ独立して、炭素原子数1乃至6のアルキレン基を表し、m及びnはそれぞれ独立して、0≦m+n≦40を満たす、0又は正の整数を表す。
1及びL2が表す置換基を有していてもよいフェニレン基としては、例えば、o−フェニレン基、m−フェニレン基、p−フェニレン基、2−メチルベンゼン−1,4−ジイル基、2−アミノベンゼン−1,4−ジイル基、2,4−ジブロモベンゼン−1,3−ジイル基、2,6−ジブロモベンゼン−1,4−ジイル基が挙げられる。
また、L1及びL2が表す置換基を有していてもよいナフタレンジイル基としては、例えば、1,2−ナフタレンジイル基、1,4−ナフタレンジイル基、1,5−ナフタレンジイル基、1,8−ナフタレンジイル基、2,3−ナフタレンジイル基、2,6−ナフタレンジイル基が挙げられる。
3及びL4が表す炭素原子数1乃至6のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、1−メチルエチレン基、テトラメチレン基、1−メチルトリメチレン基、1,1−ジメチルエチレン基、ペンタメチレン基、1−メチルテトラメチレン基、2−メチルテトラメチレン基、1,1−ジメチルトリメチレン基、1,2−ジメチルトリメチレン基、2,2−ジメチルトリメチレン基、1−エチルトリメチレン基、ヘキサメチレン基、1−メチルペンタメチレン基、2−メチルペンタメチレン基、3−メチルペンタメチレン基、1,1−ジメチルテトラメチレン基、1,2−ジメチルテトラメチレン基、2,2−ジメチルテトラメチレン基、1−エチルテトラメチレン基、1,1,2−トリメチルトリメチレン基、1,2,2−トリメチルトリメチレン基、1−エチル−1−メチルトリメチレン基、1−エチル−2−メチルトリメチレン基が挙げられる。
3及びL4が表す炭素原子数1乃至6のアルキレン基において、炭素原子数2又は3のアルキレン基が好ましい。
式[3]で表される化合物において、m及びnはそれぞれ独立して、0≦m+n≦30を満たす場合が好ましく、2≦m+n≦20を満たす場合がより好ましい。
上記式[3]で表される化合物の具体例としては、例えば、9,9−ビス(4−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル)−9H−フルオレン、オグソール(登録商標)EA−0200、同EA−0300、同EA−F5003、同EA−F5503、同EA−F5510、同EA−F5710、同GA−5000[以上、大阪ガスケミカル(株)製]、NKエステルA−BPEF[新中村化学工業(株)製]が挙げられるが、これらに限定されるものではない(なお本発明において、(メタ)アクリロイル基とはアクリロイル基とメタクリロイル基の両方をいう。)。
本発明の重合性組成物において、(b)成分として(b1)成分を含有する場合、その含有量は、(a)成分100質量部に対し10〜500質量部である。中でも、20〜250質量部が好ましい。
<(b2)芳香族ビニル化合物>
本発明に用いられる(b2)芳香族ビニル化合物は、式[4]で表される化合物である。
Figure 2017208936
上記式[4]中、qは1乃至3の整数を表し、qが1を表す場合、L5は、水素原子、フェニル基で置換されていてもよい炭素原子数1乃至20の1価の脂肪族炭化水素残基、又はエーテル結合を含んでいてもよい炭素原子数1乃至20の1価の脂肪族炭化水素残基を表し、qが2を表す場合、L5は、単結合、酸素原子、フェニル基で置換されていてもよい炭素原子数1乃至20の2価の脂肪族炭化水素残基、又はエーテル結合を含んでいてもよい炭素原子数1乃至20の2価の脂肪族炭化水素残基を表し、qが3を表す場合、L5は、フェニル基で置換されていてもよい炭素原子数1乃至20の3価の脂肪族炭化水素残基、又はエーテル結合を含んでいてもよい炭素原子数1乃至20の3価の脂肪族炭化水素残基を表し、R5は、水素原子又はメチル基を表し、Ar3は、p+1価の芳香族炭化水素残基を表し、pはそれぞれ独立して、1又は2を表す。
5が表す、フェニル基で置換されていてもよい炭素原子数1乃至20の1価の脂肪族炭化水素残基、フェニル基で置換されていてもよい炭素原子数1乃至20の2価の脂肪族炭化水素残基、フェニル基で置換されていてもよい炭素原子数1乃至20の3価の脂肪族炭化水素残基、エーテル結合を含んでいてもよい炭素原子数1乃至20の1価の脂肪族炭化水素残基、エーテル結合を含んでいてもよい炭素原子数1乃至20の2価の脂肪族炭化水素残基及びエーテル結合を含んでいてもよい炭素原子数1乃至20の3価の脂肪族炭化水素残基における炭素原子数1乃至20の脂肪族炭化水素としては、例えば、メタン、エタン、プロパン、n−ブタン、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン、n−ウンデカン、n−ドデカン、n−トリデカン、n−テトラデカン、n−ペンタデカン、n−ヘキサデカン、n−ヘプタデカン、n−オクタデカン、n−ノナデカン、n−エイコサン等の直鎖アルカン;2−メチルプロパン、2,2−ジメチルプロパン等の分岐アルカン;シクロペンタン、シクロヘキサン等の環状アルカンが挙げられ、炭素原子数1乃至20の1価の脂肪族炭化水素残基としては、例えば、上記直鎖アルカン、分岐アルカン又は環状アルカンから1個の水素原子を除いた、アルキル基が挙げられ、炭素原子数1乃至20の2価の脂肪族炭化水素残基としては、例えば、上記直鎖アルカン、分岐アルカン又は環状アルカンから2個の水素原子を除いた、アルカンジイル基が挙げられ、炭素原子数1乃至20の3価の脂肪族炭化水素残基としては、例えば、上記直鎖アルカン、分岐アルカン又は環状アルカンから3個の水素原子を除いた、アルカントリイル基が挙げられる。
このようなL5としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、ベンジル基、フェネチル基、メトキシメチル基、エトキシメチル基、2−メトキシエチル基、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、1−メチルエチレン基、プロパン−2,2−ジイル基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、2,2−ジメチルトリメチレン基、ヘキサメチレン基、3−メチルペンタメチレン基、シクロヘキサン−1,4−ジイル基、ジエチレングリコール残基(−CH2CH2OCH2CH2−)、トリエチレングリコール残基(−(CH2CH2O)2CH2CH2−)、ジプロピレングリコール残基(−CH(CH3)CH2OCH(CH3)CH2−)、オキシテトラメチレンオキシ基、プロパン−1,1,1−トリイル基、プロパン−1,1,3−トリイル基、ブタン−1,2,4−トリイル基、シクロヘキサン−1,3,5−トリイル基が挙げられる。
Ar3が表す、p+1価の芳香族炭化水素残基としては、ベンゼン、ナフタレン等の芳香族炭化水素環から、p+1個の水素原子を除いた基が挙げられる。
上記式[4]で表される化合物の中でも、L5が水素原子を表し、qが1を表し、pが2を表す化合物であることが好ましい。
上記式[4]で表される化合物の具体例としては、例えば、スチレン、1−フェネチル−4−ビニルベンゼン、1−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタレン、ジビニルベンゼン、ジイソプロペニルベンゼン、ジビニルナフタレン、4,4’−ジビニルビフェニル、ビス(4−ビニルフェニル)エーテル、1−ビニル−2−(4−ビニルフェノキシ)ベンゼン、2,2−ビス(4−ビニルフェニル)プロパン、1,1,1−トリス(4−ビニルフェノキシ)プロパンが挙げられる。
これらの中でも、スチレン、1−ビニルナフタレン、ジビニルベンゼン、2,2−ビス(4−ビニルフェニル)プロパンが好ましく、ジビニルベンゼンがより好ましい。
本発明の重合性組成物において、(b)成分として(b2)成分を含有する場合、その含有量は、(a)成分100質量部に対し1〜500質量部である。中でも、3〜250質量部が好ましい。
<(b3)重合性アルコキシケイ素化合物>
本発明に用いられる(b3)重合性アルコキシケイ素化合物は、式[5]で表される化合物である。
Figure 2017208936
上記式[5]中、Xは重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するフェニル基、重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するナフチル基、重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するビフェニル基、又は重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するフェナントリル基を表し、Ar4は複数のベンゼン環構造を有する縮合環炭化水素基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)、又は複数の芳香環が単結合で直接結合している炭化水素環集合基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)を表し、R6はメチル基、エチル基、又はイソプロピル基を表す。
上記式[5]中のXの具体例としては、前記式[1]で表されるアルコキシケイ素化合物Aにおいて、該式[1]中の基Xとして挙げた基が挙げられ、特に式[1]中の基Xにおいて好ましい基として挙げた基を挙げることができる。
また上記式[5]中のAr4の具体例としては、前記式[1]中の基Ar1として挙げた基が挙げられ、特に式[5]中の基Ar1において好ましい基として挙げた基を挙げることができる。
そして上記式[5]で表される化合物の具体例としては、前記式[1]で表されるアルコキシケイ素化合物Aの具体例として挙げた化合物が挙げられる。
本発明の重合性組成物において、(b)成分として(b3)成分を含有する場合、その含有量は、(a)成分100質量部に対し1〜500質量部である。中でも、3〜250質量部が好ましい。
<(b4)その他の重合性化合物>
本発明に使用される(b)重合性化合物は、上記(b1)フルオレン化合物、(b2)芳香族ビニル化合物、及び(b3)重合性アルコキシケイ素化合物以外の、その他の重合可能な重合性化合物を含むことができる。
その他の重合性化合物としては、例えば上記(b1)、(b2)及び(b3)以外のビニル化合物又は(メタ)アクリレート化合物であることが好ましく、例えば芳香族基を有するモノ(メタ)アクリレート化合物が挙げられる。なお、本発明では(メタ)アクリレート化合物とは、アクリレート化合物とメタクリレート化合物の両方をいう。例えば(メタ)アクリル酸は、アクリル酸とメタクリル酸をいう。
上記(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、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、sec−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、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(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、2−(ジシクロペンタニルオキシ)エチル(メタ)アクリレート、2−(ジシクロペンテニルオキシ)エチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、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、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、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、プロポキシ化ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールモノ(ヒドロキシピバリン酸)エステル(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−(3−ヒドロキシ−2−メチルプロピル−2−イル)−5−エチル−5−ヒドロキシメチル−1,3−ジオキサンジ(メタ)アクリレート(ジオキサングリコールジ(メタ)アクリレートとも呼ぶ)、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(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、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、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、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートが挙げられる。
上記芳香族基を有するモノ(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、ベンジル(メタ)アクリレート、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2−フェノキシベンジル(メタ)アクリレート、3−フェノキシベンジル(メタ)アクリレート、4−フェノキシベンジル(メタ)アクリレート、2−(2−ビフェニリルオキシ)エチル(メタ)アクリレート、2−(3−ビフェニリルオキシ)エチル(メタ)アクリレート、2−(4−ビフェニリルオキシ)エチル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノフェニルエーテル(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、ネオペンチルグリコールベンゾエート(メタ)アクリレート、エトキシ化o−フェニルフェノール(メタ)アクリレートが挙げられる。
<(c)重合開始剤>
本発明の重合性組成物は、上記(a)成分及び(b)成分に加えて、(c)重合開始剤を含み得る。重合開始剤としては、光重合開始剤及び熱重合開始剤の何れも使用できる。
光重合開始剤としては、例えば、アルキルフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラー(Michler)のケトン類、アシルホスフィンオキシド類、ベンゾイルベンゾエート類、オキシムエステル類、テトラメチルチウラムモノスルフィド類、チオキサントン類が挙げられる。
特に、光開裂型の光ラジカル重合開始剤が好ましい。
市販されている光ラジカル重合開始剤としては、例えば、IRGACURE(登録商標)184、同369、同651、同500、同819、同907、同784、同2959、同CGI1700、同CGI1750、同CGI1850、同CG24−61、同TPO、Darocur(登録商標)1116、同1173[以上、BASFジャパン(株)製]、ESACURE KIP150、同KIP65LT、同KIP100F、同KT37、同KT55、同KTO46、同KIP75[以上、Lamberti社製]を挙げることができる。
熱重合開始剤としては、例えば、アゾ類、有機過酸化物類が挙げられる。
市販されているアゾ系熱重合開始剤としては、例えば、V−30、V−40、V−59、V−60、V−65、V−70[以上、和光純薬工業(株)製]を挙げることができる。
また市販されている有機過酸化物系熱重合開始剤としては、例えば、パーカドックス(登録商標)CH、同BC−FF、同14、同16、トリゴノックス(登録商標)22、同23、同121、カヤエステル(登録商標)P、同O、カヤブチル(登録商標)B[以上、化薬アクゾ(株)製]、パーヘキサ(登録商標)HC、パークミル(登録商標)H、パーオクタ(登録商標)O、パーヘキシル(登録商標)O、同Z、パーブチル(登録商標)O、同Z[以上、日油(株)製]を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
重合開始剤を添加する場合、重合開始剤は一種単独で、又は二種以上を混合して用いてもよい。また、その添加量としては、重合性成分、すなわち上記(a)成分及び(b)成分の総量100質量部に対して0.1〜20質量部、さらに好ましくは0.3〜10質量部である。
また、本発明において好ましい態様は、重合性組成物から得られる硬化物を高屈折率のものとする観点から、得られる硬化物のアッベ数が例えば25以下、好ましくは23以下である重合性組成物である。
<その他添加剤>
さらに本発明の重合性組成物は、本発明の効果を損なわない限りにおいて、必要に応じて、例えば、連鎖移動剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、レベリング剤、レオロジー調整剤、シランカップリング剤等の接着補助剤、顔料、染料、消泡剤、重合禁止剤を含有することができる。
上記連鎖移動剤としては、例えば、チオール化合物として、メルカプト酢酸メチル、3−メルカプトプロピオン酸メチル、3−メルカプトプロピオン酸2−エチルヘキシル、3−メルカプトプロピオン酸3−メトキシブチル、3−メルカプトプロピオン酸n−オクチル、3−メルカプトプロピオン酸ステアリル、1,4−ビス(3−メルカプトプロピオニルオキシ)ブタン、1,4−ビス(3−メルカプトブチリルオキシ)ブタン、トリメチロールエタントリス(3−メルカプトプロピオネート)、トリメチロールエタントリス(3−メルカプトブチレート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトブチレート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−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(3−メルカプトブチレート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−メルカプトプロピオネート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−メルカプトブチレート)、トリス[2−(3−メルカプトプロピオニルオキシ)エチル]イソシアヌレート、トリス[2−(3−メルカプトブチリルオキシ)エチル]イソシアヌレート等のメルカプトカルボン酸エステル類;エタンチオール、2−メチルプロパン−2−チオール、n−ドデカンチオール、2,3,3,4,4,5−ヘキサメチルヘキサン−2−チオール(tert−ドデカンチオール)、エタン−1,2−ジチオール、プロパン−1,3−ジチオール、ベンジルチオール等のアルキルチオール類;ベンゼンチオール、3−メチルベンゼンチオール、4−メチルベンゼンチオール、ナフタレン−2−チオール、ピリジン−2−チオール、ベンゾイミダゾール−2−チオール、ベンゾチアゾール−2−チオール等の芳香族チオール類;2−メルカプトエタノール、4−メルカプト−1−ブタノール等のメルカプトアルコール類;3−(トリメトキシシリル)プロパン−1−チオール、3−(トリエトキシシリル)プロパン−1−チオール等のシラン含有チオール類など、ジスルフィド化合物として、ジエチルジスルフィド、ジプロピルジスルフィド、ジイソプロピルジスルフィド、ジブチルジスルフィド、ジ−tert−ブチルジスルフィド、ジペンチルジスルフィド、ジイソペンチルジスルフィド、ジヘキシルジスルフィド、ジシクロヘキシルジスルフィド、ジデシルジスルフィド、ビス(2,3,3,4,4,5−ヘキサメチルヘキサン−2−イル)ジスルフィド(ジ−tert−ドデシルジスルフィド)、ビス(2,2−ジエトキシエチル)ジスルフィド、ビス(2−ヒドロキシエチル)ジスルフィド、ジベンジルジスルフィド等のアルキルジスルフィド類;ジフェニルジスルフィド、ジ−p−トリルジスルフィド、ジ(ピリジン−2−イル)ピリジルジスルフィド、ジ(ベンゾイミダゾール−2−イル)ジスルフィド、ジ(ベンゾチアゾール−2−イル)ジスルフィド等の芳香族ジスルフィド類;テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド、ビス(ペンタメチレン)チウラムジスルフィド等のチウラムジスルフィド類、α−メチルスチレンダイマーが挙げられる。
連鎖移動剤を添加する場合、連鎖移動剤は一種単独で、又は二種以上を混合して用いてもよい。また、その添加量としては、重合性成分、すなわち上記(a)成分及び(b)成分の総量100質量部に対して0.01〜20質量部、好ましくは0.1〜15質量部、さらに好ましくは0.1〜10質量部である。
上記酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン酸系酸化防止剤、スルフィド系酸化防止剤等が挙げられるが、中でもフェノール系酸化防止剤が好ましい。
フェノール系酸化防止剤としては、例えば、IRGANOX(登録商標)245、同1010、同1035、同1076、同1135[以上、BASFジャパン(株)製]、スミライザー(登録商標)GA−80、同GP、同MDP−S、同BBM−S、同WX−R[以上、住友化学(株)製]、アデカスタブ(登録商標)AO−20、同AO−30、同AO−40、同AO−50、同AO−60、同AO−80、同AO−330[以上、(株)ADEKA製]が挙げられる。
酸化防止剤を添加する場合、酸化防止剤は一種単独で、又は二種以上を混合して用いてもよい。また、その添加量としては、重合性成分、すなわち上記(a)成分及び(b)成分の総量100質量部に対して0.01〜20質量部、さらに好ましくは0.1〜10質量部である。
<重合性組成物の調製方法>
本実施の形態の重合性組成物の調製方法は、特に限定されない。調製法としては、例えば、(a)成分及び(b)成分、及び必要に応じて(c)成分を所定の割合で混合し、所望によりその他添加剤をさらに添加して混合し、均一な溶液とする方法、これら各成分のうち、例えば(a)成分及び(b)成分の一部を混合して均一な溶液とした後、残りの各成分を加え、所望によりその他添加剤をさらに添加して混合し、均一な溶液とする方法、又はこれらの成分に加えさらに慣用の溶媒を使用する方法が挙げられる。
溶媒を使用する場合、本重合性組成物における固形分の割合は、各成分が溶媒に均一に溶解している限りは特に限定はないが、例えば1〜50質量%であり、又は1〜30質量%であり、又は1〜25質量%である。ここで固形分とは、重合性組成物の全成分から溶媒成分を除いたものである。
また、重合性組成物の溶液は、孔径が0.1〜5μmのフィルタなどを用いてろ過した後、使用することが好ましい。
<<硬化物>>
上記重合性組成物を露光(光硬化)又は加熱(熱硬化)して、硬化物を得ることができ、本発明は上記重合性化合物の硬化物も対象とする。
露光する光線としては、例えば、紫外線、電子線、X線が挙げられる。紫外線照射に用いる光源としては、例えば、太陽光線、ケミカルランプ、低圧水銀灯、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、UV−LEDが使用できる。また、露光後、硬化物の物性を安定化させるためにポストベークを施してもよい。ポストベークの方法としては、特に限定されないが、通常、ホットプレート、オーブン等を使用して、50〜260℃、1〜120分間の範囲で行われる。
熱硬化における加熱条件としては、特に限定されないが、通常、50〜300℃、1〜120分間の範囲から適宜選択される。また、加熱手段としては、特に限定されないが、例えば、ホットプレート、オーブンが挙げられる。
本発明の重合性組成物を硬化することにより得られる硬化物は、アッベ数が例えば23以下と低いものであり、波長588nm(d線)における屈折率が例えば1.620以上と高いものであり、また、加熱によるクラックの発生や支持体からの剥離が抑制され、寸法安定性を有するものであるから高屈折率樹脂レンズ用材料として好適に使用することができる。
<<成形体>>
本発明の重合性組成物は、例えば、圧縮成形(インプリント等)、注型、射出成形、ブロー成形などの慣用の成形法を使用することによって、硬化物の形成と並行して各種成形体を容易に製造することができる。こうして得られる成形体も本発明の対象である。
成形体を製造する方法としては、例えば接し合う支持体と鋳型との間の空間、又は分割可能な鋳型の内部の空間に本発明の重合性組成物を充填する工程、当該充填された組成物を露光して光重合する工程、得られた光重合物を充填された前記空間から取り出して離型する工程、並びに、該光重合物を該離型の前、中途又は後において加熱する工程を含む方法が挙げられる。
上記露光して光重合する工程は、前述の<<硬化物>>に示す条件を適用して実施することができる。
上記加熱工程の条件としては、特に限定されないが、通常、50〜260℃、1〜120分間の範囲から適宜選択される。また、加熱手段としては、特に限定されないが、例えば、ホットプレート、オーブン等が挙げられる。
このような方法によって製造された成形体は、カメラモジュール用レンズとして好適に使用することができる。
以下、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
なお、実施例において、試料の調製及び物性の分析に用いた装置及び条件は、以下の通りである。
(1)撹拌脱泡機
装置:(株)シンキー製 自転・公転ミキサー あわとり練太郎(登録商標)ARE−310
(2)スピンコーター
装置:Brewer Science社製 Cee(登録商標)200X
(3)UV露光
装置:アイグラフィックス(株)製 バッチ式UV照射装置(高圧水銀灯2kW×1灯)
(4)ナノインプリンター
装置:明昌機工(株)製 NM−0801HB
押し付け圧:150N
UV露光量:20mW/cm2、150秒
(5)1H NMRスペクトル
装置:Bruker社製 AVANCE III HD
測定周波数:500MHz
溶媒:CDCl3
内部基準:テトラメチルシラン(δ=0.00ppm)
(6)ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)
装置:(株)島津製作所製 Prominence(登録商標)GPCシステム
カラム:昭和電工(株)製 Shodex(登録商標)GPC KF−804L及びGPC KF−803L
カラム温度:40℃
溶媒:テトラヒドロフラン
検出器:RI
検量線:標準ポリスチレン
(7)透過率
装置:日本分光(株)製 紫外可視近赤外分光光度計V−670
リファレンス:石英(硬化膜測定時)、空気(成形体測定時)
(8)屈折率nd、アッベ数νd
装置A(硬化膜測定時):ジェー・エー・ウーラム・ジャパン社製 多入射角分光エリプソメーター VASE
装置B(成形体測定時):メトリコン社製 プリズムカプラ モデル2010/M
測定温度:室温(およそ23℃)
(9)レンズ高さ
装置:三鷹光器(株)製 非接触表面性状測定装置PF−60
また、略記号は以下の意味を表す。
PheTMS:トリメトキシ(9−フェナントリル)シラン
SPDMS:ジメトキシ(フェニル)(4−ビニルフェニル)シラン
SPeDMS:ジメトキシ(フェナントレン−9−イル)(4−ビニルフェニル)シラン
STMS:トリメトキシ(4−ビニルフェニル)シラン[信越化学工業(株)製 信越シリコーン(登録商標)KBM−1403]
TMOS:テトラメトキシシラン[東京化成工業(株)製]
TEAH:35質量%水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液[アルドリッチ社製]
DVB:ジビニルベンゼン[新日鐵住金化学(株)製 DVB−810]
FDA:ビスアリールフルオレンジアクリレート[大阪ガスケミカル(株)製 オグソール(登録商標)EA−F5503]
DDT:n−ドデカンチオール[花王(株)製 チオカルコール20]
PTMB:ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)[昭和電工(株)製 カレンズMT(登録商標)PE1]
I184:1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン[BASFジャパン(株)製 IRGACURE(登録商標)184]
TPO:ジフェニル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド[BASFジャパン(株)製 IRGACURE(登録商標)TPO]
I245:トリエチレングリコールビス[3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート[BASFジャパン(株)製 IRGANOX(登録商標)245]
BHA:2,6−ジ−tert−ブチル−4−メトキシフェノール[東京化成工業(株)製]
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
THF:テトラヒドロフラン
[製造例1]ジメトキシ(フェナントレン−9−イル)(4−ビニルフェニル)シラン(SPeDMS)の製造
凝縮器を備えた1Lの反応フラスコに、マグネシウム切削片[関東化学(株)製]15.7g(0.65mol)を仕込み、窒素バルーンを用いてフラスコ中の空気を窒素で置換した。ここへ、9−ブロモフェナントレン[東京化成工業(株)製]151.2g(0.58mol)、及びTHF518gの混合物を、室温(およそ23℃)下、1時間で滴下し、さらに1時間撹拌することで、グリニャール試薬を調製した。
2Lの反応フラスコに、STMS131.9g(0.58mol)、及びTHF259gを仕込み、窒素バルーンを用いてフラスコ中の空気を窒素で置換した。ここへ、上記グリニャール試薬を、還流下(およそ66℃)、30分間で滴下し、さらに24時間還流させた。この反応混合物から、エバポレーターを用いてTHFを減圧留去した。得られた残渣にヘキサン1,000gを加え、1時間還流させて可溶物を溶解した後、不溶物をろ別した。この不溶物に再度ヘキサン750gを加え、同様に可溶物を溶解後、不溶物をろ別した。それぞれのろ液を混合し、エバポレーターを用いてヘキサンを減圧留去することで、粗生成物を得た。粗生成物をヘキサン150gで再結晶することで、目的とするSPeDMS102.4g(収率47%)を得た。
得られた化合物の1H NMRスペクトルを図1に示す。
[製造例2]トリメトキシ(9−フェナントリル)シラン(PheTMS)の製造
凝縮器を備えた500mLの反応フラスコに、マグネシウム切削片[関東化学(株)製]10.4g(0.43mol)を仕込み、窒素バルーンを用いてフラスコ中の空気を窒素で置換した。ここへ、9−ブロモフェナントレン[東京化成工業(株)製]100.3g(0.39mol)、及びTHF346gの混合物を、室温(およそ23℃)下、1時間で滴下し、さらに30分間撹拌することで、グリニャール試薬を調製した。
1Lの反応フラスコに、TMOS178.0g(1.17mol)、及びTHF346gを仕込み、窒素バルーンを用いてフラスコ中の空気を窒素で置換した。ここへ、上記グリニャール試薬を、室温(およそ23℃)下、30分間で滴下し、さらに2時間撹拌した。この反応混合物から、エバポレーターを用いてTHFを減圧留去した。得られた残渣に、ヘキサン1,000gを加え、可溶物を溶解した後、不溶物をろ別した。この不溶物に、再度ヘキサン500gを加え、同様に不溶物をろ別した。それぞれのろ液を混合し、エバポレーターを用いてヘキサンを減圧留去することで、粗生成物を得た。粗生成物を減圧蒸留(1mmHg、120〜150℃)した後、メタノール389gで再結晶することで、目的とするPheTMS74.6g(収率64%)を得た。
得られた化合物の1H NMRスペクトルを図2に示す。
[製造例3]ジメトキシ(フェニル)(4−ビニルフェニル)シラン(SPDMS)の製造
凝縮器を備えた500mLの反応フラスコに、マグネシウム切削片[関東化学(株)製]10.2g(0.42mol)を仕込み、窒素バルーンを用いてフラスコ中の空気を窒素で置換した。ここへ、ブロモベンゼン[東京化成工業(株)製]60.0g(0.38mol)、及びTHF340gの混合物を、室温(およそ23℃)下、1時間で滴下し、さらに1時間撹拌することで、グリニャール試薬を調製した。
1Lの反応フラスコに、STMS85.7g(0.38mol)、及びTHF170gを仕込み、窒素バルーンを用いてフラスコ中の空気を窒素で置換した。ここへ、上記グリニャール試薬を、室温(およそ23℃)下、30分間で滴下し、さらに2時間撹拌した。この反応混合物から、エバポレーターを用いてTHFを減圧留去した。得られた残渣に、ヘキサン600gを加え、可溶物を溶解した後、不溶物をろ別した。この不溶物に、再度ヘキサン300gを加え、同様に不溶物をろ別した。それぞれのろ液を混合し、エバポレーターを用いてヘキサンを減圧留去することで、粗生成物を得た。粗生成物を減圧蒸留(1mmHg、140〜150℃)することで、目的とするSPDMS50.4g(収率49%)を得た。
得られた化合物の1H NMRスペクトルを図3に示す。
[実施例1]反応性ポリシロキサン1(XPe10)の製造
凝縮器を備えた50mLの反応フラスコに、TEAH1.36g(3.23mmol)、及びTHF12gを仕込み、窒素バルーンを用いてフラスコ中の空気を窒素で置換した。ここへ、製造例1に従って製造したSPeDMS29.9g(80.7mmol)、及びTHF24gの混合物を、室温(およそ23℃)下、10分間で滴下し、40℃で16時間撹拌した。これを室温(およそ23℃)に冷却した。次いで、この反応混合物に、予めTHFで洗浄した陽イオン交換樹脂[ダウ・ケミカル社製 アンバーリスト(登録商標)15JWET]6.0g、及びろ過助剤[日本製紙(株)製 KCフロック W−100GK]1.2gを加え、1時間撹拌して反応を停止させた。その後、孔径0.5μmのメンブレンフィルタで陽イオン交換樹脂及びろ過助剤をろ過し、さらに酢酸エチル30gで洗い流した。このろ液及び洗浄液を併せて、メタノール897gに添加してポリマーを沈殿させた。この沈殿物をろ過、乾燥することで、目的とする反応性ポリシロキサン1(以下、XPe10と略記することもある)18.9gを得た。
GPCによるポリスチレン換算で測定される得られた化合物の重量平均分子量Mwは610、分散度:Mw(重量平均分子量)/Mn(数平均分子量)は1.2であった。
[実施例2]反応性ポリシロキサン2(XPe55)の製造
凝縮器を備えた50mLの反応フラスコに、TEAH0.90g(2.14mmol)、イオン交換水0.86g(47.7mmol)、及びTHF7gを仕込み、窒素バルーンを用いてフラスコ中の空気を窒素で置換した。ここへ、製造例1に従って製造したSPeDMS9.9g(26.8mmol)、製造例2に従って製造したPheTMS8.0g(26.8mmol)、及びTHF14gの混合物を、室温(およそ23℃)下、10分間で滴下し、40℃で16時間撹拌した。これを室温(およそ23℃)に冷却した。次いで、この反応混合物に、予めTHFで洗浄した陽イオン交換樹脂[ダウ・ケミカル社製 アンバーリスト(登録商標)15JWET]3.6g、及びろ過助剤[日本製紙(株)製 KCフロック W−100GK]0.72gを加え、1時間撹拌して反応を停止させた。その後、孔径0.5μmのメンブレンフィルタで陽イオン交換樹脂及びろ過助剤をろ過し、さらに酢酸エチル18gで洗い流した。このろ液及び洗浄液を併せて、メタノール538gに添加してポリマーを沈殿させた。この沈殿物をろ過、乾燥することで、目的とする反応性ポリシロキサン2(以下、XPe55と略記することもある)14.8gを得た。
GPCによるポリスチレン換算で測定される得られた化合物の重量平均分子量Mwは1,000、分散度:Mw/Mnは1.0であった。
[実施例3]反応性ポリシロキサン3(XPe46)の製造
凝縮器を備えた100mLの反応フラスコに、TEAH1.50g(3.57mmol)、イオン交換水1.43g(79.5mmol)、及びTHF12gを仕込み、窒素バルーンを用いてフラスコ中の空気を窒素で置換した。ここへ、製造例1に従って製造したSPeDMS13.2g(35.6mmol)、製造例2に従って製造したPheTMS16.0g(53.6mmol)、及びTHF23gの混合物を、室温(およそ23℃)下、10分間で滴下し、40℃で16時間撹拌した。これを室温(およそ23℃)に冷却した。次いで、この反応混合物に、予めTHFで洗浄した陽イオン交換樹脂[ダウ・ケミカル社製 アンバーリスト(登録商標)15JWET]5.9g、及びろ過助剤[日本製紙(株)製 KCフロック W−100GK]1.2gを加え、1時間撹拌して反応を停止させた。その後、孔径0.5μmのメンブレンフィルタで陽イオン交換樹脂及びろ過助剤をろ過し、さらに酢酸エチル29gで洗い流した。このろ液及び洗浄液を併せて、メタノール877gに添加してポリマーを沈殿させた。この沈殿物をろ過、乾燥することで、目的とする反応性ポリシロキサン3(以下、XPe46と略記することもある)23.7gを得た。
GPCによるポリスチレン換算で測定される得られた化合物の重量平均分子量Mwは1,100、分散度:Mw/Mnは1.0であった。
[比較例1]反応性ポリシロキサン4(PPe10)の製造
凝縮器を備えた50mLの反応フラスコに、TEAH0.50g(1.18mmol)、及びTHF3gを仕込み、窒素バルーンを用いてフラスコ中の空気を窒素で置換した。ここへ、製造例3に従って製造したSPDMS8.0g(29.6mmol)、及びTHF6gの混合物を、室温(およそ23℃)下、10分間で滴下し、40℃で16時間撹拌した。これを室温(およそ23℃)に冷却した。次いで、この反応混合物に、予めTHFで洗浄した陽イオン交換樹脂[ダウ・ケミカル社製 アンバーリスト(登録商標)15JWET]1.6g、及びろ過助剤[日本製紙(株)製 KCフロック W−100GK]0.32gを加え、1時間撹拌して反応を停止させた。その後、孔径0.5μmのメンブレンフィルタで陽イオン交換樹脂及びろ過助剤をろ過し、さらに酢酸エチル8gで洗い流した。このろ液及び洗浄液を混合し濃縮することで、目的とする反応性ポリシロキサン4(以下、PPe10と略記することもある)5.9gを得た。
GPCによるポリスチレン換算で測定される得られた化合物の重量平均分子量Mwは1,800、分散度:Mw/Mnは1.4であった。
[反応性ポリシロキサンの光学特性評価]
実施例1乃至実施例3及び比較例1で製造した反応性ポリシロキサン3質量部、I184 0.03質量部、及びPGMEA7質量部を混合した。この溶液を、孔径0.2μmのPTFEシリンジフィルタでろ過し、固形分濃度30質量%のワニスを得た。
各ワニスを、石英基板上にスピンコーティング(1,500rpm×30秒間)し、100℃のホットプレートで1分間加熱乾燥した。この塗膜を、窒素雰囲気下、20mW/cm2で150秒間UV露光し、さらに150℃のホットプレートで20分間加熱することで、膜厚1.5μmの硬化膜を作製した。得られた硬化膜の波長400〜800nmの最小透過率を測定した。結果を表1に示す。
また、石英基板をシリコンウェハーに変更した以外は上記と同様に硬化膜を作製し、得られた硬化膜の波長588nm(d線)における屈折率nd、及びアッベ数νdを測定した。結果を表1に併せて示す。
Figure 2017208936
表1に示すように、実施例1乃至実施例3に示す本発明の反応性ポリシロキサンから得られた硬化物は、透過率90%以上の高い透明性を有し、かつ1.70以上の高い屈折率を示すことが確認された。
一方、特定構造を有さない反応性ポリシロキサンから得られた硬化物(比較例1)にあっては、透過率は高いものの屈折率が1.613と低いことが確認され、本発明の優位性が示された。
[実施例4乃至実施例9及び比較例2]重合性組成物の調製
(a)反応性ポリシロキサンとして表1に記載のポリシロキサン、(b1)フルオレン化合物としてFDA、(b2)芳香族ビニル化合物としてDVB、(b3)重合性アルコキシケイ素化合物として製造例1で製造したSPeDMS、連鎖移動剤(反応促進剤)として表2に記載のチオール化合物、重合開始剤としてI184及びTPO、酸化防止剤としてI245、並びに重合禁止剤としてBHAを、それぞれ表2に記載の量で配合し、50℃で3時間撹拌混合した。さらに10分間撹拌脱泡することで重合性組成物1乃至重合性組成物7(実施例4乃至実施例9及び比較例2に対応する)を調製した。なお、表2中、「部」は「質量部」を表す。
Figure 2017208936
[硬化物の作製及び光学特性評価]
各重合性組成物を、1mm厚のシリコーンゴム製スペーサーとともに、離型処理したガラス基板2枚で挟み込んだ。この挟み込んだ重合性組成物を、20mW/cm2で150秒間UV露光した。硬化物をガラス基板から剥離した後、150℃のホットプレートで20分間加熱することで、直径30mm、厚さ1mmの成形体を作製した。
得られた成形体の波長400nmの透過率、波長588nm(d線)における屈折率nd、及びアッベ数νdを測定した。結果を表3に示す。
Figure 2017208936
表3に示すように、実施例4乃至実施例9に示す本発明の重合性組成物から得られた硬化物は、透過率70%以上の高い透明性を有し、かつ1.62以上の高い屈折率及び23以下の低いアッベ数を示すことが確認された。
一方、特定構造を有さない反応性ポリシロキサンを添加した重合性組成物から得られた硬化物(比較例2)にあっては、アッベ数が26.0と高く、高解像度カメラモジュール用レンズにおいて低アッベ数レンズとして望まれる性能(例えばアッベ数23以下)には及ばず、該レンズへの使用には適しているとはいえないことが確認され、本発明の優位性が示された。
[実施例10]
重合性組成物4について、ニッケル製の鋳型(2mm径×300μm深さのレンズ型を縦3列×横6列の18個配置)を用い、支持体としてのガラス基板上にナノインプリンターを用いてレンズ状に成形した。なお、使用した鋳型は、予めNovec(登録商標)1720[3M社製]で離型処理した。また、使用したガラス基板は、予め信越シリコーン(登録商標)KBM−503[信越化学工業(株)製]で密着処理した。鋳型を外した後、180℃のオーブンで20分間加熱することで、該ガラス基板上に凸レンズを作製した。
得られたガラス基板上の凸レンズについて、加熱試験前後のレンズ高さ(厚み)を非接触表面性状測定装置で測定し、その変化率(=(加熱前レンズ高さ−加熱後レンズ高さ)÷加熱前レンズ高さ×100)から加熱による寸法安定性を評価した。また、加熱試験後のレンズにおけるクラックの発生の有無を非接触表面性状測定装置に付属のマイクロスコープで観察した。なお、加熱試験は、得られた凸レンズをガラス基板ごと165℃のホットプレートで30分間加熱した後、室温(およそ23℃)まで放冷した。結果を表4に示す。
Figure 2017208936
表4に示すように、本発明の重合性組成物から得られた硬化物(凸レンズ)(実施例10)は、165℃、30分間の熱履歴を経てもレンズ高さの変化が小さく、寸法安定性が高いという結果が得られた。

Claims (23)

  1. (a)式[1]で表されるアルコキシケイ素化合物Aを少なくとも含むアルコキシケイ素化合物の重縮合物である反応性ポリシロキサン100質量部、及び(b)重合性二重結合を少なくとも1つ有する重合性化合物10〜500質量部を含む重合性組成物。
    Figure 2017208936
    (式中、Xは重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するフェニル基、重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するナフチル基、重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するビフェニル基、又は重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するフェナントリル基を表し、Ar1は複数のベンゼン環構造を有する縮合環炭化水素基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)、又は複数の芳香環が単結合で直接結合している炭化水素環集合基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)を表し、R1はメチル基、エチル基、又はイソプロピル基を表す。)
  2. 前記Xがビニルフェニル基である、請求項1に記載の重合性組成物。
  3. 前記Ar1が、複数のベンゼン環構造を有する縮合環炭化水素基である、請求項1又は請求項2に記載の重合性組成物。
  4. 前記Ar1がフェナントリル基である、請求項3に記載の重合性組成物。
  5. 前記アルコキシケイ素化合物が、式[2]で表されるアルコキシケイ素化合物Bをさらに含む、請求項1乃至請求項4のうち何れか一項に記載の重合性組成物。
    Figure 2017208936
    (式中、Ar2は複数のベンゼン環構造を有する縮合環炭化水素基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)、又は複数の芳香環が単結合で直接結合している炭化水素環集合基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)を表し、R2はメチル基、エチル基、又はイソプロピル基を表す。)
  6. 前記Ar2がフェナントリル基である、請求項5に記載の重合性組成物。
  7. 前記(b)重合性化合物が、式[3]で表されるフルオレン化合物(b1)を含む、請求項1乃至請求項6のうち何れか一項に記載の重合性組成物。
    Figure 2017208936
    (式中、R3及びR4はそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表し、L1及びL2はそれぞれ独立して、置換基を有していてもよいフェニレン基、又は置換基を有していてもよいナフタレンジイル基を表し、L3及びL4はそれぞれ独立して、炭素原子数1乃至6のアルキレン基を表し、m及びnはそれぞれ独立して、0≦m+n≦40を満たす、0又は正の整数を表す。)
  8. 前記(b)重合性化合物が、式[4]で表される芳香族ビニル化合物(b2)を含む、請求項1乃至請求項7のうち何れか一項に記載の重合性組成物。
    Figure 2017208936
    (式中、qは1乃至3の整数を表し、qが1を表す場合、L5は、水素原子、フェニル基で置換されていてもよい炭素原子数1乃至20の1価の脂肪族炭化水素残基、又はエーテル結合を含んでいてもよい炭素原子数1乃至20の1価の脂肪族炭化水素残基を表し、qが2を表す場合、L5は、単結合、酸素原子、フェニル基で置換されていてもよい炭素原子数1乃至20の2価の脂肪族炭化水素残基、又はエーテル結合を含んでいてもよい炭素原子数1乃至20の2価の脂肪族炭化水素残基を表し、qが3を表す場合、L5は、フェニル基で置換されていてもよい炭素原子数1乃至20の3価の脂肪族炭化水素残基、又はエーテル結合を含んでいてもよい炭素原子数1乃至20の3価の脂肪族炭化水素残基を表し、R5は、水素原子又はメチル基を表し、Ar3は、p+1価の芳香族炭化水素残基を表し、pはそれぞれ独立して、1又は2を表す。)
  9. 前記(b)重合性化合物が、式[5]で表される重合性アルコキシケイ素化合物(b3)を含む、請求項1乃至請求項8のうち何れか一項に記載の重合性組成物。
    Figure 2017208936
    (式中、Xは重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するフェニル基、重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するナフチル基、重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するビフェニル基、又は重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するフェナントリル基を表し、Ar4は複数のベンゼン環構造を有する縮合環炭化水素基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)、又は複数の芳香環が単結合で直接結合している炭化水素環集合基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)を表し、R6はメチル基、エチル基、又はイソプロピル基を表す。)
  10. 当該組成物より得られる硬化物のアッベ数が23以下となる、請求項1乃至請求項9のうち何れか一項に記載の重合性組成物。
  11. 請求項1乃至請求項10の何れか一項に記載の重合性組成物の硬化物。
  12. 請求項1乃至請求項10の何れか一項に記載の重合性組成物からなる1.62以上の高屈折率樹脂レンズ用材料。
  13. 請求項1乃至請求項10の何れか一項に記載の重合性組成物から作製された、樹脂レンズ。
  14. 請求項1乃至請求項10の何れか一項に記載の重合性組成物を、接し合う支持体と鋳型との間の空間、又は分割可能な鋳型の内部の空間に充填する工程、及び当該充填された組成物を露光して光重合する工程、を含む成形体の製造方法。
  15. さらに、得られた光重合物を充填された前記空間から取り出して離型する工程、並びに、該光重合物を該離型の前、中途又は後において加熱する工程、を含む請求項14に記載の製造方法。
  16. 前記成形体がカメラモジュール用レンズである、請求項14又は請求項15に記載の製造方法。
  17. 式[1]で表されるアルコキシケイ素化合物Aを少なくとも含むアルコキシケイ素化合物の重縮合物である反応性ポリシロキサン。
    Figure 2017208936
    (式中、Xは重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するフェニル基、重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するナフチル基、重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するビフェニル基、又は重合性二重結合を有する置換基を少なくとも1つ有するフェナントリル基を表し、Ar1は複数のベンゼン環構造を有する縮合環炭化水素基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)、又は複数の芳香環が単結合で直接結合している炭化水素環集合基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)を表し、R1はメチル基、エチル基、又はイソプロピル基を表す。)
  18. 前記Xがビニルフェニル基である、請求項17に記載の反応性ポリシロキサン。
  19. 前記Ar1が、複数のベンゼン環構造を有する縮合環炭化水素基である、請求項17又は請求項18に記載の反応性ポリシロキサン。
  20. 前記Ar1がフェナントリル基である、請求項19に記載の反応性ポリシロキサン。
  21. 前記アルコキシケイ素化合物が、前記式[1]で表されるアルコキシケイ素化合物Aとは異なるアルコキシケイ素化合物をさらに含む、請求項17乃至請求項20のうち何れか一項に記載の反応性ポリシロキサン。
  22. 前記アルコキシケイ素化合物が、式[2]で表されるアルコキシケイ素化合物Bをさらに含む、請求項17乃至請求項21のうち何れか一項に記載の反応性ポリシロキサン。
    Figure 2017208936
    (式中、Ar2は複数のベンゼン環構造を有する縮合環炭化水素基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)、又は複数の芳香環が単結合で直接結合している炭化水素環集合基(炭素原子数1乃至6のアルキル基で置換されていてもよい)を表し、R2はメチル基、エチル基、又はイソプロピル基を表す。)
  23. 前記Ar2がフェナントリル基である、請求項22に記載の反応性ポリシロキサン。
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