TW202411299A - 熱可塑性樹脂及光學構件 - Google Patents
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Abstract
依據一實施形態,提供一種熱可塑性樹脂,其包含來自下述通式(1)所表示之單體之結構單位(A)、與來自下述通式(3)所表示之單體之結構單位(C)。
Description
本發明有關熱可塑性樹脂及含其之光學構件。
作為相機、底片一體型相機、攝影機等之各種相機之光學系中使用之光學鏡片之材料,係使用光學玻璃或光學用樹脂。光學玻璃雖耐熱性、透明性、尺寸安定性、耐藥品性等優異,但有材料成本高,成形加工性差,且生產性低的問題點。
另一方面,由光學用樹脂所成之光學鏡片具有可藉由射出成形而大量生產之優點。例如於相機用鏡片中,使用聚碳酸酯樹脂。然而,近年來,因製品之輕薄短小化,而謀求開發高折射率之樹脂。一般由於光學材料之折射率若高,則可以曲率更小的面實現具有相同折射率之鏡片元件,故可減小於該面發生之像差量。其結果,可減少鏡片之片數,或減低鏡片之偏心感度,或將鏡片厚度減薄而輕量化。
又一般,於相機之光學系中,藉由組合複數片凹透鏡與凸透鏡而進行像差修正。亦即,對於於凸透鏡可產生之色像差,藉由組合具有與凸透鏡相反符號之色像差之凹透鏡而抵銷合成之色像差。此時,對凹透鏡要求高色散(即低阿貝數)。
因此,進行開發折射率高、低阿貝數的光學鏡片用樹脂。例如,專利文獻1中記載由包含衍生自雙酚A之結構單位的聚碳酸酯樹脂所成之光學鏡片。且專利文獻2記載具有茀結構之聚碳酸酯樹脂在折射率及雙折射方面優異,可使用作為光學材料。
進而近年來,為了提供更高性能之光學構件,亦謀求雙折射強度之絕對值小的樹脂。藉由於光學鏡片中使用此種樹脂,可提高最終鏡片單元之攝像性能,可獲得鮮明圖像。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 日本專利第5245824號
[專利文獻2] 日本特開平6-25398號公報
[專利文獻3] 國際公開第2021/220811號
[發明欲解決之課題]
本發明之目的係提供作為光學材料有用之熱可塑性樹脂及含其之光學構件。
[用以解決課題之手段]
本發明人等進行積極研究之結果,發現包含特定結構單位之組合的熱可塑性樹脂具有對於光學材料較佳折射率、阿貝數及雙折射強度等之物性。本發明係例如以下。
[1] 一種熱可塑性樹脂,其包含
來自下述通式(1)所表示之單體之結構單位(A)、與來自下述通式(3)所表示之單體之結構單位(C):
[通式(1)中,
L
1各自獨立、表示2價之連結基;
R
3及R
4各自獨立、表示鹵素原子,或可含有芳香族基之碳數1~20的取代基;
j3及j4各自獨立、表示0~4的整數;
t表示0或1的整數];
[通式(3)中,
A’及B’各自獨立、表示可具有取代基之碳數1~5的伸烷基,
R
c及R
d各自獨立、為選自由鹵素原子、可具有取代基之碳數1~20的烷基、可具有取代基之碳數1~20的烷氧基、可具有取代基之碳數5~20的環烷基、可具有取代基之碳數5~20的環烷氧基、可具有取代基之碳數6~20的芳基、以及含有由O、N及S所選出1個以上之雜環原子的可具有取代基之碳數6~20的雜芳基所構成之群,
Y表示單鍵或2價連結基,
c及d各自獨立、表示0~10的整數,
p及q各自獨立、表示0~4的整數]。
[2] 如[1]之熱可塑性樹脂,其中,相對於前述結構單位(A)及(C)之合計,前述結構單位(A)之比例為5~95mol%、前述結構單位(C)之比例為5~95mol%。
[3] 如[1]或[2]之熱可塑性樹脂,其中,前述通式(1)中R
3及R
4各自獨立、為甲基、苯基或萘基。
[4] 如[1]~[3]中任一項之熱可塑性樹脂,其中,前述通式(1)中L
1各自獨立、為可具有取代基之碳數1~5的伸烷基。
[5] 如[1]~[4]中任一項之熱可塑性樹脂,其中,前述通式(1)所表示之單體具有以下式(1’)所表示之構造,
。
[6] 如[1]~[5]中任一項之熱可塑性樹脂,其中,前述通式(3)中Y為單鍵、可具有取代基之茀基,或具有下述式(8)~(14)中任一構造之2價連結基:
[式(8)~(14)中,
R
61、R
62、R
71及R
72各自獨立、表示氫原子、鹵素原子、可具有取代基之碳數1~20的烷基,或可具有取代基之碳數6~30的芳基,或R
61及R
62、或R
71及R
72、相互鍵結而形成可具有取代基之碳數1~20的碳環或雜環,
r及s各自獨立、表示0~5000的整數]。
[7] 如[1]~[6]中任一項之熱可塑性樹脂,其中,前述通式(3)中A’及B’各自獨立、為可具有取代基之碳數2或3的伸烷基。
[8] 如[1]~[7]中任一項之熱可塑性樹脂,其中,前述通式(3)所表示之單體具有以下通式(IV)所表示之構造:
[式中,
A’、B’、R
c、R
d、c、d、p及q如前述通式(3)所定義;
R
1及R
2各自獨立、表示碳數1~20的烷基、碳數1~20的烷氧基、碳數5~20的環烷基、碳數5~20的環烷氧基、碳數6~20的芳基或碳數6~20的芳基氧基,此等之各個可具有取代基;
e及f各自獨立、表示0~4的整數]。
[9] 如[1]~[8]中任一項之熱可塑性樹脂,其中,前述通式(3)所表示之單體選自由以下所構成的群,
。
[10] 如[1]~[9]中任一項之熱可塑性樹脂,其中,更包含來自下述通式(2)所表示之單體的結構單位(B):
[式中,
A及B各自獨立、表示可具有取代基之碳數1~5的伸烷基、羰基或此等之組合,
R
a及R
b各自獨立,為選自由鹵素原子、碳數1~20的烷基、碳數1~20的烷氧基、碳數5~20的環烷基、碳數5~20的環烷氧基、碳數6~20的芳基、含有由O、N及S所選出1個以上之雜環原子之碳數6~20的雜芳基、碳數6~20的芳基氧基、及-C≡C-R
h所構成的群,此等之各個可具有取代基,
R
h表示可具有取代基之碳數6~20的芳基、或含有由O、N及S所選出1個以上之雜環原子的可具有取代基之碳數6~20的雜芳基,
X表示單鍵或2價連結基,
a及b各自獨立、表示0~10的整數,
m及n各自獨立、表示0~6的整數]。
[11] 如[10]之熱可塑性樹脂,其中,相對於前述結構單位(A)、(B)及(C)之合計、前述結構單位(A)之比例為10~35mol%、前述結構單位(B)之比例為20~50mol%、前述結構單位(C)之比例為10~45mol%。
[12] 如[10]或[11]之熱可塑性樹脂,其中,前述通式(2)中X各自獨立、為單鍵或可具有取代基之茀基。
[13] 如[10]~[12]中任一項之熱可塑性樹脂,其中,前述通式(2)所表示之單體具有以下通式(II)或(III)所表示之構造:
[式中,
A、B、R
a、R
b、a、b、m及n如前述通式(2)中所定義;
R
1及R
2各自獨立、表示碳數1~20的烷基、碳數1~20的烷氧基、碳數5~20的環烷基、碳數5~20的環烷氧基、碳數6~20的芳基或碳數6~20的芳基氧基,此等之各個可具有取代基;
e及f各自獨立、表示0~4的整數]。
[14] 如[10]~[13]中任一項之熱可塑性樹脂,其中,前述通式(2)所表示之單體由以下所構成的群所選出,
。
[15] 如[1]~[14]中任一項之熱可塑性樹脂,其中,雙折射強度為大於-0.5且0.5以下。
[16] 如[1]~[15]中任一項之熱可塑性樹脂,其中,前述熱可塑性樹脂中分子量(Mw)未滿1000的分子之比例為1.9%以上,
前述分子量未滿1000的分子之比例(CLWC)係藉由以下之式所計算出,
。
[16-1] 如[1]~[16]中任一項之熱可塑性樹脂,其中,前述熱可塑性樹脂之23℃、波長589nm下之折射率(nD)為1.635~1.695。
[16-2] 如[1]~[16-1]中任一項之熱可塑性樹脂,其中,前述熱可塑性樹脂之阿貝數(ν)為23以下。
[17] 如[1]~[16-2]中任一項之熱可塑性樹脂,其中,前述熱可塑性樹脂為選自由聚碳酸酯樹脂、聚酯樹脂及聚酯碳酸酯樹脂所構成的群。
[18] 一種包含如[1]~[17]中任一項之熱可塑性樹脂的光學構件。
[19] 如[18]之光學構件,其中,前述光學構件為光學鏡片。
[發明效果]
依據本發明,提供作為光學材料有用之熱可塑性樹脂及含其之光學構件。
以下針對本發明之實施形態詳細說明。
依據一實施形態,本發明之熱可塑性樹脂包含來自下述通式(1)所表示之單體之結構單位(A)、與來自下述通式(3)所表示之單體之結構單位(C):
[通式(1)中,
L
1各自獨立、表示2價之連結基;
R
3及R
4各自獨立、表示鹵素原子,或可含有芳香族基之碳數1~20的取代基;
j3及j4各自獨立、表示0~4的整數;
t表示0或1的整數];
[通式(3)中,
A’及B’各自獨立、表示可具有取代基之碳數1~5的伸烷基,
R
c及R
d各自獨立、為選自由鹵素原子、可具有取代基之碳數1~20的烷基、可具有取代基之碳數1~20的烷氧基、可具有取代基之碳數5~20的環烷基、可具有取代基之碳數5~20的環烷氧基、可具有取代基之碳數6~20的芳基、以及含有由O、N及S所選出1個以上之雜環原子的可具有取代基之碳數6~20的雜芳基所構成之群,
Y表示單鍵或2價連結基,
c及d各自獨立、表示0~10的整數,
p及q各自獨立、表示0~4的整數]。
本發明人等發現具有如上述結構之熱可塑性樹脂具有折射率高、阿貝數小、雙折射強度之絕對值小等之對於光學材料較佳之物性。一般由於光學材料之折射率高時,可以更小曲率之面實現具有相同折射率之鏡片元件,故可減小於該面產生之像差量。其結果,可減少鏡片片數,減低鏡片之偏心感度,可減薄鏡片厚度而輕量化。又,藉由光學鏡片中使用雙折射強度之絕對值較小的樹脂,可提高最終鏡片單元之攝像性能,可獲得鮮明圖像。
此外,本發明之實施形態之熱可塑性樹脂亦具有阿貝數小、具有較佳範圍的玻璃轉移溫度(Tg)等之特性。一般於相機等之光學系中,藉由組合複數片凹透鏡及凸透鏡而進行像差修正。亦即,對於於凸透鏡可產生之色像差,藉由組合具有與凸透鏡相反符號之色像差之凹透鏡而抵銷合成之色像差。此時,對凹透鏡要求具有高色散(即低阿貝數)。且,假定樹脂以射出成形等方法成形時,較佳具有於成形溫度可確保適當流動性之玻璃轉移溫度(Tg)。
實施形態之熱可塑性樹脂因具有如上述之特性,而可適當地使用作為以光學鏡片或光學薄膜為代表之其他光學構件的材料。
實施形態之熱可塑性樹脂具有如上述特性之理由並未確定,但作為一個要因舉例為樹脂具有縮環結構。由於縮環結構提高高極化結構的平面性,故推測其有助於提高樹脂之折射率等。
以下,針對實施形態之熱可塑性樹脂之各構成要素、製造方法、物性、用途等詳細說明。
[1]結構單位(A)
根據一實施形態,本發明之熱可塑性樹脂包含結構單位(A)及結構單位(C)。結構單元(A)係來自下述通式(1)表示之單體的結構單位。
上述式(1)中,L1各自獨立表示2價之連結基。L
1較佳為可具有取代基之碳數1~12的伸烷基,更佳為碳數1~5之伸烷基,又更佳為碳數2或3的伸烷基,特佳為伸乙基。作為L
1之伸烷基的取代基舉例為烷基、環烷基、芳基、烷氧基及該等之組合,作為該等基之具體例舉例為甲基、乙基、正丙基、異丙基、苯基、甲氧基、乙氧基等。藉由調節L
1之連結基的長度,可調整樹脂的玻璃轉移溫度(Tg)。
存在R
3及R
4時,各自獨立表示鹵素原子、或可包含芳香族基之碳數1~20的取代基。作為鹵素原子可舉例為氟原子、氯原子、溴原子等,作為可含有芳香族基之碳數1~20的取代基舉例為甲基、苯基、萘基、噻吩基、苯并噻吩基等。作為萘基可舉例為1-萘基、2-萘基等,作為噻吩基舉例為2-噻吩基、3-噻吩基等。且作為苯并噻吩基舉例為2-苯并[b]噻吩基、3-苯并[b]噻吩基等。該等基可進而具有取代基,作為此等取代基可舉例為例如上述作為L
1的伸烷基之取代基所記載者,但不限定於此。
j3及j4各自獨立表示0~4的整數。j3及j4較佳為0~2的整數,更佳為0或1,特佳為0。
t表示0或1的整數,較佳為1。
以通式(1)表示之單體較佳具有以下述式(1’)表示之結構。
[2]結構單位(C)
結構單位(C)係來自下述通式(3)表示之單體的結構單位。
上述式(3)中,A’及B’各自獨立表示可具有取代基之碳數1~5的伸烷基,較佳為碳數2或3的伸烷基,更佳為伸乙基。作為取代基舉例為上述作為L
1之伸烷基的取代基所記載者,但不限定於此。
存在R
c及R
d時,各自獨立選自由鹵素原子、可具有取代基之碳數1~20的烷基、可具有取代基之碳數1~20的烷氧基、可具有取代基之碳數5~20的環烷基、可具有取代基之碳數5~20的環烷氧基、可具有取代基之碳數6~20的芳基、以及含有由O、N及S所選出1個以上之雜環原子的可具有取代基之碳數6~20的雜芳基所構成之群。
R
c及R
d較佳為可具有取代基之碳數6~20的芳基、或含有由O、N及S所選出1個以上之雜環原子的可具有取代基之碳數6~20的雜芳基。R
c及R
d更佳為可具有取代基之碳數6~20的芳基,特佳為可具有取代基之碳數6~12的芳基。作為取代基舉例為上述作為L
1之伸烷基的取代基所記載者,但不限定於此。
Y表示單鍵或2價連結基。較佳Y為單鍵、可具有取代基之茀基或具有下述式(8)~(14)之任一結構之2價連結基。Y更佳為單鍵、具有下述式(8)之結構的連接基或可具有取代基之茀基,特佳為可具有取代基之茀基。
式(8)~(14)中,R
61、R
62、R
71及R
72各自獨立表示氫原子、鹵素原子、可具有取代基之碳數1~20的烷基,或可具有取代基之碳數6~30的芳基,或R
61及R
62、或R
71及R
72相互鍵結而形成可具有取代基之碳數1~20的碳環或雜環。作為取代基舉例為上述作為L
1之伸烷基的取代基所記載者,但不限定於此。
r及s各自獨立為0~5000的整數。r較佳為1~20之整數,更佳為1~9之整數。又,s較佳為1~5000的整數,更佳為1~500的整數。
上述通式(3)中,p及q各自獨立為0~4的整數,較佳為0或1。又,c及d各自獨立為0~10的整數,較佳為0~5的整數,更佳為0~2的整數,特佳為0或1。
以前述通式(3)表示之單體較佳具有以下述通式(IV)表示的結構。
上述式(IV)中,A’、B’、R
c、R
d、c、d、p及q如上述通式(3)所定義;其較佳例亦與通式(3)一樣。
R
1及R
2各自獨立表示碳數1~20的烷基、碳數1~20的烷氧基、碳數5~20的環烷基、碳數5~20的環烷氧基、碳數6~20的芳基或碳數6~20的芳基氧基,此等之各個可具有取代基。R
1及R
2較佳為選自甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、第三丁基、環戊基、環己基、苯基、甲苯基、2-甲基苯基、二甲苯基、1-萘基、2-萘基、苄基、苯乙基、氟原子、氯原子及溴原子,更佳為選自甲基、苯基、1-萘基及2-萘基。作為取代基舉例為例如上述通式(1)之說明中,作為L
1之伸烷基的取代基記載者,但不限於此。
e及f各自獨立表示0~4的整數。e及f較佳為0~2,更佳為0或1。
作為結構單位(C)之具體例可舉例為來自下述者:BPEF(9,9-雙(4-(2-羥基乙氧基)苯基)茀)、BPPEF(9,9-雙(4-(2-羥基乙氧基)-3-苯基苯基)茀)、9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)萘-2-基]茀(BNEF)、雙酚A、雙酚AP、雙酚AF、雙酚B、雙酚BP、雙酚C、雙(4-羥基苯基)-2,2-二氯乙烯、雙酚E、雙酚F、雙酚G、雙酚M、雙酚S、雙酚P、雙酚PH、雙酚TMC、雙酚P-AP(4,4’-(1-苯基亞乙基)雙酚)、雙酚P-CDE(4,4’-環亞十二烷基雙酚)、雙酚P-HTG(4,4’-(3,3,5-三甲基環亞己基)雙酚)、雙酚P-MIBK (4,4’-(1,3-二甲基亞丁基)雙酚)、雙酚PEO-FL(雙苯氧基乙醇茀)、雙酚P-3MZ(4-[1-(4-羥基苯基)-3-甲基環己基]苯酚)、雙酚OC-FL(4,4’-[1-[4-[1-(4-羥基苯基)-1-甲基乙基]苯基]亞乙基]雙酚)、雙酚Z、BP-2EO(2,2’-[(1,1’-聯苯)-4,4’-二基雙(氧基)]雙乙醇)、S-BOC(4,4’-(1-甲基亞乙基)雙(2-甲基苯酚))、TrisP-HAP(4,4’,4”-亞乙基三酚)等。該等中,作為結構單位(C)較佳舉例為來自以下所示之BPEF或BPPEF者。
[3]熱可塑性樹脂
實施形態之熱可塑性樹脂包含來自上述通式(1)表示之單體的結構單位(A)與來自通式(3)表示之單體的結構單位(C)。相對於熱可塑性樹脂中之結構單位(A)及(C)的合計,較佳結構單位(A)之比例為5~95mol%,結構單位(C)的比例為5~95mol%。相對於熱可塑性樹脂中之結構單位(A)及(C)的合計之結構單位(A)的比例更佳為10~70mol%,更佳為20~60mol%,特佳為30~50mol%,結構單位(C)的比例更佳為30~90mol%,更佳為40~80mol%,特佳為50~70mol%。藉由將熱可塑性樹脂中之結構單位(A)及(C)的比例設為此範圍,可成為具有高折射率、高Tg(高耐熱性)等特性之樹脂。
樹脂之種類未特別限制,但可舉例為例如聚酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯碳酸酯樹脂、環氧樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、聚丙烯酸酯樹脂、聚甲基丙烯酸酯樹脂等。該等中,較佳為聚酯樹脂、聚碳酸酯樹脂或聚酯碳酸酯樹脂。且實施形態之熱可塑性樹脂可為無規、嵌段及交替共聚物之任一結構。
[4]結構單位(B)
實施形態之熱可塑性樹脂亦可進而包含來自下述通式(2)表示之單體的結構單位(B)。
上述式(2)中,A及B各自獨立表示可具有取代基之碳數1~5的伸烷基、羰基或此等之組合。A及B較佳為碳數1~3之伸烷基、羰基或該等之組合,更佳為碳數1或2之伸烷基、羰基或該等之組合。
R
a及R
b各自獨立為選自由鹵素原子、碳數1~20的烷基、碳數1~20的烷氧基、碳數5~20的環烷基、碳數5~20的環烷氧基、碳數6~20的芳基、含有由O、N及S所選出1個以上之雜環原子之碳數6~20的雜芳基、碳數6~20的芳基氧基及-C≡C-R
h所構成的群,此等之各個可具有取代基。此處,R
h表示可具有取代基之碳數6~20的芳基、或含有由O、N及S所選出1個以上之雜環原子的可具有取代基之碳數6~20的雜芳基。作為取代基舉例為例如上述通式(1)之說明中,作為L
1之伸烷基的取代基記載者,但不限於此。
R
a及R
b較佳為可具有取代基之碳數6~20的芳基、含有由O、N及S所選出1個以上之雜環原子之可具有取代基之碳數6~20的雜芳基,更佳為可具有取代基之碳數6~20的芳基,又更佳為可具有取代基之碳數6~12的芳基。
X表示單鍵或2價連結基,較佳為單鍵或可具有取代基之茀基。可具有取代基之茀基的合計碳數較佳為12~20。作為取代基舉例為例如上述通式(1)之說明中,作為L
1之伸烷基的取代基記載者,但不限於此。
a及b各自獨立表示0~10的整數。較佳為0~5的整數,更佳為1~3的整數,又更佳為1或2。
m及n各自獨立表示0~6的整數。較佳為0~3的整數,更佳為0或1。
以上述通式(2)表示之單體較佳具有以下述通式(II)或(III)表示的結構。
上述式(II)及(III)中,A、B、R
a、R
b、a、b、m及n如上述所定義。
R
1及R
2各自獨立表示碳數1~20的烷基、碳數1~20的烷氧基、碳數5~20的環烷基、碳數5~20的環烷氧基、碳數6~20的芳基或碳數6~20的芳基氧基,此等之各個可具有取代基。R
1及R
2較佳為選自甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、第三丁基、環戊基、環己基、苯基、甲苯基、2-甲基苯基、二甲苯基、1-萘基、2-萘基、苄基、苯乙基、氟原子、氯原子和溴原子,更佳為選自甲基、苯基、1-萘基及2-萘基。作為取代基舉例為例如上述通式(1)之說明中,作為L
1之伸烷基的取代基記載者,但不限於此。
e及f各自獨立表示0~4的整數。較佳為0~2之整數,更佳為0或1。
以上述通式(II)或(III)表示之單體較佳具有以下結構。
熱可塑性樹脂包含結構單位(B)時,相對於熱可塑性樹脂中結構單位(A)、(B)及(C)之合計,較佳結構單位(A)之比例為10~35mol%,結構單位(B)之比例為20~50mol%,結構單位(C)之比例為10~45mol%。相對於熱可塑性樹脂中之結構單位(A)、(B)及(C)之合計的結構單位(A)之比例更佳為15~35mol%,又更佳為20~35mol%。相對於熱可塑性樹脂中之結構單位(A)、(B)及(C)之合計的結構單位(B)之比例,於結構單位(B)為二醇化合物時,較佳為20~40mol%,更佳為20~30mol%。結構單位(B)為二羧酸化合物時,相對於熱可塑性樹脂中之結構單位(A)、(B)及(C)之合計的結構單位(B)之比例較佳為30~50mol%,更佳為40~50mol%。相對於熱可塑性樹脂中之結構單位(A)、(B)及(C)之合計的結構單位(C)之比例,更佳為20~45mol%,又更佳為30~45mol%。藉由將熱可塑性樹脂中之結構單位(A)、(B)及(C)之比例設為此範圍,可成為具有高折射率、高Tg(高耐熱性)、雙折射強度之絕對值小(接近0)等之特性的樹脂。
實施形態之熱可塑性樹脂可包含上述式表示之結構單位(A)~(C)以外的結構單位。作為此種結構單位舉例為例如一般作為聚碳酸酯樹脂或聚酯碳酸酯樹脂之結構單位使用之自脂肪族二羥基化合物衍生的結構單位及自芳香族二羥基化合物衍生之結構單位。
作為脂肪族二羥基化合物舉例有各種者,但特別舉例為1,4-環己烷二甲醇、三環癸烷二甲醇、1,3-金剛烷二甲醇、2,2-雙(4-羥基環己基)-丙烷、3,9-雙(2-羥基-1,1-二甲基乙基)-2,4,8,10-四氧雜螺[5.5]十一烷、2-(5-乙基-5-羥基甲基-1,3-二噁烷-2-基)-2-甲基丙烷-1-醇、異山梨醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇等。
作為芳香族二羥基化合物可舉例為例如各種者,但可特別舉例為2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷[雙酚A]、雙(4-羥基苯基)甲烷、1,1-雙(4-羥基苯基)乙烷、2,2-雙(4-羥基-3,5-二甲基苯基)丙烷、4,4’-二羥基聯苯、雙(4-羥基苯基)環烷烴、雙(4-羥基苯基)氧化物、雙(4-羥基苯基)硫化物、雙(4-羥基苯基)碸、雙(4-羥基苯基)亞碸、雙(4-羥基苯基)酮、雙苯氧基乙醇茀等。
實施形態之熱可塑性樹脂較佳進而包含來自選自以下單體群的至少一種單體的結構單位。
(上述式中,R
1及R
2各自獨立表示氫原子、甲基或乙基,R
3及R
4各自獨立表示氫原子、甲基、乙基或碳數2~5之烷二醇)。
實施形態之熱可塑性樹脂中,有時存在製造時作為副產物生成之酚系化合物等之醇系化合物,或未反應而殘存之二醇成分或碳酸二酯作為雜質。
由於作為雜質的酚系化合物等之醇系化合物及碳酸二酯可能成為將樹脂作為成形體時之強度降低及氣味發生之原因,故該等之含量較佳儘可能減少。
殘存之酚系化合物之含量,相對於熱可塑性樹脂100質量%,較佳為3000質量ppm以下,更佳為1000質量ppm以下,特佳為300質量ppm以下。
剩存之二醇成分之含量,相對於熱可塑性樹脂100質量%,較佳為1000質量ppm以下,更佳為100質量ppm以下,特佳為10質量ppm以下。
殘存之碳酸二酯之含量,相對於熱可塑性樹脂100質量%,較佳為1000質量ppm以下,更佳為100質量ppm以下,特佳為10質量ppm以下。
特別是,苯酚、第三丁基苯酚等之化合物的含量較少較佳,較佳該等化合物之含量為上述範圍內。
熱可塑性樹脂中殘存之酚系化合物之含量可藉由例如使用氣相層析儀分析自熱可塑性樹脂萃取之酚系化合物之方法而測定。
關於熱可塑性樹脂中殘存之醇系化合物之含量可藉由例如使用氣相層析儀分析自熱可塑性樹脂萃取之醇系化合物之方法而測定。
熱可塑性樹脂中殘存之二醇成分及碳酸鹽二酯之含量亦可藉由使用氣相層析儀分析自熱可塑性樹脂萃取出該等化合物之方法而測定。
酚系化合物等之副產之醇系化合物、二醇成分及碳酸二酯之含量亦可減低至幾乎不被檢測出,但基於生產性之觀點,在不損及樹脂特性之範圍,亦可略微含有。且藉由略為含有該等化合物,可改善樹脂熔融時之可塑性。
殘存之酚系化合物、二醇成分或碳酸酯二酯之各自含量,相對於熱可塑性樹脂100質量%,可為例如0.01質量ppm以上、0.1質量ppm以上或1質量ppm以上。
殘存之醇系化合物之含量,相對於熱可塑性樹脂100質量%,可為例如0.01質量ppm以上、0.1質量ppm以上或1質量ppm以上。
又,藉由適當調整縮聚合條件及裝置設定,可將熱可塑性樹脂中之酚系化合物等之副產醇系化合物、二醇成分及碳酸二酯之含量調節於上述範圍內。且亦可根據縮聚合後之擠出步驟的條件進行調節。
例如,酚系化合物等之副產之醇系化合物的殘存量亦取決於熱可塑性樹脂之聚合所用的碳酸酯二酯的種類型或聚合反應溫度及聚合壓力等。藉由調整該等,可減低酚系化合物等之副產之醇系化合物的殘存量。
例如,使用碳酸二乙酯等之碳酸二烷酯製造熱可塑性樹脂時,有分子量不易增大,成為低分子量樹脂,且副產之烷醇系化合物之含量變高之傾向。此等烷醇之揮發性高,若殘存於樹脂中,則有樹脂的成形性惡化之傾向。又,酚系化合物等之副產的醇系化合物的殘存量若多,則於樹脂成形時有產生氣味問題之可能性,及有混合時會進行樹脂骨架之裂解反應而發生分子量降低之可能性。因此,所得樹脂中殘存之副產之醇系化合物的含量,相對於熱可塑性樹脂(100質量%)較佳為3000質量ppm以下。殘存之醇系化合物之含量,相對於熱可塑性樹脂100質量%,較佳為3000質量ppm以下,更佳為1000質量ppm以下,特佳為300質量ppm以下。
[5]熱可塑性樹脂之製造方法
如上述,實施形態之熱可塑性樹脂之種類未特別限制,任何樹脂均可使用該技術領域使用之通常方法製造。以下,以聚碳酸酯樹脂、聚酯碳酸酯樹脂及聚酯樹脂為例加以說明,但不限於該等。
<聚碳酸酯樹脂之製造方法>
聚碳酸酯樹脂係使用構成上述結構單位(A)、(B)及(C)(但,結構單位(B)為任意成分,以下之說明中亦相同)之單體化合物作為二羥基成分,可將其與碳酸二酯等之碳酸酯前驅物質反應而製造。具體而言,構成結構單位(A)、(B)及(C)之單體化合物與碳酸二酯等之碳酸酯前驅物質於鹼性化合物觸媒或酯交換觸媒或由兩者所成之混合觸媒之存在下或於無觸媒下,藉由熔融聚縮合法反應而製造。
亦可進而使用其他芳香族二羥基化合物,例如可例示雙酚A、雙酚AP、雙酚AF、雙酚B、雙酚BP、雙酚C、雙酚E、雙酚F、雙酚G、雙酚M、雙酚S、雙酚P、雙酚PH、雙酚TMC、雙酚Z等。
作為碳酸酯二酯舉例為碳酸二苯酯、碳酸二甲苯酯、雙(氯苯基)碳酸酯、間-甲酚碳酸酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯、碳酸二環己酯等。該等中,較佳為碳酸二苯酯。碳酸二苯酯相對於所使用之二羥基化合物之合計1莫耳,較佳以0.97~1.20莫耳之比例使用,更佳以0.98~1.10莫耳之比例使用。
作為酯交換觸媒,可使用鹼性化合物觸媒,特別舉例為鹼金屬化合物、鹼土類金屬化合物、含氮化合物等。
作為鹼金屬化合物舉例為例如鹼金屬之有機酸鹽、無機鹽、氧化物、氫氧化物、氫化物或烷氧化物等。具體舉例為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銫、氫氧化鋰、碳酸氫鈉、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸銫、碳酸鋰、乙酸鈉、乙酸鉀、乙酸銫、乙酸鋰、硬脂酸鈉、硬脂酸鉀、硬脂酸銫、硬脂酸鋰、硼氫化鈉、苯基化硼鈉、苯甲酸鈉、苯甲酸鉀、苯甲酸銫、苯甲酸鋰、磷酸氫二鈉、磷酸氫二鉀、磷酸氫二鋰、苯基磷酸二鈉、雙酚A之二鈉鹽、二鉀鹽、二銫鹽或二鋰鹽、苯酚之鈉鹽、鉀鹽、銫鹽或鋰鹽等。
作為鹼土類金屬化合物舉例為例如鹼土類金屬化合物之有機酸鹽、無機鹽、氧化物、氫氧化物、氫化物、烷氧化物等。具體可使用氫氧化鎂、氫氧化鈣、氫氧化鍶、氫氧化鋇、碳酸氫鎂、碳酸氫鈣、碳酸氫鍶、碳酸氫鋇、碳酸鎂、碳酸鈣、碳酸鍶、碳酸鋇、乙酸鎂、乙酸鈣、乙酸鍶、乙酸鋇、硬脂酸鎂、硬脂酸鈣、苯甲酸鈣、苯基磷酸鎂等。
作為含氮化合物舉例為例如氫氧化4級銨及其鹽、胺類等。具體可使用氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丙基銨、氫氧化四丁基銨、氫氧化三甲基苄基銨等之具有烷基、芳基等之氫氧化4級銨類;三乙胺、二甲基苄胺、三苯胺等之3級胺類;二乙胺、二丁胺等之2級胺類;丙胺、丁胺等之1級胺類;2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、苯并咪唑等之咪唑類;或氨、四甲基硼氫化銨、四丁基硼氫化銨、四丁基銨四苯基硼酸鹽及四苯基銨四苯基硼酸鹽等之鹼或鹼性鹽等。
作為酯交換觸媒,亦較佳使用鋅、錫、鋯、鉛等之鹽,該等可單獨使用或與其他觸媒組合使用。具體可使用乙酸鋅、苯甲酸鋅、2-乙基己酸鋅、氯化錫(II)、氯化錫(IV)、乙酸錫(II)、乙酸錫(IV)、二月桂酸二丁基錫、氧化二丁基錫、二丁基錫二甲氧化物、乙醯丙酮酸鋯、氧基乙酸鋯、四丁氧化鋯、乙酸鉛(II)、乙酸鉛(IV)等。
該等觸媒係以相對於使用之二羥基化合物之合計1莫耳為1×10
-9~1×10
-3莫耳的比例使用,較佳以1×10
-7~1×10
-4莫耳的比例使用。或者該等觸媒係以相對於理論生成之樹脂量,使觸媒中之金屬成分較佳為0.001ppm~1000ppm,更佳為0.01ppm~100ppm,特佳為0.1ppm~100ppm之方式使用。
熔融聚縮合法係使用如上述之原料及觸媒,於加熱下進而於常壓或減壓下藉由酯交換反應邊去除副產物邊進行熔融聚縮合。
於本組成系之熔融聚縮合,期望使二羥基化合物及碳酸酯於反應容器中熔融後,以滯留副產之單羥基化合物的狀態進行反應。為了使滯留,可封閉反應裝置,或以減壓或加壓等而控制壓力。該步驟之反應時間為20分鐘以上240分鐘以下,較佳為40分鐘以上180分鐘以下,特佳為60分鐘以上150分鐘以下。此時,副產之單羥基化合物在生成後立即蒸餾時,最終所得之聚碳酸酯樹脂中高分子量體之含量變少。然而,副產之單羥基化合物於反應容器中滯留一定時間時,最終所得之聚碳酸酯樹脂之高分子量體的含量變多。
熔融聚縮合反應可以連續式進行,亦可以分批式進行。進行反應時所用之反應裝置可為裝備有錨型攪拌葉片、MAXBLEND攪拌葉片、螺旋帶型攪拌葉片等之立式,亦可為裝備有槳葉片、格子葉片、眼鏡型葉片等之橫式,亦可為裝備有螺桿之擠出機型。又,考慮到聚合物之黏度,較佳使用將該等反應裝置適當組合之反應裝置。
如上述之聚碳酸酯樹脂的製造方法中,於聚合反應結束後,為了保持熱安定性及水解安定性,而可將觸媒去除或失活。例如可添加習知之酸性物質使觸媒失活。作為酸性物質具體可較佳地使用苯甲酸丁酯等之酯類;對-甲苯磺酸等之芳香族磺酸類;對-甲苯磺酸丁酯、對-甲苯磺酸己酯等之芳香族磺酸酯類;亞磷酸、磷酸、膦酸等之磷酸類;亞磷酸三苯酯、亞磷酸單苯酯、亞磷酸二苯酯、亞磷酸二乙酯、亞磷酸二正丙酯、亞磷酸二正丁酯、亞磷酸二正己酯、亞磷酸二辛酯、亞磷酸單辛酯等之亞磷酸酯類;磷酸三苯酯、磷酸二苯酯、磷酸單苯酯、磷酸二丁酯、磷酸二辛酯、磷酸單辛酯等之磷酸酯類;二苯基膦酸、二辛基膦酸、二丁基膦酸等之膦酸類;苯基膦酸二乙酯等之膦酸酯類;三苯膦、雙(二苯基膦醯基)乙烷等之膦類;硼酸、苯基硼酸等之硼酸類;十二烷基苯磺酸四丁基鏻鹽等之芳香族磺酸鹽類;硬脂酸氯、苯甲醯氯、對-甲苯磺醯氯等之有機鹵化物;二甲基硫酸等之烷基硫酸;苄基氯等之有機鹵化物等。該等失活劑相對於觸媒量可以0.01~50倍莫耳,較佳0.3~20倍莫耳之量使用。藉由以此等量使用失活劑,可獲得充分之失活效果,且可製造耐熱性優異之樹脂。
使觸媒失活後,亦可設置在0.1~1mmHg的壓力、200~350℃之溫度下將聚合物中之低沸點化合物脫揮發去除的步驟。該步驟中,較佳使用配備有槳葉片、格子葉片、眼鏡型葉片等之表面更新能力優異之攪拌葉片的橫型裝置,或薄膜蒸發器。
<聚酯碳酸酯樹脂之製造方法>
聚酯碳酸酯樹脂可藉由例如以二羧酸與二羥基化合物與碳酸二酯作為原料藉由熔融聚縮合法製造。構成上述結構單位(A)、(B)及(C)之單體化合物可作為二羧酸或二羥基化合物使用。作為二羥基化合物,可使用如上述之脂肪族二羥基化合物或芳香族二羥基化合物。作為碳酸二酯,可使用與聚碳酸酯樹脂之製造中使用者相同的化合物。
作為二羧酸未特別限制,但可較佳地使用萘二羧酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸、鄰苯二甲酸、2-甲基對苯二甲酸、聯苯二羧酸、四氫萘二羧酸等之芳香族二羧酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、馬來酸、富馬酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、癸烷二羧酸、十二烷二羧酸、環己烷二羧酸、十氫萘二羧酸、降冰片烷二羧酸、三環癸烷二羧酸、五環十二烷二羧酸、3,9-雙(1,1-二甲基-2-羧乙基)-2,4,8,10-四氧雜螺[5.5]十一烷、5-羧基-5-乙基-2-(1,1-二甲基-2-羧乙基)-1,3-二噁烷、二聚酸等之脂肪族二羧酸及該等之衍生物。作為二羧酸衍生物可例示酯、酸酐及酸鹵化物。
各化合物之添加量可決定為使二羥基化合物與二羧酸以等莫耳反應,其餘與碳酸二酯反應。碳酸二酯較佳以相對於二醇成分與二羧酸成分之差1莫耳為0.60~1.50莫耳的比例使用,更佳為0.80~1.40莫耳,又更佳為1.00~1.30莫耳,又更佳為1.00~1.25莫耳,特佳為1.00~ 1.20之比例。藉由調整該莫耳比例,可控制聚酯碳酸酯樹脂的分子量。
關於觸媒、反應裝置等,與上述聚碳酸酯樹脂之製造方法相同。以熔融聚縮合製造聚酯碳酸酯樹脂時,反應在120~260℃,較佳180~260℃之溫度進行0.1~5小時,較佳0.5~3小時。其次邊提高反應系的減壓度邊提高反應溫度,進行二醇化合物與碳酸二酯之反應,最終於1mmHg以下的減壓下於200~350℃之溫度進行0.05~2小時之聚縮合反應。
關於反應後之觸媒去除或失活與聚碳酸酯樹脂相同。
<聚酯樹脂之製造方法>
聚酯樹脂可使用二羧酸及二羥基化合物藉由以往習知之聚酯的製造方法製造。可舉例為例如酯交換法、直接酯化法等之熔融聚合法、溶液聚合法等。作為二羧酸及二羥基化合物,可使用與上述聚碳酸酯樹脂及聚酯碳酸酯樹脂之製造方法中記載者同樣的化合物。
製造聚酯樹脂時,可使用通常之聚酯樹脂製造時使用之酯交換觸媒、酯化觸媒、聚縮合觸媒等。作為該等觸媒未特別限制,但舉例為例如鋅、鉛、鈰、鎘、錳、鈷、鋰、鈉、鉀、鈣、鎳、鎂、釩、鋁、鈦、銻、鍺、錫等之金屬的化合物(例如脂肪酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、氫氧化物、氯化物、氧化物、烷氧化物)或金屬鎂等。該等可單獨使用,或可組合2種以上使用。作為觸媒,於上述中,較佳為錳、鈷、鋅、鈦、鈣、銻、鍺、錫之化合物,更佳為錳、鈦、銻、鍺、錫之化合物。該等觸媒之使用量未特別限制,但相對於聚酯樹脂之原料以金屬成分計的量較佳為1~1000ppm,更佳為3~750ppm,又更佳為5~500ppm。
聚合反應中之反應溫度取決於觸媒種類、其使用量等,但通常在150℃~300℃之範圍,若考慮到反應速度及樹脂之著色,較佳為180℃~280℃。反應層內之壓力較佳自大氣壓下調節至最後1kPa以下,更佳最終成為0.5kPa以下。
進行聚合反應時,亦可添加磷化合物。作為磷化合物不限於以下,但舉例為例如磷酸、亞磷酸、磷酸酯、亞磷酸酯等。作為磷酸酯不限於以下,但舉例為例如磷酸甲酯、磷酸乙酯、磷酸丁酯、磷酸苯酯、磷酸二甲酯、磷酸二乙酯、磷酸二丁酯、磷酸二苯酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯等。作為亞磷酸酯不限於以下,但舉例為例如亞磷酸甲酯、亞磷酸乙酯、亞磷酸丁酯、亞磷酸苯酯、亞磷酸二甲酯、亞磷酸二乙酯、亞磷酸二丁酯、亞磷酸二苯酯、亞磷酸三甲酯、亞磷酸三乙酯、亞磷酸三丁酯、亞磷酸三苯酯等。該等可單獨使用或可組合2種以上使用。本發明之聚酯樹脂中之磷原子濃度較佳為1~500ppm,更佳為5~400ppm,又更佳為10~200ppm。
任一樹脂之情況,均期望熱可塑性樹脂中的異物含量儘可能少,較佳實施熔融原料之過濾、觸媒液之過濾等。過濾過濾器的網孔較佳為5μm以下,更佳為1μm以下。此外,較佳利用聚合物過濾器對生成的樹脂實施過濾。聚合物過濾器之網孔較佳為100μm以下,更佳為30μm以下。且,採取樹脂顆粒之步驟當然必須在低粉塵環境中,較佳為等級6以下,更佳為等級5以下。
又,樹脂製造時,可使用醚化防止劑、熱安定劑、光安定劑等之各種安定劑、聚合調整劑等。
[6]熱可塑性樹脂之物性
實施形態之熱可塑性樹脂之聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)較佳為20,000~200,000。更佳,聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)為20,000~120,000,更佳為20,000~ 55,000,特佳為25,000~45,000,又更佳為10,000~40,000。聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)可藉由後述實施例中記載之方法測定。
通過將Mw設為20,000以上,於樹脂成形時可獲得充分強度。藉由將Mw設為200,000以下,於樹脂製造時可成為適當的熔融黏度,且製造後可毫無問題地取出樹脂。又,於熔融狀態下,可獲得適於樹脂成型的流動性。
實施形態之熱可塑性樹脂在23℃、波長589nm下的折射率(nD)較佳為1.635~1.695,更佳為1.640~ 1.690,又更佳為1.645~1.685,特佳為1.650~1.680。實施形態之熱可塑性樹脂之折射率(nD)高,適於光學材料。折射率可藉由後述實施例中記載之方法測定。
實施形態之熱可塑性樹脂的阿貝數(ν)較佳為23以下,更佳為21以下,又更佳為20以下,特佳為19以下。阿貝數可藉由後述實施例中記載之方法測定。
實施形態之熱可塑性樹脂的雙折射強度較佳為-0.8~+0.5,更佳大於-0.5且0.5以下,又更佳為-0.4 ~+0.4,特佳為-0.3~+0.3。例如,雙折射強度之絕對值較佳未滿0.5、0.4以下、0.3以下、0.2以下或0.1以下。雙折射強度可藉由後述實施例中記載之方法測定。
實施形態之熱可塑性樹脂的玻璃轉移溫度(Tg)較佳為90~180℃,更佳為95~175℃,又更佳為100~170℃,再更佳為140~170℃,特佳為150~170℃。藉由將玻璃轉移溫度設為此範圍,可順利地進行以射出成形等之成形。且,由於樹脂之熔融溫度不那麼高,故不易發生樹脂之分解及著色。此外,於通用模具調溫機中,由於將模具溫度與樹脂玻璃轉移溫度之差設為適當範圍,故亦可使用於要求嚴格面精度之用途。基於成形流動性及成形耐熱性之觀點,Tg的下限值較佳為130℃,更佳為135℃,Tg的上限值較佳為165℃,更佳為160℃。
實施形態之熱可塑性樹脂係分子量未滿1000之低分子量化合物較佳含有1.9%以上,更佳為2%以上,又較佳為2.5%以上,特佳為3%以上,例如1.9~9%、2~7%、2.5~5%、2.9~5%。將以上述範圍內之量含有分子量未滿1000的低分子量化合物之熱可塑性樹脂成形時,可獲得機械強度優異之成形體。又,利用射出成形等之成形時由於不會發生稱為滲出之低分子量化合物的析出,或僅輕微發生。進而,由於成形時之樹脂的可塑性增加,故亦具有提高成形速度,可削減成形時之能源成本的優點。
此處,熱可塑性樹脂中之低分子量化合物的比例係使用GPC分析計算之值,係將熱可塑性樹脂供於GPC分析時之分子量未滿1000的化合物的波峰面積合計相對於全波峰面積之比例。亦即,熱可塑性樹脂中之低分子量化合物的比例(CLWC)係以下述式表示。
GPC分析可藉由後述實施例中記載之方法進行。
[7]光學成形體
使用實施形態之熱可塑性樹脂,可製造光學成形體。例如可藉由射出成形法、壓縮成形法、擠出成形法、溶液澆鑄法等之任意方法成形。由於實施形態之熱可塑性樹脂之成形性及耐熱性優異,故於必須射出成形之光學鏡片中可特別有利地使用。成形時,實施形態之熱可塑性樹脂亦可與其他樹脂摻合使用。作為其他樹脂可例示例如聚醯胺、聚縮醛、改質聚苯醚、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯等。又,亦可混合抗氧化劑、加工安定劑、光安定劑、聚合金屬滅活劑、難燃劑、滑劑、抗靜電劑、界面活性劑、抗菌劑、脫模劑、紫外線吸收劑、可塑劑、相溶化劑等之添加劑。
作為抗氧化劑,舉例為三乙二醇-雙[3-(3-第三丁基-5-甲基-4-羥基苯基)丙酸酯]、1,6-己二醇-雙[3-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、季戊四醇-四[3-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、十八烷基-3-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二第三丁基-4-羥基苄基)苯、N,N-六亞甲基雙(3,5-二第三丁基-4-羥基-氫桂皮醯胺)、3,5-二第三丁基-4-羥基-苄基磷酸二乙酯、三(3,5-二第三丁基-4-羥基苄基)異氰尿酸酯、3,9-雙{1,1-二甲基-2-[β-(3-第三丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙醯氧基]乙基}-2,4,8,10-四氧雜螺(5,5)十一烷等。熱可塑性樹脂中之抗氧化劑之含量,相對於熱可塑性樹脂100重量份,較佳為0.001~0.3重量份。
作為加工安定劑,舉例為磷系加工熱安定劑、硫系加工熱安定劑等。作為磷系加工熱安定劑舉例為亞磷酸、磷酸、亞膦酸、膦酸及該等之酯等。具體可舉例為亞磷酸三苯酯、亞磷酸三(壬基苯基)酯、亞磷酸三(2,4-二-第三丁基苯基)酯、亞磷酸三(2,6-二-第三丁基苯基)酯、亞磷酸三癸酯、亞磷酸三辛酯、亞磷酸三-十八烷基酯、亞磷酸二癸酯單苯酯、亞磷酸二辛酯單苯酯、亞磷酸二異丙酯單苯酯、亞磷酸單丁酯二苯酯、亞磷酸單癸酯二苯酯、亞磷酸單辛酯二苯酯、雙(2,6-二-第三丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、亞磷酸2,2-亞甲基雙(4,6-二-第三丁基苯基)辛酯、雙(壬基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、雙(2,4-二異丙苯基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、雙(2,4-二-第三丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、二硬脂基季戊四醇二亞磷酸酯、磷酸三丁酯、磷酸三乙酯、磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、磷酸二苯酯鄰二甲苯基酯、磷酸二丁酯、磷酸二辛酯、磷酸二異丙酯、苯膦酸二甲酯、苯膦酸二乙酯、苯膦酸二丙酯、四(2,4-二-第三丁基苯基)-4,4’-聯苯二膦酸酯、四(2,4-二-第三丁基苯基)-4,3’-聯苯二膦酸酯、四(2,4-二-第三丁基苯基)-3,3’-聯苯二膦酸酯、膦酸雙(2,4-二-第三丁基苯基)-4-苯酯苯酯、膦酸雙(2,4-二-第三丁基苯基)-3-苯酯苯酯酯等。熱可塑性樹脂中之磷系加工熱安定劑之含量,相對於熱可塑性樹脂100重量份,較佳為0.001~0.2重量份。
作為硫系加工熱安定劑可舉例為季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)、季戊四醇四(3-肉豆蔻基硫代丙酸酯)、季戊四醇四(3-硬脂基硫代丙酸酯)、二月桂基-3,3’-硫代二丙酸酯、二肉豆蔻基-3,3’-硫代二丙酸酯、二硬脂基-3,3’-硫代二丙酸酯等。熱可塑性樹脂中之硫系加工熱安定劑之含量,相對於熱可塑性樹脂100重量份,較佳為0.001~0.2重量份。
作為脫模劑,較佳為其90重量%以上由醇與脂肪酸之酯所成者。作為醇與脂肪酸之酯,具體舉例為單元醇與脂肪酸的酯、多元醇與脂肪酸的部分酯或全酯。作為上述單元醇與脂肪酸的酯,較佳為碳原子數1~20之單元醇與碳原子數10~30之飽和脂肪酸的酯。且作為多元醇與脂肪酸的部分酯或全酯,較佳為碳原子數1~25之多元醇與碳原子數10~30之飽和脂肪酸的部分酯或全酯。
具體而言,作為單元醇與飽和脂肪酸的酯舉例為硬脂酸硬脂酯、棕櫚酸棕櫚酯、硬脂酸丁酯、月桂酸甲酯、棕櫚酸異丙酯等。作為多元醇與飽和脂肪酸的部分或全酯,舉例為硬脂酸單甘油酯、硬脂酸單甘油酯、硬脂酸二甘油酯、硬脂酸三甘油酯、硬脂酸單山梨酸酯、山嵛酸單甘油酯、癸酸單甘油酯、月桂酸單甘油酯、季戊四醇單硬脂酸酯、季戊四醇四硬脂酸酯、季戊四醇四壬酸酯、丙二醇單硬脂酸酯、聯苯基聯苯酸酯、山梨糖醇酐單硬脂酸酯、硬脂酸2-乙基己酯、二季戊四醇六硬脂酸酯等之二季戊四醇之全酯或部分酯等。該等脫模劑之含量,相對於熱可塑性樹脂100重量份,較佳為0.005~2.0重量份的範圍,更佳為0.01~0.6重量份之範圍,又更佳為0.02~0.5重量份之範圍。
作為紫外線吸收劑,可適當地使用苯并三唑系紫外線吸收劑、二苯甲酮系紫外線吸收劑、三嗪系紫外線吸收劑、環狀亞胺酯系紫外線吸收劑、氰基丙烯酸酯系紫外線吸收劑等。紫外線吸收劑均可單獨使用,亦可組合2種以上使用。
作為苯并三唑紫外線吸收劑舉例為2-(2-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-(2-羥基-5-第三辛基苯基)苯并三唑、2-(2-羥基-3,5-二異丙苯基苯基)苯基苯并三唑、2-(2-羥基-3-第三丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2,2’-亞甲基雙[4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2N-苯并三唑-2-基)苯酚]、2-(2-羥基-3,5-二-第三丁基苯基)苯并三唑、2-(2-羥基-3,5-二-第三丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2-羥基-3,5-二-第三戊基苯基)苯并三唑、2-(2-羥基-5-第三辛基苯基)苯并三唑、2-(2-羥基-5-第三丁基苯基)苯并三唑、2-(2-羥基-4-辛基苯基)苯并三唑、2,2’-亞甲基雙(4-異丙苯基-6-苯并三唑苯基)、2,2’-對-伸苯基雙(1,3-苯并噁嗪-4-酮)、2-[2-羥基-3-(3,4,5,6-四氫鄰苯二甲醯亞胺甲基)-5-甲基苯基]苯并三唑等。
作為二苯甲酮系紫外線吸收劑舉例為2,4-二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羥基-4-辛氧基二苯甲酮、2-羥基-4-苄氧基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基-5-磺氧基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基-5-磺氧基三氫化物二苯甲酮、2,2’-二羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2’,4,4’-四羥基二苯甲酮、2,2’-二羥基-4,4’-二甲氧基二苯甲酮、2,2’-二羥基-4,4’-二甲氧基-5-鈉磺氧基二苯甲酮、雙(5-苯甲醯基-4-羥基-2-甲氧基苯基)甲烷、2-羥基-4-正十二烷氧基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基-2’-羧基二苯甲酮等。
作為三嗪系紫外線吸收劑舉例為2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-[(己基)氧基]-苯酚、2-(4,6-雙(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基)-5-[(辛基)氧基]-苯酚等。
作為環狀亞胺酯系紫外線吸收劑舉例為2,2’-雙(3,1-苯并噁嗪-4-酮)、2,2’-對-伸苯基雙(3,1-苯并噁嗪-4-酮)、2,2’-間-伸苯基雙(3,1-苯并噁嗪-4-酮)、2,2’-(4,4’-二伸苯基)雙(3,1-苯并噁嗪-4-酮)、2,2’-(2,6-萘)雙(3,1-苯并噁嗪-4-酮)、2,2’-(1,5-萘)雙(3,1-苯并噁嗪-4-酮)、2,2’-(2-甲基-對-伸苯基)雙(3,1-苯并噁嗪-4-酮)、2,2’-(2-硝基-對-伸苯基)雙(3,1-苯并噁嗪-4-酮)、2,2’-(2-氯-對-伸苯基)雙(3,1-苯并噁嗪-4-酮)等。
作為氰基丙烯酸酯系紫外線吸收劑舉例為1,3-雙-[(2’-氰基-3’,3’-二苯基丙烯醯基)氧基]-2,2-雙[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯醯基)氧基]甲基)丙烷、1,3-雙-[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯醯基)氧基]苯等。
紫外線吸收劑之含量,相對於熱可塑性樹脂100重量份,較佳為0.01~3.0重量份,更佳為0.02~1.0重量份,又更佳為0.05~0.8重量份。若為該調配量之範圍,則根據用途,可對熱可塑性樹脂賦予充分的耐候性。
於光學成形體之表面可根據需要設置抗反射層或硬塗層之塗層。抗反射層可為單層亦可為多層,可為有機物亦可為無機物,但較佳為無機物。具體舉例為氧化矽、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、氧化鈰、氧化鎂、氟化鎂等之氧化物或氟化物。
實施形態之熱可塑性樹脂為高折射率且具有低阿貝數。因此,可有利地使用於光學鏡片、液晶顯示器、有機EL顯示器、太陽能電池等所使用之透明導電性基板、光碟、液晶面板、光學卡、薄片、薄膜、光纖、連接器、蒸鍍塑膠反射器、顯示器等之光學零件的構造材料或功能材料用途。
實施形態之熱可塑性樹脂特別適合作為光學鏡片之材料。由於實施形態之熱可塑性樹脂為高折射率,且為低阿貝數,具有雙折射強度之絕對值小等之物性,故將其作為光學鏡片時,可使用於望遠鏡、雙筒望遠鏡、電視投影儀等之以往使用昂貴的高折射率玻璃鏡片之領域,且極為有用。光學鏡片根據需要較佳以非球面鏡片之形式使用。由於非球面鏡片可藉1片鏡片實現實質上為零的球面像差,故無需藉由組合複數個球面鏡片來消除球面像差,而可輕量化及減低生產成本。非球面鏡片於光學鏡片中作為相機鏡片特別有用。
光學鏡片係藉由例如射出成形法、射出壓縮成形法等之任意方法成形。藉由使用實施形態之熱可塑性樹脂,可更簡便地獲得技術上難以用玻璃鏡片加工的高折射率低雙折射非球面鏡片。
使用實施形態之熱可塑性樹脂亦可製造光學薄膜。由於此種薄膜之透明性、耐熱性等優異,故適合使用於液晶基板用薄膜、光學記憶卡等。
為了極力避免異物混入光學成形體中,成形環境當然必須為低粉塵環境,較佳為等級6以下,更佳為等級5以下。
[實施例]
以下藉由實施例詳細說明本發明,但本發明的內容不受此限制。
(實施例1)
將作為原料之以下述表1所示之結構式表示之(9,9-雙(4-(2-羥基乙氧基)-3-苯基苯基)茀)[BPPEF] 25.3406g(0.0429莫耳)、2,2’-([9,9’-聯菲]-10,10’-二基雙(氧基))雙(乙烷-1-醇)[BIPOL-2EO] 8.7248g(0.0184莫耳)、碳酸二苯酯(DPC) 13.4564g(0.0628莫耳)及碳酸氫鈉0.4325×10
-4g(0.51484×10
-6莫耳)放入附有攪拌機及蒸餾裝置之300mL反應器中,將系內設為101.3 kPa的氮氣環境。
將該反應器浸入經加熱至180℃之油浴中,開始酯交換反應。反應開始起5分鐘後開始攪拌,20分鐘後,歷時10分鐘自101.3kPa減壓至93.33kPa。於其10分鐘後開始,將油浴溫度歷時10分鐘升溫至190℃。進而10分鐘後,歷時10分鐘自93.33kPa減壓至26.66kPa。其後,歷時20分鐘將溫度自190℃升溫至210℃,進而減壓至24.00kPa。隨後,歷時10分鐘升溫至220℃,進而減壓至20.00kPa。隨後,歷時10分鐘升溫至240℃同時減壓至17.33kPa,其30分鐘後,減壓至0kPa。以該狀態保持30分鐘後,將氮氣導入反應系內恢復至101.3kPa,獲得聚碳酸酯樹脂。
(實施例2~5、比較例1~3)
作為原料使用表1所示之化合物,與實施例1同樣製造聚碳酸酯樹脂。所得樹脂之組成示於表1。
此處,表1中,各數值(mol%)係將所得樹脂中所含之來自表1中記載的化合物之結構單位的合計設為100mol%時之來自各化合物的結構單位之比例(mol%)。亦即,實施例1之樹脂,於將樹脂中所含的來自BIPOL-2EO及BPPEF的結構單位之合計設為100mol%時,含有30mol%之來自BIPOL-2EO的結構單位,含有70mol%之來自BPPEF之結構單位。
實施例及比較例所得之樹脂之物性示於表2。各物性係藉由以下方法測定。
(1)折射率(nD)
基於JIS B 7071-2:2018,將實施例及比較例所得之樹脂成形獲得V塊作為試驗片。使用折射率計(島津製作所製KPR-3000)在23℃下測定折射率。
(2)阿貝數(ν)
針對於折射率測定中使用者相同的試驗片(V塊),使用折射率計測定於23℃下之波長486nm、589nm、656nm的折射率,使用下述式算出阿貝數。
折射率計:島津製作所製KPR-3000
ν=(nD-1)/(nF-nC)
nD:於波長589nm之折射率
nC:於波長656nm之折射率
nF:於波長486nm之折射率
(3)玻璃轉移溫度(Tg)
基於JIS K7121-1987,使用示差熱掃描熱量分析計,以10℃/min的升溫程序進行測定。
示差熱掃描熱量分析計:日立高新技術股份有限公司製X-DSC7000
(4)雙折射強度
・試驗片之成形
將實施例及比較例所得之樹脂溶解於二氯甲烷中並於鏡面台上揮發乾燥,獲得厚度100μm的薄膜。
・雙折射之測定:
將上述薄膜試驗片延伸,測定於450nm之雙折射。
測定裝置:JASCO橢圓光譜儀M-220
測定條件:使用經1.5倍延伸之薄膜進行測定
雙折射強度係所得樹脂於450nm之雙折射與來自BPEF之聚碳酸酯(均質體)於450nm之雙折射的比。
(5)重量平均分子量(Mw)
藉由凝膠滲透層析(GPC)法測定實施例及比較例所得之樹脂的重量平均分子量,並經標準聚苯乙烯換算而算出。使用的裝置、使用管柱及測定條件如下。
・GPC裝置:TOSOH(股)製HLC-8420GPC
・管柱:TOSOH(股)製TSKgel SuperHM-M×3根
TOSOH(股)製TSKgel保護管柱SuperH-H×1根
TOSOH(股)製TSKgel SuperH-RC×1根
・檢測器:RI檢測器
・標準聚苯乙烯:TOSOH(股)製,標準聚苯乙烯套組PStQuick C
・試料溶液:0.2質量%四氫呋喃溶液
・溶離液:四氫呋喃
・溶離液流速:0.6mL/min
・管柱溫度:40℃
(6)低分子量化合物之比例
使用GPC分析結果算出熱可塑性樹脂中之低分子量化合物(分子量未滿1000之化合物)的比例。GPC分析方法係於上述有關重量平均分子量(Mw)所記載者。此處,低分子量化合物之比例係指將熱可塑性樹脂供於GPC分析時之分子量未滿1000的化合物的波峰面積相對於全波峰面積之比例。因此,使用下述式算出低分子量化合物之比例(CLWC)。
由表2可知實施例之樹脂具有折射率高、阿貝數低等之適於光學材料的特性。又,由於具有較佳範圍之玻璃轉移溫度(Tg),故可順利地進行樹脂之成形(例如射出成形)。此外,由於雙折射強度之絕對值小,故此種樹脂使用於光學鏡片時,可提高所得之光學鏡片單元之攝像性能,可獲得鮮明圖像。且,由於樹脂中所含之低分子量化合物的比例在較佳範圍,故具有機械強度優異、成形時不易產生滲出等之優點。此外,與比較例之樹脂相比,實施例之樹脂雖顯示樹脂中所含之低分子量化合物之比例高的傾向,但此導致成形時之樹脂可塑性增加的特性。藉此,可提高樹脂之成形速度,並減低成形時之能源成本。
儘管已說明本發明之一些實施形態,但該等實施形態係作為舉例而呈現,並非旨在限制發明之範圍。該等新穎的實施形態可以其他各種形態實施,在不脫離發明要點之範圍內可進行各種省略、替換、變更。該等實施形態及其變形包含在發明之範圍及要點中,且包含於申請專利範圍中記載之發明及其均等範圍內。
Claims (19)
- 一種熱可塑性樹脂,其包含 來自下述通式(1)所表示之單體之結構單位(A)、與 來自下述通式(3)所表示之單體之結構單位(C): [通式(1)中, L 1各自獨立、表示2價之連結基; R 3及R 4各自獨立、表示鹵素原子,或可含有芳香族基之碳數1~20的取代基; j3及j4各自獨立、表示0~4的整數; t表示0或1的整數]; [通式(3)中, A’及B’各自獨立、表示可具有取代基之碳數1~5的伸烷基, R c及R d各自獨立、為選自由鹵素原子、可具有取代基之碳數1~20的烷基、可具有取代基之碳數1~20的烷氧基、可具有取代基之碳數5~20的環烷基、可具有取代基之碳數5~20的環烷氧基、可具有取代基之碳數6~20的芳基、以及含有由O、N及S所選出1個以上之雜環原子的可具有取代基之碳數6~20的雜芳基所構成之群, Y表示單鍵或2價連結基, c及d各自獨立、表示0~10的整數, p及q各自獨立、表示0~4的整數]。
- 如請求項1之熱可塑性樹脂,其中,相對於前述結構單位(A)及(C)之合計,前述結構單位(A)之比例為5~95mol%、前述結構單位(C)之比例為5~95mol%。
- 如請求項1或2之熱可塑性樹脂,其中,前述通式(1)中R 3及R 4各自獨立、為甲基、苯基或萘基。
- 如請求項1~3中任一項之熱可塑性樹脂,其中,前述通式(1)中L 1各自獨立、為可具有取代基之碳數1~5的伸烷基。
- 如請求項1~4中任一項之熱可塑性樹脂,其中,前述通式(1)所表示之單體具有以下式(1’)所表示之構造, 。
- 如請求項1~5中任一項之熱可塑性樹脂,其中,前述通式(3)中Y為單鍵、可具有取代基之茀基,或具有下述式(8)~(14)中任一構造之2價連結基: [式(8)~(14)中, R 61、R 62、R 71及R 72各自獨立、表示氫原子、鹵素原子、可具有取代基之碳數1~20的烷基,或可具有取代基之碳數6~30的芳基,或、R 61及R 62、或R 71及R 72、相互鍵結而形成可具有取代基之碳數1~20的碳環或雜環, r及s各自獨立、表示0~5000的整數]。
- 如請求項1~6中任一項之熱可塑性樹脂,其中,前述通式(3)中A’及B’各自獨立、為可具有取代基之碳數2或3的伸烷基。
- 如請求項1~7中任一項之熱可塑性樹脂,其中,前述通式(3)所表示之單體具有以下通式(IV)所表示之構造: [式中, A’、B’、R c、R d、c、d、p及q如前述通式(3)所定義; R 1及R 2各自獨立、表示碳數1~20的烷基、碳數1~20的烷氧基、碳數5~20的環烷基、碳數5~20的環烷氧基、碳數6~20的芳基或碳數6~20的芳基氧基,此等之各個可具有取代基; e及f各自獨立、表示0~4的整數]。
- 如請求項1~8中任一項之熱可塑性樹脂,其中,前述通式(3)所表示之單體選自由以下所構成的群, 。
- 如請求項1~9中任一項之熱可塑性樹脂,其中,更包含來自下述通式(2)所表示之單體的結構單位(B): [式中, A及B各自獨立、表示可具有取代基之碳數1~5的伸烷基、羰基或此等之組合, R a及R b各自獨立,為選自由鹵素原子、碳數1~20的烷基、碳數1~20的烷氧基、碳數5~20的環烷基、碳數5~20的環烷氧基、碳數6~20的芳基、含有由O、N及S所選出1個以上之雜環原子之碳數6~20的雜芳基、碳數6~20的芳基氧基、及-C≡C-R h所構成的群,此等之各個可具有取代基, R h表示可具有取代基之碳數6~20的芳基、或含有由O、N及S所選出1個以上之雜環原子的可具有取代基之碳數6~20的雜芳基, X表示單鍵或2價連結基, a及b各自獨立、表示0~10的整數, m及n各自獨立、表示0~6的整數]。
- 如請求項10之熱可塑性樹脂,其中,相對於前述結構單位(A)、(B)及(C)之合計、前述結構單位(A)之比例為10~35mol%、前述結構單位(B)之比例為20~50mol%、前述結構單位(C)之比例為10~45mol%。
- 如請求項10或11之熱可塑性樹脂,其中,前述通式(2)中X各自獨立、為單鍵或可具有取代基之茀基。
- 如請求項10~12中任一項之熱可塑性樹脂,其中,前述通式(2)所表示之單體具有以下通式(II)或(III)所表示之構造: [式中, A、B、R a、R b、a、b、m及n如前述通式(2)中所定義; R 1及R 2各自獨立、表示碳數1~20的烷基、碳數1~20的烷氧基、碳數5~20的環烷基、碳數5~20的環烷氧基、碳數6~20的芳基或碳數6~20的芳基氧基,此等之各個可具有取代基; e及f各自獨立、表示0~4的整數]。
- 如請求項10~13中任一項之熱可塑性樹脂,其中,前述通式(2)所表示之單體由以下所構成的群所選出, 。
- 如請求項10~14中任一項之熱可塑性樹脂,其中,雙折射強度為大於-0.5且0.5以下。
- 如請求項10~15中任一項之熱可塑性樹脂,其中,前述熱可塑性樹脂中分子量(Mw)未滿1000的分子之比例為1.9%以上, 前述分子量未滿1000的分子之比例(CLWC)、藉由以下之式所計算出, 。
- 如請求項1~16中任一項之熱可塑性樹脂,其中,前述熱可塑性樹脂為選自由聚碳酸酯樹脂、聚酯樹脂及聚酯碳酸酯樹脂所構成的群。
- 一種包含請求項1~17中任一項之熱可塑性樹脂的光學構件。
- 如請求項18之光學構件,其中,前述光學構件為光學鏡片。
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JP2022-114690 | 2022-07-19 |
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