CN101175815A - 成型材料及其用途、以及成型材料的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种成型材料,包括重复结构单元的一部分或全部含有脂环式结构的聚合物、酚系稳定剂、受阻胺系光稳定剂及磷系稳定剂,所述酚系稳定剂和/或所述受阻胺系光稳定剂的至少一部分附着于由所述聚合物形成的粒子的表面而存在。
Description
技术领域
本发明涉及成型材料及其用途、制造方法,更具体而言涉及最适合用于采用405nm左右的所谓蓝紫光的激光光源的拾光装置及在拾光装置中使用的光学部件的成型材料、由该成型材料形成的光学部件、拾光装置及成型材料的制造方法。
背景技术
迄今对拾光装置(也称为光电传感头、光电传感头装置等)进行了开发和制造,基本上已普及,该拾光装置用于对压缩光盘(CD)、数字视频光盘或数字多功能光盘(DVD)等光信息记录介质(也称为光盘或媒介)进行信息的再生、记录。
最近针对可进行更高密度的信息记录的光信息记录介质的规格也进行了研究开发。
这种拾光装置,将从光源(主要使用激光二极管)发射出的光束经由包括光束整形棱镜、准直仪、光束分离器、对物光学元件等光学部件的光学***聚光于光盘的信息记录面而形成点。随后,来自记录面上的信息记录孔(也称为凹坑)的反射光再次经由光学***聚光于传感器上,通过转换成电信号而再生信息。此时反射光的光束根据信息记录孔的形状也会变化,从而由此来区别“0”“1”的信息。这里,在光盘的信息记录面上设置有保护基板(塑料制的保护层,也称为玻璃罩)。
另外,对CD-R、CD-RW等记录型媒介记录信息的情况,在记录面上通过激光束形成点,使记录面上的记录材料发生热化学变化。由此,例如CD-R的情况热扩散性色素发生不可逆变化,从而形成与信息记录孔同样的形状。CD-RW的情况,由于使用相变型材料,通过热化学变化在结晶状态和非结晶状态之间进行可逆变化,从而可以重写信息。
从CD规格的光盘再生信息用的拾光装置,物镜的数值孔径(NA)为0.45左右,使用的光源的波长为785nm左右。另外,作为记录用途多数使用数值孔径0.50左右的物镜。这里,CD规格的光盘的保护基板厚度为1.2mm。
CD作为光信息记录介质被广泛普及,但这些年DVD逐渐普及。DVD与CD相比保护基板厚度薄,进而通过减小信息记录孔,信息记录量增多。CD约为600~700MB(百万字节),而DVD约具有4.7GB(十亿字节)这样大容量的记录容量,多用作记录电影等动态图像的公开媒体。
从DVD规格的光盘再生信息用的拾光装置原理上具有与CD用拾光装置同样的结构。但是,如上所述由于信息记录孔变小等,采用NA为0.60左右的物镜和655nm左右的光源波长。另外,作为记录用途多采用NA为0.65左右的物镜。这里,DVD规格的光盘的保护基板厚度为0.6mm。
另外,关于DVD规格的光盘,记录型的光盘已经实用化,有DVD-RAM、DVD-RW/R、DVD+RW/R等各规格。关于它们的技术原理也与CD规格的情况相同。
如上所述,正在提出更为高密度高容量的光盘。针对这种光盘采用了具有405nm左右的光源波长的所谓蓝紫光的激光光源。
关于“高密度光盘”,尽管使用的波长被确定,但保护基板厚度、存储容量、NA等均未确定。
为了大幅度提高记录密度,使光盘的保护基板厚度变薄,NA会随之变大。相反,也可以使保护基板厚度和NA与DVD等以往光盘的规格相同。具体而言,关于保护基板的厚度提出了进一步薄至0.1mm的厚度、与DVD同样的0.6mm的厚度等。
上述的拾光装置中采用的光学部件几乎大部分都是通过塑料树脂注塑成型的部件或者是玻璃制的挤压成型的部件。其中,后者的玻璃制光学部件一般针对温度变化的折射率变化小。因此,被用于配置在成为热源的光源附近的光束整形棱镜,但另一方面存在制造成本比较高的问题。从而,对准直仪、耦合透镜、对物光学元件等各光学部件的利用就减少。相反,前者的塑料树脂制光学部件具有可以通过注塑成型廉价地制造的优点,从而最近非常多地被使用。但是,虽然存在大小差异,但塑料材料在使用波长区域具有吸收,光学性能有时会随着使用而劣化。
为了高速地进行信息的再生即读出,或者高速地进行信息的记录,需要提高光量,确实地形成聚光点。提高光量的最简单的方法是通过提高激光二极管的功率来提高二极管的发光量。但是,由此会产生光学性能随着使用的劣化变大、不能达到设计时的光学性能这样的问题。并且,伴随着激光器功率的增加,环境温度上升也会成为促进树脂劣化的主要原因。
另外,为了高速地运作,需要使致动器(actuator)高速地工作。由此产生热量,从而同样会成为促进树脂劣化的主要原因。因此,对用于光学部件的塑料提出了抑制使用时光学性能发生变化的各种尝试。
例如在专利文献1中记载了相对100质量份(a)热塑性降冰片烯系树脂(例如1,4-亚甲基-1,4,4a,9a-四氢芴的开环聚合物的加氢物等)配合0.03~1质量份(b)受阻胺系耐光稳定剂、0.002~2质量份(c)酚系抗氧化剂及0.002~1质量份(d)磷系抗氧化剂的技术。但是,专利文献1中记载的树脂组合物对光的稳定性不充分,不适合用于采用蓝紫激光光源的拾光装置。并且,会被由酚系抗氧化剂和受阻胺系耐光稳定剂形成的盐着色,存在会降低透过率的缺陷。另外,成型时容易产生发泡,双折射差,从而还存在得不到高精度的光学部件的问题。
另外,在专利文献2中记载了含有乙烯基脂环式烃聚合物和数均分子量(Mn)为1000~10000的受阻胺系耐光稳定剂的树脂组合物。该树脂组合物被记载为加工稳定性优异,可以得到耐光稳定性、耐热性、透明性优异的成型体。虽然该树脂组合物与上述技术相比成型时的发泡性和双折射得到改善,但是对光的稳定性不充分,不适合用于采用蓝紫激光光源的拾光装置。并且,专利文献2中记载的树脂组合物存在照射蓝紫激光时会发生白浊的缺陷。
进而,专利文献3中公开了一种耐候性树脂组合物,该树脂组合物的耐候(光)性优异,并且透明性、耐热性优异,成型加工时的扬尘性少,在成型加工为光学部件时能发挥优异的光学特性,其特征在于,含有(A)环状聚烯烃系树脂和(B)分子量为300以上、在温度20℃的蒸气压为1×10-8Pa以下、且加热减量测定时的5%质量减少温度为200℃以上的苯并***系紫外线吸收剂和(C)分子量为500以上、在温度20℃的蒸气压为1×10-6Pa以下、且加热减量测定时的5%质量减少温度为250℃以上的受阻胺系光稳定剂。该树脂组合物虽然耐热性提高,成型时的发泡被抑制,但是存在由苯并***系紫外线吸收剂的吸收,实际上不适合用于采用蓝紫激光光源的拾光装置。并且,还存在吸水率高的缺陷。
进而,在专利文献4中,为了得到没有着色、即使长期照射紫外线也不会产生色调变化的成型体,记载了以5≤A/B≤50的质量比混合含有100质量份乙烯基脂环式烃聚合物和0.001~2.0质量份抗氧化剂的树脂组合物颗粒A以及含有100质量份乙烯基脂环式烃聚合物和2~20质量份耐光稳定剂的树脂组合物颗粒B,接着进行熔融成型的技术。但是,成型时的稳定性较差,树脂的透明性和对光的稳定性都不充分,实际上不适合用于采用蓝紫激光光源的拾光装置。另外,制造和成型工艺繁杂,不能认为是面向批量生产的方法。
另外,在专利文献5中首次记载了如下树脂组合物:含有聚合物(A)和抗氧化剂(B),所述聚合物(A)具有通过加成聚合反应芳香族乙烯基单体、接着对芳香环进行氢化而得到的含有脂环基的乙烯性不饱和单体单元,所述抗氧化剂(B)如同6-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙氧基]-2,4,8,10-四叔丁基二苯并[d,f][1.3.2]二氧杂磷杂环庚烯(dioxaphosphepine)在一个分子内具有磷酸酯结构和酚结构,从而该树脂组合物机械强度优异,进而即使以蓝紫激光等短波长照射高强度的光线也不会着色。但是,现状是光学性能随着使用中的树脂劣化而变得不够稳定等,难以将该树脂组合物用于采用蓝紫激光光源的拾光装置。
专利文献1:特开平9-268250号公报
专利文献2:再公表WO01/092412号公报
专利文献3:特开2001-72839号公报
专利文献4:特开2003-276047号公报
专利文献5:特开2004-83813号公报
发明内容
由现有的成型材料得到的成型体不能完全解决如下所述的课题。
i)采用接近紫外线的区域的激光时容易产生劣化,使用时性能发生变化。
ii)高温下的耐热性不足而引起树脂等的着色。
iii)成型时的稳定性。
也就是说,本发明要提供一种具有充分的光学性能,并且即使采用接近紫外线的区域的光源也难以产生劣化,可以得到使用时能维持高的光学性能和光线透过率的光学部件的成型材料及其用途、制造方法。
(1)一种成型材料,包括重复结构单元的一部分或全部含有脂环式结构的聚合物、酚系稳定剂、受阻胺系光稳定剂及磷系稳定剂,所述酚系稳定剂和/或所述受阻胺系光稳定剂的至少一部分附着于由所述聚合物形成的粒子的表面而存在。
(2)上述(1)所述的成型材料,附着于所述粒子的表面的稳定剂为酚系稳定剂。
(3)上述(1)所述的成型材料,当包含在成型材料中的所述酚系稳定剂的总量为100质量%时,所述酚系稳定剂的20质量%~100质量%附着于所述粒子的表面。
(4)上述(1)所述的成型材料,当包含在成型材料中的所述受阻胺系光稳定剂的总量为100质量%时,所述受阻胺系光稳定剂的90质量%~100质量%被包含在所述粒子的内部。
(5)上述(1)~(4)中任意一项所述的成型材料,相对于100质量份所述聚合物,在所述粒子的内部包含0.25质量份~10质量份受阻胺系光稳定剂。
(6)上述(1)~(5)中任意一项所述的成型材料,所述酚系稳定剂熔粘于所述粒子表面。
(7)上述(6)所述的成型材料,其通过在Tm1-20℃以上、Tm2+20℃以下的温度加热在所述粒子的表面附着有所述酚系稳定剂的粒子而得到,这里,Tm1和Tm2分别表示所述酚系稳定剂的熔点的下限和上限的温度。
(8)上述(1)~(7)中任意一项所述的成型材料,所述聚合物为具有由下述通式(1)表示的一种或二种以上结构的环状烯烃系聚合物,所述通式(1)为:
(化学式1)
式中,x、y表示共聚比,为满足0/100≤y/x≤95/5的实数,x、y为摩尔基准;n表示取代基Q的取代数,为0≤n≤2的实数;R1为选自由碳原子数2~20的烃基形成的组中的2+n价基团;R2为氢原子或者选自由碳原子数1~10的烃基形成的组中的1价基团;R3为选自由碳原子数2~10的烃基形成的组中的4价基团;Q为COOR4,R4为氢原子或者选自由碳原子数1~10的烃基形成的组中的1价基团;R1、R2、R3和Q可以各自为1种,也可以以任意比例具有2种以上。
(9)上述(1)~(7)中任意一项所述的成型材料,所述聚合物为具有由下述通式(2)表示的一种或二种以上结构的环状烯烃系聚合物,所述通式(2)为:
(化学式2)
式中,R1为选自由碳原子数2~20的烃基形成的组中的2价基团;R2为氢原子或者选自由碳原子数1~10的烃基形成的组中的1价基团;R1和R2可以各自为1种,也可以以任意比例具有2种以上;x、y表示共聚比,为满足5/95≤y/x≤95/5的实数,x、y为摩尔基准。
(10)上述(1)~(7)中任意一项所述的成型材料,所述聚合物为由四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二碳烯和乙烯形成的共聚物。
(11)熔融成型上述(1)~(10)中任意一项所述的成型材料而得到的成型物。
(12)由上述(11)所述的成型物形成的光学部件。
(13)上述(12)所述的光学部件,用于具有包括300nm~450nm范围的波长的光源的光学***。
(14)上述(12)所述的光学部件,在光学功能面具有赋予光程差的结构。
(15)上述(12)~(14)中任意一项所述的光学部件,用于拾光装置。
(16)上述(15)所述的光学部件,所述拾光装置在采用波长不同的多个光源的同时可以对基板厚度不同的多种光信息记录介质进行信息的记录或者再生。
(17)上述(16)所述的光学部件,所述光源的至少一个具有390nm~420nm的波长。
(18)使用了上述(12)~(17)中任意一项所述的光学部件的拾光装置。
(19)上述(18)所述的拾光装置,将上述(12)~(17)中任意一项所述的光学部件的全部或一部分保持于致动器而形成可动的结构。
(20)将上述(1)~(10)中任意一项所述的成型材料用作光学部件的材料的方法。
(21)一种成型材料的制造方法,所述成型材料包括重复结构单元的一部分或全部含有脂环式结构的聚合物、酚系稳定剂、受阻胺系光稳定剂及磷系稳定剂,所述酚系稳定剂和/或所述受阻胺系光稳定剂的至少一部分附着于由所述聚合物形成的粒子的表面而存在;所述制造方法包括如下工序:
调制在粒子的内部包含酚系稳定剂和/或受阻胺系光稳定剂、且包含磷系稳定剂的由所述聚合物形成的粒子的工序;以及
在所述粒子的表面附着酚系稳定剂和/或受阻胺系光稳定剂的工序。
(22)上述(21)所述的成型材料的制造方法,所述附着稳定剂的工序包括:当成型材料中包含的所述酚系稳定剂的总量为100质量%时,在所述粒子的表面附着20质量%~100质量%的酚系稳定剂的工序。
(23)上述(22)所述的成型材料的制造方法,在所述粒子的表面附着所述酚系稳定剂的工序包括:通过在Tm1-20℃以上、Tm2+20℃以下的温度加热在表面附着有所述酚系稳定剂的粒子而使所述酚系稳定剂熔粘于粒子表面的工序,这里,Tm1和Tm2分别表示所述酚系稳定剂的熔点的下限和上限的温度。
根据本发明的成型材料,可以得到具有充分的光学性能、即使采用接近紫外线的区域的光源也难以产生劣化、并且使用时能维持高的光学性能和光线透过率的光学部件。
附图说明
上述的目的及其他目的、特征和优点通过下述的优选实施方式及附随的下述附图会更加清楚。
图1为本发明涉及的拾光装置的图。
具体实施方式
以下详细地说明本发明。
聚合物
本发明的成型材料中使用的聚合物,其重复结构单元的一部分或全部包含脂环式结构。
本发明的聚合物优选选自下述通式(1)所示的聚合物。
(化学式3)
式中,x、y表示共聚比,为满足0/100≤y/x≤95/5的实数,x、y为摩尔基准;n表示取代基Q的取代数,为0≤n≤2的实数;R1为选自由碳原子数2~20的烃基形成的组中的2+n价基团;R2为氢原子或者选自由碳原子数1~10的烃基形成的组中的1价基团;R3为选自由碳原子数2~10的烃基形成的组中的4价基团;Q为COOR4,R4为氢原子或者选自由碳原子数1~10的烃基形成的组中的1价基团;R1、R2、R3和Q可以各自为1种,也可以以任意比例具有2种以上。
上述通式(1)中的各符号可举出如下所述的优选条件,这些条件可根据需要组合使用。
[1]R1基团为在结构中至少具有1个环结构的基团。
[2]对于R3,作为包含该基团的结构单元的例示(n=0的情况)可举出例示结构(a)、(b)和(c):
(化学式4)
式中,R1如上所述。
[3]n为0。
[4]y/x为满足5/95≤y/x≤95/5的实数。
[5]R2为氢原子和/或-CH3。
[6]Q为-COOH或-COOCH3基团。
其中,上述通式(1)中的各符号最优选可举出如下所述的条件,这些条件可根据需要组合使用。
[1]R1基团为由通式(3)表示的二价基团,更优选为所述通式(3)中p是1的二价基团。
通式(3)为:
(化学式5)
式中,p为0~2的整数。
[2]对于R3基团,作为包含该基团的结构单元的例示(n=0的情况)可举出上述例示结构(a)。
另外,聚合类型在本发明中没有任何限制,可以适用加成聚合、开环聚合等公知的各种聚合类型。作为加成聚合可举出无规共聚、嵌段共聚、交替共聚等。本发明中从抑制光学性能劣化的角度考虑,优选采用无规共聚物。
用作主要成分的树脂的结构为上述结构时,可以得到透明性、折射率和双折射率等光学物性优异且高精度的光学部件。
(重复结构单元的一部分或全部具有脂环族结构的聚合物的例示)
由上述通式(1)表示的聚合物大致分为以下的(i)~(iv)这4种聚合物:
(i)乙烯或α-烯烃与环状烯烃的共聚物
(ii)开环聚合物或其加氢物
(iii)聚苯乙烯衍生物或其加氢物
(iv)其他聚合物
以下依次进行说明。
[(i)乙烯或α-烯烃与环状烯烃的共聚物]
(i)乙烯或α-烯烃与环状烯烃的共聚物为由通式(2)表示的环状烯烃系共聚物。例如包括来自乙烯或者碳原子数3~30的直链状或支链状的α-烯烃的结构单元(A)以及来自环状烯烃的结构单元(B)。
(化学式6)
通式(2)中,R1为选自由碳原子数2~20、优选2~12的烃基形成的组中的2价基团。
R2为氢原子或者选自由碳原子数1~10、优选1~5的烃基形成的组中的1价基团。
R1和R2可以各自为1种,也可以以任意比例具有2种以上。
x、y表示共聚比,为满足5/95≤y/x≤95/5的实数,优选满足50/50≤y/x≤95/5,更优选满足55/45≤y/x≤80/20。x、y为摩尔基准。
(来自乙烯或α-烯烃的结构单元(A))
来自乙烯或α-烯烃的结构单元(A)为如下所述的来自乙烯或者碳原子数3~30的直链状或支链状的α-烯烃的结构单元。
具体地可举出乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、3-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-戊烯、3-乙基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-己烯、4,4-二甲基-1-己烯、4,4-二甲基-1-戊烯、4-乙基-1-己烯、3-乙基-1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯、1-十八碳烯、1-二十碳烯等。其中优选乙烯。这些来自乙烯或α-烯烃的结构单元在不损害本发明效果的范围内可以包括2种以上。
(来自环状烯烃的结构单元(B))
来自环状烯烃的结构单元(B)包括选自由来自下述通式(4)、通式(5)和通式(6)表示的环状烯烃的结构单元构成的组中的至少一种。
来自通式(4)表示的环状烯烃的结构单元(B)具有以下的结构。
(化学式7)
通式(4)中,u为0或1,v为0或正整数,w为0或1。这里,w为1的情况,用w表示的环为六元环;w为0的情况,该环为五元环。R61~R78及Ra1和Rb1可以彼此相同,也可以不同,为氢原子、卤原子或烃基。
卤原子为氟原子、氯原子、溴原子或者碘原子。烃基通常可举出碳原子数1~20的烷基、碳原子数1~20的卤代烷基、碳原子数3~15的环烷基或者芳香族烃基。
更具体而言,作为烷基可举出甲基、乙基、丙基、异丙基、戊基、己基、辛基、癸基、十二烷基、十八烷基等。作为卤代烷基可举出上述碳原子数1~20的烷基被1个或多个卤原子取代的基团。另外,作为环烷基可举出环己基等,作为芳香族烃基可举出苯基、萘基等。
进而,在上述通式(4)中,R75和R76、R77和R78、R75和R77、R76和R78、R75和R78或者R76和R77也可以各自结合,即互相共通而形成单环或多环的基团。进而,这样形成的单环或多环也可以具有双键。由于多环以少于单环的含量就可得到玻璃化温度(Tg)高的共聚物,因此从耐热性方面考虑优选多环。进而,具有能够以少的环状烯烃加入量进行制造的优点。在此形成的单环或多环的基团具体可举出如下所述的基团。
(化学式8)
上述例示中,标有序号1或2的碳原子分别表示在上述通式(4)中R75(R76)或R77(R78)结合的碳原子。
R75和R76或R77和R78可以形成烷叉(alkylidene)基。该烷叉基通常碳原子数为2~20。作为烷叉基的具体例可举出乙叉基、丙叉基、异丙叉基等。
由通式(5)表示的环状烯烃形成的结构单元(B)具有以下结构。
(化学式9)
通式(5)中,x和d为0或1以上的正整数,y和z为0、1或2。另外,R81~R99可以彼此相同,也可以不同,为氢原子、卤原子、脂肪族烃基、芳香族烃基或烷氧基,R89和R90结合的碳原子与R93结合的碳原子或R91结合的碳原子可以直接或者通过碳原子数1~3的亚烷基进行结合。另外,y=z=0时,R95和R92或R95和R99可以互相结合而形成单环或多环的芳香族环。
作为卤原子可以例示与上述通式(4)中的卤原子相同的原子。
作为脂肪族烃基可举出碳原子数1~20的烷基或碳原子数3~15的环烷基。更具体而言,作为烷基可举出甲基、乙基、丙基、异丙基、戊基、己基、辛基、癸基、十二烷基、十八烷基等。作为环烷基可举出环己基等。
作为芳香族烃基可举出芳基、芳烷基等,具体地可举出苯基、甲苯基、萘基、苄基、苯乙基等。
作为烷氧基可举出甲氧基、乙氧基、丙氧基等。在此R89和R90结合的碳原子与R93结合的碳原子或R91结合的碳原子可以直接或者通过碳原子数1~3的亚烷基进行结合。即,上述二个碳原子通过亚烷基进行结合的情况,R89和R93或者R90和R91互相共通,形成亚甲基(-CH2-)、亚乙基(-CH2CH2-)或亚丙基(-CH2CH2CH2-)中的任意一种亚烷基。
进而,y=z=0时,R95和R92或R95和R99可以互相结合而形成单环或多环的芳香族环。具体而言,y=z=0时,可举出由R95和R92形成的如下所述的芳香族环。由于多环以少于单环的含量就可得到玻璃化温度(Tg)高的共聚物,因此从耐热性方面考虑优选多环。进而,具有能够以少的环状烯烃加入量进行制造的优点。
(化学式10)
1与上述通式(5)中的d相同。
来自通式(6)表示的环状烯烃的结构单元(B)具有以下的结构。
(化学式11)
通式(6)中,R100和R101可以彼此相同,也可以不同,为氢原子或碳原子数1~5的烃基,并且f为1≤f≤18的整数。作为碳原子数1~5的烃基优选可举出烷基、卤代烷基或环烷基。这些具体例从上述式(4)的R61~R78的具体例可以清楚地知道。
作为如上所述的来自通式(4)、(5)或(6)表示的环状烯烃的结构单元(B)具体地可举出二环-2-庚烯衍生物(二环庚-2-烯衍生物)、三环-3-癸烯衍生物、三环-3-十一碳烯衍生物、四环-3-十二碳烯衍生物、五环-4-十五碳烯衍生物、五环十五碳二烯衍生物、五环-3-十五碳烯衍生物、五环4-十六碳烯衍生物、五环-3-十六碳烯衍生物、六环-4-十七碳烯衍生物、七环-5-二十碳烯衍生物、七环-4-二十碳烯衍生物、七环-5-二十一碳烯衍生物、八环-5-二十二碳烯衍生物、九环-5-二十五碳烯衍生物、九环-6-十二六碳烯衍生物、环戊二烯-苊烯加成物的衍生物、1,4-亚甲基-1,4,4a,9a-四氢芴衍生物、1,4-亚甲基-1,4,4a,5,10,10a-六氢蒽衍生物、碳原子数3~20的环烯烃衍生物等。
并且,在上述的来自通式(4)、(5)或(6)表示的环状烯烃的结构单元(B)中,优选四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二碳烯衍生物和六环[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]-4-十七碳烯衍生物,特别优选四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二碳烯。
如上所述的来自通式(4)或(5)表示的环状烯烃的结构单元(B)可以通过环戊二烯和具有对应结构的烯烃类发生狄尔斯-阿德耳(Diels-8lder)反应来制造。来自这些通式(4)、(5)或(6)表示的环状烯烃的结构单元(B)可以包括2种以上。另外,使用上述单体进行聚合的物质可以根据需要进行改性,此时可以改变来自单体的结构单元的结构。例如可以通过加氢处理根据条件使来自单体的结构单元中的苯环等变成环己基环。
在本发明中,作为“(i)乙烯或α-烯烃与环状烯烃的共聚物”优选为由乙烯与四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二碳烯形成的共聚物。
另外,共聚类型在本发明中没有任何限制,可以适用无规共聚、嵌段共聚、交替共聚等公知的各种共聚类型,优选采用无规共聚。
[(ii)开环聚合物或其加氢物]
(ii)开环聚合物或其加氢物为,在上述通式(1)的作为优选例列举的结构中,包括由上述例示结构(b)表示的结构单元的环式烯烃聚合物。
并且,环式烯烃聚合物可以具有极性基团。作为极性基团可举出羟基、羧基、烷氧基、环氧基、缩水甘油基、氧化羰基、羰基、氨基、酯基等。
环式烯烃聚合物通常通过聚合环式烯烃、具体而言通过开环聚合脂环式烯烃而得到。另外,具有极性基团的环式烯烃聚合物例如通过利用改性反应对上述环式烯烃聚合物导入具有极性基团的化合物,或者通过将具有极性基团的单体作为共聚成分进行共聚来得到。
作为用于得到环式烯烃聚合物的脂环式烯烃具体可举出二环[2.2.1]-庚-2-烯(常用名:降冰片烯)、5-甲基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5,5-二甲基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-乙基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-丁基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-己基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-辛基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-十八烷基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-乙叉基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-甲叉基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-乙烯基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-丙烯基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-甲氧基-甲基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-氰基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-甲基-5-甲氧羰基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-乙氧羰基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、二环[2.2.1]-庚-5-烯基-2-甲基丙酸酯、二环[2.2.1]-庚-5-烯基-2-甲基辛酸酯、二环[2.2.1]-庚-2-烯-5,6-二羧酸酐、5-羟甲基二环[2.2.1]-庚-2-烯、5,6-二(羟甲基)-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-羟基-异丙基二环[2.2.1]-庚-2-烯、5,6-二羧基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、二环[2.2.1]-庚-2-烯-5,6-二羧酸酰亚胺、5-环戊基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-环己基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-环己烯基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-苯基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、三环[4.3.0.12,5]癸-3,7-二烯(常用名:二环戊二烯)、三环[4.3.0.12,5]癸-3-烯、三环[4.4.0.12,5]十一碳-3,7-二烯、三环[4.4.0.12,5]十一碳-3,8-二烯、三环[4.4.0.12,5]十一碳-3-烯、四环[7.4.0.110,13.02,7]-十三碳-2,4,6-11-四烯(别名:1,4-亚甲基-1,4,4a,9a-四氢芴)、四环[8.4.0.111,14.03,8]-十四碳-3,5,7,12-11-四烯(别名:1,4-亚甲基-1,4,4a,5,10,10a-六氢蒽)、四环[4.4.0.12,5.17,10]-十二碳-3-烯(常用名:四环十二碳烯)、8-甲基-四环[4.4.0.12,5.17,10]-十二碳-3-烯、8-乙基-四环[4.4.0.12,5.17,10]-十二碳-3-烯、8-甲叉基-四环[4.4.0.12,5.17,10]-十二碳-3-烯、8-乙叉基-四环[4.4.0.12,5.17,10]-十二碳-3-烯、8-乙烯基-四环[4.4.0.12,5.17,10]-十二碳-3-烯、8-丙烯基-四环[4.4.0.12,5.17,10]-十二碳-3-烯、8-甲氧羰基-四环[4.4.0.12,5.17,10]-十二碳-3-烯、8-甲基-8-甲氧羰基-四环[4.4.0.12,5.17,10]-十二碳-3-烯、8-羟甲基-四环[4.4.0.12,5.17,10]-十二碳-3-烯、8-羧基-四环[4.4.0.12,5.17,10]-十二碳-3-烯、8-环戊基-四环[4.4.0.12,5.17,10]-十二碳-3-烯、8-环己基-四环[4.4.0.12,5.17,10]-十二碳-3-烯、8-环己烯基-四环[4.4.0.12,5.17,10]-十二碳-3-烯、8-苯基-四环[4.4.0.12,5.17,10]-十二碳-3-烯、五环[6.5.1.13,6.02,7.09,13]-十五碳-3,10-二烯、五环[7.4.0.13,6.110,13.02,7]-十五碳-4,11-二烯等降冰片烯系单体;环丁烯、环戊烯、环己烯、3,4-二甲基环戊烯、3-甲基环己烯、2-(2-甲基丁基)-1-环己烯、环辛烯、3a,5,6,7a-四氢-4,7-亚甲基-1H-茚、环庚烯等单环的环烯烃;乙烯基环己烯、乙烯基环己烷等乙烯基脂环式烃系单体;环戊二烯、环己二烯等脂环式共轭二烯系单体等。脂环式烯烃可以各自单独使用或者组合2种以上而使用。
另外,根据需要还可以共聚可共聚的单体。作为其具体例可举出乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、3-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-戊烯、3-乙基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-己烯、4,4-二甲基-1-己烯、4,4-二甲基-1-戊烯、4-乙基-1-己烯、3-乙基-1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯、1-十八碳烯、1-二十碳烯等碳原子数2~20的乙烯或α-烯烃;环丁烯、环戊烯、环己烯、3,4-二甲基环戊烯、3-甲基环己烯、2-(2-甲基丁基)-1-环己烯、环辛烯、3a,5,6,7a-四氢-4,7-亚甲基-1H-茚等环烯烃;1,4-己二烯、4-甲基-1,4-己二烯、5-甲基-1,4-己二烯、1,7-辛二烯等非共轭二烯等。这些单体可以各自单独使用,或者组合2种以上而使用。
脂环式烯烃的聚合方法没有特别限制,可以按照公知的方法进行。从耐热性、稳定性、光学物性方面考虑,这些开环聚合物优选进行加氢而使用。加氢方法可以采用公知的方法。
[(iii)聚苯乙烯衍生物或其加氢物]
(iii)聚苯乙烯衍生物或其加氢物为以乙烯基化合物作为单体而得到的(共)聚合物或其加氢物,是在上述通式(1)的作为优选例列举的结构中,包括由上述例示结构(c)表示的结构单元的环状烯烃系聚合物。作为乙烯基化合物可举出乙烯基芳香族化合物、乙烯基脂环式烃化合物等。
作为乙烯基芳香族化合物可举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-乙基苯乙烯、α-丙基苯乙烯、α-异丙基苯乙烯、α-叔丁基苯乙烯、2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、2,4-二异丙基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、4-叔丁基苯乙烯、5-叔丁基-2-甲基苯乙烯、单氯苯乙烯、二氯苯乙烯、单氟苯乙烯、4-苯基苯乙烯等苯乙烯类等。
作为乙烯基脂环式烃化合物可举出乙烯基环己烷、3-甲基异丙烯基环己烷等乙烯基环己烷类;4-乙烯基环己烯、4-异丙烯基环己烯、1-甲基-4-乙烯基环己烯、1-甲基-4-异丙烯基环己烯、2-甲基-4-乙烯基环己烯、2-甲基-4-异丙烯基环己烯等乙烯基环己烯类等。
在本发明中,可以使上述单体与可共聚的其他单体进行共聚。作为可共聚的单体可举出乙烯、丙烯、异丁烯、2-甲基-1-丁烯、2-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯等α-烯烃系单体;环戊二烯、1-甲基环戊二烯、2-甲基环戊二烯、2-乙基环戊二烯、5-甲基环戊二烯、5,5-二甲基环戊二烯、二环戊二烯等环戊二烯系单体;环丁烯、环戊烯、环己烯等单环烯烃系单体;丁二烯、异戊二烯、1,3-戊二烯、呋喃、噻吩、1,3-环己二烯等共轭二烯系单体;丙烯腈、甲基丙烯腈、α-氯丙烯腈等腈系单体;甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯等(甲基)丙烯酸酯系单体;丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐等不饱和脂肪酸系单体;苯基马来酰亚胺;甲基乙烯基醚;N-乙烯基咔唑、N-乙烯基-2-吡咯烷酮等含有杂环的乙烯基化合物系单体等。
从耐热性、低双折射性、机械强度等角度考虑,用于聚合的上述单体的混合物理想的是通常含有50质量%以上的乙烯基芳香族化合物和/或乙烯基脂环式烃化合物,优选含有70~100质量%,更优选80~100质量%。单体混合物可以同时含有乙烯基芳香族化合物和乙烯基脂环式烃化合物。
乙烯基芳香族化合物和乙烯基脂环式烃化合物的聚合方法没有特别限制,可以按照公知的方法进行。并且,得到的聚合物可以根据需要进行加氢而使用,加氢方法可以采用公知的方法。
[(iv)其他聚合物]
作为(iv)其他聚合物可举出例如降冰片烯系单体的开环聚合物、降冰片烯系单体的加成聚合物、降冰片烯系单体和乙烯基化合物(乙烯、α-烯烃等)的加成聚合物、单环环烯烃的聚合物、脂环式共轭二烯系单体的聚合物、乙烯基脂环式烃系单体的聚合物、芳香族烯烃聚合物等,即使是不包括在上述(i)~(iii)中的结构,也可以在通式(1)的范围内任意选择。例如,可举出使上述(i)~(iii)相互或公知的可共聚的单体发生共聚而得到的聚合物。
在上述(i)~(iv)大致划分的4种聚合物中,光学特性方面优选(i)乙烯或α-烯烃与环烯烃的共聚物,所有聚合物中最优选的是乙烯和四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二碳烯通过无规加成聚合而得到的聚合物。如果在本发明的这种结构范围内,则由成型时的变形引起的光学各向异性小,其为本发明的聚合物的优异特征,结果是形成不会导致光学性能恶化即光学各向异性小的塑料,并且得到低吸水率、耐热性、耐药品性优异等性能。
(可用作主链的一部分的其他结构)
另外,在不损害通过本发明的成型方法得到的制品的良好物性的范围内,本发明中使用的聚合物根据需要可以具有由其他可共聚的单体衍生的重复结构单元。其共聚比没有限定,优选为20摩尔%以下,更优选为10摩尔%以下,共聚上述范围以上时,可能会损害光学物性,得不到高精度的光学部件。另外,共聚种类没有限定,但优选无规共聚物。
(聚合物的分子量)
本发明的成型材料中使用的聚合物的分子量没有限定,优选在135℃的萘烷中测定的特性粘度[η]为0.03~10dl/g,更优选为0.05~5dl/g,最优选为0.10~2dl/g。
分子量高于该范围时,成型性变差;另外,分子量低于该范围时,成型物变脆。
受阻胺系光稳定剂
本发明中使用的受阻胺系光稳定剂通常为在结构中具有3,5-二叔丁基-4-羟基苯基以及2,2,6,6-四甲基哌啶基或1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基的化合物,具体地可举出2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基硬脂酸酯、1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基硬脂酸酯、2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基苯甲酸酯、N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)十二烷基琥珀酸酰亚胺、1-[(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氧乙基]-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、二(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、二(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-2-丁基-2-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)丙二酸酯、N,N’-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亚甲基二胺、四(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,2,3,4-丁烷四羧酸酯、四(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-1,2,3,4-丁烷四羧酸酯、二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)·二(十三烷基)-1,2,3,4-丁烷四羧酸酯、二(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)·二(十三烷基)-1,2,3,4-丁烷四羧酸酯、3,9-二[1,1-二甲基-2-{三(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基氧羰基氧)丁基羰基氧}乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺环[5.5]十一烷、3,9-二[1,1-二甲基-2-{三(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基氧羰基氧)丁基羰基氧}乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺环[5.5]十一烷、1,5,8,12-四[4,6-二{N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁基氨基}-1,3,5-三嗪-2-基]-1,5,8,12-四氮杂十二烷、1-(2-羟乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇/琥珀酸二甲酯缩合物、2-叔辛基氨基-4,6-二氯均三嗪/N,N’-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亚甲基二胺缩合物、N,N’-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亚甲基二胺/二溴乙烷缩合物、2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶-N-氧基、二(2,2,6,6-四甲基-N-氧哌啶)癸二酸酯、四(2,2,6,6-四甲基-N-氧哌啶基)丁烷-1,2,3,4-四羧酸酯、3,9-二(1,1-二甲基-2-(三(2,2,6,6-四甲基-N-氧哌啶基-4-氧羰基)丁基羰基氧)乙基)2,4,6,10-四氧杂螺环[5.5]十一烷、1,6-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基氨基)己烷/二溴乙烷缩聚物、1,6-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基氨基)己烷/2,4-二氯-6-叔辛基氨基均三嗪缩聚物、1,6-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基氨基)己烷/2,4-二氯-6-吗啉基均三嗪缩聚物、2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇和十三烷醇和1,2,3,4-丁烷四羧酸的缩合物、2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇和1,2,3,4-丁烷四羧酸的缩合物、1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶醇和十三烷醇和1,2,3,4-丁烷四羧酸的缩合物、1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶醇和1,2,3,4-丁烷四羧酸的缩合物、1-[2-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氧]乙基]-4-[3-3,5-二叔丁基-4-羟基苯基]丙酰氧]-2,2,6,6-四甲基哌啶(例如サノ一ルLS-2626、三共株式会社制造)、2-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-2-正丁基丙二酸-二(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)(例如Tinuvin144、日本汽巴嘉基株式会社制造)、二(2,2’,6,6’-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(例如TINUVIN770、日本汽巴嘉基株式会社制造)、聚[6-(1,1,3,3-四甲基丁基)亚氨基-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]六亚甲基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基](例如CHIMASSORB944、日本汽巴嘉基株式会社制造)等。
酚系稳定剂
作为本发明中使用的酚系稳定剂为在结构中具有酚骨架的稳定剂。通常在结构中包括3,5-二甲基-4-羟基苯基、2,4-二甲基-3-羟基苯基、3-甲基-2-羟基苯基或者其衍生物形成的基团等特性基团,例如为:
(化学式12)
作为具体例可举出1,6-己二醇-二[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、季戊四醇-四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、四[亚甲基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]甲烷等以及作为商品被销售的アデカスタブAO-20、アデカスタブAO-60、アデカスタブAO-80、アデカスタブAO-330(以上4种由旭电气化学工业制造)、イルガノツクス1010(汽巴嘉基公司制造)等受阻酚系抗氧化剂等,除此以外还包括通常被分类为磷系稳定剂那样的在一个分子内具有磷酸酯结构和酚结构的抗氧化剂,例如6-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙氧基]-2,4,8,10-四叔丁基二苯并[d,f][1.3.2]二氧杂磷杂环庚烯等。
另外,酚系稳定剂的熔点范围(Tm1(下限,单位:℃)~Tm2(上限,单位:℃))可以用公知的方法测定。例如在毛细管中采取2~3mm左右厚度的试样,在浴液中加热时开始熔融的温度为Tm1(下限,单位:℃),熔融结束时的温度为Tm2(上限,单位:℃)。熔点范围没有限定,但熔点的下限(Tm1)优选为50℃以上,更优选为100℃以上;熔点的上限(Tm2)优选为150℃以下,更优选为140℃以下。并且,熔点的幅度(Tm2-Tm1)优选为20℃以下,更优选为10℃以下。
熔点和熔点幅度处于上述范围时,可以防止附着于表面的酚系稳定剂由于成型前的干燥操作等处理而熔融脱落的现象,并且供给到成型机内时在树脂熔融前发生熔融,从而可以在成型机内均匀分散,得到均一的成型品。
磷系稳定剂
作为本发明中使用的磷系稳定剂可以例示三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4’-联苯二膦酸酯、二(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇-二亚磷酸酯、二(2,4-二叔丁基)季戊四醇-二亚磷酸酯、2,2’-亚甲基二(4,6-二叔丁基苯基)辛基亚磷酸酯、2,2’-乙叉基二(4,6-二叔丁基苯基)氟代膦酸酯、三(单壬基苯基)亚磷酸酯、三[2-[[2,4,8,10-四叔丁基二苯并[d,f][1.3.2]二氧杂磷杂环庚烯-6-基]氧]乙基]胺等;作为在一个分子内具有磷酸酯结构和酚结构的稳定剂可以例示例如6-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙氧基]-2,4,8,10-四叔丁基二苯并[d,f][1.3.2]二氧杂磷杂环庚烯等。
本发明中使用的这些稳定剂,为了防止成型时发泡或者在高温下从成型品表面挥发等,优选在20℃的蒸气压为10-6pa以下。上述具体例示的酚系稳定剂、磷系稳定剂均优选蒸气压为10-6pa以下。
树脂组合物
制造本发明的成型材料时使用的组合物理想的是:相对于100质量份上述聚合物配合0.25~10质量份、优选0.3~5质量份、更优选0.5~3质量份的受阻胺系光稳定剂,0.01~10质量份、优选0.02~2质量份、更优选0.05~2质量份的酚系稳定剂,以及0.01~5质量份、优选0.02~2质量份、更优选0.05~1质量份的磷系稳定剂。受阻胺系光稳定剂过少时,耐光性、耐候性、耐热性等不足;过多时,会渗出而造成外观不良。酚系稳定剂过少时,耐候性、耐热性等不足;过多时,会发生着色。磷系稳定剂过少时,组合物变得白浊而透明性不足;过多时,存在成型品的外观由于稳定剂渗出而恶化的问题。也就是说,这些稳定剂的配合量在各自的数值范围内时,上述特性的平衡优异。
在上述聚合物中配合受阻胺系光稳定剂、酚系稳定剂、磷系稳定剂、还有根据目的加入的下述添加剂的方法没有特别限制。可以与聚合物混炼,也可以将它们配合到聚合物溶液中再除去溶剂、或者在贫溶剂中使其析出。
其他添加剂
在不损害本发明效果的范围内,除了上述物质以外也可以根据目的向本发明的成型材料中添加各种添加剂。可以添加例如抗紫外线剂,胺系等抗静电剂,脂肪族醇的酯、多元醇的部分酯和部分醚等润滑剂等各种添加剂。另外,根据用途在不丧失本发明的加氢物的特性的范围内也可以添加乙烯系聚合物等树脂或橡胶质聚合物。
在本发明中,优选并用紫外线吸收剂,特别优选使用苯并***系紫外线吸收剂和/或苯甲酮系紫外线吸收剂。
作为苯并***系紫外线吸收剂具体地可以例示2-(5-甲基-2-羟基苯基)苯并***、2,2-羟基-3,5-二(α,α-二甲基苄基)苯、2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并***、2-(2’-羟基-3’,5’-二叔丁基苯基)苯并***、2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯·苯并***、2-(2’-羟基-3’,5’-二叔丁基苯基)-5-氯·苯并***、2-(2’-羟基-4’-正辛氧基·苯基)苯并***等以及市售的Tinuvin 328、TinuvinPS(均是汽巴嘉基公司制造)、SEESORB709(2-(2’-羟基-5’-叔辛基苯基)苯并***、白石钙公司制造)等苯并***衍生物等。
作为苯甲酮系紫外线吸收剂具体地可以例示2,4-二羟基·苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基·苯甲酮、2,2’-二羟基-4-甲氧基·苯甲酮、2,2’-二羟基-4,4’-二甲氧基·苯甲酮、2,2’-二羟基-4,4’-二甲氧基-5-磺基苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-2’-羧基·苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-5-磺基苯甲酮·三水合物、2-羟基-4-正辛氧基·苯甲酮、2-羟基-4-十八烷氧基·苯甲酮、2-羟基-4-正十二烷氧基·苯甲酮、2-羟基-4-苄氧基苯甲酮、2,2’,4,4’-四羟基·苯甲酮、2-羟基-4-十二烷氧基苯甲酮、2-羟基-4-(2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基)丙氧基苯甲酮等以及Uvinul490(2,2’-二羟基-4,4’-二甲氧基·苯甲酮和其他四取代苯甲酮的混合物、GAF公司制造)、Permy1B-100(苯甲酮化合物,Ferro公司制造)等。
相对100质量份本发明的聚合物,优选配合0.005质量份以上的紫外线吸收剂,更优选0.01质量份以上,特别优选0.02质量份以上,并且优选1质量份以下,更优选0.7质量份以下,特别优选0.5质量份以下。紫外线吸收剂过少时,耐光性、耐候性等不足;过多时,成型品会着色。即,处于上述范围时,耐光性和耐候性优异,可以抑制成型品的着色。
另外,作为润滑剂可以例示例如在特开昭63-273666号公报中公知的甘油单硬脂酸酯、甘油单月桂酯、甘油二硬脂酸酯、季戊四醇单硬脂酸酯、季戊四醇二硬脂酸酯、季戊四醇三硬脂酸酯等具有多元醇被部分酯化的结构的化合物;在特开平3-39403号公报中公知的3-(4-壬基苯基氧)-1,2-丙二醇、3-(二十二烷基氧)-1,2-丙二醇、2,2-二[4-(2,3-二羟基丙基氧)苯基]丙烷等多元醇被部分酯化后的化合物;12-羟基硬脂酸甘油三酯、12-羟基硬脂酸十八烷酯、季戊四醇-四-12-羟基硬脂酸酯、乙二醇-二-12-羟基硬脂酸酯、丙二醇-二-1 2-羟基硬脂酸酯等具有醇类的全部OH基与含OH基饱和脂肪酸形成酯键的结构的化合物;12-羟基硬脂酸单甘油酯等具有醇类的一部分OH基与含OH基饱和脂肪酸形成酯键的结构的化合物等。
成型材料
本发明的成型材料为如下成型材料:包括重复结构单元的一部分或全部含有脂环式结构的聚合物、酚系稳定剂、受阻胺系光稳定剂及磷系稳定剂,上述酚系稳定剂和/或上述受阻胺系光稳定剂的至少一部分附着于由上述聚合物形成的粒子的表面而存在。
通过为这种构成,本发明的成型材料具有充分的光学性能,并且即使采用接近紫外线的区域的光源也难以产生劣化,可以得到在使用时能维持高的光学性能和光线透过率的光学部件。进而,根据本发明的成型材料,粒子由“重复结构单元的一部分或全部含有脂环式结构的聚合物”形成,并且酚系稳定剂和受阻胺系光稳定剂在粒子的内部和表面没有共存规定量以上,因此可以得到在高温下使用时抑制了着色的光学部件。另外,在本发明的成型材料中,附着于粒子表面的稳定剂发挥润滑剂的作用,稳定了成型性,从而适于大量生产光学部件。
另外,在本发明的成型材料中,假定包含在成型材料中的酚系稳定剂的总量为100质量%时,理想的是在上述粒子的表面附着20~100质量%的酚系稳定剂,优选30~100质量%,特别优选90~100质量%。进而,假定包含在成型材料中的上述受阻胺系光稳定剂的总量为100质量%时,理想的是在上述粒子的内部包含90~100质量%的受阻胺系光稳定剂,优选100质量%。这里,也可以是受阻胺系光稳定剂的一部分附着于上述粒子的表面的同时其余部分包含在上述粒子的内部。
酚系稳定剂和受阻胺系光稳定剂通过以该数值范围存在,酚系稳定剂和受阻胺系光稳定剂的共存量为一定量以下。从而,酚系稳定剂和受阻胺系光稳定剂的反应被抑制,减轻了着色引起的对光线透过性的影响。
本发明的成型材料理想的是相对于100质量份聚合物含有0.25~10质量份、优选0.3~5质量份、更优选0.5~3质量份的受阻胺系光稳定剂,0.01~10质量份、优选0.02~2质量份、更优选0.05~2质量份的酚系稳定剂,以及0.01~5质量份、优选0.02~2质量份、更优选0.05~1质量份的磷系稳定剂。这里,受阻胺系光稳定剂和酚系稳定剂共存时,有时会发生反应而形成盐,上述数值范围也包括了用于形成盐的各稳定剂。
受阻胺系光稳定剂过少时,耐光性、耐候性、耐热性等不足;过多时,会渗出而造成外观不良。酚系稳定剂过少时,耐候性、耐热性等不足;过多时,会发生着色。磷系稳定剂过少时,组合物变得白浊而透明性不足;过多时,会产生成型品的外观由于渗出而恶化的问题。即,这些稳定剂的配合量处于各自的数值范围时,上述特性的平衡优异。
成型材料的制造方法
就本发明的成型材料的制造方法来说,所述成型材料包括重复结构单元的一部分或全部含有脂环式结构的聚合物、酚系稳定剂、受阻胺系光稳定剂及磷系稳定剂,上述酚系稳定剂和/或上述受阻胺系光稳定剂的至少一部分附着于由上述聚合物形成的粒子的表面而存在,所述制造方法包括:调制在粒子的内部包含酚系稳定剂和/或受阻胺系光稳定剂、且在粒子的内部包含磷系稳定剂的由上述聚合物形成的粒子的工序;以及在由上述聚合物形成的粒子的表面附着酚系稳定剂和/或受阻胺系光稳定剂的工序。
在粒子的内部包含酚系稳定剂和/或受阻胺系光稳定剂、且在粒子的内部包含磷系稳定剂的由上述聚合物形成的粒子,通过对包含酚系稳定剂和/或受阻胺系光稳定剂、且包含磷系稳定剂和聚合物的上述树脂组合物用亨舍尔混合机等混合后,再用挤出机等造粒成例如颗粒状而得到。
接着,在上述颗粒状的粒子的表面附着酚系稳定剂和/或受阻胺系光稳定剂。该方法没有特别限制,可以通过锚定效应、表面张力、静电力等将稳定剂保持在颗粒表面。
进而,优选使酚系稳定剂熔粘在颗粒表面,在使酚系稳定剂熔粘在颗粒表面时,通过在Tm1-20℃以上、Tm2+20℃以下加热附着有酚系稳定剂的颗粒来进行。由此,可以防止附着在颗粒表面的粉末状的酚系稳定剂脱落。
以下详细说明成型材料的制造方法。
本发明的成型材料为如下成型材料:包括重复结构单元的一部分或全部含有脂环式结构的聚合物、酚系稳定剂、受阻胺系光稳定剂及磷系稳定剂,上述酚系稳定剂和/或上述受阻胺系光稳定剂的至少一部分附着于由上述聚合物形成的粒子的表面而存在。
酚系稳定剂和/或受阻胺系光稳定剂的至少一部分附着于由上述聚合物形成的粒子的表面而存在。即,酚系稳定剂和受阻胺系光稳定剂不经过在聚合物熔点以上的温度通过挤出机等进行熔融混炼的加热工序这样的稳定剂存在于成型材料中,从而可以抑制酚系稳定剂和受阻胺系光稳定剂的反应,可以减轻着色引起的对光线透过性的影响。
本发明的成型材料理想的是使用的全部酚系稳定剂不经过在200℃以上、优选230℃以上与受阻胺系光稳定剂共存的工序。
本发明的成型材料优选在上述粒子的内部包含磷系稳定剂和受阻胺系光稳定剂,在上述粒子的表面附着酚系稳定剂。
优选在下述[1]的颗粒表面附着[2]的粉末而得到。
[1]由树脂组合物形成的颗粒,该树脂组合物相对于100质量份选自通式(1)表示的聚合物中的聚合物,含有0.25~10质量份受阻胺系光稳定剂、0.01~5质量份磷系稳定剂。
[2]包含酚系稳定剂的粉末(不含受阻胺系光稳定剂)。
在此,上述[1]的颗粒理想的是由下述树脂组合物形成,该树脂组合物相对100质量份选自通式(1)表示的聚合物中的聚合物含有0.25~10质量份、优选0.3~5质量份、更优选0.5~3质量份的受阻胺系光稳定剂以及0.01~5质量份、优选0.02~2质量份、更优选0.05~1质量份的磷系稳定剂。颗粒通过用亨舍尔混合机等混合上述树脂组合物后用挤出机等进行造粒来得到。
在制造本发明的成型材料时优选首先在由树脂组合物形成的颗粒的外侧涂布酚系稳定剂,该树脂组合物相对100质量份选自通式(1)表示的聚合物中的聚合物含有0.25~10质量份受阻胺系光稳定剂以及0.01~5质量份磷系稳定剂。更优选涂布的酚系稳定剂的量相对100质量份颗粒为0.01~10质量份、优选0.02~2质量份、更优选0.05~2质量份。进一步优选涂布通过在颗粒的表面附着粉末状的酚系稳定剂来进行。在此所谓附着是指粉体通过锚定效应、表面张力、静电力等保持在粉体表面的状态。
作为在颗粒表面附着酚系稳定剂的方法可举出例如使用亨舍尔混合机、滚筒混合机等公知的混合机混合颗粒和酚系稳定剂的方法,使用串联外添装置向颗粒的气动输送配管添加酚系稳定剂的方法,通过将事先溶解在溶剂中的酚系稳定剂对颗粒表面进行喷雾等而涂布后进行干燥的方法等。
假定酚系稳定剂的熔点范围为Tm1(下限,单位:℃)~Tm2(上限,单位:℃)时,本发明的成型材料优选通过在Tm1-20℃以上、Tm2+20℃以下,优选Tm1-15℃以上、Tm2+15℃以下的温度,并且在低于构成颗粒的聚合物的熔点的温度加热涂布了酚系稳定剂的颗粒,使酚系稳定剂熔粘在颗粒的表面,即通过在上述特定温度加热酚系稳定剂而使酚系稳定剂密合于颗粒的表面。另外,加热时间没有限定,为5分钟~24小时,优选为10分钟~12小时。
作为使酚系稳定剂熔粘于颗粒表面的方法,可举出例如通过公知的干燥器对于由上述方法等事先使酚系稳定剂附着于表面的颗粒,在进行对颗粒的干燥处理的同时进行加热处理的方法;使用双重管式加热器等串联热处理装置对于使用上述串联外添装置在气动输送装置内使酚系稳定剂附着于表面的颗粒进行加热处理的方法等。
由此,可以防止附着于颗粒表面的粉末状的酚系稳定剂脱落。从而,即使在输送成型材料时等受到强烈冲击的情况,颗粒表面的酚系稳定剂也不会脱落,因此颗粒表面的附着量几乎没有变化,酚系稳定剂的保持性优异。
(全光线透过率和分光光线透过率)
将本发明的成型材料用于光学用途时,必须能透过光线,因此优选光线透过率良好。光线透过率根据用途由分光光线透过率或全光线透过率来规定。
假如在全光线或几个波长区域使用时,全光线透过率必须良好,在表面不设置防反射膜的状态下全光线透过率为85%以上,优选88~93%。全光线透过率为85%以上时,可以确保必要的光量。全光线透过率的测定方法可以适用公知的方法,测定装置等也没有限定,可举出例如根据ASTM D1003将热塑性、非结晶性树脂成型为厚度3mm的片,再使用雾度计测定对本发明的成型材料进行成型而得到的片的全光线透过率的方法等。
另外,仅在特定波长区域利用的光学***例如激光光学***的情况,即使全光线透过率不高,如果在该波长区域的分光光线透过率良好,也可以使用。此时,使用波长下的,在表面未设置防反射膜的状态下的分光光线透过率优选为85%以上,更优选为86~93%。分光光线透过率为85%以上时,可以确保必要的光量。测定方法和装置可以适用公知的方法,具体地可以例示分光光度计。
另外,由本发明的成型材料形成的成型体在300~450nm波长、进而在390~420nm波长、特别是在400~420nm波长例如激光的光线透过率优异。在波长400nm的分光光线透过率为85%以上,优选为86%~93%,且不易产生劣化,因此用作光学部件的情况不易产生光学性能的变化。
这里,用作光学部件的情况,通过在表面设置公知的防反射膜可以进一步提高光线透过率。
光学部件
由本发明的成型材料形成的成型体在300~450nm范围的光线透过率优异。因此,可以在具有包括300~450nm范围波长的光源的光学***中用作光学部件。光学部件是被用于光学设备等的部件,具体可举出UV检测装置中使用的分析元件、未采用阻隔UV滤波器的摄影***中使用的光学部件、太阳能电池用滤波器等。
由本发明的成型材料得到的成型体特别适宜用作光学透镜或光学棱镜,例如相机的摄影透镜,显微镜、内视镜、望远镜透镜等透镜,眼镜透镜等全光线透过型透镜,CD、CD-ROM、WORM(追记型光盘)、MO(可改写的光盘;光磁盘)、MD(迷你光盘)、DVD(数字视频光盘)等光盘的拾取透镜,激光束打印机的fθ透镜、传感器用透镜等激光扫描***透镜,相机瞄准装置的棱柱透镜,传感器透镜、衍射板、准直仪、物镜、光束扩展器、光束整形器等拾光装置用透镜等。由本发明的成型材料得到的成型体由于在390~420nm范围的光线透过率特别优异,可以适宜用作采用了蓝紫色激光光源的拾光装置用透镜。作为光盘用途可举出CD、CD-ROM、WORM(追记型光盘)、MO(可改写的光盘;光磁盘)、MD(迷你光盘)、DVD(数字视频光盘)等。作为其他光学用途可举出液晶显示器等的导光板,偏光膜、相位差膜、光扩散膜等光学膜,光扩散板,光卡,液晶显示元件基板等。
本发明的成型材料可以成型为球状、棒状、板状、圆柱状、筒状、管状、纤维状、膜或片状等,能够以例如上述各种形态来使用。
成型上述成型材料而得到光学部件的方法没有特别限制,可以使用公知的方法,虽然与其用途和形状也有关,但可以适用注塑成型法、挤出成型法、吹塑成型法、真空成型法、空心成型法等,其中注塑成型法从成型性、生产率的角度考虑为优选。另外,成型条件可以根据使用目的或成型方法适宜选择,例如注塑成型的树脂温度通常在150~400℃的范围适宜选择,优选200~350℃,更优选230~330℃。
本发明的成型材料由于低双折射性、透明性、机械强度、耐热性、低吸水性优异,因此可以用于各种用途,特别适宜用于拾光装置中使用的光学部件。
[光程差赋予结构]
光程差赋予结构是具有在光学部件的至少一个光学面对通过该光学面的规定光赋予事先确定的光程差的功能的结构。
以下利用关于拾光装置的图1更详细地说明光程差赋予结构。
由本发明的成型材料得到的成型体作为光学部件被配置在第1光源、第2光源和第3光源的共通光路,用于具有衍射结构的物镜OBL。并且,物镜设置成锯齿状的衍射结构。
该装置以光轴为中心,同心圆状地设置细小高低差,通过了相邻环行带的光束就被赋予规定的光程差。并且,通过设定该锯齿的节距(衍射功率)和深度(闪耀波长),对于“高密度光盘”来说,来自第1光源的光束形成由2次衍生光的聚光点;对于DVD来说,来自第2光源的光束形成由1次衍射光的聚光点。
这样,利用衍射次数不同的光,就可以提高各自情况下的衍射效率,确保光量。
另外,对于CD来说,优选使来自第3光源的光束为与DVD相同次数的衍射光,其也可以适宜地为其他次数。在该例中是作为与DVD相同的1次衍射光而形成聚光点。
这种衍射结构是光程差赋予结构的一例,也可以采用其他公知的“相位差赋予结构”和“多层结构”。
在此,为了修正光盘格式基于基板厚度差的球面像差而采用了光程差赋予结构,不仅如此,当然也可以用于修正基于所使用波长的波长差、所使用波长的变动(模式变化)而产生的像差。前者的情况为修正基于50纳米以上的波长差而产生的球面色像差,后者的情况为修正5nm以内的微小波长变动。
在该例中说明了将衍射结构设置成物镜的例子,但理所当然地也可以设置成准直仪、耦合透镜等其他光学部件。并且,最优选将这种材料用于具有折射面、非球面的光学部件。通过使用本发明的成型材料,能够实现以往仅用玻璃才能实现的长时间使用效果,并且能够容易地提供具有玻璃透镜不可能的光程差赋予结构的透镜。
(拾光装置)
拾光装置是对光信息记录介质具有进行信息的再生和/或记录的功能的装置,具有发出光的光源和光学部件,该光学部件向上述光信息记录介质照射上述光和/或聚集在上述光信息记录介质反射的光。拾光装置的样式没有限制,但为了说明本发明的效果,参照图1针对拾光装置中使用的由本发明的成型材料得到的光学部件的例子进行说明。
在图1中,将采用了使用波长为405nm的所谓蓝紫色激光光源的高密度光盘、DVD、CD这3种格式互换的拾光装置作为目标,假定保护基板厚度t1为0.6mm的高密度光盘作为第1光信息记录介质,保护基板厚度t2为0.6mm的DVD作为第2光信息记录介质,保护基板厚度t3为1.2mm的CD作为第3光信息记录介质。D1、D2、D3分别表示基板厚度。
图1为表示本发明涉及的拾光装置的示意图。
激光二极管LD1为第1光源,采用了波长λ1为405nm的蓝紫色激光,也可以适宜采用波长为390~420nm范围的激光。LD2为第2光源,采用了波长λ2为655nm的红色激光,也可以适宜采用波长为630~680nm范围的激光。LD2为第3光源,采用了波长λ3为780nm的红外激光,也可以适宜采用波长为750~800nm范围的激光。
激光二极管LD2是将第2光源(DVD用光源)、第3光源(CD用光源)的2个发光点收容在同一包装中的所谓2激光1包装的光源单元。
该包装中由于将第2光源调整成位于光轴上,第3光源位于稍稍偏离光轴上的位置。从而,虽然会产生像高,但是用于改善该特性的技术已经公开,可以根据需要适用这些技术。在此使用修正板DP来进行其修正。在修正板DP上形成光栅,由此来修正距光轴的偏移。
这里,从LD2用实线描绘的是DVD用光源光束,用虚线描绘的是CD用光源光束。分束器BS1使从LD1和LD2入射的光源光束向物镜OBL方向透过或反射。
从LD1射出的光束为了提高光束品质,向光束整形器BSL入射后,经过上述的BS1而入射到准直仪CL。由此被准直成无限平行光,然后经过分束器BS3、还有由凹透镜和凸透镜构成的扩束器BE而入射到物镜OBL。接着,通过第1光信息记录介质的保护基板在信息记录面上形成聚光点。然后,在信息记录面上反射后,经过相同路径通过准直仪CL,再通过分束器BS3变换行进方向,然后经过传感器透镜SL1聚光于传感器S1。通过该传感器进行光电转换,形成电信号。
这里,在扩束器BE和物镜OBL之间配置有未图示的λ/4(四分之一波长)板,通过往返恰好偏移半波长量的相位,偏光方向发生变化。由此,回行路的光束通过BS3改变了行进方向。
光束整形器BSL在垂直于光轴的某方向和垂直于该方向的方向的这2个方向具有分别不同的曲率(关于光轴具有非旋转对象的曲率)。
受到半导体光源的结构的影响,从光源射出的光束对于垂直于光轴的方向和垂直于该方向的方向的这2个方向发散角分别不同,从光轴方向来看呈椭圆状的光束。由于这种情况并不优选作为光盘用光源光束,因此通过光束整形器BSL在各个方向上赋予不同的折射作用,从而使出射光束呈大致圆形截面的光束。在此是在LD1的光路中配置了光束整形器BSL,当然也可以配置在LD2的光路中。
从LD2射出的光束也与LD1的情况同样地在光盘(第2光信息记录介质、第3光信息记录介质)上形成聚光点,反射并最终聚光于传感器S2。仅仅是通过BS1使光路一致,与LD1的情况没有变化。
这里,物镜OBL在该图中是单一透镜,根据需要也可以由多个光学部件构成。
由本发明的成型材料形成的成型体具有低双折射性,从而可以知道最适宜用于上述构成的装置。
[致动器]
在关于拾光装置的图1中,描绘了从各LD射出的光束通过光盘的保护基板聚光于信息记录面的状态,根据再生/记录的光盘,基本的位置通过致动器进行切换,由该基准位置进行对焦(调焦)。
并且,根据各光信息记录介质的保护基板厚度还有凹坑的大小,物镜OBL所要求的数值孔径也不同。在此,CD用数值孔径为0.45,DVD和高密度光盘的数值孔径为0.65。其中,CD可以适宜选择0.43~0.50的范围,DVD可以适宜选择0.58~0.68的范围。IR为用于阻隔不需要光用的光阑。
另外,物镜OBL中入射的是平行光,但也可以不进行准直,而是入射有限发散光的结构。
由此可知,通过使用本发明的成型材料,可以实现以往仅玻璃能够实现的长时间使用效果,并且与玻璃透镜相比可以大幅度减轻利用致动器等的驱动所必需的转矩。
(实施例)
接着通过实施例更具体地说明本发明,但本发明并不限于这些实施例。实施例中的物性测定方法如下所述。
测定方法
(1)熔融流动指数(MFR)
根据ASTM D1238在260℃、载荷2.16kg下测定。
(2)软化温度(TMA)
使用杜邦公司制造的热力学分析仪(Thermal Mechanical Analyzer)利用厚度1mm的片的热变形行为来测定。在片上放置石英针并施加载荷49g,以5℃/分钟的速度进行升温,针侵入片0.635mm的温度设定为TMA。
(3)玻璃化温度(Tg)
使用SEIKO电子工业(株)制造的DSC-20在氮气中以10℃/分钟的升温条件升温至250℃后,先急速冷却样品,随后以10℃/分钟的升温速度进行测定。
(4)酚系稳定剂的熔点(Tm1和Tm2)
在毛细管中采取2~3mm厚度的试样,边通过肉眼目测确认状态边在浴液中以10℃/分钟进行加热。此时开始熔融的温度设定为Tm1(下限,单位:℃),结束熔融的温度设定为Tm2(上限,单位:℃)。
(5)雾度(HAZE)
通过缸温度设定在260℃、金属模具温度设定在125℃的注塑成型机(东芝机械(株)制造IS-50)注塑成型45mmФ×3mm(厚度)的具有光学面的试验片,使用该试验片基于ASTM D1003进行测定。
(6)波长400nm分光光线透过率(T400)
通过缸温度设定在260℃、金属模具温度设定在125℃的注塑成型机(东芝机械(株)制造IS-50)注塑成型45mmФ×3mm(厚度)的具有光学面的试验片,使用该试验片,利用光线透过率分光光度计测定在400nm的光线透过率。
(7)蓝紫色激光可靠性评价
通过缸温度设定在260℃、金属模具温度设定在125℃的注塑成型机(东芝机械(株)制造IS-50)注塑成型45mmФ×3mm(厚度)的具有光学面的试验片,使用该试验片,在放置于60℃恒温槽中的试验片的中心利用激光二极管(neoark公司生产TC4030S-F405ASU)照射405±10nm、200mW/cm2的蓝紫色激光1 000小时。测定照射前及每照射250小时后的试验片中心3mm见方部的波面RMS值,评价经时变化。RMS值的测定使用激光干涉计(ザイゴ社制造PTI 250RS(直线偏光样式))。并且,通过立体显微镜观察试验片照射部位,确认有无白浊。结果由下述符号表示。
○:RMS值无变化。
△:观测到的RMS值变化率不足0.01λ。
×:RMS值变化0.01λ以上,或者不能测定。
◆:明显看到白浊。
[使用稳定剂]
作为受阻胺系光稳定剂使用如下物质。
[A]:分子量为481的二(2,2’,6,6’-四甲基-4-4哌啶基)癸二酸酯(汽巴嘉基公司制造商品名TINUVIN770)
[B]:分子量为2000~3100的聚[6-(1,1,3,3-四甲基丁基)亚氨基-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]六亚甲基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基](汽巴嘉基公司制造商品名CHIMASSORB944)
作为酚系稳定剂使用如下物质。
[C]:四[亚甲基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]甲烷(Tm1:117℃、Tm2:120℃)
作为磷系稳定剂使用如下物质。
[D]:三[2-[[2,4,8,10-四叔丁基二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷杂环庚烯-6-基]氧]乙基]胺
另外,作为同时具有酚系稳定剂和磷系稳定剂结构的稳定剂使用如下物质。
[E]:6-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙氧基]-2,4,8,10-四叔丁基二苯并[d,f][1.3.2]二氧杂磷杂环庚烯
树脂组合物颗粒(1)~(10)的制造
首先通过下述方法制造原料聚合物X、Y和Z。
[原料聚合物X]
(催化剂的调制)
用环己烷稀释VO(OC2H5)Cl2,调制钒浓度为6.7mmol/L-环己烷的钒催化剂。用环己烷稀释倍半乙基氯化铝(Al(C2H5)1.5Cl1.5),调制铝浓度为107mmol/L-己烷的有机铝化合物催化剂。
(聚合)
使用搅拌式聚合器(内径500mm、反应容积100L),连续地进行乙烯和四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二碳烯的共聚反应。
在进行该共聚反应时,向聚合器内供给通过上述方法调制的钒催化剂,其供给量为相对于用作聚合溶剂的聚合器内的环己烷,使钒催化剂浓度成为0.6mmol/L。
另外,向聚合器内以Al/V=8.0的量供给作为有机铝化合物的倍半乙基氯化铝。使聚合温度为11℃、聚合压力为1.8kg/cm2G,连续地进行共聚反应。
(脱灰)
对于从聚合容器抽出的乙烯·四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二碳烯共聚物溶液,向该共聚物溶液中添加水和作为pH调节剂的浓度25质量%的NaOH溶液,使聚合反应停止,并且从该共聚物溶液中除去(脱灰)存在于共聚物中的催化剂残渣。
(脱溶剂)
在加热工艺中向使用20kg/cm2G水蒸气作为热源的双重管式加热器(外管径2B、内管径3/4B、长度21m)以150kg/H的量供给环己烷溶液中的共聚物浓度为5质量%的上述共聚物的环己烷溶液,加热至180℃。
接着,利用使用25kg/cm2G水蒸气作为热源的双重管式急骤干燥器(外管径2B、内管径3/4B、长度27m)和斗式闪蒸器(フラツシユホツパ一,容积200L),从经过上述加热工艺的上述共聚物的环己烷溶液中除去作为聚合溶剂的环己烷和大半未反应的单体,从而得到被快速干燥的熔融状态的环状烯烃无规共聚物。接着,使用带通气孔的双螺杆混炼挤出机,从挤出机的树脂装入部装入上述的熔融状态的环状烯烃无规共聚物后,为了从通气孔部分除去挥发物,经由收集器(trap)用真空泵进行抽吸,通过安装在挤出机出口的水下造粒机进行造粒,用温度100℃的热风干燥所得的颗粒4小时。
得到的共聚物的物性值如下所述。MFR:36g/10分钟、TMA:147℃、Tg:137℃。
[原料聚合物Y]
(聚合)
向氮气置换过的耐压容器中添加7.68kg苯乙烯和0.32kg异戊二烯,混合搅拌,加入32kg脱水环己烷、0.4kg混合单体和0.01kg二丁基醚,在50℃下边搅拌边添加0.0454kg正丁基锂的己烷溶液(浓度1 5%),进行聚合。从聚合开始经过0.5小时后,用1小时连续地添加7.6kg混合单体。从结束混合单体的添加经过0.5小时后,添加0.01kg异丙醇,得到溶解了苯乙烯-异戊二烯无规共聚物的聚合反应溶液。
(氢化反应)
接着,向40kg上述聚合反应溶液中添加混合0.3kg稳定化镍氢化催化剂E22U(日挥化学工业社制造,负载60%镍的二氧化硅-氧化铝载体),得到混合液,将其加入高压釜中。向该高压釜供给氢气,边搅拌边在高压釜内以160℃、4.5MPa进行6小时氢化反应。
(脱灰)
氢化反应结束后,通过过滤除去氢化催化剂,得到无色透明的溶液。
(脱溶剂)
在加热工艺中向使用20kg/cm2G水蒸气作为热源的双重管式加热器(外管径2B、内管径3/4B、长度21m)以150kg/H的量供给环己烷溶液中的共聚物浓度为5质量%的上述共聚物的环己烷溶液,加热至180℃。
接着,利用使用25kg/cm2G水蒸气作为热源的双重管式急骤干燥器(外管径2B、内管径3/4B、长度27m)和斗式闪蒸器(容积200L),从经过上述加热工艺的上述共聚物的环己烷溶液中除去作为聚合溶剂的环己烷和大半未反应的单体,从而得到被快速干燥的熔融状态的乙烯基脂环式烃聚合物。接着,使用带通气孔的双螺杆混炼挤出机,从挤出机的树脂装入部装入上述的熔融状态的乙烯基脂环式烃聚合物后,为了从通气孔部分除去挥发物,经由收集器用真空泵进行抽吸,通过安装在挤出机出口的水下造粒机进行造粒,用温度100℃的热风干燥所得的颗粒4小时。
得到的乙烯基脂环式烃聚合物的物性值如下所述。MFR:22g/10分钟、TMA:133℃、Tg:124℃。
[原料聚合物Z]
(聚合)
在氮气氛下向50kg脱水的环己烷加入0.082kg 1-己烯、0.015kg二丁基醚、0.03kg三异丁基铝,在室温下加入反应器中混合后,保持在45℃的同时用2小时连续地添加20kg 8-甲基-四环[4.4.0.12,5.17,10]-十二碳-3-烯(甲基四环十二碳烯,以下简写为MTD)和8kg六氯化钨(0.7%甲苯溶液),进行聚合。
(氢化反应)
向聚合溶液加入0.106kg丁基缩水甘油醚和0.052kg异丙醇,使聚合催化剂失活而停止聚合反应。接着,对70kg得到的含有开环聚合物的反应溶液加入30kg环己烷,进而加入0.5kg作为氢化催化剂的镍-氧化铝催化剂(日挥化学社制造),通过氢加压至5MPa,边搅拌边加热至温度200℃,反应4小时。
(脱灰)
进而,通过过滤除去氢化催化剂,得到无色透明溶液。
(脱溶剂)
在加热工艺中向使用20kg/cm2G水蒸气作为热源的双重管式加热器(外管径2B、内管径3/4B、长度21m)以150kg/H的量供给环己烷溶液中的共聚物浓度为5质量%的上述共聚物的环己烷溶液,加热至180℃。
接着,利用使用25kg/cm2G水蒸气作为热源的双重管式急骤干燥器(外管径2B、内管径3/4B、长度27m)和斗式闪蒸器(容积200L),从经过上述加热工艺的上述共聚物的环己烷溶液中除去作为聚合溶剂的环己烷和大半未反应的单体,从而得到被快速干燥的熔融状态的MTD开环聚合物的加氢物。接着,使用带通气孔的双螺杆混炼挤出机,从挤出机的树脂装入部装入上述的熔融状态的MTD开环聚合物的加氢物后,为了从通气孔部分除去挥发物,经由收集器用真空泵进行抽吸,通过安装在挤出机出口的水下造粒机进行造粒,用温度100℃的热风干燥所得的颗粒4小时。
得到的MTD开环聚合物的加氢物的物性值如下所述。MFR:16g/10分钟、TMA:144℃、Tg:135℃。
接着,将该聚合物作为原料,通过表1的配方在氮气流下使用44mmФ的双螺杆挤出机进行熔融混合,制作颗粒。
表1
原料聚合物种类 | 稳定剂种类 | |||||
受阻胺系光稳定剂 | 酚系稳定剂 | 磷系稳定剂 | ||||
[A] | [B] | [C] | [D] | [E] | ||
颗粒(1) | X | 1.0 | 0.5 | - | - | - |
颗粒(2) | X | 1.0 | 0.5 | - | 0.3 | - |
颗粒(3) | X | 1.0 | 0.5 | - | - | 0.2 |
颗粒(4) | X | - | 2.0 | - | - | - |
颗粒(5) | X | - | 2.0 | - | 0.4 | - |
颗粒(6) | X | - | - | 0.8 | - | - |
颗粒(7) | X | - | 1.5 | 0.2 | 0.3 | - |
颗粒(8) | X | - | - | 0.2 | 0.3 | - |
颗粒(9) | Y | 0.4 | 0.2 | - | - | 0.2 |
颗粒(10) | Z | - | 2.0 | - | - | 0.5 |
单位:质量%
[实施例1~9、比较例1~4]
首先,按照表2将1种或2种颗粒放入容量60L的事先测定过包装自重的塑料袋(polybag)。接着,向该塑料袋投入表2所示的稳定剂粉末,将氮气封入塑料袋而使其膨胀,系口,振动使袋中变得均一。稳定剂粉末均一地附着到颗粒上后,从塑料袋取出附着有稳定剂的颗粒,通过再次测定塑料袋的质量,计算出附着到塑料袋上的稳定剂的质量。由投入的稳定剂量和附着于塑料袋上的稳定剂量的差值计算出稳定剂向颗粒的附着量(对颗粒的质量%),一并表示在表2中。为了防止涂布到颗粒上的稳定剂脱落,得到的颗粒的一部分如表2所示在烘箱中在温度100℃加热处理30分钟。
另外,表3中记载了在颗粒内部和表面的受阻胺系光稳定剂、酚系稳定剂的含量及附着量的比率(%)。这里,各数值表示假定在颗粒内部含有和在表面附着的各稳定剂的总量为100质量%的情况的比率。
表2
使用颗粒 | 附着稳定剂 | 后处理 | |||||||||||||
(1) | (2) | (3) | (4) | (5) | (6) | (7) | (8) | (9) | (10) | [B] | [C] | 附着量 | 温度 | 时间 | |
实施例1 | - | 10kg | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 25g | 0.22% | - | - |
比较例1 | 10kg | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 25g | 0.21% | - | - |
实施例2 | - | 10kg | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 55g | 0.51% | - | - |
实施例3 | - | - | 10kg | - | - | - | - | - | - | - | - | 15g | 0.10% | - | - |
比较例2 | - | - | - | - | 7.5kg | 2.5kg | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
比较例3 | - | - | - | 7.5kg | - | 2.5kg | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
比较例4 | - | - | - | - | - | - | 10kg | - | - | - | - | - | - | - | - |
实施例4 | - | - | - | - | - | - | 10kg | - | - | - | - | 15g | 0.13% | - | - |
实施例5 | - | 10kg | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 25g | 0.22% | 110℃ | 30分 |
比较例5 | - | - | - | - | - | 10kg | - | - | - | - | 100g | - | 0.88% | - | - |
实施例6 | - | - | - | - | - | - | 10kg | - | - | - | - | 35g | 0.31% | - | - |
实施例7 | - | - | - | - | - | - | - | 10kg | - | - | 65g | - | 0.58% | - | - |
实施例8 | - | - | - | - | - | - | - | - | 10kg | - | - | 15g | 0.10% | - | - |
实施例9 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 10kg | - | 15g | 0.12% | - | - |
表3
颗粒的内部 | 颗粒表面 | |||
受阻胺系光稳定剂 | 酚系稳定剂 | 受阻胺系光稳定剂 | 酚系稳定剂 | |
实施例1 | 100wt% | - | - | 100wt% |
比较例1 | 100wt% | - | - | 100wt% |
实施例2 | 100wt% | - | - | 100wt% |
实施例3 | 100wt% | - | - | 100wt% |
比较例2 | 100wt%(*1) | 100wt%(*1) | - | - |
比较例3 | 100wt%(*1) | 100wt%(*1) | - | - |
比较例4 | 100wt%(*2) | 100wt%(*2) | - | - |
实施例4 | 100wt% | 60wt% | - | 40wt% |
实施例5 | 100wt% | - | - | 100wt% |
比较例5 | - | 100wt% | 100wt% | - |
实施例6 | 100wt% | 40wt% | - | 60wt% |
实施例7 | - | 100wt% | 100wt% | - |
实施例8 | 100wt% | - | - | 100wt% |
实施例9 | 100wt% | - | - | 100wt% |
(*1):受阻胺系光稳定剂和酚系稳定剂存在于不同的颗粒内部
(*2):受阻胺系光稳定剂和酚系稳定剂存在于相同的颗粒内部
针对得到的各成型材料进行注塑成型,测定雾度(HAZE)、400nm分光光线透过率(T400),同时实施蓝紫色激光可靠性评价,结果概括于表4中。
表4
光学性能评价 | 激光可靠性评价 | ||||||
HAZE(%) | T400(%) | 照射前 | 250小时 | 500小时 | 750小时 | 1000小时 | |
实施例1 | 0.4 | 87.1 | ○ | ○ | ○ | ○ | |
比较例1 | 0.4 | 87.0 | ○ | ○ | ○◆ | △◆ | |
实施例2 | 1.1 | 86.4 | ○ | ○ | ○ | ○ | |
实施例3 | 0.3 | 87.0 | ○ | ○ | ○ | ○ | |
比较例2 | 1.3 | 86.2 | ○ | ○ | ○ | △ | |
比较例3 | 1.2 | 86.5 | ○ | ○ | ○◆ | △◆ | |
比较例4 | 0.5 | 83.2 | ○ | ○ | ○ | △ | |
实施例4 | 0.6 | 85.3 | ○ | ○ | ○ | ○ | |
实施例5 | 0.3 | 87.2 | ○ | ○ | ○ | ○ | |
比较例5 | 4.2 | 81.1 | ◆ | △◆ | ×◆ | ×◆ | ×◆ |
实施例6 | 0.7 | 85.5 | ○ | ○ | ○ | ○ | |
实施例7 | 1.0 | 84.7 | ○ | ○ | ○ | ○◆ | |
实施例8 | 0.5 | 91.3 | ○ | ○ | ○ | ○◆ | |
实施例9 | 0.4 | 90.2 | ○ | ○ | ○◆ | ○◆ |
从该结果可以知道,由本发明的成型材料可以形成光学性能、蓝紫色激光可靠性均高的材料。
产业上利用的可能性
根据本发明的成型材料,可以得到具有充分的光学性能、即使采用接近紫外线的区域的光源也难以产生劣化、使用时能维持高的光学性能和光线透过率的光学部件。
Claims (23)
1.一种成型材料,其特征在于,包括重复结构单元的一部分或全部含有脂环式结构的聚合物、酚系稳定剂、受阻胺系光稳定剂及磷系稳定剂,所述酚系稳定剂和/或所述受阻胺系光稳定剂的至少一部分附着于由所述聚合物形成的粒子的表面而存在。
2.根据权利要求1所述的成型材料,其特征在于,附着于所述粒子的表面的稳定剂为酚系稳定剂。
3.根据权利要求1所述的成型材料,其特征在于,将包含在成型材料中的所述酚系稳定剂的总量记为100质量%时,所述酚系稳定剂的20质量%~100质量%附着于所述粒子的表面。
4.根据权利要求1所述的成型材料,其特征在于,将包含在成型材料中的所述受阻胺系光稳定剂的总量记为100质量%时,所述受阻胺系光稳定剂的90质量%~100质量%被包含在所述粒子的内部。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的成型材料,其特征在于,相对于100质量份所述聚合物,在所述粒子的内部包含0.25质量份~10质量份受阻胺系光稳定剂。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的成型材料,其特征在于,所述酚系稳定剂熔粘于所述粒子表面。
7.根据权利要求6所述的成型材料,其特征在于,通过在Tm1-20℃以上、Tm2+20℃以下的温度加热在所述粒子的表面附着有所述酚系稳定剂的粒子而得到,这里,Tm1和Tm2分别表示所述酚系稳定剂的熔点的下限和上限的温度。
8.根据权利要求1~7中任意一项所述的成型材料,其特征在于,所述聚合物为具有由下述通式(1)表示的一种或二种以上结构的环状烯烃系聚合物,所述通式(1)为:
式中,x、y表示共聚比,为满足0/100≤y/x≤95/5的实数,x、y为摩尔基准;n表示取代基Q的取代数,为0≤n≤2的实数;R1为选自由碳原子数2~20的烃基形成的组中的2+n价基团;R2为氢原子或者选自由碳原子数1~10的烃基形成的组中的1价基团;R3为选自由碳原子数2~10的烃基形成的组中的4价基团;Q为COOR4,R4为氢原子或者选自由碳原子数1~10的烃基形成的组中的1价基团;R1、R2、R3和Q各自可以为1种,也可以以任意比例具有2种以上。
10.根据权利要求1~7中任意一项所述的成型材料,所述聚合物为由四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二碳烯和乙烯形成的共聚物。
11.一种成型物,其特征在于,是对权利要求1~10中任意一项所述的成型材料进行熔融成型而得到。
12.一种光学部件,其特征在于,是由权利要求11所述的成型物形成。
13.根据权利要求12所述的光学部件,其特征在于,用于具有包括300nm~450nm范围的波长的光源的光学***。
14.根据权利要求12所述的光学部件,其特征在于,在光学功能面具有光程差赋予结构。
15.根据权利要求12~14中任意一项所述的光学部件,其特征在于,是用于拾光装置。
16.根据权利要求15所述的光学部件,其特征在于,所述拾光装置在使用波长不同的多个光源的同时对基板厚度不同的多种光信息记录介质可进行信息的记录或者再生。
17.根据权利要求16所述的光学部件,其特征在于,所述光源的至少一个具有390nm~420nm的波长。
18.一种拾光装置,其特征在于,使用了权利要求12~1 7中任意一项所述的光学部件。
19.根据权利要求18所述的拾光装置,其特征在于,将权利要求12~17中任意一项所述的光学部件的全部或一部分保持于致动器而形成可动的结构。
20.将权利要求1~10中任意一项所述的成型材料用作为光学部件的材料的方法。
21.一种成型材料的制造方法,其特征在于,所述成型材料包括重复结构单元的一部分或全部含有脂环式结构的聚合物、酚系稳定剂、受阻胺系光稳定剂及磷系稳定剂,所述酚系稳定剂和/或所述受阻胺系光稳定剂的至少一部分附着于由所述聚合物形成的粒子的表面而存在;
所述制造方法包括:调制在粒子的内部包含酚系稳定剂和/或受阻胺系光稳定剂、且包含磷系稳定剂的由所述聚合物形成的粒子的工序;在所述粒子的表面附着酚系稳定剂和/或受阻胺系光稳定剂的工序。
22.根据权利要求21所述的成型材料的制造方法,其特征在于,所述附着稳定剂的工序包括:将成型材料中包含的所述酚系稳定剂的总量记为100质量%时,在所述粒子的表面附着20质量%~100质量%的酚系稳定剂的工序。
23.根据权利要求22所述的成型材料的制造方法,其特征在于,在所述粒子的表面附着所述酚系稳定剂的工序包括:通过在Tm1-20℃以上、Tm2+20℃以下的温度对表面附着有所述酚系稳定剂的粒子进行加热而使所述酚系稳定剂熔粘于粒子表面的工序,这里,Tm1和Tm2分别表示所述酚系稳定剂的熔点的下限和上限的温度。
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