DE69323262T2 - Zusammensetzung für optisches Material - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Zusammensetzung für ein optisches Material. Insbesondere betrifft sie eine Zusammensetzung für ein optisches Material, das einen Brechungsindex und eine Wetterfestigkeit aufweist, die äquivalent zu denen von Diethylenglycol-bis(allylcarbonat) sind, das für Linsen von Brillen und andere optische Anwendungen verwendet wird (und das nachstehend als die »vorstehend genannte Verbindung« bezeichnet wird), ein kleines Schrumpfungsverhältnis zum Zeitpunkt der Polymerisation hat und darüber hinaus eine hervorragende Schlagzähigkeit aufweist.
- Organisches Glas weist ein geringeres Gewicht als anorganisches Glas auf. Dementsprechend wird organisches Glas, das aus dem Polymer der vorstehend genannten Verbindung besteht, für Linsen von Brillen verwendet. Das Volumenschrumpfungsverhältnis der vorstehend genannten Verbindung weist während der Gießpolymerisation jedoch einen recht großen Wert von 14% auf. Aus diesem Grund besteht das Problem, daß Risse mit großer Wahrscheinlichkeit in Formkörpern auftreten, wenn das Formen innerhalb einer kurzen Zeitspanne durchgeführt wird.
- Um dieses Problem zu vermeiden, wird die großtechnische Herstellung von organischem Glas durch partielle Polymerisation der vorstehend genannten Verbindung, so daß deren Viskosität erhöht wird, und anschließende langsame Ausführung der Formgebung bei einer niedrigen Temperatur im Verlauf von mehr als 12 Stunden unter Verwendung eines radikalischen Polymerisationsinitiators mit einer niedrigen Zersetzungstemperatur und einer hohen Aktivität, wie Diisopropylperoxydicarbonat, durchgeführt.
- Dieses Verfahren weist jedoch eine überaus geringe Produktivität auf und ist nicht wirtschaftlich. Daher schlägt die japanische Offenlegungsschrift 52-60892 ein Verfahren vor, bei dem ein aliphatischer, ethylenisch ungesättigter Polyester mit einem ungesättigten Monomer kombiniert wird, um das Schrumpfungsverhältnis zu verringern. Da in diesem Fall jedoch Fumarsäure und Maleinsäure als ethylenisch ungesättigte Gruppen verwendet werden, besteht das Problem, daß die radikalische Polymerisationsgeschwindigkeit so groß wird, daß eine Steuerung während der Polymerisation schwierig ist und es bei diesem Verfahren wahrscheinlicher ist, daß eine Verzerrung auftritt.
- Andererseits schlägt US-Patent 4 217 433 ein Verfahren vor, bei dem ein Copolymer aus Methylmethacrylat und Allylmethacrylat in der vorstehend genannten Verbindung gelöst wird, um das Schrumpfungsverhältnis zum Zeitpunkt der Polymerisation zu verringern. Dieses Verfahren ist jedoch auch nicht frei von Schwierigkeiten, die darin bestehen, daß das Copolymer als Ausgangsmaterial teuer ist und daß, wenn der Anteil von Allylmethacrylat im Copolymer hoch ist, die Vernetzungsdichte des Formkörpers so hoch wird, daß das resultierende Produkt brüchig wird, und daß, wenn der Anteil von Methylmethacrylat zu hoch ist, die Transparenz des gehärteten Produkts abnimmt.
- Es ist auch ein Allylester bekannt, der eine Allylestergruppe in endständiger Position aufweist und dessen molekulare Hauptkette von einer mehrwertigen aromatischen oder gesättigten aliphatischen Carbonsäure und einem mehrwertigen gesättigten Alkohol abgeleitet ist, wobei die Struktur durch die folgende Formel dargestellt wird:
- CH&sub2;=CHCH&sub2;O(CORCOOBO)nCORCOOCH&sub2;CH=CH&sub2;
- worin R einen organischen Rest, der von einer mehrwertigen aromatischen oder gesättigten aliphatischen Carbonsäure abgeleitet ist, darstellt, B einen organischen Rest, der von einem mehrwertigen gesättigten Alkohol abgeleitet ist, darstellt und n eine ganze Zahl ist.
- Wenn in diesem Fall Terephthalsäure oder Isophthalsäure als die mehrwertige aromatische Carbonsäure verwendet wird, dann ist der Brechungsindex relativ hoch, und die Schlagzähigkeit ist ebenfalls hervorragend. Die Wetterfestigkeit ist in diesem Fall jedoch weitaus geringer, als wenn die vorste hend genannte Verbindung verwendet wird. Mit diesem Glas können daher keine zufriedenstellenden Gebrauchseigenschaften als organisches Glas, das als eine Linse für die Verwendung im Außenraum ohne irgendeinen Korrekturfaktor, wie als Glas für Sonnenbrillen, verwendet werden soll, erzielt werden.
- Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Zusammensetzung für ein optisches Material bereitzustellen, das die vorstehend genannten, mit dem Stand der Technik verbundenen Probleme löst, wirtschaftliche Ausgangsmaterialien verwendet, nicht zu Rissen in Formkörpern selbst bei hoher Härtungsgeschwindigkeit führt, einen Brechungsindex und eine Wetterfestigkeit aufweist, die zu denen von Diethylenglycol-bis(allylcarbonat) äquivalent sind, ein kleines Schrumpfungsverhältnis zum Zeitpunkt der Polymerisation hat und ferner eine hervorragende Schlagzähigkeit aufweist.
- Als Ergebnis gründlicher Untersuchungen zur Lösung der vorstehend beschriebenen Probleme haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung festgestellt, daß die vorstehend beschriebene Aufgabe durch eine Zusammensetzung für ein optisches Material gelöst werden kann, die ein Polyallylcarbonat, ein Allylesteroligomer, das eine Allylestergruppe in der endständigen Position aufweist, im Innern eine Cyclohexan- und/oder Cyclohexen-Gerüststruktur aufweist und von einer Dicarbonsäure und einem mehrwertigen gesättigten Alkohol abgeleitet ist, und gegebenenfalls ein Diallylcyclohexandicarboxylat-Monomer umfaßt. Auf diese Weise wurde die vorliegende Erfindung abgeschlossen.
- Erfindungsgemäß wird also eine Zusammensetzung für ein optisches Material mit einer Viskosität von 0,02 bis 20 Pa · s (20 bis 20000 cP) bei 30ºC bereitgestellt, welche
- 5 bis 80 Gew.-% eines Polyallylcarbonats, das unter Verbindungen der folgenden allgemeinen Formel (II) ausgewählt ist:
- (CH&sub2;=CHCH&sub2;-OCOO)y-Y-OCOO-CH&sub2;CH=CH&sub2; (II)
- worin y eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist und Y einen organischen Rest darstellt, der von einem C&sub2;- bis C&sub1;&sub2;-Polyol mit y + 1 Hydroxylgruppen abgeleitet ist;
- 20 bis 70 Gew.-% eines Allylester-Oligomers, das Allylestergruppen an den Kettenenden aufweist und wiederkehrende Einheiten enthält, die durch die folgende allgemeine Formel (I) dargestellt sind:
- -(-(COACOO)x-Z-O-)- (I)
- worin x eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist, A einen organischen Rest bedeutet, der durch eine der nachstehenden Strukturen 1 bis 6 dargestellt ist
- und Z einen organischen Rest bedeutet, der von einem C&sub2;- bis C&sub3;&sub0;-Polyol mit x + 1 Hydroxylgruppen abgeleitet ist; und
- 0 bis 50 Gew.-% mindestens eines Monomers, das aus der aus Diallyl-1,2-, Diallyl-1,3- und Diallyl-1,4-cyclohexandicarbonsäureestern, Diallyl-4-cyclohexen-1,2-dicarbonsäureester, Diallyl-methyl-4-cyclohexen-1,2-dicarbonsäureester, Diallyl-[2,2,1]bicyclo-2-hepten-5,6-dicarbonsäureester, Diallyl-[2,2,1]bicycloheptan-2,3-dicarbonsäureester, Alkylacrylat, Alkylmethacrylat, Dialkylmaleat und Dialkylfumarat bestehenden Gruppe ausgewählt ist, umfaßt.
- Beispiele für zweiwertige gesättigte Alkohole, die Y bereitstellen, sind gesättigte Glycole, deren Hauptkette aus schließlich aus Kohlenstoffatomen besteht, wie Ethylenglycol, Propylenglycol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,3-Butandiol, Neopentylglycol, 1,5-Pentandiol, Hexamethylenglycol und 1,4- Cyclohexandimethanol, sowie zweiwertige gesättigte Alkohole, die eine Ethergruppe in der Hauptkette enthalten, wie Diethylenglycol, Triethylenglycol, Polyethylenglycol und Dipropylenglycol.
- Beispiele für drei- und mehrwertige gesättigte Alkohole sind Glycerin, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Pentaerythrit und Sorbit. Es ist bekannt, daß unter diesen Verbindungen Diethylenglycol gute Gebrauchseigenschaften in der Industrie aufweist, und daher ist es am stärksten bevorzugt. [Ein Beispiel für Diethylenglycol-bis(allylcarbonat) ist »CR- 39«, ein Produkt von PPG Industries, Inc.]
- Die Mischungsmenge der vorstehend beschriebenen Komponenten beträgt 5 bis 80 Gew.-% und insbesondere 20 bis 70 Gew.-%, da das Volumenschrumpfungsverhältnis nicht verringert ist, wenn die Menge zu groß ist, und ein Polymerisationsinitiator verwendet werden muß, wenn die Menge zu klein ist.
- Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Allylesteroligomer der Formel (I) kann aus den entsprechenden Dicarbonsäuerdiallylestern und mehrwertigen Alkoholen synthetisiert werden, wie es in der japanischen Offenlegungsschrift 2- 251509 beschrieben ist, wobei jedoch die Ausgangsmaterialien verschieden sind.
- Beispiele für die zweiwertigen gesättigten Alkohole, die Z bereitstellen, sind die gesättigten Glycole, deren molekulare Hauptkette ausschließlich aus Kohlenstoffatomen besteht, wie sie vorstehend für Y beschrieben wurden, wie Ethylenglycol, Propylenglycol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, 2-Methyl- 1,3-Propandiol, 1,3-Butandiol, Neopentylglycol, 1,5-Pentandiol, Hexamethylenglycol, Heptamethylenglycol, Octamethylenglycol, Nonamethylenglycol, Decamethylenglycol, Undecamethylenglycol, Dodecamethylenglycol, Tridecamethylenglycol, Eicosamethylenglycol, hydriertes Bisphenol A, 1,4-Cyclohexandimethanol, 2-Ethyl-2,5-pentandiol und 2-Ethyl-1,3-hexandiol, sowie zweiwertige gesättigte Alkohole, die eine Ethergruppe in der molekularen Kette enthalten, wie Diethylenglycol, Triethylenglycol, Polyethylenglycol und Dipropylenglycol. Un ter diesen Verbindungen sind Glycole, wie Neopentylglycol, Ethylenglycol, Propylenglycol und 1,3-Butandiol, bevorzugt, da der Tg-Wert des resultierenden gehärteten Produkts nicht wesentlich abnimmt und die Wetterfestigkeit hoch ist.
- Beispiele für drei- und mehrwertige gesättigte Alkohole sind Glycerin, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Pentaerythrit und Sorbit. Die Verwendung dieser Alkohole ist im Hinblick auf die Wärmebeständigkeit bevorzugt; da jedoch die Viskosität des resultierenden Allylesters merklich erhöht wird, ist die verwendete Menge vorzugsweise auf eine kleine Menge begrenzt.
- Die Mischungsmenge dieses Allylesteroligomers ist vorzugsweise nicht sehr groß, da sonst die Viskosität überaus hoch wird, und zwar abhängig vom Molekulargewicht. Wenn die Mischungsmenge zu klein ist, dann kann das Schrumpfungsverhältnis nicht verringert werden. Daher wird die Mischungsmenge vorzugsweise aus dem Bereich von 20 bis 70 Gew.-% und insbesondere von 30 bis 60 Gew.-% gewählt.
- Wenn die Viskosität durch die Verwendung ausschließlich der beiden vorstehend beschriebenen Komponenten überaus hoch wird, dann ist es bevorzugt, mindestens eine Art von Monomer zuzusetzen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Diallyl-1,2-, Diallyl-1,3- und Diallyl-1,4-cyclohexandicarbonsäureestern, Diallyl-4-cyclohexen-l, 2-dicarbonsäureester, Diallyl-methyl-4-cyclohexen-1,2-dicarbonsäureester, Diallyl- [2,2,1]bicyclo-2-hepten-5,6-dicarbonsäureester, Diallyl- [2,2,1]bicycloheptan-2,3-dicarbonsäureester, Alkylacrylat, Alkylmethacrylat, Dialkylmaleat und Dialkylfumarat besteht, um die optischen Eigenschaften zu erhalten. Wenn jedoch die Menge des Monomers sehr groß ist, dann wird das Volumenschrumpfungsverhältnis zum Zeitpunkt der Polymerisation in einigen Fällen zu groß. Aus diesem Grund ist die verwendete Menge vorzugsweise auf unter 50 Gew.-% und insbesondere auf unter 30 Gew.-% begrenzt.
- Die Viskosität nach dem Mischen ist von Bedeutung. Wenn die Viskosität überaus hoch ist, dann kann die üblicherweise für die vorstehend genannten Verbindungen durchgeführte Gießpolymerisation nicht ausgeführt werden. Wenn sie andererseits überaus gering ist, dann wird der Schritt der Erhöhung der Viskosität durch eine vorbereitende Polymerisation in der gleichen Weise wie im Fall der vorstehend genannten Verbindung erforderlich. Daher beträgt die Viskosität nach dem Mischen 0,02 bis 20 Pas (20 bis 20000 cP) (30ºC) und insbesondere 0,08 bis 3 Pas (80 bis 3000 cP) (30ºC) innerhalb des vorstehend angegebenen Mischungsverhältnisses (Gewichtsverhältnisses), und das Mischen wird so durchgeführt, daß dieser Bereich erzielt wird.
- Neben den vorstehend genannten Verbindungen kann selbstverständlich eine Verdünnung durch andere polymerisierbare Monomere durchgeführt werden. Beispiele für derartige Monomere umfassen Allylestermonomere, wie Allylbenzoat, Diallylphthalat, Diallylisophthalat, Diallylterephthalat, Diallyladipat, Triallylisocyanurat und Triallyltrimellitat; Ester von (Meth)acrylsäure, wie Phenyl(meth)acrylat und Benzyl(meth)acrylat; und Vinylester, wie Vinylbenzoat und Divinyladipat. Die Mischungsmenge dieser Monomere sollte jedoch auf einen Bereich begrenzt sein, der den Kern der vorliegenden Erfindung nicht überschreitet und der die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Zusammensetzung nicht ändert.
- Ein radikalisches Härtungsmittel wird der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zugesetzt, und anschließend wird eine Härtung durchgeführt. Beliebige radikalische Polymerisationsinitiatoren können als Härtungsmittel verwendet werden, solange sie Radikale durch Wärme, Mikrowellen, Infrarotstrahlung oder Ultraviolettstrahlung erzeugen können, und ein geeignetes Härtungsmittel wird entsprechend der Anwendung, der Aufgabe, dem Mischungsverhältnis der Komponenten und dem Härtungsverfahren für die härtbare Zusammensetzung ausgewählt.
- Im Hinblick auf die praktische Anwendung ist es bevorzugt, ein Gießpolymerisationsverfahren unter Verwendung von 1 bis 10 Gew.-Teilen eines Percarbonats, wie Diisopropylperoxydicarbonat, Di-n-propylperoxydicarbonat oder Di-sek.-butylperoxydicarbonat, auf der Basis der polymerisierbaren Zusammensetzung anzuwenden und die Polymerisation bei einer Temperatur im Bereich von 30ºC bis 100ºC in der gleichen Weise wie die Polymerisation der vorstehend genannten Verbindung durchzuführen, um zu härten und ein optisches Material, wie eine organische Linse, zu erhalten, da dieses Verfahren keine Än derung bestehender Produktionsanlagen erfordert. Das Gießen muß jedoch in manchen Fällen, abhängig von der Viskosität der Mischzusammensetzung, bei einer hohen Temperatur durchgeführt werden. In solchen Fällen sollte ein Initiator mit einer hohen Zersetzungstemperatur, wie Dicumylperoxid oder Di-tert.- butylperoxid, verwendet werden.
- Nachstehend wird die Erfindung ausführlicher mit Bezug auf Beispiele erläutert; sie ist jedoch in keiner Weise darauf beschränkt.
- 500 g Diallyl-1,4-cyclohexandicarboxylat-Monomer, 101 g Propylenglycol und 0,5 g Dibutylzinnoxid wurden in einen 1l- Dreihalskolben, der mit einer Destillationsapparatur ausgestattet war, gegeben und auf 180ºC unter einem Stickstoffstom erwärmt, so daß der resultierende Allykalkohol abdestilliert wurde. Als etwa 90 g des Allylalkohols abdestilliert waren, wurde der Druck des Reaktionssystems auf etwa 1,33 kPa (10 mmHg) verringert, um die Destillationsgeschwindigkeit des Allylalkohols zu erhöhen. Nachdem die theoretische Menge an Allylalkohol abdestilliert war, wurde das Erwärmen für 1 Stunde fortgesetzt, und das Reaktionssystem wurde schließlich bei 190ºC und 0,133 kPa (1 mmHg) für 1 Stunde gehalten. Anschließend wurde der Reaktor abgekühlt, und es wurden 440 g eines polymerisierbaren Oligomers mit einem Gehalt an 11 Gew.-% Dially-1,4-cyclohexandicarboxylat erhalten. Dieses Oligomer wird nachstehend als »Ausgangsmaterial A« bezeichnet.
- 500 g Diallyl-1,4-cyclohexandicarboxylat-Monomer, 86 g Neopentylglycol, 22,5 g Pentaerythrit und 0,5 g Dibutylzinnoxid wurden in einen 1l-Dreihalskolben, der mit einer Destillationsapparatur ausgestattet war, gegeben und auf 180ºC unter einem Stickstoffstrom erwärmt, so daß der resultierende Allylalkohol abdestilliert wurde. Als etwa 85 g Allylalkohol abdestilliert waren, wurden der Druck des Reaktionssystems auf etwa 1,33 kPa (10 mmHg) verringert, um die Destillationsgeschwindigkeit des Allylalkohols zu erhöhen. Nachdem die theoretische Menge an Allylalkohol abdestilliert war, wurde das Erwärmen für 1 Stunde fortgesetzt, und das Reaktionssy stem wurde schließlich bei 190ºC und 0,133 kPa (1 mmHg) für 1 Stunde gehalten. Anschließend wurde der Reaktor abgekühlt, und es wurden 470 g eines polymerisierbaren Oligomers mit einem Gehalt an 18 Gew.-% Diallyl-1,4-cyclohexandicarboxylat- Monomer erhalten. Dieses Oligomer wird nachstehend als »Ausgangsmaterial B« bezeichnet.
- 500 g Diallyl-1,3-cyclohexandicarboxylat (CHDA), 138 g Neopentylglycol und 0,5 g Dibutylzinnoxid wurden in einen 1l- Dreihalskolben, der mit einer Destillationsapparatur ausgestattet war, gegeben und auf 180ºC unter einem Stickstoffstrom erwärmt, so daß der resultierende Allylalkohol abdestilliert wurde. Als etwa 100 g Allylalkohol abdestilliert waren, wurde der Druck des Reaktionssystems auf 1,33 kPa (10 mmHg) verringert, um die Destillationsgeschwindigkeit des Allylalkohols zu erhöhen. Nachdem die theoretische Menge an Allylalkohol abdestilliert war, wurde das Erwärmen für 1 Stunde fortgesetzt, und das Reaktionssystem wurde schließlich bei 190ºC und 0,133 kPa (1 mmHg) für 1 Stunde gehalten. Anschließend wurde der Reaktor abgekühlt, und es wurden 480 g eines polymerisierbaren Oligomers mit einem Gehalt an 10 Gew.-% CHDA-Monomer erhalten. Dieses Oligomer wird nachstehend als »Ausgangsmaterial C« bezeichnet.
- 500 g Diallyl-1,4-cyclohexandicarboxylat-Monomer, 82 g Ethylenglycol und 0,5 g Dibutylzinnoxid wurden in einen 1l- Dreihalskolben, der mit einer Destillationsapparatur ausgestattet war, gegeben und auf 180ºC unter einem Stickstoffstrom erwärmt, so daß der resultierende Allylalkohol abdestilliert wurde. Als etwa 90 g Allylalkohol abdestilliert waren, wurde der Druck des Reaktionssystems auf 1,33 kPa (10 mmHg) verringert, um die Destillationsgeschwindigkeit des Allylalkohols zu erhöhen. Nachdem die theoretische an Allylalkohol abdestilliert war, wurde das Erwärmen für 1 Stunde fortgesetzt, und das Reaktionssystem wurde schließlich bei 190ºC und 0,133 kPa (1 mmHg) für 1 Stunde gehalten. Anschließend wurde der Reaktor abgekühlt, und es wurden 425 g eines polymerisierbaren Oligomers mit einem Gehalt an 12 Gew.-% Dially-1,4-cyclohexandicarboxylat-Monomer erhalten. Dieses Oligomer wird als »Ausgangsmaterial D« bezeichnet.
- 500 g Diallyl-1,4-cyclohexandicarboxylat-Monomer, 144 g Diethylenglycol und 0,5 g Dibutylzinnoxid wurden in einen 1l- Dreihalskolben, der mit einer Destillationsapparatur ausgestattet war, gegeben und auf 180ºC unter einem Stickstoffstrom erwärmt, so daß der resultierende Allylalkohol abdestilliert wurde. Als etwa 100 g Allylalkohol abdestilliert waren, wurde der Druck des Reaktionssystems auf 1,33 kPa (10 mmHg) verringert, um die Destillationsgeschwindigkeit des Allyalkohols zu erhöhen. Nachdem die theoretische Menge an Allylalkohol abdestilliert war, wurde das Erwärmen für 1 Stunde fortgesetzt, und das Reaktionssystem wurde schließlich bei 190ºC und 0,133 kPa (1 mmHg) für 1 Stunde gehalten. Anschließend wurde der Reaktor abgekühlt, und es wurden 485 g eines polymerisierbaren Oligomers mit einem Gehalt an 9 Gew.-% Diallyl-1,4-cyclohexandicarboxylat-Monomer erhalten. Dieses Oligomer wird als »Ausgangsmaterial E« bezeichnet.
- 500 g Diallyl-1,2-cyclohexandicarboxylat-Monomer, 58 g Neopentylglycol und 0,5 g Dibutylzinnoxid wurden in einen 1l- Dreihalskolben, der mit einer Destillationsapparatur ausgestattet war, gegeben und auf 180ºC unter einem Stickstoffstrom erwärmt, so daß der resultierende Allylalkohol abdestilliert wurde. Als etwa 40 g Allylalkohol abdestilliert waren, wurde der Druck des Reaktionssystems auf 1,33 kPa (10 mmHg) verringert, um die Destillationsgeschwindigkeit des Allylalkohols zu erhöhen. Nachdem die theoretische Menge an Allylalkohol abdestilliert war, wurde das Erwärmen für 1 Stunde fortgesetzt, und das Reaktionssystem wurde schließlich bei 190ºC und 0,133 kPa (1 mmHg) für 1 Stunde gehalten. Anschließend wurde der Reaktor abgekühlt, und es wurden 425 g eines polymerisierbaren Oligomers mit einem Gehalt an 41 Gew.-% Diallyl-1,2-cyclohexandicarboxylat-Monomer erhalten. Dieses Oligomer wird als »Ausgangsmaterial F« bezeichnet.
- 500 g eines Diallyl-1,4-cyclohexandicarboxylat-Monomers, 50 g Propylenglycol, 87 g Neopentylglycol und 0,5 g Dibutyl zinnoxid wurden in einen 1l-Dreihalskolben gegeben und auf 180ºC unter einem Stickstoffstrom erwärmt, so daß der resultierende Allylalkohol abdestilliert wurde. Als etwa 120 g Allylalkohol abdestilliert waren, wurde der Druck des Reaktionssystems auf 1,33 kPa (10 mmHg) verringert, um die Destillationsgeschwindigkeit des Allylalkohols zu erhöhen. Nachdem die theoretische Menge an Allylalkohol abdestilliert war, wurde das Erwärmen für 1 Stunde fortgesetzt, und das Reaktionssystem wurde schließlich bei 180ºC und 0,133 kPa (1 mmHg) für 1 Stunde gehalten. Anschließend wurde der Reaktor abgekühlt, und es wurden 485 g eines polymerisierbaren Oligomers mit einem Gehalt an 4 Gew.-% Dially-1,4-cyclohexandicarboxylat-Monomer erhalten. Dieses Oligomer wird als »Ausgangsmaterial G« bezeichnet.
- 500 g eines Diallyl-1,4-cyclohexandicarboxylat-Monomers, 260 g Tricyclodecandimethanol und 0,5 Dibutylzinn wurden in einen 1l-Dreihalskolben, der mit einer Destillationsapparatur ausgestattet war, gegeben und auf 180ºC unter einem Stickstoffstrom erwärmt, so daß der resultierende Allylalkohol abdestilliert wurde. Als etwa 100 g Allylalkohol abdestilliert waren, wurden der Druck des Reaktionssystems auf 1,33 kPa (10 mmHg) verringert, um die Destillationsgeschwindigkeit des Allylalkohols zu erhöhen. Nachdem die theoretische Menge an Allylalkohol abdestilliert war, wurde das Erwärmen für 1 Stunde fortgesetzt, und das Reaktionssystem wurde schließlich bei 190ºC und 0,133 kPa (1 mmHg) für 1 Stunde gehalten. Anschließend wurde der Reaktor abgekühlt, und es wurden 600 g eines polymerisierbaren Oligomers mit einem Gehalt an 8 Gew.-% Diallyl-1,4-cyclohexandicarboxylat-Monomer erhalten. Dieses Oligomer wird als »Ausgangsmaterial H« bezeichnet.
- 500 g Diallyl-1,4-cyclohexandicarboxylat-Monomer, 119 g 2-Methyl-1,3-propandiol und 0,5 g Dibutylzinnoxid wurden in einen 1l-Dreihalskolben, der mit einer Destillationsapparatur ausgestattet war, gegeben und auf 180ºC unter einem Stickstoffstrom erwärmt, so daß der resultierende Allylalkohol abdestilliert wurde. Als etwa 100 g Allylalkohol abdestilliert waren, wurde der Druck des Reaktionssystems auf 1,33 kPa (10 mmHg) verringert, um die Destillationsgeschwindigkeit des Allylalkohols zu erhöhen. Nachdem die theoretische Menge an Allylalkohol abdestilliert war, wurde das Erwärmen für 1 Stunde fortgesetzt, und das Reaktionssystem wurde schließlich bei 190ºC und 0,133 kPa (1 mmHg) für 1 Stunde gehalten. Anschließend wurde der Reaktor abgekühlt, und es wurden 460 g eines polymerisierbaren Oligomers mit einem Gehalt an 11 Gew.-% Diallyl-1,4-cyclohexandicarboxylat-Monomer erhalten. Dieses Oligomer wird als »Ausgangsmaterial I« bezeichnet.
- Die einzelnen Zusammensetzungen für die Polymerisation wurden mit den in Tabelle 1 angegebenen Mischungsverhältnissen (Gew.-%) hergestellt, und ferner wurde Diisopropylperoxydicarbonat (als »IPP« abgekürzt) zu den einzelnen Zusammensetzungen in den Mengen (Gew.-%), die ebenfalls in Tabelle 1 angegeben sind, gegeben. Das Gemisch wurde einer Gießpolymerisation unter Verwendung einer mit Cellophan versehenen Glasplatte unterzogen, im Verlauf von 2 Stunden von 40ºC auf 120ºC erwärmt und dann bei 120ºC für 1 Stunde gehalten, wobei man einen organischen Glasformkörper erhielt. Verschiedene Eigenschaften sind für die einzelnen Beispiele in Tabelle 1 angegeben.
- Als ein Vergleichsbeispiel wurden die Verfahren der Beispiele in der gleichen Weise ausgeführt, mit der Ausnahme, daß Diethylenglycol-bis(allylcarbonat) [CR-39, Produktname von P.P.G. Industries, Inc.] eingesetzt wurde. Ein organischer Glasformkörper wurde durch Härten des Reaktionsprodukts unter den gleichen Härtungsbedingungen wie in den Beispielen erhalten.
- Verschiedene Eigenschaften dieses Formkörpers sind ebenfalls in Tabelle 1 angegeben; es war jedoch wahrscheinlich, daß Risse während des Formens auftraten, und die Schlagzähigkeit des Formkörpers war gering.
- Die Messung der verschiedenen Eigenschaften wurde nach folgenden Testverfahren durchgeführt.
- Die relative Dichte vor und nach dem Härten wurde mit folgender Formel berechnet:
- 1 Volumenschrumpfung = relative Dichte vor dem Härten/relative Dichte nach dem Härten
- Gemessen gemäß ASTM D-1003.
- Gemessen mit einem Abbe-Refraktometer (Produkt von Atago K.K.).
- Angegeben als die höchste Bleistifthärte, bei der keine Schädigung mit einer Last von 1 kg gemäß JIS K-5400 auftrat.
- Ein Schlagzähigkeitstest wurde nach dem Gewichtsfall- Schlagzähigkeitstest gemäß JIS K-7211 unter Verwendung eines DuPont-Schlagzähigkeitstestgeräts (Produkt von Toyo Seiki Seisakusho), einem Teststück mit einer Dicke von 3 mm und einem Fallgewicht von 500 g durchgeführt, um 50% Zerstörungshöhe zu bestimmen. Tabelle 1
- 1) Mischungsmenge, berechnet aus der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials
- 2) Diallyl-1,2-cyclohexandicarboxylat
- 3) Diallyl-1,4-cyclohexandicarboxylat Tabelle 1 (Fortsetzung)
- 1) Mischungsmenge, berechnet aus der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials
- 2) Diallyl-1,2-cyclohexandicarboxylat,
- 3) Diallyl-1,4-cyclohexandicarboxylat Tabelle 1 (Fortsetzung)
- 1) Mischungsmenge, berechnet aus der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials
- 2) Diallyl-1,2-cyclohexandicarboxylat
- 3) Diallyl-1,4-cyclohexandicarboxylat
- Die erfindungsgemäße Zusammensetzung für ein optisches Material sorgt für einen transparenten gehärteten Gegenstand, für den wirtschaftliche Ausgangsmaterialien verwendet werden, weist ein kleineres Volumenschrumpfungsverhältnis als herkömmliches Diethylenglycol-bis(allylcarbonat) zum Zeitpunkt der Polymerisation auf, ist beständig gegenüber einer Verzerrung zum Zeitpunkt des Härtens und weist eine hohe Schlagzähigkeit auf. Dementsprechend kann sie nicht nur für Brillengläser, sondern auch auf verschiedenen Gebieten, auf denen optische Eigenschaften wichtig sind, wie für Prismen und optische Scheiben, verwendet werden. Daher weist die vorliegende Erfindung einen überaus hohen industriellen Wert auf.
Claims (6)
1. Zusammensetzung für ein optisches Material mit einer
Viskosität von 0,02 bis 20 Pa · s (20 bis 20.000 cP) bei 30ºC,
welche umfaßt:
5 bis 80 Gew.-% eines Polyallylcarbonats, das unter
Verbindungen der folgenden allgemeinen Formel (II) ausgewählt
ist:
(CH&sub2;=CHCH&sub2;-OCOO)y-Y-OCOO-CH&sub2;CH=CH&sub2; (II)
worin y eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist und Y einen
organischen Rest darstellt, der von einem C&sub2;-C&sub1;&sub2;-Polyol mit
y + 1 Hydroxylgruppen abgeleitet ist,
20 bis 70 Gew.-% eines Allylester-Oligomers, das
Allylestergruppen an den Kettenenden aufweist und wiederkehrende
Einheiten enthält, die durch die folgende allgemeine Formel
(I) dargestellt sind:
-(-(COACOO)x-Z-O-)- (I)
worin x eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist, A einen organischen
Rest bedeutet, der durch eine der nachstehenden Strukturen 1
bis 6 dargestellt ist,
und Z einen organischen Rest bedeutet, der von einem C&sub2;-C&sub3;&sub0;-
Polyol mit x + 1 Hydroxylgruppen abgeleitet ist, und
0 bis 50 Gew.-% mindestens eines Monomers, das aus der
aus Diallyl-1,2-, Diallyl-1,3- und
Diallyl-1,4-cyclohexandicarbonsäureester,
Diallyl-4-cyclohexen-1,2-dicarbonsäureester, Diallyl-methyl-4-cyclohexen-1,2-dicarbonsäureester,
Diallyl-[2,2,1]bicyclo-2-hepten-5,6-dicarbonsäureester,
Diallyl-[2,2,1]bicycloheptan-2,3-dicarbonsäureester,
Alkylacrylat, Alkylmethacrylat, Diallylmaleat und Dialkylfumarat
bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das
Polyallylcarbonat Diethylenglykoldiallylcarbonat ist.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei Z in
Formel (I) unter organischen Resten ausgewählt ist, die von
Ethylenglycol, Propylenglycol, 1,3-Butandiol, 2-Methyl-1,3-
propandiol und Neopentylglycol abgeleitet sind.
4. Durch Härten und Formen der Zusammensetzung nach einem
der Ansprüche 1 bis 3 erhältlicher Formkörper.
5. Formkörper nach Anspruch 4, der ein Brillenglas
darstellt.
6. Formkörper nach Anspruch 4, der eine optische Platte
darstellt.
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