JP5422393B2 - 重合性組成物、該重合性組成物から得られる透明部材およびその用途 - Google Patents

重合性組成物、該重合性組成物から得られる透明部材およびその用途 Download PDF

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Description

本発明は、重合性組成物、該重合性組成物から得られる透明部材およびその用途に関する。
無機ガラスは、透明性に優れているなどの諸物性に優れており、光学部材として広い分野で用いられている。しかしながら、重くて破損しやすいこと、加工性、生産性が悪い等の短所があり、無機ガラスに代わる素材として透明光学用樹脂の開発が盛んに行われている。
アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル系樹脂、オレフィン系樹脂、脂環式アクリル系樹脂、脂環式オレフィン系樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂に代表される非晶性熱可塑性樹脂、あるいはエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等の硬化性樹脂は、可視領域波長における良好な透明性を有し、しかも無機ガラス材料に比べて成形性、量産性、あるいは可撓性、強靱性、耐衝撃性等の優れた特徴を有する汎用透明樹脂材料である。
このような透明樹脂材料に高い屈折率を付与することによって、薄肉軽量な光学レンズ(メガネレンズ、フレネルレンズ、CD、DVDなどの情報記録機器におけるピックアップレンズ、デジタルカメラなどの撮影機器用レンズ等)、光学プリズム、光導波路、光ファイバー、薄膜成形物、光学用接着剤、光半導体用封止材料、回折格子、導光板、液晶基板、光反射板、反射防止材等の高屈折光学部材の材料等への展開が期待されている。
例えば、眼鏡レンズ分野においては、ファッション性豊かなニーズに対応するためには、レンズの中心厚、コバ厚、および曲率を下げ、全体的に肉薄であることが必要である。この点から、ますます高い屈折率が求められている。
近年、硫黄、ハロゲン元素等の原子番号の大きな元素を含有するモノマーを用いることによる高屈折率化が積極的に研究されている。例えばチオール化合物とイソシアネート化合物を熱重合しチオウレタン結合を形成して得られる樹脂(nd=1.60〜1.67程度)、エピスルフィド、エピチオスルフィド化合物を重合硬化してなる樹脂(nd=1.7程度)などがある。
同様に、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、オレフィン系樹脂、脂環式アクリル樹脂、脂環式オレフィン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂に代表される非晶性熱可塑性樹脂、あるいはエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等の硬化性樹脂などの汎用透明樹脂の高屈折率化、特に屈折率1.7以上の高屈折率樹脂が強く求められている。
しかし、有機樹脂の屈折率は使用される元素、分子構造により決まるため、このようなハロゲン元素あるいは硫黄元素の導入によっても高くなるが、通常1.4〜1.7程度の範囲が限度である。
また例えば、ポリメチルメタクリレート(PMMA)などアクリル系樹脂を利用したポリマー光ファイバーについては、コア部(光ファイバー断面における中心部)はクラッド部(同外周部)よりも高屈折率とすることで、この屈折率差が大きいほど光が伝播可能な最大角度に対応する開口数を大きくすることができる。
また例えば、発光ダイオードでは発光素子部をエポキシ樹脂などで封止している。一般に半導体素子部を構成している半導体の屈折率は非常に高く、接している物質の屈折率が低ければ臨界角も小さく全反射が起こりやすい。そのため、より屈折率の高い物質で発光素子をつつむことで全反射の起こる角度を大きくでき、その分外部での光束取り出し効率が向上する。
さらには、例えば光ファイバーや光導波路 、一部のレンズのように、異なる屈折率を有する複数の材料を併用したり、屈折率に分布を有する材料の開発も望まれている。これらの材料に対応するためには、屈折率を任意に調節できることが不可欠となる。
このように光学部品に用いられる樹脂、例えばアクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、オレフィン系樹脂、脂環式アクリル樹脂、脂環式オレフィン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等に代表される熱可塑性樹脂、あるいはエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等の硬化性樹脂、さらには硫黄、ハロゲン元素等の原子番号の大きな元素を含有するモノマーを重合してなる樹脂等の高屈折率化が強く望まれている。
近年、樹脂の高屈折率化を目的として、Zr、Sn、Sb、Mo、In、Zn、Ti等の結晶構造を有する屈折率の高い透明性無機酸化物微粒子あるいはそれらの複合酸化物を、分散状態を保ったまま樹脂中に導入して、無色透明な高屈折率樹脂を形成する技術が提案されている(特許文献1、非特許文献1等)。しかしながら、上記の技術では、高分散性や透明性を保持するため、樹脂にスルホン酸基を導入する必要があり、吸湿性が大きくなる等の物性低下につながる。
一方、樹脂中での粒子の凝集力や表面活性を抑えるため、有機物を含む表面被覆層を有する金属酸化物微粒子が提案されている(特許文献2および3)。しかしながら、これらの技術では、強度などを保持できるマトリックス量を用いながら高い屈折率の樹脂を設計することは、未だ不十分であった。つまり、金属酸化物微粒子を過剰に添加して屈折率を向上させると、逆に樹脂が脆弱となる。
以上のように、微粒子を高充填しても凝集せず透明であり、しかも高屈折率、高強度の複合材料が各種の製品分野で求められている。
特開2007−246334号公報 特開2007−204739号公報 特開2007−238661号公報 特開2007−270097号公報 特開2005−194148号公報 高分子学会予稿集 Vol.56,No,2(2007)3047−3048
本発明の目的は、透明性に優れ、さらに高屈折率かつ高強度の透明部材を得ることのできる重合性組成物及び透明部材からなる光学部材を提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意検討を行った結果、高温高圧水を反応場として生成された、金属微粒子表面に有機物が結合している有機修飾微粒子が樹脂中への分散性に非常に優れるので、透明性に優れ、さらに高屈折率であるとともに高強度である透明部材を提供可能なことを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、以下のとおりである。
[1] エピスルフィド基を有する重合性化合物およびポリチオール化合物とイソ(チオ)シアネート化合物類とからなる重合性化合物から選択される1種または2種以上の重合性化合物(a)と、金属塩および有機物を含む溶液を、200℃以上500℃以下の温度、5MPa以上50MPa以下の圧力で加熱加圧して、水を超臨界または亜臨界状態とすることにより生成された、金属微粒子の表面に有機物が結合している有機修飾微粒子(b)と、を含んでなる重合性組成物であって、
前記金属塩は、塩化チタン、塩化スズ、水酸化バリウム、水酸化アルミニウム、硝酸亜鉛、硝酸セリウム、硫酸チタン、塩化酸化ジルコニウムおよび硝酸ジルコニウムから選択される少なくとも一種であり、
前記有機物は、ヘキサン酸、デカン酸、ヘキサンチオール、ヘキサノール、ヘキシルアミンおよびオレイン酸から選択される少なくとも一種であり、
前記重合性組成物から得られる成形体のe線の屈折率が、1.71以上である、ことを特徴とする重合性組成物。
[] 前記有機修飾微粒子(b)の平均粒子径が1nm以上100nm以下であることを特徴とする[1]に記載の重合性組成物。
[] 前記重合性化合物(a)100重量部に対し、前記有機修飾微粒子(b)を1重量部以上300重量部以下含むことを特徴とする[1]乃至[]のいずれかに記載の重合性組成物。
[] 前記金属微粒子は、その表面に無機物からなる1層以上の被覆層を備え、前記有機物は前記被覆層の表面に結合していることを特徴とする[1]乃至[]のいずれかに記載の重合性組成物。
[] 前記重合性化合物(a)を重合してなる重合体と、前記有機修飾微粒子(b)とを含む、[1]乃至[]のいずれかに記載の重合性組成物から得られることを特徴とする透明部材。
[] 前記重合体は、チオウレタン樹脂およびエピスルフィド樹脂よりなる群から選択される1種または2種以上である[]に記載の透明部材。
[] 前記重合体100重量部に対し、金属成分を1重量部以上300重量部以下含むことを特徴とする[]または[]に記載の透明部材。
[8] [5]乃至[7]のいずれかに記載の透明部材からなることを特徴とする光学部品。
[9] [5]乃至[7]のいずれかに記載の透明部材からなることを特徴とする光学レンズ。
なお、本発明において重合性組成物は成形前の組成物を意味し、液状混合物および固形状混合物のいずれをも含むものである。
本発明の重合性組成物によれば、透明性に優れ、さらに高屈折率であるとともに高強度でもある透明部材を提供することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る樹脂組成物は、重合性化合物または樹脂成分と、高温高圧水を反応場として生成された、金属微粒子表面に有機物が結合している有機修飾微粒子と、を含む。
(有機修飾微粒子)
本発明における有機修飾微粒子は、媒体中に分散させた場合に、その組成物が光学用途として有用な高い透明性を示すことが望まれるため、これを有機溶剤に分散したときに透明コロイドを与えるものであることが望ましい。有機修飾微粒子を媒体中に分散させた組成物および成形体が高い透明性を示すということは、当該有機修飾微粒子が光の波長に比べ十分小さな粒子として媒体中で挙動していること、波長400nm〜800nmの可視領域において吸収すなわち着色がなく、光学用途として適当であることを示している。
なお、有機修飾微粒子は、当該粒子を含む光学材料用添加剤として用いることもできる。
本発明における有機修飾微粒子は、高温高圧水を反応場として合成および/または有機修飾され、より好ましくは、亜臨界または超臨界状態の水中にて水熱反応させることで合成および/または有機修飾される。本発明において、水を亜臨界または超臨界状態とするには、温度200℃以上500℃以下、圧力5MPa以上50MPa以下の条件で行われる。
ここで、亜臨界状態の水とは、温度が200℃以上374℃以下、圧力が、5MPa以上22.1MPa以下の条件下の亜臨界水を示し、超臨界状態の水とは、温度が374℃を超え、圧力が、22.1MPaを超える条件下の超臨界水を示す。特に、超臨界水の領域では、水と有機物が均一相を形成すること、水や酸が触媒として作用することで、触媒を添加しなくても有機反応が進行することが判っており、粒子と有機物が結合を形成し易くなる。
本発明における有機修飾微粒子は、一般的な光学用透明樹脂が有する屈折率よりも高屈折率のものであることが好ましく、具体的には、チタン、ジルコニウム、亜鉛、アンチモン、マグネシウム、カリウム、バリウム、アルミニウム、カルシウム、テルル、セレン、セリウム、スズの中から選択される金属を1種類以上含有する金属酸化物微粒子および/または金属硫化物微粒子の表面が、有機物で修飾または被覆または改質された微粒子であることが好ましい。
また、上記有機修飾微粒子に用いられる金属微粒子の構造は、例えば、上記金属1種類以上による結晶構造を形成するもの、または1種類の無機微粒子に他の無機物を1種類以上被覆したコア−シェル構造などが挙げられる。
上記有機修飾微粒子の平均粒子径は、より高い透明性を実現する観点から1nm以上100nm以下、好ましくは1nm以上50nm以下、より好ましくは1nm以上30nm以下である。平均粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM)を画像解析して行う周知の方法により測定される。なお、平均粒子径は、有機修飾微粒子の一次粒子だけでなく、二次粒子(凝集粒子)を含む粒子の粒子径である。
本発明に用いる有機修飾微粒子の製造法としては、(I)金属微粒子合成と有機修飾を同時に行う方法と、(II)金属微粒子を合成した後に、金属微粒子表面を有機物で修飾する方法を挙げることができる。
まず、(I)金属微粒子合成と有機修飾を同時に行う有機修飾微粒子の製造法について説明する。
金属微粒子合成と有機修飾を同時に行う方法としては、例えば、逆ミセル法、ホットソープ法、高温高圧法等が挙げられる。本発明においては、これらのうち、好ましくは高温高圧法であり、亜臨界または超臨界状態の水中にて合成および修飾するのがより好ましい。
高温高圧法において使用する装置としては、高温高圧の条件を満たすものであれば特に限定されるものではないが、例えば、流通式装置やバッチ式のオートクレーブ等が挙げられる。
まず、1種類以上の金属塩水溶液および1種類以上の有機修飾分子(有機物)を反応容器に入れて封管する。そして反応容器内を温度200℃以上500℃以下、圧力5MPa以上50MPa以下の条件で加熱加温し、超臨界または亜臨界状態の水を反応場として反応させることで、表面が有機修飾された1nm以上100nm以下の有機修飾微粒子を合成することができる。
金属塩および有機修飾分子等の添加量は、金属塩の金属成分の種類や、有機修飾分子の種類などによって変動するため特に限定されるものではない。
反応後に得られた混合物を、有機溶媒および/または蒸留水に分散させ、洗浄、分液、再沈殿、遠心分離、デカンテーション、濾過、濃縮等の操作を行うことにより、有機修飾微粒子を単離することができる。有機修飾分子の種類により、粉体またはオイル状として有機修飾微粒子を得ることができる。
光学材料用添加剤としては、単離された有機修飾微粒子をそのまま用いてもよく、単離された有機修飾微粒子に所定の添加剤を添加して用いてもよく、反応後に得られた混合物をそのまま用いてもよい。
金属塩しては、例えば、塩化物、水酸化物、硝酸塩、硫酸塩等が挙げられ、具体的には、塩化チタン、塩化スズ、水酸化バリウム、水酸化アルミニウム、硝酸亜鉛、硝酸セリウム、硫酸チタン、塩化酸化ジルコニウム等が挙げられる。
有機修飾分子としては、例えば、アルコール化合物、アルデヒド化合物、カルボン酸化合物、アミン化合物、チオール化合物、エポキシ化合物、アミド化合物、ケトン化合物、オキシム化合物、ホスゲン、エナミン化合物、アミノ酸、ペプチド化合物、糖、および極性基を有する高分子が挙げられる。
アルコール化合物としては、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ペンタデカノール、ヘキサデカノール、ヘプタデカノール、オクタデカノール、ノナデカノール、エイコサノール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、デカンジオール、ウンデカンジオール、ドデカンジオール、トリデカンジオール、テトラデカンジオール、ペンタデカンジオール、ヘキサデカンジオール、ヘプタデカンジオール、オクタデカンジオール、ノナデカンジオール、エイコサンジオール、ベンゼン環を有する化合物等を挙げることができ、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
アルデヒド化合物としては、ペンタナール、ヘキサナール、ヘプタナール、オクタナール、ノナナール、デカナール、ウンデカナール、ドデカナール、トリデカナール、テトラデカナール、ペンタデカナール、ヘキサデカナール、ヘプタデカナール、オクタデカナール、ノナデカナール、エイコサナール、ジアルデヒド化合物等を挙げることができ、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
カルボン酸化合物としては、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、ノナデカン酸、エイコサン酸、不飽和脂肪酸、ジカルボン酸等を挙げることができ、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
不飽和脂肪酸としては、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、エライジン酸、バクセン酸、ガドレイン酸、リノール酸、リノレン酸等を挙げることができ、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
ジカルボン酸としては、ペンタン二酸、ヘキサン二酸、ヘプタン二酸、オクタン二酸、ノナン二酸、デカン二酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、ヘキサデカン二酸、ヘプタデカン二酸、オクタデカン二酸、ノナデカン二酸、エイコサン二酸等を挙げることができ、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
アミン化合物としては、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ウンデシルアミン、ドデシルアミン、トリデシルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ヘキサデシルアミン、ヘプタデシルアミン、オクタデシルアミン、ノナデシルアミン、エイコシルアミン、ペンタンジアミン、ヘキサンジアミン、ヘプタンジアミン、オクタンジアミン、ノナンジアミン、デカンジアミン、ウンデカンジアミン、ドデカンジアミン、トリデカンジアミン、テトラデカンジアミン、ペンタデカンジアミン、ヘキサデカンジアミン、ヘプタデカンジアミン、オクタデカンジアミン、ノナデカンジアミン、エイコサンジアミンを挙げることができ、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
チオール化合物としては、ペンタンチオール、ヘキサンチオール、ヘプタンチオール、オクタンチオール、ノナンチオール、デカンチオール、ウンデカンチオール、ドデカンチオール、トリデカンチオール、テトラデカンチオール、ペンタデカンチオール、ヘキサデカンチオール、ヘプタデカンチオール、オクタデカンチオール、ノナデカンチオール、エイコサンチオール、
ペンタンジチオール、ヘキサンジチオール、ヘプタンジチオール、オクタンジチオール、ノナンジチオール、デカンジチオール、ウンデカンジチオール、ドデカンジチオール、トリデカンジチオール、テトラデカンジチオール、ペンタデカンジチオール、ヘキサデカンジチオール、ヘプタデカンジチオール、オクタデカンジチオール、ノナデカンジチオール、エイコサンジチオールを挙げることができ、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
エポキシ化合物としては例えば、フェニルグリシジルエーテル、p−tert−ブチルフェニルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、1,2−ブチレンオキサイド、1,3−ブタジエンモノオキサイド、1,2−エポキシドデカン、エピクロロヒドリン、1,2−エポキシデカン、スチレンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、3−メタクリロイルオキシメチルシクロヘキセンオキサイド、3−アクリロイルオキシメチルシクロヘキセンオキサイド、3−ビニルシクロヘキセンオキサイド、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビスフェノールSジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールFジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールSジグリシジルエーテル、エポキシノボラック樹脂、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールFジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールSジグリシジルエーテル、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3',4'−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル−5,5−スピロ−3,4−エポキシ)シクロヘキサン−メタ−ジオキサン、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、ビニルシクロヘキセンオキサイド、4−ビニルエポキシシクロヘキサン、ビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)アジペート、3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシル−3',4'−エポキシ−6'−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、メチレンビス(3,4−エポキシシクロヘキサン)、ジシクロペンタジエンジエポキサイド、エチレングリコールのジ(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)エーテル、エチレンビス(3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート)、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジオクチル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジ−2−エチルヘキシル、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル類、1,1,3−テトラデカジエンジオキサイド、リモネンジオキサイド、1,2,7,8−ジエポキシオクタン、1,2,5,6−ジエポキシシクロオクタン等を挙げることができ、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
アミド化合物としては例えば、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド、N−メチル−2−ピロリドン、2−ピロリジノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、アクリルアミド、アジポアミド、アセトアミド、イソニコチンアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−イソプロピル−1−ピペラジンアセトアミド、ウレアアミドリア−ゼ、2−エトキシベンズアミド、エルシルアミド、オレイン酸アミド、こはく酸アミド、こはく酸ジアミド、サリチルアミド、ジアセトアミド、ジアセトンアクリルアミド、ジイソプロピルホルムアミド、N,N−ジイソプロピルイソブチルアミド、N,N−ジエチルアセトアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジエチルドデカン酸アミド、N,N−ジエチルニコチンアミド、ジシアノジアミド、N,N−ジブチルホルムアミド、N,N−ジブロピルアセトアミド、N,N−ジメチルプロピオンアミド、N,N−ジメチルベンズアミド、ステアリン酸アミド、2−フェニルブチルアミド、N−フェニルベンズアミド、フェノキシアセトアミド、フタルアミド、フタルジアミド、フマルアミド、N−ブチルアセトアミド、N−ブチルアミド、プロパンアミド、ヘキサン酸アミド、ベンズアミド、ベンゼンスルホンアミド、マロンアミド、マロンジアミド、メタンスルホンアミド、N−メチルベンズアミド等を挙げることができ、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
ケトン化合物としては例えば、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、ジブチルケトン、ジペンチルケトン、ジヘキシルケトン、ジオクチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、アセトフェノン、フェニルエチルケトン、フェニルプロピルケトン、フェニルブチルケトン、フェニルヘキシルケトン、フェニルヘプチルケトン、フェニルオクチルケトン等を挙げることができ、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
オキシム化合物としては例えば、アセトンオキシム、メチルエチルケトンオキシム、メチルイソブチルケトンオキシム、メチルビニルケトンオキシム、シクロペンタノンオキシム、シクロヘキサノンオキシム、2,4−ペンタンジオンジオキシム、2,3−ブタンジオン−2−オキシム、ベンゾキノンジオキシム、ヒドロキシイミノマロン酸ジエチル、2−(ヒドロキシイミノ)アセト酢酸エチル、2−アダマンタノンオキシム、ホルムアルドキシム、アセトアルドキシム、プロピオンアルデヒドオキシム、ピルビンアルデヒド 1−オキシム、アセトフェノンオキシム、ベンゾフェノンオキシム、2−アセチルフランオキシム、2−アセチルピリジンオキシム、2−アセチルチオフェンオキシム、1,4−ナフトキノン オキシム、アントラキノンジオキシム、4−クロマノンオキシム、2−(ヒドロキシイミノ)−2−フェニルアセトニトリル、2−(ヒドロキシイミノ)−2−(1−ナフチル)アセトニトリル等の芳香族ケトンオキシム類;ベンズアルドキシム、フェニルアセトアルドキシム、フェニルプロピオンアルデヒドオキシム、ニフロキシム、2−(2−フェニルアセトアミド)アセタールドキシム、9−アントラルアルデヒドオキシム等を挙げることができ、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
アミノ酸としては例えば、ヒスチジン、アルギニン、リジン、グリシン、アラニン、β−アラニン、イソロイシン、バリン、ロイシン、セリン、トレオニン、システイン、シスチン、フェニルアラニン、プロリン、チロシン、ホモセリン、メチオニン、ε−アミノカプロン酸、γ−アミノ酪酸、トレオニン、アスパラギン、グルタミン、グリシルグリシン、アスパラギン酸、グルタミン酸、δ−アミノカプリル酸等を挙げることができ、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
ペプチド化合物としては 例えば、インスリン、ソマトスタチン、プロラクチン、エリスロポイエチン、バソプレシン、オキシトシン、カルシトニン、ガストリン、セクレチン、パンクレオザイミン、コレシストキニン、アンジオテンシン、エンケファリン、エンドルフィン、キョウトルフィン、タフトシン、サイモポイエチン、サイモシン、サイモチムリン、モチリン、デイノルフィン、ボンベシン、ニューロテンシン、セルレイン、ブラジキニン等を挙げることができ、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
糖としては例えば、グリセルアルデヒド、エリスロース、トレオース、アラビノース、キシロース、リボース、グルコース、マンノース、ガラクトース等のアルドース類、キシルロース、リブロース、フルクトース、ソルボース等のケトース類、デオキシリボース、ラムノース、フコース等のデオキシ糖、マルトース、セロビオース、イソマルトース、ラクトース、シュクロース等の少糖類等を挙げることができ、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
極性基を有する高分子としては例えば、ポリアクリロニトリル、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体が好ましい。
また、水酸基、アルデヒド基、カルボン酸、アミン、チオール、エポキシ基またはアミド基を2つ以上有する炭化水素を挙げることができ、例えばチオールと水酸基を有する化合物、アミノ基とアルデヒド基を有する化合物などを用いることができる。
これらの中でも、より好ましくは、アルコール化合物、アルデヒド化合物、カルボン酸化合物、アミン化合物、チオール化合物、エポキシ化合物、アミド化合物、および極性基を有する高分子であり、アルコール化合物、アルデヒド化合物、カルボン酸化合物、アミン化合物、チオール化合物がより好ましい。また、官能基は2個以上有していてもよく、水酸基、アルデヒド基、カルボン酸、アミン、チオール、エポキシ基、アミド基を2つ以上有する炭化水素を用いることも好ましい。
上記有機修飾分子の炭素数は、2以上が好ましく、より好ましくは6以上である。分子中、二重結合および/またはベンゼン環を有していてもよく、水素原子がハロゲン原子で置換されていてもされていなくてもよい。
反応後に用いる有機溶媒としては、特に限定されるものではないが、一般的には、洗浄や分液の際に用いる有機溶媒としては、用いた有機修飾分子と混和する有機溶媒が好ましく、再沈殿の際に用いる有機溶媒としては、用いた有機修飾分子と混和しない有機溶媒が好ましい。
次に、(II)金属微粒子を合成した後に、金属微粒子表面を有機物で修飾する有機修飾微粒子の製造法について説明する。
本発明に用いられる金属微粒子としては、TiOやZrO、ZnO、CdO、PbO、SiO、Sb、Sn含有TiO(Sn修飾TiO)等の金属を含む金属酸化物微粒子、CdS、CdSe、ZnSe、CdTe、ZnS、HgS、HgSe、PdS、SbSe等の金属を含む金属硫化物微粒子、セレン化物微粒子、テルル化物微粒子等が挙げられる。これらは試薬として購入したものでも合成したものでも良い。金属微粒子としては、金属酸化物微粒子または金属硫化物微粒子が好ましく、TiO、ZrO、ZnO、ZnS、Sn含有TiO微粒子がより好ましく、分散性の観点からSn含有TiO微粒子がさらに好ましい。
金属微粒子および有機修飾分子等の添加量は、金属微粒子の金属成分の種類や、有機修飾分子の種類などによって変動するため特に限定されるものではない。
金属微粒子を合成する方法としては、一般的に知られているものであれば特に限定されるものではないが、例えば、TiO2の場合、ジャーナル・オブ・ケミカルエンジニアリング・オブ・ジャパン第1巻1号21−28頁(1998年)や、ZnSの場合は、ジャーナル・オブ・フィジカルケミストリー第100巻468−471頁(1996年)に記載された公知の方法を用いることができる。
金属微粒子のなかでも、酸化チタンは特に屈折率が高く、かつ透明性も高いため、他微粒子に比べて少ない量で樹脂の高屈折率化が可能である。特にルチル型の結晶型を有する酸化チタンは、アナターゼ型に比べて高屈折率、紫外線吸収といった光学特性などに優れていることが知られている。
上記ルチル型酸化チタンの合成法としては、特に限定されるものではないが、以下に、スズ修飾ルチル型酸化チタンの合成法を例示する。
スズ修飾ルチル型酸化チタンの合成法は、まず、スズ化合物を水溶液に添加しておき、これにチタン化合物を加える。スズ化合物とチタン化合物は同時に加えてもよいし、どちらが先であってもよい。また、混合化合物の形態であってもよい。反応媒体は水が望ましいが、アルコール等の有機溶媒あるいは水と有機溶媒の混合媒体でもよい。
本発明において用いられるスズ化合物としては、特に限定されるものではないが、例えば塩化スズ、硝酸スズ、硫酸スズ、スズ酸塩などのスズ塩化合物あるいは酸化物、水酸化物、金属スズ等が好ましいものとして挙げられる。
また、本発明において用いられるチタン化合物としては、例えば、塩化酸化チタン、硫酸チタン、硝酸チタン、チタンアルコキシド、水和酸化チタン(あらかじめチタン化合物をアルカリ条件で加水分解させたものも含む)などが好ましいものとして挙げられる。
ルチル型酸化チタンの結晶成長制御のための修飾剤として反応に用いるスズ化合物の量は、チタンに対するスズのモル比(Sn/Ti)が0.001〜2、好ましくは0.01〜1であることが望ましい。スズ量を上記範囲より少なくしていくとルチル型酸化チタン超微粒子は生成するが、結晶径、凝集粒子径が大きくなり、したがって分散性が悪くなる可能性がある。また、樹脂組成物の透明性が低下する可能性がある。また、上記範囲より多くしていっても、ルチル型を有する酸化チタン超微粒子の合成は可能であるが、反応に要する時間が長くなり、この場合はルチル型酸化チタン超微粒子に多量のスズ化合物が付着したものが得られる可能性がある。また、これより大きいと残存スズ化合物量が多くなり、粒子屈折率が低下する可能性がある。
反応液中のTi濃度は0.07〜5mol/l、好ましくは0.1〜1mol/lが望ましい。上記範囲より低いTi濃度では、Sn/Ti(モル比)として0.01〜0.03の範囲でスズ化合物を添加してもアナターゼ型とルチル型の混合酸化チタン超微粒子が生成する可能性がある。同様に上記範囲より低いTi濃度では、Sn/Ti(モル比)として0.03より大きい範囲でスズ化合物を添加すると、ルチル型酸化スズを有する酸化チタン酸化スズ混合超微粒子が生成する可能性がある。
反応液のpHは−1〜3が望ましい。必要に応じて塩酸や硝酸などで調節する。pHが3より大きい条件で反応させると、スズ化合物を加えない場合ではアナターゼ型酸化チタンになってしまい、これを避けるためにスズ化合物を添加してルチル構造を得ようとすると、酸化スズなどのルチル型酸化チタンではない異種物質が生成してしまう可能性がある。
反応温度に関しては、Ti濃度とpHが上記の範囲であれば良く、特に制限は無いが、好ましくは−10〜100℃、さらに好ましくは20〜60℃である。反応温度に応じて反応完了時間が決定されるが、通常は0.5〜10時間で実施する。
上記の反応により生成したスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子中に含まれるスズ化合物量として、Sn/Tiモル比=0.001〜0.5であることが好ましい。スズ量を下限値より少なくしていくとルチル型酸化チタン超微粒子の粒子径が大きくなり、分散性が悪くなる可能性がある。また、上限値より多くしていくと、より効率よく結晶成長及び凝集を制御し、粒子径の小さな超微粒子が得られるが、ルチル型酸化チタン超微粒子に多量のスズ化合物が付着したものが得られ、結果として屈折率の低い超微粒子が得られる可能性がある。
この方法により得られたスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子の結晶径の短軸、長軸は2〜20nm、平均凝集粒子径は10〜100nmである。
本発明のスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子が得られる反応機構(反応メカニズム)は現在十分に明らかではないが、これは表面がスズ化合物で修飾されていることを特徴としている。原料に用いたスズ化合物、あるいは溶液中で解離したスズイオン、あるいは加水分解等により溶液中で生成したスズ化合物が、酸化チタン表面に配位、吸着、化学結合等により付着したものと推測される。また、元々アナターゼ型ではなくルチル型酸化チタン生成条件でスズ化合物を修飾剤として添加したもので、長軸方向への結晶成長が阻止された結果生じたものと推測される。このことは超微粒子の結晶径が2〜20nmであるスズ修飾酸化チタン超微粒子を得るために必要な修飾スズ化合物量が酸化チタンを隙間無く被覆する量には程遠い、チタンに対するモル比が0.001〜0.5という少量であることからも窺える。
上記により得られた反応生成物は、そのままスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子、ゾル液として用いてもよいし、所望の後処理を施してもよい。すなわち、エバポレーターによる減圧濃縮、限外ろ過などの公知の方法で精製、適当な濃度に濃縮することも可能である。遠心分離して白色沈殿物を得、水、その他所望の有機溶媒に対して再分散させることも可能である。スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子を水に分散させたゾル液は、メタノールなどのアルコール類、2−メトキシエタノールなどのセロソルブ類といった有機溶媒に溶媒置換して、有機溶媒分散スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子ゾル液として用いることも可能である。
本発明において用いられる金属微粒子は、その表面に無機物からなる1層以上の被覆層を備え、有機物は被覆層の表面に結合していてもよい。
被覆層を構成する無機物としては、ケイ素酸化物(SiO)、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化アルミニウム等を挙げることができる。金属微粒子表面に無機物からなる1層以上の被覆層を有することにより、透明部材の特性を劣化させる原因となる金属微粒子の活性を抑制することができる。
以下に、無機物としてケイ素酸化物(SiO)を含む被覆層の調製方法について述べる。
被覆層、即ちケイ素酸化物を含む被覆層とは、二層被覆型であって、内層が(1)の工程、外層が(2)の工程によって得られ、核微粒子に対するケイ素酸化物被覆層の重量比がSiO換算で0.001〜20であることを特徴とする被覆層である。
(1)核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物をpH<7の条件下で、核(A)と反応させる工程
(2)核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物をpH≧7の条件下で、(1)で得られた被覆超微粒子と反応させる工程
本発明において、上記で合成したスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子あるいはそのゾル液を樹脂組成物、該樹脂組成物から得られる光学部品に用いる場合、酸化チタンの光触媒性による周辺有機物の劣化を防止するため、耐光性を付与してもよい。この目的のためにケイ素酸化物を含む被覆層をルチル型酸化チタン超微粒子に設ける。なお、被覆とは超微粒子表面を完全に覆った形態、あるいは隙間が空いた形態の両方を意味する。
上記被覆に用いられるケイ素酸化物としては、コロイダルシリカ、ケイ酸ゾル、ケイ酸ナトリウム、あるいはケイ酸カリウムなどのケイ酸塩を挙げることができる。ここでいうケイ素酸化物とは無定形の酸化物、結晶性の酸化物、あるいは水和した状態であってもよい。また、ケイ酸、ケイ酸オリゴマーあるいはそれらの塩であってもよく、それらが核微粒子表面に吸着、結合した状態であってもよい。
被覆層の形成方法としては、まず、スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子のゾル液を調製する。上記で調製したゾル液を希釈あるいは濃縮し、固形分として0.01〜20重量%、好ましくは0.1〜5重量%の範囲にすることが望ましい。分散液の固形分濃度が0.01重量%未満の場合は生産性が低く工業的に有効でなく、分散液の固形分濃度が20重量%を超えると、得られる超微粒子が凝集体となる可能性がある。
核微粒子(この場合、核(A)であるスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子、を指す)を含む反応液にケイ素酸化物を水および/または有機溶媒に溶解した溶液を連続的あるいは断続的に添加して核微粒子表面において反応させる。0.1〜100時間かけて(核微粒子ゾル液がゲル化しない程度に)滴下することが望ましい。反応液中でのケイ素酸化物の滴下終了後の濃度は酸化ケイ素換算で0.01〜5重量%が好ましい。ケイ素酸化物の滴下終了後の濃度が、0.01重量%より小さいと生産性が低く工業的に有効でなく、5重量%より大きいと(ケイ素酸化物のみで)重合が進行しすぎてケイ素酸化物の不溶物が生成する可能性がある。
[工程(1):核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物をpH<7の条件下で、核(A)と反応させる工程 ]
まず、核微粒子即ち核(A)と、核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物を、pH<7の条件下で反応させる。
ここで用いられるケイ素酸化物としては特に制限はないが、コロイダルシリカ、ケイ酸ゾルが好ましい。用いる量としては、核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10が好ましく、0.01〜0.5であることが好ましい。この範囲、即ち10より大きいと十分な屈折率が得られなくなる可能性がある。この範囲、即ち0.001より小さいと分散安定性が低くなる可能性がある。
反応液のpHは7より小さいことが好ましく、さらには2〜4が好ましい。pHが7以上だと核微粒子であるスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子が凝集、ゲル化を引き起こす可能性がある。さらにpHが1よりも小さすぎると、核微粒子のもつ電気二重層が過剰のプラスイオンによって遮蔽され、凝集を引き起こす可能性がある。pHは必要に応じて酸性化合物あるいは塩基性化合物を加えて調整してもよい。例えば酸性化合物としては塩酸、硫酸、硝酸などが、塩基性化合物としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが挙げられる。
本工程では、核微粒子を含む反応液にケイ素酸化物を水および/または有機溶媒に溶解した溶液を連続的あるいは断続的に添加して核微粒子表面において反応させる。0.1〜100時間かけて核微粒子ゾル液がゲル化しない程度に滴下することが望ましい。100時間を超えると経済的に効率的でない。0.1時間未満であると反応が不十分となる可能性がある。
反応温度は特に制限はないが、0〜200℃が好ましく、30〜100℃がより好ましい。この範囲、即ち200℃より大きいと超微粒子が凝集する可能性がある。0℃より小さいと反応が十分に進行しない可能性がある。
[ 工程(2):核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物をpH≧7の条件下で、(1)で得られた被覆超微粒子と反応させる工程 ]
工程(1)で得られた被覆超微粒子あるいはゾル液を必要に応じて解こうした後、続いて、(1)で得られた被覆超微粒子と、核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物を、pH≧7の条件下で反応させる。
ここで用いられるケイ素酸化物としては特に制限はないが、コロイダルシリカ、ケイ酸ゾルが好ましい。用いる量としては、核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10が好ましく、0.1〜1であることがより好ましい。核(A)に対する重量比が10より大きいと十分な屈折率が得られなくなる可能性がある。核(A)に対する重量比が0.001より小さいと十分な耐光性が得られなくなる可能性がある。
反応液のpHは7以上であることが好ましく、8〜11がより好ましい。適宜この範囲にpHを調節すればよい。pHが7より小さいと緻密な被覆層が形成できない可能性がある。pHは塩基性化合物を加えて適宜調整すればよい。該塩基性化合物としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが挙げられる。
本工程では、核微粒子を含む反応液にケイ素酸化物を水および/または有機溶媒に溶解した溶液を連続的あるいは断続的に添加して核微粒子表面において反応させる。0.1〜100時間かけて添加することが望ましい。100時間を超えると経済的に効率的でない。0.1時間未満であると反応が不十分となる可能性がある。
反応温度は特に制限はないが、0〜200℃が好ましく、80〜200℃がより好ましい。反応温度が200℃を超えると微粒子が凝集する可能性がある。反応温度が0℃未満であると反応が十分に進行しない可能性がある。
なお、該被覆層(B)、即ちケイ素酸化物を含む被覆層に含まれるその他の無機酸化物としては得られる微粒子の耐光性、分散性、保存安定性を損なうものでなければ特に制限はないが、具体的には、例えば、Al、Si、V、Fe、Zn、Zr、Nb、Mo、Sn、Sb、W等の酸化物が挙げられ、好ましくは、Al、Si、Zr、Sn、Sbの酸化物が挙げられる。
また、被覆層としては上記記載の二層のケイ素酸化物からなる被覆層のみが望ましいが、他の無機酸化物の被覆層を設けても良い。この場合、上記記載の二層のケイ素酸化物からなる被覆層の内側に設けることが望ましい。
本発明により得られた被覆型無機酸化物超微粒子、即ち二層ケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子の結晶径の短軸、長軸は2〜20nm、平均凝集粒子径は10〜100nmであることが好ましい。結晶径が2nmより小さいと、本来得られる屈折率が得られなくなる可能性がある。20nmより大きいと、光の散乱が生じる可能性がある。平均凝集粒子径が100nmより大きいと、ゾル液や、得られる樹脂組成物が白濁し、不透明となる可能性がある。
上記手法によって得られる核微粒子に対するケイ素酸化物被覆層の重量比はSiO換算で0.001〜20である。被覆層の量により、超微粒子自体の屈折率と耐光性を調節することができる。これにより所望する耐光性を付与でき、かつ屈折率が1.5〜2.8で調節可能である。
上記により得られた反応生成物は、そのまま二層ケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子ゾル液として用いてもよいし、所望の後処理を施してもよい。すなわち、エバポレーターによる減圧濃縮、限外ろ過などの公知の方法で精製、さらに適当な濃度に濃縮することも可能である。遠心分離して白色沈殿物を得、水、その他所望の有機溶媒に対して再分散させることも可能である。特に限外ろ過を行うことによって、微粒子周りの電気二重層を遮蔽して微粒子の凝集を引き起こす原因となるイオン分を取り除くことができるため、分散安定性が向上する。二層ケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子を分散させた水ゾル液は、メタノールなどのアルコール類、2−メトキシエタノールなどのセロソルブ類といった有機溶媒に溶媒置換して、有機溶媒に分散したゾル液として用いることも可能である。
酸化チタン超微粒子は通常中性域に等電位点を持ち、従来の製法では酸性領域で安定なゾル液である。そのため従来の手法で製造した酸化チタン超微粒子ゾル液は中性〜塩基性では凝集、ゲル化を引き起こし、使用範囲が限定されるという問題があった。また有機溶媒に置換しようとすると凝集、ゲル化を引き起こし、安定性を損なうという問題があった。さらには分散媒が水の場合でも10重量%以上に濃縮しようとするとゲル化を引き起こし、高濃度に分散したゾル液を得るのは困難であり、生産性が低いといった問題があった。本発明に係るケイ素酸化物をpH<7の範囲で反応させることによって、広範囲pH、特に14>pH>3の条件において、凝集、ゲル化を生じず、分散性、保存安定性に優れた薄層のケイ素酸化物で被覆された酸化チタン超微粒子のゾル液が得られる。さらに、pH≧7の範囲で反応させることによって緻密で厚いケイ素酸化物被覆層を酸化チタン超微粒子に設けることができる。
通常酸性領域において安定な酸化チタン超微粒子ゾル液は、酸化チタン超微粒子の表面がプラスに帯電している。上記条件において反応させることによって反対符号の電荷を持ち、かつ核微粒子よりもサイズの小さな超微粒子を選択することによって核微粒子表面でヘテロ凝集を引き起こし、より効果的に一様に薄層のケイ素酸化物被膜が形成される。これにより、核微粒子表面にSiOの特性が付与され、本発明における酸化チタン超微粒子ゾルはpH=3〜14という広範囲のpH領域において安定となると考えられる。pH≧7の塩基性条件下で緻密で厚いケイ素酸化物層に成長させることによって高分散性を保ちながら耐光性、耐候性を有する超微粒子が得られる。すなわち、酸化チタン超微粒子ゾル液は、pH<7で形成される被覆内層及びpH≧7で形成される被覆外層の二層構造を備える、透明性、分散性、保存安定性、耐光性、耐候性等に優れた酸化チタン超微粒子を含む。
前記ケイ素酸化物被覆によりゾル液の濃度は固形分換算で20重量%以上、さらには35重量%以上の高濃度にした場合でも広範囲のpHで安定に存在し、有機溶媒に置換した際でも高濃度に安定に存在する。
この方法により結晶径の短軸、長軸が2〜20nm、平均凝集粒子径が10〜100nmの被覆型無機酸化物超微粒子、即ち二層ケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子が得られる。 結晶径が2nmより小さいと、これらを含む分散媒、樹脂組成物に用いた場合に本来得られる屈折率が得られなくなる可能性がある。20nmより大きいと、光の散乱が生じる可能性がある。平均凝集粒子径が100nmより大きいと、得られる樹脂組成物が白濁し、不透明となる可能性がある。
本発明において超微粒子を分散するのに用いられる有機溶媒(分散媒)としては、特に制限はなく、具体的には例えばメタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのグリコールエーテル類、酢酸エチルなどのエステル類、テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、クロロホルムなどのハロゲン炭化水素類、トルエン、ヘプタンなどの炭化水素類などの有機溶媒が挙げられ、2種以上混合して用いてもよい。
上記方法によって得られた被覆型無機酸化物超微粒子、即ち二層ケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子の屈折率は、1.5〜2.8、特に2.0〜2.8のものが得られ、各用途に合わせて適宜設定される。
従って、本発明に係る被覆型無機酸化物微粒子、即ち二層ケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン微粒子は高屈折率であり、透明性、分散性、耐光性、耐候性等に優れているため、該微粒子を用いて形成した樹脂組成物は高屈折率、透明性、耐光性、耐候性、耐熱性、成形加工性等を併せ持ち、任意に屈折率を調節できるものであり、光学部材に好適に用いられる。
次に、上記のようにして得られた金属微粒子の表面に有機物を結合し、有機修飾微粒子を調製する。
なお、以下において、金属微粒子として、上述の方法により得られたスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子、または、二層ケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子を用いた例により説明する。
有機修飾微粒子は、スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子、または、二層ケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子の表面を有機物で修飾、被覆、改質することにより、本発明に用いられる有機修飾微粒子を合成することができる。
金属微粒子表面の有機修飾を行う方法としては、例えば、シランカップリング法、高温高圧法等が挙げられる。これらのうち、好ましくは高温高圧法であり、亜臨界または超臨界状態の水中にて合成および修飾するのがより好ましい。
高温高圧法において使用する装置としては、高温高圧の条件を満たすものであれば特に限定されるものではないが、例えば、流通式装置やバッチ式のオートクレーブ等が挙げられる。
まず、微粒子分散液および1種類以上の有機修飾分子および蒸留水を反応容器に入れて封管する。そして反応容器内を温度200℃以上500℃、圧力5MPa以上50MPa以下の条件で加熱加温し、超臨界または亜臨界状態の水を反応場として反応させる。これにより、表面が有機修飾された1〜100nmの微粒子を合成することができる。
反応後に得られた混合物を、有機溶媒および/または蒸留水に分散させ、洗浄、分液、再沈殿、遠心分離、デカンテーション、濾過、濃縮等の操作を行うことにより、有機修飾微粒子を単離することができる。有機修飾分子の種類により、粉体またはオイル状として有機修飾微粒子を得ることができる。
光学材料用添加剤としては、単離された有機修飾微粒子をそのまま用いてもよく、単離された有機修飾微粒子に所定の添加剤を添加して用いてもよく、反応後に得られた混合物をそのまま用いてもよい。
用いる微粒子分散液の種類としては、特に限定されるものではないが、例えば、水ゾル液や、メタノールなどのアルコール類、2−メトキシエタノールなどのセロソルブ類といった有機溶媒に溶媒置換して、有機溶媒に分散したゾル液が挙げられる。
用いる有機修飾分子としては、「(I)微粒子合成と有機修飾を同時に行う有機修飾微粒子の製造法」に記載された有機物を用いることができる。
上記有機修飾分子の炭素数は、2以上の分子が好ましく、より好ましくは6以上である。分子中、二重結合および/またはベンゼン環を有していてもよく、水素原子がハロゲン原子で置換されていてもされていなくてもよい。
反応後に用いる有機溶媒としては、特に限定されるものではないが、一般的には、洗浄や分液の際に用いる有機溶媒としては、用いた有機修飾分子と混和する有機溶媒が好ましく、再沈殿の際に用いる有機溶媒としては、用いた有機修飾分子と混和しない有機溶媒が好ましい。
本発明における樹脂組成物は、有機修飾微粒子と樹脂とを均一に混合させる観点から以下の方法により製造することができる。
具体的には例えば、
(a)樹脂成分と、有機修飾微粒子ゾル液あるいは有機修飾微粒子粉末とをそれぞれ独立して作成し、その後に両者を混合する、あるいは混練する方法、
(b)予め作成した有機修飾微粒子が存在する条件で重合性化合物を重合し、重合体を生成する方法、
(c)予め作成した樹脂成分が存在する条件で有機修飾微粒子を作成する方法、
などの方法を採用することができる。
上記(a)の方法のうちでも、有機修飾微粒子ゾル液と、樹脂成分が溶解した溶液とを均一に混合し、溶媒を除去することで樹脂組成物を得る方法が好ましく挙げられる。
有機修飾微粒子の分散安定性の観点からは、上記(a)の方法または(b)の方法が好ましく、上記(b)の方法がより好ましい。
(樹脂成分および重合性化合物から得られる重合体)
本発明に用いられる樹脂成分および重合体について述べる。なお、重合体は、樹脂組成物から得られる透明部材に含まれるものであるが、併せて以下に述べる。
光学材料用樹脂には無色透明で複屈折率が小さいこと、吸湿性が小さく吸湿変形しないこと、製造工程や使用環境での耐熱性が高いこと、成形性が優れていることなどの特性が要求され、これらを満たすものであれば特に限定されず、従来の光学レンズ(メガネレンズ、フレネルレンズ、CD、DVDなどの情報記録機器におけるピックアップレンズ、デジタルカメラなどの撮影機器用レンズ等)、光学プリズム、光導波路、光ファイバー、薄膜成形物、光学用接着剤、光半導体用封止材料、回折格子、導光板、液晶基板、光反射板等に用いられているものでかまわない。
例えば、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、オレフィン系樹脂、脂環式アクリル樹脂、脂環式オレフィン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂に代表される非晶性熱可塑性樹脂、あるいはエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の硬化性樹脂などが好適である。
具体的には、アクリル系樹脂としてはメタクリル酸メチル(PMMA)等、スチレン系樹脂としてはポリスチレン(PS)、スチレンとアクリロニトリル共重合体(SAN)、スチレンとメタクリル酸メチル共重合体等、ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等、オレフィン系樹脂としては環状オレフィン共重合体、ポリメチルペンテン(TPX(登録商標))等が挙げられる。
ポリカーボネート樹脂はビスフェノール類と、ホスゲン等の炭酸エステル類との反応により製造される重合体である。脂環式アクリル樹脂としては、トリシクロデカンなどの脂肪族環状炭化水素をエステル置換基に導入したアクリル系樹脂であり、ポリメタクリル酸トリシクロデカン、ポリメタクリル酸ノルボルナンなどが挙げられる。これらの樹脂は、優れた低複屈折率性、低吸湿性、耐熱性を有し、ピックアップレンズ、結像用レンズなどに用いられている。脂環式オレフィン樹脂は、立体的に剛直な脂環基をオレフィン系ポリマーの主鎖に導入したものであり、優れた耐熱性と低吸湿性を有し、車載用CDプレーヤーなどのレンズに用いられている。
ベンゼン環、脂肪族環等がエーテル結合を介して結ばれた重合体であるポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂なども挙げることができる。
またこれらに硫黄、ハロゲン元素等の原子番号の大きな元素を含有するモノマーを重合してなる樹脂、例えばメガネレンズ用途に用いられているチオール化合物とイソシアネート化合物を熱重合しチオウレタン結合を形成して得られる樹脂、エピスルフィド、エピチオスルフィド化合物を重合硬化してなる樹脂などを用いることも可能である。
また、半導体封止剤用途には熱硬化型のエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等が好適に用いられる。
次に、重合性化合物から得られる重合体としては、エピスルフィド樹脂、チオウレタン樹脂、アクリル樹脂およびアリルジグリコールカーボネート樹脂よりなる群から1種または2種以上選択することができる。以下に、これらの樹脂を含む透明部材を成形可能な樹脂組成物について説明する。
エピスルフィド樹脂組成物としては、エピスルフィド基を有する重合性化合物(a)と、前述の有機修飾微粒子を含んでなる重合性組成物を用いることができる。
エピスルフィド樹脂の原料となるエピスルフィド化合物(a)の具体例としては、ビス(1,2−エピチオエチル)スルフィド、ビス(1,2−エピチオエチル)ジスルフィド、ビス(エピチオエチル)メタン、ビス(エピチオエチル)ベンゼン、ビス{4−(エピチオエチル)フェニル}スルフィド、ビス{4−(エピチオエチル)フェニル}メタン等のエピチオエチル化合物、ビス(2,3−エピチオプロピル)スルフィド、ビス(2,3−エピチオプロピル)ジスルフィド、ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)メタン、1,2−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)エタン、1,2−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)プロパン、1,3−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)プロパン、1,3−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)−2−メチルプロパン、1,4−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)ブタン、1,4−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)−2−メチルブタン、1,3−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)ブタン、1,5−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)ペンタン、1,5−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)−2−メチルペンタン、1,5−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)−3−チアペンタン、1,6−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)ヘキサン、1,6−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)−2−メチルヘキサン、3,8−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)−3,6−ジチアオクタン、1,2,3−トリス(2,3−エピチオプロピルチオ)プロパン、2,2−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)−1,3−ビス(2,3−エピチオプロピルチオメチル)プロパン、2,2−ビス(2,3−エピチオプロピルチオメチル)−1−(2,3−エピチオプロピルチオ)ブタン、1,5−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)−2−(2,3−エピチオプロピルチオメチル)−3−チアペンタン、1,5−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)−2,4−ビス(2,3−エピチオプロピルチオメチル)−3−チアペンタン、1−(2,3−エピチオプロピルチオ)−2,2−ビス(2,3−エピチオプロピルチオメチル)−4−チアヘキサン、1,5,6−トリス(2,3−エピチオプロピルチオ)−4−(2,3−エピチオプロピルチオメチル)−3−チアヘキサン、1,8−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)−4−(2,3−エピチオプロピルチオメチル)−3,6−ジチアオクタン、1,8−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)−4,5−ビス(2,3−エピチオプロピルチオメチル)−3,6−ジチアオクタン、1,8−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)−4,4−ビス(2,3−エピチオプロピルチオメチル)−3,6−ジチアオクタン、1,8−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)−2,5−ビス(2,3−エピチオプロピルチオメチル)−3,6−ジチアオクタン、1,8−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)−2,4,5−トリス(2,3−エピチオプロピルチオメチル)−3,6−ジチアオクタン、1,1,1−トリス[{2−(2,3−エピチオプロピルチオ)エチル}チオメチル]−2−(2,3−エピチオプロピルチオ)エタン、1,1,2,2−テトラキス[{2−(2,3−エピチオプロピルチオ)エチル}チオメチル]エタン、1,11−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)−4,8−ビス(2,3−エピチオプロピルチオメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン、1,11−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)−4,7−ビス(2,3−エピチオプロピルチオメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン、1,11−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)−5,7−ビス(2,3−エピチオプロピルチオメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン等の鎖状脂肪族の2,3−エピチオプロピルチオ化合物、及び、1,3−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)シクロヘキサン、1,4−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)シクロヘキサン、1,3−ビス(2,3−エピチオプロピルチオメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(2,3−エピチオプロピルチオメチル)シクロヘキサン、2,5−ビス(2,3−エピチオプロピルチオメチル)−1,4−ジチアン、2,5−ビス[{2−(2,3−エピチオプロピルチオ)エチル}チオメチル]−1,4−ジチアン、2,5−ビス(2,3−エピチオプロピルチオメチル)−2,5−ジメチル−1,4−ジチアン等の環状脂肪族の2,3−エピチオプロピルチオ化合物、及び、1,2−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)ベンゼン、1,3−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)ベンゼン、1,4−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)ベンゼン、1,2−ビス(2,3−エピチオプロピルチオメチル)ベンゼン、1,3−ビス(2,3−エピチオプロピルチオメチル)ベンゼン、1,4−ビス(2,3−エピチオプロピルチオメチル)ベンゼン、ビス{4−(2,3−エピチオプロピルチオ)フェニル}メタン、2,2−ビス{4−(2,3−エピチオプロピルチオ)フェニル}プロパン、ビス{4−(2,3−エピチオプロピルチオ)フェニル}スルフィド、ビス{4−(2,3−エピチオプロピルチオ)フェニル}スルフォン、4,4'−ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)ビフェニル等の芳香族2,3−エピチオプロピルチオ化合物、エチレンスルフィド、プロピレンスルフィド、メルカプトプロピレンスルフィド、メルカプトブテンスルフィド、エピチオクロルヒドリン等の単官能エピスルフィド化合物、ビス(2,3−エピチオプロピル)エーテル、ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)メタン、1,2−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)エタン、1,2−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)プロパン、1,3−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)プロパン、1,3−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)−2−メチルプロパン、1,4−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)ブタン、1,4−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)−2−メチルブタン、1,3−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)ブタン、1,5−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)ペンタン、1,5−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)−2−メチルペンタン、1,5−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)−3−チアペンタン、1,6−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)ヘキサン、1,6−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)−2−メチルヘキサン、3,8−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)−3,6−ジチアオクタン、1,2,3−トリス(2,3−エピチオプロピルオキシ)プロパン、2,2−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)−1,3−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシメチル)プロパン、2,2−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシメチル)−1−(2,3−エピチオプロピルオキシ)ブタン、1,5−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)−2−(2,3−エピチオプロピルオキシメチル)−3−チアペンタン、1,5−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)−2,4−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシメチル)−3−チアペンタン、1−(2,3−エピチオプロピルオキシ)−2,2−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシメチル)−4−チアヘキサン、1,5,6−トリス(2,3−エピチオプロピルオキシ)−4−(2,3−エピチオプロピルオキシメチル)−3−チアヘキサン、1,8−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)−4−(2,3−エピチオプロピルオキシメチル)−3,6−ジチアオクタン、1,8−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)−4,5−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシメチル)−3,6−ジチアオクタン、1,8−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)−4,4−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシメチル)−3,6−ジチアオクタン、1,8−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)−2,5−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシメチル)−3,6−ジチアオクタン、1,8−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)−2,4,5−トリス(2,3−エピチオプロピルオキシメチル)−3,6−ジチアオクタン、1,1,1−トリス[{2−(2,3−エピチオプロピルオキシ)エチル}チオメチル]−2−(2,3−エピチオプロピルオキシ)エタン、1,1,2,2−テトラキス[{2−(2,3−エピチオプロピルオキシ)エチル}チオメチル]エタン、1,11−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)−4,8−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン、1,11−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)−4,7−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン、1,11−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)−5,7−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン等の鎖状脂肪族の2,3−エピチオプロピルオキシ化合物、及び、1,3−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)シクロヘキサン、1,4−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)シクロヘキサン、1,3−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシメチル)シクロヘキサン、2,5−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシメチル)−1,4−ジチアン、2,5−ビス[{2−(2,3−エピチオプロピルオキシ)エチル}チオメチル]−1,4−ジチアン、2,5−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシメチル)−2,5−ジメチル−1,4−ジチアン等の環状脂肪族の2,3−エピチオプロピルオキシ化合物、及び、1,2−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)ベンゼン、1,3−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)ベンゼン、1,4−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)ベンゼン、1,2−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシメチル)ベンゼン、1,3−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシメチル)ベンゼン、1,4−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシメチル)ベンゼン、ビス{4−(2,3−エピチオプロピルオキシ)フェニル}メタン、2,2−ビス{4−(2,3−エピチオプロピルオキシ)フェニル}プロパン、ビス{4−(2,3−エピチオプロピルオキシ)フェニル}スルフィド、ビス{4−(2,3−エピチオプロピルオキシ)フェニル}スルフォン、4,4'−ビス(2,3−エピチオプロピルオキシ)ビフェニル等の芳香族2,3−エピチオプロピルオキシ化合物等を挙げることができるが、例示化合物のみに限定されるものではない。例示化合物のうち好ましい化合物としては、ビス(1,2−エピチオエチル)スルフィド、ビス(1,2−エピチオエチル)ジスルフィド、ビス(2,3−エピチオプロピル)スルフィド、ビス(2,3−エピチオプロピルチオ)メタン及びビス(2,3−エピチオプロピル)ジスルフィドであり、より好ましい化合物としてはビス(1,2−エピチオエチル)スルフィド、ビス(1,2−エピチオエチル)ジスルフィド、及びビス(2,3−エピチオプロピル)ジスルフィド、ビス(2,3−エピチオプロピル)スルフィドである。
チオウレタン樹脂組成物としては、重合性化合物としてポリチオール化合物(b)とイソ(チオ)シアネート化合物類(c)、および前述の有機修飾微粒子を含んでなる重合性組成物を用いることができる。
チオウレタン樹脂の原料となるポリチオール化合物(b)の好ましいものの具体例としては、例えば、1,1−メタンジチオール、1,2−エタンジチオール、1,1−プロパンジチオール、1,2−プロパンジチオール、1,3−プロパンジチオール、2,2−プロパンジチオール、1,6−ヘキサンジチオール、1,2,3−プロパントリチオール、1,1−シクロヘキサンジチオール、1,2−シクロヘキサンジチオール、2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジチオール、3,4−ジメトキシブタン−1,2−ジチオール、2−メチルシクロヘキサン−2,3−ジチオール、1,1−ビス(メルカプトメチル)シクロヘキサン、チオリンゴ酸ビス(2−メルカプトエチルエステル)、2,3−ジメルカプト−1−プロパノール(2−メルカプトアセテート)、2,3−ジメルカプト−1−プロパノール(3−メルカプトプロピオネート)、ジエチレングリコールビス(2−メルカプトアセテート)、ジエチレングリコールビス(3−メルカプトプロピオネート)、1,2−ジメルカプトプロピルメチルエーテル、2,3−ジメルカプトプロピルメチルエーテル、2,2−ビス(メルカプトメチル)−1,3−プロパンジチオール、ビス(2−メルカプトエチル)エーテル、エチレングリコールビス(2−メルカプトアセテート)、エチレングリコールビス(3−メルカプトプロピオネート) 、トリメチロールプロパンビス(2−メルカプトアセテート)、トリメチロールプロパンビス(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(2−メルカプトアセテート)、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)、テトラキス(メルカプトメチル)メタン等の脂肪族ポリチオール化合物、1,2−ジメルカプトベンゼン、1,3−ジメルカプトベンゼン、1,4−ジメルカプトベンゼン、1,2−ビス(メルカプトメチル)ベンゼン、1,3−ビス(メルカプトメチル)ベンゼン、1,4−ビス(メルカプトメチル)ベンゼン、1,2−ビス(メルカプトエチル)ベンゼン、1,3−ビス(メルカプトエチル)ベンゼン、1,4−ビス(メルカプトエチル)ベンゼン、1,2,3−トリメルカプトベンゼン、1,2,4−トリメルカプトベンゼン、1,3,5−トリメルカプトベンゼン、1,2,3−トリス(メルカプトメチル)ベンゼン、1,2,4−トリス(メルカプトメチル)ベンゼン、1,3,5−トリス(メルカプトメチル)ベンゼン、1,2,3−トリス(メルカプトエチル)ベンゼン、1,2,4−トリス(メルカプトエチル)ベンゼン、1,3,5−トリス(メルカプトエチル)ベンゼン、2,5−トルエンジチオール、3,4−トルエンジチオール、1,3−ジ(p−メトキシフェニル)プロパン−2,2−ジチオール、1,3−ジフェニルプロパン−2,2−ジチオール、フェニルメタン−1,1−ジチオール、2,4−ジ(p−メルカプトフェニル)ペンタン等の芳香族ポリチオール、2−メチルアミノ−4,6−ジチオール− sym−トリアジン等の複素環を含有したポリチオール、1,2−ビス(メルカプトエチルチオ)ベンゼン、1,3−ビス(メルカプトエチルチオ)ベンゼン、1,4−ビス(メルカプトエチルチオ)ベンゼン、1,2,3−トリス(メルカプトメチルチオ)ベンゼン、1,2,4−トリス(メルカプトメチルチオ)ベンゼン、1,3,5−トリス(メルカプトメチルチオ)ベンゼン、1,2,3−トリス(メルカプトエチルチオ)ベンゼン、1,2,4−トリス(メルカプトエチルチオ)ベンゼン、1,3,5−トリス(メルカプトエチルチオ)ベンゼン等、及びこれらの核アルキル化物等のメルカプト基以外に硫黄原子を含有する芳香族ポリチオール化合物、ビス(メルカプトメチル)スルフィド、ビス(メルカプトエチル)スルフィド、ビス(メルカプトプロピル)スルフィド、ビス(メルカプトメチルチオ)メタン、ビス(2−メルカプトエチルチオ)メタン、ビス(3−メルカプトプロピルチオ)メタン、1,2−ビス(メルカプトメチルチオ)エタン、1,2−ビス(2−メルカプトエチルチオ)エタン、1,2−ビス(3−メルカプトプロピル)エタン、1,3−ビス(メルカプトメチルチオ)プロパン、1,3−ビス(2−メルカプトエチルチオ)プロパン、1,3−ビス(3−メルカプトプロピルチオ)プロパン、1,2,3−トリス(メルカプトメチルチオ)プロパン、1,2,3−トリス(2−メルカプトエチルチオ)プロパン、1,2,3−トリス(3−メルカプトプロピルチオ)プロパン、1,2−ビス[(2−メルカプトエチル)チオ]−3−メルカプトプロパン、4,8−ジメルカプトメチル−1,11−メルカプト−3,6,9−トリチアウンデカン、4,7−ジメルカプトメチル−1,11−メルカプト−3,6,9−トリチアウンデカン、5,7−ジメルカプトメチル−1,11−メルカプト−3,6,9−トリチアウンデカン、テトラキス(メルカプトメチルチオメチル)メタン、テトラキス(2−メルカプトエチルチオメチル)メタン、テトラキス(3−メルカプトプロピルチオメチル)メタン、ビス(2,3−ジメルカプトプロピル)スルフィド、ビス(1,3−ジメルカプトプロピル)スルフィド、2,5−ジメルカプト−1,4−ジチアン、2,5−ジメルカプトメチル−1,4−ジチアン、2,5−ジメルカプトメチル−2,5−ジメチル−1,4−ジチアン、ビス(メルカプトメチル)ジスルフィド、ビス(メルカプトエチル)ジスルフィド、ビス(メルカプトプロピル)ジスルフィド等、及びこれらのチオグリコール酸及びメルカプトプロピオン酸のエステル、ヒドロキシメチルスルフィドビス(2−メルカプトアセテート)、ヒドロキシメチルスルフィドビス(3−メルカプトプロピオネート)、ヒドロキシエチルスルフィドビス(2−メルカプトアセテート)、ヒドロキシエチルスルフィドビス(3−メルカプトプロピオネート)、ヒドロキシプロピルスルフィドビス(2−メルカプトアセテート)、ヒドロキシプロピルスルフィドビス(3−メルカプトプロピオネート)、ヒドロキシメチルジスルフィドビス(2−メルカプトアセテート)、ヒドロキシメチルジスルフィドビス(3−メルカプトプロピオネート)、ヒドロキシエチルジスルフィドビス(2−メルカプトアセテート)、ヒドロキシエチルジスルフィドビス(3−メルカプトプロピオネート)、ヒドロキシプロピルジスルフィドビス(2−メルカプトアセテート)、ヒドロキシプロピルジスルフィドビス(3−メルカプトプロピオネート)、2−メルカプトエチルエーテルビス(2−メルカプトアセテート)、2−メルカプトエチルエーテルビス(3−メルカプトプロピオネート)、1,4−ジチアン−2,5−ジオールビス(2−メルカプトアセテート)、1,4−ジチアン−2,5−ジオールビス(3−メルカプトプロピオネート)、チオジグリコール酸ビス(2−メルカプトエチルエステル)、チオジプロピオン酸ビス(2−メルカプトエチルエステル)、4,4−チオジブチル酸ビス(2−メルカプトエチルエステル)、ジチオジグリコール酸ビス(2−メルカプトエチルエステル)、ジチオジプロピオン酸ビス(2−メルカプトエチルエステル)、4,4−ジチオジブチル酸ビス(2−メルカプトエチルエステル)、チオジグリコール酸ビス(2,3−ジメルカプトプロピルエステル)、チオジプロピオン酸ビス(2,3−ジメルカプトプロピルエステル)、ジチオグリコール酸ビス(2,3−ジメルカプトプロピルエステル)、ジチオジプロピオン酸ビス(2,3−ジメルカプトプロピルエステル)等のメルカプト基以外に硫黄原子を含有する脂肪族ポリチオール化合物、3,4−チオフェンジチオール、2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール等のメルカプト基以外に硫黄原子を含有する複素環化合物等が挙げられるが、これら例示化合物に限定されるものではない。さらには、これらポリチオール化合物の塩素置換体、臭素置換体等のハロゲン置換体を使用してもよい。これらは、それぞれ単独で用いることも、また二種類以上を混合して用いることもできる。また、ヒドロキシ基を有するメルカプト化合物としては、例えば、2−メルカプトエタノール、 3−メルカプト−1,2−プロパンジオール、グリセリンジ(メルカプトアセテート)、1−ヒドロキシ−4−メルカプトシクロヘキサン、2,4−ジメルカプトフェノール、2−メルカプトハイドロキノン、4−メルカプトフェノール、1,3−ジメルカプト−2−プロパノール、2,3−ジメルカプト−1−プロパノール、1,2−ジメルカプト−1,3−ブタンジオール、ペンタエリスリトールトリス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールモノ(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールビス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールトリス(チオグリコレート)、ジペンタエリスリトールペンタキス(3−メルカプトプロピオネート)、ヒドロキシメチル−トリス(メルカプトエチルチオメチル)メタン、1−ヒドロキシエチルチオ−3−メルカプトエチルチオベンゼン等が挙げられるが、例示化合物に限定されるものではない。さらには、これらの塩素置換体、臭素置換体のハロゲン置換体を使用してもよい。
チオウレタン樹脂の原料であるイソ(チオ)シアネート化合物類(c)の具体例としては、ヘキサメチレンジイソシアナート、2,2−ジメチルペンタンジイソシアナート、2,2,4−トリメチルヘキサンジイソシアナート、ブテンジイソシアナート、1,3−ブタジエン−1,4−ジイソシアナート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート、1,6,11−ウンデカトリイソシアナート、1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアナート、1,8−ジイソシアナト−4−イソシアナトメチルオクタン、ビス(イソシアナトエチル)カーボネート、ビス(イソシアナトエチル)エーテル、リジンジイソシアナトメチルエステル、リジントリイソシアナート、キシリレンジイソシアナート、ビス(イソシアナトエチル)ベンゼン、ビス(イソシアナトプロピル)ベンゼン、α,α,α',α'−テトラメチルキシリレンジイソシアナート、ビス(イソシアナトブチル)ベンゼン、ビス(イソシアナトメチル)ナフタリン、ビス(イソシアナトメチル)ジフェニルエーテル、ビス(イソシアナトエチル)フタレート、メシチリレントリイソシアナート、2,6−ジ(イソシアナトメチル)フラン等の脂肪族ポリイソシアナート化合物、イソホロンジイソシアナート、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタンジイソシアナート、シクロヘキサンジイソシアナート、メチルシクロヘキサンジイソシアナート、ジシクロヘキシルジメチルメタンジイソシアナート、2,2−ジメチルジシクロヘキシルメタンジイソシアナート、2,5−ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ−〔2,2,1〕−ヘプタン、2,6−ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ−〔2,2,1〕−ヘプタン、3,8−ビス(イソシアナトメチル)トリシクロデカン、3,9−ビス(イソシアナトメチル)トリシクロデカン、4,8−ビス(イソシアナトメチル)トリシクロデカン、4,9−ビス(イソシアナトメチル)トリシクロデカン等の脂環族ポリイソシアナート化合物、フェニレンジイソシアナート、トリレンジイソシアナート、エチルフェニレンジイソシアナート、イソプロピルフェニレンジイソシアナート、ジメチルフェニレンジイソシアナート、ジエチルフェニレンジイソシアナート、ジイソプロピルフェニレンジイソシアナート、トリメチルベンゼントリイソシアナート、ベンゼントリイソシアナート、ビフェニルジイソシアナート、トルイジンジイソシアナート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアナート、3,3−ジメチルジフェニルメタン−4,4−ジイソシアナート、ビベンジル−4,4−ジイソシアナート、ビス (イソシアナトフェニル)エチレン、3,3−ジメトキシビフェニル−4,4−ジイソシアナート、フェニルイソシアナトエチルイソシアナート、ヘキサヒドロベンゼンジイソシアナート、ヘキサヒドロジフェニルメタン−4,4−ジイソシアナート等の芳香族ポリイソシアナート化合物、ビス(イソシアナトメチル)スルフィド、ビス(イソシアナトエチル)スルフィド、ビス(イソシアナトプロピル)スルフィド、ビス(イソシアナトヘキシル)スルフィド、ビス(イソシアナトメチル)スルホン、ビス(イソシアナトメチル)ジスルフィド、ビス(イソシアナトエチル)ジスルフィド、ビス(イソシアナトプロピル)ジスルフィド、ビス(イソシアナトメチルチオ)メタン、ビス(イソシアナトエチルチオ)メタン、ビス(イソシアナトエチルチオ)エタン、ビス(イソシアナトメチルチオ)エタン、1,5−ジイソシアナト−2−イソシアナトメチル−3−チアペンタン等の含硫脂肪族イソシアナート化合物、ジフェニルスルフィド−2,4−ジイソシアナート、ジフェニルスルフィド−4,4−ジイソシアナート、3,3−ジメトキシ−4,4−ジイソシアナトジベンジルチオエーテル、ビス(4−イソシアナトメチルベンゼン)スルフィド、4,4−メトキシベンゼンチオエチレングリコール−3,3−ジイソシアナートなどの芳香族スルフィド系イソシアナート化合物、ジフェニルジスルフィド−4,4−ジイソシアナート、2,2−ジメチルジフェニルジスルフィド−5,5−ジイソシアナート、3,3−ジメチルジフェニルジスルフィド−5,5−ジイソシアナート、3,3−ジメチルジフェニルジスルフィド−6,6−ジイソシアナート、4,4−ジメチルジフェニルジスルフィド−5,5−ジイソシアナート、3,3−ジメトキシジフェニルジスルフィド−4,4−ジイソシアナート、4,4−ジメトキシジフェニルジスルフィド−3,3−ジイソシアナートなどの芳香族ジスルフィド系イソシアナート化合物、2,5−ジイソシアナトチオフェン、2,5−ビス(イソシアナトメチル)チオフェン等の含硫複素環化合物、その他にも、2,5−ジイソシアナトテトラヒドロチオフェン、2,5−ビス(イソシアナトメチル)テトラヒドロチオフェン、3,4−ビス(イソシアナトメチル)テトラヒドロチオフェン、2,5−ジイソシアナト−1,4−ジチアン、2,5−ビス(イソシアナトメチル)−1,4−ジチアン、4,5−ジイソシアナト−1,3−ジチオラン、4,5−ビス(イソシアナトメチル)−1,3−ジチオラン、4,5−ビス(イソシアナトメチル)−2−メチル−1,3−ジチオランなどが挙げられるが、例示化合物に限定されるものではない。また、これらの塩素置換体、臭素置換体等のハロゲン置換体、アルキル置換体、アルコキシ置換体、ニトロ置換体や多価アルコールとのプレポリマー型変性体、カルボジイミド変性体、ウレア変性体、ビュレット変性体、ダイマー化あるいはトリマー化反応生成物等も使用できる。
更に、イソチオシアナート化合物の具体例としては、メチルイソチオシアナート、エチルイソチオシアナート、n−プロピルチオイソシアナート、イソプロピルイソチオシアナート、n−ブチルイソチオシアナート、sec−ブチルイソチオシアナート、tert−ブチルイソチオシアナート、ペンチルイソチオシアナート、ヘキシルイソチオシアナート、ヘプチルイソチオシアナート、オクチルイソチオシアナート、デシルイソチオシアナート、ラウリルイソチオシアナート、ミリスチルイソチオシアナート、オクタデシルイソチオシアナート、3−ペンチルイソチオシアナート、2−エチルヘキシルイソチオシアナート、2,3−ジメチルシクロヘキシルイソチオシアナート、2−メトキシフェニルイソチオシアナート、4−メトキシフェニルイソチオシアナート、α−メチルベンジルイソチオシアナート、フェニルエチルイソチオシアナート、フェニルイソチオシアナート、o−、m−、あるいはp−トリルイソチオシアナート、シクロヘキシルイソチオシアナート、ベンジルイソチオシアナート、イソチオシアナートメチルビシクロヘプタン等の単官能イソチオシアナート化合物、1,6−ジイソチオシアナトヘキサン、p−フェニレンイソプロピリデンジイソチオシアナート等の脂肪族ポリイソチオシアナート化合物、シクロヘキサンジイソチオシアナート、ジイソチオシアナトメチルビシクロヘプタン等の脂環族ポリイソチオシアナート化合物、1,2−ジイソチオシアナトベンゼン、1,3−ジイソチオシアナトベンゼン、1,4−ジイソチオシアナトベンゼン、2,4−ジイソチオシアナトトルエン、2,5−ジイソチオシアナト−m−キシレン、4,4−ジイソチオシアナト−1,1−ビフェニル、1,1−メチレンビス(4−イソチオシアナトベンゼン)、1,1−メチレンビス(4−イソチオシアナト−2−メチルベンゼン)、1,1−メチレンビス(4−イソチオシアナト−3−メチルベンゼン)、1,1−(1,2−エタンジイル)ビス(イソチオシアナトベンゼン)、4,4−ジイソチオシアナトベンゾフェノン、4,4−ジイソチオシアナト−3,3−ジメチルベンゾフェノン、ジフェニルエーテル−4,4−ジイソチオシアナート、ジフェニルアミン−4,4−ジイソチオシアナート等の芳香族イソチオシアナート化合物、さらには、1,3−ベンゼンジカルボニルジイソチオシアナート、1,4−ベンゼンジカルボニルジイソチオシアナート、(2,2−ピリジン)−4,4−ジカルボニルジイソチオシアナート等のカルボニルイソチオシアナート化合物等が挙げられるが、例示化合物に限定されるものではない。
また、イソチオシアナート基のほかに1個以上の硫黄原子を含有するイソチオシアナート化合物の具体例としては、チオビス(3−イソチオシアナトプロパン)、チオビス(2−イソチオシアナトエタン)、ジチオビス(2−イソチオシアナトエタン)等の含硫脂肪族イソチオシアナート化合物、1−イソチオシアナト−4−[(2−イソチオシアナト)スルホニル]ベンゼン、チオビス(4−イソチオシアナトベンゼン)、スルホニルビス(4−イソチオシアナトベンゼン)、ジチオビス(4−イソチオシアナトベンゼン)等の含硫芳香族イソチオシアナート化合物、2,5−ジイソチオシアナトチオフェン、2,5−ジイソチオシアナト−1,4−ジチアン等の含硫複素環化合物等が挙げられるが、例示化合物に限定されるものではない。さらに、これらの塩素置換体、臭素置換体等のハロゲン置換体、アルキル置換体、アルコキシ置換体、ニトロ置換体や多価アルコールとのプレポリマー型変性体、カルボジイミド変性体、ウレア変性体、ビュレット変性体、ダイマー化あるいはトリマー化反応生成物等も使用できる。更に、イソシアナート基を有するイソチオシアナート化合物も挙げられる。1−イソシアナト−6−イソチオシアナトヘキサン、1−イソシアナト−4−イソチオシアナトシクロヘキサン等の脂肪族、脂環族化合物、1−イソシアナト−4−イソチオシアナトベンゼン、4−メチル−3−イソシアナト−1−イソチオシアナトベンゼン等の芳香族化合物、2−イソシアナト−4,6−ジイソチオシアナト−1,3,5−トリアジン等の複素環式化合物、さらには、4−イソシアナト−4'−イソチオシアナトジフェニルスルフィド、2−イソシアナト−2'−イソチオシアナトジエチルジスルフィド等のイソチオシアナート基以外にも硫黄原子を含有する化合物等であるが、例示化合物に限定されるものではない。さらに、これらの塩素置換体、臭素置換体等のハロゲン置換体、アルキル置換体、アルコキシ置換体、ニトロ置換体や多価アルコールとのプレポリマー型変性体、カルボジイミド変性体、ウレア変性体、ビュレット変性体、ダイマー化あるいはトリマー化反応生成物等も使用できる。
アクリル樹脂組成物としては、重合性化合物としてオレフィン化合物(d)と、前述の有機修飾微粒子を含んでなる重合性組成物を用いることができる。
アクリル樹脂の原料となるオレフィン化合物(d)の好ましいものの具体例としては、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート、ブトキシエチルアクリレート、ブトキシメチルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシメチルメタクリレート、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、フェニルメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、エチレングリコールビスグリシジルアクリレート、エチレングリコールビスグリシジルメタクリレート、ビスフェノールAジアクリレート、ビスフェノールAジメタクリレート、2,2−ビス(4−アクロキシエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−メタクロキシエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−アクロキシジエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−メタクロキシジエトキシフェニル)プロパン、ビスフェノールFジアクリレート、ビスフェノールFジメタクリレート、1,1−ビス(4−アクロキシエトキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−メタクロキシエトキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−アクロキシジエトキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−メタクロキシジエトキシフェニル)メタン、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、グリセロールジアクリレート、グリセロールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、メチルチオアクリレート、メチルチオメタクリレート、フェニルチオアクリレート、ベンジルチオメタクリレート、キシリレンジチオールジアクリレート、キシリレンジチオールジメタクリレート、メルカプトエチルスルフィドジアクリレート、メルカプトエチルスルフィドジメタクリレート等の(メタ)アクリレート化合物、アリルグリシジルエーテル、ジアリルフタレート、ジアリルテレフタレート、ジアリルイソフタレート、ジアリルカーボネート、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート等のアリル化合物、スチレン、クロロスチレン、メチルスチレン、ブロモスチレン、ジブロモスチレン、ジビニルベンゼン、3,9−ジビニルスピロビ(m−ジオキサン)、ジビニルスルフィド、ジビニルジスルフィド等のビニル化合物、ジイソプロペニルベンゼン等が挙げられるが、例示化合物のみに限定されるものではない。
アリルジグリコールカーボネート樹脂脂組成物としては、重合性化合物としてジアリルカーボネート化合物(e)と、前述の有機修飾微粒子を含んでなる重合性組成物を用いることができる。
アリルジグリコールカーボネート樹脂の原料となるジアリルカーボネート化合物(e)の具体例としては、エチレングリコールビスアリルカーボネート、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート、トリエチレングリコールビスアリルカーボネート、テトラエチレングリコールビスアリルカーボネート、ペンタエチレングリコールビスアリルカーボネート、プロピレングリコールビスアリルカーボネート、ポリプロピレングリコールビスアリルカーボネート等が挙げられるが、例示化合物のみに限定されるものではない。
前記重合性化合物(a)〜(e)は、各々の上記例示化合物から選択された1種または2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明において用いられる有機修飾微粒子は、単独または併用して用いてもよく、さらに、本発明の効果を阻害しない範囲で、他の無機酸化物微粒子と併用することも可能である。例えばコロイダルシリカ、酸化アンチモンコロイドなどを挙げることができる。
また有機修飾微粒子をゾル液として用いる場合、超微粒子を分散するのに用いられる有機溶媒(分散媒)としては、特に制限はなく、具体的には例えばメタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのグリコールエーテル類、酢酸エチルなどのエステル類、テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、クロロホルムなどのハロゲン炭化水素類、トルエン、ヘプタンなどの炭化水素類などの有機溶媒が挙げられ、2種以上混合して用いてもよい。
さらには、上記のような分散媒以外にも樹脂モノマーなどの有機物質を分散媒として、超微粒子を分散させることも可能である。これにより有機溶媒分散ゾル液を直接硬化させることが可能となり、製造法の簡略化が可能となる。エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等のモノマーなどが挙げられる。微粒子表面処理は用いる樹脂モノマーの極性に応じて適宜設定される。いずれもエバポレーター等によって分散媒を置換する方法がとられる。
上記のようにして得られる有機修飾微粒子は、樹脂成分または重合性化合物に対する分散性に非常に優れるため、樹脂組成物中および透明部材中に均一かつ高濃度に分散させることができる。そのため、透明部材の強度を保持したまま、屈折率を向上させることが可能となる。
本発明の樹脂組成物は、樹脂成分を含んでなる場合、樹脂成分100重量部に対し、有機修飾微粒子を1重量部以上300重量部以下の量で含む。一方、重合性化合物を用いる場合、本発明の樹脂組成物は、重合性化合物100重量部に対し、有機修飾微粒子を1重量部以上300重量部以下の量で含む。
特許文献2においては、樹脂成分100重量部に対し無機微粒子を80重量部程度含む樹脂組成物が記載されている。これに対し、本願発明に用いられる有機修飾微粒子は分散性に優れるため、樹脂組成物中に高濃度で含むことができ、樹脂成分(または重合性化合物)100重量部に対し100重量部以上の量であっても含有させることができる。
本発明の樹脂組成物は、上記の量で有機修飾微粒子を含むので、透明性に優れるとともに、高屈折率かつ高強度な透明部材を得ることができる。特に本発明で用いる有機修飾微粒子が、超臨界または亜臨界が好ましい状態である高温高圧水を反応場として生成されて金属微粒子表面に有機物が結合しているものであるので、有機修飾微粒子の含有割合を増やしても分散性がよい。したがって有機修飾微粒子の含有割合を増やすことにより、透明部材の強度と透明性を維持したまま屈折率を高めることができる。
(透明部材の製造方法)
続いて、本発明の樹脂組成物から得られる、透明部材の製造方法について説明する。
樹脂成分と、有機修飾微粒子と、を含んでなる樹脂組成物を用いて透明部材を製造する方法としては、樹脂成分が溶解した溶液と、有機修飾微粒子とを均一に混合し、溶媒を除去することで薄膜を得る方法や、樹脂成分と有機修飾微粒子を溶融混錬し押し出し成形、または射出成形する方法等を挙げることができる。なお、有機修飾微粒子に代えて、有機修飾微粒子を含む添加剤を用いることもできる。
一方、重合性化合物と、有機修飾微粒子と、を含んでなる樹脂組成物(重合性組成物)は、硬化触媒の存在下、加熱下あるいは常温放置下あるいは冷却下で重合させて、透明部材を製造することができる。この場合、使用する硬化触媒の種類としては、アミン類、ホスフィン類、有機酸およびその塩、エステル、無水物類、無機酸、4級アンモニウム塩類、4級ホスホニウム塩類、3級スルホニウム塩類、2級ヨードニウム塩類、ルイス酸類、ラジカル重合触媒類、カチオン重合触媒類等が挙げられる。
硬化触媒の具体例としては、トリエチルアミン、トリn−ブチルアミン、トリn−ヘキシルアミン、N,N−ジイソプロピルエチルアミン、トリエチレンジアミン、トリフェニルアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、N,N−ジブチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N,N−ジメチルベンジルアミン、N,N−ジエチルベンジルアミン、トリベンジルアミン、N−メチルジベンジルアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N−ジエチルシクロヘキシルアミン、N,N−ジメチルブチルアミン、N−メチルジシクロヘキシルアミン、N−メチルモルホリン、N−イソプロピルモルホリン、ピリジン、キノリン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジエチルアニリン、α−、β−、あるいはγ−ピコリン、2,2'−ビピリジル、1,4−ジメチルピペラジン、ジシアンジアミド、テトラメチルエチレンジアミン、ヘキサメチレンテトラミン、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)−7−ウンデセン、2,4,6−トリス(N,N−ジメチルアミノメチル)フェノール等の脂肪族及び芳香族3級アミン類、
トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリn−プロピルホスフィン、トリイソプロピルホスフィン、トリn−ブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリベンジルホスフィン、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、1,2−ビス(ジメチルホスフィノ)エタン等のホスフィン類、
トリフルオロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸無水物、トリフルオロ酢酸エチル、トリフルオロ酢酸ソーダ、トリハロゲノ酢酸及びそのエステル、無水物、塩、p−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸無水物、トリフルオロメタンスルホン酸エチル、トリフルオロメタンスルホン酸ソーダ等のトリハロゲノメタンスルホン酸及びそのエステル、無水物、塩、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸、
テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムブロマイド等の4級アンモニウム塩、
テトラメチルホスホニウムクロライド、テトラブチルホスホニウムクロライド、テトラブチルホスホニウムブロマイド等の4級ホスホニウム塩、
トリメチルスルホニウムブロマイド、トリブチルスルホニウムブロマイド等の3級スルホニウム塩、ジフェニルヨードニウムブロマイド等の2級ヨードニウム塩、ジメチル錫ジクロライド、ジブチル錫ジクロライド、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、テトラクロロ錫、ジブチル錫オキサイド、ジアセトキシテトラブチルジスタノキサン等の有機錫化合物、塩化亜鉛、アセチルアセトン亜鉛、塩化アルミ、フッ化アルミ、トリフェニルアルミ、アセチルアセトンアルミ、イソプロポキシドアルミ、テトラクロロチタン及びその錯体、テトラヨードチタン、ジクロロチタニウムジイソプロポキシド、チタニウムイソプロポキシド等のチタン系アルコキシド、酢酸カルシウム、三フッ化硼素、三フッ化硼素ジエチルエーテル錯体、三フッ化硼素ピペリジン錯体、三フッ化硼素エチルアミン錯体、三フッ化硼素酢酸錯体、三フッ化硼素リン酸錯体、三フッ化硼素t−ブチルメチルエーテル錯体、三フッ化硼素ジブチルエーテル錯体、三フッ化硼素THF錯体、三フッ化硼素メチルスルフィド錯体、三フッ化硼素フェノール錯体等の三フッ化硼素の各種錯体及び三塩化硼素の各種錯体等のトリハロゲン化硼素化合物及びそのコンプレックスなどのルイス酸、
2,2'−アゾビス(2−シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2'−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、n−ブチル−4,4'−ビス(t−ブチルパーオキシ)バレレート、t−ブチルパーオキシベンゾエート等のラジカル重合触媒、
ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロ燐酸、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロ砒酸、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモン、トリフェニルスルフォニウムテトラフルオロ硼酸、トリフェニルスルフォニウムヘキサフルオロ燐酸、トリフェニルスルフォニウムヘキサフルオロ砒酸等のカチオン重合触媒が挙げられるが、例示化合物のみに限定されるものではない。
上記硬化触媒は単独でも2種以上を混合して用いても良く、これら硬化触媒の内、反応性の異なる2種以上のものを併用すると、モノマーのハンドリング性、得られる樹脂の光学物性、色相、透明性、光学ひずみ(脈離)が向上し、好ましい場合がある。
これら例示化合物のうち、好ましいものは、トリn−ブチルアミン、トリn−ヘキシルアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、N,N−ジブチルエタノールアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N−ジエチルシクロヘキシルアミン、N,N−ジメチルブチルアミン等の3級アミン類、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリn−プロピルホスフィン、トリイソプロピルホスフィン、トリn−ブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリベンジルホスフィン、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、1,2−ビス(ジメチルホスフィノ)エタン等のホスフィン類、
テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムブロマイド等の4級アンモニウム塩、テトラメチルホスホニウムクロライド、テトラブチルホスホニウムクロライド、テトラブチルホスホニウムブロマイド等の4級ホスホニウム塩ジメチル錫ジクロライド、ジブチル錫ジクロライド、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、テトラクロロ錫、ジブチル錫オキサイド、ジアセトキシテトラブチルジスタノキサン等の有機錫化合物の化合物群から選ばれる1種以上の化合物であり、2種以上の化合物を選択すると、得られる樹脂の光学物性、色相、透明性、光学ひずみ(脈離)、歩留まりの観点でより好ましい。
硬化触媒の使用量は、本発明の重合性組成物全体に対して0.001〜10重量%の範囲で用いられるが、0.002〜5重量%であれば好ましい。0.005〜1重量%の範囲であれば、より好ましい。硬化触媒の添加量がこの範囲内であれば、良好に硬化した樹脂の製造が可能であり、ポットライフが保たれ、また、得られる樹脂の透明性、光学物性が良好なものが得られる場合がある。
本発明の重合性組成物を重合硬化してなる透明部材の屈折率、アッベ数等の光学物性の調整や、色相、耐光性や耐候性、耐熱性、耐衝撃性、硬度、比重、線膨張係数、重合収縮率、吸水性、吸湿性、耐薬品性、粘弾性等の諸物性を調整、透過率や透明性の調整、重合性組成物の粘度、その他保存や輸送方法の取扱い性を調整するためなど、樹脂の改良や取り扱い性を改良する目的で、公知の化合物等を安定剤や樹脂改質剤として加えたりすることは良好な光学材料を得る目的で好ましい場合がある。重合安定性などの更なる安定性向上のために加えられるものとしては、重合遅延剤や重合禁止剤、脱酸素剤、酸化防止剤などの化合物が挙げられるが、記載のものに限定されるわけではない。
添加を可能とする樹脂改質剤としては、本発明の重合性組成物に含まれる以外のエピスルフィド化合物類及びアミン化合物類、チオール化合物、フェノール類、メルカプト有機酸類、有機酸類及び無水物類、アミノ酸及びメルカプトアミン類、(メタ)アクリレート類等を含むオレフィン類等の公知な化合物が挙げられる。
本発明の光学材料(例えば、プラスチックレンズ)を製造する際の代表的な重合方法としては、注型重合が挙げられる。即ち、ガスケットまたはテープ等で保持された成型モールド間に、本発明の重合性組成物を注入する。この際、重合性組成物には必要に応じて樹脂改質剤を混合したり、脱泡操作などの減圧処理や、フィルター濾過等の操作を予め行っておいてもよい。次いで、室温中に放置する方法やオーブン中や水中など加熱可能装置内で加熱することにより硬化させ、光学材料を取り出すことができる。
成型モールドに注入された本発明の重合性組成物の加熱重合条件は、本発明の重合性組成物及び紫外線吸収剤の種類、樹脂改質剤の種類、硬化触媒の種類、成型モールドの形状等によって大きく条件が異なるため限定できないが、およそ−50〜200℃の温度で0.1〜100時間かけて行われる。場合によっては、10℃〜150℃の温度範囲で保持するかまたは徐々に昇温し、1〜80時間で重合させれば好ましい結果を与える場合がある。
更には、本発明の重合性組成物は、電子線や紫外線等のエネルギー線の照射により重合時間の短縮を図ることも可能である。この際には、ラジカル重合触媒、カチオン重合触媒等の硬化触媒等を添加しても良い。
本発明の光学材料を成形する際には、目的に応じて公知の成形法と同様に、安定剤、上記以外の樹脂改質剤、鎖延長剤、架橋剤、HALS系を代表とする光安定剤、上記以外の紫外線吸収剤、ヒンダードフェノール系を代表とする酸化防止剤、着色防止剤、アントラキノン系分散染料を代表とする染料、顔料、充填剤、シリコーン系を代表とする外部離型剤または酸性燐酸エステル、中和型リン酸エステル、4級アンモニウム塩、4級ホスホニウム塩を代表とする内部離型剤、密着性向上剤などの種々の物質を添加してもよい。
上記添加を可能とする各種添加剤の添加量は、それぞれの添加剤の種類、構造、効果により異なり一概に限定することはできないが、通常、組成物の総重量に対して0.001〜10重量%の範囲で用いられ、0.01〜5重量%の範囲であれば好ましい。染料については、この範囲ではなく、1ppb〜100ppmの範囲で使用すると好ましい場合がある。これらの範囲内であれば、良好に硬化した光学材料の製造が可能であり、得られる光学材料の透明性、光学物性が良好なものが得られる場合がある。また、取り出した光学材料については、必要に応じて、アニール等の処理を行ってもよい。アニール条件としては、硬化する重合性組成物を構成する化合物の構造などにより異なり、一概に限定できないが、通常30℃〜200℃で行なわれる。得られる光学材料の透明性や色相の観点では、50℃〜150℃であれば好ましい。70℃〜130℃であればより好ましい。
上記の製造方法により得られる透明部材は、e線(546nm)の屈折率が1.71以上、好ましくは1.76以上、より好ましくは1.80以上の高屈折率な透明部材として得ることができる。
本発明に用いられる有機修飾微粒子が透明部材中に含まれる場合、その含有量や樹脂の種類等により変動するものの、有機修飾微粒子を含まない場合と比較して、e線の屈折率が0.05以上、好ましくは0.1以上向上する。そのため、低屈折率の樹脂であっても、有機修飾微粒子とともに用いることによって、その樹脂の特性を活かした高屈折率の成形体とすることができる。
また、透明部材は、重合体または樹脂成分100重量部に対し、金属成分を1重量部以上300重量部以下の量で含む。なお、金属成分は、有機修飾微粒子由来のものである。
特許文献2においては、樹脂成分100重量部に対し無機微粒子を80重量部程度含む樹脂組成物が記載されている。これに対し、本願発明に用いられる有機修飾微粒子は分散性に優れるため、透明部材中に高濃度で含むことができ、樹脂成分(または重合体)100重量部に対し100重量部以上の量であっても含有させることができる。
本発明の透明部材は、上記の量で有機修飾微粒子を含むので、透明性にも優れ、さらに高屈折率を有するとともに高強度である。
(用途)
本発明の樹脂組成物は、注型重合時の成型モールドを変えることにより種々の形態の成形体(透明部材)を得ることができ、眼鏡レンズ、カメラレンズ、発光ダイオード(LED)等の高屈折率や透明性の特徴を生かした光学材料としての各種の用途に使用することができる。特に、眼鏡レンズ、カメラレンズ等の用途として好適である。
さらに、例えば、光学プリズム、光導波路、光ファイバー、薄膜成形物、光学用接着剤、光半導体用封止材料、回折格子、導光板、液晶基板、光反射板、反射防止材等の高屈折率光学部材の材料等が挙げられる。
本発明の光学材料を用いたレンズでは、必要に応じ、反射防止、高硬度付与、耐摩耗性向上、耐薬品性向上、防曇性付与、あるいは、ファッション性付与等の改良を行うため、表面研磨、帯電防止処理、ハードコート処理、無反射コート処理、染色処理等の物理的あるいは化学的処理を施すことができる。
本発明の樹脂組成物は、押し出し成形、射出成形、真空成形、ブロー成形、圧縮成形等の従来公知の成型加工が可能であり、ディスク、フィルム等種々の成形体を得ることができる。
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
なお、実施例において得られたレンズの性能試験は、以下の方法に従い評価した。
・ 屈折率(ne): プルフリッヒ屈折計を用いて、20℃でe線(546nm)における屈折率を測定した。
・ 樹脂透明性: 目視で観察した。
[実施例1]
(超臨界水を利用した有機修飾微粒子の合成)
20ccの反応管(SUS316,1/2インチ)に、0.01Mol/lのZn(NOを8.5gと、ヘキサン酸0.5gを入れて封管し、400℃のサンドバスに反応管を入れて加熱させた。2分間で400℃まで昇温した。そのまま10分間反応させた後、反応管を冷水に入れて冷却した。反応液を蒸留水にあけ、遠心分離とデカンテーションを数回繰り返し行った。さらにエタノールで遠心分離とデカンテーションを行った後、減圧乾燥することで、表面が有機修飾された酸化亜鉛微粒子を得た。
(樹脂組成物およびレンズの作製)
ビス(2,3-エピチオプロピル)スルフィド0.95gにビス(メルカプトエチル)スルフィド0.05g、触媒としてN,N−ジメチルシクロヘキシルアミン2mg、および上記方法により合成した表面有機修飾微粒子1.5gを加えて良く混合した。これを0.6kPaで0.5時間脱気した後、レンズモールドに注入し、30℃から徐々に昇温して120℃まで加熱し、24時間かけて重合硬化させた。冷却した後にガラスモールドを離型させレンズを取り出した。得られたレンズの性能試験の結果を表1に示す。
[実施例2]
「0.01Mol/lのZn(NO 8.5g」に代えて、「0.01Mol/lのZr(NOを8g」を使用し、ヘキサン酸0.5gに代えてデカン酸1gを使用した以外は、実施例1と同様の操作を行った。性能試験の結果を表1に示す。
[実施例3]
「0.01Mol/lのZn(NO 8.5g」に代えて「0.01Mol/lのTi(SO 8g」を使用し、「ヘキサン酸0.5g」に代えて「デカン酸1g」を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行った。性能試験の結果を表1に示す。
[実施例4]
「0.01Mol/lのZn(NO 8.5g」に代えて「0.01Mol/lのTi(SO 8.5g」を使用し、「ヘキサン酸0.5g」に代えて「ヘキサンチオール0.5g」を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行った。性能試験の結果を表1に示す。
[実施例5]
「0.01Mol/lのZn(NO 8.5g」に代えて「0.01Mol/lのTi(SO 8.5g」を使用し、「ヘキサン酸0.5g」に代えて「ヘキサノール0.5g」を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行った。性能試験の結果を表1に示す。
[実施例6]
「0.01Mol/lのZn(NO 8.5g」に代えて「0.01Mol/lのTi(SO 8.5g」を使用し、「ヘキサン酸0.5g」に代えて「ヘキシルアミン0.5g」を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行った。性能試験の結果を表1に示す。
[実施例7]
「0.01Mol/lのZn(NO 8.5g」に代えて、「0.01Mol/lのTi(SO 8g」と「0.01Mol/lのSnCl 0.5g」とを使用した以外は、実施例1と同様の操作を行った。性能試験の結果を表1に示す。
[製造例1]
(超臨界水を利用した酸化チタンの合成)
20ccの反応管(SUS316,1/2インチ)に0.1Mol/lのTiClを9g仕込み封管し、400℃のサンドバスに反応管を入れて加熱させた。400℃まで昇温するのに、2分間かかった。そのまま10分間反応させた後、反応管を冷水に入れて冷却した。反応液を蒸留水にあけ、遠心分離とデカンテーションを数回繰り返し行った。さらにエタノールで遠心分離とデカンテーションを行った後、減圧乾燥することで、表面を修飾していない酸化チタン微粒子を得た。
[比較例1]
有機修飾微粒子を混合せず、重合性化合物のみで重合させた以外は実施例1と同様の操作を行った。結果を表1に示す。
[比較例2]
有機修飾微粒子に代えて、製造例1で調製した酸化チタン微粒子を用いた以外は、実施例1と同様の操作を行った。結果を表1に示す。
[比較例3]
製造例1において、エタノールの代わりにメタノールで遠心分離とデカンテーションを行った後、20重量%メタノール分散ゾル液とした。このゾル液10gに硫酸を加えてpHを5にした後、3−アミノプロピルトリメトキシシラン0.1gを加えて50℃で加熱した。ロータリーエバポレーターによりメタノールを加えて濃縮する操作を繰り返した後、得られたメタノール分散ゾル液を減圧乾燥し、白色粉末を得た。
得られた表面修飾微粒子を用いて、実施例1と同様の方法でレンズを作製し、性能を評価した。結果を表1に示す。
[製造例2]
(ルチル型酸化チタンの合成)
イオン交換水50mlに、酸化塩化チタンの塩酸水溶液(Ti 15重量%含有)5mlを加えた。溶液のpHは−0.1であった。マグネチックスターラーで攪拌し、50℃で1時間加熱したところ、白色の沈殿を得た。得られた白色沈殿はイオン交換水に再分散しなかった。この固形分の粉末X線回折測定、電子顕微鏡観察を行った。電子顕微鏡観察は透過型電子顕微鏡を用い、メッシュに希薄ゾル液を滴下したものを倍率20万倍、200万倍で観察した。その結果、凝集粒子径200nm以上のルチル型酸化チタンであった。
[製造例3]
(スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子ゾル液の調製)
四塩化スズ五水和物0.27gを100mlナス型フラスコに仕込み、イオン交換水50mlに溶解し、酸化塩化チタンの塩酸水溶液(Ti 15重量%含有)5mlを加えた。溶液のpHは−0.1であった。(仕込みTi濃度=0.45、Sn/Ti=0.03)マグネチックスターラーで攪拌し、50℃で1時間加熱したところ、白色の沈殿を得た。遠心分離を行い、白色沈殿を回収、イオン交換水に再分散させた。限外ろ過を行い、固形分2重量%のゾル液を得た。この固形分の粉末X線回折測定、電子顕微鏡観察を行った。120℃で2時間熱風乾燥を行った後に粉末X線回折測定を行ったところ、酸化チタンルチル型であった。結晶径は回折ピークの半値幅からDebye−Sherrerの式を用いて計算した。その結果、結晶径が平均それぞれ短軸5nm、長軸8nmであった。電子顕微鏡観察は製造例2と同じ方法で観察した。その結果、平均凝集粒子径が23nmのルチル型酸化チタンであった。誘導結合プラズマ法分析によるSn/Tiの元素モル比は0.02であった。
[製造例4]
(二層ケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子ゾル液の調製)
製造例3で得られたスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子ゾル液2500gをpH=3に調整した後、80℃に加熱した。2重量%のケイ素酸化物水溶液125gを1時間かけて滴下し、さらに30分加熱した。室温にまで冷却した後、1mol/l水酸化ナトリウム水溶液を加えてゾル液にした。80℃に昇温し、pH=9に維持しながら、2重量%ケイ素酸化物水溶液625gを2時間かけて滴下しさらに4時間加熱した。限外ろ過を行い精製し、2重量%ゾル液を得た。誘導結合プラズマ法分析による被覆層/微粒子の重量比は0.13/1であった。ロータリーエバポレーターによりメタノールを加えて濃縮する操作を繰り返した後、20重量%メタノール分散ゾル液とした。
[製造例5]
製造例3で四塩化スズ五水和物を0.9g用いた以外は製造例3および4と同様に実施した。(仕込みTi濃度=0.45、Sn/Ti=0.1)得られたゾル液の固形分を製造例3と同様に分析したところSn/Tiの元素モル比は0.06であった。結晶径が平均それぞれ短軸5nm、長軸8nmで、平均凝集粒子径が20nmのルチル型酸化チタンであった。被覆層/微粒子の重量比は0.13/1であった。ロータリーエバポレーターによりメタノールを加えて濃縮する操作を繰り返した後、20重量%メタノール分散ゾル液とした。
[実施例8]
20ccの反応管(SUS316,1/2インチ)に、製造例2で合成した酸化チタン微粒子(固形分換算0.1g)と、有機修飾分子(デカン酸1g)を入れ、全重量が9gになるように蒸留水を加えて封管し、400℃のサンドバスに反応管を入れて加熱させた。2分間で400℃まで昇温した。そのまま10分間反応させた後、反応管を冷水に入れて冷却した。反応液を蒸留水にあけ、遠心分離とデカンテーションを数回繰り返し行った。さらにエタノールで遠心分離とデカンテーションを行った後、減圧乾燥することで、表面が有機修飾された酸化チタン微粒子を得た。
得られた表面処理酸化チタン微粒子を用いて、実施例1と同様の方法でレンズを作製し、性能を評価した。結果を表1に示す。
[実施例9]
製造例2で合成した酸化チタン微粒子(固形分換算0.1g)を製造例3で合成したスズ修飾酸化チタン微粒子(固形分換算0.1g)に代え、デカン酸1gをオレイン酸2gに代えた以外は、実施例8と同様の操作を行い、表面が有機修飾されたスズ含有酸化チタン微粒子を得た。
得られた表面処理スズ含有酸化チタン微粒子を用いて、実施例1と同様の方法でレンズを作製し、性能を評価した。結果を表1に示す。
[実施例10]
製造例2で合成した酸化チタン微粒子(固形分換算0.1g)を製造例4で合成したスズ修飾酸化チタン微粒子(固形分換算0.1g)に代え、「デカン酸 1g」を「ヘキサン酸 1g」に代えた以外は、実施例8と同様の操作を行い、表面が有機修飾されたスズ修飾酸化チタン微粒子を得た。
得られた表面処理スズ修飾酸化チタン微粒子を用いて、実施例1と同様の方法でレンズを作製し、性能を評価した。結果を表1に示す。
[実施例11]
製造例2で合成した酸化チタン微粒子(固形分換算0.1g)を製造例5で合成したスズ修飾酸化チタン微粒子(固形分換算0.1g)に代え、「デカン酸 1g」を「ヘキサン酸 1g」に代えた以外は、実施例8と同様の操作を行い、表面が有機修飾されたスズ修飾酸化チタン微粒子を得た。
得られた表面処理スズ修飾酸化チタン微粒子を用いて、実施例1と同様の方法でレンズを作製し、性能を評価した。結果を表1に示す。
[比較例4]
有機修飾された酸化亜鉛微粒子を、製造例2で得られた未修飾の微粒子に代えた以外は、実施例1と同様の方法でレンズを作製し、性能を評価した。結果を表1に示す。
[比較例5]
製造例3で得られた固形分2重量%ゾル液を、製造例4と同様の方法で20重量%メタノール分散ゾル液とした後、減圧乾燥することで、白色粉末を得た。有機修飾された酸化亜鉛微粒子を、この未修飾の微粒子に代えた以外は、実施例1と同様の方法でレンズを作製し、性能を評価した。結果を表1に示す。
[比較例6]
製造例2で得られた未修飾の微粒子2gを、メタノールに分散させ、2重量%メタノール分散ゾル液100gを調製した。このゾル液に硫酸を加えてpHを5にした後、3−アミノプロピルトリメトキシシラン1gを加えて50℃で加熱した。ロータリーエバポレーターによりメタノールを加えて濃縮する操作を繰り返した後、得られたメタノール分散ゾル液を減圧乾燥し、白色粉末を得た。
有機修飾された酸化亜鉛微粒子を、得られた表面修飾微粒子に代えた以外は、実施例1と同様の方法でレンズを作製し、性能を評価した。結果を表1に示す。
[比較例7]
製造例3で得られた固形分2重量%ゾル液を、製造例4と同様の方法で20重量%メタノール分散ゾル液とした。このゾル液100gに硫酸を加えてpHを5にした後、3−アミノプロピルトリメトキシシラン1gを加えて50℃で加熱した。ロータリーエバポレーターによりメタノールを加えて濃縮する操作を繰り返した後、得られたメタノール分散ゾル液を減圧乾燥し、白色粉末を得た。
有機修飾された酸化亜鉛微粒子を、得られた表面修飾微粒子に代えた以外は、実施例1と同様の方法でレンズを作製し、性能を評価した。結果を表1に示す。
[比較例8]
ジメチルホルムアミド200mLに酢酸亜鉛二水和物2.5gとヘキサンチオール2.7gを溶解させ、3つ口フラスコに入れて反応系内を窒素置換した。2M水酸化ナトリウム水溶液を加えて溶液のpHを8に調節し、室温で攪拌しながら滴下漏斗から硫化ナトリウム九水和物2.7gを溶かした水溶液50mLを30分かけて滴下した。室温で10時間攪拌後、反応液をアセトンに注いで沈殿を析出させ、遠心分離によりヘキサンチオールで表面修飾された硫化亜鉛微粒子を得た。
有機修飾された酸化亜鉛微粒子を、得られた表面修飾微粒子に代えた以外は、実施例1と同様の方法でレンズを作製し、性能を評価した。結果を表1に示す。
[実施例12]
20ccの反応管(SUS316,1/2インチ)に、比較例8で得られた表面修飾硫化亜鉛微粒子0.1gと、ヘキサンチオール0.5gを入れ、全重量が9gになるように蒸留水を加えて封管し、400℃のサンドバスに反応管を入れて加熱させた。2分間で400℃まで昇温した。そのまま10分間反応させた後、反応管を冷水に入れて冷却した。反応液を蒸留水にあけ、遠心分離とデカンテーションを数回繰り返し行った。さらにエタノールで遠心分離とデカンテーションを行った後、減圧乾燥することで、高温高圧水条件下で修飾された硫化亜鉛微粒子を得た。
有機修飾された酸化亜鉛微粒子を、得られた表面修飾微粒子に代えた以外は、実施例1と同様の方法でレンズを作製し、性能を評価した。結果を表1に示す。
Figure 0005422393
[実施例13]
(表面修飾微粒子含有エピスルフィド樹脂の作製)
「0.01Mol/lのZn(NO 8.5g」を「0.01Mol/lのTi(SO 8.5g」に代えた以外は、実施例1と同様の操作を行った。得られたレンズの性能試験の結果を表2に示す。
[実施例14]
(表面修飾微粒子含有チオウレタン樹脂の作製)
実施例13と同様の方法で合成した、表面修飾酸化チタン微粒子を用いた。
キシリレンジイソシアナート0.507gに触媒としてジブチルチンジクロライド0.1mg、内部離型剤として「ZelecUN」(商品名、stepan社製 酸性リン酸アルキルエステル)1mg、紫外線吸収剤として「バイオソーブ583」(商品名、共同薬品社製)0.5mgをあらかじめ溶解して混合液としておいた。次いで、4,8−ジメルカプトメチル−1,11−メルカプト−3,6,9−トリチアウンデカン0.493g、および上記の表面修飾酸化チタン微粒子1.5gを加え、良く混合し、モノマー混合物とした。このモノマー混合物を0.6kPaで1時間脱気した後、レンズモールドに注入し、40℃から徐々に昇温して130℃まで加熱し、20時間かけて硬化させた。冷却した後にガラスモールドを離型させレンズを取り出した。得られたレンズの性能試験の結果を表2にまとめた。
[実施例15]
(表面修飾微粒子含有エピスルフィド/チオウレタン共重合樹脂の作製)
実施例13と同様の方法で合成した、表面修飾酸化チタン微粒子を用いた。
20℃の室温下で、ビス(2,3−エピチオプロピル)スルフィド0.75gとビス(2−メルカプトエチル)スルフィド0.12g、ペンタエリスリトールテトラキス(2−メルカプトアセテート)0.03g、テトラn−ブチルホスホニウムブロマイド0.7mgを混合し、透明になるまで撹拌し溶解させた。これとは別にm−キシリレンジイソシアナート0.1gとジブチルチンジクロライド0.1mg、「ZelecUN」(商品名、stepan社製 酸性リン酸アルキルエステル)0.2mgを混合し、透明になるまで攪拌し溶解させた。できあがった2種類の溶液を混合し、さらに上記の表面有機修飾微粒子1.5gを混合した後、減圧下0.5時間脱泡した。得られた混合液をレンズ用モールド型に注入し、30℃から120℃まで徐々に昇温し、24時間で重合を行った。重合終了後、得られたレンズをモールドから離型させ、120℃にて2時間アニールを行った。得られたレンズの性能試験の結果を表2にまとめた。
Figure 0005422393
[実施例16〜18]
有機修飾微粒子を、ビス(2,3-エピチオプロピル)スルフィドとビス(メルカプトエチル)スルフィドとの合計量100重量部に対し表3に記載の量比となるように添加した以外は、実施例13と同様の操作を行った。得られたレンズの性能試験の結果を表3に示す。
[実施例19〜20,比較例9]
「0.01Mol/lのZn(NO 8.5g」に代えて「0.01Mol/lのTi(SO 8.5g」を使用し、また「ヘキサン酸0.5g」を「デカン酸1g」に代えた以外は実施例1と同様に有機修飾微粒子の合成を行った。得られた有機修飾微粒子を用いてレンズモノマー混合液を調製するに際し、キシリレンジイソシアナートと4,8−ジメルカプトメチル−1,11−メルカプト−3,6,9−トリチアウンデカンとの合計量100重量部に対し有機修飾微粒子を表3に記載の量比となるように添加した以外は、実施例14と同様の操作で行った。性能試験の結果を表3に示す。
Figure 0005422393
表3の結果から明らかなように、重合性化合物100重量部に対し、有機修飾微粒子を1重量部以上300重量部以下の量で含む樹脂組成物によれば、屈折率および透明性のいずれにも優れた透明部材が得られる。

Claims (9)

  1. エピスルフィド基を有する重合性化合物およびポリチオール化合物とイソ(チオ)シアネート化合物類とからなる重合性化合物から選択される1種または2種以上の重合性化合物(a)と、
    金属塩および有機物を含む溶液を、200℃以上500℃以下の温度、5MPa以上50MPa以下の圧力で加熱加圧して、水を超臨界または亜臨界状態とすることにより生成された、金属微粒子の表面に有機物が結合している有機修飾微粒子(b)と、を含んでなる重合性組成物であって、
    前記金属塩は、塩化チタン、塩化スズ、水酸化バリウム、水酸化アルミニウム、硝酸亜鉛、硝酸セリウム、硫酸チタン、塩化酸化ジルコニウムおよび硝酸ジルコニウムから選択される少なくとも一種であり、
    前記有機物は、ヘキサン酸、デカン酸、ヘキサンチオール、ヘキサノール、ヘキシルアミンおよびオレイン酸から選択される少なくとも一種であり、
    前記重合性組成物から得られる成形体のe線の屈折率が、1.71以上である、ことを特徴とする重合性組成物。
  2. 前記有機修飾微粒子(b)の平均粒子径が1nm以上100nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の重合性組成物。
  3. 前記重合性化合物(a)100重量部に対し、前記有機修飾微粒子(b)を1重量部以上300重量部以下含むことを特徴とする請求項1乃至2のいずれかに記載の重合性組成物。
  4. 前記金属微粒子は、その表面に無機物からなる1層以上の被覆層を備え、前記有機物は前記被覆層の表面に結合していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の重合性組成物。
  5. 前記重合性化合物(a)を重合してなる重合体と、前記有機修飾微粒子(b)とを含む、請求項1乃至4のいずれかに記載の重合性組成物から得られることを特徴とする透明部材。
  6. 前記重合体は、チオウレタン樹脂およびエピスルフィド樹脂よりなる群から選択される1種または2種以上である請求項5に記載の透明部材。
  7. 前記重合体100重量部に対し、金属成分を1重量部以上300重量部以下含むことを特徴とする請求項5または6に記載の透明部材。
  8. 請求項5乃至7のいずれかに記載の透明部材からなることを特徴とする光学部品。
  9. 請求項5乃至7のいずれかに記載の透明部材からなることを特徴とする光学レンズ。
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