JPWO2010095475A1 - (メタ)アクリレート樹脂、その製造方法、硬化性樹脂組成物、その硬化物、及びプラスチックレンズ - Google Patents

(メタ)アクリレート樹脂、その製造方法、硬化性樹脂組成物、その硬化物、及びプラスチックレンズ Download PDF

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Abstract

有機系光学材料として硬化物における屈折率が高く、かつ、硬化物における耐熱性及び耐湿性にも優れる(メタ)アクリレート樹脂、硬化性樹脂組成物、その硬化物、及びプラスチックレンズを提供する。ビナフタレン骨格を分子構造中に有すると共に、該ビナフタレン骨格の芳香核上の置換基として下記構造式(A)(式中、R1は炭素原子数2〜5の直鎖状又は分岐状アルキレン基、R2は水素原子又はメチル基であり、lは繰り返し単位で1〜10の整数である。)で表される置換基を有することを特徴とする(メタ)アクリレート樹脂を、加熱又は活性エネルギー線照射により硬化させる。

Description

本発明は、低粘度であって活性エネルギー線照射又は加熱により硬化し、また、硬化後は、屈折率が高く、かつ、高耐熱性及び高耐湿性を兼備した硬化物となるため、光学用オーバーコート剤、ハードコート剤、反射防止膜、眼鏡レンズ、光ファイバー、光導波路、ホログラム等の光学部品、その他プリズムレンズ、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ等のプラスチックレンズに適する(メタ)アクリレート樹脂、その製造方法、硬化性樹脂組成物、及びその硬化物に関する。
光学用オーバーコート剤、ハードコート剤、反射防止膜、眼鏡レンズ、光ファイバー、光導波路、ホログラム等の光学部品には、近年、加工・生産性に優れる点から樹脂材料が広く用いられており、また、光学部品の小型化、薄型化といった傾向、或いは、反射防止性の調整といった観点から屈折率の高い樹脂材料が求められている。
従来より、かかる要求に応える屈折率の高い光学材料として、フルオレン骨格を有するアクリレート樹脂が知られており、例えば、アクリロイル基がアルキレンオキシ基を介してフルオレン骨格に結合した2官能型化合物や(下記特許文献1、特許文献2、特許文献3参照)、フルオレン骨格を含有するジグリシジルエーテルとアクリル酸又はメタクリル酸とを反応させて得られる化合物(下記特許文献4参照)が知られている。
然しながら、前記したフルオレン骨格を有するアクリレート樹脂は、重合性成分としてそれ単独で用いた場合には硬化物の屈折率は高くなるものの、該アクリレート樹脂自体が固形、または常温で3000Pa・S以上の高粘度液体であるために、屈折率が低い希釈剤を多量に併用する必要があり、そのため得られる硬化物の屈折率が、結局、低くなってしまうものであった。加えて、フルオレン骨格を有するアクリレート樹脂の硬化物は、耐熱性、高耐湿性に劣り、光学材料の長期信頼性に劣るものであった。
また、高屈折率の光学材料としてはビナフトール骨格を有するポリエステル樹脂が知られている(下記特許文献5参照)。
然しながら、かかるビナフトール骨格を有するポリエステル樹脂は、重量平均分子量(Mw)が10,000〜100,000と高く、常温で固形の熱可塑性樹脂であるため、活性エネルギー線または熱硬化樹脂の用途に適用できるものでなく、更に、耐溶剤性、耐熱性、高耐湿性に劣る他、光学材料の長期信頼性も低いものであった。
特許第3130555号 特開2007−84815号公報 国際公開番号WO2005/033061 特開平03−106918号公報 特開2002−332345号公報
従って、本発明が解決しようとする課題は、有機系光学材料として硬化物における屈折率が高く、かつ、硬化物の耐熱性及び耐湿性にも優れる(メタ)アクリレート樹脂、硬化性樹脂組成物、及びかかる性能を兼備した硬化物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、鋭意検討した結果、ビナフタレン骨格を分子構造中に有すると共に、該ビナフタレン骨格の芳香核上の置換基として(メタ)アクリロイルオキシ基を末端に有するアルキレンオキシ基を導入した化合物が、それ自体低粘度であると共に硬化物の屈折率が高く、更に優れた耐熱性・耐湿性を兼備できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、ビナフタレン骨格を分子構造中に有すると共に、該ビナフタレン骨格の芳香核上の置換基として下記構造式(A)
Figure 2010095475

(式中、Rは炭素原子数2〜5の直鎖状又は分岐状アルキレン基、Rは水素原子又はメチル基であり、lは繰り返し単位で1〜10の整数である。)
で表される置換基を有することを特徴とする(メタ)アクリレート樹脂に関する。
本発明は、更に、ビナフトール類とアルキレンカーボネートを反応させて、次いで、得られた反応生成物に(メタ)アクリレート化剤を反応させることを特徴とする(メタ)アクリレート樹脂の製造方法に関する。
本発明は、更に、前記(メタ)アクリレート樹脂(A)とラジカル重合開始剤(B)とを必須成分とすることを特徴とする硬化性樹脂組成物に関する。
本発明は、更に、前記硬化性樹脂組成物を活性エネルギー線照射又は加熱により硬化させてなる硬化物に関する。
本発明は、更に、前記硬化性樹脂組成物を成形、硬化させてなるプラスチックレンズに関する。
本発明によれば、有機系光学材料として硬化物における屈折率が高く、かつ、硬化物の耐熱性及び耐湿性にも優れる(メタ)アクリレート樹脂、硬化性樹脂組成物、及びかかる性能を兼備した硬化物を提供できる。
従って、本発明の(メタ)アクリレート樹脂は、光学用オーバーコート剤、ハードコート剤、反射防止膜、眼鏡レンズ、光ファイバー、光導波路、ホログラム、プリズムレンズ等の光学部品に広く適用することができる。
図1は実施例1で得られた水酸基含有化合物(a)の13C−NMRスペクトルである。 図2は実施例1で得られた(メタ)アクリレート樹脂(A)の13C−NMRスペクトルである。
本発明の(メタ)アクリレート樹脂は、アクリロイルオキシ基又はメタクロイルオキシ基を有する樹脂を意味するものであり、具体的には、ビナフタレン骨格を分子構造中に有すると共に、該ビナフタレン骨格の芳香核上の置換基として、下記構造式(A)
Figure 2010095475

(式中、Rは炭素原子数2〜5の直鎖状又は分岐状アルキレン基、Rは水素原子又はメチル基であり、lは繰り返し単位で1〜10の整数である。)
で表される置換基を有することを特徴とするものである。前記(メタ)アクリレート樹脂は、ビナフタレン骨格を有することから、耐熱性及び耐湿性が良好なものとなると共に、有機材料としては極めて高い1.60以上の屈折率を有する材料となる。また、該ビナフタレン骨格上の置換基として末端にアクリロイルオキシ基又はメタクロイルオキシ基を有するアルキルオキシ基又はポリオキシアルキレン基を有することから反応性官能基である(メタ)アクリロイルオキシ基の自由度が高くなり、反応性に優れ硬化物の耐熱性・耐湿性が高くなる。
ここでビナフタレン骨格は、1,1−ビナフタレン骨格、1,2−ビナフタレン骨格、2,2−ビナフタレン骨格等が挙げられるが、低粘度、高屈折率といった観点から1,1−ビナフタレン骨格であることが好ましい。
また、該ビナフタレン骨格の芳香核上の置換基である、下記構造式(A)
Figure 2010095475

(式中、Rは炭素原子数2〜5の直鎖状又は分岐状アルキレン基、Rは水素原子又はメチル基であり、lは繰り返し単位で1〜10の整数である。)
で表される置換基は、本発明の(メタ)アクリレート樹脂を活性エネルギー線の照射、或いは加熱により硬化させる際の反応性基として機能する構造部位である。該構造部位は、モノアルキルオキシ基又はポリオキシアルキレン基を介して(メタ)アクリロイルオキシ基がビナフタレン構造に結合していることから、反応性官能基である(メタ)アクリロイルオキシ基の自由度が高くなり、反応性が優れると共に、硬化物の耐熱性・耐湿性が高くなる。
ここで、前記構造式(A)中のRは、具体的には、エチレン、n−プロピレン、イソプロピレン、ブチレン、4−メチル−n−ブチレン、n−ペンテン等が挙げられる。これらの中でも特に該(メタ)アクリレート樹脂自体の屈折率が高くなる点からエチレン、n−プロピレン、イソプロピレンからなる群から選択されるアルキレン基であることが好ましい。
前記構造式(A)で表される置換基は、(メタ)アクリレート樹脂中の該樹脂を構成するビナフタレン骨格1モルあたり平均で1.5〜4.0となる割合で含有されることが耐熱性、耐湿性の点から好ましく、特に(メタ)アクリレート樹脂自体の屈折率が高くなる点から1.5〜1.98となる割合で含有されることが好ましい。
前記構造式(A)におけるlの値は1〜10の整数であるが、10を超える場合には、(メタ)アクリレート樹脂自体の屈折率が低くなり、本発明の目的とする硬化物における屈折率が十分なレベルに達しなくなる。本発明では、(メタ)アクリレート樹脂自体の屈折率が高くなる点から、lの値の平均が1.0〜3.0の範囲であること、特に1.0〜1.5の範囲であることが好ましく、とりわけ実質的に1であることが好ましい。
かかる(メタ)アクリレート樹脂は、1,1−ビナフトールを出発原料として用い、該1,1−ビナフトール中のフェノール性水酸基をアルキレンオキサイド化し、次いで、該アルキレンオキサイド化の結果生成する水酸基を、(メタ)アクリロイルオキシ化して得られる分子構造を有するものであることが、耐熱性・耐湿性に優れ、かつ、屈折率の高い硬化物が得られる点から好ましい。このような1,1−ビナフトールを出発原料とする(メタ)アクリレート樹脂としては、例えば、下記一般式(1)
Figure 2010095475

(式中、X〜X12は、各々独立的に水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1〜10の炭化水素基、又は炭素原子数1〜10のアルコキシ基、A、Aは炭素原子数2〜5の直鎖状又は分岐状アルキレン基、Y、Yは水酸基、アクリロイルオキシ基、又はメタクロイルオキシ基であり、n及びmは繰り返し単位であって、それぞれ1〜10の整数である。但し、Y及びYの少なくとも一方はアクリロイルオキシ基又はメタクロイルオキシ基である。)
で表される分子構造を有するものが挙げられる。
ここで、一般式(1)中、A及びAで表される構造部位は、前記構造式(A)中のRに対応するものであり、具体的には、エチレン、n−プロピレン、イソプロピレン、ブチレン、4−メチル−n−ブチレン、n−ペンテン等が挙げられる。これらの中でも特に該(メタ)アクリレート樹脂自体の屈折率が高くなる点からエチレン、n−プロピレン、イソプロピレンからなる群から選択されるアルキレン基であることが好ましい。
また、一般式(1)中、m又はnは、前記構造式(A)中のlに対応する繰り返し単位を表す。更に、一般式(1)中のX〜X12を構成するハロゲン原子としは、塩素原子、臭素原子が挙げられ、炭素原子数1〜10の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、t−ブチル基、シクロヘキシル基、オクチル基、直鎖状又は分岐状のでデシル基等のアルキル基の他、前記ビナフタレン骨格に対してベンジル化剤を反応させることによって形成されるアラルキル基であってもよい。また、炭素原子数1〜10のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基、オクチルオキシ基、デシルオキシ基等が挙げられる。ここで、X〜X12を構成するハロゲン原子を用いた場合には、該アクレート樹脂自体の屈折率が高くなるが、非ハロゲン化が要求される用途への適用は困難なものとなる。一方、炭素原子数1〜10の炭化水素基又は炭素原子数1〜10のアルコキシ基を用いた場合には、アクレート樹脂の粘度をより低減させることができる。
このような上記一般式(1)で表される(メタ)アクリレート樹脂の中でも、本発明の効果である高耐熱性・高耐湿性、及び高屈折率という点から好ましいものとして下記の分子構造を有するものが挙げられる。
Figure 2010095475
Figure 2010095475
Figure 2010095475

Figure 2010095475

ここで、上記式(1)〜(21)で表される構造式において、一般式(1)と同様に、Y、Yは水酸基、アクリロイルオキシ基、又はメタクロイルオキシ基を表し、n及びmは繰り返し単位で1〜10の整数である。但し、Y及びYの少なくとも一方はアクリロイルオキシ基又はメタクロイルオキシ基である。
上記一般式(1)で表されるアクレート樹脂において、式中、X〜X12としてハロゲン原子を有するものは、前記した通り、該アクレート樹脂自体の屈折率を一層高めることができるものの、非ハロゲン化が要求される用途への適用は困難なものとなる。他方、X〜X12として直鎖状のアルキル基又はアルコキシ基の様にその構造自体の自由度が高いものアクレート樹脂の粘度低減には効果的ではあるものの、屈折率は、一般式(1)においてX〜X12の全てが水素原子であるものに比べ、比較的低いものとなる。そのため、屈折率と粘度の両特性の両立、合成上の難易度およびコストの面から、上記一般式(1)中の、X〜X12は、各々独立的に水素原子又は炭素原子数1〜3のアルキル基であることが好ましく、特にその全てが水素原子であることが好ましい。よって、上記一般式(1)で表されるアクレート樹脂は、A、Aが、エチレン、n−プロピレン、イソプロピレンからなる群から選択されるアルキレン基であり、X〜X12が全て水素原子である(メタ)アクリレート樹脂であることが好ましい。
更に、上記一般式(1)中のY及びYは、前記した通り、水酸基、アクリロイルオキシ基、及びメタクロイルオキシ基から選択される官能基を表し、Y及びYの一方、或いは双方がアクリロイルオキシ基又はメタクロイルオキシ基であるが、本発明では、アクリロイルオキシ基及びメタクロイルオキシ基の中でも、特に、(メタ)アクリレート樹脂自体の屈折率が高くなる点からアクリロイルオキシ基が好ましい。
また、前記一般式(1)で表される(メタ)アクリレート樹脂は、該一般式(1)を満たす種々の化合物の混合物として用いることができる。この際、(メタ)アクリレート樹脂に占める上記一般式(1)中のY及びYを構成する水酸基(以下、これを「水酸基(y1)」と略記する。)と、アクリロイルオキシ基又はメタクロイルオキシ基(以下、これを「(メタ)アクリロイル基(y2)」と略記する。)との割合は任意に調整することができる。本発明では、水酸基(y1)と、(メタ)アクリロイル基(y2)との割合がモル比率(y1/y2)で75/25〜1/99の範囲であることが好ましい。即ち、(メタ)アクリロイル基(y2)の量が、モル比(y1/y2)で75/25より多い場合には、活性エネルギー線又は加熱による硬化性が良好なものとなる他、常温液状の(メタ)アクリレート樹脂となり粘度も十分に低いものとなる。一方、(メタ)アクリロイル基(y2)の量が、モル比(y1/y2)で1/99より低い場合には、(メタ)アクリレート樹脂自体の結晶性を適度に抑えることができ、やはり常温での粘度を低減できる。
前記した通り、前記一般式(1)中のA及びAで表される構造部位は、エチレン、n−プロピレン、イソプロピレン、ブチレン、4−メチル−n−ブチレン、n−ペンテン等の炭素原子数2〜5の直鎖状又は分岐状アルキレン基であるが、本発明ではこれらの存在比率を任意に調節することが可能であり、例えば、(メタ)アクリレート樹脂に占めるエチレン(以下、これを「エチレン基(a1)」と略記する)の割合が高い方が(メタ)アクリレート樹脂自体の屈折率が高くなる。他方、その他の構造、即ち炭素原子数3〜5のアルキレン基(以下、これを「炭素原子数3〜5のアルキレン基(a2)」と略記する。)が適量存在することによって、(メタ)アクリレート樹脂の結晶化を抑制でき、粘度低減を図ることができる。従って、本発明では、前記エチレン基(a1)と前記炭素原子数3〜5のアルキレン基(a2)とのモル比率(a1/a2)が50/50〜98/2の範囲であることが、該(メタ)アクリレート樹脂が常温液状で粘度も低くなる点、更に該(メタ)アクリレート樹脂自体の屈折率が高くなる点から好ましい。
更に、前記した通り、前記炭素原子数3〜5のアルキレン基(a2)としてn−プロピレン又はイソプロピレン(以下、これらを「C3アルキル」と略記する。)が好ましいことから、前記エチレン基(a1)とC3アルキルとのモル比率(エチレン基(a1)/C3アルキル)が、50/50〜98/2の範囲であることが好ましい。
また、上記一般式(1)中のm、nは繰り返し単位を表す1〜10の整数であるが、(メタ)アクリレート樹脂自体の屈折率が高くなる点から、m、nは、それぞれその平均1.0〜3.0の範囲であること、特に1.0〜1.5の範囲であることが好ましく、とりわけ実質的に1であることが好ましい。
以上詳述した(メタ)アクリレート樹脂は、25℃での粘度が3000Pa・s以下であることが、流動性が良好で各種用途への応用範囲が広がる他、粘度調整に使用する低屈折率物質である希釈剤の使用量を低減できることから好ましい。特にこの効果が顕著なものとなる点から1000〜100Pa・sの範囲であることが好ましい。
(メタ)アクリレート樹脂は、上記した通り、それ自体高い屈折率を有するものであり、具体的には、1.55以上の屈折率、分子構造の選択によっては1.60以上の屈折率を有する材料となる。
以上詳述した(メタ)アクリレート樹脂を製造する方法は、ビナフトール類と、アルキレンオキサイド、ハロゲノアルカノール、又はアルキレンカーボネートとを反応させて水酸基を有する化合物を得、次いで、得られた水酸基を有する反応生成物に(メタ)アクリレート化剤を反応させることにより目的とする(メタ)アクリレート樹脂を得ることができる。
ここで、使用し得るビナフトール類としては、前記一般式(1)に対応するビナフタレン構造を有するものが挙げられ、具体的には、下記構造式(2)
Figure 2010095475


(式中、X〜X12は、各々独立的に水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1〜10の炭化水素基、又は炭素原子数1〜10のアルコキシ基を表す。)
で表されるものが挙げられる。
これらの中でも特に、屈折率と粘度の両特性の両立、合成上の難易度およびコストの面から、上記一般式(1)中の、X〜X12は、各々独立的に水素原子又は炭素原子数1〜3のアルキル基であることが好ましく、特にその全てが水素原子であることが好ましい。よって、上記一般式(1)で表されるアクレート樹脂は、A、Aが、エチレン、n−プロピレン、イソプロピレンからなる群から選択されるアルキレン基であり、X〜X12が全て水素原子である(メタ)アクリレート樹脂であることが好ましい。
上記ビナフトール類と、アルキレンオキサイド、ハロゲノアルカノール、又はアルキレンカーボネートとを反応させる工程において、例えば、ビナフトール類とアルキレンオキサイドとを反応させる方法としては、アルカリ触媒の存在下、100〜200℃の温度条件で、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを重付加反応させる方法が挙げられる。
次に、ビナフトール類とハロゲノアルカノールとを反応させる方法としては、ビナフトール類に2−クロロエタノール、3−クロロ−2−プロパノール、2−(2−クロロエトキシ)エタノールなどのハロゲノアルカノールをアルカリ触媒の存在下、100〜200℃の温度条件で反応させる方法が挙げられる。
次に、ビナフトール類とアルキレンカーボネートとを反応させる方法は、具体的にはビナフトール類とアルキレンカーボネートとをアルカリ触媒又は酸触媒の存在下、80〜200℃の温度条件で反応させる方法が挙げられる。
上記した各方法において、ビナフトール類とアルキレンオキサイドとを反応させる方法は、前記した構造式(A)における、繰り返し単位lの調節が困難であり、また、ビナフトール類とハロゲノアルカノールとを反応させる方法は、塩酸などの酸性物質が副生するため反応釜の腐食を招く、といった問題がある。これに対して、ビナフトール類とアルキレンカーボネートとを反応させる方法は、前記繰り返し単位lの調節が容易であり、また、腐食性の物質の生成を招くこともなく、工業的規模での生産に有利であり、好ましい。以下、このビナフトール類とアルキレンオキサイドとを反応させる方法について詳述する。
ビナフトール類とアルキレンカーボネートとを反応させる方法において用いられるアルキレンカーボネートは、炭素原子数2〜5のアルキレン基を持つものであればよく、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ペンチレンカーボネートなどが挙げられるが、前記したとおり、一般式(1)のA及びAとして、エチレン、n−プロピレン、イソプロピレンであることが(メタ)アクリレート樹脂の屈折率が高く、かつ、樹脂粘度が低くなる点から好ましく、よって、該アルキレンカーボネートとしてはエチレンカーボネート、プロピレンカーボネートが好ましい。ここで、(メタ)アクリレート樹脂中のC2アルキルとC3アルキルとのモル比率(C2アルキル/C3アルキル)を50/50〜98/2の範囲に調節するには、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとの比率(モル比)を前者/後者が50/50〜98/2となる割合で用いることが好ましい。
ビナフトール類とアルキレンカーボネートの反応割合は、特に制限されるものではなく、ビナフトール類の水酸基に対するアルキレンカーボネートの当量比を高める程、前記構造式(A)におけるlの値、即ち、好ましい実施態様である一般式(1)におけるm、nの値が大きくなる。前記した通り、前記構造式(A)におけるlの値、上記一般式(1)中のm、nの値は1〜10の整数であり、この範囲に調整するためには、ビナフトール類の水酸基1当量に対してアルキレンカーボネート1〜10当量の範囲であることが好ましい。
また、前記構造式(A)におけるlの値、上記一般式(1)中のm、nの値は、(メタ)アクリレート樹脂自体の屈折率が高くなる点から、その平均が1.0〜3.0、特に1.0〜1.5であること、更に実質的に1であることが好ましいが、かかる範囲に調整する為には、ビナフトール類の水酸基1当量に対してアルキレンカーボネートが1〜5当量の範囲、特に1〜3当量の範囲であることが好ましい。
アルキレンカーボネートとしてはエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ペンチレンカーボネートなどが使用できるが、
前記方法3)の反応における触媒は、アルカリ触媒、酸触媒のいずれであってもよいが、反応の進行が速く、不純物が少なくなる点からアルカリ触媒であることが好ましい。アルカリ触媒は、例えば水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化バリウム、酸化マグネシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等が挙げられるが、中でも水酸化カリウム、水酸化ナトリウムが好ましい。酸触媒を使用する場合も特に限定されるものではなく、硫酸、p−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸等が挙げられるが、中でもp−トルエンスルホン酸が好ましい。触媒の使用割合はポリナフトールの水酸基1当量に対して触媒0.001〜0.1当量を使用するのが好ましい。
上記反応は無溶剤であっても反応は進行するが、使用する場合は反応を阻害するアルコール系溶剤の他の有機溶剤、例えば、トルエン、キシレンを用いることが好ましい。また、反応温度は前記した通り、80〜200℃の範囲であることが好ましく、反応が良好に進行し、不純物が少なくなることから、特に100〜180℃の範囲であることがさらに好ましい。
次いで、この様にして得られた水酸基含有化合物は、具体的には、下記一般式(3)
Figure 2010095475
(式中、X〜X12は、各々独立的に水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1〜10の炭化水素基、又は炭素原子数1〜10のアルコキシ基、A、Aは炭素原子数2〜5の直鎖状又は分岐状アルキレン基、n及びmは繰り返し単位で1〜10の整数である。但し、Y及びYの少なくとも一方はアクリロイルオキシ基又はメタクロイルオキシ基である。)を(メタ)アクリレート化剤と反応させることにより、目的とする(メタ)アクリレート樹脂を得ることができる。
ここで(メタ)アクリレート化剤としては、アクリル酸、メタクリル酸などの(メタ)アクリル酸;アクリル酸クロリド、メタクリル酸クロリドなどの(メタ)アクリル酸ハロゲン;アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチルなどの(メタ)アクリル酸アルキルが挙げられる。これらのうち、(メタ)アクリル酸ハロゲンは反応時に塩酸などの酸性物質が副生し反応釜腐食の問題を引き起こす他、(メタ)アクリル酸アルキルを用いた場合には、副生するアルコールを除去するための脱アルコール処理を施す必要があることから(メタ)アクリル酸であることが好ましい。
前記水酸基含有化合物と(メタ)アクリル酸との反応は、例えば、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、n−ヘキサン、n−ヘプタン等の有機溶剤中で酸触媒下に脱水反応を行うことにより行うことができる。ここで用いる酸触媒としては、例えば、硫酸、p−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸等が挙げられる。また、反応中、重合を防止するために重合禁止剤(例えば、ハイドロキノン、p−メトキシフェノール、メチルハイドロキノン等)を使用することが好ましい。
また、前記水酸基含有化合物と(メタ)アクリル酸との反応割合は、水酸基含有化合物の水酸基1当量に対して(メタ)アクリル酸0.75〜0.99当量となる割合であることが好ましい。また、反応温度は60〜120℃が好ましく、反応時間は3〜20時間であることが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、以上詳述した(メタ)アクリレート樹脂(以下、該(メタ)アクリレート樹脂を「(メタ)アクリレート樹脂(A)」と略記する)と、ラジカル重合開始剤(B)とを必須成分とするものである。
ここで用いるラジカル重合開始剤(B)は、光重合開始剤、及び熱重合開始剤が挙げられる。光重合開始剤としては、具体的には、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、2−メチルベンゾイン、ベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、ベンジルジメチルケタール、2,2−ジエトキシアセトフェノン、ベンゾイル安息香酸、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド、3,3’−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、1−(4−ドデシルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−メチル−1−〔4−(メチルチオフェニル)〕−2−モルホリノ)プロパン−1、2−クロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等が挙げられる。
これらの光重合開始剤は、それぞれ単独で用いることができ、また、2種以上の混合物として使用することもできる。その使用量は、(メタ)アクリレート樹脂(A)の100重量部に対して光重合開始剤が0.01〜30重量部となる割合であることが好ましく、特に好ましくは0.01〜20重量部以下である。配合範囲がこの範囲を下回ると、重合速度が遅くなって硬化不足となる。反対に、この範囲を上回ると、屈折率低下が起こる。
また、これらの光重合開始剤には、アミン類等の光重合促進剤を併用することができる。例えば、2−ジメチルアミノエチルベンゾエート、ジメチルアミノアセトフェノン、p−ジメチルアミノ安息香酸エチル、p−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル等が挙げられる。これらの光重合促進剤の使用割合は、光重合開始剤100重量部に対して、0.1〜100重量部の範囲であることが、重合速度が速く、かつ、硬化物の屈折率が高くなる点から好ましい。
次に、熱重合開始剤としては、公知の過酸化物系開始剤やアゾビス系開始剤を使用することができる。過酸化物系開始剤としては、具体的には、メチルエチルケトンパーオキサイド、メチルイソブチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサンケトンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド系開始剤、イソブチルパーオキサイド、m−クロロベンゾイルパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、α−メチルベンゾイルパーオキサイド、ビス−3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド系開始剤、2,4,4−トリメチルペンチル−2−ハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキサイド系開始剤、ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、t−ブチルクミルパーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド系開始剤、1,1−ジ−t−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、2,2−ジ−(t−ブチルパーオキシ)ブタン、4,4−ジ−t−ブチルパーオキシ吉草酸−n−ブチルエステル等のパーオキシケタール系開始剤、2,4,4−トリメチルペンチルパーオキシフェノキシアセテート、α−クミルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−t−ブチルパーオキシトリメチルオジペート等のアルキルパーエステル系開始剤、ジ−t−メチキシブチルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート等のパーカーボネート系開始剤、その他のアセチルシクロヘキシルスルフォニルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシアリルカーボネート等のものが挙げられ、また、アゾビス系開始剤としては、具体的には、1,1’−アゾビスシクロヘキサン−1−カルボニトリル、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、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−(メチルイソブチレート)、α,α’−アゾビス−(イソブチロニトリル)、4,4’−アゾビス−(4−シアノバレイン酸)等が挙げられる。
これらの熱重合開始剤は、それぞれ単独で用いることができ、また、2種以上の混合物として使用することもできる。その使用量は、(メタ)アクリレート樹脂(A)の100重量部に対して熱重合開始剤が0.1〜10重量部の範囲となる割合であることが、重合速度が速く、かつ、硬化物の屈折率が高くなる点から好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、上記した(メタ)アクリレート樹脂(A)、及びラジカル重合開始剤(B)に加え、組成物の粘度調整の為に、更に希釈剤としてラジカル重合性単量体(C)又はその他の有機溶剤(D)を併用することができる。本発明では、これらの希釈剤のなかでも特にラジカル重合性単量体(C)が、硬化物の耐熱性及び耐湿性が良好なものとなる点から好ましい。
ここで用いるラジカル重合性単量体(C)としては、単官能(メタ)アクリレートモノマー、2官能(メタ)アクリレートモノマー、3官能以上の多官能(メタ)アクリレートモノマー等の(メタ)アクリレート系モノマー;スチレン、メチルスチレン、ハロゲン化スチレン、ジビニルベンゼン等のビニル系モノマー等が挙げられる。
ここで単官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、例えば、アクリロイルモルホリン、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキサン−1,4−ジメタノールモノ(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェニルポリエトキシ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェニルオキシプロピル(メタ)アクリレート、p−クミルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、トリブロモフェニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、o−フェニルフェノールポリエトキシ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
2官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノール(メタ)アクリレート、ビスフェノールAポリエトキシジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAポリプロポキシジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFポリエトキシジ(メタ)アクリレート、
エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
3官能以上の多官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ヒドロキシビバリン酸ネオペンチルグリコールのε−カプロラクトン付加物のジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンポリエトキシトリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
これらの中でも、特に硬化性樹脂組成物における希釈剤として組成物の粘度低減の効果及び硬化物の屈折率が高く維持できる点からアクリロイルモルホリン、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、o−フェニルフェノールポリエトキシ(メタ)アクリレート等の単官能あるいは2官能(メタ)アクリレートモノマー、ジビニルベンゼンが好ましく、特にフェノキシエチル(メタ)アクリレート、o−フェニルフェノールポリエトキシ(メタ)アクリレート、及びジビニルベンゼンから成る群から選択されるものが希釈能に優れると共に硬化物の屈折率が高くなる点から好ましい。
一方、前記有機溶剤(D)としては、例えば、メチルエチルケトン、カルビトールアセテート、ブチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ソルベントナフサ等が挙げられる。
前記希釈剤は、組成物の粘度低減の効果を十分に発揮すると共に、硬化物の屈折率を高いレベルに維持できる点から[(メタ)アクリレート樹脂/希釈剤]の質量比率で90/10〜30/70の割合、なかでも80/20〜40/60の割合で用いることが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物には、さらに性能改良のため、本来の特性を変えない範囲で、シランカップリング剤、重合禁止剤、レベリング剤等の添加物を添加することができる
使用しうるシランカップリング剤としては、例えば、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
ここで使用しうる重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノンモノメチルエーテル、メチルハイドロキノン、t−ブチルカテコール、p−ベンゾキノン、2,5−t−ブチル−ハイドロキノン、フェノチアジン等が挙げられる。また、レベリング剤としては、例えば、モンサント社の「モダフロー」等が挙げられる。
詳述した本発明の硬化性樹脂組成物を硬化させる方法は、該硬化性樹脂組成物を目的・用途に応じて基材へ塗布或いは成型した後、活性エネルギー線を照射するか、或いは、加熱する方法が挙げられる。
ここで、活性エネルギー線の照射によって硬化させる場合、かかる活性エネルギー線としては、電子線、紫外線、可視光線等が挙げられる。活性エネルギー線として、電子線を用いる場合には、コックロフトワルトン型加速器、バンデグラフ型電子加速器、共振変圧器型加速器、絶縁コア変圧器型、ダイナミトロン型、リニアフィラメント型および高周波型などの電子線発生装置を用いて本発明の硬化性樹脂組成物を硬化させることができる。また、活性エネルギー線として紫外線を用いる場合は、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯等の水銀灯、キセノンランプ、カーボンアーク、メタルハイトランプ等により照射し、硬化させることができる。この際の紫外線の露光量は0.1〜1000mJ/cmの範囲であることが好ましい。
一方、加熱によって硬化させる場合は、60〜250℃の温度領域に加熱することによって硬化させることができる。
以上詳述した本発明の硬化性樹脂組成物は、高屈折率、高耐熱性、高耐湿性といった性能を有することから、眼鏡レンズ、デジタルカメラ用レンズ、フレネルレンズ、及びプリズムレンズ等のプラスチックレンズ、光学用オーバーコート剤、ハードコート剤、反射防止膜、光ファイバー、光導波路、ホログラム、プリズムレンズ、LED封止材料、太陽光電池用コーティング材等の各種光学材料に適用することができる。
これらのなかでも特に、硬化物における屈折率が高く、かつ、硬化物の耐熱性及び耐湿性にも優れるという特性からプラスチックレンズに好ましく適用でき、特に液晶基板用プリズムレンズとして有用である。
ここで液晶基板用プリズムレンズとは、シート状成形体の片面に微細なプリズム形状部を複数有するものであって、通常、液晶表示素子の背面(光源側)に、該素子側にプリズム面が向くように配設され、更に、その背面に導光シートが配設されるように用いられるシート状レンズ、或いは前記プリズムレンズがこの導光シートの機能を兼ねているシート状レンズである。
ここで該プリズムレンズのプリズム部の形状は、プリズム頂角の角度θが70〜110°の範囲であることが、集光性に優れ輝度が向上する点から好ましく、特に75〜100°の範囲、中でも80〜95°の範囲であることが特に好ましい。
また、プリズムのピッチは、100μm以下であることが好ましく、特に70μm以下の範囲であることが、画面のモアレ模様の発生防止や、画面の精細度がより向上する点から好ましい。また、プリズムの凹凸の高さは、プリズム頂角の角度θとプリズムのピッチの値によって決定されるが、好ましくは50μm以下の範囲であることが好ましい。さらに、プリズムレンズのシート厚さは、強度面からは厚い方が好ましいが、光学的には光の吸収を抑えるため薄い方が好ましく、これらのバランスの点から50μm〜1000μmの範囲であることが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物から前記したプリズムレンズを製造するには、例えば、該硬化性樹脂組成物をプリズムパターンが形成された金型あるいは樹脂型等の成形型に塗布し、樹脂組成物の表面を平滑化した後、透明基材を重ね合わせ活性エネルギー線を照射、硬化させることによって製造する方法が挙げられる。
ここで、透明基材としては透明性の高いものであれば、活性エネルギー線の透過性や取扱性等を考慮した場合には、厚さ3mm以下のものが好ましい。また、透明基材の材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、これらポリマーの混合物等の合成樹脂あるいはガラス等が挙げられる。
このようにして得られる透明基材上に形成されたプリズムシートは、そのまま使用することもできるが、透明基材を剥離してプリズム部単独の状態として使用してもよい。透明基材上にプリズム部を形成したまま使用する場合には、その界面の接着が十分であることが耐候性および耐久性の点で重要であり、透明基材にプライマー処理等の接着性向上処理を施すことが好ましい。
一方、透明基材を剥離して使用する場合、比較的容易に剥離できるようにすることが好ましく、透明基材の表面をシリコーンやフッ素系の剥離剤で表面処理を施すことが好ましい。
以下本発明の態様を合成例によって更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
1)粘度:25℃にてE型粘度計(東機産業(株)製「TV−20形」コーンプレートタイプを使用して測定した。
2)13C−NMR:日本電子株式会社製NMR「GSX270」
3)FD−MS:日本電子株式会社製 二重収束型質量分析装置「AX505H(FD505H)」
実施例1
攪拌機、温度計、ディーンスタークトラップ、コンデンサーが装着された5Lの4つ口フラスコにビナフトール858g(3モル)、エチレンカーボネート634g(7.2モル)、48質量%水酸化カリウム24gを加え、170℃で4時間反応させた。その後、メチルイソブトキシケトン1500gを加えて溶解し、水1000gを加え、攪拌を停止して下層を棄却した。更に水1000gを加え、攪拌を停止して下層を棄却した。その後、150℃で脱溶剤を行いDSC測定による融点108℃の樹脂1050gを得た。この樹脂をマススペクトル(FD−MS)で測定し、M=374のピークが確認されたこと、また、図1に示した13C−NMRの測定結果から、下記構造式で表される水酸基含有化合物(a)であることを確認した。
Figure 2010095475

次いで、攪拌機、温度計、コンデンサー、デカンターが装着された1Lの4つ口フラスコに上記水酸基含有化合物(a)187g(0.5モル)、トルエン200g、アクリル酸72g(1.0モル)、p−トルエンスルホン酸15g、ハイドロキノン1gを加え、80−100℃で10時間脱水反応を行った。
次いで反応液を冷却し、トルエン200gおよび20%苛性ソーダ水溶液100gを仕込み、攪拌を停止して下層を棄却した。次いで20%塩化ナトリウム、水溶液100gを用いて2回洗浄した。その後、100℃で脱溶剤を行い、樹脂200gを得た。この樹脂をマススペクトルで測定し、M=482およびM=428のピークが確認されたこと、また図2に示した13C−NMRの測定結果から、下記構造式(α)で表される化合物(α)及び下記構造式(β)で表される化合物(β)の混合物であるアクリレート樹脂(A)であることを確認した。
Figure 2010095475
また、ガスクロマトグラフ(各々を単離し、内部標準法により算出)より、化合物(α)と化合物(β)との比率[(α)/(β)のモル比]は90/10であり、また、アクリロイルオキシ基/水酸基のモル比は95/5であることを確認した。このアクリレート樹脂の屈折率は1.63、E型粘度計で測定した粘度は460Pa.sであった。
(硬化性評価)
次いで、得られたアクリレート樹脂(A)の80質量部、フェノキシエチルアクリレート20質量部、光重合開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製「イルガキュアー184」)3質量部を配合した組成物をバーコーター(No.20)を用いてガラス板に塗布し、その後、空気雰囲気下で120W/cmの高圧水銀灯を用い、100mJ/cmの照射量で照射し、硬化性を評価した。評価は以下の基準にて判断した。
○:硬化(タック性なし)
×:未硬化(タック性あり)
硬化性の結果をアクリレート樹脂(A)の性状と共に表1に示す。
実施例2
アクリル酸の使用量を61g(0.85モル)に変更した以外は実施例1と同様に行い、アクリレート樹脂(B)190gを得た。ガスクロマトグラフ(各々を単離し、内部標準法により算出)より、化合物(α)と化合物(β)との比率[(α)/(β)のモル比]は60/40であり、また、アクリロイルオキシ基/水酸基は80/20(モル比)であることを確認した。このアクリレート樹脂の屈折率は1.64、E型粘度計で測定した粘度は490Pa.sであった。
(硬化性評価)
アクリレート樹脂(A)をアクリレート樹脂(B)に変更する他は実施例1と同様にして硬化性を評価した。硬化性の結果をアクリレート樹脂(B)の性状と共に表1に示す。
実施例3
アクリル酸の使用量を86g(1.2モル)に変更、反応時間を12時間に変更した以外は合成例1と同様に行い、アクリレート樹脂(C)205gを得た。ガスクロマトグラフ(各々を単離し、内部標準法により算出)より化合物(α)と化合物(β)との比率[(α)/(β)のモル比]は99/1、また、アクリロイルオキシ基/水酸基は99.5/0.5(モル比)であることを確認した。このアクリレート樹脂の屈折率は1.63、E型粘度計で測定した粘度は440Pa.sであった。また、このアクリレート樹脂を25℃で2時間放置したところ結晶化した。
(硬化性評価)
アクリレート樹脂(A)をアクリレート樹脂(C)に変更する他は実施例1と同様にして硬化性を評価した。硬化性の結果をアクリレート樹脂(C)の性状と共に表1に示す。
実施例4
アクリル酸の使用量を58g(0.80モル)に変更、反応時間を6時間に変更した以外は実施例1と同様に行い、アクリレート樹脂(D)185gを得た。ガスクロマトグラフ(各々を単離し、内部標準法により算出)より、化合物(α)と化合物(β)との比率[(α)/(β)のモル比]は40/60、また、アクリロイル基/水酸基=70/30(モル比)であることを確認した。このアクリレート樹脂の屈折率は1.65、E型粘度計で測定した粘度は510Pa.sであった。
(硬化性評価)
アクリレート樹脂(A)をアクリレート樹脂(D)に変更する他は実施例1と同様にして硬化性を評価した。硬化性の結果をアクリレート樹脂(D)の性状と共に表1に示す。
実施例5
攪拌機、温度計、ディーンスタークトラップ、コンデンサーが装着された2Lの4つ口フラスコにビナフトール286g(1モル)、エチレンカーボネート190g(2.16モル)、プロピレンカーボネート24g(0.24モル)、48質量%水酸化カリウム水溶液8gを加え、170℃で4時間反応させた。その後、メチルイソブトキシケトン500gを加えて溶解し、水300gを加え、攪拌を停止して下層を棄却した。更に水300gを加え、攪拌を停止して下層を棄却した。その後、150℃で脱溶剤を行い、樹脂340gを得た。
次に、攪拌機、温度計、コンデンサー、デカンターが装着された1Lの4つ口フラスコに得られたで樹脂187g、トルエン200g、アクリル酸86g(1.2モル)、p−トルエンスルホン酸15g、ハイドロキノン1gを加え、80−100℃で10時間脱水反応を行った。次いで反応液を冷却し、トルエン200gおよび20%苛性ソーダ水溶液100gを仕込み、攪拌を停止して下層を棄却した。次いで20%塩化ナトリウム、水溶液100gを用いて2回洗浄した。その後、100℃で脱溶剤を行いアクリレート樹脂(E)201gを得た。また、13C−NMRの測定結果から、エチレンオキソ基/プロピレンオキソ基のモル比が90/10であることを確認した。このアクリレート樹脂の屈折率は1.63、E型粘度計で測定した粘度は465Pa.sであった。
(硬化性評価)
アクリレート樹脂(A)をアクリレート樹脂(E)に変更する他は実施例1と同様にして硬化性を評価した。硬化性の結果をアクリレート樹脂(E)の性状と共に表2に示す。
実施例6
エチレンカーボネート127g(1.44モル)、プロピレンカーボネート98g(0.96モル)に変更した以外は実施例5と同様に行い、アクリレート樹脂(F)203gを得た。また、13C−NMRの測定結果から、エチレンオキソ基/プロピレンオキソ基のモル比が60/40であることを確認した。このアクリレート樹脂の屈折率は1.62、E型粘度計で測定した粘度は480Pa.sであった。
(硬化性評価)
アクリレート樹脂(A)をアクリレート樹脂(F)に変更する他は実施例1と同様にして硬化性を評価した。硬化性の結果をアクリレート樹脂(F)の性状と共に表2に示す。
実施例7
エチレンカーボネート209g(2.38モル)、プロピレンカーボネート2g(0.02モル)に変更した以外は実施例5と同様に行い、アクリレート樹脂(G)206gを得た。また、13C−NMRの測定結果から、エチレンオキソ基/プロピレンオキソ基のモル比が99/1であることを確認した。このアクリレート樹脂の屈折率は1.63、E型粘度計で測定した粘度は455Pa.sであった。また、このアクリレート樹脂を25℃で2時間放置したところ結晶化した。
(硬化性評価)
アクリレート樹脂(A)をアクリレート樹脂(G)に変更する他は実施例1と同様にして硬化性を評価した。硬化性の結果をアクリレート樹脂(G)の性状と共に表2に示す。
実施例8
エチレンカーボネート95g(1.08モル)、プロピレンカーボネート135g(1.32モル)、に変更した以外は実施例5と同様に行い、アクリレート樹脂(H)206gを得た。また、NMRよりエチレンオキソ基/プロピレンオキソ基=45/55(モル比)であることを確認した。このアクリレート樹脂(H)の屈折率は1.61、E型粘度計で測定した粘度は510Pa.sであった。
(硬化性評価)
アクリレート樹脂(A)をアクリレート樹脂(H)に変更する他は実施例1と同様にして硬化性を評価した。硬化性の結果をアクリレート樹脂(H)の性状と共に表2に示す。
Figure 2010095475

以上のように、アクリロイル基/水酸基=75/25〜99/1(モル比)の範囲にある場合は常温で液状になり、硬化性も良好であった。一方、水酸基の比率が、この範囲より少ない場合は結晶性が高くなり、常温で2時間放置したところ結晶化した。
Figure 2010095475

以上のように、エチレンオキソ基/プロピレンオキソ基の比率がエチレンオキソ基/プロピレンオキソ基=50/50〜98/2(モル比)の範囲にある場合は常温で液状になった。しかし、プロピレンオキソの比率が、この範囲より少ない場合は結晶性が高くなり、常温で2時間放置したところ結晶化した。
比較例1
攪拌機、温度計、コンデンサー、デカンターが装着された1Lの4つ口フラスコに実施例1で得られたで化合物(a)187g(0.5モル)、テレフタル酸83g(0.5モル)、ジブチルスズオキシド0.7gを加え、撹拌しながら減圧度5〜10Torr、温度を190℃から230℃に徐々に加熱してエステル化を行なった。所定量の水を系外へ抜き出した後、昇温と減圧を徐々に行ない、発生する水を抜きながら、加熱槽温度を280℃、減圧度を133.322Pa以下に到達させた。この条件を1時間維持した後、反応物を水中に押し出してポリエステル樹脂(I)210gを得た。この樹脂の屈折率は1.67であった。またE型粘度計は固形のため測定できなかった。
比較例2
下記構造式
Figure 2010095475

で表されるフルオレン型アクリレート(アクリレート樹脂(J)、大阪ガスケミカル社製「オグゾールEA−0200」)の屈折率は1.59であった。またE型粘度計は半固形のため測定できなかった。
比較例3
下記構造式
Figure 2010095475

で表されるフルオレン型エポキシアクリレート(アクリレート樹脂(K)、新日鉄化学社製「ASF−400」)の屈折率は1.58であった。またE型粘度計は固形のため測定できなかった。
実施例9〜12及び比較例4〜6
アクリレート樹脂(A)、(B)、(E)、(F)、比較化合物1のフルオレン型アクリレート樹脂(J)、フルオレン型エポキシアクリレート樹脂(K)、ポリエステル樹脂(I)を用いて下記の方法で塗膜を作成し、各種評価を行った。結果を表3に示す。
(アクリレート樹脂(A)、(B)、(E)、(F)、(J)又は(K)の硬化塗膜の作成)
アクリレート樹脂(A)、(B)、(E)、(F)、(J)又は(K)のアクリレート樹脂80質量部、フェノキシエチルアクリレート20質量部、光重合開始剤としてイラガキュアー184(3部、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)を配合した組成物をバーコーター(No.20)を用いてガラス板に塗布した。次に、空気雰囲気下で120W/cmの高圧水銀灯を用い、500mJ/cmの照射量で照射し、硬化塗膜を得た。
(ポリエステル樹脂(I)を用いた塗膜の調整)
ポリエステル樹脂(I)を150℃に加熱し溶融させ、バーコーター(No.20)を用いてガラス板に塗布した。
(耐溶剤性)
塗膜作製で得られた塗膜をメチルエチルケトンを含ませた綿棒(ジョンソン社製)で50往復擦った後に塗膜の変化を目視で観察した。評価は以下のように判断した。
評価
○:変化なし
×:曇り、剥がれなどの変化あり
(耐熱性)
塗膜作製で得られた塗膜を125℃の乾燥機に入れ150時間保持した。保持後の塗膜の変化を目視で観察した。評価は以下のように判断した。
評価
○:変化なし
△:色相のみ変化、形状変化なし
×:色相および形状が変化
(耐湿性)
塗膜作製で得られた塗膜を85℃、湿度85%の恒温恒湿機に入れ300時間保持した。保持後の塗膜の変化を目視で観察した。評価は以下のように判断した。
評価
○:変化なし
△:色相のみ変化、形状変化なし
×:色相および形状が変化
Figure 2010095475

以上のように、本発明のアクリレート樹脂は低粘度、高屈折率であり、さらに光照射後の硬化物は高屈折率、耐溶剤性、耐熱性、耐湿性に優れることを確認した。
実施例13〜16、比較例7〜9
アクリレート樹脂(A)、(B)、(E)、(F)、比較化合物1のフルオレン型アクリレート樹脂(J)、比較化合物2のフルオレン型エポキシアクリレート樹脂(K)を用いた活性エネルギー線硬化物、および比較例1で得られたポリエステル樹脂(I)を用いて下記の方法で塗膜を作成し、実施例12と同様にして各種評価を行った。結果を表4に示す。
(アクリレート樹脂(A)、(B)、(E)、(F)、(J)又は(K)の硬化塗膜の作成)
アクリレート樹脂(A)、(B)、(E)、(F)、(J)又は(K)のアクリレート樹脂80質量部、フェノキシエチルアクリレート20質量部、熱重合開始剤としてメチルエチルケトンパーオキサイド3質量部を配合した組成物をバーコーター(No.20)を用いてガラス板に塗布した。次に、100℃の乾燥機に入れ4時間保持し、硬化塗膜を得た。
(ポリエステル樹脂(I)を用いた塗膜の調整)
ポリエステル樹脂(I)を150℃に加熱し溶融させ、バーコーター(No.20)を用いてガラス板に塗布した。
Figure 2010095475

以上のように、本発明のアクリレート樹脂は低粘度、高屈折率であり、さらに加熱硬化後の硬化物は高屈折率、耐溶剤性、耐熱性、耐湿性に優れることを確認した。
実施例17〜22及び比較例10〜11
下記表5の配合に従い、ワニス状の組成物を調整し、該組成物の液屈折率及び粘度を下記の方法にて測定し、次いで、実施例12と同様にして、硬化塗膜を製造し、耐溶剤性、耐熱性、耐湿性を評価した。
また、各組成物を用いて下記の方法で硬化フィルムA及び硬化フィルム付き基板Bを製造して透明性、密着性を評価した。更に、該組成物を用い下記の方法にて金型からの離型性を評価した。結果を表5に示す。
[硬化フィルムAの製造]
下記表5の配合に従って調整した組成物を、クロムメッキ処理金属板と透明表面未処理PETフィルムとの間に入れた後に厚さを調整し、高圧水銀灯により500mJ/cmの紫外線を透明基材側から照射して硬化させた後、金属板および透明基材から硬化フィルム(以下、これを「硬化フィルムA」と略記する。)を取り出した。
[硬化フィルム付き基板Bの製造]
下記表5の配合に従って調整した組成物を、クロムメッキ処理金属板と透明表面密着処理PETフィルムとの間に入れた後に厚さを調整し、高圧水銀灯により、500mJ/cmの紫外線を透明基材側から照射して硬化させた後、金属板のみを剥離し、硬化フィルム付基板(以下、これを「硬化フィルム付き基板B」と略記する。)を得た。
[液屈折率]
アッベ屈折計のプリズムに直接塗布し、25℃にて屈折率(589.3mmのD線)の測定を行った。
[粘度]
E型回転粘度計にて25℃での粘度測定を行った。
[硬化物屈折率]
硬化フィルムAを、1−ブロモナフタレンにより、アッベ屈折計のプリズムに密着させ、25℃にて屈折率(589.3mmのD線)の測定を行った。
[透明性]
硬化フィルムAを用い、400〜900nmの波長領域の光透過率を測定し、全領域で85%以上の透過率を示すものを○とし、透過率がそれ未満のものを×とした。
[密着性]
硬化フィルム付き基板Bを用い、基材と硬化フィルム層との密着性をJIS K5400に準拠して測定し、升目が全て残存する時を○、それ以外を×とした。
[離型性]
クロムメッキ処理したプリズム金型と透明表面密着処理PETフィルムとの間に下記表5の配合に従って調整した組成物を入れた後に厚さを調整し、高圧水銀灯により500mJ/cmの紫外線を透明基材側から照射して硬化させた後、金型から離型する際、金型に組成物が残らないものを○、残るものを×とした。
Figure 2010095475

表5中、「フェノキシエチルアクリレート」は共栄社化学(株)製「ライトアクリレートPO−A」、「OPPEA」はo−フェニルフェノールエチレンオキサイド変性アクリレート(東亞合成(株)製「アロニックスTO−1463」)、「光開始剤」は1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製「イルガキュアー184」)である。
本発明は、低粘度であって活性エネルギー線照射又は加熱により硬化し、また、硬化後は、屈折率が高く、かつ、高耐熱性及び高耐湿性を兼備した硬化物となるため、光学用オーバーコート剤、ハードコート剤、反射防止膜、眼鏡レンズ、光ファイバー、光導波路、ホログラム等の光学部品、その他プリズムレンズ、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ等のプラスチックレンズに適する(メタ)アクリレート樹脂、その製造方法、硬化性樹脂組成物、及びその硬化物に関する。
光学用オーバーコート剤、ハードコート剤、反射防止膜、眼鏡レンズ、光ファイバー、光導波路、ホログラム等の光学部品には、近年、加工・生産性に優れる点から樹脂材料が広く用いられており、また、光学部品の小型化、薄型化といった傾向、或いは、反射防止性の調整といった観点から屈折率の高い樹脂材料が求められている。
従来より、かかる要求に応える屈折率の高い光学材料として、フルオレン骨格を有するアクリレート樹脂が知られており、例えば、アクリロイル基がアルキレンオキシ基を介してフルオレン骨格に結合した2官能型化合物や(下記特許文献1、特許文献2、特許文献3参照)、フルオレン骨格を含有するジグリシジルエーテルとアクリル酸又はメタクリル酸とを反応させて得られる化合物(下記特許文献4参照)が知られている。
然しながら、前記したフルオレン骨格を有するアクリレート樹脂は、重合性成分としてそれ単独で用いた場合には硬化物の屈折率は高くなるものの、該アクリレート樹脂自体が固形、または常温で3000Pa・S以上の高粘度液体であるために、屈折率が低い希釈剤を多量に併用する必要があり、そのため得られる硬化物の屈折率が、結局、低くなってしまうものであった。加えて、フルオレン骨格を有するアクリレート樹脂の硬化物は、耐熱性、高耐湿性に劣り、光学材料の長期信頼性に劣るものであった。
また、高屈折率の光学材料としてはビナフトール骨格を有するポリエステル樹脂が知られている(下記特許文献5参照)。
然しながら、かかるビナフトール骨格を有するポリエステル樹脂は、重量平均分子量(Mw)が10,000〜100,000と高く、常温で固形の熱可塑性樹脂であるため、活性エネルギー線または熱硬化樹脂の用途に適用できるものでなく、更に、耐溶剤性、耐熱性、高耐湿性に劣る他、光学材料の長期信頼性も低いものであった。
特許第3130555号 特開2007−84815号公報 国際公開番号WO2005/033061 特開平03−106918号公報 特開2002−332345号公報
従って、本発明が解決しようとする課題は、有機系光学材料として硬化物における屈折率が高く、かつ、硬化物の耐熱性及び耐湿性にも優れる(メタ)アクリレート樹脂、硬化性樹脂組成物、及びかかる性能を兼備した硬化物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、鋭意検討した結果、ビナフタレン骨格を分子構造中に有すると共に、該ビナフタレン骨格の芳香核上の置換基として(メタ)アクリロイルオキシ基を末端に有するアルキレンオキシ基を導入した化合物が、それ自体低粘度であると共に硬化物の屈折率が高く、更に優れた耐熱性・耐湿性を兼備できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、ビナフタレン骨格を分子構造中に有すると共に、該ビナフタレン骨格の芳香核上の置換基として下記構造式(A)
下記一般式(1)
Figure 2010095475

(式中、X〜X12は、各々独立的に水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1〜10の炭化水素基、又は炭素原子数1〜10のアルコキシ基、A、Aは炭素原子数2〜5の直鎖状又は分岐状アルキレン基、Y、Yは水酸基、アクリロイルオキシ基、又はメタクロイルオキシ基であり、n及びmは繰り返し単位であって、それぞれ1〜10の整数である。但し、Y及びYの少なくとも一方はアクリロイルオキシ基又はメタクロイルオキシ基である。)で表される分子構造を有する、種々の化合物の混合物であって、かつ、前記構造式(1)のA 及びA が、それぞれ独立的にエチレン基(a1)及び炭素原子数3〜5のアルキレン基(a2)からなる群から選択されるものであり、かつ、前記エチレン基(a1)と前記炭素原子数3〜5のアルキレン基(a2)とのモル比率(a1/a2)が50/50〜98/2の範囲となるものであることを特徴とする(メタ)アクリレート樹脂に関する。
本発明は、更に、ビナフトール化合物と、エチレンカーボネート及びプロピレンカーボネートとを、エチレンカーボネート及びプロピレンカーボネートのモル比[エチレンカーボネート/プロピレンカーボネート]が50/50〜98/2となる割合で用いて反応させて、次いで、得られた反応生成物に(メタ)アクリレート化剤を反応させることを特徴とする(メタ)アクリレート樹脂の製造方法に関する。
本発明は、更に、前記(メタ)アクリレート樹脂(A)とラジカル重合開始剤(B)とを必須成分とすることを特徴とする硬化性樹脂組成物に関する。
本発明は、更に、前記硬化性樹脂組成物を活性エネルギー線照射又は加熱により硬化させてなる硬化物に関する。
本発明は、更に、前記硬化性樹脂組成物を成形、硬化させてなるプラスチックレンズに関する。
本発明によれば、有機系光学材料として硬化物における屈折率が高く、かつ、硬化物の耐熱性及び耐湿性にも優れる(メタ)アクリレート樹脂、硬化性樹脂組成物、及びかかる性能を兼備した硬化物を提供できる。
従って、本発明の(メタ)アクリレート樹脂は、光学用オーバーコート剤、ハードコート剤、反射防止膜、眼鏡レンズ、光ファイバー、光導波路、ホログラム、プリズムレンズ等の光学部品に広く適用することができる。
図1は実施例1で得られた水酸基含有化合物(a)の13C−NMRスペクトルである。 図2は実施例1で得られた(メタ)アクリレート樹脂(A)の13C−NMRスペクトルである。
本発明の(メタ)アクリレート樹脂は下記一般式(1)
Figure 2010095475

(式中、X〜X12は、各々独立的に水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1〜10の炭化水素基、又は炭素原子数1〜10のアルコキシ基、A、Aは炭素原子数2〜5の直鎖状又は分岐状アルキレン基、Y、Yは水酸基、アクリロイルオキシ基、又はメタクロイルオキシ基であり、n及びmは繰り返し単位であって、それぞれ1〜10の整数である。但し、Y及びYの少なくとも一方はアクリロイルオキシ基又はメタクロイルオキシ基である。)
で表される分子構造を有する、種々の化合物の混合物であって、かつ、前記構造式(1)のA 及びA が、それぞれ独立的にエチレン基(a1)及び炭素原子数3〜5のアルキレン基(a2)からなる群から選択されるものであり、かつ、前記エチレン基(a1)と前記炭素原子数3〜5のアルキレン基(a2)とのモル比率(a1/a2)が50/50〜98/2の範囲となるものが挙げられる。
ここで、一般式(1)中、A及びAで表される構造部位は、前記構造式(A)中のRに対応するものであり、具体的には、エチレン、n−プロピレン、イソプロピレン、ブチレン、4−メチル−n−ブチレン、n−ペンテン等が挙げられる。これらの中でも特に該(メタ)アクリレート樹脂自体の屈折率が高くなる点からエチレン、n−プロピレン、イソプロピレンからなる群から選択されるアルキレン基であることが好ましい。
また、一般式(1)中、m又はnは、前記構造式(A)中のlに対応する繰り返し単位を表す。更に、一般式(1)中のX〜X12を構成するハロゲン原子としは、塩素原子、臭素原子が挙げられ、炭素原子数1〜10の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、t−ブチル基、シクロヘキシル基、オクチル基、直鎖状又は分岐状のでデシル基等のアルキル基の他、前記ビナフタレン骨格に対してベンジル化剤を反応させることによって形成されるアラルキル基であってもよい。また、炭素原子数1〜10のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基、オクチルオキシ基、デシルオキシ基等が挙げられる。ここで、X〜X12を構成するハロゲン原子を用いた場合には、該アクレート樹脂自体の屈折率が高くなるが、非ハロゲン化が要求される用途への適用は困難なものとなる。一方、炭素原子数1〜10の炭化水素基又は炭素原子数1〜10のアルコキシ基を用いた場合には、アクレート樹脂の粘度をより低減させることができる
上記一般式(1)で表されるアクレート樹脂において、式中、X〜X12としてハロゲン原子を有するものは、前記した通り、該アクレート樹脂自体の屈折率を一層高めることができるものの、非ハロゲン化が要求される用途への適用は困難なものとなる。他方、X〜X12として直鎖状のアルキル基又はアルコキシ基の様にその構造自体の自由度が高いものアクレート樹脂の粘度低減には効果的ではあるものの、屈折率は、一般式(1)においてX〜X12の全てが水素原子であるものに比べ、比較的低いものとなる。そのため、屈折率と粘度の両特性の両立、合成上の難易度およびコストの面から、上記一般式(1)中の、X〜X12は、各々独立的に水素原子又は炭素原子数1〜3のアルキル基であることが好ましく、特にその全てが水素原子であることが好ましい。よって、上記一般式(1)で表されるアクレート樹脂は、A、Aが、エチレン、n−プロピレン、イソプロピレンからなる群から選択されるアルキレン基であり、X〜X12が全て水素原子である(メタ)アクリレート樹脂であることが好ましい。
更に、上記一般式(1)中のY及びYは、前記した通り、水酸基、アクリロイルオキシ基、及びメタクロイルオキシ基から選択される官能基を表し、Y及びYの一方、或いは双方がアクリロイルオキシ基又はメタクロイルオキシ基であるが、本発明では、アクリロイルオキシ基及びメタクロイルオキシ基の中でも、特に、(メタ)アクリレート樹脂自体の屈折率が高くなる点からアクリロイルオキシ基が好ましい。
また、前記一般式(1)で表される(メタ)アクリレート樹脂は、該一般式(1)を満たす種々の化合物の混合物として用いることができる。この際、(メタ)アクリレート樹脂に占める上記一般式(1)中のY及びYを構成する水酸基(以下、これを「水酸基(y1)」と略記する。)と、アクリロイルオキシ基又はメタクロイルオキシ基(以下、これを「(メタ)アクリロイル基(y2)」と略記する。)との割合は任意に調整することができる。本発明では、水酸基(y1)と、(メタ)アクリロイル基(y2)との割合がモル比率(y1/y2)で75/25〜1/99の範囲であることが好ましい。即ち、(メタ)アクリロイル基(y2)の量が、モル比(y1/y2)で75/25より多い場合には、活性エネルギー線又は加熱による硬化性が良好なものとなる他、常温液状の(メタ)アクリレート樹脂となり粘度も十分に低いものとなる。一方、(メタ)アクリロイル基(y2)の量が、モル比(y1/y2)で1/99より低い場合には、(メタ)アクリレート樹脂自体の結晶性を適度に抑えることができ、やはり常温での粘度を低減できる。
前記した通り、前記一般式(1)中のA及びAで表される構造部位は、エチレン、n−プロピレン、イソプロピレン、ブチレン、4−メチル−n−ブチレン、n−ペンテン等の炭素原子数2〜5の直鎖状又は分岐状アルキレン基であるが、本発明ではこれらの存在比率を任意に調節することが可能であり、例えば、(メタ)アクリレート樹脂に占めるエチレン(以下、これを「エチレン基(a1)」と略記する)の割合が高い方が(メタ)アクリレート樹脂自体の屈折率が高くなる。他方、その他の構造、即ち炭素原子数3〜5のアルキレン基(以下、これを「炭素原子数3〜5のアルキレン基(a2)」と略記する。)が適量存在することによって、(メタ)アクリレート樹脂の結晶化を抑制でき、粘度低減を図ることができる。従って、本発明では、前記エチレン基(a1)と前記炭素原子数3〜5のアルキレン基(a2)とのモル比率(a1/a2)が50/50〜98/2の範囲であることが、該(メタ)アクリレート樹脂が常温液状で粘度も低くなる点、更に該(メタ)アクリレート樹脂自体の屈折率が高くなる点から好ましい。
更に、前記した通り、前記炭素原子数3〜5のアルキレン基(a2)としてn−プロピレン又はイソプロピレン(以下、これらを「C3アルキル」と略記する。)が好ましいことから、前記エチレン基(a1)とC3アルキルとのモル比率(エチレン基(a1)/C3アルキル)が、50/50〜98/2の範囲であることが好ましい。
また、上記一般式(1)中のm、nは繰り返し単位を表す1〜10の整数であるが、(メタ)アクリレート樹脂自体の屈折率が高くなる点から、m、nは、それぞれその平均1.0〜3.0の範囲であること、特に1.0〜1.5の範囲であることが好ましく、とりわけ実質的に1であることが好ましい。
以上詳述した(メタ)アクリレート樹脂は、25℃での粘度が3000Pa・s以下であることが、流動性が良好で各種用途への応用範囲が広がる他、粘度調整に使用する低屈折率物質である希釈剤の使用量を低減できることから好ましい。特にこの効果が顕著なものとなる点から1000〜100Pa・sの範囲であることが好ましい。
(メタ)アクリレート樹脂は、上記した通り、それ自体高い屈折率を有するものであり、具体的には、1.55以上の屈折率、分子構造の選択によっては1.60以上の屈折率を有する材料となる。
以上詳述した(メタ)アクリレート樹脂を製造する方法は、ビナフトール化合物と、アルキレンオキサイド、ハロゲノアルカノール、又はアルキレンカーボネートとを反応させて水酸基を有する化合物を得、次いで、得られた水酸基を有する反応生成物に(メタ)アクリレート化剤を反応させることにより目的とする(メタ)アクリレート樹脂を得ることができる。
ここで、使用し得るビナフトール化合物としては、前記一般式(1)に対応するビナフタレン構造を有するものが挙げられ、具体的には、下記構造式(2)
Figure 2010095475


(式中、X〜X12は、各々独立的に水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1〜10の炭化水素基、又は炭素原子数1〜10のアルコキシ基を表す。)
で表されるものが挙げられる。
これらの中でも特に、屈折率と粘度の両特性の両立、合成上の難易度およびコストの面から、上記一般式(1)中の、X〜X12は、各々独立的に水素原子又は炭素原子数1〜3のアルキル基であることが好ましく、特にその全てが水素原子であることが好ましい。よって、上記一般式(1)で表されるアクレート樹脂は、A、Aが、エチレン、n−プロピレン、イソプロピレンからなる群から選択されるアルキレン基であり、X〜X12が全て水素原子である(メタ)アクリレート樹脂であることが好ましい。
上記ビナフトール化合物と、アルキレンオキサイド、ハロゲノアルカノール、又はアルキレンカーボネートとを反応させる工程において、例えば、ビナフトール化合物とアルキレンオキサイドとを反応させる方法としては、アルカリ触媒の存在下、100〜200℃の温度条件で、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを重付加反応させる方法が挙げられる。
次に、ビナフトール化合物とハロゲノアルカノールとを反応させる方法としては、ビナフトール化合物に2−クロロエタノール、3−クロロ−2−プロパノール、2−(2−クロロエトキシ)エタノールなどのハロゲノアルカノールをアルカリ触媒の存在下、100〜200℃の温度条件で反応させる方法が挙げられる。
次に、ビナフトール化合物とアルキレンカーボネートとを反応させる方法は、具体的にはビナフトール化合物とアルキレンカーボネートとをアルカリ触媒又は酸触媒の存在下、80〜200℃の温度条件で反応させる方法が挙げられる。
上記した各方法において、ビナフトール化合物とアルキレンオキサイドとを反応させる方法は、前記した構造式(A)における、繰り返し単位lの調節が困難であり、また、ビナフトール化合物とハロゲノアルカノールとを反応させる方法は、塩酸などの酸性物質が副生するため反応釜の腐食を招く、といった問題がある。これに対して、ビナフトール化合物とアルキレンカーボネートとを反応させる方法は、前記繰り返し単位lの調節が容易であり、また、腐食性の物質の生成を招くこともなく、工業的規模での生産に有利であり、好ましい
ビナフトール化合物とアルキレンカーボネートとを反応させる方法において用いられるアルキレンカーボネートは、炭素原子数2〜5のアルキレン基を持つものであればよく、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ペンチレンカーボネートなどが挙げられるが、前記したとおり、一般式(1)のA及びAとして、エチレン、n−プロピレン、イソプロピレンであることが(メタ)アクリレート樹脂の屈折率が高く、かつ、樹脂粘度が低くなる点から好ましく、よって、該アルキレンカーボネートとしてはエチレンカーボネート、プロピレンカーボネートが好ましい。ここで、(メタ)アクリレート樹脂中のC2アルキルとC3アルキルとのモル比率(C2アルキル/C3アルキル)を50/50〜98/2の範囲に調節するには、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとの比率(モル比)を前者/後者が50/50〜98/2となる割合で用いることが好ましい。
ビナフトール化合物とアルキレンカーボネートの反応割合は、特に制限されるものではなく、ビナフトール化合物の水酸基に対するアルキレンカーボネートの当量比を高める程、前記構造式(A)におけるlの値、即ち、好ましい実施態様である一般式(1)におけるm、nの値が大きくなる。前記した通り上記一般式(1)中のm、nの値は1〜10の整数であり、この範囲に調整するためには、ビナフトール化合物の水酸基1当量に対してアルキレンカーボネート1〜10当量の範囲であることが好ましい。
また、前記構造式(A)におけるlの値、上記一般式(1)中のm、nの値は、(メタ)アクリレート樹脂自体の屈折率が高くなる点から、その平均が1.0〜3.0、特に1.0〜1.5であること、更に実質的に1であることが好ましいが、かかる範囲に調整する為には、ビナフトール化合物の水酸基1当量に対してアルキレンカーボネートが1〜5当量の範囲、特に1〜3当量の範囲であることが好ましい
前記反応における触媒は、アルカリ触媒、酸触媒のいずれであってもよいが、反応の進行が速く、不純物が少なくなる点からアルカリ触媒であることが好ましい。アルカリ触媒は、例えば水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化バリウム、酸化マグネシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等が挙げられるが、中でも水酸化カリウム、水酸化ナトリウムが好ましい。酸触媒を使用する場合も特に限定されるものではなく、硫酸、p−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸等が挙げられるが、中でもp−トルエンスルホン酸が好ましい。触媒の使用割合はポリナフトールの水酸基1当量に対して触媒0.001〜0.1当量を使用するのが好ましい。
上記反応は無溶剤であっても反応は進行するが、使用する場合は反応を阻害するアルコール系溶剤の他の有機溶剤、例えば、トルエン、キシレンを用いることが好ましい。また、反応温度は前記した通り、80〜200℃の範囲であることが好ましく、反応が良好に進行し、不純物が少なくなることから、特に100〜180℃の範囲であることがさらに好ましい。
次いで、この様にして得られた水酸基含有化合物は、具体的には、下記一般式(3)
Figure 2010095475
(式中、X〜X12は、各々独立的に水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1〜10の炭化水素基、又は炭素原子数1〜10のアルコキシ基、A、Aは炭素原子数2〜5の直鎖状又は分岐状アルキレン基、n及びmは繰り返し単位で1〜10の整数である。但し、Y及びYの少なくとも一方はアクリロイルオキシ基又はメタクロイルオキシ基である。)で表され、これを(メタ)アクリレート化剤と反応させることにより、目的とする(メタ)アクリレート樹脂を得ることができる。
ここで(メタ)アクリレート化剤としては、アクリル酸、メタクリル酸などの(メタ)アクリル酸;アクリル酸クロリド、メタクリル酸クロリドなどの(メタ)アクリル酸ハロゲン;アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチルなどの(メタ)アクリル酸アルキルが挙げられる。これらのうち、(メタ)アクリル酸ハロゲンは反応時に塩酸などの酸性物質が副生し反応釜腐食の問題を引き起こす他、(メタ)アクリル酸アルキルを用いた場合には、副生するアルコールを除去するための脱アルコール処理を施す必要があることから(メタ)アクリル酸であることが好ましい。
前記水酸基含有化合物と(メタ)アクリル酸との反応は、例えば、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、n−ヘキサン、n−ヘプタン等の有機溶剤中で酸触媒下に脱水反応を行うことにより行うことができる。ここで用いる酸触媒としては、例えば、硫酸、p−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸等が挙げられる。また、反応中、重合を防止するために重合禁止剤(例えば、ハイドロキノン、p−メトキシフェノール、メチルハイドロキノン等)を使用することが好ましい。
また、前記水酸基含有化合物と(メタ)アクリル酸との反応割合は、水酸基含有化合物の水酸基1当量に対して(メタ)アクリル酸0.75〜0.99当量となる割合であることが好ましい。また、反応温度は60〜120℃が好ましく、反応時間は3〜20時間であることが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、以上詳述した(メタ)アクリレート樹脂(以下、該(メタ)アクリレート樹脂を「(メタ)アクリレート樹脂(A)」と略記する)と、ラジカル重合開始剤(B)とを必須成分とするものである。
ここで用いるラジカル重合開始剤(B)は、光重合開始剤、及び熱重合開始剤が挙げられる。光重合開始剤としては、具体的には、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、2−メチルベンゾイン、ベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、ベンジルジメチルケタール、2,2−ジエトキシアセトフェノン、ベンゾイル安息香酸、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド、3,3’−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、1−(4−ドデシルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−メチル−1−〔4−(メチルチオフェニル)〕−2−モルホリノ)プロパン−1、2−クロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等が挙げられる。
これらの光重合開始剤は、それぞれ単独で用いることができ、また、2種以上の混合物として使用することもできる。その使用量は、(メタ)アクリレート樹脂(A)の100重量部に対して光重合開始剤が0.01〜30重量部となる割合であることが好ましく、特に好ましくは0.01〜20重量部以下である。配合範囲がこの範囲を下回ると、重合速度が遅くなって硬化不足となる。反対に、この範囲を上回ると、屈折率低下が起こる。
また、これらの光重合開始剤には、アミン類等の光重合促進剤を併用することができる。例えば、2−ジメチルアミノエチルベンゾエート、ジメチルアミノアセトフェノン、p−ジメチルアミノ安息香酸エチル、p−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル等が挙げられる。これらの光重合促進剤の使用割合は、光重合開始剤100重量部に対して、0.1〜100重量部の範囲であることが、重合速度が速く、かつ、硬化物の屈折率が高くなる点から好ましい。
次に、熱重合開始剤としては、公知の過酸化物系開始剤やアゾビス系開始剤を使用することができる。過酸化物系開始剤としては、具体的には、メチルエチルケトンパーオキサイド、メチルイソブチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサンケトンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド系開始剤、イソブチルパーオキサイド、m−クロロベンゾイルパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、α−メチルベンゾイルパーオキサイド、ビス−3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド系開始剤、2,4,4−トリメチルペンチル−2−ハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキサイド系開始剤、ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、t−ブチルクミルパーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド系開始剤、1,1−ジ−t−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、2,2−ジ−(t−ブチルパーオキシ)ブタン、4,4−ジ−t−ブチルパーオキシ吉草酸−n−ブチルエステル等のパーオキシケタール系開始剤、2,4,4−トリメチルペンチルパーオキシフェノキシアセテート、α−クミルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−t−ブチルパーオキシトリメチルオジペート等のアルキルパーエステル系開始剤、ジ−t−メチキシブチルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート等のパーカーボネート系開始剤、その他のアセチルシクロヘキシルスルフォニルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシアリルカーボネート等のものが挙げられ、また、アゾビス系開始剤としては、具体的には、1,1’−アゾビスシクロヘキサン−1−カルボニトリル、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、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−(メチルイソブチレート)、α,α’−アゾビス−(イソブチロニトリル)、4,4’−アゾビス−(4−シアノバレイン酸)等が挙げられる。
これらの熱重合開始剤は、それぞれ単独で用いることができ、また、2種以上の混合物として使用することもできる。その使用量は、(メタ)アクリレート樹脂(A)の100重量部に対して熱重合開始剤が0.1〜10重量部の範囲となる割合であることが、重合速度が速く、かつ、硬化物の屈折率が高くなる点から好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、上記した(メタ)アクリレート樹脂(A)、及びラジカル重合開始剤(B)に加え、組成物の粘度調整の為に、更に希釈剤としてラジカル重合性単量体(C)又はその他の有機溶剤(D)を併用することができる。本発明では、これらの希釈剤のなかでも特にラジカル重合性単量体(C)が、硬化物の耐熱性及び耐湿性が良好なものとなる点から好ましい。
ここで用いるラジカル重合性単量体(C)としては、単官能(メタ)アクリレートモノマー、2官能(メタ)アクリレートモノマー、3官能以上の多官能(メタ)アクリレートモノマー等の(メタ)アクリレート系モノマー;スチレン、メチルスチレン、ハロゲン化スチレン、ジビニルベンゼン等のビニル系モノマー等が挙げられる。
ここで単官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、例えば、アクリロイルモルホリン、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキサン−1,4−ジメタノールモノ(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェニルポリエトキシ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェニルオキシプロピル(メタ)アクリレート、p−クミルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、トリブロモフェニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、o−フェニルフェノールポリエトキシ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
2官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノール(メタ)アクリレート、ビスフェノールAポリエトキシジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAポリプロポキシジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFポリエトキシジ(メタ)アクリレート、
エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
3官能以上の多官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ヒドロキシビバリン酸ネオペンチルグリコールのε−カプロラクトン付加物のジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンポリエトキシトリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
これらの中でも、特に硬化性樹脂組成物における希釈剤として組成物の粘度低減の効果及び硬化物の屈折率が高く維持できる点からアクリロイルモルホリン、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、o−フェニルフェノールポリエトキシ(メタ)アクリレート等の単官能あるいは2官能(メタ)アクリレートモノマー、ジビニルベンゼンが好ましく、特にフェノキシエチル(メタ)アクリレート、o−フェニルフェノールポリエトキシ(メタ)アクリレート、及びジビニルベンゼンから成る群から選択されるものが希釈能に優れると共に硬化物の屈折率が高くなる点から好ましい。
一方、前記有機溶剤(D)としては、例えば、メチルエチルケトン、カルビトールアセテート、ブチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ソルベントナフサ等が挙げられる。
前記希釈剤は、組成物の粘度低減の効果を十分に発揮すると共に、硬化物の屈折率を高いレベルに維持できる点から[(メタ)アクリレート樹脂/希釈剤]の質量比率で90/10〜30/70の割合、なかでも80/20〜40/60の割合で用いることが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物には、さらに性能改良のため、本来の特性を変えない範囲で、シランカップリング剤、重合禁止剤、レベリング剤等の添加物を添加することができる
使用しうるシランカップリング剤としては、例えば、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
ここで使用しうる重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノンモノメチルエーテル、メチルハイドロキノン、t−ブチルカテコール、p−ベンゾキノン、2,5−t−ブチル−ハイドロキノン、フェノチアジン等が挙げられる。また、レベリング剤としては、例えば、モンサント社の「モダフロー」等が挙げられる。
詳述した本発明の硬化性樹脂組成物を硬化させる方法は、該硬化性樹脂組成物を目的・用途に応じて基材へ塗布或いは成型した後、活性エネルギー線を照射するか、或いは、加熱する方法が挙げられる。
ここで、活性エネルギー線の照射によって硬化させる場合、かかる活性エネルギー線としては、電子線、紫外線、可視光線等が挙げられる。活性エネルギー線として、電子線を用いる場合には、コックロフトワルトン型加速器、バンデグラフ型電子加速器、共振変圧器型加速器、絶縁コア変圧器型、ダイナミトロン型、リニアフィラメント型および高周波型などの電子線発生装置を用いて本発明の硬化性樹脂組成物を硬化させることができる。また、活性エネルギー線として紫外線を用いる場合は、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯等の水銀灯、キセノンランプ、カーボンアーク、メタルハイトランプ等により照射し、硬化させることができる。この際の紫外線の露光量は0.1〜1000mJ/cmの範囲であることが好ましい。
一方、加熱によって硬化させる場合は、60〜250℃の温度領域に加熱することによって硬化させることができる。
以上詳述した本発明の硬化性樹脂組成物は、高屈折率、高耐熱性、高耐湿性といった性能を有することから、眼鏡レンズ、デジタルカメラ用レンズ、フレネルレンズ、及びプリズムレンズ等のプラスチックレンズ、光学用オーバーコート剤、ハードコート剤、反射防止膜、光ファイバー、光導波路、ホログラム、プリズムレンズ、LED封止材料、太陽光電池用コーティング材等の各種光学材料に適用することができる。
これらのなかでも特に、硬化物における屈折率が高く、かつ、硬化物の耐熱性及び耐湿性にも優れるという特性からプラスチックレンズに好ましく適用でき、特に液晶基板用プリズムレンズとして有用である。
ここで液晶基板用プリズムレンズとは、シート状成形体の片面に微細なプリズム形状部を複数有するものであって、通常、液晶表示素子の背面(光源側)に、該素子側にプリズム面が向くように配設され、更に、その背面に導光シートが配設されるように用いられるシート状レンズ、或いは前記プリズムレンズがこの導光シートの機能を兼ねているシート状レンズである。
ここで該プリズムレンズのプリズム部の形状は、プリズム頂角の角度θが70〜110°の範囲であることが、集光性に優れ輝度が向上する点から好ましく、特に75〜100°の範囲、中でも80〜95°の範囲であることが特に好ましい。
また、プリズムのピッチは、100μm以下であることが好ましく、特に70μm以下の範囲であることが、画面のモアレ模様の発生防止や、画面の精細度がより向上する点から好ましい。また、プリズムの凹凸の高さは、プリズム頂角の角度θとプリズムのピッチの値によって決定されるが、好ましくは50μm以下の範囲であることが好ましい。さらに、プリズムレンズのシート厚さは、強度面からは厚い方が好ましいが、光学的には光の吸収を抑えるため薄い方が好ましく、これらのバランスの点から50μm〜1000μmの範囲であることが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物から前記したプリズムレンズを製造するには、例えば、該硬化性樹脂組成物をプリズムパターンが形成された金型あるいは樹脂型等の成形型に塗布し、樹脂組成物の表面を平滑化した後、透明基材を重ね合わせ活性エネルギー線を照射、硬化させることによって製造する方法が挙げられる。
ここで、透明基材としては透明性の高いものであれば、活性エネルギー線の透過性や取扱性等を考慮した場合には、厚さ3mm以下のものが好ましい。また、透明基材の材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、これらポリマーの混合物等の合成樹脂あるいはガラス等が挙げられる。
このようにして得られる透明基材上に形成されたプリズムシートは、そのまま使用することもできるが、透明基材を剥離してプリズム部単独の状態として使用してもよい。透明基材上にプリズム部を形成したまま使用する場合には、その界面の接着が十分であることが耐候性および耐久性の点で重要であり、透明基材にプライマー処理等の接着性向上処理を施すことが好ましい。
一方、透明基材を剥離して使用する場合、比較的容易に剥離できるようにすることが好ましく、透明基材の表面をシリコーンやフッ素系の剥離剤で表面処理を施すことが好ましい。
以下本発明の態様を合成例によって更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
1)粘度:25℃にてE型粘度計(東機産業(株)製「TV−20形」コーンプレートタイプを使用して測定した。
2)13C−NMR:日本電子株式会社製NMR「GSX270」
3)FD−MS:日本電子株式会社製 二重収束型質量分析装置「AX505H(FD505H)」
実施例5
攪拌機、温度計、ディーンスタークトラップ、コンデンサーが装着された2Lの4つ口フラスコにビナフトール286g(1モル)、エチレンカーボネート190g(2.16モル)、プロピレンカーボネート24g(0.24モル)、48質量%水酸化カリウム水溶液8gを加え、170℃で4時間反応させた。その後、メチルイソブトキシケトン500gを加えて溶解し、水300gを加え、攪拌を停止して下層を棄却した。更に水300gを加え、攪拌を停止して下層を棄却した。その後、150℃で脱溶剤を行い、樹脂340gを得た。
次に、攪拌機、温度計、コンデンサー、デカンターが装着された1Lの4つ口フラスコに得られたで樹脂187g、トルエン200g、アクリル酸86g(1.2モル)、p−トルエンスルホン酸15g、ハイドロキノン1gを加え、80−100℃で10時間脱水反応を行った。次いで反応液を冷却し、トルエン200gおよび20%苛性ソーダ水溶液100gを仕込み、攪拌を停止して下層を棄却した。次いで20%塩化ナトリウム、水溶液100gを用いて2回洗浄した。その後、100℃で脱溶剤を行いアクリレート樹脂(E)201gを得た。また、13C−NMRの測定結果から、エチレンオキソ基/プロピレンオキソ基のモル比が90/10であることを確認した。このアクリレート樹脂の屈折率は1.63、E型粘度計で測定した粘度は465Pa.sであった。
(硬化性評価)
次いで、得られたアクリレート樹脂(E)の80質量部、フェノキシエチルアクリレート20質量部、光重合開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製「イルガキュアー184」)3質量部を配合した組成物をバーコーター(No.20)を用いてガラス板に塗布し、その後、空気雰囲気下で120W/cm の高圧水銀灯を用い、100mJ/cm の照射量で照射し、硬化性を評価した。評価は以下の基準にて判断した。
○:硬化(タック性なし)
×:未硬化(タック性あり)
硬化性の結果をアクリレート樹脂(E)の性状と共に表2に示す。
実施例6
エチレンカーボネート127g(1.44モル)、プロピレンカーボネート98g(0.96モル)に変更した以外は実施例5と同様に行い、アクリレート樹脂(F)203gを得た。また、13C−NMRの測定結果から、エチレンオキソ基/プロピレンオキソ基のモル比が60/40であることを確認した。このアクリレート樹脂の屈折率は1.62、E型粘度計で測定した粘度は480Pa.sであった。
(硬化性評価)
アクリレート樹脂(E)をアクリレート樹脂(F)に変更する他は実施例と同様にして硬化性を評価した。硬化性の結果をアクリレート樹脂(F)の性状と共に表2に示す。
比較例a
エチレンカーボネート209g(2.38モル)、プロピレンカーボネート2g(0.02モル)に変更した以外は実施例5と同様に行い、アクリレート樹脂(G)206gを得た。また、13C−NMRの測定結果から、エチレンオキソ基/プロピレンオキソ基のモル比が99/1であることを確認した。このアクリレート樹脂の屈折率は1.63、E型粘度計で測定した粘度は455Pa.sであった。また、このアクリレート樹脂を25℃で2時間放置したところ結晶化した。
(硬化性評価)
アクリレート樹脂(E)をアクリレート樹脂(G)に変更する他は実施例と同様にして硬化性を評価した。硬化性の結果をアクリレート樹脂(G)の性状と共に表2に示す。
比較例b
エチレンカーボネート95g(1.08モル)、プロピレンカーボネート135g(1.32モル)、に変更した以外は実施例5と同様に行い、アクリレート樹脂(H)206gを得た。また、NMRよりエチレンオキソ基/プロピレンオキソ基=45/55(モル比)であることを確認した。このアクリレート樹脂(H)の屈折率は1.61、E型粘度計で測定した粘度は510Pa.sであった。
(硬化性評価)
アクリレート樹脂(E)をアクリレート樹脂(H)に変更する他は実施例と同様にして硬化性を評価した。硬化性の結果をアクリレート樹脂(H)の性状と共に表2に示す。
Figure 2010095475

以上のように、エチレンオキソ基/プロピレンオキソ基の比率がエチレンオキソ基/プロピレンオキソ基=50/50〜98/2(モル比)の範囲にある場合は常温で液状になった。しかし、プロピレンオキソの比率が、この範囲より少ない場合は結晶性が高くなり、常温で2時間放置したところ結晶化した。
比較例1
攪拌機、温度計、コンデンサー、デカンターが装着された1Lの4つ口フラスコに実施例1で得られたで化合物(a)187g(0.5モル)、テレフタル酸83g(0.5モル)、ジブチルスズオキシド0.7gを加え、撹拌しながら減圧度5〜10Torr、温度を190℃から230℃に徐々に加熱してエステル化を行なった。所定量の水を系外へ抜き出した後、昇温と減圧を徐々に行ない、発生する水を抜きながら、加熱槽温度を280℃、減圧度を133.322Pa以下に到達させた。この条件を1時間維持した後、反応物を水中に押し出してポリエステル樹脂(I)210gを得た。この樹脂の屈折率は1.67であった。またE型粘度計は固形のため測定できなかった。
比較例2
下記構造式
Figure 2010095475

で表されるフルオレン型アクリレート(アクリレート樹脂(J)、大阪ガスケミカル社製「オグゾールEA−0200」)の屈折率は1.59であった。またE型粘度計は半固形のため測定できなかった。
比較例3
下記構造式
Figure 2010095475

で表されるフルオレン型エポキシアクリレート(アクリレート樹脂(K)、新日鉄化学社製「ASF−400」)の屈折率は1.58であった。またE型粘度計は固形のため測定できなかった。
実施例11〜12及び比較例4〜6
アクリレート樹脂(E)、(F)、フルオレン型アクリレート樹脂(J)、フルオレン型エポキシアクリレート樹脂(K)、ポリエステル樹脂(I)を用いて下記の方法で塗膜を作成し、各種評価を行った。結果を表3に示す。
(アクリレート樹脂(E)、(F)、(J)又は(K)の硬化塗膜の作成)
アクリレート樹脂(E)、(F)、(J)又は(K)のアクリレート樹脂80質量部、フェノキシエチルアクリレート20質量部、光重合開始剤としてイラガキュアー184(3部、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)を配合した組成物をバーコーター(No.20)を用いてガラス板に塗布した。次に、空気雰囲気下で120W/cmの高圧水銀灯を用い、500mJ/cmの照射量で照射し、硬化塗膜を得た。
(ポリエステル樹脂(I)を用いた塗膜の調整)
ポリエステル樹脂(I)を150℃に加熱し溶融させ、バーコーター(No.20)を用いてガラス板に塗布した。
(耐溶剤性)
塗膜作製で得られた塗膜をメチルエチルケトンを含ませた綿棒(ジョンソン社製)で50往復擦った後に塗膜の変化を目視で観察した。評価は以下のように判断した。
評価
○:変化なし
×:曇り、剥がれなどの変化あり
(耐熱性)
塗膜作製で得られた塗膜を125℃の乾燥機に入れ150時間保持した。保持後の塗膜の変化を目視で観察した。評価は以下のように判断した。
評価
○:変化なし
△:色相のみ変化、形状変化なし
×:色相および形状が変化
(耐湿性)
塗膜作製で得られた塗膜を85℃、湿度85%の恒温恒湿機に入れ300時間保持した。保持後の塗膜の変化を目視で観察した。評価は以下のように判断した。
評価
○:変化なし
△:色相のみ変化、形状変化なし
×:色相および形状が変化
Figure 2010095475

以上のように、本発明のアクリレート樹脂は低粘度、高屈折率であり、さらに光照射後の硬化物は高屈折率、耐溶剤性、耐熱性、耐湿性に優れることを確認した。
実施例13〜16、比較例7〜9
アクリレート樹脂(E)、(F)、フルオレン型アクリレート樹脂(J)、比較化合物2のフルオレン型エポキシアクリレート樹脂(K)を用いた活性エネルギー線硬化物、および比較例1で得られたポリエステル樹脂(I)を用いて下記の方法で塗膜を作成し、実施例12と同様にして各種評価を行った。結果を表4に示す。
(アクリレート樹脂(E)、(F)、(J)又は(K)の硬化塗膜の作成)
アクリレート樹脂(E)、(F)、(J)又は(K)のアクリレート樹脂80質量部、フェノキシエチルアクリレート20質量部、熱重合開始剤としてメチルエチルケトンパーオキサイド3質量部を配合した組成物をバーコーター(No.20)を用いてガラス板に塗布した。次に、100℃の乾燥機に入れ4時間保持し、硬化塗膜を得た。
(ポリエステル樹脂(I)を用いた塗膜の調整)
ポリエステル樹脂(I)を150℃に加熱し溶融させ、バーコーター(No.20)を用いてガラス板に塗布した。
Figure 2010095475

以上のように、本発明のアクリレート樹脂は低粘度、高屈折率であり、さらに加熱硬化後の硬化物は高屈折率、耐溶剤性、耐熱性、耐湿性に優れることを確認した
【0009】
下記一般式(1)
【化1】
Figure 2010095475

(式中、X〜X12は、各々独立的に水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1〜10の炭化水素基、又は炭素原子数1〜10のアルコキシ基、A、Aは炭素原子数2〜5の直鎖状又は分岐状アルキレン基、Y、Yは水酸基、アクリロイルオキシ基、又はメタクロイルオキシ基であり、n及びmは繰り返し単位であって、それぞれ1〜10の整数である。但し、Y及びYの少なくとも一方はアクリロイルオキシ基又はメタクロイルオキシ基である。)で表される分子構造を有する、種々の化合物の混合物であって、かつ、前記構造式(1)のA及びAが、それぞれ独立的にエチレン基(a1)及び炭素原子数3〜5のアルキレン基(a2)からなる群から選択されるものであり、かつ、前記エチレン基(a1)と前記炭素原子数3〜5のアルキレン基(a2)とのモル比率(a1/a2)が50/50〜98/2の範囲となるものであることを特徴とする(メタ)アクリレート樹脂に関する
本発明は、更に、前記(メタ)アクリレート樹脂(A)とラジカル重合開始剤(B)とを必須成分とすることを特徴とする硬化性樹脂組成物に関する。
本発明は、更に、前記硬化性樹脂組成物を活性エネルギー線照射又は加熱により硬化させてなる硬化物に関する。
本発明は、更に、前記硬化性樹脂組成物を成形、硬化させてなるプラスチックレンズに関する。
【発明の効果】

Claims (11)

  1. ビナフタレン骨格を分子構造中に有すると共に、該ビナフタレン骨格の芳香核上の置換基として下記構造式(A)
    Figure 2010095475

    (式中、Rは炭素原子数2〜5の直鎖状又は分岐状アルキレン基、Rは水素原子又はメチル基であり、lは繰り返し単位で1〜10の整数である。)
    で表される置換基を有することを特徴とする(メタ)アクリレート樹脂。
  2. 下記一般式(1)
    Figure 2010095475

    (式中、X〜X12は、各々独立的に水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1〜10の炭化水素基、又は炭素原子数1〜10のアルコキシ基、A、Aは炭素原子数2〜5の直鎖状又は分岐状アルキレン基、Y、Yは水酸基、アクリロイルオキシ基、又はメタクロイルオキシ基であり、n及びmは繰り返し単位であって、それぞれ1〜10の整数である。但し、Y及びYの少なくとも一方はアクリロイルオキシ基又はメタクロイルオキシ基である。)
    で表される分子構造を有する請求項1記載の(メタ)アクリレート樹脂。
  3. 25℃において液状である請求項1又は2記載の(メタ)アクリレート樹脂。
  4. 前記(メタ)アクリレート樹脂が、前記一般式(1)で表される種々の化合物の混合物であって、かつ、前記一般式(1)のY及びYにおける、水酸基(y1)と、アクリロイルオキシ基又はメタクロイルオキシ基(y2)との割合がモル比率(y2/y1)で75/25〜99/1の範囲である請求項2記載の(メタ)アクリレート樹脂。
  5. 前記(メタ)アクリレート樹脂が、前記一般式(1)で表される種々の化合物の混合物であって、かつ、前記構造式(1)のA及びAが、それぞれ独立的にエチレン基(a1)及び炭素原子数3〜5のアルキレン基(a2)からなる群から選択されるものであり、かつ、前記エチレン基(a1)と前記炭素原子数3〜5のアルキレン基(a2)とのモル比率(a1/a2)が50/50〜98/2の範囲となるものである請求項2記載の(メタ)アクリレート樹脂。
  6. 25℃における粘度が3000Pa・s以下のものである請求項1〜5の何れか1つに記載の(メタ)アクリレート樹脂。
  7. ビナフトール類と、アルキレンオキサイド、ハロゲノアルカノール、又はアルキレンカーボネートとを反応させて水酸基を有する化合物を得、次いで、得られた水酸基を有する反応生成物に(メタ)アクリレート化剤を反応させることを特徴とする(メタ)アクリレート樹脂の製造方法。
  8. 請求項1〜6の何れか1つに記載の(メタ)アクリレート樹脂(A)とラジカル重合開始剤(B)とを必須成分とすることを特徴とする硬化性樹脂組成物。
  9. 前記(メタ)アクリレート樹脂(A)及び前記ラジカル重合開始剤(B)に加え、更にラジカル重合性単量体(C)を含む請求項8記載の硬化性樹脂組成物。
  10. 請求項9記載の硬化性樹脂組成物を活性エネルギー線照射又は加熱により硬化させてなる硬化物。
  11. 請求項9記載の硬化性樹脂組成物を成形、硬化させてなるプラスチックレンズ。
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