TW201710397A - 光學材料用組成物及使用該組成物之光學材料 - Google Patents

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Abstract

根據本發明，提供一種光學材料用組成物，其係含有下述式(1)表示之環狀化合物(a)、環硫化合物(b)及硫(c)之光學材料用組成物，該光學材料用組成物中之環狀化合物(a)的比例為5~70質量%、環硫化合物(b)的比例為20~90質量%、及硫(c)的比例為1~39質量%的範圍， □ (式中，X表示S、Se或Te，a~f分別獨立為0~3之整數，且為8≧(a+c+e)≧1、8≧(b+d+f)≧2、及(b+d+f)≧(a+c+e))。 本發明之光學材料用組成物作為光學特性係具有高折射率，且具有充分之耐熱性及良好之脫膜性。

Description

光學材料用組成物及使用該組成物之光學材料
本發明係關於光學材料用組成物等，尤其是關於塑膠鏡片、稜鏡、光纖、信息記錄基盤、過濾器等之光學材料，其中亦關於適合塑膠鏡片之光學材料用組成物等。
塑膠鏡片係輕量且富韌性，亦容易染色。對塑膠鏡片特別要求之性能有低比重、高透明性及低黃色度，作為光學性能有高折射率與高阿貝數、高耐熱性、高強度等。高折射率係使鏡片之薄片化變可能，高阿貝數係減低鏡片之色收差。
近年來，將高折射率及高阿貝數作為目的，多數報告有使用具有硫原子之有機化合物的光學材料。
其中，已知具有硫原子之聚環硫化合物係折射率與阿貝數的平衡良好(專利文獻1)。藉由從此等之聚環硫化合物所得之光學材料，達成折射率為1.7以上之高折射率。惟，進而追求具有高折射率之材料，提案有使用光學材料，該光學材料係含有包含硫、硒或碲原子之環狀骨架 的有機化合物之光學材料用組成物。此等之環狀化合物達成折射率1.73以上(專利文獻2)。
然而，使用具有此等之高折射率之光學材料用組成物的光學材料，有耐熱性不夠充分的情況、或脫膜性不夠充分的情況、或脫膜時亦破損鏡片的情況，此等已成為課題。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平09-110979號公報
[專利文獻2]日本特開2002-040201號公報
本發明欲解決之課題係提供一種在使用具有高折射率之光學材料用組成物的光學材料，確保充分之耐熱性，且脫膜性亦良好之光學材料用組成物、及由該組成物所構成之光學材料。
本發明者等為了解決此課題進行研究的結果發現，藉由使含有環狀化合物(a)、環硫化合物(b)及硫(c)之特定組成的光學材料用組成物進行聚合硬化， 可提昇光學材料之耐熱性及脫膜性，而完成本發明。
亦即，本發明係如以下。
[1]一種光學材料用組成物，其係含有下述式(1)表示之環狀化合物(a)、環硫化合物(b)及硫(c)之光學材料用組成物，該光學材料用組成物中之環狀化合物(a)的比例為5~70質量%、環硫化合物(b)的比例為20~90質量%、及硫(c)的比例為1~39質量%的範圍， (式中，X表示S、Se或Te，a~f分別獨立為0~3之整數，且為8≧(a+c+e)≧1、8≧(b+d+f)≧2、及(b+d+f)≧(a+c+e))。
[2]如[1]之光學材料用組成物，其中，光學材料用組成物中，環狀化合物(a)及環硫化合物(b)之含量的合計為60~99質量%的範圍。
[3]如[1]或[2]之光學材料用組成物，其中，環狀化合物(a)與環硫化合物(b)的質量比為(a)/(b)=10/90~70/30的範圍。
[4]如[1]~[3]中任一項之光學材料用組成物，其係相對於前述環狀化合物(a)、環硫化合物(b)及硫(c)的合計100質量份，進一步包含硫醇化合物 (d)0.1~15質量份。
[5]如[1]~[4]中任一項之光學材料用組成物，其中，式(1)中，X為S。
[6]如[1]~[5]中任一項之光學材料用組成物，其中，前述環狀化合物(a)為選自由1,2-二硫環丁烷(Dithietane)、三硫環丁烷、1,2-二硫環戊烷(Dithiolane)、1,2,3-三硫環戊烷(Trithiolane)、1,2,4-三硫環戊烷(Trithiolane)、四硫環戊烷(Tetrathiolane)、1,2-二噻烷、1,2,3-三噻唍、1,2,4-三噻唍、1,3,5-三噻唍、1,2,3,4-四噻唍、1,2,4,5-四噻唍、五噻唍、1,2,3-三硫環庚烷(Trithiepane)、1,2,4-三硫環庚烷、1,2,5-三硫環庚烷、1,2,3,4-四硫環庚烷、1,2,3,5-四硫環庚烷、1,2,4,5-四硫環庚烷、1,2,4,6-四硫環庚烷、1,2,3,4,5-五硫環庚烷、1,2,3,4,6-五硫環庚烷、1,2,3,5,6-五硫環庚烷、六硫環庚烷所構成之群組中之1種以上。
[7]如[1]~[6]中任一項之光學材料用組成物，其中，環硫化合物(b)為下述式(2)表示， (式中，m表示0~4之整數，n表示0~2之整數)。
[8]如[4]之光學材料用組成物，其中，硫醇化合物(d)為選自由甲烷二硫醇、1,2-乙烷二硫醇、(氫硫 基甲基二氫硫基)甲烷硫醇、雙(2-巰基乙基)硫化物、2,5-雙(巰基甲基)-1,4-二噻烷、1,2-雙(2-巰基乙硫基)-3-巰基丙烷、4,8-二巰基甲基-1,11-二巰基-3,6,9-三硫十一烷(trithiaundecane)、4,7-二巰基甲基-1,11-二巰基-3,6,9-三硫十一烷、5,7-二巰基甲基-1,11-二巰基-3,6,9-三硫十一烷、1,2,6,7-四巰基-4-硫雜庚烷、四巰基季戊四醇、1,3-雙(巰基甲基)苯、環硫乙烷(Thiirane)甲烷硫醇所構成之群組中之1種以上。
[9]如[1]~[8]中任一項之光學材料用組成物，其係光學材料用組成物中，包含0.0001質量%~10質量%之聚合觸媒。
[10]一種樹脂，其係硬化如[1]~[9]中任一項之光學材料用組成物之聚合硬化性組成物而成。
[11]一種光學材料，其係使用如[10]之樹脂。
[12]如[11]之光學材料，其係進一步具有折射率1.67以上硬塗層。
[13]如[12]之光學材料，其係進一步具有抗反射膜。
使用本發明之光學材料用組成物的光學材料係具有充分之耐熱性及脫膜性，且使得提供高性能之光學材料變可能。
以下詳細說明本發明。本發明的範圍並非被拘束在此等之說明，對於以下之例示以外，只要在不損及本發明之趣旨的範圍可適當變更實施。尚，本說明書所記載之全部文獻及出版物無論其目的，可藉由參照將其全體組納入本說明書。又，本說明書係包含成為本案之優先權主張基礎之日本國專利申請即日本特願2015-122036號(2015年6月17日申請)及日本特願2015-241479號(2015年12月10日申請)之申請專利範圍、說明書之揭示內容。
本發明之光學材料用組成物係含有環狀化合物(a)、環硫化合物(b)及硫(c)。本發明之光學材料用組成物的必須成分雖為此等環狀化合物(a)、環硫化合物(b)及硫(c)，但較佳為如有必要可加入硫醇化合物(d)、硬化觸媒、及各種添加劑之至少1種。
以下，對於可作為本發明所使用之原料即環狀化合物(a)、環硫化合物(b)、硫(c)及光學材料用組成物添加之化合物進行詳細說明。
於本發明使用之環狀化合物(a)係具有下述式(1)表示之構造。
(式中，X表示S、Se或Te，a~f分別獨立為0~3之整數，且為8≧(a+c+e)≧1、8≧(b+d+f)≧2、及(b+d+f)≧(a+c+e))。
前述(a)化合物之式(1)中之X為S、Se或Te，從取得性、毒性的觀點來看，較佳為S或Se，更佳為S。
a~f分別獨立為0~3之整數，且為8≧(a+c+e)≧1、8≧(b+d+f)≧2。由於取得容易，且成為高折射率之組成物，較佳為8≧(a+c+e)≧1、7≧(b+d+f)≧2，更佳為5≧(a+c+e)≧1、7≧(b+d+f)≧2。更佳為亦滿足(b+d+f)≧(a+c+e)的關係之化合物。
又，為了得到高折射率，環狀化合物(a)中之S、Se及Te的合計較佳為50質量%以上。
作為環狀化合物(a)之具體例，雖並非被限定於以下，但例如可列舉二環硫乙烷、1,2-二硫環丁烷、1,3-二硫環丁烷、三硫環丁烷、1,2-二硫環戊烷、1,3-二硫環戊烷、1,2,3-三硫環戊烷、1,2,4-三硫環戊烷、四硫環戊烷、1,2-二噻烷、1,3-二噻烷、1,4-二噻烷、1,2,3-三噻唍、1,2,4-三噻唍、1,3,5-三噻唍、1,2,3,4-四噻唍、1,2,4,5-四噻唍、雙(1,2,3,5,6-五硫環庚烷基(Pentathiepano))甲烷、參(1,2,3,5,6-五硫環庚烷基)甲烷、1,2-二硫環庚烷、1,3-二硫環庚烷、1,4-二硫環庚烷、1,2,3-三硫環庚烷、1,2,4-三硫環庚烷、1,2,5-三硫環庚烷、1,3,5-三硫環庚烷、1,2,3,4-四硫環庚烷、1,2,3,5-四 硫環庚烷、1,2,4,5-四硫環庚烷、1,2,4,6-四硫環庚烷、1,2,3,4,5-五硫環庚烷、1,2,3,4,6-五硫環庚烷、1,2,3,5,6-五硫環庚烷、六硫環庚烷、二硒環丁烷、三硒環丁烷、二硒環戊烷、三硒環戊烷、四硒環戊烷、二硒環己烷、三硒環己烷、四硒環己烷、五硒環己烷、二硒環庚烷、三硒環庚烷、四硒環庚烷、五硒環庚烷、六硒環庚烷、二碲環丁烷、三碲環丁烷、二碲環戊烷、三碲環戊烷、四碲環戊烷、二碲環己烷、三碲環己烷、四碲環己烷、五碲環己烷、二碲環庚烷、三碲環庚烷、四碲環庚烷、五碲環庚烷、六碲環庚烷及具有此等之環狀骨架構造的衍生物(取代氫原子變更為各種取代基之化合物)。
較佳之具體例，由於取得與合成容易，且得到高折射率之組成物，為1,2-二硫環丁烷、三硫環丁烷、1,2-二硫環戊烷、1,2,3-三硫環戊烷、1,2,4-三硫環戊烷、四硫環戊烷、1,2-二噻烷、1,2,3-三噻唍、1,2,4-三噻唍、1,3,5-三噻唍、1,2,3,4-四噻唍、1,2,4,5-四噻唍、五噻唍、1,2,3-三硫環庚烷、1,2,4-三硫環庚烷、1,2,5-三硫環庚烷、1,2,3,4-四硫環庚烷、1,2,3,5-四硫環庚烷、1,2,4,5-四硫環庚烷、1,2,4,6-四硫環庚烷、1,2,3,4,5-五硫環庚烷、1,2,3,4,6-五硫環庚烷、1,2,3,5,6-五硫環庚烷、六硫環庚烷及具有此等之環狀骨架構造的衍生物(取代氫原子，改帶有各種取代基)，特佳為1,2,4,5-四噻唍、1,2,3,5,6-五硫環庚烷。
環狀化合物(a)可單獨，亦可混合2種以上使用皆 無妨。
環狀化合物(a)之取得方法並未特別限制。可使用市售品，亦可從原油或動植物等之天然物採取萃取，再以周知之方法合成皆無妨。
作為合成法之一例，可列舉N.Takeda等，Bull.Chem.Soc.Jpn.,68,2757(1995)、F.Feher等，Angew.Chem.Int.Ed.,7,301(1968)、G.W.Kutney等，Can.J.Chem,58,1233(1980)。
光學材料用組成物(100質量%)中之環狀化合物(a)的比例為5~70質量%，較佳為5~50質量%，更佳為10~40質量%。
環狀化合物(a)的比例未滿5質量%的情況下，有無法充分得到折射率提昇效果的情況，另一方面，超過70質量%的情況下，有所得之光學材料的透明性惡化的情況。
於本發明使用之環硫化合物(b)包括全部的環硫化合物。較佳為以耐熱性的點來看，係於分子內具有2個環硫化物基之化合物。
以下作為環硫化合物(b)之具體例，雖可列舉分成具有鏈狀脂肪族骨架、脂肪族環狀骨架、芳香族骨架之化合物，但並非被限定於此等。
作為具有鏈狀脂肪族骨架之化合物，例如可列舉下述式(2)表示之化合物。
(惟，m係表示0~4之整數，n係表示0~2之整數)。
作為具體例，可列舉雙(β-環硫丙基)硫化物(於上述(2)式為n=0)、雙(β-環硫丙基)二硫化物(於上述(2)式為m=0、n=1)、雙(β-環硫丙硫基)甲烷(於上述(2)式為m=1、n=1)、1,2-雙(β-環硫丙硫基)乙烷(於上述(2)式為m=2、n=1)、1,3-雙(β-環硫丙硫基)丙烷(於上述(2)式為m=3、n=1)、1,4-雙(β-環硫丙硫基)丁烷(於上述(2)式為m=4、n=1)、雙(β-環硫丙硫基乙基)硫化物(於上述(2)式為m=2、n=2)。
作為具有脂肪族環狀骨架之化合物，例如可列舉下述式(3)式或(4)表示之化合物。
(式中，p及q分別獨立表示0~4之整數)。
作為具體例，可列舉1,3及1,4-雙(β-環硫丙硫基)環己烷(於上述(3)式為p=0、q=0)、1,3及1,4-雙(β-環硫丙硫基甲基)環己烷(於上述(3)式為 p=1、q=1)。
(式中，p及q分別獨立表示0~4之整數)。
作為具體例，可列舉2,5-雙(β-環硫丙硫基)-1,4-二噻烷(於上述(4)式為p=0、q=0)、2,5-雙(β-環硫丙硫基乙硫基甲基)-1,4-二噻烷(於上述(4)式為p=1、q=1)。
作為具有芳香族骨架之化合物，例如可列舉下述式(5)、(6)或(7)表示之化合物。
(式中，p及q分別獨立表示0~4之整數)。
作為具體例，可列舉1,3及1,4-雙(β-環硫丙硫基)苯(於上述(5)為p=0、q=0)、1,3及1,4-雙(β-環硫丙硫基甲基)苯(於上述(5)式為p=1、q=1)。
(式中，R1及R2分別獨立表示H、Me(甲基)、Et(乙基)、Ph(苯基))。
作為具體例，可列舉R1、R2皆為H之雙酚F型環硫化合物、皆為Me之雙酚A型環硫化合物。
(式中，p及q分別獨立表示0或1之整數)。
作為具體例，可列舉於上述(7)為p=0、q=0之化合物、於上述(7)式為p=1、q=1之化合物。
環硫化合物(b)可單獨，亦可混合2種以上使用皆無妨。
從取得性的觀點來看，較佳之化合物為具有鏈狀脂肪族骨架之上述(2)式表示之化合物，特佳之化合物為雙(β-環硫丙基)硫化物(於上述(1)式為n=0)、雙(β-環硫丙基)二硫化物(於上述(1)式為m=0、n=1)。
環硫化合物(b)之取得方法並未特別限制。可使用市售品，又以周知之方法合成亦無妨。例如雙(β-環硫丙基)硫化物(於上述(1)式為n=0)可依周知技術(日本專利公報3491660號)進行合成。
光學材料用組成物100質量%中之環硫化合物(b)的比例為20~90質量%，較佳為20~70質量%，更佳為30~70質量%。
係因為環硫化合物(b)為20質量%以下時，與環狀化合物(a)的反應不夠充分，超過90質量%時，降低折射率。
於本發明使用之硫(c)係意指將S8硫作為單元構造之硫的單質，可輕易取得市售品。
於本發明使用之硫的形狀任何形狀皆無妨。具體而言，硫雖為微粉硫、膠質硫、沉降硫、結晶硫、昇華硫等，但較佳為粒子細微之微粉硫。
光學材料用組成物中之硫(c)的比例為1~39質量%，由耐熱性、脫膜性的觀點來看，較佳為5~35質量%，更佳為15~30質量%。更佳為從耐熱性之更一層提昇的觀點來看為20~30質量%。
尚，硫(c)較1質量%更少的情況，無法觀察到本發明的效果即耐熱性、脫膜性的提昇，超過39質量%的情況，硫不完全反應而析出固體。
硫(c)作為光學材料用組成物，雖可直接混合但為了有效率地得到光學材料，以提前使環硫化合物(b)與硫(c)進行預備性反應較佳。
進行預備性反應時，其條件係於-10℃~120℃ 0.1~240小時，較佳為於0~100℃ 0.1~120小時，特佳為於20~80℃ 0.1~60小時。
又，進行預備性反應時可使用預備反應用之觸媒，係有效果地。
作為預備反應用之觸媒之例，可列舉2-巰基-1-甲基 咪唑、三苯基膦、3,5-二甲基吡唑、N-環己基-2-苯並噻唑基掌性亞磺醯胺(sulfinamide)、二五亞甲基甲硫碳醯胺四硫化物、四丁基甲硫碳醯胺二硫化物、四乙基甲硫碳醯胺二硫化物、1,2,3-三苯基胍、1,3-二苯基胍、1,1,3,3-四亞甲基胍、胺基胍尿素、三甲硫基尿素、四乙硫基尿素、二甲基乙硫基尿素、二丁基二硫胺甲酸(Dithiocarbamic acid)鋅、二苄基二硫胺甲酸鋅、二乙基二硫胺甲酸鋅、二甲基二硫胺甲酸鋅、甲基哌啶基二硫胺甲酸哌啶鎓(pipecolium)。
為了抑制硫之固體析出，較佳為藉由此預備性聚合反應使硫消耗10%以上(將反應前之全硫定為100%)，更佳為消耗20%以上。
預備性反應可於大氣、氮等之惰性氣體下、藉由常壓或是加減壓之密閉下等任意之環境下進行。尚，為了檢知預備性反應之進行度，可使用液體層析或折射率計。
在本發明之光學材料用組成物可藉由混合環狀化合物(a)、環硫化合物(b)及硫(c)及如有必要而添加之化合物來調製。
首先，對於光學材料用組成物中之環狀化合物(a)、環硫化合物(b)及硫(c)的比例進行說明。
該光學材料用組成物(100質量%)中之環狀化合物(a)的比例為5~70質量%，較佳為5~50質量%，更佳為10~40質量%、環硫化合物(b)的比例為20~90質量%，較佳為20~70質量%，更佳為30~70質量%、硫 (c)的比例為1~39質量%，較佳為5~35質量%，更佳為15~30質量%，再更佳為20~30質量%。
又，光學材料用組成物(100質量%)中之環狀化合物(a)與環硫化合物(b)的合計從色調的點來看，較佳為60~99質量%，更佳為65~90質量%，再更佳為70~86質量%。
作為環狀化合物(a)與環硫化合物(b)之較佳比例，係環狀化合物(a)與環硫化合物(b)的質量比為(a)/(b)=10/90~70/30。藉由光學材料用組成物成為上述之範圍，從耐熱性、折射率、透明性的觀點來看，係因為平衡良好之適合物性。進而從使耐熱性提昇的點來看，更佳為20/80~60/40，再更佳為20/80~40/60。
又，在本發明，將光學材料之色相成為良好作為目的，可於光學材料用組成物添加硫醇化合物(d)。硫醇化合物係於分子中包含1個以上硫醇基之聚合性化合物。硫醇化合物可加入1個以上之硫醇基，可具有1個以上之環硫化物基。尚，上述「環硫化合物(b)]係未包含包含硫醇基之化合物。
於本發明使用之硫醇化合物(d)係包括全部之硫醇化合物。較佳係於分子中包含2個以上硫醇基之聚合性化合物(聚硫醇化合物)及於分子中包含1個以上硫醇基及1個以上環硫化物基之聚合性化合物。
從取得性的觀點來看，作為較佳之化合物之具體例，可列舉甲烷二硫醇、1,2-乙烷二硫醇、(氫硫基 甲基二氫硫基)甲烷硫醇、雙(2-巰基乙基)硫化物、2,5-雙(巰基甲基)-1,4-二噻烷、1,2-雙(2-巰基乙硫基)-3-巰基丙烷、4,8-二巰基甲基-1,11-二巰基-3,6,9-三硫十一烷、4,7-二巰基甲基-1,11-二巰基-3,6,9-三硫十一烷、5,7-二巰基甲基-1,11-二巰基-3,6,9-三硫十一烷、1,1,3,3-肆(巰基甲硫基)丙烷、1,2,6,7-四巰基-4-硫雜庚烷、四巰基季戊四醇、1,3-雙(巰基甲基)苯、1,4-雙(巰基甲基)苯、環硫乙烷甲烷硫醇，更佳之化合物可列舉甲烷二硫醇、1,2-乙烷二硫醇、(氫硫基甲基二氫硫基)甲烷硫醇、雙(2-巰基乙基)硫化物、2,5-雙(巰基甲基)-1,4-二噻烷、1,2-雙(2-巰基乙硫基)-3-巰基丙烷、4,8-二巰基甲基-1,11-二巰基-3,6,9-三硫十一烷、4,7-二巰基甲基-1,11-二巰基-3,6,9-三硫十一烷、5,7-二巰基甲基-1,11-二巰基-3,6,9-三硫十一烷、1,2,6,7-四巰基-4-硫雜庚烷、四巰基季戊四醇、1,3-雙(巰基甲基)苯、環硫乙烷甲烷硫醇。
硫醇化合物可單獨，亦可混合2種以上使用皆無妨。
在本發明，硫醇化合物(d)的添加量相對於環狀化合物(a)、環硫化合物(b)及硫(c)的合計100質量份，較佳為0.1~15質量份。係因為未滿0.1質量份的情況下，有色調惡化的情況，超過10質量份的情況下，鏡片表面粗糙的情況。硫醇化合物(d)的添加量更佳係從耐光性的點來看為0.5~12質量份，特佳為1~10質量份。根據如此較佳之一態樣，得到除了充分之耐熱性 及脫膜性亦具有良好之耐光性的光學材料用組成物，可提供更進一層高性能之光學材料。有關本實施形態之耐光性亦優異之光學材料如眼鏡鏡片等般可特別適合使用在如使用環境經常曝露在光下的情況。
進而為了製造本發明之光學材料，如有必要可添加硬化觸媒、改良劑(各種性能改良劑)、抗氧化劑、上藍劑、紫外線吸收劑、脫膜劑等之各種添加劑等。
作為硬化觸媒，可列舉胺類、膦類、第4級銨鹽類、第4級鏻鹽類、第3級鋶鹽類、第2級碘鎓鹽類、礦酸類、路易斯酸類、有機酸類、矽酸類、四氟化硼酸類、過氧化物、偶氮化系合物、醛與氨系化合物的縮合物、胍類、硫脲類、噻唑類、次磺醯胺(sulfenamide)類、甲硫碳醯胺類、二硫胺甲酸鹽類、黃原酸鹽類、酸性磷酸酯類等。較佳為胺類、膦類、第4級銨鹽類、第4級鏻鹽類，更佳為第4級銨鹽類、第4級鏻鹽類。更佳硬化觸媒之具體例，可列舉四-n-丁基溴化銨、三乙基苄基氯化銨、十六烷基二甲基苄基氯化銨、1-n-十二烷基吡啶鎓氯化物等之第4級銨鹽、四-n-丁基溴化鏻、四苯基溴化鏻等之第4級鏻鹽。此等當中，再更佳聚合觸媒為四-n-丁基溴化銨、三乙基苄基氯化銨、及四-n-丁基溴化鏻。
於本發明使用之硬化觸媒的添加量相對於光學材料用組成物(去除硬化觸媒之組成物的合計)100質量份，較佳為0.0001~10.0質量份。亦即，本發明之一實施形態係包含相對於上述光學材料用組成物的總量為 0.0001質量%~10質量%之聚合觸媒的聚合硬化性組成物。硬化觸媒的量更佳為0.0005~5.0質量份。聚合觸媒的添加量較5質量份更多時，有降低硬化物之折射率、耐熱性，且進行著色的情況。又，較0.001質量份更少時，有無法充分硬化且耐熱性不夠充分的情況。
作為改良劑，係將組成物(光學材料用組成物或聚合硬化性組成物)之耐氧化性、耐候性、染色性、強度、折射率等之各種性能改良作為目的，可添加環氧化合物類、異氰酸酯類等。於本發明使用之改良劑的添加量係以不損害光學物性、或機械物性的範圍決定，藉由化學性構造等雖無法明確決定，但較佳為相對於光學材料用組成物100質量份為10質量份以下。
又，抗氧化劑、上藍劑、紫外線吸收劑等之添加量亦未特別限制，以不損害光學物性、或機械物性的範圍決定。列舉一例時，此等之添加量相對於光學材料用組成物100質量份為10質量份以下。
在本發明，將光學材料之製造方法之具體例示於以下。
混合環狀化合物(a)、環硫化合物(b)、硫(c)及、如有必要之硫醇化合物(d)、硬化觸媒、抗氧化劑、上藍劑、紫外線吸收劑、改良劑(各種性能改良劑)等之添加劑並均勻調整而成為組成物(光學材料用組成物或聚合硬化性組成物)。然後，將此注入玻璃或金屬製之模型，藉由加熱進行聚合硬化反應後，藉由從模型脫離， 來製造硬化光學材料用組成物或聚合硬化性組成物之樹脂。所得之熱硬化樹脂的成形體可適合作為光學材料使用。
藉由本發明之組成物(光學材料用組成物或聚合硬化性組成物)之加熱的聚合(硬化)通常如以下般進行。即，硬化時間通常為1~100小時，硬化溫度通常為-10℃~140℃。聚合係藉由以預定之聚合溫度保持預定時間之步驟、進行0.1℃~100℃/h之昇溫之步驟、進行0.1℃~100℃/h之降溫之步驟、或組合此等之步驟來進行。尚，所謂硬化時間係指包含昇溫過程等之聚合硬化時間，除了以預定之聚合(硬化)溫度保持之步驟，亦包含對預定之聚合(硬化)溫度進行昇溫暨冷卻步驟。
尚，於注入成型前，於預備反應用之觸媒的存在下或非存在下，於攪拌下或非攪拌下於-100~160℃，將組成物(光學材料用組成物或聚合硬化性組成物)的成分之一部分或全部耗費0.1~480小時讓其預備性聚合後，亦可調製組成物(光學材料用組成物或聚合硬化性組成物)來進行注入成型。
尤其是於組成物(光學材料用組成物或聚合硬化性組成物)中之化合物包含固體成分，無法輕易處理的情況下，此預備性聚合是有效果的。此預備的聚合條件較佳為於-10~120℃實施0.1~240小時，更佳為於0~100℃實施0.1~120小時。
進而於本發明所得之光學材料可於硬化結束 後，如有必要進行染色、硬塗、耐衝撃性塗佈、抗反射、防霧性賦予等之表面處理。
染色方法並未特別限定，例如可列舉日本特開平4-93310號公報所記載之方法。通常於染色浴中，從室溫左右之溫度至200℃左右實施，取決於浴成分，於通常之過熱雖有得不到所期望溫度的情況，但此時於加壓下、或是添加可提昇沸點之成分，亦即由沸點提昇法實現所期望之染色溫度。
藉由加壓使沸點提昇的情況，使用壓力釜或是高壓滅菌器等通常於1.1~20氣壓下實施染色。作為沸點上昇成分，將浴成分定為水的情況，可如表現莫耳沸點上昇效果般進行通常無機鹽及水溶性有機化合物的添加。作為無機鹽，若為氯化鈣或碘化鉀等所代表之一般水溶性無機物則無限制使用。作為水溶性有機化合物，若為尿素或乙酸鈉等所代表之一般水溶性有機物則無限制使用。
於本發明所得之光學材料(亦即於上述所得之硬化樹脂的成形體)，亦可於成形體之至少一面設置硬塗層。於本發明使用之硬塗可使用以往周知之塑膠鏡片用之硬塗層。硬塗層係塗佈使感應活性能量線之樹脂或光硬化性樹脂溶解或分散之硬塗液於塑膠基材上，加熱及/或照射活性能量線使其硬化而形成。作為活性能量線，雖使用紫外線、紅外線、可見光線、X光、放射線，但一般最常使用紫外線。作為紫外線硬化樹脂之具體例，可列舉(甲基)丙烯酸系樹脂、胺基甲酸乙酯丙烯酸酯樹脂、環 氧丙烯酸酯樹脂、不飽和聚酯樹脂偶磷氮(Phosphazene)樹脂、三聚氰胺樹脂、丙烯醯基矽烷樹脂。
作為硬塗形成成分，可使用周知之熱硬化性樹脂或光硬化性樹脂等。
作為熱硬化性樹脂之具體例，雖可列舉具有三聚氰胺系樹脂、矽氧系樹脂、胺基甲酸乙酯系樹脂、丙烯酸系樹脂等之硬塗層，但使用矽氧系樹脂之硬塗從耐光性暨耐熱性的觀點來看最佳。作為具體例，塗佈由金屬氧化物微粒子、矽烷化合物所構成之塗佈組成物使其硬化，來設置硬塗層。於此塗佈組成物可包含膠體二氧化矽、及多官能性環氧化合物等之成分。
作為光硬化性樹脂之具體例，可列舉(甲基)丙烯酸系樹脂、胺基甲酸乙酯丙烯酸酯樹脂、環氧丙烯酸酯樹脂、不飽和聚酯樹脂、偶磷氮樹脂、三聚氰胺樹脂、丙烯醯基矽烷系樹脂。為了促進硬塗形成成分之硬化，如有必要可添加周知之熱及/或活性能量線聚合開始劑。使用量以相對於通常使用之硬塗形成成分100質量份添加0.001~10質量份，較佳為添加0.01~5質量份較佳。於硬塗液，將用以干涉條紋之抑制的折射率之調整或表面硬度的提昇作為目的，亦可添加微粒子。作為微粒子，主適合使用金屬氧化物微粒子，具體而言，可使用氧化鋅、氧化鋁、二氧化矽、氧化鈦、氧化鋯、氧化錫、氧化鈹、氧化鍺、氧化銻、氧化鎢、氧化鈰等。此等之金屬氧化物微粒子可單獨或是以2種以上之混合狀態使用，2 種以上的情況亦可使用複合狀態或固溶體狀態者。
進而，本發明所使用之硬塗層可包含以往周知之各種添加劑。可包含塗佈性的提昇作為目的之各種整平劑、耐候性的提昇作為目的之紫外線吸收劑或抗氧化劑、進而染料或顏料等之添加劑。
硬塗液之塗佈可浸漬或如有必要使用手塗機、棒塗佈機、輥塗機、旋塗機、噴霧機等之塗佈裝置來進行。硬塗液之操作為了避免灰塵和異物等混入，以於潔淨室等之清淨環境進行較佳，提前使PTFE或PET等之過濾器通過進行過濾處理，從達成所得之經硬塗的光學材料之高度透明性的面來看較佳。又，硬化係將環境於氮或氦等之惰性氣體氣流下，以適當薄膜等覆蓋進行亦無妨。硬塗液之硬化溫度於熱硬化或是活性能量線硬化併用加熱的情況，通常較佳為室溫以上200℃以下，更佳為室溫以上150℃以下。為上述範圍時，得到充分之效果，可避免塗佈裂縫或塑膠基材及硬塗之黃變等故較佳。
硬塗之折射率較佳為1.67以上。係因為基材與硬塗層的折射率差增大時，成為干涉條紋之發生原因。
於本發明所得之光學材料如有必要可於硬塗層之上形成抗反射膜。抗反射膜已知有單層、多層。作為高折射率材料主要使用TiO2、ZrO2、Ta2O5等，作為低折射率材料使用SiO2等。最一般之構成係藉由將上述高折射率材料與低折射率材料交替堆疊而構成。藉由將此等之材料由真空蒸鍍法、離子輔助蒸鍍法等進行交替層合來形 成抗反射膜。
抗反射膜之上可進一步如有必要形成防霧層、撥水層。防霧層的形成，例如已知有形成親水性之膜吸水性變良好之方法、進行撥水性之塗佈之方法。又撥水層之形成，已知有以塗佈含氟之矽烷化合物之方法、蒸鍍或濺鍍含氟之矽烷化合物等形成膜之方法。
本發明之光學材料用組成物可如上述般進行給予高折射率、耐熱性及脫膜性優異之光學材料。如此，硬化上述組成物(光學材料用組成物或聚合硬化性組成物)所得之光學材料(成形體；硬化物；硬化樹脂)亦又為本發明之一。
折射率較佳為1.5以上，更佳為1.70以上，再更佳為1.75以上。折射率可藉由折射率計測定，係於25℃、波長546.1nm(e線)測定之值。
作為光學材料之耐熱性，較佳為昇溫光學材料時之軟化點為50℃以上，更佳為70℃以上。
本發明之光學材料，例如除了有用於光學構件、機械零件材料、電氣暨電子零件材料、自動車零件材料、土木建築材料、成形材料等之外，亦有用於塗料或接著劑之材料等之各種用途。其中，適合光學材料例如眼鏡鏡片、(數位)相機用攝像鏡片、光束集光鏡片、光擴散用鏡片等之鏡片、LED用密封材、光學用接著劑、光傳送用接合材料、光纖、稜鏡、過濾器、繞射光柵、手錶玻璃、顯示裝置用之保護玻璃等之透明玻璃或保護玻璃等之光學用 途；LCD或有機EL或PDP等之顯示元件用基板、彩色過濾器用基板、觸控面板用基板、信息記錄基板、顯示器背光、導光板、顯示器保護膜、抗反射薄膜、防霧薄膜等之塗佈劑(塗佈膜)等之顯示裝置用途等。作為上述光學材料，尤其是光學鏡片、稜鏡、光纖、信息記錄基盤、過濾器等之光學材料，其中適合光學鏡片。
使用本發明之光學材料用組成物所製造之光學鏡片由於安定性、色相、透明性等優異，可使用在望遠鏡、雙筒望遠鏡、電視投影機等以往使用高價之高折射率玻璃鏡片的領域，係極為有用。如有必要以非球面鏡片之形使用較佳。
[實施例]
以下，雖藉由實施例具體說明本發明，但本發明並非被限定於此等之實施例，只要能發揮本發明的效果，可適當變更實施形態。
尚，所得之鏡片的評估係以以下之方法進行。
[光學材料之折射率]
光學材料之折射率係使用數位精密折射率計(股份有限公司島津製作所製、KPR-200)，測定於25℃之e線(波長546.1nm)的折射率。
[光學材料之耐熱性(Tg)測定]
將樣品切出厚度3mm，對0.5mmΦ之針給予10g之加重，從30℃以10℃/分鐘進行昇溫以進行TMA測定(精工電子製、TMA/SS6100)，測定軟化點。將70℃以上定為A，將50℃以上未滿70℃定為B，將未滿50℃定為C。B以上為合格水準。
[脫膜性]
製作10片直徑70mm、中心厚1.0mm之-4D鏡片，評估脫膜性。將10片皆可脫膜者定為A，將9片可脫膜者定為B，將8片可脫膜者定為C，將7片以下定為D。C以上為合格水準。
[耐光性]
將2.5mm厚之鏡片以耐候試驗機Ci4000(Atlas製)於燈內側過濾器使用Type S，於外側過濾器使用Type S，測定以放射照度60W/m2、黑色面板溫度65℃、相對濕度50%的條件下照射24小時後之YI值，將從照射前之YI值增加量定為δ YI值。將δ YI值未滿6者定為A，將6以上未滿8者定為B，將8以上者定為C。
[合成例1]
將1,2,3,5,6-五硫環庚烷依文獻(H.C.Hansen等，Tetrahedron，41，5145(1985))記載之方法，用以下之順序合成。
氮氣流下，於安裝攪拌機、滴液漏斗及溫度計之反應燒瓶中，混合鈉二硫化物1.33mol(146.6g)與乙醇1000ml。對其將二硫化碳1.35mol(102.8g)之乙醇1000ml溶液使用冰浴邊保持在35~40℃邊耗費20分鐘滴下，於此溫度攪拌2小時。
確認反應液成為紅橙色之懸濁液後，耗費20分鐘滴下二碘甲烷1.50mol(409.5g)，進而攪拌2小時，確認反應液成為淡黃色之懸濁液後，結束反應。
反應後以二乙基醚進行萃取，再水洗餾除溶劑而得到黃色液狀之生成物。將此生成物以將己烷作為溶離溶劑之二氧化矽凝膠管柱層析進行純化，而得到10.6g之固體生成物。
生成物從熔點(61~62℃)、質量分析、NMR分析及IR分析結果確認為1,2,3,5,6-五硫環庚烷。
[合成例2]
將1,2,4,5-四噻唍依文獻(Mahabir Parshad Kaushik等，Chemistry Letters，35，1048(2006))記載之方法，用以下之順序合成。
以氧環境下、0℃之條件於安裝攪拌機之反應燒瓶，10分鐘攪拌甲烷二硫醇1.00mol(80.16g)與二氯甲烷1000ml及二氧化矽氯化物0.05mol(5.45g)。反應後，以二乙基醚進行萃取，再水洗餾除溶劑而得到黃色液狀之生成物。將此生成物以將己烷作為溶離溶劑之二氧化矽凝 膠管柱層析進行純化，而得到70.3g之固體生成物。
生成物從熔點(67~68℃)、質量分析、NMR分析及IR分析結果確認為1,2,4,5-四噻唍。
[實施例1]
作為環狀化合物(a)，於合成例1所得之1,2,3,5,6-五硫環庚烷為14質量份(以下為a-1化合物)、作為環硫化合物(b)，雙(β-環硫丙基)硫化物為56質量份(以下為b-1化合物)、及硫(微粉硫)(c)為30質量份，相對於此等之合計100質量份，加入四-n-丁基溴化銨0.2質量份作為硬化觸媒，於60℃攪拌混合後成為均勻液。其次，將此以0.5μm之PTFE過濾器進行過濾，注入直徑70mm、中心厚1.0mm之-4D鏡片用模式，於烤箱中從10℃耗費22小時並昇溫至120℃使其聚合硬化，來製造鏡片。將所得之鏡片的折射率、耐熱性、耐光性的測定結果、脫膜性示於表1。
[實施例2~4]
除了以表1所示之組成之外，其他與實施例1同樣進行。將鏡片之折射率、耐熱性、耐光性的測定結果、脫膜性示於表1。
[實施例5]
除了使用1,2-二巰基乙烷(以下d-1化合物)作為硫 醇化合物(d)，以表1所示之組成之外，其他與實施例1同樣進行。將鏡片之折射率、耐熱性、耐光性的測定結果、脫膜性示於表1。
[實施例6]
除了使用1,3-雙(巰基甲基)苯(以下d-2化合物)作為硫醇化合物(d)，以表1所示之組成之外，其他與實施例1同樣進行。將鏡片之折射率、耐熱性、耐光性的測定結果、脫膜性示於表1。
[實施例7]
除了使用1,2-雙(2-巰基乙硫基)-3-巰基丙烷(以下d-3化合物)作為硫醇化合物(d)，以表1所示之組成之外，其他與實施例1同樣進行。將鏡片之折射率、耐熱性、耐光性的測定結果、脫膜性示於表1。
[實施例8]
除了以表1所示之組成之外，其他與實施例1同樣進行。將鏡片之折射率、耐熱性、耐光性的測定結果、脫膜性示於表1。
[實施例9]
除了以表1所示之組成之外，其他與實施例1同樣進行。將鏡片之折射率、耐熱性、耐光性的測定結果、脫膜 性示於表1。
[實施例10]
除了使用甲烷二硫醇(以下d-4化合物)作為硫醇化合物(d)，以表1所示之組成之外，其他與實施例1同樣進行。將鏡片之折射率、耐熱性、耐光性的測定結果、脫膜性示於表1。
[實施例11]
除了使用(氫硫基甲基二氫硫基)甲烷硫醇(以下d-5化合物)作為硫醇化合物(d)，以表1所示之組成之外，其他與實施例1同樣進行。將鏡片之折射率、耐熱性、耐光性的測定結果、脫膜性示於表1。
[實施例12]
除了使用雙(2-巰基乙基)硫化物(以下d-6化合物)作為硫醇化合物(d)，以表1所示之組成之外，其他與實施例1同樣進行。將鏡片之折射率、耐熱性、耐光性的測定結果、脫膜性示於表1。
[實施例13]
除了使用1,2,6,7-四巰基-4-硫雜庚烷(以下d-7化合物)作為硫醇化合物(d)，以表1所示之組成之外，其他與實施例1同樣進行。將鏡片之折射率、耐熱性、耐光 性的測定結果、脫膜性示於表1。
[實施例14]
除了使用四巰基季戊四醇(以下d-8化合物)作為硫醇化合物(d)，以表1所示之組成之外，其他與實施例1同樣進行。將鏡片之折射率、耐熱性、耐光性的測定結果、脫膜性示於表1。
[實施例15]
除了使用環硫乙烷甲烷硫醇(以下d-9化合物)作為硫醇化合物(d)，以表1所示之組成之外，其他與實施例1同樣進行。將鏡片之折射率、耐熱性、耐光性的測定結果、脫膜性示於表1。
[實施例16]
除了使用於合成例2所得之1,2,4,5-四噻唍(以下a-2化合物)作為環狀化合物(a)，以表1所示之組成之外，其他與實施例1同樣進行。將鏡片之折射率、耐熱性、耐光性的測定結果、脫膜性示於表1。
[實施例17~19]
除了以表1所示之組成之外，其他與實施例13同樣進行。將鏡片之折射率、耐熱性、耐光性的測定結果、脫膜性示於表1。
[比較例1,3]
除了以表1所示之組成之外，其他與實施例1同樣進行。將鏡片之折射率、耐熱性、耐光性的測定結果示於表1。
[比較例2]
除了以表1所示之組成之外，其他與實施例16同樣進行。將鏡片之折射率、耐熱性、耐光性的測定結果示於表1。
[比較例4]
以表1所示之組成於60℃攪拌混合後成為均勻液後，冷卻至室溫時析出硫之固體。
從上述表1，使用包含預定量之環狀化合物(a)、環硫化合物(b)及硫(c)之光學材料用組成物的情況下，確認得到邊維持高折射率並且耐熱性與脫膜性優異之光學材料。
另一方面，於未包含硫(c)之比較例1及2與硫(c)之含量少的比較例3，確認耐熱性及離形性不良。
又，硫(c)之含量較多之比較例4已析出硫，作為光學材料使用有困難。
進而，從上述表1，於使用進一步包含預定量之硫醇化合物(d)的光學材料用組成物的情況(實施例5~15、17~19)，除了得到耐熱性及脫膜性，進而確認得到耐光性皆優異之光學材料。如此之耐光性亦優異之光學材料特別適合使用在如眼鏡鏡片等之使用環境經常曝露在光下的情況。

Claims (13)

  1. 一種光學材料用組成物，其係含有下述式(1)表示之環狀化合物(a)、環硫化合物(b)及硫(c)之光學材料用組成物，該光學材料用組成物中之環狀化合物(a)的比例為5~70質量%、環硫化合物(b)的比例為20~90質量%、及硫(c)的比例為1~39質量%的範圍， (式中，X表示S、Se或Te，a~f分別獨立為0~3之整數，且為8≧(a+c+e)≧1、8≧(b+d+f)≧2、及(b+d+f)≧(a+c+e))。
  2. 如請求項1之光學材料用組成物，其中，光學材料用組成物中，環狀化合物(a)及環硫化合物(b)之含量的合計為60~99質量%的範圍。
  3. 如請求項1或2之光學材料用組成物，其中，環狀化合物(a)與環硫化合物(b)的質量比為(a)/(b)=10/90~70/30的範圍。
  4. 如請求項1~3中任一項之光學材料用組成物，其係相對於前述環狀化合物(a)、環硫化合物(b)及硫(c)的合計100質量份，進一步包含硫醇化合物(d)0.1~15質量份。
  5. 如請求項1~4中任一項之光學材料用組成物，其中，式(1)中，X為S。
  6. 如請求項1~5中任一項之光學材料用組成物，其中，前述環狀化合物(a)為選自由1,2-二硫環丁烷(Dithietane)、三硫環丁烷、1,2-二硫環戊烷(Dithiolane)、1,2,3-三硫環戊烷(Trithiolane)、1,2,4-三硫環戊烷(Trithiolane)、四硫環戊烷(Tetrathiolane)、1,2-二噻烷、1,2,3-三噻唍、1,2,4-三噻唍、1,3,5-三噻唍、1,2,3,4-四噻唍、1,2,4,5-四噻唍、五噻唍、1,2,3-三硫環庚烷(Trithiepane)、1,2,4-三硫環庚烷、1,2,5-三硫環庚烷、1,2,3,4-四硫環庚烷、1,2,3,5-四硫環庚烷、1,2,4,5-四硫環庚烷、1,2,4,6-四硫環庚烷、1,2,3,4,5-五硫環庚烷、1,2,3,4,6-五硫環庚烷、1,2,3,5,6-五硫環庚烷、六硫環庚烷所構成之群組中之1種以上。
  7. 如請求項1~6中任一項之光學材料用組成物，其中，環硫化合物(b)為下述式(2)表示， (式中，m表示0~4之整數，n表示0~2之整數)。
  8. 如請求項4之光學材料用組成物，其中，硫醇化合物(d)為選自由甲烷二硫醇、1,2-乙烷二硫醇、(氫硫基甲基二氫硫基)甲烷硫醇、雙(2-巰基乙基)硫化物、 2,5-雙(巰基甲基)-1,4-二噻烷、1,2-雙(2-巰基乙硫基)-3-巰基丙烷、4,8-二巰基甲基-1,11-二巰基-3,6,9-三硫十一烷(trithiaundecane)、4,7-二巰基甲基-1,11-二巰基-3,6,9-三硫十一烷、5,7-二巰基甲基-1,11-二巰基-3,6,9-三硫十一烷、1,2,6,7-四巰基-4-硫雜庚烷、四巰基季戊四醇、1,3-雙(巰基甲基)苯、環硫乙烷(Thiirane)甲烷硫醇所構成之群組中之1種以上。
  9. 一種聚合硬化性組成物，其係包含如請求項1~8中任一項之光學材料用組成物、與相對於前述光學材料用組成物的總量為0.0001質量%~10質量%之聚合觸媒。
  10. 一種樹脂，其係硬化如請求項1~8中任一項之光學材料用組成物或如請求項9之聚合硬化性組成物而成。
  11. 一種光學材料，其係使用如請求項10之樹脂。
  12. 如請求項11之光學材料，其係進一步具有折射率1.67以上硬塗層。
  13. 如請求項12之光學材料，其係進一步具有抗反射膜。
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