光致变色固化性组合物、其固化体及含有该固化体的层叠体的制作方法_2

文档序号:9291021阅读:来源:国知局
下述式(7)表示,
[0071]
[0072] 其中,A、A'、#和a与上述(1)中的定义相同。
[0073] 通过使用如上所述的[Al]成分,能够制造光致变色特性优异、特别是退色速度 快、吸水率低的光致变色固化体。另外,能够制造光致变色特性优异、特别是退色速度快、吸 水率低的光致变色层叠体。因此,与分子中含有环氧乙烷链等的单体并用来构成光致变色 固化性组合物,也能够降低所得的光致变色固化体/层叠体的吸水率,抑制固化体/层叠体 的裂纹发生频率。其结果,能够得到光致变色特性、及高温多湿下的特性更优异的光致变色 固化体/层叠体。
[0074] [Al]成分的制造方法
[0075] [Al]成分可通过使聚碳酸酯二醇与(甲基)丙烯酸酸反应来制造。若例示作为原 料的聚碳酸酯二醇,可举出:
[0076] 由三亚甲基二醇的碳酰氯化得到的聚碳酸酯二醇(数均分子量500~2000)、由四 亚甲基二醇的碳酰氯化得到的聚碳酸酯二醇(数均分子量500~2000)、由五亚甲基二醇的 碳酰氯化得到的聚碳酸酯二醇(数均分子量500~2000)、由六亚甲基二醇的碳酰氯化得到 的聚碳酸酯二醇(数均分子量500~2000)、由八亚甲基二醇的碳酰氯化得到的聚碳酸酯二 醇(数均分子量500~2000)、由九亚甲基二醇的碳酰氯化得到的聚碳酸酯二醇(数均分子 量500~2000)、由三乙二醇和四亚甲基二醇的碳酰氯化得到的聚碳酸酯二醇(数均分子量 500~2000)、由四亚甲基二醇和六亚甲基二醇的碳酰氯化得到的聚碳酸酯二醇(数均分子 量500~2000)、由五亚甲基二醇和六亚甲基二醇的碳酰氯化得到的聚碳酸酯二醇(数均分 子量500~2000)、由四亚甲基二醇和八亚甲基二醇的碳酰氯化得到的聚碳酸酯二醇(数均 分子量500~2000)、由六亚甲基二醇和八亚甲基二醇的碳酰氯化得到的聚碳酸酯二醇(数 均分子量500~2000)、由1-甲基三亚甲基二醇的碳酰氯化得到的聚碳酸酯二醇(数均分 子量500~2000)。予以说明,如上所述,用于原料的聚碳酸酯二醇优选使用数均分子量为 500~2000的聚碳酸酯二醇。
[0077] 作为[Al]成分的制造方法,可使用以下这样的方法。可举出相对于聚碳酸酯二醇 lmol,混合(甲基)丙稀酸酸2~4mol、作为催化剂的酸0· 01~0· 20mol,相对于聚碳酸酯 二醇lg,混合有机溶剂1~5g、阻聚剂0. 0001~0.0 lg的范围的量,在回流温度下反应的 方法。予以说明,上述各成分的量为相对于聚碳酸酯二醇Imol的量、或相对于聚碳酸酯Ig 的量。
[0078] 作为有机溶剂,可以使用与水共沸的甲苯、苯、氯仿等,最优选苯。作为酸,可使用 对甲苯磺酸或硫酸等,优选对甲苯磺酸。作为阻聚剂,可使用对甲氧基苯酚或BHT(二丁羟 基甲苯)等。
[0079] 上述反应中,在反应体系中生成水。因此,一边除去水一边进行反应,可以以除去 的水的量来确定[Ala]、[Alb]成分的混合比。即,在除去与所使用的聚碳酸酯二醇相同 摩尔数(IOOmol % )的水的情况下生成[Alb],在除去2倍摩尔数(200mol % )的水的情 况下生成[Ala]。另外,除去的水的量只要在100~200mol %之间,可以形成[Ala]成分 和[Alb]成分的混合物。具体地,在相对于所使用的聚碳酸酯二醇lmol,除去的水的量为 I. 7mol (170mol% )的情况下,可制造[Ala]成分与[Alb]成分的摩尔比为7 :3([Ala]成 分:[Alb]成分=7:3)的混合物。在存在未反应的聚碳酸酯二醇的情况下,通过精制去除 后使用即可。
[0080] [A2]成分
[0081] 接着,说明[A2]成分,即,下述式(2)表示的多官能聚合性单体。通过配合该[A2] 成分,能够提高光致变色特性和光致变色固化体/层叠体的硬度或表面硬度。
[0082]
[0083] 其中,
[0084] R3为氢原子或甲基,
[0085] R4为氢原子或碳数1~2的烷基,
[0086] R5为碳数1~10的3~6价的有机基团,
[0087] b按平均值计为0~3的数,且
[0088] c是3~6的数。
[0089] 上述式⑵中的R5为碳数1~10的3~6价的有机基团,具体可举出碳数1~ 10的3~6价的烃基、碳数1~10的链中含有氧原子的3~6价的基团、3~6价的含有 氨基甲酸酯键的有机基团。R 4优选为甲基。
[0090] 作为适宜的[A2]成分的具体例,可举出三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基 丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸 酯、季戊四醇四丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三乙二醇三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三乙二醇 三丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四甲基丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯等。这些多官能 聚合性单体可以混合2种以上使用。
[0091] 这些多官能性聚合性单体从光致变色特性、特别是退色速度的观点考虑,优选R5 为3价的烃基,从效果的观点考虑,特别优选三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、双三羟甲基丙 烷四甲基丙烯酸酯。
[0092] [A3]成分
[0093] 接着,说明[A3]成分,即与[Al]和[A2]成分不同的其他聚合性(甲基)丙烯酸 单体。对于本发明的[A3]成分来说,通过所选择的单体,可以改变折射率。另外,通过调制 [A3]成分的种类、各[A3]成分的配比,可以制造最适于混入法和层叠法的光致变色固化性 组合物。对于混入法来说,可以通过改变[A3]成分的种类来调整得到的光致变色固化体的 折射率。另外,在层叠法中,通过调制环氧乙烷-环氧丙烷链长的单体的配比,能够得到在 高温多湿下使用和发挥优异的光致变色特性的层叠体。接着,具体说明这些[A3]成分。 [0094] [A3a]成分
[0095] 在为了得到折射率为1. 49-1. 51的低折射率光致变色固化体的情况下,使用由下 述式(3)表示的[A3a] 2官能(甲基)丙烯酸酯单体,
[0096]
[0097] 其中,
[0098] R6和R 7分别为氢原子或甲基,
[0099] d和e分别为0以上的整数。其中,
[0100] R6和R 7均为甲基时,d+e按平均值计为2以上且小于7,
[0101] R6为甲基、且R 7为氢原子时,d+e按平均值计为2以上且小于5,且
[0102] R6和R 7均为氢原子时,d+e按平均值计为2以上且小于3。
[0103] 上述式(3)表示的2官能(甲基)丙烯酸酯单体([A3a]成分)通常以分子量不 同的分子的混合物的形式得到。因此,d和e以平均值表示。
[0104] [A3a]成分具体地可适宜使用三丙二醇二甲基丙烯酸酯、四丙二醇二甲基丙烯酸 酯等二(甲基)丙烯酸酯单体。予以说明,在使用[A3a]成分的情况下,有时固化体的结 构中碳、氢原子的数量增多,固化体变脆,因此,优选并用下述详述的多官能性氨基甲酸酯 (甲基)丙烯酸酯以提高固化体的强度。
[0105] [A3b]成分
[0106] 另外,作为其他的最佳组合的形式,在为了得到折射率为1.52-1.57的中等折射 率的光致变色固化体的情况下,
[0107] 作为[A3]成分,可适宜使用下述式(4)表示的[A3b]2官能(甲基)丙烯酸酯单 体,
[0108]
[0109] 其中,
[0110] R8和R9分别为氢原子或甲基,
[0111] Rw和R11分别为氢原子或甲基,
[0112] B为下述式表示的任一基团, ^^)185????-.
[0113] -〇-,-S-S (O2) _,-C (0) _,-CH2-, y -C (CH3) 2-和-C (CH3) (C6H5)-
[0114] f和g分别为I以上的整数。其中,
[0115] R8和R9均为甲基时,f+g按平均值计为2以上且小于7,
[0116] R8为甲基、R 9为氢原子时,f+g按平均值计为2以上且小于5,且
[0117] R8和R9均为氢原子时,f+g按平均值计为2以上且小于3。予以说明,上述式(4) 表示的2官能(甲基)丙烯酸酯单体([A3b]成分)通常以分子量不同的分子的混合物的 形式得到。因此,f和g用平均值表示。
[0118] [A3b]成分具体可举出双酚A二甲基丙烯酸酯、2, 2-双(4-甲基丙烯酰氧基乙氧 基苯基)丙烷、2, 2-双(3, 5-二溴-4-甲基丙烯酰氧基乙氧基苯基)丙烷、2, 2-双(4-甲基 丙烯酰氧基二丙氧基苯基)丙烷、双酚A二丙烯酸酯等。从机械强度、成型性的观点考虑, 可适宜使用2, 2-双(4-甲基丙烯酰氧基乙氧基苯基)丙烷。
[0119] [A3c]成分
[0120] 另外,作为其他的最佳组合的形式,特别是在为了得到光致变色层叠体的情况下,
[0121] 作为[A3]成分,优选含有下述式(14)表示的2官能聚合性单体,
[0122]
[0123] 其中,
[0124] Rs、R9、R1Q、Rn和B与上述式(4)中说明的定义相同,
[0125] k和m分别为1以上的整数,其中,
[0126] R8和R9均为甲基时,k+m按平均值计为7~30,
[0127] R8为甲基、且R9为氢原子时,k+m按平均值计为7~25,且
[0128] R8和R9均为氢原子时,k+m按平均值计为7~20。
[0129] 予以说明,上述式(14)表示的2官能(甲基)丙烯酸酯单体([A3c]成分)通常 以分子量不同的分子的混合物的形式得到。因此,k和m由平均值表示。
[0130] 该式(14)表示的2官能(甲基)丙烯酸酯单体是环氧乙烷链或环氧丙烷链的长 度比式⑷表示的2官能(甲基)丙烯酸酯单体的长度长的单体。因此,在制造该[A3c] 成分为下述详述的配比且可减小所得固化体的体积的层叠体时,可适宜使用。
[0131] 作为[A3c]成分,具体可例示2, 2-双[4-甲基丙烯酰氧基(聚乙氧基)苯基]丙 烷(k+m= 10)、2, 2-双[4-甲基丙烯酰氧基(聚乙氧基)苯基]丙烷(k+m= 17)、2, 2-双 [4-甲基丙烯酰氧基(聚乙氧基)苯基]丙烷(k+m = 30)、2, 2-双[4-丙烯酰氧基(聚乙 氧基)苯基]丙烷(k+m = 10)、2, 2-双[4-丙稀酰氧基(聚乙氧基)苯基]丙烷(k+m = 20)等。特别是在层叠法中,从机械强度、光致变色特性、表面硬度等的观点考虑,可适宜使 用2, 2-双[4-甲基丙烯酰氧基(聚乙氧基)苯基]丙烷(k+m = 10)。
[0132] 其他[A3]成分
[0133] 另外,其他成分没有任何限制,可以使用除[Al]和[A2]成分以外的(甲基)丙烯 酸聚合性单体。如果要具体例示这些[A3]成分,可举出平均分子量293的甲氧基聚乙二 醇甲基丙烯酸酯、平均分子量468的甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、平均分子量218的甲 氧基聚乙二醇丙烯酸酯、平均分子量454的甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、2-羟基甲基丙烯酸 酯、2-羟基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二甲 基丙烯酸酯、五乙二醇二甲基丙烯酸酯、五丙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、 三乙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、五乙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、 四丙二醇二丙烯酸酯、五丙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇和聚乙二醇的混合物构成的二甲基 丙烯酸酯(具有2个聚乙烯、2个聚丙烯的重复单元)、平均分子量330的聚乙二醇二甲基 丙烯酸酯、平均分子量536的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、平均分子量736的聚四亚甲基二醇 二甲基丙烯酸酯、三丙二醇二甲基丙烯酸酯、四丙二醇二甲基丙烯酸酯、平均分子量536的 聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、平均分子量258的聚乙二醇二丙烯酸酯、平均分子量308的聚乙 二醇二丙烯酸酯、平均分子量508的聚乙二醇二丙烯酸酯、平均分子量708的聚乙二醇二丙 烯酸酯、平均分子量536的聚乙二醇甲基丙烯酸酯丙烯酸酯、平均分子量330的聚乙二醇二 丙烯酸酯和聚丙二醇二丙烯酸酯、平均分子量434的乙氧基化环己烷二甲醇丙烯酸酯、平 均分子量452的2, 2-双[4-甲基丙烯酰氧基?乙氧基)苯基]丙烷、平均分子量478的 2, 2-双[4-甲基丙烯酰氧基?二乙氧基)苯基]丙烷、平均分子量466的2, 2-双[4-丙烯 酰氧基?聚乙氧基)苯基]丙烷、聚酯低聚物六丙烯酸酯、己内酯改性的二季戊四醇六丙烯 酸酯、分子量2, 500~3, 500的4官能聚酯低聚物(Daicel-UCB公司,EB80等:(1分子中 具有4个(甲基)丙烯酸基))、分子量6, 000~8, 000的4官能聚酯低聚物(Daicel-UCB 公司,EB450等(1分子中具有4个(甲基)丙烯酸基))、分子量45, 000~55,000的6官 能聚酯低聚物(Daicel-UCB公司,EB1830等(1分子中具有6个(甲基)丙烯酸基))、分子 量10, 000的4官能聚酯低聚物(第一工业制药(株)、GX8488B等(1分子中具有6个(甲 基)丙烯酸基))、乙二醇双缩水甘油基甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,9-壬 二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、双(2-甲基丙烯酰氧基乙基硫代乙基)硫 醚、双(甲基丙烯酰氧基乙基)硫醚、双(丙烯酰氧基乙基)硫醚、1,2-双(甲基丙烯酰氧 基乙基硫代)乙烷、1,2-双(丙烯酰氧基乙基)乙烷、双(2-甲基丙烯酰氧基乙基硫代乙 基)硫醚、双(2-丙烯酰氧基乙基硫代乙基)硫醚、1,2-双(甲基丙烯酰氧基乙基硫代乙基 硫代)乙烷、1,2-双(丙烯酰氧基乙基硫代乙基硫代)乙烷、1,2-双(甲基丙烯酰氧基异 丙基硫代异丙基)硫醚、1,2-双(丙烯酰氧基异丙基硫代异丙基)硫醚、甲基丙烯酸硬脂 酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸月桂酯、 丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐等不饱和羧酸;甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯 酸苯酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯等丙烯酸或甲基丙烯酸的酯化合物;硫代丙烯酸甲酯、硫 代丙烯酸苄酯、硫代甲基丙烯酸苄酯等硫代丙烯酸或硫代甲基丙烯酸的酯化合物、多官能 性聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(例如氨基甲酸酯二(甲基)丙烯酸酯)、具有(甲基)丙烯酸 基、且具有笼状、梯状、任意等各种结构的倍半硅氧烷单体、2-异氰酸酯乙基甲基丙烯酸酯、 γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、或γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷等。
[0134] 作为上述多官能性氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的例子,从固化体树脂的耐光性 的观点考虑,优选在其分子结构中不具有芳环的无黄变型的物质。具体地,例如可举出:使 六亚甲基二异氰酸酯
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