光学材料用聚合性组合物和光学材料的制作方法

光学材料用聚合性组合物和光学材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及对环境友好的光学材料用聚合性组合物、和使用该光学材料用聚合性 组合物得到的与地球环境协调的光学材料、塑料透镜。
【背景技术】
[0002] 被用作光学材料的原材料长久以来以玻璃为主，但近年来，开发了多种光学材料 用的塑料，代替玻璃而得到广泛利用。即使是就作为眼镜等的透镜材料而言，丙烯酸树脂、 脂肪族碳酸酯树脂、聚碳酸酯、聚硫氨酯等塑料材料由于具有优异的光学特性，轻质且不破 裂，成型性也优异，所以也在逐渐被主要使用。
[0003] 虽然出于改善性能的目的而逐渐使用了塑料材料，但另一方面，也在日益担忧使 用化石资源的塑料材料导致资源枯竭、二氧化碳排放这样的对地球环境的影响，在材料开 发方面，也已逐渐研究了来源于植物的原料之类的生物质资源的有效利用。
[0004] 作为使用来源于植物的原料而得到的塑料透镜材料，提出了以包含由异山梨醇 (isosorbide)衍生的结构单元的聚碳酸酯树脂为主成分，通过注射成型而得到的眼镜透镜 (专利文献1)。
[0005] 另外，提出了含有包含脂肪族多异氰酸酯的改性物的多异氰酸酯成分、和多元醇 成分的光学用聚氨酯树脂组合物(专利文献2)。然而，该组合物不是使用来源于植物的原料 得到的组合物，并且在光学物性方面也存在改善的余地。
[0006] 此外，专利文献3中，提出了使用了来源于植物的原料的生物聚氨酯树脂，但对于 并不是出于作为光学材料用途的目的而得到的树脂，没有记载其光学特性等。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1:日本特开2010-190919号公报 [0010] 专利文献2:日本特开2011-12141号公报 [0011] 专利文献3:日本特开2011-225863号公报

【发明内容】

[0012] 发明所要解决的课题
[0013] 从非化石资源的有效利用的观点考虑，优选的是，使用来源于植物的原料，并使用 具有高生物质度(biomass degree)的材料。
[0014]然而，提高生物质度时，有时透明性、耐热性等物性降低。因此进行了深入研究，结 果发现，在规定的组成中，即使提高生物质度，也能改善上述物性。
[0015] 即，本发明所要解决的课题在于提供一种光学材料用聚氨酯成型体，所述光学材 料用聚氨酯成型体在使用由来源于植物的原料得到的化合物来提高生物质度的同时，也满 足透明性、耐热性等性能，由此，提供与地球环境协调的塑料透镜。
[0016] 用于解决课题的手段
[0017] 本申请的发明人进行了深入研究，结果发现，通过规定的组合物(其中使用了由来 源于植物的原料得到的化合物），可得到物性得以改善的光学材料用聚氨酯成型体，使用该 成型体可提供与地球环境协调的塑料透镜，从而完成了本发明。
[0018] gp，本发明可如下所示。
[0019] [ 1 ] 一种光学材料用聚合性组合物，其包含：
[0020] 多异氰酸酯(a)，所述多异氰酸酯(a)由来源于植物的原料得到，且包含脂肪族多 异氰酸酯的改性物；
[0021] 脂环族多异氰酸酯(b);和
[0022]多元醇（c)，所述多元醇（c)由来源于植物的原料得到，且羟值为300~650mgK0H/ g，平均官能团数为2以上且小于7。
[0023] [2] -种光学材料用聚合性组合物，其包含：
[0024] 多异氰酸酯(a)，所述多异氰酸酯(a)由来源于植物的原料得到，且包含脂肪族多 异氰酸酯的改性物；
[0025]脂环族多异氰酸酯(b);
[0026] (聚)甘油脂肪酸酯类(e)，所述(聚)甘油脂肪酸酯类(e)由通式(1)表示；
[0027]
[0028] (通式（1)中，R表示碳原子数5~19的烷基或链烯基，烷基或链烯基可具有直链或 支链。X表示氢原子或以RC0(R表示上述的含义)表示的基团，多个X可以相同也可以不同。η 为0~3的整数。）
[0029] 以及，
[0030]多元醇(d)，所述多元醇(d)是来源于植物的化合物。
[0031] [3]如[1]或[2]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物，其中，上述改性物为脂 肪族多异氰酸酯的异氰脲酸酯体，多异氰酸酯(a)中包含10重量％以上的异氰脲酸酯1核 体。
[0032] [4]如[1]所述的光学材料用聚合性组合物，其中，脂环族多异氰酸酯(b)的异氰酸 酯基相对于多异氰酸酯(a)和脂环族多异氰酸酯(b)的总异氰酸酯基的摩尔比（（b)/(a) + (b))为0.5以上且小于0.8。
[0033] [5]如[1]所述的光学材料用聚合性组合物，其中，还包含多元醇(d)，所述多元醇 (d)是来源于植物的化合物，
[0034] 脂环族多异氰酸酯(b)的异氰酸酯基相对于多异氰酸酯(a)和脂环族多异氰酸酯 (b) 的总异氰酸酯基的摩尔比（（b)/(a) + (b))为0.8~0.95。
[0035] [6]如[5]所述的光学材料用聚合性组合物，其中，多元醇(d)的羟基相对于多元醇 (c) 和多元醇(d)的总羟基的摩尔比（（d)/(c) + (d))为0.5~0.9。
[0036] [7]如[2]所述的光学材料用聚合性组合物，其中，多元醇（d)的羟基相对于上述 (聚)甘油脂肪酸酯类(e)和多元醇(d)的总羟基的摩尔比（（d)/(e) + (d))为0.5~0.9。
[0037] [8]如[2]或[7]所述的光学材料用聚合性组合物，其中，还包含多元醇(c)，所述多 元醇(C)由来源于植物的原料得到，且羟值为300~650mgK0H/g，平均官能团数为2以上且小 于7。
[0038] [9]如[8]所述的光学材料用聚合性组合物，其中，脂环族多异氰酸酯(b)的异氰酸 酯基相对于多异氰酸酯(a)和脂环族多异氰酸酯(b)的总异氰酸酯基的摩尔比（（b)/(a) + (b))为0.2~0.85。
[0039] [10]如[1]或[8]所述的光学材料用聚合性组合物，其中，上述多元醇(c)是将作为 来源于植物的原料的选自甘油、山梨糖醇、异山梨醇、蔗糖、1，4_ 丁二醇、1，3_ 丁二醇、1，3_ 丙二醇中的至少一种作为原料而得到的。
[0040] [11]如[10]所述的光学材料用聚合性组合物，其中，多元醇（c)为选自聚醚多元 醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚丙稀酸多元醇(polyacrylpolyol)中的至少一种。
[0041] [12]如[2]或[5]所述的光学材料用聚合性组合物，其中，上述多元醇(d)为选自甘 油、山梨糖醇、异山梨醇、蔗糖、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，3-丙二醇中的至少一种。
[0042] [13]如[1]~[12]中任一项所述的光学材料用聚合性组合物，其中，包含非金属催 化剂。
[0043] [14]-种聚氨酯成型体，其是将[1]所述的光学材料用聚合性组合物聚合固化而 得到的。
[0044] [15]如[14]所述的聚氨酯成型体，其中，生物质度为20%以上且小于50%。
[0045] [16]-种聚氨酯成型体，其是由[2]所述的光学材料用聚合性组合物得到的。
[0046] [17]如[16]所述的聚氨酯成型体，其中，生物质度为20%以上75%以下。
[0047] [18]如[14]~[17]中任一项所述的聚氨酯成型体，其中，Tg为60°C以上。
[0048] [19]-种光学材料，其是由[14]~[18]中任一项所述的聚氨酯成型体形成的。
[0049] [20]-种塑料眼镜透镜，其是由[19]所述的光学材料形成的。
[0050] [21]-种塑料偏光透镜，其中，在偏光膜的至少一面上层叠有将[1]~[13]中任一 项所述的光学材料用聚合性组合物聚合固化而得到的层。
[0051 ] [ 22 ]塑料眼镜透镜的制造方法，其包括以下工序：
[0052]在透镜浇铸成型用铸模内注入[1]~[13]中任一项所述的光学材料用聚合性组合 物的工序，和
[0053]将上述光学材料用聚合性组合物聚合固化的工序。
[0054] [ 23 ]塑料偏光透镜的制造方法，其包括以下工序：
[0055] 在透镜饶铸成型用铸模内，以偏光膜的至少一面与模具分离隔开的状态将该偏光 膜固定的工序，
[0056] 向上述偏光膜与上述模具之间的空隙中，注入[1]~[13]中任一项所述的光学材 料用聚合性组合物的工序，和
[0057] 将上述光学材料用聚合性组合物聚合固化，在上述偏光膜的至少一面上层叠由聚 氨酯树脂形成的层的工序。
[0058] 需要说明的是，本说明书中，例如，"300~650mgK0H/g"这种表述表示"300mgK0H/g 以上、650mgK0H/g以下"，对于其他数值范围而言也同样。
[0059]发明的效果
[0060]通过本发明的光学材料用聚合性组合物，在使用来源于植物的原料、助益于对地 球环境的保护的同时，还可提供透明性、耐热性等实用性优异的光学材料用聚氨酯成型体， 进而可提供与地球环境协调的塑料透镜。
【具体实施方式】
[0061]基于第1实施方式、第2实施方式来说明本发明的光学材料用聚合性组合物。
[0062]〈第1实施方式〉
[0063] 本实施方式的光学材料用聚合性组合物包含：
[0064] 多异氰酸酯(a)，所述多异氰酸酯(a)由来源于植物的原料得到，且包含脂肪族多 异氰酸酯的改性物；
[0065] 脂环族多异氰酸酯(b);和
[0066]多元醇（C)，所述多元醇（C)由来源于植物的原料得到，且轻值为300~650mgK0H/ g，平均官能团数为2以上且小于7。
[0067] (多异氰酸酯(a))
[0068] 多异氰酸酯(a)由来源于植物的原料得到，且包含脂肪族多异氰酸酯的改性物作 为必需成分。
[0069] 来源于植物的脂肪族多异氰酸酯例如可通过以下方式得到:通过进行酰胺化、还 原而将来源于植物的二元羧酸转化为末端氨基，进而使其与光气反应，将该氨基转化为异 氰酸酯基。
[0070] 作为来源于植物的脂肪族多异氰酸酯，可举出五亚甲基二异氰酸酯、七亚甲基二 异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、赖氨酸三异氰酸酯、二聚酸二异氰酸酯、八亚甲基二异氰酸 酯、十亚甲基二异氰酸酯等。
[0071] 另外，来源于植物的多异氰酸酯也可通过以作为来源于植物的原料的氨基酸为原 料，将其氨基转化为异氰酸酯基而得到。
[0072]例如，五亚甲基二异氰酸酯可通过以下方式得到：对赖氨酸的羧基进行脱羧，然 后，将氨基转化为异氰酸酯基。作为五亚甲基二异氰酸酯，可举出1，5-戊二异氰酸酯。
[0073]作为脂肪族多异氰酸酯的改性物，例如，可举出上述脂肪族多异氰酸酯的多聚物、 缩二脲改性物、脲基甲酸酯改性物、噁二嗪三酮改性物、多元醇改性物等。
[0074]作为脂肪族多异氰酸酯的多聚物，例如，可举出脲二酮（uretdione)、脲酮亚胺 (uretimine)、碳二亚胺等二聚物、异氰脲酸酯、亚氨基噁二嗪二酮等三聚物以上的多聚物。 [0075]脂肪族多异氰酸酯的异氰脲酸酯可通过在已知的异氰脲酸酯化催化剂的存在下 使脂肪族多异氰酸酯反应而得到。
[0076]脂肪族多异氰酸酯的缩二脲改性物可通过以下方式得到:使脂肪族多异氰酸酯、 与例如水、叔醇(例如，叔丁醇等）、仲胺(例如，二甲基胺、二乙基胺等)等反应，然后，在已知 的缩二脲化催化剂的存在下使其进一步反应。
[0077]脂肪族多异氰酸酯的脲基甲酸酯改性物可通过以下方式得到:使脂肪族多异氰酸 酯与单醇(一元醇，例如C1~C10醇)反应，然后，在已知的脲基甲酸酯化催化剂的存在下使 其进一步反应。
[0078]脂肪族多异氰酸酯的噁二嗪三酮改性物可通过脂肪族多异氰酸酯与二氧化碳的 反应而得到。
[0079] 脂肪族多异氰酸酯的亚氨基噁二嗪二酮改性物可通过在已知的亚氨基噁二嗪二 酮化催化剂的存在下使脂肪族多异氰酸酯进一步反应而得到。
[0080] 脂肪族多异氰酸酯的多元醇改性物可通过脂肪族多异氰酸酯与醇的反应而得到。 作为用以得到脂肪族多异氰酸酯的改性物的醇，可举出叔醇、单醇和多元醇，可优选举出甘 油、三羟甲基丙烷等三元醇，它们更优选为来源于植物的化合物。
[0081] 上述脂肪族多异氰酸酯的改性物可单独使用或并用2种以上。
[0082]脂肪族多异氰酸酯的改性物中，可优选举出脂肪族多异氰酸酯的多聚物，进一步 优选为脂肪族多异氰酸酯的异氰脲酸酯体。
[0083]多异氰酸酯（a)除了包含上述改性物之外，还包含多异氰酸酯，作为该多异氰酸 酯，可举出来源于植物的脂肪族多异氰酸酯，也可以是前述的脂肪族多异氰酸酯。即，多异 氰酸酯(a)也可以表现为多异氰酸酯组合物的形式。
[0084] 具体而言，本实施方式中，多异氰酸酯(a)可以以制备脂肪族多异氰酸酯的改性物 时得到的反应液的形式使用。该情况下，多异氰酸酯(a)包含上述改性物和上述脂肪族多异 氛酉支醋。
[0085] 需要说明的是，也可向该反应液中另行添加反应中所使用的脂肪族多异氰酸酯。 [0086]多异氰酸酯(a)的异氰酸酯基浓度例如为5~30重量％，优选为10~30重量％，进 一步优选为20~30重量％。
[0087]本实施方式中，对于多异氰酸酯(a)而言，可在该多异氰酸酯(a)中包含10重量％ 以上、优选为30重量％以上、进一步优选为45重量％以上的脂肪族多异氰酸酯的异氰脲酸 酯1核体(三聚物）。通过以上述范围包含异氰脲酸酯1核体(三聚物），可提供耐热性更优异 的高实用性的聚氨酯成型体。对异氰脲酸酯1核体含量的上限而言，从确保得到的聚氨酯成 型体的耐热性的观点考虑，可为80重量％以下、优选为70重量％以下。
[0088](脂环族多异氰酸酯(b))
[0089] 作为脂环族多异氰酸酯(b)，例如，可举出3-异氰酸甲酯基-3,5,5_三甲基环己基 异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4'-、2,4'_或2,2'_二环己基甲烷二异氰酸酯或其混合 物、1，4_或1，3_双(异氰酸甲酯基)环己烷或其混合物、1，4_或1，3_双（异氰酸乙酯基)环己 烷或其混合物、双(异氰酸甲酯基)_双环[2.2.1 ]庚烷、1，3-环戊烷二异氰酸酯、1，4-或1，3-环己烷二异氰酸酯或其混合物、甲基-2,4-环己烷二异氰酸酯、甲基-2,6-环己烷二异氰酸 酯等。
[0090] 需要说明的是，双(异氰酸甲酯基)-双环[2.2.1]庚烷是2,5-双(异氰酸甲酯基)_ 双环[2.2.1 ]庚烷和2，6-双(异氰酸甲酯基)-双环[2.2.1 ]庚烷的异构体的混合物。本实施 方式中，可将由该异构体的混合物组成的该化合物作为1种化合物使用。
[0091] 上述脂环族多异氰酸酯可单独使用或并用2种以上。本实施方式中，从改善得到的 成型体的耐热性的观点考虑，作为脂环族多异氰酸酯(b)，优选使用双(异氰酸甲酯基)_双 环[2.2.1]庚烧。
[0092] 脂环族多异氰酸酯(b)优选由来源于植物的原料得到，但也可使用并非由来源于 植物的原料得到的化合物。此时，可以以聚氨酯成型体的生物质度成为规定的范围（25%以 上且小于50%)的方式进行使用。
[0093] 脂环族多异氰酸酯(b)的异氰酸酯基相对于多异氰酸酯(a)和脂环族多异氰酸酯 (b)的总异氰酸酯基的摩尔比（（b)/(a) + (b))为0.5以上且小于0.8即可，优选为0.55以上 0.65以下。
[0094] 通过使脂环族多异氰酸酯(b)的异氰酸酯基相对于多异氰酸酯(a)和脂环族多异 氰酸酯(b)的总异氰酸酯基的摩尔比在上述范围内，而且还包含后述的"多元醇（c)"或"多 元醇（c)和多元醇(d)"，由此可提供具有一定范围（25%以上且小于50%)的生物质度的聚 氨酯成型体。根据由本实施方式的组合物得到的聚氨酯成型体，可得到既在透明性、耐热性 等物性方面优异、而且在与其他光学物性的均衡性方面也优异的光学材料。
[0095] (多元醇(c))
[0096] 多元醇(c)由来源于植物的原料得到。
[0097] 多元醇（c)的羟值为300~650mgK0H/g、优选为350~600mgK0H/g，平均官能团数为 2以上且小于7、优选为2以上6.5以下。
[0098]需要说明的是，羟值可由已知的滴定法求出，羟值与羟基当量满足下式（1)的关 系。
[0099] 羟值= 56100/羟基当量（1)
[0100] 作为多元醇(c)，可举出聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚丙烯酸多元 醇等。
[0101] 聚醚多元醇例如可通过以下方式得到:将为了成为上述的平均官能团数而适当地 从二元醇、三元醇和具有4个以上羟基的醇中选择的1种以上的作为来源于植物的化合物的 多元醇作为引发剂，使环氧乙烷和/或环氧丙烷、氧化苯乙烯等环氧烷烃进行加成反应。
[0102] 通常，作为多元醇，是具有2个以上羟基的数均分子量为40以上且小于400的化合 物，例如，可举出乙二醇、丙二醇、1，3-丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，4-丁二醇、1，3-丁二醇、1，2-丁二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、1，5-戊二醇、新戊二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、2， 4-二乙基-1，5-戊二醇、1，6_己二醇、2，6_二甲基-1-辛烯-3，8_二醇、链烷烃(碳原子数7~ 22)二醇、环己烷二甲醇、氢化双酚A、l，4-二羟基-2-丁烯、双羟基乙氧基苯、苯二甲醇 (xylene glycol)、对苯二甲酸双轻乙酯（bis hydroxy ethylene terephthalate)、双酸A、 二乙二醇、三聚乙二醇、四聚乙二醇、五聚乙二醇、六聚乙二醇、二丙二醇、三聚丙二醇、四聚 丙二醇、五聚丙二醇、六聚丙二醇、异山梨醇等二元醇；
[0103] 甘油、2-甲基-2-羟基甲基-1，3-丙二醇、2，4-二羟基-3-羟基甲基戊烷、1，2，6-己 三醇、三羟甲基丙烷、2,2_双(羟基甲基)-3-丁醇和其他脂肪族三醇(碳原子数8~24)等三 元醇；
[0104] 四羟甲基甲烷(季戊四醇）、双甘油等四元醇；
[0105] 木糖醇等五元醇；
[0106] 山梨糖醇、甘露糖醇、蒜糖醇、艾杜糖醇、卫矛醇、阿卓糖醇、肌醇、二季戊四醇等六 元醇；
[0107] 鳄梨糖醇等七元醇；蔗糖等八元醇；蔗糖、壳多糖（chitin)、脱乙酰壳多糖 (chitosan)等。
[0108] 用作引发剂的多元醇优选为作为来源于植物的原料的选自甘油、山梨糖醇、异山 梨醇、蔗糖、1，3_ 丁二醇、1，4_ 丁二醇、1，3_丙二醇中的至少一种。
[0109] 作为聚醚多元醇，可举出聚乙烯多元醇、聚丙烯多元醇和/或聚乙烯聚丙烯多元醇 (无规或嵌段共聚物)等聚氧化C2~C3烯烃（乙烯和/或丙烯）多元醇等，可使用1种或组合2 种以上使用。
[0110] 聚酯多元醇例如也可通过以下反应而得到：为了成为上述的平均官能团数而适当 地从上述的二元醇、三元醇和具有4个以上羟基的醇中选择的1种以上的作为来源于植物的 化合物的多元醇，与来源于植物的多元酸或其酸酐或其酰卤的反应。
[0111] 作为多元酸及其酸酐或其酰卤，例如，可举出乙二酸、丙二酸、琥珀酸、甲基琥珀 酸、戊二酸、己二酸、1，1_二甲基-1，3-二羧基丙烷、3-甲基-3-乙基戊二酸、壬二酸、癸二酸、 其他脂肪族二羧酸(Cl 1~C13);氢化二聚酸、马来酸、富马酸、衣康酸、邻苯二甲酸、间苯二 甲酸、对苯二甲酸、甲苯二甲酸、二聚酸、氯桥酸(HET acid)等羧酸；由这些羧酸等衍生的酸 酐；由这些羧酸等衍生的酰卤等。
[0112] 作为酸酐，例如，可举出乙二酸酐、琥珀酸酐、马来酸酐、苯二甲酸酐、2-烷基(C12 ~C18)琥珀酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐。
[0113] 作为酰卤，例如，可举出乙二酰二氯、己二酰二氯、癸二酰二氯等。