光学材料用聚合性组合物和光学材料的制作方法_3

文档序号:9893088阅读:来源:国知局
5重量份。
[0189] 本实施方式的光学材料用聚合性组合物可通过将前述的成分混合而得到。混合方 法可利用现有已知的方法进行。
[0190] 对于本实施方式的光学材料用聚合性组合物而言,构成成分(c)~(d)的总羟基相 对于构成成分(a)~(b)的总异氰酸酯基的摩尔比在0.8~1.2的范围内,优选在0.85~1.15 的范围内,进一步优选在0.9~1.1的范围内。在上述范围内,能够得到可合适地作为光学材 料、尤其是眼镜透镜使用的成型体。
[0191][聚氨酯成型体]
[0192] 通过将本实施方式的光学材料用聚合性组合物聚合固化,可获得由来源于植物的 原料得到的、与地球环境协调的聚氨酯成型体。可以使聚氨酯成型体的生物质度为25%以 上且小于50 %。
[0193] 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 具有高生物质度的材料。然而,使成型体的生物质度提高时,有时物性等降低。
[0194] 本申请的发明人进行了深入研究,结果发现,通过本实施方式的组合物,不仅可得 到生物质度为25%以上且小于50%的聚氨酯成型体和光学材料,能有贡献于非化石资源的 有效利用,而且还可得到透明性、耐热性优异、并且折射率、阿贝数、脱模性等物性的均衡性 也优异的聚氨酯成型体和光学材料,从而完成了本发明。
[0195] 聚氨酯成型体的Tg为60°C以上,优选为70°C以上,进一步优选为80°C以上。
[0196] 〈第2实施方式〉
[0197] 本实施方式的光学材料用聚合性组合物包含:
[0198] 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;
[0199] 脂环族多异氰酸酯(b);
[0200] (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;
[0201]
[0202](式中,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。)
[0203]以及,
[0204] 多元醇(d),所述多元醇(d)是来源于植物的化合物。
[0205] 需要说明的是,多异氰酸酯(a)可使用与第1实施方式同样的物质,因此省略说明。 [0206](脂环族多异氰酸酯(b))
[0207] 本实施方式的光学材料用聚合性组合物包含脂环族多异氰酸酯(b)。脂环族多异 氰酸酯(b)可使用与第1实施方式同样的物质。
[0208] 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(20%以 上75%以下)的方式进行使用。
[0209] ((聚)甘油脂肪酸酯类(e))
[0210] 本实施方式的光学材料用聚合性组合物包含由通式(1)表示的(聚)甘油脂肪酸酯 类(e)。
[0211]
[0212] 式中,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。R 优选为碳原子数6~19的烷基。
[0213] 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。X优选为氢原子。η为0~3的整数。
[0214]由通式(1)表示的(聚)甘油脂肪酸酯类(e)可通过将甘油或聚甘油与碳原子数6~ 20的脂肪酸进行酯化而得到。
[0215] 作为(聚)甘油脂肪酸酯类(e)的具体例,可例举双甘油辛酸酯、四甘油单月桂酸 酯、四甘油蓖麻醇酸酯、异硬脂酸二甘油酯、双甘油月桂酸酯、硬脂酸甘油酯等。
[0216] 相对于构成成分(a)、(b)、(d)和(e)的总计100重量份,(聚)甘油脂肪酸酯类(e)的 添加量优选为3.0重量份~20.0重量份,更优选为5.0重量份~15.0重量份。
[0217](多元醇⑷)
[0218] 本实施方式的光学材料用聚合性组合物包含多元醇(d),所述多元醇(d)是来源于 植物的化合物。
[0219] 多元醇(d)可使用选自二元醇、三元醇和具有4个以上羟基的醇中的一种以上。
[0220] 作为多元醇(d),优选为选自甘油、山梨糖醇、异山梨醇、蔗糖、α_甲基糖苷、甘露糖 醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,3-丙二醇中的至少一种。
[0221] 此处使用的作为来源于植物的化合物的多元醇(d)的羟值优选为700~ 2000mgK0H/g,上述化合物的轻值如下所述。
[0222] 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。
[0223] 甘油:1827mgK0H/g
[0224] 山梨糖醇:1848mgK0H/g
[0225] 异山梨醇:768mgK0H/g
[0226] 鹿糖:1311mgK0H/g
[0227] 1,3-丁二醇:1245mgK0H/g
[0228] 1,4-丁二醇:1245mgK0H/g
[0229] 1,3-丙二醇:147511^1(0!1/^
[0230] α-甲基糖苷:1155mgK0H/g
[0231] 甘露糖醇:1848mgK0H/g
[0232] 多元醇(d)的羟基相对于(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,优选为0.6~0.9,进一步优选为0.6~0.81。
[0233] 在本实施方式的组合物中,通过满足上述的摩尔比,可得到下述聚氨酯成型体,所 述聚氨酯成型体的生物质度在一定范围(20%以上75%以下)内,脱模性、透明性、耐热性等 物性也优异,而且与其他光学物性的均衡性也优异。
[0234] 满足多元醇(d)的羟基相对于(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)),此外,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,优选为0.2~ 0.65,进一步优选为0.35~0.65。
[0235] 通过满足所有的上述范围,可提供具有一定范围(20%以上75%以下)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,可得到既在脱模性、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。
[0236] (多元醇(c))
[0237] 本实施方式的光学材料用聚合性组合物还可以进一步包含多元醇(c)。多元醇(c) 由来源于植物的原料得到。多元醇(c)可使用与第1实施方式同样的物质。
[0238] (催化剂)
[0239] 作为由本实施方式的光学材料用聚合性组合物得到聚氨酯成型体的聚合反应的 催化剂,可使用有机金属化合物、胺类、酸等已知的催化剂。上述催化剂可使用与第1实施方 式同样的物质,因此省略说明。
[0240] 相对于构成成分(a)、(b)、(d)和(e)的总计100重量份,作为催化剂的胺类的添加 量优选为〇. 1重量份~6.0重量份,更优选为1.0重量份~3.0重量份。相对于构成成分(a)、 (b)、(d)和(e)的总计100重量份,作为催化剂的酸类的添加量优选为0.1重量份~7.0重量 份,更优选为1. 〇重量份~4.0重量份。
[0241] (其他成分)
[0242] 根据目的,本实施方式的聚合性组合物可包含光稳定剂、紫外线吸收剂、抗氧化 剂、防着色剂、染料、上蓝剂、树脂改性剂等添加剂。上述添加剂可使用与第1实施方式同样 的物质,因此省略说明。
[0243] 相对于构成成分(a)~(e)的总计100重量份,上述添加剂的添加量优选为0.05重 量份~2.0重量份,更优选为0.05重量份~1.5重量份。
[0244] 本实施方式的光学材料用聚合性组合物可通过将前述的成分混合而得到。混合方 法可利用现有已知的方法进行。
[0245] 对于本实施方式的光学材料用聚合性组合物而言,构成成分(c)~(e)的总羟基相 对于构成成分(a)~(b)的总异氰酸酯基的摩尔比在0.8~1.2的范围内,优选在0.85~1.15 的范围内,进一步优选在0.9~1.1的范围内。通过在上述范围内,能够得到可合适地作为光 学材料、尤其是眼镜透镜使用的成型体。
[0246][聚氨酯成型体]
[0247]通过将本实施方式的光学材料用聚合性组合物聚合固化,可获得由来源于植物的 原料得到的、与地球环境协调的聚氨酯成型体。可以使聚氨酯成型体的生物质度为20%以 上75%以下。
[0248] 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,使用具 有高生物质度的材料。然而,使成型体的生物质度提高时,有时物性等降低。
[0249] 本申请的发明人进行了深入研究,结果发现,通过本实施方式的组合物,不仅可得 到生物质度为20%以上75%以下的聚氨酯成型体和光学材料,能有贡献于非化石资源的有 效利用,而且还可得到脱模性、透明性、耐热性优异、并且折射率、阿贝数、脱模性等物性的 均衡性也优异的聚氨酯成型体和光学材料,从而完成了本发明。
[0250] 聚氨酯成型体的Tg为60°C以上,优选为70°C以上,进一步优选为80°C以上。
[0251][用途]
[0252] 第1实施方式和第2实施方式(以下称为本实施方式)的由光学材料用聚氨酯成型 体形成的光学材料,可通过改变浇铸成型聚合时的模具而以各种形状得到。具体而言,可用 于塑料透镜、照相机透镜、发光二极管(LED)、棱镜、光学纤维、信息记录基板、滤光器、发光 二极管、汽车用光学透镜、机器人用光学透镜等各种用途中。尤其是,作为塑料透镜、照相机 透镜、发光二极管等光学材料、光学元件是合适的。
[0253] 作为塑料透镜,可举出由聚氨酯成型体形成的塑料眼镜透镜、在偏光膜的至少一 面上层叠有由聚氨酯树脂形成的层的塑料偏光透镜。
[0254] [塑料眼镜透镜的制造方法]
[0255] 本实施方式的塑料眼镜透镜的制造方法包括以下工序。
[0256] 工序(1):在透镜浇铸成型用铸模内注入本实施方式的光学材料用聚合性组合物。
[0257] 工序(2):将透镜浇铸成型用铸模内的光学材料用聚合性组合物聚合固化。
[0258] 以下,依序说明各工序。
[0259] 工序(1)
[0260] 本工序中,向用垫料(gasket)或胶带等保持的成型模具(透镜浇铸成型用铸模) 内,注入本实施方式的聚合性组合物。此时,依据得到的成型体所要求的物性,根据需要,优 选进行减压下的脱泡处理、加压、减压等的过滤处理等。
[0261] 工序⑵
[0262] 本工序中,在规定的温度下,引发已注入到成型模具内的聚合性组合物的聚合,将 该组合物聚合。关于聚合条件,根据使用的多异氰酸酯、醇的种类、模具的形状等的不同,条 件有较大差异,因此不作限定,通常在〇~140 °C的温度下进行1~48小时。
[0263] 对于得到的塑料眼镜透镜而言,根据需要,可在一面或两面上施以涂覆层而使用。 作为涂覆层,可举出底涂层、硬涂层、防反射层、防雾涂层、防污染层、防水层等。上述涂覆层 可分别单独使用,也可将多个涂覆层形成为多层而使用。在两面上施以涂覆层时,可在各面 上施以同样的涂覆层,也可施以不同的涂覆层。
[0264] 对于这些涂覆层而言,分别地,可以并用出于保护透镜、眼睛免受紫外线侵害的目 的的紫外线吸收剂,出于保护眼睛免受红外线侵害的目的的红外线吸收剂,出于提高透镜 的耐气候性的目的的光稳定剂、抗氧化剂,出于提高透镜的时尚性的目的的染料、颜料、以 及光致变色染料、光致变色颜料,抗静电剂,其他用于提高透镜的性能的已知添加剂。关于 进行基于涂布的涂覆的层,可使用以改善涂布性为目的的各种均化剂(leveling agent)。
[0265] 底涂层通常可形成于后述的硬涂层与光学透镜之间。底涂层是以提高在其上形成 的硬涂层与透镜的密合性为目的的涂覆层,根据情况,也可提高耐冲击性。对于底涂层而 言,只要是相对于得到的光学透镜的密合性高的原材料即可,可使用任何原材料,通常,可 使用以氨基甲酸酯类树脂、环氧类树脂、聚酯类树脂、三聚氰胺类树脂、聚乙烯醇缩醛为主 成分的底涂层组合物等。对于底涂层组合物而言,出于调整组合物的粘度的目的,可使用不 给透镜带来影响的适当的溶剂。当然,也可以在无溶剂的情况下使用。
[0266] 底涂层组合物可利用涂布法、干式法中的任意方法形成。当使用涂布法时,可利用 旋涂、浸涂等已知的涂布方法将其涂布于透镜,然后通过固化而形成底涂层。当利用干式法 进行时,可利用CVD法、真空蒸镀法等已知的干式法形成。在形成底涂层时,出于提高密合性 的目的,根据需要,可预先对透镜的表面进行碱处理、等离子体处理、紫外线处理等前处理。
[0267] 硬涂层是以向透镜表面赋予耐擦伤性、耐磨耗性、耐湿性、耐温水性、耐热性、耐气 候性等功能为目的的涂覆层。
[0268] 硬涂层通常可使用包含具有固化性的有机硅化合物、和选自Si、Al、Sn、Sb、Ta、Ce、 1^、?6、211、1、2^111及1^的元素组中的元素的氧化物微粒的1种以上及/或由选自上述元素 组中的2种以上的元素的复合氧化物构成的微粒的1种以上的硬涂层组合物。
[0269] 硬涂层组合物中,优选除了上述成分以外,还包含胺类、氨基酸类、金属乙酰丙酮 络合物、有机酸金属盐、高氯酸类、高氯酸类的盐、酸类、金属氯化物及多官能性环氧化合物 中的至少任一种。硬涂层组合物中还可使用不给透镜带来影响的适当的溶剂。当然,也可以 在无溶剂的情况下使用。
[0270] 硬涂层通常可在利用旋涂、浸涂等已知的涂布方法涂布硬涂层组合物后,进行固 化而形成。作为固化方法,可举出热固化、基于紫外线、可见光线等能量线照射的固化方法 等。为了抑制干涉条纹的产生,硬涂层的折射率与透镜的折射率的差优选在±0.1的范围 内。
[0271] 防反射层通常可根据需要形成在上述硬涂层上。防反射层包括无机类和有机类, 在无机类的情况下,可使用Si02、Ti0 2等无机氧化物,利用真空蒸镀法、溅射法、离子镀法、离 子束辅助法、CVD法等干式法形成。在有机类的情况下,可使用包含有机硅化合物、和具有内 部空洞的二氧化硅类微粒的组合物而湿式形成。
[0272] 防反射层包括单层及多层,在以单层使用的情况下,优选折射率比硬涂层的折射 率低至少0.1以上。为了有效地呈现防反射功能,优选形成为多层膜防反射膜,该情况下,交 替层叠低折射率膜和高折射率膜。该情况下,也优选低折射率膜与高折射率膜的折射率差 为0.1以上。作为高折射率膜,有ZnO、Ti0 2、Ce02、Sb2〇5、Sn02、Zr0 2、Ta2〇5等膜,作为低折射率 膜,可举出Si〇2膜等。
[0273] 在防反射层上,根据需要可以形成防雾涂层、防污染层、防水层。作为形成防雾涂 层、防污染层、防水层的方法,只要不给防反射功能带来不良影响即可,对其处理方法、处理 材料等没有特别限制,可使用已知的防雾涂覆处理方法、防污染处理方法、防水处理方法、 材料。例如,在防雾涂覆、防污染处理方法中,可举出以下方法:用表面活性剂覆盖表面的方 法,在表面上附加亲水性的膜而成为吸水性的方法,以微细凹凸覆盖表面而提高吸水性的 方法,利用光催化活性而成为吸水性的方法,实施超防水性处理而防止水滴附着的方法等。 另外,在防水处理方法中,可举出以下方法:通过蒸镀、溅射含氟硅烷化合物等而形成防水 处理层的方法,在将含氟硅烷化合物溶解到溶剂中后,进行涂覆而形成防水处理层的方法 等。
[0274] 对于本实施方式的塑料眼镜透镜而言,出于赋予时尚性、光致变色性等的目的,可 使用与目的相适应的色素,进行染色来使用。透镜的染色可利用已知的染色方法实施,但通 常可利用以下所示的方法实施。
[0275] 通常是以下方法:在将使用的色素溶解或均匀分散而得到的染色液中,浸渍已经 精加工成规定的光学面的透镜坯料(染色工序),然后,根据需要,加热透镜而将色素固定化 (染色后退火工序)。染色工序中使用的色素只要是已知的色素即可,没有特别限制,通常可 使用油溶染料或分散染料。对于染色工序中使用的溶剂而言,只要能将使用的色素溶解或 能使其均匀分散即可,没有特别限制。在该染色工序中,根据需要,可以向染色液中添加用 于使色素分散的表面活性剂、促进染色的载体。染色工序如下进行:将色素及根据需要添加 的表面活性剂分散到水或水与有机溶剂的混合物中,制备染色浴,在该染色浴中浸渍光学 透镜,在规定温度下进行规定时间的染色。染色温度及时间根据所期望的着色浓度的不同 而变动,通常,可以于120°C以下进行数分钟至数十小时左右,对于染色浴的染料浓度而言, 可在0.01~10重量%内实施。另外,在难以染色的情况下,也可在加压下进行。根据需要而 实施的染色后退火工序是对染色后的透镜坯料进行加热处理的工序。加热处理如下进行: 利用溶剂等除去在经染色工序染色的透镜坯料的表面上残留的水、或者将溶剂风干,然后, 例如在大气气氛的红外线加热炉或电阻加热炉等炉中停留规定时间。染色后退火工序不仅 防止经染色的透镜坯料的脱色(防脱色处理),而且可将在染色时渗透到透镜坯料的内部的 水分除去。
[0276] [塑料偏光透镜的制造方法]
[0277] 本实施方式的塑料偏光透镜的制造方法包括以下工序。
[0278] 工序(a):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。
[0279] 工序(b):向上述偏光膜与上述模具之间的空隙中,注入本实施方式的光学材料用 聚合性组合物。
[0280] 工序(c):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。
[0281] 以下依序说明各工序。
[0282] 工序(a)
[0283] 在透镜浇铸成型用铸模的空间内,设置由热塑性聚酯等形成的偏光膜,使得膜面 的至少一方与相对的模具内面平行。在偏光膜与模具之间,形成空隙部。偏光膜可被预先赋 形。
[0284] 工序(b)
[0285] 接下来,在透镜浇铸成型用铸模的空间内,利用规定的注入手段,向模具与偏光膜 之间的空隙部,注入本实施方式的光学材料用聚合性组合物。
[0286] 工序(c)
[0287] 接下来,在烘箱中或水中等可加热的装置内,以规定的温度程序,历经数小时至数 十小时,对注入有光学材料用聚合性组合物的固定有偏光膜的透镜浇铸成型用铸模进行加 热,从而进行固化成型。
[0288] 对于聚合固化的温度而言,根据聚合性组合物的组成、催化剂的种类、模具的形状 等的不同,条件有所不同,因而无法限定,可在〇~140°C的温度下进行1~48小时。
[0289] 固化成型结束后,从透镜浇铸成型用铸模中取出,由此,可得到在偏光膜的至少一 面上层叠有由聚氨酯树脂形成的层的本实施方式的塑料偏光透镜。
[0290] 对于本实施方式的塑料偏光透镜而言,为了缓和因聚合而导致的变形,优选对脱 模后的透镜进行加热而实施退火处理。
[0291] 对于本实施方式的塑料偏光透镜而言,根据需要,可在一面或两面上施以涂覆层 而使用。作为涂覆层,可举出与塑料眼镜透镜同样的底涂层、硬涂层、防反射层、防雾涂层、 防污染层、防水层等。
[0292] 以上,说明了本发明的实施方式,但上述实施方式是本发明的例示,在不损害本发 明的效果的范围内,可采用上述以外的各种构成。
[0293] 实施例
[0294] 以下,通过实施例A、B进一步详细地说明本发明,但本发明不受它们的限制。在以 下说明中,只要没有特别说明,则"份"、%是以重量为基准。
[0295] 〈实施例A>
[0296] (多异氰酸酯中的未反应1,5-戊二异氰酸
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