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JP3230302B2 - 低吸水性熱可塑性樹脂およびそれからなる光学部品 - Google Patents

低吸水性熱可塑性樹脂およびそれからなる光学部品

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JP3230302B2
JP3230302B2 JP31113492A JP31113492A JP3230302B2 JP 3230302 B2 JP3230302 B2 JP 3230302B2 JP 31113492 A JP31113492 A JP 31113492A JP 31113492 A JP31113492 A JP 31113492A JP 3230302 B2 JP3230302 B2 JP 3230302B2
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JP
Japan
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mol
polymer
resin
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carbon atoms
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典行 石川
亨 土井
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Tosoh Corp
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、N−置換マレイミド系
共重合体からなる吸水率が低く、それにともない吸水に
よる寸法変化が小さく、また、透明性,耐熱性および機
械的強度等に優れた樹脂およびそれよりなる光学部品に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、光学材料としては一般にガラスが
用いられてきたが、近年、生産性,軽量化,コストなど
の点から透明性の高分子材料が用いられるようになって
きた。この様な材料として、ポリメタクリル酸メチル
(以下PMMAと略記する)が主に用いられている。
【0003】しかし、PMMAは光学特性に優れるもの
のガラス転移温度(Tg)が100℃付近のため耐熱性
が不十分であり、また、飽和吸水率が2.1%と吸水性
が高く、かつ、それにともなう寸法変化が大きいため使
用に制限を受ける。
【0004】マレイミド系共重合体は、高い耐熱性を有
するため種々の検討がなされている。例えば、上記メタ
クリル酸メチルにN−芳香族置換マレイミドを共重合す
る方法が、特公昭43−9753号公報,特開昭61−
141715号公報,特開昭61−171708号公報
および特開昭62−109811号公報に、スチレン系
樹脂にN−芳香族置換マレイミドを共重合する方法が、
特開昭47−6891号公報,特開昭61−76512
号公報および特開昭61−276807号公報に知られ
ている。しかし、これらの方法で得られる樹脂はN−芳
香族置換マレイミド含量が増すほど耐熱性は良好となる
が、脆い,加工性が悪い,着色する等の問題があり、光
学材料としての使用に問題がある。
【0005】また、N−アルキルマレイミドとオレフィ
ンからなる共重合体は、透明性,耐熱性および機械特性
に優れた材料であるが、さらなる低吸水率化が望まれて
いる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、低吸
水性であり、かつ、それにともない吸水による寸法変化
が小さく、また透明性,耐熱性および機械的強度に優れ
た樹脂およびそれよりなる光学部品を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、この問題
に鑑み鋭意検討した結果、特定のN−置換マレイミド系
共重合体が低吸水性であり、また透明性,耐熱性および
機械的強度に優れた樹脂であることを見出し、本発明を
完成するに至った。
【0008】すなわち、本発明は、ポリマー全体の20
〜80モル%が下記一般式(I)で示される構成単位の
少なくとも1種類以上からなり、ポリマー全体の80〜
20モル%が下記一般式(II)で示される構成単位の
少なくとも1種類以上からなり、ポリマー全体の1〜
モル%が下記一般式(III)で示される構成単位の
少なくとも1種類以上からなり、ポリスチレン換算の重
量平均分子量が1×103以上5×106以下である
水性の樹脂およびそれよりなる光学部品に関する。
【0009】
【化4】
【0010】(ここで、R1は炭素数1〜18のアルキ
ル基または炭素数3〜12のシクロアルキル基を示す)
【0011】
【化5】
【0012】(ここで、 2 は水素であり、R 3 およびR
4 はメチル基を示す)
【0013】
【化6】
【0014】 (ここで、R5 メチル基、R6は炭素数12〜18のア
ルキル基を示す) 上記の樹脂は、例えば、N−アルキル置換マレイミド
類、オレフィン類および(メタ)アクリル酸エステル類
のラジカル共重合反応により得ることができる。一般式
(I)で示される構成成分を与える化合物としては、N
−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−n−
プロピルマレイミド、N−i−プロピルマレイミド、N
−n−ブチルマレイミド、N−i−ブチルマレイミド、
N−s−ブチルマレイミド、N−t−ブチルマレイミ
ド、N−n−ペンチルマレイミド、N−n−ヘキシルマ
レイミド、N−n−ヘプチルマレイミド、N−n−オク
チルマレイミド、N−ラウリルマレイミド、N−ステア
リルマレイミド、N−シクロプロピルマレイミド、N−
シクロブチルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミ
ド等のN−アルキル置換マレイミド類が挙げられ、耐熱
性の点から炭素数1〜6のマレイミド類、すなわちN−
メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−i−
ロピルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、特
にN−シクロヘキシルマレイミドを用いることが好まし
い。これらは1種または2種以上組み合わせて用いるこ
とができる。
【0015】一般式(II)で示される構成成分を与え
る化合物としては、エチレン、イソブテン、2−メチル
−1−ブテン、2−メチル−1−ペンテン、2−メチル
−1−ヘキセン、1−メチル−1−ヘプテン、1−イソ
オクテン、2−メチル−1−オクテン、2−エチル−1
−ペンテン、2−メチル−2−ブテン、2−メチル−2
−ペンテン、2−メチル−2−ヘキセン等のオレフィン
類が挙げられ、耐熱性および機械特性の点からイソブテ
ンを用いることが好ましい。これらは1種または2種以
上組み合わせて用いることができる。
【0016】一般式(III)で示される構成成分を与
える化合物としては、炭素数が4〜18の(メタ)アク
リル酸エステル類であり、n−ブチルアクリレート、n
−ヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレー
ト、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、
n−ブチルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレー
ト、シクロヘキシルメタクリレート、ラウリルメタクリ
レート、ステアリルメタクリレート等が挙げられる。こ
れらのうち低吸水化の点から炭素数6〜18、特に炭素
数12〜18のメタクリル酸エステル類を用いることが
好ましい。炭素数が4未満では低吸水化への効果が小さ
く、また、炭素数が18を越えると耐熱性が低下するた
め好ましくない。これらは1種または2種以上組み合わ
せて用いることができる。
【0017】一般式(I)で示される構成成分の含有量
は、ポリマー全体の20〜80モル%であり、20〜6
0モル%、特に25〜50モル%が好ましい.この成分
(I)が80モル%を越える場合には生成するポリマー
は脆くなり好ましくなく、20モル%未満の場合には生
成するポリマーの耐熱性が低下するため好ましくない。
【0018】一般式(II)で示される構成成分の含有
量は、ポリマー全体の80〜20モル%であり、80〜
40モル%が好ましい。この成分(II)が80モル%
を越える場合にはポリマーの耐熱性が低下するため好ま
しくなく、20モル%未満の場合には生成するポリマー
は脆くなり好ましくない。
【0019】さらに、一般式(III)で示される構成
成分の含有量は、ポリマー全体の1〜40モル%であ
り、1〜25モル%、特に1〜10モル%が好ましい。
この成分(III)が40モル%を越える場合には生成
するポリマーの耐熱性が低下するため好ましくなく、1
モル%未満の場合には生成するポリマーの吸水率の低下
に貢献しない。
【0020】
【0021】これらモノマーの重合は公知の重合法、例
えば塊状重合法,溶液重合法,懸濁重合法および乳化重
合法のいずれもが採用可能である。
【0022】重合開始剤としては、ベンゾイルパーオキ
サイド、ラウリルパーオキサイド、オクタノイルパーオ
キサイド、アセチルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパ
ーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジク
ミルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシアセテ−
ト、t−ブチルパーオキシベンゾエ−ト、パーブチルネ
オデカネート等の有機過酸化物または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(2−ブチロニトリル)、2,2’−アゾビスイ
ソブチロニトリル、ジメチル−2,2’−アゾビスイソ
ブチレート、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1
−カルボニトリル)等のアゾ系開始剤が挙げられる。
【0023】溶液重合法において使用可能な溶媒として
は、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、
シクロヘキサン、ジオキサン、テトラヒドロフラン、ア
セトン、メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミド、
イソプロピルアルコール、ブチルアルコール等が挙げら
れる。
【0024】重合温度は開始剤の分解温度に応じて適宜
設定することができるが、一般的には40〜150℃の
範囲で行うことが好ましい。
【0025】また、ポリマー中に含まれる残存マレイミ
ドモノマー量は3重量%以下、好ましくは1重量%以
下、特に好ましくは0.1重量%以下であり、残存モノ
マーが3重量%を越える場合には得られるポリマーが着
色する傾向にあり好ましくない。
【0026】ここで、生成する樹脂の重量平均分子量
(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー
(GPC)により求めることができる。本発明の樹脂の
分子量は1×103以上5×106以下、特に1×105
以上1×106以下のものが好ましい。分子量が5×1
6を越える場合には成形性が悪くなり、1×103未満
の場合には得られる樹脂が脆くなる傾向にある。
【0027】なお、本発明において得られる樹脂には、
必要に応じてヒンダードフェノール,有機リン酸エステ
ルのような熱安定剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収
剤、ヒンダードアミン系紫外線安定剤、各種潤滑剤、染
料等を添加してもよい。さらに、これと相溶可能な他の
樹脂を混合することもできる。
【0028】本発明の樹脂は、低吸水性であり、かつ、
それにともない吸水による寸法変化が小さく、また、透
明性,耐熱性および機械的強度に優れ、各種光学部品と
して有用である。
【0029】光学部品としては、コンパクトディスクレ
ンズ,レーザープリンタ用レンズ,ビデオ用レンズ,カ
メラ用レンズ等の球面,非球面レンズ類、メガネレンズ
等の光学レンズ類、光ファイバー、光ディスクおよび光
カードの基板、プリズム、ヘッドライトレンズ,フォグ
ライトレンズ,ターンレンズ,ブレーキランプレンズ等
の自動車用レンズ類、信号用レンズ、照明部品等が挙げ
られる。
【0030】本発明の樹脂を成形する方法としては、射
出成形法、押出成形法、圧縮成形法、スピンコート法等
の通常の成形方法が挙げられる。
【0031】得られた成形体にはハードコーティング、
反射防止コート等の処理をすることもできる。
【0032】
【実施例】以下本発明を実施例により説明するが、本発
明は実施例に限定されるものではない。
【0033】生成ポリマーの分子量は、GPC(東ソー
(株)製 HLC−802A)を用い、ポリスチレン換
算により求めた。
【0034】生成ポリマーのTgは、(株)セイコー電
子製 DSC200を用いて測定した。
【0035】光線透過率は、ASTM 1746に準拠
して測定した。
【0036】飽和吸水率および吸水による寸法変化は、
JIS K 7209およびJISK 7114に準拠
して測定した。
【0037】得られたポリマーをラボプラストミル(東
洋精機社)によりペレット化し、小型射出成形機(パナ
ジェクション;松下電器産業株式会社製)を用いて試験
片を成形した。曲げ強度は、ASTM D790に準拠
して評価した。
【0038】実施例1 撹拌機、窒素導入管、イソブテン導入管、温度計および
脱気管の付いた10lオートクレーブにN−シクロヘキ
シルマレイミド632g、ラウリルメタクリレート10
0g、パーブチルネオデカネート3gおよびジオキサン
5lを仕込み、窒素で数回パージした後、液化イソブテ
ン2.8lを仕込み、60℃で5時間反応を行った。
【0039】反応内容物をエタノールに注ぎ、ポリマー
を析出させた。得られたポリマーをクロロホルム/エタ
ノールで再沈精製した後、減圧下60℃で24時間乾燥
した。収量は840gであった。
【0040】得られたポリマーの1H−NMR測定およ
び元素分析結果より、生成ポリマー中のマレイミド単位
は46モル%、ラウリルメタクリレート単位は4モル
%、イソブテン単位は50モル%であった。得られたポ
リマーは、分子量(Mw)345000であった。特性
評価結果を表1に示す。
【0041】実施例2 実施例1と同様の装置にN−シクロヘキシルマレイミド
632g、ラウリルメタクリレート300g、パーブチ
ルネオデカネート3gおよびジオキサン5lを仕込み、
窒素で数回パージした後、液化イソブテン2.8lを仕
込み、60℃で5時間反応を行った。
【0042】反応内容物をエタノールに注ぎ、ポリマー
を析出させた。得られたポリマーをクロロホルム/エタ
ノールで再沈精製した後、減圧下60℃で24時間乾燥
した。収量は850gであった。
【0043】得られたポリマーの1H−NMR測定およ
び元素分析結果より、生成ポリマー中のマレイミド単位
は44モル%、ラウリルメタクリレート単位は6モル
%、イソブテン単位は50モル%であった。得られたポ
リマーは、分子量(Mw)327000であった。特性
評価結果を表1に示す。
【0044】比較例0 実施例1と同様の装置にN−シクロヘキシルマレイミド
632g、ヘキシルメタクリレート163g、パーブチ
ルネオデカネート3gおよびジオキサン5lを仕込み、
窒素で数回パージした後、液化イソブテン2.8lを仕
込み、60℃で5時間反応を行った。
【0045】反応内容物をエタノールに注ぎ、ポリマー
を析出させた。得られたポリマーをクロロホルム/エタ
ノールで再沈精製した後、減圧下60℃で24時間乾燥
した。収量は830gであった。
【0046】得られたポリマーの1H−NMR測定およ
び元素分析結果より、生成ポリマー中のマレイミド単位
は40モル%、ヘキシルメタクリレート単位は10モル
%、イソブテン単位は50モル%であった。得られたポ
リマーは、分子量(Mw)230000であった。特性
評価結果を表1に示す。
【0047】比較例1 実施例1と同様の装置にN−シクロヘキシルマレイミド
632g、パーブチルネオデカネート3gおよびジオキ
サン5lを仕込み、窒素で数回パージした後、液化イソ
ブテン2.8lを仕込み、60℃で5時間反応を行っ
た。
【0048】反応内容物をエタノールに注ぎ、ポリマー
を析出させた。得られたポリマーをクロロホルム/エタ
ノールで再沈精製した後、減圧下60℃で24時間乾燥
した。収量は760gであった。
【0049】得られたポリマーの1H−NMR測定およ
び元素分析結果より、生成ポリマー中のマレイミド単位
は50モル%、イソブテン単位は50モル%であった。
得られたポリマーは、分子量(Mw)266000であ
った。特性評価結果を表1に示す。
【0050】比較例2 アクリル樹脂(三菱レイヨン(株)製 アクリペットV
H)を用いて同様の測定を行った。特性評価結果を表1
に示す。
【0051】
【表1】
【0052】
【発明の効果】実施例より明かなように、本発明の熱可
塑性樹脂は透明性,耐熱性および機械的強度に優れ、吸
水性および吸水による寸法安定性が著しく改良されてい
る。これらは各種光学部品,照明部品などの光学材料と
して有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08F 210/00 C08F 220/18 C08F 222/04 G02B 1/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリマー全体の20〜80モル%が下記一
    般式(I)で示される構成単位の少なくとも1種類以上
    からなり、ポリマー全体の80〜20モル%が下記一般
    式(II)で示される構成単位の少なくとも1種類以上
    からなり、ポリマー全体の1〜25モル%が下記一般式
    (III)で示される構成単位の少なくとも1種類以上
    からなり、ポリスチレン換算の重量平均分子量が1×1
    3以上5×106以下である樹脂。 【化1】 (ここで、R1は炭素数1〜18のアルキル基または炭
    素数3〜12のシクロアルキル基を示す) 【化2】 (ここで、 2 は水素であり、R 3 およびR 4 はメチル基
    を示す) 【化3】 (ここで、R5 メチル基、R6は炭素数12〜18のア
    ルキル基を示す)
  2. 【請求項2】請求項1に記載の樹脂よりなる光学部品。
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