JPH11246661A - 透光性無機・有機ハイブリッド - Google Patents
透光性無機・有機ハイブリッドInfo
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- JPH11246661A JPH11246661A JP5199798A JP5199798A JPH11246661A JP H11246661 A JPH11246661 A JP H11246661A JP 5199798 A JP5199798 A JP 5199798A JP 5199798 A JP5199798 A JP 5199798A JP H11246661 A JPH11246661 A JP H11246661A
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- inorganic
- organic hybrid
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- Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 無機成分による屈折率の制御性を効率良くし
た透光性無機・有機ハイブリッドおよびその製造方法を
提供すること。 【解決手段】 末端シラノール型ポリジメチリシロキサ
ンおよび／またはオルガノアルコキシシランと金属アル
コキシドから合成される無機・有機ハイブリッドにおい
て、シリコン以外の金属アルコキシドで金属元素種の異
なる２種以上の金属アルコキシドから作製され、系内に
シリコン以外に複数の金属あるいは半金属元素種を含有
した透光性無機・有機ハイブリッド。また、シリコン以
外の金属アルコキシドで金属元素種の価数が異なる２種
以上の金属アルコキシドから作製され、系内にシリコン
以外に価数の異なる金属あるいは半金属元素種を含有す
る透光性無機・有機ハイブリッド。前記透光性無機・有
機ハイブリッドの製造におけるシリコン以外の金属アル
コキシドとしては、複合アルコキシドを使用する。
た透光性無機・有機ハイブリッドおよびその製造方法を
提供すること。 【解決手段】 末端シラノール型ポリジメチリシロキサ
ンおよび／またはオルガノアルコキシシランと金属アル
コキシドから合成される無機・有機ハイブリッドにおい
て、シリコン以外の金属アルコキシドで金属元素種の異
なる２種以上の金属アルコキシドから作製され、系内に
シリコン以外に複数の金属あるいは半金属元素種を含有
した透光性無機・有機ハイブリッド。また、シリコン以
外の金属アルコキシドで金属元素種の価数が異なる２種
以上の金属アルコキシドから作製され、系内にシリコン
以外に価数の異なる金属あるいは半金属元素種を含有す
る透光性無機・有機ハイブリッド。前記透光性無機・有
機ハイブリッドの製造におけるシリコン以外の金属アル
コキシドとしては、複合アルコキシドを使用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レンズ、光フィル
ター、光デバイス等の光学分野に使用できる透光性無機
・有機ハイブリッドに関する。
ター、光デバイス等の光学分野に使用できる透光性無機
・有機ハイブリッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】ゾル・ゲル法はセラミックス、ガラスの
バルク、コーティング、ファイバー、微粒子、多孔体な
どの製造技術として知られているが、近年ゾル・ゲル法
を応用した無機・有機ハイブリッドがポリマー、セラミ
ックス、コンポジットのいずれとも異なる新しい概念の
材料系として注目されている。無機質と有機質を分子レ
ベルで化学的に結合させた無機・有機ハイブリッドは、
（１）無機と有機の特性を互いに補う、（２）新しい機
能や特殊な機能の付与が可能、（３）無限に近い組み合
わせがある、（４）低温で合成が可能、などの特徴を有
する。このような無機・有機ハイブリッドの例として
は、有機修飾シリケート（A. Kaiser et al., J. Membr
ance Soc. 22, 257-268(1985) ）やセラマー（G. L. Wi
lkes et al.,Polym. Prep. 26, 300-302(1985), H.-H.
Huang et al., Polymer. Bull. 14,557-564(1985) ）と
呼ばれるものがある。これらは、Ｓｉ−Ｏガラス網目の
中に有機基を導入した構造であり、ゾル・ゲル法の前駆
体として使用される金属アルコキシドやアルキルアルコ
キシシラン等の加水分解・重縮合反応によって合成され
ている。
バルク、コーティング、ファイバー、微粒子、多孔体な
どの製造技術として知られているが、近年ゾル・ゲル法
を応用した無機・有機ハイブリッドがポリマー、セラミ
ックス、コンポジットのいずれとも異なる新しい概念の
材料系として注目されている。無機質と有機質を分子レ
ベルで化学的に結合させた無機・有機ハイブリッドは、
（１）無機と有機の特性を互いに補う、（２）新しい機
能や特殊な機能の付与が可能、（３）無限に近い組み合
わせがある、（４）低温で合成が可能、などの特徴を有
する。このような無機・有機ハイブリッドの例として
は、有機修飾シリケート（A. Kaiser et al., J. Membr
ance Soc. 22, 257-268(1985) ）やセラマー（G. L. Wi
lkes et al.,Polym. Prep. 26, 300-302(1985), H.-H.
Huang et al., Polymer. Bull. 14,557-564(1985) ）と
呼ばれるものがある。これらは、Ｓｉ−Ｏガラス網目の
中に有機基を導入した構造であり、ゾル・ゲル法の前駆
体として使用される金属アルコキシドやアルキルアルコ
キシシラン等の加水分解・重縮合反応によって合成され
ている。
【０００３】前記理由により、無機・有機ハイブリッド
は、光学、機械、化学、電子・電気、生体等の幅広い分
野での応用が期待される。中でも、透光性のハイブリッ
ドは、レンズや光フィルター、光導波路、有機色素・半
導体微粒子・金属微粒子のホストなど新しい光学材料と
して有望である。無機・有機ハイブリッドを利用した光
学材料として次のような特徴が考えられるからである。
（１）広い範囲で屈折率を制御できるために、例えばプ
ラスチックファイバーなどの有機系の低屈折材料にも、
また無機の非線形光学結晶など高屈折材料にも対応して
光接続ができる。（２）透過する光の波長範囲が広い。
（３）無機系の光学材料に比べて軽量である。（４）低
温で合成可能なので、有機系のクロミック分子、色素、
非線形光学分子をドープできるホスト材料となる。これ
らは、固体色素レーザー、光や電気で色が変化する膜、
光スイッチなどとして応用される。（５）有機材料より
耐熱性と安定性に優れたフレキシブルな導波路が作製可
能である。これは、光学部品間を接続するのに有利とな
る。
は、光学、機械、化学、電子・電気、生体等の幅広い分
野での応用が期待される。中でも、透光性のハイブリッ
ドは、レンズや光フィルター、光導波路、有機色素・半
導体微粒子・金属微粒子のホストなど新しい光学材料と
して有望である。無機・有機ハイブリッドを利用した光
学材料として次のような特徴が考えられるからである。
（１）広い範囲で屈折率を制御できるために、例えばプ
ラスチックファイバーなどの有機系の低屈折材料にも、
また無機の非線形光学結晶など高屈折材料にも対応して
光接続ができる。（２）透過する光の波長範囲が広い。
（３）無機系の光学材料に比べて軽量である。（４）低
温で合成可能なので、有機系のクロミック分子、色素、
非線形光学分子をドープできるホスト材料となる。これ
らは、固体色素レーザー、光や電気で色が変化する膜、
光スイッチなどとして応用される。（５）有機材料より
耐熱性と安定性に優れたフレキシブルな導波路が作製可
能である。これは、光学部品間を接続するのに有利とな
る。
【０００４】光学材料の観点から、無機・有機ハイブリ
ッドの透光性と屈折率の制御が基本的性質として重要で
ある。特に、無機・有機ハイブリッドの屈折率制御につ
いては、Ｓｉ以外の無機成分（Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎ
ｂ、Ｔａ等）を系内に導入して、金属元素の高い電子分
極による高屈折率化が行われている(S.Katayama et a
l., Proc. SPIE Vol.3136 (Sol-Gel Optics IV), 134-1
42(1997)) 。透明な無機・有機ハイブリッドでは、屈折
率がそれぞれの無機成分の含有量とともに直線的に増加
するLorentz-Lorenzの関係を示すことが知られている。
ッドの透光性と屈折率の制御が基本的性質として重要で
ある。特に、無機・有機ハイブリッドの屈折率制御につ
いては、Ｓｉ以外の無機成分（Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎ
ｂ、Ｔａ等）を系内に導入して、金属元素の高い電子分
極による高屈折率化が行われている(S.Katayama et a
l., Proc. SPIE Vol.3136 (Sol-Gel Optics IV), 134-1
42(1997)) 。透明な無機・有機ハイブリッドでは、屈折
率がそれぞれの無機成分の含有量とともに直線的に増加
するLorentz-Lorenzの関係を示すことが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の無機・有機ハイ
ブリッドでは、シリコンの他に１種類の無機成分を加え
てその屈折率を増加し、無機成分の添加量で屈折率を制
御していた。高い屈折率を得るには無機成分の割合を増
加することになるが、屈折率は無機成分の添加量に比例
するために、無機成分による屈折率の制御性が非効率で
あった。すなわち、高屈折を得るには無機成分の添加量
を比例的に増加しなくてはならないために、柔軟性など
の有機質の特徴を保持したまま高屈折率を得るのが難し
くなってくる。
ブリッドでは、シリコンの他に１種類の無機成分を加え
てその屈折率を増加し、無機成分の添加量で屈折率を制
御していた。高い屈折率を得るには無機成分の割合を増
加することになるが、屈折率は無機成分の添加量に比例
するために、無機成分による屈折率の制御性が非効率で
あった。すなわち、高屈折を得るには無機成分の添加量
を比例的に増加しなくてはならないために、柔軟性など
の有機質の特徴を保持したまま高屈折率を得るのが難し
くなってくる。
【０００６】本発明では、このような点に鑑みなされた
もので、無機成分による屈折率の制御性を効率良くした
透光性無機・有機ハイブリッドおよびその製造方法を提
供することを目的とする。
もので、無機成分による屈折率の制御性を効率良くした
透光性無機・有機ハイブリッドおよびその製造方法を提
供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、（１）末端シラノール型ポリジメチルシ
ロキサンおよび／またはオルガノアルコキシシランと金
属アルコキシドから合成される無機・有機ハイブリッド
において、シリコン以外の金属アルコキシドで金属元素
種の異なる２種以上の金属アルコキシドから作製され、
系内にシリコン以外に複数の金属あるいは半金属元素種
を含有する透光性無機・有機ハイブリッドである。ま
た、（２）末端シラノール型ポリジメチルシロキサンお
よび／またはオルガノアルコキシシランと金属アルコキ
シドから合成される無機・有機ハイブリッドにおいて、
シリコン以外の金属アルコキシドで金属元素種の価数が
異なる２種以上の金属アルコキシドから作製され、系内
にシリコン以外に価数の異なる金属あるいは半金属元素
種を含有する透光性無機・有機ハイブリッドである。ま
た、本発明は、（３）上記した透光性無機・有機ハイブ
リッドの製造におけるシリコン以外の金属アルコキシド
として、複合アルコキシドを使用する製造方法である。
に、本発明は、（１）末端シラノール型ポリジメチルシ
ロキサンおよび／またはオルガノアルコキシシランと金
属アルコキシドから合成される無機・有機ハイブリッド
において、シリコン以外の金属アルコキシドで金属元素
種の異なる２種以上の金属アルコキシドから作製され、
系内にシリコン以外に複数の金属あるいは半金属元素種
を含有する透光性無機・有機ハイブリッドである。ま
た、（２）末端シラノール型ポリジメチルシロキサンお
よび／またはオルガノアルコキシシランと金属アルコキ
シドから合成される無機・有機ハイブリッドにおいて、
シリコン以外の金属アルコキシドで金属元素種の価数が
異なる２種以上の金属アルコキシドから作製され、系内
にシリコン以外に価数の異なる金属あるいは半金属元素
種を含有する透光性無機・有機ハイブリッドである。ま
た、本発明は、（３）上記した透光性無機・有機ハイブ
リッドの製造におけるシリコン以外の金属アルコキシド
として、複合アルコキシドを使用する製造方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の透光性無機・有機ハイブ
リッドは、金属アルコキシドとポリジメチルシロキサン
や加水分解したオルガノアルコキシシランのシラノール
基とが反応して、Ｍ−Ｏ−Ｍ結合（Ｍは金属、半金属原
子）から成る無機骨格とＳｉ（Ｒ）m（Ｏ−）(4-m)/2
基や−Ｏ−［−Ｓｉ（Ｒ）2 −Ｏ−］n −基（ここでＲ
は有機基で、ｍはＳｉに結合した有機基の数で、ｎはジ
メチルシロキサンの数である）が化学結合した構造であ
る。このような構造は、炭素、水素、酸素、窒素等から
なる有機物に、金属、半金属が化学結合して重合した、
すなわち原子・分子レベルで融合した構造である。
リッドは、金属アルコキシドとポリジメチルシロキサン
や加水分解したオルガノアルコキシシランのシラノール
基とが反応して、Ｍ−Ｏ−Ｍ結合（Ｍは金属、半金属原
子）から成る無機骨格とＳｉ（Ｒ）m（Ｏ−）(4-m)/2
基や−Ｏ−［−Ｓｉ（Ｒ）2 −Ｏ−］n −基（ここでＲ
は有機基で、ｍはＳｉに結合した有機基の数で、ｎはジ
メチルシロキサンの数である）が化学結合した構造であ
る。このような構造は、炭素、水素、酸素、窒素等から
なる有機物に、金属、半金属が化学結合して重合した、
すなわち原子・分子レベルで融合した構造である。
【０００９】無機骨格とは、Ｍ−Ｏ−Ｍ結合を骨格とし
て鎖状、平面状あるいは３次元状に重合した高分子であ
る。Ｍ−Ｏ−Ｍ結合が無機成分を表すものである。Ｓｉ
（Ｒ）m （Ｏ−）(4-m)/2 基および−Ｏ−［−Ｓｉ
（Ｒ）2 −Ｏ−］n −基における有機基Ｒとは、例え
ば、−ＣＨ3 、−Ｃ2 Ｈ5 、−Ｃ3 Ｈ7 、−Ｃ4Ｈ9 、
−ＣＨ＝ＣＨ2 、−Ｃ6 Ｈ5 、−ＣＦ3 、−Ｃ2 Ｆ5 、
−Ｃ3 Ｆ7 、−Ｃ4 Ｆ9 、−ＣＨ2 ＣＨ2 ＣＦ3 、−Ｃ
Ｈ2 ＣＨ2 Ｃ6 Ｆ13、−ＣＨ2 ＣＨ2 Ｃ8Ｆ17等であ
り、有機成分を表すものである。
て鎖状、平面状あるいは３次元状に重合した高分子であ
る。Ｍ−Ｏ−Ｍ結合が無機成分を表すものである。Ｓｉ
（Ｒ）m （Ｏ−）(4-m)/2 基および−Ｏ−［−Ｓｉ
（Ｒ）2 −Ｏ−］n −基における有機基Ｒとは、例え
ば、−ＣＨ3 、−Ｃ2 Ｈ5 、−Ｃ3 Ｈ7 、−Ｃ4Ｈ9 、
−ＣＨ＝ＣＨ2 、−Ｃ6 Ｈ5 、−ＣＦ3 、−Ｃ2 Ｆ5 、
−Ｃ3 Ｆ7 、−Ｃ4 Ｆ9 、−ＣＨ2 ＣＨ2 ＣＦ3 、−Ｃ
Ｈ2 ＣＨ2 Ｃ6 Ｆ13、−ＣＨ2 ＣＨ2 Ｃ8Ｆ17等であ
り、有機成分を表すものである。
【００１０】本発明でいう透光性とは、紫外線域から赤
外線域の光、特に可視光域を透過する性質であり、レン
ズ、光フィルター、光デバイス等の光学分野に使用可能
な透過率を有することを意味する。
外線域の光、特に可視光域を透過する性質であり、レン
ズ、光フィルター、光デバイス等の光学分野に使用可能
な透過率を有することを意味する。
【００１１】無機成分としてシリコン以外に複数の金属
あるいは半金属元素種を含有した無機・有機ハイブリッ
ドの屈折率は、それぞれの金属あるいは半金属元素種を
１種含有した無機・有機ハイブリッドの屈折率より高く
なるために、より効率良く屈折率を制御できる。この効
果は、原子価の異なる金属あるいは半金属元素種を組み
合わせることによって更に顕著となる。ここで、原子価
の異なる金属あるいは半金属元素種とは、具体的には、
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ（１価）やＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ（２
価）やＢ、Ａｌ、Ｙ、Ｃｏ（３価）やＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ
（４価）やＮｂ、Ｔａ（５価）等である。このように２
種以上の金属あるいは半金属元素種を組み合わせること
によって屈折率が増加するのは、無機・有機ハイブリッ
ド骨格が複数の相異なった金属あるいは半金属の酸素配
位多面体で構成されるため、隣接する異なる金属あるい
は半金属の酸素配位多面体によって分極構造や配位構造
が変化することによると考えられる。特に、価数の異な
る金属あるいは半金属の酸素配位多面体で構成される場
合は、更に分極構造や配位構造の変化が著しくなると考
えられる。
あるいは半金属元素種を含有した無機・有機ハイブリッ
ドの屈折率は、それぞれの金属あるいは半金属元素種を
１種含有した無機・有機ハイブリッドの屈折率より高く
なるために、より効率良く屈折率を制御できる。この効
果は、原子価の異なる金属あるいは半金属元素種を組み
合わせることによって更に顕著となる。ここで、原子価
の異なる金属あるいは半金属元素種とは、具体的には、
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ（１価）やＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ（２
価）やＢ、Ａｌ、Ｙ、Ｃｏ（３価）やＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ
（４価）やＮｂ、Ｔａ（５価）等である。このように２
種以上の金属あるいは半金属元素種を組み合わせること
によって屈折率が増加するのは、無機・有機ハイブリッ
ド骨格が複数の相異なった金属あるいは半金属の酸素配
位多面体で構成されるため、隣接する異なる金属あるい
は半金属の酸素配位多面体によって分極構造や配位構造
が変化することによると考えられる。特に、価数の異な
る金属あるいは半金属の酸素配位多面体で構成される場
合は、更に分極構造や配位構造の変化が著しくなると考
えられる。
【００１２】本発明の金属アルコキシドとは、化学式Ｍ
（ＯＲ）n で表されるものである。ここで、Ｍは金属あ
るいは半金属であり、例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃ
ａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｂ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ、
Ｎｂ、Ｙ、Ｃｏ等である。また、Ｒは有機基であり、ｎ
は金属あるいは半金属Ｍの価数である。本発明で使用す
る金属アルコキシドは特に限定しないが、例えば、メト
キシド、エトキシド、プロポキシド、ブトキシド等が挙
げられる。また、金属アルコキシドは、そのアルコキシ
基の一部をβ−ジケトン、β−ケトエステル、アルカノ
ールアミン、アルキルアルカノールアミン、有機酸等で
置換して使用してもよい。
（ＯＲ）n で表されるものである。ここで、Ｍは金属あ
るいは半金属であり、例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃ
ａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｂ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ、
Ｎｂ、Ｙ、Ｃｏ等である。また、Ｒは有機基であり、ｎ
は金属あるいは半金属Ｍの価数である。本発明で使用す
る金属アルコキシドは特に限定しないが、例えば、メト
キシド、エトキシド、プロポキシド、ブトキシド等が挙
げられる。また、金属アルコキシドは、そのアルコキシ
基の一部をβ−ジケトン、β−ケトエステル、アルカノ
ールアミン、アルキルアルカノールアミン、有機酸等で
置換して使用してもよい。
【００１３】本発明で使用するオルガノアルコキシシラ
ンとは、化学式Ｓｉ（Ｒ）m （ＯＲ″）(4-m)/2 で表さ
れ、有機基Ｒが−ＣＨ3 、−Ｃ2 Ｈ5 、−Ｃ3 Ｈ7 、−
Ｃ4Ｈ9 、−ＣＨ＝ＣＨ2 、−Ｃ6 Ｈ5 、−ＣＦ3 、−
Ｃ2 Ｆ5 、−Ｃ3 Ｆ7 、−Ｃ4 Ｆ9 、−ＣＨ2 ＣＨ2 Ｃ
Ｆ3 、−ＣＨ2 ＣＨ2 Ｃ6 Ｆ13、−ＣＨ2 ＣＨ2 Ｃ8Ｆ
17等であり、アルコキシ基−ＯＲ″がメトキシ基、エト
キシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等で構成されるもの
である。オルガノアルコキシシランはアルコキシ基に対
して等モル以下の水で予め加水分解（部分加水分解）し
て使用しても良い。
ンとは、化学式Ｓｉ（Ｒ）m （ＯＲ″）(4-m)/2 で表さ
れ、有機基Ｒが−ＣＨ3 、−Ｃ2 Ｈ5 、−Ｃ3 Ｈ7 、−
Ｃ4Ｈ9 、−ＣＨ＝ＣＨ2 、−Ｃ6 Ｈ5 、−ＣＦ3 、−
Ｃ2 Ｆ5 、−Ｃ3 Ｆ7 、−Ｃ4 Ｆ9 、−ＣＨ2 ＣＨ2 Ｃ
Ｆ3 、−ＣＨ2 ＣＨ2 Ｃ6 Ｆ13、−ＣＨ2 ＣＨ2 Ｃ8Ｆ
17等であり、アルコキシ基−ＯＲ″がメトキシ基、エト
キシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等で構成されるもの
である。オルガノアルコキシシランはアルコキシ基に対
して等モル以下の水で予め加水分解（部分加水分解）し
て使用しても良い。
【００１４】本発明で使用するポリシロキサンとは、化
学式ＨＯ−［−Ｓｉ（Ｒ）2 −Ｏ−］n −Ｈで表される
直鎖状重合体であり、有機基Ｒが−ＣＨ3 、−Ｃ
2 Ｈ5 、−Ｃ3 Ｈ7 、−Ｃ4 Ｈ9 、−ＣＨ＝ＣＨ2 、−
Ｃ6 Ｈ5 等で構成されるものである。例えば、ポリジメ
チルシロキサン、ポリジエチルシロキサン、ポリジプロ
ピルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン、ポリメチ
ルフェニルシロキサン等が挙げられる。ただし、ｎが５
００を越えると溶媒に溶解しなかったり、反応点である
水酸基の占める割合が少なくなって無機・有機ハイブリ
ッドが合成できないために好ましくない。
学式ＨＯ−［−Ｓｉ（Ｒ）2 −Ｏ−］n −Ｈで表される
直鎖状重合体であり、有機基Ｒが−ＣＨ3 、−Ｃ
2 Ｈ5 、−Ｃ3 Ｈ7 、−Ｃ4 Ｈ9 、−ＣＨ＝ＣＨ2 、−
Ｃ6 Ｈ5 等で構成されるものである。例えば、ポリジメ
チルシロキサン、ポリジエチルシロキサン、ポリジプロ
ピルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン、ポリメチ
ルフェニルシロキサン等が挙げられる。ただし、ｎが５
００を越えると溶媒に溶解しなかったり、反応点である
水酸基の占める割合が少なくなって無機・有機ハイブリ
ッドが合成できないために好ましくない。
【００１５】本発明の加水分解では、アルコキシ基に対
して０．５〜１０モル倍の水を添加する。この際、無機
酸、有機酸あるはそれらの両方を触媒として使用する。
添加する水は、アルコール等の有機溶媒で希釈してもよ
い。
して０．５〜１０モル倍の水を添加する。この際、無機
酸、有機酸あるはそれらの両方を触媒として使用する。
添加する水は、アルコール等の有機溶媒で希釈してもよ
い。
【００１６】本発明で使用する複合アルコキシドは、２
種以上の金属アルコキシドがアルコキシ基を介して架橋
しているものである。例えば、アルカリ金属やアルカリ
土類金属とＴｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｂｉの組み合わ
せ、ランタノイド金属とＡｌ、Ｇａの組み合わせ、Ａｌ
とＴｉ、Ｚｒの組み合わせなどである。
種以上の金属アルコキシドがアルコキシ基を介して架橋
しているものである。例えば、アルカリ金属やアルカリ
土類金属とＴｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｂｉの組み合わ
せ、ランタノイド金属とＡｌ、Ｇａの組み合わせ、Ａｌ
とＴｉ、Ｚｒの組み合わせなどである。
【００１７】前記複合アルコキシドは、末端シラノール
型ポリジメチルシロキサンおよび／またはオルガノアル
コキシシランおよび有機溶媒と混合された後、加水分解
される。この加水分解溶液を膜あるいはバルク状にゲル
化し、熱処理されて、系内にシリコン以外に複数の金属
あるいは半金属元素種を含有する透光性無機・有機ハイ
ブリッドが作製できる。複合アルコキシドを使用する
と、出発原料段階から分子レベルで相異なった金属ある
いは半金属種を隣同士に配置できるため、作製した無機
・有機ハイブリッド構造中に効率良く隣接する異なる金
属あるいは半金属の酸素配位多面体を配置でき、より高
い屈折率を得ることができる。
型ポリジメチルシロキサンおよび／またはオルガノアル
コキシシランおよび有機溶媒と混合された後、加水分解
される。この加水分解溶液を膜あるいはバルク状にゲル
化し、熱処理されて、系内にシリコン以外に複数の金属
あるいは半金属元素種を含有する透光性無機・有機ハイ
ブリッドが作製できる。複合アルコキシドを使用する
と、出発原料段階から分子レベルで相異なった金属ある
いは半金属種を隣同士に配置できるため、作製した無機
・有機ハイブリッド構造中に効率良く隣接する異なる金
属あるいは半金属の酸素配位多面体を配置でき、より高
い屈折率を得ることができる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を説明するが、
本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではな
い。
本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではな
い。
【００１９】［実施例１］末端シラノール型ポリジメチ
ルシロキサン（ＰＤＭＳ、平均分子量３０００）とアセ
ト酢酸エチルで化学改質したチタンエトキシド（４価）
およびアルミニウムブトキシド（３価）をエタノール溶
媒で混合し、水を加えて加水分解した。ここで、ＰＤＭ
Ｓ：金属アルコキシドのモル比は１：４であり、チタン
エトキシド：アルミニウムブトキシドのモル比は２：１
である。この加水分解溶液を７０℃でゲル化させた後、
１５０℃で熱処理して透明な無機・有機ハイブリッドを
作製した。屈折率は、アッベ屈折計を用いて、５８９ｎ
ｍの波長で測定した。その結果、屈折率は、１．４４０
であった。図１に示すように、それぞれ単独で無機成分
を含む場合（比較例１および２）に比べて屈折率が高
く、同量の無機成分でも複数の無機成分を導入する方が
屈折率の制御が効果的に行える。
ルシロキサン（ＰＤＭＳ、平均分子量３０００）とアセ
ト酢酸エチルで化学改質したチタンエトキシド（４価）
およびアルミニウムブトキシド（３価）をエタノール溶
媒で混合し、水を加えて加水分解した。ここで、ＰＤＭ
Ｓ：金属アルコキシドのモル比は１：４であり、チタン
エトキシド：アルミニウムブトキシドのモル比は２：１
である。この加水分解溶液を７０℃でゲル化させた後、
１５０℃で熱処理して透明な無機・有機ハイブリッドを
作製した。屈折率は、アッベ屈折計を用いて、５８９ｎ
ｍの波長で測定した。その結果、屈折率は、１．４４０
であった。図１に示すように、それぞれ単独で無機成分
を含む場合（比較例１および２）に比べて屈折率が高
く、同量の無機成分でも複数の無機成分を導入する方が
屈折率の制御が効果的に行える。
【００２０】［実施例２］モノメチルジエトキシシラ
ン、ジメチルジエトキシシラン、およびアセト酢酸エチ
ルで化学改質したタンタルエトキシド（５価）とジルコ
ニウムブトキシド（４価）をエタノール溶媒で混合し、
塩酸触媒の水を加えて加水分解した。ここで、モノメチ
ルジエトキシシラン：ジメチルジエトキシシラン：タン
タルエトキシド：ジルコニウムブトキシドのモル比は、
２：４：１：１である。この加水分解溶液を７０℃でゲ
ル化させた後、１５０℃で熱処理して透明な無機・有機
ハイブリッドを作製した。屈折率は、１．４４５であっ
た。図２に示すように、それぞれ単独で無機成分を含む
場合（比較例３および４）に比べて屈折率が高く、同量
の無機成分でも複数の無機成分を導入する方が屈折率の
制御が効果的に行える。
ン、ジメチルジエトキシシラン、およびアセト酢酸エチ
ルで化学改質したタンタルエトキシド（５価）とジルコ
ニウムブトキシド（４価）をエタノール溶媒で混合し、
塩酸触媒の水を加えて加水分解した。ここで、モノメチ
ルジエトキシシラン：ジメチルジエトキシシラン：タン
タルエトキシド：ジルコニウムブトキシドのモル比は、
２：４：１：１である。この加水分解溶液を７０℃でゲ
ル化させた後、１５０℃で熱処理して透明な無機・有機
ハイブリッドを作製した。屈折率は、１．４４５であっ
た。図２に示すように、それぞれ単独で無機成分を含む
場合（比較例３および４）に比べて屈折率が高く、同量
の無機成分でも複数の無機成分を導入する方が屈折率の
制御が効果的に行える。
【００２１】［実施例３］アルミニウムイソプロポキシ
ド（３価）とタンタルイソプロポキシド（５価）をイソ
プロパノール中で還流して、ＴａＡｌ2 （ＯＰｒi ）11
の複合アルコキシドを調製した。末端シラノール型ポリ
ジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ、平均分子量３０００）
と前記複合アルコキシドをイソプロパノール溶媒で混合
し、水を加えて加水分解した。ここで、ＰＤＭＳ：複合
アルコキシドのモル比は１：４である。この加水分解溶
液を７０℃でゲル化させた後、１５０℃で熱処理して透
明な無機・有機ハイブリッドを作製した。屈折率は、
１．４４３であった。図３に示すように、それぞれ単独
で無機成分を含む場合（比較例５および６）に比べて屈
折率が高く、同量の無機成分でも複数の無機成分を導入
する方が屈折率の制御が効果的に行える。
ド（３価）とタンタルイソプロポキシド（５価）をイソ
プロパノール中で還流して、ＴａＡｌ2 （ＯＰｒi ）11
の複合アルコキシドを調製した。末端シラノール型ポリ
ジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ、平均分子量３０００）
と前記複合アルコキシドをイソプロパノール溶媒で混合
し、水を加えて加水分解した。ここで、ＰＤＭＳ：複合
アルコキシドのモル比は１：４である。この加水分解溶
液を７０℃でゲル化させた後、１５０℃で熱処理して透
明な無機・有機ハイブリッドを作製した。屈折率は、
１．４４３であった。図３に示すように、それぞれ単独
で無機成分を含む場合（比較例５および６）に比べて屈
折率が高く、同量の無機成分でも複数の無機成分を導入
する方が屈折率の制御が効果的に行える。
【００２２】［比較例１］末端シラノール型ポリジメチ
ルシロキサン（ＰＤＭＳ、平均分子量３０００）とアセ
ト酢酸エチルで化学改質したチタンエトキシドをエタノ
ール溶媒で混合し、水を加えて加水分解した。ここで、
ＰＤＭＳ：金属アルコキシドのモル比は１：４である。
この加水分解溶液を７０℃でゲル化させた後、１５０℃
で熱処理して透明な無機・有機ハイブリッドを作製し
た。屈折率は、１．４３４であった。
ルシロキサン（ＰＤＭＳ、平均分子量３０００）とアセ
ト酢酸エチルで化学改質したチタンエトキシドをエタノ
ール溶媒で混合し、水を加えて加水分解した。ここで、
ＰＤＭＳ：金属アルコキシドのモル比は１：４である。
この加水分解溶液を７０℃でゲル化させた後、１５０℃
で熱処理して透明な無機・有機ハイブリッドを作製し
た。屈折率は、１．４３４であった。
【００２３】［比較例２］末端シラノール型ポリジメチ
ルシロキサン（ＰＤＭＳ、平均分子量３０００）とアセ
ト酢酸エチルで化学改質したアルミニウムブトキシドを
エタノール溶媒で混合し、水を加えて加水分解した。こ
こで、ＰＤＭＳ：金属アルコキシドのモル比は１：４で
ある。この加水分解溶液を７０℃でゲル化させた後、１
５０℃で熱処理して透明な無機・有機ハイブリッドを作
製した。屈折率は、１．４２０であった。
ルシロキサン（ＰＤＭＳ、平均分子量３０００）とアセ
ト酢酸エチルで化学改質したアルミニウムブトキシドを
エタノール溶媒で混合し、水を加えて加水分解した。こ
こで、ＰＤＭＳ：金属アルコキシドのモル比は１：４で
ある。この加水分解溶液を７０℃でゲル化させた後、１
５０℃で熱処理して透明な無機・有機ハイブリッドを作
製した。屈折率は、１．４２０であった。
【００２４】［比較例３］モノメチルジエトキシシラ
ン、ジメチルジエトキシシラン、およびアセト酢酸エチ
ルで化学改質したタンタルエトキシドをエタノール溶媒
で混合し、塩酸触媒の水を加えて加水分解した。ここ
で、モノメチルジエトキシシラン：ジメチルジエトキシ
シラン：タンタルエトキシドのモル比は、２：４：２で
ある。この加水分解溶液を７０℃でゲル化させた後、１
５０℃で熱処理して透明な無機・有機ハイブリッドを作
製した。屈折率は、１．４４０であった。
ン、ジメチルジエトキシシラン、およびアセト酢酸エチ
ルで化学改質したタンタルエトキシドをエタノール溶媒
で混合し、塩酸触媒の水を加えて加水分解した。ここ
で、モノメチルジエトキシシラン：ジメチルジエトキシ
シラン：タンタルエトキシドのモル比は、２：４：２で
ある。この加水分解溶液を７０℃でゲル化させた後、１
５０℃で熱処理して透明な無機・有機ハイブリッドを作
製した。屈折率は、１．４４０であった。
【００２５】［比較例４］モノメチルジエトキシシラ
ン、ジメチルジエトキシシラン、およびアセト酢酸エチ
ルで化学改質したジルコニウムブトキシドをエタノール
溶媒で混合し、塩酸触媒の水を加えて加水分解した。こ
こで、モノメチルジエトキシシラン：ジメチルジエトキ
シシラン：ジルコニウムブトキシドのモル比は、２：
４：２である。この加水分解溶液を７０℃でゲル化させ
た後、１５０℃で熱処理して透明な無機・有機ハイブリ
ッドを作製した。屈折率は、１．４３４であった。
ン、ジメチルジエトキシシラン、およびアセト酢酸エチ
ルで化学改質したジルコニウムブトキシドをエタノール
溶媒で混合し、塩酸触媒の水を加えて加水分解した。こ
こで、モノメチルジエトキシシラン：ジメチルジエトキ
シシラン：ジルコニウムブトキシドのモル比は、２：
４：２である。この加水分解溶液を７０℃でゲル化させ
た後、１５０℃で熱処理して透明な無機・有機ハイブリ
ッドを作製した。屈折率は、１．４３４であった。
【００２６】［比較例５］末端シラノール型ポリジメチ
ルシロキサン（ＰＤＭＳ、平均分子量３０００）とアル
ミニウムイソプロポキシドをイソプロパノール溶媒で混
合し、水を加えて加水分解した。ここで、ＰＤＭＳ：複
合アルコキシドのモル比は１：４である。この加水分解
溶液を７０℃でゲル化させた後、１５０℃で熱処理して
透明な無機・有機ハイブリッドを作製した。屈折率は、
１．４２０であった。
ルシロキサン（ＰＤＭＳ、平均分子量３０００）とアル
ミニウムイソプロポキシドをイソプロパノール溶媒で混
合し、水を加えて加水分解した。ここで、ＰＤＭＳ：複
合アルコキシドのモル比は１：４である。この加水分解
溶液を７０℃でゲル化させた後、１５０℃で熱処理して
透明な無機・有機ハイブリッドを作製した。屈折率は、
１．４２０であった。
【００２７】［比較例６］末端シラノール型ポリジメチ
ルシロキサン（ＰＤＭＳ、平均分子量３０００）とタン
タルイソプロポキシドをイソプロパノール溶媒で混合
し、水を加えて加水分解した。ここで、ＰＤＭＳ：ジル
コニウムイソプロポキシドのモル比は１：４である。こ
の加水分解溶液を７０℃でゲル化させた後、１５０℃で
熱処理して透明な無機・有機ハイブリッドを作製した。
屈折率は、１．４３３であった。
ルシロキサン（ＰＤＭＳ、平均分子量３０００）とタン
タルイソプロポキシドをイソプロパノール溶媒で混合
し、水を加えて加水分解した。ここで、ＰＤＭＳ：ジル
コニウムイソプロポキシドのモル比は１：４である。こ
の加水分解溶液を７０℃でゲル化させた後、１５０℃で
熱処理して透明な無機・有機ハイブリッドを作製した。
屈折率は、１．４３３であった。
【００２８】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。本
発明の透光性無機・有機ハイブリッドでは、無機成分と
してシリコン以外に複数の金属あるいは半金属元素種を
含有することにより、それぞれ単独で無機成分を含む場
合に比べて屈折率が高く、同量の無機成分でも複数の無
機成分を導入する方が屈折率の制御が効果的にできる。
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。本
発明の透光性無機・有機ハイブリッドでは、無機成分と
してシリコン以外に複数の金属あるいは半金属元素種を
含有することにより、それぞれ単独で無機成分を含む場
合に比べて屈折率が高く、同量の無機成分でも複数の無
機成分を導入する方が屈折率の制御が効果的にできる。
【図１】実施例１、比較例１、２で作製した無機・有機
ハイブリッドの屈折率をＡｌ／（Ａｌ＋Ｔｉ）のモル比
で表したグラフである。
ハイブリッドの屈折率をＡｌ／（Ａｌ＋Ｔｉ）のモル比
で表したグラフである。
【図２】実施例２、比較例３、４で作製した無機・有機
ハイブリッドの屈折率をＺｒ／（Ｚｒ＋Ｔａ）のモル比
で表したグラフである。
ハイブリッドの屈折率をＺｒ／（Ｚｒ＋Ｔａ）のモル比
で表したグラフである。
【図３】実施例３、比較例５、６で作製した無機・有機
ハイブリッドの屈折率をＡｌ／（Ａｌ＋Ｔａ）のモル比
で表したグラフである。
ハイブリッドの屈折率をＡｌ／（Ａｌ＋Ｔａ）のモル比
で表したグラフである。
Claims (3)
- 【請求項１】 末端シラノール型ポリジメチルシロキサ
ンおよび／またはオルガノアルコキシシランと金属アル
コキシドから合成される無機・有機ハイブリッドにおい
て、シリコン以外の金属アルコキシドで金属元素種の異
なる２種以上の金属アルコキシドから作製され、系内に
シリコン以外に複数の金属あるいは半金属元素種を含有
することを特徴とする透光性無機・有機ハイブリッド。 - 【請求項２】 末端シラノール型ポリジメチルシロキサ
ンおよび／またはオルガノアルコキシシランと金属アル
コキシドから合成される無機・有機ハイブリッドにおい
て、シリコン以外の金属アルコキシドで金属元素種の価
数が異なる２種以上の金属アルコキシドから作製され、
系内にシリコン以外に価数の異なる金属あるいは半金属
元素種を含有することを特徴とする透光性無機・有機ハ
イブリッド。 - 【請求項３】 シリコン以外の金属アルコキシドとし
て、複合アルコキシドを使用することを特徴とする請求
項１または２記載の透光性無機・有機ハイブリッドの製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5199798A JPH11246661A (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | 透光性無機・有機ハイブリッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5199798A JPH11246661A (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | 透光性無機・有機ハイブリッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11246661A true JPH11246661A (ja) | 1999-09-14 |
Family
ID=12902500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5199798A Pending JPH11246661A (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | 透光性無機・有機ハイブリッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11246661A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002038094A (ja) * | 2000-07-26 | 2002-02-06 | Suzuka Fuji Xerox Co Ltd | 超撥水被膜およびその製造方法 |
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-
1998
- 1998-03-04 JP JP5199798A patent/JPH11246661A/ja active Pending
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