[ポリエステル樹脂]
本発明のポリエステル樹脂は、ジカルボン酸成分と特定のジオール成分とを重合成分とするポリエステル樹脂である。
(ジカルボン酸成分)
ジカルボン酸成分としては、脂肪族ジカルボン酸成分[例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、これらのエステル形成性誘導体(例えば、C1−2アルキルエステルなどの後述の誘導体など)などの飽和脂肪族ジカルボン酸成分(例えば、C2−12アルカンジカルボン酸成分などのアルカンジカルボン酸成分)など]、脂環族ジカルボン酸成分、芳香族ジカルボン酸成分などが挙げられる。
これらのジカルボン酸成分のうち、複屈折性の観点からは、脂環族ジカルボン酸成分を好適に使用でき、屈折率などの観点からは、芳香族ジカルボン酸成分を好適に使用できる。これらのジカルボン酸成分は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。なお、ジカルボン酸成分は、脂肪族ジカルボン酸成分を含まなくてもよい。
(脂環族ジカルボン酸成分)
脂環族ジカルボン酸成分としては、脂環族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸のエステル形成性誘導体などが含まれる。脂環族ジカルボン酸としては、例えば、飽和脂環族ジカルボン酸[例えば、シクロアルカンジカルボン酸(例えば、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸などのC5−10シクロアルカン−ジカルボン酸)、ジ又はトリシクロアルカンジカルボン酸(例えば、デカリンジカルボン酸、ノルボルナンジカルボン酸、アダマンタンジカルボン酸、トリシクロデカンジカルボン酸など)など]などが含まれる。
また、エステル形成性誘導体としては、例えば、エステル{例えば、アルキルエステル[例えば、メチルエステル、エチルエステルなどの低級アルキルエステル(例えば、C1−4アルキルエステル、特にC1−2アルキルエステル)など]など}、酸ハライド(酸クロライドなど)、酸無水物などが挙げられる。エステル形成性誘導体は、モノエステル(ハーフエステル)又はジエステルであってもよい。なお、脂環族ジカルボン酸成分は、ポリエステル樹脂の製造方法に応じて選択できるが、溶融重合法では、脂環族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸エステルなどを使用する場合が多い。これらの脂環族ジカルボン酸成分は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
ジカルボン酸成分は、脂環族ジカルボン酸成分単独で構成してもよく、他のジカルボン酸成分(脂肪族ジカルボン酸成分、芳香族ジカルボン酸成分など)と組み合わせてもよい。脂環族ジカルボン酸成分と他のジカルボン酸成分(脂肪族ジカルボン酸成分など)との割合は、前者/後者(モル比)=99/1〜50/50、好ましくは98/2〜60/40、さらに好ましくは97/3〜70/30、通常95/5〜80/20程度であってもよい。なお、上記割合は、ポリエステル樹脂のポリマー骨格における割合に対応している(以下、特に断りのない限り、割合の記載において同じ)。すなわち、上記割合は、ポリエステル樹脂において、脂環族ジカルボン酸成分由来の骨格(エステル骨格)と、他のジカルボン酸成分由来の骨格(エステル骨格)との割合を表す。
なお、ジカルボン酸成分を脂環族ジカルボン酸成分で構成する場合、ジカルボン酸成分全体に対する脂環族ジカルボン酸成分の割合は、50モル%以上、好ましくは70モル%以上、さらに好ましくは80モル%以上、特に90モル%以上であってもよい。
本発明のポリエステル樹脂は、後述するように、組み合わせるジオール成分として、ナフタレン骨格を有する特定のフルオレンジオール化合物を用いるため、脂環族ジカルボン酸成分を用いても、高耐熱性(高いガラス転移温度)や高屈折率を付与でき、高屈折率(および高耐熱性)と低複屈折性とをバランスよく両立できる。
(芳香族ジカルボン酸成分)
芳香族ジカルボン酸成分としては、芳香族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸のエステル形成性誘導体(前記例示の誘導体など)などが含まれる。
芳香族ジカルボン酸としては、例えば、アレーンジカルボン酸[例えば、ベンゼンジカルボン酸(テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸;メチルテレフタル酸、4−メチルイソフタル酸などのC1−4アルキルベンゼンジカルボン酸など)、ナフタレンジカルボン酸(例えば、1,5−ナフタレンジカルボン酸、1,6−ナフタレンジカルボン酸、1,7−ナフタレンジカルボン酸、1,8−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸などの異なる環に2つのカルボキシル基を有するナフタレンジカルボン酸;1,2−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸などの同一の環に2つのカルボキシル基を有するナフタレンジカルボン酸)、アントラセンジカルボン酸、フェナントレンジカルボン酸などのC6−14アレーン−ジカルボン酸、好ましくはC6−12アレーン−ジカルボン酸、さらに好ましくはC6−10アレーン−ジカルボン酸など]、アリールアレーンジカルボン酸[例えば、ビフェニルジカルボン酸(2,2’−ビフェニルジカルボン酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸など)などのC6−10アリールC6−10アレーンジカルボン酸]、ジアリールアルカンジカルボン酸[例えば、ジフェニルアルカンジカルボン酸(例えば、4,4’−ジフェニルメタンジカルボン酸などのジフェニルC1−4アルカン−ジカルボン酸など)などのジC6−10アリールC1−6アルカン−ジカルボン酸]、ジアリールケトンジカルボン酸[例えば、ジフェニルケトンジカルボン酸(4,4’−ジフェニルケトンジカルボン酸など)などのジC6−10アリールケトン−ジカルボン酸]、フルオレン骨格を有するジカルボン酸{例えば、9,9−ビス(カルボキシアルキル)フルオレン[例えば、9,9−ビス(カルボキシメチル)フルオレンなどの9,9−ビス(カルボキシC1−4アルキル)フルオレンなど]、9,9−ビス(カルボキシアリール)フルオレン[例えば、9,9−ビス(4−カルボキシフェニル)フルオレンなどの9,9−ビス(カルボキシC6−10アリール)フルオレン]、ジカルボキシフルオレン(例えば、2,7−ジカルボキシフルオレン)、9,9−ジアルキル−ジカルボキシフルオレン(例えば、2,7−ジカルボキシ−9,9−ジメチルフルオレンなどの9,9−ジC1−10アルキル−ジカルボキシフルオレン)など}などが挙げられる。
芳香族ジカルボン酸成分は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。特に、芳香族ジカルボン酸成分は、多環式芳香族ジカルボン酸成分を含んでいてもよい。芳香族ジカルボン酸成分を多環式芳香族ジカルボン酸成分で構成すると、ポリエステル樹脂の屈折率などを大きくでき、ポリエステル樹脂の光学的特性をより一層向上できる。
多環式芳香族ジカルボン酸成分としては、多環式芳香族ジカルボン酸、そのエステル形成性誘導体(前記例示の誘導体など)が挙げられる。多環式芳香族ジカルボン酸としては、前記芳香族ジカルボン酸のうち、縮合多環式芳香族ジカルボン酸(例えば、ナフタレンジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、ジカルボキシフルオレン、9,9−ジアルキル−ジカルボキシフルオレンなどの縮合多環式C10−24アレーン−ジカルボン酸、好ましくは縮合多環式C10−16アレーン−ジカルボン酸、さらに好ましくは縮合多環式C10−14アレーン−ジカルボン酸)、アリールアレーンジカルボン酸(例えば、ビフェニルジカルボン酸など)、ジアリールアルカンジカルボン酸(4,4’−ジフェニルメタンジカルボン酸など)、ジアリールケトンジカルボン酸(ジフェニルケトンジカルボン酸など)、9,9−ビス(カルボキシアルキル)フルオレン、9,9−ビス(カルボキシアリール)フルオレンなどが挙げられる。
これらの多環式芳香族ジカルボン酸成分は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
好ましい多環式芳香族ジカルボン酸成分は、縮合多環式芳香族ジカルボン酸(例えば、縮合多環式C10−16アレーン−ジカルボン酸)成分であり、特にナフタレンジカルボン酸成分が好ましい。
多環式芳香族ジカルボン酸成分の割合は、芳香族ジカルボン酸成分全体に対して、例えば、10モル%以上(例えば、15〜100モル%程度)、好ましくは20モル%以上(例えば、25〜90モル%程度)、さらに好ましくは30モル%以上(例えば、35〜80モル%程度)、特に40〜80モル%(例えば、45〜70モル%)程度であってもよく、通常40〜90モル%程度であってもよい。
芳香族ジカルボン酸成分は、多環式芳香族ジカルボン酸成分と、非対称単環式芳香族ジカルボン酸成分とで構成してもよい。後述のジオール成分と、ジカルボン酸成分として多環式芳香族ジカルボン酸成分とを組み合わせて重合させると、理由は定かではないが、高分子量化できない(又はさせにくい)場合があるが、多環式芳香族ジカルボン酸成分と、非対称単環式芳香族ジカルボン酸成分とを組み合わせて使用することにより、高屈折率、高耐熱性などの特性を維持しつつ、ポリエステル樹脂を効率よく高分子量化できる。しかも、得られるポリエステル樹脂は、芳香族ジカルボン酸成分を用いているにもかかわらず、意外にも、低複屈折性を示し、高屈折率、高耐熱性、および低複屈折性をバランスよく有している。また、非対称単環式芳香族ジカルボン酸成分を使用すると、ポリエステル樹脂の吸水性(又は吸湿性)を抑えることができる。
非対称単環式芳香族ジカルボン酸成分としては、前記芳香族ジカルボン酸成分のうち、イソフタル酸、フタル酸、アルキルイソフタル酸(4−メチルイソフタル酸などのC1−4アルキルイソフタル酸)、これらのエステル形成性誘導体などが挙げられる。これらの非対称単環式芳香族ジカルボン酸成分は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
好ましい非対称単環式芳香族ジカルボン酸成分には、イソフタル酸成分、フタル酸成分などが挙げられ、特にイソフタル酸成分が好ましい。
多環式芳香族ジカルボン酸成分と非対称単環式芳香族ジカルボン酸成分とを組み合わせる場合、これらの成分の割合は、前者/後者(モル比)=99/1〜10/90(例えば、98/2〜15/85)の範囲から選択でき、例えば、97/3〜20/80(例えば、96/4〜25/75)、好ましくは95/5〜30/70(例えば、93/7〜35/65)、さらに好ましくは90/10〜40/60(例えば、85/15〜45/55)、特に80/20〜45/55(例えば、75/25〜50/50)程度であってもよく、通常99/1〜30/70(例えば、95/5〜40/60)程度であってもよい。
また、ジカルボン酸成分(又は芳香族ジカルボン酸成分)を、非対称単環式芳香族ジカルボン酸成分(例えば、イソフタル酸成分などの前記例示の成分)で構成してもよい。非対称単環式芳香族ジカルボン酸成分をジカルボン酸成分又は芳香族ジカルボン酸成分の主成分として、後述の特定のジオール成分と組み合わせると、芳香族ジカルボン酸由来の高屈折率や高耐熱性などの特性を維持しつつ、複屈折性を低下させることができる。
非対称単環式芳香族ジカルボン酸成分でジカルボン酸成分を構成する場合、非対称単環式芳香族ジカルボン酸成分の割合は、例えば、ジカルボン酸成分全体に対して50モル%以上(例えば、60〜100モル%)、好ましくは70モル%以上(例えば、75〜100モル%)、さらに好ましくは80モル%以上(例えば、85〜100モル%)、特に90モル%以上(例えば、95〜100モル%)であってもよい。
また、芳香族ジカルボン酸成分全体に対する非対称芳香族ジカルボン酸成分の割合は、例えば、70モル%以上(例えば、75〜100モル%)、好ましくは80モル%以上(例えば、85〜100モル%)、さらに好ましくは90モル%以上(例えば、95〜100モル%)であってもよい。
なお、ジカルボン酸成分は、芳香族ジカルボン酸成分のみで構成してもよく、他のジカルボン酸成分と組み合わせて構成してもよいが、通常、ジカルボン酸成分は、芳香族ジカルボン成分と脂肪族ジカルボン酸成分との組合せで構成しない場合が多い。
ジカルボン酸成分を芳香族ジカルボン酸成分で構成する場合、ジカルボン酸成分全体に対する芳香族ジカルボン酸成分の割合は、50モル%以上、好ましくは70モル%以上、さらに好ましくは80モル%以上、特に90モル%以上であってもよい。
ジカルボン酸成分は、代表的には、下記条件(a)〜(d)のいずれかの条件を充足する場合が多い。
(a)ジカルボン酸成分が、脂環族ジカルボン酸成分を含む。なお、脂環族ジカルボン酸成分の割合は、前記範囲(例えば、ジカルボン酸成分全体に対して70モル%以上程度の範囲)から選択できる。このようなポリエステル樹脂は、複屈折率が非常に低く、しかも、脂環族ジカルボン酸成分を使用しているにもかかわらず、高い屈折率および高い耐熱性を有している。
(b)ジカルボン酸成分が、芳香族ジカルボン酸成分(特に、ナフタレンジカルボン酸成分などの多環式芳香族ジカルボン酸成分)を含む。なお、芳香族ジカルボン酸成分の割合は、前記範囲(例えば、ジカルボン酸成分全体に対して70モル%以上程度の範囲)から選択できる。このようなポリエステル樹脂は、屈折率および耐熱性が非常に高い。
(c)ジカルボン酸成分が、多環式芳香族ジカルボン酸成分と非対称単環式芳香族ジカルボン酸とを含む。なお、これらのジカルボン酸成分の割合は、前記範囲(例えば、多環式芳香族ジカルボン酸成分/非対称単環式芳香族ジカルボン酸(モル比)=90/10〜40/60程度)から選択できる。このようなポリエステル樹脂は、屈折率および耐熱性が高く、しかも、複屈折率が比較的低い。
(d)ジカルボン酸成分が、非対称単環式芳香族ジカルボン酸成分をジカルボン酸成分全体に対して50モル%以上(好ましくは70モル%以上)含む。このようなポリエステル樹脂は、高耐熱性、高屈折率および低複屈折性をバランスよく有している。
なお、上記(b)〜(d)(ジカルボン酸成分が芳香族ジカルボン酸成分を含む場合)では、通常、ジカルボン酸成分は、脂肪族ジカルボン酸成分を含まない場合が多い。
ジカルボン酸成分は、本発明の効果を害しない範囲であれば、他の酸成分(カルボン酸成分)と組み合わせてもよい。このような酸成分としては、例えば、不飽和カルボン酸成分{例えば、不飽和脂肪族ジカルボン酸(例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのC2−10アルケン−ジカルボン酸)、不飽和脂環族ジカルボン酸[シクロアルカンジカルボン酸(例えば、シクロヘキセンジカルボン酸などのC5−10シクロアルケン−ジカルボン酸)、ジ又はトリシクロアルケンジカルボン酸(例えば、ノルボルネンジカルボン酸など)など]、これらのエステル形成性誘導体など}、3以上のカルボキシル基を有するポリカルボン酸(例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸などの芳香族ポリカルボン酸など)などが挙げられる。これらの他の酸成分は単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
なお、他の酸成分を使用する場合、他の酸成分の割合は、ジカルボン酸成分および他の酸成分の総量に対して10モル%以下(例えば、0.1〜8モル%、好ましくは0.2〜5モル%程度)であってもよい。
(ジオール成分)
ジオール成分は、9,9−ビス(ヒドロキシ(ポリ)アルコキシ縮合多環式アリール)フルオレン骨格を有する化合物(単に、フルオレン骨格を有するジオールなどということがある)を少なくとも含んでいる。このようなフルオレン骨格を有するジオールは、9,9−ビス(ヒドロキシ(ポリ)アルコキシ縮合多環式アリール)フルオレン骨格を有している限り、フルオレンや、フルオレンの9位に置換した縮合多環式アリール基に、置換基(後述の置換基など)を有していてもよい。
このようなフルオレン骨格を有するジオールは、代表的には、下記式(1)で表される化合物であってもよい。
(式中、環Zは縮合多環式アレーン環を示し、R1は置換基を示し、R2はアルキレン基を示し、R3は置換基を示し、kは0〜4の整数、mは1以上の整数、nは0以上の整数である。)
上記式(1)において、環Zで表される縮合多環式アレーン(又は縮合多環式芳香族炭化水素)環としては、例えば、縮合二環式アレーン環(例えば、インデン環、ナフタレン環などのC8−20縮合二環式アレーン環、好ましくはC10−16縮合二環式アレーン環)、縮合三環式アレーン環(例えば、アントラセン環、フェナントレン環など)などの縮合二乃至四環式アレーン環などが挙げられる。好ましい縮合多環式芳香族アレーン環としては、ナフタレン環、アントラセン環などが挙げられ、特にナフタレン環が好ましい。なお、2つの環Zは同一の又は異なる環であってもよく、通常、同一の環であってもよい。
基R1としては、例えば、シアノ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子など)、炭化水素基[例えば、アルキル基、アリール基(フェニル基などのC6−10アリール基)など]などの非反応性置換基が挙げられ、特に、ハロゲン原子、シアノ基又はアルキル基(特にアルキル基)である場合が多い。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t−ブチル基などのC1−12アルキル基(例えば、C1−8アルキル基、特にメチル基などのC1−4アルキル基)などが例示できる。なお、kが複数(2以上)である場合、基R1は互いに異なっていてもよく、同一であってもよい。また、フルオレン(又はフルオレン骨格)を構成する2つのベンゼン環に置換する基R1は同一であってもよく、異なっていてもよい。また、フルオレンを構成するベンゼン環に対する基R1の結合位置(置換位置)は、特に限定されない。好ましい置換数kは、0〜1、特に0である。なお、フルオレンを構成する2つのベンゼン環において、置換数kは、互いに同一又は異なっていてもよい。
また、前記式(1)において、基R2で表されるアルキレン基としては、例えば、エチレン基、プロピレン基(1,2−プロパンジイル基)、トリメチレン基、1,2−ブタンジイル基、テトラメチレン基などのC2−6アルキレン基、好ましくはC2−4アルキレン基、さらに好ましくはC2−3アルキレン基が挙げられる。なお、mが2以上であるとき、アルキレン基は異なるアルキレン基で構成されていてもよく、通常、同一のアルキレン基で構成されていてもよい。また、2つの芳香族炭化水素環Zにおいて、基R2は同一であっても、異なっていてもよく、通常同一であってもよい。
オキシアルキレン基(OR2)の数(付加モル数)mは、1以上であればよく、例えば、1〜12(例えば、1〜8)、好ましくは1〜4、さらに好ましくは1〜2、特に1であってもよい。なお、置換数mは、異なる環Zに対して、同一であっても、異なっていてもよい。
また、前記式(1)において、ヒドロキシ(ポリ)アルコキシ基[すなわち、−O−(R2O)m−H]の置換位置は、特に限定されず、環Zの適当な置換位置に置換していればよい。特に、ヒドロキシ(ポリ)アルコキシ基は、縮合多環式アレーン環Zにおいて、フルオレンの9位に結合した炭化水素環とは別の炭化水素環(例えば、ナフタレン環の5位、6位など)に少なくとも置換している場合が多い。
環Zに置換する置換基R3としては、通常、非反応性置換基、例えば、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基などのC1−12アルキル基、好ましくはC1−8アルキル基、さらに好ましくはC1−6アルキル基など)、シクロアルキル基(シクロへキシル基などのC5−10シクロアルキル基、好ましくはC5−8シクロアルキル基、さらに好ましくはC5−6シクロアルキル基など)、アリール基(例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基などのC6−14アリール基、好ましくはC6−10アリール基、さらに好ましくはC6−8アリール基など)、アラルキル基(ベンジル基、フェネチル基などのC6−10アリール−C1−4アルキル基など)などの炭化水素基;アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などのC1−12アルコキシ基、好ましくはC1−8アルコキシ基、さらに好ましくはC1−6アルコキシ基など)、シクロアルコキシ基(シクロへキシルオキシ基などのC5−10シクロアルキルオキシ基など)、アリールオキシ基(フェノキシ基などのC6−10アリールオキシ基)、アラルキルオキシ基(例えば、ベンジルオキシ基などのC6−10アリール−C1−4アルキルオキシ基)などの基−OR4[式中、R4は炭化水素基(前記例示の炭化水素基など)を示す。];アルキルチオ基(メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基などのC1−12アルキルチオ基、好ましくはC1−8アルキルチオ基、さらに好ましくはC1−6アルキルチオ基など)、シクロアルキルチオ基(シクロへキシルチオ基などのC5−10シクロアルキルチオ基など)、アリールチオ基(チオフェノキシ基などのC6−10アリールチオ基)、アラルキルチオ基(例えば、ベンジルチオ基などのC6−10アリール−C1−4アルキルチオ基)などの基−SR4(式中、R4は前記と同じ。);アシル基(アセチル基などのC1−6アシル基など);アルコキシカルボニル基(メトキシカルボニル基などのC1−4アルコキシ−カルボニル基など);ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子など);ニトロ基;シアノ基;置換アミノ基(例えば、ジメチルアミノ基などのジアルキルアミノ基など)などが挙げられる。
これらのうち、代表的には、基R3は、炭化水素基、−OR4(式中、R4は炭化水素基を示す。)、−SR4(式中、R4は前記と同じ。)、アシル基、アルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基又は置換アミノ基であってもよい。
好ましい基R3としては、炭化水素基[例えば、アルキル基(例えば、C1−6アルキル基)、シクロアルキル基(例えば、C5−8シクロアルキル基)、アリール基(例えば、C6−10アリール基)、アラルキル基(例えば、C6−8アリール−C1−2アルキル基)など]、アルコキシ基(C1−4アルコキシ基など)などが挙げられる。特に、R3は、アルキル基[C1−4アルキル基(特にメチル基)など]、アリール基[例えば、C6−10アリール基(特にフェニル基)など]などであるのが好ましい。
なお、同一の環Zにおいて、nが複数(2以上)である場合、基R3は互いに異なっていてもよく、同一であってもよい。また、2つの環Zにおいて、基R3は同一であってもよく、異なっていてもよい。また、好ましい置換数nは、0〜8、好ましくは0〜4(例えば、0〜3)、さらに好ましくは0〜2であってもよい。なお、異なる環Zにおいて、置換数nは、互いに同一又は異なっていてもよく、通常同一であってもよい。
代表的なフルオレン骨格を有するジオール(又は前記式(1)で表される化合物)には、9,9−ビス(ヒドロキシ(ポリ)アルコキシナフチル)フルオレン類[又は9,9−ビス(ヒドロキシ(ポリ)アルコキシナフチル)フルオレン骨格を有する化合物]などが含まれる。
9,9−ビス(ヒドロキシ(ポリ)アルコキシナフチル)フルオレン類としては、例えば、9,9−ビス(ヒドロキシアルコキシナフチル)フルオレン{例えば、9,9−ビス[6−(2−ヒドロキシエトキシ)−2−ナフチル]フルオレン、9,9−ビス[5−(2−ヒドロキシエトキシ)−1−ナフチル]フルオレン、9,9−ビス[6−(2−ヒドロキシプロポキシ)−2−ナフチル]フルオレンなどの9,9−ビス(ヒドロキシC2−4アルコキシナフチル)フルオレン}などの9,9−ビス(ヒドロキシアルコキシナフチル)フルオレン類(前記式(1)において、環Zがナフタレン環、mが1である化合物);9,9−ビス(ヒドロキシジアルコキシナフチル)フルオレン{例えば、9,9−ビス{6−[2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ]−2−ナフチル}フルオレンなどの9,9−ビス(ヒドロキシジC2−4アルコキシナフチル)フルオレン}などの9,9−ビス(ヒドロキシポリアルコキシナフチル)フルオレン類(前記式(1)において、環Zがナフタレン環、mが2以上である化合物)などが含まれる。
これらのフルオレン骨格を有するジオールは、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
前記ジオール成分は、前記フルオレン骨格を有するジオール(ジオール成分(A1)ということがある)のみで構成してもよいが、通常、フルオレン骨格を有するジオールと、脂肪族ジオール成分とを含んでいてもよい。なお、ジオール成分を、前記フルオレン骨格を有するジオールのみで構成すると、理由は定かではないが、ヒドロキシ(ポリ)アルコキシ基を有しているにもかかわらず、前記ジカルボン酸成分との重合が進行しにくく、実用的な範囲で高分子量化できなくなる場合がある。
このような脂肪族ジオール成分(ジオール成分(A2)ということがある)としては、例えば、鎖状脂肪族ジオール[例えば、アルカンジオール(エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,3−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコールなどのC2−10アルカンジオール、好ましくはC2−6アルカンジオール、さらに好ましくはC2−4アルカンジオール)、ポリアルカンジオール(例えば、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコールなどのジ又はトリC2−4アルカンジオールなど)など]、脂環族ジオール[例えば、シクロアルカンジオール(例えば、シクロヘキサンジオールなどのC5−8シクロアルカンジオール)、ジ(ヒドロキシアルキル)シクロアルカン(例えば、シクロヘキサンジメタノールなどのジ(ヒドロキシC1−4アルキル)C5−8シクロアルカンなど)など]などが挙げられる。これらの脂肪族ジオール成分は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
これらのうち、耐熱性や屈折率の点から、脂肪族ジオール成分として、特に、アルカンジオール(例えば、エチレングリコールなどのC2−4アルカンジオール)などの低分子量の脂肪族ジオール成分を好適に使用してもよい。
ジオール成分(A1)と、ジオール成分(A2)(脂肪族ジオール成分)との割合は、例えば、前者/後者(モル比)=99/1〜50/50、好ましくは95/5〜60/40(例えば、93/7〜65/35)、さらに好ましくは90/10〜70/30(例えば、88/12〜75/25)程度であってもよい。
なお、ジオール成分は、本発明の効果を害しない範囲であれば、他のジオール成分と組み合わせてもよい。このようなジオール成分としては、例えば、芳香族ジオール{ジヒドロキシアレーン(ハイドロキノン、レゾルシノールなど)、芳香脂肪族ジオール[例えば、1,4−ベンゼンジメタノール、1,3−ベンゼンジメタノールなどのジ(ヒドロキシC1−4アルキル)C6−10アレーンなど]、ビフェノール、ビスフェノール類[例えば、ビスフェノールAなどのビス(ヒドロキシフェニル)C1−10アルカンなど]など}などが挙げられる。他のジオール成分は単独で又は二種以上組み合わせてもよい。
ジオール成分において、フルオレン骨格を有するジオール(ジオール成分(A1))の割合は、ジオール成分全体に対して、30モル%以上(例えば、40〜100モル%)の範囲から選択できる。特に、ポリエステル樹脂中に高濃度でフルオレン骨格を導入しつつ、効率よく高分子量化するという観点からは、例えば、50モル%以上(例えば、55〜100モル%程度)、好ましくは60モル%以上(例えば、65〜99モル%程度)、さらに好ましくは70モル%以上(例えば、75〜95モル%程度)であってもよく、通常60〜90モル%程度であってもよい。
なお、必要に応じて、ジオール成分に加えて、3以上のヒドロキシル基を有するポリオール成分[アルカンポリオール(例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトールなど)など]を少量[例えば、ジオール成分とポリオール成分との総量に対して10モル%以下(例えば、0.1〜8モル%、好ましくは0.2〜5モル%程度)]使用してもよい。
(樹脂特性および製造方法)
本発明のポリエステル樹脂は、前記ジカルボン酸成分と前記ジオール成分とを重合成分とする(又はジカルボン酸成分とジオール成分とが重合した)樹脂であり、種々の特性(特に光学的特性)において優れている。例えば、本発明のポリエステル樹脂は、9,9−ビス(ヒドロキシ(ポリ)縮合多環式アリール)フルオレン骨格を有しているため、非常に高い屈折率および高い耐熱性を有している。また、本発明のポリエステル樹脂は、使用するジカルボン酸成分の種類にもよるが、光学的異方性が少なく、後述するように、延伸処理(配向処理)しても優れた低複屈折性を有している。さらに、本発明のポリエステル樹脂は、着色が少なく、透明性にも優れている。
本発明のポリエステル樹脂の屈折率は、例えば、波長589nmにおいて、1.62以上(例えば、1.625〜1.85程度)、好ましくは1.63以上(例えば、1.635〜1.8程度)、さらに好ましくは1.64以上(例えば、1.64〜1.75程度)であってもよい。特に、ジカルボン酸成分を選択すること(例えば、多環式芳香族ジカルボン酸成分などの芳香族ジカルボン酸成分で構成するなど)により、波長589nmにおける屈折率を1.65以上(例えば、1.65〜1.8、好ましくは1.66〜1.75、さらに好ましくは1.67〜1.7程度)とすることもできる。
また、本発明のポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、例えば、130℃以上(例えば、135〜250℃)、好ましくは140℃以上(例えば、145〜230℃)、さらに好ましくは150℃以上(例えば、155〜220℃)程度であってもよく、160℃以上(例えば、160〜210℃、好ましくは165〜200℃、さらに好ましくは170〜195℃程度)とすることもできる。
本発明のポリエステル樹脂の数平均分子量は、例えば、5000〜500000程度の範囲から選択でき、例えば、7000〜300000、好ましくは8000〜200000、さらに好ましくは10000〜150000程度であってもよく、通常12000〜100000(例えば、13000〜70000)程度であってもよい。本発明では、多環式芳香族ジカルボン酸成分と9,9−ビス(ヒドロキシ(ポリ)アルコキシ縮合多環式アリール)フルオレン骨格を有するジオールとを組み合わせても、上記のようにポリマーとして十分な分子量のポリエステル樹脂を得ることができる。
なお、本発明のポリエステル樹脂は、前記ジカルボン酸成分と前記ジオール成分とを反応(重合又は縮合)させることにより製造できる。重合方法(製造方法)としては、使用するジカルボン酸成分の種類などに応じて適宜選択でき、慣用の方法、例えば、溶融重合法(ジカルボン酸成分とジオール成分とを溶融混合下で重合させる方法)、溶液重合法、界面重合法などが例示できる。好ましい方法は、溶融重合法である。本発明では、溶融重合法であっても、効率よくポリマー化できる。
また、反応において、ジカルボン酸成分における9,9−ビス(ヒドロキシ(ポリ)アルコキシ縮合多環式アリール)フルオレン骨格を有するジオールや、ジカルボン酸成分における芳香族ジカルボン酸成分などの使用量(使用割合)は、前記と同様の範囲から選択できるが、必要に応じて各成分などを過剰に用いて反応させてもよい。例えば、ジオール成分において、脂肪族ジオール成分をポリエステル樹脂における脂肪族ジオール成分由来の骨格の所望の割合よりも過剰に使用してもよい。また、反応は、重合方法に応じて、適宜溶媒の存在下又は非存在下で行ってもよい。
反応は、樹脂が着色するのを防ぎ、より穏和な条件で所定の重合度の樹脂を得るためには、触媒の存在下で行ってもよい。触媒としては、ポリエステル樹脂の製造に利用される種々の触媒、例えば、金属触媒などが使用できる。金属触媒としては、例えば、アルカリ金属(ナトリウムなど)、アルカリ土類金属(マグネシウム、バリウムなど)、遷移金属(亜鉛、カドミウム、鉛、コバルトなど)などを含む金属化合物が用いられる。金属化合物としては、アルコキシド、有機酸塩(酢酸塩、プロピオン酸塩など)、無機酸塩(ホウ酸塩、炭酸塩など)、金属酸化物などが例示できる。これらの触媒は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。触媒の使用量は、例えば、ジカルボン酸成分1モルに対して、0.01×10−4〜100×10−4モル、好ましくは0.1×10−4〜10×10−4モル程度であってもよい。
反応は、通常、不活性ガス(窒素、ヘリウムなど)雰囲気中で行うことができる。また、反応は、減圧下(例えば、1×102〜1×104Pa程度)で行うこともできる。反応温度は、重合法に応じて選択でき、例えば、溶融重合法における反応温度は、150〜300℃、好ましくは180〜290℃、さらに好ましくは200〜280℃程度であってもよい。
[成形体]
本発明のポリエステル樹脂は、前記のように、高耐熱性、優れた光学的特性(高屈折率、低複屈折性、高透明性など)を有している。そのため、本発明には、前記ポリエステル樹脂(又はその樹脂組成物、以下、樹脂組成物を含めてポリエステル樹脂ということがある)で構成された成形体も含まれる。成形体の形状は、特に限定されず、例えば、二次元的構造(フィルム状、シート状、板状など)、三次元的構造(管状、棒状、チューブ状、中空状など)などが挙げられる。
このような成形体は、前記ポリエステル樹脂で構成されていればよく、前記ポリエステル樹脂を含む樹脂組成物で構成してもよい。このような樹脂組成物は、各種添加剤[例えば、充填剤又は補強剤、着色剤(染顔料)、導電剤、難燃剤、可塑剤、滑剤、安定剤(酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤など)、離型剤、帯電防止剤、分散剤、流動調整剤、レベリング剤、消泡剤、表面改質剤、低応力化剤(シリコーンオイル、シリコーンゴム、各種プラスチック粉末、各種エンジニアリングプラスチック粉末など)、耐熱性改良剤(硫黄化合物やポリシランなど)、炭素材など]を含んでいてもよい。これらの添加剤は単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
成形体は、例えば、射出成形法、射出圧縮成形法、押出成形法、トランスファー成形法、ブロー成形法、加圧成形法、キャスティング成形法などを利用して製造することができる。
特に、本発明のポリエステル樹脂は、種々の光学的特性に優れているため、フィルム(特に光学フィルム)を形成するのに有用である。そのため、本発明には、前記ポリエステル樹脂で形成されたフィルム(光学フィルム)も含まれる。
このようなフィルムの厚みは、1〜1000μm程度の範囲から用途に応じて選択でき、例えば、1〜200μm、好ましくは5〜150μm、さらに好ましくは10〜120μm程度であってもよい。
このようなフィルム(光学フィルム)は、前記ポリエステル樹脂を、慣用の成膜方法、キャスティング法(溶剤キャスト法)、溶融押出法、カレンダー法などを用いて成膜(又は成形)することにより製造できる。
フィルムは、延伸フィルムであってもよい。本発明のフィルムは、延伸フィルムであっても、低複屈折性を高いレベルで維持できる。なお、このような延伸フィルムは、一軸延伸フィルム又は二軸延伸フィルムのいずれであってもよい。
延伸倍率は、一軸延伸又は二軸延伸において各方向にそれぞれ1.1〜10倍(好ましくは1.2〜8倍、さらに好ましくは1.5〜6倍)程度であってもよく、通常1.1〜2.5倍(好ましくは1.2〜2.3倍、さらに好ましくは1.5〜2.2倍)程度であってもよい。なお、二軸延伸の場合、等延伸(例えば、縦横両方向に1.5〜5倍延伸)であっても偏延伸(例えば、縦方向に1.1〜4倍、横方向に2〜6倍延伸)であってもよい。また、一軸延伸の場合、縦延伸(例えば、縦方向に2.5〜8倍延伸)であっても横延伸(例えば、横方向に1.2〜5倍延伸)であってもよい。
なお、延伸フィルムの厚みは、例えば、1〜150μm、好ましくは3〜120μm、さらに好ましくは5〜100μm程度であってもよい。
本発明のフィルムは、このような延伸フィルムであっても、比較的、低い複屈折性を有している。例えば、前記フィルム(又は前記ポリエステル樹脂)の波長600nmにおける複屈折率(又は複屈折)は、使用するジカルボン酸成分の種類にもよるが、延伸倍率1.7倍(例えば、Tg+30℃条件での延伸倍率1.7倍)の一軸延伸フィルムにおいて、30×10−4以下(例えば、0〜25×10−4)、好ましくは20×10−4以下(例えば、0.3×10−4〜15×10−4)、さらに好ましくは10×10−4以下(例えば、0.5×10−4〜7×10−4)、通常0.7×10−4〜15×10−4程度であってもよく、特に8×10−4以下(例えば、0.1×10−4〜7×10−4、好ましくは0.3×10−4〜6×10−4、さらに好ましくは0.5×10−4〜5×10−4程度)とすることもできる。複屈折率は、フィルム面内において、ある方向(例えば、延伸方向)における屈折率と、この方向に垂直な方向(延伸方向に垂直な方向)における屈折率との差の絶対値として表すことができる。
なお、複屈折率は、ジカルボン酸成分として、脂環族ジカルボン酸成分や、非対称単環式芳香族ジカルボン酸成分を用いることにより、効率よく低減できるが、本発明では、このような成分を用いても、高屈折率や高耐熱性を有するポリエステル樹脂を得ることができる。
また、前記フィルム(又は前記ポリエステル樹脂)の波長600nmにおけるリタデーション値(Re値)は、延伸倍率1.7倍の一軸延伸フィルム(例えば、Tg+30℃条件での延伸倍率1.7倍)において、例えば、0〜300nm(例えば、1〜250nm)、好ましくは200nm以下(例えば、3〜170nm)、さらに好ましくは150nm以下(例えば、10〜120nm)、特に100nm以下(例えば、15〜80nm)程度であってもよい。なお、リタデーション値は、複屈折率×フィルム厚みとして算出できる。
なお、このような延伸フィルムは、成膜後のフィルム(又は未延伸フィルム)に、延伸処理を施すことにより得ることができる。延伸方法は、特に制限がなく、一軸延伸の場合、湿式延伸法又は乾式延伸法のいずれであってもよく、二軸延伸の場合、テンター法(フラット法ともいわれる)であってもチューブ法であってもよいが、延伸厚みの均一性に優れるテンター法が好ましい。
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
なお、樹脂又はフィルムの特性の測定や評価は以下の方法によって行った。
(ガラス転移温度(Tg))
示差走査熱量計(セイコーインスツル(株)製、DSC 6220)を用い、アルミパンに試料を入れ、30℃から200℃の範囲でTgを測定した。
(分子量)
ゲル浸透クロマトグラフィ(東ソー(株)製、HLC−8120GPC)を用い、試料をクロロホルムに溶解させ、ポリスチレン換算で、分子量を測定した。
(屈折率)
多波長アッベ屈折計「DR−M2/1550」(株式会社アタゴ製)を用い、光源波長589nm、測定温度20℃で測定した。
(複屈折性)
「RETS-100」(大塚電子株式会社製)を用い、測定方式は平行ニコル回転法にて、波長600nmでリタデーションを測定し、このリタデーション値を測定部位の厚みで除することで算出した。
(色差)
分光測色計「SPECTROPHOTOMETER CM−3500」(コニカミノルタ製)を用い、室温、反射条件、測定径30mmでLab色差系のb*値を測定した。
(合成例1)
10Lのセパラブルフラスコに、9,9−ビス(6−ヒドロキシ−2−ナフチル)フルオレン(BNF、大阪ガスケミカル(株)製)450g(1.0mol)、エチレンカーボネート881g(10mol)および溶媒としてのジエチレングリコール1500g(17mol)を入れ、触媒として1−メチルイミダゾール(和光純薬工業(株)製)10gを添加した後に、100℃に加熱して5時間反応させた。反応終了後、イソプロピルアルコール5000mlを加えて10℃まで冷却することにより、白色粉末61gを得た。得られた白色粉末を分析した結果、HPLCによる純度95.7%で原料として用いたBNF1モルに対して2モルのオキシエチレン基(エトキシ基)が付加した目的化合物{9,9−ビス[6−(2−ヒドロキシエトキシ)−2−ナフチル]フルオレン}が得られた。
(実施例1)
反応器に、合成例1で合成した9,9−ビス[6−(2−ヒドロキシエトキシ)−2−ナフチル]フルオレン0.8モル、エチレングリコール2.2モル、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル1.0モルを加え撹拌しながら徐々に加熱溶融し、エステル交換反応を行った後、酸化ゲルマニウム20×10-4モルを加え、318℃、1トル(Torr)以下に到達するまで徐々に昇温、減圧しながらエチレングリコールを除去した。この後、内容物を反応器から取り出し、ポリエステル樹脂のペレットを得た。
得られたペレットを、NMRにより分析したところ、ポリエステル樹脂に導入されたジオール成分の80モル%が9,9−ビス[6−(2−ヒドロキシエトキシ)−2−ナフチル]フルオレン由来、20モル%がエチレングリコール由来であった。
また、得られたポリエステル樹脂の数平均分子量Mnは35500、ガラス転移温度Tgは194℃、屈折率は1.689、色差b*は19.39であった。
(実施例2)
反応器に、合成例1で合成した9,9−ビス[6−(2−ヒドロキシエトキシ)−2−ナフチル]フルオレン0.8モル、エチレングリコール2.2モル、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル0.5モル、およびイソフタル酸ジメチル0.5モルを加え撹拌しながら徐々に加熱溶融し、エステル交換反応を行った後、酸化ゲルマニウム20×10-4モルを加え、318℃、1トル以下に到達するまで徐々に昇温、減圧しながらエチレングリコールを除去した。この後、内容物を反応器から取り出し、ポリエステル樹脂のペレットを得た。
得られたペレットを、NMRにより分析したところ、ポリエステル樹脂に導入されたジオール成分の80モル%が9,9−ビス[6−(2−ヒドロキシエトキシ)−2−ナフチル]フルオレン由来、20モル%がエチレングリコール由来であり、また、ジカルボン酸成分の50モル%が2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル(すなわち、2,6−ナフタレンジカルボン酸)由来、50モル%がイソフタル酸ジメチル(すなわち、イソフタル酸)由来のポリエステル樹脂であることがわかった。
また、得られたポリエステル樹脂の数平均分子量Mnは48000、ガラス転移温度Tgは174.1℃、屈折率は1.681、色差b*は21.46であった。
そして、得られたポリエステル樹脂のペレットを225℃でプレス成形し、厚み500μmのフィルム(未延伸フィルム)を得た。そして、得られた未延伸フィルムを、延伸倍率1.7倍、延伸温度205℃で一軸延伸し、延伸フィルムを得た。このフィルムの複屈折率を測定したところ、13.1×10−4であった。
(参考例1)
反応器に、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−フェニルフェニル]フルオレン(大阪ガスケミカル(株)製)0.8モル、エチレングリコール2.2モル、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル0.5モル、およびイソフタル酸ジメチル0.5モルを加え撹拌しながら徐々に加熱溶融し、エステル交換反応を行った後、酸化ゲルマニウム20×10-4モルを加え、290℃、1トル以下に到達するまで徐々に昇温、減圧しながらエチレングリコールを除去した。この後、内容物を反応器から取り出し、ポリエステル樹脂のペレットを得た。
得られたペレットを、NMRにより分析したところ、ポリエステル樹脂に導入されたジオール成分の80モル%が9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−フェニルフェニル]フルオレン由来、20モル%がエチレングリコール由来であり、また、ジカルボン酸成分の50モル%が2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル(すなわち、2,6−ナフタレンジカルボン酸)由来、50モル%がイソフタル酸ジメチル(すなわち、イソフタル酸)由来のポリエステル樹脂であることがわかった。
また、得られたポリエステル樹脂の数平均分子量Mnは31800、ガラス転移温度Tgは152℃、屈折率は1.661であった。
(参考例2)
反応器に、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−フェニルフェニル]フルオレン(大阪ガスケミカル(株)製)0.8モル、エチレングリコール2.2モル、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル0.7モル、およびイソフタル酸ジメチル0.3モルを加え撹拌しながら徐々に加熱溶融し、エステル交換反応を行った後、酸化ゲルマニウム20×10-4モルを加え、290℃、1トル以下に到達するまで徐々に昇温、減圧しながらエチレングリコールを除去した。この後、内容物を反応器から取り出し、ポリエステル樹脂のペレットを得た。
得られたペレットを、NMRにより分析したところ、ポリエステル樹脂に導入されたジオール成分の80モル%が9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−フェニルフェニル]フルオレン由来、20モル%がエチレングリコール由来であり、また、ジカルボン酸成分の70モル%が2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル(すなわち、2,6−ナフタレンジカルボン酸)由来、30モル%がイソフタル酸ジメチル(すなわち、イソフタル酸)由来のポリエステル樹脂であることがわかった。
また、得られたポリエステル樹脂の数平均分子量Mnは46500、ガラス転移温度Tgは157.8℃、屈折率は1.66であった。
(実施例3)
反応器に、9,9−ビス[6−(2−ヒドロキシエトキシ)−2−ナフチル]フルオレン(大阪ガスケミカル(株)製)0.8モル、エチレングリコール2.2モル、イソフタル酸ジメチル1.0モルを加え撹拌しながら徐々に加熱溶融し、エステル交換反応を行った後、酸化ゲルマニウム20×10-4モルを加え、298℃、1トル以下に到達するまで徐々に昇温、減圧しながらエチレングリコールを除去した。この後、内容物を反応器から取り出し、ポリエステル樹脂のペレットを得た。
得られたペレットを、NMRにより分析したところ、ポリエステル樹脂に導入されたジオール成分の80モル%が9,9−ビス[6−(2−ヒドロキシエトキシ)−2−ナフチル]フルオレン由来、20モル%がエチレングリコール由来のポリエステル樹脂であることがわかった。
また、得られたポリエステル樹脂の数平均分子量Mnは40000、ガラス転移温度Tgは162℃、屈折率は1.673、色差b*は22.05であった。
そして、得られたポリエステル樹脂のペレットを212℃でプレス成形し、厚み500μmのフィルム(未延伸フィルム)を得た。そして、得られた未延伸フィルムを、延伸倍率1.7倍、延伸温度192℃で一軸延伸し、延伸フィルムを得た。このフィルムの複屈折率を測定したところ、4.9×10−4であった。
(参考例3)
反応器に、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−フェニルフェニル]フルオレン(大阪ガスケミカル(株)製)0.8モル、エチレングリコール2.2モル、イソフタル酸ジメチル1.0モルを加え撹拌しながら徐々に加熱溶融し、エステル交換反応を行った後、酸化ゲルマニウム20×10-4モルを加え、290℃、1トル以下に到達するまで徐々に昇温、減圧しながらエチレングリコールを除去した。この後、内容物を反応器から取り出し、ポリエステル樹脂のペレットを得た。
得られたペレットを、NMRにより分析したところ、ポリエステル樹脂に導入されたジオール成分の80モル%が9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−フェニルフェニル]フルオレン由来、20モル%がエチレングリコール由来のポリエステル樹脂であることがわかった。
また、得られたポリエステル樹脂の数平均分子量Mnは40000、ガラス転移温度Tgは140.4℃、屈折率は1.65であった。
(実施例4)
反応器に、9,9−ビス[6−(2−ヒドロキシエトキシ)−2−ナフチル]フルオレン(大阪ガスケミカル(株)製)0.8モル、エチレングリコール2.2モル、1,4−シクロヘキサン酸ジカルボン酸1.0モルを加え撹拌しながら徐々に加熱溶融し、エステル交換反応を行った後、酸化ゲルマニウム20×10-4モルを加え、298℃、1トル以下に到達するまで徐々に昇温、減圧しながらエチレングリコールを除去した。この後、内容物を反応器から取り出し、ポリエステル樹脂のペレットを得た。
得られたペレットを、NMRにより分析したところ、ポリエステル樹脂に導入されたジオール成分の80モル%が9,9−ビス[6−(2−ヒドロキシエトキシ)−2−ナフチル]フルオレン由来、20モル%がエチレングリコール由来のポリエステル樹脂であることがわかった。
また、得られたポリエステル樹脂の数平均分子量Mnは55000、ガラス転移温度Tgは160℃、屈折率は1.644、色差b*は19.24であった。
そして、得られたポリエステル樹脂のペレットを210℃でプレス成形し、厚み500μmのフィルム(未延伸フィルム)を得た。そして、得られた未延伸フィルムを、延伸倍率1.7倍、延伸温度190℃で一軸延伸し、延伸フィルムを得た。このフィルムの複屈折率を測定したところ、1.91×10−4であった。
(参考例4)
反応器に、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−フェニルフェニル]フルオレン(大阪ガスケミカル(株)製)0.8モル、エチレングリコール2.2モル、1,4−シクロヘキサン酸ジカルボン酸1.0モルを加え撹拌しながら徐々に加熱溶融し、エステル交換反応を行った後、酸化ゲルマニウム20×10-4モルを加え、290℃、1トル以下に到達するまで徐々に昇温、減圧しながらエチレングリコールを除去した。この後、内容物を反応器から取り出し、ポリエステル樹脂のペレットを得た。
得られたペレットを、NMRにより分析したところ、ポリエステル樹脂に導入されたジオール成分の80モル%が9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−フェニルフェニル]フルオレン由来、20モル%がエチレングリコール由来のポリエステル樹脂であることがわかった。
また、得られたポリエステル樹脂の数平均分子量Mnは38000、ガラス転移温度Tgは136℃、屈折率は1.626であった。
得られた結果をまとめた表を以下の表1に示す。なお、表1において、「BNF−EO」は「9,9−ビス[6−(2−ヒドロキシエトキシ)−2−ナフチル]フルオレン」を、「BOPPF−EO」は、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−フェニルフェニル]フルオレンを、「EG」は「エチレングリコール」を、「DMN」は「2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル」を、「DMI」は「イソフタル酸ジメチル」を、「CHDA」は「1,4−シクロヘキサンジカルボン酸」をそれぞれ示す。
表1から明らかなように、BNF−EOとエチレングリコールとを組み合わせることにより、高いTgおよび高い屈折率のポリエステル樹脂が得られた。特に、ジカルボン酸としてナフタレンジカルボン酸を用いると、BNF−EOと同様に剛直なフルオレン骨格を有するBOPPF−EOを用いた場合と比較しても、Tgおよび屈折率の向上効果は顕著であった。また、ナフタレンジカルボン酸とイソフタル酸とを組み合わせることにより、Tgおよび屈折率を高く維持しつつ、成形容易なポリエステル樹脂を得ることができた。
一方、BNF−EOとシクロヘキサンジカルボン酸とを組み合わせることにより、BOPPF−EOとシクロヘキサンジカルボン酸とを組み合わせた場合に比べ、高いTgおよび高い屈折率を維持しつつ、複屈折率を大きく低減できた。
また、BNF−EOとイソフタル酸とを組み合わせると、BOPPFF−EOとイソフタル酸とを組み合わせた場合に比べ、高いTg、高い屈折率、および低複屈折性をバランスよく有するポリエステル樹脂を得ることができた。