JPH0797499A

JPH0797499A - レンズ用無機・有機ハイブリッド材料

Info

Publication number: JPH0797499A
Application number: JP24139493A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Aoyama; 昌弘青山; Hiroshi Yugawa; 博湯川; Mitsuo Sugimura; 光男杉村; Motoyuki Toki; 元幸土岐; Hideki Yamaguchi; 日出樹山口
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1993-09-28
Filing date: 1993-09-28
Publication date: 1995-04-11

Abstract

(57)【要約】【目的】ＳｉＯ₂ 系３次元微細構造体中にポリマーを
分散させた、透明で優れた光学特性を有するレンズ用無
機・有機ハイブリッド材料を提供する。【構成】本発明のレンズ用無機・有機ハイブリッド材
料は、一般式（１）で表される有機珪素化合物と、該有
機珪素化合物とラジカル重合可能なモノマーとの共重合
体を、ＳｉＯ₂ 系３次元微細構造体中に分散させたもの
である。【化１】（ここで、Ｒ¹はメタクリロキシ基、アクリロキシ基、
またはビニル基含有有機基を表し、Ｒ²は炭素数１〜６
のアルキル基、アルコキシアルキル基、またはアリール
基を表す。）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レンズ用無機・有機ハ
イブリッド材料に係り、詳しくはＳｉＯ₂ 系３次元微細
構造中に有機ポリマーが分散されているレンズ用無機・
有機ハイブリッド材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、無機化合物と有機ポリマーの
複合体については、様々な提案がなされているが、これ
らのほとんどは不透明なものが多く、その用途は制約さ
れていた。一方、透明な無機・有機ハイブリッド材料と
して、金属酸化物の３次元微細構造体中にポリオキサゾ
リンやポリビニルピロリドン等のアミド結合を持つポリ
マーを均一に分散させたものが提案されている（特開平
３−２１２４５１号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、優れた
光学特性を持つことが知られている（メタ）アクリル系
ポリマーやスチレンポリマーを金属酸化物の３次元微細
構造体中に分散させて、透明で優れた光学特性を有する
無機・有機ハイブリッド材料を得る技術については、未
だ知見が得られていないのが実情である。

【０００４】本発明の目的は、優れた光学特性を持つポ
リマー（（メタ）アクリル系ポリマーやスチレンポリマ
ー等）をＳｉＯ₂ 系３次元微細構造体中に分散させて、
透明で光学特性に優れたレンズ用無機・有機ハイブリッ
ド材料を得ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者らは鋭意検討の結果、下記一般式（１）で
表される有機珪素化合物と、該有機珪素化合物とラジカ
ル重合可能なモノマーとの共重合体が、ＳｉＯ₂ 系３次
元微細構造体中に均一に分散可能であり、得られる無機
・有機ハイブリッド材料が透明性に優れレンズ材料とし
て好適であることを見い出した。

【０００６】本発明は、上記知見に基づいて完成したも
のであり、ＳｉＯ₂ 系３次元微細構造体中にポリマーが
分散されている無機・有機ハイブリッド材料において、
上記ポリマーが、一般式（１）で表される有機珪素化合
物と、該有機珪素化合物とラジカル重合可能なモノマー
との共重合体であることを特徴とするレンズ用無機・有
機ハイブリッド材料を要旨とする。

【化３】（ここで、Ｒ¹はメタクリロキシ基、アクリロキシ基、
またはビニル基含有有機基を表し、Ｒ²は炭素数１〜６
のアルキル基、アルコキシアルキル基、またはアリール
基を表す。）以下、本発明を詳説する。本発明のレンズ用無機・有機
ハイブリッド材料において必須の構成要素であるＳｉＯ
₂ 系３次元微細構造体は、ＳｉＯ₂ が重合した状態で３
次元的に微細なネットワークを形成している構造体を意
味する。この構造体は、ＳｉＯ₂ とともに、所望により
ＴｉＯ₂ 、ＺｒＯ₂、ＧｅＯ₂などの金属酸化物を、本発
明の目的に反しない程度に含むことができる。

【０００７】ＳｉＯ₂ 系３次元微細構造体には、例えば
加水分解重合性有機珪素化合物から作られたものが用い
られる。加水分解重合性有機珪素化合物からのＳｉＯ₂
系３次元微細構造の形成は、通常のゾル−ゲル法により
行われる。

【０００８】加水分解重合性有機珪素化合物は、一般式
（２）で表される３官能または４官能の化合物である。

【化４】（ここで、Ｒ¹は炭素数１〜６のアルキル基、ビニル
基、アリール基、またはエポキシ基含有有機基を表し、
Ｒ²は炭素数１〜６のアルキル基、アルコキシアルキル
基、またはアリール基を表し、ｍは３または４、ｎは０
または１の整数、ｍ＋ｎ＝４である。）このような３官能または４官能の加水分解重合性有機珪
素化合物の具体例としては、メチルトリエトキシシラ
ン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラ
ン、テトラメトキシシラン、メチルトリブトキシシラ
ン、テトラブトキシシラン、メチルトリプロポキシシラ
ン、テトラプロポキシシランなどが挙げられる。なお、
３官能の加水分解重合性有機珪素化合物のみでＳｉＯ₂
系３次元微細構造を形成した場合、得られる無機・有機
ハイブリッド材料が白濁することがあるので、４官能の
加水分解重合性有機珪素化合物を混合することが好まし
い。両者の混合比は、使用するポリマー成分の種類にも
よるが、一般に４官能の加水分解重合性有機珪素化合物
を２０モル％以上混合するのが好ましい。

【０００９】本発明の無機・有機ハイブリッド材料にお
いて使用されるポリマーは、一般式（１）で表される有
機珪素化合物と、該有機珪素化合物とラジカル重合可能
なモノマーとの共重合体である。

【化５】（ここで、Ｒ¹はメタクリロキシ基、アクリロキシ基、
またはビニル基含有有機基を表し、Ｒ²は炭素数１〜６
のアルキル基、アルコキシアルキル基、またはアリール
基を表す。）一般式（１）で表される有機珪素化合物としては、γ−
メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アク
リロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエト
キシシラン等が挙げられる。

【００１０】また、一般式（１）で表される有機珪素化
合物とラジカル重合可能なモノマーとしては、メチルメ
タクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタク
リレート、フェニルメタクリレート、ベンジルメタクリ
レート、フェノキシエチルメタクリレート等のメタクリ
レートや、メチルアクリレート、エチルアクリレート、
プロピルアクリレート、フェニルアクリレート、ベンジ
ルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート等のア
クリレートや、スチレン、メチルスチレン、クロルスチ
レン等が挙げられる。

【００１１】一般式（１）で表される有機珪素化合物の
配合量は、全モノマーに対して５モル％以上とされるの
が好ましい。その理由は、５モル％未満であると、ラジ
カル重合可能なモノマーの種類にもよるが、得られる無
機・有機ハイブリッド材料が白濁することがあるのに対
し、５モル％以上であるとこのような問題がほとんど起
こらないからである。

【００１２】本発明の無機・有機ハイブリッド材料の製
造は、通常次のように行われる。すなわちまず、トルエ
ンやテトラヒドロフランのような溶媒中でラジカル重合
開始剤の存在下でラジカル重合を行ってポリマー成分を
合成し、これを再沈澱させることにより精製する。この
ポリマーを適当な溶媒に溶解させたものを、加水分解重
合性有機珪素化合物の加水分解物に添加し十分に混合し
た後、ゾル化、ゲル化反応を進めながら溶媒を除去する
ことによって、上記ポリマーがＳｉＯ₂ 系３次元微細構
造体中に分散された無機・有機ハイブリッド材料を得
る。

【００１３】このようにして得られた無機・有機ハイブ
リッド材料は、透明性に優れ、レンズとして用いられる
ものである。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。な
お、実施例中の部は、特に記載がない限り重量部を意味
する。実施例１（ポリマー成分の調製）γ−メタクリロキシプロピルト
リメトキシシラン５０部と、メチルメタクリレート３４
部と、重合触媒としてアゾビスイソブチロニトリル０.
１５部を、トルエン３５０部に添加し、攪拌混合して均
一な溶液とした。次いで、窒素雰囲気下で６０〜７０℃
で８時間加熱して重合を行った。重合終了後、ｎ−ヘキ
サンで再沈澱、乾燥を行い、３４部のポリマーを得た。
このポリマーはアセトンおよびメタノールに可溶であっ
た。（ハイブリッド材料の作製）テトラエトキシシラン２０
８部と０.０５規定の塩酸９０部を混合し室温で３０分
間攪拌して均一な溶液とした。次いで、この溶液に、上
記ポリマーをアセトン／メタノール（３／１）溶媒に２
５重量％溶解させた溶液を８０部添加して十分に攪拌混
合した。上記混合液をポリプロピレン製のビーカーに入
れ、４６℃で２週間放置し、重合および乾燥を行い、無
機・有機ハイブリッド材料を得た。得られた無機・有機
ハイブリッド材料は、目視観察の結果、優れた透明性を
有しており、レンズとして使用できるものであった。

【００１５】実施例２テトラエトキシシラン２０８部と０.０５規定の塩酸９
０部の代わりに、テトラエトキシシラン１０４部とメチ
ルトリエトキシシラン８９部と０.０５規定の塩酸７６
部を用いた以外は、実施例１と同様に行った。得られた
無機・有機ハイブリッド材料は、実施例１のものと同様
に、優れた透明性を有しており、レンズとして使用でき
るものであった。

【００１６】実施例３（ポリマー成分の調製）γ−メタクリロキシプロピルト
リメトキシシラン２５部と、メチルメタクリレート３４
部と、重合触媒としてアゾビスイソブチロニトリル０.
１２部を、トルエン３５０部に添加し、攪拌混合して均
一な溶液とした。次いで、窒素雰囲気下で６０〜７０℃
で８時間加熱して重合を行った。重合終了後、ｎ−ヘキ
サンで再沈澱、乾燥を行い、３０部のポリマーを得た。
このポリマーは、アセトンおよびメタノールに可溶であ
った。（ハイブリッド材料の作製）テトラエトキシシラン１０
４部と０.０５規定の塩酸４５部を混合し室温で３０分
間攪拌して均一な溶液とした。次いで、この溶液に、上
記ポリマーをアセトン／メタノール（３／１）溶媒に２
５重量％溶解させた溶液を４０部添加して十分に攪拌混
合した。上記混合液をポリプロピレン製のビーカーに入
れ、４６℃で２週間放置し重合および乾燥を行い、無機
・有機ハイブリッド材料を得た。得られた無機・有機ハ
イブリッド材料は、実施例１のものと同様に、優れた透
明性を有しており、レンズとして使用できるものであっ
た。

【００１７】比較例１（ポリマー成分の調製）一般式（１）の有機珪素化合物
を用いずに、メチルメタクリレート２００部と、重合開
始剤としてアゾビスイソブチロニトリル０.３部をトル
エン８００部に添加し、混合攪拌して均一な溶液とし
た。次いで、この溶液を室温で１時間窒素バブリングを
行った。その後、窒素バブリングをしながら、６０〜７
０℃で８時間攪拌しながら重合を行った。重合終了後、
ポリマーを再沈澱、乾燥させて、１８２部の水酸基含有
ポリマーを得た。得られたポリマーはアセトンに可溶で
あった。（ハイブリッド材料の作製）テトラエトキシシラン２０
８部と０.０５規定の塩酸９０部を混合し室温で２時間
攪拌して溶液を得た。次いで、この溶液に、上記ポリマ
ーをアセトンに１０重量％溶解させた溶液を１００部添
加して十分に攪拌混合した。上記混合液をポリプロピレ
ン製のビーカーに入れ、室温で３週間放置して重合およ
び乾燥を行い、無機・有機ハイブリッド材料を得た。得
られた無機・有機ハイブリッド材料は、白濁しており、
光学用途に使用できないものであった。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一般式（１）で表される有機珪素化合物と、該有機珪素
化合物とラジカル重合可能なモノマーとを共重合させる
ことにより光学特性に優れたポリマーを得、このポリマ
ーをＳｉＯ₂ 系３次元微細構造体中に導入するようにし
たので、透明で光学特性に優れたレンズ用無機・有機ハ
イブリッド材料を得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者土岐元幸京都府京都市下京区中堂寺南町17 京都リサーチパークサイエンスビル株式会社関西新技術研究所内 (72)発明者山口日出樹京都府京都市下京区中堂寺南町17 京都リサーチパークサイエンスビル株式会社関西新技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＳｉＯ₂ 系３次元微細構造体中にポリマ
ーが分散されている無機・有機ハイブリッド材料におい
て、前記ポリマーが、一般式（１）で表される有機珪素化合
物と、該有機珪素化合物とラジカル重合可能なモノマー
との共重合体であることを特徴とするレンズ用無機・有
機ハイブリッド材料。【化１】（ここで、Ｒ¹はメタクリロキシ基、アクリロキシ基、
またはビニル基含有有機基を表し、Ｒ²は炭素数１〜６
のアルキル基、アルコキシアルキル基、またはアリール
基を表す。）
【請求項２】ＳｉＯ₂ 系３次元微細構造体が加水分解
重合性有機珪素化合物から作られたものであり、該加水
分解重合性有機珪素化合物が、一般式（２）で表される
有機珪素化合物であることを特徴とする請求項１記載の
レンズ用無機・有機ハイブリッド材料。【化２】（ここで、Ｒ³は炭素数１〜６のアルキル基、ビニル
基、アリール基、またはエポキシ基含有有機基を表し、
Ｒ⁴は炭素数１〜６のアルキル基、アルコキシアルキル
基、またはアリール基を表し、ｍは３または４、ｎは０
または１の整数、ｍ＋ｎ＝４である。）