JPH10182558A - 含フッ素多官能(メタ)アクリル酸エステル - Google Patents

含フッ素多官能(メタ)アクリル酸エステル

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JPH10182558A
JPH10182558A JP9152239A JP15223997A JPH10182558A JP H10182558 A JPH10182558 A JP H10182558A JP 9152239 A JP9152239 A JP 9152239A JP 15223997 A JP15223997 A JP 15223997A JP H10182558 A JPH10182558 A JP H10182558A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】低屈折率、表面硬度及び密着力を満足しうる含
フッ素化合物を与える含フッ素多官能(メタ)アクリル酸
エステルを提供すること。 【解決手段】下記式(1)で表される含フッ素多官能(メ
タ)アクリル酸エステル。 【化1】 (X:Fが3以上のC1〜14のフルオロアルキル基,
Fが4以上のC3〜14のフルオロシクロアルキル基;
1,Y2,Y3:H,アクリロイル基,メタクリロイル
基を示し、且つY1,Y2,Y3のうちの少なくとも2個
は、同一又は異なる基で、アクリロイル基,メタクリロ
イル基;Z:H,C1〜3のアルキル基;n,m:0,
1で、且つn+m=1)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、架橋重合後に高い
表面硬度、良好な密着力及び低屈折率を示し、反射防止
膜や光ファイバーのクラッド材料等の原材料成分として
利用できる含フッ素多官能(メタ)アクリル酸エステル
に関する。
【0002】
【従来の技術】フッ素原子を有する化合物は低屈折率を
示すため反射防止膜や光ファイバーのクラッド材料等へ
の使用が可能である。いずれも屈折率の低下に伴い性能
は向上する。例えば含フッ素(メタ)アクリル酸エステル
の重合体、他モノマーとの共重合体、テトラフルオロエ
チレン重合体、フッ化ビニリデンとテトラフルオロエチ
レンとの共重合体又はフッ化ビニリデンとヘキサフルオ
ロプロピレンとの共重合体等の光ファイバーへの応用が
提案されている(特開昭59−84203号公報、特開
昭59−84204号公報、特開昭59−98116号
公報、特開昭59−147011号公報、特開昭59−
204002号公報)。
【0003】最近ではアクリル酸含フッ素アルキルエス
テル重合体、メタクリル酸含フッ素アルキルエステル重
合体、又は商品名「サイトップ」(旭硝子株式会社製)、
商品名「テフロンAF」(アメリカ・デュポン社製)等の
非結晶性ペルフルオロ樹脂等の溶媒可溶性の低屈折率含
フッ素重合体の減反射フィルムへの応用が試みられてい
る(特開昭64−16873号公報、特開平1−149
808号公報、特開平6−115023号公報)。しか
し、これらの含フッ素樹脂はいずれも非架橋性樹脂であ
り硬化後の表面硬度が低く、耐摩耗性に劣り、密着力も
不十分であるという欠点がある。
【0004】表面硬度を向上させるために含フッ素単官
能(メタ)アクリル酸エステル又は含フッ素二官能(メタ)
アクリル酸エステルと、非含フッ素多官能(メタ)アクリ
ル酸エステルとの適当な配合から得られる架橋重合体が
提案されている(特開昭58−105943号公報、特
開昭62−199643号公報、特開昭62−2500
47号公報)。これらの架橋重合体は、含フッ素(メタ)
アクリル酸エステル中のフッ素含量や非含フッ素多官能
(メタ)アクリル酸エステルとの配合比を調整すること
で、ある程度の範囲内で低屈折率と表面硬度を調節しう
る。しかし、含フッ素単官能(メタ)アクリル酸エステル
と多官能(メタ)アクリル酸エステルとは相溶性が悪く任
意の割合では相溶しない。そのため十分な低屈折率を達
成できない。一方、含フッ素二官能(メタ)アクリル酸エ
ステルと多官能(メタ)アクリル酸エステルとは任意の割
合で相溶する。しかし屈折率を下げるために架橋重合体
中のフッ素原子含量を増やすと架橋密度が低下してしま
う。そのため低屈折率と表面硬度とを満足に両立するこ
とはできず、光ファイバー及び減反射フィルムへ表面硬
度を付与することは困難である。更に密着力にも問題が
ある。
【0005】密着力の向上、並びに他の含フッ素(メタ)
アクリル酸エステルの原材料としての使用を目的とし
て、含フッ素ヒドロキシ(メタ)アクリル酸エステルが提
案されている(特開平4−321660号公報、特開平
4−356443号公報、特開平4−356444号公
報)。しかし、これらは単官能(メタ)アクリル酸エステ
ルであるので、硬化後の表面硬度が低く、耐摩耗性に劣
るという欠点がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、低屈
折率、表面硬度及び密着力を満足しうる含フッ素化合物
を与える含フッ素多官能(メタ)アクリル酸エステルを提
供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、下記式
(1)で表される含フッ素多官能(メタ)アクリル酸エステ
ルが提供される。
【0008】
【化2】
【0009】(式中Xは、フッ素原子を3個以上有する
炭素数1〜14のフルオロアルキル基又はフッ素原子を
4個以上有する炭素数3〜14のフルオロシクロアルキ
ル基を示し、Y1、Y2及びY3は、水素原子、アクリロ
イル基又はメタクリロイル基を示し、且つY1、Y2及び
3のうちの少なくとも2個は、同一若しくは異なる基
であって、アクリロイル基又はメタクリロイル基を示
し、Zは水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を示
す。n及びmは0又は1を示し、且つn+m=1であ
る。)
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の含フッ素多官能(メタ)
アクリル酸エステルは、前記式(1)で表すことができ
る。式(1)においてn=1で且つm=0の場合は下記式
(1a)で表すことができ、n=0で且つm=1の場合は下
記式(1b)で表すことができる。
【0011】
【化3】
【0012】具体的には、前記式(1a)において、Y1
2及びY3のうち2個がアクリロイル基又はメタクリロ
イル基を、残る1個が水素原子を示す、(メタ)アクリロ
イル基と水酸基とを有する含フッ素二官能(メタ)アクリ
ル酸エステル(以下ジエステルAと称する);前記式(1b)
において、Y1、Y2及びY3のうち2個がアクリロイル
基又はメタクリロイル基を、残る1個が水素原子を示
す、(メタ)アクリロイル基と水酸基とを有する含フッ素
二官能(メタ)アクリル酸エステル(以下ジエステルBと
称する);前記式(1a)において、Y1、Y2及びY3が同一
又は異なる基であり、アクリロイル基又はメタクリロイ
ル基を表す、含フッ素三官能(メタ)アクリル酸エステル
(以下トリエステルAと称する);前記式(1b)において、
1、Y2及びY3が同一又は異なる基であり、アクリロ
イル基又はメタクリロイル基を表す、含フッ素三官能
(メタ)アクリル酸エステル(以下トリエステルBと称す
る)である。式(1)において、Xの炭素数が12を超え
ると製造が困難である。
【0013】ジエステルAとしては、3−ペルフルオロ
ヘキシル−2−ヒドロキシプロピル=2,2−ビス((メ
タ)アクリロイルオキシメチル)プロピオナート、3−ペ
ルフルオロヘキシル−2−((メタ)アクリロイルオキシ)
プロピル=2−((メタ)アクリロイルオキシメチル)−2
−(ヒドロキシメチル)プロピオナート、3−ペルフルオ
ロオクチル−2−ヒドロキシプロピル=2,2−ビス
((メタ)アクリロイルオキシメチル)プロピオナート、又
は3−ペルフルオロオクチル−2−((メタ)アクリロイ
ルオキシ)プロピル=2−((メタ)アクリロイルオキシメ
チル)−2−(ヒドロキシメチル)プロピオナート等が好
ましく挙げられる。
【0014】ジエステルBとしては、2−ペルフルオロ
ヘキシル−(1−ヒドロキシメチル)エチル=2,2−ビ
ス((メタ)アクリロイルオキシメチル)プロピオナート、
2−ペルフルオロヘキシル−1−((メタ)アクリロイル
オキシメチル)エチル=2−((メタ)アクリロイルオキシ
メチル)−2−(ヒドロキシメチル)プロピオナート、2
−ペルフルオロオクチル−(1−ヒドロキシメチル)エチ
ル=2,2−ビス((メタ)アクリロイルオキシメチル)プ
ロピオナート、又は2−ペルフルオロオクチル−1−
((メタ)アクリロイルオキシメチル)エチル=2−((メ
タ)アクリロイルオキシメチル)−2−(ヒドロキシメチ
ル)プロピオナート等が好ましく挙げられる。
【0015】トリエステルAとしては、3−ペルフルオ
ロブチル−2−(メタ)アクリロイルオキシプロピル=
2,2−ビス((メタ)アクリロイルオキシメチル)プロピ
オナート、3−ペルフルオロヘキシル−2−(メタ)アク
リロイルオキシプロピル=2,2−ビス((メタ)アクリ
ロイルオキシメチル)プロピオナート、3−ペルフルオ
ロオクチル−2−(メタ)アクリロイルオキシプロピル=
2,2−ビス((メタ)アクリロイルオキシメチル)プロピ
オナート、3−ペルフルオロシクロペンチルメチル−2
−(メタ)アクリロイルオキシプロピル=2,2−ビス
((メタ)アクリロイルオキシメチル)プロピオナート、3
−ペルフルオロシクロヘキシルメチル−2−(メタ)アク
リロイルオキシプロピル=2,2−ビス((メタ)アクリ
ロイルオキシメチル)プロピオナート、又は3−ペルフ
ルオロシクロヘプチルメチル−2−(メタ)アクリロイルオ
キシプロピル=2,2−ビス((メタ)アクリロイルオキ
シメチル)プロピオナート等が好ましく挙げられる。
【0016】トリエステルBとしては、2−ペルフルオ
ロブチル−(1−(メタ)アクリロイルオキシメチル)エチ
ル=2,2−ビス((メタ)アクリロイルオキシメチル)プ
ロピオナート、2−ペルフルオロヘキシル−(1−(メ
タ)アクリロイルオキシメチル)エチル=2,2−ビス
((メタ)アクリロイルオキシメチル)プロピオナート、2
−ペルフルオロオクチル−(1−(メタ)アクリロイルオ
キシメチル)エチル=2,2−ビス((メタ)アクリロイル
オキシメチル)プロピオナート、2−ペルフルオロシク
ロペンチルメチル−(1−(メタ)アクリロイルオキシメ
チル)エチル=2,2−ビス((メタ)アクリロイルオキシ
メチル)プロピオナート、2−ペルフルオロシクロヘキ
シルメチル−(1−(メタ)アクリロイルオキシメチル)エ
チル=2,2−ビス((メタ)アクリロイルオキシメチル)
プロピオナート、又は2−ペルフルオロシクロヘプチル
メチル−(1−(メタ)アクリロイルオキシメチル)エチル
=2,2−ビス((メタ)アクリロイルオキシメチル)プロ
ピオナート等が好ましく挙げられる。
【0017】これらジエステルA、ジエステルB、トリ
エステルA及びトリエステルBは、低屈折率樹脂等の原
材料として使用する際には単独若しくは混合物として用
いることができる(以下、ジエステルA及びジエステル
Bの混合物を「ジエステル混合物」と称し、トリエステ
ルA及びトリエステルBの混合物を「トリエステル混合
物」と称し、ジエステルとトリエステルとの混合物、ジ
エステル混合物又はトリエステル混合物を総称して「エ
ステル混合物」と称する場合がある)。
【0018】本発明の含フッ素多官能(メタ)アクリル
酸エステルの好ましい製造法の例としては、以下の2種
類の製造法を挙げることができる。第1の製造法は、
(a)まず下記式(2)で表わされる2つのヒドロキシメチ
ル基を有するカルボン酸(以下カルボン酸Cと称す)と、
下記式(3)で表される含フッ素ジエポキシド(以下、エ
ポキシドDと称す)とを、触媒の存在下、通常の開環反
応により反応させて、下記式(4)及び(5)で表される
2,2−ビス(ヒドロキシメチル)カルボン酸ヒドロキシ
フルオロアルキル(以下エステルEと称す)の混合物を生
成させ、(b)次いでこのエステルEと(メタ)アクリル酸
クロリドとをエステル化反応させる方法等によりエステ
ル混合物が製造できる。
【0019】
【化4】
【0020】(式中X及びZは、式(1)中のX及びYと
同様である。)。
【0021】前記反応(a)において使用するカルボン酸
Cとしては、例えば、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)
酢酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸、
2,2−ビス(ヒドロキシメキル)酪酸、2,2,−ビス
(ヒドロキシメチル)吉草酸等が好ましく挙げられる。エ
ポキシドDとしては、例えば、3−トリフルオロメチル
−1,2−エポキシプロパン、3−ペルフルオロエチル
−1,2−エポキシプロパン、3−ペルフルオロプロピ
ル−1,2−エポキシプロパン、3−ペルフルオロブチ
ル−1,2−エポキシプロパン、3−ペルフルオロペン
チル−1,2−エポキシプロパン、3−ペルフルオロヘ
キシル−1,2−エポキシプロパン、3−ペルフルオロ
ヘプチル−1,2−エポキシプロパン、3−ペルフルオ
ロオクチル−1,2−エポキシプロパン、3−ペルフル
オロノニル−1,2−エポキシプロパン、3−ペルフル
オロデシル−1,2−エポキシプロパン、3−ペルフル
オロウンデシル−1,2−エポキシプロパン、3−ペル
フルオロドデシル−1,2−エポキシプロパン、3−ペ
ルフルオロトリデシル−1,2−エポキシプロパン、3
−(ペルフルオロ−1−メチルエチル)−1,2−エポキ
シプロパン、3−(ペルフルオロ−2−メチルプロピル)
−1,2−エポキシプロパン、3−(ペルフルオロ−3
−メチルブチル)−1,2−エポキシプロパン、3−(ペ
ルフルオロ−4−メチルペンチル)−1,2−エポキシ
プロパン、3−(ペルフルオロ−5−メチルヘキシル)−
1,2−エポキシプロパン、3−(ペルフルオロ−6−
メチルヘプチル)−1,2−エポキシプロパン、3−(ペ
ルフルオロ−7−メチルオクチル)−1,2−エポキシ
プロパン、3−(ペルフルオロ−8−メチルノニル)−
1,2−エポキシプロパン、3−(ペルフルオロ−9−
メチルデシル)−1,2−エポキシプロパン、3−(ペル
フルオロ−10−メチルウンデシル)−1,2−エポキ
シプロパン、3−(ペルフルオロ−11−メチルドデシ
ル)−1,2−エポキシプロパン、3−(ペルフルオロ−
12−メチルトリデシル)−1,2−エポキシプロパン
等が好ましく挙げられる。
【0022】前記反応(a)におけるカルボン酸Cとエポ
キシドDとを反応させる際の仕込み比は、エポキシドD
1molに対してカルボン酸C 0.8〜5mol、特
に1.0〜1.8molが望ましい。前記反応(a)に用
いる触媒としては、例えば、トリエチルアミン、ベンジ
ルジメチルアミン等の3級アミン;テトラエチルアンモ
ニウムブロマイド、テトラメチルアンモニウムブロマイ
ド等の4級アンモニウム塩等が挙げられる。触媒の添加
量は、反応混合物全量中0.001〜5重量%、特に
0.01〜2.5重量%が望ましい。前記反応(a)の反
応温度は、40〜200℃、特に80〜120℃が好ま
しく、反応時間は1〜48時間、特に2〜12時間が望
ましい。前記反応(a)によって生成したエステルEの混
合物は、次の反応(b)に供する前に、必要に応じて触媒
等を除去するためにクロロホルム、塩化メチレン、トリ
フルオロメチルベンゼン、酢酸エチル又はこれらの混合
物等の有機溶媒に溶解させた後、水酸化ナトリウム又は
炭酸ナトリウム等のアルカリ水溶液、若しくは水等で洗
浄することができる。必要に応じて減圧蒸留、再結晶、
カラムクロマトグラフィ等により精製することもでき
る。
【0023】前記反応(b)におけるエステルEと(メタ)
アクリル酸クロリドとを反応させる際の仕込み比は、ジ
エステル混合物を製造する場合、エステルE 1mol
に対して(メタ)アクリル酸クロリド1.6〜10mo
l、特に2.0〜4.0molが好ましい。一方、トリ
エステル混合物を製造する場合、エステルE 1mol
に対して(メタ)アクリル酸クロリド2.4〜15mo
l、特に3.0〜6.0molが好ましい。前記反応
(b)において生じる塩酸を捕捉するために、トリエチル
アミン、ベンジルジメチルアミン等の3級アルキルアミ
ン又はピリジン等の塩基を反応系に添加することができ
る。塩基の添加量は、ジエステル混合物を製造する場
合、エステルE 1molに対して1.6〜10.0m
ol、特に2.0〜4.5molが好ましい。一方、ト
リエステル混合物を製造する場合、エステルE 1mo
lに対して2.4〜15.0mol、特に3.0〜7.
0molが好ましい。前記反応(b)は、適切な溶媒中で
行うのが好ましい。適切な溶媒としては、例えば、クロ
ロホルム、塩化メチレン、トリフルオロメチルベンゼン
又はこれらの混合物等が挙げられる。溶媒は、エステル
E、(メタ)アクリル酸クロリド及び塩基の総量100重
量部に対して20〜2000重量部、特に100〜50
0重量部用いるのが好ましい。前記反応(b)の反応温度
は、−60〜20℃、特に−40〜0℃が好ましく、反
応時間は0.1〜12時間、特に0.5〜2時間が望ま
しい。前記反応(b)終了後、生成したエステル混合物を
含む系に、必要に応じて各種処理を行うことができる。
例えば、反応系中の過剰の(メタ)アクリル酸クロリドを
分解するためにメタノール、エタノール等のアルコール
類又は水等を反応系に少量添加できる。希塩酸等の酸性
水溶液で洗浄することもできる。必要に応じて、減圧蒸
留、再結晶、カラムクロマトグラフィー等により精製す
ることもできる。減圧蒸留を行う際には重合防止のため
に、例えば、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノエチ
ルエーテル、tert−ブチルカテコール等の重合禁止
剤を添加することができる。重合禁止剤の添加量は、前
記反応(c)終了後の混合物全量中0.001〜2重量
%、特に0.005〜0.2重量%が好ましい。
【0024】前記反応(b)により生成したジエステル混
合物は、通常、ジエステルA及びジエステルBそれぞれ
2種類ずつ計4種類の構造異性体の混合物となる。具体
的には下記式(6)〜(9)で表される、ジエステルA1(式
(6))、ジエステルA2(式(7))、ジエステルB1(式
(8))及びジエステルB2(式(9))である。
【0025】
【化5】
【0026】(式中X、Y1、Y2、Y3及びZは、式
(1)中のX、Y1、Y2、Y3及びZと同様である。)。
【0027】これらの混合物からジエステルA1、ジエ
ステルA2、ジエステルB1又はジエステルB2を、若し
くはジエステルA1及びジエステルA2からなるジエステ
ルA、又はジエステルB1及びジエステルB2からなるジ
エステルBを分離単離することにより目的物を得ること
ができる。一方、トリエステル混合物は、トリエステル
A及びトリエステルBの構造異性体の混合物となる。従
って、ジエステルA及びジエステルBと同様にトリエス
テル混合物からトリエステルA及びトリエステルBを分
離単離することにより目的物を得ることができる。いず
れも分離単離方法としては、例えば、分取用液体クロマ
トグラフィ等の方法が挙げられる。
【0028】第2の製造法は、(c)まず前記カルボン酸
Cから特開昭63−99038号公報記載の方法等によ
り、即ち前記カルボン酸Cに(メタ)アクリル酸、(メタ)
アクリル酸クロリド、又は(メタ)アクリル酸エステル
を、必要に応じ適当な触媒の存在下で反応させる方法等
によって、下記一般式(10)で表される2,2−ビス
((メタ)アクリロイルオキシメチル)カルボン酸(以下カ
ルボン酸Fと称す)を生成させ、
【0029】
【化6】
【0030】(式中Y1、Y2及びZは、式(1)中の
1、Y2及びZと同様である)。(d)次いでこのカルボ
ン酸Fと前記エポキシドDとを触媒の存在下通常の開環
反応により反応させる方法でエステル混合物が得られ
る。この反応により得られるエステル混合物は前記式
(6)で表されるジエステルA1と前記式(8)で表される
ジエステルB1の混合物となる。
【0031】前記反応(c)におけるカルボン酸Cと(メ
タ)アクリル酸クロリドとの仕込み比は、カルボン酸C
1molに対して(メタ)アクリル酸クロリド1.6〜1
0mol、特に2.0〜4.0molが望ましい。前記
反応(c)において、反応で生じる塩酸を捕捉するため
に、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン等の3
級アルキルアミン又はピリジン等の塩基が添加できる。
塩基の添加量はカルボン酸C 1molに対して1.6
〜10mol、特に2.0〜4.5molが望ましい。
前記反応(c)は、適切な溶媒中で行うのが好ましい。適
切な溶媒としては、例えばクロロホルム、塩化メチレ
ン、トリフルオロメチルベンゼン等が挙げられる。溶媒
はカルボン酸C、(メタ)アクリル酸クロリド及び塩基の
総量100重量部に対して20〜2000重量部、特に
100〜500重量部が望ましい。前記反応(c)は、反
応温度−60〜20℃、好ましくは−40〜0℃で行う
ことが望ましい。反応時間は0.1〜12時間、特に
0.5〜2時間が望ましい。
【0032】前記反応(c)によって生成したカルボン酸
Fは、次の反応(d)に供する前に、必要に応じて各種処
理が行なえる。例えば反応系中の過剰の(メタ)アクリル
酸クロリドを分解するためにメタノール、エタノール等
のアルコール類又は水等を少量添加できる。希塩酸等の
酸性水溶液で洗浄することもできる。必要に応じて減圧
蒸留、再結晶、カラムクロマトグラフィ等により精製す
ることもできる。減圧蒸留を行う際には重合防止のため
に重合禁止剤、例えばハイドロキノン、ハイドロキノン
モノエチルエーテル、tert−ブチルカテコール等が
添加できる。添加量は、反応後の混合物全量中0.00
1〜2重量%、特に0.005〜0.2重量%が望まし
い。
【0033】前記反応(d)におけるエポキシドDとカル
ボン酸Fとを反応させる際の反応混合比は、エポキシド
D 1molに対してカルボン酸F 0.8〜5mol、
特に1.0〜1.8molが望ましい。前記反応(d)に
用いる触媒としては、例えばトリエチルアミン、ベンジ
ルジメチルアミン等の3級アミン;テトラエチルアンモ
ニウムブロマイド、テトラメチルアンモニウムブロマイ
ド等の4級アンモニウム塩等の公知の触媒が挙げられ
る。触媒の添加量は、反応混合物全量中0.001〜
5.0重量%、特に0.01〜2.5重量%が望まし
い。前記反応(d)においては、重合を防止するために重
合禁止剤を添加するのが好ましい。重合禁止剤として
は、例えばハイドロキノン、ハイドロキノンモノエチル
エーテル、tert−ブチルカテコール等が好ましく挙
げられる。重合禁止剤の添加量は、反応混合物全量中
0.001〜2重量%、特に0.005〜0.2重量%
が望ましい。前記反応(d)は、反応温度40〜200
℃、特に80〜120℃が望ましい。反応時間は1〜4
8時間、特に2〜12時間が望ましい。
【0034】前記反応(d)終了後、生成したジエステル
混合物を含む混合物に、必要に応じ各種処理を行い、使
用に供することができる。例えば触媒等を除去するため
にクロロホルム、塩化メチレン、トリフルオロメチルベ
ンゼン等の有機溶媒に溶解した後、水酸化ナトリウム、
炭酸ナトリウム等のアルカリ水溶液で洗浄することがで
きる。必要に応じて減圧蒸留、再結晶、カラムクロマト
グラフィ等により精製することができる。減圧蒸留を行
う際には重合防止のために重合禁止剤、例えばハイドロ
キノン、ハイドロキノンモノエチルエーテル、tert
−ブチルカテコール等を添加することが望ましい。添加
量は、反応後の混合物全量中0.001〜2重量%、特
に0.005〜0.2重量%が望ましい。一方、トリエ
ステル混合物を製造する場合は、(e)前記反応(c)及び
(d)を経て得られるジエステル混合物に更に1当量の
(メタ)アクリル酸クロリドをエステル化反応させること
により得られる。
【0035】前記反応(e)におけるジエステル混合物と
(メタ)アクリル酸クロリドとの仕込み比は、ジエステル
混合物 1molに対して(メタ)アクリル酸クロリド
0.8〜5mol、特に1.0〜2.0molが好まし
い。
【0036】前記反応(e)において生じる塩酸を捕捉す
るために、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン
等の3級アルキルアミン又はピリジン等の塩基が添加で
きる。塩基の添加量は、ジエステル混合物 1molに
対して0.8〜5.0mol、特に1.0〜2.5mo
lが好ましい。前記反応(e)は、適切な溶媒中で行うの
が好ましい。適切な溶媒としては、例えば、クロロホル
ム、塩化メチレン、トリフルオロメチルベンゼン等が挙
げられる。溶媒は、ジエステル混合物、(メタ)アクリル
酸クロリド及び塩基の総量100重量部に対して20〜
2000重量部、特に100〜500重量部用いるのが
好ましい。前記反応(e)の反応温度は、−60〜20
℃、特に−40〜0℃が好ましく、反応時間は0.1〜
12時間、特に0.5〜2時間が望ましい。
【0037】前記反応(e)終了後、生成したエステル混
合物を含む系に、必要に応じて各種処理が行なえる。例
えば、反応系中の過剰の(メタ)アクリル酸クロリドを分
解するためにメタノール、エタノール等のアルコール類
や水等を反応系に少量添加できる。希塩酸等の酸性水溶
液で洗浄することもできる。必要に応じて、減圧蒸留、
再結晶、カラムクロマトグラフィー等により精製するこ
ともできる。減圧蒸留を行う際には重合防止のために、
例えば、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノエチルエ
ーテル、tert−ブチルカテコール等の重合禁止剤が
添加できる。重合禁止剤の添加量は、前記反応(e)終了
後の混合物全量中0.001〜2重量%、特に0.00
5〜0.2重量%が好ましい。前記反応(e)で生成した
トリエステル混合物は、トリエステルA及びトリエステ
ルBの構造異性体の混合物である。この混合物からトリ
エステルA及びトリエステルBを分離単離することによ
り目的物が得られる。分離単離は、例えば、分取用液体
クロマトグラフィ等の方法により行なえる。
【0038】本発明の含フッ素多官能(メタ)アクリル酸
エステルは、そのまま架橋重合により硬化させて耐摩耗
性、密着性等に優れた硬化被膜等とすることができ、使
用に際しては夫々単独若しくは混合物として用いられ
る。ジエステルA又はジエステルBはさらに反応工程を
行い、他の含フッ素多官能アクリレートとした後に架橋
重合させても良い。例えば本発明のジエステルA又はジ
エステルBと、イソシアネート化合物等とを反応させる
ことにより、ウレタン(メタ)アクリレート等を合成
し、さらにこれらを架橋重合により硬化させて硬化被膜
を得ることができる。
【0039】
【発明の効果】本発明の含フッ素多官能(メタ)アクリル
酸エステルは、複数の(メタ)アクリロイル基を有するの
で、架橋重合により硬化させた際に三次元網目構造を呈
し、表面硬度が高く耐擦傷性、耐摩耗性、耐熱性、耐候
性等に優れた硬化被膜が得られる。また水酸基を有する
ジエステルA及びジエステルBは、硬化被膜の密着力を
良好にしうる。得られる硬化物は高い光透過性と低屈折
率を有している上に密着性にも優れ、反射防止膜、光フ
ァイバーのクラッド材料等の耐摩耗性、密着性等を要求
される低屈折率樹脂の材料として有用である。
【0040】
【実施例】以下、実施例及び比較例により更に詳細に説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。実施例1−1 撹拌機、冷却管、ガス導入管を備えた反応器に、3−ペ
ルフルオロオクチル−1,2−エポキシプロパン476
g(1.0mol)、2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオ
ン酸161g(1.5mol)、テトラエチルアンモニウム
ブロマイド6.4g、イソプロピルアルコール600ml
を仕込み、油浴中で徐々に加熱して95〜100℃と
し、同温度で4時間撹拌した後、室温まで冷却した。得
られた反応液に5リットルの水を加えペースト状物質を
析出させた。析出物を濾過した後1000mlの酢酸エチ
ルに溶解し、1000mlの水で3回洗浄し、溶媒を減圧
留去して白色結晶を得た。これは下記化学式(11)及び(1
2)に示す構造を有する化合物の混合物であると考えられ
る。
【0041】
【化7】
【0042】撹拌機、温度計、ガス導入管、滴下ロート
を備えた反応器に前記反応で得られた白色結晶、トリエ
チルアミン303.6g、及びクロロホルム1000ml
を仕込み、氷冷下でアクリル酸クロリド271.5g
(3.0mol)をクロロホルム300mlに溶解して、滴下
ロートから反応液の温度が5℃を超えないよう滴下し
た。滴下終了後氷冷のまま2時間撹拌した。クロロホル
ムを減圧留去し、得られた黄色結晶を更に酢酸エチル/
n−ヘキサン混合溶媒(体積比1:4)を展開溶媒として
カラムクロマトグラフィにより精製し、溶媒を減圧留去
することで白色結晶の生成物G 215g(収率30%)
を得た。
【0043】得られた生成物Gの一部を、更に高速液体
クロマトグラフィを用いて分離した。カラムはTSK gel
Silica−60(内径21.5mm:長さ300mm:東ソー社
製)を用い、酢酸エチル/n−ヘキサン混合溶媒(体積比
1:5)を毎分5mlの流速で分取した。検出は紫外線検
出器で230nmの波長を用いた。分離の結果得られた化合
物G−1、G−2、G−3及びG−4は、それぞれ下記
化学式(13)、(14)、(15)及び(16)に示す構造を有する化
合物であった。以下にこれらの化合物の1H−NMR、
19F−NMR、Exact MSの結果を、構造式と共
に示す。
【0044】
【化8】
【0045】(G−1分析結果)1 H−NMR(δ(ppm)CDCl3/TMS):6.43(dd,2H);6.11(d
d,1H);6.11(dd,1H);5.88(dd,2H);4.53〜4.31(m,1H);4.4
3,4.36(ABq,2H);4.41,4.39(ABq,2H);4.28,4.12(dABq,2
H);2.49〜2.20(m,2H);1.33(s,3H)19 F−NMR(δ(ppm)CDCl3/CFCl3):−123.10;−120.4
7;−119.72;−118.91;−118.60;−109.76;−77.79 Exact MS:測定値;718.0865,理論値;C2219
177:718.0859
【0046】
【化9】
【0047】(G−2分析結果)1 H−NMR(δ(ppm)CDCl3/TMS):6.44(dd,1H);6.42(d
d,1H);6.12(dd,1H);6.11(dd,1H);5.89(dd,1H);5.88(dd,
1H);5.38〜5.35(m,1H);4.43,4.34(ABq,2H);4.28,4.12(d
ABq,2H);3.90,3.74(ABq,2H);2.49〜2.21(m,2H);1.33(s,
3H)19 F−NMR(δ(ppm)CDCl3/CFCl3):−123.11;−120.4
7;−119.72;−118.92;−118.60;−109.76;−77.79 Exact MS:測定値;718.0862,理論値;C2219
177:718.0859
【0048】
【化10】
【0049】(G−3分析結果)1 H−NMR(δ(ppm)CDCl3/TMS):6.42(dd,2H);6.11(d
d,1H);6.11(dd,1H);5.88(dd,2H);5.38〜5.34(m,1H);4.4
3,4.36(ABq,2H);4.41,4.39(ABq,2H);3.89,3.75(dABq,2
H);2.49〜2.20(m,2H);1.32(s,3H)19 F−NMR(δ(ppm)CDCl3/CFCl3):−123.10;−120.4
7;−119.71;−118.91;−118.60;−109.76;−77.78 Exact MS:測定値;718.0862,理論値;C2219
177:718.0859
【0050】
【化11】
【0051】(G−4分析結果)1 H−NMR(δ(ppm)CDCl3/TMS):6.44(dd,1H);6.42(d
d,1H);6.12(dd,1H);6.11(dd,1H);5.89(dd,1H);5.88(dd,
1H);5.39〜5.34(m,1H);4.43,4.36(ABq,2H);4.29,4.13(d
ABq,2H);3.90,3.75(ABq,2H);2.49〜2.20(m,2H);1.33(s,
3H)19 F−NMR(δ(ppm)CDCl3/CFCl3):−123.10;−120.4
6;−119.72;−118.91;−118.61;−109.76;−77.79 Exact MS:測定値;718.0856,理論値;C2219
177:718.0859実施例1−2 3−ペルフルオロオクチル−1,2−エポキシプロパン
の代わりに、3−ペルフルオロヘキシル−1,2−エポ
キシプロパン376.1g(1.0mol)を用いた以外は
実施例1−1と同様にして、下記化学式(17)及び(18)に
示す構造の化合物を経て白色結晶の生成物H 198g
(収率32%)を得た。
【0052】
【化12】
【0053】得られた生成物Hの一部を、実施例1−1
と同様にして高速液体クロマトグラフィを用いて分離し
た。得られた化合物H−1、H−2、H−3及びH−4
は、それぞれ下記化学式(19)、(20)、(21)及び(22)に示
す構造を有する化合物であった。以下にこれらの化合物
1H−NMR、19F−NMR、Exact MSの結果
を、構造式と共に示す。
【0054】
【化13】
【0055】(H−1分析結果)1 H−NMR(δ(ppm)CDCl3/TMS):6.43(dd,2H);6.12(d
d,1H);6.11(dd,1H);5.88(dd,2H);4.53〜4.31(m,1H);4.4
3,4.37(ABq,2H);4.41,4.39(ABq,2H);4.28,4.12(dABq,2
H);2.49〜2.21(m,2H);1.34(s,3H)19 F−NMR(δ(ppm)CDCl3/CFCl3):−123.09;−120.3
9;−119.89;−118.89;−109.39;−77.90 Exact MS:測定値;618.0931,理論値;C2019
137:618.0923
【0056】
【化14】
【0057】(H−2分析結果)1 H−NMR(δ(ppm)CDCl3/TMS):6.44(dd,1H);6.42(d
d,1H);6.11(dd,1H);6.10(dd,1H);5.88(dd,1H);5.88(dd,
1H);5.38〜5.35(m,1H);4.43,4.34(ABq,2H);4.28,4.12(d
ABq,2H);3.90,3.75(ABq,2H);2.49〜2.21(m,2H);1.32(s,
3H)19 F−NMR(δ(ppm)CDCl3/CFCl3):−123.09;−120.3
9;−119.88;−118.89;−109.38;−77.90 Exact MS:測定値;618.0921,理論値;C2019
137:618.0923
【0058】
【化15】
【0059】(H−3分析結果)1 H−NMR(δ(ppm)CDCl3/TMS):6.42(dd,2H);6.11(d
d,1H);6.11(dd,1H);5.87(dd,2H);5.37〜5.34(m,1H);4.4
3,4.36(ABq,2H);4.41,4.40(ABq,2H);3.89,3.75(dABq,2
H);2.49〜2.20(m,2H);1.33(s,3H)19 F−NMR(δ(ppm)CDCl3/CFCl3):−123.08;−120.3
9;−119.88;−118.89;−109.39;−77.90 Exact MS:測定値;618.0919,理論値;C2019
137:618.0923
【0060】
【化16】
【0061】(H−4分析結果)1 H−NMR(δ(ppm)CDCl3/TMS):6.44(dd,1H);6.42(d
d,1H);6.12(dd,1H);6.11(dd,1H);5.89(dd,1H);5.87(dd,
1H);5.38〜5.33(m,1H);4.43,4.36(ABq,2H);4.30,4.14(d
ABq,2H);3.90,3.75(ABq,2H);2.49〜2.21(m,2H);1.33(s,
3H)19 F−NMR(δ(ppm)CDCl3/CFCl3):−123.09;−120.3
9;−119.88;−118.88;−109.39;−77.89 Exact MS:測定値;618.0929,理論値;C2019
137:618.0923実施例1−3 撹拌機、温度計、ガス導入管、滴下ロートを備えた反応
器に、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸2
01g(1.5mol)、トリメチルアミン304g(3.0
mol)、クロロホルム600mlを仕込み、氷冷下でアクリ
ル酸クロリド406g(4.5mol)をクロロホルム40
0mlに溶解して、滴下ロートから反応液の温度が5℃を
超えないよう滴下した。滴下終了後氷冷のまま2時間撹
拌した。クロロホルムを減圧留去し、得られた黄色結晶
を更に酢酸エチル/n−ヘキサン混合溶媒(体積比1:
4)を展開溶媒としてカラムクロマトグラフィにより精
製し、溶媒を減圧留去することで、下記化学式(23)で示
される2,2−ビス(アクリロイルオキシメチル)プロピ
オン酸を白色結晶として得た。
【0062】
【化17】
【0063】撹拌機、冷却管、ガス導入管を備えた反応
器に、前記反応で得られた2,2−ビス(アクリロイル
オキシメチル)プロピオン酸290g(1.2mol)、3−
ペルフルオロオクチル−1,2−エポキシプロパン47
6g(1.0mol)、2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピ
オン酸161g(1.2mol)、テトラエチルアンモニウ
ムブロマイド6.4g、イソプロピルアルコール600
mlを仕込み、油浴中で徐々に加熱して95〜100℃と
し、同温度で4時間撹拌した後、室温まで冷却した。得
られた反応液に5リットルの水を加えペースト状物質を
析出させた。析出物を濾過した後1000mlの酢酸エチ
ルに溶解し、1000mlの水で3回洗浄し、溶媒を減圧
留去して白色結晶の生成物Iを得た。この一部を実施例
1−1と同様にして高速液体クロマトグラフィを用いて
分離した。得られた化合物I−1及びI−2は、夫々前
記化学式(13)及び(15)に示す構造を有する化合物であっ
た。以下に得られた化合物の1H−NMR、19F−NM
R、Exact MSの結果を示す。
【0064】(I−1分析結果)1 H−NMR(δ(ppm)CDCl3/TMS):6.44(dd,2H);6.11(d
d,1H);6.11(dd,1H);5.88(dd,2H);4.54〜4.31(m,1H);4.4
3,4.36(ABq,2H);4.41,4.39(ABq,2H);4.28,4.12(dABq,2
H);2.49〜2.20(m,2H);1.34(s,3H)19 F−NMR(δ(ppm)CDCl3/CFCl3):−123.10;−120.4
6;−119.72;−118.91;−118.60;−109.76;−77.78 Exact MS:測定値;718.0856,理論値;C2219
177:718.0859 (I−2分析結果)1 H−NMR(δ(ppm)CDCl3/TMS):6.42(dd,2H);6.11(d
d,1H);6.11(dd,1H);5.88(dd,2H);5.37〜5.34(m,1H);4.4
3,4.36(ABq,2H);4.41,4.38(ABq,2H);3.89,3.75(dABq,2
H);2.48〜2.20(m,2H);1.32(s,3H)19 F−NMR(δ(ppm)CDCl3/CFCl3):−123.10;−120.4
7;−119.72;−118.91;−118.60;−109.76;−77.79 Exact MS:測定値;718.0852,理論値;C2219
177:718.0859実施例2−1 撹拌機、冷却管、ガス導入管を備えた反応器に、3−ペ
ルフルオロオクチル−1,2−エポキシプロパン476
g(1.0mol)、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロ
ピオン酸161g(1.2mol)、テトラエチルアンモニ
ウムブロマイド6.4g、イソプロピルアルコール60
0mlを仕込み、油浴中で徐々に加熱して95〜100℃
とし、同温度で4時間撹拌した後、室温まで冷却した。
得られた反応液に5リットルの水を加えペースト状物質
を析出させた。析出物を濾過した後1000mlの酢酸エ
チルに溶解し、1000mlの水で3回洗浄し、溶媒を減
圧留去して白色結晶を得た。この白色結晶は、前記化学
式(11)及び(12)に示す構造の化合物の混合物であると考
えられる。
【0065】撹拌機、温度計、ガス導入管、滴下ロート
を備えた反応器に、前記反応により得られた白色結晶5
35g、トリエチルアミン455.4g及びクロロホル
ム1000mlを仕込んだ。次いで、氷冷下でアクリル酸
クロリド479.6g(4.5mol)をクロロホルム45
0mlに溶解して、滴下ロートから反応液の温度が5℃を
超えないよう滴下した。滴下終了後氷冷のまま2時間撹
拌した。クロロホルムを減圧留去し、得られた黄色結晶
を更に酢酸エチル/n−ヘキサン混合溶媒(体積比1:
4)を展開溶媒としてカラムクロマトグラフィにより精
製し、溶媒を減圧留去することで、白色結晶の目的生成
物J 232g(収率30%)を得た。
【0066】得られた生成物Jの一部を、実施例1−1
と同様に高速液体クロマトグラフィを用いて分離した。
分離の結果、得られた目的生成物J−1及びJ−2は、
夫々下記化学式(24)及び(25)で示される構造であった。
以下に得られた化合物の1H−NMR、19F−NMR、
Exact MSの結果を示す。
【0067】
【化18】
【0068】(J−1分析結果)1 H−NMR(δ(ppm)CDCl3/TMS):6.43(dd,1H);6.42(d
d,2H);6.12(dd,1H);6.11(dd,1H);6.10(dd,1H);5.89(dd,
2H);5.88(dd,1H);5.57〜5.64(m,1H);4.46,4.41(ABq,2
H);4.41,4.39(ABq,2H);4.27,4.23(dABq,2H);2.68〜2.31
(m,2H);1.30(s,3H)19 F−NMR(δ(ppm)CDCl3/CFCl3):−123.10;−120.4
7;−119.72;−118.91;−118.60;−109.76;−77.79 Exact MS:測定値:772.0969,理論値:C2521
178:772.0965
【0069】
【化19】
【0070】(J−2分析結果)1 H−NMR(δ(ppm)CDCl3/TMS):6.44(dd,1H);6.42(d
d,2H);6.12(dd,1H);6.11(dd,1H);6.11(dd,1H);5.89(dd,
1H);5.88(dd,2H);5.38〜5.34(m,1H);4.43,4.36(ABq,2
H);4.41,4.39(ABq,2H);4.29,4.13(dABq,2H);2.68〜2.31
(m,2H);1.30(s,3H)19 F−NMR(δ(ppm)CDCl3/CFCl3):−123.10;−120.4
7;−119.71;−118.91;−118.60;−109.76;−77.78 Exact MS:測定値:772.0962,理論値:C2521
178:772.0965実施例2−2 3−ペルフルオロオクチル−1,2−エポキシプロパン
の代わりに、3−ペルフルオロヘキシル−1,2−エポ
キシプロパン376.1g(1.0mol)を用いた以外は
実施例2−1と同様に、前記化学式(17)及び(18)に示す
構造の化合物を経て白色結晶の目的生成物K 215g
(収率32%)を得た。得られた生成物Kの一部を、実施
例1−1と同様に高速液体クロマトグラフィを用いて分
離した。得られた目的生成物K−1及びK−2は、夫々
下記化学式(26)及び(28)に示す構造を有する化合物であ
った。以下に得られた化合物の1H−NMR、19F−N
MR、Exact MSの結果を示す。
【0071】
【化20】
【0072】(K−1分析結果)1 H−NMR(δ(ppm)CDCl3/TMS):6.44(dd,1H);6.43(d
d,1H);6.42(dd,1H);6.12(dd,1H);6.11(dd,1H);6.10(dd,
1H);5.89(dd,2H);5.88(dd,1H);5.57〜5.64(m,1H);4.47,
4.41(ABq,2H);4.41,4.39(ABq,2H);4.28,4.23(dABq,2H);
2.68〜2.31(m,2H);1.30(s,3H)19 F−NMR(δ(ppm)CDCl3/CFCl3):−123.09;−120.3
9;−119.89;−118.89;−109.39;−77.90 Exact MS:測定値:672.1023,理論値:C2321
138:672.1029
【0073】
【化21】
【0074】(K−2分析結果)1 H−NMR(δ(ppm)CDCl3/TMS):6.43(dd,1H);6.42(d
d,2H);6.12(dd,1H);6.11(dd,1H);6.11(dd,1H);5.88(dd,
1H);5.87(dd,2H);5.37〜5.34(m,1H);4.43,4.36(ABq,2
H);4.41,4.39(ABq,2H);3.88,4.75(dABq,2H);2.48〜2.21
(m,2H);1.33(s,3H)19 F−NMR(δ(ppm)CDCl3/CFCl3):−123.08;−120.3
9;−119.88;−118.89;−109.39;−77.90 Exact MS:測定値:672.1018,理論値:C2321
138:672.1029実施例2−3 実施例1−3と同様にして生成物Iを得た。撹拌機、温
度計、ガス導入管及び滴下ロートを備えた反応器に、生
成物I 574g、トリエチルアミン151.8g及び
クロロホルム1000mlを仕込んだ。次いで、氷冷下で
アクリル酸クロリド159.8g(1.5mol)をクロロ
ホルム150mlに溶解して、滴下ロートから反応液の温
度が5℃を超えないよう滴下した。滴下終了後氷冷のま
ま2時間撹拌した。クロロホルムを減圧留去し、得られ
た黄色結晶を更に酢酸エチル/n−ヘキサン混合溶媒
(体積比1:4)を展開溶媒としてカラムクロマトグラフ
ィにより精製し、溶媒を減圧留去することで、白色結晶
の目的生成物L 208g(収率27%)を得た。
【0075】得られた生成物Lの一部を、実施例1−1
と同様に高速液体クロマトグラフィを用いて分離した。
得られた目的生成物L−1及びL−2は、前記化学式(2
4)及び(25)で示される構造であった。以下に得られた化
合物の1H−NMR、19F−NMR及びExact MS
の結果を示す。
【0076】(L−1分析結果)1 H−NMR(δ(ppm)CDCl3/TMS):6.43(dd,1H);6.42(d
d,2H);6.12(dd,1H);6.11(dd,1H);6.10(dd,1H);5.89(dd,
2H);5.88(dd,1H);5.57〜5.64(m,1H);4.46,4.41(ABq,2
H);4.41,4.39(ABq,2H);4.27,4.23(dABq,2H);2.68〜2.31
(m,2H);1.30(s,3H)19 F−NMR(δ(ppm)CDCl3/CFCl3):−123.10;−120.4
7;−119.72;−118.91;−118.60;−109.76;−77.79 Exact MS:測定値:772.0969,理論値:C2521
178:772.0965 (L−2分析結果)1 H−NMR(δ(ppm)CDCl3/TMS):6.44(dd,1H);6.42(d
d,2H);6.12(dd,1H);6.11(dd,1H);6.11(dd,1H);5.89(dd,
1H);5.88(dd,2H);5.38〜5.34(m,1H);4.43,4.36(ABq,2
H);4.41,4.39(ABq,2H);4.29,4.13(dABq,2H);2.68〜2.31
(m,2H);1.30(s,3H)19 F−NMR(δ(ppm)CDCl3/CFCl3):−123.10;−120.4
7;−119.71;−118.91;−118.60;−109.76;−77.78 Exact MS:測定値:772.0962,理論値:C2521
178:772.0965

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記式(1)で表される含フッ素多官能
    (メタ)アクリル酸エステル。 【化1】 (式中Xは、フッ素原子を3個以上有する炭素数1〜1
    4のフルオロアルキル基又はフッ素原子を4個以上有す
    る炭素数3〜14のフルオロシクロアルキル基を示し、
    1、Y2及びY3は、水素原子、アクリロイル基又はメ
    タクリロイル基を示し、且つY1、Y2及びY3のうちの
    少なくとも2個は、同一若しくは異なる基であって、ア
    クリロイル基又はメタクリロイル基を示し、Zは水素原
    子又は炭素数1〜3のアルキル基を示す。n及びmは0
    又は1を示し、且つn+m=1である。)
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002322105A (ja) * 2001-04-26 2002-11-08 Showa Denko Kk 2,3−ジクロル−1−プロパノール及びエピクロルヒドリンの製造法
WO2005098480A1 (ja) * 2004-03-30 2005-10-20 Tomoegawa Co., Ltd. 低反射部材
JP2025517459A (ja) * 2022-11-04 2025-06-05 エルジー・ケム・リミテッド フッ素系化合物、光重合性組成物、ホログラム記録媒体、その製造方法およびこれを含む光学素子

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