WO2021153632A1 - 光学材料用重合性組成物、光学材料用重合性プレポリマー組成物、硬化物及び光学材料の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a polymerizable composition for an optical material, a polymerizable prepolymer composition for an optical material, a cured product, and a method for producing an optical material.
- Examples of a method for producing a resin used as an optical material for plastic lenses include a casting polymerization method in which a polymerizable composition containing a monomer is injected into a mold and heat-cured.
- a polymerizable composition is prepared and degassed, then the polymerizable composition is injected into a mold (mold), and after heat curing (polymerization reaction), the product is taken out from the mold (demolding). ), Annealing is performed to obtain an optical material (for example, a lens, a semi-finished blank, etc.).
- Patent Document 1 describes that a mold in which a polymerizable composition was injected was gradually heated to 10 ° C. to 120 ° C. and polymerized in 20 hours to obtain a molded product.
- the mold in which the polymerizable composition was injected was gradually heated from 25 ° C. to 120 ° C. and heated to 120 ° C. and heated at 120 ° C. for 4 hours to form a molded product. It is stated that it was obtained.
- Patent Document 1 International Publication No. 2014/027427
- Patent Document 2 International Publication No. 2014/133111
- An object to be solved by one embodiment of the present disclosure is to provide a method for producing an optical material, which can maintain the quality of the obtained optical material and shorten the production time of the optical material. Further, the problem to be solved by one embodiment of the present disclosure is for an optical material used in a method for producing an optical material, which can maintain the quality of the obtained optical material and shorten the production time of the optical material.
- the purpose is to provide a polymerizable composition.
- the first embodiment of the present disclosure includes the following aspects.
- the polymerizable composition for an optical material according to ⁇ 1> which has a thixotropy of 1.3 or less.
- ⁇ 3> ⁇ 1> or ⁇ which comprises two or more kinds of monomers for different optical materials, a polymerization catalyst, and a prepolymer which is a polymer of the two or more kinds of monomers for different optical materials and has a polymerizable functional group.
- the two or more different monomers for optical materials are polythiol compounds having two or more mercapto groups, hydroxythiol compounds containing one or more mercapto groups and one or more hydroxyl groups, and two or more hydroxyl groups.
- the polymerizable composition for an optical material according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3> which contains at least one active hydrogen compound selected from the group consisting of a polyol compound containing a thiol compound and an amine compound.
- ⁇ 5> The polymerizable composition for an optical material according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the polymerization catalyst satisfies the following condition 1.
- -Ea / R is -7100 or more and -2900 or less.
- Ea is the activation energy calculated by the Arrhenius plot from the reaction rate constants of the two or more different monomers for optical materials at two or more different temperatures
- R is the gas constant (8.314 J / mol / K).
- the polymerization catalyst is any one of ⁇ 1> to ⁇ 5> containing at least one selected from the group consisting of a basic catalyst having a pKa value of 4 to 8 and an organometallic catalyst.
- the polymerizable composition for an optical material according to. ⁇ 6-1> The polymerizable property for an optical material according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, wherein the polymerization catalyst contains at least one selected from the group consisting of an amine-based catalyst and an organic tin-based catalyst. Composition.
- the polymerization catalysts are 3,5-lutidine, 2,4,6-cholidine, triethylenediamine, N, N-dimethylethanolamine, N-ethylmorpholine, dibutyltin dichloride, dimethyltin dichloride, dibutyltin dilaurate and
- the polymerizable composition for an optical material according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6-1>, which comprises at least one selected from the group consisting of dibutyltindiacetate.
- a composition comprising a prepolymer which is a polymer of two or more kinds of monomers for different optical materials and has a polymerizable functional group, and a polymerization catalyst, and which is a monomer for two or more different kinds of different optical materials.
- a polymerizable prepolymer composition for optical materials wherein at least one is an isocyanate compound having no aromatic ring and the viscosity measured with a B-type viscometer at 25 ° C. and 60 rpm is 10 mPa ⁇ s to 2000 mPa ⁇ s.
- ⁇ 8> The polymerizable prepolymer composition for an optical material according to ⁇ 7>, wherein the content of the polymerization catalyst with respect to a total of 100 parts by mass of the prepolymer is 0.1 part by mass to 4.0 parts by mass.
- ⁇ 8-1> The polymerizable prepolymer composition for an optical material according to ⁇ 7> or ⁇ 8>, which has a thixotropy of 1.3 or less.
- ⁇ 8-2> The polymerizable prepolymer composition for an optical material according to any one of ⁇ 7> to ⁇ 8-1>, wherein the prepolymer contains an isocyanate group.
- the two or more different monomers for optical materials are polythiol compounds having two or more mercapto groups, hydroxythiol compounds containing one or more mercapto groups and one or more hydroxyl groups, and two or more hydroxyl groups.
- the polymerization catalyst is any one of ⁇ 7> to ⁇ 10> containing at least one selected from the group consisting of a basic catalyst having a pKa value of 4 to 8 and an organometallic catalyst.
- the polymerizable prepolymer composition for an optical material according to. ⁇ 11-1> The polymerizable property for an optical material according to any one of ⁇ 7> to ⁇ 11>, wherein the polymerization catalyst contains at least one selected from the group consisting of an amine-based catalyst and an organic tin-based catalyst. Prepolymer composition.
- ⁇ 11-2> A composition before forming the prepolymer from the refractive index A of the polymerizable prepolymer composition for optical materials, which contains the two or more different monomers for optical materials and a polymerization catalyst.
- ⁇ 12> The polymerizable composition for optical materials according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6-2> or the polymerizable composition for optical materials according to any one of ⁇ 7> to ⁇ 11-2>.
- ⁇ 12-1> A cured product of the polymerizable composition for an optical material, wherein the two or more different monomers for an optical material have two or more mercapto groups in the polymerizable composition for an optical material.
- Polythiol compound At least one active hydrogen compound selected from the group consisting of a hydroxythiol compound containing one or more mercapto groups and one or more hydroxyl groups, a polyol compound containing two or more hydroxyl groups, and an amine compound.
- the cured product according to ⁇ 12> which comprises.
- ⁇ 12-2> A cured product of the polymerizable composition for an optical material, wherein the polymerization catalyst is ⁇ 12> or ⁇ 12-1> satisfying the following condition 1 in the polymerizable composition for an optical material.
- the cured product according to any one of ⁇ 12> to ⁇ 12-2> which comprises at least one selected from the group consisting of metal-based catalysts.
- ⁇ 12-4> A cured product of the polymerizable composition for an optical material, wherein the polymerization catalyst is selected from the group consisting of an amine-based catalyst and an organotin-based catalyst in the polymerizable composition for an optical material.
- ⁇ 12-5> A cured product of the polymerizable composition for an optical material, wherein in the polymerizable composition for an optical material, the polymerization catalyst is 3,5-lutidine, 2,4,6-colysine, or tri.
- ⁇ 12> to ⁇ 12-4> containing at least one selected from the group consisting of ethylenediamine, N, N-dimethylethanolamine, N-ethylmorpholine, dibutyltindichloride, dimethyltindichloride, dibutyltindilaurate and dibutyltindiacetate.
- the cured product according to any one.
- the prepolymer is obtained by mixing a part of the material monomer and at least a part of the polymerization catalyst and polymerizing at least a part of the two or more different optical material monomers.
- a method for producing an optical material which comprises a prepolymerization step of obtaining a mixture containing a prepolymer, and in which at least one of the two or more different monomers for an optical material is an isocyanate compound having no aromatic ring. ⁇ 15> Further, by adding at least the remainder of the two or more kinds of different optical material monomers to the mixture containing the prepolymer, the two or more kinds of different optical material monomers and the prepolymer are added.
- the method for producing an optical material according to ⁇ 14> which comprises a curing step of obtaining an optical material which is a cured product of the polymerizable composition for an optical material by curing.
- the two or more different monomers for optical materials are polythiol compounds having two or more mercapto groups, hydroxythiol compounds containing one or more mercapto groups and one or more hydroxyl groups, and two or more hydroxyl groups.
- the method for producing an optical material according to any one of ⁇ 13> to ⁇ 15> which contains at least one active hydrogen compound selected from the group consisting of a polyol compound containing a thiol compound and an amine compound.
- ⁇ 17> The method for producing an optical material according to any one of ⁇ 13> to ⁇ 16>, wherein the polymerization catalyst satisfies the following condition 1.
- -Ea / R is -7100 or more and -2900 or less.
- Ea is the activation energy calculated by the Arrhenius plot from the reaction rate constants of the two or more different monomers for optical materials at two or more different temperatures
- R is the gas constant (8.314 J / mol / K).
- the polymerization catalyst is any one of ⁇ 13> to ⁇ 17> containing at least one selected from the group consisting of a basic catalyst having a pKa value of 4 to 8 and an organometallic catalyst.
- the method for producing an optical material according to. ⁇ 19> The method for producing an optical material according to any one of ⁇ 13> to ⁇ 18>, wherein the polymerization catalyst contains at least one selected from the group consisting of an amine-based catalyst and an organic tin-based catalyst.
- a cured product of two or more different optical monomers, at least one of the two or more different optical material monomers is an isocyanate compound having no aromatic ring, and a radius from the center of the cured product.
- a cured product in which there is no pulse having a length of 1.0 mm or more within a range of 15 mm, and the amine content measured by gas chromatograph mass spectrometry is 0.03% by mass or more and 2.5% by mass or less.
- an optical material used in a method for producing an optical material which can maintain the quality of the obtained optical material and satisfactorily shorten the production time of the optical material.
- a polymerizable composition can be provided.
- a method for producing an optical material capable of maintaining the quality of the obtained optical material and shortening the production time of the optical material.
- a polymerizable composition for an optical material used in a method for producing an optical material which can maintain the quality of the obtained optical material and shorten the production time of the optical material. Can be provided.
- a method for producing an optical material which can suppress the pulse in the obtained optical material and shorten the production time of the optical material.
- a polymerizable composition for an optical material used in a method for producing an optical material which can suppress pulse in the obtained optical material and shorten the production time of the optical material. Can provide things.
- the numerical range represented by using “-” means a range including the numerical values before and after "-" as the lower limit value and the upper limit value.
- the amount of each component in the composition is the total amount of the plurality of substances present in the composition unless otherwise specified, when a plurality of substances corresponding to each component are present in the composition. means.
- the upper limit value or the lower limit value described in one numerical range may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of another numerical range described stepwise. ..
- the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the value shown in the examples.
- the term "process” is included in this term not only as an independent process but also as long as the intended purpose of the process is achieved even if it cannot be clearly distinguished from other processes. ..
- the present disclosure includes a first embodiment and a second embodiment. Each embodiment will be described.
- the polymerizable composition for an optical material of the first embodiment is a polymerizable composition for an optical material containing two or more different monomers for an optical material and a polymerization catalyst, and the two or more different optical materials. At least one of the monomers is an isocyanate compound having no aromatic ring, and the content of the polymerization catalyst with respect to a total of 100 parts by mass of the two or more different monomers for optical materials is more than 0.05 parts by mass and 2.0.
- the viscosity is 10 mPa ⁇ s to 1000 mPa ⁇ s, which is less than a part by mass and is measured with a B-type viscosity meter under the conditions of 25 ° C. and 60 rpm.
- the polymerizable composition for an optical material of the first embodiment can maintain the quality of the obtained optical material and can satisfactorily shorten the production time of the optical material.
- the polymerizable composition for an optical material of the first embodiment is an isocyanate compound containing two or more different monomers for an optical material, and at least one of the monomers for an optical material does not have an aromatic ring.
- the monomer for the optical material may be any monomer used for optics and is not particularly limited. For example, it may be a monomer used for producing an optical material having any of the following properties.
- the optical material obtained by using the monomer for an optical material may have a total light transmittance of 10% or more.
- the total light transmittance of the optical material may be measured in accordance with JIS K 7361-1 (1997).
- the optical material obtained by using the monomer for an optical material may have a haze (that is, total haze) of 10% or less, preferably 1% or less, and more preferably 0.5% or less.
- the haze of the optical material is a value measured at 25 ° C.
- the optical material obtained by using the monomer for an optical material has a refractive index of preferably 1.58 or more.
- the optical material obtained by using the monomer for an optical material may have a refractive index of 1.80 or less or 1.75 or less.
- the refractive index of the optical material may be measured in accordance with JIS K7142 (2014).
- the shape of the optical material obtained by using the monomer for the optical material is not particularly limited, and may be a plate shape, a columnar shape, a rectangular parallelepiped shape, or the like.
- Examples of the monomer for optical materials include a polymerizable monomer that polymerizes when a polymerization catalyst described later is used. Specifically, an isocyanate compound, a polythiol compound having two or more mercapto groups, a hydroxythiol compound containing one or more mercapto groups and one or more hydroxyl groups, a polyol compound containing two or more hydroxyl groups, and an amine compound. And so on.
- the two or more different monomers for optical materials are polythiol compounds having two or more mercapto groups, hydroxythiol compounds containing one or more mercapto groups and one or more hydroxyl groups, and polyols containing two or more hydroxyl groups. It preferably contains at least one active hydrogen compound selected from the group consisting of compounds and amine compounds.
- isocyanate compound examples include an aliphatic isocyanate compound, an alicyclic isocyanate compound, an aromatic isocyanate compound, and a heterocyclic isocyanate compound, and one type or a mixture of two or more types is used. These isocyanate compounds may include dimers, trimers and prepolymers. Examples of these isocyanate compounds include the compounds exemplified in International Publication No. 2011/055540.
- examples of the isocyanate compound include halogen-substituted products (for example, chlorine-substituted products, bromine-substituted products, etc.), alkyl-substituted products, alkoxy-substituted products, carbodiimide-modified products, urea-modified products, and burette-modified products of the above-mentioned compounds.
- halogen-substituted products for example, chlorine-substituted products, bromine-substituted products, etc.
- alkyl-substituted products for example, alkyl-substituted products, alkoxy-substituted products, carbodiimide-modified products, urea-modified products, and burette-modified products of the above-mentioned compounds.
- the alicyclic isocyanate compound refers to an isocyanate compound containing an alicyclic structure and may contain a structure other than the alicyclic structure such as a heterocyclic structure.
- the aromatic isocyanate compound refers to an isocyanate compound containing an aromatic structure and which may contain any one or a combination of an aliphatic structure, an alicyclic structure and a heterocyclic structure.
- the heterocyclic isocyanate compound refers to an isocyanate compound containing a heterocyclic structure and not containing an alicyclic structure and an aromatic structure.
- Aliphatic isocyanate compounds refer to isocyanate compounds that do not contain aromatic, alicyclic and heterocyclic structures.
- the isocyanate compound preferably contains at least one selected from an aliphatic isocyanate compound, an alicyclic isocyanate compound, an aromatic isocyanate compound and a heterocyclic isocyanate compound.
- At least one of the monomers for an optical material in the first embodiment is an isocyanate compound having no aromatic ring.
- the isocyanate compound having no aromatic ring include an alicyclic isocyanate compound having no aromatic ring, a heterocyclic isocyanate compound, and an aliphatic isocyanate compound.
- the alicyclic isocyanate compound, the heterocyclic isocyanate compound, and the aliphatic isocyanate compound having no aromatic ring are not too fast in the polymerization reaction as compared with the isocyanate compound having an aromatic ring, and the polymerization reaction is easy to control.
- the monomer for optical materials may contain an isocyanate compound other than the isocyanate compound having no aromatic ring.
- the isocyanate compound having no aromatic ring and the isocyanate compound having an aromatic ring are used.
- the ratio is preferably in the range of 7: 3 to 10: 0, and more preferably in the range of 8: 2 to 10: 0, in terms of the molar ratio of the isocyanate group.
- the isocyanate compound other than the isocyanate compound having no aromatic ring is not particularly limited, and examples thereof include an isocyanate compound having an aromatic ring.
- the monomer for optical material contains an isocyanate compound having no aromatic ring and an isocyanate compound having an aromatic ring
- the number of moles of the isocyanate group in the isocyanate compound having no aromatic ring is the isocyanate group in the isocyanate compound having an aromatic ring. It is preferable that the number of moles is larger than the number of moles.
- the isocyanate compound is isophorone diisocyanate, 2,5-bis (isocyanatomethyl) bicyclo- [2. 2.1] -Heptane, 2,6-bis (isocyanatomethyl) bicyclo- [2.2.1] -Heptane, m-xylylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate , Dicyclohexylmethane diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,6-hexamethylene diisocyanate, and at least 1,5-pentamethylene diisocyanate.
- Isophorone diisocyanate 2,5-bis (isocyanatomethyl) bicyclo- [2.2.1] -heptane, 2,6-bis (isocyanatomethyl) bicyclo- [2.2.1] -heptane, dicyclohexylmethane diisocyanate , And at least one selected from 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, more preferably.
- active hydrogen compound examples include polythiol compounds having two or more mercapto groups, hydroxythiol compounds containing one or more mercapto groups and one or more hydroxyl groups, polyol compounds containing two or more hydroxyl groups, amine compounds and the like. Can be mentioned.
- an oligomer of the active hydrogen compound or a halogen-substituted product of the active hydrogen compound for example, a chlorine-substituted product, a bromine-substituted product, etc.
- the active hydrogen compound may be used alone or in combination of two or more.
- the polythiol compound having two or more mercapto groups examples include the compounds exemplified in International Publication No. 2016/125736.
- the polythiol compound is 4-mercaptomethyl-1,8-dimercapto-3,6-dithiane octane, 5 , 7-Dimercaptomethyl-1,11-Dimercapto-3,6,9-Trithiandecan, 4,7-Dimercaptomethyl-1,11-Dimercapto-3,6,9-Trithiandecan, 4,8 -Dimercaptomethyl-1,11-dimercapto-3,6,9-trithiandecan, pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate), bis (mercaptoethyl) sulfide, pentaerythrito
- polythiol compound having 3 or more mercapto groups examples include polythiol compounds having three or more mercapto groups.
- the polymerizable composition for an optical material of the first embodiment contains a polythiol compound having three or more mercapto groups as an active hydrogen compound, the polythiol having three or more mercapto groups is considered from the viewpoint of accelerating the polymerization reaction. It is preferable that at least one mercapto group among the three or more mercapto groups contained in the compound contains a compound (also referred to as compound (N1)) in which a group represented by the following formula (N1) is substituted.
- the polymerizable composition for an optical material of the first embodiment is a polythiol compound having three or more mercapto groups when the peak area is measured by high performance liquid chromatography from the viewpoint that the polymerization reaction can be easily adjusted.
- the peak area of the compound (N1) is preferably 3.0 or less, more preferably 1.5 or less, with respect to the peak area of 100.
- the peak area of the compound (N1) is relative to the peak area of 100 of the polythiol compound having three or more mercapto groups, from the viewpoint of promoting the polymerization reaction. , 0.01 or more is preferable.
- the peak area by high performance liquid chromatography can be measured by the method described in paragraph 0146 of International Publication No. 2014/027665.
- Hydroxythiol compound containing one or more mercapto groups and one or more hydroxyl groups examples include 2-mercaptoethanol, 3-mercapto-1,2-propanediol, glucerinbis (mercaptoacetate), 4-mercaptophenol, 2,3-dimercapto-1-propanol, and pentaerythritol.
- Tris (3-mercaptopropionate), pentaerythritol tris (thioglycolate) and the like can be mentioned, but are not limited to these exemplified compounds.
- polyxe compound containing two or more hydroxyl groups examples include one or more aliphatic or alicyclic alcohols. Specifically, linear or branched aliphatic alcohols, alicyclic alcohols, and alcohols obtained by adding at least one selected from the group consisting of ethylene oxide, propylene oxide, and ⁇ -caprolactone to these alcohols. And so on. More specifically, the compounds exemplified in International Publication No. 2016/125736 can be mentioned.
- the polyol compound is preferably ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,2-cyclopentanediol, 1,3-cyclopentanediol, 1,2-cyclohexanediol, and the like. It is at least one selected from 1,3-cyclohexanediol and 1,4-cyclohexanediol.
- amine compound examples include ethylenediamine, 1,2- or 1,3-diaminopropane, 1,2-, 1,3- or 1,4-diaminobutane, 1,5-diaminopentane, 1,6-diaminohexane, and the like.
- the active hydrogen compound preferably contains a polythiol compound having two or more mercapto groups from the viewpoint of increasing heat resistance and refractive index.
- the content of the polythiol compound having two or more mercapto groups is preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and 80% by mass or more, based on the total mass of the active hydrogen compound. Is more preferable.
- the active hydrogen compound in the first embodiment 4-mercaptomethyl-1,8-dimercapto-3,6-dithiaoctane, 5,7-dimercaptomethyl-1,11-dimercapto-3,6,9- Trithiaundecane, 4,7-Dimercaptomethyl-1,11-Dimercapto-3,6,9-Trithiaundecane, 4,8-Dimercaptomethyl-1,11-Dimercapto-3,6,9-Trithia
- the total content of undecane and pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate) is preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, based on the total mass of the active hydrogen compound. , 80% by mass or more is more preferable.
- the polymerizable composition for an optical material of the first embodiment contains at least one polymerization catalyst.
- the polymerization catalyst is not particularly limited, and for example, a basic catalyst, an organic metal catalyst, a zinc carbamic acid salt, an ammonium salt, a sulfonic acid, or the like can be used. Only one type of the above-mentioned polymerization catalyst may be used, or two or more types may be used in combination as appropriate.
- Basic catalyst examples include amine-based catalysts (including imidazole-based catalysts). Specifically, tertiary amine-based catalysts such as triethylenediamine, N, N-dimethylethanolamine, triethylamine, and N-ethylmorpholin; 2-methylpyrazine, pyridine, ⁇ -picoline, ⁇ -picoline, ⁇ -picoline, 2 , 6-Lutidine, 3,5-Lutidine, 2,4,6-cholidine, 3-chloropyridine, N, N-diethylaniline, N, N-dimethylaniline, hexamethylenetetramine, quinoline, isoquinoline, N, N- Examples thereof include dimethyl-p-toluidine, N, N-dimethylpiperazine, quinaldine, 4-methylmorpholine, triallylamine, trioctylamine, 1.2-dimethylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole and the like
- an amine-based catalyst is preferable among the above.
- the amine-based catalyst include 3,5-lutidine; 2,4,6-cholidine; triethylenediamine, N, N-dimethylethanolamine, triethylamine, tertiary amine-based catalysts such as N-ethylmorpholine; and the like. Be done.
- the amine-based catalyst preferably contains at least one selected from 3,5-lutidine, 2,4,6-cholidine, triethylenediamine, N, N-dimethylethanolamine, and N-ethylmorpholine.
- the basic catalyst preferably contains a compound represented by the following general formula (2) and / or a compound represented by the following general formula (3).
- R 1 represents a linear alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, or a halogen atom, and there are a plurality of them. R 1 may be the same or different.
- Q indicates a carbon atom or a nitrogen atom.
- m represents an integer from 0 to 5.
- R 2 , R 3 and R 4 are independently each of a linear alkyl group having 3 to 20 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 20 carbon atoms, and a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms. Indicates a group, an allyl group, or a hydrocarbon group containing a hydroxyl group.
- the pKa value is preferably 1 or more, more preferably 3 or more, and further preferably 4 or more.
- the pKa value is preferably 9 or less, more preferably 8 or less.
- the pKa value is, for example, (a) The Journal of Physical Chemistry vol. It can be measured by the method described in 68, number 6, page 1560 (1964), (b) a method using an automatic potential difference titrator (AT-610 (trade name), etc.) manufactured by Kyoto Denshi Kogyo Co., Ltd., and ( c) The acid dissociation index, etc. described in the Chemical Society of Japan's Chemical Handbook (Revised 3rd Edition, June 25, 1984, published by Maruzen Co., Ltd.) can be used.
- organometallic catalyst examples include an organotin catalyst; organic acid salts such as iron, nickel, and zinc; an acetylacetonate complex; a catalyst composition composed of a metal carboxylate compound and a quaternary ammonium salt compound; Examples thereof include a catalyst composition composed of an amine compound; a metal catalyst in which an alkoxy group, a carboxy group, etc. are coordinated with titanium or aluminum; and the like.
- the organometallic catalyst is preferable as the organometallic catalyst.
- the organotin catalyst include dibutyltin dichloride (DBC), dimethyltin dichloride (DMC), dibutyltin dilaurate (DBTDL), and dibutyltin diacetate.
- the organotin catalyst contains at least one selected from dibutyltin dichloride, dimethyltin dichloride, dibutyltin dilaurate and dibutyltin diacetate.
- the polymerization catalyst preferably contains at least one selected from the group consisting of a basic catalyst having a pKa value of 4 to 8 and an organometallic catalyst.
- the polymerization catalyst contains at least one selected from the group consisting of amine-based catalysts and organic tin-based catalysts.
- polymerization catalyst examples include 3,5-lutidine, 2,4,6-cholidine, triethylenediamine, N, N-dimethylethanolamine, N-ethylmorpholine, dibutyltin dichloride, dimethyltin dichloride, dibutyltin dilaurate and dibutyltin diacetate. It is preferable to include at least one selected from the group.
- the content of the polymerization catalyst with respect to a total of 100 parts by mass of the two or more different monomers for optical materials is more than 0.05 parts by mass and 2.0 parts by mass or less.
- the content of the polymerization catalyst in the first embodiment is large as compared with the conventional method for producing an optical material.
- the polymerization reaction can be promoted satisfactorily, and as will be described later, the viscosity of the polymerizable composition is increased, and heat convection, which is presumed to be a cause of optics, is suppressed, while being high in a shorter time than before. A high quality optical material can be obtained.
- the content of the polymerization catalyst with respect to a total of 100 parts by mass of the two or more different monomers for optical materials is more than 0.05 parts by mass, the polymerization reaction can be satisfactorily promoted, so that the polymerization reaction can be promoted satisfactorily in a short time. High quality optical materials can be obtained. Further, by satisfactorily promoting the polymerization reaction, it is possible to improve the releasability when the cured product is taken out from the mold. From the above viewpoint, the content of the polymerization catalyst with respect to a total of 100 parts by mass of the two or more different monomers for optical materials is preferably 0.08 parts by mass or more, and is preferably 0.10 parts by mass or more. Is more preferable, and it is more preferably 0.13 parts by mass or more, and further preferably 0.17 parts by mass or more.
- the content of the polymerization catalyst with respect to a total of 100 parts by mass of the two or more different monomers for optical materials is 2.0 parts by mass or less, for example, when a polymerizable composition for optical materials is injected into a mold. Handleability can be improved.
- the content of the polymerization catalyst with respect to a total of 100 parts by mass of the two or more different monomers for optical materials is preferably 1.8 parts by mass or less, and preferably 1.5 parts by mass or less. Is more preferably 1.0 part by mass or less, particularly preferably 0.5 part by mass or less, and even more preferably 0.3 part by mass or less.
- the content of the polymerization catalyst may be appropriately set according to the type of the polymerization catalyst, the type and amount of the monomers (isocyanate compound, active hydrogen compound, other components, etc.) used, and the desired shape of the molded product. can.
- the range of the content of the polymerization catalyst described above may be appropriately changed depending on the type of the monomer for the optical material and the polymerization catalyst.
- the monomers for optical materials are dicyclohexylmethanediisocyanate and 5,7-dimercaptomethyl-1,11-dimercapto-3,6,9-trithiawndecane and 4,7-dimercaptomethyl-1,11-dimercapto.
- the polymerization catalyst is 3,5-lutidin.
- the polymerization catalyst preferably uses 1.0 part by mass or more, more preferably 1.5 parts by mass or more, with respect to 100 parts by mass of two or more different monomers for optical materials.
- the monomer for optical materials contains 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, pentaerythritol tetrakis (2-mercaptoacetate) and 2,5-bis (mercaptomethyl) -1,4-dithian, and is a polymerization catalyst.
- the polymerization catalyst preferably uses 0.03 parts by mass or more, and 0.07 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of two or more different monomers for optical materials. Is more preferable.
- the polymerization catalyst preferably satisfies the following condition 1.
- -Ea / R is -7100 or more and -2900 or less.
- Ea is the activation energy calculated by the Arrhenius plot from the reaction rate constants of two or more different monomers for optical materials at two or more different temperatures
- R is the gas constant (8.314 J / mol / K). Is.
- the polymerization catalyst satisfies the condition 1
- the variation in the polymerization rate can be suppressed in the process of the polymerization effect of the polymerizable composition, and as a result, the occurrence of optical strain and pulsation is suppressed, and the appearance is excellent.
- Optical materials can be obtained.
- the value of Ea is calculated by the following method.
- the composition 1 containing the polymerization-reactive compound and a predetermined amount of the polymerization catalyst is heated and kept at a plurality of temperatures, the physical property values 1a derived from the functional group before heating of the polymerization-reactive compound and A physical property acquisition step of acquiring a physical property value 1b derived from a residual functional group after heat retention for a predetermined time, and a physical property acquisition step.
- the specific embodiment of the method for calculating the value of Ea and the method for determining whether or not the polymerization catalyst satisfies the condition 1 is the same as the specific embodiment described in International Publication No. 2020/256057.
- the polymerizable composition for an optical material of the first embodiment may contain any additive.
- Optional additives include photochromic compounds, internal mold release agents, brewing agents, UV absorbers and the like.
- a photochromic compound is a compound in which the molecular structure is reversibly changed by irradiation with light of a specific wavelength, and the absorption characteristics (absorption spectrum) are changed accordingly.
- Examples of the photochromic compound used in the first embodiment include compounds whose absorption characteristics (absorption spectrum) change with respect to light of a specific wavelength.
- the photochromic compound is not particularly limited, and any conventionally known compound that can be used for a photochromic lens can be appropriately selected and used.
- any conventionally known compound that can be used for a photochromic lens can be appropriately selected and used.
- one or more of spiropyran compounds, spirooxazine compounds, flugide compounds, naphthopirane compounds, bisimidazole compounds and the like can be used depending on the desired coloring.
- Examples of the internal mold release agent include acidic phosphoric acid esters.
- Examples of the acidic phosphoric acid ester include phosphoric acid monoester and phosphoric acid diester, which can be used alone or in combination of two or more.
- the bluing agent examples include those having an absorption band in the orange to yellow wavelength region of the visible light region and having a function of adjusting the hue of an optical material made of a resin. More specifically, the bluing agent contains a substance showing a blue to purple color.
- UV absorber examples include benzophenon-based ultraviolet absorbers such as 2,2'-dihydroxy-4-methoxybenzophenone, and 2- [4-[(2-hydroxy-3-dodecyloxypropyl) oxy] -2-hydroxy.
- Triazine-based ultraviolet absorbers such as 4,6-bis (2,4-dimethylphenyl) -1,3,5-triazine, 2- (2H-benzotriazole-2-yl) -4-methylphenol, 2 -(2H-benzotriazole-2-yl) -4-tert-benzotriazole-based ultraviolet absorbers such as octylphenol can be mentioned, but 2- (2H-benzotriazole-2-yl) -4-tert- Examples thereof include octylphenol and benzotriazole-based ultraviolet absorbers of 2- (5-chloro-2H-benzotriazole-2-yl) -4-methyl-6-tert-butylphenol. These UV absorbers can be used alone or in combination of two or more.
- the polymerizable composition for an optical material of the first embodiment has a viscosity of 10 mPa ⁇ s or more and 40 mPa ⁇ s or more measured under the condition of 25 ° C. and 60 rpm with a B-type viscometer from the viewpoint of suppressing pulse. It is preferably 70 mPa ⁇ s or more, more preferably 80 mPa ⁇ s or more, particularly preferably 100 mPa ⁇ s or more, and even more preferably 120 mPa ⁇ s or more.
- the polymerizable composition for an optical material of the first embodiment has a viscosity of 1000 mPa measured at 25 ° C.
- -S or less preferably 700 mPa ⁇ s or less, and more preferably 400 mPa ⁇ s or less.
- the viscosity of the polymerizable composition for optical materials of the first embodiment may be adjusted depending on the intended use of the obtained cured product. For example, when a cured product is obtained by using a mold for a plus lens, the edge (that is, the injection port) is narrow (for example, 1 mm to 3 mm), so that the polymerizable composition for an optical material of the first embodiment has a viscous structure. From the viewpoint of suppression, the viscosity is preferably 10 mPa ⁇ s to 100 mPa ⁇ s.
- the edge that is, the injection port
- the edge is wide (for example, 5 mm to 15 mm), so that the polymerizable composition for an optical material of the first embodiment
- the viscosity is preferably 10 mPa ⁇ s to 1000 mPa ⁇ s, more preferably 100 mPa ⁇ s to 1000 mPa ⁇ s, from the viewpoint of suppressing pulse.
- the viscosity of the polymerizable composition for optical materials By increasing the viscosity of the polymerizable composition for optical materials, it is possible to suppress heat convection due to the temperature difference between the inside and outside of the composition when heat is applied to the composition from the outside, and it is derived from heat convection. Convection can be reduced. However, if the amount of catalyst is small, the thickening rate at the time of polymerization is not sufficient, so that the maximum temperature difference does not become large enough to suppress heat convection, and the temperature cannot be raised rapidly in a short time. In addition, the time required to complete the polymerization also increases.
- the viscosity of the entire composition can be increased more quickly by increasing the amount of catalyst within the optimum range in consideration of the reactivity of the isocyanate compound having no aromatic ring. As a result, it is possible to suppress thermal convection due to a rapid temperature rise while suppressing uneven polymerization, and the polymerization can proceed in a short time.
- the polymerizable composition for optical materials of the first embodiment preferably has a thixotropy ratio of 1.3 or less, more preferably 1.2 or less, and even more preferably 1.1 or less.
- the polymerizable composition for an optical material of the first embodiment has a thixotropy ratio of 1.3 or less, so that the composition can be quickly filled in a polymerization container such as a mold described later, and is being polymerized.
- the thermal convection can be suppressed and the monomer for optical material can further prevent the occurrence of veins and the like. As a result, it is possible to suppress the occurrence of veins and the like in the obtained optical material and maintain good quality.
- the polymerizable composition for optical materials of the first embodiment preferably has a thixotropy ratio of 0.9 or more, more preferably 0.95 or more, and further preferably 1.0 or more.
- the thixotropy is calculated by dividing the viscosity ⁇ 1 measured with a B-type viscometer at 25 ° C. and a rotation speed of 6 rpm by the viscosity ⁇ 2 measured at a rotation speed of 60 rpm.
- the thixotropy is reduced, for example, by reducing the molecular weight of two or more types of monomers for optical materials, suppressing the degree of polymerization of the prepolymer below a certain level, or reducing the ratio of structures that give elasticity to the monomers. be able to.
- the polymerizable composition for an optical material of the first embodiment is a polymer of two or more different monomers for an optical material, a polymerization catalyst, and two or more different monomers for an optical material, and has a polymerizable functional group. It is preferable to include a polymer.
- the prepolymer is a polymer of two or more different monomers for optical materials and has a polymerizable functional group.
- a cured product obtained by polymerizing a prepolymer and two or more different monomers for an optical material can be used as an optical material.
- the prepolymer examples include a polymer in which the polymerizable functional groups of two types of the monomer for the optical material are not polymerized at an equivalent ratio of 1: 1 among the monomers for the optical material, and two types of optics among the monomers for the optical material. Examples thereof include polymers in which material monomers are polymerized at an unbalanced equivalent ratio.
- the polymerizable functional group is a functional group that can be polymerized with another polymerizable functional group, and specific examples thereof include functional groups having an active hydrogen such as an isocyanate group and a mercapto group, which will be described later. ..
- Polymerizing at an equivalent ratio of 1: 1 means that, for example, when polymerizing using an isocyanate compound and a polythiol compound, the isocyanate group contained in the isocyanate compound and the mercapto group contained in the polythiol compound become 1: 1 in molar ratio. It is to polymerize in an amount.
- the polymerizable prepolymer composition for optical materials of the first embodiment is a composition containing a polymer of two or more different monomers for optical materials, a prepolymer having a polymerizable functional group, and a polymerization catalyst. At least one of the two or more different monomers for optical materials is an isocyanate compound having no aromatic ring, and the viscosity measured with a B-type viscometer at 25 ° C. and 60 rpm is 10 mPa ⁇ s to 2000 mPa ⁇ s. Is. It is preferable that the viscosity of the prepolymer composition does not change with time (that is, it is stable).
- the polymerizable prepolymer composition for an optical material does not contain a component having another polymerizable functional group that easily polymerizes with the polymerizable functional group contained in the prepolymer as described later.
- the stable viscosity of the prepolymer composition means that when the prepolymer composition is stored at 20 ° C. for 24 hours, the change in viscosity before and after storage is 10% or less.
- the content of the polymerization catalyst with respect to a total of 100 parts by mass of the two or more different monomers for optical materials is 0.1 parts by mass to 4.0 parts by mass. It is preferably a part.
- the content of the polymerization catalyst with respect to a total of 100 parts by mass of the two or more different monomers for optical materials is 0.1 parts by mass or more, the polymerization reaction can be satisfactorily promoted, so that the polymerization reaction can be promoted satisfactorily in a short time. High quality optical materials can be obtained. Further, by satisfactorily promoting the polymerization reaction, it is possible to improve the releasability when the cured product is taken out from the mold. From the above viewpoint, the content of the polymerization catalyst with respect to a total of 100 parts by mass of the two or more different monomers for optical materials is preferably 0.15 parts by mass or more, preferably 0.20 parts by mass or more. Is more preferable.
- the content of the polymerization catalyst with respect to a total of 100 parts by mass of the two or more different monomers for optical materials is 4.0 parts by mass or less, for example, when a polymerizable composition for optical materials is injected into a mold. Handleability can be improved.
- the content of the polymerization catalyst with respect to a total of 100 parts by mass of the two or more different monomers for optical materials is preferably 3.0 parts by mass or less, and preferably 2.0 parts by mass or less. Is more preferable, and 1.0 part by mass or less is further preferable.
- the polymerizable prepolymer composition for optical materials of the first embodiment preferably has a thixotropy ratio of 1.3 or less, more preferably 1.2 or less, and further preferably 1.1 or less. ..
- the polymerizable prepolymer composition for an optical material of the first embodiment has a thiox ratio of 1.3 or less, so that the composition can be quickly filled in a polymerization container such as a mold described later and polymerized.
- the heat convection inside can be suppressed and the monomer for optical material can further prevent the occurrence of veins and the like. As a result, it is possible to suppress the occurrence of veins and the like in the obtained optical material and maintain good quality.
- the polymerizable composition for optical materials of the first embodiment preferably has a thixotropy ratio of 0.9 or more, more preferably 0.95 or more, and further preferably 1.0 or more.
- the method for measuring the thixotropy is as described above.
- the prepolymer contains an isocyanate group from the viewpoint of handleability of the composition. That is, it is preferable that all the isocyanate groups contained in the prepolymer are not polymerized and only a part thereof is polymerized, and the isocyanate groups contained in the isocyanate compound used in the production of the prepolymer composition. It is preferable that 85% or more remains unpolymerized.
- the prepolymer contains an isocyanate group, that is, the isocyanate compound is contained in a larger amount than the monomer for other optical materials capable of polymerizing with the isocyanate compound, so that the monomer for other optical materials has a high viscosity.
- the viscosity of the polymerizable prepolymer composition for materials can be kept low, and the handling of the composition becomes easy.
- the prepolymer is substantially free of isocyanate groups.
- the prepolymer is substantially free of isocyanate groups means that almost all the isocyanate groups are polymerized. Specifically, “the prepolymer is substantially free of isocyanate groups” means that the content of the isocyanate groups in the prepolymer is below the detection limit when measured by an IR spectrometer. .. Since the prepolymer is substantially free of isocyanate groups, the stability of the polymerizable prepolymer composition for optical materials can be improved because the highly reactive isocyanate groups are substantially absent.
- the polymerizable prepolymer composition for an optical material of the first embodiment is a composition before forming a prepolymer from the refractive index A of the polymerizable prepolymer composition for an optical material, and the two or more different types of optics are described above.
- the value obtained by subtracting the refractive index B of the prepolymer raw material composition which is a composition containing the monomer for materials and the polymerization catalyst (also referred to as “refractive index A-refractive index B”), is preferably more than 0, preferably 0. It is more preferably .003 or more, and even more preferably 0.010 or more.
- the refractive index A is the refractive index of the polymerizable prepolymer composition for optical materials after polymerizing the monomer for optical materials and the polymerization catalyst to obtain a prepolymer
- the refractive index B is the polymerization of the monomer for optical materials and the polymerization catalyst. It is the refractive index of the prepolymer raw material composition before the prepolymer is obtained.
- the refractive index A-refractive index B When the refractive index A-refractive index B is within the above range, it becomes easy to adjust the polymerizable composition for an optical material to a predetermined viscosity. In addition, it becomes easy to stabilize the quality (for example, refractive index, appearance, etc.) of the cured product of the polymerizable composition for optical materials.
- the refractive index A-refractive index B may be 0.020 or less, or 0.018 or less.
- the refractive index A-refractive index B is preferably 0.005 or more, and more preferably 0.010 or more. Further, it is preferably 0.030 or less, and more preferably 0.020 or less.
- the refractive index A-refractive index B is preferably 0.003 or more, and more preferably 0.005 or more. Further, it is preferably 0.020 or less, and more preferably 0.015 or less.
- the cured product of the first embodiment is a cured product of the polymerizable composition for optical materials of the first embodiment or the polymerizable prepolymer composition for optical materials of the first embodiment.
- the cured product of the first embodiment preferably has an amine content of 0.03% by mass or more, preferably 0.05% by mass, when an amine-based catalyst is used as the polymerization catalyst.
- the above is more preferable, and 0.07% by mass or more is further preferable.
- the cured product of the first embodiment preferably has an amine content of 2.5% by mass or less, preferably 2.0% by mass or less, from the viewpoint of improving the handleability of the polymerizable composition for optical materials. Is more preferable, and 1.5% by mass or less is further preferable.
- the amine content is the amine content measured by gas chromatograph mass spectrometry from the dichloromethane composition obtained by dispersing the cured product in dichloromethane and ultrasonically extracting it.
- the cured product of the first embodiment preferably has a tin content of 0.05% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, when an organotin catalyst is used. More preferably, it is more preferably 0.2% by mass or more. Further, the cured product of the first embodiment preferably has a tin content of 2.5% by mass or less, preferably 2.0% by mass or less, from the viewpoint of improving the handleability of the polymerizable composition for optical materials. Is more preferable, and 1.5% by mass or less is further preferable.
- the method for measuring the amine content in the cured product is as follows. 200 mg of the cured product powdered with a metal file and 3 mL of dichloromethane are placed in a centrifuge tube (volume 10 mL), ultrasonically extracted for 10 minutes at room temperature using an ultrasonic cleaner (manufactured by IUCHI, US-4), and centrifuged. Centrifuge is performed at 4000 rpm for 10 minutes using a separator (KUBOTA, desktop small centrifuge 2410).
- KUBOTA desktop small centrifuge 2410
- the supernatant is collected, the residue is dispersed again in 3 mL of dichloromethane, and the above ultrasonic extraction and centrifugation are performed to collect the supernatant (hereinafter, also referred to as “residue extraction”).
- dichloromethane was added to the obtained supernatant so that the total amount was 10 mL.
- the obtained 10 mL supernatant was filtered, and gas chromatograph mass spectrometry (also referred to as GC-MS) (GC-MS apparatus: manufactured by Agent, 6890GC / 5973N MSD, column: CP-Sil 8 CB for Amine (0.
- the amine compound means an amine compound that can be used as a polymerization catalyst, or an amine compound derived from the amine compound.
- the cured product of the first embodiment preferably has a devitrification of less than 50, more preferably less than 35.
- the devitrification is measured by the following method. Light from a light source (for example, Luminar Ace LA-150A manufactured by Hayashi Repic Co., Ltd.) is transmitted to the cured product in a dark place. The image of the light transmitted through the cured product is captured in an image processing device (for example, an image processing device manufactured by Ube Information Systems Inc.), the captured image is subjected to shading processing, and the degree of shading of the processed image is determined pixel by pixel.
- the devitrification is defined as the value calculated as the average value of the degree of shading of each pixel.
- the cured product of the first embodiment preferably has no veins having a length of 1.0 mm or more within a radius of 15 mm from the center of the cured product, and is within or outside the range of a radius of 15 mm from the center of the cured product. It is more preferable that there is no radius of 1.0 mm or more.
- the cured product of the first embodiment is a cured product of two or more different optical monomer types, and at least one of the two or more different optical material monomers has an aromatic ring. It is an isocyanate compound that does not exist, there is no vein with a length of 1.0 mm or more within a radius of 15 mm from the center of the cured product, and the amine content measured by gas chromatograph mass spectrometry is 0.03% by mass or more. It may be a cured product having an amount of 2.5% by mass or less.
- the two or more different optical monomers and isocyanate compounds having no aromatic ring are as described above.
- two or more different optical monomers may contain an isocyanate compound other than the isocyanate compound having no aromatic ring.
- the isocyanate compound having no aromatic ring and the isocyanate having an aromatic ring from the viewpoint of controlling the polymerization reaction, the isocyanate compound having no aromatic ring and the isocyanate having an aromatic ring
- the ratio with the compound is preferably in the range of 7: 3 to 10: 0, and more preferably in the range of 8: 2 to 10: 0, in terms of the molar ratio of the isocyanate group.
- the method for producing the optical material of the first embodiment includes the following production method A and production method B.
- the production method A is an isocyanate compound containing two or more different monomers for optical materials and a polymerization catalyst, and at least one of the two or more different monomers for optical materials does not have an aromatic ring.
- a curing step of curing the polymerizable composition for optical materials comprises a curing step of curing the polymerizable composition for optical materials by polymerizing two or more different monomers for optical materials in the polymerizable composition for optical materials.
- the manufacturing method A can maintain the quality of the obtained optical material and shorten the manufacturing time of the optical material.
- the manufacturing method A may include the preparation step, the viscosity adjusting step, and the curing step in this order.
- the polymerizable composition for optical materials prepared in the preparation step in the production method A has a polymerization catalyst content of more than 0.05 parts by mass and 2.0 parts by mass with respect to a total of 100 parts by mass of the two or more different monomers for optical materials. It is less than a part by mass.
- the content of this polymerization catalyst is large as compared with the conventional method for producing an optical material.
- the heat of reaction can be used to accelerate the polymerization reaction of the monomer for optical material in the polymerizable composition for optical material, a high-quality optical material can be obtained in a shorter time than before.
- the polymerizable composition for optical materials is mainly heated to generate the polymerization reaction.
- heating of the polymerizable composition for optical materials is not always necessary.
- the production method A also utilizes the self-heating of the composition, the polymerization can proceed without being excessively dependent on the heat supply from the outside.
- the refractive index is a state in which the refractive index of a specific portion is different from the normal refractive index of the surroundings. It can also be expressed as a state in which a disadvantage occurs in the desired use of the optical material. Pulsation is a type of defect in optical materials.
- the production method A is an isocyanate compound containing two or more different monomers for optical materials and a polymerization catalyst, and at least one of the two or more different monomers for optical materials does not have an aromatic ring.
- the preparatory step of preparing a polymerizable composition for an optical material in which the content of the polymerization catalyst is more than 0.05 parts by mass and 2.0 parts by mass or less with respect to a total of 100 parts by mass of different monomers for optical materials of more than one kind is included.
- the preparation step may be a step of simply preparing a prefabricated polymerizable composition for an optical material, or a step of producing a polymerizable composition for an optical material.
- the polymerizable composition for an optical material is not particularly limited as long as it contains two or more different monomers for an optical material and a polymerization catalyst.
- the polymerizable composition for an optical material an off-the-shelf product may be used, or at least two or more different monomers for an optical material and a polymerization catalyst may be mixed and prepared.
- the mixing method is not particularly limited, and a known method can be used.
- the temperature at which each of the above components is mixed is not particularly limited, but is preferably 30 ° C. or lower, and more preferably room temperature (25 ° C.) or lower. From the viewpoint of the pot life of the prepared polymerizable composition for optical materials, it may be preferable to lower the temperature further than 25 ° C. However, if the solubility of the additive such as an internal mold release agent and each of the above components is not good, the temperature of each of the above components may be raised in advance to dissolve the additive in each of the above components. ..
- the polymerization catalyst is mixed in advance with a part of the two or more kinds of monomers for different optical materials, and then the rest of the two or more kinds of monomers for different optical materials are further mixed for the optical material. It is preferably a step of producing a polymerizable composition. As a result, a mixture containing a part of the above-mentioned two or more kinds of different monomer for optical material and the above-mentioned polymerization catalyst, and a mixture containing the above-mentioned polymerization catalyst and containing the rest of the above-mentioned two or more kinds of different kinds of monomer for optical material.
- the polymerization catalyst is mixed in advance with a part of the two or more kinds of monomers for different optical materials, and then the rest of the two or more kinds of monomers for different optical materials are mixed once. It may be mixed in a plurality of times.
- Specific aspects of the preparation step include, for example, the following aspects.
- a part of the monomer for optical material and an additive are charged to prepare a mixed solution.
- This mixed solution is stirred at 25 ° C. for 1 hour to completely dissolve each component, and then a part of the rest of the monomer for optical material is further charged, and this is stirred to obtain a uniform solution. Defoaming is performed on this solution to obtain a first mixed solution.
- the rest of the monomer for the optical material and the catalyst are stirred at 25 ° C. for 30 minutes to completely dissolve them to obtain a second mixture.
- the first mixture and the second mixture are mixed to obtain a polymerizable composition for an optical material as a uniform solution.
- the production method B includes a casting step of adjusting the viscosity of the polymerizable composition for an optical material measured at 25 ° C. and 60 rpm with a B-type viscometer to 10 mPa ⁇ s to 1000 mPa ⁇ s and casting it into a mold.
- the viscosity of the polymerizable composition for materials can be within an appropriate range.
- the viscosity of the polymerizable composition for optical materials is 10 mPa ⁇ s or more, preferably 40 mPa ⁇ s or more, more preferably 70 mPa ⁇ s or more, and 80 mPa ⁇ s or more. More preferably, it is particularly preferably 100 mPa ⁇ s or more, and even more preferably 120 mPa ⁇ s or more.
- the viscosity of the polymerizable composition for an optical material is 1000 mPa ⁇ s or less, preferably 700 mPa ⁇ s or less, preferably 400 mPa ⁇ s, from the viewpoint of maintaining good handleability when molding the optical material into a desired shape. It is more preferably s or less.
- the method for adjusting the viscosity of the polymerizable composition for an optical material is not particularly limited.
- the viscosity of the polymerizable composition for an optical material may be adjusted by adding a highly viscous compound, heating, stirring, or the like.
- the production method A includes a curing step of curing the polymerizable composition for optical materials by polymerizing two or more different monomers for optical materials in the polymerizable composition for optical materials in a mold.
- the production method A includes a curing step, the polymerizable composition for an optical material can be polymerized, and an optical material can be produced.
- the polymerizable composition for optical materials is heated to generate the polymerization reaction.
- the polymerizable composition for optical materials in the production method A has the heat of reaction (that is, self) associated with the polymerization reaction.
- the polymerizable composition for optical materials can be cured by polymerization by allowing the polymerizable composition for optical materials to stand.
- the environment in which the curing step is performed is not particularly limited, and the mold can be cured by heating from the outside of the mold. It is preferable that the step is to cure the polymerizable composition for optical materials by allowing the polymerizable composition for materials to stand in a closed space.
- the step is to cure the polymerizable composition for optical materials by allowing the polymerizable composition for materials to stand in a closed space.
- the adiabatic environment refers to an environment in which heat is retained inside and heat conduction between the inside and the outside is suppressed.
- An environment in which heat conduction between the inside and the outside is suppressed means that when the polymerizable composition for an optical material is allowed to stand in the closed system space, the heat conduction between the inside and the outside of the closed system space is increased. It means an environment in which the polymerizable composition for an optical material can be cured.
- the adiabatic environment can be formed, for example, using an adiabatic material. That is, by allowing the polymerizable composition for an optical material to stand in a heat insulating container made of a heat insulating material, heat can be retained inside the heat insulating container and heat conduction between the inside and the outside can be suppressed. ..
- the thermal conductivity of the heat insulating material is preferably 0.50 W / mK or less, more preferably 0.10 W / mK or less, and even more preferably 0.05 W / mK or less.
- the density of the heat insulating material is preferably 10 kg / m 3 or more, more preferably 15 kg / m 3 or more, and even more preferably 20 kg / m 3 or more.
- the polymerization reaction of the polymerizable composition for optical materials is hindered by the reaction heat, or the polymerization reaction of the polymerizable composition for optical materials is excessively promoted by heating from the outside. It is preferable to heat the adiabatic reaction tank so that it is in a constant temperature state (constant temperature reaction tank) within a range that does not cause the reaction. As a result, the environmental temperature in the reaction vessel (constant temperature reaction vessel) in which the mold is placed can be kept warm or constant temperature according to the temperature rise state due to the self-heating of the monomer for optical material. The polymerization reaction can be promoted satisfactorily.
- the adiabatic reaction tank or the constant temperature reaction tank as described above can be used.
- adiabatic polymerization in an adiabatic environment using an adiabatic reaction vessel can be performed by the following procedure. can.
- the inner surface of the vacuum container is covered with a member having heat insulating and heat-retaining properties such as urethane foam and cork, and the mold in which the monomer is injected is wrapped with a member such as a waste cloth as necessary. Then, the mold in which the monomer is injected is allowed to stand in the vacuum container.
- the curing step may be a step of curing the polymerizable composition for optical materials by allowing the polymerizable composition for optical materials to stand without being heated from the outside.
- heating of the polymerizable composition for an optical material is not always necessary.
- an apparatus may be used, which may increase the burden economically. If the manufacturing method A is used, the optical material can be manufactured by a simple method, so that the economic burden can be reduced.
- the curing step is preferably a step of curing the polymerizable composition for optical materials by allowing the polymerizable composition for optical materials to stand for 2 to 10 hours.
- the polymerization reaction is carried out over several hours to several tens of hours (for example, about 20 hours to 48 hours) while gradually raising the temperature by heating.
- the time for carrying out the polymerization reaction is short, the polymerizable composition for an optical material is not completely cured, so that the optical material cannot be obtained, or the quality of the optical material is deteriorated.
- the optical material can be produced in a short time while maintaining the quality of the obtained optical material.
- the optical material can be produced by allowing the polymerizable composition for an optical material to stand for 10 hours or less. From the above viewpoint, it is more preferable that the polymerizable composition for an optical material is allowed to stand for 8 hours or less in the curing step. Further, from the viewpoint of obtaining a satisfactorily cured optical material by carrying out a polymerization reaction, the polymerizable composition for an optical material is preferably allowed to stand for 2 hours or more, and more preferably for 5 hours or more.
- a microwave irradiation step of irradiating the polymerizable composition for an optical material with microwaves for a predetermined time may be provided.
- Step a The polymerizable composition for an optical material is injected (cast) into a mold (inside the cavity of the mold).
- Step b A mold in which the polymerizable composition for an optical material is injected is allowed to stand in a closed system space for a predetermined time for adiabatic polymerization.
- Step a First, the polymerizable composition is injected into a molding mold held by a gasket, tape or the like. At this time, depending on the physical characteristics required for the obtained optical material, it is preferable to perform a defoaming treatment under reduced pressure, a filtration treatment under pressure, a reduced pressure, or the like, if necessary.
- the polymerization conditions are not limited, but are preferably adjusted appropriately depending on the composition of the polymerizable composition for optical materials, the type and amount of catalyst used, the shape of the mold, and the like.
- the mold in which the polymerizable composition for an optical material is injected may be allowed to stand in an adiabatic environment for 2 to 4 hours for polymerization.
- a heating step may be added after the adiabatic polymerization process in which the mold in which the polymerizable composition for optical materials is injected is allowed to stand in an adiabatic environment for a certain period of time.
- step b in the adiabatic polymerization process continuously or intermittently in parallel with the step of allowing the mold infused with the polymerizable composition for optical materials to stand in an adiabatic environment (adiabatic polymerization).
- the mold in which the polymerizable composition for optical materials is injected is heated at a temperature not exceeding the self-heating generated by the polymerizable composition for optical materials, or the inside of the adiabatic reaction tank is heated to keep the environmental temperature in the adiabatic reaction tank warm. You may do it.
- the production method A may include an annealing step of annealing the cured polymerizable composition for an optical material, if necessary.
- the temperature at which the annealing treatment is performed is usually 50 to 150 ° C., but is preferably 90 to 140 ° C., and more preferably 100 to 130 ° C.
- the production method A may be provided with another step if necessary.
- another step for example, in the case of manufacturing an optical material using a mold, an injection step of injecting a polymerizable composition for an optical material into a mold can be mentioned.
- the optical material in the manufacturing method A can be used for a plastic lens, a prism, an optical fiber, an information recording substrate, a filter, a light emitting diode and the like.
- the optical material in the first embodiment can be preferably used for a plastic lens, and can be more preferably used for a plastic lens for spectacles.
- the production method B includes a preparatory step of preparing 100 parts by mass of two or more different monomers for optical materials and a polymerization catalyst of 0.010 parts by mass to 2.0 parts by mass. A part of the two or more different monomers for optical materials and at least a part of the polymerization catalyst are mixed, and at least a part of the two or more different monomers for optical materials is polymerized to prepolymerize.
- the manufacturing method B can suppress the veins in the obtained optical material and shorten the manufacturing time of the optical material.
- At least the remainder of the two or more different monomers for optical materials is added to the mixture containing the prepolymer.
- a step of producing a polymerizable composition for an optical material which comprises a monomer for an optical material containing more than one kind, the prepolymer, and the polymerization catalyst.
- the production method B includes, in addition to the preparation step and the prepolymerization step, a step of manufacturing a polymerizable composition for an optical material and a curing step, thereby better suppressing the veins in the obtained optical material. Moreover, the manufacturing time of the optical material can be shortened more satisfactorily.
- the polymerizable composition for optical materials prepared in the preparation step in Production Method B has a polymerization catalyst content of 0.010 parts by mass to 2.0 parts by mass with respect to a total of 100 parts by mass of two or more different monomers for optical materials. It is a department.
- the content of this polymerization catalyst is large as compared with the conventional method for producing an optical material. Therefore, as in the case of the production method A, it is possible to obtain a high-quality optical material in which the pulse is suppressed in a shorter time than before.
- heating of the polymerizable composition for an optical material is not always necessary.
- the production method B includes a preparation step, a prepolymerization step, a step of producing a polymerizable composition for an optical material, and a curing step, so that convection in the mold where the polymerization reaction is performed can be suppressed. It is possible to suppress the occurrence of pulsation in the obtained cured product.
- the production method B includes a prepolymerization step, the storage stability of the mixture containing the prepolymer (for example, the polymerizable composition for an optical material) is improved as compared with the case without the prepolymerization. Can be maintained. For example, when the mixture containing the prepolymer is stored for a certain period of time, the polymerization reaction in the mixture can be suppressed. That is, a longer pot life can be secured.
- the production method B includes a preparatory step of preparing 100 parts by mass in total of two or more different monomers for optical materials and 0.010 parts by mass to 2.0 parts by mass of a polymerization catalyst.
- a total of 100 parts by mass of two or more different monomers for optical materials and 0.010 parts by mass to 2.0 parts by mass of a polymerization catalyst are prepared. That is, in the production method B, a polymerization catalyst of 0.010 parts by mass to 2.0 parts by mass is used with respect to a total of 100 parts by mass of two or more different monomers for optical materials.
- the polymerization catalyst By using a polymerization catalyst of 0.010 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of two or more different monomers for optical materials, the polymerization reaction can be satisfactorily promoted, so that the pulse is suppressed in a short time. High quality optical material can be obtained. Further, by satisfactorily promoting the polymerization reaction, it is possible to improve the releasability when the cured product is taken out from the mold. From the above viewpoint, the polymerization catalyst preferably uses 0.015 parts by mass or more, more preferably 0.038 parts by mass or more, based on 100 parts by mass of two or more different monomers for optical materials. It is more preferable to use 0.10 parts by mass or more, and it is particularly preferable to use 0.17 parts by mass or more.
- the range of the content of the polymerization catalyst described above may be appropriately changed depending on the type of the monomer for the optical material and the polymerization catalyst.
- the monomers for optical materials are 2,5 (6) -bis (isocyanatomethyl) -bicyclo- [2.2.1] -heptane, pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate), and 4-mercaptomethyl.
- the polymerization catalyst is 0.10 with respect to 100 parts by mass of two or more different monomers for optical materials. It is preferable to use parts by mass or more, and more preferably 0.17 parts by mass or more.
- the handleability when injecting a polymerizable composition for optical materials into a mold is improved. be able to.
- the polymerization catalyst may be used in an amount of 1.0 part by mass or less and 0.3 part by mass or less with respect to 100 parts by mass of two or more different monomers for optical material. It may be used, and may be used in an amount of 0.15 parts by mass or less.
- the amount of the polymerization catalyst can be appropriately set depending on the type of the polymerization catalyst, the type and amount of the monomers (isocyanate compound, active hydrogen compound, other components, etc.) used, and the desired shape of the molded product. ..
- a part of two or more different monomers for optical materials and at least a part of the polymerization catalyst are mixed, and at least a part of two or more different monomers for optical materials is polymerized. It comprises a prepolymerization step of obtaining a mixture containing the prepolymer by obtaining the prepolymer.
- the present inventors considered that the occurrence of convection due to the non-uniform temperature distribution in the mold in which the polymerization reaction is carried out is one of the causes of generating veins in the obtained cured product. Therefore, the present inventors produce a prepolymer by prepolymerizing a part of the monomer for the optical material, and the polymerizable composition for the optical material contains the prepolymer, so that the viscosity of the polymerizable composition for the optical material is high. Focused on increasing. This makes it possible to suppress convection in the mold. Further, in the manufacturing method B, the temperature difference between the inside and the outside of the mold can be made less likely to occur by preventing the self-heating from escaping to the outside. Combined with the above viewpoints, it is presumed that the production method B can suppress the veining of the obtained cured product.
- the prepolymerization step in the prepolymerization step, all of the monomers for one type of optical material among two or more different monomers for optical material and the monomers for optical material other than the one type of monomer for optical material are used. By including a part and all or a part of the polymerization catalyst, a prepolymer having excellent pot life can be obtained.
- a part of two or more kinds of monomers for different optical materials is not particularly limited.
- a part of two or more kinds of monomers for different optical materials may be an amount of a part of each of two or more kinds of monomers for different optical materials.
- a part of two or more kinds of monomers for different optical materials may be all of one or more kinds of monomers for optical materials among two or more kinds of monomers for different optical materials.
- a part of the polymerization catalyst may be used or the whole may be used.
- a part is used as the polymerization catalyst, there is no particular limitation on the mode of "a part of the polymerization catalyst" as well as "a part of two or more kinds of monomers for different optical materials".
- a part of the polymerization catalyst may be a part of the amount of the polymerization catalyst.
- a part of the polymerization catalyst is preferably 5 parts by mass to 80 parts by mass out of 100 parts by mass of the polymerization catalyst from the viewpoint of ensuring a long-term pot life, and is preferably 10 parts by mass. It is more preferably parts to 60 parts by mass, and further preferably 15 parts to 50 parts by mass.
- a part of two or more kinds of monomers for different optical materials shall be 5 parts by mass to 95 parts by mass out of 100 parts by mass of two or more kinds of monomers for different optical materials from the viewpoint of ensuring a long-term pot life. Is more preferable, and it is more preferably 20 parts by mass to 80 parts by mass, and further preferably 30 parts by mass to 70 parts by mass.
- prepolymerization step in the production method B is not limited to the following aspects.
- some of the two or more different optical material monomers are all of one optical material monomer among the two or more different optical material monomers, and other than one optical material monomer. It is preferably composed of a part of a monomer for other optical materials.
- the prepolymerization step of embodiment b is a mixture of a part of two or more different monomers for optical materials and a part of a polymerization catalyst, and at least a part of two or more different monomers for optical materials.
- the step of producing a polymerizable composition for an optical material is carried out with respect to the mixture containing the prepolymer with the balance and polymerization of at least two or more different monomers for the optical material.
- This is a step of obtaining a polymerizable composition for an optical material containing two or more different monomers for an optical material, a prepolymer, and a polymerization catalyst by adding the remainder of the catalyst.
- two or more different monomers for optical materials contain an isocyanate compound, some of two or more different monomers for optical materials contain a part of an isocyanate compound, and two or more different monomers for optical materials.
- the balance preferably contains the balance of the isocyanate compound.
- Production method B further includes a viscosity adjusting step of adjusting the viscosity of the mixture containing the prepolymer to 30 mPa ⁇ s to 2000 mPa ⁇ s after the prepolymerization step and before the step of manufacturing the polymerizable composition for optical materials. It is preferable to include it.
- the viscosity of the mixture containing the prepolymer is within the above range, the polymerizable composition for optical materials produced in the process for producing the polymerizable composition for optical materials is produced from the viewpoint of suppressing the veins in the obtained optical material.
- the viscosity can be within an appropriate range. As a result, the pulse in the obtained optical material can be suppressed.
- the viscosity of the mixture containing the prepolymer is preferably 40 mPa ⁇ s to 2000 mPa ⁇ s, and more preferably 50 mPa ⁇ s to 1800 mPa ⁇ s.
- the viscosity is measured using a B-type viscometer under the conditions of 25 ° C. and 60 rpm (revolutions per minute).
- the method for adjusting the viscosity of the mixture containing the prepolymer is not particularly limited.
- the viscosity of the mixture containing the prepolymer may be adjusted by adding a highly viscous compound, heating, stirring or the like.
- the temperature at which the mixture containing the prepolymer is prepared is not particularly limited as long as the temperature at which the prepolymer can be obtained by the polymerization reaction.
- it may be 20 ° C. to 50 ° C. or 25 ° C. to 45 ° C.
- the stirring time for preparing the mixture containing the prepolymer is not particularly limited as long as the stirring time is such that the prepolymer can be obtained by the polymerization reaction. For example, it may be 30 minutes to 5 hours, or 1 hour to 5 hours.
- a method for preparing a mixture containing a prepolymer specifically, a method for preparing a mixture containing a prepolymer while adjusting the viscosity by stirring at 40 ° C. for 3 hours may be used.
- a mixture containing a prepolymer is prepared with two or more different monomers for an optical material by adding at least the remainder of two or more different monomers for the optical material.
- This is a step of obtaining a polymerizable composition for an optical material containing a polymer and a polymerization catalyst.
- the process for producing the polymerizable composition for optical materials at an appropriate time, it is possible to improve the handleability when, for example, the polymerizable composition for optical materials is injected into the mold.
- the process of producing a polymerizable composition for an optical material when the remainder of at least two or more different monomers for an optical material is added to a mixture containing a prepolymer, the remainder of two or more different monomers for an optical material is simply added. It may be mixed in multiple times, or may be mixed in a plurality of times.
- the remainder of two or more kinds of monomers for different optical materials refers to "a part of two or more kinds of monomers for different optical materials" in the prepolymerization step among two or more kinds of monomers for different optical materials. Means the rest.
- the "remaining of two or more different monomers for optical materials” has a functional group that polymerizes with respect to the polymerizable functional group of the prepolymer, and polymerizes with respect to the polymerizable functional group of the prepolymer. It may be a monomer for an optical material in which the amount of the functional group is an amount (that is, an equivalent amount) capable of substantially polymerizing with all of the polymerizable functional groups of the prepolymer. From the viewpoint of enhancing the optical uniformity of the composition for optical materials, it is preferable that the balance of two or more different monomers for optical materials contains the same type of monomers as the monomers for optical materials constituting the prepolymer.
- the temperature at which each of the above components is mixed is not particularly limited, but is preferably 30 ° C. or lower, and more preferably room temperature (25 ° C.) or lower. It may be preferable that the temperature at which each component is mixed is lower than 25 ° C. However, if the solubility of the additive such as an internal mold release agent and each of the above components is not good, the temperature of each of the above components may be raised in advance to dissolve the additive in each of the above components. ..
- an additive for example, an internal mold release agent
- an additive for example, an internal mold release agent
- This mixed solution is stirred at 25 ° C. for 1 hour to completely dissolve each component, and then degassed to obtain a first mixed solution.
- the balance of the monomer for the optical material and the balance of the polymerization catalyst, if necessary, are stirred at 25 ° C. for 30 minutes to completely dissolve the mixture to obtain a second mixture.
- the first mixture and the second mixture are mixed, stirred and then degassed to obtain a polymerizable composition for an optical material as a uniform solution.
- the production method B may further include a liquid feeding step of feeding the polymerizable composition for optical materials into a casting mold after the step of manufacturing the polymerizable composition for optical materials and before the curing step.
- the liquid feeding step may be a step of feeding the polymerizable composition for an optical material to a casting mold while remixing it in a static mixer.
- the liquid feeding step may be a step of feeding the polymerizable composition for an optical material to a casting mold while remixing it with a dynamic mixer.
- the production method B includes a curing step of obtaining an optical material which is a cured product of the polymerizable composition for optical materials by curing two or more different monomers for optical materials in the polymerizable composition for optical materials.
- the specific mode, preferred mode, etc. of the curing step in the production method B are the same as the details of the specific mode, preferred mode, etc. described in the section ⁇ Curing step> in the above-mentioned manufacturing method A.
- ⁇ Second prepolymerization process> In the production method B, in addition to the above-mentioned preparation step and prepolymerization step, the balance of the two or more different monomers for optical materials and the balance of the polymerization catalyst are further mixed, and the two or more different types are different.
- a polymerizable composition for an optical material containing the prepolymer, the second prepolymer, and the polymerization catalyst by adding the mixture containing the second prepolymer to the mixture containing the prepolymer.
- the production method B can obtain a mixture containing the prepolymer obtained by the prepolymerization step and a mixture containing the second prepolymer obtained by the second prepolymerization step.
- the viscosities of the mixture containing the prepolymer and the mixture containing the second prepolymer can be brought close to each other, so that both can be mixed more easily.
- two or more different monomers for optical materials, polymerization catalysts, specific embodiments, preferred embodiments and the like are described as two or more different monomers for optical materials, polymerization catalysts, specific embodiments in the prepolymerization step. It is the same as the embodiment, the preferred embodiment and the like.
- the prepolymerization step is performed by adding the mixture containing the second prepolymer to the mixture containing the prepolymer.
- This is a step of obtaining a polymerizable composition for an optical material containing a polymer, the second prepolymer, and the polymerization catalyst.
- the mixture containing the prepolymer, specific embodiments, preferred embodiments and the like are the same as the above-mentioned specific embodiments and preferred embodiments in the above-mentioned ⁇ process for producing a polymerizable composition for optical materials>. Is.
- the curing step cures the prepolymer and the second prepolymer in the polymerizable composition for an optical material, whereby the polymerizable composition for the optical material is cured.
- This is the process of obtaining an optical material that is a cured product of a product.
- the prepolymer, specific embodiments, preferred embodiments, etc. are the same as the specific embodiments, preferred embodiments, etc. in the above-mentioned ⁇ curing step>.
- the production method B may include an annealing step of annealing the cured polymerizable composition for an optical material, if necessary.
- the preferred embodiment of the annealing step in the production method B is the same as the preferred embodiment of the annealing step in the production method A.
- the production method B may be provided with another step if necessary.
- the specific aspects, preferred embodiments, etc. of the other steps in the production method B are the same as the specific embodiments, preferred embodiments, etc. of the other steps in the production method A.
- the method for producing an optical material according to the second embodiment includes two or more different monomers for optical materials and a polymerization catalyst, and the polymerization of the two or more different monomers for optical materials with respect to a total of 100 parts by mass.
- the method for producing an optical material according to the second embodiment is other than that the content of the polymerization catalyst with respect to a total of 100 parts by mass of two or more different monomers for optical materials is 0.1 part by mass to 0.3 part by mass. Is the same as the method for producing the optical material of the first embodiment.
- the method for producing the optical material of the second embodiment details of specific examples, preferable specific examples, specific embodiments, preferred embodiments, etc. of the respective components are described in the specific examples of each component in the method for producing the optical material of the first embodiment. It is the same as the details of a preferable specific example, a specific embodiment, a preferred embodiment and the like.
- the second embodiment of the present disclosure includes the following aspects. ⁇ 2-1> The content of the polymerization catalyst with respect to a total of 100 parts by mass of the two or more different monomers for optical materials and the polymerization catalyst, and the two or more different monomers for optical materials is 0.
- a method for producing an optical material which comprises a curing step of curing the polymerizable composition for an optical material.
- the polymerization catalyst is mixed in advance with a part of the two or more kinds of monomers for different optical materials, and then the rest of the two or more kinds of monomers for different optical materials are further mixed.
- the method for producing an optical material according to ⁇ 2-1> which is a step of producing the polymerizable composition for an optical material.
- the curing step is a step of curing the polymerizable composition for optical materials by allowing the polymerizable composition for optical materials to stand in a closed system space.
- the method for producing an optical material according to ⁇ 2-2> is a step of curing the polymerizable composition for optical materials by allowing the polymerizable composition for optical materials to stand in a closed system space.
- the curing step is a step of curing the polymerizable composition for optical materials by allowing the polymerizable composition for optical materials to stand without being heated from the outside.
- the curing step is a step of curing the polymerizable composition for an optical material by allowing the polymerizable composition for an optical material to stand for 2 to 10 hours.
- the two or more different monomers for optical materials are an isocyanate compound, a polythiol compound having two or more mercapto groups, and a hydroxythiol compound containing one or more mercapto groups and one or more hydroxyl groups.
- a polyol compound containing two or more hydroxyl groups containing, a polyol compound containing two or more hydroxyl groups, and at least one active hydrogen compound selected from the group consisting of amine compounds.
- ⁇ 2-7> The method for producing an optical material according to ⁇ 2-6>, wherein the isocyanate compound contains an isocyanate compound having no aromatic ring.
- the polymerization catalyst contains at least one selected from the group consisting of a basic catalyst having a pKa value of 4 to 8 and an organometallic catalyst ⁇ 2-1> to ⁇ 2-7.
- the method for producing an optical material according to any one of. ⁇ 2-9> The optical device according to any one of ⁇ 2-1> to ⁇ 2-8>, wherein the polymerization catalyst contains at least one selected from the group consisting of an amine-based catalyst and an organic tin-based catalyst. Material manufacturing method.
- the polymerization catalyst is 3,5-lutidine, 2,4,6-cholidine, triethylenediamine, N, N-dimethylethanolamine, triethylamine, N-ethylmorpholine, dibutyltin dichloride, dimethyltin dichloride, dibutyltin.
- the method for producing an optical material according to any one of ⁇ 2-1> to ⁇ 2-9>, which comprises at least one selected from the group consisting of dilaurate and dibutyltindiacetate.
- the content of the polymerization catalyst is 0 with respect to a total of 100 parts by mass of the two or more different monomers for optical materials and the polymerization catalyst, and the two or more different monomers for optical materials are included. .
- a polymerizable composition for an optical material which is 1 part by mass to 0.3 part by mass.
- the polythiol compound used in this example can be produced by the method described in International Publication No. 2014/027665.
- Example A ⁇ Example A>
- the method for measuring the viscosity in Example A is the same as the method described above.
- the molded article obtained in each Example or Comparative Example was evaluated as follows.
- (Breakthrough) Light from a light source (Luminar Ace LA-150A manufactured by Hayashi Repic Co., Ltd.) was transmitted to the produced molded product in a dark place.
- the image of the light transmitted through the molded body was captured in an image processing device (manufactured by Ube Information Systems Inc.), and the captured image was subjected to shading processing.
- the degree of shading of the processed image was quantified for each pixel, the average value of the degree of shading of each pixel was obtained, and the devitrification of the molded product was obtained.
- the obtained devitrification was evaluated according to the following criteria.
- C The devitrification was 50 or more and less than 100.
- D The devitrification was 100 or more.
- a molded body having a center thickness of 8 mm and a diameter of 78 mm was projected with an ultra-high pressure mercury lamp (light source model OPM-252HEG: manufactured by Ushio, Inc.), and the transmitted image was visually observed and evaluated according to the following criteria.
- B Although pulse was observed, it was generally acceptable as a product.
- a vein with a length of 1.0 mm or more is visually observed outside the range of a radius of 15 mm from the center of the molded body, 1.0 mm is visually observed within a range of a radius of 15 mm from the center of the molded body. No radius of the above length was observed, and the product was generally acceptable.
- C The pulse was observed and it was unacceptable as a product.
- veins having a length of 1.0 mm or more were visually observed within and outside a radius of 15 mm from the center of the molded body.
- each polymerization catalyst is as follows. Dibutyl Tin (II) Dichloride-5737 3,5-lutidine-3397 2,4,6-coridine-4483
- Example 1A ZelekUN [internal mold release agent] manufactured by Stepan, 0.1 parts by mass, 2- (2H-benzotriazole-2-yl) -4-tert-octylphenol [ultraviolet absorber] 1.5 parts by mass, and 2,5 ( 6) -Bis (isocyanatomethyl) -bicyclo- [2.2.1] -heptane [monomer for optical material] 40.6 parts by mass was charged to prepare a mixed solution. The mixture was stirred at 25 ° C. for 1 hour to completely dissolve.
- this solution While filtering this solution with a 1 ⁇ m PTFE filter, it is composed of a 4-curve glass mold (upper mold) with a diameter of 78 mm and a 4-curve glass mold (lower mold) with a diameter of 78 mm. It was injected at a rate of 10 g / sec into a molded cavity having a cavity for use. This cast product was placed in a heat insulating container at 25 ° C. and allowed to stand for 4 hours for adiabatic polymerization. I got a body (lens).
- Example 2A A molded product was obtained in the same manner as in Example 1A except that the amount of the catalyst was as shown in Table 1. Moreover, when the properties of the obtained molded product were measured, good physical properties were shown at a refractive index (ne) of 1.598, an Abbe number ( ⁇ e) of 39, and a glass transition temperature (Tg) of 114 ° C. The results of devitrification, pulse and releasability are shown in Table 1.
- Example 4A A molded product was obtained in the same manner as in Example 3A except that the amount of the catalyst was as shown in Table 1. Moreover, when the properties of the obtained molded product were measured, good physical properties were shown at a refractive index (ne) of 1.598, an Abbe number ( ⁇ e) of 39, and a glass transition temperature (Tg) of 113 ° C. The results of devitrification, pulse and releasability are shown in Table 1.
- Example 5A A molded product was obtained by the same method as in Example 3A except that the amount of the catalyst was as shown in Table 1. Moreover, when the properties of the obtained molded product were measured, good physical properties were shown at a refractive index (ne) of 1.597, an Abbe number ( ⁇ e) of 39, and a glass transition temperature (Tg) of 109 ° C. The results of devitrification, pulse and releasability are shown in Table 1.
- Example 7A A molded product was obtained in the same manner as in Example 1A except that the type and amount of the catalyst were as shown in Table 1. Moreover, when the properties of the obtained molded product were measured, good physical properties were shown at a refractive index (ne) of 1.598, an Abbe number ( ⁇ e) of 39, and a glass transition temperature (Tg) of 108 ° C. The results of devitrification, pulse and releasability are shown in Table 1.
- Example 1A The same polymerizable composition as in Example 1A was prepared except that the amount of the catalyst was as shown in Table 1, and the mixture was injected into the mold cavity.
- the mold in which the polymerizable composition was injected was put into a polymerization oven, and the temperature was gradually raised from 20 ° C. to 130 ° C. over 20 hours for polymerization. After completion of the polymerization, the mold was taken out from the oven, the molded product was released from the cavity, and further annealed at 120 ° C. for 2 hours to obtain a molded product.
- Example 3A Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1A except that the type and amount of the catalyst were as shown in Table 1, but the catalyst was not cured. Since it did not cure, the devitrification and the like were not evaluated.
- Example 8A In Example 1A Changing the first mixture to the mixture prepared as follows, Changed 0.3 parts by mass of dibutyl tin (II) dichloride to 0.15 parts by mass of dimethyl tin (II) dichloride (DMC), and When the cast product was placed in a heat insulating container at 25 ° C. and allowed to stand for 5 hours for adiabatic polymerization, the molded product was subjected to additional heating at 120 ° C. for 1 hour in the same manner as in Example 1A. (Lens) was produced.
- FIG. 1 shows a graph showing the relationship between the elapsed time of the polymerization reaction and the temperature inside the heat insulating container in the production of the molded product.
- Example 8A- Method for producing the first mixed solution in Example 8A- First, a composition (9.8 parts by mass) containing 2,5 (6) -bis (isocyanatomethyl) -bicyclo- [2.2.1] -heptane was added as a photochromic compound to Revisacol Weekley Gray (manufactured by Vivimed). 0.036 parts by mass), Revisacol Heat Green (0.060 parts by mass) manufactured by Vivimed, Peacock Blue (0.030 parts by mass) manufactured by Vivimed, Jalapeno Red (0.024 parts by mass) manufactured by Vivimed, and HOSTAVIN PR-25 (0.075 parts by mass) was dissolved as an ultraviolet absorber to prepare a master solution.
- Revisacol Weekley Gray manufactured by Vivimed
- Revisacol Heat Green 0.060 parts by mass
- Peacock Blue 0.030 parts by mass
- Jalapeno Red 0.024 parts by mass
- HOSTAVIN PR-25 0.075 parts by mass
- the maximum heat generation temperature in the polymerization process was 132 ° C., and the maximum heat generation duration was 65 minutes. No white turbidity could be observed in the produced molded product, and the transparency was good. In addition, no voids were generated due to bubbles, cracks, etc.
- Example B the production method B of the first embodiment will be specifically described with reference to Example B, but the production method B of the first embodiment is not limited to these examples.
- the method for measuring the viscosity in Example B is the same as the method described above.
- the molded article obtained in each Example or Comparative Example was evaluated as follows.
- the molded product was projected with an ultra-high pressure mercury lamp (light source model OPM-252HEG: manufactured by Ushio, Inc.), and the transmitted image was visually observed and evaluated according to the following criteria.
- Example 1B Mitsui Chemicals, Inc.
- MR internal mold release agent 0.1 parts by mass
- Tinuvin 329 0.1 parts by mass
- 2,5 (6) -bis (isocyanatomethyl) -bicyclo -[2.2.1] -Heptane 40.6 parts by mass was charged to prepare a mixed solution. The mixture was stirred at 25 ° C. for 1 hour to completely dissolve.
- a prepolymer raw material composition that is a composition before forming a prepolymer from the refractive index A of the polymerizable prepolymer composition for optical materials, and is a composition containing two or more different monomers for optical materials and a polymerization catalyst.
- Table 2 shows the value obtained by subtracting the refractive index B of the object (also referred to as “refractive index A-refractive index B”).
- the obtained polymerizable composition for optical materials was remixed in a static mixer and sent to a casting mold (that is, a mold).
- the viscosity (also referred to as casting viscosity) of the polymerizable composition for an optical material when the liquid was sent to a mold and cast was adjusted to the value shown in Table 2.
- a 4-curve or 6-curve glass mold (upper mold) having a diameter of 78 mm and a glass mold having a diameter of 78 mm (upper mold) and a diameter of 78 mm are used while filtering the polymerizable composition for optical materials with a 1 ⁇ m PTFE filter.
- Example 2B to Example 4B Except for changing the polymerization catalyst amount and stirring time of the first mixed solution in the prepolymerization step to the values shown in Table 2 and adjusting the casting viscosity of the polymerizable composition for optical materials to the values shown in Table 2.
- a molded body (lens) was obtained by the same method as in Example 1B.
- Example 5B Mitsui Chemicals, Inc.
- MR internal mold release agent 0.1 parts by mass
- Tinuvin 329 0.1 parts by mass
- 2,5 (6) -bis (isocyanatomethyl) -bicyclo -[2.2.1] -Heptane 50.6 parts by mass was charged to prepare a mixed solution. The mixture was stirred at 25 ° C. for 1 hour to completely dissolve.
- the viscosities of the mixture containing the prepolymer are shown in Table 2. Then, the mixture containing the prepolymer was degassed at 400 Pa and 25 ° C. for 1 hour to obtain a first mixed solution. Pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate) [monomer for optical material] 22.2 parts by mass, and 4-mercaptomethyl-1,8-dimercapto-3,6-dithiaoctane [monomer for optical material] 23.7% by mass After the parts were charged to prepare a mixed solution, the obtained mixed solution was degassed at 400 Pa and 25 ° C. for 1 hour to obtain a second mixed solution.
- the first mixed solution and the second mixed solution were mixed at 20 ° C. to obtain a polymerizable composition for an optical material.
- the liquid was sent to a casting mold by the same method as in Example 1B, and the casting viscosity was adjusted to the values shown in Table 2.
- the cast material was placed in a heat insulating container at 25 ° C. and allowed to stand for 2 hours for adiabatic polymerization. Then, the cast material was taken out from the heat insulating container and further subjected to heat polymerization at 120 ° C. for 1 hour. The cured molded body was released from the mold and further annealed at 120 ° C. for 2 hours to obtain a molded body (lens).
- Example 6B to Example 7B The contents of pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate) and 4-mercaptomethyl-1,8-dimercapto-3,6-dithiaoctane in the prepolymerization step were changed to the values shown in Table 2 and polymerized for optical materials.
- a molded product (lens) was obtained by the same method as in Example 5B except that the casting viscosity of the sex composition was adjusted to the values shown in Table 2.
- Example 8B The cast material was placed in a heat insulating container at 25 ° C. and allowed to stand for 3 hours for adiabatic polymerization, and then the cast material was taken out from the heat insulating container and released by the same method as in Example 7B. I got a body (lens).
- Example 9B A molded body (lens) was obtained by the same method as in Example 7B except that the cast product was heated from 30 ° C. to 120 ° C. over time without adiabatic polymerization and heat polymerization was carried out over 3 hours.
- Example 10B to Example 11B The contents of pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate) and 4-mercaptomethyl-1,8-dimercapto-3,6-dithiaoctane in the prepolymerization step were changed to the values shown in Table 2 and polymerized for optical materials.
- a molded product (lens) was obtained by the same method as in Example 5B except that the casting viscosity of the sex composition was adjusted to the values shown in Table 2.
- Example 12B The polymerization catalyst was changed from 3,5-lutidine to dibutyltin (II) dichloride, and pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate) and 4-mercaptomethyl-1,8-dimercapto-3,6 in the prepolymerization step.
- a molded body (lens) was obtained.
- Example 13B A molded body (lens) was obtained by the same method as in Example 12B except that the cast product was heated from 30 ° C. to 120 ° C. over time without adiabatic polymerization and heat polymerization was carried out over 3 hours.
- a1 A mixture of 2,5-bis (isocyanatomethyl) bicyclo- [2.2.1] -heptane and 2,6-bis (isocyanatomethyl) bicyclo- [2.2.1] -heptane a2: Dicyclohexylmethane diisocyanate a3: 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane b1: 4-mercaptomethyl-1,8-dimercapto-3,6-dithiaoctane b2: pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate) b3: 5,7-Dimercaptomethyl-1,11-Dimercapto-3,6,9-Trithiandecan and 4,7-Dimercaptomethyl-1,11-Dimercapto-3,6,9-Trithiandecan B4: Pentaerythritol tetrakis (2-mer
- a preparatory step for preparing a total of 100 parts by mass of two or more different monomers for optical materials and 0.010 parts by mass to 2.0 parts by mass of a polymerization catalyst A part of two or more different monomers for optical materials and at least a part of a polymerization catalyst are mixed, and at least a part of two or more different monomers for optical materials is polymerized to obtain a prepolymer.
- a prepolymerization step of obtaining a mixture containing a prepolymer, and Optical containing at least two or more different monomers for optical materials, a prepolymer, and a polymerization catalyst by adding the remainder of two or more different monomers for optical materials to the mixture containing the prepolymer.
- a process for producing a polymerizable composition for an optical material to obtain a polymerizable composition for a material A curing step of obtaining an optical material which is a cured product of a polymerizable composition for an optical material by curing two or more different monomers for an optical material in the polymerizable composition for an optical material.
- Examples 2B to 4B and Examples 6B to 11B have a viscosity (that is, casting viscosity) of the polymerizable composition for an optical material at the time of casting of 70 mPa ⁇ s or more. The optics could be suppressed better.
- Example 14B Dicyclohexylmethane diisocyanate [monomer for optical material] 58.9 parts by mass, Tinuvin 329 [ultraviolet absorber] 1.5 parts by mass, Mitsui Chemicals, Inc.
- MR internal mold release agent Internal mold release agent 0.1 parts by mass A mixed solution was prepared in. The mixture was stirred at 25 ° C. for 1 hour to completely dissolve.
- the liquid was sent to a casting mold by the same method as in Example 1, and the casting viscosity was adjusted to the value shown in Table 3.
- the cast material was placed in a heat insulating container at 25 ° C. and allowed to stand for 3 hours for adiabatic polymerization. Then, the cast material was taken out from the heat insulating container and further subjected to heat polymerization at 130 ° C. for 2 hours. The cured molded body was released from the mold and further annealed at 120 ° C. for 2 hours to obtain a molded body (lens).
- a preparatory step for preparing a total of 100 parts by mass of two or more different monomers for optical materials and 0.010 parts by mass to 2.0 parts by mass of a polymerization catalyst A part of two or more different monomers for optical materials and at least a part of a polymerization catalyst are mixed, and at least a part of two or more different monomers for optical materials is polymerized to obtain a prepolymer.
- a prepolymerization step of obtaining a mixture containing a prepolymer, and Optical containing at least two or more different monomers for optical materials, a prepolymer, and a polymerization catalyst by adding the remainder of two or more different monomers for optical materials to the mixture containing the prepolymer.
- a process for producing a polymerizable composition for an optical material to obtain a polymerizable composition for a material A curing step of obtaining an optical material which is a cured product of a polymerizable composition for an optical material by curing two or more different monomers for an optical material in the polymerizable composition for an optical material.
- Example 15B 1,3-Bis (isocyanatomethyl) cyclohexane [monomer for optical material] 48 parts by mass, Tinuvin 329 [ultraviolet absorber] 1.5 parts by mass, JP-506H (manufactured by Johoku Chemical Industry Co., Ltd.) 0.18 parts by mass It was charged to prepare a mixed solution. The mixture was stirred at 25 ° C. for 1 hour to completely dissolve. Then, 4.0 parts by mass of pentaerythritol tetrakis (2-mercaptoacetate) and 3.9 parts by weight of 2,5-bis (mercaptomethyl) -1,4-dithiane were added to this mixed solution, and 25 parts by weight was charged.
- the mixture was stirred at ° C. for 5 minutes to obtain a uniform solution. Further, 0.1 part by mass of 3,5-lutidine [polymerization catalyst] was added to the obtained uniform solution, and the mixture was stirred at 40 ° C. for 3 hours to polymerize the monomer for optical material while adjusting the viscosity. A mixture containing the polymer was obtained. The viscosities of the mixture containing the prepolymer are shown in Table 5. Then, the mixture containing the prepolymer was degassed at 400 Pa and 25 ° C. for 1 hour to obtain a first mixture.
- the cast material was taken out from the heat insulating container and further subjected to heat polymerization at 120 ° C. for 1 hour.
- the cured molded body was released from the mold and further annealed at 120 ° C. for 2 hours to obtain a molded body (lens).
- a preparatory step for preparing a total of 100 parts by mass of two or more different monomers for optical materials and 0.010 parts by mass to 2.0 parts by mass of a polymerization catalyst A part of two or more different monomers for optical materials and at least a part of a polymerization catalyst are mixed, and at least a part of two or more different monomers for optical materials is polymerized to obtain a prepolymer.
- a prepolymerization step of obtaining a mixture containing a prepolymer, and Optical containing at least two or more different monomers for optical materials, a prepolymer, and a polymerization catalyst by adding the remainder of two or more different monomers for optical materials to the mixture containing the prepolymer.
- a process for producing a polymerizable composition for an optical material to obtain a polymerizable composition for a material A curing step of obtaining an optical material which is a cured product of a polymerizable composition for an optical material by curing two or more different monomers for an optical material in the polymerizable composition for an optical material.
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Abstract
Description
注型重合法は、重合性組成物を調合して脱気した後、モールド(型)に重合性組成物を注入し、加熱硬化(重合反応)を経て、モールドから生成物を取り出し(離型)、アニールを行うことにより、光学材料(例えば、レンズ、セミフィニッシュドブランク等)を得る。
加熱硬化においては、光学材料の品質を高めるため、加熱により徐々に昇温しながら数時間から数十時間かけて重合反応を行うことが一般的であり、具体的には一般的に20時間~48時間程度を要する。また、製造プロセスの総時間の内、多くの時間(例えば、そう時間の内の9割)が重合するための時間に費やされることが知られている。
特許文献2:国際公開第2014/133111号
しかし、光学材料を製造する時間が長いために、製造に関係する装置を長時間作動させる必要があり、経済的な負担が大きく、作業効率を損なっていた。
一方で、従来通りの方法により光学材料を製造する際、加熱重合時間を短縮して重合反応を行う場合には、重合が不十分であることにより光学材料が硬化しない、硬化したとしても光学材料中に脈理が発生する等の不具合が生じ、光学材料の品質が低下すると考えられる。
以上より、光学材料の製造において、得られる光学材料の品質を維持し、かつ、光学材料の製造時間を短縮することが求められている。
また、本開示の一実施形態が解決しようとする課題は、得られる光学材料の品質を維持し、かつ、光学材料の製造時間を短縮することができる光学材料の製造方法に用いられる光学材料用重合性組成物を提供することである。
本開示の第1実施形態は以下の態様を含む。
<1> 2種以上の異なる光学材料用モノマーと、重合触媒と、を含む光学材料用重合性組成物であって、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの少なくとも1種が芳香環を有さないイソシアネート化合物であり、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの合計100質量部に対する前記重合触媒の含有量が0.05質量部超2.0質量部以下であり、B型粘度計で25℃ 60rpmの条件で測定した粘度が10mPa・s~1000mPa・sである光学材料用重合性組成物。
<2> チキソ比が1.3以下である<1>に記載の光学材料用重合性組成物。
<3> 2種以上の異なる光学材料用モノマーと、重合触媒と、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの重合体であり重合性官能基を有するプレポリマーと、を含む<1>又は<2>に記載の光学材料用重合性組成物。
<4> 前記2種以上の異なる光学材料用モノマーが、2つ以上のメルカプト基を有するポリチオール化合物、1つ以上のメルカプト基と1つ以上の水酸基とを含むヒドロキシチオール化合物、2つ以上の水酸基を含むポリオール化合物、及び、アミン化合物からなる群から選択される少なくとも1種の活性水素化合物を含む<1>~<3>のいずれか1つに記載の光学材料用重合性組成物。
<5> 前記重合触媒は、下記条件1を満たす<1>~<4>のいずれか1つに記載の光学材料用重合性組成物。
[条件1]
-Ea/Rが、-7100以上-2900以下である。
(Eaは、2種以上の異なる温度における前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの反応速度定数からアレニウスプロットにより算出した活性化エネルギーであり、Rは、気体定数(8.314J/mol/K)である。)
<6> 前記重合触媒は、pKa値が4~8である塩基性触媒、及び、有機金属系触媒からなる群から選択される少なくとも1種を含む<1>~<5>のいずれか1つに記載の光学材料用重合性組成物。
<6-1> 前記重合触媒が、アミン系触媒及び有機錫系触媒からなる群から選択される少なくとも1種を含む<1>~<6>のいずれか1つに記載の光学材料用重合性組成物。
<6-2> 前記重合触媒が、3,5-ルチジン、2,4,6-コリジン、トリエチレンジアミン、N,N-ジメチルエタノールアミン,N-エチルモルホリン、ジブチルスズジクロリド、ジメチルスズジクロリド、ジブチルスズジラウレート及びジブチルスズジアセテートからなる群から選択される少なくとも1種を含む<1>~<6-1>のいずれか1つに記載の光学材料用重合性組成物。
<7> 2種以上の異なる光学材料用モノマーの重合体であり重合性官能基を有するプレポリマーと、重合触媒と、を含む組成物であって、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの少なくとも1種が芳香環を有さないイソシアネート化合物であり、B型粘度計で25℃ 60rpmの条件で測定した粘度が10mPa・s~2000mPa・sである光学材料用重合性プレポリマー組成物。
<8> 前記プレポリマーの合計100質量部に対する前記重合触媒の含有量が、0.1質量部~4.0質量部である<7>に記載の光学材料用重合性プレポリマー組成物。
<8-1> チキソ比が1.3以下である<7>又は<8>に記載の光学材料用重合性プレポリマー組成物。
<8-2> 前記プレポリマーがイソシアナート基を含む<7>~<8-1>のいずれか1項に記載の光学材料用重合性プレポリマー組成物。
<8-3> 前記プレポリマーがイソシアナート基を実質的に含まない<7>~<8-1>のいずれか1項に記載の光学材料用重合性プレポリマー組成物。
<9> 前記2種以上の異なる光学材料用モノマーが、2つ以上のメルカプト基を有するポリチオール化合物、1つ以上のメルカプト基と1つ以上の水酸基とを含むヒドロキシチオール化合物、2つ以上の水酸基を含むポリオール化合物、及び、アミン化合物からなる群から選択される少なくとも1種の活性水素化合物を含む<7>~<8-3>のいずれか1つに記載の光学材料用重合性プレポリマー組成物。
<10> 前記重合触媒は、下記条件1を満たす<7>~<9>のいずれか1つに記載の光学材料用重合性プレポリマー組成物。
[条件1]
-Ea/Rが、-7100以上-2900以下である。
(Eaは、2種以上の異なる温度における前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの反応速度定数からアレニウスプロットにより算出した活性化エネルギーであり、Rは、気体定数(8.314J/mol/K)である。)
<11> 前記重合触媒は、pKa値が4~8である塩基性触媒、及び、有機金属系触媒からなる群から選択される少なくとも1種を含む<7>~<10>のいずれか1つに記載の光学材料用重合性プレポリマー組成物。
<11-1> 前記重合触媒が、アミン系触媒及び有機錫系触媒からなる群から選択される少なくとも1種を含む<7>~<11>のいずれか1つに記載の光学材料用重合性プレポリマー組成物。
<11-2> 光学材料用重合性プレポリマー組成物の屈折率Aから、前記プレポリマーを形成する前の組成物であり、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーと重合触媒とを含む組成物であるプレポリマー原料組成物の屈折率Bを差し引いた値が、0超である<7>~<11-1>のいずれか1つに記載の光学材料用重合性プレポリマー組成物。
<12> <1>~<6-2>のいずれか1つに記載の光学材料用重合性組成物又は<7>~<11-2>のいずれか1つに記載の光学材料用重合性プレポリマー組成物の硬化物。
<12-1> 前記光学材料用重合性組成物の硬化物であって、前記光学材料用重合性組成物において、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーが、2つ以上のメルカプト基を有するポリチオール化合物、1つ以上のメルカプト基と1つ以上の水酸基とを含むヒドロキシチオール化合物、2つ以上の水酸基を含むポリオール化合物、及び、アミン化合物からなる群から選択される少なくとも1種の活性水素化合物を含む<12>に記載の硬化物。
<12-2> 前記光学材料用重合性組成物の硬化物であって、前記光学材料用重合性組成物において、前記重合触媒は、下記条件1を満たす<12>又は<12-1>に記載の硬化物。
[条件1]
-Ea/Rが、-7100以上-2900以下である。
(Eaは、2種以上の異なる温度における前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの反応速度定数からアレニウスプロットにより算出した活性化エネルギーであり、Rは、気体定数(8.314J/mol/K)である。)
<12-3> 前記光学材料用重合性組成物の硬化物であって、前記光学材料用重合性組成物において、前記重合触媒は、pKa値が4~8である塩基性触媒、及び、有機金属系触媒からなる群から選択される少なくとも1種を含む<12>~<12-2>のいずれか1つに記載の硬化物。
<12-4> 前記光学材料用重合性組成物の硬化物であって、前記光学材料用重合性組成物において、前記重合触媒が、アミン系触媒及び有機錫系触媒からなる群から選択される少なくとも1種を含む<12>~<12-3>のいずれか1つに記載の硬化物。
<12-5> 前記光学材料用重合性組成物の硬化物であって、前記光学材料用重合性組成物において、前記重合触媒が、3,5-ルチジン、2,4,6-コリジン、トリエチレンジアミン、N,N-ジメチルエタノールアミン,N-エチルモルホリン、ジブチルスズジクロリド、ジメチルスズジクロリド、ジブチルスズジラウレート及びジブチルスズジアセテートからなる群から選択される少なくとも1種を含む<12>~<12-4>のいずれか1つに記載の硬化物。
<13> 2種以上の異なる光学材料用モノマーと、重合触媒と、を含み、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの少なくとも1種が芳香環を有さないイソシアネート化合物であり、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの合計100質量部に対する前記重合触媒の含有量が0.05質量部超2.0質量部以下である光学材料用重合性組成物を準備する準備工程と、前記光学材料用重合性組成物中の前記2種以上の異なる光学材料用モノマーを重合させることにより、前記光学材料用重合性組成物を硬化させる硬化工程と、を含む光学材料の製造方法。
<14> 合計で100質量部の2種以上の異なる光学材料用モノマーと、0.010質量部~2.0質量部の重合触媒と、を準備する準備工程と、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの一部と、前記重合触媒の少なくとも一部と、を混合し、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの一部における少なくとも一部を重合させてプレポリマーを得ることにより、前記プレポリマーを含む混合物を得るプレポリマー化工程と、を含み、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの少なくとも1種が芳香環を有さないイソシアネート化合物である光学材料の製造方法。
<15> さらに、前記プレポリマーを含む混合物に対し、少なくとも、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの残部を添加することにより、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーと、前記プレポリマーと、前記重合触媒と、を含有する光学材料用重合性組成物を得る光学材料用重合性組成物製造工程と、前記光学材料用重合性組成物中の前記2種以上の異なる光学材料用モノマーを硬化させることにより、前記光学材料用重合性組成物の硬化物である光学材料を得る硬化工程と、を含む<14>に記載の光学材料の製造方法。
<16> 前記2種以上の異なる光学材料用モノマーが、2つ以上のメルカプト基を有するポリチオール化合物、1つ以上のメルカプト基と1つ以上の水酸基とを含むヒドロキシチオール化合物、2つ以上の水酸基を含むポリオール化合物、及び、アミン化合物からなる群から選択される少なくとも1種の活性水素化合物を含む<13>~<15>のいずれか1つに記載の光学材料の製造方法。
<17> 前記重合触媒は、下記条件1を満たす<13>~<16>のいずれか1つに記載の光学材料の製造方法。
[条件1]
-Ea/Rが、-7100以上-2900以下である。
(Eaは、2種以上の異なる温度における前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの反応速度定数からアレニウスプロットにより算出した活性化エネルギーであり、Rは、気体定数(8.314J/mol/K)である。)
<18> 前記重合触媒は、pKa値が4~8である塩基性触媒、及び、有機金属系触媒からなる群から選択される少なくとも1種を含む<13>~<17>のいずれか1つに記載の光学材料の製造方法。
<19> 前記重合触媒が、アミン系触媒及び有機錫系触媒からなる群から選択される少なくとも1種を含む<13>~<18>のいずれか1つに記載の光学材料の製造方法。
<20> 2種以上の異なる光学用モノマーの硬化物であって、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの少なくとも1種が芳香環を有さないイソシアネート化合物であり、硬化物の中心から半径15mmの範囲内に1.0mm以上の長さの脈理がなく、ガスクロマトグラフ質量分析で測定されるアミンの含有量が、0.03質量%以上2.5質量%以下である硬化物。
また、本開示の他の一実施形態によれば、得られる光学材料の品質を維持し、かつ、光学材料の製造時間を良好に短縮することができる光学材料の製造方法に用いられる光学材料用重合性組成物を提供することができる。
また、本開示の一実施形態によれば、得られる光学材料の品質を維持し、かつ、光学材料の製造時間を短縮することができる光学材料の製造方法に用いられる光学材料用重合性組成物を提供することができる。
また、本開示の一実施形態によれば、得られる光学材料における脈理を抑制し、かつ、光学材料の製造時間を短縮することができる光学材料の製造方法に用いられる光学材料用重合性組成物を提供することができる。
本開示において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において、「工程」との用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
各実施態様について説明する。
≪光学材料用重合性組成物≫
第1実施形態の光学材料用重合性組成物は、2種以上の異なる光学材料用モノマーと、重合触媒と、を含む光学材料用重合性組成物であって、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの少なくとも1種が芳香環を有さないイソシアネート化合物であり、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの合計100質量部に対する前記重合触媒の含有量が0.05質量部超2.0質量部以下であり、B型粘度計で25℃ 60rpmの条件で測定した粘度が10mPa・s~1000mPa・sである。
第1実施形態の光学材料用重合性組成物は、2種以上の異なる光学材料用モノマーを含み、光学材料用モノマーの少なくとも1種が芳香環を有さないイソシアネート化合物である。
例えば、下記のいずれかの性質を備える光学材料を製造するために用いられるモノマーであってもよい。
光学材料用モノマーを用いて得られる光学材料は、全光線透過率が10%以上であってもよい。上記光学材料の全光線透過率は、JIS K 7361-1(1997)に準拠して測定すればよい。
光学材料用モノマーを用いて得られる光学材料は、ヘイズ(即ち全ヘイズ)が、10%以下であり、好ましくは1%以下であり、さらに好ましくは0.5%以下であってもよい。光学材料のヘイズは、JIS-K7105に準拠して、ヘイズ測定機〔(有)東京電色社製、TC-HIII DPK〕を用いて25℃で測定した値である。
光学材料用モノマーを用いて得られる光学材料は、屈折率が、好ましくは1.58以上である。 光学材料用モノマーを用いて得られる光学材料は、屈折率が、1.80以下であってもよく、1.75以下であってもよい。光学材料の屈折率は、JIS K7142(2014)に準拠して測定すればよい。
イソシアネート化合物としては、脂肪族イソシアネート化合物、脂環族イソシアネート化合物、芳香族イソシアネート化合物、複素環イソシアネート化合物等が挙げられ、1種または2種以上混合して用いられる。これらのイソシアネート化合物は、二量体、三量体、プレポリマーを含んでもよい。これらのイソシアネート化合物としては、国際公開第2011/055540号に例示された化合物を挙げることができる。
さらに、イソシアネート化合物としては、上記した化合物の、ハロゲン置換体(例えば、塩素置換体、臭素置換体など)、アルキル置換体、アルコキシ置換体、カルボジイミド変性体、ウレア変性体、ビュレット変性体、
上記した化合物とニトロ置換体、多価アルコールなどとのプレポリマー型変性体、
上記した化合物のダイマー化又はトリマー化反応生成物等も使用できる。
これらの化合物は単独または2種以上を混合して使用してもよい。
芳香族イソシアネート化合物は、芳香族構造を含み、かつ、脂肪族構造、脂環式構造及び複素環構造のいずれか1つ又はこれらの組合せを含んでもよいイソシアネート化合物を指す。
複素環イソシアネート化合物は、複素環構造を含み、かつ、脂環式構造及び芳香族構造を含まないイソシアネート化合物を指す。
脂肪族イソシアネート化合物は、芳香族構造、脂環式構造及び複素環構造を含まないイソシアネート化合物を指す。
光学材料用モノマーは、芳香環を有さないイソシアネート化合物以外のイソシアネート化合物を含んでいてもよい。
光学材料用モノマーが、芳香環を有さないイソシアネート化合物及び芳香環を有するイソシアネート化合物を含む場合、重合反応の制御の観点から、芳香環を有さないイソシアネート化合物と芳香環を有するイソシアネート化合物との比率は、イソシアナート基のモル比で、7:3~10:0の範囲内であることが好ましく、8:2~10:0の範囲内であることがより好ましい。
イソホロンジイソシアネート、2,5-ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ-[2.2.1]-ヘプタン、2,6-ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ-[2.2.1]-ヘプタン、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、および1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンから選択される少なくとも1種を含むことがより好ましく、
2,5-ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ-[2.2.1]-ヘプタン、2,6-ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ-[2.2.1]-ヘプタン、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、および1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンから選択される少なくとも1種を含むことがさらに好ましい。
活性水素化合物としては、2つ以上のメルカプト基を有するポリチオール化合物、1つ以上のメルカプト基と1つ以上の水酸基とを含むヒドロキシチオール化合物、2つ以上の水酸基を含むポリオール化合物、アミン化合物等を挙げることができる。
活性水素化合物としては、上記活性水素化合物のオリゴマー、上記活性水素化合物のハロゲン置換体(例えば塩素置換体、臭素置換体等)を使用してもよい。
また、活性水素化合物は、単独で用いてもよく、2種類以上を混合して用いてもよい。
2つ以上のメルカプト基を有するポリチオール化合物としては、国際公開第2016/125736号に例示された化合物を挙げることができる。
第1実施形態において、光学材料の品質を維持し、かつ、光学材料の製造時間を短縮する観点から、前記ポリチオール化合物は、4-メルカプトメチル-1,8-ジメルカプト-3,6-ジチアオクタン、5,7-ジメルカプトメチル-1,11-ジメルカプト-3,6,9-トリチアウンデカン、4,7-ジメルカプトメチル-1,11-ジメルカプト-3,6,9-トリチアウンデカン、4,8-ジメルカプトメチル-1,11-ジメルカプト-3,6,9-トリチアウンデカン、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)、ビス(メルカプトエチル)スルフィド、ペンタエリスリトールテトラキス(2-メルカプトアセテート)、2,5-ビス(メルカプトメチル)-1,4-ジチアン、1,1,3,3-テトラキス(メルカプトメチルチオ)プロパン、4,6-ビス(メルカプトメチルチオ)-1,3-ジチアン、および2-(2,2-ビス(メルカプトメチルチオ)エチル)-1,3-ジチエタンから選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、
4-メルカプトメチル-1,8-ジメルカプト-3,6-ジチアオクタン、5,7-ジメルカプトメチル-1,11-ジメルカプト-3,6,9-トリチアウンデカン、4,7-ジメルカプトメチル-1,11-ジメルカプト-3,6,9-トリチアウンデカン、4,8-ジメルカプトメチル-1,11-ジメルカプト-3,6,9-トリチアウンデカン、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(2-メルカプトアセテート)、および2,5-ビス(メルカプトメチル)-1,4-ジチアンから選択される少なくとも1種を含むことがより好ましく、
4-メルカプトメチル-1,8-ジメルカプト-3,6-ジチアオクタン、5,7-ジメルカプトメチル-1,11-ジメルカプト-3,6,9-トリチアウンデカン、4,7-ジメルカプトメチル-1,11-ジメルカプト-3,6,9-トリチアウンデカン、4,8-ジメルカプトメチル-1,11-ジメルカプト-3,6,9-トリチアウンデカン及び、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)から選択される少なくとも1種を含むことがさらに好ましい。
活性水素化合物としては、3つ以上のメルカプト基を有するポリチオール化合物も挙げられる。
第1実施形態の光学材料用重合性組成物は、活性水素化合物として3つ以上のメルカプト基を有するポリチオール化合物を含む場合、重合反応を促進する観点から、前記3つ以上のメルカプト基を有するポリチオール化合物に含まれる3つ以上のメルカプト基のうちの少なくとも1つのメルカプト基が下記式(N1)で表される基に置換された化合物(化合物(N1)ともいう)を含むことが好ましい。
なお、高速液体クロマトグラフィーでピーク面積を測定した場合に、前記3つ以上のメルカプト基を有するポリチオール化合物のピーク面積100に対して、化合物(N1)のピーク面積は、重合反応を促進する観点から、0.01以上であることが好ましい。
なお、高速液体クロマトグラフィーによるピーク面積は、国際公開第2014/027665号の段落0146等に記載の方法で測定することができる。
ヒドロキシ基を有するチオール化合物としては、例えば、2-メルカプトエタノール、3-メルカプト-1,2-プロパンジオール、グルセリンビス(メルカプトアセテート)、4-メルカプトフェノール、2,3-ジメルカプト-1-プロパノール、ペンタエリスリトールトリス(3-メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールトリス(チオグリコレート)等を挙げることができるが、これら例示化合物のみに限定されるものではない。
前記ポリオール化合物としては、1種以上の脂肪族または脂環族アルコールが挙げられる。具体的には、直鎖または分枝鎖の脂肪族アルコール、脂環族アルコール、これらのアルコールに、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド及びε-カプロラクトンからなる群から選択される少なくとも1種を付加させたアルコール等が挙げられる。より具体的には国際公開第2016/125736号に例示された化合物が挙げられる。
アミン化合物としては、エチレンジアミン、1,2-又は1,3-ジアミノプロパン、1,2-、1,3-又は1,4-ジアミノブタン、1,5-ジアミノペンタン、1,6-ジアミノヘキサン、1,7-ジアミノヘプタン、1,8-ジアミノオクタン、1,10-ジアミノデカン、1,2-、1,3-又は1,4-ジアミノシクロヘキサン、o-、m-又はp-ジアミノベンゼン、3,4-又は4,4’-ジアミノベンゾフェノン、3,4-又は4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’又は4,4’-ジアミノジフェニルスルフォン、2,7-ジアミノフルオレン、1,5-、1,8-又は2,3-ジアミノナフタレン、2,3-、2,6-又は3,4-ジアミノピリジン、2,4-又は2,6-ジアミノトルエン、m-又はp-キシリレンジアミン、イソホロンジアミン、ジアミノメチルビシクロヘプタン、1,3-又は1,4-ジアミノメチルシクロヘキサン、2-又は4-アミノピペリジン、2-又は4-アミノメチルピペリジン、2-又は4-アミノエチルピペリジン、N-アミノエチルモルホリン、N-アミノプロピルモルホリン等の1級ポリアミン化合物;
ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジ-n-ブチルアミン、ジ-sec-ブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ-n-ペンチルアミン、ジ-3-ペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジオクチルアミン、ジ(2-エチルヘキシル)アミン、メチルヘキシルアミン、ジアリルアミン、N-メチルアリルアミン、ピペリジン、ピロリジン、ジフェニルアミン、N-メチルアミン、N-エチルアミン、ジベンジルアミン、N-メチルベンジルアミン、N-エチルベンジルアミン、ジシクロヘキシルアミン、N-メチルアニリン、N-エチルアニリン、ジナフチルアミン、1-メチルピペラジン、モルホリン等の単官能2級アミン化合物;
N,N’-ジメチルエチレンジアミン、N,N’-ジメチル-1,2-ジアミノプロパン、N,N’-ジメチル-1,3-ジアミノプロパン、N,N’-ジメチル-1,2-ジアミノブタン、N,N’-ジメチル-1,3-ジアミノブタン、N,N’-ジメチル-1,4-ジアミノブタン、N,N’-ジメチル-1,5-ジアミノペンタン、N,N’-ジメチル-1,6-ジアミノヘキサン、N,N’-ジメチル-1,7-ジアミノヘプタン、N,N’-ジエチルエチレンジアミン、N,N’-ジエチル-1,2-ジアミノプロパン、N,N’-ジエチル-1,3-ジアミノプロパン、N,N’-ジエチル-1,2-ジアミノブタン、N,N’-ジエチル-1,3-ジアミノブタン、N,N’-ジエチル-1,4-ジアミノブタン、N,N’-ジエチル-1,5-ジアミノペンタン、N,N’-ジエチル-1,6-ジアミノヘキサン、N,N’-ジエチル-1,7-ジアミノヘプタン、ピペラジン、2-メチルピペラジン、2,5-ジメチルピペラジン、2,6-ジメチルピペラジン、ホモピペラジン、1,1-ジ-(4-ピペリジル)メタン、1,2-ジ-(4-ピペリジル)エタン、1,3-ジ-(4-ピペリジル)プロパン、1,4-ジ-(4-ピペリジル)ブタン、テトラメチルグアニジン等の2級ポリアミン化合物;等が挙げられる。
2つ以上のメルカプト基を有するポリチオール化合物の含有量は、活性水素化合物の全質量に対して、60質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることがさらに好ましい。
前記組成物において、イソシアネート化合物中のイソシアナート基(NCO基)に対する、活性水素化合物中の水酸基(OH基)及びメルカプト基(SH基)の総和のモル比(NCO基/(OH基+SH基))は、1.2以下であることが好ましく、1.15以下であることがより好ましく、1.1以下であることがさらに好ましい。
第1実施形態の光学材料用重合性組成物は、重合触媒を少なくとも1種含む。
重合触媒としては、特に制限はないが、例えば、塩基性触媒、有機金属系触媒、亜鉛カルバミン酸塩、アンモニウム塩、スルホン酸等を用いることができる。
上記重合触媒は、1種のみ用いてもよく、2種以上を適宜組み合わせて用いてもよい。
塩基性触媒としては、アミン系触媒(イミダゾール系触媒を含む)等が挙げられる。
具体的には、トリエチレンジアミン、N,N-ジメチルエタノールアミン,トリエチルアミン、N-エチルモルホリンなどの3級アミン系触媒;2-メチルピラジン、ピリジン、α-ピコリン、β-ピコリン、γ-ピコリン、2,6-ルチジン、3,5-ルチジン、2,4,6-コリジン、3-クロルピリジン、N,N-ジエチルアニリン、N,N-ジメチルアニリン、ヘキサメチレンテトラミン、キノリン、イソキノリン、N,N-ジメチル-p-トルイジン、N,N-ジメチルピペラジン、キナルジン、4-メチルモルホリン、トリアリルアミン、トリオクチルアミン、1.2-ジメチルイミダゾール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール等が挙げられる。
アミン系触媒としては、例えば、3,5-ルチジン;2,4,6-コリジン;トリエチレンジアミン、N,N-ジメチルエタノールアミン,トリエチルアミン、N-エチルモルホリンなどの3級アミン系触媒;等が挙げられる。
塩基性触媒としては、pKa値が9以下であることが好ましく、8以下であることがより好ましい。
有機金属系触媒としては、有機錫系触媒;鉄、ニッケル、亜鉛などの有機酸塩類;アセチルアセトナート錯体;カルボン酸金属化合物及び4級アンモニウム塩化合物からなる触媒組成物;2環式第3級アミン化合物からなる触媒組成物;チタン又はアルミニウムにアルコキシ基、カルボキシ基などが配位している金属触媒;等が挙げられる。
有機金属系触媒としては、上記の中でも有機錫系触媒が好ましい。
有機錫系触媒としては、ジブチルスズジクロリド(DBC)、ジメチルスズジクロリド(DMC)、ジブチルスズジラウレート(DBTDL)、ジブチルスズジアセテート等が挙げられる。
第1実施形態における重合触媒の含有量は、従来の光学材料の製造方法と比較して、多量である。
これによって、硬化工程において光学材料用重合性組成物中の光学材料用モノマーを重合させる際、光学材料用重合性組成物の反応熱(即ち、自己発熱による熱)を短時間にて発生させることができる。そのため、重合反応を良好に促進させることができ、後述するように、重合性組成物の粘度を高め、脈理の原因になると推測される熱対流を抑制しつつ、従来よりも短い時間で高品質な光学材料を得ることができる。
上記の観点から、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの合計100質量部に対する前記重合触媒の含有量が、0.08質量部以上であることが好ましく、0.10質量部以上であることが好ましく、0.13質量部以上であることがより好ましく、0.17質量部以上であることがさらに好ましい。
上記の観点から、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの合計100質量部に対する前記重合触媒の含有量が、1.8質量部以下であることが好ましく、1.5質量部以下であることがより好ましく、1.0質量部以下であることがさらに好ましく、0.5質量部以下であることが特に好ましく、0.3質量部以下であることがより一層好ましい。
なお、上記重合触媒の含有量は、重合触媒の種類、使用するモノマー類(イソシアネート化合物、活性水素化合物、その他の成分等)の種類及び使用量、所望の成形体の形状により適宜設定することができる。
[条件1]
-Ea/Rが、-7100以上-2900以下である。
(Eaは、2種以上の異なる温度における2種以上の異なる光学材料用モノマーの反応速度定数からアレニウスプロットにより算出した活性化エネルギーであり、Rは、気体定数(8.314J/mol/K)である。)
重合反応性化合物と、所定量の重合触媒と、を含む組成物1を加温し、複数の温度で保温した場合における、該重合反応性化合物の加温前の官能基由来の物性値1aおよび所定時間保温した後の残存官能基由来の物性値1bを取得する物性取得工程と、
物性値1aおよび物性値1bから、複数の前記温度における残存官能基率1を算出する残存官能基率算出工程と、
残存官能基率1から、反応速度式に基づいて複数の前記温度における反応速度定数1を算出する反応速度定数算出工程と、
複数の前記温度における反応速度定数1から、アレニウスプロットにより活性化エネルギーEa1と頻度因子A1とを算出するフィッティング工程と、
を行うことで、Eaの値を算出する。
算出したEaを用いて、重合触媒が条件1を満たすか否か判別する。
Eaの値の算出方法及び重合触媒が条件1を満たすか否か判別する方法の具体的な態様は、国際公開第2020/256057号に記載の具体的態様と同様である。
第1実施形態の光学材料用重合性組成物は、任意の添加剤を含んでもよい。
任意の添加剤として、フォトクロミック化合物、内部離型剤、ブルーイング剤、紫外線吸収剤などを挙げることができる。
フォトクロミック化合物は特定波長の光照射により、分子構造が可逆的に変化し、それに伴って吸光特性(吸収スペクトル)が変化する化合物である。
第1実施形態で用いるフォトクロミック化合物としては、特定の波長の光に対して吸光特性(吸収スペクトル)が変化する化合物が挙げられる。
内部離型剤としては、酸性リン酸エステルが挙げられる。酸性リン酸エステルとしては、リン酸モノエステル、リン酸ジエステルを挙げることができ、それぞれ単独または2種類以上混合して使用することできる。
ブルーイング剤としては、可視光領域のうち橙色から黄色の波長域に吸収帯を有し、樹脂からなる光学材料の色相を調整する機能を有するものが挙げられる。ブルーイング剤は、さらに具体的には、青色から紫色を示す物質を含む。
用いられる紫外線吸収剤としては、2,2’-ジヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系紫外線吸収剤、2-[4-[(2-ヒドロキシ-3-ドデシルオキシプロピル)オキシ]-2-ヒドロキシフェニル]4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン等のトリアジン系紫外線吸収剤、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-メチルフェノール、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-tert-オクチルフェノール等のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤などが挙げられるが、好ましくは2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-tert-オクチルフェノールや2-(5-クロロ-2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-メチル-6-tert-ブチルフェノールのベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が挙げられる。これらの紫外線吸収剤は単独でも2種以上を併用することもできる。
第1実施形態の光学材料用重合性組成物は、脈理を抑制する観点から、B型粘度計で25℃ 60rpmの条件で測定した粘度が10mPa・s以上であり、40mPa・s以上であることが好ましく、70mPa・s以上であることがより好ましく、80mPa・s以上であることがさらに好ましく、100mPa・s以上であることが特に好ましく、120mPa・s以上であることがより一層好ましい。
第1実施形態の光学材料用重合性組成物は、光学材料を所望の形状に成形する際のハンドリング性を良好に保つ観点から、B型粘度計で25℃ 60rpmの条件で測定した粘度が1000mPa・s以下であり、700mPa・s以下であることが好ましく、400mPa・s以下であることがより好ましい。
例えば、プラスレンズ用のモールドを用いて硬化物を得る場合は、コバ(即ち注入口)が狭い(例えば1mm~3mm)ため、第1実施形態の光学材料用重合性組成物は、脈理を抑制する観点から、上記粘度が10mPa・s~100mPa・sであることが好ましい。
一方、プラスレンズ以外の通常のレンズ用のモールドを用いて硬化物を得る場合は、コバ(即ち注入口)が広い(例えば5mm~15mm)ため、第1実施形態の光学材料用重合性組成物は、脈理を抑制する観点から、上記粘度が10mPa・s~1000mPa・sであることが好ましく、さらに好ましくは100mPa・s~1000mPa・sである。
しかし、触媒量が少ないと重合時の増粘速度が充分でないため、熱対流を抑制することができる程度に最大温度差が大きくならず、短時間で急激に温度を上昇させることができない。さらに、重合を完結させるまでに必要な時間も長くなる。
一方、本開示により、芳香環を有さないイソシアネート化合物の反応性を考慮し、触媒量を最適な範囲内まで増やすことで、上記組成物全体の粘度をより速く高めることができる。これにより、重合のムラを抑制しつつ急激な温度上昇による熱対流を抑制でき、短時間で重合を進めることができる。
第1実施形態の光学材料用重合性組成物は、チキソ比が1.3以下であることが好ましく、1.2以下であることがより好ましく、1.1以下であることがさらに好ましい。
第1実施形態の光学材料用重合性組成物は、チキソ比が1.3以下であることで、後述するモールドなどの重合容器に前記組成物を速やかに充填することができ、かつ重合中の熱対流を抑制して光学材料用モノマーが脈理などの発生をより防止することができる。その結果、得られる光学材料において脈理など発生を抑制し、品質を良好に保つことができる。
第1実施形態の光学材料用重合性組成物は、チキソ比が0.9以上であることが好ましく、0.95以上であることがより好ましく、1.0以上であることがさらに好ましい。
プレポリマーとは、2種以上の異なる光学材料用モノマーの重合体であり重合性官能基を有するポリマーである。
プレポリマーと2種以上の異なる光学材料用モノマーとを重合させて得られる硬化物は、光学材料として用いることができる。
プレポリマーとしては、例えば、光学材料用モノマーの内の2種の光学材料用モノマーの重合性官能基を当量比1:1で重合させていないポリマー、光学材料用モノマーの内の2種の光学材料用モノマーをバランスが崩れた当量比で重合させているポリマーなどが挙げられる。
なお、上記重合性官能基とは、他の重合性官能基と重合することができる官能基であり、具体的には後述するイソシアナート基、メルカプト基などの活性水素を有する官能基が挙げられる。
当量比1:1で重合させるとは、例えば、イソシアネート化合物及びポリチオール化合物を用いて重合させる際に、イソシアネート化合物が有するイソシアナート基とポリチオール化合物が有するメルカプト基とがモル比で1:1になる量にて重合させることである。
第1実施形態の光学材料用重合性プレポリマー組成物は、2種以上の異なる光学材料用モノマーの重合体であり重合性官能基を有するプレポリマーと、重合触媒と、を含む組成物であって、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの少なくとも1種が芳香環を有さないイソシアネート化合物であり、B型粘度計で25℃ 60rpmの条件で測定した粘度が10mPa・s~2000mPa・sである。
なお、プレポリマー組成物は粘度が経時で変化しにくい(つまり安定している)ことが好ましい。例えば、光学材料用重合性プレポリマー組成物が、後述するようなプレポリマーに含まれる重合性官能基と重合反応しやすい他の重合性官能基をもつ成分を含まないことが好ましい。
また、プレポリマー組成物の粘度が安定しているとは、プレポリマー組成物を20℃で24時間保管した場合に、保管の前後において、粘度の変化が10%以下であることをいう。
光学材料用重合性プレポリマー組成物のプレポリマーの定義については、上述の光学材料用重合性組成物の項に記載したプレポリマーの定義と同様である。
光学材料用重合性プレポリマー組成物の光学材料用モノマーとして含まれる芳香環を有さないイソシアネート化合物及び粘度について、具体例、好ましい具体例、好ましい態様等は、上述の光学材料用重合性組成物の項に記載した具体例、好ましい具体例、好ましい態様等と同様である。
上記の観点から、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの合計100質量部に対する前記重合触媒の含有量が、0.15質量部以上であることが好ましく、0.20質量部以上であることがより好ましい。
上記の観点から、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの合計100質量部に対する前記重合触媒の含有量が、3.0質量部以下であることが好ましく、2.0質量部以下であることがより好ましく、1.0質量部以下であることがさらに好ましい。
第1実施形態の光学材料用重合性プレポリマー組成物は、チキソ比が1.3以下であることが好ましく、1.2以下であることがより好ましく、1.1以下であることがさらに好ましい。
第1実施形態の光学材料用重合性プレポリマー組成物は、チキソ比が1.3以下であることで、後述するモールドなどの重合容器に前記組成物を速やかに充填することができ、かつ重合中の熱対流を抑制して光学材料用モノマーが脈理などの発生をより防止することができる。その結果、得られる光学材料において脈理など発生を抑制し、品質を良好に保つことができる。
第1実施形態の光学材料用重合性組成物は、チキソ比が0.9以上であることが好ましく、0.95以上であることがより好ましく、1.0以上であることがさらに好ましい。
チキソ比の測定方法は上述の通りである。
即ち、プレポリマーが有するイソシアナート基のすべてが重合されておらず、一部だけが重合されている状態であることが好ましく、プレポリマー組成物の製造に用いたイソシアネート化合物の有するイソシアナート基の85%以上が未重合で残っていることが好ましい。
プレポリマーがイソシアナート基を含むことで、つまりイソシアネート化合物をイソシアネート化合物と重合することができる他の光学材料用モノマーよりも多く含むことで、前記他の光学材料用モノマーの粘度が高い場合に光学材料用重合性プレポリマー組成物の粘度を低く保つことができ、前記組成物のハンドリングが容易となる。
「プレポリマーがイソシアナート基を実質的に含まない」とは、イソシアナート基がほぼすべて重合されている状態を意味する。
具体的には、「プレポリマーがイソシアナート基を実質的に含まない」とは、プレポリマーにおけるイソシアナート基の含有量が、IR分光計で測定した際に検出限界以下であることを意味する。
プレポリマーがイソシアナート基を実質的に含まないことで、反応性が高いイソシアナート基が実質的に存在しないため、光学材料用重合性プレポリマー組成物の安定性を向上させることができる。
屈折率Aは光学材料用モノマーと重合触媒を重合させてプレポリマーを得た後の光学材料用重合性プレポリマー組成物の屈折率であり、屈折率Bは光学材料用モノマーと重合触媒を重合させてプレポリマーを得る前のプレポリマー原料組成物の屈折率である。
屈折率A-屈折率Bは、0.020以下であってもよく、0.018以下であってもよい。
また、プレポリマーがイソシアナート基を含む場合は、屈折率A-屈折率Bは、0.005以上であることが好ましく、0.010以上であることがより好ましい。また0.030以下であることが好ましく、0.020以下であることがより好ましい。
一方、プレポリマーがイソシアナート基を実質的に含まない場合は、屈折率A-屈折率Bは、0.003以上であることが好ましく、0.005以上であることがより好ましい。また0.020以下であることが好ましく、0.015以下であることがより好ましい。
第1実施形態の硬化物は、第1実施形態の光学材料用重合性組成物又は第1実施形態の光学材料用重合性プレポリマー組成物の硬化物である。
また、第1実施形態の硬化物は、光学材料用重合性組成物のハンドリング性を向上させる観点から、アミンの含有量が2.5質量%以下であることが好ましく、2.0質量%以下であることがより好ましく、1.5質量%以下であることがさらに好ましい。
なお、上記アミンの含有量は、硬化物をジクロロメタンに分散し超音波抽出したジクロロメタン組成物から、ガスクロマトグラフ質量分析で測定されるアミンの含有量である。
また、第1実施形態の硬化物は、光学材料用重合性組成物のハンドリング性を向上させる観点から、スズの含有量が2.5質量%以下であることが好ましく、2.0質量%以下であることがより好ましく、1.5質量%以下であることがさらに好ましい。
金属ヤスリにて粉状にした硬化物200mgとジクロロメタン3mLを遠沈管(容積10mL)に入れ、超音波洗浄機(IUCHI社製、US-4)を用いて室温で10分間超音波抽出し、遠心分離機(KUBOTA社製、卓上小型遠心機2410)を用いて4000rpmで10分間、遠心分離を行う。
上澄みを採取し、残渣を再びジクロロメタン3mLに分散し上記超音波抽出と遠心分離を行い、上澄みを採取する(以下、「残渣抽出」ともいう)。
上記残渣抽出をさらに2回行った後、得られた上澄み液に対して、合計量が10mLになるようにジクロロメタンを加えた。
得られた10mLの上澄み液を濾過し、ガスクロマトグラフ質量分析(GC-MSとも称する。)(GC-MS装置:Agilent社製、6890GC/5973N MSD、カラム:CP-Sil 8 CB for Amine(0.25mmID×30m F.T=0.25μm))で分析して、アミン由来のピーク面積値を得る。得られたアミン由来のピーク面積値及びアミン量の検量線を作製して、硬化物中のアミンの含有量を測定する。
失透度は、以下の方法により測定される。
硬化物に対して、暗所にて光源(例えば、ハヤシレピック社製Luminar Ace LA-150A)からの光を透過させる。硬化物を透過した光の画像を画像処理装置(例えば、宇部情報システム社製の画像処理装置)に取り込み、取り込んだ画像に対して濃淡処理を行い、処理後の画像の濃淡の度合いを画素毎に数値化し、各画素の濃淡の度合いの数値の平均値として計算される値を失透度とする。
2種以上の異なる光学用モノマーが芳香環を有さないイソシアネート化合物及び芳香環を有するイソシアネート化合物を含む場合、重合反応の制御の観点から、芳香環を有さないイソシアネート化合物と芳香環を有するイソシアネート化合物との比率は、イソシアナート基のモル比で、7:3~10:0の範囲内であることが好ましく、8:2~10:0の範囲内であることがより好ましい。
第1実施形態の光学材料の製造方法は、以下の製法A及び製法Bを含む。
製法Aは、2種以上の異なる光学材料用モノマーと、重合触媒と、を含み、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの少なくとも1種が芳香環を有さないイソシアネート化合物であり、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの合計100質量部に対する前記重合触媒の含有量が0.05質量部超2.0質量部以下である光学材料用重合性組成物を準備する準備工程と、B型粘度計で25℃ 60rpmの条件で測定した前記光学材料用重合性組成物の粘度を10mPa・s~1000mPa・sに調整しモールドに注型する注型工程と、前記モールド中の前記光学材料用重合性組成物中の前記2種以上の異なる光学材料用モノマーを重合させることにより、前記光学材料用重合性組成物を硬化させる硬化工程と、を含む。
これによって、硬化工程において光学材料用重合性組成物中の光学材料用モノマーを重合させる際、光学材料用重合性組成物の反応熱(即ち、自己発熱による熱)を短時間に発生させることができる。
上記反応熱を利用して、光学材料用重合性組成物中の光学材料用モノマーの重合反応を促進させることができるため、従来よりも短い時間で高品質な光学材料を得ることができる。
従来では、重合反応を行う際、光学材料用重合性組成物を主に加熱して重合反応を発生させていたところ、製法Aにおいて、光学材料用重合性組成物に対する加熱は必ずしも必要ではない。
また、製法Aは、組成物の自己発熱も利用するため、外部からの熱の供給に過度に依存することなく重合を進めることができるため、後述する組成物の粘度を高めることとあわせて、光学材料用重合性組成物における熱の不均一さと熱対流を抑制することができ、脈理の発生を抑制することができる。
なお、本開示において脈理とは、特定部分の屈折率が周囲の正常な屈折率と異なっている状態である。また光学材料の所望の用途において不利益が生じる状態とも表現することができる。光学材料において脈理は、欠陥の1種である。
製法Aは、2種以上の異なる光学材料用モノマーと、重合触媒と、を含み、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの少なくとも1種が芳香環を有さないイソシアネート化合物であり、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの合計100質量部に対する前記重合触媒の含有量が0.05質量部超2.0質量部以下である光学材料用重合性組成物を準備する準備工程を含む。
準備工程は、予め製造された光学材料用重合性組成物を単に準備するだけの工程であってもよく、光学材料用重合性組成物を製造する工程であってもよい。
光学材料用重合性組成物としては、既製品を用いてもよく、少なくとも2種以上の異なる光学材料用モノマーと、重合触媒と、を混合して準備してもよい。
上記混合の方法としては、特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。
準備される光学材料用重合性組成物のポットライフの観点からは、25℃よりもさらに低温にすることが好ましい場合がある。但し、内部離型剤等の添加剤と上記の各成分との溶解性が良好でない場合は、予め上記の各成分を昇温して、上記添加剤を上記の各成分に溶解させてもよい。
これによって、上記2種以上の異なる光学材料用モノマーの一部と上記重合触媒とを含む混合物と、上記重合触媒を含まず、かつ、上記2種以上の異なる光学材料用モノマーの残部を含む混合物と、を混合する際まで、上記2種以上の異なる光学材料用モノマーの一部と上記2種以上の異なる光学材料用モノマーの残部との重合が発生することを防ぐことができる。
従って、準備工程を上記の順序で行うことで、重合の開始時期を調整することができる。そのため、例えば光学材料用重合性組成物をモールドへ注入する際のハンドリング性を向上させることができる。
前記準備工程において、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの一部に、前記重合触媒を予め混合した後、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの残部を、単回にて混合してもよく、複数回に分けて混合してもよい。
準備工程の具体的態様としては、例えば以下の態様が挙げられる。
次に、光学材料用モノマーの残部と、触媒と、を25℃で30分攪拌して完全に溶解させ第2混合液を得る。
そして、第1混合液と第2混合液とを混合し、均一な溶液として光学材料用重合性組成物を得る。
製法Bは、B型粘度計で25℃ 60rpmの条件で測定した前記光学材料用重合性組成物の粘度を10mPa・s~1000mPa・sに調整しモールドに注型する注型工程を含む。
光学材料用重合性組成物の粘度を上記範囲内に調整して注型することで、得られる光学材料における脈理を抑制する観点から、光学材料用重合性組成物製造工程において製造される光学材料用重合性組成物の粘度を適切な範囲内とすることができる。
光学材料用重合性組成物の粘度は、光学材料を所望の形状に成形する際のハンドリング性を良好に保つ観点から、1000mPa・s以下であり、700mPa・s以下であることが好ましく、400mPa・s以下であることがより好ましい。
例えば、高粘度の化合物の添加、加熱、撹拌等の方法により光学材料用重合性組成物の粘度を調整してもよい。
製法Aは、モールド中の前記光学材料用重合性組成物中の前記2種以上の異なる光学材料用モノマーを重合させることにより、前記光学材料用重合性組成物を硬化させる硬化工程を含む。
製法Aが、硬化工程を含むことで、前記光学材料用重合性組成物を重合させることができ、光学材料を製造することができる。
従来では、重合反応を行う際、光学材料用重合性組成物を加熱して重合反応を発生させていたところ、製法Aにおける光学材料用重合性組成物は、重合反応に伴う反応熱(即ち自己発熱による熱)を増大させることで、光学材料用重合性組成物中の光学材料用モノマーの重合反応を促進させることができる。
そのため、製法Aにおいて、光学材料用重合性組成物に対する加熱は必ずしも必要としないが、加熱してもよい。
即ち、製法Aの硬化工程において、光学材料用重合性組成物を静置することで、光学材料用重合性組成物を重合により硬化させることができる。
光学材料用重合性組成物を閉鎖系空間内にて静置することで、光学材料用重合性組成物の自己発熱によって発生した熱が、外部に放出することを防ぐことができる。これによって、閉鎖系空間内に自己発熱によって発生した熱を保持することができるため、より効率的に重合反応を促進させることができ、より短い時間で光学材料を製造することができる。
閉鎖系空間としては、例えば、断熱環境が挙げられる。
断熱環境とは、内部に熱を保持し、内部と外部との熱の伝導が抑制された環境を指す。内部と外部との熱の伝導が抑制された環境とは、光学材料用重合性組成物を閉鎖系空間内にて静置した場合に、閉鎖系空間の内部と外部との熱の伝導性が光学材料用重合性組成物を硬化させることができる程度である環境を意味する。
即ち、光学材料用重合性組成物を、断熱材料からなる断熱容器内にて静置することで、断熱容器の内部に熱を保持し、内部と外部との熱の伝導を抑制することができる。
これによって、光学材料用モノマーの自己発熱による昇温状態等に応じて、モールドが静置された反応槽内(恒温反応槽)の環境温度を保温状態又は恒温状態とすることができるため、より良好に重合反応を促進することができる。
例えば、モノマーが注入されたモールドを断熱反応槽である真空容器内に静置する場合において、断熱反応槽(恒温反応槽)を用いた断熱環境下における断熱重合は、以下の手順で行うことができる。
真空容器の内側面をウレタンフォーム、コルク等の断熱性・保温性を有する部材で覆い、モノマーが注入されたモールドを必要に応じてウェス等の部材で包む。そして、上記真空容器内にモノマーが注入されたモールドを静置する。
上述の通り、製法Aにおいて、光学材料用重合性組成物に対する加熱は必ずしも必要としない。
外部から加熱するためには、装置を用いる場合もあり、経済的に負担が増大する場合がある。製法Aであれば、簡便な方法で光学材料を製造できるため、経済的な負担を軽減することができる。
従来の方法によれば、一般に、加熱により徐々に昇温しながら数時間から数十時間(例えば、20時間~48時間程度)かけて重合反応を行う。
重合反応を行う時間が短い場合には、光学材料用重合性組成物が完全に硬化しないために光学材料を得ることができない、又は、光学材料の品質が低下する。
しかし、製法Aによれば、得られる光学材料の品質を維持しつつ、短時間にて光学材料を製造することができる。具体的には、前記光学材料用重合性組成物を10時間以下静置することによって光学材料を製造することができる。
上記の観点から、前記硬化工程において、前記光学材料用重合性組成物を8時間以下静置することがより好ましい。
また、重合反応を行い良好に硬化した光学材料を得る観点から、前記光学材料用重合性組成物を、2時間以上静置することが好ましく、5時間以上静置することがより好ましい。
工程a:光学材料用重合性組成物を鋳型内(モールドのキャビティ内)に注入(注型)する。
工程b:光学材料用重合性組成物を注入したモールドを所定時間、閉鎖系空間内に静置して断熱重合する。
まず、ガスケットまたはテープ等で保持された成型モールド(鋳型)内に重合性組成物を注入する。この際、得られる光学材料に要求される物性によっては、必要に応じて、減圧下での脱泡処理や、加圧下、減圧下等での濾過処理等を行うことが好ましい。
重合条件については、限定されるものではないが、光学材料用重合性組成物の組成、触媒の種類と使用量、モールドの形状等によって適宜調整することが好ましい。
光学材料用重合性組成物を注入したモールドを2時間から4時間の間、断熱環境下に静置して重合してもよい。
工程bにおいて、必要に応じて、光学材料用重合性組成物を注入したモールドを断熱環境下に静置する(断熱重合する)工程と並行して、連続的又は断続的に、断熱重合プロセスにおいて光学材料用重合性組成物により発せられる自己発熱を超えない温度で光学材料用重合性組成物を注入したモールドを加熱したり、断熱反応槽内を加熱して断熱反応槽内の環境温度を保温したりしてもよい。
製法Aは、必要に応じて、硬化した光学材料用重合性組成物をアニール処理するアニール工程を含んでもよい。
アニール処理を行う際の温度は、通常50~150℃で行われるが、90~140℃で行うことが好ましく、100~130℃で行うことがより好ましい。
製法Aは、必要に応じて他の工程を設けてもよい。
他の工程としては、例えばモールドを用いて光学材料を製造する場合における、光学材料用重合性組成物をモールドに注入する注入工程が挙げられる。
製法Aにおける光学材料は、プラスチックレンズ、プリズム、光ファイバー、情報記録基板、フィルター、発光ダイオード等に用いることができる。
上記の中でも、第1実施形態における光学材料は、プラスチックレンズに好適に用いることができ、眼鏡用プラスチックレンズにより好適に用いることができる。
製法Bは、合計で100質量部の2種以上の異なる光学材料用モノマーと、0.010質量部~2.0質量部の重合触媒と、を準備する準備工程と、
前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの一部と、前記重合触媒の少なくとも一部と、を混合し、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの一部における少なくとも一部を重合させてプレポリマーを得ることにより、前記プレポリマーを含む混合物を得るプレポリマー化工程と、
を含み、
前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの少なくとも1種が芳香環を有さないイソシアネート化合物である。
前記光学材料用重合性組成物中の前記2種以上の異なる光学材料用モノマーを硬化させることにより、前記光学材料用重合性組成物の硬化物である光学材料を得る硬化工程と、
を含むことが好ましい。
したがって、製法Aの場合と同様に、従来よりも短い時間で脈理が抑制された高品質な光学材料を得ることができる。
製法Aの場合と同様に、製法Bにおいて、光学材料用重合性組成物に対する加熱は必ずしも必要ではない。
また、製法Bは、準備工程と、プレポリマー化工程と、光学材料用重合性組成物製造工程と、硬化工程と、を含むことで、重合反応が行われるモールド内における対流を抑制することができ、得られる硬化物における脈理の発生を抑制することができる。
また、製法Bはプレポリマー化工程を含むことで、プレポリマー化を伴わない場合と比較して、プレポリマーを含む混合物(例えば、光学材料用重合性組成物)の保存安定性をより良好に維持することができる。
例えば、プレポリマーを含む混合物を一定期間保存した場合に、混合物内での重合反応を抑制することができる。即ち、より長期のポットライフを確保することができる。
製法Bは、合計で100質量部の2種以上の異なる光学材料用モノマーと、0.010質量部~2.0質量部の重合触媒と、を準備する準備工程を含む。
即ち、製法Bは、2種以上の異なる光学材料用モノマーの合計100質量部に対して、0.010質量部~2.0質量部の重合触媒を用いる。
上記の観点から、重合触媒は、2種以上の異なる光学材料用モノマー100質量部に対して、0.015質量部以上を用いることが好ましく、0.038質量部以上を用いることがより好ましく、0.10質量部以上を用いることがさらに好ましく、0.17質量部以上を用いることが特に好ましい。
例えば、光学材料用モノマーが2,5(6)-ビス(イソシアナトメチル)-ビシクロ-[2.2.1]-ヘプタン、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)、及び4-メルカプトメチル-1,8-ジメルカプト-3,6-ジチアオクタンを含み、重合触媒が3,5-ルチジンを含む場合、重合触媒は、2種以上の異なる光学材料用モノマー100質量部に対して、0.10質量部以上を用いることが好ましく、0.17質量部以上を用いることがより好ましい。
上記の観点から、重合触媒は、2種以上の異なる光学材料用モノマー100質量部に対して、1.5質量部以下用いることが好ましい。
また、光学材料用モノマー及び重合触媒の種類によって、重合触媒は、2種以上の異なる光学材料用モノマー100質量部に対して、1.0質量部以下用いてもよく、0.3質量部以下用いてもよく、0.15質量部以下用いてもよい。
製法Bは、2種以上の異なる光学材料用モノマーの一部と、重合触媒の少なくとも一部と、を混合し、2種以上の異なる光学材料用モノマーの一部における少なくとも一部を重合させてプレポリマーを得ることにより、プレポリマーを含む混合物を得るプレポリマー化工程を含む。
そこで、本発明者らは、光学材料用モノマーの一部を予め重合させてプレポリマーを製造し、光学材料用重合性組成物がプレポリマーを含むことで、光学材料用重合性組成物の粘度を高めることに着目した。これによって、モールド内の対流を抑制することができる。
また、製法Bは、自己発熱を外部に逃がさないようにすることでモールド内部と外周の温度差を生じにくくすることができる。
以上の観点が相まって、製法Bは、得られる硬化物の脈理を抑制することができると推測される。
例えば、「2種以上の異なる光学材料用モノマーの一部」は、2種以上の異なる光学材料用モノマーのそれぞれの一部の量であってもよい。
また、「2種以上の異なる光学材料用モノマーの一部」は、2種以上の異なる光学材料用モノマーの内の1種又は複数種の光学材料用モノマーの全部であってもよい。
重合触媒として一部を用いる場合、「2種以上の異なる光学材料用モノマーの一部」と同様に、「重合触媒の一部」の態様についても、特に制限はない。
例えば、「重合触媒の一部」は、重合触媒の一部の量であってもよい。
態様aのプレポリマー化工程は、2種以上の異なる光学材料用モノマーの一部と、重合触媒の全部と、を混合し、2種以上の異なる光学材料用モノマーの一部における少なくとも一部を重合させてプレポリマーを得ることにより、プレポリマーを含む混合物を得る工程である。
態様bのプレポリマー化工程は、2種以上の異なる光学材料用モノマーの一部と、重合触媒の一部と、を混合し、2種以上の異なる光学材料用モノマーの一部における少なくとも一部を重合させてプレポリマーを得ることにより、プレポリマーを含む混合物を得る工程である。
製法Bが態様bのプレポリマー化工程を含む場合、後述の光学材料用重合性組成物製造工程は、プレポリマーを含む混合物に対し、少なくとも、2種以上の異なる光学材料用モノマーの残部及び重合触媒の残部を添加することにより、2種以上の異なる光学材料用モノマーと、プレポリマーと、重合触媒と、を含有する光学材料用重合性組成物を得る工程である。
製法Bは、プレポリマー化工程の後であって、光学材料用重合性組成物製造工程の前に、プレポリマーを含む混合物の粘度を30mPa・s~2000mPa・sに調整する粘度調整工程をさらに含むことが好ましい。
プレポリマーを含む混合物の粘度が上記範囲内であることで、得られる光学材料における脈理を抑制する観点から、光学材料用重合性組成物製造工程において製造される光学材料用重合性組成物の粘度を適切な範囲内とすることができる。結果として、得られる光学材料における脈理を抑制できる。
なお、粘度は、25℃、60rpm(revolutions per minute)の条件下、B型粘度計を用いて測定する。
例えば、高粘度の化合物の添加、加熱、撹拌等の方法によりプレポリマーを含む混合物の粘度を調整してもよい。
プレポリマーを含む混合物を調製する際の撹拌時間としては、重合反応によりプレポリマーを得られる撹拌時間であれば特に制限はない。例えば30分~5時間でもよく、1時間~5時間でもよい。
製法Bは、プレポリマーを含む混合物に対し、少なくとも、2種以上の異なる光学材料用モノマーの残部を添加することにより、2種以上の異なる光学材料用モノマーと、プレポリマーと、重合触媒と、を含有する光学材料用重合性組成物を得る光学材料用重合性組成物製造工程を含む。
これによって、プレポリマーを含む混合物と、上記2種以上の異なる光学材料用モノマーの残部と、を混合する際まで、プレポリマーと上記2種以上の異なる光学材料用モノマーの残部との重合の発生を防ぐことができる。
従って、光学材料用重合性組成物製造工程を適切な時期に行うことで、例えば光学材料用重合性組成物をモールドへ注入する際のハンドリング性を向上させることができる。
光学材料用重合性組成物製造工程において、プレポリマーを含む混合物に対して少なくとも2種以上の異なる光学材料用モノマーの残部を添加する際、2種以上の異なる光学材料用モノマーの残部を、単回にて混合してもよく、複数回に分けて混合してもよい。
「2種以上の異なる光学材料用モノマーの残部」は、プレポリマーが有する重合性官能基に対して重合する官能基を有し、かつ、上記プレポリマーが有する重合性官能基に対して重合する官能基の量が、プレポリマーが有する重合性官能基のすべてと実質的に重合し得る量(即ち当量)である光学材料用モノマーであってもよい。
光学材料用組成物の光学的均一性を高める観点からは、2種以上の異なる光学材料用モノマーの残部は、プレポリマーを構成する光学材料用モノマーと同じ種類のモノマーを含むことが好ましい。
各成分を混合する際の温度は、25℃よりもさらに低温にすることが好ましい場合がある。但し、内部離型剤等の添加剤と上記の各成分との溶解性が良好でない場合は、予め上記の各成分を昇温して、上記添加剤を上記の各成分に溶解させてもよい。
また、光学材料用モノマーの残部と必要に応じて重合触媒の残部とを25℃で30分攪拌して完全に溶解させ第2混合液を得る。
そして、第1混合液と第2混合液とを混合して撹拌後脱気し、均一な溶液として光学材料用重合性組成物を得る。
製法Bは、光学材料用重合性組成物製造工程の後であって、硬化工程の前に、光学材料用重合性組成物を注型用鋳型に送液する送液工程をさらに含んでもよい。
送液工程は、光学材料用重合性組成物を静止型混合器内にて再混合しながら注型用鋳型に送液する工程であってもよい。
送液工程は、光学材料用重合性組成物をダイナミックミキサーによって再混合しながら注型用鋳型に送液する工程であってもよい。
これによって、光学材料用重合性組成物を鋳型に送液する間に、光学材料用重合性組成物の分布の不均一性を解消することができるため、得られる硬化物の脈理を抑制することができる。
製法Bは、光学材料用重合性組成物中の2種以上の異なる光学材料用モノマーを硬化させることにより、光学材料用重合性組成物の硬化物である光学材料を得る硬化工程を含む。
製法Bにおける硬化工程の具体的態様、好ましい態様等は、上述の製法Aにおける<硬化工程>の項に記載の具体的態様、好ましい態様等の詳細と同様である。
製法Bは、上述の準備工程及びプレポリマー化工程に加えて、さらに、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの残部と、前記重合触媒の残部と、を混合し、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの残部における少なくとも一部を重合させて第2プレポリマーを得ることにより、前記第2プレポリマーを含む混合物を得る第2プレポリマー化工程と、
前記プレポリマーを含む混合物に対し、前記第2プレポリマーを含む混合物を添加することにより、前記プレポリマーと、前記第2プレポリマーと、前記重合触媒と、を含有する光学材料用重合性組成物を得る光学材料用重合性組成物製造工程と、
前記光学材料用重合性組成物中の前記プレポリマー及び前記第2プレポリマーを硬化させることにより、前記光学材料用重合性組成物の硬化物である光学材料を得る硬化工程と、を含んでもよい。
これによって、プレポリマーを含む混合物と第2プレポリマーを含む混合物との粘度を近づけることができるため、両者をより容易に混合することができる。
上記光学材料用重合性組成物製造工程において、プレポリマーを含む混合物、具体的態様、好ましい態様等は、上述の<光学材料用重合性組成物製造工程>における具体的態様、好ましい態様等と同様である。
上記硬化工程において、プレポリマー、具体的態様、好ましい態様等は、上述の<硬化工程>における具体的態様、好ましい態様等と同様である。
製法Bは、必要に応じて、硬化した光学材料用重合性組成物をアニール処理するアニール工程を含んでもよい。
製法Bにおけるアニール工程の好ましい態様等は、製法Aにおけるアニール工程の好ましい態様等と同様である。
製法Bは、必要に応じて他の工程を設けてもよい。
製法Bにおける他の工程の具体的態様、好ましい態様等は、製法Aにおける他の工程の具体的態様、好ましい態様等と同様である。
製法Bにおける光学材料の用途の具体的例、好ましい具体例等は、製法Aにおける光学材料の用途の具体的例、好ましい具体例等と同様である。
≪光学材料の製造方法≫
第2実施形態の光学材料の製造方法は、2種以上の異なる光学材料用モノマーと、重合触媒と、を含み、かつ、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの合計100質量部に対する前記重合触媒の含有量が、0.1質量部~0.3質量部である光学材料用重合性組成物を準備する準備工程と、前記光学材料用重合性組成物中の前記2種以上の異なる光学材料用モノマーを重合させることにより、前記光学材料用重合性組成物を硬化させる硬化工程と、を含む。
第2実施形態の光学材料の製造方法は、2種以上の異なる光学材料用モノマーの合計100質量部に対する前記重合触媒の含有量が、0.1質量部~0.3質量部であること以外は、第1実施形態の光学材料の製造方法と同様である。
第2実施形態の光学材料の製造方法において、各成分の具体例、好ましい具体例、具体的態様、好ましい態様等の詳細は、第1実施形態の光学材料の製造方法における各成分の具体例、好ましい具体例、具体的態様、好ましい態様等の詳細と同様である。
<2-1> 2種以上の異なる光学材料用モノマーと、重合触媒と、を含み、かつ、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの合計100質量部に対する前記重合触媒の含有量が、0.05質量部~2.0質量部である光学材料用重合性組成物を準備する準備工程と、前記光学材料用重合性組成物中の前記2種以上の異なる光学材料用モノマーを重合させることにより、前記光学材料用重合性組成物を硬化させる硬化工程と、を含む光学材料の製造方法。
<2-2> 前記準備工程が、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの一部に、前記重合触媒を予め混合した後、さらに前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの残部を混合して前記光学材料用重合性組成物を製造する工程である<2-1>に記載の光学材料の製造方法。
<2-3> 前記硬化工程が、前記光学材料用重合性組成物を閉鎖系空間内にて静置することにより、前記光学材料用重合性組成物を硬化させる工程である<2-1>又は<2-2>に記載の光学材料の製造方法。
<2-4> 前記硬化工程が、前記光学材料用重合性組成物を外部から加熱することなく静置することにより、前記光学材料用重合性組成物を硬化させる工程である<2-1>~<2-3>のいずれか1つに記載の光学材料の製造方法。
<2-5> 前記硬化工程が、前記光学材料用重合性組成物を2時間~10時間静置することにより、前記光学材料用重合性組成物を硬化させる工程である<2-1>~<2-4>のいずれか1つに記載の光学材料の製造方法。
<2-6> 前記2種以上の異なる光学材料用モノマーが、イソシアネート化合物と、2つ以上のメルカプト基を有するポリチオール化合物、1つ以上のメルカプト基と1つ以上の水酸基とを含むヒドロキシチオール化合物、2つ以上の水酸基を含むポリオール化合物、及び、アミン化合物からなる群から選択される少なくとも1種の活性水素化合物と、を含む<2-1>~<2-5>のいずれか1つに記載の光学材料の製造方法。
<2-7> 前記イソシアネート化合物が、芳香環を有さないイソシアネート化合物を含む<2-6>に記載の光学材料の製造方法。
<2-8> 前記重合触媒が、pKa値が4~8である塩基性触媒、及び、有機金属系触媒からなる群から選択される少なくとも1種を含む<2-1>~<2-7>のいずれか1つに記載の光学材料の製造方法。
<2-9> 前記重合触媒が、アミン系触媒及び有機錫系触媒からなる群から選択される少なくとも1種を含む<2-1>~<2-8>のいずれか1つに記載の光学材料の製造方法。
<2-10> 前記重合触媒が、3,5-ルチジン、2,4,6-コリジン、トリエチレンジアミン、N,N-ジメチルエタノールアミン,トリエチルアミン、N-エチルモルホリン、ジブチルスズジクロリド、ジメチルスズジクロリド、ジブチルスズジラウレート及びジブチルスズジアセテートからなる群から選択される少なくとも1種を含む<2-1>~<2-9>のいずれか1つに記載の光学材料の製造方法。
<2-11> 2種以上の異なる光学材料用モノマーと、重合触媒と、を含み、かつ、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの合計100質量部に対する前記重合触媒の含有量が、0.1質量部~0.3質量部である光学材料用重合性組成物。
以下、本開示の第1及び第2実施形態を実施例Aにより具体的に説明するが、第1及び第2実施形態はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例Aにおける粘度の測定方法は上述の方法と同様である。
(失透度)
作製した成形体に対して、暗所にて光源(ハヤシレピック社製Luminar Ace LA-150A)からの光を透過させた。成形体を透過した光の画像を画像処理装置(宇部情報システム社製)に取り込み、取り込んだ画像に対して濃淡処理を行った。処理後の画像の濃淡の度合いを画素毎に数値化し、各画素の濃淡の度合いの数値の平均値を取得し、成形体の失透度を求めた。
得られた失透度を以下の基準で評価した。
A:失透度が35未満であった。
B:失透度が35以上50未満であった。
C:失透度が50以上100未満であった。
D:失透度が100以上であった。
中心厚8mm、直径78mmの成形体を超高圧水銀灯(光源型式OPM-252HEG:ウシオ電機株式会社製)で投影し、透過した像を目視にて観察し、以下の基準で評価した。
A:脈理が観察されなかった。具体的には、成型体の中心から半径15mmの範囲内及び範囲外に目視で1.0mm以上の長さの脈理が観察されなかった。
B:脈理が観察されるものの、製品として概ね許容できるものであった。具体的には、成型体の中心から半径15mmの範囲外に目視で1.0mm以上の長さの脈理が観察されるものの、成型体の中心から半径15mmの範囲内に目視で1.0mm以上の長さの脈理が観察されず、製品として概ね許容できるものであった。
C:脈理が観察され、製品として許容できないものであった。具体的には、成型体の中心から半径15mmの範囲内及び範囲外に目視で1.0mm以上の長さの脈理が観察された。
成形モールドから成形体を離型する際における成形体の離型性を以下の基準で評価した。
A:力を加えなくても剥がれた。
B:力を加えると剥がれた。
C:力を加えると剥がれるが、モールド又はレンズが破損する可能性があった。
D:力を加えても剥がれず、製品が得られなかった。
ジブチル錫(II)ジクロリド -5737
3,5-ルチジン -3397
2,4,6-コリジン -4483
ステパン社製ZelecUN[内部離型剤]0.1質量部、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-tert-オクチルフェノール[紫外線吸収剤]1.5質量部、及び2,5(6)-ビス(イソシアナトメチル)-ビシクロ-[2.2.1]-ヘプタン[光学材料用モノマー]40.6質量部を仕込んで混合液を作製した。この混合液を25℃で1時間攪拌して完全に溶解させた。その後、この混合液に、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)[光学材料用モノマー]23.9質量部、及び4-メルカプトメチル-1,8-ジメルカプト-3,6-ジチアオクタン[光学材料用モノマー]25.5質量部を仕込み、これを15℃で5分攪拌し、均一溶液とした。この溶液を400Paにて60分脱泡を行い、第1混合液を得た。
2,5(6)-ビス(イソシアナトメチル)-ビシクロ-[2.2.1]-ヘプタン[光学材料用モノマー]10.0質量部と、ジブチル錫(II)ジクロリド[重合触媒]0.3質量部と、を25℃で30分攪拌して完全に溶解させ第2混合液を得た。
そして、第1混合液及び第2混合液を、20℃で混合し、均一な溶液として光学材料用重合性組成物を得た。光学材料用重合性組成物のチキソ比は表1に示す。
この溶液を1μmPTFEフィルターにて濾過を行いながら、直径78mmの4カーブのガラスモールド(上型)と、直径78mmの4カーブのガラスモールド(下型)とから構成され、設定中心厚8mmのレンズ作製用のキャビティを有するモールド型のキャビティ内に10g/秒の速度で注入した。この注型物を25℃の断熱容器に入れて4時間静置して断熱重合を行った後、モールド型から硬化した成形体を離型し、さらに120℃で2時間アニール処理を行い、成形体(レンズ)を得た。
また、得られた成形体の性状測定を行ったところ、屈折率(ne)1.596、アッベ数(νe)39、ガラス転移温度(Tg)113℃で良好な物性を示した。失透度、脈理及び離型性の結果は表1に示す。
触媒の量を表1に記載の通りとした以外は、実施例1Aと同様の手法で成形体を得た。
また、得られた成形体の性状測定を行ったところ、屈折率(ne)1.598、アッベ数(νe)39、ガラス転移温度(Tg)114℃で良好な物性を示した。失透度、脈理及び離型性の結果は表1に示す。
ジブチル錫(II)ジクロリド0.3質量部を3,5-ルチジン[重合触媒](pKa値=6.14)0.25質量部とした以外は、実施例1Aと同様の手法で成形体を得た。
また、得られた成形体の性状測定を行ったところ、屈折率(ne)1.598、アッベ数(νe)39、ガラス転移温度(Tg)114℃で良好な物性を示した。失透度、脈理及び離型性の結果は表1に示す。
触媒の量を表1に記載の通りとした以外は、実施例3Aと同様の手法で成形体を得た。
また、得られた成形体の性状測定を行ったところ、屈折率(ne)1.598、アッベ数(νe)39、ガラス転移温度(Tg)113℃で良好な物性を示した。失透度、脈理及び離型性の結果は表1に示す。
触媒の量を表1に記載の通りとした以外は、実施例3Aと同様の手法で硬化した成形体を得た。
また、得られた成形体の性状測定を行ったところ、屈折率(ne)1.597、アッベ数(νe)39、ガラス転移温度(Tg)109℃で良好な物性を示した。失透度、脈理及び離型性の結果は表1に示す。
ジブチル錫(II)ジクロリド0.3質量部を2,4,6-コリジン[重合触媒](pKa値=7.5)0.13質量部とした以外は、実施例1Aと同様の手法で成形体を得た。
また、得られた成形体の性状測定を行ったところ、屈折率(ne)1.598、アッベ数(νe)39、ガラス転移温度(Tg)112℃で良好な物性を示した。失透度、脈理及び離型性の結果は表1に示す。
触媒の種類及び量を、表1に記載の通りとした以外は、実施例1Aと同様の手法で成形体を得た。
また、得られた成形体の性状測定を行ったところ、屈折率(ne)1.598、アッベ数(νe)39、ガラス転移温度(Tg)108℃で良好な物性を示した。失透度、脈理及び離型性の結果は表1に示す。
触媒の量を表1に記載の通りとした以外は、実施例1Aと同様の重合性組成物を調整し、モールド型のキャビティ内に注入した。重合性組成物が注入されたモールド型を、重合オーブンへ投入、20℃~130℃まで20時間かけて徐々に昇温して重合した。重合終了後、オーブンからモールド型を取り出し、キャビティ内から成形体を離型し、さらに120℃で2時間アニール処理を行い、成形体を得た。
また、得られた成形体の性状測定を行ったところ、屈折率(ne)1.596、アッベ数(νe)39、ガラス転移温度(Tg)113℃で良好な物性を示した。失透度、脈理及び離型性の結果は表1に示す。
比較例1Aにおいて注型物を4時間で硬化させるような重合プログラム(昇温プログラム)で硬化させた以外は、比較例1Aと同様の手法で重合を行った。重合直後のキャビティ―を取り出したところ、重合プロセスにおいて重合性組成物が膨張してモールド型のキャビティから溢れ出ていたことが確認された。硬化した成形体を離型し、さらに120℃で2時間アニール処理を行い、成形体を得た。
得られた成形体の性状測定を行ったところ、屈折率(ne)1.596、アッベ数(νe)39、ガラス転移温度(Tg)113℃であった。失透度、脈理及び離型性の結果は表1に示す。
アニール後に得られた成形体の外観観察(室内目視)を行ったところ、硬化した成形体内に気泡が発生しており、脈理も多く発生していた。
触媒の種類及び量を、表1に記載の通りとした以外は、実施例1Aと同様の手法で重合を行ったが、硬化しなかった。硬化しなかったため、失透度等は評価しなかった。
一方、比較例1Aは、品質が良好なレンズを得ることができたが、重合時間が20時間であり、重合を完了するために長時間を要した。
比較例2Aは、重合時間を4時間としており、得られた成形体は品質に劣っていた。
実施例1Aにおいて、
第1混合液を下記の通りに作製した混合液に変更したこと、
ジブチル錫(II)ジクロリド0.3質量部をジメチル錫(II)ジクロリド(DMC)0.15質量部に変更したこと、及び、
注型物を25℃の断熱容器に入れて5時間静置して断熱重合を行った際、120℃にて1時間の追加加熱を行ったこと以外は、実施例1Aと同様にして成形体(レンズ)を作製した。上記成形体の作製において、重合反応の経過時間と断熱容器内の温度との関係を表すグラフを、図1に示す。
まず、2,5(6)-ビス(イソシアナトメチル)-ビシクロ-[2.2.1]-ヘプタンを含む組成物(9.8質量部)に、フォトクロミック化合物としてVivimed社製Reversacol Wembley Grey(0.036質量部)、Vivimed社製Reversacol Heath Green(0.060質量部)、Vivimed社製 Peacock Blue(0.030質量部)、Vivimed社製のJalapeno Red(0.024質量部)、及び、紫外線吸収剤としてHOSTAVIN PR-25(0.075質量部)を溶解し、マスター液を準備した。
次に、2,5(6)-ビス(イソシアナトメチル)-ビシクロ-[2.2.1]-ヘプタンを含む組成物(30.05質量部)、得られたマスター液(10質量部)、アデカ社製アデカプルロニック(登録商標)L-64(2.52質量部)、酸性リン酸エステルとして城北化学工業社製JP-506H(0.05質量部)、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)(19.98質量部)、及び、4-メルカプトメチル-1,8-ジメルカプト-3,6-ジチアオクタン(27.25質量部)を、それぞれ加えて混合液を作製し光学材料用重合性組成物を得た。光学材料用重合性組成物のチキソ比は1.0であった。
以下、第1実施形態の製法Bを実施例Bにより具体的に説明するが、第1実施形態の製法Bはこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例Bにおける粘度の測定方法は上述の方法と同様である。
実施例Bにおいて、硬化物中のアミンの含有量は、上述の方法により測定した。具体的には、リテンションタイム7.0min~7.3minに現れたピーク面積を積算し、事前に用意していた検量線(y=0.00018x+6.43364、y:触媒重さ(μg)、x:ピーク面積)を用いてアミンの含有量を算出した。
各実施例又は比較例において得られた成形体について、以下の評価を行った。
成形体を超高圧水銀灯(光源型式OPM-252HEG:ウシオ電機株式会社製)で投影し、透過した像を目視にて観察し、以下の基準で評価した。
A:脈理が観察されなかった。具体的には、成型体の中心から半径15mmの範囲内及び範囲外に目視で1.0mm以上の長さの脈理が観察されなかった。
B:脈理が観察されるものの、製品として概ね許容できるものであった。具体的には、成型体の中心から半径15mmの範囲外に目視で1.0mm以上の長さの脈理が観察されるものの、成型体の中心から半径15mmの範囲内に目視で1.0mm以上の長さの脈理が観察されず、製品として概ね許容できるものであった。
C:脈理が観察され、製品として許容できないものであった。具体的には、成型体の中心から半径15mmの範囲内及び範囲外に目視で1.0mm以上の長さの脈理が観察された。
三井化学社製MR用内部離型剤[内部離型剤]0.1質量部、Tinuvin329[紫外線吸収剤]1.5質量部、及び2,5(6)-ビス(イソシアナトメチル)-ビシクロ-[2.2.1]-ヘプタン[光学材料用モノマー]40.6質量部を仕込んで混合液を作製した。この混合液を25℃で1時間攪拌して完全に溶解させた。その後、この混合液に、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)[光学材料用モノマー]23.9質量部、及び4-メルカプトメチル-1,8-ジメルカプト-3,6-ジチアオクタン[光学材料用モノマー]25.5質量部を仕込み、これを25℃で5分攪拌し、均一溶液とした。さらに、得られた均一溶液に3,5-ルチジン[重合触媒](pKa値=6.14)0.05質量部を仕込んで400Pa、25℃で脱気を行いながら1時間攪拌した。粘度を調整しながら光学材料用モノマーを重合させて、プレポリマーを含む混合物である第1混合液を得た。プレポリマーを含む混合物の粘度は表2に示す。
そして、第1混合液及び第2混合液を、20℃で混合し、光学材料用重合性組成物を得た。
プレポリマーがイソシアナート基を含むか否かについて表2に示す。
光学材料用重合性プレポリマー組成物の屈折率Aから、プレポリマーを形成する前の組成物であり、2種以上の異なる光学材料用モノマーと重合触媒とを含む組成物であるプレポリマー原料組成物の屈折率Bを差し引いた値(「屈折率A-屈折率B」ともいう)について表2に示す。
鋳型に送液され、注型される際の光学材料用重合性組成物の粘度(注型粘度ともいう)を表2に示す値に調整した。
光学材料用重合性組成物の送液の際、光学材料用重合性組成物を1μmPTFEフィルターにて濾過を行いながら、直径78mmの4カーブ又は6カーブのガラスモールド(上型)と、直径78mmの4カーブ又は2カーブのガラスモールド(下型)とから構成され、表2に記載の設定中心厚を有するレンズ作製用のキャビティを有するモールド型のキャビティ内に10g/秒の速度で注入した。
注型物を25℃の断熱容器に入れて2時間静置して断熱重合を行った後、断熱容器から注型物を取り出し、さらに120℃、1時間の加熱重合を行った。
モールド型から硬化した成形体を離型し、さらに120℃で2時間アニール処理を行い、成形体(レンズ)を得た。
得られた成形体(つまり硬化物)中のアミンの含有量は、表2に示す。
プレポリマー化工程における第1混合液の重合触媒量及び撹拌時間を表2に示す値に変更し、光学材料用重合性組成物の注型粘度を表2に示す値に調整したこと以外は実施例1Bと同様の方法により成型体(レンズ)を得た。
三井化学社製MR用内部離型剤[内部離型剤]0.1質量部、Tinuvin329[紫外線吸収剤]1.5質量部、及び2,5(6)-ビス(イソシアナトメチル)-ビシクロ-[2.2.1]-ヘプタン[光学材料用モノマー]50.6質量部を仕込んで混合液を作製した。この混合液を25℃で1時間攪拌して完全に溶解させた。その後、この混合液に、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)[光学材料用モノマー]1.7質量部、及び4-メルカプトメチル-1,8-ジメルカプト-3,6-ジチアオクタン[光学材料用モノマー]1.8質量部を仕込み、これを25℃で5分攪拌し、均一溶液とした。さらに、得られた均一溶液に3,5-ルチジン[重合触媒]0.2質量部を仕込んで40℃で3時間攪拌することで、粘度を調整しながら光学材料用モノマーを重合させて、プレポリマーを含む混合物を得た。プレポリマーを含む混合物の粘度は表2に示す。
その後、プレポリマーを含む混合物に対して、400Pa、25℃にて1時間脱気を行って第1混合液を得た。
ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)[光学材料用モノマー]22.2質量部、及び4-メルカプトメチル-1,8-ジメルカプト-3,6-ジチアオクタン[光学材料用モノマー]23.7質量部を仕込んで混合液を作製した後、得られた混合液に対して、400Pa、25℃にて1時間脱気を行って第2混合液を得た。
そして、第1混合液及び第2混合液を、20℃で混合し、光学材料用重合性組成物を得た。
得られた光学材料用重合性組成物を用いて、実施例1Bと同様の方法により注型用鋳型に送液し、注型粘度を表2に示す値に調整した。
注型物を25℃の断熱容器に入れて2時間静置して断熱重合を行った後、断熱容器から注型物を取り出し、さらに120℃、1時間の加熱重合を行った。
モールド型から硬化した成形体を離型し、さらに120℃で2時間アニール処理を行い、成形体(レンズ)を得た。
プレポリマー化工程におけるペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)及び4-メルカプトメチル-1,8-ジメルカプト-3,6-ジチアオクタンの含有量を表2に示す値に変更し、光学材料用重合性組成物の注型粘度を表2に示す値に調整したこと以外は実施例5Bと同様の方法により成型体(レンズ)を得た。
注型物を25℃の断熱容器に入れて3時間静置して断熱重合を行った後、断熱容器から注型物を取り出し離型を行ったこと以外は実施例7Bと同様の方法により成型体(レンズ)を得た。
注型物を断熱重合せずに、時間とともに30℃から120℃まで加熱し、3時間かけて加熱重合を行ったこと以外は実施例7Bと同様の方法により成型体(レンズ)を得た。
プレポリマー化工程におけるペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)及び4-メルカプトメチル-1,8-ジメルカプト-3,6-ジチアオクタンの含有量を表2に示す値に変更し、光学材料用重合性組成物の注型粘度を表2に示す値に調整したこと以外は実施例5Bと同様の方法により成型体(レンズ)を得た。
重合触媒を3,5-ルチジンからジブチル錫(II)ジクロリドに変更し、プレポリマー化工程におけるペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)及び4-メルカプトメチル-1,8-ジメルカプト-3,6-ジチアオクタンの含有量、プレポリマー化工程の撹拌時間、光学材料用重合性組成物の注型粘度、断熱重合の時間を表2に示す値に変更したこと以外は実施例5Bと同様の方法により成型体(レンズ)を得た。
注型物を断熱重合せずに、時間とともに30℃から120℃まで加熱し、3時間かけて加熱重合を行ったこと以外は実施例12Bと同様の方法により成型体(レンズ)を得た。
a1:2,5-ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ-[2.2.1]-ヘプタンと2,6-ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ-[2.2.1]-ヘプタンとの混合物
a2:ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート
a3:1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン
b1:4-メルカプトメチル-1,8-ジメルカプト-3,6-ジチアオクタン
b2:ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)
b3:5,7-ジメルカプトメチル-1,11-ジメルカプト-3,6,9-トリチアウンデカンと、4,7-ジメルカプトメチル-1,11-ジメルカプト-3,6,9-トリチアウンデカンと、4,8-ジメルカプトメチル-1,11-ジメルカプト-3,6,9-トリチアウンデカンとの混合物
b4:ペンタエリスリトールテトラキス(2-メルカプトアセテート)
b5:2,5-ビス(メルカプトメチル)-1,4-ジチアン
2種以上の異なる光学材料用モノマーの一部と、重合触媒の少なくとも一部と、を混合し、2種以上の異なる光学材料用モノマーの一部における少なくとも一部を重合させてプレポリマーを得ることにより、プレポリマーを含む混合物を得るプレポリマー化工程と、
プレポリマーを含む混合物に対し、少なくとも、2種以上の異なる光学材料用モノマーの残部を添加することにより、2種以上の異なる光学材料用モノマーと、プレポリマーと、重合触媒と、を含有する光学材料用重合性組成物を得る光学材料用重合性組成物製造工程と、
光学材料用重合性組成物中の2種以上の異なる光学材料用モノマーを硬化させることにより、光学材料用重合性組成物の硬化物である光学材料を得る硬化工程と、
を含む光学材料の製造方法を用いた実施例は、得られる光学材料における脈理を抑制し、かつ、光学材料の製造時間を短縮することができた。
実施例の中でも、注型される際の光学材料用重合性組成物の粘度(即ち注型粘度)が70mPa・s以上である実施例2B~実施例4B、実施例6B~実施例11Bは、より良好に脈理を抑制できていた。
ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート[光学材料用モノマー]58.9質量部、Tinuvin329[紫外線吸収剤]を1.5質量部、三井化学社製MR用内部離型剤[内部離型剤]0.1質量部仕込んで混合溶液を作製した。この混合液を25℃で1時間攪拌して完全に溶解させた。その後、この混合液に、5,7-ジメルカプトメチル-1,11-ジメルカプト-3,6,9-トリチアウンデカンと、4,7-ジメルカプトメチル-1,11-ジメルカプト-3,6,9-トリチアウンデカンと、4,8-ジメルカプトメチル-1,11-ジメルカプト-3,6,9-トリチアウンデカンとの混合物4.1質量部を仕込み、これを25℃で5分攪拌し、均一溶液とした。さらに、得られた均一溶液に3,5-ルチジン[重合触媒]1.5質量部を仕込んで40℃で4時間攪拌することで、粘度を調整しながら光学材料用モノマーを重合させて、プレポリマーを含む混合物を得た。プレポリマーを含む混合物の粘度は表3に示す。
その後、プレポリマーを含む混合物に対して、400Pa、25℃にて1時間脱気を行って第1混合液を得た。
5,7-ジメルカプトメチル-1,11-ジメルカプト-3,6,9-トリチアウンデカンと、4,7-ジメルカプトメチル-1,11-ジメルカプト-3,6,9-トリチアウンデカンと、4,8-ジメルカプトメチル-1,11-ジメルカプト-3,6,9-トリチアウンデカンとの混合物37.0質量部を仕込んでこの混合液に対して、400Pa、25℃にて1時間脱気を行って第2混合液を得た。
そして、第1混合液及び第2混合液を、20℃で混合し、光学材料用重合性組成物を得た。
得られた光学材料用重合性組成物を用いて、実施例1と同様の方法により注型用鋳型に送液し、注型粘度を表3に示す値に調整した。
注型物を25℃の断熱容器に入れて3時間静置して断熱重合を行った後、断熱容器から注型物を取り出し、さらに130℃、2時間の加熱重合を行った。
モールド型から硬化した成形体を離型し、さらに120℃で2時間アニール処理を行い、成形体(レンズ)を得た。
2種以上の異なる光学材料用モノマーの一部と、重合触媒の少なくとも一部と、を混合し、2種以上の異なる光学材料用モノマーの一部における少なくとも一部を重合させてプレポリマーを得ることにより、プレポリマーを含む混合物を得るプレポリマー化工程と、
プレポリマーを含む混合物に対し、少なくとも、2種以上の異なる光学材料用モノマーの残部を添加することにより、2種以上の異なる光学材料用モノマーと、プレポリマーと、重合触媒と、を含有する光学材料用重合性組成物を得る光学材料用重合性組成物製造工程と、
光学材料用重合性組成物中の2種以上の異なる光学材料用モノマーを硬化させることにより、光学材料用重合性組成物の硬化物である光学材料を得る硬化工程と、
を含む光学材料の製造方法を用いた実施例は、得られる光学材料における脈理を抑制し、かつ、光学材料の製造時間を短縮することができた。
1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン[光学材料用モノマー]48質量部、Tinuvin329[紫外線吸収剤]を1.5質量部、JP-506H(城北化学工業株式会社製)0.18質量部仕込んで混合溶液を作製した。この混合液を25℃で1時間攪拌して完全に溶解させた。その後、この混合液に、ペンタエリスリトールテトラキス(2-メルカプトアセテート)4.0質量部と、2,5-ビス(メルカプトメチル)-1,4-ジチアンを3.9重量部を仕込み、これを25℃で5分攪拌し、均一溶液とした。さらに、得られた均一溶液に3,5-ルチジン[重合触媒]0.1質量部を仕込んで40℃で3時間攪拌することで、粘度を調整しながら光学材料用モノマーを重合させて、プレポリマーを含む混合物を得た。プレポリマーを含む混合物の粘度は表5に示す。
その後、プレポリマーを含む混合物に対して、400Pa、25℃にて1時間脱気を行って第1混合液を得た。
ペンタエリスリトールテトラキス(2-メルカプトアセテート)22.7質量部と、2,5-ビス(メルカプトメチル)-1,4-ジチアンを22.3重量部を仕込んで、この混合液に対して、400Pa、25℃にて1時間脱気を行って第2混合液を得た。
そして、第1混合液及び第2混合液を、20℃で混合し、光学材料用重合性組成物を得た。
得られた光学材料用重合性組成物を用いて、実施例1と同様の方法により注型用鋳型に送液し、注型粘度を表5に示す値に調整した。
注型物を25℃の断熱容器に入れて2時間静置して断熱重合を行った後、断熱容器から注型物を取り出し、さらに120℃、1時間の加熱重合を行った。
モールド型から硬化した成形体を離型し、さらに120℃で2時間アニール処理を行い、成形体(レンズ)を得た。
2種以上の異なる光学材料用モノマーの一部と、重合触媒の少なくとも一部と、を混合し、2種以上の異なる光学材料用モノマーの一部における少なくとも一部を重合させてプレポリマーを得ることにより、プレポリマーを含む混合物を得るプレポリマー化工程と、
プレポリマーを含む混合物に対し、少なくとも、2種以上の異なる光学材料用モノマーの残部を添加することにより、2種以上の異なる光学材料用モノマーと、プレポリマーと、重合触媒と、を含有する光学材料用重合性組成物を得る光学材料用重合性組成物製造工程と、
光学材料用重合性組成物中の2種以上の異なる光学材料用モノマーを硬化させることにより、光学材料用重合性組成物の硬化物である光学材料を得る硬化工程と、
を含む光学材料の製造方法を用いた実施例は、得られる光学材料における脈理を抑制し、かつ、光学材料の製造時間を短縮することができた。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書に参照により取り込まれる。
Claims (20)
- 2種以上の異なる光学材料用モノマーと、重合触媒と、を含む光学材料用重合性組成物であって、
前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの少なくとも1種が芳香環を有さないイソシアネート化合物であり、
前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの合計100質量部に対する前記重合触媒の含有量が0.05質量部超2.0質量部以下であり、
B型粘度計で25℃ 60rpmの条件で測定した粘度が10mPa・s~1000mPa・sである光学材料用重合性組成物。 - チキソ比が1.3以下である請求項1に記載の光学材料用重合性組成物。
- 2種以上の異なる光学材料用モノマーと、
重合触媒と、
前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの重合体であり重合性官能基を有するプレポリマーと、を含む請求項1又は請求項2に記載の光学材料用重合性組成物。 - 前記2種以上の異なる光学材料用モノマーが、2つ以上のメルカプト基を有するポリチオール化合物、1つ以上のメルカプト基と1つ以上の水酸基とを含むヒドロキシチオール化合物、2つ以上の水酸基を含むポリオール化合物、及び、アミン化合物からなる群から選択される少なくとも1種の活性水素化合物を含む請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の光学材料用重合性組成物。
- 前記重合触媒は、下記条件1を満たす請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の光学材料用重合性組成物。
[条件1]
-Ea/Rが、-7100以上-2900以下である。
(Eaは、2種以上の異なる温度における前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの反応速度定数からアレニウスプロットにより算出した活性化エネルギーであり、Rは、気体定数(8.314J/mol/K)である。) - 前記重合触媒は、pKa値が4~8である塩基性触媒、及び、有機金属系触媒からなる群から選択される少なくとも1種を含む請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の光学材料用重合性組成物。
- 2種以上の異なる光学材料用モノマーの重合体であり重合性官能基を有するプレポリマーと、重合触媒と、を含む組成物であって、
前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの少なくとも1種が芳香環を有さないイソシアネート化合物であり、
B型粘度計で25℃ 60rpmの条件で測定した粘度が10mPa・s~2000mPa・sである光学材料用重合性プレポリマー組成物。 - 前記プレポリマーの合計100質量部に対する前記重合触媒の含有量が、0.1質量部~4.0質量部である請求項7に記載の光学材料用重合性プレポリマー組成物。
- 前記2種以上の異なる光学材料用モノマーが、2つ以上のメルカプト基を有するポリチオール化合物、1つ以上のメルカプト基と1つ以上の水酸基とを含むヒドロキシチオール化合物、2つ以上の水酸基を含むポリオール化合物、及び、アミン化合物からなる群から選択される少なくとも1種の活性水素化合物を含む請求項7又は請求項8に記載の光学材料用重合性プレポリマー組成物。
- 前記重合触媒は、下記条件1を満たす請求項7~請求項9のいずれか1項に記載の光学材料用重合性プレポリマー組成物。
[条件1]
-Ea/Rが、-7100以上-2900以下である。
(Eaは、2種以上の異なる温度における前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの反応速度定数からアレニウスプロットにより算出した活性化エネルギーであり、Rは、気体定数(8.314J/mol/K)である。) - 前記重合触媒は、pKa値が4~8である塩基性触媒、及び、有機金属系触媒からなる群から選択される少なくとも1種を含む請求項7~請求項10のいずれか1項に記載の光学材料用重合性プレポリマー組成物。
- 請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の光学材料用重合性組成物又は請求項7~請求項11のいずれか1項に記載の光学材料用重合性プレポリマー組成物の硬化物。
- 2種以上の異なる光学材料用モノマーと、重合触媒と、を含み、
前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの少なくとも1種が芳香環を有さないイソシアネート化合物であり、
前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの合計100質量部に対する前記重合触媒の含有量が0.05質量部超2.0質量部以下である光学材料用重合性組成物を準備する準備工程と、
B型粘度計で25℃ 60rpmの条件で測定した前記光学材料用重合性組成物の粘度を10mPa・s~1000mPa・sに調整しモールドに注型する注型工程と、
前記モールド中の前記光学材料用重合性組成物中の前記2種以上の異なる光学材料用モノマーを重合させることにより、前記光学材料用重合性組成物を硬化させる硬化工程と、
を含む光学材料の製造方法。 - 合計で100質量部の2種以上の異なる光学材料用モノマーと、0.010質量部~2.0質量部の重合触媒と、を準備する準備工程と、
前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの一部と、前記重合触媒の少なくとも一部と、を混合し、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの一部における少なくとも一部を重合させてプレポリマーを得ることにより、前記プレポリマーを含む混合物を得るプレポリマー化工程と、
を含み、
前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの少なくとも1種が芳香環を有さないイソシアネート化合物である光学材料の製造方法。 - さらに、前記プレポリマーを含む混合物に対し、少なくとも、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの残部を添加することにより、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーと、前記プレポリマーと、前記重合触媒と、を含有する光学材料用重合性組成物を得る光学材料用重合性組成物製造工程と、
前記光学材料用重合性組成物中の前記2種以上の異なる光学材料用モノマーを硬化させることにより、前記光学材料用重合性組成物の硬化物である光学材料を得る硬化工程と、
を含む請求項14に記載の光学材料の製造方法。 - 前記2種以上の異なる光学材料用モノマーが、2つ以上のメルカプト基を有するポリチオール化合物、1つ以上のメルカプト基と1つ以上の水酸基とを含むヒドロキシチオール化合物、2つ以上の水酸基を含むポリオール化合物、及び、アミン化合物からなる群から選択される少なくとも1種の活性水素化合物を含む請求項13~請求項15のいずれか1項に記載の光学材料の製造方法。
- 前記重合触媒は、下記条件1を満たす請求項13~請求項16のいずれか1項に記載の光学材料の製造方法。
[条件1]
-Ea/Rが、-7100以上-2900以下である。
(Eaは、2種以上の異なる温度における前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの反応速度定数からアレニウスプロットにより算出した活性化エネルギーであり、Rは、気体定数(8.314J/mol/K)である。) - 前記重合触媒は、pKa値が4~8である塩基性触媒、及び、有機金属系触媒からなる群から選択される少なくとも1種を含む請求項13~請求項17のいずれか1項に記載の光学材料の製造方法。
- 前記重合触媒が、アミン系触媒及び有機錫系触媒からなる群から選択される少なくとも1種を含む請求項13~請求項18のいずれか1項に記載の光学材料の製造方法。
- 2種以上の異なる光学用モノマーの硬化物であって、前記2種以上の異なる光学材料用モノマーの少なくとも1種が芳香環を有さないイソシアネート化合物であり、硬化物の中心から半径15mmの範囲内に1.0mm以上の長さの脈理がなく、ガスクロマトグラフ質量分析で測定されるアミンの含有量が、0.03質量%以上2.5質量%以下である硬化物。
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