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JP2898119B2 - ポリイソシアネート化合物、それを用いて得られた光学材料及び光学製品 - Google Patents

ポリイソシアネート化合物、それを用いて得られた光学材料及び光学製品

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JP2898119B2
JP2898119B2 JP3117958A JP11795891A JP2898119B2 JP 2898119 B2 JP2898119 B2 JP 2898119B2 JP 3117958 A JP3117958 A JP 3117958A JP 11795891 A JP11795891 A JP 11795891A JP 2898119 B2 JP2898119 B2 JP 2898119B2
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optical
compound
polyisocyanate compound
optical material
lens
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チョウ グエン
禮介 岡田
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HOOYA KK
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HOOYA KK
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  • Heterocyclic Compounds Containing Sulfur Atoms (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はポリイソシアネート化合
物、それを用いて得られた光学材料及び光学製品に関す
る。本発明のポリイソシアネート化合物は例えば光学用
プラスチックレンズ材料の有用な原料として用いられ
る。また、上記ポリイソシアネート化合物を用いて得ら
れた本発明の光学材料は、高屈折率、低分散で、光学的
特性に優れており、レンズ、プリズム、光ファイバー、
記録媒体用基板、フィルターなどの光学製品に好ましく
用いられる。さらに、高屈折率の特徴を生かした、グラ
ス、花ビン等の装飾品も、ここでいう光学製品に含まれ
る。
【0002】
【従来の技術】プラスチックレンズはガラスに比べると
軽量で割れにくく、染色が容易なため近年、各種レンズ
等の光学用途に使用されている。そのためのプラスチッ
クレンズ材料としてはポリエチレングリコールビスアリ
ルカーボネート(CR−39)やポリメチルメタクリレ
ート(PMMA)が一般に用いられている。これらのプ
ラスチック材料の屈折率は1.50以下であり、例えば
レンズ材料に用いた場合、度数が強くなるとレンズの肉
厚を厚くしなければならなくなり、軽量といったプラス
チックの優位性が失われるばかりでなく、眼鏡用レンズ
とした場合は審美性が悪くなるので好ましくなかった。
また特に、凹レンズの場合はレンズの周囲の厚さが厚く
なり複屈折や色収差が生じ、好ましくなかった。そのた
め、比重の低いプラスチックの特徴を生かしつつ、レン
ズの厚さを薄くでき、かつ色収差の少ない高屈折率、低
分散プラスチック材料が望まれている。そのための材料
としては、テトラクロロメタキシリレンジチオールや
1,3,5−トリメルカプトベンゼンと、ジイソシアネ
ート化合物との重合体が特開昭63−46213号公報
に開示されている。また、ペンタエリスリトールテトラ
キスチオプロピオネートとジイソシアネートとの重合体
が特開昭64−26622号公報に開示されている。さ
らには、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオ
ネートとビニル化合物との重合体が特開昭63−309
509号公報に開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開昭63−46213号公報や特開昭64−26622
号公報に記載のイソシアネート化合物は屈折率が高いも
のの、アッベ数が低く、また、これとチオール化合物と
の重付加体はアッベ数が低く、耐候性に劣るといった欠
点がある。また、特開昭63−309509号公報に記
載の重合体も屈折率、アッベ数が低く、耐熱性に劣ると
いった欠点がある。従って、本発明の目的は上記欠点を
解消した新規なポリイソシアネート化合物、それを原料
とした新規な光学材料及び光学製品を提供することにあ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するためになされたものであり、本発明の新規なポ
リイソシアネート化合物は一般式(I)に示されること
を特徴とする。
【0005】
【化3】
【0006】ただし、式中、n1 は0〜3の整数であ
る。また、n2 は2〜4の整数であり、置換基(II)
はテトラヒドロチオフェン環の2,3,4,5−位に任
意にそれぞれ1つのみ付加させることができる。
【0007】
【化4】
【0008】また、本発明の新規な光学材料は、上記一
般式(I)で示されるポリイソシアネート化合物
(a1 )を含む成分(A)と、一分子内に二つ以上のヒ
ドロキシル基を有する化合物(b1 )、一分子内に二つ
以上のメルカプト基を有する化合物(b2 )及び一分子
内に一つ以上のヒドロキシ基と一つ以上のメルカプト基
を有する化合物(b3 )のうち少なくとも一種を含む成
分(B)とを重合させることにより得られることを特徴
とする。
【0009】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
新規ポリイソシアネート化合物は脂環式スルフィドであ
るテトラヒドロチオフェン環を有することを特徴として
いる。このテトラヒドロチオフェン環は、ポリイソシア
ネート化合物自体の屈折率及びアッベ数を高めるので、
このポリイソシアネート化合物を用いて光学材料を製造
した場合に、その光学材料の屈折率及びアッベ数をも高
める。また、このポリイソシアネート化合物のテトラヒ
ドロチオフェン環は剛直であるため、このポリイソシア
ネート化合物を用いて光学材料を製造した場合、その光
学材料に高耐熱性、優れた機械的物性を与える。
【0010】一般式(I)においてn1 が0〜3の整数
に限定した理由を述べる。n1 が4以上となるとポリイ
ソシアネート化合物の屈折率が低下し、これを原料とし
て得られた光学材料の屈折率が低下し、耐熱性も低下す
る傾向にあり好ましくない。また、一般式(I)におい
て、n2 が2〜4と記載しているのは、置換基(II)
をテトラヒドロチオフェン環の2,3、4,5−位に任
意にそれぞれ1つのみ付加させることができることを示
している。本発明のポリイソシアネート化合物は一般式
(I)において、n1=1、n2 =2(2,5−位)の
場合、次式に示される方法により合成することができ
る。
【0011】
【化5】
【0012】ただし、式中XはCl、Br、Iであり、
またMはNa、K、Agなどの金属元素である。上記で
合成方法を示した、n1 =1、n2 =2(2,5−位)
のポリイソシアネート化合物以外の、一般式(I)のポ
リイソシアネート化合物として以下のものが挙げられ
る。ただし、これらに限定されるものではない。
【0013】
【化6】
【0014】
【化7】
【0015】
【化8】
【0016】次に一般式(I)のポリイソシアネート化
合物を用いて得られる本発明の光学材料について述べる
と、この光学材料は、一般式(I)で示されたポリイソ
シアネート化合物(a1 )を含む成分(A)と、一分子
内に二つ以上のヒドロキシル基を有する化合物
(b1 )、一分子内に二つ以上のメルカプト基を有する
化合物(b2 )及び一分子内に一つ以上のヒドロキシル
基と一つ以上のメルカプト基を有する化合物(b3 )の
うちの少なくとも一種を含む成分(B)とを重合反応さ
せることにより得られる。ここに成分(A)中の一般式
(I)の化合物については、既に詳述したので、その説
明を省略する。
【0017】成分(A)には、光学材料の物性等を適宜
改良するために、一般式(I)で示される化合物以外
に、一分子内に二つ以上のイソ(チオ)シアネート基を
有する化合物を一種もしくは二種以上含んでいてもよ
い。これらの化合物としては、具体的にはキシリレンジ
イソ(チオ)シアネート、3,3′−ジクロロジフェニ
ル−4,4′−ジイソ(チオ)シアネート、4,4′−
ジフェニルメタンジイソ(チオ)シアネート、ヘキサメ
チレンジイソ(チオ)シアネート、イソフォロンジイソ
(チオ)シアネート、2,2′,5,5′−テトラクロ
ロジフェニル−4,4′−ジイソ(チオ)シアネート、
トリレンジイソ(チオ)シアネート、1,3−ビス(イ
ソ(チオ)シアネートメチル)シクロヘキサン等が挙げ
られる。なお、上記イソ(チオ)シアネートとは、イソ
シアネートとイソチオシアネートの両者を、また、イソ
(チオ)シアネート基とは、イソシアネート基とイソチ
オシアネート基の両者を意味する。一般式(I)で示さ
れる化合物の使用量は、成分(A)の総量に対して、
0.1〜100mol%であり、好ましくは5〜100
mol%である。
【0018】成分(B)に使用されるヒドロキシ基含有
化合物(b1 )としては、具体的にはエチレングリコー
ル、トリメチロールプロパン、グリセリン、ジヒドロキ
シベンゼン、カテコール、4,4′−ジヒドロキシフェ
ニルスルフィド、2−ヒドロキシエチルスルフィド等が
挙げられる。また成分(B)に使用されるメルカプト基
含有化合物(b2 )としては、1,2−エタンジチオー
ル、1、3−プロパンジチオール、テトラキスメルカプ
トメチルメタン、ペンタエリスリトールテトラキスメル
カプトプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキ
スメルカプトアセテート、2,5−ジメルカプトメチル
−1,4−ジチアン、1,2−ベンゼンジチオール、
1,3−ベンゼンジチオール、1,4−ベンゼンジチオ
ール、1,3,5−ベンゼントリチオール、1,2−ジ
メルカプトメチルベンゼン、1,3−ジメルカプトメチ
ルベンゼン、1,4−ジメルカプトメチルベンゼン、
1,3,5−トリメルカプトメチルベンゼン、トルエン
−3,4−ジチオール、トリス(3−メルカプトプロピ
ル)イソシアヌレート等が挙げられる。また、成分
(B)に使用されるヒドロキシ基及びメルカプト基含有
化合物(b3 )としては、2−メルカプトエタノール、
2,3−ジメルカプトプロパノール、1,2−ジヒドロ
キシ−3−メルカプトプロパン、4−メルカプトフェノ
ール等が挙げられる。
【0019】成分(A)と成分(B)の使用割合(成分
(A)/成分(B))は、(イソ(チオ)シアネート
基)/(メルカプト基+ヒドロキシ基)の比率が0.9
5〜1.05の範囲内であるのが好ましい。さらに、耐
候性改良のため、紫外線吸収剤、酸化防止剤、着色防止
剤、蛍光染料などの添加剤を適宜加えてもよい。また、
重合反応性向上のための触媒を適宜使用してもよく、有
機スズ化合物、アミン化合物などが効果的である。
【0020】一例として本発明のポリイソシアネート化
合物を用いた本発明の光学材料の製造について述べると
以下の通りである。上記成分(A)、成分(B)及び添
加剤や触媒の均一混合物を公知の注型重合法、すなわち
ガラス製または金属製のモールドと樹脂製のガスケット
を組み合わせた型の中に注入し、加熱して硬化させる。
この時、成形後の樹脂の取り出しを容易にするためにあ
らかじめモールドを離型処理したり、成分(A)及び成
分(B)の混合物中に離型剤を混合してもよい。重合温
度は、使用する化合物により異なるが、一般には−20
〜+150℃で、重合時間は0.5〜72時間である。
本発明の光学材料は通常の分散染料を用い、水もしくは
有機溶媒中で容易に染色が可能であり、この際さらに染
色を容易にするために、キャリアーを加えたり加熱して
もよい。このようにして得られた光学材料は、これに限
定されるものではないが、プラスチックレンズとして特
に好ましく用いられる。
【0021】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。 (物性の評価)実施例及び比較例において得られたポリ
イソシアネート化合物及びその光学材料(重合体)の物
性評価は以下の様にして行った。 屈折率(nD )とアッベ数(νD ) アタゴ社製アッベ屈折率計3Tを用いて20℃にて測定
した。 外観 肉眼により観察した。 耐候性 サンシャインカーボンアークランプを装備したウエザー
メーターにレンズ(光学材料を用いた光学製品)をセッ
トし200時間経過したところでレンズを取り出し、試
験前のレンズと色相を比較した。評価基準は変化なし
(〇)、わずかに黄変(△)、黄変(×)とした。 耐熱性 リガク社製TMA装置により0.5mmφのピンを用い
て10gfの荷重でTMA測定を行い、10℃/min
の昇温で得られたチャートのピーク温度により評価し
た。 光学歪 シュリーレン法による目視観察を行った。歪のないもの
を〇、歪のあるものを×とした。
【0022】(実施例1) 本発明のポリイソシアネート化合物である2,5−イソ
シアネートメチルテトラヒドロチオフェン(一般式
(I)においてn1 =1、n2 =2(2,5−位))の
製造例 2,5−ジブロモメチルテトラヒドロチオフェン(5
4.8g、0.2mol)、カリウムシアネート(3
2.4g、0.4mol)およびジメチルホルムアミド
150mlの混合物を115℃に15時間加熱した。冷
却後、ろ過して固形物を除き、溶媒を留去した。その
後、残査を減圧蒸留すると、沸点114℃/3mmHg
の無色透明な液体19.2g(収率48.5%)を得
た。このものはIRスペクトルよりイソシアネート基に
よる吸収があったため(2275cm-1)、目的物であ
ることがわかった。nd/νd=1.5289/44.
9。この新規ポリイソシアネート化合物のIRスペクト
ルを図1に示す。
【0023】(実施例2) 本発明の光学製品の製造例 実施例1で得られた2,5−ジイソシアネートメチルテ
トラヒドロチオフェン(表1〜表3中でDIT−1と表
示)0.1mol、2,5−ジメルカプトメチル−1,
4−ジチアン(表1〜表3中でDMMDと表示)0.1
mol及びジブチルスズジラウレート(表1〜表3中で
DBTDLと表示)1×10-5molの混合物を均一に
攪拌し、二枚のレンズ成形用ガラス型に注入し、50℃
で10時間、その後60℃で5時間、さらに120℃で
3時間加熱重合させプラスチックレンズを得た。得られ
たプラスチックレンズの諸物性を表1〜表3に示す。表
1〜表3から、本実施例2の重合体は無色透明であり、
屈折率(nD )は1.66と非常に高く、アッベ数(ν
D )も36と高い(低分散)ものであり、耐候性、耐熱
性(115℃)に優れ、光学歪の無いものであった。
【0024】(実施例3〜9) 本発明の他の光学製品の製造例 表1〜表3に示したモノマー組成物を使用した以外は実
施例2と同様の操作を行い、プラスチックレンズを得
た。これらのプラスチックレンズの諸物性を実施例2の
重合体の諸物性と共に表1〜表3に示す。表1〜表3か
ら、本実施例3〜9のプラスチックレンズは無色透明で
あり、屈折率(nD )は1.60〜1.64と非常に高
く、アッベ数(νD )も37〜40と高い(低分散)も
のであり、耐候性、耐熱性(106〜124℃)に優
れ、光学歪の無いものであった。
【0025】(比較例1)ペンタエリスリトールテトラ
キスメルカプトプロピオネート(表1〜表3中でPET
MPと表示)0.1mol、m−キシリレンジイソシア
ネート(表1〜表3中でXDIと表示)0.2mol及
びジブチルスズジラウレート(表1〜表3中でDBTD
Lと表示)1×10-5molの混合物を均一に攪拌し、
二枚のレンズ成形用ガラス型に注入し、50℃で10時
間、その後60℃で5時間、さらに120℃で3時間加
熱重合させプラスチックレンズを得た。得られたプラス
チックレンズの諸物性を表1〜表3に示す。表1〜表3
から、本比較例のプラスチックレンズは無色透明で光学
歪も観察されなかったが(nD )/(νD )が1.59
/36と低く、耐熱性も86℃と劣っていた。
【0026】(比較例2、3)表1〜表3に示したモノ
マー組成物を使用した以外は比較例1と同様の操作を行
い、プラスチックレンズを得た。これらのプラスチック
レンズの諸物性を実施例2〜10、比較例1の重合体の
諸物性と共に表1〜表3に示した。表1〜表3から、本
比較例2のプラスチックレンズは屈折率が1.68と高
く、耐熱性(128℃)にも優れているが黄色であり、
アッベ数が低い上に耐候性に劣り、光学歪が観察され
た。また、本比較例3のプラスチックレンズは、無色透
明で、耐熱性(113℃)、耐候性は優れていたが、屈
折率が1.57と低く、光学歪が観察された。
【0027】
【発明の効果】本発明の新規ポリイソシアネート化合物
は、テトラヒドロチオフェン環を有するので、屈折率及
びアッベ数が高く、一分子内に二つ以上のヒドロキシル
基を有する化合物、一分子内に二つ以上のメルカプト基
を有する化合物及び一分子内に一つ以上のヒドロキシル
基と一つ以上のメルカプト基を有する化合物のうちの少
なくとも一種と容易に重合反応し光学材料を与える。ま
た、このポリイソシアネート化合物を用いて得られた本
発明の光学材料は、テトラヒドロチオフェン環を主鎖に
含むので、屈折率、アッベ数が高く、耐熱性、耐候性、
透明性に優れているので、眼鏡レンズ、カメラレンズ等
のレンズ、プリズム、光ファイバー、光ディスク、磁気
ディスク等に用いられる記録媒体用基板、フィルターな
どの光学製品に好ましく用いられる。さらに、高屈折率
の特徴を生かしたグラス、花ビン等の装飾品にも用いら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で得られたポリイソシアネート化合物
のIRスペクトルを示す図。
【表1】
【表2】
【表3】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07D 333/36 C07D 333/20 C08G 18/77 G02B 1/04 G03F 7/004 CAPLUS(STN) REGISTRY(STN) WPIDS(STN)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(I)で示されることを特徴とす
    るポリイソシアネート化合物。 【化1】 ただし、式中、n1 は0〜3の整数である。また、n2
    は2〜4の整数であり、置換基(II)はテトラヒドロ
    チオフェン環の2,3,4,5−位に任意にそれぞれ1
    つのみ付加させることができる。 【化2】
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のポリイソシアネート化
    合物(a1 )を含む成分(A)と、一分子内に二つ以上
    のヒドロキシル基を有する化合物(b1 )、一分子内に
    二つ以上のメルカプト基を有する化合物(b2)及び一
    分子内に一つ以上のヒドロキシル基と一つ以上のメルカ
    プト基を有する化合物(b3 )のうちの少なくとも一種
    を含む成分(B)とを重合させることにより得られるこ
    とを特徴とする光学材料。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の光学材料を使用したこと
    を特徴とする光学製品。
  4. 【請求項4】 光学製品がプラスチックレンズであるこ
    とを特徴とする請求項3記載の光学製品。
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