專利名稱:物鏡與光拾取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及以與光信息記錄介質(zhì)對置狀態(tài)、把來自波長350~450nm中的特定波長的單色光構(gòu)成的光束聚光在所述光信息記錄介質(zhì)上的物鏡以及備有此物鏡的光拾取裝置。
背景技術(shù):
近年來,已經(jīng)有從作為望遠鏡鏡頭和顯微鏡鏡頭等使用的大型光學(xué)元件到作為CD(Compact Disc)或DVD(Digital Video Disc)等光拾取鏡頭使用的小型光學(xué)元件的大大小小的光學(xué)元件的制造、銷售,特別是,隨著所謂的BD(Blu-ray Disc)和AOD(Advanced Optical Disc)規(guī)格的提出,對于在BD以及CD和DVD中的至少一種中可以使用的光拾取鏡頭(物鏡)的開發(fā)正在蒸蒸日上。這些光學(xué)元件通常隨其用途而形成功能性膜,在受到光照時,所述光學(xué)元件則顯示與功能性的膜和光的波長區(qū)域相對應(yīng)的固有特性。
例如,在專利文獻1中,已經(jīng)公開了形成以防止光的反射為目的的防反射膜并把紫外線區(qū)域的光作為透過光的對象的光學(xué)元件。此光學(xué)元件是通過在合成石英襯底(11)的正上方使氟化釹構(gòu)成的高折射率物質(zhì)(12)成膜并再在此高折射率物質(zhì)的正上方使氟化鋁構(gòu)成的低折射率物質(zhì)(13)成膜所得到的,在專利文獻1中證明了此光學(xué)元件對于紫外線區(qū)域的光具有充分防反射功能(參見公報中的段落0016~0019,
圖1和圖2)。
特開平8-179103號公報發(fā)明內(nèi)容發(fā)明解決的問題確實,由于紫外線區(qū)域的光的波長短且具有非常大的光能,故如專利文獻1所述,從防反射功能的觀點考慮,把折射率各不相同的物質(zhì)成膜于基材上的技術(shù)是非常有用的。然而,對于采用樹脂制的基材作為基材的光學(xué)元件來說,紫外線區(qū)域的光照射到此光學(xué)元件時,基材上所形成的膜(表面),尤其是對于波長405nm的光的折射率等于或大于1.7的膜中,局部發(fā)生熱,此熱通過此膜而傳導(dǎo)到基材中,既降低了膜的耐擦傷性能又使基材表面的形狀發(fā)生變化。也就是說,在成膜于基材上的膜局部生熱且此熱向基材傳導(dǎo)的情況下,因膜與基材的膨脹系數(shù)不同,導(dǎo)致既降低了膜的耐擦傷性能又使基材表面的形狀發(fā)生變化。特別是,也已經(jīng)有以降低基材的雙折射性和防止因光照而使基材劣化為目的而在構(gòu)成基材的樹脂中加入添加劑的情況,在這種情況下,所述添加劑的氧化·變質(zhì)促進了膜的耐擦傷性能的下降和基材表面的形狀變化等。
本發(fā)明的目的在于,在以波長350~450nm的短波長藍色光區(qū)域的光作為透過光的對象的場合,提高膜的耐擦傷性能并同時抑制基材表面的形狀變化。
解決問題的措施為了解決上述問題,本發(fā)明的第1點是一種以與光信息記錄介質(zhì)對置狀態(tài)、把由來自波長350~450nm中的特定波長的單色光所構(gòu)成的光束聚光在所述光信息記錄介質(zhì)上的物鏡,其特征在于,它包括由含脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的聚合物的樹脂所構(gòu)成的基材、對波長405nm的光的折射率不到1.7的第1膜、對波長405nm的光的折射率等于或大于1.7的第2膜以及對波長405nm的光的折射率等于或小于1.55的第3膜,在所述基材上形成所述第1膜、所述第2膜和所述第3膜,所述第1膜配置在所述基材于所述第2膜之間,所述第2膜配置在所述第1膜與所述第3膜之間,所述第1膜的膜厚為50~15000nm。
本發(fā)明的第2點是上述本發(fā)明第1點中所記載的物鏡,其特征在于,所述第1膜的膜厚為100~15000nm。
本發(fā)明的第3點是上述本發(fā)明第1點中所記載的物鏡,其特征在于,所述第1膜的膜厚為500~12000nm。
本發(fā)明的第4點是上述本發(fā)明第1點至第3點中的任何一點所記載的物鏡,其特征在于,所述第1膜是由氧化硅、氟化鎂、氟化鋁、氟化釔、氟化鉛、氟化鈰、氟化釹、氟化鑭、氧化鋁中的任何一種單體或它們的混合物所構(gòu)成的。
本發(fā)明的第5點是上述本發(fā)明第1點至第4點中的任何一點所記載的物鏡,其特征在于,所述第2膜是由氧化鉿、氧化鋯、氧化釔、氧化鑭、鋁酸鑭、鈦酸鑭、鈦酸鐠、氧化鉭、氧化鈦中的任何一種單體或它們的混合物所構(gòu)成的。
本發(fā)明的第6點是上述本發(fā)明第1點至第5點中的任何一點所記載的物鏡,其特征在于,所述第3膜是由氧化硅、氟化鎂、氟化鋁、氟化釔中的任何一種單體或它們的混合物或者氧化硅與氧化鋁的混合物所構(gòu)成的。
本發(fā)明的第7點是上述本發(fā)明第1點至第6點中的任何一點所記載的物鏡,其特征在于,對于波長405nm的光的所述第1膜的折射率在所述基材對于波長405nm的光的折射率的±10%的范圍之內(nèi)。
本發(fā)明的第8點是上述本發(fā)明第1點至第7點中的任何一點所記載的物鏡,其特征在于,構(gòu)成所述基材的樹脂包括其重均分子量(Mw)為1,000~1,000,000的聚合物的全部重復(fù)單元中,以合計含量等于或大于90(wt)%地含有以下述式(1)表示的具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元(a)和以下述式(2)和/或下述式(3)表示的鏈狀結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元(b),而且重復(fù)單元(b)的含量等于或大于1(wt)%而不到10(wt)%的脂環(huán)式烴類共聚物[化1] [化2]
[化3] (式(1)中,X表示脂環(huán)式烴基,式(1)、式(2)和式(3)中的R1~R13各自獨立地表示氫原子、鏈狀烴基、鹵原子、烷氧基、羥基、醚基、酯基、氰基、酰胺基、亞氨基、甲硅烷基以及被極性基團(鹵原子、烷氧基、羥基、醚基、酯基、氰基、酰胺基、亞氨基、甲硅烷基)取代的鏈狀烴基。式(3)中,……表示碳碳飽和鍵或不飽和鍵。)尤其是,第8點記載的發(fā)明中,上述脂環(huán)式烴類共聚物,優(yōu)選上述重復(fù)單元(a)的鏈滿足下述關(guān)系式(Z)。
A≤0.3×B(Z)(關(guān)系式(Z)中,A=(具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元的鏈的重均分子量),B=(脂環(huán)式烴類共聚物的重均分子量(Mw)×(具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元數(shù)/構(gòu)成脂環(huán)式烴類共聚物的全部重復(fù)單元數(shù)))。
本發(fā)明的第9點是上述本發(fā)明第8點中所記載的物鏡,其特征在于,構(gòu)成所述基材的樹脂包括含有以下述式(11)表示的重復(fù)單元[1]的聚合物嵌段[A]、和含有以下述式(11)表示的重復(fù)單元[1]以及以下述式(12)表示的重復(fù)單元[2]或/和以下述式(13)表示的重復(fù)單元[3]的聚合物嵌段[B]的嵌段聚合物。
(式(11)中,R1表示氫原子或碳原子數(shù)1~20的烷基,R2~R12各自獨立地表示氫原子、碳原子數(shù)1~20的烷基、羥基、碳原子數(shù)1~20的烷氧基或鹵素基團。)[化5] (式(12)中,R13表示氫原子或碳原子數(shù)1~20的烷基。)[化6] (式(13)中,R14和R15各自獨立地表示氫原子或碳原子數(shù)1~20的烷基。)特別是,在第9點記載的發(fā)明中,上述嵌段聚合物優(yōu)選的是,所述聚合物嵌段[A]中的重復(fù)單元[1]的摩爾分數(shù)a(mol%)與所述聚合物嵌段[B]中的重復(fù)單元[1]中的摩爾分數(shù)b(mol%)之間的關(guān)系為a>b。
本發(fā)明的第10點是上述本發(fā)明第1點至第7點中的任何一點所記載的物鏡,其特征在于,構(gòu)成所述基材的樹脂含有降冰片烯類開環(huán)聚合物加氫物。
尤其是,在第10點記載的發(fā)明中,所述降冰片烯類開環(huán)聚合物加氫物優(yōu)選的是,從使用凝膠滲透色譜儀的紫外分光檢出器和示差折光計分別檢出的峰面積算出的飽和鍵率為99.92~99.99%。
本發(fā)明的第11點是上述本發(fā)明第1點至第10點中的任何一點所記載的物鏡,其特征在于,所述基材與所述光信息記錄介質(zhì)相對的面上,形成所述第1膜、所述第2膜和所述第3膜。
本發(fā)明的第12點是上述本發(fā)明第1點至第11點中的任何一點所記載的物鏡,其特征在于,所述基材包括配置于光源一側(cè)的第1成形物和配置在所述光信息記錄介質(zhì)一側(cè)的第2成形物,所述第2成形物有正的近軸光焦度且滿足下述式(41)、(42)兩個條件。
|P1/P2|≤0.2 (41)0.8≤d2/f2≤1.8 (42)(上述式(41)中,P1表示第1成形物的近軸光焦度,P2表示第2成形物的近軸光焦度。上述式(42)中,d2表示第2成形物的光軸上的厚度,f2表示對于波長405nm的光的第2成形物的焦距。)本發(fā)明的第13點是上述本發(fā)明第1點至第11點中的任何一點所記載的物鏡,其特征在于,所述基材包括配置于光源一側(cè)的第1成形物和配置在所述光信息記錄介質(zhì)一側(cè)的第2成形物,所述第1成形物和所述第2成形物均有正的近軸光焦度且滿足下述式(51)、(52)兩個條件。
0.8≤NA (51)0.2≤β≤0.5 (52)(上述式(51)中,NA表示第2成形物的像方數(shù)值孔徑。上述式(52)中,β表示第2成形物的透鏡倍率。)本發(fā)明的第14點是上述本發(fā)明第1點至第11點中的任何一點所記載的物鏡,其特征在于,所述基材是由單一透鏡所構(gòu)成且滿足下述式(60)的條件。
0.8≤d/f≤1.8 (60)(上述式(60)中的d表示光軸上的厚度,f表示對于405nm的光的焦距。)本發(fā)明的第15點是一種光拾取裝置,其特征在于,該裝置包括上述本發(fā)明第1點至第14點中的任何一點所記載的物鏡,和向所述物鏡發(fā)出波長350~450nm范圍的特定波長的單色光的光源。
第1至14點所述的發(fā)明,由于在基材與第2膜之間配置了比此第2膜的折射率低的第1膜,通過此第1膜的存在,可以減緩在第3膜表面上產(chǎn)生的熱向基材傳導(dǎo),進而由于第1膜的膜厚為50~15000nm,是比較厚的,故可以更加減緩在第3膜表面上產(chǎn)生的熱向基材傳導(dǎo)。為此,即使在以光能大的波長350~450nm的短波長藍色光區(qū)域的光為透過光的對象時,也可以提高第1、第2、第3膜的耐擦傷性能,基材表面的形狀變化也可以被抑制。
第15點記載的發(fā)明,由于備有第1至第11點中的任何一點所記載的物鏡,因此,可以提高此物鏡中的第1、第2、第3膜的耐擦傷性能,也可以抑制此物鏡的基材表面的形狀變化。
附圖的簡單說明圖1示出光拾取裝置的概要構(gòu)成的剖面2示出物鏡的概要構(gòu)成的剖面3示出圖2的物鏡的變形的例的剖面4示出圖2、3的物鏡的變形的例的剖面5示出實施例1中的試樣2、4、5、13的波長-反射率特性的圖。
圖6示出實施例1中的試樣15、16、17的波長-反射率特性的圖。
圖7示出實施例1中的試樣20、22、27的波長-反射率特性的圖。
符號的說明1光拾取裝置15,100,200 物鏡20 BD或AOD(光信息記錄介質(zhì))30 DVD(光信息記錄介質(zhì))40,50,60 基材41,51 成形物(第1成形物)42,52 成形物(第2成形物)43 第1膜44 第2膜
45 第3膜實施發(fā)明的最佳方案下面參照附圖來說明實施本發(fā)明的最佳方案。但是,發(fā)明的范圍并不僅僅限于圖示的例子。
圖1是示出光拾取裝置1的概要構(gòu)成的剖面圖。
如圖1所示,光拾取裝置1具有光源單元2。光源單元2具有圖1中上部由透光性基材構(gòu)成的箱狀框體3。框體3的內(nèi)部配有用作BD或AOD(HDDVD)的發(fā)出波長350~450nm中的特定波長(例如405nm,407nm)的單色光(激光)的藍色光用光源4(激光二極管),和用作DVD的發(fā)出波長620~680nm中的特定波長的單色光(激光)的紅色光用光源5(激光二極管)。
從藍色光用光源4發(fā)出的光(藍色光),作為用圖1中實線表示的光線透過框體3的透光性基材而沿此透過方向保持原狀地傳播,從紅光用光源5發(fā)出的光(紅光)按圖1中所示的虛線的光線透過框體3的透光基材而沿透過方向保持原狀地傳播。
沿著從藍色光用光源4和紅色光用光源5發(fā)出的各個光的光軸方向,從圖1中由下而上依次并列配置準直器11、分光器12、1/4波片13、光闌部件14以及物鏡15。在與物鏡15對向的位置上配置了作為光信息記錄介質(zhì)的BD或AOD 20或DVD 30。在分光器12的圖1中右方,從圖1中左方向右方依次并列配置了柱面透鏡16、凹透鏡17和傳感器18。
本發(fā)明涉及的物鏡15是與作為光信息記錄介質(zhì)的BD或AOD 20或DVD 30相對向配置的,它具有把從藍色光用光源4和紅色光用光源5發(fā)出的各個光聚光于BD或AOD 20或DVD 30的功能。物鏡15配置成為沿圖1的上下方向能自由的移動,在讀取BD或AOD 20的信息時,配置在圖1中實線表示的位置,而在讀取DVD 30的信息的場合,則配置在圖1中虛線表示的位置。
若簡單地說明光拾取裝置1中的動作·作用,則在讀取BD和AOD 20的信息時,物鏡15被配置于圖1中實線所示的位置,在此狀態(tài)下,藍色光用光源4發(fā)出光。從藍色光用光源4發(fā)出的光先透過準直器11而變成平行光束,然后透過分光器12和1/4波片13被光闌部件14收縮光束,透過物鏡15而在BD和AOD 20的記錄面上成為聚光點。
形成了聚光點的光在BD或AOD 20的記錄面上通過信息位而調(diào)制,在此記錄面上反射。此反射光透過物鏡15、光闌部件14、1/4波片13由分光器12所分光,透過柱面透鏡16和凹透鏡17而由傳感器18接收光。由此,就可以讀取被BD或AOD 20所記錄的信息。
另一方面,在讀取DVD 30的信息時,把物鏡15配置在圖1中用虛線表示的位置,在此狀態(tài)下紅色光用光源5發(fā)出光,以下采用與讀取BD或AOD 20的信息時同樣的動作·作用來讀取記錄在DVD 30中的信息。
圖2是示出物鏡15的概要構(gòu)成的剖面圖。
如圖2所示,物鏡15是以從藍色光用光源4或紅色光用光源5發(fā)出的波長350~450nm或620~680nm中的特定波長的光為透過光的對象的光學(xué)元件,并具有樹脂制造的基材40?;?0由把包含具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的聚合物的樹脂按預(yù)定形狀成形的2個成形物41、42構(gòu)成。基材40是各個成形物41、42的端部彼此互相粘接的材料,而在各個成形物41、42之間形成了中空部分49。
作為第1成形物的成形物41配置于藍色光用光源4或紅色光用光源5側(cè),而作為第2成形物的成形物42配置于BD或AOD 20或DVD 30側(cè)。更詳細地說,成形物41的表面41a對著藍色光用光源4或紅色光用光源5,而成形物42的表面42a對著BD或AOD 20或DVD 30,成形物41的里面41b與成形物42的里面42b彼此相對著。
成形物41的表面41a與里面41b均作成非球面,如由圖2中的放大圖所示,具有環(huán)帶狀的鋸齒結(jié)構(gòu)。不過,在圖2的放大圖中,僅示出了成形物41的表面41a。成形物42的表面42a和里面42b也均作成非球面。
從藍色光用光源4或紅色光用光源5發(fā)出的光入射到成形物41的表面41a而透過此成形物41中并從里面41b射出,再通過中空部分49,入射到成形物42的里面42b,透過此成形物42中而從表面42a射出,入射到BD或AOD 20或DVD 30的記錄面上。
另一方面,在BD或AOD 20或DVD 30上反射的光,入射到成形物42的表面42a,透過此成形物42中,從里面42b射出,進而通過中空部分49,入射到成形物41的里面41b,透過此成形物品41中,而從表面41a射出。
再是,成形物42具有正的近軸光焦度,各個成形物41、42滿足下述式(41)、(42)的兩個條件那樣成形的。
|P1/P2|≤0.2 (41)0.8≤d2/f2≤1.8 (42)上述式(41)中,P1表示成形物41的近軸光焦度,P2表示成形物42的近軸光焦度。上述式(42)中,d2表示成形物42的光軸上的厚度,f2表示成形物42對于波長405nm的光的焦距。
在滿足上述式(41)、(42)的兩個條件的情況下,作為對于把至少含BD或AOD 20兩種的光信息記錄介質(zhì)進行信息記錄和/或再現(xiàn)時共用的物鏡,圖像高特性不變差,各像差也可容易地得到良好校正,可以制作高性能、高光利用效率的光拾取裝置用的物鏡15。
特別是,對于上述式(41)的條件,一旦滿足此條件時,由于成形物41的近軸光焦度P1變小,可以縮小光學(xué)面的曲率,良好的校正了色差和光信息記錄介質(zhì)的透明基材厚度差引起的球差等各種象差,則可以容易地把具有產(chǎn)生光程差和衍射光的臺階差的環(huán)帶狀衍射結(jié)構(gòu)設(shè)置在其一面或兩面,就可以加大環(huán)帶狀衍射結(jié)構(gòu)的間距。因此,就可以容易形成高精度的環(huán)帶狀衍射結(jié)構(gòu),而且,可以減小各個成形物41、42的制造誤差引起的光利用效率下降和環(huán)帶狀衍射結(jié)構(gòu)的臺階差部分帶來的影響,可以作成光利用效率高的物鏡15。還有,成形物41的近軸光焦度P1變小,光學(xué)面的曲率可以變小,這就可以大大確保了物鏡15與作為光信息記錄介質(zhì)的BD或AOD20或DVD 30的距離(工作距離WD)。
還有,對于上述式(42)的條件,如果d2/f2等于或大于0.8時,則成形物42的中心厚度(軸上厚度)不變得過小,像高特性不變差,光學(xué)面的位移靈敏度不變大。另一方面,如果d2/f2等于或小于1.8時,則成形物42的中心厚度不變得過大,像高特性不變差,偏心靈敏度變得良好,就可以很好校正球差和彗差。再是,此效果與上述式(41)的條件有關(guān),作為由成形物41和成形物42構(gòu)成的物鏡15整體,起到了同樣的效果。
這里,在構(gòu)成基材40的成形物42的表面42a上,形成以防止光的反射為目的的功能性膜。圖2的放大圖示出了膜的構(gòu)成。
如圖2的放大圖所示,成形物42的表面42a上形成第1、第2、第3的膜43、44、45所構(gòu)成的三層膜。第1膜43是直接成膜在成形物42的表面42a上,第2膜44直接成膜在第1膜43上,第3膜45直接成膜在第2膜44上。也就是說,成形物42與第2膜44之間配置第1膜43,在第1膜43與第3膜45之間配置第2膜44。
第1膜43是由對波長405nm的光的折射率不到1.7的低折射率材料或中折射率材料所構(gòu)成的膜。在本說明書中所說的“低折射率材料”是指對波長405nm的光其折射率等于或小于1.55的材料,是指氧化硅、氟化鎂、氟化鋁、氟化釔的任何一種單體或2種或2種以上這些化合物的混合物。在本說明書中所說的“中折射率材料”是指對波長405nm的光的折射率不到1.7而高于1.55的材料,是指氟化鉛、氟化鈰、氟化釹、氟化鑭、氧化鋁中的任何一種單體或2種或2種以上這些化合物的混合物。
第1膜43可以是下列各種結(jié)構(gòu)僅由低折射率材料構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu),或僅由中折射率材料構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu),或由低折射率材料和中折射率材料的混合而構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu),或把這些單層任意層積的2層或2層以上的多層結(jié)構(gòu)。
另一方面,第1膜43具有50~15000nm的膜厚。該第1膜43的膜厚在100~15000nm為優(yōu)選,膜厚在500~12000nm為更優(yōu)選。使第1膜43的膜厚范圍變窄時,適用于本發(fā)明的物鏡15的特有效果(在后面再講)變得更顯著。
進而,對于第1膜43,對波長405nm的光的該第1膜43的折射率應(yīng)落在對波長405nm的光的基材40(成形物42)的折射率的±10%的范圍之內(nèi)。
第2膜44是由對波長405nm的光的折射率等于或大于1.7的高折射率材料所構(gòu)成的膜。在本說明書中所說的“高折射率材料”是指對波長405nm的光的折射率等于或大于1.7的材料,是指氧化鉿、氧化鋯、氧化釔、氧化鑭、鋁酸鑭、鈦酸鑭、鈦酸鐠、氧化鉭、氧化鈦中的任何一種單體或這些化合物中的2種或2種以上的混合物。
第3膜45是由對波長405nm的光的折射率等于或小于1.55的低折射率材料或低/中折射率材料所構(gòu)成的膜。在本說明書中所說的“低/中折射率材料”是指對波長405nm的光的折射率等于或小于1.55的材料,如氧化硅與氧化鋁的混合物。即,第3膜45是由對波長405nm的光的折射率等于或小于1.55的低折射率材料或低/中折射率材料所構(gòu)成的,所以具體地說,是由對波長405nm的光的折射率等于或小于1.55且是氧化硅、氟化鎂、氟化鋁、氟化釔中的任何一種單體或2種或2種以上這些化合物的混合物或氧化硅和氧化鋁的混合物所構(gòu)成的膜。
再是,如圖2的放大圖所示,盡管第1膜43是與成形物42的表面42a和第2膜44直接接觸的,不過,第1膜43并不一定與成形物42的表面42a和第2膜44接觸,在與成形物42的表面42a之間,通過由所說的低折射率材料、中折射率材料、低/中折射率材料以及高折射率材料之類不同材料構(gòu)成的膜為中介也可以,或在與第2膜44之間,而連由所說的低折射率材料、中折射率材料、低/中折射率材料以及高折射率材料之類不同材料構(gòu)成的膜為中介也行,總之,只要是在成形物42與第2膜44之間配置第1膜43就行。
還有,如圖2的放大圖所示,在本實施方案中示出了在成形物42的表面42a上形成了第1、第2、第3的膜43、44、45這三層膜的三層結(jié)構(gòu)的例子,不過在第3膜45上形成與第2膜44同樣的膜作成四層結(jié)構(gòu)也行,在第3膜45上交替形成與第2膜44同樣的膜和與第3膜45同樣的膜的五層或五層以上的多層結(jié)構(gòu)也行;把含有這些層結(jié)構(gòu)的成形物42的表面42a上的膜的構(gòu)成用于成形物41的表面41a上也行,用于成形物41的里面41b上也行,用于成形物42的里面42b上也行。
下面來詳細地說明構(gòu)成基材40(成形物41,42)的“含具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的聚合物的樹脂”。
“含具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的聚合物的樹脂”,優(yōu)選的是含有重均分子量(Mw)為1,000~1,000,000的聚合物的全部重復(fù)單元中,以合計含量等于或大于90(wt)%地含有以下述式(1)表示的具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元(a)和以下述式(2)和/或下述式(3)表示的鏈狀結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元(b)的、且所含重復(fù)單元(b)的含量等于或大于1(wt)%而不到10(wt)%、重復(fù)單元(a)的鏈滿足下述關(guān)系式(Z)的脂環(huán)式烴類共聚物。
A≤0.3×B (Z)關(guān)系式(Z)中,A=(具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元的鏈的重均分子量),B=(脂環(huán)式烴類共聚物的重均分子量(Mw)×(具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元數(shù)/構(gòu)成脂環(huán)式烴類共聚物的全部重復(fù)單元數(shù)))。
[化8] [化9] 式(1)、式(2)和式(3)中的R1~R13各自獨立地表示氫原子、鏈狀烴基、鹵原子、烷氧基、羥基、醚基、酯基、氰基、酰胺基、亞氨基、甲硅烷基以及用極性基團(鹵原子、烷氧基、羥基、醚基、酯基、氰基、酰胺基、亞氨基或甲硅烷基)取代的鏈狀烴基。其中在氫原子或碳原子數(shù)1~6的鏈狀烴基的場合,由于耐熱性、低吸水性優(yōu)異而優(yōu)選。作為鹵原子,可以列舉有氟原子、氯原子、溴原子和碘原子。作為被極性基團取代的鏈狀烴基,列舉的有,例如,碳原子數(shù)1~20、優(yōu)選1~10、更優(yōu)選1~6的鹵代烷基。作為鏈狀烴基,列舉有,例如,碳原子數(shù)1~20、優(yōu)選1~10、更優(yōu)選1~6的烷基、碳原子數(shù)2~20、優(yōu)選2~10、更優(yōu)選2~6的鏈烯基。
式(1)中的X表示脂環(huán)式烴基,構(gòu)成其的碳原子數(shù)通常為4~20,以4~10為優(yōu)選,5~7為更優(yōu)選。使構(gòu)成脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的碳原子數(shù)在此范圍內(nèi)時可以降低雙折射。還有,脂環(huán)式結(jié)構(gòu)不限于單環(huán)結(jié)構(gòu),例如,降冰片烷環(huán)和二環(huán)己烷環(huán)等多環(huán)結(jié)構(gòu)也行。
脂環(huán)式烴基有碳-碳不飽和鍵的也可以,但其含量要在全部碳-碳鍵的10%或10%或以下、優(yōu)選在5%或5%以下、更優(yōu)選在3%或3%以下。使脂環(huán)式烴基的碳-碳不飽和鍵在此范圍內(nèi)時,可提高透明性、耐熱性。還有,對于構(gòu)成脂環(huán)式烴基的碳上,可以與氫原子、烴基、鹵原子、烷氧基、羥基、醚基、酯基、氰基、酰胺基、亞氨基、甲硅烷基以及被極性基團(鹵原子、烷氧基、羥基、醚基、酯基、氰基、酰胺基、亞氨基或甲硅烷基)取代的鏈狀烴基等鍵合,其中,從耐熱性、低吸水性方面考慮,優(yōu)選氫原子或碳原子數(shù)1~6的鏈狀烴基。
另外,式(3)中的“……”表示主鏈中的碳-碳飽和鍵或碳-碳不飽和鍵,在透明性、耐熱性要求高的場合,不飽和鍵的含有率通常在構(gòu)成主鏈的全部碳-碳間鍵的10%或10%以下,優(yōu)選在5%或5%以下,更優(yōu)選在3%或3%以下。
從耐熱性、低吸水性方面考慮,式(1)表示的重復(fù)單元中,以下述式(4)表示的重復(fù)單元為優(yōu)選。
從耐熱性、低吸水性方面考慮,式(2)表示的重復(fù)單元中,以下述式(5)表示的重復(fù)單元為優(yōu)選。
從耐熱性、低吸水性方面考慮,式(3)表示的重復(fù)單元中,以下述式(6)表示的重復(fù)單元為優(yōu)選。
式(4)、式(5)和式(6)中的Ra、Rb、Rc、Rd、Re、Rf、Rg、Rh、Ri、Rj、Rk、Rl、Rm、Rn各自獨立地表示氫原子和低級鏈狀烴基,從耐熱性、低吸水性方面考慮,以氫原子或碳原子數(shù)1~6的低級烷基為優(yōu)選。
式(2)與式(3)表示的鏈狀結(jié)構(gòu)重復(fù)單元中,以式(3)表示的鏈狀結(jié)構(gòu)重復(fù)單元所得到的烴類聚合物的強度特性優(yōu)異。
本發(fā)明中,烴類共聚物中的具有以式(1)表示的脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元(a)與以式(2)和/或式(3)表示的鏈狀結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元(b)的以重量為基準的合計含量通常在90%或90%以上,以在95%或95%以上為優(yōu)選,97%或97%以上為更優(yōu)選。當(dāng)使合計含量在上述范圍內(nèi)時,低雙折射性、耐熱性、低吸水性、機械強度達到了高度的優(yōu)化平衡。
在脂環(huán)式烴類共聚物中的鏈狀結(jié)構(gòu)重復(fù)單元(b)的含量可以隨使用目的而做適當(dāng)?shù)倪x擇,以重量為基準計,通常為1%~不足10%,以在1%~8%范圍為優(yōu)選、2%~6%范圍為更優(yōu)選。當(dāng)重復(fù)單元(b)的含量在上述范圍內(nèi)時,低雙折射性、耐熱性、低吸水性達到了高度的優(yōu)化平衡。
還有,相對于脂環(huán)式烴類共聚物的分子鏈長,重復(fù)單元(a)的鏈長應(yīng)充分的短,具體說,當(dāng)A=(具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元鏈的重均分子量),B=(脂環(huán)式烴類共聚物的重均分子量(Mw)×(具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元數(shù)/構(gòu)成脂環(huán)式烴類共聚物的全部重復(fù)單元數(shù)))時,A為B的30%或30%以下,優(yōu)選為20%或20%以下,更優(yōu)選為15%或15%以下,特別優(yōu)選為10%或10%以下。當(dāng)A在此范圍外時,低雙折射性差。
進而,重復(fù)單元(a)的鏈長優(yōu)選具有特定的分布。具體說,在令A(yù)=(具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)重復(fù)單元鏈的重均分子量)、C=(具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元鏈的數(shù)均分子量)時,A/C優(yōu)選在1.3或1.3以上,更優(yōu)選在1.3~8、最優(yōu)選在1.7~6的范圍。當(dāng)A/C過小時嵌段度增加,過大則無規(guī)度增加,無論哪種情況其低雙折射性都差。
本發(fā)明的脂環(huán)式烴類共聚物的分子量,用凝膠滲透色譜(以下簡稱GPC)測定的聚苯乙烯(或聚異戊二烯)換算重均分子量(Mw)范圍為1,000~1,000,000,以5,000~500,000為優(yōu)選,10,000~300,000為更優(yōu)選,50,000~250,000為最優(yōu)選。脂環(huán)式烴類共聚物的重均分子量(Mw)過小,成形物的強度特性差,反之,過大時,成形物的雙折射變大。
所述共聚物的分子量分布可以根據(jù)使用目的來做適當(dāng)?shù)倪x擇,用GPC測定的聚苯乙烯(或聚異戊二烯)換算的重均分子量(Mw)與數(shù)均分子量(Mn)之比(Mw/Mn)的范圍,通常在2.5或2.5以下,以在2.3或2.3以下為優(yōu)選,2或2以下為更優(yōu)選。當(dāng)Mw/Mn在此范圍內(nèi)時,機械強度與耐熱性得到優(yōu)化平衡。
雖然可以根據(jù)使用目的來適當(dāng)選擇共聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg),不過,通常它在50~250℃,以在70~200℃為優(yōu)選,在90~180℃為更優(yōu)選。
下面來說明上述“具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的聚合物”的制造方法。
脂環(huán)式烴類共聚物的制造方法列舉有(1)芳香族乙烯基類化合物與可以與其共聚的其它單體共聚,并把主鏈和芳香環(huán)的碳-碳不飽和鍵加氫的方法、(2)脂環(huán)式乙烯基類化合物與可以與其共聚的其它單體共聚,并根據(jù)需要而加氫的方法等。
在用上述的方法來制造本發(fā)明的脂環(huán)式烴類共聚物的場合,對于共聚物中的來自化合物(a’)的重復(fù)單元,D=(來自于芳香族乙烯基類化合物和/或脂環(huán)式乙烯基類化合物的重復(fù)單元鏈的重均分子量)、E=(烴類共聚物的重均分子量(Mw)×(來自于芳香族乙烯基類化合物和/或脂環(huán)式乙烯基類化合物的重復(fù)單元數(shù)/構(gòu)成烴類共聚物的全部重復(fù)單元數(shù)))的芳香族乙烯基類化合物和/或脂環(huán)式乙烯基類化合物(a’)和可以與其共聚的其它單體(b’)的共聚物,可以采用把具有D等于E的30%或30%以下、優(yōu)選等于20%或20%以下、更優(yōu)選等于15%或15%以下、最優(yōu)選等于10%或10%以下的鏈結(jié)構(gòu)的共聚物的主鏈和芳香環(huán)和環(huán)烯烴環(huán)等的不飽和環(huán)的碳-碳不飽和鍵加氫的方法來有效地得到。當(dāng)D在上述范圍之外時,所得到的脂環(huán)式烴類共聚物的低雙折射性差。
由于用方法(1)可以有效地得到脂環(huán)式烴類共聚物,因此是本發(fā)明的優(yōu)選方法。
進一步說,當(dāng)F=(來自芳香族乙烯基類化合物和/或脂環(huán)式乙烯基類化合物的重復(fù)單元的鏈的數(shù)均分子量)時,上述加氫前的共聚物的D/F在一定范圍為優(yōu)選,。具體說,D/F在等于或大于1.3為優(yōu)選,1.3~8的范圍為進一步優(yōu)選,1.7~6的范圍為最優(yōu)選。當(dāng)D/F在此范圍以外時,所得到的脂環(huán)式烴類共聚物的低雙折射性差。
來自上述化合物(a’)的重復(fù)單元的鏈的重均分子量和數(shù)均分子量,例如,可以用文獻Macromolecules,1983,16,1925-1928中所記載的把芳香族乙烯基類共聚物的主鏈中的不飽和雙鍵用臭氧加成之后進行還原分解然后測定所取出的芳香族乙烯基鏈的分子量的方法來予以確認。
加氫前的共聚物的分子量以用GPC測定的聚苯乙烯(或聚異戊二烯)換算重均分子量(Mw)表示時的范圍為1,000~1,000,000,以5,000~500,000為優(yōu)選,10,000~300,000為更優(yōu)選。當(dāng)共聚物的重均分子量(Mw)過小時,由其得到的脂環(huán)式烴類共聚物的成形物的強度特性差,反之,過大時則加氫反應(yīng)活性差。
作為在上述的方法(1)中使用的芳香族乙烯基類化合物的具體例子列舉有,例如,苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-乙基苯乙烯、α-丙基苯乙烯、α-異丙基苯乙烯、α-叔丁基苯乙烯、2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、2,4-二異丙基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、4-叔丁基苯乙烯、5-叔丁基-2-甲基苯乙烯、一氯代苯乙烯、二氯代苯乙烯、一氟代苯乙烯、4-苯基苯乙烯等,其中以苯乙烯、2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯等為優(yōu)選。
作為在上述的方法(2)中使用的脂環(huán)式乙烯基類化合物的具體例子列舉有,例如,環(huán)丁基乙烯、環(huán)戊基乙烯、環(huán)己基乙烯、環(huán)庚基乙烯、環(huán)辛基乙烯、降冰片烷基乙烯、二環(huán)己基乙烯、α-甲基環(huán)己基乙烯、α-叔丁基環(huán)己基乙烯、環(huán)戊烯基乙烯、環(huán)己烯基乙烯、環(huán)庚烯基乙烯、環(huán)辛烯基乙烯、環(huán)癸烯基乙烯、降冰片烯基乙烯、α-甲基環(huán)己烯基乙烯和α-叔丁基環(huán)己烯基乙烯等,其中以環(huán)己基乙烯、α-甲基環(huán)己基乙烯為優(yōu)選。
這些芳香族乙烯基類化合物和脂環(huán)式乙烯基類化合物可以各自單獨使用或者把2種或2種以上組合來使用。
作為可以共聚的其它單體,沒有特別的限制,可以使用鏈狀乙烯基類化合物和鏈狀共軛二烯化合物等,在用鏈狀共軛二烯的場合,制造過程中的操作性能優(yōu)異,而且得到的脂環(huán)式烴類共聚物的強度特性優(yōu)異。
作為鏈狀乙烯基類化合物的具體例子,列舉有,例如,乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯等鏈狀烯烴單體;1-氰基乙烯(丙烯腈)、1-氰基-1-甲基乙烯(甲基丙烯腈)、1-氰基-1-氯乙烯(α-氯代丙烯腈)等腈類單體;1-(甲氧羰基)-1-甲基乙烯(甲基丙烯酸甲酯)、1-(乙氧羰基)-1-甲基乙烯(甲基丙烯酸乙酯)、1-(丙氧羰基)-1-甲基乙烯(甲基丙烯酸丙酯)、1-(丁氧羰基)-1-甲基乙烯(甲基丙烯酸丁酯)、1-甲氧羰基乙烯(丙烯酸甲酯)、1-乙氧羰基乙烯(丙烯酸乙酯)、1-丙氧羰基乙烯(丙烯酸丙酯)、1-丁氧羰基乙烯(丙烯酸丁酯)等(甲基)丙烯酸酯類單體、1-羧基乙烯(丙烯酸)、1-羧基-1-甲基乙烯(甲基丙烯酸)、馬來酸酐等不飽和脂肪酸類單體等,其中以鏈狀烯烴單體為優(yōu)選,乙烯、丙烯、1-丁烯為最優(yōu)選。
鏈狀共軛二烯列舉有,例如,1,3-丁二烯、異戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、1,3-戊二烯以及1,3-己二烯等。在這些鏈狀乙烯基類化合物和鏈狀共軛二烯中以鏈狀共軛二烯為優(yōu)選,丁二烯、異戊二烯為特別優(yōu)選。這些鏈狀乙烯基類化合物和鏈狀共軛二烯可以各自單獨使用,或者2種或2種以上組合起來使用。
這些鏈狀乙烯基類化合物可以各自單獨使用,或者2種或2種以上組合起來使用。
對于化合物(a’)的聚合方法并沒有特別的限制,列舉有一鍋法(間歇法)、單體逐漸加入法(用單體全部使用量中的一部分使聚合開始之后,逐漸加入余下的單體來進行聚合的方法)等,尤其是,采用單體逐漸加入法時,得到了具有優(yōu)選鏈結(jié)構(gòu)的烴類共聚物。加氫前的共聚物其前述的D值越小和/或D/F越大,無規(guī)的鏈結(jié)構(gòu)越多。聚合物具有什么樣的無規(guī)性,取決于芳香族乙烯基類化合物的聚合速度和可以與其共聚的其它單體的聚合速度之間的速度比,此速度比越小,就有更多的無規(guī)鏈結(jié)構(gòu)。
如果采用上述單體逐漸加入法的話,由于均勻混合的混合單體被逐漸加入到聚合體系之內(nèi),與間歇法不同,在聚合物的鏈增長過程中,可以使單體的聚合選擇性下降,因而所得到的聚合物變成有更無規(guī)的鏈結(jié)構(gòu)。還有,由于在聚合物體系內(nèi)積聚的聚合反應(yīng)熱小,降低了聚合溫度,因而保持了穩(wěn)定。
在單體逐漸加入法的場合,首先,在聚合反應(yīng)器中預(yù)先存在單體的總使用量中的通常0.01(wt)%~60(wt)%、優(yōu)選0.02(wt)%~20(wt)%、更優(yōu)選0.05(wt)%~10(wt)%的單體作為初期單體的狀態(tài)下,加入引發(fā)劑,使聚合開始。初期單體量在此范圍內(nèi)時,容易除去在聚合開始之后的初期反應(yīng)中所發(fā)生的反應(yīng)熱,得到的聚合物可以有更無規(guī)的鏈結(jié)構(gòu)。
反應(yīng)一直繼續(xù)到上述初期單體的聚合轉(zhuǎn)化率達到70%或70%以上、優(yōu)選80%或80%以上、更優(yōu)選90%或90%以上時,所得到的共聚物的鏈結(jié)構(gòu)變得更加無規(guī)。然后,繼續(xù)加入余下的所述單體,其加入的速度依聚合體系內(nèi)的單體消耗速度的考慮來決定。
通常,當(dāng)初期單體的聚合轉(zhuǎn)化率達到90%所需的時間為T、初期單體占使用的總單體的比率(%)為I時,在由關(guān)系式[(100-I)×T/I]所給出的時間的0.5~3倍、優(yōu)選0.8~2倍、更優(yōu)選1~1.5倍的時間范圍內(nèi)把余下的單體加完。具體地說,通常在0.1~30小時、優(yōu)選0.5~5小時、更優(yōu)選1~3小時的范圍內(nèi)來決定初期單體量與余下單體的加入速度。還有,單體剛加完時的全部單體的聚合轉(zhuǎn)化率通常在80%或80%以上,優(yōu)選在85%或85%以上、更優(yōu)選在90%或90%以上。當(dāng)單體剛加完時的全部單體的聚合轉(zhuǎn)化率在上述范圍內(nèi)時,所得到的共聚物的鏈結(jié)構(gòu)變得更加無規(guī)。
對于聚合反應(yīng),采用自由基聚合、陰離子聚合、陽離子聚合等并沒有特別的限制,從聚合操作、后序加氫反應(yīng)工序容易程度和最終得到的烴類共聚物的機械強度考慮時,以陰離子聚合法為優(yōu)選。
在自由基聚合的場合,可以于引發(fā)劑存在下,通常在0~200℃、優(yōu)選在20~150℃,用本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合、乳液聚合等方法,特別在需要防止往樹脂中混入雜質(zhì)的場合,以本體聚合、懸浮聚合為優(yōu)選。作為自由基引發(fā)劑,可以使用過氧化苯甲酰、過氧化月桂酰、叔丁基過氧-2-乙基己酸酯等有機過氧化物、偶氮異丁腈、4,4-偶氮二-4-氰基戊酸、偶氮二苯甲酰等偶氮化合物、以過硫酸鉀、過硫酸銨為代表的水溶性催化劑或氧化還原引發(fā)劑等。
在陰離子聚合的場合,可以于引發(fā)劑存在下,通常在0~200℃、優(yōu)選在20~100℃,特別優(yōu)選20~80℃的溫度范圍,用本體聚合、溶液聚合、淤漿聚合等方法,但考慮到反應(yīng)熱的除去時,優(yōu)選溶液聚合。在此場合,采用可以溶解聚合物及其加氫物的惰性溶劑。在溶液反應(yīng)中使用的惰性溶劑列舉有,例如,正丁烷、正戊烷、異戊烷、正己烷、正庚烷、異辛烷等脂肪族烴類;環(huán)戊烷、環(huán)己烷、甲基環(huán)戊烷、甲基環(huán)己烷、十氫萘等脂環(huán)式烴類;苯、甲苯等芳香族烴類等,其中,使用脂肪族烴類或脂環(huán)式烴類時,即使在加氫反應(yīng)中也照樣可以作為惰性溶劑使用。這些溶劑各自可以單獨使用,或者把2種或2種以上組合起來使用,通常,其使用比例相對于所使用的全部單體100重量份為200~10,000重量份。
作為上述陰離子聚合的引發(fā)劑,可以使用,例如,正丁基鋰、仲丁基鋰、叔丁基鋰、己基鋰、苯基鋰等單有機鋰化合物、二鋰甲烷、1,4-二鋰丁烷(1,4-ジオブタン)、1,4-二鋰-2-乙基環(huán)己烷等多官能性有機鋰化合物等。
在聚合反應(yīng)中,還可以使用聚合促進劑、無規(guī)化試劑(或具有防止一種成分的鏈變長的功能的添加劑)等。在陰離子聚合的場合,可以使用例如路易斯堿化合物來作為無規(guī)化試劑。作為路易斯堿化合物的具體例子列舉有,例如,二甲醚、二乙醚、二異丙醚、二丁醚、四氫呋喃、二苯醚、乙二醇二乙醚、乙二醇甲基苯基醚等醚類化合物;四甲基亞乙基二胺、三甲胺、三乙胺、吡啶等叔胺化合物;鉀-叔戊基氧化物、鉀-叔丁基氧化物等堿金屬烷氧基化合物;三苯基膦等膦化合物。這些路易斯堿化合物可以各自單獨使用,也可以把2種或2種以上組合起來使用。
由上述自由基聚合或陰離子聚合得到的聚合物可以用,例如,汽提法、直接脫除溶劑法、醇凝固法等已知的方法來回收。還有,在聚合時使用對加氫反應(yīng)惰性的溶劑的場合,不必從聚合溶液回收聚合物而可以直接使用于加氫工序。
(不飽和鍵的加氫方法)在對加氫前的共聚物的芳香環(huán)或環(huán)烯烴環(huán)等的不飽和環(huán)的碳-碳雙鍵或主鏈的不飽和鍵等進行加氫反應(yīng)的場合,對反應(yīng)方法、反應(yīng)形態(tài)沒有特別的限制,可以按已知的方法進行,不過以可以得到高加氫率且在加氫反應(yīng)同時引起聚合物斷鏈反應(yīng)少的加氫反應(yīng)方法為優(yōu)選,列舉有,例如,在有機溶劑中含有選自鎳、鈷、鐵、鈦、銠、鈀、鉑、釕和錸中的至少1種金屬的催化劑來進行的方法。加氫催化劑無論是非均相催化劑還是均相催化劑都可以使用。
非均相催化劑可以直接使用金屬或金屬化合物,或者可以把它們負載在合適的載體上來使用。作為載體列舉的有,例如,活性炭、二氧化硅、氧化鋁、碳化鈣、二氧化鈦、氧化鎂、氧化鋯、硅藻土、碳化硅等。催化劑的負載量通常在0.01~80(wt)%的范圍、優(yōu)選0.05~60(wt)%的范圍??梢允褂玫木啻呋瘎┝信e有鎳、鈷、鈦或鐵的化合物與有機金屬化合物(例如,有機鋁化合物、有機鋰化合物)組合的催化劑或銠、鈀、鉑、釕、錸等有機金屬絡(luò)合物催化劑。作為鎳、鈷、鈦或鐵化合物使用的有,例如,各種金屬的乙酰丙酮鹽、環(huán)烷酸鹽、環(huán)戊二烯化合物、環(huán)戊二烯二氯化合物等。作為有機鋁化合物,優(yōu)選使用的有三乙基鋁、三異丁基鋁等烷基鋁、二乙基氯化鋁、乙基二氯化鋁等鹵化鋁、氫化二異丁基鋁等氫化烷基鋁等。
作為有機金屬絡(luò)合物催化劑的例子,可以使用上述各金屬的γ-二氯-π-苯絡(luò)合物、二氯三(三苯基膦)絡(luò)合物、氫化三苯基氯膦絡(luò)合物等金屬絡(luò)合物。這些加氫催化劑可各自單獨或2種或2種以上組合起來使用,以重量為基準計,其使用量相對于聚合物通常為0.01~100份,優(yōu)選0.05~50份,更優(yōu)選0.1~30份。
加氫反應(yīng)通常是在10~250℃進行的,基于可以提高加氫率且與加氫反應(yīng)同時發(fā)生的聚合物斷鏈反應(yīng)可以少的理由來考慮時,優(yōu)選在50~200℃、更優(yōu)選在80~180℃進行。氫壓通常為0.1MPa~30MPa,從上述理由考慮,再加上操作性的考慮,以1MPa~20MPa為優(yōu)選,2MPa~10MPa為更優(yōu)選。
用1H NMR測定的由這樣得到的加氫物的主鏈碳-碳不飽和鍵、芳香環(huán)碳-碳雙鍵、不飽和環(huán)碳-碳雙鍵中的任何一個的加氫率,通常在90%或90%以上,優(yōu)選在95%或95%以上,更優(yōu)選在97%或97%以上。加氫率低時,則得到的共聚物的低雙折射性、熱穩(wěn)定性等下降。
對于加氫反應(yīng)完了之后回收加氫物的方法沒有特別的限制。通??梢允褂糜蛇^濾、離心分離等方法把加氫催化劑殘渣除去,然后從加氫物溶液的直接干燥來除去溶劑的方法、向加氫物的溶液中注入加氫物的不良溶劑而使加氫物凝固的方法。
再是,在上述“含具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的聚合物的樹脂”中也可以含有抗氧化劑。
作為抗氧化劑,列舉的有,酚類抗氧化劑、磷類抗氧化劑、硫類抗氧化劑等,這些中以酚類抗氧化劑特別是烷基取代的酚類抗氧化劑為優(yōu)選。通過配合了這些抗氧化劑,透明性、低吸水性不下降,還可以防止因成形時的氧化劣化等使成形物著色和強度下降。
作為酚類抗氧化劑,可以使用已知的,例如,2-叔丁基-6-(3-叔丁基-2-羥基-5-甲基芐基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、2,4-二叔戊基-6-(1-(3,5-二叔戊基-2-羥基苯基)乙基)苯基丙烯酸酯等特開昭63-179953號公報和特開平1-168643號公報中所記載的丙烯酸類化合物;十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯、2,2’-亞甲基-雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、1,1,3-三(2-甲基-4-羥基-5-叔丁基苯基)丁烷、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羥基芐基)苯、四(亞甲基-3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羥基苯基丙酸酯)甲烷[即,季戊四醇甲基四(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基丙酸酯)]、三乙二醇雙(3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯)等烷基取代的酚類化合物;6-(4-羥基-3,5-二叔丁基苯胺基)-2,4-二辛基硫-1,3,5-三嗪、4-二辛基硫-1,3,5-三嗪、2-辛基硫-4,6-雙(3,5-二叔丁基-4-氧苯胺基)-1,3,5-三嗪等含有三嗪基的酚類化合物等。
作為磷類抗氧化劑,只要是一般樹脂工業(yè)中通常使用的,就沒有特別的限制,例如,磷酸三苯酯、磷酸二苯基異癸酯、磷酸苯基二異癸酯、磷酸三(壬基苯基)酯、磷酸三(二壬基苯基)酯、磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、10-(3,5-二叔丁基-4-羥基芐基)-9,10-二氫-9-氧-10-磷菲-10-氧化物等單磷酸酯類化合物;4,4’-亞丁基-雙(3-甲基-6-叔丁基苯基二(十三烷基)磷酸酯)、4,4’-亞異丙基-雙(苯基二烷基(C12~C15)磷酸酯)等二磷酸酯類化合物等。這些中,優(yōu)選單磷酸酯類化合物,以磷酸三(壬基苯基)酯、磷酸三(二壬基苯基)酯、磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯等為特別優(yōu)選。
作為硫類抗氧化劑列舉有,例如,3,3-硫代二丙酸二月桂基酯、3,3’-硫代二丙酸二肉豆蔻基酯、3,3-硫代二丙酸二硬脂基酯、3,3-硫代二丙酸月桂基硬脂基酯、季戊四醇四-β-月桂基-硫代丙酸酯、3,9-雙(2-十二烷基硫代乙基)-2,4,8,10-四氧螺[5,5]十一烷等。
這些抗氧化劑可以各自單獨使用,或可以把2種或2種以上組合起來使用。它們的配合量可以在不損及本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)做合適的選擇,相對于酯環(huán)式烴類共聚物100重量份,通常為0.001~5重量份,優(yōu)選0.01~1重量份。
還有,在上述“含具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的聚合物的樹脂”中,還可以含有與前述脂環(huán)式烴類共聚物配合的從(1)軟質(zhì)聚合物、(2)醇性化合物、(3)有機或無機填充料中選出的至少一種配合劑。通過配合這些配合劑,可以使得透明性、低吸水性、機械強度等各特性不下降,還可以防止在長時間的高溫高濕環(huán)境下的白濁。
在這些中,由于(1)軟質(zhì)聚合物和(2)醇性化合物在長時間的高溫高濕環(huán)境下的防止白濁的效果使得所得到的樹脂組合物的透明性優(yōu)異。
(1)軟質(zhì)聚合物,本發(fā)明用的軟質(zhì)聚合物通常是具有30℃或30℃以下的Tg的聚合物,而在存在有多個Tg的情況,至少其最低的Tg在30℃或30℃以下即可。
作為這些軟質(zhì)聚合物的具體例子,列舉有,例如,液態(tài)聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯、乙烯-α-烯烴共聚物、丙烯-α-烯烴共聚物、乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)、乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物等烯烴類軟質(zhì)聚合物;聚異丁烯、異丁烯-異戊二烯橡膠、異丁烯-苯乙烯共聚物等異丁烯類軟質(zhì)聚合物;聚丁二烯、聚異戊二烯、丁二烯-苯乙烯無規(guī)共聚物、異戊二烯-苯乙烯無規(guī)共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物等二烯類軟質(zhì)聚合物;二甲基聚硅氧烷、二苯基聚硅氧烷、二羥基聚硅氧烷等含硅軟質(zhì)聚合物;聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸羥乙基酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、丙烯酸丁酯-苯乙烯共聚物等由α,β-不飽和酸構(gòu)成的軟質(zhì)聚合物;聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、聚硬脂酸乙烯酯、醋酸乙烯酯-苯乙烯共聚物等由不飽和醇和胺或其?;苌锘蚩s醛構(gòu)成的軟質(zhì)聚合物;聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧丙烷、環(huán)氧氯丙烷橡膠等環(huán)氧類軟質(zhì)聚合物;偏氟乙烯類橡膠、四氟乙烯-丙烯橡膠等氟類軟質(zhì)聚合物;天然橡膠、多肽、蛋白質(zhì)、聚酯類熱塑彈性體、氯乙烯類熱塑彈性體、聚酰胺類熱塑彈性體等其它的軟質(zhì)聚合物等。這些軟質(zhì)聚合物,也可以是具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)者,還有,通過改性反應(yīng)引入了官能團的也可以。
在上述軟質(zhì)聚合物中,優(yōu)選二烯類軟質(zhì)聚合物,尤其是,把此軟質(zhì)聚合物的碳-碳不飽和鍵加氫了的加氫物,其橡膠彈性、機械強度、柔軟性、分散性方面優(yōu)異。
(2)醇性化合物,醇性化合物是其分子內(nèi)有至少一個非酚性羥基的化合物,優(yōu)選的是,至少具有一個羥基與至少一個醚鍵或酯鍵。作為這樣的化合物的具體例子列舉有,例如,2元或2元以上的多元醇、優(yōu)選3元或3元以上的多元醇、更優(yōu)選有3~8個羥基的多元醇的羥基中的一個已經(jīng)醚化或酯化的醇性醚化合物或醇性酯化合物。
作為2元或2元以上的多元醇的例子有,聚乙二醇、丙三醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇、一縮二甘油、二縮三甘油、二季戊四醇、1,6,7-三羥基-2,2-二(羥基甲基)-4-氧代庚烷、山梨醇、2-甲基-1,6,7-三羥基-2-羥基甲基-4-氧代庚烷、1,5,6-三羥基-3-氧代己基季戊四醇、三(2-羥基乙基)異氰酸酯等,尤其是3元或3元以上的多元醇、更優(yōu)選有3~8個羥基的多元醇。還有,在得到醇性酯化合物的場合,以可以合成含α,β-二醇的醇性酯化合物的甘油、一縮三甘油、二縮三甘油為優(yōu)選。
這樣的醇性化合物列舉有,例如,甘油單硬酯酸酯、甘油單月桂酸酯、甘油單山崳酸酯、二甘油單硬酯酸酯、甘油二硬酯酸酯、甘油二月桂酸酯、季戊四醇單硬酯酸酯、季戊四醇單月桂酸酯、季戊四醇單山崳酸酯、季戊四醇二硬酯酸酯、季戊四醇二月桂酸酯、季戊四醇三硬酯酸酯、二季戊四醇二硬酯酸酯等多元醇性酯化合物;3-(辛基氧)-1,2-丙二醇、3-(癸基氧)-1,2-丙二醇、3-(月桂基氧)-1,2-丙二醇、3-(4-壬基苯基氧)-1,2-丙二醇、1,6-二羥基-2,2-二(羥甲基)-7-(4-壬基苯基氧)-4-氧代庚烷、對壬基苯基醚與甲醛的縮合物和縮水甘油反應(yīng)得到的醇性醚化合物、對辛基苯基醚與甲醛的縮合物與縮水甘油反應(yīng)得到的醇性醚化合物、對辛基苯基醚與二環(huán)戊二烯的縮合物和縮水甘油反應(yīng)得到的醇性醚化合物等。這些多元醇性化合物可以單獨或2種或2種以上組合起來使用。對于這些多元醇性化合物的分子量沒有特別的限制,通常為500~2000、優(yōu)選800~1500,其透明性下降也少。
(3)有機或無機填充料,作為有機填充料,通??梢允褂糜袡C聚合物粒子或交聯(lián)有機聚合物粒子,例如,聚乙烯,聚丙烯等聚烯烴;聚氯乙烯、聚偏氯乙烯等含鹵乙烯基類聚合物;聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯等從α,β-不飽和酸衍生的聚合物;聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯等從不飽和醇衍生的聚合物;聚環(huán)氧乙烷或從二縮水甘油醚衍生的聚合物;聚苯醚、聚碳酸酯、聚砜等芳香族縮聚物;聚氨酯;聚酰胺;聚酯;酚醛類樹脂;天然高分子化合物等的粒子或交聯(lián)粒子。
作為無機填充料列舉有,例如,氟化鋰、硼砂(硼酸鈉的含水鹽)等第I族元素的化合物;碳酸鎂、磷酸鎂、碳酸鈣、鈦酸鍶、碳酸鋇等第II族元素的化合物;二氧化鈦、一氧化鈦等第IV族元素的化合物;二氧化鉬、三氧化鉬等第VI族元素的化合物;氯化錳、醋酸錳等第VII族元素的化合物;氯化鈷、醋酸鈷等第VIII~X族元素的化合物;碘化亞銅等第XI族元素的化合物;氧化鋅、醋酸鋅等第XII族元素的化合物;氧化鋁、氟化鋁、硅酸鋁鹽(硅酸鋁、高嶺土、高嶺石)等第XIII族元素的化合物;氧化硅(二氧化硅、二氧化硅凝膠)、石墨、碳、石墨(グラフアイト)、玻璃等第XIV族元素的化合物;光鹵石、鉀鹽鎂礬、云母(云母、金云母)、バイロ一ス礦等天然礦物的粒子。
上述(1)~(3)的化合物的配合量取決于脂環(huán)式烴類共聚物與所配合的化合物的組合,一般,配合量過多,組合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和透明性大大下降,不適合作為光學(xué)材料使用;而配合量過少,則在高溫高濕下成形物有發(fā)生白濁的情況。作為配合量,相對于脂環(huán)式烴類共聚物100重量份,通常為0.01~10重量份的比例,以0.02~5重量份的比例為優(yōu)選,0.05~2重量份的比例為特別優(yōu)選。在配合量過少的場合,得不到高溫高濕環(huán)境下防止白濁的效果,而配合量過多時,成形物的耐熱性、透明性下降。
再有,在上述“含具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的聚合物的樹脂”中,可以根據(jù)需要配合其它的配合劑,如紫外線吸收劑、耐光穩(wěn)定劑、近紅外線吸收劑、染料或顏料等著色劑、潤滑劑、增塑劑、抗靜電劑、熒光增白劑等,它們可以單獨或者2種或2種以上混合使用,配合量在不損及本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)來進行適宜地選擇。
作為紫外線吸收劑列舉有2,4-二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2’-二羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2’-二羥基-4,4’-二甲氧基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基-2’-二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮三水合物、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2,2’,4,4’-四羥基二苯甲酮、4-十二烷氧基-2-羥基二苯甲酮、雙(5-苯甲?;?4-羥基-2-甲氧基苯基)甲烷等二苯甲酮類紫外線吸收劑;2-(2’-羥基-5’-甲基-苯基)苯并三唑、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-甲基-6-(3,4,5,6-四氫鄰苯二甲酰亞胺基甲基)苯酚、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-雙(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚、2-(2’-羥基-3’,5’-二叔丁基-苯基)苯并三唑、2-(2’-羥基-3’-叔丁基-5’-甲基-苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2’-羥基-5’-叔辛基苯基)苯并三唑、2-(2’-羥基-3’,5’-二叔戊基苯基)苯并三唑、2-[2’-羥基-3’-(3”,4”,5”,6”-四氫鄰苯二甲酰亞胺基甲基)-5’-甲基苯基]苯并三唑、2,2’-亞甲基雙[4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2H-苯并三唑-2-基)苯酚]等苯并三唑類紫外線吸收劑等。其中,從耐熱性、低揮發(fā)性觀點考慮,以2-(2’-羥基-5’-甲基-苯基)苯并三唑、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-甲基-6-(3,4,5,6-四氫鄰苯二甲酰亞胺基甲基)苯酚、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚等為優(yōu)選。
作為耐光穩(wěn)定劑,列舉有二苯甲酮類耐光穩(wěn)定劑、苯并三唑類耐光穩(wěn)定劑、受阻胺類耐光穩(wěn)定劑等,不過,從本發(fā)明的透鏡透明性、耐著色性等觀點考慮,以使用受阻胺類耐光穩(wěn)定劑為優(yōu)選。受阻胺類耐光穩(wěn)定劑(以下簡稱HALS)中,通過使用以THF為溶劑的GPC測定的苯乙烯換算的Mn在1000~10000為優(yōu)選,2000~5000為更優(yōu)選,2800~3800為特別優(yōu)選。當(dāng)Mn過小時,將此HALS在與嵌段共聚物加熱熔融混煉配合時,由于揮發(fā)而不能達到預(yù)定的配合量,在擠出成形等熱熔融成形時就會產(chǎn)生發(fā)泡或銀紋,使得加工穩(wěn)定性下降。還有,在燈點亮的狀態(tài)下長時間使用透鏡的場合,來自透鏡的揮發(fā)性成分變成了氣體發(fā)生。反之,Mn過大時,向嵌段共聚物中的分散性下降,透鏡的透明性下降,降低了改善耐光性的效果。所以,本發(fā)明中,通過使HALS的Mn在上述范圍內(nèi)時,則可以得到加工穩(wěn)定性、低氣體發(fā)生性、透明性優(yōu)異的透鏡。
作為這樣的HALS的具體例子列舉有,N,N’,N”,N-四[4,6-雙{丁基-(N-甲基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)氨基}三嗪-2-基]-4,7-二氮雜癸烷-1,10-二胺、二丁胺與1,3,5-三嗪和N,N’-雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁胺的縮聚物、聚[{(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基-1,3,5-三嗪-2,4-二基}[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]六亞甲基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]]、1,6-己二胺-N,N’-雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)與嗎啉-2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪的縮聚物、聚[(6-嗎啉代-s-三嗪-2,4-二基)(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]六亞甲基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]]等以通過三嗪骨架把多個哌啶環(huán)結(jié)合的高分子量HALS;琥珀酸二甲酯與4-羥基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇的聚合物、1,2,3,4-丁烷四羧酸與1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶醇和3,9-雙(2-羥基-1,1-二甲基乙基)-2,4,8,10-四氧螺[5,5]十一烷的混合酯化物等哌啶環(huán)通過酯鍵結(jié)合的高分子量HALS等。
在這些中,以二丁胺與1,3,5-三嗪和N,N’-雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁胺的縮聚物、聚[{(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基-1,3,5-三嗪-2,4-二基}[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]六亞甲基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]]、琥珀酸二甲酯與4-羥基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇的聚合物等Mn在2,000~5,000的化合物為優(yōu)選。
在與本發(fā)明有關(guān)的嵌段共聚物中配合的上述紫外線吸收劑和HALS的配合量,相對于100重量份聚合物,優(yōu)選0.01~20重量份,更優(yōu)選0.02~15重量份,特別優(yōu)選0.05~10重量份。當(dāng)添加量過少時,得不到充分的改善耐光性的效果,在屋外長時間使用等場合會產(chǎn)生帶色。另一方面,當(dāng)HALS的配合量過多時,會使其部分變成氣體,降低了在嵌段共聚物中的分散性,降低了透鏡的透明性。
還有,上述“含具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的聚合物的樹脂”的組合物可以通過把上述各成分適當(dāng)混合來得到。作為混合的方法,只要是把各成分充分分散在烴類聚合物中的方法就行,沒有特別的限制,例如,用混合器、雙軸混煉機、輥、布拉班德混煉機、擠出機等把樹脂在熔融狀態(tài)下混煉的方法、用適當(dāng)?shù)娜軇┤芙?、分散、凝固的方法等。在用雙軸混煉機的場合,多數(shù)是在混煉后通常在熔融狀態(tài)下以條狀擠出,用切片機切成合適的長短,造粒后作為成形材料來使用。
更詳細地說,“含具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的聚合物的樹脂”含有,含以下述式(11)表示的重復(fù)單元[1]的聚合物嵌段[A]、和含以下述式(11)表示的重復(fù)單元[1]以及以下述式(12)表示的重復(fù)單元[2]或/和以下述式(13)表示的重復(fù)單元[3]的聚合物嵌段[B]的嵌段聚合物,而且優(yōu)選的是含有,所述聚合物嵌段[A]中的重復(fù)單元[1]的摩爾分數(shù)a(mol%)與所述聚合物嵌段[B]中的重復(fù)單元[1]中的摩爾分數(shù)b(mol%)之間的關(guān)系為a>b的嵌段聚合物。
式(11)中,R1表示氫原子或碳原子數(shù)1~20的烷基,R2~R12各自獨立地表示氫原子、碳原子數(shù)1~20的烷基、羥基、碳原子數(shù)1~20的烷氧基或鹵素基團。
式(12)中,R13表示氫原子或碳原子數(shù)1~20的烷基。
式(13)中R14和R15各自獨立地表示氫原子或碳原子數(shù)1~20的烷基。
以上述式(11)表示的重復(fù)單元[1]的優(yōu)選結(jié)構(gòu)是其中的R1為氫或甲基,而R2-R12全部為氫。聚合物嵌段[A]中的重復(fù)單元[1]的含量在上述范圍內(nèi)時,透明性與機械強度優(yōu)異。在聚合物嵌段[A]中,除了上述重復(fù)單元[1]之外的其余部分是把來自于鏈狀共軛二烯和鏈狀乙烯基類化合物的重復(fù)單元加氫的加氫物。
聚合物嵌段[B]含有上述重復(fù)單元[1]和以下述式(12)表示的重復(fù)單元[2]或/和以下述式(13)表示的重復(fù)單元[3]。聚合物嵌段[B]中的重復(fù)單元[1]的含量優(yōu)選為40~95mol%,更優(yōu)選50~90mol%。重復(fù)單元[1]的含量在上述范圍內(nèi)時,透明性和機械強度優(yōu)異。當(dāng)嵌段[B]中的重復(fù)單元[2]的摩爾分數(shù)為m2(mol%)、重復(fù)單元[3]的摩爾分數(shù)為m3(mol%)時,則2×m2+m3優(yōu)選在2mol%或2mol%以上,更優(yōu)選在5~60mol%,最優(yōu)選在10~50mol%。
用上述式(12)表示的重復(fù)單元[2]的優(yōu)選結(jié)構(gòu)是其中的R13為氫或甲基。
用上述式(13)表示的重復(fù)單元[3]的優(yōu)選結(jié)構(gòu)是其中的R14為氫、R15為甲基或乙基。
在聚合物嵌段[B]中,上述重復(fù)單元[2]或重復(fù)單元[3]的含量過少時,機械強度下降。所以,重復(fù)單元[2]和重復(fù)單元[3]的含量在上述范圍內(nèi)時,透明性和機械強度優(yōu)異。聚合物嵌段[B]中還可以含有以下述式(X)表示的重復(fù)單元[X]。重復(fù)單元[X]的含量要在不損及本發(fā)明的嵌段共聚物的特性的范圍內(nèi),相對于嵌段共聚物總體來說,優(yōu)選在30mol%或30mol%以下,以在20mol%或20mol%以下為更優(yōu)選。
式(X)中,R25表示氫原子或碳原子數(shù)1~20的烷基,R26表示腈基、烷氧羰基、甲酰基、羥羰基或鹵素基團,R27表示氫原子?;蛘撸琑26與R27可以彼此結(jié)合形成酸酐基或酰亞氨基。
還有,本發(fā)明用的嵌段共聚物,在其聚合物嵌段[A]中的重復(fù)單元[1]的摩爾分數(shù)為a、聚合物嵌段[B]中的重復(fù)單元[1]的摩爾分數(shù)為b時,有關(guān)系a>b。由此,透明性和機械強度優(yōu)異。
進而,本發(fā)明用的嵌段共聚物,在構(gòu)成嵌段[A]的全部重復(fù)單元的摩爾數(shù)為ma、構(gòu)成嵌段[B]的全部重復(fù)單元的摩爾數(shù)為mb的場合,其比值(ma∶mb)優(yōu)選為5∶95~95∶5,更優(yōu)選30∶70~95∶5,特別優(yōu)選為40∶60~90∶10。當(dāng)(ma∶mb)在上述范圍內(nèi)時,機械強度與耐熱性優(yōu)異。
本發(fā)明用的嵌段共聚物的分子量為采用以四氫呋喃(THF)為溶劑的凝膠滲透色譜(以下簡稱GPC)測定的聚苯乙烯(或聚異戊二烯)換算重均分子量(以下簡稱“Mw”)范圍優(yōu)選為10,000~300,000,15,000~250,000為更優(yōu)選,20,000~200,000為最優(yōu)選。嵌段共聚物的Mw在上述范圍內(nèi)時,機械強度、耐熱性與成形性得到優(yōu)化平衡。。
嵌段共聚物的分子量分布可以根據(jù)使用目的來做適當(dāng)?shù)倪x擇,用GPC測定的聚苯乙烯(或聚異戊二烯)換算的Mw與數(shù)均分子量(以下簡稱“Mn”)之比(Mw/Mn),優(yōu)選在5或5以下,更優(yōu)選為4或4以下,特別優(yōu)選為3或3以下。當(dāng)Mw/Mn在此范圍內(nèi)時,機械強度與耐熱性優(yōu)異。
雖然可以根據(jù)使用目的來適當(dāng)選擇嵌段共聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(以下用“Tg”表示),不過,由示差掃描量熱計(以下簡稱“DSC”)測定的高溫側(cè)的值優(yōu)選為70~200℃,80~180℃為更優(yōu)選,90~160℃為特別優(yōu)選。
本發(fā)明用的上述嵌段共聚物,具有聚合物嵌段[A]和聚合物嵌段[B],無論是([A]-[B])型二嵌段共聚物還是([A]-[B]-[A])型或([B]-[A]-[B])型的三嵌段共聚物或者是聚合物嵌段[A]與聚合物嵌段[B]合計在4個或4個以上交替連接起來的嵌段共聚物都可以。還有,這些嵌段以徑向型結(jié)合的嵌段共聚物也可以。
本發(fā)明用的嵌段共聚物可以用下面的方法來得到。這些方法列舉有,把含有芳香族乙烯基類化合物或/和環(huán)中有不飽和鍵的脂環(huán)族乙烯基類化合物的單體混合物,以及含有乙烯基類單體(芳香族乙烯基類化合物和脂環(huán)族乙烯基類化合物除外)的單體混合物聚合,得到了含有含來自于芳香族乙烯基類化合物或/和脂環(huán)族乙烯基類化合物的重復(fù)單元的聚合物嵌段,以及含來自于乙烯基類單體的重復(fù)單元的聚合物嵌段的嵌段共聚物。然后,把此嵌段共聚物的芳香環(huán)或/和脂肪環(huán)加氫的方法;或把含有飽和脂環(huán)族乙烯基類化合物的單體混合物和含有乙烯基類單體(芳香族乙烯基類化合物和脂環(huán)族乙烯基類化合物除外)的單體混合物聚合,得到了含來自于脂環(huán)族乙烯基類化合物的重復(fù)單元的聚合物嵌段,和含來自于乙烯基類單體的重復(fù)單元的聚合物嵌段的嵌段共聚物的方法;等。其中,本發(fā)明用的嵌段共聚物更優(yōu)選是由,例如,下面的方法得到的。
(1)作為第一種方法,首先,把含有50mol%或50mol%以上的芳香族乙烯基類化合物或/和環(huán)中有不飽和鍵的脂環(huán)族乙烯基類化合物的單體混合物[a’]聚合,得到了含有來自于芳香族乙烯基類化合物或/和環(huán)中有不飽和鍵的脂環(huán)族乙烯基類化合物的重復(fù)單元的聚合物嵌段[A’]。把含有2mol%或2mol%以上的乙烯基類單體(芳香族乙烯基類化合物和脂環(huán)族乙烯基類化合物除外),且比例比芳香族乙烯基類化合物或/和環(huán)中有不飽和鍵的脂環(huán)族乙烯基類化合物的單體混合物[a’]中的比例更少的單體混合物[b’]聚合,得到了含有來自于芳香族乙烯基類化合物或/和上述脂環(huán)族乙烯基類化合物的重復(fù)單元與來自于乙烯基類單體的重復(fù)單元的聚合物嵌段[B’]。在至少經(jīng)過了這些工序后,得到了具有上述聚合物嵌段[A’]和聚合物嵌段[B’]的嵌段共聚物,然后把此嵌段共聚物的芳香環(huán)或/和脂肪族環(huán)加氫。
(2)作為第二種方法,首先,把含有50mol%或50mol%以上的飽和脂環(huán)族乙烯基類化合物的單體混合物[a]聚合,得到含有來自于飽和脂環(huán)族乙烯基類化合物的重復(fù)單元的聚合物嵌段[A]。把含有2mol%或2mol%以上的烯類單體(芳香族乙烯基類化合物和脂環(huán)族乙烯基類化合物除外)且含有的飽和脂環(huán)族乙烯基類化合物的含量比在單體混合物[a]中的比例還少的單體混合物[b]聚合,得到了含有來自于飽和脂環(huán)族乙烯基類化合物的重復(fù)單元與來自于乙烯基類單體的重復(fù)單元的聚合物嵌段[B]。至少經(jīng)過這些工序之后,得到了具有上述聚合物嵌段[A]和聚合物嵌段[B]的嵌段共聚物。
在上述方法中,從單體容易得到、聚合收率、容易向聚合物嵌段[B’]中引入重復(fù)單元[1]等觀點考慮,更優(yōu)選上述的方法(1)。
作為在上述的方法(1)中的芳香族乙烯基類化合物的具體例子,列舉有苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-乙基苯乙烯、α-丙基苯乙烯、α-異丙基苯乙烯、α-叔丁基苯乙烯、2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、2,4-二異丙基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、4-叔丁基苯乙烯、5-叔丁基-2-甲基苯乙烯、一氯代苯乙烯、二氯代苯乙烯、一氟代苯乙烯、4-苯基苯乙烯等和它們中具有羥基、烷氧基等取代基的化合物等。其中以苯乙烯、2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯等為優(yōu)選。
作為在上述的方法(1)中的不飽和脂環(huán)族乙烯基類化合物的具體例子列舉的有環(huán)己烯基乙烯、α-甲基環(huán)己烯基乙烯和α-叔丁基環(huán)己烯基乙烯等和在它們中有鹵素基團、烷氧基或羥基等取代基的化合物等。
這些芳香族乙烯基類化合物和脂環(huán)族乙烯基類化合物可以各自單獨使用,也可以把2種或2種以上組合起來使用,在本發(fā)明中,無論在單體混合物[a’]和[b’]的任何一個中,都優(yōu)選使用芳香族乙烯基類化合物,其中以用苯乙烯或α-甲基苯乙烯為優(yōu)選。
在上述方法中使用的乙烯基類單體中,含有鏈狀乙烯基類化合物和鏈狀共軛二烯化合物。
作為鏈狀乙烯基類化合物的具體例子列舉有,乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯等鏈狀烯烴單體等,其中以鏈狀烯烴單體為優(yōu)選,乙烯、丙烯、1-丁烯為最優(yōu)選。
鏈狀共軛二烯列舉有,例如,1,3-丁二烯、異戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、1,3-戊二烯以及1,3-己二烯等。在這些鏈狀乙烯基類化合物和鏈狀共軛二烯中以鏈狀共軛二烯為優(yōu)選,丁二烯、異戊二烯為特別優(yōu)選。這些鏈狀乙烯基類化合物和鏈狀共軛二烯可以各自單獨使用,或者2種或2種以上組合起來使用。
在把含有上述單體的單體混合物聚合的場合,用自由基聚合、陰離子聚合、陽離子聚合等任何方法進行聚合都可以,不過以陰離子聚合為優(yōu)選,在惰性溶劑存在下進行活性陰離子聚合為最優(yōu)選。
在陰離子聚合的場合,可以于聚合引發(fā)劑存在下,通常在0~200℃、優(yōu)選在20~100℃,特別優(yōu)選20~80℃的溫度范圍內(nèi)進行。作為引發(fā)劑,可以使用例如正丁基鋰、仲丁基鋰、叔丁基鋰、己基鋰、苯基鋰等單有機單鋰、二鋰甲烷、1,4-二鋰丁烷(1,4-ジオブタン)、1,4-二鋰-2-乙基環(huán)己烷等多官能性有機鋰化合物等。
作為使用的惰性溶劑列舉的有,例如,正丁烷、正戊烷、異戊烷、正己烷、正庚烷、異辛烷等脂肪族烴類;環(huán)戊烷、環(huán)己烷、甲基環(huán)戊烷、甲基環(huán)己烷、十氫萘等脂環(huán)式烴類;苯、甲苯等芳香族烴類等,其中,使用脂肪族烴類或脂環(huán)式烴類時,即使在加氫反應(yīng)中也照樣可以作為惰性溶劑使用。這些溶劑各自可以單獨使用,或者把2種或2種以上組合起來使用,通常,相對于所使用的全部單體100重量份,其使用比例為200~10,000重量份。
在把各個聚合物嵌段聚合時,為了防止在各嵌段內(nèi)某1個成分的鏈變長,可以使用聚合促進劑、無規(guī)化試劑等。特別是在用陰離子聚合來進行聚合反應(yīng)的場合,可以使用例如路易斯堿化合物等來作為無規(guī)化試劑。作為路易斯堿化合物的具體例子列舉的有,例如,二甲醚、二乙醚、二異丙醚、二丁醚、四氫呋喃、二苯醚、乙二醇二乙醚、乙二醇甲基苯基醚等醚類化合物;四甲基亞乙基二胺、三甲胺、三乙胺、吡啶等叔胺化合物;叔戊醇鉀、叔丁醇鉀等堿金屬烷氧基化合物(堿金屬醇鹽);三苯基膦等膦化合物。這些路易斯堿化合物可以各自單獨使用,也可以把2種或2種以上組合起來使用。
用活性陰離子聚合來得到嵌段共聚物的方法列舉有,以往已知的逐步加成聚合反應(yīng)法和偶合法等,在本發(fā)明中,以使用逐步加成聚合反應(yīng)法為優(yōu)選。
在用逐步加成聚合反應(yīng)法得到具有聚合物嵌段[A’]和聚合物嵌段[B’]的上述嵌段共聚物的場合,依次連續(xù)進行得到聚合物嵌段[A’]的工序、得到聚合物嵌段[B’]的工序。具體說,在惰性溶劑中,于上述活性陰離子聚合催化劑存在下,使單體混合物[a’]聚合得到聚合物嵌段[A’],接著在此反應(yīng)體系內(nèi)加入單體混合物[b’],繼續(xù)進行聚合,得到了與聚合物嵌段[A’]連接起來的聚合物嵌段[B’]。進一步根據(jù)需要,再次加入單體混合物[a’]進行聚合,得到了連上了聚合物嵌段[A’]的三嵌段物,進而再加入單體混合物[b’],進行聚合,得到了連接有聚合物嵌段[B’]的四嵌段物。
所得到的嵌段共聚物可以用例如汽提法、直接脫除溶劑法、醇凝固法等已知的方法來回收。在聚合反應(yīng)中使用了對加氫反應(yīng)惰性的溶劑時,由于聚合溶液可以原樣直接用于加氫反應(yīng)工序,不從聚合溶液中收回嵌段共聚物也可以。
在上述方法(1)中所得到的含有聚合物嵌段[A’]和聚合物嵌段[B’]的嵌段共聚物(以下稱其為“加氫前的嵌段共聚物”)中以具有下述結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元為優(yōu)選。
優(yōu)選的構(gòu)成加氫前的嵌段共聚物的聚合物嵌段[A’]是含有50mol%或50mol%以上的以下述式(14)式表示的重復(fù)單元[4]的聚合物嵌段。
式(14)中,R16表示氫原子或碳原子數(shù)1~20的烷基,R17~R21各自獨立地為氫原子、碳原子數(shù)1~20的烷基、羥基、碳原子數(shù)1~20的烷氧基或鹵素基團。還有,上述[R17~R21]表示R17、R18、……和R21。
還有,優(yōu)選的聚合物嵌段[B’]是必須含有上述重復(fù)單元[4]、且含有下述式(15)表示的重復(fù)單元[5]和下述式(16)表示的重復(fù)單元[6]中的至少任何1個的聚合物嵌段。還有,在聚合物嵌段[A’]中的重復(fù)單元[4]的摩爾分數(shù)為a’、嵌段[B’]中的重復(fù)單元[4]的摩爾分數(shù)為b’時,a’>b’。
式(15)中的R22是氫原子或碳原子數(shù)1~20的烷基。
式(16)中的R23是氫原子或碳原子數(shù)1~20的烷基,R24是氫原子、碳原子數(shù)1~20的烷基或鏈烯基。
進而,在嵌段[B’]中,含有以下述式(Y)表示的重復(fù)單元[Y]也可以。
式(Y)中,R28表示氫原子或碳原子數(shù)1~20的烷基,R29是腈基、烷氧羰基、甲?;?、羥基羰基或鹵素基團,R30表示氫原子?;蛘?,R29和R30也可以相互結(jié)合形成酸酐基或酰亞氨基。
進一步說,優(yōu)選的加氫前的嵌段共聚物是,當(dāng)構(gòu)成嵌段[A’]的全部重復(fù)單元的摩爾數(shù)為ma’、構(gòu)成嵌段[B’]的全部重復(fù)單元的摩爾數(shù)為mb’時,其比值(ma’∶mb’)為5∶95~95∶5,更優(yōu)選為30∶70~95∶5,特別優(yōu)選為40∶60~90∶10。當(dāng)(ma’∶mb’)在上述范圍內(nèi)時,機械強度與耐熱性優(yōu)異。
優(yōu)選的加氫前的嵌段共聚物的分子量,采用以THF為溶劑的GPC測定的聚苯乙烯(或聚異戊二烯)換算Mw是12,000~400,000更優(yōu)選為19,000~350,000,特別優(yōu)選為25,000~300,000的范圍。當(dāng)嵌段共聚物的Mw過小時,機械強度下降,過大時,加氫率下降。
優(yōu)選的加氫前的嵌段共聚物的分子量分布可以隨使用目的而做適當(dāng)選擇,由GPC測定的聚苯乙烯(或聚異戊二烯)換算的Mw與Mn之比(Mw/Mn)在5或5以下的范圍,以在4或4以下為優(yōu)選,3或3以下為更優(yōu)選。當(dāng)Mw/Mn在此范圍內(nèi)時,提高了加氫率。
可以根據(jù)使用目的來適當(dāng)選擇加氫前的嵌段共聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg,由DSC得到的高溫側(cè)的測定值優(yōu)選為70~150℃,以在80~140℃為更優(yōu)選,90~130℃為特別優(yōu)選。
對于把上述的加氫前的嵌段共聚物的芳香環(huán)和環(huán)烯烴環(huán)等的不飽和環(huán)中的碳-碳不飽和鍵以及主鏈和側(cè)鏈中的不飽和鍵等加氫的方法以及反應(yīng)形態(tài)沒有特別的限制,可以用已知的方法來進行,不過,優(yōu)選采用可以提高加氫率而聚合物斷鏈反應(yīng)少的加氫方法,可以舉出,例如,在有機溶劑中,使用含有選自鎳、鈷、鐵、鈦、銠、鈀、鉑、釕和錸中的至少1種金屬的催化劑來進行的方法。加氫催化劑無論是非均相催化劑還是均相催化劑中的任何一種都是可以使用的。
非均相催化劑可以直接使用金屬或金屬化合物,或者可以把它們擔(dān)載在合適的載體上來使用。作為載體列舉的有,例如,活性炭、二氧化硅、氧化鋁、碳化鈣、二氧化鈦、氧化鎂、氧化鋯、硅藻土、碳化硅等。催化劑的擔(dān)載量優(yōu)選在0.01~80(wt)%的范圍、更優(yōu)選在0.05~60(wt)%的范圍。可以使用的均相催化劑列舉有鎳、鈷、鈦或鐵的化合物與有機金屬化合物(例如,有機鋁化合物、有機鋰化合物)組合的催化劑,或銠、鈀、鉑、釕、錸等的有機金屬絡(luò)合物催化劑。作為鎳、鈷、鈦、或鐵的化合物使用的有,例如,各種金屬的乙酰丙酮鹽、環(huán)烷酸鹽、環(huán)戊二烯基化合物、環(huán)戊二烯基二氯化合物等。作為有機鋁化合物,優(yōu)選使用的有三乙基鋁、三異丁基鋁等烷基鋁、二乙基氯化鋁、乙基二氯化鋁等鹵化鋁、氫化二異丁基鋁等氫化烷基鋁等。
作為有機金屬絡(luò)合物催化劑的例子,使用上述各金屬的γ-二氯-π-苯絡(luò)合物、二氯三(三苯基膦)絡(luò)合物、氫化三苯基氯化膦絡(luò)合物等金屬絡(luò)合物。這些加氫催化劑可各自單獨使用,或2種或2種以上組合起來使用,其使用量相對于100重量份聚合物優(yōu)選為0.01~100重量份,更優(yōu)選0.05~50重量份,特別優(yōu)選0.1~30重量份。
加氫反應(yīng)通常是在10~250℃進行的,基于可以提高加氫率且聚合物斷鏈反應(yīng)少的理由來考慮,優(yōu)選在50~200℃、更優(yōu)選在80~180℃進行。氫氣壓優(yōu)選為0.1MPa~30MPa,從上述理由再加上操作性考慮,更優(yōu)選1MPa~20MPa,特別優(yōu)選2MPa~10MPa。
用1H-NMR測定這樣得到的嵌段共聚物的加氫率時,其主鏈和側(cè)鏈的碳-碳不飽和鍵、芳香環(huán)或環(huán)烯烴環(huán)中的碳-碳不飽和鍵中的任何一個優(yōu)選在90%或90%以上,更優(yōu)選在95%或95%以上,特別優(yōu)選在97%或97%以上。加氫率低時,則得到的共聚物的低雙折射性、熱穩(wěn)定性等下降。
加氫反應(yīng)完了之后,可以使用,例如,過濾、離心分離等方法把加氫催化劑殘渣從反應(yīng)溶液中除去,然后由直接干燥除去溶劑的方法、向反應(yīng)溶液中注入嵌段共聚物的不良溶劑而使其凝固的方法等來收回嵌段共聚物。
還有,由于在本發(fā)明涉及的嵌段共聚物中配合了最低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在30℃或30℃以下的軟質(zhì)聚合物,其透明性、耐熱性、機械強度等各種特性不下降,還可以防止在長時間的高溫高濕環(huán)境下的白濁。
作為上述軟質(zhì)聚合物的具體例子列舉有,聚乙烯、聚丙烯、乙烯-α-烯烴共聚物、乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)等烯烴類軟質(zhì)聚合物;聚異丁烯、異丁烯-異戊二烯橡膠、異丁烯-苯乙烯共聚物等異丁烯類軟質(zhì)聚合物;聚丁二烯、聚異戊二烯、丁二烯-苯乙烯無規(guī)共聚物、異戊二烯-苯乙烯無規(guī)共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯·嵌段共聚物、異戊二烯-苯乙烯·嵌段共聚物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯·嵌段共聚物等二烯類軟質(zhì)聚合物;二甲基聚硅氧烷、二苯基聚硅氧烷等含硅軟質(zhì)聚合物;聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸羥乙基酯等丙烯酸酯類軟質(zhì)聚合物;聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧丙烷、環(huán)氧氯丙烷橡膠等環(huán)氧類軟質(zhì)聚合物;偏氟乙烯類橡膠、四氟乙烯-丙烯橡膠等氟類軟質(zhì)聚合物;天然橡膠、多肽、蛋白質(zhì)、聚酯類熱塑性彈性體、氯乙烯類熱塑彈性體、聚酰胺類熱塑彈性體等其它的軟質(zhì)聚合物等。這些軟質(zhì)聚合物具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)者也行,還有,通過改性反應(yīng)引入了官能團的也行。
在上述軟質(zhì)聚合物中,優(yōu)選二烯類軟質(zhì)聚合物,尤其是,把此軟質(zhì)聚合物的碳-碳不飽和鍵加氫了的加氫物,其橡膠彈性、機械強度、柔軟性和分散性方面的性能優(yōu)異。軟質(zhì)聚合物的配合量隨化合物的種類而異,一般,配合量過多時,嵌段共聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和透明性大大下降,不能作為透鏡使用。而配合量過少時,有在高溫高濕環(huán)境下成形物產(chǎn)生白濁的情況。配合量相對于100重量份嵌段共聚物優(yōu)選為0.01~10重量份,更優(yōu)選0.02~5重量份,特別優(yōu)選0.05~2重量份。
在本發(fā)明所用的嵌段共聚物中配合上述配合劑來形成嵌段共聚物組合物的方法列舉有,例如,用混合器、雙軸混煉機、輥、布拉班德混煉機、擠出機等把嵌段共聚物在熔融狀態(tài)下與配合劑混煉的方法、用適當(dāng)?shù)娜軇┤芙?、分散、凝固的方法等。在用雙軸混煉機的場合,多數(shù)是在混煉后通常在熔融狀態(tài)下擠出成長絲狀,用切片機切成顆粒狀使用。
再有,除了上述樹脂以外,“含具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的聚合物的樹脂”是含有由凝膠滲透色譜(GPC)的紫外分光檢出器與示差折光儀檢出的峰面積算出的飽和鍵率為99.92~99.99%的降冰片烯類開環(huán)聚合物加氫物也可以。
飽和鍵率是指相當(dāng)于用下述那樣由凝膠滲透色譜(GPC)的紫外分光檢出器與示差折光儀檢出的峰面積S1和S2算出的開環(huán)聚合物加氫物中的全部碳-碳鍵中的碳-碳飽和鍵的比例的計算值。飽和鍵率是,在用環(huán)己烷為溶劑由凝膠滲透色譜(GPC)測定降冰片烯類開環(huán)聚合物加氫物的分子量時,被紫外分光檢出器檢出的峰面積為S1和被示差折光儀檢出的峰面積為S2,按照下面的公式飽和鍵率(%)=100+k×(S1/S2)算出的值。這里,通常是聚合物中存在的碳-碳雙鍵的比例越小S1的值就越小。還有,“100-飽和鍵率”便是碳-碳不飽和鍵的比例。如果是完全加氫的話,飽和鍵率為100%。
上述式中的k是按下面的順序算出的(1)由1H-NMR測定多個聚合物樣品的加氫率。(2)以環(huán)己烷為溶劑,調(diào)制聚合物濃度為約0.5(wt)%的樣品溶液。(3)用環(huán)己烷為溶劑由凝膠滲透色譜(GPC)測定由上面(2)所得到的樣品溶液的分子量,從GPC的紫外分光檢出器檢出的峰面積(S1)和示差折光儀檢出的峰面積為(S2)算出(S1/S2)。(4)以縱軸為由1H-NMR算出的加氫率、橫軸為S1/S2作圖,用最小二乘法算出其斜率即是k。k通常為負值。這里,由1H-NMR算出的加氫率是從加氫前后的聚合物的1H-NMR譜中的峰面積積分值來算出的。
飽和鍵率按以下順序算出(1)調(diào)制降冰片烯類開環(huán)聚合物加氫物的凝膠滲透色譜(GPC)測定用的溶液。以環(huán)己烷為溶劑,溶液中的上述加氫物的濃度為0.5(wt)%。(2)用環(huán)己烷為溶劑,由凝膠滲透色譜(GPC)測定上述(1)中調(diào)制的溶液的分子量,從GPC的紫外分光檢出器檢出的峰面積(S1)和示差折光儀檢出的峰面積為(S2)算出(S1/S2)。(3)根據(jù)由上述(2)算出的峰面積比(S1/S2)和算出的k,按照下面的公式算出飽和鍵率。飽和鍵率(%)=100+k×(S1/S2)降冰片烯類開環(huán)聚合物加氫物是含50~100(wt)%、優(yōu)選70~100(wt)%、更優(yōu)選90~100(wt)%的來自于用下述通式(21)表示的降冰片烯類單體的重復(fù)單元的物質(zhì)。
(通式(21)中,R1~R4各自獨立地表示氫原子、碳原子數(shù)1~20的烴基或含有鹵原子、硅原子、氧原子或氮原子的基團,R1和R4結(jié)合成環(huán)也可以。P為0、1或2。q為0或1。)降冰片烯類開環(huán)聚合物加氫物是指,由加入降冰片烯類單體與開環(huán)聚合催化劑進行開環(huán)聚合、在所述單體加完之后加入所述催化劑,在開環(huán)聚合完了之后得到降冰片烯類開環(huán)聚合物,然后于加氫催化劑存在下進行加氫,所得到的物質(zhì)。
構(gòu)成降冰片烯類開環(huán)聚合物加氫物的降冰片烯類單體是指,降冰片烯類、有除了降冰片烯環(huán)之外的環(huán)結(jié)構(gòu)的降冰片烯衍生物、四環(huán)十二碳烯類和六環(huán)十七碳烯類等具有降冰片烯環(huán)的多環(huán)的環(huán)帶狀烯烴類,是以下述通式(22)為代表的物質(zhì)。還有,這些單體進一步含有烷基和鏈烯基、亞烷基等烴基;含氮原子、氧原子、硅原子、磷原子或硫原子的基團;降冰片烯環(huán)的雙鍵之外的雙鍵也可以。
(通式(22)中,R1~R4、p和q的定義與上述通式(21)中的相同。)降冰片烯類是通式(22)的p和q為0的降冰片烯類單體。具體例子列舉有,降冰片烯、5-甲基降冰片烯、5-乙基降冰片烯、5-丁基降冰片烯、5-己基降冰片烯、5-癸基降冰片烯、5-環(huán)己基降冰片烯、5-環(huán)戊基降冰片烯等沒有取代基或有烷基的降冰片烯類;5-亞乙基降冰片烯、5-乙烯基降冰片烯、5-丙烯基降冰片烯、5-環(huán)己烯基降冰片烯、5-環(huán)戊烯基降冰片烯等有鏈烯基的降冰片烯類;5-苯基降冰片烯等有芳香環(huán)的降冰片烯類;5-甲氧羰基降冰片烯、5-乙氧羰基降冰片烯、5-甲基-5-甲氧羰基降冰片烯、5-甲基-5-乙氧羰基降冰片烯、丙酸降冰片烯基-2-甲基酯、辛酸降冰片烯基-2-甲基酯、降冰片烯-5,6-二酸酐、5-羥基甲基降冰片烯、5,6-二(羥甲基)降冰片烯、5,5-二(羥甲基)降冰片烯、5-羥基異丙基降冰片烯、5,6-二羧基降冰片烯、5-甲氧羰基-6-羧基降冰片烯等具有含氧原子基團的降冰片烯類;5-氰基降冰片烯、降冰片烯-5,6-二酰亞胺等具有含氮原子基團的降冰片烯類;等。
具有除了降冰片烯環(huán)以外的環(huán)結(jié)構(gòu)的降冰片烯衍生物是指通式(22)的p為0、q為0或1、R1與R4結(jié)合、具有除了降冰片烯環(huán)、5員環(huán)以外的環(huán)結(jié)構(gòu)的降冰片烯類單體。具體可以列舉的有,p為0、q為1的二環(huán)戊二烯類、p為0、q為1并進一步含有芳香環(huán)的降冰片烯類衍生物。作為二環(huán)戊二烯類的具體例子,可以列舉有,在5員環(huán)部分有雙鍵的三環(huán)[4.3.0.12,5]癸-3,7-二烯(俗名二環(huán)戊二烯)、5員環(huán)部分的雙鍵被飽和了的三環(huán)[4.3.12,5.0]癸-3-烯、三環(huán)[4.4.12,5.0]十一碳-3-烯等。作為p為0、q為1并進一步含有芳香環(huán)的降冰片烯衍生物的具體例子,可以列舉的有,四環(huán)[6.5.12,5.01,6.08,13]十三碳-3,8,10,12-四烯(所說的1,4-甲醇-1,4,4a,9a-四氫芴)等。
四環(huán)十二碳烯類是通式(22)的p為1、q為0的降冰片烯類單體。具體例子可以列舉有,四環(huán)十二碳烯、8-甲基四環(huán)十二碳烯、8-乙基四環(huán)十二碳烯、8-環(huán)己基四環(huán)十二碳烯、8-環(huán)戊基四環(huán)十二碳烯等沒有取代或有烷基的四環(huán)十二碳烯類;8-亞甲基四環(huán)十二碳烯、8-亞乙基四環(huán)十二碳烯、8-乙烯基四環(huán)十二碳烯、8-丙烯基四環(huán)十二碳烯、8-環(huán)己烯基四環(huán)十二碳烯、8-環(huán)戊烯基四環(huán)十二碳烯等在環(huán)外有雙鍵的四環(huán)十二碳烯類;8-苯基四環(huán)十二碳烯等有芳香環(huán)的四環(huán)十二碳烯類;8-甲氧羰基四環(huán)十二碳烯、8-甲基-8-甲氧羰基四環(huán)十二碳烯、8-羥甲基四環(huán)十二碳烯、8-羧基四環(huán)十二碳烯、四環(huán)十二碳烯-8,9-二羧酸、四環(huán)十二碳烯-8,9-二羧酸酐等有合氧原子基團的四環(huán)十二碳烯類;8-氰基四環(huán)十二碳烯、四環(huán)十二碳烯-8,9-二酰亞胺等有含氮原子基團的四環(huán)十二碳烯類;8-氯四環(huán)十二碳烯等有含鹵原子基團的四環(huán)十二碳烯類;8-三甲氧基甲硅烷基四環(huán)十二碳烯等有含硅原子基團的四環(huán)十二碳烯類等。
六環(huán)十七碳烯類是通式(22)的p為2、q為0的降冰片烯類單體。具體例子可以列舉有,六環(huán)十七碳烯、12-甲基六環(huán)十七碳烯、12-乙基六環(huán)十七碳烯、12-環(huán)己基六環(huán)十七碳烯、12-環(huán)戊基六環(huán)十七碳烯等沒有取代或有烷基的六環(huán)十七碳烯類;12-亞甲基六環(huán)十七碳烯、12-亞乙基六環(huán)十七碳烯、12-乙烯基六環(huán)十七碳烯、12-丙烯基六環(huán)十七碳烯、12-環(huán)己烯基六環(huán)十七碳烯、12-環(huán)戊烯基六環(huán)十七碳烯等在環(huán)外有雙鍵的六環(huán)十七碳烯類;12-苯基六環(huán)十七碳烯等有芳香環(huán)的六環(huán)十七碳烯類;12-甲氧羰基六環(huán)十七碳烯、12-甲基-12-甲氧羰基六環(huán)十七碳烯、12-羥甲基六環(huán)十七碳烯、12-羧基六環(huán)十七碳烯、六環(huán)十七碳烯-12,13-二羧酸、六環(huán)十七碳烯-12,13-二羧酸酐等有含氧原子基團的六環(huán)十七碳烯類;12-氰基六環(huán)十七碳烯、六環(huán)十七碳烯-12,13-二酰亞胺等有含氮原子基團的六環(huán)十七碳烯類;12-氯代六環(huán)十七碳烯等有含鹵原子基團的六環(huán)十七碳烯類;12-三甲氧基甲硅烷基六環(huán)十七碳烯等有含硅原子基團的六環(huán)十七碳烯類等。上述降冰片烯類單體可以各自單獨使用或2種或2種以上組合起來使用。
降冰片烯類開環(huán)聚合物加氫物也可以含有來自可與降冰片烯類單體共聚的單體的重復(fù)單元。對于可與降冰片烯類單體共聚的其它單體沒有特別的限制,列舉有,例如,環(huán)丁烯、環(huán)戊烯、環(huán)己烯、3,4-二甲基環(huán)戊烯、3-甲基環(huán)己烯、2-(2-甲基丁基)-1-環(huán)己烯、環(huán)辛烯、3a,5,6,7a-四氫-4,7-甲醇-1H-茚等環(huán)烯烴;1,4-己二烯、4-甲基-1,4-己二烯、5-甲基-1,4-己二烯、1,7-辛二烯等非共軛二烯,等。
通常,來自可與這些降冰片烯類單體共聚的其它單體重復(fù)單元為0~50(wt)%,優(yōu)選0~30(wt)%,更優(yōu)選0~10(wt)%。
降冰片烯類開環(huán)聚合物加氫物的以環(huán)己烷為溶劑由凝膠滲透色譜(GPC)測定的聚異戊二烯換算的重均分子量(Mw)通常為10,000~100,000,優(yōu)選13,000~70,000,更優(yōu)選14,000~60,000,特別優(yōu)選15,000~50,000。還有,以重均分子量(Mw)與數(shù)均分子量(Mn)之比(Mw/Mn)表示的分子量分布(MWD)通常為1.5~5.0,優(yōu)選1.7~4.0,更優(yōu)選1.8~3.0。
降冰片烯開環(huán)聚合物加氫物的以環(huán)己烷為溶劑由凝膠滲透色譜(GPC)測定的聚異戊二烯換算的重均分子量(Mw)在75,000或75,000以上的成分的比例越少越好。具體說,占全部聚合物中的15(wt)%或15(wt)%以下,以在10(wt)%或10(wt)%以下為優(yōu)選。
降冰片烯開環(huán)聚合物加氫物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)隨使用目的而做適當(dāng)?shù)倪x擇,通常為30~300℃的范圍,以60~250℃的范圍為優(yōu)選,80~200℃為更優(yōu)選的范圍。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度過低時,所得到的成形物的耐熱性、耐光性下降,過高則成形加工性變差。
降冰片烯開環(huán)聚合物加氫物的制造方法包括加入降冰片烯類單體與開環(huán)聚合催化劑(初期加入的催化劑)進行開環(huán)聚合,在所述單體加完之后再加入催化劑(追加催化劑),在開環(huán)聚合完了之后得到降冰片烯類開環(huán)聚合物,然后于加氫催化劑存在下進行加氫。
作為可以適合于此制造方法的降冰片烯類單體可以列舉有構(gòu)成加氫物的降冰片烯類單體。降冰片烯類單體的比例通常為50~100(wt)%,優(yōu)選70~100(wt)%,更優(yōu)選90~100(wt)%,特別優(yōu)選100(wt)%。當(dāng)把降冰片烯類單體的比例設(shè)定在上述范圍時,提高了所得到的成形物的機械強度。
還有,在降冰片烯開環(huán)聚合物加氫物的制造方法中,使用了可以與上述降冰片烯類單體共聚的單體也行。作為可以與上述降冰片烯類單體共聚的其它單體,并沒有特別的限制,列舉有,例如,環(huán)丁烯、環(huán)戊烯、環(huán)己烯、3,4-二甲基環(huán)戊烯、3-甲基環(huán)己烯、2-(2-甲基丁基)-1-環(huán)己烯、環(huán)辛烯、3a,5,6,7a-四氫-4,7-甲醇-1H-茚等環(huán)烯烴;1,4-己二烯、4-甲基-1,4-己二烯、5-甲基-1,4-己二烯、1,7-辛二烯等非共軛二烯,等。這些可以與上述降冰片烯類單體共聚的其它單體的比例通常為0~50(wt)%,優(yōu)選0~30(wt)%,更優(yōu)選0~10(wt)%。
在降冰片烯開環(huán)聚合物加氫物的制造方法中,聚合反應(yīng)無論使用溶劑或不使用溶劑都行,在用溶劑的場合,只要是可以充分溶解降冰片烯類單體與其開環(huán)聚合物的就行,沒有特別的限制。其中,優(yōu)選在惰性有機溶劑中進行聚合。
作為惰性有機溶劑,列舉有,例如,苯、甲苯、二甲苯等芳香族烴;正戊烷、己烷、庚烷等脂肪族烴;環(huán)戊烷、環(huán)己烷等脂環(huán)族烴;二氯苯乙烯、二氯乙烷、二氯乙烯、四氯乙烷、氯苯、二氯苯、三氯苯等鹵代烴;等。其中優(yōu)選,正戊烷、己烷、庚烷等脂肪族烴;環(huán)戊烷、環(huán)己烷等脂環(huán)族烴或它們的鹵代物。這些溶劑可以各自單獨使用,或者2種或2種以上組合起來使用,其用量為每100重量份降冰片烯類單體通常使用10~1000重量份,優(yōu)選50~700重量份,更優(yōu)選100~500重量份的范圍。
降冰片烯開環(huán)聚合物加氫物的制造方法包括加入降冰片烯類單體與開環(huán)聚合催化劑(初期加入的催化劑)來進行開環(huán)聚合。
在此制造方法中,無論是把降冰片烯類單體與開環(huán)聚合催化劑混合加入還是各自個別加入都行,但優(yōu)選是把部分降冰片烯類單體與惰性有機溶劑和助催化劑加入到反應(yīng)容器內(nèi)之后,再把其余的降冰片烯類單體與開環(huán)聚合催化劑加進去來進行開環(huán)聚合。此時的降冰片烯類單體的加入量是相對于降冰片烯開環(huán)聚合物加氫物的制造方法中所使用的降冰片烯類單體總量的50(wt)%或50(wt)%以下,以40(wt)%或40(wt)%以下為優(yōu)選。
在降冰片烯開環(huán)聚合物加氫物的制造方法中可以適用的助催化劑,列舉的是用作開環(huán)聚合催化劑的助催化劑的物質(zhì)。具體說,是有機鋁化合物或有機錫化合物,優(yōu)選有機鋁化合物。
作為有機鋁化合物的具體例子,列舉有,三甲基鋁、三乙基鋁、三正丙基鋁、三異丙基鋁、三異丁基鋁等三烷基鋁以及二乙基氯化鋁、乙基二氯化鋁等烷基鹵化鋁等,其中優(yōu)選的列舉有三乙基鋁、三異丁基鋁、二乙基氯化鋁等。
這些助催化劑可以各自單獨使用,或者2種或2種以上組合起來使用。助催化劑的加入量,相對于降冰片烯類單體為0.005~10mol%,以0.02~5mol%為優(yōu)選。當(dāng)使用的助催化劑在上述范圍內(nèi)時,發(fā)生的凝膠與高分子量成分少,而且聚合活性高,分子量容易控制。
降冰片烯開環(huán)聚合物加氫物的制造方法中的開環(huán)聚合反應(yīng)中,除了降冰片烯類單體、開環(huán)聚合催化劑和助催化劑之外,還可以加入分子量調(diào)節(jié)劑和反應(yīng)調(diào)整劑。
作為分子量調(diào)節(jié)劑,通常使用鏈狀單烯烴或鏈狀共軛二烯類。具體說,列舉有1-丁烯、2-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-十二碳烯、1,4-己二烯等。分子量調(diào)節(jié)劑的用量隨聚合條件而適當(dāng)選擇,通常相對于降冰片烯類單體為0.2~10mol%,以0.4~7mol%為優(yōu)選,0.5~4mol%為更優(yōu)選。
作為反應(yīng)調(diào)整劑,可以從醇、胺等含活潑氫的極性化合物;醚、酯、酮、腈等不含活潑氫的極性化合物中選擇出的至少1種極性化合物來使用。含活潑氫的極性化合物可以防止凝膠的產(chǎn)生,對得到特定分子量的聚合物是有效的,其中以醇為優(yōu)選。還有,不含活潑氫的極性化合物對于抑制成為機械強度下降原因的聚合物中的低分子量成分是有效的,其中以醚、酯、酮為優(yōu)選,特別是酮為更優(yōu)選。
作為醇,列舉有,例如,甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇、叔丁醇、戊醇、異戊醇、己醇、環(huán)己醇等飽和醇以及苯酚、芐醇等不飽和醇等,以丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇為優(yōu)選。
作為酯,列舉有,例如,甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸異丙酯、安息香酸甲酯、安息香酸乙酯、安息香酸丙酯、安息香酸丙酯、安息香酸異丙酯等,在這些當(dāng)中,以乙酸甲酯和乙酸乙酯為優(yōu)選。
作為醚,列舉有,例如,二甲醚、二乙醚、二丁醚、乙二醇二丁醚和三乙二醇二丁醚等,這些當(dāng)中,以二異丙醚、二乙醚為優(yōu)選。
作為酮,列舉有,例如,丙酮、甲乙酮、二乙酮、甲基苯基酮、二苯基酮等,這些當(dāng)中以丙酮和甲乙酮為優(yōu)選。
反應(yīng)調(diào)整劑可以各自單獨使用,或者2種或2種以上組合起來使用。尤其是在降冰片烯開環(huán)聚合物加氫物中,以把含活潑氫的極性化合物與不含活潑氫的極性化合物組合為優(yōu)選,特別優(yōu)選的是醇與酮、醇與腈、醇與醚以及醇與酯的組合。反應(yīng)調(diào)整劑的用量,相對于降冰片烯類單體,通常為0.001~10mol%的范圍,優(yōu)選0.01~5mol%的范圍。
開環(huán)聚合的溫度條件通常在-20~100℃,優(yōu)選為0~100℃,更優(yōu)選為10~80℃,最優(yōu)選為10~50℃的范圍進行。溫度過低時反應(yīng)速度下降,過高則難以控制反應(yīng),而且能量成本高。也就是說,把溫度條件調(diào)整在-20~100℃的范圍,容易控制反應(yīng),可以降低能量成本,同時可以以合適的反應(yīng)速度進行聚合。
開環(huán)聚合的壓力條件通常為0~5MPa,優(yōu)選為常壓~1MPa,更優(yōu)選為常壓~0.5MPa。
為了防止所得到的聚合物因氧化導(dǎo)致的老化、帶色,開環(huán)聚合要在氮或氬氣氛等惰性氣氛下進行。
可以在降冰片烯開環(huán)聚合物加氫物的制造方法中適用的開環(huán)聚合催化劑是在特公昭41-20111號公報、特開昭46-14910號公報、特公昭57-17883號公報、特公昭57-61044號公報、特開昭54-86600號公報、特開昭58-127728號公報、特開平1-240517號公報等中公開的已知的降冰片烯類單體的開環(huán)聚合催化劑。具體說,是周期表第VI~X族的過渡金屬化合物,這些過渡金屬的鹵化物、氧鹵化物、烷氧鹵化物、烷氧化合物、羧酸鹽、(氧)乙酰丙酮鹽、羰基絡(luò)合物等。
具體的例子列舉有,TiCl4、TiBr4、VOCl3、VOBr3、WBr4、WBr6、WCl2、WCl4、WCl5、WCl6、WE4、WI2、WOBr4、WOCl4、WOF4、MoBr2、MoBr3、MoBr4、MoCl4、MoCl5、MoF4、MoOCl4、MoOF4、WO2、H2WO4、NaWO4、K2WO4、(NH4)2WO4、CaWO4、CuWO4、MgWO4、(CO)5WC(OCH3)(CH3)、(CO)5WC(OC2H5)(CH3)、(CO)5WC(OC2H5)(C4H5)、(CO)5MoC(OC2H5)(CH3)、(CO)5Mo=C(C2H5)、(N(C2H5)2)、十三烷基銨鉬酸鹽、十三烷基銨鎢酸鹽等。
從實用上、聚合活性等考慮,上述開環(huán)聚合催化劑中,以W、Mo、Ti或V的化合物為優(yōu)選,特別是它們的鹵化物、氧鹵化物或烷氧鹵化物為優(yōu)選。
開環(huán)聚合催化劑的加入量,相對于降冰片烯類單體通常為0.001~5mol%,以0.005~2.5mol%為優(yōu)選,0.01~1mol%為更優(yōu)選。
在降冰片烯開環(huán)聚合物加氫物的制造方法中,加入降冰片烯類單體與開環(huán)聚合催化劑來進行開環(huán)聚合,在此單體加完之后再加入所述催化劑(追加催化劑)。追加開環(huán)聚合催化劑的時間列舉為,例如,降冰片烯類單體剛加完之后或在所述單體加完并過一段時間之后等。還有,作為追加開環(huán)聚合催化劑的方法,例如,一次加入開環(huán)聚合催化劑的方法、連續(xù)加入開環(huán)聚合催化劑的方法或間斷加入開環(huán)聚合催化劑的方法等,以連續(xù)加入的方法為優(yōu)選。
在降冰片烯開環(huán)聚合物加氫物的制造方法中,降冰片烯類單體加完時的聚合轉(zhuǎn)化率優(yōu)選為90~99%,更優(yōu)選為93~97%,追加催化劑量,相對于降冰片烯類單體,優(yōu)選為0.00005mol%或0.00005mol%以上,更優(yōu)選為0.0025mol%或0.0025mol%以上。
在降冰片烯開環(huán)聚合物加氫物的制造方法中,以在反應(yīng)體系中攪拌來進行開環(huán)聚合為優(yōu)選。由在反應(yīng)體系內(nèi)一邊攪拌一邊進行開環(huán)聚合,使得很好抑制因聚合反應(yīng)熱而使溫度劇升成為可能。
在降冰片烯開環(huán)聚合物加氫物的制造方法中,一直聚合進行到所需分子量或轉(zhuǎn)化率之后,終止開環(huán)聚合反應(yīng)。然后,為了防止聚合反應(yīng)液的凝膠化等,要使開環(huán)聚合催化劑失活,再后,根據(jù)需要除去失活了的開環(huán)聚合催化劑。
作為使開環(huán)聚合催化劑失活的方法,列舉有,例如,在聚合反應(yīng)液中加入催化劑失活劑的方法等。
作為催化劑失活劑,可以優(yōu)選有,例如,水、醇類、羧酸類、酚類等有羥基的化合物。
作為醇類,列舉有,甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、3-甲基-1-丁醇、2-乙基-1-己醇、2-丙烯-1-醇、1,2-乙二醇、1,2-丁二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、甘油、季戊四醇、2-乙氧基乙醇、2,2-二氯-1-乙醇、2-溴-1-乙醇、2-苯基-1-乙醇等脂肪族、脂環(huán)族、芳香族等的單、二或多元醇類等。
作為羧酸類,列舉有甲酸、乙酸、三氯乙酸、丙烯酸、草酸、馬來酸、丙烷三酸、酒石酸、檸檬酸、環(huán)戊酸、環(huán)己酸、安息香酸、鄰苯二甲酸、均苯四甲酸等脂肪族、脂環(huán)族、芳香族的單、二或多羧酸類等。
作為酚類,列舉有苯酚、甲酚、二甲酚等。這些催化劑失活劑可以單獨使用,或2種或2種以上混合使用。
這些有羥基的化合物中,水或水溶性化合物(例如,碳原子數(shù)4或4以下的化合物)對聚合物溶液的溶解性低,難以殘留在聚合物中,因此優(yōu)選。其中,水或低級醇類為優(yōu)選,特別是把水與醇類同時使用時,與單獨使用水的場合相比,使催化劑失活的效率高,而且與單獨使用醇的場合相比,由于催化劑殘渣變得容易析出,因此為優(yōu)選。水與醇的優(yōu)選使用比例在相對于1重量份水時醇類為0.1~5重量份,尤其是0.2~2(wt)%。
催化劑失活劑的量只要足夠使聚合催化劑失活就行,對于使聚合催化劑失活所必須的理論化學(xué)當(dāng)量,優(yōu)選在1~20mol當(dāng)量、更優(yōu)選在2~10mol當(dāng)量的范圍。例如,用六氯鎢酸1mol與三乙基鋁1.5mol作為開環(huán)聚合催化劑時,則從理論化學(xué)當(dāng)量來說,作為催化劑失活劑使用甲醇的場合,甲醇應(yīng)是1mol六氯鎢酸要6mol甲醇。1mol三乙基鋁要3mol甲醇,因此,使開環(huán)聚合催化劑失活所需要的甲醇的理論化學(xué)當(dāng)量為10.5mol。
進一步說,在聚合物溶液中加入催化劑失活劑的結(jié)果,析出聚合催化劑的場合,可以加入活性白土、滑石、硅藻土、膨潤土、合成沸石、硅膠粉、氧化鋁粉等作為所析出的不溶解成分的凝集核或凝集助劑。加入量的范圍是任意的,不過優(yōu)選為開環(huán)聚合催化劑重量的約0.1~10倍。
催化劑失活劑的加入是在-50℃~100℃的任意溫度、優(yōu)選0~80℃;0~0.5MPa的任意壓力、優(yōu)選常壓~0.5MPa下進行,在此條件下,攪拌0.5~10小時、優(yōu)選1~3小時。
在降冰片烯開環(huán)聚合物加氫物的制造方法中,開環(huán)聚合催化劑中使用過渡金屬鹵化物時,由于聚合催化劑失活劑的加入產(chǎn)生了鹵化氫,容易使甲氫催化劑中毒,因此,優(yōu)選的是,在聚合反應(yīng)進行到所需分子量或轉(zhuǎn)化率之后而加入催化劑失活劑之前,預(yù)先加入酸俘獲劑。進而,優(yōu)選在加入了聚合催化劑失活劑之后而加氫反應(yīng)開始之前再追加酸俘獲劑。
作為酸俘獲劑,列舉有,氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鋁等金屬氫氧化物;氧化鈣、氧化鎂等金屬氧化物;鋁、鎂、鋅、鐵等金屬;碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、水滑石(Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O)、乙酸鈉、乙酸鎂等鹽類;環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、環(huán)氧丁烷、丁基縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚、環(huán)己烯氧化物、4-乙烯基環(huán)己烯氧化物、苯乙烯氧化物等環(huán)氧化物;等。
作為具有俘獲酸的效果的鹽類是顯示堿性的鹽類,以強酸弱堿鹽為優(yōu)選。在這些酸俘獲劑中,作為在加入聚合催化劑失活劑之前使用的酸俘獲劑,將環(huán)氧化物與鹽類以及它們的組合,具有優(yōu)異的酸俘獲效果所以是優(yōu)選的。作為在加氫時以追加方式添加的酸俘獲劑,優(yōu)選鹽類。在加氫反應(yīng)時的溫度條件下,可以起到抑制反應(yīng)器的腐蝕的效果。
酸俘獲劑的量,應(yīng)是所用的開環(huán)聚合催化劑水解產(chǎn)生的鹵化氫的最大量,即相對于化學(xué)理論當(dāng)量的0.5當(dāng)量或0.5當(dāng)量以上,優(yōu)選1~100當(dāng)量,更優(yōu)選2~10當(dāng)量。
酸俘獲劑的加入是在-50℃~100℃的任意溫度,優(yōu)選0~80℃;0~5Mpa的任意壓力、優(yōu)選常壓~0.5MPa下進行。其后的催化劑失活劑的加入和反應(yīng)與前面所述相同。
在加入酸俘獲劑的場合,加氫工序之前并不除去開環(huán)聚合催化劑,這樣即使在共存有聚合催化劑殘渣的狀態(tài)下也有維持加氫催化劑活性的效果,因此是優(yōu)選的。
在降冰片烯開環(huán)聚合物加氫物的制造方法中,于上述開環(huán)聚合反應(yīng)終結(jié)之后,加入加氫催化劑,以進行加氫反應(yīng)。作為加氫催化劑,只要是在烯烴化合物或芳香族化合物加氫時所使用的就行,沒有特別的限制,通常使用非均相催化劑或均相催化劑。
作為非均相催化劑,列舉有,例如,鎳、鈀、鉑或使用這些金屬擔(dān)載在碳、氧化硅、硅藻土、氧化鋁、氧化鈦等載體上的固體催化劑;鎳/氧化硅、鎳/硅藻土、鎳/氧化鋁、鈀/碳、鈀/氧化硅、鈀/硅藻土、鈀/氧化鋁等組合所構(gòu)成的催化劑。
作為均相催化劑,列舉有,例如,過渡金屬化合物與烷基鋁金屬化合物或烷基鋰的組合構(gòu)成的催化劑,例如,乙酸鈷/三乙基鋁、乙酸鈷/三異丁基鋁、乙酸鎳/三乙基鋁、乙酸鎳/三異丁基鋁、乙?;阴1?ニツケルアセチルアセトナ一ト)/三乙基鋁、乙?;阴1?三異丁基鋁、氯化二茂鈦(チタノセンクロリド)/正丁基鋰、氯化二茂鋯(ジルコノセンクロリド)/正丁基鋰等組合構(gòu)成的催化劑。
加氫反應(yīng)可以各個單獨使用,或2種或2種以上組合起來使用。加氫催化劑的用量通常是每100重量份降冰片烯類開環(huán)聚合物為0.01~100重量份,優(yōu)選0.1~50重量份、更優(yōu)選1~30重量份的范圍。加氫反應(yīng)通常在0.1MPa~30MPa、優(yōu)選1MPa~20MPa、更優(yōu)選2MPa~10MPa的氫壓下于0~250℃的溫度范圍內(nèi)進行1~20小時的反應(yīng)時間。
在降冰片烯開環(huán)聚合物加氫物的制造方法中,降冰片烯類開環(huán)聚合物加氫物按以下順序來收回。在用非均相催化劑作為加氫催化劑的場合,可以在上述加氫反應(yīng)之后用過濾法除去加氫催化劑,接著用凝固干燥法或薄膜干燥機等直接干燥法來得到。降冰片烯類開環(huán)聚合物加氫物通常可以以粉末狀或顆粒狀來得到。另一方面,在用均相催化劑作為加氫催化劑的場合,在加氫反應(yīng)完了之后,加入醇或水使催化劑失活,在溶劑中不溶解之后,過濾以除去催化劑。
在降冰片烯類開環(huán)聚合物加氫物中,可以根據(jù)需要,加入1種或2種或2種以上的其它聚合物、各種配合劑、有機或無機填充料等添加劑。
作為其它聚合物,可以配合聚丁二烯、聚異戊二烯、SBS、SIS、SEBS等彈性體;聚苯乙烯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚酯、聚醚、聚酰胺、聚酰亞胺、聚砜等樹脂,等。還有,這些其它聚合物可以各自單獨使用,或者2種或2種以上混合使用。
作為配合劑,只要是通常用于熱塑性樹脂材料的就沒有特別的限制,列舉有,例如,抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑、近紅外線吸收劑、染料或顏料等著色劑、潤滑劑、增塑劑、抗靜電劑、熒光增白劑、阻燃劑、防粘劑、流平劑等配合劑。
其中,以加入抗氧化劑為優(yōu)選。作為這樣的抗氧化劑,列舉有酚類抗氧化劑、磷類抗氧化劑、硫類抗氧化劑等,在這些當(dāng)中,以酚類抗氧化劑為優(yōu)選,烷基取代的酚類抗氧化劑為特別優(yōu)選。通過配合這些抗氧化劑,可以在不降低透明性、低吸水性的情況下防止因成形時的氧化老化導(dǎo)致的成形物的著色與強度下降。
作為有機或無機填充劑,有例如氧化硅、硅藻土、氧化鋁、氧化鈦、氧化鎂、浮石粉、浮石球、堿性碳酸鎂、ドワマイト、氧化鈣、碳酸鈣、硫酸鈣、鈦酸鉀、硫酸鋇、亞硫酸鈣、滑石、粘土、云母、石棉等礦物;玻璃纖維、硼纖維、碳化硅纖維、聚乙烯纖維、聚丙烯纖維、聚酯纖維、聚酰胺纖維等纖維;玻璃屑、玻璃珠、硅酸鈣、蒙脫石、膨潤土、石墨、鋁粉、硫化鉬等。
這些填充料可以各自單獨加入,或2種或2種以上組合起來加入。填充劑的配合比例可以在不損害本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)根據(jù)各自的功能和使用目的來合適確定。
在降冰片烯類開環(huán)聚合物加氫物中配合上述添加劑的方法列舉有,例如,用混合器、雙軸混煉機、輥、布拉班德混煉機、擠出機等把降冰片烯類開環(huán)聚合物加氫物在熔融狀態(tài)下與配合劑混煉的方法、用適當(dāng)?shù)娜軇┤芙?、分散、凝固的方法等。在用雙軸混煉機的場合,多數(shù)是在混煉后通常在熔融狀態(tài)下擠出成長絲狀,用造粒機切成顆粒狀來使用。
降冰片烯類開環(huán)聚合物加氫物成形為成形物后可以在各種用途中使用。對于成形的方法沒有特別的限制,為了得到低雙折射性、機械強度、尺寸精度等優(yōu)異的成形物,優(yōu)選采用熔融成形法。作為熔融成形法,列舉有注塑成形法、擠出成形法、壓機成形法、吹塑成形法等,從低雙折射性、尺寸穩(wěn)定性等觀點考慮,優(yōu)選注塑成形法。
成形條件隨使用目的和成形方法來適當(dāng)選擇,在采用注塑成形法的場合,降冰片烯類開環(huán)聚合物加氫物的樹脂溫度通常在150~400℃、優(yōu)選200~350℃、更優(yōu)選230~330℃范圍內(nèi)適當(dāng)選擇。樹脂溫度過低時,流動性差,成形物產(chǎn)生凹縮或變形;樹脂溫度過高時,則有產(chǎn)生因樹脂熱分解導(dǎo)致的銀紋、成形物變黃等成形不良之虞。成形物可以以球狀、棒狀、板狀、圓柱狀、筒狀、纖維狀、膜或薄片狀等各種各樣形態(tài)來使用。
降冰片烯開環(huán)聚合物加氫物的成形物在成形為平板狀時的黃色度差ΔYI優(yōu)選在0.5或0.5以下。這里的黃色度差ΔYI是,以空氣作為空白、在常溫(25℃)下用色度計測定的所述成形物的黃色度指數(shù)YI與空氣的黃色度指數(shù)YI之差。著色越少,ΔYI值越小。
下面說明物鏡15的制造方法。
開始把上述說明的“含具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的聚合物的樹脂”由已知的注塑成形技術(shù)制作2個成形物41、42。制作了各個成形物41、42之后,在成形物42的表面42a上形成膜厚50~15000nm的第1膜43,然后在第1膜43上形成第2膜44,進而在第2膜44上形成第3膜45。
第1、第2、第3膜43、44、45的成膜是采用已知的蒸鍍法、濺射法、化學(xué)氣相沉積(CVD)法、溶膠凝膠法等處理而進行的。對于第1、第2、第3膜的成膜方法,只要是可以成膜成透明度高的第1、第2、第3膜43、44、45就可以,沒有特別的限制。還有,為了使得第1、第2、第3膜43、44、45的光吸收量極少,必須適當(dāng)調(diào)整在成膜處理時導(dǎo)入的氧氣量與成膜速度,因為在氧氣不足的狀態(tài)下將不能進行成膜。
作為成膜處理的一個例子,在進行通過采用蒸鍍法處理第1、第2、第3膜43、44、45的場合,真空容器內(nèi)導(dǎo)入氣體時,邊向真空容器內(nèi)導(dǎo)入氧氣、氬氣、四氟化氮氣(四フツ化窒素ガス)、氮氣等邊使所述真空容器內(nèi)的真空度保持在0.5×10-2~3×10-2Pa,另一方面,在未導(dǎo)入氣體時,真空容器內(nèi)的真空度保持為0.7×10-2Pa。
在此狀態(tài)下,用電子槍加熱蒸鍍源,使低折射率材料或中折射率材料熔融·蒸發(fā),直至膜厚達到50~15000nm,在成形物42的表面42a上形成膜厚50~15000nm的第1膜43。在形成由低折射率材料與中折射率材料的混合物構(gòu)成的第1膜43的場合,以在真空容器內(nèi)分別配置低折射率材料用的蒸鍍源與中折射率材料用的蒸鍍源,同時使用兩個蒸鍍源進行多元蒸鍍?yōu)楹?。在此場合,通過改變低折射率材料與中折射率材料的混合比就可以把第1膜43對于405nm的光的折射率在從1.45至不到1.7的范圍內(nèi)進行調(diào)整。形成了第1膜43之后,與在形成此第1膜43時一樣,用電子槍加熱蒸鍍源,使高折射率材料熔融·蒸發(fā),在第1膜43上形成第2膜44。形成了第2膜44之后,與在此第2膜44形成時一樣,用電子槍加熱蒸鍍源,使低折射率材料或低/中折射率材料熔融·蒸發(fā),在第2膜44上形成第3膜45。
在成形物42的表面42a上形成了第1、第2、第3膜43、44、45之后,把此成形物42端部與成形物41的端部彼此粘接,物鏡15就制造好了。
再是,在第3膜45上進一步形成與第2、第3膜44、45一樣的膜的場合,可以按照上面說明的第2、第3膜44、45的成膜方法進行適宜處理;即使在成形物42的表面42a以外的面(成形物41的表面41a與里面41b以及成形物42的里面42b)上形成第1、第2、第3膜43、44、45以及與它們同樣的膜的場合,也可以按照上面說明的第1、第2、第3膜43、44、45的成膜方法進行適宜處理。而且,把各個成形物41、42的成膜處理完成之后,把成形物41與成形物42的端部彼此粘接即可。
在上述實施方案中,從藍色光用光源4或紅色光用光源5發(fā)出的光聚光于光拾取裝置1中的物鏡15的成形物42的表面42a上的強度為最大,但是由于基材40的成形物42的表面42a上形成了第1、第2、第3膜43、44、45,而且在基材40(成形物42)與第2膜44之間,配置了比此第2膜44的折射率小的第1膜43,由于此第1膜43的存在,就可以緩和在第2膜44的表面所產(chǎn)生的熱向基材40(特別是成形物42)的傳導(dǎo)。
加之,在本實施方案中,由于第1膜43的膜厚為50~15000nm,比較厚,所以可以更進一步緩和在第2膜44的表面所產(chǎn)生的熱向基材40(特別是成形物42)的傳導(dǎo)。從以上所述可見,即使在以光能大的波長350~450nm的短波長藍色光區(qū)域的光作為透過光的對象的場合,也可以提高第1、第2、第3膜43、44、45的耐擦傷性能,也可以抑制基材40的表面(特別是成形物42的表面42a)的形狀變化。
進而,在本實施方案中,由于第1膜43是由低折射率材料、中折射率材料或它們的混合物所構(gòu)成的,作為第1膜43,如果采用的是低折射率材料和中折射率材料中的化合物中的氧含量少的氟化物時,在構(gòu)成基材40(各成形物41、42)的樹脂中加入了添加劑的場合,此添加劑可以防止氧化·變質(zhì),因此,在提高第1、第2、第3膜43、44、45的耐擦傷性能的同時,也可以抑制基材40表面(特別是成形物42的表面42a)的形狀變化。
進而,在本實施方案中,關(guān)于第1膜43,由于該第1膜43對波長405nm的光的折射率是落在基材40(特別是成形物42)對波長405nm的光的折射率的±10%的范圍內(nèi),故第1膜43與基材40(特別是成形物42)之間的折射率差小。一般,在以防止光的反射為目的而在基材上疊層折射率互相不同的膜的場合,當(dāng)在基材上成膜的折射率小的膜(相當(dāng)于本實施方案中的第1膜43)的膜厚在1000nm或1000nm以上時,其分光反射率發(fā)生周期的變化,但是本實施方案中,可以把反射率變化抑制得很小,而且即使第1、第2、第3膜43、44、45的膜厚有變化,仍可以把此第1、第2、第3膜43、44、45的反射率的急劇增加限制在1.5%或1.5%以下,就可以使物鏡15維持在可以實用的水平。
再是,本發(fā)明并不限于上述實施方案,只要在不超出本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi),則可以進行各種各樣的改良與設(shè)計的變更。
例如,上述實施方案中,示出了適用作為透過物鏡15的光為波長350~450nm中的特定波長的藍色光與波長620~680nm中的特定波長的紅色光的例子,但是,作為透過物鏡的光,另外也可以適用波長750~810nm的近紅外光,還可以適用這些波長350~450nm、620~680nm、750~810nm之外的其它波長的光。還有,適用于本發(fā)明涉及的物鏡15的膜構(gòu)成和基材40的樹脂組成等也可以適用于構(gòu)成光拾取裝置1的準直器11、分光器12、1/4波片13、柱面透鏡16、凹透鏡17等中,還可以適用于光拾取裝置1之外的用途中使用的光學(xué)元件中,最終,只要是把波長350~450nm中的特定波長的光聚光用的光學(xué)元件,都完全可以優(yōu)選適用。
現(xiàn)在來說明成形物42的表面42a上的膜的構(gòu)成。此膜的構(gòu)成中,可以在成形物42的表面42a與第1膜43之間介入提高膜的粘附性用的底涂層,也可以在圖2中的第3膜45那樣的最外側(cè)配置的膜(與大氣接觸的膜)上設(shè)置防污等用的防污層,也可以設(shè)置疏水性的疏水層,還可以設(shè)置防止因靜電而導(dǎo)致的塵埃附著用的抗靜電層。
“底涂層”可以由例如硅烷偶合劑處理層所構(gòu)成。
“防污層”、“疏水層”可以由氟類有機化合物或硅類有機化合物所構(gòu)成,其膜厚通常可以在7nm或7nm以下。在“防污層”、“疏水層”由氟類有機化合物構(gòu)成的場合,例如,以WR1(メルク(株)制商品名)作為蒸鍍材料用真空蒸鍍來形成全氟烷基硅烷的薄膜、或可以用氟類涂布液L-182560(住友スリ-エム(株)制商品名)的涂布處理來形成。另一方面,在“防污層”、“疏水層”是由硅類有機化合物構(gòu)成的場合,可以用大氣壓等離子體法形成二甲基二乙氧基硅烷(DMDES)薄膜(參見特開平2003-161817號公報)。
“抗靜電層”可以由透明導(dǎo)電性的薄膜構(gòu)成,其膜厚通??梢栽?0nm或10nm以下。具體說,“抗靜電層”以是用真空蒸鍍法或濺射法由氧化錫、氧化銦、氧化鋅中的任何一種單體或這些化合物的2種或2種以上的混合物來形成為好。
再是,用圖3所示的物鏡100代替物鏡15也行。圖3是示出物鏡100的簡要構(gòu)成的剖面圖。
圖2中所示的物鏡15是可以聚光藍色光與紅色光的兩種光的互換性透鏡,與此相反,圖3中所示的物鏡100主要是適用于可以聚光藍色光的藍色光專用透鏡。因此,圖3所示的物鏡100設(shè)置到光拾取裝置1中時,它被固定于圖1中用實線表示的物鏡15的位置上,使得從藍色光用光源4發(fā)出的光在BD或AOD 20的記錄面上形成聚光點。
現(xiàn)在來詳細說明物鏡100的構(gòu)成。如圖3所示,物鏡100具有樹脂制基材50,基材50是由2個成形物51、52所構(gòu)成?;?0是由與上述成形物41、42同樣的樹脂構(gòu)成各個成形物51、52,而且各成形物51、52的端部彼此互相粘接而在各個成形物51、52之間形成了中空部分59,在這些方面,它是與上述基材40有同樣的構(gòu)成的。
作為第1成形物的成形物51配置在藍色光用光源4或紅色光用光源5的一側(cè),作為第2成形物的成形物52則配置于BD或AOD20或DVD30的一側(cè)。詳細地說,成形物51的表面51a與藍色光用光源4或紅色光用光源5面對著,成形物52的表面52a則與BD或AOD 20或DVD 30面對著,而成形物51的里面51b與成形物52的里面52b互相面對著。
成形物51的表面51a與里面51b均為非球面,成形物52的里面52b為非球面。成形物52的表面52a則為平坦表面。
對于成形物52的表面52a使用了在成形物42表面42a上所適用的膜構(gòu)成。把在成形物42的表面42a上適用的膜構(gòu)成,與上述物鏡15同樣,使用于成形物51的表面51a上也可以,使用于成形物51的里面51b也可以,使用于成形物52的里面52b也可以。
各個成形物51、52都具有正的近軸光焦度,尤其是成形物52按滿足下述式(51)、(52)的兩個條件而形成。
0.8≤NA (51)0.2≤β≤0.5 (52)上述式(51)中,NA表示成形物52的圖像方數(shù)值孔徑。上述式(52)中,β表示成形物52的透鏡倍率。
在滿足上述式(51)條件的場合,特別是可以由從發(fā)生波長405nm左右的單色光的藍色光用光源4發(fā)出的光束,在光信息記錄介質(zhì)(特別是BD或AOD 20)的記錄面上形成良好點徑的聚光點。
有關(guān)上述式(52)的條件,如果成形物52的透鏡倍率β在0.2或0.2以上,可以使由溫度變化造成的波面象差的變化變小,拓寬物鏡可以使用的溫度范圍。另一方面,如果成形物52的透鏡倍率β在0.5或0.5以下,成形物52的表面52a與BD或AOD 20的表面的光軸上的距離不變得過小,就可以降低物鏡100與BD或AOD 20發(fā)生碰撞的可能性。
再是,僅是各個成形物51、52的大小與形狀等的設(shè)計與各個成形物41、42有所不同,因此物鏡100的制造方法,即成形物51、52的制作和對各個成形物51、52上的成膜處理,與上述物鏡15的制造方法是同樣的。
進一步說,用圖4所示的物鏡200代替上述物鏡15也可以。圖4是示出物鏡200的概要構(gòu)成的剖面圖。
圖2中所示的物鏡15是可以聚光藍色光與紅色光的兩種光的互換性透鏡,與此相反,圖4中所示的物鏡200,與圖3中所示的物鏡100一樣,主要是適用于可以聚光藍色光的藍色光專用透鏡。因此,在把圖4所示的物鏡200設(shè)置到光拾取裝置1中時,它被固定于圖1中用實線表示的物鏡15的位置上,使得從藍色光用光源4發(fā)出的光在BD或AOD 20的記錄面上形成聚光點。
現(xiàn)在來詳細說明物鏡200的構(gòu)成。如圖4所示,物鏡200有由與上述成形物41、42同樣的樹脂構(gòu)成的基材60,基材60是由1個成形物構(gòu)成的。在與上述成形物41、42同樣的樹脂所構(gòu)成這一點上,物鏡200的基材60有與上述各物鏡15、100同樣的構(gòu)成,而在由1個成形物構(gòu)成這一點上,基材60與上述物鏡15、100有不同的構(gòu)成。
基材60的表面60a與藍色光用光源4或紅色光用光源5面對著,里面60b與BD或AOD 20面對著?;?0的表面60a與里面60b都是非球面?;?0的里面60b也適用用于成形物42的表面42a上的膜構(gòu)成。成形物42的表面42a上使用的膜構(gòu)成也適用于基材60的表面60a上。
基材60按滿足下述式(60)的條件來成形。
0.8≤d/f≤1.8(60)上述式(60)中的d表示光軸上的厚度,f表示對于405nm的光的焦距。
上述式(60)的條件是得到良好的像高特性的條件。有關(guān)上述式(60)的條件,如果d/f在0.8或0.8以上,基材60的中心厚度不變得過小,像高特性不變差,進而面的位移靈敏度不變大。另一方面,如果d/f在1.8或1.8以下,基材60的中心厚度不變得過大,像高特性不變差,偏心靈敏度變好,可以很好的補償球差與彗差。
再是,只是基材60的大小與形狀等的設(shè)計與各個成形物41、42有所不同以外,物鏡200的制造方法,即基材60的制作與在基材60上的成膜處理,與上述物鏡15的制造方法是同樣的。
本實施例1是制作設(shè)定物鏡的30種試樣,并對所制作的各試樣1~30的特性、性質(zhì)等進行測定·評價。
(1)試樣1~30的制作(1-1)基材的制作開始,把作為構(gòu)成基材的“含具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的聚合物的樹脂”按照下述(1-1-1)、(1-1-2)的制造方法來制作1種任意的樹脂。下述(1-1-1)、(1-1-2)中的“份”與“%”在沒有特別說明時是指以重量為基準的。
(1-1-1)聚合物的制造方法在經(jīng)過充分干燥氮氣置換的備有攪拌裝置的不銹鋼制聚合器中,加入脫水環(huán)己烷320份、苯乙烯60份和二丁基醚0.38份,在60℃下,一邊攪拌一邊加入正丁基鋰溶液(含15%的己烷溶液)0.36份,開始聚合反應(yīng)。經(jīng)過1小時的聚合反應(yīng)之后,向反應(yīng)溶液中加入由苯乙烯8份與異戊二烯12份構(gòu)成的混合單體20份。在進一步進行1小時聚合反應(yīng)之后,向反應(yīng)溶液中加入異丙醇0.2份,以終止反應(yīng)。此時得到的嵌段共聚物的Mw為102,100,Mw/Mn為1.11。
接著,取上述聚合反應(yīng)溶液400份,移入備有攪拌裝置的耐壓反應(yīng)器中,加入作為氫化催化劑的氧化硅-氧化鋁擔(dān)載型鎳催化劑(日揮化學(xué)工業(yè)社制造的E22U,鎳擔(dān)載量60%)10份,使之混合。用氫氣對反應(yīng)器內(nèi)部進行置換,進而一邊攪拌溶液一邊提供氫氣,在提高溫度至設(shè)定的160℃、壓力4.5MPa下反應(yīng)8小時,由此一直進行到芳香環(huán)加氫。在加氫反應(yīng)完了之后,把反應(yīng)溶液過濾除去加氫催化劑之后,加入環(huán)己烷800份進行稀釋,把此反應(yīng)溶液注入到3500份(在1000級潔凈室中用孔徑1μm的過濾器過濾的)異丙醇中,使嵌段共聚物析出,經(jīng)過濾分離而回收,在80℃減壓干燥48小時。這樣得到的嵌段共聚物是由含有來自于苯乙烯的重復(fù)單元的嵌段(以下稱為“St”)與含來自于苯乙烯和異戊二烯的重復(fù)單元的嵌段(以下稱為“St/Ip”)構(gòu)成的二元嵌段共聚物,各自嵌段的摩爾比為St∶St/Ip=69∶31(St∶Ip=10∶21)。此嵌段共聚物的Mw為85,100、Mw/Mn為1.17,主鏈和芳香環(huán)的加氫率為99.9%,Tg為126.5℃。
(1-1-2)樹脂的制造相對于由上述的聚合物制造所得到的嵌段共聚物100份,分別加入苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯·嵌段共聚物(クラレ社制的セプトン2002)0.1份、和作為抗氧化劑的四-[亞甲基-3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羥基苯基)丙酸酯]甲烷(チバスペシヤリテイ·ケミカルス社制造的イルガノツクス1010)0.1份和作為苯并三唑類紫外線吸收劑的2-(2’-羥基-5’-甲基苯基)苯并三唑(チバ·スペシヤリテイ·ケミカルス社制造的TINUVIN P)0.1份,還加入作為HALS的二丁胺與1,3,5-三嗪·N,N’-雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-六亞甲基二胺與N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁胺的縮聚物[HALS(A)、Mn=3,000]0.1份,用雙軸混練機(東芝機械社制造的TEM-35B、螺桿直徑37mm,L/D=32,螺桿轉(zhuǎn)速150rpm,樹脂溫度240℃,加料速度10kg/h)進行混練,以長絲狀擠出,把它用水冷的造粒機切斷、造粒。把此顆粒用空氣流通的熱風(fēng)干燥機在70℃干燥2小時,除去水分,把干燥的顆粒用注塑成形得到了所需的基材。
再是,在本實施例1中,作為基材,準備·使用了30片外徑30mm、厚3mm、對波長405nm的折射率為1.53的成形板。
(1-2)試樣1~13,29的制作用已知的真空蒸鍍技術(shù),在上述制作的基材上形成第1層膜,在第1層膜上形成第2層膜,在第2層膜上形成第3層膜,制成試樣1~13,29。
表1、2中示出了試樣1~13,29各層的膜的蒸鍍材料(構(gòu)成蒸鍍源的材料,下同)、層材料(構(gòu)成層的材料,下同)、導(dǎo)入氣體(蒸鍍處理中導(dǎo)入真空容器內(nèi)的氣體,以下同)、折射率n1~3(對于波長405nm的光的折射率,下同)、膜厚d1~3(膜的厚度,下同)。表1、2中的“材料H5[サブスタンス(substance)]”、“材料L5”、“材料M3”、“材料M2”各自是Merck(メルク)社制造的蒸鍍材料的商品名稱(下述表3~5,10~13中相同。)。
表4
符號“*”代表高折射率層在MD方向上的平均層厚度和與平均層的偏差。
(結(jié)果)基片樣本6本身包含一種毛面劑?;瑯颖?帶有在表面A上的一個毛面劑包含底涂敷層和在另一個表面B上的透明硬涂敷層。基片8帶有在表面A上的一個毛面劑包含底涂敷層和在另一個表面B上的防眩層?;瑯颖?、7、和8的每一個具有不大于0.9的動摩擦系數(shù)?;瑯颖?、7、和8經(jīng)受等離子放電處理以分別得到光學(xué)膜樣本6、7、和8。生成光學(xué)膜樣本6、7、和8提供均勻?qū)雍穸榷鴽]有在MD方向上的層厚度變化。
比較例1涂料E的制備(涂料組合物E)二氯甲烷440kg乙醇35kg三乙酸纖維素(乙酰取代程度2.86) 100kg磷酸三苯酯 8kgTINUVIN326 0.5kgTINUVIN328 0.5kg以上涂料組合物E的有機溶劑包括在一個密封容器中,添加有其<p>表2
(1-3)試樣14~18的制作用已知的真空蒸鍍技術(shù),在上述制作的基材上形成第1層膜,在第1層膜上形成第2層膜,在第2層膜上形成第3層膜,在第3層膜上形成第4層膜,在第4層膜上形成第5層膜,制作試樣14~18表3示出了試樣14~18的各層膜中的蒸鍍材料、層材料、導(dǎo)入氣體、折射率n1~5、膜厚d1~5。
表3
(1-4)試樣19~28,30的制作用已知的真空蒸鍍技術(shù),在上述制作的基材上形成第1層膜,在第1層膜上形成第2層膜,在第2層膜上形成第3層膜,在第3層膜上形成第4層膜,在第4層膜上形成第5層膜,第5層膜上形成第6層膜,在第6層膜上形成第7層膜,制作試樣19~28,30。
表4,5示出了試樣19~28,30的各層膜中的蒸鍍材料、層材料、導(dǎo)入氣體、折射率n1~7、膜厚d1~7。
表4
表5
(2)各試樣的特性、性質(zhì)等的測定·評價對上述制作的各個試樣1~30進行下述特性·性質(zhì)等的測定·評價。
(2-1)光吸收量的測定用波長405nm的光照射各個試樣1~30,算出此時的透過率T(%)與反射率R(%),按下述公式算出各個試樣1~30的光吸收量。這里的“反射率R”是試樣1~30的表里兩面的反射率之和。
光吸收量(%)=100(%)-透過率T(%)-反射率R(%)表6示出了算出的各個試樣1~30的結(jié)果。表6中,“◎”、“○”、“×”的基準如下。
◎光吸收量不足0.1%○光吸收量在0.1%~不足0.5%×光吸收量在0.5%或0.5%以上(2-2)膜厚的測定用電子顯微鏡在垂直于基材方向上觀察各個試樣1~30形成的第1層膜的截面,測定各個試樣1~30的此第1層膜的膜厚(nm)。膜厚是以測定的各個試樣1~30的膜面(形成了膜的面,下同)的中央部分的厚度來作為各個試樣1~30的膜厚的。表6示出了各個試樣1~30的測定結(jié)果。
(2-3)折射率的測定用玻璃代替各個試樣1~30的基材來制作模擬試樣1~30(除了基材的種類之外,膜結(jié)構(gòu)與其成膜方法和上述(1-2)、(1-3)、(1-4)同樣。),用偏振光橢圓儀測定各個模擬試樣1~30的第1層膜的折射率,把各個折射率作為各個試樣1~30的第1層膜的折射率。表6示出了各個試樣1~30的測定結(jié)果。
(2-4)形狀變化的觀測將波長405nm的光用透鏡系統(tǒng)聚光成峰強度120mW/mm2的光,并將該光照射到各個試樣1~30的該膜面上,觀察各個試樣1~30的膜面的外觀,同時,用表面粗糙度計測定各個試樣1~30的所述膜面的面形狀變化量。而且,在光照時間經(jīng)過100小時、150小時、200小時時進行上述觀察·測定,在光照過程中,各個試樣1~30保持在溫度85℃、相對濕度5%的環(huán)境下。表6示出了各個試樣1~30的觀察·測定結(jié)果。表6中的“◎”、“○”、“△”、“×”的基準如下。
◎即使經(jīng)過200小時后也沒有變化○經(jīng)過150小時后沒有變化,但經(jīng)過200小時后有變化
△經(jīng)過100小時后沒有變化,但經(jīng)過150小時后有變化×經(jīng)過100小時后看到了膜的剝離或開裂的發(fā)生,形成了面形狀變化量在0.2μm或0.2μm以上的凹部。
(2-5)反射率的特性評價用奧林匹斯(Olympus)制造的透鏡反射率測定儀USPM-250測定各個試樣1~30在波長350~900nm波長區(qū)域中的膜面反射率(%)。表6示出了各個試樣1~30的測定結(jié)果。表中,“○”、“△”、“×”的基準如下。
○最小反射率Rmin的波長在350~500nm,其最小反射率Rmin在0.5%或0.5%以下且分光反射率的周期上下方向變動幅度于低反射區(qū)域為1.0%或1.0%以下△最小反射率Rmin的波長在350~500nm,其最小反射率Rmin在0.5%或0.5%以下且分光反射率的周期上下方向變動幅度于低反射區(qū)域為1.5%或1.5%以下×不在上述○、△范圍還有,關(guān)于各個試樣1~30的反射率的特性,圖5示出了3層結(jié)構(gòu)的典型例子的試樣2,4,5,13的波長-反射率特性圖;圖6示出了5層結(jié)構(gòu)的典型例子的試樣15,16,17的波長-反射率特性圖;圖7示出了7層結(jié)構(gòu)的典型例子的試樣20,22,27的波長-反射率特性圖。
(2-6)耐擦傷性的評價用沾有異丙醇或日本棉棒(株)社制造的B4透鏡清洗液(商品名稱)的棉棒施以荷重為5~10g的負荷擦拭各個試樣1~30的膜面,每擦10次,用顯微鏡觀察各個試樣1~30的膜面,觀察各個試樣1~30的膜面上是否有膜的剝離。表6示出了各個試樣1~30的觀察結(jié)果。表6中,“◎”、“○”、“×”的基準如下。
◎擦100次也沒有看到膜的剝離○擦30次沒有看到膜的剝離,但擦到100次時看到了膜的剝離×擦到30次時看到了膜的剝離(2-7)耐環(huán)境性的評價對于各個試樣1~30進行耐熱試驗與高溫高濕試驗,由此2種試驗來評價各個試樣1~30的耐環(huán)境性。耐熱試驗是將各試樣1~30置于溫度85℃、溫度90℃的各種溫度環(huán)境下168小時,然后置于室溫環(huán)境下而觀察各個試樣1~30的膜面的外觀。另一方面,高溫高濕試驗是將各試樣1~30置于溫度60℃、濕度90%的環(huán)境下168小時,然后置于室溫環(huán)境下而觀察各個試樣1~30的膜面的外觀。表6示出了各個試樣1~30的耐環(huán)境性的評價結(jié)果。表6中,“◎”、“○”、“×”的基準如下。
◎在耐熱試驗(溫度90℃)與高溫高濕試驗的兩個試驗中,沒有看到開裂或膜的剝離○在耐熱試驗(溫度85℃)與高溫高濕試驗的兩個試驗中,沒有看到開裂或膜的剝離,但在耐熱試驗(溫度85℃)中,看到了開裂或膜的剝離×在耐熱試驗(溫度85℃)或高溫高濕試驗的兩個試驗的任何一個試驗中看到了開裂或膜的剝離(2-8)綜合評價根據(jù)上述(2-1)~(2-7)的結(jié)果,從其是否最適合作為物鏡(是否達到實用水平)著眼,對各個試樣1~30進行綜合評價。表6示出了各個試樣1~30的評價結(jié)果。表6中的“◎”、“○”、“△”、“×”的基準如下。
◎已經(jīng)遠遠超過實用水平(在上述(2-4)~(2-7)的項目中2個或2個以上為◎,沒有×)○已經(jīng)超過實用水平(在上述(2-4)~(2-7)的項目中有1個◎或沒有,但沒有△、×)△達到實用水平(沒有上述的◎、○,但上述(2-4)~(2-7)的項目中沒有×)×沒有達到實用的水平(在上述(2-4)~(2-7)的項目中至少有一個×)再是,在試樣1~30中,作為構(gòu)成基材的“含具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的聚合物的樹脂”,是用按照上述(1-1-1)、(1-1-2)的制造方法的任意樹脂來制作基材的,此外,制造1種含有上述實施方案中記載的降冰片烯類開環(huán)聚合物加氫物的任意樹脂,把此樹脂作為基材來制作與試樣1~30同樣的試樣,進行與上述(2-1)~(2-8)同樣的試樣特性、性質(zhì)等的測定·評價。雖然這里沒有給出測定·評價結(jié)果,但是與試樣1~30是同樣的。
表6
由表6所示可知,在具備3層結(jié)構(gòu)膜構(gòu)成的試樣1~13、29中,第1層的膜厚在15~15000nm范圍之外的試樣9、12沒有得到良好的結(jié)果,而第1層膜的膜厚在50~15000nm范圍內(nèi)的試樣1~8、10、11、13得到了良好的結(jié)果,特別是從試樣3~8、10、11的結(jié)果可知其第1層膜的膜厚為100~15000nm是優(yōu)選的,從試樣4~8、10的結(jié)果可知,第1層的膜厚為500~12000nm為更優(yōu)選。還有,由試樣29的結(jié)果可知,第2層的折射率小于1.7,最小反射率Rmin變成0.5%或0.5%以上,所以反射率特性差。
在具備5層結(jié)構(gòu)膜構(gòu)成的試樣14~18中,從第1層的膜厚在50~15000nm范圍之外的試樣18可知,它沒有得到良好的結(jié)果,而第1層的膜厚在50~15000nm范圍之內(nèi)的試樣14~17,得到了良好的結(jié)果。
在具備7層結(jié)構(gòu)膜構(gòu)成的試樣19~28、30中,從第1層的膜厚在50~15000nm范圍之外的試樣28可知,它沒有得到良好的結(jié)果,而第1層的膜厚在50~15000nm范圍之內(nèi)的試樣19~27,得到了良好的結(jié)果。還有,由試樣30的結(jié)果可知,第1層的折射率大于1.7時,膜面的外觀有變化,面形狀變化量也大。
進而,由試樣13、21的結(jié)果可知,第1層的折射率在基材的折射率的±10%范圍外以及分光反射率的周期上下方向變動幅度于低反射區(qū)域變成1.5%或1.5%以上,不能說是優(yōu)異的反射率特性。
本實施例2是用與如圖2、3、4中所示的各個基材40、50、60對應(yīng)(相當(dāng))的基材制作多種試樣,并測定·評價所制作的各個試樣的特性、性質(zhì)等。
(3)試樣41~54的制作(3-1)基材A、B、C的制作(3-1-1)基材A的制作按照上述實施例1的(1-1-1)、(1-1-2)的項目中所記載的制造方法制作與圖2的基材40相對應(yīng)的基材,把它作為基材A。表7示出了基材A的透鏡特性。關(guān)于基材A的透鏡特性,把光源的設(shè)計基準波長作為405nm、“NA”作為與圖2的成形物42相當(dāng)?shù)某尚挝锏南穹綌?shù)值孔徑、“P1”為與圖2的成形物41相當(dāng)?shù)某尚挝锏慕S光焦度、“P2”為與圖2的成形物42相當(dāng)?shù)某尚挝锏慕S光焦度、“d2”為與圖2的成形物42相當(dāng)?shù)某尚挝锕廨S上的厚度、“f2”為成形物(相當(dāng)于圖2的成形物42的成形物)對波長405nm的光的焦距時,NA=0.85,P1=0,|P1/P2|=0,d2/f2=1.31,f2=2.2mm。
表7
非球面系數(shù)
衍射面系數(shù)
表7中的上面第1表記載的“光學(xué)元件A”是與圖2的成形物41相當(dāng)?shù)?;“光學(xué)元件B”是與圖2的成形物42相當(dāng)?shù)模弧癝1”是與圖2的表面41a相當(dāng)?shù)拿?,“S2”是與圖2的里面41b相當(dāng)?shù)拿妫癝3”是與圖2的里面42b相當(dāng)?shù)拿?,“S4”是與圖2的表面42a相當(dāng)?shù)拿?,“r(mm)”是近軸曲率半徑,“d(mm)”是光軸上的厚度,“N780”是對波長780nm的光的折射率,“N650”是對波長650nm的光的折射率,“N405”是對波長405nm的光的折射率,“νd”是阿貝數(shù)。
表7中的從上數(shù)第2表所記載的S1、S2、S3、S4各面形成了由下述公式(101)所示的非球面形狀。
X=h2/r1+1-(1+κ)h2/r2+Σi=210A2ih2i---(101)]]>在上述式(101)中,“X”是光軸方向的軸(以光的進行方向為正),“h”是與光軸垂直方向的軸(距光軸的高度),“r”是近軸曲率半徑,“κ”是圓錐系數(shù),“A”是非球面系數(shù)。
表7中的從上數(shù)的第3個表所記載的S1、S2的各面具有按下述式(102)所示的光程差函數(shù)Ωb(mm)的衍射結(jié)構(gòu)。
Φb=nΣj=15b2jh2j---(102)]]>上述式(102)中的“b”是衍射面系數(shù)。
(3-1-2)基材B的制作按照上述實施例1的(1-1-1)、(1-1-2)中所記載的制造方法制作與圖3的基材50相對應(yīng)的基材,把它作為基材B。表8示出了基材B的透鏡特性。關(guān)于基材B的透鏡特性,把光源的設(shè)計基準波長作為405nm、“NA”作為與圖3的成形物52相當(dāng)?shù)某尚挝锏南穹綌?shù)值孔徑、“f”為成形物(與圖3的成形物52相當(dāng)?shù)某尚挝?對波長405nm的光的焦距、“β”為與圖3的成形物52相當(dāng)?shù)某尚挝锏耐哥R倍率時,NA=0.85,f=1.76nm,β=0.368。
表8
非球面系數(shù)
表8中,“物鏡”是相當(dāng)于此基材B的,“面的編號1”,“第1面”與圖3的表面51a相當(dāng),“面的編號2”,“第2面”是相當(dāng)于圖3的里面51b的面,“面的編號3”,“第3面”是相當(dāng)于圖3的里面52b的面,“面的編號4”是相當(dāng)于圖3的表面52a的面,“r(mm)”是近軸曲率半徑,“d(mm)”是光軸上的厚度,“N”是對波長405nm的光的折射率,“νd”是阿貝數(shù)。
表8中,關(guān)于第二個表的記載,第1面、第2面、第3面的各個面,形成為用上述公式(101)表示的非球面形狀。
(3-1-3)基材C的制作按照上述實施例1的(1-1-1)、(1-1-2)的項目中所記載的制造方法制作與圖4的基材60相對應(yīng)的基材,把它作為基材C。表9示出了基材C的透鏡特性。關(guān)于基材C的透鏡特性,在以405nm作為光源的設(shè)計基準波長、“NA”作為像方數(shù)值孔徑、“f”為焦距、“d”為光軸上的厚度時,NA=0.85,f=1.76nm,d/f=1.47。
表9λ=405[nm]f=1.765[mm]NA=0.85倍率=0r(mm) d(mm) n νd1*1.17503 2.602 1.5252359.52*-1.04152 0.3573 ∞0.100 1.6195030.04 ∞0.000*;非球面非球面系數(shù)第1面κ=-0.682004A4=0.180213E-01A6=0.368416E-02A8=0.140365E-02A10=0.342876E-03A12=-0.311534E-04A14=0.103341E-03A16=0.141728E-04第2面κ=-29.373780A4=0.297543E+00A6=-0.423018E+00A8=0.295535E+00A10=-0.829290E-01A12=-0.252257E-03表9中,“1*”,“第1面”與圖4的表面60a相當(dāng),“2*”,“第2面”是與圖4的里面60b相當(dāng)?shù)拿?,“r(mm)”是近軸曲率半徑,“d(mm)”是光軸上的厚度,“n”是對波長405nm的光的折射率,“νd”是阿貝數(shù)。
關(guān)于表9中的記載,第1面、第2面各面,形成為用上述式(101)表示的非球面形狀。
(3-2)試樣41~54的制作用已知的真空蒸鍍技術(shù),在上述制作的各個基材A、B、C上形成2層或2層以上的膜。表10~表13表示在各個基材A、B、C上所形成的膜的成膜形式。表10~表13中,“第1層”的膜是直接在基材A、B、C的任何一個基材上成膜得到的膜,“第m層(m為2(或2)以上的正整數(shù))”的膜是在第(m-1)層的膜上形成的膜。
本發(fā)明的實施可緩解進口羊毛緊缺狀況,為國家節(jié)省外匯,還可減少畜牧業(yè)損失,增加畜牧業(yè)的收入;還可減少毛紡企業(yè)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的損失,節(jié)約了生產(chǎn)成本,實現(xiàn)有限資源再利用,還可拉動相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈,給社會增加就業(yè)機會。
表一 同臺機133.3±2.0dtex/30f蛋白纖維與粘膠纖維可紡性對比
表二 蛋白纖維性能與其它纖維性能的比較
本發(fā)明的產(chǎn)品可紡性較粘膠纖維好,干斷裂強度和濕斷裂強度均優(yōu)于羊毛的平均值。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例來詳細說明本發(fā)明的納米銀系無機抗菌生物蛋白纖維及其制備方法和應(yīng)用,所述的實施例是為了更好的解釋本發(fā)明,而不是對本發(fā)明權(quán)利要求保護范圍的限制,所有基于本發(fā)明基本思想的<p>表11
表12
表13
在各個基材A、B、C上,按表10~表13中的成膜形式1~20中的任何一個形成2層或2層以上的膜,把它們作為試樣41~54。各個試樣41~54的基材A、B、C與成膜形式1~20的組合示于表14中。在表14中,“S1”是與圖2的表面41a、圖3的表面51a和圖4的表面60a相當(dāng)?shù)拿妫癝2”是與圖2的里面41b、圖3的里面51b和圖4的里面60b相當(dāng)?shù)拿?,“S3”是與圖2的里面42b和圖3的里面52b相當(dāng)?shù)拿?,“S4”是與圖2的表面42a和圖3的表面52a相當(dāng)?shù)拿妗?br>
表14
(4)各個試樣的特性、形狀等的測定·評價對上述制作的各個試樣41~54進行下述的特性、性質(zhì)等的測定·評價。
(4-1)膜厚的測定按照上述實施例1的(2-2)的項目中所記載的方法對各個試樣41~54第1層的膜厚(nm)進行測定。在膜厚的測定中,對由基材C構(gòu)成的各個試樣41、42、51,以相當(dāng)于圖4的里面60b的面為測定對象;對由基材B構(gòu)成的各個試樣43~46、52,以相當(dāng)于圖3的表面52a的面為測定對象;對由基材A構(gòu)成的各個試樣47~50、53、54,以相當(dāng)于圖2的表面42a的面為測定對象。測定相當(dāng)于這些里面60b、表面52a和表面42a的各個面的中央部位的第1層膜的厚度,把此測定值作為各個試樣41~54的第1層膜的厚度。在表15中示出了各個試樣41~54的測定結(jié)果。
(4-2)折射率的測定用橢圓儀測定各個試樣41~54的第1層膜的折射率。折射率的測定中,對由基材C構(gòu)成的各個試樣41、42、51,以相當(dāng)于圖4的里面60b的面為測定對象;對由基材B構(gòu)成的各個試樣43~46、52,以相當(dāng)于圖3的表面52a的面為測定對象;對由基材A構(gòu)成的各個試樣47~50、53、54,以相當(dāng)于圖2的表面42a的面為測定對象。在表15示出了各個試樣41~54的測定結(jié)果。在實際的折射率測定中,用玻璃板代替各個試樣41~54的基材A、B、C,制作模擬試樣41~54(成膜形式與上述的(3-2)一樣),用橢球儀測定各個模擬試樣41~54的第1層膜的折射率,把測定的各個折射率來作為各個試樣41~54的第1層膜的折射率。
(4-3)形狀變化的觀測在溫度85℃、相對濕度5%的環(huán)境下,把具有光強度25mw/cm2的波長405nm的激光用準直透鏡變成平行光,用此光照射各個試樣41~54。對于由基材C構(gòu)成的各個試樣41、42、51,從相當(dāng)于圖4的表面60a的面上入射光;對于由基材B構(gòu)成的各個試樣43~46、52,從相當(dāng)于圖3的表面51a的面上入射光;對于由基材A構(gòu)成的各個試樣47~50、53、54,從圖2的表面41a的面上入射光。
經(jīng)過100小時、150小時、200小時的光照時間后,觀察各個試樣41~54的外觀,同時用表面粗糙度計測定各個試樣41~54的面形狀變化量。對由基材C構(gòu)成的各個試樣41、42、51,以相當(dāng)于圖4的里面60b的面為觀察·測定對象;對由基材B構(gòu)成的各個試樣43~46、52,以相當(dāng)于圖3的表面52a的面為觀察·測定對象;對由基材A構(gòu)成的各個試樣47~50、53、54,以相當(dāng)于圖2的表面42a的面為觀察·測定對象。表15中列出了各個試樣41~54的觀察·測定結(jié)果。表15中的“◎”、“○”、“△”、“×”的基準與實施例1的(2-4)中所記載的內(nèi)容一樣。
(4-4)耐擦傷性的評價對各個試樣41~54,按照上述實施例1的(2-6)的項目中的記載來觀察膜有沒有發(fā)生剝離。對由基材C構(gòu)成的各個試樣41、42、51,以相當(dāng)于圖4的里面60b的面為觀察對象;對由基材B構(gòu)成的各個試樣43~46、52,以相當(dāng)于圖3的表面52a的面為觀察對象;對由基材A構(gòu)成的各個試樣47~50、53、54,以相當(dāng)于圖2的表面42a的面為觀察對象。表15中列出了各個試樣41~54的觀察結(jié)果。表15中的“◎”、“○”、“×”的基準與實施例1的(2-6)的項目中所記載的內(nèi)容一樣。
(4-5)耐環(huán)境性的評價按照上述實施例1的(2-7)的項目中所記載的那樣來對各個試樣41~54進行耐環(huán)境性的評價。對各個試樣41~54,以成了膜的整個面為評價對象。表15示出了各個試樣41~54的耐環(huán)境性的評價結(jié)果。表15中的◎、○、×的基準與實施例1的(2-7)的項目中所記載的內(nèi)容同樣。
(4-6)綜合評價根據(jù)上述(4-1)~(4-5)的結(jié)果,從其是否最適合作為物鏡(是否達到實用水平)著眼,對各個試樣41~54進行綜合評價。表15示出了各個試樣41~54的評價結(jié)果。表6中的“◎”、“○”、“△”、“×”的基準如下。
◎已經(jīng)遠遠超過實用水平(在上述(4-3)項為◎、上述(4-4)、(4-5)兩項中的任何一個為◎而另一為○或◎)○已經(jīng)超過實用水平(在上述(4-3)、(4-4)、(4-5)這3項中有1個◎另2個為○或上述(4-3)、(4-4)、(4-5)三者全為○)△達到實用水平(上述(4-3)、(4-4)、(4-5)3項為△,沒有×)×沒有達到實用的水平(在上述(4-3)、(4-4)、(4-5)各項中至少有1個×)再是,試樣41~54中,作為用按照上述(1-1-1)、(1-1-2)的制造方法的任意樹脂作為構(gòu)成基材的“含具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的聚合物的樹脂”來作為基材A、B、C,此外,制造1種含有上述實施方案中記載的降冰片烯類開環(huán)聚合物加氫物的任意樹脂,把此樹脂作為基材制作與試樣41~54同樣的試樣,與上述(4-1)~(4-6)同樣進行試樣的特性、性質(zhì)等的測定、評價。雖然這里沒有給出測定、評價結(jié)果,但是與試樣41~54同樣的。
表15
權(quán)利要求
1.一種物鏡,用于將具有350~450nm特定波長的單色光會聚在光信息記錄介質(zhì)上,同時該物鏡是面向光信息記錄介質(zhì)放置的,該物鏡包括透鏡基材,其包含具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的聚合物樹脂;第一膜,其對波長為405nm的光的折射率小于1.7;第二膜,其對波長為405nm的光的折射率等于或大于1.7;及第三膜,其對波長為405nm的光的折射率等于或小于1.55;其中所述第一膜、第二膜和第三膜均設(shè)置于透鏡基材上;所述第一膜設(shè)置于透鏡基材與第二膜之間;所述第二膜設(shè)置于第一膜與第三膜之間;及所述第一膜的厚度為50~15000nm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的物鏡,其中所述第一膜的厚度為100~15000nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的物鏡,其中所述第一膜的厚度為500~12000nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的物鏡,其中所述第一膜包含選自下列的材料氧化硅,氟化鎂,氟化鋁,氟化釔,氟化鉛,氟化鈰,氟化釹,氟化鑭,氧化鋁,及其混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的物鏡,其中所述第二膜包含選自下列的材料氧化鉿,氧化鋯,氧化釔,氧化鑭,鋁酸鑭,鈦酸鑭,鈦酸鐠,氧化鉭,氧化鈦,氧化鈮,及其混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的物鏡,其中所述第三膜包含選自下列的材料氧化硅,氟化鎂,氟化鋁,氟化釔,及其混合物;以及氧化硅與氧化鋁的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的物鏡,其中所述第一膜對波長為405nm的光的折射率,在所述透鏡基材對波長為405nm的光的折射率的±10%范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的物鏡,其中形成所述透鏡基材的聚合物樹脂包含重均分子量(Mw)為1000~1000000的脂環(huán)烴共聚物,該共聚物包含具有下面式(1)所示脂環(huán)結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元(a);及具有下面式(2)或(3)所示鏈狀結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元(b),條件是重復(fù)單元(a)和重復(fù)單元(b)的總重量為90%重量或90%重量以上;及重復(fù)單元(b)的總重量為1%重量或1%重量以上,并小于10%重量,式(1) 式(2) 式(3) 其中式(1)中的X代表脂環(huán)烴基;式(1)、式(2)、式(3)中的R1至R13各自獨立地代表氫原子,鏈狀烴基,鹵原子,烷氧基,羥基,醚基,酯基,氰基,酰胺基,酰亞胺基,甲硅烷基,及被極性基團(鹵原子、烷氧基、羥基、醚基、酯基、氰基、酰胺基、酰亞胺基或甲硅烷基)取代的鏈狀烴基;及式(3)中的“……”代表碳-碳飽和鍵或碳-碳不飽和鍵。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的物鏡,其中形成所述透鏡基材的聚合物樹脂包含嵌段共聚物,該嵌段共聚物包含聚合物嵌段[A]和聚合物嵌段[B],其中聚合物嵌段[A]包含下面式(11)所示的第一重復(fù)單元;聚合物嵌段[B]包含下面組合之一的重復(fù)單元(i)下面式(11)所示的第一重復(fù)單元與下面式(12)所示的第二重復(fù)單元的組合;(ii)下面式(11)所示的第一重復(fù)單元與下面式(13)所示的第三重復(fù)單元的組合;及(iii)下面式(11)所示的第一重復(fù)單元、下面式(12)所示的第二重復(fù)單元與下面式(13)所示的第三重復(fù)單元的組合;式(11) 在式(11)中,R1代表氫原子或具有1~20個碳原子的烷基;R2至R12各自獨立地代表具有1~20個碳原子的烷基,羥基,具有1~20個碳原子的烷氧基或鹵素基團,式(12) 在式(12)中,R13代表氫原子或者具有1~20個碳原子的烷基,式(13) 在式(13)中,R14和R15各自獨立地代表氫原子或者具有1~20個碳原子的烷基。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的物鏡,其中形成所述透鏡基材的聚合物樹脂包含氫化降冰片烯的開環(huán)聚合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的物鏡,其中所述透鏡基材在其面向光信息記錄介質(zhì)的表面上具有第一膜、第二膜和第三膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的物鏡,其中所述透鏡基材包括布置在該透鏡基材的光源一側(cè)的第一光學(xué)元件;及布置在該透鏡基材的光信息記錄介質(zhì)一側(cè)的第二光學(xué)元件,其中所述第二光學(xué)元件具有正的近軸光焦度,且該物鏡滿足下面的式(41)和式(42)式(41)|P1/P2|≤0.2式(42)0.8≤d2/f2≤1.8其中在式(41)中,P1代表第一光學(xué)元件的近軸光焦度,P2代表第二光學(xué)元件的近軸光焦度;及在式(42)中,d2代表第二光學(xué)元件在光軸上的厚度,f2代表第二光學(xué)元件的焦距。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的物鏡,其中所述透鏡基材包括位于該透鏡基材面向光源的表面上的第一光學(xué)元件;及位于該透鏡基材面向光信息記錄介質(zhì)的表面上的第二光學(xué)元件,其中所述第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件都具有正的近軸光焦度,且該物鏡滿足下面的式(51)和式(52)式(51)0.8≤NA式(52)0.2≤β<0.5其中在式(51)中,NA代表成像一側(cè)的數(shù)值孔徑;及在式(52)中,β代表第二光學(xué)元件的透鏡放大倍數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的物鏡,其中所述透鏡基材包含單一組分,且該物鏡滿足下面的式(60),式(60)0.8≤d/f≤1.8其中在式(60)中,d代表物鏡在光軸上的厚度,f代表物鏡對波長為405nm的光的焦距。
15.一種光拾取裝置,包括根據(jù)權(quán)利要求1的物鏡和發(fā)射350~450nm特定波長的單色光的光源。
全文摘要
本發(fā)明涉及在提高膜的耐擦傷性能的同時又能抑制基材表面的形狀變化的物鏡及用該物鏡的光拾取裝置。其中本發(fā)明涉及的物鏡15是在與光信息記錄介質(zhì)對置配置的狀態(tài)下把由波長350~450nm中的特定波長的單色光構(gòu)成的光束聚光在所述光信息記錄介質(zhì)上,它包括由含具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的聚合物樹脂構(gòu)成的基材40、對波長405nm的光的折射率不足1.7的第1膜43、對波長405nm的光的折射率在1.7或1.7以上的第2膜44、對波長405nm的光的折射率在1.55或1.55以下的第3膜45,其中第1膜43的膜厚為50~15000nm。
文檔編號G02B1/10GK1680829SQ200510063790
公開日2005年10月12日 申請日期2005年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月7日
發(fā)明者太田達男, 野崎隆 申請人:柯尼卡美能達精密光學(xué)株式會社