JP2012167245A - フォトクロミック組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 分子内に2つの水酸基を有する分子量400〜3000のポリジオール化合物(A1成分)、分子内に2つのイソシアネート基を有するジイソシアネート化合物(A2成分)、分子内に2つのイソシアネート基と反応しうる官能基を有する分子量50〜300の鎖延長剤(A3成分)、分子内に少なくとも1つ、または2つのイソシアネート基と反応しうる基を含有し、例えば、分子内にピペリジン構造を有する機能性付与化合物(A4成分)を反応させて得られるポリウレタン樹脂(A成分)と、フォトクロミック化合物(B成分)を含むフォトクロミック組成物。
【選択図】 なし
Description
(B)フォトクロミック化合物を含んでなるフォトクロミック組成物であり、
前記(A)成分が、
(A1)分子内に2つの水酸基を有する分子量400〜3000のポリジオール化合物と、
(A2)分子内に2つのイソシアネート基を有するジイソシアネート化合物と、
(A3)分子内に2つのイソシアネート基と反応しうる官能基を有する分子量50〜300の鎖延長剤と、
(A4)分子内に1、または2つのイソシアネート基と反応しうる基を有し、かつ、分子内に、ピペリジン構造、ヒンダードフェノール構造、トリアジン構造、またはベンゾトリアゾール構造を有する機能性付与化合物と、
を反応して得られるポリウレタン樹脂であることを特徴とするフォトクロミック組成物。中でも、前記(A4)機能性付与化合物が、ピペリジン構造を有する化合物であることが好ましい。
n1:n2:n3:n4=0.30〜0.89:1.00:0.10〜0.69:0.01〜0.20となる量比である〔1〕に記載のフォトクロミック組成物。
(I)平滑な基材上に前記〔7〕に記載のフォトクロミック組成物を延展せしめた後に乾燥することにより(C)有機溶媒を除去し、(A)ポリウレタン樹脂と、該(A)ポリウレタン樹脂中に分散した(B)フォトクロミック化合物とを含んでなるフォトクロミック性接着シートを準備する工程、および
(II)互いに対向する2枚の光学シート又は光学フィルムの間に上記フォトクロミック性接着シートを介在させて該2枚の光学シート又は光学フィルムを接合することにより前記積層構造を作成する工程、
を含んでなることを特徴とする方法。
従来のフォトクロミック性接着剤又はバインダーに使用されているポリウレタン樹脂は、ヒンダードアミン光安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等を添加し、フォトクロミック化合物、さらにはポリウレタン樹脂の耐久性を向上している。これに対し、本発明のフォトクロミック組成物のA成分は、ヒンダードアミン光安定性能、酸化防止性能、または紫外線吸収性能等の機能性を付与する構造を、分子内に有するポリウレタン樹脂である。そして、下記に詳述する特定のモノマー成分から得られる該ポリウレタン樹脂を含むフォトクロミック組成物が、優れた耐熱性、耐久性、フォトクロミック特性を示し、かつ、ポリカーボネートのような光学シートとの密着性を向上できる。
(A1)分子内に2つの水酸基を有する分子量400〜3000のポリジオール化合物(以下、単にA1成分ともいう。)と、
(A2)分子内に2つのイソシアネート基を有するジイソシアネート化合物(以下、単にA2成分ともいう。)と、
(A3)分子内に2つのイソシアネート基と反応しうる官能基を有する分子量50〜300の鎖延長剤(以下、単にA3成分ともいう。)と、
(A4)分子内に1、または2つのイソシアネート基と反応しうる基を有し、かつ、分子内に、ピペリジン構造、ヒンダードフェノール構造、トリアジン構造、またはベンゾトリアゾール構造を有する機能性付与化合物(以下、単にA4成分、機能性付与化合物ともいう。)を反応して得られるポリウレタン樹脂を使用しなければならない。
A1成分のポリジオール化合物は、生成するA成分としてポリウレタン樹脂が高架橋体になり過ぎず、有機溶剤に可溶であるという理由から分子中に含まれる水酸基数は2である。
本発明でA2成分として使用される“分子内に2つのイソシアネート基を有するジイソシアネート化合物”としては、脂肪族ジイソシアネート化合物、脂環式ジイソシアネート化合物、芳香族ジイソシアネート化合物、及びこれらの混合物が使用される。これらの中でも、耐候性の観点から脂肪族ジイソシアネート化合物及び/又は脂環式ジイソシアネート化合物を使用することが好ましい。また、同様の理由からA2成分のジイソシアネート化合物の30質量%以上、特に50質量%以上は脂肪族ジイソシアネート化合物であることが好ましい。なお、A2成分としてジイソシアネート化合物を用いる理由は、有機溶剤への溶解性などを考慮した結果である。分子内に3つ以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物を主として使用した場合には、得られるポリウレタン樹脂の架橋密度が高くなり、有機溶剤への溶解性が低下するため好ましくない。
テトラメチレン−1,4−ジイソシアネート、ヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネート、オクタメチレン−1,8−ジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサン−1,6−ジイソシアネートなどの脂肪族ポリイソシアネート化合物、
シクロブタン−1,3−ジイソシアネート、シクロヘキサン−1,3−ジイソシアネート、シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、2,4−メチルシクロヘキシルジイソシアネート、2,6−メチルシクロヘキシルジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)の異性体混合物、ヘキサヒドロトルエン−2,4−ジイソシアネート、ヘキサヒドロトルエン−2,6−ジイソシアネート、ヘキサヒドロフェニレン−1,3−ジイソシアネート、ヘキサヒドロフェニレン−1,4−ジイソシアネート、1,9−ジイソシアナト−5−メチルノナン、1,1−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、2−イソシアナト−4−[(4−イソシアナトシクロヘキシル)メチル]−1−メチルシクロヘキサン、2−(3−イソシアナトプロピル)シクロヘキシルイソシアネートなどの脂環式ポリイソシアネート化合物、又は
フェニルシクロヘキシルメタンジイソシアネート、4,4’−メチレンビス(フェニルイソシアネート)の異性体混合物、トルエン−2,3−ジイソシアネート、トルエン−2,4−ジイソシアネート、トルエン−2,6−ジイソシアネート、フェニレン−1,3−ジイソシアネート、フェニレン−1,4−ジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアナトメチル)ベンゼン、キシリレンジイシシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、1,3−ジイソシアナトメチルベンゼン、4,4’−ジイソシアナト−3,3’−ジメトキシ(1,1’−ビフェニル)、4,4’−ジイソシアナト−3,3’−ジメチルビフェニル、1,2−ジイソシアナトベンゼン、1,4−ビス(イソシアナトメチル)−2,3,5,6−テトラクロロベンゼン、2−ドデシル−1,3−ジイソシアナトベンゼン、1−イソシアナト−4−[(2−イソシアナトシクロヘキシル)メチル]2−メチルベンゼン、1−イソシアナト−3−[(4−イソシアナトフェニル)メチル)−2−メチルベンゼン、4−[(2−イソシアナトフェニル)オキシ]フェニルイソシアネートなどの芳香族ポリイソシアネート化合物
を挙げることができる。
本発明でA3成分として使用される鎖延長剤は、分子内に2つのイソシアネート基と反応しうる官能基を有する分子量50〜300の化合物である。該A3成分は、ポリウレタン樹脂を合成する際の鎖延長剤として機能するものであり、鎖延長剤としてA3成分を用いることにより、本発明のポリウレタン樹脂の分子量、耐熱性、フォトクロミック特性などの制御が可能となる。該鎖延長剤の分子量が50未満の場合には、得られるポリウレタン樹脂が硬くなりすぎる傾向があり、耐熱性は向上するものの密着性やフォトクロミック特性が低下する。一方で該鎖延長剤の分子量が300を越える場合には、得られるポリウレタン樹脂が柔らかくなりすぎる傾向があり、耐熱性、密着性、フォトクロミック特性のいずれも低下する。よって、該鎖延長剤の分子量は、50〜250であることがより好ましく、55〜200であることが最も好ましい。
本発明で使用されるA4成分は、分子内に1、または2つのイソシアネート基と反応しうる基を有し、かつ、分子内に、ピペリジン構造、ヒンダードフェノール構造、トリアジン構造、またはベンゾトリアゾール構造を有する化合物である。
本発明でA4成分として使用されるピペリジン構造を有する機能性付与化合物としては、下記一般式(i)で示される構造を分子内に有する化合物が好適に使用できる。
R1、R2、R3、及びR4は、それぞれ、炭素数1〜4のアルキル基であり、特に、メチル基であることが好ましい。)。そして、上記ピペリジン環の窒素原子、または、4位の炭素原子にイソシアネート基と反応しうる基を有する化合物が、ピペリジン構造を有する機能性付与化合物に該当する。
R1、R2、R3、及びR4は、前記一般式(i)におけるものと同義であり、
R5は、炭素数1〜10アルキル基、または水素原子であり、
R6は炭素数1〜20のアルキレン基、又は炭素数3〜20のポリメチレン基であり、aは0または1であり、
Xは、イソシアネート基と反応しうる基である。)。
R7、R8、R9、及びR10は、それぞれ、炭素数1〜4のアルキル基であり、
R11は、炭素数1〜20のアルキレン基、又は炭素数3〜20のポリメチレン基であり、
R12は、炭素数1〜20のアルキレン基、又は炭素数3〜20のポリメチレン基であり、bは0または1であり、
Yは、イソシアネート基と反応しうる基である。)で示される化合物も、好適に使用できる。
R13、R14、R15、及びR16は、それぞれ独立に炭素数1〜4のアルキル基であり、
R17は、炭素数1〜20のアルキレン基、または炭素数3〜20のポリメチレン基であり、cは0または1であり、
R18は、炭素数1〜20のアルキレン基、または炭素数3〜20のポリメチレン基であり、
Zは、イソシアネート基と反応しうる基である。)で示される化合物も、好適に使用できる。
R19、R20、R21、及びR22は、それぞれ、炭素数1〜4のアルキル基であり、
R23は、炭素数1〜20のアルキレン基、または炭素数3〜20のポリメチレン基であり、R24は、炭素数1〜20のアルキレン基、または炭素数3〜20のポリメチレン基あり、
V及びWは、それぞれ、イソシアネート基と反応しうる基である。)
上記一般式(4)において、R19、R20、R21、及びR22は、それぞれ独立に炭素数1〜4のアルキル基であるが、4つのアルキル基全てメチル基であることが好ましい。
R24は、炭素数1〜20のアルキレン基、または炭素数3〜20のポリメチレン基あり、好ましくは炭素数1〜10のアルキレン基、または炭素数3〜10のポリメチレン基である。なお、dは0または1であり、dが0の場合には、Vが直接ピペリジン環に結合するものを指す。
本発明でA4成分として使用されるヒンダードフェノール構造を有する機能性付与化合物としては、下記一般式(ii)で示される構造を分子内に有する化合物が好適に使用できる。
R25、R26、R27、及びR28は、それぞれ、炭素数1〜18アルキル基、または水素原子であり、
R25、またはR26の少なくともどちらか一方は、炭素数4以上のアルキル基である。)。そして、上記構造の1位の炭素原子にイソシアネート基と反応しうる基を有する化合物が、ヒンダードフェノール構造を有する機能性付与化合物となる。上式(ii)における4位の水酸基は、R25とR26の少なくとも一方がアルキル基であるため、その立体障害の影響からイソシアネート基とは反応しにくい。そのため、4位の水酸基は、イソシアネート基と反応しうる基とはならない。
R25、R26、R27、及びR28は、それぞれ、炭素数1〜18のアルキル基、または水素原子であり、R25、またはR26のうち少なくともどちらか一方は、炭素数4以上のアルキル基であり、
R29は、炭素数1〜10のアルキレン基、または炭素数3〜10のポリメチレン基であり、eは0または1であり、
Uは、イソシアネート基と反応しうる基である。)。
本発明でA4成分として使用されるトリアジン構造、またはベンゾトリアゾール構造を有する機能性付与化合物としては、下記一般式(iii)、(iv)で示される構造を分子内に有する化合物が好適に使用できる。
R30、R31、R32、R33、R34、及びR35は、それぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基、アルキルオキシ基、水素原子、アミノ基、水酸基、カルボキシル基、またはチオール基であり、
前記アルキル基、及びアルキルオキシ基は、アミノ基、水酸基、カルボキシル基、及びチオール基から選ばれる置換基を有していてもよく、
ただし、R30〜R35のうち、1つ、または2つの基は、イソシアネート基と反応しうる基である。)で示される化合物が好適に使用できる。
R36、及びR37は、それぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルキルオキシ基、水素原子、アリール基であり、
前記アルキル基、及びアルキルオキシ基は、イソシアネート基と反応しうる基を有していてもよく、ただし、該イソシアネート基と反応しうる基は、1つのみであり、
前記アリール基は、炭素数1〜5のアルキル基を置換基として有していてもよく、
R38は、水素原子、又はハロゲン原子である。)
上記一般式(7)において、R36、及びR37は、それぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基、又は炭素数1〜10アルキルオキシ基である。これらの基にはイソシアネート基と反応しうる基、具体的には、アミノ基、水酸基、カルボキシル基、酸クロライド基、またはチオール基を有していてもよい。ただし、該イソシアネート基と反応しうる基は、1つのみである。
これらA1成分、A2成分、A3成分およびA4成分を反応させてA成分を得る場合には、所謂ワンショット法又はプレポリマー法を採用することができ、たとえば次のような方法によって好適にA成分を得ることができる。
A1成分とA2成分とを反応さてウレタンプレポリマーを得、次いで該ウレタンプレポリマーとA3成分を反応させる。得られたウレタンポリマーに残存する末端イソシアネート基と分子内に1つのイソシアネート基と反応しうる基を有するA4成分を反応させることにより、本発明のA成分を製造することができる。
A1成分とA2成分とを反応さてウレタンプレポリマーを得、さらに分子内に2つのイソシアネート基と反応しうる基を有するA4成分を混合・反応させることにより、機能性付与構造を有するウレタンプレポリマーを得、次いで該ウレタンプレポリマーとA3成分を反応させることにより、本発明のA成分を製造することができる。
まず、分子内に1つのイソシアネート基と反応しうる基を有するA4成分と、イソシアネート基を3つ有するトリイソシアネート化合物を反応させ、側鎖に機能性付与構造を有するジイソシアネート化合物を合成する。このジイソシアネート化合物とA1成分、及びA2成分とを反応さてウレタンプレポリマーを得、次いでA3成分と反応させることにより、本発明のA成分を製造することができる。
上記方法において反応に使用するA1成分、A2成分、A3成分、およびA4成分の量比は適宜決定すればよいが、得られるポリウレタン樹脂の耐熱性、接着強度、フォトクロミック特性(発色濃度、退色速度、耐候性など)などのバランスの観点から、次のような量比とすることが好ましい。すなわち、A1成分に含まれる、“イソシアネート基と反応しうる官能基”(具体的には水酸基)の総モル数をn1とし、A2成分に含まれるイソシアネート基の総モル数をn2とし、A3成分に含まれる、“イソシアネート基と反応しうる官能基”(具体的にはアミノ基、水酸基、メルカプト基及び/又はカルボキシル基)の総モル数をn3とし、A4成分に含まれる“イソシアネート基と反応しうる官能基”(具体的にはアミノ基、水酸基、メルカプト基及び/又はカルボキシル基)の総モル数をn4としたときに、n1:n2:n3:n4=0.30〜0.89:1.00:0.1〜0.69:0.01〜0.20となる量比、特にn1:n2:n3:n4=0.35〜0.84:1.00:0.15〜0.64:0.01〜0.18となる量比とすることが好ましく、n1:n2:n3:n4=0.40〜0.79:1.00:0.20〜0.59:0.01〜0.15となる量比とすることが最も好ましい。
〔測定条件〕 昇温速度:10℃/分、測定温度範囲:30〜200℃、プローブ:先端径0.5mmの針入プローブ。
本発明のフォトクロミック組成物でB成分として用いるフォトクロミック化合物をとしては、クロメン化合物、フルギミド化合物、スピロオキサジン化合物、スピロピラン化合物などの公知のフォトクロミック化合物を何ら制限なく使用することが出来る。これらは、単独使用でもよく、2種類以上を併用しても良い。
本発明のフォトクロミック性組成物は、A成分およびB成分以外に、任意成分として(C)有機溶媒(以下、単にC成分ともいう。)、その他成分を含んでいてもよい。以下、これら任意成分について説明する。
本発明のフォトクロミック組成物に有機溶媒を添加することにより、ポリウレタン樹脂(A成分)とフォトクロミック化合物(B成分)、さらには、必要に応じて添加されるその他の成分が混合しやすくなり、組成物の均一性を向上させることができる。また、本発明のフォトクロミック組成物の粘度を適度に調整することができ、光学シート又はフィルムに本発明のフォトクロミック組成物を塗布するときの操作性および塗布層厚の均一性を高くすることもできる。なお、光学シート又はフィルムとして有機溶媒に侵され易い材質のものを使用した場合には、外観不良が生じたり、フォトクロミック特性が低下したりするという問題が発生することが懸念されるが、このような問題は、前記〔10〕として示した本発明の方法を採用することにより回避することが出来る。また、本発明のフォトクロミック性組成物においては、後述するように、様々な種類の溶媒が使用できるので、溶媒として光学シート又はフィルムを侵し難い溶媒を選択して使用することによっても上記問題の発生を防止することができる。
さらに、本発明で使用するフォトクロミック組成物には、フォトクロミック化合物の耐久性の向上、発色速度の向上、退色速度の向上や製膜性のために、界面活性剤、酸化防止剤、ラジカル補足剤、紫外線安定剤、紫外線吸収剤、離型剤、着色防止剤、帯電防止剤、蛍光染料、染料、顔料、香料、可塑剤等の添加剤を添加しても良い。添加するこれら添加剤としては、公知の化合物が何ら制限なく使用される。
本発明のフォトクロミック組成物は、上記A成分及びB成分、並びに必要に応じて使用するC成分及びその他の成分を混合することにより製造することができる。各成分を混合する順序は、特に制限されるものではなく、該フォトクロミック組成物は上記各成分が上記の好ましい範囲を満足するように混合されればよい。
本発明の光学物品は、互いに対向する2枚の光学シート又は光学フィルムが本発明のフォトクロミック組成物からなる接着層を介して接合されてなる積層構造を含んでなる。このような光学物品としては、上記積層構造のみからなる積層シート又はフィルム(以下、単に、本発明の積層シートともいう。);これら積層シート又はフィルムに光学シート又はフィルムを更に積層したり、表面にハードコート層などのコート層を形成したりした複合積層シート又はフィルム;これら積層シートあるいはフィルム、又は複合積層シートあるいはフィルム(以下、総称して単に、本発明の積層シート等ともいう。)をプラスチックレンズ本体などの光学基材と一体化した光学物品などを挙げることができる。プラスチックレンズ本体などの光学基材と一体化する方法としては、たとえば、上記本発明の積層シート等を金型内に装着した後にポリカーボネート樹脂などの光学基材(たとえばレンズ本体)を構成するための熱可塑性樹脂を射出成形する方法(以下、単に射出成形法ともいう。)、光学基材の表面に接着剤などにより上記本発明の積層シート等を貼付する方法などを挙げることができる。また、光学基材を形成できる重合性モノマー中に上記積層体(複合積層体であってもよい)を浸漬した後、該重合性モノマーを硬化させることにより、光学基材中に該積層体を埋設させて一体化することもできる。そのため、該光学物品は、熱可塑性樹脂、又は熱硬化性樹脂よりなるプラスチック光学基材上に、上記積層体(複合積層体であってもよい)を積層したものであってもよいし、該プラスチック光学基材中に、上記積層体(複合積層体であってもよい)を埋設したものであってもよい。以下、本発明の光学物品を構成するこれら材料或いは部材について説明する。
本発明において、光学シート又は光学フィルム、及び光学基材としては、光透過性を有するシート又はフィルム、及び光学基材が特に制限なく使用できるが、入手の容易性および加工のし易さなどの観点から樹脂製のものを使用することが好適である。光学シート又は光学フィルム、及び光学基材の原料として好適な樹脂を例示すれば、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ナイロン樹脂、トリアセチルセルロース樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、アリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルアルコール樹脂などが挙げられる。その中でも、密着性が良好で射出成形法に対する適用性が高いという理由からポリカーボネート樹脂が特に好ましい。また、偏光フィルム(例えば、ポリビニルアルコール製の偏光フィルムをトリアセチルセルロース樹脂フィルムではさんだもの)も、本発明の光学フィルムとして使用することが可能である。
本発明の積層シートは、互いに対向する2枚の光学シート又は光学フィルムを本発明のフォトクロミック組成物からなる接着層を介して接合させることにより製造される。なお、上記接着層の厚さは、フォトクロミック化合物の発色濃度、耐候性および接着強度などの観点から、5〜100μm、特に10〜50μmとすることが好ましい。
PL1:旭硝子株式会社製エクセノール(ポリプロピレングリコール、平均分子量400)。
PL2:旭硝子株式会社製エクセノール(ポリプロピレングリコール、平均分子量1000)。
PL3:旭硝子株式会社製エクセノール(ポリプロピレングリコール、平均分子量2000)。
PL4:旭化成ケミカルズ株式会社製デュラノール(1,5−ペンタンジオールとヘキサンジオールを原料とするポリカーボネートジオール、平均分子量500)。
PL5:旭化成ケミカルズ株式会社製デュラノール(1,5−ペンタンジオールとヘキサンジオールを原料とするポリカーボネートジオール、平均分子量800)。
PL6:旭化成ケミカルズ株式会社製デュラノール(1,5−ペンタンジオールとヘキサンジオールを原料とするポリカーボネートジオール、平均分子量1000)。
PL7:旭化成ケミカルズ株式会社製デュラノール(1,5−ペンタンジオールとヘキサンジオールを原料とするポリカーボネートジオール、平均分子量3000)。
PL8:ダイセル化学株式会社製プラクセル(ポリカプロラクトンジオール、平均分子量500)。
PL9:DIC株式会社製ポリライト(アジピン酸と1,4−ブタンジオールから成るポリエステルジオール、平均分子量1000)。
PL10:宇部興産株式会社製ETERNACOLL(1,4−シクロヘキサンジメタノールを原料とするポリカーボネートジオール、平均分子量1000)。
PL11:旭硝子株式会社製エクセノール(ポリプロピレングリコール、平均分子量4000)、分子量が3000を超え、本発明のA1成分には該当しない。
NCO1:イソホロンジイソシアネート。
NCO2:水添ジフェニルメタンジイソシアネート。
NCO3:ヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネート。
NCO4:トルエン−2,4−ジイソシアネート。
NCO5:ノルボルナンジイソシアネート。
NCO6:1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネート。イソシアネート基を3つ有するため、本発明のA2成分には該当しない。
NCO7:1−メチル−2,2,6,6−テトラメチル−4−ヒドロキシピペリジンと1−メチルベンゼン−2,4,6−トリイソシアネートとの反応生成物。
NCO8:1−メチル−2,2,6,6−テトラメチル−4−ヒドロキシピペリジンと1,6,11−ウンデカントリイソシアネートとの反応生成物。
CE1:イソホロンジアミン。
CE2:エチレンジアミン。
CE3:1,6−ジアミノヘキサン。
CE4:2−アミノエタノール。
CE5:6−アミノヘキサノール。
CE6:1,4−ブタンジオール。
CE7;2−アミノエタンチオール。
CE8:ピペラジン。
CE9:N,N’−ジエチルエチレンジアミン。
CE10:1,10−デカンジオール。
HA1;1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ヒドロキシピペリジン。
HA2;1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−アミノピペリジン。
HA3;下記式で示される化合物(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製チヌビン622LD、平均分子量3100〜4000)。
HA6;3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシ安息香酸。
HA7;3−[3’−(2’’H−ベンゾトリアゾール−2’’−イル)−4’−ヒドロキシフェニル]プロピオン酸。
PC1:下記式で示される化合物。
C1:イソプロピルアルコール。
C2:プロピレングリコール−モノ−メチルエーテル。
C3:トルエン。
C4:酢酸エチル。
C5:シクロヘキサノン。
C6:THF。
C7:ジエチルケトン。
・Irganox245:エチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製
ポリウレタン樹脂(U1)の合成
撹拌羽、冷却管、温度計、窒素ガス導入管を有する三口フラスコに、平均分子量400のポリエーテルジオール90g、イソホロンジイソシアネート100g、DMF800mlを仕込み、窒素雰囲気下、120℃で5時間反応させ、その後、25℃まで冷却し、鎖延長剤であるイソホロンジアミン34gを滴下し、25℃で1時間反応させ、次いで、1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ヒドロキシピペリジン8gを加え、120℃5時間反応させ、溶媒を減圧留去し、ウレタン樹脂の末端にピペリジン環を有するポリウレタン樹脂(U1)を得た。得られたポリウレタン樹脂の数平均分子量はポリスチレン換算で15万、ポリオキシエチレン換算で1万(理論値;1万)であり、耐熱性は120℃であった。ここで言う数平均分子量の理論値とは、原料に用いたA1成分、A2成分、A3成分、及びA4成分が、架橋することなく理論的に直線状にポリウレタン樹脂を精製した場合の分子量のことである。表1に反応条件を示す。
表1、表2、表3に示すポリジオール化合物(A1成分)、ジイソシアネート化合物(A2成分)、鎖延長剤(A3成分)、機能性付与化合物(A4成分)、及び反応溶媒を用い、表1、表2、表3に示す反応条件を用いた以外は、前述のU1の合成方法と同様にして、U2〜U30、及びU33〜U45の合成を実施した。
撹拌羽、冷却管、温度計、窒素ガス導入管を有する三口フラスコに、平均分子量800のポリカーボネートジオール180g、イソホロンジイソシアネート100g、DMF1200mlを仕込み、窒素雰囲気下、100℃で5時間反応させた。次いでこの反応液に、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノール4.5gを加え、窒素雰囲気下で、さらに100℃で5時間反応させた。その後、25℃まで冷却し、鎖延長剤であるイソホロンジアミン30.4gを滴下し、25℃で1時間反応させ、溶媒を減圧留去し、ウレタン樹脂の主鎖中にピペリジン環を有するポリウレタン樹脂(U31)を得た。得られたポリウレタン樹脂の数平均分子量はポリスチレン換算で27万、ポリオキシエチレン換算で9千(理論値;7千)であり、耐熱性は130℃であった。表3に反応条件を示す。
a)撹拌羽、冷却管、温度計、窒素ガス導入管を有する三口フラスコに、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート6.5g、1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ヒドロキシピペリジン8gを加え、120℃で5時間反応させた。このようにして、1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ヒドロキシピペリジンと1,6,11−ウンデカントリイソシアネートとが反応したジイソシアネート化合物を得た。
フォトクロミック組成物の調製
ポリウレタン−ウレア樹脂(U1)5g、フォトクロミック化合物(PC1)0.25gに、有機溶剤としてイソプロピルアルコール20gを添加し、80℃で攪拌しながら、超音波により溶解し、フォトクロミック組成物を得た。
得られたフォトクロミック組成物を、ガラス板上に塗布し80℃で1時間乾燥させた後、ガラス板を分離することにより、厚み30μmのフォトクロミックシートを得た。次いで、得られたフォトクロミックシートを厚み400μmのポリカーボネートシート2枚の間に挟み、40℃で12時間静置した後、さらに100℃で30分加熱することにより、目的のフォトクロミック特性を有する積層体を得た。
得られた積層体を試料とし、これに、(株)浜松ホトニクス製のキセノンランプL−2480(300W)SHL−100をエアロマスフィルター(コーニング社製)を介して23℃、積層体表面でのビーム強度365nm=2.4mW/cm2、245nm=24μW/cm2で120秒間照射して発色させ、積層体のフォトクロミック特性を測定した。
得られた積層体を、25×100mmの接着部分を有する試験片とし、試験機(オートグラフAG5000D、島津製作所製)に装着し、クロスヘッドスピード100mm/minで引張り試験を行い、剥離強度を測定した。
表5、表6に示すポリウレタン樹脂、有機溶媒を用いた以外は、実施例1と同様な方法でフォトクロミック組成物の調整、及びフォトクロミック積層体の作製とを実施した。得られた各種フォトクロミック積層体の評価結果を表5、表6に示す。
表7に示すポリウレタン樹脂、有機溶媒を用いた以外は、実施例1と同様な方法でフォトクロミック組成物の調整、及びフォトクロミック積層体の作製とを実施した。得られた各種フォトクロミック積層体の評価結果を表7に示す。
Claims (11)
- (A)分子中に、ピペリジン構造、ヒンダードフェノール構造、トリアジン構造、またはベンゾトリアゾール構造を有するポリウレタン樹脂、並びに
(B)フォトクロミック化合物を含んでなるフォトクロミック組成物であり、
前記(A)成分が、
(A1)分子内に2つの水酸基を有する分子量400〜3000のポリジオール化合物と、
(A2)分子内に2つのイソシアネート基を有するジイソシアネート化合物と、
(A3)分子内に2つのイソシアネート基と反応しうる官能基を有する分子量50〜300の鎖延長剤と、
(A4)分子内に1、または2つのイソシアネート基と反応しうる基を有し、かつ、分子内に、ピペリジン構造、ヒンダードフェノール構造、トリアジン構造、またはベンゾトリアゾール構造を有する機能性付与化合物と、
を反応して得られるポリウレタン樹脂であることを特徴とするフォトクロミック組成物。 - 前記(A4)機能性付与化合物が、ピペリジン構造を有する化合物であることを特徴とする請求項1記載のフォトクロミック組成物。
- 前記(A)ポリウレタン樹脂を得るに際して使用する前記(A1)成分、(A2)成分、(A3)成分、及び(A4)成分の量比が、前記成分(A1)に含まれる水酸基の総モル数をn1とし、前記成分(A2)に含まれるイソシアネート基の総モル数をn2とし、前記成分(A3)に含まれるイソシアネート基反応しうる官能基の総モル数をn3とし、前記成分(A4)に含まれるイソシアネート基反応しうる官能基の総モル数をn4としたときに、
n1:n2:n3:n4=0.30〜0.89:1.00:0.1〜0.69:0.01〜0.20となる量比である請求項1に記載のフォトクロミック組成物。 - 前記(A1)ポリジオール化合物が、ポリエーテルジオール、ポリカーボネートジオール、ポリカプロラクトンジオール、及びポリエステルジオールより選ばれる少なくとも1種のポリジオール化合物である請求項1記載のフォトクロミック組成物。
- 前記(A2)ジイソシアネート化合物の30質量%以上が脂肪族ジイソシアネート化合物である請求項1に記載のフォトクロミック組成物。
- 前記(A3)鎖延長剤が、ジアミン化合物、アミノアルコール化合物、アミノカルボン酸化合物、アミノチオール化合物、及びジオール化合物から選ばれる少なくとも1種の鎖延長剤である請求項1に記載のフォトクロミック組成物。
- 前記(B)フォトクロミック化合物の含有量が、前記(A)ポリウレタン樹脂100質量部に対して0.1〜20質量部である請求項1に記載のフォトクロミック組成物。
- 前記(A)ポリウレタン樹脂100質量部に対して5〜900質量部の(C)有機溶媒を更に含んでなる請求項7に記載のフォトクロミック組成物。
- 互いに対向する2枚の光学シート又は光学フィルムが請求項1に記載のフォトクロミック組成物からなる接着層を介して接合されてなる積層構造を含んでなる光学物品。
- 前記積層構造における、互いに対向する2枚の光学シート又は光学フィルムの少なくとも一方が、ポリカーボネート樹脂よりなることを特徴とする請求項9に記載の光学物品。
- 請求項10に記載の光学物品を製造する方法であって、
(I)平滑な基材上に請求項8に記載のフォトクロミック組成物を延展せしめた後に乾燥することにより(C)有機溶媒を除去し、(A)ポリウレタン樹脂と、該(A)ポリウレタン樹脂中に分散した(B)フォトクロミック化合物とを含んでなるフォトクロミック性接着シートを準備する工程、および
(II)互いに対向する2枚の光学シート又は光学フィルムの間に上記フォトクロミック性接着シートを介在させて該2枚の光学シート又は光学フィルムを接合することにより前記積層構造を作成する工程、
を含んでなることを特徴とする方法。
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