[脂環式エピスルフィド化合物(A)]
本発明の脂環式エピスルフィド化合物(A)は、分子内(一分子中)に、1個以上の脂環(脂肪族炭化水素環)と1個以上のエピスルフィド基とを有する化合物である。脂環式エピスルフィド化合物(A)が有するエピスルフィド基の数は、1個以上であれば特に限定されないが、硬化物の高屈性率、高アッベ数、屈折率とアッベ数のバランス、耐熱性、機械強度等の観点から、2個以上が好ましい。
脂環式エピスルフィド化合物(A)が有する脂環(脂肪族炭化水素環)は、特に限定されないが、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン等の3〜10員のシクロアルカン類、ノルボルナン環、アダマンタン環、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン環等の架橋式炭化水素環が挙げられ、硬化性、並びに硬化物の高屈性率、高アッベ数、屈折率とアッベ数のバランスの観点で、5又は6員のシクロアルカンが好ましい。
脂環式エピスルフィド化合物(A)としては、例えば、(i)分子内に脂環エピスルフィド基(脂環を構成する隣接する2個の炭素原子と硫黄原子とで構成されるエピスルフィド基)を少なくとも1個(好ましくは2個以上)有する化合物;(ii)脂環に直接単結合で結合したエピスルフィド基を有する化合物;(iii)脂環と2,3−エピスルフィドプロピル基とを有する化合物等が挙げられる。
上述の(i)分子内に脂環エピスルフィド基を少なくとも1個有する化合物が有する脂環エピスルフィド基としては、特に限定されないが、中でも、硬化性、並びに硬化物の高屈性率、高アッベ数、屈折率とアッベ数のバランスの観点で、エピスルフィドシクロヘキシル基(シクロヘキサン環を構成する隣接する2個の炭素原子と硫黄原子とで構成されるエピスルフィド基)が好ましい。即ち、(i)分子内に脂環エピスルフィド基を少なくとも1個有する化合物としては、分子内に1個以上のエピスルフィドシクロヘキシル基を有する化合物が好ましい。具体的には、下記式(1)で表される化合物が挙げられる。
上記式(1)中、Xは1価の有機基を示す。上記1価の有機基としては、例えば、炭化水素基(1価の炭化水素基)、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アシルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基、グリシジル基、エポキシ基、エピスルフィド基、シアノ基、イソシアナート基、カルバモイル基、イソチオシアナート基、これらの基と後述の連結基(1以上の原子を有する2価の基)が結合した基などが挙げられる。なお、式(1)における脂環を構成する炭素原子の1以上には、アルキル基等の置換基が結合していてもよい。
上記炭化水素基としては、例えば、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、これらが2以上結合した基などが挙げられる。
上記脂肪族炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基が挙げられる。上記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、デシル基、ドデシル基などのC1-20アルキル基などが挙げられる。上記アルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、メタリル基、1−プロペニル基、イソプロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、1−ペンテニル基、2−ペンテニル基、3−ペンテニル基、4−ペンテニル基、5−ヘキセニル基などのC2-20アルケニル基などが挙げられる。上記アルキニル基としては、例えば、エチニル基、プロピニル基などのC2-20アルキニル基などが挙げられる。
上記脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロドデシル基などのC3-12シクロアルキル基;シクロヘキセニル基などのC3-12のシクロアルケニル基;ビシクロヘプタニル基、ビシクロヘプテニル基などのC4-15架橋環式炭化水素基などが挙げられる。
上記芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等のC6-14アリール基(特に、C6-10アリール基)などが挙げられる。
また、上記脂肪族炭化水素基と脂環式炭化水素基とが結合した基としては、例えば、シクロへキシルメチル基、メチルシクロヘキシル基などが挙げられる。脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基とが結合した基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基等のC7-18アラルキル基、シンナミル基等のC6-10アリール−C2-6アルケニル基、トリル基等のC1-4アルキル置換アリール基、スチリル基等のC2-4アルケニル置換アリール基などが挙げられる。
上記炭化水素基は置換基を有していてもよい。上記炭化水素基における置換基の炭素数は、特に限定されないが、0〜20が好ましく、より好ましくは0〜10である。該置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;ヒドロキシル基;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロピルオキシ基、ブトキシ基、イソブチルオキシ基等のアルコキシ基(特に、C1-6アルコキシ基);アリルオキシ基等のアルケニルオキシ基(特に、C2-6アルケニルオキシ基);フェノキシ基、トリルオキシ基、ナフチルオキシ基等の、芳香環にC1-4アルキル基、C2-4アルケニル基、ハロゲン原子、C1-4アルコキシ基等の置換基を有していてもよいアリールオキシ基(特に、C6-14アリールオキシ基);ベンジルオキシ基、フェネチルオキシ基等のアラルキルオキシ基(特に、C7-18アラルキルオキシ基);アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基、(メタ)アクリロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基等のアシルオキシ基(特に、C1-12アシルオキシ基);メルカプト基;メチルチオ基、エチルチオ基等のアルキルチオ基(特に、C1-6アルキルチオ基);アリルチオ基等のアルケニルチオ基(特に、C2-6アルケニルチオ基);フェニルチオ基、トリルチオ基、ナフチルチオ基等の、芳香環にC1-4アルキル基、C2-4アルケニル基、ハロゲン原子、C1-4アルコキシ基等の置換基を有していてもよいアリールチオ基(特に、C6-14アリールチオ基);ベンジルチオ基、フェネチルチオ基等のアラルキルチオ基(特に、C7-18アラルキルチオ基);カルボキシル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基(特に、C1-6アルコキシ−カルボニル基);フェノキシカルボニル基、トリルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等のアリールオキシカルボニル基(特に、C6-14アリールオキシ−カルボニル基);ベンジルオキシカルボニル基等のアラルキルオキシカルボニル基(特に、C7-18アラルキルオキシ−カルボニル基);アミノ基;メチルアミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のモノ又はジアルキルアミノ基(特に、モノ又はジ−C1-6アルキルアミノ基);アセチルアミノ基、プロピオニルアミノ基、ベンゾイルアミノ基等のアシルアミノ基(特に、C1-11アシルアミノ基);エポキシ基、グリシジル基、グリシジルオキシ基、シクロヘキセンオキシド基等のエポキシ基含有基;エピスルフィド基、2,3−エピスルフィドプロピル基、2,3−エピスルフィドプロピルオキシ基、エピスルフィドシクロヘキシル基等のエピスルフィド基含有基;エチルオキセタニルオキシ基等のオキセタニル基含有基;アセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基等のアシル基;オキソ基;これらの2以上が必要に応じてC1-6アルキレン基を介して結合した基などが挙げられる。
上記式(1)中のXの好ましい態様としては、脂肪族炭化水素基が好ましく、より好ましくはC
2-20アルケニル基であり、さらに好ましくは、ビニル基である。即ち、(i)分子内に脂環エピスルフィド基を少なくとも1個有する化合物としては、下記式(1−1)で表される化合物が好ましい。
また、上記式(1)で表される化合物の好ましい態様としては、特に、硬化物の高屈性率、高アッベ数、屈折率とアッベ数のバランス、耐熱性、耐光性等の観点で、下記式(2)で表される化合物も好ましい。
上記式(2)中、Yは単結合又は連結基(1以上の原子を有する2価の基)を示す。上記連結基としては、例えば、2価の炭化水素基、炭素−炭素二重結合の一部又は全部がエピスルフィド化されたアルケニレン基、カルボニル基(−CO−)、エーテル結合(−O−)、エステル結合(−COO−)、アミド基(−CONH−)、カーボネート基(−OCOO−)、スルホニル基(−SO2−)、及びこれらが複数個連結した基等が挙げられる。なお、式(2)における脂環を構成する炭素原子の1以上には、アルキル基等の置換基が結合していてもよい。
上記式(2)中、X1及びX2は、それぞれ独立して、酸素原子又は硫黄原子を示すが、X1及びX2の少なくとも1つ(好ましくは2つ)は硫黄原子である。但し、Yが−CH2−O−C(=O)−で表される二価の基である場合、シクロヘキサン環にアルキル基が結合しており、かつX1及びX2は共に硫黄原子である。
また、上記式(1)で表される化合物の好ましい態様としては、特に、硬化物の高屈性率、高アッベ数、屈折率とアッベ数のバランス、耐熱性、耐光性等の観点で、下記式(2’)で表される化合物も好ましい。
(式中、Y'は単結合又は連結基を示す。X
1'及びX
2'は、それぞれ独立して、酸素原子又は硫黄原子を示すが、X
1'及びX
2'の少なくとも1つは硫黄原子である。脂環を構成する炭素原子の1以上には、置換基が結合していてもよい。但し、Y'が−CH
2−O−C(=O)−で表される二価の基である場合は、X
1'及びX
2'は、共に硫黄原子である。)
上記式(2’)中のY'、X
1'及びX
2'は、上記式(2)中のY、X
1及びX
2とそれぞれ同様のものが例示される。但し、Y'が−CH
2−O−C(=O)−で表される二価の基である場合は、X
1'及びX
2'は、共に硫黄原子である。上記式(2’)で表される化合物は、上記式(2)で表される化合物の他、好ましい態様として、下記式(2−1)で表される化合物も包含する。
式(2)、(2’)中のY、Y'が単結合である脂環式エピスルフィド化合物(A)としては、下記式(2a)で表される化合物などが挙げられる。
上記式(2a)中、X3及びX4は、それぞれ独立して、酸素原子又は硫黄原子を示すが、X3及びX4の少なくとも1つ(好ましくは2つ)は硫黄原子である。なお、式(2a)における脂環を構成する炭素原子の1以上には、アルキル基等の置換基が結合していてもよい。
上記2価の炭化水素基としては、炭素数が1〜18の直鎖又は分岐鎖状のアルキレン基、2価の脂環式炭化水素基等が挙げられる。炭素数が1〜18の直鎖又は分岐鎖状のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、メチルメチレン基、ジメチルメチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基等が挙げられる。上記2価の脂環式炭化水素基としては、例えば、1,2−シクロペンチレン基、1,3−シクロペンチレン基、シクロペンチリデン基、1,2−シクロヘキシレン基、1,3−シクロヘキシレン基、1,4−シクロヘキシレン基、シクロヘキシリデン基等の2価のシクロアルキレン基(シクロアルキリデン基を含む)などが挙げられる。
上記炭素−炭素二重結合の一部又は全部がエピスルフィド化又はエポキシ化されたアルケニレン基(「エピスルフィド化アルケニレン基」と称する場合がある)におけるアルケニレン基としては、例えば、ビニレン基、プロペニレン基、1−ブテニレン基、2−ブテニレン基、ブタジエニレン基、ペンテニレン基、ヘキセニレン基、ヘプテニレン基、オクテニレン基等の炭素数2〜8の直鎖又は分岐鎖状のアルケニレン基(アルカポリエニレン基も含まれる)等が挙げられる。特に、上記エピスルフィド化アルケニレン基としては、炭素−炭素二重結合の全部がエピスルフィド化又はエポキシ化されたアルケニレン基が好ましく、より好ましくは炭素−炭素二重結合の全部がエピスルフィド化又はエポキシ化された炭素数2〜4のアルケニレン基である。
上記連結基Y、Y'としては、特に、酸素原子を含有する連結基が好ましく、具体的には、例えば、−CO−、−O−CO−O−、−COO−、−O−、−CONH−;これらの基が複数個連結した基;これらの基の1又は2以上と2価の炭化水素基の1又は2以上とが連結した基などが挙げられる。2価の炭化水素基としては上記で例示したものが挙げられる。
上記式(2)又は(2’)で表される脂環式エピスルフィド化合物(A)の代表的な例としては、2,2−ビス(3,4−エピスルフィドシクロヘキサン−1−イル)プロパン、2−(3,4−エピスルフィドシクロヘキサン−1−イル)−2−(3,4−エポキシシクロヘキサン−1−イル)プロパン、ビス(3,4−エピスルフィドシクロヘキシルメチル)エーテル、(3,4−エピスルフィドシクロヘキシルメチル)(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)エーテル、1,2−ビス(3,4−エピスルフィドシクロヘキサン−1−イル)エタン、1−(3,4−エピスルフィドシクロヘキサン−1−イル)−2−(3,4−エポキシシクロヘキサン−1−イル)エタン、1,2−エピスルフィド−1,2−ビス(3,4−エピスルフィドシクロヘキサン−1−イル)エタン、1,2−エポキシ−1,2−ビス(3,4−エピスルフィドシクロヘキサン−1−イル)エタン、1,2−エピスルフィド−1−(3,4−エピスルフィドシクロヘキサン−1−イル)−2−(3,4−エポキシシクロヘキサン−1−イル)エタン、1,2−エポキシ−1−(3,4−エピスルフィドシクロヘキサン−1−イル)−2−(3,4−エポキシシクロヘキサン−1−イル)エタン、下記式(2a)、(2−1)〜(2−10)で表される化合物などが挙げられる。なお、下記式(2−5)中のl、(2−7)中のmは、それぞれ1〜30の整数を表す。下記式(2−5)中のRは炭素数1〜8のアルキレン基であり、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、ブチレン基、イソブチレン基、s−ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基等の直鎖又は分岐鎖状のアルキレン基が挙げられる。これらの中でも、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基等の炭素数1〜3の直鎖又は分岐鎖状のアルキレン基が好ましい。下記式(2−9)、(2−10)中のn1〜n6は、それぞれ1〜30の整数を示す。下記式(2a)中、X
3及びX
4は、それぞれ独立して、酸素原子又は硫黄原子を示すが、X
3及びX
4の少なくとも1つ(好ましくは2つ)は硫黄原子である。下記式(2−3)中、X
5及びX
6は、それぞれ独立して、酸素原子又は硫黄原子を示すが、X
5及びX
6の少なくとも1つ(好ましくは2つ)は硫黄原子である。下記式(2−4)中、X
7及びX
8は、それぞれ独立して、酸素原子又は硫黄原子を示すが、X
7及びX
8の少なくとも1つ(好ましくは2つ)は硫黄原子である。下記式(2−5)中、X
9及びX
10は、それぞれ独立して、酸素原子又は硫黄原子を示すが、X
9及びX
10の少なくとも1つ(好ましくは2つ)は硫黄原子である。下記式(2−6)中、X
11及びX
12は、それぞれ独立して、酸素原子又は硫黄原子を示すが、X
11及びX
12の少なくとも1つ(好ましくは2つ)は硫黄原子である。下記式(2−7)中、X
13及びX
14は、それぞれ独立して、酸素原子又は硫黄原子を示すが、X
13及びX
14の少なくとも1つ(好ましくは2つ)は硫黄原子である。下記式(2−8)中、X
15及びX
16は、それぞれ独立して、酸素原子又は硫黄原子を示すが、X
15及びX
16の少なくとも1つ(好ましくは2つ)は硫黄原子である。下記式(2−9)中、X
17、X
18及びX
19は、それぞれ独立して、酸素原子又は硫黄原子を示すが、X
17、X
18及びX
19の少なくとも1つ(好ましくは、2つ以上)は硫黄原子である。下記式(2−10)中、X
20、X
21、X
22及びX
23は、それぞれ独立して、酸素原子又は硫黄原子を示すが、X
20、X
21、X
22及びX
23の少なくとも1つ(好ましくは、2つ以上)は硫黄原子である。
上記式(2a)、(2−1)〜(2−10)で表される脂環式エピスルフィド化合物(A)としては、例えば、商品名「セロキサイド8000」、「セロキサイド2021P」、「セロキサイド2081」(以上、(株)ダイセル製)などの市販の対応する脂環式エポキシ化合物などを原料として、後述の「脂環式エピスルフィド化合物(A)の製造方法」により製造することができる。
上述の(ii)脂環に直接単結合で結合したエピスルフィド基を有する化合物としては、例えば、下記式(3)で表される化合物等が挙げられる。
式(3)中、R'は、構造式上、p価のアルコールからp個の水酸基(−OH)を除いた基(p価の有機基)であり、p、qはそれぞれ自然数を表す。p価のアルコール[R'(OH)p]としては、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノール等の多価アルコール(炭素数1〜15のアルコール等)等が挙げられる。pは1〜6が好ましく、qは1〜30が好ましい。pが2以上の場合、それぞれの[ ]内(外側の括弧内)の基におけるqは同一でもよく異なっていてもよい。上記式(3)中、複数(p×q個)のX24は、それぞれ独立して、酸素原子又は硫黄原子を示すが、X24の少なくとも1つ(好ましくは2つ以上)は硫黄原子である。上記式(3)で表される化合物としては、具体的には、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノールの1,2−エポキシ−4−(2−オキシラニル)シクロヘキサン付加物[例えば、商品名「EHPE3150」((株)ダイセル製)等]等の市販の対応する脂環式エポキシ化合物などを原料として、後述の「脂環式エピスルフィド化合物(A)の製造方法」により製造することができる。
上述の(iii)脂環と2,3−エピスルフィドプロピル基とを有する化合物としては、例えば、下記式(4)で表される化合物等が挙げられる。
上記式(4)中、Zは単結合又は連結基(1以上の原子を有する2価の基)を示す。Zで示される連結基としては、上記式(2)中のYで示される連結基と同様のものが挙げられる。なお、式(4)における脂環を構成する炭素原子の1以上には、アルキル基等の置換基が結合していてもよい。
上記式(4)中、X25及びX26は、それぞれ独立して、酸素原子又は硫黄原子を示すが、X25及びX26の少なくとも1つ(好ましくは2つ)は硫黄原子である。但し、Zが−C(CH3)2−で表される基である場合は、X25及びX26の一方が硫黄原子、他方が酸素原子である。
(iii)脂環と2,3−エピスルフィドプロピル基とを有する化合物の具体例としては、2−[4−(2,3−エピスルフィドプロポキシ)シクロへキシル]−2−[4−(2,3−エポキシプロポキシ)シクロへキシル]プロパン、ビス[2−(2,3−エピスルフィドプロポキシ)シクロへキシル]メタン、[2−(2,3−エピスルフィドプロポキシ)シクロへキシル][2−(2,3−エポキシプロポキシ)シクロへキシル]メタン、[2−(2,3−エピスルフィドプロポキシ)シクロへキシル][4−(2,3−エピスルフィドプロポキシ)シクロへキシル]メタン、[2−(2,3−エピスルフィドプロポキシ)シクロへキシル][4−(2,3−エポキシプロポキシ)シクロへキシル]メタン、[2−(2,3−エポキシプロポキシ)シクロへキシル][4−(2,3−エピスルフィドプロポキシ)シクロへキシル]メタン、ビス[4−(2,3−エピスルフィドプロポキシ)シクロへキシル]メタン、[4−(2,3−エピスルフィドプロポキシ)シクロへキシル][4−(2,3−エポキシプロポキシ)シクロへキシル]メタン、ビス[3,5−ジメチル−4−(2,3−エピスルフィドプロポキシ)シクロへキシル]メタン、[3,5−ジメチル−4−(2,3−エピスルフィドプロポキシ)シクロへキシル][3,5−ジメチル−4−(2,3−エポキシプロポキシ)シクロへキシル]メタン、ビスフェノールF型エピスルフィド樹脂を水素化したもの(水添ビスフェノールF型エピスルフィド樹脂)等;水添ビフェノール型エピスルフィド樹脂;水添ノボラック型エピスルフィド樹脂(例えば、水添フェノールノボラック型エピスルフィド樹脂、水添クレゾールノボラック型エピスルフィド樹脂、ビスフェノールAの水添クレゾールノボラック型エピスルフィド樹脂等);水添ナフタレン型エピスルフィド樹脂;トリスフェノールメタンから得られるエピスルフィド樹脂の水添エポキシ樹脂等が挙げられる。ここで、上記エピスルフィド樹脂とは、対応するエポキシ樹脂中に含まれるエポキシ基の少なくとも1つがエピスルフィド基に置換された化合物である。なかでも、下記式(4−1)で表される水添ビフェノール型エピスルフィド樹脂が好ましい。
上記式(4−1)中、X27及びX28は、それぞれ独立して、酸素原子又は硫黄原子を示すが、X27及びX28の少なくとも1つ(好ましくは2つ)は硫黄原子である。なお、式(4−1)における脂環を構成する炭素原子の1以上には、アルキル基等の置換基が結合していてもよい。
上記式(4)で表される脂環式エピスルフィド化合物(A)としては、例えば、商品名「YX8000」、商品名「YX8034」、商品名「YL−6753」(以上、三菱化学(株)製)などの市販の対応する脂環式エポキシ化合物などを原料として、後述の「脂環式エピスルフィド化合物(A)の製造方法」により製造することができる。
上記脂環式エピスルフィド化合物(A)としては、その他、例えば、1,2,8,9−ジエピスルフィドリモネン、1,2−エピスルフィド−8,9−エポキシリモネン、8,9−エピスルフィド−1,2−エポキシリモネン等が挙げられ、1,2,8,9−ジエポキシリモネン等を原料として、後述の「脂環式エピスルフィド化合物(A)の製造方法」により製造することができる。
[脂環式エピスルフィド化合物(A)の製造方法]
本発明の脂環式エピスルフィド化合物(A)は、対応する脂環式エポキシ化合物(脂環式エピスルフィド化合物(A)の硫黄原子の全てが酸素原子で置換された化合物。以下、本明細書において「脂環式エポキシ化合物(A)」と称する場合がある)を、チア化剤と反応させることにより製造することができる。
本発明の脂環式エピスルフィド化合物(A)製造の原料である脂環式エポキシ化合物(A)は、公知の方法により製造することができ、また、商品名「セロキサイド2021P」、「セロキサイド2081」、「セロキサイド2000」、「セロキサイド8000」、「EHPE3150」(以上、(株)ダイセル製)などの市販品を使用することもできる。
本発明の脂環式エピスルフィド化合物(A)の製造に使用されるチア化剤は、脂環式エポキシ化合物(A)のエポキシ基と反応してエピスルフィド基を生成させる反応(以下、本明細書において「エピスルフィド化反応」と称する場合がある)を進行させる化合物であれば、特に限定されるものではない。1種のチア化剤を単独で用いてもよいし、2種以上のチア化剤を組み合わせて用いてもよい。
本発明のエピスルフィド化反応に使用されるチア化剤としては、チオシアン酸塩、チオ尿素類等が挙げられる。
該チオシアン酸塩としては、チオシアン酸リチウム、チオシアン酸ナトリウム、チオシアン酸カリウム、チオシアン酸ルビジウム、チオシアン酸セシウム、チオシアン酸銀、チオシアン酸第一コバルト、チオシアン酸第二水銀、チオシアン酸第一タリウム、チオシアン酸第一銅、二チオシアン酸鉛、二チオシアン酸ニッケル、二チオシアン酸バリウム、チオシアン酸アンモニウム、チオシアン酸グアニジン等が挙げられ、入手が容易で、反応性に優れる点から、チオシアン酸ナトリウム、チオシアン酸カリウム、チオシアン酸アンモニウムが好ましい。
該チオ尿素類としては、チオ尿素、N,N'−ジメチルチオ尿素、N,N,N',N'−テトラメチルチオ尿素、N,N'−ジエチルチオ尿素、プロピルチオ尿素、N,N'−ジイソプロピルチオ尿素、N,N'−ジブチルチオ尿素、N−メチル−N'−(2−メチル−2−プロペニル)チオ尿素、N−フェニルチオ尿素、N,N'−ジフェニルチオ尿素、1−メチル−2−イミダゾリヂンチオン、1−ベンジル−2−チオ尿素、N−(3,5−ジメチルフェニル)チオ尿素、N−(2,6−ジメチルフェニル)チオ尿素、N−(2,3−ジメチルフェニル)チオ尿素、N−(2,4,6−トリメチルフェニル)チオ尿素、N,N'−ビス(2−メチルフェニル)チオ尿素、N,N'−ビス(3,5−ジメチルフェニル)チオ尿素、N,N'−ビス(2,6−ジメチルフェニル)チオ尿素、N,N'−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)チオ尿素、N−(2−クロロフェニル)チオ尿素、N−(3−クロロフェニル)チオ尿素、N−(4−クロロフェニル)チオ尿素、N−(3,4−ジクロロフェニル)チオ尿素、N−(3,5−ジクロロフェニル)チオ尿素、N−(2,6−ジクロロフェニル)チオ尿素、N−(2,4,6−トリクロロフェニル)チオ尿素、N,N'−ビス(2−クロロフェニル)チオ尿素、N,N'−ビス(3,5−ジクロロフェニル)チオ尿素、N,N'−ビス(2,6−ジクロロフェニル)チオ尿素、N−(2−フルオロフェニル)チオ尿素、N−(3−フルオロフェニル)チオ尿素、N−(4−フルオロフェニル)チオ尿素、N−[2−(トリフルオロメチル)フェニル]チオ尿素、N−[3−(トリフルオロメチル)フェニル]チオ尿素、N−[4−(トリフルオロメチル)フェニル]チオ尿素、N−(2,6−ジフルオロフェニル)チオ尿素、N−(2,4−ジフルオロフェニル)チオ尿素、N−(2,3−ジフルオロフェニル)チオ尿素、N−(2,4,6−トリフルオロフェニル)チオ尿素、N,N'−ビス(2−フルオロフェニル)チオ尿素、N,N'−ビス(2,6−ジフルオロフェニル)チオ尿素、N,N'−ビス(2,4,6−トリフルオロフェニル)チオ尿素、N−(2−シアノフェニル)チオ尿素、N−(3−シアノフェニル)チオ尿素、N−(4−シアノフェニル)チオ尿素、N−(3,5−ジシアノフェニル)チオ尿素、N,N'−ビス(4−シアノフェニル)チオ尿素、N,N'−ビス(3,5−ジシアノフェニル)チオ尿素、N−(2−メトキシフェニル)チオ尿素、N−(3−メトキシフェニル)チオ尿素、N−(4−メトキシフェニル)チオ尿素、N−(2,6−ジメトキシフェニル)チオ尿素、N−(3,5−ジメトキシフェニル)チオ尿素、N−(2,4,6トリジメトキシフェニル)チオ尿素、N,N'−ビス(4−メトキシフェニル)チオ尿素、N,N'−ビス(2,6−ジメトキシフェニル)チオ尿素、N,N'−ビス(2,4,6トリジメトキシフェニル)チオ尿素、N−(2−ニトロフェニル)チオ尿素、N−(3−ニトロフェニル)チオ尿素、N−(4−ニトロフェニル)チオ尿素、N−(3,5−ジニトロフェニル)チオ尿素、N,N'−ビス(3,5−ジニトロフェニル)チオ尿素等が挙げられ、経済性、反応性の観点からチオ尿素が好ましい。
本発明のエピスルフィド化反応に使用されるチア化剤の使用量は、エピスルフィド化反応を進行させる限り特に限定されないが、原料として用いる脂環式エポキシ化合物(A)に含まれるエポキシ基の合計モル量(100モル%)に対して、100〜2000モル%が好ましく、105〜1000モル%がより好ましい。チア化剤の使用量が100モル%以上であれば、エピスルフィド化反応が良好に進行する。一方、チア化剤の使用量が2000モル%を超えてもエピスルフィド化反応の進行には影響は少なく、経済的に不利になる。
本発明のエピスルフィド化反応は、溶媒の存在下で行うこともできるし、非存在下で行うこともできる。中でも溶媒の存在下で行うことが好ましい。上記溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素;ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル等のエステル;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド;アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等のアルコール、水等が挙げられる。上記溶媒としては、中でも、アルコールが好ましい。溶媒は1種を単独で使用することもできるし、2種以上を組み合わせて使用することもできる。
溶媒の使用量は、特に限定されず、脂環式エポキシ化合物(A)100重量部に対して、0〜2000重量部の範囲内で、所望の反応時間等に応じて、適宜調整することができる。
上記エピスルフィド化反応の反応温度は、特に限定されないが、−100〜150℃が好ましく、より好ましくは10〜80℃である。また、上記エピスルフィド化反応の反応時間は、特に限定されないが、1〜100時間が好ましく、より好ましくは3〜50時間である。また、上記エピスルフィド化反応は、常圧下で行うこともできるし、加圧下又は減圧下で行うこともできる。なお、上記エピスルフィド化反応を行う際の雰囲気は、特に限定されず、例えば、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等の不活性ガス雰囲気下、空気下等の酸素存在下等のいずれであってもよい。
上記エピスルフィド化反応により、本発明の脂環式エピスルフィド化合物(A)が得られる。上記エピスルフィド化反応の終了後には、本発明の脂環式エピスルフィド化合物(A)を、例えば、水洗、酸洗浄、アルカリ洗浄、濾過、濃縮、蒸留、抽出、晶析、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の分離手段や、これらを組み合わせた分離手段等により分離・精製してもよい。
本発明の脂環式エピスルフィド化合物(A)は上記構成を有するため、これを必須成分として含有する硬化性組成物(以下、「本発明の硬化性エピスルフィド樹脂組成物」と称する場合がある)を硬化させることにより、高屈性率、高アッベ数で、屈折率とアッベ数のバランスに優れる硬化物を形成することができる。
<硬化性エピスルフィド樹脂組成物>
本発明の硬化性エピスルフィド樹脂組成物は、脂環式エピスルフィド化合物(A)と、硬化触媒(B)とを必須成分として含有する樹脂組成物である。本発明の硬化性エピスルフィド樹脂組成物は、さらに、硬化剤(C)、脂環式エピスルフィド化合物(A)以外のエピスルフィド化合物等を任意成分として含有していてもよい。
本発明の硬化性エピスルフィド樹脂組成物において、脂環式エピスルフィド化合物(A)は1種を単独で使用することもできるし、2種以上を組み合わせて使用することもできる。
本発明の硬化性エピスルフィド樹脂組成物における脂環式エピスルフィド化合物(A)の含有量(配合量)は、特に限定されないが、硬化性エピスルフィド樹脂組成物に含まれるエピスルフィド基を有する化合物の全量(全エピスルフィド化合物)100重量%に対して、30〜100重量%が好ましく、より好ましくは40〜95重量%、さらに好ましくは50〜90重量%、特に好ましくは60〜85重量%である。脂環式エピスルフィド化合物(A)の含有量が30重量%未満では、硬化物の屈性率、アッベ数、屈折率とアッベ数のバランス、耐光性等が低下する場合がある。なお、脂環式エピスルフィド化合物(A)として2種以上を使用する場合には、これらの脂環式エピスルフィド化合物(A)の総量が上記範囲を満たすことが好ましい。
本発明の硬化性エピスルフィド樹脂組成物(100重量%)中の脂環式エピスルフィド化合物(A)の含有量(配合量)は、特に限定されないが、30重量%以上100重量%未満が好ましく、より好ましくは40〜90重量%、さらに好ましくは50〜80重量%である。脂環式エピスルフィド化合物(A)の含有量が30重量%未満では、硬化物の屈折率、アッベ数、耐熱性、耐光性が低下する場合がある。なお、脂環式エピスルフィド化合物(A)として2種以上を使用する場合には、これらの脂環式エピスルフィド化合物(A)の総量が上記範囲を満たすことが好ましい。
[硬化触媒(B)]
本発明の硬化性エピスルフィド樹脂組成物は、必須成分として硬化触媒(B)を含む。硬化触媒(B)を用いることによって、エピスルフィド基を有する化合物の硬化反応を進行させ、硬化物を得ることができる。硬化触媒(B)としては、特に限定されないが、アミン類;ホスフィン類;有機酸、その塩、又はそのエステル;無機酸;4級アンモニウム塩類;4級ホスホニウム塩類;3級スルホニウム塩類、2級ヨードニウム塩類;ルイス酸類;ラジカル重合触媒;カチオン重合触媒等を用いることができる。なお、硬化触媒(B)は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
硬化触媒(B)としてのアミン類(アミン系硬化触媒)としては、公知乃至慣用のアミン系硬化触媒を使用でき、特に限定されないが、例えば、エチルアミン、n−プロピルアミン、sec−プロピルアミン、n−ブチルアミン、sec−ブチルアミン、イソブチルアミン、t−ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ラウリルアミン、ミスチリルアミン、1,2−ジメチルヘキシルアミン、3−ペンチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、アリルアミン、アミノエタノール、1−アミノプロパノール、2−アミノプロパノール、アミノブタノール、アミノペンタノール、アミノヘキサノール、3−エトキシプロピルアミン、3−プロポキシプロピルアミン、3−イソプロポキシプロピルアミン、3−ブトキシプロピルアミン、3−イソブトキシプロピルアミン、3−(2−エチルヘキシロキシ)プロピルアミン、アミノシクロペンタン、アミノシクロヘキサン、アミノノルボルネン、アミノメチルシクロヘキサン、アミノベンゼン、ベンジルアミン、フェネチルアミン、α−フェニルエチルアミン、ナフチルアミン、フルフリルアミン等の1級アミン;エチレンジアミン、1,2−ジアミノプロパン、1,3−ジアミノプロパン、1,2−ジアミノブタン、1,3−ジアミノブタン、1,4−ジアミノブタン、1,5−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ビス−(3−アミノプロピル)エーテル、1,2−ビス−(3−アミノプロポキシ)エタン、1,3−ビス−(3−アミノプロポキシ)−2,2'−ジメチルプロパン、アミノエチルエタノールアミン、1,2−、1,3−あるいは1,4−ビスアミノシクロヘキサン、1,3−あるいは1,4−ビスアミノメチルシクロヘキサン、1,3−あるいは1,4−ビスアミノエチルシクロヘキサン、1,3−あるいは1,4−ビスアミノプロピルシクロヘキサン、水添4,4'−ジアミノジフェニルメタン、2−あるいは4−アミノピペリジン、2−あるいは4−アミノメチルピペリジン、2−あるいは4−アミノエチルピペリジン、N−アミノエチルピペリジン、N−アミノプロピルピペリジン、N−アミノエチルモルホリン、N−アミノプロピルモルホリン、イソホロンジアミン、メンタンジアミン、1,4−ビスアミノプロピルピペラジン、o−、m−、あるいはp−フェニレンジアミン、2,4−あるいは2,6−トリレンジアミン、2,4−トルエンジアミン、m−アミノベンジルアミン、4−クロロ−o−フェニレンジアミン、テトラクロロ−p−キシリレンジアミン、4−メトキシ−6−メチル−m−フェニレンジアミン、m−、あるいはp−キシリレンジアミン、1,5−あるいは、2,6−ナフタレンジアミン、ベンジジン、4,4'−ビス(o−トルイジン)、ジアニシジン、4,4'−ジアミノジフェニルメタン、2,2−(4,4'−ジアミノジフェニル)プロパン、4,4'−ジアミノジフェニルエーテル、4,4'−チオジアニリン、4,4'−ジアミノジフェニルスルホン、4,4'−ジアミノジトリルスルホン、メチレンビス(o−クロロアニリン)、3,9−ビス(3−アミノプロピル)2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、ジエチレントリアミン、イミノビスプロピルアミン、メチルイミノビスプロピルアミン、ビス(ヘキサメチレン)トリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、N−アミノエチルピペラジン、N−アミノプロピルピペラジン、1,4−ビス(アミノエチルピペラジン)、1,4−ビス(アミノプロピルピペラジン)、2,6−ジアミノピリジン、ビス(3,4−ジアミノフェニル)スルホン等の1級ポリアミン;ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジ−n−ブチルアミン、ジ−sec−ブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−n−ペンチルアミン、ジ−3−ペンチルアミン、ジヘキシルアミン、オクチルアミン、ジ(2−エチルヘキシル)アミン、メチルヘキシルアミン、ジアリルアミン、ピロリジン、ピペリジン、2−、3−、4−ピコリン、2,4−、2,6−、3,5−ルペチジン、ジフェニルアミン、N−メチルアニリン、N−エチルアニリン、ジベンジルアミン、メチルベンジルアミン、ジナフチルアミン、ピロール、インドリン、インドール、モルホリン等の2級アミン;N,N'−ジメチルエチレンジアミン、N,N'−ジメチル−1,2−ジアミノプロパン、N,N'−ジメチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N'−ジメチル−1,2−ジアミノブタン、N,N'−ジメチル−1,3−ジアミノブタン、N,N'−ジメチル−1,4−ジアミノブタン、N,N'−ジメチル−1,5−ジアミノペンタン、N,N'−ジメチル−1,6−ジアミノヘキサン、N,N'−ジメチル−1,7−ジアミノヘプタン、N,N'−ジエチルエチレンジアミン、N,N'−ジエチル−1,2−ジアミノプロパン、N,N'−ジエチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N'−ジエチル−1,2−ジアミノブタン、N,N'−ジエチル−1,3−ジアミノブタン、N,N'−ジエチル−1,4−ジアミノブタン、N,N'−ジエチル−1,6−ジアミノヘキサン、ピペラジン、2−メチルピペラジン、2,5−あるいは2,6−ジメチルピペラジン、ホモピペラジン、1,1−ジ−(4−ピペリジル)メタン、1,2−ジ−(4−ピペリジル)エタン、1,3−ジ−(4−ピペリジル)プロパン、1,4−ジ−(4−ピペリジル)ブタン、テトラメチルグアニジン等の2級ポリアミン;トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−イソプロピルアミン、トリ−1,2−ジメチルプロピルアミン、トリ−3−メトキシプロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリ−イソブチルアミン、トリ−sec−ブチルアミン、トリ−ペンチルアミン、トリ−3−ペンチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミン、トリ−n−オクチルアミン、トリ−2−エチルヘキシルアミン、トリ−ドデシルアミン、トリ−ラウリルアミン、トリ−シクロヘキシルアミン、N,N−ジメチルヘキシルアミン、N−メチルジヘキシルアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N−ジシクロヘキシルメチルアミン、N−メチルジシクロヘキシルアミン、トリエタノールアミン、トリベンジルアミン、N,N−ジメチルベンジルアミン、ジエチルベンジルアミン、トリフェニルアミン、N,N−ジメチルアミノ−p−クレゾール、N,N−ジメチルアミノメチルフェノール、2−(N,N−ジメチルアミノメチル)フェノール、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジエチルアニリン、ピリジン、キノリン、N−メチルモルホリン、N−メチルピペリジン、2−(2−ジメチルアミノエトキシ)−4−メチル−1,3,2−ジオキサボルナン等の3級アミン;テトラメチルエチレンジアミン、ピラジン、N,N'−ジメチルピペラジン、N,N'−ビス((2−ヒドロキシ)プロピル)ピペラジン、ヘキサメチレンテトラミン、N,N,N',N'−テトラメチル−1,3−ブタンアミン、2−ジメチルアミノ−2−ヒドロキシプロパン、ジエチルアミノエタノール、N,N,N−トリス(3−ジメチルアミノプロピル)アミン、2,4,6−トリス(N,N−ジメチルアミノメチル)フェノール、ヘプタメチルイソビグアニド等の3級ポリアミン;イミダゾール、N−メチルイミダゾール、2−メチルイミダゾール、4−メチルイミダゾール、N−エチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、4−エチルイミダゾール、N−ブチルイミダゾール、2−ブチルイミダゾール、N−ウンデシルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、N−フェニルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、N−ベンジルイミダゾール、2−ベンジルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、N−(2'−シアノエチル)−2−メチルイミダゾール、N−(2'−シアノエチル)−2−ウンデシルイミダゾール、N−(2'−シアノエチル)−2−フェニルイミダゾール、3,3−ビス−(2−エチル−4−メチルイミダゾリル)メタン、アルキルイミダゾールとイソシアヌール酸の付加物、アルキルイミダゾールとホルムアルデヒドの縮合物等の各種イミダゾール類;1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン−5、6−ジブチルアミノ−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7等のアミジン類等が挙げられる。
硬化触媒(B)としてのホスフィン類(ホスフィン系硬化触媒)としては、公知乃至慣用のホスフィン系硬化触媒を使用でき、特に限定されないが、例えば、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリ−イソプロピルホスフィン、トリ−n−ブチルホスフィン、トリ−n−シクロヘキシルホスフィン、トリ−n−オクチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリベンジルホスフィン、トリス(2−メチルフェニル)ホスフィン、トリス(3−メチルフェニル)ホスフィン、トリス(4−メチルフェニル)ホスフィン、トリス(ジエチルアミノ)ホスフィン、ジメチルフェニルホスフィン、ジエチルフェニルホスフィン、ジシクロヘキシルフェニルホスフィン、ジエチルフェニルホスフィン、ジシクロヘキシルフェニルホスフィン、エチルジフェニルホスフィン、ジフェニルシクロヘキシルホスフィン、クロロジフェニルホスフィン等が挙げられる。
硬化触媒(B)としての有機酸類、その塩、又はそのエステルとしては、特に限定されないが、例えば、スルホン酸、カルボン酸およびそのエステル類が好ましく、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、10−カンファースルホン酸、およびそのメチルおよびエチルエステル類が挙げられる。
硬化触媒(B)としての無機酸としては、特に限定されないが、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、燐酸、炭酸等の鉱酸類が挙げられる。
硬化触媒(B)としての4級アンモニウム塩類としては、特に限定されないが、例えば、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムブロマイド、テトラメチルアンモニウムアセテート、テトラエチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムブロマイド、テトラエチルアンモニウムアセテート、テトラ−n−ブチルアンモニウムフルオライド、テトラ−n−ブチルアンモニウムクロライド、テトラ−n−ブチルアンモニウムブロマイド、テトラ−n−ブチルアンモニウムヨーダイド、テトラ−n−ブチルアンモニウムアセテート、テトラ−n−ブチルアンモニウムボロハイドライド、テトラ−n−ブチルアンモニウムヘキサフルオロホスファイト、テトラ−n−ブチルアンモニウムハイドロゲンサルファイト、テトラ−n−ブチルアンモニウムテトラフルオロボーレート、テトラ−n−ブチルアンモニウムテトラフェニルボーレート、テトラ−n−ブチルアンモニウムパラトルエンスルフォネート、テトラ−n−ヘキシルアンモニウムクロライド、テトラ−n−ヘキシルアンモニウムブロマイド、テトラ−n−ヘキシルアンモニウムアセテート、テトラ−n−オクチルアンモニウムクロライド、テトラ−n−オクチルアンモニウムブロマイド、テトラ−n−オクチルアンモニウムアセテート、トリメチル−n−オクチルアンモニウムクロライド、トリメチルベンジルアンモニウムクロライド、トリメチルベンジルアンモニウムブロマイド、トリエチル−n−オクチルアンモニウムクロライド、トリエチルベンジルアンモニウムクロライド、トリエチルベンジルアンモニウムブロマイド、トリ−n−ブチル−n−オクチルアンモニウムクロライド、トリ−n−ブチルベンジルアンモニウムフルオライド、トリ−n−ブチルベンジルアンモニウムクロライド、トリ−n−ブチルベンジルアンモニウムブロマイド、トリ−n−ブチルベンジルアンモニウムヨーダイド、メチルトリフェニルアンモニウムクロライド、メチルトリフェニルアンモニウムブロマイド、エチルトリフェニルアンモニウムクロライド、エチルトリフェニルアンモニウムブロマイド、n−ブチルトリフェニルアンモニウムクロライド、n−ブチルトリフェニルアンモニウムブロマイド、1−メチルピリジニウムブロマイド、1−エチルピリジニウムブロマイド、1−n−ブチルピリジニウムブロマイド、1−n−ヘキシルピリジニウムブロマイド、1−n−オクチルピリジニウムブロマイド、1−n−ドデシルピリジニウムブロマイド、1−n−フェニルピリジニウムブロマイド、1−メチルピコリニウムブロマイド、1−エチルピコリニウムブロマイド、1−n−ブチルピコリニウムブロマイド、1−n−ヘキシルピコリニウムブロマイド、1−n−オクチルピコリニウムブロマイド、1−n−ドデシルピコリニウムブロマイド、1−n−フェニルピコリニウムブロマイド等が挙げられる。
硬化触媒(B)としての4級ホスホニウム塩類としては、特に限定されないが、例えば、テトラメチルホスホニウムクロライド、テトラメチルホスホニウムブロマイド、テトラエチルホスホニウムクロライド、テトラエチルホスホニウムブロマイド、テトラ−n−ブチルホスホニウムクロライド、テトラ−n−ブチルホスホニウムブロマイド、テトラ−n−ブチルホスホニウムヨーダイド、テトラ−n−ヘキシルホスホニウムブロマイド、テトラ−n−オクチルホスホニウムブロマイド、メチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、メチルトリフェニルホスホニウムヨーダイド、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、エチルトリフェニルホスホニウムヨーダイド、n−ブチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、n−ブチルトリフェニルホスホニウムヨーダイド、n−ヘキシルトリフェニルホスホニウムブロマイド、n−オクチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、テトラフェニルホスホニウムブロマイド、テトラキスヒドロキシメチルホスホニウムクロライド、テトラキスヒドロキシメチルホスホニウムブロマイド、テトラキスヒドロキシエチルホスホニウムクロライド、テトラキスヒドロキシブチルホスホニウムクロライド等が挙げられる。
硬化触媒(B)としての3級スルホニウム塩類としては、特に限定されないが、例えば、トリメチルスルホニウムブロマイド、トリエチルスルホニウムブロマイド、トリ−n−ブチルスルホニウムクロライド、トリ−n−ブチルスルホニウムブロマイド、トリ−n−ブチルスルホニウムヨーダイド、トリ−n−ブチルスルホニウムテトラフルオロボーレート、トリ−n−ヘキシルスルホニウムブロマイド、トリ−n−オクチルスルホニウムブロマイド、トリフェニルスルホニウムクロライド、トリフェニルスルホニウムブロマイド、トリフェニルスルホニウムヨーダイド等が挙げられる。
硬化触媒(B)としての2級ヨードニウム塩類としては、特に限定されないが、例えば、ジフェニルヨードニウムクロライド、ジフェニルヨードニウムブロマイド、ジフェニルヨードニウムヨーダイド等が挙げられる。
硬化触媒(B)としてのルイス酸類としては、特に限定されないが、例えば、3フッ化ホウ素、3フッ化ホウ素のエーテラート、ジブチルスズジクロライド、ジブチルスズジラウリル酸等が挙げられる。
硬化触媒(B)としてのラジカル重合触媒類(ラジカル重合開始剤)としては、公知乃至慣用のラジカル重合開始剤を使用でき、特に限定されないが、例えば、光ラジカル重合開始剤、熱ラジカル重合開始剤等が挙げられる。
前記光ラジカル重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、アセトフェノンベンジル、ベンジルジメチルケトン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ジメトキシアセトフェノン、ジメトキシフェニルアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、ジフェニルジサルファイト、オルトベンゾイル安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル(日本化薬(株)製、商品名「カヤキュアEPA」等)、2,4−ジエチルチオキサンソン(日本化薬(株)製、商品名「カヤキュアDETX」等)、2−メチル−1−[4−(メチル)フェニル]−2−モルホリノプロパノン−1(チバガイギ−(株)製、商品名「イルガキュア907」等)、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバガイギ−(株)製、商品名「イルガキュア184」等)、2−ジメチルアミノ−2−(4−モルホリノ)ベンゾイル−1−フェニルプロパン等の2−アミノ−2−ベンゾイル−1−フェニルアルカン化合物、テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、ベンジル、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、4,4−ビスジエチルアミノベンゾフェノン等のアミノベンゼン誘導体、2,2'−ビス(2−クロロフェニル)−4,5,4',5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾ−ル(保土谷化学(株)製、商品名「B−CIM」等)等のイミダゾール化合物、2,6−ビス(トリクロロメチル)−4−(4−メトキシナフタレン−1−イル)−1,3,5−トリアジン等のハロメチル化トリアジン化合物、2−トリクロロメチル−5−(2−ベンゾフラン2−イル−エテニル)−1,3,4−オキサジアゾール等のハロメチルオキサジアゾール化合物等を挙げることができる。また、必要に応じて、光増感剤を加えることができる。
前記熱ラジカル重合開始剤としては、例えば、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシエステル、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、パーオキシケタール、ケトンパーオキサイド等(具体的には、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(2−エチルヘキサノイル)パーオキシヘキサン、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジブチルパーオキシヘキサン、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、1,4−ジ(2−t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、メチルエチルケトンパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート等)等の有機過酸化物類を挙げることができる。
硬化触媒(B)としてのカチオン重合触媒類(カチオン重合開始剤)としては、公知乃至慣用のカチオン重合開始剤を使用でき、特に限定されないが、例えば、光カチオン重合開始剤、熱カチオン重合開始剤等が挙げられる。
光カチオン重合開始剤としては、例えば、ヘキサフルオロアンチモネート塩、ペンタフルオロヒドロキシアンチモネート塩、ヘキサフルオロホスフェート塩、ヘキサフルオロアルゼネート塩などが挙げられる。上記カチオン触媒としては、例えば、商品名「UVACURE1590」(ダイセル・サイテック(株)製)、商品名「CD−1010」、商品名「CD−1011」、商品名「CD−1012」(以上、米国サートマー製)、商品名「イルガキュア264」(BASF社製)、商品名「CIT−1682」(日本曹達(株)製)等の市販品を好ましく使用することもできる。
熱カチオン重合開始剤としては、例えば、アリールジアゾニウム塩、アリールヨードニウム塩、アリールスルホニウム塩、アレン−イオン錯体などが挙げられ、商品名「PP−33」、商品名「CP−66」、商品名「CP−77」((株)ADEKA製)、商品名「FC−509」(スリーエム製)、商品名「UVE1014」(G.E.製)、商品名「サンエイド SI−60L」、商品名「サンエイド SI−80L」、商品名「サンエイド SI−100L」、商品名「サンエイド SI−110L」、商品名「サンエイド SI−150L」(三新化学工業(株)製)、商品名「CG−24−61」(チバ・ジャパン製)等の市販品を好ましく使用することができる。さらに、アルミニウムやチタンなどの金属とアセト酢酸若しくはジケトン類とのキレート化合物とトリフェニルシラノール等のシラノールとの化合物、又は、アルミニウムやチタンなどの金属とアセト酢酸若しくはジケトン類とのキレート化合物とビスフェノールS等のフェノール類との化合物であってもよい。
硬化触媒(B)としては、硬化物の高屈折率、高アッベ数、屈折率とアッベ数のバランスの観点で、4級アンモニウム塩類、4級ホスホニウム塩類、3級スルホニウム塩類、2級ヨードニウム塩類、ルイス酸類が好ましく、より好ましくは4級アンモニウム塩類、4級ホスホニウム塩類、さらに好ましくは4級ホスホニウムである。
好ましい具体例としては、テトラ−n−ブチルアンモニウムブロマイド、テトラフェニルアンモニウムブロマイド、トリエチルベンジルアンモニウムクロライド、セチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、1−n−ドデシルピリジニウムクロライド等の第4級アンモニウム塩、テトラ−n−ブチルホスホニウムブロマイド、テトラフェニルホスホニウムブロマイド等の第4級ホスホニウム塩等が挙げられる。
硬化触媒(B)の含有量(配合量)は、特に限定されないが、硬化性エピスルフィド樹脂組成物に含まれるエピスルフィド基を有する化合物の全量(100重量部)に対して、0.01〜15重量部が好ましく、より好ましくは0.01〜12重量部、さらに好ましくは0.05〜10重量部、特に好ましくは0.1〜10重量部である。硬化触媒(B)を上記範囲内で使用することにより、高屈折率、高アッベ数で、かつ屈折率とアッベ数のバランスが良く、耐熱性、耐光性、透明性に優れた硬化物を得ることができる。なお、硬化触媒(B)として2種以上を使用する場合には、これらの硬化触媒(B)の総量が上記範囲を満たすことが好ましい。
[硬化剤(C)]
本発明の硬化性エピスルフィド樹脂組成物は、さらに、硬化剤(C)を含んでいてもよい。本発明の硬化性エピスルフィド樹脂組成物における硬化剤(C)は、エピスルフィド基を有する化合物と反応して硬化させる働きを有する化合物である。硬化剤(C)としては、エピスルフィド樹脂用硬化剤として公知乃至慣用の硬化剤を使用することができ、例えば、チオール化合物、イソシアネート化合物、チオイソシアネート化合物、エポキシ化合物、酸無水物、多価フェノール化合物等が挙げられる。
硬化剤(C)としては、中でも、チオール化合物が好ましい。硬化剤(C)としてチオール化合物を用いることにより、メルカプト基がエピスルフィド基に対する反応性に優れるため、硬化性が向上し、また、硬化物中の硫黄濃度を調整することのより、高屈折率、高アッベ数で、かつ屈折率とアッベ数のバランスのよい硬化物を形成することができる。
硬化剤(C)としてのチオール化合物としては、特に限定されないが、例えば、チオフェノール類、チオール類、メルカプトアルコール類、ヒドロキシチオフェノール類、メルカプト有機酸類、メルカプトアミン類等が挙げられる。
チオフェノール類としては、特に限定されないが、例えば、チオフェノール、4−tert−ブチルチオフェノール、2−メチルチオフェノール、3−メチルチオフェノール、4−メチルチオフェノール、o−ジメルカプトベンゼン、m−ジメルカプトベンゼン、p−ジメルカプトベンゼン、1,3,5−トリメルカプトベンゼン等が挙げられる。
チオール類としては、特に限定されないが、例えば、チルメルカプタン、エチルメルカプタン、n−プロピルメルカプタン、n−ブチルメルカプタン、アリルメルカプタン、n−ヘキシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、n−デシルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、n−テトラデシルメルカプタン、n−ヘキサデシルメルカプタン、n−オクタデシルメルカプタン、シクロヘキシルメルカプタン、イソプロピルメルカプタン、tert−ブチルメルカプタン、tert−ノニルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタン、ベンジルメルカプタン、4−クロロベンジルメルカプタン、メチルチオグリコレート、エチルチオグリコレート、n−ブチルチオグリコレート、n−オクチルチオグリコレート、メチル(3−メルカプトプロピオネート)、エチル(3−メルカプトプロピオネート)、3−メトキシブチル(3−メルカプトプロピオネート)、n−ブチル(3−メルカプトプロピオネート)、2−エチルヘキシル(3−メルカプトプロピオネート)、n−オクチル(3−メルカプトプロピオネート)等のモノチオール類、メタンジチオール、1,2−ジメルカプトエタン、2,2−ジメルカプトプロパン、1,3−ジメルカプトプロパン、1,2,3−トリメルカプトプロパン、1,4−ジメルカプトブタン、1,6−ジメルカプトヘキサン、ビス(2−メルカプトエチル)スルフィド、1,2−ビス(2−メルカプトエチルチオ)エタン、1,5−ジメルカプト−3−オキサペンタン、1,8−ジメルカプト−3,6−ジオキサオクタン、2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジチオール、3,4−ジメトキシブタン−1,2−ジチオール、2−メルカプトメチル−1,3−ジメルカプトプロパン、2−メルカプトメチル1,4−ジメルカプトプロパン、2−(2−メルカプトエチルチオ)−1,3−ジメルカプトプロパン、1,2−ビス(2−メルカプトエチルチオ)−3−メルカプトプロパン、1,1,1−トリス(メルカプトメチル)プロパン、テトラキス(メルカプトメチル)メタン、4,8−ジメルカプトメチル−1,11−ジメルカプト−3,6,9−トリチアウンデカン、4,7−ジメルカプトメチル−1,11−ジメルカプト−3,6,9−トリチアウンデカン、5,7−ジメルカプトメチル−1,11−ジメルカプト−3,6,9−トリチアウンデカン、1,1,3,3−テトラキス(メルカプトメチルチオ)プロパン、エチレングリコールビス(2−メルカプトアセテート)、エチレングリコールビス(3−メルカプトプロピオネート)、1,4−ブタンジオールビス(2−メルカプトアセテート)、1,4−ブタンジオールビス(3−メルカプトプロピオネート)、トリメチロールプロパントリス(2−メルカプトアセテート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(2−メルカプトアセテート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、1,1−ジメルカプトシクロヘキサン、1,2−ジメルカプトシクロヘキサン、1,3−ジメルカプトシクロヘキサン、1,4−ジメルカプトシクロヘキサン、1,3−ビス(メルカプトメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(メルカプトメチル)シクロヘキサン、2,5−ビス(メルカプトメチル)−1,4−ジチアン、2,5−ビス(メルカプトエチル)−1,4−ジチアン、1,2−ビス(メルカプトメチル)ベンゼン、1,3−ビス(メルカプトメチル)ベンゼン、1,4−ビス(メルカプトメチル)ベンゼン、ビス(4−メルカプトフェニル)スルフィド、ビス(4−メルカプトフェニル)エーテル、2,2−ビス(4−メルカプトフェニル)プロパン、ビス(4−メルカプトメチルフェニル)スルフィド、ビス(4−メルカプトメチルフェニル)エーテル、2,2−ビス(4−メルカプトメチルフェニル)プロパン等の多価チオール類等が挙げられる。
メルカプトアルコール類としては、特に限定されないが、例えば、2−メルカプトエタノール、2−メルカプトプロパノール、3−メルカプトプロパノール、2−ヒドロキシプロピルメルカプタン、2−フェニル−2−メルカプトエタノール、2−フェニル−2−ヒドロキシエチルメルカプタン、3−メルカプト−1,2−プロパンジオール、2−メルカプト−1,3−プロパンジオール、2,3−ジメルカプトプロパノール、1,3−ジメルカプト−2−プロパノール、2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジオール、グリセリルジチオグリコレート等が挙げられる。
ヒドロキシチオフェノール類としては、特に限定されないが、例えば、2−ヒドロキシチオフェノール、3−ヒドロキシチオフェノール、4−ヒドロキシチオフェノール等が挙げられる。
メルカプト有機酸類としては、特に限定されないが、例えば、2−メルカプト酢酸(チオグリコール酸)、3−メルカプトプロピオン酸等のメルカプトカルボン酸類が挙げられる。
メルカプトアミン類としては、特に限定されないが、例えば、2−メルカプトエチルアミン、3−メルカプトプロピルアミン、3−メルカプトブチルアミン等のメルカプトアルキルアミン類;4−アミノチオフェノール等のアミノチオフェノール類等が挙げられる。
硬化剤(C)としてのイソシアネート化合物としては、特に限定されないが、例えば、ジエチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアナートメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(イソシアナートメチル)シクロヘキサン、イソホロンジイソシアネート、2,6−ビス(イソシアナートメチル)デカヒドロナフタレン、リジントリイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、o−トリジンジイソシアネート、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4'−ジフェニルエーテルジイソシアネート、3−(2'−イソシアネートシクロヘキシル)プロピルイソシアネート、トリス(フェニルイソシアネート)チオホスフェート、イソプロピリデンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、2、2'−ビス(4−イソシアナートフェニル)プロパン、トリフェニルメタントリイソシアネート、ビス(ジイソシアナートトリル)フェニルメタン、4,4',4"−トリイソシアネート−2,5−ジメトキシフェニルアミン、3,3'−ジメトキシベンジジン−4,4'−ジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、4,4'−ジイソシアナートビフェニル、4,4'−ジイソシアナート−3,3'−ジメチルビフェニル、ジシクロヘキシルメタン−4,4'−ジイソシアネート、1,1'−メチレンビス(4−イソシアナートベンゼン)、1,1'−メチレンビス(3−メチル−4−イソシアナートベンゼン)、m−キシリレンジイソシアネート、p−キシリレンジイソシアネート、1,3−ビス(1−イソシアナート−1−メチルエチル)ベンゼン、1,4−ビス(1−イソシアナート−1−メチルエチル)ベンゼン、1,3−ビス(2−イソシアナート−2−プロピル)ベンゼン、2,6−ビス(イソシアナートメチル)ナフタレン、1,5−ナフタレンジイソシアネート、ビス(イソシアナートメチル)テトラヒドロジシクロペンタジエン、ビス(イソシアナートメチル)ジシクロペンタジエン、ビス(イソシアナートメチル)テトラヒドロチオフェン、ビス(イソシアナートメチル)ノルボルネン、ビス(イソシアナートメチル)アダマンタン、ダイマー酸ジイソシアネート、1,3,5−トリ(1−イソシアナートヘキシル)イソシアヌル酸、チオジエチルジイソシアネート、チオジプロピルジイソシアネート、チオジヘキシルジイソシアネート、ビス〔(4−イソシアナートメチル)フェニル〕スルフィド、2,5−ジイソシアネート−1,4−ジチアン、2,5−ジイソシアナートメチル−1,4−ジチアン、2,5−ジイソシアナートメチルチオフェン、ジチオジエチルジイソシアネート、ジチオジプロピルジイソシアネート等挙げることができる。また、以上のうちポリイソシアネート類については、ビュレット型反応による二量体、環化三量体およびアルコールまたはチオールの付加物等のイソシアネート類を挙げることができる。
硬化剤(C)としてのチオイソシアネート化合物としては、特に限定されないが、例えば、上記イソシアネート化合物のイソシアネート基の全部または一部をイソチオシアネート基に変えた化合物が挙げられる。
硬化剤(C)としてのエポキシ化合物としては、特に限定されないが、例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、ナフトール、ハイドロキノン、カテコール、レゾルシン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールスルホン、ビスフェノールエーテル、ビスフェノールスルフィド、ハロゲン化ビスフェノールA、ノボラック樹脂等の芳香族ヒドロキシ化合物とエピハロヒドリンの縮合により製造されるフェノール系エポキシ化合物、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブタノール、ネオペンチルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、1,3−および1,4−シクロヘキサンジオール、1,3−および1,4−シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールA、ビスフェノールA・エチレンオキサイド付加物、ビスフェノールA・プロピレンオキサイド付加物等のアルコール化合物とエピハロヒドリンの縮合により製造されるアルコール系エポキシ化合物、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ヘキサン酸、イソ酪酸、イソ吉草酸、安息香酸、ベンゾイル酢酸、ナフタリンカルボン酸、アジピン酸、セバチン酸、ドデシルカルボン酸、ダイマー酸、フタル酸、イソテレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、メチルテトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘット酸、ナジック酸、マレイン酸、コハク酸、フマル酸、トリメリット酸、ベンゼンテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ナフタリンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸等のカルボン酸化合物とエピハロヒドリンの縮合により製造されるグリシジルエステル系エポキシ化合物、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、エチレンジアミン、1,2−ジアミノプロパン、1,3−ジアミノプロパン、1,2−ジアミノブタン、1,3−ジアミノブタン、1,4−ジアミノブタン、1,5−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、ビス(3−アミノプロピル)エーテル、1,2−ビス(3−アミノプロポキシ)エタン、1,3−ビス(3−アミノプロポキシ)−2,2'−ジメチルプロパン、1,2−、1,3−または1,4−ビスアミノシクロヘキサン、1,3−または1,4−ビスアミノメチルシクロヘキサン、1,3−または1,4−ビスアミノエチルシクロヘキサン、1,3−または1,4−ビスアミノプロピルシクロヘキサン、水添4,4'−ジアミノジフェニルメタン、イソホロンジアミン、1,4−ビスアミノプロピルピペラジン、m−またはp−フェニレンジアミン、2,4−または2,6−トリレンジアミン、m−またはp−キシリレンジアミン、1,5−または2,6−ナフタレンジアミン、4,4'−ジアミノジフェニルメタン、4,4'−ジアミノジフェニルエーテル、2,2−(4,4'−ジアミノジフェニル)プロパン等の1級アミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン、メチルエチルアミン、メチルプロピルアミン、メチルブチルアミン、メチルペンチルアミン、メチルヘキシルアミン、エチルプロピルアミン、エチルブチルアミン、エチルペンチルアミン、エチルヘキシルアミン、N,N'−ジメチルエチレンジアミン、N,N'−ジメチル−1,2−ジアミノプロパン、N,N'−ジメチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N'−ジメチル−1,4−ジアミノブタン、N,N'−ジメチル−1,5−ジアミノペンタン、N,N'−ジメチル−1,6−ジアミノヘキサン、N,N'−ジメチル−1,7−ジアミノヘプタン、N,N'−ジエチルエチレンジアミン、N,N'−ジエチル−1,2−ジアミノプロパン、N,N'−ジエチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N'−ジエチル−1,4−ジアミノブタン、N,N'−ジエチル−1,5−ジアミノペンタン、N,N'−ジエチル−1,6−ジアミノヘキサン、N,N'−ジエチル−1,7−ジアミノヘプタン、ピペラジン、2−メチルピペラジン、2,5−または2,6−ジメチルピペラジン、ホモピペラジン、1,1−ジ(4−ピペリジル)メタン、1,2−ジ(4−ピペリジル)エタン、1,3−ジ(4−ピペリジル)プロパン、1,4−ジ(4−ピペリジル)ブタン等の2級アミンとエピハロヒドリンの縮合により製造されるアミン系エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物(上述の脂環式エピスルフィド化合物(A)の硫黄原子が酸素原子に置換した化合物等)、スチレンオキシド、シクロペンタジエポキシド、エポキシ化大豆油、エポキシ化ポリブタジエン、ビニルシクロヘキセンエポキシド等の不飽和化合物のエポキシ化により製造されるエポキシ化合物、上述の多価アルコール、フェノール化合物とジイソシアネートおよびグリシドール等から製造されるウレタン系エポキシ化合物等が挙げられる。
硬化剤(C)としての酸無水物としては、公知乃至慣用の酸無水物系硬化剤を使用でき、特に限定されないが、例えば、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ドデセニル無水コハク酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸等の25℃で液状の酸無水物;無水コハク酸、水素化無水ピロメリット酸、水素化ビフェニル二無水物、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸(例えば、1,2,3,6−テトラヒドロ無水フタル酸)、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物等の25℃で固体(固体状)の酸無水物等が挙げられる。また、上記酸無水物系硬化触媒としては、例えば、特開2011−219534号公報に記載の多価カルボン酸縮合体等を使用することもできる。
硬化剤(C)としての多価フェノール化合物としては、特に限定されないが、例えば、ハイドロキノン、カテコール、レゾルシン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールスルホン、ビスフェノールエーテル、ビスフェノールスルフィド、ハロゲン化ビスフェノールA、ノボラック樹脂等が挙げられる。
硬化剤(C)は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。硬化剤(C)としては、硬化物の高屈折率、高アッベ数、屈折率とアッベ数のバランス、耐熱性、耐光性の観点で、多価チオール化合物が好ましく、中でもチオール基が1分子中に2個以上6個以下の化合物が好適である。その具体例としてはビス(2−メルカプトエチル)スルフィド、ペンタエリスリトールテトラキス(2−メルカプトアセテート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、2,5−ビス(メルカプトメチル)−1,4−ジチアン、1,2−ビス(2−メルカプトエチルチオ)−3−メルカプトプロパン、4,8−ジメルカプトメチル−1,11−ジメルカプト−3,6,9−トリチアウンデカン、4,7−ジメルカプトメチル−1,11−ジメルカプト−3,6,9−トリチアウンデカン、5,7−ジメルカプトメチル−1,11−ジメルカプト−3,6,9−トリチアウンデカン、1,1,3,3−テトラキス(メルカプトメチルチオ)プロパン、1,3−ビス(メルカプトメチル)ベンゼン、1,4−ビス(メルカプトメチル)ベンゼンが挙げられる。
本発明の硬化性エピスルフィド樹脂組成物が硬化剤(C)を含有する場合、その含有量(配合量)としては、特に限定されないが、本発明の硬化性エピスルフィド樹脂組成物に含まれるエピスルフィド基を有する化合物の全量100重量部に対して、10〜200重量部が好ましく、より好ましくは30〜150重量部である。より具体的には、本発明の硬化性エピスルフィド樹脂組成物に含まれる全てのエピスルフィド基を有する化合物におけるエポキシ基1当量当たり、メルカプト基が0.1〜1.5当量となる割合で使用することが好ましい。硬化剤(C)の含有量が10重量部未満であると、硬化が不十分となり、硬化物の屈折率、アッベ数、強靱性が低下する傾向がある。一方、硬化剤(C)の含有量が200重量部を超えると、硬化物の屈折率とアッベ数のバランスが悪化する場合がある。なお、硬化剤(C)として2種以上を使用する場合には、これらの硬化剤(C)の総量が上記範囲を満たすことが好ましい。
[その他のエピスルフィド化合物]
本発明の硬化性エピスルフィド樹脂組成物は、脂環式エピスルフィド化合物(A)以外のエピスルフィド化合物(「その他のエピスルフィド化合物」と称する場合がある)を含んでいてもよい。上記その他のエピスルフィド化合物としては、例えば、芳香族チオグリシジルエーテル系エピスルフィド化合物[例えば、ビスフェノールA型エピスルフィド化合物、ビスフェノールF型エピスルフィド化合物、ビフェノール型エピスルフィド化合物、フェノールノボラック型エピスルフィド化合物、クレゾールノボラック型エピスルフィド化合物、ビスフェノールAのクレゾールノボラック型エピスルフィド化合物、ナフタレン型エピスルフィド化合物、トリスフェノールメタンから得られるエピスルフィド化合物など]、脂肪族チオグリシジルエーテル系エピスルフィド化合物[例えば、脂肪族2,3−エピスルフィドプロピルエーテルなど]、チオグリシジルエステル系エピスルフィド化合物、チオグリシジルアミン系エピスルフィド化合物、エピスルフィド基を有するイソシアヌレート化合物[例えば、ジアリルモノ(2,3−エピスルフィドプロピル)イソシアヌレート化合物、モノアリルジ(2,3−エピスルフィドプロピル)イソシアヌレート化合物、トリ(2,3−エピスルフィドプロピル)イソシアヌレート化合物など]、2,2−ビス[4−(2,3−エピスルフィドプロポキシ)シクロへキシル]プロパン、2,2−ビス[3,5−ジメチル−4−(2,3−エピスルフィドプロポキシ)シクロへキシル]プロパン、ビスフェノールA型エピスルフィド樹脂を水素化したもの(水添ビスフェノールA型エピスルフィド樹脂)、上記式(2)で表される化合物であって、Yが−CH2−O−C(=O)−で表される二価の基であり、かつX1及びX2の一方が硫黄原子、他方が酸素原子である化合物等などが挙げられる。その他のエピスルフィド化合物は、エピスルフィド基の一部がエポキシ基と置き換わった化合物も包含する。
上記モノアリルジ(2,3−エピスルフィドプロピル)イソシアヌレート化合物の代表的な例としては、モノアリルジ(2,3−エピスルフィドプロピル)イソシアヌレート、1−アリル−3,5−ビス(2−メチル−2,3−エピスルフィドプロピル)イソシアヌレート、1−(2−メチルプロペニル)−3,5−ジ(2,3−エピスルフィドプロピル)イソシアヌレート、1−(2−メチルプロペニル)−3,5−ビス(2−メチル−2,3−エピスルフィドプロピル)イソシアヌレート等が挙げられる。
なお、上記モノアリルジ(2,3−エピスルフィドプロピル)イソシアヌレート化合物は、アルコールや酸無水物など、エピスルフィド基と反応する化合物を加えてあらかじめ変性して用いることもできる。
本発明の硬化性エピスルフィド樹脂組成物において上記その他のエピスルフィド化合物は、1種を単独で使用することもできるし、2種以上を組み合わせて使用することもできる。中でも、上記その他のエピスルフィド化合物としては、硬化物の高屈折率、高アッベ数、屈折率とアッベ数のバランス、透明性、機械物性(例えば、強靭性)の観点で、2,2−ビス[4−(2,3−エピスルフィドプロポキシ)シクロへキシル]プロパン、2,2−ビス[3,5−ジメチル−4−(2,3−エピスルフィドプロポキシ)シクロへキシル]プロパン、ビスフェノールA型エピスルフィド樹脂を水素化したもの(水添ビスフェノールA型エピスルフィド樹脂)が好ましい。
本発明の硬化性エピスルフィド樹脂組成物が上記その他のエピスルフィド化合物を含有する場合、その含有量(配合量)は、特に限定されないが、脂環式エピスルフィド化合物(A)100重量部に対して、5〜150重量部が好ましく、より好ましくは10〜100重量部である。
[添加剤]
本発明の硬化性エピスルフィド樹脂組成物は、上記以外にも、本発明の効果を損なわない範囲内で各種添加剤を含有していてもよい。上記添加剤として、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどの水酸基を有する化合物を使用すると、反応を緩やかに進行させることができる。その他にも、粘度や透明性を損なわない範囲内で、アミノ酸、(メタ)アクリレート類等のオレフィン類、硫黄等の無機物質、シリコーン系やフッ素系消泡剤、レベリング剤、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランや3−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤、界面活性剤、アルミナなどの無機充填剤、難燃剤、着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、イオン吸着体、顔料、離型剤などの慣用の添加剤を使用することができる。
本発明の硬化性エピスルフィド樹脂組成物は、特に限定されないが、上記の各成分を、必要に応じて加熱した状態で攪拌・混合することにより調製することができる。なお、本発明の硬化性エピスルフィド樹脂組成物は、各成分があらかじめ混合されたものをそのまま使用する1液系の組成物として使用することもできるし、例えば、別々に保管しておいた2以上の成分を使用前に所定の割合で混合して使用する多液系(例えば、2液系)の組成物として使用することもできる。上記攪拌・混合の方法は、特に限定されず、例えば、ディゾルバー、ホモジナイザーなどの各種ミキサー、ニーダー、ロール、ビーズミル、自公転式撹拌装置などの公知乃至慣用の攪拌・混合手段を使用できる。また、攪拌・混合後、真空下にて脱泡してもよい。
本発明の硬化性エピスルフィド樹脂組成物の25℃における粘度は、特に限定されないが、100〜10000mPa・sが好ましく、より好ましくは200〜9000mPa・s、さらに好ましくは300〜8000mPa・sである。25℃における粘度が100mPa・s未満であると、硬化物の耐熱性が低下する傾向がある。一方、25℃における粘度が10000mPa・sを超えると、注型時の作業性が低下したり、硬化物に注型不良に由来する不具合が生じやすくなる傾向がある。硬化性エピスルフィド樹脂組成物の25℃における粘度は、例えば、デジタル粘度計(型番「DVU−EII型」、(株)トキメック製)を用いて、ローター:標準1°34'×R24、温度:25℃、回転数:0.5〜10rpmの条件で測定することができる。
<硬化物>
本発明の硬化性エピスルフィド樹脂組成物を硬化させることにより、高屈折率、高アッベ数で、かつ屈折率とアッベ数のバランスの良い硬化物を高い生産性で得ることができる。特に、本発明の硬化性エピスルフィド樹脂組成物が上述の硬化剤(C)を含む場合、上記硬化物はいっそう優れた高屈折率、高アッベ数を発揮する。硬化の際の加熱温度(硬化温度)は、特に限定されないが、10〜200℃が好ましく、より好ましくは20〜190℃、さらに好ましくは30〜180℃である。また、硬化の際に加熱する時間(硬化時間)は、特に限定されないが、30〜600分が好ましく、より好ましくは45〜540分、さらに好ましくは60〜480分である。硬化温度と硬化時間が上記範囲の下限値より低い場合は、硬化が不十分となり、逆に上記範囲の上限値より高い場合は、樹脂成分の分解が起きる場合があるので、いずれも好ましくない。硬化条件は種々の条件に依存するが、例えば、硬化温度を高くした場合は硬化時間を短く、硬化温度を低くした場合は硬化時間を長くすること等により、適宜調整することができる。
<光学材料>
本発明の硬化性エピスルフィド樹脂組成物を硬化させることにより得られる硬化物(以下、「本発明の硬化物」と称する場合がある)は、高い屈折率と高いアッベ数と示し、さらに屈折率とアッベ数のバランスに優れるため、各種光学材料、例えば、メガネ、カメラなどの光学レンズ、光ファイバーケーブル、プリズム、情報記録基盤、フィルター等のプラスチックとして好適に使用することができる。ここで、屈折率とアッベ数のバランスに優れるとは、屈折率とアッベ数が高い値を示しながら、光学材料として満足できる範囲にそれぞれ調整されていることを意味する。本発明の硬化物は、光学材料、特にメガネレンズの薄型化、色収差による虹発生を効果的に防止できるという観点から、e線(546.1nm)における硬化物の屈折率(ne)は1.50〜1.80であることが好ましく、1.55〜1.75がより好ましい。また、色収差による虹発生を効果的に防止できるという観点から、e線(546.1nm)におけるアッベ数(νe)は30〜60であることが好ましく、40〜55がより好ましい。このように、本発明の硬化物は高い屈折率と高いアッベ数と両者のバランスを同時に満足する良好な光学特性を有することから、光学フィルム、メガネレンズ用プラスチック、透明封止材等として特に有用である。硬化物の屈折率及びアッベ数は、プリズムカプラーを使用して測定される値である。具体的には、硬化物の波長546.1nmでの屈折率(ne)、488nmでの屈折率(nF')、及び643.9nmでの屈折率(nC')を求め、アッベ数=(ne−1)/(nF'−nC')の式に代入してアッベ数(νe)を求める。
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
(1H−NMRの測定)
実施例で得られた脂環式エピスルフィド化合物の1H−NMRスペクトルは、以下の条件で測定した。
装置: JEOL 400MHz
溶媒: 重クロロホルム(テトラメチルシラン含有)
(硬化物の屈折率・アッベ数の測定)
重合により得られた硬化物の屈折率(ne)、アッベ数(νe)は、Metricon社製Prism Coupler Model 100を用いて測定した。
実施例1
3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(3,4−エポキシ)シクロヘキサンカルボキシレート(5.0g)、及びチオシアン酸アンモニウム(9.05g)をメタノール溶媒(50mL)中で、25℃にて36時間反応させた。反応混合物をジクロロメタンで抽出・水洗し、濃縮して得られた抽出物をシリカゲルカラム精製(溶出溶媒:ジクロロメタン)して、4.76gの生成物を得た。NMR測定により、生成物は、3,4−エピスルフィドシクロヘキシルメチル(3,4−エピスルフィド)シクロヘキサンカルボキシレート(上記(2−1)で表される化合物)と同定できた。
実施例1で得られた脂環式エピスルフィド化合物の1H−NMRスペクトルのチャートを図1に示す。
実施例2
4−ビニルシクロヘキセン−1,2−エポキシド(239g)、及びチオシアン酸アンモニウム(293g)をメタノール溶媒(2.9L)中で、43℃にて4時間反応させた。反応混合物をジクロロメタンで抽出・水洗し、濃縮して得られた抽出物をシリカゲルカラム精製(溶出溶媒:ジクロロメタン)して、170gの生成物を得た。NMR測定により、生成物は、4−ビニルシクロヘキセン−1,2−エピスルフィド(上記(1−1)で表される化合物)と同定できた。
実施例2で得られた脂環式エピスルフィド化合物の1H−NMRスペクトルのチャートを図2に示す。
実施例3
水添ビフェノール(100g)をTHF溶媒(1L)中で、水素化ナトリウム(26.6g)、及び臭化アリル(152.5g)と50℃で20時間反応させた。反応混合物を水洗し、THFを濃縮後、濃縮物をシリカゲルカラム(溶出溶媒:THF)で分離・精製した。この結果、水添ビフェニルジアリルエーテル(78g)、及び水添ビフェノールモノアリルエーテル(40g)を得た。
得られた水添ビフェニルジアリルエーテル(78g)、及びメタクロロ過安息香酸(120.8g)をジクロロメタン溶媒(2L)中で、室温にて18時間反応させた。反応混合物を水洗、ジクロロメタンを濃縮後、濃縮物をシリカゲルカラム(溶出溶媒ジクロロメタン)で分離・精製した。この結果、水添ビフェニルジグリシジルエーテルを75g得た。
得られた水添ビフェニルジグリシジルエーテル(3g)とチオシアン酸アンモニウム(4.41g)をメタノール溶媒(30mL)中で室温にて36時間反応させた。反応混合物をジクロロメタンで抽出・水洗し、濃縮して得られた抽出物をシリカゲルカラム精製(溶出溶媒:ジクロロメタン)して、生成物を0.90g得た。NMR測定により、生成物は、水添ビフェニルジ(2,3−エピスルフィドプロピル)エーテル(上記(4−1)で表され、X27及びX28が共に硫黄原子である化合物)と同定できた。
実施例3で得られた脂環式エピスルフィド化合物の1H−NMRスペクトルのチャートを図3に示す。
実施例4
温度計、滴下ロート、還流管を備えた1000mlの三口丸底フラスコに、チオシアン酸アンモニウム(NH4SCN,78g,4.0当量)とメタノール(750ml)を仕込んだ。室温、窒素を反応系内に流しながら、固体が溶解するまで攪拌した後、(3,4,3’,4’−ジエポキシ)ビシクロヘキシル(50g,0.26mol)を2分以上かけて滴下ロートを用いて滴下し、反応溶液(淡黄色)を25℃で、18時間攪拌を続けた(不溶成分の析出がみられた)。反応液を石油エーテル(PE)(300ml、60〜90℃)で抽出する操作を6回行い、抽出液は硫酸ナトリウム(Na2SO4)で脱水した後、30℃を保って濃縮し、カラム精製(silica gel,展開液:PE/酢酸エチル=20/1)し、無色のオイル状液体として生成物1(7.2g,収率12%)と生成物2(0.8g,収率1.3%)を得た。
NMR測定により、生成物1は、(3,4,3’,4’−ジエピスルフィド)ビシクロヘキシル(上記(2a)で表され、X3及びX4が共に硫黄原子である化合物)、生成物2は(3,4−エピスルフィド−3’,4’−エポキシ)ビシクロヘキシル(上記(2a)で表され、X3及びX4の一方が硫黄原子、他方が酸素原子である化合物)と同定できた。
実施例4で得られた脂環式エピスルフィド化合物(生成物1)の1H−NMRスペクトルのチャートを図4、脂環式エピスルフィド化合物(生成物2)の1H−NMRスペクトルのチャートを図5にそれぞれ示す。
実施例5
脂環式エピスルフィド化合物(A)として、実施例1で合成した3,4−エピスルフィドシクロヘキシルメチル(3,4−エピスルフィド)シクロヘキサンカルボキシレートを35g、硬化触媒(B)として、テトラブチルホスホニウムブロマイドを0.35g用いた。
これらを、シンキー(株)製「あわとり練太郎」を用いて、室温下で20分間攪拌しながら混合することによって配合し、硬化性エピスルフィド樹脂組成物を得た。
得られた硬化性エピスルフィド樹脂組成物をガラスモールド(厚さ3mm)に注入した。このガラスモールドを30℃から19時間かけて少しずつ昇温し80℃まで上昇させ、80℃で2時間保持した後、更に120℃で3時間硬化を行った。得られた硬化物は、透明性に優れ歪みも無く、メガネレンズとして外観良好なものであった。また、屈折率(ne)1.602、アッベ数(νe)45であった。
実施例6
脂環式エピスルフィド化合物(A)として、実施例2で合成した4−ビニルシクロヘキセン−1,2−エピスルフィドを19.8g、硬化触媒(B)として、テトラブチルホスホニウムブロマイドを0.20g、硬化剤(C)としてペンタエリスリトールテトラキス(2−メルカプトアセテート)を15.2g用いた。
これらを、シンキー(株)製「あわとり練太郎」を用いて、室温下で20分間攪拌しながら混合することによって配合し、硬化性エピスルフィド樹脂組成物を得た。
得られた硬化性エピスルフィド樹脂組成物をガラスモールド(厚さ3mm)に注入した。このガラスモールドを30℃から19時間かけて少しずつ昇温し80℃まで上昇させ、80℃で2時間保持した後、更に120℃で3時間硬化を行った。得られた硬化物は、透明性に優れ歪みも無く、メガネレンズとして外観良好なものであった。また、屈折率(ne)1.652、アッベ数(νe)44であった。
比較例1
脂環式エポキシ化合物として、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(3,4−エポキシ)シクロヘキサンカルボキシレートを35g、硬化触媒として、サンエイドSI-100L(三新化学工業(株)製)を0.21g用いた。
これらを、シンキー(株)製「あわとり練太郎」を用いて、室温下で20分間攪拌しながら混合することによって配合し、硬化性エポキシ樹脂組成物を得た。
得られた硬化性エポキシ樹脂組成物をガラスモールド(厚さ3mm)に注入した。このガラスモールドを65℃で2時間、150℃で2時間保温した。得られた硬化物は、透明性に優れるものの歪みがあり、メガネレンズとしては使用が困難なものであった。また、屈折率(ne)1.520、アッベ数(νe)55であった。