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WO2011105473A1 - 硬化性樹脂組成物、その硬化物並びに光学材料 - Google Patents

硬化性樹脂組成物、その硬化物並びに光学材料 Download PDF

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WO2011105473A1
WO2011105473A1 PCT/JP2011/054105 JP2011054105W WO2011105473A1 WO 2011105473 A1 WO2011105473 A1 WO 2011105473A1 JP 2011054105 W JP2011054105 W JP 2011054105W WO 2011105473 A1 WO2011105473 A1 WO 2011105473A1
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WO
WIPO (PCT)
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meth
acrylate
component
acrylic acid
resin composition
Prior art date
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PCT/JP2011/054105
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English (en)
French (fr)
Inventor
川辺 正直
次俊 和佐野
剛 宮田
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Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Chemical Co Ltd
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Priority to EP11747433.8A priority patent/EP2540751A4/en
Priority to US13/580,917 priority patent/US8853291B2/en
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Priority to JP2012501841A priority patent/JP5281710B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00Properties
    • C08L2201/02Flame or fire retardant/resistant

Definitions

  • the present invention is a curable resin composition excellent in optical properties, heat resistance, transparency, low water absorption, excellent releasability during molding, few burrs from the mold, and excellent moldability, and cured product thereof
  • the present invention relates to an optical article.
  • Patent Document 3 proposes an active energy ray-curable resin composition having an oxetane ring and describes that it is excellent in releasability, but does not disclose adhesion to a substrate. .
  • Patent Document 4 proposes an ultraviolet curable resin composition in which a (meth) acrylate monomer is blended with a polymer having a defined refractive index and molecular weight, and a resin with a substrate mainly composed of a methyl methacrylate (co) polymer. Although it is described that the composition is excellent in adhesiveness, the releasability is not disclosed.
  • Patent Document 5 discloses that a plastic molded lens has good heat resistance.
  • the heat resistance disclosed herein was to evaluate the appearance such as shape and whitening after being left in a temperature-controlled room at a temperature of 70 ° C. and a humidity of 60% for 24 hours. Therefore, regarding the heat resistance under extremely severe environment exceeding 260 ° C. at the time of solder reflow required for an optical member used in the advanced technology field, a molded lens manufactured according to the technology disclosed therein is Due to the inclusion of urethane bonds, severe temperature conditions caused discoloration and a decrease in spectral transmittance, and could not withstand practical use.
  • Patent Document 6 discloses an optical photosensitive resin composition
  • a polymer substance containing a structural unit containing a carbon-carbon double bond in the molecular side chain and (meth) acrylate is sufficient as an optical member used in the advanced technical field with respect to low water absorption.
  • the releasability was not sufficient for industrial implementation.
  • this patent document does not suggest or can be imagined that introducing a terminal group having a specific structure into a polymer substance can significantly improve properties such as low water absorption and releasability. There wasn't.
  • Patent Document 7 discloses a photosensitive resin for hard coat agent containing a compound (A) having at least two ethylenically unsaturated groups in the molecule, a polymer compound (B), and a photopolymerization initiator (C). Although the composition is disclosed, the polymer compound (B) has no polymerizable group and has problems in reactivity, strength, and heat resistance.
  • the subject of this invention is a curable resin composition containing the vinyl group containing copolymer obtained from a polyfunctional monomer, especially curable resin composition
  • the cured product obtained by molding and curing the product is excellent in optical properties, heat resistance, transparency, low water absorption, releasability during molding, and has low burrs from the mold.
  • the object is to provide a resin composition.
  • Another object of the present invention is to provide an excellent curable resin composition having excellent optical properties, heat resistance, transparency, low water absorption, releasability during molding, and less burr from the mold, and cured product thereof. And an optical material.
  • the present invention relates to (A) component: monofunctional (meth) acrylic acid ester (a) having a cycloaliphatic structure, bifunctional (meth) acrylic acid ester (b), 2,4-diphenyl-4-methyl- A copolymer obtained by copolymerizing a component containing 1-pentene (c) having a reactive (meth) acrylate group derived from a bifunctional (meth) acrylic acid ester (b) in the side chain , A copolymer having a structural unit derived from 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene (c) at the end, having a weight average molecular weight of 2,000 to 20,000, and further toluene, xylene, tetrahydrofuran, dichloroethane or A soluble polyfunctional (meth) acrylate copolymer that is soluble in chloroform, (B) component: polyfunctional (meth) acrylate, and (C) component: a composition containing an initiator,
  • Examples of the monofunctional (meth) acrylic acid ester (a) having an alicyclic structure include isobornyl methacrylate, isobornyl acrylate, cyclohexyl methacrylate, cyclohexyl acrylate, dicyclopentenyl acrylate, dicyclopentenyloxyethyl.
  • Acrylic acid esters are preferred.
  • bifunctional (meth) acrylic acid ester (b) include one or more bifunctional (meth) acrylic acid esters selected from the group consisting of cyclohexanedimethanol diacrylate and dimethyloltricyclodecane diacrylate. .
  • the present invention also provides a cured resin obtained by curing the above curable resin composition, and an optical material formed from the cured resin.
  • the curable resin composition of the present invention includes components (A) to (C).
  • (A) component is a soluble polyfunctional (meth) acrylic acid ester copolymer.
  • this soluble polyfunctional (meth) acrylic acid ester copolymer may be abbreviated as a copolymer.
  • Component (A) includes a monomer containing a monofunctional (meth) acrylic acid ester (a) and a bifunctional (meth) acrylic acid ester (b) having an alicyclic structure, and 2,4-diphenyl-4- A copolymer obtained by copolymerizing in the presence of methyl-1-pentene (c), and having a reactive (meth) acrylate group derived from a bifunctional (meth) acrylic acid ester (b) on the side chain And a soluble polyfunctional (meth) acrylate copolymer having a structural unit derived from 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene (c) at the terminal.
  • soluble means that it is soluble in toluene, xylene, tetrahydrofuran, dichloroethane or chloroform. The solubility test is performed under the conditions shown in the examples.
  • the copolymer is obtained by copolymerizing a monofunctional (meth) acrylic acid ester and a bifunctional (meth) acrylic acid ester having an alicyclic structure, and thus has a branched structure or a crosslinked structure.
  • the abundance of the structure is limited to the extent that it is soluble. Accordingly, the copolymer has a structural unit (b1) containing an unreacted (meth) acryl group derived from the bifunctional (meth) acrylic acid ester (b) in the side chain.
  • This unreacted (meth) acrylic group is also referred to as a pendant (meth) acrylic group, and since it exhibits polymerizability, it is polymerized or copolymerized with component (B) by further polymerization treatment, and a solvent-insoluble resin cured product is formed. Can be given.
  • the copolymer has a structural unit derived from 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene (c) at the terminal.
  • c 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene
  • the copolymer is a structural unit derived from a monofunctional (meth) acrylic acid ester (a) having an alicyclic structure, a structural unit derived from a bifunctional (meth) acrylic acid ester (b), and 2,4-diphenyl. It has a structural unit derived from -4-methyl-1-pentene (c).
  • a monofunctional (meth) acrylic acid ester (a) having an alicyclic structure a structural unit derived from a bifunctional (meth) acrylic acid ester (b), and 2,4-diphenyl. It has a structural unit derived from -4-methyl-1-pentene (c).
  • c -4-methyl-1-pentene
  • the structure contains a structural unit (b2) that forms a branched structure or a crosslinked structure, and an unreacted (meth) acryl group in which only one vinyl group is involved in the polymerization, and the other vinyl groups remain unreacted.
  • a structural unit (b2) that forms a branched structure or a crosslinked structure, and an unreacted (meth) acryl group in which only one vinyl group is involved in the polymerization, and the other vinyl groups remain unreacted.
  • c 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene acts as a chain transfer agent to prevent an increase in molecular weight and is present at the end of the copolymer.
  • M c (c) / [(a) + (b) + (c)] (1)
  • (a), (b), and (c) are structural units derived from monofunctional (meth) acrylic acid ester (a) having an alicyclic structure, and bifunctional (meth) acrylic acid ester (b).
  • Bifunctional (meth) acrylic acid esters include cyclohexane dimethanol diacrylate, dimethylol tricyclodecane diacrylate, cyclohexane dimethanol dimethacrylate, dimethylol tricyclodecane dimethacrylate, ethylene glycol diacrylate, propylene glycol diacrylate, 1 , 4-butanediol diacrylate, hexanediol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, ethylene glycol diacrylate, propylene glycol diacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, hexanediol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, etc. ) Acrylic acid esters can be used, but are not limited thereto.
  • Preferred examples of the bifunctional (meth) acrylic acid ester are cyclohexane dimethanol diacrylate and dimethylol tricyclodecane diacrylate in view of cost, ease of polymerization control and heat resistance of the obtained polymer. It is done.
  • the monofunctional (meth) acrylic acid ester (a) having an alicyclic structure is important for improving the solvent solubility, low water absorption, heat resistance, optical properties and processability of the copolymer.
  • Examples of such monofunctional (meth) acrylic acid ester having an alicyclic structure include isobornyl methacrylate, isobornyl acrylate, cyclohexyl methacrylate, cyclohexyl acrylate, dicyclopentenyl acrylate, dicyclopentenyloxyethyl acrylate.
  • It has one or more alicyclic structures selected from the group consisting of a rate, dicyclopentanyl acrylate, dicyclopentenyloxyethyl methacrylate, dicyclopentenyloxyethyl methacrylate, and dicyclopentanyl methacrylate.
  • monofunctional (meth) acrylic acid ester can be mentioned, it is not restricted to these.
  • Preferable specific examples include isobornyl methacrylate, isobornyl acrylate, cyclohexyl methacrylate, cyclohexyl acrylate, dicyclopentenyl acrylate, dicyclocyclopropylene in terms of cost, prevention of gelation and moldability of the obtained polymer.
  • One or more alicyclic rings selected from the group consisting of pentenyloxyethyl acrylate, dicyclopentanyl acrylate, dicyclopentenyloxyethyl methacrylate, dicyclopentenyloxyethyl methacrylate, dicyclopentanyl methacrylate Mention may be made of monofunctional (meth) acrylic acid esters having the formula structure.
  • 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene (c) functions as a chain transfer agent and controls the molecular weight of the copolymer.
  • the molecular weight of the copolymer to be the component (A) is in the range of 2000 to 20000, preferably in the range of 3000 to 10,000, as the weight average molecular weight Mw.
  • a monofunctional (meth) acrylic acid ester having no alicyclic structure as the component (d) for the purpose of improving the solvent solubility and processability of the copolymer.
  • examples of such (meth) acrylic acid esters include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, n-butyl acrylate, 2-methylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, octyl acrylate, and the like. Among them, methyl methacrylate and n-butyl acrylate are preferable.
  • (meth) acrylic acid ester monomers may be used alone or in combination of two or more, but are selected from the group consisting of methyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, methyl acrylate and n-butyl acrylate. Most preferably, the selected one or more (meth) acrylic acid esters.
  • the structural unit derived from these other monomer components (d) is 30 mol relative to the total amount of the structural units derived from the monomer component (a) and the structural units derived from the monomer component (b). It is preferable to be within the range of less than%.
  • the copolymer used as the component (A) has a structural unit (b1) containing a reactive (meth) acrylate group derived from a bifunctional (meth) acrylic acid ester (b) in the side chain.
  • the molar fraction M b1 of the structural unit (b1) represented by 2) is preferably 0.05 or more, preferably 0.1 to 0.3.
  • M b1 (b1) / [(a) + (b)] (2)
  • (b1) in the formula represents the number of moles of the structural unit (b1) containing a (meth) acrylate group.
  • the method for producing the copolymer is not particularly limited, but 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene (c), monofunctional acrylic ester aromatic compound (a) and bifunctional (meth) acrylic acid
  • the ester (b) is prepared so as to have a desired content, and is produced by polymerizing at a temperature of 20 to 200 ° C. using a radical polymerization initiator and a solvent as necessary. For example, a steam stripping method, It is recovered by a commonly used method such as precipitation with a poor solvent.
  • the component (B) As the component (B), polyfunctional (meth) acrylate is used.
  • the polyfunctional (meth) acrylate has two or more (meth) acryloyl groups in the molecule, and one or more are used.
  • these polyfunctional acrylates used as the component (B) are used in combination with the component (A), in addition to heat resistance, optical properties such as low color dispersion and high light transmittance are simultaneously improved.
  • the polyfunctional (meth) acrylate is preferably copolymerizable with the component (A), such as 1,4-butanediol di (meth) acrylate and 1,6-hexanediol di (meth) acrylate.
  • 1,6-hexanediol di (meth) acrylate trimethylolpropane tri (meth) acrylate, trimethylolpropane trioxyethyl (meth) acrylate, and pentaerythritol tri (meth) acrylate.
  • one or more monofunctional (meth) acrylates having one (meth) acryloyl group in the molecule can also be used.
  • These monofunctional (meth) acrylates can be used synergistically with the component (A) to simultaneously improve optical properties such as low color dispersion and high light transmittance, and improve moldability by increasing fluidity.
  • the amount used is 0 to 40 parts by weight, preferably 0 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of component (A). If the amount used is large, the fluidity becomes too high, and molding defects such as burrs and moles are likely to occur, which is not preferable.
  • Examples of the monofunctional functional (meth) acrylate that can be used as the copolymer component (D) include monofunctional (meth) acrylates having an alicyclic structure that are used to produce the component (A) copolymer.
  • the (meth) acrylic acid ester (a) is preferably used.
  • acryloylmorpholine 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, polyethylene Glycol mono (meth) acrylate, polypropylene glycol mono (meth) acrylate, cyclohexane-1,4-dimethanol mono (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, phenoxyethyl (meth) acrylate, phenyl polyethoxy (meth) Acrylate 2-hydroxy-3-phenyloxypropyl (meth) acrylate, o-phenylphenol monoethoxy (meth) acrylate, o-phenylphenol polyethoxy (meth) acrylate, p-cumylphenoxyethyl (meth) acrylate, isobonyl (meta ) Acrylate, tribromophenyloxye
  • component (C) examples include benzoins such as benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin propyl ether, and benzoin isobutyl ether; acetophenone, 2,2-diethoxy-2-phenylacetophenone, 2, 2-diethoxy-2-phenylacetophenone, 1,1-dichloroacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-phenylpropan-1-one, diethoxyacetophenone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-methyl-1- [4 Acetophenones such as-(methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one; 2-ethylanthraquinone, 2-tertiarybutylanthraquinone, 2-chloroanthraquinone, 2-amylanthraquinone Which anthraquinones;
  • benzoins such as benzoin, benzoin methyl ether,
  • tertiary amines such as triethanolamine and methyldiethanolamine, N, N-dimethylaminobenzoic acid ethyl ester, N, N-dimethylaminobenzoic acid isoamyl ester
  • an accelerator such as a benzoic acid derivative.
  • the curable resin composition of the present invention includes the component (A), the component (B), and the component (C), and the content ratios are as follows.
  • the amount of component (B) is 5 to 250 parts by weight, preferably 20 to 100 parts by weight, based on 100 parts by weight of component (A).
  • the amount of component (C) is 0.1 to 10 parts by weight, preferably 1.0 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total amount of components (B) and (A).
  • the curable resin composition of the present invention includes a polymerization inhibitor, an antioxidant, a release agent, a photosensitizer, an organic solvent, a silane coupling agent, a leveling agent, an antifoaming agent, and an antistatic agent as necessary.
  • ultraviolet absorbers, light stabilizers, various inorganic and organic fillers, fungicides, antibacterial agents, and the like can be added to the curable resin composition of the present invention to impart desired functionality, respectively. is there.
  • the curable resin composition of the present invention can be obtained by mixing the above component (A), component (B) and component (C), and other components as necessary in an arbitrary order.
  • the curable resin composition of the present invention is stable over time.
  • the curable resin composition of this invention can obtain hardened
  • active energy rays such as an ultraviolet-ray.
  • specific examples of the light source used for curing by irradiating with active energy rays include, for example, a xenon lamp, a carbon arc, a germicidal lamp, a fluorescent lamp for ultraviolet rays, a high pressure mercury lamp for copying, a medium pressure mercury lamp, and a high pressure mercury lamp.
  • An ultra high pressure mercury lamp, an electrodeless lamp, a metal halide lamp, or an electron beam using a scanning type or curtain type electron beam acceleration path can be used.
  • the ultraviolet irradiation amount necessary for curing may be about 300 to 20000 mJ / cm 2 .
  • active energy rays such as ultraviolet rays in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas.
  • the curable resin composition of the present invention can be used for castings such as plastic lenses.
  • a mold made of a gasket made of polyvinyl chloride, an ethylene vinyl acetate copolymer or the like and two glass molds having a desired shape is prepared.
  • the resin composition of the present invention is injected, the resin composition is cured by irradiating active energy rays such as ultraviolet rays, and the cured product is peeled off from the mold.
  • a method of applying the curable resin composition of the present invention to a film-like substrate as a resin composition for a prism lens sheet various methods known in the industry can be used.
  • a resin composition is coated on a mold having a prism lens shape on the surface, a resin composition layer is provided, and a colorless and transparent film-like substrate is formed on the resin composition layer.
  • a material for example, polyvinyl chloride, polystyrene, polycarbonate, poly (meth) acrylate, polyester, polyethylene terephthalate, etc.
  • the film-like base material on which the prism lens-like resin layer is formed can be peeled off from the mold after curing the resin composition layer.
  • the refractive index of the cured product of the resin composition for an optical material of the present invention obtained by irradiating active energy rays such as ultraviolet rays is preferably 1.49 or more at 25 ° C., more preferably 1. 51 or more.
  • the refractive index of the cured product is less than 1.49 at 25 ° C., there may be a problem that sufficient front luminance cannot be secured.
  • cured material is 40.0 or more, More preferably, it is 50.0 or more. If the Abbe number of the cured product is less than 40.0, chromatic aberration is large and color blurring occurs, which is not preferable.
  • the cured resin obtained by molding and curing the curable resin composition of the present invention is excellent as an optical material.
  • it is useful as a material for optical plastic lenses such as prism lens sheets, Fresnel lenses, lenticular lenses, spectacle lenses, and aspheric lenses. And such a lens is used advantageously for an imaging device.
  • the curable resin composition or the cured resin can also be used for optical electronics, optical fiber, optical waveguide and other optoelectronic applications, printing inks, paints, clear coating agents, glossy varnishes, and the like.
  • Releasability Evaluated by the degree of difficulty when the cured resin was released from the mold. ⁇ ⁇ 8 The surface shape and the surface shape of the mold were observed. ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ Reproducibility is good ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ Reproducibility is good depending on curing conditions (light, heat) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ Reproducibility is poor
  • (9) Burr, More Evaluation was made based on the size of the burrs generated in areas other than the product part of the molded product and the degree of resin leakage into the mold clearance when the cured resin was released from the mold.
  • B The amount of burrs produced is less than 0.05 mm, and resin leakage into the mold clearance is less than 1.0 mm.
  • The amount of burr generated is 0.05 mm or more and less than 0.2 mm.
  • the resin leakage into the mold clearance is 1.0mm or more and less than 3.0mm.
  • ⁇ ⁇ Burr generation amount is 0.2 mm or more, and resin leakage into the mold clearance is 3.0 mm or more.
  • Reflow heat resistance Spectral transmittance at a wavelength of 400 nm was measured with a spectrocolorimeter CM-3700d (manufactured by Konica Minolta) using a parallel plate of 1 mm thickness as a test piece. The measurement timing was before the heat resistance test after post-cure at 190 ° C. for 60 minutes and after the heat resistance test at 260 ° C. for 8 minutes in an air oven.
  • DMTCDA dimethylol tricyclodecane diacrylate
  • BDDA 1,4-butanediol diacrylate
  • IBMA isobornyl methacrylate
  • CHMA cyclohexyl methacrylate
  • DCPMA dicyclopentanyl methacrylate
  • DPMP 2,4-diphenyl-4-methyl -1-pentene
  • Synthesis example 1 DMTCDA 4.0 mol (1158.1 ml), IBMA 6.0 mol (1360.6 ml), DPMP 12.0 mol (2864.8 ml) and toluene 2000 ml were charged into a 10.0 L reactor at 90 ° C. 100 mmol of benzoyl peroxide was added and allowed to react for 6 hours. After stopping the polymerization reaction by cooling, the reaction mixture was poured into a large amount of methanol at room temperature to precipitate a polymer. The obtained copolymer was washed with methanol, filtered and dried to obtain 931.2 g of copolymer A (yield: 36.5 wt%).
  • the obtained copolymer A has Mw of 4020 and Mn of 2260, 37.2 mol% of the structural unit derived from DMTCDA (structural unit b), and 63.8 mol of the structural unit derived from IBMA (structural unit a). % Had.
  • the molar fraction (M b1 ) of the structural unit (structural unit b1) containing a reactive acrylate group derived from DMTCDA in the side chain is 25.6%
  • the molar fraction of the end group of the structure derived from DPMP The rate (Mc) was 11.5 mol%.
  • Mb1 is the above-mentioned formula (2)
  • Mc is a molar fraction calculated by the formula (1)
  • the structural units a and b are monofunctional (meth) acrylic acid esters having an alicyclic structure ( It means a structural unit derived from a) and a bifunctional (meth) acrylic acid ester (b), and the abundance is calculated with the sum of the two as 100.
  • Synthesis example 2 DMTCDA 2.0 mol (579.0 ml), IBMA 8.0 mol (1814.1 ml), DPMP 6.0 mol (1432.4 ml) and toluene 2000 ml were charged into a 10.0 L reactor at 90 ° C. 100 mmol of benzoyl peroxide was added and allowed to react for 6 hours. Thereafter, 1500.1 g of copolymer B (yield: 62.9 wt%) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1.
  • Copolymer B has Mw of 3590, Mn of 1970, and Mw / Mn of 1.82, has 18.9 mol% of structural unit b and 81.1 mol% of structural unit a, and has a molar fraction (M b1 ) was 12.1% and the molar fraction (Mc) was 6.5 mol%. Solubility: ⁇ .
  • Synthesis example 3 DMTCDA 4.4 mol (1273.9 ml), CHMA 6.6 mol (1149.5 ml), DPMP 8.8 mol (2100.9 ml) and toluene 2200 ml were charged into a 10.0 L reactor at 90 ° C. 110 mmol of benzoyl peroxide was added and allowed to react for 6 hours. Thereafter, in the same manner as in Synthesis Example 1, 1046.1 g of copolymer C (yield: 41.0 wt%) was obtained.
  • Copolymer C has Mw of 4450, Mn of 2570, Mw / Mn of 1.73, structural unit b of 38.1 mol%, CHMA-derived structural unit a of 61.9 mol%, and mole fraction (M b1 ) was 24.8% and the molar fraction (Mc) was 12.1 mol%. Solubility: ⁇ .
  • Synthesis example 4 BDDA 3.0 mol (565.7 ml), DCPMA 7.0 mol (1482.8 ml), DPMP 3.0 mol (716.2 ml) and toluene 2200 ml were charged into a 10.0 L reactor at 90 ° C. 100 mmol of benzoyl peroxide was added and allowed to react for 5 hours. Thereafter, in the same manner as in Synthesis Example 1, 1388.5 g of copolymer D (yield: 65.0 wt%) was obtained.
  • Copolymer D has Mw of 9830, Mn of 3210, Mw / Mn of 3.06, 28.2 mol% of BDDA-derived structural unit b, and 71.8 mol% of structural unit a derived from DCPMA.
  • the molar fraction (M b1 ) was 15.8%, and the molar fraction (Mc) was 9.20 mol%. Solubility: ⁇ .
  • Synthesis example 5 BDDA 5.0 mol (942.9 ml), DCPMA 5.0 mol (1059.1 ml), DPMP 5.0 mol (1193.7 ml) and toluene 2200 ml were charged into a 10.0 L reactor at 90 ° C. 100 mmol of benzoyl peroxide was added and allowed to react for 7 hours. Thereafter, in the same manner as in Synthesis Example 1, 1246.5 g of copolymer E (yield: 59.6 wt%) was obtained.
  • Copolymer E has Mw of 8820, Mn of 2800, Mw / Mn of 3.15, 46.5 mol% of BDDA-derived structural unit b, and 53.5 mol% of structural unit a derived from DCPMA.
  • the molar fraction (M b1 ) was 27.2%, and the molar fraction (Mc) was 15.2 mol%. Solubility: ⁇ .
  • Synthesis Example 6 Charging methyl methacrylate 6.07 mol (608.0 g), styrene 1.46 mol (152.0 g), and n-dodecyl mercaptan 0.5 wt% (3.8 g) based on the total amount of methyl methacrylate and styrene; While introducing nitrogen gas, the polymerization proceeded at a temperature of 106 ° C. until a viscosity S by a Gardner bubble viscometer (25 ° C.) was reached. And 50 ppm hydroquinone was added with respect to the total preparation amount, it rapidly cooled to 80 degrees C or less, and superposition
  • Synthesis example 7 DMTCDA 2.0 mol (579.0 ml), IBMA 8.0 mol (1814.1 ml), t-dodecyl mercaptan 2.0 mol (404.8 ml) and toluene 2000 ml were charged into a 10.0 L reactor, At 80 ° C., 10 mmol of benzoyl peroxide was added and allowed to react for 10 minutes. After the temperature of the polymerization reaction was lowered to 50 ° C., toluene as a solvent was distilled off, and then the temperature was lowered to room temperature to obtain 2326.4 g of copolymer F (yield: 97.2 wt%).
  • Copolymer F has Mw of 3240, Mn of 487, Mw / Mn of 6.7, 20.1 mol% of DMTCDA-derived structural unit b, and 79.9 mol% of structural unit a derived from IBMA.
  • the molar fraction (M b1 ) was 11.6%. Solubility: ⁇ .
  • Synthesis example 8 5.7 mol (811.8 ml) of divinylbenzene, 0.30 mol (42.7 ml) of ethylvinylbenzene, 2.0 mol (229.2 ml) of styrene, 0.02 mol (2.7 ml) of 1-chloroethylbenzene, And 17120 ml of dichloroethane was put into a 30 L reactor, 0.029 mol of tin tetrachloride was added at 70 ° C. and reacted for 3 hours. The polymerization reaction was stopped with 13.0 g of calcium hydroxide, filtered, and washed 3 times with 5 L of distilled water.
  • Copolymer G had Mw of 28600, Mn of 5140, and Mw / Mn of 5.56, and resonance lines derived from the chlorine end and the indane end were observed. Moreover, it had a total of 48.1 mol% of structural units derived from divinylbenzene, and a total of 51.9 mol% of structural units derived from styrene and ethylvinylbenzene. Solubility: ⁇ .
  • the resin cured product obtained from the curable resin composition of the present invention is excellent in optical properties, heat resistance, transparency, low water absorption, releasability at the time of molding, and has few burrs from the mold.
  • a high-performance optical material can be obtained.
  • Such an optical material is suitably used in fields centering on the imaging field such as an imaging device that requires high optical characteristics.

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Abstract

 光学特性、耐熱性、透明性、低吸水性、成形時の離型性に優れ、金型からのバリが少ない硬化性樹脂組成物、その硬化物、光学物品を提供する。 (A)成分:脂環式構造を有する単官能(メタ)アクリル酸エステル(a)、2官能(メタ)アクリル酸エステル(b)と、2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン(c)を含む成分を共重合して得られる共重合体であって、側鎖に(b)由来の反応性の(メタ)アクリレート基をを有し、末端に(c)由来の構造単位を有する共重合体であり、Mwが2000~20000であり、有機溶媒に可溶である可溶性多官能(メタ)アクリル酸エステル共重合体、(B)成分:多官能(メタ)アクリレ-ト、及び(C)成分:開始剤を含有する組成物であり、各成分の配合量(重量比)が、(B)/(A)=5~250/100、(C)/[(B)+(A)]=0.1~10/100である硬化性樹脂組成物。

Description

硬化性樹脂組成物、その硬化物並びに光学材料
 本発明は、光学特性、耐熱性、透明性、低吸水性に優れ、成形時の離型性に優れ、金型からのバリが少ない、成形性に優れた硬化性樹脂組成物、その硬化物、光学物品に関する。
 近年ではプラスチック材料は成形加工が容易なこと、軽いことなどの特徴から幅広い用途に用いられるようになっている。特に光学レンズなどの光学部材で要求される性能として重要なものには、高アッベ数、低比重、成形性、耐熱性、耐光性、高い硬度、低吸水性、成形品の歪精度などが挙げられる。
 従来、この種のレンズはプレス法、キャスト法等の方法により成形されていた。前者のプレス法は加熱、加圧、冷却サイクルで製造するため生産性が悪かった。また、後者のキャスト法は金型にモノマーを流し込んで重合するため製作時間が長くかかるとともに金型が多数個必要なため、製造コストが上がるという問題があった。このような問題を解決するために、紫外線硬化性樹脂組成物を使用することについて種々の提案がなされている(特許文献1、2)。
 これら紫外線硬化型樹脂組成物を使用することによって透過型スクリーンを製造する方法はある程度成功している。しかしながら、これら従来の樹脂組成物は基板との密着性、型からの離型性が悪いという課題があった。密着性が悪いと、使用可能な基板の種類が限られ、意図する光学物性を得づらくなる。離型性が悪いと、離型時に型に樹脂が残り、型が使用できなくなる。また、密着性の良い樹脂組成物は型への密着も良くなるため離型性が悪くなり易く、一方、離型性の良い樹脂組成物は密着性が悪くなり易いという課題もある。そのため、基板との密着性と型からの離型性の両性能を満足できる樹脂組成物を提供することが望まれている。
 例えば、特許文献3では、オキセタン環を有する活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を提案し、離型性に優れていることが記載されているが、基材との密着性については開示されていない。
 特許文献4では、屈折率と分子量を規定したポリマーに(メタ)アクリレート系モノマーを配合した紫外線硬化型樹脂組成物を提案し、メチルメタクリレート系(共)重合物を主成分とする基板との樹脂組成物は密着性に優れていることが記載されているが、離型性については開示されていない。
 特許文献5では、プラスチック成形レンズが良好な耐熱性を有していることが開示されている。しかし、ここに開示されている耐熱性とは、温度:70℃、湿度:60%の恒温室に24時間放置後に、形状、白化等の外観を評価するものであった。従って、先端技術分野で使用される光学部材に必要とされるハンダリフロー時の260℃を越える極めて厳しい環境下での耐熱性に関しては、これに開示されている技術に従って製造された成形レンズは、ウレタン結合を含有することに起因して、厳しい温度条件化では、変色、分光透過率の低下を起こし、実用に耐えられるものではなかった。
 特許文献6には、分子側鎖に炭素-炭素二重結合を含む構造単位を含有する高分子物質と(メタ)アクリレートからなる光学用感光性樹脂組成物が開示されている。しかしながら、当該特許文献に開示されている分子側鎖に炭素-炭素二重結合を含む構造単位を含有する高分子物質は、低吸水性に関して先端技術分野で使用される光学部材としては十分なものではなく、かつ、離型性についても工業的に実施する上で、不十分なものであった。さらに、当該特許文献には特定の構造の末端基を高分子物質に導入することに、低吸水性や離型性などの特性を大幅に改良できるということは示唆されておらず、想像もできなかった。
 さらに特許文献7には分子中に少なくとも2つ以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(A)と高分子化合物(B)と光重合開始剤(C)を含有するハードコート剤用感光性樹脂組成物が開示されているが、高分子化合物(B)は重合可能な基を有しておらず反応性、強度、耐熱性に問題があった。
JP63-167301 A JP63-199302 A JP11-246647 A JP8-165315 A JP2-213801 A JP63-81301 A JP2003-306619 A
 本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであって、本発明の課題は、多官能単量体から得られるビニル基含有共重合体を含有した硬化性樹脂組成物、特に硬化性樹脂組成物を成形硬化して得られる硬化物が、光学特性、耐熱性、透明性、低吸水性、成形時の離型性に優れ、金型からのバリが少ない、優れた光学材料となる硬化性樹脂組成物を提供することにある。また、本発明の目的は、光学特性、耐熱性、透明性、低吸水性、成形時の離型性に優れ、更に金型からのバリが少ない、優れた硬化性樹脂組成物、その硬化物、及び光学材料を提供するものである。
 本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意研究の結果、特定の組成を有する硬化性樹脂組成物が前記課題を解決することを見出し、本発明を完成させた。
 本発明は、(A)成分:脂環式構造を有する単官能(メタ)アクリル酸エステル(a)、2官能(メタ)アクリル酸エステル(b)と、2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン(c)を含む成分を共重合して得られる共重合体であって、側鎖に2官能(メタ)アクリル酸エステル(b)由来の反応性の(メタ)アクリレート基を有し、末端に2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン(c)由来の構造単位を有する共重合体であり、重量平均分子量が2000~20000であり、更にトルエン、キシレン、テトラヒドロフラン、ジクロロエタン又はクロロホルムに可溶である可溶性多官能(メタ)アクリル酸エステル共重合体、 
(B)成分:多官能(メタ)アクリレ-ト、及び
(C)成分:開始剤
を含有する組成物であり、(B)成分の配合量が(A)成分100重量部に対し、5~250重量部、及び(C)成分の配合量が(B)成分と(A)成分の配合量の合計100重量部に対し、0.1~10重量部であることを特徴とする硬化性樹脂組成物である。
 前記脂環式構造を有する単官能(メタ)アクリル酸エステル(a)としては、イソボルニルメタクリレート、イソボルニルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレ-ト、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレ-ト、ジシクロペンタニルアクリレ-ト、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレ-ト、及びジシクロペンタニルメタクリレートからなる群から選ばれる一種以上の単官能(メタ)アクリル酸エステルが好ましく挙げられる。
 前記2官能(メタ)アクリル酸エステル(b)としては、シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、及びジメチロールトリシクロデカンジアクリレートからなる群から選ばれる一種以上の2官能(メタ)アクリル酸エステルが好ましく挙げられる。
 また、本発明は上記の硬化性樹脂組成物を硬化して得られたことを特徴とする樹脂硬化物、及び上記の樹脂硬化物から形成されてなることを特徴とする光学材料である。
 以下、本発明の硬化性樹脂組成物及びこれに配合される各成分について詳しく説明する。本発明の硬化性樹脂組成物は、(A)~(C)成分を含む。
 (A)成分は、可溶性多官能(メタ)アクリル酸エステル共重合体である。以下、この可溶性多官能(メタ)アクリル酸エステル共重合体を、共重合体と略称することがある。
 (A)成分は、脂環式構造を有する単官能(メタ)アクリル酸エステル(a)及び2官能(メタ)アクリル酸エステル(b)を含む単量体と、2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン(c)を存在させ、共重合して得られる共重合体であって、側鎖に2官能(メタ)アクリル酸エステル(b)由来の反応性の(メタ)アクリレート基を有し、更に、末端に2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン(c)由来の構造単位を有する可溶性多官能(メタ)アクリル酸エステル共重合体である。ここで、可溶性とはトルエン、キシレン、テトラヒドロフラン、ジクロロエタン又はクロロホルムに可溶であることを意味する。可溶性の試験は実施例に示す条件でなされる。
 共重合体は、脂環式構造を有する単官能(メタ)アクリル酸エステル及び2官能(メタ)アクリル酸エステルを共重合して得られるものであるので、分岐構造又は架橋構造を有するが、かかる構造の存在量は可溶性を示す程度に制限される。したがって、2官能(メタ)アクリル酸エステル(b)由来の未反応の(メタ)アクリル基を含有する構造単位(b1)を側鎖に有する共重合体となっている。この未反応の(メタ)アクリル基はペンダント(メタ)アクリル基ともいい、これは重合性を示すため、更なる重合処理により重合又は(B)成分と共重合し、溶剤不溶の樹脂硬化物を与えることができる。
 また、共重合体は、2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン(c)に由来する構造単位を末端に有する。共重合体の末端に、この構造単位を導入することによって、離型性などの成形加工性が向上した硬化物を与える硬化性樹脂組成物が得られるようになる。
 共重合体は、脂環式構造を有する単官能(メタ)アクリル酸エステル(a)由来する構造単位、2官能(メタ)アクリル酸エステル(b)に由来する構造単位、及び2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン(c)に由来する構造単位を有する。ここで、2官能(メタ)アクリル酸エステル(b)に由来する構造単位には、2つの(メタ)アクリル酸エステルに含まれる重合性二重結合(ビニル基という)の両方が、重合に関与して分岐構造又は架橋構造を形成する構造単位(b2)と、1つのビニル基だけが重合に関与し、他のビニル基は反応せずに残る未反応の(メタ)アクリル基を含有する構造単位(b1)がある。2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン(c)は、連鎖移動剤として作用して分子量の増大を防止し、共重合体の末端に存在する。
 共重合体への2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン(c)の導入量としては、下記式(1)で表わされるモル分率Mとして、0.02~0.35、好ましくは0.03~0.30、特に好ましくは0.05~0.15である。
 M=(c)/[(a)+(b)+(c)]    (1)
 ここで、(a)、(b)、及び(c)は、脂環式構造を有する単官能(メタ)アクリル酸エステル(a)由来する構造単位、2官能(メタ)アクリル酸エステル(b)に由来する構造単位、及び2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン(c)に由来する構造単位のモル数を示す。共重合体の末端に2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン(c)由来の構造単位を上記範囲に導入することによって、離型性及び低吸水性を向上させることができる。
 2官能(メタ)アクリル酸エステル(b)は、共重合体を分岐又は架橋させると共に、ペンダントビニル基を生じさせ、この共重合体に硬化性を与え、共重合体を含む樹脂組成物を硬化させて耐熱性を発現させるための架橋成分として重要な役割を果たす。
 2官能(メタ)アクリル酸エステルとしては、シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、シクロヘキサンジメタノールジメタクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、1,4-ブタンジオールジアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、1,4-ブタンジオールジメタクリレート、ヘキサンジオールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート等の2官能(メタ)アクリル酸エステルを用いることができるが、これらに制限されるものではない。
 2官能(メタ)アクリル酸エステルの好適な具体例としては、コスト、重合制御の容易さ及び得られたポリマーの耐熱性の点でシクロヘキサンジメタノールジアクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレートが好ましく用いられる。
 脂環式構造を有する単官能(メタ)アクリル酸エステル(a)は、共重合体の溶剤可溶性、低吸水性、耐熱性、光学特性及び加工性を改善するために重要である。このような脂環式構造を有する単官能(メタ)アクリル酸エステルとしては、イソボルニルメタクリレート、イソボルニルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレ-ト、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレ-ト、ジシクロペンタニルアクリレ-ト、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレ-ト、ジシクロペンタニルメタクリレートからなる群から選ばれる一種以上の脂環式構造を有する単官能(メタ)アクリル酸エステルを挙げることができるが、これらに制限されるものではない。これら成分から誘導される構造単位が脂環式構造を有する共重合体中に導入されることによって、重合体のゲル化を防ぎ、溶媒への溶解性を高めることができるばかりではなく、共重合体の低色分散性などの光学特性、低吸水性、耐熱性を改善することができる。
 好適な具体例としては、コスト、ゲル化防止及び得られたポリマーの成形加工性の点でイソボルニルメタクリレート、イソボルニルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレ-ト、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレ-ト、ジシクロペンタニルアクリレ-ト、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレ-ト、ジシクロペンタニルメタクリレートからなる群から選ばれる一種以上の脂環式構造を有する単官能(メタ)アクリル酸エステルを挙げることができる。
 2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン(c)は、連鎖移動剤として機能し、共重合体の分子量を制御する。本発明で(A)成分となる共重合体の分子量は重量平均分子量Mwとして、2000~20000の範囲であり、好ましくは3000~10000の範囲である。比較的低分子量の共重合体を使用することにより樹脂組成物の成形性及び離型性を高める。
 さらに、共重合体の溶剤可溶性及び加工性を改善する目的で(d)成分として、脂環式構造を持たない単官能の(メタ)アクリル酸エステルを添加することが可能である。このような(メタ)アクリル酸エステルとしては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n-ブチルアクリレート、2-メチルヘキシルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、オクチルアクリレート等が挙げられるが、好ましくは、メチルメタクリレート、n-ブチルアクリレートである。これら(メタ)アクリル酸エステル系単量体は、単独で用いてもよく2種類以上を併用してもよいが、メチルメタクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、メチルアクリレート、n-ブチルアクリレートからなる群から選ばれる一種以上の(メタ)アクリル酸エステルであることが最も好ましい。
 また、これらのその他の単量体成分(d)に由来する構造単位は、単量体成分(a)由来の構造単位及び単量体成分(b)由来の構造単位の総量に対して30モル%未満の範囲内とすることがよい。
 (A)成分として使用する共重合体は、側鎖に2官能(メタ)アクリル酸エステル(b)由来の反応性の(メタ)アクリレート基を含有する構造単位(b1)を有するが、式(2)で表わされる構造単位(b1)のモル分率Mb1が、0.05以上であることがよく、好ましくは0.1~0.3である。
 Mb1=(b1)/[(a)+(b)]    (2)
 ここで、式中の(b1)は、(メタ)アクリレート基を含有する構造単位(b1)のモル数を示す。上記モル分率を満足することによって、光や熱での硬化性に富み、硬化後の耐熱性及び機械的特性に優れた成形品を得ることができる。
 上記共重合体の製造方法としては特に限定されないが、2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン(c)、単官能アクリル酸エステル芳香族化合物(a)及び2官能(メタ)アクリル酸エステル(b)を所望の含有量となるように調整し、必要に応じてラジカル重合開始剤及び溶剤を使用し20~200℃の温度で重合させることで製造され、例えば、スチームストリッピング法、貧溶媒での析出などの通常用いられる方法で回収される。
 次に、(B)成分について説明する。
 (B)成分として、多官能(メタ)アクリレ-トが使用される。多官能(メタ)アクリレ-トは、分子中に2個以上の(メタ)アクリロイル基を有するものであり、1種又は2種以上が使用される。これらの(B)成分として用いられる多官能アクリレートは(A)成分と併用することによって相乗的に、耐熱性に加えて、低色分散、高光線透過率といった光学特性が同時に向上する。
 上記多官能(メタ)アクリレ-トとしては、(A)成分と共重合可能なものがよく、例えば、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノール(メタ)アクリレート、ビスフェノールAポリエトキシジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAポリプロポキシジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFポリエトキシジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリオキシエチル(メタ)アクリレート、トリス(2ーヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ヒドロキシビバリン酸ネオペングリコールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシビバリン酸ネオペングリコールのε-カプロラクトン付加物のジ(メタ)アクリレート(例えば、日本化薬(株)製、KAYARAD HX-220、HX-620等)、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンポリエトキシトリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート等のモノマー類を挙げることができる。特に好ましくは、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリオキシエチル(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートを挙げることができる。
 また、本発明では、その他の共重合成分(D)として、分子中に1個の(メタ)アクリロイル基を有する1種以上の単官能(メタ)アクリレ-トを使用することもできる。これらの単官能(メタ)アクリレートは(A)成分と併用することによって相乗的に、低色分散、高光線透過率といった光学特性が同時に向上すると共に、流動性を高めることによって、成形性を向上させることができる。使用量としては(A)成分100重量部に対し、0~40重量部、好ましくは0~20重量部である。使用量が多いと流動性が高くなりすぎ、バリ、モレ等の成形不良が発生しやすくなるために好ましくない。
 上記共重合成分(D)として用いることのできる単官能官能(メタ)アクリレ-トとしては、(A)成分である共重合体を製造するために使用される脂環式構造を有する単官能(メタ)アクリル酸エステル(a)が好ましく使用されるが、その他に例えば、アクリロイルモルホリン、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、シクロヘキサン-1,4-ジメタノールモノ(メタ)アクリレート、テトラヒドロフロフリル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェニルポリエトキシ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェニルオキシプロピル(メタ)アクリレート、o-フェニルフェノールモノエトキシ(メタ)アクリレート、o-フェニルフェノールポリエトキシ(メタ)アクリレート、p-クミルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、トリブロモフェニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
 次に、(C)成分について説明する。
 (C)成分の光重合開始剤としては、例えばベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾイン類;アセトフェノン、2,2-ジエトキシ-2-フェニルアセトフェノン、2,2-ジエトキシ-2-フェニルアセトフェノン、1,1-ジクロロアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-フェニルプロパン-1-オン、ジエトキシアセトフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-メチル-1-〔4-(メチルチオ)フェニル〕-2-モルホリノプロパン-1-オンなどのアセトフェノン類;2-エチルアントラキノン、2-ターシャリーブチルアントラキノン、2-クロロアントラキノン、2-アミルアントラキノンなどのアントラキノン類;2,4-ジエチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、2-クロロチオキサントンなどのチオキサントン類;アセトフエノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタールなどのケタール類;ベンゾフェノン、4-ベンゾイル-4'-メチルジフェニルサルファイド、4,4'-ビスメチルアミノベンゾフェノンなどのベンゾフェノン類;2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキサイド等のホスフィンオキサイド類等が挙げられる。
 これらは、単独又は2種以上の混合物として使用でき、更にはトリエタノールアミン、メチルジエタノールアミンなどの第3級アミン、N,N-ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、N,N-ジメチルアミノ安息香酸イソアミルエステル等の安息香酸誘導体等の促進剤などと組み合わせて使用することができる。
 本発明の硬化性樹脂組成物は、上記(A)成分、(B)成分及び(C)成分を含むが、その含有割合は、次のとおりである。(B)成分の配合量は、(A)成分100重量部に対し、5~250重量部、好ましくは20~100重量部である。(C)成分の配合量は、(B)成分と(A)成分の配合量の合計100重量部に対し、0.1~10重量部、好ましくは1.0~5重量部である。
 別の観点からは、硬化性樹脂組成物中に、それぞれ(A)成分:30~89wt%、(B)成分:10~70wt%、及び(A)成分、(B)成分の合計に対して(C)成分:0.1~10wt%を含有することがよい。より好ましくは、(A)成分:35~80wt%、(B)成分:10~40wt%である。(A)成分、(B)成分と(C)成分の配合比率が上記の範囲内にあることによって、相乗的に離型性や硬化性に見られる成形性と、耐熱性及び光学特性との特性バランスが改善される。また、(C)成分が少な過ぎると硬化不足を生じやすく、耐熱性や耐光性が低下し、多すぎると機械的強度が低下したり、耐熱性が低下したりする。なお、硬化性樹脂組成物中に有機溶剤及びフィラーを含む場合は、上記含有量は、これらを除外して計算される。
 また、本発明の硬化性樹脂組成物には、必要により重合禁止剤、酸化防止剤、離型剤、光増感剤、有機溶剤、シランカップリング剤、レベリング剤、消泡剤、帯電防止剤、更には紫外線吸収剤、光安定剤、無機、有機各種フィラー、防かび剤、抗菌剤などを本発明の硬化性樹脂組成物に添加し、それぞれ目的とする機能性を付与することも可能である。 
 本発明の硬化性樹脂組成物は、上記(A)成分、(B)成分及び(C)成分、並びに、必要によりその他の成分を任意の順序で混合することにより得ることができる。本発明の硬化性樹脂組成物は経時的に安定である。
 本発明の硬化性樹脂組成物は、紫外線等の活性エネルギー線を照射することにより硬化物を得ることができる。ここで、活性エネルギー線を照射して硬化する場合に用いられる光源の具体例としては、例えば、キセノンランプ、カーボンアーク、殺菌灯、紫外線用蛍光灯、複写用高圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、無電極ランプ、メタルハライドランプ、あるいは走査型、カーテン型電子線加速路による電子線等を挙げることができる。また、本発明の硬化性樹脂組成物を紫外線照射により硬化する場合、硬化に必要な紫外線照射量は300~20000mJ/cm2程度でよい。なお、樹脂組成物を十分に硬化するために、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中で紫外線等の活性エネルギー線を照射することが望ましい。
 本発明の硬化性樹脂組成物は、プラスチックレンズ等のような注型物に使用することができる。本発明の樹脂組成物を用いたプラスチックレンズの作製法としては、ポリ塩化ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体等からなるガスケットと所望の形状の2枚のガラス鋳型によって造られた型を作り、これに本発明の樹脂組成物を注入した後、紫外線等の活性エネルギー線を照射して樹脂組成物を硬化し、硬化物を型より剥離する方法等がある。
 また、本発明の硬化性樹脂組成物をプリズムレンズシート用樹脂組成物としてフィルム状基材に塗布する方法としては、業界公知の種々の方法を用いることができる。具体的な方法としては、例えば、樹脂組成物を表面にプリズムレンズの形状を有する金型上に塗布し、樹脂組成物の層を設け、その樹脂組成物層の上に無色透明なフィルム状基材(例えば、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ(メタ)アクリレート、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート等)を気泡が入らないように圧着し、次いでその状態でフィルム状基材側から高圧水銀灯を用いて紫外線を照射して樹脂組成物の層を硬化した後、プリズムレンズ状の樹脂層を形成したフィルム状基材を金型より剥離する方法を挙げることができる。
 紫外線等の活性エネルギー線を照射して得られる本発明の光学材料用樹脂組成物の硬化物の屈折率は、25℃で1.49以上であることが好ましく、より好ましくは25℃で1.51以上である。特に本発明の光学材料用樹脂組成物でプリズムレンズシートを作製する場合、硬化物の屈折率が25℃で1.49未満であると充分な正面輝度を確保できないという問題が生じることがある。
 また、硬化物のアッベ数は40.0以上であることが好ましく、より好ましくは50.0以上である。硬化物のアッベ数が40.0未満であると色収差が大きく色のにじみが生じるため好ましくない。
 本発明の硬化性樹脂組成物を成形、硬化して得られる樹脂硬化物は、光学材料として優れる。とりわけプリズムレンズシート、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ、眼鏡レンズ、非球面レンズ等の光学プラスチックレンズ用材料として有用である。そして、このようなレンズは、撮像装置に有利に使用される。また、硬化性樹脂組成物又は樹脂硬化物はその他にも、光ディスク、光ファイバー、光導波路等のオプトエレクトロニクス向け用途、印刷インキ、塗料、クリアーコート剤、ツヤニス等にも使用できる。
 次に、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらにより制限されるものではない。なお、合成例中の分子量及び分子量分布等の測定は以下に示す方法により試料調製及び測定を行った。
(1)ポリマーの分子量及び分子量分布
 脂環式構造を有する可溶性多官能ビニル共重合体の分子量及び分子量分布測定はGPC(東ソー製、HLC-8120GPC)を使用し、溶媒:テトラヒドロフラン(THF)、流量:1.0ml/min、カラム温度:40℃で行った。共重合体の分子量は単分散ポリスチレンによる検量線を用い、ポリスチレン換算分子量として測定を行った。
(2)ポリマーの構造
 日本電子製JNM-LA600型核磁気共鳴分光装置を用い、13C-NMR及び1H-NMR分析と、元素分析により決定した。溶媒としてクロロホルム-d1を使用し、テトラメチルシランの共鳴線を内部標準として使用した。
(3)物性測定用試験片の作成
 幅50mm、長さ50mm、厚み1.0mmの2枚のガラス板の間を0.2~1.0mmの隙問を開けて外周をポリイミドテープで巻き固定したガラス型に、硬化性組成物を注入し、1)このガラス型の片面から前述の高圧水銀ランプにより、5秒問紫外線を照射する、或いは、2)このガラス型を窒素ガス気流下のイナートガスオーブンに入れ、180℃で1時間加熱することによって硬化させた。ガラス型から硬化した樹脂板を脱型して各種物性測定に使用した。
(4)屈折率の測定
 アッベ屈折率計(アタゴ(株)製)で589nmにおける屈折率及びアッベ数を測定した。
(5)色相(YI);厚さ1.0mmの平板を色彩色差計(商品名「MODEL TC-8600」、東京電色(株)製」で測定し、そのYI値を示した。
(6)Haze(濁り度)及び全光線透過率
 0.2mm厚のテストピースを作製し、サンプルのHaze(濁り度)と全光線透過率を、積分球式光線透過率測定装置(日本電色社製、SZ-Σ90)を用い測定した。
(7)離型性:硬化した樹脂を型より離型させた時の難易度により評価した。
   ○・・・・型からの離型性が良好
   △・・・・離型がやや困難
   ×・・・・離型が困難或は型のこりがある
(8)型再現性:硬化した樹脂層の表面形状と型の表面形状を観察した。
   ○・・・・再現性良好
   △・・・・硬化の条件(光、熱)によっては再現性が良好
   ×・・・・再現性が不良
 (9)バリ、モレ:硬化した樹脂を金型より離型させた時に、成形品の製品部分以外に生じたバリの大きさ及び型のクリアランスへの樹脂の洩れこみの度合により評価した。
   ○・・・・バリの生成量が0.05mm未満、型クリアランスへの樹脂の洩れこみが1.0mm未満。
   △・・・・バリの生成量が0.05mm以上、0.2mm未満。型クリアランスへの樹脂の洩れこみが1.0mm以上、3.0mm未満。
   ×・・・・バリの生成量が0.2mm以上、型クリアランスへの樹脂の洩れこみが3.0mm以上。
(10)気泡:硬化した樹脂を金型より離型させた時に、成形品の製品部分に生じた気泡の有無及び大きさの度合により評価した。
   ○・・・・気泡の生成が観察されない。
   △・・・・気泡の生成が観察され、気泡の大きさが成形品の体積に対し、2%未満。
   ×・・・・気泡の生成が観察され、気泡の大きさが成形品の体積に対し、2%以上。
(11)ワレ:硬化した樹脂を金型より離型させた時に、成形品の製品部分に生じたワレの有無及び大きさの度合により評価した。
   ○・・・・ワレの生成が観察されない。
   △・・・・ワレの生成が観察されるものの、ワレの発生箇所が成形品の外周部のコーナー部分にのみ観察される。
   ×・・・・ワレの生成が観察され、ワレの発生箇所が成形品の外周部のコーナー部分以外にも観察される。
(12)リフロー耐熱性:1mm厚の平行平板をテストピースとして、分光測色計CM-3700d(コニカミノルタ社製)にて波長:400nmの分光透過率を測定した。測定タイミングは、190℃60分でのポストキュアを行った耐熱試験前と、エアーオーブン中、260℃、8分間の耐熱試験後とした。
(13)吸水率
 1mm厚の平行平板をテストピースとして、60℃で24時間真空乾燥したテストサンプルの重さをWoとし、それを±0.1mgまで測定可能な秤で秤量し、温度:85℃、相対湿度:85%の恒温恒湿槽内で1週間、加湿を行った。加湿後、テストサンプルについた水気をふき取り、サンプルを±0.1mgまで測定可能な秤で秤量し、Wとした。下記の式(1)で吸水率を算出した。同じテストサンプルを3つ準備し、同様に試験を行った。
   Wo/W×100=吸水率        (1)
(14)可溶性試験
 25℃の各種有機溶媒(トルエン、キシレン、テトラヒドロフラン、ジクロロエタン及びクロロホルム)100mlに対し、共重合体1gを加え、マグネチックスターラーを用いて30分攪拌した後に目視で溶解性を確認した。上記有機溶媒のいずれにも全部が溶解し、ゲルの生成は認められない場合を、溶解性:○とした。
略号の説明
DMTCDA:ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート
BDDA:1,4-ブタンジオールジアクリレート
IBMA:イソボルニルメタクリレート
CHMA:シクロヘキシルメタクリレート
DCPMA:ジシクロペンタニルメタクリレート
DPMP:2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン
合成例1
 DMTCDA 4.0モル(1158.1ml)、IBMA 6.0モル(1360.6ml)、DPMP 12.0モル(2864.8ml)、トルエン 2000mlを10.0Lの反応器内に投入し、90℃で100mmolの過酸化ベンゾイルを添加し、6時間反応させた。重合反応を冷却により停止させた後、室温で反応混合液を大量のメタノールに投入し、重合体を析出させた。得られた共重合体をメタノールで洗浄し、濾別、乾燥して、共重合体A 931.2g(収率:36.5wt%)を得た。
 得られた共重合体AのMwは4020、Mnは2260であり、DMTCDA由来の構造単位(構造単位b)を37.2モル%、IBMA由来の構造単位(構造単位a)を63.8モル%有していた。このうち、側鎖にDMTCDA由来の反応性のアクリレート基を含有する構造単位(構造単位b1)のモル分率(Mb1)は25.6%であり、DPMP由来の構造の末端基のモル分率(Mc)は、11.5モル%であった。なお、Mb1は前記式(2)で、Mcは式(1)で計算されるモル分率であり、構造単位a及びbは、脂環式構造を有する単官能(メタ)アクリル酸エステル(a)及び2官能(メタ)アクリル酸エステル(b)由来の構造単位を意味し、存在量は両者の合計を100として計算される。溶解性:○。
合成例2
 DMTCDA 2.0モル(579.0ml)、IBMA 8.0モル(1814.1ml)、DPMP 6.0モル(1432.4ml)、トルエン2000mlを10.0Lの反応器内に投入し、90℃で100mmolの過酸化ベンゾイルを添加し、6時間反応させた。以後は、合成例1と同様にして共重合体B 1500.1g(収率:62.9wt%)を得た。
 共重合体BのMwは3590、Mnは1970、Mw/Mnは1.82であり、構造単位bを18.9モル%、構造単位aを81.1モル%有し、モル分率(Mb1)は12.1%、モル分率(Mc)は6.5モル%であった。溶解性:○。
合成例3
 DMTCDA 4.4モル(1273.9ml)、CHMA 6.6モル(1149.5ml)、DPMP 8.8モル(2100.9ml)、トルエン2200mlを10.0Lの反応器内に投入し、90℃で110mmolの過酸化ベンゾイルを添加し、6時間反応させた。以後は、合成例1と同様にして共重合体C 1046.1g(収率:41.0wt%)を得た。
 共重合体CのMwは4450、Mnは2570、Mw/Mnは1.73あり、構造単位bを38.1モル%、CHMA由来の構造単位aを61.9モル%有し、モル分率(Mb1)は24.8%、モル分率(Mc)12.1モル%であった。溶解性:○。
合成例4
 BDDA 3.0モル(565.7ml)、DCPMA 7.0モル(1482.8ml)、DPMP 3.0モル(716.2ml)、トルエン2200mlを10.0Lの反応器内に投入し、90℃で100mmolの過酸化ベンゾイルを添加し、5時間反応させた。以後は、合成例1と同様にして共重合体D 1388.5g(収率:65.0wt%)を得た。
 共重合体DのMwは9830、Mnは3210、Mw/Mnは3.06であり、BDDA由来の構造単位bを28.2モル%、DCPMA由来の構造単位aを71.8モル%有し、モル分率(Mb1)は15.8%、モル分率(Mc)は9.20モル%であった。溶解性:○。
合成例5
 BDDA 5.0モル(942.9ml)、DCPMA 5.0モル(1059.1ml)、DPMP 5.0モル(1193.7ml)、トルエン2200mlを10.0Lの反応器内に投入し、90℃で100mmolの過酸化ベンゾイルを添加し、7時間反応させた。以後は、合成例1と同様にして共重合体E 1246.5g(収率:59.6wt%)を得た。
 共重合体EのMwは8820、Mnは2800、Mw/Mnは3.15であり、BDDA由来の構造単位bを46.5モル%、DCPMA由来の構造単位aを53.5モル%有し、モル分率(Mb1)は27.2%、モル分率(Mc)は15.2モル%であった。溶解性:○。
合成例6
 メチルメタクリレート6.07モル(608.0g)、スチレン1.46モル(152.0g)、及びn-ドデシルメルカプタンをメチルメタクリレート及びスチレンの総量に対して0.5重量%(3.8g)仕込み、窒素ガスを導入しながら、106℃の温度で、ガードナー気泡粘度計(25℃)による粘度Sになるまで重合を進めた。そして、総仕込み量に対して50ppmのハイドロキノンを添加し、80℃以下に急冷して重合を停止した。それから、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレートを40g加えて、樹脂組成物を得た。この樹脂組成物50gに硬化触媒としてt-ブチルパーオキシネオデカネート0.5gを添加し、硬化性組成物Aを得た。この硬化性組成物Aの溶解性は○であった。
合成例7
 DMTCDA 2.0モル(579.0ml)、IBMA 8.0モル(1814.1ml)、t-ドデシルメルカプタン2.0モル(404.8ml)、トルエン2000mlを10.0Lの反応器内に投入し、80℃で10mmolの過酸化ベンゾイルを添加し、10分間反応させた。重合反応を50℃まで降温させた後、溶媒であるトルエンを溜去させた後、室温まで降温させて、共重合体F 2326.4g(収率:97.2wt%)を得た。
 共重合体FのMwは3240、Mnは487、Mw/Mnは6.7であり、DMTCDA由来の構造単位bを20.1モル%、IBMA由来の構造単位aを79.9モル%含有し、モル分率(Mb1)は11.6%であった。溶解性:○。
合成例8
 ジビニルベンゼン5.7モル(811.8ml)、エチルビニルベンゼン0.30モル(42.7ml)、スチレン2.0モル(229.2ml)、1-クロロエチルベンゼン0.02モル(2.7ml)、及びジクロロエタン17120mlを30Lの反応器内に投入し、70℃で0.029モルの四塩化スズを添加し、3時間反応させた。重合反応を水酸化カルシウム13.0gで停止させた後、ろ過を行い、5Lの蒸留水で3回洗浄した。重合溶液にブチルヒドロキシトルエンを1.0g溶解させた後、60℃で1時間エバポレーターを使用して濃縮した。以後は合成例1と同様にして、共重合体G 542.1g(収率:54.8wt%)を得た。
 共重合体GのMwは28600、Mnは5140、Mw/Mnは5.56であり、塩素末端及びインダン末端に由来する共鳴線が観察された。また、ジビニルベンゼン由来の構造単位を合計48.1モル%、及びスチレン由来の構造単位とエチルビニルベンゼン由来の構造単位を合計51.9モル%有していた。溶解性:○。
 実施例1~19及び比較例1~6
 表1~3に示す割合で各成分を配合し(数字は重量部)、安定剤として株式会社アデカ製のアデカスタブAO-60 0.2重量部、アデカスタブAO-412S 0.1重量部を加えて硬化性樹脂組成物を得た。次に、この硬化性樹脂組成物を、上記の各種試験方法により硬化し性能評価を行った。性能評価結果を表4~6に示す。
 表中の記号の説明
1.6HX;1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート(共栄社化学株式会社製)
1.9ND;1,9-ノナンジオールジメタクリレート(共栄社化学株式会社製)
DCP-A;トリシクロデカンジメタノールジアクリレート(共栄社化学株式会社製)
IB-X;イソボルニルメタリレート(共栄社化学株式会社製)
IB-XA;イソボルニルアクリレート(共栄社化学株式会社製)
EG;エチレングリコールジメタクリレ-ト(共栄社化学株式会社製)
FA-513AS;ジシクロペンタニルアクリレ-ト(日立化成工業株式会社製)
FA-512AS;ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレ-ト(日立化成工業株式会社製)
FA-513M;ジシクロペンタニルメタクリレ-ト(日立化成工業株式会社製)
TMPTA;トリメチロールプロパントリアクリレート(ダイセル・サイテック株式会社製)
PO-A:フェノキシエチルアクリレート(共栄社化学株式会社製)
パーブチルO;t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサネート、(日本油脂株式会社製)
イルガキュア184;1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン、(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製)
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 
産業上の利用の可能性
 本発明の硬化性樹脂組成物から得られる樹脂硬化物は、光学特性、耐熱性、透明性、低吸水性、成形時の離型性に優れ、金型からのバリが少ないことから効率的に高性能の光学材料とすることができる。このような光学材料は高度な光学特性を必要とする撮像装置などのイメージング分野を中心とする分野で好適に使用される。

Claims (6)

  1.  (A)成分:脂環式構造を有する単官能(メタ)アクリル酸エステル(a)、2官能(メタ)アクリル酸エステル(b)と、2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン(c)を含む成分を共重合して得られる共重合体であって、側鎖に2官能(メタ)アクリル酸エステル(b)由来の反応性の(メタ)アクリレート基を有し、末端に2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン(c)由来の構造単位を有する共重合体であり、重量平均分子量が2000~20000であり、更にトルエン、キシレン、テトラヒドロフラン、ジクロロエタン又はクロロホルムに可溶である可溶性多官能(メタ)アクリル酸エステル共重合体、 
    (B)成分:多官能(メタ)アクリレ-ト、及び
    (C)成分:開始剤
    を含有する組成物であり、(B)成分の配合量が(A)成分100重量部に対し、5~250重量部、及び(C)成分の配合量が(B)成分と(A)成分の配合量の合計100重量部に対し、0.1~10重量部であることを特徴とする硬化性樹脂組成物。
  2.  前記脂環式構造を有する単官能(メタ)アクリル酸エステル(a)が、イソボルニルメタクリレート、イソボルニルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレ-ト、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレ-ト、ジシクロペンタニルアクリレ-ト、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレ-ト、及びジシクロペンタニルメタクリレートからなる群から選ばれる一種以上の単官能(メタ)アクリル酸エステルであることを特徴とする請求項1に記載の硬化性樹脂組成物。
  3.  前記2官能(メタ)アクリル酸エステル(b)が、シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、及びジメチロールトリシクロデカンジアクリレートからなる群から選ばれる一種以上の2官能(メタ)アクリル酸エステルであることを特徴とする請求項1に記載の硬化性樹脂組成物。
  4.  請求項1~3のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物を硬化して得られたことを特徴とする樹脂硬化物。
  5.  請求項4に記載の樹脂硬化物から形成されてなることを特徴とする光学材料。
  6.  光学材料が光学プラスチックレンズである請求項5に記載の光学材料。
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