光學材料用聚合性組合物和光學材料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及對環境友好的光學材料用聚合性組合物、和使用該光學材料用聚合性 組合物得到的與地球環境協調的光學材料、塑料透鏡。
【背景技術】
[0002] 被用作光學材料的原材料長久以來以玻璃為主，但近年來，開發了多種光學材料 用的塑料，代替玻璃而得到廣泛利用。即使是就作為眼鏡等的透鏡材料而言，丙烯酸樹脂、 脂肪族碳酸酯樹脂、聚碳酸酯、聚硫氨酯等塑料材料由于具有優異的光學特性，輕質且不破 裂，成型性也優異，所以也在逐漸被主要使用。
[0003] 雖然出于改善性能的目的而逐漸使用了塑料材料，但另一方面，也在日益擔憂使 用化石資源的塑料材料導致資源枯竭、二氧化碳排放這樣的對地球環境的影響，在材料開 發方面，也已逐漸研究了來源于植物的原料之類的生物質資源的有效利用。
[0004] 作為使用來源于植物的原料而得到的塑料透鏡材料，提出了以包含由異山梨醇 (isosorbide)衍生的結構單元的聚碳酸酯樹脂為主成分，通過注射成型而得到的眼鏡透鏡 (專利文獻1)。
[0005] 另外，提出了含有包含脂肪族多異氰酸酯的改性物的多異氰酸酯成分、和多元醇 成分的光學用聚氨酯樹脂組合物(專利文獻2)。然而，該組合物不是使用來源于植物的原料 得到的組合物，并且在光學物性方面也存在改善的余地。
[0006] 此外，專利文獻3中，提出了使用了來源于植物的原料的生物聚氨酯樹脂，但對于 并不是出于作為光學材料用途的目的而得到的樹脂，沒有記載其光學特性等。
[0007] 現有技術文獻
[0008] 專利文獻
[0009] 專利文獻1:日本特開號公報 [0010] 專利文獻2:日本特開2011-12141號公報 [0011] 專利文獻3:日本特開號公報

【發明內容】

[0012] 發明所要解決的課題
[0013] 從非化石資源的有效利用的觀點考慮，優選的是，使用來源于植物的原料，并使用 具有高生物質度(biomass degree)的材料。
[0014]然而，提高生物質度時，有時透明性、耐熱性等物性降低。因此進行了深入研究，結 果發現，在規定的組成中，即使提高生物質度，也能改善上述物性。
[0015] 即，本發明所要解決的課題在于提供一種光學材料用聚氨酯成型體，所述光學材 料用聚氨酯成型體在使用由來源于植物的原料得到的化合物來提高生物質度的同時，也滿 足透明性、耐熱性等性能，由此，提供與地球環境協調的塑料透鏡。
[0016] 用于解決課題的手段
[0017] 本申請的發明人進行了深入研究，結果發現，通過規定的組合物(其中使用了由來 源于植物的原料得到的化合物），可得到物性得以改善的光學材料用聚氨酯成型體，使用該 成型體可提供與地球環境協調的塑料透鏡，從而完成了本發明。
[0018] gp，本發明可如下所示。
[0019] [ 1 ] 一種光學材料用聚合性組合物，其包含：
[0020] 多異氰酸酯(a)，所述多異氰酸酯(a)由來源于植物的原料得到，且包含脂肪族多 異氰酸酯的改性物；
[0021] 脂環族多異氰酸酯(b);和
[0022]多元醇（c)，所述多元醇（c)由來源于植物的原料得到，且羥值為300~650mgK0H/ g，平均官能團數為2以上且小于7。
[0023] [2] -種光學材料用聚合性組合物，其包含：
[0024] 多異氰酸酯(a)，所述多異氰酸酯(a)由來源于植物的原料得到，且包含脂肪族多 異氰酸酯的改性物；
[0025]脂環族多異氰酸酯(b);
[0026] (聚)甘油脂肪酸酯類(e)，所述(聚)甘油脂肪酸酯類(e)由通式(1)表示；
[0027]
[0028] (通式（1)中，R表示碳原子數5~19的烷基或鏈烯基，烷基或鏈烯基可具有直鏈或 支鏈。X表示氫原子或以RC0(R表示上述的含義)表示的基團，多個X可以相同也可以不同。η 為0~3的整數。）
[0029] 以及，
[0030]多元醇(d)，所述多元醇(d)是來源于植物的化合物。
[0031] [3]如[1]或[2]中任一項所述的光學材料用聚合性組合物，其中，上述改性物為脂 肪族多異氰酸酯的異氰脲酸酯體，多異氰酸酯(a)中包含10重量％以上的異氰脲酸酯1核 體。
[0032] [4]如[1]所述的光學材料用聚合性組合物，其中，脂環族多異氰酸酯(b)的異氰酸 酯基相對于多異氰酸酯(a)和脂環族多異氰酸酯(b)的總異氰酸酯基的摩爾比（（b)/(a) + (b))為0.5以上且小于0.8。
[0033] [5]如[1]所述的光學材料用聚合性組合物，其中，還包含多元醇(d)，所述多元醇 (d)是來源于植物的化合物，
[0034] 脂環族多異氰酸酯(b)的異氰酸酯基相對于多異氰酸酯(a)和脂環族多異氰酸酯 (b) 的總異氰酸酯基的摩爾比（（b)/(a) + (b))為0.8~0.95。
[0035] [6]如[5]所述的光學材料用聚合性組合物，其中，多元醇(d)的羥基相對于多元醇 (c) 和多元醇(d)的總羥基的摩爾比（（d)/(c) + (d))為0.5~0.9。
[0036] [7]如[2]所述的光學材料用聚合性組合物，其中，多元醇（d)的羥基相對于上述 (聚)甘油脂肪酸酯類(e)和多元醇(d)的總羥基的摩爾比（（d)/(e) + (d))為0.5~0.9。
[0037] [8]如[2]或[7]所述的光學材料用聚合性組合物，其中，還包含多元醇(c)，所述多 元醇(C)由來源于植物的原料得到，且羥值為300~650mgK0H/g，平均官能團數為2以上且小 于7。
[0038] [9]如[8]所述的光學材料用聚合性組合物，其中，脂環族多異氰酸酯(b)的異氰酸 酯基相對于多異氰酸酯(a)和脂環族多異氰酸酯(b)的總異氰酸酯基的摩爾比（（b)/(a) + (b))為0.2~0.85。
[0039] [10]如[1]或[8]所述的光學材料用聚合性組合物，其中，上述多元醇(c)是將作為 來源于植物的原料的選自甘油、山梨糖醇、異山梨醇、蔗糖、1，4_ 丁二醇、1，3_ 丁二醇、1，3_ 丙二醇中的至少一種作為原料而得到的。
[0040] [11]如[10]所述的光學材料用聚合性組合物，其中，多元醇（c)為選自聚醚多元 醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚丙稀酸多元醇(polyacrylpolyol)中的至少一種。
[0041] [12]如[2]或[5]所述的光學材料用聚合性組合物，其中，上述多元醇(d)為選自甘 油、山梨糖醇、異山梨醇、蔗糖、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，3-丙二醇中的至少一種。
[0042] [13]如[1]~[12]中任一項所述的光學材料用聚合性組合物，其中，包含非金屬催 化劑。
[0043] [14]-種聚氨酯成型體，其是將[1]所述的光學材料用聚合性組合物聚合固化而 得到的。
[0044] [15]如[14]所述的聚氨酯成型體，其中，生物質度為20%以上且小于50%。
[0045] [16]-種聚氨酯成型體，其是由[2]所述的光學材料用聚合性組合物得到的。
[0046] [17]如[16]所述的聚氨酯成型體，其中，生物質度為20%以上75%以下。
[0047] [18]如[14]~[17]中任一項所述的聚氨酯成型體，其中，Tg為60°C以上。
[0048] [19]-種光學材料，其是由[14]~[18]中任一項所述的聚氨酯成型體形成的。
[0049] [20]-種塑料眼鏡透鏡，其是由[19]所述的光學材料形成的。
[0050] [21]-種塑料偏光透鏡，其中，在偏光膜的至少一面上層疊有將[1]~[13]中任一 項所述的光學材料用聚合性組合物聚合固化而得到的層。
[0051 ] [ 22 ]塑料眼鏡透鏡的制造方法，其包括以下工序：
[0052]在透鏡澆鑄成型用鑄模內注入[1]~[13]中任一項所述的光學材料用聚合性組合 物的工序，和
[0053]將上述光學材料用聚合性組合物聚合固化的工序。
[0054] [ 23 ]塑料偏光透鏡的制造方法，其包括以下工序：
[0055] 在透鏡饒鑄成型用鑄模內，以偏光膜的至少一面與模具分離隔開的狀態將該偏光 膜固定的工序，
[0056] 向上述偏光膜與上述模具之間的空隙中，注入[1]~[13]中任一項所述的光學材 料用聚合性組合物的工序，和
[0057] 將上述光學材料用聚合性組合物聚合固化，在上述偏光膜的至少一面上層疊由聚 氨酯樹脂形成的層的工序。
[0058] 需要說明的是，本說明書中，例如，"300~650mgK0H/g"這種表述表示"300mgK0H/g 以上、650mgK0H/g以下"，對于其他數值范圍而言也同樣。
[0059]發明的效果
[0060]通過本發明的光學材料用聚合性組合物，在使用來源于植物的原料、助益于對地 球環境的保護的同時，還可提供透明性、耐熱性等實用性優異的光學材料用聚氨酯成型體， 進而可提供與地球環境協調的塑料透鏡。
【具體實施方式】
[0061]基于第1實施方式、第2實施方式來說明本發明的光學材料用聚合性組合物。
[0062]〈第1實施方式〉
[0063] 本實施方式的光學材料用聚合性組合物包含：
[0064] 多異氰酸酯(a)，所述多異氰酸酯(a)由來源于植物的原料得到，且包含脂肪族多 異氰酸酯的改性物；
[0065] 脂環族多異氰酸酯(b);和
[0066]多元醇（C)，所述多元醇（C)由來源于植物的原料得到，且輕值為300~650mgK0H/ g，平均官能團數為2以上且小于7。
[0067] (多異氰酸酯(a))
[0068] 多異氰酸酯(a)由來源于植物的原料得到，且包含脂肪族多異氰酸酯的改性物作 為必需成分。
[0069] 來源于植物的脂肪族多異氰酸酯例如可通過以下方式得到:通過進行酰胺化、還 原而將來源于植物的二元羧酸轉化為末端氨基，進而使其與光氣反應，將該氨基轉化為異 氰酸酯基。
[0070] 作為來源于植物的脂肪族多異氰酸酯，可舉出五亞甲基二異氰酸酯、七亞甲基二 異氰酸酯、賴氨酸二異氰酸酯、賴氨酸三異氰酸酯、二聚酸二異氰酸酯、八亞甲基二異氰酸 酯、十亞甲基二異氰酸酯等。
[0071] 另外，來源于植物的多異氰酸酯也可通過以作為來源于植物的原料的氨基酸為原 料，將其氨基轉化為異氰酸酯基而得到。
[0072]例如，五亞甲基二異氰酸酯可通過以下方式得到：對賴氨酸的羧基進行脫羧，然 后，將氨基轉化為異氰酸酯基。作為五亞甲基二異氰酸酯，可舉出1，5-戊二異氰酸酯。
[0073]作為脂肪族多異氰酸酯的改性物，例如，可舉出上述脂肪族多異氰酸酯的多聚物、 縮二脲改性物、脲基甲酸酯改性物、噁二嗪三酮改性物、多元醇改性物等。
[0074]作為脂肪族多異氰酸酯的多聚物，例如，可舉出脲二酮（uretdione)、脲酮亞胺 (uretimine)、碳二亞胺等二聚物、異氰脲酸酯、亞氨基噁二嗪二酮等三聚物以上的多聚物。 [0075]脂肪族多異氰酸酯的異氰脲酸酯可通過在已知的異氰脲酸酯化催化劑的存在下 使脂肪族多異氰酸酯反應而得到。
[0076]脂肪族多異氰酸酯的縮二脲改性物可通過以下方式得到:使脂肪族多異氰酸酯、 與例如水、叔醇(例如，叔丁醇等）、仲胺(例如，二甲基胺、二乙基胺等)等反應，然后，在已知 的縮二脲化催化劑的存在下使其進一步反應。
[0077]脂肪族多異氰酸酯的脲基甲酸酯改性物可通過以下方式得到:使脂肪族多異氰酸 酯與單醇(一元醇，例如C1~C10醇)反應，然后，在已知的脲基甲酸酯化催化劑的存在下使 其進一步反應。
[0078]脂肪族多異氰酸酯的噁二嗪三酮改性物可通過脂肪族多異氰酸酯與二氧化碳的 反應而得到。
[0079] 脂肪族多異氰酸酯的亞氨基噁二嗪二酮改性物可通過在已知的亞氨基噁二嗪二 酮化催化劑的存在下使脂肪族多異氰酸酯進一步反應而得到。
[0080] 脂肪族多異氰酸酯的多元醇改性物可通過脂肪族多異氰酸酯與醇的反應而得到。 作為用以得到脂肪族多異氰酸酯的改性物的醇，可舉出叔醇、單醇和多元醇，可優選舉出甘 油、三羥甲基丙烷等三元醇，它們更優選為來源于植物的化合物。
[0081] 上述脂肪族多異氰酸酯的改性物可單獨使用或并用2種以上。
[0082]脂肪族多異氰酸酯的改性物中，可優選舉出脂肪族多異氰酸酯的多聚物，進一步 優選為脂肪族多異氰酸酯的異氰脲酸酯體。
[0083]多異氰酸酯（a)除了包含上述改性物之外，還包含多異氰酸酯，作為該多異氰酸 酯，可舉出來源于植物的脂肪族多異氰酸酯，也可以是前述的脂肪族多異氰酸酯。即，多異 氰酸酯(a)也可以表現為多異氰酸酯組合物的形式。
[0084] 具體而言，本實施方式中，多異氰酸酯(a)可以以制備脂肪族多異氰酸酯的改性物 時得到的反應液的形式使用。該情況下，多異氰酸酯(a)包含上述改性物和上述脂肪族多異 氛酉支醋。
[0085] 需要說明的是，也可向該反應液中另行添加反應中所使用的脂肪族多異氰酸酯。 [0086]多異氰酸酯(a)的異氰酸酯基濃度例如為5~30重量％，優選為10~30重量％，進 一步優選為20~30重量％。
[0087]本實施方式中，對于多異氰酸酯(a)而言，可在該多異氰酸酯(a)中包含10重量％ 以上、優選為30重量％以上、進一步優選為45重量％以上的脂肪族多異氰酸酯的異氰脲酸 酯1核體(三聚物）。通過以上述范圍包含異氰脲酸酯1核體(三聚物），可提供耐熱性更優異 的高實用性的聚氨酯成型體。對異氰脲酸酯1核體含量的上限而言，從確保得到的聚氨酯成 型體的耐熱性的觀點考慮，可為80重量％以下、優選為70重量％以下。
[0088](脂環族多異氰酸酯(b))
[0089] 作為脂環族多異氰酸酯(b)，例如，可舉出3-異氰酸甲酯基-3,5,5_三甲基環己基 異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、4,4'-、2,4'_或2,2'_二環己基甲烷二異氰酸酯或其混合 物、1，4_或1，3_雙(異氰酸甲酯基)環己烷或其混合物、1，4_或1，3_雙（異氰酸乙酯基)環己 烷或其混合物、雙(異氰酸甲酯基)_雙環[2.2.1 ]庚烷、1，3-環戊烷二異氰酸酯、1，4-或1，3-環己烷二異氰酸酯或其混合物、甲基-2,4-環己烷二異氰酸酯、甲基-2,6-環己烷二異氰酸 酯等。
[0090] 需要說明的是，雙(異氰酸甲酯基)-雙環[2.2.1]庚烷是2,5-雙(異氰酸甲酯基)_ 雙環[2.2.1 ]庚烷和2，6-雙(異氰酸甲酯基)-雙環[2.2.1 ]庚烷的異構體的混合物。本實施 方式中，可將由該異構體的混合物組成的該化合物作為1種化合物使用。
[0091] 上述脂環族多異氰酸酯可單獨使用或并用2種以上。本實施方式中，從改善得到的 成型體的耐熱性的觀點考慮，作為脂環族多異氰酸酯(b)，優選使用雙(異氰酸甲酯基)_雙 環[2.2.1]庚燒。
[0092] 脂環族多異氰酸酯(b)優選由來源于植物的原料得到，但也可使用并非由來源于 植物的原料得到的化合物。此時，可以以聚氨酯成型體的生物質度成為規定的范圍（25%以 上且小于50%)的方式進行使用。
[0093] 脂環族多異氰酸酯(b)的異氰酸酯基相對于多異氰酸酯(a)和脂環族多異氰酸酯 (b)的總異氰酸酯基的摩爾比（（b)/(a) + (b))為0.5以上且小于0.8即可，優選為0.55以上 0.65以下。
[0094] 通過使脂環族多異氰酸酯(b)的異氰酸酯基相對于多異氰酸酯(a)和脂環族多異 氰酸酯(b)的總異氰酸酯基的摩爾比在上述范圍內，而且還包含后述的"多元醇（c)"或"多 元醇（c)和多元醇(d)"，由此可提供具有一定范圍（25%以上且小于50%)的生物質度的聚 氨酯成型體。根據由本實施方式的組合物得到的聚氨酯成型體，可得到既在透明性、耐熱性 等物性方面優異、而且在與其他光學物性的均衡性方面也優異的光學材料。
[0095] (多元醇(c))
[0096] 多元醇(c)由來源于植物的原料得到。
[0097] 多元醇（c)的羥值為300~650mgK0H/g、優選為350~600mgK0H/g，平均官能團數為 2以上且小于7、優選為2以上6.5以下。
[0098]需要說明的是，羥值可由已知的滴定法求出，羥值與羥基當量滿足下式（1)的關 系。
[0099] 羥值= 56100/羥基當量（1)
[0100] 作為多元醇(c)，可舉出聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚丙烯酸多元 醇等。
[0101] 聚醚多元醇例如可通過以下方式得到:將為了成為上述的平均官能團數而適當地 從二元醇、三元醇和具有4個以上羥基的醇中選擇的1種以上的作為來源于植物的化合物的 多元醇作為引發劑，使環氧乙烷和/或環氧丙烷、氧化苯乙烯等環氧烷烴進行加成反應。
[0102] 通常，作為多元醇，是具有2個以上羥基的數均分子量為40以上且小于400的化合 物，例如，可舉出乙二醇、丙二醇、1，3-丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，4-丁二醇、1，3-丁二醇、1，2-丁二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、1，5-戊二醇、新戊二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、2， 4-二乙基-1，5-戊二醇、1，6_己二醇、2，6_二甲基-1-辛烯-3，8_二醇、鏈烷烴(碳原子數7~ 22)二醇、環己烷二甲醇、氫化雙酚A、l，4-二羥基-2-丁烯、雙羥基乙氧基苯、苯二甲醇 (xylene glycol)、對苯二甲酸雙輕乙酯（bis hydroxy ethylene terephthalate)、雙酸A、 二乙二醇、三聚乙二醇、四聚乙二醇、五聚乙二醇、六聚乙二醇、二丙二醇、三聚丙二醇、四聚 丙二醇、五聚丙二醇、六聚丙二醇、異山梨醇等二元醇；
[0103] 甘油、2-甲基-2-羥基甲基-1，3-丙二醇、2，4-二羥基-3-羥基甲基戊烷、1，2，6-己 三醇、三羥甲基丙烷、2,2_雙(羥基甲基)-3-丁醇和其他脂肪族三醇(碳原子數8~24)等三 元醇；
[0104] 四羥甲基甲烷(季戊四醇）、雙甘油等四元醇；
[0105] 木糖醇等五元醇；
[0106] 山梨糖醇、甘露糖醇、蒜糖醇、艾杜糖醇、衛矛醇、阿卓糖醇、肌醇、二季戊四醇等六 元醇；
[0107] 鱷梨糖醇等七元醇；蔗糖等八元醇；蔗糖、殼多糖（chitin)、脫乙酰殼多糖 (chitosan)等。
[0108] 用作引發劑的多元醇優選為作為來源于植物的原料的選自甘油、山梨糖醇、異山 梨醇、蔗糖、1，3_ 丁二醇、1，4_ 丁二醇、1，3_丙二醇中的至少一種。
[0109] 作為聚醚多元醇，可舉出聚乙烯多元醇、聚丙烯多元醇和/或聚乙烯聚丙烯多元醇 (無規或嵌段共聚物)等聚氧化C2~C3烯烴（乙烯和/或丙烯）多元醇等，可使用1種或組合2 種以上使用。
[0110] 聚酯多元醇例如也可通過以下反應而得到：為了成為上述的平均官能團數而適當 地從上述的二元醇、三元醇和具有4個以上羥基的醇中選擇的1種以上的作為來源于植物的 化合物的多元醇，與來源于植物的多元酸或其酸酐或其酰鹵的反應。
[0111] 作為多元酸及其酸酐或其酰鹵，例如，可舉出乙二酸、丙二酸、琥珀酸、甲基琥珀 酸、戊二酸、己二酸、1，1_二甲基-1，3-二羧基丙烷、3-甲基-3-乙基戊二酸、壬二酸、癸二酸、 其他脂肪族二羧酸(Cl 1~C13);氫化二聚酸、馬來酸、富馬酸、衣康酸、鄰苯二甲酸、間苯二 甲酸、對苯二甲酸、甲苯二甲酸、二聚酸、氯橋酸(HET acid)等羧酸；由這些羧酸等衍生的酸 酐；由這些羧酸等衍生的酰鹵等。
[0112] 作為酸酐，例如，可舉出乙二酸酐、琥珀酸酐、馬來酸酐、苯二甲酸酐、2-烷基(C12 ~C18)琥珀酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、偏苯三酸酐。
[0113] 作為酰鹵，例如，可舉出乙二酰二氯、己二酰二氯、癸二酰二氯等。