本发明涉及眼镜、太阳镜等所使用的塑料镜片。更具体而言,涉及具有塑料镜片基材、形成在该塑料镜片基材的表面的硬涂层、以及形成在该硬涂层的表面的金属氧化物等的蒸镀涂膜的塑料镜片。本申请要求2017年9月12日在日本提出申请的日本特愿2017-175239的优先权,并将其内容援引于本说明书。
背景技术:
通常,在眼镜、太阳镜等使用的塑料镜片的表面,为了赋予耐擦伤性而形成硬涂层,进一步还形成有用于防止光的反射的防反射膜、具有反射增加效果、设计效果的镜状膜。
上述防反射膜是通过真空蒸镀法、溅射法等使由金属氧化物等无机材料形成的多个层进行薄膜层叠而成的,被称为ar(防反射)涂层。ar涂层具有使低折射层与高折射层交替层叠而成的结构,通过这些层叠结构,赋予了利用入射光与反射光的干涉(利用薄膜进行的相位反转)来减少反射光本身这样的光学特性。ar涂层多数情况下被施加在镜片凹面侧。
另外,具有上述反射增加效果的镜状膜被称为镜面涂膜(mirrorcoat),是通过真空蒸镀法、溅射法等使由金属氧化物及金属材料形成的多个薄膜层层叠而成的。镜面涂膜多数情况下被施加在镜片凸面侧。
然而,对于施加了ar涂层、镜面涂膜(以下,在本说明书中,有时将这些中的任一者或两者称为“蒸镀涂膜”)的塑料镜片而言,存在因热、机械应力而产生裂纹的致命性的缺陷。例如,在使用配合有甲基三乙氧基硅烷的缩聚物等的有机硅类硬涂剂在塑料镜片表面形成硬涂层(例如,专利文献1),并进一步将施加了上述蒸镀涂膜的眼镜遗忘在烈日下的汽车的仪表板上等高温下时,或者在使用太阳镜时在比较苛刻的使用环境中,会在镜片表面产生裂纹,有时会导致外观变差(参照后述的比较例)。进一步,在产生裂纹时,汗、水分浸入还会成为导致这些蒸镀涂膜发生剥离的原因。
对于在高温下、机械应力下在蒸镀涂膜上产生裂纹的原因,可认为有若干个,但可认为,由于硬涂层与蒸镀涂膜的热膨胀系数之差、外力而产生拉伸应力是主要原因。
根据本发明人等的探讨,裂纹会首先在蒸镀涂膜层产生,而由于蒸镀涂膜厚度为视觉极限以下,因此不会达到外观不良。但是,在蒸镀涂膜层的裂纹成为起因而导致裂纹在硬涂层传播的情况下,由于会变得肉眼可见,因此最终会确认到外观受损。
以往,已尝试了通过致力于蒸镀涂膜的构成来抑制裂纹产生。例如,专利文献2中公开了如下技术:在构建了7层以上ar涂层的塑料镜片中,将从镜片基材侧起为第3层的折射率层作为低折射率层的sio2层,使该第3折射率层比其它层更厚,使第1~第3折射率层的膜厚的总和为180~220nm,并使该第3层折射率层成为相对于形成在比第4层折射率层更外侧的层而言的缓冲层,由此来防止裂纹的产生。另外,还已知有如下技术:在多层结构的蒸镀涂膜中插入有机层,使该有机层作为热膨胀差的缓冲层而发挥作用,由此来防止裂纹的产生。
然而,这样的通过对蒸镀涂膜侧进行改性的方式需要非常复杂的加工工序,因此成本大幅增加,而且还有时会成为导致固有的防反射功能、反射增强功能等降低的主要原因。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开昭57-38863号公报
专利文献2:日本特开2007-127681号公报
技术实现要素:
发明要解决的课题
因此,本发明的目的在于提供一种塑料镜片,其具有即使在高温环境中、机械应力施加下也可抑制裂纹产生的优异的耐热性、耐久性,且具有优异的表面硬度、耐擦伤性。
解决课题的方法
本发明人等为了解决上述课题而进行了深入研究,结果发现,在使用包含下述聚有机倍半硅氧烷的固化性组合物(硬涂剂)作为形成塑料镜片的硬涂层的树脂材料来形成硬涂层时,会显示出高表面硬度、优异的耐擦伤性,进而,即使是没有特别实施裂纹防止措施等的一般的蒸镀涂膜的构成,也具有即便将塑料镜片放置在90℃以上的高温下、或对塑料镜片施加机械应力也不会在蒸镀涂膜层、进而在硬涂层产生裂纹的优异的耐热性、耐久性,所述聚有机倍半硅氧烷具有包含脂环环氧基的倍半硅氧烷结构单元(单元结构)、特定结构的比例(t3体与t2体的比例、包含脂环环氧基的倍半硅氧烷结构单元的比例)控制为特定范围、且数均分子量及分子量分散度控制为特定范围。即,本发明发现,通过采用特定的聚有机倍半硅氧烷作为硬涂层形成材料这样的对硬涂层侧的设计,无需对蒸镀涂膜层侧实施任何特别的技术性的设计即可简便且经济地提供耐热性、耐久性优异的塑料镜片,本发明是基于这些见解而完成的。
即,本发明提供一种塑料镜片,其具有塑料镜片基材、在该塑料镜片基材的至少一面形成的硬涂层、以及在该硬涂层的至少一面形成的蒸镀涂膜,其中,
该硬涂层是包含下述聚有机倍半硅氧烷的固化性组合物的固化物,
所述聚有机倍半硅氧烷具有下述式(1)所示的结构单元,
[化学式1]
[r1sio3/2](1)
[式(1)中,r1表示含有脂环环氧基的基团。]
下述式(i)所示的结构单元与下述式(ii)所示的结构单元的摩尔比[式(i)所示的结构单元/式(ii)所示的结构单元]为5以上且500以下,
[化学式2]
[rasio3/2](i)
[式(i)中,ra表示含有脂环环氧基的基团、取代或非取代的芳基、取代或非取代的芳烷基、取代或非取代的环烷基、取代或非取代的烷基、取代或非取代的烯基、或氢原子。]
[化学式3]
[rbsio2/2(orc)](ii)
[式(ii)中,rb表示含有脂环环氧基的基团、取代或非取代的芳基、取代或非取代的芳烷基、取代或非取代的环烷基、取代或非取代的烷基、取代或非取代的烯基、或氢原子。rc表示氢原子或碳原子数1~4的烷基。]
相对于硅氧烷结构单元的总量(100摩尔%),上述式(1)所示的结构单元及下述式(4)所示的结构单元的比例为55~100摩尔%,
[化学式4]
[r1sio2/2(orc)](4)
[式(4)中,r1与式(1)中的r1相同。rc与式(ii)中的rc相同。]
所述聚有机倍半硅氧烷的数均分子量为1000~50000,分子量分散度(重均分子量/数均分子量)为1.0~4.0。
在上述塑料镜片中,上述聚有机倍半硅氧烷可以进一步具有下述式(2)所示的结构单元。
[化学式5]
[r2sio3/2](2)
[式(2)中,r2表示取代或非取代的芳基、取代或非取代的芳烷基、取代或非取代的环烷基、取代或非取代的烷基、或者取代或非取代的烯基。]
在上述塑料镜片中,上述r2可以是取代或非取代的芳基。
在上述塑料镜片中,上述含有脂环环氧基的基团可以是下述式(1a)所示的基团、或者下述式(1b)所示的基团。
[化学式6]
[式(1a)中,r1a表示直链或支链状的亚烷基。]
所示的基团、或、下述式(1b)
[化学式7]
[式(1b)中,r1b表示直链或支链状的亚烷基。]
在上述塑料镜片中,上述固化性组合物可以进一步包含固化催化剂。
在上述塑料镜片中,上述固化催化剂可以是光阳离子聚合引发剂。
在上述塑料镜片中,上述固化催化剂可以是热阳离子聚合引发剂。
在上述塑料镜片中,上述固化性组合物可以进一步包含乙烯基醚化合物。
在上述塑料镜片中,上述固化性组合物可以进一步包含分子内具有羟基的乙烯基醚化合物。
在上述塑料镜片中,上述蒸镀涂膜可以是镜面涂膜。
在上述塑料镜片中,上述蒸镀涂膜可以是防反射膜。
在上述塑料镜片中,上述蒸镀涂膜可以是多个无机层的层叠体。
在上述塑料镜片中,上述塑料镜片基材可以包含聚酰胺类树脂。
在上述塑料镜片中,上述塑料镜片基材可以是偏光镜片。
在上述塑料镜片中,可以是:上述塑料镜片基材是具有偏振膜、和层叠于该偏振膜的至少一面的保护膜的偏光镜片,且该保护膜包含聚酰胺类树脂。
上述塑料镜片可以是眼镜或太阳镜用镜片。
另外,本发明提供具有上述塑料镜片的眼镜或太阳镜。
发明的效果
本发明的塑料镜片由于具有上述构成,因此显示出高表面硬度、优异的耐擦伤性,并且具有即使将塑料镜片放置在90℃以上的高温下、或对塑料镜片施加机械应力也不会产生裂纹的优异的耐热性、耐久性。另外,由于不需要如现有技术那样对蒸镀涂膜侧施加特别的设计,因此可以简便且经济地制造耐热性、耐久性优异的塑料镜片。因此,本发明的塑料镜片可以适宜用作眼镜、太阳镜的镜片。
附图说明
图1是加热处理后的带ar层的硬涂镜片1的截面的扫描电子显微镜(sem)照片。(实施例1)
图2是加热处理后的带ar层的硬涂镜片2的截面的扫描电子显微镜(sem)照片,其中,在蒸镀涂膜上产生的裂纹传播到了硬涂膜,进一步还传播到了基材塑料部。(比较例1)
图3是加热处理后的带ar层的硬涂镜片2的截面的扫描电子显微镜(sem)照片,是对在蒸镀涂膜上产生的裂纹尚未传播到硬涂膜的轻度裂纹的部分进行观察而得到的照片。(比较例1)
符号说明
1塑料镜片基材
2硬涂层
3ar涂膜
4塑料镜片的凹面侧
5传播到了硬涂膜的裂纹
6在ar涂膜上产生的裂纹
具体实施方式
[塑料镜片]
本发明的塑料镜片(特别是眼镜或太阳镜用塑料镜片)具有塑料镜片基材、在该塑料镜片基材的至少一面形成的硬涂层、以及在该硬涂层的至少一面形成的蒸镀涂膜,该硬涂层是包含下述聚有机倍半硅氧烷(以下,有时称为“本发明的聚有机倍半硅氧烷”)的固化性组合物(以下,有时称为“本发明的固化性组合物”或“本发明的硬涂剂”)的固化物。
聚有机倍半硅氧烷具有下述式(1)所示的结构单元;下述式(i)所示的结构单元(有时称为“t3体”)与下述式(ii)所示的结构单元(有时称为“t2体”)的摩尔比[式(i)所示的结构单元/式(ii)所示的结构单元,有时记作“t3体/t2体”]为5以上且500以下;相对于硅氧烷结构单元的总量(100摩尔%),下述式(1)所示的结构单元及后述的式(4)所示的结构单元的比例(总量)为55~100摩尔%;该聚有机倍半硅氧烷的数均分子量为1000~50000,分子量分散度[重均分子量/数均分子量]为1.0~4.0。
[化学式8]
[r1sio3/2](1)
[化学式9]
[rasio3/2](i)
[化学式10]
[rbsio2/2(orc)](ii)
[本发明的聚有机倍半硅氧烷]
本发明的聚有机倍半硅氧烷中的上述式(1)所示的结构单元通常为以[rsio3/2]表示的倍半硅氧烷结构单元(所谓的t单元)。需要说明的是,上述式中的r表示氢原子或一价的有机基团,以下也相同。上述式(1)所示的结构单元可通过对应的水解性三官能硅烷化合物(具体而言,例如为后述的式(a)所示的化合物)的水解及缩合反应而形成。
式(1)中的r1表示含有脂环环氧基的基团(一价基团)。即,本发明的聚有机倍半硅氧烷是分子内至少具有脂环环氧基的阳离子固化性化合物(阳离子聚合性化合物)。上述含有脂环环氧基的基团中的“脂环环氧基”是指“由构成脂环(例如,环己基、环戊基等)的相邻2个碳原子和氧原子构成的环氧基”。通过使本发明的聚有机倍半硅氧烷具有脂环环氧基,与使用具有除脂环环氧基以外的环氧基(例如,缩水甘油基)的聚有机倍半硅氧烷的情况相比,本发明的塑料镜片的硬涂层的表面硬度、耐擦伤性、耐热性、尺寸稳定性、弯曲性等优异,特别是具有表面硬度、耐擦伤性优异的倾向。作为上述含有脂环环氧基的基团,没有特别限定,从固化性组合物的固化性、固化物(硬涂层)的表面硬度、耐热性的观点考虑,优选为包含3,4-环氧环己基的基团,更优选为下述式(1a)所示的基团、下述式(1b)所示的基团,进一步优选为下述式(1a)所示的基团。
[化学式11]
[化学式12]
上述式(1a)中,r1a表示直链或支链状的亚烷基。作为直链或支链状的亚烷基,可列举例如:亚甲基、甲基亚甲基、二甲基亚甲基、亚乙基、亚丙基、三亚甲基、四亚甲基、五亚甲基、六亚甲基、十亚甲基等碳原子数1~10的直链或支链状的亚烷基。其中,作为r1a,从固化物(硬涂层)的表面硬度、固化性的观点考虑,优选为碳原子数1~4的直链状的亚烷基、碳原子数3或4的支链状的亚烷基,更优选为亚乙基、三亚甲基、亚丙基,进一步优选为亚乙基、三亚甲基。
上述式(1b)中,r1b表示直链或支链状的亚烷基,可示例出与r1a相同的基团。其中,作为r1b,从固化物(硬涂层)的表面硬度、固化性的观点考虑,优选为碳原子数1~4的直链状的亚烷基、碳原子数3或4的支链状的亚烷基,更优选为亚乙基、三亚甲基、亚丙基,进一步优选为亚乙基、三亚甲基。
作为式(1)中的r1,特别优选为上述式(1a)所示的基团中r1a为亚乙基的基团[其中优选2-(3,4-环氧环己基)乙基]。
本发明的聚有机倍半硅氧烷可以仅具有1种上述式(1)所示的结构单元,也可以具有2种以上的上述式(1)所示的结构单元。
上述聚有机倍半硅氧烷中,作为倍半硅氧烷结构单元[rsio3/2],除了上述式(1)所示的结构单元以外,还可以具有下述式(2)所示的结构单元。
[化学式13]
[r2sio3/2](2)
上述式(2)所示的结构单元通常为[rsio3/2]所示的倍半硅氧烷结构单元(t单元)。即,上述式(2)所示的结构单元可以通过对应的水解性三官能硅烷化合物(具体而言,例如为后述的式(b)所示的化合物)的水解及缩合反应而形成。
上述式(2)中的r2表示取代或非取代的芳基、取代或非取代的芳烷基、取代或非取代的环烷基、取代或非取代的烷基、或者取代或非取代的烯基。作为上述芳基,可以列举例如:苯基、甲苯基、萘基等。作为上述芳烷基,可以列举例如:苄基、苯乙基等。作为上述环烷基,可以列举例如:环丁基、环戊基、环己基等。作为上述烷基,可以列举例如:甲基、乙基、丙基、正丁基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基等直链或支链状的烷基。作为上述烯基,可以列举例如:乙烯基、烯丙基、异丙烯基等直链或支链状的烯基。
作为上述的取代芳基、取代芳烷基、取代环烷基、取代烷基、取代烯基,可以举出上述芳基、芳烷基、环烷基、烷基、烯基各自中的氢原子或主链骨架的部分或全部被选自醚基、酯基、羰基、硅氧烷基、卤原子(氟原子等)、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、巯基、氨基及羟基中的至少1种取代而成的基团。
其中,作为r2,优选为取代或非取代的芳基、取代或非取代的烷基、取代或非取代的烯基,更优选为取代或非取代的芳基,进一步优选为苯基。
本发明的聚有机倍半硅氧烷中的上述各倍半硅氧烷结构单元(式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元)的比例可以根据用于形成这些结构单元的原料(水解性三官能硅烷)的组成而适当调整。
本发明的聚有机倍半硅氧烷除了上述式(1)所示的结构单元及式(2)所示的结构单元以外,还可以具有选自除上述式(1)所示的结构单元及式(2)所示的结构单元以外的倍半硅氧烷结构单元[rsio3/2]、[r3sio1/2]所示的结构单元(所谓的m单元)、[r2sio2/2]所示的结构单元(所谓的d单元)、以及[sio4/2]所示的结构单元(所谓的q单元)中的至少1种硅氧烷结构单元。需要说明的是,作为除上述式(1)所示的结构单元及式(2)所示的结构单元以外的倍半硅氧烷结构单元,可以举出例如下述式(3)所示的结构单元等。
[化学式14]
[hsio3/2](3)
如上所述,本发明的聚有机倍半硅氧烷中的上述式(i)所示的结构单元(t3体)与上述式(ii)所示的结构单元(t2体)的比例[t3体/t2体]为5以上且500以下。
本发明的聚有机倍半硅氧烷的一个优选实施方式(以下,在本说明书中有时称为“低分子量聚有机倍半硅氧烷”)的[t3体/t2体]为5以上且低于20,其下限值优选为5,更优选为6,进一步优选为7,其上限值优选为18,更优选为16,进一步优选为14。另外,本发明的聚有机倍半硅氧烷的另一优选实施方式(以下,在本说明书中有时称为“高分子量聚有机倍半硅氧烷”)的[t3体/t2体]为20以上且500以下,其下限值优选为21,更优选为23,进一步优选为25,其上限值优选为100,更优选为50,进一步优选为40。
通过将本发明的聚有机倍半硅氧烷(包括低分子量聚有机倍半硅氧烷及高分子量聚有机倍半硅氧烷)的上述比例[t3体/t2体]控制为上述范围,存在固化物(硬涂层)的表面硬度、耐擦伤性、粘接性显著提高的倾向。
需要说明的是,若更详细地记载上述式(i)所示的结构单元,则可以用下述式(i’)表示。另外,若更详细地记载上述式(ii)所示的结构单元,则可以用下述式(ii’)表示。下述式(i’)所示的结构中示出的键合于硅原子的3个氧原子分别与其它硅原子(式(i’)中未示出的硅原子)键合在一起。另一方面,位于下述式(ii’)所示的结构中示出的硅原子的上方和下方的2个氧原子分别与其它硅原子(式(ii’)中未示出的硅原子)键合在一起。即,上述t3体及t2体均为通过对应的水解性三官能硅烷化合物的水解及缩合反应而形成的结构单元(t单元)。
[化学式15]
[化学式16]
上述式(i)中的ra(式(i’)中的ra也相同)及式(ii)中的rb(式(ii’)中的rb也相同)分别表示含有脂环环氧基的基团、取代或非取代的芳基、取代或非取代的芳烷基、取代或非取代的环烷基、取代或非取代的烷基、取代或非取代的烯基、或者氢原子。作为ra及rb的具体例,可以示例出与上述式(1)中的r1、上述式(2)中的r2相同的例子。需要说明的是,式(i)中的ra及式(ii)中的rb分别来自于作为本发明的聚有机倍半硅氧烷的原料而使用的水解性三官能硅烷化合物中的键合于硅原子的基团(除烷氧基及卤原子以外的基团;例如,后述的式(a)~(c)中的r1、r2、氢原子等)。
上述式(ii)中的rc(式(ii’)中的rc也相同)表示氢原子或碳原子数1~4的烷基。作为碳原子数1~4的烷基,可以列举例如:甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基等碳原子数1~4的直链或支链状的烷基。式(ii)中的rc的烷基通常来自于作为本发明的聚有机倍半硅氧烷的原料而使用的水解性硅烷化合物中的形成烷氧基(例如,作为后述的x1~x3的烷氧基等)的烷基。
本发明的聚有机倍半硅氧烷中的上述比例[t3体/t2体]例如可以通过29si-nmr图谱测定而求出。在29si-nmr图谱中,上述式(i)所示的结构单元(t3体)中的硅原子与上述式(ii)所示的结构单元(t2体)中的硅原子在不同的位置(化学位移)显示信号(峰),因此,可以通过对这些各个峰的积分比进行计算而求出上述比例[t3体/t2体]。具体而言,例如,在本发明的聚有机倍半硅氧烷具有以上述式(1)表示、且r1为2-(3’,4’-环氧环己基)乙基的结构单元的情况下,上述式(i)所示的结构(t3体)中的硅原子的信号出现在-64~-70ppm,上述式(ii)所示的结构(t2体)中的硅原子的信号出现在-54~-60ppm。因此,在该情况下,可以通过计算出-64~-70ppm的信号(t3体)与-54~-60ppm的信号(t2体)的积分比来求出上述比例[t3体/t2体]。r1为除2-(3,4-环氧环己基)乙基以外的脂环环氧基的情况下,也可以通过与上述相同的方法求出上述比例[t3体/t2体]。
本发明的聚有机倍半硅氧烷的29si-nmr图谱例如可以利用下述的装置及条件进行测定。
测定装置:商品名“jnm-eca500nmr”(日本电子株式会社制)
溶剂:氘代氯仿
累计次数:1800次
测定温度:25℃
本发明的聚有机倍半硅氧烷的上述比例[t3体/t2体]为5以上且500以下是指,在本发明的聚有机倍半硅氧烷中,相对于t3体,存在一定以上的t2体。作为这样的t2体,可以列举例如:下述式(4)所示的结构单元、下述式(5)所示的结构单元、下述式(6)所示的结构单元等。下述式(4)中的r1及下述式(5)中的r2分别与上述式(1)中的r1及上述式(2)中的r2相同。下述式(4)~(6)中的rc与式(ii)中的rc同样,表示氢原子或碳原子数1~4的烷基。
[化学式17]
[r1sio2/2(orc)](4)
[化学式18]
[r2sio2/2(orc)](5)
[化学式19]
[hsio2/2(orc)](6)
本发明的聚有机倍半硅氧烷可以具有笼型、不完全笼型、梯型、无规型中的任意倍半硅氧烷结构,也可以组合具有这些倍半硅氧烷结构中的2种以上。
相对于本发明的聚有机倍半硅氧烷中的硅氧烷结构单元的总量[全部硅氧烷结构单元;m单元、d单元、t单元及q单元的总量](100摩尔%),上述式(1)所示的结构单元及上述式(4)所示的结构单元的比例(总量)如上所述为55~100摩尔%,优选为65~100摩尔%,进一步优选为80~99摩尔%。通过使上述比例为55摩尔%以上,固化性组合物的固化性提高,而且固化物(硬涂层)的表面硬度、粘接性显著增高。需要说明的是,本发明的聚有机倍半硅氧烷中的各硅氧烷结构单元的比例例如可以根据原料的组成、nmr图谱测定等来计算。
相对于本发明的聚有机倍半硅氧烷中的硅氧烷结构单元的总量[全部硅氧烷结构单元;m单元、d单元、t单元及q单元的总量](100摩尔%),上述式(2)所示的结构单元及上述式(5)所示的结构单元的比例(总量)没有特别限定,优选为0~70摩尔%,更优选为0~60摩尔%,进一步优选为0~40摩尔%,特别优选为1~15摩尔%。通过使上述比例为70摩尔%以下,可以使式(1)所示的结构单元及式(4)所示的结构单元的比例相对增多,因此,存在固化性组合物的固化性提高,固化物(硬涂层)的表面硬度、粘接性变得更高的倾向。另一方面,通过使上述比例为1摩尔%以上,具有固化物(硬涂层)的阻气性提高的倾向。
相对于本发明的聚有机倍半硅氧烷中的硅氧烷结构单元的总量[全部硅氧烷结构单元;m单元、d单元、t单元及q单元的总量](100摩尔%),上述式(1)所示的结构单元、上述式(2)所示的结构单元、上述式(4)所示的结构单元、以及上述式(5)所示的结构单元的比例(总量)没有特别限定,优选为60~100摩尔%,更优选为70~100摩尔%,进一步优选为80~100摩尔%。通过使上述比例为60摩尔%以上,具有固化物(硬涂层)的表面硬度、粘接性变得更高的倾向。
本发明的聚有机倍半硅氧烷的利用凝胶渗透色谱法得到的换算成标准聚苯乙烯的数均分子量(mn)如上所述,为1000~50000。本发明的低分子量聚有机倍半硅氧烷的优选的数均分子量(mn)为1000~3000,更优选为1000~2800,进一步优选为1100~2600。另外,本发明的高分子量聚有机倍半硅氧烷的优选的数均分子量(mn)为2500~50000,更优选为2800~10000,进一步优选为3000~8000。通过将本发明的聚有机倍半硅氧烷(包括低分子量聚有机倍半硅氧烷及高分子量聚有机倍半硅氧烷)的数均分子量控制为上述范围,固化物(硬涂层)的耐热性、耐擦伤性、粘接性进一步提高,而且与固化性组合物中的其它成分的相容性提高,固化物(硬涂层)的耐热性进一步提高。
本发明的聚有机倍半硅氧烷的利用凝胶渗透色谱法得到的换算成标准聚苯乙烯的分子量分散度(mw/mn)如上所述,为1.0~4.0。本发明的低分子量聚有机倍半硅氧烷的优选的分子量分散度(mw/mn)为1.0~3.0,更优选为1.1~2.0,进一步优选为1.2~1.9。另外,本发明的高分子量聚有机倍半硅氧烷的优选的分子量分散度(mw/mn)为1.0~4.0,更优选为1.1~3.0,进一步优选为1.2~2.5。通过将本发明的聚有机倍半硅氧烷(包括低分子量聚有机倍半硅氧烷及高分子量聚有机倍半硅氧烷)的分子量分散度控制为上述范围,存在固化物(硬涂层)的表面硬度、粘接性进一步提高,而且成为液态、操作性提高的倾向。
需要说明的是,本发明的聚有机倍半硅氧烷(包括低分子量聚有机倍半硅氧烷及高分子量聚有机倍半硅氧烷)的数均分子量、分子量分散度可以利用下述的装置及条件进行测定。
测定装置:商品名“lc-20ad”(株式会社岛津制作所制)
色谱柱:shodexkf-801×2根、kf-802、及kf-803(昭和电工株式会社制)
测定温度:40℃
洗脱液:thf、试样浓度0.1~0.2重量%
流量:1ml/分
检测器:uv-vis检测器(商品名“spd-20a”、株式会社岛津制作所制)
分子量:换算为标准聚苯乙烯
本发明的聚有机倍半硅氧烷在空气氛围中的5%失重温度(td5)没有特别限定,优选为330℃以上(例如,330~450℃),更优选为340℃以上,进一步优选为350℃以上。通过使5%失重温度为330℃以上,具有固化物(硬涂层)的耐热性进一步提高的倾向。特别是,通过使本发明的聚有机倍半硅氧烷的上述比例[t3体/t2体]为5以上且500以下、且数均分子量为1000~50000、分子量分散度为1.0~4.0,可将其5%失重温度控制为330℃以上。需要说明的是,5%失重温度是以恒定的升温速度进行加热时在减少了加热前重量的5%的时刻的温度,其为耐热性的指标。上述5%失重温度可以通过tga(热重分析)在空气氛围中、升温速度5℃/分的条件下进行测定。
本发明的聚有机倍半硅氧烷可以通过公知或惯用的聚硅氧烷的制造方法来制造,没有特别限定,例如,可以通过使1种或2种以上的水解性硅烷化合物进行水解及缩合的方法来制造。其中,作为上述水解性硅烷化合物,需要使用用于形成上述式(1)所示的结构单元的水解性三官能硅烷化合物(下述式(a)所示的化合物)作为必要的水解性硅烷化合物。
更具体而言,例如,可以通过使作为用于形成本发明的聚有机倍半硅氧烷中的倍半硅氧烷结构单元(t单元)的水解性硅烷化合物的下述式(a)所示的化合物、以及根据需要的下述式(b)所示的化合物、下述式(c)所示的化合物进行水解及缩合的方法来制造本发明的聚有机倍半硅氧烷。
[化学式20]
r1si(x1)3(a)
[化学式21]
r2si(x2)3(b)
[化学式22]
hsi(x3)3(c)
上述式(a)所示的化合物是形成本发明的聚有机倍半硅氧烷中的式(1)所示的结构单元的化合物。式(a)中的r1与上述式(1)中的r1相同,表示含有脂环环氧基的基团。即,作为式(a)中的r1,优选为上述式(1a)所示的基团、上述式(1b)所示的基团,更优选为上述式(1a)所示的基团,特别优选为上述式(1a)所示的基团中r1a为亚乙基的基团[其中优选为2-(3,4-环氧环己基)乙基]。
上述式(a)中的x1表示烷氧基或卤原子。作为x1中的烷氧基,可以列举例如:甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基等碳原子数1~4的烷氧基等。另外,作为x1中的卤原子,可以列举例如:氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等。其中,作为x1,优选为烷氧基,更优选为甲氧基、乙氧基。需要说明的是,3个x1可以分别相同,也可以不同。
上述式(b)所示的化合物是形成本发明的聚有机倍半硅氧烷中的式(2)所示的结构单元的化合物。式(b)中的r2与上述式(2)中的r2相同,表示取代或非取代的芳基、取代或非取代的芳烷基、取代或非取代的环烷基、取代或非取代的烷基、或者取代或非取代的烯基。即,作为式(b)中的r2,优选为取代或非取代的芳基、取代或非取代的烷基、取代或非取代的烯基,更优选为取代或非取代的芳基,进一步优选为苯基。
上述式(b)中的x2表示烷氧基或卤原子。作为x2的具体例,可以举出作为x1而示例出的例子。其中,作为x2,优选为烷氧基,更优选为甲氧基、乙氧基。需要说明的是,3个x2可以分别相同,也可以不同。
上述式(c)所示的化合物是形成本发明的聚有机倍半硅氧烷中的式(3)所示的结构单元的化合物。上述式(c)中的x3表示烷氧基或卤原子。作为x3的具体例,可以举出作为x1而示例出的例子。其中,作为x3,优选为烷氧基,更优选为甲氧基、乙氧基。需要说明的是,3个x3可以分别相同,也可以不同。
作为上述水解性硅烷化合物,也可以组合使用除上述式(a)~(c)所示的化合物以外的水解性硅烷化合物。可以列举例如:除上述式(a)~(c)所示的化合物以外的水解性三官能硅烷化合物、形成m单元的水解性单官能硅烷化合物、形成d单元的水解性二官能硅烷化合物、形成q单元的水解性四官能硅烷化合物等。
上述水解性硅烷化合物的用量、组成可以根据希望的本发明的聚有机倍半硅氧烷的结构而适当调整。例如,上述式(a)所示的化合物的用量没有特别限定,相对于所使用的水解性硅烷化合物的总量(100摩尔%),优选为55~100摩尔%,更优选为65~100摩尔%,进一步优选为80~99摩尔%。
另外,上述式(b)所示的化合物的用量没有特别限定,相对于所使用的水解性硅烷化合物的总量(100摩尔%),优选为0~70摩尔%,更优选为0~60摩尔%,进一步优选为0~40摩尔%,特别优选为1~15摩尔%。
另外,相对于所使用的水解性硅烷化合物的总量(100摩尔%)的式(a)所示的化合物和式(b)所示的化合物的比例(总量的比例)没有特别限定,优选为60~100摩尔%,更优选为70~100摩尔%,进一步优选为80~100摩尔%。
另外,作为上述水解性硅烷化合物而组合使用2种以上的情况下,这些水解性硅烷化合物的水解及缩合反应可以同时进行,也可以依次进行。在依次进行上述反应的情况下,进行反应的顺序没有特别限定。
上述水解性硅烷化合物的水解及缩合反应可以以1步进行,也可以分为2步以上来进行。例如,为了效率良好地制造低分子量聚有机倍半硅氧烷,优选以1步进行水解及缩合反应。另外,为了效率良好地制造高分子量聚有机倍半硅氧烷,优选以2步以上(优选为2步)进行水解及缩合反应,即,优选以上述低分子量聚有机倍半硅氧烷为原料再进一步进行1次以上的水解及缩合反应。以下,针对以1步进行水解性硅烷化合物的水解及缩合反应而得到低分子量聚有机倍半硅氧烷后进一步使低分子量聚有机倍半硅氧烷经过水解及缩合反应而得到高分子量聚有机倍半硅氧烷的实施方式进行说明,但聚有机倍半硅氧烷的制造方法并不限定于此。
在以2步进行上述水解性硅烷化合物的水解及缩合反应的情况下,优选通过第1步的水解及缩合反应而得到上述低分子量聚有机倍半硅氧烷,并在第2步中进一步使该低分子量聚有机倍半硅氧烷经过水解及缩合反应,从而得到上述高分子量聚有机倍半硅氧烷。
上述水解性硅烷化合物的第1步的水解及缩合反应可以在溶剂存在下进行,也可以在不存在下进行。其中,优选在溶剂存在下进行。作为上述溶剂,可以列举例如:苯、甲苯、二甲苯、乙苯等芳香族烃;乙醚、二甲氧基乙烷、四氢呋喃、二
第1步的水解及缩合反应中的溶剂的用量没有特别限定,相对于水解性硅烷化合物的总量100重量份,可以根据希望的反应时间等在0~2000重量份的范围内适当调整。
第1步的水解性硅烷化合物的水解及缩合反应优选在催化剂及水的存在下进行。上述催化剂可以是酸催化剂也可以是碱催化剂,但为了抑制脂环环氧基的分解,优选为碱催化剂。作为上述酸催化剂,可以列举例如:盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、硼酸等无机酸;磷酸酯;乙酸、甲酸、三氟乙酸等羧酸;甲磺酸、三氟甲磺酸、对甲苯磺酸等磺酸;活性粘土等固体酸;氯化铁等路易斯酸等。作为上述碱催化剂,可以列举例如:氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯等碱金属的氢氧化物;氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化钡等碱土金属的氢氧化物;碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯等碱金属的碳酸盐;碳酸镁等碱土金属的碳酸盐;碳酸氢锂、碳酸氢钠、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢铯等碱金属的碳酸氢盐;乙酸锂、乙酸钠、乙酸钾、乙酸铯等碱金属的有机酸盐(例如,乙酸盐);乙酸镁等碱土金属的有机酸盐(例如,乙酸盐);甲醇锂、甲醇钠、乙醇钠、异丙醇钠、乙醇钾、叔丁醇钾等碱金属的醇盐;苯酚钠等碱金属的酚盐;三乙胺、n-甲基哌啶、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯、1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯等胺类(叔胺等);吡啶、2,2’-联吡啶、1,10-菲咯啉等含氮芳香族杂环化合物等。需要说明的是,催化剂可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。另外,催化剂也可以以溶解或分散于水、溶剂等的状态使用。
第1步水解及缩合反应中的上述催化剂的用量没有特别限定,相对于水解性硅烷化合物的总量1摩尔,可以在0.002~0.200摩尔的范围内适当调整。
第1步水解及缩合反应时的水的用量没有特别限定,相对于水解性硅烷化合物的总量1摩尔,可以在0.5~20摩尔的范围内适当调整。
第1步水解及缩合反应中的上述水的添加方法没有特别限定,可以将所使用的水的总量(全部用量)一次性添加,也可以逐步添加。在逐步添加时,可以连续添加,也可以分批添加。
作为进行第1步的水解性硅烷化合物的水解及缩合反应时的反应条件,选择使本发明的低分子量聚有机倍半硅氧烷中的上述比例[t3体/t2体]为5以上且低于20的反应条件是特别重要的。第1步水解及缩合反应的反应温度没有特别限定,优选为40~100℃,更优选为45~80℃。通过将反应温度控制为上述范围,具有可以将上述比例[t3体/t2体]更高效率地控制为5以上且低于20的倾向。另外,第1步水解及缩合反应的反应时间没有特别限定,优选为0.1~10小时,更优选为1.5~8小时。另外,第1步水解及缩合反应可以在常压下进行,也可以在加压下或减压下进行。需要说明的是,进行第1步水解及缩合反应时的气体氛围没有特别限定,例如,可以是氮气氛围、氩气氛围等不活泼气体氛围下、空气氛围下等氧存在下等中的任意气体氛围,优选为不活泼气体氛围下。
通过第1步水解性硅烷化合物的水解及缩合反应,可得到本发明的低分子量聚有机倍半硅氧烷。在上述第1步水解及缩合反应结束后,为了抑制脂环环氧基的开环,优选对催化剂进行中和。另外,例如可以通过水洗、酸洗、碱洗、过滤、浓缩、蒸馏、萃取、结晶、重结晶、柱色谱等分离方式、将它们组合而成的分离方式等对本发明的低分子量聚有机倍半硅氧烷进行分离纯化。
通过使经第1步水解及缩合反应而得到的低分子量聚有机倍半硅氧烷经过第2步的水解及缩合反应,可以制造出高分子量聚有机倍半硅氧烷。
第2步水解及缩合反应可以在溶剂存在下进行,也可以在不存在下进行。在溶剂存在下进行第2步水解及缩合反应时,可以使用在第1步水解及缩合反应中列举的溶剂。作为第2步水解及缩合反应的溶剂,可以直接使用包含第1步水解及缩合反应的反应溶剂、萃取溶剂等的低分子量聚有机倍半硅氧烷,或者也可以使用将其一部分蒸馏除去后的物质。需要说明的是,溶剂可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
在第2步水解及缩合反应中使用溶剂的情况下,其用量没有特别限定,相对于低分子量聚有机倍半硅氧烷100重量份,可以根据希望的反应时间等在0~2000重量份的范围内适当调整。
第2步水解及缩合反应优选在催化剂及水的存在下进行。上述催化剂可以使用在第1步水解及缩合反应中列举的催化剂,为了抑制脂环环氧基的开环等分解,优选为碱催化剂,进一步优选为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯等碱金属的氢氧化物;碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯等碱金属的碳酸盐。需要说明的是,催化剂可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。另外,催化剂也可以以溶解或分散于水、溶剂等中的状态使用。
第2步水解及缩合反应中的上述催化剂的用量没有特别限定,相对于低分子量聚有机倍半硅氧烷(1000000ppm),可以优选在0.01~10000ppm、更优选在0.1~1000ppm的范围内适当调整。
第2步水解及缩合反应时的水的用量没有特别限定,相对于低分子量聚有机倍半硅氧烷(1000000ppm),可以优选在10~100000ppm、更优选在100~20000ppm的范围内适当调整。水的用量大于100000ppm时,存在难以将高分子量聚有机倍半硅氧烷的比例[t3体/t2体]、数均分子量控制为给定范围的倾向。
第2步水解及缩合反应中的上述水的添加方法没有特别限定,可以将所使用的水的总量(全部用量)一次性添加,也可以逐步添加。在逐步添加时,可以连续添加,也可以分批添加。
作为第2步水解及缩合反应的反应条件,选择使高分子量聚有机倍半硅氧烷中的上述比例[t3体/t2体]为20以上且500以下的反应条件是特别重要的。第2步水解及缩合反应的反应温度根据所使用的催化剂而变动,没有特别限定,优选为5~200℃,更优选为30~100℃。通过将反应温度控制为上述范围,具有可以更高效率地将上述比例[t3体/t2体]、数均分子量控制为希望范围的倾向。另外,第2步水解及缩合反应的反应时间没有特别限定,优选为0.5~1000小时,更优选为1~500小时。
另外,通过在上述反应温度的范围内进行水解及缩合反应的同时进行适时取样,并在监视上述比例[t3体/t2体]、数均分子量的同时进行反应,可以得到具有希望的比例[t3体/t2体]、数均分子量的高分子量聚有机倍半硅氧烷。
第2步水解及缩合反应可以在常压下进行,也可以在加压下或减压下进行。需要说明的是,进行第2步水解及缩合反应时的气体氛围没有特别限定,例如,可以是氮气氛围、氩气氛围等不活泼气体氛围下、空气氛围下等氧存在下等中的任意气体氛围,优选为不活泼气体氛围下。
通过上述第2步水解及缩合反应,可得到本发明的高分子量聚有机倍半硅氧烷。在上述第2步水解及缩合反应结束后,为了抑制脂环环氧基的开环等分解,优选对催化剂进行中和。另外,例如可以通过水洗、酸洗、碱洗、过滤、浓缩、蒸馏、萃取、结晶、重结晶、柱色谱等分离方式、或将它们组合而成的分离方式等对高分子量聚有机倍半硅氧烷进行分离纯化。
本发明的聚有机倍半硅氧烷由于具有上述构成,因此,可以通过使包含该聚有机倍半硅氧烷作为必要成分的固化性组合物固化,从而形成具有高的表面硬度及耐热性、且挠性及加工性优异的固化物(硬涂层)。另外,可以形成粘接性优异的固化物。
[本发明的固化性组合物(硬涂剂)]
本发明的固化性组合物是包含上述本发明的聚有机倍半硅氧烷作为必要成分的固化性组合物(固化性树脂组合物),其可以作为用于形成本发明的塑料镜片的硬涂层的硬涂剂而使用。对于使用本发明的固化性组合物作为硬涂剂在塑料镜片基材表面形成了硬涂层、并进一步在硬涂层上形成了蒸镀涂膜的塑料镜片而言,具有即使在90℃以上的高温下放置、或对塑料镜片施加机械应力也不会在蒸镀涂膜层、硬涂层确认到裂纹的优异的耐热性、耐久性。
如后所述,本发明的固化性组合物(硬涂剂)可以进一步包含固化催化剂(特别是光阳离子聚合引发剂)、表面调整剂或表面改性剂等其它成分。
在本发明的固化性组合物(硬涂剂)中,本发明的聚有机倍半硅氧烷可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。
本发明的固化性组合物(硬涂剂)中的本发明的聚有机倍半硅氧烷的含量(配合量)没有特别限定,相对于除溶剂等挥发成分以外的固化性组合物的固体成分总量(100重量%),优选为80重量%以上且低于100重量%。聚有机倍半硅氧烷的含量的下限值优选为85重量%,更优选为90重量%,进一步优选为94重量%,进一步优选为95重量%,特别优选为96重量%。通过使本发明的聚有机倍半硅氧烷的含量为80重量%以上(优选为85重量%以上、更优选为90重量%以上、进一步优选为94重量%以上、进一步优选为95重量%以上、特别优选为96重量%以上),存在固化物(硬涂层)的表面硬度、粘接性进一步提高,并且即使在将本发明的塑料镜片放置在高温环境中、或对塑料镜片施加了机械应力的情况下也不易在蒸镀涂膜上产生裂纹的倾向。另一方面,本发明的聚有机倍半硅氧烷的含量的上限值没有特别限定,优选低于100重量%,更优选为99.8重量%,进一步优选为99.5重量%。通过使本发明的聚有机倍半硅氧烷的含量低于100重量%(优选为99.8重量%以下、进一步优选为99.5重量%以下),可以含有固化催化剂,由此,具有能够使固化性组合物(硬涂剂)的固化更有效地进行的倾向。
相对于本发明的固化性组合物(硬涂剂)中包含的阳离子固化性化合物的总量(100重量%),本发明的聚有机倍半硅氧烷的比例没有特别限定,优选为80~100重量%,更优选为85~98重量%,进一步优选为90~95重量%。通过使本发明的聚有机倍半硅氧烷的含量为70重量%以上,存在固化物(硬涂层)的表面硬度、粘接性进一步提高的倾向。
本发明的固化性组合物(硬涂剂)优选进一步包含固化催化剂。其中,从能够进一步缩短直到不再发粘为止的固化时间的观点考虑,特别优选包含光阳离子聚合引发剂作为固化催化剂。
上述固化催化剂是能够引发或促进本发明的聚有机倍半硅氧烷等阳离子固化性化合物的阳离子聚合反应的化合物。作为上述固化催化剂,没有特别限定,可以列举例如:光阳离子聚合引发剂(光产酸剂)、热阳离子聚合引发剂(热产酸剂)等聚合引发剂。
作为上述光阳离子聚合引发剂,可以使用公知或惯用的光阳离子聚合引发剂,可以列举例如:锍盐(锍离子与阴离子的盐)、碘
作为上述锍盐,可以列举例如:[4-(4-联苯基硫基)苯基]-4-联苯基苯基锍三(五氟乙基)三氟磷酸盐、三苯基锍盐、三对甲苯基锍盐、三邻甲苯基锍盐、三(4-甲氧基苯基)锍盐、1-萘基二苯基锍盐、2-萘基二苯基锍盐、三(4-氟苯基)锍盐、三-1-萘基锍盐、三-2-萘基锍盐、三(4-羟基苯基)锍盐、二苯基[4-(苯硫基)苯基]锍盐、4-(对甲苯硫基)苯基二(对苯基)锍盐等三芳基锍盐;二苯基苯甲酰甲基锍盐、二苯基-4-硝基苯甲酰甲基锍盐、二苯基苄基锍盐、二苯基甲基锍盐等二芳基锍盐;苯基甲基苄基锍盐、4-羟基苯基甲基苄基锍盐、4-甲氧基苯基甲基苄基锍盐等单芳基锍盐;二甲基苯甲酰甲基锍盐、苯甲酰甲基四氢噻吩
作为上述二苯基[4-(苯硫基)苯基]锍盐,可以使用例如:二苯基[4-(苯硫基)苯基]锍六氟锑酸盐、二苯基[4-(苯硫基)苯基]锍六氟磷酸盐等市售品。
作为上述碘
作为上述硒
作为上述铵盐,可以列举例如:四甲基铵盐、乙基三甲基铵盐、二乙基二甲基铵盐、三乙基甲基铵盐、四乙基铵盐、三甲基正丙基铵盐、三甲基正丁基铵盐等四烷基铵盐;n,n-二甲基吡咯烷
作为上述
作为上述过渡金属配合物离子的盐,可以列举例如:(η5-环戊二烯基)(η6-甲苯)cr+、(η5-环戊二烯基)(η6-二甲苯)cr+等铬配合物阳离子的盐;(η5-环戊二烯基)(η6-甲苯)fe+、(η5-环戊二烯基)(η6-二甲苯)fe+等铁配合物阳离子的盐等。
作为构成上述盐的阴离子,可以列举例如:sbf6-、pf6-、bf4-、(cf3cf2)3pf3-、(cf3cf2cf2)3pf3-、(c6f5)4b-、(c6f5)4ga-、磺酸根阴离子(三氟甲磺酸根阴离子、五氟乙烷磺酸根阴离子、九氟丁烷磺酸根阴离子、甲磺酸根阴离子、苯磺酸根阴离子、对甲苯磺酸根阴离子等)、(cf3so2)3c-、(cf3so2)2n-、高卤酸根离子、卤代磺酸根离子、硫酸根离子、碳酸根离子、铝酸根离子、六氟铋酸根离子、羧酸根离子、芳基硼酸根离子、硫氰酸根离子、硝酸根离子等。
作为上述热阳离子聚合引发剂,可以列举例如:芳基锍盐、芳基碘
作为上述芳基锍盐,可以举出例如六氟锑酸盐等。在本发明的固化性组合物中,可以使用例如商品名“sp-66”、“sp-77”(以上为adeka公司制);商品名“san-aidsi-60l”、“san-aidsi-80l”、“san-aidsi-100l”、“san-aidsi-150l”(以上为三新化学工业株式会社制)等市售品。作为上述铝螯合物,可以列举例如:乙酰乙酸乙基铝二异丙酯、三(乙基乙酰乙酸基)铝等。另外,作为上述三氟化硼胺络合物,可以列举例如:三氟化硼单乙胺络合物、三氟化硼咪唑络合物、三氟化硼哌啶络合物等。
需要说明的是,在本发明的固化性组合物(硬涂剂)中,固化催化剂可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。
本发明的固化性组合物(硬涂剂)中的上述固化催化剂的含量(配合量)没有特别限定,相对于本发明的聚有机倍半硅氧烷100重量份,优选为0.01~10.0重量份,更优选为0.05~7.5重量份,进一步优选为0.1~6.0重量份(例如,0.3~6.0重量份)。通过使固化催化剂的含量为0.01重量份以上,具有可以使固化反应有效且充分地进行,固化物(硬涂层)的表面硬度、粘接性进一步提高的倾向。另一方面,通过使固化催化剂的含量为10.0重量份以下,具有固化性组合物(硬涂剂)的保存性进一步提高、或固化物(硬涂层)的着色受到抑制的倾向。
本发明的固化性组合物(硬涂剂)可以进一步包含除本发明的聚有机倍半硅氧烷以外的阳离子固化性化合物(有时称为“其它阳离子固化性化合物”)。作为其它阳离子固化性化合物,可以使用公知或惯用的阳离子固化性化合物,没有特别限定,可以列举例如:除本发明的聚有机倍半硅氧烷以外的环氧化合物(有时称为“其它环氧化合物”)、氧杂环丁烷化合物、乙烯基醚化合物等。需要说明的是,在本发明的固化性组合物(硬涂剂)中,其它阳离子固化性化合物可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。
作为上述其它环氧化合物,可以使用分子内具有1个以上环氧基(环氧环)的公知或惯用的化合物,没有特别限定,可以列举例如:脂环式环氧化合物(脂环式环氧树脂)、芳香族环氧化合物(芳香族环氧树脂)、脂肪族环氧化合物(脂肪族环氧树脂)等。
作为上述脂环式环氧化合物,可以举出分子内具有1个以上脂环和1个以上环氧基的公知或惯用的化合物,没有特别限定,可以列举例如:(1)分子内具有上述脂环环氧基的化合物;(2)环氧基直接以单键键合于脂环的化合物;(3)分子内具有脂环及缩水甘油醚基的化合物(缩水甘油醚型环氧化合物)等。
作为上述(1)分子内具有脂环环氧基的化合物,可以列举下述式(i)所示的化合物。
[化学式23]
上述式(i)中,y表示单键或连接基团(具有1个以上原子的二价基团)。作为上述连接基团,可以列举例如:二价的烃基、碳-碳双键的部分或全部经过了环氧化的亚烯基、羰基、醚键、酯键、碳酸酯基、酰胺基、这些基团中的多个连接而成的基团等。
作为上述二价的烃基,可以列举:碳原子数为1~18的直链或支链状的亚烷基、二价的脂环烃基等。作为碳原子数为1~18的直链或支链状的亚烷基,可以列举例如:亚甲基、甲基亚甲基、二甲基亚甲基、亚乙基、亚丙基、三亚甲基等。作为上述二价的脂环烃基,可以列举例如:1,2-亚环戊基、1,3-亚环戊基、环戊叉、1,2-亚环己基、1,3-亚环己基、1,4-亚环己基、环己叉等二价的亚环烷基(包括环烷叉)等。
作为上述碳-碳双键的部分或全部经过了环氧化的亚烯基(也称为“环氧化亚烯基”)中的亚烯基,可以列举例如:亚乙烯基、亚丙烯基、1-亚丁烯基、2-亚丁烯基、亚丁二烯基、亚戊烯基、亚己烯基、亚庚烯基、亚辛烯基等碳原子数2~8的直链或支链状的亚烯基等。特别是,作为上述环氧化亚烯基,优选为全部碳-碳双键经过了环氧化的亚烯基,更优选为全部碳-碳双键经过了环氧化的碳原子数2~4的亚烯基。
作为上述式(i)所示的脂环式环氧化合物的代表例,可以列举:(3,4,3’,4’-二环氧)联环己烷、下述式(i-1)~(i-10)所示的化合物等。需要说明的是,下述式(i-5)、(i-7)中的l、m分别表示1~30的整数。下述式(i-5)中的r’为碳原子数1~8的亚烷基,其中,优选为亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基等碳原子数1~3的直链或支链状的亚烷基。下述式(i-9)、(i-10)中的n1~n6分别表示1~30的整数。另外,作为上述式(i)所示的脂环式环氧化合物,其它可以列举例如:2,2-双(3,4-环氧环己基)丙烷、1,2-双(3,4-环氧环己基)乙烷、2,3-双(3,4-环氧环己基)环氧乙烷、双(3,4-环氧环己基甲基)醚等。
[化学式24]
[化学式25]
作为上述的(2)环氧基直接以单键键合于脂环的化合物,可以举出例如下述式(ii)所示的化合物等。
[化学式26]
式(ii)中,r”为从p元醇的结构式中除去p个羟基(-oh)而得到的基团(p价的有机基团),p、n分别表示自然数。作为p元醇[r”(oh)p],可以举出2,2-二(羟甲基)-1-丁醇等多元醇(碳原子数1~15的醇等)等。p优选为1~6,n优选为1~30。p为2以上时,各()内(外侧的括号内)的基团的n可以相同,也可以不同。作为上述式(ii)所示的化合物,具体可以举出2,2-二(羟甲基)-1-丁醇的1,2-环氧-4-(2-环氧乙烷基)环己烷加成物[例如,商品名“ehpe3150”(株式会社大赛璐制造)等]等。
作为上述的(3)分子内具有脂环及缩水甘油醚基的化合物,可以举出例如脂环式醇(特别是脂环式多元醇)的缩水甘油醚。更具体地,可以列举例如:将2,2-双[4-(2,3-环氧丙氧基)环己基]丙烷、2,2-双[3,5-二甲基-4-(2,3-环氧丙氧基)环己基]丙烷等双酚a型环氧化合物进行氢化而得到的化合物(氢化双酚a型环氧化合物);将双[邻,邻-(2,3-环氧丙氧基)环己基]甲烷、双[邻,对-(2,3-环氧丙氧基)环己基]甲烷、双[对,对-(2,3-环氧丙氧基)环己基]甲烷、双[3,5-二甲基-4-(2,3-环氧丙氧基)环己基]甲烷等双酚f型环氧化合物进行氢化而得到的化合物(氢化双酚f型环氧化合物);氢化联苯酚型环氧化合物;氢化苯酚酚醛清漆型环氧化合物;氢化甲酚酚醛清漆型环氧化合物;双酚a的氢化甲酚酚醛清漆型环氧化合物;氢化萘型环氧化合物;由三酚甲烷得到的环氧化合物的氢化环氧化合物;下述芳香族环氧化合物的氢化环氧化合物等。
作为上述芳香族环氧化合物,可以列举例如:通过双酚类[例如,双酚a、双酚f、双酚s、双酚芴等]与表卤醇的缩合反应得到的表双(epi-bis)型缩水甘油醚型环氧树脂;通过使这些epi-bis型缩水甘油醚型环氧树脂进一步与上述双酚类进行加成反应而得到的高分子量epi-bis型缩水甘油醚型环氧树脂;使酚类[例如,苯酚、甲酚、二甲苯酚、间苯二酚、邻苯二酚、双酚a、双酚f、双酚s等]与醛[例如,甲醛、乙醛、苯甲醛、羟基苯甲醛、水杨醛等]进行缩合反应而得到的多元醇类进一步与表卤醇进行缩合反应而得到的酚醛清漆/烷基型缩水甘油醚型环氧树脂;在芴环的9位键合有2个酚骨架、且在从这些酚骨架的羟基除去氢原子后的氧原子分别直接或经由亚烷基氧基键合有缩水甘油基的环氧化合物等。
作为上述脂肪族环氧化合物,可以列举例如:不具有环状结构的q元醇(q为自然数)的缩水甘油醚;一元或多元羧酸[例如,乙酸、丙酸、丁酸、硬脂酸、己二酸、癸二酸、马来酸、衣康酸等]的缩水甘油酯;环氧化亚麻籽油、环氧化大豆油、环氧化蓖麻油等具有双键的油脂的环氧化物;环氧化聚丁二烯等聚烯烃(包含聚烷基二烯)的环氧化物等。需要说明的是,作为上述不具有环状结构的q元醇,可以列举例如:甲醇、乙醇、1-丙醇、异丙醇、1-丁醇等一元醇;乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、二丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇等二元醇;甘油、双甘油、赤藓醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、山梨糖醇等三元以上的多元醇等。另外,q元醇可以为聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚烯烃多元醇等。
作为上述氧杂环丁烷化合物,可以举出在分子内具有1个以上氧杂环丁烷环的公知或惯用的化合物,没有特别限定,可以列举例如:3,3-双(乙烯氧基甲基)氧杂环丁烷、3-乙基-3-(羟甲基)氧杂环丁烷、3-乙基-3-(2-乙基己氧基甲基)氧杂环丁烷、3-乙基-3-[(苯氧基)甲基]氧杂环丁烷、3-乙基-3-(己氧基甲基)氧杂环丁烷、3-乙基-3-(氯甲基)氧杂环丁烷、3,3-双(氯甲基)氧杂环丁烷、1,4-双[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]苯、双{[1-乙基(3-氧杂环丁烷基)]甲基}醚、4,4’-双[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基甲基]双环己基、1,4-双[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基甲基]环己烷、1,4-双{〔(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基〕甲基}苯、3-乙基-3-{〔(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲氧基〕甲基}氧杂环丁烷、苯二亚甲基双氧杂环丁烷、3-乙基-3-{[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙氧基]甲基}氧杂环丁烷、氧杂环丁烷基倍半硅氧烷、苯酚酚醛清漆氧杂环丁烷等。
作为上述乙烯基醚化合物,可以使用分子内具有1个以上乙烯基醚基的公知或惯用的化合物,没有特别限定,可以列举例如:2-羟乙基乙烯基醚(乙二醇单乙烯基醚)、3-羟丙基乙烯基醚、2-羟丙基乙烯基醚、2-羟基异丙基乙烯基醚、4-羟丁基乙烯基醚、3-羟丁基乙烯基醚、2-羟丁基乙烯基醚、3-羟基异丁基乙烯基醚、2-羟基异丁基乙烯基醚、1-甲基-3-羟丙基乙烯基醚、1-甲基-2-羟丙基乙烯基醚、1-羟甲基丙基乙烯基醚、4-羟基环己基乙烯基醚、1,6-己二醇单乙烯基醚、1,6-己二醇二乙烯基醚、1,8-辛二醇二乙烯基醚、1,4-环己烷二甲醇单乙烯基醚、1,4-环己烷二甲醇二乙烯基醚、1,3-环己烷二甲醇单乙烯基醚、1,3-环己烷二甲醇二乙烯基醚、1,2-环己烷二甲醇单乙烯基醚、1,2-环己烷二甲醇二乙烯基醚、对二甲苯二醇单乙烯基醚、对二甲苯二醇二乙烯基醚、间二甲苯二醇单乙烯基醚、间二甲苯二醇二乙烯基醚、邻二甲苯二醇单乙烯基醚、邻二甲苯二醇二乙烯基醚、乙二醇二乙烯基醚、二乙二醇单乙烯基醚、二乙二醇二乙烯基醚、三乙二醇单乙烯基醚、三乙二醇二乙烯基醚、四乙二醇单乙烯基醚、四乙二醇二乙烯基醚、五乙二醇单乙烯基醚、五乙二醇二乙烯基醚、低聚乙二醇单乙烯基醚、低聚乙二醇二乙烯基醚、聚乙二醇单乙烯基醚、聚乙二醇二乙烯基醚、二丙二醇单乙烯基醚、二丙二醇二乙烯基醚、三丙二醇单乙烯基醚、三丙二醇二乙烯基醚、四丙二醇单乙烯基醚、四丙二醇二乙烯基醚、五丙二醇单乙烯基醚、五丙二醇二乙烯基醚、低聚丙二醇单乙烯基醚、低聚丙二醇二乙烯基醚、聚丙二醇单乙烯基醚、聚丙二醇二乙烯基醚、异山梨糖醇二乙烯基醚、氧杂降冰片烯二乙烯基醚、苯基乙烯基醚、正丁基乙烯基醚、异丁基乙烯基醚、辛基乙烯基醚、环己基乙烯基醚、对苯二酚二乙烯基醚、1,4-丁二醇二乙烯基醚、环己烷二甲醇二乙烯基醚、三羟甲基丙烷二乙烯基醚、三羟甲基丙烷三乙烯基醚、双酚a二乙烯基醚、双酚f二乙烯基醚、羟基氧杂降冰片烷甲醇二乙烯基醚、1,4-环己烷二醇二乙烯基醚、季戊四醇三乙烯基醚、季戊四醇四乙烯基醚、二季戊四醇五乙烯基醚、二季戊四醇六乙烯基醚等。
在本发明的固化性组合物(硬涂剂)中,优选在使用本发明的聚有机倍半硅氧烷的同时组合使用乙烯基醚化合物作为其它的阳离子固化性化合物。由此,具有固化物(硬涂层)的表面硬度进一步增高的倾向。特别是,在通过照射活性能量线(特别是紫外线)使本发明的固化性组合物(硬涂剂)固化的情况下,具有在降低活性能量线的照射量时也能够以优异的生产性(例如,不需要实施用于时效的热处理等)得到表面硬度非常高的固化物(硬涂层)的优点。因此,可以进一步提高具有固化物(硬涂层)的本发明的塑料镜片的生产线速度,从而进一步提高它们的生产性。
另外,作为其它阳离子固化性化合物,特别是在使用了分子内具有1个以上羟基的乙烯基醚化合物的情况下,具有可以得到表面硬度更高、而且耐热黄变性(不容易因加热而发生黄变的特性)优异的固化物(硬涂层)的优点。因此,可以得到具有更加高品质且高耐久性的固化物(硬涂层)的本发明的塑料镜片。分子内具有1个以上羟基的乙烯基醚化合物的分子内所具有的羟基数没有特别限定,优选为1~4个,更优选为1或2个。具体而言,作为分子内具有1个以上羟基的乙烯基醚化合物,可以列举例如:2-羟乙基乙烯基醚(乙二醇单乙烯基醚)、3-羟丙基乙烯基醚、2-羟丙基乙烯基醚、2-羟基异丙基乙烯基醚、4-羟丁基乙烯基醚、3-羟丁基乙烯基醚、2-羟丁基乙烯基醚、3-羟基异丁基乙烯基醚、2-羟基异丁基乙烯基醚、1-甲基-3-羟丙基乙烯基醚、1-甲基-2-羟丙基乙烯基醚、1-羟甲基丙基乙烯基醚、4-羟基环己基乙烯基醚、1,6-己二醇单乙烯基醚、1,8-辛二醇二乙烯基醚、1,4-环己烷二甲醇单乙烯基醚、1,3-环己烷二甲醇单乙烯基醚、1,2-环己烷二甲醇单乙烯基醚、对二甲苯二醇单乙烯基醚、间二甲苯二醇单乙烯基醚、邻二甲苯二醇单乙烯基醚、二乙二醇单乙烯基醚、三乙二醇单乙烯基醚、四乙二醇单乙烯基醚、五乙二醇单乙烯基醚、低聚乙二醇单乙烯基醚、聚乙二醇单乙烯基醚、三丙二醇单乙烯基醚、四丙二醇单乙烯基醚、五丙二醇单乙烯基醚、低聚丙二醇单乙烯基醚、聚丙二醇单乙烯基醚、季戊四醇三乙烯基醚、二季戊四醇五乙烯基醚等。
本发明的固化性组合物(硬涂剂)中的其它阳离子固化性化合物的含量(配合量)没有特别限定,相对于本发明的聚有机倍半硅氧烷和其它阳离子固化性化合物的总量(100重量%;阳离子固化性化合物的总量),优选为50重量%以下(例如,0~50重量%),更优选为30重量%以下(例如,0~30重量%),进一步优选为10重量%以下。通过使其它阳离子固化性化合物的含量为50重量%以下(特别为10重量%以下),具有固化物(硬涂层)的耐擦伤性进一步提高的倾向。另一方面,通过使其它阳离子固化性化合物的含量为10重量%以上,有时可以对固化性组合物(硬涂剂)、固化物(硬涂层)赋予希望的性能(例如,对固化性组合物的快速固化性、粘度调整等)。
本发明的固化性组合物(硬涂剂)中的乙烯基醚化合物(特别是分子内具有1个以上羟基的乙烯基醚化合物)的含量(配合量)没有特别限定,相对于本发明的聚有机倍半硅氧烷和其它阳离子固化性化合物的总量(100重量%;阳离子固化性化合物的总量),优选为0.01~10重量%,更优选为0.05~9重量%,进一步优选为1~8重量%。通过将乙烯基醚化合物的含量控制为上述范围,具有固化物(硬涂层)的表面硬度进一步增高,在降低了活性能量线(例如,紫外线)的照射量的情况下也会得到表面硬度非常高的固化物(硬涂层)的倾向。特别是通过将分子内具有1个以上羟基的乙烯基醚化合物的含量控制为上述范围,具有不仅固化物(硬涂层)的表面硬度变得特别高、而且其耐热黄变性也进一步提高的倾向。
为了提高表面平滑性,本发明的固化性组合物(硬涂剂)也可以包含流平剂。作为流平剂,只要具有降低表面张力的能力即可,可以使用惯用的流平剂。作为流平剂,从降低表面张力的能力优异的观点考虑,优选为有机硅类流平剂、氟类流平剂,特别优选为氟类流平剂。在本发明中,通过组合本发明的聚有机倍半硅氧烷和流平剂,可以提高表面平滑性,能够提高透明性、光泽(外观)、滑动性等。另外,通过使用特定量的特定流平剂,可以进一步提高表面硬度、耐擦伤性。
上述有机硅类流平剂是包含具有聚硅氧烷骨架的化合物的流平剂,作为聚有机硅氧烷骨架,与上述本发明的聚有机倍半硅氧烷同样地,为由m单元、d单元、t单元、q单元形成的聚有机硅氧烷即可,但通常可优选使用由d单元形成的聚有机硅氧烷。作为聚有机硅氧烷的有机基团,通常使用c1-4烷基、芳基,常用的是甲基、苯基(特别是甲基)。硅氧烷单元的重复数(聚合度)例如为2~3000,优选为3~2000,更优选为5~1000。
上述氟类流平剂是具有氟代脂肪族烃骨架的流平剂,作为氟代脂肪族烃骨架,可以列举例如:氟代甲烷、氟代乙烷、氟代丙烷、氟代异丙烷、氟代丁烷、氟代异丁烷、氟代叔丁烷、氟代戊烷、氟代己烷等氟代c1-10烷烃等。
这些氟代脂肪族烃骨架只要至少一部分氢原子被取代成了氟原子即可,从可以提高耐擦伤性、滑动性及防污性的观点考虑,优选为全部氢原子被取代成了氟原子的全氟脂肪族烃骨架。
另外,氟代脂肪族烃骨架也可以形成作为介入了醚键的重复单元的聚氟代亚烷基醚骨架。作为重复单元的氟代脂肪族烃基可以是选自氟代亚甲基、氟代亚乙基、氟代亚丙基、氟代亚异丙基等氟代c1-4亚烷基中的至少1种。聚氟代亚烷基醚单元的重复数(聚合度)例如为10~3000,优选为30~1000,更优选为50~500。
这些骨架中,优选与本发明的聚有机倍半硅氧烷的亲和性优异的聚有机硅氧烷骨架。
对于具有这样的骨架的流平剂而言,为了赋予各种功能性,可以具有水解缩合性基团、相对于环氧基的反应性基团、自由基聚合性基团、聚醚基、聚酯基、聚氨酯基等功能性基团。另外,有机硅类流平剂也可以具有氟代脂肪族烃基团,氟类流平剂也可以具有聚有机硅氧烷基团。
作为上述水解缩合性基团,可以列举例如:羟基甲硅烷基、三氯甲硅烷基等三卤代甲硅烷基、二氯甲基甲硅烷基等二卤代c1-4烷基甲硅烷基、二氯苯基甲硅烷基等二卤代芳基、氯二甲基甲硅烷基等氯二c1-4烷基甲硅烷基等卤代二c1-4烷基甲硅烷基、三甲氧基甲硅烷基、三乙氧基甲硅烷基等三c1-4烷氧基甲硅烷基、二甲氧基甲基甲硅烷基、二乙氧基甲基甲硅烷基等二c1-4烷氧基c1-4烷基甲硅烷基、二甲氧基苯基甲硅烷基、二乙氧基苯基甲硅烷基等二c1-4烷氧基芳基甲硅烷基、甲氧基二甲基甲硅烷基、乙氧基二甲基甲硅烷基等c1-4烷氧基二c1-4烷基甲硅烷基、甲氧基二苯基甲硅烷基、乙氧基二苯基甲硅烷基等c1-4烷氧基二芳基甲硅烷基、甲氧基甲基苯基甲硅烷基、乙氧基甲基苯基甲硅烷基等c1-4烷氧基c1-4烷基芳基甲硅烷基等。其中,从反应性等的观点考虑,优选为三甲氧基甲硅烷基等三c1-4烷氧基甲硅烷基。
作为上述相对于环氧基的反应性基团,可以列举例如:羟基、氨基、羧基、酸酐基(马来酸酐基等)、异氰酸酯基等。其中,从反应性等的观点考虑,常用的是羟基、氨基、酸酐基、异氰酸酯基等,从操作性、获取容易性等的观点考虑,优选为羟基。
作为上述自由基聚合性基团,可以列举例如:(甲基)丙烯酰氧基、乙烯基等。其中,常用的是(甲基)丙烯酰氧基。
作为上述聚醚基,可以列举例如:聚氧亚乙基、聚氧亚丙基、聚氧亚丁基、聚氧亚乙基-聚氧亚丙基等聚氧c2-4亚烷基等。在聚醚基中,氧亚烷基的重复数(加成摩尔数)例如为2~1000,优选为3~100,更优选为5~50。其中,优选为聚氧亚乙基、聚氧亚丙基等聚氧c2-3亚烷基(特别是聚氧亚乙基)。
作为上述聚酯基,可以列举例如:通过二羧酸(对苯二甲酸等芳香族羧酸、己二酸等脂肪族羧酸等)与二醇(乙二醇等脂肪族二醇等)的反应而形成的聚酯基、通过环状酯(例如,己内酯等内酯类)的开环聚合而形成的聚酯基等。
作为上述聚氨酯基,可以列举例如:惯用的聚酯型聚氨酯基、聚醚型聚氨酯基等。
相对于聚有机硅氧烷骨架或氟代脂肪族烃骨架,这些功能性基团可以通过直接键合而导入,也可以经由连接基团(例如,亚烷基、亚环烷基、醚基、酯基、酰胺基、氨基甲酸酯基、或将它们组合而成的连接基团等)而导入。
在这些功能性基团中,从能够与本发明的聚有机倍半硅氧烷反应来提高固化物(硬涂层)的硬度的观点考虑,优选为水解缩合性基团、相对于环氧基的反应性基团,特别优选为相对于环氧基的反应性基团(特别是羟基)。
需要说明的是,羟基可以是(聚)氧亚烷基[(聚)氧亚乙基等]的末端羟基。作为这样的流平剂,可以列举例如:在聚二甲基硅氧烷等聚有机硅氧烷骨架的侧链导入(聚)氧亚乙基等(聚)氧c2-3亚烷基而成的有机硅类流平剂(聚二甲基硅氧烷聚氧乙烯等)、在(聚)氧乙烯等(聚)氧c2-3烯烃骨架的侧链导入氟代脂肪族烃基而成的氟类流平剂(氟代烷基聚氧乙烯等)等。
作为上述有机硅类流平剂,可以使用市售的有机硅类流平剂,可以使用例如:商品名“byk-300”、“byk-301/302”、“byk-306”、“byk-307”、“byk-310”、“byk-315”、“byk-313”、“byk-320”、“byk-322”、“byk-323”、“byk-325”、“byk-330”、“byk-331”、“byk-333”、“byk-337”、“byk-341”、“byk-344”、“byk-345/346”、“byk-347”、“byk-348”、“byk-349”、“byk-370”、“byk-375”、“byk-377”、“byk-378”、“byk-uv3500”、“byk-uv3510”、“byk-uv3570”、“byk-3550”、“byk-silclean3700”、“byk-silclean3720”(以上为byk-chemiejapan株式会社制造);商品名“acfs180”、“acfs360”、“acs20”(以上为alginchemie公司制造);商品名“polyflowkl-400x”、“polyflowkl-400hf”、“polyflowkl-401”、“polyflowkl-402”、“polyflowkl-403”、“polyflowkl-404”(以上为共荣社化学株式会社制造);商品名“kp-323”、“kp-326”、“kp-341”、“kp-104”、“kp-110”、“kp-112”(以上为信越化学工业株式会社制造);商品名“lp-7001”、“lp-7002”、“8032additive”、“57additive”、“l-7604”、“fz-2110”、“fz-2105”、“67additive”、“8618additive”、“3additive”、“56additive”(以上为dowcorningtoray公司制造)等市售品。
作为上述氟类流平剂,可以使用市售的氟类流平剂,可以使用例如:商品名“optooldsx”、“optooldac-hp”(以上为daikinindustries公司制造);商品名“surflons-242”、“surflons-243”、“surflons-420”、“surflons-611”、“surflons-651”、“surflons-386”(以上为agcseimichemical公司制造);商品名“byk-340”(byk-chemiejapan株式会社制造);商品名“ac110a”、“ac100a”(以上为alginchemie公司制造);商品名“megafacf-114”“、megafacf-410”、“megafacf-444”、“megafacexptp-2066”、“megafacf-430”、“megafacf-472sf”、“megafacf-477”、“megafacf-552”、“megafacf-553”、“megafacf-554”、“megafacf-555”、“megafacr-94”、“megafacrs-72-k”、“megafacrs-75”、“megafacf-556”、“megafacexptf-1367”、“megafacexptf-1437”、“megafacf-558”、“megafacexptf-1537”(以上为dic株式会社制造);商品名“fc-4430”、“fc-4432”(以上为sumitomo3m公司制造);商品名“ftergent100”、“ftergent100c”、“ftergent110”、“ftergent150”、“ftergent150ch”、“ftergenta-k”、“ftergent501”、“ftergent250”、“ftergent251”、“ftergent222f”、“ftergent208g”、“ftergent300”、“ftergent310”、“ftergent400sw”(以上为neos公司制造);商品名“pf-136a”、“pf-156a”、“pf-151n”、“pf-636”、“pf-6320”、“pf-656”、“pf-6520”、“pf-651”、“pf-652”、“pf-3320”(以上为北村化学产业株式会社制造)等市售品。
这些流平剂可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。在这些流平剂中,从与本发明的聚有机倍半硅氧烷的亲和性优异、能够与环氧基反应、可以提高固化物(硬涂层)的硬度、外观的观点考虑,优选为具有羟基的有机硅类流平剂。
作为上述具有羟基的有机硅类流平剂,可以列举例如:在聚有机硅氧烷骨架(聚二甲基硅氧烷等)的主链或侧链导入聚醚基而得到的聚醚改性聚有机硅氧烷、在聚有机硅氧烷骨架的主链或侧链导入聚酯基而得到的聚酯改性聚有机硅氧烷、对(甲基)丙烯酸类树脂导入聚有机硅氧烷而得到的有机硅改性(甲基)丙烯酸类树脂等。在这些流平剂中,羟基可以具有聚有机硅氧烷骨架,也可以具有聚醚基、聚酯基、(甲基)丙烯酰基。作为这样的流平剂的市售品,可以使用例如商品名“byk-370”、“byk-silclean3700”、“byk-silclean3720”(以上为byk-chemiejapan株式会社制造)等。
相对于本发明的聚有机倍半硅氧烷100重量份,上述流平剂的比例例如为0.01~20重量份,优选为0.05~15重量份,更优选为0.1~10重量份,进一步优选为0.13~5重量份。流平剂的比例过少时,存在固化物(硬涂层)的表面平滑性降低的隐患,过多时,存在固化物(硬涂层)的表面硬度降低的隐患。
特别是,相对于本发明的聚有机倍半硅氧烷100重量份,有机硅类流平剂的比例例如为0.01~10重量份,优选为0.03~5重量份,更优选为0.05~3重量份,进一步优选为0.07~2重量份,特别优选为0.1~1.5重量份。另外,相对于本发明的聚有机倍半硅氧烷100重量份,具有羟基的有机硅类流平剂的比例例如为0.01~5重量份,优选为0.03~4重量份,更优选为0.05~3重量份,进一步优选为0.07~2重量份,特别优选为0.1~1.5重量份。
特别是,相对于本发明的聚有机倍半硅氧烷100重量份,氟类流平剂的比例例如为0.01~5重量份,优选为0.03~3重量份,更优选为0.05~2重量份,进一步优选为0.07~1重量份,特别优选为0.1~0.8重量份。将流平剂的比例调整为这些范围时,不仅能够提高固化物(硬涂层)的表面平滑性,而且还能够提高以往没有被认为是流平剂的功能的固化物(硬涂层)的表面硬度。
本发明的固化性组合物(硬涂剂)可以进一步包含以下的惯用添加剂作为其它任意成分(以下,称为“其它成分”):沉淀二氧化硅、湿法二氧化硅、气相二氧化硅、煅烧二氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化铝、玻璃、石英、硅铝酸盐、氧化铁、氧化锌等金属氧化物、碳酸钙、炭黑、碳化硅、氮化硅、氮化硼等无机性填充剂或无机性粒子、将这些填充剂用有机卤代硅烷、有机烷氧基硅烷、有机硅氮烷等有机硅化合物进行了处理而得到的无机性填充剂;有机硅树脂、环氧树脂、氟树脂等有机树脂微粉末;银、铜等导电性金属粉末等填充剂、固化助剂、溶剂(有机溶剂等)、稳定剂(抗氧剂、紫外线吸收剂、耐光稳定剂、热稳定剂、重金属钝化剂等)、阻燃剂(磷类阻燃剂、卤素类阻燃剂、无机类阻燃剂等)、阻燃助剂、补强材料(其它填充剂等)、成核剂、偶联剂(硅烷偶联剂等)、润滑剂、蜡、增塑剂、脱模剂、耐冲击改良剂、色相改良剂、透明化剂、流变调整剂(流动性改良剂等)、加工性改良剂、着色剂(染料、颜料等)、抗静电剂、分散剂、表面调整剂(消泡剂、沸泡防止剂等)、表面改性剂(助滑剂等)、消光剂、消泡剂、抑泡剂、脱泡剂、抗菌剂、防腐剂、粘度调整剂、增粘剂、光敏剂、发泡剂等惯用的添加剂。这些添加剂可以单独使用1种,或者组合2种以上使用。
本发明的固化性组合物(硬涂剂)中的其它成分的总含量(配合量)没有特别限定,相对于除溶剂等挥发成分以外的固化性组合物的固体成分总量(100重量%),优选为10重量%以下,更优选为5重量%以下,进一步优选为4重量%以下,进一步优选为3重量%以下,进一步优选为2重量%以下,特别优选为1重量%以下。其它成分的含量超过10重量%时,存在会导致固化物(硬涂层)的表面硬度、粘接性、耐光性(耐uv性)、机械特性(弯曲性等)、流动性等降低、或者在将本发明的塑料镜片放置在高温环境中或对塑料镜片施加机械应力的情况下容易在蒸镀涂膜、进而在硬涂层产生裂纹的倾向。
本发明的固化性组合物(硬涂剂)没有特别限定,可以在室温下或可以根据需要在加热下对上述各成分进行搅拌、混合来制备。需要说明的是,本发明的固化性组合物(硬涂剂)可以以将各成分预先混合而成的混合物直接使用的单组分型的组合物的形式来使用,也可以例如以将预先分别保管的2种以上成分在使用前按给定比例混合而使用的多组分型(例如,双组分型)组合物的形式来使用。
虽没有特别限定,但优选本发明的固化性组合物(硬涂剂)在常温(约25℃)下为液体。更具体来说,对于本发明的固化性组合物(硬涂剂)而言,作为稀释为溶剂20%的液体[特别是甲基异丁基酮的比例为20重量%的固化性组合物(溶液)]在25℃下的粘度,优选为300~20000mpa·s,更优选为500~10000mpa·s,进一步优选为1000~8000mpa·s。通过使上述粘度为300mpa·s以上,具有固化物(硬涂剂)的硬度进一步提高的倾向。另一方面,通过使上述粘度为20000mpa·s以下,具有固化性组合物(硬涂剂)的制备、操作变得容易,而且固化物(硬涂层)中不容易残留气泡的倾向。需要说明的是,本发明的固化性组合物(硬涂剂)的粘度可以使用粘度计(商品名“mcr301”、anton-paar公司制造)在摆动角5%、频率0.1~100(1/s)、温度:25℃的条件下测定。
[塑料镜片基材]
作为本发明的塑料镜片中使用的塑料镜片基材的塑料材料,可以没有特别限定地使用在镜片领域常用的塑料材料,可以列举例如:聚酰胺类树脂、聚碳酸酯类树脂、丙烯酸类树脂、烯丙基类树脂(二乙二醇双烯丙基碳酸酯均聚物或共聚物)、氨基甲酸酯类树脂、硫代氨基甲酸酯类树脂、其它树脂(硫醚类树脂、聚酯类树脂等)。特别是,从轻质性、结晶性、耐药品性(例如,耐醇性、耐dep(邻苯二甲酸二乙酯)性)、耐钻孔性(抗裂性)、光学特性(色差小、阿贝数高等)优异、并且即使在将本发明的塑料镜片放置在高温环境中或对塑料镜片施加了机械应力的情况下也不易在蒸镀涂膜、硬涂层产生裂纹的耐热性、耐久性优异的观点考虑,优选为聚酰胺类树脂。上述塑料材料可以单独使用,或者组合两种以上使用。
作为上述聚酰胺类树脂,可以列举:脂肪族聚酰胺类树脂(脂肪族聚酰胺)、脂环族聚酰胺类树脂(脂环族聚酰胺)、芳香族聚酰胺类树脂(芳香族聚酰胺)等。上述聚酰胺类树脂可以是均聚酰胺或共聚酰胺。
作为脂肪族聚酰胺,可以示例出:均聚酰胺,例如脂肪族二胺成分(四亚甲基二胺、六亚甲基二胺、十二烷二胺等c4-14亚烷基二胺等)与脂肪族二羧酸成分(己二酸、癸二酸、十二烷二酸等c6-14烷烃二羧酸等)的缩合物(例如,聚酰胺46、聚酰胺66、聚酰胺610、聚酰胺612、聚酰胺1010等)、内酰胺(ε-己内酰胺、ω-月桂内酰胺等碳原子数4~16左右的内酰胺等)或氨基羧酸(ε-氨基十一碳酸等碳原子数4~16左右的氨基羧酸等)的均聚酰胺(例如,聚酰胺6、聚酰胺11、聚酰胺12等)等;共聚酰胺,例如上述脂肪族二胺成分、脂肪族二羧酸成分、内酰胺及氨基羧酸等能够构成聚酰胺的单体成分共聚而成的共聚酰胺、例如6-氨基己酸与12-氨基十二碳酸的共聚物;6-氨基己酸、12-氨基十二碳酸、六亚甲基二胺及己二酸的共聚物;聚酰胺6/11、聚酰胺6/12、聚酰胺66/11、聚酰胺66/12等。
作为脂环族聚酰胺,可以举出以选自脂环族二胺及脂环族二羧酸中的至少一种作为构成成分的均聚酰胺或共聚酰胺等。作为脂环族二胺,可以列举:二氨基环己烷等二氨基c5-10环烷烃类;双(4-氨基环己基)甲烷、双(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷、2,2-双(4’-氨基环己基)丙烷等双(氨基c5-10环烷基)c1-6烷烃类等。脂环族二胺也可以具有烷基(甲基、乙基等c1-6烷基、优选为c1-4烷基、进一步优选为c1-2烷基)等取代基。另外,作为脂环族二羧酸,可以列举:环己烷-1,4-二羧酸、环己烷-1,3-二羧酸等c5-10环烷烃二羧酸类等。
对于脂环族聚酰胺而言,作为上述二胺成分及二羧酸成分,可以是在以脂环族二胺和/或脂环族二羧酸作为构成成分的同时,以脂肪族二胺(四亚甲基二胺、六亚甲基二胺、十二烷二胺等c4-14亚烷基二胺等)和/或脂肪族二羧酸(己二酸、癸二酸、十二烷二酸等c4-18烷烃二羧酸等)作为构成成分的树脂。
作为优选的脂环族聚酰胺,例如可以示例出:以脂环族二胺[例如,双(氨基c5-10环烷基)c1-6烷烃类、优选为双(氨基c6-8环烷基)c1-6烷烃类、进一步优选为双(氨基环己基)c1-3烷烃类]和脂肪族二羧酸(例如,c4-18烷烃二羧酸、优选为c6-16烷烃二羧酸类、进一步优选为c8-14烷烃二羧酸)作为构成成分的树脂(均聚酰胺或共聚酰胺)等。代表性的脂环族聚酰胺类树脂(以脂环族二胺和脂肪族二羧酸作为构成成分的脂环族聚酰胺类树脂)包括下述式(7)所示的脂环族聚酰胺等。
[化学式27]
(式中,x表示直接键合、亚烷基或亚烯基,r3及r4表示相同或不同的烷基,r及s表示0或1~4的整数,t及u表示1以上的整数。)
在上述式(7)中,作为以基x表示的亚烷基(或烷叉),可以列举:亚甲基、亚乙基、乙叉、亚丙基、丙烷-1,3-二基、2-丙叉、亚丁基等c1-6亚烷基(或烷叉),优选为c1-4亚烷基(或烷叉),进一步优选为c1-3亚烷基(或烷叉)。另外,作为以基x表示的亚烯基,可以列举:亚乙烯基、亚丙烯基等c2-6亚烯基,优选为c2-4亚烯基等。
在取代基r3及r4中,作为烷基,可以列举例如:甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基等c1-6烷基,优选为c1-4烷基,进一步优选为c1-2烷基(甲基、乙基等)。
这些取代基r3及r4的数量r及s可以从0或1~4的整数中选择,通常可以为0或1~3的整数,优选为0或1~2的整数,进一步优选为0或1。另外,取代基r3及r4的取代位置通常可以从相对于酰胺基为2位、3位、5位、6位中选择,可优选为2位、6位。
在上述式(7)中,t例如可以为4以上(例如,4~30左右),优选为6以上(例如,6~20左右),进一步优选为8以上(例如,8~15左右)。另外,在上述式(7)中,u(聚合度)例如可以为5以上(例如,10~1000左右),优选为10以上(例如,30~800左右),进一步优选为50以上(例如,100~500左右)。
需要说明的是,脂环族聚酰胺的透明性高,作为所谓的透明聚酰胺而已知。上述这样的脂环族聚酰胺类树脂可以从例如daicel-evonik公司获得例如“trogamid”、从ems-chemie公司获得“grilamid”等。脂环族聚酰胺类树脂可以单独使用,或者组合两种以上使用。
上述芳香族聚酰胺包括:二胺成分(例如,四亚甲基二胺、六亚甲基二胺、十二烷二胺等c4-14亚烷基二胺等脂肪族二胺)及二羧酸成分(例如,己二酸、癸二酸、十二烷二酸等c4-14烷烃二羧酸等脂肪族二羧酸)中的至少一种成分为芳香族成分的聚酰胺,例如,二胺成分为芳香族成分的聚酰胺[mxd-6等芳香族二胺(间苯二甲胺等)与脂肪族二羧酸的缩合物等]、二羧酸成分为芳香族成分的聚酰胺[脂肪族二胺(三甲基六亚甲基二胺等)与芳香族二羧酸(对苯二甲酸、间苯二甲酸等)的缩合物]等。
作为上述聚酰胺类树脂,可以使用:以二聚酸为二羧酸成分的均聚酰胺或共聚酰胺、使用少量的多官能性多胺和/或多元羧酸成分而导入了支链结构的聚酰胺、改性聚酰胺(n-烷氧基甲基聚酰胺等)等。另外,根据用途,聚酰胺类树脂也可以是热塑性弹性体。
这些聚酰胺类树脂可以单独使用,或者组合两种以上使用。
上述示例出的各种聚酰胺中,作为更优选适用于本发明的塑料镜片基材的聚酰胺类树脂,可以举出脂环族聚酰胺类树脂。
聚酰胺类树脂的数均分子量例如可以为6,000~300,000,优选为10,000~200,000,进一步优选为20,000~200,000左右。
聚酰胺类树脂只要能够确保透明性即可,可以是非晶性的,也可以具有结晶性。特别是,聚酰胺类树脂可以是具有微结晶性(例如,结晶度1~20%,优选为1~10%,进一步优选为1~8%左右)的聚酰胺类树脂(例如,上述式(1)所示的脂环族聚酰胺等上述脂环族聚酰胺类树脂)。结晶度可以通过惯用的热分析(差示扫描量热仪)求出,可以由上述聚酰胺类树脂的吸热峰面积(s)求出熔融热,从而求出结晶度。熔融热例如可以为30j/g以下(例如,1~30j/g左右),优选为20j/g以下(例如,2~20j/g左右),进一步优选为17j/g以下(3~17j/g左右)。
聚酰胺类树脂可以具有热熔融温度(或熔点),热熔融温度(tm)例如可以为100~300℃,优选为110~280℃,进一步优选为130~260℃左右。特别是,具有结晶性(特别是微结晶性)的聚酰胺类树脂的热熔融温度(tm)例如为150~300℃,优选为180~280℃,进一步优选为210~260℃左右。
与聚碳酸酯类树脂等相比,上述聚酰胺类树脂多数情况下具有高阿贝数。特别是由高阿贝数的聚酰胺类树脂形成的偏振膜用保护膜,可以效率良好地防止发生彩虹色的颜色不均。因此,聚酰胺类树脂的阿贝数可以从30以上(例如,32~65左右)、通常从35以上(例如,35~65左右)的范围选择,例如,可以为40以上(例如,40~60左右),优选为42以上(例如,42~58左右),进一步优选为44以上(例如,44~55左右)。
本发明的塑料镜片基材中使用的塑料材料可以包含各种添加剂,例如:稳定剂(热稳定剂、紫外线吸收剂、抗氧剂)、增塑剂、润滑剂、填充剂、着色剂、阻燃剂、抗静电剂等。
本发明的塑料镜片基材可以使用上述的塑料材料,利用公知的热成型技术、例如注射成型法、压缩成型法、传递模塑成型法、注射压缩成型法等来制造,可以优选通过注射成型法、注射压缩成型法等形成塑料镜片基材。注射成型可以通过在模具内将熔融的上述塑料材料的树脂或其组合物注射成型来进行。例如,具有曲面形状(例如,球面形状)的塑料镜片基材可以向凸面和/或凹面进行塑料材料的树脂的注射成型,通常,多数情况下向凹面侧进行树脂的注射成型。需要说明的是,注射成型可以按照惯用的方法进行,例如,可以根据树脂的种类,在200~350℃(优选为250~330℃)左右的温度下通过以50~200mpa左右的压力注射经熔融混炼后的热塑性树脂来进行。另外,可以对通过注射成型得到的成型体进行退火处理。利用注射压缩成型法时,由于在将熔融树脂注射至模具内之后可以在模具内对树脂施加压缩力,因此能够得到尺寸精度高的塑料镜片基材。
塑料镜片基材的厚度可以在通常的眼镜镜片所采用的范围内没有限定地进行设定,通常为1.0~3.0mm左右,但在矫正用镜片(称为rx)材料的情况下,为6.0~13.0mm左右。另外,塑料镜片基材的表面形状没有特别限定,可以是平面、凸面、凹面等任意形状。
另外,本发明的塑料镜片基材可以是偏光镜片。该偏光镜片的形态也没有特别限定,可以是单层的偏光镜片,也可以是多层层叠而成的形态。作为该偏光镜片,优选具有在偏振膜的至少一面层叠保护膜、且该保护膜由上述塑料材料的树脂(优选为聚酰胺类树脂)成型而成的构成。
作为上述偏振膜,没有特别限定,可以举出例如聚乙烯醇类偏振膜。该聚乙烯醇类偏振膜通常由聚乙烯醇类树脂膜和二色性物质(碘、二色性染料等)形成。聚乙烯醇类树脂可以是聚乙酸乙烯酯、乙酸乙烯酯与少量的共聚性单体(不饱和羧酸、不饱和磺酸、阳离子性单体等)的共聚物的皂化物、来自该皂化物的衍生物(甲醛化物、缩醛化物等)。具体而言,作为聚乙烯醇类树脂,可以示例出:聚乙烯醇、聚乙烯醇缩乙醛、聚乙烯醇缩丁醛等。聚乙烯醇类树脂的平均聚合度例如可以为1000~10000,优选为2000~7000,进一步优选为3000~5000左右。另外,聚乙烯醇类树脂的皂化度为85摩尔%以上,优选为90摩尔%以上(例如,90~100摩尔%),进一步优选为95摩尔%以上(例如,98~100摩尔%)左右。
偏振膜可以通过对聚乙烯醇类树脂膜实施溶胀处理、利用二色性物质的染色处理、交联处理、拉伸处理(倍率3~7倍左右的单向拉伸处理)等而得到。偏振膜的厚度例如可以为5~100μm(例如,10~80μm)左右。为了提高密合性,对偏振膜的表面可以实施各种表面处理(例如,电晕放电处理、等离子体处理、锚固涂层处理等)。
作为上述保护膜的成型方法,没有特别限定,通常可以通过使用了上述塑料材料(优选为聚酰胺类树脂)的熔融挤出成型法、溶液流延法等来进行。在熔融挤出成型法中,例如,可以用挤出机等将上述塑料材料的树脂熔融混合,从模头(例如,t型模头等)挤出成型,并进行冷却,由此制造保护膜。从保护膜的生产性的观点考虑,优选为熔融挤出成型法。将上述塑料材料熔融而进行成型(进行熔融成型)时的树脂温度通常可以在120~350℃左右的温度范围内选择。
上述保护膜的厚度可以根据用途而选择,没有特别限定,例如可以为20~1000μm,优选为30~800μm(例如,40~600μm),进一步优选为50~500μm(例如,100~300μm)左右。
为了赋予取向性,可以对上述保护膜进行拉伸处理。另外,为了提高密合性,可以对保护膜的表面实施各种表面处理(例如,电晕放电处理、等离子体处理、锚固涂层处理等)。
在上述偏光镜片中,保护膜通常可以隔着粘接剂层而层叠于偏振膜。即,上述偏光镜片可以由偏振膜和上述保护膜构成,所述保护膜隔着粘接剂层而层叠于该偏振膜的至少一面。
作为形成上述粘接剂层的粘接剂(或粘合剂),没有特别限定,可以列举惯用的粘接剂,例如丙烯酸类粘接剂、氨基甲酸酯类粘接剂、环氧类粘接剂等,只要是能够将上述偏振膜与偏振膜用保护膜充分粘接的粘接剂则可以任意使用。另外,粘接剂层可以包含各种添加剂、稳定剂(热稳定剂、紫外线吸收剂、抗氧剂等)、增塑剂、着色剂、阻燃剂、抗静电剂、粘度调整剂等。粘接剂层的厚度以固体成分换算例如可以在0.1~80μm左右的范围选择,通常为1~60μm,优选为2~50μm,进一步优选为5~40μm左右。
具有上述粘接剂层的偏光镜片可以通过使用上述粘接剂、在偏振膜的单面或双面层叠上述保护膜来制造。在该方法中,通常,在多数情况下将上述保护膜粘贴于偏振膜(偏振膜或片)的两面。可以在用粘接剂将偏振膜和上述保护膜粘贴后,于适当的温度(例如,30~70℃左右)进行时效处理。
需要说明的是,为了调整涂敷性,粘接剂可以包含有机溶剂,例如:烃类(己烷等脂肪族烃类、环己烷等脂环烃类、甲苯等芳香烃类)、卤代烃类、酯类(乙酸乙酯等)、酮类(丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮等)、醚类(二
上述偏光性镜片可以通过供于各种加工而进行成型(或成型加工)。特别是在太阳镜、眼镜等光学构件的用途中,多数情况下通过弯曲加工[曲面形状(例如,凸面状或球面形状(一面为凸面状、另一面为凹面状)等]进行成型加工来制造偏光镜片。
像这样地,上述偏光镜片可以为具有曲面形状的偏光镜片[或经弯曲加工(凸形状加工)的偏光镜片]。
在具有曲面形状的偏光镜片中,曲率半径没有特别限定,通常可以为20~140mm,优选为40~120mm,进一步优选为60~100mm左右。
具有曲面形状的偏光镜片可以通过在偏振膜的至少一面(特别是两面)层叠(通常使用粘接剂进行层叠)上述保护膜并进行弯曲加工(特别是通过热成型进行弯曲加工)而得到。弯曲加工(曲面形状加工)通常可以通过热成型来进行。热成型方法没有特别限定,可以列举:单曲面成型法、多曲面成型法(真空成型、自由吹塑成型、压空成型、热压成型等)等方法,特别优选的热成型方法是真空成型。通常,热成型温度在多数情况下为比构成保护膜的塑料材料的玻璃化转变温度tg低40~50℃的温度(通常为90℃)~(tg+20℃)左右的温度,例如,可以为90℃以上(例如,90~200℃),优选为100~190℃,进一步优选为110~160℃左右。
另外,上述的偏光镜片可以由在至少一个保护膜上具有热成型性树脂层的复合层叠体构成。该热成型性树脂层可以形成于保护膜的两面,也可以形成于单面。在成型或形成于单面的情况下,通常可以在保护膜的出射光侧(与眼邻接的一侧、内侧)形成热成型性树脂层。
热成型性树脂层可以按照日本专利第4764350号中记载的树脂、厚度、成型方法等来形成。
本发明的偏光镜片中的上述保护膜优选由聚酰胺类树脂形成。在保护膜由聚酰胺类树脂形成的情况下,设计性优异,而且成型加工性、机械特性(机械强度等)优异,例如,即使供于冲裁加工、冲孔加工等,也能够在不发生破裂、裂纹等的情况下成型。另外,在由聚酰胺类树脂(特别是脂环族聚酰胺类树脂)形成的情况下,耐药品性优异,例如,即使与包含增塑剂(邻苯二甲酸二乙酯等)的乙酸纤维素树脂制眼镜框等直接接触,也不会发生破裂等,耐久性高。
[硬涂层的形成]
本发明的塑料镜片中的硬涂层可以通过在将如上所述制备的本发明的固化性组合物(硬涂剂)涂布于上述塑料镜片基材的至少一面后使其固化而形成。
需要说明的是,本发明的塑料镜片中的本发明的硬涂层可以仅形成于上述塑料镜片基材的一个表面(单面),也可以形成于两个表面(双面)。
另外,对于本发明的塑料镜片中的本发明的硬涂层而言,在上述塑料镜片基材的各表面上,可以仅在一部分形成,也可以在整个面形成。
作为本发明的固化性组合物(硬涂剂)的涂布(涂敷)方法,可以通过浸涂法、旋涂法、喷涂法、流动法等公知的涂布方法将硬涂剂涂布于塑料镜片基材。涂布后的硬涂剂可以在根据需要将溶剂干燥而去除后,通过进行例如活性能量线的照射和/或加热而使其固化。
作为上述活性能量线,例如可以使用红外线、可见光、紫外线、x射线、电子束、α射线、β射线、γ射线等中的任意能量线。其中,从操作性优异的观点考虑,优选为紫外线。通过照射活性能量线使涂布的硬涂剂固化时的条件(活性能量线的照射条件等)可以根据照射的活性能量线的种类、能量、塑料镜片的形状、尺寸等而适当调整,没有特别限定,在照射紫外线的情况下,优选设为例如1~1000mj/cm2左右。需要说明的是,活性能量线的照射可以使用例如高压水银灯、超高压水银灯、氙灯、碳弧、金属卤化物灯、太阳光、led灯、激光器等。可以在照射活性能量线之后,进一步实施加热处理(退火、时效)而使固化反应进一步进行。
另一方面,通过加热使涂布的硬涂剂固化时的条件没有特别限定,例如,优选为30~200℃,更优选为50~190℃。固化时间可以适当设定。需要说明的是,作为对使用了硫代氨基甲酸酯类树脂作为上述塑料材料的塑料镜片基材进行涂敷时的固化温度,优选为130℃以下。在超过130℃的温度下使其固化时,存在导致塑料镜片基材发生变形、变色的可能性。
本发明的硬涂层的厚度(在塑料镜片基材的两面具有本发明的硬涂层的情况下,为各个硬涂层的厚度)没有特别限定,优选为1~200μm,更优选为3~150μm。特别是在本发明的硬涂层薄的情况(例如,厚度为5μm以下的情况)下,也能够保持表面的高硬度(例如,使铅笔硬度为h以上)。另外,在厚的情况(例如,厚度为50μm以上的情况)下,也不容易发生因固化收缩等而引发裂纹等不良情况,因此能够通过使膜变厚来显著提高铅笔硬度(例如,使铅笔硬度为9h以上)。
本发明的硬涂层的雾度没有特别限定,在50μm厚度的情况下,优选为1.5%以下,更优选为1.0%以下。需要说明的是,雾度的下限没有特别限定,例如为0.1%。特别是通过使雾度为1.0%以下,具有例如适合用于要求非常高的透明性的镜片的倾向。本发明的硬涂层的雾度可以按照jisk7136进行测定。
本发明的硬涂层的全光线透过率没有特别限定,在50μm厚度的情况下,优选为85%以上,更优选为90%以上。需要说明的是,全光线透过率的上限没有特别限定,例如为99%。通过使全光线透过率为85%以上,具有例如适合用于要求非常高的透明性的镜片的倾向。本发明的硬涂层的全光线透过率可以按照jisk7361-1进行测定。
[蒸镀涂膜的形成]
利用上述方法,可以在形成于塑料镜片基材上的硬涂层的表面形成蒸镀涂膜。
需要说明的是,本发明的塑料镜片中的本发明的蒸镀涂膜可以仅形成在上述硬涂层的一个表面(单面),也可以形成在两个表面(双面)。
另外,对于本发明的塑料镜片中的本发明的蒸镀涂膜而言,在上述硬涂层的各个表面上,可以仅在一部分形成,也可以在整个面形成。
上述蒸镀涂膜可以优选对上述硬涂层没有特别限制地适用公知的蒸镀涂膜处理来形成。作为蒸镀涂膜,没有特别限定,可以列举例如:防反射膜(ar涂膜)和镜面涂膜等。
ar涂膜是在硬涂层上由单层或多层的金属氧化物被膜构成的。作为金属氧化物的材质,通常可使用sio2、zro2,al2o3、tio2等。
镜面涂膜是在硬涂层上由多层的金属氧化物被膜及金属膜构成的。作为金属氧化物的材质,通常可以使用sio2、zro2,y2o3、tio2、nb2o5、al2o3、ta2o5等。作为金属膜的材质,可以列举:cr、ta、nb、ti、zr等,可以根据所要求的镜面的色调而使用上述材质。
金属氧化物被膜及金属膜等蒸镀涂膜的成膜方法可以采用例如真空蒸镀法、离子镀法、溅射法、cvd法、通过饱和溶液中的化学反应使其析出的方法等。在真空蒸镀法中,可以使用在蒸镀中同时照射离子束的离子束辅助法。
也可以在蒸镀涂膜的层间插入有机被膜。有机被膜的材质可以考虑硬涂层、蒸镀涂膜等的折射率而选择,除真空蒸镀法以外,还可以通过旋涂法、浸涂法等量产性优异的涂饰方法来成膜。
另外,在形成蒸镀涂膜时,优选预先进行硬涂层的表面处理。作为该表面处理的具体例,可以列举:酸处理、碱处理、紫外线照射处理、基于在氩气或氧气氛围中的高频放电的等离子体处理、氩、氧或氮等的离子束照射处理等。
本发明的塑料镜片的硬涂层表面的铅笔硬度没有特别限定,优选为h以上,更优选为2h以上,进一步优选为6h以上。需要说明的是,铅笔硬度可以按照jisk5600-5-4中记载的方法进行评价。
可以根据需要对本发明的塑料镜片的至少一面进一步实施各种公知的加工处理,例如,防雾处理、防污处理等,也可以将这些中的多种加工处理组合而进行处理。
防雾处理可以通过用亲水性树脂包覆表面来进行,防污处理可以通过用低表面张力的物质(有机硅类或含氟类物质)包覆表面来进行。
对于本发明的塑料镜片而言,由于硬涂层由包含本发明的聚有机倍半硅氧烷的固化性组合物(硬涂剂)的固化物形成,因此具有即使将塑料镜片放置在90℃以上的高温下也不会在蒸镀涂膜、进而在硬涂层产生裂纹的优异耐热性。同时,对于在施加弯曲、加压等机械应力的情况下产生的裂纹也具有优异的防止效果。
作为实用上的效果,可以举出即使在如上所述地将太阳镜遗忘在汽车车内的情况下也可以避免损伤的效果,能够避免其他由高温环境引起的严重损伤,从而提高利用价值。
进一步,被施加了硬涂膜和蒸镀涂膜的塑料镜片有时因弯曲、压缩等机械应力也容易发展成肉眼可见的裂纹,但本发明的塑料镜片相对于机械应力也具有显著的裂纹抑制效果。
对于由热应力引起的裂纹而言,可认为,在受到了由硬涂层与蒸镀涂膜层产生的热膨胀系数之差而引起的拉伸应力的情况下,首先会在蒸镀涂膜层产生微细的裂纹,在其传播至硬涂层的情况下会成为肉眼可见的裂纹,但在对镜片施加了机械性弯曲应力等的情况下,一定会在硬涂层和蒸镀涂膜层产生同种的拉伸应力,其结果,基于与热应力的情况相同的机理,本发明在机械应力下也具有显著的裂纹抑制效果。
对于机械应力的裂纹抑制效果在实用中可以举出很多优点。例如,在将镜片插入眼镜框时也具有显著的效果。特别是,在将太阳镜镜片插入乙酸纤维素树脂制眼镜框时,由于不像金属镜框那样具有调节螺丝,因此为了不使镜片产生裂纹,要求在将乙酸纤维素镜框加热而使其膨胀的状态下谨慎地插入。而对于本发明的塑料镜片的情况而言,即使在不对乙酸纤维素镜框进行加热而设法将镜片插入的情况下也可以防止裂纹的产生。此外,可以期待使用太阳镜时对于比较苛刻的使用环境也能够耐受的效果。
因此,本发明的塑料镜片在眼镜的镜片基材、例如太阳镜(包括带有度数的太阳镜)、护目镜等的光学用基材(或光学用构件)等中是有用的。特别是在本发明的塑料镜片的基材由聚酰胺类树脂(非晶性或结晶性聚酰胺类树脂、特别是具有微结晶性的脂环族聚酰胺类树脂)形成的情况下,由于成型加工性优异,因此对于眼镜(例如,无框眼镜)的镜片(偏光镜片)等是有用的。
实施例
以下,基于实施例对本发明更详细地进行说明,但本发明并不限定于这些实施例。需要说明的是,产物的分子量的测定通过alliancehplc系统2695(waters公司制造)、refractiveindexdetector2414(waters公司制造)、色谱柱:tskgelgmhhr-m×2(东曹株式会社制造)、保护柱:tskgelguardcolumnhhrl(东曹株式会社制造)、柱温箱:columnheateru-620(sugai公司制造)、溶剂:thf、测定条件:40℃进行。另外,产物中的t2体与t3体的比例[t3体/t2体]的测定通过利用jeoleca500(500mhz)的29si-nmr图谱测定来进行。
制备例1:硬涂液1的制备及硬涂膜的表面硬度、耐擦伤性评价
在安装有温度计、搅拌装置、回流冷凝器及氮气导入管的1000毫升烧瓶(反应容器)中于氮气流下投入2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷277.2毫摩(68.30g)、苯基三甲氧基硅烷3.0毫摩(0.56g)及丙酮275.4g,升温至50℃。向由此得到的混合物中花费5分钟滴加5%碳酸钾水溶液7.74g(以碳酸钾计为2.8毫摩),然后花费20分钟滴加水2800.0毫摩(50.40g)。需要说明的是,在滴加期间,未发生明显的温度上升。然后,保持50℃在氮气流下进行了5小时的缩聚反应。
然后,在将反应溶液冷却的同时投入甲基异丁基酮137.70g和5%食盐水100.60g。将该溶液转移至1l的分液漏斗,再次投入甲基异丁基酮137.70g,进行了水洗。在分液后,去除水层,对下层液进行水洗直到达到中性为止,在分取了上层液后,于1mmhg、50℃的条件下从上层液中蒸馏除去溶剂,得到了含有甲基异丁基酮25重量%的无色透明的液态产物(含有脂环环氧基的低分子量聚有机倍半硅氧烷)64.15g。
对产物进行了分析,结果是数均分子量为1884,分子量分散度为1.52。根据上述产物的29si-nmr图谱计算出的t2体与t3体的比例[t3体/t2体]为10.6。
在6cc的棕色样品瓶中加入上述得到的含有脂环环氧基的低分子量聚有机倍半硅氧烷1.09g[以含有mibk25重量%的物质计为0.82g]、商品名“wpi-124”(和光纯药工业株式会社制造、光产酸剂的50%溶液)13.2mg[以50%溶液计为13.2mg]、商品名“byk-307”(byk-chemie公司制造、流平剂)3.3mg、以及甲基异丁基酮0.28g,利用振动器进行搅拌混合,制作了固化性组合物(硬涂液1)。
使用线棒将上述得到的硬涂液1流延涂布在pet膜(商品名“a4300”、东洋纺株式会社制造)上,使得固化后的硬涂层的厚度为40μm,然后在120℃的烘箱内放置(预烘烤)10分钟,接着照射了紫外线(照射条件(照射量):430mj/cm2、照射强度:160w/cm2)。最后,在80℃下进行2小时热处理(时效),由此使上述硬涂液1的涂敷膜固化,制作了具有硬涂层的硬涂膜。
按照jisk5600-5-4对上述得到的硬涂膜中的硬涂层表面的铅笔硬度进行了评价,结果为9h。
另外,相对于上述得到的硬涂膜的表面(硬涂层的表面),在负载1000g/cm2下使#0000钢丝棉往复给定次数。每500次按照下述基准通过肉眼观察确认是否对表面造成了损伤,评价了耐擦伤性。
ok:在给定次数内未观察到损伤
ng:在给定次数内观察到了损伤
其结果是,500次为ok,1000次为ng。
制备例2:硬涂液2的制备及硬涂膜的表面硬度、耐擦伤性评价
使用在制备例1中制造的含有甲基异丁基酮25重量%的无色透明的液态产物(含有脂环环氧基的低分子量聚有机倍半硅氧烷)75g,为了提高分子量而进行了以下的操作。
在安装有温度计、搅拌装置、回流冷凝器及氮气导入管的1000毫升烧瓶(反应容器)中于氮气流下投入在制备例1中得到的包含含有脂环环氧基的低分子量聚有机倍半硅氧烷的混合物(75g),相对于含有脂环环氧基的低分子量聚有机倍半硅氧烷的净含量(56.2g),添加氢氧化钾100ppm(5.6mg)、水2000ppm(112mg),在于80℃下加热了3小时的时间点取样并测定了分子量,结果是,数均分子量mn提高到了4200,然后冷却至室温,添加甲基异丁基酮300ml,添加水300ml,通过反复进行水洗而去除碱成分后进行浓缩时,得到了含有甲基异丁基酮25重量%的无色透明的液态产物(本发明的含有脂环环氧基的高分子量聚有机倍半硅氧烷1)74.5g。
对产物进行了分析,结果是数均分子量为4200,分子量分散度为2.2。根据上述产物的29si-nmr图谱计算出的t2体与t3体的比例[t3体/t2体]为32。
在6cc的棕色样品瓶中加入上述得到的含有脂环环氧基的高分子量聚有机倍半硅氧烷1.09g[以含有mibk25重量%的物质计为0.82g]、商品名“wpi-124”(和光纯药工业株式会社制造、光产酸剂的50%溶液)13.2mg[以50%溶液计为13.2mg]、商品名“byk-307”(byk-chemie公司制造、流平剂)3.3mg、以及甲基异丁基酮0.28g,利用振动器进行搅拌混合,制作了固化性组合物(硬涂液2)。
使用线棒将上述得到的硬涂液2流延涂布在pet膜(商品名“a4300”、东洋纺株式会社制造)上,使得固化后的硬涂层的厚度为40μm,然后在120℃的烘箱内放置(预烘烤)10分钟,接着照射了紫外线(照射条件(照射量):430mj/cm2、照射强度:160w/cm2)。最后,在80℃下进行2小时热处理(时效),由此使上述硬涂液2的涂敷膜固化,制作了具有硬涂层的硬涂膜。
按照jisk5600-5-4对上述得到的硬涂膜中的硬涂层表面的铅笔硬度进行了评价,结果为9h。
另外,相对于上述得到的硬涂膜的表面(硬涂层的表面),在负载1000g/cm2下使#0000钢丝棉往复给定次数。每500次按照下述基准通过肉眼观察确认是否对表面造成了损伤,评价了耐擦伤性。
ok:在给定次数内未观察到损伤
ng:在给定次数内观察到了损伤
其结果是,500次为ok,1000次为ng。
比较制备例1:硬涂液3的制备及硬涂膜的表面硬度、耐擦伤性评价
在安装有温度计、搅拌装置、回流冷凝器及氮气导入管的1000毫升烧瓶(反应容器)中于氮气流下投入3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷300.0毫摩(70.9g)及丙酮283.6g,升温至50℃。向由此得到的混合物中花费5分钟滴加5%碳酸钾水溶液8.29g(以碳酸钾计为3.0毫摩),然后花费20分钟滴加水3000.0毫摩(54.00g)。需要说明的是,在滴加期间,未发生明显的温度上升。然后,保持50℃在氮气流下进行了5小时的缩聚反应。
然后,在将反应溶液冷却的同时投入甲基异丁基酮141.8g和5%食盐水104.2g。将该溶液转移至1l的分液漏斗,再次投入甲基异丁基酮141.8g,进行了水洗。在分液后,去除水层,对下层液进行水洗直至达到中性为止,在分取上层液后,于1mmhg、50℃的条件下从上层液中蒸馏除去溶剂,得到了含有甲基异丁基酮25重量%的无色透明的液态产物(含有缩水甘油基的低分子量聚有机倍半硅氧烷)67.40g。
对产物进行了分析,结果是数均分子量为1568,分子量分散度为1.36。根据上述产物的29si-nmr图谱计算出的t2体与t3体的比例[t3体/t2体]为17.1。
在6cc的棕色样品瓶中加入上述得到的含有缩水甘油基的低分子量聚有机倍半硅氧烷1.09g[以含有mibk25重量%的物质计为0.82g]、商品名“wpi-124”(和光纯药工业株式会社制造、光产酸剂的50%溶液)14.3mg[以50%溶液计为14.3mg]、商品名“byk-307”(byk-chemie公司制造、流平剂)3.6mg、以及甲基异丁基酮0.20g,利用振动器进行搅拌混合,制作了固化性组合物(硬涂液3)。
使用线棒将上述得到的硬涂液3流延涂布在pet膜(商品名“a4300”、东洋纺株式会社制造)上,使得固化后的硬涂层的厚度为40μm,然后在120℃的烘箱内放置(预烘烤)10分钟,接着照射了紫外线(照射条件(照射量):430mj/cm2、照射强度:160w/cm2)。最后,在80℃下进行2小时热处理(时效),由此使上述硬涂液3的涂敷膜固化,制作了具有硬涂层的硬涂膜。
按照jisk5600-5-4对上述得到的硬涂膜中的硬涂层表面的铅笔硬度进行了评价,结果为2h。
另外,相对于上述得到的硬涂膜的表面(硬涂层的表面),在负载1000g/cm2下使#0000钢丝棉往复给定次数。每10次按照下述基准通过肉眼观察确认是否对表面造成了损伤,评价了耐擦伤性。
ok:在给定次数内未观察到损伤
ng:在给定次数内观察到了损伤
其结果是,10次为ok,20次为ng。
实施例1:带ar涂层的硬涂镜片1的制造及热裂纹评价
(硬涂液4的制备)
在500cc的棕色样品瓶中加入利用与制备例1相同的方法得到的含有脂环环氧基的低分子量聚有机倍半硅氧烷54.7g[以含有mibk25重量%的物质计为41g]、商品名“san-aidsi-100”(三新化学工业株式会社制造、热阳离子聚合引发剂)1.0g、商品名“surflons-243”(agcseimichemical公司制造、氟类流平剂)0.25g、以及乙酸乙酯150g,利用振动器进行搅拌混合,制作了固化性组合物(硬涂液4)。
(硬涂镜片1的作成)
在注射成型机(sodicplastech公司制造tuparltr150s)中安装镜片用模具,对透明尼龙树脂(daicel-evonik公司制造的trogamidcx7323、折射率1.52)进行注射成型,制作了被涂层用塑料镜片1(76φmm、中心部厚度2.2mm、相当于曲率6曲线)。
通过浸渍法将上述得到的硬涂液4涂布在被涂层用塑料镜片1的凸面及凹面上,使得固化后的硬涂层的厚度为2.5μm,然后在100℃的烘箱内进行4小时热处理,由此制作了硬涂镜片1。
(防反射膜(ar涂膜)蒸镀)
将上述得到的硬涂镜片1设置于真空蒸镀装置,通过真空蒸镀法在凹面硬涂层上形成3层金属氧化物被膜(硬涂侧第1层:sio2层约64nm、第2层:zro2层约128nm、第3层:sio2层约64nm、总厚度:约256nm),制造了带ar涂层的硬涂镜片1。
(加热处理后的裂纹评价)
在90℃的电干燥机内对上述得到的带ar涂层的硬涂镜片1进行60分钟加热处理,在23℃室温环境中放置1小时,然后用镜片检查用led灯光源(株式会社永田制作所制造外观检查灯ns-100nw(y)照度设定30,000lx/200mm)进行了肉眼观察。其结果是未能在凹面部确认到裂纹。
利用横截面抛光机(crosssectionpolisher)装置(日本电子株式会社制造ib-09020cp)将加热处理后的带ar涂层的硬涂镜片1制作出截面,使用肖特基场发射扫描电子显微镜(日本电子株式会社制造jsm-7800)拍摄了截面的扫描电子显微镜(sem)照片。如图1所示。
实施例2:带ar涂层的硬涂镜片2的制造及热裂纹评价
(硬涂液5的制备)
在500cc的棕色样品瓶中加入利用与制备例2相同的方法得到的含有脂环环氧基的高分子量聚有机倍半硅氧烷54.7g[以含有mibk25重量%的物质计为41g]、商品名“san-aidsi-100”(三新化学工业株式会社制造、热阳离子聚合引发剂)1.0g、商品名“surflons-243”(agcseimichemical公司制造、氟类流平剂)0.25g、以及乙酸乙酯150g,利用振动器进行搅拌混合,制作了固化性组合物(硬涂液5)。
(硬涂镜片2的制作)
通过浸渍法将上述得到的硬涂液5涂布在利用与实施例1相同方法得到的被涂层用塑料镜片1的凸面及凹面上,使得固化后的硬涂层的厚度为2.5μm,然后在100℃的烘箱内进行4小时热处理,由此制作了硬涂镜片2。
(防反射膜(ar涂膜)蒸镀)
将上述得到的硬涂镜片2设置于真空蒸镀装置,通过真空蒸镀法在凹面硬涂层上形成3层金属氧化物被膜(硬涂侧第1层:sio2层约64nm、第2层:zro2层约128nm、第3层:sio2层约64nm、总厚度:约256nm),制造了带ar涂层的硬涂镜片2。
(加热处理后的裂纹评价)
在90℃的电干燥机内对上述得到的带ar涂层的硬涂镜片2进行60分钟加热处理,在23℃室温环境中放置1小时,然后用镜片检查用led灯光源(株式会社永田制作所制造外观检查灯ns-100nw(y)照度设定30,000lx/200mm)进行了肉眼观察。其结果是未能在凹面部确认到裂纹。
比较例1:带ar涂层的硬涂镜片3的制造及热裂纹评价
(硬涂液6的制备)
在安装有温度计、搅拌装置、回流冷凝器及氮气导入管的1000毫升烧瓶(反应容器)中于氮气流下投入甲基三乙氧基硅烷3摩尔(534g)、水9摩尔(162g)、以及0.1当量浓度盐酸0.05毫摩(0.5ml),充分混合后在80℃回流下进行4小时加热,最初的不均匀液体变成了透明的均匀层。接着,通过蒸馏将乙醇(包含一部水)排出而进行浓缩,制成固体成分50%的溶液,进一步在回流下熟化20小时。用薄型蒸发器以1分钟以内的短时间进行溶剂蒸发,得到了固体薄片状的溶剂可溶性的甲基三乙氧基硅烷的水解缩合物(含有甲基的聚有机倍半硅氧烷)。
在500毫升烧瓶中混合乙醇27g和去离子水3g,制备了10%含水乙醇,向其中加入上述得到的甲基三乙氧基硅烷的水解缩合物的固体薄片30g,一边剧烈搅拌,一边用约40分钟使其完全溶解,制备了甲基三乙氧基硅烷的水解缩合物的50%溶液。另外,依次加入乙醇23g、去离子水2g、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯的酚盐(强碱类固化剂)1g、以及商品名“ftergent100”(neos公司制造、氟类流平剂)1g、及乙酸13g,充分混合,制备了催化剂溶液。将上述的甲基三乙氧基硅烷的水解缩合物的50%溶液与催化剂溶液进行搅拌混合,制作了固化性组合物(硬涂液6)。
(硬涂镜片3的制作)
通过浸渍法将上述得到的硬涂液6涂布在利用与实施例1相同的方法得到的被涂层用塑料镜片1的凸面及凹面上,使得固化后的硬涂层的厚度为2.5μm,然后在100℃的烘箱内进行4小时热处理,由此制作了硬涂镜片3。
(防反射膜(ar涂膜)蒸镀)
将上述得到的硬涂镜片3设置于真空蒸镀装置,通过真空蒸镀法在凹面硬涂层上形成3层金属氧化物被膜(硬涂侧第1层:sio2层约64nm、第2层:zro2层约128nm、第3层:sio2层64nm、总厚度:约256nm),制造了带ar涂层的硬涂镜片3。
(加热处理后的裂纹评价)
在90℃的电干燥机内对上述得到的带ar涂层的硬涂镜片3进行60分钟加热处理,在23℃室温环境中放置1小时,然后用镜片检查用led灯光源(株式会社永田制作所制造外观检查灯ns-100nw(y)照度设定30,000lx/200mm)进行了肉眼观察。其结果是在凹面确认到了大量裂纹产生。
利用横截面抛光机装置(日本电子株式会社制造ib-09020cp)将加热处理后的带ar涂层的硬涂镜片3制作出截面,使用肖特基场发射扫描电子显微镜(日本电子株式会社制造jsm-7800)拍摄了截面的扫描电子显微镜(sem)照片,如图2、图3所示。
实施例3:带镜面涂膜的硬涂镜片1的制造及热裂纹评价
(镜面涂膜蒸镀)
对于实施例1中得到的硬涂镜片1,使用真空蒸镀装置在凸面硬涂层上形成蓝色镜面涂膜,制造了带镜面涂膜的硬涂镜片1。
(加热处理后的裂纹评价)
在90℃的电干燥机内对上述得到的带镜面涂膜的硬涂镜片1进行60分钟加热处理,在23℃室温环境中放置1小时,然后用镜片检查用led灯光源(株式会社永田制作所制造外观检查灯ns-100nw(y)照度设定30,000lx/200mm)进行了肉眼观察。其结果是在凸面、凹面部均未能确认到裂纹。
比较例2:带镜面涂膜的硬涂镜片2的制造及热裂纹评价
(镜面涂膜蒸镀)
对于比较例1中得到的硬涂镜片3,使用真空蒸镀装置在凸面硬涂层上形成蓝色镜面涂膜,制造了带镜面涂膜的硬涂镜片2。
(加热处理后的裂纹评价)
在90℃的电干燥机内对上述得到的带镜面涂膜的硬涂镜片2进行60分钟加热处理,在23℃室温环境中放置1小时,然后用镜片检查用led灯光源(株式会社永田制作所制造外观检查灯ns-100nw(y)照度设定30,000lx/200mm)进行了肉眼观察。其结果是在凸面确认到了大量裂纹产生。
实施例4:带ar涂层及镜面涂膜的硬涂镜片1的制造及加压裂纹评价(蒸镀涂膜的形成)
对于实施例1中得到的硬涂镜片1,使用真空蒸镀装置在凸面硬涂层上形成与实施例3相同的蓝色镜面涂膜,在凹面硬涂层上形成与实施例1相同的ar涂膜,制造了带ar涂层及镜面涂膜的硬涂镜片1。
(加压后的裂纹评价)
使用英国/欧州眼镜镜片标准en168:19954.1.1中规定的加压夹具(压力100n±2n、加压部前端钢球直径22mm),在23℃室温环境中将上述得到的带ar涂层及镜面涂膜的硬涂镜片1从凸面侧加压60秒钟,在23℃室温环境中放置24小时,然后用镜片检查用led灯光源(株式会社永田制作所制造外观检查灯ns-100nw(y)照度设定30,000lx/200mm)进行了肉眼观察。其结果是在凸面(镜面涂膜面)、凹面(ar涂层面)均未能确认到裂纹。
比较例3:带ar涂层及镜面涂膜的硬涂镜片2的制造及加压裂纹评价(蒸镀涂膜的形成)
对于比较例1中得到的硬涂镜片3,使用真空蒸镀装置等在凸面硬涂层上形成与实施例3相同的蓝色镜面涂膜,在凹面形成与实施例1相同的ar涂膜,制造了带ar涂层及镜面涂膜的硬涂镜片2。
(加压后的裂纹评价)
使用英国/欧州眼镜镜片标准en168:19954.1.1中规定的加压夹具(压力100n±2n、加压部前端钢球直径22mm),在23℃室温环境中将上述得到的带ar涂层及镜面涂膜的硬涂镜片2从凸面侧加压60秒钟,在23℃室温环境中放置24小时,然后用镜片检查用led灯光源(株式会社永田制作所制造外观检查灯ns-100nw(y)照度设定30,000lx/200mm)进行了肉眼观察。其结果是在凸面(镜面涂膜面)确认到了轻度的放射状裂纹,在凹面(ar涂层面)确认到了大量的放射状裂纹。
以下,记载上述说明的本发明的变形。
[1]一种塑料镜片,其具有塑料镜片基材、在该塑料镜片基材的至少一面形成的硬涂层、以及在该硬涂层的至少一面形成的蒸镀涂膜,其中,
该硬涂层是包含下述聚有机倍半硅氧烷的固化性组合物的固化物,
所述聚有机倍半硅氧烷具有下述式(1)所示的结构单元,
[化学式28]
[r1sio3/2](1)
[式(1)中,r1表示含有脂环环氧基(优选为3,4-环氧环己基)的基团。]
下述式(i)所示的结构单元(有时称为“t3体”)与下述式(ii)所示的结构单元(有时称为“t2体”)的摩尔比[式(i)所示的结构单元/式(ii)所示的结构单元](有时记载为[t3体/t2体])为5以上且500以下,
[化学式29]
[rasio3/2](i)
[式(i)中,ra表示含有脂环环氧基(优选为3,4-环氧环己基)的基团、取代或非取代的芳基、取代或非取代的芳烷基、取代或非取代的环烷基、取代或非取代的烷基、取代或非取代的烯基、或氢原子。]
[化学式30]
[rbsio2/2(orc)](ii)
[式(ii)中,rb表示含有脂环环氧基(优选为3,4-环氧环己基)的基团、取代或非取代的芳基、取代或非取代的芳烷基、取代或非取代的环烷基、取代或非取代的烷基、取代或非取代的烯基、或氢原子。rc表示氢原子或碳原子数1~4的烷基。]
相对于硅氧烷结构单元的总量(100摩尔%),上述式(1)所示的结构单元及下述式(4)所示的结构单元的比例为55~100摩尔%,
[化学式31]
[r1sio2/2(orc)](4)
[式(4)中,r1与式(1)中的r1相同。rc与式(ii)中的rc相同。]
所述聚有机倍半硅氧烷的数均分子量为1000~50000,分子量分散度(重均分子量/数均分子量)为1.0~4.0。
[2]根据上述[1]所述的塑料镜片,其中,上述聚有机倍半硅氧烷进一步具有下述式(2)所示的结构单元。
[化学式32]
[r2sio3/2](2)
[式(2)中,r2表示取代或非取代的芳基、取代或非取代的芳烷基、取代或非取代的环烷基、取代或非取代的烷基、或者取代或非取代的烯基。]
[3]根据上述[2]所述的塑料镜片,其中,上述r2为取代或非取代的芳基(优选为苯基)。
[4]根据上述[1]~[3]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述含有脂环环氧基的基团是下述式(1a)所示的基团、或者下述式(1b)所示的基团。
[化学式33]
[式(1a)中,r1a表示直链或支链状的亚烷基(优选为亚乙基、三亚甲基、更优选为亚乙基)。]
[化学式34]
[式(1b)中,r1b表示直链或支链状的亚烷基(优选为亚乙基、三亚甲基、更优选为亚乙基)。]
[5]根据上述[4]所述的塑料镜片,其中,上述r1是上述式(1a)所示的基团中r1a为亚乙基的基团[其中优选为2-(3,4-环氧环己基)乙基]。
[6]根据上述[1]~[5]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述[t3体/t2体]为5以上且低于20。
[7]根据上述[6]所述的塑料镜片,其中,上述[t3体/t2体]的下限值为6(优选为7)。
[8]根据上述[6]或[7]所述的塑料镜片,其中,上述[t3体/t2体]的上限值为18(优选为16,更优选为14)。
[9]根据上述[1]~[5]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述[t3体/t2体]为20以上且500以下。
[10]根据上述[9]所述的塑料镜片,其中,上述[t3体/t2体]的下限值为21(优选为23,更优选为25)。
[11]根据上述[9]或[10]所述的塑料镜片,其中,上述[t3体/t2体]的上限值为100(优选为50,更优选为40)。
[12]根据上述[1]~[11]中任一项所述的塑料镜片,其中,相对于上述聚有机倍半硅氧烷的硅氧烷结构单元的总量(100摩尔%),上述式(1)所示的结构单元及上述式(4)所示的结构单元的比例(总量)为65~100摩尔%(优选为80~99摩尔%)。
[13]根据上述[1]~[12]中任一项所述的塑料镜片,其中,相对于上述聚有机倍半硅氧烷的硅氧烷结构单元的总量(100摩尔%),上述式(2)所示的结构单元及上述式(5)所示的结构单元的比例(总量)为0~70摩尔%(优选为0~60摩尔%,更优选为0~40摩尔%,特别优选为1~15摩尔%)。
[14]根据上述[1]~[13]中任一项所述的塑料镜片,其中,相对于上述聚有机倍半硅氧烷的硅氧烷结构单元的总量(100摩尔%),上述式(1)所示的结构单元、上述式(2)所示的结构单元、上述式(4)所示的结构单元、以及上述式(5)所示的结构单元的比例(总量)为60~100摩尔%(优选为70~100摩尔%,更优选为80~100摩尔%)。
[15]根据上述[1]~[8]、[12]~[14]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述聚有机倍半硅氧烷的数均分子量(mn)为1000~3000(优选为1000~2800,更优选为1100~2600)。
[16]根据上述[1]~[5]、[9]~[14]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述聚有机倍半硅氧烷的数均分子量(mn)为2500~50000(优选为2800~10000,更优选为3000~8000)。
[17]根据上述[1]~[8]、[9]~[15]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述聚有机倍半硅氧烷的分子量分散度(mw/mn)为1.0~3.0(优选为1.1~2.0,更优选为1.2~1.9)。
[18]根据上述[1]~[5]、[9]~[14]、[16]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述聚有机倍半硅氧烷的分子量分散度(mw/mn)为1.1~3.0(优选为1.2~2.5)。
[19]根据上述[1]~[18]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述聚有机倍半硅氧烷在空气氛围中的5%失重温度(td5)为330℃以上(例如,330~450℃,优选为340℃以上,更优选为350℃以上)。
[20]根据上述[1]~[19]中任一项所述的塑料镜片,其中,相对于除挥发成分以外的固化性组合物的固体成分总量(100重量%),上述固化性组合物中的上述聚有机倍半硅氧烷的含量(配合量)为80重量%以上(优选为85重量%以上,更优选为90重量%以上,进一步优选为94重量%以上,进一步优选为95重量%以上,特别优选为96重量%以上)。
[21]根据上述[1]~[20]中任一项所述的塑料镜片,其中,相对于除挥发成分以外的固化性组合物的固体成分总量(100重量%),上述固化性组合物中的上述聚有机倍半硅氧烷的含量(配合量)低于100重量%(优选为99.8重量%以下,更优选为99.5重量%以下)。
[22]根据上述[1]~[21]中任一项所述的塑料镜片,其中,相对于上述固化性组合物中包含的阳离子固化性化合物的总量(100重量%),上述聚有机倍半硅氧烷的比例为80~100重量%(优选为85~98重量%,更优选为90~95重量%)。
[23]根据上述[1]~[22]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述固化性组合物进一步包含固化催化剂。
[24]根据上述[23]所述的塑料镜片,其中,上述固化催化剂是光阳离子聚合引发剂。
[25]根据上述[23]所述的塑料镜片,其中,上述固化催化剂是热阳离子聚合引发剂。
[26]根据上述[23]~[25]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述固化性组合物中的上述固化催化剂的含量(配合量)相对于上述聚有机倍半硅氧烷100重量份为0.01~10.0重量份(优选为0.05~7.5重量份,更优选为0.1~6.0重量份,进一步优选为0.3~6.0重量份)。
[27]根据上述[1]~[26]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述固化性组合物进一步包含乙烯基醚化合物。
[28]根据上述[1]~[27]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述固化性组合物进一步包含分子内具有羟基的乙烯基醚化合物。
[29]根据上述[1]~[28]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述固化性组合物进一步包含流平剂。
[30]根据上述[29]所述的塑料镜片,其中,上述流平剂为选自有机硅类流平剂及氟类流平剂中的至少1种(优选为氟类流平剂)。
[31]根据上述[29]或[30]所述的塑料镜片,其中,相对于上述聚有机倍半硅氧烷100重量份,上述流平剂的比例为0.01~20重量份(优选为0.05~15重量份,更优选为0.1~10重量份,进一步优选为0.13~5重量份)。
[32]根据上述[1]~[31]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述塑料镜片基材包含选自聚酰胺类树脂、聚碳酸酯类树脂、丙烯酸类树脂、烯丙基类树脂、氨基甲酸酯类树脂、及硫代氨基甲酸酯类树脂中的至少1种树脂。
[33]根据上述[32]所述的塑料镜片,其中,上述塑料镜片基材包含聚酰胺类树脂。
[34]根据上述[32]或[33]所述的塑料镜片,其中,上述聚酰胺类树脂为选自脂肪族聚酰胺类树脂、脂环族聚酰胺类树脂及芳香族聚酰胺类树脂中的至少1种(优选为脂环族聚酰胺类树脂)。
[35]根据上述[34]所述的塑料镜片,其中,上述脂环族聚酰胺类树脂包含下述式(7)所示的脂环族聚酰胺。
[化学式35]
(式中,x表示直接键合、亚烷基或亚烯基,r3及r4表示相同或不同的烷基,r及s为0或1~4的整数,t及u表示1以上的整数。)
[36]根据上述[32]~[35]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述聚酰胺类树脂的数均分子量为6,000~300,000(优选为10,000~200,000,进一步优选为20,000~200,000)。
[37]根据上述[32]~[36]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述聚酰胺类树脂的结晶度为1~20%(优选为1~10%,进一步优选为1~8%)。
[38]根据上述[32]~[37]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述聚酰胺类树脂的热熔融温度(tm)为100~300℃(优选为110~280℃,更优选为130~260℃)。
[39]根据上述[32]~[38]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述聚酰胺类树脂的阿贝数为30以上(例如,32~65左右)(优选为35以上(例如,35~65左右),更优选为40以上(例如,40~60左右),进一步优选为42以上(例如,42~58左右),特别优选为44以上(例如,44~55左右))。
[40]根据上述[1]~[39]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述塑料镜片基材是偏光镜片。
[41]根据上述[1]~[40]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述塑料镜片基材是具有偏振膜、和层叠于该偏振膜的至少一面的保护膜的偏光镜片,
且该保护膜包含选自聚酰胺类树脂、聚碳酸酯类树脂、丙烯酸类树脂、烯丙基类树脂、氨基甲酸酯类树脂、及硫代氨基甲酸酯类树脂中的至少1种树脂。
[42]根据上述[41]所述的塑料镜片,其中,上述保护膜包含聚酰胺类树脂。
[43]根据上述[41]或[42]所述的塑料镜片,其中,上述偏振膜是聚乙烯醇类偏振膜。
[44]根据上述[1]~[43]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述硬涂层的厚度为1~200μm(优选为3~150μm)。
[45]根据上述[1]~[44]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述硬涂层的雾度在50μm厚度的情况下为1.5%以下(优选为1.0%以下)。
[46]根据上述[1]~[45]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述硬涂层的全光线透过率在50μm厚度的情况下为85%以上(优选为90%以上)。
[47]根据上述[1]~[46]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述硬涂层表面的铅笔硬度为h以上(优选为2h以上,进一步优选为6h以上)。
[48]根据上述[1]~[47]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述蒸镀涂膜是镜面涂膜。
[49]根据上述[1]~[47]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述蒸镀涂膜是防反射膜。
[50]根据上述[1]~[49]中任一项所述的塑料镜片,其中,上述蒸镀涂膜是多个无机层的层叠体。
[51]根据上述[1]~[50]中任一项所述的塑料镜片,其是眼镜或太阳镜用镜片。
[52]一种眼镜或太阳镜,其具有上述[51]所述的塑料镜片。
工业实用性
本发明的塑料镜片作为眼镜的镜片基材、例如太阳镜(包括带有度数的太阳镜)、护目镜等的光学用基材(或光学用构件)等是有用的。