(57)【要約】
2017538007.tif 000007  ポリマーであって、（ａ）２−ビニルピリジンの重合単位と、（ｂ）メチルメタクリレート、式（Ｉ）の化合物であって、式中、Ｒ１は、水素またはメチルであり、Ｒ２は、Ｃ６−Ｃ２０脂肪族多環式置換基である、化合物、またはこれらの組み合わせの重合単位と、を含む、ポリマー。【選択図】なし
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）２−ビニルピリジンの重合単位と、（ｂ）（ｉ）メチルメタクリレート、（ｉｉ）式（Ｉ）の化合物であって、
【化１】
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式中、Ｒ１が、水素またはメチルであり、Ｒ２が、Ｃ６−Ｃ２０脂肪族多環式置換基である、化合物、または（ｉｉｉ）これらの組み合わせの重合単位と、を含む、ポリマー。
【請求項２】
Ｒ２が、架橋多環式置換基である、請求項１に記載のポリマー。
【請求項３】
Ｒ２が、Ｃ７−Ｃ１５架橋多環式置換基である、請求項２に記載のポリマー。
【請求項４】
Ｒ１が、メチルである、請求項３に記載のポリマー。
【請求項５】
１０〜８０重量％の２−ビニルピリジンの重合単位と、２０〜９０重量％のメチルメタクリレートの重合単位と、を含む、請求項３に記載のポリマー。
【請求項６】
Ｒ１が、メチルである、請求項５に記載のポリマー。
【請求項７】
４５〜８５重量％の２−ビニルピリジンの重合単位と、１５〜５５重量％の前記式（Ｉ）の化合物の重合単位と、を含む、請求項３に記載のポリマー。
【請求項８】
Ｒ１が、メチルである、請求項４に記載のポリマー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極めて低い光弾性定数を有するポリマーに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリマー材料は、レンズ、光学フィルム、コンパクトディスク、及び表示デバイスなどの様々な光学用途において幅広く使用されている。しかしながら、ポリマーは、応力の適用下で光弾性複屈折を呈する傾向にあり、これは、多くの光学用途へのポリマーの利用にとって深刻な欠点となり得る。ほとんどのポリマーは、少なくとも４ブルースター（Ｂｒ、１Ｂｒ＝１×１０−１２Ｐａ−１）の大きさ（絶対値）を有する光弾性定数（Ｃｐ）を有する。したがって、この制限を克服するために、低い光弾性複屈折を呈するポリマーが必要とされる。メチルメタクリレートと、ベンジルメタクリレートと、２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレートとの低複屈折ターポリマーが、Ｔａｇａｙａ  ｅｔ  ａｌ．，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，２００６，ｖｏｌ．３９，ｐｐ．３０１９−２３に報告された。しかしながら、この参考文献は、本明細書に記載されるポリマー組成物は開示しない。
【発明の概要】
【０００３】
本発明は、ポリマーであって、（ａ）２−ビニルピリジンの重合単位と、（ｂ）（ｉ）メチルメタクリレート、（ｉｉ）式（Ｉ）の化合物であって、
【０００４】
【化１】
2017538007.tif 000003
【０００５】
式中、Ｒ１が、水素またはメチルであり、Ｒ２が、Ｃ６−Ｃ２０脂肪族多環式置換基である、化合物、または（ｉｉｉ）これらの組み合わせの重合単位と、を含む、ポリマーを提供する。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
別段明記されない限り、パーセンテージは重量パーセンテージ（重量％）であり、温度は℃である。別段明記されない限り、操作は室温（２０〜２５℃）で実行した。沸点は、大気圧（約１０１ｋＰａ）で測定する。
【０００７】
光弾性効果誘起複屈折は、材料の光弾性定数（Ｃｐ）、及び材料に適用される応力の量（σ）によって決定される。光弾性定数は、応力誘起複屈折と、適用される応力が材料中の小程度の弾性変形のみを誘起する条件下でガラス状材料上に適用される応力の大きさとの割合を計算することによって決定される。材料の光弾性複屈折は、その材料の固有複屈折（Δｎ０）とは異なる。固有複屈折とは、例えば、材料を一方向に一軸延伸することによって、材料が一方向に完全に配向されるとき、それが呈する複屈折の量を指す。正の固有複屈折の材料は、他の２つの方向、ｙ及びｚの屈折率ｎｙ及びｎｚよりも大きい、材料がそれに沿って完全に配向されるｘ方向の屈折率（ｎｘ）を有し、ｘ、ｙ、ｚは、互いに対して相互に直交する３つの異なる方向を表す。逆に、負の固有複屈折の材料は、他の２つの方向、ｙ及びｚの屈折率よりも小さい、材料がそれに沿って完全に配向されるｘ方向の屈折率を有する。正の固有複屈折型の材料は常に、正の光弾性型である傾向にある一方で、負の固有複屈折の材料は、負の光弾性型または正の光弾性型のいずれであってもよい。
【０００８】
光弾性定数は、各材料の固有特性であり、正または負の値を有し得る。したがって、材料は、正の光弾性定数を有する一方の群、及び負の光弾性定数を有する他方の群の２つの群に分けられる。正の光弾性定数を有する材料は、材料がｘ方向に沿った小程度の一軸引張応力に供されるとき、正の複屈折（すなわち、ｎｘ＞ｎｙ）を呈する傾向にある。逆に、負の光弾性定数を有する材料は、材料がｘ方向に沿った小程度の一軸引張応力に供されるとき、負の複屈折（すなわち、ｎｘ＜ｎｙ）を呈するだろう。
【０００９】
遅延は、材料のシート中の複屈折の尺度である。それは、Δｎとシートの厚さとの積として定義され、Δｎは、ｎｘとｎｙとの差の絶対値である。
【００１０】
好ましくは、ポリマーの総重量に基づく、ポリマー中のメチルメタクリレート（ＭＭＡ）の重合単位の量は、２０〜９０重量％；好ましくは少なくとも２５重量％、好ましくは少なくとも３０重量％、好ましくは少なくとも３５重量％、好ましくは少なくとも４０重量％、好ましくは少なくとも４５重量％、好ましくは少なくとも５０重量％、好ましくは少なくとも５５重量％；好ましくは８５重量％以下、好ましくは８０重量％以下、好ましくは７５重量％以下である。好ましくは、ポリマーの総重量に基づく、ポリマー中の２−ビニルピリジン（２−ＶＰ）の重合単位の量は、１０〜８０重量％；好ましくは少なくとも１５重量％、好ましくは少なくとも２０重量％、好ましくは少なくとも２５重量％；好ましくは７５重量％以下、好ましくは７０重量％以下、好ましくは６５重量％以下、好ましくは６０重量％以下、好ましくは５５重量％以下、好ましくは５０重量％以下、好ましくは４５重量％以下である  好ましくは、ポリマーの総重量に基づく、ポリマー中の式（Ｉ）の化合物の重合単位の量は、１５〜９０重量％；好ましくは少なくとも２０重量％、好ましくは少なくとも２５重量％、好ましくは少なくとも３０重量％、好ましくは少なくとも３５重量％、好ましくは少なくとも４０重量％、好ましくは少なくとも４５重量％；好ましくは８０重量％以下、好ましくは７０重量％以下、好ましくは６５重量％以下、好ましくは６０重量％以下、好ましくは５５重量％以下、好ましくは５０重量％以下、好ましくは４５重量％以下である。
【００１１】
本発明の好ましい一実施形態において、本ポリマーは、２−ビニルピリジンの重合単位及びＭＭＡの重合単位を含む。好ましくは、本ポリマーは、３０重量％未満、好ましくは２０重量％未満、好ましくは１５重量％未満、好ましくは１０重量％未満、好ましくは５重量％未満、好ましくは２重量％未満の式（Ｉ）の化合物の重合単位を含む。
【００１２】
本発明の別の好ましい実施形態において、本ポリマーは、２−ビニルピリジンの重合単位及び式（Ｉ）の化合物の重合単位を含む。好ましくは、本ポリマーは、３０重量％未満、好ましくは２０重量％未満、好ましくは１５重量％未満、好ましくは１０重量％未満、好ましくは５重量％未満、好ましくは２重量％未満のメチルメタクリレートの重合単位を含む。
【００１３】
好ましくは、コポリマーは、溶液中でのフリーラジカル重合によって調製される。好ましくは、コポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）は、全てポリスチレン換算の分子量に基づいて、５０，０００ｇ／モル超、好ましくは７５，０００ｇ／モル超、好ましくは１００，０００ｇ／モル超である。５０，０００ｇ／モル未満のＭｗを有するコポリマーは、非常に脆性であるため、多くの実用的な用途には使用することができない。
【００１４】
好ましくは、Ｒ２は、Ｃ７−Ｃ１５脂肪族多環式置換基であり、好ましくは、Ｒ２は、Ｃ８−Ｃ１２脂肪族多環式置換基である。好ましくは、Ｒ２は、架橋多環式置換基、好ましくは二環式、三環式、または四環式置換基である。Ｒ２の好ましい構造としては、例えば、アダマンタン、ビシクロ［２，２，１］アルカン、ビシクロ［２，２，２］アルカン、ビシクロ［２，１，１］アルカンが挙げられ、これらの構造は、アルキル基、アルコキシ基、またはヒドロキシ基、好ましくはメチル基及び／またはヒドロキシ基で置換されてもよい。アダマンタン及びビシクロ［２，２，１］アルカンが、特に好ましい。好ましくは、Ｒ１は、メチルである。好ましくは、式（Ｉ）の化合物は、１−ヒドロキシ−３−アダマンチルメタクリレート（ＨＡＭＡ）である。
【００１５】
本明細書に記載される低光弾性複屈折を有する光学材料は、多様な光学成形用途及びフィルム押出用途、例えば、カメラ及び携帯電話用光学レンズ、繊維及びディスク、プリンタ及びコピー機用コリーメション及び撮像光学、光センサ構成要素、フラットパネルディスプレイ用光学フィルムなどに有用性を有する。所望される場合、酸化防止剤、紫外（ＵＶ）光安定剤、可塑剤、剥離剤、帯電防止剤、または任意の他の従来の添加剤などの１つ以上の種類の添加剤が、所望される加工及び特性改良のためにコポリマー組成物中に組み込まれてもよい。
【００１６】
本ポリマー材料はまた、成形物品、光学フィルムまたはシート、ガラス基材、光学スクリーン、ディスプレイパネルなどの光学構成要素の特性修飾のためのコーティング層としても使用することができる。基材上への発明のポリマー材料のコーティングは、当該技術分野において周知である好適なコーティングプロセスによって実行することができる。例えば、本ポリマー材料は、浸漬コーティング、スピンコーティング、またはスロットダイコーティングによって、ガラスシート上にコーティングされてもよい。スロットダイコーティングプロセスが、コーティング領域、コーティング厚さ、及び均一性のその比較的容易な制御のため、より好ましい。ポリマー材料層の好ましい厚さの範囲は、１ｍｍ以下、好ましくは５００μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下、好ましくは２５μｍ以下である。好ましくは、本ポリマー材料の厚さは、少なくとも１μｍ、好ましくは少なくとも５μｍ、好ましくは少なくとも１０μｍである。
【００１７】
本ポリマーがガラス基材上にコーティングされる場合、ガラスシートの好ましい厚さの範囲は、０．１ｍｍ〜０．７ｍｍ、好ましくは０．２ｍｍ〜０．５ｍｍである。ガラス基材の厚さが０．７ｍｍ超である場合、光学コーティングの効果は、十分に強くない可能性があり、これはまた、デバイスの厚さも増加させるだろう。ガラス基材が０．１ｍｍ未満である場合、デバイス製造について、その物理的強剛性が問題となる。
【実施例】
【００１８】
ポリマーを、１５０℃〜２００℃の温度範囲内で圧縮成形して、自立フィルムを得た。フィルム厚さは、１００〜１０００ミクロンの範囲内であった。ポリマーフィルムを約１インチ×３インチ（２．５４×７．６２ｃｍ）の大きさへと切断し、Ｅｘｉｃｏｒ１５０ＡＴ複屈折測定システム（Ｈｉｎｄｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）に取り付けられた一軸引張延伸土台上に据え付けた。フィルムの光学遅延を、適用される力の関数として、５４６ナノメートル（ｎｍ）の波長で測定した。力を、手動制御し、試料据え付けグリップのうちの１つに接続されたＯＭＥＧＡ  ＤＦＧ４１−ＲＳ力変換器によって測定した。適用される力は、０〜２５ニュートンの範囲内であった。光弾性定数または応力光学係数（Ｃｐ）を、応力の勾配対複屈折プロットから計算した。
【００１９】
ポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）を、１０℃／分の加熱／冷却速度を使用して、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）によって測定し、値を第２の加熱サイクルから報告する。特性評価を、Ｑ１０００ＤＳＣ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．）上で実行した。ＤＳＣ測定、及びＴｇの研究に対するＤＳＣの適用の一般的原理は、標準テキスト（例えば、Ｅ．Ａ．Ｔｕｒｉ，ｅｄ．，Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，１９８１）に記載される。
【００２０】
４つの異なる組成物の２−ＶＰ及びＭＭＡコポリマーのＣｐ及びガラス転移温度を、表１に示す。特定のモノマー組成物を有するポリマーが超低光弾性係数を提供することが、理解され得る。
【００２１】
様々な割合での２−ＶＰ及びＨＡＭＡコポリマーのＣｐ及びＴｇ値を、表２に示す。特定のモノマー組成物を有するポリマーが超低光弾性係数を提供することが、理解され得る。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
【表２】
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【国際調査報告】
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