含氟光导用材料制造技术

在维持近红外范围的透明性的同时，通过光固化可以获得具有高弹性和耐热性的光导用部件，并且，可以利用旋涂法等成膜工艺，可以利用光平版印刷术的波导制作工艺，可以规模化制造吸水性低的光波导材料，并且，提供光导用部件和光导型元件。即，可提供光导用材料，其该固化物的光导用部件和含有该部件的光导型元件，其特征为，光导用材料由可固化含氟预聚体（Ｉ）形成，所述含氟预聚体（Ｉ）是（１）含氟量在２５重量％或２５重量％以上的非晶态聚合物，并且（２）在聚合物的侧链中和／或聚合物主链的末端具有碳－碳双键。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及分子链中具有碳-碳双键的含氟预聚体固化形成的含氟光导用材料，还涉及由该含氟光导用材料的固化物形成的部件以及芯部或包被部至少一方使用该固化物的光导型元件。
技术介绍
随着光通信系统的进步和经济化，开发了各种光学部件。其中，光波导作为实现高密度光学布线、波导型光学装置的基本技术备受关注。通常，作为光导材料要求具有波导制作的容易性、控制近红外波长范围的透明性的性质、耐热性和耐水耐湿性等性质。现在，作为光导材料利用最广泛的是石英，其在1300～1550nm的近红外波长范围的透明性高，光损失小。但是，其制作工艺复杂，具有很难大规模工业化的问题，很难得到具有优异的经济性和通用性的光波导装置。另一方面，使用高分子的光波导可以利用旋转涂胶的成膜工艺，所以制作简单，可以大规模化地生产。但是，聚苯乙烯和丙烯酸树脂或聚酰亚胺等以往的透明性树脂材料在上述的近红外范围的吸收大(透明性差)，导致光损失大，所以很难利用。也尝试了用重氢(D)或氟(F)取代这些树脂中的氢以改善损失。其结果虽然改善了光学特性，但是，长时间吸水会导致光学特性显著下降。也就是说，由于水分的作用使近红外范围的吸收增大，导致传送损失增大。作为近红外范围的透明性良好、损失较低并且吸水率低的高分子材料提出了具有环状结构的全氟类非晶态含氟聚合物(特开平4-190202号公报、特开2000-81519号公报等)。这些非晶态含氟聚合物没有透明性方面的问题，却有玻璃化转化温度低和耐热性方面的问题。另外，通过改变结构和组成，充分提高玻璃化转化温度的一类聚合物自身没有价值，其在形成波导的过程中存在产生断裂的问题。另外全氟类非晶态含氟聚合物可控制的折射率范围小，设计芯—包被型波导的限制非常大。例如，作为波导的芯部时，因为折射率的关系，而没有合适的包被材料。如特开2000-81519号公报所示，芯部中需要使用具有高折射率的化合物，该芯材有因为使用的高折射率成分由于外部环境等原因引起再分散，导致芯内部的折射率不均匀，从而成为传送损失大的一个原因。如上所述，对于光导用材料的问题还没有解决，希望有可以解决这些问题的新的光导用材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是使用特定的含氟预聚体，提供含氟光导用材料，所述含氟光导用材料可以维持近红外范围的透明性(以下称作近红外透明性)，同时通过光固化达到光导用材料的高弹性化和耐热性。另外，本专利技术的目的还在于，提供维持近红外透明性，同时可以利用旋转涂胶法的成膜工艺、可以利用光平版印刷术的光波导制作工艺、可以大规模化并且可以制作吸水性低的材料。另外，本专利技术的目的还在于，提供利用这些材料制作的光导用部件和光导型元件。本专利技术者们为达到上述目的进行了认真研究，发现了非晶态含氟预聚体，其特征为聚合物的侧链和/或聚合物主链的末端具有碳-碳双键，发现利用该预聚体可以得到不降低近红外透明性的高耐热性固化物。还发现侧链末端具有碳-碳双键的特殊含氟预聚体的固化膜可以作为兼备近红外透明性和耐热性的光导用材料使用。基于上述发现，本专利技术者们完成了以下专利技术。本专利技术的第一方面，涉及一种含氟光导用材料，所述含氟光导用材料由含氟预聚体(I)形成，所述含氟预聚体(I)是含氟量在25重量％或25重量％以上的非晶态聚合物，并且聚合物的侧链中和/或聚合物主链的末端具有乙烯型碳-碳双键。本专利技术使用的含氟预聚体(I)如式(1)所示，优选含有0.1～100摩尔％的结构单元M和0～99.9摩尔％的结构单元A且数均分子量在500～1000000的聚合物，式(1) 。该含氟预聚体(I)优选在波长范围为1290～1320nm和/或波长范围为1530～1570nm的吸光系数的最大值在1cm-1以下的含氟预聚体。本专利技术的第二方面，涉及含氟预聚体(I)的固化物或含有含氟预聚体(I)的组合物的光固化的固化物形成的含氟光导用部件，所述组合物还含有光自由基引发剂(II-1)或光酸引发剂(II-2)等活性能量射线固化引发剂(II)，该固化物在波长范围为1290～1320nm和/或波长范围为1530～1570nm的吸光系数的最大值在1cm-1以下。本专利技术的第三方面，涉及以上述本专利技术第二方面的含氟光导用部件用作芯部和/或包被部的光导型元件。附图说明图1是本专利技术的光导型元件的简略断面图。图2是说明本专利技术的光导型元件制作工艺的工艺图。图3是表示实施例31制作的光固化薄膜在各波长的吸收损失的示图。具体实施例方式作为本专利技术中应用的含氟预聚体(I)优选的聚合物如上述式(1)所示，是含有0.1～100摩尔％的结构单元M和0～99.9摩尔％的结构单元A且数均分子量在500～1000000的含氟聚合物，式(1) 。即提供聚合物侧链具有可发生固化反应的乙烯型碳-碳双键的含氟乙烯型单体构成的结构单元M的均聚物或以该结构单元M作为必要成分的共聚物。结构单元M的Rf中，优选至少有一个Y1结合在Rf的末端。本专利技术的含氟预聚体(I)中的结构单元M特别优选如式(M1)所示，是由含氟乙烯型单体构成的结构单元M1 (式中X1和X2相同或不同，是H或F；X3是H、F、CH3或CF3；X4和X5相同或不同，是H、F或CF3；Rf是在具有1～40个碳原子的含氟烷基上或在具有2～100个碳原子的含醚键的含氟烷基上结合1～3个Y1的有机基团(Y1是末端具有乙烯型碳-碳双键的具有2～10个碳原子的1价有机基团)；a是0～3的整数；c是0或1)。含有该结构单元M1的含氟预聚体，因为近红外透明性特别高，不仅结构单元M1的均聚物，而且增加结构单元M1组成的共聚物，也可以提高近红外的透明性，因此是优选的预聚体。比结构单元M1更优选的例子如式(M2)所示，是由含氟乙烯型单体构成的结构单元M2 (式中，Rf是在具有1～40个碳原子的含氟烷基上或在具有2～100个碳原子的含醚键的含氟烷基上结合1～3个Y1的有机基团(Y1是末端具有乙烯型碳-碳双键的具有2～10个碳原子的1价有机基团))。优选该结构单元M2，因为其是末端具有乙烯型碳-碳双键的含氟烯丙基醚的结构单元，不仅近红外透明性高，而且聚合性好，特别是具有良好的均聚性以及与其他含氟乙烯类单体可共聚的共聚性。结构单元M1的其他优选的具体例子有如式(M3)所示，由含氟乙烯型单体构成的结构单元M3 (式中，Rf是在具有1～40个碳原子的含氟烷基上或在具有2～100个碳原子的含醚键的含氟烷基上结合1～3个Y1的有机基团(Y1是末端具有乙烯型碳-碳双键的具有2～10个碳原子的1价有机基团))。优选该结构单元M3，因为其是末端具有乙烯型碳-碳双键的含氟聚乙烯醚的结构单元，不仅近红外透明性高，而且具有与其他的含氟乙烯类单体可共聚的良好共聚性。本专利技术中使用的式(1)的含氟预聚体(I)中，结构单元M、M1、M2和M3中含有的Y1如上所述，是末端具有乙烯型碳-碳双键的具有2～10个碳原子的1价有机基团。所述Y1中的碳-碳双键具有缩聚反应等能力，可以提供固化(交联)体。具体地说，例如，通过与自由基或阳离子接触，在含氟预聚体(I)分子间或在含氟预聚体(I)和根据需要加入的固化(交联)剂之间发生聚合反应或缩合反应，可以提供固化(交联)物。作为第一个优选的Y1是 (式中，Y2是末端具有乙烯型碳-碳双键的具有2～5个碳原子的烯基或含氟烯基；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含氟光导用材料，其特征为，所述光导用材料由固化性含氟预聚体（Ｉ）形成，其中所述含氟预聚体（Ｉ）是（１）含氟量在２５重量％或２５重量％以上的非晶态聚合物，并且（２）在聚合物的侧链中和／或聚合物主链的末端具有碳－碳双键。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：荒木孝之，田中义人，大桥美保子，
申请(专利权)人：大金工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]