EP0907088B1

Graded-refractive-index optical plastic material and method for its production

Abstract

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EP0907088B1, drawing sheet 1
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Expired 1 October 2018, 8 years ago.

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10 claims: 10 independent, 0 dependent

  1. 1
    A graded-refractive-index optical element having plastic material comprising an amorphous fluorine-containing polymer (A) having substantially no C-H bond, and at least one fluorine-containing polycyclic compound (B) having a refractive index higher by at least 0.005 than the fluorine-containing polymer (A), wherein the fluorine-containing polycyclic compound (B) is distributed in the fluorine-containing polymer (A) with a concentration gradient such that the concentration decreases in a direction from the center to the periphery, characterized in that the fluorine-containing polycyclic compound (B) is at least one fluorine-containing polycyclic compound selected from the group consisting of the following compounds (B1), (B2) and (B3):(B1) a fluorine-containing non-condensed polycyclic compound having at least two fluorine-containing rings bonded by a bond containing at least one member selected from the group consisting of a triazine ring, an oxygen atom, a sulfur atom, a phosphorus atom and a metal atom, each of said fluorine-containing rings being a carbon ring or a heterocyclic ring and having a fluorine atom or a perfluoroalkyl group, said polycyclic compound having substantially no C-H bond;(B2) a fluorine-containing non-condensed polycyclic compound having at least three fluorine-containing rings bonded directly or by a bond containing a carbon atom, each of said fluorine-containing rings being a carbon ring or a heterocyclic ring and having a fluorine atom or a perfluoroalkyl group, said polycyclic compound having substantially no C-H bond;(B3) a fluorine-containing condensed polycyclic compound which is a condensed polycyclic compound composed of at least three carbon rings or heterocyclic rings, and which has substantially no C-H bond. Elément optique à gradient d'indice de réfraction ayant un matériau plastique comprenant un polymère fluoré amorphe (A) n'ayant pratiquement pas de liaison C-H, et au moins un composé polycyclique fluoré (B) ayant un indice de réfraction supérieur d'au moins 0,005 à celui du polymère fluoré (A), dans lequel le composé polycyclique fluoré (B) est distribué dans le polymère fluoré (A) avec un gradient de concentration tel que la concentration diminue dans une direction allant du centre à la périphérie, caractérisé en ce que le composé polycyclique fluoré (B) est au moins un composé polycyclique fluoré choisi dans l'ensemble constitué par les composés (B1), (B2) et (B3) suivants : (B1) un composé polycyclique fluoré non condensé ayant au moins deux cycles fluorés liés par une liaison contenant au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par un cycle triazine, un atome d'oxygène, un atome de soufre, un atome de phosphore et un atome de métal, chacun desdits cycles fluorés étant un cycle carboné ou un hétérocycle et ayant un atome de fluor ou un groupe perfluoroalkyle, ledit composé polycyclique n'ayant pratiquement pas de liaison C-H ;(B2) un composé polycyclique fluoré non condensé ayant au moins trois cycles fluorés liés directement ou par une liaison contenant un atome de carbone, chacun desdits cycles fluorés étant un cycle carboné ou un hétérocyclique et ayant un atome de fluor ou un groupe perfluoroalkyle, ledit composé polycyclique n'ayant pratiquement pas de liaison C-H ;(B3) un composé polycyclique fluoré condensé qui est un composé polycyclique condensé composé d'au moins trois cycles carbonés ou hétérocycles, et qui n'a pratiquement pas de liaison C-H. Optisches Element mit abgestuftem Brechungsindex, welches ein Kunststoffmaterial aufweist, umfassend ein amorphes Fluor-enthaltendes Polymer (A) mit im wesentlichen keiner C-H-Bindung und mindestens eine Fluor-enthaltende, polycyclische Verbindung (B) mit einem um mindestens 0,005 höheren Brechungsindex als das Fluor-enthaltende Polymer (A), wobei die Fluor-enthaltende, polycyclische Verbindung (B) in dem Fluor-enthaltenden Polymer (A) mit einem Konzentrationsgradienten so verteilt ist, daß die Konzentration in einer Richtung vom Zentrum zu der Peripherie abnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluor-enthaltende, polycyclische Verbindung (B) mindestens eine Fluor-enthaltende, polycyclische Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus den folgenden Verbindungen (B1), (B2) und (B3), ist: (B1) eine Fluor-enthaltende, nicht kondensierte, polycyclische Verbindung mit mindestens zwei Fluor-enthaltenden Ringen, welche durch eine Bindung gebunden sind, die mindestens ein Mitglied, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Triazinring, einem Sauerstoffatom, einem Schwefelatom, einem Phosphoratom und einem Metallatom, enthält, wobei jeder der Fluor-enthaltenden Ringe ein Kohlenstoffring oder ein heterocyclischer Ring ist und ein Fluoratom oder eine Perfluoralkylgruppe aufweist, wobei die polycyclische Verbindung im wesentlichen keine C-H-Bindung aufweist;(B2) eine Fluor-enthaltende, nicht-kondensierte, polycyclische Verbindung mit mindestens drei direkt oder durch eine ein Kohlenstoffatom enthaltende Bindung gebundenen Fluor-enthaltenden Ringen, wobei jeder der Fluor-enthaltenden Ringe ein Kohlenstoffring oder ein heterocyclischer Ring ist und ein Fluoratom oder eine Perfluoralkylgruppe aufweist, wobei die polycyclische Verbindung im wesentlichen keine C-H-Bindung aufweist;(B3) eine Fluor-enthaltende, kondensierte, polycyclische Verbindung, welche eine kondensierte, polycyclische Verbindung ist, welche aus mindestens drei Kohlenstoffringen oder heterocyclischen Ringen zusammengesetzt ist und welche im wesentlichen keine C-H-Bindung aufweist.
  2. 2
    Elément optique à gradient d'indice de réfraction selon la revendication 1, qui a une ouverture numérique NA d'au moins 0,20, quand NA = (n2-m2)1/2, où n est la valeur maximale de l'indice de réfraction dans le matériau plastique optique à gradient d'indice de réfraction, et m est la valeur minimale de l'indice de réfraction dans le matériau plastique optique à gradient d'indice de réfraction. Optisches Element mit abgestuftem Brechungsindex nach Anspruch 1, welches eine numerische Blende NA von mindestens 0,20 aufweist, wenn NA=(n2-m2)1/2, wobei n der Maximalwert des Brechungsindexes in dem optischen Kunststoffmaterial mit abgestuftem Brechungsindex ist, und m der Minimalwert des Brechungsindexes in dem optischen Kunststoffmaterial mit abgestuftem Brechungsindex ist. The graded-refractive-index optical element according to Claim 1, which has a numerical aperture NA of at least 0.20, when NA=(n2-m2)1/2, where n is the maximum value of the refractive index in the graded-refractive-index optical plastic material, and m is the minimum value of the refractive index in the graded-refractive-index optical plastic material.
  3. 3
    Elément optique à gradient d'indice de réfraction selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la température de transition vitreuse de la partie centrale du matériau plastique à gradient d'indice de réfraction est d'au moins 70°C. Optisches Element mit abgestuftem Brechungsindex nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Glasübergangstemperatur des zentralen Teils des optischen Kunststoffmaterials mit abgestuftem Brechungsindex mindestens 70°C beträgt. The graded-refractive-index optical element according to Claim 1 or 2, wherein the glass transition temperature of the center portion of the graded-refractive-index optical plastic material is at least 70°C.
  4. 4
    Elément optique à gradient d'indice de réfraction selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la concentration du composé polycyclique fluoré (B) au niveau de la partie centrale du matériau plastique optique à gradient d'indice de réfraction est d'au plus 15 % en poids. Optisches Element mit abgestuftem Brechungsindex nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Konzentration der Fluor-enthaltenden, polycyclischen Verbindung (B) im zentralen Teil des optischen Kunststoffmaterials mit abgestuftem Brechungsindex höchstens 15 Gew.-% beträgt. The graded-refractive-index optical element according to any one of Claims 1 to 3, wherein the concentration of the fluorine-containing polycyclic compound (B) at the center portion of the graded-refractive-index optical plastic material is at most 15 wt%.
  5. 5
    Elément optique à gradient d'indice de réfraction selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, lequel élément est une fibre optique à gradient d'indice de réfraction ou une ébauche pour la production d'une fibre optique à gradient d'indice de réfraction. Optisches Element mit abgestuftem Brechungsindex nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Element eine Lichtleitfaser mit abgestuftem Brechungsindex oder eine Vorstufe zur Herstellung einer Lichtleitfaser mit abgestuftem Brechungsindex ist. The graded-refractive-index optical element according to any one of Claims 1 to 4, wherein the element is a graded-refractive-index optical fiber or a preform for the production of a graded-refractive-index optical fiber.
  6. 6
    Elément optique à gradient d'indice de réfraction selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le polymère fluoré (A) est un polymère fluoré ayant une structure alicyclique fluorée dans sa chaîne principale. Optisches Element mit abgestuftem Brechungsindex nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Fluor-enthaltende Polymer (A) ein Fluor-enthaltendes Polymer mit einer Fluor-enthaltenden, alicyclischen Struktur in seiner Hauptkette ist. The graded-refractive-index optical element according to any one of Claims 1 to 5, wherein the fluorine-containing polymer (A) is a fluorine-containing polymer having a fluorine-containing alicyclic structure in its main chain.
  7. 7
    Elément optique à gradient d'indice de réfraction selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le composé polycyclique fluoré (B) a un indice de réfraction d'au moins 1,45. Optisches Element mit abgestuftem Brechungsindex nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Fluor-enthaltende, polycyclische Verbindung (B) einen Brechungsindex von mindestens 1,45 aufweist. The graded-refractive-index optical element according to any one of Claims 1 to 6, wherein the fluorine-containing polycyclic compound (B)has a refractive index of at least 1.45.
  8. 8
    Elément optique à gradient d'indice de réfraction selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel chacun desdits cycles carbonés et un cycle hydrocarboné saturé cyclique ou un cycle hydrocarboné insaturé cyclique. Optisches Element mit abgestuftem Brechungsindex nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei jeder der Kohlenstoffringe ein cyclischer, gesättigter Kohlenwasserstoffring oder ein cyclischer, ungesättigter Kohlenwasserstoffring ist. The graded-refractive-index optical element according to any one of Claims 1 to 7, wherein each of said carbon rings is a cyclic saturated hydrocarbon ring or a cyclic unsaturated hydrocarbon ring.
  9. 9
    Elément optique à gradient d'indice de réfraction selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les atomes constituant chacun des hétérocycles sont choisis parmi un atome de carbone, un atome d'azote, un atome d'oxygène, un atome de soufre et un atome de phosphore. Optisches Element mit abgestuftem Brechungsindex nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Atome, aus denen jeder der heterocyclischen Ringe gebildet ist, aus einem Kohlenstoffatom, einem Stickstoffatom, einem Sauerstoffatom, einem Schwefelatom und einem Phosphoratom ausgewählt sind. The graded-refractive-index optical element according to any one of Claims 1 to 8, wherein the atoms constituting each of said heterocyclic rings are selected from a carbon atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom and a phosphorus atom.
  10. 10
    Elément optique à gradient d'indice de réfraction selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel ledit composé polycyclique fluoré non condensé est un composé ayant au moins deux cycles fluorés liés par une liaison contenant au moins un cycle triazine. Optisches Element mit abgestuftem Brechungsindex nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Fluor-enthaltende, nicht-kondensierte, polycyclische Verbindung eine Verbindung mit mindestens zwei Fluor-enthaltenden Ringen ist, welche durch eine mindestens einen Triazinring enthaltende Bindung gebundenen sind. The graded-refractive-index optical element according to any one of Claims 1 to 9, wherein said fluorine-containing non-condensed polycyclic compound is a compound having at least two fluorine-containing rings bonded by a bond containing at least a triazine ring.