專利名稱：光學(xué)粘結(jié)劑組合物及其光學(xué)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)粘結(jié)劑組合物以及將光構(gòu)件粘結(jié)在用該組合物形成的光學(xué)透明粘結(jié)層上的光學(xué)裝置。
在(vii)特開(kāi)平11-343474號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了將環(huán)氧樹(shù)脂、有機(jī)烷氧基硅烷和鋁螯合物配合而成的粘結(jié)劑組合物。在(viii)特開(kāi)平9-243870號(hào)公報(bào)中記載了使用光固化性樹(shù)脂組合材料對(duì)光構(gòu)件進(jìn)行密封的方案，其中光固化性樹(shù)脂組合材料含有雙酚型環(huán)氧樹(shù)脂，酚醛樹(shù)脂型環(huán)氧樹(shù)脂，光氧化引發(fā)劑以及作為偶合劑的環(huán)氧硅烷。而且，在(ix)特開(kāi)平2000-109780和公報(bào)中記載了一種光構(gòu)件用紫外線固化型粘結(jié)劑組合物，該組合物含有雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂、脂環(huán)式環(huán)氧樹(shù)脂、陽(yáng)離子光引發(fā)劑以及γ-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷。
然而在這些光構(gòu)件用的粘結(jié)技術(shù)和粘結(jié)劑中，可列舉出以下問(wèn)題。在焊接、激光熔接等方法中固定位置精確度不足，因此需要激光光源和復(fù)雜的技術(shù)等。此外，在環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑和丙烯樹(shù)脂粘結(jié)劑(i)中，250℃以上的耐熱性(耐焊錫熱)和耐濕性低下。在使用醇鹽和金屬鹽的粘結(jié)劑(ii～vii)中，由于水解產(chǎn)生的醇和脫水反應(yīng)產(chǎn)生的水等在加熱固化的過(guò)程中氣化，使得在對(duì)透鏡等的光構(gòu)件進(jìn)行粘結(jié)時(shí)產(chǎn)生殘留氣泡，白色混濁，或粘結(jié)不牢固等問(wèn)題。此外，在使用環(huán)氧樹(shù)脂的粘結(jié)劑(viii，ix)中，粘結(jié)層的耐熱性變得不足。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用本發(fā)明粘結(jié)劑組合物粘結(jié)而成的光學(xué)透明光學(xué)構(gòu)件。
從以下的說(shuō)明中，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)中的第1目的和優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)以下粘結(jié)光構(gòu)件用的粘結(jié)劑組合物達(dá)到的，該組合物含有(A)用以下化學(xué)式1表示的環(huán)氧硅烷，或者其水解縮聚物RnSiX4-n…(1)在此，R是具有環(huán)氧結(jié)合基的有機(jī)基團(tuán)或者沒(méi)有環(huán)氧結(jié)合基團(tuán)的有機(jī)基團(tuán)，X為能夠水解的基團(tuán)或者原子，而n為1和2。但是，當(dāng)n為1時(shí)，R為具有環(huán)氧結(jié)合基的有機(jī)基團(tuán)，當(dāng)n為2時(shí)，至少有一個(gè)R為具有環(huán)氧結(jié)合基的有機(jī)基團(tuán)、(B)粘度為2,000～5,000Pa·s的雙酚型環(huán)氧樹(shù)脂、(C)酚醛樹(shù)脂型環(huán)氧樹(shù)脂、(D)由胺類形成的固化劑和(E)水和醇中的至少一種，其特征在于基于(A)組分、(B)組分和(C)組分的總重量，上述(A)組分、(B)組分、(C)組分和(D)組分分別為3～60％重量、5～90％重量、5～35％重量和3～30％重量，上述(E)組分為(A)組分中能夠水解的基團(tuán)或者原子的0～0.75摩爾倍。
此外，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)中的第2目的和優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)以下光學(xué)裝置達(dá)到的，該裝置由至少2個(gè)光學(xué)透明光構(gòu)件和粘結(jié)這些光構(gòu)件的、本發(fā)明的上述粘結(jié)劑組合物固化而成的透明粘結(jié)層所形成的光學(xué)裝置，其中當(dāng)相鄰的2個(gè)所述光構(gòu)件的折射率分別為n1和n2(但是n1≥n2)時(shí)，該相鄰的光構(gòu)件之間的所述粘結(jié)層滿足用以下數(shù)學(xué)式1(n1·n2)-(((n1·n2)-n2)/3)-0.05≤n3≤]]>(n1·n2)+((n1-(n1·n2))/3)+0.05---(1)]]>表示的折射率n3。發(fā)明優(yōu)選實(shí)施形式用于本發(fā)明的粘結(jié)劑組合物是由組分(A)、組分(B)、組分(C)、組分(D)和組分(E)組成的。組分(A)是將被粘結(jié)體的表面和粘結(jié)劑牢固地粘結(jié)在一起的組分，而且還使得耐濕性提高。作為組分(A)使用的化合物，如上述化學(xué)式1所示，當(dāng)n為1時(shí)，其為具有1個(gè)結(jié)合有環(huán)氧結(jié)合基的有機(jī)基團(tuán)和3個(gè)能夠水解的基團(tuán)或原子的硅烷化合物、其水解產(chǎn)物或者其縮聚物。當(dāng)n為2時(shí)，其為具有1個(gè)或者2個(gè)具有環(huán)氧結(jié)合基的有機(jī)基團(tuán)、和2個(gè)能夠水解的基團(tuán)或原子的、以及當(dāng)環(huán)氧結(jié)合基的有機(jī)基團(tuán)為1個(gè)時(shí)，其還具有1個(gè)沒(méi)有環(huán)氧結(jié)合基的、如烷基，芳基和鏈烯基的有機(jī)基團(tuán)的硅烷化合物、其水解產(chǎn)物或者其縮聚物。上述化學(xué)式1中n為1的環(huán)氧硅烷或其水解縮聚物能獲得優(yōu)良的耐熱性和優(yōu)良的耐濕性，因此優(yōu)選使用。作為具有環(huán)氧結(jié)合基的有機(jī)基團(tuán)，可以列舉出的有，例如環(huán)氧丙氧基丙基、3，4-環(huán)氧基環(huán)己基等。由于環(huán)氧丙氧基丙基和3，4-環(huán)氧基環(huán)己基容易獲得，因此優(yōu)選使用。作為能夠水解的基團(tuán)，可以列舉出的有，例如烷氧基。其中優(yōu)選使用碳原子數(shù)為1～4的烷氧基。作為能夠水解的原子，可以列舉出的有，例如鹵原子。其中優(yōu)選使用氯原子。在上述化學(xué)式1表示的硅烷化合物中，可優(yōu)選使用的化合物有，例如3-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-環(huán)氧丙氧基丙基三環(huán)氧基硅烷、2-(3，4-環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3，4-環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三環(huán)氧基硅烷、3-環(huán)氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-環(huán)氧丙氧基丙基甲基二環(huán)氧基硅烷、二(3-環(huán)氧丙氧基丙基)二環(huán)氧基硅烷、二(3-環(huán)氧丙氧基丙基)二甲氧基硅烷以及這些化合物的水解產(chǎn)物、縮聚物。
組分(A)可以使用上述化學(xué)式1表示的硅烷化合物，也可以使用其水解·縮聚物。當(dāng)使用水解·縮聚物時(shí)，優(yōu)選一邊進(jìn)行反應(yīng)，一邊餾出反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品醇和水，由此使粘結(jié)劑組合物中實(shí)質(zhì)上不含醇和水。當(dāng)組分(A)為用上述化學(xué)式1表示的硅烷化合物時(shí)，如果其量過(guò)多，粘結(jié)劑組合物的粘度將變得太小，使涂布性能變差。另一方面，如果其量太少，將得不到充分改善其耐濕性的效果。當(dāng)組分(A)為用上述化學(xué)式1表示的硅烷化合物的水解·縮聚物時(shí)，如果其量過(guò)多，組合物的粘度將變得過(guò)大，或者水解所產(chǎn)生的副產(chǎn)物醇和水等的量相對(duì)變大，使得固化物變疏松以及產(chǎn)生白色混濁，因此不優(yōu)選。另一方面，如果其量太少，將得不到充分改善其耐濕性的效果。因此，以組分(A)+組分(B)+組分(C)為100％重量的總量計(jì)，組分(A)的含量為3～60％重量，優(yōu)選為6～50％重量，更優(yōu)選為8～40％重量。
作為組分(B)的雙酚型環(huán)氧樹(shù)脂是形成粘結(jié)層基本骨架的組分。通過(guò)用其分子量控制其化學(xué)構(gòu)造，可以使粘結(jié)劑組合物的粘度為2,000～5,000mPa·s。在該粘度范圍內(nèi)，作為粘結(jié)劑組合物容易進(jìn)行涂布。組分(B)可以使用例如雙酚A型的環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚F型的環(huán)氧樹(shù)脂和雙酚S型的環(huán)氧樹(shù)脂。優(yōu)選使用其中的雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂。當(dāng)組分(B)過(guò)多時(shí)，其耐熱性和耐濕性下降，當(dāng)組分(B)過(guò)少時(shí)，與其它組分的相容性下降。以組分(A)+組分(B)+組分(C)為100％重量的總量計(jì)，組分(B)的含量為5～90％重量，優(yōu)選為20～80％重量，更優(yōu)選為40～75％重量。
組分(C)是改善粘結(jié)層的耐熱性的組分。如果該組分過(guò)多，粘結(jié)劑組合物的粘度將變得太大，如果該組分過(guò)少，將不能充分改善其耐熱性。因此，以組分(A)+組分(B)+組分(C)為100％重量的總量計(jì)，組分(C)的含量為5～35％重量，優(yōu)選為8～30％重量，更優(yōu)選為12～28％重量。
作為組分(D)的胺類組分是使組分(A)、組分(B)和組分(C)的環(huán)氧結(jié)合基聚合用的固化催化劑，而且還可作為組分(A)的水解催化劑?？梢杂靡患?jí)胺，二級(jí)胺或者三級(jí)胺作為組分(D)?？梢粤信e出的有，例如二乙基三胺、三乙基四胺、聚乙基二胺、間苯二胺、間苯二胺、二氨基甲苯、咪唑、2-甲基咪唑和2-乙基-4-甲基咪唑等。其中由于咪唑類，即咪唑、2-甲基咪唑和2-乙基-4-甲基咪唑的反應(yīng)活性優(yōu)良，因此優(yōu)選。以組分(A)+組分(B)+組分(C)為100％重量的總量計(jì)，組分(D)的含量為3～30％重量，優(yōu)選為4～25％重量，更優(yōu)選為5～20％重量。
本發(fā)明的粘結(jié)劑組合物優(yōu)選含較少的醇和水等的揮發(fā)性成分。原因是如果含揮發(fā)性成分，固化物將變疏松，或者將產(chǎn)生白色混濁。當(dāng)所用的成分(A)為環(huán)氧硅烷的水解·縮聚物時(shí)，在配制該水解·縮聚物時(shí)，優(yōu)選一邊進(jìn)行反應(yīng)，一邊餾出副產(chǎn)物醇和水，由此使得組分(A)中的、亦即粘結(jié)劑組合物中的水和醇的含量能盡可能的小。當(dāng)用不能水解的環(huán)氧硅烷作為組分(A)時(shí)，需要向粘結(jié)劑組合物中加入使該環(huán)氧硅烷水解的水。因此，在粘結(jié)劑組合物中的水用摩爾數(shù)表示時(shí)，優(yōu)選為環(huán)氧硅烷中水解性基團(tuán)或原子的摩爾數(shù)的0.5～0.75倍。即使不特別添加該水分，組分(B)和組分(C)中作為不純物所含的水分也是足夠的。在粘結(jié)劑組合物中，如果環(huán)氧硅烷發(fā)生水解和脫水反應(yīng)，所含的一部分水將變化成醇。因此，在粘結(jié)劑組合物中，組分(E)中的水和/或醇的總量用摩爾數(shù)表示時(shí)，其為所述環(huán)氧硅烷水解性基團(tuán)或原子的摩爾數(shù)(含基團(tuán)和原子時(shí)，為這兩者的摩爾數(shù)之和)的0～0.75倍。具體來(lái)說(shuō)，粘結(jié)劑組合物中的醇和水的總含量保持在1％重量以下，更優(yōu)選的在0.1％重量以下。
在本發(fā)明中，這樣調(diào)節(jié)粘結(jié)劑組合物中所述環(huán)氧硅烷、所述雙酚型環(huán)氧樹(shù)脂和所述酚醛型環(huán)氧樹(shù)脂各自的含量，使所述粘結(jié)層折射率值接近于所述至少2個(gè)光學(xué)透明光構(gòu)件折射率值。具體來(lái)說(shuō)，如果相鄰的2個(gè)所述光構(gòu)件的折射率分別為n1和n2(但是n1≥n2)，則該相鄰光構(gòu)件之間的所述粘結(jié)層優(yōu)選具有所述數(shù)學(xué)式1表示的折射率n3。此外，該粘結(jié)層優(yōu)選具有以下數(shù)學(xué)式2表示的折射率n3。(n1·n2)(((n1·n2)-n2)/10)-0.01≤n3≤]]>(n1·n2)+((n1-(n1·n2))/10)+0.01---(2)]]>例如，當(dāng)對(duì)折射率(n2)為1.46的光纖和折射率(n1)為1.59的微透鏡進(jìn)行粘結(jié)時(shí)，上述數(shù)學(xué)式1將變?yōu)?.452≤n3≤1.596，上述數(shù)學(xué)式2將變?yōu)?.507≤n3≤1.540。由此通過(guò)調(diào)整折射率，可以得到光傳播損失較少的光學(xué)裝置。此外，在對(duì)光纖、透鏡、濾光鏡、光導(dǎo)波路、衍射光柵和光活性元件進(jìn)行粘結(jié)時(shí)，同樣也可以通過(guò)調(diào)整折射率，提供光傳播損失較少的光學(xué)裝置。
以下對(duì)光構(gòu)件進(jìn)行說(shuō)明。作為用于本發(fā)明的光構(gòu)件，可列舉出的有，例如光纖、透鏡、濾波器、光導(dǎo)波路、衍射光柵和光活性元件。作為光纖，可列舉出的有，例如單模光纖，多模光纖。至于透鏡，可列舉出例如折射率分布透鏡、球面透鏡、非球面透鏡、平凸透鏡等。此外，對(duì)于濾波器，可列舉出例如由電介質(zhì)多層膜形成的窄頻帶濾波器、帶通濾波器和偏光濾波器等。對(duì)于光導(dǎo)波路，可列舉出例如單模光導(dǎo)波路和多模光導(dǎo)波路等。此外，在這些光導(dǎo)波路中，也可以具有對(duì)折射率進(jìn)行周期性調(diào)制的布拉格衍射光柵。作為構(gòu)成這些光構(gòu)件的材料，可列舉出例如玻璃材料、塑性材料和有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合材料。
作為構(gòu)成上述光構(gòu)件的材料，優(yōu)選具有1.5×10-5/℃以下的線膨脹率。因?yàn)槿绻牧系木€膨脹率超過(guò)1.5×10-5/℃，例如為具有高熱膨脹系數(shù)的聚丙烯(9～15×10-5/℃)塑料制光構(gòu)件時(shí)，在施與粘結(jié)劑之后的加熱過(guò)程中，光構(gòu)件和粘結(jié)層的界面會(huì)發(fā)生剝離，或者粘結(jié)層發(fā)生龜裂。通常的無(wú)機(jī)玻璃具有1.5×10-5/℃以下的線膨脹率。此外，優(yōu)選至少光構(gòu)件的應(yīng)粘結(jié)表面為氧化物。因?yàn)槿绻摫徽辰Y(jié)表面不為氧化物，則在粘結(jié)層的成形過(guò)程中連接強(qiáng)度將下降，有時(shí)會(huì)在被粘結(jié)表面和粘結(jié)層的界面上發(fā)生剝離。作為優(yōu)選的光構(gòu)件材質(zhì)，可列舉出例如硅酸鹽類玻璃、硼酸類玻璃、磷酸類玻璃等的氧化物玻璃、石英、陶瓷、環(huán)氧樹(shù)脂和玻璃纖維強(qiáng)化的聚苯乙烯等。其中由于氧化物玻璃和石英具有1.40～1.55的折射率、高透明性和低膨脹系數(shù)，因此優(yōu)選使用。金屬按其原樣是不能與本發(fā)明的粘結(jié)層相粘結(jié)的，但是可以預(yù)先用氧化劑處理金屬表面，由此可以將其作為被粘結(jié)構(gòu)件。
在組裝這些光構(gòu)件時(shí)，可以在第1光構(gòu)件和第2光構(gòu)件之間涂布光學(xué)透明的本發(fā)明粘結(jié)劑組合物，進(jìn)行充填或者展開(kāi)后，使其固化，可以形成具有預(yù)定強(qiáng)度的結(jié)合部。對(duì)于粘結(jié)劑的固化，通過(guò)增加含組分(D)的固化劑的量，可以在數(shù)分鐘內(nèi)得到固化的粘結(jié)劑組合物。此外，通過(guò)減少固化劑的量，可以得到有數(shù)小時(shí)有效時(shí)間的粘結(jié)劑組合物。此外，如果需要的話，可通過(guò)加熱處理縮短固化時(shí)間。此外，如果需要添加反應(yīng)緩凝劑、固化促進(jìn)劑等，可以添加粘結(jié)劑組合物總重量40％重量以下的、優(yōu)選30％重量以下的反應(yīng)緩凝劑、固化促進(jìn)劑等。通過(guò)添加反應(yīng)緩凝劑、固化促進(jìn)劑，可以自由地控制固化時(shí)間。涂布粘結(jié)劑組合物之后，通常在室溫～250℃下保持?jǐn)?shù)秒～數(shù)小時(shí)便可以使其固化。
(主要成份2)除了將用于配制主要成份1的2-(3，4-環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷的使用量由0.1g變?yōu)?.25g之外，采用與制備主要成份1的相同方法制得主要成份2。
(主要成份3)除了將用于配制主要成份1的2-(3，4-環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷的使用量由0.1g變?yōu)?.5g之外，采用與制備主要成份1的相同方法制得主要成份3。
(主要成份4)在5g 2-(3，4-環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷中混合3g丙烷和1g 0.1mol/l的鹽酸水溶液，在室溫下攪拌24小時(shí)，得到水解縮聚物A。隨后在80℃下加熱該水解縮聚物，同時(shí)將其保持在30mmHg的減壓條件下，由此出去副產(chǎn)物醇和水，得到約4.5g濃縮的水解縮聚物B。除了用0.1g該濃縮了的水解縮聚物B代替用于配制主要成份1的0.1g 2-(3，4-環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷，采用與制備主要成份1的相同方法得到主要成份4。采用氣相色譜法對(duì)殘留的醇和水進(jìn)行定量，測(cè)定出在主要成份4中，相對(duì)于其總重量含0.1％重量以下的揮發(fā)性成分。
(主要成份5)除了用等量的3-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷代替用于配制主要成份1的2-(3，4-環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷之外，采用與制備主要成份1的相同方法制得主要成份5。
(主要成份6)除了將配置主要成份4的過(guò)程中所得的水解縮聚物B用0.33g含水和醇的水解縮聚物A代替之外，采用與制備主要成份4的相同方法得到主要成份6。采用氣相色譜法對(duì)殘留的醇和水進(jìn)行定量，測(cè)定出在主要成份6中，相對(duì)于其總重量含50％重量以下的揮發(fā)性成分(水+醇)。以該水和醇的總量計(jì)，用其總摩爾數(shù)表示，則為組分A(2-(3，4-環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷)的水解性基團(tuán)(甲氧基)摩爾數(shù)的2.5倍。
(主要成份7)除了不使用用于配制主要成份1的2-(3，4-環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷之外，采用與制備主要成份1的相同方法得到主要成份7。
(主要成份8)除了將用于配制主要成份1的2-(3，4-環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷的使用量由0.1g變?yōu)?g之外，采用與制備主要成份1的相同方法得到主要成份8。
(固化劑)將1.1g 2-乙基-4-甲基咪唑和0.68g咪唑混合，并在100℃下加熱1小時(shí)，得到固化劑。
(粘結(jié)劑組合物1～8)將100mg的主要成份1和10mg的固化劑混合，得到粘結(jié)劑組合物1。同樣地，通過(guò)將100mg的主要成份2～8分別與10mg的固化劑混合，得到粘結(jié)劑組合物2～8。
在150℃、30分鐘的固化條件下，用粘結(jié)劑組合物1～5將2根直徑為2mm、長(zhǎng)度為1mm的石英玻璃棒的一側(cè)端面互相粘結(jié)在一起，作為實(shí)施粘結(jié)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)的試樣。
對(duì)該試樣進(jìn)行耐濕實(shí)驗(yàn)A和耐濕實(shí)驗(yàn)B之后，測(cè)定其粘結(jié)強(qiáng)度。耐濕實(shí)驗(yàn)A是在沸水中將試樣煮沸24小時(shí)的實(shí)驗(yàn)，耐濕實(shí)驗(yàn)B是在所述24小時(shí)的煮沸過(guò)程后，進(jìn)一步將試樣放在85℃、相對(duì)濕度為85％的恒溫槽中保持500小時(shí)。在耐濕實(shí)驗(yàn)前后，在粘結(jié)在一起的石英玻璃棒的兩側(cè)端部捆上10N的負(fù)載和1N的負(fù)載實(shí)施拉伸實(shí)驗(yàn)，然后對(duì)粘結(jié)在一起的石英玻璃棒的粘結(jié)面的剝離情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。將使用所述粘結(jié)劑組合物1～5的試樣分別作為實(shí)施例1～5。
在實(shí)施例1～5中，上述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是在任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)中都可以確認(rèn)不產(chǎn)生氣泡，體積收縮率小于2％。此外，對(duì)于在耐濕實(shí)驗(yàn)前、耐濕實(shí)驗(yàn)A之后和耐濕實(shí)驗(yàn)B之后的粘結(jié)強(qiáng)度，實(shí)施例1～5中的任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)都顯示出10N以上的粘結(jié)強(qiáng)度。在表1的粘結(jié)強(qiáng)度欄中，粘結(jié)強(qiáng)度為10N以上時(shí)用“○”表示，粘結(jié)強(qiáng)度在10N以下，1N以上時(shí)用“Δ”表示，粘結(jié)強(qiáng)度小于1N時(shí)用“×”表示。比較例1～3對(duì)于粘結(jié)劑組合物6～8，采用和實(shí)施例1～5同樣的方法，對(duì)粘結(jié)層的外觀進(jìn)行觀察、評(píng)價(jià)體積收縮率并測(cè)定耐濕實(shí)驗(yàn)前后的粘結(jié)強(qiáng)度。將使用所述粘結(jié)劑組合物6～8的試樣分別作為比較例1～3。對(duì)于比較例1，在觀察粘結(jié)層外觀用的熱處理中產(chǎn)生了氣泡，并從玻璃中央向邊緣連續(xù)產(chǎn)生氣泡。此外，體積收縮率約為10％。而在比較例2和3中，均未在熱處理中產(chǎn)生氣泡，且體積收縮率小于3％。在比較例2和3中，對(duì)于在耐濕實(shí)驗(yàn)前、耐濕實(shí)驗(yàn)A之后和耐濕實(shí)驗(yàn)B之后的粘結(jié)強(qiáng)度，如表1所示，雖然在耐濕實(shí)驗(yàn)前都具有10N以上的粘結(jié)強(qiáng)度，但是在耐濕實(shí)驗(yàn)A之后和耐濕實(shí)驗(yàn)B之后，比較例2和3的粘結(jié)強(qiáng)度都小于1N。
表1 耐濕實(shí)驗(yàn)A煮沸實(shí)驗(yàn)24小時(shí)、耐濕實(shí)驗(yàn)B85℃(溫度)-85％(相對(duì)濕度)、500小時(shí)粘結(jié)強(qiáng)度10N以上- “○”、10N以下和1N以上-“Δ”、小于1N-“×”
(透鏡)準(zhǔn)備玻璃的微透鏡(日本板硝子株式會(huì)社制“セルフオツクマイクロレンズSMC18”、直徑1.8mm、長(zhǎng)度4.43mm(0.23高跨比)、中心部分的折射率1.590、分布系數(shù)g＝0.326、1高跨比(＝2π/g)＝19.27mm)作為光構(gòu)件。
上述光纖(芯部)和透鏡(中心部分)的折射率值以及所述粘結(jié)劑組合物1～5固化后的折射率值見(jiàn)表2和表3。表2

表3

光構(gòu)件的粘結(jié)(透鏡-光纖的粘結(jié)、準(zhǔn)直器組件(コリメ一タモジユ一ル)的制作)將所述光纖的一端插入到長(zhǎng)度為4mm、外徑為1.8mm、內(nèi)徑為130μm的圓筒狀、由玻璃制成的套管中，將其間隙用所述粘結(jié)劑組合物1～5充填，在150℃下加熱30分鐘，使粘結(jié)劑組合物固化，由此將光纖和套管固定在一起。在光學(xué)臺(tái)座上對(duì)附有該光纖的套管和玻璃的微透鏡進(jìn)行調(diào)芯處理，從光纖的另一端入射的1,550nm的激光通過(guò)光學(xué)套管側(cè)的端部，并通過(guò)約250μm的空氣隙使該套管與所述透鏡結(jié)合，按照使損失值為最小的方式調(diào)節(jié)透鏡的配置，由此構(gòu)成第1準(zhǔn)直系統(tǒng)。在與第1準(zhǔn)直系統(tǒng)的透鏡相對(duì)的一側(cè)面對(duì)面地設(shè)置與第1準(zhǔn)直系統(tǒng)同樣的第2準(zhǔn)直系統(tǒng)。在第1準(zhǔn)直系統(tǒng)的透鏡和套管之間涂布所述粘結(jié)劑組合物1～5(但是使用和粘結(jié)光纖和套管用粘結(jié)劑組合物相同的組合物)，為使損失值降至最低再次進(jìn)行調(diào)芯，然后在室溫下放置2小時(shí)，或者用電吹風(fēng)吹110℃的熱風(fēng)，干燥20分鐘，使其加熱固化，由此制成準(zhǔn)直器組件。在透鏡和套管未粘結(jié)時(shí)設(shè)置空隙，測(cè)定在該狀態(tài)下初期的光輸出值和用粘結(jié)劑粘結(jié)、固化后的光輸出值，結(jié)果見(jiàn)表4。將使用粘結(jié)劑組合物1～5所得的準(zhǔn)直器組件與其粘結(jié)劑組合物的序號(hào)相對(duì)應(yīng)，分別作為實(shí)施例6～10。從表4可知，通過(guò)在透鏡和套管之間使用粘結(jié)劑組合物1～5進(jìn)行粘結(jié)，所得的各準(zhǔn)直器組件(實(shí)施例6～10)的光損失都非常小。
表4

如上所述，根據(jù)本發(fā)明可以得到一種粘結(jié)劑組合物和用該粘結(jié)劑將光學(xué)構(gòu)件粘結(jié)而成的光學(xué)裝置，其不僅能夠防止在粘結(jié)固化過(guò)程中產(chǎn)生氣泡和收縮，而且粘結(jié)強(qiáng)度優(yōu)良、光透過(guò)損失較小、耐濕性優(yōu)良。
權(quán)利要求
1一種粘結(jié)光構(gòu)件用的粘結(jié)劑組合物，含有(A)用以下化學(xué)式1表示的環(huán)氧硅烷，或者其水解縮聚物RnSiX4-n…(1)在此，R是具有環(huán)氧結(jié)合基的有機(jī)基團(tuán)或者沒(méi)有環(huán)氧結(jié)合基團(tuán)的有機(jī)基團(tuán)，X為能夠水解的基團(tuán)或者原子，而n為1和2。但是，當(dāng)n為1時(shí)，R為具有環(huán)氧結(jié)合基的有機(jī)基團(tuán)，當(dāng)n為2時(shí)，至少有一個(gè)R為具有環(huán)氧結(jié)合基的有機(jī)基團(tuán)、(B)粘度為2,000～5,000Pa·s的雙酚型環(huán)氧樹(shù)脂、(C)酚醛樹(shù)脂型環(huán)氧樹(shù)脂、(D)由胺類形成的固化劑和(E)水和醇中的至少一種，其特征在于基于(A)組分、(B)組分和(C)組分的總重量，上述(A)組分、(B)組分、(C)組分和(D)組分分別為3～60％重量、5～90％重量、5～35％重量和3～30％重量，上述(E)組分為(A)組分中能夠水解的基團(tuán)或者原子的0～0.75摩爾倍。
2如權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑組合物，其中所述組分(A)是式(1)中n＝1的環(huán)氧硅烷。
3如權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑組合物，其中所述組分(B)是雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂。
4如權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑組合物，其中所述組分(D)是咪唑類化合物。
5一種由至少2個(gè)光學(xué)透明光構(gòu)件和粘結(jié)這些光構(gòu)件的、如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的粘結(jié)劑組合物固化而成的透明粘結(jié)層所形成的光學(xué)裝置，其中當(dāng)相鄰的2個(gè)所述光構(gòu)件的折射率分別為n1和n2(但是n1≥n2)時(shí)，該相鄰的光構(gòu)件之間的所述粘結(jié)層滿足用以下數(shù)學(xué)式1(n1·n2)-((n1·n2-n2)/3)-0.05≤n3≤]]>(n1·n2)+((n1-(n1·n2))/3)+0.05---(1)]]>表示的折射率n3。
6一種由至少2個(gè)光學(xué)透明光構(gòu)件和粘結(jié)這些光構(gòu)件的、如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的粘結(jié)劑組合物固化而成的透明粘結(jié)層所形成的光學(xué)裝置，其中當(dāng)相鄰的2個(gè)所述光構(gòu)件的折射率分別為n1和n2(但是n1≥n2)時(shí)，該相鄰的光構(gòu)件之間的所述粘結(jié)層滿足用以下數(shù)學(xué)式2(n1·n2)-(((n1·n2)-n2)/10)-0.01≤n3≤]]>(n1·n2)+((n1-(n1·n2))/10)+0.01---(2)]]>表示的折射率n3。
7如權(quán)利要求5或6所述的光學(xué)裝置，其中所述各光構(gòu)件為光纖、透鏡、過(guò)濾器、光導(dǎo)波路、衍射光柵或光活性元件。
全文摘要
一種光構(gòu)件粘結(jié)用粘結(jié)劑，含有3～60％重量的環(huán)氧硅烷或者其水解縮聚物(A)、5～90％重量的粘度為2,000～5,000Pa·s的雙酚型環(huán)氧樹(shù)脂(B)、5～35％重量的酚醛樹(shù)脂型環(huán)氧樹(shù)脂(C)、3～30％重量由胺類形成的固化劑以及水和醇，該水和醇的量為所述環(huán)氧硅烷中能夠水解的基團(tuán)或者原子摩爾數(shù)的0～0.75倍。該組合物的耐濕性和耐熱性優(yōu)良，能減少固化時(shí)所產(chǎn)生的氣泡，不會(huì)產(chǎn)生由氣泡等造成的白色混濁等不足，適用于光構(gòu)件的組裝和粘結(jié)。
文檔編號(hào)C09J183/06GK1461333SQ02801118
公開(kāi)日2003年12月10日 申請(qǐng)日期2002年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月6日
發(fā)明者中村浩一郎, 石丸剛志 申請(qǐng)人:日本板硝子株式會(huì)社