CN101932655A - 聚碳酸酯树脂组合物及由该组合物形成的光学用成形品 - Google Patents

聚碳酸酯树脂组合物及由该组合物形成的光学用成形品 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种聚碳酸酯树脂组合物及由其形成的光学用成形部件，所述聚碳酸酯树脂组合物的特征在于，其含有100重量份的树脂成分和0.02～2重量份的磷系抗氧化剂(C)和/或苯酚系抗氧化剂(D)，所述树脂成分由97～99.95重量％的聚碳酸酯树脂(A)和0.05～3重量％的重均分子量为1000～18000的聚苯乙烯树脂(B)构成。本发明的聚碳酸酯树脂组合物由于亮度、光线透射率、机械性质、耐热性及色调稳定性优异，因此即便在薄型(厚度为0.3mm左右)的导光板的成形加工中色调也不会变化、树脂本身也不会劣化，在工业上的利用价值极高。

Description

聚碳酸酯树脂组合物及由该组合物形成的光学用成形品
技术领域
本发明涉及不损害耐热性、机械强度等、且没有白浊或光线透射率的降低、色调以及亮度良好的聚碳酸酯树脂组合物以及将其成形而成的导光板、面发光体材料、标牌等光学用成形品。
背景技术
在液晶显示装置中组装有面状光源装置以应对薄型化、轻量化、省电化、高亮度、高精细化的要求。该面状光源装置中具备一面具有相同倾斜度的倾斜面的楔型截面的导光板。另外，为了获得高亮度，还提出了在上述倾斜面上形成棱形的凹凸图案以赋予光散射功能(专利文献1)。
导光板一般通过热塑性树脂的注塑成形来获得，上述的凹凸图案通过形成于模具表面上的凹凸图案的转印来赋予。以往，导光板由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等材料成形。但是具有在个人电脑、手机、PDA等设备内部产生的热量增大的倾向，另外为了应对设备的轻薄短小化，对所使用的热塑性树脂要求耐热性高且机械强度也高的树脂，正在由PMMA替代为聚碳酸酯树脂。
聚碳酸酯树脂与PMMA相比，机械性质、热性质、电性质优异，但光线透射率的方面稍差。因此，在为使用了聚碳酸酯树脂制导光板的面状光源装置时，与PMMA相比，存在亮度降低的问题。
一直以来，提出了数个提高聚碳酸酯树脂制导光板的亮度的方法。
专利文献2中提出了并用荧光增白剂和珠粒状交联丙烯酸树脂，利用荧光增白剂来提高亮度，利用珠粒状交联丙烯酸微粒来减少亮度不均的方法；专利文献3中提出了通过添加丙烯酸树脂和脂环式环氧树脂来提高光线透射率和亮度的方法；专利文献4中提出了通过导入共聚酯碳酸酯来提高凹凸图案的转印、从而提高亮度的方法。
但是，专利文献2的方法中，虽然亮度部分地提高，但由于添加珠粒状交联丙烯酸树脂和荧光增白剂而光线透射率降低，因此具有远离导光板光源的部分的亮度降低增大、无法获得均匀亮度的问题。专利文献3的方法中，通过添加丙烯酸树脂，色调变得良好，但由于发生白浊，因此无法提高光线透射率和亮度，而通过添加脂环式环氧树脂，透射率有可能提高，但具有未见色调改善效果的问题。专利文献4的方法虽然可期待流动性或转印性的改善效果，但有耐热性降低的缺点。
专利文献1：日本特开平10-55712号公报
专利文献2：日本特开平9-20860号公报
专利文献3：日本特开平11-158364号公报
专利文献4：日本特开2001-215336号公报
发明内容
本发明提供不会损害聚碳酸酯树脂原本的特性、即耐热性、机械强度等、且没有白浊或光线透射率的降低、色调以及亮度良好的聚碳酸酯树脂组合物以及将其成形而成的导光板、面发光体材料、标牌等光学用成形品。
本发明人等为了解决上述课题进行了深入研究，结果发现，通过使聚碳酸酯树脂中含有聚苯乙烯树脂和特定的抗氧化剂，可获得没有白浊或光线透射率的降低、色调及亮度良好的导光板等光学用成形品，从而完成了本发明。
即，本发明涉及一种聚碳酸酯树脂组合物以及由其形成的导光板等光学用成形品，所述聚碳酸酯树脂组合物的特征在于，其含有100重量份的树脂成分、0.02～2重量份的磷系抗氧化剂(C)和/或苯酚系抗氧化剂(D)，所述树脂成分由97～99.95重量％的聚碳酸酯树脂(A)和0.05～3重量％的重均分子量为1000～18000的聚苯乙烯树脂(B)构成。
本发明的聚碳酸酯树脂组合物由于亮度、光线透射率、机械性质、耐热性及色调稳定性优异，因此即便是在簿型(厚度为0.3mm左右)的导光板的成形加工中色调也不会变化、树脂本身也不会恶化，在工业上的利用价值极高。
具体实施方式
本发明中使用的聚碳酸酯树脂(A)是通过使各种二羟基二芳基化合物与光气反应的光气法、或者使二羟基二芳基化合物与碳酸二苯基酯等碳酸酯反应的酯交换法而获得的聚合物，作为代表性化合物，可举出由2，2-双(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)制得的聚碳酸酯树脂。
作为上述二羟基二芳基化合物，除了双酚A之外，还可举出双(4-羟基苯基)甲烷、1，1-双(4-羟基苯基)乙烷、2，2-双(4-羟基苯基)丁烷、2，2-双(4-羟基苯基)辛烷、双(4-羟基苯基)苯基甲烷、2，2-双(4-羟基苯基-3-甲基苯基)丙烷、1，1-双(4-羟基-3-叔丁基苯基)丙烷、2，2-双(4-羟基-3-溴苯基)丙烷、2，2-双(4-羟基-3，5-二溴苯基)丙烷、2，2-双(4-羟基-3，5-二氯苯基)丙烷等双(羟基芳基)链烷烃类，1，1-双(4-羟基苯基)环戊烷、1，1-双(4-羟基苯基)环己烷等双(羟基芳基)环链烷烃类，4，4′-二羟基二苯基醚、4，4′-二羟基-3，3′-二甲基二苯基醚等二羟基二芳基醚类，4，4′-二羟基二苯基硫化物等二羟基二芳基硫化物类，4，4′二羟基二苯基亚砜、4，4′-二羟基-3，3′-二甲基二苯基亚砜等二羟基二芳基亚砜类，4，4′-二羟基二苯基砜、4，4′-二羟基-3，3′-二甲基二苯基砜等二羟基二芳基砜类等。
这些化合物可单独使用或者混合2种以上使用。除了这些之外，还可混合哌嗪、二哌啶基氢醌、间苯二酚、4，4′-二羟基二苯基等来使用。
进而，还可将上述的二羟基芳基化合物与以下所示的3元以上的苯酚化合物混合使用。
作为3元以上的苯酚，可举出均苯三酚、4，6-二甲基-2，4，6-三-(4-羟基苯基)-庚烯、2，4，6-二甲基-2，4，6-三-(4-羟基苯基)-庚烷、1，3，5-三-(4-羟基苯基)-苯、1，1，1-三-(4-羟基苯基)-乙烷及2，2-双-[4，4-(4，4′-二羟基二苯基)-环己基]-丙烷等。
聚碳酸酯树脂(A)的粘度平均分子量通常为10000～100000、优选为12000～25000、更优选为12000～18000。制造该聚碳酸酯树脂时，还可根据需要使用分子量调节剂、催化剂等。
本发明中使用的聚苯乙烯树脂(B)的重均分子量为1000～18000。聚苯乙烯树脂(B)的重均分子量小于1000时，光线透射率差，而重均分子量超过18000时，由于光线透射率和浊化率差，因此不优选。聚苯乙烯树脂(B)的重均分子量更优选为1500～10000、进一步优选为2000～4000的范围。
聚苯乙烯树脂(B)的组成比基于由(A)和(B)构成的树脂成分为0.05～3重量％，优选为0.1～1重量％。聚苯乙烯树脂(B)的组成比小于0.05重量％时，无法期待光线透射率和亮度的提高。另外，该组成比超过3重量％时，由于光线透射率降低、浊化率增加，因此不优选。
作为可从商业途径获得的聚苯乙烯树脂(B)，可举出BASF公司制JONCRYL ADF-1300。
作为本发明中使用的磷系抗氧化剂(C)和/或苯酚系抗氧化剂(D)，可举出以下的化合物。
作为磷系抗氧化剂(C)，可举出由下述通式1、2和3所示的化合物中的1种或更多种构成的抗氧化剂。
通式1
Figure BPA00001183953100041
(通式1中，R1～R4表示碳原子数为1～20的烷基或可被烷基取代的芳基。)
通式2
Figure BPA00001183953100042
(通式2中，R5、R6表示碳原子数为1～20的烷基或可被烷基取代的芳基，a、b表示整数0～3。)
通式3
Figure BPA00001183953100043
(通式3中，R7表示碳原子数为1～20的烷基或可被烷基取代的芳基。c表示0～3的整数。)
作为通式1的化合物，可举出可从商业途径获得的Clariant Japan公司制Sandostab P-EPQ，作为通式2的化合物，可举出可从商业途径获得的艾迪科公司制ADK STAB PEP-36，作为通式3的化合物，可举出可从商业途径获得的住友化学公司制SUMILIZER P-168。
另外，作为苯酚系抗氧化剂(D)，可举出下述通式4的化合物。
通式4
Figure BPA00001183953100051
(通式4中，R8表示碳原子数为1～20的烷基或可被烷基取代的芳基。)
作为通式4的化合物，Ciba Specialty Chemicals公司制IRGANOX 1076可从商业途径获得。
磷系抗氧化剂(C)和/或苯酚系抗氧化剂(D)的配合量相对于每100重量份的由(A)和(B)构成的树脂成分为0.02～2重量份。配合量小于0.02重量份时，由于热稳定性差，因此不优选。另外，配合量超过2重量份时，光线透射率下降、浊化率提高，因此不优选。配合量优选为0.04～1重量份、更优选为0.05～0.2重量份。为该范围时，光线透射率不会降低，显示出优异的热稳定性。
进而，还可在不损害本发明效果的范围内配合各种热稳定剂、抗氧化剂、着色剂、脱模剂、软化材料、防静电剂等添加剂、冲击性改良材料、其它的聚合物。
本发明的聚碳酸酯树脂组合物的各种配合成分的混合方法并无特别限定，可举出利用公知的混合机、例如转鼓、带式混合机等进行的混合或利用挤出机进行的熔融混炼。
将本发明的聚碳酸酯树脂组合物进行成形的方法并无特别限定，可使用公知的注塑成形法、压缩成形法等。
以下利用实施例更具体地说明本发明，但本发明并不限于这些实施例。另外，“份”、“％”分别是以重量为基准的。
实施例
根据表1～表4所示的配合成分、配合量，使用转鼓混合各种配合成分，使用40mm直径的单螺杆挤出机(TANABE PLASTICS公司制)，在滚筒温度为220℃下进行熔融混炼，获得各种粒料。
所使用的配合成分分别如下所述。
1.聚碳酸酯树脂：
由双酚A和碳酰氯合成的聚碳酸酯树脂
住友陶氏有限公司公司制SD1080(粘度平均分子量：15000)(以下简记为“PC1”)
由双酚A和碳酰氯合成的聚碳酸酯树脂
住友陶氏有限公司公司制SD2000W(粘度平均分子量：13000)(以下简记为“PC2”)
2.聚苯乙烯树脂：
BASF公司制JONCRYL ADF-1300
(重均分子量：2800、以下简记为“PS1”)
Aldrich公司制聚苯乙烯
(重均分子量：800)(以下简记为“PS2”)
Aldrich公司制聚苯乙烯
(重均分子量：4000)(以下简记为“PS3”)
Aldrich公司制聚苯乙烯
(重均分子量：13000)(以下简记为“PS4”)
Aldrich公司制聚苯乙烯
(重均分子量：20000)(以下简记为“PS5”)
Aldrich公司制聚苯乙烯
(重均分子量：23000)(以下简记为“PS6”)
Aldrich公司制聚苯乙烯
(重均分子量：35000)(以下简记为“PS7”)
3.磷系抗氧化剂：
Clariant Japan公司制P-EPQ(以下简记为“P系AO1”)
艾迪科公司制ADK STAB PEP-36(以下简记为“P系AO2”)
住友化学公司制P-168(以下简记为“P系AO3”)
4.苯酚系抗氧化剂：
Ciba Specialty Chemicals公司制IRGANOX 1076
(以下简记为“Ph系AO”)
(色度、光线透射率和浊化率测定用试验片的制作方法)
在120℃下干燥所得各种粒料4小时后，使用注塑成形机(日本制钢所制J-100SAII)以280℃、注塑压力为1200Kg/cm2的条件制作色度、透射率和浊化率测定用试验片(90×50×2mm)。
(色度的评价方法)
色度的测定如下：使用村上色彩研究所制SPECTROPHOTOMETERCMS35-SP，用D65光源、以视野角10°进行。将进行n＝10的色度测定后的x和y值的最大值和最小值之差为0.0005以下作为合格。将结果示于表1～表4。
(光线透射率及浊化率的评价方法)
光线透射率及浊化率的测定如下：使用村上色彩研究所制HAZEMETER HM-150进行。将总光线透射率Tt为90.4％以上且浊化率H为0.7％以下者作为合格。将结果示于表1～表4。另外，浊化率利用总光线透射率Tt及扩散透射率Td如下式进行定义。
浊化率H(％)＝(扩散透射率Td/总光线透射率Tt)×100
表1
Figure BPA00001183953100071
判定：合格(○)、不合格(×)
表2
Figure BPA00001183953100081
判定：合格(○)、不合格(×)
表3
判定：合格(○)、不合格(×)
如实施例1～10所示，具备本发明要件的聚碳酸酯系树脂组合物显示出高的光线透射率和亮度、优异的色调稳定性和低浊化率。
比较例1为PS1的配合量少于规定量的情况，光线透射率差。
比较例2为PS1的配合量多于规定量的情况，光线透射率和浊化率差。
比较例3为磷系抗氧化剂的配合量少于规定量的情况，色调稳定性差。
比较例4为磷系抗氧化剂的配合量多于规定量的情况，光线透射率和浊化率差。
比较例5为苯酚系抗氧化剂的配合量少于规定量的情况，色调稳定性差。
表4
Figure BPA00001183953100091
如实施例11和12所示，具备本发明要件的聚碳酸酯系树脂组合物显示出高的光线透射率和亮度、优异的色调稳定性和低浊化率。
比较例6为使用重均分子量为800的PS2的情况，光线透射率差。
比较例7为使用重均分子量为20000的PS5的情况，光线透射率差。
比较例8为使用重均分子量为23000的PS6的情况，光线透射率和浊化率差。
比较例9为使用重均分子量为35000的PS7的情况，光线透射率和浊化率差。

Claims (10)

1.一种聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于，含有100重量份的树脂成分和0.02～2重量份的磷系抗氧化剂(C)和/或苯酚系抗氧化剂(D)，所述树脂成分由97～99.95重量％的聚碳酸酯树脂(A)和0.05～3重量％的重均分子量为1000～18000的聚苯乙烯树脂(B)构成。
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯树脂(A)的重均分子量为12000～18000。
3.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于，所述聚苯乙烯树脂(B)的重均分子量为1500～10000。
4.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于，所述聚苯乙烯树脂(B)的重均分子量为2000～4000。
5.根据权利要求1～4任一项所述的聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于，所述聚苯乙烯树脂(B)的组成比基于所述树脂成分为0.1～2重量％。
6.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于，磷系抗氧化剂(C)和/或苯酚系抗氧化剂(D)的配合量相对于所述树脂成分的每100重量份为0.05～0.2重量份。
7.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于，磷系抗氧化剂(C)为选自下述通式1、2和3所示的化合物中的一种以上的化合物，
通式1
Figure FPA00001183953000011
通式1中，R1～R4表示碳原子数为1～20的烷基或可被烷基取代的芳基；
通式2
Figure FPA00001183953000021
通式2中，R5、R6表示碳原子数为1～20的烷基或可被烷基取代的芳基，a、b表示整数0～3；
通式3
Figure FPA00001183953000022
通式3中，R7表示碳原子数为1～20的烷基或可被烷基取代的芳基，c表示0～3的整数。
8.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于，苯酚系抗氧化剂(D)为下述通式4所示的化合物，
通式4
通式4中，R8表示碳原子数为1～20的烷基或可被烷基取代的芳基。
9.一种光学用成形品，其是将权利要求1～8任一项所述的聚碳酸酯树脂组合物进行成形而成的。
10.一种导光板，其是将权利要求1～8任一项所述的聚碳酸酯树脂组合物进行成形而成的。
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