CN102666704A - 纤维素酰化物膜、延迟膜、偏振片和液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种纤维素酰化物膜,其环境湿度依存性的延迟变化小,并且当贴合到偏振元件上并在高温和高湿环境下使用时,可以有效地防止偏振元件劣化。本发明提供一种纤维素酰化物膜,其含有满足以下要求(A)~(C)的氢键性化合物和至少一种疏水化剂,所述疏水化剂选自多元醇酯系疏水化剂、缩聚酯系疏水化剂和碳水化合物衍生物系疏水化剂:(A)所述化合物在一个分子内具有氢键供给部和氢键接受部,(B)通过用所述化合物的分子量除以所述化合物中的氢键供给数和氢键接受数的总数算出的值为30~65,和(C)所述化合物中的芳香环结构的总数为1~3。

Description

纤维素酰化物膜、延迟膜、偏振片和液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种纤维素酰化物膜、以及使用该纤维素酰化物膜的延迟膜、偏振片和液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置作为节能和节省空间的图像显示装置的用途正逐年扩展起来。在过去,液晶显示装置的一个严重缺陷在于,显示图像的视角依存性很大。然而,近年来,诸如VA-模式等宽视角液晶显示模式已经实用化,因而,即使在要求高质量图像的电视等的市场中,对于液晶显示装置的需要也快速扩大。
液晶显示装置的基本构成包括液晶单元和设置在液晶单元两侧上的偏振片。偏振片的作用在于仅使在预定方向偏振的光透过,并且液晶显示装置的性能很大程度上取决于其中偏振片的性能。偏振片一般包括透明保护膜贴合到两侧的偏振元件,其中偏振元件由通过取向而吸附碘或染料的聚乙烯醇膜等形成。典型地由纤维素乙酸酯代表的纤维素酰化物膜具有高透明性并且可以容易地确保与用作偏振元件的聚乙烯醇的强的粘合性,并且广泛用作偏振片保护膜。
已知的是,在液晶显示装置的偏振片和液晶单元之间配置延迟膜可以实现更宽的视角,即,可以改善显示特性。作为延迟膜,纤维素酰化物膜是特别引人注目的,因为其能够表现出优异的光学性能,具体地能够表现出延迟膜的优异的面内延迟Re(nm)和厚度-方向延迟Rth(nm),从而这种纤维素酰化物膜在液晶显示装置中用作延迟膜。
一些添加剂是已知的,其被加到纤维素酰化物膜中以改善膜的性能。作为纤维素酰化物膜可用的添加剂的一种已知化合物,可以提到的有延迟增强剂。专利文献1公开了一种作为延迟增强剂的能够形成含有酮-烯醇互变异构性化合物作为构成要素的分子配合物的化合物,具体而言,作为一个例子,公开了一种具有含1,3,5-三嗪环结构如胍胺骨架等的化合物。相似地,专利文献2公开了一种作为在加入时能够增大纤维素乙酸酯膜的Rth的化合物的延迟增强剂,其包括圆盘状化合物。该专利文献中公开的延迟增强剂是一种圆盘状化合物,并且作为一个例子,公开了一种含有1,3,5-三嗪环或卟啉骨架的结构。
随着近年来液晶显示装置的用途扩大的趋势,这些装置用于大型和高清电视等的用途扩展起来,对于偏振片、延迟膜和偏振片保护膜的质量要求越来越高。特别地,大型和高质量液晶显示装置被要求用在与以前相比各种更严酷的环境中。从这些观点来看,迫切要求在液晶显示装置中使用的纤维素酰化物膜同时满足依赖于环境湿度的光学性能变化耐性的需求以及在高温和高湿环境下保护使用的偏振元件的需求。
然而,现有的纤维素酰化物膜,包括加入有上述专利文献1或2中记载的具有特定结构的延迟增强剂的那些,都不能充分同时满足依赖于环境湿度的光学性能变化耐性的需求以及在高温和高湿环境下保护使用的偏振元件的需求。
有鉴于上述需求,例如,专利文献3公开了一种使用具有特定酰基取代度的纤维素酰化物膜来改善依赖于环境湿度的光学性能变化耐性并增强在高温和高湿环境下使用时性能变化耐性的方法。
关于通过将添加剂加到纤维素酰化物膜中而增强依赖于环境湿度的性能变化耐性和增强在高温和高湿环境下使用时性能变化耐性的方法,专利文献4公开了一种使用含有聚酯以及多元醇酯或芳香族末端酯的纤维素酰化物膜的方法。
引用文献列表
专利文献
专利文献1:JP-A 2004-109410
专利文献2:JP-A 2001-166144
专利文献3:JP-A 2006-089529
专利文献4:JP-A 2006-342227
发明内容
发明要解决的问题
本发明人研究了上述专利文献3和4中记载的方法,发现专利文献3中记载的方法不足以同时满足依赖于环境湿度的光学性能变化耐性和在高温和高湿环境下的使用的偏振元件的保护。此外,该方法的另一个问题在于,当纤维素酰化物膜的纤维素酰化物的酰基取代度被具体限定时,膜的延迟控制范围变窄,因此膜的延迟可以被控制到仅适用于特定液晶单元模式的液晶显示。专利文献4中记载的方法可以实现一定效果,但是发现对于近年来的高质量液晶显示装置仍不能令人满意,需要进一步改善其方法。
本发明的目的是提供一种纤维素酰化物膜,其环境湿度依存性的延迟变化小,并且当贴合到偏振片上并在高温和高湿环境下使用时,可以有效地防止偏振元件劣化。另一个目的是提供一种使用该纤维素酰化物膜的延迟膜以及使用该膜的偏振片和液晶显示装置。
解决问题的手段
为了解决上述问题,本发明人专心研究,结果,发现具有与专利文献1或2中记载的化合物类似结构的化合物是可用于解决上述问题的一种化合物。有鉴于此,本发明人为进一步改善进行了研究,结果,发现同时加入满足以下要求(A)~(C)的氢键性化合物和特定疏水化剂解决了上述问题。具体而言,通过具有下述构成的本发明可以解决上述问题。
[1]一种纤维素酰化物膜,其含有满足以下要求(A)~(C)的氢键性化合物和至少一种疏水化剂,所述疏水化剂选自多元醇酯系疏水化剂、缩聚酯系疏水化剂和碳水化合物衍生物系疏水化剂:
(A)所述化合物在一个分子内具有氢键供给部和氢键接受部,
(B)通过用所述化合物的分子量除以所述化合物中的氢键供给数和氢键接受数的总数算出的值为30~65,和
(C)所述化合物中的芳香环结构的总数为1~3。
[2]如项[1]所述的纤维素酰化物膜,其中所述氢键性化合物是以下通式(A-1)代表的化合物:
[化学式1]
通式(1)
Figure BDA00001696626800041
(在通式(A-1)中,Ra代表烷基、烯基、炔基、杂环基或芳基;X1、X2、X3和X4每一个独立地代表直接键或二价连接基团;R1、R2、R3和R4每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基。)
[3]如项[1]所述的纤维素酰化物膜,其中所述氢键性化合物是以下通式(B-1)代表的化合物:
[化学式2]
通式(B-1)
Figure BDA00001696626800042
(在通式(B-1)中,Rb和Rc每一个独立地代表烷基、烯基、炔基、杂环基或芳基;X5和X6每一个独立地代表直接键或二价连接基团;R5和R6每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基。)
[4]如项[1]~[3]中任一项所述的纤维素酰化物膜,其中在通式(A-1)和(B-1)中,X1、X2、X3、X4、X5和X6每一个独立地是选自直接键和以下通式(P)代表的二价连接基团中的至少一个:
[化学式3]
通式(P)
(在通式(P)中,*侧是与通式(A-1)和(B-1)代表的化合物中的1,3,5-三嗪环上取代的氮原子连接的连接部位。)
[5]如项[1]所述的纤维素酰化物膜,其中所述氢键性化合物是以下通式(C-1)代表的化合物:
[化学式4]
通式(C-1)
Figure BDA00001696626800051
(在通式(C-1)中,Ra11代表烷基、烯基、炔基、杂环基或芳基;Rb11、Rc11、Rd11和Re11每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Q1代表-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Ra连接而形成环;X11、X12和X13每一个独立地代表直接键或二价连接基团;X14代表选自以下通式(P)代表的二价连接基团的连接基团:
[化学式5]
通式(P)
Figure BDA00001696626800052
(在通式(P)中,*侧是与通式(C-1)代表的化合物中的1,3,5-三嗪环上取代的氮原子连接的连接部位。)
[6]如项[1]所述的纤维素酰化物膜,其中所述氢键性化合物是以下通式(D-1)代表的化合物:
[化学式6]
通式(D-1)
Figure BDA00001696626800061
(在通式(D-1)中,Ra21和Rg21每一个代表烷基、烯基、炔基、杂环基或芳基;Rd21和Re21每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Q11代表-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Ra21连接而形成环;Q12代表-O-、-S-或-NRh-;Rh代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Rg21连接而形成环;X23代表直接键或二价连接基团;X24代表选自以下通式(P)代表的二价连接基团的连接基团:
[化学式7]
通式(P)
Figure BDA00001696626800062
(在通式(P)中,*侧是与通式(D-1)代表的化合物中的1,3,5-三嗪环上取代的氮原子连接的连接部位。)
[7]如项[1]所述的纤维素酰化物膜,其中所述氢键性化合物是以下通式(E-1)代表的化合物:
[化学式8]
通式(E-1)
(在通式(E-1)中,Y1代表次甲基或-N-;Ra31代表烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Rb31、Rc31、Rd31和Re31每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Q21代表直接键、-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Ra31连接而形成环;X31、X32和X33每一个独立地代表直接键或二价连接基团;X34代表选自以下通式(Q)代表的二价连接基团的连接基团:
[化学式9]
通式(Q)
Figure BDA00001696626800071
(在通式(Q)中,*侧是与通式(E-1)代表的化合物中的杂环上取代的氮原子连接的连接部位。)
[8]如项[1]所述的纤维素酰化物膜,其中所述氢键性化合物是以下通式(F-1)代表的化合物:
[化学式10]
通式(F-1)
Figure BDA00001696626800072
(在通式(F-1)中,Y11代表次甲基或-N-;Ra41和Rg41每一个代表烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Rd41和Re41每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Q31代表-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Ra41连接而形成环;Q32代表-O-、-S-或-NRh-;Rh代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Rg41连接而形成环;X43代表直接键或二价连接基团;X44代表选自以下通式(P)代表的二价连接基团的连接基团:
[化学式11]
通式(P)
Figure BDA00001696626800081
(在通式(P)中,*侧是与通式(F-1)代表的化合物中的杂环上取代的氮原子连接的连接部位。)
[9]如项[1]所述的纤维素酰化物膜,其中所述氢键性化合物是以下通式(G-1)代表的化合物:
[化学式12]
通式(G-1)
Figure BDA00001696626800082
(在通式(G-1)中,L1代表直接键或含有杂原子的二价连接基团;R81代表氢原子、具有1~20个碳原子的烷基、具有2~20个碳原子的烯基、具有2~20个碳原子的炔基、具有6~20个碳原子的芳基或具有7~20个碳原子的芳基烷基。)
[10]如项[1]所述的纤维素酰化物膜,其中所述氢键性化合物是以下通式(H-1)代表的化合物:
[化学式13]
通式(H-1)
Figure BDA00001696626800083
(在通式(H-1)中,L3代表直接键或含有杂原子的二价连接基团;R85代表具有1~20个碳原子的烷基、具有2~20个碳原子的烯基、具有2~20个碳原子的炔基、具有6~20个碳原子的芳基或具有7~20个碳原子的芳基烷基;R83和R84每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;X53和X54每一个独立地代表选自以下通式(P)代表的二价连接基团的连接基团:
[化学式14]
通式(P)
Figure BDA00001696626800091
(在通式(P)中,*侧是与通式(H-1)代表的化合物中的杂环上取代的氮原子连接的连接部位。)
[11]如项[1]~[10]中任一项所述的纤维素酰化物膜,其中所述氢键性化合物的分子量为100~1000。
[12]一种含有如项[1]~[11]中任一项所述的纤维素酰化物膜的延迟膜。
[13]一种含有如项[1]~[11]中任一项所述的纤维素酰化物膜或如项[12]所述的延迟膜的偏振片。
[14]一种含有如项[1]~[11]中任一项所述的纤维素酰化物膜、如项[12]所述的延迟膜或如项[13]所述的偏振片的液晶显示装置。
发明优点
本发明提供了一种纤维素酰化物膜,其环境湿度依存性的延迟变化小,并且当贴合到偏振元件上并在高温和高湿环境下使用时,可以有效地防止偏振元件劣化,还提供了一种使用该膜的延迟膜、偏振片和液晶显示装置。
附图说明
[图1]是本发明的液晶显示装置的例子的示意图。
具体实施方式
[纤维素酰化物膜]
本发明的纤维素酰化物膜含有满足以下要求(A)~(C)的氢键性化合物(下面称作本发明中使用的氢键性化合物)和至少一种疏水化剂,所述疏水化剂选自多元醇酯系疏水化剂、缩聚酯系疏水化剂和碳水化合物衍生物系疏水化剂:
(A)所述化合物在一个分子内具有氢键供给部和氢键接受部,
(B)通过用所述化合物的分子量除以所述化合物中的氢键供给数和氢键接受数的总数算出的值为25~65,和
(C)所述化合物中的芳香环结构的总数为1~3。
将本发明中使用的氢键性化合物和特定疏水化剂加到纤维素酰化物膜中大大降低了纤维素酰化物膜的环境湿度依存性的延迟变化。
此外,当纤维素酰化物膜用作偏振片保护膜时,可以显著降低偏振元件在高温和高湿环境下的性能劣化。
下面顺次详细说明本发明中使用的氢键性化合物、疏水化剂和纤维素酰化物膜的制造方法。
<本发明中使用的氢键性化合物>
本发明的纤维素酰化物膜含有上述氢键性化合物。下面详细说明本发明中使用的氢键性化合物的结构。
尽管不束缚于理论,但是可以推测出,纤维素酰化物膜的延迟值的湿度依存性是由于水分子与纤维素酰化物树脂的酰基中存在的羰基配位带来的纤维素酰化物树脂的双折射性变化而造成的。此外,尽管不束缚于理论,但是本发明中使用的氢键性化合物在适合的位置具有氢键性基团,因此可以与纤维素酰化物树脂的羰基或羟基有效地相互作用,并可以防止在高湿条件下的水分子接近纤维素酰化物树脂。具体而言,在本发明中,关注于氢键性化合物的结构,特别是氢键性化合物的分子内结构。在现有的具有1,3,5-三嗪环的化合物被加到纤维素酰化物树脂中的情况下,关注于具有1,3,5-三嗪环的化合物的整体结构的平面性,因此几乎不关注于本发明中使用的具有上述结构的化合物。
本发明中使用的氢键性化合物满足以下要求(A)~(C):
(A)所述化合物在一个分子内具有氢键供给部和氢键接受部,
(B)通过用所述化合物的分子量除以所述化合物中的氢键供给数和氢键接受数的总数算出的值为30~65,和
(C)所述化合物中的芳香环结构的总数为1~3。
首先,说明要求(A)。
在本发明中使用的氢键性化合物中,用作氢键供给部和氢键接受部的官能团的例子记载在例如Introduction to Hydrogen Bonding,Jeffery,GorgeA.著,Oxford UP出版,第15页,表2中。在本说明书中,该表中的氢键性化合物的官能团的总数用作化合物中的氢键供给数和氢键接受数的总数。
本发明中使用的氢键性化合物在一个分子内具有氢键供给部和氢键接受部,因此与水形成强的氢键并且可以抑制水与纤维素酰化物中的羰基配位。优选地,与氢键供给部和氢键接受部结合的键数量为0~3,从上述与水形成氢键的观点来看,更优选1或2。
接下来说明要求(B)。
本发明中使用的氢键性化合物优选使得通过用所述化合物的分子量除以所述化合物中的氢键供给数和氢键接受数的总数算出的值为35~60。当通过用分子量除以氢键供给数和氢键接受数的总数算出的值过大时,氢键性化合物几乎不能接近纤维素酰化物,因此抑制环境变化依存性的延迟变化的效果很小。另一方面,当通过用分子量除以氢键供给数和氢键接受数的总数算出的值过小时,氢键性化合物彼此的相互作用过强,因此,由于化合物在溶剂中的溶解性以及与纤维素酰化物的混溶性不充分而是不利的。
接下来说明要求(C)。
本发明中使用的氢键性化合物的芳香环结构的数量为1~3。本发明的芳香环结构不仅包括芳香烃环,而且包括杂环芳香环。关于化合物中的芳香环结构的数量,芳香环稠合环计为1个,但是经由连接基团彼此结合的芳香环计为多个。例如,衍生于萘且具有10个碳原子的芳香环计为1个芳香环结构。当氢键性化合物中的芳香环结构的数量为4以上时,化合物的分子大小过大并且几乎不能接近纤维素酰化物中的羰基,并且在这种情况下,化合物对于环境湿度依存性的光学性能变化的抑制不是很有效。
优选地,本发明中使用的氢键性化合物含有至少一个杂环芳香环。当化合物含有杂环芳香环时,杂环中的杂原子和氢键性化合物中的其他氢键接受体或氢键供给体可以有利地与水形成环状氢键。
(氢键性化合物的亲水性/疏水性)
优选地,本发明中使用的氢键性化合物的亲水性/疏水性被控制落入特定范围内。具体而言,当添加剂过于疏水性时,与纤维素酰化物的混溶性不足,并且能够在纤维素酰化物附近存在的添加剂比例很小。另一方面,当添加剂过于亲水性时,其在浓液溶剂中的溶解性不足。
-ClogP值-
辛醇-水分配系数(logP值)可以根据日本工业标准(JIS)Z7260-107(2000)中记载的烧瓶渗透方法测量。还可以不用实际测量而是用计算化学方法或经验方法估计辛醇-水分配系数(logP值)。作为计算方法,已知的是使用Crippen's fragmentation法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,27,21(1987))、Viswanadhan's fragmentation法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,29,163(1989))或Broto's fragmentation法(Eur.J.Med.Chem.-Chim.Theor.,19,71(1984))等。在本发明中,使用Crippen's fragmentation法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,27,21(1987))。
ClogP值是通过计算求得的1-辛醇和水之间的分配系数P的常用对数logP的值。作为计算ClogP值时使用的方法和软件,可以使用已知的那些。在本发明中,使用组入Daylight Chemical Information Systems的系统PCModels中的CLOGP程序。
在化合物根据测量方法或计算方法而表现出不同的logP值的情况下,使用Crippen's fragmentation法判断化合物是否落入本发明的范围内。
氢键性化合物的亲水性/疏水性可以由辛醇-水分配系数(下面称作logP)表示。本发明中使用的氢键性化合物的亲水性/疏水性其特征在于,其辛醇-水分配系数的ClogP值被控制到落入0~5.5的范围内。更优选地,本发明中使用的氢键性化合物的ClogP值为1.0~5.0,最优选2.0~4.5。
下面说明本发明中使用的氢键性化合物的具体结构。
优选地,本发明中使用的氢键性化合物由以下通式(A-1)~(H-1)中任一个代表。下面详细说明这些式的结构。
(A)通式(A-1)代表的氢键性化合物:
首先说明通式(A-1)代表的化合物。在本说明书中,烃基团如烷基等可以是线性或枝化的,只要不与本发明的范围和精神矛盾。
[化学式15]
通式(A-1)
Figure BDA00001696626800131
(在通式(A-1)中,Ra代表烷基、烯基、炔基、杂环基或芳基;X1、X2、X3和X4每一个独立地代表直接键或二价连接基团;R1、R2、R3和R4每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基。)
Ra代表烷基、烯基、炔基、杂环基或芳基,优选是烷基或芳基。
在Ra是烷基的情况下,该基团优选具有1~20个碳原子、更优选3~15个碳原子、特别优选6~12个碳原子。
在Ra是烯基的情况下,该基团优选具有2~20个碳原子、更优选3~15个碳原子、特别优选6~12个碳原子。
在Ra是炔基的情况下,该基团优选具有2~20个碳原子、更优选3~15个碳原子、特别优选6~12个碳原子。
在Ra是芳基的情况下,该基团优选具有6~24个碳原子、更优选6~18个碳原子。
在Ra是杂环基的情况下,该基团优选具有5~23个碳原子、更优选5~17个碳原子。
Ra可以具有或不具有取代基,但从降低膜的湿度依存性的观点来看,优选Ra不具有取代基。
Ra可以具有的取代基包括以下取代基T。取代基T包括例如烷基(优选具有1-20个碳原子、更优选1-12个碳原子、特别优选1-8个碳原子,如甲基、乙基、异丙基、叔丁基、正辛基、正癸基、正十六烷基、环丙基、环戊基、环己基等)、烯基(优选具有2-20个碳原子、更优选2-12个碳原子、特别优选2-8个碳原子,如乙烯基、烯丙基、2-丁烯基、3-戊烯基等)、炔基(优选具有2-20个碳原子、更优选2-12个碳原子、特别优选2-8个碳原子,如炔丙基、3-戊炔基等)、芳基(优选具有6-30个碳原子、更优选6-20个碳原子、特别优选6-12个碳原子,如苯基、联苯基、萘基等)、氨基(优选具有0-20个碳原子、更优选0-10个碳原子、特别优选0-6个碳原子,如氨基、甲基氨基、二甲基氨基、二乙基氨基、二苄基氨基等)、烷氧基(优选具有1-20个碳原子、更优选1-12个碳原子、特别优选1-8个碳原子,如甲氧基、乙氧基、丁氧基等)、芳氧基(优选具有6~20个碳原子、更优选6~16个碳原子、特别优选6~12个碳原子,例如,苯氧基、2-萘氧基等)、酰基(优选具有1~20个碳原子、更优选1~16个碳原子、特别优选1~12个碳原子,例如,乙酰基、苯甲酰基、甲酰基、戊酰基等)、烷氧基羰基(优选具有2~20个碳原子、更优选2~16个碳原子、特别优选2~12个碳原子,例如,甲氧基羰基、乙氧基羰基等)、芳氧基羰基(优选具有7~20个碳原子、更优选7~16个碳原子、特别优选7~10个碳原子,例如,苯氧基羰基等)、酰氧基(优选具有2~20个碳原子、更优选2~16个碳原子、特别优选2~10个碳原子,例如,乙酰氧基、苯甲酰氧基等)、酰基氨基(优选具有2~20个碳原子、更优选2~16个碳原子、特别优选2~10个碳原子,例如,乙酰基氨基、苯甲酰基氨基等)、烷氧基羰基氨基(优选具有2~20个碳原子、更优选2~16个碳原子、特别优选2~12个碳原子,例如,甲氧基羰基氨基等)、芳氧基羰基氨基(优选具有7~20个碳原子、更优选7~16个碳原子、特别优选7~12个碳原子,例如,苯氧基羰基氨基等)、磺酰基氨基(优选具有1~20个碳原子、更优选1~16个碳原子、特别优选1~12个碳原子,例如,甲烷磺酰基氨基、苯磺酰基氨基等)、氨磺酰基(优选具有0~20个碳原子、更优选0~16个碳原子、特别优选0~12个碳原子,例如,氨磺酰基、甲基氨磺酰基、二甲基氨磺酰基、苯基氨磺酰基等)、氨基甲酰基(优选具有1~20个碳原子、更优选1~16个碳原子、特别优选1~12个碳原子,例如,氨基甲酰基、甲基氨基甲酰基、二乙基氨基甲酰基、苯基氨基甲酰基等)、烷硫基(优选具有1~20个碳原子、更优选1~16个碳原子、特别优选1~12个碳原子,例如甲硫基、乙硫基等)、芳硫基(优选具有6~20个碳原子、更优选6~16个碳原子、特别优选6~12个碳原子,例如,苯硫基等)、磺酰基(优选具有1~20个碳原子、更优选1~16个碳原子、特别优选1~12个碳原子,例如,甲磺酰基、甲苯磺酰基等)、亚磺酰基(优选具有1~20个碳原子、更优选1~16个碳原子、特别优选1~12个碳原子,例如,甲烷亚磺酰基、苯亚磺酰基等)、酰脲基团(优选具有1~20个碳原子、更优选1~16个碳原子、特别优选1~12个碳原子,例如,酰脲基团、甲基酰脲基团、苯基酰脲基团等)、磷酰氨基(优选具有1~20个碳原子、更优选1~16个碳原子、特别优选1~12个碳原子,例如,二乙基磷酰氨基、苯基磷酰氨基等)、羟基、巯基、卤原子(如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、氰基、磺酸基、羧基、硝基、氧肟酸基团、亚磺酸基、肼基、亚氨基、杂环基(优选具有1~30个碳原子、更优选1~12个碳原子,其中杂原子例如是氮原子、氧原子或硫原子,具体而言包括咪唑基、吡啶基、喹啉基、呋喃基、哌啶基、吗啉基、苯并噁唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基等)、甲硅烷基(优选具有3~40个碳原子、更优选3~30个碳原子、特别优选3~24个碳原子,例如,三甲基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基等),等等。这些取代基可以被进一步取代。在具有两个或更多个取代基的情况下,这些取代基可以相同或不同,并且如果可能,它们可以彼此键合形成环。
X1、X2、X3和X4每一个独立地代表直接键或二价连接基团,优选它们独立地是直接键,更优选地,它们都是直接键。
X1、X2、X3和X4每一个独立地代表的二价连接基团包括例如以下通式(P)代表的二价连接基团,以及亚烷基(优选具有1~30个碳原子、更优选1~3个碳原子、特别优选2个碳原子)、亚芳基(优选具有6~30个碳原子、更优选6~10个碳原子)等等。其中,优选的是以下通式(P)代表的二价连接基团,更优选的是羰基。
[化学式16]
通式(P)
(在通式(P)中,*侧是与通式(A-1)代表的化合物中的1,3,5-三嗪环上取代的氮原子连接的连接部位。)
R1、R2、R3和R4每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,优选氢原子、烷基、芳基或杂环基,更优选氢原子、烷基或酰基,特别优选氢原子或烷基。优选地,R1和R2中的至少一个是氢原子,还优选地,R3和R4中的至少一个是氢原子。
在R1、R2、R3和R4每一个是烷基的情况下,该基团优选具有1~12个碳原子、更优选1~6个碳原子、特别优选1~4个碳原子。在R1是烷基和X1是-C(=O)-、R2是烷基和X2是-C(=O)-、R3是烷基和X3是-C(=O)-以及R4是烷基和X4是-C(=O)-的情况下,从增强膜的湿度依存性的观点来看,R1、R2、R3和R4的优选范围是氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基、酰基或杂环基,更优选取代或未取代的芳基。芳基可以具有的取代基的优选例子与后述的通式(A-4)中的R31~R34的那些相同,或者即,卤原子、羟基、氨基甲酰基、氨磺酰基、具有1~8个碳原子的烷基、具有1~8个碳原子的烷氧基、具有1~8个碳原子的烷基氨基和具有1~8个碳原子的二烷基氨基。
在R1、R2、R3和R4每一个是烯基的情况下,该基团优选具有2~12个碳原子、更优选2~6个碳原子、特别优选2~4个碳原子。
在R1、R2、R3和R4每一个是炔基的情况下,该基团优选具有2~12个碳原子、更优选2~6个碳原子、特别优选2~4个碳原子。
在R1、R2、R3和R4每一个是芳基的情况下,从降低膜的湿度依存性的观点来看,该基团优选具有6~18个碳原子、更优选6~12个碳原子、特别优选6个碳原子,。
R1、R2、R3和R4每一个还可以具有或不具有取代基,并且作为取代基的例子,可以提到的有上述取代基T的那些。
特别优选地,上述通式(A-1)代表的化合物由以下通式(A-2)代表:
[化学式17]
通式(A-2)
Ra2代表烷基、烯基、炔基或芳基,其优选范围与上述Ra的优选范围相同。
R21至R24每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,其优选范围与上述R1、R2、R3和R4的优选范围相同。
特别优选地,上述通式(A-1)代表的化合物由以下通式(A-3)代表:
[化学式18]
通式(A-3)
Figure BDA00001696626800171
(在通式(A-3)中,Ra3代表烷基、烯基、炔基或芳基。)
Ra3代表烷基、烯基、炔基或芳基,其优选范围与上述Ra的优选范围相同。
在本发明的纤维素酰化物膜中,更优选地,Ra3是降低膜的Rth和降低其湿度依存性的烷基。在这种情况下,更优选地,Ra3是未取代的烷基。
特别优选地,上述通式(A-1)代表的化合物由以下通式(A-4)代表:
[化学式19]
通式(A-4)
(在通式(A-4)中,R31、R32、R33和R34每一个独立地代表氢原子、卤原子、羟基、氨基甲酰基、氨磺酰基、具有1~8个碳原子的烷基、具有1~8个碳原子的烷氧基、具有1~8个碳原子的烷基氨基或具有1~8个碳原子的二烷基氨基。)Ra4代表烷基、烯基、炔基或芳基,其优选范围与上述Ra的优选范围相同。
(B)通式(B-1)代表的氢键性化合物:
接下来说明通式(B-1)代表的化合物。
[化学式20]
通式(B-1)
Figure BDA00001696626800181
(在通式(B-1)中,Rb和Rc每一个独立地代表烷基、烯基、炔基、杂环基或芳基;X5和X6每一个独立地代表直接键或二价连接基团;R5和R6每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基。)
Rb和Rc每一个独立地代表烷基、烯基、炔基、杂环基或芳基,其优选范围与上述Ra的优选范围相同。
X5和X6每一个独立地代表直接键或二价连接基团,其优选范围与上述X1、X2、X3和X4的优选范围相同。
R5和R6每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,其优选范围与上述R1、R2、R3和R4的优选范围相同。
特别优选地,通式(B-1)代表的化合物由以下通式(B-2)代表:
[化学式21]
通式(B-2)
Figure BDA00001696626800182
Rb2和Rc2每一个独立地代表烷基、烯基、炔基或芳基,其优选范围与上述Ra的优选范围相同。
R25每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,其优选范围与上述R21至R24的优选范围相同。
更优选地,通式(B-1)代表的化合物由以下通式(B-3)代表:
[化学式22]
通式(B-3)
Figure BDA00001696626800191
Rb3和Rc3每一个独立地代表烷基、烯基、炔基或芳基,其优选范围与上述Ra的优选范围相同。
特别优选地,通式(B-1)代表的化合物由以下通式(B-4)代表:
[化学式23]
通式(B-4)
Rb4和Rc4每一个独立地代表烷基、烯基、炔基或芳基。
此外,在本发明的纤维素酰化物膜中,优选地,为降低膜的Rth和降低膜的湿度依存性,Rb3和Rc3都是烷基。在这种情况下,更优选地,Rb3和Rc3都是未取代的烷基。相似地,优选地,Rb4和Rc4都是烷基。
上述通式(A-1)和(B-1)代表的化合物的具体例子如下示出;然而,本发明不限于以下具体例子。
[化学式24]
Figure BDA00001696626800201
[化学式25]
Figure BDA00001696626800211
[化学式26]
Figure BDA00001696626800221
(通式(A-1)或通式(B-1)代表的化合物的制造方法)
制备上述通式(A-1)或通式(B-1)代表的化合物的方法没有特别限制,并且可以根据已知方法制备这些化合物。在本发明中优选使用的制造方法例如是:在无机碱如氢氧化钾等存在下,在醇中,加热双氰胺和腈化合物,形成三嗪环的方法,如USP 3,478,026和Chem.Eur.J.2005,11,6616-6628中记载的;从三聚氰酰氯开始并使其与Grignard化合物和胺化合物以分步取代反应方式发生反应的方法,如Tetrahedron,2000,56,9705-9711中记载的;和通过酰亚胺胍(imidoylguanidine)和羧酸酰氯或酯的反应合成单氨基-二取代的-s-三嗪的方法,如Journal of Organic Synthetic ChemistryAssociation 1967,Fol.25,No.11,1048-1051中记载的。
通式(A-1)或通式(B-1)代表的化合物可以是市售的。
(C)通式(C-1)代表的化合物:
下面详细说明的是通式(C-1)代表的化合物。
[化学式27]
通式(C-1)
Figure BDA00001696626800231
(在通式(C-1)中,Ra11代表烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Rb11、Rc11、Rd11和Re11每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Q1代表-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Ra连接而形成环;X11、X12和X13每一个独立地代表直接键或二价连接基团;X14代表选自上面通式(P)代表的二价连接基团的连接基团。)
特别优选地,通式(C-1)代表的化合物由以下通式(C-2)代表:
[化学式28]
通式(C-2)
Figure BDA00001696626800241
(在通式(C-2)中,Ra12代表烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Rb12和Rd12每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Q2代表-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Ra12连接而形成环;X11、X12和X13每一个独立地代表直接键或二价连接基团;X14代表选自上面通式(P)代表的二价连接基团的连接基团。)
特别优选地,通式(C-1)代表的化合物由以下通式(C-3)代表:
[化学式29]
通式(C-3)
Figure BDA00001696626800242
(在通式(C-3)中,Ra13代表烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Q3代表-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Ra13连接而形成环。)
特别优选地,通式(C-1)代表的化合物由以下通式(C-4)代表:
[化学式30]
通式(C-4)
Figure BDA00001696626800251
(在通式(C-4)中,R41、R42、R43和R44每一个独立地代表氢原子、卤原子、羟基、氨基甲酰基、氨磺酰基、具有1~8个碳原子的烷基、具有1~8个碳原子的烷氧基、具有1~8个碳原子的烷基氨基或具有1~8个碳原子的二烷基氨基。Ra14代表烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基。Q4代表-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Ra14连接而形成环。)
(D)通式(D-1)代表的化合物:
下面详细说明的是通式(D-1)代表的化合物。
[化学式31]
通式(D-1)
Figure BDA00001696626800252
(在通式(D-1)中,Ra21和Rg21每一个代表烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Rd21和Re21每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Q11代表-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Ra21连接而形成环;Q12代表-O-、-S-或-NRh-;Rh代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Rg21连接而形成环;X23代表直接键或二价连接基团;X24代表选自上面通式(P)代表的二价连接基团的连接基团。)
特别优选地,通式(D-1)代表的化合物由以下通式(D-2)代表:
[化学式32]
通式(D-2)
Figure BDA00001696626800261
(在通式(D-2)中,Ra22和Rg22每一个代表烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Rd22代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Q13代表-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Ra22连接而形成环;Q14代表-O-、-S-或-NRh-;Rh代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Rg22连接而形成环;X25代表选自上面通式(P)代表的二价连接基团的连接基团。)
特别优选地,通式(D-1)代表的化合物由以下通式(D-3)代表:
[化学式33]
通式(D-3)
Figure BDA00001696626800262
(在通式(D-3)中,Ra23和Rg23每一个代表烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Q15代表-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Ra23连接而形成环;Q16代表-O-、-S-或-NRh-;Rh代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Rg23连接而形成环。)
特别优选地,通式(D-1)代表的化合物由以下通式(D-4)代表:
[化学式34]
通式(D-4)
Figure BDA00001696626800271
(在通式(D-4)中,R51和R52每一个独立地代表氢原子、卤原子、羟基、氨基甲酰基、氨磺酰基、具有1~8个碳原子的烷基、具有1~8个碳原子的烷氧基、具有1~8个碳原子的烷基氨基或具有1~8个碳原子的二烷基氨基。Ra24和Rg24每一个代表烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基。Q17代表-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Ra24连接而形成环。Q18代表-O-、-S-或-NRh-;Rh代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Rg24连接而形成环。)
通式(C-1)或通式(D-1)代表的化合物的优选例子如下所示。
[化学式35]
Figure BDA00001696626800272
[表1]
[表2]
Figure BDA00001696626800291
[化学式36]
Figure BDA00001696626800301
[表3]
  化合物   R2   R3
  C-181   H   H
  C-182   o-Me   o-Me
  C-183   m-Me   m-Me
  C-184   p-Me   p-Me
  C-185   o-OMe   o-OMe
  C-186   m-OMe   m-OMe
  C-187   p-OMe   p-OMe
  C-188   p-t-Bu   p-t-Bu
  C-189   m-Cl   m-Cl
  C-190   m-F   m-F
[化学式37]
[表4]
  化合物   R3
  D-101   H
  D-102   o-Me
  D-103   m-Me
  D-104   p-Me
  D-105   o-OMe
  D-106   m-OMe
  D-107   p-OMe
  D-108   p-t-Bu
  D-109   m-Cl
  D-110   m-F
(E)通式(E-1)代表的化合物:
下面详细说明的是通式(E-1)代表的化合物。
[化学式38]
通式(E-1)
Figure BDA00001696626800311
(在通式(E-1)中,Y1代表次甲基或-N-;Ra31代表烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Rb31、Rc31、Rd31和Re31每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Q21代表直接键、-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Ra31连接而形成环;X31、X32和X33每一个独立地代表直接键或二价连接基团;X34代表选自以下通式(Q)代表的二价连接基团的连接基团:
[化学式39]
通式(Q)
Figure BDA00001696626800312
(在通式(Q)中,*侧是与通式(E-1)代表的化合物中的杂环上取代的氮原子连接的连接部位。)
特别优选地,通式(E-1)代表的化合物由以下通式(E-2)代表:
[化学式40]
通式(E-2)
Figure BDA00001696626800321
(在通式(E-2)中,Y2代表次甲基或-N-;Ra32代表烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Rb32,Rc32和Rd32每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Q22代表直接键、-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Ra32连接而形成环;X35每一个独立地代表直接键或二价连接基团;X36代表选自上面通式(Q)代表的二价连接基团的连接基团。)
特别优选地,通式(E-1)代表的化合物由以下通式(E-3)代表:
[化学式41]
通式(E-3)
Figure BDA00001696626800322
(在通式(E-3)中,Y3代表次甲基或-N-;Ra33代表烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Q23代表直接键、-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Ra33连接而形成环。)
特别优选地,通式(E-1)代表的化合物由以下通式(E-4)代表:
[化学式42]
通式(E-4)
Figure BDA00001696626800331
(在通式(E-4)中,Y4代表次甲基或-N-;Ra34代表烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Q24代表直接键、-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Ra34连接而形成环。R61、R62、R63和R64每一个独立地代表氢原子、卤原子、羟基、氨基甲酰基、氨磺酰基、具有1~8个碳原子的烷基、具有1~8个碳原子的烷氧基、具有1~8个碳原子的烷基氨基或具有1~8个碳原子的二烷基氨基。)
特别优选地,通式(E-1)代表的化合物由以下通式(E-5)代表:
[化学式43]
通式(E-5)
(在通式(E-5)中,R65、R66、R67和R68每一个独立地代表氢原子、卤原子、羟基、氨基甲酰基、氨磺酰基、具有1~8个碳原子的烷基、具有1~8个碳原子的烷氧基、具有1~8个碳原子的烷基氨基或具有1~8个碳原子的二烷基氨基。Ra35代表烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基。Q25代表直接键、-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Ra35连接而形成环。)
(F)通式(F-1)代表的化合物:
[化学式44]
通式(F-1)
Figure BDA00001696626800341
(在通式(F-1)中,Y11代表次甲基或-N-;Ra41和Rg41每一个代表烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Rd41和Re41每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Q31代表-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Ra41连接而形成环;Q32代表-O-、-S-或-NRh-;Rh代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Rg41连接而形成环;X43代表直接键或二价连接基团;X44代表选自上面通式(P)代表的二价连接基团的连接基团。在通式(P)中,*侧是与通式(F-1)代表的化合物中的杂环上取代的氮原子连接的连接部位。)
特别优选地,通式(F-1)代表的化合物由以下通式(F-2)代表:
[化学式45]
通式(F-2)
(在通式(F-2)中,Y12代表次甲基或-N-;Ra42和Rg42每一个代表烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Rd42代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Q33代表-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Ra42连接而形成环;Q34代表-O-、-S-或-NRh-;Rh代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Rg42连接而形成环;X43代表直接键或二价连接基团;X45代表选自上面通式(P)代表的二价连接基团的连接基团。在通式(P)中,*侧是与通式(F-1)代表的化合物中的杂环上取代的氮原子连接的连接部位。)
特别优选地,通式(F-1)代表的化合物由以下通式(F-3)代表:
[化学式46]
通式(F-3)
Figure BDA00001696626800351
(在通式(F-3)中,Y13代表次甲基或-N-;Ra43和Rg43每一个代表烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Q35代表-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Ra43连接而形成环;Q36代表-O-、-S-或-NRh-;Rh代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Rg43连接而形成环。)
特别优选地,通式(F-1)代表的化合物由以下通式(F-4)代表:
[化学式47]
通式(F-4)
(在通式(F-4)中,Y14代表次甲基或-N-;Ra44和Rg44每一个代表烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Q37代表直接键、-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Ra44连接而形成环;Q38代表直接键、-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Rg44连接而形成环。R71和R72每一个独立地代表氢原子、卤原子、羟基、氨基甲酰基、氨磺酰基、具有1~8个碳原子的烷基、具有1~8个碳原子的烷氧基、具有1~8个碳原子的烷基氨基或具有1~8个碳原子的二烷基氨基。)
特别优选地,通式(F-1)代表的化合物由以下通式(F-5)代表:
[化学式48]
通式(F-5)
Figure BDA00001696626800361
(在通式(F-5)中,Ra45和Rg45每一个代表烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Q39代表直接键、-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Ra45连接而形成环;Q40代表直接键、-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Rg45连接而形成环。R73和R74每一个独立地代表氢原子、卤原子、羟基、氨基甲酰基、氨磺酰基、具有1~8个碳原子的烷基、具有1~8个碳原子的烷氧基、具有1~8个碳原子的烷基氨基或具有1~8个碳原子的二烷基氨基。)
通式(E-1)或通式(F-1)代表的化合物的优选例子如下所示。
[化学式49]
Figure BDA00001696626800371
[化学式50]
[化学式51]
Figure BDA00001696626800391
[化学式52]
Figure BDA00001696626800401
[化学式53]
Figure BDA00001696626800411
[化学式54]
Figure BDA00001696626800421
[化学式55]
Figure BDA00001696626800431
[化学式56]
Figure BDA00001696626800441
[化学式57]
Figure BDA00001696626800451
可以例如根据以下方案1的方法制备上面通式(E-1)代表的化合物。具体而言,可以通过在碱存在下,在有机溶剂中,使通式(E-1a)的化合物与通式(E-1b)的化合物反应来制备该化合物。作为通式(E-1a)的化合物和通式(E-1b)的化合物,可以使用市售产品或根据已知制造方法制造的合成产品。作为有机溶剂,可以使用任何醇(例如,甲醇、乙醇)、酯(例如,乙酸乙酯)、烃(例如,甲苯)、醚(例如,四氢呋喃)、酰胺(例如,二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮)、卤代烃(例如,二氯甲烷)、腈(例如,乙腈)或它们的混合溶剂。优选的是醇和酰胺;更优选的是甲醇、乙醇、N-甲基吡咯烷酮和N-乙基吡咯烷酮。还优选的是甲醇、乙醇、N-甲基吡咯烷酮和N-乙基吡咯烷酮的混合溶剂。
作为碱,可以使用任何无机碱(例如,碳酸钾)和有机碱(例如,三乙胺,甲醇钠、乙醇钠)。优选的是有机碱,更优选的是甲醇钠。相对于通式(E-1b)代表的化合物,碱的用量优选在0.5~10当量的范围内,更优选在1~3当量的范围内。
反应温度通常从-20°C至所用溶剂的沸点,但优选从室温至所用溶剂的沸点。反应时间通常为10分钟至3天,但优选1小时至1天。反应可以在氮气气氛中或在减压下进行。特别地,当离去基团Z是烷氧基或芳基时,反应优选在减压下进行。
方案1:
[化学式58]
Figure BDA00001696626800461
在方案1中,Z代表离去基团,优选是卤原子、烷氧基或芳氧基。
可以例如根据以下方案2的方法制备用于本发明中的上面通式(E-2)代表的化合物。具体而言,可以通过在碱存在下,在有机溶剂中,使通式(E-2a)的化合物与通式(E-2b)的化合物和通式(E-2c)的化合物反应来制备该化合物。作为通式(E-2a)、通式(E-2b)和通式(E-2c)的化合物,可以使用市售产品或根据已知制造方法制造的合成产品。这里可以使用的溶剂的优选例子与上述那些相同。这里可以使用的碱的优选例子与上述那些相同。相对于通式(E-2b)代表的化合物和通式(E-2c)代表的化合物的总量,碱的用量优选在0.5~10当量的范围内,更优选在1~3当量的范围内。反应温度和反应时间的优选范围与上述那些相同。
方案2:
[化学式59]
Figure BDA00001696626800471
下面详细说明的是通式(G-1)代表的化合物。
[化学式60]
通式(G-1)
Figure BDA00001696626800472
在通式(G-1)中,L1代表直接键或含有杂原子的二价连接基团,优选是含有杂原子的二价连接基团。L1代表的含有杂原子的二价连接基团优选是其中同一原子具有参与连接的两个化学键的连接基团。连接基团的类型包括-O-、-N(R82)-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-和它们组合的连接基团。R82的范围与上述R3的范围相同;R82的优选范围包括氢原子和具有1~15个碳原子的烷基(更优选具有1~10个碳原子、特别优选1~5个碳原子,再更优选甲基)。
其中,优选的是-O-、-NH-和-N(CH3)-、-C(=O)-和它们组合的连接基团,更优选的是-O-、-NH-C(=O)-和-N(CH3)-。
在通式(G-1)中,R81代表氢原子、具有1~20个碳原子的烷基、具有1~20个碳原子的烯基、具有2~20个碳原子的炔基、具有5~20个碳原子的杂芳基或具有6~20个碳原子的芳基。
在R81是烷基的情况下,优选地,该基团具有1~15个碳原子、更优选1~10个碳原子、特别优选1~5个碳原子。
在R1和R2每一个独立地是烯基的情况下,优选地,该基团具有12~15个碳原子、更优选12~10个碳原子、特别优选12~5个碳原子。
在R81是炔基的情况下,优选地,该基团具有2~15个碳原子、更优选2~10个碳原子、特别优选2~5个碳原子。
在R81是烷基、烯基或炔基的情况下,该基团可以是环状的、线性的或枝化的,但优选是线性的或枝化的,更优选线性的。
在R81是杂芳基的情况下,优选地,该基团具有5~18个碳原子、更优选5~12个碳原子。
在R81是芳基的情况下,优选地,该基团具有6~18个碳原子、更优选6~12个碳原子。
在R81是芳基烷基的情况下,优选地,该基团具有7~18个碳原子、更优选7~12个碳原子。
R81还可以具有取代基,或可以是未取代的。取代基没有特别限制,只要不与本发明的精神矛盾。优选地,取代基是卤原子、具有1~20个碳原子的烷基、具有1~20个碳原子的烯基、具有2~20个碳原子的炔基、具有5~20个碳原子的杂芳基或具有6~20个碳原子的芳基。其中,更优选的是具有6~20个碳原子的芳基。特别地,当R81是具有取代基的烷基时,取代基优选是苯基。
L1和R81的优选组合如下。
在L1是-O-的情况下,R81优选是具有1~15个碳原子的烷基或芳基烷基,更优选芳基烷基。
在L1是-NH-的情况下,R81优选是具有1~15个碳原子的烷基或芳基烷基,更优选芳基烷基。
在L1是-NH-C(=O)-的情况下,R81优选是具有1~15个碳原子的烷基或芳基,更优选烷基。
在L1是-N(CH3)-的情况下,R81优选是具有1~15个碳原子的烷基或烷基,更优选烷基。
优选地,从抑制膜的环境湿度依存性的延迟变化的观点来看,R81是氢原子或具有1~20个碳原子的烷基。
作为本发明中使用的氢键性化合物,优选的是在上述通式(G-1)代表的那些中除了取代基之外的嘌呤碱基骨架中的氨基数量为0或1的化合物。
作为本发明中使用的氢键性化合物,优选的是在上述通式(G-1)代表的那些中R1不是氢原子的化合物。具体而言,作为本发明中使用的氢键性化合物,更优选的是以下通式(G-2)代表的具有上述核苷碱基(nucleobase)骨架的化合物。
[化学式61]
通式(G-2)
Figure BDA00001696626800491
在通式(G-2)中,L2代表直接键或含有杂原子的二价连接基团;R82代表具有1~20个碳原子的烷基、具有2~20个碳原子的烯基、具有2~20个碳原子的炔基、具有6~20个碳原子的芳基或具有7~20个碳原子的芳基烷基。
在通式(G-2)中,L2的优选范围与上述通式(G-1)中的L1的优选范围相同。
R82代表具有1~20个碳原子的烷基、具有2~20个碳原子的烯基、具有2~20个碳原子的炔基、具有6~20个碳原子的芳基或具有7~20个碳原子的芳基烷基;和每个基团的碳数的优选范围与通式(G-1)的R81中的每个基团的碳数的优选范围相同。
更优选地,R82是甲基、苯基或苄基,特别优选甲基、苯基或苄基。
通式(G-2)中的L2和R82的优选组合倾向于与通式(G-1)中的L1和R81的优选范围相同。
优选地,为了氢键性化合物不在纤维素酰化物膜中引起雾度并且不会从膜渗出或挥发掉,具有核苷碱基骨架的化合物和纤维素酰化物之间的相互作用被抑制。
具有核苷碱基骨架的化合物优选具有的并且能够通过氢键使该化合物与纤维素酰化物相互作用的部分结构包括嘌呤碱基骨架、醚键骨架、酯键骨架、酰胺键骨架、-NH-连接基团骨架等。
(具有核苷碱基骨架的通式(G-1)代表的化合物的例子)
具有核苷碱基骨架的通式(G-1)代表的化合物的具体例子如下。然而,在本发明中可以用作氢键性化合物的具有核苷碱基骨架的通式(G-1)代表的化合物不限于这些例子。
[化学式62]
Figure BDA00001696626800511
[化学式63]
Figure BDA00001696626800521
[化学式64]
(H)通式(H-1)代表的化合物:
下面详细说明的是通式(H-1)代表的化合物。
[化学式65]
通式(H-1)
Figure BDA00001696626800532
(在通式(H-1)中,L3代表直接键或含有杂原子的二价连接基团;R85代表具有1~20个碳原子的烷基、具有2~20个碳原子的烯基、具有2~20个碳原子的炔基、具有6~20个碳原子的芳基或具有7~20个碳原子的芳基烷基;R83和R84每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;X53和X54每一个独立地代表选自上面通式(P)代表的二价连接基团的连接基团。在通式(P)中,*侧是与通式(H-1)代表的化合物中的杂环上取代的氮原子连接的连接部位。)
通式(H-1)代表的化合物的优选例子如下所示。
[化学式66]
Figure BDA00001696626800551
(物理性能)
优选地,上述通式(A-1)~(H-1)代表的化合物其分子量为100~1000,更优选150~700,特别优选150~450。
(加入量)
上述通式(A-1)~(H-1)代表的化合物的加入量优选占纤维素酰化物树脂的至多30质量%,更优选1~30质量%,特别优选2~20质量%,再更优选3~15质量%。
还优选地,相对于纤维素酰化物树脂,膜中的氢键性化合物的总含量为至多35质量%,更优选至多30质量%,特别优选至多20质量%。氢键性化合物不限于上述通式(A-1)~(H-1)代表的化合物。
<疏水化剂>
本发明的纤维素酰化物膜含有选自多元醇酯系疏水化剂、缩聚酯系疏水化剂和碳水化合物衍生物系疏水化剂中的至少一种疏水化剂。疏水化剂优选能够降低膜的含水量,而不会大大降低其玻璃态转变温度。含有这类疏水化剂,纤维素酰化物膜的优点在于,可以防止在高温和高湿环境中膜中的添加剂扩散进入邻近该膜设置的偏振元件层,因此可以防止偏振元件性能的劣化。下面详细说明本发明中可以使用的疏水化剂。
(多元醇酯系疏水化剂)
本发明中可以使用的多元醇由以下通式(4)代表:
通式(4)    R1-(OH)n
(其中R1代表n价有机基团,和n代表2以上的正整数。)
多元醇系疏水化剂的优选例子如下所示,然而,本发明不限于此。福寿草醇、阿拉伯糖醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、二丁二醇、1,2,4-丁三醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、己三醇、半乳糖醇、甘露醇、3-甲基-戊烷-1,3,5-三醇、频哪醇、山梨糖醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、木糖醇等。特别优选的是三乙二醇、四乙二醇、二丙二醇、三丙二醇、山梨糖醇、三羟甲基丙烷、木糖醇。
其中,使用具有至少5个碳原子的多元醇的多元醇酯优选用作多元醇系疏水化剂。特别优选的是具有5~20个碳原子的那些。
多元醇酯中使用的一元羧酸没有特别限制,可以使用任何已知的脂肪族一元羧酸、脂环族一元羧酸、芳香族一元羧酸等。从增强膜的水份渗透性和水份保持性的观点来看,使用脂环族一元羧酸和芳香族一元羧酸是优选的。
多元醇酯中可以使用的一元羧酸的优选例子如下所示,然而,本发明不限于此。
作为脂肪族一元羧酸,优选的是使用具有1~32个碳原子的线性或枝化的脂肪酸。更优选地,碳数为1~20,特别优选1~10。乙酸是优选的,因为与纤维素衍生物具有良好的混溶性;还优选的是使用乙酸和任何其他一元羧酸的混合物。
这里使用的优选的脂肪族一元羧酸是饱和的脂肪酸,如乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、2-乙基-己烷羧酸、十一碳酸、月桂酸、十三碳酸、肉豆蔻酸、十五碳酸、棕榈酸、十七碳酸、硬脂酸、十九碳酸、花生酸、山嵛酸、木蜡酸、蜡酸(cerotinic acid)、二十七碳酸、褐煤酸、蜂花酸、虫漆蜡酸等;和不饱和脂肪酸,如十一碳烯酸、油酸、山梨酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等。
脂环族一元羧酸的优选例子是环戊烷羧酸、环己烷羧酸、环辛烷羧酸和其衍生物。
芳香族一元羧酸的优选例子是苯甲酸、通过将烷基引入苯甲酸的苯环而制得的那些(如,甲基苯甲酸等)、具有至少2个苯环的芳香族一元羧酸(如联苯基甲酸、萘甲酸、四氢萘甲酸等)和其衍生物。特别优选的是苯甲酸。
多元醇系疏水化剂的分子量没有特别限定,优选为300~3000,更优选350~1500。具有较大分子量的那些是优选的,因为几乎不会从膜挥发掉;然而,从膜的水份渗透性以及与纤维素衍生物的混溶性的观点来看,具有较小分子量的那些也是优选的。
一种或两种以上不同类型的羧酸可以用在多元醇酯中。多元醇中的羟基都可以被酯化,或者一部分羟基原样保持。
多元醇酯的具体例子如下所示。
[化学式67]
Figure BDA00001696626800581
[化学式68]
Figure BDA00001696626800591
[化学式69]
Figure BDA00001696626800601
[化学式70]
Figure BDA00001696626800611
(缩聚酯系疏水化剂)
优选地,缩聚酯系疏水化剂从具有芳香环的至少一种二元羧酸(这里可以称作芳香族二元羧酸)和平均碳数为2.5~8.0的至少一种脂肪族二醇制得。还优选的是从芳香族二元羧酸和至少一种脂肪族二元羧酸的混合物以及平均碳数为2.5~8.0的至少一种脂肪族二醇制得。
二元羧酸残基的平均碳数分别对于二元羧酸残基和二醇残基计算。
通过用二元羧酸残基的组成比(摩尔分数)乘以组成碳数算出的值是平均碳数。例如,在二元羧酸由50mol%的己二酸残基和50mol%的邻苯二甲酸残基构成的情况下,其平均碳数为7.0。
这也同样适用于二醇残基。二醇残基的平均碳数是通过用二醇残基的组成比(摩尔分数)乘以组成碳数算出的值。例如,在二醇残基由50mol%的乙二醇残基和50mol%的1,2-丙二醇残基构成的情况下,其平均碳数为2.5。
优选地,缩聚酯的数均分子量为500~2000,更优选600~1500,特别优选700~1200。当缩聚酯的数均分子量为至少600时,酯的挥发性差,并且在拉伸纤维素酯膜时的高温条件下几乎不会因挥发引起膜故障和工艺污染。当其数均分子量为至多2000时,酯与纤维素酯高度混溶,因此在加热下膜形成和膜拉伸时几乎不会渗出。
缩聚酯的数均分子量可以通过凝胶渗透色谱法测量和评价。在未封端的聚酯多元醇的情况下,数均分子量可以从单位重量的羟基的量(下面可以称作羟基值)来算出。在本发明中,羟基值通过测量在聚酯多元醇的乙酰化后中和过量的乙酸所需的氢氧化钾的量(mg)来测定。
在芳香族二元羧酸和脂肪族二元羧酸的混合物用作二元羧酸成分的情况下,优选地,二元羧酸成分的平均碳数为5.5~10.0,更优选5.6~8。
当平均碳数为至少5.5时,可以获得耐久性优异的偏振片。当平均碳数为至多10时,混合物与纤维素酯的混溶性优异,因此可以防止在形成纤维素酯膜的过程中成分渗出。
芳香族二元羧酸残基包含在从二醇和含有芳香族二元羧酸的二元羧酸获得的缩聚酯中。
在本说明书中,残基是指缩聚酯的部分结构,表示具有形成缩聚酯的单体的特征部分的部分结构。例如,二元羧酸HOOC-R-COOH的二元羧酸残基是-OC-R-CO-。
优选地,本发明中使用的缩聚酯中的芳香族二元羧酸残基比率为至少40mol%,更优选40mol%~95mol%。
当芳香族二元羧酸残基比率为至少40mol%时,可以获得具有充分光学各向异性的纤维素邻苯二甲酸酯,从而可以获得耐久性优异的偏振片。当比率为至多95mol%时,与纤维素酯的混溶性优异,因此可以防止在形成纤维素酯膜和膜加热拉伸时成分渗出。
可用于制备本发明中使用的缩聚酯系疏水化剂的芳香族二元羧酸包括例如邻苯二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、1,5-萘二甲酸、1,4-萘二甲酸、1,8-萘二甲酸、2,8-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸等。优选的是邻苯二甲酸、对苯二甲酸和2,6-萘二甲酸;更优选的是邻苯二甲酸和对苯二甲酸;特别优选的是对苯二甲酸。
在缩聚酯中,作为混合物使用的芳香族二元羧酸形成其中的芳香族二元羧酸残基。
具体而言,芳香族二元羧酸残基优选含有邻苯二甲酸残基、对苯二甲酸残基和间苯二甲酸残基中的至少一种,更优选邻苯二甲酸残基和对苯二甲酸残基中的至少一种,特别优选对苯二甲酸残基。
具体而言,当对苯二甲酸用作在形成缩聚酯时的混合物中的芳香族二元羧酸时,与纤维素酰化物的混溶性优异,因此可以提供在纤维素酰化物膜的膜形成和加热拉伸膜时几乎不会造成渗出的纤维素酰化物膜。这里可以使用一种或多种不同类型的芳香族二元羧酸;在使用两种以上的情况下,优选的是邻苯二甲酸和对苯二甲酸的组合。
组合使用邻苯二甲酸和对苯二甲酸这两种芳香族二元羧酸是优选的,因为缩聚酯在室温下是软的并且易于处理。
缩聚酯的二元羧酸残基中的对苯二甲酸残基含量优选为40mol%~100mol%。
当对苯二甲酸残基含量为至少40mol%时,可以获得具有充分光学各向异性的纤维素酰化物膜。
脂肪族二元羧酸残基包含在从二醇和含有脂肪族二元羧酸的二元羧酸获得的缩聚酯中。
优选用于形成本发明中使用的缩聚酯系疏水化剂的脂肪族二元羧酸包括例如草酸、丙二酸、琥珀酸、马来酸、富马酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二甲酸、1,4-环己烷二甲酸等。
在缩聚酯中,作为混合物使用的脂肪族二元羧酸形成其中的脂肪族二元羧酸残基。
脂肪族二元羧酸残基的平均碳数优选为5.5~10.0,更优选5.5~8.0,特别优选5.5~7.0。当脂肪族二元羧酸残基的平均碳数为至多10.0时,可以降低化合物的加热损失,并且可以减少膜的表面故障,这被认为是由于在干燥纤维素酰化物网幅时的渗出造成的工艺污染。当脂肪族二元羧酸残基的平均碳数为至少5.5时,缩聚酯的混溶性优异,并因此在形成少沉积物方面有利。
具体而言,脂肪族二元羧酸残基优选含有琥珀酸残基;并且在使用两种以上不同类型的二元羧酸的情况下,缩聚酯优选含有琥珀酸残基和己二酸残基。
具体而言,一种或多种不同类型的脂肪族二元羧酸可以作为形成缩聚酯的混合物使用;并且在使用两种以上的情况下,优选的是琥珀酸和己二酸的组合。在一种脂肪族二元羧酸用于形成缩聚酯的情况下,优选的是使用琥珀酸。这是优选的,因为脂肪族二元羧酸残基的平均碳数可以被控制到所需值并且缩聚酯与纤维素酰化物的混溶性好。
在形成本发明的缩聚酯而混合各成分时,优选地,使用两种或三种不同类型的二元羧酸。在使用两种二元羧酸的情况下,优选的是使用一种脂肪族二元羧酸和一种芳香族二元羧酸;在使用三种二元羧酸的情况下,可以提到的有使用一种脂肪族二元羧酸和两种芳香族二元羧酸,或使用两种脂肪族二元羧酸和一种芳香族二元羧酸。这样使得可以容易地控制二元羧酸残基的平均碳数和控制芳香族二元羧酸残基的含量在优选的范围内,因此增强偏振片的耐久性。
二醇残基包含在从二醇和二元羧酸获得的缩聚酯中。
在本说明书中,二醇HO-R-OH的二醇残基是-O-R-O-。
形成缩聚酯的二醇包括芳香族二醇和脂肪族二醇。优选地,脂肪族二醇用于形成在本发明中用作疏水化剂的缩聚酯。
优选地,缩聚酯含有平均碳数为2.5~7.0的脂肪族二醇残基。更优选地,酯含有平均碳数为2.5~4.0的脂肪族二醇残基。当脂肪族二醇残基的平均碳数为至多7.0时,酯与纤维素酰化物的混溶性良好,并因此几乎不会发生渗出;此外,化合物的加热损失几乎不会增大,并且几乎不会发生膜的表面故障,这被认为是由于在干燥纤维素酰化物网幅时的工艺污染。当脂肪族二醇残基的平均碳数为至少2.5时,酯制造变得容易。
作为用于形成本发明中使用的缩聚酯系疏水化剂的脂肪族二醇的优选例子,可以提到的有烷基二醇和脂环族二醇,包括例如乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊烷二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇(新戊二醇)、2,2-二乙基-1,3-丙二醇(3,3-二羟甲基戊烷)、2-正丁基-2-乙基-1,3-丙二醇(3,3-二羟甲基庚烷)、3-甲基-1,5-戊烷二醇、1,6-己二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊烷二醇、2-乙基-1,3-己二醇、2-甲基-1,8-辛烷二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,12-十八烷二醇、二乙二醇、环己烷二甲醇等。优选地,这些可以单独使用或者作为两种以上与乙二醇的混合物使用。
作为脂肪族二醇,更优选的是乙二醇、1,2-丙二醇和1,3-丙二醇中的至少一种,特别优选的是乙二醇和1,2-丙二醇中的至少一种。在两种脂肪族二醇用于制造缩聚酯的情况下,优选的是乙二醇和1,2-丙二醇的组合。使用1,2-丙二醇或1,3-丙二醇可防止缩聚酯的结晶化。
在缩聚酯中,二醇残基从作为混合物使用的二醇形成。
优选地,在缩聚酯中,二醇残基含有乙二醇残基、1,2-丙二醇残基和1,3-丙二醇残基中的至少一种,更优选含有乙二醇残基或1,2-丙二醇残基。
在缩聚酯含有的脂肪族二醇残基中,优选地,乙二醇残基占10mol%~100mol%,更优选20mol%~100mol%。
缩聚酯不是封端的并且是二醇或羧酸的形式;然而,一元羧酸或一元醇可以与酯反应而进行封端。
用于封端的一元羧酸优选是乙酸、丙酸、丁酸,苯甲酸等。用于封端的一元醇优选是甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇等,最优选甲醇。用于封端缩聚酯的一元羧酸的碳数为至多7,化合物的加热损失不会增大且不会发生膜表面故障。
更优选地,缩聚酯不是封端的且二醇残基原样保持在酯的末端,但更优选地,酯用乙酸、丙酸或苯甲酸封端。
总之,本发明中使用的缩聚酯在其两端可以是封端的或不是封端的。
在其两端不是封端的情况下,缩聚酯优选是聚酯多元醇。
缩聚酯的一个实施方案是其中脂肪族二醇残基的碳数为2.5~8.0且酯的两端不是封端的缩聚酯。
在缩聚酯的两端是封端的情况下,优选地,酯与一元羧酸反应进行封端。在这种情况下,缩聚酯的两端每一个是一元羧酸残基。在本说明书中,一元羧酸R-COOH的一元羧酸残基是R-CO-。在缩聚酯的两端用一元羧酸封端的情况下,优选地,一元羧酸是脂肪族一元羧酸;更优选地,一元羧酸残基是具有至多22个碳原子的脂肪族一元羧酸残基,特别优选具有至多3个碳原子的脂肪族一元羧酸。还优选的是具有至少2个碳原子的脂肪族一元羧酸残基,特别优选的是具有2个碳原子的脂肪族一元羧酸残基。
缩聚酯的一个实施方案是其中脂肪族二醇残基的碳数超过2.5至7.0且酯的两端用一元羧酸残基封端的缩聚酯。
当封端缩聚酯两端的一元羧酸残基的碳数为至多3时,缩聚酯的挥发性差并且加热时的重量损失不会增大,因此可以减少工艺污染和膜表面故障的麻烦。
具体而言,脂肪族一元羧酸优选用于封端。更优选的是具有2~22个碳原子的脂肪族一元羧酸,更优选的是具有2~3个碳原子的脂肪族一元羧酸,特别优选的是具有2个碳原子的脂肪族一元羧酸残基。
例如,优选的是乙酸、丙酸、丁酸、苯甲酸和其衍生物,更优选的是乙酸和丙酸,最优选的是乙酸。
这里可以使用两种以上不同类型的一元羧酸进行封端。
优选地,缩聚酯用乙酸或丙酸在其两端封端,最优选地,缩聚酯的两端每一个是通过用乙酸封端得到的乙酰基酯残基(也称作乙酰基残基)。
在其两端是封端的情况下,缩聚酯在室温下几乎不会是固体并且处理性良好,此外,可以获得湿度稳定性和偏振片耐久性优异的纤维素酰化物膜。
缩聚酯的具体例子J-1至J-38示于表5,然而,本发明不限于此。
[表5]
上述表5中的缩写指以下化合物:
PA:邻苯二甲酸,
TPA:对苯二甲酸,
AA:己二酸,
SA:琥珀酸,
2,6-NPA:2,6-萘二甲酸。
根据已知方式的二醇与二元羧酸的聚酯化或酯交换的热熔缩合法或者酸的酰氯与二醇类的界面缩合法可以容易地制造缩聚酯。缩聚酯详细地记载在Koichi Murai的"Plasticizer,Its Theory and Application"(由MiyukiPublishing,第1版,1973年3月1日发行)中。还可以使用记载在JP-A05-155809、05-155810、5-197073、2006-259494、07-330670、2006-342227和2007-003679中的材料。
(碳水化合物衍生物系疏水化剂)
作为疏水化剂,还优选的是单糖或含有2~10个单糖单元的碳水化合物衍生物(下面称作碳水化合物衍生物系疏水化剂)。
优选构成碳水化合物衍生物系疏水化剂的单糖或多糖其特征在于分子中的可取代基团(例如,羟基、羧基、氨基、巯基等)被取代。通过取代形成的结构的例子包括烷基、芳基、酰基等。提到的有通过用烷基或芳基取代羟基形成的醚结构、通过用酰基取代羟基形成的酯结构和通过用氨基取代羟基形成的酰胺结构和酰亚胺结构。
单糖或含有2~10个单糖单元的碳水化合物的例子包括例如赤藓糖、苏糖、核糖、阿拉伯糖、木糖、来苏糖、阿洛糖(arose)、阿卓糖、葡萄糖、果糖、甘露糖、古罗糖、艾杜糖、半乳糖、塔罗糖、海藻糖、异海藻糖、新海藻糖、海藻糖胺、曲二糖、黑霉糖、麦芽糖、麦芽糖醇、异麦芽糖、槐糖、昆布二糖、纤维二糖、龙胆二糖、乳糖、乳糖胺、乳糖醇、乳果糖、蜜二糖、樱草糖、芦丁糖、绵枣儿二糖、蔗糖、三氯半乳蔗糖、松二糖、蚕豆糖、纤维三糖、马铃薯三糖、龙胆三糖、异麦芽三糖、异葡糖基麦芽糖、麦芽三糖、甘露三糖、松三糖、潘糖、车前糖、蜜三糖、茄三糖、伞形糖、石蒜四糖、麦芽四糖、水苏糖、麦芽五糖、毛蕊花糖、麦芽六糖、α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精、δ-环糊精、木糖醇、山梨糖醇等。
优选的是核糖、阿拉伯糖、木糖、来苏糖、葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖、海藻糖、麦芽糖、纤维二糖、乳糖、蔗糖、三氯半乳蔗糖、α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精、δ-环糊精、木糖醇、山梨糖醇;更优选的是阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖、麦芽糖、纤维二糖、蔗糖、β-环糊精、γ-环糊精;特别优选的是木糖、葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖、麦芽糖、纤维二糖、蔗糖、木糖醇、山梨糖醇。
碳水化合物衍生物系疏水化剂的取代基的例子包括烷基(优选1~22个碳原子、更优选1~12个碳原子、特别优选1~8个碳原子的烷基,例如,甲基、乙基、丙基、羟基乙基、羟基丙基、2-氰基乙基、苄基等)、芳基(优选6~24个碳原子、更优选6~18个碳原子、特别优选6~12个碳原子的芳基,例如,苯基、萘基)、酰基(优选1~22个碳原子、更优选2~12个碳原子、特别优选2~8个碳原子的酰基,例如,乙酰基、丙酰基、丁酰基、戊酰基、己酰基、辛酰基、苯甲酰基、甲基苯甲酰基、邻苯二甲酰基、萘甲酰基等)。用氨基取代的优选结构包括酰胺结构(优选具有1~22个碳原子、更优选2~12个碳原子、特别优选2~8个碳原子的酰胺,例如,甲酰胺、乙酰胺等)、酰亚胺结构(优选具有4~22个碳原子、更优选4~12个碳原子、特别优选4~8个碳原子的酰亚胺,例如,琥珀酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺等)。
其中,更优选的是烷基、芳基和酰基,特别优选的是酰基。
碳水化合物衍生物系疏水化剂的优选例子如下示出。然而,本发明中可以使用的碳水化合物衍生物系疏水化剂不限于此。
优选的是木糖四乙酸酯、葡萄糖五乙酸酯、果糖五乙酸酯、甘露糖五乙酸酯、半乳糖五乙酸酯、麦芽糖八乙酸酯、纤维二糖八乙酸酯、蔗糖八乙酸酯、木糖醇五乙酸酯、山梨糖醇六乙酸酯、木糖四丙酸酯、葡萄糖五丙酸酯、果糖五丙酸酯、甘露糖五丙酸酯、半乳糖五丙酸酯、麦芽糖八丙酸酯、纤维二糖八丙酸酯、蔗糖八丙酸酯、木糖醇五丙酸酯、山梨糖醇六丙酸酯、木糖四丁酸酯、葡萄糖五丁酸酯、果糖五丁酸酯、甘露糖五丁酸酯、半乳糖五丁酸酯、麦芽糖八丁酸酯、纤维二糖八丁酸酯、蔗糖八丁酸酯、木糖醇五丁酸酯、山梨糖醇六丁酸酯、木糖四苯甲酸酯、葡萄糖五苯甲酸酯、果糖五苯甲酸酯、甘露糖五苯甲酸酯、半乳糖五苯甲酸酯、麦芽糖八苯甲酸酯、纤维二糖八苯甲酸酯、蔗糖八苯甲酸酯、木糖醇五苯甲酸酯、山梨糖醇六苯甲酸酯等。更优选的是木糖四乙酸酯、葡萄糖五乙酸酯、果糖五乙酸酯、甘露糖五乙酸酯、半乳糖五乙酸酯、麦芽糖八乙酸酯、纤维二糖八乙酸酯、蔗糖八乙酸酯、木糖醇五乙酸酯、山梨糖醇六乙酸酯、木糖四丙酸酯、葡萄糖五丙酸酯、果糖五丙酸酯、甘露糖五丙酸酯、半乳糖五丙酸酯、麦芽糖八丙酸酯、纤维二糖八丙酸酯、蔗糖八丙酸酯、木糖醇五丙酸酯、山梨糖醇六丙酸酯、木糖四苯甲酸酯、葡萄糖五苯甲酸酯、果糖五苯甲酸酯、甘露糖五苯甲酸酯、半乳糖五苯甲酸酯、麦芽糖八苯甲酸酯、纤维二糖八苯甲酸酯、蔗糖八苯甲酸酯、木糖醇五苯甲酸酯、山梨糖醇六苯甲酸酯等。特别优选的是麦芽糖八乙酸酯、纤维二糖八乙酸酯、蔗糖八乙酸酯、木糖四丙酸酯、葡萄糖五丙酸酯、果糖五丙酸酯、甘露糖五丙酸酯、半乳糖五丙酸酯、麦芽糖八丙酸酯、纤维二糖八丙酸酯、蔗糖八丙酸酯、木糖四苯甲酸酯、葡萄糖五苯甲酸酯、果糖五苯甲酸酯、甘露糖五苯甲酸酯、半乳糖五苯甲酸酯、麦芽糖八苯甲酸酯、纤维二糖八苯甲酸酯、蔗糖八苯甲酸酯、木糖醇五苯甲酸酯、山梨糖醇六苯甲酸酯等。
优选地,碳水化合物衍生物系疏水化剂具有吡喃糖结构或呋喃糖结构,更优选吡喃糖结构。
作为本发明中使用的碳水化合物衍生物,特别优选的是以下化合物。然而,本发明中可以使用的碳水化合物衍生物不限于此。在以下结构中,R每一个独立地代表任意的取代基,并且多个R可以相同或不同。
[化学式71]
Figure BDA00001696626800701
[表6]
Figure BDA00001696626800702
[化学式72]
Figure BDA00001696626800711
[表7]
Figure BDA00001696626800712
[化学式73]
Figure BDA00001696626800713
[表8]
Figure BDA00001696626800714
[化学式74]
Figure BDA00001696626800721
[表9]
Figure BDA00001696626800722
(获得方法)
关于碳水化合物衍生物的获得方法,其市售产品从Tokyo Chemical、Aldrich等获得;或者市售的碳水化合物可以根据已知的酯衍生物制造方法处理(例如,根据JP-A 8-245678中记载的方法),以得到目标碳水化合物衍生物。
关于碳水化合物衍生物系疏水化剂的获得方法,其市售产品从TokyoChemical、Aldrich等获得;或者市售的碳水化合物可以根据已知的酯衍生物制造方法处理(例如,根据JP-A 8-245678中记载的方法),以得到目标碳水化合物衍生物系疏水化剂。
疏水化剂的加入量相对于纤维素酰化物优选为1~20质量%。当其量为至少1质量%时,膜可以容易获得偏振片耐久性增强的效果;当其量为至多20质量%时,添加剂几乎不会渗出。更优选地,加入量为2~15质量%,特别优选5~15质量%。
疏水化剂加到纤维素酰化物膜中的时机没有特别限制,并可以在膜形成的任何时间点加入疏水化剂。例如,在制造纤维素酰化物时可以加入疏水化剂,或者在制备膜形成用的浓液时,可以与纤维素酰化物混合。
<纤维素酰化物>
下面详细说明本发明中使用的纤维素酰化物。
纤维素酰化物的取代度是指纤维素的构成单元((β)-1,4-糖苷结合的葡萄糖)中存在的三个羟基的酰化比率。可以通过测定按纤维素的每个构成单元质量计的结合脂肪酸量来计算出取代度(酰化度)。在本发明中,纤维素的取代度计算如下:将取代的纤维素溶解在诸如氘取代的二甲亚砜等溶剂中,并进行13C-NMR光谱分析。可以从酰基中的羰基碳的峰强度比计算出取代度。纤维素酰化物中的残余羟基用纤维素酰化物本身具有的酰基之外的任何其他酰基取代,并通过13C-NMR分析进行测定。测量方法的详细内容记载在Tezuka等人(Carbohydrate,Res.,273(1995)83-91)中。
优选地,本发明中使用的纤维素酰化物其酰化度为1.50~2.98,更优选2.00~2.97。
本发明中使用的纤维素酰化物中的酰基优选是乙酰基、丙酰基或丁酰基。
具有两种以上不同酰基的混合脂肪酸酯也优选用于本发明的纤维素酰化物中。在这种情况下,酰基优选是乙酰基和具有3或4个碳原子的酰基。此外,优选地,乙酰基的取代度小于2.5,更优选小于1.9。
在本发明中,取代基和/或取代度不同的两种类型的纤维素酰化物可以组合或混合使用;或者可以根据后述的共流延法等形成由不同纤维素酰化物的多层构成的膜。
在JP-A 2008-20896,[0023]~[0038]中记载的具有脂肪酸酰基和取代或未取代的芳香族酰基的混合酸酯也优选用在本发明中。
优选地,本发明中使用的纤维素酰化物其质量平均聚合度为250~800,更优选质量平均聚合度为300~600。本发明中使用的纤维素酰化物优选其数均分子量为70000~230000,更优选数均分子量为75000~230000,最优选数均分子量为78000~120000。
可以使用酸酐或酰氯作为酰化剂来制备本发明中使用的纤维素酰化物。在酰化剂是酸酐的情况下,有机酸(例如,乙酸)或二氯甲烷用作反应溶剂。作为催化剂,可以使用质子催化剂,如硫酸。在酰化剂是酰氯的情况下,碱性化合物可以用作催化剂。工业规模的最一般制造方法包括利用含有相应于乙酰基和其他酰基的有机酸(乙酸、丙酸、丁酸)或其酸酐(乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐)的混合有机酸成分使纤维素酯化,从而制得纤维素酯。
在上述方法上,在许多情况下,用诸如乙酸等有机酸对诸如棉绒或木浆等纤维素进行活化处理,然后在硫酸催化剂存在下用上述有机酸成分的混合液进行酯化。相对于纤维素中存在的羟基的量,有机酸酐成分一般以过量使用。在酯化处理中,随着酯化反应发生纤维素主链((β)-1,4-糖苷键)的水解反应(解聚反应)。当主链的水解反应进行时,纤维素酯的聚合度降低,并且制造的纤维素酯膜的物理性能劣化。因此,优选的是,考虑将要获得的纤维素酯的聚合度和分子量来决定诸如反应温度等反应条件。
<纤维素酰化物膜的制造方法>
可以根据溶剂流延法制造本发明的纤维素酰化物膜。在溶剂流延法中,通过在有机溶剂中溶解纤维素酰化物而制备的溶液(浓液)用于膜形成。
优选地,有机溶剂包括选自具有3~12个碳原子的醚、具有3~12个碳原子的酮、具有3~12个碳原子的酯和具有1~6个碳原子的卤代烃的溶剂。
醚、酮和酯可以具有环状结构。还可以使用具有醚、酮和酯中的至少任意两种官能团(-O-、-CO-和-COO-)的化合物作为有机溶剂。有机溶剂可以具有任何其他官能团,如醇羟基。在具有至少两种不同类型的官能团的有机溶剂中,优选地,构成碳原子的数量落入具有上述任意官能团的溶剂的构成碳原子的数量的优选范围内。
具有3~12个碳原子的醚的例子包括二异丙基醚、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、1,4-二氧六环、1,3-二氧戊环、四氢呋喃、苯甲醚和苯乙醚。
具有3~12个碳原子的酮的例子包括丙酮、甲基乙基酮、二乙基酮、二异丙基酮、环己酮和甲基环己酮。
具有3~12个碳原子的酯的例子包括甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸戊酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯和乙酸戊酯。
具有至少两种类型的官能团的有机溶剂的例子包括乙酸2-乙氧基乙酯、2-甲氧基乙醇和2-丁氧基乙醇。
优选地,构成具有1~6个碳原子的卤代烃的碳原子数量为1或2,最优选1。优选地,卤代烃中的卤素是氯。卤代烃中用卤素取代的氢原子的比例优选为25~75mol%,更优选30~70mol%,特别优选35~65mol%,最优选40~60mol%。二氯甲烷是代表性的卤代烃。
可以混合使用两种或更多种不同类型的有机溶剂。
可以使用在不低于0°C的温度(常温或高温)下进行处理的一般方法制备纤维素酰化物溶液(浓液)。可以使用在常用溶剂流延法中制备浓液用的方法和装置制备纤维素酰化物溶液。在一般方法中,优选地,卤代烃(特别是二氯甲烷)用作有机溶剂。
控制纤维素酰化物溶液中的纤维素酰化物的量使得纤维素酰化物在得到的溶液中的含量为10~40质量%。更优选地,纤维素酰化物的量为10~30质量%。后述的任意添加剂可以加到有机溶剂(主溶剂)中。
通过在常温(0~40°C)下搅拌纤维素酰化物和有机溶剂可以制备纤维素酰化物溶液。在加热和加压条件下可以搅拌高浓度溶液。具体而言,将纤维素酰化物和有机溶剂加到加压容器中,并密封,在加压搅拌下,在温度不低于常压下溶剂的沸点的温度下(在该温度下溶剂不会沸腾)加热。加热温度通常为40°C或更高,优选60~200°C,更优选80~110°C。
可以预先粗混合各构成成分,然后放入容器中。这些成分可以顺次加到容器中。容器必须被设计成可以搅拌其中的内容物。诸如氮气等不活泼气体可以注入容器中进行加压。如果希望,可以利用通过加热而使溶剂的蒸气压升高。在这种情况下,密封容器,然后可以在压力下加入各构成成分。
在加热容器的情况下,优选地,使用外部热源。例如,可以使用套型加热单元。在这种情况下,可以在容器外部设置板管加热器,其中液体可以循环而加热整个容器。
优选地,在容器内部设置搅拌用的搅拌叶片。优选地,搅拌叶片具有可以接近容器壁的长度。优选地,搅拌叶片的端部设置刮取叶片,用于更新容器壁上形成的液膜。
容器可以设置有指示器,如压力计、温度计等。在容器内,各成分溶解在溶剂中。制得的浓液在冷却后从容器取出,或者在取出后,可以用热交换器等冷却。
还可以根据冷却溶解法制备纤维素酰化物溶液。冷却溶解法的详细内容记载在JP-A2007-86748,[0115]~[0122]中,在此援引加入本文。
在冷却溶解法中,纤维素酰化物可以溶解在纤维素酰化物难于通过普通溶解法溶解的有机溶剂中。冷却溶解法的另一个优点在于,即使在通过普通溶解法能够溶解纤维素酰化物的溶剂中,根据冷却溶解法也能够快速得到纤维素酰化物的均匀溶液。
在冷却溶解法中,首先,在室温搅拌下,将纤维素酰化物逐渐加到有机溶剂中。优选地,控制纤维素酰化物的量,使纤维素酰化物在混合物中的含量为10~40质量%。更优选地,纤维素酰化物的量为10~30质量%。此外,后述的任何所需的添加剂都可以先加到混合物中。
接下来,将混合物冷却到-100°C至-10°C(优选-80°C到-10°C,更优选-50°C到-20°C,最优选-50°C到-30°C)。冷却混合物例如可以在干冰/甲醇浴(-75°C)中或在冷却的二甘醇溶液(-30~-20°C)中进行。在冷却下,纤维素酰化物和有机溶剂的混合物固化。
优选地,冷却速度不小于4°C/min,更优选不小于8°C/min,最优选不小于12°C/min。冷却速度优选较高,然而,其理论上限是10000°C/min,其技术上限是1000°C/min,其实际上限是100°C/min。冷却速度是通过用冷却开始时的温度和最终冷却温度之差除以冷却开始时至最终冷却温度时之间的时间而计算得到的值。
此外,当将冷却的混合物在0~200°C (优选0~150°C,更优选0~120°C,最优选0~50°C)下加热时,纤维素酰化物溶解在有机溶剂中。为进行加热,体系可以在室温下放置,或者可以在温浴中加热。优选地,加热速度不小于4°C/min,更优选不小于8°C/min,最优选不小于12°C/min。加热速度优选较高,然而,其理论上限是10000°C/min,其技术上限是1000°C/min,其实际上限是100°C/min。加热速度是通过用加热开始时的温度和最终加热温度之差除以加热开始时至最终加热温度时之间的时间而计算得到的值。
按此方式,得到均匀纤维素酰化物溶液。在溶解不充分的情况下,可以反复进行冷却和/或加热操作。可以仅通过目测溶液的外观来判断是否溶解已充分。
在冷却溶解法中,为防止因在冷却时结露而使溶液被水污染,优选使用密闭容器。在冷却/加热操作中,体系可以在冷却时加压和在加热时减压,从而缩短溶解时间。为进行加压和减压,优选使用耐压性容器。
当对根据冷却溶解法在乙酸甲酯中溶解纤维素乙酸酯(乙酰化度:60.9%;粘均聚合度:299)而制得的20质量%的纤维素乙酸酯溶液通过差示扫描量热法(DSC)分析时,在约33°C下溶液表现出溶胶态和凝胶态之间的准相转变点,并且在低于该点的温度下,溶液处于均匀凝胶态。因此,优选的是,溶液保存在不低于准相转变温度的温度下,优选在比凝胶相转变温度高约10°C的温度下。然而,准相转变点可以随纤维素乙酸酯的乙酰化度和粘均聚合度、溶液浓度以及所用的有机溶剂变化。
纤维素酰化物膜根据溶剂流延法从这样制备的纤维素酰化物溶液(浓液)制造。优选地,将延迟增强剂加到浓液中。将浓液流延在滚筒或带上,在其上蒸发溶剂形成膜。在流延前,浓液浓度优选被控制到浓液的固体含量可以为18~35%。优选地,滚筒或带的表面被镜面抛光。优选地,浓液流延在表面温度不高于10°C的滚筒或带上。
溶剂流延法中的干燥法记载在美国专利2,336,310、2,367,603、2,492,078、2,492,977、2,492,978、2,607,704、2,739,069和2,739,070;英国专利640731和736892;JP-B 45-4554和49-5614;JP-A 60-176834、60-203430和62-115035中。可以通过吹入空气流或不活泼气体流(如氮气等)来干燥滚筒或带上的膜。
可以从滚筒或带剥离形成的膜,然后用温度从100°C连续变化到160°C的高温空气干燥,以通过蒸发除去残余溶剂。该方法记载在JP-B 5-17844中。根据该方法,可以缩短从流延到剥离的时间。为进行该方法,浓液必须在流延滚筒或带的表面温度下发生凝胶化。
使用制备的纤维素酰化物溶液(浓液),可以流延两个或多个层而形成膜。在这种情况下,优选地,根据溶剂流延法形成纤维素酰化物膜。将浓液流延在滚筒或带上,然后在其上蒸发掉溶剂形成膜。在流延前,浓液浓度优选被控制成使得浓液的固体含量为10~40质量%。优选地,滚筒或带的表面被镜面抛光。
在流延两层或更多层的多种纤维素酰化物溶液的情况下,可以流延多种纤维素酰化物溶液。通过从沿支持体运行方向间隔设置的多个流延口,可以流延含有纤维素酰化物的溶液并叠置而形成膜。为此,例如,可以使用记载在JP-A 61-158414、1-122419和11-198285中的方法。可以通过两个流延口流延纤维素酰化物溶液而进行膜形成。为此,例如,可以使用记载在JP-B 60-27562,JP-A 61-64724、61-947245、61-104813、61-158413和6-134933中的方法。还可以使用记载在JP-A 56-162617中的纤维素酰化物膜的流延方法,包括用低粘度纤维素酰化物溶液包住高粘度纤维素酰化物溶液流,从而同时挤出高粘度/低粘度纤维素酰化物溶液。
可以使用另一种方法,其中使用两个流延口来进行膜形成,剥离通过第一流延口在支持体上形成的膜,通过第二流延在之前形成的膜的面对支持体侧上流延另一个膜。例如,可以提到的有记载在JP-B 44-20235中的方法。
可以流延相同的纤维素酰化物溶液,或可以使用两种或多种不同类型的纤维素酰化物溶液。为使多个纤维素酰化物层具有各自的功能,可以通过各自流延口挤出相应于各功能的纤维素酰化物溶液。在本发明中,纤维素酰化物溶液还可以与其他功能层(例如,粘合层、染料层、抗静电层、抗晕光层、UV吸收层和偏光层)同时流延。
在使用现有的单层溶液时,为形成具有所需厚度的膜,必须挤出高浓度和高粘度的纤维素酰化物溶液。在这种情况下,纤维素酰化物溶液的稳定性较差,会产生固体物,从而经常造成鱼眼或平面性差的问题。为解决这些问题,通过各流延口流延多种纤维素酰化物溶液,从而将高粘度溶液同时挤出在支持体上,结果不仅可以获得具有更好平面性的优异膜,而且使用这种浓厚的纤维素酰化物溶液可以降低干燥负载,使膜的生产速度提高。
纤维素酰化物膜可以加入劣化抑制剂(例如,抗氧化剂、过氧化物分解剂、自由基抑制剂、金属钝化剂、酸捕集剂、胺等)。劣化抑制剂记载在JP-A3-199201、5-1907073、5-194789、5-271471、6-107854中。劣化抑制剂的加入量优选占制得的溶液(浓液)的0.01~1质量%,更优选0.01~0.2质量%。当其量为至少0.01质量%时,劣化抑制剂可有利地表现出其效果;当其量为至多1.0质量%时,劣化抑制剂几乎不会在膜表面上渗出,因此是优选的。劣化抑制剂的特别优选例子包括丁基化羟基甲苯(BHT)和三苄基胺(TBA)。
优选地,微粒子加到纤维素酰化物膜中作为消光剂。作为本发明中可使用的微粒子,可以提到的有二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆、碳酸钙、滑石、粘土、煅烧高岭土、煅烧硅酸钙、水合硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁和磷酸钙。作为微粒子,优选的是含有硅的那些,因为降低膜雾度,二氧化硅是更优选的。优选地,二氧化硅微粒子的一次平均粒径为至多20nm且表观比重为至少70g/升。更优选地,微粒子的表观比重为90~200g/升或更多,特别优选100~200g/升或更多。具有较大表观比重的那些是优选的,因为它们可以形成具有高浓度的分散体,并且它们能够降低膜的雾度并减少膜中的凝集体。
微粒子可以形成通常平均粒径为0.1~3.0μm的二次粒子;并且这些微粒子在膜中主要作为一次粒子的凝集体存在,并且能够在膜表面上形成高度0.1~3.0μm的凹凸。优选地,二次平均粒径为0.2μm~1.5μm,更优选0.4μm~1.2μm,最优选0.6μm~1.1μm。关于一次粒径和二次粒径,通过扫描电子显微镜观察膜中的粒子,求得粒子外切圆的直径,作为粒径。观察不同位置的200个粒子,它们的数据取平均,作为平均粒径。
作为二氧化硅的微粒子,例如,可以使用Aerosil R972、R972V、R974、R812、200、200V、300、R202、OX50和TT600(均由Nippon Aerosil制)的市售产品。氧化锆微粒子以Aerosil R976和R811(Nippon Aerosil制)的商品名市售,并且这些也可用在本发明中。
其中,Aerosil 200V和Aerosil R972V是一次平均粒径为至多20nm且表观比重为至少70g/升的二氧化硅微粒子,并且特别优选用在本发明中,因为它们在保持光学膜的低浊度的同时可以高效地降低膜的摩擦系数。
在本发明中,为获得含有具有小的二次平均粒径的微粒子的纤维素酰化物膜,在制备微粒子的分散体时可以使用一些方法。例如,可以使用以下方法:包括预先搅拌并混合溶剂和微粒子而制备微粒子的分散体,然后在单独制备的少量纤维素酰化物溶液中在搅拌下溶解微粒子分散体,然后将得到的溶液与纤维素酰化物的主溶液(浓液)混合。该方法的优点在于,二氧化硅微粒子分散性良好并且在分散体中几乎不再凝集。除此之外,还可使用另一种方法:包括将少量纤维素酯加到溶剂中并搅拌下溶解,然后加入微粒子并用分散机进行分散以制备加入有微粒子的液体,并使用在线混合机将加入有微粒子的液体与浓液充分混合。本发明不限于这些方法。优选地,在溶剂中通过混合而分散二氧化硅微粒子时,二氧化硅的浓度为5~30质量%,更优选10~25质量%,最优选15~20质量%。分散体的浓度优选较高,因为相对于加入量能够降低液体浊度,形成的膜的雾度可以很低,并且膜中的凝集体量也很低。在最终纤维素酰化物浓液中消光剂微粒子的量优选为0.01~1.0g/m3,更优选0.03~0.3g/m3,最优选0.08~0.16g/m3
低级醇类可以用作溶剂,例如,甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇等。低级醇之外的其他溶剂没有特别限制。优选地,使用在纤维素酯膜形成中使用的溶剂。
从流延至后干燥的步骤可以在空气气氛中或在氮气等不活泼气氛中进行。在本发明中,在制造纤维素酰化物膜的过程中使用的卷取机可以是任何常用的卷取机,并且可以根据定张力法、定扭矩法、锥形张力法或内部应力恒定的可编程的张力控制法等卷取法来卷取膜。
(拉伸处理)
本发明的纤维素酰化物膜可以被拉伸。在拉伸后,纤维素酰化物膜可以被赋予所需的延迟。纤维素酰化物膜的拉伸方向可以是膜的横向或机器方向中的任一种。
横向拉伸方法记载在例如JP-A 62-115035、4-152125、4-284211、4-298310、11-48271中。
膜在加热下进行拉伸。在干燥处理时可以对膜进行拉伸,并且当溶剂残留在膜中时,拉伸是有效的。在机器方向拉伸时,例如,可以控制膜输送辊的速度,使得膜卷取速度高于膜剥离速度,从而对膜进行拉伸。在横向拉伸时,可以在拉幅机保持膜两侧的同时输送膜,并且逐渐加宽拉幅机宽度,从而拉伸膜。在干燥后,使用拉伸机拉伸膜(优选使用长拉伸机进行单轴拉伸)。
优选地,本发明的纤维素酰化物膜在(Tg-5°C)~(Tg+40°C)的温度下进行拉伸,其中Tg是指纤维素酰化物膜的玻璃态转变温度,更优选Tg~(Tg+35°C),特别优选(Tg+5°C)~(Tg+30°C)。当膜是干膜时,优选地,在130°C~200°C下进行拉伸。
在当流延后浓液溶剂仍残留的同时对膜进行拉伸的情况下,膜可以在比拉伸干膜的温度更低的温度下进行拉伸,在这种情况下,优选地,在100°C~170°C下对湿膜进行拉伸。
在拉伸本发明的纤维素酰化物膜时拉伸比(相对于未拉伸膜的伸长率)优选为1%~200%,更优选5%~150%。特别优选地,膜在横向上拉伸1%~200%,更优选5%~150%,特别优选30~45%。
拉伸速度优选为1%/min~300%/min,更优选10%/min~300%/min,最优选30%/min~300%/min。
优选地,本发明的拉伸的纤维素酰化物膜通过以下步骤制造:拉伸制得的膜至最大拉伸比,然后在低于最大拉伸比的拉伸比下保持(下面可以称作"松弛步骤")。优选地,松弛步骤中的拉伸比为最大拉伸比的50%~99%,更优选70%~97%,最优选90%~95%。优选地,松弛步骤的时间为1秒~120秒,更优选5秒~100秒。
本发明的纤维素酰化物膜的制造方法优选包括在横向上保持制得的膜的同时使膜收缩的收缩步骤。
在包括在横向上拉伸膜的拉伸步骤和在膜运行方向(机器方向)上收缩膜的收缩步骤的制造方法中,通过用缩放型或直线电机型拉幅机保持膜,并且通过在横向上拉伸膜的同时逐渐缩窄夹子之间的距离,可以使膜在机器方向上收缩。
在上述方法中,拉伸步骤和收缩步骤至少部分地同时进行。
作为在膜的机器方向或横向中任一方向拉伸、同时在另一方向收缩以增大膜厚度的拉伸装置,优选使用Ichikin的FITZ。该装置记载在JP-A2001-38802中。
拉伸步骤中的拉伸比和收缩步骤中的收缩比可以根据将要制造的膜的目标面内延迟Re和厚度方向延迟Rth适宜地选定。优选地,拉伸步骤中的拉伸比为至少10%,收缩步骤中的收缩比为至少5%。
更优选地,在制造步骤中,在横向上拉伸制得的膜至少10%的拉伸步骤与在横向上保持膜的同时在机器方向上收缩膜至少5%的收缩步骤组合。
本发明中的收缩比是指在收缩方向上收缩的膜长度与未收缩的膜长度之比。
优选地,收缩比为5~40%,更优选10~30%。
<纤维素酰化物膜的性能>
(延迟)
下面详细说明本发明的纤维素酰化物膜的性能。
优选地,本发明的纤维素酰化物膜满足以下式(1)~(4)的关系:
0nm≤Re<300nm    式(1)
-50nm<Rth<400nm    式(2)
0.1%≤{(在25°C和相对湿度10%下的Re)-(在25°C和相对湿度80%下的Re)}/(在25°C和相对湿度60%下的Re)≤20%    式(3)
0.1%≤{(在25°C和相对湿度10%下的Rth)-(在25°C和相对湿度80%下的Rth)}/(在25°C和相对湿度60%下的Rth)≤20%    式(4)
在式(1)中,Re更优选是0nm~200nm,更优选0nm~150nm。
在式(2)中,Rth更优选是-30nm~350nm,更优选-10nm~300nm。
在式(3)中,{(在25°C和相对湿度10%下的Re)-(在25°C和相对湿度80%下的Re)}/(在25°C和相对湿度60%下的Re)的值更优选为0.1%~10%。
在式(4)中,{(在25°C和相对湿度10%下的Rth)-(在25°C和相对湿度80%下的Rth)}/(在25°C和相对湿度60%下的Rth)的值更优选为0.1%~10%。
使用Re湿度依存性和Rth湿度依存性分别设定在落入上述范围内的纤维素膜,提供了即使在高湿下长时间发亮时也没有漏光问题的液晶显示装置。
在本说明书中,Re(λ)和Rth(λ)分别指波长λ下的面内延迟和厚度方向延迟。除非另有说明,在本说明书中,Re和Rth是在波长548nm下的Re和Rth。使用KOBRA 21ADH或WR(Oji Scientific Instruments),通过在膜法线方向向膜入射波长λnm的光可以测量膜的Re(λ)。
在可以通过单轴或双轴折射率椭圆体表示待分析的膜的情况下,其Rth(λ)可以根据以下方法计算:
使用面内慢轴(通过KOBRA 21ADH或WR判断)作为膜的倾斜轴(旋转轴)(在膜没有慢轴的情况下,膜的旋转轴可以在膜的任意面内方向上),相对于膜的法线方向在一侧上从法线方向到50°方向以间隔10°对从膜的倾斜方向的波长λnm入射光测量总共6个点的膜的Re(λ)。基于这样测定的延迟数据、假设的平均折射率和输入的膜厚度,使用KOBRA 21ADH或WR计算膜的Rth(λ)。
按上述,使用从法线方向的面内慢轴作为倾斜轴,当膜具有在某一倾斜角的延迟为0的方向时,在比该倾斜角更大的倾斜角下膜的延迟值符号变为负值,然后通过KOBRA21ADH或WR计算。
除此之外,Rth还可以按下述测量:使用慢轴作为膜的倾斜轴(旋转轴)(在膜没有慢轴的情况下,膜的旋转轴可以在膜的任意面内方向上),在任意倾斜的2个方向测量延迟;基于这样测定的延迟数据、假设的平均折射率和输入的膜厚度,根据下式(21)和(22)计算Rth:
[数式1]
式(21)
Re ( &theta; ) = [ nx - ny &times; nz { ny sin ( sin - 1 ( sin ( - &theta; ) nx ) ) } 2 + { nz cos ( sin - 1 ( sin ( - &theta; ) nx ) ) 2 } ] &times; d cos { sin - 1 ( sin ( - &theta; ) nx ) }
注:
Re(θ)指从法线方向向膜倾斜角度θ的方向的膜延迟值。式(21)中的nx指膜在慢轴方向的面内折射率;ny指膜在与nx垂直方向的面内折射率;nz指膜在与nx和ny垂直方向的折射率。d指膜的厚度。
Rth=((nx+ny)/2-nz)×d    式(22)
在不能通过单轴或双轴折射率椭圆体表示待分析的膜的情况下,即,当膜没有光学轴时,其Rth(λ)可以根据以下方法计算。
使用面内慢轴(通过KOBRA 21ADH或WR判断)作为膜的倾斜轴(旋转轴),相对于膜的法线方向从-50°到+50°方向以间隔10°对从膜的倾斜方向的波长λnm入射光测量总共11个点的膜Re(λ)。基于这样测定的延迟数据Re(λ)、假设的平均折射率和输入的膜厚度,使用KOBRA21ADH或WR计算膜的Rth(λ)。
在上述测量中,对于假设的平均折射率,是指记载在Polymer Handbook(John Wiley&Sons,Inc.)中的数据或者各种光学膜目录中的数据。对于平均折射率未知的膜,可以使用Abbe折射计测量其平均折射率。一些代表性光学膜的平均折射率数据如下:纤维素酰化物(1.48)、环烯烃聚合物(1.52)、聚碳酸酯(1.59)、聚甲基丙烯酸甲酯(1.49)、聚苯乙烯(1.59)。将假设的平均折射率和膜厚度输入KOBRA21ADH或WR中,可以计算出nx、ny和nz。从这样算出的nx、ny和nz数据,计算出Nz=(nx-nz)/(nx-ny)。
(纤维素酰化物膜的厚度)
优选地,本发明的纤维素酰化物膜的厚度为30μm~100μm,更优选30μm~80μm,最优选30μm~60μm。
(纤维素酰化物膜的玻璃态转变温度)
根据以下方法测量玻璃态转变温度。将本发明的纤维素酰化物膜样品24mm×36mm在25°C和相对湿度60%下调节至少2小时,并且使用动态粘弹性测定仪(Vibron DVA-225,ITK),在夹子间的样品长度为20mm、加热速度为2°C/min、温度范围为30°C~200°C和频率为1Hz下进行测定。贮能模量作为纵轴对数轴绘制,温度是横轴线形轴。相对于贮能模量从固体区域移到玻璃态转变区域时观察到的贮能模量快速减小,根据JISK7121-1987的图3记载的方法测定玻璃态转变温度Tg。
(纤维素酰化物膜的含水量)
优选地,本发明的纤维素酰化物膜在25°C和相对湿度80%下的平衡含水量为0~5.0%,更优选0.1~4.0%。当平衡含水量为至多5.0%时,由于水的塑化效果造成的纤维素酰化物膜的玻璃态转变温度的降低可能会很小,因此从防止在高温和高湿环境下偏光性能劣化的观点来看,这是有利的。
根据Karl-Fischer方法测量含水量,其中使用水含量测定仪和样品干燥器(CA-03,VA-05,Mitsubishi Chemical制)分析本发明的纤维素酰化物膜的样品7mm×25mm。用水量(g)除以样品重量(g)求得膜的含水量。
<皂化处理>
通过碱皂化处理,本发明的纤维素酰化物膜被赋予与偏振元件的材料如聚乙烯醇的粘合性,并且可以用作偏振片的保护膜。皂化方法记载在JP-A2007-86748,[0211]和[0212]中;并且制造偏振片的偏振元件的方法和偏振片的光学性能记载在该专利文献,[0213]~[0255]中。基于这些说明,可以制作本发明的膜用作保护膜的偏振片。
例如,本发明的纤维素酰化物膜优选在以下循环中被碱皂化:在碱溶液中浸渍膜表面,然后用酸溶液中和,用水洗涤和干燥。碱溶液包括氢氧化钾溶液和氢氧化钠溶液,其中氢氧根离子的浓度优选为0.1~5.0mol/L,更优选0.5~4.0mol/L。碱溶液温度优选为室温至90°C,更优选40~70°C。
[偏振片]
偏振片通常包括偏振元件和置于偏振元件两侧上的两个透明保护膜。作为一个保护膜,可以使用本发明的纤维素酰化物膜。另一个保护膜可以是普通的纤维素酰化物膜。偏振元件包括碘基偏振元件、使用二色染料的染料基偏振元件和多烯烃基偏振元件。碘基偏振元件和染料基偏振元件通常使用聚乙烯醇膜制造。在使用本发明的纤维素酰化物膜作为偏振片的保护膜的情况下,对偏振片的制造方法没有特别限制,可以使用一般方法制造偏振片。可以使用的方法包括对形成的纤维素酰化物膜进行碱皂化处理并将其贴合到偏振元件的两个表面上,所述偏振元件通过使用完全皂化的聚乙烯醇的水溶液,通过在碘溶液中浸渍和拉伸聚乙烯醇膜而制备。代替碱处理的是,可以使用记载在JP-A 6-94915、6-118232中的易粘合方法。作为用于将保护膜的处理表面贴合到偏振元件上的粘合剂,例如,可以使用聚乙烯醇粘合剂,如聚乙烯醇、聚乙烯基丁缩醛等;和丙烯酸丁酯的乙烯基乳胶等。偏振片由偏振元件和保护偏振元件的两个表面的保护膜构成,其中可以在偏振元件的一个表面上贴合保护膜,将单独的膜贴合到相反表面。保护膜和单独的膜用于在运输和产品检测中保护偏振元件。在这种情况下,保护膜被贴合而用于保护偏振元件的表面,并用在与偏振片贴合到液晶板那侧相对的表面侧上。单独的膜用于覆盖与液晶板贴合的偏振片的粘合剂层,并用在偏振片贴合液晶板的表面侧上。
关于将本发明的纤维素酰化物膜贴合到偏振元件的方法,优选地,将这两个设置成使得偏振片的透射轴与本发明的纤维素酰化物膜的慢轴基本上平行。
在本发明中的液晶显示装置中,优选地,偏振片的透射轴与本发明的纤维素酰化物膜的慢轴基本上平行。本文中使用的术语"基本上平行"是指本发明的纤维素酰化物膜的主折射率nx方向与偏振片的透射轴方向之间的偏差在5°的范围内,优选在1°的范围内,更优选在0.5°的范围内。在偏差大于超过1°的情况下,由于在正交偏光态时偏振片的偏光度性能下降,从而使光泄漏,所以是不利的。
使用UV3100PC(Shimadzu制)测量偏振片的正交透过率CT。在380~780nm的范围内分析偏振片。对于1个样品按相同方式进行10次测试,并取平均值。
在偏振片耐久性试验中,按下述方式测试:(1)单独偏振片和(2)通过用粘合剂将偏振片贴合到玻璃上制备的试样。(1)单独偏振片试验如下:制备两个纤维素酰化物膜,并与夹在其间的偏振元件直交组合,并准备两个所述样品。(2)通过用粘合剂将偏振片贴合到玻璃上制备的样品试验如下:将偏振片贴合到玻璃上,使得本发明的纤维素酰化物膜面对玻璃侧,制备两个样品(约5cm×5cm)。为测量正交透过率,将样品设置成其膜侧朝向光源。分别测量两个样品,对数据取平均值,求得样品的正交透过率。在下面的本发明的例子中,使用上述试验方法(1)和(2)中的试验方法(2)。
关于偏光性能,正交透过率CT的优选范围为CT≤2.0,更优选CT≤1.3(单位,%)。
在偏振片耐久性试验中,测得数据的变化量优选较小。优选地,本发明的偏振片满足下式(j)和(k)中的至少一个或多个,其中ΔCT240(%)是指在60°C和相对湿度90%下静置保存240小时时的偏振片的正交透过率的变化量,和ΔCT1000(%)是指在60°C和相对湿度95%下静置保存1000小时时的偏振片的正交透过率的变化量:
-0.5≤ΔCT240≤0.5    (j)
-0.5≤ΔCT1000≤0.5   (k)
这里,变化量是通过从试验后的测定值减去试验前的测定值而求得的值。
当偏振片满足上式(j)或(k)时,由于偏振片在高温和高湿环境下长时间使用或保存时可以确保其稳定性,因而是有利的。
<偏振片的功能化>
本发明的偏振片可以与具有功能层的光学膜组合而有利地用作功能化的偏振片,从而改善显示可视性,如抗反射膜、亮度增强膜、硬涂层、前方散射层、防眩层等。功能化用的抗反射膜、亮度增强膜和其他功能光学膜以及硬涂层、前方散射层和防眩层记载在JP-A 2007-86748,[0257]~[0276]中,并且基于这些说明,可以制作功能化的偏振片。
(抗反射膜)
本发明的偏振片可以与抗反射膜组合使用。作为抗反射膜,可以使用仅由诸如含氟聚合物等低折射率材料的单层构成并且反射率为1.5%左右的膜,或者利用薄膜的多层干涉并且反射率为至多1%的膜。在本发明中,优选的是使用通过在透明支持体上层叠低折射率层和折射率比低折射率层更高的至少一层(即,高折射率层、中折射率层)而构成的结构。此外,还优选的是使用Nitto Technical Report,Vol.38,No.1,May 2000,pp.26-28和JP-A2002-301783中记载的抗反射膜。
各层的折射率满足以下关系。
高折射率层的折射率>中折射率层的折射率>透明支持体的折射率>低折射率层的折射率
作为抗反射膜中使用的透明支持体,优选使用与上述偏振元件的保护膜使用的相同的透明聚合物膜。
优选地,低折射率层的折射率为1.20~1.55,更优选1.30~1.50。优选地,低折射率层用作具有耐擦伤性和防污性的最外层。为增强层的耐擦伤性,优选使用具有硅树脂基团的含硅树脂的化合物或含有氟的含氟化合物材料等,从而赋予层表面滑动性。
作为含氟化合物,例如,优选使用JP-A 9-222503,[0018]~[0026]、JP-A11-38202,[0019]~[0030]、JP-A2001-40284,[0027]~[0028]、JP-A2000-284102等中记载的化合物。
作为含硅树脂的化合物,优选的是具有聚硅氧烷结构的化合物;然而,还可以使用反应性硅树脂(例如,Chisso制的Silaplane以及在两端具有硅烷醇基团的聚硅氧烷(JP-A 11-258403))。通过在催化剂存在下有机金属化合物如硅烷偶联剂和含有特定氟化烃基的硅烷偶联剂可以进行缩合反应而固化(JP-A 58-142958、58-147483、58-147484、9-157582、11-106704、2000-117902、2001-48590、2002-53804等中记载的化合物)。
优选地,作为除了上述之外的添加剂,低折射率层可以含有填料(例如,一次粒径为1~150nm的低折射率无机化合物,如二氧化硅(氧化硅)和含氟粒子(氟化镁、氟化钙、氟化钡)等;记载在JP-A 11-3820,[0020]~[0038]等中的有机微粒子)、硅烷偶联剂、润滑剂、表面活性剂等。
低折射率层可以根据气相方法(真空蒸发法、溅射法、离子镀法、等离子体CVD法等)形成;然而,优选根据必不可少的涂布法形成该层。作为涂布法,优选的是浸涂法、气刀涂布法、帘式涂布法、辊涂法、线棒涂布法、凹版涂布法、微凹版涂布法。
优选地,低折射率层的厚度为30~200nm,更优选50~150nm,最优选60~120nm。
优选地,中折射率层和高折射率层每一个被设计成将平均粒径至多100nm的高折射率无机化合物的超微粒子分散在基质材料中。作为高折射率无机化合物的微粒子,优选使用的是折射率为至少1.65的无机化合物,例如,Ti、Zn、Sb、Sn、Zr、Ce、Ta、La或In等的氧化物,以及含有上述金属原子的复合氧化物等。
超微粒子可以用在各实施方案中,其中通过用表面处理剂(例如,JP-A11-295503、11-153703、2000-9908中的硅烷偶联剂等;JP-A 2001-310432中的阴离子化合物或有机金属偶联剂)对粒子进行表面处理;或者粒子具有芯/壳结构,其中高折射率粒子是芯(例如,JP-A 2001-166104中),或者将粒子与特定分散剂组合(例如,在JP-A 11-153703、USP 6,210,858B1、JP-A2002-2776069中),等等。
作为基质材料,可以使用常规公知的热塑性树脂、固化性树脂膜等。还可以使用JP-A 2000-47004、2001-315242、2001-31871、2001-296401等中的多官能材料;JP-A2001-293818等中的从金属醇盐化合物得到的固化性膜。
优选地,高折射率层的折射率为1.70~2.20。优选地,高折射率层的厚度为5nm~10μm,更优选10nm~1μm。
中折射率层的折射率被控制到落入低折射率层的折射率和高折射率层的折射率之间。优选地,中折射率层的折射率为1.50~1.70。
优选地,抗反射层的雾度为至多5%,更优选至多3%。优选地,在根据JIS K5400的铅笔硬度试验中,膜的强度优选是H或更高,更优选2H或更高,最优选3H或更高。
(亮度增强膜)
本发明的偏振片可以与亮度增强膜组合使用。亮度增强膜具有分离圆偏振光或直线偏振光的功能,并设置在偏振片和背光之间,该膜将圆偏振光或直线偏振光反射或散射回到背光侧。从背光侧再反射的光的偏光状态部分地发生变化,并且当再次朝向亮度增强膜和偏振片入射时,光部分地通过;并且在该过程重复之后,光利用率增大并且正面亮度增大约1.4倍。作为亮度增强膜,已知的是各向异性反射型膜和各向异性散射型膜,其中任一种都可以与本发明的偏振片组合。
作为各向异性反射型膜,已知的是以下类型的亮度增强膜:其中多个单轴拉伸膜和未拉伸膜层叠几次而增大拉伸方向的折射率差,并因此具有折射率各向异性和透过率各向异性。关于膜的类型,已知的是利用介质镜原理的多层型膜(在WO95/17691、WO95/17692、WO95/17699中)和胆甾型液晶基膜(在EP 606940A2、JP-A 8-271731中)。作为利用介质镜原理的多层型亮度增强膜,在本发明中优选使用DBEF-E、DBEF-D和DBEF-M(均由3M制);作为胆甾型液晶基亮度增强膜,在本发明中优选使用NIPOCS(NittoDenko制)。对于NIPOCS,参考Nitto Technical Report,Vol.38,No.1,May 2000,pp.19-21。
在本发明中还优选的是组合使用WO97/32223、WO97/32224、WO97/32225、WO97/32226和JP-A 9-274108、11-174231中的通过混合正固有双折射聚合物和负固有双折射聚合物、然后单轴拉伸混合膜而制得的各向异性散射型亮度增强膜。作为各向异性散射型亮度增强膜,优选的是DRPF-H(3M制)。
(其他功能光学膜)
优选地,本发明的偏振片与包括硬涂层、前方散射层、防眩层、气体阻挡层、润滑层、抗静电层、下涂层、保护层等的功能光学膜组合使用。还优选地,使用在同一层内复合上述抗反射膜的抗反射层、光学各向异性层等的功能层。功能层可以设置在偏振片的偏振元件侧或偏振元件侧的相对侧(该侧更接近于面对空气侧)中的任一侧,或设置在两侧上。
(硬涂层)
优选地,本发明的偏振片为了赋予诸如耐擦伤性等机械强度而与功能光学膜组合,其包括透明支持体和形成在支持体表面上的硬涂层。在硬涂层应用到上述抗反射膜中的情况下,优选地,该层设置在透明支持体和高折射率层之间。
优选地,通过利用光和/或热使固化性化合物发生交联反应或聚合反应而形成硬涂层。作为固化性官能团,优选的是光聚合性官能团,或者含有水解性官能团的有机金属化合物或有机烷氧基甲硅烷基化合物是优选的。作为硬涂层的具体构成组合物,例如,优选使用的是JP-A 2002-144913和2000-9908、WO00/46617等中记载的那些。
优选地,硬涂层的厚度为0.2μm~100μm。
优选地,在根据JIS K5400的铅笔硬度试验中,硬涂层的强度为至少H,更优选至少2H,最优选至少3H。还优选地,在根据JIS K5400的taper试验前后,试样的磨损损失较小。
作为形成硬涂层的材料,可以使用的是含有烯属不饱和基团的化合物和含有开环聚合性基团的化合物。一种或多种的这些化合物可以单独使用或组合使用。含有烯属不饱和基团的化合物的优选例子是多元醇聚丙烯酸酯,如乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯等;环氧基丙烯酸酯,如双酚A二缩水甘油基醚二丙烯酸酯、己二醇二缩水甘油基醚二丙烯酸酯等;通过聚异氰酸酯和含有羟基的丙烯酸酯(如丙烯酸羟基乙基酯等)的反应得到的聚氨酯丙烯酸酯。作为市售产品,可以提到的有EB-600、EB-40、EB-140、EB-1150、EB-1290K、IRR214、EB-2220、TMPTA、TMPTMA(均由Daicel UCB制)、UV-6300、UV-1700B(均由Nippon Gohsei制)等。
含有开环聚合性基团的化合物的优选例子是缩水甘油基醚,如乙二醇二缩水甘油基醚、双酚A二缩水甘油基醚、三羟甲基乙烷三缩水甘油基醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油基醚、甘油三缩水甘油基醚、三缩水甘油基三羟基乙基异氰脲酸酯、山梨糖醇四缩水甘油基醚、季戊四醇四缩水甘油基醚、甲酚/线性酚醛树脂聚缩水甘油基醚、苯酚/线性酚醛树脂聚缩水甘油基醚等;脂环族环氧化合物如Celoxide 2021P、Celoxide 2081、Epolead GT-301、Epolead GT-401、EHPE 3150CE (均由Daicel Chemical制)、苯酚/线性酚醛树脂聚环己基环氧基甲基醚等;氧杂环丁烷,如OXT-121、OXT-221、OX-SQ、PNOX-1009(均由Toa Gosei制)等。此外,作为硬涂层还可以使用(甲基)丙烯酸缩水甘油基酯的聚合物,或者其与可与(甲基)丙烯酸缩水甘油基酯共聚的单体的共聚物。
为了降低层的硬化收缩、增强层与基材的粘合性并防止在本发明中具有硬涂层的产品发生卷取,还优选的是向硬涂层中加入硅、钛、锆、铝等的氧化物的微粒子,以及交联的微粒子,例如,聚乙烯、聚苯乙烯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷等的交联的有机微粒子,或SBR、NBR等的交联的橡胶微粒子。优选地,这些交联的微粒子的平均粒径为1nm~20000nm。交联的微粒子的形状可以是球状、棒状、针状或板状,没有特别限制。优选地,微粒子的加入量占固化后硬涂层的至多60体积%,更优选至多40体积%。
在上述的无机微粒子加到硬涂层的情况下,优选的是用含有诸如硅、铝、钛等金属和具有诸如醇盐基团、碳酸基团、磺酸基团、膦酸基团等官能团的表面处理剂处理粒子的表面,因为粒子一般与粘结聚合物的亲和性很差。
优选地,通过热量或活性能量射线使硬涂层固化;其中,更优选的是使用活性能量射线,如放射线、γ射线、α射线、电子束、UV线等。考虑到安全性和生产性,更优选使用电子束或UV线。在通过热量使层固化的情况下,考虑到塑料本身的耐热性,加热温度优选不高于140°C,更优选不高于100°C。
(前方散射层)
当本发明的偏振片应用于液晶显示装置时,前方散射层用于改善所有方向的视角特性(色迁移和亮度分布)。在本发明中,优选地,前方散射层被设计成使得具有不同折射率的微粒子分散在粘结剂中,为此,例如,可以使用JP-A 11-38208中的具体限定了前方散射系数的结构、JP-A 2000-199809中的将透明树脂与微粒子之间的相对折射率限定到落入特定范围的结构、JP-A 2002-107512中的将雾度值限定为至少40%的结构,等等。为了控制雾度的视角特性,还优选的是将本发明的偏振片与Sumitomo Chemical'sTechnical Report"Photofunctional Film",pp.31-39中记载的"Lumisty"组合使用。
(防眩层)
防眩层用于防止反射光散射而引起眩光或背景反射。防眩功能通过使液晶显示装置的最外表面(面板侧)粗糙化而实现。优选地,具有防眩功能的光学膜的雾度为3~30%,更优选5~20%,最优选7~20%。
作为使膜表面粗糙化的方法,例如,优选的是将微粒子加到膜中而使膜表面粗糙化的方法(例如,JP-A 2000-271878)、加入少量(0.1~50质量%)的相对较大粒子(粒径0.05~2μm)而使膜表面粗糙化的方法(例如,JP-A2000-281410、2000-95893、2001-100004、2001-281407)、将凹凸物理地转写到膜表面上的方法(例如,作为雕刻方法,JP-A 63-278839、,11-183710、2000-275401),等等。
[液晶显示装置]
下面描述本发明的液晶显示装置。
图1是本发明的液晶显示装置的例子的示意图。在图1中,液晶显示装置10包括液晶单元、和配置在液晶单元两侧的上偏振片1和下偏振片8,液晶单元包括液晶层5和配置在液晶层上下的液晶单元上电极基板3和液晶单元下电极基板6。滤色器可以设置在液晶单元和各偏振片之间。在液晶显示装置10是透过型装置的情况下,具有冷阴极或热阴极荧光管、发光二极管、场发射元件或电致发光元件的光源的背光设置在装置的背面。
上偏振片1和下偏振片8每一个被层叠成使得偏振元件夹在两个保护膜之间,并且在本发明的液晶显示装置10中,优选地,偏振片的液晶单元侧的保护膜具有上述式(1)~(4)的特性。优选地,本发明的液晶显示装置10被设置成使得透明保护膜、偏振元件和本发明的纤维素酰化物膜从装置的外侧(从远离液晶单元那侧)依序层叠。
液晶显示装置10包括图像直视型、图像投影型和光调制型。本发明对于使用3-端子或2-端子半导体器件如TFT或MIM的有源矩阵液晶显示装置是有效的。更不必说,本发明对于无源矩阵液晶显示装置也是有效的,如代表性的被称作时分割驱动方式的STN模式。
(VA模式)
优选地,在本发明中的液晶显示装置的液晶单元是VA-模式单元。
在VA-模式单元中,具有负介电各向异性并且具有Δn=0.813和Δε=-4.6左右的液晶分子通过摩擦在上下基板之间取向,并且取向矢(即,表示液晶分子取向方向的倾斜角)为约89°。在图1中,液晶层5的厚度d优选为3.5μm左右。取决于厚度d和折射率各向异性Δn之积Δnd的大小,在白显示时的亮度变化。因此,为获得最大亮度,液晶层的厚度被限定到落入0.2μm~0.5μm的范围内。
夹持液晶单元的上偏振片1和下偏振片8被层叠成使得上偏振片1的吸收轴2与下偏振片8的吸收轴9接近垂直。在液晶单元上电极基板3和液晶单元下电极基板6的取向膜内侧,形成有透明电极(图未示)。在没有驱动电压施加到电极上的非驱动状态下,液晶层5中的液晶分子接近垂直于基板面取向,并因此在这种状态下,通过液晶面板的光的偏光状态几乎不变化。具体而言,液晶显示装置在非驱动状态下实现了理想的黑显示。与此相对,在驱动状态下,液晶分子在平行于基板面的方向上倾斜,并且在这种状态下,通过液晶面板的光的偏光状态被这样倾斜的液晶分子改变。换句话说,液晶显示装置在驱动状态下呈现出白显示。在图1中,附图标记4和7表示取向控制方向。
在该装置中,在上下基板之间施加电场,因此,优选的是使用具有负介电各向异性的液晶材料,其中液晶分子垂直响应于电场方向。在电极设置在一个基板上并且在平行于该基板的横向上施加电场的情况下,使用具有正介电各向异性的液晶材料。
在VA-模式液晶显示装置中,几乎不使用常用在TN-模式液晶显示装置中的手性剂,因为会使装置的动态响应特性劣化,但是为了降低取向不良而可以使用。
VA-模式装置的特征在于高速响应和高对比度。VA-模式装置可以在正面方向具有高对比度,但其问题在于在倾斜方向的对比度劣化。在黑显示时,液晶分子垂直于基板面取向。在这种状态下,当在正面方向观察该装置时,液晶分子几乎不发生双折射,因此透过率低并且对比度高。然而,当在倾斜方向观察时,液晶分子在该装置中发生双折射。此外,上下偏振片的吸收轴的交叉角为90°,即,在正面方向两个吸收轴直交;然而,在倾斜方向,交叉角大于90°。由于这两个因素,在倾斜方向发生光漏,因而对比度降低。为解决该问题,本发明的纤维素酰化物膜配置作为光学补偿片(延迟膜)。
在白显示时,在该装置中液晶分子倾斜,但在与倾斜方向相反的方向上,在倾斜观察时液晶分子的双折射水平变化,因此造成亮度和色调差异。为解决该问题,优选使用多域结构,其中液晶显示装置的一个像素被分割成多个区域。
(多域)
例如,在VA体系中,液晶分子被施加电场并且在一个像素内的不同的多个区域中倾斜,从而视角特性平均化。为了在一个像素内分割取向,可以在电极中形成狭缝或者可以形成突起,从而改变电场方向或改变不同位置的电场密度。为了在所有方向获得均匀的视角特性,分割数量可以增大。例如,4分割或8分割或更大可以赋予几乎均匀的视角特性。特别地,8分割方式是优选的,因为偏振片吸收轴可以在任意所需角度设定。
在取向分割区域的边界,液晶分子几乎不响应。因此,在正常的黑显示时,可以维持黑显示,因此造成亮度降低的问题。因此,可以将手性剂加到液晶材料中,以减小边界区域。
实施例
下面通过实施例和比较例更详细地说明本发明的特点。在以下实施例中,所用的材料、用量和比例、处理内容和处理过程可以在不脱离本发明的精神和范围内适当改进或变化。因此,本发明不应被解释成限于下述的
实施例。
[实施例1]
[纤维素酰化物膜的制造]
(制备纤维素酰化物溶液)
将以下各成分放入混合槽中,搅拌溶解以制备纤维素酰化物溶液1。
Figure BDA00001696626800951
[化学式75]
(多元醇酯4)
Figure BDA00001696626800952
(制备消光剂溶液2)
将以下各成分放入分散机中,搅拌溶解以制备消光剂溶液2。
Figure BDA00001696626800953
(制备氢键性化合物溶液3)
将以下各成分放入混合槽中,加热下搅拌溶解以制备氢键性化合物溶液3。
Figure BDA00001696626800961
[化学式76]
氢键性化合物(A-11)
氢键性化合物(A-13)
Figure BDA00001696626800963
氢键性化合物(A-16)
Figure BDA00001696626800964
[表10]
Figure BDA00001696626800965
*相对于100质量份的纤维素酰化物的加入量(质量份)。
使用在线混合器混合单独过滤后的1.3质量份的消光剂溶液2和3.1质量份的氢键性化合物溶液3,向其中加入95.6质量份的纤维素酰化物溶液1,并用在线混合器混合。使用带式流延机对混合的溶液进行流延,在100°C下干燥,使残余溶剂量为40%,剥离膜。当残余溶剂含量到达20%时,在140°C的气氛温度下使用拉幅机将剥离的膜以35%的拉伸比横向拉伸,并在130°C下保持3分钟。接下来,将膜从夹子取下,并在130°C下保持30分钟。从而制得实施例1的纤维素酰化物膜。这样制得的纤维素酰化物膜的残余溶剂量为0.1%,膜厚度为60μm。
[实施例2~10,比较例1~14]
[实施例2~10和比较例1~14的纤维素酰化物膜的制造]
按与实施例1相同的方式制造实施例2~10和比较例1~14的纤维素酰化物膜,除了实施例1的纤维素乙酸酯的取代度、添加剂的类型和量、拉伸温度、拉伸时的拉伸比和膜厚度按下表11~14变化。
在下表11~14中,添加剂的量按相对于100质量份的纤维素酰化物树脂的质量份计。
使用自动双折射计(KOBRA-WR,Oji Scientific Instruments),在25°C和相对湿度10%、60%和80%下,分析实施例1~10和比较例1~14的纤维素酰化物膜在波长548nm下的Re和Rth。
从Re和Rth的测得数据,通过以下计算求得膜的Re湿度依存性和Rth湿度依存性。
Re湿度依存性={(在25°C和相对湿度10%下的Re)-(在25°C和相对湿度80%下的Re)}/(在25°C和相对湿度60%下的Re)。
Rth湿度依存性={(在25°C和相对湿度10%下的Rth)-(在25°C和相对湿度80%下的Rth)}/(在25°C和相对湿度60%下的Rth)。
所得结果示于下表11~14。
[纤维素酰化物膜的皂化处理]
将上面制得的实施例1的纤维素酰化物膜在55°C下在2.3mol/L氢氧化钠水溶液中浸渍3分钟。在室温的水洗浴槽中洗涤,然后在30°C用0.05mol/L硫酸中和。再次在室温的水洗浴槽中洗涤,然后在100°C下热风干燥。因此,对实施例1的纤维素酰化物膜的表面进行皂化处理。
[偏振片的制造]
将碘吸附到拉伸的聚乙烯醇膜上,形成偏振元件。
使用聚乙烯醇粘合剂,将实施例1的皂化的纤维素酰化物膜贴合到偏振元件的一侧。按与上述相同方式对市售的纤维素三乙酸酯膜(FuitacTD80UF,FUJIFILM制)进行皂化处理,并使用聚乙烯醇粘合剂,将这样进行皂化的纤维素三乙酸酯膜贴合到已经贴合了实施例1的纤维素酰化物膜的偏振元件的另一侧。
此时,偏振元件和实施例1的纤维素酰化物膜被配置成使得偏振元件的透射轴平行于实施例1的纤维素酰化物膜的慢轴。此外,偏振元件和市售的纤维素三乙酸酯膜也被配置成使得偏振元件的透射轴垂直于市售的纤维素三乙酸酯膜的慢轴。
按此方式,制成实施例1的偏振片。
按与实施例1相同方式,对实施例2~10的纤维素酰化物膜和比较例1~14的纤维素酰化物膜进行皂化处理并用于偏振片制造,从而制成实施例2~10的偏振片和比较例1~14的偏振片。
(偏振片耐久性的评价)
根据上述方法,分析上述制造的实施例1~10和比较例1~14的偏振片在波长410nm下的正交透过率。
接下来,将实施例1、2和6和比较例1~3、7、8、11和13的偏振片在60°C和相对湿度95%的环境下保存1000小时,测量其正交透过率。计算保存前后的正交透过率变化,并称作偏振片耐久性(1)。结果示于下表11和表13。
另一方面,将其他偏振片在60°C和相对湿度90%的环境下保存240小时,测量其正交透过率。相似地,计算保存前后的正交透过率变化,称作偏振片耐久性(2)。结果示于下表12和表14。
Figure BDA00001696626800991
Figure BDA00001696626801001
从表11~表14的结果可见,已知的是,同使用与上述膜中具有相同酰基取代度的纤维素酰化物树脂、不含有落入本发明范围内的疏水化剂且含有落入本发明范围内的氢键性化合物的纤维素酰化物膜的偏振片相比(即,比较例2~4、6、7和9),在使用本发明的纤维素酰化物膜的偏振片中,环境湿度依存性Re和Rth变化很小,并且在高温和高湿环境下老化后,偏振片劣化小。此外,还已知的是,同使用与上述膜中具有相同酰基取代度的纤维素酰化物树脂、含有落入本发明范围内的疏水化剂且不含有落入本发明范围内的氢键性化合物的纤维素酰化物膜的偏振片相比(即,比较例1、5、8和10),使用本发明的纤维素酰化物膜的偏振片在原样维持偏振片耐久性的同时显著改善了对环境湿度依存性Re和Rth变化的耐性。此外,还已知的是,与使用未加入疏水化剂和氢键性化合物的纤维素酰化物膜的比较例11~14的偏振片相比,使用本发明的纤维素酰化物膜的偏振片在原样维持偏振片耐久性的同时显著改善了对环境湿度依存性Re和Rth变化的耐性。此外,当将比较例11~14与另一个实施方案的仅加入疏水化剂的比较例相比或者与另一个实施方案的仅加入氢键性化合物的比较例相比时,已知的是,加入任一种添加剂对于改善而言并不充分。
具体而言,已知的是,在使用本发明的纤维素酰化物膜的偏振片中,环境湿度依存性的延迟变化很小,当将膜贴合到偏振片时并且当在高温和高湿环境中老化时,膜可以防止偏振元件的劣化。
[实施例11]
[液晶显示装置的制造]
从市售的液晶电视(SONY的Bravia J5000)剥离两个偏振片,使用粘合剂将包括实施例8的纤维素酰化物膜的本发明的偏振片贴合到观察者侧和装置的背光侧,使得实施例8的纤维素酰化物膜可以面对装置中的液晶单元。因此,一个偏振片贴合到观察者侧和装置的背光侧。此时,观察者侧偏振片的透射轴设置在垂直方向,而背光侧偏振片的透射轴在水平方向,因此是正交偏光态配置。这样制造的本发明的液晶显示装置是良好的,因为即使在环境湿度变化时和即使当在倾斜方向观察装置时,对比度变化和色迁移也很小,此外,即使当装置在高温和高湿环境中长时间使用时,其对比度下降也很小。
[实施例401]
(制备纤维素酰化物)
根据JP-A 10-45804和08-231761中记载的方法制备纤维素酰化物,并分析其取代度。具体而言,作为催化剂,将硫酸(相对于100质量份的纤维素,7.8质量份)加到纤维素中,向其中加入作为酰基取代基原料的羧酸,在40°C下酰化。此时,改变羧酸的类型和量,从而改变并控制酰基的类型和取代度。在酰化后,将体系在40°C下熟化。此外,用丙酮洗涤纤维素酰化物,从中除去低分子量成分。
(制备低取代层用的纤维素酰化物溶液C01)
将以下各成分放入混合槽中,搅拌溶解以制备固体浓度为22质量%的纤维素酰化物溶液。纤维素酰化物溶液的粘度为60Pa·s。
Figure BDA00001696626801041
缩聚聚酯A-35是对苯二甲酸/琥珀酸/丙二醇/乙二醇共聚物(共聚比[mol%]=27.5/22.5/25/25)。
(制备高取代层用的纤维素酰化物溶液S01)
将以下各成分放入混合槽中,搅拌溶解以制备纤维素酰化物溶液。控制溶剂(二氯甲烷和甲醇)的量使得纤维素酰化物溶液中的固体浓度为下表2所示的。
Figure BDA00001696626801042
在得到的高取代层用的纤维素酰化物溶液S01中的固体浓度为20.0质量%,粘度为30Pa·s。
(制造偏振片保护膜401)
对低取代层用的纤维素酰化物溶液C01进行流延,形成厚度为56μm的层,对高取代层用的纤维素酰化物溶液S01进行流延,形成厚度均为2μm的A表层和B表层。从带上剥离形成的网(膜),并夹持,在膜中的残余溶剂量占膜整个质量20~5质量%的同时,使用拉幅机在140°C下将膜横向拉伸1.08倍。接下来,从夹子上取下膜,在130°C下干燥20分钟,再次使用拉幅机,在180°C下横向拉伸1.2倍,从而制得本发明的偏振片保护膜401。
根据下式计算残余溶剂量:
残余溶剂量(质量%)={(M-N)/N}×100
其中M指任意时间网幅的质量,N指相同网幅在120°C下干燥2小时后的质量。
[实施例402~420及比较例501~508、511和512]
按与实施例401相同的方式制造实施例402~420的偏振片保护膜和比较例501~508、511和512的偏振片保护膜,除了加到实施例401的低取代层用的纤维素酰化物溶液中的疏水化剂的类型和/或氢键性化合物的类型变为表15中的那些。
在表15中,化合物U-6不能溶解于在比较例507中的浓液中。
[表15]
Figure BDA00001696626801051
Figure BDA00001696626801061
[化学式77]
Figure BDA00001696626801071
[化学式78]
化合物U-5:五-O-乙酰基-β-D-吡喃半乳糖(Tokyo Chemical)
[化学式79]
Figure BDA00001696626801081
[实施例421]
(制造偏振片保护膜421)
对实施例421中制备的低取代层用的纤维素酰化物溶液C01进行流延,形成厚度为90μm的层,对高取代层用的纤维素酰化物溶液S01进行流延,形成厚度均为3μm的A表层和B表层。从带上剥离形成的网(膜),并夹持,在膜中的残余溶剂量占膜整个质量20~5质量%的同时,使用拉幅机在140°C下将膜横向拉伸1.3倍。接下来,从夹子上取下膜,在130°C下干燥20分钟,从而制得本发明的偏振片保护膜410。
根据下式计算残余溶剂量:
残余溶剂量(质量%)={(M-N)/N}×100
其中M指任意时间网幅的质量,N指相同网幅在120°C下干燥2小时后的质量。
[实施例422~430及比较例521和522]
按与实施例421相同的方式制造实施例422~430的偏振片保护膜421~430和比较例521和522的偏振片保护膜521和522,除了加到实施例421的低取代层用的纤维素酰化物溶液中的疏水化剂的类型和/或氢键性化合物的类型变为表16中的那些。
[表16]
Figure BDA00001696626801091
按与实施例1相同的方式分析这样制成的纤维素酰化物膜的Re和Rth,将膜用于制造偏振片,当将制得的偏振片在60°C和相对湿度95%的环境下保存时,测量其在波长410nm下的正交透过率。结果示于表17。
[表17]
Figure BDA00001696626801092
Figure BDA00001696626801101
从表17的结果可见,已知的是,与使用比较例的不含有落入本发明范围内的疏水化剂且含有落入本发明范围内的氢键性化合物的纤维素酰化物膜的偏振片相比,在使用本发明的纤维素酰化物膜的偏振片中,环境湿度依存性Re和Rth变化很小,并且在高温和高湿环境下老化后,偏振片劣化小。此外,还已知的是,与使用比较例的含有落入本发明范围内的疏水化剂且不含有落入本发明范围内的氢键性化合物的纤维素酰化物膜的偏振片相比,使用本发明的纤维素酰化物膜的偏振片在原样维持偏振片耐久性的同时显著改善了对环境湿度依存性Re和Rth变化的耐性。
[合成例:合成通式(A-2)代表的化合物]
合成本发明中使用的下面的通式(A-2)代表的氢键性化合物。
[化学式80]
Figure BDA00001696626801111
[化学式81]
Figure BDA00001696626801121
合成化合物(3-1):
将9.9g(70mmol)的苯甲酰氯加到10g(32mmol)的乙酰胍胺的吡啶50mL溶液中,加热回流8小时。反应体系的温度恢复至室温,向其中加入乙酸乙酯和水,对体系进行液液分离,有机层顺次用1N盐酸溶液和水洗涤。有机层用硫酸镁干燥,减压蒸发掉溶剂,残余物通过柱色谱法纯化,得到化合物(3-1)。
得到的化合物(3-1)的NMR谱如下:
1H-NMR(溶剂,重DMSO,标准:四甲基硅烷)δ(ppm):
2.50(3H,s)
7.45-7.55(4H,m)
7.60-7.65(2H,m)
7.90-8.00(4H,m)
11.20(2H,s)
合成化合物(3-2):
按与化合物(3-1)相同的方式合成该化合物,除了原料从苯甲酰氯变为o-甲基苯甲酰氯。
得到的化合物(3-2)的NMR谱如下:
1H-NMR(溶剂,CDCl3,标准:四甲基硅烷)δ(ppm):
2.50(6H,s)
2.60(3H,s)
7.20-7.30(4H,m)
7.35-7.45(2H,m)
7.50-7.60(2H,m)
8.55(2H,s)
合成化合物(3-3):
按与化合物(3-1)相同的方式合成该化合物,除了原料从苯甲酰氯变为p-甲基苯甲酰氯。
得到的化合物(3-3)的NMR谱如下:
1H-NMR(溶剂,重DMSO,标准:四甲基硅烷)δ(ppm):
2.35(6H,s)
2.50(3H,s)
7.30(4H,d)
7.85(4H,d)
11.10(2H,s)
合成化合物(3-4):
按与化合物(3-1)相同的方式合成该化合物,除了原料从苯甲酰氯变为p-甲氧基苯甲酰氯。
得到的化合物(3-4)的NMR谱如下:
1H-NMR(溶剂,重DMSO,标准:四甲基硅烷)δ(ppm):
2.50(3H,s)
3.80(6H,s)
7.00(4H,d)
7.95(4H,d)
11.00(2H,s)
合成化合物(3-5):
按与化合物(3-1)相同的方式合成该化合物,除了原料从苯甲酰氯变为m-甲氧基苯甲酰氯。
得到的化合物(3-5)的NMR谱如下:
1H-NMR(溶剂,重DMSO,标准:四甲基硅烷)δ(ppm):
2.50(3H,s)
3.80(6H,s)
7.10-7.20(2H,m)
7.35-7.45(2H,m)
7.50-7.60(4H,m)
11.20(2H,s)
合成化合物(3-6):
按与化合物(3-1)相同的方式合成该化合物,除了原料从苯甲酰氯变为p-叔丁基苯甲酰氯。
得到的化合物(3-6)的NMR谱如下:
1H-NMR(溶剂,重DMSO,标准:四甲基硅烷)δ(ppm):
1.30(18H,s)
2.50(3H,s)
7.55(4H,d)
7.95(4H,d)
11.10(2H,s)
合成化合物(3-7):
按与化合物(3-1)相同的方式合成该化合物,除了原料从苯甲酰氯变为m-甲基苯甲酰氯。
得到的化合物(3-7)的NMR谱如下:
1H-NMR(溶剂,CDCl3,标准:四甲基硅烷)δ(ppm):
2.40(6H,s)
2.65(3H,s)
7.35-7.45(4H,m)
7.70-7.80(4H,m)
8.80(2H,s)
合成化合物(3-8):
按与化合物(3-1)相同的方式合成该化合物,除了原料从苯甲酰氯变为p-氯苯甲酰氯。
得到的化合物(3-8)的NMR谱如下:
1H-NMR(溶剂,CDCl3,标准:四甲基硅烷)δ(ppm):
2.60(3H,s)
7.40-7.50(4H,m)
7.90-8.00(4H,m)
9.10(2H,s)
合成化合物(3-9):
按与化合物(3-1)相同的方式合成该化合物,除了原料从苯甲酰氯变为o-氯苯甲酰氯。
得到的化合物(3-9)的NMR谱如下:
1H-NMR(溶剂,CDCl3,标准:四甲基硅烷)δ(ppm):
2.50(3H,s)
7.30-7.50(6H,m)
7.60-7.70(2H,m)
8.95(2H,s)
合成化合物(3-10):
按与化合物(3-1)相同的方式合成该化合物,除了原料从苯甲酰氯变为m-氯苯甲酰氯。
得到的化合物(3-10)的NMR谱如下:
1H-NMR(溶剂,重DMSO,标准:四甲基硅烷)δ(ppm):
2.50(3H,s)
7.55(2H,m)
7.70(2H,m)
7.90(2H,m)
8.00(2H,s)
11.35(2H,s)
合成化合物(3-11):
按与化合物(3-1)相同的方式合成该化合物,除了原料从苯甲酰氯变为o-甲氧基苯甲酰氯。
得到的化合物(3-11)的NMR谱如下:
1H-NMR(溶剂,重DMSO,标准:四甲基硅烷)δ(ppm):
2.40(3H,s)
3.80(6H,s)
7.00-7.20(4H,m)
7.55(2H,m)
7.65(2H,m)
10.70(2H,s)
合成化合物(3-12):
按与化合物(3-1)相同的方式合成该化合物,除了原料酰氯改变。通过MS谱确认产物。
合成化合物(3-13):
按与化合物(3-1)相同的方式合成该化合物,除了原料酰氯改变。通过MS谱确认产物。
合成化合物(3-14):
按与化合物(3-1)相同的方式合成该化合物,除了原料酰氯改变。
得到的化合物(3-14)的NMR谱如下:
1H-NMR(溶剂,重DMSO,标准:四甲基硅烷)δ(ppm):
2.40(3H,s)
4.00(4H,s)
7.20-7.30(10H,m)
10.90(2H,s)
合成化合物(3-15):
按与化合物(3-1)相同的方式合成该化合物,除了原料酰氯改变。
得到的化合物(3-15)的NMR谱如下:
1H-NMR(溶剂,重DMSO,标准:四甲基硅烷)δ(ppm):
2.40(3H,s)
3.80(3H,s)
7.15(1H,m)
7.35-7.55(5H,m)
7.75(2H,m)
11.10(1H,s)
11.20(1H,s)
合成化合物(3-16):
按与化合物(3-1)相同的方式合成该化合物,除了将苯并胍胺和p-叔丁基苯甲酰氯用作原料。
得到的化合物(3-16)的NMR谱如下:
1H-NMR(溶剂,重DMSO,标准:四甲基硅烷)δ(ppm):
1.35(18H,s)
7.50-7.60(7H,m)
7.90-8.00(4H,m)
7.30(2H,m)
11.20(2H,s)
合成化合物(3-17):
[化学式82]
Figure BDA00001696626801181
根据Chemistry-A European Journal,2005,Vol.11,#22,pp.6616-6628中记载的方法合成中间体3-17-1,按与化合物(3-7)相同的方式合成该化合物。通过MS谱确认产物。
合成化合物(3-18):
按与化合物(3-17)相同的方式合成该化合物,通过MS谱确认产物。
合成化合物(C-103):
[化学式83]
Figure BDA00001696626801182
将50g 2-氯-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪、60g吗啉和95g碳酸钾加到300ml二甲基乙酰胺中,在100°C下搅拌3小时。冷却到室温后,将1L食盐水加到反应液中,冷却到10°C,通过过滤收集析出的晶体。晶体用水和乙腈洗涤,并干燥得到55g中间体(3-1)。将40g中间体(3-1)、64g 2-甲基苯甲酸甲酯和55g甲醇钠加到400ml N-乙基吡咯烷酮中,在40°C下搅拌30分钟。冷却到室温后,将1N盐酸溶液加到反应液中,通过过滤收集析出的晶体。晶体用水洗涤,干燥。将晶体在乙酸乙酯、甲醇和碳酸氢钠水溶液的混合溶剂中搅拌,通过过滤收集析出的晶体。晶体用水和乙腈洗涤,并干燥得到60g目标产物。
1H-NMR(溶剂:CDCl3,标准:四甲基硅烷)δ(ppm):
合成化合物(C-153):
[化学式84]
Figure BDA00001696626801191
将60ml 40%甲基胺水溶液加到20g 2-氯-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪中,在70°C下搅拌2小时。冷却到室温后,将水加到反应液中,通过过滤收集析出的晶体。晶体用异丙醇和己烷洗涤,并干燥得到16g中间体(43-1)。其后,按与化合物(C-103)相同方式进行处理,得到目标产物。
1H-NMR(溶剂:CDCl3,标准:四甲基硅烷)δ(ppm):
合成化合物(C-113):
将300ml甲醇和16g氢氧化钠加到27g 2-氯-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪中,加热回流5小时。冷却到室温后,将水加到反应液中,通过过滤收集析出的晶体。晶体用水洗涤,并干燥得到17g中间体(13-1)。将17g中间体(13-1)、38g 2-甲基苯甲酸甲酯和33g甲醇钠加到200ml N-乙基吡咯烷酮中,在40°C下搅拌8小时。冷却到室温后,将1N盐酸溶液、乙酸乙酯和己烷加到反应液中,通过过滤收集析出的晶体。晶体用异丙醇重结晶,并干燥得到20g目标产物。
1    上偏振片
2    上偏振片的吸收轴的方向
3    液晶单元上电极基板
4    上基板的取向控制方向
5    液晶层
6    液晶单元下电极基板
7    下基板的取向控制方向
8    下偏振片
9    下偏振片的吸收轴的方向
10   液晶显示装置

Claims (14)

1.纤维素酰化物膜,其含有满足以下要求(A)~(C)的氢键性化合物和至少一种疏水化剂,所述疏水化剂选自多元醇酯系疏水化剂、缩聚酯系疏水化剂和碳水化合物衍生物系疏水化剂:
(A)所述化合物在一个分子内具有氢键供给部和氢键接受部,
(B)通过用所述化合物的分子量除以所述化合物中的氢键供给数和氢键接受数的总数算出的值为30~65,和
(C)所述化合物中的芳香环结构的总数为1~3。
2.如权利要求1所述的纤维素酰化物膜,其中所述氢键性化合物是以下通式(A-1)代表的化合物:
[化学式1]
通式(1)
Figure FDA00001696626700011
在通式(A-1)中,Ra代表烷基、烯基、炔基、杂环基或芳基;X1、X2、X3和X4每一个独立地代表直接键或二价连接基团;R1、R2、R3和R4每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基。
3.如权利要求1所述的纤维素酰化物膜,其中所述氢键性化合物是以下通式(B-1)代表的化合物:
[化学式2]
通式(B-1)
Figure FDA00001696626700021
在通式(B-1)中,Rb和Rc每一个独立地代表烷基、烯基、炔基、杂环基或芳基;X5和X6每一个独立地代表直接键或二价连接基团;R5和R6每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基。
4.如权利要求1~3中任一项所述的纤维素酰化物膜,其中在通式(A-1)和(B-1)中,X1、X2、X3、X4、X5和X6每一个独立地是选自直接键和以下通式(P)代表的二价连接基团中的至少一个:
[化学式3]
通式(P)
Figure FDA00001696626700022
在通式(P)中,*侧是与通式(A-1)和(B-1)代表的化合物中的1,3,5-三嗪环上取代的氮原子连接的连接部位。
5.如权利要求1所述的纤维素酰化物膜,其中所述氢键性化合物是以下通式(C-1)代表的化合物:
[化学式4]
通式(C-1)
Figure FDA00001696626700031
在通式(C-1)中,Ra11代表烷基、烯基、炔基、杂环基或芳基;Rb11、Rc11、Rd11和Re11每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Q1代表-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Ra连接而形成环;X11、X12和X13每一个独立地代表直接键或二价连接基团;X14代表选自以下通式(P)代表的二价连接基团的连接基团:
[化学式5]
通式(P)
Figure FDA00001696626700032
在通式(P)中,*侧是与通式(C-1)代表的化合物中的1,3,5-三嗪环上取代的氮原子连接的连接部位。
6.如权利要求1所述的纤维素酰化物膜,其中所述氢键性化合物是以下通式(D-1)代表的化合物:
[化学式6]
通式(D-1)
Figure FDA00001696626700041
在通式(D-1)中,Ra21和Rg21每一个代表烷基、烯基、炔基、杂环基或芳基;Rd21和Re21每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Q11代表-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Ra21连接而形成环;Q12代表-O-、-S-或-NRh-;Rh代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Rg21连接而形成环;X23代表直接键或二价连接基团;X24代表选自以下通式(P)代表的二价连接基团的连接基团:
[化学式7]
通式(P)
在通式(P)中,*侧是与通式(D-1)代表的化合物中的1,3,5-三嗪环上取代的氮原子连接的连接部位。
7.如权利要求1所述的纤维素酰化物膜,其中所述氢键性化合物是以下通式(E-1)代表的化合物:
[化学式8]
通式(E-1)
Figure FDA00001696626700051
在通式(E-1)中,Y1代表次甲基或-N-;Ra31代表烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Rb31、Rc31、Rd31和Re31每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Q21代表直接键、-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Ra31连接而形成环;X31、X32和X33每一个独立地代表直接键或二价连接基团;X34代表选自以下通式(Q)代表的二价连接基团的连接基团:
[化学式9]
通式(Q)
Figure FDA00001696626700052
在通式(Q)中,*侧是与通式(E-1)代表的化合物中的杂环上取代的氮原子连接的连接部位。
8.如权利要求1所述的纤维素酰化物膜,其中所述氢键性化合物是以下通式(F-1)代表的化合物:
[化学式10]
通式(F-1)
Figure FDA00001696626700053
在通式(F-1)中,Y11代表次甲基或-N-;Ra41和Rg41每一个代表烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Rd41和Re41每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;Q31代表-O-、-S-或-NRf-;Rf代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Ra41连接而形成环;Q32代表-O-、-S-或-NRh-;Rh代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基,并且可以与Rg41连接而形成环;X43代表直接键或二价连接基团;X44代表选自以下通式(P)代表的二价连接基团的连接基团:
[化学式11]
通式(P)
Figure FDA00001696626700061
在通式(P)中,*侧是与通式(F-1)代表的化合物中的杂环上取代的氮原子连接的连接部位。
9.如权利要求1所述的纤维素酰化物膜,其中所述氢键性化合物是以下通式(G-1)代表的化合物:
[化学式12]
通式(G-1)
Figure FDA00001696626700062
在通式(G-1)中,L1代表直接键或含有杂原子的二价连接基团;R81代表氢原子、具有1~20个碳原子的烷基、具有2~20个碳原子的烯基、具有2~20个碳原子的炔基、具有6~20个碳原子的芳基或具有7~20个碳原子的芳基烷基。
10.如权利要求1所述的纤维素酰化物膜,其中所述氢键性化合物是以下通式(H-1)代表的化合物:
[化学式13]
通式(H-1)
Figure FDA00001696626700071
在通式(H-1)中,L3代表直接键或含有杂原子的二价连接基团;R85代表具有1~20个碳原子的烷基、具有2~20个碳原子的烯基、具有2~20个碳原子的炔基、具有6~20个碳原子的芳基或具有7~20个碳原子的芳基烷基;R83和R84每一个独立地代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基;X53和X54每一个独立地代表选自以下通式(P)代表的二价连接基团的连接基团:
[化学式14]
通式(P)
Figure FDA00001696626700072
在通式(P)中,*侧是与通式(H-1)代表的化合物中的杂环上取代的氮原子连接的连接部位。
11.如权利要求1~10中任一项所述的纤维素酰化物膜,其中所述氢键性化合物的分子量为100~1000。
12.延迟膜,所述延迟膜含有如权利要求1~11中任一项所述的纤维素酰化物膜。
13.偏振片,所述偏振片含有如权利要求1~11中任一项所述的纤维素酰化物膜或如权利要求12所述的延迟膜。
14.液晶显示装置,所述液晶显示装置含有如权利要求1~11中任一项所述的纤维素酰化物膜、如权利要求12所述的延迟膜或如权利要求13所述的偏振片。
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