CN107540779A - 甲基丙烯酸系树脂组合物、该甲基丙烯酸系树脂组合物的制造方法、颗粒、以及成型体 - Google Patents

甲基丙烯酸系树脂组合物、该甲基丙烯酸系树脂组合物的制造方法、颗粒、以及成型体 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于,提供一种连续生产性优异、且异物的含量少、能够制造物理性质和外观优异的成型体的甲基丙烯酸系树脂组合物、其制造方法、以及包含其的颗粒和成型体。本发明的解决手段是一种甲基丙烯酸系树脂组合物,其包含含有甲基丙烯酸酯单体单元(A)50质量%以上并且主链具有环结构的甲基丙烯酸系树脂,玻璃化转变温度为110~160℃,使用粒子计数器进行测定,每1g含有粒径为10μm以上且小于20μm的异物100个以下;其制造方法,用挤出机挤出时的每一个模具的孔每1小时的甲基丙烯酸系树脂组合物的吐出量(吐出量/孔数)为5kg/(hr·个)以上且30kg/(hr·个)以下;以及包含其的颗粒和成型体。

Description

甲基丙烯酸系树脂组合物、该甲基丙烯酸系树脂组合物的制 造方法、颗粒、以及成型体
技术领域
本发明涉及一种微小异物的含量少的甲基丙烯酸系树脂组合物、该甲基丙烯酸系树脂组合物的制造方法、以及包含该甲基丙烯酸系树脂组合物的颗粒和成型体。
背景技术
近年来,随着显示器市场的扩大,想要更清晰地观看图像的要求提高,需要除了透明性、耐热性、强度以外赋予更高度的光学特性的光学材料。
从透明性、表面硬度、光学特性等观点出发,作为上述光学材料,丙烯酸系树脂((甲基)丙烯酸酯聚合物)受到注目。而且,近年来,随着液晶显示装置、等离子显示器、有机EL显示装置等平板显示器、红外线传感器、光导波路等的进步、在车载用途中的光学构件需要的扩大,对光学用透明高分子材料的耐热性要求提高,因此,对于丙烯酸系树脂,也要求耐热性的高度。
作为具有耐热性的丙烯酸系树脂(以下称为“耐热丙烯酸系树脂”),已知通过使在分子链中具有羟基和酯基的聚合物进行内酯环化缩合反应而得到的含内酯环聚合物(例如,参考专利文献1、2、3、4)、使马来酰亚胺类共聚的马来酰亚胺系共聚物(例如,参考专利文献5)、含有戊二酸酐骨架的聚合物(例如,参考专利文献6)。而且,制造这些耐热丙烯酸系树脂或耐热丙烯酸系树脂组合物时,将它们挤出成型为膜、片状时,广泛使用挤出机。
但是,耐热丙烯酸系树脂的挤出温度比一般的丙烯酸系树脂的挤出温度高,接近树脂分解的温度,因此,由于树脂的劣化,有大量产生碳化物等黑色异物、茶色异物的倾向。而且,将耐热丙烯酸系树脂或耐热丙烯酸系树脂组合物用于注射成型体、膜用途时,要求减少这些异物。
因此,公开了在制造光学膜时,通过使用叶盘型的聚合物过滤器等过滤器,除去耐热丙烯酸系树脂或耐热丙烯酸系树脂组合物中的异物的技术(例如,参考专利文献7)。
现有技术文献
专利文献1:日本特开2000-230016号公报;
专利文献2:日本特开2001-151814号公报;
专利文献3:日本特开2002-120326号公报;
专利文献4:日本特开2002-254544号公报;
专利文献5:日本特开平09-324016号公报;
专利文献6:日本特开2006-241197号公报;
专利文献7:日本特开2012-25968号公报。
发明内容
但是,在专利文献7公开的技术中,虽然通过设置聚合物过滤器能够大致除去大的异物,但是有难以除去比过滤器径小的微小异物的问题。
针对该问题,通过减小过滤器径,从而能够在一定程度上去除微小异物。但是,如果减小过滤器径,则挤出时的树脂压力升高,因此,为了将树脂压力抑制得较低,不得不减少吐出量。其结果是,产生生产性下降的问题。
而且,为了减少微小异物的含量,也考虑增加过滤器更换频率。但是,产生由过滤器更换时的挤出机内滞留导致的树脂的劣化物等带来的烧焦异物的增大、由生产停止导致的生产性的下降的课题。
而且,还存在以下课题:长期运转时,在挤出机内保持比较高的树脂压力的状态下长时间保持树脂组合物,因此,过滤器暂时捕捉的像黑色异物、茶色异物这样的树脂劣化异物破碎,成为微小异物,穿过过滤器,表观上大的异物减少,另一方面微小异物的含量增加。因此,要求极力抑制微小异物的产生,提高在长期运转下的生产稳定性(即,连续生产性)。
鉴于上述现有技术的问题,本发明中的目的在于,提供一种连续生产性优异、且异物的含量少、能够制造物理性质以及外观优异的成型体的甲基丙烯酸系树脂组合物、该甲基丙烯酸系树脂组合物的制造方法、以及包含该甲基丙烯酸系树脂组合物的颗粒和成型体。
本发明人等为了解决上述现有技术问题,反复进行了锐意研究,其结果是完成了本发明。
即,本发明如下所述。
[1]一种甲基丙烯酸系树脂组合物,其特征在于,
其包含含有甲基丙烯酸酯单体单元(A)50质量%以上并且主链具有环结构的甲基丙烯酸系树脂,
并且玻璃化转变温度是110~160℃,
使用粒子计数器进行测定时,每1g含有粒径为10μm以上且小于20μm的异物100个以下。
[2]如[1]所述的甲基丙烯酸系树脂组合物,其中,通过热重量测定法进行测定的在空气中以280℃加热0.5小时时的重量减少比例是20%以下。
[3]如[1]或[2]所述的甲基丙烯酸系树脂组合物,其特征在于,通过热重量测定法进行测定的在氮气环境中以280℃加热1小时时的重量减少比例是5%以下。
[4]如[1]~[3]中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂组合物,其中,使用设定温度为290℃的挤出机进行制膜而得到的膜的、每100cm2包含的长径为100μm以上的气泡的个数是小于5个。
[5]如[1]~[4]中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂组合物,其中,其包含所述甲基丙烯酸系树脂95质量%以上。
[6]如[1]~[5]中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂组合物,其中,相对于所述甲基丙烯酸系树脂100质量份,包含受阻酚系抗氧化剂0.01~2质量份,并且包含磷系抗氧化剂和硫系抗氧化剂合计0.01~2质量份。
[7]如[1]~[6]中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂组合物,其中,所述甲基丙烯酸系树脂的玻璃化转变温度是110℃以上且160℃以下。
[8]如[1]~[7]中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂组合物,其中,所述甲基丙烯酸系树脂包含所述(A)单体单元:50~97质量%、主链具有环结构的结构单元(B):3~30质量%、以及能够与甲基丙烯酸酯单体共聚的其他乙烯系单体单元(C):0~20质量%。
[9]如[8]所述的甲基丙烯酸系树脂组合物,其中,所述(B)结构单元包含从由马来酰亚胺系结构单元(B-1)、戊二酸酐系结构单元(B-2)、戊二酰亚胺系结构单元(B-3)、以及内酯环结构单元(B-4)组成的组中选出的至少一种结构单元。
[10]如[8]或[9]所述的甲基丙烯酸系树脂组合物,其中,所述(C)单体单元包含从由芳香族乙烯系单体单元(C-1)、丙烯酸酯单体单元(C-2)、以及氰化乙烯系单体单元(C-3)组成的组中选出的至少一种单体单元。
[11]如[10]所述的甲基丙烯酸系树脂组合物,其中,所述(C)单体单元包含从由丙烯酸甲酯单元、丙烯酸乙酯单元、苯乙烯单元、以及丙烯腈单元组成的组中选出的至少一种单体单元。
[12]如[1]~[11]中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂组合物,其中,相对于所述甲基丙烯酸系树脂100质量份,包含0.01~5质量份的紫外线吸收剂。
[13]一种颗粒,其特征在于,其包含[1]~[12]中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂组合物。
[14]一种甲基丙烯酸系树脂组合物的制造方法,其特征在于,
其是包含甲基丙烯酸系树脂并且玻璃化转变温度是110~160℃的甲基丙烯酸系树脂组合物的制造方法,该甲基丙烯酸系树脂含有甲基丙烯酸酯单体单元(A)50质量%以上并且主链具有环结构,该甲基丙烯酸系树脂组合物的制造方法的特征在于,
其包含使用具备供给器和排气口的挤出机,从模具中挤出甲基丙烯酸系树脂组合物的工序,
使用所述挤出机挤出时,模具的每1个孔每1小时的甲基丙烯酸系树脂组合物的吐出量是5kg以上且30kg以下,即吐出量/(小时·孔数)是5kg/(hr·个)以上且30kg/(hr·个)以下。
[15]一种成型体,其特征在于,其包含[1]~[12]中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂组合物。
[16]如[15]所述的成型体,其中,其是光学构件。
[17]如[15]所述的成型体,其中,其是光学膜。
[18]如[15]所述的成型体,其中,其是车辆用构件。
根据本发明,能够提供一种连续生产性优异、且异物的含量少、能够制造物理性质和外观优异的成型体的甲基丙烯酸系树脂组合物、该甲基丙烯酸系树脂组合物的制造方法、以及包含该甲基丙烯酸系树脂组合物的颗粒和成型体。
附图说明
图1是表示用凝胶渗透色谱法(GPC)测定用于本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物的甲基丙烯酸系树脂时的洗脱曲线的概要的图。
具体实施方式
以下,对用于实施本发明的方式(以下,称为“本实施方式”。)详细地进行说明,但是本发明不限定于以下的记载,能够在其要旨范围内进行各种变形而实施。
需要说明的是,在下文中,将构成聚合物的构成单元称为“……单体单元”、和/或包含多个该“……单体单元”的“……结构单元”,所述聚合物构成本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物中包含的甲基丙烯酸系树脂。
而且,有时也省略“单元”,将“……单体单元”的构成材料仅记载为“……单体”。
(甲基丙烯酸系树脂)
本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物中包含的甲基丙烯酸系树脂含有甲基丙烯酸酯单体单元(A)50质量%以上,并且主链具有环结构。
对于甲基丙烯酸系树脂中包含的单体单元和/或结构单元而言,除了含有甲基丙烯酸酯单体单元(A)50质量%以上以外,没有特别的限定,优选包含甲基丙烯酸酯单体单元(A):50~97质量%、主链具有环结构的结构单元(B):3~30质量%、以及能够与甲基丙烯酸酯单体共聚的其他乙烯系单体单元(C):0~20质量%。
以下,对甲基丙烯酸系树脂中包含的单体单元和结构单元详细地进行记载。
((甲基丙烯酸酯单体单元(A)))
作为构成所述甲基丙烯酸系树脂的甲基丙烯酸酯单体单元(A)(以下,有时记载为(A)单体单元。),优选使用由下述通式(1)表示的单体单元。
在所述通式(1)中,R1表示碳数为1~6的取代或非取代的烷基,该烷基也可以由例如羟基取代。R1优选为甲基。
R2表示碳数为1~12的基团,优选表示碳数为1~12的烃基,该烃基也可以由例如羟基取代。R2优选为碳数为1~8的基团。
作为构成由所述通式(1)所示的甲基丙烯酸酯单体单元(A)的单体,没有特别的限定,优选使用由下述通式(2)所示的甲基丙烯酸酯单体。
在所述通式(2)中,R1表示碳数为1~6的取代或非取代的烷基,该烷基也可以由例如羟基取代。R1优选为甲基。
R2表示碳数为1~12的基团,优选表示碳数为1~12的烃基,该烃基也可以由例如羟基取代。R2优选为碳数为1~8的基团。
作为所述单体的具体例,可举例甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸(2-乙基己酯)、甲基丙烯酸(叔丁基环己酯)、甲基丙烯酸苯甲酯、甲基丙烯酸(2,2,2-三氟乙酯)等,从耐热性、操作性、光学特性的观点出发,优选甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苯甲酯,从获得的容易程度等观点出发,优选甲基丙烯酸甲酯。
所述甲基丙烯酸酯单体可以单独地仅使用一种,也可以并用两种以上。
从通过下述的主链具有环结构的结构单元(B)对本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物、以及本实施方式的成型体充分地赋予耐热性的观点出发,所述甲基丙烯酸系树脂的甲基丙烯酸酯单体单元(A)在甲基丙烯酸系树脂中包含50~97质量%,优选包含55~96.5质量%,更有选包含55~95质量%,进一步优选包含60~93质量%,更进一步优选包含60~90质量%。
((主链具有环结构的结构单元(B)))
从耐热性的观点出发,构成所述甲基丙烯酸系树脂的主链具有环结构的结构单元(B)(以下,有时记载为(B)结构单元。)优选包含从由马来酰亚胺系结构单元(B-1)、戊二酸酐系结构单元(B-2)、戊二酰亚胺系结构单元(B-3)、以及内酯环结构单元(B-4)组成的组中选出的至少一种结构单元。
主链具有环结构的结构单元(B)可以单独地仅使用一种,也可以组合两种以上。
[马来酰亚胺系结构单元(B-1)]
作为构成所述甲基丙烯酸系树脂的马来酰亚胺系结构单元(B-1),优选使用由下述通式(3)表示的结构单元。
在所述通式(3)中,R1表示从由氢原子、碳数为1~12的烷基、碳数为1~12的环烷基、碳数为1~12的烷氧基、以及碳数为6~12的芳基组成的组中选出的任一种,该烷基、烷氧基、环烷基、芳基也可以在碳原子上具有取代基。
作为用于形成马来酰亚胺系结构单元(B-1)的单体,没有特别的限定,例如,可举例马来酰亚胺;N-甲基马来酰亚胺、N-乙基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺等N-烷基取代马来酰亚胺;N-苯基马来酰亚胺、N-甲基苯基马来酰亚胺、N-乙基苯基马来酰亚胺、N-丁基苯基马来酰亚胺、N-二甲基苯基马来酰亚胺、N-羟基苯基马来酰亚胺、N-甲氧基苯基马来酰亚胺、N-(邻氯苯基)马来酰亚胺、N-(间氯苯基)马来酰亚胺、N-(对氯苯基)马来酰亚胺等N-芳基取代马来酰亚胺。
对于上述单体而言,从赋予耐热性、耐湿热性的观点出发,优选例如N-环己基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-甲基苯基马来酰亚胺、N-(邻氯苯基)马来酰亚胺、N-(间氯苯基)马来酰亚胺、N-(对氯苯基)马来酰亚胺,从获得的容易程度、耐热性赋予的观点出发,更优选例如N-环己基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺,进一步优选例如N-苯基马来酰亚胺。
上述马来酰亚胺系结构单元(B-1)可以单独地仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
[戊二酸酐系结构单元(B-2)]
构成所述甲基丙烯酸系树脂的戊二酸酐系结构单元(B-2)可以在树脂聚合后形成。
作为(B-2)结构单元,优选使用由下述通式(4)表示的结构单元。
在所述通式(4)中,R1以及R2分别独立地表示氢原子、或碳数为1~6的取代或非取代的烷基,该烷基也可以由例如羟基取代。
上述戊二酸酐系结构单元(B-2)可以单独地仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
对于戊二酸酐系结构单元(B-2)的形成方法而言,没有特别的限定,例如,可举例使由下述通式(5)表示的结构的单体与构成上述甲基丙烯酸酯单体单元(A)的单体共聚后,通过存在/不存在催化剂下的加热处理进行环化的方法。
在所述通式(5)中,R1表示氢原子、碳数为1~6的取代、或非取代的烷基,该烷基也可以由例如羟基取代。
R2表示氢原子、或叔丁基。
而且,只要在能够发挥本发明的效果的范围内,由通式(5)表示的结构的单体可以在甲基丙烯酸系树脂中保持未反应的状态残留。
[戊二酰亚胺系结构单元(B-3)]
构成所述甲基丙烯酸系树脂的戊二酰亚胺系结构单元(B-3)也可以在树脂聚合后形成。
作为(B-3)结构单元,优选使用由下述通式(6)表示的结构单元。
在所述通式(6)中,R1以及R2分别独立地表示氢原子、或碳数为1~6的取代或非取代的烷基,该烷基也可以由例如羟基取代。
而且,R3表示从由氢原子、碳数为1~6的取代或非取代的烷基、以及碳数为6~18的取代或非取代的芳基组成的组中选出的任一种。
特别优选R1、R2、以及R3都是甲基。
上述戊二酰亚胺系结构单元(B-3)可以单独地仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
对于上述戊二酰亚胺系结构单元(B-3)的含量而言,没有特别的限定,考虑耐热性、成型加工性、光学特性等,能够合适地确定。
将甲基丙烯酸系树脂设为100质量%,戊二酰亚胺系结构单元(B-3)的含量优选为1~60质量%,进一步优选为3~50质量%,特别优选为3~25质量%。
另外,戊二酰亚胺系结构单元(B-3)的含量,可以通过例如国际公开第2015/098096号的[0136]~[0137]中记载的方法算出。
考虑到树脂的物理性质、成型加工性、色调等的平衡,包含戊二酰亚胺系结构单元(B-3)的树脂的酸值优选为0.50mmol/g以下,更优选为0.45mmol/g以下。
另外,酸值能够通过例如日本特开2005-23272号公报所述的滴定法等算出。
戊二酰亚胺系结构单元(B-3)能够通过使甲基丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸共聚后,在高温条件下,使氨或胺进行尿素或非取代尿素反应的方法;使甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸-苯乙烯共聚物或甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物与氨或胺反应的方法;使聚甲基丙烯酸酐与氨或胺反应的方法等公知的方法得到。
具体而言,可举例R.M.Kopchik的美国专利第4246374号说明书中记载的方法等。
而且,通过使马来酸酐等酸酐、该酸酐与碳数为1~20的直链或支链的醇的半酯、α、β-乙烯性不饱和羧酸酰亚胺化,也能够形成上述戊二酰亚胺系结构单元(B-3)。
此外,作为其他优选的制备方法,也可以举例使(甲基)丙烯酸酯、以及根据需要的芳香族乙烯基单体、其他乙烯基单体聚合后,进行酰亚胺化反应,得到包含上述戊二酰亚胺系结构单元(B-3)的树脂的方法。
在酰亚胺化反应的工序中,可以使用酰亚胺化剂进行,根据需要,也可以添加闭环促进剂。此处,作为酰亚胺化剂,能够使用氨或伯胺。作为伯胺,能够优选使用甲胺、乙胺、正丙胺、环己基胺等。
作为实施酰亚胺化反应的方法,没有特别的限定,能够使用现有公知的方法,例如,可举例使用挤出机、或横向双轴反应装置、批量式反应槽的方法。作为挤出机,没有特别的限定,能够优选使用单轴挤出机、双轴挤出机或多轴挤出机。更优选地,能够使用两台串联地排列双轴挤出机的串联型反应挤出机。
而且,制造上述树脂时,除了酰亚胺化反应的工序以外,也可以包含用酯化剂进行处理的酯化工序。通过包含酯化工序,能够将在酰亚胺化工序中副产的、在树脂中含有的羧基转化成酯基,能够将树脂的酸值调整至期望的范围。此处,作为酯化剂,只要在能够发挥本申请的效果的范围内,没有特别的限制,能够优选使用二甲基碳酸酯、三甲基乙酸酯。对于酯化剂的使用量而言,没有特别的限制,相对于树脂100质量份,优选为0~12质量份。而且,除酯化剂以外,也可以将三甲胺、三乙胺、三丁胺等脂肪族叔胺作为催化剂并用。
[内酯环结构单元(B-4)]
构成所述甲基丙烯酸系树脂的内酯环结构单元(B-4)可以在树脂聚合后形成。
作为(B-4)结构单元,优选使用由下述通式(7)表示的结构单元。
在所述通式(7)中,R1、R2、以及R3分别独立地表示氢原子、或碳数1~20的有机基团。另外,该有机基团也可以含有氧原子。
上述内酯环结构单元(B-4)可以单独地仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
对于含有内酯环结构单元(B-4)的聚合物的形成方法而言,没有特别的限定,可举例通过在使侧链具有羟基的单体例如由下述通式(8)表示的结构的单体(2-(羟基甲基)丙烯酸甲酯等)与上述甲基丙烯酸酯系单体(A)等的具有酯基的单体共聚后,在存在/不存在规定的催化剂下,对得到的共聚物进行加热处理,将内酯环结构导入聚合物,从而进行制造的方法。
在所述通式(8)中,R1表示氢原子、或碳数为1~6的取代或非取代的烷基,该烷基也可以由例如羟基取代。
R2表示碳数为1~12的基团,优选表示碳数为1~12的烃基,该烃基也可以由例如羟基取代。
特别优选R1为氢原子,R2为甲基。
而且,只要在能够发挥本发明的效果的范围内,由通式(8)表示的结构的单体也可以在甲基丙烯酸系树脂中保持未反应的状态残留。
作为至此记载的甲基丙烯酸系树脂中包含的(B)结构单元,从热稳定性、成型加工性出发,优选包含从由马来酰亚胺系结构单元(B-1)以及戊二酰亚胺系结构单元(B-3)组成的组中选出的至少一种结构单元,更优选包含马来酰亚胺系结构单元(B-1)。
在马来酰亚胺系结构单元(B-1)中,考虑到获得的容易程度,优选为N-环己基马来酰亚胺系的结构单元和/或N-芳基取代马来酰亚胺系的结构单元,考虑到少量添加下的赋予耐热性的效果,更优选为N-芳基取代马来酰亚胺系的结构单元,进一步优选为N-苯基马来酰亚胺系的结构单元。
从本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物的耐热性、热稳定性、强度以及流动性的观点出发,对于主链具有环结构的结构单元(B)而言,甲基丙烯酸系树脂中包含3~30质量%。从本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物的耐热性/热稳定性赋予的观点出发,甲基丙烯酸系树脂中的所述主链具有环结构的结构单元(B)的含量优选为5质量%以上,更优选为7质量%以上,进一步优选为8质量%以上,特别优选为10质量%以上。而且,从以良好的平衡保持作为成型体(特别是膜)所需的强度、流动性的观点出发,甲基丙烯酸系树脂中的所述主链具有环结构的结构单元(B)的含量优选为28质量%以下,更优选为25质量%以下,进一步优选为22质量%以下,更进一步优选为20质量%以下,再进一步优选为18质量%以下,特别优选为小于15质量%。
通过在甲基丙烯酸系树脂中包含主链具有环结构的(B)结构单元,从而在高温环境下放置甲基丙烯酸系树脂时,能够抑制热分解,减少挥发成分的产生量。由此,能够得到提高甲基丙烯酸系树脂的热稳定性的效果。
((能够与甲基丙烯酸酯单体共聚的其他的乙烯系单体单元(C)))
作为构成所述甲基丙烯酸系树脂的、能够与甲基丙烯酸酯单体共聚的其他乙烯系单体单元(C)(以下,有时记载为(C)单体单元。),可举例芳香族乙烯系单体单元(C-1)、丙烯酸酯单体单元(C-2)、氰化乙烯系单体单元(C-3)、除这些以外的单体单元(C-4)。
能够与甲基丙烯酸酯单体共聚的其他乙烯系单体单元(C)可以单独地仅使用一种,也可以组合两种以上。
根据甲基丙烯酸系树脂所要求的特性,所述(C)单体单元能够选择合适的材料,在特别要求热稳定性、流动性、机械特性、耐药品性等特性的情况下,优选从由芳香族乙烯系单体单元(C-1)、丙烯酸酯单体单元(C-2)、以及氰化乙烯系单体单元(C-3)组成的组中选出的至少一种。
[芳香族乙烯系单体单元(C-1)]
从得到流动性更优异的树脂,减少甲基丙烯酸系树脂中包含的未反应的单体含量的观点出发,在所述甲基丙烯酸系树脂中,作为(C)单体单元,优选芳香族乙烯系单体单元(C-1)。
作为构成芳香族乙烯系单体单元(C-1)的单体,没有特别的限定,优选由下述通式(9)表示的芳香族乙烯系单体,所述芳香族乙烯系单体单元(C-1)构成所述甲基丙烯酸系树脂。
在所述通式(9)中,R1表示氢原子、或碳数为1~6的烷基,该烷基也可以由例如羟基取代。
R2是从由氢原子、碳数为1~12的烷基、碳数为1~12的烷氧基、碳数为6~8的芳基、以及碳数为6~8的芳氧基组成的组中选出的任一种,R2可以是完全相同的基团,也可以是不同的基团。而且,R2彼此也可以形成环结构。
n表示0~5的整数。
作为由上述通式(9)表示的单体的具体例,没有特别的限定,可举例苯乙烯、邻甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、2,5-二甲基苯乙烯、3,4-二甲基苯乙烯、3,5-二甲基苯乙烯、对乙基苯乙烯、间乙基苯乙烯、邻乙基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯、1-乙烯基萘、2-乙烯基萘、1,1-二苯基乙烯、异丙烯基苯(α-甲基苯乙烯)、异丙烯基甲苯、异丙烯基乙苯、异丙烯基丙基苯、异丙烯基丁基苯、异丙烯基戊基苯、异丙烯基己基苯、异丙烯基辛基苯等。
上述单体中,优选苯乙烯、异丙烯基苯,从流动性赋予、由聚合转化率的提高导致的未反应单体类的减少等观点出发,更优选苯乙烯。
这些物质在本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物中,可以根据要求的特性合适地选择。
考虑到耐热性、残留单体种的减少、流动性的平衡,使用芳香族乙烯系单体单元(C-1)的情况下的含量,在将(A)单体单元与(B)结构单元的总量设为100质量%时,优选为23质量%以下,更优选为20质量%以下,进一步优选为18质量%以下,进一步更优选为15质量%以下,更进一步优选为10质量%以下。
从对成型体(特别是膜)进行成型加工时的加工流动性、由残留单体减少导致的银纹减少效果等观点出发,在将芳香族乙烯系单体单元(C-1)与上述马来酰亚胺系结构单元(B-1)并用的情况下,作为相对于(B-1)结构单元的含量的(C-1)单体单元的含量的比例(质量比)(即,(C-1)含量/(B-1)含量),优选为0.3~5。
此处,从保持良好的色调、耐热性的观点出发,上限值优选为5,更优选为3,进一步优选为1。而且,从减少残留单体的观点出发,下限值优选为0.3,更优选为0.4。
上述芳香族乙烯系单体(C-1)可以单独地仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
[丙烯酸酯单体单元(C-2)]
从得到耐候性、流动性、以及热稳定性更优异的树脂的观点出发,在所述甲基丙烯酸系树脂中,作为(C)单体单元,优选丙烯酸酯单体单元(C-2)。
作为构成丙烯酸酯单体单元(C-2)的单体,没有特别的限定,优选由下述通式(10)表示的丙烯酸酯单体,所述丙烯酸酯单体单元(C-2)构成所述甲基丙烯酸系树脂。
在所述通式(10)中,R1表示氢原子、或碳数为1~12的烷氧基,R2表示碳数为1~18的烷基、碳数1~18的环烷基、碳数1~18的芳基。
从提高耐候性、耐热性、流动性、热稳定性的观点出发,作为用于形成所述丙烯酸酯单体单元(C-2)的单体,在本实施方式的成型体用的甲基丙烯酸系树脂中,优选丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸苯酯等,更优选为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯,从获得的容易程度的观点出发,进一步优选为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯。
上述丙烯酸酯单体单元(C-2)可以单独地仅使用一种,也可以并用两种以上。
从耐热性和热稳定性的观点出发,在使用丙烯酸酯单体单元(C-2)的情况下的含量,将(A)单体单元与(B)结构单元的总量设为100质量%时,优选为5质量%以下,更优选为3质量%以下。
[氰化乙烯系单体单元(C-3)]
从容易获得、并且得到耐药品性更优异的树脂的观点出发,在所述甲基丙烯酸系树脂中,作为(C)单体单元,优选氰化乙烯系单体单元(C-3)。
作为构成氰化乙烯系单体单元(C-3)的单体,没有特别的限定,例如,可举例丙烯腈、甲基丙烯腈、偏二氰乙烯等,其中,从获得的容易程度、耐药品性赋予的观点出发,优选丙烯腈,所述氰化乙烯系单体单元(C-3)构成所述甲基丙烯酸系树脂。
上述氰化乙烯系单体单元(C-3)可以单独地仅使用一种,也可以并用两种以上。
从耐溶剂性、耐热性保持的观点出发,在使用氰化乙烯系单体单元(C-3)的情况下的含量,将(A)单体单元与(B)结构单元的总量设为100质量%时,优选为15质量%以下,更优选为12质量%以下,进一步优选为10质量%以下。
[(C-1)~(C-3)以外的单体单元(C-4)]
作为构成除(C-1)~(C-3)以外的单体单元(C-4)的单体,没有特别的限定,例如,可举出丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺等酰胺类;二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸二乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸三乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸四乙二醇酯等用丙烯酸或甲基丙烯酸将乙二醇或其寡聚物的两末端羟基酯化而成的酯;二(甲基)丙烯酸新戊二醇酯、二(甲基)丙烯酸酯等用丙烯酸或甲基丙烯酸将两个醇的羟基酯化而成的酯;使用丙烯酸或甲基丙烯酸将三羟甲基丙烷、季戊四醇等的多价醇衍生物酯化而成的酯;二乙烯基苯等多官能单体等。所述单体单元(C-4)构成所述甲基丙烯酸系树脂。
从获得的容易程度的观点出发,在构成上述(C)单体单元的单体中,优选丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、苯乙烯、以及丙烯腈组成的组中选出的至少一种。
从提高由(B)结构单元导致的耐热性赋予的效果的观点出发,将甲基丙烯酸系树脂设为100质量%,能够与甲基丙烯酸酯单体共聚的其他乙烯系单体单元(C)的含量为0~20质量%,优选为0~18质量%,更优选为0~15质量%。
特别是在使用具有多个反应性双键的交联性的多官能(甲基)丙烯酸酯作为(C)单体单元的情况下,从聚合物的流动性的观点出发,(C)单体单元的含量优选为0.5质量%以下,更优选为0.3%质量以下,进一步优选为0.2质量%以下。
特别是从甲基丙烯酸系树脂的耐热性、光学特性的观点出发,将(B)结构单元与(C)单体单元的总量设为100质量%时,(B)结构单元的含量为45~100质量%。此时,(C)结构单元的含量为0~55质量%。而且,(B)结构单元的含量优选为50~100质量%,更优选为50~90质量%,进一步优选为50~80质量%。
以下,对甲基丙烯酸系树脂的特性进行记载。
<玻璃化转变温度>
对于所述甲基丙烯酸系树脂的玻璃化转变温度,没有特别的限定,从充分得到耐热性的观点出发,优选为110℃以上,更优选为115℃以上,进一步优选为117℃以上,更进一步优选为120℃以上,特别优选为125℃以上。而且,优选所述甲基丙烯酸系树脂的玻璃化转变温度高的情况,但是如果过高,则需要提高成型加工温度,如此地,成为由于因加热导致的树脂的分解而容易产生气泡的状況,因此,玻璃化转变温度优选为160℃以下,更优选为155℃以下,进一步优选为150℃以下,更进一步优选为145℃以下,特别优选为140℃以下。
另外,玻璃化转变温度能够根据ASTM-D-3418通过中点法进行测定。
<重均分子量、分子量分布>
从得到机械强度、耐溶剂性、流动性更优异的甲基丙烯酸系树脂的观点出发,所述甲基丙烯酸系树脂的重均分子量(Mw)优选为6.5万~30万。
通过将甲基丙烯酸系树脂的重均分子量设为所述范围,使甲基丙烯酸系树脂和本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物成为夏比(Charpy)冲击强度等机械强度以及流动性优异的树脂。从机械强度保持的观点出发,上述重均分子量优选为6.5万以上,更优选为7万以上,进一步优选为8万以上,更进一步优选为10万以上。而且,从确保成型加工时的流动性的观点出发,重均分子量优选设为25万以下,更优选设为23万以下,进一步优选设为22万以下,更进一步优选设为20万以下,特别优选设为18万以下,更特别优选设为17万以下。
而且,考虑到流动性与机械强度、耐溶剂性的平衡,甲基丙烯酸系树脂的分子量分布(重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn))优选为1.5~5。更优选为1.5~4.5,进一步优选为1.6~4,进一步更优选为1.6~3,更进一步优选为1.6~2.5。
另外,对于重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn),能够通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定。具体而言,预先使用单分散的、重均分子量、数均分子量以及峰值分子量已知的且能作为试剂获取的标准甲基丙烯酸树脂以及首先使高分子量成分洗脱的分析凝胶柱,根据洗脱时间与重均分子量作成校正曲线。接下来,根据得到的校正曲线,能够求出作为测定对象的甲基丙烯酸系树脂的试样的重均分子量和数均分子量。具体而言,能够通过下述实施例所述的方法进行测定。
<特定的分子量范围的成分的比例>
从提高加工流动性、减少成型时的被称作银纹的银状痕等成型品的外观不良、防止膜在制膜时向辊贴附的观点出发,在所述甲基丙烯酸系树脂中,通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定的重均分子量为1万以下的成分的含量优选为0.1~5.0质量%。
通过使上述含量为0.1质量%以上,能够提高加工流动性。下限值优选为0.2质量%,更优选为0.5质量%,进一步优选为0.6质量%。而且,通过将上述含量设为5质量%以下,能够减少成型时的银纹等,能够减少外观不良,此外,能够改善成型时的模具脱离,抑制膜在成膜时的向辊的贴附性,抑制在拉伸时夹持膜时裂纹的产生。上限值优选为4.0质量%,更优选为3.0质量%,特别优选为2.0质量%。
另外,重均分子量为1万以下的成分的含量能够根据例如通过GPC洗脱曲线得到的区域面积比率求出,具体而言,在图1中,将洗脱曲线的开始点设为A,将其终点设为B,将重均分子量为1万的洗脱时间对应的基线上的点设为X,将所述GPC洗脱曲线上的点设为Y时,能够将曲线BY与线段BX、线段XY围成的面积相对于GPC洗脱曲线中的区域面积的比例作为重均分子量为1万以下的成分的含量(质量%)求出。
在所述甲基丙烯酸系树脂中,重均分子量为大于1万且5万以下的成分的含量优选为10.0~25.0质量%。
通过将上述含量设为10.0~25.0质量%,能够抑制膜成型加工时的条纹不均的产生,而且能改善膜成型时向辊的贴附性。而且,从以良好的平衡赋予加工流动性和条纹不均的抑制/向接触辊的贴附的抑制这样的加工时的特性的观点出发,下限值更优选为12.0质量%,进一步优选为13.0质量%,而且,上限值更优选为24.0质量%。
另外,重均分子量大于1万且5万以下的成分的含量能够与重均分子量为1万以下的成分的含量的情况同样地求出。
从使热稳定性和加工性的平衡成为良好的观点出发,在所述甲基丙烯酸系树脂中,相对于所述重均分子量大于1万且5万以下的成分的含量(a),重均分子量大于5万的成分的含量(b)的比例(b/a)优选为2.5~8.5。
观察高分子量体与低分子量体的存在比率时,由于加热加工时的高分子量体与低分子量体之间的粘度差的影响,如果低分子量体比率多,则虽然加工流动性优异,但是有膜加工时向辊的贴附性变高的倾向,另一方面,如果高分子量体比率高,则有膜加工时容易发生条纹不均的倾向。
在以良好的平衡赋予两种特性的基础上,想要进一步改善贴附性时,上述比例优选设为3.0以上,更优选设为3.5以上。另一方面,想要进一步改善膜加工时的条纹不均时,上述比率优选设为8.0以下,更优选设为7.5以下。
从防止成型加工时向模具、辊的贴附、抑制制膜时的发泡的观点出发,在所述甲基丙烯酸系树脂中,所述包含通过(A)单体、构成(B)结构单元的单体、(C)单体的任意组合形成的二聚物和三聚物等的特定的成分的合计含量,优选为0.01~0.40质量%。
如果上述成分的合计含量在该范围内,则能够抑制成型加工时膜向模具、辊的贴附性,改善成型加工性。而且,设为小于0.01质量%时,因工序变得繁杂而不优选。
另外,上述成分的合计含量能够通过气相色谱分析/质量分析(GC/MS)测定而求出。
作为在GC/MS测定中合适地使用的柱,优选无极性或微极性的柱,更优选将(5%苯基)-95%甲基聚硅氧烷作为固定相的柱。具体而言,可举例007-2、CP-Sil 8CB、DB-5、DB-5.625、DB-5ht、HP-5、HP-5ms、OV(注册商标)-5、PTE-5、PTE-5QTM、PAS-5、RSL-200、Rtx(注册商标)-5、Rtx(注册商标)-5ms、SAC-5、SE(注册商标)-54、SPB(注册商标)-5、ULTRA-2、XTI-5、SE(注册商标)-52、BP-5、PE-2、ZB-5、AT(注册商标)-5、EC(注册商标)-5等。
作为合适地使用的载气,可举例氦气。作为气体流量,优选为约1mL/分钟,优选控制为在测定中恒定。
作为试样的注入量,优选约1μL左右。
作为内标物质,在使用十八烷基3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯的情况下,例如保持时间为约20分钟时检测出内标物质的峰时,包含使用的单体种的二聚物和三聚物等成分的峰,在比上述内标物质的保持时间长的保持时间被检测出。此处,上述成分的合计含量能够根据检测出内标物质的峰至检测出上述成分的峰为止之间的两峰的面积比(即它们的存在比)算出。
(甲基丙烯酸系树脂的制造方法)
所述甲基丙烯酸系树脂的制造方法只要能得到所述甲基丙烯酸系树脂,就没有特别的限定。
所述甲基丙烯酸系树脂能够使用用于形成甲基丙烯酸酯单体单元(A)、主链具有环结构的结构单元(B)、以及根据需要使用的能够与上述甲基丙烯酸酯单体共聚的其他乙烯系单体单元(C)的各单体,通过本体聚合法、溶液聚合法、悬浮聚合法、沉淀聚合法、乳液聚合法而制造。在甲基丙烯酸系树脂的制造中,优选使用本体聚合法、溶液聚合法,更优选使用溶液聚合法。
而且,甲基丙烯酸系树脂的制造可以是连续式,也可以是批量式。
而且,在甲基丙烯酸系树脂的制造方法中,优选通过自由基聚合对单体进行聚合。
以下,甲基丙烯酸系树脂的制造方法的一个实例,对使用溶液聚合法以批量式通过自由基聚合进行制造的情况进行具体说明。
甲基丙烯酸系树脂的制造方法的一个实例包含:在反应器中添加单体和根据需要添加的有机溶剂的配合工序,将聚合引发剂添加至所述反应器,进行单体的聚合反应的聚合工序,以及,根据需要进行的除去有机溶剂和未反应的单体的脱挥工序。
((配合工序))
在甲基丙烯酸系树脂的制造方法的一个实例中,首先,在反应器中配合能够构成甲基丙烯酸酯单体单元(A)的单体、能够构成主链具有环结构的结构单元(B)的单体、根据需要进一步添加的能够构成能够与甲基丙烯酸酯单体共聚的其他乙烯系单体单元(C)的单体、以及有机溶剂(配合工序)。
-单体-
作为单体,如针对所述甲基丙烯酸系树脂中的各单体单元(A)~(C)所述。
另外,使用的单体中,可以在不过度妨碍聚合反应的范围内残留阻聚剂,从聚合反应性以及操作性的观点出发,残留的阻聚剂的含量,相对于全部单体的总量,优选为10质量ppm以下,更优选为5质量ppm以下,进一步优选为3质量ppm以下。
-有机溶剂-
作为任意选择地使用的有机溶剂,考虑到用于除去甲基丙烯酸系树脂中残留的单体的脱挥工序(后述)中的除去效率,优选甲基丙烯酸系树脂的良溶剂。
对于有机溶剂的溶解度参数δ而言,考虑到构成甲基丙烯酸系树脂的共聚物的溶解度,优选为7.0~12.0(cal/cm3)1/2,更优选为8.0~11.0(cal/cm3)1/2,进一步优选为8.2~10.5(cal/cm3)1/2
溶解度参数δ的值的求出方法,例如,可参考非专利文献“Journal of PaintTechnology Vol.42,No.541,February 1970”中的P76-P118中记载的K.L.Hoy著“NewValues of the Solubility Parameters From Vapor Pressure Data”、J.Brandrup等著“Polymer Handbook Fourth Edition”P-VII/675-P714等。
另外,1(cal/cm3)1/2为约0.489(MPa)1/2
作为有机溶剂的具体例,可举例甲苯、二甲苯、乙苯、均三甲苯等芳香族烃;环己烷、甲基环己烷、萘烷等脂环式烃;甲基乙基酮、甲基异丁基酮等酮系溶剂等。
而且,作为有机溶剂,也可以使用在聚合后的脱挥工序中回收的有机溶剂。
在回收的有机溶剂中包含未反应的单体成分的情况下,也可以对有机溶剂中包含的未反应的单体的含量进行分析,然后,仅追加必要的部分的单体,从而进行配合。
在甲基丙烯酸系树脂的聚合工序使用的有机溶剂的添加量优选为,聚合进行、生产时不引起共聚物、使用单体的析出等而能够容易地除去的量。
在通过溶液聚合法进行甲基丙烯酸系树脂的聚合的情况下,对于有机溶剂的配合量而言,具体而言,将配合的全部单体的总量设为100质量份时,优选设为10~200质量份。更优选为25~200质量份,进一步优选为50~200质量份,进一步更优选为50~150质量份。
-反应器-
出于材料的量和除热的观点考虑所需的大小,对反应器进行合适的选择即可。
从聚合反应溶液的搅拌效率的观点出发,反应器的L/D优选为0.5~50,更优选为1~25,进一步优选为1~10。
而且,提供于反应器的单体和/或有机溶剂的量只要在能够充分除热的范围内,就没有特别的问题,可以在装满液体条件下聚合,也可以以反应器中50~99%的投料量聚合。而且,聚合时也可以回流。
优选在反应器中安装搅拌装置,作为供于使用的搅拌装置,例如,可举例倾斜桨翼、平桨翼、螺旋桨翼、锚状翼、法德尔翼(ファウドラー翼,Pfaudler impeller)翼(后退翼)、涡轮翼、布马丁翼(ブルマージン,Bulmarzin)、最大混合翼(マックスブレンド,Maxblend)、泛能式翼(フルゾーン,Fullzone)、带状翼、超级混合翼(スーパーミックス,Super-Mix)、多层翼(インターミグ,Inter-Mig)、特殊翼、轴流翼等搅拌翼,其中,优选使用倾斜桨翼、法德尔翼、最大混合翼、泛能式翼。
聚合时的搅拌速度依赖于使用的搅拌装置的种类、搅拌翼的搅拌效率、聚合槽的容量等,但是只要是聚合初期的低粘度状态和聚合后期的高粘度状态都能够充分地搅拌混合的速度即可,考虑到聚合稳定性,优选为1~500转/分钟左右。
作为将各单体导入反应器的方法,只要在能得到本发明的效果的范围内,就没有特别的限制,可以预先混合导入反应器,也可以分别导入反应器。考虑到生产性、操作性,优选预先混合一部分或全部的单体后导入反应器。
特别地,预先混合时,可以同时混合在聚合中能够使用的有机溶剂的一部分或全部。使用有机溶剂时,优选使用能够溶解提供于聚合的单体的溶剂,有机溶剂的溶解度参数δ优选为7.0~12.0(cal/cm3)1/2
另外,在配合工序中,可以在能够发挥本发明的效果的范围内,根据需要,除单体和有机溶剂以外,还可以预先添加分子量调节剂、其他添加剂(也用于下述聚合工序)。
((聚合工序))
在甲基丙烯酸系树脂的制造方法的一个实例中,接下来,在配合工序后的反应器中添加聚合引发剂、以及根据需要添加的分子量调节剂、其他添加剂、追加的单体,进行单体的聚合反应(聚合工序)。
在该工序中,通过开始添加聚合引发剂,开始单体的聚合反应。
另外,聚合引发剂也可以在溶解于追加的单体和/或追加的有机溶剂的基础上,添加至反应器。
-聚合引发剂-
所述聚合引发剂只要是在聚合温度条件下分解产生活性自由基的引发剂即可,需要在滞留时间的范围内达到所需的聚合转化率,选择在聚合温度条件下的半衰期满足0.6~60分钟,优选满足1~30分钟的聚合引发剂。但是,对于在聚合温度条件下的半衰期大于60分钟的引发剂,通过将规定量一并地或用10分钟左右的时间投入,能够作为产生适于本实施方式的活性自由基量的聚合引发剂使用。这种情况下,为了达到所需的聚合转化率,选择在聚合温度条件下的半衰期满足60~1800分钟,优选满足260~900分钟的聚合引发剂。
合适地使用的聚合引发剂能够根据聚合温度、聚合时间合适地选择,例如,能够合适地使用日本油脂(株)公司的《有机过氧化物》资料第13版、Atofina Yoshitomi(アトケム吉富(株))公司的技术资料以及和光纯药工业(株)公司的《Azo PolymerizationInitiators》(《偶氮聚合引发剂》)等记载的引发剂,上述半衰期能够根据记载的各常数等容易地求出。
作为所述聚合引发剂,在进行自由基聚合的情况下,不限定于以下引发剂,例如,可举例二叔丁基过氧化物、月桂酰过氧化物、硬脂酰过氧化物、苯甲酰过氧化物、过氧化新癸酸叔丁基酯、过氧化特戊酸叔丁基酯、二月桂酰过氧化物、二异丙苯过氧化物、过氧化2-乙基己酸叔丁酯、1,1-双(叔丁过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-双(叔丁过氧基)环己烷(例如,Perhexa(パーヘキサ)(注册商标)C)、乙酰过氧化物、辛酰过氧化物、2,4-二氯苯甲酰过氧化物、异丁基过氧化物、乙酰环己基磺酰过氧化物、过氧化二碳酸异丙酯、过氧化二碳酸异丁酯、过氧化二碳酸仲丁酯、过氧化二碳酸正丁酯、过氧化二碳酸2-乙基己酯、过氧化二碳酸双(4-叔丁基环己基)酯、过氧化-2-乙基己酸叔戊酯、过氧化乙基己酸1,1,3,3-四甲基丁基酯、过氧化-2-乙基己酸1,1,2-三甲基丙基酯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷(例如,Perhexa(パーヘキサ)(注册商标)25B)、过氧化异丙基单碳酸叔丁基酯、过氧化异丙基单碳酸叔戊基酯、过氧化异丙基单碳酸1,1,3,3-四甲基丁基酯、过氧化异丙基单碳酸1,1,2-三甲基丙基酯、过氧化异壬酸1,1,3,3-四甲基丁基酯、过氧化异壬酸1,1,2-三甲基丙基酯、过氧化苯甲酸叔丁基酯等有机过氧化物;偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二二甲基戊腈、偶氮二环己烷腈、1,1-偶氮双(1-环己烷甲腈)、2,2’-偶氮双-4-甲氧基-2,4-偶氮二异丁腈、2,2’-偶氮双-2,4-二甲基戊腈、2,2’-偶氮双-2-甲基丁腈、1,1’-偶氮二(1-乙酰氧基-1-苯基乙烷)、二甲基-2,2’-偶氮二异丁酸酯、4,4’-偶氮双4-氰基戊酸等偶氮系化合物等一般的自由基聚合引发剂。
可以组合这些自由基聚合引发剂与合适的还原剂,作为氧化还原系引发剂使用。
这些聚合引发剂可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
对于聚合引发剂而言,在聚合反应器中添加为了得到期望的聚合率所需的量即可。
在聚合反应中,通过增加聚合引发剂的供给量,能够提高聚合度,但是由使用大量的引发剂导致整体分子量下降的倾向,由于聚合时的发热量增加,有时会因过热导致聚合稳定性下降。
从容易得到期望的分子量且确保聚合稳定性的观点出发,对于聚合引发剂而言,相对于使用的全部单体的总量100质量份,优选为在0~1质量份的范围内使用,更优选为0.001~0.8质量份,进一步优选为0.01~0.5质量份。也考虑到进行聚合的温度和引发剂的半衰期,聚合引发剂的添加量能够合适地选择。
在甲基丙烯酸系树脂的制造方法中,从(a)抑制聚合后期的寡聚物(例如,二聚物和三聚物)、低分子量体(例如,以重均分子量计500~10000)的生成量的观点、(b)提高聚合转化率的观点、(c)提高得到的甲基丙烯酸系树脂的分子量的观点、(d)抑制聚合时的过热带来的聚合稳定性的观点等出发,优选将聚合反应系中的自由基量设为最合适的量。
更具体而言,为使由聚合引发剂产生的自由基总量相对于在反应系内残留的未反应单体总量的比例,常时为一定值以下,优选合适地选择引发剂的种类、引发剂量、以及聚合温度等。
以下,对聚合工序中合适的聚合引发剂的添加方法进行记载。
根据所述方法,通过抑制聚合时的自由基产生量,能够将甲基丙烯酸系树脂中的成分的合计量、重均分子量1万以下的成分量设为期望的范围。
在甲基丙烯酸系树脂的制造方法中,将从聚合引发剂的添加开始至添加结束为止的时间的合计设为B小时,优选从聚合引发剂的添加开始至0.5×B小时为止,至少一次将每单位时间的聚合引发剂的添加量设为小于添加开始时的每单位时间的添加量(条件(i))。
此处,特别是从自由基浓度的最适化的观点出发,优选逐渐减小添加速度。
而且,在甲基丙烯酸系树脂的制造方法中,除上述条件(i)以外,从所述聚合引发剂的添加开始至0.01×B~0.3×B小时之间,优选将聚合引发剂的每单位时间的添加量设为添加开始时的每单位时间的添加量的70%以下(条件(ii)),更优选设为60%以下,进一步优选设为50%以下,特别优选设为40%以下。
例如,将聚合开始时的聚合引发剂的添加速度(每单位时间的添加量)设为100ppm/小时,从聚合引发剂的添加开始至添加结束为止的时间的合计即B小时设为10小时时,从聚合引发剂的添加开始至0.1~3小时之间,优选将添加速度(每单位时间的添加量)设为70ppm/小时以下。
另外,在聚合开始时添加一定量的聚合引发剂后,在定量进料的情况下不满足上述条件(ii)。例如,首先一并地将必要引发剂量中的1/3量投入后,用一定时间(例如3小时等)投入残留的2/3量的情况下,从聚合引发剂的添加开始用0小时改变添加量,不满足上述条件(ii)。
更优选的是在甲基丙烯酸系树脂的制造方法中,除上述以外,将从所述聚合引发剂的添加开始至0.01×B~0.3×B小时之间的聚合引发剂的每单位时间的添加量的平均设为从聚合引发剂的添加开始至0.01×B小时为止之间的聚合引发剂的每单位时间的添加量的平均的70%以下,更优选设为60%以下,进一步优选设为50%以下,特别优选设为40%以下。
而且,在甲基丙烯酸系树脂的制造方法中,除了上述条件(i)以外,优选从聚合引发剂的添加开始至0.7×B~1.0×B小时之间,将聚合引发剂的每单位时间的添加量设为添加开始时的每单位时间的添加量的25%以下(条件(iii)),更优选设为20%以下,进一步优选设为18%以下。
例如,将聚合开始时的聚合引发剂的添加速度(每单位时间的添加量)设为100ppm/小时,在将从聚合引发剂的添加开始至添加结束为止的时间的合计即B小时设为10小时的情况下,优选从聚合引发剂的添加开始至7~10小时之间,将添加速度(每单位时间的添加量)设为25ppm/小时以下。
更合适地,在甲基丙烯酸系树脂的制造方法中,除上述以外,优选将从聚合引发剂的添加开始至0.7×B~1.0×B小时之间的聚合引发剂的每单位时间的添加量的平均设为从聚合引发剂的添加开始至0.01×B小时为止之间的聚合引发剂的每单位时间的添加量的平均的25%以下,更优选设为20%以下,进一步优选设为18%以下。
更优选组合采用上述条件(ii)和条件(iii)。
另外,在甲基丙烯酸系树脂的制造方法中,除上述条件(i)以外,将聚合引发剂的全添加量设为100质量%,优选将从聚合引发剂的添加开始至0.5×B~1.0×B小时之间的聚合引发剂的添加量设为20~80质量%(条件(iv)),更优选设为20~70质量%,进一步优选设为20~60质量%。
而且,在甲基丙烯酸系树脂的制造方法中,除上述条件(i)以外,优选将进行单体的聚合反应的聚合反应时间设为1.0×B~5.0×B小时(条件(v)),更优选设为1.0×B~4.5×B小时,进一步优选设为1.0×B~4.0×B小时。
更优选组合采用上述条件(iv)和条件(v)。
另外,在上述(i)~(v)的任意情况下,作为供给聚合引发剂的方法,从供给稳定性的观点出发,优选预先溶解在聚合反应中使用的单体和/或有机溶剂后供给。使用的单体和/或有机溶剂优选为与在聚合反应中使用的相同。而且,从避免聚合配管中的闭塞等的观点出发,更优选将聚合引发剂溶解于有机溶剂供给。
-分子量调节剂-
作为任意选择地使用的分子量调节剂,可举例链转移剂、引发-转移-终止剂等。
在本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物中含有的甲基丙烯酸系树脂的制造工序中,在不损害本发明的目的的范围内,能够进行制造的聚合物的分子量的控制。
作为链转移剂和引发-转移-终止剂,例如,可举例通过使用烷基硫醇类、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、三乙胺等链转移剂;二硫代氨基甲酸酯类、三苯基甲基偶氮苯、四苯基乙烷衍生物等引发-转移-终止剂等进行分子量的控制,此外,通过调整这些链转移剂、引发-转移-终止剂的添加量,能够控制分子量。
在使用这些链转移剂、引发-转移-终止剂的情况下,从操作性、稳定性的方面出发,优选使用烷基硫醇类,不限定于以下物质,例如,可举例正丁硫醇、正辛硫醇、正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、正十四烷基硫醇、正十八烷基硫醇、2-乙基己基巯基乙酸酯、乙二醇二巯基乙酸酯、三羟甲基丙烷三(巯基乙酸酯)、季戊四醇四(巯基乙酸酯)等。
这些分子量调节剂能够根据要求的分子量合适地添加,但是通常,相对于使用的全部单体的总量100质量份,在0.001~3质量份的范围内使用。
而且,作为其他分子量控制方法,可举例改变聚合方法的方法、调整聚合引发剂的量的方法、改变聚合温度的方法等。
这些分子量控制方法可以单独地仅使用一种方法,也可以并用两种以上的方法。
在所述甲基丙烯酸系树脂中,从调整分子量、提高聚合物的热稳定性的目的出发,也可以使用链转移剂(分子量调节剂),作为提供于使用的链转移剂,只要能够发挥本发明的效果,对其种类和使用方法没有限定。
在所述甲基丙烯酸系树脂中,从需要适量地控制包含二聚物和三聚物的成分的合计量,而且也适量地控制重均分子量1万以下的成分量的观点出发,相对于在聚合反应系中残留的单体量,优选选择使残留的链转移剂的量不过剩的方法。
作为链转移剂的供给方法的一个实例,能够合适地使用预先将链转移剂溶解于单体的方法、在聚合度为50%以下的阶段一并地和/或逐次添加的方法、至聚合度90%为止之间一并地和/或连续地添加的方法,将链转移剂的添加量缓慢地减少的方法等方法。
-其他添加剂-
对于任意选择地使用的其他添加剂而言,只要能够发挥本发明的效果,没有特别的限定,根据目的合适地选择即可。
作为聚合工序中的、聚合溶液中的溶存氧浓度,没有特别的限定,优选10ppm以下。
另外,溶存氧浓度,能够使用例如溶存氧计DO仪B-505(饭岛电子工业株式会社制造)进行测定。
作为使溶存氧浓度下降的方法。可举例在聚合溶液中对于非活性气体进行鼓泡的方法、重复在聚合前在包含聚合溶液的容器内用非活性气体加压至0.2MPa左右后泄压的操作的方法、在包含聚合溶液容器内流通非活性气体的方法等。
在通过溶液聚合制造甲基丙烯酸系树脂的情况下的聚合温度只要是使聚合进行的温度,就没有特别的限定,从生产性的观点出发,优选为50~200℃,更优选为80~200℃,进一步优选为80~180℃,进一步更优选为80~160℃,特别优选为90~160℃。
作为聚合反应时间,只要是能够得到所需的聚合度的时间,就没有特别的限定,从生产性等观点出发,优选为0.5~15小时,更优选为1~12小时,进一步优选为1~10小时。
另外,聚合反应时间是指从聚合引发剂的添加开始至进行聚合反应的停止为止的时间、或者从聚合引发剂的添加开始至开始将聚合反应溶液从反应器内取出为止的时间。
在聚合工序中,停止单体的聚合反应的方法可以结合反应体系合适地选择公知的方法。
((脱挥工序))
对于从该聚合反应器取出的聚合反应生成物,能够使用脱挥装置除去有机溶剂和未反应的单体。除去的溶剂可以在进行精馏操作后,在聚合反应中再利用。
作为能够合适地使用的脱挥装置,只要是能够以150~320℃的温度对聚合反应生成物进行加热处理,对挥发成分进行分离回收处理的装置即可。
举出一个实例,可举例在一处或多处具有排气口的挤出机、SC处理器、KRC捏合机、带齿轮泵的真空减压罐、高粘度用薄膜蒸发器EXEVA、闪蒸鼓等。
上述的脱挥装置能够单独地使用,也可以并用两种以上装置使用。
在脱挥发工序中,优选脱挥后的树脂中含有的残留挥发成分量的总计为1质量%以下。
所述甲基丙烯酸系树脂能够通过以上所述的制造方法进行制造。
(甲基丙烯酸系树脂组合物)
本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物的特征在于,含有所述甲基丙烯酸系树脂,另外,任意选择地,也可以含有下述橡胶质聚合物、作为除甲基丙烯酸系树脂以外的树脂的其他树脂、添加剂等。而且,也可以不含有这些任意选择的成分而含有所述甲基丙烯酸系树脂100质量%,即,仅由该甲基丙烯酸系树脂构成。对于本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物,没有特别的限定,从提高下述各个物理性质的观点出发,优选含有所述甲基丙烯酸系树脂95质量%以上,更优选含有97质量%以上,进一步优选含有99质量%以上,特别优选含有99.5质量%以上。
而且,本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物的特征在于,玻璃化转变温度为110~160℃,用粒子计数器进行测定,每1g含有粒径为10μm以上且小于20μm的异物100个以下。
-橡胶质聚合物-
对于橡胶质聚合物而言,在本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物中,相对于甲基丙烯酸系树脂100质量份,可以在不大于3.5质量份的范围内含有。优选含有0.5质量份以上,更优选含有1质量份以上,进一步优选含有1.5质量份以上的橡胶质聚合物,由此,能够得到在膜成型时抑制膜向辊贴附的效果。通过含有3.5质量份以下的、优选为3.0质量份以下的橡胶质聚合物,能够保持树脂所具有的光学特性。
作为橡胶质聚合物,只要能发挥上述效果,就没有特别的限定,能够使用公知的材料。
例如,能够使用通常的丁二烯系ABS橡胶、丙烯酸系、聚烯烃系、硅酮系、氟橡胶等具有多层结构的橡胶粒子。
在本实施方式的成型体要求高透明性的情况下,可以合适地使用具有与上述甲基丙烯酸系树脂相近的折射率的橡胶质聚合物,可以特别合适地使用丙烯酸系橡胶质聚合物。
作为在本实施方式中合适地使用的橡胶质聚合物,不限定于以下物质,例如,能够使用以下例1~例3中提出的丙烯酸系橡胶质聚合物。
-例1:日本特公昭60-17406号公报中公开的橡胶质聚合物-
该例1的橡胶质聚合物是通过以下的(A)工序~(C)工序制造的多层结构粒子。
(A)工序:对单独的甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯和能够与其共聚的单体的混合物进行乳液聚合,得到具有25℃以上的玻璃化转变温度的、以甲基丙烯酸甲酯为主体的聚合物的分散液的第一层形成工序。
(B)工序:添加含有与通过所述(A)工序得到的生成物聚合时形成玻璃化转变温度为25℃以下的共聚物的丙烯酸烷基酯、进一步能与其共聚的单体或多官能性交联剂、以及相对于混合物总重量0.1~5质量%的多官能接枝剂的混合物,进行乳液聚合的第二层工序。
(C)工序:一边阶段性地添加链转移剂,一边多阶段地对与通过所述(B)工序得到的生成物聚合时形成具有25℃以上的玻璃化转变温度的聚合物的甲基丙烯酸甲酯或将其作为主体的单体混合物进行乳液聚合的第三层形成工序。
所述多层结构粒子是由第三层的分子量从内侧向外侧逐渐减小的丙烯酸系橡胶构成的多层结构粒子。
-例2:日本特开平8-245854公报中公开的橡胶质聚合物-
该例2的橡胶质聚合物是以下的丙烯酸系多层结构体聚合物粉体。
该丙烯酸系多层结构体聚合物粉体的聚合物的熔融开始温度为235℃以上。在内层包含单独聚合时的玻璃化转变温度Tg为25℃以下的聚合物,该内层是至少一层的软质聚合物层。最外层是包含单独聚合时Tg为50℃以上的聚合物的硬质聚合物层。
例2的橡胶聚合物是包含使丙烯酸系多层结构聚合物的乳化胶乳凝固而得到的凝固粉的丙烯酸系多层结构聚合物粉体,干燥后的凝固粉的粒径为212μm以下的微粉的比例为40质量%,并且干燥后的凝固粉的通过压汞法测定的孔径为5μm以下的空隙体积为每单元面积0.7cc以下。
-例3:日本特公平7-68318号公报中公开的橡胶质聚合物-
该例3的橡胶质聚合物是具备以下的(a)~(g)的要件的多层结构丙烯酸系聚合物。
即,该多层结构丙烯酸系聚合物是:
由(a)对由甲基丙烯酸甲酯90~99质量%、烷基的碳数为1~8的丙烯酸烷基酯1~10质量%以及从能与它们共聚的α,β-不饱和羧酸的烯丙酯、甲基烯丙酯、或巴豆基酯组成的组中选出的至少一种构成的接枝键合性单体0.01~0.3质量%构成的单体混合物进行聚合而得到的最内硬质层聚合物25~45质量%,
(b)在上述最内硬质层聚合物存在下,对由正丁基丙烯酸酯70~90质量%、苯乙烯10~30质量%以及从能与它们共聚的α,β-不饱和羧酸的烯丙酯、甲基烯丙酯、或巴豆基酯组成的组中选出的至少一种构成的接枝键合性单体1.5~3.0质量%构成的单体混合物进行聚合而得到的软质层聚合物35~45质量%,以及
(c)在上述最内硬质层聚合物和软质层聚合物的存在下,对甲基丙烯酸甲酯90~99质量%与烷基的碳数为1~8的单体1~10质量%的混合物进行聚合而得到的最外硬质层聚合物20~30质量%构成;
并且,(d)软质层聚合物/(最内硬质层聚合物+软质层聚合物)的重量比为0.45~0.57;
(e)平均粒径为0.2~0.3μm,进一步通过丙酮将该多层结构丙烯酸系聚合物分提时,
(f)接枝率为20~40质量%,
(g)该丙酮的不溶部分的拉伸弹性率为1000~4000kg/cm2
此外,作为橡胶质聚合物,可举例以下的粒子。
例如,也可以使用日本特公昭55-27576号公报、日本特公昭58-1694号公报、日本特公昭59-36645号公报、日本特公昭59-36646号公报、日本特公昭62-41241号公报、日本特开昭59-202213号公报、日本特开昭63-27516号公报、日本特开昭51-129449号公报、日本特开昭52-56150号公报、日本特开昭50-124647号公报等记载的3~4层结构的丙烯酸系橡胶粒子等。
本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物中含有的橡胶质聚合物优选具有多层结构。
在橡胶质聚合物为多层结构的情况下,该橡胶质聚合物的层数越多,越能够将其弹性控制在合适的范围内,但是考虑到含有橡胶质聚合物的情况下的成型体的色调等,其中,优选三层结构以上的粒子,更优选三层结构以上的丙烯酸系橡胶粒子。
作为橡胶质聚合物,通过使用上述三层结构以上的橡胶粒子,从而抑制本实施方式的成型体的成型加工时的热劣化、由加热导致的橡胶质聚合物的变形,有维持成型体的耐热性、透明性的倾向。
三层结构以上的橡胶质聚合物是指:层叠由橡胶状聚合物构成的软质层、由玻璃状聚合物构成的硬质层的结构的橡胶粒子,作为优选实例,可举例具有从内侧以硬质层(第一层)-软质层(第二层)-硬质层(第三层)的顺序形成的三层结构的粒子。
通过在最内层和最外层具有硬质层,从而有抑制橡胶质聚合物的变形的倾向,通过在中央层具有软质成分,从而有赋予良好的韧性的倾向。
由三层构成的橡胶质聚合物,例如,能够通过多层结构接枝共聚物形成。该多层结构接枝共聚物,例如,能够使用甲基丙烯酸甲酯和能与该甲基丙烯酸甲酯共聚的单体而制造。
作为能与所述甲基丙烯酸甲酯共聚的单体,不受以下单体的限定,例如,可举例除公知的(甲基)丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯以外的(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯等单官能单体、二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸1,3-丁二醇酯、二(甲基)丙烯酸1,4-丁二醇酯、异氰脲酸三烯丙酯、马来酸二烯丙酯、二乙烯基苯等多官能性单体。
对于上述单体而言,根据需要,可以单独使用一种,或并用两种以上使用。
具体而言,在橡胶质聚合物具有三层结构的情况下,形成最内层的共聚物优选为使用甲基丙烯酸甲酯65~90质量%、能与其共聚的其他共聚性单体10~35质量%的共聚物。
而且,对于共聚物而言,从合适地控制折射率的观点出发,能与上述甲基丙烯酸甲酯共聚的其他共聚性单体优选为包含丙烯酸酯单体0.1~5质量%、芳香族乙烯基化合物单体5~35质量%、共聚性多官能单体0.01~5质量%的物质。
作为所述丙烯酸酯单体(在共聚物中形成最内层),没有特别的限定,例如,优选丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-己酯。
作为所述芳香族乙烯基化合物单体,能够使用与在甲基丙烯酸系树脂中使用的单体相同的物质,从调整最内层的折射率,使本实施方式的成型体的透明性良好的观点出发,优选使用苯乙烯或其衍生物。
作为所述共聚性多官能单体,没有特别的限定,可举例优选为二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸1,3-丁二醇酯、二(甲基)丙烯酸1,4-丁二醇酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、异氰脲酸三烯丙酯、马来酸二烯丙酯、二乙烯基苯等。这些物质可以单独地仅使用一种,也可以并用两种以上。其中,更优选(甲基)丙烯酸烯丙酯。
由三层构成的橡胶质聚合物的第二层、即软质层是表示出橡胶弹性的橡胶状共聚物,在赋予成型体优异的冲击强度方面是重要的。
第二层优选通过,例如,丙烯酸烷基酯和能与该丙烯酸烷基酯共聚的单体的共聚物、共聚性多官能单体的聚合物形成。
作为丙烯酸烷基酯,没有特别的限定,例如,可举例丙烯酸甲基酯、丙烯酸乙基酯、丙烯酸正丁基酯、丙烯酸2-乙基己酯等。这些物质可以使用一种或并用两种以上使用,特别优选丙烯酸正丁基酯、丙烯酸2-乙基己酯。
而且,作为能与这些丙烯酸烷基酯共聚的其他单体,没有特别的限定,能够使用一般的单体,从调整第二层的折射率,与甲基丙烯酸系树脂相配合,从而使透明性良好的观点出发,优选使用苯乙烯或其衍生物。
作为所述共聚性多官能单体,没有特别的限定,可举例优选为二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸1,3-丁二醇酯、二(甲基)丙烯酸1,4-丁二醇酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、异氰脲酸三烯丙酯、马来酸二烯丙酯、二乙烯基苯等。这些物质可以单独地仅使用一种,也可以并用两种以上。
在橡胶质聚合物具有三层结构的情况下,所述最外层优选由包含甲基丙烯酸甲酯70~100质量%、能与其共聚的其他共聚性单体0~30质量%的共聚物形成。
作为形成所述最外层的能与甲基丙烯酸甲酯共聚的其他共聚性单体,没有特别的限定,例如,可举例丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-己酯作为优选的单体。
在橡胶质聚合物由三层构成的情况下,橡胶质聚合物也可以包含具有交联结构的橡胶状聚合物,优选具有该交联结构的橡胶状聚合物被包含于第二层。
橡胶状聚合物对多官能性单体进行共聚而成,能够在聚合物形成交联结构。橡胶状聚合物中的交联结构能够给予适度的橡胶弹性,不溶解于单体混合物而以分散状态保持形态。
作为用于形成交联结构的多官能性单体,能够使用甲基丙烯酸甲酯以及能与丙烯酸甲酯共聚的化合物。
相对于整个第二层,多官能性单体的使用量优选为0.1~5质量%。如果所述使用量为0.1质量%以上,则得到充分的交联效果,如果为5质量%以下,则得到适度的交联强度和优异的橡胶弹性效果。此外,如果多官能性单体的使用量为0.1质量%以上,则在实施铸塑聚合工序的情况下,橡胶状聚合物也不会溶解或溶胀,能够保持橡胶状弹性体的形态。
此外,优选在第二层中使用用于形成与下述第三层的聚合物的亲和性紧密的接枝键合的多官能接枝剂。
多官能接枝剂是指具有不同官能团的多官能单体,不限定于以下物质,例如,可举例丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸等的烯丙酯等,其中,优选丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸烯丙酯。
相对于整个第二层,多官能接枝剂的使用量优选为0.1~3质量%的范围内。通过将多官能接枝剂的使用量设为0.1质量%以上,从而能够得到充分的接枝效果,通过设为3质量%以下,从而能够防止橡胶弹性的下降。
进行第三层(最外层)的聚合时,为使与甲基丙烯酸系树脂亲和性良好,可以使用链转移剂调整分子量。
而且,为使本实施方式的成型体的透明性良好,需要使分散的橡胶质聚合物与甲基丙烯酸系树脂的折射率对应。但是,如上所述,在第二层中,使用丙烯酸烷基酯作为主要成分时,使第二层的折射率与甲基丙烯酸系树脂完全一致是极其困难的。为使折射率相应,例如,在第二层中使丙烯酸烷基酯与苯乙烯或其衍生物共聚时,虽然在某些温度区域折射率变得大致相等,透明性提高,但是如果温度变化,则产生折射率的偏差,透明性恶化。
作为避免上述问题的方法,可举例设置与甲基丙烯酸系树脂的折射率几乎一致的第一层的方法。而且,减小第二层的厚度也是在阻止本实施方式的成型体的透明性的恶化方面有效的方法。
从赋予本实施方式的成型体冲击强度的观点、表面平滑性的观点以及得到期望的成型体的膜厚出发,橡胶质聚合物的平均粒径优选为0.03~1μm,更优选为0.05~0.7μm,进一步优选为0.05~0.5μm,更进一步优选为0.05~0.4μm,更进一步优选为0.05~0.3μm。
如果橡胶质聚合物的平均粒径为0.03μm以上,则本实施方式的成型体有得到充分的冲击强度的倾向,如果为1μm以下,则在本实施方式的成型体的表面,防止细微的微波状的缺陷出现,得到镜面性,此外,在加热成型的情况下,在拉伸的部分能够抑制表面光泽的下降,能够确保透明性。
橡胶质聚合物的平均粒径的测定方法可以使用以往公知的方法,例如,可举例以下的(1)、(2)所示的方法。
(1)用圆锯切除甲基丙烯酸系树脂组合物的成型体的一部分后,制作采用RuO4(钌酸)染色超薄切片法的观察用的试样,使用(株)日立制作所制造的透射电子显微镜(机型:H-600型)观察染色的橡胶粒子截面,然后进行拍摄。通过标尺测定打印成高倍率的代表性的粒子20个的直径,求出粒子的直径的平均值,从而求出橡胶粒子的平均粒径。
(2)对橡胶质聚合物的乳化液进行取样,用水稀释至固体成分成为500ppm,用UV1200V分光光度计(株式会社岛津制作所制造)测定波长550nm条件下的吸光度,根据该值,通过透射电子显微镜照片测量粒径,对测量了粒径的样品同样地测定吸光度,作成校正曲线,使用该校正曲线求出平均粒径。
在上述(1)、(2)的测定方法中,都能得到几乎相同的粒径测定值。
从本实施方式的成型体的透明性的观点、以及透明性的温度依存性的观点出发,甲基丙烯酸系树脂的折射率与橡胶质聚合物的折射率的差优选为0.03以下,更优选为0.025以下,进一步优选为0.02以下。
作为橡胶质聚合物的制造方法,可举例乳液聚合。
具体而言,在橡胶质聚合物如上所述地由三层构成的情况下,在乳化剂和聚合引发剂的存在下,首先添加第一层的单体混合物,使聚合完成,然后添加第二层的单体混合物,使聚合完成,接下来添加第三层的单体混合物,使聚合完成,从而能够容易地以胶乳的形式得到橡胶质聚合物(粒子)。
该橡胶质聚合物能够通过盐析、喷雾干燥、冻结干燥等公知的方法从胶乳中作为粉体回收。
在橡胶质聚合物为由三层构成的聚合物的情况下,通过在第三层设置硬质层,从而能够避免橡胶质聚合物的粒子彼此的凝集。
-其他树脂-
本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物除了上述甲基丙烯酸系树脂、橡胶质聚合物以外,也可以组合含有其他树脂。
作为该其他树脂,只要能发挥本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物所要求的特性,就可以使用公知的热塑性树脂。
作为该热塑性树脂,不受以下物质的限定,例如,可举例聚乙烯系树脂、聚丙烯系树脂、聚苯乙烯系树脂、间同立构聚苯乙烯系树脂、聚碳酸酯系树脂、ABS树脂、丙烯酸系树脂、AS树脂、BAAS系树脂、MBS树脂、AAS树脂、生物降解性树脂、聚碳酸酯-ABS树脂的合金、聚亚烷基芳香酯系树脂(聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸三亚甲基酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等)、聚酰胺系树脂、聚苯醚系树脂、聚苯硫醚系树脂、酚醛系树脂等。
特别地,从提高流动性的观点出发,优选AS树脂、BAAS树脂,从提高耐冲击性的观点出发,优选ABS树脂、MBS树脂,而且,从提高耐药品性的观点出发,优选聚酯树脂。而且,从提高阻燃性的观点出发,优选聚苯醚系树脂、聚苯硫醚系树脂、酚醛系树脂等。在需要进行耐热性赋予、耐冲击性赋予、光学特性的调整的情况下,优选聚碳酸酯系树脂。此外,丙烯酸系树脂与所述甲基丙烯酸系树脂的相溶性良好,在保持透明性的情况下调整流动性、耐冲击性等特性的情况时,得到优选。
所述各种热塑性树脂可以单独地仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
在本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物中,组合使用上述甲基丙烯酸系树脂和所述其他树脂的情况下,只要在能表现本发明的效果范围内即可,但是考虑到赋予特性的效果,相对于所述甲基丙烯酸系树脂与其他树脂的总量100质量%,在配合通用丙烯酸系树脂作为其他树脂的情况下,其他树脂的配合比例优选为95质量%以下,更优选为85质量%以下,进一步优选为80质量%以下,进一步更优选为75质量%;而且,在配合除丙烯酸系树脂以外的树脂作为其他树脂的情况下,相对于所述甲基丙烯酸系树脂与其他树脂的总量100质量%,优选设为50质量%以下,更优选设为45质量%,进一步优选设为40质量%以下,进一步更优选设为30质量%以下,更进一步优选设为20质量%以下。
而且,考虑到配合其他树脂时的特性赋予效果,作为配合其他树脂的情况下的配合量的下限值,优选为0.1质量%以上,更优选为1质量%以上,进一步优选为2质量%以上,进一步更优选为3质量%以上,更进一步优选为5质量%以上。
其他树脂的种类、含量能够根据在组合使用其他树脂的情况中所期待的效果合适地选择。
-添加剂-
为了对本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物赋予刚性、尺寸稳定性等各种特性,也可以添加规定的添加剂。
作为添加剂,不受以下物质的限定,例如,可举例紫外线吸收剂、热稳定剂、光稳定剂等各种稳定剂;可塑剂(链烷烃系操作油、环烷酸系操作油、芳香族系操作油、链烷烃、有机聚硅氧烷、矿物油);阻燃剂(例如,有机磷化合物、红磷、无机系磷酸盐等磷系、卤系、二氧化硅系、硅酮系等);阻燃助剂(例如,氧化锑类、金属氧化物、金属水氧化物等);固化剂(二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺、二乙基氨基丙基胺、3,9-双(3-氨基丙基)-2,4,8,10-四氧杂螺[5,5]十一烷、薄荷烷二胺(メンセンジアミン)、异佛尔酮二胺、N-氨基乙基哌嗪、间二甲苯二胺、间苯二胺、二氨基苯基甲烷、二氨基二苯砜、双氰胺、己二酸二酰肼等胺类、苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂等酚醛树脂类、液状聚硫醇、聚硫化物等聚硫醇、邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐、均苯四酸酐、甲基环己烯四羧酸酐、十二烷基琥珀酸酐、偏苯三酸酐、氯茵酸酐、二苯甲酮四羧酸酐、乙二醇双(偏苯三酸酐)等酸酐等);固化促进剂(2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-十一烷基咪唑、2-十七烷基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑等咪唑类、三苯膦、三丁基膦等有机膦类、苄基二甲基胺、2-二甲基氨基甲基)苯酚、2,4,6-三(二氨基甲基)苯酚、四甲基己二胺等叔胺类、三苯基膦四苯基硼酸盐、四苯基鏻四苯基硼酸盐、三乙胺四苯基硼酸盐等硼盐、1,4-苯醌、1,4-萘醌、2,3-二甲基-1,4-苯醌、2,6-二甲基苯醌、2,3-二甲氧基-1,4-苯醌等醌化合物等);抗静电剂(例如,聚酰胺弹性体、季铵盐系、吡啶衍生物、脂肪族磺酸盐、芳香族磺酸盐、芳香族磺酸盐共聚物、硫酸酯盐、多元醇的部分酯、烷基二乙醇胺、烷基二乙醇酰胺、聚亚烷基二醇衍生物、甜菜碱系、咪唑啉衍生物等);导电性赋予剂;应力缓和剂;脱模剂(醇、以及醇与脂肪酸的酯、醇与二羧酸的酯、硅油等);结晶促进剂;水解抑制剂;润滑剂(例如,硬脂酸、山嵛酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁等高级脂肪酸、及其金属盐、乙撑双硬脂酰胺等高级脂肪酸酰胺类等);冲击赋予剂;滑动性改良剂(低分子量聚乙烯等烃系、高级醇、多元醇、聚乙二醇、聚甘油、高级脂肪酸、高级脂肪酸金属盐、脂肪酸酰胺、脂肪酸与脂肪族醇的酯、脂肪酸与多元醇的全酯或部分酯、脂肪酸与聚乙二醇的全酯或部分酯、硅酮系、氟树脂系等);相容性剂;成核剂;填料等强化剂;流动调节剂;染料(亚硝基染料、硝基染料、偶氮染料、二苯乙烯偶氮染料、酮亚胺染料、三苯基甲烷染料、呫吨染料、吖啶染料、喹啉染料、甲炔/聚甲炔染料、噻唑染料、吲达胺/靛酚染料、吖嗪染料、噁嗪染料、噻嗪染料、硫化染料、氨基酮/氧基酮染料、蒽醌染料、靛系染料、酞菁染料等染料);敏化剂;着色剂(氧化钛、碳黑、钛黄、氧化铁系颜料、群青、钴蓝、氧化铬、尖晶石绿、铬酸铅系颜料、镉系颜料等无机颜料、偶氮色淀颜料、苯并咪唑酮颜料、苯胺颜料(diarylide)、缩合偶氮颜料等偶氮系颜料、酞菁蓝、酞菁绿等酞菁系颜料、异吲哚啉酮颜料、喹啉酮颜料、喹吖啶酮颜料、苝颜料、蒽醌颜料、芘酮颜料、二恶嗪紫等缩合多环系颜料等有机系颜料、磷片状的铝的金属颜料、为了改良焊接外观而使用的球状的铝颜料、珍珠调制金属颜料用的云母粉、其他通过金属镀敷、溅射被覆玻璃等无机物的多面体粒子的颜料等的金属颜料等);增粘剂;抗沉降剂;防流挂剂;填充剂(玻璃纤维、碳纤维等纤维状增强剂、以及玻璃珠子、碳酸钙、滑石、粘土等);消泡剂(硅酮系消泡剂、界面活性剂、聚醚、高级醇等有机系消泡剂等);偶联剂;光扩散性微粒;防锈剂;抗菌/防霉剂;防污剂;导电性高分子等。
--光扩散性微粒--
作为所述光扩散性微粒,不受以下物质的限定,例如,可举例氧化铝、氧化钛、碳酸钙、硫酸钡、二氧化硅、玻璃珠等无机微粒、苯乙烯交联珠、MS交联珠、硅氧烷系交联珠等有机微粒等。而且,能够使用由丙烯酸系树脂、聚碳酸酯系树脂、MS树脂、环状烯烃树脂等透明性高的树脂材料构成的中空交联微粒以及由玻璃构成的中空微粒等作为光扩散性微粒。
从扩散性、获得的容易程度的观点出发,作为所述无机微粒,更优选氧化铝和氧化钛等。
而且,光扩散性微粒可以单独地仅使用一种,也可以并用两种以上。
此处,光扩散性微粒的折射率优选为1.3~3.0,更优选为1.3~2.5,进一步优选为1.3~2.0。如果折射率为1.3以上,则本实施方式的成型体得到在实用上充分的散射性,如果为3.0以下,则将本实施方式的成型体用作灯附近的构件时,能够抑制灯附近的散射,能够有效地防止亮度不均、出射光色调的不均的产生。
另外,所述折射率是指基于D线(589nm)的温度20℃条件下的值。作为光扩散性微粒的折射率的测定方法,例如,可举例下述方法:该方法将光扩散性微粒浸渍于能一点点地改变折射率的液体,一边改变液体的折射率,一边观察光扩散性微粒界面,测定光扩散性微粒界面变得不明确时的液体的折射率。另外,液体的折射率的测定能够使用阿贝折射率计等。
而且,所述光扩散性微粒的平均粒径优选为0.1~20μm,更优选为0.2~15μm,进一步优选为0.3~10μm,进一步更优选为0.4~5μm。
如果平均粒径为20μm以下,则由后方反射等导致的光损失被抑制,引入的光能够有效地在发光面侧扩散,因而优选。而且,如果平均粒径为0.1μm以上,则能够使出射光扩散,能够得到期望的面发光亮度、扩散性,因而优选。
而且,从光扩散效果的表现的观点、面发光的均匀性的观点出发,本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物中的光扩散性微粒的含量相对于甲基丙烯酸系树脂100质量份,优选为0.0001~0.03质量份,更优选为0.0001~0.01质量份。
--热稳定剂--
作为所述热稳定剂,不受以下物质的限定,例如,可举例受阻酚系抗氧化剂、磷系抗氧化剂、硫系抗氧化剂等。本实施方式的甲基丙烯酸系树脂能够合适地用于熔融挤出、注射成型、膜成型用途等各种用途。加工时经历的热历程因加工方法而异,有各种从挤出机这种几十秒左右乃至经历厚构件的成型加工、片状成型这种几十分钟~几小时的热历程。
经历长时间的热历程时,为了得到期望的热稳定性,需要增加热稳定剂量添加量。从抑制热稳定剂的渗出、防止在膜的制膜时膜向辊贴附的观点出发,优选并用多种热稳定剂,例如,优选并用从磷系抗氧化剂以及硫系抗氧化剂中选出的至少一种与受阻酚系抗氧化剂。
这些抗氧化剂可以使用一种或并用两种以上。
从空气中的热稳定性更优异的观点出发,作为所述热稳定剂,优选使用受阻酚系抗氧化剂和硫系抗氧化剂的二元系,或优选使用受阻酚系抗氧化剂和磷系抗氧化剂的二元系,特别是从经历短期和长期的空气中的热稳定性优异的观点出发,更优选使用受阻酚系抗氧化剂、磷系抗氧化剂和硫系抗氧化剂这三种的三元系。
作为热稳定剂,不受以下物质的限定,例如,可举例季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、硫代二亚乙基双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、3,3’,3”,5,5’,5”-六叔丁基-a,a’,a”-(均三甲苯基-2,4,6-三基)三对甲酚、4,6-双(辛基硫代甲基)邻甲酚、4,6-双(十二烷基硫基甲基)邻甲酚、亚乙基双(氧化乙烯基)双[3-(5-叔丁基-4-羟基间甲苯基)丙酸酯]、六亚甲基双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮、1,3,5-三[(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲苯)甲基]-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮、2,6-二叔丁基-4-(4,6-双(辛基硫代)-1,3,5-三嗪-2-基胺)苯酚、丙烯酸2-[1-(2-羟基-3,5-二叔戊基苯基)乙基]-4,6-二叔戊基苯基酯、丙烯酸2-叔丁基-4-甲基-6-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苄基)苯基酯等。
特别优选季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、丙烯酸2-[1-(2-羟基-3,5-二叔戊基苯基)乙基]-4,6-二叔戊基苯基酯。
而且,作为所述热稳定剂的受阻酚系抗氧化剂,也可以使用市售的苯酚系抗氧化剂,作为这种市售的苯酚系抗氧化剂,不受以下物质的限定,例如,可举例Irganox(注册商标)1010(イルガノックス1010:季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯],BASF公司制造)、Irganox 1076(イルガノックス1076:十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯,BASF公司制造)、Irganox 1330(イルガノックス1330:3,3’,3”,5,5’,5”-六叔丁基-a,a’,a”-(均三甲苯基-2,4,6-三基)三对甲酚,BASF公司制造)、Irganox 3114(イルガノックス3114:1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮,BASF公司制造)、Irganox 3125(イルガノックス3125,BASF公司制造)、ADK STAB(注册商标)AO-60(アデカスタブAO-60,季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯],ADEKA公司制造)、ADK STAB AO-80(3,9-双{2-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]-1,1-二甲基乙基}-2,4,8,10-四氧杂螺[5,5]十一烷,ADEKA公司制造)、Sumilizer(注册商标)BHT(スミライザーBHT,住友化学制造)、Cyanox(注册商标)1790(シアノックス1790,氰特公司(サイテック)制造)、Sumilizer GA-80(スミライザーGA-80,住友化学制造)、SumilizerGS(スミライザーGS:丙烯酸2-[1-(2-羟基-3,5-二叔戊基苯基)乙基]-4,6-二叔戊基苯基酯,住友化学制造)、Sumilizer GM(スミライザーGM:丙烯酸2-叔丁基-4-甲基-6-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苄基)苯基酯,住友化学制造)、维生素E(卫材公司(エーザイ)制造)等。
在这些市售的受阻酚系抗氧化剂中,从该树脂的热稳定性赋予效果的观点出发,优选Irganox 1010、ADK STAB AO-60、ADK STAB AO-80、Irganox 1076、Sumilizer GS等。
这些抗氧化剂可以单独地仅使用一种,也可以并用两种以上。
而且,作为用作所述热稳定剂的磷系抗氧化剂。不受以下物质的限定,例如,可举例三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2,4-双(1,1-二甲基乙基)-6-甲基苯基)乙酯亚磷酸、四(2,4-二叔丁基苯基)(1,1-联苯基)-4,4’-二基双亚膦酸酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、四(2,4-叔丁基苯基)(1,1-联苯基)-4,4’-二基双亚膦酸酯、二叔丁基-间甲苯-亚膦酸酯、4-[3-[(2,4,8,10-四叔丁基二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷杂庚环)-6-基氧基]丙基]-2-甲基-6-叔丁基苯酚等。
此外,也可以使用市售的磷系抗氧化剂作为磷系抗氧化剂,作为这种市售的磷系抗氧化剂,不受以下物质的限定,例如,可举例Irgafos(注册商标)168(イルガフォス168:三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯,BASF制造)、Irgafos 12(イルガフォス12:三[2-[[2,4,8,10-四叔丁基二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷杂庚环-6-基]氧基]乙基]胺,BASF制造)、Irgafos 38(イルガフォス38:双(2,4-双(1,1-二甲基乙基)-6-甲基苯基)乙酯亚磷酸,BASF制造)、ADK STAB 329K(アデカスタブ329K,ADEKA制造)、ADK STABPEP-36(アデカスタブPEP-36,ADEKA制造)、ADK STABPEP-36A(アデカスタブPEP-36A,ADEKA制造)、ADKSTABPEP-8(アデカスタブPEP-8,ADEKA制造)、ADK STABHP-10(アデカスタブHP-10,ADEKA制造)、ADK STAB2112(アデカスタブ2112,ADEKA公司制造)、ADK STAB1178(アデカスタブ1178,ADEKA制造)、ADK STAB1500(アデカスタブ1500,ADEKA制造)、Sandstab P-EPQ(Clariant公司(クラリアント)制造)、Weston 618(ウェストン618,GE制造)、Weston 619G(ウェストン619G,GE制造)、Ultranox 626(ウルトラノックス626,GE制造)、Sumilizer GP(スミライザーGP:4-[3-[(2,4,8,10-四叔丁基二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷杂庚环)-6-基氧基]丙基]-2-甲基-6-叔丁基苯酚,住友化学制造)、HCA(9,10-二氢-9-氧基-10-磷杂菲-10-氧化物,三光株式会社制造)等。
在这些市售的磷系抗氧化剂中,从该树脂的热稳定性赋予效果、与多种抗氧化剂的并用效果的观点出发,优选Irgafos 168、ADK STAB PEP-36、ADK STAB PEP-36A、ADKSTAB HP-10、ADK STAB1178,特别优选ADK STABPEP-36A、ADK STABPEP-36。
这些磷系抗氧化剂可以单独地仅使用一种,也可以并用两种以上。
而且,作为用作所述热稳定剂的硫系抗氧化剂,不受以下物质的限定,例如,可举例2,4-双(十二烷基硫代甲基)-6-甲基苯酚(Irganox1726,BASF公司制造)、2,4-双(辛硫代甲基)-6-甲基苯酚(Irganox1520L,BASF公司制造)、2,2-双{〔3-(十二烷基硫基)-1-氧基丙氧基〕甲基}丙烷-1,3-二基双〔3-十二烷基硫基〕丙酸酯〕(ADK STABAO-412S,ADEKA公司制造)、2,2-双{〔3-(十二烷基硫基)-1-氧基丙氧基〕甲基}丙烷-1,3-二基双〔3-十二烷基硫基〕丙酸酯〕(KEMINOX PLS,ケミノックスPLS,Chemipro化成株式会社制造)、二(十三烷基)3,3’-硫代二丙酸酯(AO-503,ADEKA公司制造)等。
在这些市售的硫抗氧化剂中,从该树脂的热稳定性赋予效果、多种抗氧化剂的并用效果的观点、操作性的观点出发,优选ADK STABAO-412S、KEMINOX PLS。
这些硫系抗氧化剂可以单独地仅使用一种,也可以并用两种以上。
热稳定剂的含量只要是能够得到提高热稳定性的效果的量即可,含量过剩时,有产生加工时渗出等问题的危险,因此,相对于甲基丙烯酸系树脂100质量份,优选为5质量份以下,更优选为3质量份以下,进一步优选为1质量份以下,进一步更优选为0.8质量份以下,更进一步优选为0.01~0.8质量份,特别优选为0.01~0.5质量份。
而且,从抑制树脂的热分解,抑制得到的成型体的色调恶化,抑制热稳定剂的挥发,抑制成型加工时的银纹的产生的观点出发,相对于所述甲基丙烯酸系树脂100质量份,优选含有受阻酚系抗氧化剂0.01~2质量份(优选0.02~1质量份),并且含有磷系抗氧化剂以及硫系抗氧化剂合计0.01~2质量份(优选0.01~1质量份)。
--润滑剂--
作为所述润滑剂,不受以下物质的限定,例如,可举例脂肪酸酯、脂肪酸酰胺、脂肪酸金属盐、烃系润滑剂、醇系润滑剂等。
作为能够被用作所述润滑剂的脂肪酸酯,没有特别的限定,可以使用以往公知的物质。
作为脂肪酸酯,例如,可使用月桂酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸、油酸、花生酸、二十二烷酸等碳数12~32的脂肪酸与棕榈醇、硬脂醇、二十二烷醇等一元脂肪族醇、丙三醇、季戊四醇、二季戊四醇、脱水山梨糖醇等多元脂肪族醇的酯化合物、脂肪酸与多碱性有机酸以及一元脂肪族醇或多元脂肪族醇的复合酯化合物等。作为这种脂肪酸酯系润滑剂,例如,可举例棕榈酸鲸蜡醇酯、硬脂酸丁基酯、硬脂酸硬脂基酯、柠檬酸硬脂基酯、甘油单辛酸酯、甘油单癸酸酯、甘油单十二酸酯、甘油单棕榈酸酯、甘油二棕榈酸酯、甘油单硬脂酸酯、甘油二硬脂酸酯、甘油三硬脂酸酯、甘油单油酸酯、甘油二油酸酯、甘油三油酸酯、甘油单亚油酸酯、甘油单山嵛酸酯、甘油单12-羟基硬脂酸酯、甘油二12-羟基硬脂酸酯、甘油三12-羟基硬脂酸酯、甘油二乙酰单硬脂酸酯、甘油柠檬酸脂肪酸酯、季戊四醇己二酸硬脂酸酯、褐煤酸部分皂化酯、季戊四醇四硬脂酸酯、二季戊四醇六硬脂酸酯、脱水山梨糖醇三硬脂酸酯等。
这些脂肪酸酯系润滑剂可以单独地仅适用一种,或组合使用两种以上。
作为市售品看,例如,可举例理研维生素公司制造RIKEMAL(リケマール,注册商标)系列、Poem(ポエム,注册商标)系列、RIKESTER(リケスター,注册商标)系列、RIKEMASTER(リケマスター,注册商标)系列、花王公司制造EXCEL(エキセル,注册商标)系列、RHEODOL(レオドール,注册商标)系列、EXCEPARL(エキセパール,注册商标)系列、COCONARD(ココナード,注册商标)系列,更具体而言,可举例RIKEMALS-100、RIKEMALH-100、Poem V-100、RIKEMALB-100、RIKEMALHC-100、RIKEMALS-200、Poem B-200、RIKESTER EW-200、RIKESTEREW-400、EXCELS-95、RHEODOL MS-50等。
对于脂肪酸酰胺系润滑剂,没有特别的限制,可以使用以往公知的脂肪酸酰胺系润滑剂。
作为脂肪酸酰胺系润滑剂,例如,可举例月桂酸酰胺、棕榈酸酰胺、硬脂酸酰胺、山嵛酸酰胺、羟基硬脂酸酰胺等饱和脂肪酸酰胺;油酸酰胺、芥酸酰胺、蓖麻油酸酰胺等不饱和脂肪酸酰胺;N-硬脂基硬脂酸酰胺、N-油烯基油酸酰胺、N-硬脂基油酸酰胺、N-油烯基硬脂酸酰胺、N-硬脂基芥酸酰胺、N-油烯基棕榈酸酰胺等取代酰胺;羟甲基硬脂酸酰胺、羟甲基山嵛酸酰胺等羟甲基酰胺;亚甲基双硬脂酸酰胺、亚乙基双癸酸酰胺、亚乙基双月桂酸酰胺、亚乙基双硬脂酸酰胺(亚乙基双硬脂基酰胺)、亚乙基双异硬脂酸酰胺、亚乙基双羟基硬脂酸酰胺、亚乙基双山嵛酸酰胺、六亚甲基双硬脂酸酰胺、六亚甲基双山嵛酸酰胺、六亚甲基双羟基硬脂酸酰胺、N,N’-二硬脂基己二酸酰胺、N,N’-二硬脂基癸二酸酰胺等饱和脂肪酸双酰胺;亚乙基双油酸酰胺、六亚甲基双油酸酰胺、N,N’-二油烯基己二酸酰胺、N,N’-二油烯基癸二酸酰胺等不饱和脂肪酸双酰胺;间亚二甲苯基双硬脂酸酰胺、N,N’-二硬脂基间苯二甲酸酰胺等芳香族系双酰胺等。
这些脂肪酸酰胺系润滑剂可以使用一种或组合使用两种以上。
作为市售品,例如,可举例DIAMIDO(ダイヤミッド,注册商标)系列(日本化成公司制造)、酰胺系列(日本化成公司制造)、Nikka amid(ニッカアマイド,注册商标)系列(日本化成公司制造)、羟甲基酰胺系列、双酰胺系列、Slipax(スリパックス,注册商标)系列(日本化成公司制造)、花王蜡(カオーワックス)系列(花王公司制造)、脂肪酸酰胺系列(花王公司制造)、亚乙基双硬脂酸酰胺类(大日化学工业公司制造)等。
脂肪酸金属盐是指高级脂肪酸的金属盐,例如,可举例硬脂酸锂、硬脂酸镁、硬脂酸钙、月桂酸钙、蓖麻油酸钙、硬脂酸锶、硬脂酸钡、月桂酸钡、蓖麻油酸钡、硬脂酸锌、月桂酸锌、蓖麻油酸锌、2-乙基己糖酸锌、硬脂酸铅、2碱性硬脂酸铅、环烷酸铅、12-羟基硬脂酸钙、12-羟基硬脂酸锂等,其中,由于使得到的透明树脂组合物的加工性优异、透明性极其优异,因此特别优选硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌。
作为市售品,举出一个实例,可举例堺化学工业公司制造的SZ系列、SC系列、SM系列、SA系列等。
在从保持透明性的观点出发,使用上述脂肪酸金属盐的情况下的配合量优选为0.2质量%以下。
上述润滑剂可以单独使用一种,也可以并用两种以上使用。
作为提供于使用的润滑剂,优选分解开始温度为200℃以上的润滑剂。分解开始温度能够通过采用TGA的1%减量温度测定。
润滑剂的含量只要是能够得到作为润滑剂的效果的量即可,含量过剩的情况下,有产生加工时因发生渗出、螺杆滑动而导致的挤出不良等问题的危险,因此相对于甲基丙烯酸系树脂100质量份,优选为5质量份以下,更优选为3质量份以下,进一步优选为1质量份以下,进一步更优选为0.8质量份以下,更进一步优选为0.01~0.8质量份,特别优选为0.01~0.5质量份。如果以上述范围的量添加,则抑制因润滑剂添加导致的透明性的下降,并且有抑制在膜制膜时向金属辊贴附的倾向,并且在底漆塗布等对膜的二次加工后的长期可靠性试验中难以产生剥离等问题,因而优选。
--紫外线吸收剂--
作为所述紫外线吸收剂,不受以下物质的限定,例如,可举例苯并三唑系化合物、苯并三嗪系化合物、苯甲酸酯系化合物、二苯甲酮系化合物、氧代二苯甲酮系化合物、苯酚系化合物、噁唑系化合物、丙二酸酯系化合物、氰基丙烯酸酯系化合物、内酯系化合物、水杨酸酯系化合物、苯并恶嗪酮系化合物等。
作为苯并三唑系化合物,可举例2,2’-亚甲基双[4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2H-苯并三唑-2-基)苯酚]、2-(3,5-二叔丁基-2-羟基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2H-苯并三唑-2-基)-对甲酚、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-双(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚、2-苯并三唑-2-基-4,6-二叔丁基苯酚、2-[5-氯(2H)-苯并三唑-2-基]-4-甲基-6-叔丁基苯酚、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二叔丁基苯酚、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-甲基-6-(3,4,5,6-四氢邻苯二甲酰亚胺基甲基)苯酚、甲基3-(3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯/聚乙二醇300的反应生成物、2-(2H-苯并三唑-2-基)-6-(直链以及侧链十二烷基)-4-甲基苯酚、2-(5-甲基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-[2-羟基-3,5-双(α,α-二甲基苄基)苯基]-2H-苯并三唑、3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-(1,1-二甲基乙基)-4-羟基-C7-9侧链以及直链烷基酯。
作为苯并三嗪系化合物,可举例2-单(羟基苯基)-1,3,5-三嗪化合物、2,4-双(羟基苯基)-1,3,5-三嗪化合物、2,4,6-三(羟基苯基)-1,3,5-三嗪化合物,具体而言,可举例2,4-二苯基-6-(2-羟基-4-甲氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4-二苯基-6-(2-羟基-4-乙氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4-二苯基-(2-羟基-4-丙氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4-二苯基-(2-羟基-4-丁氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4-二苯基-6-(2-羟基-4-丁氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4-二苯基-6-(2-羟基-4-己基氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4-二苯基-6-(2-羟基-4-辛氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4-二苯基-6-(2-羟基-4-十二烷氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4-二苯基-6-(2-羟基-4-苄基氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4-二苯基-6-(2-羟基-4-丁氧基乙氧基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(2-羟基-4-丁氧基苯基)-6-(2,4-二丁氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-4-甲氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-4-乙氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-4-丙氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-4-丁氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-4-丁氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-4-己基氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-4-辛氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-4-十二烷氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-4-苄基氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-4-乙氧基乙氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-4-丁氧基乙氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-4-丙氧基乙氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-4-甲氧基羰基丙基氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-4-乙氧基羰基乙基氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-4-(1-(2-乙氧基己基氧基)-1-氧代丙烷-2-基氧基)苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-3-甲基-4-甲氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-3-甲基-4-乙氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-3-甲基-4-丙氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-3-甲基-4-丁氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-3-甲基-4-丁氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-3-甲基-4-己基氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-3-甲基-4-辛氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-3-甲基-4-十二烷氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-3-甲基-4-苄基氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-3-甲基-4-乙氧基乙氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-3-甲基-4-丁氧基乙氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-3-甲基-4-丙氧基乙氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-3-甲基-4-甲氧基羰基丙基氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-3-甲基-4-乙氧基羰基乙基氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-3-甲基-4-(1-(2-乙氧基己基氧基)-1-氧代丙烷-2-基氧基)苯基)-1,3,5-三嗪等。
其中,从与非晶性的热塑性树脂、特别是丙烯酸树脂的相溶性高、吸收特性优异的方面出发,优选具有2,4-双(2,4-二甲基苯基)-6-[2-羟基-4-(3-烷氧基-2-羟基丙基氧基)-5-α-枯基苯基]-s-三嗪骨架(“烷氧基”是指辛氧基、壬氧基、癸氧基等长链烷氧基)的紫外线吸收剂。
作为紫外线吸收剂,特别是从与树脂的相溶性、加热时的挥发性的观点出发,优选苯并三唑系化合物、苯并三嗪系化合物,而且,从抑制由紫外线吸收剂自身的挤出加工时加热导致的分解的观点出发,优选苯并三嗪系化合物。
这些紫外线吸收剂可以单独地仅使用一种,也可以并用两种以上。
紫外线吸收剂通常为了吸收紫外光、抑制200~380nm的透过而添加,在薄的膜等中需要大量添加,而且仅一种紫外线吸收剂不能有效地抑制透过。为了以少量有效地抑制透过,优选并用两种在200~315nm波长具有极大吸收的化合物和在315~380nm波长具有极大吸收的化合物。例如,优选并用具有280~300nm的极大吸收的2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-[2-(2-乙基己酰氧基)乙氧基]苯酚(株式会社ADEKA制造,LA-46)、或羟基苯基三嗪系的TINUVIN(注册商标)405(BASF公司制造)和从具有350~380nm的极大吸收的由2,4-双[2-羟基-4-丁氧基苯基]-6-(2,4-二丁氧基苯基)1,3,5-三嗪(BASF公司制造,TINUVIN460)、羟基苯基三嗪系的TINUVIN 477(BASF公司制造)、以及2,4,6-三(2-羟基-4-己氧基-3-甲基苯基)-1,3,5-三嗪(株式会社ADEKA制造,LA-F70)组成的组中选出的至少一种。
而且,所述紫外线吸收剂的熔点(Tm)优选为80℃以上,更优选为100℃以上,进一步优选为130℃以上,进一步更优选为160℃以上。
所述紫外线吸收剂在以20℃/分钟的速度从23℃升温至260℃的情况下的重量减少比例优选50%以下,更优选为30%以下,进一步优选为15%以下,进一步更优选为10%以下,更进一步优选为5%以下。
所述紫外线吸收剂的配合量只要是不妨碍耐热性、耐湿热性、热稳定性、以及成型加工性、且发挥本发明的效果的量即可,在过大量地加入的情况下,有产生在加工时渗出等问题的危险,因此,相对于甲基丙烯酸系树脂100质量份,优选为5质量份以下,更优选为3质量份以下,进一步优选为2.5质量份以下,更进一步优选为2质量份以下,进一步更优选为1.8质量份以下,而且,优选为0.01质量份以上。
以下,对本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物的特性进行详细描述。
<异物的含量(异物数)>
从连续生产性的观点、不产生长光路成型片的浑浊的观点、以及抑制拉伸膜制膜时的破裂的观点出发,对本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物用粒子计数器进行测定,粒径为10μm以上且小于20μm的异物的含量必须为每1g100个以下,优选为每1g80个以下,更优选为每1g50个以下。而且,通过使所述微小异物的含量在所述范围内,从而能够改善成型体的色调、特别是白色度。
此处,“异物”是指因树脂组合物中的树脂的热劣化等产生的黑色、茶色等的碳化物。在本说明书中,用粒子计数器进行测定,粒径为10μm以上且小于20μm的异物也称为微小异物。
而且,从连续生产性的观点、成型体的物理性质以及外观的观点出发,对本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物用粒子计数器进行测定,粒径为20μm以上的异物的含量优选为每1g100个以下,更优选为每1g80个以下,进一步优选为每1g50个以下。
另外,甲基丙烯酸系树脂组合物中的异物的含量可以用粒子计数器进行测定,具体而言,可以通过下述实施例所述的方法进行测定。
<玻璃化转变温度>
从实际使用时的耐热性的观点出发,本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物的玻璃化转变温度优选为110℃以上,更优选为115℃以上,进一步优选为117℃以上,更进一步优选为120℃以上,特别优选为125℃以上。
而且,优选玻璃化转变温度高的情况,但是从抑制由加工时的树脂的分解导致的气泡的产生的观点出发,玻璃化转变温度为160℃以下,优选为155℃以下,更优选为150℃以下,进一步优选为145℃以下,特别优选为140℃以下。
玻璃化转变温度能够根据ASTM-D-3418通过中点法进行测定,具体而言,能够通过下述实施例所述的方法进行测定。
<重均分子量、分子量分布>
从进一步提高夏比(Charpy)冲击强度等机械强度、耐溶剂性以及流动性的观点出发,本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物的重均分子量(Mw)优选为6.5万~30万。
从保持机械强度的观点出发,上述重均分子量优选为6.5万以上,更优选为7万以上,进一步优选为8万以上,更进一步优选为10万以上。而且,从确保成型加工时的流动性的观点出发,重均分子量优选设为25万以下,更优选设为23万以下,进一步优选设为22万以下,更进一步优选设为20万以下,特别优选设为18万以下,更特别优选设为17万以下。
而且,考虑到流动性、机械强度、耐溶剂性的平衡,本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物的分子量分布(重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn))优选为1.5~5。更优选为1.5~4.5,进一步优选为1.6~4,进一步更优选为1.6~3,更进一步优选为1.6~2.5。
针对本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物的重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn),与上述甲基丙烯酸系树脂的情况同样地进行操作,能够通过凝胶渗透色谱法(GPC)进行测定。更具体而言,能够通过下述实施例所述的方法进行测定。
<热稳定性>
在使用本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物制造成型体的情况下,在成型机内树脂有时会以熔融状态滞留。此时,成为在高温条件下长时间滞留,因此,要求树脂材料难以热分解,即要求热稳定性。
而且,在需要使本实施方式的成型体薄的情况下,需要在高温条件下进行成型,要求高的热稳定性。
作为热稳定性的指标,可以使用在规定温度条件下保持规定时间时的重量减少比例、以及仅减少规定比例的重量时的温度(热分解开始温度)。
本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物也存在在加工时提高树脂温度的情况,考虑到高温加工时的热稳定性,通过热重量测定法(TGA)测定的、在氮气环境中、280℃条件下加热1小时时的重量减少比例优选为5%以下,更优选为4%以下,进一步优选为3%以下,进一步更优选为2%以下,特别优选为1.5%以下。通过使上述重量减少比例为5%以下,耐热性以及热稳定性更优异。
此处,甲基丙烯酸系树脂通常容易因热进行解聚,但是通过与丙烯酸酯系单体共聚,能够抑制由热导致的解聚,然而存在耐热性下降的情况。而且,通过与主链具有环结构的单体共聚,耐热性提高,但存在机械强度下降的情况。近年来,需要一种耐热性以及热稳定性优异的树脂。
而且,在树脂组合物的成型、挤出中,在高温加热下长时间滞留,通过导入进行氮成型,在一定程度上除去氧的状态下进行成型加工时,存在树脂劣化,生成低分子量体,进行片化时片贴附于辊,成型时树脂贴附于模具的情况。对于本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物而言,在氮环境中、280℃条件下加热1小时时的重量减少比例为5%以下时,抑制低分子量体的生成,所以热稳定性优异,此外,抑制片向辊的贴附,抑制向模具的贴附,因此成型加工性也优异。
另外,在本说明书中,通过热重量测定法测定的重量减少比例能够通过下述实施例所述的方法进行测定。对于在280℃条件下加热1小时时的重量减少比例而言,例如,为了将分子量为1万以下成分含量保持为合适的量,能够通过在聚合时阶段性地减少引发剂添加量等进行调整。
在耐热丙烯酸树脂中,有时也需要提高加工时的树脂温度,考虑到高温加工时的热稳定性,通过热重量测定法(TGA)测定的、在氮气环境中、290℃条件下加热0.5小时时的重量减少比例为5%以下,优选为4%以下,更优选为3%以下。通过使上述重量减少比例为5%以下,耐热性以及热稳定性优异。
对于本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物而言,通过热重量测定法测定的、在空气中、以280℃加热0.5小时时的重量减少比例为20%以下,优选为15%以下,更优选为10%以下,进一步优选为7%以下,特别优选为5%以下。通过使上述重量减少比例为20%以下,热稳定性优异。
此处,使用成型机、挤出机期间,在产生故障等长时间机械停止的情况下,有时会减少向机器内供给树脂的量。在这种情况下,被加热的树脂与空气接触,变得容易劣化。在空气中等包含氧的环境下,树脂容易劣化,有时会产生起因于树脂的分解的黑色异物、茶色异物等异物。对于本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物而言,空气中、以280℃加热0.5小时时的重量减少比例为20%以下,即使在高温的空气中,树脂也难以分解,因此能够抑制黑色异物、茶色异物等异物的产生,无论是滞留时间长的情况还是短的情况,都能够得到色调良好的成型体。
在280℃条件下加热0.5小时时的重量减少比例,例如,能够通过将树脂中包含的低分子量体量、即超过1万且在5万以下的成分含量设为合适的量等进行调整。
本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物的热分解开始温度(1%重量减少时的温度)(℃)优选为290℃以上。更优选为300℃以上,进一步优选为310℃以上,进一步更优选为320℃以上,更进一步优选为325℃以上。
另外,热分解开始温度可以设为例如,升温时减少1%重量的温度即1%重量减少温度(热分解开始温度),具体而言,用于热重量测定法的热差天平等在规定温度条件下保持规定时间(例如,在100℃条件下5分钟)后,以规定的升温速度升温至规定温度(例如,以10℃/分钟至400℃),同时将减小1%重量的点设为热分解开始温度(1%重量减少温度)。
对于本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物而言,通过注射成型机,在成型温度280℃、模具温度60℃的条件下制作的厚2mm×宽100mm×长100mm的试验片的YI值与注射成型的循环时间(注射时间+冷却时间)无关,优选为10以下,更优选为8以下,进一步优选为5以下。
而且,注射成型的循环时间为(a)45秒的YI值与(b)270秒的YI值的差(YI值的变化度)优选为2.5以下,更优选为2以下,进一步优选为1.5以下,特别优选为1以下。
另外,YI值,能够通过例如,色差计(有限会社东京电色社公司制造,TC-8600A、光源:10-C)等根据JISK 7105进行测定。YI值的变化度能够通过以下方法算出:使用成型稳定后的试验片,对由循环时间(a)(b)得到的多个试验片进行各自的YI值的测定,求出循环时间(a)的试验片的YI值的平均值、以及循环时间(b)的试验片的YI值的平均值,算出(b)的YI值的平均值-(a)的YI值的平均值,算出YI值的变化度。
对于本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物而言,在JISK 7210中规定的熔体指数测定仪中填充甲基丙烯酸系树脂组合物,在270℃条件下在缸内保持10分钟后,以2.16kg荷重从活塞的上部标线至下部标线为止将甲基丙烯酸系树脂组合物挤出成股线状,从热稳定性以及成型加工后的外观性、成型加工性的观点出发,在从上部标线至下部标线之间挤出的股线中存在的、长径2~50μm的气泡数优选为每1g20个以下,更优选为15个以下,进一步优选为10个以下,进一步优选为8个以下,特别优选为5个以下。
此处,包含甲基丙烯酸酯单体单元的树脂会因热而发生解聚,分解成单体成分。为了提高耐热性,在制成除了甲基丙烯酸酯单体单元以外还含有其他单体单元的共聚物的情况下,熔融温度提高,加工温度提高,此外,加工时的树脂的熔融粘度提高。
例如,为了除去甲基丙烯酸系树脂中的异物,有时会在加工时在挤出机中导入聚合物过滤器。但是,如果使用聚合物过滤器,则在比较长的时间内,树脂暴露于高温。长期受到在250~300℃左右的热的情况下,因树脂的分解等变得容易产生微小气泡。气泡体积微细的微小气泡与大的气泡相比,在长期倾向于容易在树脂内滞留。大于50μm的大的气泡从挤出机模具、成型机的喷嘴出来时,有时会放出至树脂外,但是微小气泡残留,在成型体内容易形成亮点异物。而且,对薄膜片进行成型时,存在在制膜时变得容易破裂等影响,为了提高制造工序的稳定性,优选将微小气泡的数量设为一定量以下。
根据本实施方式的甲基丙烯酸系树脂,在通过上述条件挤出的股线中存在的、长径2~50μm的气泡数为每1g20个以下,因此,微小气泡少,在成型体难以产生亮点异物。
另外,在本说明书中,微小气泡是指,通过显微镜等能够观察的范围的大小的气泡即可,本实施方式中的微小气泡是指长径2μm以上的气泡。
对于本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物而言,将用设定温度290℃的挤出机成型的膜制膜成例如约100μm厚时的每100cm2膜中包含的长径为100μm以上的气泡的个数优选为小于5个,更优选为小于3个,进一步优选为小于2个,进一步优选为小于一个,特别优选为0.8个以下。通过使膜中的气泡数在上述范围内,得到外观性优异的成型体。
将甲基丙烯酸酯作为主要成分的树脂容易因热发生解聚,容易生成单体成分。为了对树脂赋予耐热性,将含有具有环结构的基团的单体单元导入,则加工温度变高,加工时的树脂的熔融粘度升高。根据本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物,通过上述条件制作的膜中的气泡数在上述范围内,因此,能够得到气泡少、外观优异的成型体。
另外,对于膜中的气泡数而言,使用光学显微镜算出气泡数,能够对其个数进行评价。具体而言,能够通过下述实施例中记载的方法进行测定。
在本实施方式的成型体的成型工序中,为了防止热分解,制成在实际使用上具有优异的热稳定性的成型体,有效的是,在本实施方式的成型体中包含的甲基丙烯酸系树脂中,增加主链具有环结构的结构单元(B)的比例,相对地减少使甲基丙烯酸酯系单体单元(A)共聚的量。但是,如果(B)结构单元相对于(A)单体单元的比例过高,恐怕不能得到作为成型体所要求的成型流动性、表面硬度等特性。因此,考虑到这些特性的平衡,需要确定(A)单体单元以及(B)结构单元的比例。
而且,增加主链具有环结构的结构单元(B)的共聚比例在抑制暴露于高温时的解聚导致的分解反应方面是有效的,提高(B)结构单元相对于(A)单体单元的比例,则即使减少热稳定剂的量也能够赋予充分的热稳定性。另一方面,如果甲基丙烯酸酯系单体单元(A)的比例相对较多,则在高温环境下的热分解量增加。此处,从抑制热分解的观点出发,也可以增加热稳定剂,但是如果过大量地添加,则导致耐热性的下降,也有时会在成型时产生渗出等问题。
而且,如上所述,为了得到作为成型体所要求的特性,也可以在甲基丙烯酸系树脂组合物中含有热稳定剂。
此时,在本实施方式中,将热稳定剂的含量设为Y(相对于甲基丙烯酸系树脂100质量份的含量(质量份))、将甲基丙烯酸酯系单体单元(A)的含量设为P、将主链具有环结构的结构单元(B)的含量设为Q(都是指相对于甲基丙烯酸系树脂100质量%的含量(质量%)。)时,从抑制在高温条件下的热分解、成型加工性、耐热性的平衡的观点出发,含量Y(质量份)优选为0.053×P/Q-0.4以上,更优选为0.053×P/Q-0.35以上,进一步优选为0.053×P/Q-0.3以上,进一步更优选为0.053×P/Q-0.27以上,更进一步优选为0.053×P/Q-0.25以上。
<连续生产性>
本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物在长期运转下的生产稳定性即连续生产性优异。作为连续生产性的指标,可以使用上述异物的含量、挤出稳定性。挤出稳定性能够通过例如,树脂压力的增加率、制造的颗粒的粒径分布等进行评价。
在本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物的制造方法中,从减少异物的含量的观点出发,如下述所述,能够在挤出机等中合适地使用聚合物过滤器等过滤器。在使用聚合物过滤器的制造方法中,如果长期运转时的挤出机内的树脂压力的增加率大,则由聚合物过滤器暂时捕捉的异物被粉碎,成为微小异物,穿过聚合物过滤器。其结果是,出于除去微小异物的目的,需要减小过滤器径减少挤出机的吐出量、增加过滤器更换频率,连续生产性下降。如果树脂压力的增加率小,则能够防止生成微小异物和聚合物穿过过滤器,能够提高连续生产性。而且,如果树脂压力的增加率小,挤出时的压力、吐出量保持大致恒定,挤出稳定性优异。
树脂压力的增加率能够根据测定树脂压力的间隔变化。例如,从连续生产性的观点出发,以从挤出开始至经过1小时时的树脂压力(P0)为基准,将经过48小时后的树脂压力设为(P)时,树脂压力的增加率优选为10%以下,更优选为8%以下,特别优选为5%以下。该树脂压力的增加率能够根据下述公式算出。
树脂压力的增加率(%)=(P-P0)/P0×100
具体而言,能够通过在下述实施例中记载的方法测定。
另外,通过在聚合物过滤器中也使用皱褶式过滤器,能够进一步减小树脂压力的增加率。
挤出稳定性以及连续生产性也能通过颗粒粒径分布来评价。制造的颗粒的粒径分布窄,即,颗粒尺寸的均匀性高意味着挤出时的压力、吐出量保持恒定,可知挤出稳定性优异。如果挤出稳定性优异,则能够减少挤出条件的经时调整的频率,连续生产性优异。
从挤出稳定性的观点出发,对于颗粒粒径分布而言,例如,不能通过开孔2.36mm(8目)的筛的颗粒的比例优选为97质量%以上,更优选为98质量%以上,进一步优选为99质量%以上。
而且,从将得到的颗粒加工成成型体时的操作性、抑制成型时的银纹、烧焦、气泡等缺陷的观点出发,优选颗粒粒径分布更小,即,颗粒尺寸的均匀性更高。例如,通过开孔3.35mm(6目)尺寸的筛且不通过开孔2.36mm(8目)尺寸的筛的尺寸的颗粒优选为75质量%以上,优选为85质量%以上,更优选为90质量%以上,进一步优选为94质量%以上,更进一步优选为97质量%以上,特别优选为大于97质量%。
此处,颗粒粒径分布(也称作“颗粒粒度分布”)能够通过算出根据例如JISZ8801筛分时残留于筛上的颗粒重量比而进行评价。具体而言,能够通过下述实施例中记载的方法进行测定。
<色调>
本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物由于异物的含量少,因此具有高的白色度。此处,白色度是指JIS-P8123中规定的亨特白色度(W),能够通过下述公式算出。
在导光体等用途中,需要在长光路中也维持高的白色度,在用220mm长光路观测的情况下的白色度(W)优选为40以上,更优选为50以上,进一步优选为60以上。
(甲基丙烯酸系树脂组合物的制造方法)
本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物能够通过对所述甲基丙烯酸系树脂、任意选择地添加的橡胶质聚合物、作为除甲基丙烯酸系树脂以外的树脂的其他树脂、添加剂进行熔融混炼和挤出而制备。以下,更具体地进行说明。
((熔融混炼工序))
作为制造本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物的方法,例如,可举例挤出机、加热辊、捏合机、滚筒混合机、班伯里密炼机等混炼机进行混炼的方法。能够通过合适地使用下述条件进行熔融混炼以及挤出而制造。其中,采用挤出机的熔融混炼和挤出在生产性方面优选。
-挤出机-
在本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物的制造中,例如,能够使用单轴挤出机、同向双轴挤出机、异向双轴挤出机、多轴挤出机等一般的挤出机。其中优选的挤出机是双轴混炼挤出机等混炼效果大的装置。
作为挤出机的螺杆构成的一个实例,可举例具有运送树脂组合物的原料、混炼物的运送部、以及捏合区域或熔融树脂的传送方向相反的螺杆片段(螺旋的卷绕方向相反的螺杆片段)等用于对树脂组合物的原料进行混炼的混炼部的构成。而且,在混炼部的后方也可以进一步具有将树脂组合物的混炼物运送至模具部等的运送部。
混炼温度只要相应于构成甲基丙烯酸系树脂的聚合物、混合的其他树脂的优选加工温度即可,目标为140~300℃的范围,优选为180~280℃的范围。
而且,优选在挤出机中设置用于控制原料的供给量的供给器、用于去除熔融混炼时会产生的挥发性成分的排气口。
使用的供给器为重量式、容量式都是合适的。从供给量的稳定化的观点出发,能够特别合适地使用重量式供给器。
--L/D--
从充分地对热塑性树脂进行可塑化得到良好的混炼状态的观点出发,挤出机的L/D优选为10以上,更优选为15以上,进一步优选为20以上。而且,从抑制因过度进行剪切而导致的树脂组合物中的聚合物的热分解的观点出发,挤出机的L/D优选为100以下,更优选为80以下,进一步优选为60以下。
此处,L是指筒的有效长度,D是指筒的内径。
--原料运送部的缸温度--
期望将挤出机的原料运送部的缸温度设置为低于混炼部的缸温度。
此处,“原料运送部”是指相较于对树脂组合物的原料进行混炼的混炼部更靠近原料供给侧的部分,原料运送部的缸温度是指原料运送部的缸设定温度的平均值。
从抑制由树脂的熔融导致的料斗堵塞的观点、抑制树脂压力的增加提高连续生产性的观点出发,在原料运送部中,紧挨着原料供给料斗的缸温度(以下,也称为“料斗边缸温度”)优选设定为比其他运送部的缸温度低。具体而言,紧挨着原料供给料斗的缸温度优选为比原料运送部的缸温度低5℃以上,更优选为低10℃以上。
--混炼部的缸温度--
从熔融挤出性以及生产性的观点出发,挤出机的混炼部的缸温度优选设定为(树脂组合物的玻璃化转变温度+100℃)以上(树脂组合物的玻璃化转变温度+160℃)以下的范围内,更优选设定为(树脂组合物的玻璃化转变温度+100℃)以上(树脂组合物的玻璃化转变温度+150℃)以下的范围内,进一步优选设定为(树脂组合物的玻璃化转变温度+110℃)以上(树脂组合物的玻璃化转变温度+140℃)以下的范围内。具体的优选温度范围为210℃~280℃,优选为220℃~280℃,特别优选为230℃~280℃。通过使混炼部的缸温度在所述温度范围内,能够得到外观更优异的树脂组合物。
此处,“混炼部”是指具备捏合区域、熔融树脂的运送方向相反的螺杆片段(螺旋的卷绕方向相反的螺杆片段)的部分等将树脂组合物剪断的部分。混炼部的缸温度是指混炼部的缸温度的平均设定温度。
从提高得到的成型体的外观性的观点、抑制树脂压力的增加提高连续生产性的观点出发,混炼部的缸温度优选设定为比原料运送部的缸温度高。具体而言,混炼部的缸温度优选为比原料运送部的缸温度高5℃以上,更优选为高10℃以上。混炼部的缸温度与原料运送部的缸温度的差的上限只要在甲基丙烯酸系树脂组合物的压力不会过高、过低的范围内,就没有特别的限制,优选为40℃以下,更优选为30℃以下。
--混炼物运送部的缸温度--
混炼物运送部的缸温度能够合适地设定,没有特别的限定。例如,能够设置为与混炼部的缸温度相同的温度,也可以设置为与下述模头部的树脂温度相同的温度。
此处,“混炼物运送部”是指将由混炼部混炼的树脂组合物从混炼部运送至模头部的部分,混炼物运送部的缸温度是指混炼物运送部的缸温度的平均设定温度。
--螺杆转速(Ns)--
从抑制在挤出机中的滞留时间的观点出发,挤出机的螺杆转速(Ns)优选为50rpm以上800rpm以下。在使用双轴挤出机的情况下,从混炼性的观点出发,螺杆转速(Ns)更优选为100rpm以上且600rpm以下,进一步优选为150rpm以上且600rpm以下,特别优选为200rpm以上且600rpm以下。
((挤出工序))
合适地使用下述例示的挤出条件对如上所述地进行熔融混炼制备的甲基丙烯酸系树脂组合物进行挤出,从而得到本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物。
--吐出量(Q)--
对于挤出机的吐出量(Q)而言,最适合的量因挤出机的尺寸而异,从抑制挤出机中的滞留时间和生产性的观点出发,优选为10kg/hr以上且1000kg/hr以下。在使用双轴挤出机的情况下,从混炼性、抑制挤出机中的滞留时间、生产性的观点出发,吐出量(Q)更优选为10kg/hr以上且1000kg/hr以下,进一步优选为50kg/hr以上且900kg/hr以下,特别优选为100kg/hr以上且900kg/hr以下,更特别优选为180kg/hr以上至800kg/hr。
--吐出量(Q)/螺杆转速(Ns)--
从色调以及热稳定性的观点出发,挤出机的吐出量(Q)与螺杆转速(Ns)的比(Q/Ns)期望设定在不会使熔融挤出机内的树脂处于缺乏状态下而充分地填充的合适范围内。具体而言,优选为0.1~50kg/(hr·rpm)。在使用双轴挤出机的情况下,Q/Ns更优选为0.1~5kg/(hr·rpm),进一步优选为0.2~2kg/(hr·rpm),特别优选为0.4~1.5kg/(hr·rpm)。
-树脂压力-
包含耐热单元的甲基丙烯酸系树脂组合物与不具有耐热单元的甲基丙烯酸系树脂组合物相比,有容易生成所谓的烧焦异物(碳化物)的倾向。该碳化物在熔融混炼后通过过滤器,从而能够除去。
从挤出稳定性的观点出发,在挤出机内保持一定程度的压力。但是,为了树脂组合物的连续生产而长期以高树脂压力进行运转时,有时由过滤器捕捉的碳化物因压力而被粉碎,成为微细的异物,在树脂组合物中含有。因此,从抑制微细异物的含量的观点出发,优选将树脂压力设为一定范围。
从防止长期运转时被过滤器暂时捕集的烧焦树脂被粉碎通过过滤器的观点出发,树脂压力优选保持在12MPa以下,更优选保持在11MPa以下,进一步优选保持在10MPa以下。在通过挤出机得到颗粒的情况下,从颗粒尺寸的稳定性的观点出发,并且从制膜成片、膜时的厚度精度的观点出发,优选将树脂压力设为2MPa以上,更优选为5MPa以上,进一步优选为6MP以上。
-聚合物过滤器-
作为为了在挤出时除去异物而使用的过滤器,能够使用聚合物过滤器。作为能够使用的聚合物过滤器,例如可举例深度过滤器、皱褶式过滤器、烛式过滤器、袋式过滤器等。从抑制微细异物的含量的观点出发,能够使用最合适的过滤器作为使用的过滤器。其中,皱褶式过滤器能够抑制树脂压力的增加率,能够抑制由过滤器捕捉的异物通过高的树脂压力粉碎成为微细异物,而且也能够抑制由树脂的分解导致的分子量下降,因此优选。
以下,对合适地使用的皱褶式过滤器进行详细的说明。
对于皱褶式过滤器的过滤器元件而言,将加工成皱褶状的过滤材料卷绕于圆筒状的、穿设有多个孔部的支持材料(固定器)的外周,成为圆筒状,具有一端设为封闭部、另一端设为开口部的结构。
过滤器以将上述过滤器元件收纳于规定的外壳(根据情况为多个)的单元的形式使用。过滤器元件的闭塞部配置于外壳内、上游侧。流入过滤器单元内的熔融树脂填充于外壳与过滤材料表面的间隙后,通过过滤材料表面,流入圆筒状的支持体内部,从过滤器元件的开口端流出至过滤器单元外。
该皱褶状的圆筒型过滤器元件与以往的圆筒型过滤器元件相比较,能够增加其每体积的集尘面积。其结果是,能够在维持所需的集尘能力的同时将压力损失抑制得较低,不损害生产性。而且,由于能够减小过滤器元件占有的体积,不仅能够达到减少微小异物的效果,还能够将过滤器装置自身小型化,也能够减少制作成本、设置成本、操作成本等。
对于皱褶式过滤器的过滤材料的材质,没有特别的限定,能够使用通常作为聚合物过滤器的过滤材料的材质使用的材质。例如,可举例由对金属纤维无纺布进行烧结而成的材料构成的材质、由对金属粉末进行烧结而成的材料构成的材质、由金属丝网构成的材质等,其中,优选由对金属纤维无纺布进行烧结而成的材料构成的材质。
皱褶式过滤器的过滤精度优选为1μm以上且25μm以下的范围,更优选为3μm以上且20μm以下,进一步优选为5μm以上且15μm以下。从减少异物的观点出发,过滤精度优选为25μm以下。而且,通过使过滤精度为1μm以上,能够缩短过滤器中的滞留时间,能够防止树脂组合物热劣化,异物增加。
而且,为了防止树脂组合物的热劣化,缩短过滤器中的滞留时间,提高树脂组合物的流量,则在过滤器入口的树脂压力升高,比过滤精度大的异物被粉碎,容易通过过滤材料。为了防止该现象,优选将流量控制为上述压力范围内。
作为皱褶式过滤器,通过使用在一个外壳内容纳有多个过滤器元件的过滤器单元,可以增加过滤面积,减小压力损失。元件的个数优选为3个至7个,更优选为3个至4个。
上述过滤器元件的长度能够根据每小时的树脂处理量合适地选择,优选为300~1200mm的范围,更优选为300~600mm,进一步优选为400~600mm。如果元件长度为300mm以上,则不会过滤面积过小,每小时的树脂处理量不会过小,能够提高生产性,而且能够减小异物的含量。如果元件长度为1200mm以下,则过滤器中的滞留时间不会过长,则能够防止树脂组合物热劣化,防止异物的增加。
-模具-
对于挤出机的模具的孔数,没有特别的限定,能够考虑模具的孔径、树脂组合物的吐出量(Q)以及其他的条件合适地选择。
从挤出稳定性的观点、使得到的颗粒尺寸均匀的观点出发,挤出时的、模具的每一个孔每1小时的甲基丙烯酸系树脂组合物的吐出量(吐出量/(时间·孔数))优选为5kg/(hr·个)以上且30kg/(hr·个)以下。更优选为6.5kg/(hr·个)以上,更优选为8kg/(hr·个)以上,特别优选为10kg/(hr·个)以上,特别优选为大于10kg/(hr·个)。
而且,从抑制挤出时的泄气(Vent up)、抑制树脂压力的观点出发,吐出量/(时间·孔数)更优选为25kg/(hr·个)以下,进一步优选为20kg/(hr·个)以下,特别优选为18kg/(hr·个)以下。
对于模具的孔径而言,选择为设为期望的颗粒尺寸所需的合适尺寸即可,通常能够在φ2.5mm~φ6.5mm的范围内合适地选择。从制造颗粒时的操作性的观点出发,优选为φ2.5mm~φ6mm,更优选为φ2.5mm~φ5mm,特别优选为φ3mm~φ5mm。
如上所述,将吐出量/(时间·孔数)设置为规定的范围,合适地选择模具的孔径,从而能够以优异的连续生产性制造异物的含量少、物理性质以及外观优异的甲基丙烯酸系树脂组合物。
-模具温度-
挤出机的模具温度能够合适地设定,没有特别的限制。例如,可以设为与混炼物运送部的缸温度相同的温度,也可以设为与下述模头部的树脂温度相同的温度。
此处,“模具温度”是指模具的平均设定温度。
-在模头部的甲基丙烯酸系树脂组合物的温度-
在挤出机的模头部的甲基丙烯酸系树脂组合物的温度(以下,也称为树脂温度)优选为[甲基丙烯酸系树脂的玻璃化转变温度(Tg)+100℃]以上,更优选为Tg+110℃以上,进一步优选为Tg+120℃以上,特别优选为Tg+130℃以上。如果是上述树脂温度,则甲基丙烯酸系树脂组合物的分散性变得良好,成型为成型体时表面状态变得良好,外观变得良好。特别是在制造膜状的成型体时,减轻模具条纹,得到外观良好的膜。作为具体的树脂温度,例如为250℃以上,进一步优选为260℃以上,特别优选为270℃以上。而且,从抑制树脂的分解的观点出发,优选设定使树脂温度成为310℃以下的合适的条件。
(颗粒)
本实施方式的颗粒的特征在于,包含所述本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物。
本实施方式的颗粒能够合适地用作作为光学膜等光学构件使用的下述成型体、车载构件、透镜、导光棒等注射成型用途等的原材料。
(颗粒的制造方法)
本实施方式的颗粒能够通过以下方法进行制造:在甲基丙烯酸系树脂组合物的制造的挤出工序中,通过装备于挤出机的、具有多个孔的模具将甲基丙烯酸系树脂组合物挤出,进行造粒。
针对制造的颗粒,可以如上所述地评价颗粒粒度分布。具体而言,颗粒粒度分布可以通过下述实施例所述的方法评价。
(成型体)
本实施方式的成型体的特征在于,含有所述本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物。
本实施方式的成型体能够合适地用作光学膜等光学构件。本实施方式的成型体优选为膜。
从操作性、强度优异的观点出发,以及在将本实施方式的成型体用作光学构件时从光学特性也优异的观点出发,本实施方式的成型体的厚度优选为0.01~1mm。
在将本实施方式的成型体作为膜使用的情况下,可以设为5~200μm的范围内。如果厚度为5μm以上,则在实际使用上能够确保充分的强度,在操作时难以容易地破裂。而且,如果厚度为200μm以下,则在下述位相差(Re、Rth)以及耐折强度中形成良好的平衡。
在用作偏光器保护膜的情况下,本实施方式的成型体的厚度可以设为5~100μm,可以设为10~80μm,也可以设为10~60μm。
在用作透明塑料基板的情况下,本实施方式的成型体的厚度可以设为20~180μm,可以设为20~160μm,也可以设为30~160μm。
以下,对本实施方式的成型体的特性进行记载。
<面内位相差Re>
对于本实施方式的成型体而言,面内方向位相差Re的绝对值优选为30nm以下。其中,此处,面内方向位相差Re是换算成100μm的厚度而求出的值。
面内方向位相差Re的绝对值更优选为20nm以下,进一步优选为15nm以下,特别优选为11nm以下。
通常,面内方向位相差Re的绝对值是表示双折射的大小的指标。本实施方式的成型体相对于现有的树脂(例如,PMMA、PC、三乙酰基纤维素树脂、环状烯烃树脂等)的双折射,充分地小,适合作为光学材料用于在要求低双折射、零双折射的光学构件(例如,光学膜)等用途。
另一方面,面内方向位相差Re的绝对值大于30nm时,意味着折射率各向异性高,有时不能作为光学构件用于要求低双折射、零双折射的用途。而且,为了提高光学构件(例如,膜、片等)的机械强度,有时会进行拉伸加工,但是拉伸加工后的面内方向位相差Re的绝对值大于30nm时,得不到低双折射、零双折射材料。
<厚度方向位相差Rth>
本实施方式的成型体优选为厚度方向位相差Rth的绝对值为30nm以下。其中,此处,厚度方向位相差Rth是换算成100μm的厚度而求出的值。
厚度方向位相差Rth的绝对值更优选为20nm以下,进一步优选为15nm以下,特别优选为11nm以下。
制成光学构件、特别是光学膜时,该厚度方向位相差Rth是与安装有该光学膜的显示装置的视角特性相关的指标。具体而言,厚度方向位相差Rth的绝对值越小,视角特性越良好,由观看的角度导致的显示色的色调变化、对比度的下降越小。
本实施方式的成型体与现有的树脂(例如,PMMA、PC、三乙酰基纤维素树脂、环状烯烃树脂等)相比,具有厚度方向位相差Rth的绝对值非常小的特征。
<光弹性系数>
本实施方式的成型体的光弹性系数CR的绝对值优选为3.0×10-12Pa-1以下,更优选为2.0×10-12Pa-1以下,进一步优选为1.0×10-12Pa-1以下。
关于光弹性系数,在各种文献中有记载(例如,参考《化学总说》,No.39,1998(学会出版中心发行)),通过下述公式(i-a)和(i-b)定义。光弹性系数CR的值越接近零,判断由外力导致的双折射变化越小。
CR=|Δn|/σR (i-a)
|Δn|=nx-ny (i-b)
(式中,分别地,CR表示光弹性系数,σR表示拉伸应力,|Δn|表示双折射的绝对值,nx表示拉伸方向的折射率,ny表示在面内与拉伸方向垂直的方向的折射率。)
本实施方式的成型体的光弹性系数CR与现有的树脂(例如,PMMA、PC、三乙酰基纤维素树脂、环状烯烃树脂等)相比充分小。因此,不会发生起因于外力的(光弹性)双折射,因而难以受到双折射变化。而且,难以发生起因于成型时的残留应力的(光弹性)双折射,在成型体内的双折射分布也小。
以下,对双折射Δn与拉伸倍率S的关系进行记载。
在将本实施方式的成型体作为单轴拉伸膜进行特性评价的情况下,优选在双折射Δn(S)与拉伸倍率S的最小二乘法近似直线关系式(ii-a)中,斜率K的值满足下述公式(ii-b)。
Δn(S)=K×S+C (ii-a)
|K|≤0.30×10-5 (ii-b)
(式中、Δn(S)表示双折射,S表示拉伸倍率,此处,双折射Δn(S)是将作为膜进行测定的值(通过上述式(i-b)求出的值)换算成100μm的厚度而求出的值,C是常数,表示无拉伸时的双折射。)
斜率K的绝对值(|K|)更优选为0.15×10-5以下,进一步优选为0.10×10-5以下。
此处,K的值是通过膜的DSC测定测定玻璃化转变温度(Tg),以(Tg+20)℃的拉伸温度、500mm/分钟的拉伸速度进行单轴拉伸时的值。
通常,已知减小拉伸速度,则双折射的增加量变小。另外,K的值能够通过如下方法算出:例如分别测定将拉伸倍率(S)设为100%、200%、300%进行拉伸而得到的单轴拉伸膜表现出的双折射(Δn(S))的值,做出这些值对拉伸倍率的图,通过最小二乘法近似而算出。而且,拉伸倍率(S)是指将拉伸前的夹具间距设为L0,将拉伸后的夹具间距设为L1,用以下公式表示的值。
S={(L1-L0)/L0}×100(%)
对于膜状或片状的成型体,存在以提高机械强度为目的进行拉伸加工的情况。在所述关系式中,斜率K的值表示双折射(Δn(S))相对于拉伸倍率(S)的变化的大小,K越大意味着双折射对拉伸的变化量越大,K越小意味着双折射对拉伸的变化量越小。
对于本实施方式的成型体而言,斜率K的值与现有的树脂(例如,PMMA、PC、三乙酰基纤维素树脂、环状烯烃树脂等)相比充分小。因此,相对于现有的树脂在拉伸加工时因拉伸取向而双折射增大的特征,本实施方式的成型体具有即使进行拉伸加工双折射也难以增大的特征。
<折射率>
本实施方式的成型体的折射率d复合优选为1.48~1.53的范围。特别是在将得到的膜用作光学膜的情况下,所述折射率d复合更优选为1.48~1.51的范围。折射率d复合只要在该范围内,就能够作为用作液晶电视使用的偏光板材料合适地使用。另外,以往的偏光板材料的折射率,例如,聚乙烯醇树脂的折射率为1.49~1.53,三乙酰基纤维素树脂的折射率为1.49,环状聚烯烃树脂的折射率为1.53。
<透明性>
作为透明性的指标,能够使用全光线透过率。
本实施方式的成型体中的全光线透过率根据用途合适地进行最优化即可,但是在要求透明性的用途中使用的情况下,从视觉识别性的观点出发,100μm的厚度下的全光线透过率优选为80%以上。更优选为85%以上,进一步优选为88%以,特别优选为90%以上。
优选全光线透过率高的情况,但是在实际使用上,即使为94%以下也能够充分地确保的视觉识别性。
全光线透过率能够按照例如ISO13468-1标准进行测定。
本实施方式的成型体也假定用于在屋外的使用、在液晶电视中的使用,根据用途,也可能暴露于紫外线。此时,存在因紫外线而变黄,透明度下降的情况,有时会使用在成型体中添加紫外线吸收剂进行抑止的方法。
在这种情况下,在100μm厚时380nm的光线透过率优选为15%以下,更优选为10%以下,进一步优选为8%以下。
而且,同样地,在100μm厚时280nm的光线透过率优选为15%以下,更优选为10%以下,进一步优选为8%以下。
另外,380nm的光线透过率、280nm的光线透过率能够通过以与全光线透过率的测定相同的方法对波长380nm或波长280nm的光线进行测定而求出。
<成型加工性>
成型加工性能够通过例如对膜卷绕用的辊的贴附的难度等进行评价。
<外观性>
外观性能够通过例如制作的膜中气泡的有无、有无条纹不均、或者在80℃条件下干燥24小时后进行注射成型的试验片有无银纹等进行评价。例如,对于膜中有无气泡,具体而言,能够通过下述实施例所述的方法进行评价。
(成型体的制造方法)
本实施方式的成型体能够通过使用本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物进行成型而制造。
作为成型体的制造方法,能够使用注射成型、片状成型、吹塑成型、注射吹塑成型、吹胀成型、T模成型、压制成型、挤出成型、发泡成型、铸塑成型等公知的方法,也可以使用压空成型、真空成型等二次加工成型法。
而且,也可以举出使用加热辊、捏合机、班伯里密炼机、挤出机等混炼机,对甲基丙烯酸系树脂(组合物)进行混炼制造后,冷却,粉碎,进一步通过传递成型、注射成型、压缩成型等进行成型的方法作为成型体的制造方法的一个实例。
上述成型后的成型体(例如,膜)也可以通过公知的方法进行拉伸。
成型体可以沿机械上的流动方向(MD方向)向纵向单轴拉伸,也可以沿与机械上的流动方向正交的方向(TD方向)向横向单轴拉伸,而且,可以通过辊拉伸与拉幅机拉伸的逐次双轴拉伸、采用拉幅机拉伸的同时双轴拉伸、采用管膜拉伸(tubular draw)的双轴拉伸、吹胀拉伸、拉幅机法逐次双轴拉伸等进行拉伸,从而进行双轴拉伸。通过进行拉伸,能够提高成型体(例如,膜)的强度。
特别地,对拉幅机法逐次双轴拉伸进行记载,在所述方法中,例如,向单轴或双轴挤出机供给原料树脂,进行熔融混炼,然后将由T模挤出的片引导到铸塑辊上,进行固化。接下来,将挤出的片导入辊式纵向拉伸机,沿机械上的流动方向(MD方向)拉伸后,将纵向拉伸片导入至拉幅机式横向拉伸机,在与机械上的流动方向正交的方向(TD方向)上进行拉伸。根据该拉幅机法逐次双轴拉伸,能够容易地控制拉伸倍率,能够得到MD方向以及TD方向取向平衡的成型体。
最终的拉伸倍率能够根据得到的成型/拉伸体的热收缩率进行判断。拉伸倍率在至少任一方向上优选为0.1~400%,更优选为10~400%,进一步优选为50~350%。在低于下限的情况下,耐折强度有不足的倾向,在大于上限的情况下,在制成成型体的膜制作过程中频发破裂、断裂,有不能连续地稳定制作膜的倾向。通过设计为该范围,能够得到出于双折射、耐热性、强度的观点优选的拉伸成型体。
拉伸温度优选为Tg-30℃~Tg+50℃。此处,Tg(玻璃化转变温度)是针对构成成型体的树脂组合物。在得到的成型体中,为了得到良好的表面性,拉伸温度的下限优选为(Tg-20℃)以上,更优选为(Tg-10℃)以上,进一步优选为Tg以上,特别优选为(Tg+5℃)以上,更特别优选为(Tg+7℃)以上。而且,拉伸温度的上限优选为Tg+45℃以下,进一步优选为(Tg+40℃)以下。
另外,在将本实施方式的成型体用作光学膜的情况下,为了使其光学各项同性、机械特性稳定,优选在拉伸处理后进行热处理(退火)等。热处理的条件可以合适地选择为与对公知拉伸膜进行的热处理的条件相同,没有特别的限定。
此处,在将本实施方式的成型体用作光学膜的情况下,能够合适地使用下述方法,即:使用多层模具将作为目的的膜和与该膜非粘着性的树脂,进行共挤出,然后除去非粘着性的树脂层,仅得到作为目的的膜。
该方法从下述(a)~(c)的观点出发是优选的。
(a)采用非粘着性的树脂层的绝热效果和膜强度提高的效果,能够提高制膜稳定性的观点。
(b)具有在制膜时防止空气中的尘垢、浮游物、垃圾、添加剂等气化物、其他异物附着于膜的效果的观点。
(c)具有防止制膜后的操作时损伤膜表面、以及防止垃圾等异物附着的效果的观点。
即使仅将非粘着性的树脂使用于丙烯酸系热塑性树脂的单侧,进行共挤出,也能够得到上述(a)~(c)的效果,但是用非粘着性的树脂夹持丙烯酸系热塑性树脂的两侧进行共挤出的情况能够得到更高的效果。
如果用多层模具进行共挤出的非粘着性的树脂的溶解度参数的值与构成膜的树脂的溶解度参数的值相近,则两树脂的相容性变得良好,在混合时有容易混合的倾向,在制膜时进行共挤出时接触的树脂层彼此有容易接合的倾向。由此,在选择非粘着性的树脂的情况下,优选选择与构成膜的树脂的极性不同,溶解度参数的值的差大的树脂。
而且,进行共挤出时,如果接触的两种的树脂彼此的温度、粘度有很大的不同,则在接触的树脂的界面引起层间的混乱,有不能得到透明性良好的膜的倾向。由此,对于作为膜的主要成分的丙烯酸系热塑性树脂,选择非粘着性的树脂时,优选选择在与模具内的丙烯酸系热塑性树脂的温度接近的温度条件下具有与丙烯酸系热塑性树脂的粘度相近的粘度的树脂。
作为非粘着性的树脂,只要满足上述条件,就能够使用多种多样的热塑性树脂,优选的树脂可举例聚烯烃系树脂、苯乙烯系树脂、尼龙系树脂、氟含有树脂,更优选为聚烯烃系树脂,特别优选为聚丙烯系树脂。
本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物能够合适地用作光学膜等光学构件等的各种成型体的材料。
作为成型体的用途,例如,可举例家庭用品、OA设备、AV设备、电池电子装备用、照明设备、尾灯、仪表罩、前照灯、导光棒、透镜等车辆用构件用途、外壳用途、代替卫生陶器等卫生用途、在液晶显示器、等离子显示器、有机EL显示器、场致发射显示器、背投电视等显示器中使用的导光板、扩散板、偏光板保护膜、1/4波长板、1/2波长板、视角控制膜、液晶光学补偿膜等的位相差膜、显示器前面板、显示器基板、透镜、触摸面板等,而且,能够合适地用于在太阳电池中使用的透明基板等。此外,在光通信系统、光更换系统、光测量系统的领域中,也能够用于波导、透镜、光纤、光纤的被覆材料、LED的透镜、透镜盖等。而且,也可以用作其他树脂的改性材料。
对于使用本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物的膜等各种成型体,能够进一步进行,例如,防反射处理、透明导电处理、电磁波屏蔽处理、气体阻隔处理等表面功能化处理。
[实施例]
以下,举出具体的实施例和比较例进行说明,但本发明不限定于这些示例。
[原料]
在下述实施例和比较例中使用的原料如下所示。
[[构成甲基丙烯酸系树脂的单体]]
■甲基丙烯酸甲酯(MMA)
旭化成(株)社公司制造(作为阻聚剂,添加了2.5ppm的中外贸易(株)社公司制造的2,4-二甲基-6-叔丁基苯酚(2,4-di-methyl-6-tert-butylphenol))
■N-苯基马来酰亚胺(N-PMI):株式会社日本触媒公司制造
■N-环己基马来酰亚胺(N-CMI):株式会社日本触媒公司制造
■2-(羟基甲基)丙烯酸甲酯(MHMA):康贝高(Combi Bloks)公司制造
[[有机溶剂]]
■间二甲苯:三井化学株式会社制造
■甲苯
[[其他]]
■正辛基硫醇(n-octylmercaptan,NOM):日油(株)公司制造,作为链转移剂使用。
■Perhexa C-75(EB):日油株式会社制造,纯度75%(加入乙苯25%),作为聚合引发剂使用。
■磷酸硬脂基酯/磷酸二硬脂基酯混合物:堺化学制造,Phoslex A-18,作为环化缩合的催化剂使用。
[[添加剂]]
■ADK STABPEP-36:株式会社ADEKA公司制造,作为磷系抗氧化剂使用。
■Irganox1010:BASF公司制造,作为受阻酚系抗氧化剂使用。
■Irgafos 168:BASF公司制造,作为磷系抗氧化剂使用。
以下,对甲基丙烯酸系树脂以及甲基丙烯酸系树脂组合物的特性的测定方法进行记载。
(I.甲基丙烯酸系树脂的重均分子量的测定)
通过下述装置和条件对在下述制造例中制造的、用于制造下述实施例和比较例中的甲基丙烯酸系树脂组合物的甲基丙烯酸系树脂的重均分子量(Mw)进行测定。
■测定装置:东曹株式会社(东ソー株式会社)制造,凝胶渗透色谱仪(HLC-8320GPC)
■测定条件:
柱:TSKguardcolumn SuperH-H 1根、TSKgel SuperHM-M 2根、TSKgel SuperH25001根按顺序串联使用。在本柱中,高分子量洗脱快,低分子量洗脱慢。
展开溶剂:四氢呋喃,流速;0.6mL/分钟,作为内标,添加0.1g/L的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)。
检测器:RI(示差折光)检测器。
检测灵敏度:3.0mV/分钟。
柱温度:40℃。
样品:0.02g的甲基丙烯酸系树脂的20mL四氢呋喃溶液。
注入量:10μL。
校正曲线用标准样品:使用单分散的重量峰值分子量已知的、分子量不同的、以下10种的聚甲基丙烯酸甲酯(聚合物实验室(Polymer Laboratories)制造,PMMACalibration Kit M-M-10(产品型号))。
重量峰值分子量(Mp)
在上述条件下,测定相对于甲基丙烯酸系树脂的洗脱时间的RI检测强度。
基于GPC洗脱曲线中的区域面积和三次近似式的校正曲线,求出甲基丙烯酸系树脂的重均分子量(Mw)。
(II.单体单元的组成的测定)
对在下述制造例中制造的甲基丙烯酸系树脂,实施NMR和FT-IR测定,确认了单体单元和结构单元的组成。
NMR:日本电子株式会社制造,JNM-ECA500。
FT-IR:使用日本分光社公司制造,IR-410,ATR法(Dura Scope(金刚石衰减全反射技术)(ATR结晶:金刚石/ZnSe),分辨率:4cm-1)。
(III.玻璃化转变温度的测定)
针对下述制造例中制造的甲基丙烯酸系树脂,使用热分析装置(Perkin Elmer公司制造,Diamond DSC(功率补偿型差示扫描量热仪)),按照ASTM-D-3418进行测定,通过中点法算出玻璃化转变温度(℃)。
以下,对甲基丙烯酸系树脂组合物、颗粒、以及膜的特性的评价方法进行记载。
<1.重均分子量>
与上述甲基丙烯酸系树脂的重均分子量的测定方法同样地进行操作,求出下述实施例和比较例的甲基丙烯酸系树脂组合物的重均分子量。将结果表示于表1。
<2.玻璃化转变温度的测定>
与上述甲基丙烯酸系树脂的玻璃化转变温度的测定方法同样地进行操作,求出下述实施例和比较例的甲基丙烯酸系树脂组合物的玻璃化转变温度。将结果表示于表1。
<3.异物数的含量>
在对下述实施例和比较例的甲基丙烯酸系树脂组合物的颗粒造粒5吨后,采取颗粒样品,通过下述测定机器和测定条件测定1克颗粒中包含的粒径10μm以上且小于20μm的异物数和粒径20μm以上的异物数。
测定机器:德国PAMAS公司制造,液体用粒子计数器SVSS-C。
传感器参数:型号HCB-LD-50/50(粒径范围1.0~450μm)。
样品流量:10mL/min。
样品容量:10mL。
参考容量:10mL。
样品浓度:0.05g/mL。
样品制备:将颗粒12.5g溶解于氯仿250mL。
重复次数:2次(删除第一次的数据,采用第二次和第三次的数据的平均值)。
根据下述评价标准评价异物数的测定结果。将评价结果表示于表1。
(评价标准)
〇:1克颗粒中包含的异物数为50个以下。
△:1克颗粒中包含的异物数为大于50个且100个以下。
×:1克颗粒中包含的异物数大于100个。
<4.热稳定性评价>
(4-a)280℃条件下保持0.5小时时的重量减少比例(空气环境)
对在下述实施例和比较例中得到的甲基丙烯酸系树脂组合物通过下述设定条件进行重量测定,算出在约280℃条件下保持30分钟时的重量减少比例(%)。将评价结果表示于表1。
测定装置:差动型差示热天平,Thermo plus EVO II TG8120(理学股份有限公司(株式会社リガク)制造)。
样品量:约10mg。
测定环境:空气(100mL/分钟)。
测定条件:在50℃条件下保持2分钟,以20℃/分钟升温至200℃,以10℃/分钟升温至250℃,以10℃/分钟升温至设定温度275℃,在275℃条件下保持30分钟,算出从保持开始经过30分钟后的重量减少比例(%)。另外,将设定温度设为275℃时的测定温度为约280℃。
(4-b)在280℃条件下1小时保持时的重量减少比例(氮气环境)
对在下述实施例和比较例中得到的甲基丙烯酸系树脂组合物,以下述设定条件进行重量测定,算出在约280℃条件下保持60分钟时的重量减少比例(%)。将评价结果表示于表1。
测定装置:差动型差示热天平,Thermo plus EVO II TG8120(理学股份有限公司(株式会社リガク)制造)。
样品量:约10mg。
测定环境:氮(100mL/分钟)。
测定条件:在50℃条件下保持2分钟,以20℃/分钟升温至200℃,以10℃/分钟升温至250℃,以10℃/分钟升温至设定温度275℃,在275℃条件下保持60分钟,算出从保持开始经过60分钟后的重量减少比例(%)。另外,将设定温度设为275℃时的测定温度为约280℃。
<5.连续生产性>
(5-a)挤出稳定性(48小时后压力增加率)
分别测定在下述实施例和比较例中用挤出机制造甲基丙烯酸系树脂组合物时的、挤出开始后1小时后和48小时后的压力,算出压力增加率。根据下述评价标准对算出的压力增加率进行评价。将评价结果表示于表1。
(评价标准)
◎:压力增加率为5%以下。
○:压力增加率大于5%且8%以下。
△:压力增加率大于8%且小于10%。
×:压力增加率为10%以上。
(5-b)颗粒粒径分布(8目残留颗粒的重量比例)
使用电动式振动筛分机以下述设定条件进行颗粒的筛分。筛使用按照JISZ 8801的Tokyo Screen制造的标准筛。筛设置为从上部依次为开孔大的筛至开孔小的筛,在最下部使用接盘。
将开孔2.36mm的筛上残留的重量除以提供于测定的重量,算出在2.36mm筛残留的颗粒重量比例(%),评价颗粒粒径分布。将评价结果表示于表1。
使用机器:电动式振动筛分机。
制造商:三田村理研工业(株)。
机型名:SIEVE SHAKER。
振动力刻度(0~100):60。
振动时间:10分钟。
筛段数:5段。
使用筛开孔:3.35mm(6目)、2.36mm(8目)、1.70mm(10目)、1.18mm(14目)、接盘。
测定量:约100g。
<6.色调:白色度>
通过注射成型机(EC-100SX,东芝机械株式会社制造)以成型温度280℃、模具温度60℃的条件将下述实施例和比较例中得到的甲基丙烯酸系树脂组合物成型为厚3mm×宽20mm×长220mm的试验片。对试验片,将废弃了从树脂切换至注射20次的部分后的注射4次的部分提供于测定。
使用日本电色工业株式会社制造的色差计TC-8600A,重叠使用4片试验片,按照JIS-P8123测定220mm长度方向的白色度W。根据下述评价标准评价白色度W的测定结果。将评价结果表示于表1。
(评价标准)
◎:白色度W为50以上。
○:白色度W为40以上且小于50。
×:白色度W小于40。
<7.外观性:膜中的气泡数>
使用在下述实施例和比较例中得到的甲基丙烯酸系树脂组合物,用挤出机(塑料工学研究所(プラスチック工学研究所)制造,φ32mm单轴挤出机)(L/D=3,排气口数:一个)以设定温度:290℃、辊温度:(玻璃化转变温度-10℃)的条件,制造约100μm厚、约12cm宽的膜。通过事先设定为105℃的烘箱对使用的树脂以及树脂组合物进行干燥24小时。
从温度稳定开始经过约5分钟后,将制造的膜切取为各约20cm合计10片。然后,使用光学显微镜对各膜的表面进行观察,对各膜的每100cm2中包含的长径为100μm以上的气泡的个数进行计数,算出所述个数的10片的平均值。将评价结果表示于表1。
以下,对甲基丙烯酸系树脂的制造例进行记载。
[制造例1]
在具备设置有桨状翼的搅拌装置、温度传感器、冷却管、氮导入管的1.25m3的反应釜中投料432.3kg的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、33.0kg的N-苯基马来酰亚胺(N-PMI)、84.7kg的N-环己基马来酰亚胺(N-CMI)、450.0kg的间二甲苯、以及正辛基硫醇0.28kg,使其溶解,制备原料溶液。对其通入氮,一边搅拌一边升温至125℃。
另外,制备混合0.23kg的Perhexa C-75和1.82kg的间二甲苯而成的引发剂供液。
原料溶液达到127℃时,按照(1)~(6)程序开始引发剂供液(聚合引发剂混合液)的供给(添加)。
(1)0.0~0.5小时:供给速度1.00kg/小时。
(2)0.5~1.0小时:供给速度0.50kg/小时。
(3)1.0~2.0小时:供给速度0.42kg/小时。
(4)2.0~3.0小时:供给速度0.35kg/小时。
(5)3.0~4.0小时:供给速度0.14kg/小时。
(6)4.0~7.0小时:供给速度0.13kg/小时。
合计用7小时供给引发剂(B小时=7小时),进一步继续反应1小时,从开始添加引发剂时开始8小时后进行聚合反应。
在聚合反应中,内温控制为127±2℃。测定得到的聚合液的聚合转化率,结果为MMA单元:93.7质量%、N-PMI单元:95.5质量%、N-CMI单元:91.2质量%。总计,聚合转化率为93%。
使用带四个前排气口、一个后排气口的φ42mm脱挥挤出机,通过以140rpm、树脂量换算为10kg/小时的条件对上述得到的聚合液进行脱挥处理,得到树脂颗粒。
得到的颗粒的重均分子量为15万,玻璃化转变温度为135℃。
而且,通过NMR求出的组成为MMA单元:79质量%、N-PMI单元:6质量%、N-CMI单元:15质量%。
[制造例2]
在具有安装有桨状翼的搅拌装置、温度传感器、冷却管、氮导入管的200L的反应釜中,加入41.0kg的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、10.0kg的2-(羟基甲基)丙烯酸甲酯(Combi Bloks公司制造)、50.0kg的甲苯,制备原料溶液。一边对其通入氮,一边搅拌,将液体温度升温至107℃。
另外,制备混合了0.05kg的Perhexa C-75和0.36kg的甲苯的引发剂供液。
原料溶液温度到达107℃时,按照(1)~(4)的程序开始引发剂供液的供给。
(1)0.0~0.5小时:供给速度0.20kg/小时。
(2)0.5~1.0小时:供给速度0.10kg/小时。
(3)1.0~3.0小时:供给速度0.075kg/小时。
(4)3.0~7.0小时:供给速度0.028kg/小时。
合计用7小时供给引发剂(B小时=7小时)后,进一步反应1小时,用合计8小时完成聚合反应。
在聚合反应中,内温控制为107±2℃。在得到的聚合物溶液中加入51g的磷酸硬脂基酯/磷酸二硬脂基酯混合物,在回流下(约90~110℃)进行5小时的环化缩合反应。
使用带四个前排气口、一个后排气口的φ42mm双轴脱挥挤出机,通过以140rpm、树脂量换算为10kg/小时的条件对上述得到的聚合液进行环化缩合反应和脱挥处理,得到树脂颗粒。得到的树脂的组成为MMA单元:82质量%、内酯环结构单元:17质量%、MHMA单元:1质量%,重均分子量为13万,玻璃化转变温度为129℃。
使用通过所述各制造例制造的甲基丙烯酸系树脂,制造甲基丙烯酸系树脂组合物和膜。
(实施例1)
对制造例1中得到的树脂100质量份混合PEP-36:0.1质量份以及Irganox1010:0.1质量份,通过东芝机械株式会社制造的带排气口的(3处)螺杆径Φ48mm双轴挤出机TEM-48SS(L/D=32)以吐出量:180kg/小时、螺杆转速:300rpm的条件进行熔融混炼,通过安装于挤出机的富士过滤器公司(富士フィルター社)制造的皱褶式过滤器(元件数量:4根,元件直径:φ60mm×500mm,过滤精度:15μm)除去异物,通过16孔模具(模具温度:260℃)进行挤出,得到颗粒状的甲基丙烯酸系树脂组合物(以下,称为树脂组合物颗粒)。另外,用树脂温度计测定从模具的孔输出的树脂的温度,作为树脂温度,表示于表1(树脂温度:280℃)。
使用如此地得到的树脂组合物颗粒、以及用该树脂组合物颗粒成型的膜,进行上述物理性质评价。
将甲基丙烯酸系树脂以及添加剂的配合量、熔融混炼、挤出等的详细条件以及评价结果表示于表1。
(实施例2~5、比较例1~6)
使用表1所述的树脂以及添加剂、熔融混炼、挤出等的条件,与实施例1同样地进行操作,得到树脂组合物颗粒和膜,实施上述物理性质评价。将评价结果表示于表1。
另外,如表1所示,在比较例2和3中不使用聚合物过滤器,在比较例4~6中,使用叶盘过滤器(富士过滤器公司(富士フィルター社)制造,元件数量:40片,元件直径:8.8英寸,过滤精度:15μm)代替上述皱褶式过滤器。
如表1所示,可知包含本申请中特定的甲基丙烯酸系树脂、玻璃化转变温度在规定的范围内、使用皱褶式过滤器以合适的熔融挤出条件制造的实施例的甲基丙烯酸系树脂组合物,粒径10μm以上且小于20μm的微小异物的含量非常少,而且粒径20μm以上的比较大的异物的含量也非常少,连续生产性优异,热稳定性、色调等物理性质以及外观也优异。而且,还可知通过使用皱褶式过滤器,能够抑制树脂的分解,能够防止重均分子量的下降。
工业实用性
本发明能够提供一种,连续生产性优异、且异物的含量少、能够制造物理性质和外观优异的成型体的甲基丙烯酸系树脂组合物、该甲基丙烯酸系树脂组合物的制造方法、以及包含该甲基丙烯酸系树脂组合物的颗粒和成型体。
本发明在家庭用品、OA设备、AV设备、电池电子装备、照明设备、尾灯、仪表罩、前照灯、导光棒、透镜等车辆用构件用途,外壳用途,代替卫生陶器等卫生用途,在液晶显示器、等离子显示器、有机EL显示器、场致发射显示器、背投电视等显示器中使用的导光板、扩散板、偏光板保护膜、1/4波长板、1/2波长板、视角控制膜、液晶光学补偿膜等的位相差膜,在显示器前面板、显示器基板、透镜、触摸面板等的透明基板、装饰膜等,在太阳能电池中使用的透明基板,在光通信系统、光更换系统、光测量系统的领域中,能用作波导、透镜、光纤、光纤的被覆材料、LED的透镜、透镜盖等,在工业上具有实用性。

Claims (18)

1.一种甲基丙烯酸系树脂组合物,其特征在于,
其包含含有甲基丙烯酸酯单体单元(A)50质量%以上并且主链具有环结构的甲基丙烯酸系树脂,
并且玻璃化转变温度是110~160℃,
使用粒子计数器进行测定时,每1g含有粒径为10μm以上且小于20μm的异物100个以下。
2.如权利要求1所述的甲基丙烯酸系树脂组合物,其中,通过热重量测定法进行测定的在空气中以280℃加热0.5小时时的重量减少比例是20%以下。
3.如权利要求1或2所述的甲基丙烯酸系树脂组合物,其中,通过热重量测定法进行测定的在氮气环境中以280℃加热1小时时的重量减少比例是5%以下。
4.如权利要求1~3中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂组合物,其中,使用设定温度为290℃的挤出机进行制膜而得到的膜的、每100cm2包含的长径为100μm以上的气泡的个数是小于5个。
5.如权利要求1~4中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂组合物,其中,其包含所述甲基丙烯酸系树脂95质量%以上。
6.如权利要求1~5中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂组合物,其中,相对于所述甲基丙烯酸系树脂100质量份,包含受阻酚系抗氧化剂0.01~2质量份,并且包含磷系抗氧化剂和硫系抗氧化剂合计0.01~2质量份。
7.如权利要求1~6中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂组合物,其中,所述甲基丙烯酸系树脂的玻璃化转变温度是110℃以上且160℃以下。
8.如权利要求1~7中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂组合物,其中,所述甲基丙烯酸系树脂包含所述(A)单体单元:50~97质量%、主链具有环结构的结构单元(B):3~30质量%、以及能够与甲基丙烯酸酯单体共聚的其他乙烯系单体单元(C):0~20质量%。
9.如权利要求8所述的甲基丙烯酸系树脂组合物,其中,所述(B)结构单元包含从由马来酰亚胺系结构单元(B-1)、戊二酸酐系结构单元(B-2)、戊二酰亚胺系结构单元(B-3)、以及内酯环结构单元(B-4)组成的组中选出的至少一种结构单元。
10.如权利要求8或9所述的甲基丙烯酸系树脂组合物,其中,所述(C)单体单元包含从由芳香族乙烯系单体单元(C-1)、丙烯酸酯单体单元(C-2)、以及氰化乙烯系单体单元(C-3)组成的组中选出的至少一种单体单元。
11.如权利要求10所述的甲基丙烯酸系树脂组合物,其中,所述(C)单体单元包含从由丙烯酸甲酯单元、丙烯酸乙酯单元、苯乙烯单元、以及丙烯腈单元组成的组中选出的至少一种单体单元。
12.如权利要求1~11中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂组合物,其中,相对于所述甲基丙烯酸系树脂100质量份,包含0.01~5质量份的紫外线吸收剂。
13.一种颗粒,其特征在于,其包含权利要求1~12中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂组合物。
14.一种甲基丙烯酸系树脂组合物的制造方法,其是包含甲基丙烯酸系树脂并且玻璃化转变温度是110~160℃的甲基丙烯酸系树脂组合物的制造方法,该甲基丙烯酸系树脂含有甲基丙烯酸酯单体单元(A)50质量%以上并且主链具有环结构,该甲基丙烯酸系树脂组合物的制造方法的特征在于,
其包含使用具备供给器和排气口的挤出机,从模具中挤出甲基丙烯酸系树脂组合物的工序,
使用所述挤出机挤出时,模具的每1个孔每1小时的甲基丙烯酸系树脂组合物的吐出量是5kg以上且30kg以下,即吐出量/(小时·孔数)是5kg/(hr·个)以上且30kg/(hr·个)以下。
15.一种成型体,其特征在于,其包含权利要求1~12中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂组合物。
16.如权利要求15所述的成型体,其中,其是光学构件。
17.如权利要求15所述的成型体,其中,其是光学膜。
18.如权利要求15所述的成型体,其中,其是车辆用构件。
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