CN107849201B - 嵌段共聚物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供以(甲基)丙烯酸酯作为聚合成分的新型嵌段共聚物和由该嵌段共聚物构成的膜。使新型嵌段共聚物为含有(甲基)丙烯酸酯作为聚合成分、且在主链中具有环结构的嵌段共聚物。
Description
技术领域
本发明涉及含有(甲基)丙烯酸酯作为聚合成分、在主链中具有环结构的嵌段共聚物,含有该嵌段共聚物的树脂组合物,由该树脂组合物形成的膜,具备该膜的偏振片,以及具备该偏振片的图像显示装置。
背景技术
近年来,透明性树脂被广泛用于光学透镜、棱镜、镜子、光盘、光纤、液晶显示器用片和膜、导光板等光学材料。
作为这些光学材料用树脂,以往一直主要使用丙烯酸类树脂。
其中,具有环结构的丙烯酸类树脂由于具有透明性和耐热性而被用于光学膜等。通常具有环结构的丙烯酸类树脂硬且脆,因此,对于如专利文献1那样通过进行双轴拉伸而赋予强度的方法、如专利文献2那样通过引入软成分而赋予强度的方法进行了研究。
但是,在通过双轴拉伸而赋予强度的情况下,存在因拉伸倍率等而产生强度的各向异性的问题。另外,在引入软成分的情况下,难以兼顾强度和透明性,还有进一步改善的余地。
另一方面,近年来,通过活性阴离子聚合、活性自由基聚合研究了以甲基丙烯酸甲酯作为硬成分、以丙烯酸丁酯作为软成分的嵌段聚合物。但是,这样的嵌段聚合物的玻璃化转变温度低,而且软成分的耐热性不充分,因此有改善的余地。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2005-162835号公报
专利文献2:日本特开2007-100044号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的在于提供以(甲基)丙烯酸酯作为聚合成分的新型嵌段共聚物和由该嵌段共聚物构成的膜。
本发明的其他目的在于提供以良好的平衡具有透明性、强度、耐热性的新型嵌段共聚物和由该嵌段共聚物构成的膜。
用于解决课题的手段
本发明人为了解决上述课题反复进行了深入研究,结果发现,通过在具有以甲基丙烯酸酯作为聚合成分的硬成分(硬嵌段、硬质成分)的嵌段共聚物中引入环结构(例如戊二酰亚胺结构),尽管具有软成分(软嵌段、软质成分),也能够令人意外地得到具有高耐热性的新型嵌段聚合物;另外,在这种嵌段共聚物中,尽管引入了环结构,但令人意外的是没有损害透明性;此外,这样的嵌段共聚物即使不需要高度的拉伸处理也具有充分的强度,因此能够高效地兼具强度和透明性(以及耐热性)。
除上述之外,本发明人还如下所述得到了各种新见解,进一步反复进行了深入研究,从而完成了本发明。
即,本发明涉及以下的树脂组合物等。
[1]一种嵌段共聚物,含有(甲基)丙烯酸酯作为聚合成分、且在主链中具有环结构。
[2]如上述[1]所述的嵌段共聚物,其中,具有:含有(甲基)丙烯酸酯作为聚合成分的嵌段(I),和含有(甲基)丙烯酸酯作为聚合成分且具有与嵌段(I)不同的玻璃化转变温度的嵌段(II)。
[3]如上述[2]所述的嵌段共聚物,其中,嵌段(II)的玻璃化转变温度低于嵌段(I)的玻璃化转变温度。
[4]如上述[1]~[3]中任一项所述的嵌段共聚物,其中,具有:含有甲基丙烯酸酯作为聚合成分的嵌段(I),和含有丙烯酸酯作为聚合成分的嵌段(II)。
[5]如上述[2]~[4]中任一项所述的嵌段共聚物,其中,嵌段(II)具有环结构。
[6]如上述[1]~[5]中任一项所述的嵌段共聚物,其中,含有3~20摩尔%的环结构。
[7]如上述[1]~[6]中任一项所述的嵌段共聚物,其中,在40℃以上的温度区域中的玻璃化转变温度为110℃以上。
[8]如上述[1]~[7]中任一项所述的嵌段共聚物,其中,环结构为选自内酯结构、戊二酰亚胺结构、马来酰亚胺结构、戊二酸酐结构和马来酸酐结构中的一种以上。
[9]如上述[1]~[8]中任一项所述的嵌段共聚物,其中,
具有:含有甲基丙烯酸酯作为聚合成分的嵌段(I),和含有丙烯酸酯作为聚合成分的嵌段(II),
嵌段(II)具有环结构。
[10]如上述[1]~[9]中任一项所述的嵌段共聚物,其中,分子量分布为2以下。
[11]如上述[1]~[10]中任一项所述的嵌段共聚物,其中,酸值为10mmol/g以下。
[12]如上述[1]~[11]中任一项所述的嵌段共聚物,其中,
具有:含有甲基丙烯酸酯作为聚合成分的嵌段(I)和含有丙烯酸酯作为聚合成分的嵌段(II),
嵌段(II)具有环结构,
环结构为选自内酯结构、戊二酰亚胺结构、马来酰亚胺结构中的一种以上,
嵌段(II)具有环结构,
分子量分布为1.1~2,
酸值为10mmol/g以下。
[13]一种树脂组合物,含有上述[1]~[12]中任一项所述的嵌段共聚物。
[14]如上述[13]所述的树脂组合物,其中,进一步含有丙烯酸类树脂。
[15]如上述[14]所述的树脂组合物,其中,丙烯酸类树脂具有与上述[1]~[12]中任一项所述的嵌段共聚物相同的骨架。
[16]一种膜,由上述[13]~[15]中任一项所述的树脂组合物形成。
[17]如上述[16]所述的膜,所述膜为光学膜。
[18]如上述[16]或[17]所述的膜,所述膜为偏振器保护膜。
[19]一种偏振片,具备上述[16]~[18]中任一项所述的膜。
[20]一种图像显示装置,具备上述[19]所述的偏振片。
发明效果
本发明中,能够得到在主链中具有环结构、以(甲基)丙烯酸酯作为聚合成分的新型嵌段共聚物。
这种嵌段共聚物的透明性、强度、耐热性等优良,并以良好的平衡具有这些特性。例如,以甲基丙烯酸酯作为聚合成分的嵌段通常形成对高强度有贡献的硬嵌段,在具有这样的硬嵌段的嵌段共聚物的情况下,尽管具有软嵌段(例如以丙烯酸酯作为聚合成分的嵌段),也能够实现比较高的耐热性(玻璃化转变温度)。因此,能够兼具高强度和高耐热性。此外,本发明还优选在包含丙烯酸酯的软嵌段中具有环结构。
另外,这种嵌段共聚物的耐热分解性、耐溶剂性、硬度优良。并且,不易发生塑性变形。另外,或许是由于嵌段共聚物内的折射率差减小,因此透明性优良。特别是在软嵌段中具有环结构的情况下,或许是由于与硬嵌段的折射率差减小,因此透明性优良。
另外,由于具备高强度,因此不需要为了赋予强度而进行高度取向处理(拉伸处理等)。而且,令人意外的是,或许是因为分散性优良,也不会随着环结构的引入而使透明性受损。因此,透明性也优良,能够以良好的平衡实现高透明性和高强度(以及高耐热性)。
此外,本发明的嵌段共聚物的情况下,如上所述不需要高度取向处理就能够实现高强度、高耐热性,因此,能够容易地得到具有所期望的光学特性的膜。例如,由于具备高强度、高耐热性、高透明性,利用本发明的嵌段共聚物,能够高效地形成各向同性膜、低相位差膜。另一方面,或许是因为环结构,可容易地得到各向异性,因此,通过在无损于透明性的范围内进行取向处理(拉伸处理等),也能够形成相位差膜。
此外,本发明的嵌段共聚物通过与其他树脂(例如丙烯酸类树脂、特别是具有与嵌段共聚物相同的骨架的丙烯酸类树脂)混合,能够得到所期望的物性。
因此,本发明的嵌段共聚物也可以作为其他树脂的添加剂(例如,用于提高或改善强度、耐热性和/或耐热分解性的添加剂)使用。
具体实施方式
以下,详细地对本发明进行说明。
本发明的嵌段共聚物为含有(甲基)丙烯酸酯作为聚合成分的嵌段共聚物,其特征在于,具有环结构。
[嵌段共聚物]
嵌段共聚物通常至少具有含有(甲基)丙烯酸酯作为聚合成分的嵌段[称为嵌段(I)]和与嵌段(I)不同的嵌段[称为嵌段(II)]。
需要说明的是,嵌段(II)通常具有与嵌段(I)不同的玻璃化转变温度。
嵌段共聚物只要具有嵌段(I)和嵌段(II),则嵌段数没有特别限定,例如可以为二嵌段物至十嵌段物等多嵌段物。
代表性的嵌段共聚物包括(I)-(II)所表示的二嵌段物、(I)-(II)-(I)或(II)-(I)-(II)所表示的三嵌段物、四嵌段物[例如(I)-(II)-(I)-(II)、(II)-(I)-(II)-(I)等]、五嵌段物[例如(I)-(II)-(I)-(II)-(I)、(II)-(I)-(II)-(I)-(II)等]等。
在此,位于聚嵌段物的两端的(I)或(II)的分子量、组成等可以相同,也可以相互不同。
本发明的嵌段共聚物的分子链形态没有特别限定,例如可以为线状、支链状、放射状等中的任意一种。该嵌段共聚物的结构根据含有嵌段共聚物的树脂组合物的加工特性、机械特性等所需特性而分别使用。
嵌段共聚物只要含有(甲基)丙烯酸酯作为聚合成分,则没有特别限定,但通常多数情况下具有以甲基丙烯酸酯为聚合成分的嵌段。
嵌段(I)优选聚合成分主要[嵌段(I)的全部聚合成分中的例如50~100摩尔%、优选70~95摩尔%]为甲基丙烯酸酯。
代表性的嵌段共聚物为具有含有甲基丙烯酸酯作为聚合成分的嵌段(I)和含有丙烯酸酯作为聚合成分的嵌段(II)的嵌段共聚物[以下有时称为嵌段共聚物(A)]。
这样的嵌段共聚物中,多数情况下嵌段(I)形成硬成分(硬质成分)、嵌段(II)形成软成分(软质成分)。
以下,对嵌段共聚物(A)进行详细说明。
(嵌段共聚物(A))
作为用于形成聚合物嵌段(I)的甲基丙烯酸酯,可以列举例如脂肪族甲基丙烯酸酯[例如甲基丙烯酸烷基酯(例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸异戊酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸庚酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十五烷基酯、甲基丙烯酸十六烷基酯、甲基丙烯酸十七烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯等甲基丙烯酸C1-18烷基酯,优选甲基丙烯酸C1-12烷基酯)等]、脂环族甲基丙烯酸酯[例如甲基丙烯酸环烷基酯(例如甲基丙烯酸环丙酯、甲基丙烯酸环丁酯、甲基丙烯酸环戊酯、甲基丙烯酸环己酯等甲基丙烯酸C3-20环烷基酯,优选甲基丙烯酸C3-12环烷基酯)、桥环式甲基丙烯酸酯(例如甲基丙烯酸异冰片酯等)等]、芳香族甲基丙烯酸酯[例如甲基丙烯酸芳基酯(例如甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸邻甲苯酯、甲基丙烯酸间甲苯酯、甲基丙烯酸对甲苯酯、甲基丙烯酸2,3-二甲苯酯、甲基丙烯酸2,4-二甲苯酯、甲基丙烯酸2,5-二甲苯酯、甲基丙烯酸2,6-二甲苯酯、甲基丙烯酸3,4-二甲苯酯、甲基丙烯酸3,5-二甲苯酯、甲基丙烯酸1-萘酯、甲基丙烯酸2-萘酯、甲基丙烯酸联萘酯、甲基丙烯酸蒽酯等甲基丙烯酸C6-20芳基酯,优选甲基丙烯酸C6-10芳基酯)、甲基丙烯酸芳烷基酯(例如甲基丙烯酸苄酯等甲基丙烯酸C6-10芳基C1-4烷基酯)、甲基丙烯酸苯氧基烷基酯(例如甲基丙烯酸苯氧基乙酯等甲基丙烯酸苯氧基C1-4烷基酯)等]等。
另外,甲基丙烯酸酯可以具有羟基、烷氧基、缩水甘油基等取代基。作为这样的甲基丙烯酸酯,可以列举例如具有羟基的甲基丙烯酸酯[例如甲基丙烯酸羟基烷基酯(例如甲基丙烯酸2-羟基乙酯等甲基丙烯酸羟基C1-12烷基酯)等]、具有烷氧基的甲基丙烯酸酯[例如甲基丙烯酸烷氧基烷基酯(例如甲基丙烯酸2-甲氧基乙酯等甲基丙烯酸C1-12烷氧基C1-12烷基酯等)]、具有缩水甘油基的甲基丙烯酸酯(例如甲基丙烯酸缩水甘油酯等)等。
聚合物嵌段(I)可以由这些甲基丙烯酸酯中的一种构成,也可以由两种以上构成。
其中,从提高透明性、耐热性等的观点出发,优选甲基丙烯酸烷基酯,更优选甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯等甲基丙烯酸C1-18烷基酯,进一步优选甲基丙烯酸甲酯。
特别地,嵌段(I)中,甲基丙烯酸酯中的甲基丙烯酸烷基酯(特别是甲基丙烯酸甲酯)的含有比例例如为50~100摩尔%、优选为70~100摩尔%、更优选为80~100摩尔%。
另外,只要不妨碍本发明的目的和效果,聚合物嵌段(I)也可以含有一种或两种以上的甲基丙烯酸酯以外的其他聚合性单体作为共聚成分。
作为上述其他聚合性单体,可以列举例如下述丙烯酸酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、乙烯基化合物[例如芳香族乙烯基化合物(例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯等)、乙烯基酯(例如乙酸乙烯基酯等)、α,β-不饱和腈(例如丙烯腈、甲基丙烯腈等)、烯烃(例如乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯、1-辛烯等C2-10烯烃)]、2-(羟甲基)丙烯酸酯等。
另外,其他聚合性单体可以含有含酰胺基的乙烯基类单体[例如(甲基)丙烯酰胺、N-取代(甲基)丙烯酰胺(例如N-甲基(甲基)丙烯酰胺等N-烷基(甲基)丙烯酰胺;N-环己基(甲基)丙烯酰胺等N-环烷基(甲基)丙烯酰胺;N-苯基(甲基)丙烯酰胺等N-芳基(甲基)丙烯酰胺;N-苄基(甲基)丙烯酰胺等N-芳烷基(甲基)丙烯酰胺;N-氯苯基(甲基)丙烯酰胺等N-氯芳基(甲基)丙烯酰胺;N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺等)等]。含酰胺基的乙烯基类单体可以单独使用或组合两种以上。
作为2-(羟甲基)丙烯酸酯,例如为2-(羟甲基)丙烯酸乙酯等,可以被烃基等取代基[例如脂肪族基团(例如,C1-20烷基、C2-20不饱和脂肪族烃基等)、芳香族基团(例如C6-20芳香族烃基等)等]进行取代。
需要说明的是,2-(羟甲基)丙烯酸甲酯也可以是在向嵌段共聚物中引入内酯环结构时残留的单元。
其中,作为其他聚合性单体,特别是可以优选含有芳香族乙烯基化合物。
另外,本发明的嵌段共聚物(例如具有环状酸酐结构作为环结构的嵌段共聚物)优选实质上不含有含酰胺基的乙烯基类单体(或来自于含酰胺基的乙烯基单体的单元)。通过实质上不含上述单体,能够高效地抑制由于含酰胺基的乙烯基类单体的酰胺基与其他聚合物所含的酯基反应发生分子间交联而产生的不良影响(鱼眼(フィッシュアイ)等)等。
上述其他聚合性单体可以以少量、例如嵌段(I)的全部聚合成分中的优选20质量%以下(例如1~20质量%)、更优选10质量%以下(例如1~10质量%)含有而作为嵌段(I)的共聚成分。
特别地,如上所述,其他聚合性单体优选实质上不含有含酰胺基的乙烯基类单体,但即使在含有含酰胺基的乙烯基类单体的情况下,相对于构成嵌段共聚物的环结构100重量份,例如可以为0.1重量份以下、优选为0.05重量份以下、进一步优选为0.01重量份以下。
本发明的嵌段共聚物中的嵌段(II)优选聚合成分主要[嵌段(II)的全部聚合成分中的例如50~100摩尔%、优选70~95摩尔%的]为丙烯酸酯。
作为用于形成聚合物嵌段(II)的丙烯酸酯,可以列举例如脂肪族丙烯酸酯[例如丙烯酸烷基酯(例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸庚酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十五烷基酯、丙烯酸十六烷基酯、丙烯酸十七烷基酯、丙烯酸十八烷基酯等的丙烯酸C1-18烷基酯,优选丙烯酸C1-12烷基酯等)]、脂环族丙烯酸酯[例如丙烯酸环烷基酯(例如丙烯酸环丙酯、丙烯酸环丁酯、丙烯酸环戊酯、丙烯酸环己酯等丙烯酸C3-20环烷基酯,优选丙烯酸C3-12环烷基酯)、桥环式丙烯酸酯(例如丙烯酸异冰片酯等)]、芳香族丙烯酸酯[例如丙烯酸芳基酯(例如丙烯酸苯酯、丙烯酸邻甲苯酯、丙烯酸间甲苯酯、丙烯酸对甲苯酯、丙烯酸2,3-二甲苯酯、丙烯酸2,4-二甲苯酯、丙烯酸2,5-二甲苯酯、丙烯酸2,6-二甲苯酯、丙烯酸3,4-二甲苯酯、丙烯酸3,5-二甲苯酯、丙烯酸1-萘酯、丙烯酸2-萘酯、丙烯酸联萘酯、丙烯酸蒽酯等丙烯酸C6-20芳基酯,优选丙烯酸C6-10芳基酯)、丙烯酸芳烷基酯(例如丙烯酸苄酯等丙烯酸C6-10芳基C1-4烷基酯)、丙烯酸苯氧基烷基酯(例如丙烯酸苯氧基乙酯等丙烯酸苯氧基C1-4烷基酯)等]等。
另外,丙烯酸酯可以具有羟基、烷氧基、缩水甘油基等取代基。作为这样的丙烯酸酯,可以列举例如具有羟基的丙烯酸酯[例如丙烯酸羟基烷基酯(例如丙烯酸2-羟基乙酯等丙烯酸羟基C1-12烷基酯等)]、具有烷氧基的丙烯酸酯[例如丙烯酸烷氧基烷基酯(例如丙烯酸2-甲氧基乙酯等丙烯酸C1-12烷氧基C1-12烷基酯等)]、具有缩水甘油基的丙烯酸酯(例如丙烯酸缩水甘油酯等)等。
聚合物嵌段(II)可以由这些丙烯酸酯中的一种构成,也可以由两种以上构成。
其中,从提高柔软性等的观点出发,优选丙烯酸烷基酯,更优选丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸2-甲氧基乙酯等丙烯酸C1-18烷基酯,进一步优选丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯。
嵌段(II)中,丙烯酸酯中的丙烯酸烷基酯的含有比例例如为50~100摩尔%、优选为70~100摩尔%、更优选为80~100摩尔%。
另外,只要不妨碍本发明的目的和效果,聚合物嵌段(II)也可以含有丙烯酸酯以外的其他聚合性单体作为共聚成分。
作为这样的其他聚合性单体,可以使用可用作上述嵌段(I)的聚合成分的其他聚合性单体。
从表现本发明的效果的观点出发,上述其他聚合性单体优选为少量,在嵌段(II)的全部聚合成分中,优选为20质量%以下(例如1~20质量%)、更优选为10质量%以下(例如1~10质量%)。
嵌段(I)的玻璃化转变温度例如为40~250℃、优选为110~200℃、更优选为115~160℃。
另外,嵌段(II)的玻璃化转变温度例如为-50~30℃、优选为-45~0℃、更优选为-40~-20℃。嵌段(II)的玻璃化转变温度比嵌段(I)的玻璃化转变温度低例如20~300℃,优选低80~250℃,更优选低100~200℃。
嵌段(I)的重均分子量没有特别限定,从嵌段共聚物的强度优良等的观点出发,例如为10000~500000、优选为15000~200000、更优选为20000~100000。
另外,嵌段(II)的重均分子量没有特别限定,从嵌段共聚物的强度优良等的观点出发,例如为5000~200000、优选为10000~150000、更优选为15000~100000。
嵌段共聚物整体中,关于聚合物嵌段(I)和聚合物嵌段(II)的组成比,例如嵌段(I)为20~90质量%、嵌段(II)为80~10质量%,优选嵌段(I)为25~85质量%、嵌段(II)为75~15质量%,进一步优选嵌段(I)为30~70质量%、嵌段(II)为70~30质量%。嵌段(I)的比例若为20质量%以上,则具有与嵌段(II)的相容性提高的倾向,嵌段(II)的比例若为10质量%以上,则具有由含有本发明的嵌段共聚物的树脂组合物形成的膜的耐折性等机械强度提高的倾向。
本发明的嵌段共聚物中,关于嵌段(I)与嵌段(II)的含有比例,嵌段(I):嵌段(II)的摩尔比例如为20:80~90:10、优选为25:75~85:15、进一步优选为30:70~70:30。嵌段(I)的比例若为20摩尔%以上,则具有与嵌段(II)的相容性提高的倾向,嵌段(II)的比例若为10摩尔%以上,则由含有嵌段共聚物的树脂组合物形成的膜的耐折性等机械强度提高,因此优选。
只要不妨碍本发明的目的和效果,则嵌段共聚物也可以具有一种以上的以甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯以外的成分作为聚合成分的嵌段(III)[以下也称为聚合物嵌段(III)]作为嵌段(I)和(II)之外的聚合物嵌段。
聚合物嵌段(III)与聚合物嵌段(I)和聚合物嵌段(II)的结合形态没有特别限定,可以列举例如(I)-((II)-(I))n-(III)、(III)-(I)-((II)-(I))n-(III)等结构(n为1~20的整数)。
作为上述聚合物嵌段(III)的聚合成分,可以列举烯烃(例如乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯、1-辛烯等C2-10烯烃)、共轭二烯化合物(例如1,3-丁二烯、异戊二烯、月桂烯等)、乙烯基化合物[例如芳香族乙烯基化合物(例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、乙烯基吡啶等)、乙烯基酯(例如乙酸乙烯基酯等)、α,β-不饱和腈(例如丙烯腈、甲基丙烯腈等)、乙烯基酮、卤代乙烯(例如氯乙烯、偏二氯乙烯、偏二氟乙烯等)]、(甲基)丙烯酰胺类(例如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺等)、内酯类化合物(例如ε-己内酯、戊内酯等)等。聚合物嵌段(III)可以由这些聚合成分中的一种构成,也可以由两种以上构成。
本发明的嵌段共聚物中的嵌段(III)的含量没有特别限定,嵌段(I)和嵌段(II):嵌段(III)的摩尔比例如为100:0~50:50、优选为100:0~70:30、更优选为100:0~80:20。
本发明的嵌段共聚物中的嵌段(III)的含量没有特别限定,嵌段共聚物整体中,嵌段(III)例如为0~50质量%、优选为0~30质量%、更优选为0~20质量%。
另外,嵌段共聚物可以根据需要在分子链中或分子链末端具有羟基、羧基、氨基等官能团。
[环结构]
本发明的嵌段共聚物优选在主链中具有环结构。通过在主链中具有环结构,嵌段共聚物的软化温度、热分解温度等耐热性、硬度(强度)、耐溶剂性、表面硬度、胶粘性、氧或水蒸气的阻挡性、各种光学特性提高。此外,在制成膜、片的情况下,在高温、高湿度条件下的尺寸稳定性、形状稳定性提高。除此之外,在将本发明的膜作为相位差膜的情况下,主链的环结构有助于通过拉伸而使膜表现出大的相位差。该特征使得本发明的光学膜作为相位差膜或具有相位差膜功能的偏振器保护膜的使用成为可能。
本发明的嵌段共聚物在主链中所具有的环结构例如为环状酰亚胺结构(例如马来酰亚胺结构、戊二酰亚胺结构等)、环状酐结构(例如马来酸酐结构、戊二酸酐结构等)、内酯环结构等,优选为选自马来酰亚胺结构、马来酸酐结构、戊二酰亚胺结构、戊二酸酐结构和内酯环结构中的至少一种。马来酰亚胺结构例如为环己基马来酰亚胺结构、甲基马来酰亚胺结构、苯基马来酰亚胺结构、苄基马来酰亚胺结构。这些环结构可以在嵌段共聚物的主链中含有一种或两种以上。
从嵌段共聚物的耐热性的观点出发,该环结构优选为内酯环结构、环状酰亚胺结构(例如N-烷基取代马来酰亚胺结构、戊二酰亚胺结构等)、环状酐结构(例如马来酸酐结构、戊二酸酐结构等)。
另外,从耐水性、耐热水性等的观点出发,优选为环状非酐结构[例如内酯环结构、环状酰亚胺结构(特别是戊二酰亚胺结构、马来酰亚胺结构)]。
在本发明的膜为光学膜的情况下,从赋予表面硬度、耐溶剂性、胶粘性、阻挡特性、光学特性的观点出发,该环结构优选为内酯环结构、戊二酰亚胺结构和戊二酸酐结构。光学膜中,在相位差膜的情况下,从能够赋予正相位差、进而相位差特性的稳定性优良的观点出发,该环结构优选内酯环结构、戊二酰亚胺结构。
从这些观点出发,本发明中,特别优选的环结构为内酯环结构、环状酰亚胺结构。因此,本发明的嵌段共聚物特别优选具有选自内酯环结构和环状酰亚胺结构(特别是戊二酰亚胺结构、马来酰亚胺结构)中的至少一种环结构(进而,实质上不具有环状酐结构)。
作为戊二酰亚胺结构和戊二酸酐结构,例如为以下的式(1)所表示的结构。
(式中,R1和R2各自独立地为氢原子或烷基,R3为氢原子或取代基,X1为氧原子或氮原子。X1为氧原子时n=0,X1为氮原子时n=1。)
式(1)的R1和R2中,作为烷基,可以列举例如C1-8烷基(例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、正己基、异己基、正庚基、异庚基、正辛基、2-乙基己基等)等,但本发明并不仅限于该例示。R1和R2中,从得到耐热性优良、双折射率小的光学膜的观点出发,优选氢原子或C1-4烷基。
式(1)的R3中,作为取代基,可以列举例如烃基等。
作为该烃基,例如为脂肪族基团、脂环族基团、芳香族基团。需要说明的是,烃基可以进一步具有卤素等取代基。
式(1)的R3中,作为脂肪族基团,可以列举例如C1-10烷基(例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、正己基、异己基、正庚基、异庚基、正辛基、2-乙基己基等)等,但本发明并不仅限于该例示。这些烷基中,从得到耐热性优良、双折射率小的嵌段共聚物的观点出发,优选C1-4烷基,更优选甲基。
式(1)的R3中,作为脂环族基团,可以列举例如C3-12环烷基(例如环丙基、环丁基、环戊基、环己基等),但本发明并不仅限于该例示。这些环烷基中,从得到耐热性优良、双折射率小的嵌段共聚物的观点出发,优选C3-7环烷基,更优选环己基。
式(1)的R3中,作为芳香族基团,可以列举例如C6-20芳香族基团[例如C6-20芳基(例如苯基、邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基、2,3-二甲苯基、2,4-二甲苯基、2,5-二甲苯基、2,6-二甲苯基、3,4-二甲苯基、3,5-二甲苯基、1-萘基、2-萘基、联萘基、蒽基等)、C7-20芳烷基(例如苄基等)等],但本发明并不仅限于该例示。这些芳香族基团中,从得到耐热性优良、双折射率小的嵌段共聚物的观点出发,优选苯基和甲苯基。
式(1)中,从得到耐热性优良、双折射率小的嵌段共聚物等的观点出发,优选R1和R2各自独立地为氢原子或甲基,R3为C1-10烷基、C3-12环烷基或C6-20芳香族基团,更优选R1和R2各自独立地为氢原子或甲基,R3为C1-4烷基、C3-7环烷基、C6-20芳基或C7-20芳烷基,进一步优选R1和R2各自独立地为氢原子或甲基,R3为甲基、环己基、苯基或甲苯基,最优选R1和R2各自独立地为氢原子或甲基,R3为环己基或苯基。
需要说明的是,本发明的嵌段共聚物中使用的嵌段(I)、(II)和(III)可以含有一种或两种以上的式(1)所表示的结构。
特别是在如上所述具有式(1)所表示的结构的情况下,本发明的嵌段共聚物优选具有作为环状非酐结构的戊二酰亚胺结构(即,式(1)中X1为氮原子的结构)。
需要说明的是,戊二酸酐结构(即,式(1)中X1为氧原子的结构)有可能发生水解,或者酸值变大而使耐水性、耐热水性降低,从而导致光学特性发生变动,因此,本发明的嵌段共聚物优选实质上不具有戊二酸酐结构、或者即使含有也少。
马来酸酐结构和马来酰亚胺结构例如为以下的式(2)所表示的结构。
(式中,R4、R5相互独立地为氢原子或甲基,R6为氢原子或取代基,X2为氧原子或氮原子。X2为氧原子时n=0,X2为氮原子时n=1。)
式(2)的R6中,作为取代基,可以列举例如烃基等。
作为该烃基,例如为脂肪族基团{例如烷基[例如C1-6直链烷基(例如甲基、乙基等)、C1-6支链烷基(例如异丙基等)等C1-6烷基等]等}、脂环族基团(例如环戊基、环己基等C3-20环烷基等)、芳香族基团{例如C6-20芳香族基团[例如C7-20芳烷基(例如苄基等)、C6-20芳基(例如苯基等)]}。需要说明的是,烃基可以进一步具有卤素等取代基。
X2为氧原子时,由式(2)所示的环结构成为马来酸酐结构。马来酸酐结构例如可以通过使马来酸酐与(甲基)丙烯酸酯共聚而形成。
X2为氮原子时,由式(2)所示的环结构成为马来酰亚胺结构。马来酰亚胺结构例如可以通过使马来酰亚胺与(甲基)丙烯酸酯共聚而形成。
X2为氮原子时,从得到耐热性优良、双折射率小的嵌段共聚物等的观点出发,优选R4和R5各自独立地为氢原子,R6为C3-20环烷基或C6-20芳香族基团,更优选R4和R5各自独立地为氢原子、R6为环己基或苯基。
需要说明的是,本发明的嵌段共聚物中使用的嵌段(I)、(II)和(III)可以含有一种或两种以上的式(2)所表示的结构。
特别是在如上所述具有式(2)所表示的结构的情况下,本发明的嵌段共聚物优选具有作为环状非酐结构的马来酰亚胺结构(即,式(2)中X2为氮原子的结构)。
需要说明的是,马来酸酐结构(即,式(2)中X2为氧原子的结构)有可能发生水解,或者酸值变大而使耐水性、耐热水性降低从而导致光学特性发生变动,因此,本发明的嵌段共聚物优选实质上不具有马来酸酐结构,或者即使含有也少。
嵌段共聚物在主链中可具有的内酯环结构没有特别限定,例如可以为4~8元环,从环结构的稳定性优良的方面出发,优选为5元环或6元环,更优选为6元环。
作为6元环的内酯环结构例如为日本特开2004-168882号公报所公开的结构,但基于前体的聚合收率高、通过前体的环化缩合反应能够得到具有高内酯环含有率的嵌段共聚物等理由,优选以下的式(3)所示的结构。
(式中,R7、R8和R9相互独立地为氢原子或取代基。)
式(3)中,作为取代基,可以列举例如烃基等有机残基等。
作为该烃基,例如为脂肪族基团(例如甲基、乙基、丙基等C1-20烷基、乙烯基、丙烯基等C2-20不饱和脂肪族烃基等)、芳香族基团(例如苯基、萘基等C6-20芳香族烃基等)等。上述烃基可以含有氧原子,氢原子中的一个以上可以被选自羟基、羧基、醚基和酯基中的至少一种基团取代。
式(3)中,从得到耐热性优良、双折射率小的嵌段共聚物等的观点出发,优选R9为氢原子或甲基,R7和R8各自独立地为氢原子或C1-20烷基,更优选R9为氢原子或甲基,R7和R8各自独立地为氢原子或甲基。
需要说明的是,本发明的嵌段共聚物中使用的嵌段(I)、(II)和(III)可以含有一种或两种以上式(3)所表示的结构。
本发明的嵌段共聚物中,环结构可以引入至嵌段(I)、(II)和(III)中的任意一个嵌段中,通常引入至嵌段(I)和/或(II)中,优选至少引入至嵌段(II)(软成分等)中,特别优选引入至嵌段(I)和嵌段(II)中。
通过在嵌段(I)和嵌段(II)中含有环结构,嵌段(I)与嵌段(II)的折射率变得接近,因此嵌段聚合物的透明性提高。另外,嵌段(I)和(II)两者的耐热分解性提高,因此嵌段聚合物的耐热分解性提高。此外,还可以期待嵌段聚合物的强度提高。另外,与其他树脂混合时的相容性提高,透明性提高。
本发明的嵌段共聚物中的环结构的含有率没有特别限定,例如可以为1~60摩尔%、优选为1~40摩尔%、更优选为2~30摩尔%,可以为20摩尔%以下[例如15摩尔%以下(例如1~12摩尔%)、优选为10摩尔%以下(例如2~9摩尔%)]。这种情况下,嵌段共聚物能够兼具优良的透明性、耐热性和强度,因此优选。
特别是在嵌段(II)(软成分等)具有环结构的情况下,嵌段(II)中的环结构与嵌段(I)中的环结构的比例可以为前者/后者(摩尔比)=50/50~0.1/99.9、优选为30/70~0.5/99.5、进一步优选为15/85~1/99。
本发明的嵌段共聚物中的环结构的含有率没有特别限定,例如为1~80质量%、优选为1~50质量%、更优选为2~40质量%。这种情况下,嵌段共聚物能够兼具优良的透明性、耐热性和强度,因此优选。
特别是从提高嵌段共聚物的耐热性和透明性等的观点出发,嵌段共聚物中的戊二酰亚胺结构和/或戊二酸酐结构的含有率优选为5质量%以上、更优选为10质量%以上、进一步优选为15质量%以上,从提高向膜的成形性、提高机械强度等的观点出发,例如为90质量%以下、优选为60质量%以下、更优选为57质量%以下、进一步优选为55质量%以下。
嵌段共聚物中的环结构的含有率若为5质量%以上,则膜的耐热性、耐溶剂性和表面硬度变得良好,因此优选。另一方面,上述含有率若为90质量%以下,则膜的成形性、机械特性优良,因此优选。
从提高嵌段共聚物的耐热性和透明性等的观点出发,嵌段共聚物中的戊二酰亚胺结构和/或戊二酸酐结构的含有率例如为3~85摩尔%、优选为6~50摩尔%、更优选为10~40摩尔%。
另外,嵌段共聚物中的马来酸酐结构和/或N-取代马来酰亚胺结构的含有率没有特别限定,从提高嵌段共聚物的耐热性和透明性等的观点出发,例如为5~90质量%、优选为10~70质量%、更优选为10~60质量%、进一步优选为10~50质量%。
从提高嵌段共聚物的耐热性和透明性等的观点出发,嵌段共聚物中的马来酸酐结构和/或马来酰亚胺结构的含有率例如为7~90摩尔%、优选为10~75摩尔%、更优选为10~60摩尔%。
特别是嵌段共聚物中的环状酰亚胺结构(例如戊二酰亚胺结构和/或马来酰亚胺结构)的含有率例如可以为2摩尔%以上(例如2~30摩尔%)、优选为3摩尔%以上(例如3~25摩尔%)、进一步优选为4摩尔%以上(例如4~20摩尔%)。
另外,嵌段共聚物中的环状酐结构(例如戊二酸酐结构和马来酸酐结构等)的含有率例如可以为20摩尔%以下、优选为10摩尔%以下、进一步优选为8摩尔%以下。
需要说明的是,如上所述,嵌段共聚物中的环状酐结构的含有比例优选为少的,但在嵌段共聚物具有环状酐结构的情况下,其含有率的下限值例如可以为2摩尔%、3摩尔%、4摩尔%等。
另外,嵌段共聚物中的内酯环结构的含有率没有特别限定,从提高嵌段共聚物的耐热性和透明性等的观点出发,例如为10~70质量%、优选为15~50质量%、更优选为15~45质量%。
从提高嵌段共聚物的耐热性和透明性等的观点出发,嵌段共聚物中的内酯环结构的含有率例如为6~60摩尔%、优选为9~37摩尔%、更优选为9~30摩尔%。
本发明的嵌段共聚物的利用GPC测定法得到的苯乙烯换算的重均分子量(Mw)没有特别限定,优选为10000~500000、更优选为30000~300000、进一步优选为50000~200000。该重均分子量大于10000时,在熔融挤出成形中能够保持充分的熔融张力,容易得到良好的片状成形体,并且所得到的片状成形体的断裂强度等力学物性优良。另一方面,小于500000时,熔融树脂不会高粘度化,能够抑制在通过熔融挤出成形得到的片状成形体的表面产生微细的疣状的凹凸、起因于未熔融物(高分子量物)的异物,具有容易得到良好的片状成形体的倾向。
在本发明的嵌段共聚物具有戊二酰亚胺结构和/或戊二酸酐结构的情况下,从提高嵌段共聚物的机械强度等的观点出发,嵌段共聚物的重均分子量优选为10000以上、更优选为30000以上,从提高向膜的成形性等的观点出发,优选为500000以下、更优选为300000以下。
本发明的嵌段共聚物的利用GPC测定法得到的分子量分布(Mw/Mn)优选为1~10。从调节至适合于成形加工的树脂粘度等的观点出发,分子量分布(Mw/Mn)更优选为1.1~7.0、进一步优选为1.2~5.0、更进一步优选为1.5~4.0。特别是本发明的嵌段共聚物的分子量分布可以为3以下[例如2.5以下(例如1~2.2)、优选为2以下(例如1~1.9)、进一步优选为1~1.8(例如1.05~1.75)],最优选可以为1.1~2。
本发明的嵌段共聚物的酸值因用途等而异,但优选是小的,例如为10mmol/g以下、优选为5mmol/g以下、进一步优选为3mmol/g以下、最优选为1.5mmol/g以下。
在酸值超过10mmol的情况下,耐水性差。另外,吸水率、透湿率增高,因此尺寸稳定性、耐久性出现问题。
本发明的嵌段共聚物在40℃以下的温度区域观测到的玻璃化转变温度(Tg)优选为-100℃以上且40℃以下、更优选为-90℃以上且0℃以下、进一步优选为-80℃以上且-20℃以下。
另外,在40℃以上的温度区域观测到的玻璃化转变温度(Tg)优选为110℃以上且250℃以下、更优选为115℃以上且230℃以下、进一步优选为120℃以上且200℃以下。
在本发明的嵌段共聚物具有戊二酰亚胺结构和/或戊二酸酐结构的情况下,嵌段共聚物在40℃以上观察到的玻璃化转变温度优选为110℃以上且250℃以下、更优选为115℃以上且230℃以下、进一步优选为120℃以上且200℃以下。
[嵌段共聚物的聚合方法]
具有含有(甲基)丙烯酸酯作为聚合成分的嵌段(I)和含有(甲基)丙烯酸酯作为聚合成分且具有低于嵌段(I)的玻璃化转变温度的嵌段(II)、并且特征在于嵌段(II)具有环结构的嵌段共聚物例如可以通过使用可形成环结构的单体作为单体、并将嵌段共聚物进行共聚而形成。
另外,也可以通过在形成上述嵌段共聚物(A)后进行环化反应、向嵌段共聚物的嵌段(II)中引入环结构而形成。这样的引入方法即使在如后所述含有其他树脂的情况下也能够进行。另外,这样的方法中,也可以根据其他树脂的种类在嵌段共聚物(A)和其他树脂这两者中形成(引入)环结构。
例如,也可以通过使用具有与嵌段(I)和/或嵌段(II)同样的骨架的树脂[例如丙烯酸类树脂(例如聚甲基丙烯酸甲酯等甲基丙烯酸类树脂)等]作为其他树脂而在嵌段共聚物(A)和其他树脂这两者中引入相同的环结构(例如戊二酰亚胺结构等)。
需要说明的是,在之后进行环化反应的情况下,作为嵌段共聚物(A),可以使用市售品的嵌段共聚物,作为市售品,可以列举例如株式会社可乐丽公司制造的ClarityLA4285、LA2250等。
本发明的嵌段共聚物的制造方法没有特别限制,可以采用基于公知方法的方法。
例如,通常使用将作为各嵌段的构成单元的单体进行活性聚合的方法。作为这样的活性聚合的方法,可以列举例如:以有机碱金属化合物作为聚合引发剂,在有机铝化合物的存在下进行阴离子聚合的方法(日本特开平11-335432号公报中记载的方法);以有机稀土金属络合物作为聚合引发剂进行聚合的方法(日本特开平6-93060号公报中记载的方法);以α-卤化酯化合物作为引发剂在铜化合物的存在下进行自由基聚合的方法(大分子化学与物理(Macromol.Chem.Phys.)201卷,1108~1114页(2000年)中记载的方法);硝酰基介导的聚合(大分子(Macromolecules),26卷,2987页(1993)中记载的方法);原子转移自由基聚合(大分子,28卷,2093页(1995)中记载的方法);可逆加成-断裂链转移聚合(大分子,31卷,5559页(1998)中记载的方法);等等。
另外,还可以列举使用多价自由基聚合引发剂、多价自由基链转移剂,将构成各嵌段的单体进行聚合,以含有本发明的嵌段共聚物的混合物的形式进行制造的方法等。
这些方法中,特别是从以高纯度得到嵌段共聚物、另外容易对分子量、组成比进行控制、并且较为经济的方面出发,推荐以有机碱金属化合物(例如有机锂化合物等)作为聚合引发剂、在有机铝化合物的存在下进行阴离子聚合的方法。
本发明中,有机碱金属化合物等聚合引发剂的使用量没有特别限定,例如相对于(甲基)丙烯酸酯单体100摩尔%为0.01~10摩尔%。
另外,在使用有机碱金属化合物和有机铝化合物的情况下,有机铝化合物的使用量没有特别限定,相对于有机碱金属化合物1摩尔,例如为1~500摩尔、优选为2~100摩尔。
聚合中,可以根据需要添加公知的添加剂[例如无机盐类(例如氯化锂等)、有机季盐(例如四乙基氯化铵等)]、催化剂等。添加剂的使用量根据单体的组合、反应条件等适当设定即可,没有特别限定。
聚合中,可以使用聚合溶剂。作为聚合溶剂,没有特别限定,优选有机溶剂。
作为有机溶剂,没有特别限定,可以列举例如烃类溶剂[例如芳香族烃类溶剂(例如苯、甲苯、二甲苯等)、脂环族烃类溶剂(例如环己烷、甲基环己烷等)、卤代烃类溶剂(例如氯仿、二氯甲烷、四氯化碳等)等]等。这些溶剂可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
聚合溶剂的使用量没有特别限定,相对于聚合体系内的单体组合物的总量100质量份,通常从1~200质量份的范围内适当选择即可,优选为10~150质量份、更优选为50~100质量份。
聚合时间根据反应规模、反应温度等而不是一定的,从单体的转化率达到90%以上等的观点出发,例如在几分钟(约1分钟~约10分钟)~20小时的范围内适当选择即可,优选为0.5~20小时、更优选为1~10小时。
需要说明的是,在制作各种聚合物时,从减少聚合物的异物的观点出发,并且由于与聚合后进行过滤相比能够在低粘度的阶段进行过滤,因此优选进行聚合时其单体原料、聚合引发剂、催化剂等副原料和聚合中使用的溶剂等尽可能在过滤后使用。
作为过滤的方法,若为液体,直接使其从膜过滤器、中空纤维膜过滤器等各种过滤器中通过即可;若为固体,则在溶解于聚合所使用的溶剂等中后从膜过滤器、中空纤维膜过滤器等各种过滤器中通过即可,可以分别单独进行过滤,也可以制成混合物后进行过滤。另外,此时的过滤精度优选为5.0μm以下、更优选为1.0μm以下、进一步优选为0.5μm以下。
另外,从过滤聚合中产生的凝胶成分等、除去聚合后的环化反应等反应工序或制成树脂颗粒等成形体时的加热熔融所致的热劣化树脂的观点出发,优选组合使用聚合溶液的过滤和/或加热熔融树脂的过滤。
作为过滤的方法,例如为叶盘式过滤器、烛形过滤器、压缩盘式过滤器和圆筒型过滤器。其中,优选有效过滤面积高的叶盘式过滤器和烛形过滤器。
过滤器滤材没有特别限定。例如,聚丙烯、棉、聚酯、粘胶人造丝、玻璃纤维等各种纤维的无纺布或粗纱卷绕体,或者由酚醛树脂浸渍纤维素构成的滤材,将金属纤维的无纺布烧结而成的滤材,将金属粉末烧结而成的滤材,将多个金属网层叠而成的滤材,将这些滤材组合而成的所谓混合型的滤材等任意一种滤材均可以使用。其中,从耐久性和耐压性优良的方面出发,优选将金属纤维的无纺布烧结而成的滤材。
对聚合液进行过滤的精度例如为15μm以下,若设想将所得到的树脂体用于光学膜等光学构件,则为了降低其光学缺陷,优选为5μm以下。过滤精度的下限没有特别限定,例如为0.2μm。这些过滤工序可以接续在聚合工序或环化反应工序等后连续地实施。
嵌段(I)和(II)[根据需要还有嵌段(III)]例如可以通过活性聚合而进行聚合。
在阴离子聚合的情况下,本发明的嵌段共聚物例如可以通过在添加嵌段(I)或(II)中的任意一种的单体并进行聚合后追加另一种嵌段的单体并进行聚合而得到。利用该方法,能够得到嵌段(I)与嵌段(II)交替结合而成的嵌段共聚物。
对于嵌段(I)的单体和嵌段(II)的单体的添加顺序没有特别限定,可以先添加嵌段(I)的单体进行聚合、然后追加嵌段(II)的单体进行聚合,也可以先添加嵌段(II)的单体进行聚合、然后追加嵌段(I)的单体进行聚合。
例如,通过将嵌段(I)的单体进行聚合后追加嵌段(II)的单体进行聚合,再进一步追加嵌段(I)的单体进行聚合,能够得到(I)-(II)-(I)所表示的三嵌段物。
在引入嵌段(III)的情况下,也可以同样地按照所期望的顺序添加嵌段(III)的单体而进行聚合。
在主链中具有戊二酰亚胺结构的嵌段共聚物例如可以通过利用日本特开2006-309033号公报、日本特开2006-317560号公报、日本特开2006-328329号公报、日本特开2006-328334号公报、日本特开2006-337491号公报、日本特开2006-337492号公报、日本特开2006-337493号公报、日本特开2007-009182号公报中记载的方法对上述嵌段共聚物(A)进行酰亚胺化而形成。酰亚胺化方法没有特别限定,可以使用酰亚胺化剂进行。
作为酰亚胺化剂,可以列举例如甲胺等C1-10烷基胺,环己胺等C3-12环烷基胺,苯胺、苄胺、甲苯胺、三氯苯胺等C6-10芳基胺等,但本发明并不仅限于该例示。这些酰亚胺化剂可以分别单独使用,也可以组合使用两种以上。酰亚胺化剂中,从得到耐热性优良、双折射率小的嵌段共聚物的观点出发,优选甲胺、环己胺、苯胺、甲苯胺,特别优选甲胺和苯胺。
作为利用酰亚胺化剂使嵌段共聚物(A)酰亚胺化的方法,可以列举例如公知的酰亚胺化方法等。
作为具体的方法,可以列举例如(1)使该嵌段共聚物溶解于能够溶解嵌段共聚物(A)且对酰亚胺化为惰性的溶剂中,向所得到的溶液中添加酰亚胺化剂而使其反应的方法(间歇式反应法);(2)使用挤出机等向熔融状态的嵌段共聚物(A)中添加酰亚胺化剂而进行酰亚胺化的方法(熔融混炼法)等,但本发明并不仅限于该例示。
上述间歇式反应法中可以使用间歇式反应槽(压力容器)。间歇式反应槽(压力容器)优选具有能够将在溶剂中溶解嵌段共聚物(A)而成的溶液进行加热、搅拌并能够添加酰亚胺化剂的结构的反应槽,由于有时上述溶液的粘度随着酰亚胺化反应的进行而增高,因此更优选搅拌效率优良的反应槽。作为上述间歇式反应槽(压力容器),可以列举例如住友重机械工业株式会社制造的Maxblend(注册商标)搅拌槽等,但本发明并不仅限于该例示。
上述间歇式反应法中,作为对酰亚胺化为惰性的溶剂,可以列举例如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇等脂肪族醇;苯、甲苯、二甲苯、氯苯、氯甲苯等芳香族类化合物;醚类化合物等,但本发明并不仅限于该例示。这些溶剂可以分别单独使用,也可以组合使用两种以上。这些溶剂中,优选甲苯、以及甲苯与甲醇的混合溶剂。
上述间歇式反应法中,从利用酰亚胺化剂高效地使嵌段共聚物(A)酰亚胺化、同时抑制过度的热历史导致该嵌段共聚物分解、着色等的观点出发,酰亚胺化反应的反应温度优选为160~400℃、更优选为180~350℃、进一步优选为200~300℃。
上述熔融混炼法中可以使用挤出机。作为挤出机,可以列举例如单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、多螺杆挤出机等,但本发明并不仅限于该例示。这些挤出机中,从能够高效地将嵌段共聚物(A)与酰亚胺化剂混合的方面出发,优选双螺杆挤出机。作为双螺杆挤出机,可以列举例如非咬合型同向旋转式双螺杆挤出机、咬合型同向旋转式双螺杆挤出机、非咬合型异向旋转式双螺杆挤出机、咬合型异向旋转式双螺杆挤出机等,但本发明并不仅限于该例示。这些挤出机可以分别单独使用,也可以将两台以上串联连接。双螺杆挤出机中,咬合型同向旋转式双螺杆挤出机由于能够进行高速旋转、能够高效地将嵌段共聚物(A)与酰亚胺化剂混合而优选。
上述熔融混炼法中,嵌段共聚物(A)的酰亚胺化例如可以通过从挤出机的原料投入部投入该嵌段共聚物使其熔融、将料筒内充满后利用加料泵将酰亚胺化剂注入至挤出机中而进行。
上述熔融混炼法中,从高效地进行酰亚胺化反应、同时提高耐化学品性和耐热性的观点出发,挤出机中的反应区的温度(树脂温度)优选为180℃以上、更优选为220℃以上,从抑制嵌段共聚物的分解、提高膜的耐弯折性的观点出发,优选为350℃以下、更优选为300℃以下。需要说明的是,上述挤出机中的反应区是指,挤出机的料筒中从酰亚胺化剂的注入位置到树脂排出口(模口部)之间的区域。
上述熔融混炼法中,通过延长挤出机中的反应区中的反应时间,能够促进酰亚胺化。从充分进行酰亚胺化的观点出发,挤出机中的反应区内的酰亚胺化的时间优选为10秒钟以上、更优选为30秒钟以上。从提高酰亚胺化剂的熔解性的观点出发,挤出机内的嵌段共聚物(A)的压力优选为大气压以上、更优选为1MPa以上,考虑到挤出机的耐压性,优选为50MPa以下、更优选为30MPa以下。
需要说明的是,挤出机中,为了除去未反应的酰亚胺化剂、副产物,优选在挤出机上设置能够使其减压至大气压以下的通风孔。通风孔的数量可以仅为一个,也可以为多个。
在利用上述熔融混炼法使嵌段共聚物(A)酰亚胺化时,代替挤出机,可以使用例如卧式双轴反应装置[住友重机械工业株式会社制造,商品名:By borac]、立式同心双轴搅拌槽[住友重机械工业株式会社制造,商品名:Superblend]等能够应对高粘度的反应装置。
通过如上所述利用酰亚胺化剂使含有(甲基)丙烯酸酯单元的嵌段共聚物酰亚胺化,能够得到具有式(1)所表示的戊二酰亚胺结构的重复单元的嵌段共聚物。
在主链中具有戊二酸酐结构的嵌段共聚物例如可以通过使含有(甲基)丙烯酸酯单元和(甲基)丙烯酸单元的嵌段共聚物[以下也称为嵌段共聚物(B)]在相邻的(甲基)丙烯酸酯单元和(甲基)丙烯酸单元间进行分子内脱醇反应(例如日本特开2006-283013号公报、日本特开2006-335902号公报、日本特开2006-274118号公报中记载的方法等)而形成。
进行上述分子内脱醇反应的方法没有特别限定,例如可以通过将嵌段共聚物(B)加热来进行。
该加热方法没有特别限定,可以使用例如使嵌段共聚物(B)从具有通风孔的加热后的挤出机中通过的方法;在惰性气体(例如氮气等)气氛或真空下将嵌段共聚物(B)加热脱挥的方法;等等。
作为挤出机,可以使用例如具备Unimelt型螺杆的单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、双螺杆/单螺杆复合型连续混炼挤出装置、三螺杆挤出机、连续式或间歇式捏合机型的混炼机等,优选双螺杆挤出机、双螺杆/单螺杆复合型连续混炼挤出装置等。
加热的温度只要是通过脱醇而发生分子内环化反应的温度,则没有特别限定,例如为180~350℃等。
另外,加热的时间可以根据嵌段聚合物的组成等适当变更,例如为1~2小时等。
另外,上述嵌段共聚物(B)的分子内脱醇反应中,可以使用催化剂(例如酸催化剂、碱性催化剂、盐类催化剂等)。
催化剂的添加量相对于嵌段共聚物(B)100重量份例如为0.01~1重量份。
作为酸催化剂,可以列举例如盐酸、硫酸、对甲苯磺酸、磷酸、亚磷酸、苯基膦酸、磷酸甲酯等。
作为碱性催化剂,可以列举例如金属氢氧化物、胺类、亚胺类、碱金属衍生物、醇盐类、氢氧化铵等。
作为盐类催化剂,可以列举乙酸金属盐、硬脂酸金属盐、碳酸金属盐、包括各种烷基铵盐的铵盐等。
在主链中具有马来酸酐结构和/或马来酰亚胺结构的嵌段聚合物例如可以通过如下得到:在嵌段(I)和/或嵌段(II)的聚合成分中含有马来酸酐和/或马来酰亚胺类化合物{[例如N-烷基马来酰亚胺(例如N-甲基马来酰亚胺、N-乙基马来酰亚胺等N-C1-10烷基马来酰亚胺等)、N-环烷基马来酰亚胺(例如环己基马来酰亚胺等N-C3-20环烷基马来酰亚胺等)、N-芳基马来酰亚胺(例如N-苯基马来酰亚胺等N-C6-10芳基马来酰亚胺等)、N-芳烷基马来酰亚胺(例如N-苄基马来酰亚胺等N-C7-10芳烷基马来酰亚胺等)]、马来酰亚胺等}而形成嵌段共聚物。
在主链中具有内酯环结构的嵌段聚合物例如可以通过使含有2-(羟甲基)丙烯酸酯单元和(甲基)丙烯酸酯单元的嵌段共聚物[以下也称为嵌段共聚物(C)]在相邻的单元间对羟基和酯基进行分子内脱醇反应(例如日本特开2000-230016号公报、日本特开2001-151814号公报、日本特开2002-120326号公报、日本特开2002-254544号公报、日本特开2005-146084号公报记载的方法等)而形成。
进行上述分子内脱醇反应的方法没有特别限定,例如可以通过将嵌段共聚物(C)加热而进行。
该加热方法没有特别限定,例如可以将通过嵌段共聚物(C)的聚合工序得到的、含有溶剂的聚合反应混合物直接进行加热处理。另外,也可以使用具有用于除去挥发成分的真空装置或脱挥装置的加热炉或具有反应装置、脱挥装置的挤出机等进行加热处理。
加热的温度只要是通过脱醇发生分子内环化反应的温度,则没有特别限定,例如为60~350℃,在加热时进行脱挥的情况下,可以为150~350℃等。
另外,加热的时间可以根据嵌段聚合物的组成等适当变更,例如为1~5小时等。
另外,上述嵌段共聚物(C)的分子内脱醇反应中,可以使用催化剂(例如有机磷化合物、碱性化合物、有机羧酸盐、碳酸盐等)。
催化剂的添加量相对于嵌段共聚物(B)例如为0.001~5重量%、优选为0.01~2.5重量%。
[树脂组合物]
本发明也包括含有本发明的嵌段共聚物的树脂组合物。
本发明的树脂组合物可以是将本发明的嵌段共聚物两种以上组合而成的组合物,只要能够得到本发明的效果,也可以含有本发明的嵌段共聚物以外的其他树脂(例如热塑性聚合物等)。
作为热塑性聚合物,例如为聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、聚(4-甲基-1-戊烯)等烯烃聚合物;聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚氯乙烯等卤化乙烯聚合物;聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物等苯乙烯类聚合物;聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯;三乙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素等纤维素酰化物;尼龙6、尼龙66、尼龙610等聚酰胺;聚缩醛;聚碳酸酯;聚苯醚;聚苯硫醚;聚醚醚酮;聚砜;聚醚砜;聚氧亚苄基;聚酰胺酰亚胺;配合有聚丁二烯类橡胶或丙烯酸类橡胶的ABS树脂、ASA树脂等橡胶质聚合物等。
橡胶质聚合物优选在表面具有可与丙烯酸类树脂相容的组成的接枝部,从制成膜时的透明性提高的观点出发,橡胶质聚合物的平均粒径例如优选为20~300nm、更优选为50~200nm、进一步优选为70~150nm。
另外,其他树脂(热塑性聚合物)中也包含丙烯酸类树脂。作为丙烯酸类树脂,也包含与上述嵌段(I)和/或嵌段(II)对应的树脂[例如以甲基丙烯酸酯(例如甲基丙烯酸甲酯等上述例示的甲基丙烯酸酯)作为聚合成分的甲基丙烯酸类树脂(甲基丙烯酸类树脂、例如聚甲基丙烯酸甲酯等以甲基丙烯酸烷基酯作为聚合成分的树脂)、在这样的甲基丙烯酸类树脂中引入环结构而成的树脂(具有环结构的甲基丙烯酸类树脂)等]、不属于上述嵌段共聚物的范畴的嵌段共聚物[例如上述嵌段共聚物(A)等未引入环结构的嵌段共聚物]。
特别地,其他树脂也可包含具有与嵌段共聚物相同的骨架的树脂,例如与嵌段(I)对应的树脂(聚甲基丙烯酸甲酯等以甲基丙烯酸酯作为聚合成分的甲基丙烯酸类树脂、具有环结构的甲基丙烯酸类树脂),与嵌段(II)对应的树脂,具有嵌段(I)和嵌段(II)且不具有环结构的嵌段共聚物[例如,具有以甲基丙烯酸甲酯作为聚合成分的嵌段(硬嵌段)和以丙烯酸酯(丙烯酸丁酯等)作为聚合成分的嵌段(软嵌段)的嵌段共聚物)等]等。
本发明的嵌段共聚物即使与丙烯酸类树脂、具有与嵌段共聚物相同的骨架的树脂混合也不会损害相容性等,能够高效地得到所期望的物性。
因此,本发明的嵌段共聚物也可以用作其他树脂(特别是与丙烯酸类树脂、具有嵌段共聚物相同的骨架的树脂)的改性剂。
需要说明的是,具有环结构的其他树脂(具有环结构的甲基丙烯酸类树脂等)也可以通过如上所述在嵌段共聚物(A)的共存下进行环化而得到。
本发明的树脂组合物中,热塑性聚合物等其他树脂的含有率优选为0~50质量%、更优选为0~40质量%、进一步优选为0~30质量%、特别优选为0~20质量%。
另外,在其他树脂含有丙烯酸类树脂(例如具有与嵌段共聚物相同的骨架的丙烯酸类树脂)的情况下,本发明的嵌段共聚物与其他树脂(例如,以甲基丙烯酸甲酯作为聚合成分的树脂、以甲基丙烯酸甲酯作为聚合成分且具有环结构的树脂等)的比例可以根据所期望的物性等适当选择,例如,可以是前者/后者(质量比)=99/1~1/99、优选为95/5~5/95、进一步优选为约90/10~约10/90。
本发明的树脂组合物可以在不损害耐热性、光学特性等物性的范围内具有紫外线吸收能力。
具体而言,具有紫外线吸收能力的树脂组合物可以通过使用紫外线吸收性单体和/或紫外线稳定性单体作为制造嵌段共聚物时的单体成分的方法、在嵌段共聚物中配合紫外线吸收剂和/或紫外线稳定剂的方法而得到。
只要不影响本发明的光学膜,也可以组合使用这些方法。
另外,为了持续具有上述紫外线吸收能力,优选组合使用紫外线吸收性单体和紫外线稳定性单体、或组合使用紫外线吸收剂和紫外线稳定剂。
另外,还优选与紫外线吸收性单体和/或紫外线稳定性单体合并地组合使用紫外线吸收剂和/或紫外线稳定剂。
作为紫外线吸收性单体,可以列举例如苯并三唑类化合物或二苯甲酮类化合物或三嗪类化合物、以及具有聚合性不饱和基团的丙烯酸类单体。
作为苯并三唑类化合物,可以使用例如2-[2’-羟基-5’-(甲基)丙烯酰氧基甲基苯基]-2H-苯并三唑、2-[2’-羟基-5’-(甲基)丙烯酰氧基乙基苯基]-2H-苯并三唑、2-[2’-羟基-5’-(甲基)丙烯酰氧基丙基苯基]-2H-苯并三唑、2-[2’-羟基-5’-(甲基)丙烯酰氧基己基苯基]-2H-苯并三唑、2-[2’-羟基-3’-叔丁基-5’-(甲基)丙烯酰氧基乙基苯基]-2H-苯并三唑、2-[2’-羟基-5’-(β-(甲基)丙烯酰氧基乙氧基)-3’-叔丁基苯基]-5-叔丁基-2H-苯并三唑、2-[2’-羟基-3’-甲基丙烯酰基氨基甲基-5’-(1”,1”,3”,3”-四甲基)丁基苯基]-2H-苯并三唑等。
另外,作为二苯甲酮类化合物,可以使用例如2-羟基-4-[2-(甲基)丙烯酰氧基]乙氧基二苯甲酮、2-羟基-4-[2-(甲基)丙烯酰氧基]丁氧基二苯甲酮、2,2’-二羟基-4-[2-(甲基)丙烯酰氧基]乙氧基二苯甲酮、2-羟基-4-[2-(甲基)丙烯酰氧基]乙氧基-4’-(2-羟基乙氧基)二苯甲酮等。
另外,作为三嗪类化合物,可以使用例如4-二苯基-6-[2-羟基-4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)]均三嗪、2,4-双(2-甲基苯基)-6-[2-羟基-4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)]均三嗪、2,4-双(2-甲氧基苯基)-6-[2-羟基-4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)]均三嗪等。
在使用这样的紫外线吸收性单体的情况下,紫外线吸收性单体优选以全部单体的0.1~25质量%共聚,进一步优选以1~15质量%共聚。含量若为0.1质量%以上,则大大有助于耐候性提高,含量若为25质量%以下,则耐热水性、耐溶剂性提高或者能够抑制黄变。
作为上述紫外线稳定性单体,可以使用在受阻胺类化合物中结合有聚合性不饱和基团的单体,作为具体例,可以列举4-(甲基)丙烯酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-(甲基)丙烯酰基氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-(甲基)丙烯酰氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、4-(甲基)丙烯酰基氨基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、4-氰基-4-(甲基)丙烯酰基氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-巴豆酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-巴豆酰基氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶、1-(甲基)丙烯酰基-4-(甲基)丙烯酰基氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶、1-(甲基)丙烯酰基-4-氰基-4-(甲基)丙烯酰基氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶、1-巴豆酰基-4-巴豆酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶等。
在使用这样的紫外线稳定性单体的情况下,紫外线稳定性单体优选以全部单体的0.1~25质量%共聚,进一步优选以1~15质量%共聚。含量若为0.1质量%以上,则大大有助于耐候性提高,含量若为25质量%以下,则耐热水性、耐溶剂性提高或者能够抑制黄变。
作为上述紫外线吸收剂,可以列举例如二苯甲酮类化合物、水杨酸酯类化合物、苯甲酸酯类化合物、三唑类化合物、三嗪类化合物等。
作为二苯甲酮类化合物,可以列举例如2,4-二羟基二苯甲酮、4-正辛氧基-2-羟基二苯甲酮、2,2’-二羟基-4,4’-二甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、双(5-苯甲酰基-4-羟基-2-甲氧基苯基)甲烷、1,4-双(4-苯甲酰基-3-羟基苯酮)丁烷等。
作为水杨酸酯类化合物,可以列举例如水杨酸对叔丁基苯基酯等。
作为苯甲酸酯类化合物,可以列举例如2,4-二叔丁基苯基-3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯甲酸酯等。
另外,作为三唑类化合物,可以列举例如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、3-(3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸甲酯/聚乙二醇300的反应产物、2-(2H-苯并三唑-2-基)-6-(直链和侧链十二烷基)-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侧链和直链烷基酯。
此外,作为三嗪类化合物,可以列举例如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,可以列举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-4-十二烷基氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4-二苯基-6-(2-羟基-4-苄氧基苯基)-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-4-十二烷基氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-4-苄氧基苯基)-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-4-十二烷基氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-3-甲基-4-苄氧基苯基)-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,从与非晶性热塑性树脂、特别是丙烯酸类树脂的相容性高、吸收特性优良的观点出发,可以列举具有2,4-双(2,4-二甲基苯基)-6-[2-羟基-4-(3-烷基氧基-2-羟基丙氧基)-5-α-枯基苯基]均三嗪骨架(烷基氧基;辛基氧基、壬基氧基、癸基氧基等长链烷基氧基)的紫外线吸收剂。
另外,优选使用具有2,4,6-三(羟基苯基)-1,3,5-三嗪骨架的紫外线吸收剂,具有2,4,6-三(2-羟基-4-长链烷基氧基取代苯基)-1,3,5-三嗪骨架或2,4,6-三(2-羟基-3-烷基-4-长链烷基氧基取代苯基)-1,3,5-三嗪骨架的紫外线吸收剂是特别优选的三嗪类紫外线吸收剂。
作为市售品,可以列举例如作为三嗪类紫外线吸收剂的“Tinuvin 1577”、“Tinuvin 460”、“Tinuvin 477”(BASF日本公司制造)、作为三唑类紫外线吸收剂的“ADKSTAB LA-31”、“ADK STAB LA-F70”(ADEKA制造)等。
这些紫外线吸收剂可以单独使用或以两种以上的组合来使用。另外,也优选与紫外线吸收剂合并地组合使用将上述紫外线吸收性单体共聚的方法。
紫外线吸收剂的配合量没有特别限定,在含有本发明的树脂组合物的膜中,相对于本发明的嵌段共聚物,优选为0.01~25质量%、进一步优选为0.05~10质量%。添加量过少时,对耐候性提高的贡献低,另外过多时,有时会引起机械强度的降低或黄变。
上述紫外线吸收剂优选为分子量为600以上、更优选为650以上、进一步优选为700以上。
在该分子量为600以上的情况下,能够防止将添加有紫外线吸收剂的树脂组合物成形时产生发泡或者紫外线吸收剂渗出。另外,能够防止紫外线吸收剂因成形时施加的热发生蒸散而导致所得到的树脂成形品的紫外线吸收能力降低、或者蒸散的紫外线吸收剂污染成形装置等问题。
另一方面,紫外线吸收剂的分子量的上限优选为10000以下、更优选为8000以下、更优选为5000以下。该分子量若为10000以下,则与本发明的嵌段共聚物的相容性变得良好,最终得到的树脂成形品的色调、浊度等光学特性提高。
另外,本发明的树脂组合物中可以在不妨碍本发明的目的的范围内含有其他添加剂。
作为其他添加剂,例如为受阻酚类、磷类、硫类等的抗氧化剂;耐光稳定剂、耐候稳定剂、热稳定剂等稳定剂;玻璃纤维、碳纤维等增强材料;近红外线吸收剂;磷酸三(二溴丙基)酯、磷酸三烯丙酯、氧化锑等阻燃剂;由阴离子类、阳离子类、非离子类的表面活性剂构成的抗静电剂;无机颜料、有机颜料、染料等着色剂;有机填料、无机填料;防粘连剂;树脂改性剂;有机填充剂、无机填充剂;增塑剂;润滑剂;相位差减小剂。
添加剂的添加时机没有特别限定。可以列举例如在本发明的嵌段共聚物的制造中在规定的阶段添加或者在制造嵌段共聚物后加入添加剂、加热熔融并进行混炼的方法;混炼至本发明的嵌段共聚物以外的其他热塑性聚合物中后添加至嵌段共聚物中的方法;等等。
如果可能,这些添加剂优选通过过滤等方法除去异物后使用。作为过滤的方法,若为液体,直接使其从膜过滤器、中空纤维膜过滤器等各种过滤器中通过即可;若为固体,则在溶解于聚合所使用的溶剂等中后从膜过滤器、中空纤维膜过滤器等各种过滤器中通过即可,可以分别单独进行过滤,也可以制成混合物后进行过滤。另外,此时的过滤精度优选为5.0μm以下、更优选为1.0μm以下、进一步优选为0.5μm以下。
其他添加剂的含有率相对于本发明的嵌段共聚物优选为0~5质量%、更优选为0~2质量%、进一步优选为0~1质量%。
[膜]
本发明还包含由本发明的树脂组合物形成的膜。
本发明的膜能够作为光学膜使用。
膜的厚度没有特别限定,可以根据用途等适当调节,例如为1~400μm、优选为5~200μm、更优选为10~100μm、进一步优选为20~60μm。
该厚度若为1μm以上,则能够确保作为光学膜的充分强度,因此优选。该厚度若为400μm以下,则膜的透明性优良,适合作为光学膜使用,因此优选。
除此之外,在过度厚的情况下,在将本发明的光学膜与其他构件(例如功能性膜)接合时会妨碍胶粘层中使用的胶粘剂组合物的干燥。特别是在使用水性胶粘剂组合物时,作为溶剂或分散介质的水的干燥变慢,由此容易导致具有本发明的光学膜与其他构件的层叠结构的光学构件的品质和生产率的降低。
在用于例如液晶显示装置、有机EL显示装置等图像显示装置中使用的保护膜、防反射膜、偏振膜等用途的情况下,光学膜的厚度优选为1~250μm、更优选为10~100μm、进一步优选为20~80μm。
另外,在用于例如ITO蒸镀膜、银纳米线膜、金属网膜等中使用的透明导电性膜等用途的情况下,本发明的光学膜的厚度优选为20~400μm、更优选为30~350μm、进一步优选为40~300μm。
本发明的膜优选具有1.0%以下(例如0.1~1.0%)的雾度。根据本发明的膜的构成,其雾度为0.5%以下(例如0.1~0.5%)、进一步为0.3%以下(例如0.1~0.3%)。雾度基于JIS K7136的规定进行测定。
本发明的膜优选b值为0~2.0%。更优选b值为0~1.5%、进一步优选为0~1.0%、最优选为0~0.5%。通过使b值为2.0%以下,在将本光学膜组装到图像显示装置中的情况下所显示出的色感优良。
本发明的膜的表面的润湿张力例如优选为30~70mN/m。更优选为35~60mN/m、进一步优选为40~50mN/m。在表面的润湿张力为30mN/m以上的情况下,本发明的光学膜与其他构件的胶粘性进一步提高。
为了调节表面的润湿张力,可以对膜的表面实施任意适当的表面处理。表面处理例如为电晕放电处理、等离子体处理、臭氧喷吹、紫外线照射、火焰处理、化学品处理。其中,优选电晕放电处理和等离子体处理。
从提高机械强度的观点出发,本发明的膜可以为双轴拉伸膜。双轴拉伸膜可以为同时双轴拉伸膜和逐次双轴拉伸膜中的任意一种。另外,拉伸膜的慢轴的方向可以为膜的流动方向,也可以为宽度方向,还可以为任意的方向。
在本发明的膜含有上述紫外线吸收剂的情况下,该膜在波长380nm下的光线透射率优选为30%以下(例如0~30%)、更优选为20%以下(例如0~20%)、进一步优选为10%以下(例如0~10%)、特别优选为5%以下(例如0~5%)。
波长380nm下的光线透射率若为30%以下,则能够充分抑制偏振器的劣化。
本发明的膜可以通过公知的膜成膜方法形成。膜成膜方法例如为溶液浇铸法(溶液流延法)、熔融挤出法、压延法、压缩成形法。其中,优选溶液流延法和熔融挤出法。
膜的成膜中使用的组合物(掺杂)可以通过公知的方法形成。例如,通过将按照想得到的丙烯酸类树脂的组成配合而成的嵌段共聚物根据期望与溶剂、其他树脂(热塑性聚合物等)和添加剂等进行混合而形成。
混合方法例如为挤出混炼或以溶液状态进行的混合。另外,膜的成膜中也可以组合使用市售的丙烯酸类树脂。市售的丙烯酸类树脂例如为ACRYPET VH和ACRYPET VRL20A(均为三菱丽阳公司制造)。挤出混炼可以使用任何适当的混合机、例如OMNI Mixer、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、加压捏合机。
用于实施溶液流延法的装置例如为转筒式流延机、带式流延机、旋涂机。
溶液流延法中使用的溶剂只要将丙烯酸类树脂溶解则没有限定。该溶剂例如为苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃;环己烷、十氢化萘等脂肪族烃;乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯;丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮等酮;甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、甲基纤溶剂、乙基纤溶剂、丁基纤溶剂等醇;四氢呋喃、二氧杂环己烷等醚;二氯甲烷、氯仿、四氯化碳等卤代烃;二甲基甲酰胺;二甲亚砜。可以组合使用两种以上的这些溶剂。
熔融挤出法例如为T型模头法、吹塑法。熔融挤出时的成形温度优选为150~350℃、更优选为200~300℃。
在选择T型模头法的情况下,例如可以通过在公知的挤出机的前端部安装T型模头而形成带状的膜。所形成的带状的膜可以卷绕到辊上而制成膜卷。熔融挤出法中,可以连续地进行从材料混合得到的丙烯酸类树脂的形成到使用该树脂的膜的成形。可以在带状的膜上形成易胶粘层而得到带状的光学膜。
拉伸膜可以通过将如上得到的膜拉伸而形成。拉伸方法没有特别限定,拉伸可以使用公知的拉伸机。在利用T型模头法形成膜的情况下,也可以调节对所形成的膜进行卷绕的辊的温度,同时进行单轴拉伸和膜的卷绕。
在利用熔融制膜形成膜的情况下,可以连续地进行从材料混合得到的丙烯酸类树脂的形成经由膜的形成直至得到拉伸膜为止的工序。
在熔融成膜中使用挤出机的情况下,挤出机的种类没有特别限定,可以为单螺杆、也可以为双螺杆、还可以为多螺杆,但为了使树脂充分塑化而得到良好的混炼状态,其L/D值(L为挤出机的料筒的长度、D为料筒内径)优选为10以上且100以下、更优选为15以上且80以下、进一步优选为20以上且60以下。L/D值小于10的情况下,无法充分使树脂塑化,有时无法得到良好的混炼状态。另一方面,L/D值超过100时,过度地对树脂施加剪切发热,因此树脂有可能发生热分解。
另外,这种情况下,料筒的设定温度优选为200℃以上且350℃以下、更优选为250℃以上且320℃以下。设定温度低于200℃时,树脂的熔融粘度变得过高,坯膜(未拉伸的膜)的生产率降低。另一方面,设定温度超过350℃时,树脂有可能发生热分解。
在熔融成膜中使用挤出机的情况下,挤出机的形状没有特别限定,但优选具有一个以上的开放通风孔部。通过使用这样的挤出机,能够从开放通风孔部抽吸分解气体,能够减少残留在所得到的坯膜中的挥发成分的量。为了从开放通风孔部抽吸分解气体,例如使开放通风孔部为减压状态即可,其减压度以开放通风孔部的压力计优选为931~1.3hPa的范围、更优选为798~13.3hPa的范围。在开放通风孔部的压力高于931hPa的情况下,挥发成分或由树脂的分解产生的单体成分等容易残留在树脂中。另一方面,保持开放通风孔部的压力低于1.3hPa在工业上有困难。
熔融成膜时,优选将利用聚合物过滤器过滤后的树脂成形而制成坯膜。利用聚合物过滤器能够除去树脂中存在的异物,因此能够减少最终得到的膜的外观上的缺陷。需要说明的是,在利用聚合物过滤器进行过滤时,树脂达到高温的熔融状态。因此,在通过聚合物过滤器时树脂发生劣化,因劣化而形成的气体成分或着色劣化物流出,有时会在所得到的膜上观察到气孔、水纹(流れ模様)、流痕(流れスジ)等缺陷。该缺陷特别是在将膜连续地熔融成膜时容易观察到。因此,在将利用聚合物过滤器过滤后的树脂成形时,为了降低树脂的熔融粘度、缩短树脂在聚合物过滤器中的停留时间,其成形温度例如为250~320℃、优选为260~300℃。
聚合物过滤器的构成没有特别限定,可以优选使用在壳体内配置有多片叶盘式过滤器的聚合物过滤器。叶盘式过滤器的滤材可以为将金属纤维无纺布烧结而成的类型、将金属粉末烧结而成的类型、将金属网多张层叠而成的类型、或将它们组合而成的混合类型中的任意一种,最优选将金属纤维无纺布烧结而成的类型。
聚合物过滤器的过滤精度没有特别限定,通常为15μm以下、优选为10μm以下、更优选为5μm以下。过滤精度为1μm以下时,树脂在聚合物过滤器中的停留时间变长,因此该树脂的热劣化增大,此外坯膜和膜的生产率降低。另一方面,过滤精度超过15μm时,难以将树脂中的异物除去。
聚合物过滤器的形状没有特别限定,例如有具有多个树脂流通口、在中心柱内具有树脂流路的内流型;截面在多个顶点或面处与叶盘式过滤器的内周面接触、在中心柱的外表面具有树脂流路的外流型;等等。特别优选使用树脂的停留部位少的外流型。
树脂在聚合物过滤器中的停留时间没有特别限制,优选为20分钟以下、更优选为10分钟以下、进一步优选为5分钟以下。另外,过滤时的过滤器入口压力和过滤器出口压力例如分别为3~15MPa和0.3~10MPa,压力损耗(过滤器的入口压力与出口压力的压力差)优选为1MPa~15MPa的范围。压力损耗为1MPa以下时,树脂从过滤器中通过的流路容易产生偏移,所得到的坯膜和光学膜的品质倾向于降低。另一方面,压力损耗超过15MPa时,容易引起聚合物过滤器的破损。
引入至聚合物过滤器中的树脂的温度根据其熔融粘度适当设定即可,例如为250~320℃、优选为255~310℃、进一步优选为260~300℃。
通过使用聚合物过滤器的过滤处理而得到异物、着色物少的光学膜的具体工序没有特别限定。可以列举例如(1)在洁净环境下进行树脂的形成和过滤处理,接着在洁净环境下进行树脂的成形的工艺;(2)在洁净环境下将具有异物或着色物的树脂进行过滤处理后,接着在洁净环境下进行树脂的成形的工艺;(3)在洁净环境下将具有异物或着色物的树脂进行过滤处理的同时进行成形的工艺;等等。各个工序中可以进行多次利用聚合物过滤器的树脂的过滤处理。
利用聚合物过滤器将树脂过滤时,优选在挤出机与聚合物过滤器之间设置齿轮泵来稳定过滤器内的树脂的压力。
熔融树脂例如可以通过使用挤出机等熔融手段将热塑性树脂加热熔融后供给至模头并从模头以膜状排出来供给。膜状的熔融树脂可以流延至温度调节后的辊(以下称为流延辊)上,一边领取一边进一步与温度调节后的另一辊(以下称为冷却辊)接触而进行冷却固化;另外也可以在流延辊与接触辊之间夹入膜状的熔融树脂而进行冷却固化。本制法具有膜的辊着落位置稳定、厚度品质提高、而且膜宽度方向的冷却也均匀化、冷却固化时的取向状态也容易均匀化的优点。为了将膜整个宽度均匀地按压到接触辊上,优选使用按照该用途设计的辊。可以列举例如橡胶或硅等柔软材质的辊;从辊的宽度方向中央向两端部辊径逐渐变小的结构的辊(凸面辊(クラウンロール));金属等的薄膜套筒与橡胶等的弹性辊的双层结构的弹性辊;等等。其中,为了减小辊的表面粗糙度,特别优选能够在表面进行金属镀覆且从辊的宽度方向中央向两端部辊径变小的结构的辊、金属薄膜套筒与弹性辊的双层结构的辊。优选的是,对辊表面实施Hcr或Ni镀覆,使表面粗糙度为0.2s以下,以没有表面的损伤和污垢的方式进行控制。
所得到的膜可以直接使用,也可以利用公知的方法进行逐次或同时拉伸。另外,为了稳定膜的光学各向同性和机械特性,可以对膜实施热处理(退火)。热处理的方法和条件可以适当选择。
本发明的膜可以具有功能性涂层。功能性涂层例如为抗静电层、硬涂层、防眩光(Non-glare)层、低反射层、蛾眼层等防反射层、紫外线屏蔽层、热线屏蔽层、电磁波屏蔽层、气体阻挡层、光催化剂层等防污层、粘合胶粘剂层等,可以适合用于各种图像显示装置的最表面。功能性涂层可以仅层叠一层,也可以层叠两层以上。
关于功能性涂层的层叠方法,可以分别层叠涂布各种功能性涂层,或者可以是借助粘合剂、胶粘剂将各个涂布有单独的功能性涂层的构件层叠而成的层叠体。需要说明的是,各层的层叠顺序没有特别限定,层叠方法也没有特别限定。
紫外线屏蔽层是为了防止比紫外线屏蔽层位于更下层的基材层、印刷层等的紫外线劣化材料的紫外线劣化而设置的。紫外线屏蔽层可以使用在丙烯酸类树脂、聚酯类树脂、氟类树脂等热塑性或热固性、湿气固化性、紫外线固化、电子射线固化等的固化性树脂中配合分子量为1000以下的紫外线吸收剂而成的物质,特别是从耐候性的观点出发,优选如日本专利第3081508号公报、日本专利第3404160号公报、日本专利第2835396号公报中公开的那样的、将必须含有具有紫外线吸收性骨架的单体的单体混合物聚合而得到的丙烯酸类聚合物。作为市售品,可以列举例如“Halshybrid UV-G13”、“Halshybrid UV-G301”(以上为日本触媒公司制造)、“ULS-935LH”(一方社油脂工业公司制造)等。
热线屏蔽层是为了防止例如伴随显示装置的发光而产生的近红外线(特别是700-1200nm)所引起的外周设备的误操作而设置的。作为热线屏蔽层,使用在丙烯酸类树脂、聚酯类树脂、氟类树脂等热塑性或热固性、湿气固化性、紫外线固化、电子射线固化等的固化性树脂中配合有机类、无机类热线屏蔽物质而成的物质。作为有机类热线屏蔽物质,只要是酞菁色素、二亚铵类、方酸类等在近红外线区域(700-1800nm)具有吸收的物质,则没有特别限定,可以根据用途与卟啉类、花青类色素等在可见光区域(400-700nm)具有吸收的色素一种或两种以上组合使用。另外,作为无机类热线屏蔽物质,可以列举例如金属、金属氮化物、金属氧化物等,从在分散介质中的溶解性、耐候性的观点出发,优选使用金属氧化物的微粒。作为金属氧化物,优选氧化铟类、氧化锌类,从透明性的观点出发,优选平均粒径为0.1μm以下。
作为粘合胶粘剂层,可以列举丙烯酸类树脂、丙烯酸酯树脂、或它们的共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚异戊二烯橡胶、聚异丁烯橡胶等橡胶类、聚乙烯基醚类、聚硅氧烷类、马来酰亚胺类、氰基丙烯酸酯类粘合胶粘剂等,它们可以单独使用,也可以进一步使用交联剂、增粘剂。从光学特性上、耐光性、透明性出发,优选作为以丙烯酸烷基酯单体为主要成分的共聚物的丙烯酸类树脂,更优选添加芳香族类增粘剂来调节折射率从而接近丙烯酸类树脂膜或膜的折射率的粘合剂。可以根据需要在粘合剂中混合上述热线屏蔽物质例如酞菁色素、花青色素而制成功能性的粘合剂层,作为光学层叠体在薄层化、生产率的方面是有利的。
电磁波屏蔽层是为了防止例如伴随来自显示装置的发光而产生的电磁波对生物体或电子设备的不良影响而设置的。电磁波屏蔽层由银、铜、氧化铟、氧化锌、氧化铟锡、氧化锑锡等之类的金属或金属氧化物的薄膜构成,它们可以利用真空蒸镀法、离子镀敷法、溅射法、CVD法、等离子体化学蒸镀法等现有公知的干式镀敷法来制造。最常用的电磁波屏蔽层为氧化铟锡(有时简记作ITO)的薄膜,但也可以优选使用在基材上交替层叠具有网状孔的铜的薄膜、电介质层和金属层而成的层叠体。作为上述电介质层,为氧化铟、氧化锌等透明的金属氧化物等,作为金属层,通常为银或银-靶合金。层叠体通常从电介质层开始在约3层~约13层之间以奇数层的方式层叠。
防反射层用于抑制表面的反射,防止荧光灯等的外部光线在表面上的映入(写り込み)。防反射层包括由金属氧化物、氟化物、硅化物、硼化物、碳化物、氮化物、硫化物等无机物的薄膜构成的情况和由丙烯酸类树脂、氟树脂等折射率不同的树脂单层或多层层叠而构成的情况。另外,也可以使用如日本特开2003-292805号公报中公开的那样的、将包含无机类化合物与有机类化合物的复合微粒的薄膜层叠而成的材料。
防眩光层是为了拓宽视角、使透射光散射而设置的。通过将二氧化硅、三聚氰胺树脂、丙烯酸类树脂等的微粉体制成墨,利用现有公知的涂布法涂布于其他功能层上,使其进行热固化或光固化而形成。另外,也可以将进行了防眩光处理的膜粘贴至其他功能性膜上。
还优选在本发明的膜上设置硬涂层作为功能层。本发明中,硬涂层是指通过形成该层而使透明支撑体的铅笔硬度升高的层。实际使用上,硬涂层层叠后的铅笔硬度(JIS K-5400)优选为H以上、进一步优选为2H以上、最优选为3H以上。硬涂层的厚度优选为0.4~35μm、进一步优选为1~30μm、最优选为1.5~20μm。本发明中,硬涂层可以为一层也可以为多层。在硬涂层为多层的情况下,优选全部硬涂层的膜厚的总计为上述范围。
本发明的膜的硬涂层的表面可以是平坦的也可以具有凹凸。另外,根据需要,为了赋予表面凹凸、内部散射,也可以使硬涂层中含有微粒。
本发明中,硬涂层可以通过将含有具有不饱和双键的化合物、聚合引发剂、根据需要使用的微粒、含氟或聚硅氧烷类化合物、溶剂的组合物直接或隔着其他层涂布至支撑体上并进行干燥和固化而形成。以下对各成分进行说明。
硬涂层形成用组合物中可以含有具有不饱和双键的化合物。具有不饱和双键的化合物能够作为粘结剂发挥功能,优选为具有2个以上聚合性不饱和基团的多官能单体。该具有2个以上聚合性不饱和基团的多官能单体能够作为固化剂发挥功能,能够提高涂膜的强度、耐擦伤性。聚合性不饱和基团更优选为3个以上。这些单体也可以将单官能或双官能的单体与三官能以上的单体组合使用。
作为具有不饱和双键的化合物,可以列举具有(甲基)丙烯酰基、乙烯基、苯乙烯基、烯丙基等聚合性官能团的化合物,其中,优选(甲基)丙烯酰基和-C(O)OCH=CH2。特别优选可以使用下述的在一分子内含有3个以上(甲基)丙烯酰基的化合物。
作为具有聚合性不饱和键的化合物的具体例,可以列举亚烷基二醇的(甲基)丙烯酸二酯类、聚氧化亚烷基二醇的(甲基)丙烯酸二酯类、多元醇的(甲基)丙烯酸二酯类、环氧乙烷或环氧丙烷加成物的(甲基)丙烯酸二酯类、环氧(甲基)丙烯酸酯类、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯类、聚酯(甲基)丙烯酸酯类等。
其中,优选多元醇与(甲基)丙烯酸的酯类。可以列举例如1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、EO改性三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、PO改性三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、EO改性磷酸三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、1,2,3-环己烷四甲基丙烯酸酯、聚氨酯聚丙烯酸酯、聚酯聚丙烯酸酯、己内酯改性三(丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯等。
具有(甲基)丙烯酰基的多官能丙烯酸酯类化合物类也可以使用市售品,可以列举新中村化学工业株式会社制造的NK Ester A-TMMT、日本化药株式会社制造的KAYARADDPHA等。关于多官能单体,记载在日本特开2009-98658号公报的第[0114]~[0122]段中,在本发明中也是同样的。
作为具有不饱和双键的化合物,从与支撑体的密合性、低卷曲性、后述的含氟或聚硅氧烷类化合物的固定性的观点出发,优选为具有氢结合性取代基的化合物。氢结合性取代基是指氮、氧、硫、卤素等电负性大的原子与氢键以共价键结合而成的取代基,具体而言可以列举OH-、SH-、-NH-、CHO-、CHN-等,优选氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯类或具有羟基的(甲基)丙烯酸酯类。也可以使用市售的具有(甲基)丙烯酰基的多官能丙烯酸酯,可以列举新中村化学工业株式会社制造的NK Oligo U4HA、新中村化学工业株式会社制造的NKEster A-TMM-3、日本化药株式会社制造的KAYARAD PET-30等。
为了提供充分的聚合率而赋予硬度等,硬涂层形成用组合物中的具有不饱和双键的化合物的含量相对于硬涂层形成用组合物中的除无机成分以外的全部固体成分优选为50质量%以上、更优选为60~99质量%、进一步优选为70~99质量%、特别优选为80~99质量%。
还优选在硬涂层形成用组合物中使用在分子内具有环状脂肪族烃和不饱和双键基团的化合物。通过使用这样的化合物,能够对硬涂层赋予低透湿性。为了提高硬涂性,更优选使用在分子内具有环状脂肪族烃和2个以上不饱和双键基团的化合物。
在硬涂层形成用组合物含有在分子内具有环状脂肪族烃和不饱和双键基团的化合物的情况下,在分子内具有环状脂肪族烃和不饱和双键的化合物在硬涂层形成用组合物中的具有不饱和双键的化合物中优选为1~90质量%、更优选为2~80质量%、特别优选为5~70质量%。在硬涂层形成用组合物含有在分子内具有环状脂肪族烃和不饱和双键基团的化合物的情况下,优选进一步含有5官能以上的(甲基)丙烯酸酯。
在硬涂层形成用组合物进一步含有5官能以上的(甲基)丙烯酸酯的情况下,5官能以上的(甲基)丙烯酸酯在硬涂层形成用组合物中的具有不饱和双键的化合物中优选为1~70质量%、更优选为2~60质量%、特别优选为5~50质量%。
作为市售品,可以列举例如“Si coat 2”(第八化学公司制造)、“Tosguard 510”、“UVHC8553”(以上为东芝聚硅氧烷公司制造)、“Solgurad NP720”、“Solgurad NP730”、“Solgurad RF0831”(以上为日本Dacro Shamrock公司制造)等。另外,有机聚合物复合无机微粒是指在无机微粒的表面固定有有机聚合物的复合无机微粒,通过使用包含该微粒的固化性树脂形成表面保护层,可实现表面硬度的提高等。该复合无机微粒及其制法的详细情况例如记载在日本特开平7-178335号公报、日本特开平9-302257号公报、日本特开平11-124467号公报等中。对于含有该复合无机微粒的固化性树脂也没有特别限制,可以列举例如三聚氰胺树脂、氨基甲酸酯树脂、醇酸树脂、丙烯酸类树脂、多官能丙烯酸类树脂等。作为多官能丙烯酸类树脂,可以列举多元醇丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、氨基甲酸酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯等树脂。作为含有上述复合无机微粒的固化性树脂的市售品,可以列举例如“UWC-3300”、“UW C-3600”(以上为日本触媒公司制造)等。
本发明的膜可以具有易胶粘层。易胶粘层只要层叠在膜的至少一个主面上即可,也可以层叠在两个主面上。
上述易胶粘层只要形成在上述膜的一个主面上即可。需要说明的是,本说明书中,“主面”是指膜所具有的面中由膜的长度方向的边和宽度方向的边决定的面、即表面和背面,而不是指膜的厚度方向上的面。
易胶粘层的厚度没有特别限定,根据膜的厚度而不同,但优选为1nm~10μm、更优选为10nm~5μm、进一步优选为50nm~1.5μm。在该范围内时,由易胶粘层带来的膜与功能性涂层的密合性的提高效果良好。除此之外,还能够抑制易胶粘层本身出现相位差。
构成易胶粘层的树脂没有特别限定,只要是具有易胶粘性的公知的树脂即可,例如为氨基甲酸酯树脂、纤维素树脂、多元醇树脂、聚羧酸树脂、聚酯树脂、丙烯酸类树脂、聚酯-丙烯酸类复合树脂。
构成易胶粘层的树脂的数均分子量优选为0.5万~60万、更优选为1万~40万。
易胶粘层可以与易胶粘层同样地含有微粒,作为优选的微粒,可以列举上述微粒。
构成易胶粘层的树脂优选氨基甲酸酯树脂。这种情况下,与易胶粘层为其他树脂层时相比,对偏振器的胶粘性提高。
氨基甲酸酯树脂没有特别限定,典型地为使多元醇与多异氰酸酯反应而得到的树脂。多元醇可以采用在分子中具有2个以上羟基的任意的多元醇。多元醇例如为聚丙烯酸类多元醇、聚酯多元醇、聚醚多元醇。可以将两种以上的多元醇组合。
聚丙烯酸类多元醇典型地为(甲基)丙烯酸酯单体与具有羟基的单体的共聚物。
(甲基)丙烯酸酯单体例如为(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸环己酯。
具有羟基的单体例如为(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸2-羟基戊酯等(甲基)丙烯酸羟基烷基酯;甘油、三羟甲基丙烷等多元醇的(甲基)丙烯酸单酯;N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺。
聚丙烯酸类多元醇也可以为进一步与其他单体的共聚物。其他单体只要能够与上述(甲基)丙烯酸酯单体和具有羟基的单体共聚,则没有限定。
该其他单体例如为(甲基)丙烯酸等不饱和单羧酸;马来酸等不饱和二羧酸以及其酸酐和单酯或二酯类;(甲基)丙烯腈等不饱和腈类;(甲基)丙烯酰胺、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺等不饱和酰胺类;乙酸乙烯基酯、丙酸乙烯基酯等乙烯基酯类;甲基乙烯基醚等乙烯基醚类;乙烯、丙烯等α-烯烃类;氯乙烯、偏二氯乙烯等卤代α,β-不饱和脂肪族单体;苯乙烯、α-甲基苯乙烯等α,β-不饱和芳香族单体。
聚酯多元醇典型地通过多元酸成分与多元醇成分的反应而得到。多元酸成分例如为邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、1,4-萘二甲酸、2,5-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸、联苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸等芳香族二羧酸;草酸、琥珀酸、丙二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、癸烷二羧酸、十二烷二羧酸、十八烷二羧酸、酒石酸、烷基琥珀酸、亚麻酸、马来酸、富马酸、中康酸、柠康酸、衣康酸等脂肪族二羧酸;六氢邻苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、1,3-环己烷二羧酸、1,4-环己烷二羧酸等脂环式二羧酸;或者它们的酸酐、烷基酯、酰卤等反应性衍生物。
多元醇成分例如为乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、戊二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1-甲基-1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丁二醇、1-甲基-1,4-戊二醇、2-甲基-1,4-戊二醇、1,2-二甲基新戊二醇、2,3-二甲基新戊二醇、1-甲基-1,5-戊二醇、2-甲基-1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,2-二甲基丁二醇、1,3-二甲基丁二醇、2,3-二甲基丁二醇、1,4-二甲基丁二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、二丙二醇、聚丙二醇、1,4-环己烷二甲醇、1,4-环己二醇、双酚A、双酚F、氢化双酚A、氢化双酚F。
聚醚多元醇典型地通过使环氧烷烃开环聚合而加成到多元醇上而得到。多元醇例如为乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷。环氧烷烃例如为环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、环氧苯乙烯、四氢呋喃。
多异氰酸酯例如为四亚甲基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、1,4-丁烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、2,4,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、2-甲基戊烷-1,5-二异氰酸酯、3-甲基戊烷-1,5-二异氰酸酯等脂肪族二异氰酸酯;异佛尔酮二异氰酸酯、氢化苯二亚甲基二异氰酸酯、4,4’-环己基甲烷二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、甲基亚环己基二异氰酸酯、1,3-双(异氰酸酯基甲基)环己烷等脂环族二异氰酸酯;甲苯二异氰酸酯、2,2’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4’-二苯基二甲基甲烷二异氰酸酯、4,4’-二苄基二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、1,3-苯二异氰酸酯、1,4-苯二异氰酸酯等芳香族二异氰酸酯;二烷基二苯基甲烷二异氰酸酯、四烷基二苯基甲烷二异氰酸酯、α,α,α,α-四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯等芳香脂肪族二异氰酸酯。
氨基甲酸酯树脂优选具有羧基。通过具有羧基,易胶粘层的性能(易胶粘性)提高。特别是在高温、高湿的环境下该效果显著。
例如通过在多元醇和多异氰酸酯的基础上使具有游离羧基的链长调节剂进行反应而得到具有羧基的氨基甲酸酯树脂。具有游离羧基的链长调节剂例如为二羟基羧酸、二羟基琥珀酸。二羟基羧酸例如为二羟甲基烷酸(例如,二羟甲基乙酸、二羟甲基丁酸、二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、二羟甲基戊酸)等二羟烷基烷酸。
氨基甲酸酯树脂的酸值优选为10以上、进一步优选为10~50、特别优选为20~45。这些情况下,易胶粘层的性能(例如与偏振器等其他功能性膜的密合性)进一步提高。
氨基甲酸酯树脂可以通过在上述各成分的基础上进一步与其他多元醇或其他链长调节剂反应而得到。
其他多元醇例如为山梨醇、1,2,3,6-己四醇、1,4-失水山梨醇、1,2,4-丁三醇、1,2,5-戊三醇、甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇等具有3个以上羟基的多元醇。
其他链长调节剂例如为乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、戊二醇、1,6-己二醇、丙二醇等二醇类;乙二胺、丙二胺、己二胺、1,4-丁二胺、氨基乙基乙醇胺等脂肪族二胺;异佛尔酮二胺、4,4’-二环己基甲烷二胺等脂环族二胺;苯二亚甲基二胺、甲苯二胺等芳香族二胺。
氨基甲酸酯树脂可以应用公知的方法来形成。该方法例如为使各成分一次性进行反应的一步(oneshot)法、使各成分阶段性地进行反应的多步法。从容易引入羧基的方面出发,优选利用多步法形成具有羧基的氨基甲酸酯树脂。氨基甲酸酯树脂的形成中使用的催化剂没有特别限定。
作为氨基甲酸酯树脂层的易胶粘层的形成中使用的水性易胶粘组合物优选除了微粒和氨基甲酸酯树脂以外还含有中和剂。这种情况下,易胶粘组合物中的氨基甲酸酯树脂的稳定性提高。中和剂例如为氨、N-甲基吗啉、三乙胺、二甲基乙醇胺、甲基二乙醇胺、三乙醇胺、吗啉、三丙胺、乙醇胺、三异丙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇。
在含有氨基甲酸酯树脂的易胶粘组合物为水性的情况下,在形成氨基甲酸酯树脂时,优选使用对多异氰酸酯为惰性并且与水相容的有机溶剂。有机溶剂例如为乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙基纤溶剂乙酸酯等酯类溶剂;丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮等酮类溶剂;二氧杂环己烷、四氢呋喃、丙二醇单甲醚等醚类溶剂。
含有氨基甲酸酯树脂的易胶粘组合物优选含有交联剂,这种情况下,易胶粘层的性能提高。交联剂没有特别限定。在氨基甲酸酯树脂具有羧基的情况下,交联剂优选具有能够与该羧基反应的基团的聚合物。
能够与羧基反应的基团例如为有机氨基、唑啉基、环氧基、碳二亚胺基,优选唑啉基。具有唑啉基的交联剂与氨基甲酸酯树脂混合时在室温下的适用期长,通过加热而进行交联反应,因此操作性良好。该聚合物例如为(甲基)丙烯酸类聚合物、苯乙烯-丙烯酸类聚合物,优选(甲基)丙烯酸类聚合物。在交联剂为(甲基)丙烯酸类聚合物的情况下,易胶粘层的性能进一步提高。除此之外,(甲基)丙烯酸类聚合物在水性易胶粘组合物中稳定地相容,使氨基甲酸酯树脂良好地交联。
含有氨基甲酸酯树脂的易胶粘组合物中,该组合物中的氨基甲酸酯树脂的含有率优选为1.5~15质量%、更优选为2~10质量%。含有率处于这些范围的情况下,将易胶粘组合物涂布至膜的表面时的涂布性高。在该组合物进一步含有交联剂的情况下,交联剂的含量相对于氨基甲酸酯树脂(固体成分)100重量份优选为1~30重量份、更优选为3~20重量份。含有氨基甲酸酯树脂的易胶粘组合物中的微粒的含有率相对于氨基甲酸酯树脂(固体成分)100重量份优选为0.3~10重量份、更优选为0.5~1重量份。
易胶粘层可以在不损害上述密合性的范围内含有微粒。作为微粒,可以使用任意适当的微粒,优选为水分散性的微粒。具体而言,可以使用无机类微粒、有机类微粒中的任意一种,也可以为有机无机复合微粒。
作为无机类微粒,可以列举例如二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、二氧化锆等无机氧化物、碳酸钙、滑石、粘土、烧制高岭土、烧制硅酸钙、水合硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁、磷酸钙等。
作为有机类微粒,可以列举例如聚硅氧烷类树脂、氟类树脂、(甲基)丙烯酸类树脂等。
其中,优选为二氧化硅。这是因为,可得到更优良的粘连抑制能力,并且透明性优良,不产生雾度,也没有着色,因此对偏振片的光学特性造成的影响更小。另外还因为,二氧化硅在易胶粘组合物中的分散性和分散稳定性良好,因此在易胶粘层形成时还可得到更优良的操作性。此外,二氧化硅与膜的密合性也优良。
微粒的粒径(平均一次粒径)为300nm以下、优选为10~300nm、进一步优选为20~200nm、进一步优选为30~150nm。
通过使用这种粒径的微粒,在易胶粘层表面适当地形成凹凸,能够有效地减小膜与易胶粘层和/或易胶粘层彼此的接触面上的摩擦力。其结果,得到更优良的粘连抑制能力。另外,由于平均一次粒径小于可见光波长,并且越小越能够抑制由粒子引起的光散射,因此能够进一步抑制对偏振片的光学特性造成的影响。
上述微粒的粒度分布优选为1.0~1.4、更优选为1.0~1.2。
上述微粒的平均一次粒径和粒度分布可以利用激光衍射/散射式的粒度分布测定装置(例如Particle Sizing Systems制造的Submicron Particle Sizer NICOMP380)求出。
具体而言,对于处于分散于介质中的状态的微粒,利用上述测定装置求出其等价球形分布。接着,求出所求得的分布中从大粒子侧起累积的累积体积分数为50%的粒子的粒径,将其作为微粒的平均一次粒径(d50)。
在此之外,求出该分布中从大粒子侧起累积的累积体积分数为25%的粒子的粒径(d25)和累积体积分数为75%的粒子的粒径(d75),将其比(d25/d75)作为微粒的粒度分布。需要说明的是,介质可以根据粒度分布装置的构成和能力适当选择,例如为水,但不限于液体。
在形成易胶粘层的组合物为水性的情况下,优选以水分散体的形式配合上述微粒。具体而言,在采用二氧化硅作为微粒的情况下,优选以硅胶的形式配合。作为硅胶,可以直接使用市售品。作为市售品,可以列举例如扶桑化学工业株式会社制造的Quartron PL系列、日产化学工业株式会社制造的Snowtex系列、日本AEROSIL株式会社制造的AERODISP系列和AEROSIL系列等。
易胶粘层中的微粒的含有率的上限优选小于10质量%、更优选小于5质量%、进一步优选小于2质量%。微粒的含有率超过10质量%时,有时易胶粘层的涂膜强度降低或者透明性受损。易胶粘层中的微粒的含有率的下限优选为0.1质量%以上、更优选为0.15质量%以上、进一步优选为0.2质量%以上。微粒的含有率小于0.1质量%时,有时光学膜的防粘连性降低。
对膜的表面形成易胶粘层的方法没有限定,按照公知的方法即可。易胶粘层优选如下形成:将含有易胶粘层用树脂的易胶粘组合物涂布于膜的表面,形成该组合物的涂布膜后,使所形成的涂布膜干燥。上述易胶粘组合物可以含有上述微粒。
易胶粘组合物优选水性组合物。与有机溶剂类的组合物相比,水性组合物在形成易胶粘层时产生的对环境的负荷小,操作性优良。水性组合物例如为具有易胶粘性的树脂的分散体。分散体典型地为具有易胶粘性的树脂的乳液。易胶粘层用树脂的乳液通过干燥而形成含有易胶粘层用树脂的层。该乳液中含有的微粒原样残留于树脂层中。
在含有易胶粘层用树脂的易胶粘组合物为水性的情况下,优选使用与水相容的有机溶剂。该有机溶剂例如为乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙基纤溶剂乙酸酯等酯类溶剂;丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮等酮类溶剂;二氧杂环己烷、四氢呋喃、丙二醇单甲醚等醚类溶剂。
易胶粘组合物可以除了具有易胶粘性的树脂和微粒以外还含有添加剂。添加剂例如为分散稳定剂、触变剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、消泡剂、增稠剂、分散剂、表面活性剂、催化剂、抗静电剂。
在作为易胶粘层用树脂层的易胶粘层的形成中使用的水性易胶粘组合物中,该组合物中的易胶粘层用树脂的含有率优选为1~20质量%、更优选为2~15质量%。含有率处于这些范围的情况下,除了将易胶粘组合物涂布至膜的表面时的涂布性高以外,还能够充分确保易胶粘层的效果。
在该组合物进一步含有交联剂的情况下,交联剂的含量相对于易胶粘层用树脂100重量份优选为1~30重量份、更优选为3~20重量份。含有易胶粘层用树脂的易胶粘组合物中的微粒的含有率相对于易胶粘层用树脂100重量份优选为0.3~10重量份、更优选为0.5~1重量份。
在形成易胶粘层的情况下,优选包括:在膜的主面(表面)上涂布含有易胶粘层用树脂的易胶粘组合物而形成该组合物的涂布膜的工序(涂布工序);和使所形成的涂布膜干燥而在上述表面上形成含有上述易胶粘层用树脂的易胶粘层的工序(干燥工序)。上述易胶粘组合物可以含有上述微粒。
这种情况下,形成由在主面(表面)上形成有含有易胶粘层用树脂的易胶粘层的膜构成的光学膜(本发明的光学膜)。易胶粘层包含易胶粘组合物中所含有的树脂。
涂布工序中,在膜的至少一个主面(表面)上形成易胶粘组合物的涂布膜。典型地,在膜的一个主面(表面)上形成该涂布膜。
涂布工序中涂布易胶粘组合物的方法可以应用公知的方法。该方法例如为刮棒涂布法、辊涂法、凹版涂布法、棒涂法、狭缝孔涂布(slot orifice coating)法、帘涂法、喷注涂布法。涂布工序中形成的涂布膜的厚度可以根据该涂布膜形成易胶粘层时所需要的厚度适当调节。
膜中的涂布易胶粘组合物的主面(表面)优选实施了表面处理。表面处理如上所述,优选为电晕放电处理和等离子体处理。电晕放电处理的条件没有限定。电晕放电处理中的电子照射量优选为50~150W/m2/分钟、更优选为为70~100W/m2/分钟。
干燥工序按照公知的方法即可。干燥温度典型地为50℃以上、优选为90℃以上、更优选为110℃以上。通过使干燥温度为这些范围,例如能够得到耐颜色性(特别是在高温高湿的环境下)优良的膜。干燥温度的上限优选为200℃以下、更优选为180℃以下。
在由未拉伸的膜制造拉伸膜的情况下、以及由单轴拉伸的膜制造双轴拉伸膜的情况下,需要在任意的时刻对膜进行拉伸。膜的拉伸可以在易胶粘层的形成前进行,也可以在易胶粘层的形成后进行。也可以同时进行易胶粘层的形成和膜的拉伸。
膜的拉伸按照公知的方法即可。从提高机械强度的观点出发,优选为双轴拉伸膜。
双轴拉伸典型地为逐次双轴拉伸,但也可以优选使用同时进行纵横拉伸的同时双轴拉伸。此外,也可以为向相对于膜卷倾斜的方向的拉伸。需要说明的是,本说明书中,将膜的流动方向(MD方向)的拉伸称为纵向拉伸、将宽度方向(TD方向)的拉伸称为横向拉伸。在带状的膜的情况下,MD方向为该膜的长度方向。
膜的拉伸可以使用公知的拉伸机。纵向拉伸机没有特别限定,例如为烘箱拉伸机或辊式纵向拉伸机。
烘箱纵向拉伸机通常由烘箱和分别设置在该烘箱的入口侧和出口侧的搬运辊构成。通过在烘箱的入口侧的搬运辊与出口侧的搬运辊之间赋予圆周速度差,树脂膜在其搬运方向上被拉伸。
辊式纵向拉伸机通常由可将坯膜加热的多个辊或夹持辊(它们作为预热辊发挥功能)和可将坯膜冷却的多个辊或夹持辊(它们作为冷却辊发挥功能)构成。输送至该拉伸机中的坯膜在与多个预热辊依次接触的同时被预热至拉伸温度,在设置于预热辊与冷却辊之间的拉伸区间沿其流动方向被拉伸后,与多个冷却辊依次接触而被冷却。
横向拉伸机没有特别限定,优选拉幅拉伸机。拉幅拉伸机可以为夹式也可以为针板式,但从不易产生膜的撕裂的方面出发,优选夹式。夹式拉幅拉伸机通常由横向拉伸用的夹具移动装置和烘箱构成。夹具移动装置中,在膜的横端部被夹具夹持的状态下搬运该树脂膜。此时,打开夹具移动装置的导轨,加宽左右两列夹具间的距离,由此膜被横向拉伸。在夹式拉幅拉伸机中,通过相对于膜的搬运方向具有夹具的缩放功能,也可以进行同时双轴拉伸。另外,也可以是对膜的拉伸方向的左右以不同的速度在该膜的搬运方向上进行牵引拉伸的斜向拉伸机。
拉伸温度优选为构成膜的嵌段共聚物的Tg以上。具体而言,优选为Tg+8℃~Tg+40℃的范围、更优选为Tg+10℃~Tg+33℃的范围、进一步优选为Tg+13℃~Tg+28℃的范围。拉伸温度低于Tg+13℃的情况下,无法确保充分的拉伸倍率,膜的耐弯折白化性变差。拉伸温度超过Tg+28℃时,无法充分确保膜的面内取向,有时膜的耐弯折白化性变差。
以面积比定义的拉伸倍率优选为3.5倍以上、更优选为3.8倍以上、进一步优选为4倍以上。拉伸倍率小于3.5倍的情况下,无法充分确保膜的面内取向,有时膜的耐弯折白化性变差。需要说明的是,以面积比定义的拉伸倍率由未拉伸膜的膜厚和拉伸膜的膜厚求出。例如,设未拉伸膜的膜厚为xμm、拉伸膜的膜厚为yμm时,以面积比定义的拉伸倍率为x/y倍。
长度方向的拉伸倍率优选为1.3~1.9倍的范围、更优选为1.4~1.9倍的范围。拉伸倍率小于1.3倍的情况下,无法充分确保膜的面内取向,有时膜的耐弯折白化性变差。需要说明的是,长度方向的拉伸倍率以面积比来定义。例如,设拉伸倍率为z倍时,作为固定端单轴拉伸的辊式纵向拉伸的情况下的拉伸倍率为z倍,作为自由端单轴拉伸的烘箱纵向拉伸的情况下的拉伸倍率为√z倍。
宽度方向的拉伸倍率优选为1.8~4.0倍的范围、更优选为2.0~3.8倍的范围。在拉伸倍率小于1.8倍的情况下,无法充分确保膜的面内取向,有时膜的耐弯折白化性变差。另外,宽度方向的拉伸倍率优选为长度方向的拉伸倍率的1.3倍以上、更优选为1.4倍以上、进一步优选为1.5倍以上。在小于长度方向的拉伸倍率的1.3倍的情况下,膜长度方向与宽度方向的拉伸取向为相同程度,有时耐弯折白化性变差。需要说明的是,宽度方向的拉伸倍率以面积比来定义。例如,设拉伸倍率为z倍时,作为固定端单轴拉伸的拉幅横向拉伸的情况下的拉伸倍率为z倍。
拉伸速度对于一个方向的拉伸优选为10~20000%/分钟、更优选为100~10000%/分钟。在拉伸速度小于10%/分钟的情况下,膜的拉伸所需要的时间变得过长,有时膜的制造成本增加。拉伸速度超过20000%/分钟时,有时膜发生断裂。
在同时进行易胶粘层的形成和膜的拉伸的情况下,例如在涂布工序之后将形成有易胶粘组合物的涂布膜的膜在加热气氛下进行拉伸即可。利用为了拉伸而施加于该膜的热,将形成于膜的表面的易胶粘组合物的涂布膜干燥,形成易胶粘层。需要说明的是,本发明的膜的Tg通常为100℃以上,因此上述拉伸温度对于由易胶粘组合物的涂布膜形成易胶粘层而言为足够高的温度。
涂布工序中形成易胶粘组合物的涂布膜的膜可以为未拉伸膜,也可以为已经拉伸后的拉伸膜。在形成涂布膜的膜为带状的单轴拉伸膜且制造作为双轴拉伸膜的膜的情况下,优选单轴拉伸的方向为该膜的MD方向、形成涂布膜后的拉伸方向为其TD方向。由此,能够进行高效的膜制造。
在利用熔融挤出形成膜的情况下,可以连续进行从膜的形成至得到光学膜为止的工序。这种情况下,优选连续进行在膜的表面涂布易胶粘组合物的工序、以及将涂布有易胶粘组合物的膜在加热气氛下进行拉伸的工序。将这种连续实施的易胶粘组合物的涂布工序称为连续涂布。
在制造双轴拉伸膜的情况下,特别优选连续进行将未拉伸的膜进行拉伸而制成单轴拉伸膜的工序、在该单轴拉伸膜的表面涂布易胶粘组合物的工序、以及将涂布有易胶粘组合物的膜在加热气氛下进行拉伸的工序。
此外,在对膜进行电晕放电处理和等离子体处理等表面处理的情况下,优选连续进行将未拉伸的膜进行拉伸而制成单轴拉伸膜的工序、对该单轴拉伸膜的表面进行表面处理的工序、在表面处理后的膜的表面涂布易胶粘组合物的工序、以及将涂布有易胶粘组合物的膜在加热气氛下进行拉伸的工序。
膜的制造方法中,只要可得到本发明的效果,也可以包括上述工序以外的任意工序。该工序例如为对所形成的膜层叠进一步的层(例如树脂层)的工序、或者对所形成的膜实施涂布处理、表面处理等后加工的工序。
本发明的光学膜例如为偏振器保护膜、相位差膜、视角补偿膜、光扩散膜、反射膜、防反射膜、防眩光膜、亮度提高膜、触控面板用导电膜。
本发明的光学膜显示出的相位差可以通过嵌段共聚物的组成和拉伸状态进行控制。本发明的光学膜可以为光学各向同性的膜,也可以为通过拉伸处理等而具有光学各向异性(例如表现出相位差等的双折射)的膜。
本发明的膜可以卷绕成卷(可以为膜卷)。
本发明的光学膜适合用于图像显示装置中。图像显示装置例如为电致发光(EL)显示面板、等离子体显示面板(PDP)、场发射显示器(FED;Field Emission Display)、LCD。LCD具有液晶盒和配置在液晶盒的至少一个主面上的偏振片。
本发明的偏振器保护膜包含上述光学膜。也可以包含光学膜以外的膜、层。
[偏振片]
本发明还包含具备本发明的膜的偏振片。
本发明的偏振片具备本发明的光学膜。
LCD(液晶显示装置)中,基于其图像显示原理,以夹持液晶盒的方式配置一对偏振片。本发明的偏振片例如具有在偏振器的至少一个表面上隔着易胶粘层层叠本发明的光学膜(偏振器保护膜)而成的结构。
以往,偏振器保护膜使用三乙酰纤维素(TAC)膜。但是,TAC膜的耐湿热性不充分,在使用TAC膜作为偏振器保护膜的情况下,有时在高温或高湿度的环境下偏振片的特性发生劣化。另外,TAC膜具有厚度方向的相位差,该相位差给LCD等图像显示装置、特别是大屏幕的图像显示装置的视角特性带来不利影响。
与此相对,作为偏振器保护膜的本发明的光学膜由丙烯酸类树脂膜构成,因此,与TAC膜相比,能够提高耐湿热性和光学特性。
偏振片典型地通过隔着胶粘层(粘合胶粘剂层)将光学膜与偏振器层叠而制造。在本发明的光学膜具有易胶粘层的情况下,优选以易胶粘层在偏振器侧的方式将两者层叠。
具体而言,例如,在选自偏振器或光学膜中的任意一个表面上涂布干燥后形成胶粘层(粘合胶粘剂层)的胶粘剂组合物,然后使两者贴合并干燥。
胶粘剂组合物的涂布方法例如为辊式法、喷雾法、浸渍法。在胶粘剂组合物含有金属化合物胶体的情况下,以干燥后的胶粘层的厚度大于金属化合物胶体粒子的平均粒径的方式涂布胶粘剂组合物。干燥温度典型地为5~150℃、优选为30~120℃。干燥时间典型地为120秒以上、优选为300秒以上。
偏振器没有限定,可以根据作为偏振片所需要的功能采用任意适当的偏振器。偏振器例如为在聚乙烯醇(PVA)类膜、部分缩甲醛化PVA类膜、乙烯-乙酸乙烯基酯共聚物(EVA)的部分皂化膜之类的亲水性高分子膜上吸附碘或二色性染料之类的二色性物质并进行单轴拉伸而成的膜;使用PVA的脱水处理物或聚氯乙烯的脱盐酸处理物的多烯类取向膜。其中,在PVA类膜上吸附二色性物质并进行单轴拉伸而成的膜作为偏振器是优选的。该偏振器显示出高的偏振二色比。偏振器的厚度没有限定,通常为约1μm~约80μm。
在PVA类膜上吸附碘并进行单轴拉伸而成的偏振器例如可以通过将PVA类膜浸渍于含有碘的水溶液中进行染色、以3~7倍的拉伸倍率进行单轴拉伸而制作。
染色所用的水溶液可以根据需要含有硼酸、硫酸锌、氯化锌等。作为含有碘的水溶液,可以使用碘化钾等碘化物的水溶液。
PVA类膜可以在染色之前浸渍于水中进行水洗。通过PVA类膜的水洗,能够将存在于该膜的表面的污垢和防粘连剂等除去。此外,PVA类膜由于水洗而发生溶胀,因此抑制染色时的不均。拉伸可以在染色前进行,也可以在染色后进行,还可以与染色同时进行。
干燥后形成胶粘层(粘合胶粘剂层)的胶粘剂组合物没有限定。胶粘剂组合物优选含有PVA类树脂。
PVA类树脂例如含有以下的聚合物:聚乙酸乙烯基酯的皂化物及其衍生物;乙酸乙烯基酯与其他单体的共聚物的皂化物;将PVA进行缩醛化、氨基甲酸酯化、醚化、接枝化或磷酸酯化而成的改性PVA。
上述其他单体例如为马来酸(酐)、富马酸、巴豆酸、衣康酸、(甲基)丙烯酸等不饱和羧酸及其酯;乙烯、丙烯等α-烯烃;(甲基)烯丙基磺酸(钠)、磺酸钠(单烷基苹果酸盐)、二磺酸钠烷基苹果酸盐、N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺烷基磺酸碱金属盐、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮衍生物。PVA类树脂优选包含含有乙酰乙酰基的PVA。这种情况下,偏振器与光学膜(丙烯酸类树脂膜)的密合性提高,偏振片的耐久性提高。
从胶粘剂组合物的胶粘性的观点出发,PVA类树脂的平均聚合度优选为约100~约5000、更优选为1000~4000。从胶粘剂组合物的胶粘性的观点出发,PVA类树脂的平均皂化度优选为约85摩尔%~约100摩尔%、更优选90~100摩尔%。
含有乙酰乙酰基的PVA例如通过使PVA与双烯酮以任意的方法进行反应而得到。具体例为使PVA分散于乙酸等溶剂中,向所得到的分散体中添加双烯酮的方法;使PVA溶解于二甲基甲酰胺或二氧杂环己烷等溶剂中,向所得到的溶液中添加双烯酮的方法;使双烯酮气体或液态双烯酮直接与PVA接触的方法。
含有乙酰乙酰基的PVA中的乙酰乙酰基改性度典型地为0.1摩尔%以上、优选为0.1~40摩尔%、更优选为1~20%、进一步优选为2~7摩尔%。若为小于0.1摩尔%的改性度,有时改性所带来的效果(例如耐水性的提高)不充分。改性度超过40摩尔%时,耐水性也不会进一步提高。PVA的乙酰乙酰基改性度可以利用NMR进行测定。
胶粘剂组合物可以含有交联剂。交联剂没有限定,为至少具有2个对PVA类树脂显示出反应性的官能团的化合物。
交联剂例如为乙二胺、三乙二胺、六亚甲基二胺等具有亚烷基和2个氨基的亚烷基二胺;甲苯二异氰酸酯、氢化甲苯二异氰酸酯、三羟甲基丙烷甲苯二异氰酸酯加合物、三苯基甲烷三异氰酸酯、亚甲基双(4-苯基甲烷三异氰酸酯)、异佛尔酮二异氰酸酯以及它们的酮肟嵌段物或酚嵌段物等异氰酸酯;乙二醇二缩水甘油基醚、聚乙二醇二缩水甘油基醚、甘油二缩水甘油基醚、甘油三缩水甘油基醚、1,6-己二醇二缩水甘油基醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油基醚、二缩水甘油基苯胺、二缩水甘油基胺等环氧化合物;甲醛、乙醛、丙醛、丁醛等一元醛;乙二醛、丙二醛、丁二醛、戊二醛、順丁烯二醛、邻苯二甲醛等二醛;羟甲基脲、羟甲基三聚氰胺、烷基化羟甲基脲、烷基化羟甲基三聚氰胺、甲基胍胺、苯并胍胺与甲醛的缩合物等氨基-甲醛树脂;钠、钾、镁、钙、铝、铁、镍等一价至三价的金属的盐和氧化物。
其中,交联剂优选氨基-甲醛树脂和二醛。氨基-甲醛树脂优选具有羟甲基,优选为羟甲基三聚氰胺。二醛优选为乙二醛。
胶粘剂组合物中的交联剂的配合量可以根据PVA类树脂的种类适当设定。典型地,相对于PVA类树脂100重量份为约10重量份~约60重量份、优选为20~50重量份。在该范围内可得到良好的胶粘性。交联剂的配合量过多时,交联剂介导的反应在短时间内进行,因此具有胶粘剂组合物发生凝胶化的倾向。因此,作为胶粘剂组合物的可使用时间(适用期)变得极短,有时难以在工业上使用。
胶粘剂组合物可以含有金属化合物胶体。金属化合物胶体可以是金属化合物的粒子分散于分散介质中而成的胶体。金属化合物胶体可以是通过粒子所具有的同种电荷的相互排斥所引起的静电稳定化而永久性具有稳定性的胶体。通过胶粘剂组合物含有金属化合物胶体,例如即使在交联剂的配合量多的情况下,胶粘剂组合物的稳定性也提高。
金属化合物胶体中的胶体粒子的平均粒径可以在不会对作为偏振片的光学特性(例如偏振特性)造成不良影响的范围内设定。胶体粒子的平均粒径优选为1~100nm、更优选为1~50nm。
需要说明的是,上述胶体粒子的平均粒径可以利用与上述的微粒的平均一次粒径的求法相同的方法进行测定。
在这些范围内时,能够使该胶体粒子均匀地分散于胶粘层中。由此,可在确保胶粘性的同时抑制裂点缺陷的产生。产生裂点缺陷时,例如在组装有该偏振片的图像显示装置中产生漏光。
金属化合物没有限定,例如为氧化铝、二氧化硅、氧化锆、二氧化钛等氧化物;硅酸铝、碳酸钙、硅酸镁、碳酸锌、碳酸钡、磷酸钙等金属盐;硅藻土、滑石、粘土、高岭土等矿物。优选具有正电荷的金属化合物胶体。形成具有正电荷的胶体的金属化合物优选氧化铝、二氧化钛,特别优选氧化铝。
金属化合物胶体典型地为分散于分散介质中而成的胶体溶液。分散介质例如为水、醇。胶体溶液中的固体成分浓度典型地为约1重量%~约50重量%、优选为1~30重量%。胶体溶液可以含有硝酸、盐酸、乙酸等酸作为稳定剂。
胶粘剂组合物中的金属化合物胶体的配合量(换算成固体成分)相对于PVA类树脂100重量份优选为200重量份以下、更优选为10~200重量份、进一步优选为20~175重量份、特别优选为30~150重量份。在这些范围内时,胶粘剂组合物的胶粘性变得更可靠,并且可更抑制裂点缺陷的产生。
胶粘剂组合物可以含有硅烷偶联剂、钛偶联剂等偶联剂;各种增粘剂;紫外线吸收剂;抗氧化剂;耐热稳定剂、耐水解稳定剂等稳定剂。
胶粘剂组合物优选为水溶液(树脂溶液)。从组合物的涂布性和放置稳定性的观点出发,水溶液中的树脂的浓度优选为0.1~15重量%、更优选为0.5~10重量%。
水溶液的粘度优选为1~50mPa·s。在胶粘剂组合物含有金属化合物胶体的情况下,即使为1~20mPa·s的低粘度,也有效地抑制裂点缺陷的产生。
水溶液的pH优选为2~6、更优选为2.5~5、进一步优选为3~5、特别优选为3.5~4.5。通常,通过水溶液pH的调节来调节金属化合物胶体的表面电荷。表面电荷优选为正电荷。通过为正电荷,进一步抑制裂点缺陷的产生。金属化合物胶体的表面电荷例如可以通过利用ζ电位测定仪测定ζ电位来确认。
作为水溶液(树脂溶液)的胶粘剂组合物可以利用公知的方法形成。在胶粘剂组合物含有交联剂和金属化合物胶体的情况下,例如可以采取在将PVA类树脂与交联剂混合并调节至适当浓度的溶液中配合金属化合物胶体的方法。也可以在将PVA类树脂与金属化合物胶体混合后,考虑胶粘剂组合物的使用时期来混合交联剂。水溶液的浓度可以在制备水溶液后进行调节。
由胶粘剂组合物形成的胶粘层(粘合胶粘剂层)的厚度可以根据该组合物的组成适当设定。该厚度优选为10~300nm、更优选为10~200nm、特别优选为20~150nm。在该范围内,胶粘层(粘合胶粘剂层)显示出充分的胶粘力。
[图像显示装置]
本发明还包含具备上述本发明的偏振片的图像显示装置。
本发明的图像显示装置具备本发明的光学膜。图像显示装置例如为电致发光(EL)显示面板、等离子体显示面板(PDP)、场发射显示器(FED;Field Emission Display)、LCD。
具备本发明的光学膜的图像显示装置(本发明的图像显示装置)的构成没有特别限定,根据需要适当具备电源、背光灯部、操作部等构件即可。
本发明并不限定于上述各实施方式,可以在权利要求书所示的范围内进行各种变更,将不同实施方式中分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
实施例
利用以下的实施例和比较例具体地对本发明进行说明,但本发明不受这些例子的限定。
[玻璃化转变温度(Tg)]
嵌段共聚物的Tg依据JIS K7121的规定利用起点法求出。
在40℃以上观测到的Tg具体而言如下得到:使用差示扫描量热计(株式会社理学制造、DSC-8230),在氮气气氛下将约10mg样品从25℃以每分钟10℃的升温速度升温至200℃,由重复多次后得到的稳定的DSC曲线求出Tg。需要说明的是,作为参照,使用α-氧化铝。
另外,在低于40℃下观测到的Tg如下得到:使用差示扫描量热计(NETZSCH公司制造、DSC204F1),在氮气气氛下将约10mg样品从-100℃以每分钟10℃的升温速度升温至40℃,由重复多次后得到的稳定的DSC曲线得到Tg。
[环结构的比例]
本申请中,环结构的含有比例(摩尔%)由通过使用BRUKER公司制造的AVANCE300的氘代氯仿中的1H-NMR测定得到的积分强度比求出。
例如,在实施例1的情况下,由4.04MHz(与来自丙烯酸丁酯的结构中含有的氧原子相邻的亚甲基)、3.60MHz(与来自甲基丙烯酸甲酯的结构中含有的氧原子相邻的甲基)、3.10MHz(与来自戊二酰亚胺结构的氮原子相邻的甲基)的积分强度比求出。进而,与作为原料使用的三嵌段聚合物的1H-NMR的积分强度进行比较,由此求出PMMA部位和PBA部位的引入量。
[破坏强度]
使用手动式加热压机(井元制作所制造、IMC-180C型),在270℃对嵌段共聚物进行2分钟熔融压制成形,制作100±10μm的未拉伸膜(坯膜)。使5.5g的试验球每次提高10mm的高度而落下至该坯膜上,以n数=10记录膜上出现裂纹前后的高度(破坏前后的高度;mm),将各值作为y轴、膜的厚度(μm)作为x轴进行作图,分别算出厚度100μm时的破坏前后的高度(mm)。根据该破坏前的高度和破坏后的高度的平均值利用下式算出对膜施加的试验力,将其值作为制成100μm厚度的片的情况下的破坏强度(mJ)。
破坏强度(mJ)={试验球重量(g)}×{破坏前后的高度的平均值(mm)}×9.807/1000
[热分解温度]
利用以下的方法(动态TG法)进行分析嵌段共聚物的热分解温度。
测定装置:差动式差示热天平(ThermoPlus2 TG-8120、动态TG、株式会社理学制造)
测定条件:试样量10mg
升温速度:10℃/分钟
气氛:氮流200mL/分钟
方法:阶梯状等温控制法(150℃~500℃的范围内的质量减少速度值控制为0.005%/秒以下)
[雾度]
使用手动式加热压机(井元制作所制造、IMC-180C型),在270℃对嵌段共聚物进行2分钟熔融压制成形,制作100±10μm的未拉伸膜(坯膜)。对于所得到的膜,在石英皿中浸渍于1,2,3,4-四氢萘(萘满)的状态下,使用日本电色工业公司制造的NDH-1001DP进行测定,换算成每100μm的值。
[酸值]
1)酸成分的量(羧基和酸酐基的总量)(mmol/g)
使试样0.15g溶解于二氯甲烷25g中,向所得到的溶液中添加甲醇15g,搅拌3小时。然后,向该溶液中滴加1重量%酚酞乙醇溶液2滴,在搅拌的同时添加0.1N氢氧化钠水溶液Aml,进一步室温在下搅拌1小时。向该溶液中滴加0.1N盐酸,测定直至溶液的红紫色消失为止的0.1N盐酸的滴加量(B ml)。
接着,向二氯甲烷25g与甲醇15g的混合液中添加1重量%酚酞乙醇溶液2滴,在搅拌的同时添加0.1N氢氧化钠水溶液C ml,进一步在室温下搅拌1小时。向该溶液中滴加0.1N盐酸,测定直至溶液的红紫色消失为止所需要的0.1N盐酸的滴加量(D ml)。
基于下式求出:
[试样中残留的酸成分的量(羧基和酸酐基的总量)(mmol/g)]A1=0.1×[(A-B)-(C-D)]/0.15
2)酸成分的量(将酸酐基转化成羧基时的总量)(mmol/g)
使试样0.15g溶解于二氯甲烷25g中,向所得到的溶液中添加二甲亚砜(DMSO)20g,搅拌3小时。然后,向该溶液中添加1重量%酚酞乙醇溶液2滴,在搅拌的同时添加0.1N氢氧化钠水溶液E ml,进一步在室温下搅拌1小时。向该溶液中滴加0.1N盐酸,测定直至溶液的红紫色消失为止的0.1N盐酸的滴加量(F ml)。
接着,向二氯甲烷25g与DMSO 20g的混合液中添加1重量%酚酞乙醇溶液2滴,在搅拌的同时添加0.1N氢氧化钠水溶液G ml,进一步在室温下搅拌1小时。向该溶液中滴加0.1N盐酸,测定直至溶液的红紫色消失为止所需要的0.1N盐酸的滴加量(H ml)。
基于下式求出:
[试样中残留的酸成分的量(将酸酐基转化成羧基时的总量)(mmol/g)]A2=0.1×[(E-F)-(G-H)]/0.15
并且,按照酸值=2×A1-A2求出酸值。
[重均分子量和数均分子量]
使用凝胶渗透色谱法(GPC)通过聚苯乙烯换算求出重均分子量Mw和数均分子量Mn。测定中使用的装置和测定条件如下所述。
系统:东曹公司制造的GPC系统HLC-8220
测定侧柱构成:
·保护柱(东曹公司制造、TSKguardcolumn SuperHZ-L)
·分离柱(东曹公司制造、TSKgel SuperHZM-M)2根串联连接
参比侧柱构成:
·参比柱(东曹公司制造、TSKgel SuperH-RC)
展开溶剂:氯仿(和光纯药工业公司制造、特级)
展开溶剂的流量:0.6mL/分钟
标准试样:TSK标准聚苯乙烯(东曹公司制造、PS-Oligomer kit)
柱温:40℃
(实施例1)
将市售的含有聚甲基丙烯酸甲酯部位(PMMA部位)和聚丙烯酸丁酯部位(PBA部位)的三嵌段共聚物[可乐丽公司制造的Clarity LA4285(PMMA部位:PBA部位的组成比(摩尔比)为55:45、40℃以上的Tg为107℃、低于40℃的Tg为-42℃)]320份、甲苯480份导入带搅拌机的高压釜中,在100℃下加热30分钟进行溶解,冷却后添加40%甲胺甲醇溶液150份,进一步在200℃下加热90分钟。该反应液的成分中含有约200ppm的丁醇,由此确认在PBA中也引入了戊二酰亚胺结构。将所得到的树脂溶液在200℃的减压干燥器中减压干燥1小时后将其粉碎,由此得到40℃以上的玻璃化转变温度为125℃、低于40℃的玻璃化转变温度为-40℃的具有戊二酰亚胺环的三嵌段共聚物(TB-1)。三嵌段共聚物(TB-1)中,Mn为3.3万、Mw为4.0万、Mw/Mn=1.21、酸值为0.2mmol/g、戊二酰亚胺环结构的比例为8摩尔%、在PMMA部位引入了7摩尔%、在PBA部位引入了1摩尔%。
(实施例2)
将市售的含有聚甲基丙烯酸甲酯部位和聚丙烯酸丁酯部位的三嵌段共聚物[Arkema公司制造的M52(PMMA部位:PBA部位的组成比(摩尔比)为55:45、40℃以上的Tg为104℃、低于40℃的Tg为-43℃)]320份、甲苯480份导入带搅拌机的高压釜中,在100℃下加热30分钟进行溶解,冷却后添加40%甲胺甲醇溶液120份,进一步在200℃下加热20分钟。该反应液的成分中含有约200ppm的丁醇,由此确认在PBA中也引入了戊二酰亚胺结构。将所得到的树脂溶液在200℃的减压干燥器中减压干燥1小时后将其粉碎,由此得到40℃以上的玻璃化转变温度为120℃、低于40℃的玻璃化转变温度为-41℃的具有戊二酰亚胺环的三嵌段共聚物(TB-2)。三嵌段共聚物(TB-2)中,Mn为2.9万、Mw为5.1万、Mw/Mn=1.75、酸值为0.4mmol/g、戊二酰亚胺环结构的比例为6摩尔%、在PMMA部位引入了5摩尔%、在PBA部位引入了1摩尔%。
(实施例3)
将市售的含有聚甲基丙烯酸甲酯部位和聚丙烯酸丁酯部位的三嵌段共聚物(可乐丽公司制造的Clarity LA4285)320份、甲苯480份导入带搅拌机的高压釜中,在100℃下加热30分钟进行溶解,冷却后添加苯胺200份,进一步在250℃下加热8小时。该反应液的成分中含有约150ppm的丁醇,由此确认在PBA中也引入了戊二酰亚胺结构。将所得到的树脂溶液在240℃的减压干燥器中减压干燥2小时后将其粉碎,由此得到40℃以上的玻璃化转变温度为132℃、低于40℃的玻璃化转变温度为-38℃的具有戊二酰亚胺环的三嵌段共聚物(TB-3)。三嵌段共聚物(TB-3)中,Mn为2.4万、Mw为3.2万、Mw/Mn=1.35、酸值为0.3mmol/g、戊二酰亚胺环结构的比例为12摩尔%、在PMMA部位引入了10摩尔%、在PBA部位引入了2摩尔%。
(比较例1)
将市售的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂[住友化学公司制造的SUMIPEX EX、Tg:105℃]320份、甲苯480份导入带搅拌机的高压釜中,在100℃下加热30分钟进行溶解,冷却后添加40%甲胺甲醇溶液130份,进一步在200℃下加热60分钟。将所得到的树脂溶液在250℃的减压干燥器中减压干燥2小时后将其粉碎,由此得到玻璃化转变温度为120℃的具有戊二酰亚胺环的聚合物(TB-4)。聚合物(TB-4)中,Mn为3.7万、Mw为8.2万、Mw/Mn=2.21、酸值为0.4mmol/g。
(比较例2)
直接使用市售的含有聚甲基丙烯酸甲酯部位和聚丙烯酸丁酯部位的三嵌段共聚物(可乐丽公司制造的Clarity LA4285)。
(实施例4)
向具备搅拌装置、温度传感器、冷凝管、氮气导入管的反应装置中投入0.52份的溴化亚铜(CuBr;和光纯药公司制造)、1.0份的2,5-二溴己二酸二乙酯(DBADE;和光纯药公司制造)、90.7份的丙烯酸正丁酯(BA;日本触媒公司制造)、7.2份的乙腈(ACN;和光纯药公司制造),一边向其中通入氮气一边升温至80℃。接着,添加0.43份的N,N,N’,N’,N”-五甲基二亚乙基三胺(PMDETA;和光纯药工业公司制造),进行4.5小时反应。
将反应溶液利用活性氧化铝过滤而除去催化剂残渣后,在2.4kPa、80℃下用约1小时除去残留单体和溶剂,得到聚合物嵌段。聚合物嵌段以BA聚合物作为构成成分,Mn为2.5万、Mw为2.8万、Mw/Mn=1.12、玻璃化转变温度为-45℃。接着,将所得到的聚合物嵌段12份、43份的MMA、5份的ST、1.3份的CuBr投入至具备搅拌装置、温度传感器、冷凝管、氮气导入管的反应装置中,一边通入氮气一边升温至80℃。接着,添加0.47份的三[2-(二甲基氨基)乙基]胺(和光纯药工业公司制造)和4.7份的ACN的混合液作为引发剂,进行1小时反应。将所得到的反应溶液利用活性氧化铝过滤除去催化剂残渣后,在大量甲醇中沉淀,进行过滤、干燥,由此得到含有聚甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚部位(PMMA-St部位)和聚丙烯酸丁酯部位(PBA部位)的三嵌段共聚物。所得到的三嵌段共聚物中,40℃以上的区域内的玻璃化转变温度为103℃。
将所得到的三嵌段共聚物30份、甲苯45份导入带搅拌机的高压釜中,在100℃下加热30分钟进行溶解,冷却后添加40%甲胺甲醇溶液15份,进一步在220℃下加热90分钟。该反应液的成分中含有约150ppm的丁醇,由此确认在PBA中也引入了戊二酰亚胺结构。将所得到的树脂溶液在200℃的减压干燥器中减压干燥1小时后将其粉碎,由此得到40℃以上的玻璃化转变温度为123℃、低于40℃的玻璃化转变温度为-38℃的具有戊二酰亚胺环的三嵌段共聚物(TB-5)。三嵌段共聚物(TB-5)中,Mn为6.0万、Mw为9.2万、Mw/Mn=1.52、酸值为0.6mmol/g、苯乙烯单元的比例为2重量%、戊二酰亚胺环结构的比例为8摩尔%、在PMMA部位引入了7摩尔%、在PBA部位引入了1摩尔%。
(实施例5)
将市售的含有聚甲基丙烯酸甲酯部位(PMMA部位)和聚丙烯酸丁酯部位(PBA部位)的三嵌段共聚物[可乐丽公司制造的Clarity LA4285(PMMA部位:PBA部位的组成比(摩尔比)为55:45、40℃以上的Tg为107℃、低于40℃的Tg为-42℃)]20份、市售的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂[住友化学公司制造的SUMIPEX EX、Tg:105℃]80份、甲苯200份导入带搅拌机的高压釜中,在100℃下加热30分钟进行溶解,冷却后添加40%甲胺甲醇溶液40份,进一步在200℃下加热90分钟。该反应液的成分中含有约80ppm的丁醇,由此确认在PBA中也引入了戊二酰亚胺结构。将所得到的树脂溶液在200℃的减压干燥器中减压干燥1小时后将其粉碎,由此得到40℃以上的玻璃化转变温度为123℃的具有戊二酰亚胺环的三嵌段共聚物与具有戊二酰亚胺环的聚合物混合物(TB-6)。三嵌段共聚物(TB-6)中,酸值为0.2mmol/g。
(实施例6)
将实施例1中合成的具有戊二酰亚胺环的三嵌段共聚物(TB-1)30重量份、比较例1中合成的具有戊二酰亚胺环的聚合物(TB-4)70重量份按照以树脂量换算为300g/小时的处理速度从料斗导入至料筒温度230℃、转速200rpm、减压度13.3~400hPa(10~300mmHg)、通风孔数量为1个的排气式双螺杆挤出机(孔径:15mm、L/D:45)内,进行混炼,由此得到40℃以上的玻璃化转变温度为123℃的具有戊二酰亚胺环的三嵌段共聚物与具有戊二酰亚胺环的聚合物混合物(TB-7)。所得到的混合物(TB-7)中,酸值为0.5mmol/g。
将实施例1~6和比较例1~2中得到的树脂的组成和各种物性示于下述表中。
表1
如上表所示,未在嵌段共聚物中引入环结构的比较例2的Tg低至低于110℃,无法兼具透明性、耐热性和强度,与此相对,在嵌段共聚物中引入了环结构的实施例1~3中,Tg高达110℃以上,能够兼具透明性、耐热性和强度。
另外,在即使引入了环结构、但基础聚合物仅为PMMA部位的比较例1中,破坏强度小,与此相对,在使用具有PMMA部位和PBA部位的嵌段共聚物作为基础聚合物而引入了环结构的实施例1~3和实施例4~6中,破坏强度变大,透明性、耐热性和强度全部优良。
进而,由比较例2与实施例1~3的比较可知,即使在基础聚合物的嵌段共聚物中引入环结构,雾度也没有变化,能够维持透明性。认为这是由于,即使引入环结构,也能够维持嵌段聚合物中的各嵌段间的相容性。
而且可知,即使引入苯乙烯单元、另外即使与不同种的嵌段共聚物、其他树脂混合,这样的雾度也几乎不会升高,能够维持高透明性,能够得到如上所述的优良物性。
产业上的可利用性
根据本发明,能够得到透明性、耐热性和强度优良的光学膜,因此,使用该光学膜,能够制造优良的偏振器保护膜、偏振片和图像显示装置。
Claims (25)
1.一种树脂组合物,含有嵌段共聚物,所述嵌段共聚物含有(甲基)丙烯酸酯作为聚合成分、且在主链中具有环结构,
所述嵌段共聚物具有:含有甲基丙烯酸酯作为聚合成分的嵌段(I),和含有丙烯酸酯作为聚合成分的嵌段(II),且嵌段(II)具有环结构,
所述嵌段共聚物的酸值为10mmol/g以下,
所述环结构为选自内酯结构、戊二酰亚胺结构和马来酰亚胺结构中的一种以上,
所述树脂组合物进一步含有其它树脂,
所述其它树脂包含具有环结构的甲基丙烯酸类树脂。
2.如权利要求1所述的树脂组合物,其中,
所述嵌段(II)具有与嵌段(I)不同的玻璃化转变温度。
3.如权利要求2所述的树脂组合物,其中,
所述嵌段(II)的玻璃化转变温度低于嵌段(I)的玻璃化转变温度。
4.如权利要求1~3中任一项所述的树脂组合物,其中,
所述嵌段共聚物含有3~20摩尔%的环结构。
5.如权利要求1~3中任一项所述的树脂组合物,其中,
所述嵌段共聚物在40℃以上的温度区域中的玻璃化转变温度为110℃以上。
6.如权利要求1~3中任一项所述的树脂组合物,其中,
所述嵌段共聚物的分子量分布为2以下。
7.如权利要求1~3中任一项所述的树脂组合物,其中,所述嵌段共聚物的分子量分布为1.1~2。
8.一种嵌段共聚物,含有(甲基)丙烯酸酯作为聚合成分、且在主链中具有环结构,其中,
具有:含有甲基丙烯酸酯作为聚合成分的嵌段(I),和含有丙烯酸酯作为聚合成分且具有与嵌段(I)不同的玻璃化转变温度的嵌段(II),
嵌段(II)具有环结构,
所述环结构为选自内酯结构、戊二酰亚胺结构和马来酰亚胺结构中的一种以上,且
酸值为10mmol/g以下。
9.如权利要求8所述的嵌段共聚物,其中,
所述嵌段(II)的玻璃化转变温度低于嵌段(I)的玻璃化转变温度。
10.如权利要求8或9所述的嵌段共聚物,其中,
所述嵌段共聚物含有3~20摩尔%的环结构。
11.如权利要求8或9所述的嵌段共聚物,其中,
所述嵌段共聚物在40℃以上的温度区域中的玻璃化转变温度为110℃以上。
12.如权利要求8或9所述的嵌段共聚物,其中,
所述嵌段共聚物的分子量分布为2以下。
13.如权利要求8或9所述的嵌段共聚物,其中,
所述嵌段共聚物的分子量分布为1.1~2。
14.一种嵌段共聚物,含有(甲基)丙烯酸酯作为聚合成分、且在主链中具有环结构,其中,
具有:含有甲基丙烯酸酯作为聚合成分的嵌段(I),和含有丙烯酸酯作为聚合成分的嵌段(II),
嵌段(I)和嵌段(II)具有环结构,
环结构为选自内酯结构、戊二酰亚胺结构、马来酰亚胺结构中的一种以上,
分子量分布为1.1~2,
酸值为10mmol/g以下。
15.如权利要求14所述的嵌段共聚物,其中,
嵌段(II)的玻璃化转变温度低于嵌段(I)的玻璃化转变温度。
16.如权利要求14或15所述的嵌段共聚物,其中,
所述嵌段共聚物含有3~20摩尔%的环结构。
17.如权利要求14或15所述的嵌段共聚物,其中,
所述嵌段共聚物在40℃以上的温度区域中的玻璃化转变温度为110℃以上。
18.一种树脂组合物,含有权利要求8~17中任一项所述的嵌段共聚物。
19.如权利要求18所述的树脂组合物,其中,
进一步含有丙烯酸类树脂。
20.如权利要求19所述的树脂组合物,其中,
所述丙烯酸类树脂包含具有环结构的甲基丙烯酸类树脂。
21.一种膜,由权利要求1~7、18~20中任一项所述的树脂组合物形成。
22.如权利要求21所述的膜,所述膜为光学膜。
23.如权利要求21或22所述的膜,所述膜为偏振器保护膜。
24.一种偏振片,具备权利要求21~23中任一项所述的膜。
25.一种图像显示装置,具备权利要求24所述的偏振片。
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