CN108627979B - 头戴式显示器用构件 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种具有高度的光学各向同性(低双折射性)并具有优异的耐热性、色调、表面硬度、使用环境下的持久性以及无机贴附性的头戴式显示器用构件。本发明的头戴式显示器用构件,其特征在于,其由玻璃化转变温度(Tg)为120℃以上的热塑性树脂组合物构成,换算成3mm厚度计的面内相位差的绝对值为30nm以下。

Description

头戴式显示器用构件
技术领域
本发明涉及头戴式显示器用构件。具体而言,涉及光学透镜、成型体、层叠体、半反射镜、偏振分束器等。
背景技术
近年来,所谓的VR(Virtual Riality,虚拟现实)、AR(Argument Riality,增强现实)的各种电子技术迅速发展,作为其图像显示装置,头戴式显示器(HMD:Head MountDisplay)产品已开始普及。
虽然HMD区分为眼镜型(专利文献1)、护目镜型(专利文献2),但是任一种都是以佩戴在头部的方式来使用的图像显示装置,因此追求重量轻、佩戴时的不适感较少。
具体而言,HMD由以框体、作为图像显示单元的液晶显示屏(LCD)或有机EL显示器(OLED)、加上视需要而定的透镜、半反射镜、偏振分束器等为代表的HMD用构件构成,因此,将使用玻璃制的HMD构件树脂化以实现轻量化,备受期待。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:美国专利第9195067号说明书。
专利文献2:美国专利申请公开第2015/0348327号说明书。
发明内容
但是,以现有树脂(例如,PMMA、PC)为材料制成的HMD用构件,不能满足HMD用途所要求的高度的光学各向同性(低双折射性)、耐热性、色调、表面硬度、使用环境下的持久性等,目前还没有能够达成替代玻璃的树脂制的HMD用构件。
因此,本发明的目的是提供一种具有作为HMD用构件所需的高度的光学各向同性(低双折射性)并具有优异的耐热性、色调、表面硬度、使用环境下的持久性以及无机贴附性的树脂制HMD用构件。
本发明人为了解决上述课题反复潜心研究,结果发现:若使用特定的丙烯酸系热塑性树脂就能得到具有高度的光学各向同性(低双折射性)并具有优异的耐热性、色调、表面硬度、使用环境下的持久性以及无机贴附性的树脂制HMD用构件,基于这样的认知最终完成了本发明。
即,本发明涉及以下内容。
[1]一种头戴式显示器用构件,其特征在于,其由玻璃化转变温度(Tg)为120℃以上的热塑性树脂组合物构成,换算成3mm厚度计的面内相位差的绝对值为30nm以下。
[2]如[1]所述的头戴式显示器用构件,其中,前述热塑性树脂组合物是光弹性系数的绝对值为3.0×10-12Pa-1以下的热塑性树脂组合物。
[3]如[1]或[2]所述的头戴式显示器用构件,其中,前述热塑性树脂组合物包含在主链上具有环结构的甲基丙烯酸系树脂。
[4]如[3]所述的头戴式显示器用构件,其中,在对所述甲基丙烯酸系树脂实施气相色谱/质谱测定时,将所述甲基丙烯酸系树脂设为100质量%,在停留时间22~32分钟之间被检出的成分的合计含量为0.01~0.40质量%。
[5]如[1]~[4]中任一项所述的头戴式显示器用构件,其中,在85℃、85%湿度环境下停留500小时后的色调YI的变化量,以3mm厚度计是小于5。
[6]一种光学透镜,其中,其由[1]~[5]中任一项所述的头戴式显示器用构件构成。
[7]一种成型体,其中,其由[1]~[5]中任一项所述的头戴式显示器用构件构成。
[8]一种层叠体,其中,其在[7]所述的成型体的表面上至少具有一层金属蒸镀层。
[9]一种半反射镜,其中,其包括[8]所述的层叠体。
[10]一种偏振分束器,其中,其包括[8]所述的的层叠体。
根据本发明能够提供一种具有高度的光学各向同性(低双折射性)并在耐热性、色调、表面硬度、使用环境下的持久性以及无机贴附性方面优异的HMD用构件,具体而言,能够提供透镜、成型体、层叠体、半反射镜、偏振分束器等。其结果是能够提供重量更轻的HMD。
附图说明
图1是表示通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定本发明的一个实施方式的甲基丙烯酸系树脂时的溶出曲线的概要图。
图2是表示为了评价本发明的一个实施方式的偏振分束器而在实施例中使用的光学投影装置的构成概要的图。
附图标记的说明
1:光学投影装置;
10:光源;
12:球面反射鏡;
14:准直透镜;
16:红外线去除滤光器;
18:1/4波片;
20:偏振分束器(PBS);
20a:多层透明电介质膜;
22:镜。
具体实施方式
下面,详细说明本发明优选的实施方式。
本发明并不受以下内容的限定,在其要点范围内能实施各种变形。
需要说明的是,以下,将构成形成本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的聚合物的构成单元称作“~单体单元”和/或包含多个该“~单体单元”的“~结构单元”。
另外,有时会省略“单元”而将所述“~单体单元”的构成材料简记为“~单体”。
另外,在本发明的实施方式中,A(数值)~B(数值)意味着A以上且B以下。
(热塑性树脂)
优选,本实施方式所用的热塑性树脂是在光学用途中使用的透明热塑性树脂。具体而言,环状聚烯烃系树脂、聚碳酸酯系树脂、甲基丙烯酸系树脂等比较合适。基于耐热性的观点,优选环状聚烯烃系树脂、聚碳酸酯系树脂;基于低吸湿性的观点,优选环状聚烯烃系树脂。
当中,从光学性能(低双折射性)和耐光性、耐候性的观点出发,优选甲基丙烯酸系树脂,进一步,基于具有高度的光学各向同性(低双折射性)和耐热性,特别优选在主链上具有环结构的甲基丙烯酸系树脂(以下,也称作“本实施方式的甲基丙烯酸系树脂”)。
(在主链上具有环结构的甲基丙烯酸系树脂)
本实施方式的甲基丙烯酸系树脂包含甲基丙烯酸酯单体单元(A):50~97质量%、在主链上具有环结构的结构单元(B):3~30质量%、和能与甲基丙烯酸酯单体共聚的其它乙烯基系单体单元(C):0~20质量%。所述甲基丙烯酸系树脂满足下述条件(1)~(2)。
(1)通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定的重均分子量是6.5万~30万。
(2)在后述的特定装置以及特定条件下,在实施GC/MS测定时,将前述甲基丙烯酸系树脂设为100质量%,在停留时间22~32分钟区间被检出的成分的合计含量是0.01~0.40质量%。
以下,针对本实施方式的甲基丙烯酸系树脂所包含的单体单元以及结构单元,进行详细叙述。
(甲基丙烯酸酯单体单元(A))
构成本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的甲基丙烯酸酯单体单元(A)(以下,有时记为单体单元(A))适合使用由下述通式(1)表示的单体单元。
[化学结构式1]
Figure BDA0001597641080000041
在前述通式(1)中,R1表示碳数1~6的取代或非取代的烷基,例如,该烷基也可以被羟基取代。优选,R1为甲基。
R2表示碳数1~12的基团,优选为碳数1~12的烃基,例如,该烃基也可以被羟基取代。优选,R2为碳数1~8的基团。
组成前述通式(1)所示的单体单元(A)的单体不受特别限定,优选,使用下述通式(2)所示的甲基丙烯酸酯单体。
[化学结构式2]
Figure BDA0001597641080000051
在前述通式(2)中,R1表示碳数1~6的取代或非取代的烷基,例如,该烷基也可以被羟基取代。优选,R1为甲基。
R2表示碳数1~12的基团,优选为碳数1~12的烃基,例如,该烃基也可以被羟基取代。优选,R2为碳数1~8的基团。需要说明的是,R2可以是直链状,也可以是支链状。
作为所述单体的具体例,例如,可举出: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、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己基酯、甲基丙烯酸环戊酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸叔丁基环己酯、甲基丙烯酸环辛酯、甲基丙烯酸三环癸酯、甲基丙烯酸双环辛酯、甲基丙烯酸三环十二烷基酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸1-苯乙基酯、甲基丙烯酸2-苯氧基乙基酯、甲基丙烯酸3-苯丙基酯、甲基丙烯酸2,4,6-三溴苯基酯、甲基丙烯酸(2,2,2-三氟乙基)酯等。这些单体有时单独使用,有时两种以上联用。
基于使得到的甲基丙烯酸系树脂具有优异的透明性、耐候性的方面考虑,在甲基丙烯酸酯单体中,优选甲基丙烯酸甲酯以及甲基丙烯酸苄酯。
从借助后述的在主链上具有环结构的结构单元(B)给甲基丙烯酸系树脂、甲基丙烯酸系树脂组合物以及本实施方式的HMD用构件赋予足够的耐热性的观点出发,甲基丙烯酸系树脂中包含50~97质量%的构成前述甲基丙烯酸系树脂的单体单元(A),优选包含55~97质量%,更优选包含55~95质量%,进一步优选包含60~93质量%,再进一步优选包含60~90质量%。
(在主链上具有环结构的结构单元(B))
构成本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的在主链上具有环结构的结构单元(B)包含从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)、内酯环结构单元(B-4)构成的群中选出的至少一种的结构单元。
在主链上具有环结构的结构单元(B),可以仅单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
[马来酰亚胺系结构单元(B-1)]
构成本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的马来酰亚胺系结构单元(B-1)适合使用下述通式(3)所示的结构单元。
[化学结构式3]
Figure BDA0001597641080000061
在前述通式(3)中,R3表示从氢原子、碳数3~12的环烷基、碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数6~14的芳基构成的群中选出的任一种基团,该烷基、烷氧基、芳基的碳原子上也可以有取代基。式中,R4和R5分别独立地表示氢原子、碳数1~12的烷基或碳数6~14的芳基。
R3中的碳数3~12的环烷基优选为碳数5~12的环烷基,更优选为碳数6~12的环烷基。R3中的碳数3~12的环烷基可举出环戊基、环己基、甲基环己基、乙基环己基、丙基环己基、丁基环己基等,它们当中,从易于获取的观点出发,环己基比较合适。
R3中的碳数6~14的芳基可举出苯基、氯苯基等,它们当中,从易于获取的观点出发,苯基比较合适。
R4和R5中的碳数1~12的烷基优选为碳数1~6的烷基,更优选为碳数1~4的烷基。另外,R4以及R5中的碳数1~12的烷基可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、2-乙基己基、壬基、癸烷基、十二烷基等,它们当中,基于进一步提高丙烯酸系热塑性树脂的透明性以及耐候性的观点出发,甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、2-乙基己基比较合适,甲基则更合适。
R4和R5中的碳数6~14的芳基可举出苯基、萘基、蒽基等,它们当中,基于进一步提高耐热性以及低双折射性等光学性能的观点出发,苯基比较合适。
R4和R5优选为氢原子、碳数1~4的烷基或苯基,更优选为氢原子。
用于形成马来酰亚胺系结构单元(B-1)的单体不受特别限定,可举出如:马来酰亚胺;N-甲基马来酰亚胺、N-乙基马来酰亚胺、N-正丙基马来酰亚胺、N-异丙基马来酰亚胺、N-正丁基马来酰亚胺、N-异丁基马来酰亚胺、N-仲丁基马来酰亚胺、N-叔丁基马来酰亚胺、N-正戊基马来酰亚胺、N-正己基马来酰亚胺、N-正庚基马来酰亚胺、N-正辛基马来酰亚胺、N-十二烷马来酰亚胺、N-硬脂基马来酰亚胺、N-环丙基马来酰亚胺、N-环丁基马来酰亚胺、N-环戊基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-环庚基马来酰亚胺、N-环辛基马来酰亚胺、1-环己基-3-甲基-1-苯基-1H-吡咯-2,5-二酮、1-环己基-3,4-二甲基-1-苯基-1H-吡咯-2,5-二酮、1-环己基-3-苯基-1H-吡咯-2,5-二酮、1-环己基-3,4-二苯基-1H-吡咯-2,5-二酮等N-烷基取代的马来酰亚胺(B-1a);N-苯基马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺、N-(2-氯苯基)马来酰亚胺、N-(4-氯苯基)马来酰亚胺、N-(4-溴苯基)马来酰亚胺、N-(2-甲基苯基)马来酰亚胺、N-(2-乙基苯基)马来酰亚胺、N-(2-甲氧基苯基)马来酰亚胺、N-(2-硝基苯基)马来酰亚胺、N-(2,4,6-三甲基苯基)马来酰亚胺、N-(4-苄基苯基)马来酰亚胺、N-(2,4,6-三溴苯基)马来酰亚胺、N-萘基马来酰亚胺、N-蒽基马来酰亚胺、N-丁基苯基马来酰亚胺、N-二甲苯基马来酰亚胺、N-羟基苯基马来酰亚胺、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、3-甲基-1-苯基-1H-吡咯-2,5-二酮、3,4-二甲基-1-苯基-1H-吡咯-2,5-二酮、1,3-二苯基-1H-吡咯-2,5-二酮、1,3,4-三苯基-1H-吡咯-2,5-二酮等N-芳基取代的马来酰亚胺(B-1b)。
在上述单体中,基于使本实施方式的甲基丙烯酸系树脂具有优异的耐候性的观点出发,N-烷基取代的马来酰亚胺(B-1a)优选为N-甲基马来酰亚胺、N-乙基马来酰亚胺、N-异丙基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺,基于近年来光学材料所追求的优异的低吸湿性的观点出发,特别优选N-环己基马来酰亚胺。另外,基于使其具有优异的耐热性以及低双折射等光学性能的观点出发,N-芳基取代的马来酰亚胺(B-1b)优选为N-苯基马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺、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;进一步基于使其具有优异的透明性的观点出发,优选为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。
在上述单体中,从易于获取的观点出发,更优选为N-环己基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺,进一步优选为N-环己基马来酰亚胺以及N-苯基马来酰亚胺。
上述马来酰亚胺系结构单元(B-1),可以仅单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
以甲基丙烯酸系树脂的总量为基准,N-烷基取代的马来酰亚胺(B-1a)的含量为0.1~49.9质量%,优选为0.1质量~35质量%,更优选为0.1~30质量%。只要N-烷基取代的马来酰亚胺的含量位于前述范围,就能维持透明性,呈现低吸湿性。
以甲基丙烯酸系树脂的总量为基准,N-芳基取代的马来酰亚胺的含量(B-1b)为0.1~49.9质量%,优选为0.1~35质量%,更优选为0.1质量%~20质量%。只要N-烷基取代的马来酰亚胺的含量位于前述范围,就能维持甲基丙烯酸系树脂的透明性,不发生黄变,而且无损耐环境性又可提高耐热性。
在本实施方式的甲基丙烯酸系树脂中,马来酰亚胺系结构单元(B-1)既可单独使用又可两种以上联用,从光学性能(低双折射性,低光弹性系数)的观点出发,特别优选将N-烷基取代的马来酰亚胺系单体(B-1a)和N-芳基取代的马来酰亚胺系单体(B-1b)这两种联用。
以甲基丙烯酸系树脂的总量为基准,单体(B-1a)和单体(B-1b)的总含量优选为5~50质量%。更优选为5~40质量%,进一步优选为10~35质量%,再进一步优选为10~30质量%,特别优选为15~30质量%。在位于前述范围内时,甲基丙烯酸系树脂能获得更充分的耐热性改善效果,另外,还能在耐候性、低吸水性、光学性能方面获得更佳的改善效果。需要说明的是,若单体(B-1a)和(B-1b)的含量超过50质量%,有时会造成在聚合反应时单体成分的反应性降低,从而未反应而残留的单体量变多致使甲基丙烯酸系树脂的物性下降。
在本实施方式的甲基丙烯酸系树脂中,(B-1b)的含量C1b相对于(B-1a)的含量C1a的摩尔比例C1b/C1a优选为大于0且在15以下。从后述的光学性能(较低的双折射、较低的光弹性系数)的观点出发,上述比例C1b/C1a更优选为10以下。当摩尔比例C1b/C1a位于前述范围时,本发明的甲基丙烯酸系树脂会进一步呈现更好的光学性能(低双折射性、低光弹性系数)。
[戊二酸酐系结构单元(B-2)]
构成本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的戊二酸酐系结构单元(B-2),可以在树脂聚合之后形成。
结构单元(B-2)适合使用下述通式(4)所示的结构单元。
[化学结构式4]
Figure BDA0001597641080000091
在前述通式(4)中,R6和R7分别独立并表示氢原子或碳数1~6的取代或非取代的烷基,例如,该烷基也可以被羟基取代。
上述戊二酸酐系结构单元(B-2)可以仅单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
对形成戊二酸酐系结构单元(B-2)的方法没有特别限定,可举出如,使下述通式(5)所表示的结构的单体与组成上述甲基丙烯酸酯单体单元(A)的单体共聚之后,在催化剂的存在/不存在下通过加热处理进行环化的方法。
[化学结构式5]
Figure BDA0001597641080000101
在前述通式(5)中,R1表示氢原子、碳数1~6的取代或非取代的烷基,例如,该烷基也可以被羟基取代。
R2表示氢原子或叔丁基。
另外,只要在能显现本发明的效果的范围,通式(5)所表示的结构的单体也可以以未反应的形态残留在甲基丙烯酸系树脂中。对上述戊二酸酐系结构单元(B-2)的含量没有特别的限定,能够在考虑耐热性、成型加工性、光学性能等的基础上适当确定。
将甲基丙烯酸系树脂设为100质量%时,戊二酸酐系结构单元(B-2)的含量优选为1~60质量%,更优选为3~50质量%,尤其优选为3~25质量%。
[戊二酰亚胺系结构单元(B-3)]
构成本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的戊二酰亚胺系结构单元(B-3),可以在树脂聚合后形成。
结构单元(B-3)适合使用下述通式(6)所示的结构单元。
[化学结构式6]
Figure BDA0001597641080000102
在前述通式(6)中,R8和R9分别独立并表示氢原子或碳数1~6的取代或非取代的烷基,例如,该烷基也可以被羟基取代。
另外,R10表示从氢原子、碳数1~6的取代或非取代的烷基、碳数6~18的取代或非取代的芳基构成的群中选出的任一种基团。
R8、R9和R10的任一者均特别适合为甲基。
上述戊二酰亚胺系结构单元(B-3),可以仅单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
对上述戊二酰亚胺系结构单元(B-3)的含量没有特别的限定,能够在考虑耐热性、成型加工性、光学性能等的基础上适当确定。
将甲基丙烯酸系树脂设为100质量%时,戊二酰亚胺系结构单元(B-3)的含量优选为1~60质量%,更优选为3~50质量%,尤其优选为3~25质量%。
需要说明的是,例如,能够通过国际公开第2015/098096号的[0136]~[0137]段所记载的方法算出戊二酰亚胺系结构单元(B-3)的含量。
若考虑树脂的物性、成型加工性、色调等均衡的话,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。
需要说明的是,例如,能够通过日本特开2005-23272号公报所记载的滴定法等算出前述酸值。
戊二酰亚胺系结构单元(B-3)能通过公知的方法获得,如使甲基丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸共聚之后在高温下使氨或胺与尿素或非取代尿素反应的方法、使甲基丙烯酸甲酯-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。
具体可举出,R.M.Kopchik的美国专利第4246374号说明书所记载的方法等。
另外,通过对马来酸酐等酸酐、该酸酐与碳数1~20的直链或支链的醇形成的半酯、α、β-乙烯型不饱和羧酸进行酰亚胺化,能够形成上述戊二酰亚胺系结构单元(B-3)。
进一步,其它优选的制备法,也可举出,使(甲基)丙烯酸酯与视需要而定的芳香族乙烯基单体或其它的乙烯基单体聚合之后进行酰亚胺化反应从而得到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,可使用酰亚胺化试剂进行,视需要也可以添加闭环促进剂(所谓的催化剂)。在此,酰亚胺化试剂能够使用氨或伯胺。伯胺能适合使用甲胺、乙胺、正丙基胺、环己基胺等。
对实施酰亚胺化反应的方法没有特别的限定,能够用目前公知的方法,可举出如,使用挤出机、或卧式双轴反应装置、间歇式反应槽的方法。对挤出机没有特别的限定,能适合使用单轴挤出机、双挤出机或多轴挤出机。能更适合使用2台双轴挤出机串联排列成的串联型反应挤出机。
另外,在制造上述树脂时,能够在酰亚胺化反应工序的基础上附加用酯化剂进行处理的酯化工序。通过包含酯化工序,能够使酰亚胺化工序中副产的包含在树脂中的羧基转化成酯基,从而能够将树脂的酸值调节至所需的范围。在此,只要在能显现本申请的效果的范围内,酯化剂即不受特别限定,能适合使用碳酸二甲酯、乙酸三甲酯。酯化剂的使用量不受特别限定,相对于100质量份的树脂,优选为0~12质量份。
另外,在酯化剂的基础上,还能够联用三甲胺、三乙胺、三丁基胺等脂肪族叔胺作为催化剂。
[内酯环结构单元(B-4)]
构成本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的内酯环结构单元(B-4),可以在树脂聚合之后形成。
结构单元(B-4)适合使用下述通式(7)所示的结构单元。
[化学结构式7]
Figure BDA0001597641080000121
在前述通式(7)中,R11、R12和R13分别独立并表示氢原子或碳数1~20的有机基团。需要说明的是,该有机基团也可以含有氧原子。
上述内酯环结构单元(B-4)可以仅单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
对含有内酯环结构单元(B-4)的聚合物的形成方法没有特别限定,可通过以下的方法制造:例如,使如下述通式(8)所表示的结构的单体(2-(羟甲基)丙烯酸甲酯等)等的在侧链上具有羟基的单体与上述甲基丙烯酸酯系单体(A)等的具有酯基的单体共聚之后,在存在/不存在规定的闭环促进剂(所谓的催化剂)的条件下,对得到的共聚物进行加热处理,从而将内酯环结构导入聚合物。
[化学结构式8]
Figure BDA0001597641080000131
在前述通式(8)中,R14表示氢原子或碳数1~6的取代或非取代的烷基,例如,该烷基也可以被羟基取代。
R15表示碳数1~12的基团,优选为碳数1~12的烃基,例如,该烃基也可以被羟基取代。
R14特别适合为氢原子,R15特别适合为甲基。
另外,只要在能显现本发明的效果的范围内,通式(8)所表示的结构的单体也可以以未反应的形态残留在甲基丙烯酸系树脂中。
至此,叙述了作为本实施方式的甲基丙烯酸系树脂所包含的结构单元(B)的(B-1)~(B-4),从热稳定性、成型加工性的观点出发,优选包含至少一种以上的从马来酰亚胺系结构单元(B-1)和戊二酰亚胺系结构单元(B-3)构成的群中选出的结构单元,当中更优选包含马来酰亚胺系结构单元(B-1)。
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,在甲基丙烯酸系树脂中包含3~30质量%的在主链上具有环结构的结构单元(B)。从给本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物赋予耐热性/热稳定性的观点出发,甲基丙烯酸系树脂中的前述在主链上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。另外,从保持流动性与制成成型体后必要的机械强度的良好平衡的观点出发,甲基丙烯酸系树脂中的前述在主链上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20质量%以下,再进一步优选为18质量%以下,更进一步优选为小于15质量%。
通过使甲基丙烯酸系树脂中包含在主链上具有环结构的(B)结构单元,从而放置在高温环境下时,抑制了热分解,挥发成分的产生量降低,由此确认了,本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的热稳定性得到提高。
(能与甲基丙烯酸酯单体共聚的其它乙烯基系单体单元(C))
作为构成本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的能与甲基丙烯酸酯单体共聚的其它乙烯基系单体单元(C)(以下有时记作单体单元(C)),可举出:芳香族乙烯基系单体单元(C-1)、丙烯酸酯单体单元(C-2)、氰化乙烯基系单体单元(C-3)、它们以外的单体单元(C-4)。
能与甲基丙烯酸酯单体共聚的其它乙烯基系单体单元(C),可以仅单独使用一种,也可以两种以上组合。
根据本实施方式的甲基丙烯酸系树脂所追求的性能,能适当选择前述(C)单体单元,在特别需要热稳定性、流动性、机械性能、耐试剂性等的性能的情况下,适合从芳香族乙烯基系单体单元(C-1)、丙烯酸酯单体单元(C-2)、氰化乙烯基系单体单元(C-3)构成的群中选出至少一种。
[芳香族乙烯基系单体单元(C-1)]
作为构成本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的芳香族乙烯基系单体单元(C-1)的组成单体,其不受特别限定,优选为下述通式(9)所表示的芳香族乙烯基系单体。
[化学结构式9]
Figure BDA0001597641080000141
在前述通式(9)中,R16表示氢原子或碳数1~6的烷基,例如,该烷基也可以被羟基取代。
R17是从氢原子、碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数6~8的芳基、碳数6~8的芳氧基构成的群中选出的任一种基团,R17可以是完全相同的基团,也可以是不相同的基团。另外,R17彼此间可以形成环结构。n表示0~5的整数。
作为上述通式(9)所表示的单体具体例,并没有特别限定,可举出苯乙烯、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、α-甲基苯乙烯、异丙烯基甲苯、异丙烯基乙基苯、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。
上述当中,从共聚性优异、少量使用即能调节光学性能的观点出发,优选苯乙烯、α-甲基苯乙烯。从基于赋予流动性、提高聚合转化率从而降低未反应单体种类的观点出发,更优选苯乙烯。
可根据本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物所要求的性能,对它们做适当选择。
考虑耐热性、降低残留单体种类、流动性的平衡的情况下,将(A)单体单元和(B)结构单元的合计量设为100质量%时,使用芳香族乙烯基系单体单元(C-1)时的含量优选为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,再进一步优选为15质量%以下,更进一步优选为10质量%以下。
在将芳香族乙烯基系单体单元(C-1)与上述马来酰亚胺系结构单元(B-1)联用的情况下,从成型加工时的加工流动性、基于降低残留单体而起到降低银线的效果等观点出发,单体单元(C-1)的含量相对于结构单元(B-1)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以下,更优选为3以下,进一步优选为1以下。另外,从降低残留单体的观点出发,下限值优选为0.3以上,更优选为0.4以上。
上述芳香族乙烯基系单体(C-1),可以仅单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
[丙烯酸酯单体单元(C-2)]
作为构成本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的丙烯酸酯单体单元(C-2)的组成单体,其不受特别限定,优选为下述通式(10)所表示的丙烯酸酯单体。
[化学结构式10]
Figure BDA0001597641080000161
在前述通式(10)中,R1表示氢原子或碳数1~12的烷氧基,R2表示碳数1~18的烷基。
在本实施方式的甲基丙烯酸系树脂中,从提高耐候性、耐热性、流动性、热稳定性的观点出发,作为用于形成前述丙烯酸酯单体单元(C-2)的单体,优选为丙烯酸甲酯、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-乙基己基酯、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;从易于获取的观点出发,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),可以仅单独使用一种,也可以联用两种以上。
从耐热性以及热稳定性的观点出发,将(A)单体单元和(B)结构单元的合计量设为100质量%时,使用丙烯酸酯单体单元(C-2)时的含量优选为5质量%以下,更优选为3质量%以下,进一步优选为1质量%以下。
[氰化乙烯基系单体单元(C-3)]
作为构成本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的氰化乙烯基系单体单元(C-3)的组成单体,其不受特别限定,可举出如丙烯腈、甲基丙烯腈、偏二氰乙烯等,当中,从易于获取、赋予耐试剂性的观点出发,优选丙烯腈。
上述氰化乙烯基系单体单元(C-3)可以仅单独使用一种,也可以联用两种以上。
从保持耐溶剂性、耐热性的观点出发,将(A)单体单元和(B)结构单元的合计量设为100质量%时,使用氰化乙烯基系单体单元(C-3)时的含量优选为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)]
作为构成本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的(C-1)~(C-3)以外的单体单元(C-4)的组成单体,没有特别限定,可举出如,丙烯腈、甲基丙烯腈等不饱和腈类;丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺等酰胺类;乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯等通过丙烯酸或甲基丙烯酸使乙二醇或其低聚物的两末端羟基被酯化而成的物质;新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸酯等通过丙烯酸或甲基丙烯酸使2个醇的羟基被酯化而成的物质;通过丙烯酸或甲基丙烯酸使三羟甲基丙烷、季戊四醇等多元醇衍生物被酯化而成的物质;二乙烯基苯等多官能单体等。作为组成单体单元(C-4)的单体,能够使用它们中的一种或组合两种以上。
在构成上述(C)单体单元的单体当中,从易于获取的观点出发,优选从丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、苯乙烯、丙烯腈组成的群中选出至少一种。
从提高基于(B)结构单元的赋予耐热性的效果的观点出发,将甲基丙烯酸系树脂设为100质量%时,能与甲基丙烯酸酯单体共聚的其它乙烯基系单体单元(C)的含量为0~20质量%,优选为0~18质量%,更优选为0~15质量%。
特别地,在作为(C)单体单元使用具有复数个反应性双键的交联性多官能(甲基)丙烯酸酯时,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。
特别地,在本实施方式中,从甲基丙烯酸系树脂的耐热性、光学性能的观点出发,在结构单元(B)和单体单元(C)的合计量定为100质量%时,结构单元(B)的含量为45~100质量%。此时,单体单元的含量(C)为0~55质量%。进一步,结构单元(B)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%。
需要说明的是,上述甲基丙烯酸系树脂,可单独使用一种,也可联用二种以上。
下面,叙述本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的性能。
<重均分子量、分子量分布>
本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的重均分子量(Mw)是6.5万~30万。
通过将甲基丙烯酸系树脂的重均分子量定为前述范围,会使本实施方式的甲基丙烯酸系树脂以及甲基丙烯酸系树脂组合物具有优异的夏比冲击强度等机械强度以及流动性。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。另外,从确保成型加工时的流动性的观点出发,重均分子量优选为25万以下,更优选为23万以下,进一步优选为22万以下,更进一步优选为20万以下,尤其优选为18万以下,特别优选为17万以下。
另外,若考虑流动性与机械强度、耐溶剂性之间的平衡的话,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,再进一步优选为1.6~3,更进一步优选为1.5~2.5。
此外,通过凝胶渗透色谱法(GPC)能够测定重均分子量(Mw)以及数均分子量(Mn)。详细而言,使用能作为试剂购买到的预先已知单分散的重均分子量、数均分子量以及峰值分子量的标准甲基丙烯酸树脂、已事先溶出了高分子量成分的分析凝胶色谱柱,根据溶出时间和重均分子量制成校正曲线。接着,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试样的重均分子量以及数均分子量。具体而言,能够通过后述实施例中记载的方法来测定。
<特定分子量范围的成分的比例>
在本实施方式的甲基丙烯酸系树脂中,从提高加工流动性、降低成型时的被称作银线的银状痕迹等成型品外观不良、防止在膜的制作时向辊的贴附的观点出发,通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定所得的重均分子量在1万以下的成分的含量优选为0.1~5.0质量%。
通过将上述含量定为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%以上,更优选为0.5质量%以上,进一步优选为0.6质量%以上。进一步,通过将上述含量定为5质量%以下,能够降低成型时的银线等,能够降低外观不良,进一步还能够改善成型时的脱模、抑制在膜的成膜时向辊的贴附性、抑制拉伸时夹膜过程中发生破裂。上限值更优选为4.0质量%以下,进一步优选为3.0质量%以下,特别优选为2.0质量%以下。
此外,例如,能够根据GPC溶出曲线得到的区域面积比率求出重均分子量在1万以下的成分的含量,具体而言,在图1中,将溶出曲线的开始点定为A、其结束点定为B、达到重均分子量1万的溶出时间在基线上的点定为X、对应的GPC溶出曲线上的点定为Y时,求出被曲线BY与线段BX及线段XY包围的面积相对于GPC溶出曲线内的区域面积的比例,能将该比例值作为重均分子量在1万以下的成分的含量(质量%)。
能适合通过下述的实施例的方法来测定。
在本实施方式的甲基丙烯酸系树脂中,重均分子量超过1万且在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%,能够在抑制膜成型加工时发生条纹不均,此外还能改善膜成型时向辊的贴附性。进一步,从给加工流动性与抑制条纹不均/抑制向接触辊的贴附的加工时的性能赋予较好的平衡的观点出发,下限值更优选为12.0质量%以上,进一步优选为13.0质量%,另外,上限值更优选为24.0质量%以下。
需要说明的是,能够以与重均分子量在1万以下的成分的含量的情况同样地方式求出重均分子量超过1万且在5万以下的成分的含量。
在本实施方式的甲基丙烯酸系树脂中,从保持良好的热稳定性及加工性的平衡的观点出发,重均分子量超过5万的成分的含量(b)相对于前述的重均分子量超过1万且在5万以下的成分的含量(a)的比例((b)/(a))优选为2.5~8.5。
观察高分子量物质和低分子量物质的存在比率可发现,由于热加工时的高分子量物质与低分子量物质之间的黏度差的影响,当低分子量物质比率较多时,虽然加工流动性优异,但是存在膜加工时向辊的贴附性变高的趋势,而另一方面当高分子量物质比率较高时,存在膜加工时易于发生条纹不均的趋势。
当希望使两者的性能取得较好的平衡,在此之上又希望进一步改善贴附性时,上述比例优选定为3.0以上,更优选为3.5以上。另一方面,当希望进一步改善膜加工时的条纹不均时,上述比率优选为8.0以下,更优选为7.5以下。
<包含由单体(A)~(C)的任意组合产生的二聚物及三聚物等的特定成分的含量>
在本实施方式的甲基丙烯酸系树脂中,从防止成型加工时向模具或辊的贴附、抑制制膜时的发泡的观点出发,包含基于前述的(A)单体、构成(B)结构单元的单体、(C)单体的任意组合产生的二聚物及三聚物等的特定的成分(以下,称为“特定成分)的合计含量必须是0.01~0.40质量%。考虑外观性与贴附性之间的平衡的话,上限优选为0.35质量%以下,进一步优选为0.30质量%以下,特别优选为0.28质量%以下。在还需要考虑成型时的流动性的情况下,下限优选为0.02质量%以上。
若上述特定成分的合计含量属于该范围,就能够抑制成型加工时的向模具、膜辊的贴附性,改善成型加工性。另外,若定为小于0.01质量%,则工序会变得繁杂,因此不优选。
本实施方式的上述特定成分含有二聚物成分以及三聚物成分,所述二聚物成分以及三聚物成分含有除甲基丙烯酸甲基酯单体以外的单体种类,优选含有含(B)成分和/或(C)成分的单体种类的二聚物及三聚物。
该二聚物具体可举出:由(A)单体和构成(B)结构单元的单体组合而构成的二聚物、由(A)单体和(C)单体组合而构成的二聚物、由构成(B)结构单元的单体和(C)单体组合而构成的二聚物、由构成(B)结构单元的单体组合而构成的二聚物、由(C)单体组合而构成的二聚物。
另外,该三聚物具体可举出:由(A)单体和构成(B)结构单元的单体和(C)单体组合而构成的三聚物、由(A)单体和构成(B)结构单元的单体组合而构成的三聚物、由(A)单体和(C)单体组合而构成的三聚物、由构成(B)结构单元的单体和(C)单体组合而构成的三聚物、由构成(B)结构单元的单体组合而构成的三聚物、由(C)单体组合而构成的三聚物。
此外,能够通过气相色谱/质量分析(GC/MS)测定求出上述特定成分的合计含量。
本实施方式中的特定成分包含GC/MS中的挥发性能与上述二聚物以及三聚物相近的成分,还包含结构无法识别的成分。因此,上述特定成分的含量以在GC/MS中在特定停留时间范围内被检出的成分的合计含量表示。
适合用于GC/MS测定的色谱柱优选为无极性或微极性的色谱柱,更优选以(5%苯基)-95%甲基聚硅氧烷为固定相的色谱柱。具体可举出: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。
适合使用的载气可举出氦气。气体流量优选为约1mL/分钟,并优选在测定中控制其保持固定。
试样注入量优选为约1μL左右。
在GC/MS中,能适合使用以内标法进行的测定,作为测定的一个示例可举出后述实施例的方法。内标物具有与作为目标成分的上述特定成分被观测到的停留时间不同的停留时间,另外,只要是与其它成分的峰没有重叠的物质并且是稳定的化合物,即不受特别限定。内标物优选可在上述特定成分之前被观测到的壬烷、癸烷、十二烷等烃类、或者可在上述特定成分之后被观测到的3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯等,更优选为可在上述特定成分之后被观测到的3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯。
在作为内标物使用3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯的情况下,上述的含二聚物及三聚物的特定成分会在停留时间22分钟起至检出该内标物的峰的停留时间32分钟的范围内被检出。在此,能够从该区间的面积与内标物的峰面积之比算出两者的存在比。上述特定成分的检出范围能用在GC/MS中检出的峰的质谱数据来判断,例如,能够通过后述实施例的方法进行测定。
需要说明的是,当来自热稳定剂等添加剂的峰在上述的从停留时间22分钟起至检出内标物的峰的停留时间32分钟的范围内出现时,可以从上述范围的总面积值减去来自添加剂的峰这一部分的面积值,从而计算上述特定成分的合计量。
还需要说明的是,作为制备测试样品的方法的一个示例,能够例示后述的实施例的方法。
进一步需要说明的是,更具体而言,将通过后述实施例中的特定装置及特定条件下的GC/MS测定求出的值作为上述特定成分的合计含量。
从获得足够的耐热性的观点出发,本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的玻璃化转变温度优选为120℃以上,更优选为122℃以上,进一步优选为123℃以上,再进一步优选为124℃以上,特别优选为125℃以上。
需要说明的是,玻璃化转变温度能够以ASTM-D-3418为标准通过中点法测定得到,具体而言,能够通过后述实施例中记载的方法测定得到。
(甲基丙烯酸系树脂的制造方法)
本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的制造方法,只要得到前述本实施方式的甲基丙烯酸系树脂,并没有特别限定。
本实施方式的甲基丙烯酸系树脂能够通过使用用于形成甲基丙烯酸酯单体单元(A)、在主链上具有环结构的结构单元(B)、以及根据需要而定的能与上述甲基丙烯酸酯单体共聚的其它乙烯基系单体单元(C)的各个单体,由本体聚合法、溶液聚合法、悬浮聚合法、沉淀聚合法、乳液聚合法来制造。甲基丙烯酸系树脂的制造优选使用本体聚合法、溶液聚合法,更优选使用溶液聚合法。
另外,本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的制造可以是连续式,也可以是间歇式。
进一步,在本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的制造方法中,优选通过自由基聚合使单体聚合。
以下,作为本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的制造方法的一个示例,针对采用溶液聚合法以间歇式通过自由基聚合来制造的情况,进行具体说明。
本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的制造方法的一个示例包括:向反应器中加入单体和视需要而定的有机溶剂的配合工序;将聚合引发剂添加至前述反应器进行单体聚合反应的聚合工序;根据需要去除有机溶剂及未反应的单体的脱挥工序。
((配合工序))
在本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的制造方法的一个示例中,首先,将能构成甲基丙烯酸酯单体单元(A)的单体、能够构成在主链上具有环结构的结构单元(B)的单体、进一步视需要而定的能构成能与甲基丙烯酸酯单体共聚的其它乙烯基系单体单元(C)的单体、和视需要而定的有机溶剂在反应器中配合(配合工序)。
-单体-
关于单体的说明,参见针对本实施方式的甲基丙烯酸系树脂中的各单体单元(A)~(C)的叙述。
需要说明的是,在不严重干扰聚合反应的范围内,在使用的单体中可以残留聚合阻聚剂,从聚合反应性以及操作性的观点出发,残留的聚合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-
考虑到在用于去除甲基丙烯酸系树脂中残留的单体的脱挥工序(后述)中的去除效率,作为可任选使用的有机溶剂,优选为甲基丙烯酸系树脂良溶剂。
考虑到构成甲基丙烯酸系树脂的共聚物的溶解度,有机溶剂的溶解度参数δ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值的求算方法,能参考如非专利文献“Journal of PaintTechnology Vol.42、No.541、February 1970(油漆工艺期刊,42卷,541期,1970年2月)”中P76-P118中记载的K.L.Hoy编写的《New Values of the Solubility Parameters FromVapor Pressure Data》(《蒸气压数据下溶解度参数的新值》)或J.Brandrup等编写的《Polymer Handbook Fourth Edition》(《聚合物手册第4版》)P-VII/675-P714等。
需要说明的是,1(cal/cm3)1/2约等于0.489(MPa)1/2
有机溶剂的具体例可举出:甲苯、二甲苯、乙基苯、均三甲苯等芳香族烃;环己烷、甲基环己烷、萘烷等脂环式烃;甲乙酮、甲基异丁基酮等酮系溶剂等。
另外,作为有机溶剂能够使用在聚合后的脱挥工序中回收来的有机溶剂。
当回收来的有机溶剂中含有未反应的单体成分时,还能够通过对有机溶剂中所包含的未反应的单体的含量进行分析,之后仅补充另外所需份额的单体,进行配合。
在本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的聚合工序中所使用的有机溶剂的添加量,优选为能进行聚合、在生产时又不引起共聚物或使用单体的析出等、能容易地被去除的量。
具体而言,通过溶液聚合法进行甲基丙烯酸系树脂的聚合时,当掺合的全部单体总量定为100质量份时,有机溶剂的配合量优选为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,再进一步优选为50~150质量份。
-反应器-
从材料量以及除热的观点出发,考虑必要的尺寸来适当选择反应器即可。
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。
另外,供给至反应器的单体和/或有机溶剂的量,只要在能充分除热的范围内即无大碍,可在满液状态下进行聚合,或也可在反应器中装入50~99%的量的状态下进行聚合。另外,聚合时也可进行回流。
优选在反应器中安装搅拌装置,使用的搅拌装置可举出如: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)(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,当中更适合使用倾斜桨翼、法德尔翼、最大混合翼、泛能式翼。
聚合时的搅拌速率与所用的搅拌装置的种类、搅拌叶轮的搅拌效率、聚合槽的容量等相关,但是只要该速率在聚合初期的低黏度状态和聚合后期的高黏度状态的任一状态下都能实现充分搅拌混合即可,若考虑聚合稳定性的话,优选为1~500旋转/分钟左右。
作为将各单体导入反应器的方法,只要在能获得本发明效果的范围内即无特别限定,可预先混合再导入反应器,也可分别独立地导入反应器。若考虑生产性、操作性的话,优选将一部分或全部的单体预先混合之后再导入反应器。
特别是在预混合时,可将全部或一部分的能用于聚合的有机溶剂一起同时混合。使用有机溶剂时,优选使用能使供至聚合的单体溶解的溶剂,有机溶剂的溶解度参数δ优选为7.0~12.0(cal/cm3)1/2
需要说明的是,在能显现本发明的效果的范围内,在配合工序中,根据需要也能够预先添加单体及有机溶剂以外的分子量调节剂、其它的添加剂(也用于后述的聚合工序)。
((聚合工序))
在本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的制造方法的一个示例中,接着,向配合工序后的反应器中添加聚合引发剂、根据需要而定的分子量调节剂、其它添加剂、补充的单体,进行单体的聚合反应(聚合工序)。
在该工序中,从聚合引发剂的添加开始起,单体的聚合反应被引发。
需要说明的是,也可以使聚合引发剂溶解于补充的单体和/或补充的有机溶剂中,在此基础上添加到反应器中。
-聚合引发剂-
本实施方式中使用的聚合引发剂,虽然只要在聚合温度下可分解并产生活性自由基即可,但是需要在滞留时间范围内达到所需的聚合转化率,要选择满足在聚合温度下的半衰期为0.6~60分钟、优选为1~30分钟这一类的聚合引发剂。但是,对于聚合温度下的半衰期超过60分钟的引发剂,通过将规定量一次性全部或以10分钟左右的时间投入的方式,也能够作为产生适用于本实施方式的活性自由基量的聚合引发剂来使用。此种情况下,为了达到所需的聚合转化率,要选择满足聚合温度下的半衰期为60~1800分钟、优选为260~900分钟这一类的聚合引发剂。
适于使用的聚合引发剂,能够依据聚合温度、聚合时间来适当地选择,例如,能够适于使用日本油脂(株)《有机过氧化物》资料第13版、阿科玛吉富株式会社(アトケム吉富(株))技术资料以及和光纯药工业(株)《Azo Polymerization Initiators》(《偶氮聚合引发剂》)等中记载的引发剂,并能根据记载的各个常数等容易地求出上述半衰期。
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(カプリエルパーオキサイド)、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,但是有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。
在本实施方式的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,在本发明的实施方式中,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。
在本实施方式中,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,在本实施方式中,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,因此,不满足上述条件(ii)。
更优选的是在本实施方式中,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,在本实施方式中,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,在本实施方式中,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,在本实施方式中,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,在本实施方式中,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。
在本实施方式的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。
在本实施方式的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。
作为供给链转移剂的方法的一个实例,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。
-氧浓度-
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。
-聚合温度、聚合时间-
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。
作为能够在本发明中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。
本发明中,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。
本实施方式的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以含有前述甲基丙烯酸系树脂为特征,另外还可以任选地含有橡胶质聚合物、作为甲基丙烯酸系树脂以外的树脂的其它树脂、以及热稳定剂、润滑剂、紫外线吸收剂等添加剂。
-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HMD用构件成型时抑制HMD用构件向辊贴附的效果。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HMD用构件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:一边阶段性地增加链转移剂,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的多层结构丙烯酸系聚合物,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膜的色调等,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HMD用构件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HMD用构件的耐热性、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,使本实施方式的膜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,在赋予膜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后述的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HMD用构件的透明性良好,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HMD用构件的透明性的恶化方面有效的方法。
从赋予本实施方式的膜冲击强度的观点、表面平滑性的观点以及得到期望的膜的膜厚出发,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HMD用构件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HMD用构件的表面,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HMD用构件的透明性的观点、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。
-其它树脂-
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。
作为可使用的该热塑性树脂,不受以下物质的限定,例如,可举例聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃系树脂、聚苯乙烯、苯乙烯/丙烯腈共聚物(AS树脂)、苯乙烯/马来酸酐共聚物(SMA树脂)、苯乙烯/甲基丙烯酸共聚物(MS树脂)等聚苯乙烯系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚(甲基)丙烯酸酯系树脂、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS树脂)、甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物(MBS树脂)、丙烯腈/丙烯酸酯/苯乙烯共聚物(AAS树脂)、丙烯酸丁酯/丙烯腈/苯乙烯共聚物(BAAS树脂)、聚乳酸等生物降解性树脂、聚碳酸酯-ABS树脂的合金、聚酯系树脂(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、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚缩醛、环状烯烃系树脂、降冰片烯系树脂、三乙酰基纤维素等纤维素树脂、聚醚醚酮树脂、聚砜、聚苯醚等热塑性树脂、以及酚醛树脂、三聚氰胺树脂、硅酮树脂、环氧树脂等热固化性树脂等。
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,优选聚酯系树脂。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,聚(甲基)丙烯酸酯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,是优选的。
--丙烯酸系树脂--
当在本实施方式的甲基丙烯酸系树脂中组合使用与该甲基丙烯酸系树脂不同的聚(甲基)丙烯酸酯系树脂的情况下,作为用于形成构成该聚(甲基)丙烯酸酯系树脂的甲基丙烯酸酯系单体单元的单体,适合使用下述通式(11)所表示的单体。
[化学结构式11]
Figure BDA0001597641080000391
在通式(11)中,R1是甲基。
另外,R2是碳数1~12的基团,优选为碳数1~12的烃基,基团的碳上也可以有羟基。
作为通式(11)所示的甲基丙烯酸酯单体,例如,可举出甲基丙烯酸丁酯、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、甲基丙烯酸苯基酯、甲基丙烯酸(2-乙基己基)酯、甲基丙烯酸(叔丁基环己基)酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸(2,2,2-三氟乙基)酯等,但并不限于以上所列物质,从易于获取等观点出发,优选甲基丙烯酸甲酯。
前述甲基丙烯酸酯单体,可以仅单独使用一种,也可以联用两种以上。
考虑到耐热性、热稳定性以及流动性的平衡的话,当丙烯酸系树脂设为100质量%时,可包含80~99.5质量%的前述甲基丙烯酸酯单体单元,优选包含85~99.5质量%,更优选包含90~99质量%,进一步优选包含92~99.3质量%,再进一步优选包含92~99质量%,更进一步优选包含94~99质量%。
前述聚(甲基)丙烯酸酯系树脂包含前述甲基丙烯酸酯单体单元和能与该甲基丙烯酸酯单体单元共聚的其他乙烯基系单体单元。
作为用于形成前述聚(甲基)丙烯酸酯系树脂所包含的能与前述甲基丙烯酸酯单体单元共聚的其它乙烯基系单体单元所使用的单体,例如,可举出下述通式(12)所表示的丙烯酸酯单体,但并不限于以下所列单体。
[化学结构式12]
Figure BDA0001597641080000401
在通式(12)中,R3是氢原子,R4是碳数1~18的烷基。
作为用于形成能与甲基丙烯酸酯单体单元共聚的其它乙烯基系单体单元所用的单体,除上述丙烯酸酯单体以外,可举出:丙烯酸、甲基丙烯酸等;马来酸、富马酸、衣康酸、肉桂酸等含不饱和基的二价羧酸以及它们的酯以及它们的酸酐;苯乙烯系单体(例如,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、异丙烯基苯(α-甲基苯乙烯)等)、1-乙烯基萘、2-乙烯基萘、1,1-二苯基乙烯、异丙烯基甲苯、异丙烯基乙基苯、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、异丙烯基辛基苯等芳香族乙烯基单体;丙烯腈、甲基丙烯腈、偏二氰乙烯等氰化乙烯单体;丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺等酰胺类;乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯等通过丙烯酸或甲基丙烯酸使乙二醇或其低聚物的两末端羟基酯化成的物质;新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸酯等通过丙烯酸或甲基丙烯酸使2个醇的羟基酯化而成的物质;通过丙烯酸或甲基丙烯酸使三羟甲基丙烷、季戊四醇等多元醇衍生物酯化而成的物质;二乙烯基苯等多官能单体等。
特别地,在本实施方式的甲基丙烯酸系树脂中,作为用于形成能与甲基丙烯酸酯单体单元共聚的其它乙烯基系单体单元所用的单体,从提高耐候性、耐热性、流动性、热稳定性的观点出发,优选为丙烯酸甲酯、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-乙基己基酯等;更优选为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯;进一步从易于获取的观点出发,进一步优选为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯。
上述乙烯基系单体可单独使用一种,也可联用二种以上。
前述聚(甲基)丙烯酸酯系树脂中的作为用于形成能与甲基丙烯酸酯单体单元共聚的其它乙烯基系单体单元所用的单体的含量,在无损制成的甲基丙烯酸系树脂组合物的性能的范围下,能够适当选择。从流动性、耐热性、热稳定性的观点出发,在丙烯酸系树脂设为100质量%时,其含量为0.5~20质量%,优选为0.5~15质量%,更优选为0.5~10质量%,进一步优选为0.7~8质量%,再进一步优选为1~8质量%,更进一步优选为1~6质量%。
聚(甲基)丙烯酸酯系树脂的重均分子量(Mw),可基于其耐热性、加工流动性、热稳定性的考虑来适当选择,只要能得到想要的耐热性、流动性、热稳定性即可,优选为2万~30万,更优选为2万~25万,进一步优选为5万~25万,尤其优选为7万~23万。
此外,前述的甲基丙烯酸系树脂与聚(甲基)丙烯酸酯系树脂的混合甲基丙烯酸系树脂的重均分子量,从机械强度、耐溶剂性以及流动性的观点出发,优选为6.5万以上且30万以下,更优选为6.5万以上且25万以下,进一步优选为7万以上且23万以下。
另外,聚(甲基)丙烯酸酯系树脂的分子量分布(Mw/Mn),只要考虑流动性、机械性能等的性能的平衡来适当选择即可,优选为1.5~7,更优选为1.5~5,进一步优选为1.5~4。
需要说明的是,重均分子量(Mw)以及数均分子量(Mn)能够通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定得到。详细而言,使用能作为试剂购买到的预先已知单分散的重均分子量、数均分子量以及峰值分子量的标准甲基丙烯酸树脂、和已溶出了高分子量成分的分析凝胶色谱柱,根据溶出时间和重均分子量事先制作校正曲线。接着,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试样的重均分子量以及数均分子量、峰值分子量。具体能够通过后述实施例所记载的方法测定得到。
对聚(甲基)丙烯酸酯系树脂的制造方法,没有特别限定,能够用甲基丙烯酸酯单体、能与甲基丙烯酸酯单体共聚的其它乙烯基系单体,通过本体聚合法、溶液聚合法、悬浮聚合法、沉淀聚合法、乳液聚合法来制造。丙烯酸系树脂的制造优选使用本体聚合法、溶液聚合法、悬浮聚合法,更优选使用溶液聚合法、悬浮聚合法,进一步优选使用悬浮聚合法。
前述各种热塑性树脂可以仅单独使用一种,也可以组合使用两种以上的树脂。
在本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物中,在组合使用上述甲基丙烯酸系树脂和前述其它树脂的情况下,只要属于能实现本发明效果的范围即没有特别限定,考虑到赋予特性的效果,其它树脂的配合比例,(i)在作为其它树脂配合丙烯酸系树脂的情况下,相对于前述甲基丙烯酸系树脂和其它树脂的合计量100质量%,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,再进一步优选为75质量%以下;另外,(ii)作为其它树脂配合聚(甲基)丙烯酸酯系树脂以外的树脂的情况下,相对于前述甲基丙烯酸系树脂和其它树脂的合计量100质量%,优选为50质量%以下,更优选为45质量%,进一步优选为40质量%以下,再进一步优选为30质量%以下,更进一步优选为20质量%以下。
另外,若考虑配合其它树脂时的赋予特性的效果,作为其它树脂的配合量的下限值,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,再进一步优选为3质量%以上,更进一步优选为5质量%以上。
根据组合使用其它树脂时想要的效果,能适当地选择其它树脂的种类、含量。
在本实施方式中,在组合使用甲基丙烯酸系树脂和其它树脂时,作为其它树脂,适合使用至少包含80~99.5质量%的甲基丙烯酸酯单体单元并且通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定的重均分子量为2万~30万的聚(甲基)丙烯酸酯系树脂。
此情况下,从色调的观点出发,优选,混合体系的树脂包含甲基丙烯酸系树脂10~99质量%、聚(甲基)丙烯酸酯系树脂90~1质量%,更优选包含甲基丙烯酸系树脂15~95质量%、聚(甲基)丙烯酸酯系树脂85~5质量%,进一步优选包含甲基丙烯酸系树脂20~80质量%、聚(甲基)丙烯酸酯系树脂80~20质量%。
-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、金属氢氧化物等);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);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,则本实施方式的膜得到在实用上充分的散射性,如果为3.0以下,则将本实施方式的膜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的添加量。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。
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)、SumilizerGA-80(スミライザーGA-80,住友化学制造)、Sumilizer GS(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 229K(アデカスタブ329K,ADEKA制造)、ADK STAB PEP-36(アデカスタブPEP-36,ADEKA制造)、ADK STAB PEP-36A(アデカスタブPEP-36A,ADEKA制造)、ADK STAB PEP-8(アデカスタブPEP-8,ADEKA制造)、ADK STAB HP-10(アデカスタブHP-10,ADEKA制造)、ADK STAB 2112(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 STAB 1500(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 STAB 1178,特别优选ADK STAB PEP-36A、ADK STAB PEP-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)、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 STAB AO-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,化专化成株式会社(ケミプロ化成株式会社)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 STAB AO-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。
--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RIKEMAL S-100、RIKEMAL H-100、Poem V-100、RIKEMAL B-100、RIKEMAL HC-100、RIKEMAL S-200、Poem B-200、RIKESTER EW-200、RIKESTER EW-400、EXCEL S-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)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,TINUVIN 460)、羟基苯基三嗪系的TINUVIN477(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0.01~1.8质量份。
--光稳定剂--
作为前述光稳定剂,例如,可举出受阻胺系化合物等,但并不限于以下所列物质。
对受阻胺系化合物没有特别限定,优选是含三个以上环结构的化合物。在此,环结构优选是从芳香族环、脂肪族环、芳香族杂环和非芳香族杂环组成的群中选出的至少一种,在一个化合物中有2个以上的环结构的情况下,两者可以是相同也可以不同。
作为受阻胺系化合物,例如,具体可举出双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)[[3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]甲基]丁基丙二酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和甲基1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基癸二酸酯的混合物、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、N,N’-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-N,N’-二甲酰己二胺、二丁基胺/1,3,5-三嗪/N,N’-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基-1,6-己二胺与N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁基胺的缩聚物、聚[{6-(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基-1,3,5-三嗪-2,4-二基}{2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基}六亚甲基{(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基}]、四(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)丁烷-1,2,3,4-四羧酸酯、四(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁烷-1,2,3,4-四羧酸酯、1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶醇与β,β,β’,β’-四甲基-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷基-3,9-二乙醇的反应物、2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇与β,β,β’,β’-四甲基-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷基-3,9-二乙醇的反应物、双(1-十一烷氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)碳酸酯、1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基甲基丙烯酸酯、2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基甲基丙烯酸酯等,但并不限于上述物质。当中优选,含3个以上环结构的双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)[[3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]甲基]丁基丙二酸酯、二丁基胺/1,3,5-三嗪/N,N’-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基-1,6-己二胺与N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁基胺的缩聚物、聚[{6-(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基-1,3,5-三嗪-2,4-二基}{2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基}六亚甲基{(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基}]、1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶醇与β,β,β’,β’-四甲基-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷基-3,9-二乙醇的反应物、2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇与β,β,β’,β’-四甲基-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷基-3,9-二乙醇的反应物。
以下,详细叙述本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物的性能。
<重均分子量、分子量分布>
与本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的情况相同,从夏比冲击强度等机械强度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。另外,从成型加工时的流动性确保的观点出发,重均分子量优选定为25万以下,更优选为23万以下,进一步优选为22万以下,更进一步优选为20万以下,尤其优选为18万以下,特别优选为17万以下。
另外,若考虑流动性与机械强度、耐溶剂性之间的平衡的话,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,再进一步优选为1.6~3,更进一步优选为1.5~2.5。
此外,重均分子量(Mw)以及数均分子量(Mn)的测定方法,与针对甲基丙烯酸系树脂的前述内容相同即可。
<特定分子量范围的成分的比例>
在本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物中,从提高加工流动性、降低成型时被称作银线的银状痕迹等成型品的外观不良、防止在膜的制作时向辊的贴附防止的观点出发,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%。只要该重均分子量为1万以下的成分的含量在上述范围内,就能够将树脂组合物中产生的气泡的个数调整至适当的范围。
通过将上述含量定为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%以上,更优选为0.5质量%以上,进一步优选为0.6质量%以上。另外,通过将上述含量定为5质量%以下,能够降低成型时的银线等,还能够降低外观不良,进一步能够改善成型时的脱模、抑制在膜的成膜时向辊的贴附性、抑制拉伸时夹膜过程中发生破裂。上限值更优选为4.0质量%以下,进一步优选为3.0质量%以下,特别优选为2.0质量%以下。
此外,重均分子量在1万以下的成分含量,与针对甲基丙烯酸系树脂的前述内容相同即可。
在本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物中,重均分子量超过1万且在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%,能抑制膜成型加工时发生条纹不均,此外还能改善膜成型时向辊的贴附性。进一步,从使加工流动性与抑制条纹不均/抑制向接触辊的贴附的加工时的性能获得良好的平衡的观点出发,下限值更优选为12.0质量%以上,进一步优选为13.0质量%,另外,上限值更优选为24.0质量%以下。
此外,重均分子量超过1万且在5万以下的成分的含量,与针对甲基丙烯酸系树脂的前述内容相同即可。
在本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物中,从保持良好的热稳定性及加工性的平衡的观点出发,重均分子量超过5万的成分的含量(b)相对于前述的重均分子量超过1万且在5万以下的成分的含量(a)的比例((b)/(a))优选为2.5~8.5。
观察高分子量物质和低分子量物质的存在比率可发现,由于热加工时的高分子量物质与低分子量物质之间的黏度差的影响,当低分子量物质比率较多时,加工流动性优异,但是存在膜加工时向辊的贴附性变高的趋势,而另一方面当高分子量物质比率较高时,膜加工时存在易于发生条纹不均的趋势。
当希望使两者的性能取得较好的平衡,在此之上又希望进一步改善贴附性时,上述比例优选定为3.0以上,更优选为3.5以上。另一方面,当希望进一步改善膜加工时的条纹不均时,上述比率优选为8.0以下,更优选为7.5以下。
在本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物中,从防止成型加工时向模具或辊的贴附、抑制制膜时的发泡的观点、保持蒸镀层贴附性的观点出发,优选,包含由前述的(A)单体、构成(B)结构单元的单体、(C)单体的任意组合而成的二聚物以及三聚物等的特定成分的合计含量为0.01~0.40质量%。考虑外观性与贴附性之间的平衡的话,上限更优选为0.35质量%以下,进一步优选为0.30质量%以下,特别优选为0.28质量%以下。在有必要考虑保持蒸镀层的贴附性、以及成型时的流动性时,下限优选为0.02质量%以上,更优选为0.1质量%以上,进一步优选为0.15质量%以上,特别优选为0.2质量%以上。
若上述特定成分的合计含量在该范围内,就能够抑制成型加工时向模具、膜辊的贴附性从而改善成型加工性。另外,若要定为小于0.01质量%会使工序变得繁杂,因此不优选。
需要说明的是,上述特定成分的合计含量,与针对甲基丙烯酸系树脂的前述内容相同即可。
特别地,本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物包含前述的在主链上具有环结构的甲基丙烯酸系树脂和其它树脂,并优选满足下述条件(1)~(3)。
(1)通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定的重均分子量是6.5万~30万。
(2)在实施GC/MS测定时,以甲基丙烯酸系树脂组合物当作100质量%时,在停留时间22~32分钟区间被检出的成分的合计含量为0.01~0.40质量%。
<耐热性>
作为耐热性的指标,能够使用玻璃化转变温度。
从HMD用构件在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是120℃以上,优选为121℃以上,更优选为122℃以上,进一步优选为123℃以上,更进一步优选为124℃以上,特别优选为125℃以上。
需要说明的是,玻璃化转变温度能够按ASTM-D-3418的标准测定而得,具体能够通过后述实施例中记载的方法进行测定。
<热稳定性>
在采用本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物对HMD用构件进行成型时,有时树脂将以熔融态滞留在成型机内。此时,因为要在高温下长时间滞留,所以要求树脂材料不易热分解,即需要有热稳定性。
另外,当需要使本实施方式的HMD用构件的厚度较薄时,需要在高温下进行成型,要求具有较高的热稳定性。
作为热稳定性的指标,能够使用在规定温度停留规定时间后的重量减少比例、以及只减少规定比例的重量时的温度(热分解起始温度)。
具体而言,对于本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物,在热重测定(TGA)中,在约290℃停留30分钟后的重量减少比例优选为5.0%以下,更优选为4.0%以下,进一步优选为3.0%以下,再进一步优选为2.0%以下。
需要说明的是,在290℃停留30分钟后的重量减少比例,能够通过后述实施例中记载的方法测定而得。
本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物的热分解起始温度(重量减少1%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,再进一步优选为320℃以上,更进一步优选为325℃以上。
需要说明的是,例如,热分解起始温度可以是重量减少1%的温度,也就是使其升温过程中减少了1%重量时的温度(热分解起始温度),具体而言能够通过后述实施例中记载的方法测定而得。
在本实施方式的HMD用构件的成型工序中,为了防止热分解从而制成具有实用层面上的优异的热稳定性的产品,在形成本实施方式的HMD用构件的甲基丙烯酸系树脂组合物中的甲基丙烯酸系树脂中,增加在主链上具有环结构的结构单元(B)的比例会起到使参加共聚合的甲基丙烯酸酯系单体单元(A)的量相对减少的效果。但是,若(B)结构单元相对于(A)单体单元的比例过高,会产生得不到作为膜所追求的成型流动性、表面硬度等性能的隐患。因此,需要在考虑这些性能的平衡的基础上来确定(A)单体单元以及(B)结构单元的比例。
另外,增加在主链上具有环结构的结构单元(B)的共聚比例,意味着会更有效地抑制因暴露于高温时的解聚产生的分解反应,因此若增加结构单元(B)相对于甲基丙烯酸酯系单体单元(A)的比例,则即便减少热稳定剂的量也能够给予足够的热稳定性。
另一方面,若甲基丙烯酸酯系单体单元(A)的比例相对较多,高温环境下的热分解量会增加。在此,从抑制热分解的观点出发,也可以添加热稳定剂,但是若大量添加而过量的话,会致使耐热性降低从而产生成型时发生渗出等问题。
进一步,如上所述地,为了获得作为HMD用构件所追求的热稳定性,在甲基丙烯酸系树脂组合物中也可以含有热稳定剂。
此时,在本实施方式中,在将热稳定剂的含量记为Y(相对于100质量份的甲基丙烯酸系树脂的含量(质量份))、甲基丙烯酸酯系单体单元(A)的含量记为P、在主链上具有环结构的结构单元(B)的含量记为Q(它们均称作相对于100质量%的甲基丙烯酸系树脂的含量(质量%))时,从抑制高温下的热分解、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,再进一步优选为0.053×P/Q-0.27以上,更进一步优选为0.053×P/Q-0.25以上。
(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前述的本实施方式的甲基丙烯酸系树脂、任选地被加入的橡胶质聚合物、作为甲基丙烯酸系树脂以外的树脂的其它树脂、添加剂进行熔融混炼而制造得到。
作为制造甲基丙烯酸系树脂组合物的方法,例如,可举出使用挤出机、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。当中,在生产性层面上优选用挤出机进行混炼。混炼温度按照构成甲基丙烯酸系树脂的聚合物、混合的其它树脂的优选加工温度来定即可,参考标准是140~300℃的范围,优选为180~280℃的范围。另外,以减少挥发分为目的,优选在挤出机上设置排气口。
由溶液聚合得到的丙烯酸系热塑性树脂,除了直接使用该溶液通过溶液流延法制成光学各向同性的偏光膜保护膜的情况以外,需要分离溶剂、残留单体。分离方法能够使用公知的方法,如对溶液进行加热或减压使溶剂或残留单体挥发的脱挥处理、加入到树脂的不良溶剂中从而将溶剂或残留单体抽提去除的方法等。
((异物的去除)))
另外,因为本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物是提供给精密光学用途的HMD用构件用的物质,所以优选混入的异物数较少。因此,可任选地去除异物。
作为去除异物的方法,例如,可举出在用挤出机进行的混炼工序中和/或成型工序中,通过过滤精度1.5~25μm的叶盘型聚合物过滤器、褶皱型聚合物过滤器等进行过滤的方法等。
从抑制因挤出机内的发热产生的树脂分解物的混入的观点出发,聚合物过滤器的过滤精度优选为1.5μm以上,更优选为3μm以上,进一步优选为5μm以上,尤其优选为10μm以上,特别优选为11μm以上。另外,从异物去除效率的观点出发,优选为25μm以下,更优选为20μm以下。
[HMD用构件]
本实施方式的HMD用构件是能通过对上述甲基丙烯酸系树脂组合物进行熔融成型而制作的成型物,被称作使光特别是偏光透过和/或分离的光学构件。
本实施方式的HMD用构件能适合用于光学透镜以及半反射镜、偏振分束器等。
以下,叙述本实施方式的HMD用构件的性能。
<面内相位差Re>
本实施方式的HMD用构件,其特征在于,面内方向上的相位差(以下也称作“面内相位差”)Re的绝对值为30nm以下。此处,面内方向上的相位差Re是换算成3mm厚而求出的数值。
面内方向上的相位差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。
一般,面内方向上的相位差Re的绝对值是代表双折射大小的指标。相对于现有树脂(例如,PMMA、PC、环状烯烃树脂等)构成的构件,本实施方式的HMD用构件的双折射非常小,作为HMD用构件适合用于要求具有低双折射、零双折射的用途。
另一方面,当面内方向上的相位差Re的绝对值超过30nm时,意味着折射率各向异性较高,作为HMD用构件不能够用于要求具有低双折射、零双折射的构件。
<厚度方向的相位差Rth>
对于本实施方式的HMD用构件,其厚度方向的相位差Rth的绝对值优选为30nm以下。此处,厚度方向的相位差Rth是换算成3mm厚而求出的数值。
厚度方向的相位差Rth的绝对值更优选为30nm以下,进一步优选为25nm以下,特别优选为20nm以下。
在制成光学构件、特别是板状成型体时,该厚度方向的相位差Rth是一个与组装了该板状成型体的显示装置的视角性能相关的指标。具体而言,厚度方向的相位差Rth的绝对值越小视角性能越好,因看到的角度而产生的显示色的色调变化、对比度的下降越小。
与现有树脂(例如,PMMA、PC、三乙酰基纤维素树脂、环状烯烃树脂等)构成的HMD用构件相比较,本实施方式的HMD用构件的特征在于,在厚度方向的相位差Rth的绝对值非常小。
<光弹性系数>
对于本实施方式的HMD用构件,其成型为膜形状后的成型品的光弹性系数(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。
将向施加外力σ时应变S的大小和方向产生变化的物体施加偏光过程中观察到的相位差设为R时,本发明中的光弹性系数(CR)是一个被记作R=(C)×σ的物理系数,是各个透明物质固有的一个数值。
关于光弹性系数在各种文献中均有记载(例如,可参照《化学总说》No.39,1998(学会出版中心发行)),它被定义为由下述式(i-a)以及(i-b)表示的值。光弹性系数(CR)的值越接近于零,可判断为因外力产生的双折射变化越小。
CR=|Δn|/σR (i-a)
|Δn|=nx-ny (i-b)
(式中,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表示拉伸方向上的折射率,ny表示在面内与拉伸方向垂直的方向上的折射率。)
与现有树脂(例如,PMMA、PC、环状烯烃树脂等)相比较,上述范围的光弹性系数(CR)的绝对值非常小。因此,因为不会产生因外力引起的(光弹性)双折射,所以不易产生双折射变化。另外,因为不易产生因成型时的残留应力引起的(光弹性)双折射,所以在成型体内的双折射分布也较小。
因此,优选,由光弹性系数(CR)的绝对值在3.0×10-12Pa-1以下的甲基丙烯酸系树脂组合物构成本实施方式的HMD用构件,更优选为2.0×10-12Pa-1以下,进一步优选为1.0×10-12Pa-1以下。只要在上述范围内,就不易产生因HMD用光学构件与支撑其的框体之间的线膨胀差等生成的外部应力而导致的偏光紊乱。
以下,叙述双折射Δn与拉伸倍率S之间的关系。
将本实施方式的甲基丙烯酸树脂组合物成型在膜上作为单轴拉伸膜进行性能评价时,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)是作为膜而测得的值(由上述式(i-b)求得的值)换算成3mm厚而求得的值,C是一个常数,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值是通过膜的DSC测定来测定玻璃化转变温度(Tg)并在(Tg+20)℃的拉伸温度下以500mm/分钟的拉伸速率进行单轴拉伸时的值。
一般认为,当减慢拉伸速率时,会使双折射的增加量变小。需要说明的是,K值能够通过以下方法求算,例如分别测定以拉伸倍率(S)为100%、200%、300%进行拉伸而得到的单轴拉伸膜所具有的双折射(Δn(S))的值,将上述值相对于拉伸倍率绘图从而通过最小二乘法近似来算出。另外,将拉伸前夹头间距离设为L0并将拉伸后的夹头间距离定为L1时,拉伸倍率(S)的数值由下式表示。
S={(L1-L0)/L0}×100(%)
对于膜状或片状的成型体,为了提高机械强度,有时会进行拉伸加工。在前述关系式中,斜率K值表示双折射(Δn(S))相对于拉伸倍率(S)的变化大小,K越大意味着相对于拉伸的双折射的变化量越大,K越小意味着相对于拉伸的双折射的变化量越小。
与现有树脂(例如,PMMA、PC、环状烯烃树脂等)相比较,由本实施方式的甲基丙烯酸树脂组合物构成的膜的斜率K值非常小。因此,相对于现有树脂在拉伸加工时的拉伸取向、射出成型时的残余成型应变的作用下双折射会增大而言,其具有双折射不易增大的特征。
如上所述可知,与由现有树脂构成的HMD光学构件相比,由本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物构成的HMD用光学构件,其面内相位差Re、厚度方向的相位差Rth、光弹性系数C均非常小(近似等于零)。
<耐热性>
因为本实施方式的HMD用构件由玻璃化转变温度在120℃以上的甲基丙烯酸系树脂组合物构成,所以有充分的可能性将其配置在近年来的光学投影装置所使用的LED光源周围。另外,只要是由上述的一并持有热稳定性的甲基丙烯酸系树脂组合物构成,就能够很合适地在具有更高的高温持久性要求的用途中使用。
<持久性>
优选,本发明的HMD用光学构件在使用环境下的持久性优异。能够将在高温高湿条件下长期间放置后的色泽变化作为使用环境下的持久性的指标。具体而言,能够以在温度85℃、湿度85%的条件下放置500小时后的YI的变化量(ΔYI)进行评价。在温度85℃、湿度85%条件下放置500小时后的YI变化量(ΔYI)越小,持久性越优异。前述ΔYI优选为4以下,更优选为3以下,进一步优选为2以下。只要前述ΔYI在前述上限值以下,在HMD的使用环境下就能拥有充分的持久性。
需要说明的是,例如,YI值可用厚度1~3mm的成型片并以JIS K7105为标准进行测定而得。
<表面硬度>
另外,优选,本发明的HMD用光学构件的表面硬度具有以铅笔硬度计的3H以上的表面硬度。只要在铅笔硬度3H以上,就拥有足够的作为HMD用构件使用过程中的损伤性能。更优选为4H以上。另一方面,铅笔硬度的上限是6H程度。
<光路长度>
本发明的HMD用构件的光路长度优选为10~100000μm,更优选为25~10000μm,特别优选为50~5000μm。只要HMD用构件的光路长度在10μm以上,作为成型体的处理就能很容易。另外,只要在100000μm以下,就能够确保足够的透明性。
<透明性>
作为透明性的指标能够使用总光线透过率。
本实施方式的HMD用构件的总光线透过率根据用途适当优化即可,在追求透明性的用途下使用时,从可视性的观点出发,优选3mm厚度的总光线透过率为80%以上。更优选为85%以上,进一步优选为88%以上、特别优选为90%以上。
优选总光线透过率较高者,但是从实用层面上讲94%以下就能够充分确保可视性。
例如,总光线透过率能够通过以JIS K7105规格为标准的方法测定而得。
<成型加工性>
例如,成型加工性能够依据成型加工时向模具的贴附难易度等进行评价。
<外观性>
例如,外观性能够根据有无气泡、有无条纹不均、有无银线等来评价。
[HMD用构件的成型]
通过对本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物进行熔融成型,能够加工成HMD用构件。作为熔融成型方法,能够使用熔融热压法、注射成型法等。从生产性的观点出发优选注射成型法。另外,还能够先通过熔融挤出法连续地挤出成板状,然后通过熔融热压法给表面附增棱镜形状。
该给表面附增的形状可以是有规律的周期结构,也可以是没什么规律性的结构。进一步,在有规律性的周期结构的情况下,其周期结构的一个周期优选为10~500μm。周期结构在要在10μm以上即能以光线方式控制光。
如此进行熔融成型而得到的成型体可以直接作为HMD用构件使用,也可以进行后述加工再作为HMD用构件使用。
[HMD用构件的后加工]
根据需要,能够对本实施方式的HMD用光学构件进行电解质蒸镀处理、防反射处理、金属蒸镀处理、硬涂处理、锚涂处理、透明导电处理。
例如,能够通过在本实施方式的成型体的表面蒸镀无机化合物、金属化合物来设置无机层或金属蒸镀层的方式进行上述处理。
此外,优选,该无机层为多层透明电介质膜。
[[多层透明电介质膜的形成]]
能够根据需要以一层~多层的方式蒸镀二氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)等无机化合物,从而给本实施方式的HMD用光学构件的表面赋予多层透明电介质膜。根据情况,可以将多层透明电介质膜制成铬层和二氧化硅层的混合结构的多层膜。
作为多层透明电介质膜的形成方法,能使用任一种真空蒸镀法、溅射法、离子镀法等目前公知的技术,从膜均匀性、薄膜向锚涂层的贴附性的观点出发,优选使用溅射法形成薄膜。
另外,所需层数依用途有所不同,例如,可能是一层~一千层。为了进行高效的偏光分离,优选为二十层以上。进一步优选在入射面、出射面进行防反射处理。在进行这样的各种表面处理时,根据需要,能够进行基于电晕放电或等离子体放电的处理、用具有环氧基、异氰酸酯基等的底涂剂来涂布表面的处理,以便提高与多层透明电介质膜的贴附性。
[[金属蒸镀层的形成]]
另外,根据需要,可以一层~多层的方式蒸镀氧化锌、氧化铟锡等金属化合物,从而在本实施方式的HMD用光学构件的表面形成金属蒸镀层(本说明书中也称作“金属薄膜”)。
作为金属蒸镀层的形成方法,与形成多层透明电介质膜的情况相同,能够使用任一种的真空蒸镀法、溅射法、离子镀法等目前公知的技术。
对金属蒸镀层的厚度没有特别的限定,例如,能够依用途在5nm~1000nm的范围内适当选择。
对金属蒸镀层的层数没有特别的限定,能够依用途适当选择。另外,与形成多层透明电介质膜的情况相同,能够根据需要进行基于电晕放电或等离子体放电的处理、底涂剂涂布表面处理以便提高与金属蒸镀层的贴附性。
需要说明的是,在本发明中,在表面上具有上述一类的无机层(多层透明电介质膜等)、金属蒸镀层(例如,铝、锡、银等)的成型体也被称为“层叠体”。
[作为HMD用构件的透镜]
作为本实施方式的透镜,是指凸透镜、菲涅尔透镜、非球面透镜、内透镜、折射率分布型透镜、国际公开第2013/175549号记载的微型透镜阵列等。
对本实施方式的透镜的厚度没有特别的限定,例如,能够在上述光路长度10~100000μm的范围内依用途适当选择。
除了要使用上述热塑性树脂组合物作为材料以外,本实施方式的透镜能够按照公知的制造方法来制造。
[半反射镜]
本实施方式的半反射镜以具备上述层叠体为特征,能够作为构成头戴式显示器的一个构件来使用。
作为本实施方式的半反射镜所具备的前述层叠体,能够使用具有依半反射镜的用途适当选择的多层透明电介质膜、金属薄膜的层叠体。
另外,本实施方式的半反射镜的厚度能够在光路长度10~100000μm的范围内依用途适当选择。
本实施方式的半反射镜的制造方法,除了要具备上述层叠体以外并没有特别的限定,能够按照公知的制造方法制造而得。
本实施方式的半反射镜因为具备本发明的上述层叠体,所以具有高度的光学各向同性(低双折射性),优异的耐热性、色调、表面硬度、使用环境下的持久性以及无机贴附性。
[偏振分束器]
本实施方式的偏振分束器以具备上述层叠体为特征,能够作为构成头戴式显示器的一个构件来使用。
本实施方式的偏振分束器包括棱镜型、平面型、楔形基板型等多种类型,特适合棱镜型。棱镜型偏振分束器由两个棱镜构成,在相互接合的重合面上形成有多层透明电介质膜、金属薄膜。即,作为具有多层透明电介质膜、金属薄膜的棱镜,能够使用上述层叠体。
对本实施方式的偏振分束器的尺寸,没有特别的限定,只要设计达到光路长度10~100000μm的范围内即可。
对本实施方式的偏振分束器的制造方法,除了要具备上述层叠体以外,并没有特别的限定,能够按照公知的制造方法制造。
本实施方式的偏振分束器因为具备本发明的上述层叠体,所以具有高度的光学各向同性(低双折射性),优异的耐热性、色调、表面硬度、使用环境下的持久性以及无机贴附性。
以上,说明了本发明的优选的实施方式,但是本发明不受上述实施方式的任何限定。
实施例
以下,列举实施例和比较例来更详细地说明本发明的内容。需要说明的是,本发明不受下述实施例的任何限定。
[丙烯酸系热塑性树脂的组成分析]
将由聚合得到的丙烯酸系热塑性树脂溶解于CDCl3,用布鲁克株式会社(ブルーカー株式会社)制DPX-400装置,实施1H-NMR、13C-NMR(测定温度:40℃)测定,识别(i)第一结构单元、(ii)第二结构单元、(iii)第三结构单元、以及(iv)第四结构单元的量,根据它们的比率确定组成。
[丙烯酸系热塑性树脂的玻璃化转变温度测定]
利用示差扫描型热量计(铂金埃尔默公司(パーキンエルマージャパン(株))制,Diamond DSC),在氮气环境下、以α-氧化铝为参比物质按JIS-K-7121的标准,将约10mg的试样以10℃/min的升温速率从常温升温至200℃,根据得到DSC曲线按中点法算出由聚合得到的丙烯酸系热塑性树脂的玻璃化转变温度(Tg)。
[丙烯酸系热塑性树脂的重均分子量测定]
(I.甲基丙烯酸系树脂的重均分子量的测定)
使用下述装置及条件测定了在后述制造例中制造的甲基丙烯酸系树脂的重均分子量(Mw)。
·测定装置:东槽株式会社制、凝胶渗透色谱法(HLC-8320GPC)。
·测定条件:
色谱柱:按顺序串联连接使用了1根TSKguardcolumn SuperH-H、2根TSKgelSuperHM-M、1根TSKgel SuperH2500。在该色谱柱中,高分子量早溶出而低分子量晚溶出。
展开溶剂:四氢呋喃,流速;0.6mL/分钟,作为内标添加了2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)0.1g/L。
检测器:RI(差示折射)检测器。
检测灵敏度:3.0mV/分钟。
色谱柱温度: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:使用了单分散的已知重量峰值分子量的分子量不同的以下10种聚甲基丙烯酸甲酯(聚合物实验室(Polymer Laboratories)制,PMMA CalibrationKit M-M-10)。
需要说明的是,作为校正曲线用标准样品使用的标准试剂聚甲基丙烯酸甲酯分别是具有单峰的物质,各自对应的峰记作重量峰值分子量Mp。此点,与一个试样有复数个峰的情况下算出的最高峰的分子量有所区别。
Figure BDA0001597641080000681
在上述条件下测定了与甲基丙烯酸系树脂的溶出时间相对应的RI检测强度。
基于GPC溶出曲线的区域面积和3次近似式的校正曲线,求出了甲基丙烯酸系树脂的重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)、分子量分布(Mw/Mn)。
(Ⅱ.特定成分的合计量的测定)
通过下述装置以及条件,针对在后述实施例中制备的甲基丙烯酸系树脂(具体而言是再沉淀后的可溶部分),以3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯为内标物,进行GC/MS测定,由此算出包含单体的二聚物以及三聚物等的成分(以下,在实施例及表中简称为“特定成分”)的合计量。
首选,按照下述步骤制作了标准液。将3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯25.0mg装入100mL容量的容量瓶。向该容量瓶中加入氯仿直至刻度标线处,制作了0.025质量%的3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯标准液。
然后,按照下述步骤制作了GC/MS测定用溶液。将树脂试样约0.5g溶解于10mL的氯仿,用60mL甲醇进行再沉淀。过滤去掉不溶部分,将氯仿和甲醇可溶部分在氮吹扫条件下以60℃加热90分钟而使其干燥。向浓缩后的可溶部分中添加上述标准液1mL,使其溶解,制作了GC/MS测定用溶液。
其后,通过下述装置及条件,使用上述GC/MS测定用溶液1μL实施GC/MS测定。
在下述装置及条件下,先另行通过GC/MS测定预先确认所使用的作为单体的二聚物以及三聚物的峰在从停留时间22分钟至32分钟的期间被检出,基于此,将在上述GC/MS测定用溶液的GC/MS测定中在从停留时间22分钟至32分钟期间检出的峰的总面积值作为是来自含单体二聚物以及三聚物等的特定成分的量。如此地,算出了上述GC/MS测定用溶液中所包含的特定成分的合计量。
需要说明的是,当来自热稳定剂等添加剂的峰出现在上述停留时间范围内时,通过从总面积值减去来自添加剂的峰的这一部分的面积值的方式来计算特定成分的合计量。
·测定装置
安捷伦公司(Agilent社)制GC/MS GC-7890A,MSD-5975C。
·测定条件
色谱柱:HP-5MS(长度30m、内径0.25mm、膜厚0.25μm)。
载气:氦(1mL/分钟)。
检测器:MSD。
离子化法:EI。
烘箱温度:50℃(5分钟保持时间)~(以10℃/分钟进行升温)~325℃(10分钟保持时间)。
注入口温度:325℃。
输送温度:325℃。
质谱范围:20~800。
分流比:10:1。
注入量:1μL。
内标物:3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯。
按照下述步骤处理上述GC/MS测定的数据。
对检出的3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯的峰的面积值进行计算后,与树脂试样中的在成分检出区域被检出的峰的总面积值相比较,粗算出成分的合计量[mg]。计算式如下所示。
(成分的合计量[mg])=(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯的添加量0.25[mg])×(成分的峰的总面积值)/3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯的峰的面积值)
用该成分的合计量除以再沉淀处理后的树脂试样的量,从而算出成分的合计含量(质量%)。
需要说明的是,随着烘箱温度的升高,GC/MS的总离子色谱图的基线会缓缓上升。为了算出基线斜率变大处的正确的峰面积值,要考虑基线的斜率来分开进行数次积分,然后,将这些积分值合计起来计算作为“成分的峰的总面积值”。
[光学性能评价]
<光学评价用样品的制备>
通过熔融真空压制成型方法将由聚合得到的丙烯酸系热塑性树脂制成膜。铁板上配置卡普顿片(Kapton sheet),其上放置镂空成15cm正方的厚度150μm的金属框,将丙烯酸系热塑性树脂向置入其中。进一步,叠放放置卡普顿片,并配置铁板。就那样夹在二张模板间放入真空压缩成型机((株)神藤金属工业所制SFV-30型),在从开始减压至达到10kPa的阶段,用20分钟的时间升温至260℃,之后在260℃保持5分钟后,以按压压力10MPa压缩5分钟,之后,在从开始冷却至达到50℃的阶段,在真空干燥器内恢复至大气压,取出样品。然后,先将样品从卡普顿片上剥离,并再次用新的卡普顿片夹住样品,在充满氮的温度维持在高于玻璃化转变温度(Tg)10℃的干燥器中,保持8小时。
通过下面的方法用得到的膜来评价HMD用构件的光学性能。
<光弹性系数测定>
使用《聚合物工程和科学》(Polymer Engineering and Science)1999,39,2349-2357所详细记载的一种双折射测定装置。使用在调节成23℃、湿度60%的恒温恒湿室内进行过24小时以上养护的丙烯酸系热塑性树脂所构成的膜(厚度约150μm、幅度6mm),将膜以夹头间50mm的方式配置在同样设置在恒温恒湿室的膜拉伸装置(井元制作所制)上。然后,使后述双折射测定装置(大塚电子制RETS-100)的激光路径对准膜的中心部,一边以应变速率50%/分钟(夹头间:50mm、夹头移动速率:5mm/分钟)施加拉伸应力,一边测定双折射。根据双折射的绝对值(|Δn|)与拉伸应力(σR)之间的关系通过最小二乘近似法求出其直线的斜率,计算光弹性系数(CR)以及其绝对值(|CR|)。计算中使用的是拉伸应力在2.5MPa≤σR≤10MPa区间的数据。
CR=|Δn|/σR
|Δn|=|nx-ny|
(CR:光弹性系数、σR:拉伸应力、|Δn|:双折射的绝对值、nx:拉伸方向的折射率、ny:与拉伸方向垂直的折射率)
<双折射的测定>
使用大塚电子制RETS-100,通过旋转偏振器法测定偏光透过光学构件的双折射。双折射的值是波长550nm光的值。双折射(Δn)通过下式计算。将得到的值换算成厚度3mm的偏光透过光学构件来作为测定值。
Δn=nx-ny
(Δn:双折射、nx:拉伸方向的折射率、ny:与拉伸方向垂直的折射率)
双折射(Δn)的绝对值(|Δn|)的求出方式如下。
|Δn|=|nx-ny|
<面内相位差Re测定>
使用设置在调节成23℃、湿度60%的恒温恒湿室内的大塚电子(株)制RETS-100,通过旋转偏振器法在波长400nm直至800nm范围内实施偏光透过光学构件的双折射测定。针对30张4cm方形的膜,测定在样品中心部的面内相位差Re,接着,测定样品中心部的厚度,求出换算成厚度3mm的面内方向的相位差Re。接着,转换成绝对值后,取其平均,进一步换算成以上求出的整体厚度,由此求出偏光透过光学构件的面内方向的相位差Re的绝对值。
需要说明的是,基于下述数学式进行从各个厚度向3mm厚度的换算。
双折射的绝对值(|Δn|)和相位差Re具有以下关系。
Re=|Δn|×d
(|Δn|:双折射的绝对值、Re:相位差、d:样品的厚度)
另外,双折射的绝对值(|Δn|)是以下所表示的值。
|Δn|=|nx-ny|
(nx:拉伸方向的折射率、ny:在面内的与拉伸方向垂直的折射率)
<厚度方向的相位差Rth测定>
使用设置在调节成23℃、湿度60%的恒温恒湿室内的王子计测机器(株)制造的相位差测定装置(KOBRA-21ADH),在波长589nm处实施偏光透过光学构件的双折射测定。针对30张4cm方形的样品,进行在样品中心厚度方向的相位差Rth的测定,接下来,测定中心部的样品厚度,从而求出换算成厚度3mm的厚度方向的相位差Rth。接下来,转换成绝对值后,取其平均,进一步换算成以上求出的整体厚度,由此求出了偏光透过光学构件的厚度方向的相位差Rth的绝对值。
需要说明的是,基于下述数学式进行从各个厚度向3mm厚度的换算。双折射的绝对值(|Δn|)和相位差Rth具有以下关系。
Rth=|Δn|×d
(|Δn|:双折射的绝对值、Rth:相位差、d:样品的厚度)
另外,双折射的绝对值(|Δn|)是以下所表示的值。
|Δn|=|(nx+ny)/2-nz|
(nx:拉伸方向的折射率、ny:在面内的与拉伸方向垂直的折射率、nz:在面外的与拉伸方向垂直的厚度方向的折射率)
对于完全满足光学各向同性的拉伸样品,其面内相位差Re、厚度方向的相位差Rth均为“零”,在相位差上不产生偏差。
<应变与双折射的关系式的斜率K的测定>
通过英斯英朗社(インストロン社)制造的10t拉伸试验机对丙烯酸系热塑性树脂膜(厚度约150μm、幅度40mm)在拉伸温度(Tg+20)℃、拉伸速率(500mm/分钟)条件下进行单轴自由拉伸来进行成型。以100%、200%和300%的拉伸倍率进行拉伸。然后,通过前述方法测定所得到的拉伸样品的双折射,求出在单轴拉伸时表现出的双折射(Δn(S))。
将求出的拉伸样品表现出的双折射(Δn(S))值相对于其拉伸倍率(S)绘图,并根据由此得到的最小二乘法近似直线关系式(A)求出斜率K值。斜率K值越小意味着双折射(Δn(S))、其变化越小。
Δn(S)=K×S+C(C是常数:无拉伸时的双折射值)(A)
此处,双折射是指将测定的值换算成3mm厚而求出的值。
另外,将拉伸前的夹头间距离设为L0、拉伸后的夹头间距离设为L1时,拉伸倍率(S)是指下式所表示的值。
[数学式1]
Figure BDA0001597641080000731
[偏光透过光学构件的制作]
[[熔融热成型]]
将作为原材料的树脂或树脂组合物在80℃预干燥6小时。使用两个短边为40mm的直角三角形的进深为40mm的棱镜形状模具,在注射成型条件(注射筒温度265℃、注射速率20mm/sec、注射压力110MPa、模具温度115℃)下,对前述树脂或树脂组合物实施注射成型,得到棱镜型成型体。
[[附加多层透明电介质层的方法]]
在大气中以50W·min/m2的能量,对注射成型得到的前述棱镜型成型体的倾斜面实施电晕放电处理从而对该表面进行亲水化处理后,置入溅射装置,在氩气及氧气流入下用SiO2靶材,使其表面形成多层透明电介质层。
[偏振分束器的制作方法]
以空气不会进入的方式,将上述方式得到的两个棱镜的有多层透明电介质层的倾斜面彼此间紧密贴合,制成可布里克型(QBRICK)偏振分束器。
[偏振分束器的偏光泄露评价]
用准直透镜将LED光源发出的光调成平行光线,继而通过飞轮透镜(flywheellens)调成10mm的正方形的白色光。接下来,将制成的可布里克型的分束器放置在XY载物台上,在透过的偏光消光的位置处设置偏光板。然后,移动XY载物台并用目视观察9个点的偏光泄露。
在XY载物台移动时,偏光泄露没有变化的评价为◎,仅仅观察到一部分略有明暗变化的评价为△,有明显的偏光泄露的评价为×。
[表面硬度测定]
按JIS K5600-5-4的标准,使用电动铅笔划痕硬度试验机(株式会社安田精机制作所制),在负荷500g条件下,对上述注射成型体的正交面进行偏光透过光学构件的铅笔硬度的测定。
[YI变化量]
按JIS K7105的标准进行测定。在温度85℃、湿度85%条件下将前述注射成型体放置500小时后,再次测定YI值,求出YI变化量(ΔYI)。YI变化量(ΔYI)的数值越小,HMD用构件在使用环境下的持久性越优异。
[多层透明电介质层的贴附性测定]
按JIS-K5600-5-6的标准,用十字切割法对多层透明电介质层进行贴附性评价。评价基准如下。
0:切割后的边缘平滑,在晶格面又没有剥离;
1:切割交差点上略微产生剥离;
2:沿切割后的边缘、在交差点上有剥离,影响达到总面积的5~15%左右的情况;
3:在交叉切割部有15%~35%左右的剥离;
4:在部分上有全面性的剥离且在交叉切割部有达到35%程度的剥离;
5:4种分类以上程度的剥离。
[评价光学投影装置的显示品质]
制作具有图2所示构成的光学投影装置,将投影的图像的色彩再现性和图像分辨率优异的评价为◎、色彩再现性优异的评价为○、有色彩变化、图像分辨率差的评价为×。
[实施例1]
向具有温度传感器、冷却管、氮导入管、安装有桨叶的搅拌装置的1.25m3的反应釜中,投入445kg的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、44kg的N-苯基马来酰亚胺(PMI)、61kg的N-环己基马来酰亚胺(CMI)、450.0kg的间二甲苯、以及相对于全部单体总量100质量份为100质量ppm的正辛基硫醇,进行溶解,以此制备原料溶液。边向其中通入氮,边搅拌,边升温至125℃。
另行制备由0.23kg的Perhexa C-75和1.82kg的间二甲苯混合而成的引发剂进料液。
在原料溶液达到127℃后,以(1)~(6)的方式,开始引发剂进料液(聚合引发剂溶液)的进料(添加)。
(1)0.0~0.5小时:进料速率1.00kg/小时
(2)0.5~1.0小时:进料速率0.50kg/小时
(3)1.0~2.0小时:进料速率0.42kg/小时
(4)2.0~3.0小时:进料速率0.35kg/小时
(5)3.0~4.0小时:进料速率0.14kg/小时
(6)4.0~7.0小时:进料速率0.13kg/小时
引发剂进料合计用7小时(B时间=7小时),之后,继续反应1小时,从开始添加引发剂时进行聚合反应直至8小时后。
聚合反应中,釜内温度控制在127±2℃。对得到的聚合液的聚合转化率进行测定,结果是MMA单元:94.2质量%、PMI单元:95.9质量%、CMI单元:91.8质量%。聚合转化率总计是94%。
使用具有4个前孔、1个后孔的φ42mm脱挥挤出机,在140rpm、以树脂量换算计为10kg/小时的条件下,对以上得到的聚合液进行脱挥处理,得到了树脂颗粒。
得到的颗粒的重均分子量是18万,玻璃化转变温度是135℃。
另外,通过NMR求得的组成是MMA单元:81质量%、PMI单元:8质量%、CMI单元:11质量%。特定成分的含量是0.26质量%。另外,光弹性系数的绝对值|CR|是0.4×10-12Pa-1(光弹性系数是+0.4×10-12Pa-1)。换算成3mm厚度的Re是9nm、Rth是26nm。斜率K是0.03×10-5
需要说明的是,实施例1的制造方法满足前述制法条件(i)~(v)。
实施注射成型,制作了偏振分束器。铅笔硬度是4H、实施偏光泄露试验得到的结果是◎、贴附性试验结果是2。YI变化量是2以下。
[实施例2]
使用28kg的苯乙烯(St)、385kg的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、28kg的N-苯基马来酰亚胺(PMI)、110kg的N-环己基马来酰亚胺(CMI)、450.0kg的间二甲苯,除此以外,以与实施例1同样地方式实施聚合,得到了颗粒状的丙烯酸系热塑性树脂。
该丙烯酸系热塑性树脂的组成的确定结果是,源自MMA、PMI、CMI、St各个单体的结构单元分别是70质量%、5质量%、20质量%、5质量%。特定成分的含量是0.21质量%。另外,玻璃化转变温度的测定结果是141℃,重均分子量是14万。光弹性系数的绝对值|CR|是0.1×10-12Pa-1(光弹性系数是+0.1×10-12Pa-1)。换算成3mm厚度的Re是24nm、Rth是16nm。斜率K是-0.2×10-5
实施注射成型,制作了偏振分束器。铅笔硬度是3H、偏光泄露试验结果是◎、贴附性试验结果是1。YI变化量是2以下。
[实施例3]
使用5.5kg的甲基丙烯酸苄酯(和光纯药特级,以下记作BzMA)、330kg的MMA、44kg的PMI、61kg的CMI、450kg的间二甲苯、相对于全部单体总量100质量份为400质量ppm的正辛基硫醇,除此以外,以与实施例1同样地方式实施聚合,得到了颗粒状的丙烯酸系热塑性树脂。该丙烯酸系热塑性树脂的组成的确认结果是,来自MMA、PMI、CMI、BzMA各个单体的结构单元分别是80质量%、8质量%、11质量%、1.0质量%。特定成分的含量是0.23质量%。另外,玻璃化转变温度的测定结果是134℃,重均分子量是14万。光弹性系数的绝对值|CR|是0.7×10-12Pa-1(光弹性系数是+0.7×10-12Pa-1)。换算成3mm厚度的Re是2nm、Rth是2nm。斜率K是-0.02×10-5
实施注射成型,制作了偏振分束器。铅笔硬度是2H、偏光泄露试验结果是◎、贴附性试验结果是1。YI变化量是2以下。
[比较例1]
针对ZEONOA 480R(ゼオノア480R,日本瑞翁公司(日本ゼオン社)),测定所得光弹性系数的绝对值|CR|是5.0×10-12Pa-1(光弹性系数是+5.0×10-12Pa-1)。玻璃化转变温度是130℃。换算成3mm厚度的Re是50nm、Rth是55nm。斜率K是0.6×10-5
实施注射成型,制作了偏振分束器。铅笔硬度是HB、偏光泄露试验结果是×、贴附性试验结果是3。YI变化量超过5。
[比较例2]
作为单体溶液仅单独使用MMA,使用相对于全部单体总量100质量份为750质量ppm的正辛基硫醇,除此以外,以与实施例1相同的方法,进行聚合并回收聚合物。特定成分的含量是0.13质量%。光弹性系数的绝对值|CR|是4.7×10-12Pa-1(光弹性系数是-4.7×10 12Pa-1)。重均分子量是10万。玻璃化转变温度是119℃。换算成3mm厚度的Re是10nm、Rth是9nm。斜率K是-0.33×10-5
实施注射成型,制作了偏振分束器。铅笔硬度是H、实施偏光泄露试验得到的结果是△、贴附性试验结果是5。YI变化量是2以下。
[实施例4]
作为聚合反应器,使用了配有搅拌装置、温度传感器、冷却管、氮气导入喷嘴、原料溶液导入喷嘴、引发剂溶液导入喷嘴以及聚合溶液排出喷嘴的SUS制反应器(容量0.5L)。聚合反应器的压力处于微加压状态,反应温度用油浴控制在130℃。
将580g的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、60g的N-苯基马来酰亚胺(PMI)、80g的N-环己基马来酰亚胺(CMI)、480g的甲基异丁基酮混合后,在氮气下进行取代从而制备了原料溶液。将8.6g的Perhexa C(日油(株)制,浓度75质量%)溶解于91.4g的甲基异丁基酮以后,在氮气下,进行取代,配制了聚合引发剂溶液。
用泵以8.25mL/min的流量从原料溶液导入喷嘴导入原料溶液。另外,用泵以0.08mL/min的流量从引发剂溶液导入喷嘴导入聚合引发剂溶液。30分钟后,用抽出泵以500mL/hr的恒定流量从聚合溶液排出喷嘴排出聚合物溶液。
将以排出开始起算1.5小时期间的聚合物溶液分离回收至初流罐。对以排出开始起算从1.5小时后至2.5小时期间的聚合物溶液进行主回收。将主回收的聚合物溶液和作为抽出溶剂的甲醇同时供给至均质器,乳化分散,抽出。回收分离沉降后的聚合物,在真空下、130℃、干燥2小时,得到了目标丙烯酸系热塑性树脂。
得到的丙烯酸系热塑性树脂的组成的确认结果是,来自MMA、PMI、CMI各个单体的结构单元分别为82质量%、8质量%、10质量%。重均分子量(Mw)是22.5万,分子量分布(Mw/Mn)是2.14。玻璃化转变温度(Tg)是134℃,光弹性系数的绝对值|CR|是0.4×10-12Pa-1(光弹性系数是+0.4×10-12Pa-1)。其它的性能值如表1所示。
关于实施例1、2、3、4、比较例1、2,其性能及评价总汇在下述表1中。
表1
Figure BDA0001597641080000781
通过实施例1、2、3、4与比较例1、2的比较可知,光学性能(低双折射性)优异。特别是,作为偏光透过光学构件,MMA、PMI、CMI的三元体系组成较优异。另外,通过实施例1、2、3、4与比较例1、2的比较可知,无机层(多层透明电介质层)的贴附性优异。进一步,通过实施例1、2、3、4与比较例1、2的比较可知,硬度较高而不易受损伤。
工业实用性
本发明的HMD用光学构件具有高度的光学各向同性(低双折射性),优异的耐热性、色调、表面硬度、使用环境下的持久性以及与无机层的贴附性,因此很合适作为树脂制HMD用构件。具体而言,能够适用于透镜、成型体、层叠体、半反射镜、以及偏振分束器等。

Claims (8)

1.一种头戴式显示器用构件,其特征在于,
其由玻璃化转变温度Tg为120℃以上的热塑性树脂组合物构成,
换算成3mm厚度计的面内相位差的绝对值为30nm以下,
所述热塑性树脂组合物包含在主链上具有环结构的甲基丙烯酸系树脂,
所述在主链上具有环结构的甲基丙烯酸系树脂包含甲基丙烯酸酯单体单元(A):50~97质量%、在主链上具有环结构的结构单元(B):3~30质量%、和能与甲基丙烯酸酯单体共聚的其它乙烯基系单体单元(C):0~20质量%,
所述在主链上具有环结构的甲基丙烯酸系树脂满足下述条件(1)~(2):
(1)通过凝胶渗透色谱法测定的重均分子量是6.5万~30万;
(2)在实施气相色谱/质谱测定时,将所述甲基丙烯酸系树脂设为100质量%,在停留时间22~32分钟之间被检出的成分的合计含量为0.01~0.40质量%。
2.如权利要求1所述的头戴式显示器用构件,其中,
所述热塑性树脂组合物是光弹性系数的绝对值为3.0×10-12Pa-1以下的热塑性树脂组合物。
3.如权利要求1或2所述的头戴式显示器用构件,其中,
在85℃、85%湿度环境下停留500小时后的色调YI的变化量,以3mm厚度计是小于5。
4.一种光学透镜,其中,
其由权利要求1~3中任一项所述的头戴式显示器用构件构成。
5.一种成型体,其中,
其由权利要求1~3中任一项所述的头戴式显示器用构件构成。
6.一种层叠体,其中,
其在权利要求5所述的成型体的表面上至少具有一层金属蒸镀层。
7.一种半反射镜,其中,
其包括权利要求6所述的层叠体。
8.一种偏振分束器,其中,
其包括权利要求6所述的层叠体。
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