CN112166134A - 甲基丙烯酸系树脂、成型体、光学构件或汽车构件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供甲基丙烯酸系树脂、成型体以及光学构件或汽车构件,其特征在于,该甲基丙烯酸系树脂是主链上具有环结构的甲基丙烯酸系树脂,玻璃化转变温度超过120℃且在160℃以下,取向时取向度为0.03的取向双折射的符号与取向时取向度为0.08的取向双折射的符号不同。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐热性高,双折射被高度控制,并且适合注射成型用途的甲基丙烯酸系树脂,由该甲基丙烯酸系树脂获得的成型体以及由该成型体获得的光学构件或汽车构件。
背景技术
一直以来,在透镜或棱镜等光学构件中使用玻璃,但是近年来,以轻量、小型化或透镜的非球面化等高度的设计自由度为背景,已经开始使用塑料。光学构件中使用的塑料,通常已知甲基丙烯酸系树脂、苯乙烯系树脂、聚碳酸酯、环状烯烃树脂等。
通常,塑料容易伴随成型加工的取向而产生双折射,在作为光学构件的情况下对成像性能产生不利影响。此外,在将生产性高的注射成型用作成型方法的情况下,容易产生更大的取向,从而对于成像性能的影响变得显著。以聚甲基丙烯酸甲酯为代表的甲基丙烯酸系树脂,由于固有双折射小,取向双折射相对小,因此适合用作光学构件。但是,由于需要更高的光学性能,因此需要能够使取向双折射更小的材料。
例如,在专利文献1和2中,公开了通过使包含甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸2,2,2-三氟乙酯和甲基丙烯酸苄酯的单体共聚而获得的共聚物,能够降低取向双折射和光弹性双折射。这基于下述思想,选择复数个制成均聚物时固有双折射和光弹性系数各自符号不同的单体,通过将这些组合并共聚来调整组成,从而降低作为共聚物的取向双折射和光弹性双折射。但是,由于该共聚物的玻璃化转变温度低,因此存在在内部温度会升高的电子设备内或汽车内等中的使用受到限制的问题。
因此,作为改良了取向双折射和耐热性的用于注射成型的树脂,提出了将包含(甲基)丙烯酸酯单体和芳香族乙烯基单体的单体组合物聚合而获得的共聚物的芳香族双键氢化而获得的共聚物(专利文献3),或在主链上具有环结构的戊二酰亚胺单元的(甲基)丙烯酸系树脂(专利文献4)。但是,由于虽然这些树脂的取向双折射低,但不能充分降低光弹性系数,因此存在会因成型时的残余应变或将光学构件固定在设备上时产生的应力而产生双折射的缺点。
因此,提出了由包含戊二酰亚胺丙烯酸系树脂等树脂和接枝共聚物的组合物构成的非双折射性树脂材料(专利文献5)、或由包含甲基丙烯酸酯单体和两种以上N-取代马来酰亚胺单体的单体获得的在主链上具有环结构的甲基丙烯酸系共聚物(专利文献6)等可降低注射成型片的取向双折射和光弹性两者并且耐热性高的树脂材料。但是,专利文献5这样包含不完全相容的复数个树脂的组合物,由于成型体越厚雾度越高且透明性越差,因此作为光学构件的应用受到限制。另外,专利文献6的甲基丙烯酸系树脂,作为注射成型体,虽然具有低取向双折射和光弹性系数,但对于在用于透镜或棱镜等厚度变化等形状复杂的成型体、或导光板这种薄壁的成型体的情况下产生的双折射,仍具有改良的空间。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-308682号公报。
专利文献2:国际公开第2015/098980号。
专利文献3:日本特开2008-15199号公报。
专利文献4:日本特开2006-328330号公报。
专利文献5:国际公开第2015/098775号。
专利文献6:国际公开第2011/149088号。
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的是提供一种甲基丙烯酸系树脂、含该甲基丙烯酸系树脂的甲基丙烯酸系树脂成型体、以及由该甲基丙烯酸系树脂成型体构成的光学构件或汽车构件,该甲基丙烯酸系树脂的耐热性高、双折射被高度控制、并且其适合注射成型用途。
用于解决课题的手段
本发明人为解决上述现有技术问题而潜心研究的结果,发现了在主链上具有环结构的甲基丙烯酸系树脂,取向双折射没有对取向度示出线性依赖性,即使将组成设计成在某一取向度下的取向双折射为零,在其他的取向度下也不为零。另外,本发明人发现了,作为用于使注射成型体,尤其是具有厚度变化等复杂形状的成型体或薄壁的成型体成型的树脂材料,可控制在比以往膜用途中所设想的取向度更高的取向度下的取向双折射是重要的。另外,已知能够通过使用在低取向度下与在高取向度下的取向双折射的符号不同的树脂来解决上述课题。
即,本发明如下所述。
[1]一种甲基丙烯酸系树脂,其特征在于,其是在主链上具有环结构的甲基丙烯酸系树脂,玻璃化转变温度超过120℃且在160℃以下,取向时取向度为0.03的取向双折射的符号,与取向时取向度为0.08的取向双折射的符号不同。
[2]如[1]所述的甲基丙烯酸系树脂,其中,取向时取向度为0.03的取向双折射的绝对值是0.1×10-5以上且5.0×10-5以下,取向时取向度为0.08的取向双折射的绝对值是8.0×10-5以下。
[3]如[1]所述的甲基丙烯酸系树脂,其中,取向时取向度为0.03的取向双折射的绝对值是0.1×10-5以上且3.0×10-5以下,取向时取向度为0.08的取向双折射的绝对值是5.0×10-5以下。
[4]一种甲基丙烯酸系树脂,其特征在于,其是包含在主链上具有环结构的结构单元的甲基丙烯酸系树脂,玻璃化转变温度超过120℃且在160℃以下,在通过分子量分级获得的峰顶分子量为40000~50000的分级成分与峰顶分子量为240000~260000的分级成分中,所述在主链上具有环结构的结构单元的存在比例的差是3.0质量%以下。
[5]如[4]所述的甲基丙烯酸系树脂,其中,取向时取向度为0.03的取向双折射的绝对值与取向时取向度为0.08的取向双折射的绝对值的差的绝对值是5.0×10-5以下。
[6]如[4]或[5]所述的甲基丙烯酸系树脂,其中,取向时取向度为0.03的取向双折射的绝对值是0.1×10-5以上且5.0×10-5以下,取向时取向度为0.08的取向双折射的绝对值是8.0×10-5以下。
[7]如[1]~[6]中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂,其中,对于将所述甲基丙烯酸系树脂进行注射成型而获得的成型片,在80mm光路长度条件下测定的黄度指数(YI)是20以下。
[8]如[1]~[7]中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂,其中,所述甲基丙烯酸系树脂的光弹性系数是-3×10-12~+3×10-12Pa-1。
[9]如[1]~[8]中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂,其中,所述甲基丙烯酸系树脂包含来自N-取代马来酰亚胺单体的结构单元。
[10]如[1]~[8]中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂,其中,所述甲基丙烯酸系树脂包含戊二酰亚胺结构单元。
[11]一种成型体,其特征在于,其包含:[1]~[10]中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂,或者含[1]~[10]中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂的甲基丙烯酸系树脂组合物。
[12]如[11]所述的成型体,其中,其厚度是1.5mm以下。
[13]一种光学构件或汽车构件,其特征在于,其由[11]或[12]所述的成型体构成。
发明的效果
根据本发明,能够提供一种甲基丙烯酸系树脂、含该甲基丙烯酸系树脂的成型体、以及由该成型体构成的光学构件或汽车构件,该甲基丙烯酸系树脂的耐热性高、双折射被高度控制、并且其适合注射成型用途。
附图说明
图1是示出实施例的注射成型片的相位差测定中使用的具有扇形浇口的平板成型模具的图。(A)示出俯视图,(B)示出沿着(A)的线A-A的平面截断的截面图。
具体实施方式
以下,详细地说明本发明的实施方式(以下,称作“本实施方式”),但本发明不限定于下述,在其主旨范围内能够实施各种变形。
(甲基丙烯酸系树脂)
本实施方式的甲基丙烯酸系树脂是包含甲基丙烯酸酯单体单元(A)、且包含在主链上具有环结构的结构单元(B)的甲基丙烯酸系树脂。在主链上具有环结构的结构单元(B)可从来自N-取代马来酰亚胺单体的结构单元(B-1)、戊二酰亚胺结构单元(B-2)和内酯环结构单元(B-3)等中选择。另外,还可任选地包含能与甲基丙烯酸酯单体共聚的其他乙烯基系单体单元(C)。
以下,说明各单体结构单元。
-甲基丙烯酸酯单体衍生的结构单元(A)-
首先,说明甲基丙烯酸酯单体衍生的结构单元(A)。
甲基丙烯酸酯单体衍生的结构单元(A),例如,是由如下所示的甲基丙烯酸酯类中选择的单体形成的。
作为甲基丙烯酸酯,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-乙基己酯、甲基丙烯酸环戊酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸环辛酯、甲基丙烯酸三环癸酯、甲基丙烯酸二环辛酯、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-苯乙酯、甲基丙烯酸2-苯氧乙酯、甲基丙烯酸3-苯丙酯、甲基丙烯酸2,4,6-三溴苯基酯等。
这些单体,既可以单独使用,又可以联用两种以上。
在上述甲基丙烯酸酯中,在获得的甲基丙烯酸系树脂的透明性或耐候性优异的方面出发,优选为甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸苄酯。
甲基丙烯酸酯单体衍生的结构单元(A),既可以仅含有一种,又可以含有两种以上。
作为甲基丙烯酸酯单体衍生的结构单元(A)的含量,从由后述的在主链上具有环结构的结构单元(B)对甲基丙烯酸系树脂充分赋予耐热性的观点出发,以甲基丙烯酸系树脂为100质量%时,优选为50~97质量%,更优选为55~97质量%,进一步更优选为55~95质量%,进一步更优选为60~93质量%,尤其优选为60~90质量%。
需要说明的是,甲基丙烯酸酯单体衍生的结构单元(A)的含量,能够通过1H-NMR测定和13C-NMR测定来求出。例如,能够使用CDCl3或DMSO-d6作为测定溶剂,在测定温度40℃条件下进行1H-NMR测定和13C-NMR测定。
以下,说明在主链上具有环结构的结构单元(B)。
-在主链上具有环结构的结构单元(B)-
--N-取代马来酰亚胺单体衍生的结构单元(B-1)--
接着,说明N-取代马来酰亚胺单体衍生的结构单元(B-1)。
N-取代马来酰亚胺单体衍生的结构单元(B-1),可以是从由下述式(1)表示的单体和/或由下述式(2)表示的单体中选择的至少一种,优选由下述式(1)和下述式(2)表示的两种单体形成。
[化1]
式(1)中,R1表示碳原子数7~14的芳烷基、碳原子数6~14的芳基中的任一种基团,R2和R3分别独立地表示氢原子、碳原子数1~12的烷基或碳原子数6~14的芳基中的任一种基团。
另外,在R2为芳基的情况下,作为取代基,R2也可以包含卤素。
另外,R1也可以被卤素原子、碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的烷氧基、硝基、苄基等取代基取代。
[化2]
式(2)中,R4表示氢原子、碳原子数3~12的环烷基、碳原子数1~12的烷基中的任一种基团,R5和R6分别独立地表示氢原子、碳原子数1~18的烷基、碳原子数6~14的芳基中的任一种基团。
以下,示出具体例子。
作为由式(1)表示的单体,例如,可举出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、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。
这些单体中,从获得的甲基丙烯酸系树脂的耐热性和双折射等光学特性优异的方面出发,优选为N-苯基马来酰亚胺和N-苄基马来酰亚胺。
这些单体,既可以单独使用,又可以联用两种以上。
作为由式(2)表示的单体,例如,可举出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-月桂基马来酰亚胺、N-硬脂基马来酰亚胺、N-环戊基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、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。
这些单体中,从甲基丙烯酸系树脂的耐候性优异的方面出发,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,从近年光学材料所需要的低吸湿性优异的方面出发,尤其优选为N-环己基马来酰亚胺。
这些单体,既可以单独使用,又可以联用两种以上。
在本实施方式的甲基丙烯酸系树脂中,由于组合使用由式(1)表示的单体和由式(2)表示的单体,能够表达出被高度控制的双折射特性,因此尤其优选。
由式(1)表示的单体衍生的结构单元的含量(B1),相对于由式(2)表示的单体衍生的结构单元的含量(B2)的摩尔比例(B1/B2),优选为超过0且15以下,更优选为超过0且10以下。
当摩尔比例B1/B2在此范围内时,本实施方式的甲基丙烯酸系树脂成型体保持透明性,不伴随黄变,且不损害耐环境性,并表达出良好的耐热性和良好的光弹性特性。
作为N-取代马来酰亚胺单体衍生的结构单元(B-1)的含量,只要获得的组合物满足本实施方式的玻璃化转变温度的范围就没有特别的限定,以甲基丙烯酸系树脂为100质量%时,优选为5~40质量%的范围,更优选为5~35质量%的范围。
当在此范围内时,甲基丙烯酸系树脂成型体可获得更充分的耐热性改良效果,另外,可获得更优选的耐候性、低吸水性、光学特性的改良效果。需要说明的是,当N-取代马来酰亚胺单体衍生的结构单元的含量为40质量%以下时,可有效防止在聚合反应时单体成分的反应性降低使得未反应而残留的单体量增多引起的甲基丙烯酸系树脂成型体的物性降低。
--戊二酰亚胺系结构单元(B-2)--
主链上具有戊二酰亚胺系结构单元的甲基丙烯酸系树脂,例如,在日本特开2006-249202号公报、日本特开2007-009182号公报、日本特开2007-009191号公报、日本特开2011-186482号公报、日本再公表特许2012/114718号公报等中记载的具有戊二酰亚胺系结构单元的甲基丙烯酸系树脂,也能够由该公报记载的方法来形成。
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,可以在树脂聚合后形成。
具体而言,戊二酰亚胺系结构单元可以是由下述通式(3)表示的物质。
[化3]
上述通式(3)中,优选R7和R8分别独立地为氢或甲基,R9为氢、甲基、丁基、环己基中的任一种基团,更优选R7为甲基,R8为氢,R9为甲基。
戊二酰亚胺系结构单元,既可以仅含单独一个种类,又可以含有复数种种类。
在具有戊二酰亚胺系结构单元的甲基丙烯酸系树脂中,戊二酰亚胺系结构单元的含量只要满足作为本实施方式的组合物优选的玻璃化转变温度的范围,就没有特别的限制,以甲基丙烯酸系树脂为100质量%时,优选为5~70质量%的范围,更优选为5~60质量%的范围。
当戊二酰亚胺系结构单元的含量在上述范围时,由于可获得成型加工性、耐热性和光学特性良好的树脂,因此优选。
根据需要,具有戊二酰亚胺系结构单元的甲基丙烯酸系树脂还可以包含芳香族乙烯基单体单元。
作为芳香族乙烯基单体,没有特别的限定,可举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯,优选为苯乙烯。
作为具有戊二酰亚胺系结构单元的甲基丙烯酸系树脂中的芳香族乙烯基单元的含量,没有特别的限定,以具有戊二酰亚胺系结构单元的甲基丙烯酸系树脂为100质量%时,优选为0~20质量%。
当芳香族乙烯基单元的含量在上述范围内时,由于能够兼具耐热性和优异的光弹性特性,因此优选。
--内酯环结构单元(B-3)--
主链上具有内酯环结构单元的甲基丙烯酸系树脂,例如,能够通过日本特开2001-151814号公报、日本特开2004-168882号公报、日本特开2005-146084号公报、日本特开2006-96960号公报、日本特开2006-171464号公报、日本特开2007-63541号公报、日本特开2007-297620号公报、日本特开2010-180305号公报等记载的方法来形成。
构成本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的内酯环结构单元,可以在树脂聚合后形成。
作为本实施方式中的内酯环结构单元,从环结构的稳定性优异的方面出发,优选为六元环。
作为六元环的内酯环结构单元,例如,尤其优选由下述通式(4)表示的结构。
[化4]
上述通式(4)中,R10、R11和R12相互独立地为氢原子或碳原子数1~20的有机残基。
作为有机残基,例如,可举出甲基、乙基、丙基等碳原子数1~20的饱和脂肪族烃基(烷基等);乙烯基、丙烯基等碳原子数2~20的不饱和脂肪族烃基(烯基等);苯基、萘基等碳原子数6~20的芳香族烃基(芳基等);这些饱和脂肪族烃基、不饱和脂肪族烃基、芳香族烃基中的一个以上氢原子,被从羟基、羧基、醚基、酯基所组成的组中选择的至少一种基团所取代后而成的基团等。
对于内酯环结构而言,例如,能够通过在使具有羟基的丙烯酸系单体与甲基丙烯酸甲酯等甲基丙烯酸酯单体共聚,而向分子链中导入羟基和酯基或羧基后,使这些羟基与酯基或羧基之间,发生脱醇(酯化)或脱水缩合(以下,称作“环化缩合反应”)来形成。
作为用于聚合的具有羟基的丙烯酸系单体,例如,可举出2-(羟甲基)丙烯酸、2-(羟乙基)丙烯酸、2-(羟甲基)丙烯酸烷基酯(例如,2-(羟甲基)丙烯酸甲酯、2-(羟甲基)丙烯酸乙酯、2-(羟甲基)丙烯酸异丙酯、2-(羟甲基)丙烯酸正丁酯、2-(羟甲基)丙烯酸叔丁酯)、2-(羟乙基)丙烯酸烷基酯等,优选为作为具有羟基烯丙基部位的单体的2-(羟甲基)丙烯酸或2-(羟甲基)丙烯酸烷基酯,尤其优选为2-(羟甲基)丙烯酸甲酯、2-(羟甲基)丙烯酸乙酯。
主链上具有内酯环结构单元的甲基丙烯酸系树脂中的内酯环结构单元的含量,只要满足本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的玻璃化转变温度的范围,就没有特别的限制,相对于甲基丙烯酸系树脂100质量%,优选为5~40质量%,更优选为5~35质量%。
当内酯环结构单元的含量在此范围内时,能够在保持成型加工性的同时,表达出耐溶剂性提高、表面硬度提高等的导入环结构的效果。
需要说明的是,甲基丙烯酸系树脂中的内酯环结构的含有率,能够使用前述的专利文献所记载的方法来确定。
在主链上具有环结构的结构单元(B)的含量,从本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的耐热性、热稳定性、强度和流动性的观点出发,以甲基丙烯酸系树脂为100质量%时,优选为3~40质量%,下限更优选为5质量%以上,进一步优选为7质量%以上,进一步更优选为8质量%以上,另外,上限更优选为30质量%以下,进一步优选为28质量%以下,进一步更优选为25质量%以下,尤其优选为20质量%以下,尤其进一步优选为18质量%以下,最优选为小于15质量%。
-能与甲基丙烯酸酯单体共聚的其他乙烯基系单体单元(C)-
作为能够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他乙烯基系单体单元(C)(以下,有记作(C)单体单元的情况),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)和除这些以外的单体单元(C-4)。
能与甲基丙烯酸酯单体共聚的其他乙烯基系单体单元(C),既可以仅单独使用一种,又可以组合两种以上。
所述(C)单体单元,能够根据甲基丙烯酸系树脂所需要的特性适宜地选择材料,在尤其需要热稳定性、流动性、机械特性、耐药品性等特性的情况下,优选从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)所组成的组中选择的至少一种。
[芳香族乙烯基系单体单元(C-1)]
作为形成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)的单体,没有特别的限定,优选由下述通式(5)表示的芳香族乙烯基系单体。
[化5]
所述通式(4)中,R13表示氢原子或碳原子数1~6的烷基,该烷基,例如,可以被羟基取代。
R14是从氢原子、碳原子数1~12的烷基、碳原子数1~12的烷氧基、碳原子数6~8的芳基、碳原子数6~8的芳氧基所组成的组中选择的任一种,R2既可以全部是相同的基团,又可以是不同的基团。另外,也可以在R14之间形成环结构。
n表示0~5的整数。
作为由上述通式(5)表示的单体的具体例子,没有特别的限定,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、异丙烯基苯(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、α-羟甲基苯乙烯、α-羟乙基苯乙烯等。
其中,优选为苯乙烯、异丙烯基苯,从赋予流动性、通过提高聚合转化率来降低未反应单体类等的观点出发,更优选为苯乙烯。
这些可以根据本实施方式的甲基丙烯酸系树脂中要求的特性来适宜地选择。
在使用芳香族乙烯基系单体单元(C-1)的情况下的含量,考虑到耐热性、残留单体种类的降低、流动性的平衡,在(A)单体单元和(B)结构单元的总量为100质量%的情况下,优选为23质量%以下,更优选为20质量%以下,进一步优选为18质量%以下,进一步更优选为15质量%以下,更进一步优选为10质量%以下。
在将芳香族乙烯基系单体单元(C-1)与上述的马来酰亚胺系结构单元(B-1)联用的情况下,作为(C-1)单体单元的含量相对于(B-1)结构单元的含量的比例(质量比)(即,(C-1)含量/(B-1)含量),从加工流动性、降低残留单体而降低银纹的效果等的观点出发,优选为0.3~5。
在此,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。
上述的芳香族乙烯基系单体(C-1),既可以仅单独使用一种,又可以组合使用两种以上。
[丙烯酸酯单体单元(C-2)]
作为形成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)的单体,没有特别的限定,优选为由下述通式(6)表示的丙烯酸酯单体。
[化6]
所述通式(6)中,R15表示氢原子或碳原子数1~12的烷氧基,R16表示碳原子数1~18的烷基、碳原子数3~12的环烷基、碳原子数6~14的芳基中的任一种基团。
作为用于形成所述丙烯酸酯单体单元(C-2)的单体,在本实施方式的膜用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,优选为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸苯酯等,更优选为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯,从获得容易度的观点出发,进一步优选为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯。
上述丙烯酸酯单体单元(C-2),既可以单独使用一种,又可以联用两种以上。
在使用丙烯酸酯单体单元(C-2)的情况下的含量,从耐热性和热稳定性的观点出发,在(A)单体单元和(B)结构单元的总量为100质量%的情况下,优选为5质量%以下,更优选为3质量%以下。
[氰化乙烯基系单体单元(C-3)]
作为形成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)的单体,没有特别的限定,例如,可举出丙烯腈、甲基丙烯腈、乙基丙烯腈、偏二氰乙烯等,其中,从获得容易度、耐药品性赋予的观点出发,优选为丙烯腈。
上述氰化乙烯基系单体单元(C-3),既可以单独使用一种,又可以联用两种以上。
在使用氰化乙烯基系单体单元(C-3)的情况下的含量,从保持耐溶剂性、耐热性的观点出发,在(A)单体单元和(B)结构单元的总量为100质量%的情况下,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。
[除(C-1)~(C-3)以外的单体单元(C-4)]
作为形成构成本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的除(C-1)~(C-3)以外的单体单元(C-4)的单体,没有特别的限定,例如,可举出丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺等酰胺类;缩水甘油基(甲基)丙烯酸酯、烯丙基缩水甘油基醚等缩水甘油基化合物;丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸等不饱和羧酸类、及这些的半酯化物或酸酐;甲基烯丙基醇、烯丙基醇等不饱和醇类;乙烯、丙烯、4-甲基-1-戊烯等烯烃类;乙酸乙烯基、2-羟甲基-1-丁烯、甲基乙烯基酮、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基咔唑等除上述以外的乙烯基化合物或亚乙烯基化合物等。
此外,作为具有复数个反应性双键的交联性化合物,可举出乙二醇二(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)丙烯酸酯等乙二醇或其低聚物的双末端羟基均被丙烯酸或甲基丙烯酸酯化的物质;新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸酯等两个醇羟基被丙烯酸或甲基丙烯酸酯化的物质;三羟甲基丙烷、季戊四醇等多元醇衍生物被丙烯酸或甲基丙烯酸酯化的物质;二乙烯基苯等多官能单体等。
在上述构成(C)单体单元的单体中,从获得容易度的观点出发,优选从丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、苯乙烯、丙烯腈所组成的组中选择的至少一种。
能与甲基丙烯酸酯单体共聚的其他乙烯基系单体单元(C)的含量,从提高(B)结构单元赋予耐热性的效果的观点出发,以甲基丙烯酸系树脂为100质量%时,为0~20质量%,优选为0~18质量%,更优选为0~15质量%。
尤其是,在将具有复数个反应性双键的交联性的多官能(甲基)丙烯酸酯用作(C)单体单元的情况下,(C)单体单元的含量,从聚合物的流动性的观点出发,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。
尤其是,在本实施方式中,从甲基丙烯酸系树脂成型体的耐热性、光学特性的观点出发,当(B)结构单元和(C)单体单元的总量为100质量%时,(B)结构单元的含量为45~100质量%。此时,(C)结构单元的含量为0~55质量%。另外,(B)结构单元的含量优选为50~100质量%,更优选为50~90质量%,进一步优选为50~80质量%。
以下,描述本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的特性。
本实施方式中的甲基丙烯酸系树脂的玻璃化转变温度(Tg),超过120℃且160℃以下。
当甲基丙烯酸系树脂的玻璃化转变温度超过120℃时,能够更容易地获得近年来作为透镜成型体等光学构件、车载显示器等汽车构件、液晶显示器用膜成型体光学膜所需要的充分的耐热性。从使用环境温度下的尺寸稳定性的观点出发,玻璃化转变温度(Tg)更优选为125℃以上,进一步优选为130℃以上。
另一方面,在甲基丙烯酸树脂的玻璃化转变温度(Tg)为160℃以下的情况下,能够避免在极端高温下的熔融加工,从而能够抑制树脂等的热分解,并获得良好的产品。由于上述理由,玻璃化转变温度(Tg)优选为150℃以下。
需要说明的是,玻璃化转变温度(Tg)能够依据JIS-K7121进行测定。具体而言,能够使用后述的实施例中记载的方法进行测定。
本实施方式的包含在主链上具有环结构的结构单元的甲基丙烯酸系树脂,取向时取向度为0.03的取向双折射的符号,与取向时取向度为0.08的取向双折射的符号不同。
此外,取向时取向度为0.03的取向双折射的绝对值,优选为0.1×10-5以上且5.0×10-5以下,更优选为0.1×10-5以上且3.0×10-5以下,进一步优选为0.3×10-5以上且2.0×10-5以下,进一步更优选为0.5×10-5以上且1.5×10-5以下。
另外,取向时取向度为0.08的取向双折射的绝对值,优选为8.0×10-5以下,更优选为5.0×10-5以下,进一步优选为0.1×10-5以上且4.0×10-5以下,进一步更优选为0.3×10-5以上且3.0×10-5以下。
此外,取向时取向度为0.03的取向双折射的绝对值,与取向时取向度为0.08的取向双折射的绝对值的差的绝对值优选为5.0×10-5以下,更优选为4.0×10-5以下,进一步优选为3.0×10-5以下,进一步更优选为2.0×10-5以下,还更进一步优选为1.0×10-5以下。
需要说明的是,甲基丙烯酸系树脂的取向双折射,具体而言,能够使用后述的实施例中记载的方法求出。
需要说明的是,例如,取向时取向度为0.03的取向双折射为0.4×10-5、取向时取向度为0.08的取向双折射为-2.4×10-5的树脂,与取向时取向度为0.03的取向双折射为-0.4×10-5、取向时取向度为0.08的取向双折射为2.4×10-5的树脂,在制成成型体时,在技术上能够通过厚度方向的取向度分布来抵消面内双折射,在该方面,具有相同含义。
双折射Δn定义为下式。
Δn=nx-ny (a)
nx为拉伸方向的折射率,ny为与拉伸方向垂直的方向的折射率,当nx比ny大时,Δn为正,当nx比ny小时,Δn为负。
将固有双折射记作Δn0、取向度记作f,取向双折射Δnor由下式表示。
Δnor=f×Δn0 (b)
在此,取向度f是表示聚合物主链取向的程度的指标,聚合物在一个方向上完全取向的状态由f=1表示。此时的取向双折射与固有双折射Δn0相对应。取向度f能够由红外双色比测定来求出。
将成型为膜状的甲基丙烯酸系树脂拉伸,并照射相对于拉伸方向在水平方向或垂直方向上偏振的红外光,将这些的吸光度分别记作A∥、A⊥,红外双色比D由下述式(c)表示。
D=A∥/A⊥ (c)
将与受注目的官能团的吸收相关的振动的跃迁矩的方向与主链的取向方向或拉伸方向所形成的角记作α,取向度f由下式表示。
[数1]
本实施方式中的甲基丙烯酸系树脂的取向度,在甲基丙烯酸酯单元为甲基丙烯酸甲酯的情况下,使用与甲基丙烯酸甲酯单元中的CH2的面内摇摆(rocking)振动相对应的波数750cm-1的吸收,能够求出α为17°。另外,使用与α-甲基的对称变角振动相对应的1388cm-1的吸收,能够求出α为90°。
本发明人在具有环结构的甲基丙烯酸系树脂中,尝试在比以往用途的膜的厚度和取向度更高,且对降低双折射的要求等级更高的注射成型品中,进行通过使作为取向双折射的尺度的固有双折射、和作为光弹性双折射的尺度的光弹性系数这两者都接近零来降低双折射。
在该过程中,对在更高且更广的取向度的范围内,示出更低的取向双折射的树脂材料进行研究的结果,发现了具有环结构的甲基丙烯酸系树脂的双折射没有对取向度示出线性依赖性,例如,即使在将具有环结构甲基丙烯酸系树脂的组成调整成低取向度下的取向双折射为零的情况下,高取向度下的取向双折射也不为零。
因此,已知在通过选择复数个制成均聚物时固有双折射和光弹性系数各自具有不同符号的单体,通过将这些组合并共聚来调整组成,从而降低作为共聚物的取向双折射和光弹性双折射的现有方法中,不能够完全消除在成型体内部存在取向度分布的注射成型体的双折射。
虽然在具有环结构的甲基丙烯酸系树脂中,取向双折射示出取向度依赖性的理由尚不明确,但推测是因为在甲基丙烯酸系共聚单体单元和具有环结构的共聚单体单元之间施加外力时的活动容易度不同,因此在低取向时易活动的共聚单体单元活动,随着取向升高难活动的共聚单体单元也活动,因此在低取向度下与在高取向度下的微型共聚单体单元的取向方法不同。
因此,本发明人发现了通过制备下述共聚物,能够消除注射成型体中的取向双折射,且降低注射成型体的双折射,该共聚物在注射成型体内部,与厚度方向上的中央部附近的低取向部位相对应的取向度的固有双折射的符号,和与比表面稍微更内部的高取向部位相对应的取向度的固有双折射的符号不同。
虽然最佳取向双折射的尺寸因注射成型体的形状而不同,但只要取向时取向度为0.03的取向双折射的绝对值为0.1×10-5以上且5.0×10-5以下,取向时取向度为0.08的取向双折射的绝对值为8.0×10-5以下,那么尤其是在薄厚为1.5mm以下的成型体、具有壁厚变化等复杂的形状的注射成型体中,可获得低双折射的注射成型体,因此优选。
本实施方式的包含在主链上具有环结构的结构单元的甲基丙烯酸系树脂的光弹性系数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。
在各种文献中记载了光弹性系数(例如,参照《化学总说》,No.39,1998(学会出版中心发行)),由下述式(i-a)和(i-b)定义。可知光弹性系数CR的值越接近零,由外力引起的双折射变化就越小。
CR=Δn/σR (e)
Δn=nx-ny (f)
(式中,CR表示光弹性系数,σR表示拉伸应力,Δn表示双折射,nx表示拉伸方向的折射率,ny表示在面内与拉伸方向垂直的方向的折射率。)
只要本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的光弹性系数CR的绝对值为3.0×10-12Pa-1以下,那么就能够充分减小因下述应力而产生的双折射,该应力为注射成型时的残留应力、或将注射成型体作为构件嵌入到产品时产生的应力等。
需要说明的是,甲基丙烯酸系树脂的光弹性系数CR,具体而言,能够使用后述的实施例中记载的方法求出。
在本实施方式中的甲基丙烯酸系树脂中,由凝胶渗透色谱(GPC)测定的换算为聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量(Mw),优选为65000~220000的范围,更优选为80000~180000的范围,进一步优选为90000~150000的范围。
当重均分子量(Mw)在上述范围内时,机械强度和流动性的平衡也优异。
另外,关于作为表示分子量分布的参数的Z均分子量(Mz)、重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)之间的比,在本实施方式中的甲基丙烯酸系树脂中,考虑到流动性与机械强度的平衡,Mw/Mn优选为1.5~3.0,更优选为1.6~2.5,进一步优选为1.6~2.3;Mz/Mw优选为1.3~2.0,更优选为1.3~1.8,进一步优选为1.4~1.7。
需要说明的是,关于甲基丙烯酸系树脂的重均分子量、数均分子量,能够使用后述的实施例中记载的方法进行测定。
取向时取向度为0.03的取向双折射的符号,与取向时取向度为0.08的取向双折射的符号不同,此外,优选包含具有环结构的结构单元的甲基丙烯酸系树脂,具有取向时取向度为0.03的取向双折射的绝对值为0.1×10-5以上且5.0×10-5以下,取向时取向度为0.08的取向双折射的绝对值为8.0×10-5以下的特性,且甲基丙烯酸系树脂中环结构的组成分布具有变得均匀的倾向。
甲基丙烯酸系树脂中环结构的组成分布,能够通过观察甲基丙烯酸系树脂中包含环结构的结构单元的组成比的分子量依赖性来判断,具体而言,可通过对使用分取GPC对甲基丙烯酸系树脂进行分子量分级而获得的每种成分,求出具有环结构的结构单元的存在比率来获得。在使用质量%表示通过分子量分级获得的甲基丙烯酸系树脂成分中具有环结构的结构单元的存在比时,峰顶分子量为40000~50000的分级成分,与峰顶分子量为240000~260000的分级成分之间,具有环结构的结构单元的存在比的差优选为3.0质量%以下,更优选为2.5质量%以下,进一步优选为2.0质量%以下,更进一步优选为1.5质量%以下。在此,峰顶分子量为40000~50000的分级成分是指峰顶分子量在该范围内的任意分级成分,另外,峰顶分子量为240000~260000的分级成分是指峰顶分子量在该范围内的任意分级成分。
需要说明的是,关于甲基丙烯酸系树脂的分子量分级的方法、或分级的各成分中具有环结构的结构单元的存在比,能够使用后述的实施例中记载的方法进行测定。
此外,通过将甲基丙烯酸系树脂中包含环结构的结构单元的组成调节成取向时取向度为0.03的取向双折射的绝对值与取向时取向度为0.08的取向双折射的绝对值的差的绝对值为5.0×10-5以下,能够获得作为注射成型体可获得低双折射的成型体的甲基丙烯酸系树脂。
通过减小分子量不同的甲基丙烯酸系树脂成分之间包含环结构的结构单元的组成的差,并将整体甲基丙烯酸系树脂中包含环结构的结构单元的组成设定为适当的值,在低取向度下与在高取向度下的取向双折射具有不同符号,且能够抑制该值。能够进行这种控制的主要原因尚不明确,但可以考虑到以下理由。即,通常具有示出与甲基丙烯酸酯单体单元相反的双折射符号的环结构的结构单元,在分子链中的运动性低。因此,在包含环结构的结构单元的键合组成存在偏置的情况下,由于因外部应力而使得甲基丙烯酸酯单体大量键合的分子链优先取向,因此取向双折射在一个方向上增大,难以获得根据取向度而不同的符号。另外,可认为由于伴随着成型中的流动而取向的方法,低分子量成分与高分子量成分存在差异,但认为通过减小环结构的组成分布,能够减小取向度的差别引起的取向双折射的差。
本实施方式的包含在主链上具有环结构的结构单元的结构单元的甲基丙烯酸系树脂的注射成型片,在80mm光路长度下的黄度指数(YI),优选为20以下,更优选为18以下,进一步优选为16以下,进一步更优选为15以下。
当本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的黄度指数在上述范围内时,能够获得色调优异的成型体。
需要说明的是,黄度指数(YI)能够使用后述的实施例中记载的方法进行测定。
(甲基丙烯酸系树脂的制造方法)
以下,描述本实施方式的甲基丙烯酸系树脂的制造方法。
在本实施方式中的制造方法中,作为聚合方式,能够使用分批(间歇)式、半分批(半间歇)式、连续式。在此,分批式是在将原料全部投入到反应器后开始/进行反应,并在结束后回收生成物的工艺,另外,半分批式是在反应进行中同时进行原料投入或生成物回收中的一个的工艺,此外,连续式是在反应进行中同时进行原料投入和生成物回收两者的工艺。作为本实施方式中的在主链上具有环结构的甲基丙烯酸系树脂的制造方法,从精密地控制共聚物组成的观点出发,优选在反应开始后投入一部分原料的形式的半分批式。
作为本实施方式中的制造方法,连续式由于下述原因,因此不优选。在使用一台完全混合反应器实施聚合反应的情况下,虽然具有能够降低甲基丙烯酸系树脂中分子量不同的分级中各分级间的单体组成的差的优点,但由于聚合后残留很多未反应的单体,因此存在对色调产生不利影响的倾向。另一方面,在使用塞流反应器的情况下,虽然能够降低未反应的单体量,但甲基丙烯酸系树脂中分子量不同的分级中各分级间的单体组成的差存在增大的倾向。在将复数个完全混合反应器或完全混合反应器与塞流反应器串联组合的情况下,虽然也能够降低未反应的单体量,但上述各分级间的单体组成差存在增大的倾向。
在本实施方式中的甲基丙烯酸系树脂的制造方法中,使用通过自由基聚合的单体聚合。
以下,作为在主链上具有环结构的结构单元(B),详细描述包含N-取代马来酰亚胺系结构单元(B-1)的甲基丙烯酸系树脂的制造方法。
以下,作为具有N-取代马来酰亚胺单体衍生的结构单元的甲基丙烯酸系树脂(以下,有记作“马来酰亚胺共聚物”的情况)的制造方法的一个例子,具体说明使用溶液聚合法以半间歇式自由基聚合来制造的情况。
作为使用的聚合溶剂,只要可提高由聚合而获得的马来酰亚胺共聚物的溶解度,并基于防止凝胶化等目的来适当地保持反应液的粘度,就没有特别的限制。
作为具体的聚合溶剂,例如,能够使用甲苯、二甲苯、乙基苯、异丙基苯等芳香族烃;甲基异丁基酮、丁基溶纤剂、甲乙酮、环己酮等酮;二甲基甲酰胺、2-甲基吡咯烷酮等极性溶剂。
另外,在不阻碍聚合时的聚合生成物的溶解的范围内,还可以联用甲醇、乙醇、异丙醇等醇来作为聚合溶剂。
作为聚合时的溶剂量,只要是可使聚合进行,在生产时不引起共聚物或使用单体的析出等,且是能够容易地除去的量,就没有特别的限制,例如,在配合的单体的总量为100质量份的情况下,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,进一步更优选为50~150质量份。
作为聚合温度,只要是可进行聚合的温度就没有特别的限制,优选为70~180℃,更优选为80~160℃。进一步优选为90~150℃、进一步更优选为100~150℃。从生产性的观点出发,优选为70℃以上,为了抑制聚合时的副反应,从而获得所期望的分子量或品质的聚合物,优选为180℃以下。
另外,关于聚合时间,只要是能够以需要的转化率来获得需要的聚合度的时间,就没有特别的限定,从生产性等观点出发,优选为2~15小时,更优选为3~12小时,进一步优选为4~10小时。
本实施方式中的在主链上具有N-取代马来酰亚胺单体衍生的结构单元的甲基丙烯酸系树脂的聚合结束时的聚合转化率,优选为93~99.9%,更优选为95~99.9%,进一步优选为97~99.8%。
在此,聚合转化率是从向聚合体系内添加的单体总质量中减去聚合结束时残留的单体总质量的值,相对于向聚合体系内添加的单体总质量的比例。
另外,在聚合后的溶液中残留的N-取代马来酰亚胺单体的量(N-取代马来酰亚胺残留量),优选为50~5000质量ppm,更优选为100~3000质量ppm,进一步优选为200~1000质量ppm。
由于聚合转化率越高且N-取代马来酰亚胺残留量越少,则回到溶剂回收体系的单体就越少,因此减轻对于精制体系的负荷,另外,虽然原单元升高且经济,但当聚合转化率过高,或N-取代马来酰亚胺残留量降低过多时,着色性的低分子量成分量增加,存在对色调或成型加工性产生不利影响的风险。
在聚合反应时,可以根据需要添加聚合引发剂或链转移剂来聚合。
作为聚合引发剂,能够使用通常用于自由基聚合的任意的引发剂,例如,异丙苯过氧化氢、二异丙苯过氧化氢、二叔丁基过氧化物、过氧化月桂酰、过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化异丙基碳酸酯、叔戊基过氧化-2-乙基己酸酯、叔戊基过氧化异壬酸酯、1,1-二(叔丁基过氧化)环己烷等有机过氧化物;2,2’-偶氮双(异丁腈)、1,1’-偶氮双(环己烷甲腈)、2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、二甲基-2,2’-偶氮双异丁酸酯等偶氮化合物;等。
这些既可以单独使用又可以合用两种以上来使用。
这些聚合引发剂,只要是聚合反应进行中,可以在任何的阶段添加。
作为聚合引发剂的添加量,在将使用于聚合中的单体的总量设为100质量份的情况下,可以是0.01~1质量份,优选为0.05~0.5质量份的范围。
作为链转移剂,能够使用通常在自由基聚合中使用的链转移剂,例如,可举出正丁基硫醇、正辛基硫醇、正癸基硫醇、正十二烷基硫醇、巯基乙酸2-乙基己酯等硫醇化合物;四氯化碳、二氯甲烷、三溴甲烷等卤素化合物;α-甲基苯乙烯二聚物、α-萜品烯、二戊烯、萜品油烯等不饱和烃化合物;等。
这些既可以单独使用又可以合用两种以上来使用。
这些链转移剂,只要在聚合反应进行中,就可以在任意阶段添加,没有特别限定。
作为链转移剂的添加量,在聚合中使用的单体的总量为100质量份的情况下,可以为0.01~1质量份,优选为0.05~0.5质量份。
在溶液聚合中,尽可能减少聚合溶液中的溶解氧浓度是重要的,例如,溶解氧浓度优选为10ppm以下的浓度。
例如,能够使用溶解氧测试仪DOMeter B-505(DOメーターB-505)(饭岛电子工业株式会社制)测定溶解氧浓度。
作为降低溶解氧浓度的方法,能够适宜地选择向聚合溶液中以鼓泡的方式通入非活性气体的方法;在聚合前,使用非活性气体在包含聚合溶液的容器中,反复进行加压至0.2MPa左右后再泄压的操作的方法;以及向包含聚合溶液的容器中通入非活性气体的方法等方法。
在本实施方式中,在具有N-取代马来酰亚胺单体衍生的环结构单元的甲基丙烯酸系树脂的聚合时,为了控制甲基丙烯酸系树脂中环结构的分布,并在特定取向度下获得所期望的取向双折射,优选减小共聚物中的共聚组成分布。
在一般的自由基聚合中,在从聚合初期到终期的期间,在体系内的自由基浓度和单体浓度在波动。于是,在各个时刻产生的聚合物的平均分子量产生差别。另一方面,通常,甲基丙烯酸酯单体对于N-取代马来酰亚胺的共聚比高,聚合容易率先进行。因此,将最终获得的共聚物分级成各个分子量的情况下,在各分级间共聚物中的单体单元比率不同。通过减小分子量不同的共聚物中单体组成的差,能够抑制低取向度与高取向度之间的取向双折射的差。此外,通过控制整体共聚物组成,能够使在本实施方式的包含在主链上具有环结构的结构单元的甲基丙烯酸系树脂中求出的,当取向度成为0.03时的取向双折射的符号,与当取向度成为0.08时的取向双折射的符号不同,优选能够使取向度成为0.03时的取向双折射的绝对值为0.1×10-5以上且5.0×10-5以下,取向度成为0.08时的取向双折射的绝对值为8.0×10-5以下。
为了减小分子量不同的共聚物中的单体组成的差,优选以使聚合中聚合体系内的单体组成尽可能均匀的方式,一边补充添加一部分单体单元一边聚合。
例如,在向聚合体系中添加的甲基丙烯酸酯单体总量中消耗了60~70%的至少一个时刻,其与向聚合体系中添加的其他各单体的消耗率的差,优选以10%以下,更优选以5%以下,进一步优选以3%以下的方式,调整补充添加的单体的种类、量、时机。
需要说明的是,在上述一个时刻的某种单体的消耗率,是指添加的该单体总量中的被聚合反应消耗的比例,上述添加的该单体总量,包含在上述一个时刻已经添加和还未添加的单体。
此外,在聚合结束时向聚合体系中添加的各单体的最终转化率的差,优选以10%以下,更优选以5%以下,进一步优选以3%以下的方式实施聚合。
另外,N-取代马来酰亚胺单体的最终转化率优选为97%以上,更优选为98%以上,进一步优选为99%以上,进一步更优选为99.2%以上。通过在这样的范围内,能够获得色调优异的甲基丙烯酸系树脂。
作为从通过溶液聚合获得的聚合液中回收聚合物的方法,没有特别的限制,例如,可举出在向过量存在的不溶解通过聚合获得的聚合生成物的烃系溶剂或醇系溶剂等不良溶剂中添加聚合液后,进行使用均化器的处理(乳化分散),并通过实施液-液萃取、固-液萃取等前处理,从聚合液中分离未反应单体的方法;或者经由被称作脱挥工序的工序来分离聚合溶剂或未反应单体,从而回收聚合生成物的方法等。
在此,脱挥工序是指在加热、减压条件下,除去聚合溶剂、残留单体、反应副产物等挥发成分的工序。
作为用于脱挥工序的装置,例如,可举出由管状热交换器和脱挥槽构成的脱挥装置;神钢环境解决方案公司(神钢环境ソリューション社)制的wiprene(ワイブレン)和exeva(エクセバ)、日立制作所制的KONTRO(コントラ)和倾斜叶片KONTRO(コントラ)等薄膜蒸发器;具有对于发挥脱挥性能而言充分的滞留时间和表面积的带通气孔的挤出机;等。
也能够使用利用了将这些中任意两个以上装置组合的脱挥装置的脱挥工序等。
从改良色调的观点出发,优选使用以热交换器和减压容器为主要的构成,且其结构没有旋转部的脱挥装置。
具体而言,能够采用由脱挥槽和排出装置构成的脱挥装置,其中脱挥槽的构成是在其上部配置有热交换器,且在具有能脱挥的尺寸的减压容器上附带了减压单元,排出装置是用于排出脱挥后的聚合物的齿轮泵等。
在上述脱挥装置中,将聚合溶液供给至配置于减压容器上部并被加热的热交换器并预热后,再供给至处于加热、减压下的脱挥槽,并将聚合溶剂、未反应原料混合物、聚合副产物等与共聚物分离并除去,该热交换器,例如,可举出多管式热交换器、散热片式热交换器、具有平板型流路和加热器的平板式热交换器等。由于通过使用如上所述的没有旋转部的脱挥装置,能够获得具有良好的色调的甲基丙烯酸系树脂,因此优选。
脱挥装置中的处理温度优选为150~350℃,更优选为170~300℃,进一步优选为200~280℃。在下限温度以上能够抑制残余挥发分,在上限温度以下,能够抑制获得的丙烯酸系树脂的着色或分解。
作为脱挥装置内的真空度,可以为10~500Torr的范围,其中,优选在10~300Torr的范围使用。当此真空度在上限值以下时,能够抑制挥发分的残留量。另外,在下限值以上的真空度,在工业实施中是现实的。
可根据残余挥发分的量适宜选择处理时间,但为了抑制获得的丙烯酸系树脂的着色或分解,越短越优选。
经过脱挥工序回收的聚合物,在被称作造粒工序的工序中被加工成颗粒状。
造粒工序中,将熔融状态的树脂从多孔模具以股线状挤出,并以冷切方式、空中热切方式和水下切割方式,加工成颗粒状。
需要说明的是,在采用带通气孔的挤出机作为脱挥装置的情况下,可将脱挥工序和造粒工序结合。
另外,在其他脱挥装置中,也能够通过在使用齿轮泵等将熔融状态的树脂升压并排出的同时,穿过多孔模具以形成股线状来进行造粒。
接着,对具有戊二酰亚胺系结构单元的甲基丙烯酸系树脂的制造方法的一个例子进行说明。
主链上具有戊二酰亚胺系结构单元的甲基丙烯酸系树脂,例如,在日本特开2006-249202号公报、日本特开2007-009182号公报、日本特开2007-009191号公报、日本特开2011-186482号公报、国际公开第2012/114718号等中记载的具有戊二酰亚胺系结构单元的甲基丙烯酸系树脂,也能够由该公报记载的方法来形成。
以下,作为具有戊二酰亚胺系结构单元的甲基丙烯酸系树脂的制造方法的一个例子,具体地说明使用溶液聚合法的自由基聚合制造的情况。
首先,通过聚合甲基丙烯酸甲酯等(甲基)丙烯酸酯,来制造(甲基)丙烯酸酯聚合物。在使具有戊二酰亚胺系结构单元的甲基丙烯酸系树脂中包含芳香族乙烯基单元的情况下,使(甲基)丙烯酸酯与芳香族乙烯基(例如,苯乙烯)进行共聚,从而制造(甲基)丙烯酸酯-芳香族乙烯基共聚物。
接着,通过使上述(甲基)丙烯酸酯聚合物或上述甲基丙烯酸酯-芳香族乙烯基共聚物与酰亚胺化剂反应,来进行酰亚胺化反应(酰亚胺化工序)。由此,能够制造具有戊二酰亚胺系结构单元的甲基丙烯酸系树脂。
作为上述酰亚胺化剂,没有特别的限定,只要能够生成由上述通式(3)表示的戊二酰亚胺系结构单元即可。
作为酰亚胺化剂,具体而言,能够使用氨或伯胺。作为上述伯胺,例如,可举出甲胺、乙胺、正丙胺、异丙胺、正丁胺、异丁胺、叔丁胺、正己基胺等含脂肪族烃基的伯胺;环己基胺等含脂环式烃基的伯胺;等。
在上述酰亚胺化剂中,从成本、物性的方面出发,优选使用氨、甲胺、环己基胺,尤其优选使用甲胺。
此酰亚胺化工序中,能够通过调整上述酰亚胺化剂的添加比例,来调整获得的具有戊二酰亚胺系结构单元的甲基丙烯酸系树脂中的戊二酰亚胺系结构单元的含量。
对用于实施上述酰亚胺化反应的方法没有特别的限定,能够使用以往公知的方法,例如,能够使用挤出机或间歇式反应槽来进行酰亚胺化反应。
作为上述挤出机,没有特别的限定,例如,能够使用单轴挤出机、双轴挤出机、多轴挤出机等。
其中,优选使用双轴挤出机。通过双轴挤出机,能够促进原料聚合物与酰亚胺化剂的混合。
作为双轴挤出机,例如,可举出非啮合型同向旋转式、啮合型同向旋转式、非啮合型异向旋转式、啮合型异向旋转式等。
上述示例的挤出机,既可以单独使用,又可以串联连接复数个来使用。
另外,由于通过在使用的挤出机上安装能减压到大气压以下的通气孔,能够除去反应中的酰亚胺化剂、甲醇等副产物或单体类,因此尤其优选。
在制造具有戊二酰亚胺系结构单元的甲基丙烯酸系树脂时,除了上述酰亚胺化的工序以外,还能够包含使用二甲基碳酸酯等酯化剂来处理树脂的羧基的酯化工序。此时,能够联用三甲胺、三乙胺、三丁胺等催化剂来进行处理。
酯化工序与上述酰亚胺化工序相同地,例如,能够使用挤出机或间歇式反应槽来进行进行。另外,优选以除去过剩的酯化剂、甲醇等副产物或单体类为目的,在使用的装置上安装能减压到大气压以下的通气孔。
经过了酰亚胺化工序和根据需要进行的酯化工序的甲基丙烯酸系树脂,从附带了多孔模具的挤出机,以股线状熔融并挤出,并使用冷切方式、空中热切方式、水下切割方式等加工成颗粒状。
另外,为了降低树脂的异物数量,优选使用将甲基丙烯酸系树脂溶解于甲苯、甲乙酮、二氯甲烷等有机溶剂,过滤获得的甲基丙烯酸系树脂溶液,然后将有机溶剂脱挥的方法。
将具有不同分子量的戊二酰亚胺系结构单元的甲基丙烯酸系树脂成分之间的戊二酰亚胺环结构单元的组成的差减小,在低取向度下与在高取向度下的取向双折射具有不同的符号,另外,从抑制该值的观点出发,优选在间歇式反应槽中将(甲基)丙烯酸酯聚合物或上述甲基丙烯酸酯-芳香族乙烯基共聚物的溶液酰亚胺化。关于在溶液状态进行酰亚胺化可获得均匀的环结构组成的理由尚不明确,但认为是由于与在挤出机内进行酰亚胺化反应的情况相比较,酰亚胺化剂与聚合物的混合性变好,酰亚胺化剂与聚合物之间的接触频率与聚合物的分子量无关地改善。另一方面,在挤出机内进行环化反应的情况下,由于与运动性高的聚合物末端的接触频率高,因此认为末端比率高且分子量低的聚合物成分更容易环化。
酰亚胺化反应优选在130~250℃条件下实施,更优选在150~230℃条件下实施。另外,反应时间优选为10分钟~5小时,更优选为30分钟~2小时。在酰亚胺化工序后根据需要经过酯化工序后,进行脱挥、造粒工序。
从改良色调的观点出发,优选使用以热交换器和减压容器为主要的构成,且其结构没有旋转部的脱挥装置。
具体而言,能够采用由脱挥槽和排出装置构成的脱挥装置,其中脱挥槽的构成是在其上部配置由热交换器,且在具有能脱挥的尺寸的减压容器上附带了减压单元,排出装置是用于排出脱挥后的聚合物的齿轮泵等。
在上述脱挥装置中,将聚合溶液供给至配置于减压容器上部并被加热的热交换器并预热后,再供给至处于加热、减压下的脱挥槽,并将聚合溶剂、未反应原料混合物、聚合副产物等与共聚物分离并除去,该热交换器,例如,可举出多管式热交换器、散热片式热交换器、具有平板型流路和加热器的平板式热交换器等。由于通过使用如上所述的没有旋转部的脱挥装置,能够获得具有良好的色调的甲基丙烯酸系树脂,因此优选。
以下,作为在主链上具有环结构的结构单元(B),详细描述包含内酯环结构单元(B-2)的甲基丙烯酸系树脂的制造方法。
主链上具有内酯环结构单元的甲基丙烯酸系树脂,例如,能够由日本特开2001-151814号公报、日本特开2004-168882号公报、日本特开2005-146084号公报、日本特开2006-96960号公报、日本特开2006-171464号公报、日本特开2007-63541号公报、日本特开2007-297620号公报、日本特开2010-180305号公报等所记载的方法来形成。
以下,作为具有内酯环结构单元的甲基丙烯酸系树脂的制造方法的一个例子,具体地说明使用溶液聚合法由自由基聚合制造的情况。
作为本实施方式中的主链上具有内酯环结构单元(B-2)的甲基丙烯酸系树脂的制造方法,优选在促进环化反应的基础上,使用溶剂进行溶液聚合。在此,可使用在聚合后通过环化反应形成内酯环结构的方法。
本实施方式中具有内酯环结构单元的甲基丙烯酸系树脂,能够在聚合反应结束后,通过进行环化反应来获得。因此,优选不从聚合反应液除去聚合溶剂,而是以含有溶剂的状态,向内酯环化反应供给。
通过对由聚合获得的共聚物进行加热处理,来引发共聚物的分子链中存在的羟基(氢氧基)与酯基之间的环化缩合反应,从而形成内酯环结构。
在形成内酯环结构的加热处理时,还能够使用具备用于除去由环化缩合副产的醇的真空装置或脱挥装置的反应装置、具备脱挥装置的挤出机等。
在形成内酯环结构时,为了促进环化缩合反应,可以根据需要使用环化缩合催化剂来进行加热处理。
作为环化缩合催化剂的具体例子,例如,可举出亚磷酸甲酯、亚磷酸乙酯、亚磷酸苯酯、亚磷酸二甲酯、亚磷酸二乙酯、亚磷酸二苯酯、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯等亚磷酸单烷基酯、二烷基酯或三酯;磷酸甲酯、磷酸乙酯、磷酸2-乙基己酯、磷酸辛酯、磷酸异癸酯、磷酸月桂酯、磷酸硬脂酯、磷酸异硬脂酯、磷酸二甲酯、磷酸二乙酯、磷酸二-2-乙基己酯、磷酸二异癸酯、磷酸二月桂酯、磷酸二硬脂酯、磷酸二异硬脂酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三异癸酯、磷酸三月桂酯、磷酸三硬脂酯、磷酸三异硬脂基等磷酸单烷基酯、二烷基酯或三烷基酯;等。
这些既可以单独使用又可以联用两种以上。
作为环化缩合催化剂的使用量,没有特别的限定,例如,相对于甲基丙烯酸系树脂100质量份,优选为0.01~3质量份,更优选为0.05~1质量份。
当使用量小于0.01质量份时,存在不能充分提高环化缩合反应的反应率的风险。相反地,当催化剂的使用量超过3质量份时,存在获得的聚合物着色、聚合物发生交联、难以熔融成型的风险。
作为环化缩合催化剂的添加时机,没有特别的限定,例如,既可以在环化缩合反应初期添加,又可以在反应途中添加,还可以在这两个时期均添加。
优选在溶剂的存在下进行环化缩合反应时,同时进行脱挥。
关于同时进行环化缩合反应和脱挥工序的情况下使用的装置,没有特别的限定,可使用由热交换器和脱挥槽构成的脱挥装置、带通气孔的挤出机,另外,优选将脱挥装置和挤出机串联配置的装置,更优选为带通气孔的双轴挤出机。
作为使用的带通气孔的双轴挤出机,优选为具有复数个通气孔口的带通气孔的挤出机。
在使用带通气孔的挤出机的情况下的反应处理温度,优选为150~350℃,更优选为200~300℃。当反应处理温度小于150℃时,环化缩合反应不充分使得残余挥发分增多。相反地,当反应处理温度超过350℃时,会引起获得的聚合物的着色或分解。
作为使用带通气孔的挤出机的情况下的真空度,优选为10~500Torr,更优选为10~300Torr。当真空度超过500Torr时,挥发分易残留。相反地,当真空度小于10Torr时,工业实施变困难。
在进行上述环化缩合反应时,优选以使残留的环化缩合催化剂失活为目的,在造粒时添加有机酸的碱土类金属和/或两性金属盐。
作为有机酸的碱土类金属和/或两性金属盐,例如,能够使用乙酰乙酸钙、硬脂酸钙、乙酸锌、辛酸锌、2-乙基己酸锌等。
在经过环化缩合反应工序后,将甲基丙烯酸系树脂从附带了多孔模具的挤出机以股线状熔融并挤出,并使用冷切方式、空中热切方式和水下切割方式加工成颗粒状。
需要说明的是,为了形成前述的内酯环结构单元而进行的内酯化,可以在树脂的制造后且树脂组合物的制造(后述)前进行,也可以在树脂组合物的制造中,在树脂与树脂以外的成分进行熔融混炼时一并进行。
本实施方式中的甲基丙烯酸系树脂,优选具有从N-取代马来酰亚胺单体衍生的结构单元、戊二酰亚胺结构单元、内酯环结构单元所组成的组中选择的至少一种环结构单元,其中,尤其是,从不混合其他热塑性树脂,就可容易地高度控制光弹性系数等光学特性的方面出发,尤其优选具有N-取代马来酰亚胺单体衍生的结构单元。
(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,可以包含甲基丙烯酸系树脂组合物,该组合物包含前述的本实施方式的甲基丙烯酸系树脂。甲基丙烯酸系树脂组合物,除了前述的本实施方式的甲基丙烯酸系树脂之外,还可以任意选择地包含添加剂,另外,还可以包含除了甲基丙烯酸系树脂以外的其他热塑性树脂、橡胶质聚合物等。
-添加剂-
本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物,在不明显损害本发明效果的范围内,可以含有各种添加剂。
作为添加剂,没有特别限制,例如,可以举出抗氧化剂、受阻胺系光稳定剂等光稳定剂、紫外线吸收剂、脱模剂、其他热塑性树脂、链烷烃系加工油、环烷烃系加工油、芳香族系加工油、链烷烃、有机聚硅氧烷、矿物油等软化剂/增塑剂、阻燃剂、抗静电剂、有机纤维、氧化铁等颜料等无机填充剂、玻璃纤维、碳纤维、金属晶须等增强剂、着色剂;亚磷酸酯类、亚膦酸酯类、磷酸酯类等有机磷化合物、其他添加剂或者这些的混合物等。
--抗氧化剂--
本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物,优选含有抑制成型加工时或使用中的劣化或着色的抗氧化剂。
作为所述抗氧化剂,不限定于以下试剂,例如,可举出受阻酚系抗氧化剂、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,适用于熔融挤出、注射成型、膜成型用途等各种用途。加工时受到的热历程根据加工方法而不同,从挤出机这样受到几十秒左右的热历程,到厚壁成型加工或片材成型这样受到几十分钟~几小时的热历程,受到的热历程是各种各样的。
在受到长时间的热历程的情况下,为了获得所期望的热稳定性,需要增加热稳定剂的添加量。从抑制热稳定剂的渗出或防止制膜时膜贴附于辊的观点出发,优选联用复数种热稳定剂,例如,优选将从磷系抗氧化剂和硫系抗氧化剂中选择的至少一种与受阻酚系抗氧化剂联用。
这些抗氧化剂既可以使用一种或又可以联用两种以上。
作为受阻酚系抗氧化剂,例如,可以举出季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、硫代二乙撑双[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-2,4,6-三基)三对甲酚、4,6-双(辛基硫代甲基)-邻甲酚、4,6-双(十二烷基硫代甲基)-邻甲酚、乙撑双(氧基乙撑)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-2,6-二甲苯基)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(辛基硫基)-1,3,5-三嗪-2-基氨基)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)苯酯等,但不限定于这些受阻酚系抗氧化剂。
特别优选为季戊四醇四[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]-4,6-二叔戊基苯酯。
另外,作为上述抗氧化剂的受阻酚系抗氧化剂,可以使用市售的苯酚系抗氧化剂,作为这样的市售的苯酚系抗氧化剂,例如,可以举出Irganox 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]、巴斯夫公司制)、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、巴斯夫公司制)、Irganox1330(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-2,4,6-三基)三对甲酚、巴斯夫公司制)、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、巴斯夫公司制)、Irganox 3125(イルガノックス3125、巴斯夫公司制)、ADK STAB 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)、ADK STAB AO-80(アデカスタブ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)、Sumilizer BHT(スミライザーBHT、住友化学制)、Cyanox 1790(シアノックス1790、新特公司(SITECH,サイテック)制)、Sumilizer GA-80(スミライザーGA-80、住友化学制)、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]-4,6-二叔戊基苯酯、住友化学制)、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)苯酯、住友化学制)、维生素E(卫材公司(Eisai,エーザイ)制)等,但不限定于这些。
在这些市售的苯酚系抗氧化剂中,从赋予该树脂中的热稳定性的效果的观点出发,优选为Irganox 1010(イルガノックス1010)、ADK STAB AO-60(アデカスタブAO-60)、ADK STAB AO-80(アデカスタブAO-80)、Irganox 1076(イルガノックス1076)、SumilizerGS(スミライザーGS)等。
这些既可以仅单独使用一种,又可以合用两种以上。
另外,作为上述抗氧化剂的磷系抗氧化剂,例如,可以举出三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、亚磷酸双(2,4-双(1,1-二甲基乙基)-6-甲基苯基)乙酯、四(2,4-二叔丁基苯基)(1,1-联苯基)-4,4’-二基二亚膦酸酯、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’-二基二亚膦酸酯、二叔丁基间甲苯基亚膦酸酯、4-[3-[(2,4,8,10-四叔丁基二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂膦环庚)-6-基氧基]丙基]-2-甲基-6-叔丁基苯酚等,但不限定于这些。
此外,作为磷系抗氧化剂可以使用市售的磷系抗氧化剂,作为这样的市售的磷系抗氧化剂,例如,可以举出Irgafos 168(イルガフォス168:三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、巴斯夫制)、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]二氧磷杂环庚-6-基]氧基]乙基]胺、巴斯夫制)、Irgafos 38(イルガフォス38:亚磷酸双(2,4-双(1,1-二甲基乙基)-6-甲基苯基)乙酯、巴斯夫制)、ADK STAB-229K(アデカスタブ329K、ADEKA制)、ADK STAB PEP-36(アデカスタブPEP-36、ADEKA制)、ADK STAB PEP-36A(アデカスタブPEP-36A、ADEKA制)、ADK STAB PEP-8(アデカスタブPEP-8、ADEKA制)、ADKSTAB HP-10(アデカスタブHP-10、ADEKA制)、ADK STAB 2112(アデカスタブ2112、ADEKA公司制)、ADK STAB 1178(アデカスタブ1178、ADEKA制)、ADK STAB 1500(アデカスタブ1500、ADEKA制)、Sandstab P-EPQ(科莱恩公司(CLARIANT,クラリアント)制)、Weston 618(ウェストン618、GE制)、Weston 619G(ウェストン619G、GE制)、Ultranox 626(ウルトラノックス626、GE制)、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]二氧杂膦环庚)-6-基氧基]丙基]-2-甲基-6-叔丁基苯酚、住友化学制)、HCA(9,10-二氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧化物、三光株式会社制)等,但不限定于这些。
在这些市售的磷系抗氧化剂中,从赋予该树脂中的热稳定性的效果、与多种抗氧化剂的合用效果的观点出发,优选为Irgafos 168(イルガフォス168)、ADK STAB PEP-36(アデカスタブPEP-36)、ADK STAB PEP-36A(アデカスタブPEP-36A)、ADK STAB HP-10(アデカスタブHP-10)、ADK STAB 1178(アデカスタブ1178),特别优选为ADK STAB PEP-36A(アデカスタブPEP-36A)、ADK STAB PEP-36(アデカスタブPEP-36)。
这些磷系抗氧化剂,既可以仅单独使用一种,又可以合用两种以上。
另外,作为上述抗氧化剂的硫系抗氧化剂,例如,可以举出2,4-双(十二烷基硫代甲基)-6-甲基苯酚(Irganox 1726(イルガノックス1726)、巴斯夫公司制)、2,4-双(辛基硫代甲基)-6-甲基苯酚(Irganox 1520L(イルガノックス1520L)、巴斯夫公司制)、2,2-双{[3-(十二烷基硫基)-1-氧代丙氧基]甲基}丙烷-1,3-二基双[3-十二烷基硫基]丙酸酯](ADKSTAB AO-412S(アデカスタブAO-412S)、ADEKA公司制)、2,2-双{[3-(十二烷基硫基)-1-氧代丙氧基]甲基}丙烷-1,3-二基双[3-十二烷基硫基]丙酸酯](KEMINOXPLS(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)、二(十三烷基)3,3’-硫代二丙酸酯(AO-503、ADEKA公司制)等,但不限定于这些。
在这些市售的硫抗氧化剂中,从赋予该树脂中的热稳定性的效果、与多种抗氧化剂的合用效果的观点、处理性的观点出发,优选为ADK STAB AO-412S(アデカスタブAO-412S)、KEMINOX PLS(ケミノックスPLS)。
这些硫系抗氧化剂,既可以仅单独使用一种,又可以合用两种以上。
抗氧化剂的含量,只要是能够获得提高热稳定性的效果的量即可,在含量过剩的情况下,有时在加工时发生渗出等问题,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。
关于添加抗氧化剂的时机,没有特别限定,可以举出:添加于聚合前的单体溶液之后开始聚合的方法;添加于聚合后的聚合物溶液并混合之后供给到脱挥工序的方法;添加于脱挥后的溶融状态的聚合物并混合之后进行造粒的方法;在对脱挥、造粒后的颗粒再次进行熔融挤出时添加并混合的方法等。在这些中,从防止脱挥工序中热劣化、着色的观点出发,优选为添加于聚合后的聚合物溶液并混合之后在脱挥工序之前添加抗氧化剂,然后供给到脱挥工序的方法。
--受阻胺系光稳定剂--
本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物,可以含有受阻胺系光稳定剂。
受阻胺系光稳定剂没有特别限定,优选为包含三个以上的环结构的化合物。在此,环结构优选为选自由芳香族环、脂肪族环、芳香族杂环和非芳香族杂环构成的组中的至少一种,在一个化合物中具有两个以上的环结构的情况下,这些环结构彼此既可以相同又可以不同。
作为受阻胺系光稳定剂,例如,具体而言,可以举出双(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)癸二酸酯与甲基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’-二甲酰六亚甲基二胺、二丁胺·1,3,5-三嗪·N,N’-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-六亚甲基二胺与N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁胺的缩聚物、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-3,9-二乙醇的反应产物、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-3,9-二乙醇的反应产物、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,但不限定于这些。
其中,优选为包含三个以上的环结构的双(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、二丁胺·1,3,5-三嗪·N,N’-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-六亚甲基二胺与N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁胺的缩聚物、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-3,9-二乙醇的反应产物、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-3,9-二乙醇的反应产物。
受阻胺系光稳定剂的含量,只要是能够获得提高光稳定性的效果的量即可,在含量过剩的情况下,有时在加工时发生渗出等问题,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。
--紫外线吸收剂--
本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物,可以含有紫外线吸收剂。
作为紫外线吸收剂,没有特别限定,优选为在280~380nm具有其最大吸收波长的紫外线吸收剂,例如,可以举出苯并三唑系化合物、苯并三嗪系化合物、二苯甲酮系化合物、氧代二苯甲酮系化合物、苯甲酸酯系化合物、酚系化合物、恶唑系化合物、氰基丙烯酸酯系化合物、苯并恶嗪酮系化合物等。
作为苯并三唑系化合物,可以举出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)丙酸甲酯与聚乙二醇300的反应产物、2-(2H-苯并三唑-2-基)-6-(直链和支链十二烷基)-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支链和直链烷基酯。
这些中,优选为分子量为400以上的苯并三唑系化合物,例如,在市售品的情况下,可以举出Kemisorb(注册商标)2792(化专化成(ケミプロ化成)制)、ADK STAB(アデカスタブ)(注册商标)LA31(株式会社ADEKA制)、Tinuvin(チヌビン)(注册商标)234(巴斯夫公司制)等。
作为苯并三嗪系化合物,可以举出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,可以举出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。
作为苯并三嗪系化合物,可以使用市售品,例如可以使用Kemisorb102(化专化成公司制)、LA-F70(株式会社ADEKA制)、LA-46(株式会社ADEKA制)、Tinuvin405(チヌビン405)(巴斯夫公司制)、Tinuvin460(チヌビン460)(巴斯夫公司制)、Tinuvin479(チヌビン479)(巴斯夫公司制)、Tinuvin1577FF(チヌビン1577FF)(巴斯夫公司制)等。
其中,从与丙烯酸系树脂的相溶性高、紫外线吸收特性优异的方面出发,进一步优选使用具有2,4-双(2,4-二甲基苯基)-6-[2-羟基-4-(3-烷氧基-2-羟基丙氧基)-5-α-枯基苯基]-s-三嗪骨架的紫外线吸收剂(“烷氧基”,是指辛氧基、壬氧基、癸氧基等长链烷氧基)。
作为紫外线吸收剂,特别从与树脂的相溶性、加热时的挥发性的观点出发,优选为分子量400以上的苯并三唑系化合物、苯并三嗪系化合物,另外,从紫外线吸收剂本身的挤出加工时抑制因加热而引起的分解的观点出发,特别优选为苯并三嗪系化合物。
另外,上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。
上述紫外线吸收剂,在从23℃至260℃以20℃/分钟的速度进行升温的情况下,重量减少率优选为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。
这些紫外线吸收剂,既可以仅单独使用一种,又可以合用两种以上。通过合用两种结构不同的紫外线吸收剂,能够吸收宽波长区域的紫外线。
上述紫外线吸收剂的含量,只要是不阻碍耐热性、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就没有特别限制,相对于甲基丙烯酸系树脂100质量份,优选为0.1~5质量份,优选为0.2~4质量份以下,更优选为0.25~3质量份,进一步更优选为0.3~3质量份。当在此范围时,紫外线吸收性能、成型性等的平衡优异。
--脱模剂--
本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物,可以含有脱模剂。作为上述脱模剂,例如,可以举出脂肪酸酯、脂肪酸酰胺、脂肪酸金属盐、烃系滑剂、醇系滑剂、聚亚烷基二醇类、羧酸酯类、烃类的链烷烃系矿物油等,但不限定于这些。
作为能够用作上述脱模剂的脂肪酸酯,没有特别限制,可以使用以往公知的脂肪酸酯。
作为脂肪酸酯,例如,可以使用月桂酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸、油酸、花生酸、山萮酸等碳原子数为12~32的脂肪酸与棕榈醇、硬脂醇、山萮醇等一价脂肪族醇或甘油、季戊四醇、二季戊四醇、山梨糖醇酐等多价脂肪族醇的酯化合物;脂肪酸和多价有机酸与一价脂肪族醇或多价脂肪族醇的复合酯化合物等。
作为这样的脂肪酸酯系滑剂,例如,可以举出棕榈酸十六烷基酯、硬脂酸丁酯、硬脂酸硬脂酯、柠檬酸硬脂酯、甘油单辛酸酯、甘油单癸酸酯、甘油单月桂酸酯、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、山梨糖醇酐三硬脂酸酯等。
这些脂肪酸酯系滑剂,既可以单独使用一种或者又可以组合两种以上后使用。
作为市售品,例如,可以举出理研维他公司制RIKEMAL(リケマール)系列、POEM(ポエム)系列、RIKESTAR(リケスター)系列、RIKEMASTER(リケマスター)系列、花王公司制EXCEL(エキセル)系列、RHEODOL(レオドール)系列、EXCEPARL(エキセパール)系列、COCONAD(ココナード)系列,更具体而言,可以举出RIKEMAL S-100(リケマールS-100)、RIKEMAL H-100(リケマールH-100)、POEM V-100(ポエムV-100)、RIKEMAL B-100(リケマールB-100)、RIKEMAL HC-100(リケマールHC-100)、RIKEMAL S-200(リケマールS-200)、POEM B-200(ポエムB-200)、RIKESTAR EW-200(リケスターEW-200)、RIKESTAR EW-400(リケスターEW-400)、EXCEL S-95(エキセルS-95)、RHEODOL MS-50(レオドールMS-50)等。
关于脂肪酸酰胺系滑剂,也没有特别限制,可以使用以往公知的脂肪酸酰胺系滑剂。
作为脂肪酸酰胺系滑剂,例如,可以举出月桂酸酰胺、棕榈酸酰胺、硬脂酸酰胺、山萮酸酰胺、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-油基油酸酰胺、N-硬脂基油酸酰胺、N-油基硬脂酸酰胺、N-硬脂基芥酸酰胺、N-油基棕榈酸酰胺等取代酰胺;羟甲基硬脂酸酰胺、羟甲基山萮酸酰胺等羟甲基酰胺;亚甲基双硬脂酸酰胺、乙撑双癸酸酰胺、乙撑双月桂酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺(乙撑双硬脂基酰胺)、乙撑双异硬脂酸酰胺、乙撑双羟基硬脂酸酰胺、乙撑双山萮酸酰胺、六亚甲基双硬脂酸酰胺、六亚甲基双山萮酸酰胺、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;乙撑双油酸酰胺、六亚甲基双油酸酰胺、N,N’-二油基己二酸酰胺、N,N’-二油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’-二硬脂基异邻苯二甲酸酰胺等芳香族系双酰胺等。
这些脂肪酸酰胺,既可以单独使用一种或者又可以组合两种以上后使用。
作为市售品,例如,可以举出DIAMIDO(ダイヤミッド)系列(日本化成公司制)、酰胺系列(日本化成公司制)、Nikka Amide(ニッカアマイド)系列(日本化成公司制)、羟甲基酰胺系列、双酰胺系列、Suripakkusu(スリパックス)系列(日本化成公司制)、花王蜡系列(花王公司制)、脂肪酸酰胺系列(花王公司制)、乙撑双硬脂酸酰胺类(大日化学工业公司制)等。
脂肪酸金属盐,是指高级脂肪酸的金属盐,例如,可以举出硬脂酸锂、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-乙基己酸锌、硬脂酸铅、二元硬脂酸铅、环烷酸铅、12-羟基硬脂酸钙、12-羟基硬脂酸锂等,其中,从使所获得的透明树脂组合物的加工性优异、透明性极其优异的方面出发,特别优选为硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌。
作为市售品,当举出一例时,可以举出堺化学工业公司制SZ系列、SC系列、SM系列、SA系列等。
在使用上述脂肪酸金属盐的情况下的含量,从保持透明性的观点出发,相对于甲基丙烯酸系树脂组合物100质量%,优选为0.2质量%以下。
上述脱模剂,既可以单独使用一种,又可以合用两种以上后使用。
作为供使用的脱模剂,优选为分解开始温度为200℃以上的脱模剂。在此,分解开始温度可以通过基于TGA的减少1%质量的温度来测定。
脱模剂的含量,只要是能够获得作为脱模剂的效果的量即可,在含量过剩的情况下,有时可能在加工时发生渗出或因螺杆的滑动而引起的挤出不良等问题,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。当以上述范围的量添加时,在抑制因脱模剂添加而引起的透明性的降低的基础上,存在注射成型时的脱模不良或者片成型时对金属辊的贴附得到抑制的倾向,因此优选上述情形。
-其他热塑性树脂-
本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物,只要不损害本发明的目的,可以以调整双折射率和提高挠性的目的含有除了甲基丙烯酸系树脂以外的其他热塑性树脂。
作为其他热塑性树脂,例如,可以举出聚丙烯酸丁酯等聚丙烯酸酯类;聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、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系聚合物;此外,例如,可以举出日本特开昭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号公报等中记载的3~4层结构的丙烯酸系橡胶粒子;日本特公昭60-17406号公报、日本特开平8-245854公报中公开的橡胶质聚合物;国际公开第2014-002491号中记载的由多段聚合获得的含甲基丙烯酸系橡胶的接枝共聚物粒子;等。
其中,从获得良好的光学特性和机械特性的观点出发,优选为苯乙烯-丙烯腈共聚物、表面层具有接枝部的含橡胶的接枝共聚物粒子,所述接枝部由能够与含有主链上具有环结构的结构单元(X)的甲基丙烯酸系树脂相溶的组成来构成。
作为前述的丙烯酸系橡胶粒子、含甲基丙烯酸系橡胶的接枝共聚物粒子以及橡胶质聚合物的平均粒径,从提高由本实施方式的组合物获得的成型体的冲击强度和光学特性等观点出发,优选为0.03~1μm,更优选为0.05~0.5μm。
作为其他热塑性树脂的含量,在将甲基丙烯酸系树脂设为100质量份的情况下,优选为0~50质量份,更优选为0~25质量。
(甲基丙烯酸系树脂组合物的制造方法)
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、辊式混合器、班伯里混合器等混炼机来进行混炼的方法。其中,在生产性方面优选使用挤出机进行混炼。混炼温度可以根据构成甲基丙烯酸系树脂的聚合物、或混合的其他树脂的优选加工温度来设定,作为标准在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通气孔口。
关于甲基丙烯酸系树脂组合物的玻璃化转变温度(Tg)、重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)、取向双折射、光弹性系数CR,可以与前述关于甲基丙烯酸系树脂的内容相同。
(成型体)
本实施方式的成型体,可以包含本实施方式的甲基丙烯酸系树脂,另外,也可以包含本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物。
(成型体的制造方法)
作为本实施方式的成型体的制造方法,能够使用挤出成型、注射成型、压缩成型、压延成型、吹塑成型、中空成型等各种成型方法。其中,从生产性的观点出发,优选应用注射成型和注射压缩成型。
通常,注射成型法由下述工序构成:(1)注射工序,将树脂熔融并向温度控制的模具的腔内填充熔融树脂;(2)保压工序,对腔内施加压力直至浇口密封,并注入相当于在注射工序中填充的熔融树脂与模具接触被冷却而收缩的量的树脂;(3)冷却工序,在开放保压后,保持成型品直至树脂冷却;以及(4)取出工序,打开模具并取出冷却的成型品。
此时,作为成型温度,以甲基丙烯酸系树脂组合物的玻璃化转变温度为基准,优选在Tg+100℃~Tg+160℃的范围,优选在Tg+110℃~Tg+150℃的范围。在此,成型温度是指卷绕在注射喷嘴上的带式加热器的控制温度。
另外,作为模具温度,以甲基丙烯酸系树脂组合物的玻璃化转变温度(Tg)为基准,优选在Tg-70℃~Tg的范围,优选在Tg-50℃~Tg-20℃的范围。
另外,作为注射速度,能够根据要获得的注射成型体的厚度或尺寸来适宜选择,例如,能够从200~1000mm/秒的范围内适宜选择。
另外,作为用于保压的压力,能够根据要获得的注射成型体的形状来适宜选择,例如,能够在30~120MPa的范围内适宜选择。在薄壁的成型体的固化速度快的情况下,存在不实施保压的情况。
在此,用于保压的压力,是在填充了熔融树脂之后,通过用于从浇口进一步送出熔融树脂的螺杆来保持的压力。
注射压缩成型是在注射成型开始时,预先稍微打开模具,在高速且低压地向模具内填充熔融树脂后,附加了高速地提高合模压力,以对树脂全面进行均匀保压的压缩保压工序的注射成型法,可成型为表面特性或光学特性优异的成型体。
在尝试获得更薄壁的注射成型体的情况下,例如,壁的厚度小于1mm且对角尺寸超过100mm,由于通过采用注射压缩成型,可获得光学特性或色调优异的成型体,因此尤其优选。
另外,在将使用本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物获得的注射成型体用作导光板时,还包括在其表面上印刷微细的凹凸的成型体。通过设置这样的微细的凹凸,由于不需要通过另行印刷等来设置反射层,因此优选。微细的凹凸没有特别的限定,可举出长方体、圆柱形、椭圆柱、三角柱、球面、非球面等构成单元明确的凹凸,毛面状(梨皮状)、发纹状等是凹凸形状但构成单元不明确的凹凸或这些的组合,以及虽然构成单元明确但是其形状尤其是尺寸变化的凹凸等。作为凹凸的形状,可举出形状的高度或凹部为0.1~500μm,凹凸间的间距距离为10~1000μm。
使用本实施方式的甲基丙烯酸系树脂及其树脂组合物的各种成型体表面,例如,还能够进一步进行硬涂层处理、防眩处理、抗反射处理、透明导电处理、电磁波屏蔽处理、气体阻隔处理等表面功能化处理。
作为这些功能层的厚度,没有特别的限制,通常为0.01~10μm的范围。
在对成型体表面进行硬涂层处理的情况下,作为施加在其表面上的硬涂布层可通过下述方法形成,例如,通过使用将硅酮系固化性树脂、含有机聚合物复合无机微粒子的固化性树脂、氨基甲酸酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、多官能丙烯酸酯等丙烯酸酯和光聚合引发剂在有机溶剂中溶解或分散而成的涂布液,以现有公知的涂布方法,将其涂布在由本实施方式的甲基丙烯酸系树脂组合物获得的膜或片上并干燥,使其光固化而形成。
另外,在涂布硬涂布层前,为了改良粘合性,例如,能够使用在预先设置在其组成中包含无机微粒子的易粘合层、底涂层、锚固层等之后,形成硬涂布层的方法。
作为施加在其表面上的防眩层,通过将二氧化硅、三聚氰胺树脂、丙烯酸树脂等微粒子制成墨,以现有公知的涂布方法将其涂布在其他功能层上,并使其热固化或光固化来形成。
作为施加在其表面上的抗反射层,可举出由金属氧化物、氟化物、硅化物、硼化物、氮化物、硫化物等无机物薄膜构成的层,将丙烯酸树脂、氟树脂等折射率不同的树脂单层或多层层叠而成的层等,另外,也能够使用将包含无机系化合物和有机系化合物的复合微粒子的薄层层叠而成的层。
(成型体的特性)
以下,描述本实施方式的成型体的特性。
本实施方式中的成型体中,成型体的面内相位差(Re)的绝对值的平均值,相对于每1mm的厚度的值,优选为5.0nm以下,更优选为4.0nm以下,进一步优选为3.0nm以下,进一步更优选为1.5nm以下。
另外,成型体的面内相位差(Re)的绝对值的标准偏差,相对于每1mm的厚度的值,优选为2.0nm以下,更优选为1.5nm以下,进一步优选为1.0nm以下。
需要说明的是,成型体的面内相位差,能够使用后述实施例中记载的方法进行测定。
作为本实施方式的成型体的厚度,优选为1.5mm以下,更优选为1.2mm以下,进一步优选为1.0mm以下。
(成型体的用途)
由本发明的甲基丙烯酸系树脂组合物构成的成型体,能够适宜地用于家庭用品、OA设备、AV设备、电池电装用构件、照明设备、汽车构件等中的光学构件等用途。
作为家庭用品、OA设备、AV设备、电池电装用构件、照明设备等中的光学构件,例如,可举出用于智能手机、PDA、平板电脑、液晶电视等的显示器的导光板、显示器前面板、触摸面板、以及智能手机或平板电脑照相机用透镜等、头戴式显示器或液晶投影仪等光学透镜构件,例如,可举出棱镜元件、波导、透镜、尤其是小型薄壁不均匀壁形状的光学透镜、光纤、光纤的包覆材料、透镜、菲涅尔透镜、具备微透镜阵列的相位板、光学罩构件等。
作为汽车构件等中的光学构件,可举出车载显示器用导光板;车载仪表盘;汽车导航的前面板、合束器、光学罩构件等用于平视显示器的光学构件;车载用照相机透镜、导光棒等。
另外,除了上述之外,能够优选用于照相机对焦屏或者数字标牌用显示装置用构件等中,该数字标牌用显示装置用构件,以在室外、铺面、公共机构、交通机构等场所进行宣传、广告等为目的,与网络连接并向薄型显示器发送信息。
实施例
以下,举出实施例和比较例来具体说明本发明的内容。需要说明的是,本发明不限定于下述实施例。
<1.聚合转化率的测定>
采集一部分实施例和比较例中的聚合液,将该聚合液试样中残留的单体量,通过将该试样溶解于氯仿,调整成5质量%的溶液,添加正癸烷来作为内标物质,并使用气相色谱仪(岛津制作所制GC-2010),测定试样中残留的单体浓度,来求出聚合溶液中残留的单体的总质量(a)。然后,由该总质量(a)和总质量(b)通过计算式(b-a)/b×100算出聚合转化率(%),总质量(b)是假设直至采集试样的时刻为止所添加的单体全部残留在聚合溶液中的情况下的质量。
<2.结构单元的分析>
在后述的各实施例中,除非另有说明,均通过1H-NMR测定和13C-NMR测定,对制造的甲基丙烯酸系树脂的结构单元进行鉴别,并算出其存在量。1H-NMR测定和13C-NMR测定的测定条件,如下所述。
测定设备:布鲁克公司(Bruker,ブルーカー)制DPX-400。
测定溶剂:CDCl3或DMSO-d6。
测定温度:40℃。
需要说明的是,在甲基丙烯酸系树脂的环结构为内酯环结构的情况下,使用日本特开2001-151814号公报、日本特开2007-297620号公报中记载的方法来确认。
<3.分子量和分子量分布的测定>
使用下述装置和条件测定了后述的实施例和比较例中制造的甲基丙烯酸系树脂的重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)。
测定装置:东曹株式会社制,凝胶渗透色谱(HLC-8320GPC)。
测定条件:
柱:将一根TSKguardcolumn SuperH-H,两根TSKgel SuperHM-M,一根TSKgelSuperH2500依次串联连接来使用。柱温度:40℃。
展开剂:四氢呋喃,流速:0.6mL/分钟,作为内标添加了0.1g/L的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)。
检测器:RI(示差折射)检测器,检测灵敏度:3.0mV/分钟。
样本:0.02g的甲基丙烯酸系树脂或甲基丙烯酸系树脂的四氢呋喃溶液20mL。进样量:10μL。
检量线用标准样本:使用已知单分散的重量峰分子量且分子量不同的以下十种聚甲基丙烯酸甲酯(聚合物实验室(Polymer Laboratories)制;PMMACalibration Kit M-M-10)。
重量峰分子量(Mp)
在上述的条件下,测定相对于甲基丙烯酸系树脂的洗脱时间的RI检出强度。
以上,基于通过检量线用标准样本的测定而获得的检量线,来求出甲基丙烯酸系树脂的重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)。
<4.玻璃化转变温度>
依据JIS-K7121,测定甲基丙烯酸系树脂的玻璃化转变温度(Tg)(℃)。
首先,在标准状态(23℃,65%RH)下对试样进行状态调节(于23℃放置1周)后,从该试样分别在4个点(4处)切出约10mg来作为试验片。
接着,在氮气流量25mL/分钟的条件下使用示差扫描量热仪(珀金埃尔默日本公司(Perkin Elmer Japan,パーキンエルマージャパン(株))制Diamond DSC),在此,以10℃/分钟从室温(23℃)升温至200℃(一次升温),于200℃保持5分钟,使试样完全熔解后,以10℃/分钟从200℃降温至40℃,于40℃保持5分钟,进一步,在以上述升温条件再次升温(二次升温)期间绘制的DSC曲线中,测定了二次升温时的台阶状变化部分的曲线与各基线延长线在纵轴方向上的距离相等的一条直线的交点(中间点玻璃化转变温度),来作为玻璃化转变温度(Tg)(℃)。对每一个试样进行四个点的测定,将四个点的算术平均(小数点以下四舍五入)作为测定值。
<5.结构单元的组成分布的测定>
在下述装置和条件下对实施例和比较例中获得的甲基丙烯酸系树脂进行分子量分级。
分取装置:日本分析工业社制LC-908。
分取条件:
柱:SHODEX K-2004。
洗脱液:氯仿,流速:3mL/分钟。
检测器:UV检测器(254nm)。
样本:3质量%的氯仿溶液。
注入3mL样本,并在洗脱时间18~43分中每隔1分钟进行分取。
重复3次分取操作,将相同洗脱时间的级分分别收集成一个。
对于从获得的级分中选择的各样本,依据前述<2.结构单元的分析>求出各结构单元的组成比。另外,对于上述各样本,依据前述<3.分子量和分子量分布的测定>测定甲基丙烯酸系树脂的分子量分布,并由分子量分布曲线的峰的顶点位置求出峰顶分子量(Mp)。
<6.取向双折射的测定>
首先,通过使用真空压缩成型机对实施例和比较例中获得的甲基丙烯酸系树脂进行压膜,来制作未拉伸试样。
作为具体的试样制备条件,将甲基丙烯酸系树脂装入150μm厚的聚酰亚胺制框内,以夹在两个聚酰亚胺膜和两个铁板之间的状态,置于真空压缩成型机(神藤金属工业所制,SFV-30型),在260℃、减压下(约10kPa)预热10分钟后,在260℃、约10MPa下压缩5分钟,在减压并解除按压压力后,转移到冷却用压缩成型机中,以冷却固化。
将获得的压膜,在调整至23℃、湿度60%的恒温恒湿室内进行24小时以上养护的基础上,用作未拉伸试样。
将上述未拉伸试样,切成厚度宽度40mm、长度60mm并用作测定用试验片,在与恒温槽(TCB-300S)连接的岛津制作所制自动绘制AG-5000D(オートグラフAG-5000D)上设置拉伸试验夹具,在夹头间距离为40mm、拉伸温度为Tg+20℃、拉伸速度为500mm/分钟的条件下,进行单轴自由拉伸后,立即在室温下取出并冷却后,在调整至23℃、湿度60%的恒温恒湿室内进行24小时养护,来制作拉伸膜。
在拉伸倍率100%和300%附近分别制作几个点的膜,并进行后述的由红外双色比测定取向度和取向双折射的测定,从而求出取向度成为0.03和0.08下的取向双折射。
使用布鲁克公司(ブルカー社)制红外光谱仪Tensor27,通过透射法由红外双色比测定取向度。
在波长分辨率为2cm-1、积分运算次数为16次的条件下进行测定。照射穿过偏振过滤器并在相对于拉伸膜的拉伸方向的水平方向和垂直方向上偏振的红外光,由此测定吸光度并分别记作A∥和A⊥。
红外双色比D由下述式表示。
D=A∥/A⊥ (c)
将受注目的官能团的吸收带来的振动的跃迁矩的方向与主链的取向方向或拉伸方向所成的角记作α,取向度f由下述式表示。
[数2]
在本实施例中,使用与甲基丙烯酸甲酯单元中的CH2的面内摇摆(rocking)振动相对应的波数750cm-1的吸收,求出α为17°。
使用王子计测机器公司制KOBRA-WR在波长587nm条件下测定取向双折射。
双折射Δn由下式定义。
Δn=nx-ny (a)
(nx为拉伸方向的折射率,ny为与拉伸方向垂直的方向的折射率)
取向双折射Δnor由下式表示。
Δnor=f×Δn0 (b)
(Δn0为固有双折射,取向度为f)
<7.光弹性系数CR的测定>
使用从上述<6.取向双折射的测定>中获得的未拉伸试样切出的宽6mm的膜状试验片,使用在《Polymer Engineering and Science》(1999,39,2349-2357)中有详细记载的双折射测定装置,测定了光弹性系数CR(Pa-1)。
将膜状的试验片以夹头间50mm的方式,配置于同样设置于恒温恒湿室的膜拉伸装置(井元制作所制)。接着,以双折射测定装置(大塚电子制,RETS-100)的光路位于膜中心部的方式来配置装置,在以夹头间:50mm、夹头移动速度:0.1mm/分钟的条件施加拉伸应力的同时,测定了波长550nm下试验片的双折射。
从通过测定获得的双折射(Δn)和拉伸应力(σR)的关系,由最小二乘近似求出该直线的斜率,并计算出光弹性系数(CR)(Pa-1)。计算中使用拉伸应力在2.5MPa≤σR≤10MPa之间的数据。
CR=Δn/σR
在此,双折射(Δn)为如下所示的值。
Δn=nx-ny
(nx:拉伸方向的折射率,ny:在面内与拉伸方向相垂直的方向的折射率)
<8.注射成型片的面内方向的相位差测定>
使用实施例1~7和比较例1~2中获得的甲基丙烯酸系树脂,通过注射成型机(AUTOSHOT C Series MODEL 15A,FANUC株式会社制),使用图1所示的具有扇形浇口且厚度1mm×宽度60mm×长度45mm的平板成型模具进行注射成型。
图1(A)示出上述平板成型模具的俯视图,图1(B)示出沿着图1(A)的平板成型模具的线A-A的平面截断时的截面图。
首先,通过在料筒温度270℃、模具温度90℃、冷却时间20秒、注射螺杆速度50mm/s、保压0kgf/cm2的条件下,并改变注射压力进行注射成型,来求出树脂完全填充到模具内的最低注射压力(欠注点,SSP)。接着,通过将注射压力设定为SSP+50kgf/cm2,并进行注射成型,获得面内相位差测定用的平板成型片。
使用光格子公司(Photonic Lattice,フォトニックラティス社)制的PA-200-L在波长520nm下,对获得的平板成型片进行面内相位差分布测定。通过从上方观察平板中央的宽度55mm×长度40mm的区域(图1的阴影部分)来进行面内相位差分布测定,求出区域内面内相位差(Re)的绝对值的平均值和标准偏差,并作为评价的指标。
<9.成型片的色调测定>
将实施例和比较例中获得的甲基丙烯酸系树脂,通过注射成型机(AUTOSHOT CSeries MODEL 15A,FANUC株式会社制),在成型温度250℃、模具温度90℃的条件下,制作了厚度4mm×宽度10mm×长度80mm的条形试验片。
模具通过镜面处理,成为短边侧的端面是滑动芯结构且无拔模梯度的结构,获得了能使用在长边方向上的光路长度为80mm的透射光,进行色调测定的试验片。
使用色差计(日本电色工业株式会社制,ASA-1),测定了获得的试验片在C光源2°视野且光路长度80mm的YI。
<10.模拟导光单元的色彩再现性>
将实施例和比较例中获得的甲基丙烯酸系树脂,使用合模力50吨的注射成型机在成型温度270℃、模具温度90℃的条件下进行注射加压成型,制作了厚度0.6mm×宽115mm×长度80mm,且下表面以100~300μm的间距形成点状的导光板。通过在长边侧的端面上设置光源,并在导光板下表面的下方设置反射片,从而制作向上表面照射光的模拟导光单元。使用分光辐射亮度计,从上表面侧测定在距离光源侧的端面为5mm的位置和75mm的位置(即,距离与设置了光源的端面相反侧的端面5mm的位置)的射出光的色度x、y,并将75mm的位置的值减去5mm的位置的值得到的值分别记作Δx、Δy。Δx、Δy的值越小,色移越小,色调再现性越高。
[原料]
在后述的制造实施例和制造比较例中使用的原料如下所示。
[[单体]]
甲基丙烯酸甲酯:旭化成株式会社制。
N-苯基马来酰亚胺(phMI):株式会社日本触媒制。
N-环己基马来酰亚胺(chMI):株式会社日本触媒制。
[[聚合引发剂]]
1,1-二(叔丁基过氧化)环己烷:日油株式会社制“PERHEXA C(パーヘキサC)”。
[[链转移剂]]
正辛基硫醇:花王株式会社制。
[[抗氧化剂]]
季戊四醇四[3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸酯]:巴斯夫公司制“Irganox1010”。
三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯:巴斯夫公司制“Irgafos168”。
[实施例1]
量取甲基丙烯酸甲酯(以下记作MMA)358.6kg、N-苯基马来酰亚胺(以下记作phMI)29.4kg、N-环己基马来酰亚胺(以下记作chMI)67.7kg、作为链转移剂的正辛基硫醇0.77kg、间二甲苯(以下记作mXy)224.3kg,向具备通过夹套进行的温度调节装置和搅拌叶片的1.25m3反应器中添加并搅拌,从而获得混合单体溶液。
接着,量取MMA88.0kg、phMI6.3kg、mXy142.4kg,向罐1中添加并搅拌,从而获得补充用混合单体溶液。
以30L/分钟的速度对反应器的内部溶液实施1小时氮气鼓泡,并以10L/分钟的速度对罐1实施30分钟氮气鼓泡,从而除去溶解氧。
此后,通过向夹套内吹入蒸汽使得反应器内的溶液温度上升至115℃,一边以50rpm进行搅拌,一边将1,1-二(叔丁基过氧化)环己烷0.470kg溶解于mXy1.905kg中而成的聚合引发剂溶液,以1.0kg/小时的速度添加并开始聚合。
需要说明的是,在聚合中,通过夹套进行温度调节,并将反应器内的溶液温度控制在115±2℃。从聚合开始30分钟后,将引发剂溶液的添加速度降低至0.5kg/小时。
另外,从聚合开始1小时后到4小时,从罐1等速添加全部补充用混合单体溶液。
此外,引发剂溶液的添加速度在聚合开始3.5小时后降低至0.25kg/小时,在聚合开始5小时后停止添加。
从聚合开始经过12小时后,获得包含在主链上具有环结构的甲基丙烯酸系树脂的聚合物溶液,以结束聚合。
分别在聚合开始2小时后、12小时后进行聚合物溶液的采样,在根据残留的单体浓度分析聚合转化率时,2小时后的聚合转化率为MMA78.9%,phMI77.3%,chMI70.4%,12小时后的聚合转化率为MMA97.9%,phMI99.4%,chMI99.2%。考虑到聚合开始2小时之后添加的单体,在将2小时后的聚合转化率换算成相对于直至聚合结束时为止添加的各单体的总量的消耗率时,为MMA67.2%,phMI67.1%,chMI70.4%。
将该聚合物溶液,向由预先加热到250℃的管状热交换器和气化槽构成的浓缩装置中供给,并进行脱挥。气化槽的条件是真空度为10~15Torr。使用齿轮泵将从气化槽流下的树脂排出,并从股线模头挤出,水冷后进行颗粒化,从而获得甲基丙烯酸系树脂。
在确认获得的颗粒状的聚合物组成时,MMA、phMI、chMI各单体衍生的结构单元,分别为81.0质量%,6.6质量%,12.4质量%。另外,重均分子量为108000,Mw/Mn为2.04。
将其他物性示于表1。
[实施例2]
除了将向反应器添加的MMA变为357.0kg、phMI变为30.1kg、chMI的量变为68.9kg,将向罐1添加的MMA的量变为87.6kg、phMI的量变为6.4kg以外,与实施例1相同地获得甲基丙烯酸系树脂。将获得的物性示于表1。
[实施例3]
除了将向反应器添加的MMA变为355.4kg、phMI变为30.8kg、chMI的量变为70.1kg,将向罐1添加的MMA的量变为87.2kg、phMI的量变为6.5kg,此外,在脱挥前添加作为抗氧化剂的Irganox1010 0.550kg、Irgafos168 0.825kg并搅拌、混合以外,与实施例1相同地获得甲基丙烯酸系树脂。将获得的物性示于表1。
[实施例4]
除了将向反应器添加的MMA变为353.8kg、phMI变为31.5kg、chMI的量变为70.3kg,将向罐1添加的MMA的量变为86.8kg、phMI的量变为6.6kg,此外,在脱挥前添加作为抗氧化剂的Irganox1010 0.550kg、Irgafos168 0.825kg并搅拌、混合以外,与实施例1相同地获得甲基丙烯酸系树脂。将获得的物性示于表1。
[实施例5]
除了将向反应器添加的正辛基硫醇变为0.41kg以外,与实施例2相同地获得甲基丙烯酸系树脂。将获得的物性示于表1。
[实施例6]
除了将向反应器添加的phMI变为28.2kg,将向罐1添加的phMI的量变为7.5kg以外,与实施例1相同地获得甲基丙烯酸系树脂。
分别在聚合开始2小时后、12小时后进行聚合物溶液的采样,在根据残留的单体浓度分析聚合转化率时,2小时后的聚合转化率为MMA79.0%,phMI77.0%,chMI70.6%,12小时后的聚合转化率为MMA97.8%,phMI99.3%,chMI99.1%。考虑到聚合开始2小时之后添加的单体,在将2小时后的聚合转化率换算成相对于直至聚合结束时为止添加的各单体的总量的消耗率时,为MMA67.3%,phMI64.9%,chMI70.6%。
将其他物性示于表1。
[实施例7]
除了将向反应器添加的phMI变为27.2kg,将向罐1添加的phMI的量变为8.5kg以外,与实施例1相同地获得甲基丙烯酸系树脂。
分别在聚合开始2小时后、12小时后进行聚合物溶液的采样,在根据残留的单体浓度分析聚合转化率时,2小时后的聚合转化率为MMA78.8%,phMI77.2%,chMI70.7%,12小时后的聚合转化率为MMA97.9%,phMI99.3%,chMI99.2%。考虑到聚合开始2小时之后添加的单体,在将2小时后的聚合转化率换算成相对于直至聚合结束时为止添加的各单体的总量的消耗率时,为MMA67.2%,phMI63.4%,chMI70.7%。
将其他物性示于表1。
[实施例8]
向具备通过夹套进行的温度调节装置和搅拌叶片的反应器中,装入MMA40质量份、mXy60质量份、作为链转移剂的正辛基硫醇0.08质量份,实施1小时氮气鼓泡,从而除去溶解氧。此后,通过向夹套内吹入蒸汽使得反应器内的溶液温度上升至120℃,一边以50rpm进行搅拌,一边将1,1-二(叔丁基过氧化)环己烷0.02质量份溶解于mXy0.10质量份的聚合引发剂溶液,等速添加5小时以进行聚合,进一步在120℃下进行3小时熟成,从聚合开始8小时后结束聚合并获得PMMA的mXy溶液。在聚合结束后使液温降至50℃。
接着,通过将由单甲胺12质量份和甲醇12质量份构成的混合液在室温下滴入到反应器内,将液温升高到170℃并在加压下搅拌1小时,来进行戊二酰亚胺环化反应。将液温降至120℃,使反应器内减压以蒸馏除去未反应的单甲胺、甲醇和一部分mXy,从而获得戊二酰亚胺环化甲基丙烯酸系聚合物约为50质量%的mXy溶液。
将该聚合物溶液,向由预先加热到250℃的管状热交换器和气化槽构成的浓缩装置中供给,并进行脱挥。气化槽的条件是真空度为10~15Torr。使用齿轮泵将从气化槽流下的树脂排出,并从股线模头挤出,水冷后进行颗粒化,从而获得甲基丙烯酸系树脂。
在确认获得的甲基丙烯酸系树脂组合物的组成时,戊二酰亚胺结构单元量为5.2质量%。另外,重均分子量为93000,Mw/Mn为1.79。
将其他物性示于表1。
[比较例1]
量取MMA440.0kg、phMI37.0kg、chMI73.0kg、作为链转移剂的正辛基硫醇1.12kg、mXy450kg,向具备通过夹套进行的温度调节装置和搅拌叶片的1.25m3反应器中添加并搅拌,从而获得混合单体溶液。
以30L/分钟的速度对反应器的内部溶液实施1小时氮气鼓泡,从而除去溶解氧。此后,通过向夹套内吹入蒸汽使得反应器内的溶液温度上升至125℃,一边以50rpm进行搅拌,一边将1,1-二(叔丁基过氧化)环己烷0.231kg溶解于mXy5.769kg中而成的聚合引发剂溶液,以1kg/小时的速度添加6小时来开始聚合。
需要说明的是,在聚合中,通过夹套进行温度调节,并将反应器内的溶液温度控制在125±2℃。从聚合开始经过8小时后,获得包含在主链上具有环结构的甲基丙烯酸系树脂的聚合溶液。分别在聚合开始2.5小时后、4小时后、8小时后(聚合结束时)进行聚合物溶液的采样,在根据残留的单体浓度分析聚合转化率时,2.5小时后的聚合转化率为MMA68.2%,phMI66.1%,chMI54.1%,4小时后的聚合转化率为MMA83.8%,phMI81.5%,chMI71.3%,8小时后的聚合转化率为MMA95.9%,phMI96.8%,chMI93.3%。
该聚合物溶液,向由预先加热到250℃的管状热交换器和气化槽构成的浓缩装置中供给,并进行脱挥。气化槽的条件是真空度为10~15Torr。使用齿轮泵将从气化槽流下的树脂排出,并从股线模头挤出,水冷后进行颗粒化,从而获得甲基丙烯酸系树脂。
在确认获得的颗粒状的聚合物组成时,MMA、phMI、chMI各单体衍生的结构单元,分别为80.2质量%,6.8质量%,13.0质量%。另外,重均分子量为131000,Mw/Mn为2.26。
将其他物性示于表1。
[比较例2]
量取MMA335.5kg、phMI37.4kg、chMI67.1kg、作为链转移剂的正辛基硫醇0.30kg、mXy236.9kg,向具备通过夹套进行的温度调节装置和搅拌叶片的1.25m3反应器中添加并搅拌,从而获得混合单体溶液。
接着,量取mXy123.1kg,在罐1中准备补充用溶剂。
此外,在罐2中量取MMA110.0kg、mXy90.0kg并搅拌,以获得补充用MMA溶液。
以30L/分钟的速度对反应器的内部溶液实施1小时氮气鼓泡,并以10L/分钟的速度对罐1和罐2实施30分钟氮气鼓泡,从而除去溶解氧。
此后,通过向夹套内吹入蒸汽使得反应器内的溶液温度上升至123℃,一边以50rpm进行搅拌,一边将1,1-二(叔丁基过氧化)环己烷0.481kg溶解于mXy2.644kg而成的聚合引发剂溶液,以1.0kg/小时的速度添加并开始聚合。
需要说明的是,在聚合中,通过夹套进行温度调节,并将反应器内的溶液温度控制在123±2℃。从聚合开始30分钟后,将引发剂溶液的添加速度降低至0.25kg/小时。此外,从聚合开始30分钟后到3.5小时,从罐1等速添加全部补充用溶剂。
接着,从聚合开始4小时后,在将引发剂溶液的添加速度升高至0.75kg/小时的同时,从罐2在2小时期间等速添加全部补充用MMA溶液。
此外,引发剂溶液的添加速度在聚合开始6小时后降低至0.25kg/小时,在聚合开始7小时后停止添加。
从聚合开始经过8小时后,获得包含甲基丙烯酸系树脂的聚合物溶液,以结束聚合。
分别在聚合开始2.5小时后、8小时后进行聚合物溶液的采样,在根据残留的单体浓度分析聚合转化率时,2.5小时后的聚合转化率为MMA83.5%,phMI80.1%,chMI71.9%,8小时后的聚合转化率为MMA92.0%,phMI99.1%,chMI97.8%。考虑到聚合开始2.5小时之后添加的单体,在将2.5小时后的聚合转化率换算成相对于直至聚合结束时为止添加的各单体的总量的消耗率时,为MMA62.9%,phMI80.1%,chMI71.9%。
将该聚合物溶液,向由预先加热到250℃的管状热交换器和气化槽构成的浓缩装置中供给,并进行脱挥。气化槽的条件是真空度为10~15Torr。使用齿轮泵将从气化槽流下的树脂排出,并从股线模头挤出,水冷后进行颗粒化,从而获得甲基丙烯酸系树脂。
在确认获得的颗粒状的聚合物组成时,MMA、phMI、chMI各单体衍生的结构单元,分别为80.0质量%,7.2质量%,12.8质量%。另外,重均分子量为137000,Mw/Mn为2.32。
将其他物性示于表1。
[比较例3]
量取MMA141.2kg、phMI14.6kg、chMI27.5kg、作为链转移剂的正辛基硫醇0.174kg、mXy147.0kg,向具备通过夹套进行的温度调节装置和搅拌叶片的1.25m3反应器中添加并搅拌,从而获得混合单体溶液。
接着,量取MMA262.3kg、phMI27.1kg、chMI51.1kg、mXy273.0kg,向罐1中添加并搅拌,从而获得补充用混合单体溶液。
此外,在罐2中计量MMA56.1kg。
以30L/分钟的速度对反应器的内部溶液实施1小时氮气鼓泡,并以10L/分钟的速度对罐1和罐2实施30分钟氮气鼓泡,从而除去溶解氧。
此后,通过向夹套内吹入蒸汽使得反应器内的溶液温度上升至124℃,一边以50rpm进行搅拌,一边将1,1-二(叔丁基过氧化)环己烷0.348kg溶解于mXy4.652kg而成的聚合引发剂溶液,以2kg/小时的速度添加并开始聚合。
需要说明的是,在聚合中,通过夹套进行温度调节,并将反应器内的溶液温度控制在124±2℃。从聚合开始30分钟后,将引发剂溶液的添加速度降低至1kg/小时,此外,从罐1在2小时期间以306.8kg/小时的速度添加补充用混合单体溶液。
接着,从聚合开始2小时45分钟后,从罐2花费30分钟以112.1kg/小时的速度添加全部MMA。
此外,引发剂溶液的添加速度分别在聚合开始3.5小时后降低至0.5kg/小时、4.5小时后降低至0.25kg/小时、6小时后降低至0.125kg/小时,并在聚合开始7小时后停止添加。
从聚合开始经过10小时后,获得包含在主链上具有环结构的甲基丙烯酸系树脂的聚合溶液。
分别在聚合开始3.25小时后、10小时后进行聚合物溶液的采样,在根据残留的单体浓度分析聚合转化率时,3.25小时后的聚合转化率为MMA69.5%,phMI68.9%,chMI63.1%,10小时后的聚合转化率为MMA96.6%,phMI96.0%,chMI91.8%。考虑到聚合开始2小时之后添加的单体,在将2小时后的聚合转化率换算成相对于直至聚合结束时为止添加的各单体的总量的消耗率时,为MMA69.5%,phMI68.9%,chMI63.1%。
将该聚合物溶液,向由预先加热到250℃的管状热交换器和气化槽构成的浓缩装置中供给,并进行脱挥。气化槽的条件是真空度为10~15Torr。使用齿轮泵将从气化槽流下的树脂排出,并从股线模头挤出,水冷后进行颗粒化,从而获得甲基丙烯酸系树脂。
在确认获得的颗粒状的聚合物组成时,MMA、phMI、chMI各单体衍生的结构单元,分别为79.8质量%,7.2质量%,13.0质量%。另外,重均分子量为141000,Mw/Mn为1.96。
将其他物性示于表1。
[比较例4]
通过使用同向旋转式双轴挤出机,使聚甲基丙烯酸甲酯与单甲胺发生酰亚胺化,从而获得具有戊二酰亚胺结构的甲基丙烯酸系树脂组合物。
使用螺杆直径40mm的同向旋转式双轴挤出机,设定挤出机料筒温度为270℃、螺杆转速为150rpm,在从料斗以20kg/小时的速度供给Mw10.8万的聚甲基丙烯酸甲酯的同时,以200mL/min的流量向挤出机内流入氮。由捏合块使树脂熔融、充满后,从喷嘴注入相对于原料树脂为1.8质量份的单甲胺,并进行酰亚胺化反应。通过在反应区域的末端(通气孔口之前附近)设置反向螺纹以充满树脂。将通气孔口的压力减压到50Torr,来除去反应后的副产物和过剩的甲胺。从设置于挤出机出口的模头以股线出来的树脂,在水槽中冷却后,在造粒机中颗粒化,从而获得酰亚胺树脂。
接着,使用螺杆直径40mm的同向旋转式双轴挤出机,设定挤出机料筒温度为250℃、螺杆转速为150rpm,以20kg/hr的速度供给获得的酰亚胺树脂,由捏合块使树脂熔融、充满后,从喷嘴注入作为酯化剂的碳酸二甲酯和三乙胺的混合液,以降低树脂中的羧酸基团。相对于酰亚胺树脂100质量份,碳酸二甲酯为3.2质量份,三乙胺为0.8质量份。在反应区域的末端设置反向螺纹以充满树脂。将通气孔口的压力减压到50Torr,来除去反应后的副产物和过剩的碳酸二甲酯。从设置于挤出机出口的模头以股线出来的树脂,在水槽中冷却后,在造粒机中颗粒化,从而获得具有戊二酰亚胺结构的甲基丙烯酸系树脂组合物。
在确认获得的甲基丙烯酸系树脂组合物的组成时,戊二酰亚胺结构单元量为5.2质量%。另外,重均分子量为102000,Mw/Mn为1.76。
将其他物性示于表1。
由实施例、比较例可知,在具有N-取代马来酰亚胺单体衍生的环结构单元的甲基丙烯酸系树脂中,相对于直至聚合结束时为止添加的各单体的总量的消耗率,在甲基丙烯酸甲酯的消耗率为60~70%的一个时刻,以使N-苯基马来酰亚胺与N-环己基马来酰亚胺的消耗率差减小的方式补充添加单体并聚合的实施例中,在具有环结构的结构单元的组成分布小,并将组成调整为取向度成为0.03的取向双折射为正的情况下,存在取向度成为0.08的取向双折射为负的组成范围,在将该树脂注射成型的情况下,可获得低双折射的成型体。
另一方面,在甲基丙烯酸甲酯的消耗率为60~70%的一个时刻,在N-苯基马来酰亚胺与N-环己基马来酰亚胺的消耗率差大的比较例中,在具有环结构的结构单元的组成分布大,不能够以使取向度成为0.03和取向度成为0.08下的取向双折射的符号不同的方式进行组成调整,不能够充分地降低成型体的双折射。
另外,在具有戊二酰亚胺系结构单元的甲基丙烯酸系树脂中,通过在溶液状态下实施环化反应,能够获得环结构的组成分布均匀的聚合物,存在取向度成为0.03和取向度成为0.08的取向双折射的符号不同的组成,能够获得双折射低的成型体。
[实施例9]
在实施例1中获得的注射成型板的两面上喷涂尼黛珂公司(NIDEK,ニデック社)制的Acier E50PG,将其干燥后,使用高压汞灯照射约1000mJ/cm2的紫外线,从而形成膜厚约3μm的硬涂布层。
此外,通过真空蒸镀,按照TiO2(膜厚13nm)、SiO2(膜厚36nm)、TiO2(膜厚119nm)、SiO2(膜厚88nm)的顺序成膜,从而形成抗反射层。
与在实施例1中获得的注射成型板的全光线透过率为92.5%相比,形成了硬涂布层和抗反射层的注射成型板的全光线透过率为97.5%,为良好。
另外,依据JIS K5600-5-6实施划格(cross cut)试验的结果,未发现硬涂布层的剥离。
接着,将形成了硬涂布层和抗反射层的注射成型板,在温度85℃、相对湿度85%的恒温恒湿槽中放置500小时后,同样地实施了全光线透过率的测定和划格试验,但与装入恒温恒湿槽前相比未发现变化。
工业实用性
本实施方式的甲基丙烯酸系树脂耐热性高,且在将该甲基丙烯酸系树脂及其组合物注射成型的情况下,双折射被高度控制。
本发明的甲基丙烯酸系树脂成型体,作为家庭用品、OA设备、AV设备、电池电装用构件、照明设备等中的光学构件,例如,可举出用于智能手机、PDA、平板电脑、液晶电视等显示器的导光板、显示器前面板、触摸面板、以及智能手机或平板电脑照相机用透镜等、头戴式显示器或液晶投影仪等光学透镜构件,例如,可举出棱镜元件、波导、透镜、尤其是小型薄壁不均匀壁形状的光学透镜、光纤、光纤的包覆材料、透镜、菲涅尔透镜、具备微透镜阵列的相位板、光学罩构件等。
作为汽车等中的光学构件,可举出车载显示器用导光板;车载仪表盘;汽车导航的前面板、合束器、光学罩构件等用于平视显示器的光学构件;车载用照相机透镜、导光棒等。
另外,除了上述之外,能够优选用于照相机对焦屏或者数字标牌用显示装置用构件等中,该数字标牌用显示装置用构件以在室外、铺面、公共机构、交通机构等场所进行宣传、广告等为目的,与网络连接并向薄型显示器发送信息。
Claims (13)
1.一种甲基丙烯酸系树脂,其特征在于,
其是在主链上具有环结构的甲基丙烯酸系树脂,
玻璃化转变温度超过120℃且在160℃以下,
取向时取向度为0.03的取向双折射的符号与取向时取向度为0.08的取向双折射的符号不同。
2.如权利要求1所述的甲基丙烯酸系树脂,其中,
取向时取向度为0.03的取向双折射的绝对值是0.1×10-5以上且5.0×10-5以下,
取向时取向度为0.08的取向双折射的绝对值是8.0×10-5以下。
3.如权利要求2所述的甲基丙烯酸系树脂,其中,
取向时取向度为0.03的取向双折射的绝对值是0.1×10-5以上且3.0×10-5以下,
取向时取向度为0.08的取向双折射的绝对值是5.0×10-5以下。
4.一种甲基丙烯酸系树脂,其特征在于,
其是包含在主链上具有环结构的结构单元的甲基丙烯酸系树脂,
玻璃化转变温度超过120℃且在160℃以下,
在通过分子量分级获得的峰顶分子量位于40000~50000的分级成分与峰顶分子量位于240000~260000的分级成分中,所述在主链上具有环结构的结构单元的存在比例的差是3.0质量%以下。
5.如权利要求4所述的甲基丙烯酸系树脂,其中,
取向时取向度为0.03的取向双折射的绝对值与取向时取向度为0.08的取向双折射的绝对值的差的绝对值是5.0×10-5以下。
6.如权利要求4或5所述的甲基丙烯酸系树脂,其中,
取向时取向度为0.03的取向双折射的绝对值是0.1×10-5以上且5.0×10-5以下,
取向时取向度为0.08的取向双折射的绝对值是8.0×10-5以下。
7.如权利要求1~6中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂,其中,
对于将所述甲基丙烯酸系树脂进行注射成型而获得的成型片,在80mm光路长度条件下进行测定的黄度指数YI是20以下。
8.如权利要求1~7中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂,其中,
所述甲基丙烯酸系树脂的光弹性系数是-3×10-12~+3×10-12Pa-1。
9.如权利要求1~8中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂,其中,
所述甲基丙烯酸系树脂包含来自N-取代马来酰亚胺单体的结构单元。
10.如权利要求1~8中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂,其中,
所述甲基丙烯酸系树脂包含戊二酰亚胺结构单元。
11.一种成型体,其特征在于,
其包含:
权利要求1~10中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂,或者含权利要求1~10中任一项所述的甲基丙烯酸系树脂的甲基丙烯酸系树脂组合物。
12.如权利要求11所述的成型体,其中,
其厚度是1.5mm以下。
13.一种光学构件或汽车构件,其特征在于,
其由权利要求11或12所述的成型体构成。
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