JP2015196753A - polyvinyl acetal resin - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polyvinyl acetal resin that prevents the occurrence of residual stress in molding and can reduce birefringence, and an optical member made using the polyvinyl acetal resin, and a method of producing the polyvinyl acetal resin.SOLUTION: This invention relates to a polyvinyl acetal resin that is obtained by the acetalization of polyvinyl alcohol using aromatic aldehyde and alkyl aldehyde, wherein when differential scanning calorimetry is performed, the polyvinyl acetal resin has a melting peak in the range of 120-250°C.

Description

本発明は、成形時に残留応力が生じにくく、複屈折を低減することが可能なポリビニルアセタール樹脂、及び、該ポリビニルアセタール樹脂を用いた光学部材及びポリビニルアセタール樹脂の製造方法に関する。 The present invention relates to a polyvinyl acetal resin that hardly causes residual stress during molding and can reduce birefringence, an optical member using the polyvinyl acetal resin, and a method for producing the polyvinyl acetal resin.

従来、ポリメチルメタクリレート樹脂は良好な透明性と低い複屈折特性を有していることから、レンズや導光板等の光学部材として数多く使用されている。
しかしながら、近年電子機器の高密度化や安全性の観点から樹脂への耐熱性向上の要求が高まる中で、ポリメチルメタクリレート樹脂は充分な耐熱性を有しているとはいえないものであった。
Conventionally, polymethylmethacrylate resins have good transparency and low birefringence characteristics, and are therefore used in large numbers as optical members such as lenses and light guide plates.
However, in recent years, polymethylmethacrylate resin has not been able to be said to have sufficient heat resistance amid increasing demand for higher heat resistance to resins from the viewpoint of higher density and safety of electronic devices. .

一方、ビスフェノールAにカーボネート前駆物質を反応させて得られるポリカーボネート樹脂は透明性、耐熱性、機械的特性、寸法安定性が優れていることから、光学部材をはじめ様々な用途へ利用されている。
しかしながら、光学的精度が要求されるレンズやプリズム、導光板、光導波路といった光学部材に要求される特性に対してポリカーボネート樹脂は、分子鎖の配向により生じる複屈折が大きく、また成形時の残留応力によって生じる光学歪みも大きいため、光学素子への展開が困難であった。
On the other hand, polycarbonate resins obtained by reacting bisphenol A with a carbonate precursor are excellent in transparency, heat resistance, mechanical properties, and dimensional stability, and thus are used in various applications including optical members.
However, polycarbonate resin has a large birefringence caused by the orientation of molecular chains and has a residual stress at the time of molding for the characteristics required for optical members such as lenses, prisms, light guide plates and optical waveguides that require optical accuracy Due to the large optical distortion caused by the above, it has been difficult to develop the optical element.

これに対して、透明性、耐候性等に優れるポリビニルアセタール樹脂を光学部材に使用することが試みられている。
例えば、特許文献1には、光学部材として、ポリビニルアセタール樹脂を用い、更にガラス転移温度を高くすることで、複屈折の発生を低減させる技術が開示されている。
In contrast, attempts have been made to use polyvinyl acetal resins having excellent transparency, weather resistance, and the like for optical members.
For example, Patent Document 1 discloses a technique for reducing the occurrence of birefringence by using a polyvinyl acetal resin as an optical member and further increasing the glass transition temperature.

しかしながら、ポリビニルアセタール樹脂を使用した場合であっても、ポリカーボネート樹脂の場合と同様に、成形時の加熱によって光学歪みが生じ、光学部材内で複屈折が生じるという問題点は解決されていなかった。 However, even when a polyvinyl acetal resin is used, as in the case of a polycarbonate resin, the problem that optical distortion occurs due to heating during molding and birefringence occurs in the optical member has not been solved.

特開2008−69235号公報JP 2008-69235 A

本発明は、成形時に残留応力が生じにくく、複屈折を低減することが可能なポリビニルアセタール樹脂、及び、該ポリビニルアセタール樹脂を用いた光学部材及びポリビニルアセタール樹脂の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a polyvinyl acetal resin that hardly causes residual stress during molding and can reduce birefringence, an optical member using the polyvinyl acetal resin, and a method for producing the polyvinyl acetal resin. To do.

本発明は、芳香族アルデヒド及びアルキルアルデヒドを用いてポリビニルアルコールをアセタール化することで得られるポリビニルアセタール樹脂であり、示差走査熱量測定を行った場合において、120〜250℃の範囲内に融解ピークを有するポリビニルアセタール樹脂である。
以下に本発明を詳述する。
The present invention is a polyvinyl acetal resin obtained by acetalizing polyvinyl alcohol using an aromatic aldehyde and an alkyl aldehyde, and has a melting peak in the range of 120 to 250 ° C. when differential scanning calorimetry is performed. It has a polyvinyl acetal resin.
The present invention is described in detail below.

本発明者らは、鋭意検討の結果、芳香族アルデヒド及びアルキルアルデヒドを用いてポリビニルアルコールをアセタール化することで得られ、かつ、示差走査熱量測定を行った場合において、120〜250℃の範囲内に融解ピークを有するポリビニルアセタール樹脂は、成形時に残留応力が生じにくく、複屈折を低減することが可能となることから、光学部材の材料として特に好適に使用できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive studies, the present inventors obtained an acetalization of polyvinyl alcohol using an aromatic aldehyde and an alkyl aldehyde, and within the range of 120 to 250 ° C. when differential scanning calorimetry was performed. The polyvinyl acetal resin having a melting peak at the bottom is less likely to cause residual stress during molding and can reduce birefringence, so that it can be particularly suitably used as a material for optical members, and the present invention is completed. It came.

本発明のポリビニルアセタール樹脂は、示差走査熱量測定を行った場合において、120〜250℃の範囲内に融解ピークを有する。上記融解ピークの温度(ピークトップ温度)が120℃未満であると、弾性率が低下する。250℃を超えると、透明性が低下する。上記融解ピークの温度の好ましい下限は170℃、好ましい上限は220℃である。
なお、本発明において、示差走査熱量測定(DSC)とは、物質および基準物質の温度をプログラムに従って変化させながら、その物質と基準物質に対するエネルギー入力の差を温度の関数として測定する方法である。
The polyvinyl acetal resin of the present invention has a melting peak in the range of 120 to 250 ° C. when differential scanning calorimetry is performed. If the melting peak temperature (peak top temperature) is less than 120 ° C., the elastic modulus decreases. When it exceeds 250 ° C., the transparency is lowered. The preferable lower limit of the melting peak temperature is 170 ° C., and the preferable upper limit is 220 ° C.
In the present invention, differential scanning calorimetry (DSC) is a method of measuring a difference in energy input as a function of temperature while changing the temperature of a substance and a reference substance according to a program.

本発明のポリビニルアセタール樹脂は、示差走査熱量測定を行った場合において、融解熱量の好ましい下限が5mJ/mg、好ましい上限が100mJ/mgである。上記融解熱量が5mJ/mg未満であると、平衡弾性率が低下することがあり、100mJ/mgを超えると、透明性が低下することがある。
上記融解熱量のより好ましい下限は10mJ/mg、より好ましい上限は70mJ/mgである。
When the polyvinyl acetal resin of the present invention is subjected to differential scanning calorimetry, the preferred lower limit of the heat of fusion is 5 mJ / mg, and the preferred upper limit is 100 mJ / mg. If the heat of fusion is less than 5 mJ / mg, the equilibrium elastic modulus may be reduced, and if it exceeds 100 mJ / mg, the transparency may be reduced.
A more preferable lower limit of the heat of fusion is 10 mJ / mg, and a more preferable upper limit is 70 mJ / mg.

本発明のポリビニルアセタール樹脂について、10〜250℃で示差走査熱量測定を行った場合のDSC曲線の一例を図1に示す。なお、上方の曲線はDDSC曲線、下方の曲線はDSC曲線である。図1に示すDSC曲線において、192.9℃付近にピークトップを有するピークは、融解ピークであり、その温度はいわゆる融点である。本発明において、融解熱量は、融解ピークの変曲点から変曲点を結んだ直線と融解ピークを構成するラインとで囲まれる部分の面積として定義される。なお、示差走査熱量測定は、例えば、示差走査熱量計(日立ハイテクサイエンス社製、DSC6220)を用いて行うことができる。 FIG. 1 shows an example of the DSC curve when the differential scanning calorimetry is performed at 10 to 250 ° C. for the polyvinyl acetal resin of the present invention. The upper curve is the DDSC curve, and the lower curve is the DSC curve. In the DSC curve shown in FIG. 1, a peak having a peak top near 192.9 ° C. is a melting peak, and the temperature is a so-called melting point. In the present invention, the heat of fusion is defined as the area of the portion surrounded by the straight line connecting the inflection points from the inflection points of the melting peaks and the lines constituting the melting peaks. The differential scanning calorimetry can be performed using, for example, a differential scanning calorimeter (manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd., DSC 6220).

DSCの測定条件としては、例えば、窒素フロー条件でファーストサイクルとして10℃/minで室温より250℃まで昇温し、5分保持した後に、10℃/minで10℃まで降温させる。続いて、セカンドサイクルとして5℃/minで250℃まで昇温させ、セカンドサイクルにて示されるDSC曲線を用いて融解熱量及び融点を評価する方法を用いることができる。また、ガラス転移温度(Tg)は、元のベースラインと変曲点での接線の交点である。 As DSC measurement conditions, for example, the temperature is raised from room temperature to 250 ° C. at 10 ° C./min as a first cycle under nitrogen flow conditions, held for 5 minutes, and then lowered to 10 ° C. at 10 ° C./min. Subsequently, as a second cycle, the temperature can be raised to 250 ° C. at 5 ° C./min, and the heat of fusion and the melting point can be evaluated using the DSC curve shown in the second cycle. The glass transition temperature (Tg) is the intersection of the original baseline and the tangent at the inflection point.

本発明のポリビニルアセタール樹脂は、アセタール環構造のメゾ/ラセモ比率の好ましい下限が60、好ましい上限が95である。上記アセタール環構造のメゾ/ラセモ比率が60未満であると、相対的にシンジオタクチック水酸基が増加することにより、成型粘度が上昇し、成型不良を起こすことがあり、メゾ/ラセモ比率が95を超えると、相対的にアイソタクティック水酸基が増加することにより、融解ピークの温度が低下し、弾性率が低下することがある。より好ましい下限は80、より好ましい上限は90である。
なお、本発明において、「アセタール環構造のメゾ/ラセモ比率」とは、アセタール環の立体構造において、シンジオタクティック構造を有する水酸基から形成されるアセタール環構造(ラセモアセタール環)を有するアセタール基の量に対して、アイソタクティック構造を有する水酸基から形成されるアセタール環構造(メゾアセタール環)を有するアセタール基の量の比率であり、例えば、ポリビニルアセタール樹脂をジメチルスルホシキド等の溶剤に溶解させ、測定温度150℃においてプロトンNMRを測定し、4.5ppm付近に現れるメゾアセタール環構造に由来するピークと、4.2ppm付近に現れるラセモアセタール環構造に由来するピークの積分値を比較することや、カーボンNMRを測定し、100ppm付近に現れるメゾアセタール環構造に由来するピークと、94ppm付近に現れるラセモアセタール環構造に由来するピークの積分値を比較することによって測定することができる。
In the polyvinyl acetal resin of the present invention, the preferable lower limit of the meso / racemo ratio of the acetal ring structure is 60, and the preferable upper limit is 95. When the meso / rasemo ratio of the acetal ring structure is less than 60, the syndiotactic hydroxyl group relatively increases, which may increase the molding viscosity and cause molding failure. The meso / rasemo ratio is 95. If it exceeds, the isotactic hydroxyl group relatively increases, whereby the temperature of the melting peak is lowered and the elastic modulus may be lowered. A more preferred lower limit is 80, and a more preferred upper limit is 90.
In the present invention, the “meso / racemo ratio of the acetal ring structure” means the amount of acetal group having an acetal ring structure (racemore acetal ring) formed from a hydroxyl group having a syndiotactic structure in the three-dimensional structure of the acetal ring. Is the ratio of the amount of acetal groups having an acetal ring structure (mesoacetal ring) formed from a hydroxyl group having an isotactic structure. For example, a polyvinyl acetal resin is dissolved in a solvent such as dimethyl sulfoxide. The proton NMR was measured at a measurement temperature of 150 ° C., and the integrated value of the peak derived from the mesoacetal ring structure appearing near 4.5 ppm and the peak derived from the racemoacetal ring structure appearing near 4.2 ppm was compared, Measure carbon NMR and appear around 100ppm A peak derived from the meso acetal ring structure can be measured by comparing the integral value of peaks derived from Rasemoasetaru ring structure appearing near 94 ppm.

本発明のポリビニルアセタール樹脂は、シンジオタクチック水酸基率が28〜65モル%であることが好ましい。上記シンジオタクチック水酸基率が上記範囲外であると、複屈折が生じることがある。上記シンジオタクチック水酸基率は、36〜50モル%であることがより好ましい。
上記シンジオタクチック水酸基率とは、ポリビニルアセタール樹脂の水酸基の立体的な状態を示し、ポリビニルアセタール樹脂中の全水酸基に対するシンジオタクチック水酸基の比率で表すことができる。なお、ポリビニルアセタール樹脂中の全水酸基量(モル%)、及び、シンジオタクチック水酸基量(モル%)は、13C−NMRで評価することができる。
具体的には、シンジオタクチック水酸基量は、13C−NMRチャートでの63.5〜64.5ppmの積分比より求め、その値をAとし、ポリビニルアセタール樹脂中の全水酸基量は、62.5〜69.0ppmのようにして求め、その値をBとする。シンジオタクチック水酸基率は、A/B×100(モル%)で表される。
The polyvinyl acetal resin of the present invention preferably has a syndiotactic hydroxyl ratio of 28 to 65 mol%. Birefringence may occur when the syndiotactic hydroxyl group ratio is outside the above range. The syndiotactic hydroxyl group ratio is more preferably 36 to 50 mol%.
The said syndiotactic hydroxyl group ratio shows the three-dimensional state of the hydroxyl group of polyvinyl acetal resin, and can be represented by the ratio of the syndiotactic hydroxyl group with respect to all the hydroxyl groups in polyvinyl acetal resin. In addition, the total amount of hydroxyl groups (mol%) and the amount of syndiotactic hydroxyl groups (mol%) in the polyvinyl acetal resin can be evaluated by 13 C-NMR.
Specifically, the amount of syndiotactic hydroxyl groups is determined from an integration ratio of 63.5 to 64.5 ppm on a 13 C-NMR chart, and the value is A, and the total amount of hydroxyl groups in the polyvinyl acetal resin is 62. Obtained as 5-69.0 ppm, and the value is B. The syndiotactic hydroxyl group ratio is represented by A / B × 100 (mol%).

本発明のポリビニルアセタール樹脂の全アセタール化度は5〜50モル%であることが好ましい。上記全アセタール化度が5モル%未満であると、合わせガラス用中間膜に使用する場合に透明性が低下することがある。上記全アセタール化度が50モル%を超えると、相対的に水酸基量が少なくなり、結晶性が低下することがある。上記全アセタール化度のより好ましい下限は10モル%、より好ましい上限は40モル%である。 なお、全アセタール化度とは、アセタール基が結合しているエチレン基量を、主鎖の全エチレン基量で除して求めたモル分率を百分率で示した値である。アセタール基が結合しているエチレン基量は、例えば、JIS K 6728「ポリビニルブチラール試験方法」を用いて測定できる。
本明細書中、全アセタール化度とは、全てのアセタール基の含有量を示し、アセタール基がアセトアセタール基である場合には、アセトアセタール化度、アセタール基がブチラール基である場合には、ブチラール化度ともいう。
The total degree of acetalization of the polyvinyl acetal resin of the present invention is preferably 5 to 50 mol%. When the total degree of acetalization is less than 5 mol%, the transparency may be lowered when used for an interlayer film for laminated glass. When the total degree of acetalization exceeds 50 mol%, the amount of hydroxyl groups is relatively decreased, and the crystallinity may be lowered. The more preferable lower limit of the degree of total acetalization is 10 mol%, and the more preferable upper limit is 40 mol%. The degree of total acetalization is a value indicating the mole fraction obtained by dividing the amount of ethylene groups to which acetal groups are bonded by the total amount of ethylene groups in the main chain as a percentage. The amount of ethylene group to which an acetal group is bonded can be measured using, for example, JIS K 6728 “Testing method for polyvinyl butyral”.
In the present specification, the total degree of acetalization indicates the content of all acetal groups. When the acetal group is an acetoacetal group, the degree of acetoacetalization, when the acetal group is a butyral group, Also called the degree of butyral.

本発明のポリビニルアセタール樹脂において、芳香族アルデヒドによってアセタール化された部分の含有量(芳香族アルデヒドによるアセタール化度)は、好ましい下限が3モル%、好ましい上限が50モル%である。芳香族アルデヒドによるアセタール化度が3モル%未満であると、溶剤溶解性が低下することがあり、芳香族アルデヒドによるアセタール化度が50モル%を超えると、融点が低下し、弾性率が低下することがある。 In the polyvinyl acetal resin of the present invention, the content of the portion acetalized by the aromatic aldehyde (the degree of acetalization by the aromatic aldehyde) is preferably 3 mol% and the preferable upper limit is 50 mol%. If the degree of acetalization with an aromatic aldehyde is less than 3 mol%, the solvent solubility may decrease, and if the degree of acetalization with an aromatic aldehyde exceeds 50 mol%, the melting point decreases and the elastic modulus decreases. There are things to do.

上記ポリビニルアセタール樹脂のアルキルアルデヒドによるアセタール化度は、好ましい下限が5モル%、好ましい上限が40モル%である。アルキルアルデヒドによるアセタール化度が5モル%未満であると、溶剤溶解性が低下することがあり、アセトアセタール化度アルキルアルデヒドによるアセタール化度が40モル%を超えると、融点が低下し、弾性率が低下することがある。 The preferable lower limit of the degree of acetalization of the polyvinyl acetal resin with an alkyl aldehyde is 5 mol%, and the preferable upper limit is 40 mol%. If the degree of acetalization with an alkyl aldehyde is less than 5 mol%, solvent solubility may decrease, and if the degree of acetalization with an alkyl aldehyde exceeds 40 mol%, the melting point decreases and the elastic modulus May decrease.

本発明のポリビニルアセタール樹脂の水酸基量の好ましい下限は50モル%、好ましい上限は95モル%である。上記水酸基量が50モル%未満であると、融点が消失してしまうことがある。上記水酸基量が95モル%を超えると、透明性が低下してしまうことがある。上記ポリビニルアセタール樹脂の水酸基量のより好ましい下限は60モル%、より好ましい上限は90モル%である。
なお、ポリビニルアセタール樹脂の水酸基量は、水酸基が結合しているエチレン基量を、主鎖の全エチレン基量で除して求めたモル分率を百分率で示した値である。水酸基が結合しているエチレン基量は、例えば、JIS K 6726「ポリビニルアルコール試験方法」を用いて原料となるポリビニルアルコールの水酸基が結合しているエチレン基量を測定することにより求めることができる。
The minimum with the preferable amount of hydroxyl groups of the polyvinyl acetal resin of this invention is 50 mol%, and a preferable upper limit is 95 mol%. When the amount of the hydroxyl group is less than 50 mol%, the melting point may disappear. When the amount of the hydroxyl group exceeds 95 mol%, the transparency may be lowered. The more preferable lower limit of the amount of hydroxyl groups in the polyvinyl acetal resin is 60 mol%, and the more preferable upper limit is 90 mol%.
The amount of hydroxyl groups in the polyvinyl acetal resin is a value obtained by dividing the amount of ethylene groups to which hydroxyl groups are bonded by the total amount of ethylene groups in the main chain, as a percentage. The amount of ethylene groups to which hydroxyl groups are bonded can be determined, for example, by measuring the amount of ethylene groups to which hydroxyl groups of polyvinyl alcohol as a raw material are bonded using JIS K 6726 “Testing methods for polyvinyl alcohol”.

本発明のポリビニルアセタール樹脂のアセチル基量は好ましい下限が1モル%、好ましい上限が25モル%である。上記アセチル基量が25モル%を超えると、融点が消失し所望の物性が得られないことがある。
なお、アセチル基量とは、主鎖の全エチレン基量から、アセタール基が結合しているエチレン基量と、水酸基が結合しているエチレン基量とを差し引いた値を、主鎖の全エチレン基量で除して求めたモル分率を百分率で示した値である。
The preferable lower limit of the amount of acetyl groups in the polyvinyl acetal resin of the present invention is 1 mol%, and the preferable upper limit is 25 mol%. When the amount of the acetyl group exceeds 25 mol%, the melting point disappears and desired physical properties may not be obtained.
The amount of acetyl groups means the value obtained by subtracting the amount of ethylene groups to which acetal groups are bonded and the amount of ethylene groups to which hydroxyl groups are bonded from the total amount of ethylene groups in the main chain. This is a value obtained by dividing the mole fraction obtained by dividing by the base amount as a percentage.

本発明のポリビニルアセタール樹脂の平均重合度は好ましい下限は1000、好ましい上限は3000である。上記平均重合度が1000未満であると、成型時に流れてしまい成型不良を起こすことがある。上記平均重合度のより好ましい下限は1500、より好ましい上限は2500である。
なお、上記ポリビニルアセタール樹脂の平均重合度は、原料となるポリビニルアルコールの平均重合度によって求めることができる。
The preferred lower limit of the average degree of polymerization of the polyvinyl acetal resin of the present invention is 1000, and the preferred upper limit is 3000. If the average degree of polymerization is less than 1000, it may flow during molding and cause molding defects. A more preferable lower limit of the average degree of polymerization is 1500, and a more preferable upper limit is 2500.
In addition, the average polymerization degree of the said polyvinyl acetal resin can be calculated | required by the average polymerization degree of polyvinyl alcohol used as a raw material.

本発明のポリビニルアセタール樹脂は、芳香族アルデヒド及びアルキルアルデヒドを用いてポリビニルアルコールをアセタール化することにより製造できる。これにより、芳香族のスタッキングを利用することができ、分子鎖同士が規則的に配向するようになる。それにより、樹脂の非晶部にも秩序性が生まれ、結晶部と併せて強靭な材料となる。 The polyvinyl acetal resin of the present invention can be produced by acetalizing polyvinyl alcohol using an aromatic aldehyde and an alkyl aldehyde. Thereby, aromatic stacking can be used, and molecular chains are regularly oriented. As a result, ordering is also generated in the amorphous part of the resin, and it becomes a tough material together with the crystal part.

上記芳香族アルデヒドとしては、ベンズアルデヒド、2−メチルベンズアルデヒド、3−メチルベンズアルデヒド、4−メチルベンズアルデヒド、その他のアルキル置換ベンズアルデヒド、クロルベンズアルデヒド、その他のハロゲン置換ベンズアルデヒド等が挙げられる。また、上記芳香族アルデヒドとして、多環芳香族アルデヒドを用いてもよい。
上記多環芳香族アルデヒドとしては、ナフチルアルデヒド等が挙げられる。
更に、芳香族環にヒドロキシ基、アルコキシ基、アミノ基、シアノ基等の置換基を持った芳香族系アルデヒドを用いてもよい。なかでも、ベンズアルデヒド、2−メチルベンズアルデヒド、3−メチルベンズアルデヒド、4−メチルベンズアルデヒドが好ましい。
Examples of the aromatic aldehyde include benzaldehyde, 2-methylbenzaldehyde, 3-methylbenzaldehyde, 4-methylbenzaldehyde, other alkyl-substituted benzaldehydes, chlorbenzaldehyde, and other halogen-substituted benzaldehydes. Moreover, you may use a polycyclic aromatic aldehyde as said aromatic aldehyde.
Examples of the polycyclic aromatic aldehyde include naphthyl aldehyde.
Furthermore, an aromatic aldehyde having a substituent such as a hydroxy group, an alkoxy group, an amino group, or a cyano group on the aromatic ring may be used. Of these, benzaldehyde, 2-methylbenzaldehyde, 3-methylbenzaldehyde, and 4-methylbenzaldehyde are preferable.

上記アルキルアルデヒドとしては、炭素数1〜19の直鎖状アルキル、分枝状アルキルを有するアルデヒドが好ましい。具体的には例えば、アセトアルデヒド、プロピオニルアルデヒド、n−ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、tert−ブチルアルデヒド等が挙げられる。 As said alkyl aldehyde, the C1-C19 linear alkyl and the aldehyde which has branched alkyl are preferable. Specific examples include acetaldehyde, propionyl aldehyde, n-butyraldehyde, isobutyraldehyde, tert-butyraldehyde and the like.

上記アセタール化を行う際は、芳香族アルデヒド、アルデヒドに加えて、例えば、炭素数1〜19の環状飽和等のアルデヒドを添加してもよい。
上記芳香族アルデヒド、アルキルアルデヒド以外のアルデヒドとして、具体的には例えば、ホルムアルデヒド、シクロヘキシルアルデヒド等が挙げられる。また、上記アルデヒドはホルムアルデヒドを除き、1以上の水素原子がハロゲン等により置換されたものであってもよい。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
When performing the acetalization, in addition to the aromatic aldehyde and the aldehyde, for example, an aldehyde such as cyclic saturation having 1 to 19 carbon atoms may be added.
Specific examples of aldehydes other than the aromatic aldehyde and alkyl aldehyde include formaldehyde and cyclohexyl aldehyde. The aldehyde may be one obtained by substituting one or more hydrogen atoms with halogen or the like except formaldehyde. These may be used alone or in combination of two or more.

上記ポリビニルアルコールに対する上記芳香族アルデヒドの配合量は、好ましい下限が質量比の等倍、好ましい上限が質量比の30倍である。上記芳香族アルデヒドの配合量が質量比の等倍未満であると、アセタール化が充分に進まず、得られるポリビニルアセタール樹脂のアセタール化度が不充分となることがある。上記芳香族アルデヒドの配合量が質量比の30倍を超えても、アセタール化度の向上に寄与せずコストアップにつながるおそれがあり、アセタール化以外の副反応が生じる原因になることもある。上記芳香族アルデヒドの配合量のより好ましい上限は質量比の12倍、更に好ましい上限は質量比の3倍である。 As for the compounding quantity of the said aromatic aldehyde with respect to the said polyvinyl alcohol, a preferable minimum is the same as mass ratio, and a preferable upper limit is 30 times of mass ratio. If the blending amount of the aromatic aldehyde is less than 1 times the mass ratio, acetalization may not proceed sufficiently, and the degree of acetalization of the resulting polyvinyl acetal resin may be insufficient. Even if the blending amount of the aromatic aldehyde exceeds 30 times the mass ratio, it may not contribute to the improvement of the degree of acetalization, leading to an increase in cost, and may cause a side reaction other than acetalization. A more preferable upper limit of the blending amount of the aromatic aldehyde is 12 times the mass ratio, and a more preferable upper limit is 3 times the mass ratio.

本発明のポリビニルアセタール樹脂は、例えば、ポリビニルアルコールと芳香族アルデヒド及びアルキルアルデヒドとを、酸触媒の存在下、温度100〜400℃、圧力0.5〜100MPaの高温高圧流体中で反応させることによりアセタール化する工程を行うことで、製造することができる。このような方法を用いることで、非晶部分が優先的に芳香族アルデヒドによってアセタール化され、分子間相互作用が小さく、残存応力を低減することができる。その結果、複屈折の小さいポリビニルアセタール樹脂が得られる。
一方で、一般的に行われている常温常圧下でのアセタール化反応では、反応が均一に進行することで、ミクロに分子間相互作用が発生し、残留応力が大きくなるため、複屈折が残存することとなる。
The polyvinyl acetal resin of the present invention is obtained by, for example, reacting polyvinyl alcohol with an aromatic aldehyde and an alkyl aldehyde in a high-temperature and high-pressure fluid at a temperature of 100 to 400 ° C. and a pressure of 0.5 to 100 MPa in the presence of an acid catalyst. It can manufacture by performing the process of acetalizing. By using such a method, the amorphous part is preferentially acetalized by the aromatic aldehyde, the intermolecular interaction is small, and the residual stress can be reduced. As a result, a polyvinyl acetal resin having a small birefringence is obtained.
On the other hand, in a general acetalization reaction under normal temperature and pressure, when the reaction proceeds uniformly, intermolecular interaction occurs in the micro and residual stress increases, resulting in residual birefringence. Will be.

上記ポリビニルアルコールとしては、例えば、ポリ酢酸ビニルをアルカリ、酸、アンモニア水等によりけん化することにより製造された樹脂等の従来公知のポリビニルアルコールを用いることができる。上記ポリビニルアルコールは、完全けん化されていてもよいが、少なくとも主鎖の1ヶ所に、メソ位又はラセミ位に対して2連の水酸基を有するユニットが少なくとも1ユニットあれば完全けん化されている必要はなく、部分けん化ポリビニルアルコールであってもよい。
また、上記ポリビニルアルコールとしては、エチレン−ビニルアルコール共重合体、部分けん化エチレン−ビニルアルコール共重合体等のビニルアルコールと共重合可能なモノマーとビニルアルコールとの共重合体を用いることもできる。
As said polyvinyl alcohol, conventionally well-known polyvinyl alcohols, such as resin manufactured by saponifying polyvinyl acetate with an alkali, an acid, ammonia water, etc., can be used, for example. The polyvinyl alcohol may be completely saponified, but it needs to be completely saponified if at least one unit having a double hydroxyl group with respect to the meso or racemic position is present at least in one position of the main chain. Alternatively, partially saponified polyvinyl alcohol may be used.
Moreover, as said polyvinyl alcohol, the copolymer of the monomer and vinyl alcohol which can be copolymerized with vinyl alcohol, such as an ethylene-vinyl alcohol copolymer and a partly saponified ethylene-vinyl alcohol copolymer, can also be used.

上記ポリビニルアルコールは、カルボニル基を有していてもよい。
一般的に、ポリビニルアルコールの着色原因としては、ポリビニルアルコール中に微量に含まれるカルボニル基が大きく関与していることが報告されているが(高分子論文集,vol.37,No.8,p.521−525参照)、本発明のポリビニルアセタール樹脂の製造方法では、後述するような酸触媒を用いることにより、微量に含まれるカルボニル基が多い場合であっても、得られるポリビニルアセタール樹脂の着色を低減することができる。
The polyvinyl alcohol may have a carbonyl group.
In general, as a cause of coloring polyvinyl alcohol, it has been reported that a small amount of carbonyl group is involved in polyvinyl alcohol (polymer papers, vol. 37, No. 8, p. 521-525), in the method for producing a polyvinyl acetal resin of the present invention, by using an acid catalyst as described later, even when there is a large amount of carbonyl groups contained in a trace amount, the resulting polyvinyl acetal resin is colored. Can be reduced.

上記芳香族アルデヒド、アルキルアルデヒド及びそれ以外のアルデヒドとしては、上述したものと同様のものを使用することができる。 As the aromatic aldehyde, alkyl aldehyde, and other aldehydes, those similar to those described above can be used.

上記酸触媒は、pKa値が0〜5、分子量が60以上であることが好ましい。このような酸触媒を用いることにより、得られるポリビニルアセタール樹脂の着色を低減することができ、かつ、副反応であるエステル交換反応を抑制することができる。
上記酸触媒のpKa値が0未満であると、上記酸触媒の酸強度が高いため主鎖が劣化し、得られるポリビニルアセタール樹脂に着色が生じることがある。上記酸触媒のpKa値が5を超えると、上記酸触媒の酸強度が低いためアセタール化の反応速度が遅くなり、反応時間が長時間化してしまうことがある。このような着色と反応時間とのバランスの観点から、上記酸触媒のpKa値のより好ましい下限は3、より好ましい上限は4.5である。
なお、本明細書において上記pKa値とは、25℃の水中にて測定される酸解離定数Kaの常用対数を意味する。上記pKa値が大きいほど、弱い酸であることを意味する。
The acid catalyst preferably has a pKa value of 0 to 5 and a molecular weight of 60 or more. By using such an acid catalyst, coloring of the obtained polyvinyl acetal resin can be reduced, and a transesterification reaction as a side reaction can be suppressed.
When the pKa value of the acid catalyst is less than 0, the acid chain of the acid catalyst has a high acid strength, so that the main chain deteriorates and the resulting polyvinyl acetal resin may be colored. When the pKa value of the acid catalyst exceeds 5, the acid strength of the acid catalyst is low, so that the reaction rate of acetalization is slow and the reaction time may be long. From the viewpoint of such a balance between coloring and reaction time, a more preferable lower limit of the pKa value of the acid catalyst is 3, and a more preferable upper limit is 4.5.
In the present specification, the pKa value means a common logarithm of the acid dissociation constant Ka measured in water at 25 ° C. It means that it is a weak acid, so that the said pKa value is large.

上記酸触媒の分子量が60未満であると、上記酸触媒自体が上記ポリビニルアルコールの水酸基と反応し、副反応としてエステル交換反応が進行してしまうため、所望の組成のポリビニルアセタール樹脂が得られないことがある。上記酸触媒の分子量のより好ましい下限は80、更に好ましい下限は120、特に好ましい下限は190である。
なお、上記酸触媒の分子量の上限は、特に限定されない。
When the molecular weight of the acid catalyst is less than 60, the acid catalyst itself reacts with the hydroxyl group of the polyvinyl alcohol, and the transesterification proceeds as a side reaction, so that a polyvinyl acetal resin having a desired composition cannot be obtained. Sometimes. The more preferable lower limit of the molecular weight of the acid catalyst is 80, the still more preferable lower limit is 120, and the particularly preferable lower limit is 190.
In addition, the upper limit of the molecular weight of the acid catalyst is not particularly limited.

上記酸触媒は、上記範囲のpKa値及び分子量を有する酸であれば特に限定されず、例えば、トリクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、クロロ酢酸、安息香酸、スクアリン酸、ピクリン酸、トリフルオロ酢酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、グルコン酸、アスコルビン酸、乳酸、シュウ酸、酢酸、グリオキシル酸等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。なかでも、生産性、取扱い性等の観点から、トリクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、クロロ酢酸、安息香酸、トリフルオロ酢酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、グルコン酸、乳酸、シュウ酸、酢酸等のカルボキシル基を有する酸が好ましく、クエン酸又は安息香酸がより好ましく、クエン酸が更に好ましい。なお、一般的に酸触媒として用いられる代表的な酸のpKa値及び分子量を表1に示す。 The acid catalyst is not particularly limited as long as the acid has a pKa value and a molecular weight within the above range. For example, trichloroacetic acid, dichloroacetic acid, chloroacetic acid, benzoic acid, squaric acid, picric acid, trifluoroacetic acid, citric acid, Examples include malic acid, succinic acid, gluconic acid, ascorbic acid, lactic acid, oxalic acid, acetic acid, glyoxylic acid and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, from the viewpoint of productivity, handling properties, etc., carboxyls such as trichloroacetic acid, dichloroacetic acid, chloroacetic acid, benzoic acid, trifluoroacetic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, gluconic acid, lactic acid, oxalic acid, acetic acid, etc. An acid having a group is preferred, citric acid or benzoic acid is more preferred, and citric acid is still more preferred. Table 1 shows pKa values and molecular weights of typical acids generally used as acid catalysts.

Figure 2015196753
Figure 2015196753

上記酸触媒の添加量は、上記ポリビニルアルコール100質量%に対して、好ましい下限が1質量%、好ましい上限が100質量%である。上記酸触媒の添加量が1質量%未満であると、アセタール化が充分に進まず、得られるポリビニルアセタール樹脂のアセタール化度が不充分となることがある。上記酸触媒の添加量が100質量%を超えても、アセタール化度の向上に寄与せずコストアップにつながるおそれがあり、アセタール化以外の副反応が生じる原因になることもある。上記酸触媒の添加量のより好ましい下限は5質量%、より好ましい上限は25質量%である。 As for the addition amount of the said acid catalyst, a preferable minimum is 1 mass% and a preferable upper limit is 100 mass% with respect to 100 mass% of the said polyvinyl alcohol. If the amount of the acid catalyst added is less than 1% by mass, acetalization may not proceed sufficiently, and the degree of acetalization of the resulting polyvinyl acetal resin may be insufficient. Even if the addition amount of the acid catalyst exceeds 100% by mass, it may not contribute to the improvement of the degree of acetalization, leading to an increase in cost, and may cause a side reaction other than the acetalization. A more preferable lower limit of the addition amount of the acid catalyst is 5% by mass, and a more preferable upper limit is 25% by mass.

上記高温高圧流体は特に限定されず、例えば、水、アルコール、大気、二酸化炭素、窒素、ヘリウム、アルゴン等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を併用して混合流体として用いてもよい。なかでも、水、アルコール、又は、水とアルコールとの混合流体が好ましい。また、大気中の酸素による酸化に起因する劣化を防ぐ観点から、大気よりも、二酸化炭素、窒素が好ましい。上記アルコールは特に限定されず、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール等が挙げられる。 The high temperature and high pressure fluid is not particularly limited, and examples thereof include water, alcohol, air, carbon dioxide, nitrogen, helium, and argon. These may be used singly or in combination of two or more as a mixed fluid. Among these, water, alcohol, or a mixed fluid of water and alcohol is preferable. In addition, from the viewpoint of preventing deterioration due to oxidation by oxygen in the atmosphere, carbon dioxide and nitrogen are preferable to the atmosphere. The alcohol is not particularly limited, and examples thereof include methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, and hexanol.

上記高温高圧流体は、温度が100〜400℃、圧力が0.5〜100MPaであることが好ましい。上記ポリビニルアルコールと上記芳香族アルデヒドとを上記高温高圧流体中で反応させることにより、短時間で均一にアセタール化を行い、アセタール化度が高いポリビニルアセタール樹脂を得ることができる。また、水酸基の非晶部に選択的にアセタール化反応が進行するため、残存する水酸基は結晶部を多くすることができる。
上記ポリビニルアルコールと上記芳香族アルデヒドとのアセタール化反応では、反応の進行に伴い、樹脂が不溶化又は不均質化して析出する場合がある。このように析出した樹脂では、アセタール化されるべき水酸基が樹脂の内部に閉じこめられることから、アセタール化反応の進行が阻害され、常圧反応では40モル%程度のアセタール化度までしか達成できない。本発明のポリビニルアセタール樹脂の製造方法では、上記ポリビニルアルコールと上記芳香族アルデヒドとを上記高温高圧流体中で反応させることにより、析出した樹脂の内部にまで芳香族アルデヒドが浸入することができ、常圧反応では達成できなかった高いアセタール化度を達成することができる。また、残存する水酸基が結晶構造を形成しやすくなっている。
The high-temperature and high-pressure fluid preferably has a temperature of 100 to 400 ° C. and a pressure of 0.5 to 100 MPa. By reacting the polyvinyl alcohol and the aromatic aldehyde in the high-temperature and high-pressure fluid, it is possible to uniformly acetalize in a short time and obtain a polyvinyl acetal resin having a high degree of acetalization. Further, since the acetalization reaction proceeds selectively in the amorphous part of the hydroxyl group, the remaining hydroxyl group can increase the crystal part.
In the acetalization reaction between the polyvinyl alcohol and the aromatic aldehyde, the resin may be insolubilized or inhomogeneously precipitated as the reaction proceeds. In the resin thus deposited, since the hydroxyl group to be acetalized is confined in the resin, the progress of the acetalization reaction is inhibited, and the atmospheric pressure reaction can only achieve an acetalization degree of about 40 mol%. In the method for producing a polyvinyl acetal resin of the present invention, the aromatic aldehyde can penetrate into the precipitated resin by reacting the polyvinyl alcohol and the aromatic aldehyde in the high-temperature and high-pressure fluid. A high degree of acetalization that could not be achieved by pressure reaction can be achieved. Further, the remaining hydroxyl groups are easy to form a crystal structure.

上記高温高圧流体の温度が100℃未満であると、アセタール化が充分に進まず、得られるポリビニルアセタール樹脂のアセタール化度が不充分となったり、得られるポリビニルアセタール樹脂に着色が生じたりすることがある。上記高温高圧流体の温度が400℃を超えると、上記ポリビニルアルコールの主鎖が劣化し、得られるポリビニルアセタール樹脂に着色が生じることがある。上記高温高圧流体の温度は200℃を超えて400℃以下がより好ましく、350℃以下が更に好ましく、300℃以下が特に好ましい。 When the temperature of the high-temperature and high-pressure fluid is less than 100 ° C., acetalization does not proceed sufficiently, the degree of acetalization of the obtained polyvinyl acetal resin becomes insufficient, or coloring occurs in the obtained polyvinyl acetal resin. There is. When the temperature of the high-temperature and high-pressure fluid exceeds 400 ° C., the main chain of the polyvinyl alcohol is deteriorated, and the resulting polyvinyl acetal resin may be colored. The temperature of the high-temperature and high-pressure fluid is more than 200 ° C. and preferably 400 ° C. or less, more preferably 350 ° C. or less, and particularly preferably 300 ° C. or less.

上記高温高圧流体の圧力が0.5MPa未満であると、アセタール化が充分に進まず、得られるポリビニルアセタール樹脂のアセタール化度が不充分となることがある。上記高温高圧流体の圧力が100MPaを超えると、反応装置に要するコストが上昇し、経済的でない場合がある。上記高温高圧流体の圧力のより好ましい上限は40MPa、更に好ましい上限は10MPaである。 If the pressure of the high-temperature and high-pressure fluid is less than 0.5 MPa, acetalization does not proceed sufficiently, and the degree of acetalization of the resulting polyvinyl acetal resin may be insufficient. If the pressure of the high-temperature and high-pressure fluid exceeds 100 MPa, the cost required for the reaction apparatus increases, which may not be economical. A more preferable upper limit of the pressure of the high-temperature high-pressure fluid is 40 MPa, and a more preferable upper limit is 10 MPa.

上記ポリビニルアルコールと上記芳香族アルデヒドとを、上記酸触媒の存在下、上記高温高圧流体中で反応させる方法は特に限定されないが、上記ポリビニルアルコールと、上記芳香族アルデヒドと、上記酸触媒とを含有する混合液(以下、原料混合液ともいう)を調製した後、反応装置内に上記高温高圧流体を注入し、温度及び圧力を調整する方法が好ましい。
上記原料混合液は、水等の溶媒を含有する溶液又は懸濁液であってもよい。なお、上記酸触媒が触媒作用を発揮するためには、使用する溶媒に溶解する必要がある。本発明のポリビニルアセタール樹脂の製造方法では、上記原料混合液を高温高圧下とすることで溶媒の誘電率が上がり、このような誘電率の上昇は上記酸触媒の溶媒への溶解に寄与するため、アセタール化の反応速度を上げることができる。
The method of reacting the polyvinyl alcohol and the aromatic aldehyde in the high-temperature and high-pressure fluid in the presence of the acid catalyst is not particularly limited, but contains the polyvinyl alcohol, the aromatic aldehyde, and the acid catalyst. After preparing the liquid mixture (henceforth a raw material liquid mixture) to perform, the method of inject | pouring the said high temperature / high pressure fluid in a reactor and adjusting temperature and pressure is preferable.
The raw material mixture may be a solution or suspension containing a solvent such as water. In addition, in order for the said acid catalyst to exhibit a catalytic action, it is necessary to melt | dissolve in the solvent to be used. In the method for producing the polyvinyl acetal resin of the present invention, the dielectric constant of the solvent is increased by making the raw material mixture under high temperature and high pressure, and such increase in dielectric constant contributes to the dissolution of the acid catalyst in the solvent. The reaction rate of acetalization can be increased.

上記反応装置は特に限定されず、例えば、流通方式の連続反応装置、原料を一つの反応容器にためて反応を行うバッチ方式の反応装置、反応容器を直列につないで一定の反応率まで進むと次の反応容器へと順次送っていくセミフロー方式の反応装置等が挙げられる。 The above reaction apparatus is not particularly limited. For example, when a continuous reaction apparatus using a flow system, a batch reaction apparatus that performs a reaction using raw materials in one reaction container, and a reaction container is connected in series, the reaction rate proceeds to a certain rate. Examples include a semi-flow type reaction apparatus that is sequentially sent to the next reaction vessel.

上記反応装置は、上記原料混合液と上記高温高圧流体とを攪拌する機構を有することが好ましい。
上述したように上記ポリビニルアルコールと上記芳香族アルデヒドとのアセタール化反応では、反応の進行に伴い、樹脂が不溶化又は不均質化して析出する場合がある。このように析出した樹脂が反応部又はライン中に詰まってしまった場合、製造が中断される。また、樹脂の析出は、原料の濃度を高くすればするほど起こりやすくなり、製造効率が低下する。上記反応装置が上記原料混合液と上記高温高圧流体とを攪拌する機構を有することにより、析出した樹脂を微粒化させることができ、析出した樹脂が反応部又はライン中に詰まることを抑制することができる。
The reactor preferably has a mechanism for stirring the raw material mixture and the high-temperature high-pressure fluid.
As described above, in the acetalization reaction between the polyvinyl alcohol and the aromatic aldehyde, as the reaction proceeds, the resin may be insolubilized or inhomogeneously precipitated. If the resin thus deposited becomes clogged in the reaction part or line, the production is interrupted. Further, the precipitation of the resin is more likely to occur as the concentration of the raw material is increased, and the production efficiency is lowered. Since the reaction apparatus has a mechanism for stirring the raw material mixture and the high-temperature high-pressure fluid, the precipitated resin can be atomized, and the precipitated resin is prevented from clogging in the reaction part or line. Can do.

上記原料混合液と上記高温高圧流体とを攪拌する機構は、反応部内に配置することが可能であり、かつ、流体を攪拌することが可能な部品であれば特に限定されず、例えば、撹拌羽根等の動的な撹拌機構、スタティックミキサー等の静置的な撹拌機構、温度勾配をつけることによって対流を起こす撹拌機構等が挙げられる。 The mechanism for stirring the raw material mixture and the high-temperature high-pressure fluid is not particularly limited as long as it is a component that can be disposed in the reaction section and can stir the fluid. And the like, a static stirring mechanism such as a static mixer, and a stirring mechanism that causes convection by applying a temperature gradient.

本発明のポリビニルアセタール樹脂を用いて成形等を行うことで光学部材が得られる。このような光学部材もまた本発明の1つである。本発明の光学部材は、130℃での複屈折の値が0.01以下であることが好ましい。 An optical member is obtained by performing molding or the like using the polyvinyl acetal resin of the present invention. Such an optical member is also one aspect of the present invention. The optical member of the present invention preferably has a birefringence value of 0.01 or less at 130 ° C.

本発明の光学部材としては、例えば、レンズ、透明基板、光導波路、発光ダイオード(LED)、フォトトランジスタ、フォトダイオード、固体撮像素子等の光半導体素子用途の光学部材等が挙げられる。 Examples of the optical member of the present invention include optical members for use in optical semiconductor elements such as lenses, transparent substrates, optical waveguides, light emitting diodes (LEDs), phototransistors, photodiodes, and solid-state imaging devices.

本発明によれば、成形時に残留応力が生じにくく、複屈折を低減することが可能なポリビニルアセタール樹脂、及び、該ポリビニルアセタール樹脂を用いた光学部材及びポリビニルアセタール樹脂の製造方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a polyvinyl acetal resin that hardly causes residual stress during molding and can reduce birefringence, an optical member using the polyvinyl acetal resin, and a method for producing the polyvinyl acetal resin.

本発明のポリビニルアセタール樹脂について、示差走査熱量測定を行った場合のDSC曲線の一例である。It is an example of the DSC curve at the time of performing differential scanning calorimetry about the polyvinyl acetal resin of this invention. 残留応力及び複屈折測定において使用した装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the apparatus used in the residual stress and birefringence measurement.

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
(ポリビニルブチラール樹脂の合成)
反応容器内で粉末状のポリビニルアルコール(けん化度99%、重合度1800)0.5gに水5.5gを加えて加熱攪拌し、ポリビニルアルコール水溶液を得た。得られたポリビニルアルコール水溶液6.0gに塩酸0.1gを加え、表2で示すベンズアルデヒド0.1g、ブチルアルデヒド0.1gを加えた。
反応容器に二酸化炭素を注入し、容器内温度を130℃に調整し、圧力調整弁を用いて容器内圧を2.0MPaに調整した。130℃で5時間攪拌しながら反応を行った後、反応部を室温まで冷却し、ポリビニルブチラール樹脂を含有する混合液を得た。
混合液をメタノールへ再沈殿し、固液分離を行い、得られた固体を純水で3回洗い、白色樹脂を得た。
(Example 1)
(Synthesis of polyvinyl butyral resin)
In a reaction vessel, 5.5 g of water was added to 0.5 g of powdery polyvinyl alcohol (saponification degree 99%, polymerization degree 1800), and the mixture was heated and stirred to obtain an aqueous polyvinyl alcohol solution. 0.1 g of hydrochloric acid was added to 6.0 g of the obtained aqueous polyvinyl alcohol solution, and 0.1 g of benzaldehyde and 0.1 g of butyraldehyde shown in Table 2 were added.
Carbon dioxide was injected into the reaction vessel, the temperature inside the vessel was adjusted to 130 ° C., and the pressure inside the vessel was adjusted to 2.0 MPa using a pressure regulating valve. After performing the reaction with stirring at 130 ° C. for 5 hours, the reaction part was cooled to room temperature to obtain a mixed solution containing a polyvinyl butyral resin.
The mixed solution was re-precipitated in methanol, solid-liquid separation was performed, and the obtained solid was washed three times with pure water to obtain a white resin.

(光学フィルムの作製)
得られた樹脂をDMSOに溶解した溶液を調整し、バーコーターを用いたキャスティング法にて厚さ40μmの光学フィルムを作製した。
(Production of optical film)
A solution obtained by dissolving the obtained resin in DMSO was prepared, and an optical film having a thickness of 40 μm was produced by a casting method using a bar coater.

(実施例2〜3、比較例1〜3)
表2に記載した配合及び反応条件とした以外は、実施例1と同様にしてポリビニルブチラール樹脂を得た。
(Examples 2-3, Comparative Examples 1-3)
A polyvinyl butyral resin was obtained in the same manner as in Example 1 except that the formulation and reaction conditions described in Table 2 were used.

<評価>
実施例及び比較例で得られたポリビニルアセタール樹脂、合わせガラス用中間膜及び合わせガラスについて以下の評価を行った。
[樹脂の評価]
(1)融解ピーク温度(融点)
得られたポリビニルアセタール樹脂について、示差走査熱量計(日立ハイテクサイエンス社製、DSC6220)を用いてDSC測定を行った。温度プログラムとして、ファーストサイクルとして10℃から250℃まで10℃/分で昇温し、250℃から10℃まで10℃/分で降温した。セカンドサイクルとして10℃から250℃まで5℃/分で昇温し、セカンドサイクルにおけるDSC曲線より融点を読み取った。本測定は窒素雰囲気下にて行い、保持時間は何れも5分とした。また、ガラス転移温度についても測定した。
なお、ピークが見られない場合は、融点が「−」であるとした。
<Evaluation>
The following evaluation was performed about the polyvinyl acetal resin obtained by the Example and the comparative example, the intermediate film for laminated glasses, and a laminated glass.
[Evaluation of resin]
(1) Melting peak temperature (melting point)
About the obtained polyvinyl acetal resin, DSC measurement was performed using the differential scanning calorimeter (Hitachi High-Tech Science company make, DSC6220). As a temperature program, the temperature was increased from 10 ° C. to 250 ° C. at 10 ° C./min as the first cycle, and the temperature was decreased from 250 ° C. to 10 ° C. at 10 ° C./min. The temperature was raised from 10 ° C. to 250 ° C. at 5 ° C./min as the second cycle, and the melting point was read from the DSC curve in the second cycle. This measurement was performed in a nitrogen atmosphere, and the holding time was 5 minutes. The glass transition temperature was also measured.
When no peak was observed, the melting point was “−”.

(2)メゾ/ラセモ比率
得られたポリビニルアセタール樹脂をジメチルスルホシキドに溶解し、測定温度150℃においてプロトンNMRを測定し、4.5ppm付近に現れるメゾアセタール環構造に由来するピークと、4.2ppm付近に現れるラセモアセタール環構造に由来するピークの積分値を比較することでメゾ/ラセモ比率を求めた。
(2) Meso / racemo ratio The obtained polyvinyl acetal resin was dissolved in dimethyl sulfoxide, proton NMR was measured at a measurement temperature of 150 ° C., and a peak derived from a mesoacetal ring structure appearing in the vicinity of 4.5 ppm; The meso / racemo ratio was determined by comparing the integrated values of the peaks derived from the racemoacetal ring structure appearing in the vicinity of .2 ppm.

[光学フィルムの評価]
(3)残留応力及び複屈折測定
基本的には、NIHON REOROJI GAKKAISHI vol.27,No.1,43〜48(1999)記載の応力複屈折緩和挙動測定と同様にして評価を行った。装置としては、図2に示す残留応力及び複屈折を同時に測定可能な測定装置を用いた。
測定装置は、応力測定装置と複屈折測定装置の2つの部分からなる。
具体的には、引張試験装置(Far−East Manufacturing Inc.社製)、632.8nm He−Neレーザー(05LHP151,Melles Griot Inc.)を使用し、データ処理はLabVIEW(National Instruments社製)を用いた。
所定の温度(130°C)に設定した恒温槽中にあるチャックに短冊状試料(面積5cm×7mm、厚さ150〜250μm)を固定する。パルスモーターを用いて試料を上下方向に高速一軸延伸(90mm/s)させて、一定歪みεを印加させた後の応力緩和(E)を測定した。
また、応力緩和と複屈折緩和の同時測定を高精度に行うために、He−Neレーザー光(波長632.8nm)をグラントムソンプリズム(偏光子)と光弾性変調器により変調させて、50kHzの周期で変調されたレタデーションを持つ光を応力測定装置中の試料に照射した。なお、T以下では約0.5%、T以上では約1.0%の歪みを印加して、複屈折値としてDnを歪みeで割った値(Dn/e)を求めた。
なお、残留応力、複屈折の値はともに、130℃における値(Log(E)、Log|Δn/ε|)を評価指標とした。
(残留応力)
○:残留応力(Log(E))が8.0以上
×:残留応力(Log(E))が8.0未満
(複屈折)
○:複屈折(Log|Δn/ε|)が−2.5以上
×:複屈折(Log|Δn/ε|)が−2.5未満
[Evaluation of optical film]
(3) Residual stress and birefringence measurement Basically, NIHON REOROJI GAKKAISI vol. 27, no. Evaluation was performed in the same manner as the measurement of stress birefringence relaxation behavior described in 1, 43 to 48 (1999). As the apparatus, a measuring apparatus capable of simultaneously measuring residual stress and birefringence shown in FIG. 2 was used.
The measuring device consists of two parts, a stress measuring device and a birefringence measuring device.
Specifically, a tensile test apparatus (manufactured by Far-East Manufacturing Inc.), 632.8 nm He-Ne laser (05LHP151, Melles Griot Inc.) was used, and data processing was performed using LabVIEW (manufactured by National Instruments). It was.
A strip-shaped sample (area 5 cm × 7 mm, thickness 150 to 250 μm) is fixed to a chuck in a thermostat set to a predetermined temperature (130 ° C.). The sample was subjected to high-speed uniaxial stretching (90 mm / s) in the vertical direction using a pulse motor, and the stress relaxation (E) after applying a constant strain ε was measured.
In order to perform simultaneous measurement of stress relaxation and birefringence relaxation with high accuracy, a He-Ne laser beam (wavelength 632.8 nm) is modulated by a Glan-Thompson prism (polarizer) and a photoelastic modulator, The sample in the stress measuring device was irradiated with light having a retardation modulated with a period. Incidentally, about 0.5% in the following T g, the T g or more by applying a strain of about 1.0%, was determined divided by strain e and Dn as the birefringent value (Dn / e).
The values of residual stress and birefringence were values at 130 ° C. (Log (E), Log | Δn / ε |) as evaluation indices.
(Residual stress)
○: Residual stress (Log (E)) is 8.0 or more ×: Residual stress (Log (E)) is less than 8.0 (birefringence)
○: Birefringence (Log | Δn / ε |) is −2.5 or more ×: Birefringence (Log | Δn / ε |) is less than −2.5

Figure 2015196753
Figure 2015196753

本発明によれば、成形時に残留応力が生じにくく、複屈折を低減することが可能なポリビニルアセタール樹脂、及び、該ポリビニルアセタール樹脂を用いた光学部材及びポリビニルアセタール樹脂の製造方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a polyvinyl acetal resin that hardly causes residual stress during molding and can reduce birefringence, an optical member using the polyvinyl acetal resin, and a method for producing the polyvinyl acetal resin.

Claims (5)

芳香族アルデヒド及びアルキルアルデヒドを用いてポリビニルアルコールをアセタール化することで得られるポリビニルアセタール樹脂であり、示差走査熱量測定を行った場合において、120〜250℃の範囲内に融解ピークを有することを特徴とするポリビニルアセタール樹脂。 It is a polyvinyl acetal resin obtained by acetalizing polyvinyl alcohol using an aromatic aldehyde and an alkyl aldehyde, and has a melting peak in the range of 120 to 250 ° C. when differential scanning calorimetry is performed. A polyvinyl acetal resin. 芳香族アルデヒドによるアセタール化度が3〜50モル%となることを特徴とする請求項1記載のポリビニルアセタール樹脂。 The polyvinyl acetal resin according to claim 1, wherein the degree of acetalization by an aromatic aldehyde is 3 to 50 mol%. シンジオタクチック水酸基率が28〜65モル%であることを特徴とする請求項1又は2記載のポリビニルアセタール樹脂。 The polyvinyl acetal resin according to claim 1 or 2, wherein the syndiotactic hydroxyl group ratio is 28 to 65 mol%. 請求項1、2又は3記載のポリビニルアセタール樹脂を用いてなり、130℃での複屈折の値が0.01以下であることを特徴とする光学部材。 An optical member comprising the polyvinyl acetal resin according to claim 1, wherein the birefringence value at 130 ° C. is 0.01 or less. 請求項1、2又は3記載のポリビニルアセタール樹脂を製造する方法であって、
ポリビニルアルコールと芳香族アルデヒドとを、酸触媒の存在下、温度100〜400℃、圧力0.5〜100MPaの高温高圧流体中で反応させることによりアセタール化する工程を有する
ことを特徴とするポリビニルアセタール樹脂の製造方法。
A method for producing the polyvinyl acetal resin according to claim 1, 2 or 3,
A polyvinyl acetal comprising a step of acetalizing a polyvinyl alcohol and an aromatic aldehyde by reacting them in a high-temperature and high-pressure fluid at a temperature of 100 to 400 ° C. and a pressure of 0.5 to 100 MPa in the presence of an acid catalyst. Manufacturing method of resin.
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