JP2019137756A - ポリウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂組成物、及び光学フィルム - Google Patents
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Abstract
【課題】低沸点の有機溶媒の使用を可能にするとともに、優れた光学特性と耐熱性を有するポリウレタン樹脂を提供する。【解決手段】活性水素基含有化合物(A)とイソシアネート基含有化合物(B)との反応物であるポリウレタン樹脂であって、前記活性水素基含有化合物(A)が、脂環式構造含有ポリカーボネートジオール(A1)および4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)(A2)を含み、前記イソシアネート基含有化合物(B)が脂環式ポリイソシアネート(B1)を含むポリウレタン樹脂である。また、該ポリウレタン樹脂および溶媒を含有するポリウレタン樹脂組成物であり、更に、該ポリウレタン樹脂からなる光学フィルムである。【選択図】なし
Description
本発明はポリウレタン樹脂、該ポリウレタン樹脂を含む組成物、及び該ポリウレタン樹脂からなる光学フィルムに関する。
液晶ディスプレイには、位相差フィルム、視野角補填フィルムなどの光学フィルムが使用されている。このような光学フィルムとしては、シクロオレフィンポリマー(COP)フィルムなどが使用されている。しかし、COPフィルムは高価であり、コスト削減のために薄膜化すると光学性能が低下することが知られており、代替材料が求められている。
このような代替材料として、ウレタンウレア樹脂を用いることが開示されている。(特許文献1)
しかしながら、特許文献1のウレタンウレア樹脂は、塩化メチレンなどの低沸点の有機溶媒に溶解すると極めて高粘度となり、光学フィルムの製造が困難であることが分かった。そのため、N’N−ジメチルホルムアミドやsec−ブタノールなどの高沸点の有機溶媒を使用しなければならず、有機溶媒の残留や経時的な乾燥による光学物性の変化などが懸念される。
本発明の実施形態は、上記に鑑みてなされたものであり、低沸点の有機溶媒の使用を可能にするとともに、優れた光学特性と耐熱性を有するポリウレタン樹脂を提供することを目的とする。
本発明の実施形態に係るポリウレタン樹脂は、活性水素基含有化合物(A)とイソシアネート基含有化合物(B)との反応物であるポリウレタン樹脂であって、前記活性水素基含有化合物(A)が、脂環式構造含有ポリカーボネートジオール(A1)および4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)(A2)を含み、前記イソシアネート基含有化合物(B)が脂環式ポリイソシアネート(B1)を含むものである。
本発明の実施形態に係るポリウレタン樹脂組成物は、該ポリウレタン樹脂および溶媒を含有するものである。本発明の実施形態に係る光学フィルムは、該ポリウレタン樹脂からなるものである。
本実施形態に係るポリウレタン樹脂であると、低沸点の有機溶媒を用いた場合でも低粘度であるポリウレタン樹脂溶液を得ることができ、そのため低沸点の有機溶媒の使用が可能となり、また、優れた光学特性と耐熱性を有する光学フィルムを得ることができる。
本実施形態に係るポリウレタン樹脂は、活性水素基含有化合物(A)とイソシアネート基含有化合物(B)との反応物である。
活性水素基含有化合物(A)は、脂環式構造含有ポリカーボネートジオール(A1)および4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)(A2)を含む。
脂環式構造含有ポリカーボネートジオール(A1)は、脂環式ジオールをジオール成分とするポリカーボネートジオールであり、脂環式ジオールに由来する脂環式構造を有する。詳細には、例えば、炭酸エステル及び/又はホスゲンなどのカーボネート誘導体と、脂環式ジオールとを反応させて得られるものを使用することができる。脂環式構造含有ポリカーボネートジオール(A1)のジオール成分には脂肪族ジオールなどの脂環式ジオール以外のジオールが含まれてもよいが、好ましくはジオール成分が脂環式ジオールのみからなることである。
本明細書において、脂環式ジオールとは、分子内にヒドロキシル基を2つ有する脂環式化合物である(なお、脂環式化合物は、芳香族性を持たない炭素環を有していれば、該炭素環とともに鎖式部分を持つものも含まれる)。脂肪族ジオールとは、分子内にヒドロキシル基を2つ有しかつ環式構造を持たない鎖式(直鎖状でも分岐鎖状でもよい)の脂肪族化合物である。脂環式ポリアミン、脂環式ポリイソシアネート、脂環式構造、脂肪族ポリアミン、脂肪族ポリイソシアネート、脂肪族構造などについても、これに準ずる。
炭酸エステルとしては、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジフェニルカーボネート等が挙げられる。これらはいずれか1種用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。
脂環式ジオールとしては、例えば、1,4−シクロヘキサンジオール、シクロヘプタンジオール、シクロオクタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ヒドロキシプロピルシクロヘキサノール、トリシクロ〔5,2,1,0(2,6)〕デカン−ジメタノール、ビシクロ〔4,3,0〕−ノナンジオール、ビシクロ〔4,3,0〕ノナンジメタノール、トリシクロ〔5,3,1,1〕ドデカン−ジエタノール、ヒドロキシプロピルトリシクロ〔5,3,1,1〕ドデカノール、スピロ〔3,4〕オクタンジオール、ブチルシクロヘキサンジオール、水素添加ビスフェノ−ルA、及びこれらのアルキレンオキサイド付加物等が挙げられる。これらはいずれか1種用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、溶液粘度が低く、また位相差と耐熱性が優れることから、1,4−シクロヘキサンジメタノールが好ましい。
上記ポリカーボネートジオール(A1)の平均水酸基価は、特に限定されないが、50〜440mgKOH/gであることが好ましく、より好ましくは100〜370mgKOH/gである。本明細書において、平均水酸基価は、JIS K1557−1のA法に準じて測定される。
活性水素基含有化合物(A)には、上記ポリカーボネートジオール(A1)とともに、ポリアミンとして4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)(A2)を用いる。そのため、ポリウレタン樹脂にはウレア結合が導入される。また、脂環式構造含有ポリカーボネートジオール(A1)とともに用いるポリアミンとして、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)(A2)を用いることにより、優れた光学特性と耐熱性を持つものでありながら、低沸点の有機溶媒を用いた場合の低粘度化を図ることができる。
活性水素基含有化合物(A)には、さらに分子量が60〜250である脂環式ジオール(A3)が含まれてもよい。かかる脂環式ジオール(A3)としては、例えば、1,4−シクロヘキサンジオール、シクロヘプタンジオール、シクロオクタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ヒドロキシプロピルシクロヘキサノール、トリシクロ〔5,2,1,0(2,6)〕デカン−ジメタノール、ビシクロ〔4,3,0〕−ノナンジオール、ビシクロ〔4,3,0〕ノナンジメタノール、トリシクロ〔5,3,1,1〕ドデカン−ジエタノール、ヒドロキシプロピルトリシクロ〔5,3,1,1〕ドデカノール、スピロ〔3,4〕オクタンジオール、ブチルシクロヘキサンジオール、水素添加ビスフェノ−ルA、及びこれらのアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。これらはいずれか1種用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。これらのうち、溶液粘度がより低く、また耐熱性がより優れることから、1,4−シクロヘキサンジメタノール及び/又は水素添加ビスフェノールAが好ましく、更には位相差がより優れることから、1,4−シクロヘキサンジメタノールが好ましい。
活性水素基含有化合物(A)には、さらにトリオール(A4)が含まれてもよい。トリオール(A4)としては、例えば、トリメチロールプロパン、グリセリンなどが挙げられる。トリオールを用いることによりウレタン樹脂の分子量の増大に寄与し、位相差がより優れる。トリオールとしてはトリメチロールプロパンが好ましい。
活性水素基含有化合物(A)における上記各成分の配合割合は、特に限定されるものではないが、次のように設定されることが好ましい。
活性水素基含有化合物(A)中における脂環式構造含有ポリカーボネートジオール(A1)の含有率は、例えば、5〜99質量%でもよく、10〜95質量%でもよく、25〜50質量%でもよい。
活性水素基含有化合物(A)中における上記(A1)及び(A2)の合計の含有率(但し、上記(A3)を含有する場合は(A1)、(A2)及び(A3)の合計の含有率)は、例えば、80〜100質量%が好ましく、90〜100質量%がより好ましく、95〜100質量%でもよい。
脂環式構造含有ポリカーボネートジオール(A1)100質量部に対して、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)(A2)は0.5〜50質量部が好ましく、0.5〜25質量部がより好ましく、1〜15質量部がより好ましく、1〜7質量部がさらに好ましい。このような範囲内に設定することにより、溶液粘度が低く、位相差と耐熱性がより優れる。
脂環式構造含有ポリカーボネートジオール(A1)100質量部に対して、脂環式ジオール(A3)は1〜1000質量部が好ましく、3〜500質量部がより好ましく、3〜250質量部が更に好ましく、5〜150質量部でもよい。このような範囲内に設定することにより、溶液粘度が低く、位相差と耐熱性がより優れる。
脂環式構造含有ポリカーボネートジオール(A1)100質量部に対して、トリオール(A4)は0.1〜13質量部が好ましく、0.1〜10質量部が好ましく、0.3〜5質量部がより好ましく、0.5〜3質量部でもよい。このような範囲内に設定することにより、溶液粘度が低く、位相差と耐熱性がより優れる。
4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)(A2)100質量部に対して、脂環式ジオール(A3)は30〜5000質量部が好ましく、100〜3000質量部がより好ましく、120〜2000質量部がさらに好ましい。このような範囲内に設定することにより、溶液粘度が低く、位相差と耐熱性がより優れる。
4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)(A2)100質量部に対して、トリオール(A4)は3〜50質量部が好ましく、5〜30質量部でもよく、10〜20質量部でもよい。このような範囲内に設定することにより、溶液粘度が低く、位相差と耐熱性がより優れる。
脂環式ジオール(A3)100質量部に対して、トリオール(A4)は1〜30質量部が好ましく、1.5〜20質量部がより好ましく、2〜15質量部がさらに好ましい。このような範囲内に設定することにより、溶液粘度が低く、位相差と耐熱性がより優れる。
活性水素基含有化合物(A)の平均水酸基価は、特に限定されないが、50〜1000mgKOH/gであることが好ましく、より好ましくは100〜800mgKOH/gである。また、活性水素基含有化合物(A)の全アミン価は1〜100mgKOH/gであることが好ましく、より好ましくは5〜50mgKOH/gである。本明細書において、全アミン価は、JIS K1557−7に準じて測定される。
活性水素基含有化合物(A)には、本実施形態の効果を損なわない範囲で、上記(A1)〜(A4)以外の、他の活性水素基含有化合物が含まれてもよい。他の活性水素基含有化合物としては、例えば、脂環式構造含有ポリカーボネートジオール以外のポリカーボネートジオール、ポリエステルジオール、ポリエーテルジオール、アクリルジオールなどが挙げられる。また、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,3−プロピレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール等の鎖伸長剤として作用する脂肪族ジオールが挙げられる。更には、上記(A2)以外の脂環式ポリアミン、脂肪族ポリアミンなどの各種ポリアミンなどが挙げられる。
イソシアネート基含有化合物(B)は、脂環式ポリイソシアネート(B1)を含む。脂環式ポリイソシアネート(B1)としては、例えば、イソホロンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、1,4−ビスイソシアナトメチルシクロヘキサン、2,4−および/または2,6−メチルシクロヘキサンジイソシアネート、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート、ビス(2−イソシアナートエチル)−4−シクロヘキシレン−1,2−ジカルボキシレートおよび2,5−および/または2,6−ノルボルナンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート、ビシクロヘプタントリイソシアネート等が挙げられる。これらはいずれか1種用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。これらのなかでも、位相差がより優れることから、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートが特に好ましい。
イソシアネート基含有化合物(B)には、本実施形態の効果を損なわない範囲で、上記(B1)以外の、他のイソシアネート基含有化合物が含まれてもよい。他のイソシアネート基含有化合物としては、フェニレンジイソシアネートやトリレンジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネートや、ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネート等のその他のポリイソシアネートが挙げられる。
イソシアネート基含有化合物(B)中における脂環式ポリイソシアネート(B1)の含有率は、例えば、80〜100質量%が好ましく、90〜100質量%がより好ましく、95〜100質量%でもよい。
本実施形態に係るポリウレタン樹脂は、活性水素基含有化合物(A)とイソシアネート基含有化合物(B)とを反応させることにより得られるものであり、活性水素基含有化合物(A)の活性水素基である水酸基およびアミノ基とイソシアネート基含有化合物(B)のイソシアネート基とを反応させることによって生成される。
ポリウレタン樹脂の製造方法は、特に限定されず、公知の方法により製造することができる。その際、活性水素基含有化合物(A)の各成分とイソシアネート基含有化合物(B)の各成分を全て同時に反応させる必要はなく、例えば、ポリオール成分である上記(A1)、(A3)及び(A4)をイソシアネート基含有化合物(B)と反応させた後、得られた生成物にポリアミンである上記(A2)を反応させてもよい。
活性水素基含有化合物(A)とイソシアネート基含有化合物(B)との割合は、特に限定されないが、活性水素基含有化合物(A)中の活性水素基に対する、イソシアネート基含有化合物(B)中のイソシアネート基(NCO)の当量比(NCO/活性水素基)が1.01〜1.7であることが好ましい。
ポリウレタン樹脂の分子量は特に限定されず、例えば、重量平均分子量が5000〜500000でもよく、10000〜300000でもよい。ここで、重量平均分子量の測定は、テトラヒドロフラン(THF)を溶媒とするGPC装置により行い、ポリスチレン換算値として求められる。具体的な測定条件は、下記のとおりである。
カラム:東ソー(株)のポリスチレンゲルカラム(TSK gel G4000HXL+TSK gel G3000HXL+TSK gel G2000HXL+TSK gel G1000HXL2本をこの順で直列に接続)
カラム温度:40℃
検出器:示差屈折率検出器(島津製作所RID−6A)
流速:1ml/分。
カラム:東ソー(株)のポリスチレンゲルカラム(TSK gel G4000HXL+TSK gel G3000HXL+TSK gel G2000HXL+TSK gel G1000HXL2本をこの順で直列に接続)
カラム温度:40℃
検出器:示差屈折率検出器(島津製作所RID−6A)
流速:1ml/分。
本実施形態に係るポリウレタン樹脂において、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)(A2)と脂環式ポリイソシアネート(B1)との割合は次のように設定されていることが好ましい。すなわち、(B1)に対する(A2)のモル比(A2)/(B1)が0.001〜0.15であることが好ましい。このモル比が小さいほど、ポリウレタン樹脂中に含まれるウレア結合が少なくなり、低沸点の有機溶媒を用いた場合の溶液粘度を低くすることができる。モル比(A2)/(B1)は、0.10以下であることが好ましく、より好ましくは0.07以下であり、更に好ましくは0.05以下である。また、モル比(A2)/(B1)は、0.01以上であることが好ましく、より好ましくは0.02以上である。
本実施形態に係るポリウレタン樹脂組成物は、上記ポリウレタン樹脂と溶媒を含有するものである。溶媒としては、有機溶媒を用いることが好ましく、より好ましくはポリウレタン樹脂を溶解させる有機溶媒であり、従って、好ましい一実施形態に係るポリウレタン樹脂組成物は、ポリウレタン樹脂を有機溶媒に溶解させたポリウレタン樹脂溶液である。
有機溶媒としては、例えば、メタノール、イソプロパノール、2−ブタノール、n−ブタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、セロソルブ、酢酸セロソルブ、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、トルエン、キシレン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン、塩化メチレン等が挙げられる。これらはいずれか1種用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。これらのなかでも、フィルム成形後の乾燥が容易であり、有機溶媒の残留を低減することができることから、塩化メチレンなどの低沸点(例えば、80℃以下)の有機溶媒を用いることが好ましい。
本実施形態に係るポリウレタン樹脂組成物における、ポリウレタン樹脂と溶媒との比率は、特に限定されず、例えば、ポリウレタン樹脂と溶媒との合計100質量部に対して、ポリウレタン樹脂の含有量が1〜30質量部でもよく、6〜25質量部でもよい。
本実施形態に係るポリウレタン樹脂組成物には、上記ポリウレタン樹脂及び溶媒の他に、必要に応じて添加剤を含有させてもよい。添加剤としては、例えば、充填材、顔料、染料、界面活性剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、重合禁止剤、接着性付与剤、可塑剤、酸化防止剤、レベリング剤、成膜助剤、安定剤、難燃剤、賦形剤、光硬化剤、熱硬化剤、硬化促進剤、位相差制御剤、位相差向上剤等が挙げられ、本実施形態の効果を損なわない範囲で使用することができる。
本実施形態に係る光学フィルムは、上記のポリウレタン樹脂組成物を用いて得られるものであり、詳細には、該ポリウレタン樹脂組成物をフィルム状に成形した後、延伸することにより得られる。例えば、ポリウレタン樹脂組成物を基材に塗布し乾燥することによりフィルムを成形し、次いで、該フィルムを延伸することにより、上記ポリウレタン樹脂からなる光学フィルムを製造することができる。
ポリウレタン樹脂組成物を塗布する基材としては、例えば、ガラス、ゴム、石英、セラミック、アルミニウムやニッケル等の金属、フッ素系樹脂やポリエチレンテレフタレート等の各種プラスチック等を挙げることができる。塗布方法としては、例えば、ブレードコーター、ナイフコーター、カーテンフローコーター、ダイコーター、ロールコーター等による塗布が挙げられる。乾燥方法としては、溶媒を実用上除去できればよく、常温下で自然乾燥でもよいし、加熱乾燥させてもよい。基材上のフィルムは、乾燥中又は乾燥後に基材から剥離すればよい。
フィルムを延伸する際には、例えば、フィルムを80〜250℃に加熱し、縦及び/又は横方向に一軸又は二軸延伸すればよい。延伸倍率としては、例えば1.5〜4倍とすることができる。
光学フィルムの膜厚は、特に限定されず、例えば1〜500μmでもよく、3〜300μmでもよく、5〜100μmでもよい。
本実施形態に係る光学フィルムは、例えば、位相差フィルム、視野角補償フィルム、偏光板保護フィルム、反射防止フィルム、防眩フィルム等として使用することができる。
以下、実施例及び比較例を挙げて、本実施形態についてさらに具体的に説明する。
ポリウレタン樹脂を製造するための原料の詳細を以下に示す。
[脂環式構造含有ポリカーボネートジオール(A1)]
(A1−1):合成例1により得られた脂環式構造含有ポリカーボネートジオール(CH−PC−1)
・合成例1:撹拌機、ディーン・スタークトラップ、温度計及び窒素吹き込み管を備えた4つ口フラスコに、ジメチルカーボネート89.1質量部、1,4−シクロヘキサンジメタノール210.9質量部を仕込み、反応触媒としてテトラブチルチタネート0.2質量部を加え、常圧、攪拌下、窒素気流中で生成するメタノールを除去しながら150℃で4時間反応し、さらに、減圧下150℃で4時間反応させることにより、脂環式構造含有ポリカーボネートジオール(A1−1)(平均水酸基価224mgKOH/g、ジオール成分:1,4−シクロヘキサンジメタノール)を得た。
(A1−2):脂環式構造含有ポリカーボネートジオール(CH−PC−2)、商品名「ETERNACOLL UC−100」、宇部興産(株)製、平均水酸基価112mgKOH/g、ジオール成分:1,4−シクロヘキサンジメタノール
(A1−1):合成例1により得られた脂環式構造含有ポリカーボネートジオール(CH−PC−1)
・合成例1:撹拌機、ディーン・スタークトラップ、温度計及び窒素吹き込み管を備えた4つ口フラスコに、ジメチルカーボネート89.1質量部、1,4−シクロヘキサンジメタノール210.9質量部を仕込み、反応触媒としてテトラブチルチタネート0.2質量部を加え、常圧、攪拌下、窒素気流中で生成するメタノールを除去しながら150℃で4時間反応し、さらに、減圧下150℃で4時間反応させることにより、脂環式構造含有ポリカーボネートジオール(A1−1)(平均水酸基価224mgKOH/g、ジオール成分:1,4−シクロヘキサンジメタノール)を得た。
(A1−2):脂環式構造含有ポリカーボネートジオール(CH−PC−2)、商品名「ETERNACOLL UC−100」、宇部興産(株)製、平均水酸基価112mgKOH/g、ジオール成分:1,4−シクロヘキサンジメタノール
(A2):4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)(H12MDA)
[分子量60〜250の脂環式ジオール(A3)]
(A3−1):1,4−シクロヘキサンジメタノール(1,4−CHDM)
(A3−2):2,2’−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン(水素添加ビスフェノ−ルA,HBPA)
(A3−1):1,4−シクロヘキサンジメタノール(1,4−CHDM)
(A3−2):2,2’−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン(水素添加ビスフェノ−ルA,HBPA)
[トリオール(A4)]
(A4−1):トリメチロールプロパン(TMP)
(A4−1):トリメチロールプロパン(TMP)
[その他の活性水素基含有化合物]
(a−1):脂肪族構造含有ポリカーボネートジオール(HD−PC)、商品名「ETERNACOLL UH−100」、宇部興産(株)製、平均水酸基価112mgKOH/g、ジオール成分:1,6−ヘキサンジオール
(a−2):イソホロンジアミン(IPDA)
(a−1):脂肪族構造含有ポリカーボネートジオール(HD−PC)、商品名「ETERNACOLL UH−100」、宇部興産(株)製、平均水酸基価112mgKOH/g、ジオール成分:1,6−ヘキサンジオール
(a−2):イソホロンジアミン(IPDA)
[脂環式ポリイソシアネート(B1)]
(B1−1):4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI)
(B1−2):1,4−ビスイソシアナトメチルシクロヘキサン(1,4−H6XDI)
(B1−1):4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI)
(B1−2):1,4−ビスイソシアナトメチルシクロヘキサン(1,4−H6XDI)
[実施例1]
撹拌機、還流冷却管、温度計および窒素吹き込み管を備えた4つ口フラスコに、ポリオール成分としての脂環式構造含有ポリカーボネートジオール(A1−1)64.0質量部、イソシアネート成分としての4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(B1−1)36.0質量部、及び、N,N−ジメチルホルムアミド400質量部を加え、80℃で6時間反応させることにより、イソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマーのN,N−ジメチルホルムアミド溶液(不揮発分に対する遊離のイソシアネート基含有量:1.6質量%)を得た。この溶液を60℃まで冷却し、ポリアミン成分としての4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)(A2)1.2質量部とN,N−ジメチルホルムアミド40質量部との混合物を加えて60℃で30分間反応させることにより、ポリウレタン樹脂のN,N−ジメチルホルムアミド溶液を得た。ここで、遊離のイソシアネート基含有量はJIS K7301に準じて測定した。
撹拌機、還流冷却管、温度計および窒素吹き込み管を備えた4つ口フラスコに、ポリオール成分としての脂環式構造含有ポリカーボネートジオール(A1−1)64.0質量部、イソシアネート成分としての4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(B1−1)36.0質量部、及び、N,N−ジメチルホルムアミド400質量部を加え、80℃で6時間反応させることにより、イソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマーのN,N−ジメチルホルムアミド溶液(不揮発分に対する遊離のイソシアネート基含有量:1.6質量%)を得た。この溶液を60℃まで冷却し、ポリアミン成分としての4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)(A2)1.2質量部とN,N−ジメチルホルムアミド40質量部との混合物を加えて60℃で30分間反応させることにより、ポリウレタン樹脂のN,N−ジメチルホルムアミド溶液を得た。ここで、遊離のイソシアネート基含有量はJIS K7301に準じて測定した。
得られた溶液を、20℃のメタノール1500質量部に徐々に投入し、析出物を得た。得られた析出物をメタノールで洗浄し、さらに100℃で3時間真空乾燥することにより、実施例1に係るポリウレタン樹脂を得た。
実施例1のポリウレタン樹脂において、モル比(A2)/(B1)は0.04であった。
また、実施例1のポリウレタン樹脂の重量平均分子量(Mw)は32000であった。なお、実施例1において、活性水素基含有化合物(A)の平均水酸基価は220mgKOH/g、活性水素基含有化合物(A)の全アミン価は9.8mgKOH/gであった。
[実施例2〜13、比較例1〜2]
下記表1に記載の原料及び配合量とした以外は実施例1と同様の操作を行い、ポリウレタン樹脂を得た。
下記表1に記載の原料及び配合量とした以外は実施例1と同様の操作を行い、ポリウレタン樹脂を得た。
得られたポリウレタン樹脂を用いて、粘度、屈曲性、位相差および耐熱性を評価した。結果を表1に示す。各評価方法は以下の通りである。
(粘度)
得られたポリウレタン樹脂の塩化メチレン溶液を調整し、JIS Z8803に準じて、B型粘度計により20℃における粘度を測定した。粘度の測定は、濃度5質量%の塩化メチレン溶液から開始し、粘度が10000mPa・sを超えるまで1質量%ずつ濃度を高めて測定した。塩化メチレン溶液の粘度が10000mPa・sを超えた濃度を下記の基準により評価した。なお、未溶解のポリウレタン樹脂が生じた場合は測定を終了し、その濃度を下記基準で評価した。
A:21質量%以上
B:16質量%以上20質量%以下
C:11質量%以上15質量%以下
D:6質量%以上10質量%以下
E:5質量%以下
得られたポリウレタン樹脂の塩化メチレン溶液を調整し、JIS Z8803に準じて、B型粘度計により20℃における粘度を測定した。粘度の測定は、濃度5質量%の塩化メチレン溶液から開始し、粘度が10000mPa・sを超えるまで1質量%ずつ濃度を高めて測定した。塩化メチレン溶液の粘度が10000mPa・sを超えた濃度を下記の基準により評価した。なお、未溶解のポリウレタン樹脂が生じた場合は測定を終了し、その濃度を下記基準で評価した。
A:21質量%以上
B:16質量%以上20質量%以下
C:11質量%以上15質量%以下
D:6質量%以上10質量%以下
E:5質量%以下
(屈曲性)
ポリウレタン樹脂10gと塩化メチレン90gを混合し、ポリウレタン樹脂組成物を得た。得られたポリウレタン樹脂組成物を、ブレードコーターを用いて、ガラス板上に1mmの厚さで塗布し、23℃で20分間乾燥してガラス板からフィルムを剥離し、さらに100℃で30分間乾燥することにより、厚さ70μmのフィルムを得た。このフィルムを50mm×100mmに裁断し、JIS K5600−5−1(円筒形マンドレル法)に準じて、直径2mmのマンドレルをセットとした試験器にフィルムを固定し、180度に折り曲げて元に戻した時のフィルムの状態を評価した。
○:フィルムに割れおよび白化が見られない
×:フィルムに割れ、または白化が見られる
ポリウレタン樹脂10gと塩化メチレン90gを混合し、ポリウレタン樹脂組成物を得た。得られたポリウレタン樹脂組成物を、ブレードコーターを用いて、ガラス板上に1mmの厚さで塗布し、23℃で20分間乾燥してガラス板からフィルムを剥離し、さらに100℃で30分間乾燥することにより、厚さ70μmのフィルムを得た。このフィルムを50mm×100mmに裁断し、JIS K5600−5−1(円筒形マンドレル法)に準じて、直径2mmのマンドレルをセットとした試験器にフィルムを固定し、180度に折り曲げて元に戻した時のフィルムの状態を評価した。
○:フィルムに割れおよび白化が見られない
×:フィルムに割れ、または白化が見られる
(位相差)
屈曲性と同様の方法によりポリウレタン樹脂のフィルムを得た。得られたフィルムを50mm×60mmに裁断し、一軸延伸機を用いて120℃で2倍延伸を行うことにより、厚さ60μmの延伸フィルムを得た。得られた延伸フィルムの膜厚を50μmに換算したときの面内位相差(Ro)および面外位相差(Rth)を、自動複屈折率計(王子計測機器社製、商品名:KOBRA WR)を用いて、温度23℃、相対湿度40%の条件で測定した。
屈曲性と同様の方法によりポリウレタン樹脂のフィルムを得た。得られたフィルムを50mm×60mmに裁断し、一軸延伸機を用いて120℃で2倍延伸を行うことにより、厚さ60μmの延伸フィルムを得た。得られた延伸フィルムの膜厚を50μmに換算したときの面内位相差(Ro)および面外位相差(Rth)を、自動複屈折率計(王子計測機器社製、商品名:KOBRA WR)を用いて、温度23℃、相対湿度40%の条件で測定した。
(耐熱性)
位相差と同様の方法により、延伸フィルム(試験前)の面内位相差(Ro)および面外位相差(Rth)を測定した。この延伸フィルムを90℃で500時間静置した。試験後の延伸フィルムの面内位相差(Ro)および面外位相差(Rth)を測定し、試験前に対する保持率(%)を算出し、以下の基準で評価した。保持率が100%であれば、試験前後における位相差に変化がないことを示す。
A:保持率90%以上
B:保持率80%以上90%未満
C:保持率80%未満
位相差と同様の方法により、延伸フィルム(試験前)の面内位相差(Ro)および面外位相差(Rth)を測定した。この延伸フィルムを90℃で500時間静置した。試験後の延伸フィルムの面内位相差(Ro)および面外位相差(Rth)を測定し、試験前に対する保持率(%)を算出し、以下の基準で評価した。保持率が100%であれば、試験前後における位相差に変化がないことを示す。
A:保持率90%以上
B:保持率80%以上90%未満
C:保持率80%未満
表1に示されるように、ポリカーボネートジオールとして脂肪族構造を持つもの(a−1)を用いた比較例1では、位相差が小さく光学特性に劣っており、また耐熱性にも劣っていた。比較例2では脂環式構造含有ポリカーボネートジオール(A1)を用いたことにより、光学特性は優れていたが、ポリアミンとして4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)(A2)を用いておらず、耐熱性と塩化メチレンに対する溶解性に劣っていた。
これに対し、脂環式構造含有ポリカーボネートジオール(A1)と4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)(A2)を組み合わせた実施例1〜13であると、比較例1に対して光学特性と耐熱性に優れており、また、比較例2に対して耐熱性と塩化メチレンに対する溶解性に優れていた。実施例9,12,13及び比較例2の対比より、(A2)/(B1)のモル比が小さいほど、塩化メチレンに対する溶解性に優れることが分かる。また、実施例2と実施例4との対比により、脂環式ポリイソシアネート(B1)としては、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(B1−1)を用いることが光学特性の点で有利であることが分かる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその省略、置き換え、変更などは、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
Claims (7)
- 活性水素基含有化合物(A)とイソシアネート基含有化合物(B)との反応物であるポリウレタン樹脂であって、
前記活性水素基含有化合物(A)が、脂環式構造含有ポリカーボネートジオール(A1)および4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)(A2)を含み、
前記イソシアネート基含有化合物(B)が脂環式ポリイソシアネート(B1)を含む、ポリウレタン樹脂。 - 前記脂環式ポリイソシアネート(B1)に対する4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)(A2)のモル比(A2)/(B1)が0.001〜0.15である、請求項1に記載のポリウレタン樹脂。
- 前記脂環式ポリイソシアネート(B1)が、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートを含む、請求項1または2に記載のポリウレタン樹脂。
- 前記活性水素基含有化合物(A)が、さらに分子量が60〜250である脂環式ジオール(A3)を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリウレタン樹脂。
- 前記活性水素基含有化合物(A)が、さらにトリオール(A4)を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリウレタン樹脂。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリウレタン樹脂および溶媒を含有するポリウレタン樹脂組成物。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリウレタン樹脂からなる光学フィルム。
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---|---|---|---|---|
WO2022260101A1 (ja) * | 2021-06-09 | 2022-12-15 | 東ソー株式会社 | ウレタン樹脂形成性組成物、接着剤、硬化物、及び硬化物の製造方法 |
WO2023140229A1 (ja) * | 2022-01-18 | 2023-07-27 | 三井化学株式会社 | プレポリマー組成物、ポリウレタン樹脂、弾性成形品、および、プレポリマー組成物の製造方法 |
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WO2011033852A1 (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-24 | Dic株式会社 | アクリル変性ウレタンウレア樹脂組成物及びそれを用いて得られた成形品 |
JP2012194309A (ja) * | 2011-03-16 | 2012-10-11 | Dic Corp | プリズムシート及びその製造方法 |
JP2012219187A (ja) * | 2011-04-08 | 2012-11-12 | Dic Corp | ウレタンウレア樹脂組成物、光学フィルム、及び光学フィルムの製造方法 |
-
2018
- 2018-02-08 JP JP2018021237A patent/JP2019137756A/ja active Pending
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