JP4947244B2 - カチオン重合性組成物、それを含む接着剤、ならびに、それらを用いて得られた硬化物及び偏光板 - Google Patents
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Description
このように、光学用途に使用される前記接着剤には、光や熱の影響によらず、広範な波長領域の光に対して優れた光透過性や優れた接着強度を長期間維持できることが求められているものの、前記した接着剤を用いて得られた偏光板では、熱や光の影響によって光透過性の低下や、接着強度の低下を引き起こす場合があった。
また、前記芳香族グリシジルエーテル(b1)の全量の代わりに脂肪族グリシジルエーテルを使用した場合、ある程度良好な光透過性を有する硬化物を形成可能な組成物が得られるものの、要求性能にあと一歩及ぶものではなく、また、接着強度の経時的な低下を引き起こす場合がある。
本発明で使用するオキセタン化合物(A)としては、2個以上のオキセタニル基を有する100〜800の分子量を有するオキセタン化合物(a1)を必須成分として含有するものを使用することが重要である。前記カチオン重合性組成物を接着剤やコーティング剤に使用する場合、または、前記カチオン重合性組成物を用いてフィルムやシートを製造する場合、前記カチオン重合性組成物の膜厚が薄膜(数μm厚)程度となるように塗工等する場合が多い。前記カチオン重合性組成物を前記程度の膜厚で均一に塗布するためには、前記カチオン重合性組成物は低粘度であることが重要である。そして、前記低粘度のカチオン重合性組成物を得るためには、前記した比較的低分子量のオキセタン化合物を使用することが必須となる。前記オキセタン化合物(a1)を使用せず、その代わりに、例えば分子量が1500程度のオキセタン化合物を使用して得られたカチオン重合性組成物では、その粘度が比較的高くなるため、薄膜化しにくく、該カチオン重合性組成物の硬化性の低下や、光透過性の低下、接着強度の低下等を引き起こす場合がある。
前記1個のオキセタニル基を有するオキセタン化合物(a2)としては、例えば3−ヒドロキシメチル−3−エチルオキセタン、3−エチル−3−(フェノキシメチル)オキセタン、3−エチル−3−(2−エチルヘキシロキシメチル)オキセタン及び3−エチル−3−(シクロヘキシロキシ)メチルオキセタンからなる群より選ばれる1種以上を使用することができる。
前記1個のオキセタニル基を有するオキセタン化合物を使用する場合には、前記オキセタン化合物(a1)の有するオキセタニル基と前記1個のオキセタニル基を有するオキセタン化合物(a2)の有するオキセタニル基との当量割合[(a1)の有するオキセタニル基/(a2)の有するオキセタニル基]が0.1〜35.0であることが好ましい。
前記その他のグリシジルエーテル(b2)は、前記芳香族グリシジルエーテル(b1)の使用量と同程度使用することが好ましい。具体的には、前記その他のグリシジルエーテルは、前記カチオン重合性組成物中のオキセタン化合物(A)及びグリシジルエーテル(B)の合計質量に対して、5〜50質量%含まれることが好ましく、10〜40質量%の範囲で含まれることが、良好な常態接着強度を長期間維持するうえでより好ましい。
本発明で使用するフッ素原子含有化合物(C)は、下記一般式(1)で示される構造からなるフッ化アルキル基を有するものである。前記フッ化アルキル基を構成する炭素原子数(即ち、一般式(1)中のn)は、1〜6の整数であることが重要である。例えば一般式(1)で示される構造を有さず、一般式(1)中のnが8である構造を有するフッ素原子含有化合物を使用した場合、広範な波長領域の一部または全部において光透過性の低下を引き起こす場合がある。
本発明で使用するカチオン重合開始剤(D)は、例えば紫外線等のエネルギー線の照射によりカチオン重合を開始することのできる酸を発生する光カチオン重合開始剤や、加熱等によって酸を発生する熱カチオン重合開始剤である。なかでも、偏光子と保護フィルムとを接着し偏光板を製造する場合や、その他の光学材料を製造する場合には、熱による基材の変形や変色等を防止する観点から、光カチオン重合開始剤を使用することが好ましい。
前記脂環式エポキシ化合物(F)は、貼り合わせ初期の接着強度を向上し、基材のズレを防止するうえで使用することが好ましい。
前記脂環式エポキシ化合物(F)としては、脂環式エポキシ基を複数個、好ましくは2〜4個有するものを使用することができる。
前記プラスチック基材としては、一般に、携帯電話、家電製品、自動車内外装材、OA機器等のプラスチック成型品に採用されている素材として、ポリエステル基材、ポリオレフィン基材、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS樹脂)基材、ポリアクリル基材、ポリウレタン基材、エポキシ樹脂基材、ポリ塩化ビニル系基材等が挙げられる。
攪拌及び温度計を備えたステンレス製オートクレーブに3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロ−1−オクタノール87.4g(0.24モル)、触媒として水酸化カリウム0.1g を加え、窒素で反応系内を置換した後、エチレンオキシド79.2g(1.8 モル) を130〜140℃ で1.5 時間かけて導入した。オートクレーブを室温に戻し、内容物をメチルイソブチルケトンに溶解させ、得られた有機層を100gの酢酸2%溶液で中和した。さらにイオン交換水50gで洗浄し、有機層を濃縮してフッ素原子含有化合物(C−1)126g(収率90%)を得た。ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定の結果、この生成物は平均分子量580であった。またプロトンNMRによる分析の結果、エチレンオキシド平均付加モル数5.0であった。
合成例1においてエチレンオキシド使用量を160g(3.6モル)に増やした他は同様に行った。その結果、平均分子量810 、エチレンオキシド平均付加モル数10のフッ素原子含有化合物(C−2)を96.5g(収率50%)得た。
合成例1においてエチレンオキシド79.2g(1.8モル)をプロピレンオキシド104.5g(1.8モル)に変えた他は同様に行った。その結果、平均分子量660 、プロピレンオキシド平均付加モル数5のフッ素原子含有化合物(C−3)を100g(収率64%)得た。
(合成例4)
合成例3においてプロピレンオキシド104.5g(1.8モル)を209g(3.6モル)に増やした他は同様に行った。その結果、平均分子量950、プロピレンオキシド平均付加モル数10のフッ素原子含有化合物(C−4)を125g(収率55%)得た。
合成例1において3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロ-1-オクタノール87.4g(0.24モル)を、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロ−1−ヘキサノ−ル63.4g(0.24モル)に変えた他は同様に行った。その結果、プロピレンオキシド平均付加モル数5のフッ素原子含有化合物(C−5)を102g(収率88%)得た。
合成例2において3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロ-1-オクタノール87.4g(0.24モル)を、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロ−1−ヘキサノ−ル63.4g(0.24モル)に変えた他は同様に行った。その結果、プロピレンオキシド平均付加モル数10のフッ素原子含有化合物(C−6)を87.9g(収率52%)得た。
撹拌装置、コンデンサ−、温度計を備えたガラスフラスコにトルエン150g、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチルアクリレート30g、分子量400のポリエチレングリコールモノアクリレ−ト化合物70gを仕込み、窒素ガス気流中、還流下で、重合開始剤としてターシャリーブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルヘキサノエート(日本油脂(株)製パーブチルオー)4.7gを添加した後、105℃にて6時間還流し、重合を完成させた。重合後70℃エバポレーターにて脱溶剤、次いで熱風乾燥機にて乾燥させることにより固形分濃度98%以上のフッ素原子含有化合物(C−7)を得た。
合成例7において、分子量約400のポリエチレングリコールモノアクリレ−ト化合物70gの代わりに分子量約400のポリプロピレングリコールモノアクリレートを用いた他は合成例7と同様に行い、フッ素原子含有化合物(C−8)を得た。
合成例7において、分子量約400のポリエチレングリコールモノアクリレ−ト化合物70gの代わりに分子量約2,000のエチレンオキシドプロピレンオキシド共重合体のモノアクリレートエステル70gを用いた他は合成例7と同様に行い、フッ素原子含有化合物(C−9)を得た。
合成例7において、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチルアクリレート30gの代わりに、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシルアクリレート30gを用いた他は合成例7と同様に行い、フッ素原子含有化合物(C−10)を得た。
合成例1において、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロ-1-オクタノール87.4gの代わりに、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10−ヘプタデカフルオロ−1−デカノ−ル111g、エチレンオキシド使用量を160g(3.6モル)に増やした他は同様に行った。その結果、平均分子量1010 、エチレンオキシド平均付加モル数10のフッ素原子含有化合物(C’−11)を108g(収率50%)得た。
JISK1200−3−2:00に準じて求めた塩素含有量が3.5%であるビスフェノールF型ジグリシジルエーテルの異性体混合物を、1.3kPa及び185℃の条件で蒸留し、次いで、0.02MPa及び70℃の条件で精留を行うことで、塩素含有量が600ppmの芳香族グリシジルエーテル(B−1)を得た。
JISK1200−3−2に準じて求めた塩素含有量が6.5%であるシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテルを、1.3kPa及び185℃の条件で蒸留し、次いで、0.02MPa及び70℃の条件で精留を逐次行うことで、塩素含有量が500ppmの脂肪族グリシジルエーテル(B’−2)を得た。
密閉型プラネタリーミキサー中で、前記芳香族グリシジルエーテル(B−1)20.0質量部及び前記脂肪族グリシジルエーテル(B’−2)20.0質量部、アロンオキセタンOXT−221(東亜合成(株)製のビス[1−エチル(3−オキセタニル)]メチルエーテル)58.0質量部、セロキサイド2021P(ダイセル化学工業(株)製の3,4−エポキシシクロヘキセニルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート)1.0質量部、PEG#400(日油(株)製のポリオキシエチレングリコール)0.13質量部、KBM−403(信越化学工業株式会社製の3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン)0.5質量部、前記フッ素原子含有化合物(C−1)0.01質量部、ならびに、CPI−100P(サンアプロ(株)製のジフェニル−4−(フェニルチオ)フェニルスルホニウムヘキサフルオロフホスフェートのプロピレンカーボネート50質量%溶液)8.0質量部を混合、攪拌することによって、カチオン重合性組成物からなるカチオン重合性接着剤(1)を調製した。
以下の表1〜表5にそれぞれ記載の配合組成に変更すること以外は、前記実施例1と同様の製造方法によって、それぞれのカチオン重合性接着剤(2)〜(22)及び比較用カチオン重合性接着剤(1)〜(5)を得た。
クラレポバールPVA−117H((株)クラレ製のポリビニルアルコール、重合度1700、完全ケン化物、粉末状)を水中に溶解して得られたポリビニルアルコール水溶液(不揮発分8質量%)を、バーコーターを用いて離型フィルム上に塗布し、次いで、80℃の環境下で5分間乾燥した後、前記離型フィルムを除去することによって、厚さ75μmのポリビニルアルコールフィルムを作製した。
次いで、得られたポリビニルアルコールフィルムを延伸機に固定し、40℃の温水中で前記フィルムを一軸方向に3倍の大きさになるまで延伸した。
上記で得られた延伸フィルムの表面に付着した水を除去した後、前記延伸フィルムを、ヨウ素を0.02質量部、ヨウ化カリウムを2質量部及び水を100質量部含有する30℃に調整した水溶液中に浸漬した。
次いで、前記延伸フィルムを、ヨウ化カリウム12質量部、ホウ酸5質量部及び水100質量部を含有する56.5℃に調整した水溶液中に浸漬した。
前記浸漬後の延伸フィルムを8℃に調整した純水中で洗浄した後、65℃の環境下で乾燥することによって、ポリビニルアルコールからなる延伸フィルムの表面にヨウ素が吸着、配向した偏光子(偏光フィルム)を得た。
コロナ処理をした2枚のトリアセチルセルロースフィルム(厚み80μm、縦297mm、横210mm)の片表面に、アプリケーターを用いて実施例及び比較例で得たカチオン重合性接着剤を約2μmの厚みになるようそれぞれ塗布し、該塗布面にコンベアタイプの紫外線照射装置CSOT−40(日本電池(株)製の高圧水銀ランプ、強度120W/cm)を用い、30〜100mJ/cm2の紫外線を照射した。
カチオン重合性接着剤の影響による偏光子の退色及び変色の程度は、前記方法で作製した偏光板を温度65℃及び湿度90%の条件下に1500時間放置する前と放置後との、偏光板の透過率の変化率に基づいて評価した。
偏光板の透過率は、可視分光光度計(日本分光株式会社製のJASCO V−570、測定波長200〜900nm、走査速度400nm/min)を用い、400nm、600nm及び800nmの各波長の光の透過率をそれぞれ測定した。
前記放置後の偏光板の透過率(%)が、前記放置前の偏光板の透過率(%)に対して±5%以上変化したものを「×」と評価し、前記放置後の偏光板の透過率の変化が±3%〜±5%未満であるものを「△」と評価し、±3%未満であるものを「○」と評価した。
実施例及び比較例で得たカチオン重合性接着剤を用いて得られた各偏光板を、85℃に設定した乾燥機中に1500時間放置した後、引張試験機((株)今田製作所製、引張速度=50mm/分 T型剥離)を用いて、各偏光板を構成するトリアセチルセルロースと偏光子との界面の剥離強度を測定した。前記剥離強度が10N/25mm以上またはトリアセチルセルロースフィルムの破断(MB)を引き起こしたものを「良好」、10N/25mm未満のものを「不良」と判断した。
実施例及び比較例で得た偏光板を−20℃の環境下に1時間放置した後、直ちに70℃の環境下に1時間放置することを1サイクルとして、これを100サイクル繰り返し行う試験を行った。前記試験終了後の接着剤層のひび割れの有無を目視により評価した。
不良:ひび割れが1箇所以上発生した。
「PEG#400」;日油(株)製、数平均分子量400のポリオキシエチレングリコール
「PEG#1000」;日油(株)製、数平均分子量1000のポリオキシエチレングリコール
「Ymer N−120」;パーストープ社製、数平均分子量1000のポリオキシエチレングリコール
「ED−36」;三井化学(株)製、数平均分子量3000、ポリオキシエチレングリコールとポリオキシプロピレングリコールの共重合体
「OXT−221」;アロンオキセタンOXT−221、東亜合成(株)製、ビス[1−エチル(3−オキセタニル)]メチルエーテル
「OXT−101」;アロンオキセタンOXT−101、東亜合成(株)製、3−ヒドロキシメチル−3−エチルオキセタン
「B−1」;調製例1で得た塩素含有量が600ppmの芳香族グリシジルエーテル
「B’−2」調製例2で得た塩素含有量が500ppmの脂肪族グリシジルエーテル
「CEL2021P」;セロキサイド2021P、ダイセル化学工業(株)製、3,4−エポキシシクロヘキセニルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート
「KBM−403」;信越化学工業(株)製、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン
「CPI−100P」;サンアプロ(株)製、ジフェニル−4−(フェニルチオ)フェニルスルホニウムヘキサフルオロフホスフェートのプロピレンカーボネート50質量%溶液
「C−1」;合成例1で得たフッ素原子含有化合物
「C−2」;合成例2で得たフッ素原子含有化合物
「C−3」;合成例3で得たフッ素原子含有化合物
「C−4」;合成例4で得たフッ素原子含有化合物
「C−5」;合成例5で得たフッ素原子含有化合物
「C−6」;合成例6で得たフッ素原子含有化合物
「C−7」;合成例7で得たフッ素原子含有化合物
「C−8」;合成例8で得たフッ素原子含有化合物
「C−9」;合成例9で得たフッ素原子含有化合物
「C−10」;合成例10で得たフッ素原子含有化合物
「C’−11」;比較合成例11で得たフッ素原子含有化合物
Claims (15)
- ビス[1−エチル(3−オキセタニル)]メチルエーテル(a1)を含むオキセタン化合物(A)と、芳香族グリシジルエーテル(b1)を含むグリシジルエーテル(B)と、下記一般式(1)で示される官能基を有するフッ素原子含有化合物(C)と、カチオン重合開始剤(D)とを含有し、前記フッ素原子含有化合物(C)が、前記一般式(1)で示される構造を有する(メタ)アクリル重合体及び前記一般式(1)で示される構造を有するアルコールの水酸基にアルキレンオキサイドが付加重合して得られる化合物からなる群より選ばれる1種以上であり、前記フッ素原子含有化合物(C)が、前記オキセタン化合物(A)及びグリシジルエーテル(B)の合計質量に対して0.001〜0.1質量%含まれることを特徴とするカチオン重合性組成物。
(前記一般式(1)中のnは1〜6の整数を表す。) - 前記芳香族グリシジルエーテル(b1)がビスフェノールAジグリシジルエーテル及びビスフェノールFジグリシジルエーテルからなる群より選ばれる1種以上である、請求項1に記載のカチオン重合性組成物。
- 前記フッ素原子含有化合物(C)が、前記一般式(1)中のnが4または6の官能基を有するものである、請求項1に記載のカチオン重合性組成物。
- 前記オキセタン化合物(a1)が、前記オキセタン化合物(A)及びグリシジルエーテル(B)の合計質量に対して20〜70質量%含まれる、請求項1に記載のカチオン重合性組成物。
- 更に、ポリオキシエチレン構造及びポリオキシプロピレン構造からなる群より選ばれる1種以上を有する数平均分子量300〜5000のポリエーテルポリオール(E)を含有する、請求項1に記載のカチオン重合性組成物。
- 前記ポリエーテルポリオール(E)が、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共重合体、及び、ポリオキシエチレングリコールからなる群より選ばれる1種以上である、請求項5に記載のカチオン重合性組成物。
- 前記ポリエーテルポリオール(E)が、前記オキセタン化合物(A)及びグリシジルエーテル(B)の合計質量に対して0.05〜3質量%含まれる、請求項5に記載のカチオン重合性組成物。
- 更に脂環式エポキシ化合物(F)を含有する、請求項1に記載のカチオン重合性組成物。
- 更にエポキシ基含有シラン化合物(G)を含有する、請求項1に記載のカチオン重合性組成物。
- 前記エポキシ基含有シラン化合物(G)が、前記カチオン重合性組成物の全量に対して0.1〜1.5質量%含まれる、請求項9に記載のカチオン重合性組成物。
- 前記エポキシ基含有シラン化合物(G)が3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン及び2−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランからなる群より選ばれる1種以上である、請求項9記載のカチオン重合性組成物。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載のカチオン重合性組成物を硬化させて得られる硬化物。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載のカチオン重合性組成物からなる接着剤。
- 偏光板を構成する偏光子と保護フィルムとの接着に使用する請求項13に記載の接着剤。
- 保護フィルムと偏光子とがカチオン重合性接着剤を介して接着されてなる偏光板であって、前記カチオン重合性接着剤が請求項14に記載のカチオン重合性接着剤であることを特徴とする偏光板。
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