JP5013029B2 - カチオン重合性樹脂組成物、それを用いて得られる光学用材料、積層体 - Google Patents
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Description
前記硬化性や透明性を具備するカチオン重合性樹脂組成物としては、多価フェノール類と多価ビニルエーテル類とをアセタール化反応させて得られる変性多価フェノール類をグリシジルエーテル化して得られる柔軟性カチオン重合性化合物、シクロアルカン骨格を有するエポキシ樹脂、オキセタン化合物、及び、カチオン重合開始剤を含有することを特徴とする光学部材用光硬化性樹脂組成物が開示されている(特許文献1参照。)。
しかしながら、単純にビニル重合体と、エポキシ化合物と、を組合せ使用した場合には、両者が相溶化せず、白濁してしまうとの問題があった。
そこで、本発明者等はエポキシ化合物との相溶化を向上するビニル重合体について研究を進めた。
その結果、アルキレンオキサイド基を1mol含有する(メタ)アクリル単量体を特定の質量割合使用したビニル単量体を重合して得られるビニル重合体と、エポキシ化合物と、を組合せ使用した場合に、硬化性、透明性及び柔軟性に優れる硬化物を与えるカチオン重合性樹脂組成物が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、ビニル単量体(a)を重合して得られるビニル重合体(A)と、エポキシ化合物(B)と、カチオン重合性開始剤(C)と、を含有するカチオン重合性樹脂組成物において、
前記ビニル重合体(A)が、アルキレンオキサイド基を1mol含有する(メタ)アクリル単量体(a1)を、前記ビニル単量体(a)の全量に対し、35〜100質量%使用し重合して得られるものであることを特徴とするカチオン重合性樹脂組成物を提供するものである。
前記ビニル重合体(A)が、アルキレンオキサイド基を1mol含有する(メタ)アクリル単量体(a1)を、前記ビニル単量体(a)の全量に対し、35〜100質量%使用し重合して得られるものであることにより、硬化性、透明性及び柔軟性に優れる硬化物が得られることから、光学用途に好適に使用することができる。なかでも、液晶モジュール用接着剤やその他の液晶モジュール用材料として好適に使用することができる。特に、液晶モジュールにおいて、ガラスやプラスチック等からなる保護基材と液晶パネルとの間に設置されるエアギャップと呼ばれる空隙に使用される材料として特に好適に使用することができる。
また、前記方法においては、反応熱による暴走反応を抑制できる観点から、ビニル単量体(a)を滴下混合することが好ましい。
等の脂環式化合物の脂環式構造を形成する炭素原子のうちの2個の炭素原子(通常は互に隣接する炭素原子)に共通の酸素原子1個が結合したエポキシ基を有する脂環式エポキシ化合物、等が挙げられ、これらは単独又は併用して使用することができる。
また、前記熱カチオン重合性開始剤としては、例えばベンジルスルホニウム塩、チオフェニウム塩、チオラニウム塩、ベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、ヒドラジニウム塩、カルボン酸エステル、スルホン酸エステル、アミンイミドなどを使用することができる。
前記熱カチオン重合性開始剤としては、「アデカオプトンCP77」、「アデカオプトンCP66」(以上、(株)ADEKA製)、「CI−2639」、「CI−2624」(以上、日本曹達(株)製)、「サンエイドSI−60L」、「サンエイドSI−80L」、「サンエイドSI−100L」(以上、三新化学工業(株)製)等の市販品を使用することもできる。
求められる機能等に応じた厚みであれば良い。
また、本発明では、特に断りのない限り、「部」は「質量部」、「%」は「質量%」である。
<ビニル重合体とエポキシ化合物の混合物(X−1)合成>
攪拌機、還流冷却器、温度計、滴下漏斗及び窒素ガス導入口を備えた反応容器に、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル18部を仕込み、窒素置換後、80℃でシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル20部に溶解させた1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノート5部と2−メトキシエチルアクリレート60部を5時間かけて滴下した後、更にシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル2部に溶解させた1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノート1部を滴下後、80℃で3時間30分反応して、重量平均分子量58453のビニル重合体とエポキシ化合物の混合物(X−1)を得た。
<ビニル重合体とエポキシ化合物の混合物(X−2)合成>
攪拌機、還流冷却器、温度計、滴下漏斗及び窒素ガス導入口を備えた反応容器に、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル13部を仕込み、窒素置換後、80℃でシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル15部に溶解させた1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノート5部と2−メトキシエチルアクリレート70部を5時間かけて滴下した後、更にシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル2部に溶解させた1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノート1部を滴下後、88℃で5時間反応して、重量平均分子量44858のビニル重合体とエポキシ化合物の混合物(X−2)を得た。
<ビニル重合体とエポキシ化合物の混合物(X−3)合成>
攪拌機、還流冷却器、温度計、滴下漏斗及び窒素ガス導入口を備えた反応容器に、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル13部を仕込み、窒素置換後、80℃でシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル15部に溶解させた1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノート5部と2−メトキシエチルアクリレート56部とn−ブチルアクリレート14部を5時間かけて滴下した後、更にシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル2部に溶解させた1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノート1部を滴下後、88℃で5時間反応して、重量平均分子量23414のビニル重合体とエポキシ化合物の混合物(X−3)を得た。
<ビニル重合体とエポキシ化合物の混合物(X−4)合成>
攪拌機、還流冷却器、温度計、滴下漏斗及び窒素ガス導入口を備えた反応容器に、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル13部を仕込み、窒素置換後、80℃でシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル15部に溶解させた1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノート5部と2−メトキシエチルアクリレート42部とn−ブチルアクリレート28部を5時間かけて滴下した後、更にシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル2部に溶解させた1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノート1部を滴下後、88℃で5時間反応して、重量平均分子量16382のビニル重合体とエポキシ化合物の混合物(X−4)を得た。
<ビニル重合体とエポキシ化合物の混合物(X−5)合成>
攪拌機、還流冷却器、温度計、滴下漏斗及び窒素ガス導入口を備えた反応容器に、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル13部を仕込み、窒素置換後、80℃でシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル15部に溶解させた1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノート5部と2−メトキシエチルアクリレート35部とn−ブチルアクリレート35部を5時間かけて滴下した後、更にシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル2部に溶解させた1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノート1部を滴下後、88℃で5時間反応して、重量平均分子量25114のビニル重合体とエポキシ化合物の混合物(X−5)を得た。
<ビニル重合体とエポキシ化合物の混合物(X−6)合成>
攪拌機、還流冷却器、温度計、滴下漏斗及び窒素ガス導入口を備えた反応容器に、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル13部を仕込み、窒素置換後、80℃でシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル15部に溶解させた1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノート5部と2−メトキシエチルアクリレート29.4部とn−ブチルアクリレート40.6部を5時間かけて滴下した後、更にシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル2部に溶解させた1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノート1部を滴下後、88℃で5時間反応して、重量平均分子量14066のビニル重合体とエポキシ化合物の混合物(X−6)を得た。
<ビニル重合体とエポキシ化合物の混合物(X−7)合成>
攪拌機、還流冷却器、温度計、滴下漏斗及び窒素ガス導入口を備えた反応容器に、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル13部を仕込み、窒素置換後、80℃でシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル15部に溶解させた1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノート5部と2−メトキシエチルアクリレート28部とn−ブチルアクリレート42部を5時間かけて滴下した後、更にシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル2部に溶解させた1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノート1部を滴下後、88℃で5時間反応して、重量平均分子量14485のビニル重合体とエポキシ化合物の混合物(X−7)を得た。
<ビニル重合体とエポキシ化合物の混合物(X−8)合成>
攪拌機、還流冷却器、温度計、滴下漏斗及び窒素ガス導入口を備えた反応容器に、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13部を仕込み、窒素置換後、80℃で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15部に溶解させた1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノート5部と2−メトキシエチルアクリレート70部を5時間かけて滴下した後、更に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2部に溶解させた1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノート1部を滴下後、88℃で5時間反応して、重量平均分子量54134のビニル重合体とエポキシ化合物の混合物(X−8)を得た。
<ビニル重合体とエポキシ化合物の混合物(X−9)合成>
攪拌機、還流冷却器、温度計、滴下漏斗及び窒素ガス導入口を備えた反応容器に、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル13部を仕込み、窒素置換後、80℃でシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル15部に溶解させた1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノート5部と2−メトキシエチルアクリレート24.5部とn−ブチルアクリレート45.5部を5時間かけて滴下した後、更にシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル2部に溶解させた1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノート1部を滴下後、88℃で5時間反応して、重量平均分子量19248のビニル重合体とエポキシ化合物の混合物(X−9)を得た。
<ビニル重合体とエポキシ化合物の混合物(X−10)合成>
攪拌機、還流冷却器、温度計、滴下漏斗及び窒素ガス導入口を備えた反応容器に、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル13部を仕込み、窒素置換後、80℃でシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル15部に溶解させた1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノート5部と2−メトキシエチルアクリレート21部とn−ブチルアクリレート49部を5時間かけて滴下した後、更にシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル2部に溶解させた1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノート1部を滴下後、88℃で5時間反応して、重量平均分子量16625のビニル重合体とエポキシ化合物の混合物(X−10)を得た。
<ビニル重合体とエポキシ化合物の混合物(X−11)合成>
攪拌機、還流冷却器、温度計、滴下漏斗及び窒素ガス導入口を備えた反応容器に、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル13部を仕込み、窒素置換後、80℃でシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル15部に溶解させた1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノート5部と2−メトキシエチルアクリレート7部とn−ブチルアクリレート63部を5時間かけて滴下した後、更にシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル2部に溶解させた1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノート1部を滴下後、88℃で5時間反応して、重量平均分子量13659のビニル重合体とエポキシ化合物の混合物(X−11)を得た。
<ビニル重合体とエポキシ化合物の混合物(X−12)合成>
攪拌機、還流冷却器、温度計、滴下漏斗及び窒素ガス導入口を備えた反応容器に、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル13部を仕込み、窒素置換後、80℃でシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル15部に溶解させた1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノート5部とn−ブチルアクリレート70部を5時間かけて滴下した後、更にシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル2部に溶解させた1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノート1部を滴下後、88℃で5時間反応して、重量平均分子量13050のビニル重合体とエポキシ化合物の混合物(X−12)を得た。
ディスパーミキサー中で、合成例1で得られたビニル重合体とエポキシ化合物の混合物(X−1)100部と光カチオン重合性開始剤としてCPI−100P(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ホスフェートのプロピレンカーボネート50%溶液)0.6部を混合、攪拌することによって、粘度26000mPa・s(25℃)のカチオン重合性樹脂組成物を調整した。
使用するビニル重合体とエポキシ化合物の混合物の種類を表1〜3に示すように変更した以外は、実施例1と同様にカチオン重合性樹脂組成物を得た。
実施例及び比較例で使用したビニル重合体の重量平均分子量は、以下のように測定した。
(測定装置・条件)
東ソー(株)製 一体型GPC装置
装置:HLC−8220GPC
検出器:RI(示差屈折計)
カラム:TSK−gel G5000HxL(7.8×300mm)×1
G4000HxL(7.8×300mm)×1
G3000HxL(7.8×300mm)×1
G2000HxL(7.8×300mm)×1
移動相:THF
流速:1.0mL/min
設定温度:40℃
注入量:100μL(試料濃度:0.4%)
ポリスチレン(※)換算による重量平均分子量を測定。
※ポリスチレン:東ソー(株)製 TSK標準ポリスチレン
実施例及び比較例で得られたカチオン重合性樹脂組成物を、離型処理されたポリエチレンテレフタラートフィルム(離型PET)上に、アプリケーターを用いて約100μmの膜厚となるよう塗布した。
皮膜が硬化しているものを「○」、
皮膜が硬化していないものを「×」、
と評価した。
前記積層物から、カチオン重合性樹脂フィルムを剥がし、紫外−可視分光光度計V−570(日本分光(株)社製)、ヘイズメーターNDH5000(日本電色(株)社製)を使用し、カチオン重合性樹脂フィルムの全光線透過率とヘイズをJIS K 7105に準拠して測定した。なお、前記硬化性の評価が「×」であり、前記積層物から、カチオン重合性樹脂フィルムを剥がせなかったものは、カチオン重合性樹脂フィルムの透明性を評価できなかったため、「−」と評価した。
(全光線透過率)
380nm、500nm及び780nmにおける全光線透過率が90%以上のものを「○」、80%以上〜90%未満のものを「△」、80%未満のものを「×」と評価した。
(ヘイズ)
ヘイズ値が0.5未満のものを「○」、0.5以上1.0未満のものを「△」、1.0以上のものを「×」と評価した。
なお、前記全光線透過率、ヘイズの評価の評価が「△」のものは使用可能レベルの透明性を有するものであり、「○」のものは良好な透明性を有するものである。
また、前記ヘイズの評価が「△」、「×」のものは、カチオン重合性樹脂組成物の硬化性不良に起因、及び/又は、ビニル重合体とエポキシ化合物との相溶化不良に起因するものである。
ティー・エイ・インスツルメント社製アレス粘弾性測定装置を用いて、厚さ1mmに積層した前記カチオン重合性樹脂フィルムを、昇温速度2℃/min、周波数:1Hz、測定温度:−50〜200℃、で貯蔵弾性率(以下、E’)を測定した。25℃におけるE’が5.0×105未満であるものを「○」、5.0×105以上であるものを「×」と評価した。なお、前記硬化性の評価が「×」であり、前記積層物から、カチオン重合性樹脂フィルムを剥がせなかったものは、カチオン重合性樹脂フィルムの柔軟性を評価できなかったため、「−」と評価した。
「nBA」:n−アクリル酸ブチル
「2−MTA」:2−メトキシエチルアクリレート
(液晶ディスプレイの製造)
実施例1で得られたカチオン重合性樹脂組成物を、アプリケーターを用いて保護基材であるガラス板上の全面に厚さ約100μmで塗布した。
次いで、コンベアタイプの紫外線照射装置CSOT−40(GSユアサ(株)社製、高圧水銀)ランプ使用、強度120W/cm)を用いて、紫外線照射量が約1000mJ/cm2となるように、各塗布面へ紫外線を照射した。
Claims (8)
- ビニル単量体(a)を重合して得られるビニル重合体(A)と、エポキシ化合物(B)と、カチオン重合性開始剤(C)と、を含有するカチオン重合性樹脂組成物において、
前記ビニル重合体(A)が、アルキレンオキサイド基を1mol含有する(メタ)アクリル単量体(a1)を、前記ビニル単量体(a)の全量に対し、35〜100質量%使用し重合して得られるものであることを特徴とするカチオン重合性樹脂組成物。 - 前記ビニル重合体(A)と、前記エポキシ化合物(B)と、の質量割合が(A)/(B)=50/50〜80/20である、請求項1に記載のカチオン重合性樹脂組成物。
- 前記アルキレンオキサイド基を1mol含有する(メタ)アクリル単量体(a1)が、モノエチレンオキサイド基含有アクリル単量体である、請求項1又は2に記載のカチオン重合性樹脂組成物。
- 前記モノエチレンオキサイド基含有アクリル単量体が、2−メトキシエチルアクリレート及び2−エトキシエチルアクリレートからなる群より選ばれる1種以上である、請求項3に記載のカチオン重合性樹脂組成物。
- 前記エポキシ化合物(B)が、脂環式エポキシ基を有しないものである、請求項1〜4のいずれか1項に記載のカチオン重合性樹脂組成物。
- 前記脂環式エポキシ基を有しないエポキシ化合物が、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンジグリシジルエーテル及びトリメチロールプロパントリ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5に記載のカチオン重合性樹脂組成物。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載のカチオン重合性樹脂組成物を用いて得られる光学用材料。
- 液晶パネルの画像表示部表面の上に、請求項1〜6のいずれか1項に記載のカチオン重合性樹脂組成物を用いて形成された層(i)と、保護基材からなる保護層(ii)とが順次積層された積層体。
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