JP5017227B2 - ノルボルネン系付加重合体、それを用いた光学材料 - Google Patents
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Description
セルロースアシレートフィルムを製膜する方法は、冷却流延製膜法が一般的となっている(特許文献1)。この方法はセルロースアシレートの高濃度溶液を流延し、ほとんど乾燥せずに直ちに冷却することによってフィルムに自己支持性をもたせ、ダイから剥離して乾燥する方法である。この方法では、乾燥の初期から両面乾燥を行うため、フィルムの乾燥が極めてはやい。従って毎分百数十mという高速製膜ができる。すなわちフィルムの生産性にすぐれている。
一方、ノルボルネン系重合体、特に炭化水素のみからなる環状オレフィン系重合体を製膜する代表的方法として、溶融製膜法があげられる(特許文献2)。この手法は、製膜速度が毎分十数m程度と低く、上記の高速製膜に比べ生産性がきわめて劣る。極性基を含有する環状オレフィン系重合体において、溶液製膜する手法も見られるが、上記のような高速製膜可能な製膜方法に関する記述はみられない(特許文献3、4)。
本発明の目的は、冷却流延製膜法に適用可能な環状オレフィン系重合体、特にノルボルネン系付加重合体、それを用いた光学材料、偏光板および画像表示装置を提供することである。
下記一般式(1A)で表される繰り返し単位と下記一般式(1B)で表される繰り返し単位とを、重合体中、50〜100モル%の割合で含むノルボルネン系付加重合体であって、一般式(1A)で表される繰り返し単位の総モル数xと一般式(1B)で表される繰り返し単位の総モル数yの比率が、0.03≦y/(x+y)≦0.50であり、質量平均分子量が100,000〜700,000であるノルボルネン系付加重合体。
(一般式(1A)中、R 1 は水素原子または炭素数1〜6のアルキル基を表す。L 1 は単結合、または2価の連結基を表す。mは0または1、nは1〜3の整数、rは1〜3の整数を表す。なお、rが2以上の場合は、複数あるR 1 は同一でも異なっていてもよい。AはCOOR 5 またはOCOR 5 を表し、R 5 は置換基を表す。なお、nが2以上の場合は、複数あるL 1 およびAは同一でも異なっていてもよい。)
(一般式(1B)中、R 3 は水素原子または炭素数1〜6のアルキル基を表す。R 2 およびR 4 は、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1〜12のアルキル基もしくはアリール基を表し、このうち少なくともひとつが水酸基を含有するアルキル基もしくはアリール基である。L 2 は単結合、または2価の連結基を表す。pは0または1、qは1〜3の整数を表す。sは1〜3の整数を表す。なお、sが2以上の場合は、複数あるR 3 は同一でも異なっていてもよい。qが2以上の場合は、複数あるR 2 およびR 4 は同一でも異なっていてもよい。)
<2>
前記一般式(1B)において、全てのR 3 が水素原子であり、pが0であり、かつqが1である<1>記載のノルボルネン系付加重合体。
<3>
前記一般式(1B)において、R 2 およびR 4 のうち少なくとも1つがヒドロキシエチル基である<1>または<2>記載のノルボルネン系付加重合体。
<4>
前記m、pが0であり、かつn、qが1である<1>〜<3>のいずれか1項に記載のノルボルネン系付加重合体。
<5>
全てのL 1 、およびL 2 が単結合であり、全てのR 1 、およびR 3 が水素原子であり、全てのAがCOOR 5 であり、かつ全てのR 5 が炭素数1〜4のアルキル基である<1>〜<4>のいずれか1項に記載のノルボルネン系付加重合体。
<6>
<1>〜<5>のいずれか1項に記載のノルボルネン系付加重合体を含む光学材料。
<7>
前記光学材料が、薄膜、フィルムまたはシート形状である<6>記載の光学材料。
<8>
ReとRthが下記の範囲である<7>記載の光学材料。
(1) 0≦Re≦100nm
(2) 0≦Rth≦400nm
(上記式中、ReおよびRthは、波長590nmにおける面内のレターデーション(Re)および厚さ方向のレターデーション(Rth)を表す。)
本発明は上記<1>〜<8>に関するものであるが、参考のためその他の事項についても記載した。
1. 少なくとも一つの下記一般式(1B)で表される繰り返し単位を含むノルボルネン系付加重合体。
2. 前記一般式(1B)において、全てのR3が水素原子であり、pが0であり、かつqが1である上記1記載のノルボルネン系付加重合体。
3. 前記一般式(1B)において、R2およびR4のうち少なくとも1つがヒドロキシエチル基である上記1または2記載のノルボルネン系付加重合体。
4. 前記一般式(1B)で表される繰り返し単位と、さらに少なくとも一つの下記一般式(1A)で表される繰り返し単位とを含む上記1〜3のいずれかに記載のノルボルネン系付加重合体。
5. 前記一般式(1A)で表される繰り返し単位の総モル数xと一般式(1B)で表される繰り返し単位の総モル数yの比率が、0.03≦y/(x+y)≦0.50である上記4記載のノルボルネン系付加重合体。
6. 前記m、pが0であり、かつn、qが1である上記4または5記載のノルボルネン系付加重合体。
7. 全てのL1、およびL2が単結合であり、全てのR1、およびR3が水素原子であり、全てのAがCOOR5であり、かつ全てのR5が炭素数1〜4のアルキル基である上記4〜6のいずれかに記載のノルボルネン系付加重合体。
8. 上記1〜7のいずれかに記載のノルボルネン系付加重合体を含む光学材料。
9. 前記光学材料が、薄膜、フィルムまたはシート形状である上記8記載の光学材料。
10. ReとRthが下記の範囲である上記9記載の光学材料。
(1) 0≦Re≦100nm
(2) 0≦Rth≦400nm
(上記式中、ReおよびRthは、波長590nmにおける面内のレターデーション(Re)および厚さ方向のレターデーション(Rth)を表す。)
該ノルボルネン系付加重合体中、一般式(1B)で表される繰り返し単位は複数種類存在してもよい。
前記一般式(1B)において、全てのR3が水素原子であり、pが0であり、かつqが1であることが好ましい。
該ノルボルネン系付加重合体中、一般式(1A)で表される繰り返し単位は複数種類存在してもよい。
また、全てのL1、およびL2が単結合であり、全てのR1、およびR3が水素原子であり、全てのAがCOOR5であり、かつ全てのR5が炭素数1〜4のアルキル基であるノルボルネン系付加重合体も好ましい。
[Pd(CH3CN)4][BF4]2、ジ−μ−クロロ−ビス−(6−メトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン−エンド−5σ,2π)−Pd(以下、「I」と略す)とメチルアルモキサン(MAO)、IとAgBF4、IとAgSbF6、[(η3−アリル)PdCl]2とAgSbF6、[(η3−アリル)PdCl]2とAgBF4、[(η3−クロチル)Pd(シクロオクタジエン)][PF6]、[(η3−クロチル)Ni(シクロオクタジエン)][B((CF3)2C6H4)4]、[NiBr(NPMe3)]4とMAO、Ni(オクトエート)2とMAO、Ni(オクトエート)2とB(C6F5)3とAlEt3、Ni(オクトエート)2と[ph3C][B(C6F5)4]とAli−Bu3、Co(ネオデカノエート)とMAO等の周期律表8族のNi、Pd.Co等のカチオン錯体またはカチオン錯体を形成する触媒を用いて、シクロヘキサン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン等の脂環式炭化水素溶媒、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素溶媒、トルエン、ベンゼン、キシレン等の芳香族炭化水素溶媒、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエチレン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、γ−ブチロラクトン、プロピレングリコールジメチルエーテル、ニトロメタン等の極性溶媒から選ばれた溶媒中で−20〜100℃の範囲で特定の環状オレフィン化合物を(共)重合することにより得ることができる。
また、マクロモレキュールス(Macromolecules)、1996年、29巻、2755ページ、マクロモレキュールス(Macromolecules)、2002年、35巻、8969ページ、国際公開第2004/7564号パンフレットに記載の方法も好適に用いられる。
本発明のノルボルネン系付加重合体の好ましいガラス転移温度は、走査型示差熱量計(DSC)の測定において100〜400℃、好ましくは、150〜380℃、さらに好ましくは200〜350℃であり、100℃未満であると、光学材料として使用するときに熱変形を生じ易くなる。また、400℃を超えると、熱による成形加工を行う場合、重合体が熱分解することがある。
本発明のノルボルネン系付加重合体の好ましい引張弾性率は、好ましくは1200MPa以上、さらに好ましくは1500MPa以上である。引張弾性率が低い場合はフィルムの自己支持性が不足し、偏光板などの光学材料としての取り扱いが難しくなることがある。
(冷却ゲル化能の判別)
本発明のノルボルネン系付加重合体は冷却ゲル化能を有する。冷却ゲル化能を有する重合体を判別するには、レオメーター等で粘弾性を測定することでできる。これは重合体のドープを冷却し、ある温度で急激な粘度の上昇がみられる温度を有することである。しかし、本発明の目的は、高速製膜可能な重合体を判別することであるから、実際に冷却流延製膜を検討して判定することが好ましい。小スケールで簡易的にテストすることもできる。実際に冷却された金属板で重合体のドープを少量スケールで流延製膜し、剥ぎ取り性を確認することができる。例えば、重合体をメチレンクロライド/メタノール/ブタノール/水などの混合溶媒に溶解させ、得られたドープを0℃〜−40℃で設定されたSUS板上でアプリケーターを用いて、流延製膜を行う。このフィルムの剥ぎ取りを行い、SUS板上に剥ぎ残りがなければ、高速製膜可能と判断できる。
本発明の光学材料は、本発明のノルボルネン系付加重合体を用いてなることを特徴とし、該光学材料は、薄膜、フィルムまたはシート形状であることが好ましい。以下、フィルムを例にとり説明する(以下、本発明のフィルムということがある)。
本発明のフィルムは、本発明のノルボルネン系付加重合体をフィルムに含有するものをいう。該重合体を用いて作製されたフィルムは、液晶表示素子の基板、導光板、偏光フィルム、位相差フィルム、液晶バックライト、液晶パネル、OHP用フィルム、透明導電性フィルム等をはじめとする光学用途のフィルムに適する。
本発明のフィルムは、本発明のノルボルネン系付加重合体を含有し、該重合体を原料として製膜することで作製することができる。製膜は、面状の優れたフィルムを得ることのできる溶液製膜方法を用いることが好ましい。本発明のフィルムを製造する方法及び設備は、従来セルローストリアセテートフィルム製造に供するのと同様の溶液流延製膜方法及び溶液流延製膜装置が用いられる。溶解機(釜)から調製されたドープを貯蔵釜で一旦貯蔵し、ドープに含まれている泡を脱泡して最終調製をする。
本発明の溶液流延製膜方法に用いられるドープを調製するための溶媒は、公知のいずれの溶媒をも用いることができる。特には、メチレンクロライド(ジクロロメタン)などのハロゲン化炭化水素類、酢酸メチルなどのエステル類、エーテル類、アルコール類(例えば、メタノール,エタノール,n−ブタノールなど)、ケトン類(例えば、アセトンなど)などが好ましく用いられるが、これらに限定されるものではない。また、これら溶媒を複数混合させた溶媒からドープを調製し、そのドープからフィルムを製膜することもできる。特に、本発明においてはメチレンクロライドを主溶媒とした混合溶媒、例えばメチレンクロライド/メタノール/ブタノール/水、を用いることが好ましい。
本発明のフィルムは、前記重合体以外の添加剤を含有していてもよく、かかる添加剤は、フィルムを作製する工程のいずれの段階で添加されてもよい。添加剤は、用途に応じて選択することができ、例えば、可塑剤、劣化防止剤、紫外線防止剤、レターデーション(光学異方性)調節剤、微粒子、剥離促進剤、赤外吸収剤、など)などが挙げられる。これらの添加剤は、固体でもよく油状物でもよい。添加する時期は溶液流延法によるフィルム作製の場合、ドープ調製工程中のいずれかの時期に添加してもよいし、ドープ調製工程の最後の調製工程に添加剤を添加し調製する工程を加えて行ってもよい。各素材の添加量は機能が発現する限りにおいて特に限定されない。また、フィルムが多層から形成される場合、各層の添加物の種類や添加量が異なってもよい。
前述した固形分(ポリマー及び添加剤)を前述したメチレンクロライド系溶媒に仕込んだ後に、公知のいずれかの溶解方法により溶解させドープを調製する。このドープは濾過により異物を除去することが一般的である。濾過には濾紙、濾布、不織布、金属メッシュ、焼結金属、多孔板などの公知の各種濾材を用いることが可能である。濾過することにより、ドープ中の異物,未溶解物を除去することができ、製品フィルム中の異物による欠陥を軽減することができる。
溶液流延製膜方法については多くの文献に記載がある。最近の溶液流延製膜法では、ドープを支持体上へ流延してから、支持体上の成形フィルムを剥離するまでに要する時間を短縮して、制膜工手の生産性を向上させることが課題になっている。例えば、特公平5−17844号公報には、高濃度ドープを冷却ドラム上に流延することにより、流延後、剥ぎ取りまでの時間を短縮することが提案されている。本発明における製膜では、このドラム製膜法を用いることが好ましい。以下にドラム製膜法を説明する。
前記溶液流延製膜法にて作製したフィルムを、さらに延伸処理する場合は、剥離のすぐ後の未だフィルム中に溶剤が十分に残留している状態で行うのが好ましい。延伸の目的は、(1)しわや変形のない平面性に優れたフィルムを得るため及び、(2)フィルムの面内レターデーションを大きくするために行う。(1)の目的で延伸を行うときは、比較的高い温度で延伸を行い、延伸倍率も1%からせいぜい10%までの低倍率の延伸を行う。2から5%の延伸が特に好ましい。(1)と(2)の両方の目的、あるいは(2)だけの目的で延伸する場合は、比較的低い温度で、延伸倍率も5から150%で延伸する。
本発明のフィルムの好ましい光学特性は、フィルムの用途により異なる。以下に、フィルムの厚みを80μmとして換算した、面内レターデーション(Re)及び厚さ方向レターデーション(Rth)の、各用途における好ましい範囲を示す。
Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHまたはWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)のフィルム法線方向に対して法線方向から片側50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて全部で6点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHまたはWRが算出する。
尚、遅相軸を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)、任意の傾斜した2方向からレターデーション値を測定し、その値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基に、以下の式(1)及び式(2)よりRthを算出することもできる。
上記のRe(θ)は法線方向から角度θ傾斜した方向におけるレターデーション値をあらわす。式(1)におけるnxは面内における遅相軸方向の屈折率を表し、nyは面内においてnxに直交する方向の屈折率を表し、nzはnx及びnyに直交する方向の屈折率を表す。
Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHまたはWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−50度から+50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて11点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHまたはWRが算出する。
本発明のフィルムを偏光板の保護フィルムとして用いる場合は、光弾性の値が0.5×10−13〜9.0×10−13[cm2/dyn]であり、透湿度の値(但し、フィルムの厚みを80μmとして換算した値)が180〜435[g/cm224h]であるのが好ましい。光弾性の値は、0.5×10−13〜7.0×10−13[cm2/dyn]であるのがより好ましく、0.5×10−13〜5.0×10−13[cm2/dyn]であるのがさらに好ましい。また、透湿度の値(但し、フィルムの厚みを80μmとして換算した値)は、180〜400[g/cm224h]であるのがより好ましく、180〜350[g/cm224h]であるのがさらに好ましい。本発明のフィルムが上記特性を有すると、偏光板の保護フィルムとして用いた場合に、湿度の影響による性能の低下を軽減することができる。
本発明の偏光板は、本発明のフィルムと偏光膜とを少なくとも有する。通常、偏光板は、偏光膜およびその両側に配置された二枚の保護フィルムを有する。両方または一方の保護フィルムとして、本発明のフィルムを用いることができる。他方の保護フィルムは、通常のセルロースアセテートフィルム等を用いてもよい。偏光膜には、ヨウ素系偏光膜、二色性染料を用いる染料系偏光膜やポリエン系偏光膜がある。ヨウ素系偏光膜および染料系偏光膜は、一般にポリビニルアルコール系フィルムを用いて製造する。本発明のフィルムを偏光板保護フィルムとして用いる場合、フィルムは後述の如き表面処理を行い、しかる後にフィルム処理面と偏光膜を接着剤を用いて貼り合わせる。使用される接着剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のポリビニルアルコール系接着剤や、ブチルアクリレート等のビニル系ラテックス、ゼラチン等が挙げられる。偏光板は偏光膜およびその両面を保護する保護フィルムで構成されており、さらに該偏光板の一方の面にプロテクトフィルムを、反対面にセパレートフィルムを貼合して構成される。プロテクトフィルムおよびセパレートフィルムは偏光板出荷時、製品検査時等において偏光板を保護する目的で用いられる。この場合、プロテクトフィルムは、偏光板の表面を保護する目的で貼合され、偏光板を液晶板へ貼合する面の反対面側に用いられる。また、セパレートフィルムは液晶板へ貼合する接着層をカバーする目的で用いられ、偏光板を液晶板へ貼合する面側に用いられる。本発明のフィルムの偏光膜への貼り合せ方は、偏光膜の透過軸とフィルムの遅相軸を一致させるように貼り合せることが好ましい。
本発明では、偏光膜と保護フィルムとの接着性を改良するため、フィルムの表面を表面処理することが好ましい。表面処理については、接着性を改善できる限りいかなる方法を利用してもよいが、好ましい表面処理としては、例えばグロー放電処理、紫外線照射処理、コロナ処理および火炎処理が挙げられる。ここでいうグロー放電処理とは、低圧ガス下でおこる、いわゆる低温プラズマのことである。本発明では大気圧下でのプラズマ処理も好ましい。その他、グロー放電処理の詳細については、米国特許第3462335号、米国特許第3761299号、米国特許第4072769号および英国特許第891469号明細書に記載されている。放電雰囲気ガス組成を放電開始後にポリエステル支持体自身が放電処理を受けることにより容器内に発生する気体種のみにした特表昭59−556430号公報に記載された方法も用いられる。また真空グロー放電処理する際に、フィルムの表面温度を80℃〜180℃にして放電処理を行う特公昭60−16614号公報に記載された方法も適用できる。
ポリビニルアルコールからなる偏光膜と、表面処理された本発明のフィルムとを貼合する際には、水溶性ポリマーを含有する接着剤を用いることが好ましい。前記接着剤に好ましく使用される水溶性ポリマーとしては、N−ビニルピロリドン、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、アクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、ビニルアルコール、メチルビニルエーテル、酢酸ビニル、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、ビニルイミダゾールなどエチレン性不飽和モノマーを構成要素として有する単独重合体もしくは重合体、またポリオキシエチレン、ボリオキシプロピレン、ポリ−2−メチルオキサゾリン、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースゼラチン、などが挙げられる。本発明では、この中でもPVAおよびゼラチンが好ましい。接着剤層厚みは、乾燥後に0.01〜5μmが好ましく、0.05〜3μmがより好ましい。
偏光板の、液晶セルと反対側に配置される保護フィルムには反射防止層などの機能性膜を設けることが好ましい。特に、本発明では保護フィルム上に少なくとも光散乱層と低屈折率層がこの順で積層した反射防止層または保護フィルム上に中屈折率層、高屈折率層、低屈折率層がこの順で積層した反射防止層が好適に用いられる。
光散乱層は、表面散乱および/または内部散乱による光拡散性と、フィルムの耐擦傷性を向上するためのハードコート性をフィルムに寄与する目的で形成される。従って、ハードコート性を付与するためのバインダー、光拡散性を付与するためのマット粒子、および必要に応じて高屈折率化、架橋収縮防止、高強度化のための無機フィラーを含んで形成される。光散乱層の膜厚は、ハードコート性を付与する観点並びにカールの発生および脆性の悪化抑制の観点から、1〜10μmが好ましく、1.2〜6μmがより好ましい。
さらに、ハードコート層、前方散乱層、プライマー層、帯電防止層、下塗り層や保護層等を設けてもよい。
ハードコート層は、反射防止層を設けた保護フィルムに物理強度を付与するために、透明支持体の表面に設ける。特に、透明支持体と前記高屈折率層の間に設けることが好ましい。ハードコート層は、光および/または熱の硬化性化合物の架橋反応、または、重合反応により形成されることが好ましい。硬化性官能基としては、光重合性官能基が好ましく、また加水分解性官能基含有の有機金属化合物は有機アルコキシシリル化合物が好ましい。
帯電防止層を設ける場合には体積抵抗率が10−8(Ωcm−3)以下の導電性を付与することが好ましい。吸湿性物質や水溶性無機塩、ある種の界面活性剤、カチオンポリマー、アニオンポリマー、コロイダルシリカ等の使用により10−8(Ωcm−3)の体積抵抗率の付与は可能であるが、温湿度依存性が大きく、低湿では十分な導電性を確保できない問題がある。そのため、導電性層素材としては金属酸化物が好ましい。
本発明のフィルム、該フィルムからなる位相差フィルム、該フィルムを用いた偏光板は、画像表示装置、とくに様々な表示モードの液晶セル、液晶表示装置に用いることができる。TN(Twisted Nematic)、IPS(In−Plane Switching)、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)、AFLC(Anti−ferroelectric Liquid Crystal)、OCB(Optically Compensatory Bend)、STN(Supper Twisted Nematic)、VA(Vertically Aligned)およびHAN(Hybrid Aligned Nematic)のような様々な表示モードが提案されている。このうち、OCBモードまたはVAモードに好ましく用いることができる。
なお、下記実施例7、実施例14、実施例21、及び実施例28は、「実施例」とあるのを「参考例」と読み替えるものとする。
(1)分子量:ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC、東ソー株式会社製、商品名:HLC−8020/カラム4本:東ソー株式会社製、商品名:TSKguardcolumn SuperHZ−H、TSKgel SuperHZM−H、TSKgel SuperHZ4000、TSKgel SuperHZ2000)を用い、テトラヒドロフラン(THF)溶媒を用い、標準ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)を求めた。なお、Mnは数平均分子量を表す。
(2)重合体分子構造:超伝導核磁気共鳴吸収装置(NMR、Bruker社製、商品名:AVANCE400)を用い、重メチレンクロライド中で1HNMRもしくは13CNMRを測定した。
(3)モノマー純度、エンド/エキソ比率:ガスクロマトグラフ装置(GC、島津製作所製、商品名:GC−2010、カラム管:DB17 30m 0.25φ)を用い、純度を求めた。
(4)Re,Rth:位相差測定装置(王子計測機器(株)製、商品名:KOBRA 21ADH)を用い、波長590nmで、前述の手法により測定した。
(合成例1:M−1の合成)
ジシクロペンタジエン(和光純薬社製)10940g、酢酸アリル(和光純薬社製)17720gとヒドロキノン(和光純薬社製)10gをオートクレーブに仕込み、空隙を窒素置換した。密閉系で内温180℃で9時間攪拌した(回転速度=300rpm)。残存物を精密蒸留(カラム長さ=120cm、カラム充填物=Propak、還流比=10/1、圧力=10mmHg、トップ温度=89℃)に付して、無色透明なM−1を得た。純度99.9%、エンド/エキソ比率83/17であった。
ジシクロペンタジエン(和光純薬社製)12480g、アクリル酸メチル(和光純薬社製)16240gとヒドロキノン(和光純薬社製)10gをオートクレーブに仕込み、空隙を窒素置換した。密閉系で内温210℃で4時間攪拌した(回転速度=300rpm)。残存物を精密蒸留(カラム長さ=120cm、カラム充填物=Propak、還流比=10/1、圧力=10mmHg、トップ温度=85℃)に付して、無色透明なM−2を得た。純度99.7%、エンド/エキソ比率45/55であった。
合成例2においてアクリル酸メチルをアクリル酸エチル(和光純薬社製)とする以外は、合成例2と同様に行い、無色透明なM−3を得た。純度99.5%、エンド/エキソ比率45/55であった。
特開2005−263714号公報の実施例1を参考に、M−2よりM−4を合成した。純度98.2%、エンド/エキソ比率は45/55であった。
ヨーロピアンポリマージャーナル2002年38巻2077ページを参考に、N−4−ヒドロキシフェニルーアクリルアミドを合成し、これをジャーナルオブオルガノメタリックケミストリー2003年680巻263ページを参考に、シクロペンタジエンと反応させた。エンド/エキソ比率74/26であった。
(合成例6:S−1の合成)
[Pd(C3H5)Cl]2(アルドリッチ社製)とトリシクロヘキシルホスフィン(ストレム社製)を用い、J.Am.Chem.Soc.,118,6225−6234(1996)を参考にS−1を合成した。
(実施例1:P−1(97/3)の合成)
精製トルエン200mLとモノマーM−2(198g)とモノマーM−4(7.3g)を反応容器に仕込んだ。次いでトルエン6mLに溶解した触媒S−1(87mg)とトリブチルアリルスズ(アルドリッチ社製)167μL、塩化メチレン3mLに溶解したジメチルアニリニウム・テトラキスペンタフルオロフェニルボレート(ストレム社製)316mgを反応容器に投入した。加熱を開始し100℃で18時間300rpmで攪拌した。なお、この間反応溶液の粘度の上昇とともに、トルエンを適宜追加した。得られた反応溶液を、過剰のメタノール中に投入し、重合物を沈殿させた。沈殿を採取し、メタノールで洗浄した。得られた重合体を110℃で6時間真空乾燥した。白色固体175gを得た。
得られたポリマーをテトラヒドロフランに溶解し、ゲルパーミエーションクロマトグラフにより(ポリスチレン換算)、質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)を測定した。その結果、Mn=98200、Mw=192200だった。
このサンプル0.3gをメチレンクロライド20mLに溶解させ、ベンゾイルクロライド(和光純薬社製)4mLとのピリジン3.8mL(和光純薬社製)を添加し、1時間反応させた。これをメタノール中に再沈殿し、吸引ろ過し、真空乾燥した。これを1HNMR測定したところ、もとのヒドロキシエチル基は全て消失し、ベンゾイル化されていた。メチルエステル基とベンゾイル基の積分比率を求めたところ、97/3であった。この重合体をP−1(97/3)として、下記のように表記する。
実施例1のモノマーをM−2(198g)およびM−4(35.3g)に変えた以外は、実施例1と同様に合成し、ポリマーを得た。分子量と共重合比は下記の通りであった。この重合体をP−1(87/13)とする。
実施例1のモノマーをM−2(103g)およびM−4(122.5g)に変えた以外は、実施例1と同様に合成し、ポリマーを得た。分子量と共重合比は下記の通りであった。この重合体をP−1(52/48)とする。
実施例1のモノマーをM−2(181g)およびM−5(48g)に変えた以外は、実施例1と同様に合成し、ポリマーを得た。分子量と共重合比は下記の通りであった。この重合体をP−2(85/15)とする。
実施例1のモノマーをM−3(191g)およびM−4(46g)に変えた以外は、実施例1と同様に合成し、ポリマーを得た。分子量と共重合比は下記の通りであった。この重合体をP−3(82/18)とする。
実施例1のモノマーをM−1(198g)およびM−4(38g)に変えた以外は、実施例1と同様に合成し、ポリマーを得た。分子量と共重合比は下記の通りであった。この重合体をP−4(85/15)とする。
実施例1のモノマーをノルボルネン(アルドリッチ社製)92gおよびM−4(240g)に変えた以外は、実施例1と同様に合成し、ポリマーを得た。分子量と共重合比は下記の通りであった。この重合体をP−9(51/49)とする。
実施例1〜7で得られた重合体をメチレンクロライド/メタノール/ブタノール/水(83/16/0.6/0.4質量比率)に溶解させ、固形分濃度22%とした。これを加圧ろ過した。得られたドープをA3大の−5℃、−10℃、−20℃で設定されたSUS板上でアプリケーター(クリアランス800μm)を用いて、流延製膜した。これを10秒間放置し、フィルムの剥ぎ取り性テストを行った。重合体の種類、SUS板の温度、剥ぎ取り性の結果を表1の実施例8〜14に示す。
精製トルエン6000mLとモノマーM−1(1190g)を反応容器に仕込んだ。次いでトルエン100mLに溶解したパラジウムアセチルアセトナート(東京化成社製)480mgとトリシクロヘキシルフォスフィン(ストレム社製)460mg、塩化メチレン100mLに溶解したジメチルアニリニウム・テトラキスペンタフルオロフェニルボレート(ストレム社製)2560mgを反応容器に投入した。加熱を開始し90℃で6時間300rpmで攪拌した。なお、この間反応溶液の粘度の上昇とともに、トルエンを適宜追加した。得られた反応溶液を、過剰のメタノール中に投入し、重合物を沈殿させた。沈殿を採取し、メタノールで洗浄した。得られた重合体を110℃で6時間真空乾燥した。白色固体1130g(収率95%)を得た。Mn=105600、Mw=350400だった。この重合体をP−5とする。
精製トルエン550mLとモノマーM−2(550g)を反応容器に仕込んだ。次いでトルエン20mLに溶解した触媒S−1(239mg)とトリブチルアリルスズ(アルドリッチ社製)460μL、塩化メチレン20mLに溶解したジメチルアニリニウム・テトラキスペンタフルオロフェニルボレート(ストレム社製)868mgを反応容器に投入した。加熱を開始し100℃で18時間300rpmで攪拌した。なお、この間反応溶液の粘度の上昇とともに、トルエンを適宜追加した。得られた反応溶液を、過剰のメタノール中に投入し、重合物を沈殿させた。沈殿を採取し、メタノールで洗浄した。得られた重合体を110℃で6時間真空乾燥した。白色固体516g(収率94%)を得た。Mn=102400、Mw=219700だった。この重合体をP−6とする。
比較例2のモノマーをM−3(600g)に変えた以外は、比較例2と同様に合成し、ポリマー450g(収率75%)を得た。Mn=100400、Mw=208600だった。この重合体をP−7とする。
特開2002−20435号公報を参考に、P−8を合成した。Mn=53000、Mw=128000だった。
比較例1〜4で合成したポリマーを上記と同様にドープを作製し、剥ぎ取り性テストを行った。結果を表1の比較例5〜8に記す。
溶解性評価:
完全に溶解し、ドープが透明(◎)
溶解はしているがドープが完全に透明でない(○)
溶解しない(×)
剥ぎ取り性評価:
剥ぎ残りなし(◎)
剥ぎ残りが生じたが、フィルム面積の1%以下(○)
剥ぎ残りがフィルム面積の1%より大きくあり(×)
メチレンクロライド/メタノール/ブタノール/水(83/16/0.6/0.4質量比率)の混合溶媒に、P−1(87/13)26.8質量部、トリフェニルフォスフェート(TPP)2.1質量部、ビフェニルジフェニルフォスフェート(BDP)1.1質量部、イルガノックス1010(IRG1010:チバガイキー社製)0.13質量部を添加し、公知の方法により調製した。固形分濃度は23質量%であった。なお、本発明において溶質の質量部とは、混合溶媒を100質量部とした場合の質量比を意味している。
P−1(97/3)、P−1(52/48)、P−2(85/15)、P−3(82/18),P−4(85/15)、P−9(51/49)を実施例15と同様に製膜した。いずれの場合も、フィルムの平滑性はよく、48時間連続製膜を行ったが、ドラム上に剥ぎ残りは全く見られなかった。
P−5を実施例15と同様に流延製膜を試みたが、ドラムから剥ぎ取りが出来ず、流延製膜出来なかった。
P−6、P−7を実施例15と同様に流延製膜を試みたが、ドラムから剥ぎ取りが出来ず、流延製膜出来なかった。
実施例15〜21で得られたP−1(87/13)、P−1(97/3)、P−1(52/48)、P−2(85/15)、P−3(82/18)、P−4(85/15)、P−9(51/49)のフィルムの波長590nmにおけるレターデーションを測定した。フィルムの厚みは、デジタルマイクロメーターで任意の部分を3点測定し、その平均値dをとった。これを以下の数式により、フィルム厚み80μmのRe、Rthを求めた。結果を、以下の表2に示す。
Re=実測Re/d×80
Rth=実測Rth/d×80
11 ミキシングタンク
12 ドープ
13 撹拌翼
14 ポンプ
15 濾過装置
19 乾燥風
20 流延室
21 流延ダイ
22 回転ドラム
22a 着地線
22b 剥取線
22c 無ゲル膜面
23 流延ビード
23b 流延ビード背面
24 ゲル膜
25 剥取ローラ
26 フィルム
27 ガス供給装置
27a ガス管路
28,30,48,49 ガス
29 送風機
31 回収装置
31a 凝縮面
32 温度計
40,41 支持体回転軸
42,43 軸受け
44 冷媒
45 冷媒供給装置
60 テンタ室
61 乾燥室
62 乾燥機
63 ローラ
64 冷却室
65 巻取機
C1 クリアランス
Claims (8)
- 下記一般式(1A)で表される繰り返し単位と下記一般式(1B)で表される繰り返し単位とを、重合体中、50〜100モル%の割合で含むノルボルネン系付加重合体であって、一般式(1A)で表される繰り返し単位の総モル数xと一般式(1B)で表される繰り返し単位の総モル数yの比率が、0.03≦y/(x+y)≦0.50であり、質量平均分子量が100,000〜700,000であるノルボルネン系付加重合体。
(一般式(1A)中、R 1 は水素原子または炭素数1〜6のアルキル基を表す。L 1 は単結合、または2価の連結基を表す。mは0または1、nは1〜3の整数、rは1〜3の整数を表す。なお、rが2以上の場合は、複数あるR 1 は同一でも異なっていてもよい。AはCOOR 5 またはOCOR 5 を表し、R 5 は置換基を表す。なお、nが2以上の場合は、複数あるL 1 およびAは同一でも異なっていてもよい。)
(一般式(1B)中、R3は水素原子または炭素数1〜6のアルキル基を表す。R2およびR4は、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1〜12のアルキル基もしくはアリール基を表し、このうち少なくともひとつが水酸基を含有するアルキル基もしくはアリール基である。L2は単結合、または2価の連結基を表す。pは0または1、qは1〜3の整数を表す。sは1〜3の整数を表す。なお、sが2以上の場合は、複数あるR3は同一でも異なっていてもよい。qが2以上の場合は、複数あるR2およびR4は同一でも異なっていてもよい。) - 前記一般式(1B)において、全てのR3が水素原子であり、pが0であり、かつqが1である請求項1記載のノルボルネン系付加重合体。
- 前記一般式(1B)において、R2およびR4のうち少なくとも1つがヒドロキシエチル基である請求項1または2記載のノルボルネン系付加重合体。
- 前記m、pが0であり、かつn、qが1である請求項1〜3のいずれか1項に記載のノルボルネン系付加重合体。
- 全てのL1、およびL2が単結合であり、全てのR1、およびR3が水素原子であり、全てのAがCOOR5であり、かつ全てのR5が炭素数1〜4のアルキル基である請求項1〜4のいずれか1項に記載のノルボルネン系付加重合体。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のノルボルネン系付加重合体を含む光学材料。
- 前記光学材料が、薄膜、フィルムまたはシート形状である請求項6記載の光学材料。
- ReとRthが下記の範囲である請求項7記載の光学材料。
(1) 0≦Re≦100nm
(2) 0≦Rth≦400nm
(上記式中、ReおよびRthは、波長590nmにおける面内のレターデーション(Re)および厚さ方向のレターデーション(Rth)を表す。)
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