JP5098173B2 - 光学物品用中空粒子含有液状組成物、及び光学物品 - Google Patents
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Description
[3]前記架橋中空粒子が、ブタジエン、イソプレン、ジビニルベンゼン、及びエチレングリコールジ(メタ)アクリレートからなる群より選択される少なくとも1種の架橋性モノマー、不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸エステル、並びに芳香族モノマーからなる群より選択されるモノマーを乳化重合して得られるポリマー粒子である[1]に記載の光学物品用中空粒子含有液状組成物。
[5]前記架橋中空粒子が、不飽和カルボン酸(a−1)5〜80質量%、及び前記不飽和カルボン酸(a−1)と共重合可能な他のラジカル重合性モノマー(a−2)20〜95質量%からなる前記第1重合性モノマー(a)(前記不飽和カルボン酸(a−1)と前記他のラジカル重合性モノマー(a−2)との合計を100質量%とする)を、水性媒体中で乳化重合させて第1ポリマー粒子(i)の分散体を得る工程と、得られた前記第1ポリマー粒子(i)5〜1000質量部の存在下で、架橋性ラジカル重合性モノマー(b−1)10〜80質量%、不飽和カルボン酸(b−2)0〜20質量%及び前記架橋性ラジカル重合性モノマー(b−1)と共重合可能な他のラジカル重合性モノマー(b−3)0〜90質量%からなる前記第2重合性モノマー(b)(前記架橋性ラジカル重合性モノマー(b−1)と、前記不飽和カルボン酸(b−2)と、前記他のラジカル重合性モノマー(b−3)との合計を100質量%とする)100質量部を水性媒体中で乳化重合させて、前記第1ポリマー粒子(i)の表層を前記第2重合性モノマー(b)に由来する第2ポリマーと未反応の前記第2重合性モノマー(b)とを含むシェル層で被覆させたコアシェル状のポリマー粒子(ii)の分散体を得る工程と、得られた前記コアシェル状のポリマー粒子(ii)の分散体のpHを揮発性塩基によって7以上に調整し、前記コアシェル状のポリマー粒子(ii)を中和膨潤させた後、未反応の前記第2重合性モノマー(b)を重合させて架橋中空ポリマー粒子水分散体(iii)を得る工程と、を有する架橋中空ポリマー粒子水分散体の製造方法により製造される[4]に記載の光学物品用中空粒子含有液状組成物。
T1O−(RO)n(EO)m−T2 …(1)
(T1は水素原子、炭素数1〜18のアルキル基又は炭素数2〜18のアルケニル基であり、T2は水素原子、スルホン酸(塩)基、カルボン酸(塩)基、リン酸(塩)基、アミノ基又はアンモニウム基であり、ROは炭素数3〜18のオキシアルキレン基であり、EOはオキシエチレン基を示す。nは1〜50の整数、mは0〜200の整数であり、n個のRO基は同一種類又は異なる複数種類からなり、n個のRO基とm個のEO基はブロック結合又はランダム結合である。)
中空粒子含有液状組成物を遠心分離器を用いて15000rpmで30分間遠心分離し、中空粒子の沈殿物を得、この沈殿物を真空乾燥機を用いて25℃で24時間乾燥し、乾燥した中空粒子を得る。この乾燥した中空粒子約1gを採取して精密秤量し((w1)g)、100mLのトルエンに浸漬させ、80℃で6時間攪拌後、遠心分離器を用いて15000rpmで30分間遠心分離し、分離液の一部((v)mL)を採取後、蒸発乾燥固化させ、得られた残存固形分(トルエン可溶分(w2)g)を秤量し、下記式(2)によりトルエン不溶分を算出する。
トルエン不溶分(質量%)=((w1−w2×(100/v))/w1)×100 …(2)
T1O−(RO)n(EO)m−T2 …(1)
(T1は水素原子、炭素数1〜18のアルキル基又は炭素数2〜18のアルケニル基であり、T2は水素原子、スルホン酸(塩)基、カルボン酸(塩)基、リン酸(塩)基、アミノ基又はアンモニウム基であり、ROは炭素数3〜18のオキシアルキレン基であり、EOはオキシエチレン基を示す。nは1〜50の整数、mは0〜200の整数であり、n個のRO基は同一種類又は異なる複数種類からなり(すなわち、同一のROがn個存在してもよいし、異なる種類のRO(例えば、R1O、R2O、R3O、等)が存在し、合計個数がn個であってもよい)、n個のRO基とm個のEO基はブロック結合又はランダム結合である。)
本実施の形態においては、まず、不飽和カルボン酸(a−1)(以下、「モノマー(a−1)」ということがある)及びラジカル重合性モノマー(a−2)(以下、「モノマー(a−2)」ということがある)からなる第1重合性モノマー(a)を水性媒体中で乳化重合させることによって第1ポリマー粒子(i)の分散体を調製する。水性媒体としては、水を使用することができる。
本実施の形態においては、第1ポリマー粒子(i)を調製した後に、第1ポリマー粒子(i)5〜1000質量部の存在下で、架橋性ラジカル重合性モノマー(b−1)(以下、「モノマー(b−1)」ということがある)10〜80質量%、不飽和カルボン酸(b−2)(以下、「モノマー(b−2)」ということがある)0〜20質量%及びモノマー(b−1)と共重合可能な他のラジカル重合性モノマー(b−3)(以下、「モノマー(b−3)」ということがある)0〜90質量%からなる第2重合性モノマー(b)100質量部を水性溶媒中で乳化重合させて、第1ポリマー粒子(i)の表層に第2重合性モノマー(b)に由来する第2ポリマーと未反応の第2重合性モノマー(b)を含むシェル層を被覆させたコアシェル状のポリマー粒子(ii)の分散体を調製する。
本実施の形態においては、前工程で調製したコアシェル状のポリマー粒子(ii)の分散体のpHをアンモニア、アミン等の揮発性塩基によって7以上(25℃換算値)に調整し中和膨潤させ、また、必要に応じて加温し、さらには未反応の第2重合性モノマー(b)を重合することによって、架橋中空ポリマー粒子水分散体(iii)を調製する。尚、pH(25℃換算値)とは、25℃でのpH値を意味し、pH調整温度等が25℃であることを意味しない。
本実施の形態の中空粒子含有液状組成物の製造方法により得られる中空粒子含有液状組成物は、架橋中空粒子(A)が有機溶剤(B2)に分散したもの、架橋中空粒子(A)が反応性希釈剤(B1)に分散したもの、又は、架橋中空粒子(A)が有機溶剤(B2)と反応性希釈剤(B1)との混合物に分散したものである。つまり、架橋中空ポリマー粒子水分散体(iii)に使用されている水を、反応性希釈剤(B1)及び/又は有機溶剤(B2)に置き換えたものということができる。但し、本発明の目的に反しない限り、中空粒子含有液状組成物は水を含んでいてもよい。
(1)架橋中空ポリマー粒子水分散体(iii)を乾燥して架橋中空粒子(A)を得、これを有機溶剤(B2)に再分散させる方法(以下「再分散法」という)。
(2)架橋中空ポリマー粒子水分散体(iii)に有機溶剤(B2)を加えてから、水を除く方法(以下「溶剤置換法」という)。
本法は、架橋中空ポリマー粒子水分散体(iii)を乾燥して架橋中空粒子(A)を得、これを有機溶剤(B2)に再分散させる方法である。架橋中空ポリマー粒子水分散体(iii)を乾燥させる方法としては特に制限はないが、例えば、噴霧乾燥法(135〜155℃)、熱風乾燥機を用いたトレイ乾燥法(50〜70℃)及び流動床乾燥法(常温〜70℃)等を挙げることができる。架橋中空粒子(A)を有機溶剤(B2)に再分散させる方法としては、通常の攪拌、超音波処理、ホモジナイザーなどが利用できる。
「溶剤置換法」は、上述の方法で得られる架橋中空ポリマー粒子水分散体(iii)に有機溶剤(B2)を加えてから、水を除く方法である。
◎:異物は見られない、○:異物があるが、1〜2個、△:異物があり、3〜10個、×:異物が10個を超える。
シード粒子の水性分散体の調製例を以下に示す。容量2リットルの反応容器に、予め、媒体として水109.5部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(花王社製 商品名:F65)0.2部、重合開始剤として過硫酸ナトリウム0.5部を投入した。その一方で、メタクリル酸メチル90部、メタクリル酸10部、分子量調整剤としてオクチルチオグリコール2.5部、乳化剤(花王社製 商品名:F65)0.1部及び水40部を混合攪拌してモノマー混合物の水性分散体を調製した。このモノマー混合物の水性分散体の20%を前記反応容器に投入し、反応容器内の液を攪拌しながら温度75℃まで昇温して1時間重合反応を行い、その後温度を75℃に保ちながら残りのモノマー混合物の水性分散体を連続的に2時間かけて反応容器に添加し、更に、2時間熟成を行い、固形分40%、粒子径0.2μm、重量平均分子量15,000のシード粒子の水性分散体を得た。
架橋中空ポリマー粒子水分散体iii及びiii’の製造例を以下の製造例1及び比較製造例1に示す。
容量2リットルの反応容器に、予め、媒体として水186部を投入し、これに前記シード粒子の調製例で調製したシード粒子の水性分散体を固形分で10部(水性分散体で25部)、重合開始剤として過硫酸ナトリウム0.5部を投入した。その一方で、メタクリル酸メチル79.5部、メタクリル酸20部、ジビニルベンゼン0.5部(純度81%)、オクチルチオグリコール3部、乳化剤(花王社製 商品名:F65)0.1部及び水40部を混合攪拌してモノマー混合物の水性分散体を調製した。次に、反応容器内の液を攪拌しながら温度80℃まで昇温、保持し、上記モノマー混合物の水性分散体を反応容器に連続的に3時間かけて投入した。その後、更に2時間熟成を行ない、固形分31%、粒子径0.41μmの第1ポリマー粒子(i−1)の水性分散体を得た。
スチレン80部、メタクリル酸5部、メタクリル酸メチル15部、t−ドデシルメルカプタン15部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.8部、過硫酸カリウム1.0部及び水200部を容量2Lのフラスコ中に入れ、攪拌しながら窒素ガス中にて80℃に昇温して6時間乳化重合を行い、これにより、重合収率98%で、平均粒子径0.15μm、重量平均分子量3500の重合体粒子を得た。この重合体粒子10部(固形分換算)と、ラウリル硫酸ナトリウム0.3部と、過硫酸カリウム0.5部と、水400部とを仕込み、これに、ジビニルベンゼン(純度55質量%)20部と、アクリル酸5部と、メタクリル酸メチル75部との混合物よりなるモノマー組成物を添加して30℃で1時間攪拌し、更に70℃で5時間攪拌しながら乳化重合を行い、重合を完結させた結果、固形分20.5%、粒子径0.35μm、内径0.2μm容積空孔率19%の単一の空孔を有する球状の架橋中空ポリマー粒子の水性分散体(iii’−1)を得た。
容量2リットルの反応容器に、予め、媒体として水186部を投入し、これに前記シード粒子の調製例で調製したシード粒子の水性分散体を固形分で10部(水性分散体で25部)、重合開始剤として過硫酸ナトリウム0.5部を投入した。その一方で、メタクリル酸メチル80部、メタクリル酸20部、オクチルチオグリコール3部、乳化剤(花王社製 商品名:F65)0.1部及び水40部を混合攪拌してモノマー混合物の水性分散体を調製した。次に、反応容器内の液を攪拌しながら温度80℃まで昇温、保持し、上記モノマー混合物の水性分散体を反応容器に連続的に3時間かけて投入した。その後、更に2時間熟成を行ない、固形分31%、粒子径0.42μmの第1ポリマー粒子(i’−1)の水性分散体を得た。
中空粒子含有液状組成物及び光学物品の製造例を以下の参考例1〜6、実施例1及び比較例1〜3に示す。
上記製造例1で得られた架橋中空ポリマー粒子水分散体(iii−1)を大川原化工機社製スプレードライヤ(パイロットシリーズL−12型)を用いて乾燥し、架橋中空粒子(A−1)を得た。得られた架橋中空粒子(A−1)の5部をシクロヘキサノン95部に超音波分散機を用いて分散し、中空粒子含有液状組成物X−1を得た。中空粒子含有液状組成物X−1の100部に樹脂としてポリメチルメタクリレートを5部混合して、樹脂を含有する中空粒子含有液状組成物とし、これを100μmのPETフィルムにアプリケーターで塗布、100℃で乾燥し、膜厚30μmの光散乱層を有する光学物品Y−1を得た。
上記製造例1で得られた架橋中空ポリマー粒子水分散体(iii−1)の100部(固形分)に(C)成分である花王社製ラテムルPD−104の15部を加えた後、参考例1と同様にして、シクロヘキサノンに分散した中空粒子含有液状組成物X−2及び光学物品Y−2を得た。
上記製造例1で得られた架橋中空ポリマー粒子水分散体(iii−1)の5部(固形分)をシクロヘキサノン95部と混合し、10L蒸発缶式濃縮装置で水を留去し、シクロヘキサノンに分散した中空粒子含有液状組成物X−3を得た。この中空粒子含有液状組成物X−3を用いて参考例1と同様に光学物品Y−3を得た。
上記製造例1で得られた架橋中空ポリマー粒子水分散体(iii−1)の5部(固形分)をエチルセロソルブ95部と混合し、10L蒸発缶式濃縮装置で水を留去し、エチルセロソルブに分散した中空粒子含有液状組成物X−4を得た。この中空粒子含有液状組成物X−4を用いて参考例1と同様に光学物品Y−4を得た。
上記製造例1で得られた架橋中空ポリマー粒子水分散体(iii−1)の5部(固形分)を乳酸エチル95部と混合し、10L蒸発缶式濃縮装置で水を留去し、乳酸エチル分散した中空粒子含有液状組成物X−5を得た。この中空粒子含有液状組成物X−5を用いて参考例1と同様に光学物品Y−5を得た。
樹脂としてメラミン樹脂(三井サイテック社製:サイメル303)及び硬化触媒としてCAT4050(三井サイテック社製)を使用した以外は参考例5と同様にして光学物品Y−6を得た。
反応性希釈剤としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート及び光重合開始剤としてイルガキュア907(チバスペシャルティーケミカルズ社製)を使用した以外は参考例5と同様にして光学物品Y−7を得た。
上記比較製造例2で得られた架橋していない中空ポリマー粒子(iii’’−1)を用いた以外は参考例1と同様にして中空粒子含有液状組成物X’−1及び光学物品Y’−1を得た。
上記比較製造例1で得られた架橋中空ポリマー粒子水分散体(iii’−1)を用いた以外は参考例1と同様にして中空粒子含有液状組成物X’−2及び光学物品Y’−2を得た。
上記比較製造例1で得られた架橋中空ポリマー粒子水分散体(iii’−1)を用いた以外は参考例4と同様にして中空粒子含有液状組成物X’−3及び光学物品Y’−3を得た。
Claims (11)
- (A)粒径が0.4〜5μmであり、容積空孔率が20〜90%であり、トルエン不溶分を60質量%以上含有するポリマー粒子である架橋中空粒子5〜70質量%と、
(B)反応性希釈剤(B1)、又は、反応性希釈剤(B1)及び有機溶剤(B2)95〜30質量%(前記架橋中空粒子(A)と、前記反応性希釈剤(B1)、又は、反応性希釈剤(B1)及び有機溶剤(B2)との合計質量を100質量%とする)と、
(C)前記架橋中空粒子(A)と、前記反応性希釈剤(B1)、又は、反応性希釈剤(B1)及び有機溶剤(B2)との合計100質量部に対して、0〜30質量部の分散剤と、
を含有する光学物品用中空粒子含有液状組成物。 - (D)前記架橋中空粒子(A)100質量部に対して、0.2〜1000質量部の熱硬化性樹脂、及び熱可塑性樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種を更に含有する請求項1に記載の光学物品用中空粒子含有液状組成物。
- 前記架橋中空粒子が、ブタジエン、イソプレン、ジビニルベンゼン、及びエチレングリコールジ(メタ)アクリレートからなる群より選択される少なくとも1種の架橋性モノマー、不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸エステル、並びに芳香族モノマーからなる群より選択されるモノマーを乳化重合して得られるポリマー粒子である請求項1に記載の光学物品用中空粒子含有液状組成物。
- 前記架橋中空粒子が、第1ポリマー粒子(i)の分散体を調整し、次いで第1ポリマー粒子(i)の表層を第2重合性モノマーに由来する第2ポリマーと未反応の第2重合性モノマーを含むシェル層で被覆させたコアシェル状ポリマー粒子(ii)の分散体を調整し、次いでコアシェル状のポリマー粒子(ii)を中和膨潤させて得られる請求項1に記載の光学物品用中空粒子含有液状組成物。
- 前記架橋中空粒子が、不飽和カルボン酸(a−1)5〜80質量%、及び前記不飽和カルボン酸(a−1)と共重合可能な他のラジカル重合性モノマー(a−2)20〜95質量%からなる第1重合性モノマー(a)(前記不飽和カルボン酸(a−1)と前記他のラジカル重合性モノマー(a−2)との合計を100質量%とする)を、水性媒体中で乳化重合させて前記第1ポリマー粒子(i)の分散体を得る工程と、
得られた前記第1ポリマー粒子(i)5〜1000質量部の存在下で、架橋性ラジカル重合性モノマー(b−1)10〜80質量%、不飽和カルボン酸(b−2)0〜20質量%及び前記架橋性ラジカル重合性モノマー(b−1)と共重合可能な他のラジカル重合性モノマー(b−3)0〜90質量%からなる前記第2重合性モノマー(b)(前記架橋性ラジカル重合性モノマー(b−1)と、前記不飽和カルボン酸(b−2)と、前記他のラジカル重合性モノマー(b−3)との合計を100質量%とする)100質量部を水性媒体中で乳化重合させて、前記第1ポリマー粒子(i)の表層を前記第2重合性モノマー(b)に由来する第2ポリマーと未反応の前記第2重合性モノマー(b)とを含むシェル層で被覆させたコアシェル状のポリマー粒子(ii)の分散体を得る工程と、
得られた前記コアシェル状のポリマー粒子(ii)の分散体のpHを揮発性塩基によって7以上に調整し、前記コアシェル状のポリマー粒子(ii)を中和膨潤させた後、未反応の前記第2重合性モノマー(b)を重合させて架橋中空ポリマー粒子水分散体(iii)を得る工程と、
を有する架橋中空ポリマー粒子水分散体の製造方法により製造される請求項4に記載の光学物品用中空粒子含有液状組成物。 - 更に、光重合開始剤を含有する請求項1〜5のいずれかに記載の光学物品用中空粒子含有液状組成物。
- 前記分散剤(C)が下記式(1)で示される化合物である請求項1〜6のいずれかに記載の光学物品用中空粒子含有液状組成物。
T1O−(RO)n(EO)m−T2 …(1)
(T1は水素原子、炭素数1〜18のアルキル基又は炭素数2〜18のアルケニル基であり、T2は水素原子、スルホン酸(塩)基、カルボン酸(塩)基、リン酸(塩)基、アミノ基又はアンモニウム基であり、ROは炭素数3〜18のオキシアルキレン基であり、EOはオキシエチレン基を示す。nは1〜50の整数、mは0〜200の整数であり、n個のRO基は同一種類又は異なる複数種類からなり、n個のRO基とm個のEO基はブロック結合又はランダム結合である。) - 前記有機溶剤(B2)が、水溶性アミン類、水溶性グリコールエーテル類、水溶性ケトン類及び水溶性エステル類からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1〜7のいずれかに記載の光学物品用中空粒子含有液状組成物。
- 厚さ30μmのフィルム状に乾燥形成したときのヘイズ値が、30%以上である請求項1〜8のいずれかに記載の光学物品用中空粒子含有液状組成物。
- 透明基材と、前記透明基材の表面に配設される請求項1〜9のいずれかに記載の光学物品用中空粒子含有液状組成物の乾燥膜とを有する光学物品。
- 前記透明基材が、ガラス、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、トリアセチルセルロース樹脂及びノルボルネン系樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項10に記載の光学物品。
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