JP5374820B2 - 熱可塑性樹脂組成物およびそれからなる光学フィルム - Google Patents
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Description
上記の特徴を利用して、例えば、光ディスク、光学レンズ、光ファイバー、透明プラスチック基盤、低誘電材料、位相差板、偏光板の保護フィルム、液晶表示素子用基板などの電子・光学材料、光半導体封止などの封止材料などの分野において、環状オレフィン系樹脂を応用することが検討されている。
(A)環状オレフィン系重合体と、
(B)極性基を有するビニル系重合体と
を含有してなり、
ガラス転移温度が100℃以上であり、前記(B)極性基を有するビニル系重合体が、極性基としてヒドロキシル基および酸無水物基から選ばれる少なくとも一種の基を有し、かつ前記重合体(A)と(B)のガラス転移温度の差が50℃未満であることを特徴としている。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、(A)環状オレフィン系重合体100重量部に対して、(B)極性基を有するビニル系重合体を20〜200重量部含有することが好ましい。
R1、R2、R3、R4、R5、R6は、それぞれ独立に、水素原子;ハロゲン原子;酸素原子、窒素原子、イオウ原子もしくはケイ素原子を含む連結基を有していてもよい置換もしくは非置換の炭素原子数1〜30の炭化水素基;および極性基よりなる群から選ばれる原子もしくは基を表し、
R7、R8、R9、R10は、それぞれ独立に、水素原子;ハロゲン原子;酸素原子、窒素原子、イオウ原子もしくはケイ素原子を含む連結基を有していてもよい置換もしくは非置換の炭素原子数1〜30の炭化水素基;および極性基よりなる群から選ばれる原子もしくは基を表し、互いに結合してヘテロ原子を有してもよい単環または多環の基を形成してもよく、R7とR8、または、R9とR10は、一体化して2価の炭化水素基を形成してもよい。)
本発明の熱可塑性樹脂組成物では、(A)環状オレフィン系重合体が、下記式(II)で表される構造単位を有することが好ましい。
本発明の光学フィルムは、(A)環状オレフィン系重合体と、(B)極性基を有するビニル系重合体とを含有してなり、ガラス転移温度が100℃以上であり、かつ前記重合体(A)と(B)のガラス転移温度の差が50℃未満である熱可塑性樹脂組成物からなることを特徴としている。
(A)環状オレフィン系重合体
本発明に用いられる(A)環状オレフィン系重合体としては、下記(i)〜(iv)に示す重合体が挙げられる。
(i)下記式(I)で表される単量体(以下「特定単量体」ともいう)の開環重合体
(ii)特定単量体と共重合性単量体との開環共重合体、
(iii)前記(i)または(ii)の開環重合体の水素添加重合体、
(iv)前記(i)または(ii)の開環重合体をフリーデルクラフト反応により環化した後、水素添加した重合体、
(v)上記特定単量体と不飽和二重結合含有化合物との飽和共重合体
が挙げられる。
上記式において、ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子及び臭素原子が挙げられる。
また、上記の置換または非置換の炭化水素基は直接環構造に結合していてもよいし、あるいは連結基(linkage)を介して結合していてもよい。連結基としては、たとえば、炭素原子数1〜10の2価の炭化水素基(たとえば、−(CH2)m−(式中、mは1〜10の整数)で表されるアルキレン基);酸素、窒素、イオウまたはケイ素を含む連結基(たとえば、カルボニル基(−CO−)、オキシカルボニル基(−O(CO)−)、スルホン基(−SO2−)、エーテル結合(−O−)、チオエーテル結合(−S−)、イミノ基(−NH−)、アミド結合(−NHCO−、−CONH−)、シロキサン結合(−OSi(R)−(式中、Rはメチル、エチル等のアルキル基))等が挙げられ、これらを複数含む連結基であってもよい。
上記一般式(I)で表わされる特定単量体の具体例としては、次のような化合物が挙げられる。
ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
トリシクロ[4.3.0.12,5]−3−デセン、
トリシクロ[4.4.0.12,5]−3−ウンデセン、
テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
ペンタシクロ[6.5.1.13,6.02,7.09,13]−4−ペンタデセン、
ペンタシクロ[7.4.0.12,5.19,12.08,13]−3−ペンタデセン、
5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−メトキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−メトキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−シアノビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8−エトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8−n−プロポキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン
8−イソプロポキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン
8−n−ブトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8−フェノキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8−(1−ナフトキシ)カルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8−(2−ナフトキシ)カルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン 8−〈4−フェニルフェノキシ〉カルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン
8−メチル−8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン
8−メチル−8−エトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン
8−メチル−8−n−プロポキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン
8−メチル−8−イソプロポキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン
8−メチル−8−n−ブトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン
8−メチル−8−フェノキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン
8−メチル−8−(1−ナフトキシ)カルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン
8−メチル−8−(2−ナフトキシ)カルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン
8−メチル−8−〈4−フェニルフェノキシ〉カルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン
ペンタシクロ[8.4.0.12,5.19,12.08,13]−3−ヘキサデセン
ヘプタシクロ[8.7.0.13,6.110,17.112,15.02,7.011,16]−4−エイコセン
ヘプタシクロ[8.8.0.14,7.111,18.113,16.03,8.012,17]−5−ヘンエイコセン
5−エチリデンビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
8−エチリデンテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン
5−フェニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5−フェニル−5―メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
8−フェニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン
5−n−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5−n−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5−シクロヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5−(2−シクロヘキセニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5−n−オクチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5−n−デシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5−イソプロピルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5−(1−ナフチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5−(2−ナフチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5−(2−ナフチル)−5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5−(4−ビフェニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5−(4−ビフェニル)−5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5−アミノメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5−トリメトキシシリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5−トリエトキシシリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5−トリ−n−プロポキシシリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5−トリ−n−ブトキシシリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5−クロロメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5−ヒドロキシメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5−シクロヘセニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5−フルオロビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5−フルオロメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5−トリフルオロメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5,5−ジフルオロビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5,6−ジフルオロビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5,5−ビス(トリフルオロメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5,6−ビス(トリフルオロメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5−メチル−5−トリフルオロメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5,5,6−トリフルオロビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
5,5,6,6−テトラフルオロビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン
8−フルオロテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン
8−フルオロメチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン
8−トリフルオロメチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン
8,8−ジフルオロテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン
などを挙げることができる。
これらの特定単量体のうち、上記式(I)におけるR7〜R10のうちの少なくとも1つが、下記式(III)
−(CH2)nCOOR11 (III)
(式中、nは通常、0または1〜5の整数、R11は炭素数1〜15の炭化水素基である。)
で表される特定の極性基である上記特定単量体が、得られる熱可塑性樹脂組成物および光学フィルムの耐熱性と耐湿(水)性とが良好なバランスを保つ点で好ましい。
本発明では、前記一般式(II)において、n=0であり、mが0または1であり、かつ、R7〜R10のうち少なくとも一つが、式:−(CH2)pCOOR12(式中、R12は炭素原子数1〜20の炭化水素基であり、pは0〜10の整数である。)で表される基である構造単位を含む重合体であることが好ましい。
上記特定単量体は単独で開環重合してもよいが、さらに、上記特定単量体と他の共重合性単量体と開環共重合させてもよい。
上記共重合性単量体として、具体的には、シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘプテン、シクロオクテンなどのシクロオレフィンを挙げることができる。シクロオレフィンの炭素数は、4〜20が好ましく、さらに好ましくは5〜12である。また、ポリブタジエン、ポリイソプレン、スチレン−ブタジエン共重合体、エチレン−非共役ジエン共重合体、ポリノルボルネンなどの、主鎖に炭素−炭素間二重結合を含む不飽和炭化水素系ポリマーなどの存在下で、上記特定単量体を開環重合させてもよい。この場合、得られる開環共重合体およびその水素添加共重合体は、耐衝撃性の大きい熱可塑性樹脂組成物の原料として有用である。
上記開環重合体(一般式(II))は、開環重合触媒の存在下、必要に応じて分子量調節剤および開環重合用溶媒を用いて、上記特定単量体、および必要に応じて共重合性単量体を、従来公知の方法で開環重合させることにより得ることができる。
また、上記特定単量体と上記共重合性単量体とを共重合させる場合、上記特定単量体と上記共重合性単量体との合計100重量%に対して、上記特定単量体を通常50重量%以上、好ましくは60重量%以上、より好ましくは70重量%以上、かつ100重量%未満、上記共重合性単量体を、0重量%を超えて、通常50重量%以下、好ましくは40重量%以下、より好ましくは30重量%以下の割合で共重合させることが望ましい。
<開環重合触媒>
本発明に用いられる開環重合用の触媒としては、Olefin Metathesis and Metathesis Polymerization(K.J.IVIN,J.C.MOL, Academic Press 1997)に記載されている触媒が好ましく用いられる。
上記(b)成分としては、n−C4H9Li、(C2H5)3Al、(C2H5)2AlCl、(C2H5)1.5AlCl1.5、(C2H5)AlCl2、メチルアルモキサン、LiHなど特開平1−240517号公報に記載の化合物を挙げることができる。
上記触媒(d)の代表例としては、W(=N−2,6−C6H3 iPr2)(=CH tBu)(O tBu)2、Mo(=N−2,6−C6H3 iPr2)(=CH tBu)(O tBu)2、Ru(=CHCH=CPh2)(PPh3)2Cl2、Ru(=CHPh)(PC6H11)2Cl2などが挙げられる。
開環(共)重合体の分子量の調節は重合温度、触媒の種類、溶媒の種類によっても行うことができるが、本発明においては、分子量調節剤を反応系に共存させることにより調節することが好ましい。ここに、好適な分子量調節剤としては、たとえば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセンなどのα−オレフィン類、スチレン、ビニルトルエンなどのスチレン類、アリル酢酸、アリルベンゼンなどアリル化合物類を挙げることができ、これらのうち、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテンが特に好ましい。これらの分子量調節剤は、単独であるいは2種以上を混合して用いることができる。分子量調節剤の使用量としては、開環(共)重合反応に供される全単量体1モルに対して0.001〜0.6モル、好ましくは0.02〜0.5モルであるのが望ましい。
開環(共)重合反応において用いられる溶媒、すなわち、ノルボルネン系単量体、メタセシス触媒および分子量調節剤を溶解する溶媒としては、たとえば、石油エーテル、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカンなどの炭化水素類;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、デカリン、ノルボルナンなどの環状炭化水素類;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン、クロロベンゼンなどの芳香族炭化水素類;ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロブタン、クロロホルム、テトラクロロエチレンなどのハロゲン化炭化水素類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸iso−ブチル、プロピオン酸メチルなどのエステル類;ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジオキサンなどのエーテル類;N,N−11ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンなどを挙げることができ、これらは単独であるいは混合して用いることができる。本発明では、これらのうち、芳香族炭化水素が好ましい。
溶媒の使用量としては、「溶媒:全単量体(重量比)」が、通常0.5:1〜20:1となる量とされ、好ましくは0.5:1〜10:1となる量であるのが望ましい。
本発明では、上記の開環重合のみにより(A)環状オレフィン系開環重合体を製造してもよいが、開環重合で得た開環重合体をさらに水素添加することが好ましい。開環重合のみでは、得られる環状オレフィン系開環重合体は、上述の一般式(II)で表される構造単位中のXが、いずれも、式:−CH=CH−で表されるオレフィン性不飽和基の状態である。かかる開環重合体は、そのまま使用することもできるが、耐熱安定性の観点から、上記のオレフィン性不飽和基が水素添加されて前記Xが−CH2−CH2−で表される基に転換された水素添加物であることが好ましい。ただし、本発明でいう水素添加物とは、上記のオレフィン性不飽和基が水素添加されたものであり、環状オレフィン系単量体に基づく側鎖の芳香環は実質的に水素添加されていないものである。
この製造方法では、水素添加反応は、単量体(I)に基づく側鎖の芳香環が実質的に水素添加されない条件で行われる必要がある。このため通常は、開環重合体の溶液に水素添加触媒を添加し、これに常圧〜30MPa、好ましくは2〜20MPa、更に好ましくは3〜18MPaで水素を作用させることによって行うのが望ましい。
<付加型重合体(飽和重合体)>
本発明では、環状オレフィン系重合体(A)として、上記開環重合体およびその水素添加重合体の他に、上記特定単量体と不飽和二重結合含有化合物との飽和共重合体を使用することができる。上記特定単量体と不飽和二重結合含有化合物とは、これらの合計量100重量%に対して、上記特定単量体を通常50〜90重量%、好ましくは60〜90重量%、より好ましくは70〜90重量%、不飽和二重結合含有化合物を通常10〜50重量%、好ましくは10〜40重量%、より好ましくは10〜30重量%の割合で共重合させることが望ましい。
上記特定単量体と不飽和二重結合含有化合物との共重合反応に用いられる触媒としては、バナジウム化合物と有機アルミニウム化合物とからなる触媒が挙げられる。バナジウム化合物としては、VO(OR)aXbまたはV(OR)cXd(ただし、Rは炭化水素基、0≦a≦3、0≦b≦3、2≦a+b≦3、0≦c≦4、0≦d≦4、3≦c+d≦4)で表されるバナジウム化合物、あるいはこれらの電子供与体付加物が挙げられる。電子供与体としてはアルコール、フェノール類、ケトン、アルデヒド、カルボン酸、有機酸または無機酸のエステル、エーテル、酸アミド、酸無水物、アルコキシシラン等の含酸素電子供与体、アンモニア、アミン、ニトリル、イソシアナート等の含窒素電子供与体などが挙げられる。上記有機アルミニウム化合物としては、アルミニウム−炭素結合またはアルミニウム−水素結合を少なくとも1つ有する化合物から選ばれた少なくとも1種の有機アルミニウム化合物が挙げられる。上記触媒におけるバナジウム化合物と有機アルミニウム化合物との割合は、バナジウム原子に対するアルミニウム原子の比(Al/V)で、通常2以上、好ましくは2〜50、特に好ましくは3〜20である。
本発明に用いられる(A)環状オレフィン系重合体は、30℃のクロロベンゼン溶液(濃度0.5g/100ml)中で測定した固有粘度(ηinh)が0.2〜5.0dl/gであることが好ましい。また、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)で測定されるポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)は、通常8000〜1,000,000、好ましくは10,000〜800,000、さらに好ましくは20,000〜500,000であり、重量平均分子量(Mw)は、通常10,000〜3,000,000、好ましくは20,000〜2,000,000、さらに好ましくは30,000〜1,000,000であることが望ましい。
また、(A)環状オレフィン系重合体の分子量分布(Mw/Mn)は、通常1.5〜10、好ましくは2〜8、さらに好ましくは2〜5であることが望ましい。
(B)極性基を有するビニル系重合体
本発明に用いられる(B)ビニル系重合体は、極性基を有することを特徴とする。好ましい極性基としては、ヒドロキシル基、酸無水物基(酸クロライドも含む)、アミド基、カルボキシル基等が挙げられ、(A)環状オレフィン系重合体との相溶性を高めるため、ヒドロキシル基および酸無水物基、アミド基が特に好ましく用いられる。
<ビニル系単量体>
(B)ビニル系重合体に極性基としてヒドロキシル基を与える単量体としては、p−ヒドロキシスチレン、α−メチル−p−ヒドロキシスチレン、2−メチル−4−ヒドロキシスチレン、3,4−ジヒドロキシスチレンなどのヒドロキシスチレン類;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートなどのヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート系単量体を挙げることができる。これらのうち、ヒドロキシスチレン系単量体では、α−メチル−p−ヒドロキシスチレンが好ましく、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート系単量体では、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートが好ましい。
さらに(B)ビニル系重合体に極性基としてカルボキシル基を与える単量体として、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸が挙げられる。
上記単量体以外の、芳香族ビニル系単量体の具体例としては、スチレン;α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、p−メチルスチレンなどのアルキル置換スチレン類;4−クロロスチレン、4−ブロモスチレンなどのハロゲン置換スチレン類;ビニルベンジルアルコール類;p−メトキシスチレン、p−t−ブトキシスチレン、m−t−ブトキシスチレンなどのアルコキシ置換スチレン類;3−ビニル安息香酸、4−ビニル安息香酸などのビニル安息香酸類;メチル−4−ビニルベンゾエート、エチル−4−ビニルベンゾエートなどのビニル安息香酸エステル類;4−ビニルベンジルアセテート;4−アセトキシスチレン;2−ブチルアミドスチレン、4−メチルアミドスチレン、p−スルホンアミドスチレンなどのアミドスチレン類;3−アミノスチレン、4−アミノスチレン、2−イソプロペニルアニリン、ビニルベンジルジメチルアミンなどのアミノスチレン類;3−ニトロスチレン、4−ニトロスチレンなどのニトロスチレン類;3−シアノスチレン、4−シアノスチレンなどのシアノスチレン類;ビニルフェニルアセトニトリル;フェニルスチレンなどのアリールスチレン類などが挙げられる。これらの単量体は、二種以上を共重合成分として用いてもよい。これらのうち、工業的に入手が容易で、かつ安価な点で、スチレン、α−メチルスチレンが好ましい。
本発明に用いられる(B)ビニル系重合体をラジカル重合で合成する場合、フリーラジカルを発生する公知の有機過酸化物、またはアゾビス系のラジカル重合開始剤を用いることができる。
有機過酸化物としては、ジアセチルパーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイド、ジイソブチロイルパーオキサイド、ジ(2,4−ジクロロベンゾイル)パーオキサイド、ジ(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキサイド、ジオクタノイルパーオキサオド、ジラウロイルパーオキサイド、ジステアロイルパーオキサイド、ビス{4−(m−トルオイル)ベンゾイル}パーオキサイドなどのジアシルパーオキサイド類;
メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイドなどのケトンパーオキサイド類;
過酸化水素、t−ブチルハイドロパーオキサイド、α−クメンハイドロパーオキサイド、p−メンタンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、t−ヘキシルハイドロパーオキサイドなどのハイドロパーオキサイド類;
ジ−t−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジラウリルパーオキサイド、α,α’−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3などのジアルキルパーオキサイド類;
t−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ヘキシルパーオキシピバレート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(2−エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン、1−シクロヘキシル−1−メチルエチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ヘキシルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシマレエート、t−ブチルパーオキシ3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシラウレート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(m−トルオイルパーオキシ)ヘキサン、α,α’−ビス(ネオデカノイルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、クミルパーオキシネオデカノエート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエート、1−シクロヘキシル−1−メチルエチルパーオキシネオデカノエート、t−ヘキシルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシネオドデカノエート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ヘキシルパーオキシベンゾエート、ビス(t−ブチルパーオキシ)イソフタレート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシm−トルオイルベンゾエート、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノンなどのパーオキシエステル類;
1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロドデカン、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、n−ブチル4,4−ビス(t−ブチルパーオキシ)ピバレート、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパンなどのパーオキシケタール類;
t−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキシルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシアリルモノカーボネートなどのパーオキシモノカーボネート類;
ジ−sec−ブチルパーオキシジカーボネート、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ−2−メトキシブチルパーオキシジカーボネート、ジ(3−メチル−3−メトキシブチル)パーオキシジカーボネートなどのパーオキシジカーボネート類;
その他、t−ブチルトリメチルシリルパーオキサイドなどが挙げられるが、本発明に用いられる有機過酸化物はこれらの例示化合物に限定されるものではない。
ビニル系単量体の共重合反応には、触媒が用いられてもよい。この触媒は、特に限定されず、たとえば、公知のアニオン重合触媒、配位アニオン重合触媒、カチオン重合触媒などが挙げられる。
<ビニル系重合体>
本発明に用いられる(B)ビニル系重合体は、上記重合開始剤や触媒の存在下で、上記ビニル系単量体を、塊状重合法、溶液重合法、沈殿重合法、乳化重合法、懸濁重合法または塊状−懸濁重合法などの従来公知の方法で共重合させることによって得られる。
(B)ビニル系重合体のTgは、通常75〜140℃であり、好ましくは80〜130℃、さらに好ましくは90〜130℃である。Tgが低すぎると、熱可塑性樹脂組成物のTgが低下し、耐熱性に問題が生じるおそれがあり、また、得られる成形品やフィルムの温度による光学特性の変化が大きくなるという問題が生じることがある。一方、Tgが高すぎると、強度が極端に低下する傾向がある。
熱可塑性樹脂組成物
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、上述した(A)環状オレフィン系重合体および(B)極性基を有するビニル系重合体とを含有するものであって、ガラス転移温度(Tg)が100℃以上、好ましくは110℃以上である。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、前記重合体(A)および(B)に加えて、さらに炭化水素樹脂を含有していてもよい。この炭化水素樹脂としては、C5系樹脂、C9系樹脂、C5系/C9系混合樹脂、シクロペンタジエン系樹脂、オレフィン/ビニル置換芳香族系化合物の共重合体系樹脂、シクロペンタジエン系化合物/ビニル置換芳香族系化合物の共重合体系樹脂、これらの樹脂の水素添加物およびビニル置換芳香族系樹脂の水素添加物などを挙げることができる。炭化水素樹脂の含有量は、(A)環状オレフィン系重合体100重量部に対して、通常0.01〜50重量部、好ましくは0.1〜25重量部である。
酸化防止剤:
2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、2,2'−ジオキシ−3,3'−ジ−t−ブチル−5,5'−ジメチルジフェニルメタン、テトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、ステアリル−β−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,2'−ジオキシ−3,3'−ジ−t−ブチル−5,5'−ジエチルフェニルメタン、3,9−ビス[1,1−ジメチル−2−(β−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ)エチル]、2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)オクチルホスファイトが挙げられる。
2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ビス(1-メチル-1-フェニルエチル)フェノール、2−(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ジ-tert-ペンチルフェノール、2-ベンゾトリアゾール-2-イル4,6-ジ-tert-ブチルフェノール、2,2'-メチレンビス〔4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)-6-[(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)フェノール]〕などが挙げられる。
さらに、本発明の熱可塑性樹脂組成物には、加工性を向上させる目的で滑剤などの添加剤を添加することもできる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、たとえば、
(i)(A)環状オレフィン系重合体と、(B)ビニル系重合体と、任意成分とを、二軸押出機またはロール混練機などを用いて混合する方法、
(ii)(A)環状オレフィン系重合体を適当な溶媒に溶解した溶液に、(B)ビニル系重合体と任意成分とを添加、混合する方法
などにより製造することができる。
光学フィルム
本発明の光学フィルムは、上述した本発明の熱可塑性樹脂組成物を公知の成形法で成形して製造することができ、たとえば、溶剤キャスト法、射出成形法、圧縮成形法または押出成形法などを用いてフィルム状に成形することによって製造できる。
本発明に係る熱可塑性樹脂組成物を溶媒に溶解又は分散させる際には、該樹脂組成物の濃度を、通常は1〜90重量%、好ましくは5〜50重量%、さらに好ましくは10〜35重量%にする。該樹脂の濃度を上記未満にすると、フィルムの厚みを確保することが困難になる、また、溶媒蒸発にともなう発泡等によりフィルムの表面平滑性が得にくくなる等の問題が生じる。一方、上記を超えた濃度にすると溶液粘度が高くなりすぎて得られる光学用フィルムの厚みや表面が均一になりにくくなるために好ましくない。
ここで使用する溶媒としては、シクロヘキサン、シクロペンタン、メチルシクロヘキサン等の炭化水素系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、1−メトキシ−2−プロパノール等のセロソルブ系溶媒、ジアセトンアルコール、アセトン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、4−メチル−2−ペンタノン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、乳酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒、塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン含有溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシエタン、1,3−ジオキソラン等のエーテル系溶媒、1−ブタノール、1−ペンタノール等のアルコール系溶媒を挙げることができる。
SP値=W1・SP1+W2・SP2
により計算した値として求めることができる。
これらの溶媒のうち、低沸点であるという点で、塩化メチレンを用いることが特に好ましい。環状オレフィン系重合体とビニル系重合体とを含有する従来の熱可塑性樹脂組成物の場合、相溶化剤を使用せずに塩化メチレンに溶解、製膜した後、塩化メチレンを蒸発させると不透明なフィルムになるという問題があったが、本発明に係る熱可塑性樹脂組成物では、相溶化剤を使用しなくても透明なフィルムを得ることができる。その結果、溶剤キャスト法において、従来よりも低温での乾燥が可能となり、フィルム成形時の熱劣化を防止することができる。
また、光学用フィルムの表面平滑性を向上させるためにレベリング剤を添加してもよい。一般的なレベリング剤であれば何れも使用できるが、たとえば、フッ素系ノニオン界面活性剤、特殊アクリル樹脂系レベリング剤、シリコーン系レベリング剤などが使用できる。
未延伸フィルムである場合、本発明の光学用フィルムの厚み分布は、通常は平均値に対して±20%以内、好ましくは±10%以内、さらに好ましくは±5%以内、特に好ましくは±3%以内である。また、1cmあたりの厚みの変動は、通常は10%以下、好ましくは5%以下、さらに好ましくは1%以下、特に好ましくは0.5%以下であることが望ましい。かかる厚み制御を実施することにより、均質な光学フィルムとすることができるとともに、延伸配向した際の透過光の位相差ムラを防ぐことができる。
位相差フィルム
本発明の光学フィルムは、上述した未延伸の光学フィルムに延伸加工(延伸配向処理)を施した、位相差を有するフィルム(位相差フィルム)であることも好ましい。
一軸延伸法を用いる場合には、延伸速度は通常1〜5,000%/分であり、好ましくは50〜1,000%/分であり、さらに好ましくは100〜1,000%/分であり、特に好ましくは100〜500%/分である。
本発明に係る熱可塑性樹脂組成物の場合、Tg近傍で延伸加工できるため、低倍率の延伸でもフィルムに高い応力をかけることが可能であり、高い位相差を得ることができる。また、上記のように比較的小さい延伸倍率であると、透明性、光軸のずれのない位相差フィルムを容易に製造することができる。なお、延伸倍率が大きすぎると、位相差や光軸の制御が困難となることがある。
フィルム等を積層する場合には、粘着剤や接着剤を用いることができる。粘着剤や接着剤としては、透明性に優れたものを用いることが好ましく、具体例には、天然ゴム、合成ゴム、酢酸ビニル/塩化ビニルコポリマー、ポリビニルエーテル、アクリル系樹脂、変性ポリオレフィン系樹脂等の粘着剤や、水酸基、アミノ基等の官能基を有する前記樹脂等にイソシアナート基含有化合物などの硬化剤を添加した硬化型粘着剤、ポリウレタン系のドライラミネート用接着剤、合成ゴム系接着剤、エポキシ系接着剤などが挙げられる。
本発明に係る光学フィルムや位相差フィルムは、携帯電話、ディジタル情報端末機、ポケットベル、ナビゲーション、車載用液晶ディスプレイ、液晶モニター、調光パネル、OA機器用ディスプレイ、AV機器用ディスプレイなどの各種液晶表示素子や、エレクトロルミネッセンス表示の反射防止板あるいはタッチパネルなどに用いることができる。また、CD、CD−R、MD、MO、DVD等の光ディスクの記録・再生装置に使用される波長板としても有用である。
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、以下の実施例および比較例において、「部」および「%」は、特に断りのない限り、「重量部」および「重量%」を意味する。また、以下の実施例、比較例において、各種測定および評価は以下のようにして行った。
分子量測定(Mw、Mw/Mn)
ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(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:TSK gel G7000HxL、TSK gel GMHxL、TSK gel GMHxL、TSK gel G2000xL)を用い、溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を用いて、ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)、および分子量分布(Mw/Mn)を測定した。なお、前記Mnは、数平均分子量である。
ガラス転移温度(Tg)
セイコーインスツルメンツ社製、示差走査熱量計(DSC)を用いて、窒素雰囲気、昇温速度:20℃/分の条件で測定を行い、得られた結果の時間微分DSC曲線(DDSC曲線)のピークトップ温度と、当該ピークトップ温度−20℃の温度におけるそれぞれのDSC曲線の接線が交差する点における温度をTgとして求めた。図1に、Tg算出方法に関する模式図を示す。
残留溶媒量
サンプルを塩化メチレンに溶解し、得られた溶液を島津製作所製:GC−7Aガスクロマトグラフィー装置を用いて分析した。
全光線透過率、ヘイズ
スガ試験機社製ヘイズメーター:HGM−2DP型を使用して測定した。
透過光の位相差および波長分散性
得られたフィルムを恒温槽付き引っ張り試験機(インストロン社製、MODEL5567型)を使用してガラス転移温度+10℃の温度で5分間保持した後、1軸延伸を行った。延伸設定倍率は、2倍で行った。得られた延伸フィルムについて、王子計測機器社製KOBRA−21ADH、並びにKOBRA−CCDを用いて、透過光の位相差測定を行った。
<合成例1>
下記式(A)で表される8−メトキシカルボニル−8−メチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン20g、下記式(B)で表される5−メトキシカルボニル−5−メチルビシクロ[2.2.1.]ヘプト−2−エン5.0g、分子量調節剤の1−へキセン1.2gおよびトルエン86.3gを、窒素置換した反応容器に仕込み、80℃に加熱した。これにトリエチルアルミニウム(0.61モル/L)のトルエン溶液0.15ml、メタノール変性WCl6のトルエン溶液(0.025モル/L)0.47mlを加え、80℃で3時間反応させることにより重合体を得た。次いで、得られた開環共重合体溶液をオートクレーブに入れ、さらにトルエンを86.3g加えた。水添触媒であるRuHCl(CO)[P(C6H5)]3をモノマー仕込み量に対して2500ppm添加し、水素ガス圧を9−10MPaとし、160−165℃にて3時間の反応を行った。反応終了後、多量のメタノール溶液に沈殿させることにより水素添加物を得た。得られた開環重合体の水素添加物(樹脂(A1))は、Tg=147℃、重量平均分子量(Mw)=11.5×104、分子量分布(Mw/Mn)=3.21であった。
上記式(A)で表される8−メトキシカルボニル−8−メチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン50g、分子量調節剤の1−へキセン2.3gおよびトルエン100gを、窒素置換した反応容器に仕込み、80℃に加熱した。これにトリエチルアルミニウム(0.6モル/L)のトルエン溶液0.09ml、メタノール変性WCl6のトルエン溶液(0.025モル/L)0.29mlを加え、80℃で3時間反応させることにより重合体を得た。次いで、得られた開環共重合体溶液をオートクレーブに入れ、さらにトルエンを100g加えた。水添触媒であるRuHCl(CO)[P(C6H5)]3をモノマー仕込み量に対して2500ppm添加し、水素ガス圧を9−10MPaとし、160−165℃にて3時間の反応を行った。反応終了後、多量のメタノール溶液に沈殿させることにより水素添加物を得た。得られた開環重合体の水素添加物(樹脂(A2))は、Tg=167℃、重量平均分子量(Mw)=13.49×104、分子量分布(Mw/Mn)=3.06であった。
<合成例3>
反応容器に、スチレン101ml、α−メチル−p−ヒドロキシスチレン4.5g、アクリロニトリル5.0ml、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(和光試薬:V−65)0.6131gを仕込んだ。これを窒素気流で10分間バブリングした後、55℃で7時間反応させた。反応終了後、多量のメタノール中に再沈殿させることにより、スチレン/α−メチル−p−ヒドロキシスチレン/アクリロニトリル共重合体を得た。得られたビニル系重合体(樹脂(B1))は、Tg=110℃、重量平均分子量(Mw)=7.27×104、分子量分布(Mw/Mn)=1.81であった。
実施例1
合成例1で得られた樹脂(A1)と合成例3で得られた樹脂(B1)を、67重量部/33重量部の割合で塩化メチレンに溶解させ、固形分濃度20重量%の溶液を調製した。これを用いて溶剤キャスト法により厚さ90μm、溶媒残留量0.2%以下の透明なキャストフィルム(PF1)を得た。得られたフィルムを用いてガラス転移温度(Tg)を測定したところ129℃で、測定ピークは単峰性であり、相互のポリマーが相溶していることがわかった。また、全光線透過率およびヘイズを測定した。結果を表1に示す。
実施例2、比較例1、2
表1に示した種類、混合比の樹脂を用いた以外は実施例1と同様にして、キャストフィルムを得た。得られたフィルムの外観を観察した上、当該フィルムを用いてTg、フィルム膜厚、全光線透過率およびヘイズを測定した。結果を表1に併せて示す。
実施例1、2および比較例1で得られた各フィルムを用いて延伸処理を行い、それぞれ延伸倍率の異なる2種類の延伸フィルムを得て評価を行った。結果を表2に示す。また、得られた位相差フィルムにおける、延伸時の応力と位相差発現性との比較を図2に示す。表2および図2から明らかなように、本発明のフィルムは、低応力で波長分散性を維持したまま、位相差発現性を向上させることができる。
上記実施例4で示した一軸延伸により位相差(Re)を137-140nmに発現させた延伸フィルム(PR-4)の特性を評価するため、ASV方式低反射ブラックTFT液晶を採用しているシャープ株式会社製液晶テレビ(LC−13B1−S)の液晶パネルの観察者側の前面に貼付している偏光板および位相差フィルムを剥離し、この剥離した箇所に元々貼付されていた偏光板の透過軸と同一にして、剥離した偏光板および実施例で得た延伸フィルム(PR-4)が液晶セル側になるように貼付した。
比較例3
実施例4で示した延伸フィルム(PR-4)の代わりにTAC(トリアセチルセルロース)延伸フィルム(位相差(Re)を137-140nm)を使用したこと以外は実施例5と同様にして液晶テレビに貼付し、方位角45度で極角60度方向での黒表示における着色が確認されコントラストも低下することがわかった。
また、本発明に係る光学フィルムおよび位相差フィルムは、携帯電話、ディジタル情報端末機、ポケットベル、ナビゲーション、車載用液晶ディスプレイ、液晶モニター、調光パネル、OA機器用ディスプレイ、AV機器用ディスプレイなどの各種液晶表示素子や、エレクトロルミネッセンス表示の反射防止板あるいはタッチパネルなどに用いることができる。また、CD、CD−R、MD、MO、DVD等の光ディスクの記録・再生装置に使用される波長板としても有用である。
Claims (8)
- (A)環状オレフィン系重合体と、
(B)極性基を有するビニル系重合体と
を含有してなり、
前記(B)極性基を有するビニル系重合体が、極性基としてヒドロキシル基および酸無水物基から選ばれる少なくとも一種の基を有し、
ガラス転移温度が100℃以上であり、かつ前記重合体(A)と(B)のガラス転移温度の差が50℃未満であることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。 - (A)環状オレフィン系重合体100重量部に対して、(B)極性基を有するビニル系重合体を20〜200重量部含有することを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- (A)環状オレフィン系重合体が、下記式(I)で表される化合物を重合あるいは共重合して得られる重合体であることを特徴とする請求項1または2に記載の熱可塑性樹脂組成物。
R1、R2、R3、R4、R5、R6は、それぞれ独立に、水素原子;ハロゲン原子;酸素原子、窒素原子、イオウ原子もしくはケイ素原子を含む連結基を有していてもよい置換もしくは非置換の炭素原子数1〜30の炭化水素基;および極性基よりなる群から選ばれる原子もしくは基を表し、
R7、R8、R9、R10は、それぞれ独立に、水素原子;ハロゲン原子;酸素原子、窒素原子、イオウ原子もしくはケイ素原子を含む連結基を有していてもよい置換もしくは非置換の炭素原子数1〜30の炭化水素基;および極性基よりなる群から選ばれる原子もしくは基を表し、互いに結合してヘテロ原子を有してもよい単環または多環の基を形成してもよく、R7とR8、または、R9とR10は、一体化して2価の炭化水素基を形成してもよい。) - (A)環状オレフィン系重合体が、下記式(II)で表される構造単位を有することを特徴とする、請求項1乃至3のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
m、n、sおよびtは、それぞれ独立に0〜2の整数であり、
R 1 、R 2 、R 3 、R 4 、R 5 、R 6 は、それぞれ独立に、水素原子;ハロゲン原子;酸素原子、窒素原子、イオウ原子もしくはケイ素原子を含む連結基を有していてもよい置換もしくは非置換の炭素原子数1〜30の炭化水素基;および極性基よりなる群から選ばれる原子もしくは基を表し、
R 7 、R 8 、R 9 、R 10 は、それぞれ独立に、水素原子;ハロゲン原子;酸素原子、窒素原子、イオウ原子もしくはケイ素原子を含む連結基を有していてもよい置換もしくは非置換の炭素原子数1〜30の炭化水素基;および極性基よりなる群から選ばれる原子もしくは基を表し、互いに結合してヘテロ原子を有してもよい単環または多環の基を形成してもよく、R 7 とR 8 、または、R 9 とR 10 は、一体化して2価の炭化水素基を形成してもよい。
また、Xは式:−CH=CH−で表される基または式:−CH2CH2−で表される基であり、複数存在するXは同一であっても異なっていてもよい。) - (B)極性基を有するビニル系重合体が、芳香族ビニル系単量体由来の構造単位を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
- (A)環状オレフィン系重合体と、
(B)極性基を有するビニル系重合体と
を含有してなり、ガラス転移温度が100℃以上であり、かつ前記重合体(A)と(B)のガラス転移温度の差が50℃未満である熱可塑性樹脂組成物からなることを特徴とする光学フィルム。 - 熱可塑性樹脂組成物をフィルム状に成形し、さらに延伸配向してなる位相差フィルムであることを特徴とする請求項6に記載の光学フィルム。
- 請求項7に記載の光学フィルムを用いた、偏向板およびそれを用いた液晶表示装置。
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