JP7356674B2 - 硬化性組成物及び硬化膜 - Google Patents
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Description
特許文献1には、メタクリル酸エステル系重合体の末端に、アクリル酸エステル系単量体に由来する構成単位を介してヨウ素原子が結合した構造を有するヨウ素末端重合体を含む硬化性組成物が記載されている。
本発明の目的は、良好な透明性および硬度と、良好な屈曲性を兼ね備える硬化膜を形成できる重合体、前記重合体を含む硬化性組成物、前記硬化性組成物の硬化膜及び前記重合体の製造方法を提供することにある。
[1] ヨウ素原子がアクリル酸エステル単量体に由来する構成単位に結合している末端構造を、1分子中に1個以上有し、ガラス転移温度が-60~60℃である、重合体。
[2] 数平均分子量が800~150,000である、[1]に記載の重合体。
[3] [1]又は[2]に記載の重合体と、1分子中に2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物とを含む、硬化性組成物。
[4] 前記重合体と前記化合物の合計に対して、前記重合体の含有量が5~70質量%である、[3]に記載の硬化性組成物。
[5] [3]又は[4]に記載の硬化性組成物の硬化膜。
[6] ヨウ素の存在下で、アクリル酸エステル単量体の1種以上を含む単量体を重合して[1]又は[2]に記載の重合体を得る、重合体の製造方法。
本発明の硬化性組成物は、良好な透明性および硬度と、良好な屈曲性を兼ね備える硬化膜を形成できる。
本発明の硬化膜は、良好な透明性および硬度と、良好な屈曲性を兼ね備える。
「(メタ)アクリロイル基」は、アクリロイル基とメタクリロイル基の総称である。
「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートの総称である。
「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸とメタクリル酸の総称である。
本発明の重合体(以下、「重合体A」という。)は、ヨウ素原子がアクリル酸エステル単量体に由来する構成単位に結合している末端構造を、1分子中に1個以上有するヨウ素末端重合体である。
本明細書において、アクリル酸エステル単量体に由来する構成単位を「アクリル酸エステル単位」と略記することがある。他の単量体に由来する構成単位についても同様である。
ヨウ素原子は、末端のアクリル酸エステル単位の重合活性基(炭素ラジカル)に共有結合した保護基であり、前記共有結合は、活性エネルギー線照射と加熱のうちのすくなくとも1種によってラジカル開裂可能である。
重合体AのTgは、例えば、単量体組成によって調整できる。単独重合体にしたときのガラス転移温度が低い単量体に由来する構成単位の含有量が多いほど、重合体AのTgは低くなる。
CH2=CH-C(O)O-R1 …(1)
(R1は炭素数1~22のアルキル基、又はアルキレン鎖の炭素数が2~18であるポリアルキレングリコール鎖を有する置換基を表し、前記アルキル基又はポリアルキレングリコール鎖を有する置換基は、置換基としてフェニル基、ベンジル基、エポキシ基、水酸基、ジアルキルアミノ基、炭素数1~18のアルコキシ基、炭素数1~18のパーフルオロアルキル基、又はトリアルコシキシリル基を有していてもよい。)
なかでも、炭素数1~6の、置換基としてエポキシ基、水酸基、炭素数1~2のアルコキシ基を有していてもよいアルキル基がより好ましく、炭素数1~6の、置換基としてエポキシ基を有していてもよいアルキル基がさらに好ましい。
CH2=C(CH3)-C(O)O-R2 …(2)
(R2は炭素数1~22のアルキル基、又はアルキレン鎖の炭素数が2~18であるポリアルキレングリコール鎖を有する置換基を表し、該アルキル基又はポリアルキレングリコール鎖を有する置換基は、置換基としてフェニル基、ベンジル基、エポキシ基、水酸基、ジアルキルアミノ基、炭素数1~18のアルコキシ基、炭素数1~18のパーフルオロアルキル基、炭素数1~18のアルキルスルファニル基、トリアルコキシシリル基、又はポリシロキサン構造を有する基を有していてもよい。)
化合物(2)の好ましい例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-オクチル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレートが挙げられる。
重合体Aの全構成単位に対して、メタクリル酸エステル単位の含有量は99質量%以下が好ましく、80量%以下がより好ましく、60質量%以下がさらに好ましく、ゼロでもよい。
メタクリル酸エステル単位の含有量が前記範囲の上限値以下であると重合体Aの適切なTgが得られやすい。
他の単量体は(メタ)アクリル酸エステルと共重合可能な単量体であればよい。例えばアクリロニトリル、N,N-ジアルキルメタクリルアミド、N,N-ジアルキルアクリルアミド、メタクリルアミド、アクリルアミド、スチレンなどが挙げられる。
重合体Aの全構成単位に対して、他の単量体に由来する構成単位の含有量は20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、5質量%以下がさらに好ましく、ゼロでもよい。
重合体Aの分子量は、重合体Aの重合条件により制御できる。例えば、後述の精密ラジカル重合(「リビングラジカル重合」ともいう。)において、単量体、重合開始剤、触媒の濃度、反応温度、反応時間等によって分子量を制御でき、単量体濃度を高く、重合開始剤濃度を低く、触媒濃度を高く、反応温度を高く、反応時間を長くすると高分子量となる傾向にある。
精密ラジカル重合は分子量の制御が容易であり、また、重合体Aの分子量分布(Mw/Mn)の狭い重合体を製造することができる。重合体Aの分子量分布(Mw/Mn)は2.0以下が好ましく、特に1.6以下が好ましい。一方、重合体Aの分子量分布は通常、1.0より大きい。
重合体の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される、ポリスチレン換算の値である。
(i)全構成単位がアクリル酸エステル単位の1種以上のみからなり、末端のアクリル酸エステル単位にヨウ素原子が結合している末端構造を1分子中に1個有する態様。
(ii)全構成単位がアクリル酸エステル単位の1種以上のみからなり、末端のアクリル酸エステル単位にヨウ素原子が結合している末端構造を1分子中に2個以上有する態様。
(iii)末端のアクリル酸エステル単位にヨウ素原子が結合している末端構造を1分子中に1個以上有し、前記ヨウ素原子が結合しているアクリル酸エステル単位以外の構成単位が、アクリル酸エステル単位の1種以上及びメタクリル酸エステル単位の1種以上のみからなる態様。
なお、重合体Aの末端構造が、アクリル酸エステル単位にヨウ素原子が結合したものであることは、MALDI-TOF法による分子量の測定結果から、末端構造の解析を行って同定することにより確認できる。
重合体Aは、好ましくは、重合鎖末端の成長ラジカルの保護基であるヨウ素原子の存在下で、アクリル酸エステル単量体の1種以上を含む単量体混合物を重合する精密ラジカル重合法により製造できる。
重合鎖末端のヨウ素原子の反応性は、前記ヨウ素原子が結合している構成単位によって異なる。通常、重合温度が50℃以上90℃未満であると、メタクリル酸エステル単位とヨウ素原子の間の結合は開裂するが、アクリル酸エステル単位とヨウ素原子の間の結合は開裂しない。一方、重合温度が90℃以上であると、メタクリル酸エステル単位とヨウ素原子の間の結合、及びアクリル酸エステル単位とヨウ素原子の間の結合の両方とも開裂する。
前記態様(i)の重合体Aは、ヨウ素、ラジカル重合開始剤及び触媒の存在下に、アクリル酸エステル単量体の1種以上を重合反応させることにより製造できる。
アクリル酸エステル単量体の2種以上を混合して重合させた場合はランダム共重合鎖が形成される。
ラジカル重合開始剤は、ヨウ素原子と結合した後の安定性の点からアゾ化合物が好ましく、入手のし易さや解離温度の点から、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、ジメチル-2,2’-アゾビス(イソブチレート)が好ましい。
これらの中でも、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)又は2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)がさらに好ましい。
ラジカル重合開始剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
重合反応から精製、固液分離に至る操作は遮光下で行うことが好ましい。また製造後の保管も、遮光下で行うことが好ましい。
前記態様(ii)の重合体Aは、重合反応の開始点(重合開始末端)がヨウ素原子で保護されている化合物(ドーマント種)を開始剤として用い、触媒の存在下に、アクリル酸エステル単量体の1種以上を重合反応させる方法でも製造できる。開始点を2つ以上有するドーマント種を開始剤として用いることにより、末端のアクリル酸エステル単位にヨウ素原子が結合している末端構造を1分子中に2個以上有する重合体A(「多官能高分子ドーマント」ともいう。)を製造できる。
アクリル酸エステル単量体の2種以上を混合して重合させた場合ランダム共重合鎖が形成される。
ヨウ素原子で保護された開始点を3つ以上有するドーマント種としてはグリセロールトリス(2-ヨードイソブチレート)、1,3,5-トリス(ヨードエチル)ベンゼンが挙げられる。
これらのうち、開始剤効率の点で2,5-ジヨードアジピン酸ジエチル、エチレングリコールビス(2-ヨードイソブチレート)が好ましい。
ヨウ素原子で保護された開始点を2つ以上有するドーマント種は、有機ハロゲン化合物のハロゲン原子をヨウ素原子に置換する方法で製造できる。市販品からも入手できる。
ドーマント種の使用量は、所望の分子量に応じて設定できる。
触媒の使用量は、所望の重合度や重合時間に応じて設定できる。例えば、開始剤として用いるドーマント種のヨウ素原子に対して0.05~10モル当量が好ましく、0.3~8モル当量がより好ましく、1~6モル当量がさらに好ましい。前記範囲の下限値以上であると、重合速度が遅くなりすぎないため、重合時間が長くならず、所定の重合時間で所望の分子量の重合体を得ることが容易となる。上限値以下であると重合速度が速くなりすぎず、分子量分布を狭くできる。
溶媒を用いる場合の使用量は、例えば重合反応に用いる全単量体の1質量部に対して0.1~10質量部が好ましく、0.3~2質量部がより好ましい。
重合反応は90℃以上で行われる。重合温度は90~140℃が好ましく、100~130℃がより好ましく、110~120℃がさらに好ましい。
反応時間は、反応温度や目的とする分子量によっても異なるが、通常10分~150時間程度であり、好ましくは1~24時間程度である。
重合反応の終了後の精製操作及び保管条件は製造方法(i)と同様である。
前記態様(iii)の重合体Aは、ヨウ素、開始剤及び触媒の存在下に、アクリル酸エステル単位の1種以上とメタクリル酸エステル単位の1種以上を重合反応させることにより製造できる。必要に応じて溶媒を用いてもよい。
開始剤としては、製造方法(i)と同じラジカル重合開始剤、または製造方法(ii)と同じドーマント種を用いる。
例えば、メタクリル酸エステル単量体とアクリル酸エステル単量体の混合物を、重合温度90℃以上で重合反応(第1の重合反応)させ、続いて重合温度50℃以上90℃未満で重合反応(第2の重合反応)させる方法で製造できる。第1の重合反応で得られる中間体において、メタクリル酸エステル単位とアクリル酸エステル単位はランダム共重合鎖を形成している。
第1の重合反応の後、アクリル酸エステルを追加してもよく、追加しなくてもよい。
本方法の重合反応は、窒素等の不活性ガス雰囲気下で行う。
第1の重合反応の反応温度は90~150℃が好ましく、100~140℃がより好ましく、110~120℃がさらに好ましい。
第2の重合反応の反応温度は50~90℃が好ましく、60~85℃がより好ましく、70~80℃がさらに好ましい。
第1の重合反応の反応時間は、反応温度や目的分子量によっても異なるが、例えば10分~50時間程度であり、好ましくは1~24時間程度である。
第2の重合反応の反応時間は、反応温度や触媒量によっても異なるが、例えば10分~5時間程度であり、好ましくは30分~2時間程度である。
重合反応の終了後の精製操作及び保管条件は製造方法(i)と同様である。
本発明の硬化性組成物は、重合体Aと、1分子中に2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物(以下、「化合物B」という。)を含む。
1分子中に2個の(メタ)アクリロイル基を有する化合物の例としては、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート(=1,4-ビス((メタ)アクリロイルオキシ)ブタン)、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレートなどのジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
特にアクリル部位の反応率、硬化性の両立の点では3官能アクリレートが好ましく、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリス2-ヒドロキシエチルイソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートトリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパンのアルキレンオキシド変性トリアクリレートがより好ましい。
本発明の硬化性組成物は、1分子中に1個の(メタ)アクリロイル基を有する化合物(以下、「単量体D」という。)を含有していてもよい。単量体Dの例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、クレゾール(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、7-アミノ-3,7-ジメチルオクチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、エチルジエチレングリコール(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ポリウレタンモノ(メタ)アクリレート、ポリエポキシモノ(メタ)アクリレート、ポリエステルモノ(メタ)アクリレートが挙げられる。
本発明の硬化性組成物は、硬化触媒を含有することが好ましい。硬化触媒は、重合体末端のヨウ素原子を引き抜いて精密ラジカル重合を進行させる機能を有するものを用いる。硬化触媒の例示は、前記重合体Aの製造方法(i)で用いる触媒の例示と同じである。硬化触媒は1種でもよく2種以上を併用してもよい。
硬化触媒の使用量は、重合体Aと化合物Bの合計100質量部に対し、0.01~20質量部が好ましく、0.05~10質量部がより好ましく、0.1~5質量部がさらに好ましい。前記範囲の下限値以上であると光硬化性が良好なものとなり、上限値以下であると透明性に優れる硬化膜を得ることができる。
硬化性組成物は活性エネルギー線照射と加熱のうちのすくなくとも1種によって硬化させることができ、硬化膜を製造する用途に好適である。
本発明の硬化性組成物を基材の上で硬化させることにより、基材上に硬化性組成物の硬化膜を形成できる。具体的には、硬化性組成物を基材上に塗布し、必要であれば乾燥させ、得られた塗膜に活性エネルギー線照射と加熱のうちのすくなくとも1種を行うことによって硬化させ、硬化膜を得る。
本発明の硬化膜は透明性及び屈曲性に優れることから、透明樹脂フィルム上に設けられる硬化膜、又は可撓性を有する透明樹脂板上に設けられる硬化膜として好適である。また、硬度に優れることから透明保護膜として有用である。
基材の厚さは、用途に応じて適時選択できる。例えば25~1000μm程度が好ましい。
光源としては、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライド、キセノンフラッシュ、紫外線LED、電子線などが例示できる。
具体的には、AFM(原子間力顕微鏡)で測定した硬化膜断面の位相像(AFM像)におけるドメインサイズが45~80nmである、共重合ミクロ相分離構造の硬化膜を得ることができる。
<測定方法・評価方法>
[分子量]
GPC測定法により以下の条件にて、得られた重合体の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)を測定した。
機器:島津製作所製「RID-10A/CBM-20A/DGU-20A3,LC-20AD/DPD-M20A/CTO-20A」、
カラム:東ソー社製「TSKgel superHM-N」、
検出器:示差屈折率検出器(RI検出器/内蔵)、
溶媒:クロロホルム、温度:40℃、流速:0.3mL/分、注入量:20μL、
濃度:0.1質量%、
較正試料:単分散ポリスチレン、
較正法:ポリスチレン。
重合体のガラス転移温度(Tg)は以下のFoxの式で計算した。
1/(273+Tg)=Σ{Wi/(273+Tgi)}
Wi:単量体iの質量分率
Tgi:単量体iの単独重合体のガラス転移温度(℃)
尚、単独重合体のガラス転移温度(℃)は、「ポリマーハンドブック 第4版 John Wiley & Sons著」に記載の数値を用いた。
MALDI(Matrix Assisted Laser Desorption Ionization:マトリックス支援レーザー脱離イオン化法)-TOF(Time
Of Flight:飛行時間型)法(Bruker社製「Autoflex III」を使用)、励起レーザー強度:出力60%)でポリマーの分子量を測定し、下記式(III)に適合する分子量が確認されるか否かで末端構造を同定した。
MIN+(MM1×N1+MM2×N2+・・・)+MA+MI+MH
又は
MIN+(MM1×N1+MM2×N2+・・・)+MA+MI+MNa
…(III)
MIN:開始剤乖離後の分子量
MM1、MM2・・・:主幹ポリマーを構成するモノマーの分子量
(M1、M2・・・は異なるモノマーを表す)
N:自然数
MA:末端側のアクリル酸エステルの分子量
MI:ヨウ素原子の原子量(=126.90)
MH:水素原子の原子量(=1.01)
MNa:ナトリウム原子の原子量(22.99)
140.20+100.12×N+128.17+126.90+1.01
又は
140.20+100.12×N+128.17+126.90+22.99
140.20+128.17×N+126.90+1.01
又は
140.20+100.12×N+128.17+126.90+22.99
200.23+128.17×N+253.80+1.01
又は
200.23+128.17×N+253.80+22.99
硬化膜の全光線透過率(単位:%)及びヘイズ(単位:%)は、JIS Z8722Z(透過物体の照射及び受光の幾何条件)及びJIS K7361-1(プラスチック-透明材料の全光線透過率の試験方法)、JIS K7136(プラスチック-透明材料のヘ-ズの求め方)に準拠し、日本電色工業製「SH7000」を用いて波長550nmにおける値を測定した。
ヘイズが1.2%未満であれば、曇り度が低く透明性に優れる。
JIS K5600に準拠し、各例で硬化膜を形成したPETフィルム(硬化膜付PETフィルム)をマンドレルに巻きつける方法で屈曲試験を行った。硬化膜にクラックを生じるマンドレルの最小直径(単位:mm)を測定した。最小直径が13mm以下であれば、最小直径の値が小さく、屈曲性に優れる。
JIS K5600に準拠し、荷重750gにて、鉛筆法による引っかき硬度(鉛筆硬度)を測定した。
鉛筆硬度がF以上であれば硬度に優れる。
AFM(原子間力顕微鏡)により硬化膜の断面の位相像(AFM像)を測定し、得られた位相像において粒子として認識された領域の幅の平均値を測定し、ドメインサイズとした。
(AFMの測定)
各例で硬化膜を形成したPETフィルム(硬化膜付PETフィルム)を1mm×1cmのサイズに切り出してサンプルとした。
電子顕微鏡用平板包埋板(堂阪イーエム社製)にサンプルを入れ、更に包埋樹脂(東亜合成社製 可視光硬化性包埋樹脂「アロニックスLCR D-800」)を半分まで入れ、10秒間紫外線照射(ランプ:USHIO社製「SP-9 SPOT CURE」)した。硬化により流動性が低くなった前記包埋樹脂中で、前記サンプルを中心に配置させ、更に包埋樹脂を加え、包埋樹脂が完全に硬化するまで紫外線を照射した。サンプルを含有する包埋樹脂の硬化物を、常温切削ウルトラミクロトーム(ライカ社製「EM UC7」)で切削して平滑な断面を切り出し、断面を走査プローブ顕微鏡(Oxford Instruments社製「MFP-3D」)を用いて、原子間力顕微鏡(AFM)観察(タッピングモード)を行った。
AFM観察(タッピングモード)の測定条件は次の通りである。プローブとしてOLYMPUS社製「OMCL-AC160TS-R3Target」を用い、ピエゾ素子に加える電圧信号で自由振幅の際の振幅値(Amplitude)を1V、測定時のプローブの振幅値(Set Point)の初期値を800mVとして測定を開始した。ふたつのパラメーターを変えて、すべての測定点において位相が90度以下となるように設定した(斥力モードでの測定をした)。振幅の変化を0にするように調節する速さ(Gain、エラーへの応答速度)を発振する手前まで上げた。
[設定値]
Scan Size:1μm、
Scan Rate:1.0Hz、
Scan Point, Scan Line(解像度):256、
Scan Angle:90度。
画像解析ソフトウェア(Oxford Instruments社製 Asylum Research MFP3D 120804)を用いて以下の手順に従ってドメインサイズを算出した。
(1)測定した位相像を開く。
(2)ベースラインをゼロ点補正(0次でフィッティング)し、画像を平滑化する。
操作:「Modify panel」の「Flatten」タブの「Flatten order」を「0」として「Flatten」をクリック、「Planefit」タブの「Planefit order」を「3」にし「X」をクリックする。
(3)ゼロ点で0以上にマスクを設定する。
操作:「Modify panel」の「Mask」タブの「Threshold」を0にして、「inverse」のチェックを外し、「Calc Mask」をクリックする。
(4)0以下のエリアを粒子として認識させる。
操作:「Analyze panel」の「Particle analysis」タブの「Set particle」をクリックし、続いて「Analysis Particles」をクリックする。
(5)粒子として認識された領域の幅を30本計測し、その平均値をドメインサイズと定義した。
なお、粒子として認識された領域の短軸の長さを「幅」とする。
撹拌機、還流冷却管、及び温度計を取り付けた反応器に、n-ブチルアクリレート27g(100質量部)、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業社製「V-70」)0.45g(1.7質量部)、ヨウ素0.27g(1.0質量部)、テトラブチルアンモニウムヨージド3.1g(11.5質量部)を仕込み、溶液が均一になるまで撹拌した。系内を遮光し、窒素置換後、110℃まで昇温し、7.5時間攪拌した。室温まで冷却後、水/メタノールの質量比が1/9である混合溶液への沈殿精製により、n-ブチルアクリレート単位からなる重合鎖の1つの末端にヨウ素原子が結合したヨウ素末端重合体(PBA-I)を無色透明粘稠液体として得た。
得られた重合体のMn、Mw、Mw/Mn、ガラス転移温度(Tg)を表1に示す(以下、同様)。
収量は6.7g、収率は25%(反応率40%)であった。図6に示すように、MALDI-TOF法にて末端構造解析を実施したところ、6058のMSスペクトルのピークが観察され重合度45の場合の計算値6057.7と良く一致した。
撹拌機、還流冷却管、及び温度計を取り付けた反応器に、n-ブチルアクリレート5mL(8000質量部)、下記参考製造例1で得た2,5-ジヨードアジピン酸ジエチル(EA-II)79.68mg(40質量部)、テトラブチルアンモニウムヨージド518.76mg(320質量部)を仕込み、溶液が均一になるまで攪拌した。系内を遮光し、窒素置換後、110℃まで昇温し、4.5時間攪拌した。室温まで冷却後、製造例1と同様に沈殿精製して、前記EA-IIの2つの開始点にn-ブチルアクリレート単位からなる重合鎖がそれぞれ結合し、各重合鎖の末端にヨウ素原子が結合した二官能高分子ドーマント(PBA-II)を無色透明粘稠液体として得た。収量は825.5mg、収率は17.8%(反応率45%)であった。図7に示すように、MALDI-TOF法にて末端構造解析を実施したところ、5326のMSスペクトルのピークが観察され重合度38の場合の計算5325.5と良く一致した。
撹拌機、還流冷却管、及び温度計を取り付けた反応器に、シクロヘキシルアクリレート 98g(200 eq)、下記参考製造例1で得た2,5-ジヨードアジピン酸ジエチル(EA-II)1.44g(1 eq)、テトラブチルアンモニウムヨージド9.39g(8 eq)を仕込み、溶液が均一になるまで攪拌した。
系内を遮光し、窒素置換後、110℃まで昇温し、1.5時間攪拌した。室温まで冷却後、冷メタノールに沈殿精製して、前記EA-IIの2つの開始点にシクロヘキシルアクリレート単位からなる重合鎖がそれぞれ結合し、各重合鎖の末端にヨウ素原子が結合した二官能高分子ドーマント(PCHA-II)を無色粉末として得た。収量は825.5mg、収率は17.8%(反応率45%)であった。
撹拌機、還流冷却管、及び温度計を取り付けた反応器に、イソブチルメタクリレート(IBMA)4.45g(200 eq)、2,2'-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)(富士フィルム和光純薬株式会社製V70)72.4mg(1.5eq)、ヨウ素39.7mg(1 eq)、テトラブチルアンモニウムヨージド115.8mg(2 eq)、アニソール5mLを仕込み、溶液が均一になるまで攪拌した。
系内を遮光し、窒素置換後、70℃まで昇温し、3時間攪拌した。次にブチルアクリレート15mLを加えさらに3時間攪拌した。室温まで冷却後、冷メタノールに沈殿精製して、2,2'-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)由来の開始点にイソブチルメタクリレート単位からなる重合鎖がそれぞれ結合し、各重合鎖の末端にブチルアクリレート1単位とヨウ素原子が結合した高分子ドーマント(PIBMA-BA-I)を無色粉末として得た。収量は825.5mg、収率は17.8%(反応率45%)であった。
反応器に、2,5-ジブロモアジピン酸ジエチル(EA-BrBr)200mg(0.5質量部)、ヨウ化ナトリウム332.8mg(2.0質量部)をアセトン1.10mL中に溶解後、室温で3時間反応させた。この後、アスピレーションにより生成物であるNaBrを除去し、エバポレーションによってアセトンを除去した後、ジクロロメタンに溶解させ、飽和亜硫酸ナトリウム溶液で分液抽出した。得られた溶液を硫酸ナトリウムで脱水し、エバポレーションによりジクロロメタンを除去して、2,5-ジヨードアジピン酸ジエチル(EA-II)を収率87%で得た。
撹拌機、還流冷却管、及び温度計を取り付けた反応器に、n-ブチルアクリレート90g(100質量部)、前記「V-70」5.4g(6.0質量部)、及びアニソール100g(111質量部)を仕込み、溶液が均一になるまで攪拌した。系内を遮光し、窒素置換後、110℃まで昇温し、2時間攪拌した。室温まで冷却後、製造例1と同様に沈殿精製して、末端にヨウ素原子が結合していないn-ブチルアクリレートの単独重合体(PBA)を無色透明粘稠液体として得た。
収量は8.2g、収率は9%(反応率72%)であった。
撹拌機、還流冷却管、及び温度計を取り付けた反応器に、メチルメタクリレート28g(100質量部)、前記「V-70」0.65g(2.3質量部)、ヨウ素0.36g(1.3質量部)、テトラブチルアンモニウムヨージド1.04g(3.7質量部)、及びアニソール30g(105質量部)を仕込み、溶液が均一になるまで攪拌した。系内を遮光し、窒素置換後、70℃まで昇温し、2.5時間攪拌した。次いでn-ブチルアクリレート27g(95質量部)、アニソール10g(35質量部)を添加し、70℃で1時間攪拌した。室温まで冷却後、メタノールへの沈殿精製により、メチルメタクリレート単位からなる重合鎖の1つの末端に、n-ブチルアクリレート単位を介してヨウ素原子が結合したヨウ素末端重合体(PMMA-BA-I)を白色粉末として得た。
収量は9.2g、収率は32%(反応率69%)であった。
[実施例1]
重合体Aとして、製造例1で得たヨウ素末端重合体(PBA-I)1.5g(6.00×10-2mmol)、化合物Bとしてトリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)8.5g、その他成分Cとしてトリフェニルホスフィン(PPh3)15.7mg(6.00×10-2mmol)を混合し、硬化性組成物を調製した。
この硬化性組成物をPETフィルム(三菱ケミカル製「O321E125」)上に#16番のバーコーターを用いて成膜し、窒素雰囲気下、高圧水銀灯(USHIO社製「SP-9」)により積算光量2000mJ/cm2(300mW/cm2)の紫外線照射を行い、硬化膜(膜厚20μm)を形成した。
得られた硬化膜付PETフィルムについて、前記の評価方法で硬化膜の物性を評価した。結果を表2に示す(以下同様)。
実施例1で得られた硬化膜の断面のAFM像を図1に示す。
表2に示す通りに配合を変更したほかは、実施例1と同様にして硬化性組成物を調製し、硬化膜を形成し、評価した。実施例8、9では単量体DとしてBA(ブチルアクリレート)を用いた。比較例1では光重合開始剤としてHCPK(ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン)を用いた。
実施例2、3で得られた硬化膜のAFM像を図2、3に示し、比較例1、2で得られた硬化膜のAFM像を図4、5に示す。
ヨウ素原子を有さない重合体を使用した比較例1は、実施例よりも曇り度のヘイズ値が高くなり、鉛筆硬度が低下した。また、ガラス転移温度が本願規定の範囲外である比較例2は、屈曲性の最小直径が大きくなっていた。
Claims (5)
- ヨウ素原子がアクリル酸エステル単量体に由来する構成単位に結合している末端構造を、1分子中に2個以上有し、ガラス転移温度が-60~60℃である、重合体と、
1分子中に2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物とを含む、硬化性組成物。 - 前記重合体の数平均分子量が800~150,000である、請求項1に記載の硬化性組成物。
- 前記重合体の全構成単位が、アクリル酸エステルに由来する単位の1種以上からなる、請求項1又は2に記載の硬化性組成物。
- 前記重合体と前記化合物の合計に対して、前記重合体の含有量が5~70質量%である、請求項1~3のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
- 請求項1~4のいずれか一項に記載の硬化性組成物の硬化膜。
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