JPWO2019054412A1 - 硬化性組成物 - Google Patents

硬化性組成物 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2019054412A1
JPWO2019054412A1 JP2019542265A JP2019542265A JPWO2019054412A1 JP WO2019054412 A1 JPWO2019054412 A1 JP WO2019054412A1 JP 2019542265 A JP2019542265 A JP 2019542265A JP 2019542265 A JP2019542265 A JP 2019542265A JP WO2019054412 A1 JPWO2019054412 A1 JP WO2019054412A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mass
meth
parts
curable composition
compound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2019542265A
Other languages
English (en)
Inventor
未央 安井
未央 安井
勝紀 望月
勝紀 望月
花岡 秀典
秀典 花岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Publication of JPWO2019054412A1 publication Critical patent/JPWO2019054412A1/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04Coating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/12Esters of monohydric alcohols or phenols
    • C08F220/16Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms
    • C08F220/18Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms with acrylic or methacrylic acids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/18Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
    • B32B27/20Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives using fillers, pigments, thixotroping agents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/28Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42
    • B32B27/281Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42 comprising polyimides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/28Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42
    • B32B27/285Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42 comprising polyethers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/30Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/30Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers
    • B32B27/308Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers comprising acrylic (co)polymers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/34Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyamides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/44Polymerisation in the presence of compounding ingredients, e.g. plasticisers, dyestuffs, fillers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/46Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation
    • C08F2/48Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation by ultraviolet or visible light
    • C08F2/50Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation by ultraviolet or visible light with sensitising agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F216/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical
    • C08F216/12Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical by an ether radical
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/14Polycondensates modified by chemical after-treatment
    • C08G59/1433Polycondensates modified by chemical after-treatment with organic low-molecular-weight compounds
    • C08G59/1438Polycondensates modified by chemical after-treatment with organic low-molecular-weight compounds containing oxygen
    • C08G59/1455Monocarboxylic acids, anhydrides, halides, or low-molecular-weight esters thereof
    • C08G59/1461Unsaturated monoacids
    • C08G59/1466Acrylic or methacrylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • C08K3/36Silica
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/16Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/3467Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having more than two nitrogen atoms in the ring
    • C08K5/3472Five-membered rings
    • C08K5/3475Five-membered rings condensed with carbocyclic rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04Homopolymers or copolymers of esters
    • C08L33/06Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Polyethers (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)

Abstract

3官能(メタ)アクリレートモノマー、4官能(メタ)アクリレートモノマー及び8官能(メタ)アクリレートモノマーからなる群から選択される少なくとも2種を含む多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)と、カチオン重合性モノマー(B)とを含有する硬化性組成物であって、3官能(メタ)アクリレートモノマー、4官能(メタ)アクリレートモノマー及び8官能(メタ)アクリレートモノマーの総質量は、多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)100質量部に対して、50質量部以上である、硬化性組成物。

Description

本特許出願は日本国特許出願第2017−178243号(出願日:2017年9月15日)についてパリ条約上の優先権を主張するものであり、ここに参照することによって、その全体が本明細書中へ組み込まれるものとする。
本発明は、画像表示装置等の前面板として使用される積層体を形成可能な硬化性組成物、該硬化性組成物を硬化させてなる硬化膜、及び該硬化膜を含む積層体に関する。
液晶表示装置や有機EL表示装置等の画像表示装置は、携帯電話やスマートウォッチといった種々の用途に広く活用されている。画像表示装置の前面板として、硬化性組成物を硬化させてなる硬化膜を含む積層体が使用されている(例えば特許文献1)。
特開2009−202456号公報
このような画像表示装置の前面板は、使用者が直接触ったり、周囲の物体が直接接触したりするため、高い表面硬度が必要とされる。さらにフレキシブルディスプレイの前面板として用いる場合、高い屈曲性も要求される。しかし、本発明者の検討によれば、従来の画像表示装置の前面板は、これらの特性を同時かつ十分に満足するものでないことがわかった。
従って、本発明の目的は、表面硬度及び屈曲性に優れた積層体を形成可能な硬化性組成物、該硬化性組成物を硬化させてなる硬化膜、及び該硬化膜を含む積層体を提供することにある。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、3官能(メタ)アクリレートモノマー、4官能(メタ)アクリレートモノマー及び8官能(メタ)アクリレートモノマーからなる群から選択される少なくとも2種を含む多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)と、カチオン重合性モノマー(B)とを含有する硬化性組成物において、3官能(メタ)アクリレートモノマー、4官能(メタ)アクリレートモノマー及び8官能(メタ)アクリレートモノマーの総質量が所定量以上であると、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明には、以下のものが含まれる。
[1]3官能(メタ)アクリレートモノマー、4官能(メタ)アクリレートモノマー及び8官能(メタ)アクリレートモノマーからなる群から選択される少なくとも2種を含む多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)と、カチオン重合性モノマー(B)とを含有する硬化性組成物であって、3官能(メタ)アクリレートモノマー、4官能(メタ)アクリレートモノマー及び8官能(メタ)アクリレートモノマーの総質量は、多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)100質量部に対して、50質量部以上である、硬化性組成物。
[2]カチオン重合性モノマー(B)は、1以上のエポキシ基及び/又は1以上のオキセタニル基を有する環状エーテル化合物(B−1)を含む、[1]に記載の硬化性組成物。
[3]環状エーテル化合物(B−1)は、2以上のエポキシ基及び/又は2以上のオキセタニル基を有するビス環状エーテル化合物(B−1−1)を含む、[2]に記載の硬化性組成物。
[4]カチオン重合性モノマー(B)はビニルオキシ化合物(B−2)をさらに含む、[1]〜[3]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[5]硬化性組成物100質量部に対して、多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)の含有量は5〜80質量部であり、環状エーテル化合物(B−1)の含有量は5〜80質量部であり、ビニルオキシ化合物(B−2)の含有量は3〜60質量部である、[4]に記載の硬化性組成物。
[6]ビニルオキシ化合物(B−2)の含有量は、多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)及びカチオン重合性モノマー(B)の総量100質量部に対して、3〜50質量部である、[4]又は[5]に記載の硬化性組成物。
[7]環状エーテル化合物(B−1)は、1以上のラジカル重合性官能基を有するラジカル重合性環状エーテル化合物(B−1−2)を含む、[2]〜[6]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[8]硬化性組成物100質量部に対して、多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)の含有量は5〜50質量部であり、ビス環状エーテル化合物(B−1−1)の含有量は3〜30質量部であり、ラジカル重合性環状エーテル化合物(B−1−2)の含有量は5〜40質量部である、[7]に記載の硬化性組成物。
[9]ラジカル重合性環状エーテル化合物(B−1−2)の含有量は、ビス環状エーテル化合物(B−1−1)1質量部に対して、0.1〜10質量部である、[7]又は[8]に記載の硬化性組成物。
[10]ラジカル重合開始剤(C)及びカチオン重合開始剤(D)をさらに含む、[1]〜[9]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[11]ラジカル重合開始剤(C)の含有量は、多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)100質量部に対して、1〜15質量部であり、カチオン重合開始剤(D)の含有量は、カチオン重合性モノマー(B)100質量部に対して、1〜15質量部である、[10]に記載の硬化性組成物。
[12]無機粒子をさらに含む、[1]〜[11]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[13]無機粒子が反応性シリカ粒子である場合、反応性シリカ粒子の含有量は、硬化性組成物の質量に対して、1〜70質量%である、[12]に記載の硬化性組成物。
[14][1]〜[13]のいずれかに記載の硬化性組成物を硬化させてなる硬化膜。
[15][14]に記載の硬化膜が、基材フィルムの少なくとも一方の面に積層された、積層体。
[16]基材フィルムはポリイミド系高分子を含んでなる、[15]に記載の積層体。
[17]酸素透過度は、800cc/(m・24h・atm)以下である、[15]又は[16]に記載の積層体。
[18][15]〜[17]のいずれかに記載の積層体を含む、フレキシブルディスプレイ。
本発明の硬化性組成物は、表面硬度及び屈曲性に優れた積層体を形成することができる。
[1]硬化性組成物
本発明の硬化性組成物は、多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)と、カチオン重合性モノマー(B)とを含有する。
(1)多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)
多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)とは、分子内に2個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する化合物を意味し、本発明における多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)は、3官能(メタ)アクリレートモノマー、4官能(メタ)アクリレートモノマー及び8官能(メタ)アクリレートモノマーからなる群から選択される少なくとも2種を含む。なお、本明細書において、用語「(メタ)アクリレート」とは、「アクリレート」又は「メタクリレート」を意味し、用語「(メタ)アクリロイル」も同様に、「アクリロイル」又は「メタクリロイル」を意味する。
3官能(メタ)アクリレートモノマーは、分子内に3個の(メタ)アクリロイルオキシ基を有するモノマーであり、その例としては、グリセリントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ(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、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートと酸無水物の反応物、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートと酸無水物との反応物などが挙げられる。これらの中でも、硬化性組成物を硬化させてなる硬化膜を有する積層体(単に積層体という場合がある)の表面硬度、屈曲性、酸素バリア性、及び耐反り性の観点から、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートが好ましい。これらの3官能(メタ)アクリレートモノマーは単独又は二種以上組合せて使用できる。
本明細書において、表面硬度とは本発明の積層体における硬化膜側の表面の硬さを示す。屈曲性とは本発明の積層体を屈曲させた時に、クラック等の発生を抑制できる特性を意味する。酸素バリア性とは、酸素を透過させにくい特性を意味し、酸素バリア性が高いほど、酸素透過性又は酸素透過度が低いことを示す。耐反り性とは反りが起こりにくい特性を意味し、耐反り性が高いほど、反りが起こりにくいことを示す。
4官能(メタ)アクリレートモノマーは、分子内に4個の(メタ)アクリロイルオキシ基を有するモノマーであり、その例としては、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性トリペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらの中でも、積層体の表面硬度、屈曲性、酸素バリア性、及び耐反り性の観点から、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートが好ましい。これらの4官能(メタ)アクリレートモノマーは単独又は二種以上組合せて使用できる。
8官能(メタ)アクリレートモノマーは、分子内に8個の(メタ)アクリロイルオキシ基を有するモノマーであり、その例としては、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらの中でも、積層体の表面硬度、屈曲性、及び酸素バリア性の観点から、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレートが好ましい。これらの8官能(メタ)アクリレートモノマーは単独又は二種以上組合せて使用できる。
本発明の硬化性組成物は、3官能(メタ)アクリレートモノマー、4官能(メタ)アクリレートモノマー及び8官能(メタ)アクリレートモノマーからなる群から選択される少なくとも2種を含み、3官能(メタ)アクリレートモノマー、4官能(メタ)アクリレートモノマー及び8官能(メタ)アクリレートモノマーの総質量が、多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)100質量部に対して、50質量部以上であるため、表面硬度及び屈曲性に優れた積層体を形成できる。また、本発明の硬化性組成物は、さらに酸素バリア性及び耐反り性に優れた積層体を形成することもできる。本発明の硬化性組成物100質量部中の3官能(メタ)アクリレートモノマー、4官能(メタ)アクリレートモノマー及び8官能(メタ)アクリレートモノマーの総質量は、好ましくは60質量部以上であり、より好ましくは70質量部以上であり、さらに好ましくは80質量部以上であり、特に好ましくは90質量部以上であり、最も好ましくは100質量部である。3官能(メタ)アクリレートモノマー、4官能(メタ)アクリレートモノマー及び8官能(メタ)アクリレートモノマーの総質量が上記の範囲であると、積層体における表面硬度、屈曲性、酸素バリア性、及び耐反り性をより向上することができる。
本発明の好ましい一態様において、本発明の硬化性組成物における多官能(メタ)アクリレートモノマーは3官能(メタ)アクリレートモノマー及び4官能(メタ)アクリレートモノマーで構成される。3官能(メタ)アクリレートモノマー及び4官能(メタ)アクリレートモノマーを組合せると、表面硬度、屈曲性、酸素バリア性、及び耐反り性の観点から有利である場合が多い。また、8官能(メタ)アクリレートモノマーを含むことが屈曲性の観点から有利な場合がある。
4官能(メタ)アクリレートモノマーの含有量は、3官能(メタ)アクリレートモノマー1質量部に対して、好ましくは0.5〜5質量部、より好ましくは1〜3質量部である。4官能(メタ)アクリレートモノマーの含有量が上記範囲であると、積層体の表面硬度、屈曲性、酸素バリア性、及び耐反り性を向上しやすい。
多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)は、3官能(メタ)アクリレートモノマー、4官能(メタ)アクリレートモノマー及び8官能(メタ)アクリレートモノマー以外の他の(メタ)アクリレートモノマーを含むことができる。他の(メタ)アクリレートモノマーの種類は特に限定されないが、その例としては、2官能(メタ)アクリレートモノマー、5官能(メタ)アクリレートモノマー、6官能(メタ)アクリレートモノマー、7官能(メタ)アクリレートモノマーなどが挙げられる。
2官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、例えばエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート及びネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等のアルキレングリコールジ(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、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(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、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート及びポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート等のポリオキシアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート;テトラフルオロエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等のハロゲン置換アルキレングリコールのジ(メタ)アクリレート;トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート等の脂肪族ポリオールのジ(メタ)アクリレート;水添ジシクロペンタジエニルジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート等の水添ジシクロペンタジエン又はトリシクロデカンジアルカノールのジ(メタ)アクリレート;1,3−ジオキサン−2,5−ジイルジ(メタ)アクリレート〔別名:ジオキサングリコールジ(メタ)アクリレート〕等のジオキサングリコール又はジオキサンジアルカノールのジ(メタ)アクリレート;ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物ジアクリレート物、ビスフェノールFエチレンオキサイド付加物ジアクリレート物等のビスフェノールA又はビスフェノールFのアルキレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート;ビスフェノールAジグリシジルエーテルのアクリル酸付加物、ビスフェノールFジグリシジルエーテルのアクリル酸付加物等のビスフェノールA又はビスフェノールFのエポキシジ(メタ)アクリレート;シリコーンジ(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エステルのジ(メタ)アクリレート;2,2−ビス[4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシエトキシフェニル]プロパン;2,2−ビス[4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシエトキシシクロヘキシル]プロパン;2−(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−5−エチル−5−ヒドロキシメチル−1,3−ジオキサン〕のジ(メタ)アクリレート;トリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌレートジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの2官能(メタ)アクリレートモノマーは単独又は二種以上組合せて使用できる。
5官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、例えばジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートと酸無水物との反応物、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性トリペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートと酸無水物との反応物などが挙げられる。これらの5官能(メタ)アクリレートモノマーは単独又は二種以上組合せて使用できる。
6官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、例えばジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性トリペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらの6官能(メタ)アクリレートモノマーは単独又は二種以上組合せて使用できる。
7官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、例えばトリペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレートと酸無水物との反応物、カプロラクトン変性トリペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性トリペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレートと酸無水物との反応物などが挙げられる。これらの7官能(メタ)アクリレートモノマーは単独又は二種以上組合せて使用できる。
(2)カチオン重合性モノマー(B)
本発明の硬化性組成物はカチオン重合性モノマー(B)を含有する。カチオン重合性モノマー(B)とは、分子内にカチオン重合性基を有する化合物を意味する。カチオン重合性モノマー(B)は、積層体の表面硬度、屈曲性、酸素バリア性、及び耐反り性の観点から、1以上のエポキシ基及び/又は1以上のオキセタニル基を有する環状エーテル化合物(B−1)並びにビニルオキシ化合物(B−2)から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
(I)環状エーテル化合物(B−1)
環状エーテル化合物(B−1)としては、例えば分子内に1以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物[エポキシ化合物(b)と称する]、分子内に1以上のオキセタニル基を有するオキセタン化合物[オキセタン化合物(b)と称する]、1以上のラジカル重合性官能基を有するラジカル重合性環状エーテル化合物(B−1−2)などが挙げられる。エポキシ化合物(b)、オキセタン化合物(b)、及びラジカル重合性環状エーテル化合物(B−1−2)は単独又は二種以上組合せて使用できる。
エポキシ化合物(b)中のエポキシ基は、無置換又は炭素数6以下、好ましくは3以下の炭化水素基で修飾された基であることが好ましく、無置換であることがより好ましい。エポキシ化合物(b)としては、脂肪族エポキシ化合物(b1)、脂環式エポキシ化合物(b2)、芳香族エポキシ化合物(b3)が好ましく用いられる。これらのエポキシ化合物(b)は単独又は二種以上組合せて使用できる。
脂肪族エポキシ化合物(b1)は、脂肪族炭素原子に結合するエポキシ基を分子内に、少なくとも1以上、好ましくは少なくとも2以上有する化合物である。脂肪族エポキシ化合物(b1)としては、例えば、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサ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等の2官能エポキシ化合物;トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル等の3官能以上のエポキシ化合物等が挙げられる。これらの中でも、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオ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等の脂肪族炭素原子に結合するエポキシ基を分子内に2個有する2官能のエポキシ化合物(脂肪族ジエポキシ化合物)が好ましい。なお、これらの脂肪族エポキシ化合物(b1)は単独又は二種以上組合せて使用できる。
脂環式エポキシ化合物(b2)は、脂環式環に結合したエポキシ基を分子内に少なくとも1以上有する化合物、好ましくはエポキシ基を分子内に2以上有する化合物、より好ましくはエポキシ基を分子内に2つ有する化合物(脂環式ジエポキシ化合物(b2))である。「脂環式環に結合したエポキシ基」とは、式(a):
Figure 2019054412
で表される構造における橋かけの酸素原子−O−を意味する。式(a)中、mは2〜5の整数である。
式(a)における(CH中の1個又は複数個の水素原子を取り除いた形の基2つ以上が他の化学構造に結合している化合物が、脂環式エポキシ化合物(b2)となり得る。(CH中の1個又は複数個の水素原子は、メチル基やエチル基等の直鎖状アルキル基で適宜置換されていてもよい。
これらの中でも、エポキシシクロペンタン構造〔式(a)においてm=3のもの〕や、エポキシシクロヘキサン構造〔式(a)においてm=4のもの〕を有する脂環式エポキシ化合物が好ましい。
脂環式エポキシ化合物(b2)としては、例えば、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル 3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル 3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、エチレンビス(3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート)、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、ビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)アジペート、ジエチレングリコールビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチルエーテル)、エチレングリコールビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチルエーテル)などが挙げられる。これらの中でも、積層体の表面硬度、屈曲性、酸素バリア性、耐反り性の観点から、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル 3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートがより好ましい。なお、脂環式エポキシ化合物(b2)は単独又は二種以上組合せて使用できる。
芳香族エポキシ化合物(b3)としては、例えば、フェノール、クレゾール、ブチルフェノール等の少なくとも1つの芳香環を有する1価フェノール又は、そのアルキレンオキシド付加物のモノ/ポリグリシジルエーテル化物、例えばビスフェノールA、ビスフェノールF、又はこれらにさらにアルキレンオキシドを付加した化合物のグリシジルエーテル化物やエポキシノボラック樹脂;レゾルシノールやハイドロキノン、カテコール等の2以上のフェノール性水酸基を有する芳香族化合物のグリシジルエーテル;ベンゼンジメタノールやベンゼンジエタノール、ベンゼンジブタノール等のアルコール性水酸基を2以上有する芳香族化合物のモノ/ポリグリシジルエーテル化物;フタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸等の2以上のカルボン酸を有する多塩基酸芳香族化合物のグリシジルエステル;安息香酸やトルイル酸、ナフトエ酸等の安息香酸類のグリシジルエステル;スチレンオキシド又はジビニルベンゼンのエポキシ化物等が挙げられる。これらの芳香族エポキシ化合物(b3)は、単独又は二種以上組合せて使用できる。
エポキシ化合物(b)のうち、脂環式エポキシ化合物(b1)が好ましく、脂環式エポキシ化合物(b1)を含有すると、積層体の表面硬度、屈曲性、酸素バリア性、及び耐反り性の点で有利である。
オキセタン化合物(b)中のオキセタニル基は、無置換又は炭素数6以下、好ましくは1〜3の炭化水素基で修飾された基であることが好ましく、炭素数1〜3の炭化水素基で修飾された基であることがより好ましい。
オキセタン化合物(b)としては、例えば、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン(オキセタンアルコールという場合がある)、2−エチルヘキシルオキセタン、1,4−ビス〔{(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシ}メチル〕ベンゼン(キシリレンビスオキセタンという場合がある)、3−エチル−3−(フェノキシメチル)オキセタン、3−(シクロヘキシルオキシ)メチル−3−エチルオキセタンの単官能オキセタン化合物;3−エチル−3〔{(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシ}メチル〕オキセタン、キシリレンビスオキセタン、キシリレンビスオキセタンの混合物(例えばキシリレン骨格の繰り返し単位数が1、2又は3のキシリレンビスオキセタンの混合物)等の2官能オキセタン化合物などが挙げられる。これらのオキセタン化合物(b)のうち、表面硬度、屈曲性、酸素透過性及び耐反り性の観点から、2官能のオキセタン化合物が好ましく、3−エチル−3〔{(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシ}メチル〕オキセタン、キシリレンビスオキセタン、又はキシリレンビスオキセタンの混合物等がより好ましい。これらのオキセタン化合物(b)は、単独又は二種以上組合せて使用できる。
ラジカル重合性環状エーテル化合物(B−1−2)は、分子内に1以上のラジカル重合性官能基を有する。ラジカル重合性官能基としては、例えばビニル基、(メタ)アクリロイル基等が挙げられ、好ましくは(メタ)アクリロイル基であり、より好ましくはメタクリロイル基である。ラジカル重合性環状エーテル化合物は、ラジカル重合性官能基を有するエポキシ化合物、ラジカル重合性官能基を有するオキセタン化合物等であってもよく、ラジカル重合性官能基を有するエポキシ化合物であることが好ましい。ラジカル重合性官能基を有するエポキシ化合物は脂環式、脂肪族、芳香族のいずれであってもよいが、特に脂環式が好ましい。ラジカル重合性環状エーテル化合物(B−1−2)は、ラジカル重合性基とカチオン重合性基(例えばエポキシ基、オキセタニル基等)とを有するため、ラジカル重合とカチオン重合の両方を生じ得る。
ラジカル重合性環状エーテル化合物(B−1−2)の具体例としては、1,2−エポキシ-4-ビニルシクロヘキサン等のビニル基を有するエポキシ化合物;3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリロイル基を有するエポキシ化合物;(メタ)アクリル酸(3−エチル−3−オキセタニル)メチル等の(メタ)アクリロイル基を有するオキセタン化合物などが挙げられる。これらのラジカル重合性環状エーテル化合物は単独又は二種以上組合せて使用できる。
環状エーテル化合物(B−1)は、積層体の表面硬度、屈曲性、酸素バリア性、及び耐反り性の観点から、2以上のエポキシ基及び/又は2以上のオキセタニル基を有するビス環状エーテル化合物(B−1−1)を含むことが好ましい。ビス環状エーテル化合物(B−1−1)としては、上記エポキシ化合物(b)及び上記オキセタン化合物(b)のうち、2以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物、2以上のオキセタニル基を有するオキセタン化合物などが挙げられる。
また、環状エーテル化合物(B−1)は、ラジカル重合性環状エーテル化合物(B−1−2)を含むことが好ましい。ラジカル重合性環状エーテル化合物(B−1−2)を含むことで、積層体の表面硬度、屈曲性、酸素バリア性、及び耐反り性をより向上することができる。
本発明の一実施態様において、本発明の硬化性組成物がラジカル重合性環状エーテル化合物(B−1−2)を含む場合、ラジカル重合性環状エーテル化合物(B−1−2)の含有量は、ビス環状エーテル化合物(B−1−1)1質量部に対して、好ましくは0.1〜10質量部、より好ましくは0.15〜7質量部、さらに好ましくは0.2〜5質量部である。他の態様においては、ラジカル重合性環状エーテル化合物(B−1−2)の含有量は、ビス環状エーテル化合物(B−1−1)1質量部に対して、好ましくは1〜10質量部、より好ましくは1.5〜7質量部、さらに好ましくは2〜5質量部であってもよい。ラジカル重合性環状エーテル化合物(B−1−2)の含有量が上記範囲であると、表面硬度、屈曲性、酸素バリア性、及び耐反り性により優れた積層体を形成することができる。
(II)ビニルオキシ化合物(B−2)
ビニルオキシ化合物(B−2)とは、分子内に1以上のビニルオキシ基を有する化合物を意味する。特にビニルオキシ化合物(B−2)は2以上のビニルオキシ基を有する化合物が好ましい。これらのビニルオキシ化合物(B−2)は単独又は2種以上組合せて使用できる。ビニルオキシ化合物(B−2)はモノマー又はオリゴマーであってもよいが、好ましくはモノマーである。
ビニルオキシ化合物(B−2)としては、例えば、2−エチルヘキシルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、アジピン酸ジビニル等の脂肪族ビニルエーテル化合物;シクロヘキシルビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル等の脂環式ビニルエーテル化合物;フェニルビニルエーテル、ベンゼンジメタノールジビニルエーテル等の芳香族ビニルエーテル化合物などが挙げられる。これらのビニルオキシ化合物(B−2)は単独又は二種以上組合せて使用できる。ビニルオキシ化合物(B−2)の中でも、積層体の表面硬度、屈曲性、酸素バリア性、及び耐反り性の観点から、脂環式ビニルエーテル化合物が好ましい。
本発明の硬化性組成物において、カチオン重合性モノマー(B)がビニルオキシ化合物(B−2)を含むことが、得られる積層体の表面硬度、屈曲性、酸素バリア性、及び耐反り性の観点から有利である。本発明の硬化性組成物がビニルオキシ化合物(B−2)を含有する場合、ビニルオキシ化合物(B−2)の含有量は、多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)及びカチオン重合性モノマー(B)の総量100質量部に対して、好ましくは3〜50質量部、より好ましくは10〜40質量部、さらに好ましくは15〜35質量部であることが好ましい。ビニルオキシ化合物(B−2)の含有量が上記範囲であると、積層体の表面硬度、屈曲性、酸素バリア性、及び耐反り性をより向上することができる。
また、本発明の硬化性組成物において、ビニルオキシ化合物(B−2)の含有量は、環状エーテル化合物(B−1)1質量部に対して、好ましくは0.1〜3質量部、より好ましくは0.5〜2質量部、さらに好ましくは0.5〜1.5質量部である。ビニルオキシ化合物(B−2)の含有量が上記範囲であると、積層体の表面硬度、屈曲性、酸素バリア性、及び耐反り性をより向上できる。
カチオン重合性モノマー(B)の含有量は、多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)1質量部に対して、好ましくは0.1〜5質量部、より好ましくは0.5〜3質量部、さらに好ましくは0.5〜1.5質量部、特に好ましくは0.8〜1.2質量部である。カチオン重合性モノマー(B)の含有量が上記範囲であると、積層体の表面硬度、屈曲性、酸素バリア性、及び耐反り性の観点から有利である。
本発明の好ましい一実施態様において、硬化性組成物100質量部に対して、多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)の含有量は、好ましくは5〜80質量部、より好ましくは10〜60質量部、さらに好ましくは20〜50質量部、とりわけ好ましくは25〜40質量部であり、環状エーテル化合物(B−1)の含有量は、好ましくは5〜80質量部、より好ましくは7〜60質量部、さらに好ましくは10〜50質量部、とりわけ好ましくは20〜40質量部であり、ビニル化合物(B−2)の含有量は、好ましくは3〜60質量部、より好ましくは5〜40質量部、さらに好ましくは10〜30質量部である。多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)、環状エーテル化合物(B−1)、及びビニル化合物(B−2)の含有量が上記範囲であると、表面硬度、屈曲性、酸素バリア性、及び耐反り性に優れた積層体を形成しやすい。
本発明の好ましい一実施態様において、硬化性組成物100質量部に対して、多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)の含有量は、好ましくは5〜50質量部、より好ましくは10〜45質量部、さらに好ましくは20〜40質量部であり、ビス環状エーテル化合物(B−1−1)の含有量は、好ましくは3〜30質量部、より好ましくは5〜25質量部であり、ラジカル重合性環状エーテル化合物(B−1−2)の含有量は、好ましくは5〜40質量部であり、より好ましくは10〜35質量部である。本発明の好ましい他の実施態様において、硬化性組成物100質量部に対して、多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)の含有量は、好ましくは5〜50質量部、より好ましくは10〜45質量部、さらに好ましくは20〜40質量部であり、ビス環状エーテル化合物(B−1−1)の含有量は、好ましくは3〜20質量部、より好ましくは5〜15質量部であり、ラジカル重合性環状エーテル化合物(B−1−2)の含有量は、好ましくは15〜40質量部であり、より好ましくは20〜35質量部である。多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)、ビス環状エーテル化合物(B−1−1)、及びラジカル重合性環状エーテル化合物(B−1−2)の含有量が上記範囲であると、表面硬度、屈曲性、酸素バリア性、及び耐反り性により優れた積層体を形成しやすい。
(3)添加剤
本発明の硬化性組成物は、ラジカル重合開始剤(C)及びカチオン重合開始剤(D)を含んでよい。迅速に硬化させやすいという観点から、光ラジカル重合開始剤(C)及び光カチオン重合開始剤(D)を含むことが好ましい。硬化性組成物中に光ラジカル重合開始剤を含有すると、ラジカル重合性化合物である多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)を迅速に硬化させることができる。光ラジカル重合開始剤は、可視光線、紫外線、X線、電子線のような活性エネルギー線の照射により、ラジカル重合性化合物の硬化を開始できるものであれば特に限定されず、その具体例としては、アセトフェノン、3−メチルアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オン及び2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン等のアセトフェノン系開始剤;ベンゾフェノン、4−クロロベンゾフェノン及び4,4′−ジアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン系開始剤;2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシーシクロヘキシル−フェニル−ケトン等のアルキルフェノン系開始剤;ベンゾインプロピルエーテル及びベンゾインエチルエーテル等のベンゾインエーテル系開始剤;4−イソプロピルチオキサントン等のチオキサントン系開始剤;ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイド等のアシルホスフィンオキサイド系開始剤;その他、キサントン、フルオレノン、カンファーキノン、ベンズアルデヒド、アントラキノン等が挙げられる。これらの光ラジカル重合開始剤は単独又は二種以上組合せて使用できる。これらの光ラジカル重合開始剤の中でも、アルキルフェノン系開始剤、アシルホスフィンオキサイド系開始剤などが好ましい。
また、硬化性組成物中に光カチオン重合開始剤を含有すると、カチオン重合性化合物であるカチオン重合性モノマー(B)を迅速に硬化することができる。光カチオン重合開始剤は、活性エネルギー線の照射によって、カチオン種又はルイス酸を発生し、カチオン重合性モノマーの硬化を開始できるものであれば特に限定されず、その具体例としては、芳香族ジアゾニウム塩、例えば、ベンゼンジアゾニウム ヘキサフルオロアンチモネート、ベンゼンジアゾニウム ヘキサフルオロホスフェート、ベンゼンジアゾニウム ヘキサフルオロボレート;芳香族ヨードニウム塩、例えば、ジフェニルヨードニウム テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、(4−メチルフェニル)[4−(2−メチルプロピル)フェニル]ヨードニウム ヘキサフルオロホスフェート、ジフェニルヨードニウム ヘキサフルオロホスフェート、ジフェニルヨードニウム ヘキサフルオロアンチモネート、ビス(4−ノニルフェニル)ヨードニウム ヘキサフルオロホスフェート;芳香族スルホニウム塩、例えば、トリフェニルスルホニウム ヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウム テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、4,4’−ビス(ジフェニルスルホニオ)ジフェニルスルフィド ビスヘキサフルオロホスフェート、4,4’−ビス〔ジ(β−ヒドロキシエトキシ)フェニルスルホニオ〕ジフェニルスルフィド ビスヘキサフルオロアンチモネート、4,4’−ビス〔ジ(β−ヒドロキシエトキシ)フェニルスルホニオ〕ジフェニルスルフィド ビスヘキサフルオロホスフェート、7−〔ジ(p−トルイル)スルホニオ〕−2−イソプロピルチオキサントン ヘキサフルオロアンチモネート、7−〔ジ(p−トルイル)スルホニオ〕−2−イソプロピルチオキサントン テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、4−フェニルカルボニル−4’−ジフェニルスルホニオジフェニルスルフィド ヘキサフルオロホスフェート、4−(p−tert−ブチルフェニルカルボニル)−4’−ジフェニルスルホニオジフェニルスルフィド ヘキサフルオロアンチモネート、4−(p−tert−ブチルフェニルカルボニル)−4’−ジ(p−トルイル)スルホニオジフェニルスルフィド テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート;鉄−アレーン錯体、例えば、キシレン−シクロペンタジエニル鉄(II) ヘキサフルオロアンチモネート、クメン−シクロペンタジエニル鉄(II) ヘキサフルオロホスフェート、キシレン−シクロペンタジエニル鉄(II) トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メタナイドなどが挙げられる。これらの光カチオン重合開始剤は単独又は二種以上組合せて使用できる。これらの光カチオン重合開始剤の中でも、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩が好ましい。なお、ラジカル重合性環状エーテル化合物(B−1−2)は、ラジカル重合性基とカチオン重合性基(例えばエポキシ基、オキセタニル基等)とを有するため、ラジカル重合とカチオン重合の両方を生じ得る。そのため、光ラジカル重合開始剤と光カチオン重合開始剤を併用すると、より迅速に硬化させやすい。
本発明の硬化性組成物は、ラジカル重合性化合物である多官能(メタ)アクリレートモノマー及びカチオン重合性化合物であるカチオン重合性モノマーを含むため、硬化性組成物中に光カチオン重合開始剤とラジカル重合開始剤とを含むことが好ましく、光カチオン重合開始剤と光ラジカル重合開始剤とを併用することで、より表面硬度、屈曲性、酸素バリア性、及び耐反り性に優れた積層体を形成することができる。
硬化性組成物にラジカル重合開始剤を含む場合、ラジカル重合開始剤(C)の含有量は、多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)100質量部に対して、好ましくは1〜15質量部、より好ましくは3〜12質量部である。カチオン重合開始剤(D)の含有量は、カチオン重合性モノマー(B)100質量部に対して、好ましくは1〜15質量部、より好ましくは3〜10質量部である。ラジカル重合開始剤やカチオン重合開始剤の含有量が上記範囲であると、硬化性をより高め、表面硬度、屈曲性、酸素バリア性、及び耐反り性をより向上できる。
本発明の硬化性組成物は、積層体の表面硬度を高めるという観点から、無機粒子をさらに含んでいてよい。無機粒子としては、例えば、シリカ粒子、反応性シリカ粒子、アルミナ粒子、反応性アルミナ粒子、タルク粒子、クレイ粒子、炭酸カルシウム粒子、炭酸マグネシウム粒子、硫酸バリウム粒子、水酸化アルミニウム粒子、二酸化チタン粒子、酸化ジルコニウム粒子等が挙げられる。無機粒子は単独又は二種以上組合せて使用できる。好ましい態様では、本発明の硬化性組成物は、反応性シリカ粒子をさらに含む。硬化性組成物に反応性シリカ粒子を含有すると、硬化性組成物に含まれる反応性基又は反応性部位を有する化合物等と架橋構造を形成でき、特に酸素バリア性に優れたフィルムを得ることができる。反応性基としては、例えば、アクリロイル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基(例えば、メチル基、エチル基等)、カルボキシル基、チオール基、アミノ基、ニトロ基、アシル基、エポキシ基などが挙げられる。これらのうち、多官能アクリレートモノマー(A)のアクリロイル基やラジカル重合性環状エーテル化合物(B−1−2)のラジカル重合性基と反応して架橋構造を形成し、特に積層体の酸素透過性を向上させるという観点から、アクリロイル基が最も好ましい。無機粒子は単独又は二種以上組合せて使用できる。
反応性シリカ粒子の粒子径は、積層体の酸素バリア性、透明性、及び粒子の凝集抑制の観点から、好ましくは1〜100nm、より好ましくは3〜50nm、さらに好ましくは5〜30nmである。粒子径は、慣用の方法、例えばレーザー回折法等を用いて、平均一次粒子径として測定できる。
硬化性組成物に反応性シリカ粒子を含む場合、反応性シリカ粒子の含有量は、酸素バリア性及び屈曲性の観点から、硬化性組成物100質量部に対して、好ましくは1〜70質量部、より好ましくは5〜65質量部、さらに好ましくは5〜60質量部、さらにより好ましくは10〜50質量部、とりわけ好ましくは15〜45質量部である。
本発明の硬化性組成物は、紫外線吸収剤をさらに含むことができる。有機紫外線吸収剤及び微粉末系紫外線遮断剤が挙げられる。有機紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、アクリロニトリル系、ベンゾフェノン系、アミノブタジエン系、サリチレート系などを用いることができる。これらの紫外線吸収剤の中でも、紫外線吸収性が高く、画像表示装置に用いた場合であっても、高い紫外線カット能を発現できるという観点から、ベンゾトリアゾール系又はトリアジン系紫外線吸収剤が好ましい。紫外線吸収幅を広げるために、最大吸収波長の異なる紫外線吸収剤を単独又は二種以上組合せて使用することもできる。
ベンゾトリアゾール系としては、例えば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]]、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール、2−[5−クロロ(2H)−ベンゾトリアゾール−2−イル]−4−メチル−6−(tert−ブチル)フェノール等を挙げることができる。
ベンゾトリアゾール系有機紫外線吸収剤の代表的市販品としては、住化ケムテックス(株)製Sumisorb(登録商標) 200、Sumisorb 250、Sumisorb 300、Sumisorb 340、Sumisorb 350、Sumisorb 400、BASF社製 TINUVIN(登録商標) PS、TINUVIN 99−2、TINUVIN 384−2、TINUVIN 900、TINUVIN 928、TINUVIN 1130、(株)ADEKA製 アデカスタブ(登録商標) LA−24、アデカスタブ LA−29、アデカスタブ LA−31、アデカスタブ LA−32、アデカスタブ LA−36等が挙げられる。
トリアジン系としては、例えば2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−[(ヘキシル)オキシ]−フェノール等を挙げることができる。
トリアジン系有機紫外線吸収剤の代表的市販品としては、BASF社製 TINUVIN 400、TINUVIN 405、TINUVIN 460、TINUVIN 477、TINUVIN 479、(株)ADEKA製 アデカスタブ LA−46、アデカスタブ LA−F70等が挙げられる。
またHALS剤を使用してもよく、例えばビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ポリ[[6−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル][(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ]ヘキサメチレン[(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ]]、ジブチルアミン・1,3,5−トリアジン・N,N−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−1,6−ヘキサメチレンジアミン・N−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブチルアミンの重縮合物等を挙げることができる。
HALS剤の代表的市販品としては、BASF社製 TINUVIN 111、TINUVIN 123、TINUVIN 144、TINUVIN 292、TINUVIN 5100、(株)ADEKA製 アデカスタブ LA−52、アデカスタブ LA−57、アデカスタブ LA−63P、アデカスタブ LA−68、アデカスタブ LA−72、アデカスタブ LA−77、アデカスタブ LA−81、アデカスタブ LA−82、アデカスタブ LA−87、アデカスタブ LA−402、アデカスタブ LA−502等が挙げられる。
微粉末系紫外線遮断剤としては、微粒子金属酸化物が好ましく、その平均一次粒子径が1〜100nmの範囲にあり紫外線防御効果を有する微粒子金属酸化物がより好ましい。金属酸化物としては、例えば酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化鉄、酸化マグネシウムが挙げられる。これらの微粒子金属酸化物の1種以上、好ましくは2種以上を組合せてもよい。また、微粒子金属酸化物の形状としては、球状、針状、棒状、紡錘状、不定形状、板状など特に限定されず、さらに結晶形についてもアモルファス、ルチル型、アナターゼ型など特に限定されない。
微粒子金属酸化物は、従来公知の表面処理、例えばフッ素化合物処理、シリコーン処理、シリコーン樹脂処理、ペンダント処理、シランカップリング剤処理、チタンカップリング剤処理、油剤処理、N−アシル化リジン処理、ポリアクリル酸処理、金属石鹸処理、アミノ酸処理、無機化合物処理、プラズマ処理、メカノケミカル処理などによって事前に表面処理されていることが好ましく、特にシリコーン、シラン、フッ素化合物、アミノ酸系化合物、金属石鹸から選ばれる一種以上の表面処理剤により撥水化処理されていることが好ましい。
微粒子金属酸化物の代表的市販品としては、住友大阪セメント(株)製HMZD−50等が挙げられる。
硬化性組成物に紫外線吸収剤を含む場合、紫外線吸収剤の含有量は、紫外線透過率や紫外線吸収剤の吸光度に応じて適宜選択でき、例えば、多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)及びカチオン重合性モノマー(B)の総量100質量部に対して、好ましくは1〜10質量部、より好ましくは2〜8質量部である。紫外線吸収剤の含有量が上記下限値以上であると、得られる積層体の紫外線吸収性を有効に発現でき、上記上限値以下であると、硬化性組成物の硬化性の低下を抑制できる。
本発明の硬化性組成物は、レベリング剤をさらに含むことができる。レベリング剤は、硬化性組成物の流動性を調整し、硬化性組成物を塗布して得られる硬化膜をより平坦にする機能を有するものであり、その例としては、ポリジメチルシロキサン等のシリコーン系、ポリアクリレート系及びパーフルオロアルキル系の界面活性剤などが挙げられる。レベリング剤の含有量は、硬化性組成物100質量部に対して、好ましくは0.01〜5質量部、より好ましくは0.05〜3質量部である。
積層体に帯電防止能を付与するという観点から、硬化性組成物に帯電防止剤を含有させてもよい。帯電防止剤としては、金属酸化物及び金属塩が好ましい。該金属酸化物としては、例えばITO(インジウム−錫複合酸化物)、ATO(アンチモン−錫複合酸化物)、酸化錫、五酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化アルミニウム等が挙げられる。金属塩としては、アンチモン酸亜鉛等が挙げられる。硬化性組成物に帯電防止剤を含む場合、帯電防止剤の含有量は求める帯電防止性能にもよるが、多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)及びカチオン重合性モノマー(B)の総量100質量部に対して、好ましくは0.1〜20質量部、より好ましくは1〜10質量部である。
本発明の硬化性組成物は、表面硬度及び屈曲性を損なわない範囲で、他の添加剤をさらに含むことができる。他の添加剤としては、例えば、酸化防止剤、離型剤、安定剤、ブルーイング剤、難燃剤、pH調整剤、滑剤、増粘剤が挙げられる。これらの他の添加剤は単独又は二種以上組合せて使用できる。硬化性組成物に他の添加剤を含む場合、他の添加剤の含有量は、硬化性組成物100質量部に対して、好ましくは0.01〜20質量部、より好ましくは0.1〜10質量部である。
本発明の硬化性組成物は好ましくは、画像表示装置の前面板のハードコート層用硬化性組成物である。
本発明の硬化性組成物は、組成物に含まれる成分、多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)、カチオン重合性モノマー(B)、必要に応じてラジカル重合開始剤、カチオン重合開始剤、無機粒子、紫外線吸収剤、及び他の添加剤等を慣用の方法、例えば混合して得ることができ、混合順序などは特に限定されない。
[2]硬化膜、積層体、及びその製造方法
(1)硬化膜、積層体
本発明は、前記硬化性組成物を硬化させてなる硬化膜を包含する。該硬化膜は、前記硬化性組成物の硬化物である。本発明の硬化膜は、本発明の硬化性組成物からなるため、表面硬度及び屈曲性に優れている。さらに本発明の硬化膜は、優れた酸素バリア性及び耐反り性も有する。
本発明は、本発明の硬化膜が、基材フィルムの少なくとも一方の面に積層された、積層体も包含する。本発明の積層体において、基材フィルムに含まれる高分子は、透明性を有していることが好ましく、その例としては、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系高分子、ポリカーボネート系高分子、ポリアリレート系高分子、ポリエーテルスルホン系高分子、ポリイミド系高分子、ポリアミド系高分子等が挙げられる。これらの中でも、耐熱性、フレキシブル特性及び剛性に優れるため、ポリイミド系高分子が好ましい。ポリイミド系高分子を含んでなる基材フィルムを有する積層体は、画像表示装置の前面板、特にフレキシブルディスプレイの前面板(ウィンドウフィルム)として有用である。基材フィルムは単層であってもよく、複層であってもよい。基材フィルムが複層である場合、各層は同一又は異なる組成物から構成されていてよい。
ポリイミド系高分子とは、ポリイミド並びにイミド基及びアミド基の両方を含む繰返し構造単位を含有する重合体を示す。ポリイミドとは、イミド基を含む繰返し構造単位を含有する重合体である。
ポリイミド系高分子は、例えば、テトラカルボン酸化合物とジアミン化合物とを主な原料として製造することができる。本発明の一実施態様において、ポリイミド系高分子は、式(10)で表される繰り返し構造単位を有する。ここで、Gは4価の有機基であり、Aは2価の有機基である。ポリイミド系高分子において、G及び/又はAが異なる、2種以上の式(10)で表される構造が含まれていてもよい。
Figure 2019054412
また、ポリイミド系高分子は、基材フィルムの各種物性を損なわない範囲で、式(11)、式(12)及び式(13)で表される構造からなる群から選択される1以上を含んでいてもよい。ポリイミド系高分子が式(13)で表される構造を含む場合、良好な表面硬度を発現する傾向があることから好ましい。なお、式(10)で表される繰り返し構造単位及び式(13)で表される繰り返し構造単位を含むポリイミド系高分子をポリアミドイミドと称する。
Figure 2019054412
G及びGは、それぞれ独立して、4価の有機基であり、好ましくは炭化水素基又はフッ素置換された炭化水素基で置換されていてもよい有機基である。G及びGとしては、式(20)〜式(29)で表される基、並びに4価の炭素数6以下の鎖式炭化水素基が例示される。
Figure 2019054412
式(20)〜式(29)中、
*は結合手を表し、
Zは、単結合、−O−、−CH−、−CH−CH−、−CH(CH)−、−C(CH−、−C(CF−、−Ar−、−SO−、−CO−、−O−Ar−O−、−Ar−CH−Ar−、−Ar−C(CH−Ar−又は−Ar−SO−Ar−を表す。Arはフッ素原子で置換されていてもよい炭素数6〜20のアリーレン基を表し、具体例としてはフェニレン基が挙げられる。
は3価の有機基であり、好ましくは炭化水素基又はフッ素置換された炭化水素基で置換されていてもよい有機基である。Gとしては、式(20)〜式(29)で表される基の結合手のいずれか1つが水素原子に置き換わった基、及び3価の炭素数6以下の鎖式炭化水素基が例示される。
は2価の有機基であり、好ましくは炭化水素基又はフッ素置換された炭化水素基で置換されていてもよい有機基である。Gとしては、式(20)〜式(29)で表される基の結合手のうち、隣接しない2つが水素原子に置き換わった基、及び炭素数6以下の鎖式炭化水素基が例示される。具体例としてはフェニレン基が挙げられる。
A、A、A及びAは、それぞれ独立して、2価の有機基であり、好ましくは炭化水素基又はフッ素置換された炭化水素基で置換されていてもよい有機基である。A、A、A及びAとしては、式(30)〜式(38)で表される基;それらがメチル基、フルオロ基、クロロ基又はトリフルオロメチル基で置換された基;並びに炭素数6以下の鎖式炭化水素基が例示される。
Figure 2019054412
式(30)〜式(38)中、*は結合手を表し、
、Z及びZは、それぞれ独立して、単結合、−O−、−CH−、−CH−CH−、−CH(CH)−、−C(CH−、−C(CF−、−SO−又は−CO−を表す。
1つの例は、Z及びZが−O−であり、かつ、Zが−CH−、−C(CH−、−C(CF−又は−SO−である。ZとZとの各環に対する結合位置、及び、ZとZとの各環に対する結合位置は、それぞれ、各環に対してメタ位又はパラ位であることが好ましい。
基材フィルムは、前記ポリイミド系高分子とポリアミド系高分子とを併用してもよい。ポリアミド系高分子とは、アミド基を含む繰返し構造単位を含有する重合体である。本実施形態に係るポリアミド系高分子は、式(13)で表される繰り返し構造単位を主とする重合体である。好ましい例及び具体例は、ポリイミド系高分子におけるG及びAと同じである。G及び/又はAが異なる、2種類以上の式(13)で表される構造を含んでいてもよい。
本発明の一実施態様において、基材フィルムに含まれるポリイミド系高分子は、複数種のGを含み得、複数種のGは、互いに同一であっても異なっていてもよい。特に、基材フィルムとしてポリイミド系高分子を含む積層体の表面硬度及び屈曲性向上の観点から、Gの少なくとも一部が、式(3)
Figure 2019054412
[式(3)中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数6〜12のアリール基を表し、R〜Rに含まれる水素原子は、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよく、
Bは、単結合、−O−、−CH−、−CH−CH−、−CH(CH)−、−C(CH−、−C(CF−、−SO−、−S−、−CO−又は−NR−を表し、Rは水素原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜12の炭化水素基を表し、
nは0〜4の整数であり、
*は結合手を表す]
で表される構成単位であることが好ましい。
式(3)において、Bは、それぞれ独立に、単結合、−O−、−CH−、−CH−CH−、−CH(CH)−、−C(CH−、−C(CF−、−SO−、−S−、−CO−又は−NR−を表し、積層体の屈曲性向上の観点から、好ましくは−O−又は−S−を表し、より好ましくは−O−を表す。R、R、R、R、R、R、R、Rは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数6〜12のアリール基を表す。炭素数1〜6のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、2−メチル−ブチル基、3−メチルブチル基、2−エチル−プロピル基、n−ヘキシル基等が挙げられる。また、炭素数6〜12のアリール基としては、例えばフェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ビフェニル基等が挙げられる。積層体の表面硬度及び柔軟性の観点から、R〜Rは、それぞれ独立に、好ましくは水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表し、より好ましくは水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を表し、さらに好ましくは水素原子を表す。ここで、R〜Rに含まれる水素原子は、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよい。Rは水素原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜12の炭化水素基を表す。
式(3)において、nは、0〜4の範囲の整数であり、nがこの範囲内であると、積層体の屈曲性や弾性率が良好である。また、式(3)において、nは、好ましくは0〜3の範囲の整数、より好ましくは0〜2の範囲の整数、さらに好ましくは0又は1であり、nがこの範囲内であると、積層体の屈曲性や弾性率が良好であると同時に、原料の入手性が比較的良好である。また、Gは、式(3)で表される構成単位を1種又は2種類以上含んでいてもよく、積層体の弾性率及び屈曲性の向上、並びに黄色度(YI値)低減の観点から、特にnの値が異なる2種類以上の構成単位、好ましくはnの値の異なる2種類の構成単位を含んでいてもよい。その場合、積層体が高い弾性率、屈曲性、及び低い黄色度(YI値)を発現しやすい観点から、nが0と1の構成単位を両方含むことが好ましい。
本発明の好適な実施態様においては、式(3)は式(3’):
Figure 2019054412
で表される構成単位であり、すなわち、複数のGの少なくとも一部は式(3’)で表される構成単位である。この場合、積層体は、高い表面硬度を発揮すると同時に、高い屈曲性を有することができ、黄色度を低くすることができる。
本発明の好適な実施態様において、ポリイミド系高分子の式(10)で表される構成単位及び式(13)で表される構成単位の合計に対して、式(3)で表される構成単位は、好ましくは20モル%以上、より好ましくは30モル%以上、さらに好ましくは40モル%以上、特に好ましくは50モル%以上、最も好ましくは60モル%以上であり、好ましくは90モル%以下、より好ましくは85モル%以下、さらに好ましくは80モル%以下である。ポリイミド系高分子中の式(10)で表される構成単位及び式(13)で表される構成単位の合計に対して、式(3)で表される構成単位が上記の下限以上であると、積層体は高い表面硬度を発現できるとともに、屈曲性や弾性率に優れることができる。ポリイミド系高分子中の式(10)で表される構成単位及び式(13)で表される構成単位の合計に対して、式(3)で表される構成単位が上記の上限以下であると、式(3)由来のアミド結合間水素結合による増粘を抑制することで、樹脂ワニスの粘度を抑制することができ、基材フィルムの加工を容易にすることができる。また、本発明の好適な実施態様において、ポリイミド系高分子の式(10)で表される構成単位及び式(13)で表される構成単位の合計に対して、式(3)のnが1〜4で表される構成単位は、好ましくは3モル%以上、より好ましくは5モル%以上、さらに好ましくは7モル%以上、特に好ましくは9モル%以上であり、好ましくは90モル%以下、より好ましくは70モル%以下、さらに好ましくは50モル%以下、特に好ましくは30モル%以下である。ポリイミド系高分子中の式(10)で表される構成単位及び式(13)で表される構成単位の合計に対して、式(3)のnが1〜4で表される構成単位が上記の下限以上であると、積層体は高い表面硬度を発現できるとともに、屈曲性がより向上される。ポリイミド系高分子中の式(10)で表される構成単位及び式(13)で表される構成単位の合計に対して、式(3)のnが1〜4で表される構成単位が上記の上限以下であると、式(3)由来のアミド結合間水素結合による増粘を抑制することで、樹脂ワニスの粘度を抑制することができ、基材フィルムの加工を容易にすることができる。なお、式(3)で表される構成単位の含有量は、例えばH−NMRを用いて測定することができ、又は原料の仕込み比から算出することもできる。
本発明の好適な実施態様において、上記ポリイミド系高分子中のGの、好ましくは5モル%以上、より好ましくは8モル%以上、さらに好ましくは10モル%以上、特に好ましくは12モル%以上が、nが1〜4の場合の式(3)で表される。ポリイミド系高分子のGの上記の下限以上が、nが1〜4の場合の式(3)で表されると、積層体は高い表面硬度を発現すると同時に、高い屈曲性を有することができる。また、ポリイミド系高分子中のGの、好ましくは90モル%以下、より好ましくは70モル%以下、さらに好ましくは50モル%以下、特に好ましくは30モル%以下が、nが1〜4の場合の式(3)で表されることが好ましい。ポリイミド系高分子のGの上記上限以下が、nが1〜4の場合の式(3)で表されると、nが1〜4の場合の式(3)由来のアミド結合間水素結合による増粘を抑制することで、樹脂ワニスの粘度を抑制することができ、積層体の加工を容易にすることができる。なお、ポリイミド系高分子中の、nが1〜4の場合の式(3)で表される構成単位の比率は、例えばH−NMRを用いて測定することができ、又は原料の仕込み比から算出することもできる。
本発明の好適な実施態様において、式(10)及び式(13)中の複数のA及びAの少なくとも一部は、式(4):
Figure 2019054412
[式(4)中、R10〜R17は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数6〜12のアリール基を表し、R10〜R17に含まれる水素原子は、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよく、*は結合手を表す]
で表される構成単位である。式(10)及び(13)中の複数のA及びAの少なくとも一部が式(4)で表される基であると、積層体は、高い表面硬度を発現できると同時に、高い透明性を有することができる。
式(4)において、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数6〜12のアリール基を表す。炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数6〜12のアリール基としては、式(3)における炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数6〜12のアリール基として例示のものが挙げられる。R10〜R17は、それぞれ独立に、好ましくは水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表し、より好ましくは水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を表し、ここで、R10〜R17に含まれる水素原子は、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよい。ハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。R10〜R17は、それぞれ独立に、積層体の表面硬度、透明性及び屈曲性の観点から、さらに好ましくは水素原子、メチル基、フルオロ基、クロロ基又はトリフルオロメチル基であり、特に好ましくはR10、R12、R13、R14、R15、及びR16が水素原子、R11及びR17が水素原子、メチル基、フルオロ基、クロロ基又はトリフルオロメチル基であり、特にR11びR17がメチル基又はトリフルオロメチル基であることが好ましい。
本発明の好適な実施態様においては、式(4)で表される構成単位は式(4’):
Figure 2019054412
で表される構成単位であり、すなわち、複数のA及びAの少なくとも一部は、式(4’)で表される構成単位である。この場合、積層体は、高い透明性を発現すると同時に、フッ素元素を含有する骨格により該ポリイミド系高分子の溶媒への溶解性を向上し、樹脂ワニスの粘度を低く抑制することができ、基材フィルムの加工を容易にすることができる。
本発明の好適な実施態様において、上記ポリイミド系高分子中のA及びAの、好ましくは30モル%以上、より好ましくは50モル%以上、さらに好ましくは70モル%以上が式(4)、特に式(4’)で表される。上記ポリイミド系高分子における上記範囲内のA及びAが式(4)、特に式(4’)で表されると、積層体は、高い透明性を発現すると同時に、フッ素元素を含有する骨格により該ポリイミド系高分子の溶媒への溶解性を向上し、樹脂ワニスの粘度を低く抑制することができ、また基材フィルムの加工を容易にすることができる。なお、好ましくは、上記ポリイミド系高分子中のA及びAの100モル%以下が式(4)、特に式(4’)で表される。上記ポリイミド系高分子中のA及びAは式(4)、特に(4’)であってもよい。上記ポリイミド系高分子中のA及びAの式(4)で表される構成単位の比率は、例えばH−NMRを用いて測定することができ、又は原料の仕込み比から算出することもできる。
本発明の好適な実施態様において、式(10)中の複数のGの少なくとも一部は、式(5):
Figure 2019054412
[式(5)中、R18〜R25は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数6〜12のアリール基を表し、R18〜R25に含まれる水素原子は、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよく、*は結合手を表す]
で表される構成単位である。式(10)中の複数のGの少なくとも一部が式(5)で表される基であると、積層体は、高い透明性を発現すると同時に、ポリイミド系高分子の溶媒への溶解性を向上し、樹脂ワニスの粘度を低く抑制することができ、また基材フィルムの加工を容易にすることができる。
式(5)において、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数6〜12のアリール基を表す。炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数6〜12のアリール基としては、式(3)における炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数6〜12のアリール基として例示のものが挙げられる。R18〜R25は、それぞれ独立に、好ましくは水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表し、より好ましくは水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を表し、ここで、R18〜R25に含まれる水素原子は、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよい。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。R18〜R25は、それぞれ独立に、積層体の表面硬度、屈曲性、及び透明性を向上しやすい観点から、さらに好ましくは水素原子、メチル基、フルオロ基、クロロ基又はトリフルオロメチル基であり、よりさらに好ましくはR18、R19、R20、R23、R24、及びR25が水素原子、R21及びR22が水素原子、メチル基、フルオロ基、クロロ基又はトリフルオロメチル基であり、特にR21及びR22がメチル基又はトリフルオロメチル基であることが好ましい。
本発明の好適な実施態様においては、式(5)で表される構成単位は、式(5’):
Figure 2019054412
で表される構成単位であり、すなわち、複数のGの少なくとも一部は、式(5’)で表される構成単位である。この場合、積層体は、高い透明性を有することができる。
本発明の好適な実施態様において、上記ポリイミド系高分子中のGの、好ましくは50モル%以上、より好ましくは60モル%以上、さらに好ましくは70モル%以上が式(5)、特に式(5’)で表される。上記ポリイミド系高分子における上記範囲内のGが式(5)、特に式(5’)で表されると、積層体は高い透明性を有することができ、さらにフッ素元素を含有する骨格により該ポリイミド系高分子の溶媒への溶解性を向上し、樹脂ワニスの粘度を低く抑制することができ、また積層体の製造が容易である。なお、好ましくは、上記ポリイミド系高分子中のGの100モル%以下が式(5)、特に式(5’)で表される。上記ポリイミド系高分子中のGは式(5)、特に(5’)であってもよい。上記ポリイミド系高分子中のGの式(5)で表される構成単位の比率は、例えばH−NMRを用いて測定することができ、又は原料の仕込み比から算出することもできる。
ポリイミド系高分子は、例えば、ジアミン化合物とテトラカルボン酸化合物(テトラカルボン酸二無水物等)との重縮合によって得ることができ、例えば、特開2006−199945号公報又は特開2008−163107号公報に記載されている方法にしたがって合成することができる。ポリイミドの市販品としては、三菱瓦斯化学(株)製ネオプリム(登録商標)、河村産業(株)製KPI−MX300F等を挙げることができる。式(13)で表される構造を含むポリイミド系高分子は、例えば、特表2014−528490号公報に記載されている方法にしたがって合成することができる。
本発明の好ましい態様では、式(10)で表される繰り返し構造単位を有するポリイミド系高分子(ポリイミド)は、ジアミン化合物とテトラカルボン酸化合物とを反応させることにより得ることができ、式(10)で表される繰り返し構造単位と式(13)で表される繰り返し構造単位とを有するポリイミド系高分子(ポリアミドイミド)は、ジアミン化合物とテトラカルボン酸化合物とを反応させた後、さらにジカルボン酸化合物を反応させることで得ることができ、式(13)で表される繰り返し構造単位を有するポリアミド系高分子は、ジアミン化合物とジカルボン酸化合物とを反応させることにより得ることができる。
テトラカルボン酸化合物としては、芳香族テトラカルボン酸二無水物等の芳香族テトラカルボン酸化合物;及び脂肪族テトラカルボン酸二無水物等の脂肪族テトラカルボン酸化合物等が挙げられる。テトラカルボン酸化合物は、単独で用いてもよいし、2種以上を組合せて用いてもよい。テトラカルボン酸化合物は、二無水物の他、酸クロリド化合物等のテトラカルボン酸化合物類縁体であってもよい。
芳香族テトラカルボン酸二無水物の具体例としては、非縮合多環式の芳香族テトラカルボン酸二無水物、単環式の芳香族テトラカルボン酸二無水物及び縮合多環式の芳香族テトラカルボン酸二無水物が挙げられる。非縮合多環式の芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、例えば4,4’−オキシジフタル酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシフェニル)プロパン二無水物、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(6FDAと記載することがある)、1,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、4,4’−(p−フェニレンジオキシ)ジフタル酸二無水物、4,4’−(m−フェニレンジオキシ)ジフタル酸二無水物が挙げられる。また、単環式の芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、例えば1,2,4,5−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物が挙げられ、縮合多環式の芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、例えば2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物が挙げられる。
これらの中でも、好ましくは4,4’−オキシジフタル酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシフェニル)プロパン二無水物、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(6FDA)、1,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、4,4’−(p−フェニレンジオキシ)ジフタル酸二無水物及び4,4’−(m−フェニレンジオキシ)ジフタル酸二無水物が挙げられ、より好ましくは4,4’−オキシジフタル酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(6FDA)、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物及び4,4’−(p−フェニレンジオキシ)ジフタル酸二無水物が挙げられる。これらは単独又は2種以上を組合せて使用できる。
脂肪族テトラカルボン酸二無水物としては、環式又は非環式の脂肪族テトラカルボン酸二無水物が挙げられる。環式脂肪族テトラカルボン酸二無水物とは、脂環式炭化水素構造を有するテトラカルボン酸二無水物であり、その具体例としては、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物等のシクロアルカンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ジシクロヘキシル3,3’−4,4’−テトラカルボン酸二無水物及びこれらの位置異性体が挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組合せて用いることができる。非環式脂肪族テトラカルボン酸二無水物の具体例としては、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物、及び1,2,3,4−ペンタンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられ、これらは単独で又は2種以上を組合せて用いることができる。また、環式脂肪族テトラカルボン酸二無水物及び非環式脂肪族テトラカルボン酸二無水物を組合せて用いてもよい。
上記テトラカルボン酸二無水物の中でも、積層体の高表面硬度、高透明性、高柔軟性、高屈曲性、及び低着色性の観点から、4,4’−オキシジフタル酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物、並びにこれらの混合物が好ましく、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物及び4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物、並びにこれらの混合物がより好ましく、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(6FDA)がさらに好ましい。
ジカルボン酸化合物としては、好ましくは4,4’−オキシビス安息香酸及び/又はその酸クロリド化合物が用いられる。4,4’−オキシビス安息香酸又はその酸クロリド化合物に加えて、他のジカルボン酸化合物が用いられてもよい。他のジカルボン酸化合物としては、芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸及びそれらの類縁の酸クロリド化合物、酸無水物等が挙げられ、2種以上を組合せて用いてもよい。具体例としては、テレフタル酸;イソフタル酸;ナフタレンジカルボン酸;4,4’−ビフェニルジカルボン酸;3,3’−ビフェニルジカルボン酸;炭素数8以下である鎖式炭化水素、のジカルボン酸化合物及び2つの安息香酸が単結合、−CH−、−C(CH−、−C(CF−、−SO−若しくはフェニレン基で連結された化合物並びに、それらの酸クロリド化合物が挙げられる。これらの他のジカルボン酸化合物の中でも、テレフタル酸が好ましい。具体例としては、4,4’−オキシビス(ベンゾイルクロリド)、テレフタロイルクロリドが好ましく、4,4’−オキシビス(ベンゾイルクロリド)とテレフタロイルクロリドとを組合せて用いることがさらに好ましい。
なお、上記ポリイミド系高分子は、積層体の各種物性を損なわない範囲で、上記のポリイミド系高分子合成に用いられるテトラカルボン酸化合物に加えて、テトラカルボン酸及びトリカルボン酸並びにそれらの無水物及び誘導体を更に反応させたものであってもよい。
テトラカルボン酸としては、上記テトラカルボン酸化合物の無水物の水付加体が挙げられる。
トリカルボン酸化合物としては、芳香族トリカルボン酸、脂肪族トリカルボン酸及びそれらの類縁の酸クロリド化合物、酸無水物等が挙げられ、2種以上を組合せて用いてもよい。具体例としては、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸の無水物;2,3,6−ナフタレントリカルボン酸−2,3−無水物;フタル酸無水物と安息香酸とが単結合、−O−、−CH−、−C(CH−、−C(CF−、−SO−若しくはフェニレン基で連結された化合物が挙げられる。
ジアミン化合物としては、例えば、脂肪族ジアミン、芳香族ジアミン及びこれらの混合物が挙げられる。なお、本実施形態において「芳香族ジアミン」とは、アミノ基が芳香環に直接結合しているジアミンを表し、その構造の一部に脂肪族基又はその他の置換基を含んでいてもよい。この芳香環は単環でも縮合環でもよく、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環及びフルオレン環等が例示されるが、これらに限定されるわけではない。これらの中でも、好ましくはベンゼン環である。また「脂肪族ジアミン」とは、アミノ基が脂肪族基に直接結合しているジアミンを表し、その構造の一部に芳香環やその他の置換基を含んでいてもよい。
脂肪族ジアミンとしては、例えば、ヘキサメチレンジアミン等の非環式脂肪族ジアミン、並びに1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ノルボルナンジアミン及び4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン等の環式脂肪族ジアミン等が挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組合せて用いることができる。
芳香族ジアミンとしては、例えばp−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、2,4−トルエンジアミン、m−キシリレンジアミン、p−キシリレンジアミン、1,5−ジアミノナフタレン、2,6−ジアミノナフタレン等の、芳香環を1つ有する芳香族ジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルプロパン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2’−ジメチルベンジジン、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノジフェニル(TFMBと記載することがある)、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−アミノ−3−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−アミノ−3−クロロフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−アミノ−3−フルオロフェニル)フルオレン等の、芳香環を2つ以上有する芳香族ジアミンが挙げられる。これらは単独又は2種以上を組合せて使用できる。
芳香族ジアミンとしては、好ましくは4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルプロパン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2’−ジメチルベンジジン、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノジフェニル(TFMB)、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニルであり、より好ましくは4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルプロパン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2’−ジメチルベンジジン、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノジフェニル(TFMB)、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニルである。これらは単独又は2種以上を組合せて使用できる。
上記ジアミン化合物の中でも、積層体の高表面硬度、高透明性、高柔軟性、高屈曲性、及び低着色性の観点からは、ビフェニル構造を有する芳香族ジアミンからなる群から選ばれる1種以上を用いることが好ましい。2,2’−ジメチルベンジジン、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル及び4,4’−ジアミノジフェニルエーテルからなる群から選ばれる1種以上を用いることがより好ましく、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノジフェニル(TFMB)を用いることがよりさらに好ましい。
本発明の一実施態様において、ポリイミド系高分子の合成反応において、イミド化触媒が存在してもよい。イミド化触媒としては、例えばトリプロピルアミン、ジブチルプロピルアミン、エチルジブチルアミン等の脂肪族アミン;N−エチルピペリジン、N−プロピルピペリジン、N−ブチルピロリジン、N−ブチルピペリジン、及びN−プロピルヘキサヒドロアゼピン等の脂環式アミン(単環式);アザビシクロ[2.2.1]ヘプタン、アザビシクロ[3.2.1]オクタン、アザビシクロ[2.2.2]オクタン、及びアザビシクロ[3.2.2]ノナン等の脂環式アミン(多環式);並びにピリジン、2−メチルピリジン(2−ピコリン)、3−メチルピリジン(3−ピコリン)、4−メチルピリジン(4−ピコリン)、2−エチルピリジン、3−エチルピリジン、4−エチルピリジン、2,4−ジメチルピリジン、2,4,6−トリメチルピリジン、3,4−シクロペンテノピリジン、5,6,7,8−テトラヒドロイソキノリン、及びイソキノリン等の芳香族アミンが挙げられる。また、イミド化反応を促進しやすい観点から、イミド化触媒とともに、酸無水物を用いることが好ましい。酸無水物は、イミド化反応に用いられる慣用の酸無水物等が挙げられ、その具体例としては、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水酪酸等の脂肪族酸無水物、フタル酸等の芳香族酸無水物などが挙げられる。
ジアミン化合物、テトラカルボン酸化合物、及びジカルボン酸化合物の反応温度は、特に限定されないが、例えば50〜350℃である。反応時間も特に限定されないが、例えば30分〜10時間程度である。必要に応じて、不活性雰囲気又は減圧の条件下において反応を行ってよい。また、反応は溶媒中で行ってよく、溶媒としては例えば、樹脂ワニスの調製に用いられる後述する溶媒が挙げられる。
本発明の一実施態様において、ポリイミド系高分子又はポリアミド系高分子の重量平均分子量は、好ましくは200,000以上、より好ましくは250,000以上、さらに好ましくは300,000以上、特に好ましくは400,000以上であり、好ましくは600,000以下、より好ましくは500,000以下である。本発明の他の実施態様では、ポリイミド系高分子又はポリアミド系高分子の重量平均分子量は、好ましくは10,000〜500,000、より好ましくは50,000〜480,000であり、さらに好ましくは70,000〜450,000、特に好ましくは100,000〜400,000であってもよい。重量平均分子量が前記の範囲内にあると、ポリイミド系高分子は高い屈曲性を得ることができ、また、樹脂ワニスの粘度を低く抑えることができ、さらにポリイミド系高分子の延伸が容易であるため、加工性が良好である。なお、重量平均分子量は、GPC測定を行い、標準ポリスチレン換算により求めることができる。
本発明の好ましい実施態様において、基材フィルムに含まれるポリイミド系高分子及びポリアミド系高分子は、上述のフッ素系置換基等によって導入できるフッ素原子等のハロゲン原子を含んでよい。含フッ素置換基の具体例としては、フルオロ基及びトリフルオロメチル基が挙げられる。ポリイミド系高分子及びポリアミド系高分子がハロゲン原子を含むことにより、基材フィルムの弾性率を向上させ、同時に黄色度(YI値)を低減させることができるため、ポリイミド系高分子及びポリアミド系高分子が分子内にハロゲン原子を含むことが好ましい。また、黄色度の低減(透明性の向上)、吸水率の低減、及び基材フィルムの変形抑制の観点から、ハロゲン原子は好ましくはフッ素原子である。さらに、ハロゲン原子がフッ素原子である場合、積層体を折り曲げた場合に折り曲げ線が残存し難く、フレキシブルディスプレイが織り曲がる等の変形を起こす場合に、該積層体を特に有用に用いることができる。
ポリイミド系高分子及びポリアミド系高分子におけるハロゲン原子の含有量は、硬度の向上、弾性率の向上、黄色度の低減(透明性の向上)、吸水率の低減、及び基材フィルムの変形抑制の観点から、ポリイミド系高分子の100質量部に対し、好ましくは1〜40質量部、より好ましくは3〜35質量部、さらに好ましくは5〜32質量部である。
本発明の好ましい態様において、基材フィルムは、前記ポリイミド系高分子を含んでなる。基材フィルム中におけるポリイミド系高分子の含有量は、基材フィルム100質量部に対して、好ましくは40質量部以上、より好ましくは50質量部以上、さらに好ましくは70質量部、さらにより好ましくは90質量部以上、とりわけ好ましくは100質量部である。ポリイミド系高分子の含有量が40質量部以上であると、基材フィルムの屈曲性が良好である。
基材フィルムは、添加剤を含み得る。添加剤としては、例えば無機材料、前記紫外線吸収剤、前記他の添加剤などが挙げられる。これらの添加剤は単独又は二種以上組合せて使用できる。無機材料としては、前記無機粒子の他、オルトケイ酸テトラエチル(TEOS)等の4級アルコキシシラン等のケイ素化合物などが挙げられる。基材フィルムを製造するための樹脂ワニス、好ましくはポリイミド系樹脂ワニスの安定性の観点から、無機材料は無機粒子、特にシリカ粒子であることが好ましい。無機粒子同士は、シロキサン結合を有する分子により結合されていてもよい。
シリカ粒子の平均粒子径は、好ましくは10nm以上、より好ましくは15nm以上、さらに好ましくは20nm以上であり、好ましくは100nm以下、より好ましくは90nm以下、さらに好ましくは80nm以下、よりさらに好ましくは70nm以下、特に好ましくは60nm以下、より特に好ましくは50nm以下、とりわけ好ましくは40nm以下である。シリカ粒子の平均粒子径が上記範囲であると、積層体の屈曲性及び透明性を向上しやすい。積層体の平均粒子径は、BET法により測定できる。なお、透過型電子顕微鏡(TEM)や走査型電子顕微鏡(SEM)の画像解析により、平均粒子径を測定してもよい。
基材フィルムがシリカ粒子を含む場合、シリカ粒子の含有量は、基材フィルム100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは5質量部以上、さらに好ましくは10質量部以上、よりさらに好ましくは20質量部以上であり、好ましくは60質量部以下、より好ましくは50質量部以下である。シリカ粒子の含有量が上記範囲であると、積層体の弾性率及び屈曲性を向上しやすい。
基材フィルムが添加剤を含む場合、添加剤の含有量は、添加剤の種類に応じて適宜選択でき、基材フィルム100質量部に対して、例えば0.01〜60質量部、好ましくは0.1〜60質量部、より好ましくは1〜50質量部である。
基材フィルムの厚みは、用途に応じて適宜調整されるが、通常10〜1,000μm、好ましくは15〜500μm、より好ましくは20〜400μm、さらに好ましくは25〜300μm、さらにより好ましくは25〜100μm、とりわけ好ましくは25〜75μmである。基材フィルムの厚みが上記範囲であると、屈曲性が良好であり、同時に画像表示装置の薄型化に有利に寄与することができることに加え、基材としての機械強度、積層体作成時の表面硬度を確保しやすい傾向がある。
本発明において、基材フィルムの製造方法は特に限定されないが、例えば以下の工程:
(a)前記樹脂を含む液(樹脂ワニスと称する場合がある)を調製する工程(ワニス調製工程)、
(b)樹脂ワニスを支持材に塗布して塗膜を形成する工程(塗布工程)、及び
(c)塗布された液(塗膜)を乾燥させて、基材フィルムを形成する工程(基材フィルム形成工程)
を含む方法によって製造することができる。
ワニス調製工程において、前記樹脂を溶媒に溶解し、必要に応じて、前記シリカ粒子等の前記添加剤を撹拌混合することにより樹脂ワニスを調製する。なお、添加剤としてシリカ粒子を用いる場合、シリカ粒子を含むシリカゾルの分散液を、前記樹脂が溶解可能な溶媒、例えば下記のワニスの調製に用いられる溶媒で置換したシリカゾルを樹脂に添加してもよい。
樹脂ワニスの調製に用いられる溶媒は、前記高分子を溶解可能であれば特に限定されない。かかる溶媒としては、例えばN,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒;γ−ブチロラクトン(GBL)、γ−バレロラクトン等のラクトン系溶媒;ジメチルスルホン、ジメチルスルホキシド、スルホラン等の含硫黄系溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒;及びそれらの組み合わせ(混合溶媒)が挙げられる。これらの中でも、アミド系溶媒又はラクトン系溶媒が好ましい。これらの溶媒は単独又は二種以上組み合わせて使用できる。また、ワニスには水、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、非環状エステル系溶媒、エーテル系溶媒などが含まれてもよい。ワニスの固形分濃度は、好ましくは1〜25質量%、より好ましくは5〜15質量%である。
塗布工程において、公知の塗布方法により、基材上にワニスを塗布して塗膜を形成する。公知の塗布方法としては、例えばワイヤーバーコーティング法、リバースコーティング、グラビアコーティング等のロールコーティング法、ダイコート法、カンマコート法、リップコート法、スピンコーティング法、スクリーンコーティング法、ファウンテンコーティング法、ディッピング法、スプレー法、流涎成形法等が挙げられる。
基材フィルム形成工程において、塗膜を乾燥し、基材から剥離することによって、基材フィルムを形成することができる。剥離後にさらに基材フィルムを乾燥する乾燥工程を行ってもよい。塗膜の乾燥は、通常50〜350℃の温度にて行うことができる。必要に応じて、不活性雰囲気又は減圧の条件下において塗膜の乾燥を行ってよい。
支持材の例としては、PETフィルム、PENフィルム、他のポリイミド系高分子又はポリアミド系高分子フィルム等が挙げられる。中でも、耐熱性に優れる観点から、PETフィルム、PENフィルム等が好ましく、さらに基材との成膜時密着性、易剥離性、及びコストの観点から、PETフィルムがより好ましい。この他、ステンレス等の金属製ベルトやガラス板を用いることもできる。
本発明の積層体において、硬化膜は、単層構造又は複層構造であってもよい。硬化膜の厚みは、積層体が適用される画像表示装置等の用途に応じて適宜選択することができ、例えば1〜50μm、好ましくは2〜30μmであってもよい。表面硬度及び屈曲性に優れることから、硬化膜の厚みは、より好ましくは3〜20μm、さらに好ましくは6〜18μm、さらにより好ましくは8〜16μmである。硬化膜の厚みは接触式のデジマチックインジケーターを用いて測定できる。
本発明の一実施態様において、本発明の積層体は基材フィルムと硬化膜との間に、プライマー層が配置されていてよい。基材フィルムの両方の表面に硬化膜が配置される場合、基材フィルムと一方の硬化膜との間のみにプライマー層が配置されてもよく、基材フィルムと一方の硬化膜との間及び基材フィルムと他方の硬化膜との間の両方にプライマー層が配置されてもよい。
プライマー層は、プライマー剤から形成された層であり、基材フィルムと硬化膜との密着性を高めることができる。プライマー層に含まれる化合物が、基材フィルムに含まれる高分子、好ましくはポリイミド系高分子と、界面において化学結合していてもよい。
プライマー剤として、例えば、紫外線硬化型、熱硬化型又は2液硬化型のエポキシ系化合物のプライマー剤がある。プライマー剤は、ポリアミック酸であってもよい。これらは、基材フィルムがポリイミド系高分子を含んでなる場合、該基材フィルムと硬化膜との密着性を高めるために好適である。
プライマー剤は、シランカップリング剤を含んでいてもよい。シランカップリング剤は、縮合反応により基材フィルムに含まれ得るケイ素化合物と化学結合してもよい。シランカップリング剤は、特に基材フィルムに含まれ得るケイ素化合物の配合比が高い場合に好適に用いることができる。
シランカップリング剤は、ケイ素原子と、該ケイ素原子に共有結合した1〜3個のアルコキシ基とを有するアルコキシシリル基を有する化合物であることが好ましい。ケイ素原子にアルコキシ基が2個以上共有結合している構造を含む化合物がより好ましく、ケイ素原子にアルコキシ基が3個共有結合している構造を含む化合物がさらに好ましい。上記アルコキシ基として、例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基等が挙げられる。これらの中でも、メトキシ基、エトキシ基がケイ素化合物との反応性を高めることができるため好ましい。
シランカップリング剤は、基材フィルム及び硬化膜との親和性の高い置換基を有することが好ましい。基材フィルムに含み得るポリイミド系高分子との親和性の観点から、シランカップリング剤の置換基は、エポキシ基、アミノ基、ウレイド基又はイソシアネート基であることが好ましい。硬化膜が(メタ)アクリレート類を含む場合、プライマー層に用いられ得るシランカップリング剤が、エポキシ基、メタクリル基、アクリル基、アミノ基又はスチリル基を有していると、親和性が高まるので好ましい。これらの中でも、メタクリル基、アクリル基及びアミノ基から選ばれる置換基を有するシランカップリング剤は、基材フィルムがポリイミド系高分子を含んでなる場合、基材フィルムと硬化膜との親和性に優れる傾向を示すため好ましい。
プライマー層の厚みは、硬化膜に応じて適宜調整されるが、例えば0.01nm〜20μmである。エポキシ系化合物のプライマー剤を用いる場合には、プライマー層の厚みは、好ましくは0.01〜20μm、より好ましくは0.1〜10μmである。シランカップリング剤を用いる場合には、プライマー層の厚みは、好ましくは0.1nm〜1μm、より好ましくは0.5nm〜0.1μmである。
本発明の一実施態様において、本発明の積層体は、基材フィルム及び硬化膜の他に、さらに機能層を備えてもよい。機能層としては、紫外線吸収層、粘着層、色相調整層、屈折率調整層等の種々の機能を有する層が挙げられる。本発明の積層体は、単数又は複数の機能層を備えていてもよい。また、1つの機能層が複数の機能を有してもよい。
紫外線吸収層は、紫外線吸収の機能を有する層であり、例えば、紫外線硬化型の透明樹脂、電子線硬化型の透明樹脂、及び熱硬化型の透明樹脂から選ばれる主材と、この主材に分散した紫外線吸収剤とから構成される。機能層として紫外線吸収層を設けることにより、光照射による黄色度の変化を容易に抑制することができる。
粘着層は、粘着性の機能を有する層であり、基材フィルムや積層体を他の部材に接着させる機能を有する。粘着層の形成材料としては、通常知られたものを用いることができる。例えば、熱硬化性樹脂組成物又は光硬化性樹脂組成物を用いることができる。
粘着層は、重合性官能基を有する成分を含む樹脂組成物から構成されていてもよい。この場合、積層体を他の部材に密着させた後に粘着層を構成する樹脂組成物をさらに重合させることにより、強固な接着を実現することができる。他の部材と積層体に含まれる粘着層との接着強度は、0.1N/cm以上、又は0.5N/cm以上であってもよい。
粘着層は、熱硬化性樹脂組成物又は光硬化性樹脂組成物を材料として含んでいてもよい。この場合、事後的にエネルギーを供給することで樹脂組成物を高分子化し硬化させることができる。
粘着層は、感圧型接着剤(Pressure Sensitive Adhesive、PSA)と呼ばれる、押圧により対象物に貼着される層であってもよい。感圧型接着剤は、「常温で粘着性を有し、軽い圧力で被着材に接着する物質」(JIS K6800)である粘着剤であってもよく、「特定成分を保護被膜(マイクロカプセル)に内容し、適当な手段(圧力、熱等)によって被膜を破壊するまでは安定性を保持できる接着剤」(JIS K6800)であるカプセル型接着剤であってもよい。
色相調整層は、色相調整の機能を有する層であり、積層体を目的の色相に調整することができる層である。色相調整層は、例えば、樹脂及び着色剤を含有する層である。着色剤としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、弁柄、チタニウムオキサイド系焼成顔料、群青、アルミン酸コバルト、及びカーボンブラック等の無機顔料;アゾ系化合物、キナクリドン系化合物、アンスラキノン系化合物、ペリレン系化合物、イソインドリノン系化合物、フタロシアニン系化合物、キノフタロン系化合物、スレン系化合物、及びジケトピロロピロール系化合物等の有機顔料;硫酸バリウム、及び炭酸カルシウム等の体質顔料;並びに塩基性染料、酸性染料、及び媒染染料等の染料を挙げることができる。
屈折率調整層は、屈折率調整の機能を有する層であり、基材フィルムとは異なる屈折率を有し、積層体に所定の屈折率を付与することができる層である。屈折率調整層は、例えば、適宜選択された樹脂、及び場合によりさらに顔料を含有する樹脂層であってもよいし、金属の薄膜であってもよい。
屈折率を調整する顔料としては、例えば、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化アンチモン、酸化錫、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タンタルが挙げられる。顔料の平均一次粒子径は、0.1μm以下であってもよい。顔料の平均一次粒子径を0.1μm以下とすることにより、屈折率調整層を透過する光の乱反射を防止し、透明度の低下を防止することができる。
屈折率調整層に用いられる金属としては、例えば、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ケイ素、酸化インジウム、酸窒化チタン、窒化チタン、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素等の金属酸化物、金属窒化物等が挙げられる。
基材フィルムと機能層との間には、上記プライマー層が配置されてもよい。
本発明の積層体は、前記硬化性組成物を硬化させてなる硬化膜を含むため、表面硬度及び屈曲性に優れている。さらに本発明の積層体は優れた酸素バリア性及び耐反り性も有する。このため、画像表示装置等の前面板として有用である。
好ましい態様において、本発明の積層体は、光学フィルムに直接又は樹脂層等を介して積層(又は貼合)される。光学フィルム(光学特性を有するフィルム)は、単層構造(例えば偏光子、位相差フィルム、輝度向上フィルム、防眩フィルム、反射防止フィルム、拡散フィルム、集光フィルム等の光学機能性フィルムなど)であってもよく、多層構造(例えば偏光板、位相差板など)であってもよい。光学フィルムは、偏光板、偏光子、位相差板又は位相差フィルムが好ましく、特に偏光板が好ましい。樹脂層は、特に限定されず、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ノルボルネン系樹脂、セルロースエステル系樹脂、環状オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、メタクリル酸メチル−スチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン系樹脂及びアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹脂等からなる。これらの樹脂は単独又は二種以上組合せて使用できる。また、本発明の積層体が積層(又は貼合)された光学フィルムは、積層体と反対側の面(光学フィルム側の面)にセパレートフィルム(剥離フィルム)が積層(又は貼合)されていてもよい。該セパレートフィルムは、通常、光学フィルムを含む積層体を使用する際に、剥離除去される。セパレートフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアレートなどが挙げられ、光学フィルム側とセパレートフィルム側のうち、光学フィルム側の面に離型処理が施されたものであってもよい。
本発明の積層体において、酸素透過度は、好ましくは800cc/(m・24h・atm)以下、より好ましくは600cc/(m・24h・atm)以下、さらに好ましくは400cc/(m・24h・atm)、とりわけ好ましくは300cc/(m・24h・atm)以下である。酸素透過度が前記の範囲にあると、積層体を画像表示装置等に適用した場合に、表示素子や偏光板などの劣化を有効に抑制することができる。なお、酸素透過度は、実施例に記載の方法により測定することができる。
本発明の積層体は、好ましくは、マンドレル試験において、屈曲半径3mmで連続10回折り曲げた際に割れが生じない。特に好ましい態様では屈曲半径2mmで連続10回折り曲げた際にも、割れが生じることはない。本発明の積層体は、このように優れた屈曲性を有するため、フレキシブルディスプレイに好適に用いることができる。なお、マンドレル試験は、実施例に記載の方法により実施することができる。
本発明の積層体の鉛筆硬度は、好ましくはH以上、より好ましくは2H以上、さらに好ましくは3H以上、よりさらに好ましくは4H以上、とりわけ好ましくは5H以上である。本発明の積層体は、このように優れた表面硬度を有するため、画像表示装置等の前面板として使用した場合に、画像表示装置表面の傷つきを有効に抑制することができる。
本発明の積層体は、積層体を所定の大きさにカットして、長時間放置された後であっても反り量が小さく、優れた耐反り性を有する。反り量は好ましくは±8mm以下、より好ましくは±6mm以下、さらに好ましくは±5mm以下、さらにより好ましくは±4mm以下、とりわけ好ましくは±3mm以下である。該反り量は実施例に記載の方法により測定することができる。
(2)積層体の製造方法
本発明の積層体は、例えば、以下の工程:
(d)本発明の硬化性組成物を基材フィルム上に塗布して塗膜を形成する工程(塗膜形成工程)、
(e)塗膜に高エネルギー線を照射し、塗膜を硬化させて硬化膜を形成する工程(硬化工程)
を含む製造方法によって製造することができる。
塗膜形成工程において、溶剤に溶解させた硬化性組成物を基材フィルムに塗布してもよい。溶剤は、硬化性組成物を溶解可能であればよく、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール(イソプロピルアルコール)、1−ブタノール、2−ブタノール(sec−ブチルアルコール)、2−メチル−1−プロパノール(イソブチルアルコール)、2−メチル−2−プロパノール(tert−ブチルアルコール)等のアルコール溶剤;2−エトキシエタノール、2−ブトキシエタノール、3−メトキシ−1−プロパノール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール等のアルコキシアルコール溶剤;ジアセトンアルコール等のケトール溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン溶剤;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル溶剤などが挙げられる。これらの溶剤は単独又は二種以上組合せて用いることができる。
基材フィルム上に形成された塗膜の乾燥を行ってもよい。塗膜の乾燥は、温度50〜150℃にて溶剤を蒸発させることにより行うことができ、乾燥時間は通常30〜180秒である。大気下、不活性雰囲気下、又は減圧の条件下で乾燥を行ってよい。
また、塗膜形成工程後、基材フィルムを延伸する延伸工程を設けてもよい。延伸は一軸延伸であっても、二軸延伸であってもよいが、面内位相差分布均一性の観点から、基材フィルムの延伸を一軸延伸によって行うことが好ましい。二軸延伸を行う場合、二軸延伸は、同時の二軸延伸であってもよく、逐次の二軸延伸であってもよい。
硬化工程において、塗膜に高エネルギー線(例えば活性エネルギー線)を照射し、塗膜を硬化させて硬化膜を形成する。照射強度は、硬化性組成物の組成によって適宜決定され、特に限定されないが、光カチオン重合開始剤及び光ラジカル重合開始剤の活性化に有効な波長領域の照射が好ましい。照射強度は、好ましくは0.1〜6,000mW/cm、より好ましくは10〜1,000mW/cm、さらに好ましくは20〜500mW/cmである。照射強度が前記範囲内であると、適当な反応時間を確保でき、光源から輻射される熱及び硬化反応時の発熱による樹脂の黄変や劣化を抑えることができる。照射時間は、硬化性組成物の組成によって適宜選択すればよく、特に制限されるものではないが、前記照射強度と照射時間との積として表される積算光量が好ましくは10〜10,000mJ/cm、より好ましくは50〜1,000mJ/cm、さらに好ましくは80〜500mJ/cmとなるように設定される。積算光量が前記範囲内であると、光カチオン重合開始剤や光ラジカル重合開始剤由来の活性種を十分量発生させて、硬化反応をより確実に進行させることができ、また、照射時間が長くなりすぎず、良好な生産性を維持できる。また、この範囲での照射工程を経ることで硬化膜の硬度をさらに高め得るため有用である。
[3]画像表示装置
本発明の積層体は、画像表示装置の前面板、特にフレキシブルディスプレイの前面板(ウィンドウフィルム)として有用である。本発明では、本発明の積層体を含む画像表示装置、特にフレキシブルディスプレイも提供することができる。本実施形態に係るフレキシブルディスプレイは、例えば、フレキシブル機能層と、フレキシブル機能層に積層された本発明の積層体(前面板として機能する)を有する。すなわち、フレキシブルディスプレイの前面板は、フレキシブル機能層の上の視認側に配置される。この前面板は、フレキシブル機能層を保護する機能を有する。
画像表示装置としては、テレビ、スマートフォン、携帯電話、カーナビゲーション、タブレットPC、携帯ゲーム機、電子ペーパー、インジケーター、掲示板、時計、及びスマートウォッチ等のウェアラブルデバイス等が挙げられる。フレキシブルディスプレイは、フレキシブル特性を有する画像表示装置を全て包含する意味である。
以下、実施例及び比較例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。以下、使用量、含有量を表す部及び%は、特に断りのない限り質量基準である。
[1−1]製造例1:基材フィルム1の製造
ポリイミドの粉末(「KPI−MX300F(100)」、河村産業(株)製、ポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)=280,000)にDMAcを加えて溶解させた後、分散媒がGBLであるシリカゾルを加え、ポリイミドとシリカの質量比が純分ベースで1:1である、ポリイミドワニスを調製した。ポリイミドワニスに占める、ポリイミド樹脂とシリカとの合計質量は17質量%であった。該ポリイミドワニスを流涎成形した後に乾燥させることで、厚み50μmの基材フィルム1を得た。
[1−2]製造例2:基材フィルム2の製造
(シリカゾルAの調整)
ゾル−ゲル法により作製されたBET径(BET法で測定された平均粒子径)が27nmのアモルファスシリカゾルを原料とし、溶媒置換により、GBL置換シリカゾルAを調製した。
(ポリアミドイミドAの合成)
窒素ガス雰囲気下、撹拌機を備えた反応容器に、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)45質量部及びジメチルアセトアミド(DMAc)768.55質量部を加え、室温で撹拌しながらTFMBをDMAcに溶解させた。次に、反応容器に4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(6FDA)18.92質量部(0.3モル倍[対TFMB])を添加し、室温で3時間撹拌した。その後、4,4’−オキシビス(ベンゾイルクロリド)(OBBC)4.19質量部(0.1モル倍[対TFMB])、次いでテレフタロイルクロリド(TPC)17.29質量部(0.6モル倍[対TFMB])を反応容器に加え、室温で1時間撹拌した。次いで、反応容器に4−メチルピリジン4.63質量部(0.35モル倍[対TFMB])と無水酢酸13.04質量部(0.9モル倍[対TFMB])とを加え、室温で30分間撹拌後、70℃に昇温し、さらに3.5時間撹拌し、反応液を得た。
得られた反応液を室温まで冷却し、大量のメタノール中に糸状に投入し、析出した沈殿物を取り出し、メタノールに6時間浸漬後、メタノールで洗浄した。次に、100℃にて沈殿物の減圧乾燥を行い、ポリアミドイミドAを得た。ポリアミドイミドAの重量平均分子量は、455,000であった。
(ポリアミドイミドワニスAの製造)
ポリアミドイミドAをGBLに溶解させたのち、シリカゾルAをポリアミドイミドA:シリカ粒子=60:40(質量比)になるように添加し、ポリアミドイミドワニスAを製造した。ポリアミドイミドワニスA中の固形分濃度は10質量%になるように調製された。
ポリアミドイミドワニスAを目開き10μmのフィルターでろ過した後、ポリエステル基材(東洋紡(株)製、商品名「A4100」)の平滑面上に自立膜の膜厚が55μmとなるようにアプリケーターを用いて塗布し、50℃で30分間、次いで140℃で15分間乾燥後、得られた塗膜をポリエステル基材から剥離して、自立膜を得た。自立膜を金枠に固定し、さらに大気下、200℃で40分間乾燥し、50μmの厚みを有する基材フィルム2を得た。
[2−1]実施例1〜25、及び比較例1
表1及び2に示す成分を秤量後、撹拌することにより硬化性組成物を調製した。製造例1で得られた基材フィルム1に、硬化性組成物をバーコーター塗工し、80℃で3分間乾燥させた後、窒素雰囲気下、UV照射装置[アイグラフィックス社製6KWI灯コンベア]を用いて、以下の硬化条件でUV硬化することにより、基材フィルム1の一方の面に硬化膜が積層された積層体を得た。硬化膜の厚みは9μmであった。なお、表1及び2に示す各配合成分の配合量は、使用した商品が溶剤等を含む場合は、そこに含まれる有効成分の質量部数を示す。
(硬化条件)
光源ランプ:高圧水銀灯
積算光量:500mJ/cm
ピーク強度:200mW/cm
なお、積算光量は上記UV照射装置の積層光量計(365nm)を用いて測定した値である。
[2−2]実施例26〜29
表3に示す成分を秤量後、撹拌することにより硬化性組成物を調製した。製造例1で得られた基材フィルム1に代えて、製造例2で得られた基材フィルム2を使用し、硬化膜の厚みが16μmとなるように調整したこと以外は、実施例1〜25と同様にして、基材フィルム2の一方の面に硬化膜が積層された積層体を得た。硬化膜の厚みは16μmであった。なお、表3に示す各配合成分の配合量は、使用した商品が溶剤等を含む場合は、そこに含まれる有効成分の質量部数を示す。
[2−3]実施例30
表3に示す成分を秤量後、撹拌することにより硬化性組成物を調製した。製造例1で得られた基材フィルム1に代えて、製造例2で得られた基材フィルム2を使用したこと以外は、実施例1〜25と同様にして、基材フィルム2の一方の面に硬化膜が積層された積層体を得た。硬化膜の厚みは9μmであった。なお、表3に示す各配合成分の配合量は、使用した商品が溶剤等を含む場合は、そこに含まれる有効成分の質量部数を示す。
[鉛筆硬度の測定]
実施例1〜30、及び比較例1で得られた積層体をJIS K 5600−5−4:1999に準拠して硬化膜の表面の鉛筆硬度を測定した。荷重は750gとした。測定結果を表1〜3に示す。
[マンドレル試験]
実施例1〜30、及び比較例1で得られた積層体について、JIS K 5600−5−1:1999に準拠して屈曲試験を行い、以下の評価方法により評価した。評価結果を表1〜3に示す。
実施例1〜30、及び比較例1で得られた積層体を1cm×8cmにカットして、測定サンプルを得た。硬化膜が外側になる向きで、6mm(半径R=3mm)又は4mm(半径R=2mm)のロールそれぞれに測定サンプルを巻きつける操作を連続10回行った。
硬化膜におけるヒビ割れ(クラック)の発生の有無に基づいて、屈曲性を次のように判定した。判定結果を表1〜3に示す。
(屈曲性の判定)
◎…クラックがなく、外観は良好であった。
○…1〜4本のクラックが発生した。
△…クラックが5本以上発生した。
[酸素透過度の測定]
実施例1〜30、及び比較例1で得られた積層体をJIS K 7126−1(差圧法)に準拠して、GTRテック(株)製、差圧式ガス透過率測定装置「GTR−30AS型」を用いて酸素透過度を測定した。測定結果を表1〜3に示す。
[反り測定]
実施例1〜30、及び比較例1で得られた積層体を3.5cm×4.0cmにカットして、23℃/50%RHの恒温恒湿の条件下、24時間状態調整した後、測定サンプルを得た。測定サンプルを下側が凸側になるように平面上に静置し、平面から測定サンプルの4つの角部までの高さをそれぞれデジタル寸法測定装置LS−7600(KEYENCE社製)を用いて計測し、得られた4点の値の平均値を反り量とした。
Figure 2019054412
Figure 2019054412
Figure 2019054412
表1〜3で示される各配合成分の詳細は次の通りである。
<3官能A(アクリレート)モノマー>
トリメチロールプロパントリアクリレート(「A−TMPT」、新中村化学工業(株)製)
<4官能A(アクリレート)モノマー>
ペンタエリスリトールテトラアクリレート(「A−TMMT」、新中村化学工業(株)製)
<6官能A(アクリレート)モノマー>
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(「A−DPH」、新中村化学工業(株)製)
<8官能A(アクリレート)モノマー>
トリペンタエリスリトールオクタアクリレート(「A−TPE−H−NS」、新中村化学工業(株)製)
<ビス環状エーテル化合物1>
3,4−エポキシシクロヘキシルメチル 3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(「セロキサイド(登録商標)2021P」、ダイセル化学(株)製)
<ビス環状エーテル化合物2>
3−エチル−3{[(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシ]メチル}オキセタン(「OXT−221」、東亜合成(株)製)
<ビス環状エーテル化合物3>
キシリレンビスオキセタンの混合物(キシリレン骨格の繰り返し単位数が1、2又は3の混合物)(「OXT−121」、東亜合成(株)製)
<ラジカル重合性環状エーテル化合物>
3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート(「サイクロマー(登録商標)M100」、ダイセル化学(株)製)
<ビニルオキシ化合物>
シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル(SIGMA−ALDRICH社製)
<無機粒子>
アクリロイル修飾シリカ粒子(「PGM−AC−2140Y」、日産化学(株)製、粒子径10〜15nm)
<カチオン重合開始剤>
ヨードニウム(4−メチルフェニル)[4−(2−メチルプロピル)フェニル]−ヘキサフルオロホスフェートとプロピレンカーボネートとの3:1(質量比)の混合物(「IRGACURE(登録商標) 250」、BASFジャパン(株)製)
<ラジカル重合開始剤>
1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(「IRGACURE 184」、BASFジャパン(株)製)
<レベリング剤>
シリコーン系レベリング剤(「BYK(登録商標)−307」、ビックケミー・ジャパン(株)製)
実施例1〜30の積層体は、比較例1の積層体に比べ、鉛筆硬度が高く、かつR=3のマンドレル試験において外観不良を生じないことが確認された。さらに酸素透過度が低く、かつ反り量が小さいことも確認された。このように実施例1〜30で得られた積層体は、表面硬度及び屈曲性に優れている。また、優れた酸素バリア性及び耐反り性も有する。
屈曲性に関して、実施例4、8、9、10、14、16、17、22、及び25で得られた積層体は、R=2のマンドレル試験においても、1〜4mmのクラックしか発生しなかった。また、実施例6、12、15、18〜21、23、24、及び26〜30で得られた積層体は、R=2で行ったマンドレル試験においても、外観は良好であった。

Claims (18)

  1. 3官能(メタ)アクリレートモノマー、4官能(メタ)アクリレートモノマー及び8官能(メタ)アクリレートモノマーからなる群から選択される少なくとも2種を含む多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)と、カチオン重合性モノマー(B)とを含有する硬化性組成物であって、3官能(メタ)アクリレートモノマー、4官能(メタ)アクリレートモノマー及び8官能(メタ)アクリレートモノマーの総質量は、多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)100質量部に対して、50質量部以上である、硬化性組成物。
  2. カチオン重合性モノマー(B)は、1以上のエポキシ基及び/又は1以上のオキセタニル基を有する環状エーテル化合物(B−1)を含む、請求項1に記載の硬化性組成物。
  3. 環状エーテル化合物(B−1)は、2以上のエポキシ基及び/又は2以上のオキセタニル基を有するビス環状エーテル化合物(B−1−1)を含む、請求項2に記載の硬化性組成物。
  4. カチオン重合性モノマー(B)はビニルオキシ化合物(B−2)をさらに含む、請求項1〜3のいずれかに記載の硬化性組成物。
  5. 硬化性組成物100質量部に対して、多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)の含有量は5〜80質量部であり、環状エーテル化合物(B−1)の含有量は5〜80質量部であり、ビニルオキシ化合物(B−2)の含有量は3〜60質量部である、請求項4に記載の硬化性組成物。
  6. ビニルオキシ化合物(B−2)の含有量は、多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)及びカチオン重合性モノマー(B)の総量100質量部に対して、3〜50質量部である、請求項4又は5に記載の硬化性組成物。
  7. 環状エーテル化合物(B−1)は、1以上のラジカル重合性官能基を有するラジカル重合性環状エーテル化合物(B−1−2)を含む、請求項2〜6のいずれかに記載の硬化性組成物。
  8. 硬化性組成物100質量部に対して、多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)の含有量は5〜50質量部であり、ビス環状エーテル化合物(B−1−1)の含有量は3〜30質量部であり、ラジカル重合性環状エーテル化合物(B−1−2)の含有量は5〜40質量部である、請求項7に記載の硬化性組成物。
  9. ラジカル重合性環状エーテル化合物(B−1−2)の含有量は、ビス環状エーテル化合物(B−1−1)1質量部に対して、0.1〜10質量部である、請求項7又は8に記載の硬化性組成物。
  10. ラジカル重合開始剤(C)及びカチオン重合開始剤(D)をさらに含む、請求項1〜9のいずれかに記載の硬化性組成物。
  11. ラジカル重合開始剤(C)の含有量は、多官能(メタ)アクリレートモノマー(A)100質量部に対して、1〜15質量部であり、カチオン重合開始剤(D)の含有量は、カチオン重合性モノマー(B)100質量部に対して、1〜15質量部である、請求項10に記載の硬化性組成物。
  12. 無機粒子をさらに含む、請求項1〜11のいずれかに記載の硬化性組成物。
  13. 無機粒子が反応性シリカ粒子である場合、反応性シリカ粒子の含有量は、硬化性組成物の質量に対して、1〜70質量%である、請求項12に記載の硬化性組成物。
  14. 請求項1〜13のいずれかに記載の硬化性組成物を硬化させてなる硬化膜。
  15. 請求項14に記載の硬化膜が、基材フィルムの少なくとも一方の面に積層された、積層体。
  16. 基材フィルムはポリイミド系高分子を含んでなる、請求項15に記載の積層体。
  17. 酸素透過度は、800cc/(m・24h・atm)以下である、請求項15又は16に記載の積層体。
  18. 請求項15〜17のいずれかに記載の積層体を含む、フレキシブルディスプレイ。
JP2019542265A 2017-09-15 2018-09-12 硬化性組成物 Pending JPWO2019054412A1 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017178243 2017-09-15
JP2017178243 2017-09-15
PCT/JP2018/033822 WO2019054412A1 (ja) 2017-09-15 2018-09-12 硬化性組成物

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPWO2019054412A1 true JPWO2019054412A1 (ja) 2020-11-19

Family

ID=65723719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019542265A Pending JPWO2019054412A1 (ja) 2017-09-15 2018-09-12 硬化性組成物

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JPWO2019054412A1 (ja)
KR (1) KR20200052948A (ja)
CN (1) CN111065669B (ja)
TW (1) TWI786185B (ja)
WO (1) WO2019054412A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI706012B (zh) * 2019-09-12 2020-10-01 明基材料股份有限公司 高硬度可撓硬塗層膜
CN110669423B (zh) * 2019-09-23 2023-01-24 明基材料有限公司 高硬度可挠硬涂层膜及显示器

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002287356A (ja) * 2001-03-28 2002-10-03 Nippon Paint Co Ltd フォトソルダーレジスト組成物
JP2003147017A (ja) * 2001-02-23 2003-05-21 Fuji Photo Film Co Ltd 硬化性組成物、それを用いたハードコート処理物品及び画像表示装置
JP2012047787A (ja) * 2010-08-24 2012-03-08 Daicel Corp 体積ホログラム記録用感光性組成物および媒体製造法
JP2014043506A (ja) * 2012-08-27 2014-03-13 Toyo Ink Sc Holdings Co Ltd 樹脂組成物、ならびにそれを用いた塗膜
JP2014051601A (ja) * 2012-09-07 2014-03-20 Nippon Shokubai Co Ltd 光学用成形体
JP2015166474A (ja) * 2010-10-29 2015-09-24 株式会社クラレ メタクリル樹脂組成物及び樹脂改質剤並びに成形体
JP2016068497A (ja) * 2014-09-30 2016-05-09 富士フイルム株式会社 ハードコートフィルム、ハードコートフィルムの製造方法、偏光板、及び液晶表示装置
JP2021080460A (ja) * 2021-01-28 2021-05-27 日東電工株式会社 活性エネルギー線硬化型接着剤組成物、積層偏光フィルムおよびその製造方法、積層光学フィルムおよび画像表示装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009202456A (ja) 2008-02-28 2009-09-10 Toray Ind Inc 積層シート
WO2016171024A1 (ja) * 2015-04-21 2016-10-27 株式会社ダイセル ハードコート層形成用樹脂組成物及びその硬化物

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003147017A (ja) * 2001-02-23 2003-05-21 Fuji Photo Film Co Ltd 硬化性組成物、それを用いたハードコート処理物品及び画像表示装置
JP2002287356A (ja) * 2001-03-28 2002-10-03 Nippon Paint Co Ltd フォトソルダーレジスト組成物
JP2012047787A (ja) * 2010-08-24 2012-03-08 Daicel Corp 体積ホログラム記録用感光性組成物および媒体製造法
JP2015166474A (ja) * 2010-10-29 2015-09-24 株式会社クラレ メタクリル樹脂組成物及び樹脂改質剤並びに成形体
JP2014043506A (ja) * 2012-08-27 2014-03-13 Toyo Ink Sc Holdings Co Ltd 樹脂組成物、ならびにそれを用いた塗膜
JP2014051601A (ja) * 2012-09-07 2014-03-20 Nippon Shokubai Co Ltd 光学用成形体
JP2016068497A (ja) * 2014-09-30 2016-05-09 富士フイルム株式会社 ハードコートフィルム、ハードコートフィルムの製造方法、偏光板、及び液晶表示装置
JP2021080460A (ja) * 2021-01-28 2021-05-27 日東電工株式会社 活性エネルギー線硬化型接着剤組成物、積層偏光フィルムおよびその製造方法、積層光学フィルムおよび画像表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111065669A (zh) 2020-04-24
TWI786185B (zh) 2022-12-11
KR20200052948A (ko) 2020-05-15
WO2019054412A1 (ja) 2019-03-21
CN111065669B (zh) 2022-07-15
TW201925367A (zh) 2019-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108373543B (zh) 聚酰亚胺膜
CN110234687B (zh) 聚酰亚胺系膜及层叠体
JP6936206B2 (ja) 光学積層体
CN112041707B (zh) 光学膜、光学层叠体及柔性图像显示装置
TWI757512B (zh) 積層體、顯示器用表面材料、觸控面板構件、液晶顯示裝置、及有機電激發光顯示裝置
KR102042677B1 (ko) 광학 적층체
CN112041708B (zh) 光学膜、光学层叠体及柔性图像显示装置
JP6738946B1 (ja) 光学フィルム
JP6628859B2 (ja) 光学積層体
JP6722325B2 (ja) 光学フィルム
JP7139715B2 (ja) ポリイミドフィルム、積層体、ディスプレイ用表面材、タッチパネル部材、液晶表示装置、及び有機エレクトロルミネッセンス表示装置
TWI786185B (zh) 硬化性組成物
WO2020230663A1 (ja) ワニス、光学フィルム及び光学フィルムの製造方法
TWI783007B (zh) 聚醯亞胺膜、積層體、顯示器用表面材料、觸控面板構件、液晶顯示裝置、及有機電激發光顯示裝置
JP2020111750A (ja) 光学フィルム
JP2024004123A (ja) 光学積層体

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210906

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210906

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220906

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221104

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230221

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20230816