JPWO2020017251A1 - 活性エネルギー線硬化性組成物、その硬化膜及び反射防止フィルム - Google Patents

活性エネルギー線硬化性組成物、その硬化膜及び反射防止フィルム Download PDF

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Abstract

汎用溶剤に溶解する低屈折率材料で構成された組成物であって、その硬化塗膜表面に優れた耐擦傷性を付与することができる活性エネルギー線硬化性組成物、その硬化膜及び反射防止フィルムを提供する。具体的には、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖含有活性エネルギー線硬化性多官能化合物(I)と、フッ素原子が結合した炭素原子の数が1〜6であるフッ素化アルキル基(x)と、活性エネルギー線硬化性基(y)と、を側鎖に有する重合性不飽和単量体の共重合体であって、該共重合体の片末端に分子量2,000以上のシリコーン鎖(z)を有する活性エネルギー線硬化性化合物(II)と、を含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化性組成物とこれを硬化させてなる硬化膜及び反射防止フィルム。

Description

本発明は、優れた耐擦傷性を有する塗膜が得られる活性エネルギー線硬化性組成物、反射防止塗料組成物及びそれらを用いた硬化膜、反射防止フィルムに関する。
液晶ディスプレィを構成する部材の1つである偏光板の最表面には、防眩性や反射防止性を有する機能層が設けられる。該機能層は視認性を向上させるための防眩性や反射防止性に加え、耐擦傷性も有することが求められている。
例えば、LR(Low−Reflection)層を設けることで反射防止性を付与する場合、その構成材料は何れも低屈折率であることが性能発現の上で重要であるが、一般に低屈折率の材料は耐擦傷性に劣る。また、LR層は膜厚が100nm程度であることからも傷付きに弱い層である。この課題に対し、LR層用の塗料組成物にパーフルオロポリエーテル鎖、シリコーン基及び重合性不飽和基を有する含フッ素重合性樹脂を添加して、LR層表面に滑り性を付与し、耐擦傷性を向上することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2013−181039号公報
前記特許文献1で提供されている含フッ素重合性樹脂を添加した反射防止塗料組成物は、その耐擦傷性に一定の効果はあるものの、非フッ素系の活性エネルギー線硬化性化合物との相溶性の維持のため、及び分子デザインとして、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を化合物の中央部分に配置しており、その結果、当該ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖の塗膜表面における形状に影響を与え、パーフルオロアルキレンエーテル鎖が本来有する性能を十分に発揮させうることができにくく、さらには他の単量体由来構造を介して重合性不飽和基を配置する構造上の問題から、化合物中の非フッ素部分の割合が高く、硬化塗膜の最表面のおけるフッ素原子の存在を高密度にすることに限界がある。
近年、ディスプレィの高精細化を背景に、より低反射率の反射防止フィルムが求められているが、反射率を下げるためには反射防止層を構成する材料の低屈折率化が必要である。反射防止層の屈折率を下げるためには、例えば層構成材料中のフッ素成分の比率を上げる手法が考えられるが、高フッ素含有率の材料は汎用溶剤溶解性が乏しいためコーティング液調整時に含フッ素溶剤を使用する必要があり、そのようなコーティング剤を使用する場合には特別な溶剤回収設備が必要となるため実用上の問題がある。
上記実情を鑑み、本発明が解決しようとする課題は、汎用溶剤に溶解する低屈折率材料で構成された組成物であって、その硬化塗膜表面に優れた耐擦傷性を付与することができる活性エネルギー線硬化性組成物、その硬化膜及び反射防止フィルムを提供することにある。
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖含有活性エネルギー線硬化性多官能化合物(I)と、フッ素原子が結合した炭素原子の数が1〜6であるフッ素化アルキル基(x)と、重合性不飽和基(y)と、を側鎖に有する重合性不飽和単量体の共重合体であって、該共重合体の片末端に分子量2,000以上のシリコーン鎖(z)を有する活性エネルギー線硬化性化合物(II)と、を含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化性組成物を用いることで、硬化物の最表面にフッ素原子を高密度に配置すること及びシリコーン鎖をも表面に配置することが可能であり、耐擦傷性を著しく向上させうること、フッ素原子を有しない活性エネルギー線硬化性化合物や一般的な溶剤への溶解性が良好であり、得られる硬化膜の外観にも優れること等を見出し、本発明を完成した。
即ち本発明は、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖含有活性エネルギー線硬化性多官能化合物(I)と、フッ素原子が結合した炭素原子の数が1〜6であるフッ素化アルキル基(x)と、重合性不飽和基(y)と、を側鎖に有する重合性不飽和単量体の共重合体であって、該共重合体の片末端に分子量2,000以上のシリコーン鎖(z)を有する活性エネルギー線硬化性化合物(II)と、を含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化性組成物とこれを硬化させてなる硬化膜及び反射防止フィルムを提供するものである。
本発明の組成物は、基材に塗布した際に、フッ素原子特有の表面自由エネルギーを最小にさせようとする作用が働き、表面に偏析するフッ素原子の密度が高くなること及びシリコーン鎖が塗膜中の適切な箇所に配置されることによって、硬化膜の最表面に顕著な耐擦傷性を付与することが可能である。また本発明の組成物中には、非フッ素系の化合物と相溶するための十分な構造単位を有することから、硬化膜の外観を損なわず、反射率を1%以下にすることも可能であり、液晶ディスプレィの最表面に設ける反射防止フィルム等として極めて有用である。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖含有活性エネルギー線硬化性多官能化合物(I)と、フッ素原子が結合した炭素原子の数が1〜6であるフッ素化アルキル基(x)と、重合性不飽和基(y)と、を側鎖に有する重合性不飽和単量体の共重合体であって、該共重合体の片末端に分子量2,000以上のシリコーン鎖(z)を有する活性エネルギー線硬化性化合物(II)とを含有することを特徴とする。
前記多官能化合物(I)と前記化合物(II)とを組み合わせることによって、硬化膜の表面にフッ素原子が多く存在する。この結果、硬化膜は低屈折率であるとともに、表面近傍に適正な分子長を有するシリコーン鎖が配置される結果、硬化膜に高い耐擦傷性を付与することができる。更に両化合物とも活性エネルギー線によって硬化し、硬化膜における存在位置が固定化される為、それらの性能の耐久性にも優れることになる。また、組成物中に非フッ素部分が十分に含まれることから、非フッ素系化合物との相溶性を維持することが可能であり、非フッ素系化合物を併用する系においても硬化膜の外観も良好である。
前記ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖含有活性エネルギー線硬化性多官能化合物(I)としては、1分子中にポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖と、活性エネルギー線硬化性基を複数有する化合物であれば、特に限定されるものではない。得られる硬化膜により高い耐擦傷性及びその耐久性を付与することが容易である観点、組成物の硬化性の観点からは、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を含む分子鎖の両末端にそれぞれ1つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物であることが好ましい。
なお、本発明において、「(メタ)アクリレート」とは、メタクリレートとアクリレートの一方又は両方をいい、「(メタ)アクリロイル基」とは、メタクリロイル基とアクリロイル基の一方又は両方をいい、「(メタ)アクリル酸」とは、メタクリル酸とアクリル酸の一方又は両方をいう。
前記ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖(以下、PFPE鎖)は、炭素原子数1〜3の2価フッ化炭素基と酸素原子とが交互に連結した構造を有するものが挙げられる。炭素原子数1〜3の2価フッ化炭素基は、一種類であっても良いし複数種の混合であっても良く、具体的には、下記構造式1で表されるものを挙げることができる。
Figure 2020017251
(上記構造式1中、Xは下記構造式a〜fであり、構造式1中の全てのXが同一構造のものであってもよいし、また、複数の構造がランダムに又はブロック状に存在していてもよい。また、nは繰り返し単位を表す1以上の数である。)
Figure 2020017251
これらの中でも特に得られる硬化膜の耐擦傷性がより良好になる観点から前記構造式aで表されるパーフルオロメチレン構造と、前記構造bで表されるパーフルオロエチレン構造とが共存するものがとりわけ好ましい。ここで、前記構造式aで表されるパーフルオロメチレン構造と、前記構造bで表されるパーフルオロエチレン構造との存在比率は、モル比率(構造a/構造b)が1/4〜4/1となる割合であることが耐擦傷性の点からより好ましく、また、前記構造式1中のnの値は3〜40の範囲であること、特に6〜30が好ましい。
また、前記PFPE鎖は、非フッ素系活性エネルギー線硬化性化合物との相溶性を向上させやすい点からPFPE鎖1本に含まれるフッ素原子の合計が18〜200個の範囲であることが好ましく、25〜80個の範囲であることが特に好ましい。またPFPE鎖の重量平均分子量(Mw)は、400〜10,000の範囲であることが好ましく、500〜5,000がより好ましい
なお、数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(以下、「GPC」と略記する。)測定に基づきポリスチレン換算した値である。なお、GPCの測定条件は以下の通りである。
[GPC測定条件]
測定装置:東ソー株式会社製「HLC−8220 GPC」、
カラム:東ソー株式会社製ガードカラム「HHR−H」(6.0mmI.D.×4cm)+東ソー株式会社製「TSK−GEL GMHHR−N」(7.8mmI.D.×30cm)+東ソー株式会社製「TSK−GEL GMHHR−N」(7.8mmI.D.×30cm)+東ソー株式会社製「TSK−GEL GMHHR−N」(7.8mmI.D.×30cm)+東ソー株式会社製「TSK−GEL GMHHR−N」(7.8mmI.D.×30cm)
検出器:ELSD(オルテック製「ELSD2000」)
データ処理:東ソー株式会社製「GPC−8020モデルIIデータ解析バージョン4.30」
測定条件:カラム温度 40℃
展開溶媒 テトラヒドロフラン(THF)
流速 1.0ml/分
試料:樹脂固形分換算で1.0質量%のテトラヒドロフラン溶液をマイクロフィルターでろ過したもの(100μl)。
標準試料:前記「GPC−8020モデルIIデータ解析バージョン4.30」の測定マニュアルに準拠して、分子量が既知の下記の単分散ポリスチレンを用いた。
(単分散ポリスチレン)
東ソー株式会社製「A−500」
東ソー株式会社製「A−1000」
東ソー株式会社製「A−2500」
東ソー株式会社製「A−5000」
東ソー株式会社製「F−1」
東ソー株式会社製「F−2」
東ソー株式会社製「F−4」
東ソー株式会社製「F−10」
東ソー株式会社製「F−20」
東ソー株式会社製「F−40」
東ソー株式会社製「F−80」
東ソー株式会社製「F−128」
東ソー株式会社製「F−288」
東ソー株式会社製「F−550」
前記ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖含有活性エネルギー線硬化性多官能化合物(I)における活性エネルギー線硬化性基としては、例えば、下記の官能基を挙げることができる。
Figure 2020017251
これらの中でも、汎用性に優れる点、及び組成物としたときの硬化性に優れる観点から、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基であることが好ましい。
前記ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を含む分子鎖の両末端にそれぞれ1つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物としては、例えば、下記の様な化合物が挙げられる。下記の各構造式中における「−PFPE−」は、上記のPFPE鎖を表す。
Figure 2020017251
Figure 2020017251
前記の(メタ)アクリロイル基を有するPFPE鎖含有化合物を得るためには、例えば、PFPE鎖の末端に水酸基を有する化合物に対して、アクリル酸クロライドを反応させる方法、アクリル酸を脱水反応させる方法、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネートをウレタン化反応させる方法、1,1−(ビスアクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネートをウレタン化反応させる方法、無水イタコン酸をエステル化反応させて得る方法が挙げられ、さらにPFPE鎖の末端にカルボキシル基を有する化合物に対して、4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテルをエステル化反応させる方法が挙げられ、PFPE鎖の末端にイソシアネート基を有する化合物に対して、2−ヒドロキシエチルアクリルアミドを反応させる方法が挙げられ、さらにPFPE鎖の末端にエポキシ基を有する化合物に対して、アクリル酸を反応させる方法等が挙げられる。
これらのなかでも、PFPE鎖の末端に水酸基を有する化合物に対して、(メタ)アクリル酸クロライドを反応させて得る方法と、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート、1,1−(ビスアクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネートをウレタン化反応させて得る方法が、製造上、反応が容易である点で特に好ましい。製造方法の詳細は、例えば、特開2017−134271号公報等を参照すればよく、公知の反応手法によって合成することができる。
PFPE鎖の末端に水酸基を有する化合物の例には、ソルベイスペシャルティポリマーズ社製のFomblinD2、Fluorolink D4000、FluorolinkE10H、5158X、5147X、Fomblin Z−tet−raol、および、ダイキン工業株式会社製のDemnum−SA、が挙げられる。PFPE鎖の末端にカルボキシル基を有する化合物の例には、ソルベイスペシャルティポリマーズ社製のFomblinZDIZAC4000、および、ダイキン工業株式会社製のDemnum−SH、が含まれる。「FOMBLIN」はソルベイスペシャルティポリマーズ社の登録商標であり、「FLUOROLINK」はソルベイ社の登録商標である。また、「DEMNUM」はダイキン工業株式会社の登録商標である。
更にポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を含む分子鎖の両末端にそれぞれ1つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物として、ユニマテック社製のMFPE−26、MFPE−34、MFPE−331等をそのまま使用することもできる。
これらの中でも、後述するフッ素原子が結合した炭素原子の数が1〜6であるフッ素化アルキル基(x)と、活性エネルギー線硬化性基(y)と、を側鎖に有する重合性不飽和単量体の共重合体であって、該共重合体の片末端に分子量2,000以上のシリコーン鎖(z)を有する活性エネルギー線硬化性化合物(II)と組み合わせたときの硬化性が良好であり、且つ得られる硬化膜の耐擦傷性が一層優れる観点から、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を含む分子鎖の両末端に、それぞれウレタン結合を介して2つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物を用いることが好ましい。
上記のほか、フッ素原子が結合した炭素原子の数が1〜6であるフッ素化アルキル基(x)と、活性エネルギー線硬化性基(y)と、を側鎖に有する重合性不飽和単量体の共重合体であって、該共重合体の片末端に分子量2,000以上のシリコーン鎖(z)を有する活性エネルギー線硬化性化合物(II)と組み合わせたときの硬化性が良好であり、且つ得られる硬化膜の耐擦傷性が一層優れる観点から、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を含む分子鎖の両末端に、それぞれスチレン由来の構造を介して(メタ)アクリロイル基を有する化合物を用いることが好ましい。
本発明では、上記の多官能化合物(I)に、フッ素原子が結合した炭素原子の数が1〜6であるフッ素化アルキル基(x)と、活性エネルギー線硬化性基(y)と、を側鎖に有する重合性不飽和単量体の共重合体であって、該共重合体の片末端に分子量2,000以上のシリコーン鎖(z)を有する活性エネルギー線硬化性化合物(II)を併用することを特徴とする。
前記活性エネルギー線硬化性化合物(II)は、重合性不飽和単量体の重合で形成される主鎖を有し、該主鎖は、側鎖としてフッ素原子が結合した炭素原子の数が1〜6であるフッ素化アルキル基(x)と重合性不飽和基(y)とを有する重合性樹脂であり、該主鎖は、更に、その片末端に分子量2,000以上のシリコーン鎖を含む構造を有する。この片末端には、シリコーン鎖を単数有していても、複数有していても良いが、本発明においては、片末端にはシリコーン鎖を単数(1つ)有するものが得られる硬化膜の耐擦傷性とフッ素原子の表面偏析性の点から好ましい。
前記フッ素化アルキル基(x)としては、炭素原子数が4〜6のものが表面偏析性と耐擦傷性のバランスが良好な事から好ましく、炭素原子数が6のものがより好ましい。
また、化合物(II)中の重合性不飽和基(y)の当量は、より耐擦傷性に優れる硬化膜が得られることから200〜3,500g/eq.の範囲が好ましく、250〜2,000g/eq.の範囲がより好ましく、300〜1,500g/eq.の範囲がさらに好ましく、400〜1,000g/eq.の範囲が特に好ましい。
前記シリコーン鎖の分子量は2,000以上であることが必要である。このような分子量のシリコーン鎖を有することにより、シリコーン鎖の持つすべり性を好適に発現でき、その結果、硬化膜の表面の摩擦を低減することで優れた耐擦傷性を付与できる。シリコーン鎖の分子量としては、2,000〜20,000の範囲であることが好ましく、5,000〜10,000の範囲であることがより好ましい。
化合物(II)は、原料を重合させるタイミングを変えることにより、種々の形態の化合物が得られる。例えば、後述するフッ素原子が結合した炭素原子の数が1〜6であるフッ素化アルキル基を有する重合性不飽和単量体(B)と反応性官能基(c1)を有する重合性不飽和単量体(C)を同時に反応系に加えて反応させた場合は、いわゆるランダム共重合体状となる。また、重合性不飽和単量体(B)と重合性不飽和単量体(C)とを別個に反応させた場合は、いわゆるブロック共重合体状となる。特に、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物を用いて、膜厚が0.1μm程度と非常に薄い塗膜にした際にも優れた耐擦傷性を付与することができる観点からブロック共重合体であることが好ましい。
化合物(II)が、ランダム重合体状の場合は、例えば、分子量2,000以上のシリコーン鎖の片末端にラジカル生成能を有する官能基を有する化合物(A)とフッ素原子が結合した炭素原子の数が1〜6であるフッ素化アルキル基を有する重合性不飽和単量体(B)と反応性官能基(c1)を有する重合性不飽和単量体(C)と前記官能基(c1)に対して反応性を有する官能基(d1)及び重合性不飽和基(d2)を有する化合物(D)とを用いて得ることが出来る。具体的には、前記化合物(A)からラジカルを生成させることにより前記重合性不飽和単量体(B)と前記重合性不飽和単量体(C)とを共重合させて得られる共重合体(P)に、前記化合物(D)を反応させることにより得られる。
また、化合物(II)が、ブロック重合体状の場合は、例えば、重合性不飽和単量体の重合で形成される主鎖と該主鎖の側鎖としてフッ素原子が結合した炭素原子の数が1〜6であるフッ素化アルキル基(x)を有する第一の重合体セグメント(α)と、重合性不飽和単量体の重合で形成される主鎖と該主鎖の側鎖として重合性不飽和基(y)を有する第二の重合体セグメント(β)を有し、更に、片末端に分子量2,000以上のシリコーン鎖を含む構造を有する化合物を例示できる。
このようなブロック重合体状の化合物は、例えば、以下の製造方法により好ましく得ることができる。
方法1:分子量2,000以上のシリコーン鎖の片末端にラジカル生成能を有する官能基を有する化合物(A)と、フッ素原子が結合した炭素原子の数が1〜6であるフッ素化アルキル基(x)を有する重合性不飽和単量体(B)とを反応系内に仕込み、前記化合物(A)からラジカルを生成させることにより、前記重合性不飽和単量体(B)由来の構造を含む重合体セグメント(p)を得る工程(1)と、
該重合体セグメント(p)を含む反応系内に、反応性官能基(c1)を有する重合性不飽和単量体(C)を仕込み、該重合体セグメント(p)からラジカルを生成させることにより、重合体セグメント(p)および重合性不飽和単量体(C)由来の構造を含む重合体セグメント(q)を含む重合体(Q1)を得る工程(2)と、
重合体(Q1)を含む反応系内に、重合体(Q1)が有する反応性官能基(c1)に対して反応性を有する官能基(d1)及び重合性不飽和基(d2)を有する化合物(D)を仕込み、反応性官能基(c1)と反応性を有する官能基(d1)とを反応させる工程(3)を含む製造方法。
方法2:分子量2,000以上のシリコーン鎖の片末端にラジカル生成能を有する官能基を有する化合物(A)と、反応性官能基(c1)を有する重合性不飽和単量体(C)とを反応系内に仕込み、前記化合物(A)からラジカルを生成させることにより、重合性不飽和単量体(C)由来の構造を含む重合体セグメント(q)を得る工程(1−1)と、
該重合体セグメント(q)を含む反応系内に、重合性不飽和単量体(B)を仕込み、該重合体セグメント(q)からラジカルを生成させることにより、重合体セグメント(q)および重合性不飽和単量体(B)由来の構造を含む重合体セグメントを含む重合体(Q2)を得る工程(2−1)と、
重合体(Q2)を含む反応系内に、重合体(Q2)が有する反応性官能基(c1)に対して反応性を有する官能基(d1)及び重合性不飽和基(d2)を有する化合物(D)を仕込み、反応性官能基(c1)と反応性を有する官能基(d1)とを反応させる工程(3−1)を含む製造方法。
前記化合物(A)が有するラジカル生成能を有する官能基としては、例えば、ハロゲン原子を有する有機基、アルキルテルル基を有する有機基、ジチオエステル基を有する有機基、パーオキシド基を有する有機基、アゾ基を有する有機基等が挙げられる。ここで、リビングラジカル重合によって、化合物(A)に、前記重合性不飽和単量体(B)及び重合性不飽和単量体(C)を共重合させる場合は、前記ラジカル生成能を有する官能基としてハロゲン原子を有する有機基、アルキルテルル基を有する有機基、ジチオエステル基を有する有機基が用いることができ、特に合成の容易さ、重合制御の容易さ、適用できる重合性不飽和単量体の多様性からハロゲン原子を有する有機基を用いることが好ましい。
前記ハロゲン原子を有する有機基としては、例えば、2−ブロモ−2−メチルプロピオニルオキシ基、2−ブロモ−プロピオニルオキシ基、パラクロロスルホニルベンゾイルオキシ基等が挙げられる。
前記ハロゲン原子を有する有機基を主鎖中に分子量2,000以上のシリコーン鎖を含む化合物の片末端に導入するには、例えば、分子量2,000以上のシリコーン鎖の片末端に反応により結合を形成し得る官能基を有する化合物(a1)と、この官能基と反応して結合を形成し得る官能基とハロゲン原子を有する有機基とを有する化合物(a2)とを反応させる方法が挙げられる。具体的には、前記化合物(a1)が有する片末端の官能基としては、例えば、水酸基、イソシアネート基、エポキシ基、カルボキシル基、カルボン酸ハライド基、カルボン酸無水物基等が挙げられる。これらの官能基を片末端に有する前記化合物(a1)の具体的な例としては、下記の式(a1−1)で表される化合物を好ましく例示できる。
Figure 2020017251
(式中Xは反応により結合を形成し得る官能基である、R〜Rはそれぞれ独立に炭素原子数1〜18のアルキル基又はフェニル基である。Rは2価の有機基又は単結合である。nは20〜200である。)
ここで、前記Rとしては、例えば、メチレン基、プロピレン基、イソプロピリデン基等の炭素原子数1以上のアルキレン基、2つ以上のアルキレン基がエーテル結合で連結されたアルキレンエーテル基が挙げられる。
一方、前記化合物(a2)が有し、前記化合物(a1)が片末端に有する官能基と反応して結合を形成し得る官能基としては、下記のものが挙げられる。
例えば、前記化合物(a1)が有する官能基が水酸基の場合は、前記化合物(a2)が有するハロゲン原子を有する有機基以外の官能基は、イソシアネート基、カルボン酸ハライド基、カルボン酸無水物基が好ましい。また、他の方法として、まず、前記化合物(a1)の水酸基に酸無水物を反応させることでカルボキシル基を生成させ、そのカルボキシル基に対し、エポキシ基とハロゲン原子を有する有機基とを有する化合物を前記化合物(a2)として、さらに反応させることによって前記化合物(a1)の片末端にハロゲン原子を有する有機基を導入することも可能である。
前記化合物(a1)が有する官能基がイソシアネート基の場合は、前記化合物(a2)が有するハロゲン原子を有する有機基以外の官能基は、水酸基が好ましい。また、前記化合物(a1)が有する官能基がエポキシ基の場合は、前記化合物(a2)が有するハロゲン原子を有する有機基以外の官能基は、カルボキシル基が好ましい。
前記化合物(a1)が有する官能基がカルボキシル基の場合は、前記化合物(a2)が有するハロゲン原子を有する有機基以外の官能基は、エポキシ基が好ましい。また、前記化合物(a1)が有する官能基がカルボン酸無水物基の場合は、前記化合物(a2)が有するハロゲン原子を有する有機基以外の官能基は、水酸基が好ましい。
上記の前記化合物(a1)が有する官能基と、前記化合物(a2)が有するハロゲン原子を有する有機基以外の官能基との組み合わせの中でも、前記化合物(a1)が有する官能基が水酸基であり、前記化合物(a2)が有するハロゲン原子を有する有機基以外の官能基がカルボン酸ハライド基である組み合わせが、反応が容易な点から好ましい。この組み合わせの場合の反応条件としては、下記の条件が挙げられる。
前記ハロゲン原子を有する有機基をシリコーン鎖の片末端に導入する具体的方法としては、前記化合物(a1)の片末端の官能基が水酸基であり、前記化合物(a2)がハロゲン基を有するカルボン酸の場合は、脱水エステル化条件下で反応を行うことで、主鎖中に分子量2,000以上のシリコーン鎖を含む化合物の片末端に重合開始能を有する官能基を有する化合物(A)を得ることができる。また、前記化合物(a1)の片末端の官能基が水酸基であり、前記化合物(a2)がハロゲン基を有するカルボン酸のハロゲン化物の場合は、トルエン、テトラヒドロフラン等の溶剤中、(a1)と(a2)とを反応させることにより同様に重合開始能を有する官能基を有する化合物(A)を得ることができる。なお、この反応においては必要に応じて塩基性触媒を用いることができる。
また前記化合物(a1)の片末端にある官能基がイソシアネート基、前記化合物(a2)がハロゲン基と、該イソシアネート基と反応し得る官能基として水酸基を有する場合、オクチル酸スズのような触媒の存在下、(a1)と(a2)を反応させることにより重合開始能を有する官能基を有する化合物を得ることができる。
さらに前記化合物(a1)の片末端の官能基がエポキシ基、前記化合物(a2)がハロゲン基と、該エポキシ基と反応し得る官能基としてカルボキシル基を有する場合、トリフェニルホスフィンや第3級アミンのような塩基性触媒の存在下、(a1)と(a2)を反応させることにより重合開始能を有する官能基を有する化合物を得ることができる。
主鎖中に分子量2,000以上のシリコーン鎖を含み、該主鎖の片末端にラジカル生成能を有する官能基を有する化合物(A)の具体例としては、例えば、以下の式で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2020017251
次に、重合性不飽和単量体(B)について説明する。重合性不飽和単量体(B)はフッ素原子が直接結合した炭素原子の数が1〜6であるフッ素化アルキル基を有する。前記フッ素化アルキル基はフッ素化アルキル基の骨格中に1以上の炭素−炭素二重結合を有するものも含む。前記単量体(B)が有する重合性不飽和基としては、ラジカル重合性を有する炭素−炭素不飽和二重結合が好ましく、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、マレイミド基等が挙げられる。これらの中でも、原料の入手容易性、後述する活性エネルギー線硬化性組成物中の各配合成分に対する相溶性を制御することの容易性、あるいは重合反応性が良好であることから、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
前記フッ素化アルキル基を有する重合性不飽和単量体(B)としては、例えば、下記一般式(1)で表されるものが挙げられる。
Figure 2020017251
(上記一般式(1)中、Rは水素原子又はメチル基を表し、Lは、下記式(L−1)〜(L−10)のいずれか1つの基を表し、Rfは下記式(Rf−1)〜(Rf−7)のいずれか1つの基を表す。)
Figure 2020017251
上記式(L−1)、(L−3)、(L−4)、(L−5)、(L−6)及び(L−7)中のnは1〜8の整数を表す。上記式(L−8)、(L−9)及び(L−10)中のmは1〜8の整数を表し、nは0〜8の整数を表す。上記式(L−6)及び(L−7)中のRf’’は下記式(Rf−1)〜(Rf−7)のいずれか1つの基を表す。
Figure 2020017251
上記式(Rf−1)、(Rf−2)中のnは1〜6の整数であり、(Rf−3)中のnは2〜6の整数であり、(Rf−4)中のnは4〜6の整数である。上記式(Rf−5)中のmは1〜5の整数であり、nは0〜4の整数であり、かつm及びnの合計は4〜5である。上記式(Rf−6)中のmは0〜4の整数であり、nは1〜4の整数であり、pは0〜4の整数であり、かつm、n及びpの合計は4〜5である。
また、前記単量体(B)の具体的な例として、下記の単量体(B−1)〜(B−11)等が挙げられる。なお、これらの単量体(B)は、1種類のみで用いることも2種以上併用することもできる。
Figure 2020017251
(式中のnは0〜5の整数であり、好ましくは3〜5の整数である。)
次に、反応性官能基(c1)を有する重合性不飽和単量体(C)について説明する。前記単量体(C)が有する官能基(c1)としては、例えば、水酸基、イソシアネート基、エポキシ基、カルボキシル基、カルボン酸ハライド基、カルボン酸無水物基等が挙げられる。また、前記単量体(C)が有する重合性不飽和基は、ラジカル重合性を有する炭素−炭素不飽和二重結合が好ましく、より具体的には、ビニル基、(メタ)アクリロイル基、マレイミド基等が挙げられ、重合が容易な点から(メタ)アクリロイル基がより好ましい。
前記単量体(C)の具体例としては、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、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(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、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート、N−(2−ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル−2−ヒドロキシエチルフタレート、末端に水酸基を有するラクトン変性(メタ)アクリレート等の水酸基を有する不飽和単量体;2−(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、2−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)エチルイソシアネート、1,1−ビス((メタ)アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート等のイソシアネート基含有不飽和単量体;グリシジルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル等のエポキシ基含有不飽和単量体;(メタ)アクリル酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルコハク酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルフタル酸、マレイン酸、イタコン酸等のカルボキシル基含有不飽和単量体;無水マレイン酸、無水イタコン酸等の不飽和二重結合を有するカルボン酸無水物などが挙げられる。これらの単量体(C)は、1種類のみで用いることも2種以上併用することもできる。
また、中間体である前記共重合体(P)や重合体(Q1)や重合体(Q2)を製造する際に、前記化合物(A)、単量体(B)、単量体(C)の他に、これらと共重合し得るその他の重合性不飽和単量体を用いても構わない。このようなその他の重合性不飽和単量体としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、n−ペンチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、n−ヘプチル(メタ)アクリレート、n−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、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ポリオキシアルキレン鎖を有する(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類;スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン等の芳香族ビニル類;マレイミド、メチルマレイミド、エチルマレイミド、プロピルマレイミド、ブチルマレイミド、ヘキシルマレイミド、オクチルマレイミド、ドデシルマレイミド、ステアリルマレイミド、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド類などが挙げられる。
ここで、前記化合物(B)と単量体(C)との質量比〔(B)/(C)〕は、より高い耐擦傷性を有する硬化膜が得られることから、10/90〜90/10の範囲が好ましく、20/80〜80/20の範囲がより好ましい。
前記共重合体(P)や重合体(Q1)や重合体(Q2)の製造方法としては、前記化合物(A)をラジカル重合開始剤として、前記単量体(B)や前記単量体(C)を、リビングラジカル重合させる方法が挙げられる。一般にリビングラジカル重合においては、活性重合末端が原子又は原子団により保護されたドーマント種が可逆的にラジカルを発生させてモノマーと反応することにより、極めて分子量分布の狭い重合体を得ることができる。このようなリビングラジカル重合の例としては、原子移動ラジカル重合(ATRP)、可逆的付加−開裂型ラジカル重合(RAFT)、ニトロキシドを介するラジカル重合(NMP)、有機テルルを用いるラジカル重合(TERP)等が挙げられる。このリビングラジカル重合によって、前記共重合体(P)を製造すると、分子量分布が非常に狭い共重合体が得られるため好ましい。これらのうちどの方法を使用するかは特に制約はないが、制御の容易さなどから前記ATRPが好ましい。ATRPは、有機ハロゲン化物、又はハロゲン化スルホニル化合物等を開始剤、遷移金属化合物と配位子からなる金属錯体を触媒として重合される。
前記ATRPで使用する遷移金属化合物は、Mn+で表されるものである。遷移金属であるMn+は、Cu、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Ru2+、Ru3+、Cr2+、Cr3+、Mo、Mo、Mo2+、Mo3+、W2+、W3+、Rh3+、Rh4+、Co、Co2+、Re2+、Re3+、Ni、Ni、Mn3+、Mn4+、V2+、V3+、Zn、Zn2+、Au、Au2+、Ag及びAg2+からなる群から選択することができる。また、Xは、ハロゲン原子、炭素原子数1〜6のアルコキシル基、(SO1/2、(PO1/3、(HPO1/2、(HPO)、トリフラート、ヘキサフルオロホスフェート、メタンスルホネート、アリールスルホネート(好ましくはベンゼンスルホネート又はトルエンスルホネート)、SeR、CN及びRCOOからなる群から選択することができる。ここで、Rは、アリール、直鎖状又は分岐状の炭素原子数1〜20(好ましくは炭素原子数1〜10)のアルキル基を表し、R2は、水素原子、ハロゲンで1〜5回(好適にはフッ素もしくは塩素で1〜3回)置換されていてもよい直鎖状又は分岐状の炭素原子数1〜6のアルキル基(好ましくはメチル基)を表す。さらに、nは、金属上の形式電荷を表し、0〜7の整数である。
前記遷移金属錯体としては、7、8、9、10、11族の遷移金属錯体が好ましく、0価の銅、1価の銅、2価のルテニウム、2価の鉄又は2価のニッケルの錯体がさらに好ましい。
前記の遷移金属と配位結合可能な配位子を有する化合物としては、遷移金属とσ結合を介して配位できる1つ以上の窒素原子、酸素原子、リン原子又は硫黄原子を含む配位子を有する化合物、遷移金属とπ結合を介して配位できる2つ以上の炭素原子を含む配位子を有する化合物、遷移金属とμ結合又はη結合を介して配位できる配位子を有する化合物が挙げられる。
前記配位子を有する化合物の具体例としては、例えば、中心金属が銅の場合は2,2’−ビピリジル及びその誘導体、1,10−フェナントロリン及びその誘導体、テトラメチルエチレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、ヘキサメチルトリス(2−アミノエチル)アミン等のポリアミン等の配位子との錯体が挙げられる。また2価のルテニウム錯体としては、ジクロロトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム、ジクロロトリス(トリブチルホスフィン)ルテニウム、ジクロロ(シクロオクタジエン)ルテニウム、ジクロロベンゼンルテニウム、ジクロロp−シメンルテニウム、ジクロロ(ノルボルナジエン)ルテニウム、シス−ジクロロビス(2,2’−ビピリジン)ルテニウム、ジクロロトリス(1,10−フェナントロリン)ルテニウム、カルボニルクロロヒドリドトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム等が挙げられる。さらに2価の鉄錯体としては、ビストリフェニルホスフィン錯体、トリアザシクロノナン錯体等が挙げられる。
また、前記共重合体(P)の製造では、溶媒を使用することが好ましい。使用する溶媒としては、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル系溶媒;ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系溶媒;ジクロロメタン、ジクロロエタンなどのハロゲン系溶媒;トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶剤;メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系溶剤;ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒などが挙げられる。また、上記の溶媒は、単独で用いることも2種以上併用することもできる。
また、前記共重合体(P)や重合体(Q1)や重合体(Q2)の製造の際の重合温度は、室温から100℃の範囲が好ましい。
前記共重合体(P)中の前記単量体(B)及び前記単量体(C)から構成される共重合部分をブロック状とする場合は、前記単量体(B)又は前記単量体(C)を単独で、前記化合物(A)、遷移金属化合物、該遷移金属と配位結合可能な配位子を有する化合物及び溶媒の存在下でリビングラジカル重合させた後、先にリビングラジカル重合した単量体とは別の単量体を加えて、さらにリビングラジカル重合させることで得ることができる。
本発明での活性エネルギー線硬化性化合物(II)を得るためには、上記の方法で製造された共重合体(P)や重合体(Q1)や重合体(Q2)が有する前記反応性基の一部又は全部に、前記官能基(c1)に対して反応性を有する官能基(d1)及び重合性不飽和基(d2)を有する化合物(D)を用いて、共重合体(P)に重合性不飽和基(y)を導入する。前記化合物(D)が有する官能基(d1)としては、例えば、水酸基、イソシアネート基、エポキシ基、カルボキシル基、カルボン酸ハライド基、カルボン酸無水物基等が挙げられる。前記単量体(C)が有する反応性官能基(c1)が水酸基である場合には、官能基(d1)としてイソシアネート基、カルボキシル基、カルボン酸ハライド基、カルボン酸無水物基、エポキシ基が挙げられ、反応性官能基(c1)がイソシアネート基である場合には、官能基(d1)として水酸基が挙げられ、反応性官能基(c1)がエポキシ基である場合には、官能基(d1)としてカルボキシル基、水酸基が挙げられ、反応性官能基(c1)がカルボキシル基である場合には、官能基(d1)としてエポキシ基、水酸基が挙げられる。これらは、複数の官能基の組み合わせとしても構わない。また、これらの組み合わせの中でも、前記反応性官能基(c1)が水酸基で前記官能基(d1)がイソシアネート基の組み合わせ、前記反応性官能基(c1)がエポキシ基で前記官能基(d1)がカルボキシル基の組み合わせが好ましい。
なお、前記単量体(D)が有する重合性不飽和基(y)は、ラジカル重合性を有する炭素−炭素不飽和二重結合が好ましく、より具体的には、ビニル基、(メタ)アクリロイル基、マレイミド基等が挙げられる。これらの中でも、後述するその他の活性エネルギー線硬化性化合物(III)等との硬化性が高いことから、(メタ)アクリロイル基が好ましく、アルリロイル基がより好ましい。
前記化合物(D)の具体的としては、例えば、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、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(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、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート、N−(2−ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル−2−ヒドロキシエチルフタレート、末端に水酸基を有するラクトン変性(メタ)アクリレート等の水酸基を有する不飽和単量体;2−(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、2−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)エチルイソシアネート、1,1−ビス((メタ)アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート等のイソシアネート基を有する不飽和単量体;グリシジルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル等のエポキシ基を有する不飽和単量体;(メタ)アクリル酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルコハク酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルフタル酸、マレイン酸、イタコン酸等のカルボキシル基含有不飽和単量体;無水マレイン酸、無水イタコン酸等の不飽和二重結合を有するカルボン酸無水物などが挙げられる。また、複数の重合性不飽和基を有するものとして、2−ヒドロキシ−3−アクリロイルオキシプロピルメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等を用いることもできる。これらの化合物(D)は、1種類のみで用いることも2種以上併用することもできる。
上記の化合物(D)の具体的の中でも特に紫外線照射での重合硬化性が好ましい点から、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレート、N−(2−ヒドロキシエチル)アクリルアミド、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート、1,1−ビス(アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル、アクリル酸が好ましい。
前記共重合体(P)や重合体(Q1)や重合体(Q2)に、前記化合物(D)を反応させる方法は、化合物(D)等が有する重合性不飽和基が重合しない条件で行えば良く、例えば、温度条件を30〜120℃の範囲に調節して反応させることが好ましい。この反応は触媒や重合禁止剤の存在下、必要により有機溶剤の存在下に行うことが好ましい。
例えば、前記反応性官能基(c1)が水酸基であって、前記官能基(d1)がイソシアネート基である場合は、重合禁止剤としてp−メトキシフェノール、ヒドロキノン、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール等を使用し、ウレタン化反応触媒としてジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、オクチル酸錫、オクチル酸亜鉛等を使用し、反応温度40〜120℃、特に60〜90℃で反応させる方法が好ましい。また、前記反応性官能基(c1)がエポキシ基であって、前記官能基(d1)がカルボキシル基である場合、又は、前記反応性官能基(c1)がカルボキシル基であって、前記官能基(d1)がエポキシ基である場合は、重合禁止剤としてp−メトキシフェノール、ヒドロキノン、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール等を使用し、エステル化反応触媒としてトリエチルアミン等の第3級アミン類、塩化テトラメチルアンモニウム等の第4級アンモニウム類、トリフェニルホスフィン等の第3級ホスフィン類、塩化テトラブチルホスホニウム等の第4級ホスホニウム類等を使用し、反応温度80〜130℃、特に100〜120℃で反応させることが好ましい。
上記反応で用いられる有機溶媒はケトン類、エステル類、アミド類、スルホキシド類、エーテル類、炭化水素類が好ましく、具体的には、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、キシレン等が挙げられる。これらは、沸点、相溶性を考慮して適宜選択すればよい。
上記のようにして得られる化合物(II)のなかでも、ランダム共重合体状である場合は、製造時のゲル化を防止しやすいことから、その数平均分子量(Mn)が3,000〜100,000の範囲であることが好ましく、10,000〜50,000の範囲であることがより好ましい。また、重量平均分子量(Mw)が3,000〜150,000の範囲であることが好ましく、10,000〜75,000の範囲であることがより好ましいまた、分散度(Mw/Mn)は1.0〜1.5が好ましく、1.0〜1.3がより好ましく、1.0〜1.2が最も好ましい。
上記のようにして得られる化合物(II)のなかでも、ブロック共重合体状である場合は製造時のゲル化を防止しやすいことから、その数平均分子量(Mn)が3,000〜100,000の範囲であることが好ましく、6,000〜50,000の範囲であることがより好ましく、8,000〜25,000が更に好ましい。また、重量平均分子量(Mw)が3,000〜150,000の範囲であることが好ましく、8,000〜65,000の範囲であることがより好ましく、10,000〜35,000が更に好ましい。また、分散度(Mw/Mn)は1.0〜1.5が好ましく、1.0〜1.4がより好ましく、1.0〜1.3が最も好ましい。
ここで、数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)はゲル浸透クロマトグラフィー(以下、「GPC」と略記する。)測定に基づきポリスチレン換算した値である。なお、GPCの測定条件は以下の通りである。
[GPC測定条件]
測定装置:東ソー株式会社製「HLC−8220 GPC」、
カラム:東ソー株式会社製ガードカラム「HHR−H」(6.0mmI.D.×4cm)+東ソー株式会社製「TSK−GEL GMHHR−N」(7.8mmI.D.×30cm)+東ソー株式会社製「TSK−GEL GMHHR−N」(7.8mmI.D.×30cm)+東ソー株式会社製「TSK−GEL GMHHR−N」(7.8mmI.D.×30cm)+東ソー株式会社製「TSK−GEL GMHHR−N」(7.8mmI.D.×30cm)
検出器:ELSD(オルテックジャパン株式会社製「ELSD2000」)
データ処理:東ソー株式会社製「GPC−8020モデルIIデータ解析バージョン4.30」
測定条件:カラム温度 40℃
展開溶媒 テトラヒドロフラン(THF)
流速 1.0ml/分
試料:樹脂固形分換算で1.0質量%のテトラヒドロフラン溶液をマイクロフィルターでろ過したもの(5μl)。
標準試料:前記「GPC−8020モデルIIデータ解析バージョン4.30」の測定マニュアルに準拠して、分子量が既知の下記の単分散ポリスチレンを用いた。
(単分散ポリスチレン)
東ソー株式会社製「A−500」
東ソー株式会社製「A−1000」
東ソー株式会社製「A−2500」
東ソー株式会社製「A−5000」
東ソー株式会社製「F−1」
東ソー株式会社製「F−2」
東ソー株式会社製「F−4」
東ソー株式会社製「F−10」
東ソー株式会社製「F−20」
東ソー株式会社製「F−40」
東ソー株式会社製「F−80」
東ソー株式会社製「F−128」
東ソー株式会社製「F−288」
東ソー株式会社製「F−550」
さらに、化合物(II)の重合性不飽和基当量は、硬化膜の耐擦傷性により優れることから、200〜3,500g/eq.の範囲が好ましく、250〜2,500g/eq.の範囲がより好ましく、250〜2,000g/eq.の範囲がより好ましく、300〜2,000g/eq.の範囲がより好ましく、300〜1,500g/eq.の範囲が更に好ましく、400〜1,500g/eq.の範囲が更に好ましく、400〜1,000g/eq.の範囲が特に好ましい。
また、化合物(II)がブロック共重合体状である場合、化合物中の第一の重合体セグメント(α)と第二の重合体セグメント(β)との比率は、質量比〔(α)/(β)〕で10/90〜90/10となる範囲が他の樹脂との相溶性に優れ、しかも、塗膜表面に高い耐擦傷性に寄与するシリコーン鎖を良好に偏析できることから好ましく、20/80〜80/20となる範囲がより好ましく、30/70〜70/30となる範囲が更に好ましい。
本発明では、前述の多官能化合物(I)と活性エネルギー線硬化性化合物(II)とを併用するものであるが、得られる硬化膜の耐擦傷性、その耐久性及び優れた外観、低反射性、低屈折率等の性能のバランスに優れる観点から、使用割合(質量基準)(I)/(II)が90/10〜30/70の範囲であることが好ましく、特に85/15〜35/65の範囲であることが好ましい。
本発明では、前述の多官能化合物(I)と活性エネルギー線硬化性化合物(II)のいずれも活性エネルギー線硬化性を有する為、これらのみでも硬化膜を得ることができるが、その他の活性エネルギー線硬化性化合物(III)を併用することで、より性能バランスに優れる硬化膜が得られる組成物としても良い。
その他の活性エネルギー線硬化性化合物(III)としては、紫外線等の活性エネルギー線照射により重合又は架橋反応可能な光重合性官能基を有する化合物であれば特に限定されることなく用いることができる。
前記活性エネルギー線硬化性化合物(III)として、まず、活性エネルギー線硬化性単量体(III−1)が挙げられる。前記単量体(III−1)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、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、数平均分子量が150〜1000の範囲にあるポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(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、数平均分子量が150〜1000の範囲にある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、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、ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジ(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、ペンタエリスルトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスルトールヘキサ(メタ)アクリレート、ペンタエリスルトールテトラ(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、ジペンタエリスルトールペンタ(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、メチル(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、t−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート等の脂肪族アルキル(メタ)アクリレート、グリセロール(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、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、2−ブトキシエチル(メタ)アクリレート、2−(ジエチルアミノ)エチル(メタ)アクリレート、2−(ジメチルアミノ)エチル(メタ)アクリレート、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリブタジエン(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール−ポリブチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリスチリルエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(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、イソボルニル(メタ)アクリレート、メトキシ化シクロデカトリエン(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、等が挙げられる。
これらのなかでも特に硬化膜の硬度に優れる点からトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスルトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスルトールヘキサ(メタ)アクリレート、ペンタエリスルトールテトラ(メタ)アクリレート等の3官能以上の多官能(メタ)アクリレートが好ましい。これらの活性エネルギー線硬化性単量体(III−1)は、これらは、単独で用いることも2種以上併用することもできる。
また、前記活性エネルギー線硬化性化合物(III)として、活性エネルギー線硬化型樹脂(III−2)も用いることができる。この活性エネルギー線硬化型樹脂(III−2)としては、ウレタン(メタ)アクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ(メタ)アクリレート樹脂、ポリエステル(メタ)アクリレート樹脂、アクリル(メタ)アクリレート樹脂等が挙げられるが、本発明では、特に透明性や低収縮性等の点からウレタン(メタ)アクリレート樹脂が好ましい。
ここで用いるウレタン(メタ)アクリレート樹脂は、脂肪族ポリイソシアネート化合物又は芳香族ポリイソシアネート化合物と水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物とを反応させて得られるウレタン結合と(メタ)アクリロイル基とを有する樹脂が挙げられる。
前記脂肪族ポリイソシアネート化合物としては、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ヘプタメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、2−メチル−1,5−ペンタンジイソシアネート、3−メチル−1,5−ペンタンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、2−メチルペンタメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、水素添加テトラメチルキシリレンジイソシアネート、シクロヘキシルジイソシアネート等が挙げられ、また、芳香族ポリイソシアネート化合物としては、トリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート等が挙げられる。
一方、水酸基を有するアクリレート化合物としては、例えば、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、2−ヒドロキシブチル(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、1,5−ペンタンジオールモノ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールモノ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールモノ(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モノ(メタ)アクリレート等の2価アルコールのモノ(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、エトキシ化トリメチロールプロパン(メタ)アクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ビス(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)ヒドロキシエチルイソシアヌレート等の3価のアルコールのモノ又はジ(メタ)アクリレート、あるいは、これらのアルコール性水酸基の一部をε−カプロラクトンで変性した水酸基を有するモノ及びジ(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、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等の1官能の水酸基と3官能以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物、あるいは、該化合物をさらにε−カプロラクトンで変性した水酸基を有する多官能(メタ)アクリレート;ジプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等のオキシアルキレン鎖を有する(メタ)アクリレート化合物;ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリオキシブチレン−ポリオキシプロピレンモノ(メタ)アクリレート等のブロック構造のオキシアルキレン鎖を有する(メタ)アクリレート化合物;ポリ(エチレングリコール−テトラメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリ(プロピレングリコール−テトラメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート等のランダム構造のオキシアルキレン鎖を有する(メタ)アクリレート化合物等が挙げられる。
上記した脂肪族ポリイソシアネート化合物又は芳香族ポリイソシアネート化合物と水酸基を有するアクリレート化合物との反応は、ウレタン化触媒の存在下、常法により行うことができる。ここで使用し得るウレタン化触媒は、具体的には、ピリジン、ピロール、トリエチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミンなどのアミン類、トリフェニルホスフィン、トリエチルホスフィンなどのホフィン類、ジブチル錫ジラウレート、オクチル錫トリラウレート、オクチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジアセテート、オクチル酸錫などの有機錫化合物、オクチル酸亜鉛などの有機金属化合物が挙げられる。
これらのウレタンアクリレート樹脂の中でも特に脂肪族ポリイソシアネート化合物と水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物とを反応させて得られるものが硬化塗膜の透明性に優れ、かつ、活性エネルギー線に対する感度が良好で硬化性に優れる点から好ましい。
次に、不飽和ポリエステル樹脂は、α,β−不飽和二塩基酸又はその酸無水物、芳香族飽和二塩基酸又はその酸無水物、及び、グリコール類の重縮合によって得られる硬化性樹脂であり、α,β−不飽和二塩基酸又はその酸無水物としては、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、クロルマレイン酸、及びこれらのエステル等が挙げられる。芳香族飽和二塩基酸又はその酸無水物としては、フタル酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ニトロフタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、ハロゲン化無水フタル酸及びこれらのエステル等が挙げられる。脂肪族あるいは脂環族飽和二塩基酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、グルタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸及びこれらのエステル等が挙げられる。グリコール類としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2−メチルプロパン−1,3−ジオール、ネオペンチルグリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ビスフェノールA、水素化ビスフェノールA、エチレングリコールカーボネート、2,2−ジ−(4−ヒドロキシプロポキシジフェニル)プロパン等が挙げられ、その他にエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等の酸化物も同様に使用できる。
次に、エポキシビニルエステル樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂のエポキシ基に(メタ)アクリル酸を反応させて得られるものが挙げられる。これらの活性エネルギー線硬化型樹脂(III−2)は、単独で用いることも2種以上併用することもできる。
また、前記活性エネルギー線硬化性単量体(III−1)と活性エネルギー線硬化型樹脂(III−2)はそれぞれ単独で使用しても良いし、組合せて使用しても良い。
更に低屈折率性を有する硬化膜とする場合、特に反射防止フィルムとして用いる場合には、低屈折率剤(IV)を併用することが好ましい。
前記低屈折率剤(IV)としては、屈折率が1.44以下のものが好ましく、1.40以下のものがより好ましい。また、低屈折率剤は、無機系又は有機系のいずれのものであってもよい。
無機系の低屈折率剤(IV)としては、空隙を有する微粒子、金属フッ化物微粒子等が挙げられる。前記空隙を有する微粒子としては、微粒子の内部に気体が充填されたもの、気体を内部に含む多孔質構造のもの等が挙げられる。具体的には、中空シリカ微粒子、ナノポーラス構造を有するシリカ微粒子等が挙げられる。また、前記金属フッ化物微粒子としては、フッ化マグネシウム、フッ化アルミニウム、フッ化カルシウム、フッ化リチウム等が挙げられる。
これらの無機系の低屈折率剤(IV)の中でも中空シリカ微粒子が好ましい。さらに、これらの無機系の低屈折率剤(IV)は、単独で用いることも2種以上併用することもできる。これらの無機系の低屈折率剤(I)は、結晶性のもの、ゾル状のもの、ゲル状のもののいずれのものも用いることができる。
前記シリカ微粒子の形状は、球状、鎖状、針状、板状、鱗片状、棒状、繊維状、不定形状のいずれであってもよいが、これらの中でも球状又は針状のものが好ましい。また、シリカ微粒子の平均粒子径は、形状が球状の場合、5〜100nmが好ましく、20〜80nmがより好ましく、40〜70nmがさらに好ましい。球状の微粒子の平均粒子径がこの範囲にあることにより、低屈折率層に優れた透明性を付与することができる。
一方、有機系の低屈折率剤(IV)としては、空隙を有する微粒子、含フッ素共重合体等が挙げられる。前記空隙を有する微粒子としては、中空高分子微粒子が好ましい。中空高分子微粒子は、分散安定剤の水溶液中で、(1)少なくとも1種の架橋性モノマー、(2)重合開始剤、(3)少なくとも1種の架橋性モノマーから得られる重合体又は少なくとも1種の架橋性モノマーと少なくとも1種の単官能性モノマーとの共重合体、並びに、前記(1)〜(3)に対して相溶性の低い水難溶性の溶媒からなる混合物を分散させ、懸濁重合を行うことにより製造することができる。なおここで、架橋性モノマーとは重合性基を2つ以上有するものであり、単官能性モノマーとは重合性基を1つ有するものである。
有機系の低屈折率剤(IV)として用いる含フッ素共重合体は、樹脂中にフッ素原子を多く含有していることで低屈折率となっている樹脂である。この含フッ素共重合体としては、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとをモノマー原料とした共重合体が挙げられる。
前記含フッ素共重合体の原料である各モノマーの比率は、フッ化ビニリデンの比率が30〜90質量%が好ましく、40〜80質量%がより好ましく、40〜70質量%がさらに好ましく、ヘキサフルオロプロピレンの比率が5〜50質量%が好ましく、10〜50質量%がより好ましく、15〜45%がさらに好ましい。この他のモノマーとして、テトラフルオロエチレンを0〜40質量%の範囲で使用してもよい。
前記含フッ素共重合体には、その他の原料のモノマー成分として、フルオロエチレン、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、1,2−ジクロロ−1,2−ジフルオロエチレン、2−ブロモ−3,3,3−トリフルオロエチレン、3−ブロモ−3,3−ジフルオロプロピレン、3,3,3−トリフルオロプロピレン、1,1,2−トリクロロ−3,3,3−トリフルオロプロピレン、α−トリフルオロメタクリル酸等のフッ素原子を有する重合性モノマーを用いることができる。これらのその他の原料のモノマー成分は、含フッ素共重合体の原料モノマー中に20質量%以下の範囲で用いるのが好ましい。
前記含フッ素共重合体中のフッ素含有率は、60〜70質量%であることが好ましく、62〜70質量%であることがより好ましく、64〜68質量%であることがさらに好ましい。含フッ素共重合体のフッ素含有率がこの範囲であると、溶剤に対する溶解性が良好となり、種々の基材に対して優れた密着性を発揮し、高い透明性、低い屈折率、優れた機械的強度を有する薄膜が形成できる。
前記含フッ素共重合体の分子量は、ポリスチレン換算数平均分子量で5,000〜200,000であることが好ましく、10,000〜100,000であることがより好ましい。含フッ素共重合体の分子量がこの範囲であると、得られる樹脂の粘度が優れた塗布性を有する範囲となる。また、含フッ素共重合体自体の屈折率が、1.45以下のものが好ましく、1.42以下のものがより好ましく、1.40以下であるものがさらに好ましい。
前記低屈折率剤(IV)の使用割合としては、特に限定されるものではないが、前述の活性エネルギー線硬化性化合物(I)、(II)、(III)の合計との質量比として、(IV):(I)+(II)+(III)=30:70〜90:10の範囲が好ましく、30:70〜70:30の範囲がより好ましく、30:70〜60:40の範囲がさらに好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物には、その他のフッ素系化合物を併用してもよい。ここで用いることができるフッ素系化合物としては、フッ素原子が直接結合している炭素数が1〜6のパーフルオロアルキル基を有する化合物や、多官能化合物(I)中のPFPE鎖と同様のPFPE鎖を有する化合物が挙げられ、合成したものであっても市販のものであってもよい。市販されているものとしては例えば、メガファックF−251、同F−253,同F−477、同F−553、同F−554、同F−556、同F−558、同F−559、同F−560、同F−561、同F−562、同F−568、同F−569,同F−574、同R−40,同RS−75,同RS−56、同RS−76−E,同RS−78,同RS−90〔以上、DIC(株)製〕、フロラードFC430、同FC431、同FC171(以上、住友スリーエム(株)製)、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC1068、同SC−381、同SC−383、同S393、同KH−40〔以上、旭硝子(株)製〕等が挙げられる。これらの中でも、多官能化合物(I)、活性エネルギー線硬化性化合物(II)との相溶性の観点から、PFPE鎖を有する界面活性剤であることが好ましく、硬化膜表面からの脱落が起こりにくく、硬化膜表面の長期での性能が維持される観点から、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖と重合性不飽和基とを有する化合物(V)を用いることが好ましい。
前記ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖と重合性不飽和基とを有する化合物(V)としては、合成したものであっても、市販されているものであってもよく、例えば、国際公開WO2009/133770号等にて提供されているものを用いてもよい。
即ち、前記PFPE鎖と重合性不飽和基とを有する化合物(V)としては、PFPE鎖とその末端に重合性不飽和基を有する構造部位を有する化合物(V−1)と、反応性官能基(α)を有する重合性不飽和単量体(V−2)とを必須の原料とする共重合体と、前記反応性官能基(α)に対して反応性を有する反応性官能基(β)と重合性不飽和基とを有する化合物(V−3)との反応物であることが好ましい。
前記PFPE鎖とその末端に重合性不飽和基を有する構造部位を有する化合物(V−1)中のPFPE鎖としては、炭素原子数1〜3の2価フッ化炭素基と酸素原子が交互に連結した構造を有するものが挙げられ、前述と同様である。
前記PFPE鎖と重合性不飽和基とを有する化合物(V−1)の原料となる末端に重合性不飽和基を導入する前の化合物としても、前述と同様であり、PFPE鎖の末端に水酸基、カルボキシ基、イソシアネート、あるいはエポキシ基を有するものを用いることができる。
前記反応性官能基(α)を有する重合性不飽和単量体(V−2)としては、例えばアクリル系単量体、芳香族ビニル系単量体、ビニルエステル系単量体、マレイミド系単量体等が挙げられ、反応性官能基(α)を有するものを用いる。
前記反応性官能基(α)としては、水酸基、イソシアネート基、エポキシ基、カルボキシル基等が挙げられ、該反応性官能基(α)を有する重合性不飽和単量体(II−2)としては、例えば、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、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(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、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート、N−(2−ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル−2−ヒドロキシエチルフタレート、末端水酸基含有ラクトン変性(メタ)アクリレート等の水酸基含有不飽和単量体;2−(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、2−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)エチルイソシアネート、1,1−ビス((メタ)アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート等のイソシアネート基含有不飽和単量体;グリシジルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル等のエポキシ基含有不飽和単量体;(メタ)アクリル酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルコハク酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルフタル酸、マレイン酸、イタコン酸等のカルボキシル基含有不飽和単量体;無水マレイン酸、無水イタコン酸等の不飽和二重結合を有する酸無水物が挙げられる。
さらに、化合物(V)と共重合させることができるその他の重合性不飽和単量体として、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸−n−プロピル、(メタ)アクリル酸−n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸−n−ペンチル、(メタ)アクリル酸−n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸−n−ヘプチル、(メタ)アクリル酸−n−オクチル、(メタ)アクリル酸−2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル等の(メタ)アクリル酸エステル類;スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン等の芳香族ビニル類;マレイミド、メチルマレイミド、エチルマレイミド、プロピルマレイミド、ブチルマレイミド、ヘキシルマレイミド、オクチルマレイミド、ドデシルマレイミド、ステアリルマレイミド、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド類を併用してもよい。
ここで、PFPE鎖とその末端に重合性不飽和基を有する構造部位を有する化合物(V−1)と、反応性官能基(α)を有する重合性不飽和単量体(V−2)とを必須の原料とする共重合体を得る方法としては、前記化合物(V−1)、及び、反応性官能基(α)を有する重合性不飽和単量体(V−2)、更に必要によりその他の重合性不飽和単量体を、有機溶剤中、ラジカル重合開始剤を使用して重合させる方法が挙げられる。ここで用いる有機溶媒としては、ケトン類、エステル類、アミド類、スルホキシド類、エーテル類、炭化水素類が好ましく、具体的には、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、キシレン等が挙げられる。これらは、沸点、相溶性、重合性を考慮して適宜選択される。ラジカル重合開始剤としては、例えば過酸化ベンゾイル等の過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物等が例示できる。さらに必要に応じてラウリルメルカプタン、2−メルカプトエタノ−ル、チオグリセロール、エチルチオグリコ−ル酸、オクチルチオグリコ−ル酸等の連鎖移動剤を使用することができる。
得られる共重合体の分子量は、重合中に架橋不溶化が起こらない範囲となる必要があり、高分子量化しすぎると架橋不溶化が起こる場合がある。その範囲内において、最終的に得られる化合物(V)の1分子中の重合性不飽和基の個数が多くなる点で、共重合体は数平均分子量(Mn)が800〜3,000、特に1,000〜2,500の範囲であることが好ましく、また、重量平均分子量(Mw)が1,500〜40,000、特に2,000〜30,000の範囲であることが好ましい。
上記のようにして得られる共重合体に、前記反応性官能基(α)に対して反応性を有する反応性官能基(β)と重合性不飽和基とを有する化合物(V−3)を反応させることにより、目的とする化合物(V)が得られる。
前記反応性官能基(α)に対して反応性を有する反応性官能基(β)としては、例えば、水酸基、イソシアネート基、エポキシ基、カルボキシル基等が挙げられる。反応性官能基(α)が水酸基である場合には、官能基(β)としてイソシアネート基、カルボキシル基、カルボン酸ハライド基、エポキシ基が挙げられ、反応性官能基(α)がイソシアネート基である場合には、官能基(β)として水酸基が挙げられ、反応性官能基(α)がエポキシ基である場合には、官能基(β)としてカルボキシル基、水酸基が挙げられ、反応性官能基(α)がカルボキシル基である場合には、官能基(β)としてエポキシ基、水酸基が挙げられる。
このような化合物(V−3)としては、具体的には、前記した反応性官能基(α)を有する重合性不飽和単量体として例示したものの他、2−ヒドロキシ−3−アクリロイルオキシプロピルメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートが挙げられる。
これらの中でも特に紫外線照射での重合硬化性が好ましい点から、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレート、N−(2−ヒドロキシエチル)アクリルアミド、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート、4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル、アクリル酸が好ましい。
前記共重合体に、化合物(V−3)を反応させる方法は、化合物(V−3)中の重合性不飽和基が重合しない条件で行えば良く、例えば温度条件を30〜120℃の範囲に調節して反応させることが好ましい。この反応は触媒や重合禁止剤の存在下、必要により有機溶剤の存在下に行うことが好ましい。
例えば、前記官能基(α)が水酸基であって前記官能基(β)がイソシアネート基である場合、又は、前記官能基(α)がイソシアネート基であって前記官能基(β)が水酸基である場合、重合禁止剤としてp−メトキシフェノール、ヒドロキノン、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール等を使用し、ウレタン化反応触媒としてジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、オクチル酸錫、オクチル酸亜鉛等を使用し、反応温度40〜120℃、特に60〜90℃で反応させる方法が好ましい。また、前記官能基(α)がエポキシ基であって前記官能基(β)がカルボキシル基である場合、又は、前記官能基(α)がカルボキシル基であって前記官能基(β)がエポキシ基である場合は、重合禁止剤としてp−メトキシフェノール、ヒドロキノン、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール等を使用し、エステル化反応触媒としてトリエチルアミン等の第3級アミン類、塩化テトラメチルアンモニウム等の第4級アンモニウム類、トリフェニルホスフィン等の第3級ホスフィン類、塩化テトラブチルホスホニウム等の第4級ホスホニウム類等を使用し、反応温度80〜130℃、特に100〜120℃で反応させることが好ましい。
反応で用いられる有機溶媒はケトン類、エステル類、アミド類、スルホキシド類、エーテル類、炭化水素類が好ましく、具体的には、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、キシレン等が挙げられる。これらは、沸点、相溶性を考慮して適宜選択すればよい。
以上詳述した化合物(V)は、数平均分子量(Mn)が500〜10,000の範囲であることが好ましく、1,000〜6,000の範囲であることがより好ましい。また、重量平均分子量(Mw)が3,000〜80,000の範囲であることが好ましく、4,000〜60,000の範囲であることが好ましい。前記化合物(V)のMn及びMwをこれらの範囲にすることで、ゲル化を防止でき、高架橋で防汚性に優れた硬化塗膜を得ることが容易となる。尚、Mn及びMwは前述のGPC測定に基づき測定した値である。
また、前記化合物(V)中に含有するフッ素原子の含有率は、2〜35質量%の範囲が硬化膜の防汚性の点から好ましい。さらに、化合物(V)中の重合性不飽和基の含有量は、重合性不飽和基当量として200〜5,000g/eq.となる割合であることが、硬化膜の耐擦傷性に優れる点から好ましく、とりわけ500〜3,000g/eq.の範囲であることが特に好ましい。
また、PFPE鎖と重合性不飽和基とを有する化合物(V)としては、例えば、特開2012−92308号公報で提供されているアダマンチル基を有するものを用いると、硬化膜の表面硬度をより高めることができる。さらに、特開2011−74248号公報で提供される、PFPE鎖とその両末端に重合性不飽和基を有する化合物(V−1)と、反応性官能基(α)を有する重合性不飽和単量体(V−2)とを必須の単量体成分として共重合させて得られる共重合体に、前記官能基(α)と反応性を有する官能基(β)と2つ以上の重合性不飽和基とを有する化合物(V−3’)を反応させて得られる化合物であってもよい。
本発明の組成物は、紫外線等の活性エネルギー線を照射して、硬化物を得ることができる。硬化物の形状には特に限定されるものではないが、本発明の効果をより発現させる観点からは、膜状の硬化物であることが好ましい。また、低屈折率、低反射性の観点から、反射防止塗料組成物として用いることが好ましい。
本発明の組成物を硬化させる場合には、重合開始剤を配合する。この重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、アセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジルメチルケタール、アゾビスイソブチロニトリル、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−オン、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、1−(4’−ドデシルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、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、4,4’’−ジエチルイソフタロフェン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、ベンゾインイソプロピルエーテル、チオキサンソン、2−クロロチオキサンソン、2−メチルチオキサンソン、2−イソプロピルチオキサンソン、2−メチル−1[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルホスフィンオキサイド、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、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等が挙げられ、単独でも2種以上を併用してもよい。
また、必要に応じてアミン化合物又はリン化合物等の光増感剤を添加し、光重合を促進することもできる。
重合開始剤の配合量は、組成物中の硬化性成分(不揮発分)の合計100質量部に対して、0.01〜15質量部の範囲であることが好ましく、0.3〜7質量部の範囲であることがより好ましい。
さらに、本発明の組成物は、用途、特性等の目的に応じ、本発明の効果を損なわない範囲で、有機溶剤、重合禁止剤、帯電防止剤、消泡剤、粘度調整剤、耐光安定剤安定剤、耐熱安定剤、酸化防止剤等の添加剤を配合することができる。
また、本発明の組成物に塗布適性を付与するため、有機溶剤を添加して粘度調整を行っても構わない。ここで使用し得る有機溶剤としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の酢酸エステル系溶剤;エトキシプロピオネート等のプロピオネート系溶剤;トルエン、キシレン、メトキシベンゼン等の芳香族系溶剤;ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系溶剤;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤;ヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶剤;N,N−ジメチルホルムアミド、γ−ブチロラクタム、N−メチル−2−ピロリドン等の窒素化合物系溶剤;γ−ブチロラクトン等のラクトン系溶剤;カルバミン酸エステル等が挙げられる。これらの溶剤は、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。
ここで有機溶剤の使用量は、用途や目的とする膜厚や粘度によって異なるが組成物中の硬化性成分(不揮発分)の合計に対して、質量基準で、4〜200倍量の範囲であることが好ましい。
本発明の組成物を硬化させる活性エネルギー線としては、光、電子線、放射線等の活性エネルギー線が挙げられる。具体的なエネルギー源又は硬化装置としては、例えば殺菌灯、紫外線用蛍光灯、カーボンアーク、キセノンランプ、複写用高圧水銀灯、中圧又は高圧水銀灯、超高圧水銀灯、無電極ランプ、メタルハライドランプ、自然光等を光源とする紫外線、又は走査型、カーテン型電子線加速器による電子線等が挙げられる。なお、電子線で硬化させる場合には、前記重合開始剤の配合は不要である。
これらの活性エネルギー線の中でも特に紫外線であることが好ましい。また、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で照射すると塗膜の表面硬化性が向上するため好ましい。また、必要に応じて熱をエネルギー源として併用し、活性エネルギー線にて硬化した後、熱処理を行ってもよい。
本発明の組成物の塗布方法としては、例えば、グラビアコーター、ロールコーター、コンマコーター、ナイフコーター、カーテンコーター、シャワーコーター、スピンコーター、スリットコーター、ディッピング、スクリーン印刷、スプレー、アプリケーター、バーコーター等を用いた塗布方法が挙げられる。
本発明の反射防止フィルムは、本発明の組成物の硬化膜を有するものであるが、具体的には、下記のような方法で作製することができる。
(1)まず基材にハードコート材を塗布・硬化してハードコート層の塗膜を形成する。
(2)上記のハードコート層に本発明の組成物を塗布・硬化して低屈折率層の塗膜を形成する。この低屈折率層が反射防止フィルムの最表面となる。
なお、上記ハードコート層と低屈折率層との間に、中屈折率層及び/又は高屈折率層を設けても構わない。
前記ハードコート材は、比較的表面硬度が高い硬化塗膜が得られるものであれば、特に制限なく用いることができるが、前記活性エネルギー線硬化性化合物(III)として例示した活性エネルギー線硬化性単量体(III−1)と活性エネルギー線硬化型樹脂(III−2)とを組み合わせたものが好ましい。
上記のハードコート層の厚さは、0.1〜100μmの範囲にあることが好ましく、1〜30μmの範囲にあることがより好ましく、3〜15μmの範囲にあることがさらに好ましい。ハードコート層の厚さがこの範囲にあれば、基材との密着性、反射防止フィルムの表面硬度が高くなる。また、ハードコート層の屈折率は、特に制限はないが、屈折率が高いと、上記の中屈折率層や高屈折率層を設けなくても、良好な反射防止が可能となる。
本発明の組成物を塗布・硬化して形成する低屈折率層の厚さは、50〜300nmの範囲にあることが好ましく、50〜150nmの範囲にあることがより好ましく、80〜120nmの範囲にあることがさらに好ましい。低屈折率層の厚さがこの範囲であれば、反射防止効果を向上することができる。また、低屈折率層の屈折率は、1.20〜1.45の範囲にあることが好ましく、1.23〜1.42の範囲にあることがより好ましい。低屈折率層の屈折率がこの範囲であれば、反射防止効果を向上することができる。
上記の中屈折率層又は高屈折率層の厚さは、10〜300nmの範囲にあることが好ましく、30〜200nmの範囲にあることがより好ましい。また、中屈折率層又は高屈折率層屈折率は、その上下に存在する低屈折率層及びハードコート層の屈折率によって選択されるが、1.40〜2.00の範囲内で任意に設定することができる。
上記の中屈折率層又は高屈折率層を形成するための材料としては、エポキシ系樹脂、フェノ−ル系樹脂、メラミン系樹脂、アルキド系樹脂、シアネート系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、シロキサン樹脂等の熱硬化、紫外線硬化、電子線硬化できる樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、単独で用いることも2種以上併用することもできる。また、これらの樹脂に、高屈折率の無機微粒子を配合することがより好ましい。
前記高屈折率の無機微粒子としては、屈折率が1.65〜2.00であるものが好ましく、例えば、1.90である酸化亜鉛、屈折率が2.3〜2.7であるチタニア、屈折率が1.95であるセリア、屈折率が1.95〜2.00である錫ドープ酸化インジウム、屈折率が1.75〜1.85であるアンチモンドープ酸化錫、屈折率が1.87であるイットリア、屈折率が2.10であるジルコニア等が挙げられる。これらの高屈折率の無機微粒子は、単独で用いることも2種以上併用することもできる。
また、中屈折率層又は高屈折率層を形成する方法としては、本発明の組成物と同一とすることで、生産性を向上することができるため、本発明の組成物を紫外線で硬化する場合は、紫外線硬化性組成物を用いて中屈折率層又は高屈折率層を形成することが好ましい。
本発明の反射防止フィルムに用いる基材としては、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、ポリエチレンナフタレート等のポリエステルフィルム;ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテンー1等のポリオレフィンフィルム;トリアセチルセルロース(TAC)等のセルロース系フィルム;ポリスチレンフィルム、ポリアミドフィルム、ポリカーボネートフィルム、ノルボルネン系樹脂フィルム(例えば、日本ゼオン株式会社製「ゼオノア」)、変性ノルボルネン系樹脂フィルム(例えば、(JSR株式会社製「アートン」)、環状オレフィン共重合体フィルム(例えば、三井化学株式会社製「アペル」)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のアクリルフィルム等が挙げられる。これらのフィルムは2種以上貼り合わせて用いても良い。また、これらのフィルムは、シート状であっても良い。フィルム基材の厚さは、20〜500μmが好ましい。
本発明の反射防止フィルムの反射率は、2.0%以下であることが好ましく、1.5%以下であることがより好ましく、1.0%以下であることがさらに好ましい。
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
合成例1
攪拌装置、温度計、冷却管、滴下装置を備えたガラスフラスコに1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン100g、下記構造式で表される両末端水酸基含有ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)化合物100g、p−メトキシフェノール0.05g、ジブチルヒドロキシトルエン0.38g、オクチル酸錫0.04gを仕込み、空気気流下で攪拌を開始し、75℃を保ちながら1,1−(ビスアクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート25.98gを1時間かけて滴下した。滴下終了後、75℃で1時間攪拌し、80℃に昇温して10時間攪拌し、IRスペクトル測定でイソシアネート基の消失を確認した。
Figure 2020017251
(式中、x+y≒1であり、1分子あたり、パーフルオロエチレン基(m)は平均8個、パーフルオロメチレン基(n)は平均7個存在するものであり、フッ素原子の数が平均46である。)
有機溶剤を減圧留去し、下記構造式で表される化合物(I−1)を30質量%含有するメチルイソブチルケトン溶液を得た。
Figure 2020017251
合成例2
撹拌装置、温度計、冷却管、滴下装置を備えたガラスフラスコに、下記構造式で表される両末端水酸基含有パーフルオロポリエーテル化合物150質量部、p−クロロメチルスチレン68質量部、p−メトキシフェノール0.05質量部、ベンジルトリエチルアンモニウムクロライドの50質量%水溶液44質量部及びヨウ化カリウム0.12質量部を仕込んだ。次いで、空気気流下にて攪拌を開始し、フラスコ内温度を45℃に昇温させ、水酸化ナトリウムの49質量%水溶液1.3質量部を2時間かけて滴下した。滴下終了後、60℃まで昇温し、1時間攪拌させた。この後、水酸化ナトリウムの49質量%水溶液11.5質量部を4時間かけて滴下した後、さらに15時間反応した。
Figure 2020017251
(式中、1分子あたり、パーフルオロエチレン基(m)は平均19個、パーフルオロメチレン基(n)は平均19個存在するものであり、フッ素原子の数が平均114である。)
反応終了後、生成した塩をろ別し、ろ液を静置し、上澄み液を除去した。さらに500mLの水を加えて、水洗を3回行った。水洗後、さらにメタノール500mLを用いて3回洗浄した。その後、その液に重合禁止剤としてp−メトキシフェノール0.06質量部及び3,5−t−ジブチル−4−ヒドロキシトルエン(以下、「BHT」と略記する。)0.2質量部を加えた後、45℃にセットしたウオーターバスとロータリーエバポレーターを用いて濃縮しながらメタノールを留去することにより、下記構造式で表されるポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖とその両末端にスチリル基を有する化合物を得た。
Figure 2020017251
撹拌装置、温度計、冷却管、滴下装置を備えたガラスフラスコに、溶媒として1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン73.1質量部を仕込み、窒素気流下にて攪拌しながら105℃に昇温した。次いで、上記ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖とその両末端にスチリル基を有する化合物41.8質量部と、2−ヒドロキシエチルメタクリレート80質量部と、ラジカル重合開始剤としてt−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート18.3質量部を1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン153.1質量部に溶解した重合開始剤溶液との3種類の滴下液をそれぞれ別々の滴下装置にセットし、フラスコ内を105℃に保ちながら同時に2時間かけて滴下した。滴下終了後、105℃で10時間攪拌することによって、重合体の溶液を得た。
次いで、上記で得られた重合体の溶液に、重合禁止剤としてp−メトキシフェノール0.08質量部及びウレタン化触媒としてオクチル酸錫0.06質量部を仕込み、空気気流下で攪拌を開始して60℃に保ちながら、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート85質量部を1時間で滴下した。滴下終了後、60℃で1時間攪拌した後、80℃に昇温して5時間攪拌することにより反応を行った結果、IRスペクトル測定によりイソシアネート基の吸収ピークの消失が確認された。
次いで、反応溶液中に生成した固形物をろ過で除去した後、溶媒の一部を減圧留去し、化合物(I−2)の50質量%含有1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン溶液を得た。この化合物(I−2)の重量平均分子量は3,300であった。
合成例3
撹拌装置、温度計、冷却管を備えたガラスフラスコに、溶媒としてイソプロピルエーテル26.4gと、下記式で表される片末端に水酸基を有するシリコーン化合物(nは約65)を25.2gと、触媒としてトリエチルアミン0.66gを仕込み、フラスコ内温度を5℃に保ったまま、30分間攪拌した。
Figure 2020017251
次いで、2−ブロモイソ酪酸ブロミド1.50gを仕込んで3時間攪拌し、40℃に昇温して8時間攪拌した。反応終了後、イオン交換水80gを混合して攪拌してから静置し水層を分離させて取り除く方法による洗浄を3回繰り返した。次いで、脱水剤として硫酸マグネシウム8gを添加して1日間静置することで完全に脱水した後、脱水剤を濾別した。その後、減圧下で溶媒を留去することで、下記式に示されるラジカル生成能を有する官能基と分子量2,000以上のシリコーン鎖を1本含む化合物を得た。
Figure 2020017251
窒素導入管、撹拌装置、温度計、冷却管を備え、窒素置換したガラスフラスコに、イソプロピルアルコール30.70g、メチルエチルケトン30.70g、トリデカフルオロヘキシルエチルメタクリレート10.93g、メトキシベンゼン0.5470gを窒素気流下にて攪拌しながら25℃で1時間攪拌した。次いで、塩化第一銅0.4510g、臭化第二銅0.1130g、2,2−ビピリジル1.581gを仕込み、30分攪拌した。60℃に昇温した後に、前記ラジカル生成能を有する官能基と分子量2,000以上のシリコーン鎖を1本含む化合物30gを加え、フラスコ内温度を60℃に保ったまま4時間攪拌した。その後、2−ヒドロキシエチルメタクリレート6.585gを仕込み、1時間攪拌した。その後75℃に昇温して31時間攪拌した。空気下にて85%りん酸水溶液1.167gを加えて2時間攪拌し、析出した固形分を濾別した。イオン交換樹脂による触媒の除去を行い、イオン交換樹脂を濾別してブロック共重合体を得た。次いで、窒素導入管、撹拌装置、温度計、冷却管、滴下装置を備えたガラスフラスコに、得られた共重合体32.54g、メチルイソブチルケトン36.70g、重合禁止剤としてp−メトキシフェノール0.0149質量部、ジブチルヒドロキシトルエン0.1116g及びウレタン化触媒としてオクチル酸錫0.0111gを仕込み、空気気流下で攪拌を開始し、60℃を保ちながら、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート4.67gを加えた。その後、60℃で1時間攪拌した後、80℃に昇温し4時間攪拌することにより、IRスペクトル測定でイソシアネート基の消失を確認し、メチルイソブチルケトン50.46gを加えることで活性エネルギー線硬化性基を有するフッ素系化合物(II)を30質量%含有するメチルイソブチルケトン溶液を得た。得られた化合物(II)の分子量をGPC(ポリスチレン換算分子量)で測定した結果、数平均分子量10,500、重量平均分子量12,000であった。
実施例1−14及び比較例1−3
表に示す化合物(I)(化合物(I−1)又は化合物(I−2))と化合物(II)の混合物について、以下の評価を行った。結果を表1−3に示す。
<屈折率測定>
株式会社アタゴ製アッベ屈折率計を使用し、25℃、589nmにおける化合物(I)と化合物(II)の混合物の屈折率を測定した。混合比は下記で調整する反射防止塗料組成物中の(I)と(II)の使用割合と同一である。
<反射防止塗料組成物の調整>
中空シリカ微粒子(平均粒子径60nm)を20質量%含有するメチルイソブチルケトン分散液、ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA)、光重合開始剤として2−ヒドロキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]−フェニル}−2−メチル−プロパン−1−オン(チバ・ジャパン株式会社製「イルガキュア127」)、前記で得られた化合物を表に示す比率で混合し、さらに溶剤としてメチルイソブチルケトンを加え、不揮発分5%に調整した組成物を得た。
<ハードコート層用塗料組成物の配合>
ウレタンアクリレート(日本合成化学工業株式会社の「UV1700B」)30質量部、酢酸ブチル25質量部、光重合開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバスペシャリティーケミカルズ社製「イルガキュア184」)1.2質量部、溶剤としてトルエン11.78質量部、2−プロパノール5.892質量部、酢酸エチル5.892質量部及びプロピレングリコールモノメチルエーテル5.892質量部を混合し溶解させて、ハードコート層用塗料組成物を得た。
<反射防止フィルムの調整>
得られたハードコート層用塗料組成物をバーコーターNo.13を使用して、厚さ188μmのPETフィルムに塗布した後、70℃の乾燥機に1分間入れて溶剤を揮発させ、紫外線硬化装置(窒素雰囲気下、高圧水銀灯使用、紫外線照射量0.5kJ/m)にて硬化させ、膜厚8μmのハードコート層を片面に有するハードコートフィルムを作製した。
反射防止塗料組成物を上記で得られたハードコートフィルムのハードコート層上にバーコーターNo.2で塗布した後、50℃の乾燥機に1分30秒間入れて溶剤を揮発させ、紫外線硬化装置(窒素雰囲気下、高圧水銀灯使用、紫外線照射量2kJ/m)にて硬化させ、膜厚10μmのハードコート層上に膜厚0.1μmの反射防止層とハードコート層を有するフィルム(反射防止フィルム)を作製した。得られたフィルムの硬化膜表面について、目視にて外観を観測し、さらに下記に従って評価を行い、結果を表に示した。
<反射率測定>
5°正反射測定装置を備えた分光光度計(株式会社日立ハイテクノロジーズ製「U−4100)を用いて反射率の測定を行った。なお、反射率は波長550nm付近で極小値(最低反射率)となったときの値とした。
<耐擦傷性評価>
新東科学製トライボギア表面性測定機TYPE:38を用いて、1cm×1cmの圧子にスチールウール#0000を取り付け、700gの荷重をかけ、10回往復させた。試験後の硬化膜表面に付いた傷の本数を数えて、下記の基準によって耐擦傷性を評価した。
◎:傷が目視で確認できない。
○:傷の本数が3本未満である。
△:傷の本数が4本以上10本未満である。
×:傷の本数が10本以上である。
Figure 2020017251
Figure 2020017251
Figure 2020017251

Claims (15)

  1. ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖含有活性エネルギー線硬化性多官能化合物(I)と、
    フッ素原子が結合した炭素原子の数が1〜6であるフッ素化アルキル基(x)と、活性エネルギー線硬化性基(y)と、を側鎖に有する重合性不飽和単量体の共重合体であって、該共重合体の片末端に分子量2,000以上のシリコーン鎖(z)を有する活性エネルギー線硬化性化合物(II)と、
    を含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化性組成物。
  2. 更に前記活性エネルギー線硬化性多官能化合物(I)及び前記活性エネルギー線硬化性化合物(II)以外の活性エネルギー線硬化性化合物(III)を含有する請求項1記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
  3. 更に低屈折率剤(IV)を含有する請求項1又は2記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
  4. 前記低屈折率剤(IV)が中空シリカ微粒子である請求項3記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
  5. 前記ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖含有活性エネルギー線硬化性多官能化合物(I)が、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を含む分子鎖の両末端にそれぞれ1つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物である請求項1〜4の何れか1項記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
  6. 前記ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖含有活性エネルギー線硬化性多官能化合物(I)が、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を含む分子鎖の両末端に、それぞれウレタン結合を介して2つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物である請求項1〜4の何れか1項記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
  7. 前記ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖含有活性エネルギー線硬化性多官能化合物(I)が、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を含む分子鎖の両末端に、それぞれスチレン由来の構造を介して(メタ)アクリロイル基を有する化合物である請求項1〜4の何れか1項記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
  8. 前記活性エネルギー線硬化性化合物(II)中のシリコーン鎖(z)の分子量が2,000〜20,000の範囲である請求項1〜7の何れか1項記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
  9. 前記活性エネルギー線硬化性化合物(II)の活性エネルギー線硬化性基の当量が、200〜3,500g/eqである請求項1〜8の何れか1項記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
  10. 前記活性エネルギー線硬化性化合物(II)の数平均分子量が3,000〜100,000の範囲であり、重量平均分子量と数平均分子量との比である分散度(Mw/Mn)が1.0〜1.4の範囲である請求項1〜9の何れか1項記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
  11. 前記ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖含有活性エネルギー線硬化性多官能化合物(I)と、前記フッ素原子が結合した炭素原子の数が1〜6であるフッ素化アルキル基(x)と、活性エネルギー線硬化性基(y)と、を側鎖に有する重合性不飽和単量体の共重合体であって、該共重合体の片末端に分子量2,000以上のシリコーン鎖(z)を有する活性エネルギー線硬化性化合物(II)との使用割合(質量基準)(I)/(II)が90/10〜30/70の範囲である請求項1〜10の何れか1項記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
  12. 反射防止塗料組成物である請求項1〜11の何れか1項記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
  13. 請求項1〜11の何れか1項記載の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化膜。
  14. 請求項1〜11の何れか1項記載の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化膜を有することを特徴とする反射防止フィルム。
  15. 前記硬化膜の膜厚が50〜300nmである請求項14記載の反射防止フィルム。
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