KR100674427B1 - 광 산란 기능을 갖는 메틸메타크릴레이트 현탁 중합체 및그의 제조방법 - Google Patents

광 산란 기능을 갖는 메틸메타크릴레이트 현탁 중합체 및그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광산란 기능을 갖는 메틸메타크릴레이트 수지를 현탁 중합하고 그로부터 휘도가 향상되고 표면 품위가 우수한 도광판(light guiding panel)을 제공함을 목적으로 한다. 본 발명은 향상된 휘도 특성을 나타낼 수 있도록 광 산란 입자를 현탁 중합단계에서 투입하여 중합한 메타크릴 수지 현탁중합체의 조성에 관한 것으로 베이스 수지의 단량체로서, 메틸메타크릴레이트 단독 또는 적어도 메틸메타크릴레이트가 80 중량부 이상인 단량체 혼합물 100중량부에 대하여 공단량체로 알킬 아크릴레이트를 2 내지 20 중량부 사용하고, 반감기가 60℃ 이하인 개시제를 0.01 내지 1중량부를 사용하며, 사슬고리이동제를 0.01 내지 1.0 중량부를 사용하고, 메틸메타크릴레이트 수지와의 굴절률 차이가 0.01~1.5인 평균입경 0.01mm~10mm인 무기 입자 1종 이상을 0.1~100 피피엠 사용하여 현탁 중합한 중합체 및 그 제조 방법을 제공함을 특징으로 한다.
광산란, 메틸메타크릴레이트, 현탁중합

Description

광 산란 기능을 갖는 메틸메타크릴레이트 현탁 중합체 및 그의 제조방법{Light Scattered Methylmethacrylate Suspension Polymer and Manufacturing Method thereof}
도 1은 휘도측정용 백라이트 구조를 나타낸 것이다.
① 냉음극관램프(CCFL), ② 중심점, ③ 도광판
본 발명은 메틸메타크릴레이트(MMA)의 중합체인 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)의 현탁중합 조성물에 관한 것으로서, 폴리메틸메타크릴레이트는 메틸메타크릴레이트 만을 단독으로 중합하거나 메틸메타크릴레이트와 다른 종류의 아크릴레이트 단량체를 공단량체로 하여 현탁 중합 공정으로 제조되는 수지이다.
폴리메틸메타크릴레이트는 투명성 및 내후성이 뛰어나고, 기계적 물성 등이 우수해 투명성을 요구하는 다양한 분야에서 사용되고 있는 대표적인 투명 수지이다. 특히 최근의 디스플레이 산업의 성장으로 이러한 투명한 소재에 대한 수요가 크게 신장되고 있어 큰 관심을 받고 있다. 특히 LCD 디스플레이 백라이트의 중요 소재인 도광판의 경우에 폴리메틸메타크릴레이트가 뛰어난 광투과율로 인하여 주요 소재로 채택되어 사용되고 있다. 그런데, 소재가 지니고 있는 물질 특성인 광투과율은 아무리 높여도 한계가 존재할 수 밖에 없다. 유리, 폴리카보네이트, 투명ABS, 폴리스티렌 등 기타 투명소재와 비교해 높은 투과율을 가지고는 있지만 최근의 디스플레이 화면이 점차 대형화하면서 투과율로만 휘도를 향상시키기에는 한계가 존재한다.
디스플레이 산업은 점차 대형화, 고휘도, 저에너지를 기술 개발 방향으로 정하고 있기 때문에, 고휘도의 도광판에 대한 요구는 점차 강해지고 있다.
도광판에 사용되는 폴리메틸메타크릴레이트는 일반적으로 괴상중합에 의해 제조되고 있다. 괴상 중합법이 이물이나 기타 첨가제의 영향을 현탁 중합법에 비해 덜 받기 때문에 투과율이 상대적으로 조금 높다. 그러나 투과율이 조금 높다하더라도 백라이트를 조립하고나서 휘도를 측정하게 되면 현탁중합이나 괴상중합이 보여주는 정도의 투과율로는 특별히 어느 것이 더 우수하다고 말할 수 없을 정도로 차이는 미미하다.
이러한 휘도에 미치는 투과율의 한계를 극복하고자 수지 중에 산란입자를 투입해 휘도를 올리려는 연구가 진행돼 왔다. 일본 특개평11-21357에서 수지 조성물에 실리콘 입자를 펠릿 100중량부에 대하여 1~10 중량부를 압출시 호퍼내에 공급하고 압출한 후 이를 다시 마스터배치로 하여 희석식 압출을 연속적으로 행하는 방법에 대해 나타내었다. 그러나 메틸메타크릴레이트 수지를 제조시에 여러번 열에 노출시키는 것은 탄화 또는 열안정성 저하에 따른 황변 등의 문제들을 일으킬 가능성 이 크다. 또한 수지의 혼련시 미세 입자의 분산이 어려워 입자의 적정 크기에도 한계가 존재한다.
이러한 문제를 해결하기 위해 중합 공정 단계에서 투입하는 방법을 생각할 수 있는데 괴상중합의 경우, 연속식과 배치식이 있으며 연속식 괴상중합의 경우는 일정하게 입자를 분산 투입하는 것 자체가 매우 어렵고, 배치식 괴상중합의 경우는 교반 등을 통해 분산을 시키는 것 자체가 거의 불가능하다. 따라서 생산의 경제성 측면이나 사용의 용이성 측면에서 현탁중합을 이용하는 것을 제안할 수 있으나, 현탁 중합은 물속에서 중합이 진행되므로 산란 입자의 크기, 종류, 분산성 등의 해결해야 할 문제가 남아 있다.
본 발명은 향상된 휘도를 나타낼 수 있도록 메타크릴 수지 중에 특정한 광 산란 입자를 투입하여 현탁 중합한 중합체와 그로부터 제조되어 휘도가 향상된 도광판을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명은 향상된 휘도 특성을 나타낼 수 있도록 광 산란 입자를 현탁 중합단계에서 투입하여 중합한 메틸메타크릴 수지 현탁중합체의 조성에 관한 것으로, 베이스 수지의 단량체로서, 메틸메타크릴레이트 단독 또는 메틸메타크릴레이트 80 ~ 99 중량%와 공단량체 1 ~ 20 중량%를 혼합한 단량체 혼합물 100 중량부에 대하 여, 반감기가 60℃ 이하인 개시제를 0.01 내지 1 중량부, 사슬전이 이동제를 0.01 내지 1.0 중량부, 상기 베이스 수지와의 굴절률 차이가 0.01~1.5인 무기 입자를 0.1~100 피피엠 사용하여 현탁 중합한 중합체 및 그 제조 방법을 제공함을 특징으로 한다.
본 발명의 중합체의 제조방법에 대하여 구체적으로 설명하면,
1) 베이스 수지의 단량체로서, 메틸메타크릴레이트 단독 또는 메틸메타크릴레이트 80 ~ 99 중량%와 공단량체 1 ~ 20 중량%를 혼합한 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여, 반감기가 60℃ 이하인 개시제를 0.01 내지 1 중량부, 사슬전이 이동제를 0.01 내지 1.0 중량부, 상기 베이스 수지와의 굴절률 차이가 0.01~1.5인 무기 입자를 0.1~100 피피엠 사용하여 현탁 중합하는 단계;
2) 이로부터 제조된 비드 100 중량부에 대하여, 산화방지제 0.01 ~ 2 중량부, 하이포포스파이트계 알칼리 금속염 또는 암모늄염 형태의 환원제 1 ~ 1000 피피엠을 혼합하여 압출하는 단계;
를 갖는다.
본 발명자는 상기 베이스 수지와의 굴절률 차이가 0.01~1.5인 무기 입자를 특정한 크기와 함량으로 사용하는 경우 우수한 광투과율 뿐만 아니라 보다 향상된 휘도를 나타낼 수 있는 현탁중합체를 제조할 수 있음을 발견하게 되어 본 발명을 완성하였으며, 본 발명에 따른 현탁 중합체는 LCD 백라이트 도광판으로 사용할 수 있다.
이하는 상기 각각의 구성에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 현탁중합단계에 사용되는 구성 성분들에 대하여 설명한다.
본 발명에서 상기 중합단량체로는 메틸메타크릴레이트 단량체를 단독으로 사용하거나, 또는 메틸메타크릴레이트 단량체 80 ~ 99중량%와 공단량체 1 ~ 20 중량%를 혼합한 단량체 혼합물을 사용하는 것도 가능하다.
본 발명에서 상기 공단량체로는 알킬기가 1 내지 8개의 탄소로 이루어진 알킬 아크릴레이트를 사용하는 것이 바람직하며, 그 함량은 1 ~ 20 중량% , 보다 바람직하게는 3 ~ 15 중량%를 사용한다.
본 발명에서 상기 개시제로는 공지된 아조계 개시제, 과산화물계 개시제, 레독스(Redox)계 개시제 등을 사용할 수 있으며, 10시간 반감기가 60℃ 이하인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는데, 예를 들면, 2,2'-아조비스 2,4-디메틸-발레로니트릴(2,2'-Azobis(2,4-dimethyl-valeronitrile)), 2,2'-아조비스 4-메톡시-2,4-디메틸 발레로니트릴((2,2'-Azobis(4-methoxy-2,4-dimethyl valeronitrile)), α,α'-비스 네오데카노일 퍼옥시 디이소프로필 벤젠(α,α'-bis(neodecanoyl peroxy)diisopropyl benzene), 이소부티릴 퍼옥사이드(isobutyryl peroxide), 쿠밀 퍼옥시네오데카노에이트(Cumyl peroxyneodecanoate), 디-노르말-프로필 퍼옥시 디카보네이트(Di-normal-propyl peroxy dicarbonate), 디이소프로필 퍼옥시 디카보네이트(Diisopropyl peroxy dicarbonate), 1,1,3,3,-테트라메틸부틸 퍼옥시 네오데카노에이트(1,1,3,3,-tetramethylbuthyl peroxyneodecanoate), 1-시클로헥실-1-메틸에틸 퍼옥시 네오데카노에이트(1-cyclohexyl-1-methylethyl peroxyneodecanoate), 디-2-에톡시에틸 퍼옥시 디카보네이트(Di-2-ethoxyethyl peroxy dicarbonate), 디-2-에톡시헥실 디카보네이트(Di-2-ethoxyhexyl dicarbonate), 터셔리-헥실 퍼옥시 네오데카노에이트(tertiary-hexyl peroxyneodecanoate), 디메톡시부틸 퍼옥시 디카보네이트(Dimethoxybutyl peroxy dicarbonate), 비스 3-메틸-3메톡시부틸 퍼옥시 디카보네이트(Bis(3-methyl-3-methoxybutyl)peroxy dicarbonate), 터셔리-부틸 퍼옥시 네오데카노에이트(tertiary-butyl peroxyneodecanoate), 터셔리-헥실 퍼옥시피바레이트(tertiary-hexylperoxypivalate), 터셔리-부틸 퍼옥시피바레이트(tertiary-butylperoxypivalate), 3,5,5-트리메틸헥사노일 퍼옥사이드(3,5,5-trimethylhexanoyl peroxide)등이 사용 가능하다. 그 함량은 단량체 또는 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 1 중량부, 바람직하게는 0.05 내지 0.2 중량부를 사용하는 것이 좋다. 0.01 중량부 이하로 사용하는 경우 반응시간이 지나치게 길어지거나 반응을 개시하지 못하고 사라지는 라디칼이 많아 중합이 진행되지 못하고, 1 중량부를 초과하는 경우 초기 발열반응이 급격히 일어나 반응열을 제어하기 힘들고 또한 초기에 다량의 개시제가 분해되어 분자량과 분자량 분포가 저하되거나 불균일하게 되어 수지의 물성을 악화시키게 되므로 상기 범위를 사용하는 것이 좋다. 개시제의 10시간 반감기가 60℃이상인 경우에는 투과성이 나빠지므로 좋지않다.
본 발명에서 사슬전이 이동제는 폴리메틸메타크릴레이트의 분자량 조절과 열안정성 향상을 위하여 사용하였다. 분자량은 개시제의 양으로도 조절이 가능하나, 사슬 전이 이동제에 의해 중합반응이 정지되면 사슬의 말단이 제이탄소 구조가 되 어 사슬 전이 이동제를 사용하지 않았을 때 불균등화에 의해 이중결합을 갖는 사슬의 말단보다 결합강도가 강하므로 열에 더 안정적인 구조를 가지게 되어 메틸메타크릴레이트 수지의 광특성을 향상시키는 효과가 있다. 사용 가능한 사슬 전이 이동제로는 알킬기의 탄소개수가 1 내지 12개이고 하나의 티올관능기를 가지는 알킬 메르캡탄(alkyl mercaptan), 또는 2개 이상의 티올관능기를 가지는 폴리티올 메르캡탄이 적합하다. 알킬 메르캡탄으로는 이소프로필 메르캡탄(Isopropyl mercaptan), 노르말 부틸 메르캡탄(normal butyl mercaptan), 터셔리-부틸 메르캡탄(tertiary butyl mercaptan), 노르말-아밀 메르캡탄(normal amyl mercaptan), 노르말-옥틸 메르캡탄(normal-octyl mercaptan), 노르말-도데실 메르캡탄(normal-dodecyl mercaptan) 등이 사용 가능하다. 그 함량은 단량체 또는 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 1.0 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 0.5 중량부를 사용한다. 0.01 중량부 미만으로 사용하는 경우 분자량 조절이 용이하지 못하고 1.0 중량부를 초과하는 경우 분자량이 지나치게 작아져 물성이 크게 낮아지므로 상기 범위를 사용하는 것이 좋다.
본 발명에서는 광 산란을 향상시키기 위하여 무기 입자를 1종 이상 사용하였다. 본 발명에서 사용 가능한 무기입자는 평균입경이 0.1mm~10mm의 것이 바람직한데, 여기서 평균입경은 수나노미터 또는 수십나노미터의 1차 입자가 응집되어 2차이상의 입자를 이룰 때를 기준으로 한다. 따라서 1차의 입자의 직경까지를 고려한다면 바람직한 입자의 평균입경은 0.01mm~10mm의 것을 사용할 수 있다. 입자의 크기가 0.01mm 보다 작으면 빛의 파장보다 작아 굴절이나 산란됨 없이 그대로 통과하 게 되어 산란 입자로서의 기능을 하지 못한다. 또한 10mm 보다 크면 입자 자체가 이물로서 육안 관찰이 되어 도광판에 사용할 수가 없다.
무기 입자의 종류는 하기 식(1)과 같이 표현되는 굴절률이 매트릭스인 베이스 수지의 굴절률과 무기입자의 굴절률 차이가 0.01~1.5인 것이 바람직하다. 굴절률의 차이가 0.01 보다 작으면 입사각과 굴절각의 차이가 거의 변하지 않아 산란 입자로서 기능하지 못하고, 굴절률의 차이가 1.5 보다 크면 전반사가 일어나기 때문에 백라이트 입광부만 휘도가 향상되고, 반입광부의 경우는 휘도가 저하되는 일이 발생한다.
Figure 112005071830772-pat00001
(n i는 물질 i의 굴절률, n1는 물질 i에서의 빛의 속도, c는 3x108 미터인 빛의 속도)
본 발명에서 무기입자로 사용 가능한 것은 무기 산화물 입자로서, 예를들면 실리콘 옥사이드(SiO2), 타이타늄 옥사이드(TiO2), 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 바륨 옥사이드(BaO), 망간 옥사이드(MgO), 헤마타이트(Fe2O3), 마그네타이트(Fe3O4) 등을 사용하는 것이 가능하고, 그 함량은 단량체 또는 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 100 피피엠, 바람직하게는 1 ~ 50 피피엠을 사용한다.
본 발명에서 사용하는 무기입자는 소수성 표면 특성을 갖는 입자를 사용하는 것이 좋으나, 더욱 바람직하게는 입자의 표면을 커플링제 (coupling agent)로 도포 하여 단량체 내에서의 입자의 분산성을 높이는 것이 중요하다. 커플링제는 무기입자 100중량부에 대하여 0.05 ~ 3.0 중량부, 바람직하게는 0.1 ~ 1.5 중량부를 사용한다. 이때 사용가능한 커플링제로는 실란(silane)계 화합물과 티타네이트(titanate)계 화합물을 사용할 수 있다. 예를들면 실란계 화합물로는 디실트리메톡시실란(decyltrimethoxysilane), 부틸트리메톡시실란(butyltrimethoxysilane), 트리메틸메톡시실란(trimethylmethoxysilane), 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxysilane), 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(3-methacryloxypropyltrimethoxysilane) 등이 있고, 티타네이트 화합물의 예로는 이소프롭옥시티타늄트리이소스테아레이트(isopropoxytitanium triisostearate), 이소프롭옥시티타늄 디메타크릴레이트 이소스테아레이트(isopropoxytitanium dimethacrylate isostearate) 등을 사용할 수 있다.
다음으로 현탁중합에 의해서 제조된 비드상의 중합체를 압출하는 단계에 대하여 설명한다.
본 발명은 현탁중합으로부터 만들어진 비드를 압출할 때 중합된 비드 100 중량부에 대하여 산화방지제를 0.01 중량부 내지 2 중량부, 바람직하게는 0.1 중량부 내지 0.5 중량부를 사용하고 환원제를 1 피피엠 내지 1000 피피엠, 바람직하게는 10 피피엠 내지 100 피피엠을 넣어 함께 압출하는 압출단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
현탁 중합된 비드를 펠렛(pellet)화하기 위하여 압출을 실시하게 되는데, 이때 비드가 받는 열이력에 의해 제품의 물성에 큰 영향을 미친다. 따라서 가공시의 열적 안정성을 부여하기 위하여 압출하는 과정에서 산화방지제를 투입하게 된다. 그러나 산화방지제만으로는 메틸메타크릴레이트 수지의 투과율을 괴상중합체 수준과 동일하게 향상시키는 데는 한계가 있다. 이러한 한계성을 극복하기 위하여 고민을 하던 중 본 발명자는 환원제가 공정 중에 첨가되면 아크릴계 수지의 중합 정지 단계에서 일반적으로 발생되는 불균등 반응에 의한 정지반응으로부터 생긴 사슬말단의 이중결합을 환원시켜주어 이중결합의 수를 줄이거나, 열분해에 의해 발생하는 라디칼을 억제하여 이중결합의 수를 늘지 않게 할 수 있다는 것을 발견하게 되었다.
본 발명에서 상기 환원제로는 하이포포스파이트(hypophosphite) 화합물로서 알칼리금속(alkali metal) 염이나 암모늄(Ammonium) 염 형태의 무기화합물이 적합하다. 예를 들면, 소듐 다이하이드로젠포스피네이트(sodium dihydrogenphosphinate), 포타슘 다이하이드로젠포스피네이트(potassium dihydrogenphophinate) 등이 있다. 본 발명에서 사용된 환원제는 중합된 비드 100 중량부에 대하여 1 피피엠 내지 1000 피피엠, 바람직하게는 10 피피엠 내지 100 피피엠을 사용하는 것이 적당하다. 첨가된 환원제의 양이 1피피엠 보다 적으면 상기에서 언급한 환원제로서 이중결합의 환원이나 억제 역할을 하지 못하고 1000피피엠 보다 많으면 산화 분해된 라디칼이 다량으로 발생하여 역으로 주쇄를 공격하게 되는 경우가 발생하여 주쇄의 분해를 촉진할 수도 있다. 본 발명에서 사용되는 환원제는 적정한 양을 사용하지 않으면 가공된 제품에 탄화물이나 황변과 같은 부작용을 초래할 수도 있다.
본 발명에서 사용한 산화방지제는 유기 포스포러스 화합물로서 트리스-(노닐페닐)포스파이트 (tris-(nonylphenyl)phosphite), 트리스(2,4-디-터셔리-부틸페닐)포스파이트 (tris(2,4-di-tertiary-butylphenyl))phosphite, 디스테아릴 펜타에리트리톨 디포스파이트 (distearyl pentaerythritol disphosphite), 트리스(2-터셔리알킬아릴)포스패이트 (tris(2-tertiary alkylaryl)phosphates), (1,1'비페닐)-4,4-디일비스포스포너스산 테트라키스 (2,4-비스 (1,1-디메틸에틸) 페닐) 에스테르 ((1,1'biphenyl)-4,4-diylbisphosphonous acid Tetrakis (2,4-bis (1,1-dimethylethyl) phenyl) ester), 아릴 디 (2-알킬아릴) 포스포나이트 (aryl di(2-alkylaryl) phosphonites), 비스(2,4-디-터셔리-부틸페닐) 펜타에리트리톨 디포스파이트 (Bis(2,4-di-tertiary-butylphenyl)pentaerythritol-diphosphite), 비스(2,6-디-터셔리-부틸-4-메틸페닐)펜타에리티오)디포스파이트(Bis(2,6-di-tertiary-butyl-4-methylphenyl)pentaerythio)di-phosphite) 테트라키스(2,4-디-터셔리-부틸페닐)4,4'-비페닐렌 디포스포나이트 (tetrakis (2,4-di-tertary butylphenyl) 4,4'-biphenylylene diphosphonite) 등이 적합하다. 그 함량은 중합된 비드 100중량부에 대하여 0.01 내지 2 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 0.5중량부를 사용하는 것이 적합하다. 산화안정제는 너무 적거나 너무 많이 사용하는 경우 산화안정제로서의 역할을 하지 못하게 된다. 0.01 중량부 미만으로 사용하는 경우 산화안정제의 양이 너무 적어 수지의 분해를 억제하지 못하고, 2중량부를 초과하는 경우 아크릴 수지의 가장 큰 특징인 투명성을 저하시키고 수분 흡습에 의한 물성저하를 초래할 수 있으므로 상기 범위에서 사용하는 것이 좋다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 이들만으로 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 1]
굴절율이 1.48인 베이스 수지 단량체로, 메틸메타크릴레이트 95 중량부와 메틸 아크릴레이트 5 중량부를 혼합한 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여, 개시제로 2,2'-아조비스 2,4-디메틸-발레로니트릴(2,2'-Azobis(2,4-dimethyl-valeronitrile) 0.1 중량부, 사슬전이 이동제로 노르말옥틸메르캡탄(normal-octylmercaptan, 이하 NOM이라 함)을 0.3 중량부, 무기입자로 입경이 2mm인 실리카(Degussa, Aerosil R974) 2 피피엠(굴절율 1.46)을 혼합하여 단량체 준비 용기에서 교반을 30분 동안 시켜준다. 여기에 단량체 100 중량부에 대하여 물을 200중량부, 현탁제로 메틸메타크릴레이트-메타크릴산의 공중합체를 NaOH로 중화시켜 0.9 중량부, 완충염으로 소듐 디히드로겐 포스페이트와 디소듐 히드로겐 포스페이트를 중량비 2:1로 하여 총 0.15 중량부를 투입한 후 단량체와 함께 반응기에 투입하였다. 반응온도 65℃로 60분간 반응시킨 후 잔류모노머의 제거를 위해 120℃까지에서 15분간 추가 중합을 실시하였다.
중합된 비드는 탈수기를 이용하여 세척하고 건조기에서 24시간 건조를 하였다.
건조된 비드 100 중량부에 대하여 산화방지제로 트리스(2,4-디-터셔리-부틸페닐)포스파이트 (tris(2,4-di-tertiary-butylphenyl)phosphite) 0.2 중량부, 환원 제로 소듐 하이포포스파이트(sodium hypophosphite) 60 피피엠을 함께 섞은 후 압출기에 투입하여 펠렛화 하였다.
투과율은 펠렛(pellet)을 사출하여 길이 150mm, 높이 60mm, 두께 5mm 시편으로 사출하여 길이 방향으로 380nm~780nm 사이의 가시광을 5nm 간격으로 투과시켜 측정된 투과율을 합하고 측정 개수로 나눈 평균값을 전광선투과율로 정하였다. 압출된 펠렛을 경면 가공이 된 15인치 노트북용 도광판 제조용 사출기에서 사출한 후 (도1)과 같이 백라이트에 조립하여 중심점 상부 1m 지점에서 휘도계를 이용하여 휘도값을 측정하였다. 그 측정결과는 하기 표 1에 나타내었다.
[ 실시예 2]
실시예 1에서 무기입자로 입경 2mm인 실리카(굴절율 1.46) 5 피피엠을 넣은 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
[ 실시예 3]
실시예 1에서 무기입자로 입경 0.25mm인 티타늄 옥사이드(굴절율 2.71) 0.5 피피엠을 넣은 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
[ 실시예 4]
실시예 1에서 무기입자로 입경 0.25mm인 티타늄 옥사이드(굴절율 2.71) 1.0 피피엠을 넣은 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
[ 실시예 5]
실시예 1에서 에탄올 수용액 100중량부에 대하여 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (3-methacryloxypropyltrimethoxysilane) 1 중량부를 넣은 용액을 만들고, 이 용액 100 중량부에 대하여 무기 실리카 50 중량부를 넣고 2시간 동안 반응을 시킨다. 원심분리를 통해 실리카를 용액과 분리한 후, 진공오븐에서 110℃에서 5시간 동안 건조시킨다. 잔여 실란 화합물을 제거하기 위하여 메탄올로 세 번 세척한 후 상온, 진공오븐에서 24시간 동안 건조시킨 것을 제외하고 실시예1과 동일하게 실시하였다.
[ 비교예 1]
실시예 1에서 무기입자를 사용하지 않은 것을 제외하고 그 외는 실시예1과 동일하게 실시하였다.
[ 비교예 2]
실시예 1에서 무기입자 대신 유기입자로 입경이 6mm인 가교된 폴리스티렌 입자(굴절율 1.59) 2 피피엠을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
투과율과 휘도의 측정시험은 측정치의 신뢰도를 확인하기 위하여 5개 이상의 시편에 대하여 측정하고 이것을 평균하여 그 값을 측정값으로 하였다. 실시 결과는 표1과 같다. 도광판 등에 사용하기 위해서는 투과율이 88.9% 이상은 되어야 하며, 본 발명자는 이러한 기준에 맞추기 위해 본 발명과 같이 특정한 종류 및 함량을 사용하여 목적하는 물성을 갖는 수지를 제조하여 발명을 완성하였다.
[표1]
Figure 112005071830772-pat00002
본 발명에 따른 조성물 및 제조방법에 따라 제조된 메틸메타크릴레이트 현탁 중합체는 투과율이 89%이상으로 도광판에 적용이 가능함을 알 수 있었으며,무기입자를 사용하지 않은 경우에 비하여 휘도가 향상되고 표면품질이 우수하였다.
본 발명은 특정한 평균입경을 갖는 무기입자를 사용하여 그 함량을 한정하여 사용함으로써 종래의 기술에 비해 백라이트 도광판의 휘도를 향상시킬 수 있는 메틸메타아크릴 수지 현탁중합체의 제조방법 및 이를 이용한 현탁 중합체를 제공할 수 있다.

Claims (14)

1) 베이스 수지의 단량체로서, 메틸메타크릴레이트 단독 또는 메틸메타크릴레이트 80 ~ 99 중량%와 공단량체 1 ~ 20 중량%를 혼합한 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여, 반감기가 60℃ 이하인 개시제를 0.01 ~ 1 중량부, 사슬전이 이동제를 0.01 ~ 1.0 중량부, 상기 베이스 수지와의 굴절률 차이가 0.01 ~ 1.5인 무기 입자를 0.1 ~ 100 피피엠 사용하여 현탁 중합하는 단계;
2) 이로부터 제조된 비드 100 중량부에 대하여, 산화방지제 0.01 ~ 2 중량부, 하이포포스파이트계 알칼리 금속염 또는 암모늄염 형태의 환원제 1 ~ 1000 피피엠을 혼합하여 압출하는 단계;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광산란 기능을 갖는 메틸메타크릴레이트 현탁 중합체의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 공단량체로는 알킬기가 1 내지 8개의 탄소로 이루어진 알킬 아크릴레이트를 사용하는 것을 특징으로 하는 광산란 기능을 갖는 메틸메타크릴레이트 현탁 중합체의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 개시제는 2,2'-아조비스 2,4-디메틸-발레로니트릴(2,2'-Azobis(2,4-dimethyl-valeronitrile)), 2,2'-아조비스 4-메톡시-2,4-디메틸 발레로니트릴((2,2'-Azobis(4-methoxy-2,4-dimethyl valeronitrile)), α,α'-비스 네오데카노일 퍼옥시 디이소프로필 벤젠(α,α'-bis(neodecanoyl peroxy)diisopropyl benzene), 이소부티릴 퍼옥사이드(isobutyryl peroxide), 쿠밀 퍼옥시네오데카노에이트(Cumyl peroxyneodecanoate), 디-노르말-프로필 퍼옥시 디카보네이트(Di-normal-propyl peroxy dicarbonate), 디이소프로필 퍼옥시 디카보네이트(Diisopropyl peroxy dicarbonate), 1,1,3,3,-테트라메틸부틸 퍼옥시 네오데카노에이트(1,1,3,3,-tetramethylbuthyl peroxyneodecanoate), 1-시클로헥실-1-메틸에틸 퍼옥시 네오데카노에이트(1-cyclohexyl-1-methylethyl peroxyneodecanoate), 디-2-에톡시에틸 퍼옥시 디카보네이트(Di-2-ethoxyethyl peroxy dicarbonate), 디-2-에톡시헥실 디카보네이트(Di-2-ethoxyhexyl dicarbonate), 터셔리-헥실 퍼옥시 네오데카노에이트(tertiary-hexyl peroxyneodecanoate), 디메톡시부틸 퍼옥시 디카보네이트(Dimethoxybutyl peroxy dicarbonate), 비스 3-메틸-3메톡시부틸 퍼옥시 디카보네이트(Bis(3-methyl-3-methoxybutyl)peroxy dicarbonate), 터셔리-부틸 퍼옥시 네오데카노에이트(tertiary-butyl peroxyneodecanoate), 터셔리-헥실 퍼옥시피바레이트(tertiary-hexylperoxypivalate), 터셔리-부틸 퍼옥시피바레이트(tertiary-butylperoxypivalate), 3,5,5-트리메틸헥사노일 퍼옥사이드(3,5,5-trimethylhexanoyl peroxide)에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용하는 것을 특징 으로 하는 광산란 기능을 갖는 메틸메타크릴레이트 현탁 중합체의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 사슬전이 이동제로는 알킬기의 탄소개수가 1 내지 12개이고 하나의 티올관능기를 가지는 알킬 메르캡탄(alkyl mercaptan), 또는 2개 이상의 티올관능기를 가지는 폴리티올 메르캡탄을 사용하는 것을 특징으로 하는 광산란 기능을 갖는 메틸메타크릴레이트 현탁 중합체의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 무기입자는 실리콘 옥사이드(SiO2), 타이타늄 옥사이드(TiO2), 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 바륨 옥사이드(BaO), 망간 옥사이드(MgO), 헤마타이트(Fe2O3), 마그네타이트(Fe3O4)에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 광산란 기능을 갖는 메틸메타크릴레이트 현탁 중합체의 제조방법.
제 5항에 있어서,
상기 무기입자는 평균입경이 0.01mm~10mm인 것을 특징으로 하는 광산란 기능 을 갖는 메틸메타크릴레이트 현탁 중합체의 제조방법.
제 6항에 있어서,
상기 무기입자의 표면을 실란계 화합물 또는 티타네이트 화합물에서 선택되는 어느 하나 이상의 커플링제로 표면처리하여 분산성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 광산란 기능을 갖는 메틸메타크릴레이트 현탁 중합체의 제조방법.
제 7항에 있어서,
상기 커플링제로 사용되는 실란계 화합물은 디실트리메톡시실란(decyltrimethoxysilane), 부틸트리메톡시실란(butyltrimethoxysilane), 트리메틸메톡시실란(trimethylmethoxysilane), 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxysilane), 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(3-methacryloxypropyltrimethoxysilane)에서 선택되는 어느 하나 이상이고, 티타네이트 화합물은 이소프롭옥시티타늄트리이소스테아레이트(isopropoxytitanium triisostearate), 이소프롭옥시티타늄 디메타크릴레이트 이소스테아레이트(isopropoxytitanium dimethacrylate isostearate)에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 광산란 기능을 갖는 메틸메타크릴레이트 현탁 중합체의 제조방법.
제 8항에 있어서,
상기 커플링제는 무기입자 100중량부에 대하여 0.05 ~ 3.0 중량부를 사용하는 것을 특징으로 하는 광산란 기능을 갖는 메틸메타크릴레이트 현탁 중합체의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 산화방지제로는 유기 포스포러스계 화합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 광산란 기능을 갖는 메틸메타크릴레이트 현탁 중합체의 제조방법.
제 10항에 있어서,
상기 유기 포스포러스계 화합물은 트리스-(노닐페닐)포스파이트 (tris-(nonylphenyl)phosphite), 트리스(2,4-디-터셔리-부틸페닐)포스파이트 (tris(2,4-di-tertiary-butylphenyl))phosphite, 디스테아릴 펜타에리트리톨 디포스파이트 (distearyl pentaerythritol disphosphite), 트리스(2-터셔리알킬아릴)포스파이트 (tris(2-tertiary alkylaryl)phosphates), (1,1'비페닐)-4,4-디일비스포스포너스산 테트라키스 (2,4-비스 (1,1-디메틸에틸) 페닐) 에스테르 ((1,1'biphenyl)-4,4- diylbisphosphonous acid Tetrakis (2,4-bis (1,1-dimethylethyl) phenyl) ester), 아릴 디(2-알킬아릴) 포스포나이트 (aryl di(2-alkylaryl) phosphonites), 비스(2,4-디-터셔리-부틸페닐) 펜타에리트리톨 디포스파이트 (Bis(2,4-di-tertiary-butylphenyl)pentaerythritol-diphosphite), 비스(2,6-디-터셔리-부틸-4-메틸페닐)펜타에리티오)디포스파이트(Bis(2,6-di-tertiary-butyl-4-methylphenyl)pentaerythio)di-phosphite) 테트라키스(2,4-디-터셔리-부틸페닐)4,4'-비페닐렌 디포스포나이트 (tetrakis (2,4-di-tertary butylphenyl) 4,4'-biphenylylene diphosphonite)에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 광산란 기능을 갖는 메틸메타크릴레이트 현탁 중합체의 제조방법.
제 1항 내지 제 11항에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조되는 메틸메타크릴레이트 현탁 중합체.
제 12항의 중합체로 이루어진 LCD 백라이트 도광판.
제 13항의 백라이트 도광판으로 이루어진 LCD 백라이트.
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