TW201011050A - Curable composition containing a reactive (meth)acrylate polymer and a cured product thereof - Google Patents
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Description
201011050 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明爲有關經由紫外線、電子線等活性能量線照射 或加熱而硬化之硬化性組成物,及其硬化物之發明。更詳 細而言,本發明爲有關一種可形成具有優良硬度、耐擦傷 性、耐熱性及柔軟性之硬化物之硬化性組成物及其硬化物 【先前技術】 近年來,於各種基材表面抗擦傷或抗污染所使用之保 護塗覆材料、各種基材之黏著劑、密封材料、薄膜型液晶 元件、觸控面板,及塑膠光學部品等抗反射膜之用途中, 常要求需具有可形成優良硬度、柔軟性、耐擦傷性、耐磨 耗性、低捲曲性、高折射率、密著性及透明性之硬化膜的 硬化性組成物。該些所要求之性能之中,近年來,特別是 要求需兼具硬度與柔軟性之效果。 又,液晶顯示元件用基板、有機EL顯示元件用基板 、太陽電池用基板等,一般多使用玻璃板。但是,玻璃板 因容易破裂,無法彎曲,比重過大不適合輕量化等不佳之 問題,故近年來,上述基板已由玻璃板嘗試使用塑膠原料 替代。但,塑膠原料與玻璃比較時,一般皆具有較差之耐 熱性,故於作爲基板之塑膠原料中,常無法兼顧硬度與柔 軟性,而需尋求其之耐熱性。 爲滿足該些要求,目前已有各種組成物之提案,但目 -5- 201011050 前仍未能得到可形成具有高硬度、高耐熱性的同時兼具有 柔軟性優良等特性之硬化膜之硬化性組成物。更具體說明 時, (1 )特開平6-32 9738號公報(專利文獻1 )中揭示 一種以改良耐污染性、表面硬度、速硬化性,及耐溶劑性 等爲目的之使用苄基醇的環氧烷改質(甲基)丙烯酸酯作 爲反應性稀釋劑使用之光硬化型樹脂組成物。 但是,該技術係以速硬化性爲主要之目的,其爲考量 表面硬度者,該光硬化型樹脂組成物所得之硬化物,具有 柔軟性不佳之缺點。 (2)特開平8-259644號公報(專利文獻2)中揭示 一種使用雙酚型聚醇所得之胺基甲酸酯丙烯酸酯、乙烯性 不飽和單體所得之硬化性組成物。該文獻中,雖對改善耐 擦傷性與柔軟性進行硏究,但該技術中,對於耐擦傷性等 仍存在有改善之空間。 (3 )特許第2547087號公報(專利文獻3 )中揭示一 種以改良柔軟性、耐污染性、耐擦傷性等爲目的,而添加 具有二甲基矽氧烷結構單位之有機改質聚矽氧烷所得之聚 胺基甲酸酯丙烯酸酯之記載。但是,其表面硬度等仍存在 有改善之空間。 (4) 一般爲提高表面硬度,降低收縮率等,多於樹 脂中添加無機塡料之方法或於基板層合無機膜之方法。但 是’於樹脂中添加無機塡料時,其透明性會受到顯著之損 害、失去表面平滑性,及分散性惡化等而會於基板内產生 * 6 - 201011050 不均勻性,進而容易發生破裂等問題。又,層合無機膜之 情形中,因其與樹脂之密著性不佳,及收縮率之差距過大 等理由,而容易發生剝離及破裂等問題。 特開平1 0-298252號公報(專利文獻4)中揭示一種 使用矽烷化合物,而使膠體二氧化矽均勻分散於甲基丙烯 酸甲酯等之自由基聚合性乙烯基化合物中所得之具有優良 透明性與剛性之硬化性組成物,該些組成物,主要爲設計 用於硬塗覆用之組成物,故缺乏柔軟性,而爲無法兼具硬 度與柔軟性之組成物。且其耐熱性亦不充分。 特開平09- 1 573 1 5號公報(專利文獻5)中揭示一種 由1分子中具有(甲基)丙烯醯氧基之胺基甲酸酯丙烯酸 單體與,具有羥基、環狀醚鍵結及鏈狀醚鍵結之丙烯酸單 體與膠體二氧化矽所得之紫外線硬化型樹脂原料組成物, 該組成物中,膠體二氧化矽係分散於胺基甲酸酯(甲基) 丙烯酸酯之狀態,但膠體二氧化矽與胺基甲酸酯(甲基) 丙烯酸酯之間並不具有化學鍵結,故無法得到所期待之高 彈性、高耐熱性。 [先前技術文獻] 專利文獻 專利文獻1 :特開平6-3 29 73 8號公報 專利文獻2 :特開平8-259644號公報 專利文獻3 :特許第2547087號公報 專利文獻4 :特開平1 0-29 8252號公報 專利文獻5 :特開平09- 1 5 73 1 5號公報 201011050 【發明內容】 本發明之目的爲提供一種可形成具有優良透明、表面 硬度、耐熱性,且具有良好柔軟性或撓曲性之兼具強度與 柔軟性之耐熱性硬化膜的硬化性組成物,及其硬化物(膜 )° 本發明者們爲解決上述問題經過深入硏究結果,得知 ,含有下述通式(1)所表示反應性(甲基)丙烯酸酯聚 合物(A)讀聚合起始劑(B)與反應性單體(c)之硬化 性組成物即可解決上述問題,因而完成本發明。 即,本發明之主要內容係如以下所示。 [1] 一種硬化性組成物,其特徵爲含有,具有下述通式 (1)所表示單體單位之反應性(甲基)丙烯酸酯聚合物 (A)與聚合起始劑(B)與反應性單體(c), [化1]
(式(1)中,Ri表示氫原子、甲基或乙基;R2表示氫原 子或甲基,χΐ爲碳數2〜6之直鏈或分支之烴基,或聚乙 二醇、聚丙二醇或己內酯改質兩末端二醇之醇殘基;η -8 - 201011050 示2〜4之整數;m表示1〜5之整數)。 [2]如[1 ]記載之硬化性組成物,其中,前述通式(1 ) 所表示單體單位爲下述通式(2)所表示之單體單位, [化2]
CO"^OCH2CH士 (2) (式(2)中,及m分別與前述式(1) 中之Ri'R^X1及m爲具有相同之意義)。 [3]如[2]記載之硬化性組成物,其中,前述通式(1 ) 所表示單體單位爲下述通式(3)〜(5)中任一者所表示 之單體單位, [化3]
Ο 和 CH2CH士 - CH如 (3) (式(3 )中,R1及R2分別與前述式(1 )中之R1及 R2爲具有相同之意義,P表示1〜30之整數)。 -9- (4) 201011050 [化4]
f〇CH2CH2^N-c{0-CH一CH-^h〇-C-^ (式(4 )中,R1及R2分別與前述式(1 )中之Rl及 R2爲具有相同之意義,R3及R4分別獨立表示甲基或氫原 子,R3及R4並不爲相同之基,P表示1〜30之整數)°
(式(5 )中,R1及R2分別與通式(1 )中之R1及 R2爲具有相同之意義,R5表示碳數2〜4之直鏈或分支之 伸烷基,q表示1〜30之整數)。 [4] 如[1]〜[3]中任一項記載之硬化性組成物’其中, 前述硬化性組成物尙含有胺基甲酸酯低聚物(D)。 [5] 如[4]記載之硬化性組成物,其中’前述胺基甲酸 酯低聚物(D)相對於前述反應性(甲基)丙烯酸酯聚合 物(A) 100質量份,爲含有1〜500質量份之量。 [6 ]如[1 ]〜[5 ]中任一項記載之硬化性組成物,其中, -10- 201011050 前述硬化性組成物尙含有數平均粒徑爲1〜100nm之二氧 化矽微粒子(E )。 [7]如[6]記載之硬化性組成物,其中’前述二氧化砂 微粒子(E)爲由通式(6)所示之矽烷化合物及通 式(7)所示之具有芳香環構造之矽烷化合物(G)所成群 中所選出之至少1種之化合物經表面處理所得者。 [化6] ⑹ Ο (式(6)中,R8表示氫原子或甲基;r6表示碳數1 〜3之烷基或苯基;R7表示氫原子或碳數1〜10之烴殘基 ;s表示1〜6之整數,r表示0〜2之整數) [化7] 七S丨⑺ (式(7)中’ R1Q表示碳數1〜3之院基或苯基;R9 表示氫原子或碳數1〜1〇之烴殘基;u表示0〜6之整數; t表示0〜2之整數)。 [8]如[6]或[7]記載之硬化性組成物,其中’前述二氧 化矽微粒子(E)相對於前述反應性(甲基)丙烯酸酯聚 -11 - 201011050 合物(A) 100質量份,爲含有5〜10 00質量份之量。 [9]如[1]〜[8]中任一項記載之硬化性組成物,其中, 前述聚合起始劑(B)相對於硬化性成分之合計100質量 份,爲含有0.1〜50質量份之量。 [1 0]如[1 ]〜[9]中任一項記載之硬化性組成物,其中 ,前述反應性單體(C)相對於前述反應性(甲基)丙烯 酸酯聚合物(A) 100質量份,爲含有1〜500質量份之量 〇 [1 1 ]如[1 ]〜[1 0]中任一項記載之硬化性組成物,其中 ,前述反應性(甲基)丙烯酸酯聚合物(A)中,其雙鍵 當量爲l〇〇〇g/mol以下。 [12] —種塗料,其特徵爲,含有[1]〜[1 1]中任一項記 載之硬化性組成物。 [13] —種黏著劑,其特徵爲,含有[1]〜[1 1]中任一項 記載之硬化性組成物。 [14] 一種硬化物,其特徵爲,由[1]〜[11]中任一項記 載之硬化性組成物經硬化而得。 [15] —種塗覆材料,其特徵爲,由[1]〜[11]中任一項 記載之硬化性組成物經硬化而得。 [16] —種光學薄膜,其特徵爲,由[1]〜[11]中任一項 記載之硬化性組成物經硬化而得。 [17] —種光學元件,其特徵爲,由[1]〜[11]中任一項 記載之硬化性組成物經硬化而得。 依本發明,爲提供一種經由使用由含有具有醚鍵結與 -12- 201011050 異氰酸酯基之(甲基)丙烯酸化合物作爲共聚物之單體成 分所得的(甲基)丙烯酸共聚物之異氰酸酯基,與具有活 性氫之化合物反應所得之反應性(甲基)丙烯酸酯聚合物 時’可得到可形成具有透明性,優良表面硬度,且具有良 好柔軟性或撓曲性之兼具強度與柔軟性之耐熱性硬化膜的 光硬化性組成物,及其硬化物(膜)。 以下’將對本發明之實施形態作詳細之説明。本發明 之硬化性組成物(以下亦稱爲「硬化性組成物」),爲含 有上述所示通式(1)所表示反應性(甲基)丙烯酸酯聚 合物(A)與,聚合起始劑(B)與,反應性單體(C)爲 特徴。又,本說明書中,(甲基)丙烯酸酯等之表現內容 ’皆表示甲基丙烯酸酯及/或丙烯酸酯之意義。又,於結 構記載上,並未特別區分cis/trans之關係,而表示任一者 之意義。 <反應性(甲基)丙烯酸酯聚合物(A) > 本發明之反應性(甲基)丙烯酸酯聚合物(A),至 少具有通式(1 )所表示單體單位。 [化8] R1
和24于 H S CO-^OCH^C^^it-C-O-X1 (1) -13 201011050 式(1)中,R1表示氫原子、甲基或乙基,就兼具硬 度與柔軟性之觀點以甲基爲佳。R2表示氫原子或甲基,χΐ 爲碳數2〜6之直鏈或分支之烴基,或聚乙二醇之醇殘基 、聚丙二醇之醇殘基’或己內酯改質醇之醇殘基。此處所 稱之醇殘基係指由醇去除ΟΗ基所得之構造之意。η表示 2〜4之整數,m表示1〜5之整數。 又,上述(1)之構造中,較佳爲下述之式(2)所示 之構造, [化9]
^OCH2CH^g.
(2) (式(2)中’R1及R2分別與式(1)中之R1及R2 具有相同之意義,X1具有與通式(1)所示之相同意義) 〇 更佳爲下通式(3)〜(5)之構造, [化 10]
(3) -14 - 201011050 (式(3)中’R1及R2分別與式(1)中之r1及r2 爲具有相同之意義,P表示1〜30之整數)。 [化 11] |十 CO-^OCHaCHj^lJ-C^O-CH一 (4) (式(4 )中,R1及R2分別與式(1 )中之Rl及R2 爲具有相同之意義’ R3及R4分別獨立表示甲基或氫原子 ,R3與R4並不爲相同之基,P表示1〜30之整數)。 [化 12] !〇4〇CH2CH 七 H«§( -fcH2 :0-CH2pH2CH2CH2CH2- (5) (式(5 )中,R1及R2分別與式(1 )中之R1及R2 爲具有相同之意義,R5表示碳數2〜4之直鏈或分支之烷 基,q表示1〜3〇之整數)。 #發明之反應性(甲基)丙烯酸酯聚合物(A)經 GPC測定所得之聚苯乙烯換算之重量平均分子量爲1〇〇〇 -15- 201011050 〜3 0000,較佳爲2000〜25000,更佳爲2500〜20000。重 量平均分子量未達10 00時,極困難充分發揮出共聚合物 特有之韌性,超過30000時,因黏度過高,故會有損及樹 脂組成物塗佈性之疑慮。 硬化性組成物中含有反應性(甲基)丙烯酸酯聚合物 (A)時,可得到兼具優良之柔軟性、表面硬度平衡之硬 化物。即,由本發明之硬化物所得之各種製品皆可達成高 品質之目的。 反應性(甲基)丙烯酸酯聚合物(A),爲將下述式 (8)所表示之異氰酸酯化合物,與使用其碳-碳雙鍵進行 均聚合或與具有碳-碳雙鍵之其他化合物進行共聚合,以 合成(甲基)丙烯酸單體均聚物或(甲基)丙烯酸共聚物 ,再使該聚合物與具有(甲基)丙烯醯氧基之醇反應而可 製得。下述式(8)之異氰酸酯化合物,爲具有聚乙二醇 骨架之含不飽和基之異氰酸酯化合物,其中又以2-(2-甲 基丙烯醯氧基)乙氧基乙基異氰酸酯爲佳。 [化 13]
(式(8)中,R1及η分別與式(1)中之R1及η具 有相同之意義)。 -16 - 201011050 因此,(甲基)丙烯酸(共)聚合物之聚合單位中’ 通式(8 )之化合物係以必要成分包含於其中,必要時可 再含有(al)具有其他異氰酸酯基之(甲基)丙烯酸化合 物、(a2)具有脂環式骨架或雜環式骨架之(甲基)丙烯 酸化合物、(a3 )具有其他碳-碳雙鍵之化合物作爲共聚 合單位亦可。本說明書中,(共)聚合物係指共聚物或均 聚物之意。 (al )之化合物,例如2-(甲基)丙烯醯氧乙基異氰 酸酯、3-(甲基)丙烯醯氧丙基異氰酸酯、4·(甲基)丙 烯醯丁基異氰酸酯、5-(甲基)丙烯醯氧戊基異氰酸酯、 6-(甲基)丙烯醯氧己基異氰酸酯、3-(甲基)丙烯醯氧 苯基異氰酸酯,及4-(甲基)丙烯醯氧苯基異氰酸酯等, 亦可使用具有其他異氰酸酯基之(甲基)丙烯酸化合物, 該些可單獨使用亦可,或將2種以上合倂使用亦可。 (a2 )之化合物,例如,環己基(甲基)丙烯酸酯、 二環戊基(甲基)丙烯酸酯、二環戊烯基(甲基)丙烯酸 酯、降冰片烷基(甲基)丙烯酸酯、異冰片基(甲基)丙 烯酸酯、三環癸基(甲基)丙烯酸酯,及嗎啉基(甲基) 丙烯酸酯等環烷基(甲基)丙烯酸酯類等,該些可單獨使 用亦可,或將2種以上合倂使用亦可。 又,其中就可得到高玻璃轉移點、高強度等觀點,又 以異冰片基(甲基)丙烯酸酯、三環癸基(甲基)丙烯酸 酯,及嗎啉基(甲基)丙烯酸酯爲佳,以三環癸基(甲基 )丙烯酸酯爲最佳。下述式(9-a)〜(9-c)中,爲分別 -17- 201011050 表示異冰片基(甲基)丙烯酸酯、三環癸基(甲基)丙烯 酸酯,及嗎啉基(甲基)丙烯酸酯所得之單體單位。 [化 14] +CH Ο
R11 R12 (^-a) (式(9-a)中,R1與式(1)中之R1爲具有相同之 意義,R11及R12,其中任一方必須爲甲基,另一方必須爲 氫原子)。 [化 15]
(9-b) (式(9-b )中,R1與式(1 )中之R1爲具有相同之 意義)。 -18- 201011050 [化 16]
(9-c) (式(9-C)中,R1與式(1)中之R1爲具有相同之 意義)。 (al )之化合物的共聚合比例並未有特別之限定,就 兼具強度與柔軟性等觀點而言,通式(8)之化合物與( al)之化合物之合計,相對於構成(甲基)丙烯酸(共) 聚合物之單體全體,以40mol%以上爲佳,更佳爲80mol% 以上。式(8 )之化合物與(al )之化合物之合計低於 40mol%時,硬化物將無法得到充分之交聯密度,而會有強 度不足之疑慮。 通式(8 )之化合物與(a 1 )之化合物之比例,相對 於通式(8 )之化合物,(al )之化合物的比例以80質量 %以下爲佳,更佳爲75質量%以下。 (a2 )之化合物的共聚合比例並未有特別限定,就兼 具強度與柔軟性之觀點,以相對於構成(甲基)丙烯酸( 共)聚合物之單體全體,以 60mol%以下爲佳,更佳爲 20mol%以下。(a2 )之化合物的共聚合比例高於60mol% 以上時,將會有未能得到充分交聯密度之疑慮,此外,會 降低反應性(甲基)丙烯酸酯聚合物(A)之溶解性,與 提高結晶性,降低操控性(handling )性之疑慮。 -19- 201011050 (a3)其他之具有碳-碳雙鍵之化合物,例如,苯乙 烯、α -甲基苯乙烯、〇 -甲基苯乙烯、m -甲基苯乙烯、p -甲 基苯乙烯、p-tert-丁基苯乙烯、〇·氯苯乙烯、m_氯苯乙烯 、p-氯苯乙烯、1,1-二苯基乙烯、p-甲氧基苯乙烯、Ν,Ν-二甲基-Ρ-胺基苯乙烯、Ν,Ν-二乙基-Ρ-胺基苯乙烯、乙烯 性不飽和吡啶、乙烯性不飽和咪唑等乙烯性不飽和芳香族 化合物;(甲基)丙烯酸、巴豆酸、馬來酸、富馬酸、衣 康酸等含羧基之化合物;甲基(甲基)丙烯酸酯、乙基( 甲基)丙烯酸酯、丙基(甲基)丙烯酸酯、異丙基(甲基 )丙烯酸酯、丁基(甲基)丙烯酸酯、異丁基(甲基)丙 烯酸酯、tert-丁基(甲基)丙烯酸酯、戊基(甲基)丙烯 酸酯、戊(甲基)丙烯酸酯、異戊(甲基)丙烯酸酯、己 基(甲基)丙烯酸酯、庚基(甲基)丙烯酸酯、辛基(甲 基)丙烯酸酯、異辛基(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基( 甲基)丙烯酸酯、壬基(甲基)丙烯酸酯、癸基(甲基) 丙烯酸酯、異癸基(甲基)丙烯酸酯、十一烷基(甲基) 丙烯酸酯、十二烷(甲基)丙烯酸酯、月桂基(甲基)丙 烯酸酯、硬脂基(甲基)丙烯酸酯、異硬脂基(甲基)丙 烯酸酯等之烷基(甲基)丙烯酸酯類;三氟乙基(甲基) 丙烯酸酯、四氟丙基(甲基)丙烯酸酯、六氟異丙基(甲 基)丙烯酸酯、八氟戊基(甲基)丙烯酸酯、十七氟癸基 (甲基)丙烯酸酯等氟烷基(甲基)丙烯酸酯類;羥乙基 (甲基)丙烯酸酯、羥丙基(甲基)丙烯酸酯、羥丁基( 甲基)丙烯酸酯等之羥烷基(甲基)丙烯酸酯類;苯氧乙 -20- 201011050 基(甲基)丙烯酸酯、2-羥基-3-苯氧丙基(甲基)丙烯酸 酯等之苯氧烷基(甲基)丙烯酸酯類;甲氧基乙基(甲基 )丙烯酸酯、乙氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、丙氧基乙基 (甲基)丙烯酸酯、丁氧乙基(甲基)丙烯酸酯、甲氧基 丁基(甲基)丙烯酸酯等之烷氧烷基(甲基)丙烯酸酯類 :聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、乙氧基二乙二醇(甲基 )丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧聚 乙二醇(甲基)丙烯酸酯、壬基苯氧聚乙二醇(甲基)丙 烯酸酯等之聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯類;聚丙二醇單( 甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙 氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、壬基苯氧聚丙二醇(甲 基)丙烯酸酯等之聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯類;環己基 (甲基)丙烯酸酯、4-丁基環己基(甲基)丙烯酸酯、二 環戊基(甲基)丙烯酸酯、二環戊烯基(甲基)丙烯酸酯 、一環戊一烯基(甲基)丙稀酸酯、宿基(bornyl)(甲 基)丙烯酸酯、異冰片基(甲基)丙烯酸酯、三環癸基( 甲基)丙烯酸酯等之環烷基(甲基)丙烯酸酯類;苄基( 甲基)丙烯酸酯、四氫糠基(甲基)丙烯酸酯等,該些可 單獨使用亦可,或將2種以上合倂使用亦可。 (甲基)丙烯酸(共)聚合物之合成中,可併用鏈轉 移劑。所使用之鏈轉移劑並未有特別限定,就反應性或樹 脂之特性等觀點而言’以使用具有氫硫基之化合物爲佳。 具體而言,例如2-氫硫基乙醇、氫硫基苯、十二烷硫醇等 之單官能硫醇化合物類’或多官能硫醇化合物等。 -21 - 201011050 多官能硫醇之具體例如,乙二醇雙(3-氫硫基丁酸酯 )、丙二醇雙(3-氫硫基丁酸酯)、二乙二醇雙(3-氫硫 基丁酸酯)、丁烷二醇雙(3-氫硫基丁酸酯)、辛烷二醇 雙(3 -氫硫基丁酸酯)、三羥甲基丙烷三(3 -氫硫基丁酸 酯)、季戊四醇四(3-氫硫基丁酸酯)、二季戊四醇六( 3-氫硫基丁酸酯)、乙二醇雙(2-氫硫丙酸酯)、丙二醇 雙(2-氫硫丙酸酯)、二乙二醇雙(2-氫硫丙酸酯)、丁 烷二醇雙(2-氫硫丙酸酯)、辛烷二醇雙(2-氫硫丙酸酯 )、三羥甲基丙烷三(2-氫硫丙酸酯)、季戊四醇四(2-氫硫丙酸酯)、二季戊四醇六(2-氫硫丙酸酯)、乙二醇 雙(3-氫硫基異丁酸酯)、丙二醇雙(3-氫硫基異丁酸酯 )、二乙二醇雙(3-氫硫基異丁酸酯)、丁烷二醇雙(3-氫硫基異丁酸酯)、辛烷二醇雙(3-氫硫基異丁酸酯)、 三羥甲基丙烷三(3 -氫硫基異丁酸酯)、季戊四醇四(3-氫硫基異丁酸酯)、二季戊四醇六(3 -氫硫基異丁酸酯) 、乙二醇雙(2-氫硫基異丁酸酯)、丙二醇雙(2-氫硫基 異丁酸酯)、二乙二醇雙(2-氫硫基異丁酸酯)、丁烷二 醇雙(2-氫硫基異丁酸酯)、辛烷二醇雙(2-氫硫基異丁 酸酯)、三羥甲基丙烷三(2-氫硫基異丁酸酯)、季戊四 醇四(2-氫硫基異丁酸酯)、二季戊四醇六(2-氫硫基異 丁酸酯)、乙二醇雙(4-氫硫基戊酯)、丙二醇雙(4-氫 硫異戊酯)、二乙二醇雙(4-氫硫基戊酯)、丁烷二醇雙 (4·氫硫基戊酯)、辛烷二醇雙(4-氫硫基戊酯)、三羥 甲基丙烷三(4-氫硫基戊酯)、季戊四醇四(4-氫硫基戊 -22- 201011050 酯)、二季戊四醇六(4-氫硫基戊酯)、乙二醇雙(3-氫 硫基戊酯)、丙二醇雙(3-氫硫基戊酯)、二乙二醇雙( 3-氫硫基戊酯)、丁烷二醇雙(3-氫硫基戊酯)、辛烷二 醇雙(3-氫硫基戊酯)、三羥甲基丙烷三(3-氫硫基戊酯 )、季戊四醇四(3 -氫硫基戊酯)、二季戊四醇六(3 -氫 硫基戊酯)、氫化雙酚A雙(3-氫硫基丁酸酯)、雙酚A 二羥乙基醚-3-氫硫基丁酸酯、4,4’- ( 9-亞葬基( fluorenylidene))雙(2-苯氧乙基(3-氫硫基丁酸酯)) 、乙二醇雙(3-氫硫基-3-苯基丙酸酯)、丙二醇雙(3-氫 硫基-3-苯基丙酸酯)、二乙二醇雙(3-氫硫基-3-苯基丙 酸酯)、丁烷二醇雙(3-氫硫基-3-苯基丙酸酯)、辛烷二 醇雙(3-氫硫基-3-苯基丙酸酯)、三羥甲基丙烷三(3-氫 硫基-3-苯基丙酸酯)、三-2- (3-氫硫基-3-苯基丙酸酯) 乙基異三聚氫酸酯、季戊四醇四(3-氫硫基-3-苯基丙酸酯 )、二季戊四醇六(3-氫硫基-3-苯基丙酸酯)等。 (甲基)丙烯酸(共)聚合物之合成所使用之溶劑, 具體而言,例如乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇單甲基醚、 丙二醇單甲基醚乙酸酯,及乙二醇單丁基醚乙酸酯等之酯 系溶劑或甲苯及二甲苯等之芳香族烴系溶劑爲佳。 (甲基)丙烯酸(共)聚合物之合成時,其反應溫度 通常爲60°C〜130°C,較佳爲70°C〜125°C,更佳爲75°C 〜120 °C。反應溫度低於60 °C時,聚合起始劑將會有未能 達到充分發揮機能之疑慮,高於130 °C以上時,異氰酸酯 基會有受到破壊之疑慮。 -23- 201011050 (甲基)丙烯酸(共)聚合物之合成所使用之聚合起 始劑,例如偶氮系起始劑及過氧化物系起始劑等,就異氰 酸酯基之安定性之觀點,以使用偶氮系起始劑爲佳,具體 而言,例如偶氮二異丁腈、2,2-偶氮二-(2,4-二甲基戊腈 ),及二甲基-2,2-偶氮二- (2-甲基丙酸酯)等。 將不飽和基導入(甲基)丙烯酸(共)聚合物所使用 之具有(甲基)丙烯醯氧基之醇化合物(以下,亦稱「含 有(甲基)丙烯醯氧基之醇」),具體而言,例如2-羥乙 基(甲基)丙烯酸酯、2-羥丙基(甲基)丙烯酸酯、3-羥 丙基(甲基)丙烯酸酯、2-羥丁基(甲基)丙烯酸酯、2-羥基-3-苯氧丙基丙烯酸酯、4-羥丁基(甲基)丙烯酸酯、 聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇單(甲基)丙烯 酸酯、己內酯改質二醇單(甲基)丙烯酸酯、2-羥基-3-丙 烯醯氧丙基甲基丙烯酸酯,及季戊四醇三丙烯酸酯等,但 並非限定於此等。又,就調整不飽和基含量之目的,亦可 倂用不具有丁醇等不飽和基之醇。 使前述通式(8)及(al)之異氰酸酯化合物中之異 氰酸酯基,與具有(甲基)丙烯醯氧基之醇化合物中之活 性氫基反應所使用之觸媒的具體例如,二丁基錫二月桂酯 、環烷酸銅、環烷酸鈷、環烷酸鋰、三乙基胺,及1,4 -二 氮雜二環[2.2.2]辛烷等。該些胺基甲酸酯化觸媒可單獨使 用1種,或將2種以上組合使用亦可。 觸媒之添加量,相對於前述通式(8)之異氰酸酯化 合物及(al)之異氰酸酯化合物之合計100質量份,較佳 -24- 201011050 爲0.01〜5質量份,更佳爲0.1〜1質量份。胺基甲酸酯化 觸媒之添加量未達〇.〇1質量份時,會有反應性顯著降低 之情形。另外,胺基甲酸酯化觸媒之添加量超過5質量份 時,反應時會有引起副反應之可能性。 異氰酸酯基與活性氫基反應所使用之溶劑,就經濟性 觀點而言,以使用共聚合反應所使用之溶劑爲佳。 適合異氰酸酯基與活性氫基反應之反應溫度爲20 °C〜 l〇〇°C,較佳爲25°C〜90°C,更佳爲30°C〜80°C。反應溫 度低於20°C時,會有殘留未反應之異氰酸酯基之疑慮,超 過100 °C時將會有凝膠化,或不期待之著色的疑慮。 本發明之反應性(甲基)丙烯酸酯聚合物(A)的雙 鍵當量,以 l〇〇〇g/mol以下、200g/mol以上爲佳,以 750g/mol以下、250g/m01以上爲更佳,以5 5 0 g/m ο 1以下 、25 0 g/mol以上爲最佳。雙鍵當量大於1 000g/mol時,會 造成被膜強度降低,低於200g/mol時,會有過度硬化收 縮之情形。雙鍵當量依下述式予以定義。該式之分子係相 當於反應性(甲基)丙烯酸酯聚合物(A)之質量。 雙鍵當量=[全單體之質量(g) +聚合起始劑之質量(g) +全醇 之質量(g)]/[與(甲基)丙烯酸(共)聚合物反應所使用之含有 (甲基)丙烯醯氧基之醇的量(mol)x含有(甲基)丙烯醯氧基 之醇中之不飽和基之數] 又,本發明之反應性(甲基)丙烯酸酯聚合物(A) -25- 201011050 的胺基甲酸酯當量以l〇〇〇g/mol以下、200g/mol以上爲佳 ,以750g/mol以下、250g/mol以上爲更佳,以5 50g/mol 以下、250g/mol以上爲最佳。胺基甲酸酯當量大於 1000g/mol時,被膜強度會有降低之情形,小於200g/mol 時’黏度會上昇’或容易結晶化,會有操控性降低之情形 。胺基甲酸酯當量係依下述式予以定義。 胺基甲酸酯當量=[全單體之質量(g)+聚合起始劑之質量 (g) +全醇之質量(g)]/[與(甲基)丙烯酸(共)聚合物反應所使 用之含有(甲基)丙烯醯氧基之醇的量(mol)] 又,再使用胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物作爲 共聚合成分使用時,上述胺基甲酸酯當量之式中的分母需 加入胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物之量(mol)。 <聚合起始劑(B) > 本發明之硬化性組成物含有聚合起始劑(B )。 本發明中,聚合起始劑(B)可使用光聚合起始劑或 熱聚合起始劑。聚合起始劑(B ),就可使用耐熱性較低 基材之觀點而言,以使用光聚合起始劑爲佳。 使用光聚合起始劑之情形,於使用紫外線或可見光線 等之活性能量線照射該硬化性組成物時,會引起反應性( 甲基)丙烯酸酯聚合物(A),及後述反應性單體(C)、 依需要使用之胺基甲酸酯低聚物(D)及二氧化矽微粒子 -26- 201011050 (E )之聚合反應,而可得到硬化物。 該些光聚合起始劑之具體例如,1-羥環己基苯基s、 2,2·-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、黃圜酮、葬、弗酮、苯甲醒 、蒽醌、三苯基胺、咔唑、3-甲基苯乙酮、4.氯二苯甲嗣 、4,4·-二甲氧基二苯甲酮、4,4_-二胺基二苯甲嗣、米氏嗣 (Michler's ketone )、苯甲丙基醒、苯偶絪乙基酸、;^ 基二甲基縮酮、1-(4 -異丙基苯基)-2 -羥基-2_甲基丙院_ 1-酮|、2 -經基-2-甲基-1-苯基丙院-1-嗣、苯基乙一酵酸甲 基酯、噻噸酮、二乙基噻噸酮、2-異丙基噻噸酮、2_氯唾 噸酮、2 -甲基-1-[4-(甲基硫基)苯基]-2 -嗎咐基丙院_ι_ 酮、2,4,6-三甲基苯甲醯二苯基膦氧化物、2-节基_2_二甲 基胺基-1- ( 4 -嗎啉基苯基)丁院-1-嗣,及1-[4- ( 2 -經乙 氧基)-苯基]-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮等。 該些化合物中,就硬化速度之觀點而言,以1-經環己 基苯基嗣、2 -經基-2-甲基-1-苯基丙院-1-嗣,及甲基苯甲 醯甲酸酯爲佳。 該些光聚合起始劑可單獨使用1種,或將2種以上合 倂使用亦可。 使用熱聚合起始劑時,經由加熱硬化性組成物時,即 可引起反應性(甲基)丙烯酸酯聚合物(A),及後述之 反應性單體(C )、必要使用之胺基甲酸酯低聚物(D )及 二氧化矽微粒子(E )之聚合反應’而得到硬化物。 熱聚合起始劑之具體例如,偶氮化合物及有機過氧化 物等等。 -27- 201011050 偶氮化合物例如,2,2'-偶氮雙(異丁腈)、2,2’-偶氮 雙(2,4-二甲基戊腈)、二甲基2,2·-偶氮雙〈2-甲基〉丙 酸酯、2,2^偶氮雙(異丁酸)二甲酯、4,4·-偶氮雙(4-氰 基戊酸)、2,2’-偶氮雙(2-眯基丙烷)2鹽酸鹽,及2,2’-偶氮雙(2-甲基-N-[2-(l-羥丁基)]-丙醯胺)等。 有機過氧化物,例如苯甲醯過氧化物及月桂醯過氧化 物等。 該些之中’就硬化速度之觀點,以2,2'-偶氮雙(異丁 腈)及二甲基2,2’-偶氮雙(2-甲基)丙酸酯爲佳。該些熱 聚合起始劑可單獨使用1種,或將2種以上合倂使用亦可 <反應性單體(C ) > 反應性單體(C ),係指爲受到活性光線照射時由光 聚合起始劑所發生之自由基而產生聚合或交聯之化合物, 或經由加熱而產生聚合或交聯之化合物。反應性(甲基) 丙烯酸酯聚合物(A)與反應性單體(C)共聚合而形成交 聯物,使本發明之硬化性組成物硬化。反應性單體(C ) 亦稱爲反應性稀釋劑,其具有調整組成物之黏度、調整硬 化性等機能。反應性單體(C )例如具有1個以上碳-碳雙 鍵之化合物等,具體而言,例如以使用(甲基)丙烯酸酯 類,或胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯類爲佳。 (甲基)丙烯酸酯之具體例如,2-羥乙基(甲基)丙 烯酸酯、羥丙基(甲基)丙烯酸酯、羥丁基(甲基)丙烯 -28- 201011050 酸酯、甘油(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸 酯等之具有羥基之(甲基)丙烯酸酯;乙二醇二(甲基) 丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二( 甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇 二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三 丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁烷二醇二(甲基)丙 烯酸酯、新戊基二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己烷二醇 二(甲基)丙烯酸酯等之二丙烯酸酯;三羥甲基丙烷三( 甲基)丙烯酸酯 '季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊 四醇六(甲基)丙烯酸酯等之聚丙烯酸酯、環氧丙基(甲 基)丙烯酸酯、三環癸烷二(甲基)丙烯酸酯、三(2-( 甲基)丙烯醯氧乙基)異三聚氰酸酯、聚酯丙烯酸酯,及 環氧基丙烯酸酯等。 該些之中又以具有羥基之(甲基)丙烯酸酯及環氧丙 基(甲基)丙烯酸酯爲佳。又,就提高硬化性或耐熱性之 觀點,以具有3個以上乙烯性不飽和基者爲佳。 作爲反應性單體(C)使用之胺基甲酸酯(甲基)丙 烯酸酯,例如可使用(C-a)異氰酸酯化合物與(C-b )含 有不飽和基之醇化合物之反應,乃至(C-c)醇化合物與 C C-d )含有不飽和基之異氰酸酯化合物反應所得之化合 物。 (C-a )之異氰酸酯化合物,具體而言,例如六伸甲 基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、2,2 -雙(4,4,-異氰 酸基環己基)丙烷、雙(4,4'-異氰酸基環己基)甲烷、甲 -29- 201011050 伸苯基二異氰酸酯,及三(2 -異氰酸基乙基)異三 酯等,但並不僅限定於此。 (C-b)之含有不飽和基之醇化合物,具體而 如2-羥乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羥丙基(甲基) 酯、3-羥丙基(甲基)丙烯酸酯、2-羥丁基(甲基 酸酯、2·羥基-3-苯氧丙基丙烯酸酯、4-羥丁基(甲 烯酸酯、聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇 基)丙烯酸酯、己內酯改質二醇單(甲基)丙烯酸 羥基-3-丙烯醯氧丙基甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙 ,及二季戊四醇六丙烯酸酯等,但並不僅限定於此; (C-c)之醇化合物,具體而言,例如乙二醇、 烷二醇等之烷基二醇類,三環癸烷二甲醇、降冰片 醇、具有雙酚A骨架之二醇、具有弗骨架之二醇、 基丙烷、三(2-羥乙基)異三聚氰酸酯、季戊四醇 羥甲基丙烷,及二季戊四醇等,但並不僅限定於此; (C-d )之含有不飽和基之異氰酸酯化合物, 言,例如由通式(6 )之化合物開始,2-(甲基) 氧乙基異氰酸酯、3-(甲基)丙烯醯氧丙基異氰酸 (甲基)丙烯醯丁基異氰酸酯、5-(甲基)丙烯醯 異氰酸酯、6-(甲基)丙烯醯氧己基異氰酸酯、3-)丙烯醯氧苯基異氰酸酯,及4-(甲基)丙烯醯氧 氰酸酯等,但並不僅限定於此等。 又,其中所使用之胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸 要求組成物之黏性或硬化物之特性的觀點,以下 聚氫酸 言,例 丙烯酸 )丙烯 基)丙 單(甲 酯、2-烯酸酯 等。 1,4-丁 烯二甲 三羥甲 、 —> 1 · — II. A 等。 具體而 丙烯醯 酯、4- 氧戊基 (甲基 苯基異 酯,就 述式( -30- 201011050 10-a)〜(10-c)爲特佳。 [化 17]
(式(10-a)中,R13表示氫原子,或甲基)。 [化 18]
(式(l〇-b)中,R13表示氫原子,或甲基)。 [化 19] 〇 Β
(10—c) (式(10-c)中,R13表示氫原子,或甲基)。 <胺基甲酸酯低聚物(D ) > -31 - 201011050 本發明之硬化性組成物中可含有胺基甲酸酯低聚物( D )。使用胺基甲酸酯低聚物(D)時,可提高硬化物之 表面硬度,及賦予柔軟性。 上述胺基甲酸酯低聚物(D)係指具有1個以上聚合 性不飽和鍵結與2個以上之胺基甲酸酯鍵結之低聚物,具 體而言,例如荒川化學工業(股)製、商品名^ BeamSet· 」(登記商標)102、 502H、 505A-6、 510、 550B、 551B 、5 75、5 75 CB、EM-90、EM92、山能(股)製、商品名 「福特瑪」(登記商標)6008、6210、新中村化學工業( 股)製、商品名 NK 低 U-2PPA、U-4HA、U-6HA、U-1 5HA、 UA-32P、U-324A、U-4H、U-6H、UA-160TM (2-羥乙基丙 烯酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、聚四伸甲基二醇之反應生 成物)、UA-122P、UA-2235PE、UA-340P ' UA-5201、 UA-5 12、東亞合成(股)製、商品名「雅洛尼」(登記商 標)M-1 100、M-1200、M-1210、M-1310、M-1 600、M-1960、M-5700、「阿洛環氧丙烷」(登記商標)OXT-101 、共榮社化學(股)製、商品名八11-600、八丁606、1;八-3 06H、UF-800 1、日本化藥(股)製、商品名「凱雅拉」 (登記商標)UX-2201、UX-230 1、UX-3204、UX-3301、 UX-4101、UX-6101、UX-7101、日本合成化學工業(股) 製、商品名、紫光(登記商標)UV-1 700B、UV-3000B、 UV-61 00B ' UV-6300B、UV-7000、UV-7600B、UV-7640B 、UV-7605B ' UV-2010B、UV-6630B、UV-7510B、UV-7461TE' UV-3310B' UV-6640B、根上工業(股)製、商 -32- 201011050 品名「雅特萊吉」UN-1 255、UN-5200、UN-7700、UN-333 、UN-905、HDP-4T、HMP-2、UN-901T ' UN-3 320HA、 UN-3320HB、UN-3320HC > UN 3 3 2 0 H S、H - 6 1、HDP-M20 、UN-5 5 00、UN-5 5 07、戴熙爾(股)製、商品名 Ebecryl (登記商標)6700、 204、 205、 220、 254' 1259、 1290K 、1748、 2002、 2220、 4833、 4842、 4866 ' 5129 > 6602、 830 1 等。 就提供硬化物硬度之目的,所添加之胺基甲酸酯低聚 物(D),較佳爲具有3個以上(甲基)丙烯酸酯基之化 合物,更佳爲具有6個以上(甲基)丙烯酸酯基之化合物 ,具體而言,例如上述商品名 U-6HA、U-1 5HA、UA-32P 、UV- 1 700B、UV-7600B、UV-7640B,及 UV-7605B 等。 就賦予硬化物柔軟性之目的,胺基甲酸酯低聚物(D )較佳爲重量平均分子量爲1000以上,且具有2個(甲 基)丙烯酸酯基者。具體而言,例如上述商品名A-160TM 、UA-122P 、 UA-520 1 、 UV-6630B 、 UV-7000B 、 UV- 6640B,及 UN-7700 等。 上述胺基甲酸酯低聚物(D)以GPC測定之聚苯乙烯 換算之重量平均分子量,並未有特別限定,較佳爲500〜 1 5000,更佳爲 1 000 〜3000 ° 上述胺基甲酸酯低聚物(D)可單獨使用,或將2種 以上混合使用亦可。 <二氧化矽微粒子(E) > -33- 201011050 本發明之硬化性組成物,可含有二氧化矽微粒子(E )。本發明之硬化性組成物含有二氧化矽微粒子(E )時 ’可使硬化物之硬化收縮受到抑制,具有抗翹曲等效果以 外’亦具有賦予硬化物表面硬度、耐擦傷性、耐熱性等機 能。 本發明所使用之二氧化矽微粒子(E),只要數平均 粒徑爲1〜100nm之範圍時,並未有特別之限制。二氧化 矽微粒子(E) ’就分散性等観點,以使用有機溶劑中分 散有二氧化矽微粒子(E )之膠體二氧化矽之形態使用爲 佳。膠體二氧化矽所使用之有機溶劑,以可溶解硬化性組 成物中所使用之有機物成分者爲佳,例如,醇類、酮類、 酯類、二醇醚類等。就去溶劑之容易度而言,以使用甲醇 、乙醇、異丙基醇、丁基醇、η-丙基醇等之醇系,甲基乙-基酮、甲基異丁基酮等之酮系的有機溶劑爲佳。使用異丙 基醇中分散有二氧化矽微粒子(Ε)之膠體二氧化矽爲更 佳。特別是,使用異丙基醇中分散有二氧化矽微粒子(Ε )之膠體二氧化矽時,去溶劑後之黏度與其他溶劑系相比 較時爲更低,而可安定地製作具有低黏度之硬化性組成物 〇 二氧化矽微粒子(Ε)之數平均粒徑,以1〜lOOnm爲 佳,就透明性與流動性之平衡等觀點,更佳爲1〜50nm, 最佳爲5〜50nm,特佳爲5〜40nm。前述數平均粒徑,爲 使用高分解能透過型電子顯微鏡((股)日立製作所製 H-9000型)觀察二氧化矽微粒子(E),並求取數平均粒 -34- 201011050 徑所得之數値。二氧化砍微粒子(E)之數平均粒徑未達 1 nm時,因所製作之硬化性組成物的黏度會極度增大’使 二氧化矽微粒子(E)之塡充量受到限制的同時’其分散 性亦惡化,而無法得到具有充分透明性、耐熱性之硬化物 。又,二氧化矽微粒子(E)之數平均粒徑超過l〇〇nm時 ,硬化物之透明性會有顯著惡化之疑慮,故爲不佳。爲提 高二氧化矽微粒子(E)之塡充量時,可將具有不同平均 粒徑之二氧化砂微粒子混合使用。又’二氧化矽微粒子( E ),可以使用多孔質二氧化矽溶膠,或鋁、鎂或鋅等與 矽之複合金屬氧化物。 本發明所使用之二氧化矽微粒子(E),可使用由式 (6)所示之矽烷化合物(F)及式(7)所示之矽烷化合 物(G)中之至少1種進行表面處理。 本發明所使用之矽烷化合物(F),可用於爲降低硬 化性組成物之黏度,且與前述具有乙烯性不飽和基之反應 性(甲基)丙烯酸酯反應時,爲提高所形成之二氧化矽微 粒子(E)之分散安定性等目的,及爲降低使硬化性組成 物硬化之際的硬化收縮,賦予硬化膜韌性等目的所使用者 。即’不使用矽烷化合物(F )之情形中,於提高硬化性 組成物黏度的同時,也會增大硬化時之硬化收縮,使得硬 化膜脆化,而會有容易發生裂縫之傾向。 -35- 201011050 [化 20] ch2 十 CHatSiR^OR、 ⑹ (式(6)中,R8表示氫原子或甲基;R6表示碳數1 〜3之烷基或苯基;R7表示氫原子或碳數1〜10之烴殘基 ;s表示1〜6之整數,r表示〇〜2之整數)° 矽烷化合物(F) ’例如,r-丙烯醯氧丙基二甲基甲 氧基矽烷、r-丙烯醯氧丙基甲基二甲氧基矽烷、r -丙烯 醯氧丙基二乙基甲氧基矽烷、7 -丙烯醯氧丙基乙基二甲 氧基矽烷、7-丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷、r-丙烯醯氧 丙基二甲基乙氧基矽烷、r-丙烯醯氧丙基甲基二乙氧基 矽烷、r-丙烯醯氧丙基二乙基乙氧基矽烷、丙烯醯氧 丙基乙基二乙氧基矽烷、丙烯醯氧丙基三乙氧基矽烷 、甲基丙烯醯氧丙基二甲基甲氧基矽烷、τ-甲基丙烯 醯氧丙基甲基二甲氧基矽烷、r-甲基丙烯醯氧丙基二乙 基甲氧基矽烷、r-甲基丙烯醯氧丙基乙基二甲氧基矽烷 、τ-甲基丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷、r-甲基丙烯醯氧 丙基二甲基乙氧基矽烷、r -甲基丙烯醯氧丙基甲基二乙 氧基矽烷、r-甲基丙烯醯氧丙基二乙基乙氧基矽烷、r-甲基丙烯醯氧丙基乙基二乙氧基矽烷,及r-甲基丙烯醯 氧丙基三乙氧基矽烷等。就防止二氧化矽微粒子(E)之 凝聚、降低硬化性組成物之黏度,及保存安定性等觀點, 以使用r -丙烯醯氧丙基二甲基甲氧基矽烷、τ -丙烯醯氧 -36- 201011050 丙基甲基二甲氧基矽烷、r-甲基丙烯醯氧丙基二甲基甲 氧基矽烷、r-甲基丙烯醯氧丙基甲基二甲氧基矽烷、r· 丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷,及甲基丙烯醯氧丙基三 甲氧基矽烷爲佳,以使用r-丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷 爲更佳。又,該些可將2種以上合倂使用亦可。 硬化性組成物中之樹脂含有多量丙烯酸酯之情形,以 使用含有丙烯酸基之式(6)所示之矽烷化合物(F)爲佳 ,含多量甲基丙烯酸酯之情形,以使用含有甲基丙烯酸基 之式(6 )所示之矽烷化合物(F )爲佳》 本發明所使用之矽烷化合物(G),爲具有下述通式 (7)所示之芳香環構造之矽烷化合物。 [化 21]
(式(7)中,RIQ表示碳數1〜3之烷基或苯基,R9 表示氫原子或碳數1〜10之烴殘基,u表示0〜6之整數, t表示0〜2之整數)。
二氧化矽微粒子(E )之表面與矽烷化合物(G )反應 時,即可增大二氧化矽表面之疏水性,故於提高膠體二氧 化矽所使用之有機溶劑中的二氧化矽微粒子(E)之分散 性的同時,於硬化性組成物中添加二氧化矽微粒子(E) 之際,二氧化矽微粒子(E)與反應性丙烯酸酯聚合物(A 201011050 )、反應性單體(c)及胺基甲酸酯低聚物(D )之相溶性 良好,而可降低硬化性組成物之黏度’提高保存安定性的 同時,降低吸水率。 本發明所使用之矽烷化合物(G ) ’例如’苯基二甲 基甲氧基矽烷、苯基甲基二甲氧基矽烷、苯基二乙基甲氧 基矽烷、苯基乙基二甲氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯 基二甲基乙氧基矽烷、苯基甲基二乙氧基矽烷、苯基二乙 基乙氧基矽烷、苯基乙基二乙氧基矽烷、'苯基三乙氧基矽 烷、苄基二甲基甲氧基矽烷、苄基甲基二甲氧基矽烷、苄 基二乙基甲氧基矽烷、苄基乙基二甲氧基矽烷、苄基三甲 氧基矽烷、苄基二甲基乙氧基矽烷、苄基甲基二乙氧基矽 烷、苄基二乙基乙氧基矽烷、苄基乙基二乙氧基矽烷,及 苄基三乙氧基矽烷等。就降低硬化性組成物之黏度、提高 保存安定性之觀點’以使用苯基二甲基甲氧基矽烷、苯基 甲基二甲氧基矽烷、苯基二乙基甲氧基矽烷、苯基乙基二 甲氧基矽烷,及苯基三甲氧基矽烷爲佳,更佳爲苯基三甲 氧基矽烷。又,該些化合物亦可合倂使用。 二氧化矽微粒子(E)於進行表面處理時,式(6)所 示之矽烷化合物(F)之添加量,相對於二氧化矽微粒子 (E) 100質量份爲5〜25質量份,較佳爲10〜20質量份 ,更佳爲12〜18質量份。矽烷化合物(F)之添加量未達 5質量份時’硬化性組成物之黏度會提高’使得二氧化$ 微粒子(E)之分散性惡化’而產生凝膠化,故爲不佳° 二氧化矽微粒子(E)於進行表面處理時,式(7)所 -38- 201011050 示之矽烷化合物(G)之添加量,相對於二氧化矽微粒子 (E) 100質量份爲5〜25質量份,較佳爲10〜20質量份 ,更佳爲12〜18質量份。矽烷化合物(G)之添加量未達 5質量份時,會引起硬化性組成物之黏度提高,生成凝膠 化,降低耐熱性之疑慮。又,矽烷化合物(F )與矽烷化 合物(G)之合計,相對於二氧化矽微粒子(E) 100質量 份,超過50質量份時,因處理劑量過多,故二氧化矽微 粒子(E)進行表面處理時,因於二氧化矽粒子間會引起 反應,而會有引起二氧化矽微粒子(E)凝聚及生成凝膠 化之疑慮。 本發明之二氧化矽微粒子(E),被式(6)所示之矽 烷化合物(F)或式(7)所示之矽烷化合物(G)中至少 1種進行表面處理之情形,矽烷化合物會進行水解反應。 該矽烷化合物進行水解反應時所需必要水量之下限値,爲 鍵結於矽烷化合物之烷氧基的莫耳數之1倍以上,上限値 爲前述烷氧基的10倍以下。水量過少時,水解速度將會 極端遲緩而欠缺經濟性,而會有未能充分進行表面處理之 疑慮。相反的’水量過多時,將會有二氧化矽容易形成凝 膠之疑慮。 進行水解反應之際,通常爲使用水解反應用之觸媒。 該觸媒之具體例’例如’鹽酸、乙酸、硫酸、磷酸等 之無機酸;甲酸 '丙酸、草酸、對甲苯磺酸、苯甲酸、苯 二甲酸、馬來酸等有機酸;氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化 鈣、氨等之鹼觸媒;有機金屬;烷氧金屬;二丁基錫二月 -39- 201011050 桂酯、二丁基錫二辛酯、二丁基錫二乙酸酯等有機錫化合 物;鋁三(乙醯酮配位基)、鈦四(乙醯丙酮配位基)、 鈦雙(丁氧)雙(乙醯丙酮配位基)、鈦雙(異丙氧基) 雙(乙醯丙酮配位基)、锆雙(丁氧)雙(乙醯丙酮配位 基)、鉻雙(異丙氧基)雙(乙醯丙酮配位基)等之金屬 螯合物化合物;丁氧化硼、硼酸等之硼化合物等。其中, 就對水之溶解性等觀點及可得到充分之水解速度等觀點, 以使用鹽酸、乙酸、馬來酸及硼化合物爲佳。該些觸媒中 ,可將2種以上組合使用。 本實施之形態中,於矽烷化合物進行水解反應之際, 其可使用非水溶性觸媒,但以使用水溶性觸媒爲更佳。使 用水解反應用之水溶性觸媒之情形,可將水溶性觸媒溶解 於適當量之水中,再添加入反應系內,如此可使觸媒均句 分散而爲較佳。 水解反應所使用之觸媒的添加量,並未有特別限定, 通常,相對於二氧化矽微粒子(E) 100質量份,爲使用 〇.1質量份以上,較佳爲0.5質量份以上,通常爲10質量 份以下,較佳爲5質量份以下。 進行水解反應時之反應溫度,並未有特別限定,通常 爲1(TC以上、80°C以下之範圍,較佳爲2(TC以上、50°C 以下之範圍。反應溫度過低時,會有因水解速度極爲遲緩 而欠缺經濟性,及未能充分進行表面處理等疑慮。反應溫 度過高時,則容易引起凝膠化反應。又,進行水解反應所 需要之反應時間,並未有特別限定,通常爲10分鐘以上 -40- 201011050 ,較佳爲30分鐘以上。但,進行水解反應之 常爲48小時以下,較佳爲24小時以下。 <其他成分> 本發明之硬化性組成物,相對於上述(A ) 分之合計100質量份,可含有0.1質量份以下 劑。聚合阻礙劑係爲防止保存中之硬化性組成 成分產生聚合反應之目的而使用。聚合阻礙劑 醌、氫醌單甲基醚、苯醌、p-t-丁基兒茶酚及 基-4-甲基酚等。 本發明之硬化性組成物中,可添加硫醇化 劑、顏料、無機塡料、溶劑及其他改質劑。 硫醇化合物,於照射能量線進行硬化時, 劑之機能,而可使硬化性組成物之硬化性良好 良好之機制,則爲添加硫醇化合物而降低自由 阻礙所得者。又,可調整所得硬化物之特性, 應性、硬度、彈性、密著性等之機械性特性、 光學性特性等。 塗平劑爲使塗膜平滑化之目的而添加於組 平劑,例如、聚醚改質二甲基聚矽氧烷共聚合 質二甲基聚矽氧烷共聚合物、聚醚改質甲基烷 共聚合物、芳烷基改質甲基烷基聚矽氧烷共聚 醚改質甲基烷基聚矽氧烷共聚合物等。 作爲著色目的使用之顏料,例如鋅華、氧 反應時間通 〜(E )成 之聚合阻礙 物所含有之 ,例如,氫 2,6-二-t-丁 合物、塗平 具有鏈轉移 。使硬化性 基聚合之氧 例如調整反 透明性等之 成物中。塗 物、聚酯改 基聚矽氧烷 合物,及聚 化鐵顏料( -41 - 201011050
Bengala)、偶氮顏料,及氧化鈦等。 可賦予導電性或熱傳導性、觸媒作用等之無機塡料, ,例如導電性之金屬微粒子或金屬氧化物微粒子等。金屬 之具體例,例如可使用金、銀、銅、白金、鋁、銻、硒、 鈦、鎢、錫、鋅、銦,及鉻等,金屬氧化物之具體例如, 氧化鋁 '氧化銻、氧化硒、氧化鈦、氧化鎢、氧化錫、銻 摻雜氧化錫(ΑΤΟ (摻雜銻之氧化錫))、磷摻雜氧化錫 、氧化鋅、銻酸鋅,及錫摻雜氧化銦等。 其他改質劑例如,聚烯烴系樹脂、氯化改質聚烯烴系 樹脂、不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂、乙烯基胺基甲酸 酯樹脂、乙烯基酯胺基甲酸酯樹脂、聚異氰酸酯、聚環氧 樹酯、環氧基末端聚噁唑烷酮、丙烯酸樹脂類、醇酸樹脂 類、尿素樹脂類、三聚氰胺樹脂類、聚二烯系彈性體、飽 和聚酯類、飽和聚醚類、硝基纖維素,及纖維素乙酸酯丁 酸酯等之纖維素衍生物,與亞麻仁油、桐油、大豆油、蓖 麻油,及環氧化油等之油脂類等天然及合成高分子物質。 本發明之硬化性組成物,爲將反應性(甲基)丙烯酸 酯聚合物(Α)與聚合起始劑(Β)與反應性單體(C)與 ,必要添加之胺基甲酸酯低聚物(D )、二氧化矽微粒子 (Ε ),及其他成分,於室溫或加熱條件下,使用混練機 、球磨機,或3輥混練機等之混合機進行混合,或’將反 應性單體或溶劑等以稀釋劑形式添加溶解,進行組合及製 造。 此處被作爲稀釋劑使用之反應性單體之具體例如’上 -42- 201011050 述反應性單體(C)等。 又,溶劑之具體例如,乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸異 丙酯等之酯類;丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己 酮等之酮類·,四氫呋喃、二噁烷等之環狀醚類;N,N-二甲 基甲醯胺等之醯胺類;甲苯等之芳香族烴類、氯化伸甲基 等之鹵素化烴類;乙二醇、乙二醇甲基醚、乙二醇單_n_丙 基醚、乙二醇單甲基醚乙酸酯、二乙二醇、二乙二醇單甲 基醚、二乙二醇單乙基醚、二乙二醇單乙基醚乙酸酯等之 乙二醇類;丙二醇、丙二醇甲基醚、丙二醇乙基醚 '丙二 醇丁基醚、丙二醇丙基醚、丙二醇單甲基醚乙酸酯、二丙 二醇、二丙二醇單甲基醚、二丙二醇單乙基醚、二丙二醇 單甲基醚乙酸酯等之丙二醇類;等。較佳爲乙酸乙酯、甲 基乙基酮、環己酮、甲苯、二氯甲烷、二乙二醇單甲基醚 、丙二醇單甲基醚乙酸酯。 上述溶劑可單獨,或將2種類以上組合使用亦可。 溶劑之使用量,相對於硬化性組成物1 〇0質量份通常 爲50〜2 00質量份,較佳爲50〜100質量份。 使二氧化矽微粒子(Ε)作爲膠體二氧化矽添加所得 之硬化性組成物之製作方法’例如以依序進行’對分散於 有機溶劑之二氧化矽微粒子(Ε)進行表面處理之步驟( 步驟1)、於經表面處理之二氧化矽微粒子(Ε)添加其 他硬化性成分(「硬化性成分」係指反應性(甲基)丙烯 酸酯聚合物(Α)、反應性單體(C)、胺基甲酸酯低聚物 (D)及二氧化矽微粒子(Ε)等,本組成物硬化時進行聚 -43- 201011050 合之成分),使其混合均勻之步驟(步驟2) 所得之膠體二氧化矽及其他硬化性成分的均勻 有機溶劑及水,即,去溶劑之步驟(步驟3 ) 經去溶劑後所得之組成物中添加聚合起始劑( 混合後形成硬化性組成物之步驟(步驟4 )以 方法爲佳。 步驟2中,將經步驟1表面處理後之二氧 (E)分散於有機溶劑所得之膠體二氧化矽與 成分混合之方法,並未有特別限制,室溫或加 使用混練機、球磨機,或3輥混練機等混合機 方法,及,於進行步驟1之反應器中,於連續 加其他硬化性成分,進行混合之方法等。 步驟3中,由膠體二氧化矽與其他硬化性 混合液中餾除有機溶劑及水之步驟,例如只要 下進行加熱即可。加熱時之溫度,以保持20〜 ,於兼顧去溶劑速度與抗凝聚凝膠化的平衡之 佳爲30〜70t,最佳爲30〜50°C。溫度提升 會造成硬化性組成物之流動性極度降低,而容 狀,故爲不佳。真空度爲1〇〜4000kPa,於兼 度與抗凝聚凝膠化的平衡之目的上,更佳爲1 ,最佳爲10〜500 kP a。真空度之値過大時,將 劑速度極端延緩而欠缺經濟性,故爲不佳。 去溶劑後之組成物,以實際上不含有有機 爲佳。此處所稱之實際上,係指於使用本發明 、將步驟2 混合液餾除 、於步驟3 B ),均句 進行製作之 化矽微粒子 其他硬化性 熱條件下, 進行混合之 攪拌中,添 成分之均勻 於減壓狀態 / 100°c爲佳 目的上,較 過高時,將 易形成凝膠 顧去溶劑速 0 〜1 OOOkPa 會造成去溶 溶劑及水者 之硬化性組 • 44 - 201011050 成物而實際成型製得硬化物之際,無須再經過去溶劑步驟 之意,硬化性組成物中之有機溶劑及水的殘留量之合計, 以1質量%以下爲佳,更佳爲0.5質量%以下,最佳爲0.1 質量%以下。 步驟3中,去溶劑之前,可添加相對於去溶劑後之組 成物100質量份爲0.1質量份以下之聚合阻礙劑。使用聚 合阻礙劑之目的爲,將其保存於去溶劑過程中或去溶劑後 之組成物中時,可防止因組成物所含成分所引起之聚合反 應。聚合阻礙劑,例如,氫醌、氫醌單甲基醚、苯醌、P-t-丁基兒茶酚,及2,6-二-t-丁基-4-甲基酚等,可將其中之 2種以上組合使用。 本發明之硬化性組成物中,反應性(甲基)丙烯酸酯 聚合物(A)之含量並未有特別限定,較佳爲10〜99質量 %,更佳爲20〜99質量%,最佳爲30〜99質量%。反應性 (甲基)丙烯酸酯聚合物(A)之含量於上述範圍内時, 可得到可形成具有優良強度與柔軟性之硬化物的硬化性組 成物。反應性(甲基)丙烯酸酯單體(A)與反應性單體 (C)等其他硬化性成分之質量比((a)之質量/其他硬 化性成分之質量),就強度與光感度之平衡等觀點,較佳 爲10/9 0〜90/10,更佳爲40/60〜85/15。反應性(甲基) 丙烯酸酯聚合物(A )之比例小於10/90時,其被膜強度 會降低。 反應性(甲基)丙烯酸酯聚合物(A)之質量比大於 90/10時,會引起較大之硬化收縮。 -45- 201011050 聚合起始劑(B )之使用量並未有特別限定,相對於 前述硬化性成分之合計100質量份爲使用0.1〜50質量份 ,較佳爲2〜20質量份,更佳爲2〜10質量份。聚合起始 劑(B)之使用量於上述範圍内時,可提高反應性(甲基 )丙烯酸酯聚合物(A)、反應性單體(C)及胺基甲酸酯 低聚物(D)之聚合速度,又,硬化性組成物也不會受到 氧氣等所造成之聚合阻害。此外,所得硬化物可達成高強 度、對基板等之密著強度及耐熱性等,故極不容易引起硬 化物之著色。 反應性單體(C)之使用量並未有特別之限定,相對 於反應性(甲基)丙烯酸酯聚合物(A) 100質量份通常 爲使用1〜500質量份,較佳爲5〜300質量份,更佳爲5 〜200質量份,最佳爲5〜120質量份。反應性單體(C ) 經由使用前述範圍內時,可容易進行組成物黏度之調整, 及硬化性之調整等。 胺基甲酸酯低聚物(D)之使用量並未有特別限定, 相對於反應性(甲基)丙烯酸酯聚合物(A) 100質量份 通常爲使用1〜500質量份,較佳爲5〜300質量份,更佳 爲5〜20 0質量份,最佳爲5〜120質量份。胺基甲酸酯低 聚物(D )使用於前述範圍時,可調整硬化性組成物硬化 所得之硬化物之表面硬度,且可賦予其柔軟性。 二氧化矽微粒子(E)之使用量並未有特別限定,相 對於反應性(甲基)丙烯酸酯聚合物(A) 100質量份, 通常爲使用5〜1 000質量份,較佳爲5〜75 0質量份,更 -46 - 201011050 佳爲5〜500質量份,最佳爲10〜wo質量份。二氧化矽 微粒子(E )使用於前述範圍時,可調整硬化性組成物硬 化所得之硬化物之表面硬度、耐擦傷性,且可抑制硬化收 縮、賦予耐捲曲性,此外亦可賦予耐熱性。 其中,反應性單體(C)、胺基甲酸酯低聚物(D)及 二氧化矽微粒子(E)使用量之合計,相對於反應性(甲 基)丙烯酸酯聚合物(A) 100質量份爲900質量份以下 〇 本發明之硬化性組成物,例如可將硬化性組成物塗佈 於基材上’形成塗膜後,經由照射活性能量線,或加熱而 可進行硬化。爲促進硬化,可同時進行活性能量線之照射 與加熱。前述基材,例如、玻璃、塑膠、金屬,及木材等 。塗佈方法,例如,可使用刮棒塗佈法、塗抹塗佈法( Applicator)、鑄模塗佈法、旋轉塗佈法、噴灑塗佈法、 簾幕塗佈法’及滾筒塗佈法等進行塗佈、使用網版印刷等 進行塗佈,與使用浸泡塗佈法等進行塗佈等。 本發明之硬化性組成物於基材上之塗佈量並未有特別 限定,其可配合目的作適當之調整,塗佈乾燥後之活性能 量線照射之進行硬化處理後所得之塗膜膜厚,其作爲評估 使用時以1〜200 μηι之量爲佳,以5〜100 μιη之量爲更佳 〇 爲進行硬化所使用之活性能量線,以電子線,或紫外 光至紅外光之波長範圍的光爲佳。光源,例如,紫外線可 使用超高壓水銀光源或鹵素金屬光源,可見光線可使用鹵 -47- 201011050 素金屬光源或鹵素光源,紅外線可使用鹵素光源,其他例 如可使用雷射、LED等之光源。活性能量線之照射量,依 光源之種類、塗膜之膜厚等進行適當設定即可,較佳爲設 定至光聚合性乙烯不飽和基之反應率爲80%以上,更佳爲 90%以上。 以加熱進行硬化之情形,爲進行60〜130°C、60〜240 分鐘,較佳爲70〜125 °C、60〜120分鐘間之加熱爲佳。 依該方法所形成之本發明之硬化物,其爲透明,且具 有優良表面硬度,且具有良好柔軟性或屈曲性,兼具強度 與柔軟性。更具有耐熱性。 本發明之硬化性組成物,例如可利用於塗料、塗覆劑 及黏著劑等。 又,本發明之硬化物,例如可利用於塗覆材料料、光 學薄膜、光學元件、光導波、LED封端材料、太陽電池基 板、液晶顯示元件用塑膠基板、有機EL顯示元件用塑膠 基板、觸控面板等。 【實施方式】 實施例 以下,將以實施例及比較例對本發明作更詳細之説明 ,但本發明並不受該些記載之任何限制。 (1)反應性(甲基)丙烯酸酯聚合物(A)之合成 [製造例1 ]:側鏈具有不飽和基之反應性(甲基)丙烯酸 -48- 201011050 酯聚合物(p-i)之合成 於裝設有滴下漏斗、溫度計、冷卻管、攪拌機之4 口 燒瓶中,加入丙二醇單甲基醚·乙酸酯(以下簡稱爲PGMAC) 20 5.4g ’以1小時將4 口燒瓶内以氮取代。再於油浴中加 溫至100 °C後’將2-(2-甲基丙烯醯氧基)乙氧基乙基異 氰酸酯24.9g、2-甲基丙烯醯氧乙基異氰酸酯19.4g、二甲 基-2、2-偶氮雙(2·甲基丙酸酯)(以下簡稱爲V-6 01) 5.6g之混合液以2小時時間滴下。其後持續攪拌3〇分鐘 後’加入V-601 0.9g與PGMAC 2.7g之混合液,攪拌3小 時後’再升溫至120 °C進行1小時之聚合後,冷卻至4(TC 。隨後’進行燒瓶內之Air取代後,加入聚合阻礙劑之 3,5-第三丁基-4-羥甲苯〇.2g。攪拌3分鐘後,於該溶液中 加入二丁基錫二月桂酯〇.3g、2_羥乙基丙烯酸酯23.5g、 1-丁醇3.7g,攪拌1小時。隨後使用紅外線分光計確認異 氰酸酯特有之2250cm·1之波峰是否消失作爲反應結束之 標記’以合成側鏈具有不飽和基之反應性(甲基)丙烯酸 酯聚合物(P-Ι ) 。GPC測定之聚苯乙烯換算之重量平均 分子量爲5,300。 該情形中,異氰酸酯化合物之共聚合比例爲以 [數1] 共聚合,xl00 全單體之量(mol)
={24. 9(g)/199- 2(g/m〇D}+U9. 4(g)/i55. 15(g/mol)J {24. 9(g)/199· 2(g/mol»+{l9. 4(g)/i55. l5(g/mol)} X1〇° 100(%) -49- 201011050 雙鍵當量爲以 [數2]
雙鍵當量= 全單體之質量(g)+起始劑之質量(g)+全醇之質量也 聚合物之反應所使用之x含不飽和基之醇中 含不飽和基之醇的量 的不飽和基之數 {24. 9(g)+19. 4(g)}+{5. 9(g)+0. 9fe)}+{23. 5(g),tgiJ^ 23. 5(g)/116. 12(g//mol) 386. 9(g/xn〇D 胺基甲酸酯當量爲以 [數3] _全單體之質量(g)+起始劑之質量(g)+全醇之質量(g) 胺基甲麵當量= 聚_之反應所使用之醇έ童 等求取。 {24. 9(g)+lS. 4(g)}+{5. 9(g)+〇. 9(g)}+{23. 5(g)+3. 7(g)} {23. 5(g)/ll6.12Cg/ro〇l)}+^3· 7(8)/74. l(g/m〇l)} =310. 3 (g/mol) 以下,製造例2〜4亦依照同樣方法求取’實施例所 使用之反應性(甲基)丙烯酸酯聚合物(Α)之共聚合比 例、雙鍵當量,及胺基甲酸酯當量係如表1所示。 [製造例2]:側鏈具有不飽和基之反應性(甲基)丙嫌酸 酯聚合物(Ρ-2 )之合成 -50- 201011050 於裝設有滴下漏斗、溫度計、冷卻管、攪拌機之4 口 燒瓶中,加入PGMAC208.9g,以1小時將4 口燒瓶内以 氮取代。再於油浴中加溫至1001後,將2-(2 -甲基丙烯 醯氧基)乙氧基乙基異氰酸酯45.8g、V_601 5.5g之混合 液以2小時滴下。其後持續攪拌3〇分鐘後,加入V-601 〇.9g與PGM AC 2.7g之混合液,進行3小時攪拌後,再升 溫至120°C,進行1小時聚合後,冷卻至4(TC。隨後進行 燒瓶內之Air取代後,加入聚合阻礙劑之3,5-第三丁基-4-羥甲苯0.2g。攪拌3分鐘後,於此溶液中加入二丁基錫二 月桂酯〇.3g、2 -羥乙基丙烯酸酯27.0g,攪拌1小時。隨 後使用紅外線分光計確認異氰酸酯特有之225001^1之波 峰是否消失作爲反應結束之標記,以合成側鏈具有不飽和 基之反應性(甲基)丙烯酸酯聚合物(P-2) 。GPC測定 之聚苯乙烯換算之重量平均分子量爲5,200。 [製造例3]:側鏈具有飽和基與脂環式骨架之反應性(甲 基)丙烯酸酯聚合物(P-3)之合成 於裝設有滴下漏斗、溫度計、冷卻管、攪拌機之4 口 燒瓶中,加入PGMAC210.1g,以1小時將4 口燒瓶内以 氮取代。再於油浴中加熱至100。(:後,將2- (2 -甲基丙烯 醯氧基)乙氧基乙基異氰酸酯28.4g、三環癸基甲基丙烯 酸酯33.4g、V-601 5.5g之混合液以2小時滴下。其後持 續攪拌30分鐘後,加入V-601 1.2g與PGMAC 3.6g之混 合液,攪拌3小時後,再升溫至12(TC,進行1小時之聚 -51 - 201011050 合後,冷卻至40°c。隨後進行燒瓶內之Air取代後’加入 聚合阻礙劑之3,5_第三丁基_4-經甲苯〇.2g°攪拌3分鐘 後,於此溶液中加入二丁基錫二月桂酯0.4g、2_羥乙基丙 烯酸酯16.6g ’攪拌1小時。隨後使用紅外線分光計確認 異氰酸酯特有之225001^1之波峰是否消失作爲反應結束 之標記,以合成側鏈具有不飽和基與脂環式骨架之反應性 (甲基)丙烯酸酯聚合物(P-3) 。GPC測定之聚苯乙烯 換算之重量平均分子量爲5,600。 [製造例4]:側鏈具有不飽和基之反應性(甲基)丙烯酸 酯聚合物(P-4)之合成 於裝設有滴下漏斗、溫度計、冷卻管、攪拌機之4 口 燒瓶中,加入PGMAC 210.1g,以1小時將4 口燒瓶内以 氮取代。再於油浴中加溫至100 °C後,將2-(2 -甲基丙烯 酸氧基)乙氧基乙基異氰酸酯24.9g、2 -甲基丙稀酿氧乙 基異氰酸酯19.4g、V-601 7.3g之混合液以2小時滴下。 其後持續攪拌30分鐘後,加入V-601 0.9g與PGMAC2.7g 之混合液’攪拌3小時後,再升溫至120 °C進行1小時之 聚合後,冷卻至40 °C。隨後進行燒瓶內之Air取代後,加 入聚合阻礙劑之3,5-第三丁基-4-羥甲苯〇.2g。攪拌3分 鐘後,於該溶液中,加入二丁基錫二月桂酯〇.4g、2 -羥乙 基丙烯酸酯29· 0g ’攪拌1小時。隨後使用紅外線分光計 異氰酸酯特有之2250cm·1之波峰是否消失作爲反應結束 之標記’以合成側鏈具有不飽和基之反應性(甲基)丙烯 -52- 201011050 酸酯聚合物(P-4 ) 。GPC測定之聚苯乙烯換算之重量平 均分子量爲8,000。 [製造例5]:側鏈具有不飽和基之反應性(甲基)丙烯酸 酯聚合物(P-5 )之合成 於裝設有滴下漏斗、溫度計、冷卻管、攪拌機之4 口 燒瓶中’加入PGMAC 210.8g,以1小時將4 口燒瓶内以 氮取代。再於油浴中加溫至1 0 0 t後,將8 -甲基丙烯酸氧-3,6-二氧雜辛基異氰酸酯55.4、¥-6015.5§之混合液以2 小時滴下。其後持續攪拌30分鐘後,加入V-6 01 0.9g與 PGMAC 2.7g之混合液,攪拌3小時後,再升溫至12(TC ’進行1小時聚合後,冷卻至40 °C。隨後進行燒瓶內之 Air取代後,加入聚合阻礙劑之3,5-第三丁基-4-羥甲苯 〇-2g。攪拌3分鐘後,於此溶液中加入二丁基錫二月桂酯 〇-3g、2-羥乙基丙烯酸酯27.0g,攪拌1小時。隨後使用 紅外線分光計確認異氰酸酯特有之2250cm·1之波峰是否 消失作爲反應結束之標記,以合成側鏈具有不飽和基之反 應性(甲基)丙烯酸酯聚合物(P-5) 。GPC測定之聚苯 乙烯換算之重量平均分子量爲5,600。 (2 )硬化性組成物之製作 (實施例1〜1 0 ) 依表1記載之比例,將反應性化合物(反應性(甲基 )丙烯酸酯聚合物(A)、表2記載之反應性單體(C)、 -53- 201011050 胺基甲酸酯低聚物(D))及聚合起始劑(B)於常溫下攪 拌,使其均勻混合,而製得硬化性組成物,即,實施例1 〜1 〇之評估樣品。 (比較例1 ) 相對於實施例1,不含反應性(甲基)丙烯酸酯聚合 物(A)之組成物,爲將反應性單體(M-1) 91份、反應 性單體(M-2 ) 9份、光聚合起始劑(D1 173 ) 3份、光聚 合起始劑(MBF ) 2份,於室溫下混合,以製作硬化性組 成物。表1中記載其組成內容。 (比較例2) 於上述製造例4中,除將2-(2_甲基丙烯醯氧基)乙 氧基乙基異氰酸酯24.9g及2-甲基丙烯醯氧乙基異氰酸酯 19.4g僅使用2-甲基丙烯醯氧乙基異氰酸酯38.8g替代以 外’其他皆依製造例4相同方法般,合成側鏈具有不飽和 基之反應性(甲基)丙烯酸酯聚合物(1-1) 。GPC測定 之聚苯乙烯換算之重量平均分子量爲8,0 00。除將實施例 2之反應性(甲基)丙烯酸酯聚合物(P-2)變更,以上述 所得之反應性(甲基)丙烯酸酯聚合物(1-1)替代以外, 其他皆依實施例2相同方法製得硬化性組成物(比較例2 )。表1係記載其組成內容。 (比較例3) -54- 201011050 將雙酚型聚醇之ΒΡΧ-33((股)ADEKA製)100g、 聚異氰酸酯之異佛爾酮二異氰酸酯(東京化成工業(股) 製)76g、2-羥乙基丙烯酸酯(大阪有機化學工業(股) 製)40g同時加入含有2,6-二-tert-丁基-4-甲基酚(BHT, 純正化學(股)製)200ppm之甲苯溶劑中之後’再添加 二丁基錫二月桂酯(東京化成工業(股)製)〇.〇54g,於 70°C下使其反應1〇小時。使用含有BHT200ppm之己烷 2 00g洗淨4次,得聚胺基甲酸酯丙烯酸酯(H-1 )。將所 得之聚胺基甲酸酯丙烯酸酯(H-1) 75份、反應性單體之 AMP-6 0G (新中村化學工業(股)製)25份、光聚合起始 劑(D 1 1 73 ) 3份、光聚合起始劑(MBF ) 2份於室溫中混 合,以製作硬化性組成物。表1係記載其組成內容。 (比較例4) 將聚酯二醇A (己二酸與1,4-丁烷二醇之共縮合物、 分子量500.9、羥基價224KOHmg/g) 3 07.8g、有機改質聚 矽氧烷(商品名BYK370有效成分25%、大化學公司製) 16.2g、1,3-雙(異氰酸酯甲基)環己烷(商品名武酯600 武田藥品(股)製)2 8 8. 1 g加入,於攪拌中,以1 · 5小時 升溫至80 °C ’於80 °C下保溫1小時後,添加辛酸亞錫 〇.175g ’再進行1.5小時之反應。隨後,冷卻至40°C,將 2 -羥乙基丙烯酸酯194.3g以1.5小時滴下。隨後,於75 〜8 0 °C下保溫1小時,添加辛酸亞錫0.1 7 5 g後,於同溫 度維持1.5小時,而得聚胺基甲酸酯丙烯酸酯(H-2 )。 -55- 201011050 將所得之聚胺基甲酸酯丙烯酸酯(Η-〗)70份 體之2-乙基己基丙烯酸酯20份、N-乙烯基吡II 、光聚合起始劑(D1173) 3份、光聚合起始; 份於室溫中混合,以製作硬化性組成物。表1 成內容。 、反應性單 k烷酮1 〇份 祖(MBF) 2 係記載其組 -56- 201011050 lm【一漱】 /·*—s ιΜ s·^ 1比較例 4 Ο 〇 CN 1 1 1 比較例 3 JO (N cn (S| 1 1 1 比較例 2 1〇 cs 〇 I 304.3 J 1 304.3 ; 比較例 1 5; 〇\ cn <S 1 1 « i實施例 10 Ο in m <S 〇 〇 I 384.1 | | 384.1 | 丨實?例 m m <S o 1—^ | 326.3 | | 326.3 ! 實施例 8 CO CN o | 326.3 | I 326.3 1 實施例 7 VO cn m (N o o —_丨- | 326.3 | | 326.3 ! |實施例 6 m (M o »~·Η I 326.3 | I 326.3 | 丨實施例 5 m ΟΪ o I 326.3 i I 326.3 ! 實施例 4 (N o I 326.3 j I 326.3 1 !實施例 3 m <N 48.5 I 595.3 : I 595.3 1 丨實施例 1 2 m (N o o I 340.6 | 1 340.6 | 實施例 1 〇 w-i in m <N o 1386^1 | 310.3 ! (Ν ΓΠ cL 寸 cL m pL -< ___] g-2. 1 1—^ 1 lM-2 I |M-3 | AMP- | 60G I2HEA | |NVP 1 UA122P D1173 1 |MBF 1 莩 J-X m 甘、 _ _ *frt1l m SK M $田 题 瀣 m 氍氍 .裝 <ί〇 ϋ» MM 鍫£ .趕 敝s fgf 聚胺基甲酸酯丙 烯酸酯(Η) 反應性單體(C) 胺基甲酸酯低聚 物(D) 聚合起始劑(B) -57- 201011050 UA122P :新中村化學工業(股)製、商品名:UA-122P、胺基甲酸酯丙烯酸酯低聚物 D1173 :汽巴·特用化學(股)製、商品名:DAROCURE 1173、光聚合起始劑 MBF :汽巴•特用化學(股)製、甲基苯甲醯甲酸酯 ,商品名:DAROCURE MBF、光聚合起始劑 2HEA :和光純藥工業(股)製、2-乙基己基丙烯酸酯 NVP :和光純藥工業(股)製、N-乙烯基吡咯烷酮 [表2] 表2
(3)含有二氧化矽微粒子(E)之硬化性組成物之製造 (實施例U〜1 6 ) 於異丙基醇分散型膠體二氧化矽(二氧化矽含量30 質量%、數平均粒徑10〜2〇nm、商品名「司隆帖IPA-ST 」;日產化學(股)製)io〇g中,混合r-甲基丙烯醯氧 -58- 201011050 丙基三甲氧基矽烷5.4g與苯基三甲氧基矽烷3.6g,再加 入0.05NHC1溶液2.9g,於20°C下攪拌24hr,以進行二氧 化矽微粒子(E)之表面處理。 其次,將反應性單體M-4之三羥甲基丙烷三丙烯酸酯 (商品名:比司康# 295 ;大阪有機化學(股)製)66.7g 與反應性單體M-5之二環環戊二烯二丙烯酸酯(商品名「 輕丙烯酸酯DCP-A」;共榮社化學(股)製)13.3g均勻 混合。隨後,於攪拌中,於4 0 °C減壓下、去除揮發成分。 揮發成分之除去量爲71.0g。將該所得之母液以膜過濾器 (孔徑1·2μπ〇加壓過濾(壓力〇.2MPa)。 相對於所得之過濾液中之1 〇〇g,依表4所示比例添加 反應性(甲基)丙烯酸酯聚合物(A) P-4、反應性單體( C ) M-1、胺基甲酸酯低聚物(D ) U-122P、二氧化矽微粒 子(E)及聚合起始劑(B),於常溫下攪拌均勻混合,得 硬化性組成物,即,製得實施例1 1〜1 6之評估樣品。 (4 )樣品評估 以下爲記載樣品之評估方法。評估結果係如表3及表 5所示。 <硬化膜之製造> 將表1及表4之實施例1〜16、比較例1〜4之硬化性 組成物溶液分別以硬化膜之厚達1 ΟΟμηι之狀態塗佈於'名·另U 之玻璃基板(50mmX 50mm )上,使用組裝有超高壓水銀 -59- 201011050 燈之曝光裝置以IJ/cm2曝光,使塗膜硬化。 <鉛筆硬度> 對依上述< 硬化膜之製造 > 所得之硬化膜,依JIS-K5 60 0爲基準,使用三菱鉛筆(股)製「優尼」(登記商 標)以鉛筆與硬化膜之角度形成45度之方式刮動,測定 未發生傷痕之最大硬度之鉛筆,將其硬度作爲鉛筆硬度, 分別記載於表3及表5中。 <光硬化性評估> 將表1及表4之實施例1〜1 6、比較例1〜4之硬化性 組成物溶液塗佈於玻璃基板(大小50x50mm ),再使用組 裝有超高壓水銀燈之曝光裝置(牛尾電機(股)製商品名 「馬爾吉燈ML-2 5 1 A/B」)於變更曝光量下進行光硬化。 此時,求取增加積算曝光量時之達到無黏性(Tack-free ) 之曝光量,作爲硬化性之指標,其內容係記載於表3及表 < Tg,儲存彈性率> 進行動態黏彈性測定裝置(DMA )測定。將上述 < 硬 化膜之製造 > 所得之硬化膜裁斷爲10mm寬之試驗片,以 縫隙間距離10mm,使用DMA ( SII ·奈米科技(股)製, 黏彈性分光計EXSTAR6000 DMS),以昇溫速度2°C/分' 測定溫度範圍20〜300 °C、周波數10.OHz之條件下,以拉 -60- 201011050 伸模式測定儲存彈性率(、tan (5。玻璃轉移溫度Tg 爲由tan6之波峰溫度所求得。又,儲存彈性率爲求取 200 °C下之値。結果分別記載於表3及表5。 2 00 °C下之儲存彈性率越高則其耐熱性良好。200 °C之 儲存彈性率,以5.0xl08Pa以上爲佳,更佳爲i.ouoPpa 以上,最佳爲1 .5x1 〇9Pa以上。例如,該硬化物作爲太陽 電池基板、液晶顯示元件用基板,或有機EL顯示元件用 基板使用時,200°C之儲存彈性率未達5.0xl08pa時,於製 造過程因基板本身重量而容易引起撓曲,而會造成平坦性 劣化等,故爲不佳。 <斷裂拉伸率·彈性率> 將上述<硬化膜之製造>所得之硬化膜切斷爲短冊狀 (5mmx3 Omm )。依 JIS-K7127爲基準,使用小型桌上試 驗機(EZ-test,島津製作所(股)製),以縫隙間距離 15mm、拉伸速度5mm/min之條件下拉伸,測定斷裂時之 伸度與開始拉伸時之彈性率。評估結果如表3及表5所示 <耐折曲性> 將上述 < 硬化膜之製造 > 所得之硬化膜纏繞於直徑 lmm及2mm之圓筒形金屬棒上,以目視方式觀察確認硬 化膜是否發生裂縫。重複進行5次該試驗,評估發生裂縫 之次數。 -61 - 201011050 評估基準係如以下所示,評估結果係如表3及表5所 示。 A :完全未發生裂縫 B :裂縫僅發生1、2次 C :裂縫發生3、4次 D :常發生裂縫。 <耐擦傷性> 將上述 < 硬化膜之製造 > 所得之硬化膜表面,使用# 0000之鋼棉,施加 175g/cm2之荷重,行程25mm、速度 30mm/sec.之條件來回摩擦1〇次後,以目視方式觀察表面 是否產生擦傷。 評估基準係如以下所示,評估結果記載如表5所示。 A:完全未發現擦傷 B :發現微細擦傷(5條以下) C :發現較粗擦傷(5條以下) D :發現多處較粗擦傷 (5 )評估結果 -62- 201011050 m 比較例 4 CQ <200 00 30.0 cn < 丨比較例 丨——3 CQ 00 <200 ο 70.0 O) o < 丨比較例 2 K CO <200 νη 00 'O CN rn u 比較例 1 K <200 ο Η vn m rn u 實施例 10 ΓΟ <200 ON m CS CO <N < 實施例 9 <150 寸· (N (N < 實施例 8 κ (S <200 12.5 Ό oi < 1實施例 7 X m <200 so cn »—H <N r4 < 實施例 6 κ <200 «—H (N (N m (N < 實施例 5 cn <150 o w-> 卜 oi 卜 <N < 實施例 4 <200 々· (N oi < 實施例 3 (N <200 00 m ϊ—^ <N < !實施例 2 X ro <200 00 (N Ό (N < 實施例 1 K <200 CN m H oo 卜 (N < 丨鉛筆硬度 硬化性評估 Tg(°c ) 斷裂拉伸率(%) 彈性率(GPa) 耐折曲性 評價結果 -63- 201011050 寸漱【寸揪】 組成(質量份) 麵例16 yn 15 31.5 6.3 o 25.2 4.54 3.02 ΓΛ (N 100 326.2 326.3 1 實施例15 宕 Ο Γ-寸· <Ν ΓνΪ t/-) o 21.6 3.89 2.59 ΓΛ CN 100 326.2 326.3 1- 實施例14 CN 25 22.5 4.5 o 〇〇 3.24 2.16 cn (N 100 326.2 326.3 1- 實施例13 s s a o Ό CO 寸 CN m CN 100 326.2 326.3 1 |實施例12 00 沄宕π CN v〇 2.88 1.92 m (S 100 326.2 326.3 實施例11 s 2 寸 (N 2.16 1.44 γλ (N 100 326.2 326.3 反應性胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯聚合物(A) 魈 Μ ^ 联餾 E氍 HI ^ 遯K E 11 m m ffl- 11 翻乜 in m — 寸 … 1 1 1 S S S 龜 u m m 胺基甲酸酯低聚物(D) 二氧化矽微粒子(E) ss 訟 m 祕 & 11 « 祕 m 裝 w E- 1 卜 I An sg 绘 m Jisf fr HI m 擀 〇 I ss D1173 聚合起始劑(B) MBF 共聚比例 雙鍵當量 胺基甲酸酯當量 -64 - 201011050 vn嗽 【s嗽】 實施例16 X ◎ <200 162 寸 寸 cn 1.8xl09 < 實施例15 5: in ◎ <200 寸 rn 1.3xl09 < L實施例14 X m ◎ <200 Os vn <N ΓΠ 7.5x10s < 實施例13 X ◎ <200 ΙΤϊ cn m 8.8x10s < 實施例12 X m ◎ <200 § Os as CN 6.0x10s < 實施例11 K ◎ <200 144 ο r- oi 5.0xl08 < 鉛筆硬度 耐擦傷性 光硬化性評估 Tg(°c ) 斷裂拉伸率(%) 彈性率(GPa) 200°C之儲存彈性率(Pa) 耐折曲性 評價結果 -65-
Claims (1)
- 201011050 七、申請專利範圍: 1·—種硬化性組成物,其特徵爲含有’具有下遞遊1 (1)所表示單體單位之反應性(甲基)丙烯酸酯聚< tq物 (A)與聚合起始劑(B)與反應性單體(C), [化1]U) (式(1)中,R1表示氫原子、甲基或乙基;R2表系 子或甲基;X1爲碳數2〜6之直鏈或分支之烴基,或 二醇、聚丙二醇或己內酯改質兩末端二醇之醇殘基;η & η表 示2〜4之整數;m表示1〜5之整數)。 2 ·如申請專利範圍第1項之硬化性組成物,其中,前 述通式(1)所表示單體單位爲下述通式(2)所表示之單 體單位, [化2] -66- (2) 201011050 (式(2)中,R1、R2、X1及m分別與前述式(1)中之 R1、R2、X1及m爲具有相同之意義)° 3.如申請專利範圍第2項之硬化性組成物’其中’前 述通式(1)所表示單體單位爲下述通式(3)〜(5)中 任一者所表示之單體單位’ [化3]co-^och2ch2^!i-c^o-ci (式(3)中,R1及R2分別與前述式(1)中之r1及r2 爲具有相同之意義’ P表示1〜30之整數) [化4] -^CHCO-^OCH2CH2^B-c(0-CH一 (4) (式(4 )中,R1及R2分別與前述式(1 )中之Rl及r2 爲具有相同之意義,R3及R4分別獨立表示甲基或氫原子 ,R3及R4並不爲相同之基,P表示1〜30之整數) -67- CO-(〇CH2CH2)^tl-c(〇-CH2CH2CH2CH2CH2**C^O>RB*-0-§-^ 201011050 [化5] (5) (式(5 )中,R1及R2分別與通式(1 )中之R1及】 具有相同之意義,R5表示碳數2〜4之直鏈或分支之 基,q表示1〜30之整數)。 4.如申請專利範圍第1〜3項中任一項之硬化性 物,其中,前述硬化性組成物尙含有胺基甲酸酯低聚 D )。 5 .如申請專利範圍第4項之硬化性組成物,其中 述胺基甲酸酯低聚物(D)相對於前述反應性(甲基 烯酸酯聚合物(A) 100質量份,爲含有1〜500質量 量。 6 .如申請專利範圍第1〜5項中任一項之硬化性 物,其中,前述硬化性組成物尙含有數平均粒徑爲 100nm之二氧化矽微粒子(E)。 7 .如申請專利範圍第6項之硬化性組成物,其中 述二氧化矽微粒子(E)爲由通式(6)所示之矽烷化 (F)及通式(7)所示之具有芳香環構造之矽烷化合 G)所成群中所選出之至少1種之化合物經表面處理 者, ^爲 伸烷 組成 物( 、r - ,刖 )丙 份之 組成 ,刖 合物 物( 所得 -68- 201011050 [化6] CH2=C - ·<|-0 十 CHatSiRVOR7)^ (式(6)中,R8表不氫原子或甲基;R6表不碳數1〜3 之烷基或苯基;R7表示氫原子或碳數1〜10之烴殘基;s 表示1〜6之整數,r表示0〜2之整數) [化7] ^"fCH 七 SiR,ORV ⑺ (式(7)中,R1G表示碳數1〜3之烷基或苯基;R9表示 氫原子或碳數1〜1〇之烴殘基;u表示0〜6之整數;t表 示0〜2之整數)。 8. 如申請專利範圍第6或7項之硬化性組成物,其中 ,前述二氧化矽微粒子(E)相對於前述反應性(甲基) 丙烯酸酯聚合物(A) 100質量份’爲含有5〜1000質量 份之量。 9. 如申請專利範圍第1〜8項中任一項之硬化性組成 物,其中,前述聚合起始劑(B)相對於硬化性成分之合 計100質量份’爲含有0·1〜50質量份之量。 1 0.如申請專利範圍第1〜9項中任一項之硬化性組成 物,其中,前述反應性單體(C )相對於前述反應性(甲 -69- 201011050 基)丙烯酸酯聚合物(A) 100 莺量份,爲含有1〜500質 量份之量。 1 〇項中任—項之硬化性組 $)丙烯酸酯聚合物(A) 1 1.如申請專利範圍第 ,且爲200g/mol以上。成物,其中,前述反應性(甲 中,其雙鍵當量爲l〇〇〇g/m〇l以下 項中任一項之硬化性組成物。 13. —種黏著劑’其特徵爲,含有申請專利範圍第1〜 1 1項中任一項之硬化性組成物。 14. 一種硬化物,其特徵爲,由申請專利範圍第i〜u 項中任一項之硬化性組成物經硬化而得。 15. —種塗覆材料,其特徵爲,由申請專利範圍第1〜 1 1項中任一項之硬化性組成物經硬化而得。 16. —種光學薄膜,其特徵爲,由申請專利範圍第1〜 1 1項中任一項之硬化性組成物經硬化而得。 17·—種光學元件,其特徵爲’由申請專利範圍第1〜 1 1項中任一項之硬化性組成物經硬化而得。 -70- 201011050 四 指定代表圖: (一) 本案指定代表圖為:無 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明:無 201011050 五、本案若有化學式時,請揭示最能顯示發明特徵的化學 式:無
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