TW201434960A - 樹脂組合物、延伸膜、圓偏光板及圖像顯示裝置 - Google Patents

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Hiroyuki Hayashi
Naoko Sumitani
Haruhiko Kusaka
Shingo Namiki
Yuuichi Hirami
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Mitsubishi Chem Corp
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Abstract

本發明係關於一種樹脂組合物,其特徵在於:其係含有具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物者,並且上述2價低聚茀含有可具有取代基之2個以上之茀,上述茀之9位之碳原子彼此經由直接鍵、或者可具有取代基之伸烷基、可具有取代基之伸芳基、或可具有取代基之伸芳烷基而鍵結,且該樹脂組合物於波長450 nm下測得之相位差(Re450)與於波長550 nm下測得之相位差(Re550)的比滿足下述式(2)。Re450/Re550≦1.0 (2)

Description

樹脂組合物、延伸膜、圓偏光板及圖像顯示裝置
本發明係關於一種光學特性、耐熱性及熔融加工性優異之樹脂組合物、使用該樹脂組合物所獲得之延伸膜、圓偏光板及圖像顯示裝置。
近年來,報告有由側鏈具有茀環之二羥基化合物所衍生之聚碳酸酯樹脂或聚酯樹脂,且提出了有效利用源自茀環之光學特性與耐熱性等特徵,而作為於光學用途中有用之材料的提案(例如參照專利文獻1)。專利文獻2、3中揭示有,藉由將聚碳酸酯樹脂中之具有茀環之重複單元的含量控制於特定範圍內,包含該聚碳酸酯樹脂之延伸膜會顯示出波長越短相位差越小之反波長色散性,因此作為相位差膜具有優異之性能。顯示出波長越短相位差越小之所謂反波長色散性的相位差膜於可見光區之各波長下可獲得理想之相位差特性,可作為圓偏光板用於圖像顯示裝置之防外部光反射或視角修正等。
又,專利文獻4中揭示有,藉由將聚醯亞胺樹脂中之具有茀環之重複單元之含量控制於特定範圍內,包含該聚醯亞胺樹脂之延伸膜會顯示出平坦色散性,即在遍及短波長側至長波長側之寬頻帶內相位差幾乎不變化,因此作為相位差膜具有優異之性能。顯示出平坦色散性之相位差膜對於修正VA(Vertical Alignment,垂直配向)模式之液晶有用。
作為側鏈具有茀環之二羥基化合物,常使用專利文獻2或3中所記載之9,9-雙(4-(2-羥基乙氧基)苯基)茀或9,9-雙(4-羥基-3-甲基苯基) 茀。另一方面,專利文獻4中揭示有側鏈具有茀環之二胺化合物,進而記載有使用該其之聚醯亞胺樹脂之延伸膜。專利文獻5中揭示有同一分子內具有2個茀環之二酯化合物,進而記載有使用其之聚酯樹脂。專利文獻6中揭示有同一分子內具有2個茀環之二羥基化合物或二酯化合物,進而記載有使用其之聚酯樹脂之延伸膜。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1:日本專利特開平10-101786號公報
專利文獻2:國際公開第2006/041190號
專利文獻3:國際公開第2011/149073號
專利文獻4:日本專利特開2008-112124號公報
專利文獻5:美國專利第3324084號說明書
專利文獻6:美國專利申請公開第2012/0170118號說明書
FPD(Flat Panel Display,平板顯示器)領域之發展顯著,業界開始要求兼具各種特性。例如,作為反波長色散膜或1/4λ板、平坦色散之相位差膜中所使用之材料,要求光彈性係數較低、具有所需光學特性,並且兼具充分之耐熱性及熔融加工性、機械強度等各物性之材料。
已知專利文獻2或3之包含具有茀環之聚碳酸酯樹脂之延伸膜可用作顯示反波長色散性之相位差膜或用於圖像顯示裝置之防外部光反射之圓偏光板。然而,本發明者等人進行了研究,結果發現,為了利用專利文獻2之使用9,9-雙[4-羥基-3-甲基苯基]茀之樹脂、或專利文獻3之使用9,9-雙[4-(2-羥基乙氧基)苯基]茀之樹脂而表現出所需之反波長色散性,必須使具有茀環之重複單元之比例較高,藉由共聚合所進 行之分子設計之自由度較低,進而耐熱性或熔融加工性、機械強度等各物性與光學物性難以兼具。又,為了對圖像顯示裝置的漏色進行修正,較理想為根據裝置之特性調整反波長色散性,為此,要求維持各種特性,並且相位差比非常小,可顯示出較強之反波長色散性。但是,上述之專利文獻2、或專利文獻3所記載之側鏈具有茀環之二羥基化合物的反波長色散之表現較弱,由使用其等之樹脂製作相位差膜之情形時,難以於維持其他所需物性之狀態下,使該相位差膜顯示較強之反波長色散性。因此,為了進一步改良樹脂之光學物性與機械強度等各物性,要求使用光學物性與機械強度等各物性的平衡性優異之新的化合物作為原料。專利文獻5所記載之聚酯尚未以膜之形式使用,光學特性等亦不明。又,專利文獻6所記載之聚酯顯示出負的折射率各向異性,即延伸方向之雙折射為負。作為相位差膜,需要於延伸方向上具有正的折射率各向異性,上述聚酯延伸膜並不滿足該重要條件。並且,對於相位差之波長相依性亦不明。
另一方面,作為平坦色散之相位差膜中使用之材料,要求具有為相位差之波長色散性較小之平坦色散的優異光學特性,並且光彈性係數較低之材料。已知專利文獻4之包含具有茀骨架之聚醯亞胺樹脂之延伸膜可用於修正VA模式之液晶。但是,對於相位差膜而言重要之光彈性係數亦不明。
又,於液晶顯示裝置之偏光板保護膜、或光學透鏡等廣泛之用途中,要求零雙折射且平坦色散之光學材料、即所謂寬頻帶零雙折射材料。
本發明之第1目的在於提供一種樹脂組合物、此種樹脂組合物中所使用之低聚茀二酯單體、以及該低聚茀二酯單體之製造方法,該樹脂組合物於成形為膜時,顯示出優異之光學特性,藉由使用即便於樹脂中之比例較低亦可高效地表現出所需光學特性之結構單元,而提高 樹脂設計之自由度,且兼具耐熱性、熔融加工性、機械強度等各物性。進而,本發明之第2目的在於提供一種二醇單體,其用於具有光彈性係數較低、相位差之波長色散性較小之優異光學特性的樹脂組合物。
本發明者等人為了解決上述課題而反覆努力研究,結果發現:含有特定之具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物且具有特定之光學特性的樹脂組合物容易調整物性,可達成於成形為膜時,顯示出優異之光學特性或優異之機械特性之第1目的,從而達成本發明。
進而,本發明者等人為了解決上述課題而反覆努力研究,結果發現:特定之低聚茀二醇可達成製成樹脂組合物時具有光彈性係數較低、相位差之波長色散性較小之優異光學特性之第2目的,從而達成本發明。
即,本發明之主旨為以下內容。
[1]
一種樹脂組合物,其特徵在於:其係含有具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物者,並且上述2價低聚茀含有可具有取代基之2個以上之茀單元,該茀單元之9位之碳原子彼此經由直接鍵、或者可具有取代基之伸烷基、可具有取代基之伸芳基、或可具有取代基之伸芳烷基而鍵結,且該樹脂組合物於波長450nm下測得之相位差(Re450)與於波長550nm下測得之相位差(Re550)的比滿足下述式(2):Re450/Re550≦1.0 (2)。
[2]
一種樹脂組合物,其特徵在於:其係含有具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物者,並且 上述2價低聚茀含有可具有取代基之2個以上之茀單元,該茀單元之9位之碳原子彼此經由直接鍵、或者可具有取代基之伸烷基、可具有取代基之伸芳基、或可具有取代基之伸芳烷基而鍵結,上述2價低聚茀相對於上述聚合物之莫耳分率為1%以上,且該樹脂組合物具有正的折射率各向異性。
[3]
如上述[1]或[2]之樹脂組合物,其中上述聚合物為聚碳酸酯。
[4]
一種樹脂組合物,其特徵在於:其係含有具有2價低聚茀作為重複單元之聚碳酸酯聚合物者,並且上述2價低聚茀含有可具有取代基之2個以上之茀單元,上述茀單元之9位之碳原子彼此經由直接鍵、或者可具有取代基之伸烷基、可具有取代基之伸芳基、或可具有取代基之伸芳烷基而鍵結。
[5]
如上述[2]至[4]中任一項之樹脂組合物,其於波長450nm下測得之相位差(Re450)與於波長550nm下測得之相位差(Re550)的比滿足下述式(2):Re450/Re550≦1.0 (2)。
[6]
如上述[1]至[5]中任一項之樹脂組合物,其中上述2價低聚茀係以下述通式(1)表示,
(式中,R1及R2分別獨立地為直接鍵、可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基、或者選自由可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基及可經取代之碳數6~10之伸芳烷基所組成之群中之2個以上之基以氧原子、可經取代之硫原子、可經取代之氮原子或羰基連結而成之基,R3為直接鍵、可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基,R4~R9分別獨立地為氫原子、可經取代之碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基、可經取代之碳數1~10之醯基、可經取代之碳數1~10之烷氧基、可經取代之碳數1~10之芳氧基、可經取代之胺基、具有取代基之硫原子、鹵素原子、硝基、或氰基;其中,R4~R9中鄰接之至少2個基亦可相互鍵結而形成環;n表示1~5之整數值)。
[7]
如上述[1]至[6]中任一項之樹脂組合物,其中進而具有下述通式(3)所表示之2價有機基作為重複單元,
(式中,R10表示可經取代之碳數2~20之伸烷基、可經取代之碳數4~20之伸芳基、可經取代之碳數6~20之伸芳烷基、可經取代之碳數2~100之伸烷基醚基、可經取代之碳數4~20之具有脂環結構之有機基、或可經取代之碳數4~20之具有雜環結構之有機基)。
[8]
如上述[7]之樹脂組合物,其中上述通式(3)所表示之2價有機基為下述式(4)~(9)中之至少1種,
(上述式(5)中,R11表示可經取代之碳數0~18之直鏈狀伸烷基)
(上述式(6)中,R12表示可經取代之碳數4~20之伸環烷基)
(上述式(7)中,R13表示可經取代之碳數2~10之伸烷基,p為1~40之整數)
(上述式(8)中,R14表示可經取代之碳數2~10之伸烷基,R15表示可經取代之碳數12~30之伸芳基)
(上述式(9)中,R16表示可經取代之碳數2~20之具有縮醛環之基)。
[9]
如上述[1]至[8]中任一項之樹脂組合物,其玻璃轉移溫度為90℃以上、170℃以下。
[10]
如上述[1]至[9]中任一項之樹脂組合物,其於測定溫度240℃、剪切速度91.2sec-1下之熔融黏度為500Pa‧s以上、5000Pa‧s以下。
[11]
如上述[1]至[10]中任一項之樹脂組合物,其光彈性係數為45×10-12Pa-1以下。
[12]
如上述[1]至[11]中任一項之樹脂組合物,其中上述2價低聚茀相對於上述聚合物之莫耳分率為1%以上且未達50%。
[13]
如上述[3]或[4]之樹脂組合物,其中上述聚合物係使下述通式(10a)所表示之二羥基化合物與下述通式(11)所表示之碳酸二酯熔融聚縮合而獲得,
(式中,R1及R2分別獨立地為直接鍵、可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、可經取代之碳數6~10之伸芳烷基、或者選自由可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基及可經取代之碳數6~10之伸芳烷基所組成之群中之2個以上之基以氧原子、可經取代之硫原子、可經取代之氮原子或羰基連結而成之基,R3為直接鍵、可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基,R4~R9分別獨立地為氫原子、或選自由可經取代之碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基、可經取代之碳數1~10之醯基、可經取代之碳數1~10之烷氧基、可經取代之碳數1~10之芳氧基、可經取代之胺基、具有取代基之硫原子、鹵素原子、硝基、及氰基所組成之群中之取代基;其中,R4~R9中鄰接之至少2個基亦可相互鍵結而形成環;n表示1~5之整數值)
(式中,A1及A2分別為經取代或未經取代之碳數1~18之脂肪族烴基、或者經取代或未經取代之芳香族烴基,A1與A2可相同亦可不同)。
[14]
如上述[13]之樹脂組合物,其中Na、K、Cs及Fe之含有比例之合計為3質量ppm以下。
[15]
如上述[13]或[14]之樹脂組合物,其中由上述通式(11)所表示之碳酸二酯生成之單羥基化合物之含有比例為1500質量ppm以下。
[16]
如上述[13]至[15]中任一項之樹脂組合物,其中於上述通式(10a)中,R1及R2為亞甲基。
[17]
一種成形體,其特徵在於:其係將如上述[1]至[16]中任一項之樹脂組合物成型而獲得。
[18]
一種光學構件,其特徵在於:包含如上述[1]至[16]中任一項之樹脂組合物。
[19]
一種膜,其特徵在於:包含如上述[1]至[16]中任一項之樹脂組合物。
[20]
一種延伸膜,其特徵在於:其係將如上述[19]之膜於至少一方向上延伸而獲得。
[21]
一種1/4λ板,其特徵在於:包含如上述[20]之延伸膜。
[22]
一種圓偏光板,其特徵在於:具有如上述[21]之1/4λ板。
[23]
一種圖像顯示裝置,其特徵在於:具備如上述[22]之圓偏光板。
[24]
一種低聚茀二醇,其以下述通式(19)表示,
(式中,R3為可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基,R4~R9分別獨立地為氫原子、可經取代之碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基、可經取代之碳數1~10之醯基、可經取代之碳數1~10之烷氧基、可經取代之碳數1~10之芳氧基、可經取代之胺基、具有取代基之硫原子、鹵素原子、硝基、或氰基;其中,R4~R9中鄰接之至少2個基亦可相互鍵結而形成環;n表示1~5之整數值)。
[25]
如上述[24]之低聚茀二醇,其中含氯比例以Cl換算質量計為100質量ppm以下。
[26]
如上述[24]或[25]之低聚茀二醇,其中長週期型週期表第1族及第 2族金屬之含有比例為500質量ppm以下。
[27]
如上述[24]至[26]中任一項之低聚茀二醇,其於熱重量測定中之5%重量減少溫度為250℃以上。
[28]
如上述[24]至[27]中任一項之低聚茀二醇,其中於上述通式(19)中,R3為亞甲基、伸乙基、伸正丙基、伸正丁基、或2,2-二甲基伸丙基,R4~R9為氫原子,n為1或2。
[29]
一種下述通式(VII-1)所表示之低聚茀二酯之製造方法,其特徵在於包括如下步驟:使下述通式(II)所表示之低聚茀化合物於鹼存在下,與下述通式(VI-1)所表示之不飽和羧酸酯反應,
(式中,R3為直接鍵、可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代 之碳4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基,R4~R9分別獨立地為氫原子、可經取代之碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基、可經取代之碳數1~10之醯基、可經取代之碳數1~10之烷氧基、可經取代之碳數1~10之芳氧基、可經取代之胺基、具有取代基之硫原子、鹵素原子、硝基、或氰基;其中,R4~R9中鄰接之至少2個基亦可相互鍵結而形成環;Riii為氫原子、可經取代之碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基或可經取代之碳數6~10之芳烷基,R17為碳數1~10之有機取代基;n表示1~5之整數值)。
[30]
一種低聚茀二芳基酯,其以下述通式(10d)表示,
(式中,R1及R2分別獨立地為直接鍵、可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基、或者選自由可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基及可經取代之碳數6~10之伸芳烷基所組成之群中之2個以上之基以氧原子、可經取代之硫原子、可經取代之氮原子或羰基連結而成之基,R3為可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸 芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基,R4~R9分別獨立地為氫原子、可經取代之碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基、可經取代之碳數1~10之醯基、可經取代之碳數1~10之烷氧基、可經取代之碳數1~10之芳氧基、可經取代之胺基、具有取代基之硫原子、鹵素原子、硝基或氰基;其中,R4~R9中鄰接之至少2個基亦可相互鍵結而形成環;Ar1為可經取代之碳數4~10之芳基;n表示1~5之整數值)。
[31]
如上述[30]之低聚茀二芳基酯,其於熱重量測定中之5%重量減少溫度為250℃以上。
[32]
如上述[30]或[31]之低聚茀二芳基酯,其中於上述通式(10d)中,R3為亞甲基、伸乙基、伸正丙基、伸正丁基、或2,2-二甲基伸丙基,R4~R9為氫原子,Ar1為苯基,n為1~2之整數值。
[33]
一種如上述[30]至[32]中任一項之低聚茀二芳基酯之製造方法,其特徵在於包括如下步驟:使下述通式(10f)所表示之低聚茀二烷基酯於酯交換反應觸媒存在下,與下述通式(11a)所表示之碳酸二芳基酯類反應,
(式中,R1及R2分別獨立地為直接鍵、可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基、或者選自由可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基及可經取代之碳數6~10之伸芳烷基所組成之群中之2個以上之基以氧原子、可經取代之硫原子、可經取代之氮原子或羰基連結而成之基,R3為直接鍵、可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基,R4~R9分別獨立地為氫原子、可經取代之碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基、可經取代之碳數1~10之醯基、可經取代之碳數1~10之烷氧基、可經取代之碳數1~10之芳氧基、可經取代之胺基、具有取代基之硫原子、鹵素原子、硝基、或氰基;其中,R4~R9中鄰接之至少2個基亦可相互鍵結而形成環;R18為氫原子或可經取代之碳數1~10之烷基;n表示1~5之整數值)
(式中,Ar1為可經取代之碳數4~10之芳基)。
本發明之樹脂組合物由於在成形為膜時,顯示出優異之光學特性,並且藉由使用即便於樹脂中之比例較低亦可高效地表現出所需光學特性之重複單元,而提高樹脂設計之自由度,且兼具耐熱性、熔融加工性、機械強度等各物性,因此可用作光學用途、尤其是相位差膜 用之材料。又,本發明可提供一種可較佳地用於此種樹脂組合物之低聚茀二酯單體以及該單體之製造方法。又,本發明之低聚茀二醇由於製成樹脂組合物時具有光彈性係數較低、相位差之波長色散性較小之優異光學特性,因此可用作光學用途、尤其是相位差膜用之材料。
圖1(A)~(C)表示以碳酸甲酯將末端基改性後之化合物7B;圖1(A)表示該化合物之結構式;圖1(B)表示該化合物之反式構形之空間填充模型;圖1(C)表示該化合物之間扭式構形(gauche conformation)之空間填充模型。
圖2(A)~(C)表示以碳酸甲酯將末端基改性後之化合物3B;圖2(A)表示該化合物之結構式;圖2(B)表示該化合物之反式構形之空間填充模型;圖2(C)表示該化合物之間扭式構形之空間填充模型。
以下,詳細地說明本發明之實施形態,但以下所記載之構成要件之說明係本發明之實施態樣之一例(代表例),只要不超出本發明之主旨,則本發明並不限定於以下之內容。於本發明中,「重量」與「質量」含義相同。又,本發明之聚碳酸酯樹脂組合物包括:不僅含有具有碳酸酯結構之聚合物,亦含有其他聚合物者,含有製造該聚合物時生成之各種化合物者,或於該聚合物中添加有各種添加劑等者。
於本發明中,所謂重複單元,表示聚合物中由任意之連結基所夾之部分結構。亦包括聚合物末端部分之一端為連結基,另一端為聚合反應性基之部分結構。再者,於本發明中,結構單元與重複單元含義相同。
又,於本發明中,「可具有取代基之」與「可經取代之」含義相同。
本發明之樹脂組合物係含有具有2價低聚茀作為重複單元之聚合 物的樹脂組合物。
如此,本發明之樹脂組合物除具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物以外,亦可含有下述其他聚合物,此外,亦可含有添加劑等。又,本發明之樹脂組合物亦可為包含具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物者。
<1.低聚茀>
本發明之樹脂組合物中所含的聚合物具有2價低聚茀作為重複單元。
2價低聚茀含有可具有取代基之2個以上之茀單元,且該茀單元之9位之碳原子彼此直接鍵結,或者該茀單元之9位之碳原子彼此經由可具有取代基之伸烷基、可具有取代基之伸芳基、或可具有取代基之伸芳烷基而鍵結。
上述伸烷基之碳數並無特別限定,就提高下述茀比率之觀點而言,通常為1以上,且通常為10以下,較佳為5以下,更佳為3以下。
又,上述伸芳基之碳數並無特別限定,就提高下述茀比率之觀點而言,通常為4以上,且通常為10以下,較佳為8以下,更佳為6以下。
進而,上述伸芳烷基之碳數並無特別限定,就提高下述茀比率之觀點而言,通常為6以上,且通常為10以下,較佳為9以下,更佳為8以下。
又,作為上述茀單元可具有之取代基,可列舉:鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子);碳數1~10之烷基(例如,甲基、乙基、異丙基等);碳數1~10之烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基等);碳數1~10之醯基(例如,乙醯基、苯甲醯基等);碳數1~10之醯胺基(例如,乙醯胺基、苯甲醯胺基等);硝基;氰基;可具有選自鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、碳數1~10之 烷基(例如,甲基、乙基、異丙基等)、碳數1~10之烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基等)、碳數1~10之醯基(例如,乙醯基、苯甲醯基等)、碳數1~10之醯胺基(例如,乙醯胺基、苯甲醯胺基等)、硝基、氰基等中之1~3個取代基之碳數6~10之芳基(例如,苯基、萘基等)等。該取代基之數量並無特別限定,較佳為1~3個。於具有2個以上取代基之情形時,取代基之種類可相同亦可不同。又,就工業上可廉價地製造之觀點而言,較佳為未經取代。
上述2價低聚茀中,可將2個以上之茀單元中位於兩末端之茀單元之9位之碳原子設為2價基(即下述通式(1)中之R1及R2為直接鍵之情形),另一方面,亦可在位於兩末端之茀單元之9位之碳原子上分別鍵結取代基α1及α2,且將該取代基α1及α2設為2價基。於後者之情形時,α1與α2可相同亦可不同。
尤其是將位於兩末端之茀單元之9位之碳原子設為2價基之情形時,或者將位於兩末端之茀單元之9位之碳原子上分別鍵結之取代基α1及α2設為2價基,且將α1及α2之至少1者之碳數設為2以上之情形時,茀環(茀單元)相對於主鏈大致垂直地配向,故而有即便樹脂組合物中之2價低聚茀之比例為少量,亦容易表現出反波長色散性之傾向。於後者之情形時,就相同之觀點而言,較佳為將α1與α2兩者均設為碳數2以上之基。另一方面,將兩末端之茀單元之9位之碳原子上分別鍵結之α1及α2設為2價基,且將α1與α2兩者均設為碳數1之基(即,可經取代之亞甲基)之情形時,茀環(茀單元)相對於主鏈並非大致垂直地配向,而為較大程度傾斜地配向,因此有即便使樹脂組合物中之2價低聚茀之比例在較廣範圍內變化,亦容易成為在寬頻帶內相位差之差較小之平坦色散性之傾向。
又,作為碳數為1之α1及α2,可列舉未經取代之亞甲基或具有取代基之亞甲基,就提高2價低聚茀之重複單元中之茀比率之觀點而 言,較佳為未經取代之亞甲基。作為可具有之取代基,可列舉甲基、乙基、氟原子、氯原子、甲氧基等,就提高茀比率之觀點而言,較佳為甲基。又,具有取代基之亞甲基中,可將亞甲基所具有之2個氫原子之兩者經取代基取代,亦可使任一者經取代基取代,就提高茀比率之觀點而言,較佳為使任一者經作為取代基之甲基取代。
如此,本發明之樹脂組合物藉由含有具有將2個以上之茀單元之9位之碳原子彼此以特定之碳-碳鍵連結而成之重複單元之聚合物,可更有效果地獲得源自茀環之光學特性。
具體而言,作為上述2價低聚茀,較佳可使用下述通式(1)所表示者。
(式中,R1及R2分別獨立地為直接鍵、可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基、或者選自由可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基及可經取代之碳數6~10之伸芳烷基所組成之群中之2個以上之基以氧原子、可經取代之硫原子、可經取代之氮原子或羰基連結而成之基,R3為直接鍵、可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基,R4~R9分別獨立地為氫原子、可經取代之碳數1~10之烷基、可 經取代之碳4~10之芳基、可經取代之碳數1~10之醯基、可經取代之碳數1~10之烷氧基、可經取代之碳數1~10之芳氧基、可經取代之胺基、具有取代基之硫原子、鹵素原子、硝基、或氰基[其中,R4~R9中鄰接之至少2個基亦可相互鍵結而形成環]。
n表示1~5之整數值)。
再者,R1及R2與下述含義相同。
R1及R2分別獨立地為選自由以下所示之(a)~(e)所組成之群中之任一者。
(a)直接鍵
(b)可經取代之碳數1~10之伸烷基
(c)可經取代之碳數4~10之伸芳基
(d)可經取代之碳數6~10之伸芳烷基
(e)選自由可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基及可經取代之碳數6~10之伸芳烷基所組成之群中之2個以上之基以氧原子、可經取代之硫原子、可經取代之氮原子或羰基連結而成之基
<1-1.取代基之具體例>
R1~R3中,「可經取代之碳數1~10之伸烷基」之具體結構列舉如下,但並不限定於該等,可列舉:亞甲基、伸乙基、伸正丙基、伸正丁基、伸正戊基、伸正己基等直鏈狀之伸烷基;甲基亞甲基、二甲基亞甲基、乙基亞甲基、丙基亞甲基、丁基亞甲基、(1-甲基乙基)亞甲基、1-甲基伸乙基、2-甲基伸乙基、1-乙基伸乙基、2-乙基伸乙基、1-甲基伸丙基、2-甲基伸丙基、1,1-二甲基伸乙基、2,2-二甲基伸丙基、3-甲基伸丙基等包含支鏈之伸烷基(R1及R2中,取代位置之數值係自茀環側之碳開始標註);於如下述[C]群所示之脂環結構之任意2個部位具有直鏈狀或支鏈狀之伸烷基之鍵結鍵之脂環式伸烷基
(上述[C]群所示之各環結構上之2個鍵結鍵之取代位置為任意,2個鍵結鍵亦可取代於同一碳上);於如下述[D]群所示之雜環結構之任意2個部位具有直鏈狀或支鏈狀之伸烷基之鍵結鍵之雜環式伸烷基
(上述[D]群所示之各環結構上之2個鍵結鍵之取代位置為任意,2個鍵結鍵亦可取代於同一碳上)。
如上述[C]群所示之脂環結構、或如上述[D]群所示之雜環結構於任意2個部位所具有的直鏈狀或支鏈狀之伸烷基之鍵結鍵的具體結構列舉如下,但並不限定於該等,可列舉:亞甲基、伸乙基、伸正丙基、伸正丁基、伸正戊基、伸正己基等直鏈狀之伸烷基;1-甲基伸乙基、2-甲基伸乙基、1-乙基伸乙基、2-乙基伸乙基、1-甲基伸丙基、2-甲基伸丙基、1,1-二甲基伸乙基、2,2-二甲基伸丙基、3-甲基伸丙基等包含支鏈之伸烷基(此處,取代位置之數值係自鍵結於上述環結構之碳開始標註)。
又,可經取代之碳數1~10之伸烷基之碳數較佳為6以下,更佳 為3以下。
尤其就表現出反波長色散性之觀點而言,於R1及/或R2為可經取代之伸烷基之情形時,較佳為其碳數為2以上。另一方面,就表現出平坦色散性之觀點而言,於R1及R2為可經取代之伸烷基之情形時,其碳數較佳為1。
進而,於表現出反波長色散性之情形時,當R1及/或R2為可經取代之伸烷基時,就茀環之配向相對於主鏈容易固定,有效率地獲得反波長色散特性之觀點而言,碳數較佳為5以下,更佳為4以下,更佳為3以下,尤佳為2以下。另一方面,就對樹脂組合物賦予柔軟性之觀點而言,其碳數較佳為2以上,更佳為3以上,進而較佳為4以上。
又,就提高茀比率之觀點而言,於R3為可經取代之伸烷基之情形時,其碳數較佳為4以下,更佳為2以下。
作為該伸烷基可具有之取代基,可列舉:鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子);碳數1~10之烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基等);碳數1~10之醯基(例如,乙醯基、苯甲醯基等);碳數1~10之醯胺基(例如,乙醯胺基、苯甲醯胺基等);硝基;氰基;可具有選自鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、碳數1~10之烷基(例如,甲基、乙基、異丙基等)、碳數1~10之烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基等)、碳數1~10之醯基(例如,乙醯基、苯甲醯基等)、碳數1~10之醯胺基(例如,乙醯胺基、苯甲醯胺基等)、硝基、氰基等中之1~3個取代基之碳數6~10之芳基(例如,苯基、萘基等)等。該取代基之數量並無特別限定,較佳為1~3個。於具有2個以上取代基之情形時,取代基之種類可相同亦可不同。又,就工業上可廉價地製造之觀點而言,較佳為未經取代。
作為可經取代之伸烷基之具體例,可列舉:環丁基亞甲基、環戊基亞甲基、環己基亞甲基、1-環己基伸丙基等烷基取代伸烷基;苯 基亞甲基、1-苯基伸乙基、1-苯基伸丙基等芳基取代伸烷基;1,1,2,2-四氟伸乙基、三氯甲基亞甲基、三氟甲基亞甲基等鹵素原子取代伸烷基;2-甲氧基甲基-2-甲基伸丙基等烷氧基取代伸烷基等。(R1及R2中,取代位置之數值係自茀環側之碳開始標註)
R1~R3中,「可經取代之碳數4~10之伸芳基」之具體結構列舉如下,但並不限定於該等,可列舉:1,2-伸苯基、1,3-伸苯基、1,4-伸苯基等伸苯基;1,5-伸萘基、2,6-伸萘基等伸萘基;2,5-伸吡啶基、2,4-伸噻吩基、2,4-伸呋喃基等伸雜芳基。
可經取代之碳數4~10之伸芳基之碳數較佳為8以下,更佳為6以下。
又,就提高茀比率之觀點而言,於R3為可經取代之伸芳基之情形時,其碳數較佳為8以下,更佳為6以下。
作為該伸芳基可具有之取代基,可列舉:鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子);碳數1~10之烷基(例如,甲基、乙基、異丙基等);碳數1~10之烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基等);碳數1~10之醯基(例如,乙醯基、苯甲醯基等);碳數1~10之醯胺基(例如,乙醯胺基、苯甲醯胺基等);硝基;氰基等。該取代基之數量並無特別限定,較佳為1~3個。於具有2個以上取代基之情形時,取代基之種類可相同亦可不同。又,就工業上可廉價地製造之觀點而言,較佳為未經取代。
作為可經取代之伸芳基之具體例,可列舉:2-甲基-1,4-伸苯基、3-甲基-1,4-伸苯基、3,5-二甲基-1,4-伸苯基、3-甲氧基-1,4-伸苯基、3-三氟甲基-1,4-伸苯基、2,5-二甲氧基-1,4-伸苯基、2,3,5,6-四氟-1,4-伸苯基、2,3,5,6-四氯-1,4-伸苯基、3-硝基-1,4-伸苯基、3-氰基-1,4-伸苯基等。
R1~R3中,「可經取代之碳數6~10之伸芳烷基」之具體結構列舉 如下,但並不限定於該等,可列舉如下述[E]群所示之伸芳烷基
可經取代之碳數6~10之伸芳烷基之碳數較佳為8以下。
又,就提高茀比率之觀點而言,於R3為可經取代之伸芳烷基之情形時,其碳數較佳為8以下。
作為該伸芳烷基可具有之取代基,可列舉:鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子);碳數1~10之烷基(例如,甲基、乙基、異丙基等);碳數1~10之烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基等);碳數1~10之醯基(例如,乙醯基、苯甲醯基等);碳數1~10之醯胺基(例如,乙醯胺基、苯甲醯胺基等);硝基;氰基;可具有選自鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、碳數1~10之烷基(例如,甲基、乙基、異丙基等)、碳數1~10之烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基等)、碳數1~10之醯基(例如,乙醯基、苯甲醯基等)、碳數1~10之醯胺基(例如,乙醯胺基、苯甲醯胺基等)、硝基、氰基等中之1~3個取代基之碳數6~10之芳基(例如,苯基、萘基等)等。該取代基之數量並無特別限定,較佳為1~3個。於具有2個以上取代基之情形時,取代基之種類可相同亦可不同。又,就工業上可廉價地製造之觀點而言,較佳為未經取代。
作為可經取代之伸芳烷基之具體例,可列舉:2-甲基-1,4-苯二甲基、2,5-二甲基-1,4-苯二甲基、2-甲氧基-1,4-苯二甲基、2,5-二甲氧基-1,4-苯二甲基、2,3,5,6-四氟-1,4-苯二甲基、α,α-二甲基-1,4-苯二甲基、α,α,α',α'-四甲基-1,4-苯二甲基等。
R1及R2中,「選自由可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基及可經取代之碳數6~10之伸芳烷基所組成之群中之2個以上之基以氧原子、可經取代之硫原子、可經取代之氮原子或羰基連結而成之基」之具體結構列舉如下,但並不限定於該等,可列舉:如下述[F]群所示之2價基
該等之中,較佳為可於保持樹脂組合物之透明性及穩定性之情況下賦予柔軟性的選自伸烷基、伸芳基或伸芳烷基中之2個以上之基以氧原子連結而成之基,更佳為可賦予柔軟性並且提高樹脂組合物之玻璃轉移溫度之如下述[G]群所示之伸烷基以氧原子連結而成之基。
又,就提高茀比率之觀點而言,於R3為該等連結而成之基之情形時,較佳為其碳數為2以上,又,較佳為6以下,更佳為4以下。
關於R1及R2,該等之中,較佳為直接鍵、可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、或者選自由可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基及可經取代之碳 數6~10之伸芳烷基所組成之群中之2個以上之基以氧原子、可經取代之硫原子、可經取代之氮原子或羰基連結而成之基;更佳為直接鍵、直鏈狀之伸烷基、包含支鏈之伸烷基、於如上述[C]群所示之脂環結構之任意2個部位具有直鏈狀或支鏈狀之伸烷基之鍵結鍵之脂環式伸烷基、伸苯基、或者選自由可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基及可經取代之碳數6~10之伸芳烷基所組成之群中之2個以上之基以氧原子連結而成之基,更佳為有藉由不具有芳香環而可達成光學膜所要求之較低光彈性係數之傾向的直接鍵、亞甲基、伸乙基、伸正丙基、伸正丁基、甲基亞甲基、1-甲基伸乙基、2-甲基伸乙基、2,2-二甲基伸丙基、2-甲氧基甲基-2-甲基伸丙基或如下述[H]群所示之脂環式伸烷基
(上述[H]群所示之各環結構上之2個鍵結鍵之取代位置為任意,2個鍵結鍵亦可取代於同一碳上);進而更佳為直接鍵、亞甲基、伸乙基、伸正丙基、伸正丁基、甲基亞甲基、1-甲基伸乙基、2-甲基伸乙基、或2,2-二甲基伸丙基,尤佳為亞甲基、伸乙基、或伸正丙基。由於有鏈長較長則玻璃轉移溫度降低之傾向,故而較佳為短鏈狀之基,例如碳數2以下之基。進而,由於分子結構變小,故而有可使重複單元中之茀環之濃度(茀比率)提高之傾向,因此可高效地表現出所需之光學物性。最佳為亞甲基,其有即便相對於樹脂組合物整體之質量而含有任意之質量,均可獲得相位差之波長色散性較小之平坦色散之傾向,進而,亦有可以短階段且工業上廉價地導入之優點。
另一方面,為了改善所獲得之膜之機械強度或高溫下之可靠性,較佳為可提高樹脂組合物之玻璃轉移溫度的碳數4~10之伸芳基、或者選自由可經取代之碳數1~10之伸烷基及可經取代之碳數4~10之伸芳基所組成之群中之2個以上之基以氧原子連結而成之基,更佳為1,4-伸苯基、1,5-伸萘基、2,6-伸萘基、或如下述[F2]群所示之2價基。
又,於應用於具有反波長色散性之相位差膜之情形時,適當選擇R1及R2較為重要。例如以亞甲基為代表之碳數1之基出乎預料地有反波長色散性較低之傾向,故而R1及R2較佳為直接鍵,或其至少一者為碳數2以上之基。
更佳為直接鍵、可經取代之碳數2~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、或者選自由可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基及可經取代之碳數6~10之伸芳烷基所組成之群中之2個以上之基以氧原子、可經取代之硫原子、可經取代之氮原子或羰基連結而成之基。
更佳為直接鍵、直鏈狀之伸烷基、包含支鏈之伸烷基、於如上述[C]群所示之脂環結構之任意2個部位具有直鏈狀或支鏈狀之伸烷基之鍵結鍵之脂環式伸烷基、伸苯基、或者選自由可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基及可經取代之碳數6~10之伸芳烷基所組成之群中之2個以上之基以氧原子連結而成之基。
進而更佳為藉由不具有芳香環而可達成光學膜所要求之低光彈性係數的直接鍵、伸乙基、伸正丙基、伸正丁基、甲基亞甲基、1-甲 基伸乙基、2-甲基伸乙基、2,2-二甲基伸丙基、2-甲氧基甲基-2-甲基伸丙基或如上述[H]群所示之脂環式伸烷基、或者可提高樹脂組合物之玻璃轉移溫度的1,4-伸苯基、選自由可經取代之碳數1~10之伸烷基及可經取代之碳數4~10之伸芳基所組成之群中之2個以上之基以氧原子連結而成之基。
尤佳為直接鍵、伸乙基、伸正丙基、伸正丁基、甲基亞甲基、1-甲基伸乙基、2-甲基伸乙基、或2,2-二甲基伸丙基。
最佳為伸乙基、或伸正丙基。由於有鏈長較長則玻璃轉移溫度降低之傾向,故而較佳為短鏈狀之基,例如碳數3以下之基。進而,由於分子結構變小,故而可使重複單元中之茀環之濃度(茀比率)提高,因此可高效地表現出所需之光學物性。
又,R1與R2相同則容易製造,故而較佳。
關於R3,該等之中,較佳為可經取代之碳數1~10之伸烷基、或可經取代之碳數4~10之伸芳基,更佳為直鏈狀之伸烷基、包含支鏈之伸烷基、於如上述[C]群所示之脂環結構之任意2個部位具有直鏈狀或支鏈狀之伸烷基之鍵結鍵之脂環式伸烷基、或伸苯基,更佳為有藉由不具有芳香環而可達成光學膜所要求之較低光彈性係數之傾向的亞甲基、伸乙基、伸正丙基、伸正丁基、甲基亞甲基、二甲基亞甲基、乙基亞甲基、丙基亞甲基、丁基亞甲基、(1-甲基乙基)亞甲基、2,2-二甲基伸丙基、苯基亞甲基、三氯甲基亞甲基、三氟甲基亞甲基、如上述[H]群所示之脂環式伸烷基、或雜環式伸烷基、或者可提高樹脂組合物之玻璃轉移溫度的1,4-伸苯基,尤佳為亞甲基、甲基亞甲基、伸乙基、伸正丙基、或2,2-二甲基伸丙基。長鏈狀之基具有使樹脂組合物之玻璃轉移溫度降低之傾向。
R4~R9中,「可經取代之碳數1~10之烷基」之具體結構列舉如下,但並不限定於該等,可列舉:甲基、乙基、正丙基、正丁基、正 戊基、正己基、正癸基等直鏈狀之烷基;異丙基、2-甲基丙基、2,2-二甲基丙基、2-乙基己基等包含支鏈之烷基;環丙基、環戊基、環己基、環辛基等環狀之烷基。
可經取代之碳數1~10之烷基之碳數較佳為4以下,更佳為2以下。若為該範圍內,則有不容易產生茀環彼此之立體阻礙,獲得源自茀環之所需光學特性之傾向。
作為該烷基可具有之取代基,可列舉:鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子);碳數1~10之烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基等);碳數1~10之醯基(例如,乙醯基、苯甲醯基等);碳數1~10之醯胺基(例如,乙醯胺基、苯甲醯胺基等);硝基;氰基;可具有選自鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、碳數1~10之烷基(例如,甲基、乙基、異丙基等)、碳數1~10之烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基等)、碳數1~10之醯基(例如,乙醯基、苯甲醯基等)、碳數1~10之醯胺基(例如,乙醯胺基、苯甲醯胺基等)、硝基、氰基等中之1~3個取代基之碳數6~10之芳基(例如,苯基、萘基等)等。該取代基之數量並無特別限定,較佳為1~3個。於具有2個以上取代基之情形時,取代基之種類可相同亦可不同。又,就工業上可廉價地製造之觀點而言,較佳為未經取代。
作為可經取代之烷基之具體例,可列舉:三氟甲基、苄基、4-甲氧基苄基、甲氧基甲基等。
R4~R9中,「可經取代之碳數4~10之芳基」之具體結構列舉如下,但並不限定於該等,可列舉:苯基、1-萘基、2-萘基等芳基;2-吡啶基、2-噻吩基、2-呋喃基等雜芳基。
可經取代之碳數4~10之芳基之碳數較佳為8以下,更佳為7以下。若為該範圍內,則有不容易產生茀環彼此之立體阻礙,獲得源自茀環之所需光學特性之傾向。
作為該芳基可具有之取代基,可列舉:鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子);碳數1~10之烷基(例如,甲基、乙基、異丙基等);碳數1~10之烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基等);碳數1~10之醯基(例如,乙醯基、苯甲醯基等);碳數1~10之醯胺基(例如,乙醯胺基、苯甲醯胺基等);硝基;氰基等。該取代基之數量並無特別限定,較佳為1~3個。於具有2個以上取代基之情形時,取代基之種類可相同亦可不同。又,就工業上可廉價地製造之觀點而言,較佳為未經取代。
作為可經取代之芳基之具體例,可列舉:2-甲基苯基、4-甲基苯基、3,5-二甲基苯基、4-苯甲醯基苯基、4-甲氧基苯基、4-硝基苯基、4-氰基苯基、3-三氟甲基苯基、3,4-二甲氧基苯基、3,4-亞甲基二氧基苯基、2,3,4,5,6-五氟苯基、4-甲基呋喃基等。
R4~R9中,「可經取代之碳數1~10之醯基」之具體結構列舉如下,但並不限定於該等,可列舉:甲醯基、乙醯基、丙醯基、2-甲基丙醯基、2,2-二甲基丙醯基、2-乙基己醯基等脂肪族醯基;苯甲醯基、1-萘基羰基、2-萘基羰基、2-呋喃基羰基等芳香族醯基。
可經取代之碳數1~10之醯基之碳數較佳為4以下,更佳為2以下。若為該範圍內,則有不容易產生茀環彼此之立體阻礙,獲得源自茀環之所需光學特性之傾向。
作為該醯基可具有之取代基,可列舉:鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子);碳數1~10之烷基(例如,甲基、乙基、異丙基等);碳數1~10之烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基等);碳數1~10之醯胺基(例如,乙醯胺基、苯甲醯胺基等);硝基;氰基;可具有選自鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、碳數1~10之烷基(例如,甲基、乙基、異丙基等)、碳數1~10之烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基等)、碳數1~10之醯基(例如,乙醯基、苯甲 醯基等)、碳數1~10之醯胺基(例如,乙醯胺基、苯甲醯胺基等)、硝基、氰基等中之1~3個取代基之碳數6~10之芳基(例如,苯基、萘基等)等。該取代基之數量並無特別限定,較佳為1~3個。於具有2個以上取代基之情形時,取代基之種類可相同亦可不同。又,就工業上可廉價地製造之觀點而言,較佳為未經取代。
作為可經取代之醯基之具體例,可列舉:氯乙醯基、三氟乙醯基、甲氧基乙醯基、苯氧基乙醯基、4-甲氧基苯甲醯基、4-硝基苯甲醯基、4-氰基苯甲醯基、4-三氟甲基苯甲醯基等。
R4~R9中,「可經取代之碳數1~10之烷氧基或芳氧基」之具體結構列舉如下,但並不限定於該等,可列舉:甲氧基、乙氧基、異丙氧基、第三丁氧基、三氟甲氧基、苯氧基等烷氧基;乙醯氧基、苯甲醯氧基等醯氧基。
可經取代之碳數1~10之烷氧基或芳氧基之碳數較佳為4以下,更佳為2以下。若為該範圍內,則有不容易產生茀環彼此之立體阻礙,獲得源自茀環之所需光學特性之傾向。
R4~R9中,「可經取代之胺基」之具體結構列舉如下,但並不限定於該等,可列舉:胺基;N-甲基胺基、N,N-二甲基胺基、N-乙基胺基、N,N-二乙基胺基、N,N-甲基乙基胺基、N-丙基胺基、N,N-二丙基胺基、N-異丙基胺基、N,N-二異丙基胺基等脂肪族胺基;N-苯基胺基、N,N-二苯基胺基等芳香族胺基;甲醯胺基、乙醯胺基、癸醯胺基、苯甲醯胺基、氯乙醯胺基等醯胺基;苄氧基羰基胺基、第三丁氧基羰基胺基等烷氧基羰基胺基等。
該等之中,就不具有酸性度較高之質子,分子量較小,有可提高茀比率之傾向方面而言較佳為N,N-二甲基胺基、N-乙基胺基、或N,N-二乙基胺基,更佳為N,N-二甲基胺基。
R4~R9中,「具有取代基之硫原子」之具體結構列舉如下,但並 不限定於該等,可列舉:磺基;甲基磺醯基、乙基磺醯基、丙基磺醯基、異丙基磺醯基等烷基磺醯基;苯基磺醯基、對甲苯基磺醯基等芳基磺醯基;甲基亞磺醯基、乙基亞磺醯基、丙基亞磺醯基、異丙基亞磺醯基等烷基亞磺醯基;苯基亞磺醯基、對甲苯基亞磺醯基等芳基亞磺醯基;甲硫基、乙硫基等烷硫基;苯硫基、對甲苯硫基等芳硫基;甲氧基磺醯基、乙氧基磺醯基等烷氧基磺醯基;苯氧基磺醯基等芳氧基磺醯基;胺基磺醯基;N-甲基胺基磺醯基、N-乙基胺基磺醯基、N-第三丁基胺基磺醯基、N,N-二甲基胺基磺醯基、N,N-二乙基胺基磺醯基等烷基磺醯基;N-苯基胺基磺醯基、N,N-二苯基胺基磺醯基等芳基胺基磺醯基等。再者,磺基亦可與鋰、鈉、鉀、鎂、銨等形成鹽。
該等之中,就不具有酸性度較高之質子,分子量較小,有可提高茀比率之傾向方面而言,較佳為甲基亞磺醯基、乙基亞磺醯基、或苯基亞磺醯基,更佳為甲基亞磺醯基。
R4~R9中,作為「鹵素原子」,可列舉:氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。
該等之中,就相對容易導入,因係電子吸引性之取代基故而有提高茀9位之反應性之傾向方面而言,較佳為氟原子、氯原子、或溴原子,更佳為氯原子或溴原子。
鄰接之R4~R9亦可相互鍵結而形成環。作為其具體例,可列舉如下述[I]群所示之取代茀結構。
如此,藉由使R4~R9為如上所述之特定之原子或取代基,有主鏈與茀環之間、或茀環彼此之間之立體阻礙較少,可獲得源自茀環之所需光學特性之傾向。
該等R4~R9之中,較佳為全部為氫原子,或者R4及/或R9為選自由鹵素原子、醯基、硝基、氰基及磺基所組成之群中之任一者,且R5~R8為氫原子。於全部為氫原子之情形時,可由工業上廉價之茀而衍生。又,於R4及/或R9為選自由鹵素原子、醯基、硝基、氰基及磺基所組成之群中之任一者,且R5~R8為氫原子之情形時,有茀9位之反應性提昇,故而有可適應各種衍生反應之傾向。更佳為全部為氫原子,或者R4及/或R9為選自由氟原子、氯原子、溴原子及硝基所組成之群中之任一者,且R5~R8為氫原子,尤佳為全部為氫原子之情形。又,藉由為上述者,可提高茀比率,且亦有不容易產生茀環彼此之立體阻礙,獲得源自茀環之所需光學特性之傾向。
又,於上述通式(1)中,n表示1~5之整數值,就合成上之容易度之觀點而言,較佳為4以下,更佳為3以下。
再者,如上所述,上述2價低聚茀含有2個以上之茀單元,該茀之9位之碳原子彼此經由直接鍵、或者可具有取代基之伸烷基、可具有取代基之伸芳基、或可具有取代基之伸芳烷基而鍵結,更具體而言,亦可使2個以上之茀單元之9位之碳原子彼此以作為通式(1)中之R3而於上文記載之基而鍵結。又,作為伸烷基可具有之取代基、伸芳基可具有之取代基、伸芳烷基可具有之取代基,可應用作為通式(1)中之R3之取代基而例示者。又,作為上述取代基α1及/或α2,可應用通式(1)中之R1及/或R2
<1-2.具體結構>
作為上述通式(1)所表示之2價低聚茀之具體結構,可列舉如下述[J]群所示之結構。
該等之中,較佳之2價低聚茀可列舉如下述[K]群所示之結構。
該等之中,下圖所示之2價低聚茀含有2個未經取代之茀單元,茀之9位之碳原子彼此直接鍵結,且茀單元之9位之碳原子為2價基。
又,該等之中,下圖所示之2價低聚茀含有3個未經取代之茀單元,3個茀單元之9位之碳原子彼此經由亞甲基而鍵結為直線狀,且位於兩末端之茀單元之9位之碳原子上分別鍵結之亞甲基為2價基。
<2.聚合物>
本發明之樹脂組合物所含的聚合物具有2價低聚茀作為重複單元。例如,可列舉2價低聚茀彼此藉由任意之連結基而連結之聚合物。又,該聚合物亦可為具有2價低聚茀以外之任意之重複單元的共聚物。
<2-1.連結基>
上述聚合物中所使用的連結基之具體結構列舉如下,但並不限定於該等,可列舉:下述[A]群所示之連結基
(上述[A]群所示之各連結基中,Z表示重複單元連結之部位,Y表示與其他連結基之鍵結部位、或使連結基彼此鍵結的任意之結構單元連結之部位),亦可將該等連結基中之複數種併用。又,於連結基為非對稱之情形時,連結基相對於重複單元可以任意之朝向連結。該等中,較佳為構成耐熱性與熔融加工性或機械強度的平衡優異之聚 酯、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯的下述[B]群所示之連結基。
(上述[B]群所示之各連結基中,Z表示重複單元連結之部位)
連結基可單獨使用1種,亦可將複數種連結基併用。
作為以連結基將重複單元連結而成之聚合物,具體而言,可列舉:包含聚烯烴、聚酯、聚碳酸酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚胺甲酸酯、環氧樹脂、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、或聚碸之聚合物以及將其等併用之聚合物;較佳為通常透明性較高之包含聚烯烴、聚酯、聚碳酸酯、環氧樹脂、或聚丙烯酸酯之聚合物,尤佳為耐熱性與熔融加工性或機械強度的平衡優異之包含聚酯、或聚碳酸酯之聚合物,尤佳為通常耐熱性或耐化學品性優異之包含聚碳酸酯之聚合物。
於將複數種連結基併用之聚合物之情形時,關於連結基之組合並無特別限定,例如,可列舉:併用碳酸酯結構與酯結構作為連結基之聚合物、併用碳酸酯結構與胺甲酸酯結構作為連結基之聚合物、併用酯結構與醯胺作為連結基之聚合物等;較佳可列舉併用碳酸酯結構與酯結構作為連結基之聚合物。此處,作為將複數種連結基併用之聚合物之具體例,可列舉:聚酯碳酸酯、具有碳酸酯鍵之聚胺甲酸酯、聚酯醯胺、聚酯醯亞胺等;該等之中,較佳為耐熱性與熔融加工性或機械強度的平衡優異之聚酯碳酸酯。於本說明書中,將具有碳酸酯鍵之聚合物稱為聚碳酸酯,除僅具有碳酸酯鍵作為連結基之聚合物以外,亦包含聚酯碳酸酯(具有酯鍵與碳酸酯鍵之聚合物)、具有碳酸酯鍵之聚胺甲酸酯等。此處,包含聚碳酸酯之聚合物中之碳酸酯鍵之比 例可為任意值,但為對樹脂組合物賦予由碳酸酯鍵所引起的耐熱性或耐化學品性等優異之特性,較佳為一定比例以上,全部連結基中之碳酸酯鍵之莫耳分率較佳為30%以上,更佳為50%以上,進而較佳為60%以上,尤佳為70%以上,且通常為100%以下。
<2-2.共聚物>
具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物亦可進而包含任意之2價有機基作為重複單元。於此情形時,較佳為重複單元彼此藉由上述連結基連結。
共聚物中,作為可與2價低聚茀併用的任意之2價有機基,就控制於樹脂組合物所需光學特性及物性之範圍內之觀點而言,可較佳地使用以下通式(3)所表示之2價有機基。於此情形時,亦可進而併用通式(3)所表示之2價有機基以外之2價有機基作為任意之2價有機基。
(式中,R10表示可經取代之碳數2~20之伸烷基、可經取代之碳數4~20之伸芳基、可經取代之碳數2~100之伸烷基醚基、可經取代之碳數4~20之具有脂環結構之有機基或可經取代之碳數4~20之具有雜環結構之有機基)
於聚合物包含上述通式(3)所表示之2價有機基之情形時,可擔負對樹脂組合物賦予正的折射率各向異性之功能,除此之外,亦有可任意地控制樹脂組合物之物性之傾向,例如,將相位差之波長色散性或光彈性係數等光學物性、或機械強度、耐熱性、熔融加工性等各種樹脂物性控制於較佳範圍等。
再者,眾所周知,不具有相對於主鏈垂直地配向之芳香環,或 者即便具有此種芳香環然其比例於整體之中較少之樹脂組合物,通常顯示正的折射率各向異性。上述通式(3)所表示之2價有機基之重複單元中,除側鏈上具有芳香環者以外,全部為顯示正的折射率各向異性之結構,故而可認為,包含50莫耳%以上的上述通式(3)所表示之2價有機基之樹脂組合物顯示正的折射率各向異性。
<2-3.有機基之具體例>
如上所述,通式(3)中之R10表示可經取代之碳數2~20之伸烷基、可經取代之碳數4~20之伸芳基、可經取代之碳數2~100之伸烷基醚基、可經取代之碳數4~20之具有脂環結構之有機基或可經取代之碳數4~20之具有雜環結構之有機基。
「可經取代之碳數2~20之伸烷基」之具體結構列舉如下,但並不限定於該等,可列舉:伸乙基、伸正丙基、伸正丁基、伸正戊基、伸正己基等直鏈狀之伸烷基;1-甲基伸乙基、2-甲基伸乙基、1-乙基伸乙基、2-乙基伸乙基、1-甲基伸丙基、2-甲基伸丙基、2,2-二甲基伸丙基、3-甲基伸丙基等包含支鏈之伸烷基。其碳數為2以上,又,較佳為12以下,更佳為6以下。該等之中,較佳為下述通式(5)所表示之直鏈狀之伸烷基,其具有適度之疏水性及柔軟性,且有賦予較低之光彈性係數之傾向。
(式中,R11表示可經取代之碳數0~18之直鏈狀伸烷基)
「可經取代之碳數0~18之直鏈狀伸烷基」之具體結構列舉如下,但並不限定於該等,可列舉:伸乙基、伸正丙基、伸正丁基、伸 正戊基、伸正己基等。其碳數較佳為2以上,又,較佳為10以下,更佳為4以下。
「可經取代之碳數4~20之伸芳基」之具體結構列舉如下,但並不限定於該等,可列舉:1,2-伸苯基、1,3-伸苯基、1,4-伸苯基等伸苯基;1,5-伸萘基、2,6-伸萘基等伸萘基;2,5-伸吡啶基、2,4-伸噻吩基、2,4-伸呋喃基等伸雜芳基。其碳數為4以上,又,較佳為8以下,更佳為6以下。該等之中,就工業上可廉價地獲得之觀點而言,較佳為1,2-伸苯基、1,3-伸苯基或1,4-伸苯基。
作為「可經取代之碳數2~20之伸烷基」、「可經取代之碳數2~20之直鏈狀伸烷基」及「可經取代之碳數4~20之伸芳基」可具有之取代基,可列舉:鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子);碳數1~10之烷基(例如,甲基、乙基、異丙基等);碳數1~10之烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基等);碳數1~10之醯基(例如,乙醯基、苯甲醯基等);碳數1~10之醯胺基(例如,乙醯胺基、苯甲醯胺基等);硝基;氰基;可具有選自鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、碳數1~10之烷基(例如,甲基、乙基、異丙基等)、碳數1~10之烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基等)、碳數1~10之醯基(例如,乙醯基、苯甲醯基等)、碳數1~10之醯胺基(例如,乙醯胺基、苯甲醯胺基等)、硝基、氰基等中之1~3個取代基之碳數6~10之芳基(例如,苯基、萘基等)等。該取代基之數量並無特別限定,較佳為1~3個。於具有2個以上取代基之情形時,取代基之種類可相同亦可不同。又,就工業上可廉價地製造之觀點而言,較佳為未經取代。
作為具有取代基之伸烷基之具體例,可列舉:苯基伸乙基、1-苯基伸丙基、1-環己基伸丙基、1,1,2,2-四氟伸乙基等。
作為具有取代基之伸芳基之具體例,可列舉:2-甲基-1,4-伸苯基、5-甲基-1,3-伸苯基、2,5-二甲基-1,4-伸苯基、2-甲氧基-1,4-伸苯 基、2-三氟甲基-1,4-伸苯基、2,5-二甲氧基-1,4-伸苯基、2,3,5,6-四氟-1,4-伸苯基等取代伸芳基。
「可經取代之碳數6~20之伸芳烷基」之具體結構列舉如下,但並不限定於該等,可列舉如下述[M]群所示之伸芳烷基。
其碳數為6以上,又,較佳為10以下,更佳為8以下。該等之中,就工業上可廉價地獲得之觀點而言,較佳為鄰苯二甲基、間苯二甲基或對苯二甲基。
作為「可經取代之碳數6~20之伸芳烷基」可具有之取代基,可列舉:鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子);碳數1~10之烷基(例如,甲基、乙基、異丙基等);碳數1~10之烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基等);碳數1~10之醯基(例如,乙醯基、苯甲醯基等);碳數1~10之醯胺基(例如,乙醯胺基、苯甲醯胺基等);硝基;氰基;可具有選自鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、碳數1~10之烷基(例如,甲基、乙基、異丙基等)、碳數1~10之烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基等)、碳數1~10之醯基(例如,乙醯基、苯甲醯基等)、碳數1~10之醯胺基(例如,乙醯胺基、苯甲醯胺基等)、硝基、氰基等中之1~3個取代基之碳數6~10之芳基(例如,苯基、萘基等)等。該取代基之數量並無特別限定,較佳為1~3個。於具有2個以上取代基之情形時,取代基之種類可相同亦可不同。又,就工業上可廉價地製造之觀點而言,較佳為未經取代。
所謂「可經取代之碳數2~100之伸烷基醚基」,係指具有1個以 上之伸烷基與醚性氧原子之2價基。其碳數較佳為4以上,更佳為6以上,又,較佳為60以下,更佳為50以下,更佳為40以下,尤佳為30以下。更具體而言,可列舉:下述通式(7)
(式中,R13表示可經取代之碳數2~10之伸烷基,p為1~40之整數)所表示之基、或下述通式(8)
(式中,R14表示可經取代之碳數2~10之伸烷基,R15表示可經取代之碳數12~30之伸芳基)所表示之基。
式(7)及式(8)中,R13及R14表示可經取代之碳數2~10之伸烷基。其具體結構列舉如下,但並不限定於該等,可列舉:伸乙基、伸正丙基、伸正丁基、伸正戊基、伸正己基等直鏈狀之伸烷基;1-甲基伸乙基、2-甲基伸乙基、1-乙基伸乙基、2-乙基伸乙基、1-甲基伸丙基、2-甲基伸丙基、2,2-二甲基伸丙基、3-甲基伸丙基等包含支鏈之伸烷基(此處,取代位置之數值係自末端側之碳開始標註)等。
其碳數為2以上,又,較佳為8以下,更佳為4以下。
作為「可經取代之碳數2~100之伸烷基醚基」及「可經取代之碳數2~10之伸烷基」可具有之取代基,可列舉:鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子);碳數1~10之烷基(例如,甲基、乙基、異丙基等);碳數1~10之烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基等); 碳數1~10之醯基(例如,乙醯基、苯甲醯基等);碳數1~10之醯胺基(例如,乙醯胺基、苯甲醯胺基等);硝基;氰基;可具有選自鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、碳數1~10之烷基(例如,甲基、乙基、異丙基等)、碳數1~10之烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基等)、碳數1~10之醯基(例如,乙醯基、苯甲醯基等)、碳數1~10之醯胺基(例如,乙醯胺基、苯甲醯胺基等)、硝基、氰基等中之1~3個取代基之碳數6~10之芳基(例如,苯基、萘基等)等。該取代基之數量並無特別限定,較佳為1~3個。於具有2個以上取代基之情形時,取代基之種類可相同亦可不同。又,就工業上可廉價地製造之觀點而言,較佳為未經取代。
作為具有取代基之伸烷基之具體例,可列舉:苯基伸乙基、1-苯基伸丙基、1-環己基伸丙基、1,1,2,2-四氟伸乙基等。
該等R13及R14之中,較佳為由於不具有不對稱點故而單體之品質管理較為容易的直鏈狀之伸烷基,更佳為工業上可廉價地導入、可賦予柔軟性及吸水性之伸乙基。
式(7)中,p為1~40之整數,較佳為1以上,更佳為2以上,又,較佳為30以下,更佳為20以下。
式(8)中,R15表示可經取代之碳數12~30之伸芳基。其具體結構列舉如下,但並不限定於該等,就可提高樹脂組合物之玻璃轉移溫度之觀點而言,較佳可列舉如下述[N]群所示之伸芳基。
作為「可經取代之碳數6~20之伸芳基」可具有之取代基,可列舉:鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子);碳數1~10之烷基(例如,甲基、乙基、異丙基等);碳數1~10之烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基等);碳數1~10之醯基(例如,乙醯基、苯甲醯基等);碳數1~10之醯胺基(例如,乙醯胺基、苯甲醯胺基等);硝基;氰基;可具有選自鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、碳數1~10之烷基(例如,甲基、乙基、異丙基等)、碳數1~10之烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基等)、碳數1~10之醯基(例如,乙醯基、苯甲醯基等)、碳數1~10之醯胺基(例如,乙醯胺基、苯甲醯胺基等)、硝基、氰基等中之1~3個取代基之碳數6~10之芳基(例如,苯基、萘基等)等。該取代基之數量並無特別限定,較佳為1~3個。於具有2個以上取代基之情形時,取代基之種類可相同亦可不同。又,就工業上可廉價地製造之觀點而言,較佳為未經取代。
式(7)之具體結構列舉如下,但並不限定於該等,可列舉如下述[O]群所示之伸烷基醚基:
(於上述[O]群中,對於可為非鏡像異構物之結構,可為任一種非鏡像異構物,亦可為非鏡像異構物混合物)。
式(8)之具體結構列舉如下,但並不限定於該等,可列舉如下述[P]群所示之伸烷基醚基:
(於上述[P]群中,對於可為非鏡像異構物之結構,可為任一種非鏡像異構物,亦可為非鏡像異構物混合物)。
「可經取代之碳數4~20之具有脂環結構之有機基或可經取代之碳數4~20之具有雜環結構之有機基」之具體結構列舉如下,但並不限定於該等,就具有可提高玻璃轉移溫度、可降低光彈性係數之傾向方面而言,較佳可列舉於如下述[Q]群所示之脂環結構或雜環結構之任意2個部位具有直鏈狀或支鏈狀之伸烷基之鍵結鍵之有機基。
(上述[Q]群所示之各環結構上之2個鍵結鍵之取代位置為任意,2個鍵結鍵亦可取代於同一碳上)此處,所謂鍵結鍵,係指直接鍵、或碳數1~5之直鏈狀或支鏈狀之伸烷基,2個鍵結鍵之長度亦可不同。較佳之鍵結鍵為玻璃轉移溫度之降低較少的直接鍵、或亞甲基。
作為「可經取代之碳數4~20之具有脂環結構之有機基或可經取代之碳數4~20之具有雜環結構之有機基」可具有之取代基,可列舉:鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子);碳數1~10之烷基(例如,甲基、乙基、異丙基等);碳數1~10之烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基等);碳數1~10之醯基(例如,乙醯基、苯甲醯基等);碳數1~10之醯胺基(例如,乙醯胺基、苯甲醯胺基等);硝基;氰基;可具有選自鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、碳數1~10之烷基(例如,甲基、乙基、異丙基等)、碳數1~10之烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基等)、碳數1~10之醯基(例如,乙醯基、苯甲醯基等)、碳數1~10之醯胺基(例如,乙醯胺基、苯甲醯胺基等)、硝基、氰基等中之1~3個取代基之碳數6~10之芳基(例如,苯基、萘基等)等。該取代基之數量並無特別限定,較佳為1~3個。於具有2個以上取代基之情形時,取代基之種類可相同亦可不同。又,就工業上可廉價地製造之觀點而言,較佳為未經取代。
「可經取代之碳數4~20之具有脂環結構之有機基或可經取代之碳數4~20之具有雜環結構之有機基」之較佳具體結構列舉如下,但並不限定於該等,可列舉:具有賦予較高之透明性及玻璃轉移溫度、吸水性、雙折射、較低之光彈性係數之傾向的下述通式(4)
所表示之基、下述通式(6)
(式中,R12表示可經取代之碳數4~20之伸環烷基)所表示之基、或下述通式(9)
(式中,R16表示可經取代之碳數2~20之具有縮醛環之基)所表示之基。
式(6)中,R12表示可經取代之碳數4~20之伸環烷基。其具體結構列舉如下,但並不限定於該等,就具有可提高玻璃轉移溫度、可降低光彈性係數之傾向方面而言,較佳可列舉如下述[R]群所示之伸環烷基
(於上述[R]群中,對於可為非鏡像異構物之結構,可為任一種非鏡像異構物,亦可為非鏡像異構物混合物)。
作為「可經取代之碳數4~20之伸環烷基」可具有之取代基,可列舉:鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子);碳數1~10之烷基(例如,甲基、乙基、異丙基等);碳數1~10之烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基等);碳數1~10之醯基(例如,乙醯基、苯甲醯基等);碳數1~10之醯胺基(例如,乙醯胺基、苯甲醯胺基等);硝 基;氰基;可具有選自鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、碳數1~10之烷基(例如,甲基、乙基、異丙基等)、碳數1~10之烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基等)、碳數1~10之醯基(例如,乙醯基、苯甲醯基等)、碳數1~10之醯胺基(例如,乙醯胺基、苯甲醯胺基等)、硝基、氰基等中之1~3個取代基之碳數6~10之芳基(例如,苯基、萘基等)等。該取代基之數量並無特別限定,較佳為1~3個。於具有2個以上取代基之情形時,取代基之種類可相同亦可不同。又,就工業上可廉價地製造之觀點而言,較佳為未經取代。
式(6)之具體結構列舉如下,但並不限定於該等,可列舉如下述[S]群所示之具有脂環結構之有機基
(於上述[S]群中,對於可為非鏡像異構物之結構,可為任一種非鏡像異構物,亦可為非鏡像異構物混合物)。該等之中,就工業上可廉價地獲得之觀點而言,較佳為下述[S-2]群所示之具有脂環結構之有機基。
式(9)中,R16表示可經取代之碳數2~20之具有縮醛環之基。其 具體結構列舉如下,但並不限定於該等,就具有可提高玻璃轉移溫度及雙折射、可降低光彈性係數之傾向方面而言,較佳可列舉如下述[T]群所示之具有縮醛環之基
(於上述[T]群中,對於可為非鏡像異構物之結構,可為任一種非鏡像異構物)。
作為「可經取代之碳數2~20之縮醛環」可具有之取代基,可列舉:鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子);碳數1~10之烷基(例如,甲基、乙基、異丙基等);碳數1~10之烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基等);碳數1~10之醯基(例如,乙醯基、苯甲醯基等);碳數1~10之醯胺基(例如,乙醯胺基、苯甲醯胺基等);硝基;氰基;可具有選自鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、碳數1~10之烷基(例如,甲基、乙基、異丙基等)、碳數1~10之烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基等)、碳數1~10之醯基(例如,乙醯基、苯甲醯基等)、碳數1~10之醯胺基(例如,乙醯胺基、苯甲醯胺基等)、硝基、氰基等中之1~3個取代基之碳數6~10之芳基(例如,苯基、萘基等)等。該取代基之數量並無特別限定,較佳為1~3個。於具有2個以上取代基之情形時,取代基之種類可相同亦可不同。又,就工業上可廉價地製造之觀點而言,較佳為未經取代。
通式(3)所表示之2價有機基之中,較佳者為可經取代之伸烷基、可經取代之伸烷基醚基、可經取代之具有脂環結構之有機基或可經取 代之具有雜環結構之有機基,該等基於主鏈上不具有芳香環,或者於主鏈上包含較多芳香環以外之部分結構,故而有可達成光學膜所要求的較低之光彈性係數之傾向。更佳為選自下述者中之至少1種:具有賦予較高之透明性及玻璃轉移溫度、吸水性、雙折射、較低之光彈性係數之傾向的下述通式(4)、
或具有適度之疏水性及柔軟性,且有賦予較低之光彈性係數之傾向的下述通式(5)
(式中,R11表示可經取代之碳數0~18之直鏈狀伸烷基)、或具有賦予較高之透明性及玻璃轉移溫度、適度之柔軟性之傾向的下述通式(6)
(式中,R12表示可經取代之碳數4~20之伸環烷基)、或有賦予柔軟性及吸水性、較低之光彈性係數之傾向的下述通式(7)
(式中,R13表示可經取代之碳數2~10之伸烷基,p為1~40之整數)、或有賦予較高之透明性及玻璃轉移溫度之傾向的下述通式(8)
(式中,R14表示可經取代之碳數2~10之伸烷基,R15表示可經取代之碳數12~30之伸芳基)、或具有賦予較高之透明性及玻璃轉移溫度、雙折射之傾向的下述通式(9)
(式中,R16表示可經取代之碳數2~20之具有縮醛環之基)。進而較佳為上述通式(4)所表示之基,其具有藉由賦予較高之透明性及玻璃轉移溫度、吸水性、較低之光彈性係數,而賦予作為相位差膜之優異物性之傾向。
通式(3)所表示之2價有機基可單獨使用1種,亦可併用2種以上而使用。就減少各批次的光學物性或機械物性之不均等品質管理之觀點而言,較佳為單獨使用1種。另一方面,就兼具光學特性與機械物性之觀點而言,較佳為併用2種以上而使用,又,通常為4種以下,較佳 為使用3種以下。
將通式(3)所表示之2價有機基併用2種以上而使用之情形時,其組合並無特別限定。例如,於賦予較高之透明性及玻璃轉移溫度、雙折射之目的下,較佳為上述通式(4)所表示之有機基、或上述通式(9)所表示之有機基,於賦予柔軟性之目的下,較佳為上述通式(5)所表示之有機基、或上述通式(7)所表示之有機基,另一方面,於賦予較高之透明性及玻璃轉移溫度、適度之柔軟性之目的下,較佳為上述通式(6)所表示之有機基,只要根據所要求之目的之組合,而自該等中選擇與其對應的有機基之組合即可。具體而言,較佳為:來自相當於上述通式(4)所表示之有機基之ISB的重複單元與來自相當於上述通式(6)所表示之有機基之CHDM的重複單元之組合、或來自相當於上述通式(9)所表示之有機基之SPG的重複單元與來自相當於上述通式(6)所表示之有機基之CHDM的重複單元之組合。
<2-4.共聚合組成>
如此,於使用含有2價低聚茀、及通式(3)所表示之2價有機基的至少2種以上作為重複單元的共聚物之情形時,對於2價低聚茀、及通式(3)所表示之2價有機基,只要在表現下述之光學物性之範圍內,則可以任意之質量含於上述共聚物中。
對於2價低聚茀之較佳含有比例,為表現出反波長色散性,且保持熔融加工性或機械強度,相對於上述共聚物整體之質量較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,更佳為12質量%以上,尤佳為15質量%以上,又,較佳為90質量%以下,更佳為80質量%以下,更佳為70質量%以下,尤佳為60質量%以下。就相同之觀點而言,對於2價低聚茀之較佳莫耳分率,相對於上述共聚物中所含的全部重複單元較佳為1%以上,更佳為2%以上,更佳為3%以上,尤佳為4%以上,最佳為5%以上,又,較佳為50%以下,更佳為未達50%,更佳為40%以 下,進而更佳為35%以下,尤佳為30%以下,最佳為20%以下。又,就相同之觀點而言,對於通式(3)所表示之2價有機基之較佳含有比例,相對於上述共聚物整體之質量較佳為10質量%以上,更佳為20質量%以上,更佳為30質量%以上,尤佳為40質量%以上,又,較佳為95質量%以下,更佳為90質量%以下,更佳為88質量%以下,尤佳為85質量%以下,最佳為80質量%以下。就相同之觀點而言,對於通式(3)所表示之2價有機基之較佳莫耳分率,相對於上述共聚物中所含的全部重複單元較佳為10%以上,更佳為20%以上,更佳為30%以上,尤佳為40%以上,又,較佳為98%以下,更佳為95%以下,更佳為92%以下,進而更佳為90%以下,尤佳為85%以下,最佳為80%以下。
另一方面,使用R1及R2為可經取代之亞甲基之2價低聚茀之情形時,有即便相對於共聚物整體之質量以任意之質量含有2價低聚茀,均可表現相位差之波長色散性較小之平坦色散性之傾向。另一方面,有藉由提高含有比例,可於維持平坦色散性之狀態下降低相位差或雙折射之傾向,因此亦可用作於全波長區域中均難以表現相位差或雙折射之寬頻帶零雙折射材料。對於其較佳含有比例,相對於上述共聚物整體之質量較佳為30質量%以上,更佳為40質量%以上,更佳為50質量%以上,尤佳為60質量%以上,又,較佳為95質量%以下,更佳為90質量%以下,更佳為85質量%以下,尤佳為80質量%以下。就相同之觀點而言,對於2價低聚茀之較佳莫耳分率,相對於上述共聚物整體中所含的全部重複單元較佳為10%以上,更佳為15%以上,更佳為20%以上,尤佳為25%以上,又,較佳為80%以下,更佳為75%以下,更佳為70%以下,尤佳為65%以下。又,就相同之觀點而言,對於通式(3)所表示之2價有機基之較佳含有比例,相對於上述共聚物整體之質量較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,更佳為15質量% 以上,尤佳為20質量%以上,又,較佳為70質量%以下,更佳為60質量%以下,更佳為50質量%以下,尤佳為40質量%以下。就相同之觀點而言,對於通式(3)所表示之2價有機基之較佳莫耳分率,相對於上述共聚物整體中所含的全部重複單元較佳為20%以上,更佳為25%以上,更佳為30%以上,尤佳為35%以上,又,較佳為90%以下,更佳為85%以下,更佳為80%以下,尤佳為75%以下。
<3.樹脂組合物>
本發明之樹脂組合物含有具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物。又,本發明之樹脂組合物除該聚合物以外,亦可進而含有其他成分。
<3-1.聚合物摻合>
本發明之樹脂組合物亦可含有任意之聚合物作為其他成分,以期待表現由摻合所引起之其他效果。即,除具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物以外,亦可使任意之聚合物共存。
此處,所謂共存,表示樹脂組合物中存在2種以上之聚合物,其方法並不論,可列舉:將2種以上之聚合物以溶液狀態、或熔融狀態混合之方法;於包含1種以上之聚合物的溶液中或熔融液中進行聚合之方法等。
例如,可摻合具有通式(3)所表示之2價有機基作為重複單元之聚合物,亦可摻合具有任意之重複單元之聚合物。再者,具有通式(3)所表示之2價有機基作為重複單元之聚合物可進而具有通式(3)以外之2價有機基作為重複單元,亦可具有2種以上通式(3)所表示之2價有機基作為重複單元。此處,作為通式(3)所表示之2價有機基,可使用共聚物處例示之較佳者。
尤其就適宜地用於相位差膜用途之觀點而言,較佳為使顯示正的折射率各向異性之聚合物或低聚物之摻合物或共聚物共存,就具有 光學性能良好,可熔融製膜或溶液澆鑄製膜之傾向方面而言,更佳為使熱塑性樹脂共存。作為共存者,具體可列舉聚縮合系聚合物、烯烴系聚合物、或加成聚合系聚合物,較佳為聚縮合系聚合物。作為聚縮合系聚合物,可列舉聚酯、聚醯胺、聚酯碳酸酯、聚醯胺、聚醯亞胺等,其中,較佳為聚酯或聚碳酸酯。
更具體而言,可列舉:聚乙烯、聚丙烯等烯烴系聚合物;具有來自雙酚A或雙酚Z、異山梨醇等的結構單元之聚碳酸酯;聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二羧酸酯(polynaphthalene dicarboxylate)、聚環己二羧酸環己二亞甲酯、聚對苯二甲酸環己二亞酯等聚酯等,亦可將該等中2種以上之聚合物併用。
本發明之樹脂組合物中可含有的任意之聚合物只要在表現所需光學特性及物性之範圍內,則可以任意之比率含於本發明之樹脂組合物中,較佳為相對於樹脂組合物之總質量為5質量%以上,更佳為10質量%以上,進而較佳為20質量%以上,又,較佳為90質量%以下,更佳為80質量%以下,進而較佳為60質量%以下。若含有比例過少,則有難以獲得由摻合所引起之較佳物性之傾向,另一方面,若含有比例過多,則有2價低聚茀之比率相對地降低,難以獲得所需之物性之傾向。
尤其是使具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物、與具有通式(3)所表示之2價有機基作為重複單元之聚合物共存之情形時,只要在表現下述之光學物性之範圍內,則其含有比例並無特別限定。
對於2價低聚茀之較佳含有比例,為表現出反波長色散性,且保持熔融加工性或機械強度,相對於樹脂組合物整體之質量較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,更佳為12質量%以上,尤佳為15質量%以上,最佳為20質量%以上,又,較佳為90質量%以下,更佳為80質量%以下,更佳為70質量%以下,尤佳為60質量%以下,最佳為 55質量%以下。就相同之觀點而言,對於2價低聚茀之較佳莫耳分率,相對於樹脂組合物整體中所含的重複單元較佳為1%以上,更佳為2%以上,更佳為3%以上,尤佳為4%以上,最佳為5%以上,又,較佳為50%以下,更佳為未達50%,更佳為40%以下,進而更佳為35%以下,尤佳為30%以下,最佳為20%以下。又,就相同之觀點而言,對於通式(3)所表示之2價有機基之較佳含有比例,相對於樹脂組合物整體之質量較佳為10質量%以上,更佳為20質量%以上,更佳為30質量%以上,尤佳為40質量%以上,又,較佳為95質量%以下,更佳為90質量%以下,更佳為88質量%以下,尤佳為85質量%以下,最佳為80質量%以下。就相同之觀點而言,對於通式(3)所表示之2價有機基之較佳莫耳分率,相對於樹脂組合物整體中所含的重複單元較佳為10%以上,更佳為20%以上,更佳為30%以上,尤佳為40%以上,又,較佳為98%以下,更佳為95%以下,更佳為92%以下,進而更佳為90%以下,尤佳為85%以下,最佳為80%以下。
又,就相同之觀點而言,對於2價低聚茀之較佳含有比例,相對於具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物之質量較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,更佳為12質量%以上,尤佳為15質量%以上,最佳為20質量%以上,又,較佳為90質量%以下,更佳為80質量%以下,更佳為70質量%以下,尤佳為60質量%以下,最佳為55質量%以下。就相同之觀點而言,對於2價低聚茀之較佳莫耳分率,相對於具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物較佳為1%以上,更佳為2%以上,更佳為3%以上,尤佳為4%以上,最佳為5%以上,又,較佳為50%以下,更佳為未達50%,更佳為40%以下,進而更佳為35%以下,尤佳為30%以下,最佳為20%以下。又,就相同之觀點而言,對於通式(3)所表示之2價有機基之較佳含有比例,相對於具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物之質量較佳為10質量%以上,更佳為20質量%以上,更 佳為30質量%以上,尤佳為40質量%以上,又,較佳為95質量%以下,更佳為90質量%以下,更佳為88質量%以下,尤佳為85質量%以下,最佳為80質量%以下。就相同之觀點而言,對於通式(3)所表示之2價有機基之較佳莫耳分率,相對於具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物較佳為10%以上,更佳為20%以上,更佳為30%以上,尤佳為40%以上,又,較佳為98%以下,更佳為95%以下,更佳為92%以下,進而更佳為90%以下,尤佳為85%以下,最佳為80%以下。
另一方面,使用R1及R2為可經取代之亞甲基之2價低聚茀之情形時,有即便相對於樹脂組合物整體之質量而以任意之含有比例含有該2價低聚茀,均可表現相位差之波長色散性較小之平坦色散性之傾向。尤其是由於有藉由提高含有比例,可於維持平坦色散性之狀態下降低相位差或雙折射之傾向,因此亦可用作於全波長區域中均難以表現相位差或雙折射之寬頻帶零雙折射材料。對於其較佳含有比例,相對於樹脂組合物整體之質量較佳為30質量%以上,更佳為40質量%以上,更佳為50質量%以上,尤佳為60質量%以上,又,較佳為95質量%以下,更佳為90質量%以下,更佳為85質量%以下,尤佳為80質量%以下。就相同之觀點而言,對於2價低聚茀之較佳莫耳分率,相對於樹脂組合物整體中所含的重複單元較佳為10%以上,更佳為15%以上,更佳為20%以上,尤佳為25%以上,又,較佳為80%以下,更佳為75%以下,更佳為70%以下,尤佳為65%以下。又,就相同之觀點而言,對於通式(3)所表示之2價有機基之較佳含有比例,相對於樹脂組合物整體之質量較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,更佳為15質量%以上,尤佳為20質量%以上,又,較佳為70質量%以下,更佳為60質量%以下,更佳為50質量%以下,尤佳為40質量%以下。就相同之觀點而言,對於通式(3)所表示之2價有機基之較佳莫耳分率,相對於樹脂組合物整體中所含的重複單元較佳為20%以上,更佳為 25%以上,更佳為30%以上,尤佳為35%以上,又,較佳為90%以下,更佳為85%以下,更佳為80%以下,尤佳為75%以下。
又,就相同之觀點而言,對於2價低聚茀之較佳含有比例,相對於具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物之質量較佳為30質量%以上,更佳為40質量%以上,更佳為50質量%以上,尤佳為60質量%以上,又,較佳為95質量%以下,更佳為90質量%以下,更佳為85質量%以下,尤佳為80質量%以下。就相同之觀點而言,對於2價低聚茀之較佳莫耳分率,相對於具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物較佳為10%以上,更佳為15%以上,更佳為20%以上,尤佳為25%以上,又,較佳為80%以下,更佳為75%以下,更佳為70%以下,尤佳為65%以下。又,就相同之觀點而言,對於通式(3)所表示之2價有機基之較佳含有比例,相對於具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物之質量較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,更佳為15質量%以上,尤佳為20質量%以上,又,較佳為70質量%以下,更佳為60質量%以下,更佳為50質量%以下,尤佳為40質量%以下。就相同之觀點而言,對於通式(3)所表示之2價有機基之較佳莫耳分率,相對於具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物較佳為20%以上,更佳為25%以上,更佳為30%以上,尤佳為35%以上,又,較佳為90%以下,更佳為85%以下,更佳為80%以下,尤佳為75%以下。
對本發明之樹脂組合物進行膜成形之情形時,較佳為膜為光學透明,故而所摻合之聚合物較佳為選擇與具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物折射率接近、或具有相容性之組合。
<3-2.樹脂組合物之組成>
就表現出反波長色散性,且保持熔融加工性或機械強度之觀點而言,對於樹脂組合物中之2價低聚茀之較佳含有比例,相對於樹脂組合物整體之質量較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,更佳為 12質量%以上,尤佳為15質量%以上,最佳為20質量%以上,又,較佳為90質量%以下,更佳為80質量%以下,更佳為70質量%以下,尤佳為60質量%以下。就相同之觀點而言,對於2價低聚茀之較佳莫耳分率,相對於樹脂組合物整體中所含的全部重複單元較佳為1%以上,更佳為2%以上,更佳為3%以上,尤佳為4%以上,最佳為5%以上,又,較佳為50%以下,更佳為未達50%,更佳為40%以下,進而更佳為35%以下,尤佳為30%以下,最佳為20%以下。又,就相同之觀點而言,對於通式(3)所表示之2價有機基之較佳含有比例,相對於樹脂組合物整體之質量較佳為10質量%以上,更佳為20質量%以上,更佳為30質量%以上,尤佳為40質量%以上,又,較佳為95質量%以下,更佳為90質量%以下,更佳為88質量%以下,尤佳為85質量%以下,最佳為80質量%以下。就相同之觀點而言,對於通式(3)所表示之2價有機基之較佳莫耳分率,相對於樹脂組合物整體中所含的全部重複單元較佳為10%以上,更佳為20%以上,更佳為30%以上,尤佳為40%以上,又,較佳為98%以下,更佳為95%以下,更佳為92%以下,進而更佳為90%以下,尤佳為85%以下,最佳為80%以下。
另一方面,使用R1及R2為可經取代之亞甲基之2價低聚茀之情形時,有即便相對於樹脂組合物整體之質量以任意之含有比例含有2價低聚茀,均可表現相位差之波長色散性較小之平坦色散性之傾向。尤其是由於有藉由提高含有比例,可於維持平坦色散性之狀態下降低相位差或雙折射之傾向,因此亦可用作於全波長區域中均難以表現相位差或雙折射之寬頻帶零雙折射材料。對於其較佳含有比例,相對於樹脂組合物整體之質量較佳為30質量%以上,更佳為40質量%以上,更佳為50質量%以上,尤佳為60質量%以上,又,較佳為95質量%以下,更佳為90質量%以下,更佳為85質量%以下,尤佳為80質量%以下。就相同之觀點而言,對於2價低聚茀之較佳莫耳分率,相對於樹 脂組合物整體中所含的全部重複單元較佳為10%以上,更佳為15%以上,更佳為20%以上,尤佳為25%以上,又,較佳為80%以下,更佳為75%以下,更佳為70%以下,尤佳為65%以下。又,就相同之觀點而言,對於通式(3)所表示之2價有機基之較佳含有比例,相對於樹脂組合物整體之質量較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,更佳為15質量%以上,尤佳為20質量%以上,又,較佳為70質量%以下,更佳為60質量%以下,更佳為50質量%以下,尤佳為40質量%以下。就相同之觀點而言,對於通式(3)所表示之2價有機基之較佳莫耳分率,相對於樹脂組合物整體中所含的全部重複單元較佳為20%以上,更佳為25%以上,更佳為30%以上,尤佳為35%以上,又,較佳為90%以下,更佳為85%以下,更佳為80%以下,尤佳為75%以下。
又,本發明之樹脂組合物亦可含有2種以上的上述通式(3)所表示之2價有機基,例如,將來自ISB之重複單元與來自CHDM之重複單元組合使用之情形時,其含有比例並無特別限定,但就較高之玻璃轉移溫度與雙折射、吸水率之觀點而言,以來自ISB之重複單元相對於樹脂組合物之莫耳分率計較佳為30莫耳%以上,更佳為40莫耳%以上,更佳為50莫耳%以上,又,較佳為95莫耳%以下,更佳為90莫耳%以下,進而較佳為85莫耳%以下。
又,將來自ISB之重複單元與來自CHDM之重複單元組合使用之情形時,其含有比例並無特別限定,但就柔軟性之觀點而言,以來自CHDM之重複單元相對於樹脂組合物之莫耳分率計較佳為5莫耳%以上,更佳為10莫耳%以上,更佳為15莫耳%以上,又,較佳為50莫耳%以下,更佳為40莫耳%以下,進而較佳為30莫耳%以下。
將來自SPG之重複單元與來自CHDM之重複單元組合使用之情形時,其含有比例並無特別限定,但就較高之玻璃轉移溫度與雙折射、吸水率之觀點而言,以來自SPG之重複單元相對於樹脂組合物之莫耳 分率計較佳為30莫耳%以上,更佳為40莫耳%以上,更佳為50莫耳%以上,又,較佳為95莫耳%以下,更佳為90莫耳%以下,進而較佳為85莫耳%以下。
又,將來自SPG之重複單元與來自CHDM之重複單元組合使用之情形時,其含有比例並無特別限定,但就柔軟性之觀點而言,以來自CHDM之重複單元相對於樹脂組合物之莫耳分率計較佳為5莫耳%以上,更佳為10莫耳%以上,更佳為15莫耳%以上,又,較佳為50莫耳%以下,更佳為40莫耳%以下,進而較佳為30莫耳%以下。
<3-3.折射率各向異性>
本發明之樹脂組合物之折射率各向異性無論為正負中之哪一種,藉由滿足下述<3-4.相位差比>中所記載的用於反波長色散膜時之條件,均可顯示反波長色散性。此處,為獲得具有負的折射率各向異性之反波長色散膜,必需將具有正的折射率各向異性,且波長越短波長色散越大之波長色散性較大的結構單元,與具有較大之負的折射率各向異性,且波長色散性較小的結構單元組合使用,但後一種材料一般並不為人知曉,要獲得具有負的折射率各向異性之反波長色散膜通常較為困難。因此,本發明之樹脂組合物當用作顯示反波長色散性或平坦色散性等所需光學特性的光學材料時,較佳為具有正的折射率各向異性。
於本發明中,所謂「具有正的折射率各向異性之樹脂組合物」,表示當成形為延伸膜時,於以下測定條件下顯示正的折射率各向異性之樹脂組合物。又,關於「負的折射率各向異性」亦同樣地定義。
於本發明中,樹脂組合物之折射率各向異性係以下述方法測定。首先,利用熱壓機壓製樹脂組合物,製成膜。將該膜切割成特定之尺寸,進行自由端單軸延伸而製成延伸膜。使用相位差測定裝置(王子計測機器公司製造之KOBRA-WPR),測定該延伸膜之相位差。 於延伸方向上表現正的相位差之情形時,該樹脂組合物顯示正的折射率各向異性,表現負的相位差之情形時,該樹脂組合物顯示負的折射率各向異性。詳細的測定條件將於後文中記載。
眾所周知,主要含有具有以9位之碳原子連結於主鏈之茀環的重複單元之聚合物通常有顯示負的折射率各向異性之傾向。於本發明中,作為實現「具有正的折射率各向異性之樹脂組合物」之方法並無任何限定,例如可使用以下之方法A、方法B或方法C中之任一種,或者將任一種方法組合使用等。
方法A:使用含有2價低聚茀、及通式(3)所表示之2價有機基作為重複單元之共聚物,作為聚合物的方法;方法B:除具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物以外,使具有上述通式(3)所表示之2價有機基作為重複單元之聚合物共存的方法;方法C:適當地選擇R1~R3,以使具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物具備正的折射率各向異性的方法。
該等之中,就所獲得之樹脂組合物的透明性或均勻性之觀點而言,較佳為使用方法A,或將方法A與其他方法組合使用。又,於方法A中,較佳為上述通式(3)所表示之2價有機基具有顯示正的折射率各向異性之結構。
於該等方法中,通式(3)所表示之2價有機基可使用單一種類之有機基,亦可將通式(3)之範圍內的複數種有機基組合使用。又,2價低聚茀可使用單一種類之2價低聚茀,亦可將複數種組合使用。
<3-3-1.方法A>
用以實現「具有正的折射率各向異性之樹脂組合物」的方法A,係使用含有2價低聚茀、及通式(3)所表示之2價有機基的至少2種以上作為重複單元之共聚物,作為聚合物的方法。
於方法A中,作為2價低聚茀,可較佳地採用上述<1.低聚茀>中 所例示者。又,作為通式(3)所表示之有機基,可較佳地採用上述<2-3.有機基之具體例>中所例示之有機基。
於方法A中,本發明之樹脂組合物只要包含含有2價低聚茀、及上述通式(3)所表示之2價有機基的至少2種以上作為重複單元之共聚物,作為聚合物即可,亦可進而包含該共聚物以外之任意聚合物。進而,上述共聚物亦可含有2價低聚茀及通式(3)以外之重複單元(但上述之連結基除外)。
<3-3-2.方法B>
用以實現「具有正的折射率各向異性之樹脂組合物」的方法B,係除具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物以外,使具有通式(3)所表示之2價有機基作為重複單元之聚合物共存的方法。
於方法B中,作為通式(1)所表示之2價低聚茀,可較佳地採用上述<1.低聚茀>中所例示者。又,作為通式(3)所表示之有機基,可較佳地採用上述<2-3.有機基之具體例>中所例示之有機基。
又,具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物亦可具有2價低聚茀以外之2價有機基(但上述之連結基除外)作為重複單元,另一方面,具有通式(3)所表示之2價有機基作為重複單元之聚合物亦可具有通式(3)以外之2價有機基(但上述之連結基除外)作為重複單元。
於上述方法B之情形時,本發明之樹脂組合物例如藉由將具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物與具有通式(3)所表示之2價有機基作為重複單元之聚合物摻合而獲得。進而,亦可摻合具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物及具有通式(3)所表示之2價有機基作為重複單元之聚合物以外的任意之聚合物及/或化合物。
<3-3-3.方法C>
用以實現「具有正的折射率各向異性之樹脂組合物」的方法C,係適當地選擇R1~R3,以使具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物具 備正的折射率各向異性的方法。
用以使具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物具備正的折射率各向異性之R1~R3只要為以具備正的折射率各向異性之方式而選擇者則並無任何限定,具體而言,R1及R2可分別獨立地列舉:可經取代之碳數4~10之伸芳基、可經取代之碳數6~10之伸芳烷基、或者選自由可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基及可經取代之碳數6~10之伸芳烷基所組成之群中之2個以上之基以氧原子、可經取代之硫原子、可經取代之氮原子或羰基連結而成之基;R3可列舉可經取代之碳數4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基。預想藉由向主鏈上導入芳香環,有可將與主鏈正交之茀環所具備的負的折射率各向異性消除,且賦予正的折射率各向異性之傾向。因此,R1~R3所具備的芳香環之數以R1~R3中所含的總和表示較佳為2個以上,更佳為3個以上,進而較佳為4個以上。
於方法C中,於2價低聚茀為通式(1)所表示者之情形時,R4~R9可較佳地採用上述<1.低聚茀>中所例示者。又,具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物亦可含有2價低聚茀以外之2價有機基(但上述之連結基除外)。
另一方面,於採用上述方法C之情形時,由於2價低聚茀其本身具有正的折射率各向異性,故而本發明之樹脂組合物只要包含含有具有特定之R1~R3之2價低聚茀作為重複單元的聚合物即可,亦可含有具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物以外之任意之聚合物及/或化合物。
於方法C中,只要在表現下述之光學物性之範圍內,則2價低聚茀可以任意之質量含於樹脂組合物中。對於上述通式(1)所表示之2價低聚茀之較佳含有比例,為表現出反波長色散性,且保持熔融加工性或機械強度,相對於樹脂組合物整體之質量較佳為5質量%以上,更 佳為10質量%以上,更佳為12質量%以上,尤佳為15質量%以上,最佳為20質量%以上,又,較佳為90質量%以下,更佳為80質量%以下,更佳為70質量%以下,尤佳為60質量%以下。就相同之觀點而言,對於2價低聚茀之較佳莫耳分率,相對於樹脂組合物整體中所含的重複單元較佳為1%以上,更佳為2%以上,更佳為3%以上,尤佳為4%以上,最佳為5%以上,又,較佳為50%以下,更佳為未達50%,更佳為40%以下,尤佳為30%以下,最佳為20%以下。
又,就相同之觀點而言,對於2價低聚茀之較佳含有比例,相對於具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物之質量較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,更佳為12質量%以上,尤佳為15質量%以上,最佳為20質量%以上,又,較佳為90質量%以下,更佳為80質量%以下,更佳為70質量%以下,尤佳為60質量%以下。就相同之觀點而言,對於2價低聚茀之較佳莫耳分率,相對於具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物較佳為1%以上,更佳為2%以上,更佳為3%以上,尤佳為4%以上,最佳為5%以上,又,較佳為50%以下,更佳為未達50%,更佳為40%以下,進而更佳為35%以下,尤佳為30%以下,最佳為20%以下。
另一方面,使用R1及R2為可經取代之亞甲基之2價低聚茀之情形時,有即便相對於樹脂組合物整體之質量而以任意之含有比例含有該2價低聚茀,均可表現相位差之波長色散性較小之平坦色散性之傾向。尤其是由於有藉由提高含有比例,可於維持平坦色散性之狀態下降低相位差之傾向,因此亦可用作於全波長區域中均難以表現相位差之寬頻帶零雙折射材料。對於其較佳含有比例,相對於樹脂組合物整體之質量較佳為30質量%以上,更佳為40質量%以上,更佳為50質量%以上,尤佳為60質量%以上,又,較佳為95質量%以下,更佳為90質量%以下,更佳為85質量%以下,尤佳為80質量%以下。就相同之 觀點而言,對於2價低聚茀之較佳莫耳分率,相對於樹脂組合物整體中所含的重複單元較佳為10%以上,更佳為15%以上,更佳為20%以上,尤佳為25%以上,又,較佳為80%以下,更佳為75%以下,更佳為70%以下,尤佳為65%以下。
又,就相同之觀點而言,對於2價低聚茀之較佳含有比例,相對於含有2價低聚茀作為重複單元之聚合物之質量較佳為30質量%以上,更佳為40質量%以上,更佳為50質量%以上,尤佳為60質量%以上,又,較佳為95質量%以下,更佳為90質量%以下,更佳為85質量%以下,尤佳為80質量%以下。就相同之觀點而言,對於2價低聚茀之較佳莫耳分率,相對於含有2價低聚茀作為重複單元之聚合物較佳為10%以上,更佳為15%以上,更佳為20%以上,尤佳為25%以上,又,較佳為80%以下,更佳為75%以下,更佳為70%以下,尤佳為65%以下。
<3-4.相位差比>
當設想相位差膜用途時,本發明之樹脂組合物較佳為於波長450nm下測得之相位差(Re450)與於波長550nm下測得之相位差(Re550)的比、亦即相位差比滿足下述式(2)。
Re450/Re550≦1.0 (2)
此處,「本發明之樹脂組合物的相位差比滿足上述式(2)」係表示當成形為延伸膜時,於以下測定條件下於波長450nm下測得之相位差(Re450)與於波長550nm下測得之相位差(Re550)的比滿足上述式(2)。
尤其是當設想相位差膜中顯示反波長色散性之相位差膜、亦即反波長色散膜用途時,本發明之樹脂組合物較佳為相位差比滿足下述式(2')。
0.5≦Re450/Re550<1.0 (2')
就可較佳地用作相位差膜之觀點而言,本發明之樹脂組合物較 佳為含有具有上述2價低聚茀作為重複單元之聚合物,並且於波長450nm下測得之相位差(Re450)與於波長550nm下測得之相位差(Re550)的比滿足上述式(2)。尤其是於本發明之樹脂組合物含有具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物,且滿足上述式(2)之情形時,有即便2價低聚茀之含有比例較少,亦顯示充分之反波長色散性之傾向。
相位差比係以下述方法測定。利用熱壓機壓製樹脂組合物,製成膜。將該膜切割成特定之尺寸,進行自由端單軸延伸而製成延伸膜。使用相位差測定裝置(王子計測機器公司製造之KOBRA-WPR),測定該延伸膜於波長450nm下之相位差(Re450)及於波長550nm下之相位差(Re550)。於延伸方向上相位差比(Re450/Re550)滿足上述式(2)之情形時,該樹脂組合物顯示作為相位差膜有用之波長色散性。又,於相位差比(Re450/Re550)滿足上述式(2')之情形時,該樹脂組合物顯示作為反波長色散膜有用之反波長色散性。詳細的測定條件將於後文中記載。
當設想相位差膜中之反波長色散膜用途時,本發明之樹脂組合物的相位差比(Re450/Re550)之上限較佳為1.0以下,更佳為未達1.0,進而較佳為0.95以下,進一步更佳為0.93以下,尤佳為0.91以下。又,相位差比(Re450/Re550)之下限較佳為0以上,更佳為0.50以上,更佳為超過0.50,進一步更佳為0.70以上,尤佳為0.75以上,最佳為0.80以上。
若相位差比(Re450/Re550)之值在上述範圍內,則波長越長表現出越大之相位差,於可見光區之各波長下可獲得理想的相位差特性。例如,藉由使用由具有此種波長色散性的本發明之樹脂組合物獲得之相位差膜,作為使於相互垂直之方向上振動之偏光的相位變化1/4波長(90°)之1/4λ板,且將其與偏光板貼合,可製作圓偏光板等,可實現於所有波長下均具有防外部光反射功能的黑色性優異之圓偏光板及圖 像顯示裝置。另一方面,於相位差比(Re450/Re550)之值在上述範圍外之情形時,由波長所引起之脫色增大,有圓偏光板或圖像顯示裝置中產生著色問題之傾向。
又,當設想反波長色散膜用途時,本發明之樹脂組合物較佳為,於波長630nm下測得之相位差(Re630)與於波長550nm下測得之相位差(Re550)的比、亦即相位差比'滿足下述式(25)。
1.0≦Re630/Re550 (25)
此處,「本發明之樹脂組合物的相位差比'滿足上述式(25)」係表示當成形為延伸膜時,於以下測定條件下、於波長630nm下測得之相位差(Re630)與於波長550nm下測得之相位差(Re550)的比滿足上述式(25)。
相位差比'係以下述方法測定。利用熱壓機壓製樹脂組合物,製成膜。將該膜切割成特定之尺寸,進行自由端單軸延伸而製成延伸膜。使用相位差測定裝置(王子計測機器公司製造之KOBRA-WPR),測定該延伸膜於波長630nm下之相位差(Re630)及於波長550nm下之相位差(Re550)。於延伸方向上相位差比'(Re630/Re550)滿足上述式(25)之情形時,該樹脂組合物顯示作為相位差膜有用之波長色散性。
當設想相位差膜中之反波長色散膜用途時,本發明之樹脂組合物的相位差比'(Re630/Re550)之上限較佳為1.25以下,更佳為1.20以下,尤佳為1.15以下。又,相位差比(Re630/Re550)之下限較佳為1.00以上,更佳為1.01以上,更佳為1.02以上,尤佳為1.03以上。
若相位差比'(Re630/Re550)之值在上述範圍內,則波長越長表現出越大之相位差,於可見光區之各波長下可獲得理想的相位差特性。例如,藉由使用由具有此種波長色散性的本發明之樹脂組合物獲得之相位差膜作為1/4λ板,且將其與偏光板貼合,可製作圓偏光板等,可實現於所有波長下均具有防外部光反射功能的黑色性優異之圓偏光板 及圖像顯示裝置。另一方面,於相位差比'(Re630/Re550)之值在上述範圍外之情形時,由波長所引起之脫色增大,有圓偏光板或圖像顯示裝置中產生著色問題之傾向。尤其就不依賴於波長而獲得防外部光反射功能之觀點而言,較佳為相位差比(Re450/Re550)與相位差比'(Re630/Re550)兩者之值均在上述範圍內。
用以如此般使相位差比(Re450/Re550)或相位差比'(Re630/Re550)在上述範圍內的具體方法並無任何限定,例如可列舉下述方法:作為2價低聚茀,使用特定量的位於兩末端之茀的9位之碳原子為2價基者,或位於兩末端之茀的9位之碳原子上分別鍵結之R1及R2為2價基,且R1與R2之至少任一者的碳數為2以上者。於此情形時,亦可進而併用位於兩末端之茀的9位之碳原子上分別鍵結之碳數為1之R1及R2為2價基的2價低聚茀。
又,當設想修正圖像顯示裝置之漏色的反波長色散膜用途時,為根據裝置而修正漏色,只要設定最合適的相位差比(Re450/Re550)即可,上限只要未達1.0即可,並不特別設定下限。
另一方面,當設想相位差之波長色散性較小之平坦色散材料時,本發明之樹脂組合物較佳為相位差比滿足下述式(23)。
0.9<Re450/Re550<1.1 (23)
此處,「本發明之樹脂組合物的相位差比滿足上述式(23)」係表示當成形為延伸膜時,於以下測定條件下於波長450nm下測得之相位差(Re450)與於波長550nm下測得之相位差(Re550)的比滿足上述式(23)。
當設想相位差之波長色散性較小之平坦色散材料時,本發明之樹脂組合物的相位差比(Re450/Re550)較佳為0.93以上,更佳為0.95以上,尤佳為0.98以上,又,較佳為1.08以下,更佳為1.06以下,尤佳為1.05以下。
於相位差比(Re450/Re550)之值在上述範圍內之情形時,藉由使用本發明之樹脂組合物,可獲得修正VA模式之液晶顯示裝置之脫色的相位差膜,可實現由波長所引起之脫色較少的液晶顯示裝置。進而,藉由滿足下述<3-12.雙折射>中所記載之條件,於可見光區之各波長下可獲得理想的相位差特性,可獲得寬頻帶零雙折射材料。又,藉由將本發明之寬頻帶零雙折射材料作為液晶顯示裝置之偏光板保護膜而與偏光板貼合,可實現由波長所引起之脫色較少的偏光板及圖像顯示裝置。
又,當設想平坦色散材料之情形時,本發明之樹脂組合物較佳為於波長630nm下測得之相位差(Re630)與於波長550nm下測得之相位差(Re550)的比、亦即相位差比'滿足下述式(26)。
0.97<Re630/Re550<1.02 (26)
此處,「本發明之樹脂組合物的相位差比'滿足上述式(26)」係表示當成形為延伸膜時,於以下測定條件下、於波長630nm下測得之相位差(Re630)與於波長550nm下測得之相位差(Re550)的比滿足上述式(26)。
當設想平坦色散材料之情形時,本發明之樹脂組合物的相位差比'(Re630/Re550)之上限較佳為1.02以下,更佳為1.01以下,尤佳為1.00以下。又,相位差比(Re630/Re550)之下限較佳為0.97以上,更佳為0.98以上,尤佳為0.99以上。
於相位差比'(Re630/Re550)之值在上述範圍內之情形時,藉由使用本發明之樹脂組合物,可獲得修正VA模式之液晶顯示裝置之脫色的相位差膜,可實現由波長所引起之脫色較少的液晶顯示裝置。進而,藉由滿足下述<3-12.雙折射>中所記載之條件,於可見光區之波長下可獲得理想的相位差特性,可獲得寬頻帶零雙折射材料。又,藉由將本發明之寬頻帶零雙折射材料作為液晶顯示裝置之偏光板保護 膜而與偏光板貼合,可實現由波長所引起之脫色較少的偏光板及圖像顯示裝置。進而,尤佳為相位差比(Re450/Re550)與相位差比'(Re630/Re550)兩者之值均在上述範圍內。
用以如此般使相位差比(Re450/Re550)或相位差比'(Re630/Re550)在上述範圍內的具體方法並無任何限定,例如可列舉下述方法:作為2價低聚茀,使用特定量的位於兩末端之茀的9位之碳原子上分別鍵結之碳數為1之R1及R2為2價基者。於此情形時,亦可進而併用位於兩末端之茀的9位之碳原子為2價基者、或位於兩末端之茀的9位之碳原子上分別鍵結之碳數為2以上之R1及R2為2價基者。
<3-5.茀骨架之質量>
茀骨架之質量相對於本發明之樹脂組合物之質量較佳為5%以上,更佳為8%以上,更佳為10%以上,又,較佳為70%以下,更佳為50%以下,進而較佳為30%以下。若在該範圍內,則有獲得反波長色散性或正的雙折射各向異性等所需光學特性之傾向。若低於該範圍,則有不表現出反波長色散性、或反波長色散性不足之可能性。又,於超過該範圍之情形時,有折射率各向異性為負之可能性,進而有樹脂變脆等機械強度降低之可能性。
另一方面,使用R1及R2為可經取代之亞甲基之2價低聚茀之情形時,對於茀骨架之質量相對於本發明之樹脂組合物之質量,有即便相對於樹脂組合物整體之質量而以任意之質量含有茀骨架,均可表現相位差之波長色散性較小之平坦色散性之傾向。尤其是由於有藉由提高含有比例,可於維持平坦色散性之狀態下降低相位差之傾向,因此亦可用作於全波長區域中均難以表現相位差之寬頻帶零雙折射材料。對於其較佳含有比例,相對於樹脂組合物整體之質量較佳為20質量%以上,更佳為25質量%以上,更佳為30質量%以上,尤佳為35質量%以上,又,較佳為90質量%以下,更佳為85質量%以下,更佳為80質量 %以下,尤佳為75質量%以下。
此處,所謂茀骨架,表示上述通式(1)中,包含形成茀環之13個碳原子及取代基R4~R9的結構。但是,此處所言之茀骨架係指樹脂組合物中所含的全部量,而並非僅具有上述通式(1)所表示之2價低聚茀作為重複單元之聚合物中所含者。
<3-6.茀比率>
另一方面,含有具有茀作為重複單元之聚合物的樹脂組合物有如下傾向:藉由將具有芳香環之茀環相對於主鏈配向,而表現所需光學特性。例如,於茀環大致垂直於主鏈地配向之情形時,顯示反波長色散性;於茀環相對於主鏈傾斜45度左右地配向之情形時,顯示平坦色散性。因此,為了高效地表現出反波長色散性、平坦色散性、或寬頻帶零雙折射等所需之光學物性,較理想為提高重複單元中之茀環之比例。於本說明書中,將該重複單元中之茀環之比例稱為茀比率,且藉由下述式(27)進行定義。此處,茀環之分子量為13個碳原子之原子量的總和,氫原子並不包含於該分子量中,又,即便具有取代基之情形時,取代基亦不包含於該分子量中。又,所謂茀環之分子量之總和,表示具有茀之重複單元中所包含的全部茀環之分子量的合計值,例如,具有2個茀環之情形時為2個茀環之分子量,同樣地於具有3個茀環之情形時為3個茀環之分子量。另一方面,所謂具有茀之重複單元之分子量,表示該重複單元本身之分子量。
茀比率(%)=茀環之分子量之總和/具有茀之重複單元之分子量×100 (27)
本發明中,藉由使用特定之2價低聚茀,可提高重複單元中之茀環之比例,故而有即便其含有比例較少,亦可表現所需之光學物性之傾向。就該觀點而言,茀比率較佳為30%以上,較佳為40%以上,更佳為50%以上,較佳為60%以上,又,通常為90%以下。
<3-7.玻璃轉移溫度>
本發明之樹脂組合物之玻璃轉移溫度較佳為90℃以上,更佳為100℃以上,更佳為110℃以上,尤佳為120℃以上,又,較佳為170℃以下,更佳為160℃以下,進而較佳為150℃以下。若低於該範圍,則有於使用環境下,光學物性自設計值變化之虞,有不滿足實際應用上所需之耐熱性之可能性。又,若超過該範圍,則有樹脂組合物之熔融加工性降低,無法獲得外觀良好或尺寸精度較高之成形體之可能性。並且,認為耐熱性過高,另一方面機械強度降低,故而樹脂組合物變脆,存在加工性或成形體之操作性惡化之情況。
<3-8.熔融黏度>
本發明之樹脂組合物之熔融黏度於測定溫度240℃、剪切速度91.2sec-1下較佳為500Pa‧s以上,更佳為800Pa‧s以上,更佳為1000Pa‧s以上,又,較佳為5000Pa‧s以下,更佳為4500Pa‧s以下,進而較佳為4000Pa‧s以下。若低於該範圍,則有無法獲得可耐受實際應用之機械強度之可能性。並且,有偏離對於下述之熔融製膜法適當之熔融黏度範圍之可能性。若超過該範圍,則與上述之玻璃轉移溫度過高之情形同樣地,有成形性惡化之可能性。
<3-9.分子量>
本發明之樹脂組合物之分子量可以還原黏度(reduced viscosity)表示。如下述的實施例之項中所記載般,本發明之樹脂組合物之還原黏度係使用二氯甲烷作為溶劑,將高分子濃度精確地調整為0.6g/dL,於溫度20.0℃±0.1℃下使用烏式黏度管進行測定。本發明之樹脂組合物之還原黏度並無特別限制,較佳為0.30dL/g以上,更佳為0.35dL/g以上。還原黏度之上限較佳為1.20dL/g以下,更佳為0.60dL/g以下,進而較佳為0.50dL/g以下。
<3-10.金屬含有比例>
本發明之樹脂組合物若含有大量金屬及金屬離子,則有於聚合或加工時產生著色,或容易產生熱分解之虞。重要的是使例如製造樹脂組合物時所使用之觸媒的殘留物、或混入至樹脂組合物之原料中之金屬成分、或自反應裝置等溶出之金屬等亦儘可能地減低。尤其是Na、K、Cs、Fe之影響顯著,故而本發明之聚碳酸酯樹脂組合物中,Na、K、Cs、Fe之含有比例之合計較佳為3質量ppm以下,更佳為1質量ppm以下,更佳為0.8質量ppm以下,尤佳為0.5質量ppm以下。樹脂組合物中之金屬量可利用濕式灰化等方法將樹脂組合物中之金屬回收之後,使用原子發射、原子吸光、ICP(inductively-coupled plasma,感應耦合電漿)等方法進行測定。
<3-11.光彈性係數>
本發明之樹脂組合物之光彈性係數較佳為45×10-12Pa-1以下。更佳為40×10-12Pa-1以下,尤佳為35×10-12Pa-1以下,又,通常為5×10-12Pa-1以上。若光彈性係數增高,則用於大型成形品之情形時、或將成形品彎折等之情形時,有於產生應力之部分,材料之雙折射產生變化,光學物性之均勻性受損之可能性。
<3-12.雙折射>
當設想顯示反波長色散性之相位差膜、或顯示平坦色散性之相位差膜用途時,本發明之樹脂組合物較佳為當製成膜時,550nm下之雙折射為0.001以上。為將如下述般使用本發明之樹脂組合物所成形之膜的厚度設計為非常薄,雙折射以較高為佳。因此,550nm下之雙折射進而較佳為0.002以上,又,通常為0.005以下。於550nm下之雙折射未達0.001之情形時,有必要將膜之厚度過度增大,有製膜材料之使用量增加,於厚度、透明性、相位差方面難以控制均質性之傾向。因此,於550nm下之雙折射未達0.001之情形時,有可能無法適合要求精密性、薄型、均質性之機器。
雙折射係用相位差除以膜厚而得,故而可藉由使用相位差測定裝置(王子計測機器公司製造之KOBRA-WPR)測定膜之相位差,且測定膜厚而求出。
另一方面,當設想寬頻帶零雙折射材料之情形時,本發明之樹脂組合物較佳為當製成膜時,550nm下之雙折射為0.0005以下。為如上所述地使用本發明之樹脂組合物設計具有寬頻帶零雙折射之偏光板保護膜,雙折射較低較佳。因此,550nm下之雙折射進而較佳為0.0002以下,尤佳為0.0001以下,又,通常為0.00001以上。於550nm下之雙折射超過0.0005之情形時,由於雙折射並未充分小,故而若膜之厚度較厚則有可能產生脫色。
該光學膜尤其是用於液晶顯示裝置之偏光板的保護膜時,表現出極其優異之特性。但是,並不僅限於偏光板之保護膜,亦可使用於相位差膜、塑膠電池(plastic cell)基板膜、抗反射膜、亮度改善膜、光碟之保護膜、擴散膜等其他用途。
<3-13.折射率>
當設想光學透鏡等寬頻帶零雙折射材料時,本發明之樹脂組合物較佳為589nm下之折射率為1.54以上。為使用本發明之樹脂組合物設計光學透鏡、為使透鏡較薄,均較佳為折射率較高。因此,589nm下之折射率進而較佳為1.56以上,尤佳為1.58以上,且通常為1.65以下。
<3-14.阿貝數>
當設想攝像系光學透鏡等寬頻帶零雙折射材料時,本發明之樹脂組合物較佳為阿貝數為35以下。為使用本發明之樹脂組合物設計攝像系光學透鏡,較佳為阿貝數較低。因此,阿貝數進而較佳為30以下,尤佳為25以下,且通常為15以上。
<3-15.茀環之配向>
本發明之樹脂組合物由茀環之配向引起的740cm-1之吸收的延伸方向與垂直方向之強度比較佳為1.2以上,更佳為1.3以上,更佳為1.4以上,又,通常為2.0以下。將本發明之樹脂組合物用作反波長色散膜用途之情形時,由茀環之配向引起的740cm-1之吸收的延伸方向與垂直方向之強度比較高時,有該樹脂組合物中所含的具有茀環之重複單元即便其比例較少,亦顯示反波長色散性之傾向。再者,上述強度比可利用以下方法進行測定。
首先,由本發明之樹脂組合物製成延伸膜,實施偏光ATR分析。其分析結果中,由羰基之配向引起的1245cm-1之吸收的延伸方向與垂直方向之強度比(2色比:延伸方向之強度/垂直方向之強度)為1.2以上,確認主鏈係於延伸方向上配向。其次,算出由茀環之配向引起的740cm-1之吸收的延伸方向與垂直方向之強度比。
<3-16.主鏈與茀所成之角度>
可預測,本發明之樹脂組合物於2價低聚茀之特定構形(conformation)並不以間扭式構形作為穩定構形,且反式構形之主鏈與茀環所成之角度為50°以上、較佳為60°以上、更佳為70°以上時,可表現出反波長色散性。
關於2價低聚茀之特定構形(conformation)之能量計算以及該構形中茀環與主鏈所成之角度之計算,可以如下所述之方式算出。
對於軟體,關於AM1法係使用美國Wavefunction公司製造之PC Spartan Pro 1.0.5(Windows(註冊商標)32bit版)。再者,收斂判別值等涉及計算精度之輸入值全部使用該軟體之內定值。
此處,關於2價低聚茀,於聚碳酸酯樹脂組合物之情形時,針對將重複單元之兩末端碳酸甲酯化所成之結構進行計算,於聚酯或聚酯碳酸酯樹脂組合物之情形時,針對將重複單元之兩末端甲酯化所成之結構進行計算。
使用AM1法,對各單體中存在之2個側鏈兩者均為反式構形、與為2種間扭式構形之構形異構物的能量差進行計算。又,計算反式構形與間扭式構形(2種間扭式構形中之較穩定者)中主鏈與茀環所成之角度。
再者,主鏈與茀環所成之角度係規定如下。首先,將連結兩末端之甲基的碳原子彼此之直線作為主鏈方向,通過茀之3位、6位、9位之碳原子之平面作為茀平面。此時,茀平面上存在無數條與主鏈方向交叉之直線,但確定一條與主鏈方向之角度最小的茀平面上之直線。將該角度作為主鏈與茀環所成之角度。
<4.低聚茀單體>
具有上述通式(1)所表示之2價低聚茀作為重複單元之聚合物,例如可藉由使下述通式(20)所表示之低聚茀單體聚合等方法而製造。
(式中,R3~R9及n與上述通式(1)之R3~R9及n相同。A3及A4分別獨立地表示聚合反應性基)
<4-1.聚合反應性基>
A3及A4中,「聚合反應性基」之具體結構列舉如下,但並不限定於該等,可列舉:羥甲基、2-羥乙基、3-羥丙基、羥丁基、2,2-二甲基-3-羥丙基、2-甲氧基甲基-2-甲基伸丙基、4-羥苯基、4-羥基-3-甲基苯基、4-(2-羥基乙氧基)苯基、(4-(羥甲基)環己烷-1-基)甲基等羥 基;甲氧基羰基、乙氧基羰基、苯氧基羰基、乙氧基羰基甲基、2-(乙氧基羰基)乙基、2-(甲氧基羰基)丙基等酯基;2-羥基乙氧基羰基、2-(2-羥基乙氧基)羰基乙基、2-(2-羥基乙氧基)羰基丙基、2-(4-羥基丁氧基)羰基乙基、2-[[4-(羥甲基)環己烷-1-基]甲氧基]羰基乙基等羥酯基;羧基、羧甲基、羧乙基等羧基;胺基甲基、2-胺基乙基、3-胺基丙基等胺基;丙烯醯氧基甲基、甲基丙烯醯氧基甲基、2-(丙烯醯氧基)乙基、3-(丙烯醯氧基)丙基等丙烯醯基;2,3-環氧丙基、2,3-環氧丙氧基甲基、2-(2,3-環氧丙氧基)乙基等環氧基等。
再者,上述通式(20)所表示之低聚茀單體可用作具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物的原料,但聚合反應性基較佳為僅為A3及A4之2處,於用以製造各種樹脂組合物之聚合條件下作為聚合反應性基發揮功能的取代基較佳為不包含於R3~R9中。
再者,A3與A4可相同亦可不同。作為不同之情形時A3與A4之組合,例如可列舉:羥甲基與乙氧基羰基、2-(2-羥基乙氧基)羰基與羧基、2-(2-羥基乙氧基)羰基乙基與羧乙基等之組合。
該等之中,較佳為A3與A4相同,其有可以較短步驟製造該單體之傾向,更佳為較佳之聚合物即聚酯、聚碳酸酯、或聚酯碳酸酯中所使用的羥基、酯基、或羥酯基。於A3及A4為羥基之情形時,成為下述通式(10a)
(式中,R1~R9與上述通式(1)之R1~R9相同,n表示1~5之整數 值)所表示之具有低聚茀之二羥基化合物,該化合物係因光學性能良好故而較佳之聚合物即聚酯、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯中可通用之單體。
上述羥基之中,羥甲基(式(10a)中,R1及R2為亞甲基之情形時的-R1-OH基及-R2-OH基)由於容易導入且可獲得玻璃轉移溫度較高之樹脂組合物,故而尤佳。羥甲基不僅可提高單體分子中之茀的比例,並且使得雖具有以9位與主鏈連結之茀骨架,但令人驚訝的是負的折射率各向異性較小,故而即便於樹脂組合物中,上述2價低聚茀之質量比及/或莫耳分率在較高之範圍內,亦具有正的折射率各向異性。因此,有可獲得具有正的折射率各向異性及較高之折射率,且光彈性係數較小之樹脂組合物之傾向。進而,有波長色散較小之傾向,故而適合於平坦色散相位差膜。又,上述羥基之中,羥丙基以較少之添加量即可發揮作為相位差膜之特性,故而尤佳。即,雖然當樹脂組合物之折射率各向異性為正且550nm下之雙折射為0左右時,反波長色散性增大,但來自具有羥丙基之低聚茀單體之結構單元的折射率各向異性較大且為負,因此以相對於除其以外之具有正的折射率各向異性之結構單元更少之量,即可使樹脂組合物之折射率各向異性為正且雙折射為0左右。
於A3及A4為酯基之情形時,成為下述通式(10b)
(式中,R1~R9與上述通式(1)之R1~R9相同,R17表示碳數1~10 之有機取代基,n表示1~5之整數值。其中,左右的R17可相同亦可不同)所表示之具有低聚茀之二酯化合物,該化合物係於因光學性能良好故而較佳之聚合物即聚酯、聚酯碳酸酯中可通用之單體。
A3及A4為酯基之情形時的R17中,「碳數1~10之有機取代基」之具體結構列舉如下,但並不限定於該等,可列舉:甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正癸基等直鏈狀之烷基;異丙基、2-甲基丙基、2,2-二甲基丙基、2-乙基己基等包含支鏈之烷基;環丙基、環戊基、環己基、環辛基等環狀之烷基;苯基、1-萘基、2-萘基等芳基;2-吡啶基、2-噻吩基、2-呋喃基等雜芳基;苄基、2-苯基乙基、對甲氧基苄基等芳烷基等。該等之中,於R17為甲基、或乙基之情形時,可藉由將由與二羥基化合物之酯交換所產生的低沸點醇去除,而有效率地合成聚酯及聚酯碳酸酯,故而尤佳。另一方面,於R17為芳基之情形時,酯交換反應容易地進行,故而可藉由將上述二酯化合物與二羥基化合物、碳酸二酯總括地添加而裝入至反應器中,而以1個階段合成較佳之聚合物即聚酯碳酸酯,故而較佳。尤其是尤佳為苯基,其分子量較小,且於合成聚酯碳酸酯後,可以苯酚(phenol)之形態蒸餾去除。又,於R17為芳基之情形時,就聚合時之反應性之觀點而言,較佳為使用下述之碳酸二芳基酯類作為碳酸二酯,就可容易地去除副產物之觀點而言,更佳為R17之芳基與碳酸二芳基酯類中之芳基相同。
於上述通式(20)所表示之低聚茀單體中,A3及A4為酯基之情形時,上述酯基之中,2-(甲氧基羰基)乙基、2-(乙氧基羰基)乙基、或2-(甲氧基羰基)丙基可分別使用可於工業上獲得之丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯而容易地導入,製成樹脂組合物時柔軟性較高,且以較少之添加量即顯示較高之反波長色散性,故而尤佳。另一方面,苯氧基羰基烷基其酯基之活性提昇,酯交換反應容易地進行, 故而可使上述二酯化合物與二羥基化合物、碳酸二酯於相同條件下反應,而以1個階段合成較佳之聚合物即聚酯碳酸酯,故而較佳。尤其是2-(苯氧基羰基)乙基、及2-(苯氧基羰基)丙基可利用使用丙烯酸苯酯、及甲基丙烯酸苯酯之導入法,或由其他丙烯酸酯類、及甲基丙烯酸酯類進行酯交換之導入法,故而尤佳。
於A3及A4為羥酯基之情形時,成為下述通式(10c)
(式中,R1~R10與上述通式(1)及上述通式(3)之R1~R10相同,n表示1~5之整數值。其中,左右的R10可相同亦可不同)所表示之具有低聚茀之二羥酯化合物,該化合物係於因光學性能良好故而較佳之聚合物即聚酯、聚酯碳酸酯中可通用之單體。上述羥酯基之中,2-(2-羥基乙氧基)羰基乙基、2-(4-羥基丁氧基)羰基乙基、2-[[4-(羥甲基)環己烷-1-基]甲氧基]羰基乙基可藉由與對應之丙烯酸衍生物之反應、及酯交換反應而容易地導入,並且有當藉由通常之聚碳酸酯製造步驟形成為樹脂組合物時,可獲得柔軟性較高,且以較少之添加量即顯示較高之反波長色散性的聚酯碳酸酯之傾向,故而尤佳。
再者,上述通式(10c)所表示之具有低聚茀之二羥酯化合物兼具上述通式(1)所表示之低聚茀與上述通式(3)所表示之2價有機基。作為R10,可較佳地採用<2-3.有機基之具體例>中所說明的作為上述通式 (3)所表示之2價有機基中之R10所例示者。
<4-2.低聚茀單體之具體例>
作為上述通式(20)所示之低聚茀單體之具體例,可列舉:如下述[L]群所示之結構。
[化58]
[化59]
[化60]
[化61]
<4-3.低聚茀二醇>
上述通式(10a)所表示之低聚茀中,尤佳之具有羥甲基之低聚茀單體係下述通式(19)所示之二羥基化合物(以下,稱為低聚茀二醇)。
(式中,R3為可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基,R4~R9分別獨立地為氫原子、可經取代之碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基、可經取代之碳數1~10之醯基、可經取代之碳數1~10之烷氧基、可經取代之碳數1~10之芳氧基、可經取代之胺基、具有取代基之硫原子、鹵素原子、硝基或氰基,且R4~R9中鄰接之至少2個基亦可相互鍵結而形成環。n表示1~5之整數值)
作為R3~R9及n,可應用通式(1)中例示之較佳者。
若使用該低聚茀二醇獲得樹脂組合物,則2價低聚茀中,位於兩末端之茀的9位之碳原子上分別鍵結之R1及R2之碳數為1,故而有可簡便地獲得表現平坦色散性之樹脂組合物之傾向。
上述通式(19)之中,較佳為R4~R9全部為氫原子者,其可由工業上廉價之茀衍生,且可提高茀比率,不容易產生茀環彼此之立體阻礙,容易獲得源自茀環之所需光學特性;更佳為R3為可經取代之碳數1~10之伸烷基,且R4~R9全部為氫原子者,認為其因主鏈上不含芳香環故而光彈性較小;進而較佳為R3為亞甲基、伸乙基、伸正丙基、伸正丁基、或2,2-二甲基伸丙基,且R4~R9全部為氫原子者;尤佳為R3為亞甲基或伸乙基,且R4~R9全部為氫原子的雙(9-羥甲基茀-9-基)甲烷、或雙(9-羥甲基茀-9-基)乙烷。於R3為長鏈狀之基之情形時,有樹脂組合物之玻璃轉移溫度降低之情況。使用上述通式(19)所表示之具有羥甲基之低聚茀單體的樹脂組合物與使用其他茀單體的樹脂組合物不同,具有下述令人驚訝之特徵:儘管具有以9位連結於主鏈之茀環,但於幾乎所有共聚合比下均具有正的折射率各向異性,且顯示接近於平坦之波長色散性。認為其原因在於:由於羥甲基優先取彎曲結構,故茀環相對於延伸方向傾斜配向而非垂直地配向。又,由於藉由變更共聚合比,可控制雙折射之值,因此於具有羥甲基之低聚茀單體 之比例較高的區域中,可作為寬頻帶之零雙折射材料而加以利用。
作為上述通式(19)所表示之低聚茀二醇之具體例,可列舉:雙(9-羥甲基茀-9-基)甲烷、1,2-雙(9-羥甲基茀-9-基)乙烷、1,3-雙(9-羥甲基茀-9-基)丙烷、1,3-雙(9-羥甲基茀-9-基)-2,2-二甲基丙烷、1,4-雙(9-羥甲基茀-9-基)丁烷、1,4-雙(9-羥甲基茀-9-基)苯、1,3-雙(9-羥甲基茀-9-基)苯、1,4-雙[(9-羥甲基茀-9-基)甲基]苯、9,9-雙[(9-羥甲基茀-9-基)甲基]茀、9,9-雙[2-(9-羥甲基茀-9-基)乙基]茀、雙[9-[(9-羥甲基茀-9-基)甲基]茀-9-基]甲烷、1,2-雙[9-[2-(9-羥甲基茀-9-基)乙基]茀-9-基]乙烷等。
<4-4.低聚茀二芳基酯>
上述通式(10b)中,尤佳之具有芳基酯基之低聚茀單體係下述通式(10d)所表示之化合物。
(通式(10d)中,R1及R2分別獨立地為直接鍵、可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基、或者選自由可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基及可經取代之碳數6~10之伸芳烷基所組成之群中之2個以上之基以氧原子、可經取代之硫原子、可經取代之氮原子或羰基連結而成之基。
R3為直接鍵、可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4 ~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基。
R4~R9分別獨立地為氫原子、可經取代之碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基、可經取代之碳數1~10之醯基、可經取代之碳數1~10之烷氧基、可經取代之碳數1~10之芳氧基、可經取代之胺基、具有取代基之硫原子、鹵素原子、硝基及氰基。其中,R4~R9中鄰接之至少2個基亦可相互鍵結而形成環。
Ar1為可經取代之碳數4~10之芳基,n表示1~5之整數值。其中,左右的Ar1可相同亦可不同)所示之二芳基酯化合物(以下,稱為低聚茀二芳基酯)
作為R1~R9及n,可應用通式(1)中例示之較佳者。
又,Ar1為可經取代之碳數4~10之芳基,其碳數為4以上,較佳為6以上,又,為10以下,較佳為8以下。若為該範圍內,則有可將製造聚碳酸酯或聚酯碳酸酯時副產的芳基醇藉由蒸餾而蒸餾去除之傾向,故而可提高所製造之聚碳酸酯或聚酯碳酸酯之聚合度。又,作為該芳基可具有之取代基,可列舉:甲基、乙基、氯原子、溴原子、或苯基等。
作為Ar1之具體例,可列舉:苯基、甲苯基、氯苯基、萘基、間甲苯基、聯苯基等;其中,就工業上廉價且分子量相對較小之觀點而言,較佳為苯基、甲苯基、氯苯基、或間甲苯基,更佳為聚合後可以苯酚之形態蒸餾去除之苯基。
上述通式(10d)之中,較佳為R4~R9全部為氫原子者,其可由工業上廉價之茀衍生,且可提高茀比率,不容易產生茀環彼此之立體阻礙,容易獲得源自茀環之所需光學特性;更佳為R1、R2及R3分別獨立地為可經取代之碳數1~10之伸烷基,且R4~R9全部為氫原子者,認為其因主鏈上不含芳香環故而光彈性係數較小;進而較佳為Ar1為苯基、甲苯基、氯苯基、間甲苯基、萘基、或聯苯基,且R1、R2及R3分 別獨立地為亞甲基、伸乙基、伸正丙基、伸正丁基、或2,2-二甲基伸丙基,並且R4~R9全部為氫原子,其於工業上廉價,且分子量相對較小;尤佳為Ar1為苯基,且R1、R2及R3為亞甲基或伸乙基,並且R4~R9全部為氫原子的雙[9-(2-苯氧基羰基乙基)茀-9-基]甲烷、或1,2-雙[9-(2-苯氧基羰基乙基)茀-9-基]乙烷,其等於合成聚酯或聚酯碳酸酯後,可以苯酚之形態蒸餾去除。於R3為長鏈狀之基之情形時,有樹脂組合物之玻璃轉移溫度降低之情況。上述通式(10d)所表示之具有二芳基酯基之低聚茀單體其酯基之活性提昇,酯交換反應容易地進行,故而可藉由將二羥基化合物、碳酸二酯總括地添加而裝入至反應器中,而以1個階段合成較佳之聚合物即聚酯碳酸酯。
作為上述通式(10d)所表示之低聚茀二芳基酯之具體例,可列舉:[9-(2-苯氧基羰基乙基)茀-9-基]甲烷、1,2-雙[9-(2-苯氧基羰基乙基)茀-9-基]乙烷、[9-(苯氧基羰基甲基)茀-9-基]甲烷、1,2-雙[9-(苯氧基羰基甲基)茀-9-基]乙烷、[9-(2-苯氧基羰基丙基)茀-9-基]甲烷、1,2-雙[9-(2-苯氧基羰基丙基)茀-9-基]乙烷、1,3-雙[9-(2-苯氧基羰基乙基)茀-9-基]丙烷、1,3-雙[9-(2-苯氧基羰基乙基)茀-9-基]-2,2-二甲基丙烷、1,4-雙[9-(2-苯氧基羰基乙基)茀-9-基]丁烷、1,4-雙[9-(2-苯氧基羰基乙基)茀-9-基]苯、1,3-雙[9-(2-苯氧基羰基乙基)茀-9-基]苯、1,4-雙[[9-(2-苯氧基羰基乙基)茀-9-基]甲基]苯、9,9-雙[[9-(2-苯氧基羰基乙基)茀-9-基]甲基]茀、9,9-雙[[9-(2-苯氧基羰基乙基)茀-9-基]乙基]茀、雙[[[9-(2-苯氧基羰基乙基)茀-9-基]甲基]茀-9-基]甲烷、1,2-雙[[[9-(2-苯氧基羰基乙基)茀-9-基]乙基]茀-9-基]乙烷等。
<4-5.低聚茀單體之物性值>
本發明之低聚茀單體中之含氯比例以Cl換算質量計較佳為100質量ppm以下。進而較佳為10質量ppm以下。於氯成分之含有比例較多之情形時,有可能會使聚合反應中所使用之觸媒失活,而難以使聚合 進行至所需之分子量,或者反應變得不穩定,生產性惡化。又,有所獲得之聚合物中亦殘留氯成分,使聚合物之熱穩定性降低之虞。
本發明之低聚茀二醇中之單羥基體之含有比例較佳為總單體質量之10質量%以下。進而較佳為2質量%以下。若單羥基體於聚合反應中導入至聚合物中,則成為末端封端基,故而若單羥基體增多,則有無法使聚合進行至所需之分子量,或者聚合物中之低聚物等低分子成分之殘留量增多,使所獲得之聚合物的機械強度或耐熱性降低之虞。
又,認為亦有可能低分子成分自成形體中滲出等,而使製品之品質降低。再者,所謂單羥基體,係表示低聚茀二醇之末端羥基中之任1個為聚合反應性基以外之基。
本發明之低聚茀二酯中之低聚茀單酯體之含有比例較佳為總單體質量之10質量%以下。進而較佳為2質量%以下。若低聚茀單酯體於聚合反應中導入至聚合物中,則成為末端封端基,故而若低聚茀單酯體增多,則有無法使聚合進行至所需之分子量,或者聚合物中之低聚物等低分子成分之殘留量增多,使所獲得之聚合物的機械強度或耐熱性降低之虞。又,認為亦有可能低分子成分自成形體中滲出等,而使製品之品質降低。再者,所謂單酯體,係表示低聚茀二酯之末端酯基中之任1個為聚合反應性基以外之基。
本發明之低聚茀二醇中有可能含有鈉或鉀等長週期型週期表第1族之金屬或鈣等第2族之金屬,該等金屬係來自於在鹼存在下,使甲醛類發揮作用而進行羥甲基化之步驟,較佳為該等之含有比例為500質量ppm以下,更佳為200質量ppm以下,進而較佳為50質量ppm以下,尤佳為10質量ppm以下。若金屬成分較多,則有於聚合反應或加工樹脂時,聚合物容易著色之虞。又,亦有所含之金屬成分顯示觸媒作用或觸媒失活作用,聚合變得不穩定之虞。
本發明之低聚茀二芳基酯中,有可能含有鈦、銅、鐵等過渡金 屬,或鈉、鉀等長週期型週期表第1族或鎂、鈣等第2族之金屬,或鋅、鎘等第12族之金屬,或錫等第14族之金屬,該等金屬係源於在酯交換反應觸媒存在下,使碳酸二芳基酯類發揮作用而進行酯交換之步驟,較佳為該等之含有比例為500質量ppm以下,更佳為200質量ppm以下,進而較佳為50質量ppm以下,尤佳為10質量ppm以下。若金屬成分較多,則有於聚合反應或加工樹脂時,聚合物容易著色之虞。又,亦有所含之金屬成分顯示觸媒作用或觸媒失活作用,聚合變得不穩定之虞。
較佳為10質量%之本發明之低聚茀單體的四氫呋喃溶液之顏色調為50以下。進而較佳為10以下。低聚茀單體具有吸收端延伸至靠近可見光之區域為止,因聚合或樹脂加工而暴露於高溫下時容易著色之性質。為獲得色相良好之聚合物,較佳為聚合反應中所使用之低聚茀單體儘可能地著色較少。由於色調與濃度成比例,故而可為於不同之濃度下測定,且標準化為10質量%濃度之值。此處,低聚茀單體之色調(APHA值)可藉由下述方式測定:依據JIS-K0071-1(1998年),將Kishida化學公司製造之色度標準液(1000度)稀釋,將所製成之稀釋液與低聚茀二醇裝入至內徑20mm之比色管中進行比較。
本發明之低聚茀單體較佳為熱重量測定中之5%重量減少溫度為230℃以上,更佳為250℃以上。進而尤佳為270℃以上。茀為非常富有電子之結構,鍵結於茀環上之取代基的反應性提高,容易產生熱分解。若於聚合反應中使用熱分解溫度較低之低聚茀單體,則有於聚合時產生熱分解,無法使聚合進行至所需之分子量,或者所獲得之聚合物著色之虞。
<5.有機基之導入方法>
作為向本發明之樹脂組合物中導入上述通式(3)所表示之2價有機基作為重複單元的方法,就所獲得之樹脂組合物的透明性或均勻性之 觀點而言,較佳為以下方法:1.使具有上述式(10a)所表示之低聚茀之二羥基化合物、與具有上述通式(3)所表示之有機基的下述式(21)所表示之二羥基化合物進行共聚合;2.以2個階段導入,即,將具有上述式(10b)所表示之低聚茀之二酯化合物,利用具有上述通式(3)所表示之有機基的下述式(21)所表示之二羥基化合物進行酯交換後,與具有上述通式(3)所表示之有機基的下述式(21)所表示之二羥基化合物進行共聚合;3.使具有上述式(10d)所表示之低聚茀之二芳基酯化合物、與具有上述通式(3)所表示之有機基的下述式(21)所表示之二羥基化合物進行共聚合;4.使具有上述式(10a)所表示之低聚茀之二羥基化合物、具有上述通式(3)所表示之有機基的下述式(28)所表示之二羧酸化合物、及具有上述通式(3)所表示之有機基的下述式(21)所表示之二羥基化合物進行共聚合。
HO-R10-OH (21)
HOCOR10-COOH (28)
(式中,R10與上述通式(3)之R10相同)
此處,上述通式(3)所表示之2價有機基可使用單一種類之有機基,亦可將不同的複數種之有機基組合使用。將不同的複數種之有機基組合使用,可藉由使用不同的複數種之上述通式(21)所表示之二羥基化合物、及/或上述通式(28)所表示之二羧酸化合物而達成。
<6.聚合物之製造方法>
如上所述,作為聚合物,較佳為聚酯、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯,一般而言,相比聚酯,聚碳酸酯具有充分之玻璃轉移溫度,且耐水解性優異,因此尤佳為聚碳酸酯。另一方面,一般而言於柔軟性方 面,聚酯優於聚碳酸酯,因此尤佳為聚酯。聚酯碳酸酯之玻璃轉移溫度與耐水解性、及柔軟性的平衡優異,因此尤佳。
再者,聚碳酸酯及聚酯碳酸酯可藉由<8.聚碳酸酯之聚合方法>等方法而製造。又,聚酯亦可藉由同樣之方法製造,具體而言可藉由<9.聚酯之聚合方法>等方法而製造。
<7.聚碳酸酯樹脂組合物>
本發明之樹脂組合物中,就玻璃轉移溫度及耐水解性之觀點而言,較佳為上述聚合物為聚碳酸酯。以下,有時將聚合物為聚碳酸酯之樹脂組合物簡稱為「聚碳酸酯樹脂組合物」。其中,較佳為含有將2價低聚茀以下述[Y]群所示之碳酸酯鍵及/或酯鍵連結之重複單元結構,該碳酸酯鍵及/或酯鍵係構成具有耐熱性與熔融加工性或機械強度的平衡優異之傾向的聚酯、聚碳酸酯、或聚酯碳酸酯。
(上述[Y]群所示之各連結基中,Z表示2價低聚茀、上述通式(3)所表示之2價有機基以及任意之重複單元連結之部位。又,於連結基為非對稱之情形時,連結基相對於2價低聚茀可以任意之朝向連結)
本發明之聚碳酸酯樹脂組合物係表示含有聚碳酸酯作為聚合物之樹脂組合物,可僅由聚碳酸酯構成,亦可共存聚碳酸酯以外之聚合物。
本發明之聚碳酸酯樹脂組合物中,亦可含有2價低聚茀由任意之連結基連結之聚合物,亦可含有2價低聚茀、與上述通式(3)所表示之 2價有機基由任意之連結基連結之共聚物,且亦可含有2價低聚茀、上述通式(3)所表示之2價有機基、及任意之重複單元由任意之連結基連結之共聚物。為控制為膜成型時所需的光學特性及物性之範圍內,亦可使用2價低聚茀、上述通式(3)所表示之2價有機基、及任意之重複單元由上述[Y]群所示之至少1種連結基連結之共聚物。
本發明之聚碳酸酯樹脂組合物中,亦可共存2價低聚茀由任意之連結基連結之聚合物以外之聚合物,亦可共存2價低聚茀由任意之連結基連結之聚合物、及上述通式(3)所表示之2價有機基由任意之連結基連結之聚合物,且亦可共存2價低聚茀由任意之連結基連結之聚合物、上述通式(3)所表示之2價有機基由任意之連結基連結之聚合物、以及任意之重複單元由任意之連結基連結之聚合物。為控制為膜成型時所需的光學特性及物性之範圍內,亦可共存具有由上述[Y]群所示之至少1種連結基連結的2價低聚茀作為重複單元之聚合物、具有上述通式(3)所表示之2價有機基作為重複單元之聚合物、以及具有任意之重複單元之聚合物。
此處,上述通式(3)所表示之2價有機基可使用單一種類之有機基,亦可將複數種有機基之結構單元組合使用。
<7-1.包含低聚茀之重複單元結構>
本發明之聚碳酸酯樹脂組合物中若含有具備具有碳酸酯鍵作為上述連結基的下述通式(22)所表示之重複單元結構的聚合物,則可賦予充分高之玻璃轉移點及所需光學特性,故而較佳。
[化65]
(式中,R1及R2分別獨立地為直接鍵、可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基、或者選自由可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基及可經取代之碳數6~10之伸芳烷基所組成之群中之2個以上之基以氧原子、可經取代之硫原子、可經取代之氮原子或羰基連結而成之基,R3為直接鍵、可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基,R4~R9分別獨立地為氫原子、可經取代之碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基、可經取代之碳數1~10之醯基、可經取代之碳數1~10之烷氧基、可經取代之碳數1~10之芳氧基、鹵素原子、硝基或氰基,且R4~R9中鄰接之至少2個基亦可相互鍵結而形成環。
n表示1~5之整數值)
再者,作為R1~R9及n,可應用通式(1)中例示之較佳者。
又,本發明之聚碳酸酯樹脂組合物較佳為含有具有下述通式(24)所表示之重複單元結構的聚酯碳酸酯聚合物,該聚酯碳酸酯聚合物具有碳酸酯鍵與酯鍵兩者作為上述連結基,有玻璃轉移溫度與耐水解性、柔軟性的平衡優異之傾向。此處,由於下述通式(24)所表示之聚酯碳酸酯之重複單元結構為包含低聚茀骨架之重複單元結構,故而有以較少之莫耳分率及/或質量比即可獲得反波長色散性之傾向,故而較佳。
(式中,R1~R10及n與上述通式(22)之R1~R10及n相同)
<7-2.包含有機基之重複單元結構之具體例>
本發明之聚碳酸酯樹脂組合物為將物性及光學特性調整至較佳範圍內,可使具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物具有上述通式(3)所表示之2價有機基作為重複單元,亦可使具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物與具有上述通式(3)所表示之2價有機基作為重複單元之聚合物共存。此處,當具有上述通式(3)所表示之2價有機基作為重複單元時,較佳為以具有高耐水解性的下述通式(12)所表示之由碳酸酯鍵連結之重複單元結構之形態而具有該2價有機基。
(式中,R10表示可經取代之碳數2~20之伸烷基、可經取代之碳數4~20之伸芳基、可經取代之碳數6~20之伸芳烷基、可經取代之碳數2~100之伸烷基醚基、可經取代之碳數4~20之具有脂環結構之有機基、或可經取代之碳數4~20之具有雜環結構之有機基)
上述通式(12)所表示之重複單元結構中,較佳為R10包含可經取代之碳數2~20之伸烷基、可經取代之碳數2~100之伸烷基醚基、可 經取代之碳數4~20之具有脂環結構之有機基、或可經取代之碳數4~20之具有雜環結構之有機基的重複單元結構,該等因於主鏈上不具有芳香環,或者於主鏈上包含較多芳香環以外之部分結構,故而有可達成光學膜所要求的較低之光彈性係數之傾向。更佳為選擇下述中之至少1種重複單元結構:有賦予較高之透明性及玻璃轉移溫度、吸水性、較低之光彈性係數之傾向的下述通式(13)所表示之重複單元結構、
具有適度之疏水性及柔軟性,且有賦予較低之光彈性係數之傾向的下述通式(14)所表示之重複單元結構、
(式中,R11表示可經取代之碳數0~18之直鏈狀伸烷基)、有賦予較高之透明性及玻璃轉移溫度之傾向的下述通式(15)所表示之重複單元結構、
(式中,R12表示可經取代之碳數4~20之伸環烷基)、有賦予柔軟性及吸水性、較低之光彈性係數之傾向的下述通式(16)所表示之重複單元結構、
(式中,R13表示可經取代之碳數2~10之伸烷基,p為1~40之整數)、有賦予較高之透明性及玻璃轉移溫度之傾向的下述通式(17)所表示之重複單元結構、
(式中,R14表示可經取代之碳數2~10之伸烷基,R15表示可經取代之碳數12~30之伸芳基)、及有賦予較高之透明性及玻璃轉移溫度之傾向的下述通式(18)所表示之重複單元結構
(式中,R16表示可經取代之碳數2~20之具有縮醛環之基)。
進而較佳為上述通式(13)所表示之重複單元結構,其藉由賦予較高之透明性及玻璃轉移溫度、吸水性、較低之光彈性係數,而賦予作為相位差膜之優異物性。
再者,作為上述式(14)中之R11,可採用上述式(5)中例示之較佳者。同樣地,作為上述式(15)中之R12,可採用上述式(6)中例示之較佳者;作為上述式(16)中之R13,可採用上述式(7)中例示之較佳者。又,作為上述式(17)中之R14及R15,可分別獨立地採用上述式(8)中例示之較佳者;作為上述式(18)中之R16,可採用上述式(9)中例示之較佳者。
本發明之聚碳酸酯樹脂組合物中,對於2價低聚茀、及上述通式(3)所表示之2價有機基,只要在表現上述光學物性之範圍內,則可以任意之質量含於聚碳酸酯樹脂組合物中。
<8.聚碳酸酯之聚合方法>
作為本發明之聚碳酸酯樹脂組合物之製造方法,較佳為包含下述方法:將二羥基化合物、與下述通式(11)所表示之碳酸二酯熔融聚縮合(熔融聚合法)。另一個作為一般的聚碳酸酯之製造方法而眾所周知的界面聚合法中,可使用之單體僅限於芳香族二羥基化合物,故而較佳為使用可應用於亦包含具有醇性羥基之二羥基化合物在內的更廣泛之結構的熔融法。又,界面法亦必需使用毒性較強之光氣或二氯甲烷、氯苯等含氯溶劑,有環境負荷亦較高之傾向。
(式中,A1及A2分別為經取代或未經取代之碳數1~18之脂肪族烴 基或者經取代或未經取代之芳香族烴基,A1與A2可相同亦可不同)
本發明之聚碳酸酯樹脂組合物中,作為較佳的含有具有上述通式(22)所表示之重複單元結構之聚合物的樹脂組合物之製造方法,較佳為包含下述方法:使上述通式(10a)所表示之具有低聚茀之二羥基化合物、與上述通式(11)所表示之碳酸二酯熔融聚縮合(熔融聚合法)。此時,亦可將上述通式(10a)所表示之具有低聚茀之二羥基化合物以外的二羥基化合物併用。
又,本發明之聚碳酸酯樹脂組合物中,作為較佳的含有具有上述通式(24)所表示之重複單元結構之聚合物的樹脂組合物之製造方法,可列舉下述以2個階段進行製造之方法(熔融聚合法),該2個階段為:前步驟,將上述通式(10b)所表示之低聚茀二酯化合物,以具有上述通式(3)所表示之有機基的上述式(21)所表示之二羥基化合物進行酯交換;及後步驟,使前步驟中所生成之產物、與上述通式(11)所表示之碳酸二酯熔融聚縮合(其中,進行該後步驟時,亦可併用具有上述通式(3)所表示之有機基的上述式(21)所表示之二羥基化合物);或者可列舉:將上述通式(10d)所表示之具有低聚茀之二芳基酯化合物、與具有上述通式(3)所表示之有機基的上述式(21)所表示之二羥基化合物、及上述通式(11)所表示之碳酸二酯以1個階段熔融聚縮合之方法(熔融聚合法)。
<8-1.碳酸二酯等>
作為該熔融聚合法中所使用之碳酸二酯,通常可列舉上述通式(11)所表示者。作為上述式(11)所表示之碳酸二酯,例如可列舉:以碳酸二苯酯、碳酸二甲苯酯、碳酸雙(氯苯基)酯、碳酸間甲苯酯、碳酸二萘酯、碳酸雙(聯苯基)酯等為代表之碳酸二芳基酯類;以碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯、碳酸二環己酯等為代表之碳酸二烷基酯類。其中,較佳為使用碳酸二芳基酯類,尤佳為使用碳酸二苯 酯。該等碳酸二酯可將1種單獨使用,亦可混合2種以上而使用。
碳酸二酯相對於反應中所使用之全部二羥基化合物,較佳為以0.90以上之莫耳分率使用,更佳為0.96以上,更佳為0.98以上,又,較佳為1.10以下,更佳為1.05以下,進而較佳為1.03以下。又,於導入二羧酸結構之情形時,碳酸二酯相對於自全部二羥基化合物之莫耳數減去全部二羧酸之莫耳數所得的二羥基化合物之莫耳數,較佳為以0.90以上之莫耳分率使用,更佳為0.96以上,更佳為0.98以上,又,較佳為1.10以下,更佳為1.05以下,進而較佳為1.03以下。若該莫耳比率小於上述下限值,則所製造之聚碳酸酯之末端羥基增加,聚碳酸酯之熱穩定性惡化,或者無法獲得所需之高分子量體等。又,若該莫耳比率大於上述上限值,則不僅於相同條件下,酯交換反應之速度降低,或者難以製造所需之分子量之聚碳酸酯,並且所製造之聚碳酸酯中之殘留碳酸二酯量增加,有該殘留碳酸二酯於製造原料膜時或延伸時揮發,導致膜之缺陷的可能性。
本發明之聚碳酸酯樹脂組合物中所含的聚碳酸酯係具有來自二羥基化合物之重複單元由碳酸酯鍵連結之結構的聚合物,但於本發明中,亦包含一部分碳酸酯鍵取代為二羧酸結構的聚酯碳酸酯、此外亦包含具有碳酸酯鍵之聚胺甲酸酯等。
<8-2.聚酯碳酸酯>
藉由以下等方法,獲得聚酯碳酸酯:將聚合中所使用的碳酸二酯之一部分置換為上述通式(28)所表示之二羧酸化合物、及/或上述通式(20)所表示之低聚茀單體的聚合反應性基A3及A4為羧基之二羧酸化合物;使用二羥酯、及/或二羥酯低聚物作為聚合中所使用的二羥基化合物之一部分。此處可使用之二羥酯、及/或二羥酯低聚物可藉由使二羧酸化合物與二羥基化合物反應而合成。作為上述通式(28)所表示之二羧酸化合物,可列舉:對苯二甲酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲 酸、4,4'-二苯基二羧酸、4,4'-二苯醚二羧酸、4,4'-二苯基酮二羧酸、4,4'-二苯氧基乙烷二羧酸、4,4'-二苯基碸二羧酸、2,6-萘二羧酸等芳香族二羧酸,1,2-環己二羧酸、1,3-環己二羧酸、1,4-環己二羧酸等脂環式二羧酸,丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸等脂肪族二羧酸等;就所獲得之聚酯碳酸酯之耐熱性或熱穩定性之觀點而言,較佳為芳香族二羧酸,尤其就操作性或獲得容易度而言,較佳為對苯二甲酸、或間苯二甲酸,尤其是較佳為對苯二甲酸。該等二羧酸成分可將二羧酸本身作為上述聚酯碳酸酯之原料,但亦可根據製造方法,將甲酯體、苯酯體等二羧酸酯,或二羧醯鹵化物等二羧酸衍生物作為原料。再者,使用上述通式(20)所表示之低聚茀單體作為二羧酸化合物之情形時,並非必需使用上述通式(10a)所表示之具有低聚茀之二羥基化合物作為二羥基化合物,且就削減製造成本之觀點而言,較佳為不使用上述通式(10a)所表示之具有低聚茀之二羥基化合物。
又,聚合中所使用的上述通式(20)所表示之低聚茀單體的聚合反應性基A3及/或A4為羥酯基、亦即具有酯骨架之羥基之情形時,或者A3及A4為羥基及羧基之情形時,均可獲得聚酯碳酸酯。作為具有酯骨架之羥基之具體例,可列舉:2-羥基乙氧基羰基、2-(2-羥基乙氧基)羰基乙基、2-(2-羥基乙氧基)羰基丙基等。又,作為A3及A4為羥基及羧基之具體例,可列舉:羥甲基與乙氧基羰基、2-(2-羥基乙氧基)羰基與羧基、2-(2-羥基乙氧基)羰基乙基與羧乙基等。
對於上述聚酯碳酸酯中,來自全部二羧酸化合物之重複單元結構之含有比例,於將來自全部二羥基化合物之重複單元結構與來自全部羧酸化合物之結構單元的合計設為100莫耳%時,通常為45莫耳%以下,較佳為30莫耳%以下,更佳為20莫耳%以下,更佳為0莫耳%。此處,來自二羧酸化合物之重複單元結構之含有比例中之二羧酸化合 物,係指聚合中所使用的全部二羧酸化合物,表示上述通式(28)所表示之二羧酸化合物、及上述通式(20)所表示之低聚茀單體的聚合反應性基A3及A4為羧基之二羧酸化合物。若來自二羧酸化合物之重複單元結構之含有比率多於上述上限值,則有聚合性降低,無法使聚合進行至所需之分子量的情況。
<8-3.聚合觸媒>
作為熔融聚合中之聚合觸媒(酯交換觸媒),例如使用長週期型週期表第1族及/或第2族之金屬化合物。酯交換觸媒(以下,有時簡稱為觸媒、聚合觸媒)可對反應速度或聚縮合所獲得之聚碳酸酯樹脂組合物之品質造成非常大之影響。
作為所使用之觸媒,只要可滿足所製造之聚碳酸酯樹脂組合物之透明性、色相、耐熱性、耐候性及機械強度則無限定。例如,可列舉長週期型週期表中之1族及/或2族(以下,簡稱為「1族」、「2族」)之金屬化合物。
作為上述1族金屬化合物,例如可列舉:氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、氫氧化銫、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、碳酸氫鋰、碳酸氫銫、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鋰、碳酸銫、乙酸鈉、乙酸鉀、乙酸鋰、乙酸銫、硬脂酸鈉、硬脂酸鉀、硬脂酸鋰、硬脂酸銫、硼氫化鈉、硼氫化鉀、硼氫化鋰、硼氫化銫、硼苯化鈉、硼苯化鉀、硼苯化鋰、硼苯化銫、苯甲酸鈉、苯甲酸鉀、苯甲酸鋰、苯甲酸銫、磷酸氫二鈉、磷酸氫二鉀、磷酸氫二鋰、磷酸氫二銫、磷酸苯酯二鈉、磷酸苯酯二鉀、磷酸苯酯二鋰、磷酸苯酯二銫,鈉、鉀、鋰、銫之醇化物、酚化物,雙酚A之二鈉鹽、二鉀鹽、二鋰鹽及二銫鹽等。其中,就聚合活性及所獲得之聚碳酸酯樹脂組合物之色相之觀點而言,較佳為鋰化合物。
作為上述2族金屬化合物,例如可列舉:氫氧化鈣、氫氧化鋇、氫氧化鎂、氫氧化鍶、碳酸氫鈣、碳酸氫鋇、碳酸氫鎂、碳酸氫鍶、 碳酸鈣、碳酸鋇、碳酸鎂、碳酸鍶、乙酸鈣、乙酸鋇、乙酸鎂、乙酸鍶、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇、硬脂酸鎂及硬脂酸鍶等。其中,較佳為鎂化合物、鈣化合物或鋇化合物,就聚合活性及所獲得之聚碳酸酯樹脂組合物之色相之觀點而言,進而較佳為鎂化合物及/或鈣化合物,最佳為鈣化合物。
亦可與長週期型週期表第1族及第2族金屬化合物一同,輔助性地併用鹼性硼化合物、鹼性磷化合物、鹼性銨化合物、胺系化合物等鹼性化合物,尤佳為僅使用長週期型週期表第1族及/或第2族之金屬化合物。
作為上述鹼性磷化合物,例如可列舉:三乙基膦、三正丙基膦、三異丙基膦、三正丁基膦、三苯基膦、三丁基膦及四級鏻鹽等。
作為上述鹼性銨化合物,例如可列舉:四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨、三甲基乙基氫氧化銨、三甲基苄基氫氧化銨、三甲基苯基氫氧化銨、三乙基甲基氫氧化銨、三乙基苄基氫氧化銨、三乙基苯基氫氧化銨、三丁基苄基氫氧化銨、三丁基苯基氫氧化銨、四苯基氫氧化銨、苄基三苯基氫氧化銨、甲基三苯基氫氧化銨及丁基三苯基氫氧化銨等。
作為上述胺系化合物,例如可列舉:4-胺基吡啶、2-胺基吡啶、N,N-二甲基-4-胺基吡啶、4-二乙基胺基吡啶、2-羥基吡啶、2-甲氧基吡啶、4-甲氧基吡啶、2-二甲基胺基咪唑、2-甲氧基咪唑、咪唑、2-巰基咪唑、2-甲基咪唑、胺喹啉及胍等。
對於上述聚合觸媒之使用量,於使用長週期型週期表第1族及第2族金屬化合物之情形時,相對於反應中所使用之全部二羥基化合物1莫耳,以金屬換算量計通常在0.1μmol~100μmol之範圍內使用,較佳為0.5μmol~50μmol之範圍內,更佳為1μmol~25μmol之範圍內。若聚合觸媒之使用量過少,則有無法獲得製造所需之分子量之聚 碳酸酯所需的聚合活性之情況,另一方面,若聚合觸媒之使用量過多,則有所獲得之聚合物之色相惡化,且生成副產物等,導致流動性降低或凝膠之產生增多,難以製造目標品質之聚碳酸酯的情況。
其中,使用包含選自由長週期型週期表中之2族所組成之群以及鋰中之至少1種金屬之化合物之情形時,尤其是使用鎂化合物及/或鈣化合物之情形時,以金屬換算量計,相對於上述全部二羥基化合物1莫耳較佳為0.1μmol以上,更佳為0.3μmol以上,尤佳為0.5μmol以上。又,作為上限,較佳為20μmol以下,更佳為10μmol以下,更佳為5μmol以下,尤佳為3μmol以下。
若觸媒量過少,則聚合速度緩慢,故而有欲獲得所需之分子量之聚碳酸酯樹脂組合物,不得不相應地提高聚合溫度之傾向。因此,所獲得之聚碳酸酯樹脂組合物之色相惡化的可能性變高,又,有未反應之原料於聚合中途揮發,破壞二羥基化合物與碳酸二酯之莫耳比率,無法達到所需之分子量的可能性。另一方面,若聚合觸媒之使用量過多,則有同時產生不利之副反應,導致所獲得之聚碳酸酯樹脂組合物之色相惡化或成形加工時樹脂著色的可能性。
其中,若1族金屬中之鈉、鉀或銫於聚碳酸酯樹脂組合物中之含量較多,則有對色相造成不良影響之可能性。並且,該等金屬不僅會自所使用之觸媒混入,亦有自原料或反應裝置混入之情況。無論來自何處,聚碳酸酯樹脂組合物中之該等金屬之化合物之合計量以金屬量計較佳為1重量ppm以下,更佳為0.5重量ppm以下。
又,於導入二羧酸結構之情形時,亦可與上述鹼性化合物併用地或者非併用地使用鈦化合物、錫化合物、鍺化合物、銻化合物、鋯化合物、鉛化合物、鋨化合物等酯交換觸媒。對於該等酯交換觸媒之使用量,相對於反應中所使用之全部二羥基化合物1mol,以金屬換算量計通常為10μmol以上,較佳為20μmol以上,更佳為50μmol以 上,又,通常為1mmol以下,較佳為800μmol以下,更佳為500μmol以下。
<8-4.聚合法>
作為利用熔融聚合法製造本發明之聚碳酸酯樹脂組合物中所含的聚碳酸酯之方法,係使二羥基化合物、及視需要之二羧酸化合物於聚合觸媒之存在下,與碳酸二酯反應。聚合通常係以2個階段以上之多階段步驟實施,關於聚合反應器,可使用1個聚合反應器,變更條件而以2個階段以上之步驟實施聚合,亦可使用2個以上之反應器,變更各反應器之條件而以2個階段以上之步驟實施聚合,就生產效率之觀點而言,使用2個以上、較佳為3個以上、進而較佳為3~5個,尤佳為4個反應器實施聚合。聚合反應為批次式、連續式、或者批次式與連續式之組合之任一種均無問題,但就生產效率及品質穩定性之觀點而言,較佳為連續式。
於用以獲得本發明之聚碳酸酯樹脂組合物中所含的聚碳酸酯之熔融聚合反應中,控制溫度與反應體系內之壓力的平衡較為重要。即便使溫度、壓力之任一者過快地變化,均有未反應之單體餾出至反應體系外,二羥基化合物與碳酸二酯之莫耳比率變化,而無法獲得所需之高分子的情況。
具體而言,第1階段之反應中,聚合反應器之內溫之最高溫度通常為130℃以上,較佳為140℃以上,更佳為150℃以上,又,通常為250℃以下,較佳為240℃以下,更佳為230℃以下。又,壓力通常為110kPa以上,較佳為70kPa以上,更佳為30kPa以上,又,通常為5kPa以下,較佳為3kPa以下,更佳為1kPa以下(絕對壓力)之壓力下。又,反應時間通常為0.1小時以上,較佳為0.5小時以上,又,通常為10小時以下,較佳為3小時以下,一面將所產生的來自碳酸二酯之單羥基化合物(使用碳酸二苯酯作為碳酸二酯之情形時,所謂單羥基化 合物,表示苯酚)蒸餾去除至反應體系外,一面實施反應。
於第2階段及第2階段之後之階段中,將反應體系之壓力自第1階段之壓力逐漸降低,且將不斷產生之單羥基化合物排除至反應體系外,使得最終反應體系之壓力(絕對壓力)為5kPa以下、較佳為3kPa,於內溫之最高溫度通常為210℃以上、較佳為220℃以上,又,通常為270℃以下、較佳為260℃以下,進行通常0.1小時以上、較佳為0.5小時以上,更佳為1小時以上,又,通常10小時以下、較佳為6小時以下、更佳為3小時以下的反應。
尤其是為抑制本發明之聚碳酸酯樹脂組合物之著色或熱劣化,獲得色相或耐光性良好之聚碳酸酯樹脂組合物,較佳為全部反應階段中之內溫之最高溫度為270℃以下,尤佳為260℃以下。
<8-5.顆粒化>
本發明之聚碳酸酯樹脂組合物於如上所述般聚縮合後,通常可使之冷卻固化,利用旋轉式切刀等而顆粒化。顆粒化之方法並無限定,可列舉下述等方法:於熔融狀態下自最終聚合反應器中取出,以線狀物(strand)之形態冷卻固化且顆粒化;將樹脂於熔融狀態下自最終聚合反應器供給至單軸或雙軸擠出機中,熔融擠出後,冷卻固化且顆粒化;或者,於熔融狀態下自最終聚合反應器中取出,以線狀物之形態冷卻固化且暫時顆粒化後,將樹脂再次供給至單軸或雙軸擠出機中,熔融擠出後,冷卻固化且顆粒化。如下述般,當副產的來自碳酸二酯之單羥基化合物於聚碳酸酯中之含量較多,則加工成相位差膜後,有導致因環境變化所引起之光學特性變化之情況,故而本發明之聚碳酸酯樹脂組合物較佳為使用擠出機,將來自碳酸二酯之單羥基化合物去除,其中,又以下述方法為佳:將樹脂於熔融狀態下自最終聚合反應器供給至包含單個或複數個通氣口(vent port)之單軸或雙軸擠出機中,對通氣口減壓而將單羥基化合物去除並且熔融擠出後,冷卻 固化且顆粒化。
<8-6.來自碳酸二酯之單羥基化合物含量>
熔融聚合法中,會於聚合反應中由碳酸二酯副產苯酚等單羥基化合物,故而有該單羥基化合物殘留於本發明之聚碳酸酯樹脂組合物中,且於製膜時或延伸時揮發,引起臭味,或導致膜之缺陷等之情況。又,將本發明之聚碳酸酯樹脂組合物加工成相位差膜後,該膜中殘留的來自碳酸二酯之單羥基化合物會因環境變化而使相位差膜之光學特性變化,故而本發明之聚碳酸酯樹脂組合物中所含的來自碳酸二酯之單羥基化合物較佳為1500質量ppm以下。進而較佳為1000質量ppm以下。關於下限,雖為解決上述問題,該單羥基化合物以較少為宜,然由於要使熔融聚合法中高分子中殘留之單羥基化合物為零較為困難,及為去除該單羥基化合物需要耗費過多之勞力,因此通常為1質量ppm。為使本發明之聚碳酸酯樹脂組合物中所殘留的來自碳酸二酯之單羥基化合物減低,雖然如上所述般於擠出機中對高分子進行脫揮處理之方法,將聚合最後階段之壓力調整為3kPa以下、較佳為2kPa以下之方法較為有效果,但有若過度降低壓力則分子量急遽上升,反應難以控制之情況,故而較佳為使高分子之末端基濃度為羥基過剩或芳基過剩,打破末端基平衡而製造。其中,就熱穩定性之觀點而言,較佳為羥基末端濃度為50mol/ton以下,尤佳為30mol/ton以下。羥基末端濃度可藉由1H-NMR(Proton Nuclear Magnetic Resonance,質子核磁共振)等進行定量。羥基末端濃度可藉由碳酸二酯與全部二羥基化合物之投入莫耳比而加以調節。
<9.聚酯之聚合方法>
藉由下述等方法獲得聚酯:將聚合中所使用的碳酸二酯置換為上述通式(28)所表示之二羧酸化合物、及/或上述通式(20)所表示之低聚茀單體的聚合反應性基A3及A4為羧基之二羧酸化合物;將聚合中所 使用之二羥基化合物之一部分,置換為上述通式(20)所表示之低聚茀單體的聚合反應性基A3及A4為羥基之二羥基化合物。
較佳之二羧酸、聚合觸媒、聚合條件等與<8.聚碳酸酯之聚合方法>記載之方法相同。
<10.添加劑>
本發明之樹脂組合物或本發明之聚碳酸酯樹脂組合物中可含有任意之添加劑。同樣地,本發明之樹脂組合物或本發明之聚碳酸酯樹脂組合物中所含的聚合物中亦可含有任意之添加劑。
<10-1.熱穩定劑>
本發明之樹脂組合物或本發明之聚碳酸酯樹脂組合物中,為防止於成形時等分子量降低或色相惡化,可調配熱穩定劑。同樣地,本發明之樹脂組合物或本發明之聚碳酸酯樹脂組合物中所含的聚合物中,亦可因同樣之理由而調配熱穩定劑。
作為該熱穩定劑,可列舉通常已知之受阻酚系熱穩定劑及/或磷系熱穩定劑。
作為受阻酚系化合物,具體而言可列舉:2,6-二-第三丁基苯酚、2,4-二-第三丁基苯酚、2-第三丁基-4-甲氧基苯酚、2-第三丁基-4,6-二甲基苯酚、2,6-二-第三丁基-4-甲基苯酚、2,6-二-第三丁基-4-乙基苯酚、2,5-二-第三丁基對苯二酚、3-(3',5'-二-第三丁基-4'-羥苯基)丙酸正十八烷基酯、6-(3'-第三丁基-5'-甲基-2'-羥基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸2-第三丁酯、2,2'-亞甲基雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚)、2,2'-亞甲基雙(6-環己基-4-甲基苯酚)、2,2'-亞乙基-雙(2,4-二-第三丁基苯酚)、四[亞甲基-3-(3',5'-二-第三丁基-4'-羥苯基)丙酸酯]甲烷、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二-第三丁基-4-羥基苄基)苯等。其中,又可列舉:四[亞甲基-3-(3',5'-二-第三丁基-4'-羥苯基)丙酸酯]-甲烷、3-(3',5'-二-第三丁基-4'-羥苯基)丙酸正十八烷基酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二-第三 丁基-4-羥基苄基)苯。
作為磷系化合物,可列舉亞磷酸、磷酸、亞膦酸、膦酸及該等之酯等,具體而言可列舉:亞磷酸三苯酯、亞磷酸三(壬基苯基)酯、亞磷酸三(2,4-二-第三丁基苯基)酯、亞磷酸三癸酯、亞磷酸三辛酯、亞磷酸三(十八烷基)酯、亞磷酸二癸基單苯酯、亞磷酸二辛基單苯酯、亞磷酸二異丙基單苯酯、亞磷酸單丁基二苯酯、亞磷酸單癸基二苯酯、亞磷酸單辛基二苯酯、二亞磷酸雙(2,6-二-第三丁基-4-甲基苯基)季戊四醇酯、亞磷酸2,2-亞甲基雙(4,6-二-第三丁基苯基)辛酯、二亞磷酸雙(壬基苯基)季戊四醇酯、二亞磷酸雙(2,4-二-第三丁基苯基)季戊四醇酯、二硬脂基季戊四醇二亞磷酸酯、磷酸三丁酯、磷酸三乙酯、磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、磷酸二苯基單鄰聯苯(orthoxenyl)酯、磷酸二丁酯、磷酸二辛酯、磷酸二異丙酯、4,4'-聯苯二膦酸四(2,4-二-第三丁基苯基)酯、苯膦酸二甲酯、苯膦酸二乙酯、苯膦酸二丙酯等。該等熱穩定劑可將1種單獨使用,亦可將2種以上併用。
該熱穩定劑可除熔融聚合時所添加之添加量以外進而追加調配。即,若於調配適當量之熱穩定劑而獲得本發明之樹脂組合物或本發明之聚碳酸酯樹脂組合物之後,進而調配熱穩定劑,則可避免霧度(haze)上升、著色、及耐熱性降低,可調配更多之熱穩定劑,可防止色相惡化。又,熱穩定劑例如可於熔融擠出法等使用擠出機製造膜之情形時,將上述熱穩定劑等添加至擠出機中進行製膜,亦可預先使用擠出機,將上述熱穩定劑等添加至樹脂組合物或聚碳酸酯樹脂組合物中,形成顆粒等形狀後使用。
關於該等熱穩定劑之調配量,將本發明之樹脂組合物或本發明之聚碳酸酯樹脂組合物設為100質量份之情形時,較佳為0.0001質量份以上,更佳為0.0005質量份以上,更佳為0.001質量份以上,又,較佳為1質量份以下,更佳為0.5質量份以下,進而較佳為0.2質量份以 下。
<10-2.抗氧化劑>
又,本發明之樹脂組合物或本發明之聚碳酸酯樹脂組合物中,亦可為抗氧化之目的而調配通常已知之抗氧化劑。作為該抗氧化劑,例如可列舉下述者中之1種或2種以上:四(3-巰基丙酸)季戊四醇酯、四(3-月桂基硫代丙酸)季戊四醇酯、3-硬脂基硫代丙酸甘油酯、雙[3-(3-第三丁基-5-甲基-4-羥苯基)丙酸]三乙二醇酯、雙[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥苯基)丙酸]-1,6-己二醇酯、四[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥苯基)丙酸]季戊四醇酯、3-(3,5-二-第三丁基-4-羥苯基)丙酸十八烷基酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二-第三丁基-4-羥基苄基)苯、N,N-六亞甲基雙(3,5-二-第三丁基-4-羥基-氫化肉桂醯胺)、3,5-二-第三丁基-4-羥基-苄基膦酸二乙酯、三(3,5-二-第三丁基-4-羥基苄基)異氰脲酸酯、4,4'-聯苯二膦酸四(2,4-二-第三丁基苯基)酯、3,9-雙{1,1-二甲基-2-[β-(3-第三丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙醯氧基]乙基}-2,4,8,10-四氧雜螺(5,5)十一烷等。關於該等抗氧化劑之調配量,將本發明之樹脂組合物或本發明之聚碳酸酯樹脂組合物設為100質量份之情形時,較佳為0.0001質量份以上,又,較佳為0.5質量份。
進而,本發明之樹脂組合物或本發明之聚碳酸酯樹脂組合物中亦可於不損及本發明之目的之範圍內,含有通常使用之成核劑、阻燃劑、無機填充劑、衝擊改良劑、發泡劑、染/顏料等。
上述添加劑可與上述成分同時地、或以任意之順序,利用轉鼓混合機、V型摻合機、諾塔混合機(Nauta mixer)、班伯里混合機(Banbury mixer)、混練輥、擠出機等混合機混合至本發明之樹脂組合物或本發明之聚碳酸酯樹脂組合物中進行製造,其中,就分散性提昇之觀點而言,較佳為利用擠出機、尤其是雙軸擠出機進行混練。
<11.用途>
本發明之樹脂組合物或聚碳酸酯樹脂組合物由於有光彈性係數較小、耐熱性及成形性亦優異,並且著色較少,兼具較高之透明性之傾向,故而將其等成形所獲得之成形體適合於膜或透鏡、稜鏡等光學構件。例如,本發明之膜可用作:各種顯示器(液晶顯示裝置、有機EL(electro-luminescence,電致發光)顯示裝置、電漿顯示裝置、FED(field emission display)場發射顯示裝置、SED(surface-conduction electron-emitter display)表面傳導電子發射顯示裝置之視角補償用、防外部光反射用、色補償用、將直線偏光轉換為圓偏光用等之相位差膜。又,關於本發明之透鏡、稜鏡,亦可使用於菲涅耳透鏡、光碟機讀取鏡頭(pickup lens)等光學透鏡或光學稜鏡。
<11-1.膜>
本發明之樹脂組合物及本發明之聚碳酸酯樹脂組合物可較佳地用作膜。可藉由將本發明之樹脂組合物或本發明之聚碳酸酯樹脂組合物製膜,而獲得膜。
<11-2.膜製造方法>
作為使用本發明之樹脂組合物或本發明之聚碳酸酯樹脂組合物製造原料膜之方法,有下述方法:流延法,將本發明之樹脂組合物或本發明之聚碳酸酯樹脂組合物溶解於溶劑中進行澆鑄後,去除溶劑;不使用溶劑而熔融製膜之方法,具體而言有使用T型模頭之熔融擠出法、壓延成形法、熱壓法、共擠出法、共熔融法、多層擠出、充氣成形成形法(inflation molding)等;雖並無特別限定,但流延法有因殘留溶劑而引起問題之虞,故而較佳為熔融製膜法,其中,就後續之延伸處理之容易度而言,較佳為使用T型模頭之熔融擠出法。
利用熔融製膜法形成原料膜之情形時,成形溫度較佳為265℃以下,更佳為260℃以下,尤佳為258℃以下。若成形溫度過高,則有所獲得之原料膜中異物或因產生氣泡所致之缺陷增加,或者原料膜著色 等之可能性。但是,若成形溫度過低,則有本發明之樹脂組合物或本發明之聚碳酸酯樹脂組合物之黏度變得過高,難以成形原料膜,難以製造厚度均勻之原料膜的可能性,因此成形溫度之下限通常為200℃以上,較佳為210℃以上,更佳為220℃以上。此處,所謂原料膜之成形溫度,係指熔融製膜法中之成形時之溫度,通常為擠出熔融樹脂之模具出口之溫度的測定值。
原料膜之厚度並無限制,若過厚,則容易產生厚度不均,若過薄,則有導致延伸時之斷裂之可能性,故而通常為50μm以上,較佳為70μm以上,又,通常為200μm以下,較佳為120μm以下。又,若原料膜中存在厚度不均,則有導致相位差膜之相位差不均之可能性,故而,作為相位差膜而使用之部分的厚度較佳為設定厚度±3μm以下,進而較佳為設定厚度±2μm以下,尤佳為設定厚度±1μm以下。
<11-3.膜物性>
本發明之膜較佳為內部霧度為3%以下,更佳為1.5%以下。若相位差膜之內部霧度大於上述上限值,則產生光散射,與例如偏光元件積層時,有時導致產生偏光消除。內部霧度之下限值並不特別規定,通常為0.2%以上。關於測定樣品,係將預先進行過霧度測定之附黏著劑之透明膜貼合於試樣膜之兩面,製成經排除外部霧度之影響之狀態的樣品而使用,測定值係使用附黏著劑之透明膜的霧度值之差值。
本發明之膜較佳為b*值為3以下。若膜之b*值過大,則產生著色等問題。本發明之膜之b*值更佳為2以下,尤佳為1以下。
本發明之膜無論厚度如何,較佳為該膜本身之全光線透過率為80%以上,該透過率更佳為90%以上。若透過率為上述下限以上,則可獲得著色較少之膜,且與偏光板貼合時,獲得偏光度或透過率較高之圓偏光板,當用於圖像顯示裝置時,可實現較高之顯示品質。再者,本發明之膜之全光線透過率之上限並無特別限制,通常為99%以 下。
本發明之膜較佳為於下述之彎曲試驗中不產生脆性斷裂。於產生脆性斷裂之膜中,有容易於製膜時或延伸時產生膜斷裂,導致製造良率惡化之虞。為獲得不產生脆性斷裂之膜,重要的是將本發明之樹脂組合物或聚碳酸酯樹脂組合物之分子量或熔融黏度、玻璃轉移溫度設計為上述較佳範圍內。又,藉由於樹脂組合物或聚碳酸酯樹脂組合物中共聚合、或摻合可賦予柔軟性之成分,而調整膜之物性的方法亦有效果。
<11-4.延伸膜之製造方法>
藉由將以此種方式獲得之原料膜於至少一方向上延伸,可獲得本發明之延伸膜。該延伸之方法可將自由端延伸、固定端延伸、自由端收縮、固定端收縮等各種延伸方法單獨使用,亦可同時或逐次使用。又,關於延伸方向,亦可於水平方向、垂直方向、厚度方向、對角方向等各種方向或維度上進行,並無特別限定。較佳可列舉:橫向單軸延伸方法、縱橫同時雙軸延伸方法、縱橫逐次雙軸延伸方法等。作為進行延伸之機構,可使用拉幅延伸機、雙軸延伸機等任意適當之延伸機。
延伸溫度可根據目的而適宜地選擇適當之值。較佳為於相對於原料膜(即,作為原料膜之製膜材料之樹脂組合物)之玻璃轉移溫度(Tg),通常為Tg-20℃以上、較佳為Tg-10℃以上、更佳為Tg-5℃以上,又,通常為Tg+30℃以下、較佳為Tg+20℃以下、更佳為Tg+10℃以下之範圍內進行延伸。藉由選擇如此之條件,相位差值容易均勻,且膜不易產生白濁。具體而言,上述延伸溫度通常為90℃以上,較佳為100℃以上,又,通常為210℃以下,較佳為200℃以下,更佳為180℃以下。
延伸倍率係根據目的而適宜選擇,將未延伸之情形設為1倍,較 佳為1.1倍以上,更佳為1.5倍以上,更佳為1.8倍以上,尤佳為2倍以上,又,較佳為6倍以下,更佳為4倍以下,進而較佳為3倍以下,尤佳為2.5倍以下。若延伸倍率過大,則不僅有導致延伸時之斷裂之可能性,並且有可能由高溫條件下之長期使用所致的光學特性之變動增大;若過低,則有可能無法賦予在所需之厚度下謀求之光學特性。
延伸速度亦係根據目的而適宜選擇,以下述式所表示之應變速度計通常為50%以上,較佳為100%以上,更佳為200%以上,尤佳為250%以上,又,通常為2000%以下,較佳為1500%以下,更佳為1000%以下,尤佳為500%以下。若延伸速度過大,則有可能導致延伸時之斷裂,或者由高溫條件下之長期使用所致的光學特性之變動增大。又,若延伸速度過小,則不僅生產性降低,並且存在必需過大地設定延伸倍率以獲得所需之相位差的情況。
應變速度(%/min)=延伸速度(mm/min)/原料膜之長度(mm)×100
又,延伸後可利用加熱爐進行熱固定處理,亦可控制拉幅機之寬度、或調整輥周速而進行緩和步驟。藉由進行該處理,可抑制由高溫條件下之長期使用所致的光學特性之變動。
本發明之延伸膜可藉由對上述延伸步驟中之處理條件進行適宜選擇、調整而製作。
<11-5.延伸膜物性>
本發明之延伸膜較佳為於波長450nm下測得之相位差(Re450)與於波長550nm下測得之相位差(Re550)的比滿足下述式(2)的相位差膜。
Re450/Re550≦1.0 (2)
Re450/Re550較佳為0.50以上1.00以下,更佳為超過0.5且未達1.00,更佳為0.70以上0.95以下,進而更佳為0.75以上0.93以下,尤佳為0.80以上0.91以下。若Re450/Re550之值在上述範圍內,則波長越長 表現出越大之相位差,於可見光區之各波長下可獲得理想的相位差特性。藉由將具有此種波長相依性的本發明之相位差膜作為例如1/4λ板與偏光板貼合,可製作圓偏光板等,可實現於所有波長下均具有防外部光反射功能的黑色性優異之圓偏光板及圖像顯示裝置。另一方面,於Re450/Re550之值在上述範圍外之情形時,由波長所引起之脫色增大,圓偏光板或圖像顯示裝置產生著色之問題。
又,本發明之延伸膜較佳為滿足<3-4.相位差比>中所記載之物性值。同樣地,較佳為滿足<3-11.光彈性係數>中所記載之物性值。同樣地,較佳為滿足<3-12.雙折射>中所記載之物性值。
本發明之延伸膜之厚度通常較佳為150μm以下,進而較佳為100μm以下,更佳為60μm以下。若相位差膜之厚度過厚,則有製造相同面積之膜需要更多之製膜材料,效率較低,或者使用該膜之製品之厚度增厚等可能性,並且存在均勻性難以控制,無法適合要求精密性、薄型、均質性之機器之情況。作為本發明之相位差膜之厚度之下限,較佳為5μm以上,更佳為10μm以上。若相位差膜之厚度過薄,則存在膜難以操作,於製造過程中產生皺褶,或者難以與保護膜等其他膜或片材等貼合等情況。
本發明之延伸膜較佳為雙折射為0.001以上。為將下述之使用本發明之樹脂組合物成形之膜的厚度設計為非常薄,雙折射以較高為佳。因此,雙折射更佳為0.002以上。於雙折射未達0.001之情形時,需要將膜之厚度設定為過大,故而製膜材料之使用量增加,於厚度、透明性、相位差方面難以控制均質性。因此,於雙折射未達0.001之情形時,有可能無法適合要求精密性、薄型、均質性之機器。
<11-6.吸水率>
本發明之膜較佳為飽和吸水率大於1.0質量%。若飽和吸水率大於1.0質量%,則將該膜與其他膜等貼合時,有可容易地確保接著性之 傾向。例如,當與偏光板貼合時,由於膜為親水性,故而水之接觸角亦較低,容易自由地設計接著劑,可實現較高之接著設計。於飽和吸水率為1.0質量%以下之情形時,為疏水性,水之接觸角亦較高,難以設計接著性。又,膜容易帶電,組入於圓偏光板、圖像顯示裝置時,有產生異物捲入等外觀缺點增多之問題之傾向。另一方面,若飽和吸水率大於2.0質量%,則有濕度環境下之光學特性之耐久性變差之傾向,故而不佳。本發明之膜較佳為飽和吸水率大於1.0質量%,更佳為1.1質量%以上,又,較佳為2.0質量%以下,更佳為1.5質量%以下。
另一方面,根據膜或使用該膜之圖像顯示裝置的使用條件之不同,有時亦可使飽和吸水率為1.0質量%以下。
<11-7.器件用途等>
本發明之膜可用作:各種顯示器(液晶顯示裝置、有機EL顯示裝置、電漿顯示裝置、FED場發射顯示裝置、SED表面傳導電子發射顯示裝置)之視角補償用、防外部光反射用、色補償用、將直線偏光轉換為圓偏光用等之相位差膜。
本發明之樹脂組合物及聚碳酸酯樹脂組合物由於有光彈性係數較小、耐熱性及成形性亦優異,並且著色較少,兼具較高之透明性之傾向,故而亦可用於其他光學膜或光碟、光學稜鏡、光碟機讀取鏡頭等。
本發明之延伸膜之用途並無特別限制,由於具有於可見光區之各波長下具備理想的相位差特性、光彈性係數較小、耐熱性及成形性亦優異,並且著色較少,兼具較高之透明性之傾向,故而適合於1/4λ板、圓偏光板、圖像顯示裝置等。
例如,藉由使本發明之延伸膜滿足上述<3-4.相位差比>中所記載之條件,可用作1/4λ板。藉由將如此製成的本發明之1/4λ板與偏光板貼合,可製作圓偏光板等,可獲得於所有波長下均具有防外部光反 射功能的黑色性優異之圓偏光板,進而應用於圖像顯示裝置之情形時,可實現黑色之再現性極其良好之圖像顯示裝置。作為上述偏光板,可採用公知之各種構成之偏光板。例如,可使用以下述方法獲得之偏光板等:利用先前公知之方法,於各種膜上吸附碘或二色性染料等二色性物質而染色,進行交聯、延伸、乾燥而製備偏光元件,且於該偏光元件上積層保護膜。
又,藉由使本發明之延伸膜滿足上述<3-4.相位差比>中所記載之條件,可獲得修正VA模式之液晶顯示裝置之脫色的相位差膜,可實現由波長所引起之脫色較少的液晶顯示裝置。進而,藉由滿足上述<1-13.雙折射>中所記載之條件,於可見光區之波長下可獲得理想的相位差特性,可獲得寬頻帶零雙折射材料。又,藉由將本發明之寬頻帶零雙折射材料作為液晶顯示裝置之偏光板保護膜而與偏光板貼合,可實現由波長所引起之脫色較少的偏光板及圖像顯示裝置。
<12.低聚茀單體之製造方法>
本發明中所使用之低聚茀單體(20)之製造方法並無任何限定,例如可利用下述式所示之製造方法A、製造方法B或製造方法C等方法而製造。
此處,各結構式中,R3為直接鍵、可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基,R4~R9分別獨立地為氫原子、可經取代之碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基、可經取代之碳數1~10之醯基、可經取代之碳數1~10之烷氧基、可經取代之碳數1~10之芳氧基、鹵素原子、硝基或氰基,R4~R9中鄰接之至少2個基亦可相互鍵結而形成環。
A3及A4分別獨立地表示聚合反應性基。n表示1~5之整數值。
此處,各結構式中之R3~R9之較佳取代基與上述通式(1)中之R3~R9相同。又,各結構式中之n之較佳值與上述通式(1)中之n相同。
<12-1.製造方法A>
製造方法A係如下方法:以茀類(I)作為原料,合成9位單取代茀類(IIIa)及(IIIb)後,使該等單取代體交聯,藉此製造低聚茀單體(20)。此處,通式(IIIa)與(IIIb)可相同亦可不同。再者,亦可不以茀類(I)作為原料而合成9位單取代茀類(IIIa)及/或(IIIb)。
例如,作為合成9-茀羧酸酯之方法,已知使用茀之方法(J.Chem.Soc.,1949,2623.)或使用二苯羥乙酸之方法(Can.J.Chem.,1956,34,991.)。又,已知利用伸烷基使9-茀羧酸酯交聯之方法(Anal.Chem.,1960,32,554.)。可藉由參照該等方法而獲得茀之單取代體後,進行交聯反應,製造低聚茀單體(20)。
<12-2.製造方法B>
製造方法B係如下方法:以茀類(I)作為原料,轉換成9-羥甲基茀類(IV)後,使藉由脫水所合成之烯烴體(V)與茀陰離子反應,藉此製造R3為亞甲基之低聚茀化合物(IIa)。再者,未經取代之9-羥甲基茀可作為試劑而購得。此處,亦可使用所得之低聚茀化合物(IIa),依據製 造方法C之步驟(ii)導入聚合反應性基A3及A4,獲得低聚茀單體(20)。
例如,已知將9-羥甲基茀轉換成9-亞甲基-9H-茀(dibenzofulvene)後,進行陰離子聚合,藉此合成低聚茀(IIa)之混合物之方法(J.Am.Chem.Soc.,123,2001,9182-9183.)。可參照該等方法製造低聚茀(IIa)。
<12-3.製造方法C>
製造方法C係如下方法:藉由進行原料之茀類(I)之交聯反應(步驟(i)),而合成低聚茀化合物(II),之後,導入羥基、酯基、羧基等聚合反應性基(步驟(ii)),藉此製造低聚茀單體(20)。
(式中,R3~R9及n與式(1)中之R3~R9及n含義相同。A3及A4分別獨立地表示聚合反應性基)
以下,將製造方法C分為步驟(i)低聚茀化合物(II)之製造方法、與步驟(ii)低聚茀單體(20)之製造方法進行記載。
<12-4.步驟(i):低聚茀化合物(II)之製造方法>
(式中,R3~R9及n與式(1)中之R3~R9及n含義相同)以下,將步驟 (i)之低聚茀化合物(II)之製造方法分為R3及n為不同數值之情形加以記載。
<12-4-1.R3為直接鍵,且n=1之情形:9,9'-聯茀之製造方法>
已知有複數種9,9'-聯茀之合成方法,可由茀酮或9-溴茀合成(J.Chem.Res.,2004,760;Tetrahedron Lett.,2007,48,6669.)。再者,亦可作為試劑而購得9,9'-聯茀。
<12-4-2.步驟(ia):R3為亞甲基,且n=1~5之情形之製造方法>
下述通式(IIa)所表示的具有亞甲基交聯之低聚茀化合物,可由茀類(I)及甲醛類,於鹼存在下,依據下述式所表示之反應而製造。
(式中,R4~R9及n與式(1)中之R4~R9及n含義相同)
<12-4-2-1.甲醛類>
步驟(ia)中所使用之甲醛類只要為可向反應體系中供給甲醛之物質,則並無特別限定,可列舉氣體狀之甲醛、甲醛水溶液、甲醛聚合所成之對甲醛、三聚甲醛等。該等之中,使用對甲醛於工業上廉價且由於為粉末狀因而操作容易,且可準確地稱量,故而尤佳。
(理論量之定義)
製造目標n數之低聚茀化合物(IIa)之情形時,甲醛類相對於原料之茀類(I)之理論量(莫耳比)以n/(n+1)表示。
(以不超過理論量為佳之理由)
相對於茀類(I)使用超過理論量之甲醛類之情形時,有生成目標n數以上之低聚茀化合物(IIa)之傾向。n數越增加,則溶解性越降低, 因此認為,當目標物中存在目標n數以上之低聚茀化合物(IIa)時,有精製負荷增大之傾向。因此,通常甲醛類之使用量較佳為與目標n數相應之理論量即n/(n+1)倍莫耳以下。
(以不大幅低於理論量為佳之理由)
又,認為若甲醛類之使用量大幅低於理論量之n/(n+1),則目標n數以下之低聚茀化合物(IIa)成為主產物,或者原料之茀類(I)未反應而殘留,故而有產率大幅降低之傾向。
因此,最合適的甲醛類之使用量具體而言如下:於n=1之情形時,通常相對於茀類(I)為0.1倍莫耳以上,較佳為0.3倍莫耳以上,更佳為0.38倍莫耳以上,又,通常為0.5倍莫耳以下,較佳為0.46倍莫耳以下,更佳為0.42倍莫耳以下。
又,於n=2之情形時,通常為0.5倍莫耳以上,較佳為0.55倍莫耳以上,更佳為0.6倍莫耳以上,又,通常為0.66倍莫耳以下,較佳為0.65倍莫耳以下,更佳為0.63倍莫耳以下。如此,已知根據甲醛類之使用量之不同,主產物之結構與產物之比率大幅變化,藉由於限定之條件下使用甲醛類之使用量,可高產率地獲得目標n數之低聚茀化合物(IIa)。
<12-4-2-2.鹼>
作為步驟(ia)中所使用之鹼,可使用:氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀等鹼金屬氫氧化物;氫氧化鈣、氫氧化鋇等鹼土金屬之氫氧化物;碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀等鹼金屬之碳酸鹽;碳酸鎂、碳酸鈣等鹼土金屬之碳酸鹽;磷酸鈉、磷酸氫鈉、磷酸鉀等磷酸之鹼金屬鹽;正丁基鋰、第三丁基鋰等有機鋰鹽;甲醇鈉、乙醇鈉、第三丁醇鉀等鹼金屬之烷醇鹽;氫化鈉或氫化鉀等氫化鹼金屬鹽;三乙胺、二氮雜雙環十一烯等三級胺;四甲基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨等四級氫氧化銨等。該等可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
該等之中,較佳為於該反應中具有充分之鹼性的鹼金屬之烷醇鹽,更佳為工業上廉價之甲醇鈉及乙醇鈉。此處,鹼金屬之烷醇鹽可使用粉末狀者,亦可使用醇溶液等液狀者。又,亦可使鹼金屬與醇反應而製備。
相對於原料之茀類(I),鹼之使用量並無特別之上限,但若使用量過多,則攪拌或反應後之精製負荷增大,故而通常為茀類(I)之10倍莫耳以下,較佳為5倍莫耳以下,更佳為1倍莫耳以下。另一方面,若鹼之使用量過少,則反應進行緩慢,故而作為下限,通常相對於原料之茀類(I)為0.01倍莫耳以上,較佳為0.1倍莫耳以上,更佳為02倍莫耳以上。
<12-4-2-3.溶劑>
步驟(ia)較理想為使用溶劑而進行。可使用之溶劑之具體例中,作為烷基腈系溶劑,可列舉:乙腈、丙腈等;作為醚系溶劑,可列舉:二乙醚、四氫呋喃、1,4-二烷、甲基環戊醚、第三丁基甲醚等;作為鹵素系溶劑,可列舉:1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿、1,1,2,2-四氯乙烷等;作為鹵素系芳香族烴,可列舉:氯苯、1,2-二氯苯等;作為醯胺系溶劑,可列舉:N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮等;作為亞碸系溶劑,可列舉:二甲基亞碸、環丁碸等;作為環狀式脂肪族烴,可列舉:環戊烷、環己烷、環庚烷、環辛烷等單狀式脂肪族烴,其衍生物即甲基環戊烷、乙基環戊烷、甲基環己烷、乙基環己烷、1,2-二甲基環己烷、1,3-二甲基環己烷、1,4-二甲基環己烷、異丙基環己烷、正丙基環己烷、第三丁基環己烷、正丁基環己烷、異丁基環己烷、1,2,4-三甲基環己烷、1,3,5-三甲基環己烷等,十氫萘等多環狀式脂肪族烴,正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、異辛烷、正壬烷、正癸烷、正十二烷、正十四烷等非環狀式脂肪族烴;作為芳香族烴,可列舉:甲苯、對二甲苯、鄰二甲 苯、間二甲苯等;作為醇系溶劑,可列舉:甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇、第三丁醇、己醇、辛醇、環己醇等。
其中,極性溶劑之醯胺系溶劑、或亞碸系溶劑由於有由茀類(I)生成之陰離子之溶解性較高,反應可良好地進行之傾向,因此較佳。其中,於製造n=1或2之低聚茀化合物(IIa)之情形時,尤佳為N,N-二甲基甲醯胺。其原因在於:n=1或2之低聚茀相對於N,N-二甲基甲醯胺之溶解性較低,目標物生成後迅速析出,有進一步之反應之進行得到抑制,目標物之選擇性提昇之傾向。
該等溶劑可單獨使用1種,亦可混合2種以上而使用。
已知步驟(ia)中所製造之低聚茀化合物(IIa)的n之值越大,則於溶劑中之溶解性越減小,認為藉由所生成之目標物迅速析出,可抑制進一步之反應之進行。因此,溶劑之使用量較佳為根據n之值適當地調整。尤其是製造n=1或2之低聚茀化合物(IIa)之情形時,為提高目標物之選擇性,較佳為不過剩地使用溶劑。例如,作為使用最佳之溶劑即N,N-二甲基甲醯胺時溶劑量之上限,通常使用為原料之茀類(I)之10倍體積量、較佳為7倍體積量、更佳為4倍體積量之量。另一方面,若溶劑之使用量過少,則難以攪拌,並且反應進行緩慢,故而作為下限,通常使用為原料之茀類(I)之1倍體積量、較佳為2倍體積量、更佳為3倍體積量之量。
<12-4-2-4.反應形式>
進行步驟(ia)時,關於反應之形式,可不對其形式加以特別限制地採用批次型反應、流通型反應、組合有該等之反應。
<12-4-2-5.反應條件>
步驟(ia)只要根據目標n值之低聚茀化合物(IIa)而適宜調整即可。為抑制反應進行至目標n值以上,較佳為儘可能於低溫下反應。另一方面,若溫度過低,則有無法獲得充分之反應速度之可能性。
因此,使用最合適的溶劑即N,N-二甲基甲醯胺及最合適的鹼即乙醇鈉之情形時,作為n=1及2之具體之反應溫度,通常於上限30℃、較佳為20℃、更佳為10℃下實施。另一方面,於下限-50℃、較佳為-20℃、更佳為0℃下實施。
關於步驟(ia)中一般的反應時間,通常下限為30分鐘,較佳為60分鐘,更佳為2小時,上限並無特別限定,通常為20小時,較佳為10小時,進而較佳為5小時。
<12-4-2-6.目標物之分離、精製>
反應結束後,可藉由下述方式將目標物即低聚茀化合物(IIa)單離:將反應液添加於稀鹽酸等之酸性水中,或者將稀鹽酸等之酸性水添加於反應液中,而使目標物即低聚茀化合物(IIa)析出。
又,亦可於反應結束後,將可溶解目標物即低聚茀化合物(IIa)之溶劑與水添加至反應液中進行萃取。利用將溶劑濃縮之方法、或者添加不良溶劑之方法等,將由溶劑所萃取之目標物單離。但是,由於存在於室溫下低聚茀化合物(IIa)相對於溶劑之溶解性非常低之傾向,故而通常較佳為與酸性水接觸而使之析出之方法。
所獲得之低聚茀化合物(IIa)可直接用作步驟(ii)之原料,亦可進行精製之後用於步驟(ii)。作為精製方法,可無限制地採用通常之精製方法,例如再結晶、或再沈澱法、萃取精製、管柱層析法等。
<12-4-3.步驟(ib):R3為直接鍵以外之基,且n=1之情形之聯茀化合物(IIb)之製造方法>
下述通式(IIb)所表示之聯茀化合物係以茀類(I)作為原料,於烷化劑(VIIIa)及鹼存在下,依據下述步驟(ib)所表示之反應而製造。
[化79]
上述式中之聯茀化合物為結構式(IIb)所表示者。(式中,R3為可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基,R4~R9及n與式(1)中之R4~R9及n含義相同。X表示脫離基。作為脫離基之例,可列舉:鹵素原子(氟原子除外)、甲磺醯基、或甲苯磺醯基等)
作為聯茀化合物(IIb)之製造方法,使用正丁基鋰作為鹼,產生茀類(I)之陰離子後,與烷化劑(VIIIa)偶合之方法廣為人知,且已知R3為伸乙基之情形、或R3為伸丙基等之製造方法(Organometallics,2008,27,3924;J.Molec.Cat.A:Chem.,2004,214,187.)。又,除伸烷基以外,亦有以苯二甲基交聯之報告例(J.Am.Chem.Soc.,2007,129,8458.)。然而,利用該等使用正丁基鋰之方法於工業上製造存在無論安全方面、成本方面均非常困難之傾向。又,作為聯茀化合物(IIb)之製造方法,亦已知於鹼存在下、高溫下使茀與乙二醇脫水縮合之方法(J.Org.Chem.,1965,30,2540.)。
作為步驟(ib)中所使用之烷化劑,可列舉:二碘甲烷、1,2-二碘乙烷、1,3-二碘丙烷、1,4-二碘丁烷、1,5-二碘戊烷、1,6-二碘己烷、二溴甲烷、1,2-二溴乙烷、1,3-二溴丙烷、1,4-二溴丁烷、1,5-二溴戊烷、1,6-二溴己烷、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,3-二氯丙烷、1,4-二氯丁烷、1,5-二氯戊烷、1,6-二氯己烷、1-溴-3-氯丙烷等直鏈狀之烷基二鹵化物(氟原子除外);2,2-二甲基-1,3-二氯丙烷等包含支鏈之烷基二鹵化物(氟原子除外);1,4-雙(溴甲基)苯、1,3-雙(溴甲基)苯等芳 烷基二鹵化物(氟原子除外);乙二醇二甲磺酸酯、乙二醇二甲苯磺酸酯、丙二醇二甲磺酸酯、1,4-丁二醇二甲磺酸酯等二醇之二磺酸酯等。
<12-4-4.步驟(ic):R3為直接鍵以外之基,且n=2以上之情形之低聚茀化合物(IIc)之製造方法>
下述通式(IId)所表示之低聚茀化合物係以低聚茀化合物(IIc)作為原料,於烷化劑(VIIIa)及鹼存在下,於溶劑中依據下述步驟(ic)所表示之反應而製造。
上述式中之低聚茀化合物為結構式(IId)所表示者。(式中,R3為可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基,R4~R9及n與式(1)中之R4~R9及n含義相同。X表示脫離基。作為脫離基之例,可列舉:鹵素原子(氟原子除外)、甲磺醯基、或甲苯磺醯基等)
<12-5.低聚茀單體(20)之製造方法>
以下,將下述式所示之步驟(ii)中之低聚茀單體(20)之製造方法按照A3及A4之種類加以劃分而記載。
[化81]
(式中,R3~R9及n與式(1)中之R3~R9及n含義相同。A3及A4分別獨立地表示聚合反應性基)
<12-5-1.步驟(iia):通式(20)中,A3及A4為羥甲基之情形之製造方法>
A3及A4為羥甲基之低聚茀二醇(19)可由低聚茀化合物(II)及甲醛類,於鹼存在下,依據下述步驟(iia)所表示之反應而製造。
(式中,R3~R9及n與式(1)中之R3~R9及n含義相同)
<12-5-1-1.甲醛類>
步驟(iia)中所使用之甲醛類只要為可向反應體系中供給甲醛之物質,則並無特別限定,可列舉氣體狀之甲醛、甲醛水溶液、甲醛聚合所成之對甲醛、三聚甲醛等。該等之中,使用對甲醛於工業上廉價且由於為粉末狀因而操作容易,且可準確地稱量,故而尤佳。
甲醛類之使用量相對於原料即低聚茀化合物(II),上限並無特別限制,但若使用量過多,則有反應後之精製負荷增大之傾向,因此通常相對於低聚茀化合物(II)為20倍莫耳以下,較佳為10倍莫耳以下,更佳為5倍莫耳以下。對於下限,由於相對於原料之理論量為2倍莫 耳,因此通常為2倍莫耳以上。為加快反應之進行以及不殘留原料或中間體,而相對於原料之低聚茀化合物(II)稍微過剩地使用甲醛類不存在任何問題。此時,較佳之甲醛類之使用量係相對於原料之低聚茀化合物(II)為2.1倍莫耳以上,更佳為2.2倍莫耳以上。
<12-5-1-2.鹼>
作為鹼,使用:氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀等鹼金屬氫氧化物;氫氧化鈣、氫氧化鋇等鹼土金屬之氫氧化物;碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀等鹼金屬之碳酸鹽;碳酸鎂、碳酸鈣等鹼土金屬之碳酸鹽;磷酸鈉、磷酸氫鈉、磷酸鉀等磷酸之鹼金屬鹽;正丁基鋰、第三丁基鋰等有機鋰鹽;甲醇鈉、乙醇鈉、第三丁醇鉀等鹼金屬之烷醇鹽;氫化鈉或氫化鉀等氫化鹼金屬鹽;三乙胺、二氮雜雙環十一烯等三級胺;四甲基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨等四級氫氧化銨等。該等可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
該等之中,較佳為於該反應中具有充分之鹼性的鹼金屬之烷醇鹽,更佳為工業上廉價之甲醇鈉或乙醇鈉。此處,鹼金屬之烷醇鹽可使用粉末狀者,亦可使用醇溶液等液狀者。又,亦可使鹼金屬與醇反應而製備。
已知若鹼之使用量係相對於原料之低聚茀化合物(II)使用過剩量,則有進行低聚茀二醇(19)之分解反應之傾向。因此,相對於低聚茀化合物(II)較佳為1倍莫耳以下,較佳為0.5倍莫耳以下,更佳為0.2倍莫耳以下。另一方面,若鹼之使用量過少,則反應進行緩慢,故而作為下限,通常相對於原料之低聚茀化合物(II)為0.01倍莫耳以上,較佳為0.05倍莫耳以上。
<12-5-1-3.溶劑>
步驟(iia)較理想為使用溶劑而進行。
具體之可使用之溶劑中,作為烷基腈系溶劑,可列舉:乙腈、 丙腈等;作為酮系溶劑,可列舉:丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮等;作為酯系溶劑,可列舉:乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸苯酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸苯酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸甲酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯等直鏈狀之酯類,γ-丁內酯、己內酯等環狀酯類,乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、乙二醇單丁醚乙酸酯、丙二醇-1-單甲醚乙酸酯、丙二醇-1-單乙醚乙酸酯等醚酯類等;作為醚系溶劑,可列舉:二乙醚、四氫呋喃、1,4-二烷、甲基環戊醚、第三丁基甲醚等;作為鹵素系溶劑,可列舉:1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿、1,1,2,2-四氯乙烷等;作為鹵素系芳香族烴,可列舉:氯苯、1,2-二氯苯等;作為醯胺系溶劑,可列舉:N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮等;作為亞碸系溶劑,可列舉:二甲基亞碸、環丁碸等;作為環狀式脂肪族烴,可列舉:環戊烷、環己烷、環庚烷、環辛烷等單狀式脂肪族烴,其衍生物即甲基環戊烷、乙基環戊烷、甲基環己烷、乙基環己烷、1,2-二甲基環己烷、1,3-二甲基環己烷、1,4-二甲基環己烷、異丙基環己烷、正丙基環己烷、第三丁基環己烷、正丁基環己烷、異丁基環己烷、1,2,4-三甲基環己烷、1,3,5-三甲基環己烷等,十氫萘等多環狀式脂肪族烴,正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、異辛烷、正壬烷、正癸烷、正十二烷、正十四烷等非環狀式脂肪族烴;作為芳香族烴,可列舉:甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯等;作為醇系溶劑,可列舉:甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇、第三丁醇、己醇、辛醇、環己醇等。
其中,較佳為極性溶劑之醯胺系溶劑、或亞碸系溶劑,尤佳為N,N-二甲基甲醯胺,原因在於有由低聚茀化合物(II)生成之陰離子之溶解性較高,反應可良好地進行之傾向。
該等溶劑可單獨使用1種,亦可混合2種以上而使用。溶劑之使 用量之上限並無特別限制,考慮到各反應器之目標物之生成效率,通常使用為原料之低聚茀化合物(II)之10倍體積量、較佳為7倍體積量、更佳為4倍體積量之量。另一方面,若溶劑之使用量過少,則有難以攪拌,並且反應進行緩慢之傾向,故而作為下限,通常使用為原料之低聚茀化合物(II)之1倍體積量、較佳為2倍體積量、更佳為3倍體積量之量。
<12-5-1-4.反應形式>
進行步驟(iia)時,關於反應之形式,可不對其形式加以特別限制地採用批次型反應、流通型反應、組合有該等之反應。
關於批次式之情形時向反應器中投入反應試劑之投入方法,已知藉由於反應開始時總括地添加而投入鹼之情形時,容易進行分解反應,因此較佳為加入原料之低聚茀化合物(II)、甲醛類、及溶劑之後,少量地逐次添加鹼之方法。
<12-5-1-5.反應條件>
步驟(iia)中,已知有若溫度過低,則無法獲得充分之反應速度,反之若過高,則進行分解反應之傾向,溫度管理極其重要。因此,使用最合適的溶劑即N,N-二甲基甲醯胺及最合適的鹼即乙醇鈉之情形時,通常於下限-50℃、上限30℃之溫度下實施。具體而言,於R3為亞甲基,且n=1之情形時,反應溫度之上限較佳為20℃,更佳為於10℃下實施。另一方面,下限較佳為-20℃,更佳為於0℃以上實施。於R3為伸乙基,且n=1之情形時,反應溫度之上限較佳為25℃,更佳為於20℃下實施。另一方面,下限較佳為0℃,更佳為於10℃以上實施。又,於R3為亞甲基,且n=2之情形時,反應溫度之上限較佳為25℃,更佳為於20℃下實施。另一方面,下限較佳為0℃,更佳為於10℃以上實施。
<12-5-1-6.目標物之分離、精製>
反應結束後,可藉由可藉由下述方式將目標物即低聚茀二醇(19)單離:將反應液添加於稀鹽酸等之酸性水中,或者將稀鹽酸等之酸性水添加於反應液中,而使目標物即低聚茀二醇(19)析出。
又,亦可於反應結束後,將可溶解目標物即低聚茀二醇(19)之溶劑與水添加至反應液中進行萃取。利用將溶劑濃縮之方法、或者添加不良溶劑之方法等,將由溶劑所萃取之目標物單離。
所獲得之低聚茀二醇(19)可作為聚合物原料直接使用於聚合,亦可進行精製之後聚合。作為精製方法,可無限制地採用通常之精製方法,例如再結晶、或再沈澱法、萃取精製、管柱層析法等。
金屬成分之存在多會於聚合反應中成為問題,長週期型週期表第1族及第2族金屬於單體中之含有比例可為500質量ppm以下,更佳為200質量ppm以下,進而較佳為50質量ppm以下,尤佳為10質量ppm以下。為去除金屬成分,一般而言分液操作非常有效,但由於目標物即低聚茀二醇(19)僅溶解於N,N-二甲基甲醯胺或四氫呋喃等高極性溶劑,故而非常難實施以2層體系進行之分液操作。另一方面,即便對反應停止後之析出物進行水洗、使用任意溶劑之熱懸洗等通常之精製處理,亦難以將混入之金屬成分充分去除,有析出物中殘留數百質量ppm級之金屬成分之情況。作為用以去除金屬成分之良好之精製方法,將包含雜質之反應析出物溶解於N,N-二甲基甲醯胺、四氫呋喃等溶解性相對較高之溶劑中後,添加水進行析出之方法可較佳地作為簡便且有效果的無機鹽去除法。
<12-5-2.步驟(iib):通式(20)中,A3及A4為具有羥基、酯基、羧基、胺基的基之情形之製造方法(利用邁克爾加成(Michael addition)之製造方法)>
下述通式(VII)所表示之低聚茀衍生物係由低聚茀化合物(II)及電子吸引基取代烯烴(VI),於鹼存在下,依據下述步驟(iib)所表示之反 應而製造。
(式中,R3~R9及n與式(1)中之R3~R9及n含義相同。Ri、Rii及Riii表示氫原子、可經取代之碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基、或可經取代之碳數6~10之芳烷基。EWG表示電子吸引基)
<12-5-2-1.電子吸引基取代烯烴>
作為反應試劑之電子吸引基取代烯烴為步驟(iib)中之通式(VI)所表示者,通式(VI)中,Ri、Rii及Riii分別獨立地表示氫原子、或碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基、可經取代之碳數6~10之芳烷基。具體而言,可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、環己基等(可為直鏈亦可為支鏈)烷基;苯基、1-萘基、2-萘基、2-噻吩基等芳基;苄基、2-苯基乙基、對甲氧基苄基等芳烷基。又,通式(VI)中,電子吸引基取代烯烴之EWG表示電子吸引基。具體而言,可列舉:硝基、氰基、甲醯基、羧基、具有碳數1~10之有機取代基之酮基或酯基。酮基或酯基所具有之有機取代基具體可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基等鏈狀之(可為直鏈亦可為支鏈)烷基;環己基等環狀之烷基;羥乙基、羥丙基等羥烷基;苯基、1-萘基、2-萘基、2-噻吩基等芳基;苄基、2-苯基乙基、對甲氧基苄基等芳烷基等。該等取代基可於在步驟(iib)中不阻礙反應之範圍內進而由任意之取代基取代。
作為電子吸引基取代烯烴(VI),可列舉:丙烯酸甲酯、丙烯酸乙 酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸烯丙酯、丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸-2-羥乙酯、丙烯酸-4-羥丁酯、1,4-環己二甲醇單丙烯酸酯等丙烯酸酯類;甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸2-羥乙酯等甲基丙烯酸酯類;2-乙基丙烯酸甲酯、2-苯基丙烯酸甲酯等α-取代不飽和酯類;肉桂酸甲酯、肉桂酸乙酯、丁烯酸甲酯、丁烯酸乙酯等β-取代不飽和酯類;β-硝基苯乙烯等共軛硝基烯烴類;丙烯腈等α,β-不飽和腈類;丙烯醛、甲基丙烯醛、巴豆醛等a,β-不飽和醛類。其中,較佳為可直接導入聚合反應性基的下述通式(VI-1)所表示之不飽和羧酸酯
(式中,R17表示碳數1~10之有機取代基,Riii表示氫原子、可經取代之碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基、或可經取代之碳數6~10之芳烷基),更佳為其中所包含的丙烯酸酯類、甲基丙烯酸酯類或α-取代不飽和酯類,就反應速度及反應選擇性之觀點而言,進而較佳為Riii為氫原子或甲基之丙烯酸酯類或甲基丙烯酸酯類。R17越小,則於工業上越廉價且蒸餾精製亦越容易,反應性亦越高,故而尤佳為丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸苯酯、或甲基丙烯酸苯酯。
另一方面,於酯基之有機取代基為丙烯酸-2-羥乙酯、丙烯酸-4-羥丁酯、1,4-環己二甲醇單丙烯酸酯基等具有羥烷基之酯類之情形時,可以1個階段獲得聚酯碳酸酯、聚酯之原料,故而尤佳。
亦可使用不同的2種以上之電子吸引基取代烯烴(VI),但就精製之簡便性而言,較佳為使用1種電子吸引基取代烯烴(VI)。
此時,於使用酯類作為電子吸引基取代烯烴(VI)之情形時,低聚茀衍生物(VII)為以下之低聚茀二酯(20b)。尤其是於所使用之酯類為具有羥烷基之酯類之情形時,低聚茀衍生物(VII)為以下之低聚茀二羥酯(20d)。
(式中,R3~R9及n與式(1)中之R3~R9及n含義相同。Ri、Rii及Riii表示氫原子、可經取代之碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基、或可經取代之碳數6~10之芳烷基,Riv、Rv表示碳數1~10之有機取代基)
電子吸引基取代烯烴(VI)之聚合活性較高,故而若高濃度地存在,則有因光、熱、酸、鹼等外部刺激而容易地聚合之傾向。此時,由於伴隨較大之發熱,故而有時非常危險。因此,就安全性之觀點而言,電子吸引基取代烯烴(VI)之使用量較佳為不過剩地使用。通常,相對於原料即低聚茀(II)為10倍莫耳以下,較佳為5倍莫耳以下,更佳為3倍莫耳以下。對於下限,由於相對於原料之理論量為2倍莫耳,因此通常為2倍莫耳以上。為加快反應之進行、不殘留原料或中間體, 電子吸引基取代烯烴(VI)之使用量相對於原料之低聚茀(II)為2.2倍莫耳以上,更佳為2.5倍莫耳以上。
<12-5-2-2.鹼>
作為鹼,使用:氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀等鹼金屬氫氧化物;氫氧化鈣、氫氧化鋇等鹼土金屬之氫氧化物;碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀等鹼金屬之碳酸鹽;碳酸鎂、碳酸鈣等鹼土金屬之碳酸鹽;磷酸鈉、磷酸氫鈉、磷酸鉀等磷酸之鹼金屬鹽;正丁基鋰、第三丁基鋰等有機鋰鹽;甲醇鈉、乙醇鈉、第三丁醇鉀等鹼金屬之烷醇鹽;氫化鈉或氫化鉀等氫化鹼金屬鹽;三乙胺、二氮雜雙環十一烯等三級胺;四甲基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨、苄基三甲基氫氧化銨等四級氫氧化銨。該等可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
有R3為亞甲基之情形、與R3為亞甲基以外之基之情形之間,低聚茀(II)之反應性存在較大差異之傾向。因此,分為R3為亞甲基之情形、與R3為亞甲基以外之基之情形進行記載。
於R3為亞甲基之情形時,低聚茀(II)於溶劑中、鹼存在下容易進行分解反應。因此,由於以有機層與水層之2層體系進行反應之情形時,可抑制分解反應等副反應,故較佳為使用水溶性之無機鹼。其中,就成本、反應性方面而言,較佳為鹼金屬之氫氧化物,尤其是氫氧化鈉或氫氧化鉀更佳。
又,關於水溶液之濃度,於使用尤佳之氫氧化鈉水溶液之情形時,若濃度較稀,則反應速度顯著降低,故而尤佳為使用通常為5wt/vol%以上、較佳為10wt/vol%以上、更佳為25wt/vol%以上之水溶液。
於R3為亞甲基以外之基之情形時,雖於有機層與水層之2層體系中反應亦進行,然於使用可溶解於有機層中之有機鹼進行反應之情形時,可迅速地進行反應,故而較佳為使用有機鹼。該等之中,較佳為 於該反應中具有充分之鹼性的鹼金屬之烷醇鹽,更佳為工業上廉價之甲醇鈉或乙醇鈉。此處,鹼金屬之烷醇鹽可使用粉末狀者,亦可使用醇溶液等液狀者。又,亦可使鹼金屬與醇反應而製備。
於R3為亞甲基之情形時,相對於原料即低聚茀(II),鹼之使用量之上限並無特別限制,但若使用量過多,則有攪拌或反應後之精製負荷增大之情況,故而使用尤佳之鹼即25wt/vol%以上之氫氧化鈉水溶液之情形時,通常相對於低聚茀(II)為20倍體積量以下,較佳為10倍體積量以下,更佳為5倍體積量以下。若鹼量過少,則反應速度顯著降低,故而,通常鹼相對於原料之低聚茀(II)為0.2倍體積量以上。較佳為0.5倍體積量以上,更佳為1倍體積量以上。
於R3為亞甲基以外之基之情形時,相對於原料即低聚茀(II),鹼之使用量之上限並無特別限制,但若使用量過多,則有攪拌或反應後之精製負荷增大之情況,故而於使用尤佳之鹼即甲醇鈉或乙醇鈉之情形時,通常相對於低聚茀(II)為5倍莫耳以下,較佳為2倍莫耳以下,更佳為1倍莫耳以下,尤佳為0.5倍莫耳以下。若鹼量過少,則反應速度顯著降低,故而,通常鹼相對於原料之低聚茀(II)為0.005倍莫耳以上。較佳為0.01倍莫耳以上,更佳為0.05倍莫耳以上,尤佳為0.1倍莫耳以上。
<12-5-2-3.相間轉移觸媒>
於步驟(iib)中,以有機層與水層之2層體系進行反應之情形時,為提高反應速度,較佳為使用相間轉移觸媒。
作為相間轉移觸媒,可列舉:四甲基氯化銨、四丁基溴化銨、甲基三辛基氯化銨、甲基三癸基氯化銨、苄基三甲基氯化銨、三辛基甲基氯化銨、四丁基碘化銨、乙醯基三甲基溴化銨、苄基三乙基氯化銨等四級銨鹽之鹵化物(氟原子除外);N,N-二甲基氯化吡咯啶鎓、N-乙基-N-甲基碘化吡咯啶鎓、N-丁基-N-甲基溴化吡咯啶鎓、N-苄基- N-甲基氯化吡咯啶鎓、N-乙基-N-甲基溴化吡咯啶鎓等四級吡咯啶鎓鹽之鹵化物(氟原子除外);N-丁基-N-甲基溴化啉鎓、N-丁基-N-甲基碘化啉鎓、N-烯丙基-N-甲基溴化啉鎓等四級啉鎓鹽之鹵化物(氟原子除外);N-甲基-N-苄基氯化哌啶鎓、N-甲基-N-苄基溴化哌啶鎓、N,N-二甲基碘化哌啶鎓、N-甲基-N-乙基乙酸哌啶鎓、N-甲基-N-乙基碘化哌啶鎓等四級哌啶鎓鹽之鹵化物(氟除外);冠醚類等。較佳為四級銨鹽,進而較佳為苄基三甲基氯化銨、或苄基三乙基氯化銨。
該等可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
相間轉移觸媒之使用量相對於原料即低聚茀(II)若過多,則有酯之水解或逐次邁克爾反應(sequential Michael reactions)等副反應顯著地進行之傾向,並且,就成本之觀點而言,通常相對於低聚茀(II)亦為5倍莫耳以下,較佳為2倍莫耳以下,更佳為1倍莫耳以下。若相間轉移觸媒之使用量過少,則有反應速度顯著降低之傾向,故而,通常相間轉移觸媒之使用量相對於原料之低聚茀為0.01倍莫耳以上。較佳為0.1倍莫耳以上,更佳為0.5倍莫耳以上。
<12-5-2-4.溶劑>
步驟(iib)較理想為使用溶劑而進行。
具體之可使用之溶劑中,作為烷基腈系溶劑,可列舉:乙腈、丙腈等;作為酮系溶劑,可列舉:丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮等;作為酯系溶劑,可列舉:乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸苯酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸苯酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸甲酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯等直鏈狀之酯類,γ-丁內酯、己內酯等環狀酯類,乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚乙酸酯,乙二醇單丁醚乙酸酯、丙二醇-1-單甲醚乙酸酯、丙二醇-1-單乙醚乙酸酯等醚酯類等;作為醚系溶劑,可列舉:二乙醚、四氫呋喃、 1,4-二烷、甲基環戊醚、第三丁基甲醚等;作為鹵素系溶劑,可列舉:1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿、1,1,2,2-四氯乙烷等;作為鹵素系芳香族烴,可列舉:氯苯、1,2-二氯苯等;作為醯胺系溶劑,可列舉:N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺等;作為亞碸系溶劑,可列舉:二甲基亞碸、環丁碸等;作為環狀式脂肪族烴,可列舉:環戊烷、環己烷、環庚烷、環辛烷等單狀式脂肪族烴,其衍生物即甲基環戊烷、乙基環戊烷、甲基環己烷、乙基環己烷、1,2-二甲基環己烷、1,3-二甲基環己烷、1,4-二甲基環己烷、異丙基環己烷、正丙基環己烷、第三丁基環己烷、正丁基環己烷、異丁基環己烷、1,2,4-三甲基環己烷、1,3,5-三甲基環己烷等,十氫萘等多環狀式脂肪族烴,正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、異辛烷、正壬烷、正癸烷、正十二烷、正十四烷等非環狀式脂肪族烴;作為芳香族烴,可列舉:甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯等;作為芳香族雜環,可列舉:吡啶等;作為醇系溶劑,可列舉:甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇、第三丁醇、己醇、辛醇、環己醇等。
已知,於R3為亞甲基之情形時,藉由使用與水產生相分離之溶劑,有可抑制低聚茀(II)之分解反應等副反應之傾向。進而,使用可良好地溶解原料之低聚茀(II)之溶劑之情形時,有反應可良好地進行之傾向,因此,較佳為使用原料之低聚茀(II)之溶解度為0.5質量%以上之溶劑,更佳為使用溶解度為1.0質量%以上,尤佳為1.5質量%以上之溶劑。具體而言,較佳為鹵素系脂肪族烴、鹵素系芳香族烴、芳香族烴、或醚系溶劑,尤佳為二氯甲烷、氯苯、氯仿、1,2-二氯苯、四氫呋喃、1,4-二烷、或甲基環戊醚。
該等溶劑可單獨使用1種,亦可混合2種以上而使用。
溶劑之使用量之上限並無特別限制,考慮到各反應器之目標物之生成效率,通常使用為原料之低聚茀(II)之20倍體積量、較佳為15 倍體積量、更佳為10倍體積量之量。另一方面,若溶劑之使用量過少,則試劑之溶解性變差、難以攪拌,並且反應進行緩慢,故而作為下限,通常使用為原料之低聚茀(II)之1倍體積量、較佳為2倍體積量、更佳為4倍體積量之量。
已知,於R3為亞甲基以外之基之情形時,存在有機鹼及低聚茀(II)之溶解性對反應速度造成較大影響之傾向,為確保該溶解性,較理想為使用具有一定值以上之介電常數的溶劑。作為可良好地溶解有機鹼及低聚茀(II)之溶劑,較佳為芳香族雜環、烷基腈系溶劑、醯胺系溶劑、亞碸系溶劑,尤佳為吡啶、乙腈、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、環丁碸。
該等溶劑可單獨使用1種,亦可混合2種以上而使用。
溶劑之使用量之上限並無特別限制,考慮到各反應器之目標物之生成效率,通常使用為原料之低聚茀(II)之20倍體積量、較佳為15倍體積量、更佳為10倍體積量之量。另一方面,若溶劑之使用量過少,則有試劑之溶解性變差、難以攪拌,並且反應進行緩慢之傾向,故而作為下限,通常使用為原料之低聚茀(II)之1倍體積量、較佳為2倍體積量、更佳為4倍體積量之量。
<12-5-2-5.反應形式>
進行步驟(iib)時,關於反應之形式,可不對其形式加以特別限制地採用批次型反應、流通型反應、組合有該等之反應。
關於批次式之情形時向反應器中投入反應試劑之投入方法,藉由於反應開始時總括地添加而投入電子吸引基取代烯烴(VI)之情形時,由於高濃度地存在電子吸引基取代烯烴(VI),故而容易進行副反應之聚合反應。因此,較佳為加入原料之低聚茀(II)、相間轉移觸媒、溶劑及鹼之後,分別少量地逐次添加電子吸引基取代烯烴(VI)。
<12-5-2-6.反應條件>
步驟(iib)中,有若溫度過低,則無法獲得充分之反應速度,反之若過高,則容易進行電子吸引基取代烯烴(VI)之聚合反應之傾向,故而溫度管理極其重要。因此,作為反應溫度,具體而言,通常下限為0℃,較佳為10℃,更佳為於15℃下實施。另一方面,通常上限為40℃,較佳為30℃,更佳為於20℃下實施。
關於步驟(iib)中一般的反應時間,通常下限為2小時,較佳為4小時,更佳為6小時,上限並無特別限定,通常為30小時,較佳為20小時,更佳為10小時。
<12-5-2-7.目標物之分離、精製>
反應結束後,可藉由下述方式將目標物即低聚茀衍生物(VII)單離:進行過濾而將副產之金屬鹵化物、及殘留之無機鹼自反應液中去除後,採用將溶劑濃縮之方法、或者添加目標物之不良溶劑之方法等,而使目標物即低聚茀衍生物(VII)析出。
又,亦可於反應結束後,向反應液中添加酸性水及可溶解目標物即低聚茀衍生物(VII)之溶劑進行萃取。利用將溶劑濃縮之方法、或者添加不良溶劑之方法等,將由溶劑所萃取之目標物單離。
作為萃取時可使用之溶劑,只要可溶解目標物即低聚茀衍生物(VII)即可,並無特別限制,可較佳地使用甲苯、二甲苯等芳香族烴化合物,二氯甲烷、氯仿等鹵素系溶劑等之1種或2種以上。
於此處所獲得的低聚茀衍生物(VII)中,EWG為具有碳數1~10之有機取代基之酯基之情形時,可直接作為聚酯、或聚酯碳酸酯原料單體、或者作為聚碳酸酯原料單體之前驅物而使用等,亦可進行精製後使用。作為精製方法,可無限制地採用通常之精製方法,例如再結晶、或再沈澱法、萃取精製、管柱層析法等。又,亦可將低聚茀二酯(20b)溶解於適當之溶劑中,利用活性碳進行處理。此時可使用之溶劑與萃取時可使用之溶劑相同。
於此處所獲得的低聚茀衍生物(VII)之EWG為羧基之情形時,可直接作為聚酯、或聚酯碳酸酯原料單體、或者作為聚碳酸酯原料單體之前驅物而使用等。又,亦可藉由酯化反應,轉換成A3及A4為酯基之低聚茀二酯(20b)。
於此處所獲得的低聚茀衍生物(VII)之EWG為硝基或氰基之情形時,可藉由利用氫環境下之鈀碳等方法之氫化、或利用氫化鋰鋁等還原劑之氫化還原,而製造A3及A4為具有胺基的基之低聚茀單體(20)。又,於EWG為氰基之情形時,可利用專利文獻7及8等之方法,而轉換成低聚茀二酯(20b)。
於此處所獲得的低聚茀衍生物(VII)之EWG為醛基之情形時,可藉由利用氫環境下之鈀碳等方法之氫化、或利用硼氫化鈉等還原劑之氫化還原,而製造A3及A4為具有羥基的基之低聚茀二醇(20c)。
於此處所獲得的低聚茀衍生物(VII)之EWG為具有碳數1~10之有機取代基之酮基之情形時,可藉由利用氫環境下之鈀碳等方法之氫化、或利用硼氫化鈉等還原劑之氫化還原,而製造A3及A4為具有羥基的基之低聚茀單體(20)。
<12-5-3.步驟(iic):通式(20)中,A3及A4為具有羥基的基之情形之製造方法(利用低聚茀二酯(20b)之還原反應的低聚茀二醇(20c)之製造方法)>
下述通式(20c)所表示之低聚茀二醇係由低聚茀二酯(20b),於還原劑存在下依據下述步驟(iic)而製造。
(式中,R3~R9及n與式(1)中之R3~R9及n含義相同。Ri、Rii及Riii表示氫原子、可經取代之碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基、或可經取代之碳數6~10之芳烷基,Riv表示碳數1~10之有機取代基)
藉由將酯還原而合成二醇的合成方法已眾所周知,於美國專利申請公開第2012/0170118號說明書中,係藉由使用還原劑氫化鋁鋰之還原反應而進行製造。作為使用其他金屬氫化物之方法,可列舉二異丁基氫化鋁、雙(2-甲氧基乙氧基)氫化鋁鈉等。又,藉由使用釕、銠、鈀、鉑作為觸媒之催化氫化反應將酯還原亦為廣為人知之方法。
<12-5-4.步驟(iid):通式(20)中,A3及A4為具有羥酯基的基之情形之製造方法(利用低聚茀二酯(20b)之酯交換反應的低聚茀二羥酯(20d)之製造方法)>
下述通式(20d)所表示之低聚茀二羥酯係由低聚茀二酯(20b)、及二醇(VIII),於鹼存在下,依據下述步驟(iid)而製造。
(式中,R3~R9及n與式(1)中之R3~R9及n含義相同。Ri、Rii及Riii表示氫原子、可經取代之碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基、或可經取代之碳數6~10之芳烷基,Riv表示碳數1~10之有機取代基,Rv表示碳數1~10之有機取代基)
<12-5-4-1.二醇>
步驟(iid)中所使用之二醇(VIII)表示碳數1~10之二醇。具體而言,可列舉包含下述者之二醇等:乙二醇、新戊二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇等鏈狀(可為直鏈亦可為支鏈)之烷二醇;環己二甲醇等環狀之烷二醇;二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇等低聚乙二醇;異山梨醇等二級二醇;間苯二酚等芳香族。該等二醇可於不阻礙該反應之範圍內經任意之取代基取代。
其中,烷二醇或低聚乙二醇就反應速度及成本之觀點而言較佳,尤佳為乙二醇。
步驟(iid)中,亦可使用不同的2種以上之二醇(VIII),但就精製之簡便性而言,通常使用1種二醇(VIII)。
關於二醇(VIII)之使用量,當二醇(VIII)之使用量較多時,反應之進行較快,其原因在於存在自原料之低聚茀二酯(20b)的酯基之有機取代基生成之醇、與添加之二醇(VIII)產生競爭反應之傾向。又,當二醇(VIII)之使用量較多時,可抑制生成下述通式(IX)所示之低聚茀由二醇交聯之副產物。由於該自我酯交換產物(IX)其自身作為包含聚酯碳酸酯之聚碳酸酯原料、或聚酯原料而發揮作用,故而認為即便含於低聚茀二羥酯(20d)中,作為聚碳酸酯原料,聚酯、聚酯碳酸酯原料而言亦無較大問題。然而,就聚碳酸酯、聚酯、聚酯碳酸酯之品質之觀點而言,自我酯交換產物(IX)之含有比例相對於產物之低聚茀二羥酯(20d)通常為0.1倍莫耳以下,較佳為0.05倍莫耳以下,更佳為0.03倍莫耳以下。
(式中,R3~R9及n與式(1)中之R3~R9及n含義相同。Ri、Rii及Riii表示氫原子、可經取代之碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基、或可經取代之碳數6~10之芳烷基,Rv表示碳數1~10之有機取代基)
因此,二醇(VIII)之使用量通常相對於低聚茀二酯(20b)為3倍莫耳以上,較佳為10倍莫耳以上,更佳為50倍莫耳以上。
二醇(VIII)可於投入時總括添加,亦可根據反應之進行而分次添加。通式(IX)所示之自我酯交換產物可藉由添加二醇(VIII)而轉換成低聚茀二羥酯(20d)。
<12-5-4-2.鹼>
作為步驟(iid)中所使用之鹼,使用:氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀等鹼金屬氫氧化物;氫氧化鈣、氫氧化鋇等鹼土金屬之氫氧化物;碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀等鹼金屬之碳酸鹽;碳酸鎂、碳酸鈣等鹼土金屬之碳酸鹽;磷酸鈉、磷酸氫鈉、磷酸鉀等磷酸之鹼金屬鹽;正丁基鋰、第三丁基鋰等有機鋰鹽;甲醇鈉、乙醇鈉、第三丁醇鉀等鹼金屬之烷醇鹽;氫化鈉或氫化鉀等氫化鹼金屬鹽;四甲基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨等四級氫氧化銨。
該等可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
其中,就成本、反應性方面而言,較佳為鹼金屬之烷醇鹽,尤其甲醇鈉或乙醇鈉更佳。
鹼之使用量相對於原料即低聚茀二酯(20b)並無特別之上限,但若使用量過多,則有攪拌或反應後之精製負荷增大之傾向,因此通常為茀之10倍莫耳以下,較佳為5倍莫耳以下,更佳為1倍莫耳以下。
另一方面,若鹼之使用量過少,則有反應進行緩慢之傾向,故而作為下限,通常相對於原料之茀為0.01倍莫耳以上,較佳為0.05倍 莫耳以上,更佳為0.1倍莫耳以上。
<12-5-4-3.溶劑>
步驟(iid)亦可於無溶劑下進行,但於原料之低聚茀二酯(20b)相對於反應試劑之二醇(VIII)的溶解性較低、反應性較低之情形時,亦可使用溶劑而進行。
具體之可使用之溶劑中,作為烷基腈系溶劑,可列舉:乙腈、丙腈等;作為醚系溶劑,可列舉:二乙醚、四氫呋喃、1,4-二烷、甲基環戊醚、第三丁基甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚等;作為鹵素系溶劑,可列舉:1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿、1,1,2,2-四氯乙烷等;作為鹵素系芳香族烴,可列舉:氯苯、1,2-二氯苯等;作為醯胺系溶劑,可列舉:N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺等;作為亞碸系溶劑,可列舉:二甲基亞碸、環丁碸等;作為環狀式脂肪族烴,可列舉:環戊烷、環己烷、環庚烷、環辛烷等單狀式脂肪族烴,其衍生物即甲基環戊烷、乙基環戊烷、甲基環己烷、乙基環己烷、1,2-二甲基環己烷、1,3-二甲基環己烷、1,4-二甲基環己烷、異丙基環己烷、正丙基環己烷、第三丁基環己烷、正丁基環己烷、異丁基環己烷、1,2,4-三甲基環己烷、1,3,5-三甲基環己烷等,十氫萘等多環狀式脂肪族烴,正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、異辛烷、正壬烷、正癸烷、正十二烷、正十四烷等非環狀式脂肪族烴;作為芳香族烴,可列舉:甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯等。
其中,於使用原料之低聚茀二酯(20b)與二醇(VIII)兩者之溶解性均較高之溶劑之情形時,有反應可良好地進行之傾向,故而較佳為醚系溶劑,二乙二醇二甲醚、或三乙二醇二甲醚由於可進行高溫下之反應,故而尤佳。
該等溶劑可單獨使用1種,亦可混合2種以上而使用。
溶劑之使用量之上限並無特別限制,考慮到各反應器之目標物 之生成效率,通常使用為原料之低聚茀二酯(20b)之20倍體積量、較佳為15倍體積量、更佳為10倍體積量之量。另一方面,若溶劑之使用量過少,則有試劑之溶解性變差、難以攪拌,並且反應進行緩慢之傾向,故而作為下限,通常使用為原料之低聚茀二酯(20b)之1倍體積量、較佳為2倍體積量、更佳為4倍體積量之量。
<12-5-4-4.反應形式>
進行步驟(iid)時,關於反應之形式,可不對其形式加以特別限制地採用批次型反應、流通型反應、組合有該等之反應。
<12-5-4-5.反應條件>
於溶劑或反應試劑即二醇(VIII)中含有水分之情形時,有進行酯之水解,根據所含之水分量而生成如以下所示之二羧酸(X)或羥基羧酸(XI)作為副產物之傾向。
(式中,R3~R9及n與式(1)中之R3~R9及n含義相同。Ri、Rii及Riii表示氫原子、可經取代之碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基、或可經取代之碳數6~10之芳烷基,Rv表示碳數1~10之有機取 代基)
因此,較佳為溶劑或反應試劑即二醇(VIII)使用無水者,或者於反應前利用甲苯、二甲苯等不參與反應,且可與水共沸之溶劑進行共沸脫水後,進行反應。
再者,二羧酸(X)或羥基羧酸(XI)亦可作為包含聚酯碳酸酯之聚碳酸酯原料、或聚酯原料使用。
步驟(iid)中,若溫度過低,則有無法獲得充分之反應速度之傾向,故而作為反應溫度,具體而言,通常下限為20℃,較佳為50℃,更佳為於80℃下實施。另一方面,通常上限為150℃,較佳為120℃,更佳為於100℃下實施。
關於步驟(iid)中一般的反應時間,通常下限為2小時,較佳為4小時,更佳為6小時,上限並無特別限定,通常為30小時,較佳為20小時,更佳為10小時。
<12-5-4-6.目標物之分離、精製>
反應結束後,可藉由下述方式將目標物即低聚茀二羥酯(20d)單離:進行過濾而將副產之金屬鹵化物、及殘留之無機鹼等不溶物自反應液中去除後,採用將溶劑濃縮之方法、或者添加目標物之不良溶劑之方法等,使目標物即低聚茀二羥酯(20d)析出。
又,亦可於反應結束後,向反應液中添加酸性水及可溶解目標物即低聚茀二羥酯(20d)之溶劑進行萃取。利用將溶劑濃縮之方法、或者添加不良溶劑之方法等,將由溶劑所萃取之目標物單離。
又,藉由利用碳酸鈉、碳酸鉀等之水溶液將由溶劑所萃取之目標物洗淨,可將作為副產物之羧酸去除。
作為萃取時可使用之溶劑,只要為可溶解目標物即低聚茀二羥酯(20d)即可,並無特別限制,可較佳地使用乙酸乙酯等酯系溶劑,甲苯、二甲苯等芳香族烴化合物,二氯甲烷、氯仿等鹵素系溶劑等之 1種或2種以上。
低聚茀二羥酯(20d)可作為包含聚酯碳酸酯之聚碳酸酯原料、或聚酯原料而直接用於聚合,亦可進行精製之後用於下一步驟。作為精製方法,可無限制地採用通常之精製方法,例如再結晶、或再沈澱法、萃取精製等。又,亦可將低聚茀二羥酯(20d)溶解於適當之溶劑中,利用活性碳進行處理。此時可使用之溶劑與萃取時可使用之溶劑相同。
<12-5-5.通式(20)中,A3及A4為具有羥基的基之情形之製造方法(利用低聚茀化合物(II)之烷化、水解反應的低聚茀二醇(10a)之製造方法)>
低聚茀二醇(10a)可利用下述等方法製造:經過藉由低聚茀化合物(II)與烷化劑(VIIIb)及(VIIIc)之烷化反應,而合成具有脫離基之低聚茀(IX)之步驟(步驟(iie)),與後續之水解反應(步驟(iif))的方法;或者經過藉由低聚茀化合物(II)與烷化劑(Xa)及(Xb)之烷化反應,而合成具有保護基之低聚茀(XI)之步驟(步驟(iig)),與後續之水解反應(步驟(iih))的方法。
(式中,R1~R9及n與式(1)中之R1~R9及n含義相同。X表示脫離基。作為脫離基之例,可列舉:鹵素原子(氟原子除外)、甲磺醯基、 或甲苯磺醯基等。T表示保護基。作為保護基之例,可列舉:甲氧基甲基、2-甲氧基乙氧基甲基、四氫吡喃基或第三丁氧基羰基、苄氧基羰基、三甲基矽烷基、或第三丁基二甲基矽烷基等)
茀類之烷化反應已廣為人知,例如,報告有9,9-雙(溴己基)茀或9,9-雙(碘己基)茀等9,9-雙(鹵化烷基)茀(J.Org.Chem.,2010,75,2714.)。可根據該等知識,藉由以低聚茀(II)作為原料,而合成具有脫離基之低聚茀。又,關於鹵素之水解亦已知有多個報告例(Bull.Korean Chem.Soc.,2008,29,2491.),可藉由該路徑合成低聚茀二醇(10a)。
作為步驟(iie)中所使用之烷化劑,可列舉:二碘甲烷、1,2-二碘乙烷、1,3-二碘丙烷、1,4-二碘丁烷、1,5-二碘戊烷、1,6-二碘己烷、二溴甲烷、1,2-二溴乙烷、1,3-二溴丙烷、1,4-二溴丁烷、1,5-二溴戊烷、1,6-二溴己烷、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,3-二氯丙烷、1,4-二氯丁烷、1,5-二氯戊烷、1,6-二氯己烷、1-溴-3-氯丙烷等直鏈狀之烷基二鹵化物(氟原子除外);2,2-二甲基-1,3-二氯丙烷等包含支鏈之烷基二鹵化物(氟原子除外);1,4-雙(溴甲基)苯、1,3-雙(溴甲基)苯等芳烷基二鹵化物(氟原子除外);乙二醇二甲磺酸酯、乙二醇二甲苯磺酸酯、丙二醇二甲磺酸酯、1,4-丁二醇二甲磺酸酯等二醇之二磺酸酯等。
作為步驟(iig)中所使用之烷化劑,可列舉3-溴丙醇、2-溴丙醇、3-氯-2,2-二甲基-1-丙醇等鹵化烷醇之保護化體等。
<12-5-6.通式(10d)之低聚茀二芳基酯之製造方法(合成低聚茀二酯化合物(10b)之後,利用酯交換反應的低聚茀二芳基酯化合物(10d)之製造方法)>
低聚茀二芳基酯化合物(10d)可藉由經過下述步驟之方法而製造:合成低聚茀二酯化合物(10b)之步驟(步驟(iij)、步驟(iik)、或步驟 (iil))、及後續之與碳酸二芳基酯類(11a)之酯交換反應(步驟(iim))。
(式中,R1~R9及n與式(1)中之R1~R9及n含義相同。X表示脫離基)
作為脫離基之例,可列舉:鹵素原子(氟原子除外)、甲磺醯基、或甲苯磺醯基等。Riii表示氫原子、可經取代之碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基、或可經取代之碳數6~10之芳烷基,R17表示碳數1~10之有機取代基,Ar1表示可經取代之碳數4~10之芳基)<12-5-6-1-1.步驟(iij):通式(10b)中,R1及R2為直接鍵之情形之製造方法>
R1及R2為直接鍵之低聚茀二酯(10b)係由9位單取代茀類(IIIc)及(IIId),依據<12-1.製造方法A>所記載之方法而製造。
<12-5-6-1-2.步驟(iik):通式(10b)中,R1及R2為可經取代之伸乙基之情形之製造方法>
R1及R2為可經取代之伸乙基之低聚茀二酯(10b)係由低聚茀化合物(II)及不飽和羧酸酯(VI-1),於鹼存在下,依據<12-5-2:步驟(iib)>中記載之方法而製造。
<12-5-6-1-3.步驟(iil):通式(10b)中,R1及R2為直接鍵以外之基之情 形之製造方法>
R1及R2為直接鍵以外之基之低聚茀二酯(10b)可藉由於鹼存在下,利用與作為<12-5-5>中之步驟(iie)或(iig)所記載之方法同樣的方法,使低聚茀(II)與烷化劑(Xc)及(Xd)進行烷化反應而製造。
作為步驟(iil)中所使用之烷化劑,可列舉:氯乙酸甲酯、氯乙酸乙酯、氯乙酸丙酯、氯乙酸正丁酯、氯乙酸第三丁酯、溴乙酸甲酯、溴乙酸乙酯、溴乙酸第三丁酯、碘乙酸甲酯、碘乙酸乙酯、碘乙酸第三丁酯、氯丙酸甲酯、氯丙酸乙酯、氯丙酸第三丁酯、溴丙酸甲酯、溴丙酸乙酯、溴丙酸第三丁酯、碘丙酸甲酯、碘丙酸乙酯、碘丙酸第三丁酯等鹵烷酸烷基酯;4-氯甲基苯甲酸甲酯、4-溴甲基苯甲酸甲酯、4-氯甲基苯甲酸乙酯、4-溴甲基苯甲酸乙酯、3-氯甲基苯甲酸甲酯、3-溴甲基苯甲酸甲酯等鹵化烷基苯甲酸烷基酯等。
<12-5-6-2.通式(10d)之低聚茀二芳基酯之製造方法(利用酯交換反應的低聚茀二芳基酯化合物(10d)之製造方法)>
Ar1為可經取代之碳數4~10之芳基之低聚茀二芳基酯化合物(10d)係由低聚茀二酯化合物(10b)及碳酸二芳基酯類(11a),於酯交換觸媒存在下,依據步驟(iim)所表示之反應而製造。
<12-5-6-2-1.碳酸二芳基酯類>
作為反應試劑之碳酸二芳基酯類,可列舉:碳酸二苯酯、碳酸二甲苯酯、碳酸雙(氯苯基)酯、碳酸間甲苯酯、碳酸二萘酯、碳酸雙(聯苯基)酯等。其中,較佳為廉價,且可於工業上獲得之碳酸二苯酯。
該等碳酸二芳基酯可將1種單獨使用,亦可混合2種以上而使用。
碳酸二芳基酯類之使用量相對於原料即低聚茀二酯(10b),並無特別之上限,但若使用量過多,則有反應後之精製負荷增大之傾向, 因此通常為低聚茀二酯之20倍莫耳以下,較佳為10倍莫耳以下,更佳為5倍莫耳以下。
另一方面,若鹼之使用量過少,則有原料之低聚茀二酯(10b)或作為中間體的如以下所示之低聚茀單芳基酯(10e)殘留之情況,故而作為下限,通常相對於原料之低聚茀二酯(10b)為1倍莫耳以上,較佳為1.5倍莫耳以上,更佳為2倍莫耳以上。
(式中,R1~R9及n與式(1)中之R1~R9及n含義相同。R17表示碳數1~10之有機取代基,Ar1表示可經取代之碳數4~10之芳基)
<12-5-6-2-2.酯交換反應觸媒>
作為酯交換反應觸媒,可列舉:四丁醇鈦、四異丁醇鈦、四甲醇鈦、四異丙醇鈦、四乙醇鈦、四(2-乙基己醇)鈦、四硬脂醇鈦、四苯酚鈦、乙醯丙酮鈦(IV)、二異丙氧基雙(乙醯丙酮)鈦(IV)等鈦化合物;碳酸鋰、二丁基胺基鋰、乙醯丙酮鋰、苯酚鈉、苯酚鉀等鹼金屬化合物;乙醯丙酮鎘、碳酸鎘等鎘化合物;乙醯丙酮鋯、二茂鋯(zirconocene)等鋯化合物;硫化鉛、氫氧化鉛、鉛酸鹽、鋅酸鹽、碳酸鉛、乙酸鉛、四丁基鉛、四苯基鉛、三苯基鉛、二甲醇鉛、二苯酚鉛等鉛化合物;乙酸銅、雙(乙醯丙酮)銅、油酸銅、丁基銅、二甲醇銅、氯化銅等銅化合物;氫氧化鐵、碳酸鐵、三乙醯氧基鐵、三甲醇鐵、三苯酚鐵等鐵化合物;雙(乙醯丙酮)鋅、二乙醯氧基鋅、二甲醇 鋅、二乙醇鋅、二苯酚鋅等鋅化合物;二正丁基氧化錫、二苯基氧化錫、二正辛基氧化錫、二正丁基二甲醇錫、二正丁基二丙烯酸錫、二正丁基二甲基丙烯酸錫、二正丁基二月桂酸錫、四甲醇錫、四苯酚錫、1,3-二(乙醯氧基)-四丁基二錫氧烷等有機錫化合物;乙酸鋁、甲醇鋁、乙醇鋁、苯酚鋁等鋁化合物;二氯化釩、三氯化釩、四氯化釩、硫酸釩等釩化合物;四苯基苯酚鏻等鏻鹽等。該等可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
該等之中,較佳為使用鏻鹽、鋰化合物、鋯化合物、有機錫化合物、或鈦化合物等,其中尤佳為有機錫化合物或鈦化合物,原因在於該等於工業上廉價,且具有反應操作上之優點。
酯交換反應觸媒之使用量相對於原料即低聚茀二酯(20b),並無特別之上限,但若使用量過多,則反應後之精製負荷較大,因此通常為茀之20莫耳%以下,較佳為10莫耳%以下,更佳為5莫耳%以下。
另一方面,若酯交換反應觸媒之使用量過少,則有反應時間過長之情況,故而作為下限,通常相對於原料之低聚茀二酯為0.1莫耳%以上,較佳為0.5莫耳%以上,更佳為1莫耳%以上。
<12-5-6-2-3.溶劑>
步驟(iim)中,亦可使用反應溶劑,但較佳為不使用反應溶劑,而僅以原料之低聚茀二酯(10b)、碳酸二芳基酯類、及酯交換反應觸媒進行反應。然而,原料之低聚茀二酯(10b)、碳酸二芳基酯類於常溫下為固體,當難以攪拌時,亦可使用反應溶劑。使用反應溶劑之情形時,只要是可將上述原料之低聚茀二酯(10b)、碳酸二芳基酯類、及酯交換反應觸媒較佳地溶解及/或分散之溶劑,則其種類為任意。
具體之可使用之溶劑中,作為烷基腈系溶劑,可列舉:乙腈、丙腈等;作為酮系溶劑,可列舉:丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮等;作為醚系溶劑,可列舉:二乙醚、四氫呋喃、1,4-二烷、甲基 環戊醚、第三丁基甲醚等;作為鹵素系溶劑,可列舉:1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿、1,1,2,2-四氯乙烷等;作為鹵素系芳香族烴,可列舉:氯苯、1,2-二氯苯等;作為醯胺系溶劑,可列舉:N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺等;作為亞碸系溶劑,可列舉:二甲基亞碸、環丁碸等;作為環狀式脂肪族烴,可列舉:環戊烷、環己烷、環庚烷、環辛烷等單狀式脂肪族烴,其衍生物即甲基環戊烷、乙基環戊烷、甲基環己烷、乙基環己烷、1,2-二甲基環己烷、1,3-二甲基環己烷、1,4-二甲基環己烷、異丙基環己烷、正丙基環己烷、第三丁基環己烷、正丁基環己烷、異丁基環己烷、1,2,4-三甲基環己烷、1,3,5-三甲基環己烷等,十氫萘等多環狀式脂肪族烴,正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、異辛烷、正壬烷、正癸烷、正十二烷、正十四烷等非環狀式脂肪族烴;作為芳香族烴,可列舉:甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、1,3,5-三甲基苯、1,2,4-三甲基苯、1,2,3,4-四氫萘等;作為芳香族雜環,可列舉:吡啶等。
由於本反應通常較佳為於100℃以上之高溫下進行,故而上述溶劑之中,較佳為沸點為100℃以上之溶劑即氯苯、1,2-二氯苯、三氯苯、甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、1,3,5-三甲基苯、1,2,4-三甲基苯、1,2,3,4-四氫萘、十氫萘、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、或環丁碸,1,2-二氯苯、二甲苯、1,3,5-三甲基苯、1,2,4-三甲基苯、或1,2,3,4-四氫萘、十氫萘由於可將原料之低聚茀二酯(10b)較佳地溶解,且沸點為130℃以上,可進行更高溫度下之反應,故而尤佳。
該等溶劑可單獨使用1種,亦可混合2種以上而使用。
溶劑之使用量之上限並無特別限制,考慮到各反應器之目標物之生成效率,通常使用為原料之低聚茀二酯(10b)之15倍體積量、較佳為10倍體積量、更佳為5倍體積量之量。另一方面,若溶劑之使用 量過少,則試劑之溶解性變差、難以攪拌,並且反應進行緩慢,故而作為下限,通常使用相對於原料之低聚茀二酯(10b)之濃度為1倍體積量、較佳為2倍體積量、更佳為4倍體積量之量。
<12-5-6-2-4.反應形式>
進行步驟(iim)時,關於反應之形式,可不對其形式加以特別限制地採用批次型反應、流通型反應、組合有該等之反應。
<12-5-6-2-5.反應條件>
步驟(iim)中,若溫度過低,則有無法獲得充分之反應速度之傾向,故而通常下限為50℃,較佳為70℃,更佳為於100℃下實施。另一方面,上限通常為250℃,較佳為200℃,更佳為於180℃下實施。
關於步驟(iim)中一般的反應時間,通常下限為1小時,較佳為2小時,更佳為3小時,上限並無特別限定,通常為30小時,較佳為20小時,更佳為10小時。
於步驟(iim)中,為使平衡偏向於產物側,亦可一面於減壓下蒸餾去除副產物一面進行反應。調整為減壓之情形時之壓力通常為20kPa以下,較佳為10kPa以下,更佳為於5kPa以下實施。另一方面,若減壓度過高,則有甚至用作試劑之碳酸二芳基酯類亦昇華之可能性,故而通常為0.1kPa以上,較佳為0.5kPa以上,更佳為於1.0kPa以上實施。
<10-5-6-2-6.目標物之分離、精製>
反應結束後,可藉由下述方式將目標物即低聚茀二芳基酯(10d)單離:於反應液中添加不良溶劑,使目標物即低聚茀二芳基酯(10d)析出。
又,亦可於反應結束後,將可溶解目標物即低聚茀二芳基酯(10d)之溶劑與水添加至反應液中進行萃取。利用將溶劑濃縮之方法、或者添加不良溶劑之方法等,將由溶劑所萃取之目標物單離。
所獲得之低聚茀二芳基酯(10d)亦可作為包含聚酯碳酸酯之聚碳酸酯原料、或聚酯原料而直接用於聚合。作為精製方法,可無限制地採用通常之精製方法,例如再結晶、或再沈澱法、萃取精製、管柱層析法等。
[實施例]
以下,藉由實施例及比較例更詳細地說明本發明,但只要不超出其主旨,則本發明並不限定於以下之實施例。本發明之低聚茀單體之品質評價、以及樹脂組合物及透明膜之特性評價係藉由下述方法而進行。再者,特性評價方法並不限定於以下之方法,可由業者適宜選擇。
又,以下之製造例及實施例中所使用之化合物之簡稱等係如下所述。
ISB:異山梨醇(Roquette Freres公司製造,商品名:POLYSORB)
DPC:碳酸二苯酯(三菱化學股份有限公司製造)
CHDM:1,4-環己二甲醇(順式、反式混合物,SK Chemical公司製造)
BHEPF:9,9-雙[4-(2-羥基乙氧基)苯基]茀(Osaka Gas Chemicals股份有限公司製造)
BCF:9,9-雙[4-羥基-3-甲基苯基]茀(Osaka Gas Chemicals股份有限公司製造)
DEF:茀-9,9-二乙醇(利用日本專利特開2010-261008號公報所記載之方法而合成)
CHDA:1,4-環己二羧酸(順式、反式混合物,Eastman Chemical公司製造)
SPG:螺甘油(Mitsubishi Gas Chemical股份有限公司製造)
BPA:2,2-雙[4-羥苯基]丙烷(三菱化學股份有限公司製造)
TCDDM:三環癸烷二甲醇(Oxea公司製造)
PEG#1000:聚乙二醇 數量平均分子量:1000(三洋化成股份有限公司製造)
THF:四氫呋喃(不含穩定劑,WAKO公司製造)
(1)低聚茀單體中之鋁、鈉含有率
低聚茀單體中之鋁、鈉含有率係如下所述地測定。將分析試樣進行濕式分解處理後,利用ICP-AES(inductively coupled plasma atomic emission spectrometer,感應耦合電漿原子發射光譜儀)(HORIBA Jobin Yvon公司製造ULTIMA 2C)進行分析。又,關於鈉含有率,某些分析試樣亦可併用利用原子吸光法(VARIAN製造SpectrAA-220P)之分析。
(2)低聚茀單體中之氯含有率
低聚茀單體中之氯含有率係如下所述地測定。使用燃燒裝置(三菱化學公司製造AQF-2100M)使分析試樣燃燒且吸收,利用離子層析儀(日本Dionex股份有限公司公司製造DX-500)進行分析。
(3)低聚茀單體之熱分解溫度(TG/DTA)
低聚茀單體之玻璃轉移溫度係使用示差熱重量同時分析裝置(SII Nanotechnology公司製造之TG-DTA6300)進行測定。將分析試樣約4mg裝入至該公司製造之鋁盤中密封,於200mL/min之氮氣流下,以升溫速度10℃/min自室溫(20~30℃)升溫至600℃為止。根據所獲得之TG資料(熱重量資料),將試樣重量減少5wt%時之溫度作為5wt%重量減少溫度。關於含有溶劑之試樣,將試樣重量經利用1H-NMR估測之溶劑重量減少後,重量不變化時之重量設為試樣之初期重量,將該初期重量減少5wt%時之溫度設為5wt%重量減少溫度。又,根據所獲得之TG資料(熱重量資料),將不見試樣重量減少,且觀測到陡峭之吸熱波峰的峰頂作為試樣之熔點。
(4)低聚茀單體之紫外-可見光區(UV-Vis)之吸收最大波長
低聚茀單體之紫外-可見光區(UV-Vis:280~800nm)之吸收最大波長係使用紫外可見光吸收分光光度計(島津製作所公司製造之UV-1650PC)進行測定。使用四氫呋喃作為溶劑,使用1cm見方之石英槽,於溫度23±5℃下進行測定。關於濃度,係以使茀環濃度為10μM之方式精確製備(例如,若為化合物1,則製備為5.0μM,若為化合物6B,則製備為0.33μM)。
於280~800nm之範圍內測定吸收光譜,將吸收之最大值作為吸收最大波長(λmax)。
(5)樹脂組合物之還原黏度
樹脂組合物之還原黏度係如下所述地進行測定。使用森友理化工業公司製造之烏式型黏度管,且使用二氯甲烷作為溶劑,於溫度20.0℃±0.1℃下進行測定。濃度係精確製備為0.6g/dL。
由溶劑之通過時間t0、溶液之通過時間t,根據式:ηrel=t/t0求出相對黏度ηrel,且由相對黏度ηrel,根據式:ηsp=(η-η0)/η0rel-1求出比黏度ηsp。用比黏度ηsp除以濃度c(g/dL),根據式:ηredsp/c求出還原黏度(換算黏度)ηred。該數值越高,則分子量越大。
(6)樹脂組合物之玻璃轉移溫度(Tg)
樹脂組合物之玻璃轉移溫度係使用示差掃描熱量計(SII Nanotechnology公司製造之DSC6220)進行測定。將樹脂組合物試樣約10mg裝入至該公司製造之鋁盤中密封,於50mL/min之氮氣流下,以升溫速度20℃/min,自30℃升溫至250℃為止。將溫度保持3分鐘後,以20℃/min之速度冷卻至30℃為止。於30℃下保持3分鐘,再次以20℃/min之速度升溫至200℃為止。根據於第2次之升溫中獲得之DSC資料,求出外推玻璃轉移起始溫度,將其作為玻璃轉移溫度,該外推玻璃轉移起始溫度係將低溫側之基線延長至高溫側所成之直線、與於 玻璃轉移之階段狀變化部分之曲線的斜率最大之點劃出之切線的交點之溫度。
(7)樹脂組合物之熔融黏度
測定前,將樹脂組合物試樣於80℃下進行5小時以上真空乾燥。利用東洋精機股份有限公司製造之毛細管黏度計(Capillograph),使用直徑1mm×長度10mm之模頭,測定溫度240℃、剪切速度91.2sec-1下之熔融黏度。
(8)樹脂組合物中之Na、K、Cs、Fe之含有比例
向Perkin Elmer公司製造之微波消化容器中,精稱樹脂組合物試樣約0.5g,加入97%硫酸(多摩化學製造之超高純度硫酸)2mL,形成密閉狀態,於230℃下進行10分鐘微波加熱。冷卻至室溫(30℃以下)為止之後,加入68%硝酸(多摩化學製造之超高純度硝酸)1.5mL,形成密閉狀態,於150℃下進行10分鐘微波加熱後,再次冷卻至室溫(30℃以下)為止,加入68%硝酸2.5mL,再次形成密閉狀態,於230℃下進行10分鐘微波加熱,使內容物完全消化。微波加熱器係使用Perkin Elmer公司製造之Multiwave3000,藉由於300W至1000W之間調整功率而調整溫度。冷卻至室溫(30℃以下)為止之後,將上述中所獲得之液體以純水稀釋,利用Thermoquest公司製造之ICP-MS(inductively coupled plasma mass spectrometer,感應耦合電漿質譜分析儀)進行定量。
(9)樹脂組合物中之殘留單羥基化合物
精稱樹脂組合物試樣約1g,溶解於二氯甲烷5mL中後,添加丙酮使總量達到25mL。使用0.2μm之圓盤濾片將溶液過濾,藉由液相層析法將苯酚定量後,算出含有比例。
(10)樹脂組合物之光彈性係數
使用寬度8cm、長度8cm、厚度0.5mm之間隔片(spacer),對以 80℃進行5小時真空乾燥後之樹脂組合物試樣約4g,利用熱壓機以熱壓溫度200~250℃,於預熱1~3分鐘、壓力20MPa之條件下加壓1分鐘後,連同間隔片一起取出,利用水管冷卻式壓製機於壓力20MPa下,加壓冷卻3分鐘而製作片材。自該膜切割出寬度5mm、長度20mm之樣品。
使用組合有包含He-Ne雷射、偏光元件、補償板、檢偏器及光檢測器之雙折射測定裝置與振動型黏彈性測定裝置(Rheology公司製造之「DVE-3」)的裝置進行測定。(詳細內容參照The Society of Rheology,Japan誌Vol.19,p93-97(1991))
將所切割出之樣品固定於黏彈性測定裝置中,於25℃之室溫下、頻率96Hz下測定儲存彈性模數E'。同時,使射出之雷射光依序通過偏光元件、試樣、補償板、檢偏器,由光檢測器(光二極體)拾取,通過鎖定放大器(Lock in Amplifier),對於角頻率ω或2ω之波形,求出針對其振幅及應變之相位差,求出應變光學係數O'。此時,調整為偏光元件與檢偏器之方向正交,並且分別相對於試樣之伸長方向形成π/4之角度。使用儲存彈性模數E'及應變光學係數O',由下式求出光彈性係數C。
C=O'/E'
(11)樹脂組合物之折射率各向異性、及相位差之波長色散性
以上述之利用熱壓機之方法,成形厚度100~200μm之膜,自該膜切割出寬度6cm、長度6cm之試樣。使用批次式雙軸延伸裝置(Island Industry公司製造之雙軸延伸裝置BIX-277-AL),於延伸溫度為樹脂組合物試樣之玻璃轉移溫度+15℃、延伸速度1000%/min、延伸倍率2倍之條件下,將該試樣進行自由端單軸延伸,獲得延伸膜。自所獲得之延伸膜切割出寬度4cm、長度4cm之樣品,利用相位差測定裝置(王子計測機器公司製造之KOBRA-WPR),測定該樣品的測定波 長450nm之相位差(Re450)及550nm之相位差(Re550)。將兩測定值之比(Re450/Re550)作為相位差之波長色散性之指標。又,當該相位差之測定中,延伸方向之相位差之測定值出現正值時,該樹脂之折射率各向異性為正。
(12)膜之韌性(彎曲試驗)
以上述之利用熱壓機之方法成形厚度100~200μm之膜,由該膜製作長度40mm、寬度10mm的長方形之試片。將老虎鉗之左右之接合面打開40mm之間隔,將試片之兩端固定於接合面內。繼而,以2mm/sec以下之速度縮小左右之接合面之間隔,一面避免膜伸出至老虎鉗之接合面外,一面於該接合面內對彎曲成「ㄑ」字形之膜整體進行壓縮。將在接合面間完全密接之前,試片於彎曲部破裂成2片(或3片以上之碎片)之情形評價為「有破裂」,將即便接合面間完全密接,試片仍不破裂而彎曲之情形評價為「無破裂」。對同一種類之膜重複實施5次試驗,將其中4次以上為「有破裂」者評價為「×:脆性斷裂」,將3次以下為「有破裂」者評價為「○:不脆性斷裂」。
(13)折射率及阿貝數之測定
自以上述之利用熱壓機之方法獲取之膜,切割出長度40mm、寬度8mm的長方形之試片,作為測定試樣。利用多波長阿貝折射計(Atago股份有限公司製造之DR-M4/1550),使用波長656nm(C線)、589nm(D線)、486nm(F線)之干涉濾光器,測定各波長之折射率、nC、nD、nF。測定係使用單溴萘作為界面液,於20℃下進行。
利用下式計算阿貝數νd。
νd=(1-nD)/(nC-nF)
阿貝數越大,表示折射率之波長相依性越小。
(14)偏光ATR(attenuated total reflection,衰減全反射)分析
將由本發明之樹脂組合物製成之延伸膜於加熱台上加熱至玻璃 轉移溫度(Tg)以上,使延伸膜沿其延伸方向進而延伸2倍左右,進行空氣冷卻,對所得之試樣實施偏光ATR(一次反射法,Ge結晶)測定。
(測定方法)
作為測定裝置,使用於Nicolet公司(現在的Thermo Fisher Scientific公司)製造之Magna550上設置有ATR附件「Foundation Thunderdome」(以下簡稱為Thunderdome)者。又,將KRS-5製造之偏光板設置於Thunderdome之入射側入口,使紅外光具有直線偏光。偏光方向係固定為平行於膜面之方向。藉由使試樣旋轉,將偏光方向與膜延伸方向平行之狀態的光譜作為平行偏光光譜,垂直之狀態的光譜作為垂直偏光光譜而進行評價。再者,關於測定條件,係以解析度4cm-1、掃描次數64次之條件而實施。
關於羰基之配向,係觀測於約1750cm-1處觀測到之C=O伸縮振動及於約1250cm-1處觀測到之C-O伸縮振動;關於茀環之配向,係觀測於約740cm-1處觀測到之苯環CH面外變形振動。
(評價方法)
作為評價方法,首先,將進行吸光度表示之平行偏光光譜與垂直偏光光譜的差作為差光譜時,對於確認差光譜之1750cm-1為於負方向上明確出現波峰之狀態,1250cm-1之吸收為於正方向上明確出現波峰之狀態,可確認羰基相對於延伸方向垂直地配向,亦即主鏈於延伸方向上配向者,將羰基評價為「○」。之後,對於關於茀環之配向之差光譜的740cm-1之吸收於正方向上明確出現之情形,即,茀環相對於主鏈大致垂直地配向者,將茀評價為「○」,對於未明確出現之情形,將茀評價為「×」。
[單體之合成例] <合成例1>9,9'-二(羥甲基)-9,9'-聯茀(化合物1)之合成
[化93]
向50ml茄形燒瓶中加入9,9'-聯茀(0.5g,1.51mmol)、對甲醛(42.8mg,1.43mmol)、N,N-二甲基甲醯胺(2.5ml),進行氮置換後,添加乙醇鈉(4.6g,0.068mmol),進行攪拌。1小時後,添加對甲醛(42.8mg,1.43mmol),攪拌3小時。進而添加對甲醛(120mg,4.0mmol),攪拌2小時。將1N鹽酸(3ml)滴加至反應液中,使反應停止。對所獲得之懸浮溶液進行抽吸過濾,使用脫鹽水(10ml)噴撒洗淨。將所獲得之粗產物分散於甲苯(4ml)中後,進行1小時加熱回流。 恢復至室溫(20℃)後,進行抽吸過濾,於100℃下減壓乾燥至恆重為止,藉此獲得作為白色固體之9,9'-二(羥甲基)-9,9'-聯茀(化合物1)313mg(產率:53.1%,HPLC(high-speed liquid chromatography,高效液相層析)純度:98.8%)。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6)δ 7.59(d,J=7.3Hz,4H),7.21(t,J=7.3Hz,4H),7.03(t,J=7.1Hz,4H),6.85(br,4H),5.81(t,J=4.8Hz,2H),4.07(br,4H).
UV-Vis(THF):λmax=269,290,302nm.
5wt%重量減少溫度(氮環境下):241℃
<合成例2>
[化94]
<合成例2A>雙(茀-9-基)甲烷(化合物2A)之合成
向1L之四口燒瓶中加入茀(120g,722mmol)、N,N-二甲基甲醯胺(480ml),進行氮置換後,冷卻至5℃以下。添加乙醇鈉(24.6g,361mmol),以不超過10℃之方式逐次少量地添加對甲醛(8.7g,289mmol),進行攪拌。2小時後,滴加1N鹽酸(440ml),使反應停止。對所獲得之懸浮溶液進行抽吸過濾,使用脫鹽水(240ml)進行噴撒洗淨。之後,使所獲得之粗產物分散於脫鹽水(240ml)中,攪拌1小時。將該懸浮液抽吸過濾後,使用脫鹽水(120ml)進行噴撒洗淨。使所獲得之粗產物分散於甲苯(480ml)中後,使用Dean-Stark裝置,於加熱回流條件下進行脫水。恢復至室溫(20℃)後,進行抽吸過濾,於80℃下減壓乾燥至恆重為止,藉此獲得作為白色固體之雙(茀-9-基)甲烷(化合物2A)84.0g(產率:84.5%,HPLC純度:94.0%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 7.83(d,J=7.6Hz,4H),7.56(dd,J1=7.6Hz,J2=0.8Hz,4H),7.41(t,J=7.3Hz,4H),7.29(dt,J1=7.3Hz,J2=1.3Hz,4H),4.42(t,J=7.6Hz,2H),2.24(d,J=7.6Hz,2H).<合成例2B>雙(9-羥甲基茀-9-基)甲烷(化合物2B)之合成
向500mL之四口燒瓶中加入合成例2A中所獲得之雙(茀-9-基)甲烷(100g,290mmol)、N,N-二甲基甲醯胺(400ml),進行氮置換後,添加對甲醛(18.3g,610mmol)。冷卻至5℃以下後,添加乙醇鈉(0.698g,13mmol),以不超過10℃之方式進行攪拌。1個半小時後,以不超過25℃之方式添加1N鹽酸(32ml),使反應停止。進而加入水(300ml)進行攪拌,對所獲得之懸浮溶液進行抽吸過濾,使用脫鹽水 (100ml)進行噴撒洗淨。使所獲得之粗產物分散於四氫呋喃(400ml)中後,進行1小時加熱回流。恢復至室溫(20℃),進行抽吸過濾後,於80℃下減壓乾燥至恆重為止,獲得白色固體108g(產率:91%,HPLC純度:99.1%)。所獲得之白色固體中之鈉含有率為620ppm。之後,使白色固體分散於甲苯(800ml)與水(200ml)之混合液中,進行1小時加熱回流,過濾分離、乾燥後,測定所獲得之固體中之鈉含有率,結果為390ppm。進而,使所獲得之白色固體分散於N,N-二甲基甲醯胺(500ml)中,加熱而形成均勻之溶液後,冷卻至40℃以下為止,緩緩滴加至0.03N之鹽酸(1500ml)中。對所獲得之懸浮溶液進行抽吸過濾,分散於脫鹽水(200ml)中,攪拌1小時。將該懸浮液抽吸過濾後,使用脫鹽水(100ml)進行噴撒洗淨。使所獲得之產物分散於甲苯(800ml)中後,於加熱回流下進行共沸脫水。恢復至室溫(20℃),抽吸過濾後,於100℃下減壓乾燥至恆重為止,藉此獲得作為白色固體之雙(9-羥甲基茀-9-基)甲烷(化合物2B)104g(產率87%,HPLC純度:99.8%)。固體中之鈉、氯之含有率分別未達10ppm。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6)δ 7.12(d,J=7.3Hz,4H),7.01-6.93(m,8H),6.77(dt,J1=7.3Hz,J2=1.0Hz,4H),4.97(t,J=4.6Hz,2H),3.31(s,2H),3.23(d,J=4.3Hz,4H).
UV-Vis(THF):λmax=263,292,304nm.
5wt%重量減少溫度(氮環境下):289℃
m.p.:226℃
<合成例3>
[化95]
<合成例3A>1,2-雙(茀-9-基)乙烷(化合物3A)之合成
向100ml四口燒瓶中加入茀(2.0g,12mmol)、四氫呋喃(35ml),進行氮置換後,於乙醇-乾冰浴中冷卻至-50℃以下。以不超過-40℃之方式逐次少量地添加1.6mol/L之正丁基鋰(7.8ml,12.5mmol),進行攪拌。之後,升溫至10℃為止,攪拌1小時後,添加1,2-二溴乙烷(0.55ml,6.4ml),進而攪拌2小時。之後,滴加1N鹽酸(0.5ml),將所生成之懸浮溶液抽吸過濾,水洗後,於80℃下減壓乾燥至恆重為止,藉此獲得作為白色固體之1,2-雙(茀-9-基)乙烷(化合物3A)0.63g(產率:29.2%,HPLC純度:98.0%)。又,減壓蒸餾去除濾液之溶劑,加入乙醇(25ml),攪拌30分鐘。將懸浮液抽吸過濾,於80℃下減壓乾燥至恆重為止,藉此獲得作為白色固體之1,2-雙(茀-9-基)乙烷(化合物3A)0.44g(產率:20.5%,HPLC純度:84.0%)。合併所獲得之白色固體,為1.07g(產率:49.7%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 7.75(d,J=7.6Hz,4H),7.37(dt,J1=7.6Hz,J2=0.5Hz,4H),7.27-7.34(m,8H),3.85(s,2H),1.74(t,J=2.3Hz,4H).
<合成例3B>1,2-雙(9-羥甲基茀-9-基)乙烷(化合物3B)之合成
向1L之四口燒瓶中加入合成例3A中所獲得之1,2-雙(茀-9-基)乙烷(化合物3A,100g,278.9mmol)、對甲醛(17.6g,585.8mmol)、N,N-二甲基甲醯胺(400ml),進行氮置換後,冷卻至10℃以下。添加乙醇鈉(1.80g,27.9mmol),升溫至室溫(20℃)為止,攪拌1小時。藉由HPLC確認原料消失後,將反應液滴加至0.1N鹽酸(440ml)中,使 反應停止。對所獲得之懸浮溶液進行抽吸過濾,使用脫鹽水(100ml)進行噴撒洗淨。之後,使所獲得之粗產物分散於N,N-二甲基甲醯胺(300ml)中,攪拌1小時。將該懸浮液滴加至0.005N鹽酸(1000ml)中,攪拌30分鐘後,進行抽吸過濾。使所獲得之粗產物分散於脫鹽水(500ml)中,攪拌1小時。將該懸浮液抽吸過濾後,使用脫鹽水(200ml)進行噴撒洗淨。使所獲得之粗產物分散於甲苯(500ml)中後,使用Dean-Stark裝置,於加熱回流條件下進行脫水。恢復至室溫(20℃)後,進行抽吸過濾,於100℃下減壓乾燥至恆重為止,藉此獲得作為白色固體之1,2-雙(9-羥甲基茀-9-基)乙烷(化合物3B)112.4g(產率:96.3%,HPLC純度:99.1%)。固體中之鈉含有率未達1ppm。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6)δ 7.91(d,J=7.3Hz,4H),7.44(dt,J1=7.6Hz,J2=1.0Hz,4H),7.35(dt,J1=7.6Hz,J2=1.0Hz,4H),7.18(d,J=7.3Hz,4H),4.79(t,J=5.3Hz,2H),3.18(d,J=5.3Hz,2H),1.40(s,4H).
UV-Vis(THF):λmax=264,291,302nm.
5wt%重量減少溫度(氮環境下):301℃
m.p.:278℃
<合成例4>
<合成例4A>雙[9-(2-乙氧基羰基乙基)茀-9-基]甲烷(化合物4A)之合成
向1L之三口燒瓶中加入合成例2A中所獲得之雙(茀-9-基)甲烷(化合物2A,80g,232.3mmol)、N-苄基-N,N,N-三乙基氯化銨(10.6g,46.5mmol)、二氯甲烷(400ml),進行氮置換後,於水浴中控制為15℃~20℃,添加50%氫氧化鈉水溶液(64ml)後,溶液之顏色變成淺紅色。之後,歷時5分鐘滴加丙烯酸乙酯(50.5ml,465mmol)。1小時後進而添加丙烯酸乙酯(25.3ml,232mmol),一面藉由HPLC跟蹤反應之進行,一面攪拌9小時。藉由HPLC確認單加成物變為5%以下後,於冰浴中冷卻,根據溫度滴加3N鹽酸(293ml),將反應淬滅。用水洗淨有機層直至液性變為中性之後,利用無水硫酸鎂進行乾燥且過濾,減壓蒸餾去除溶劑。使所獲得之粗產物分散於甲醇(400ml)中,加熱回流30分鐘而進行熱懸洗。之後,恢復至室溫(20℃),抽吸過濾後,於80℃下減壓乾燥至恆重為止,藉此獲得作為白色固體之雙[9-(2-乙氧基羰基乙基)茀-9-基]甲烷(化合物4A)96.1g(產率:75.9%,HPLC純度:96.0%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 7.03(d,J=7.6Hz,4H),6.97(dt,J1=7.6Hz,J2=1.5Hz,4H),6.82(dt,J1=7.6Hz,J2=1.3Hz,4H),6.77(d,J=7.6Hz,4H),3.88(q,J=7.1Hz,4H),3.12(s,2H),2.23(m,4H),1.13(m,4H),1.02(t,J=7.1Hz,6H).
5wt%重量減少溫度(氮環境下):295℃
m.p.:141℃
<合成例4B>雙[9-(3-羥丙基)-茀-9-基]甲烷(化合物4B)之合成
向500ml之四口燒瓶中加入合成例4A中所獲得之雙[9-(2-乙氧基羰基乙基)茀-9-基]甲烷(化合物4A,50g,91.8mmol)、甲苯(250ml),進行氮置換後,於冰浴中冷卻至5℃以下,一面保持為10℃以下一面滴加雙(2-甲氧基乙氧基)氫化鋁鈉之65wt%甲苯溶液(82.7ml,275mmol),攪拌1小時。藉由HPLC確認原料消失後,滴加乙酸乙酯 (9.9ml),攪拌30分鐘後,進而滴加3.1N氫氧化鈉水溶液,攪拌2小時。對所獲得之懸浮溶液進行抽吸過濾,使用脫鹽水(100ml)進行噴撒洗淨。之後,使所獲得之粗產物分散於脫鹽水(150ml)中,攪拌30分鐘。抽吸過濾後,進行噴撒洗淨,直至液性變為中性為止,使用甲苯(50ml)進行噴撒洗淨。使所獲得之粗產物分散於四氫呋喃(150ml)中,加熱使之溶解。使四氫呋喃溶液恢復至室溫(20℃)後,通過二氧化矽凝膠短通道(50g),用四氫呋喃(350ml)將該二氧化矽凝膠短通道澈底清洗,利用蒸發器將所獲得之溶液的溶劑減壓蒸餾去除。使所獲得之粗產物分散於甲苯(250ml)中,加熱回流30分鐘而進行熱懸洗。 恢復至室溫(20℃)後,進行抽吸過濾,然後於80℃下減壓乾燥至恆重為止,藉此獲得作為白色固體之雙[9-(3-羥丙基)-茀-9-基]甲烷(化合物4B)35.5g(產率:83.9%,HPLC純度:99.8%)。固體中之鈉含有率、鋁含有率均未達1ppm。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 7.05(d,J=7.6Hz,4H),6.97(dt,J1=7.6Hz,J2=1.5Hz,4H),6.81(dt,J1=7.6Hz,J2=1.3Hz,4H),6.77(d,J=7.6Hz,4H),3.19(q,J=6.3Hz,4H),3.08(s,2H),1.94(m,4H),0.77(t,J=5.8Hz,2H),0.47(m,4H).
5wt%重量減少溫度(氮環境下):301℃
m.p.:214℃
<合成例5>雙{9-[2-(2-羥基乙氧基)羰基乙基]茀-9-基}甲烷(化合物5)之合成
向1L之四口燒瓶中,投入合成例4A中所獲得之雙[9-(2-乙氧基羰基乙基)茀-9-基]甲烷(化合物4A,50g,91.8mmol)、乙二醇(400ml)、二乙二醇二甲醚(400ml),於氮下加熱使之溶解,獲得均勻之溶液。繼而,以固體形態添加乙醇鈉(0.94g,13.8mmol)後,將體系內減壓至100~150mmHg,一面將所產生之乙醇去除,一面於內溫90~95℃下攪拌10小時。藉由HPLC確認原料消失後,將反應液冷卻至室溫(20℃)為止,添加1N鹽酸(14ml)加以中和後,更換容器,進而緩緩添加水1.2L。將所析出之固體過濾分離,於漏斗上進行噴撒水洗後,將所獲得之固體溶解於乙酸乙酯,用5%碳酸鉀水溶液洗淨。進而,用水洗淨有機層直至液性變為中性之後,利用無水硫酸鎂進行乾燥,過濾後,減壓蒸餾去除溶劑。藉由使所獲得之粗產物自甲苯(125ml)再結晶而加以精製,於80℃下減壓乾燥至恆重為止,藉此獲得作為白色固體之雙{9-[2-(2-羥基乙氧基)羰基乙基]茀-9-基}甲烷(化合物5)46.5g(產率86.2%,HPLC純度98.1%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 7.05-7.02(m,4H),6.97(dt,J1=7.2Hz,J2=1.2Hz,4H),6.81(dt,J1=7.3Hz,J2=1.3Hz,4H),6.77-6.75(m,4H),3.89-3.85(m,4H),3.57-3.51(m,4H),3.12(s,2H),2.28-2.21(m,4H),1.71-1.78(m,2H),1.21-1.14(m,4H).
5wt%重量減少溫度(氮環境下):306℃
m.p.:143℃
<合成例6>
<合成例6A>9,9-雙[(茀-9-基)-甲基]茀(化合物6A)之合成
向1L之四口燒瓶中加入茀(100g,602mmol)、N,N-二甲基甲醯胺(400ml),進行氮置換後,冷卻至5℃以下。添加乙醇鈉(20.5g,301mmol),以不超過10℃之方式逐次少量地添加對甲醛(11.4g,379mmol),進行攪拌。1個半小時後,滴加1N鹽酸(330ml),使反應停止。對所獲得之懸浮溶液進行抽吸過濾,使用脫鹽水(200ml)進行噴撒洗淨。之後,使所獲得之粗產物分散於脫鹽水(300ml)中,攪拌1小時。將該懸浮液抽吸過濾後,使用脫鹽水(120ml)進行噴撒洗淨。使所獲得之粗產物分散於甲苯(400ml)中後,使用Dean-Stark裝置,於加熱回流條件下進行脫水。恢復至室溫(20℃)後,進行抽吸過濾,於80℃下減壓乾燥至恆重為止,藉此獲得作為白色固體之9,9-雙[(茀-9-基)-甲基]茀(化合物6A)71.6g(產率:73.2%,HPLC純度:98.0%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 7.87(dd,J1=5.6Hz,J2=1.8Hz,2H),7.73(dd,J1=6.3Hz,J2=1.8Hz,2H),7.56(d,J=7.6Hz,4H),7.47-7.54(m,4H),7.20(t,J=7.3Hz,4H),7.04(dt,J1=7.6Hz,J2=1.0,4H),6.63(dd,J1=7.6Hz,J2=0.8,4H),3.24(t,J=4.9Hz,2H),2.80(d,J=4.9Hz,4H).
<合成例6B>9,9-雙[(9-羥甲基茀-9-基)-甲基]茀(化合物6B)之合成
向500mL之四口燒瓶中加入合成例6A中所獲得之9,9-雙[(茀-9-基)-甲基]茀(化合物6A,54g,104mmol)、N,N-二甲基甲醯胺(370ml),進行氮置換後,添加對甲醛(7.8g,260mmol)。於室溫(20℃)下添加甲醇鈉(0.698g,13mmol),以不超過20℃之方式進行攪拌。2個半小時後,一面攪拌水750ml與1N鹽酸(25ml)之混合液,一面滴加反應液使反應停止。對所獲得之懸浮溶液進行抽吸過濾,使用脫鹽水(200ml)進行噴撒洗淨。之後,使所獲得之粗產物分散於脫鹽水(500 ml)中,攪拌1小時。將該懸浮液抽吸過濾後,使用脫鹽水(100ml)進行噴撒洗淨。使所獲得之粗產物分散於甲苯(400ml)中後,使用Dean-Stark裝置,於加熱回流條件下進行脫水。恢復至室溫(20℃)後,進行抽吸過濾。使粗產物分散於乙醇(200ml)中,加熱回流30分鐘,然後進行抽吸過濾後,獲得白色固體49.5g(產率:82%,LC純度:83%)。加入THF(150ml)進行加熱回流後,加入水(100ml)及乙醇(50ml)使結晶析出,進行抽吸過濾後,於80℃下減壓乾燥至恆重為止,藉此獲得白色固體36g(產率:59%,HPLC純度:92%)。進而分散於乙醇(200ml)中進行加熱回流後,反覆進行過濾,藉此獲得HPLC純度99%之白色固體9,9-雙[(9-羥甲基茀-9-基)-甲基]茀(化合物6B)。固體中之鈉含有率未達1ppm。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 7.02(dt,J1=7.6Hz,J2=0.8Hz,4H),6.95(td,J1=7.6Hz,J2=0.8Hz,4H),6.74(td,J1=7.2Hz,J2=0.8Hz,4H),6.64-6.67(m,6H),6.42(dt,J1=8.0Hz,J2=0.8,2H),6.33-6.38(m,4H),3,36(d,J=6.8Hz,4H),3.06(s,4H).
UV-Vis(THF):λmax=266,305nm.
5wt%重量減少溫度TG:304℃
m.p.:259℃
<合成例7>
<合成例7A>1,2-雙[9-(2-乙氧基羰基乙基)茀-9-基]乙烷(化合物7A)之 合成
向1L之四口燒瓶中加入合成例3A中所獲得之1,2-雙(茀-9-基)乙烷(化合物3A,85g,237mmol)、四氫呋喃(725ml)、N,N-二甲基甲醯胺(85ml),進行氮置換後,添加乙醇鈉(3.23g,47.5mmol),升溫至室溫(20℃)為止,攪拌30分鐘。歷時2.5小時滴加丙烯酸乙酯(59.3ml,545mmol)。藉由HPLC確認原料消失後,將0.1N鹽酸(55ml)滴加至反應液中,使反應停止。將四氫呋喃減壓蒸餾去除後,加入甲苯(425ml),用純化水洗淨有機層直至液性變為中性為止後,利用無水硫酸鎂進行乾燥且過濾,減壓蒸餾去除溶劑。使所獲得之粗產物分散於甲醇(400ml)中,加熱回流1小時而進行熱懸洗。之後,恢復至室溫(20℃),抽吸過濾後,於80℃下減壓乾燥至恆重為止,藉此獲得作為白色固體之1,2-雙[9-(2-乙氧基羰基乙基)茀-9-基]乙烷(化合物7A)101g(產率:76.1%,HPLC純度:98.6%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 7.72(d,J=7.6Hz,4H),7.36(t,J=7.6Hz,4H),7.27(t,J=7.3Hz,4H),6.97(d,J=7.3Hz,4H),3.80(q,J=7.1Hz,4H),1.93(t,J=8.6Hz,4H),1,33(t,J=8.6Hz,4H),1.23(s,4H),1.01(t,J=7.1Hz,6H).
5wt%重量減少溫度(氮環境下):306℃
m.p.:150℃
<合成例7B>1,2-雙[9-(3-羥丙基)-茀-9-基]乙烷(化合物7B)之合成
向1000ml四口燒瓶中加入合成例7A中所獲得之1,2-雙[9-(2-乙氧基羰基乙基)茀-9-基]乙烷(化合物7A,100g,179mmol)、四氫呋喃(500ml),進行氮置換後,於冰浴中冷卻至5℃以下,一面保持為15℃以下,一面滴加雙(2-甲氧基乙氧基)氫化鋁鈉之65wt%甲苯溶液(161ml,537mmol),攪拌1小時。藉由HPLC確認原料消失後,滴加乙酸乙酯(32ml),攪拌45分鐘後,進而滴加3.1N氫氧化鈉水溶液(257 ml),攪拌1小時。將四氫呋喃減壓蒸餾去除後,對所獲得之懸浮溶液進行抽吸過濾,使用脫鹽水(100ml)進行噴撒洗淨。之後,使所獲得之粗產物溶解於乙酸乙酯(700ml)中,使用脫鹽水(100ml)洗淨3次。 利用硫酸鎂將有機層乾燥後,通過二氧化矽凝膠短通道(50g),使用四氫呋喃(800ml)將該二氧化矽凝膠短通道澈底清洗,利用蒸發器將所獲得之溶液的溶劑減壓蒸餾去除。使所獲得之粗產物分散於甲苯(400ml)中,加熱回流30分鐘而進行熱懸洗。恢復至室溫(20℃)後,進行抽吸過濾,然後於100℃下減壓乾燥至恆重為止,藉此獲得作為白色固體之1,2-雙[9-(3-羥丙基)-茀-9-基]乙烷(化合物7B)75.6g(產率:89.0%,HPLC純度:98.7%)。固體中之鈉含有率為2ppm,鋁含有率未達2ppm。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6)δ 7.81(d,J=7.3Hz,4H),7.35(t,J=7.3Hz,4H),7.29(t,J=7.3Hz,4H),7.02(d,J=7.3Hz,4H),4.02(t,J=5.0Hz,2H),2.93(m,4H),1.59(m,4H),1.19(s,4H),0.45(m,4H).
5wt%重量:減少溫度(氮環境下):312℃
m.p.:253℃
<合成例8>α,α'-雙(9-羥甲基茀-9-基)-1,4-二甲苯(化合物8)之合成
向1L之四口茄形燒瓶中加入α,α'-雙(茀-9-基)-1,4-二甲苯(130g,0.3mol)、對甲醛(18.9g,0.63mol)、N,N-二甲基甲醯胺(520ml),進行氮置換後,添加乙醇鈉(2.04g,0.03mol),於室溫(20℃)下攪拌1小時。向1L燒杯中加入脫鹽水520ml及1N鹽酸(45ml),一面進行攪拌一面添加反應液,將反應淬滅。抽吸過濾所獲得之結晶,使用脫鹽水(100ml)進行噴撒洗淨。使所獲得之粗產物分散於脫鹽水(500ml)中後,進行抽吸過濾,使用脫鹽水(100ml)進行噴撒洗淨。使所獲得之粗產物分散於甲苯(500ml)中後,使用Dean-Stark裝置,於加熱回流條件下進行脫水。恢復至室溫(20℃)後,進行抽吸過濾,於70℃下減壓乾燥至恆重為止,藉此獲得白色固體(化合物8)130g(產率:87%,HPLC純度:97.6%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 7.62(d,J=7.6Hz,4H),7.33(t,J=8.0Hz,4H),7.25(t,J=6.0Hz,4H),7.19(br,4H),6.45(s,4H),3.80(d,J=6.4Hz,4H),3.12(s,4H),1.42(t,J=6.4Hz,2H).
5wt%重量減少溫度(氮環境下):327℃
m.p.:198℃
<合成例9>
<合成例9A>1,2-雙(茀-9-基)丁烷(化合物9A)之合成
向容量70ml之SUS316製高壓釜中加入茀(3.5g,21mmol)、1,4-丁二醇(4.9g,54mmol)、85%KOH(1.52g,23mmol)、四乙二醇二 甲醚(4.9g),於氮環境下、250℃下反應8小時。
冷卻後,使內容物分散於四氫呋喃及水中,用稀鹽酸中和。自所獲得之懸浮溶液濾取析出粉末且水洗,獲得作為白色固體之1,4-雙(茀-9-基)丁烷(化合物9A)1.7g(產率:41.9%,HPLC純度:97.4%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 7.72(d,J=7.6Hz,4H),7.42(m,4H),7.25-7.36(m,8H),3.89(t,J=5.8Hz,2H),1.96-1.86(m,4H),1.15-1.05(m,4H).
<合成例9B>1,2-雙(9-羥甲基茀-9-基)丁烷(化合物9B)之合成
向500mL之四口燒瓶中加入合成例9A中所獲得之1,2-雙(茀-9-基)丁烷(化合物9A,37.0g,95.7mmol)、對甲醛(6.03g,201mmol)、N,N-二甲基甲醯胺(148ml),進行氮置換後,冷卻至10℃以下。添加乙醇鈉(0.65g,9.6mmol),升溫至室溫(20℃)為止,攪拌1小時。藉由HPLC確認原料消失後,將反應液滴加至0.1N鹽酸(162ml)中,使反應停止。對所獲得之懸浮溶液進行抽吸過濾,使用脫鹽水(37ml)進行噴撒洗淨。使所獲得之粗產物分散於甲苯(185ml)中後,使用Dean-Stark裝置,於加熱回流條件下進行脫水。恢復至室溫(20℃)後,進行抽吸過濾,於80℃下減壓乾燥至恆重為止,藉此獲得作為白色固體之1,2-雙(9-羥甲基茀-9-基)丁烷(化合物9B)39.8g(產率:93.1%,HPLC純度:99.1%)。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6)δ 7.71-7.66(m,4H),7.38-7.24(m,4H),3.71(d,J=6.3Hz,4H),1.89-1.81(m,4H),1.22(t,J=6.3Hz,2H),0.51-0.44(m,4H).
UV-Vis(THF):λmax=291,302nm.
5wt%重量減少溫度(氮環境下):314℃
m.p.:212℃
<合成例10> <合成例10A>1,1-雙(茀-9-基)乙烷(化合物10A)之合成
向500ml之四口燒瓶中加入茀(100g,0.6mol)、N,N-二甲基甲醯胺(150ml),進行氮置換後,冷卻至內溫5℃以下。添加苄基三甲基氫氧化銨(Triton B)(5.3ml,0.012mol)後,歷時1小時滴加乙醛(15.6g,0.319mol)之N,N-二甲基甲醯胺(40ml)溶液。藉由HPLC確認原料消失後,滴加1N鹽酸(18.1ml),使反應停止。進而加入甲醇(300ml),對所獲得之懸浮溶液進行抽吸過濾,使用甲醇(100ml)進行噴撒洗淨。使所獲得之粗產物分散於甲醇(300ml)中後,進行30分鐘加熱回流。恢復至室溫(20℃),對所獲得之懸浮溶液進行抽吸過濾,使用甲醇(80ml)進行噴撒洗淨。於50℃下減壓乾燥至恆重為止,藉此獲得作為白色固體之1,1-雙(茀-9-基)乙烷(化合物10A)95g(產率:88%,HPLC純度:95%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 7.75(dd,J1=16.4Hz,J2=7.4Hz,4H),7.55(d,J=7.6Hz,2H),7.40(t,J=7.6Hz,2H),7.31(q,J=7.6Hz,4H),7.17(t,J=7.6Hz,2H),6.98(d,J=7.6Hz,2H),3.98(d,J=4.4Hz,2H),3.0-3.1(m,1H),0.83(d,J=6.8Hz,3H).
<合成例10B>1-雙(9-羥甲基茀-9-基)乙烷(化合物10B)之合成
向1L之四口燒瓶中加入合成例10A中所獲得之1,1-雙(茀-9-基)乙烷(化合物10A,100g,0.28mol)、對甲醛(45g,1.4mol)、N,N-二甲基甲醯胺(400ml),進行氮置換後,冷卻至10℃以下。添加乙醇鈉(4 g,0.056mol),緩緩升溫至室溫(20℃)為止,攪拌1小時。藉由HPLC確認原料消失後,滴加甲醇(50ml)及1N鹽酸(112ml),使反應停止。加入甲苯(400ml)進行分液,用甲苯(200ml)將水層萃取。合併甲苯層,利用蒸發器將甲苯蒸餾去除,獲得226g之反應混合物。加入甲醇(160ml)及1N鹽酸(120ml)、甲苯(400ml)加熱回流1小時後,冷卻至室溫(20℃)為止,然後對所獲得之懸浮溶液進行抽吸過濾,使用脫鹽水(100ml)及甲苯(150ml)進行噴撒洗淨。使所獲得之粗產物分散於甲苯(380ml)中後,使用Dean-Stark裝置,於加熱回流條件下進行脫水。恢復至室溫(20℃)後,進行抽吸過濾,於60℃下減壓乾燥至恆重為止,藉此獲得作為白色固體之雙(9-羥甲基茀-9-基)甲烷(化合物10B)69g(產率59%,HPLC純度:99%)。固體中之鈉、氯之含有率分別未達10ppm。
1H-NMR(400MHz,CHCl3-d3)δ 7.37(dd,J1=15.0Hz,J2=8.0Hz,4H),7.18-7.23(m,4H),7.13(dt,J1=8.0Hz,J2=1.2Hz,2H),7.02(dt,J1=7.3Hz,J2=1.2Hz,2H),6.87-6.96(m,4H),3.85(dd,J1=12Hz,J2=6.4Hz,2H),3.69(q,J=7.2Hz,1H),3.18(dd,J1=11.2Hz,J2=6.4Hz,2H),1.49(d,J=7.2Hz,2H),1.06(t,J=6.8Hz,2H).
5wt%重量減少溫度(氮環境下):283℃
m.p.:180℃
<合成例11>1,2-雙[9-(2-甲氧基羰基丙基)茀-9-基]乙烷(化合物11)之合成
[化103]
向1L之四口燒瓶中加入利用合成例3A之方法所獲得之1,2-雙(茀-9-基)乙烷(化合物3A,45g,0.126mol)、N,N-二甲基甲醯胺(360ml),進行氮置換後,於冰水中冷卻,添加苄基三甲基氫氧化銨(40%甲醇溶液)(2.86ml,6.3mmol),於冰水冷卻下,歷時40分鐘滴加甲基丙烯酸甲酯(28.1ml,0.264mol),緩緩升溫至室溫(20℃)。藉由HPLC確認原料消失後,將1N鹽酸(13.5ml)及水(225ml)滴加至反應液中,使反應停止。過濾所析出之結晶,使所獲得之粗產物分散於甲醇(350ml)中,加熱回流1小時而進行熱懸洗。之後,恢復至室溫(20℃),抽吸過濾後,於80℃下減壓乾燥至恆重為止,藉此獲得作為白色固體之1,2-雙[9-(2-甲氧基羰基丙基)茀-9-基]乙烷(化合物11)65g(產率:93%,HPLC純度:98%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 7.72(dd,J1=10Hz,J2=8Hz,4H),7.37(t,J=7.2Hz,2H),7.33(t,J=6Hz,2H),7.21-7.30(m,4H),6.95(t,J=9.2Hz,2H),6.91(t,J=7Hz,2H),3.04(s,6H),2.23(dd,J1=12Hz,J2=9Hz,2H),1,56(d,J=14Hz,2H),1.36-1.46(m,2H),1.05-1.16(m,4H),0.58(d,J=6.8Hz,6H).
5wt%重量減少溫度(氮環境下):292℃
m.p.:147℃
<合成例12>
[化104]
<合成例12A>雙[9-(2-甲氧基羰基乙基)茀-9-基]甲烷(化合物12)之合成
向300mL之三口燒瓶中加入合成例2A中所獲得之雙(茀-9-基)甲烷(化合物2A,10g,29.0mmol)、N-苄基-N,N,N-三乙基氯化銨(1.32g,5.8mmol)、四氫呋喃(50ml),進行氮置換後,於水浴中控制為15℃~20℃,添加50%氫氧化鈉水溶液(8ml)後,溶液之顏色變成淺紅色。之後,歷時3小時滴加丙烯酸甲酯(7.81ml,87.1mmol)。一面藉由HPLC跟蹤反應之進行,一面攪拌3小時。藉由HPLC確認單加成物變為10%以下後,於冰浴中冷卻,根據溫度滴加3N鹽酸(21ml),將反應淬滅。廢棄水層後,添加甲苯(20ml),用脫鹽水洗淨有機層。減壓蒸餾去除溶劑,於固體開始析出之時間點解除減壓,添加甲醇(40ml),攪拌30分鐘。之後進行抽吸過濾,於100℃下減壓乾燥至恆重為止,藉此獲得作為白色固體之雙[9-(2-甲氧基羰基乙基)茀-9-基]甲烷(化合物12A)7.05g(產率:47%,HPLC純度:80%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 7.03(d,J=7.3Hz,4H),6.97(dt,J1=6.8,J2=1.3Hz,4H),6.75-6.83(m,8H),3.38(s,6H),3.12(s,2H),2.24(t,J=8.1Hz,4H),1.14(t,J=8.1Hz,4H).
<合成例12B-1>雙[9-(2-苯氧基羰基乙基)茀-9-基]甲烷(化合物12B)之合成
向300mL之四口燒瓶中加入利用合成例12A之方法所獲得之雙[9-(2-甲氧基羰基乙基)茀-9-基]甲烷(化合物12A,6.0g,11.61mmol)、碳酸二苯酯(12.1g,56.6mmol)、正鈦酸四異丙酯(0.49mL, 1.66mmol),升溫至145℃為止,攪拌3小時。藉由HPLC確認反應結束後,加入甲苯(15ml),加熱回流1小時。冷卻至50℃後,添加甲醇(18ml)。冷卻至室溫(20℃)後,進行抽吸過濾。使所獲得之白色固體分散於甲苯(12ml)中,加熱回流1小時。冷卻至50℃後,添加甲醇(18ml)。冷卻至室溫(20℃)後,進行抽吸過濾,於100℃下減壓乾燥至恆重為止,藉此獲得作為白色固體之雙[9-(2-苯氧基羰基乙基)茀-9-基]甲烷(化合物12B)5.39g(產率:64%,HPLC純度:98.1%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 7.23-7.28(m,4H),7.07-7.16(m,6H),7.03(dt,J1=6.9Hz,J2=2.0,4H),6.78-6.90(m,12H),3.20(s,2H),2.37(t,J=8.3Hz,4H),1.40(t,J=8.3Hz,4H).
5wt%重量減少溫度(氮環境下):336℃
m.p.:176℃
<合成例12B-2>雙[9-(2-苯氧基羰基乙基)茀-9-基]甲烷(化合物12B)之合成
向1L之四口燒瓶中加入利用合成例4A之方法所獲得之雙[9-(2-乙氧基羰基乙基)茀-9-基]甲烷(化合物4A,50.0g,91.80mmol)、碳酸二苯酯(98.3g,459mmol)、正鈦酸四異丙酯(1.3mL,4.59mmol),將減壓度調整為3kPa,於145℃~150℃之溫度範圍內,一面將副產物蒸餾去除,一面攪拌6小時。冷卻至90℃,藉由HPLC確認反應結束後,加入甲苯(100ml),冷卻至50℃為止。然後,加入甲醇(250ml), 冷卻至5℃為止後,進行抽吸過濾。使所獲得之白色固體分散於甲苯(100ml)中,加熱回流30分鐘。冷卻至50℃後,添加甲醇(200ml)。冷卻至室溫(20℃)後,進行抽吸過濾,於100℃下減壓乾燥至恆重為止,藉此獲得作為白色固體之雙[9-(2-苯氧基羰基乙基)茀-9-基]甲烷(化合物12B)50g(產率:85%,HPLC純度:98.1%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 7.23-7.28(m,4H),7.07-7.16(m,6H),7.03(dt,J1=6.9Hz,J2=2.0,4H),6.78-6.90(m,12H),3.20(s,2H),2.37(t,J=8.3Hz,4H),1.40(t,J=8.3Hz,4H).
5wt%重量減少溫度(氮環境下):336℃
m.p.:176℃
<合成例13>1,2-雙[9-(2-苯氧基羰基乙基)茀-9-基]乙烷(化合物13)之合成
向1L之四口燒瓶中加入利用合成例7A之方法所獲得之1,2-雙[9-(2-乙氧基羰基乙基)茀-9-基]乙烷(化合物7A,100.0g,179mmol)、碳酸二苯酯(115g,537mmol)、正鈦酸四異丙酯(2.62ml,8.95mmol),進行氮置換後,升溫至135℃為止,攪拌24小時。中途,於經過12小時之時間點、經過20小時之時間點,分別追加添加碳酸二苯酯(38.3g,179mmol)。藉由HPLC確認反應結束後,添加甲苯(400ml),加熱回流1小時。冷卻至室溫(20℃)後,進行抽吸過濾。使所獲得之白色固體分散於甲苯(300ml)中,加熱回流1小時。冷卻至室溫 (20℃)後,進行抽吸過濾,於80℃下減壓乾燥至恆重為止,藉此獲得作為白色固體之1,2-雙[9-(2-苯氧基羰基乙基)茀-9-基]乙烷(化合物13)82g(產率:70.0%,HPLC純度:98.0%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 7.76(d,J=7.6,4H),7.41(dt,J1=7.3,J2=1.0,4H),7.32(dt,J1=7.3,J2=1.0,4H),7.22(t,J=8.3,4H),7.11(t,J=7.6,2H),7.03(d,J=7.6,4H),6.78(d,J=8.6,4H),2.06(t,J=8.1,4H),1.60(t,J=8.1,4H),1.29(s,4H)
5wt%重量減少溫度(氮環境下):337℃
m.p.:232℃
<合成例14>
<合成例14A>1,2-雙(9-羥基茀-9-基)乙烷(化合物14A)之合成
向1L之四口燒瓶中加入利用合成例3A之方法所獲得之1,2-雙(茀-9-基)乙烷(化合物3A,20g,59mmol)、N,N-二甲基甲醯胺(200ml),添加亞磷酸三丁酯(37.9ml,140mmol),進行氮置換後,添加苄基三甲基氫氧化銨(40%甲醇溶液)(25ml),使空氣(100ml/min)與氮(300ml/min)之混合氣體流通至反應體系中。攪拌3小時後,添加苄基三甲基氫氧化銨(40%甲醇溶液)(10ml),攪拌5小時。進而,加入苄基三甲基氫氧化銨(40%MeOH溶液)(10ml),進一步攪拌1小時。添加1N鹽酸(200ml),使反應停止,加入乙酸乙酯(400ml),進行分液操作。然後,用飽和食鹽水(100ml)將有機層洗淨3次。利用硫酸鎂將有機層乾 燥後,進行過濾,減壓蒸餾去除有機溶劑。於所獲得之懸浮溶液中添加甲苯(100ml)、己烷(200ml),攪拌30分鐘後,進行抽吸過濾,於80℃下減壓乾燥至恆重為止,藉此獲得作為白色固體之1,2-雙(9-羥基茀-9-基)乙烷(化合物14A)13.9g(產率:63.8%,HPLC純度:92.5%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 7.73(d,J=7.3Hz,4H),7.35(dt,J1=7.6Hz,J2=1.0,6H),7.26(dt,J1=7.6Hz,J2=1.0,4H),7.11(d,J=7.3Hz,4H),5.35(s,2H),1.40(s,4H).
<合成例14B>雙{[4-(2-羥基乙氧基)苯基]茀-9-基}乙烷之合成
向300mL之四口燒瓶中加入利用合成例14A之方法所獲得之1,2-雙(茀-9-基)乙烷(化合物14A,17g,45mmol)、苯氧基乙醇(37g,267mmol),進行氮置換後,冷卻至10℃以下。加入三氟化硼-二乙醚錯合物(5.6ml,45mmol),於室溫(20℃)下攪拌3小時後,進而加入三氟化硼-二乙醚錯合物(5.6ml,45mmol)、氯仿(35ml),於40℃下攪拌4小時,於60℃下攪拌2小時。進而,加入三氟化硼-二乙醚錯合物(5.6ml,45mmol),進行2小時加熱回流。冷卻至室溫(20℃)為止之後,使用飽和碳酸氫鈉水溶液進行中和,然後藉由抽吸過濾去除不溶物。添加乙酸乙酯(120ml),利用飽和食鹽水將有機層洗淨2次,利用脫鹽水洗淨1次,用硫酸鎂乾燥後,進行過濾,減壓蒸餾去除有機溶劑。再次溶解於乙酸乙酯(150ml)中,添加活性碳(Norit Japan股份有限公司,SXPLUS,pH值=7,2.5g),攪拌1小時後,進行矽藻土過濾,減壓蒸餾去除有機溶劑。加入甲醇(100ml),攪拌1小時,進行抽吸過濾,於80℃下減壓乾燥至恆重為止,藉此獲得作為白色固體之雙{[4-(2-羥基乙氧基)苯基]茀-9-基}乙烷(化合物14B)15.8g(產率:56.1%,HPLC純度:86%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 7.77(d,J=7.3Hz,4H),7.36(dt,J1=7.6Hz,J2=1.0,4H),7.22(dt,J1=Hz,J2=1.0,4H),6.92(d,J=7.6 Hz,4H),6.73(d,J=9.1Hz,4H),6.59(d,J=9.1Hz,4H),3.91-3.93(m,4H),3.83-3.87(m,4H),1.92(t,J=6.3Hz,2H),1.82(s,4H).
[聚合物之合成例] <實驗例1>
將ISB 59.43質量份(0.407莫耳)、雙[9-(3-羥丙基)-茀-9-基]甲烷(化合物4B)28.40質量份(0.062莫耳)、DPC 101.32質量份(0.473莫耳)、及作為觸媒之一水合乙酸鈣8.25×10-4質量份(4.68×10-6莫耳)投入至反應容器中,於氮環境下,將加熱槽溫度調整為150℃,一面視需要進行攪拌,一面使原料溶解(約10分鐘)。溶解後,作為反應第1階段之步驟,歷時30分鐘升溫至220℃為止,於常壓下反應60分鐘。繼而,歷時90分鐘將壓力自常壓減壓至13.3kPa為止,於13.3kPa下保持30分鐘,將所產生之苯酚取出至反應容器外。
繼而,作為反應第2階段之步驟,一面歷時15分鐘將加熱槽之溫度升溫至240℃為止,一面歷時15分鐘將壓力減壓至0.10kPa以下為止,將所產生之苯酚取出至反應容器外。達到特定之扭矩後,結束反應,將所生成之聚合物擠出至水中,獲得聚碳酸酯之顆粒。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表1。
<實驗例2>
使用ISB 46.69質量份(0.320莫耳)、雙[9-(3-羥丙基)-茀-9-基]甲烷(化合物4B)42.60質量份(0.092莫耳)、DPC 89.14質量份(0.416莫耳)、及作為觸媒之一水合乙酸鈣7.26×10-4質量份(4.12×10-6莫耳),除此以外,與實驗例1同樣地進行。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之 韌性等的測定結果示於表1。
<實驗例3>
使用ISB 38.20質量份(0.261莫耳)、雙[9-(3-羥丙基)-茀-9-基]甲烷(化合物4B)37.86質量份(0.082莫耳)、CHDM 12.71質量份(0.088莫耳)、DPC 93.41質量份(0.436莫耳)、及作為觸媒之一水合乙酸鈣7.61×10-4質量份(4.32×10-6莫耳),除此以外,與實驗例1同樣地進行。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表1。
<實驗例4>
使用ISB 50.94質量份(0.349莫耳)、雙(9-羥甲基茀-9-基)甲烷(化合物2B)18.79質量份(0.046莫耳)、CHDM 16.95質量份(0.118莫耳)、DPC 110.89質量份(0.436莫耳)、及作為觸媒之一水合乙酸鈣7.61×10-4質量份(9.03×10-6莫耳),除此以外,與實驗例1同樣地進行。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表1。
<實驗例5>
使用ISB 42.45質量份(0.290莫耳)、9,9-雙[(9-羥甲基茀-9-基)-甲基]茀(化合物6B)28.72質量份(0.049莫耳)、CHDM 16.95質量份(0.118莫耳)、DPC 98.93質量份(0.462莫耳)、及作為觸媒之一水合乙酸鈣8.06×10-4質量份(4.57×10-6莫耳),除此以外,與實驗例1同樣地進行。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表1。
<實驗例6>
使用ISB 48.39質量份(0.331莫耳)、1,2-雙(9-羥甲基茀-9-基)乙烷(化合物3B)16.95質量份(0.040莫耳)、CHDM 21.18質量份(0.147莫耳)、DPC 112.18質量份(0.524莫耳)、及作為觸媒之一水合乙酸鈣9.14×10-4質量份(5.19×10-6莫耳),除此以外,與實驗例1同樣地進行。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表1。
<實驗例7>
使用ISB 29.71質量份(0.203莫耳)、1,2-雙[9-(3-羥丙基)-茀-9-基]乙烷(化合物7B)26.55質量份(0.056莫耳)、CHDM 5.93質量份(0.041莫耳)、DPC 64.99質量份(0.303莫耳)、及作為觸媒之一水合乙酸鈣2.65×10-3質量份(1.50×10-5莫耳),除此以外,與實驗例1同樣地進行。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以延伸時之延伸膜的折射率異方性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表1。
<實驗例8>
使用1,2-雙[9-(3-羥丙基)-茀-9-基]乙烷(化合物7B)33.18質量份(0.070莫耳)、ISB 23.77質量份(0.163莫耳)、CHDM 5.93質量份(0.041莫耳)、DPC 59.22質量份(0.276莫耳)、及作為觸媒之一水合乙酸鈣2.41×10-3質量份(1.37×10-5莫耳),除此以外,與實驗例1同樣地進行。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表1。
<實驗例9>
使用1,2-雙(9-羥甲基茀-9-基)丁烷(化合物9B)22.49質量份(0.050莫耳)、使用ISB 30.31質量份(0.207莫耳)、CHDM 8.90質量份(0.062莫 耳)、DPC 69.12質量份(0.323莫耳)、及作為觸媒之一水合乙酸鈣2.81×10-3質量份(1.60×10-5莫耳),除此以外,與實驗例1同樣地進行。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表1。
<實驗例10>
使用1,2-雙(9-羥甲基茀-9-基)乙烷(化合物3B)32.95質量份(0.079莫耳)、ISB 20.80質量份(0.142莫耳)、CHDM 8.90質量份(0.062莫耳)、DPC 61.18質量份(0.286莫耳)、及作為觸媒之一水合乙酸鈣4.98×10-3質量份(2.83×10-5莫耳),除此以外,與實驗例1同樣地進行。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表1。
<實驗例11>
使用α,α'-雙(9-羥甲基茀-9-基)-1,4-二甲苯(化合物8)26.60質量份(0.054莫耳)、ISB 23.77質量份(0.163莫耳)、CHDM 11.86質量份(0.082莫耳)、DPC 64.63質量份(0.302莫耳)、及作為觸媒之一水合乙酸鈣5.26×10-3質量份(2.99×10-5莫耳),除此以外,與實驗例1同樣地進行。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表1。
<實驗例12>
將雙(9-羥甲基茀-9-基)甲烷(化合物2B)23.70質量份(0.059莫耳)、CHDM 22.53質量份(0.156莫耳)、CHDA 33.62質量份(0.195莫耳)、及作為觸媒之鈦酸四丁酯6.65×10-3質量份(1.95×10-5莫耳)投入至反應容 器中,於氮環境下,將加熱槽溫度調整為150℃,一面視需要進行攪拌,一面使原料溶解(約10分鐘)。溶解後,作為反應第1階段之步驟,歷時30分鐘升溫至220℃為止,於常壓下反應180分鐘。將所產生之水取出至反應容器外。
繼而,作為反應第2階段之步驟,一面歷時30分鐘將加熱槽之溫度升溫至240℃為止,一面歷時30分鐘將壓力減壓至13.3kPa以下為止。進而歷時15分鐘將壓力減壓至0.10kPa以下為止,將所產生之苯酚取出至反應容器外。達到特定之扭矩後,結束反應,將所生成之聚合物擠出至水中,獲得聚碳酸酯樹脂之顆粒。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表2。
<實驗例13>
使用雙[9-(2-乙氧基羰基乙基)茀-9-基]甲烷(化合物4A)34.12質量份(0.063莫耳)、CHDM 25.81質量份(0.179莫耳)、CHDA 20.03質量份(0.116莫耳)、及作為觸媒之鈦酸四丁酯6.09×10-3質量份(1.79×10-5莫耳),除此以外,與實驗例12同樣地進行。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表2。
<實驗例14>
將雙[9-(2-乙氧基羰基乙基)茀-9-基]甲烷(化合物4A)26.49質量份(0.049莫耳)、CHDM 10.37質量份(0.072莫耳)及作為觸媒之鈦酸四丁酯14.65×10-3質量份(4.30×10-5莫耳)投入至反應容器中,於氮環境下、220℃下、常壓下反應120分鐘。繼而,歷時30分鐘將壓力減壓至13.3kPa為止,於13.3kPa下保持30分鐘,將所產生之乙醇取出至反應容器 外。之後,將反應液暫時冷卻至室溫(20℃)為止,將ISB 31.43質量份(0.215莫耳)、DPC 51.66質量份(0.241莫耳)投入至相同反應容器中,於氮環境下,將加熱槽溫度調整為150℃,一面視需要進行攪拌,一面使原料溶解(約10分鐘)。溶解後,作為反應第1階段之步驟,歷時30分鐘升溫至220℃為止,於常壓下反應60分鐘。繼而,歷時90分鐘將壓力自常壓減壓至13.3kPa為止,於13.3kPa下保持30分鐘,將所產生之苯酚取出至反應容器外。
繼而,作為反應第2階段之步驟,一面歷時15分鐘將加熱槽之溫度升溫至240℃為止,一面歷時15分鐘將壓力減壓至0.10kPa以下為止,將所產生之苯酚取出至反應容器外。達到特定之扭矩後,結束反應,將所生成之聚合物擠出至水中,獲得聚碳酸酯樹脂之顆粒。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表3。
<實驗例15>
將雙[9-(2-乙氧基羰基乙基)茀-9-基]甲烷(化合物4A)16.76質量份(0.031莫耳)、CHDM 7.16質量份(0.050莫耳)及作為觸媒之鈦酸四丁酯16.89×10-3質量份(4.96×10-5莫耳)投入至反應容器中,於氮環境下、220℃下、常壓下反應120分鐘。繼而,歷時30分鐘將壓力減壓至13.3kPa為止,於13.3kPa下保持30分鐘,將所產生之乙醇取出至反應容器外。之後,將反應液暫時冷卻至室溫(20℃)為止,將ISB 41.11質量份(0.281莫耳)、DPC 65.01質量份(0.303莫耳)投入至相同反應容器中,於氮環境下,將加熱槽溫度調整為150℃,視需要一面進行攪拌,一面使原料溶解(約10分鐘)。溶解後,作為反應第1階段之步驟,歷時30分鐘升溫至220℃為止,於常壓下反應60分鐘。繼而,歷時90分鐘將壓力自常壓減壓至13.3kPa為止,於13.3kPa下保持30分鐘,將所 產生之苯酚取出至反應容器外。
繼而,作為反應第2階段之步驟,一面歷時15分鐘將加熱槽之溫度升溫至240℃為止,一面歷時15分鐘將壓力減壓至0.10kPa以下為止,將所產生之苯酚取出至反應容器外。達到特定之扭矩後,結束反應,將所生成之聚合物擠出至水中,獲得聚碳酸酯樹脂之顆粒。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表3。
<實驗例16>
將雙[9-(2-乙氧基羰基乙基)茀-9-基]甲烷(化合物4A)20.90質量份(0.037莫耳)、CHDM 10.79質量份(0.075莫耳)及作為觸媒之鈦酸四丁酯15.91×10-3質量份(4.68×10-5莫耳)投入至反應容器中,於氮環境下、220℃下、常壓下反應120分鐘。繼而,歷時30分鐘將壓力減壓至13.3kPa為止,於13.3kPa下保持30分鐘,將所產生之乙醇取出至反應容器外。之後,將反應液暫時冷卻至室溫(20℃)為止,將ISB 34.62質量份(0.237莫耳)、DPC 59.44質量份(0.277莫耳)投入至相同反應容器中,於氮環境下,將加熱槽溫度調整為150℃,一面視需要進行攪拌,一面使原料溶解(約10分鐘)。溶解後,作為反應第1階段之步驟,歷時30分鐘升溫至220℃為止,於常壓下反應60分鐘。繼而,歷時90分鐘將壓力自常壓減壓至13.3kPa為止,於13.3kPa下保持30分鐘,將所產生之苯酚取出至反應容器外。
繼而,作為反應第2階段之步驟,一面歷時15分鐘將加熱槽之溫度升溫至240℃為止,一面歷時15分鐘將壓力減壓至0.10kPa以下為止,將所產生之苯酚取出至反應容器外。達到特定之扭矩後,結束反應,將所生成之聚合物擠出至水中,獲得聚碳酸酯樹脂之顆粒。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以 延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表3。
<實驗例17>
將雙(9-羥甲基茀-9-基)甲烷(化合物10B)20.31質量份(0.049莫耳)、CHDM 22.45質量份(0.156莫耳)、CHDA 34.81質量份(0.202莫耳)及作為觸媒之鈦酸四丁酯51.61×10-3質量份(1.52×10-4莫耳)投入至反應容器中,於氮環境下,將加熱槽溫度調整為150℃,一面視需要進行攪拌,一面使原料溶解(約10分鐘)。溶解後,作為反應第1階段之步驟,歷時30分鐘升溫至220℃為止,於常壓下反應150分鐘。之後,一面歷時30分鐘升溫至240℃為止,一面將壓力減壓至13.3kPa為止。進而歷時15分鐘減壓至0.10kPa以下為止,將所產生之水取出至體系外。達到特定之扭矩後,結束反應,將所生成之聚合物擠出至水中,獲得聚酯樹脂之顆粒。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表2。
<實驗例18>
將雙[9-(2-乙氧基羰基乙基)茀-9-基]甲烷(化合物4A)22.65質量份(0.042莫耳)、CHDM 10.77質量份(0.075莫耳)及作為觸媒之鈦酸四丁酯15.54×10-3質量份(4.57×10-5莫耳)投入至反應容器中,於氮環境下、220℃、常壓下反應120分鐘。繼而,歷時30分鐘將壓力減壓至13.3kPa為止,於13.3kPa下保持30分鐘,將所產生之乙醇取出至反應容器外。之後,將反應液暫時冷卻至室溫為止,將ISB 33.58質量份(0.230莫耳)、DPC 56.96質量份(0.266莫耳)投入至相同反應容器中,於氮環境下,將加熱槽溫度調整為150℃,一面視需要進行攪拌,一面使原料溶解(約10分鐘)。溶解後,作為反應第1階段之步驟,歷時30分鐘 升溫至220℃為止,於常壓下反應60分鐘。繼而,歷時90分鐘將壓力自常壓減壓至13.3kPa為止,於13.3kPa下保持30分鐘,將所產生之苯酚取出至反應容器外。
繼而,作為反應第2階段之步驟,一面歷時15分鐘將加熱槽之溫度升溫至240℃為止,一面歷時15分鐘將壓力減壓至0.10kPa以下為止,將所產生之苯酚取出至反應容器外。達到特定之扭矩後,結束反應,將所生成之聚合物擠出至水中,獲得聚酯碳酸酯樹脂之顆粒。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表3。
<實驗例19>
將1,2-雙[9-(2-乙氧基羰基乙基)茀-9-基]乙烷(化合物7A)28.37質量份(0.051莫耳)、CHDM 11.01質量份(0.076莫耳)及作為觸媒之鈦酸四丁酯14.17×10-3質量份(4.16×10-5莫耳)投入至反應容器中,於氮環境下、220℃下、常壓下反應120分鐘。繼而,歷時30分鐘將壓力減壓至13.3kPa為止,於13.3kPa下保持30分鐘,將所產生之乙醇取出至反應容器外。之後,將反應液暫時冷卻至室溫為止,將ISB 29.40質量份(0.201莫耳)、DPC 49.17質量份(0.230莫耳)投入至相同反應容器中,於氮環境下,將加熱槽溫度調整為150℃,一面視需要進行攪拌,一面使原料溶解(約10分鐘)。溶解後,作為反應第1階段之步驟,歷時30分鐘升溫至220℃為止,於常壓下反應60分鐘。繼而,歷時90分鐘將壓力自常壓減壓至13.3kPa為止,於13.3kPa下保持30分鐘,將所產生之苯酚取出至反應容器外。
繼而,作為反應第2階段之步驟,一面歷時15分鐘將加熱槽之溫度升溫至240℃為止,一面歷時15分鐘將壓力減壓至0.10kPa以下為止,將所產生之苯酚取出至反應容器外。達到特定之扭矩後,結束反 應,將所生成之聚合物擠出至水中,獲得聚酯碳酸酯樹脂之顆粒。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表3。
<實驗例20>
使用1,2-雙[9-(2-苯氧基羰基乙基)茀-9-基]乙烷(化合物13)27.36質量份(0.042莫耳)、CHDM 12.05質量份(0.084莫耳)、ISB 31.72質量份(0.217莫耳)、DPC 55.45質量份(0.259莫耳)及作為觸媒之一水合乙酸鈣2.65×10-3質量份(1.50×10-5莫耳),除此以外,與實驗例1同樣地進行。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表3。
<實驗例21>
使用1,2-雙[9-(2-苯氧基羰基乙基)茀-9-基]乙烷(化合物13)33.25質量份(0.051莫耳)、CHDM 10.99質量份(0.076莫耳)、ISB 29.42質量份(0.201莫耳)、DPC 48.57質量份(0.227莫耳)及作為觸媒之一水合乙酸鈣4.89×10-4質量份(2.78×10-6莫耳),除此以外,與實驗例1同樣地進行。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表3。
<實驗例22>
使用雙[9-(2-苯氧基羰基乙基)茀-9-基]甲烷(化合物12B)26.63質量份(0.042莫耳)、CHDM 10.78質量份(0.075莫耳)、ISB 33.58質量份(0.230莫耳)、DPC 56.33質量份(0.263莫耳)及作為觸媒之一水合乙酸 鈣5.36×10-4質量份(3.04×10-6莫耳),除此以外,與實驗例1同樣地進行。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表3。
<比較實驗例1>
使用9,9-雙(4-羥基-3-甲基苯基)茀(BCF)61.79質量份(0.163莫耳)、2,2-雙(4-羥苯基)丙烷(BPA)30.49質量份(0.134莫耳)、DPC 67.40質量份(0.315莫耳)、及作為觸媒之一水合乙酸鈣2.61×10-3質量份(1.48×10-5莫耳)。又,使最終聚合溫度為280℃,除此以外,與實驗例1同樣地進行。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表1。
<比較實驗例2>
使用9,9-雙(4-羥基-3-甲基苯基)茀(BCF)32.20質量份(0.085莫耳)、螺甘油(SPG)60.43質量份(0.199莫耳)、DPC 63.18質量份(0.295莫耳)、及作為觸媒之一水合乙酸鈣2.50×10-3質量份(1.42×10-5莫耳)。又,使最終聚合溫度為280℃,除此以外,與實驗例1同樣地進行。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表1。
<比較實驗例3>
使用9,9-雙(4-羥基-3-甲基苯基)茀(BCF)34.63質量份(0.091莫耳)、ISB 53.48質量份(0.366莫耳)、DPC 100.93質量份(0.471莫耳)、及作為觸媒之一水合乙酸鈣4.03×10-3質量份(2.29×10-5莫耳)。又,使 最終聚合溫度為250℃,除此以外,與實驗例1同樣地進行。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表1。
<比較實驗例4>
使用9,9-雙(4-(2-羥基乙氧基)苯基)茀(BHEPF)80.49質量份(0.184莫耳)、2,2-雙(4-羥苯基)丙烷(BPA)13.23質量份(0.058莫耳)、DPC 53.29質量份(0.249莫耳)、及作為觸媒之一水合乙酸鈣1.28×10-3質量份(7.25×10-6莫耳)。又,使最終聚合溫度為260℃,除此以外,與實驗例1同樣地進行。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表1。
<比較實驗例5>
使用9,9-雙(4-(2-羥基乙氧基)苯基)茀(BHEPF)62.40質量份(0.142莫耳)、ISB 28.78質量份(0.197莫耳)、DPC 73.40質量份(0.343莫耳)、及作為觸媒之四水合乙酸鎂7.28×10-4質量份(3.39×10-6莫耳),除此以外,與實驗例1同樣地進行。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表1。
<比較實驗例6>
使用DEF 27.22質量份(0.107莫耳)、ISB 59.43質量份(0.407莫耳)、DPC 111.69質量份(0.521莫耳)及作為觸媒之一水合乙酸鈣4.53×10-4質量份(2.57×10-6莫耳),除此以外,與實驗例1同樣地進行。
將所獲得之樹脂組合物之玻璃轉移溫度等、進行膜成形後加以 延伸時之延伸膜的折射率各向異性、相位差比(Re450/Re550)、膜之韌性等的測定結果示於表1~3。
根據表1~3,本發明之樹脂組合物具有正的折射率各向異性,膜之韌性等物性亦良好,可謂於相位差膜或其他光學膜、透鏡等用途中亦有用。
於膜之韌性方面,比較實驗例1~3中膜之韌性不適當,相對於此,實驗例中所示的本發明之所有樹脂組合物均顯示良好之韌性。又,實驗例中所示的所有本發明之樹脂組合物的玻璃轉移溫度均為較佳之90℃以上170℃以下之範圍,該結果顯示於熔融加工性與耐熱性兩觀點上取得平衡。
<關於顯示反波長色散性之相位差膜之研究>
將實驗例1~3、實驗例7及8、比較實驗例1~5中所獲得的延伸膜之光學特性之測定結果整理示於表4。
當設想顯示反波長色散性之相位差膜用途時,對相位差比(Re450/Re550)為相同程度的實驗例1與比較實驗例3進行比較,雖然使用化合物4B作為含茀環之單體的實驗例1之相位差比(Re450/Re550)為0.99,使用BCF的比較實驗例3之相位差比(Re450/Re550)為1.00,顯示相同程度之相位差比,但實驗例1中含茀環之單體之比例為較少之13.2mol%,相對於此,比較實驗例3中為較多之20.0mol%,可認為使用化合物4B的實驗例1中表現出反波長色散性之效果較高。又,使用BCF的比較實驗例3中,於膜之靭性方面亦有問題。
對使用化合物4B作為含茀環之單體的實驗例2、與使用BHEPF的比較實驗例5進行比較,實驗例2中儘管含茀環之單體之比例(莫耳分率)較低,但相位差比(Re450/Re550)為0.80,另一方面,含茀環之單體之比例(莫耳分率)高於實驗例2的比較實驗例5之相位差比(Re450/Re550)為0.90,據此可認為相比BHEPF,化合物4B以少量即可表現較強之反波長色散性。
又,對使用化合物4B作為含茀環之單體,且其含有比例(莫耳分率)不同的實驗例1、實驗例2、及實驗例3進行比較,實驗例3之相位差比(Re450/Re550)為0.93,實驗例2之相位差比(Re450/Re550)為0.80,據此可認為,藉由使含茀環之單體之含有比例變化,可於較佳範圍內調整相位差比。
對含茀環之單體之比例(莫耳分率)為相同程度的實驗例7與比較實驗例3進行比較,使用化合物7B作為含茀單體的實驗例7中,相位差比(Re450/Re550)為0.97,顯示反波長色散性,相對於此,使用BCF的比較實驗例3中,相位差比為1.00,反波長色散性之表現極弱。據此可認為,使用化合物7B的實驗例7中表現出反波長色散性之效果較高。進而,對使用相同之化合物7B作為含茀環之單體,且其含有比例不同之實驗例7及實驗例8進行比較,實驗例8之相位差比 (Re450/Re550)為0.54,據此可認為,藉由使含茀環之單體之含有比例變化,可於較佳範圍內調整相位差比。
比較實驗例1及比較實驗例2均為使用BCF作為含茀環之單體的聚碳酸酯,但與比較實驗例2相比,比較實驗例1中BCF含有比例(莫耳分率)顯著較高,儘管如此,比較實驗例1之相位差比(Re450/Re550)為0.98,顯示大於比較實驗例2之相位差比(Re450/Re550)0.92的值,反波長色散性之表現效率較差。進而,如根據表1可知,比較實驗例1之光彈性係數亦顯示顯著大於比較實驗例2的值,比較實驗例1為42×10-12Pa-1,比較實驗例2為17×10-12Pa-1。認為其係由於共聚合單體中使用芳香族性之BPA之緣故。據此認為,較佳為共聚合單體使用非芳香族性之單體,預想本發明之樹脂組合物之情形亦同樣。同樣地,對使用BHEPF作為含茀環之單體的比較實驗例4與比較實驗例5進行比較,共聚合單體中使用芳香族性之BPA的比較實驗例4中為表現相同程度之相位差比,BHEPF之比例需較高,光彈性係數亦較大。
其次,將實驗例1、3、7、8、13~16、18~22中所獲得之延伸膜之光學特性之測定結果整理示於表5。
對使用含茀環之單體之比例(莫耳分率)為相同程度,且兩末端以外之部分具有相同結構之化合物4A與4B的實驗例1與實驗例13進行比較,使用兩末端為羥丙基之化合物4B的實驗例1之聚碳酸酯的相位差比(Re450/Re550)為0.99,相對於此,使用兩末端為乙氧基羰基乙基之化合物4A的實驗例13之聚酯的相位差比(Re450/Re550)為0.36,可知實驗例13表現較強之反波長色散性。據此可認為,相比實驗例1中所使用之化合物4B,實驗例13中所使用之化合物4A表現出反波長色散性之效果較高,且藉由減少化合物4A之含有比例,可將相位差比調整至較佳範圍內。
又,同樣地,對使用兩末端以外之部分具有相同結構之化合物7A與7B的實驗例8與實驗例16進行比較可知,使用兩末端為羥丙基之化合物7B的實驗例8之聚碳酸酯的相位差比(Re450/Re550)為0.97,使用兩末端為乙氧基羰基乙基之化合物7B的實驗例16之聚酯碳酸酯的相位差比為同等之0.96,相對於此,實驗例16中含茀環之單體之比例(莫耳分率)較少。據此可認為,相比實驗例8中所使用之化合物7B,實驗例16中所使用之化合物7A表現出反波長色散性之效果較高。進而,於化合物7A之含有比例增加之實驗例19中,可將相位差比(Re450/Re550)調整至尤佳之範圍即0.83。
關於使用與實驗例13相同之化合物4A的實驗例14之聚酯碳酸酯亦可謂同樣,與使用化合物4B的實驗例3之聚碳酸酯相比,可謂表現出反波長色散性之效果較高。於化合物4A之含有比例減少的實驗例15中,反波長色散性之表現較弱,因此,使用化合物4A之情形時,將含茀環之單體之比例(莫耳分率)設定於實驗例14與實驗例15之間的實驗例18於更佳之範圍內具有相位差比(Re450/Re550)。
對含茀環之單體之比例(莫耳分率)相同的使用化合物7A的實驗例19與使用化合物13的實驗例21之聚酯碳酸酯進行比較,認為由於雖聚 酯碳酸酯之末端結構存在差異,但為大致同等之樹脂組合物,故而實驗例19之相位差比(Re450/Re550)為0.83,實驗例21則取接近之值0.77。然而,實驗例19中係以酯化與聚合之2個階段進行製造,相對於此,實施例20中可以1個階段製造聚酯碳酸酯,故而可認為相比二乙酯之化合物7A,使用反應性優異之二苯酯之化合物13可縮短製造步驟。化合物13之含有比例減少的實驗例20中,反波長色散性之表現稍弱,據此可認為,於使用化合物13之情形時,藉由將含茀環之單體之比例(莫耳分率)設定於例如實驗例20與實驗例21之間,可將相位差比(Re450/Re550)調整至更佳之範圍內。
關於兩末端以外之部分具有相同結構的二乙酯之化合物4A與二苯酯之化合物12B亦可謂同樣,使用化合物12B的實驗例22具有使用化合物4A的實驗例14與實驗例15之間的含茀環之單體之比例(莫耳分率),相位差比(Re450/Re550)亦存在於其間,據此可認為反波長色散性之表現大致同等。然而,實驗例14或實驗例15中係以酯化與聚合之2個階段進行製造,相對於此,實施例20中可以1個階段製造聚酯碳酸酯,故而認為,相比二乙酯之化合物4A,使用反應性優異之二苯酯之化合物12B可縮短製造步驟。
以上所述表示,當設想顯示反波長色散性之相位差膜用途時,本發明之含有具有低聚茀之重複單元的聚合物之樹脂組合物以較少之低聚茀單體之質量及/或莫耳分率,即可達成各種物性或正的固有雙折射、相位差比。
<關於顯示平坦色散性之相位差膜、寬頻帶零雙折射材料之研究>
將實驗例4~6、9~12及17中所獲得之延伸膜之光學特性之測定結果整理示於表6。
使用側鏈具有羥甲基之低聚茀二醇作為含茀環之單體的實驗例4~6、實驗例9~12及17之樹脂組合物均顯示相位差比(Re450/Re550)為1.0以上1.06以下之平坦色散性,且膜之韌性等物性亦良好,因此可用於顯示平坦色散性之相位差膜用途或其他光學膜。
一般而言,如使用化合物4B的實驗例1~3、或使用化合物7B的實驗例7及8般,使用含茀環之單體的樹脂組合物有根據含茀環之單體之比例之不同,相位差比(Re450/Re550)大幅變化之傾向。相對於此,實驗例6及實驗例10中之聚碳酸酯使用側鏈具有羥甲基的含茀環之單體即化合物3B、ISB、CHDM,該聚碳酸酯具有下述特異特徵,即,存在即便化合物3B之比例變化,相位差比(Re450/Re550)亦為1.04而幾乎不變化之含有比例之範圍。該特徵不僅限於實驗例6及實驗例10,亦為使用側鏈具有羥甲基之低聚茀二醇的實驗例4、實驗例5、實驗例9、實驗例11及實驗例12中共通之特徵。因此,使用具有羥甲基之低聚茀二醇的本發明之樹脂組合物可於保持平坦色散性之狀態下控制雙折射,因此藉由以適當之莫耳分率使用低聚茀二醇,可期待應用於寬頻帶內之零雙折射材料。
又,使用相同之具有羥甲基之低聚茀二醇的實驗例4與實驗例12、或實驗例6與實驗例10中,有具有羥甲基之低聚茀二醇之比例較高的樹脂組合物之折射率較高、阿貝數較低之傾向。認為該傾向為使用具有羥甲基之低聚茀二醇的本發明之樹脂組合物中共通之特徵,認為例如具有羥甲基之低聚茀二醇之比例增加之情形時,可於寬頻帶內顯示零雙折射,可將折射率及阿貝數調整至更佳之範圍內,因此可期待應用於攝像系之光學透鏡。
根據以上所述,本發明之使用側鏈具有羥甲基之低聚茀二醇的樹脂組合物顯示可以任意之比例達成平坦色散性,且雙折射亦容易調節之傾向。
<關於寬頻帶低雙折射材料之研究>
使用相同之含茀環之單體的實驗例4與實驗例12、或實驗例6與實驗例10中,認為儘管含茀環之單體之比例(莫耳分率)不同,但其相位差比Re450/Re550與Re630/Re550兩者均幾乎不變化,可於任意之比例下顯示平坦色散。因此,推測於含茀環之單體之比例(莫耳分率)較高之區域內,可於寬頻帶內顯示零雙折射。又,使用化合物3B的實驗例6與實驗例10中,化合物3B之比例較高的實驗例10的折射率較高、阿貝數較低。
又,使用側鏈具有羥甲基之低聚茀二醇的實驗例4~6、實驗例9~12及實驗例17之樹脂組合物均顯示相位差比(Re450/Re550)為1.0以上1.06以下之平坦色散性,且膜之韌性等物性亦良好,因此可用於顯示平坦色散性之相位差膜用途或其他光學膜。
如上述實驗例中所示般,即便是使用含茀環之單體的樹脂組合物,根據含茀環之單體之結構之不同,存在於相同莫耳分率下顯示較強之反波長色散性者、顯示中等程度之反波長色散性者、顯示平坦色散性者,故而只要根據目的而適宜選擇含茀環之單體,或適宜選擇莫耳分率等樹脂組成即可。
<茀比率>
將來自合成例中所合成之含茀環之單體的重複單元之化學結構式、及茀比率整理示於表7。再者,茀比率係根據下述式算出。其中,下述式中之茀骨架之分子量係以13個碳原子(不含氫原子)進行計算。
茀比率(%)=茀骨架之分子量/重複單元之分子量×100
又,將本發明之樹脂組合物之具有代表性之合成例、及比較實驗例6中投入時之單體組成、及樹脂組合物中來自各單體的重複單元之組成之分析值示於表8。再者,樹脂組合物中之重複單元之組成係 根據1H-NMR圖譜算出。
如上所述,認為藉由提高重複單元中茀所占之比例,可高效地表現出所需光學特性,合成例中所合成之單體之茀比率均為50%以上,故而認為使用該等單體的本發明之樹脂組合物適合於高效地表現出所需光學特性。相對於此,比較實驗例中所使用的BCF或BHEPF中,來自其之重複單元中之茀比率未達50%,對於表現所需光學特性並無效率,為了表現出所需光學特性,認為必需提高具有茀之單體之使用比例。另一方面,比較實驗例6中所使用的DEF中,來自其之重複單元中之茀比率較高,認為有以少量即可表現所需光學特性的可能性。然而,如表8所示,本發明之樹脂組合物中,投入時之單體組成與樹脂組合物中之重複單元之組成之莫耳比的偏差為0.3%以內,相對 於此,使用DEF的比較實驗例6之聚碳酸酯樹脂組合物產生1.0%之偏差。認為該情況係聚合時DEF變成低沸點之分解物,因此投入之DEF之莫耳比、與聚合後之樹脂組合物中之來自DEF之重複單元之莫耳比產生較大偏差。因此,存在要調整為所需光學特性較為困難,光學特性之再現性缺乏之缺點。又,使用DEF所製造之樹脂組合物亦存在有Tg降低之傾向的問題。
<偏光ATR分析、與構形之能量及角度之計算>
為研究低聚茀之化學結構與光學特性之關係,如下所述地進行來自低聚茀單體之重複單元的特定構形(conformation)之能量計算以及該構形中茀環與主鏈所成之角度之計算。
對於軟體,關於AM1法係使用美國Wavefunction公司製造之PC Spartan Pro 1.0.5(Windows(註冊商標)32bit版),關於B3LYP/6-31G*法係使用美國Gaussian公司製造之Gaussian03 Rev-B.05(Windows(註冊商標)32bit版)。再者,收斂判別值等涉及計算精度之輸入值全部使用該軟體之內定值。
此處,關於來自二醇單體之重複單元,設想藉由碳酸酯鍵聚合而成之樹脂,對兩羥基經碳酸甲酯化之結構進行計算,關於來自二酯單體之重複單元,設想藉由酯交換反應聚合而成之樹脂,對兩酯基經甲酯化之結構進行計算。
首先,關於來自化合物3B、化合物7B、化合物4B之結構中之一個側鏈,如以下所示般,以茀9位之碳原子、與於鄰接之茀側與茀鍵結之碳原子之間的鍵A,和鍵結於茀之側鏈之原子、與鍵結於該原子之主鏈之原子之間的鍵B所形成的二面角為180°(亦即側鏈為反式構形)、60°及-60°(亦即側鏈為2種間扭式構形)作為初期結構,利用AM1法求出平衡結構及其能量(生成熱)。此處,將各化合物中具有與茀9位之碳原子鍵結之碳酸甲酯或甲酯的取代基稱為側鏈。將設該等3種 構形中最穩定者為0(kJ/mol)時之能量差(kJ/mol)記載於表10中。再者,於2種間扭式構形為對稱形態之情形時,為相同之值。又,於具有4kJ/mol以上之能量差之情形時,將設為0(kJ/mol)之構形作為穩定構形。進而,以AM1法之結果作為初期結構,使用B3LYP/6-31G*法同樣地求出能量差。
其次,使用AM1法,對各單體中存在之2個側鏈兩者均為反式構形、與為2種間扭式構形之構形異構物之能量差進行計算(表11~13)。又,計算出反式構形與間扭式構形(2種間扭式構形中之較穩定者)中主鏈與茀環所成之角度並加以記載。
再者,主鏈與茀環所成之角度係規定如下。首先,將連結兩末端之甲基的碳原子彼此之直線作為主鏈方向,通過茀之3位、6位、9位之碳原子之平面作為茀平面。此時,茀平面上存在無數條與主鏈方向交叉之直線,但確定一條與主鏈方向之角度最小的茀平面上之直線。將該角度作為主鏈與茀環所成之角度。
首先,表9中示出由含有化合物7B、化合物4B、化合物3B、化合物9B、化合物2B作為含茀環之單體的樹脂組合物(分別於實驗例8、2、6、9及12中獲得之樹脂組合物)製成之膜的偏光ATR分析之結果及反波長色散性之有無。確認於所有膜中,均為於由羰基之配向引起的1245cm-1之波峰明確地出現差光譜之狀態。即,對於1245cm-1之波峰強度(實驗例8、2、6及9中於1170cm-1、1420cm-1間,實驗例12中 於1080cm-1、1280cm-1間以直線劃出基線時之最強之波峰強度),將延伸方向與垂直方向之強度比(2色比)顯示較大值(延伸方向之強度/垂直方向之強度>1.2)之情形定義為判定○,則所有膜均為○。該等之中,存在明確出現與未出現由茀環之配向引起的740cm-1之吸收之差光譜者。即,對於740cm-1之波峰強度(所有實驗例中於715cm-1、830cm-1間以直線劃出基線時之最強之波峰強度),將延伸方向與垂直方向之強度比(2色比)顯示較大值(延伸方向之強度/垂直方向之強度>1.2)之情形時定義為判定○,為該值以下之情形時定義為×,結果實驗例8及2為○,實驗例6、9及12為×。確認該判定結果與反波長色散性之關係,結果明確出現由茀環之配向引起的740cm-1之吸收之差光譜者(亦即2色比為判定○者)具有反波長色散性(Re450/Re550≦1.0),未出現者(2色比為判定×者)無反波長色散性(Re450/Re550>1.0)。
其次,將關於化合物7B、化合物4B、化合物3B,利用AM1法及B3LYP/6-31G*法計算來自其等之重複單元的反式、間扭式之各構形之生成能量差的結果示於表10。如上所述,設想各二醇單體為聚碳酸酯樹脂中可採用之結構時,為簡略化,將單體之兩末端假定為碳酸甲酯而進行計算。又,求出各化合物中所存在之2個末端之僅一者為反式構形之情形與為間扭式構形之情形的差。此處,於具有4kJ/mol以 上之能量差之情形時,將能量(生成熱)較低之構形作為穩定構形。
如表10中所示,併用AM1法與B3LYP6-31G*法之結果得知,化合物7B及4B之穩定構形為反式,另一方面,化合物3B之穩定構形為間扭式。
其次,將關於以下之[X]群所示之各化合物,利用AM1法計算來自其之重複單元的反式、間扭式之各構形之能量差的結果示於表11~14。關於二醇單體,係對兩羥基經碳酸甲酯化之結構進行計算,關於二酯單體,係對酯基轉換為甲酯之結構進行計算。又,此處為推測各重複單元於聚合物中之立體結構,而使各化合物中所存在之2個側鏈兩者均變化。即,於表11~14中,所謂反式構形,係指各單體中存在的2個側鏈之兩者均為反式構形之結構,所謂間扭式構形,係指各單體中存在的2個側鏈之兩者均為間扭式構形之結構。又,間扭式構形有60°及-60°之2種,係對2個側鏈之兩者為60°及-60°之2種進行計算。此處,於具有4kJ/mol以上之能量差之情形時,將能量(生成熱)較低之構形作為穩定構形。
又,關於反式構形與間扭式構形(2種間扭式構形中較穩定者),將連結兩末端之甲基之碳原子彼此的直線規定為主鏈方向,將該主鏈 方向與茀環平面之角度(主鏈方向、及與其相交之平面上之直線所成之角度的最小值)記載為主鏈與茀環所成之角度。
再者,關於表13所示之重複單元,於對位上進行取代之伸苯基鍵結於茀之9位之碳原子,即便使該等的二面角變化,側鏈之位置關係亦不變,故而不存在反式構形、間扭式構形。因此,對可想到之1種結構,求出主鏈與茀環所成之角度。
再者,表13中之*表示以下之官能基。
[表14]
如上述實驗例1~24中所示,本發明之含有具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物的樹脂組合物根據低聚茀單體所具有之末端基之種類之不同,其特性大幅不同。該現象可根據偏光ATR分析結果、及平衡結構之計算結果而明確。
根據表9中使用末端基為羥丙基之低聚茀二醇(化合物7B及化合物4B,上述式(1)中之R1=R2=伸丙基)所製造的樹脂組合物之偏光ATR分析之結果,可認為如下所述。藉由觀測到來自主鏈中所含之碳酸酯鍵的羰基之差光譜,可認為主鏈係於延伸方向上配向,由於進而亦觀測到茀環之差光譜,因此確認茀環相對於聚合物之主鏈垂直地配向。
另一方面,於末端基為羥甲基之低聚茀二醇(化合物3B、化合物9B、化合物2B,上述式(1)中之R1=R2=亞甲基)之情形時,雖確認到羰基之差光譜,但關於茀環未觀察到明確之差光譜。由於觀測到羰基之差光譜,故而可認為主鏈於延伸方向上配向,另一方面,由於未觀測到茀環之差光譜,故而可認為茀環為相對於延伸方向(亦即主鏈之配向方向)與垂直方向大致等價之狀態。
該結果可根據各重複單元的平衡結構之計算結果,如下所述地推測出。
關於末端基為羥丙基之化合物7B及化合物4B,於使一個末端基 旋轉之表10之計算中,於AM1法下,反式構形與間扭式構形之能量(生成熱)大致同等,於精度更高之計算方法即B3LYP/6-31G*法下,結果為反式構形較穩定。為表現較高之反波長色散性,認為重要的是採取茀環與主鏈正交之構形,認為於計算中反式構形較穩定之化合物7B及化合物4B如以下所示般,容易採取茀環相對於主鏈正交之構形,故而藉由偏光ATR分析確認茀環之配向,結果又獲得較高之反波長色散性。
另一方面,末端基為羥甲基之化合物3B於AM1法、B3LYP/6-31G*法之任一方法下均間扭式構形較穩定。認為由於在間扭式構形中,茀環係採取相對於主鏈傾斜之配置,故而儘管具有茀環,但未觀測到反波長色散性。該結果可說明,於化合物3B之偏光ATR分析中,觀測不到茀環之顯著之差光譜,不具有反波長色散性,認為係具有即便使單體量變化,波長色散性亦不變化之特異性質的原因。
如表11所示,於含有具有式(1)中之R1及R2為亞甲基以外之基的低聚茀作為重複單元之聚碳酸酯聚合物的樹脂組合物之情形時,與化合物7B及化合物4B同樣地,於AM1法下,反式構形與間扭式構形之能量(生成熱)大致同等,或反式構形為穩定構形。將以碳酸甲酯將末端基改性後之化合物7B之結構式、以及反式構形與間扭式構形之空間填充模型示於圖1(A)~(C)。可知,末端基中與茀環相距2個原子之 亞甲基(結構式中、及空間填充模型中由圓包圍之部分)於反式構形中,未見較大之立體排斥,另一方面,於間扭式構形中,則產生與鄰接之茀環、以及鄰接之亞甲基之氫原子的排斥而變得不穩定。
如表9所示,化合物7B及化合物4B藉由偏光ATR分析觀測到羰基及茀環之配向,顯示反波長色散性。根據表11中所示的AM1法之計算結果,該等化合物均反式構形與間扭式構形之穩定性為相同程度,或者反式構形為穩定構形,間扭式構形不為穩定構形。即,認為於AM1法下間扭式構形不為穩定構形之情形時,佔據茀環與主鏈正交之反式構形的重複結構之作用較大,顯示反波長色散性。進而,於式(1)中之R1及/或R2為碳數2以上之基之情形時,更具體而言,於末端基中與茀環相距2個原子之位置存在亞甲基、或立體阻礙大於亞甲基之基之情形時,間扭式構形因立體阻礙而變得不利,因此間扭式構形不為穩定構形。
根據表11中所示之計算結果,化合物7B中,主鏈與茀環所成之角度於反式構形中為89.3°,於間扭式構形中為47.8°,化合物4B中,於反式構形中為74.5°,於間扭式構形中為66.0°。於角度為45°左右時觀測不到偏光ATR分析之差光譜,角度越接近於90°,可觀測到越大之差光譜。由於觀測到偏光IR分析之差光譜,故而認為化合物7B及化合物4B中,反式構形之作用較大。
包括藉由偏光ATR分析觀測茀環之配向,顯示反波長色散性的化合物7B及化合物4B在內,表11中之反式構形下主鏈與茀環所成之角度全部為60°以上。於角度為45°左右時,藉由偏光ATR分析觀測不到茀環之差光譜,且亦不表現出反波長色散性。另一方面,當反式構形之角度為50°以上、較佳為60°以上、更佳為70°以上時,表現出反波長色散性,可預想表11中所示之重複結構均表現出反波長色散性。
另一方面,於含有表12中所示的具有式(1)中之R1及R2為亞甲基 之低聚茀作為重複單元之聚碳酸酯聚合物的樹脂組合物之情形時,與化合物3B同樣地,於AM1法下,間扭式構形為穩定構形。將以碳酸甲酯將末端基改性後之化合物3B之結構式、以及反式構形與間扭式構形之空間填充模型示於圖2(A)~(C)所示。可知,末端基中與茀環相距2個原子之氧原子(結構式中、及空間填充模型中由圓包圍之部分)即便於間扭式構形中,亦不存在化合物7B中於對應之亞甲基可見之排斥,故而間扭式構形相對穩定化。
如表9所示,化合物3B、化合物2B及化合物9B藉由偏光ATR分析觀測不到茀環之配向,不顯示反波長色散性。根據表12中所示的AM1法之計算結果,該等化合物均間扭式構形為穩定構形。即,認為於具有間扭式構形為穩定構形之重複結構的樹脂組合物中,茀環相對於主鏈傾斜,故而不顯示反波長色散性。進而,於通式(1)中之R1及R2為碳數1之基、例如亞甲基之情形時,間扭式構形之立體阻礙減輕,因此間扭式構形成為穩定構形。
又,於表12中,關於化合物3B、化合物2B及化合物9B之穩定構形即間扭式構形下主鏈與茀環所成之角度,化合物3B中為49.1°,化合物2B中為59.9°,化合物9B中為55.5°。於角度為45°左右之時,觀測不到偏光IR分析之差光譜。認為該等化合物中,由於觀測不到茀環之差光譜,故而間扭式構形優先。
包括藉由偏光ATR分析觀測不到茀環之配向,不顯示反波長色散性之化合物3B、化合物2B及化合物9B在內,表12中之間扭式構形下主鏈與茀環所成之角度全部未達60°。於角度為45°左右時,藉由偏光ATR分析觀測不到茀環之差光譜,且亦不表現出反波長色散性。當間扭式構形之角度未達60°、較佳為55°以下、更佳為50°以下時,反波長色散性之表現削弱,可預想表12中所示的重複結構均不表現出反波長色散性,或反波長色散性較弱。
如表13所示,於對位上進行取代之伸苯基鍵結於茀之9位之碳原子的重複單元中,即便眾所周知具有反波長色散性之BPEF、或具有低聚茀基之重複單元亦角度全部為70°以上。據此,可認為具有反波長色散性。
如表14所示,二酯單體亦可謂同樣。式(1)中之R1及R2為亞甲基之化合物(化合物26)中,間扭式構形較反式構形穩定16.9kJ/mol(AM1法),認為無法獲得反波長色散性。另一方面,認為於與茀環相距2個原子之位置具有亞甲基、或立體阻礙大於亞甲基之基的化合物即便於AM1法下,亦均反式構形為穩定構形,表現出反波長色散性。
又,對表11之二醇單體與表14之二酯單體進行比較,於AM1法下,二酯單體的反式構形更穩定,於全部構形中,反式構形之作用更大,因此表現更強之反波長色散性。例如,以R3為伸乙基之化合物進行比較,二醇單體中R1及R2為伸乙基之化合物(化合物18)或為伸丙基之化合物(化合物7B)中,反式構形分別穩定2.4kJ/mol、0.8kJ/mol,但R1及R2為伸乙基之二酯單體(化合物7A)中,反式構形穩定4.7kJ/mol,二酯單體的反式構形之穩定性較高。又,關於R3為亞甲基之化合物,R1及R2為伸丙基之二醇單體(化合物4B)中,間扭式構形穩定3.3kJ/mol,然R1及R2為伸乙基之二酯單體(化合物4A)中,反式構形穩定3.4kJ/mol。
如上所述,於與茀環相距2個原子之位置存在亞甲基之情形時,如下圖般,於反式構形中未見較大之立體排斥,另一方面,於間扭式構形中,則存在與茀環上之氫原子之立體排斥、或與茀環之9位之碳原子上直接鍵結之碳原子上之氫原子的立體排斥,藉此,反式構形更穩定。該效果於該亞甲基具有取代基之情形時更顯著。
[化112]
以上詳細且參照特定之實施態樣對本發明進行了說明,但業者明白可不脫離本發明之精神及範圍而施加各種變更或修正。本申請案係基於2012年10月16日提出申請之日本專利申請案(日本專利特願2012-228946)、2013年6月21日提出申請之日本專利申請案(日本專利特願2013-130882)者,且將其內容作為參照併入本文中。

Claims (33)

  1. 一種樹脂組合物,其特徵在於:其係含有具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物者,並且上述2價低聚茀含有可具有取代基之2個以上之茀單元,該茀單元之9位之碳原子彼此經由直接鍵、或者可具有取代基之伸烷基、可具有取代基之伸芳基、或可具有取代基之伸芳烷基而鍵結,且該樹脂組合物於波長450nm下測得之相位差(Re450)與於波長550nm下測得之相位差(Re550)的比滿足下述式(2):Re450/Re550≦1.0 (2)。
  2. 一種樹脂組合物,其特徵在於:其係含有具有2價低聚茀作為重複單元之聚合物者,並且上述2價低聚茀含有可具有取代基之2個以上之茀單元,該茀單元之9位之碳原子彼此經由直接鍵、或者可具有取代基之伸烷基、可具有取代基之伸芳基、或可具有取代基之伸芳烷基而鍵結,上述2價低聚茀相對於上述聚合物之莫耳分率為1%以上,且該樹脂組合物具有正的折射率各向異性。
  3. 如請求項1或2之樹脂組合物,其中上述聚合物為聚碳酸酯。
  4. 一種樹脂組合物,其特徵在於:其係含有具有2價低聚茀作為重複單元之聚碳酸酯聚合物者,並且上述2價低聚茀含有可具有取代基之2個以上之茀單元,上述茀單元之9位之碳原子彼此經由直接鍵、或者可具有取代基之伸烷基、可具有取代基之伸芳基、或可具有取代基之伸芳烷基而鍵結。
  5. 如請求項2至4中任一項之樹脂組合物,其於波長450nm下測得之相位差(Re450)與於波長550nm下測得之相位差(Re550)的比滿足下述式(2):Re450/Re550≦1.0 (2)。
  6. 如請求項1至5中任一項之樹脂組合物,其中上述2價低聚茀係以下述通式(1)表示, (式中,R1及R2分別獨立地為直接鍵、可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基、或者選自由可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基及可經取代之碳數6~10之伸芳烷基所組成之群中之2個以上之基以氧原子、可經取代之硫原子、可經取代之氮原子或羰基連結而成之基,R3為直接鍵、可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基,R4~R9分別獨立地為氫原子、可經取代之碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基、可經取代之碳數1~10之醯基、可經取代之碳數1~10之烷氧基、可經取代之碳數1~10之芳氧基、可經取代之胺基、具有取代基之硫原子、鹵素原子、硝基、或氰基;其中,R4~R9中鄰接之至少2個基亦可相互鍵結而 形成環;n表示1~5之整數值)。
  7. 如請求項1至6中任一項之樹脂組合物,其中進而具有下述通式(3)所表示之2價有機基作為重複單元, (式中,R10表示可經取代之碳數2~20之伸烷基、可經取代之碳數4~20之伸芳基、可經取代之碳數6~20之伸芳烷基、可經取代之碳數2~100之伸烷基醚基、可經取代之碳數4~20之具有脂環結構之有機基、或可經取代之碳數4~20之具有雜環結構之有機基)。
  8. 如請求項7之樹脂組合物,其中上述通式(3)所表示之2價有機基為下述式(4)~(9)中之至少1種, (上述式(5)中,R11表示可經取代之碳數0~18之直鏈狀伸烷基)[化4] (上述式(6)中,R12表示可經取代之碳數4~20之伸環烷基) (上述式(7)中,R13表示可經取代之碳數2~10之伸烷基,p為1~40之整數) (上述式(8)中,R14表示可經取代之碳數2~10之伸烷基,R15表示可經取代之碳數12~30之伸芳基) (上述式(9)中,R16表示可經取代之碳數2~20之具有縮醛環之基)。
  9. 如請求項1至8中任一項之樹脂組合物,其玻璃轉移溫度為90℃以上、170℃以下。
  10. 如請求項1至9中任一項之樹脂組合物,其於測定溫度240℃、剪切速度91.2sec-1下之熔融黏度為500Pa‧s以上、5000Pa‧s以下。
  11. 如請求項1至10中任一項之樹脂組合物,其光彈性係數為45×10-12Pa-1以下。
  12. 如請求項1至11中任一項之樹脂組合物,其中上述2價低聚茀相對於上述聚合物之莫耳分率為1%以上且未達50%。
  13. 如請求項3或4之樹脂組合物,其中上述聚合物係使下述通式(10a)所表示之二羥基化合物與下述通式(11)所表示之碳酸二酯熔融聚縮合而獲得, (式中,R1及R2分別獨立地為直接鍵、可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、可經取代之碳數6~10之伸芳烷基、或者選自由可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基及可經取代之碳數6~10之伸芳烷基所組成之群中之2個以上之基以氧原子、可經取代之硫原子、可經取代之氮原子或羰基連結而成之基,R3為直接鍵、可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳 數4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基,R4~R9分別獨立地為氫原子、或選自由可經取代之碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基、可經取代之碳數1~10之醯基、可經取代之碳數1~10之烷氧基、可經取代之碳數1~10之芳氧基、可經取代之胺基、具有取代基之硫原子、鹵素原子、硝基、及氰基所組成之群中之取代基;其中,R4~R9中鄰接之至少2個基亦可相互鍵結而形成環;n表示1~5之整數值) (式中,A1及A2分別為經取代或未經取代之碳數1~18之脂肪族烴基、或者經取代或未經取代之芳香族烴基,A1與A2可相同亦可不同)。
  14. 如請求項13之樹脂組合物,其中Na、K、Cs及Fe之含有比例之合計為3質量ppm以下。
  15. 如請求項13或14之樹脂組合物,其中由上述通式(11)所表示之碳酸二酯生成之單羥基化合物之含有比例為1500質量ppm以下。
  16. 如請求項13至15中任一項之樹脂組合物,其中於上述通式(10a)中,R1及R2為亞甲基。
  17. 一種成形體,其特徵在於:其係將如請求項1至16中任一項之樹脂組合物成型而獲得。
  18. 一種光學構件,其特徵在於:包含如請求項1至16中任一項之樹脂組合物。
  19. 一種膜,其特徵在於:包含如請求項1至16中任一項之樹脂組合物。
  20. 一種延伸膜,其特徵在於:其係將如請求項19之膜於至少一方向上延伸而獲得。
  21. 一種1/4λ板,其特徵在於:包含如請求項20之延伸膜。
  22. 一種圓偏光板,其特徵在於:具有如請求項21之1/4λ板。
  23. 一種圖像顯示裝置,其特徵在於:具備如請求項22之圓偏光板。
  24. 一種低聚茀二醇,其以下述通式(19)表示, (式中,R3為可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基,R4~R9分別獨立地為氫原子、可經取代之碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基、可經取代之碳數1~10之醯基、可經取代之碳數1~10之烷氧基、可經取代之碳數1~10之芳氧基、可經取代之胺基、具有取代基之硫原子、鹵素原子、硝基、或氰基;其中,R4~R9中鄰接之至少2個基亦可相互鍵結而形成環;n表示1~5之整數值)。
  25. 如請求項24之低聚茀二醇,其中含氯比例以Cl換算質量計為100 質量ppm以下。
  26. 如請求項24或25之低聚茀二醇,其中長週期型週期表第1族及第2族金屬之含有比例為500質量ppm以下。
  27. 如請求項24至26中任一項之低聚茀二醇,其於熱重量測定中之5%重量減少溫度為250℃以上。
  28. 如請求項24至27中任一項之低聚茀二醇,其中於上述通式(19)中,R3為亞甲基、伸乙基、伸正丙基、伸正丁基、或2,2-二甲基伸丙基,R4~R9為氫原子,n為1或2。
  29. 一種下述通式(VII-1)所表示之低聚茀二酯之製造方法,其特徵在於包括如下步驟:使下述通式(II)所表示之低聚茀化合物於鹼存在下,與下述通式(VI-1)所表示之不飽和羧酸酯反應, [化13] (式中,R3為直接鍵、可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基,R4~R9分別獨立地為氫原子、可經取代之碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基、可經取代之碳數1~10之醯基、可經取代之碳數1~10之烷氧基、可經取代之碳數1~10之芳氧基、可經取代之胺基、具有取代基之硫原子、鹵素原子、硝基、或氰基;其中,R4~R9中鄰接之至少2個基亦可相互鍵結而形成環;Riii為氫原子、可經取代之碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基或可經取代之碳數6~10之芳烷基,R17為碳數1~10之有機取代基;n表示1~5之整數值)。
  30. 一種低聚茀二芳基酯,其以下述通式(10d)表示, (式中,R1及R2分別獨立地為直接鍵、可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6 ~10之伸芳烷基、或者選自由可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基及可經取代之碳數6~10之伸芳烷基所組成之群中之2個以上之基以氧原子、可經取代之硫原子、可經取代之氮原子或羰基連結而成之基,R3為可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基,R4~R9分別獨立地為氫原子、可經取代之碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基、可經取代之碳數1~10之醯基、可經取代之碳數1~10之烷氧基、可經取代之碳數1~10之芳氧基、可經取代之胺基、具有取代基之硫原子、鹵素原子、硝基或氰基;其中,R4~R9中鄰接之至少2個基亦可相互鍵結而形成環;Ar1為可經取代之碳數4~10之芳基;n表示1~5之整數值)。
  31. 如請求項30之低聚茀二芳基酯,其於熱重量測定中之5%重量減少溫度為250℃以上。
  32. 如請求項30或31之低聚茀二芳基酯,其中於上述通式(10d)中,R3為亞甲基、伸乙基、伸正丙基、伸正丁基、或2,2-二甲基伸丙基,R4~R9為氫原子,Ar1為苯基,n為1~2之整數值。
  33. 一種如請求項30至32中任一項之低聚茀二芳基酯之製造方法,其特徵在於包括如下步驟:使下述通式(10f)所表示之低聚茀二烷基酯於酯交換反應觸媒存在下,與下述通式(11a)所表示之碳酸二芳基酯類反應,[化15] (式中,R1及R2分別獨立地為直接鍵、可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基、或者選自由可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基及可經取代之碳數6~10之伸芳烷基所組成之群中之2個以上之基以氧原子、可經取代之硫原子、可經取代之氮原子或羰基連結而成之基,R3為直接鍵、可經取代之碳數1~10之伸烷基、可經取代之碳數4~10之伸芳基、或可經取代之碳數6~10之伸芳烷基,R4~R9分別獨立地為氫原子、可經取代之碳數1~10之烷基、可經取代之碳數4~10之芳基、可經取代之碳數1~10之醯基、可經取代之碳數1~10之烷氧基、可經取代之碳數1~10之芳氧基、可經取代之胺基、具有取代基之硫原子、鹵素原子、硝基、或氰基;其中,R4~R9中鄰接之至少2個基亦可相互鍵結而形成環;R18為氫原子或可經取代之碳數1~10之烷基;n表示1~5之整數值) (式中,Ar1為可經取代之碳數4~10之芳基)。
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