TW202100587A - 無機微粒子分散體、硬化性組成物、硬化物及光學構件 - Google Patents

無機微粒子分散體、硬化性組成物、硬化物及光學構件 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種無機微粒子分散體、硬化性組成物及光學構件,所述無機微粒子分散體是含有無機微粒子(A)以及分散劑(B)的無機微粒子分散體,其特徵在於:所述分散劑(B)包含具有至少一個(甲基)丙烯醯基及至少一個聚酯鏈的磷酸酯化合物(b1)、以及分子量為250以下的含羥基的化合物(b2)。該無機微粒子分散體具有優異的分散穩定性,且可形成具有高折射率性能及優異的耐滲出性的硬化塗膜。

Description

無機微粒子分散體、硬化性組成物及光學構件
本發明是有關於一種無機微粒子分散體、含有其的硬化性組成物、硬化物及光學構件。
近年來,伴隨著液晶顯示裝置等的顯示技術的快速發展,關於用於其的片狀或膜狀光學構件,對具有新功能的光學構件、或更高品質的光學構件的需求亦不斷提高。作為此種光學構件,例如可列舉用於液晶顯示裝置的背光的稜鏡片或微透鏡片等增亮片。該些增亮片通常是於基材上積層有於表面具有微細凹凸結構的光學功能層者,藉由表面的微細凹凸結構使背光光折射,從而可提升顯示器正面的亮度。該增亮片主要是藉由使用模具對樹脂材料進行賦形的方法來製造,因此要求該樹脂材料中不含溶劑且黏度低。
另外,為了提高增亮效果,亦要求所獲得的硬化物具有高折射率性能、及於高溫高濕下不會發生滲出(bleed out)。
作為先前已知的增亮片用樹脂材料,已知有一種樹脂組成物,其是含有金屬氧化物奈米粒子的樹脂組成物,且特徵在於:金屬氧化物奈米粒子於其粒度分佈中具有累積10%粒徑為5 nm~25 nm、累積50%粒徑為7 nm~30 nm、累積90%粒徑為15 nm~50 nm、累積100%粒徑為50 nm~250 nm的分佈,且作為樹脂成分而含有具有兩個以上的苯骨架的化合物(例如,參照專利文獻1),此種無機微粒子調配型的樹脂材料具有高折射率性能,另一方面,存在具有因調配無機微粒子而高黏度化的傾向等的問題。
因此,謀求一種儘管含有無機微粒子但黏度亦低的材料。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2013-249439號公報
[發明所欲解決之課題] 本發明所欲解決的課題是提供一種具有優異的分散穩定性的無機微粒子分散體、含有其的黏度低且可形成具有高折射率性能及優異的耐滲出性的硬化塗膜的硬化性組成物、硬化物以及光學構件。再者,所謂本發明中的「滲出」是指硬化性組成物的未硬化成分於高溫高濕下隨時間經過而滲漏的現象。 [解決課題之手段]
本發明者等人為了解決所述課題而進行了努力研究,結果發現藉由使用含有無機微粒子、以及具有特定結構的分散劑的無機微粒子分散體可解決所述課題,從而完成了本發明。
即,本發明是有關於一種無機微粒子分散體、含有其的硬化性組成物、硬化物及光學構件,所述無機微粒子分散體是含有無機微粒子(A)以及分散劑(B)的無機微粒子分散體,其中所述分散劑(B)包含具有至少一個(甲基)丙烯醯基及至少一個聚酯鏈的磷酸酯化合物(b1)、以及分子量為250以下的含羥基的化合物(b2)。 [發明的效果]
本發明的無機微粒子分散體由於具有優異的分散穩定性、並且含有其的硬化性組成物為低黏度且可形成具有高折射率性能及優異的耐滲出性的硬化塗膜,因此可較佳地用於稜鏡片、微透鏡片等增亮片等光學構件。
本發明的無機微粒子分散體的特徵在於含有無機微粒子(A)以及分散劑(B)。
作為所述無機微粒子(A),例如可列舉氧化鋯、二氧化矽、硫酸鋇、氧化鋅、鈦酸鋇、氧化鈰、氧化鋁、氧化鈦、氧化鈮、氧化錫、氧化鎢、銻等。該些無機微粒子既可單獨使用亦可併用兩種以上。另外,該些中,就所獲得的硬化塗膜具有高折射率性能而言,較佳為氧化鋯。
於使用氧化鋯作為所述無機微粒子(A)的情況下,作為所述氧化鋯,可使用通常公知者,粒子的形狀並無特別限定,例如可列舉球狀、中空狀、多孔質狀、棒狀、纖維狀等,該些中,較佳為球狀。另外,平均一次粒徑較佳為1 nm~50 nm,更佳為1 nm~30 nm。進而,結晶結構亦並無特別限定,但較佳為單斜晶系。
再者,本發明的平均一次粒徑可使用穿透式電子顯微鏡(transmission electron microscopy,TEM),藉由根據電子顯微鏡照片對一次粒子的大小進行直接測量的方法來測定。作為測定方法,例如可列舉:對各個無機微粒子的一次粒子的短軸直徑以及長軸直徑進行測量並將其平均值作為一次粒子的平均一次粒徑的方法。
作為所述分散劑(B),必須使用具有至少一個(甲基)丙烯醯基及至少一個聚酯鏈的磷酸酯化合物(b1)、以及分子量為250以下的含羥基的化合物(b2)。
再者,本發明中,所謂「(甲基)丙烯醯基」是指丙烯醯基及/或甲基丙烯醯基。另外,所謂「(甲基)丙烯酸酯」是指丙烯酸酯及/或甲基丙烯酸酯。進而,所謂「(甲基)丙烯酸~」是指丙烯酸~及/或甲基丙烯酸~。
作為所述磷酸酯化合物(b1),只要為具有至少一個(甲基)丙烯醯基及至少一個聚酯鏈者則並無特別限制,就所獲得的無機微粒子分散體具有優異的分散穩定性、並且含有其的硬化性組成物為低黏度且可形成具有高折射率性能及優異的耐滲出性的硬化塗膜而言,較佳為下述結構式(1)所表示者。
[化2]
Figure 02_image001
(式中,R1 為氫原子或甲基,R2 為碳原子數2~4的伸烷基鏈。另外,x為4~10的整數,y為1以上的整數,n為1~3的整數。)
關於所述結構式(1)所表示的磷酸酯化合物,就所獲得的無機微粒子分散體具有優異的分散穩定性、並且含有其的硬化性組成物為低黏度且可形成具有高折射率性能及優異的耐滲出性的硬化塗膜而言,式中的x較佳為4或5,y較佳為2~7的整數。另外,所述結構式(1)所表示的分散劑亦可為式中的n為1、2及/或3的混合物。
作為所述含羥基的化合物(b2),使用分子量為250以下者。
作為所述含羥基的化合物(b2),例如可列舉:甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、第二丁醇、第三丁醇、庚醇、己醇、辛醇、壬醇、癸醇、十一醇、十二醇、十三醇、十四醇、十五醇、烯丙醇、環己醇、萜品醇(terpineol)、松脂醇(terpineol)、二氫松脂醇、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、二丙二醇單甲醚、三丙二醇單甲醚、丙二醇單丙醚、二丙二醇單丙醚、丙二醇單丁醚、二丙二醇單丁醚、三丙二醇單丁醚等。
另外,作為所述含羥基的化合物(b2),亦可使用:(甲基)丙烯酸羥基乙酯、(甲基)丙烯酸羥基丙酯、三羥甲基丙烷(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇丙烯酸酯等含羥基的(甲基)丙烯酸酯化合物;於所述含羥基的(甲基)丙烯酸酯化合物的分子結構中導入了(聚)氧乙烯鏈、(聚)氧丙烯鏈、(聚)氧四亞甲基鏈等(聚)氧伸烷基鏈的(聚)氧伸烷基改質體;於所述含羥基的(甲基)丙烯酸酯化合物的分子結構中導入了(聚)內酯結構的內酯改質體等。
該些中,就所獲得的無機微粒子分散體具有優異的分散穩定性、並且含有其的硬化性組成物為低黏度且可形成具有高折射率性能及優異的耐滲出性的硬化塗膜而言,較佳為於含羥基的(甲基)丙烯酸酯化合物的分子結構中導入了(聚)內酯結構的內酯改質體。另外,該些含羥基的化合物(b2)既可單獨使用亦可併用兩種以上。
關於所述含羥基的化合物(b2)的使用量,就所獲得的無機微粒子分散體具有優異的分散穩定性、並且含有其的硬化性組成物為低黏度且可形成具有高折射率性能及優異的耐滲出性的硬化塗膜而言,相對於所述磷酸酯化合物(b1)100質量份而較佳為0.05質量份~30質量份的範圍,更佳為0.1~20的範圍。
作為所述分散劑(B),視需要亦可併用其他分散劑來使用。
作為所述其他分散劑,例如可列舉:羧酸、硫酸、磺酸、該些酸化合物的鹽等具有酸基的陰離子系分散劑。該些其他分散劑既可單獨使用亦可併用兩種以上。
關於所述分散劑(B)的使用量,就所獲得的無機微粒子分散體具有優異的分散穩定性、並且含有其的硬化性組成物為低黏度且可形成具有高折射率性能及優異的耐滲出性的硬化塗膜而言,相對於所述無機微粒子(A)100質量份而較佳為5質量份~40質量份的範圍,更佳為10質量份~25質量份的範圍。
本發明的無機微粒子分散體視需要亦可含有矽烷偶合劑。
作為所述矽烷偶合劑,例如可列舉:3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷等(甲基)丙烯醯氧基系矽烷偶合劑;
烯丙基三氯矽烷、烯丙基三乙氧基矽烷、烯丙基三甲氧基矽烷、二乙氧基甲基乙烯基矽烷、三氯乙烯基矽烷、乙烯基三氯矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)矽烷等乙烯基系矽烷偶合劑;
二乙氧基(縮水甘油基氧基丙基)甲基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷等環氧系矽烷偶合劑;
對苯乙烯基三甲氧基矽烷等苯乙烯系矽烷偶合劑;
N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-三乙氧基矽烷基-N-(1,3-二甲基-亞丁基)丙基胺、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷等胺基系矽烷偶合劑;
3-脲基丙基三乙氧基矽烷等脲系矽烷偶合劑;
3-氯丙基三甲氧基矽烷等氯丙基系矽烷偶合劑;
3-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷等巰基系矽烷偶合劑;
雙(三乙氧基矽烷基丙基)四硫醚等硫醚系矽烷偶合劑;
3-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷等異氰酸酯系矽烷偶合劑;
乙醯烷氧基二異丙酸鋁等鋁系偶合劑等。該些矽烷偶合劑既可單獨使用亦可併用兩種以上。該些中,就與後述的含(甲基)丙烯醯基的化合物(C)的相容性良好而言,較佳為3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷。
關於所述矽烷偶合劑的使用量,就所獲得的無機微粒子分散體具有優異的分散穩定性、並且含有其的硬化性組成物為低黏度且可形成具有高折射率性能及優異的耐滲出性的硬化塗膜而言,相對於所述無機微粒子(A)100質量份而較佳為10質量份~30質量份的範圍。
作為本發明的無機微粒子分散體的製造方法,可利用所述分散劑(B)使所述無機微粒子(A)分散來獲得。例如可列舉以下方法:將所述無機微粒子(A)以及所述分散劑(B)投入至攪拌機中,並於0.5小時~2小時的範圍內進行攪拌,之後利用分散機進行分散直至所述無機微粒子(A)的粒徑成為60 nm以下來獲得所述無機微粒子分散體。
作為所述分散機,例如可列舉介質式濕式分散機等,作為所述介質式濕式分散機,例如可列舉珠磨機等。
作為所述介質式濕式分散機中所使用的介質,只要為通常公知的珠粒則並無特別限制,例如可列舉氧化鋯、氧化鋁、二氧化矽、玻璃、碳化矽、氮化矽等。介質的平均粒徑較佳為50 μm~500 μm的範圍,更佳為100 μm~200 μm的範圍。若粒徑為50 μm以上,則對原料粉的衝擊力適當,分散時無需過多的時間。另一方面,若介質的粒徑為500 μm以下,則對原料粉的衝擊力適當,故可抑制經分散的粒子的表面能量增大,從而可防止再凝聚。
另外,亦可藉由於分散的最初步驟中使用衝擊力大的大粒徑的介質並於經分散的粒子的粒徑變小後使用不易發生再凝聚的小粒徑的介質的兩階段的方法,來縮短分散步驟時間。
另外,本發明的硬化性組成物含有所述無機微粒子分散體以及含(甲基)丙烯醯基的化合物(C)。
作為所述含(甲基)丙烯醯基的化合物(C),例如可列舉單官能型或多官能型(甲基)丙烯酸酯化合物、除此以外的環氧(甲基)丙烯酸酯化合物、胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物等。另外,亦可使用與所述分散劑(B)相同的含(甲基)丙烯醯基的化合物。
作為所述單官能型或多官能型(甲基)丙烯酸酯化合物,例如可列舉:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸辛酯等脂肪族單(甲基)丙烯酸酯化合物;(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、單(甲基)丙烯酸金剛烷基酯等脂環型單(甲基)丙烯酸酯化合物;(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸四氫糠基酯等雜環型單(甲基)丙烯酸酯化合物;(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苯氧基酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基-3-苯氧基丙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基苄酯、(甲基)丙烯酸苄基苄酯、(甲基)丙烯酸苯基苯氧基乙酯等芳香族單(甲基)丙烯酸酯化合物;(甲基)丙烯酸羥基乙酯、(甲基)丙烯酸羥基丙酯、(甲基)丙烯酸羥基丁酯等含羥基的單(甲基)丙烯酸酯化合物;
下述結構式(2)所表示的化合物等單(甲基)丙烯酸酯化合物;
[化3]
Figure 02_image003
於所述各種單(甲基)丙烯酸酯化合物的分子結構中導入了聚氧乙烯鏈、聚氧丙烯鏈、聚氧四亞甲基鏈等聚氧伸烷基鏈的聚氧伸烷基改質單(甲基)丙烯酸酯化合物;於所述各種單(甲基)丙烯酸酯化合物的分子結構中導入了源自(聚)內酯的結構的內酯改質單(甲基)丙烯酸酯化合物;
乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯等脂肪族二(甲基)丙烯酸酯化合物;1,4-環己烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、降冰片烷二(甲基)丙烯酸酯、降冰片烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、二環戊基二(甲基)丙烯酸酯、三環癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯等脂環型二(甲基)丙烯酸酯化合物;聯苯酚二(甲基)丙烯酸酯、雙酚二(甲基)丙烯酸酯等芳香族二(甲基)丙烯酸酯化合物;丙三醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯等含羥基的二(甲基)丙烯酸酯化合物;於所述各種二(甲基)丙烯酸酯化合物的分子結構中導入了聚氧乙烯鏈、聚氧丙烯鏈、聚氧四亞甲基鏈等聚氧伸烷基鏈的聚氧伸烷基改質二(甲基)丙烯酸酯化合物;於所述各種二(甲基)丙烯酸酯化合物的分子結構中導入了(聚)內酯結構的內酯改質二(甲基)丙烯酸酯化合物;
三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯等脂肪族三(甲基)丙烯酸酯化合物;季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二-三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯等含羥基的三(甲基)丙烯酸酯化合物;於所述各種三(甲基)丙烯酸酯化合物的分子結構中導入了聚氧乙烯鏈、聚氧丙烯鏈、聚氧四亞甲基鏈等聚氧伸烷基鏈的聚氧伸烷基改質三(甲基)丙烯酸酯化合物;於所述各種三(甲基)丙烯酸酯化合物的分子結構中導入了(聚)內酯結構的內酯改質三(甲基)丙烯酸酯化合物;
季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二-三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等四官能以上的脂肪族聚(甲基)丙烯酸酯化合物;二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯等四官能以上的含羥基的聚(甲基)丙烯酸酯化合物;於所述各種聚(甲基)丙烯酸酯化合物的分子結構中導入了聚氧乙烯鏈、聚氧丙烯鏈、聚氧四亞甲基鏈等聚氧伸烷基鏈的四官能以上的聚氧伸烷基改質聚(甲基)丙烯酸酯化合物;於所述各種聚(甲基)丙烯酸酯化合物的分子結構中導入了(聚)內酯結構的四官能以上的內酯改質聚(甲基)丙烯酸酯化合物;
下述結構式(3)所表示的聯咔唑化合物等。
[化4]
Figure 02_image005
(式中X1 及X2 分別獨立地為氫原子或(甲基)丙烯醯基。)
所述環氧(甲基)丙烯酸酯化合物是使(甲基)丙烯酸或其酸酐與環氧樹脂反應而得者,作為所述環氧樹脂,例如可列舉:氫醌、鄰苯二酚等二元酚的二縮水甘油醚;3,3'-聯苯二醇、4,4'-聯苯二醇等聯苯酚化合物的二縮水甘油醚;雙酚A型環氧樹脂、雙酚B型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂等雙酚型環氧樹脂;1,4-萘二酚、1,5-萘二酚、1,6-萘二酚、2,6-萘二酚、2,7-萘二酚、聯萘酚、雙(2,7-二羥基萘基)甲烷等萘酚化合物的聚縮水甘油醚;4,4',4''-次甲基三苯酚等三縮水甘油醚;苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂等酚醛清漆型環氧樹脂;
藉由所述聯苯酚化合物、雙酚化合物、或萘酚化合物與環氧乙烷、環氧丙烷、四氫呋喃、乙基縮水甘油醚、丙基縮水甘油醚、丁基縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚、烯丙基縮水甘油醚等環狀醚化合物的開環聚合而獲得的聚醚改質芳香族多元醇的聚縮水甘油醚;
藉由所述聯苯酚化合物、雙酚化合物、或萘酚化合物與ε-己內酯等內酯化合物的縮聚而獲得的內酯改質芳香族多元醇的聚縮水甘油醚等。
該些環氧(甲基)丙烯酸酯化合物既可單獨使用亦可併用兩種以上。
作為所述胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯,例如可列舉使聚異氰酸酯化合物、含羥基的(甲基)丙烯酸酯化合物與視需要的多元醇化合物反應而得者。作為所述聚異氰酸酯化合物,例如可列舉:六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二甲苯二異氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯等二異氰酸酯化合物、及該些的脲酸酯改質體、加成物改質體、縮二脲改質體等。作為所述含羥基的(甲基)丙烯酸酯化合物,例如可列舉:(甲基)丙烯酸羥基乙酯、(甲基)丙烯酸羥基丙酯、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯及該些的聚氧伸烷基改質體、聚內酯改質體等。作為所述多元醇化合物,例如可列舉:乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、聚氧乙二醇、聚氧丙二醇、甘油、三羥甲基丙烷、季戊四醇、聯苯酚、雙酚等。
該些含(甲基)丙烯醯基的化合物(C)既可單獨使用亦可併用兩種以上。該些中,就所獲得的無機微粒子分散體具有優異的分散穩定性、並且含有其的硬化性組成物為低黏度且可形成具有高折射率性能及優異的耐滲出性的硬化塗膜而言,較佳為於分子結構中具有芳香環的化合物,更佳為於分子結構中具有雙酚結構的化合物。
關於所述含(甲基)丙烯醯基的化合物(C)的使用量,就所獲得的硬化性組成物為低黏度且可形成具有高折射率性能及優異的耐滲出性的硬化塗膜而言,相對於所述無機微粒子分散體100質量份而較佳為10質量份以上,更佳為40質量份以上。
本發明的硬化性組成物亦可更含有光聚合起始劑。
作為所述光聚合起始劑,例如可列舉:1-羥基環己基苯基酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-2-羥基-2-甲基-1-丙烷-1-酮、硫雜蒽酮及硫雜蒽酮衍生物、2,2'-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮、二苯基(2,4,6-三甲氧基苯甲醯基)氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)苯基氧化膦、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉代丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉代苯基)-1-丁酮等。
作為所述其他光聚合起始劑的市售品,例如可列舉:「奧尼拉德(Omnirad)-1173」、「奧尼拉德(Omnirad)-184」、「奧尼拉德(Omnirad)-127」、「奧尼拉德(Omnirad)-2959」、「奧尼拉德(Omnirad)-369」、「奧尼拉德(Omnirad)-379」、「奧尼拉德(Omnirad)-907」、「奧尼拉德(Omnirad)-4265」、「奧尼拉德(Omnirad)-1000」、「奧尼拉德(Omnirad)-651」、「奧尼拉德(Omnirad)-TPO」、「奧尼拉德(Omnirad)-819」、「奧尼拉德(Omnirad)-2022」、「奧尼拉德(Omnirad)-2100」、「奧尼拉德(Omnirad)-754」、「奧尼拉德(Omnirad)-784」、「奧尼拉德(Omnirad)-500」、「奧尼拉德(Omnirad)-81」(IGM公司製造);「卡亞庫(Kayacure)-DETX」、「卡亞庫(Kayacure)-MBP」、「卡亞庫(Kayacure)-DMBI」、「卡亞庫(Kayacure)-EPA」、「卡亞庫(Kayacure)-OA」(日本化藥股份有限公司製造);「巴亞庫(Vicure)-10」、「巴亞庫(Vicure)-55」(斯特弗化學(Stauffer Chemical)公司製造);「托格諾(Trigonal)P1」(阿克蘇(AKZO)公司製造);「山德萊(Sandoray)1000」(山德士(SANDOZ)公司製造);「蒂珀(Deap)」(阿波兆恩(APJOHN)公司製造);「庫奧達亞庫(Quantacure)-PDO」、「庫奧達亞庫(Quantacure)-ITX」、「庫奧達亞庫(Quantacure)-EPD」(沃德布萊恩索普(WARD BLENKINSOP)公司製造);「華鈦亞庫(Runtecure)-1104」(華鈦(Runtec)公司製造)等。該些光聚合起始劑既可單獨使用亦可併用兩種以上。
於所述硬化性組成物中,所述光聚合起始劑的添加量例如較佳為0.05質量%~20質量%的範圍,更佳為0.1質量%~10質量%的範圍。
另外,出於提高硬化性的目的,亦可進而添加光增感劑。
作為所述光增感劑,例如可列舉:脂肪族胺、芳香族胺等胺化合物;鄰甲苯基硫脲等脲化合物;二乙基二硫代磷酸鈉、s-苄基異硫脲鎓-對甲苯磺酸鹽等硫化合物等。該些光增感劑既可單獨使用亦可併用兩種以上。另外,於所述硬化性組成物中,添加該些光增感劑時的添加量較佳為0.01質量%~10質量%的範圍。
本發明的硬化性組成物視需要亦可含有其他添加劑。作為所述其他添加劑,例如可列舉:紫外線吸收劑、抗氧化劑、矽酮系添加劑、氟系添加劑、流變控制(rheology control)劑、脫泡劑、抗靜電劑、防霧劑等。於本發明的硬化性組成物中,添加該些其他添加劑時的添加量較佳為0.01質量%~40質量%的範圍。
本發明的硬化性組成物的製造方法並無特別限定,例如可列舉:將包含所述無機微粒子(A)、分散劑(B)、以及所述含(甲基)丙烯醯基的化合物(C)或其他添加劑等的原料一併進行分散的方法。
所述方法中所使用的分散機可無限制地使用介質式濕式分散機等通常公知的分散機,例如可列舉珠磨機(蘆澤精細技術(Ashizawa Finetech)股份有限公司製造的「星磨機(Star Mill)LMZ-015」、壽工業股份有限公司製造的「超頂點磨機(Ultra Apex Mill)UAM-015」等)。
分散機中所使用的介質只要為通常公知的珠粒則並無特別限制,較佳為可列舉氧化鋯、氧化鋁、二氧化矽、玻璃、碳化矽、氮化矽。介質的平均粒徑較佳為50 μm~500 μm,更佳為100 μm~200 μm的介質。若粒徑為50 μm以上,則對原料粉的衝擊力適當,分散時無需過多的時間。另一方面,若介質的粒徑為500 μm以下,則對原料粉的衝擊力適當,故可抑制經分散的粒子的表面能量增大,從而可防止再凝聚。
另外,亦可藉由於分散的最初步驟中使用衝擊力大的大粒徑的介質並於經分散的粒子的粒徑變小後使用不易發生再凝聚的小粒徑的介質的兩階段的方法,來縮短分散步驟時間。
作為使本發明的硬化性組成物硬化的方法,例如可列舉進行加熱的方法、照射紫外線等活性能量線的方法。
作為所述進行加熱的方法,可藉由於60℃~120℃的溫度區域內加熱5分鐘~60分鐘來進行硬化。
另外,作為所述照射活性能量線的方法,例如於紫外線的情況下,可藉由使用低壓水銀燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、氙燈、鎵燈、金屬鹵化物燈、太陽光、發光二極體(Light Emitting Diode,LED)等紫外線燈作為紫外線產生源的方法來進行硬化。
作為所述活性能量線,除了所述紫外線以外,例如亦可使用電子束、α射線、β射線、γ射線等電離放射線。
所述活性能量線的照射量較佳為0.05 J/cm2 ~5 J/cm2 的範圍,更佳為0.1 J/cm2 ~3 J/cm2 的範圍,特佳為0.1 J/cm2 ~1 J/cm2 的範圍。再者,所述紫外線照射量基於使用紫外線檢查器(UV Checker)UVR-N1(日本電池股份有限公司製造)於300 nm~390 nm的波長範圍下測定而得的值。
本發明的硬化性組成物的硬化塗膜具有高折射率性能,故可較佳地用於光學構件。
作為所述光學構件,例如可列舉:塑膠透鏡、偏光膜、相位差膜、抗反射膜、增亮膜(稜鏡片、微透鏡片等)、光擴散膜、硬塗膜、膜型液晶元件、觸控面板等。 [實施例]
以下,藉由實施例及比較例對本發明進行具體說明。
(實施例1:無機微粒子分散體(1)的製造) 將氧化鋯奈米粒子的粉體(第一稀元素化學工業股份有限公司製造的「UEP-100」、一次粒徑11 nm)166.5質量份、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(信越化學工業股份有限公司製造的「KBM-503」)33.0質量份、分散劑(B-1)[將結構式(1)中的R1 為甲基、R2 為碳原子數2的伸乙基鏈、x為5、y為2(平均值)、且n為1~3的整數的磷酸酯化合物(b1-1)與甲基丙烯酸羥基乙酯的己內酯1 mol加成物(b2-1)(大賽璐(Daicel)股份有限公司製造的「普拉塞爾(Placcel)FM1」、分子量:244)以(b1-1)/(b2-1)成為100/0.5的比例混合而得的混合物]42.0質量份、甲基乙基酮(以下,簡稱為「MEK(methyl ethyl ketone)」)415.5質量份混合,藉由分散攪拌機攪拌30分鐘,進行粗分散。繼而,藉由介質式濕式分散機(蘆澤精細技術(Ashizawa Finetech)股份有限公司製造的「星磨機(Star Mill)LMZ-015」)並使用粒徑100 μm的氧化鋯珠對所獲得的混合液進行分散處理。一面確認中途的粒徑,一面進行滯留時間100分鐘的分散處理,獲得無機微粒子分散體(1)。
(實施例2:無機微粒子分散體(2)的製造) 除了代替實施例1中所使用的分散劑(B-1)而使用分散劑(B-2)[將結構式(1)中的R1 為甲基、R2 為碳原子數2的伸乙基鏈、x為5、y為2(平均值)、且n為1~3的整數的磷酸酯化合物(b1-1)與甲基丙烯酸羥基乙酯(b2-2)(分子量:130)以(b1-1)/(b2-2)成為100/1.6的比例混合而得的混合物]以外,與實施例1同樣地進行而獲得無機微粒子分散體(2)。
(實施例3:無機微粒子分散體(3)的製造) 除了代替實施例1中所使用的分散劑(B-1)而使用分散劑(B-3)[將結構式(1)中的R1 為甲基、R2 為碳原子數2的伸乙基鏈、x為5、y為2(平均值)、且n為1~3的整數的磷酸酯化合物(b1-1)與甲基丙烯酸羥基乙酯的己內酯1 mol加成物(b2-1)(大賽璐(Daicel)股份有限公司製造的「普拉塞爾(Placcel)FM1」、分子量:244)以(b1-1)/(b2-1)成為100/18的比例混合而得的混合物]以外,與實施例1同樣地進行而獲得無機微粒子分散體(3)。
(實施例4:無機微粒子分散體(4)的製造) 除了代替實施例1中所使用的分散劑(B-1)而使用分散劑(B-4)[將結構式(1)中的R1 為甲基、R2 為碳原子數2的伸乙基鏈、x為5、y為2(平均值)、且n為1~3的整數的磷酸酯化合物(b1-1)與甲基丙烯酸羥基乙酯的己內酯1 mol加成物(b2-1)(大賽璐(Daicel)股份有限公司製造的「普拉塞爾(Placcel)FM1」、分子量:244)以(b1-1)/(b2-1)成為100/27的比例混合而得的混合物]以外,與實施例1同樣地進行而獲得無機微粒子分散體(4)。
(實施例5:無機微粒子分散體(5)的製造) 除了代替實施例1中所使用的分散劑(B-1)而使用分散劑(B-5)[將結構式(1)中的R1 為甲基、R2 為碳原子數2的伸乙基鏈、x為5、y為2(平均值)、且n為1~3的整數的磷酸酯化合物(b1-1)與甲基丙烯酸羥基乙酯的己內酯1 mol加成物(b2-1)(大賽璐(Daicel)股份有限公司製造的「普拉塞爾(Placcel)FM1」、分子量:244)以(b1-1)/(b2-1)成為100/2的比例混合而得的混合物]以外,與實施例1同樣地進行而獲得無機微粒子分散體(5)。
(實施例6:無機微粒子分散體(6)的製造) 除了代替實施例1中所使用的分散劑(B-1)而使用分散劑(B-6)[將結構式(1)中的R1 為甲基、R2 為碳原子數2的伸乙基鏈、x為5、y為3(平均值)、且n為1~3的整數的磷酸酯化合物(b1-2)與甲基丙烯酸羥基乙酯的己內酯1 mol加成物(b2-1)(大賽璐(Daicel)股份有限公司製造的「普拉塞爾(Placcel)FM1」、分子量:244)以(b1-2)/(b2-1)成為100/0.5的比例混合而得的混合物]以外,與實施例1同樣地進行而獲得無機微粒子分散體(6)。
(實施例7:無機微粒子分散體(7)的製造) 除了代替實施例1中所使用的分散劑(B-1)而使用分散劑(B-7)[將結構式(1)中的R1 為甲基、R2 為碳原子數2的伸乙基鏈、x為5、y為5(平均值)、且n為1~3的整數的磷酸酯化合物(b1-3)與甲基丙烯酸羥基乙酯的己內酯1 mol加成物(b2-1)(大賽璐(Daicel)股份有限公司製造的「普拉塞爾(Placcel)FM1」、分子量:244)以(b1-3)/(b2-1)成為100/0.5的比例混合而得的混合物]以外,與實施例1同樣地進行而獲得無機微粒子分散體(7)。
(實施例8:無機微粒子分散體(8)的製造) 除了代替實施例1中所使用的分散劑(B-1)而使用分散劑(B-8)[將結構式(1)中的R1 為甲基、R2 為碳原子數2的伸乙基鏈、x為5、y為2(平均值)、且n為1~3的整數的磷酸酯化合物(b1-1)與甲基丙烯酸羥基乙酯的己內酯1 mol加成物(b2-1)(大賽璐(Daicel)股份有限公司製造的「普拉塞爾(Placcel)FM1」、分子量:244)以(b1-1)/(b2-1)成為100/35的比例混合而得的混合物]以外,與實施例1同樣地進行而獲得無機微粒子分散體(8)。
(實施例9:無機微粒子分散體(9)的製造) 除了代替實施例1中所使用的分散劑(B-1)而使用分散劑(B-9)[將結構式(1)中的R1 為甲基、R2 為碳原子數2的伸乙基鏈、x為5、y為2(平均值)、且n為1~3的整數的磷酸酯化合物(b1-1)與1-丁醇(b2-3)(分子量:74)以(b1-1)/(b2-3)成為100/0.5的比例混合而得的混合物]以外,與實施例1同樣地進行而獲得無機微粒子分散體(9)。
(實施例10:無機微粒子分散體(10)的製造) 除了代替實施例1中所使用的分散劑(B-1)而使用分散劑(B-10)[將結構式(1)中的R1 為甲基、R2 為碳原子數2的伸乙基鏈、x為5、y為2(平均值)、且n為1~3的整數的磷酸酯化合物(b1-1)與乙二醇(b2-4)(分子量:62)以(b1-1)/(b2-4)成為100/0.5的比例混合而得的混合物]以外,與實施例1同樣地進行而獲得無機微粒子分散體(10)。
(比較例1:無機微粒子分散體(11)的製造) 除了代替實施例1中所使用的分散劑(B-1)而使用分散劑(B-11)[結構式(1)中的R1 為甲基、R2 為碳原子數2的伸乙基鏈、x為5、y為2(平均值)、且n為1~3的整數的磷酸酯化合物(b1-1)]以外,與實施例1同樣地進行而獲得無機微粒子分散體(11)。
(比較例2:無機微粒子分散體(12)的製造) 除了代替實施例1中所使用的分散劑(B-1)而使用分散劑(B-12)[結構式(1)中的R1 為甲基、R2 為碳原子數2的伸乙基鏈、x為5、y為1(平均值)、且n為1~3的整數的磷酸酯化合物(b1-4)]以外,與實施例1同樣地進行而獲得無機微粒子分散體(12)。
(比較例3:無機微粒子分散體(13)的製造) 除了代替實施例1中所使用的分散劑(B-1)而使用下述結構式(4)所表示的分散劑(B-13)以外,與實施例1同樣地進行而獲得無機微粒子分散體(13)。
[化5]
Figure 02_image007
(式中的n為1~3的整數。)
(比較例4:無機微粒子分散體(14)的製造) 除了代替實施例1中所使用的分散劑(B-1)而使用下述結構式(5)所表示的分散劑(B-14)以外,與實施例1同樣地進行而獲得無機微粒子分散體(14)。
[化6]
Figure 02_image009
(式中的n為1~3的整數。)
(比較例5:無機微粒子分散體(15)的製造) 除了代替實施例1中所使用的分散劑(B-1)而使用下述結構式(6)所表示的分散劑(B-15)以外,與實施例1同樣地進行而獲得無機微粒子分散體(15)。
[化7]
Figure 02_image011
(式中的n為1~3的整數。)
(比較例6:無機微粒子分散體(16)的製造) 除了代替實施例1中所使用的分散劑(B-1)而使用分散劑(B-16)[將結構式(1)中的R1 為甲基、R2 為碳原子數2的伸乙基鏈、x為5、y為2(平均值)、且n為1~3的整數的磷酸酯化合物(b1-1)與1-十八醇(b2-5)(分子量:270)以(b1-1)/(b2-5)成為100/2的比例混合而得的混合物]以外,與實施例1同樣地進行而獲得無機微粒子分散體(16)。
(實施例11:硬化性組成物(1)的製備) 於實施例1中所獲得的無機微粒子分散體(1)中以表1所示的比例添加丙烯酸苯基苄酯,一面藉由蒸發器(evaporator)進行加溫,一面將揮發成分減壓去除。進而,添加光聚合起始劑,獲得硬化性組成物(1)。
(實施例12~實施例22:硬化性組成物(2)~硬化性組成物(12)的製備) 以表1所示的組成及調配比率並藉由與實施例11相同的方法獲得硬化性組成物(2)~硬化性組成物(12)。
(比較例7~比較例12:硬化性組成物(C1)~硬化性組成物(C6)的製備) 以表2所示的組成及調配比率並藉由與實施例11相同的方法獲得硬化性組成物(C1)~硬化性組成物(C6)。
使用所述實施例及比較例中所獲得的無機微粒子分散體及硬化性組成物,進行下述的測定及評價。
[折射率的測定方法] 使用塗敷器(applicator)將實施例及比較例中所獲得的硬化性組成物以硬化時的膜厚成為50 μm的方式塗佈於玻璃板上,並照射活性能量線,從而於所述基材的表面形成硬化性組成物的硬化塗膜。自玻璃基板剝離所述硬化塗膜,並使用阿貝(abbe)折射率計(愛拓(Atago)股份有限公司製造的「NAR-3T」)測定其折射率。
[黏度穩定性的評價方法] 關於實施例及比較例中所獲得的硬化性組成物的黏度,使用E型旋轉黏度計(東機產業股份有限公司製造的「RE80U」)測定於25℃條件下的硬化性組成物的剛製備後不久的黏度(以下,稱為「初始黏度」)、及40℃×一個月後的黏度(以下,稱為「一個月後黏度」),並依據下述的評價基準進行評價。
◎:一個月後黏度除以初始黏度而得的值為0%以上且未滿10%。 ○:一個月後黏度除以初始黏度而得的值為10%以上且未滿15%。 △:一個月後黏度除以初始黏度而得的值為15%以上且未滿20%。 ×:一個月後黏度除以初始黏度而得的值為20%以上。
[耐滲出性的評價方法] 於聚對苯二甲酸乙二酯膜(東洋紡股份有限公司製造的「A4300」,以下,簡稱為「PET(polyethylene terephthalate)膜」)與3M公司製造的亮度增強膜(以下,簡稱為「BEF(brightness enhancing film)膜」)之間夾入實施例及比較例中所獲得的硬化性組成物,並藉由0.2 J/cm2 的高壓水銀燈進行UV照射,揭下所述BEF膜,藉此製成於所述PET膜上轉印有稜鏡形狀的稜鏡片。繼而,將所獲得的稜鏡片貼附至亞克力板,於溫度65℃、濕度95%的高溫高濕下放置72小時。藉由目視觀察72小時後的稜鏡片及亞克力板的表面並依據下述的評價基準進行評價。
○:完全無變化 ×:於稜鏡片或亞克力板的表面確認到滲出。
[分散穩定性的評價方法] 藉由與含有源自環氧乙烷的結構的單體的相容性來評價分散穩定性。具體而言,於實施例及比較例中所獲得的無機微粒子分散體中添加相對於所述無機微粒子分散體100質量份而為10質量份的雙酚A環氧乙烷改質二丙烯酸酯(美源(MIWON)公司製造的「米萊美(MIRAMER)M2200」)並加以混合,藉由外觀觀察並依據下述的評價基準進行評價。
○:未觀察到無機微粒子分散體的渾濁或凝聚。 △:於無機微粒子分散體中觀察到渾濁。 ×:無機微粒子分散體渾濁,而且觀察到粒子的凝聚。
將實施例11~實施例22中所製備的硬化性組成物(1)~硬化性組成物(12)的組成及評價結果示於表1中。
[表1]
  實施例11 實施例12 實施例13 實施例14 實施例15 實施例16 實施例17 實施例18 實施例19 實施例20 實施例21 實施例22
硬化性組成物 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12)
無機微粒子分散體(1) 組成(質量份) 50 50 30                  
無機微粒子分散體(2)       50                
無機微粒子分散體(3)         50              
無機微粒子分散體(4)           50            
無機微粒子分散體(5)             50          
無機微粒子分散體(6)               50        
無機微粒子分散體(7)                 50      
無機微粒子分散體(8)                   50    
無機微粒子分散體(9)                     50  
無機微粒子分散體(10)                       50
丙烯酸酯單體1 50   70 50 50 50 50 50 50 50 50 50
丙烯酸酯單體2   25                    
丙烯酸酯單體3   15                    
丙烯酸酯單體4   10                    
光聚合起始劑 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
折射率 1.65 1.62 1.59 1.64 1.65 1.64 1.65 1.64 1.65 1.63 1.64 1.64
黏度(MPa) 初始 2125 2007 1102 2294 1614 1596 2316 2244 2498 1555 2133 1985
40℃/一個月後 2263 2119 1198 2463 1743 1754 2509 2410 2674 1777 2311 2134
黏度變化率(%) 6.5 5.6 8.7 7.4 8.0 9.9 8.3 7.4 7.0 14.3 8.3 7.5
黏度穩定性
耐滲出性
分散穩定性
將比較例7~比較例12中所製備的硬化性組成物(C1)~硬化性組成物(C6)的組成及評價結果示於表2中。
[表2]
  比較例7 比較例8 比較例9 比較例10 比較例11 比較例12
硬化性組成物 (C1) (C2) (C3) (C4) (C5) (C6)
無機微粒子分散體(11)   50          
無機微粒子分散體(12)   50        
無機微粒子分散體(13)     50      
無機微粒子分散體(14)       50    
無機微粒子分散體(15)         50  
無機微粒子分散體(16)           50
丙烯酸酯單體1 50 50 50 50 50 50
光聚合起始劑 3 3 3 3 3 3
折射率 1.66 1.64 1.65 1.65 1.64 1.61
黏度(MPa) 初始 2186 1945 1102 1034 1021 2185
40℃/一個月後 2745 2129 1198 1132 1189 2571
黏度變化率(%) 25.6 9.5 8.7 9.5 16.5 17.7
黏度穩定性 ×
耐滲出性 × × ×
分散穩定性 × × ×
表1及表2中,「丙烯酸單體1」表示丙烯酸苯基苄酯。
表1中,「丙烯酸單體2」表示丙烯酸間苯氧基苄酯(共榮社化學股份有限公司製造的「萊特丙烯酸酯(Light Acrylate)POB-A」)。
表1中,「丙烯酸單體3」表示丙烯酸鄰苯基苯氧基乙酯(美源(MIWON)公司製造的「米萊美(MIRAMER)M1142」)。
表1中,「丙烯酸單體4」表示芴二丙烯酸酯(大阪瓦斯化學(Osaka Gas Chemical)股份有限公司製造的「奧格索爾(OGSOL)EA-0200」)。
表1所示的實施例11~實施例22是使用了本發明的無機微粒子分散體的硬化性組成物的例子。可確認到本發明的無機微粒子分散體具有優異的分散穩定性,並且含有其的硬化性組成物為低黏度且可形成具有高折射率性能及優異的耐滲出性的硬化塗膜。
另一方面,比較例7是作為分散劑而不具有含羥基的化合物的無機微粒子分散體、及含有該無機微粒子分散體的硬化性組成物的例子。可確認到雖然該無機微粒子分散體的分散穩定性優異,但含有其的硬化性組成物的黏度穩定性明顯不充分。
比較例8是作為分散劑而不具有含羥基的化合物的無機微粒子分散體、及含有該無機微粒子分散體的硬化性組成物的例子。可確認到雖然硬化性組成物的黏度穩定性及耐滲出性優異,但無機微粒子分散體的分散穩定性不充分。
比較例9~比較例11是使用不具有(甲基)丙烯醯基的磷酸酯化合物作為分散劑的無機微粒子分散體、以及含有該無機微粒子分散體的硬化性組成物的例子。可確認到該無機微粒子分散體的分散穩定性明顯不充分,並且於含有該無機微粒子分散體的硬化性組成物中,耐滲出性亦明顯不充分。
比較例12是使用分子量超過250的含羥基的化合物作為分散劑的無機微粒子分散體、及含有該無機微粒子分散體的硬化性組成物的例子。可確認到該無機微粒子分散體的分散穩定性不充分,並且於含有該無機微粒子分散體的硬化性組成物中,黏度穩定性及耐滲出性亦不充分。

Claims (7)

  1. 一種無機微粒子分散體,含有無機微粒子(A)以及分散劑(B),所述無機微粒子分散體的特徵在於: 所述分散劑(B)包含具有至少一個(甲基)丙烯醯基及至少一個聚酯鏈的磷酸酯化合物(b1)、以及分子量為250以下的含羥基的化合物(b2)。
  2. 如請求項1所述的無機微粒子分散體,其中相對於所述無機微粒子(A)100質量份,所述分散劑(B)的使用量為5質量份~40質量份的範圍。
  3. 如請求項1所述的無機微粒子分散體,其中所述磷酸酯化合物(b1)由下述結構式(1)表示,
    Figure 03_image013
    (式中,R1 為氫原子或甲基,R2 為碳原子數2~4的伸烷基鏈;另外,x為4~10的整數,y為1以上的整數,n為1~3的整數)。
  4. 如請求項1所述的無機微粒子分散體,其中相對於所述磷酸酯化合物(b1)100質量份,所述含羥基的化合物(b2)的使用量為0.05質量份~30質量份。
  5. 一種硬化性組成物,其特徵在於:包含如請求項1至請求項4中任一項所述的無機微粒子分散體、以及含(甲基)丙烯醯基的化合物(C)。
  6. 一種硬化物,其特徵在於:是如請求項5所述的硬化性組成物的硬化反應物。
  7. 一種光學構件,其特徵在於:具有包含如請求項6所述的硬化物的硬化塗膜。
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