TW202136343A - 硬化用樹脂組成物、其硬化方法及成形品 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種硬化性樹脂組成物,其應可得到高透明、具有高衝撃強度的聚碳酸酯樹脂與丙烯酸樹脂的複合材料,並且可澆鑄成形。較具體而言,提供一種硬化用樹脂組成物,其包含:具有飽和基之丙烯酸系單體、分子末端有具有不飽和基之末端結構之聚碳酸酯樹脂及自由基聚合起始劑。
Description
本發明關於一種形成聚碳酸酯樹脂與丙烯酸樹脂的複合材料的硬化用樹脂組成物與使其硬化而成之澆鑄成形品。
以甲基丙烯酸甲酯為主原料的丙烯酸樹脂有優異的透明性或硬度,因此被廣泛應用於樹脂窗、鏡片、導光板等。然而,丙烯酸樹脂會有耐衝撃性低、容易破裂的缺點。
因此,有人嘗試使耐衝撃性優異的聚碳酸酯樹脂與丙烯酸樹脂聚合物合金化。在維持著透明性之下將聚碳酸酯樹脂與丙烯酸樹脂均勻摻合的方法,已知有高剪切熔融混練至奈米分散的方法(專利文獻1)。另外還已知有使丙烯酸單體與具有不飽和基之聚碳酸酯溶解於二氯甲烷溶劑中,藉由溶液聚合形成共聚物的方法(專利文獻2)或使具有不飽和基之的聚碳酸酯固體在水中分散,並使丙烯酸單體吸附於聚碳酸酯而進行懸浮聚合的方法(專利文獻3、專利文獻4)。
但是在這些方法中,聚碳酸酯樹脂不會完全溶解於丙烯酸單體,因此以丙烯酸樹脂難以利用一般可採用的澆鑄法來成形,仍有改善的空間。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1:WO2010/061872(日本特許第5697143號)
專利文獻2:日本特公昭48-025076號公報
專利文獻3:日本特開平05-65320號公報
專利文獻4:日本特開平06-041258號公報
[發明所欲解決的課題]
本發明提供一種硬化性樹脂組成物,其應可得到透明性優異且具有高衝撃強度的聚碳酸酯樹脂與丙烯酸樹脂的複合材料,並且可澆鑄成形。
[用於解決課題的手段]
本發明人等為了解決以往的課題反覆鑽研檢討,結果發現分子末端具有不飽和基之具有特定主骨架的聚碳酸酯樹脂,會在丙烯酸系單體中良好地溶解,會成為適合於澆鑄成形的硬化性樹脂溶液組成物,而澆鑄成形可以形成透明性優異且具有高衝撃強度的聚碳酸酯樹脂與丙烯酸樹脂的複合材料,完成了本發明。亦即,本發明包含以下的態樣。
[1]一種硬化用樹脂組成物,其包含:
具有飽和基之丙烯酸系單體、
具有不飽和基之下述結構式(1)表示之末端結構鍵結於分子末端之包含下述構成單元(2)的聚碳酸酯樹脂,與
自由基聚合起始劑;
(式(1)中,
A表示乙烯基、異丙烯基、苯乙烯基、次甲基,
R1
~R2
分別獨立地為單鍵,或表示可具有取代基之碳數1~20的伸烷基,
R3
~R4
分別獨立地表示氫、可具有取代基之碳數1~20的烷基、碳數1~10的烷氧基、碳數6~12的芳基或苯并三唑基,
Z表示醚基、羰基、酯基,或表示單鍵,
a為1~3的整數,
Y表示醚鍵或酯基)
(式(2)中,
R5
~R8
分別獨立地為氫,或分別為可具有取代基之碳數1~20的烷基、碳數6~12的芳基、碳數1~5的烷氧基、碳數7~17的芳烷基,
b為1以上的整數,
X為
,此處
R9
與R10
分別獨立地為氫、氟、氯、溴、碘,或各別表示可具有取代基之碳數1~20的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數6~12的芳基,或表示R9
與R10
鍵結而形成碳數5~20的碳環或元素數5~12的雜環之基,
R11
與R12
分別獨立地為氫、氟、氯、溴、碘,或各別表示可具有取代基之碳數1~9的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數6~12的芳基,
R13
為可具有取代基之1~9的伸烷基,
c表示0~20的整數,
d表示1~500的整數,
但,R5
~R8
為氫,R9
與R10
為甲基的情況下,進一步包含第2聚碳酸酯樹脂)。
[3]如上述[1]之硬化用樹脂組成物,其中前述構成單元(2)係衍生自雙酚化合物。
[4]如上述[3]之硬化用樹脂組成物,其中前述雙酚化合物中至少1種係選自由2,2-雙(4-羥苯基)丁烷、1,1-雙(4-羥苯基)-2-甲基丙烷、1,1-雙(4-羥苯基)-2-乙基己烷、2,2-雙(4-羥苯基)-4-甲基戊烷所成群組。
[5]如上述[1]~[4]中任一項之硬化用樹脂組成物,其中前述式(1)中,Z為單鍵或酯基,R1
~R2
分別獨立地為單鍵或伸乙基,A為異丙烯基或次甲基,R3
~R4
分別獨立地為氫或苯并三唑基。
[6]如上述[5]之硬化用樹脂組成物,其中前述式(1)表示之末端結構係衍生自2-[2-羥基-5-[2-(甲基丙烯醯氧基)乙基]苯基]-2H-苯并三唑或對異丙烯基酚之一價酚。
[7]如上述[1]~[6]中任一項之硬化用樹脂組成物,其中前述丙烯酸系單體包含丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
[8]如上述[1]~[7]中任一項之硬化用樹脂組成物,其中前述丙烯酸系單體包含甲基丙烯酸甲酯。
[9]如上述[1]~[8]中任一項之硬化用樹脂組成物,其中前述聚碳酸酯樹脂為0.3~2.0dl/g之極限黏度。
[10]如上述[1]~[9]中任一項之硬化用樹脂組成物,其中相對於前述構成單元(2),包含0.2mol%以上的前述結構式(1)表示之末端結構。
[11]一種硬化方法,其包含:對如上述[1]~[10]中任一項之硬化用樹脂組成物施予熱或光,並使其硬化。
[12]一種澆鑄成形品,其係以如上述[11]之硬化方法,放入模具並硬化而成者。
[13]一種澆鑄成形品之製造方法,其包含:將如上述[1]~[10]中任一項之硬化用樹脂組成物放入模具而使其硬化。
[14]一種澆鑄成形品,其係由如上述[1]~[10]中任一項之硬化用樹脂組成物所形成者。
[發明之效果]
本發明之硬化用樹脂組成物,可在無溶劑之下使聚碳酸酯樹脂與丙烯酸系單體反應而硬化,可藉由澆鑄法形成透明性及衝撃強度優異的聚碳酸酯樹脂與丙烯酸樹脂的複合材料。
1.硬化用樹脂組成物
本發明之硬化用樹脂組成物,包含:
具有飽和基之丙烯酸系單體、
具有不飽和基之下述結構式(1)表示之末端結構鍵結於分子末端之包含下述構成單元(2)的聚碳酸酯樹脂,與
自由基聚合起始劑;
(式(1)中,
A表示乙烯基、異丙烯基、苯乙烯基、次甲基,
R1
~R2
分別獨立地為單鍵,或表示可具有取代基之碳數1~20的伸烷基,
R3
~R4
分別獨立地表示氫、可具有取代基之碳數1~20的烷基、碳數1~10的烷氧基、碳數6~12的芳基或苯并三唑基,
Z表示醚基、羰基、酯基,或表示單鍵,
a為1~3的整數,
Y表示醚鍵或酯基)
(式(2)中,
R5
~R8
分別獨立地為氫,或分別為可具有取代基之碳數1~20的烷基、碳數6~12的芳基、碳數1~5的烷氧基、碳數7~17的芳烷基,
b為1以上的整數,
X為
此處,
R9
與R10
分別獨立地為氫、氟、氯、溴、碘,或各別表示可具有取代基之碳數1~20的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數6~12的芳基,或表示R9
與R10
鍵結而形成碳數5~20的碳環或元素數5~12的雜環之基,
R11
與R12
分別獨立地為氫、氟、氯、溴、碘,或各別表示可具有取代基之碳數1~9的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數6~12的芳基,
R13
為可具有取代基之1~9的伸烷基,
c表示0~20的整數,
d表示1~500的整數,
但,R5
~R8
為氫,R9
與R10
為甲基的情況下,進一步包含第2聚碳酸酯樹脂)。
本發明的合適的實施形態中,本發明之硬化用樹脂組成物可為包含:
具有飽和基之丙烯酸系單體、
具有不飽和基之下述結構式(1)表示之末端結構鍵結於分子末端之包含下述構成單元(2)的聚碳酸酯樹脂,與
自由基聚合起始劑;並且不含溶劑之硬化用樹脂組成物。
<具有不飽和基之下述結構式(1)表示之末端結構鍵結於分子末端之包含構成單元(2)的聚碳酸酯樹脂>
本發明之硬化用樹脂組成物所使用的聚碳酸酯樹脂,可藉由使分子末端衍生出結構式(1)的一價酚、衍生出構成單元(2)的雙酚類與能形成碳酸酯的化合物進行反應來製造。本發明之硬化用樹脂組成物所使用的聚碳酸酯樹脂,可採用製造衍生自雙酚A的聚碳酸酯時所使用已知方法來製造,例如雙酚類與光氣的直接反應(光氣法)、或雙酚類與碳酸二芳基酯的酯交換反應(酯交換法)等的方法。
<衍生出構成單元(2)的雙酚類>
構成單元(2)會成為本發明之聚碳酸酯樹脂的原料單體,而衍生出構成單元(2)的雙酚類,是由下述結構式(8)表示,
(式中,
R14
~R17
分別獨立地為氫,或分別為可具有取代基之碳數1~20的烷基、碳數6~12的芳基、碳數2~12的烯基、碳數1~5的烷氧基、碳數7~17的芳烷基,
W為
,此處
R18
與R19
分別獨立地為氫、氟、氯、溴、碘,或各別表示可具有取代基之碳數1~20的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數6~12的芳基,或表示R18
與R19
鍵結而形成碳數5~20的碳環或元素數5~12的雜環之基,
R20
與R21
分別獨立地為氫、氟、氯、溴、碘,或各別表示可具有取代基之碳數1~9的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數2~12的烯基、碳數6~12的芳基,
R22
為可具有取代基之1~9的伸烷基,
e表示0~20的整數,
f表示1~500的整數,
但,R14
~R17
為氫,R18
與R19
為甲基的情況下,進一步包含第2聚碳酸酯樹脂)。
本發明之聚碳酸酯樹脂的原料單體,理想的情況,結構式(8)的式中,
R14
~R17
可分別獨立地為氫,或分別為可具有取代基之碳數1~6的烷基、碳數6的芳基、碳數2~6的烯基、碳數1~5的烷氧基、碳數7~17的芳烷基,
R18
與R19
可分別獨立地為氫或氟,或各別表示可具有取代基之碳數1~12的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數6~12的芳基,或表示R18
與R19
鍵結而形成碳數5~20的碳環或元素數5~12的雜環之基,
R20
與R21
可分別獨立地為氫或氟,或各別表示可具有取代基之碳數1~6的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數2~6的烯基、碳數6~12的芳基,
R22
可為可具有取代基之1~6的伸烷基。
本發明之聚碳酸酯樹脂的原料單體,具體而言,可例示4,4'-二羥基聯苯基、雙(4-羥苯基)甲烷、雙(2-羥苯基)甲烷、2,4'-二羥基二苯基甲烷、雙(4-羥苯基)醚、雙(4-羥苯基)碸、2,4'-二羥基二苯基碸、雙(2-羥苯基)碸、雙(4-羥基-3-甲基苯基)碸、雙(4-羥苯基)亞碸、雙(4-羥苯基)硫醚、雙(4-羥苯基)酮、1,1-雙(4-羥苯基)乙烷、1,1-雙(4-羥苯基)-1-苯基乙烷、雙(4-羥苯基)二苯基甲烷、2,2-雙(4-羥苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥基-3-甲基苯基)丙烷、1,1-雙(4-羥基-3-甲基苯基)乙烷、雙(4-羥基-3-甲基苯基)甲烷、2,2-雙(4-羥基-3-第三丁基苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥苯基)丁烷、1,1-雙(4-羥苯基)-2-甲基丙烷、1,1-雙(4-羥苯基)-2-乙基己烷、2,2-雙(4-羥苯基)-4-甲基戊烷、1,1-雙(4-羥苯基)癸烷、1,3-雙(4-羥苯基)-5,7-二甲基金剛烷、1,1-雙(4-羥苯基)環己烷、1,1-雙(4-羥基-3-甲基苯基)環己烷、1,1-雙(4-羥苯基)環十一烷、1,1-雙(4-羥苯基)環十二烷、3,3,5-三甲基-1,1-雙(4-羥苯基)環己烷、9,9-雙(4-羥基-3-乙基苯基)芴、9,9-雙(4-羥基-3-甲基苯基)芴、9,9-雙(4-羥苯基)芴、α,ω-雙[3-(鄰羥苯基)丙基]聚二甲基二苯基隨機共聚合矽氧烷、α,ω-雙[3-(鄰羥苯基)丙基]聚二甲基矽氧烷、4,4'-[1,4-伸苯基雙(1-甲基亞乙基)]雙酚、4,4'-[1,3-伸苯基雙(1-甲基亞乙基)]雙酚等,並不受其限定。這些雙酚類可單獨使用一種或併用兩種以上。另外,這些雙酚類之中,特別以使用2,2-雙(4-羥苯基)丁烷、1,1-雙(4-羥苯基)-2-甲基丙烷、1,1-雙(4-羥苯基)-2-乙基己烷、2,2-雙(4-羥苯基)-4-甲基戊烷作為主成分為佳。此外還以使用2,2-雙(4-羥苯基)-4-甲基戊烷作為主成分為佳。此外,在單獨使用2,2-雙(4-羥苯基)丙烷的情況,在丙烯酸系單體中的溶解性低,因此在本發明中不單獨使用2,2-雙(4-羥苯基)丙烷。
<衍生出結構式(1)的一價酚>
在分子末端衍生出結構式(1)的一價酚是由下述結構式(10)表示。
式(10)中,
E表示乙烯基、異丙烯基、苯乙烯基、次甲基,
R23
~R24
分別獨立地為單鍵,或表示可具有取代基之碳數1~20的伸烷基,
R25
~R26
分別獨立地為氫,或表示可具有取代基之碳數1~20的烷基、碳數1~10的烷氧基、碳數6~12的芳基或苯并三唑基,
J表示醚基、羰基、酯基,或表示單鍵,g為1~3的整數。
在本發明合適的一個實施形態中,結構式(10)中,J為單鍵、醚基或酯基,R23
~R24
分別獨立地為單鍵或可具有取代基之碳數1~10的伸烷基,E為乙烯基、異丙烯基或次甲基,R25
~R26
分別獨立地為氫、甲氧基、可具有取代基之碳數1~4的烷基或苯并三唑基。更佳可為J為單鍵或酯基,R23
~R24
分別獨立地為單鍵或伸乙基,E為異丙烯基或次甲基,R25
~R26
分別獨立地為氫或苯并三唑基。
結構式(10)之一價酚,具體而言,可例示對羥基苯乙烯、對異丙烯基酚等的苯乙烯衍生物、鄰烯丙基酚、丁香油酚等烯丙基酚衍生物、甲基丙烯酸4-羥苯酯、2-[2-羥基-5-[2-(甲基丙烯醯氧基)乙基]苯基]-2H-苯并三唑、丙烯酸4-羥苯基丁酯、2-苯基酚乙基丙烯酸酯等甲基丙烯酸衍生物、4-乙炔基酚、4-炔丙基酚等的次甲基衍生物,然而不受其限定。這些一價酚可單獨使用或將兩種以上組合使用。結構式(10)之一價酚,其中以對異丙烯基酚及2-[2-羥基-5-[2-(甲基丙烯醯氧基)乙基]苯基]-2H-苯并三唑為佳,2-[2-羥基-5-[2-(甲基丙烯醯氧基)乙基]苯基]-2H-苯并三唑為較佳。
結構式(10)之一價酚的使用量,相對於全部的雙酚類100莫耳,可為0.2莫耳以上,宜在0.2~20莫耳的範圍,較佳為0.5~10莫耳的範圍,更佳可為1~7莫耳。
<聚碳酸酯樹脂及其製造方法>
在光氣法之中,通常是在酸結合劑及溶劑的存在下使前述結構式(8)之雙酚與前期結構式(10)之一價酚與光氣進行反應。酸結合劑可使用例如吡啶或氫氧化鈉、氫氧化鉀等的鹼金屬的氫氧化物等,另外,溶劑可使用例如二氯甲烷、氯仿等。此外,為了促進縮聚合反應,以使用如三乙胺般的三級胺或苄基三乙基氯化銨等的四級銨鹽等的觸媒為佳。結構式(10)之一價酚有聚合度調節劑的功能,而此外還可併用酚、對第三丁基酚、對異丙苯基酚、長鏈烷基取代酚等一價酚,其量相對於結構式(10)之一價酚為未達50質量%。另外還可因應需求少量添加亞硫酸鈉、亞硫酸氫鹽等的抗氧化劑或均苯三酚、靛紅雙酚等分枝化劑。反應溫度通常以定在0~150℃,宜為5~40℃的範圍為適當。反應時間會受到反應溫度影響,通常為0.5分鐘~10小時,宜為1分鐘~2小時。另外,在反應中,希望將反應系統的pH保持在10以上。
另一方面,在酯交換法之中,將前述結構式(8)之雙酚、前述結構式(10)之一價酚與碳酸二芳基酯混合,並使其在減壓及高溫下進行反應。碳酸二芳基酯的例子,可列舉碳酸二苯酯、碳酸二-對甲苯基酯、碳酸苯基對甲苯基酯、碳酸二-對氯苯基酯、碳酸二萘酯等的碳酸二芳基酯。這些化合物可單獨使用一種或併用兩種以上。反應通常是在150~350℃,宜為200~300℃的範圍的溫度下進行,另外減壓度以最終減壓度來說宜在1mmHg以下,以將由酯交換反應所產生的源自該碳酸二芳基酯的酚類餾除至系統外。反應時間會受到反應溫度或減壓度等影響,通常為1~24小時左右。反應以在氮或氬等的惰性氣體環境下進行為佳。另外,還可因應需求併用少量結構式(10)之一價酚以外的分子量調節劑或者添加抗氧化劑或分枝化劑來進行反應。
本發明之硬化用樹脂組成物中所含有的聚碳酸酯樹脂,以平衡良好地保持著硬化用樹脂組成物及其硬化物所必要的在丙烯酸系單體中的溶解性及相溶性、透明性以及機械強度為佳。若樹脂的極限黏度過低,則機械強度不足,若極限黏度過高,則會發生在丙烯酸系單體中的溶解性降低或樹脂組成物的黏度上昇,澆鑄成形時的操作會變得困難。極限黏度以在0.3~2.0dl/g的範圍為佳,0.35~1.5dl/g的範圍為較佳。
本發明之硬化用樹脂組成物中所含有的聚碳酸酯樹脂的濃度,相對於全部的硬化性樹脂組成物可在0.5~50質量%的範圍,宜為1~50質量%,較佳為1~30質量%,更佳可在5~30質量%的範圍。硬化用樹脂組成物中之聚碳酸酯樹脂的摻合量只要在上述範圍內,則在丙烯酸單體中的溶解性、澆鑄性、機械強度的平衡良好,操作性與澆鑄成形品的外觀更佳。
本發明之硬化用樹脂組成物,是能將前述聚碳酸酯樹脂溶解於丙烯酸系單體,且進一步含有自由基聚合起始劑之樹脂溶液組成物,並且是大致透明的液狀組成物。本發明之硬化用樹脂組成物,進一步使所希望的染料或顏料溶解或分散,可製成著色的樹脂溶液組成物。
<丙烯酸系單體>
本發明之硬化用樹脂組成物所使用的丙烯酸系單體,可使用具有飽和基之丙烯酸系單體,可列舉例如:
丙烯酸酯:例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸環己酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸二甲基胺乙酯、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、丙烯酸縮水甘油酯等;
甲基丙烯酸酯:例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸二甲基胺乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯等;
乙烯性不飽和羧酸:例如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等的單羧酸;
,然而並不受其限定。這些丙烯酸系單體之中,以甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯為佳,以甲基丙烯酸甲酯為較佳。
本發明之硬化用樹脂組成物中所含有的丙烯酸系單體的濃度,相對於全部的硬化性樹脂組成物,可在99.5~50質量%的範圍,宜在99.1~50質量%,較佳為95~70質量%,更佳為85~70質量%的範圍。
<自由基聚合起始劑>
另外,自由基聚合起始劑還可使用可與單體及變性不飽和單體共聚合的其他單體。
自由基聚合起始劑,可列舉2,2'-偶氮雙異丁腈(AIBN)、2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)等的偶氮化合物、過氧化苯甲醯、過氧化氫、異丙苯過氧化氫、第三丁基過氧化氫、過氧化二第三丁基、過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨等,並不受其限定。自由基聚合起始劑可單獨使用一種或可併用兩種以上。自由基聚合開劑的添加量,相對於全部的硬化性樹脂組成物,以0.001~5質量%的量來添加為佳,宜為0.005~3質量%,更佳為0.01~1質量%。
<澆鑄成形品及其製造方法>
本發明之硬化用樹脂組成物,藉由施予熱或光而直接硬化,可得到透明且堅固的澆鑄成形品。
本發明之硬化用樹脂組成物,是將本發明之聚碳酸酯樹脂溶解於丙烯酸系單體,並加入自由基聚合起始劑,在無溶劑之下可進行塊狀聚合,藉由模具澆鑄法或連續澆鑄法可輕易得到澆鑄成形品。進行熱硬化的聚合溫度可任意設定,以在丙烯酸系單體的沸點以下進行為佳,40~100℃,較佳為50~90℃,更佳為60~80℃。
聚合時間可任意設定,以5分鐘~48小時為佳,宜為10分鐘~30小時,更佳為30分鐘~24小時。
在進行光硬化的情況,以一定的時間照射可見光至紫外光,可使其硬化。照射光的波長以450~190nm為佳,宜為400~200nm,更佳為380~ 250nm。照射時間是因應累計光量來定,為1秒鐘~2小時,宜為3秒鐘~1小時,以5秒鐘~30分鐘為佳。累計光量可因應條件任意設定,以50m~100J/cm2
為佳,宜為100m~50J/cm2
,更佳為300m~20J/cm2
。
另外還可將硬化用樹脂組成物投入水中,以懸浮聚合法聚合使其硬化。此時亦可併用前述溶劑。
本發明其中一個實施形態提供一種硬化方法,其包含:對硬化用樹脂組成物施予熱或光,並使其硬化。
本發明其中一個實施形態提供一種澆鑄成形品,其係以上述硬化方法,放入模具並硬化而成者。
本發明其中一個實施形態提供一種澆鑄成形品之製造方法,其包含將本發明之硬化用樹脂組成物放入模具並使其硬化。
本發明其中一個實施形態提供一種由接枝化聚碳酸酯樹脂形成的澆鑄成形品之製造方法,其包含:將本發明之聚碳酸酯樹脂溶解於丙烯酸系單體,加入自由基聚合起始劑,使其接枝化。
本發明其中一個實施形態提供一種澆鑄成形品,其係由本發明之硬化用樹脂組成物所形成者。
本發明之澆鑄成形品,其總透光率可在80~100%的範圍,宜為85~95%,較佳為87~94%,更佳可在88~93%的範圍。總透光率可藉由通常的方法來測定,例如可使用市售霧度計(日本電色工業股份有限公司製NDH4000)作測定。澆鑄成形品的總透光率只要在上述範圍,即可確保作為一般的透明構件足夠的透明性。
本發明之澆鑄成形品,與同型的PMMA成形品相比,其衝撃強度(耐衝撃性)以1.1倍以上為佳,其衝撃強度可任意設定,可在6.5~100kJ/m2
的範圍,宜為7.0~80kJ/m2
,較佳為8.0~50kJ/m2
,更佳為8.5~20kJ/m2
的範圍。衝撃強度可藉由通常的方法來測定,例如可使用市售的衝撃試驗機(東洋精機製作所股份有限公司製的衝撃試驗機IT)來測定。澆鑄成形品的衝撃強度只要在上述範圍,即可得到PMMA較不易破裂、薄且具有強度的成形品。
<其他成分>
本發明之硬化用樹脂溶液中,為了調整黏度等目的,亦可添加各種溶劑。可添加的各種溶劑具體而言可列舉:
二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯仿、單氯苯等的鹵素系有機溶劑;
醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、醋酸丁酯、醋酸2-乙氧基乙基、醋酸2-甲氧基-1-甲基乙基、乳酸乙酯等的酯系溶劑;丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮、異佛酮等的酮系溶劑;
碳酸二甲酯、碳酸乙酯甲基等的碳酸酯系溶劑;
四氫呋喃、1,4-二噁烷、二乙醚、二甲氧基甲烷、乙基溶纖劑、苯甲醚等的醚系溶劑;
甲苯、乙基苯、二甲苯、偏三甲苯、均三甲苯等的芳香族烴系溶劑;
然而並不受其限定。此外還可併用少量乙醇、異丙醇等的醇系貧溶劑,或者正庚烷、環己烷、礦油精等的烴系貧溶劑。
在本發明之硬化用樹脂組成物中,為了提高色彩效果,可添加顏料或染料、著色粒子、具有光干涉性的粒子。關於顏料或染料,有機顏料可列舉偶氮顏料、酞菁顏料等,具體而言可列舉例如紅色104號、紅色106號、紅色201號、紅色202號、紅色204號、紅色215號、紅色220號、橙色203號、橙色204號、藍色1號、藍色404號、黃色205號、黃色401號、黃色405號等。另外,為了呈現出白色、珍珠色、金屬色、金銀感,還可使用雲母鈦、氧化鈦、氧化鐵、氧化錫、氧化鋯、氧化鉻、氯氧化鉍、二氧化矽、鉻、氮化鈦、鈦、氟化鎂、金、銀、鎳等。具有光干涉性的粒子,是指藉由光的反射或散射來提高色彩效果的粒子,可列舉例如玻璃珠或微小的貝殼、雲母等。這些以依照希望在塗層中佔0.0001~10.0質量%的範圍來添加為佳。
此外還可因應必要添加防銹劑、抗氧化劑、分散劑、紫外線吸收劑、消泡劑、整平劑等。
<硬化用樹脂組成物的物性>
本發明之硬化用樹脂組成物中的聚碳酸酯樹脂會完全溶解於丙烯酸單體,因此沒有必要為了使聚碳酸酯樹脂溶解而添加溶劑。所以,本發明之硬化用樹脂組成物不會有溶劑部份的體積減少掉的情形,因此可利用丙烯酸樹脂一般所採用的澆鑄法來成形。
本發明之硬化用樹脂組成物的溶液黏度,可依照所希望的澆鑄方法任意設定,可在1~20,000mPa・s的範圍,宜為2~10,000mPa・s的範圍、1~10,000mPa・s的範圍,宜為2~6,000mPa・s,較佳為3~5,000mPa・s,更佳為在4~4,000mPa・s的範圍。硬化用樹脂組成物的溶液黏度只要在上述範圍,則容易操作。
[實施例]
以下將本發明之實施例與比較例一起揭示,詳細地揭示發明之內容,然而本發明並不受這些實施例限定。
<溶劑溶解性>
在將實施例、比較例的聚碳酸酯樹脂溶解於5~30質量%的甲基丙烯酸甲酯時,以振盪器將裝入密閉容器的溶液振盪24小時,然後以目視來確認有無未溶解的殘留物。○為無未溶解的殘留物,×為有未溶解的殘留物。
<極限黏度的測定方法>
使用聚碳酸酯樹脂的0.5質量/體積%二氯甲烷溶液和烏氏黏度管,在20℃、哈金斯常數取0.45的條件下求得。
<硬化用樹脂組成物的黏度的測定方法>
在25℃下以振動式黏度計(A&A股份有限公司製的CJV5000)測定硬化用樹脂組成物黏度。
<澆鑄成形品的總透光率測定>
對於由硬化用樹脂組成物所得到的直徑53mm×厚度0.5mm的成形品使用市售的霧度計(日本電色工業股份有限公司製NDH4000)進行測定。
<成形品的耐衝撃性(衝撃強度)測試>
將由硬化用樹脂組成物所得到的內徑約4.4mm、高度約30mm的圓筒成形品固定於自製夾具,使用市售衝撃試驗機(東洋精機製作所股份有限公司製衝撃試驗機lT),以艾氏試驗用2J擺錘、150度擺盪的條件進行測定。
實施例1
在5質量/質量%的氫氧化鈉水溶液1100ml中使2,2-雙(4-羥苯基)-4-甲基戊烷(以下簡記為「MIBK」,本州化學工業股份有限公司製)108g (0.4mol)與亞硫酸氫鹽0.2g溶解。
於其中加入二氯甲烷400ml,加以攪拌,並且保持在15~20℃,同時吹送光氣60g約60分鐘。
光氣吹送結束後,追加2-[2-羥基-5-[2-(甲基丙烯醯氧基)乙基]苯基]-2H-苯并三唑(以下簡記為「MBZT」:大塚化學股份有限公司製)4.3g (0.0133mol)與10質量/質量%的氫氧化鈉水溶液100ml,劇烈攪拌使反應液乳化,乳化後,加入0.4ml的三乙胺,在20~30℃下攪拌約40分鐘,使其聚合。
聚合結束後,使反應液分離成水相與有機相,將有機相以磷酸中和,重覆水洗至洗液(水相)的導電率成為10μS/cm以下。將所得到的聚合物溶液滴入保持在60℃的溫水,將溶劑蒸發除去,而得到白色粉末狀沉澱物。將所得到的沉澱物過濾,在110℃下乾燥24小時,而得到聚合物粉末。
此聚合物以二氯甲烷為溶劑並且濃度為0.5g/dl的溶液在20℃下的極限黏度為0.51dl/g。藉由紅外線吸收光譜對所得到的聚合物分析,結果在1770cm-1
附近的位置觀察到由羰基所造成的吸收,在1240cm-1
附近的位置觀察到由醚鍵所造成的吸收,確認為具有碳酸酯鍵的聚碳酸酯樹脂(以下簡記為「PC-1」)。
將所得到的PC-1 3質量份溶解於作為具有飽和基之丙烯酸系單體而且以5質量/質量%的氫氧化鈉水溶液除去聚合禁止劑然後以無水硫酸鈉脫水處理後的甲基丙烯酸甲酯(以下簡記為「MMA」:富士film和光純藥製)17質量份,在完全溶解之後,加入作為自由基聚合起始劑的偶氮雙異丁腈0.01質量份並使其溶解,而得到硬化用樹脂溶液組成物。將此硬化用樹脂溶液組成物1.3g放入內徑53mm的圓筒玻璃模具並且蓋緊,在70℃的湯浴中浸泡24小時,使其硬化,而得到0.5mm厚的澆鑄成形品。測定所得到的成形品的總透光率,結果為89.0%。另外,在內徑4.4mm、高度30mm的圓筒玻璃管中同樣地填滿硬化用樹脂溶液組成物,以相同條件使其硬化,而得到澆鑄成形品。藉由拉伸試驗機對所得到的成形品測定衝撃強度。
實施例2
除了使用1,1-雙(4-羥苯基)-2-甲基丙烷(以下簡記為「IBTD」:本州化學工業股份有限公司製)96.8g來代替MIBK之外,與實施例1同樣地進行聚合,而得到聚碳酸酯樹脂(極限黏度0.54dl/g、以下簡記為「PC-2」)。使用所得到的PC-2,與實施例1同樣地製作出硬化樹脂溶液組成物,使其硬化而得到澆鑄成形品,同樣地測定總透光率與衝撃強度。
實施例3
除了使用1,1-雙(4-羥苯基)-2-乙基己烷(以下簡記為「1OTD」:本州化學工業股份有限公司製)119.2g來代替MIBK之外,與實施例1同樣地進行聚合,而得到聚碳酸酯樹脂(極限黏度0.51dl/g,以下簡記為「PC-3」)。使用所得到的PC-3,與實施例1同樣地製作出硬化樹脂溶液組成物,使其硬化而得到澆鑄成形品,同樣地測定總透光率與衝撃強度。
實施例4
除了將MBZT變更為對異丙烯基酚(以下簡記為「IPP」:三井化學股份有限公司製)1.78g之外,與實施例1同樣地進行聚合,而得到聚碳酸酯樹脂(極限黏度0.59dl/g,以下簡記為「PC-4」)。使用所得到的PC-4,與實施例1同樣地製作出硬化樹脂溶液組成物,使其硬化而得到澆鑄成形品,同樣地測定總透光率與衝撃強度。
實施例5
除了使用IBTD 72.6g與2,2-雙(4-羥苯基)丙烷(以下簡記為「BPA」:三菱化學股份有限公司製)22.8g來代替MIBK,並使用MBZT 1.62g之外,與實施例1同樣地進行聚合,而得到聚碳酸酯樹脂(極限黏度0.96dl/g,簡記為以下「PC-5」)。使用所得到的PC-5,與實施例1同樣地製作出硬化樹脂溶液組成物,使其硬化而得到澆鑄成形品,同樣地測定總透光率與衝撃強度。
實施例6
除了將MIBK變更為81g,進一步使用2,2-雙(4-羥苯基)丁烷(以下簡記為「BPB」:本州化學工業股份有限公司製)24.2g,並將MBZT變更為7.17g之外,與實施例1同樣地進行聚合,而得到聚碳酸酯樹脂(極限黏度0.36dl/g,以下簡記為「PC-6」)。使用所得到的PC-6,與實施例1同樣地製作出硬化樹脂溶液組成物,使其硬化而得到澆鑄成形品,同樣地測定總透光率與衝撃強度。
實施例7
除了將PC-1變更為1質量份,將MMA變更為19質量份之外,與實施例1同樣地製作出硬化樹脂溶液組成物,使其硬化而得到澆鑄成形品,同樣地測定總透光率與衝撃強度。
實施例8
除了將PC-1變更為6質量份,並將MMA變更為14質量份之外,與實施例1同樣地製作出硬化樹脂溶液組成物,使其硬化而得到澆鑄成形品,同樣地測定總透光率與衝撃強度。
比較例1
除了將MBZT改用對第三丁基酚(以下簡記為「PTBP」:DIC股份有限公司製)2.0g之外,與實施例1同樣地進行聚合,而得到聚碳酸酯樹脂(極限黏度0.49dl/g,以下簡記為「PC-7」)。使用所得到的PC-7,與實施例1同樣地製作出硬化樹脂溶液組成物,使其硬化而得到澆鑄成形品,同樣地測定總透光率與衝撃強度。
比較例2
除了使用BPA 91.2g來代替MIBK,並將MBZT變更為PTBP2.0g之外,與實施例1同樣地進行聚合,而得到聚碳酸酯樹脂(極限黏度0.50dl/g,以下簡記為「PC-8」)。欲使用所得到的PC-8,與實施例1同樣地製作出硬化樹脂溶液組成物,然而並未溶解於MMA,所得到的澆鑄成形品呈白濁。澆鑄成形品與實施例1同樣地測定總透光率與衝撃強度。
比較例3
除了完全不使用PC-1,僅使MMA硬化之外,與實施例1同樣地製作出硬化樹脂溶液組成物,使其硬化而得到澆鑄成形品。澆鑄成形品與實施例1同樣地測定總透光率與衝撃強度。
將實施例1~8及比較例1~3的丙烯酸溶解性、聚碳酸酯樹脂的極限黏度、硬化用樹脂組成物的溶液黏度、澆鑄成形品的總透光率、澆鑄成形品的衝撃強度的評估結果揭示於下述表1。
本發明的活用例是製成丙烯酸樹脂的改質劑來活用,具體而言,可應用在要求透明及強度的樹脂玻璃、汽車用玻璃代替品、水槽、導光板、各種鏡片、硬塗層、塗料等的用途。
Claims (14)
- 一種硬化用樹脂組成物,其包含: 具有飽和基之丙烯酸系單體、 具有不飽和基之下述結構式(1)表示之末端結構鍵結於分子末端之包含下述構成單元(2)的聚碳酸酯樹脂,與 自由基聚合起始劑; (式(1)中, A表示乙烯基、異丙烯基、苯乙烯基、次甲基, R1 ~R2 分別獨立地為單鍵,或表示可具有取代基之碳數1~20的伸烷基, R3 ~R4 分別獨立地表示氫、可具有取代基之碳數1~20的烷基、碳數1~10的烷氧基、碳數6~12的芳基或苯并三唑基, Z表示醚基、羰基、酯基,或表示單鍵, a為1~3的整數, Y表示醚鍵或酯基) (式(2)中, R5 ~R8 分別獨立地為氫,或分別為可具有取代基之碳數1~20的烷基、碳數6~12的芳基、碳數1~5的烷氧基、碳數7~17的芳烷基, b為1以上的整數, X為 ,此處 R9 與R10 分別獨立地為氫、氟、氯、溴、碘,或各別表示可具有取代基之碳數1~20的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數6~12的芳基,或表示R9 與R10 鍵結而形成碳數5~20的碳環或元素數5~12的雜環之基, R11 與R12 分別獨立地為氫、氟、氯、溴、碘,或各別表示可具有取代基之碳數1~9的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數6~12的芳基, R13 為可具有取代基之1~9的伸烷基, c表示0~20的整數, d表示1~500的整數, 但,R5 ~R8 為氫,R9 與R10 為甲基的情況下,進一步包含第2聚碳酸酯樹脂)。
- 如請求項1之硬化用樹脂組成物,其中前述構成單元(2)係衍生自雙酚化合物。
- 如請求項3之硬化用樹脂組成物,其中前述雙酚化合物中至少1種係選自由2,2-雙(4-羥苯基)丁烷、1,1-雙(4-羥苯基)-2-甲基丙烷、1,1-雙(4-羥苯基)-2-乙基己烷、2,2-雙(4-羥苯基)-4-甲基戊烷所成群組。
- 如請求項1~4中任一項之硬化用樹脂組成物,其中前述式(1)中,Z為單鍵或酯基,R1 ~R2 分別獨立地為單鍵或伸乙基,A為異丙烯基或次甲基,R3 ~R4 分別獨立地為氫或苯并三唑基。
- 如請求項5之硬化用樹脂組成物,其中前述式(1)表示之末端結構為衍生自2-[2-羥基-5-[2-(甲基丙烯醯氧基)乙基]苯基]-2H-苯并三唑或對異丙烯基苯酚之1價苯酚。
- 如請求項1~6中任一項之硬化用樹脂組成物,其中前述丙烯酸系單體包含丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
- 如請求項1~7中任一項之硬化用樹脂組成物,其中前述丙烯酸系單體包含甲基丙烯酸甲酯。
- 如請求項1~8中任一項之硬化用樹脂組成物,其中前述聚碳酸酯樹脂為0.3~2.0dl/g之極限黏度。
- 如請求項1~9中任一項之硬化用樹脂組成物,其中相對於前述構成單元(2),包含0.2mol%以上的前述結構式(1)表示之末端結構。
- 一種硬化方法,其包含:對如請求項1~10中任一項之硬化用樹脂組成物施予熱或光,並使其硬化。
- 一種澆鑄成形品,其係以如請求項11之硬化方法,放入模具並硬化而成者。
- 一種澆鑄成形品之製造方法,其包含將如請求項1~10中任一項之硬化用樹脂組成物,放入模具並使其硬化。
- 一種澆鑄成形品,其係由如請求項1~10中任一項之硬化用樹脂組成物所形成者。
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