TWI471340B - 有機無機複合體及其製造方法、有機無機複合膜及其製造方法、光子晶體、塗覆材、熱可塑性組成物、微細構造體、光學材料、抗反射構件及光學透鏡 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種有機無機複合體及其製造方法、有機無機複合膜及其製造方法、光子晶體(photonic crystal)、塗覆材、熱可塑性組成物、微細構造體、光學材料、抗反射構件及光學透鏡。
光學上透明的熱可塑性樹脂,例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(以下,稱為pMMA)、聚碳酸酯(以下稱為PC),由於其輕量性、生產性高,被利用作為透鏡、稜鏡為代表之各種光學元件。
但是,pMMA雖然光學異向性小,折射率約低為1.49,故期望開發折射率高的樹脂。
另一方面,PC因折射率約為1.59之故,常被利用於透鏡、光碟,但有熔融黏度高、容易殘留彎曲之缺點。而且,構成PC的苯環因容易引起分子配向,成形時有容易產生光學異向性之缺點。
因此,上述熱可塑性樹脂使用於使用藍光的拾波器(pickup)用透鏡時,球面像差(spherical aberration)的溫度變化大,難以得到安定的光學物性。而且,只有如此的熱可塑性樹脂,對藍光光碟等所使用的藍光而言,有光學安定性不足之問題。為了彌補該等缺點,藉由於熱可塑性樹脂混合無機粒子,嘗試改善上述課題。
例如,於專利文獻1,記載將雙酚A以及環氧氯丙烷
(Epichlorohydrin)的共聚物中混合有TiO2
溶膠之組成物進行熱壓所得之成形體;於專利文獻2,記載將pMMA中混合有SiO2
粒子的熱可塑性複合材料進行射出成形所得的成形體。
而且,近年以奈米尺度(nanoscale)的細微構造加工為目的,奈米壓印(nanoimprint)法受到矚目,而正盛行其用途開發。所謂奈米壓印法,其係應用壓印(emboss)技術,藉由將成形有凹凸圖形的模具(模型(mold)、壓模(stamper)、模板(template)等),壓住薄膜等被加工材料,力學上使其變形,精密地轉印細微圖形之細微構造加工技術。
作為奈米壓印法,提案有使用光硬化性組成物之光壓印法(通過透明模型或透明基材進行照射光,使光硬化性組成物硬化的方法)、以及使用熱可塑性樹脂作為被加工材料之熱壓印法(藉由將模型壓住加熱至玻璃轉化溫度(以下有稱為Tg的情形)以上的樹脂,冷卻後將模型離型,轉印細微構造至被加工材料之樹脂的方法)。例如,於專利文獻3,揭露奈米壓印用陽離子聚合性組成物,於專利文獻4,揭露奈米壓印用光硬化性組成物。而且,於非專利文獻1,揭露以熱壓印法施以細微加工之熱可塑性樹脂。
而且,以往由高分子形成的成形體之折射率的控制,可藉由導入硫原子、鹵原子或苯環等芳香族基至高分子中的方法進行。但是,只使用有機高分子的折射率的控制有限制,而且吸濕率、折射率的溫度依存性、雙折射率等光
學特性亦會有降低的問題。
所以,近年來盛行嘗試將無機粒子分散於高分子中,以作為維持光學特性並控制折射率的手段。於該情況,為了提供無物性的偏離、不均勻而外觀良好的製品,需使無機粒子均勻地分散於高分子中。
但是,無機粒子容易凝集,奈米量級(nano order)大小的無機粒子該傾向特別顯著。所以,有礙於使用無機粒子的方法之實用化。
作為分散無機粒子於高分子中之方法,可列舉於專利文獻5,於微粒子表面導入官能基,將其與具有會與該官能基反應的官能基之高分子複合,以期微粒子的分散之方法。
於專利文獻6,記載關於由無機氫氧化物以及有機樹脂構成之無機-有機複合難燃性組成物。
於專利文獻7,記載於藉由高分子、氧化鈦、碳黑、染料等組合所製作的核粒子的表面,接枝有高分子鏈的電泳粒子。
於專利文獻8,記載關於氧化鈦表面聚合有高分子的粒子。
專利文獻1:日本特開2007-270097號公報
專利文獻2:日本特開2007-77271號公報
專利文獻3:日本特開2009-138116號公報
專利文獻4:日本特開2010-159369號公報
專利文獻5:日本特開平11-043556號公報
專利文獻6:日本特開2005-179576號公報
專利文獻7:日本特開2005-345617號公報
專利文獻8:日本特開2008-106129號公報
非專利文獻1:S.Chou et al.,Appl.Phys.Lett.,Vol.67,3114(1995)
但是,於熱可塑性樹脂均勻地分散無機粒子係屬困難,而且,會有所得的成形體發生劣化、黃變的情形,而難以得到安定的光學特性。為了較均勻地混合無機粒子,雖然提案有以熔融混練等方法,在高溫下施予強剪力的方法,但難以完全分散無機粒子,所得的光學元件會有發生劣化、黃變的情況。
而且,於光壓印法,雖可得到高強度的材料,相反地因需要特殊的製造工序,加工、製造條件的調整困難,製造工序價格高昂。另一方面,熱壓印法因可廣泛用於熱加工工序,而可便宜地形成細微構造,但與硬化性樹脂比較,因強度弱,形成的細微構造有容易被損壞的傾向,被加工材料的折射率範圍窄。為了解決該等課題,無機粒子的調配雖有效果,但將奈米尺度的無機粒子均勻地混合於樹脂中係非常困難。
本發明係以提供維持光學特性且折射率及成形加工性等優異之有機無機複合體及其製造方法、有機無機複合膜及其製造方法、光子晶體、塗覆材、熱可塑性組成物、微細構造體、光學材料、抗反射構件及光學透鏡為目的。
本發明係關於以下所述。
[1]有機無機複合體,其係包含:無機化合物粒子及鍵結於前述無機化合物粒子的聚合物;前述聚合物的分子量分佈為2.3以下;以該有機無機複合體的全部質量為基準,前述無機化合物粒子的含量為96質量%以下。
[2]如[1]記載之有機無機複合體,其中,前述無機化合物粒子為無機氧化物粒子。
[3]如[1]或[2]記載之有機無機複合體,其中,前述無機化合物粒子的平均粒徑為1至200nm。
[4]如[1]至[3]中任一項記載之有機無機複合體,其中,前述無機化合物粒子的最大長度L及最小寬度D係滿足L/D≧1.2。
[5]如[1]至[4]中任一項記載之有機無機複合體,其中,前述無機化合物粒子的密度為2.5至8g/cm3
。
[6]如[1]至[5]中任一項記載之有機無機複合體,其中,前述無機化合物粒子的折射率為1.6至4.5。
[7]如[1]至[6]中任一項記載之有機無機複合體,其中,前述無機化合物粒子為氧化鋯粒子或氧化鈦粒子。
[8]如[1]至[7]中任一項記載之有機無機複合體,其中,前述無機化合物粒子的空洞率為5至80%。
[9]如[1]至[8]中任一項記載之有機無機複合體,其中,前述無機化合物粒子係形成包含連結為念珠狀的複數一次粒子的鏈狀構造。
[10]如[1]至[9]中任一項記載之有機無機複合體,其中,前述無機化合物粒子與前述聚合物經由偶合劑鍵結,前述偶合劑具有下述式(1)所示的構造;X-Si(R1
)(R2
)(R3
)………(1)[式中,X為聚合起始基,R1
及R2
分別獨立地為碳原子數1至10的烷基,R3
為碳原子數1至10的烷氧基、氫原子、羥基或鹵原子]。
[11]如[1]至[10]中任一項記載之有機無機複合體,其中,前述聚合物為非離子性聚合物。
[12]如[1]至[11]中任一項記載之有機無機複合體,其中,前述聚合物包含甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯,作為單體單元。
[13]如[1]至[12]中任一項記載之有機無機複合體,其中,前述聚合物包含至少一個交聯性官能基。
[14]如[1]至[13]中任一項記載之有機無機複合體,其中,以該有機無機複合體的全部質量為基準,前述聚合物係含有0.1至60質量%的氟。
[15]如[1]至[14]中任一項記載之有機無機複合體,其中,前述聚合物的數量平均分子量Mn為5000至100000g/mol。
[16]如[1]至[15]中任一項記載之有機無機複合體,其中,
以該有機無機複合體的全部質量為基準,前述無機化合物粒子的含量為5至80質量%。
[17]如[1]至[16]中任一項記載之有機無機複合體,其中,以該有機無機複合體的全部體積為基準,前述無機化合物粒子的含量為2至70體積%。
[18]如[1]至[17]中任一項記載之有機無機複合體,其中,更包含未鍵結於前述無機化合物粒子之自由聚合物,以前述自由聚合物及鍵結於前述無機化合物粒子之前述聚合物的總質量為基準時,前述自由聚合物的含量為30質量%以下。
[19]一種光子晶體,其係含有如[1]至[18]中任一項記載之有機無機複合體。
[20]一種有機無機複合膜,其係含有如[1]至[19]中任一項記載之有機無機複合體,且粒子分散度為0.8以下。
[21]如[20]記載之有機無機複合膜,其中,相對介電係數未達7。
[22]如[20]或[21]記載之有機無機複合膜,其中,以該膜的體積為基準時,前述有機無機複合膜中的空隙比例未達5體積%。
[23]如[20]至[22]中任一項記載之有機無機複合膜,其中,前述有機無機複合體交聯。
[24]如[23]記載之有機無機複合膜,其中,前述有機無機複合體藉由自由基聚合而交聯。
[25]如[23]或[24]記載之有機無機複合膜,其中,前述有
機無機複合體更藉由交聯劑交聯。
[26]如[20]至[25]中任一項記載之有機無機複合膜,其中,粒子分散度為0.6以下。
[27]如[20]至[26]中任一項記載之有機無機複合膜,其中,折射率為1.55以上。
[28]如[20]至[27]中任一項記載之有機無機複合膜,其中,鉛筆硬度為F以上。
[29]如[20]至[28]中任一項記載之有機無機複合膜,其中,水接觸角(water contact angle)為75°以上。
[30]一種塗覆材,其係含有如[1]至[18]中任一項記載之有機無機複合體。
[31]如[30]記載之塗覆材,其中,更含有光聚合起始劑或硬化劑。
[32]如[30]或[31]記載之塗覆材,其中,固體成分濃度為0.2至30質量%。
[33]如[30]至[32]中任一項記載之塗覆材,其中,黏度為5 Pa.s以下。
[34]一種有機無機複合體的製造方法,其係如[1]至[18]中任一項記載之有機無機複合體的製造方法,係包括以下的步驟1及步驟2;步驟1:使前述無機化合物粒子與具有聚合起始基之偶合劑反應,得到表面改質的無機化合物粒子的步驟;以及步驟2:由前述聚合起始基開始,藉由自由基聚合性
單體的活性自由基聚合(living radical polymerization),形成鍵結於前述無機化合物粒子的前述聚合物,而生成前述有機無機複合體的步驟。
[35]如[34]記載之有機無機複合體的製造方法,其中,於前述步驟1及前述步驟2之後,更包括以下的步驟3:步驟3:前述步驟2之後,使包含反應性雙鍵的化合物鍵結於前述有機無機複合體的步驟。
[36]一種有機無機複合體的製造方法,其係如[1]至[18]中任一項記載之有機無機複合體的製造方法,係包括以下的步驟4及步驟5;步驟4:使具有聚合起始基的偶合劑及疏水化劑與前述無機化合物粒子反應,得到表面改質的無機化合物粒子的步驟;以及步驟5:步驟4之後,由前述聚合起始基開始,藉由自由基聚合性單體的活性自由基聚合,形成鍵結於前述無機化合物粒子的前述聚合物,而生成前述有機無機複合體的步驟。
[37]如[36]記載之有機無機複合體的製造方法,其中,於前述步驟4及前述步驟5之後,更包括以下的步驟6;步驟6:於前述有機無機複合體,使包含反應性雙鍵的化合物鍵結之步驟。
[38]如[34]至[37]中任一項記載之有機無機複合體的製造方法,其中,前述活性自由基聚合為原子轉移自由基聚合(atom transfer radical polymerization)。
[39]一種有機無機複合膜的製造方法,其係製造如[20]至[29]中任一項記載之有機無機複合膜的製造方法,係包括:得到含有包含前述無機化合物粒子及鍵結於前述無機化合物粒子的前述聚合物的有機無機複合體之塗覆材的步驟;以及將前述塗覆材塗佈於基板上,形成有機無機複合膜的步驟。
[40]如[39]記載之有機無機複合膜的製造方法,其中,更包括:藉由光硬化或熱硬化,使前述有機無機複合體交聯之步驟。
[41]一種熱可塑性組成物,其係包括:前述[1]至[18]中任一項記載之有機無機複合體以及熱可塑性樹脂。
[42]如[41]記載之熱可塑性組成物,其中,以該熱可塑性組成物的全部體積為基準時,前述無機氧化物粒子的含量為1至60體積%。
[43]如[41]或[42]記載之熱可塑性組成物,其中,前述熱可塑性樹脂包含:聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚醯胺及聚烯烴中至少1種。
[44]一種細微構造體,其係包含:如[1]至[18]中任一項記載之有機無機複合體或[41]至[43]中任一項記載之熱可塑性組成物;具有包括複數凸部及凹部的細微構造,鄰接的凸部的頂點間的距離為10至800nm,且凹部的深度為10nm至1μm。
[45]一種光學材料,其係包含:選自如[1]至[18]中任一項記載之有機無機複合體、如[20]至[29]中任一項記載之有機無機複合膜、如[41]至[43]中任一項記載之熱可塑性組成物及如[44]記載之細微構造體所成群的至少1種。
[46]一種抗反射構件,其係包括如[45]記載之光學材料。
[47]一種光學透鏡,其係包括如[45]記載之光學材料。
根據本發明,可提供維持光學特性,且折射率及成形加工性等優異之有機無機複合體及其製造方法、有機無機複合膜及其製造方法、光子晶體、塗覆材、熱可塑性組成物、微細構造體、光學材料、抗反射構件及光學透鏡。
亦即,根據本發明一實施態樣,可提供包含有機無機複合體之光學特性、成形加工性優異之光學元件及使用其之光學製品。該光學元件,係包含於無機化合物粒子鍵結有鏈長一致的聚合物之有機無機複合體。而且,根據本發明一實施態樣,熱可塑性組成物係包含於無機氧化物粒子鍵結有鏈長一致的聚合物之有機無機複合體。
因該有機無機複合體的特殊構造之故,無機粒子可在光學元件中均勻地分散,並保持透明性,而可抑制光學特性的不均。而且,藉由調配無機化合物粒子,可達成提高藍色穿透性,或只以有機聚合物無法達成之折射率。再者,該有機無機複合體為熱可塑性的情況,可以射出成形等便宜地加工。
於專利文獻1,雖記載將雙酚A以及環氧氯丙烷的共
聚物中混合有TiO2
溶膠之組成物進行熱壓而得到成形體,惟聚合物中難以均勻地分散無機粒子,與可均勻地分散無機粒子之本發明不同。於專利文獻2,係記載關於將在pMMA中混合有SiO2
粒子的熱可塑性複合材料射出成形所得的成形體。該材料,在不經過熔融混練而射出成形的情況,難以使聚合物中均勻地分散無機粒子,在熔融混練後射出成形時,無機粒子的分散性雖稍微改善,但仍舊不充分,成形品有黃變的傾向。
而且,本發明的細微構造體係包含於無機化合物粒子鍵結有鏈長一致的聚合物之有機無機複合體。因該有機無機複合體的特殊構造之故,無機粒子係可在細微構造體中均勻地分散,並保持透明性,而可抑制光學特性的不均。而且,藉由調配無機化合物粒子,可達成只以有機聚合物無法達成之折射率,可提高強度。再者,由於該有機無機複合體為熱可塑性,故可藉由熱壓印法便宜地加工。於專利文獻3及4,雖有以光壓印法加工之光硬化性組成物之記載,惟就本發明的細微構造體為也可用熱壓印法加工的材料,且調配無機化合物而言,係與本發明不同。而且,於非專利文獻1,雖記載關於可用熱壓印加工之熱可塑性樹脂,但沒有調配無機化合物,係與本發明不同之發明。
而且,根據本發明,可形成具有良好的外觀、透明的有機無機複合膜,同時可提供可容易地控制其折射率之成膜性有機無機複合體。再者,構成本發明的有機無機複合膜之有機無機複合體,可容易地形成細微構造體、熱可塑
性組成物,該等可成為優異的光學材料。
以下,詳細說明用以實施本發明的態樣(以下稱為本實施態樣)。再者,本發明不限於本實施態樣,在其要旨的範圍內可進行各種變形而實施。
本發明的有機無機複合體係包含:(A)無機化合物粒子以及(B)鍵結於前述無機化合物粒子之聚合物,聚合物的分子量分佈為2.3以下。
所謂構成無機化合物粒子之無機化合物,係指有機化合物以外的化合物,具體而言,係除卻一部分的碳化合物,而以碳以外的元素構成之化合物。
作為構成無機化合物的元素,可舉例如週期表1至16族的元素。該元素雖無特別限制,惟較理想為屬於週期表2至14族的元素。作為其具體例,可舉例如2族元素(Mg、Ca、Ba等)、3族元素(La、Ce、Eu、Ac、Th等)、4族元素(Ti、Zr、Hf等)、5族元素(V、Nb、Ta等)、6族元素(Cr、Mo、W等)、7族元素(Mn、Re等)、8族元素(Fe、Ru、Os等)、9族元素(Co、Rh、Ir等)、10族元素(Ni、Pd、Pt等)、11族元素(Cu、Ag、Au等)、12族元素(Zn、Cd等)、13族元素(Al、Ga、In等)及14族元素(Si、Ge、Sn、Pb等)。
作為包含該等元素的無機化合物,可舉例如氧化物(包
含複合氧化物)、鹵化物(氟化物、氯化物、溴化物、碘化物)、含氧酸鹽(硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽、過氯酸鹽、碳酸鹽等)、一氧化碳、二氧化碳及二硫化碳等陰性元素與上述元素所形成的化合物,以及氫氰酸、氰化物(cyanide)、氰酸鹽(cyanate)、硫氰酸鹽及碳化物等鹽。
碳化合物中,例外的分類為無機化合物者,例如鑽石、六方白碳石(Lonsdaleite)、石墨(graphite)、石墨烯(graphene)、富勒烯(fullerene)類(巴克明斯特富勒烯(Buckminsterfullerene)、奈米碳管(carbon nanotube)、碳奈米角(carbon nanohorn)等)、玻璃狀碳、碳炔(carbyne)、非晶碳(amorphous carbon)、碳奈米泡沫(carbon nanofoam)等碳的同素異形體等。
一個無機化合物粒子,可包含上述元素中的1種或2種以上。複數種元素,可均勻地存在於粒子中,亦可偏離存在,某些元素的化合物的粒子表面,亦可被其他元素的化合物被覆。該等無機化合物,可單獨使用,亦可複數組合使用。
無機化合物粒子(特別是球狀粒子)的大小,雖無特別限制,惟平均粒徑(粒子的外徑之平均值)較理想為1至200nm。若平均粒徑比200nm大,在使用有機無機複合體作為光學材料時,有容易產生光的散射等問題之傾向,平均粒徑未達1nm時,構成無機化合物粒子的物質的固有特性可能會變化。而且,難以有效地形成無機化合物粒子
間的空隙。從相同的觀點來看,無機物粒子的平均粒徑更理想為1至150nm,更加理想為10至100nm。特別是在對成膜性的有機無機複合體及利用該者之塗覆膜、成形體、光學材料等要求透明性的情況,由於粒子的大小需囊括於瑞立散射(Rayleigh scattering)範圍,故無機化合物粒子的平均粒徑為10至70nm較理想,10至60nm更理想。無機化合物粒子的平均粒徑之測定方法,於後述的實施例詳細說明。
無機化合物粒子的形狀、結晶形,無特別限制,例如可為球狀、結晶狀、鱗片狀、柱狀、管狀、纖維狀、中空狀、多孔狀、念珠狀等各種形狀。
無機化合物粒子為無機氧化物粒子較理想。無機氧化物粒子只要是由碳以外的元素,例如Si、Zr、Ti、Ar、Sn、Ca、Ba等氧化物形成的粒子,即無特別限制,惟從取得容易度之觀點來看,較理想為SiO2
、ZrO2
、TiO2
、Al2
O3
、BaTiO3
及CaCO3
,特別理想為SiO2
。無機化合物,可具有ZrO2
粒子或TiO2
粒子、被覆該等粒子表面的SiO2
及Al2
O3
等。該等可單獨使用,亦可複數組合使用。
無機化合物粒子的最大長度L及最小寬度D,雖無特別限制,惟以滿足L/D≧1.2較理想。藉由L/D為1.2以上,可得到更佳的成形性。L/D更理想為1.3至5,更加理想為1.5至3。L/D的測定方法,於後述實施例詳細說明。
無機化合物粒子的圓形度,較理想為0.92以下。藉由圓形度為0.92以下,可將有機無機複合體成形而容易地得到成形體。從相同的觀點來看,該圓形度,更理想為0.2至0.85,更加理想為0.5至0.8。關於圓形度的測定方法,於後述實施例詳細說明。
高折射率的無機化合物粒子的折射率,雖無特別限制,惟從高折射率化的觀點來看,較理想為1.6至4.5左右。從折射率設計及成膜性的平衡之觀點來看,更理想為1.7至3.0,更加理想為1.8至2.5。
高折射率的無機化合物粒子的密度,雖無特別限制,惟為了在成形品等容易得到高折射率,較理想為2.5至8g/cm3
左右。從折射率設計及成膜性的平衡之觀點來看,無機化合物粒子的密度更理想為3.5至5.5g/cm3
。
無機化合物粒子的空洞率,雖無特別限制,惟以低折射率化為目的之情況,亦可使用粒子內的空洞率為5至80%之無機化合物粒子。
空洞率未達5體積%時,折射率的降低效果小,超過80體積%時強度會變弱,加工為光學材料等時可能會破損。另一方面,藉由空洞率為5至80體積%,可得折射率控制能力優異、外觀佳的塗覆膜。從相同的觀點來看,該空洞率更理想為10至60體積%,更加理想為15至40體
積%。空洞率係以「空洞率(體積%)=(空洞部分的體積)/(粒子全體的體積)×100」表示,關於空洞率的測定方法,於後述實施例詳細說明。
其形態雖無特別限制,惟從折射率控制的觀點來看,較理想為管狀粒子、中空粒子、多孔性粒子,特別理想為中空粒子及多孔性粒子。其中,從容易取得之觀點來看,較理想為球狀中空氧化矽(silica)粒子及多孔性氧化矽。
上述中空粒子的外殼厚度雖無特別限制,惟從折射率及成膜性的平衡之觀點來看,較理想為1至30nm,更理想為5至20nm,特別理想為7至12nm。
中空粒子的折射率雖無特別限制,惟從容易得到折射率的控制效果而言,較理想為1.05至1.4左右。從折射率設計及成膜性的平衡之觀點來看,無機化合物粒子的折射率,更理想為1.1至1.35,更加理想為1.15至1.3。
具有複數個一次粒子連結成念珠狀的鏈狀構造之無機氧化物粒子(以下稱為「念珠狀無機氧化物粒子」),雖無特別限制,惟粒子係具有連結成念珠狀及/或分枝的形狀。具體而言,可舉例如第1圖所示,具有球狀的膠體氧化矽連結成念珠狀的鏈狀構造者,及所連結的膠體氧化矽為分枝者(以下稱為「念珠狀氧化矽」)等。上述念珠狀氧化矽,係使球狀氧化矽的一次粒子經由2價以上的金屬離子而將粒子-粒子間鍵結者。至少為連結3個以上,更理想
為連結5個以上,更加理想為連結7個以上的一次粒子。念珠狀無機氧化物粒子,也包含連結成念珠狀的一次粒子為分枝者。使用SEM(掃瞄式電子顯微鏡)及TEM(穿透式電子顯微鏡)等電子顯微鏡,以倍率50,000至100,000倍觀察念珠狀無機氧化物粒子時,視野下存在的粒子中,不是單獨的球狀粒子,而是具有上述鏈狀構造及具有分枝構造的形態而存在之粒子數,至少為50%以上,較理想為70%以上,更理想為90至100%的範圍。念珠狀無機氧化物粒子,因其形狀之故,有提高構件等的強度之傾向。再者,使用如上述念珠狀無機物粒子之L/D大之無機氧化物粒子的情況,由於係隨無機氧化物的含量於膜表面形成凹凸構造,而呈現與蓮葉表面上水滴滾動同等優異的撥水性,故特別理想。
構成有機無機複合體之聚合物,較理想係其至少一部分經由後述的偶合劑(具有聚合起始基之偶合劑)鍵結於無機化合物粒子的表面。無機化合物粒子與聚合物的鍵結,從鍵結強度的觀點來看,較理想為共價鍵。該聚合物係包含1種或2種以上的自由基聚合性單體作為單體單元。而且,有機無機複合體可含有由不同的單體單元所構成之複數種聚合物。
而且,上述聚合物較理想為非離子性聚合物。本發明之離子性聚合物,係指包含「鹼金屬及鹼土金屬及其鹽」、銨鹽的聚合物;非離子性聚合物,係指不含該等的聚合物。
「鹼金屬及鹼土金屬及其鹽」游離形成水合物時,會變成金屬腐蝕的原因,而變成多量使用金屬配線等之光學材料、電子材料的故障原因。而且,使用於有機EL、鋰離子電池等時,亦可能會對導電性造成不良影響。
「鹼金屬及鹼土金屬及其鹽」、銨鹽,因為與水接觸時係呈現鹼性,故會依情況而變得難以控制反應。
本實施態樣之偶合劑,係用以連結無機化合物粒子表面與上述有機聚合物之化合物。該偶合劑只要是具有聚合起始基以及會與無機化合物粒子表面反應生成鍵結之官能基之化合物,即無特別限制。此時,無機化合物粒子表面,可為由無機化合物本身形成,亦可被表面處理。此處,所謂表面處理,係藉由化學反應、熱處理、光照射、電漿照射、放射線照射等,而以官能基修飾無機化合物粒子表面。
作為偶合劑與無機化合物粒子表面鍵結之方法,並無特別限制,有例如使無機化合物粒子表面的羥基與偶合劑反應之方法、使藉由無機化合物粒子表面之表面處理導入的官能基與偶合劑反應之方法。亦可再使偶合劑對鍵結於無機化合物粒子之偶合劑反應,以連結複數偶合劑。而且,視偶合劑的種類,亦可併用水、觸媒。
偶合劑所具有的官能基雖無特別限制,惟例如於藉由與無機化合物粒子表面的羥基反應而生成鍵結的情況,可列舉磷酸基、羧基、鹵化醯基、酸酐基、異氰酸酯基、環氧丙基(glycidyl)、氯化矽基(chlorosilyl)、烷氧基矽
基、矽醇基、胺基、鏻基(phosphonium)及鋶基(sulfonium)等。其中,從反應性、酸殘餘量與著色的平衡之觀點來看,較理想為異氰酸酯基、氯化矽基、烷氧基矽基及矽醇基,更理想為氯化矽基及烷氧基矽基。
偶合劑的官能基數目雖無特別限制,惟較理想為1個官能基或2個官能基,特別理想為1個官能基。存在2個以上官能基時,會生成偶合劑的縮合物(副產物),而會變得難以將其除去。而且,由於在有機無機複合膜中會殘餘未反應的官能基,故成為藉由加熱乾燥、加熱加工之步驟等生成醇、水等,而膜會發泡的重要原因。而且,也會變成無機化合物粒子凝集之重要原因。
偶合劑所具有的聚合起始基,只要是具有聚合起始能力之官能基,即無特別限制。可舉例如後述之氮氧自由基媒介聚合(以下稱為「NMP」(nitroxide mediated polymerization))、原子轉移自由基聚合(以下稱為「ATRP」(atom transfer radical polymerization))、可逆加成/斷裂鏈轉移聚合(以下稱為「RAFT」(reversible addition fragmentation chain transfer polymerization))所使用的聚合起始基。
NMP之聚合起始基,只要是與氮氧自由基(nitroxide)鍵結之基,即無特別限制。
ATRP之聚合起始基,典型地為包含鹵原子之基。以鹵原子的鍵結解離能量低為較理想。可舉例如導入鍵結於3級碳原子之鹵原子;結合於鄰接乙烯基、亞乙烯基
(vinylidene)及苯基等不飽和碳-碳鍵結之碳原子之鹵原子;直接鍵結於含有羰基、氰基及鋶基等雜原子之共軛性基或是鍵結於鄰接該等原子之鹵原子之基,作為較理想的構造。更具體而言,下述通式(1)所示的有機鹵化物基及通式(2)所示的鹵化磺醯基較適合。
式(1)及式(2)中,R1
及R2
分別獨立地表示氫原子、可具有取代基之碳數1至20的烷基、可具有取代基的烯丙基、可具有取代基之碳數6至20的芳香基、烷基芳香基或可具有取代基的烷基芳香基,Z表示鹵原子。
式(1)的聚合起始基,如下述通式(3)所示,可為具有羰基者。式(3)中,R1
、R2
及Z係與式(1)中R1
、R2
及Z的意義相同。
式(3)的聚合起始基之具體例,例如下述化學式。
RAFT之聚合起始基,只要是一般的自由基聚合起始基,即無特別限制。而且,亦可將作為RAFT劑之功能的含有硫原子之基使用作為聚合起始基。作為聚合起始基之例,可舉例如三硫碳酸酯(trithiocarbonate)、二硫酯、硫醯胺、硫胺甲酸酯(thiocarbamate)、二硫胺甲酸酯、硫脲鹽(thiouranium)、硫脲(thiourea)、二硫草醯胺(dithiooxamide)、硫酮及三硫化物。
偶合劑以具有下述式1所示的構造較理想。
X-Si(R1
)(R2
)(R3
)………(1)式中,X為上述聚合起始基,R1
及R2
分別獨立地為碳原子數1至10的烷基,R3
為碳原子數1至10的烷氧基、氫原子、羥基或鹵原子。
作為適合的偶合劑之具體例,有以下的矽烷化合物。
.3-(2-溴異丁氧基)丙基二甲基氯矽烷(Cas號碼:370870-81-8)
.3-(2-溴異丁氧基)丙基二氯甲基矽烷(Cas號碼:1057260-39-5)
.3-(2-溴異丁氧基)丙基三氯矽烷(Cas號碼:688359-84-4)
.3-(甲氧基二甲基矽基丙基)-2-溴-2-甲基丙酸酯(Cas號碼:531505-27-8)
.3-(二甲氧基甲基矽基丙基)-2-溴-2-甲基丙酸酯(Cas號碼:1186667-60-6)
.3-(三甲氧基矽基丙基)-2-溴-2-甲基丙酸酯(Cas號碼:314021-97-1)
.(3-(2-溴異丁醯基)丙基)二甲基乙氧基矽烷(Cas號碼:265119-86-6)
.(3-(2-溴異丁醯基)丙基)甲基二乙氧基矽烷(Cas號碼:1186667-65-1)
.(3-(2-溴異丁醯基)丙基)三乙氧基矽烷(Cas號碼:880339-31-1)
.(3-(2-溴丙醯基)丙基)二甲基氯矽烷(Cas號碼:438001-36-6)
.(3-(2-溴丙醯基)丙基)三氯矽烷(Cas號碼:663174-64-9)
.(3-(2-溴丙醯基)丙基)二甲基甲氧基矽烷(Cas號碼:861807-46-7)
.(3-(2-溴丙醯基)丙基)二甲基乙氧基矽烷(Cas號碼:265119-85-5)
.(3-(2-溴丙醯基)丙基)三乙氧基矽烷(Cas號碼:1233513-06-8)
上述聚合物的聚合形態,無特別限制,可舉例如均聚物、週期共聚物、嵌段共聚物、無規共聚物、梯度(gradient)共聚物、錐形(tapered)共聚物或接枝共聚物。其中,從Tg、折射率等物性控制之觀點來看,較理想為共聚物。
上述聚合物,從對泛用的有機溶劑之溶解性、抑制熱分解之觀點來看,較理想為丙烯酸酯類及甲基丙烯酸酯類的均聚物或共聚物。
自由基聚合性的單體為ATRP或RAFT較理想。
作為上述單體,可舉例如:乙烯、「如丁-1,3-二烯、2-甲基丁-1,3-二烯、2-氯丁-1,3-二烯之二烯類」、「苯乙烯、α-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、4-羥基苯乙烯、乙醯氧基苯乙烯、4-氯甲基苯乙烯、2,3,4,5,6-五氟苯乙烯、4-胺基苯乙烯等苯乙烯類」、「丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸第3丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸環己酯、丙烯酸苯甲酯、三甲基矽基丙烯酸酯、丙烯醯胺、丙烯酸2-(二甲基胺基)乙酯、丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、丙烯酸2,2,3,3-四氟丙酯、丙烯酸1,1,1,3,3,3-六氟異丙酯、丙烯酸1H,1H,2H,2H-十七氟癸酯、丙烯酸1H,1H,3H-六氟丁酯、丙烯酸1H,1H,5H-八氟戊酯、丙烯酸1H,1H-七氟丁酯、
丙烯酸2-異氰酸基乙酯、1,1-(雙丙烯醯氧基甲基)乙基異氰酸酯等丙烯酸酯類」、「甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸第3丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸苯甲酯、三甲基矽烷基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯醯胺、甲基丙烯酸2-(二甲基胺基)乙酯、甲基丙烯酸2-(二乙基胺基)乙酯、甲基丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、甲基丙烯酸1H,1H,2H,2H-十七氟癸酯、甲基丙烯酸1H,1H,3H-六氟丁酯、甲基丙烯酸2,2,3,3-四氟丙酯、甲基丙烯酸1H,1H,5H-八氟戊酯、甲基丙烯酸1H,1H,7H-十二氟戊酯、甲基丙烯酸2-異氰酸酯基乙酯、甲基丙烯酸2-(O-[1’-甲基次丙基胺基]羧基胺基)乙酯、甲基丙烯酸2-[(3,5-二甲基吡唑基)羰基胺基]乙酯等甲基丙烯酸酯類」、「丙烯酸2-羥基乙酯、丙烯酸2-羥基丙酯、丙烯酸3-羥基丙酯、丙烯酸2-羥基丁酯、丙烯酸3-羥基丁酯、丙烯酸4-羥基丁酯、丙烯酸2-羥基己酯、丙烯酸6-羥基己酯、丙烯酸3-全氟丁基-2-羥基丙酯、丙烯酸3-全氟己基-2-羥基丙酯、丙烯酸3-全氟辛基-2-羥基丙酯、甲基丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸2-羥基丙酯、甲基丙烯酸3-羥基丙酯、甲基丙烯酸2-羥基丁酯、甲基丙烯酸3-羥基丁酯、甲基丙烯酸4-羥基丁酯、甲基丙烯酸6-羥基己酯、甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸3-全氟丁基-2-羥基丙酯、甲基丙烯酸3-全氟己基-2-羥基丙酯、甲基丙烯酸3-全氟辛基-2-羥基丙酯、
丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、N-環丙基丙烯醯胺、N,N-二甲基丙烯醯胺、N-羥基甲基丙烯醯胺、N-異丙基丙烯醯胺、丙烯腈、甲基丙烯腈等(甲基)丙烯酸衍生物」、「如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、安息香酸乙烯酯、丁酸乙烯酯等乙烯酯類」、「乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚等乙烯醚類」、「乙烯基甲基酮、乙烯基己基酮、乙烯基酮類、N-乙烯基吡咯、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吲哚、N-乙烯基吡咯啶酮等N-乙烯基化合物」、「如烯丙醇、氯化烯丙基、乙酸烯丙酯、氯化乙烯(vinyl chloride)、氯化亞乙烯(vinylidene chloride)的烯丙基化合物」、「氟化乙烯、氟化亞乙烯等具有氟化烷基的化合物」、「丙烯酸環氧丙酯、甲基丙烯酸環氧丙酯、4-環氧丙基苯乙烯等官能基單體類」、「丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、二丙烯酸酐、二丙烯酸1,2-乙二酯、季戊四醇(pentaerythritol)三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二乙烯基苯等具有2個以上反應性雙鍵之化合物」等。其中,於特別重視塗覆膜、成形體的透明性之情況,係以選擇苯乙烯類、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯較理想。
上述單體中,以控制折射率或賦予撥水性/撥油性為目的之情況,係以選擇至少1種以上之含有氟的單體較理想,由於容易取得,更理想為丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、丙烯酸2,2,3,3-四氟丙酯、丙烯酸2,2,3,3,3-五氟丙酯、丙烯酸1,1,1,3,3,3-六氟異丙酯、甲基丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、甲基丙烯酸2,2,3,3-四氟丙酯、甲基丙烯酸
2,2,3,3,3-五氟丙酯及甲基丙烯酸1,1,1,3,3,3-六氟異丙酯。
作為未含有氟之單體,由於容易取得,故以使用選自丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯所成群組之至少1種單體較理想,其中,以選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯及甲基丙烯酸丁酯的單體為較理想。
以下,以化學式表示較理想的單體之具體例。
上述聚合物,以使有機無機複合體交聯為目的,亦可具有交聯性官能基。交聯性官能基的種類雖無特別限制,惟從反應性的觀點來看,較理想為(甲基)丙烯醯基、環
狀醚基(環氧基、氧雜環丁烷基(oxetane)等)等。
而且,為了使聚合物為非離子性,原料以選擇非離子性單體為較理想。本發明之離子性單體,係指包含「鹼金屬及鹼土金屬以及其鹽」、銨鹽的單體;非離子性單體,係指不含該等之單體。
作為離子性單體之例,可舉例如(甲基)丙烯酸的鹼金屬鹽和銨鹽、丙烯醯胺-2-乙基磺酸的鹼金屬鹽等;作為鹼金屬鹽,可舉例如鈉鹽、鉀鹽、鋰鹽等。
本實施態樣所使用的反應性雙鍵,係指從藉由照射後述的紫外光等活性光線以產生自由基的化合物(光自由基起始劑)開始聚合反應,而可硬化之不飽和鍵結。作為反應性雙鍵,較理想為(甲基)丙烯醯基(丙烯醯基或甲基丙烯醯基)中的碳-碳雙鍵。
作為將反應性雙鍵導入聚合物中的方法,可舉例如:使用具有2個以上反應性雙鍵的化合物作為單體,合成聚合物之方法;由具有官能基的單體合成聚合物後,使具有反應性雙鍵的化合物加成於該官能基之方法等。
作為具有2個以上反應性雙鍵的化合物,雖無特別限制,惟以可抑制於合成有機聚合物時之膠體化等問題、具有反應性不同的2個以上雙鍵的化合物為較理想。其中,從取得容易度之點而言,更理想為丙烯酸烯丙酯。
作為將具有反應性雙鍵的化合物加成於聚合物之方法,較理想為使聚合物中的官能基與具有反應性雙鍵的化合物中的官能基反應。作為聚合物中或具有反應性雙鍵的
化合物中的官能基,較理想為羥基、烷氧基矽基、環氧基、羧基、異氰酸酯基、胺基、醯胺基等官能基。作為該等官能基的組合,可舉例如羥基-羧基、胺基-羧基、醯胺基-羧基、烷氧基矽基-羰基、異氰酸酯基-羥基、環氧基-羥基、烷氧基矽基-羥基、醯胺基-羥基、環氧基-胺基等。
作為具有反應性雙鍵且具有羥基的化合物,較理想為羥基乙基乙烯基醚、羥基丁基乙烯基醚、環己烷二甲醇單乙烯基醚等羥基烷基乙烯基醚類;二乙二醇單乙烯基醚、三乙二醇單乙烯基醚、四乙二醇單乙烯基醚等乙二醇單乙烯基醚類;羥基乙基烯丙基醚、羥基丁基烯丙基醚、環己烷二甲醇單烯丙基醚等羥基烷基烯丙基醚類;羥基乙基羧酸乙烯酯、羥基丁基羧酸乙烯酯、((羥基甲基環己基)甲氧基)乙酸乙烯酯等羥基烷基乙烯酯類;羥基乙基羧酸烯丙酯、羥基丁基羧酸烯丙酯、((羥基甲基環己基)甲氧基)乙酸烯丙酯等羥基烷基羧酸烯丙酯類;(甲基)丙烯酸羥基乙酯等(甲基)丙烯酸羥基烷基酯類等。
作為具有反應性雙鍵且具有烷氧基矽基的化合物,較理想為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甲氧基矽烷、三甲氧基矽基丙基乙烯基醚等。
作為具有反應性雙鍵且具有羧基的化合物,較理想為(甲基)丙烯酸、亞甲基丁二酸(itaconic acid)、反丁烯二酸(fumaric acid)、順丁烯二酸(maleic acid)、順丁烯二酸酐、焦檸檬酸(citraconic acid)、十一碳烯酸
(undecylenic acid)等。作為具有胺基的化合物,較理想為胺基丙基乙烯基醚、二乙基胺基乙基乙烯基醚等。
作為具有反應性雙鍵且具有異氰酸酯基的化合物,較理想為(甲基)丙烯酸2-異氰酸酯基乙酯、異氰酸1,1-雙(丙烯醯基甲基)乙酯、甲基丙烯酸2-(0-[1’-甲基次丙基胺基]羧基胺基)乙酯、甲基丙烯酸2-[(3,5-二甲基吡唑基)羰基胺基]乙酯等。
作為具有反應性雙鍵且具有環氧基的化合物,較理想為環氧丙基乙烯基醚、環氧丙基羧酸乙烯酯、環氧丙基烯丙基醚、(甲基)丙烯酸環氧丙酯、(甲基)丙烯酸甲基環氧丙酯、(甲基)丙烯酸3,4-環氧基環己基甲酯等。
雖無特別限制,惟於導入異氰酸酯基作為交聯性官能基的情況,從聚合反應的容易度及官能基的反應性之觀點來看,較理想為藉由使用(甲基)丙烯酸2-異氰酸酯基乙酯、甲基丙烯酸2-(0-[1’-甲基次丙基胺基]羧基胺基)乙酯及甲基丙烯酸2-[(3,5-二甲基吡唑基)羰基胺基]乙酯等作為單體單元之一,以合成聚合物之方法。再者,藉由使用(甲基)丙烯酸2-異氰酸酯基乙酯等作為單體單元之一,以合成聚合物,並使所得之聚合物中的異氰酸酯基與(甲基)丙烯酸羥基乙酯等的羥基反應,而可導入(甲基)丙烯醯基作為交聯性官能基。
於導入(甲基)丙烯醯基作為交聯性官能基的情況,從聚合反應的容易度及官能基的反應性之觀點來看,較理想為在使用(甲基)丙烯酸羥基乙酯作為單體單元之一以
合成聚合物後,使聚合物中的羥基與(甲基)丙烯酸2-異氰酸酯基乙酯、異氰酸1,1-(雙丙烯醯氧基甲基)乙酯等的異氰酸酯基反應之方法。
而且,於導入環狀醚基(環氧基等)作為交聯性官能基的情況,從聚合反應的容易度之觀點來看,較理想為使用(甲基)丙烯酸環氧丙酯作為單體單元之一,以合成聚合物之方法。
上述聚合物的形狀係無特別限制,可舉例如鏈狀、分枝鏈狀、階梯(ladder)型、星型。其他,亦可導入任意取代基等以提高分散性、相溶性。
上述聚合物的分子量雖無特別限制,惟其數量平均分子量(以下稱為「Mn」)較理想為3000至500000g/mol,更理想為4000至200000g/mol,更加理想為5000至100000g/mol,特別理想為10000至80000g/mol。Mn未達3000g/mol時,會有容易發生無機物粒子的凝集之傾向,再者,形成於無機物粒子周圍之聚合物層的厚度會變薄而變得難以保持膜的形狀。超過500000g/mol時,會變得難以顯現作為無機物粒子的特性,有機無機複合體間的空隙率會有降低的傾向。
上述聚合物的分子量分佈,係由質量平均分子量(以下稱為「Mw」)及Mn,以Mw/Mn求得。此處Mn及Mw,如後述實施例所詳細說明,係藉由凝膠滲透層析(GPC)測定之換算聚甲基丙烯酸甲酯的值。
於本實施態樣,包含於有機無機複合體之聚合物的分
子量分佈(分子量的分散度)為2.3以下。從無機物粒子的分散性及成膜性的觀點來看,以聚合物的分子量(鏈長)一致,亦即分子量分佈接近1的值為較理想。從如此的觀點來看,分子量分佈較理想為1.0至2.2,更理想為1.0至2.1,更加理想為1.0至1.9,特別理想為1.0至1.8。
於聚合反應,發生連鎖轉移反應、二分子停止反應等的情況,分子量分佈會變得比2.3大。於該情況,會生成自由聚合物或者發生無機物粒子凝集等不良的情形。而且,本實施態樣的有機無機複合體之塗膜,因鍵結於無機物粒子之聚合物主要係作為黏結劑之功能,故聚合物的分子量一致,形成更均勻的殼層(shell layer),從自成膜性的觀點來看也極為重要。
有機無機複合體的玻璃轉化溫度(以下稱為Tg)雖無特別限制,惟由於可抑制黏著且賦予良好的成膜性之故,較理想為-10至180℃,更理想為0至160℃,更加理想為20至150℃,特別理想為40至120℃。
所謂有機無機複合體的鹵素含量,係指溴及氯的合計量。該鹵素含量雖無特別限制,惟由於良好的成膜性之故,以該有機無機複合體的全部質量為基準,較理想為0.001至2.5質量%,更理想為0.01至1.5質量%,更加理想為0.1至1質量%。
有機無機複合體的氟含量雖無特別限制,惟考慮對泛用的有機溶劑之分散性與折射率控制效果、撥水/撥油性、
透明性之平衡,以該有機無機複合體的全部質量為基準,較理想為0.1至60質量%,更理想為1至50質量%,更加理想為5至40質量%。
從折射率控制、成膜性、成形性的觀點來看,以該有機無機複合體的全部質量為基準,有機無機複合體的無機化合物粒子的含量為96質量%以下,較理想為5至80質量%,更理想為15至75質量%,特別理想為25至70質量%。而且,以該有機無機複合體的全部體積為基準,無機化合物粒子的含量較理想為2至70體積%,更理想為7至65體積%,特別理想為10至60體積%。
有機無機複合體的銅含量雖無特別限制,惟為了抑制塗覆膜和成形體的著色,較理想為0.2質量%以下,更理想為0.05質量%以下,更加理想為0.02質量%以下,特別理想為0.005質量%以下。
關於本實施態樣的有機無機複合體,例如可藉由具備下述步驟之方法得到:使具有聚合起始基的偶合劑鍵結於無機化合物粒子的表面的步驟;藉由由聚合起始基開始之自由基聚合,以形成上述聚合物的步驟;以及依據需要而於上述聚合物加成具有反應性雙鍵之化合物的步驟。
藉由無機化合物粒子與偶合劑的反應,可得到於無機化合物粒子的表面導入偶合劑之表面改質無機化合物粒子。無機化合物粒子與偶合劑的反應,可在該等分散或溶解之反應液中進行。此時,可加熱反應液。亦可在與偶合
劑反應後,或與偶合劑同時,添加疏水化劑進行反應。只要是會與無機粒子表面殘留的羥基反應者,疏水化劑的種類即無特別限制,例如1,1,1,3,3,3-六甲基二矽氮烷(HDMS)、氯三甲基矽烷(TMS)、二甲基乙基氯矽烷、氯二甲基丙基矽烷、丁基氯二甲基矽烷、氯三乙基矽烷、氯二甲基苯基矽烷、苯甲基氯二甲基矽烷、氯二甲基(3-苯基丙基)矽烷、三甲基乙氧基矽烷、三乙基乙氧基矽烷、六甲基二矽氧烷等。
作為自由基聚合,就可使生成的聚合物之分子量的分散度(分子量分佈)變小之點而言,以選擇活性自由基聚合(以下稱為「LRP」)較理想。作為LRP,有NMP、ATRP及RAFT。一般就其中從聚合起始劑的泛用度、可應用的單體種類多寡、聚合溫度等之點而言,係以ATRP特別理想。而且,於本發明的有機無機複合材料,需抑制未鍵結於無機化合物粒子之自由聚合物的生成,從該觀點來看,亦以容易控制聚合之ATRP為特別理想。
自由基聚合的方式無特別限制,例如可選擇塊狀聚合法或溶液聚合法。再者,從生產性、安全性的觀點來看,可採用懸浮聚合、乳化聚合、分散聚合、種子聚合等方式。
聚合溫度無特別限制,可依據聚合方法及單體種類適當選擇。例如為ATRP或RAFT的情況,聚合溫度較理想為-50℃至200℃,更理想為0℃至150℃,特別理想為20℃至130℃。於單體包含丙烯酸酯及/或甲基丙烯酸酯的情況,於50至130℃進行聚合時,可抑制膠體化或雙分子終
止(bimolecular termination),並以較短時間聚合。
聚合時間雖無特別限制,可依據聚合方法及單體種類適當選擇,惟從生產性與品質的安定性的平衡之觀點來看,例如可為5分鐘至100小時。
聚合反應,可在無溶劑下進行,亦可在溶劑存在下進行。於使用溶劑的情況,係以表面改質的無機化合物粒子的分散性以及聚合觸媒的溶解性為佳之溶劑較理想。溶劑可單獨使用,亦可複數種類組合使用。
溶劑的種類無特別限制,可舉例如甲基異丁基酮(MIBK)、甲基乙基酮(MEK)、苯甲醚(anisole)、甲苯、二甲苯、四氫呋喃(THF)、1-丙醇、2-丙醇、甲醇、乙醇、1-丁醇、第3丁醇、乙腈、二甲基甲醯胺(DMF)、二甲基乙醯胺、二甲基亞碸(DMSO)、正-甲基吡咯啶酮、1,4-二烷、水等。
溶劑的使用量雖無特別限制,例如相對於單體100質量份,較理想為0至2000質量份,更理想為0至1000質量份。溶劑量少時,雖反應速度有變大的傾向而為有利,惟會隨單體種類、聚合條件,聚合溶液黏度會有變高的傾向。而且,溶劑量多時,聚合溶液黏度雖會變低,但因反應速度會降低,故以調整為適當的調配比例較理想。
聚合反應,可在無觸媒下進行,亦可使用觸媒進行,從生產性的觀點來看,以使用觸媒為較理想。觸媒的種類無特別限制,只要依據聚合方法或單體種類等,使用適合的任意觸媒即可。例如於ATRP的情況,觸媒的種類只要從
一般習知的各種觸媒中,依據聚合方式等適當選擇即可。具體而言,例如可使用包含Cu(0)、Cu+
、Cu2+
、Fe+
、Fe2+
、Fe3+
、Ru2+
或Ru3+
之金屬觸媒。其中,為了達成分子量、分子量分佈的高度控制,以包含Cu+
之1價銅化合物及0價銅特別理想。作為其具體例,可舉例如Cu(0)、CuCl、CuBr、CuBr2
、Cu2
O等。該等可單獨使用,亦可複數組合使用。相對於聚合起始基1莫耳,觸媒的使用量通常為0.01至100莫耳,較理想為0.01至50莫耳,更理想為0.01至10莫耳。
金屬觸媒,通常與有機配位體併用。作為對金屬配位之原子,可舉例如氮原子、氧原子、磷原子、硫原子等。其中,較理想為氮原子、磷原子。作為有機配位體的具體例,可舉例如2,2’-聯吡啶及其衍生物、1,10-啡啉(1,10-phenanthroline)及其衍生物、四甲基乙二胺、N,N,N’,N”,N”-五甲基二伸乙基三胺(以下稱為「PMDETA」)、參(二甲基胺基乙基)胺(以下稱為「Me6TREN」)、參(2-吡啶基甲基)胺、三苯膦、三丁基膦等。於進行丙烯酸酯類、甲基丙烯酸酯類的聚合之情況,較理想為PMDETA、Me6TREN、2,2’-聯吡啶及其衍生物之一的4,4’-二(5-壬基)-2,2’-二吡啶(以下稱為「dNbpy」)。有機配位體的具體例係以下述化學式表示。
金屬觸媒及有機配位體,可分別添加在聚合系中混合,亦可預先混合後再將該等添加在聚合系中。特別是使用銅化合物的情況,以前者的方法較理想。
於聚合反應,除了上述,可依據需要使用添加劑。添加劑的種類無特別限制,可舉例如分散劑/安定劑、乳化劑(界面活性劑)等。
分散劑/安定劑,只要是具有其功能者即無特別限制,
可舉例如聚羥基苯乙烯、聚苯乙烯磺酸、乙烯基酚-(甲基)丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-乙烯基酚-(甲基)丙烯酸酯共聚物等聚苯乙烯衍生物;聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯醯胺、聚丙烯腈、聚(甲基)丙烯酸乙酯、聚(甲基)丙烯酸丁酯等聚(甲基)丙烯酸衍生物;聚甲基乙烯基醚、聚乙基乙烯基醚、聚丁基乙烯基醚、聚異丁基乙烯基醚等聚乙烯基烷基醚衍生物;纖維素、甲基纖維素、乙酸纖維素、硝酸纖維素、羥基甲基纖維素、羥基乙基纖維素、羥基丙基纖維素、羧基甲基纖維素等纖維素衍生物;聚乙烯醇、聚乙烯基丁醛、聚乙烯基甲醛、聚乙酸乙烯等聚乙酸乙烯衍生物;聚乙烯基吡啶、聚乙烯基吡咯啶酮、聚伸乙亞胺、聚-2-甲基-2-唑啉等含氮聚合物衍生物;聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯(polyvinylidene chloride)等聚鹵化乙烯衍生物;聚二甲基矽氧烷等聚矽氧烷衍生物等各種疏水性或親水性之分散劑、安定劑。該等可單獨使用,亦可複數組合使用。
乳化劑(界面活性劑),只要是具有其功能者,即無特別限制,可舉例如月桂基硫酸鈉等烷基硫酸酯鹽、十二基苯磺酸鈉等烷基苯磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽、脂肪酸鹽、烷基磷酸鹽、烷基磺基琥珀酸鹽等陰離子系乳化劑;烷基胺鹽、四級銨鹽、烷基甜菜鹼(alkyl betaine)、氧化胺等陽離子系乳化劑;聚氧伸乙基烷基醚、聚氧伸乙基烷基烯丙基醚、聚氧伸乙基烷基苯基醚、山梨醇酐脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、聚氧伸乙基脂肪酸酯
等非離子系乳化劑等。該等可單獨使用,亦可複數組合使用。
作為於聚合物加成具有包含反應性雙鍵的交聯性官能基之化合物的步驟,係可於含有藉由自由基聚合得到之有機無機複合體的聚合溶液,導入具有反應性雙鍵的化合物,並直接進行反應,亦可將經洗淨精製的有機無機複合體再次分散於有機溶劑中後進行反應。
聚合物中的官能基與具有包含反應性雙鍵的交聯性官能基之化合物的官能基之反應,可在無觸媒下進行,亦可使用觸媒進行,惟從生產性的觀點來看,以使用觸媒較理想。
於官能基彼此的反應中,為了抑制反應性雙鍵進行自由基反應而膠體化,亦可於反應液導入聚合抑制劑。
只要是上述製造方法即無特別限制,以下表示代表的製造方法。
(1)於無機化合物粒子的分散液,添加具有聚合起始基之偶合劑,在既定的溫度反應,再添加疏水化劑,使其反應,得到表面改質之無機化合物粒子的分散液。
(2)冷卻至室溫後,以既定的溶劑洗淨上述分散液,以離心分離等分離/乾燥固體成分,得到表面改質之無機化合物粒子。
(3)將上述表面改質之無機化合物粒子分散於聚合溶
劑後,添加自由基聚合性單體以及觸媒,在既定的條件下反應,藉由從前述聚合起始基開始之活性自由基聚合,形成鍵結於前述無機化合物粒子之聚合物,得到有機無機複合體1。依據需要,進行(4)以後的反應。
(4)冷卻至室溫後,於前述有機無機複合體1的反應液添加聚合抑制劑,再添加具有包含反應性雙鍵的交聯性官能基之化合物以及觸媒,在既定的條件下反應後,以溶劑洗淨,得到有機無機複合體2。
(1)於無機化合物粒子的分散液,添加具有聚合起始基之偶合劑,在既定的溫度反應,再添加疏水化劑,使其反應,得到表面改質之無機化合物粒子的分散液。
(2)冷卻至室溫後,添加自由基聚合性單體以及觸媒,在既定的條件下反應,藉由從前述聚合起始基開始之活性自由基聚合,形成鍵結於前述無機化合物粒子之聚合物,得到有機無機複合體1。依據需要,進行(3)以後的反應。
(3)冷卻至室溫後,於前述有機無機複合體1的反應液,添加聚合抑制劑,再添加具有包含反應性雙鍵的交聯性官能基之化合物以及觸媒,在既定的條件下反應後,以溶劑洗淨,得到有機無機複合體2。
本實施態樣的塗覆材,只要是包含前述有機無機複合
體者,即無特別限制,較理想為液體。其中,以有機無機複合體分散於有機溶劑者較理想。
塗覆材所使用的有機溶劑雖無特別限制,惟以上述的有機無機複合體之分散性良好、安全性較高、泛用性有機溶劑較理想。該等溶劑,可單獨使用,複數混合使用亦無妨。從成膜性及安全性的觀點來看,將乙酸丁酯設為100的情況,有機溶劑的蒸發速度較理想為10至600,更理想為20至200。從相同的觀點來看,有機溶劑的沸點較理想為75至200℃,更理想為90至180℃。該等可單獨使用,亦可2種以上組合使用。
作為有機溶劑之例,可舉例如丙酮、甲基乙基酮(MEK)、二乙基酮、甲基異丁基酮(MIBK)、二異丁基酮、環己酮、二丙酮醇、異佛酮(Isophorone)、四氫呋喃(THF)、2-甲氧基乙醇(甲基賽璐蘇(methyl cellosolve))、2-乙氧基乙醇(乙基賽璐蘇)、2-正丁氧基乙醇(正丁基賽璐蘇)、乙二醇單第3丁醚(第3丁基賽璐蘇)、1-甲氧基-2-丙醇(丙二醇單乙醚)、3-甲氧基-3-甲基丁醇(甲基甲氧基丁醇)、二乙二醇單-正丁醚(二乙二醇單丁醚)、苯、甲苯、二甲苯、苯甲醚(甲氧基苯)、三氟甲苯、環己烷、己烷、礦油精(mineral spirit)、苯甲醇、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、第3丁醇、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸異丁酯、乙酸2-甲氧基-1-甲基乙酯(丙二醇單甲醚乙酸酯)、乙酸2-乙氧基乙酯(乙酸賽璐蘇)、3-乙氧基丙酸乙酯、乙酸3-甲
氧基丁酯、乙酸3-甲氧基-3-甲基丁酯、二乙醚、乙二醇、丙二醇(propylene glycol)、1,3-丙二醇(1,3-propanediol)、乙腈、二甲基乙醯胺、二甲基甲醯胺(DMF)、二甲基亞碸(DMSO)、正-甲基吡咯啶酮(NMP)、吡啶、1,4-二烷、氯仿等。
再者,亦可依據需要可添加光聚合起始劑、硬化劑、硬化促進劑、交聯劑、自由聚合物、添加劑、塑化劑、油脂、乳化劑(界面活性劑)、偶合劑、酸、鹼、單體、寡聚物、聚合物、顏料、染料、香料、色素等。
所謂本實施態樣的光聚合起始劑,只要是藉由活性光線的照射使組成物聚合者,即無特別限制,可大略分成光自由基起始劑、光酸產生劑、光鹼產生劑三種。
作為光自由基起始劑,以使用藉由照射活性光線或放射線而產生自由基的化合物較理想。藉由使用如此的光自由基起始劑,由藉由活性光線或放射線的照射產生的自由基,會引起前述有機聚合物中的反應性雙鍵的聚合反應,而可使有機無機複合體硬化。
作為如此的光自由基起始劑,可使用苯乙酮類、安息香(benzoin)類、二苯基酮(benzophenone)類、縮酮(ketal)類、蒽醌(anthaquinone)類、氧硫雜蒽酮(thioxanthone)類、偶氮化合物、過氧化物類、2,3-二烷基二酮化合物類、二硫醚化合物類、流蘭(thiuram)化合物類、氟胺化合物類、肟(oxime)酯類等。作為光自由基起始劑的具體例有:2,2’-二乙氧基苯乙酮、對-二甲基苯乙酮、1-羥基環
己基苯基酮、1-羥基二甲基苯基酮、2-甲基-4’-甲硫基-2-嗎啉基苯丙酮、2-苯甲基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁酮-1、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基丙烷-1-酮、α-羥基苯乙酮、α-胺基苯乙酮等苯乙酮類;安息香甲基醚、安息香乙基醚、安息香異丙基醚、苯偶醯二甲基縮酮(benzil dimethyl ketal)等安息香類;二苯基酮、2,4’-二氯二苯基酮、4,4’-二氯二苯基酮、對-氯二苯基酮等二苯基酮類;1,2-辛二酮-1-[4-(苯硫基)-2-(O-苯甲醯基肟)]、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-苯甲醯基肟)等肟酯類等。該等光自由基起始劑,可單獨使用,亦可2種以上組合使用。
所謂光酸產生劑,係指藉由照射活性光線而產生酸的化合物,可舉例如磺酸衍生物、鎓鹽(onium salt)類、羧酸酯類。
作為磺酸衍生物,可舉例如二碸(disulfone)類、二磺醯基重氮基甲烷類、二磺醯基甲烷類、磺醯基苯甲醯基甲烷類、三氟甲基磺酸酯衍生物等醯亞胺磺酸酯(imide sulfonate)類、安息香磺酸酯類、1-氧基-2-羥基-3-丙醇的磺酸酯類、苯三酚三磺酸酯(pyrogallol trisulfonate)類、苯甲基磺酸酯類。具體而言,可舉例如二苯基二碸、二甲苯磺醯基二碸(ditosyl disulfone)、雙(苯基磺醯基)重氮甲烷、雙(氯苯基磺醯基)重氮甲烷、雙(二甲苯基磺醯基)重氮甲烷、苯基磺醯基苯甲醯基重氮甲烷、雙(環己基磺醯基)甲烷、安息香甲苯磺酸酯(Benzoin
tosylate)、1,2-二苯基-2-羥基丙基甲苯磺酸酯、1,2-二(4-甲基巰基苯基)-2-羥基丙基甲苯磺酸酯、苯三酚甲基磺酸酯(pyrogallol methyl sulfonate)、苯三酚乙基磺酸酯、2,6-二硝基苯基甲基甲苯磺酸酯、鄰-硝基苯基甲基甲苯磺酸酯、對-硝基苯基甲苯磺酸酯等。
作為羧酸酯,可列舉如1,8-萘二羧酸醯亞胺甲基磺酸酯、1,8-萘二羧酸醯亞胺甲苯磺醯基磺酸酯、1,8-萘二羧酸醯亞胺三氟甲基磺酸酯、1,8-萘二羧酸醯亞胺樟腦基磺酸酯、琥珀酸醯亞胺苯基磺酸酯、琥珀酸醯亞胺甲苯磺醯基磺酸酯、琥珀酸醯亞胺三氟甲基磺酸酯、琥珀酸醯亞胺樟腦基磺酸酯、酞酸醯亞胺三氟磺酸酯、順-5-降莰烯-內-2,3-二羧酸醯亞胺三氟甲基磺酸酯等。
作為鎓鹽,可使用例如四氟硼酸鹽(BF4 -
)、六氟磷酸鹽(PF6 -
)、六氟銻酸鹽(SbF6 -
)、六氟砷酸鹽(AsF6 -
)、六氯銻酸鹽(SbCl6 -
)、四苯基硼酸鹽、肆(三氟甲基苯基)硼酸鹽、肆(五氟甲基苯基)硼酸鹽;具有過氯酸離子(ClO4 -
)、三氟甲烷磺酸離子(CF3
SO3 -
)、氟磺酸離子(FSO3 -
)、甲苯磺酸離子、三硝基苯磺酸陰離子、三硝基甲苯磺酸陰離子等陰離子之鋶鹽或錪鹽。
作為鋶鹽,例如三苯基鋶六氟銻酸鹽、三苯基鋶六氟硼酸鹽、三苯基鋶四氟硼酸鹽、三苯基鋶肆(五氟苯甲基)硼酸鹽、甲基二苯基鋶四氟硼酸鹽、甲基二苯基鋶肆(五氟苯甲基)硼酸鹽、二甲基苯基鋶六氟磷酸鹽、三苯基鋶六氟磷酸鹽、三苯基鋶六氟銻酸鹽、二苯基萘基鋶六氟砷
酸鹽、三甲苯甲醯基鋶六氟磷酸鹽、大茴香基二苯基鋶六氟銻酸鹽、4-丁氧基苯基二苯基鋶四氟硼酸鹽、4-丁氧基苯基二苯基鋶肆(五氟苯甲基)硼酸鹽、4-氯苯基二苯基鋶六氟銻酸鹽、參(4-苯氧基苯基)鋶六氟磷酸鹽、二(4-乙氧基苯基)甲基鋶六氟砷酸鹽、4-乙醯基苯基二苯基鋶四氟硼酸鹽、4-乙醯基苯基二苯基鋶肆(五氟苯甲基)硼酸鹽、參(4-硫甲氧基苯基)鋶六氟磷酸鹽、二(甲氧基磺醯基苯基)甲基鋶六氟銻酸鹽、二(甲氧基萘基)甲基鋶四氟硼酸鹽、二(甲氧基萘基)甲基鋶肆(五氟苯甲基)硼酸鹽、二(甲氧羰基苯基)甲基鋶六氟磷酸鹽、(4-辛氧基苯基)二苯基鋶肆(3,5-雙-三氟甲基苯基)硼酸鹽、參(十二基苯基)鋶肆(3,5-雙-三氟甲基苯基)硼酸鹽、4-乙醯胺基苯基二苯基鋶四氟硼酸鹽、4-乙醯胺基苯基二苯基鋶肆(五氟苯甲基)硼酸鹽、二甲基萘基鋶六氟磷酸鹽、三氟甲基二苯基鋶四氟硼酸鹽、三氟甲基二苯基鋶肆(五氟苯甲基)硼酸鹽、苯基甲基苯甲基鋶六氟磷酸鹽、10-甲基啡噻六氟磷酸鹽(10-methyl phenoxathiinium hexafluoro phosphate)、5-甲基噻蒽六氟磷酸鹽(5-methyl-thianthrenium hexafluorophosphate)、10-苯基-9,9-二甲基硫代蒽六氟磷酸鹽(10-phenyl-9,9-dimethyl thioxanthenium hexafluorophosphate)、10-苯基-9-氧硫代蒽四氟硼酸鹽、10-苯基-9-氧硫代蒽肆(五氟苯甲基)硼酸鹽、5-甲基-10-氧硫代蒽四氟硼酸鹽、5-甲基-10-氧硫代蒽肆(五
氟苯甲基)硼酸鹽及5-甲基-10,10-二氧硫代蒽六氟磷酸鹽等。
作為錪鹽,可舉例如(4-正-癸氧基苯基)苯基錪六氟銻酸鹽、[4-(2-羥基-正-四癸氧基)苯基]苯基錪六氟銻酸鹽、[4-(2-羥基-正-四癸氧基)苯基]苯基錪三氟磺酸鹽、[4-(2-羥基-正-四癸氧基)苯基]苯基錪六氟磷酸鹽、[4-(2-羥基-正-四癸氧基)苯基]苯基錪肆(五氟苯基)硼酸鹽、雙(4-第3丁基苯基)錪六氟銻酸鹽、雙(4-第3丁基苯基)錪六氟磷酸鹽、雙(4-第3丁基苯基)錪三氟磺酸鹽、雙(4-第3丁基苯基)錪四氟硼酸鹽、雙(十二基苯基)錪六氟銻酸鹽、雙(十二基苯基)錪四氟硼酸鹽、雙(十二基苯基)錪六氟磷酸鹽、雙(十二基苯基)錪三氟甲基磺酸鹽、二(十二基苯基)錪六氟銻酸鹽、二(十二基苯基)錪三氟甲磺酸鹽、二苯基錪硫酸氫鹽、4,4’-二氯二苯基錪硫酸氫鹽、4,4’-二溴二苯基錪硫酸氫鹽、3,3’-二硝基二苯基錪硫酸氫鹽、4,4’-二甲基二苯基錪硫酸氫鹽、4,4’-雙丁二醯亞胺基二苯基錪硫酸氫鹽、3-硝基二苯基錪硫酸氫鹽、4,4’-二甲氧基二苯基錪硫酸氫鹽、雙(十二基苯基)錪肆(五氟苯基)硼酸鹽、(4-辛氧基苯基)苯基錪肆(3,5-雙-三氟甲基苯基)硼酸鹽等。
作為其他鎓鹽,可使用芳香族重氮鹽,例如可使用對-甲氧基苯重氮-六氟銻酸鹽等。
作為可以商業方式取得之鎓鹽,可舉例如San-Aid
SI-60、SI-80、SI-100、SI-60L、SI-80L、SI-100L、SI-L145、SI-L150、SI-L160、SI-L110、SI-L147(以上為三新化學工業股份有限公司製);UVI-6950、UVI-6970、UVI-6974、UVI-6990(以上為聯合碳化物(Union Carbide)公司製);ADEKA OPTOMER SP-150、SP-151、SP-170、SP-171、SP-172(以上為旭電化工業股份有限公司製);Irgacure 261、Irgacure 250(汽巴精化(Ciba Specialty Chemicals)股份有限公司製);CI-2481、CI-2624、CI-2639、CI-2064(以上為日本曹達股份有限公司製);CD-1010、CD-1011、CD-1012(以上為Sartomer公司製);DS-100、DS-101、DAM-101、DAM-102、DAM-105、DAM-201、DAM-301、NAI-100、NAI-101、NAI-105、NAI-106、SI-100、SI-101、SI-105、SI-106、PI-105、NDI-105、BENZOIN TOSYLATE、MBZ-101、MBZ-301、PYR-100、PYR-200、DNB-101、NB-101、NB-201、BBI-101、BBI-102、BBI-103、BBI-109(以上為綠化學股份有限公司製);PCI-061T、PCI-062T、PCI-020T、PCI-022T(以上為日本化藥股份有限公司製);IBPF、IBCF(三和化學股份有限公司製);CD1012(Sartomer公司製);IBPF、IBCF(以上為三和化學股份有限公司製);BBI-101、BBI-102、BBI-103、BBI-109(以上綠化學為股份有限公司製);UVE1014(General Electronics公司製);RHODORSIL-P12074(RHODIA公司製);WPI-113、WPI-116(和光純藥股份有限公司製)等。而且,亦可使用藉由J.Polymer Science:Part A:polymer chemistry,Vol.31,
1473-1482(1993),J.Polymer Science:Part A:polymer Chemistry,Vol.31,1483-1491(1993)所記述的方法得以製造之二芳香基錪鹽。該等可單獨亦可2種以上組合使用。
所謂光鹼產生劑,例如可使用非環狀醯氧基亞胺化合物、非環狀胺甲醯基肟(carbamoyloxime)化合物、胺甲醯基羥基胺化合物、胺甲酸(carbamic acid)化合物、甲醯胺化合物、乙醯胺化合物、胺甲酸酯化合物、胺甲酸苯甲酯化合物、胺甲酸硝基苯甲酯化合物、磺醯胺(sulfonamide)化合物、咪唑(imidazole)化合物、胺醯亞胺化合物、吡啶衍生物化合物、α-胺基苯乙酮衍生物化合物、4級銨鹽衍生物化合物、α-內酯環衍生物化合物、胺醯亞胺化合物、酞醯亞胺衍生物化合物等。其中,以胺的產生率比較高的醯氧基亞胺化合物較理想。該等可單獨,亦可2種以上組合使用。
本實施態樣的硬化劑,只要是用以使樹脂組成物硬化的物質,即無特別限制。
作為硬化劑,可舉例如酸酐系化合物、胺系化合物、醯胺系化合物、酚系化合物、聚異氰酸酯等異氰酸酯化合物等,其中,較理想為酸酐系化合物,更理想為羧酸酐。而且,於使環狀醚基反應的情況,以與後述的硬化促進劑併用為較理想。
而且,此處所謂酸酐系化合物係包含脂環式酸酐,於羧酸酐中,較理想為脂環式羧酸酐。該等物質可單獨,亦可複數組合使用。
作為硬化劑的具體例,可舉例如酞酸酐、琥珀酸酐、苯偏三酸酐(trimellitic anhydride)、苯均四酸酐(pyromellitic dianhydride)、順丁烯二酸酐、四氫酞酸酐、甲基四氫酞酸酐、甲基降冰片烯二酸酐(methyl nadic anhydride)、六氫酞酸酐、甲基六氫酞酸酐、二胺基二苯基甲烷、二伸乙三胺(diethylenetriamine)、三伸乙四胺、二胺基二苯基碸、異佛酮二胺、二氰基二醯胺、四伸乙五胺、二甲基苯甲基胺、酮亞胺(ketimine)化合物、由次亞麻油酸(linolenic acid)的2聚物與伸乙二胺合成的聚醯胺樹脂、雙酚類;酚類(酚、烷基取代之酚、萘酚、烷基取代之萘酚、二羥基苯、二羥基萘等)與各種醛的聚縮合物(polycondensate)、酚類與各種二烯的聚合物、酚類與芳香族二羥甲基之聚縮合物、或是雙甲氧基甲基聯苯與萘酚類或酚類的縮合物等雙酚類及該等的改性物;咪唑、3氟化硼-胺錯合物、胍(guanidine)衍生物等。
作為脂環式羧酸酐的具體例,可舉例如1,2,3,6-四氫酞酸酐、3,4,5,6-四氫酞酸酐、六氫酞酸酐、「4-甲基六氫酞酸酐/六氫酞酸酐=70/30」、4-甲基六氫酞酸酐、「甲基雙環[2.2.1]庚烷-2,3-二羧酸酐/雙環[2.2.1]庚烷-2,3-二羧酸酐」等。
而且,作為脂肪族酸酐的具體例,可舉例如四丙烯基琥珀酸酐、辛烯基琥珀酸酐、2,5-二酮四氫呋喃等。
本實施態樣的硬化促進劑,係指以促進硬化反應為目
的所使用的硬化觸媒,可單獨使用,亦可複數組合使用。硬化促進劑雖無特別限制,惟以選擇3級胺類及其鹽為較理想。
作為硬化促進劑的具體例,可舉例如以下者。
(1)3級胺類:苯甲基二甲基胺、2,4,6-參(二甲基胺基甲基)酚、環己基二甲基胺、三乙醇胺等;(2)咪唑類:2-甲基咪唑、2-正-庚基咪唑、2-正-十一烷基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-苯甲基-2-甲基咪唑、1-苯甲基-2-苯基咪唑、1,2-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-甲基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-正-十一基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-苯基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羥基甲基咪唑、2-苯基-4,5-二(羥基甲基)咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-苯基-4,5-二[(2’-氰基乙氧基)甲基]咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-正-十一基咪唑苯偏三酸酯、1-(2-氰基乙基)-2-苯基咪唑苯偏三酸酯、1-(2-氰基乙基)-2-乙基-4-甲基咪唑苯偏三酸酯、2,4-二氰基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]乙基-均三、2,4-二胺基-6-(2’-正-十一基咪唑基)乙基-均三、2,4-二胺基-6-[2’-乙基-4’-甲基咪唑基-(1’)]乙基-均三、2-甲基咪唑的異三聚氰酸加成物、2-苯基咪唑的異三聚氰酸加成物、2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]乙基-均三的異三聚氰酸加成物等;(3)有機磷系化合物:二苯基膦、三苯基膦、亞磷酸
三苯酯等;(4)4級鏻鹽類:氯化苯甲基三苯基鏻、溴化四-正丁基鏻、溴化甲基三苯基鏻、溴化乙基三苯基鏻、溴化正丁基三苯基鏻、溴化四苯基鏻、碘化乙基三苯基鏻、乙基三苯基鏻乙酸鹽、四-正丁基鏻o,o-二乙基二硫代磷酸鹽(tetra-n-butylphosphonium o,o-diethyl phosphorodithioate)、四-正丁基鏻苯并三唑鹽(tetra-n-butylphosphonium benzotriazolate)、四-正丁基鏻四氟硼酸鹽、四-正丁基鏻四苯基硼酸鹽、四苯基鏻四苯基硼酸鹽等;(5)二吖雙環烯(diazabicyclo alkene)類:1,8-二吖雙環[5.4.0]十一烯-7及其有機酸鹽等;(6)有機金屬化合物:辛酸鋅、辛酸錫、乙醯丙酮鋁錯合物等;(7)4級銨鹽類:溴化四乙基銨、溴化四-正丁基銨等;(8)金屬鹵化物:三氟化硼、硼酸三苯酯等硼化合物;氯化鋅、四氯化錫等。
作為交聯劑係無特別限制,可舉例如具有複數個(甲基)丙烯醯基之化合物。
作為分子內具有2個(甲基)丙烯醯基之(甲基)丙烯酸酯交聯劑,可例示如乙二醇二(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、環己烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯等烷二醇二(甲基)丙
烯酸酯;三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯等聚烷二醇二(甲基)丙烯酸酯等。
作為分子內具有3個(甲基)丙烯醯基之(甲基)丙烯酸酯交聯劑,可例示如三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯等具有分枝狀烷基之三(甲基)丙烯酸酯;甘油丙氧基三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三乙氧基三(甲基)丙烯酸酯等具有分枝狀伸烷醚基之三(甲基)丙烯酸酯;參(2-羥基乙基)異三聚氰酸三(甲基)丙烯酸酯等含有雜環的三(甲基)丙烯酸酯等。
作為分子內具有4個以上(甲基)丙烯醯基之(甲基)丙烯酸酯交聯劑,可例示如二(三羥甲基丙烷)四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等具有複數個分枝狀烷基之聚(甲基)丙烯酸酯;二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯等具有複數個分枝狀烷基以及羥基之聚(甲基)丙烯酸酯等。該等(甲基)丙烯酸酯系交聯劑,可單獨使用,亦可2種以上組合使用。
後述之塗佈方法,雖無特別限制,惟為了可大面積塗佈、並可抑制設備成本,係期望採用濕式塗佈法。因此,塗覆材為上述將有機無機複合體分散於溶劑之液體較理想。
從塗佈的容易度之觀點來看,塗覆材的黏度較理想為5Pa.s以下,更理想為3Pa.s以下,更加理想為1Pa.s
以下,特別理想為100mPa.s以下。
塗覆材之固體成分濃度(包含自由聚合物的有機無機複合體的濃度)雖無特別限制,惟從分散性與成膜性的平衡而言,以塗覆材全部質量為基準,較理想為0.2至30質量%,更理想為1至20質量%,特別理想為3至15質量%。固體成分濃度,係可將有機無機複合體直接稀釋調整,也可將稀薄的溶液以蒸發器等濃縮調整。
本實施態樣的有機無機複合膜,只要是包含有機無機複合體、並滿足上述要素的膜,即無特別限制。所謂本發明之「膜」,厚度無特別限制,可為形成於承載基盤上者,亦可為用單體形成構造者。
於本發明,所謂「空隙」的用語,係指形成膜的相鄰2個以上的有機無機複合體中無機化合物粒子彼此間所形成的微孔隙(micro void)。「空洞」的用語,係指於無機化合物粒子本身內部所形成的空孔,以與「空隙」區分。
膜的外觀體積為基準之空隙比例,亦即空隙率,可依據形成膜的有機無機複合體的折射率(>1)與空隙的折射率(空氣的折射率:1.00)之體積平均而算出。
以該有機無機複合膜的體積為基準時,形成於有機無機複合體間的空隙比例(空隙率)未達5體積%,較理想為未達4體積%,更理想為未達3體積%。空隙率為5體積%以上時,有機無機複合膜的折射率,可能會變得比預想折射率低。
本實施態樣的有機無機複合膜的粒子分散度,係反映該膜之無機化合物粒子的分散狀態之值。粒子分散度係以後述的方法測定,從光學特性的均勻性之觀點來看,較理想為0.8以下,更理想為0.6以下,更加理想為0.5以下,特別理想為0.3以下。粒子分散度係使用掃瞄穿透式電子顯微鏡等觀察成形體,測定觀察的圖像之相鄰粒子間的重心間距離,並依據該測定結果而藉由下述式算出。
粒子分散度=(相鄰粒子間的重心間距離的平均偏差)/(相鄰粒子間的重心間距離)
本實施態樣的有機無機複合膜的相對介電率雖無特別限制,惟較理想為未達7,更理想為未達6.5,更加理想為未達6。相對介電率為7以上時,會有對光學/電子材料的使用受限的情況。
有機無機複合膜的折射率雖無特別限制,惟以後述的方法測定,使用作為高折射率材料的情況,較理想為1.55以上,更理想為1.6以上,更加理想為1.65以上,特別理想為1.68以上。若折射率比1.55小,會變得難以於應用抗反射膜等。
有機無機複合膜的鉛筆硬度雖無特別限制,惟從使用的觀點來看,以後述的方法測定,較理想為HB以上,更理想為F以上,更加理想為H以上。
本實施態樣的有機無機複合膜,雖然只要是包含有機無機複合體的膜即無特別限制,惟以將上述塗覆材以後述的方法塗佈形成的膜為較理想。一般而言,係於基材上(例
如PET膜、TAC膜、玻璃、丙烯酸/聚碳酸酯等樹脂原料、金屬、矽晶圓、LED、半導體、CD、DVD等,或各種硬塗層)形成數nm至數cm的厚度。
作為塗佈的方法,一般已知有「蒸鍍、濺鍍、離子覆鍍等乾式塗佈法」和「印刷、狹縫塗佈、棒塗、塗佈器(applicator)塗覆、旋轉塗佈、刮刀塗佈(blade coat)、氣刀塗佈(air knife coat)、凹版塗佈、滾輪塗佈、噴塗、浸塗等濕式塗佈法」等。而且,在上述的方法以外,尚有應用「膜成形、積層成形、射出成形、吹塑成形、壓縮成形、旋轉成形、擠出成形、延伸成形等成形加工法」,以於基材上形成有機無機複合膜之方法。該等方法,可單獨,亦可複數組合使用。
「自由聚合物」,係指未鍵結於無機化合物粒子之聚合物。硬化物,係形成硬化物之組成物而在硬化反應前未鍵結於無機化合物粒子之聚合物,或者也包含低分子量的有機化合物。自由聚合物的測定方法係於後述的實施例詳細說明。
本實施態樣中未鍵結於無機化合物粒子之自由聚合物的比例,係以後述的方法求得,該比例較理想為30質量%以下,更理想為20質量%以下,更加理想為3質量%以下。自由聚合物的比例變成30質量%以上時,有機無機複合體的分散均勻性會降低,有光學特性降低的情況。
作為本實施態樣之有機無機複合膜的硬化,雖無特別限制,惟較理想為能量射線硬化或熱硬化,特別理想為光
硬化。光硬化的方法,無特別限制,通常依循下述過程:藉由活性光線的刺激分解聚合起始劑,產生聚合起始物種,聚合對象物質的聚合性官能基。
所謂光硬化,係藉由照射活性光線(紫外線、近紫外線、可見光線、近紅外線、紅外線等)得到硬化物的方法,活性光線的種類雖無特別限制,惟較理想為紫外線或可見光線,更理想為紫外線。
光硬化之中,光自由基聚合型係由於反應性雙鍵的反應性高,在短時間交聯等優點,故為更理想。
除藉由上述光自由基聚合而交聯外,亦可組合使用陽離子聚合、藉由加熱之交聯反應、藉由混合具有可與有機聚合物反應之官能基的化合物之交聯反應等。有機無機複合體的交聯,例如於有機無機複合體的聚合物中具有至少1個反應性雙鍵的情況,可藉由由光自由基起始劑產生的自由基,從反應性雙鍵開始聚合反應,藉由於聚合物間或於聚合物與無機化合物粒子間形成鍵結而進行。而且,於包含交聯劑的情況,可藉由交聯劑於聚合物間、或於聚合物與無機化合物粒子間形成鍵結而進行。再者,聚合物間、或聚合物與無機化合物粒子間的鍵結,雖以相異的有機無機複合體之聚合物間、或聚合物與無機化合物粒子間的鍵結為較理想,惟亦可為相同的有機無機複合體之聚合物間、或聚合物與無機化合物粒子間的鍵結。
活性光線的產生源,無特別限制,可舉例如低壓水銀燈、中壓水銀燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、UV燈、氙
燈、碳弧燈、金屬鹵化物燈、螢光燈、鎢絲燈、氬離子雷射、氦鎘雷射(helium-cadmium laser)、氦氖雷射、氪離子雷射、各種半導體雷射、YAG雷射、準分子雷射(excimer laser)、發光二極體、CRT光源、電漿光源、電子射線照射器等各種光源等。
照射光強度雖隨使用的光源之波長而異,惟通常為數mW/cm2
至10 W/cm2
的範圍。照射光強度較理想為數10 mW/cm2
至5 W/cm2
左右的範圍內。照射量係依據反應性雙鍵的靈敏度、塗覆膜的厚度和溫度等適當設定。
熱硬化,係指藉由以熱的化學反應於分子間生成3維的交聯鍵結,以使之硬化的方法。熱硬化的方法雖無特別限制,惟較理想為選擇使用硬化劑或硬化促進劑而使其硬化之方法,或使用熱陽離子聚合起始劑而使其硬化之方法;其中,更理想為使用硬化劑或硬化促進劑而使其硬化之方法。
關於本實施態樣之有機無機複合膜,係具有優異的透明性及光學特性,其指標之厚度方向的全部光線穿透率雖無特別限制,惟較理想為85至100%,更理想為88至100%,更加理想為90至100%。同樣地,霧度值雖無特別限制,惟較理想為0至5%,更理想為0至3%,更加理想為0至2%。
關於本實施態樣之有機無機複合膜,由於容易達成所期望的折射率,故有用於作為光學材料、光學構件。作為其代表例,可舉例如抗反射膜、硬塗膜等。
關於本實施態樣之有機無機複合膜的水接觸角,係撥水性的指標,其值雖無特別限制,惟較理想為75°以上,更理想為80°以上,更加理想為90°以上。此係因接觸角為75°以上時,對於水性的污染顯現附著抑制效果和良好的擦拭性之故。
關於本實施態樣之有機無機複合膜的製造方法,無特別限制,以下表示代表的製造方法。
(1)於有機無機複合體添加有機溶劑,並使其分散,得到塗覆材。
(2)將塗覆材塗佈於基板上,藉由從所塗佈的塗覆材除去有機溶劑,形成有機無機複合膜。
(1)於有機無機複合體添加有機溶劑、光自由基起始劑,使其分散,得到塗覆材。
(2)將塗覆材塗佈於基板上,藉由從所塗佈的塗覆材除去有機溶劑,形成有機無機複合膜。
(3)再對有機無機複合膜照射活性光線,使有機無機複合體交聯(光硬化),得到有機無機複合膜。
(1)於有機無機複合體添加有機溶劑、光酸產生劑,使其分散,得到塗覆材。
(2)將塗覆材塗佈於基板上,藉由從所塗佈的塗覆材
除去有機溶劑,形成有機無機複合膜。
(3)再對有機無機複合膜照射活性光線,使有機無機複合體交聯(光硬化),得到有機無機複合膜。
(1)於有機無機複合體添加有機溶劑、硬化劑及硬化促進劑,使其分散,得到塗覆材。
(2)將塗覆材塗佈於基板上,藉由從所塗佈的塗覆材除去有機溶劑,形成有機無機複合膜。
(3)再以既定時間加熱有機無機複合膜,使有機無機複合體交聯(熱硬化),得到有機無機複合膜。
本實施態樣之細微構造體,係於包含有機無機複合體的被加工材料的表層部,形成凹凸的細微構造者。第2圖係表示關於本實施態樣之細微構造體的表面形狀之示意圖。凸部係配置成為配置(a)或配置(b)所示的圖形。
第3圖係表示細微構造體的表面形狀之示意圖。如第3圖所示,鄰接的凸部的頂點間距離(X)為10至800nm,且凹部的深度(Y)為10nm至1μm。凹凸的尺寸雖然只要於上述範圍內即無特別限制,惟頂點間距離(X)較理想為20至600nm,更理想為50至500nm。X未達10nm時,會有難以顯現凹凸之功能的傾向;超過800nm時,會有光的散射變大的傾向。而且,於訴求為藉由細微構造之抗反射效果的情況,以X成為光的波長之約1/2左右時尤具效果。
例如,若是在自然光下反射,為波長500至600nm的約1/2,亦即X為250nm至300nm左右較理想。
而且,凹部的深度(Y)為20至800nm較理想,更理想為50至700nm,更加理想為100至500nm。Y未達10nm時,有難以顯現凹凸之功能的傾向;超過1μm時,細微構造有容易破損的傾向。
上述細微構造的形狀係無特別限制,凸部的剖面形狀,具體而言可舉例如三角形、半圓形、圓弧形、梯形或該等的混合形等。而且,剖面形狀為鋸齒狀的組合所成之菲涅耳透鏡(Fresnel lens)狀的構造,從抗反射的觀點來看係屬有用。而且,作為凸部的立體形狀,可舉例如錐(cone)形、圓錐形、「三角錐、四角錐、五角錐、六角錐等多角錐形」、圓頂(dome)形等,亦可為擷取該等立體形狀的上部之形狀。而且,亦可為以上例示之各形狀所組合形成的1個構造面。
上述細微構造的排列,雖無特別限制,惟使用於光學用途的情況,係以規律排列為較理想。例如,於第3圖之凸部的頂點間距離(X),為第2圖的配置(a)時,係以X1=X2=X3;為配置(b)時,係以X4=X5=X6=X7為較理想。
上述細微構造的加工方法,雖無特別限制,惟較理想為奈米壓印法,其中,以藉由熱壓印法之加工為較理想。於奈米壓印法,已知有使用光硬化性組成物之光壓印法、使用熱可塑性樹脂作為被加工材料之熱壓印法、或組合該
等的方法等。
光壓印法,係指通過透明模型或透明基材照射光,使光硬化性組成物硬化之方法,所謂熱壓印法,係指以模型對加熱至玻璃轉化溫度以上之樹脂施壓,冷卻後將模型離型,以轉印細微構造至被加工材料之方法。
本實施態樣的細微構造體,由於容易加工,較理想為以熱壓印法加工。其加工溫度雖無特別限制,惟較理想為40至280℃,更理想為70至250℃,更加理想為100至230℃。超過280℃時,可能會因組成而劣化;未達40℃時,會有難以調整與室溫的平衡的情況。
上述包含有機無機複合體之被加工材料的製造方法,雖無特別限制,惟例如以製作後述的成形體,於成形體的表層部轉印細微構造之方法;製作塗覆膜,於其表層部轉印細微構造之方法為較理想。
關於本實施態樣之細微構造體的水接觸角,係撥水性的指標,其值雖無特別限制,惟較理想為75°以上,更理想為80°以上,更加理想為90°以上。此係由於接觸角為75°以上時,係對水性的污染顯現附著抑制效果或良好的擦拭性之故。
本實施態樣之熱可塑性組成物,只要是包含上述有機無機複合體及熱可塑性樹脂之熱可塑性組成物,即無特別限制。此處,本實施態樣之熱可塑性組成物,係於本發明的有機無機複合體,更包含下述熱可塑性樹脂之任一種。
亦即,熱可塑性樹脂,係與包含於有機無機複合體的自由聚合物不同。再者,熱可塑性樹脂係可使用與自由聚合物為相同的組成者。
所謂本實施態樣之熱可塑性樹脂,係指具有加熱至玻璃轉化溫度或熔點,會軟化而顯現可塑性,藉由冷卻而固化之性質的樹脂。只要是滿足上述要素者,即無特別限制,可舉例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(pSt)、「以聚(甲基丙烯酸甲酯)(pMMA)為代表之聚甲基丙烯酸酯樹脂」、聚丙烯腈(PAN)、「以ABS樹脂、α-甲基苯乙烯系ABS樹脂、苯基馬來醯亞胺系ABS樹脂等為代表之ABS樹脂類」、ASA樹脂(AAS樹脂)、ACS樹脂、聚氯乙烯樹脂、尼龍、氟樹脂、聚碳酸酯(PC)、「聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)等為代表之聚酯樹脂」、聚醯胺、聚烯烴等,該等可單獨使用,亦可複數組合使用。
本實施態樣之熱可塑性組成物的形狀,無特別限制,作為具體例,可舉例如錠狀、粉末狀、顆粒狀、鱗片狀、球狀、針狀、液狀、膏體狀等。
上述有機無機複合體與熱可塑性樹脂的比例,雖無特別限制,惟作為較理想的混合比,以有機無機複合體:熱可塑性樹脂為3至80:20至97,更理想為5至70:30至95,更加理想為10至60:40至90(質量%,總共為100質量%)。有機無機複合體未達1質量%時,會難以顯現來自無機化合物粒子的功能;超過80質量%時,與熱可塑
性樹脂之混合性有降低的傾向。
本實施態樣之熱可塑性組成物的玻璃轉化溫度(以下稱為Tg)雖無特別限制,惟從成形加工的容易度之觀點來看,較理想為40至180℃,更理想為60至160℃,更加理想為80至150℃。超過180℃時,可加工的裝置會受到限制;未達40℃時,會有難以維持形狀之傾向。
本實施態樣之熱可塑性組成物的無機化合物粒子的含量,雖無特別限制,惟以熱可塑性組成物的全部體積為基準,較理想為1至60體積%,更理想為3至50體積%,特別理想為5至50體積%。含量未達1體積%時,會難以顯現來自無機化合物粒子的功能;超過60體積%時,會有成形加工性降低的傾向。
本實施態樣之熱可塑性組成物的粒子分散度,係反映熱可塑性組成物之無機化合物粒子的分散狀態之值。粒子分散度雖無特別限制,惟從成形體的透明性之觀點來看,較理想為0.8以下,更理想為0.7以下,特別理想為0.6以下。
本實施態樣之熱可塑性組成物的折射率雖無特別限制,惟較理想為1.1至2.3,更理想為1.2至2.2,更加理想為1.3至2.0。折射率未達1.1時,會有光學元件的強度降低的情形;若比2.3大,會有散射變大的情形。
本實施態樣之熱可塑性組成物為透明,其指標之全部光線穿透率,較理想為82至100%,更理想為85至100%,更加理想為87至100%。
關於本實施態樣之熱可塑性組成物,係例如藉由混合上述有機無機複合體及熱可塑性樹脂的方法得到,依據需要可再進行去揮發處理(除去溶劑的處理)或乾燥處理。
而且,可於混合時加入溶劑、添加劑、塑化劑、抗氧化劑、油脂、乳化劑(界面活性劑)、偶合劑、酸、鹼、單體、寡聚物、聚合物、顏料、染料、香料、色素、火藥/炸藥、肥料、醫藥品、醫藥品添加物、準藥品、食品、食品添加物、調味料、無機粒子等進行混合,而無任何限制。其中,提高流動性用之塑化劑、抑制劣化用之抗氧化劑,就提高品質而言為特別有用。
混合的方法雖無特別限制,惟作為具體例,可舉例如以下的方法。
(1)將上述有機無機複合體及熱可塑性樹脂分散或溶解於溶劑,進行混合後,以蒸發器等除去溶劑之方法。
(2)於上述熱可塑性樹脂添加有機無機複合體,進行熔融混練的方法。
(3)將於溶劑分散有上述有機無機複合體者,添加至熱可塑性樹脂並進行混練後,除去溶劑之方法。
混合所使用的裝置,雖無特別限制,惟作為具體例,可舉例如KRC捏揉機(kneader)(栗本鐵工所股份有限公司)、PolyLab system(HAKKE公司製)、「Labo Plastomill、Nanocone mixer(東洋精機製作所公司製)」、「Nauta Mixer Buss Co-kneader、擠出機(Buss公司製)」、TEM型擠出
機(東芝機械股份有限公司製)、TEX二軸混練機(日本製鋼所股份有限公司)、PCM混練機(池貝股份有限公司製)、「三輥研磨機、混合輥研磨機、行星式混合機、捏揉機(井上製作所股份有限公司製)」、Kneadex(三井礦山股份有限公司)、「MS式加壓捏揉機、Kneader-ruder(森山製作所股份有限公司製)」、班布瑞密閉式混練機(Banbury mixer)(神戶製鋼所股份有限公司製)等。
本實施態樣之熱可塑性組成物的成形方法,雖無特別限制,惟通常普遍為施予溫度、壓力、光(可見光、紫外線、紅外線、近紅外線等)、電子射線、電漿、衝擊波等刺激,而成形為所期望的形狀。具體而言,可採用熔融成形、鑄膜成形等一般聚合物材料的成形法,其中,於本發明的有機無機複合體為熱可塑性的情況,以選擇熔融成形為較理想。
於射出成形,亦適合使用將用以提高流動性的碳酸氣體作為塑化劑之成形法、和將模具表面感應加熱以提高轉印性之方法。
成形條件,係依據使用目的和成形方法適當選擇,例如射出成形之被加工材料的溫度為成形時可得適度的流動性之溫度較理想。
而且,於成形時,加入溶劑、添加劑、塑化劑、抗氧化劑、油脂、乳化劑(界面活性劑)、偶合劑、酸、鹼、單體、寡聚物、聚合物、顏料、染料、香料、色素、肥料、
醫藥品、醫藥品添加物、準藥品、食品、食品添加物、調味料、無機粒子等,準備成形用組成物以使其成形,係無任何限制。其中,提高流動性用之塑化劑、抑制劣化用之抗氧化劑,就提高品質而言為特別有用。
關於本實施態樣的熱可塑性組成物,在不脫離本發明的主旨的範圍下,可含有各種有機樹脂、著色劑、調平劑(leveling agent)、潤滑劑、界面活性劑、聚矽氧(silicon)系化合物、反應性稀釋劑、非反應性稀釋劑、抗氧化劑、光安定劑等。而且,亦可調配供給作為一般樹脂用的添加劑(塑化劑、難燃劑、安定劑、抗靜電劑、耐衝擊強化劑、發泡劑、抗菌/防霉劑、填料(filler)、防霧劑、交聯劑等)之物質。
關於本實施態樣的光學材料,係具備上述有機無機複合體、有機無機複合膜、熱可塑性組成物或細微構造體,而用以形成光學構件。
所謂光學材料,一般係指使用於使該材料中通過可見光、紅外線、紫外線、X射線、雷射等光的用途之材料。光學材料,可使用於各種用途。於光學材料,亦可包含用以製作以下光學材料之塗覆材及摻雜(dope)液。
作為光學材料的用途之代表例,有各種顯示器的抗反射構件、用以提高照明及光半導體的光取出效率之高穿透率構件(膜或成形體)。
於液晶顯示器的領域,可舉例如基板材料、導光板、
稜鏡片(prism sheet)、偏向板、相位差板、視角補償膜、接著劑及偏光片保護膜(polarizer protection film)之液晶用薄膜等液晶顯示裝置周邊材料。
作為其他例,可例示如作為次世代平面顯示器而備受期待之彩色PDP(電漿顯示器)之密封劑、光學補償膜、外殼(housing)材、前面玻璃的保護膜、前面玻璃的替代材料及接著劑;電漿定址液晶(PALC;Plasma Addressed Liquid Crystal)顯示器之基板材料、導光板、稜鏡片、偏向板、相位差板、視角補償膜、接著劑及偏光片保護膜;有機EL(electroluminescence;電激發光)顯示器之前面玻璃的保護膜、前面玻璃的替代材料及接著劑;以及場發射顯示器(FED;Field Emission Display)之各種薄膜基板、前面玻璃的保護膜、前面玻璃的替代材料及接著劑。
於光學記錄領域,可舉例如VD(video disc)、CD/CD-ROM、CD-R/RW、DVD-R/DVD-RAM、MO/MD、PD(相變化碟片;Phase-change Disc)或光卡(optical card)用碟片基板材料、拾波器透鏡、保護膜、密封劑及接著劑。
於光半導體領域,可舉例如發光二極體(LED)、半導體雷射、光二極體(photodiode)、光電晶體(phototransistor)、CCD/CMOS感測器、光耦合器、光繼電器(photorelay)、光斷續器(photointerrupter)及光通訊用裝置。
於光學機器領域,可舉例如照相機的攝影透鏡、透鏡用材料、取景器(finder)、取景稜鏡(finder prism)、
目標稜鏡(target prism)、取景器外罩、受光感測器部。亦可例示如投影電視的投射透鏡、保護膜、密封劑及接著劑等。再者,亦可舉出光感測機器的透鏡用材料、密封劑、接著劑及膜等。
於光構件領域,亦可例示如光通訊系統的光開關周邊的纖維(fiber)材料、透鏡、光波導(optical waveguide)、元件的密封劑及接著劑。光連接器(optical connector)周邊的光纖(optic fiber)材料、套圈(ferrule)、密封劑及接著劑。於光被動零件及光電路零件,可例示如透鏡、光波導、LED元件的密封劑及接著劑。例如光電子積體電路(OEIC)周邊的基板材料、纖維材料、元件的密封劑及接著劑。
於光纖領域,可例示如裝飾顯示器用照明/導光體等、工業用途的感測器類、顯示/標誌類等,或通訊基礎設施用及家庭內的數位機器連接用光纖等。
於半導體積體電路周邊材料,可舉例如LSI或超LSI材料用的顯微蝕刻(microlithography)用光阻材料。
作為次世代的光/電子功能有機材料,可例示如次世代DVD、有機EL元件周邊材料、有機光致折射元件(organic photorefractive element)、光-光轉換裝置之光增幅元件、光演算元件、有機太陽電池周邊的基板材料、纖維材料及元件的密封劑、接著劑。
於汽車/運輸機領域,可例示如汽車用之燈反射器、軸承保持器(bearing retainer)、齒輪部分、防蝕塗料、開
關部分、頭燈、引擎內零件、電氣零件、各種內外部裝置品、驅動引擎、煞車油缸、汽車用防鏽鋼板、內裝板(interior panel)、內裝材、保護/束起用線材、燃料管(fuel hose)、汽車燈、玻璃替代品及汽車的窗玻璃中間膜。並可例示如鐵道車輛用的複數層玻璃中間膜。於航空機用途,可例示如構造材料的韌化劑、引擎周邊構件、保護/束起用線材、防蝕塗料及窗玻璃中間膜。
於建築領域,可例示如內裝/加工用材料、照明用零件類、電源蓋、膜片(sheet)、玻璃中間膜、玻璃替代品、太陽電池周邊材料等;於農業用,可例示如房舍被覆用薄膜。
關於本實施態樣之光學構件,係指包含上述光學材料之構件,其形態無特別限制。光學構件的用途係無特別限制,由於包含光學材料,故適合用於上述用途。
關於本實施態樣之光子晶體,係折射率為週期性變化的奈米構造體。光子晶體,因利用奈米構造內部的光繞射、散射、干涉,而藉由奈米構造控制光(波長:數百至數千nm)的傳播。例如對光子晶體照射光,因只可反射特定波長的光,故可利用作為分光元件。
光子晶體的構造週期為波長的一半的程度,於可見光區域的情況,因變成數百nm的極細微的週期構造,故不容易藉由細微加工製作,惟使用本發明的有機無機複合體即可簡便地製作。
其方法無特別限制,例如可製作於所期望的粒徑之無機化合物粒子接枝有折射率與無機化合物粒子不同之鏈長一致的聚合物鏈之有機無機複合體,再藉由真空熱壓成形,得到光子晶體。而且,亦可將與上述相同的方法得到之成形體以氫氟酸等處理,並藉由除去無機化合物粒子,而得到反蛋白石(inverse opal)型之光子晶體。
關於本實施態樣之抗反射構件,可為膜(抗反射膜),亦可為其他抗反射成形體。抗反射膜只要是具備上述有機無機複合膜之膜,即無特別限制。抗反射膜具有基材,亦可於該基材上設置有機無機複合膜。作為基材,期望為樹脂製之膜。作為較理想的樹脂之例,可列舉PET、TAC、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、氯化乙烯樹脂、環氧樹脂及聚醯亞胺樹脂。將抗反射膜使用於顯示器用途的情況,較理想為PET、TAC及丙烯酸樹脂,特別理想為PET及TAC。
關於本實施態樣之抗反射成形體,只要是具備上述有機無機複合膜之成形體,即無特別限制,亦可具備基材及設置於該基材上之有機無機複合膜。作為基材,可舉例如丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、氯化乙烯樹脂、環氧樹脂及聚醯亞胺樹脂等。其中,從透明性及強度之觀點來看,特別理想為丙烯酸樹脂及聚碳酸酯樹脂。成形體的形狀,無特別限制,例如可選擇薄片狀、板狀、塊狀、圓盤狀、三維的立體形狀等各種形狀。
關於本實施態樣之光學元件,係指利用光的繞射現象的功能元件。本實施態樣之光學元件,只要是滿足該要素者即無特別限制,例如適合於光學透鏡、光學稜鏡、光學濾光片等。
作為上述光學透鏡及光學稜鏡,可舉例如顯微鏡、內視鏡、望遠鏡等透鏡;雷射光束印表機的f θ透鏡、感測器用透鏡等的雷射掃瞄系透鏡;照相機及行動電話等的攝影系透鏡、取景器系的稜鏡片(prism lens)、眼鏡鏡片等全光線穿透型透鏡;及光碟的拾波器透鏡。
本發明的光半導體,只要是利用光之半導體即無特別限制,惟最近以使用化合物半導體的情況為多。於光半導體係例如有以下的功能,而提案有利用其之各種裝置。
作為應用例,例如利用將電能改變為光能之功能,而可能應用於發光裝置;利用將光能改變為電能之功能,可能應用於受光裝置。再者,若組合使用發光裝置及受光裝置,亦可應用於光複合裝置。而且,若使用光作為通訊用,即可應用於光通訊用裝置。
作為光半導體裝置的具體例,可舉例如發光二極體(LED)、半導體雷射、光二極體、光電晶體、CCD/CMOS感測器、光耦合器、光繼電器、光斷續器、太陽電池及光通訊用裝置。
關於本實施態樣之照明器具,只要係利用各種光源,
以任意目的使特定場所明亮之器具,即無特別限制。照明器具,例如具有白熾燈泡、螢光燈、燈、LED或有機EL。
關於本實施態樣之塗覆材、有機無機複合膜、細微構造體、熱可塑性組成物,在不脫離本發明的主旨之範圍,亦可含有各種有機樹脂、著色劑、調平劑、潤滑劑、界面活性劑、聚矽氧系化合物、反應性稀釋劑、非反應性稀釋劑、抗氧化劑、光安定劑等。而且,亦可調配一般供給作為樹脂用添加劑(塑化劑、難燃劑、安定劑、抗靜電劑、耐衝擊強化劑、發泡劑、抗菌/防霉劑、填料、防霧劑、交聯劑等)之物質。亦可含有其他物質。作為其他物質,可舉例如溶劑、油脂、油脂加工品、天然樹脂、合成樹脂、顏料、染料、色素、剝離劑、防腐劑、接著劑、脫臭劑、凝集劑、洗淨劑、pH調整劑、感光材料、油墨、電極、鍍覆液、觸媒、樹脂改質劑、塑化劑、柔軟劑、農藥、殺蟲劑、殺菌劑、醫藥品原料、乳化劑/界面活性劑、防鏽劑、金屬化合物、填料、化妝品/醫藥品原料、脫水劑、乾燥劑、防凍液、吸附劑、著色劑、橡膠、發泡劑、研磨劑、離型劑、凝集劑、消泡劑、硬化劑、還原劑、助焊劑、皮膜處理劑、鑄件原料、礦物、酸/鹼、脫模劑、抗氧化劑、表面被覆劑、添加劑、氧化劑、火藥類、燃料、漂白劑、發光元件、香料、混凝土、纖維(碳纖維、奈米碳管、芳綸纖維(aramid fiber)、玻璃纖維等)、玻璃、金屬、賦形劑、崩解劑、黏合劑、助流劑、膠化劑、安定劑、保藏劑、緩衝劑、懸浮化劑、黏稠劑等。
有機樹脂無特別限制,可舉例如環氧樹脂、酚樹脂、三聚氰胺樹脂、尿素樹脂(urea resin)、不飽和聚酯樹脂、聚胺酯(polyurethane)樹脂、鄰苯二甲酸二烯丙酯樹脂、聚矽氧樹脂(silicon resin)、醇酸樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、聚丙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂、AS樹脂、ABS樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚乳酸樹脂、聚縮醛樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚伸苯硫樹脂、聚醚醚酮樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚醯胺樹脂、聚酞醯胺樹脂、聚碸樹脂、聚芳酯樹脂、聚醚碸樹脂、聚醚醯亞胺樹脂、聚苯基碸樹脂、改性聚伸苯醚樹脂、氯化乙烯樹脂、合成橡膠、聚對苯二甲酸乙二酯樹脂、液晶聚合物、聚四氟乙烯、聚氯三氟乙烯樹脂、聚偏氟乙烯樹脂及乙烯基醚共聚物。
著色劑,只要以著色為目的而使用之物質,即無特別限制,可舉例如酞青素(phthalocyanine)、偶氮、重氮、喹吖酮(quinacridone)、蒽醌、黃士酮(flavanthrone)、紫環酮(perinone)、苝(perylene)、二(dioxazine)、縮合偶氮、偶氮次甲基(azomethine)系的各種有機系色素;氧化鈦、硫酸鉛、鉻黃、鋅黃、鉻朱紅(chrome vermilion)、紅丹(Bengal red)、鈷紫、普魯士藍、群青、碳黑、鉻綠、氧化鉻、鈷綠等無機顏料等。該等著色劑,可單獨、亦可複數組合使用。
調平劑,無特別限制,可舉例如聚矽氧系調平劑(二甲基聚矽氧烷、有機改性聚矽氧烷等)、丙烯酸酯系調平劑(丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、氟改
性丙烯酸酯、聚矽氧改性丙烯酸酯等)、環氧化大豆脂肪酸、環氧化樅醇(abiehyl alcohol)、氫化蓖麻油、鈦系偶合劑等。該等調平劑,可單獨、亦可複數組合使用。
潤滑劑,無特別限制,可舉例如石蠟、微晶蠟、聚乙烯蠟等烴系潤滑劑;月桂酸、肉豆蔲酸、棕櫚酸(palmitic acid)、硬脂酸、花生酸(arachidic acid)、二十二烷酸(behenic acid)等高級脂肪酸系潤滑劑;硬脂醯胺、棕櫚醯胺、油酸醯胺、亞甲基雙硬脂醯胺、伸乙基雙硬脂醯胺等高級脂肪酸醯胺系潤滑劑;硬化蓖麻油、硬脂酸丁酯、乙二醇單硬脂酸酯、季戊四醇(單-、二-、三-、或四-)硬脂酸酯等高級脂肪酸酯系潤滑劑;鯨蠟醇、硬脂醇、聚乙二醇、聚丙三醇等醇系潤滑劑;月桂酸、肉豆蔲酸、棕櫚酸、硬脂酸、花生酸、二十二酸、蓖麻油酸(ricinoleic acid)、環烷酸(naphthene acid)等之鎂、鈣、鎘、鋇、鋅、鉛等金屬鹽之金屬皂類;卡拿巴蠟(Carnauba)、堪地里拉蠟(Candelilla wax)、蜜蠟、褐碳蠟(montan wax)等天然蠟類等。該等潤滑劑,可單獨、亦可複數組合使用。
界面活性劑,係指其分子中具有對溶劑不具親和性之疏水基、及對溶劑具親和性之親媒基(通常為親水基)之兩親媒性物質。而且,其種類無特別限制,可舉例如聚矽氧系界面活性劑、氟系界面活性劑等。界面活性劑,可單獨、亦可複數組合使用。
聚矽氧系化合物,無特別限制,可舉例如聚矽氧樹脂、聚矽氧縮合物、聚矽氧部分縮合物、聚矽氧油、聚矽氧偶
合劑、聚矽氧烷等,亦包含於其雙末端、單末端或側鏈導入有機基而改性者。其改性方法亦無特別限制,可舉例如胺基改性、環氧基改性、脂環式環氧基改性、甲醇(carbinol)改性、甲基丙烯酸改性、聚醚改性、巰基改性、羧基改性、酚改性、矽醇改性、聚醚改性、聚醚/甲氧基改性、二醇改性等。
反應性稀釋劑,無特別限制,可舉例如烷基縮水甘油醚、烷基酚的單縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、1,6-己二醇二縮水甘油醚、羧酸縮水甘油酯、乙二醇二縮水甘油醚、丙二醇二縮水甘油醚等;作為非反應性稀釋劑,無特別限制,可舉例如苯甲醇、丁二醇、丙二醇單甲醚等高沸點溶劑等。
抗氧化劑,無特別限制,可舉例如三苯基磷酸酯、苯基異癸基磷酸酯等有機磷系抗氧化劑;二硬脂基-3,3’-硫代二丙酸酯等有機硫系抗氧化劑;2,6-二-第3丁基-對-甲酚等酚系抗氧化劑等。
光安定劑,無特別限制,可舉例如苯并三唑系、二苯基酮系、水楊酸酯系、氰基丙烯酸酯系、鎳系、三系等紫外線吸收劑;或受阻胺系光安定劑等。
關於本實施態樣之有機無機複合體、塗覆材、有機無機複合膜的用途,不限定於光學用途。例如可使用作為電子材料(絕緣器(insulator)類、交流變壓器、開關機器等的模具及電路單元、各種零件的包裝、IC/LED/半導體等的密封材、發電器、馬達等的轉盤線圈、捲線浸漬、印刷電
路基板、絕緣板、中型絕緣器類、線圈類、連接器、端子、各種盒類、電器零件類等);塗料(防蝕材料、保養、船舶塗裝、耐蝕襯裡、汽車/家電製品用底漆(primer)、飲料/啤酒罐、外面漆(lacquer)、擠出管塗裝、一般防蝕塗裝、保養塗裝、木工製品用漆、汽車用電沈積底漆、其他工業用電沈積塗裝、飲料/啤酒罐內面漆、線圈塗佈、圓筒/罐內面塗裝、耐酸襯裡、漆包線漆(wire enamel)、絕緣塗料、汽車用底漆、各種金屬製品的美觀兼防蝕塗裝、管(pipe)內外面塗裝、電器零件絕緣塗裝、熱射線阻斷材(Heat Ray Blocking Material)等);複合材料(化學工廠(chemical plant)用管/槽類、航空機材、汽車零件、各種運動用品、碳纖維複合材料、芳綸纖維複合材料等);土木建築材料(地板材料、鋪裝材、薄膜(membrane)、止滑兼薄層鋪裝、混凝土施工接縫/堆高、埋入錨接合、預注混凝土(precast concrete)接合、瓷磚接合、混凝土構造物的龜裂修補、底座的灌漿/整平(base grout/leveling)、上下水道設施的防蝕/防水塗裝、槽類的耐蝕積層襯裡、鐵構造物的防蝕塗裝、建築物外壁的膠泥塗裝等);接著劑(金屬/玻璃/陶瓷器/水泥混凝土(cement concrete)/木材/塑膠等同種或異種材質的接著劑、汽車/鐵道車輛/航空機等的組裝用接著劑、預製用複合板製造用接著劑等:包括單液型、雙液型、片型);航空機/汽車/塑膠成形的治具(壓模(press die)、拉伸模(stretched die)、配對模(matched die)等樹脂模;真空成形/吹塑成形用模;母模(master
model)、鑄造用模具(casting pattern)、積層治具、各種檢查用治具等);改質劑/安定劑(纖維的樹脂加工、聚氯化乙烯用安定劑、合成橡膠的添加劑等)等。
關於本實施態樣之有機無機複合體及有機無機複合膜,亦可利用於基板材、晶粒結著(die bonding)材、晶片塗覆材、積層板、光纖、光波導、濾光器、電子零件用接著劑、塗覆材、密封材、絕緣材、光阻、封裝(encapsulation)材、接合(bonding)材、光碟的光穿透層或層間絕緣層、印刷電路板、積層板、導光板、抗反射膜等用途。
以下,例示更具體地說明本實施態樣之實施例。但是,本發明為不超出其主旨而不限定於以下的實施例。
實施例及比較例之物性的評估係依以下的順序進行。
(1)秤量0.1g的有機無機複合體及9.9g的氯仿(和光純藥工業股份有限公司製)至樣品瓶中,於其中放入轉子。將內容物以攪拌器(stirrer)攪拌30分鐘後,施以30分鐘超音波處理,得到樣品溶液。於有機無機複合體不易分散於氯仿的情況,選擇使用適當、分散性良好的溶劑,以取代氯仿。
(2)將上述樣品溶液滴入網格(grid)(應研商事股份有限公司製、「STEM 100Cu Grid」),使其風乾,形成有機無機複合體的膜(有機無機複合膜)。
(3)以HR-STEM的穿透模式觀察網格上的有機無機複合體,並進行攝影。依據粒子的大小、形狀,選擇任意的測定倍率。
(4)以與上述(1)至(3)相同的方法而攝影之HR-STEM像,藉由圖像解析軟體(旭化成工程公司製、「A像君(A像)」)處理,算出無機化合物粒子(粒子的外徑)之「等效圓直徑」及「圓周長」。於本說明書,「等效圓直徑」係指具有與粒子面積相等的面積之圓的直徑。
根據算出的等效圓直徑及圓周長,以下述式求出200個粒子的各別圓形度。
圓形度=(由等效圓直徑求得之圓周長)/(圓周長)…(10)
此處,(由等效圓直徑求得之圓周長)=(等效圓直徑)×π。
(5)除去200個粒子的圓形度中之前5%及後5%的數值,求出剩餘90%的平均值,以該值作為無機化合物粒子的圓形度。而且,除去200個粒子的等效圓直徑中之前5%及後5%的數值,求出剩餘90%的平均值,以該值作為無機化合物粒子的平均粒徑。
(6)以與上述(1)至(3)相同的方法攝影之HR-STEM像,藉由上述圖像解析軟體處理,算出200個粒子的各別外徑之「最大長度」及「最小寬度」。第4圖表示各粒子
的最大長度及最小寬度的算出方法的示意圖。如第4圖所示,「最大長度」係指HR-STEM像之粒子的邊上任意2點間的距離之最大值;「最小寬度」係指相對於粒子表示最大長度之方向的垂直方向之粒子的寬度。
(7)將求得之最大長度L及最小寬度D代入下述式,求得200個粒子各別的L/D。
L/D=(最大長度)/(最小寬度)………(11)
(8)200個粒子的L/D中,除去前5%及後5%的數值,求出剩餘90%的平均值,以該值作為無機化合物粒子的L/D。
(9)以與上述(1)至(3)相同的方法攝影之HR-STEM像,藉由上述圖像解析軟體處理,對200個中空粒子求出各中空粒子的內徑之等效圓直徑。
(10)除去200個粒子的等效圓直徑中前5%及後5%的數值,求出剩餘90%的平均值,以該值作為「中空粒子的平均內徑」。
(11)藉由上述求得之無機化合物粒子的平均粒徑及中空粒子的平均內徑,根據下式算出中空粒子的外殼厚度。
中空粒子的外殼厚度=(無機化合物粒子的平均粒徑-中空粒子的平均內徑)/2………(6)
(12)然後,由上述中空粒子的平均內徑,根據下式,求出中空粒子的內腔半徑a。
中空粒子的內腔半徑a=中空粒子的平均內徑/2………(7)
(13)由上述無機化合物粒子的平均粒徑,根據下式,求出無機化合物粒子的半徑b。
無機化合物粒子的半徑b=無機化合物粒子的平均粒徑/2………(8)
(14)將上述(12)至(13)求得之中空粒子的內腔半徑a及無機化合物粒子的半徑b代入下式,求出無機化合物粒子的空洞率。
空洞率(%)=(4 π a3
/3)/(4 π b3
/3)×100………(9)
無機化合物粒子的折射率,係使用標準折射液(Cargill公司製),藉由以下方法求得。但是,於無法取得所期望的折射率之標準折射液的情況,係以已知折射率的試劑取代。
(1)取無機化合物粒子的分散液至蒸發器,使分散媒介蒸發。
(2)將其在120℃真空乾燥機乾燥,成為粉末。
(3)將2至3滴已知折射率的標準折射液滴於玻璃板上,將其與上述粉末混合。
(4)以各種標準折射液進行上述(3)的操作,以混合液變成透明時的標準折射液之折射率作為無機化合物粒子的折射率。
表面改質無機化合物粒子的鹵素含量,係藉由燃燒處理及其後續之離子層析法,用以下的順序求得。
(1)將樣品在氧氣氣流下,使用石英燃燒管,使其燃燒,產生的氣體被吸收於吸收液(3%過氧化氫水)。
(2)將吸收液適當稀釋,吸收液中的溴離子及氯離子的量係以離子層析儀(Daionex公司製、「ICS-2000」)測定。
(3)由所測定的溴離子及氯離子的合計量,求出相對於表面改質無機化合物的質量之溴離子及氯離子的合計量,作為鹵素含量。
根據ASTM D792測定。
聚合物的分子量及分子量的分散度,係藉由「分解法」或「添加法」求得。有機無機複合體對於甲苯為容易分散的情況,係以「分解法」進行測定,為難溶性的情況,係以「添加法」進行測定。
作為為了測定鍵結於無機化合物粒子的聚合物之分子量之前處理,根據以下順序,對有機無機複合體實施氫氟酸處理(以下稱為「HF處理」)。
(1)於放有鐵氟龍(Teflon;註冊商標)製的轉子之鐵氟龍(註冊商標)製或是任意的樹脂製容器中,添加2mL
甲苯(和光純藥工業股份有限公司製)及15mg的相轉移觸媒(Aldrich公司製、「Alquat 336」),進行攪拌,得到相轉移觸媒溶解於甲苯之溶液。
(2)於溶液添加有機無機複合體的試樣200mg,藉由攪拌使其溶解。
(3)於所得的溶液,再添加2mL氫氟酸(和光純藥工業股份有限公司製,濃度:46至48%),於室溫攪拌24小時,從無機化合物粒子分離聚合物。
(4)將上述溶液藉由碳酸鈣(和光純藥工業股份有限公司製)的水溶液進行中和。此時,於難以相分離的情況,亦可使用再添加甲苯2mL並經離心分離的溶液。
對以上述前處理得到之試樣溶液,藉由下述條件進行凝膠滲透層析(GPC)的測定。由測定結果,根據使用聚甲基丙烯酸甲酯標準品(創和科學股份有限公司製)作成的校準曲線,求出主要波峰的換算聚甲基丙烯酸甲酯之數量平均分子量(Mn)及質量平均分子量(Mw)。
.裝置:東曹股份有限公司製之「HLC-8220GPC」
.檢測器:RI檢測器
.移動相:四氫呋喃
.流量:0.35mL/分鐘
.管柱:使用2根東曹股份有限公司製之「TSKgel GMHXL」連結者
.管柱溫度:40℃
將換算聚甲基丙烯酸甲酯之數量平均分子量(Mn)及質量平均分子量(Mw)代入至下式,求出聚合物的分子量分佈。判定分子量分佈為2.31以下的情況為「A」,分子量分佈的分散度超過2.31的情況為「B」。
分子量分佈=Mw/Mn………(12)
使用以下的方法進行前處理,「分子量測定」及「分子量分佈」,係使用與上述「分解法」相同的方法求得。
根據以下順序,求得鍵結於無機化合物粒子的聚合物之「分子量」及「分子量分佈」。作為分子量測定用試樣,有別於實施例,係於添加有自由的聚合起始劑(例如EBIB)的狀態下合成有機無機複合體,測定因聚合起始劑的添加而副生成之聚合物,並將其視為鍵結於無機化合物粒子的聚合物之「分子量」及「分子量分佈」。
上述分解法,係將有機無機複合體用HF處理,分解無機化合物粒子,只直接測定聚合物的方法。相對於此,該添加法係間接地推算鍵結於有機無機複合體的聚合物之分子量的方法。亦即,因本實施例的聚合為活性自由基聚合,故可認為從鍵結於無機化合物粒子的聚合起始基延伸的聚合物與從添加法的前處理調配之自由的聚合起始劑延伸的聚合物的分子量幾乎相等。所以,只要測定從自由的聚合起始劑延伸的聚合物的分子量,即可間接地推算從鍵結於
無機化合物粒子的聚合起始基延伸的聚合物的分子量。
(1)分子量測定用試樣的合成
(1-1)以與實施例相同的方法,準備包含有機無機複合體的原料之溶液。
(1-2)以成為單體:聚合起始劑=100:(0.01至0.25)(莫耳比)的方式,於上述溶液添加聚合起始劑。以相對於實施例的聚合液中之溴含量,溴含量成為約10至20%的方式,調配聚合起始劑。
.聚合起始劑:2-溴異丁酸乙酯(EBIB):Aldrich公司製
(1-3)於上述溶液添加觸媒溶液,以與實施例相同的方法,聚合測定用試樣(有機無機複合體及副生成的聚合物之混合物)。
(1-4)將燒瓶浸至冰浴以快速冷卻後,投入己烷並進行攪拌,靜置。然後,捨棄上清液。
(1-5)於殘留的沈澱物再添加己烷並靜置,捨棄上清液。再重複該操作8次,以與實施例相同的方法乾燥殘留的沈澱物。
(2)於上述(1)得到的分子量測定用試樣1g,添加10mL溶劑(例如MIBK),攪拌24小時。
(3)於上述溶液添加適量的THF,再攪拌1小時,而將溶液進行離心分離。
(4)以與上述「分解法」相同的方法,測定離心分離後的上清液,求得「分子量」及「分子量的分散度」。
(1)秤量10g的有機無機複合體至試樣瓶,添加MIBK,成為100mL後,放入轉子,將內容物以攪拌器攪拌24小時。
(2)秤量10mL的上述溶液至其他的試樣瓶,添加THF,稀釋為100mL後,放入轉子,再將內容物以攪拌器攪拌24小時。
(3)將上述溶液移至離心管,藉由離心分離機,以6600rpm處理30分鐘。
(4)對離心分離後的上清液,藉由下述條件,進行凝膠滲透層析(GPC)的測定,測定有機無機複合體的自由聚合物。由測定結果,根據使用聚甲基丙烯酸甲酯標準品(創和科學股份有限公司製)作成的校準曲線(檢量線),求出主要波峰的換算聚甲基丙烯酸甲酯之峰頂(peak top)分子量(Mp)。
.裝置:東曹股份有限公司製之「HLC-8220GPC」
.檢測器:RI檢測器
.移動相:四氫呋喃
.流量:0.35 mL/分鐘
.管柱:使用2根東曹股份有限公司製之「TSKgel GMHXL」連結者
.管柱溫度:40℃
(5)將上述得到之Mp>800的波峰定量為自由聚合
物。於定量時,從下述選擇Mp最靠近之「定量標準物質」而作成校準曲線,以換算定量標準物質,算出有機無機複合體中的自由聚合物的量(質量%)。而且,於複數個峰的情況,係求得該等的合計量以作為自由聚合物的量(質量%)。
(5-1)定量標準物質:聚甲基丙烯酸甲酯(創和科學股份有限公司製)
‧聚甲基丙烯酸甲酯「PMMA850(Mp=860)」
‧聚甲基丙烯酸甲酯「PMMA2K(Mp=2,000)」
‧聚甲基丙烯酸甲酯「PMMA7K(Mp=7,500)」
‧聚甲基丙烯酸甲酯「PMMA11K(Mp=11,800)」
‧聚甲基丙烯酸甲酯「PMMA21K(Mp=20,850)」
‧聚甲基丙烯酸甲酯「PMMA30K(Mp=33,500)」
‧聚甲基丙烯酸甲酯「PMMA45K(Mp=46,300)」
‧聚甲基丙烯酸甲酯「PMMA85K(Mp=87,800)」
‧聚甲基丙烯酸甲酯「PMMA110K(Mp=107,000)」
‧聚甲基丙烯酸甲酯「PMMA135K(Mp=130,000)」
‧聚甲基丙烯酸甲酯「PMMA190K(Mp=185,000)」
‧聚甲基丙烯酸甲酯「PMMA225K(Mp=240,000)」
‧聚甲基丙烯酸甲酯「PMMA320K(Mp=322,000)」
‧聚甲基丙烯酸甲酯「PMMA680K(Mp=670,000)」
(6)有機無機複合體中聚合物的量(鍵結於無機化合物之聚合物及自由聚合物之量)的測定
藉由熱重量測定裝置,在以下的條件,以n=3測定有機無機複合體經加熱時的質量減少量(質量%),將其平均值作為「有機無機複合體中聚合物的量(鍵結於無機化合物之聚合物及自由聚合物)」。
.裝置:島津製作所股份有限公司、「TGA-50」
.環境:含有1%氧之氮氣氣流
.試樣容器:鋁鍋
.溫度程序:25℃開始→以20℃/分鐘升溫→到達500℃→於500℃保持1小時
(7)由上述得到之「自由聚合物的量(質量%)」及「有機無機複合體中聚合物的量(鍵結於無機化合物之聚合物及自由聚合物之量)(質量%)」,根據下述式,算出「鍵結於無機化合物粒子之聚合物的量(質量%)」。
鍵結於無機化合物粒子之聚合物的量(質量%)=(A-B)/A×100………(13)
此處,A:有機無機複合體中聚合物的量(鍵結於無機化合物之聚合物及自由聚合物之量)(質量%)、B:自由聚合物之量(質量%)。
聚合物中反應性雙鍵的量,係根據以下的順序進行測定。
(1)由各單體轉化率,求得作為聚合物中的官能基之包含羥基的單體(例如甲基丙烯酸2-羥基乙酯)的莫耳量。單體轉化率,係以以下的條件藉由氣相層析(GC)求
得。
.裝置:島津製作所股份有限公司製,「GC-14B」
.檢測器:FID
.管柱溫度:50℃→200℃(升溫速度20℃/分鐘),保持於250℃
.GC注入口溫度:230℃
.檢測器溫度:280℃
.載體氣體:氦
(2)進行包含羥基作為官能基之單體及包含異氰酸酯基作為官能基之單體(例如甲基丙烯酸2-異氰酸酯基乙酯)的加成反應,由包含羥基之單體的羥基量求得殘餘於該生成物中的官能基。羥基量的測定,係以下述條件,藉由核磁共振裝置(NMR)求得。
.裝置:Bruker公司製,「DPX-400」
.溶劑:N,N-二甲基甲醯胺的氘化物
藉由示差掃瞄熱量測定裝置(DSC),以以下的條件求得有機無機複合體的Tg。
.裝置:PerkinElmer公司製、「Diamond DSC」
.溫度程序:-40℃開始→保持20分鐘→以20℃/分鐘升溫→200℃
有機無機複合體的鹵素含量,係用與前述「表面改質無機化合物粒子的鹵素含量之測定」相同的方法求得。
藉由酸分解及其後續的ICP發光分析法,以以下的順序求得銅含量。
(1)將試樣以硫酸(和光純藥工業股份有限公司製)、硝酸(和光純藥工業股份有限公司製)、氫氟酸(和光純藥工業股份有限公司製)分解。
(2)再以硝酸(1+2)進行加溫溶解。
(3)稀釋上述溶液,以ICP發光分析裝置(島津製作所股份有限公司製,「ICPS-8100」)進行測定。
藉由燃燒處理及其後續的離子層析法,以以下的順序求得氟含量。
(1)將試樣在氧氣氣流下使用石英燃燒管,使其燃燒。此時,亦可依據需要而將試樣溶解及/或稀釋後使用。
(2)因燃燒產生的氣體,係被吸收於冰冷的吸收液(0.2%NaOH水溶液)。
(3)適當稀釋吸收液,以離子層析儀(Daionex公司製,「ICS-2000」)測定吸收液中的氟離子量。由所測定的氟離子的量,求得相對於有機無機複合體質量之氟離子的量,作為氟含量。
藉由熱重量測定裝置,以以下的條件求得有機無機複合體經加熱時的質量減少量。
.裝置:島津製作所股份有限公司,「TGA-50」
.環境:含有1%氧之氮氣氣流
.試樣容器:鋁鍋
.溫度程序:25℃開始→以20℃/分鐘升溫→到達500℃→於500℃保持1小時
以n=3進行測定,將該等的平均值作為有機無機複合體的無機化合物含量。依下述方式算出質量%及體積%的值,。
(1)質量%
所測定的質量減少量(質量%)代入以下的式,算出無機化合物含量(質量%)。
無機化合物含量(質量%)=100-質量減少量(質量%)
(2)體積%
(2-1)算出聚合物的質量及體積的算出
將所測定的質量減少量(mg)視為聚合物的質量(mg),將該值代入下述式,算出聚合物的體積(μL)。
聚合物的體積(μL)={聚合物的質量(mg)}/{聚合物的比重}
(2-2)無機化合物的質量及體積的算出
將所測定的質量減少量(mg)代入下述式,算出無機化合物的質量(mg)。
無機化合物的質量(mg)=試樣量(mg)-質量減少量(mg)
將無機化合物的質量(mg)代入下述式,算出無機化
合物的體積(μL)。
無機化合物的體積(μL)={無機化合物的質量(mg)}/{無機化合物的密度(g/cm3
)}
(2-3)無機化合物含量(體積%)的算出
將以上述方式得到的值代入下述式,算出無機化合物含量(體積%)。
無機化合物粒子含量(體積%)={無機化合物粒子的體積(μL)×100}/{無機化合物粒子的體積(μL)+(聚合物的體積(μL))}………(14)
於有機無機複合體,添加任意有機溶劑,於室溫進行攪拌處理24小時,調製有機無機複合體的溶劑分散液。再者,依據需要,添加光聚合起始劑、硬化劑、硬化促進劑、交聯劑、自由聚合物等,進行混合,作為塗覆材。又,依據需要,加上超音波處理或藉由蒸發器之濃縮處理。
以以下的順序,求得塗覆材的固體成分濃度。
(1)秤量塗覆材至秤量瓶,並紀錄內容物的質量(質量A)。
(2)在氮氣氣流下風乾上述秤量瓶,直至內容物的流動性變為無為止。
(3)將上述秤量瓶,於105℃,真空下使其乾燥24小時後,在乾燥器(desiccator)內冷卻至室溫。
(4)秤量秤量瓶的重量,紀錄內容物的質量(質量
B)。
(5)藉由以下之式,求得固體成分。
固體成分(質量%)=(質量B)/(質量A)×100
以以下的順序,製作有機無機複合膜(塗覆膜)。
(1)秤量適量的上述塗覆材。
(2)於PET膜或TAC膜上盛以(1)的塗覆材,並迅速地以棒塗器塗佈。惟棒塗器係以使乾燥後的塗覆膜膜厚成為1.5至2μm左右的方式,適當地進行選擇。
.PET膜:東洋紡績股份有限公司製,「COSMOSHINE A4100」(厚度100μm、全部光線穿透率90%、霧度0.9%)
.TAC膜:fujifilm股份有限公司製(厚度80μm、全部光線穿透率93%、霧度0.7%)
(3)風乾10分鐘後,以80℃的防爆型送風乾燥機,乾燥10分鐘後,依據需要,進行光硬化或熱硬化,得到「有機無機複合膜(塗覆膜)」。
.光硬化:在氮氣下,對乾燥後的塗覆膜,從有機無機複合膜側藉由高壓水銀燈以600mJ/cm2
的光量照射UV光。
.熱硬化:以100℃的防爆型送風乾燥機加熱5小時。
藉由目視,觀察上述有機無機複合膜(塗覆膜),於實質上沒有看到粒子的凝集之情況,判定為合格「A」;於
看到粒子的凝集之情況,判定為「B」。
使用折射率測定裝置,以下述條件測定折射率。
.裝置:Metricon公司製、「Model 2010 PRISM COUPLER」
.模式:單膜模式或塊狀模式
.測定波長:633nm
使用霧度計(日本電色工業股份有限公司製,「NDH 5000W」),根據「JIS K7105:塑膠的光學特性試驗方法」,測定塗覆膜、成形體的全部光線穿透率及霧度。
使用電動鉛筆刮痕硬度試驗機(安田精機製作所股份有限公司製),以負重500g,根據「JIS K5600-5-4:塗料一般試驗方法-第5部:塗膜的機械性質-第4節:刮痕硬度(鉛筆法)」,測定塗覆膜的鉛筆硬度。
使用百格刀(cross-cut guide)(CCI-1、COTEC股份有限公司製),根據「JIS-K5600」,實施膠帶剝離測試,判斷密合性。無剝離的有機無機複合膜判定為A,剝離的有機無機複合膜判定為B。
於玻璃上,以與「有機無機複合膜的製作」相同的方法製作硬化膜,將硬化膜浸漬於四氫呋喃液中,並加蓋。
在該狀態放置3天後,確認浸漬於溶液的部分之硬化膜的狀態。殘餘膜的狀態判定為A,膜溶為解或膨脹的狀態判定為B。
使用接觸角計(協和界面科學股份有限公司製),以液滴法測定塗覆膜、成形體的水接觸角(對水的接觸角)及油接觸角(對於正十六烷的接觸角)。
為了求得所得之有機無機複合膜的計算折射率,係使用Maxwell-Garnett之式。聚合物的折射率,係合成與有機無機複合體中的聚合物為相同組成的聚合物,藉由測定其折射率求得。
使用藉由上述〈有機無機複合膜(塗覆膜)、成形體、無機化合物粒子的折射率測定〉的方法測定的折射率之值,作為無機化合物粒子的折射率;使用藉由上述〈有機無機複合體的無機化合物含量的測定〉所測定的無機化合物粒子含量(體積%)除以100之值,作為無機化合物粒子的體積分率。
(na 2
-nm 2
)/(na 2
+2nm 2
)=q(np 2
-nm 2
)/(np 2
+2nm 2
)………(5)但是,式(5)中分別為:na
表示有機無機複合膜的計算折射率,nm
表示聚合物的折射率,np
表示無機化合物粒子的折射率,q表示無機化合物粒子的體積分率。
以下,表示硬化性組成物的無機化合物粒子、有機聚
合物的代表計算值。光聚合起始劑因係極微量,故從計算中排除。
.MMA聚合物;折射率1.490、比重1.19
.由MMA及反應性雙鍵所構成的共聚物;莫耳比相異的共聚物的折射率及比重,係由下述值及MMA聚合物得到之線形近似式求得。
MMA與反應性雙鍵的莫耳比為77/23的共聚物;折射率1.508、比重1.21
MMA與反應性雙鍵的莫耳比為45/55的共聚物;折射率1.529、比重1.23
甲基丙烯酸乙酯與反應性雙鍵的莫耳比為67/33的共聚物;折射率1.514、比重1.16
丙烯酸丁酯與反應性雙鍵的莫耳比為60/40的共聚物;折射率1.519、比重1.20
丙烯酸丁酯與反應性雙鍵的莫耳比為73/27的共聚物;折射率1.510、比重1.19
丙烯酸乙酯與反應性雙鍵的莫耳比為48/52的共聚物;折射率1.526、比重1.24
甲基丙烯酸2,2,2-三氟乙酯與反應性雙鍵的55/45莫耳%比的共聚物;折射率1.522、比重1.32
.20nm球狀氧化矽(silica)、50nm球狀氧化矽、100nm球狀氧化矽、念珠狀氧化矽;折射率1.450、比重2.20
.48nm中空氧化矽;折射率1.300、比重1.73
.64nm中空氧化矽;折射率1.250、比重1.55
具有空隙的有機無機複合膜的實測折射率,係與有機無機複合體的折射率及體積分率的乘積加上空隙(空氣的折射率1.00)的折射率及體積分率的積之值一致。因此,空隙率係以下述式計算。
空隙率(%)=(na
-nb
)/(na
-1)×100………(4)式(4)中,分別為:na
表示有機無機複合體的計算折射率,nb
表示有機無機複合膜的實測折射率。
成形體的空隙率也可以相同方式求得。
根據以下的順序,測定有機無機複合膜的粒子分散度。
(1)使用壓縮成形機,以以下條件,藉由真空熱壓熱可塑性組成物,製作厚度約100μm的試樣。
.裝置:神藤金屬工業所股份有限公司製、「SFV-30」
.溫度:150至255℃
(2)從上述試樣,製作超薄切片。
(3)以高分解能力掃瞄穿透電子顯微鏡HR-SEM的掃瞄模式觀察上述超薄切片,並進行攝影。但是,係依據粒子的大小、形狀而選擇任意的測定倍率。
(4)將上述HR-STEM像以圖像解析軟體(旭化成工程公司製、「azokun」)處理,對500個粒子,藉由重心間距離法,根據下述式求得各粒子分散度,以其平均值作為成形體的粒子分散度。粒子分散度越小,係指粒子更均勻地分散。
粒子分散度=(相鄰粒子間的重心間距離的平均偏差)/(相鄰粒子間的重心間距離)………(3)
成形體的粒子分散度,也可以相同方式求得。
由於受到基材的影響,而無法直接測定形成於基材上之有機無機複合膜的相對介電率,故以以下的條件,測定成形體的相對介電率,視為有機無機複合膜的相對介電率。
(1)使用壓縮成形機,藉由以以下條件真空熱壓熱可塑性組成物,製作厚度約50至100μm的成形體。
.裝置:神藤金屬工業所股份有限公司製,「SFV-30」
.溫度:100至255℃
(2)上述成形體的相對介電率,係以以下條件進行測定。
.裝置:安捷倫(Agilent)公司製4284A PRECISION LCR METER
.頻率:1MB
.電壓:1V
根據以下的順序,製作細微構造體製作用的塗覆膜或成形體。
(1-a)細微構造體製作用的塗覆膜之製作
藉由以下的順序,製作塗覆膜。
(1-1)秤量適量的上述塗覆材。
(1-2)於作為支持體的PET膜(PET膜:東洋紡績股
份有限公司製、「COSMOSHINE A4100」、厚度100μm、全部光線穿透率90%、霧度0.9%),盛裝(1)的塗覆材,迅速地以棒塗器塗佈。但是,棒塗器係以使乾燥後的塗覆膜厚成為3μm左右之方式而適當選擇。
(1-3)風乾1小時後,以100℃的防爆型送風乾燥機乾燥1小時,而作為塗覆膜。
(1-b)細微構造體製作用的成形體之製作
使用壓縮成形機,藉由以以下條件真空熱壓有機無機複合體,製作厚度約50μm的成形體。
.裝置:神藤金屬工業所股份有限公司製、「SFV-30」
.溫度:100至255℃
(2)細微構造體的製作
藉由以以下條件,熱壓上述得到的塗覆膜或成形體的表面,得到細微構造體。
.模具的賦形面的大小:10cm×10cm
.模具的構造:規律地排列峰(pitch)間距離為300nm、高度為約300nm的錐形凸部者
.加熱條件:從室溫升溫至220℃,熱壓1分鐘,賦形細微構造後,冷卻至30℃
.熱壓壓力:0.5MPa
以上述HR-STEM對細微構造體的剖面進行觀察形態,量測200個細微構造體的凹凸部。凹凸部的致命損傷為10個以下(/200個中)的情況為合格(「A」),11個以上
的情況為(「B」)。
而且,觀察無機化合物粒子的分散性,於均勻的情況為合格(「A」),不均勻的情況為(「B」)。
再者,量測200個凹凸部,由其平均值算出鄰接凸部的頂點間距離(X)及凹部的深度(Y)。量測部位的示意圖表示於第3圖。
使用以下的方法,測定細微構造轉印前的穿透率(%)及轉印後的穿透率(%),求得各波長530至570nm的平均值。
.裝置:分光色彩計(日本電色工業股份有限公司製、「SD-5000」)
.測定波長:380至780nm(間隔5nm)
.測定從細微構造體的背面(於塗覆膜轉印有細微構造的情況,為基材的背面)照射光的情況之穿透率。
使用接觸角計(協和界面科學股份有限公司製),以液滴法,測定塗覆膜的水接觸角(對水的接觸角)。
使用分光光度計,以下述順序測定最小反射率。
(1)以紙輕輕擦過抗反射膜的支持體背面後,以消光的黑色噴霧劑塗裝。
(2)以分光光度計,在波長380至780nm的範圍,測定反射率。
.裝置:日立製作所股份有限公司製、「U-3410」:附有大型試樣室積分球
.基準:鋁蒸鍍膜之反射率為100%
(3)將波長450至650nm中之最低反射率作為最小反射率。
(4)細微構造(凹凸)轉印後的細微構造體的最小反射率比細微構造(凹凸)轉印前的最小反射率小的情況,為合格(「A」),於最小反射率為相同程度以上的情況為不合格(「B」)。
以透明膠帶(cellophane tape)固定試樣,於布(東麗股份有限公司製、「Toraysee」)施加既定的負重,將表面以劃痕寬度(stroke width)23mm、速度20mm/分鐘來回摩擦既定次數後,以上述HR-STEM觀察該表面。包含有機無機複合體之細微構造體,與不含無機化合物粒子之有機聚合物(基準)之細微構造體比較,細微構造體的損傷程度比表16所示的基準小的情況為合格(「A」),為基準以上的情況為不合格(「B」)。
選擇成為乾燥、硬化後的高折射率層的厚度約為5μm,低折射率層的厚度約為110 nm之條件,並以以下的順序,製作三層構成或四層構成的抗反射膜。
(1)以上述方法,調製以下2種塗覆材,分別於支持體(PET膜或TAC膜+硬塗層)上製作塗覆膜,並以上述方
法測定折射率。
(1-1)塗覆材A
(1-2)塗覆材B
此處,[塗覆材A的塗覆膜的折射率]>[塗覆材B的塗覆膜的折射率]的關係係成立。
(2)適量秤量上述塗覆材A,於支持體(PET膜或TAC膜+硬塗層)上盛載塗覆材A,並迅速地以棒塗器塗佈,進行風乾。但是,塗佈器係以成為所期望的膜厚之方式而適當選擇。
.PET膜:東洋紡績公司製、「COSMOSHINE A4100」(厚度100μm、全部光線穿透率90%、霧度0.9%)
.TAC膜:fujifilm股份有限公司製(厚度80μm、全部光線穿透率93%、霧度0.7%)
(3)再以90℃的防爆型送風乾燥機乾燥2分鐘後,依據需要進行光硬化或熱硬化,於支持體上形成高折射率層。
(4)再者,於上述高折射率層上,盛載塗覆材B,進行與上述(2)至(3)相同的操作,形成低折射率層,製作三層構成或四層構成的抗反射膜。
以目視觀察上述抗反射膜,於實質上沒有看到粒子的凝集之情況,判定為合格(「A」);於看到粒子的凝集之情況,判定為不合格(「B」)。
以下述順序,對於抗反射膜的反射眩光進行評估。
(1)以紙輕輕擦過上述抗反射膜的支持體背面後,以消光的黑色噴霧劑塗裝。
(2)從抗反射膜的表面(抗反射膜側)照射螢光燈的光,相對於表10及11所示的基準之反射眩光為少的情況,判定為合格(「A」),反射眩光為相同程度以上的情況為不合格(「B」)。
使用分光光度計,以下述順序測定最小反射率。
(1)以紙輕輕擦過抗反射膜的支持體背面後,以消光的黑色噴霧劑塗裝。
(2)以分光光度計,在波長380至780 nm的範圍,測定反射率。
.裝置:日立製作所股份有限公司製、「U-3410」:附有大型試樣室積分球
.基準:設鋁蒸鍍膜之反射率為100%
(3)將波長450至650nm中之最低反射率作為最小反射率。
根據以下的順序,製作直徑約1cm的光學透鏡。
(1)將有機無機複合體或熱可塑性組成物,在真空下,80℃,乾燥4小時。
(2)使用射出成形機,將經乾燥的有機無機複合體成形為光學透鏡。條件係如下述,在以下的範圍內,依據試
樣進行適當調整。
.汽缸(cylinder)溫度:220至260℃
.關模壓力:50t
.模具溫度:70至110℃
.射出壓力:60至80MPa
(3)以目視判斷所得的光學透鏡的外觀,外觀為透明且均勻的情況,判定為合格(「A」),外觀為不透明或不均勻(可確認到粒子等塊體)的情況,判定為不合格(「B」)。
使用壓縮成形機,藉由以以下條件真空熱壓熱可塑性組成物,製作厚度約100μm的試樣。
.裝置:神藤金屬工業所股份有限公司製、「SFV-30」
.溫度:150至255℃
使用霧度計(日本電色工業股份有限公司製、「NDH 5000W」),根據「JIS K7105:塑膠的光學特性試驗方法」,進行測定。
使用分光色彩計(日本電色工業股份有限公司製、「SD-5000」)進行黃度(YI)測定,YI比基準小的情況,判定為合格(「A」),與基準為相同程度以上的情況為不合格(「B」)。
在實施例及比較例使用的原料之內容,係表示於以下(1)至(8)。
(1)無機物粒子溶液
(1-1)20nm球狀氧化矽溶液
.商品名:日產化學工業股份有限公司製、「MIBK-ST」
.SiO2
含量:30質量%
.空洞率:0%
.折射率:1.45
.L/D:1.1
(1-2)100nm球狀氧化矽溶液
.商品名:日產化學工業股份有限公司製、「MEK-ST-ZL」
.SiO2
含量:30質量%
.空洞率:0%
.折射率:1.45
.L/D:1.1
(1-3)念珠狀氧化矽溶液
.商品名:日產化學工業股份有限公司製、「MIBK-ST-UP」
.20質量%念珠狀氧化矽粒子/MIBK溶液
.空洞率:0%
.折射率:1.45
.球狀氧化矽連結為念珠狀而形成的長鏈構造。第1圖表示念珠狀無機物粒子的TEM相片
(1-4)中空氧化矽溶液
.商品名:日揮觸媒化成股份有限公司製、「THRULYA2320」
.20質量%中空氧化矽粒子/MIBK溶液
.平均粒徑48nm、外殼厚度8.5nm
.空洞率:27%
.折射率:1.30
.L/D:1.1
(1-5)氧化鋯溶液-1
.商品名:日產化學工業股份有限公司製
.氧化鋯複合粒子含量:30質量%
.30質量%氧化鋯複合粒子/MIBK溶液(氧化鋯複合粒子:氧化鋯、氧化矽及氧化錫的複合粒子)
.折射率:1.90至1.99
.L/D:1.5
.密度:5.1g/cm3
(1-6)氧化鋯溶液-2
.商品名:日產化學工業股份有限公司製
.氧化鋯複合粒子含量:30質量%
.30質量%氧化鋯複合粒子/MEK溶液(氧化鋯複合粒子:氧化鋯、氧化矽及氧化錫的複合粒子)
.折射率:1.90至1.99
.L/D:1.5
.密度:5.1g/cm3
(1-7)氧化鈦溶液
.商品名:日揮觸媒化成股份有限公司製
.氧化鈦粒子含量:20質量%
.20質量%氧化鈦粒子/MIBK溶液
.折射率:1.90至1.99
.L/D:2.1
.無機化合物粒子的密度:4.1g/cm3
(2)矽烷化合物
(2-1)3-(2-溴異丁氧基)丙基二甲基氯矽烷(以下稱為「BPS」)
參考習知的方法(日本特開2006-063042號公報等),合成下述化學式(10)表示之BPS。
(2-2)(3-(2-溴異丁醯基)丙基)二甲基乙氧基矽烷(以下稱為「BIDS」)
根據習知的方法(日本特開2006-257308號公報),合成下述化學式(11)表示之BIDS。
(2-3)1,1,1,3,3,3-六甲基二矽氮烷(以下稱為「HMDS」):東京化成工業股份有限公司製
(2-4)3-甲基丙烯醯氧基丙基二甲基甲氧基矽烷(以下稱
為「MS」):Gelest公司製
(3)聚合觸媒
(3-1)溴化銅(I)(CuBr):和光純藥工業股份有限公司製
(3-1)溴化銅(II)(CuBr2
):和光純藥工業股份有限公司製
(4)配位體
(4-1)N,N,N’,N”,N”-五甲基二伸乙三胺(以下稱為「PMDETA」):Aldrich公司製
(4-2)4,4’-二(5-壬基)-2,2’-二吡啶(以下稱為「dNbpy」):Aldrich公司製
(5)單體
除以下(5-13)及(5-14)外之單體,係通過氧化鋁管柱除去聚合抑制劑後,進行氮氣冒泡1小時以上,並進行脫氧處理後使用。於不能使用氧化鋁管柱的情況,亦可以蒸餾等習知的方法除去聚合抑制劑。
(5-1)甲基丙烯酸甲酯(以下亦稱為「MMA」):東京化成工業股份有限公司製
(5-2)甲基丙烯酸乙酯(以下亦稱為「EMA」):東京化成工業股份有限公司製
(5-3)丙烯酸正-丁酯(以下亦稱為「nBA」):東京化成工業股份有限公司製
(5-4)丙烯酸乙酯(以下亦稱為「EA」):東京化成工業股份有限公司製
(5-5)丙烯酸甲酯(以下亦稱為「MA」):東京化成工業股份有限公司製
(5-6)甲基丙烯酸2,2,2-三氟乙酯(以下亦稱為「TFEMA」):東京化成股份有限工業公司製
(5-7)甲基丙烯酸2,2,3,3,3-五氟丙酯(以下亦稱為「PFPMA」):大金工業股份有限公司製
(5-8)甲基丙烯酸2-羥基乙酯(以下亦稱為「HEMA」):東京化成工業股份有限公司製
(5-9)甲基丙烯酸縮水甘油酯(以下亦稱為「GMA」):東京化成工業股份有限公司製
(5-10)甲基丙烯酸酯改性聚矽氧油(以下亦稱為「SiMA」):信越聚矽氧股份有限公司製、「X-22-2475」
(5-11)甲基丙烯酸苯甲酯(以下亦稱為「BzMA」):東京化成工業股份有限公司製
(5-12)苯乙烯(以下亦稱為「St」):東京化成工業股份有限公司製
(5-13)甲基丙烯酸2-異氰酸酯基乙酯(以下亦稱為「MOI」):昭和電工股份有限公司製
(5-14)丙烯酸2-異氰酸酯基乙酯(以下亦稱為「AOI」):昭和電工股份有限公司製
(6)溶劑等
(6-1)甲醇:和光純藥工業股份有限公司製
(6-2)甲基異丁基酮(以下亦稱為「MIBK」):和光純藥工業股份有限公司製
(6-3)甲基乙基酮(以下亦稱為「MEK」):和光純藥工業股份有限公司製
(6-4)四氫呋喃(以下亦稱為「THF」):和光純藥工業股份有限公司製
(6-5)二甲基甲醯胺(以下亦稱為「DMF」):和光純藥工業股份有限公司製
(6-6)己烷:和光純藥工業股份有限公司製
(6-7)環己酮:和光純藥工業股份有限公司製
(7)甲醇-水混合溶液
(7-1)甲醇-水混合溶液-1:包含77容量%甲醇及23容量%離子交換水的混合溶液
(7-2)甲醇-水混合溶液-2:包含80容量%甲醇及20容量%離子交換水的混合溶液
(8)聚合起始劑
(8-1)2-溴異丁酸乙酯(以下亦稱為「EBIB」):Aldrich公司製
(8-2)偶氮雙異丁腈(以下亦稱為「AIBN」):和光純藥工業股份有限公司製
(9)加成反應觸媒
.二丁基錫二月桂酸酯(以下稱為DBTDL):和光純藥工業股份有限公司製
(10)聚合抑制劑
.2,6-二-第3丁基酚:東京化成工業股份有限公司製
(11)光自由基起始劑
(11-1)1-羥基-環己基-苯基-酮(Irgacure 184):汽巴精化股份有限公司製
(11-2)2-甲基-1-(4-甲基硫基苯基)-2-嗎啉基丙烷-1-酮(Irgacure 907):汽巴精化股份有限公司製
(12)光酸產生劑
.CPI-100P(商標名):SAN-APRO股份有限公司製
(13)硬化劑
(13-1)「4-甲基六氫酞酸酐/六氫酞酸酐=70/30」
.商品名:新日本理化股份有限公司製、「RIKACID MH-700G」
(13-2)順丁烯二酸:和光純藥工業股份有限公司製
(14)硬化促進劑
(14-1)胺系化合物
.商品名:SAN-APRO公司製、「U-CAT 18X」
(14-2)三乙基胺(以下稱為TEA):和光純藥工業股份有限公司製
(15)交聯劑
(15-1)(3’,4’-環氧基環己烷)甲基-3,4-環氧基環己烷羧酸酯(以下亦稱為「CELOXIDE 2021P」):大賽璐化學工業股份有限公司製
(15-2)二季戊四醇五丙烯酸酯:Sigma-Aldrich公司製
根據以下順序,合成BPS改質20nm球狀氧化矽粒子
(BPS鍵結於表面之20nm球狀氧化矽粒子)。
(1)將經連接冷卻管、放入轉子之二口燒瓶的內部進行氮取代。
(2)氮氣下,於燒瓶內導入84容量%之20nm球狀氧化矽溶液,再導入8容量%之BPS,開始攪拌。
(3)將上述燒瓶浸入85℃油浴中,一邊攪拌一邊進行反應36小時。
(4)將反應液冷卻至室溫後,氮氣下導入8容量%之HMDS。
(5)於室溫攪拌2小時後,於80℃攪拌8小時並進行反應,將反應液冷卻至室溫。
(6)將反應液移至離心管,使用離心分離機(久保田製作所股份有限公司製、型號:7700),以10000rpm10℃進行30分鐘離心分離。
(7)將離心管內的上清液投入至甲醇-水混合溶液-2,混合、靜置後,捨棄上清液。
(8)對沈澱物進行氮氣通氣,使殘留的液體揮發後,添加少量THF,藉由攪拌,使沈澱物溶解於THF。
(9)將上述溶液投入甲醇中,靜置後,捨棄上清液。
(10)於殘留的沈澱物添加甲醇,攪拌、靜置後,捨棄上清液。再重複該操作10次。
(11)對上述沈澱物進行氮氣通氣,藉由風乾一晚,使液體揮發,得到固體物。
(12)將上述固體物於80℃真空下乾燥24小時,得
到BPS改質20nm球狀氧化矽粒子。
(13)鹵素含量為2.4質量%。因沒有檢測出氯,故將溴含量表示為鹵素含量。
除將20nm球狀氧化矽溶液變更為100nm球狀氧化矽溶液,調配量變更成如下述外,係以與上述〈表面改質無機化合物粒子-1的合成〉相同的方法,合成BPS改質100nm球狀氧化矽粒子。
調配量:100nm球狀氧化矽溶液(82容量%)、BPS(9容量%)、HMDS(9容量%)
鹵素含量為0.45質量%。
除將20nm球狀氧化矽溶液變更為念珠狀氧化矽溶液,調配量變更成如下述外,係以與上述〈表面改質無機化合物粒子-1的合成〉相同的方法,合成BPS改質念珠狀氧化矽粒子。
調配量:念珠狀氧化矽溶液(92.7容量%)、BPS(0.2容量%)、HMDS(7.1容量%)
鹵素含量為0.18質量%。
除將20nm球狀氧化矽溶液變更為氧化鋯溶液-1,調配
量變更成如下述外,係以與上述〈表面改質無機化合物粒子-1的合成〉相同的方法,合成BPS改質氧化鋯粒子。
調配量:氧化鋯溶液-1(80容量%)、BPS(10容量%)、HMDS(10容量%)
鹵素含量為1.6質量%。
除將氧化鋯溶液變更為氧化鈦溶液外,係以與上述〈表面改質無機化合物粒子-1的合成〉相同的方法,合成BPS改質氧化鈦粒子。
鹵素含量為0.6質量%。
變更調配量為中空氧化矽溶液(平均粒徑48nm)(86容量%)、BPS(7容量%)、HMDS(7容量%),以與上述表面改質無機化合物粒子-1的合成相同的方法,合成BPS改質50nm中空氧化矽粒子(BPS鍵結於表面之50nm中空氧化矽粒子)。
BPS改質50nm中空氧化矽粒子的鹵素含量為1.0質量%。因沒有檢測出氯,故將溴含量表示為鹵素含量。
根據表1的調配,用以下的順序製造有機無機複合體A。各成分的濃度,係以各成分的合計量為基準之數值。所得之有機無機複合體A的評估結果係表示於表2。
(1)於放有轉子之施蘭克瓶(Schlenk flask),添加2.61質量%的BPS改質ZrO2
粒子、0.045質量%的CuBr、0.007質量%的CuBr2
及0.288質量%的dNbpy。
(2)於施蘭克瓶連接冷卻管,將燒瓶內部真空處理後,重複進行3次氮取代操作,使燒瓶內脫氧。
(3)於燒瓶中,在氮氣下導入97.05質量%的MMA並進行攪拌,調製反應液。
(4)將燒瓶浸入60℃的油浴,將反應液攪拌45分鐘,進行聚合反應。
(5)將燒瓶浸入冰浴並迅速冷卻後,投入至2-丙醇並進行攪拌、靜置。然後,捨棄上清液。
(6)於殘留的沈澱物,再添加2-丙醇並靜置,捨棄上清液。再重複該操作8次。
(7)對殘留的沈澱物進行氮氣通氣,藉由風乾一晚,使液體揮發,得到固體物。
(8)將上述固體物於60℃真空下乾燥24小時,得到有機無機複合體A。
(9)以上述方法測定有機無機複合體A的Tg,為115℃。
(10)以上述方法測定有機無機複合體A的鹵素含量,為1.2質量%。因沒有檢測出氯,故將溴含量表示為鹵素含量。
(11)以上述方法測定有機無機複合體A的銅含量,為0.09質量%。
(12)以上述方法測定構成有機無機複合體A的聚合物之數量平均分子量(Mn)及質量平均分子量(Mw),Mn=11900、Mw=14800。再者,算出分子量的分散度(Mw/Mn),Mw/Mn=1.24(≦2.3),得知鏈長一致的聚合物鏈係鍵結於無機化合物粒子。
(13)測定有機無機複合體A的自由聚合物量,為2質量%,鍵結於無機化合物之聚合物的量為98質量%。
(14)求出有機無機複合體A的無機化合物粒子的平均粒徑,為17nm。
(15)求出有機無機複合體A的無機化合物粒子的圓形度,圓形度=0.76(≦0.92)。
(16)求出有機無機複合體A的無機化合物粒子的L/D,L/D=1.5(≧1.2)。
(17)以上述方法測定有機無機複合體A的無機化合物含量,為68質量%(2至96質量%)及33體積%(1至85體積%)。但是,聚合物的比重,係使用比較例1的聚甲基丙烯酸甲酯樹脂(以下稱為「pMMA」)的值。
(18)混合有機無機複合體A及MIBK,使其成為10質量%,並以上述方法得到塗覆材。
(19)使用上述塗覆材,以上述方法對PET膜塗佈、乾燥後,於230℃進行真空熱壓,得到有機無機複合膜(塗覆膜)。以目視觀察確認所得之塗覆膜的外觀,係無粒子的凝集而維持透明性。
(20)以上述方法測定有機無機複合膜的全部光線穿
透率及霧度,全部光線穿透率為89%,霧度為2.8%。
(21)以上述方法,測定對以下的基材(於TAC膜上形成有硬塗層者)塗佈、乾燥而得到之塗覆膜的折射率,為1.61,與比較例1的pMMA相比,折射率係提高0.12。因此,判定藉由有機無機複合體的形成,係可控制塗覆膜的折射率。
基材,係使用用以下的方法於TAC膜(fujifilm股份有限公司製、厚度80μm)上形成硬塗層,以取代PET膜作為基材。
(21-1)於100g的胺酯丙烯酸酯寡聚物(日本合成化學工業股份有限公司製、「紫光UV-7640B」),混合100g的MEK。
(21-2)再添加作為光聚合起始劑的5g「Irgacure 184」及1g「Irgacure 907」並進行混合,以作為硬塗液。
(21-3)於TAC膜上,以棒塗器塗佈上述硬塗液,以90℃的防爆型送風乾燥機乾燥2分鐘。再使用紫外線硬化裝置(SEI工程股份有限公司製),在空氣下,以累積光量500mJ/cm2
照射UV,形成厚度約5μm的硬塗層。
(22)再者,以上述方法測定之有機無機複合膜的鉛筆硬度為F,與比較例1的pMMA的塗覆膜的鉛筆硬度為相同程度,係具有充分的強度。
(23)以上述方法評估有機無機複合膜的密合性之結果,為合格(「A」)。
(24)以上述方法評估有機無機複合膜的接觸角之結
果,水接觸角為71°。
(25)將有機無機複合體A以上述方法成形,而得到成形體。以目視確認所得之成形體的外觀,係未見粒子的凝集,而維持透明性。再者,以上述方法測定折射率,為1.16,與比較例1的pMMA相比,折射率係提高0.12。因此,判定藉由有機無機複合體的形成,可控制成形體的折射率。
(26)以上述方法計算上述成形體的粒子分散度,粒子分散度=0.27(≦0.8),確認粒子的分散性為良好。
(27)測定成形體的相對介電率,為6.3%。
塗覆材、有機無機複合膜、成形體的評估結果,表示於表3及4。又,表4之「綜合判定」,係表示綜合表3之塗覆材及有機無機複合膜,以及表4之成形體的評估之判定。
除聚合反應的條件為70℃、1小時以外,根據表1的調配,以與實施例1相同的方法,製造有機無機複合體B。所得之有機無機複合體B、塗覆材、有機無機複合膜及成形體的評估結果,表示於表2至4。
於有機無機複合體B混合MIBK,以與實施例1相同的方法,得到塗覆材、有機無機複合膜(塗覆膜)。以目視確認所得之有機無機複合膜的外觀,係未見粒子的凝集而維持透明性。測定所得之塗覆膜的折射率,為1.55,與比較例1的pMMA相比,折射率係提高0.06。因此,判定藉
由有機無機複合體的形成,可控制塗覆膜的折射率。
再者,以上述方法將有機無機複合體B成形,得到成形體。以目視確認所得之成形體的外觀,係未見粒子的凝集而維持透明性。再者,以上述方法測定折射率,為1.55,與比較例1的pMMA相較,折射率係提高0.06。因此,判定藉由有機無機複合體的形成,可控制成形體的折射率。以上述方法算出成形體的粒子分散度,粒子分散度=0.25(≦0.8),確認粒子的分散性為良好。
除聚合反應的條件為90℃、7小時以外,根據表1的調配,以與實施例1相同的方法,製造有機無機複合體C。所得之有機無機複合體C、塗覆材、有機無機複合膜及成形體的評估結果,表示於表2至4。
於有機無機複合體C混合苯甲醚,以上述方法得到塗覆材。使用上述塗覆材,以與實施例1相同的方法,得到有機無機複合膜(塗覆膜)。以目視確認所得之塗覆膜的外觀,係未見粒子的凝集而維持透明性。測定所得之塗覆膜的折射率,為1.70,與比較例1的pMMA相比,折射率係提高0.21。因此,判定藉由有機無機複合體的形成,可控制有機無機複合膜的折射率。
以上述方法將有機無機複合體C成形,得到成形體。以目視確認所得之成形體的外觀,係未見粒子的凝集而維持透明性。再者,以上述方法測定折射率,為1.70,與比較例1的pMMA相比,折射率係提高0.21。因此,判定藉
由有機無機複合體的形成,可控制成形體的折射率。以上述方法算出成形體的粒子分散度,粒子分散度=0.29(≦0.8),確認粒子的分散性良好。
由計算求得與有機無機複合體C的聚合物部為相同組成之自由聚合物p(St-co-BA)的理論折射率,為1.52。使用有機無機複合體C之塗覆膜及成形體的折射率為1.70,與p(St-co-BA)的折射率1.52相比,係提升0.18,判定為可控制折射率。
除使用BPS改質氧化鈦粒子以取代BPS改質氧化鋯粒子,聚合反應的時間為3小時以外,根據表1的調配,係以與實施例1相同的方法,製造有機無機複合體D。有機無機複合體D、塗覆材、有機無機複合膜及成形體的評估結果,表示於表2至4。
於有機無機複合體D混合MIBK,以上述方法得到塗覆材。使用上述塗覆材,以與實施例1相同的方法,得到有機無機複合膜(塗覆膜)。以目視確認所得之有機無機複合膜的外觀,係未見粒子的凝集而維持透明性。測定所得之有機無機複合膜的折射率,為1.54,與比較例1的pMMA相比,折射率係提高0.05。因此,判定藉由有機無機複合體的形成,可控制有機無機複合膜的折射率。
以上述方法成形有機無機複合體D,得到成形體。以目視確認所得之成形體的外觀時,係未見粒子的凝集而維持透明性。再者,以上述方法測定折射率,為1.54,與比
較例1的pMMA相比,折射率係提高0.05。因此,判定藉由有機無機複合體的形成,可控制成形體的折射率。以上述方法算出成形體的粒子分散度,粒子分散度=0.29(≦0.8),確認粒子的分散性為良好。
根據表1的調配,除聚合反應的條件為90℃、50分鐘以外,以與實施例1相同的方法,製造有機無機複合體E,並進行評估。將有機無機複合體E、塗覆材、有機無機複合膜及成形體的評估結果,表示於表2至4。
於有機無機複合體E混合MIBK,以上述方法得到塗覆材。使用上述塗覆材,以與實施例1相同的方法,得到有機無機複合膜(塗覆膜)。以目視確認所得之有機無機複合膜的外觀,係未見粒子的凝集而維持透明性。測定所得之有機無機複合膜的折射率,為1.37,與比較例1的pMMA相比,折射率係降低0.12。因此,判定藉由有機無機複合體的形成,可控制有機無機複合膜的折射率。
以上述方法將有機無機複合體E成形,得到成形體。以目視確認所得之成形體的外觀,係未見粒子的凝集而維持透明性。再者,以上述方法測定折射率,為1.37,與比較例6的p(TFEMA-co-BA)相比,係降低0.07。因此,判定藉由有機無機複合體的形成,可控制成形體的折射率。以上述方法計算成形體的粒子分散度,粒子分散度=0.14(≦0.8),確認粒子的分散性為良好。
根據表1的調配,除聚合反應的條件為60℃、25分鐘以外,以與實施例1相同的方法,製造有機無機複合體F,並進行評估。有機無機複合體F、塗覆材、有機無機複合膜及成形體的評估結果,表示於表2至4。
混合有機無機複合體F與MIBK,以上述方法得到塗覆材。使用上述塗覆材,以上述方法,於PET膜進行塗佈、乾燥,得到有機無機複合體膜(塗覆膜)。以目視確認所得之塗覆膜的外觀,係未見無機化合物粒子的凝集而維持透明性。
以上述方法測定塗覆膜的全部光線穿透率及霧度,全部光線穿透率為91%,霧度為0.5%。
以上述方法測定塗覆膜的折射率,為1.44,與後述製造例2的20nm SiO2
-g-pMMA的折射率1.48相比,係表現較低的值。因此,判定可控制折射率。
再者,以上述方法將有機無機複合體F成形,得到成形體。以目視確認所得之成形體的外觀,係未見無機化合物粒子的凝集而維持透明性。再者,以上述方法測定成形體的折射率,1.44。又,與製造例2的20nm SiO2
-g-pMMA的折射率1.48、比較例1的pMMA的折射率1.49相比,係表現較低的值。因此,判定可控制折射率。
以上述方法算出上述成形體的粒子分散度,粒子分散度=0.14,確認粒子的分散性為良好。
根據表1的調配,除聚合反應的條件為60℃、20小時
以外,以與實施例1相同的方法,製造有機無機複合體G並進行評估。有機無機複合體G及成形體的評估結果,表示於表2及4。
使用有機無機複合體G,以上述方法得到成形體。以目視確認所得之成形體的外觀,係未見無機化合物粒子的凝集而維持透明性。再者,以上述方法測定折射率,為1.39,與製造例2的20nmSiO2
-g-pMMA的折射率1.48相比,係顯著地表現較低的值。因此,判定藉由有機無機複合體的形成,可控制成形體的折射率。
而且,抗污性指標之撥水性及撥油性與比較例1相比,亦顯著提高。雖於該成形體表面以油性筆(Zebra股份有限公司製、「mackee」)書寫文字,但會撥墨而無法書寫。再以電子材料用不織布(旭化成纖維股份有限公司製、「BEMCOT」)擦拭墨跡,即完全除去墨跡。
根據表1的調配,除聚合反應的條件為75℃、15小時以外,以與實施例1相同的方法,製造有機無機複合體H,並進行評估。將有機無機複合體H、塗覆材、有機無機複合膜及成形體的評估結果,表示於表2至4。
使用有機無機複合體H,添加溶劑(以容積比MEK:環己酮=8:2之方式混合者),以上述方法得到塗覆膜。以目視確認所得之塗覆膜的外觀,係未見無機化合物粒子的凝集而維持透明性。再者,以上述方法測定折射率,為1.43,與後述製造例9的念珠狀SiO2
-g-pMMA的折射率1.48
相比,顯著地表現較低的值。因此,判定藉由有機無機複合體的形成,可控制塗覆膜的折射率。
再者,以上述方法將有機無機複合體H成形,得到成形體。以目視確認所得之成形體的外觀,係未見無機化合物粒子的凝集而維持透明性。再者,以上述方法測定成形體的折射率,為1.43。而且,與製造例9的念珠狀SiO2
-g-pMMA的折射率1.48相比,係表現較低的值。因此,判定可控制折射率。
而且,與比較例9相比,抗污性指標之撥水性及撥油性亦顯著提高。
根據表1的調配,除聚合反應的條件為60℃、8小時以外,以與實施例1相同的方法,製造有機無機複合體I,並進行評估。有機無機複合體I及成形體的評估結果係表示於表2及4。
以上述方法將上述有機無機複合體I成形,得到成形體。以目視確認所得之成形體的外觀,係未見無機化合物粒子的凝集而維持透明性,照射光時係呈現藍紫色。測定折射率,為1.55。
為了評估藍紫色的呈色,係以以下的條件測定分光反射率。
.裝置:日本電色工業股份有限公司製、分光色彩計、「SD-5000」
.測定波長:380至780nm
.測定方式:反射測定(SCE模式)
測定上述成形體(100nmSiO2
-g-pBzMA的成形體)時,在400nm附近有極大峰,反射率係表現為52%。相對於此,比較例7的pBzMA的成形體及載玻片玻璃(SiO2
)的400nm反射率兩者,皆未達5%。
亦即,得知該成形體係藉由形成光子晶體,反射特定波長(400nm附近)的光,而呈現藍紫色。
根據以下順序,合成BIDS改質氧化鋯粒子/MEK溶液(BIDS鍵結於表面之氧化鋯/MEK溶液),接著根據表1的調配,製造有機無機複合體J,並進行評估。有機無機複合體J、塗覆材及有機無機複合膜的評估結果,表示於表2及6。
(1)將經連接冷卻管、放入轉子之二口燒瓶的內部,進行氮氣取代。
(2)在氮下,於燒瓶內導入98.9容量%之氧化鋯粒子/MEK,再導入0.1容量%之BIDS,開始攪拌。
(3)將上述燒瓶浸入110℃油浴中,一邊攪拌一邊進行反應24小時。
(4)將反應液冷卻至室溫後,於氮氣下導入1.0容量%之HMDS。
(5)於室溫攪拌2小時後,於80℃攪拌8小時以進行反應,將反應液冷卻至室溫後,作為BIDS改質氧化鋯粒
子/MEK溶液。將一部分洗淨乾燥,測定鹵素含量,為0.2質量%。因沒有檢測出氯,故將溴含量表示為鹵素含量。
(6)然後,根據表1的調配,於60℃聚合3小時後,冷卻至室溫,作為聚合液。
(7)將燒瓶浸入冰浴並迅速地冷卻後,投入己烷並進行攪拌,靜置。於沈澱物難以沈澱的情況,係以離心分離進行分離。
(8)捨棄上清液後,於殘留的沈澱物添加少量MEK/甲醇混合溶劑,使其再分散後,添加己烷並靜置,捨棄上清液。再重複該操作2次,最後以己烷洗淨,藉由捨棄上清液以除去未反應之單體。
(9)藉由一邊對殘留的沈澱物進行氮氣通氣,一邊進行風乾使液體揮發,得到有機無機複合體J。評估結果表示於表2。
(10)再根據表5的調配,於有機無機複合體J及光酸產生劑,添加溶劑(將MEK與環己酮以8:2的容量比混合者)並進行混合,以與實施例1相同的方法,製造塗覆材及有機無機複合膜,評估結果表示於表6。
(11)以目視確認有機無機複合膜的外觀,係未見無機化合物粒子的凝集而維持透明性。再者,以上述方法測定折射率,為1.69,與比較例8的pGMA的折射率1.51相比,折射率係提高0.18。因此,判定藉由有機無機複合體的形成,可控制有機無機複合膜的折射率。
但是,基材係使用與實施例1相同的方法,於TAC膜
(fujifilm股份有限公司製、厚度80μm)上形成硬塗層,以取代PET膜作為基材使用。
(4)於上述硬塗層上,使用與實施例1相同的方法,形成厚度約4μm之有機無機複合膜,進行評估。
於實施例10的有機無機複合體J,根據表5的調配,導入交聯劑(「Celoxide 2021P」)、光酸產生劑,並添加溶劑(以容積比為MEK:環己酮=8:2混合者),使固體成分濃度成為10質量%,得到塗覆材。
使用與實施例10相同的方法,製造有機無機複合膜,並進行評估。評估結果表示於表6。
以目視確認有機無機複合膜的外觀,係未見無機化合物粒子的凝集而維持透明性。再者,以上述方法測定折射率,為1.69,與比較例8的pGMA的折射率1.51相比,得知折射率係顯著提高。因此,判定藉由有機無機複合體的形成,可控制有機無機複合膜的折射率。
根據表5的調配,於實施例10的有機無機複合體J,導入硬化劑(「Rikacid MH-700G」)、硬化促進劑(「U-CAT 18X」),並添加溶劑(以容積比為MEK:環己酮=8:2混合者),使固體成分濃度成為10質量%,得到塗覆材。以與實施例1相同的方法,塗佈於PET膜後,以防爆型送風乾燥機於100℃加熱6小時,製造有機無機複合膜,並進行評估。評估結果表示於表6。
以目視確認有機無機複合膜的外觀,係未見無機化合物粒子的凝集,維持透明性。再者,以上述方法測定折射率,得知與比較例8的pGMA的折射率1.51相比,折射率係顯著提高。因此,判定藉由有機無機複合體的形成,可控制有機無機複合膜的折射率。
根據表5的調配,於實施例10的有機無機複合體J導入硬化劑(順丁烯二酸)、硬化促進劑(TEA),並添加溶劑(以容積比為MEK:環己酮=8:2混合者),使固體成分濃度為10質量%,而得到塗覆材。
再者,以與實施例1相同的方法,塗佈於PET膜後,以防爆型送風乾燥機於100℃加熱6小時,製造有機無機複合膜,進行評估。評估結果表示於表6。
以目視確認有機無機複合膜的外觀,係未見無機化合物粒子的凝集而維持透明性。再者,以上述方法測定折射率,得知與比較例8的pGMA的折射率1.51相比,折射率係顯著提高。因此,判定藉由有機無機複合體的形成,可控制有機無機複合膜的折射率。
除使用玻璃板作為基材外,以與實施例10相同的方法,製造塗覆材及有機無機複合膜,並進行評估。評估結果表示於表6。
以目視確認有機無機複合膜的外觀時,係未見無機化合物粒子的凝集而維持透明性。再者,以上述方法測定折
射率時,得知與塗佈前的玻璃的折射率相比,折射率係顯著提高。因此,判定藉由有機無機複合體的形成,可控制有機無機複合膜的折射率。
根據表1的調配,除聚合溫度為70℃以外,係以與實施例10相同的方法,製造有機無機複合體K。評估結果係表示於表2。
再者,根據表5的調配調製塗覆材,並以使用與實施例10相同的方法,進行有機無機複合膜的評估。評估結果表示於表6。
以目視確認有機無機複合膜的外觀,係未見無機化合物粒子的凝集而維持透明性。再者,以上述方法測定折射率,得知與比較例8的pGMA的折射率1.51相比,折射率係顯著提高。因此,判定藉由有機無機複合體的形成,可控制有機無機複合膜的折射率。
根據以下順序,合成BIDS改質氧化鋯粒子/MIBK溶液(BIDS鍵結於表面之氧化鋯/MIBK溶液),接著根據表1的調配,製造有機無機複合體L並進行評估。
(1)將經連接冷卻管、放入轉子之二口燒瓶的內部進行氮取代。
(2)氮氣下,於燒瓶內導入98.9容積%之氧化鋯溶液-1(氧化鋯粒子/MIBK溶液),再導入0.1容量%之BIDS,開始攪拌。
(3)將上述燒瓶浸入110℃油浴中,一邊攪拌一邊進行反應24小時。
(4)反應液冷卻至室溫後,於氮氣下導入1.0容量%之HMDS。
(5)於室溫攪拌2小時後,於80℃攪拌10小時並進行反應,將反應液冷卻至室溫者,作為BIDS改質氧化鋯粒子/MIBK溶液。將一部分洗淨乾燥並測定鹵素含量,為0.2質量%。因沒有檢測出氯,故將溴含量表示為鹵素含量。
(6)然後,根據表1及7的調配,於80℃聚合3小時後,冷卻至室溫,作為聚合液。
(7)再接著,根據表8的調配,於60℃進行6小時加成反應,並冷卻至室溫。
(8)將燒瓶浸入冰浴以迅速地冷卻後,投入己烷並進行攪拌,靜置。於沈澱物難以沈澱的情況,以離心分離進行分離。
(9)捨棄上清液後,於殘留的沈澱物添加MEK/甲醇混合溶劑(以容量比為MEK:甲醇=1:1混合),使其再分散後,添加己烷,靜置,並捨棄上清液。再重複該操作2次,最後以己烷洗淨,藉由捨棄上清液以除去未反應之單體。
(10)藉由一邊對殘留的沈澱物進行氮氣通氣,一邊進行風乾,使液體揮發,得到有機無機複合體L。評估結果表示於表9。
(11)再者,除使用有機無機複合體L,溶劑變更為
(MEK與環己酮以8:2的容積比混合者)外,以與實施例1相同的方法,製造塗覆材及有機無機複合膜,評估結果表示於表6。基材係使用PET膜。
(12)以目視確認有機無機複合膜的外觀,係未見無機化合物粒子的凝集而維持透明性。再者,以上述方法測定折射率,得知與比較例9的p(MMA/HEMA/AOI)的折射率1.50相比,折射率係提高0.19。因此,判定藉由有機無機複合體的形成,可控制有機無機複合膜的折射率。
將實施例16的氧化鋯溶液-1(氧化鋯粒子/MIBK溶液)變更為念珠狀氧化矽溶液(念珠狀SiO2
粒子/MIBK溶液)。除另外添加相對於MIBK而言為20質量%之DMF,作為聚合溶劑,聚合反應時間為6小時以外,係根據表8及7的調配,以與實施例16相同的方法,製造有機無機複合體M。評估結果表示於表9。
再者,使用有機無機複合體M,以與實施例16相同的方法,製造塗覆材及有機無機複合膜,評估結果表示於表6。基材係使用於實施例10的TAC上形成有硬塗層者。
與比較例9的有機無機複合膜(鉛筆硬度F)相比,得知鉛筆硬度為2H,強度提高。
除將實施例16的氧化鋯溶液-1(氧化鋯粒子/MIBK溶液)變更為「將(氧化鋯粒子/MIBK溶液):(氧化鈦粒子/MIBK溶液)以2:8(容積比)混合之溶液」,聚合反
應時間為4小時以外,係根據表8及7的調配,以與實施例16相同的方法,製造有機無機複合體N。評估結果表示於表9。
再者,使用有機無機複合體N,以與實施例17相同的方法,製造塗覆材及有機無機複合膜,評估結果表示於表6。
根據以下順序,合成BIDS改質念珠狀氧化矽粒子/MIBK溶液(BIDS鍵結於表面之念珠狀氧化矽粒子/MIBK溶液),接著根據表12的調配,製造有機無機複合體,並進行評估。
(1)將經連接冷卻管、放入轉子之二口燒瓶的內部進行氮取代。
(2)在氮氣下,於燒瓶內導入98.9容量%之念珠狀氧化矽溶液B(「MIBK-ST-UP」),再導入0.1容量%之BIDS,並開始攪拌。
(3)將上述燒瓶浸入110℃油浴中,一邊攪拌一邊進行反應24小時。
(4)將反應液冷卻至室溫後,於氮氣下導入1.0容量%之HMDS。
(5)在室溫下攪拌2小時後,於80℃攪拌8小時並進行反應,將反應液冷卻至室溫者,作為BIDS改質念珠狀氧化矽溶液。並將一部分洗淨乾燥。
(6)然後,根據表8的調配,於80℃聚合3小時後,
冷卻至室溫,以作為聚合液。
(7)再接著,根據表7的調配,於60℃進行6小時加成反應,並冷卻至室溫。
(8)將上述反應液以與實施例13相同的方法洗淨/乾燥,得到有機無機複合體。評估結果表示於表9。
(9)再使用上述有機無機複合體,以與實施例13相同的方法,製造塗覆材及有機無機複合膜,測定折射率,為1.32。
於實施例10的TAC膜上形成硬塗層,再於其上形成有機無機複合膜(高折射率層),再於其上形成低折射率層,製作四層構成的抗反射膜,並進行評估。
(1)於實施例10的有機無機複合膜(高折射率層)上,使用製造例1的低折射率塗覆材,使低折射率層的厚度成為約110nm,以上述方法,使用棒塗器塗佈、乾燥。
(2)再者,使用與實施例10相同的方法,照射UV而得到抗反射膜。以目視確認所得之抗反射膜的外觀,係未見粒子的凝集而維持透明性。
(3)以上述方法測定抗反射膜的最小反射率,為0.03%,得知具有抗反射效果。再者,評估反射眩光時,反射眩光係比後述製造例3的抗反射膜少,判定為合格(「A」)(表10)。
藉由於實施例16的PET膜上形成機無機複合膜(高折
射率層),再於其上形成低折射率層,製作三層構成的抗反射膜,並進行評估。
(1)於實施例16的有機無機複合膜(高折射率層)上,使用製造例1的低折射率塗覆材,以使低折射率層的厚度成為約110nm之方式,藉由上述方法,使用棒塗器塗佈、乾燥。
(2)再者,使用與實施例16相同的方法,照射UV,得到抗反射膜。以目視確認所得之抗反射膜的外觀,係未見粒子的凝集而維持透明性。
(3)以上述方法測定抗反射膜的最小反射率,為0.02%,得知具有抗反射效果。再者,評估反射眩光時,反射眩光係比後述製造例6的抗反射膜少,判定為合格(「A」)(表10)。
於實施例18的TAC膜上形成硬塗層,再於其上形成有機無機複合膜(高折射率層),再於其上形成低折射率層,製作四層構成的抗反射膜,並進行評估。
(1)於實施例18的有機無機複合膜(高折射率層)上使用製造例1的低折射率塗覆材,以使低折射率層的厚度成為約110nm之方式,藉由上述方法,使用棒塗器塗佈、乾燥。
(2)再者,使用與實施例18相同的方法,照射UV並得到抗反射膜。以目視確認所得之抗反射膜的外觀,係未見粒子的凝集而維持透明性。
(3)以上述方法測定抗反射膜的最小反射率,為0.04%,得知具有抗反射效果。再者,評估反射眩光時,反射眩光係比後述製造例6的抗反射膜少,判定為合格(「A」)(表10)。
使用實施例19的抗反射膜,根據以下的順序製作偏光板,並組裝於液晶顯示裝置(LCD),進行評估。
(1)混合碘0.63質量%、碘化鉀9.44質量%、離子交換水89.93質量%(合計100質量%),製作碘-碘化鉀水溶液。
(2)將聚乙烯醇薄膜(Kuraray股份有限公司製)浸漬於上述碘-碘化鉀水溶液5分鐘。
(3)將上述薄膜在4質量%的硼酸水溶液中,於縱軸方向進行單軸延伸4.4倍,在保持緊繃狀態之狀態下進行乾燥,得到偏光片。
(1)調製1.5莫耳/升之氫氧化鈉水溶液,再調節溫度至50℃,以作為皂化液。
(2)使用上述皂化液,將實施例19的抗反射膜的支持體的背面(未形成抗反射膜的面)皂化處理後,以離子交換水充分洗淨。
(3)再以0.005莫耳/升之硫酸水溶液將經皂化處理的面洗淨後,以離子交換水充分洗淨,於100℃乾燥10分
鐘。
(1)使用聚乙烯醇系接著劑,將上述偏光片的單面及上述抗反射膜經皂化處理的面進行貼合。
(2)再者,使用聚乙烯醇系接著劑,將偏光片的另一面及經單面皂化處理的TAC膜之經皂化處理的面進行貼合,得到偏光片的兩面被保護之偏光板。
(1)準備用於評估之裝設有「液晶顯示裝置(LCD)、穿透型TN模式:於液晶單元(liquid crystal cell)及背光之間具有偏光分離膜(住友3M股份有限公司製、「DBFF」)者」之筆記型電腦。
(2)將液晶顯示裝置(LCD)的視認側之偏光板取下,以上述偏光板取代,並以抗反射膜側為最表面之方式貼換。
(3)使上述液晶顯示裝置(LCD)運作時,與後述製造例4相比,係得到背景的反射眩光極低、圖像品質非常高之顯示裝置(表11)。
將實施例19的抗反射膜的支持體背面(未形成抗反射膜的面),經由黏著劑貼合於有機EL顯示裝置(ELD)的表面之玻璃面。使裝置運作,並與後述製造例5相比,係得到顯著地抑制畫面反射、視認性高之顯示裝置(表11)。
除使用實施例20的抗反射膜取代實施例19的抗反射
膜外,係以與實施例22相同的方法製造偏光板,藉由組裝於液晶顯示裝置(LCD),進行評估。使上述液晶顯示裝置(LCD)運作,並與後述製造例7相比,係得到背景的反射眩光極低、圖像品質非常高之顯示裝置(表11)。
除使用實施例20的抗反射膜取代實施例19的抗反射膜外,係以與實施例23相同的方法,經由黏著劑貼合於有機EL顯示裝置(ELD)的表面之玻璃面。使裝置運作,並與後述製造例8相比,係得到顯著地抑制畫面反射、視認性高之顯示裝置(表11)。
根據表12的調配,除聚合反應的條件為60℃、15分鐘以外,係以與實施例1相同的方法,製造有機無機複合體O,進行評估。所得之有機無機複合體O的評估結果,表示於表13。
以上述方法,製作光學透鏡及評估用試樣,評估的結果表示於表13。以上述方法製作光學透鏡時,外觀為透明且均勻,判定為合格(「A」)。折射率為1.48,全部光線穿透率為89%。黃度(YI)係比基準之後述比較例11的混合組成物Y所成形者小,判定為合格(「A」)。評估的結果表示於表13。
以上述方法,製作測定用試樣的超薄切片,以HR-STEM觀察剖面。由所得之像,算出粒子分散度,為0.21,粒子係均勻地分散,分散性顯著較比較例10及11優異。由以
上結果,判斷綜合判定為合格(「A」)。
根據表12的調配,除聚合反應的條件為90℃、20分鐘以外,以與實施例26相同的條件,製造有機無機複合體P。評估結果表示於表13。
使用有機無機複合體P,以與實施例26相同的方法,製作光學透鏡及評估用試樣,評估結果表示於表13。
所得之光學透鏡的折射率,顯著較pMMA的折射率(1.49)高,得到高折射率之光學透鏡。而且,分散性顯著較比較例10及11優異。由以上結果,判斷綜合判定為合格(「A」)。
根據表12的調配,除聚合反應的條件為60℃、30分鐘以外,以與實施例22相同的條件,製造有機無機複合體Q。評估結果表示於表13。
使用有機無機複合體Q,以與實施例27相同的方法,製作光學透鏡及評估用試樣,評估結果表示於表13。
所得之光學透鏡的折射率,顯著較pMMA的折射率(1.49)高,得到高折射率之光學透鏡。而且,分散性顯著較比較例10及11優異。由以上結果,判斷綜合判定為合格(「A」)。
根據表12的調配,除聚合反應的條件為60℃、40分鐘以外,以與實施例22相同的條件,製造有機無機複合體
R。評估結果表示於表13。
使用有機無機複合體R,以與實施例27相同的方法製作光學透鏡及評估用試樣,評估結果表示於表13。
所得之光學透鏡的折射率,顯著較pMMA的折射率(1.49)低,得到低折射率之光學透鏡。而且,分散性顯著較比較例10及11優異。由以上結果,判斷綜合判定為合格(「A」)。
根據以下順序,製作熱可塑性組成物α、成形體、光學透鏡,評估結果表示於表14。
(1)將67質量%的市售pMMA(Aldrich公司製)在氮氣下、於240℃熔融混練5分鐘。
(2)再添加33質量%的實施例26的上述有機無機複合體O,並升溫至270℃,混練15分鐘,得到熱可塑性組成物α。
(3)以上述方法測定熱可塑性組成物α的Tg,為113℃。
(4)以上述方法測定熱可塑性組成物α的無機化合物含量,無機化合物含量為25質量%及15體積%。
(5)以上述方法,藉由255℃熱壓製作成形體,外觀為透明且均勻,判定為合格(「A」)。
(6)以上述方法測定之成形體的折射率為1.48,全部光線穿透率為89%。
(7)成形體的黃度(YI)係比基準之後述比較例11
的熱可塑性組成物所成形者小,判定為合格(「A」)。
(8)以上述方法製作成形體的超薄切片,以HR-STEM觀察剖面。由所得之像算出粒子分散度,為0.42,得知粒子為均勻地分散。
(9)再者,使用熱可塑性組成物α,以上述方法製作光學透鏡,得到與比較例10及11相比為外觀良好的光學透鏡。
由以上結果,判斷綜合判定為合格(「A」)。
使用實施例27的有機無機複合體P,根據以下順序,製作熱可塑性組成物β、塗覆材、塗覆膜、成形體、光學透鏡,評估結果表示於表14。
(1)於28質量%的市售聚(甲基丙烯酸苯甲酯)(Aldrich公司製)添加72質量%的實施例27的有機無機複合體P,並進行混合。
(2)再以固體成分成為約10質量%之方式,添加苯甲醚,並以轉子攪拌24小時後,施以超音波處理1小時。
(3)然後,使用蒸發器,從上述溶液除去溶劑。
(4)將所得之固體成分風乾後,在真空下,於80℃乾燥24小時,得到熱可塑性組成物β。
(5)使用熱可塑性組成物β,以上述方法製作成形體,並進行評估。折射率為1.55,相對pMMA的折射率(1.49)而言顯著較高,得知可控制折射率。
(6)再使用熱可塑性組成物β,以上述方法製作光學
透鏡,得到外觀良好之光學透鏡。
(7)於熱可塑性組成物β添加苯甲醚,以上述方法製作塗覆材。
(8)以上述方法,將上述塗覆材塗佈/乾燥於PET膜上,,製作塗覆膜,並進行評估,係具有良好的外觀。
由以上結果,判斷綜合判定為合格(「A」)。
使用實施例28的有機無機複合體Q,根據以下順序,製作熱可塑性組成物γ、成形體、光學透鏡,評估的結果表示於表14。
(1)於20質量%的實施例30的pMMA添加80質量%的實施例28的有機無機複合體Q,並進行混合。
(2)再以使固體成分成為約10質量%之方式添加MIBK,並以轉子攪拌24小時後,施以超音波處理1小時。然後,以與實施例2相同的方法,製作熱可塑性組成物γ,並進行評估。
(3)使用熱可塑性組成物γ,以上述方法製作成形體,評估的結果表示於表14。折射率為1.56,相對pMMA的折射率(1.49)而言顯著較高,得知可控制折射率。
(4)再使用熱可塑性組成物γ,以上述方法製作光學透鏡,得到外觀較比較例10及11良好之光學透鏡。
由以上結果,判斷綜合判定為合格(「A」)。
使用實施例29的有機無機複合體R,根據以下順序製
作熱可塑性組成物γ、成形體、光學透鏡,評估結果表示於表14。
根據以下順序,製作熱可塑性組成物θ、塗覆材、塗覆膜、抗反射膜,評估的結果表示於表14。
(1)於市售聚(甲基丙烯酸2,2,2-三氟乙酯)(以下稱為pTFEMA),添加80質量%的實施例29的有機無機複合體R,並進行混合。
(2)再以使固體成分成為約10質量%之方式,添加MIBK,並以轉子攪拌24小時後,施以超音波處理1小時。然後,以與實施例30相同的方法,製作熱可塑性組成物θ,並進行評估。
(3)再者,使用熱可塑性組成物θ,除溶劑由苯甲醚變更為MIBK外,以與實施例31相同的方法製作塗覆材及塗覆膜,並進行評估。
(4)再使用上述塗覆材,以上述方法,於PET膜上形成厚度約110nm之塗覆膜,製作二層構成的抗反射膜,並進行評估。
(5)結果,與比較例12的抗反射膜比較,得到顯著抑制反射率及反射眩光之抗反射膜。
由以上結果,判斷綜合判定為合格(「A」)。
除將實施例26的BPS改質20nm球狀氧化矽粒子變更為BPS改質念珠狀氧化矽粒子,根據表12的調配,設聚合反應條件為60℃、10分鐘以外,以與實施例26相同的方
法,製造有機無機複合體S,進行評估。所得之有機無機複合體S的評估結果表示於表13。
再者,使用與實施例30相同的方法,製作熱可塑性組成物λ、成形體、光學透鏡,評估結果表示於表14。
以上述方法測定熱可塑性組成物λ的無機化合物含量,無機化合物含量為25質量%及15體積%。以上述方法,進行255℃熱壓製作成形體,外觀為透明且均勻,判定為合格(「A」)。
以上述方法所測定之成形體的折射率為1.48,全部光線穿透率為90%。成形體的黃度(YI)係比基準之比較例11的熱可塑性組成物成形者小,判定為合格(「A」)。
再者,使用熱可塑性組成物λ,以上述方法製作光學透鏡,係得到外觀良好之光學透鏡。
由以上結果,判斷綜合判定為合格(「A」)。
除根據表12的調配,並設聚合條件為60℃、1小時15分鐘以外,以與實施例1相同的方法製造有機無機複合體T。評估的結果表示於表15。
以上述方法測定有機無機複合體T的無機化合物含量,無機化合物含量為66質量%及50體積%。
再者,使用以下的方法製作細微構造體,評估的結果表示於表16。
(1)使固體成分成為約10質量%,混合有機無機複合體T及MIBK,並以上述方法得到塗覆材。
(2)使用上述塗覆材,以上述方法,於PET膜進行塗佈並乾燥,得到塗覆膜。以目視確認所得之塗覆膜的外觀,係未見粒子的凝集而維持透明性。以上述方法測定穿透率,為89%,水接觸角為68°。
(3)以上述方法對上述塗覆膜賦形細微構造(凹凸),得到細微構造體。所得之細微構造體,在傾斜照射光時,會發出藍光,暗示正常地賦形有細微構造。
以HR-STEM觀察細微構造的表面時,細微構造的表面形狀係與第2圖的配置a相同。而且,量測細微構造(凹凸)的尺寸時,凸部的頂點間距離(X)為272nm,凹部的深度(Y)為167nm。
(4)觀察上述細微構造體的剖面,凹凸部的致命缺陷為0個/200個,判定為合格(「A」)。而且,如第5圖所示,無機化合物粒子係均勻地分散,判定為合格(「A」)。
(5)以上述方法測定細微構造體的穿透率,為91%,與轉印前比較,穿透率提高,光取出效率提高。
(6)以上述方法測定細微構造體的反射率,相對於轉印前,轉印後反射率為0.05%,係大幅降低。亦即,作為抗反射膜也非常優異,判定為合格(「A」)。
(7)以上述方法評估細微構造體的耐擦傷性,與基準之比較例13的pMMA的細微構造體相比,耐擦傷性改善,判定為合格(「A」)。
(8)細微構造體的水接觸角為105°,與轉印前比較,撥水性顯著地提高。
由以上結果,判斷綜合判定為合格(「A」)。
除根據表12的調配,並設聚合反應條件為90℃、30分鐘以外,以與實施例1相同的條件,製造有機無機複合體U。評估的結果表示於表15。
除使用有機無機複合體U,並將塗覆材調製用溶劑由MIBK變更為苯甲醚外,以與實施例34相同的方法製作細微構造體,評估結果表示於表16。
所得之細微構造體的穿透率、反射率及水接觸角係比轉印前提高,表現良好的結果,作為抗反射膜亦優異。而且,耐擦傷性也比基準之後述比較例14的pBzMA的細微構造體改善,判斷綜合判定為合格(「A」)。
除根據表12的調配,並設聚合反應條件為90℃、1小時以外,以與實施例1相同的條件,製造有機無機複合體V。評估結果表示於表15。
除使用有機無機複合體V,並將塗覆材調製用溶劑由MIBK變更為苯甲醚外,以與實施例34相同的方法,製作細微構造體,評估結果表示於表16。
所得之細微構造體的穿透率、反射率及水接觸角,比轉印前提高,作為抗反射膜亦優異。而且,耐擦傷性也比基準之後述比較例14的pBzMA的細微構造體改善,判斷綜合判定為合格(「A」)。
除根據表12的調配,並設聚合反應條件為60℃、2小時以外,以與實施例11相同的條件,製造有機無機複合體W。評估結果表示於表15。
使用有機無機複合體W,以與實施例34相同的方法製作細微構造體,評估結果表示於表16。
所得之細微構造體的穿透率、反射率及水接觸角係比轉印前提高,作為抗反射膜亦優異。而且,耐擦傷性,也比基準之比較例13的pMMA的細微構造體改善,判斷綜合判定為合格(「A」)。
將實施例16的有機無機複合體,添加甲基賽璐蘇(methyl cellosolve)並使其分散,調製塗覆材,於PMMA薄片(旭化成Technoplus股份有限公司製)的單面形成有機無機複合膜。再以與實施例34相同的方法,製作細微構造體。
將施行過上述細微構造處理的PMMA薄片以背面成為光源側之方式,設置於市售的直管型LED螢光燈(OPTILED LIGHTING股份有限公司製)前之距離5cm處。
點亮直管型LED螢光燈,感覺照明係比使用未施以細微構造處理的PMMA薄片的情況明亮。
根據表12的調配,依以下順序,不調配無機化合物粒子而進行聚合反應,合成pMMA。所得之pMMA、塗覆材、有機無機複合膜(塗覆膜)及成形體的評估結果表示於表2
至4。
(1)於放有轉子之施蘭克瓶,加入CuBr、CuBr2
及dNbpy。
(2)將施蘭克瓶連接冷卻管,並將燒瓶內部真空處理後,重複進行3次氮取代操作,使燒瓶內脫氧。
(3)於燒瓶中,在氮氣下,導入MIBK及MMA並進行攪拌,調製反應液。
(4)再添加EBIB,將燒瓶浸入60℃的油浴,將反應液攪拌90分鐘,進行聚合反應,並根據與實施例1的(5)以後相同的順序製造pMMA,進行評估。
(5)但是,聚合物係投入至己烷,取代2-丙醇,攪拌、靜置後,藉由洗淨/乾燥沈澱而進行回收。
(6)而且,pMMA的分子量,係省略HF處理而以GPC測定。其結果為Mn=27200、Mw/Mn=1.43(≦2.3),得知係形成鏈長一致的聚合物鏈。
於上述pMMA混合MIBK,以上述方法得到塗覆材。使用上述塗覆材塗佈於PET膜,並以與實施例1相同的方法得到塗覆膜。所得之塗覆膜的折射率為1.49。
以上述方法成形上述pMMA,得到成形體。再者,以上述方法測定折射率為1.49,比重為1.19。
於比較例1製造的pMMA溶解於MIBK者,以使其與實施例1的無機含量為相同量之方式添加上述BPS改質氧化鋯粒子,並進行攪拌,而以與實施例1相同的方法,製作
塗覆材。再製作有機無機複合膜(塗覆膜)及成形體,評估結果表示於表2至4。
塗覆膜及成形體之外觀皆不良,係即使以目視也可確認粒子凝集的部分之狀態。以HR-STEM觀察上述成形體,係粒子塊多,非常不均勻,而無法算出粒子分散度。而且穿透率或霧度也為不良,判定為不合格(「B」)。
於氧化鋯溶液-1(氧化鋯粒子/MIBK分散液),以使其與實施例1的無機含量為相同量之方式,添加比較例1製造的pMMA及MIBK,製作塗覆材。再以與實施例1相同的方法,製作有機無機複合膜(塗覆膜)及成形體,評估的結果表示於表2至4。
塗覆膜及成形體之外觀皆不良。於表面滲出(bleed out)粒子,為即使以目視也可確認粒子凝集的部分之狀態。以HR-STEM觀察上述成形體,係粒子塊多,非常不均勻,而無法算出粒子分散度。而且穿透率或霧度也不良,判定為不合格(「B」)。
以與實施例1相同的調配,除將聚合時間設為5分鐘以外,以與實施例1相同的方法,製造有機無機複合體α,評估結果表示於表2至4。
於上述有機無機複合體α混合MIBK,並以上述方法得到塗覆材。使用上述塗覆材,塗佈於PET膜,並以與實施例1相同的方法,嘗試製作有機無機複合膜(塗覆膜),
但膜會崩解而無法正常成膜。
而且,雖以上述方法嘗試成形,惟有機無機複合體α無法熔融,不能成形。
根據以下的順序,藉由自由基聚合,合成有機無機複合體β。
(1)於經氮取代的二口燒瓶,導入97.2質量%的氧化鋯溶液-1(327.9 g)及2.8質量%的MS,藉由於室溫攪拌24小時,得到含有MS改質氧化鋯粒子(MS鍵結於表面之氧化鋯粒子)之溶液。
(2)於連接有冷卻管之燒瓶,添加0.3質量%的AIBN,並重複進行3次真空處理及氮氣取代之操作,使燒瓶內脫氧。
(3)於上述燒瓶,在氮氣下添加48.6質量%的乙酸丁酯及46.0質量%的MMA後,添加5.1質量%的含有MS改質氧化鋯粒子之溶液,將燒瓶浸入80℃的油浴,進行反應3小時。
(4)將反應後的燒瓶浸入冰浴,迅速冷卻後,將反應液投入2-丙醇並進行攪拌、靜置後,捨棄上清液。
(5)再添加2-丙醇至殘留的沈澱物,進行靜置,並捨棄上清液。再重複該操作8次。
(6)藉由一邊對上述沈澱物進行氮氣通氣,一邊風乾一晚,使液體揮發,得到固體。
(7)將上述固體在80℃、真空下乾燥24小時,得到
有機無機複合體β。
(8)使用與實施例1相同的方法,求得構成有機無機複合體β之聚合物的分子量及分子量的分散度,係具有高分子體的大波峰,Mn=28600、Mw=93000、Mw/Mn=3.26(>2.3),得知聚合物的鏈長之均勻性低。
(9)於有機無機複合體β添加MIBK,以與比較例1相同的方法,得到塗覆膜。於塗覆膜,確認到複數個被認為是有無機化合物粒子的凝集處,係外觀不良。
(10)再者,將有機無機複合體β以上述方法成形,得到成形體。以目視確認所得之成形體的外觀,產生部分的粒子凝集,為白濁而不均勻的狀態,係未得到透明的成形體。
(11)上述成形體以HR-STEM觀察時,粒子塊多而無法算出粒子分散度。由以上結果,綜合判定為不合格(「B」)。
以上評估結果表示於表2至4。
適量添加EBIB,以取代實施例6的BPS改質50nm中空氧化矽粒子,並以與實施例5相同的方法,製造p(TFEMA-co-BA)。將評估結果表示於表2至4。
除使用20nm球狀氧化矽溶液,取代實施例1的氧化鋯溶液-1(氧化鋯粒子/MIBK溶液),並將聚合時間變更為2小時以外,以與實施例1相同的方法,製造
20nmSiO2
-g-pMMA。評估結果表示於表2至4。
適量添加EBIB,以取代實施例9的BPS改質100nm氧化矽粒子,並以與實施例9相同的方法,製造pBzMA,製作成形體。評估結果表示於表2至4。
除根據表12的調配,並設聚合條件為40℃、2小時以外,於以與比較例7相同的方法,製造pGMA,評估結果表示於表2。而且,使用上述pGMA,並以與實施例10相同的方法,製作塗覆材、塗覆膜。評估結果表示於表3。
根據以下的順序,製造p(MMA/HEMA/AOI),並進行評估。
(1)將經連接冷卻管、放入轉子之二口燒瓶的內部,進行氮氣取代。並根據表12的調配,於80℃聚合2小時後,冷卻至室溫,作為聚合液。
(2)然後,根據表8的調配,於60℃進行6小時加成反應,並冷卻至室溫。
(3)將燒瓶浸入冰浴而迅速冷卻後,投入己烷並進行攪拌,靜置。於難以使沈澱物沈澱的情況,係以離心分離進行分離。
(4)捨棄上清液後,於殘留的沈澱物添加MEK/甲醇混合溶劑(以容量比為MEK:甲醇=1:1混合),使其再分散後,添加己烷並靜置,捨棄上清液。再重複該操作2次,
最後以己烷洗淨,藉由捨棄上清液以除去未反應之單體。
(5)藉由一邊對殘留的沈澱物進行氮氣通氣,一邊進行風乾,使液體揮發,得到p(MMA/HEMA/AOI)。評估結果表示於表2。
(6)再者,除使用p(MMA/HEMA/AOI)以外,以與實施例16相同的方法製造塗覆材、塗覆膜,評估結果表示於表3。基材係使用PET膜及於TAC膜上設有硬塗層的2種。
以與實施例10相同的方法,於TAC膜上形成硬塗層,再於其上,以與實施例19相同的方法,藉由在形成有比較例8的pGMA的塗覆層者之上形成低折射率層,製作抗反射膜(相當於第2(d)圖),並進行評估。以上述方法測定抗反射膜的最小反射率,為0.5。
使用製造例3的抗反射膜,以與實施例22相同順序製作偏光板,並組裝於液晶顯示裝置(LCD),進行評估。與實施例22的液晶顯示裝置(LCD)比較,反射炫光明顯。
將製造例3的抗反射膜的支持體背面(未形成抗反射膜的面),經由黏著劑,貼合於有機EL顯示裝置(ELD)的表面之玻璃面。使裝置運作時,與實施例23比較,畫面反射稍微明顯。
以與實施例10相同的方法,於TAC膜上形成硬塗層,
再於其上,以與實施例20相同的方法,在形成有比較例9的p(MMA/HEMA/AOI)的塗覆層者之上,形成低折射率層,製作抗反射膜(相當於第2(d)圖),並進行評估。以上述方法測定抗反射膜的最小反射率,為0.4%。
使用製造例6的抗反射膜,以與實施例22相同順序製作偏光板,並組裝於液晶顯示裝置(LCD),進行評估。與實施例24的液晶顯示裝置(LCD)比較,反射炫光明顯。
將製造例6的抗反射膜的支持體的背面(未形成抗反射膜的面),經由黏著劑,貼合於有機EL顯示裝置(ELD)表面之玻璃面。使裝置運作時,與實施例25比較,畫面反射稍微明顯。
除使用念珠狀氧化矽溶液,取代實施例1的氧化鋯溶液-1(氧化鋯粒子/MIBK溶液),並將聚合時間變更為1小時以外,以與實施例1相同的方法,製造念珠狀SiO2
-g-pMMA。評估結果表示於表2及3。
將市售pMMA(Aldrich公司製)溶解於MIBK,加溫至80℃,調製20質量%的pMMA溶液。以固體成分換算,氧化矽粒子及pMMA的質量比成為55:45之方式,於上述pMMA溶液添加20nm球狀氧化矽溶液,於80℃攪拌15分鐘。
然後,使用蒸發器,除去該溶液的溶劑後,再於真空
下,於100℃乾燥12小時,得到混合組成物X。評估結果表示於表13。
使用上述混合組成物X取代實施例26的有機無機複合體,以與實施例26相同的方法,製作光學透鏡及評估用試樣。於光學透鏡,係以目視得知有複數處粒子塊,為外觀不良,判定為不合格(「B」)。
而且,以HR-STEM觀察評估用試樣的剖面,粒子塊多,無法算出粒子分散度。由以上結果,綜合判定為不合格(「B」)。評估結果表示於表14。
將比較例10的pMMA在氮氣、240℃熔融混練5分鐘。再者,以固體成分換算,SiO2
粒子及pMMA的質量比成為55:45之方式,添加疏水性燻矽(fumed silica;日本Aerosil公司製、「AEROSIL R8200」),升溫至270℃,混練15分鐘,得到混合組成物Y。評估結果表示於表13。
使用比較例11的混合組成物Y取代實施例26的有機無機複合體,以與實施例26相同的方法,製作光學透鏡及評估用試樣。光學透鏡雖具透明性,但有強烈地黃變,外觀不良,判定為不合格(「B」)。
而且,以HR-STEM觀察評估用試樣的剖面,粒子分散度為0.83,與實施例26至29比較,粒子的分散性差。由以上結果,綜合判定為不合格(「B」)。評估結果表示於表14。
於比較例1的pMMA中添加MIBK,進行攪拌,並以上述方法製作塗覆液。
將該塗覆液以與實施例33相同的方法,製作使用PET膜之二層構成的抗反射膜,並進行評估,與實施例33比較,得知抗反射效果顯著較差。評估結果表示於表14。
使用比較例1的pMMA,以與實施例35相同的方法,於PET膜上製作塗覆膜,以與實施例35相同的方法,製造細微構造體,評估結果表示於表15及16。
觀察所得之細微構造體的剖面時,於細微構造的凹凸部,發現多數致命的缺陷,判定為不合格(「B」)。而且,與實施例35比較耐擦傷性,也為不良,綜合判定為不合格(「B」)。
使用市售聚(甲基丙烯酸苯甲酯)(以下稱為pBzMA)(Aldrich公司製),取代實施例35的有機無機複合體T,以與實施例36相同的方法,製造細微構造體,評估結果表示於表16。而且,以與實施例1相同的方法,評估pBzMA,結果表示於表15。
觀察所得之細微構造體的剖面,於細微構造的凹凸部發現多數致命的缺陷,判定為不合格(「B」)。而且,與實施例36及37比較耐擦傷性,也為不良,綜合判定為不合格(「B」)。
根據以下的順序,藉由自由基聚合,製造有機無機複合體a。評估結果表示於表15。
(1)於經氮氣取代的二口燒瓶導入97.2質量%的20nm球狀氧化矽溶液(327.9g)及2.8質量%的MS,並室溫攪拌24小時,得到含有MS改質20nm球狀氧化矽粒子(MS鍵結於表面之20nm球狀粒子)之溶液。
(2)於連接有冷卻管之燒瓶,添加0.3質量%的AIBN,重複真空處理及氮氣取代之操作3次,使燒瓶內脫氧。
(3)於上述燒瓶,添加48.6質量%的MIBK及46.0質量%的MMA後,添加5.1質量%的含有MS改質20nm球狀氧化矽粒子之溶液,將燒瓶浸入80℃的油浴,進行反應3小時。
(4)將反應後的燒瓶浸入冰浴並迅速冷卻後,將反應液投入甲醇,攪拌、靜置後,捨棄上清液。
(5)於殘留的沈澱物,再添加甲醇並靜置,捨棄上清液。再重複該操作8次。
(6)藉由一邊對上述沈澱物進行氮氣通氣,一邊風乾一晚,使液體揮發,得到固體。
(7)將上述固體在80℃、真空下乾燥24小時,得到有機無機複合體a。
(8)以與實施例1相同的方法,求得構成有機無機複合體a之聚合物的分子量及分子量的分散度,係具有高分子體的大波峰,分子量分布為Mw/Mn=2.93(>2.3),得知
聚合物的鏈長之均勻性低。
(9)再者,使用上述有機無機複合體a,取代實施例35的有機無機複合體T,以與實施例35相同的方法,製造細微構造體,評估結果表示於表16。
於所得之塗覆材,係存在多數可以目視判定的塊,於塗覆膜(轉印前)存在白色塊,為外觀不良。由上述塗覆膜得到之細微構造體,即使傾斜照射光,僅發出極弱的藍光。而且,觀察細微構造體的剖面時,未正常地形成細微構造的凹凸,致命的缺陷超過50個,判定為不合格(「B」)。而且,無機粒子的分散為不均勻,判定為不合格(「B」)。而且,因未正常地形成細微構造的凹凸,故有無法測定的評估項目,綜合判定為不合格(「B」)。
關於本發明之有機無機複合體、塗覆材、有機無機複合膜、細微構造體、熱可塑性組成物,係例如有用於作為光學材料及光學構件。
第1圖係念珠狀氧化矽粒子的TEM(穿透式電子顯微鏡)相片。
第2圖係細微構造體的表面形狀之示意圖。
第3圖係細微構造體的剖面形狀之示意圖。
第4圖係表示粒子的最大長度及最小寬度的計算方法的示意圖。
第5圖係細微構造體的剖面形態的觀察例。
Claims (47)
- 一種有機無機複合體,其係包含:無機化合物粒子及鍵結於前述無機化合物粒子的聚合物;前述聚合物的分子量分佈為2.3以下;以該有機無機複合體的全部質量為基準,前述無機化合物粒子的含量為96質量%以下。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機無機複合體,其中,前述無機化合物粒子為無機氧化物粒子。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之有機無機複合體,其中,前述無機化合物粒子的平均粒徑為1至200nm。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之有機無機複合體,其中,前述無機化合物粒子的最大長度L及最小寬度D係滿足L/D≧1.2。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之有機無機複合體,其中,前述無機化合物粒子的密度為2.5至8g/cm3 。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之有機無機複合體,其中,前述無機化合物粒子的折射率為1.6至4.5。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之有機無機複合體,其中,前述無機化合物粒子為氧化鋯粒子或氧化鈦粒子。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之有機無機複合體,其中,前述無機化合物粒子的空洞率為5至80%。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之有機無機複合 體,其中,前述無機化合物粒子係形成包含連結為念珠狀的複數個一次粒子的鏈狀構造。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之有機無機複合體,其中,前述無機化合物粒子與前述聚合物係經由偶合劑鍵結,前述偶合劑具有下述式(1)所示的構造;X-Si(R1 )(R2 )(R3 )…(1)[式中,X為聚合起始基,R1 及R2 分別獨立地為碳原子數1至10的烷基,R3 為碳原子數1至9的烷氧基、氫原子、羥基或鹵原子]。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之有機無機複合體,其中,前述聚合物為非離子性聚合物。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之有機無機複合體,其中,前述聚合物係包含甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯作為單體單元。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之有機無機複合體,其中,前述聚合物包含至少一個交聯性官能基。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之有機無機複合體,其中,以該有機無機複合體的全部質量為基準,前述聚合物係含有0.1至60質量%的氟。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之有機無機複合體,其中,前述聚合物的數量平均分子量Mn為5000至100000g/mol。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之有機無機複合體,其中,以該有機無機複合體的全部質量為基準, 前述無機化合物粒子的含量為5至80質量%。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之有機無機複合體,其中,以該有機無機複合體的全部體積為基準,前述無機化合物粒子的含量為2至70體積%。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之有機無機複合體,其中,更包含未鍵結於前述無機化合物粒子之自由聚合物,以前述自由聚合物及鍵結於前述無機化合物粒子之前述聚合物的總質量為基準,前述自由聚合物的含量為30質量%以下。
- 一種光子晶體,其係含有如申請專利範圍第1項至第18項中任一項所述之有機無機複合體。
- 一種有機無機複合膜,其係含有如申請專利範圍第1項至第18項中任一項所述之有機無機複合體,且粒子分散度為0.8以下。
- 如申請專利範圍第20項所述之有機無機複合膜,其中,相對介電係數未達7。
- 如申請專利範圍第20項或第21項所述之有機無機複合膜,其中,以該膜的體積為基準,前述有機無機複合膜中的空隙比例係未達5體積%。
- 如申請專利範圍第20項或第21項所述之有機無機複合膜,其中,前述有機無機複合體為交聯者。
- 如申請專利範圍第23項所述之有機無機複合膜,其中,前述有機無機複合體係藉由自由基聚合而交聯。
- 如申請專利範圍第23項所述之有機無機複合膜,其 中,前述有機無機複合體更藉由交聯劑而交聯。
- 如申請專利範圍第20項或第21項所述之有機無機複合膜,其粒子分散度為0.6以下。
- 如申請專利範圍第20項或第21項所述之有機無機複合膜,其折射率為1.55以上。
- 如申請專利範圍第20項或第21項所述之有機無機複合膜,其鉛筆硬度為F以上。
- 如申請專利範圍第20項或第21項所述之有機無機複合膜,其水接觸角為75°以上。
- 一種塗覆材,其係含有如申請專利範圍第1項至第18項中任一項所述之有機無機複合體。
- 如申請專利範圍第30項所述之塗覆材,更含有光聚合起始劑或硬化劑。
- 如申請專利範圍第30項或第31項所述之塗覆材,其固體成分濃度為0.2至30質量%。
- 如申請專利範圍第30項或第31項所述之塗覆材,其黏度為5Pa‧s以下。
- 一種有機無機複合體的製造方法,其係如申請專利範圍第1項至第18項中任一項所述之有機無機複合體的製造方法,係包括以下的步驟1及步驟2;步驟1:使前述無機化合物粒子與具有聚合起始基之偶合劑反應,得到表面改質的無機化合物粒子的步驟;步驟2:由前述聚合起始基開始,藉由自由基聚合 性單體的活性自由基聚合(living radical polymerization),形成鍵結於前述無機化合物粒子的前述聚合物,而生成前述有機無機複合體的步驟。
- 如申請專利範圍第34項所述之有機無機複合體的製造方法,其中,於前述步驟1及前述步驟2之後,更包括以下的步驟3;步驟3:前述步驟2之後,使包含反應性雙鍵的化合物鍵結於前述有機無機複合體的步驟。
- 一種有機無機複合體的製造方法,其係如申請專利範圍第1項至第18項中任一項所述之有機無機複合體的製造方法,係包括以下的步驟4及步驟5;步驟4:使具有聚合起始基的偶合劑及疏水化劑與前述無機化合物粒子反應,得到表面改質的無機化合物粒子的步驟;步驟5:步驟4之後,由前述聚合起始基開始,藉由自由基聚合性單體的活性自由基聚合,形成鍵結於前述無機化合物粒子的前述聚合物,而生成前述有機無機複合體的步驟。
- 如申請專利範圍第36項所述之有機無機複合體的製造方法,於前述步驟4及前述步驟5之後,更包括以下的步驟6;步驟6:使包含反應性雙鍵的化合物鍵結於前述有機無機複合體之步驟。
- 如申請專利範圍第34項至第37項中任一項所述之有 機無機複合體的製造方法,其中,前述活性自由基聚合為原子轉移自由基聚合。
- 一種有機無機複合膜的製造方法,其係製造如申請專利範圍第20項至第29項中任一項所述之有機無機複合膜的製造方法,係包括:得到含有包含前述無機化合物粒子及鍵結於前述無機化合物粒子的前述聚合物的有機無機複合體之塗覆材的步驟;以及將前述塗覆材塗佈於基板上,形成有機無機複合膜的步驟。
- 如申請專利範圍第39項所述之有機無機複合膜的製造方法,其中,更包括:藉由光硬化或熱硬化,使前述有機無機複合體交聯之步驟。
- 一種熱可塑性組成物,其係包括如申請專利範圍第1項至第18項中任一項所述之有機無機複合體以及熱可塑性樹脂。
- 如申請專利範圍第41項所述之熱可塑性組成物,其中,以該熱可塑性組成物的全部體積為基準,前述無機化合物粒子的含量為1至60體積%。
- 如申請專利範圍第41項或第42項所述之熱可塑性組成物,其中,前述熱可塑性樹脂係包含聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚醯胺及聚烯烴中之至少1種。
- 一種細微構造體,其係包含如申請專利範圍第1項至第18項中任一項所述之有機無機複合體或如申請專利範圍第41項至第43項中任一項所述之熱可塑性組成 物,具有包括複數個凸部及凹部的細微構造,相鄰的凸部頂點間的距離為10至800nm,且凹部的深度為10nm至1μm。
- 一種光學材料,其係包含選自如申請專利範圍第1項至第18項中任一項所述之有機無機複合體、如申請專利範圍第20項至第29項中任一項所述之有機無機複合膜、如申請專利範圍第41項至第43項中任一項所述之熱可塑性組成物及如申請專利範圍第44項所述之細微構造體所成群組的至少1種。
- 一種抗反射構件,其係包含如申請專利範圍第45項所述之光學材料。
- 一種光學透鏡,其係包含如申請專利範圍第45項所述之光學材料。
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