TWI652299B - 聚甲基丙烯酸酯組成物及其所形成的光學元件 - Google Patents

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Abstract

一種聚甲基丙烯酸酯組成物及其所形成的光學元件。所 述聚甲基丙烯酸酯組成物，包括50至85重量份的甲基丙烯酸酯系聚合物與15至50重量份的苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物。所述甲基丙烯酸酯系聚合物包括甲基丙烯酸酯系單體單元以及丙烯酸酯系單體單元。基於所述苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物的總重量，所述苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物包括76.5%~90%的苯乙烯系單體單元以及10%~23.5%的馬來酸酐系單體單元。

Description

聚甲基丙烯酸酯組成物及其所形成的光學元件
本發明是有關於一種聚合物組成物，且特別是有關於一種聚甲基丙烯酸酯組成物及其所形成的光學元件。
聚甲基丙烯酸酯(polymethacrylate)為一種用途廣泛之聚合物，加工成型性、物性及機械性質方面皆有良好的評價，且其透光率與玻璃相當，成型品外觀良好，因此已成為目前最優良的高分子透明材料之一，並經常應用於各種光學元件或民生消費品，例如相機鏡頭、鏡片、光學膜片、汽車尾燈、看板...等。
近年來，隨著薄型輕量筆記型電腦之開發，對於如液晶顯示裝置等顯示裝置中的光學元件，在薄型化及高性能化要求也隨之增高。而且，隨著液晶顯示裝置的應用環境更為廣泛，光學元件還被要求需具備於高溫環境下之耐熱性，以及於高濕環境下之耐濕性等耐久性質。
因此，目前會在聚甲基丙烯酸酯中添加改善耐熱性的添加劑，但卻發現這樣的改變會影響聚甲基丙烯酸酯的光學性質。
本發明提供一種聚甲基丙烯酸酯組成物及一種由前述組成物所形成的光學元件，能兼具聚甲基丙烯酸酯組成物的耐熱性及光學性質。
本發明的聚甲基丙烯酸酯組成物，包括50至85重量份的甲基丙烯酸酯系聚合物和15至50重量份的苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物。所述甲基丙烯酸酯系聚合物包括甲基丙烯酸酯系單體單元以及丙烯酸酯系單體單元。基於所述苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物的總重量，所述苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物包括76.5%~90%的苯乙烯系單體單元以及10%~23.5%的馬來酸酐系單體單元。
在本發明的一實施例中，基於所述甲基丙烯酸酯系聚合物的總重量，所述甲基丙烯酸酯系聚合物包括92%~99%的所述甲基丙烯酸酯系單體單元、1%~8%的所述丙烯酸酯系單體單元以及0~7%的第一可共聚合單體單元，且所述甲基丙烯酸酯系聚合物具有介於5萬至15萬之間的重量平均分子量(Mw)。
在本發明的一實施例中，所述第一可共聚合單體單元是選自由不飽和羧酸系單體單元、馬來醯亞胺系單體單元、含丙烯基的化合物單體單元、含乙烯基的化合物單體單元以及苯乙烯系單體單元所組成的族群中的至少一者。
在本發明的一實施例中，上述苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物的苯乙烯系單體單元重量百分比與馬來酸酐系單體單元重量百分比的比值可在3~9之間。
在本發明的一實施例中，上述苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物具有介於6萬至10萬之間的重量平均分子量(Mw)。
在本發明的一實施例中，上述苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物具有介於3萬至5.5萬之間的數量平均分子量(Mn)。
在本發明的一實施例中，上述苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物的分子量分布指數(PDI)的範圍為1.5~2.05。
在本發明的一實施例中，上述苯乙烯系單體單元是選自由苯乙烯、2-氯苯乙烯、4-氯苯乙烯、溴苯乙烯、乙烯基甲苯(vinyl toluene)、α-甲基苯乙烯(α-methylstyrene)、對-第三丁基苯乙烯、對-甲基苯乙烯、鄰-甲基苯乙烯、間-甲基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、乙基苯乙烯所組成的族群中的至少一者。
在本發明的一實施例中，上述馬來酸酐系單體單元是選自由馬來酸酐、衣康酸酐、檸康酸酐與烏頭酸酐所組成的族群中的至少一者。
在本發明的一實施例中，上述苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物可包括76.5%~90%的苯乙烯系單體單元、10%~23.5%的馬來酸酐系單體單元以及0~13.5%的第二可共聚合單體單元。所述第二可共聚合單體單元是選自由甲基丙烯酸甲酯單體單元、甲基丙烯酸乙酯單體單元、甲基丙烯酸丙酯單體單元、甲基丙烯酸正丁酯 單體單元、甲基丙烯酸戊酯單體單元、甲基丙烯酸環己酯單體單元、甲基丙烯酸庚酯單體單元、甲基丙烯酸正辛酯單體單元、甲基丙烯酸十八烷基酯單體單元、甲基丙烯酸苯酯單體單元、甲基丙烯酸苯甲酯單體單元、甲基丙烯酸-2-乙基己酯單體單元、丙烯酸甲酯單體單元、丙烯酸乙酯單體單元、丙烯酸丙酯單體單元、丙烯酸丁酯單體單元、丙烯酸戊酯單體單元、丙烯酸正己酯單體單元、丙烯酸環己酯單體單元、丙烯酸庚酯單體單元、丙烯酸十二烷基酯單體單元、丙烯酸苯酯單體單元、丙烯酸苯甲酯單體單元、丙烯酸-2-乙基己酯單體單元與丙烯酸十八酯單體單元所組成的族群中的至少一者。
本發明的光學元件則是由如上所述的聚甲基丙烯酸酯組成物所形成。
基於上述，本發明的聚甲基丙烯酸酯組成物具有特定比例與組成，所以能兼顧耐熱性與光學性質，因此可應用於光學元件並具有低霧度與低黃色度的優異光學性質。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，詳細說明如下。
以下，將詳細描述本發明的實施例。然而，這些實施例為例示性，且本發明揭露不限於此。
在本發明的一實施例中，聚甲基丙烯酸酯組成物包括50至85重量份的甲基丙烯酸酯系聚合物和15至50重量份的苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物。所述甲基丙烯酸酯系聚合物包括甲基丙烯酸酯系單體單元以及丙烯酸酯系單體單元。基於所述苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物的總重量，所述苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物包括76.5%~90%的苯乙烯系單體單元以及10%~23.5%的馬來酸酐系單體單元。
甲基丙烯酸酯系聚合物
甲基丙烯酸酯系聚合物主要是由以甲基丙烯酸酯系單體為主的單體混合物所聚合而成。在一實施例中，甲基丙烯酸酯系聚合物是由含有甲基丙烯酸酯系單體及丙烯酸酯系單體之混合物所聚合而成；較佳地，甲基丙烯酸酯系聚合物是由含有甲基丙烯酸酯系單體、丙烯酸酯系單體以及第一可共聚合單體之混合物所聚合而成。
甲基丙烯酸酯系單體的具體例包含但不限於：甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate)、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯(n-butyl methacrylate)、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸庚酯、甲基丙烯酸正辛酯(n-octyl methacrylate)、甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苯甲酯或甲基丙烯酸-2-乙基己酯(2-ethylhexyl methacrylate) 等，且上述單體可以單獨或混合使用。
丙烯酸酯系單體的具體例包含但不限於：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸環己酯、丙烯酸庚酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸苯甲酯或丙烯酸-2-乙基己酯(2-ethylhexyl acrylate)、丙烯酸十八酯等。上述單體可以單獨或混合使用。
第一可共聚合單體的具體例包含但不限於：(1)不飽和羧酸系單體，例如但不限於丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、衣康酸(itaconic acid)、檸康(citraconic)酸、或烏頭(aconitic)酸等；(2)馬來醯亞胺系單體，例如但不限於馬來醯亞胺、氮-甲基馬來醯亞胺、氮-異丙基馬來醯亞胺、氮-丁基馬來醯亞胺、氮-己基馬來醯亞胺、氮-辛基馬來醯亞胺、氮-十二基馬來醯亞胺、氮-環己基馬來醯亞胺、氮-苯基馬來醯亞胺、氮-2,3-甲苯基馬來醯亞胺、氮-2,4-甲苯基馬來醯亞胺、氮-2,3-乙苯基馬來醯亞胺、氮-2,4-乙苯基馬來醯亞胺、氮-2,3-丁苯基馬來醯亞胺、氮-2,4-丁苯基馬來醯亞胺、氮-2,6-甲苯基馬來醯亞胺、氮-2,3-氯苯基馬來醯亞胺、氮-2,4-氯苯基馬來醯亞胺、氮-2,3-溴苯基馬來醯亞胺，或氮-2,4-溴苯基馬來醯亞胺等；(3)含丙烯基的化合物單體，例如但不限於丙烯醯胺(acrylamide)、丙烯腈(acrylonitrile)、α-甲基丙烯腈、烯丙基環氧丙基醚(allylglycidyl ether)以及(甲基)丙烯酸環氧丙酯(glycidyl (meth)acrylate)；(4)含乙烯基的化合物單體，例如但不限於醋酸乙烯酯(vinyl acetate)以及、氯乙烯(chloroethene)；(5)苯乙烯系單體， 例如但不限於苯乙烯、2-氯苯乙烯、4-氯苯乙烯、溴苯乙烯、乙烯基甲苯(vinyl toluene)、α-甲基苯乙烯(α-methylstyrene)、對-第三丁基苯乙烯、對-甲基苯乙烯、鄰-甲基苯乙烯、間-甲基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、乙基苯乙烯等。上述單體可以單獨或混合使用。
較佳地，所述甲基丙烯酸酯系聚合物包括甲基丙烯酸酯系單體單元、丙烯酸酯系單體單元及第一可共聚合單體單元。此處所稱「單體單元」是指前述的甲基丙烯酸酯系單體、丙烯酸酯系單體或第一可共聚合單體經聚合反應形成的重複結構。
在一實施例中，基於所述甲基丙烯酸酯系聚合物的總重量，甲基丙烯酸酯系聚合物含有92%~99%的甲基丙烯酸酯系單體單元以及1%~8%的丙烯酸酯系單體單元。此外，基於所述甲基丙烯酸酯系聚合物的總重量，所述甲基丙烯酸酯系聚合物還可視需要包含0~7%的第一可共聚合單體單元。
在一實施例中，所述甲基丙烯酸酯系聚合物具有介於5萬至15萬之間的重量平均分子量(Mw)；較佳地，所述甲基丙烯酸酯系聚合物具有介於6萬至12萬之間的重量平均分子量(Mw)；更佳地，所述甲基丙烯酸酯系聚合物具有介於6.5萬至11萬之間的重量平均分子量(Mw)。
所述甲基丙烯酸酯系聚合物可以使用溶液或塊狀聚合法製備，且較佳是在溶劑存在下進行聚合反應，以避免因粗製聚合物的黏度上升而使聚合反應難以控制的情形。甲基丙烯酸酯系聚 合物的黏度通常是以固含量表示，溶劑的用量需調整至使粗製聚合物之固含量低於50wt%，或較佳是低於40wt%。
上述溶劑的沸點與欲進行聚合反應的主要單體的沸點相近的話，溶劑與單體所形成的混合物會具有較狹窄的沸點範圍，因此能減低在循環回送之混合物內混入污染物的機會，同時免去對循環回送之單體及溶劑混合物再進行中間分餾的步驟。舉例來說，可選用與甲基丙烯酸酯系單體之沸點相近的溶劑，較佳地，溶劑是具有40℃至225℃的沸點；更佳地，是具有60℃至150℃的沸點。上述溶劑的具體例包含但不限於：己烷、庚烷、辛烷、苯、甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、乙苯、環己烷、環癸烷、異辛烷，以及各種低沸點之烴類或芳香族烴類溶劑。前述溶劑可以單獨使用或混合使用。
甲基丙烯酸酯系聚合物之聚合反應是透過自由基起始劑來引發，所述自由基起始劑並無特定限制，具體例包含但不限於：(1)偶氮類化合物：如2,2’-偶氮雙異丁腈[2,2’-azobis-(isobutyronitrile)，簡稱為AIBN]、2,2’-偶氮雙(2-甲基丁腈)[2,2’-azobis-(2-methylbutyronitrile)，簡稱為AMBN]、2,2’-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)[2,2’-azobis-(2,4-dimethylvaleronitrile)，簡稱為ADVN]等；(2)過氧化二醯(diacyl peroxides)類化合物：如過氧化二月桂醯(dilauroyl peroxide)、過氧化二十醯(decanoyl peroxide)、過氧化二苯甲醯(dibenzoyl peroxide，簡稱為BPO)等；(3)過氧化二烷(dialkyl peroxides)類化合物：如2,5-二甲基-2,5-第三丁基過氧己 烷[2,5-dimethyl-2,5-di-(t-butylperoxy)hexane]、過氧化異丙苯(dicumyl peroxide)、1,3-雙(第三丁基過氧異丙基)苯[1,3-bis-(t-butyl peroxy isopropyl)benzene]等；(4)過氧化酯(peroxyesters)類化合物：如第三丁基過氧新戊酸酯(t-butylperoxypivalate)、2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己醯過氧)己烷[2,5-dimethyl-2,5-di(2-ethyl hexanoylperoxy)hexane]等；(5)過氧化碳酸酯(peroxycarbonates)類化合物：如2-乙基己基第三戊基過氧化碳酸酯(tert-amylperoxy 2-ethylhexyl carbonate)、2-乙基己基第三丁基過氧化碳酸酯(tert-butylperoxy 2-ethylhexyl carbonate)等；(6)過氧化二碳酸酯(peroxydicarbonates)類化合物：如二肉豆蔻基過氧化二碳酸酯(dimyristyl peroxydicarbonate)、二(4-第三丁基環己基)過氧化二碳酸酯[di(4-tert-butylcyclohexyl peroxydicarbonate)]等；(7)過氧酮縮醇(peroxyketal)類化合物：如1,1-二(第三丁基過氧化)3,3,5-三甲基環己烷[1,1-di(tert-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane]、2,2-二(4,4-二(第三丁基過氧化)環己基)丙烷[2,2-di(4,4-di(tert-butyl peroxy)cyclohexyl)propane]等；(8)過氧化氫(hydroperoxides)類化合物：如第三丁基過氧化氫(t-butyl hydroperoxide)、異丙基異丙苯基過氧化氫(isopropylcumyl hydroperoxide)等；(9)其他：2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷(2,3-dimethyl-2,3-diphenyl-butane)、過硫酸鉀(potassium persulfate)、過硫酸鈉(sodium persulfate)、過硫酸銨(ammonium persulfate)等。較佳地，所述自由基起始劑是2,2’-偶氮雙異丁基腈。以饋入之單體混合物的總量為100重量份計，所述 自由基起始劑之使用量可為0.01至1重量份，較佳地為0.03至0.5重量份，更佳地為0.07至0.1重量份。
用於製備甲基丙烯酸酯系聚合物之聚合反應可於常溫下進行，但為提昇聚合速度，可以將反應系統加熱。一般之反應溫度約為5℃至200℃，較佳之反應溫度為20℃至130℃，更佳之反應溫度為30℃至100℃。聚合反應的過程中可依需要添加鏈轉移劑，以利於控制分子量；所述鏈轉移劑例如但不限於：正-十二烷基硫醇(n-dodecyl mercaptan，簡稱NDM)、硬脂醯基硫醇(stearyl mercaptan)、第三-十二烷基硫醇(t-dodecyl mercaptan，簡稱TDM)、正-丙基硫醇、正-辛基硫醇、第三-辛基硫醇、第三-壬基硫醇或萜品油烯(terpinolene)等。
苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物(SMA)
苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物為由包含苯乙烯系單體(SM)與馬來酸酐系單體(MAh)共聚而得的任何聚合物，例如直鏈或支鏈無規共聚物、直鏈或支鏈嵌段共聚物、或其混合物。
在一實施例中，苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物是由含有苯乙烯系單體及馬來酸酐系單體之混合物所聚合而成；較佳地，苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物是由含有苯乙烯系單體、馬來酸酐系單體以及第二可共聚合單體之混合物所聚合而成。
上述馬來酸酐系單體可單獨或混合使用，且馬來酸酐系單體例如但不限於馬來酸酐、衣康(itaconic)酸酐、檸康(citraconic)酸酐，或烏頭(aconitic)酸酐等。較佳地，所述馬來酸酐系單體為 馬來酸酐。
苯乙烯系單體可單獨或混合使用，且苯乙烯系單體例如但不限於苯乙烯、(1)經鹵素取代的苯乙烯例如但不限於2-氯苯乙烯、4-氯苯乙烯或溴苯乙烯等；(2)經烷基取代的苯乙烯類例如但不限於乙烯基甲苯(vinyl toluene)或α-甲基苯乙烯(α-methylstyrene)、對-第三丁基苯乙烯、對-甲基苯乙烯、鄰-甲基苯乙烯、間-甲基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、乙基苯乙烯等。於一實施例中，苯乙烯系單體是選自由苯乙烯、經鹵素取代的苯乙烯與經烷基取代的苯乙烯所組成的族群中至少一者。於一實施例中，苯乙烯系單體是選自由苯乙烯與α-甲基苯乙烯所組成的族群中至少一者。
第二可共聚合單體可單獨或混合使用，且第二可共聚合單體例如但不限於選自如同上述用於甲基丙烯酸酯系聚合物的甲基丙烯酸酯系單體以及丙烯酸酯系單體所組成之一族群，所以不再贅述。
較佳地，苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物包括苯乙烯系單體單元及馬來酸酐系單體單元。此處所稱「單體單元」是指前述的苯乙烯系單體或馬來酸酐系單體經聚合反應形成的重複結構。因此，苯乙烯系單體單元是來自上述苯乙烯系單體，馬來酸酐系單體單元是來自上述馬來酸酐系單體。
在一實施例中，基於所述苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物的總重量，苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物包括76.5%~90%的苯乙烯系 單體單元以及10%~23.5%的馬來酸酐系單體單元。此外，基於所述苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物的總重量，上述苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物還可視需要包含0~13.5%的第二可共聚合單體單元。
在另一實施例中，基於所述苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物的總重量，苯乙烯系單體單元的含量為76.5%~90%；較佳為76.8%~85%；更佳為76.8%~84.10%，當苯乙烯系單體單元的含量高於76.5%時，將使得具有含有此種苯乙烯系單體單元含量之苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物的聚甲基丙烯酸酯組成物具有良好的透光率(T%)、霧度(HAZE)及黃色度(YI)表現；當苯乙烯系單體單元的含量低於90%時，將使苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物中馬來酸酐系單體單元的含量高於10%，因此，含有此種苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物的聚甲基丙烯酸酯組成物可具有良好的耐熱性(玻璃轉化溫度，Tg)。
在一實施例中，基於所述苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物的總重量，苯乙烯系單體單元的含量範圍為76.8%~83%且馬來酸酐系單體單元的含量範圍為17%~23.2%，具有含有此種比例之苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物的聚甲基丙烯酸酯組成物更可應用在具有高耐熱要求的光學元件，較佳地，此種比例的苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物的分子量分布指數(PDI)的範圍為1.5~2.05，可於保持良好透光率(T%)、霧度(HAZE)及黃色度(YI)表現的同時又具有高耐熱表現。
在一實施例中，苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物中苯乙烯系 單體單元與馬來酸酐系單體單元的比值為3~9之間；較佳為3.2~8之間；更佳為3.2~7。
在一實施例中，苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物具有介於6萬至10萬之間的重量平均分子量(Mw)，較佳為具有介於6.5萬至9.5萬之間的重量平均分子量(Mw)，更佳為具有介於6.5萬至9萬之間的重量平均分子量(Mw)。
在一實施例中，苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物具有介於3萬至5.5萬之間的數量平均分子量(Mn)，較佳為具有介於3.5萬至5萬之間的數量平均分子量(Mn)，更佳為具有介於3.7萬至4.8萬之間的數量平均分子量(Mn)。
在一實施例中，苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物的分子量分布指數(PDI)的範圍為1.5~2.05，較佳為1.7~2.0，更佳為1.7~1.9，當苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物的分子量分布指數(PDI)大於2.05時，將使含有此種分子量分布指數之苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物的聚甲基丙烯酸酯組成物的光學性質(低霧度與低黃色度)變差。
所述苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物之聚合方法無特殊限制，可以是使用自由基起始劑之自由基聚合。利用懸浮聚合、乳化聚合之處理獲得之方法，有時無法獲得充分的透明性。所使用的自由基起始劑例如但不限於選自如同上述用於甲基丙烯酸酯系聚合物的自由基起始劑，所以不再贅述。
基於單體之合計100重量份，所述自由基起始劑之添加量以0.001至5重量份為較佳。聚合時亦可使用少量溶劑，例如是丁 烷、戊烷、己烷、異戊烷、庚烷、辛烷、異辛烷等的脂肪族烴；環戊烷、甲基環戊烷、環己烷、甲基環己烷、乙基環己烷等的脂環族烴；或苯、甲苯、乙基苯、二甲苯等的芳香族烴。又，聚合時還可添加4-甲基-2,4-二苯基戊-1-烯、第三-十二基硫醇、正十二基硫醇等已知的分子量調整劑。聚合溫度較佳為80℃~170℃，更佳為100℃~160℃。
本發明之聚甲基丙烯酸酯組成物可依需要添加使用其他的添加劑，例如：可塑劑、加工助劑、紫外線安定劑、紫外線吸收劑、填充劑、強化劑、著色劑、滑劑、帶電防止劑、難燃劑、難燃助劑、熱安定劑、熱變色防止劑、偶合劑或其他的添加劑等，上述添加劑不限於在聚合反應中、聚合反應後或押出混練的過程中添加。
聚甲基丙烯酸酯組成物的成形方法包含下述步驟：先將上述之甲基丙烯酸酯系聚合物、苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物混合，再以押出機於240℃混合押出製粒，即可獲得聚甲基丙烯酸酯組成物。在本說明書的一些實施例中，製備聚甲基丙烯酸酯組成物的押出機，係採用IKEGAII公司所提供型號為PCM-30的押出機。
本發明之另一實施例的光學元件，是由如上所述的聚甲基丙烯酸酯組成物所形成，具有低霧度與低黃色度的優異光學性質。在一實施例中，光學元件可以是光學板、光學片、光學膜等具平面結構之光學材。在一實施例中，所述平面結構之光學材的製備方法於此並無特別限制，可透過押出機先將聚甲基丙烯酸酯 組成物熔融，再擠出成形為板狀、片狀或膜狀之未延伸光學板、光學片或光學膜。在另一實施例中，亦可使用拉幅機將前述未延伸光學板、光學片或光學膜於其玻璃轉移溫度以上之溫度下等進行橫延伸或雙軸延伸。
以下將參照數個實驗，更具體地描述本發明的聚甲基丙烯酸酯組成物。雖然描述了以下實驗，但是在不逾越本發明範疇的情況下，可適當地改變所用材料、其量及比率、處理細節以及處理流程等等。因此，不應根據下文所述的實驗對本發明作出限制性的解釋。
<實施例和比較例所使用的原料>
1.PMMA：甲基丙烯酸酯系聚合物。
1.1.PMMA的製備
首先，將甲基丙烯酸甲酯95重量份、丙烯酸甲酯5重量份、正十二烷基硫醇0.4重量份、2,2’-偶氮雙異丁腈0.08重量份及甲苯66重量份混合後，連續地送入一反應槽中進行連續式溶液聚合反應。上述反應槽是具有熱媒油循環的夾層，反應溫度維持在100℃、壓力為600torr。充分攪拌反應槽內的各成分，使其均勻混合，並將所得的聚合物溶液加熱至265℃後，於減壓下利用連續脫揮裝置將上述聚合物溶液脫揮，再經押出設備製成條狀物。經冷卻及切粒處理後，製得聚甲基丙烯酸甲酯塑膠粒子。所述聚甲基丙烯酸甲酯塑膠粒子含有甲基丙烯酸甲酯單體單元97wt%和丙烯酸甲酯單體單元3wt%，聚甲基丙烯酸甲酯塑膠粒子的 重量平均分子量(Mw)為10萬，熔融流動速率(MVR)(230℃×3.8kg)=1.9。
2.SMA：苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物。
2.1.SMA1的製備
於40L的攪拌反應器中，利用氮氣沖洗(purge)10分鐘後加入7440g的馬來酸酐，並將溫度升高至130℃，之後恆溫30分鐘。然後溫度仍保持於130℃，於1小時內連續加入含22560g苯乙烯與12g 2,2’-偶氮雙異丁腈的混合溶液，再於進料結束後將溫度降至110℃，恆溫反應4小時，之後先利用丙酮洗去未反應的馬來酸酐，並於80℃的真空烘箱脫除未反應的苯乙烯後可得塊狀苯乙烯-馬來酸酐共聚物。
2.2.SMA2的製備
與SMA1的製備方法相同，但其中馬來酸酐的添加量調整為6825g、苯乙烯的添加量調整為32175g。
2.3.SMA3的製備
與SMA1的製備方法相同，但其中與SMA1的製備方法相同，但其中馬來酸酐的添加量調整為7707g、苯乙烯的添加量調整為28993g。
2.4.SMA4的製備
於40L的攪拌反應器中，利用氮氣沖洗(purge)10分鐘後加入7840g的馬來酸酐，並將溫度升高至150℃，之後恆溫30分鐘。然後溫度仍保持於150℃，於1小時內連續加入含24160g苯 乙烯與4g 2,2’-偶氮雙異丁腈的混合溶液，再於進料結束後將溫度降至130℃，恆溫反應6小時，之後先利用丙酮洗去未反應的馬來酸酐，並於80℃的真空烘箱脫除未反應的苯乙烯後可得塊狀苯乙烯-馬來酸酐共聚物。
SMA1~SMA4的苯乙烯系單體單元(SM)的重量百分比、馬來酸酐系單體單元(MAh)的重量百分比、苯乙烯系單體單元重量百分比與馬來酸酐系單體單元重量百分比之比值(SM/MAh)、數量平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)和聚合度分佈性指數(PDI)(Q)顯示於表1。
[評價項目]
穿透率(T%)：將實施例1至9及比較例1至2的聚甲基丙烯酸酯組成物製成直徑5.5cm且厚度3mm之圓盤試片後，以一霧度計(Haze Meter NDH 2000N)對其進行量測，單位：%。依據市售光學膜的需求，一般期望具備大於90%的穿透率。
霧度(HAZE)：將實施例1至9及比較例1至2的聚甲基丙烯酸酯組成物製成直徑5.5cm且厚度3mm之圓盤試片後，以一霧度計(Haze Meter NDH 2000N)對其進行量測，單位：%。依據市 售光學膜的需求，一般期望具備小於1.3的霧度。
黃色度(yellow index，YI值)：將實施例1至9及比較例1至2的聚甲基丙烯酸酯組成物製成直徑5.5cm且厚度3mm之圓盤試片後，以Nippon Denshoku的電腦分光式色差計SA-2000量測。
玻璃轉化溫度(Glass transition temperature，Tg)：將實施例1至9及比較例1至2的聚甲基丙烯酸酯組成物以熱示差掃瞄卡量計(Differential Scanning Calorimeter，DSC)量測。單位：℃。
實施例1至9
實施例1至9是根據表2所列的各成分配比混合，再以押出機於240℃混合押出製粒後，分別製得的聚甲基丙烯酸酯組成物，其霧度(HAZE)、黃色度(YI)、透光率(T%)和玻璃轉化溫度(Tg)的檢測結果也記載於表2。
比較例1至2
比較例1至2是根據表2所列的各成分配比，並實行與實例1至9相同的方式製備聚甲基丙烯酸酯組成物，其霧度(HAZE)、黃色度(YI)、透光率(T%)和玻璃轉化溫度(Tg)的檢測結果也記載於表2中。
表2中，MMA%、MA%、SM%與MAh%分別是甲基丙烯 酸甲酯單體單元(MMA)、甲基丙烯酸酯單體單元(MA)、苯乙烯系單體單元(SM)與馬來酸酐系單體單元(MAh)分別佔聚甲基丙烯酸酯組成物的比例。
觀察實施例1至9和比較例1至2的測試結果可以發現：當聚甲基丙烯酸酯組成物含有50至85重量份的甲基丙烯酸酯系聚合物以及15至50重量份的苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物、同時配合苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物為含有76.5%~90%的苯乙烯系單體單元以及10%~23.5%的馬來酸酐系單體單元時，在透光率、霧度與黃色度方面皆有良好的表現。於比較例1中聚甲基丙烯酸酯組成物的苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物的苯乙烯系單體單元含量較少，在霧度與黃色度上的表現皆較實施例1~9差；而不含苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物的比較例2，雖然在透光率、霧度與黃色度方面表現良好，但耐熱性(玻璃轉化溫度，Tg)卻遠不及實施例1~9。因此，當使聚甲基丙烯酸酯組成物含有50至85重量份的甲基丙烯酸酯系聚合物以及15至50重量份的苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物並控制苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物中苯乙烯系單體單元與馬來酸酐系單體單元的含量為76.5%~90%的苯乙烯系單體單元以及10%~23.5%的馬來酸酐系單體單元時，可使聚甲基丙烯酸酯組成物兼具良好的耐熱性(高玻璃轉化溫度)及光學性質(高透光率、低霧度與低黃色度)。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的 精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (9)

  1. 一種聚甲基丙烯酸酯組成物，包括：50至85重量份的甲基丙烯酸酯系聚合物，所述甲基丙烯酸酯系聚合物包括甲基丙烯酸酯系單體單元以及丙烯酸酯系單體單元；以及15至50重量份的苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物，其中所述苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物的分子量分布指數(PDI)的範圍為1.5~2.05，且基於所述苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物的總重量，所述苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物包括76.5%~90%的苯乙烯系單體單元以及10%~23.5%的馬來酸酐系單體單元。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之聚甲基丙烯酸酯組成物，其中基於所述甲基丙烯酸酯系聚合物的總重量，所述甲基丙烯酸酯系聚合物包括92%~99%的所述甲基丙烯酸酯系單體單元、1%~8%的所述丙烯酸酯系單體單元以及0~7%的第一可共聚合單體單元，且所述甲基丙烯酸酯系聚合物具有介於5萬至15萬之間的重量平均分子量(Mw)，其中所述第一可共聚合單體單元是選自由不飽和羧酸系單體單元、馬來醯亞胺系單體單元、含丙烯基的化合物單體單元、含乙烯基的化合物單體單元以及苯乙烯系單體單元所組成的族群中的至少一者。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之聚甲基丙烯酸酯組成物，其中所述苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物的所述苯乙烯系單體單元重量百分比與所述馬來酸酐系單體單元重量百分比的比值為3~9之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之聚甲基丙烯酸酯組成物，其中所述苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物具有介於6萬至10萬之間的重量平均分子量(Mw)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之聚甲基丙烯酸酯組成物，其中所述苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物具有介於3萬至5.5萬之間的數量平均分子量(Mn)。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之聚甲基丙烯酸酯組成物，其中所述苯乙烯系單體單元是選自由苯乙烯、2-氯苯乙烯、4-氯苯乙烯、溴苯乙烯、乙烯基甲苯(vinyl toluene)、α-甲基苯乙烯(α-methylstyrene)、對-第三丁基苯乙烯、對-甲基苯乙烯、鄰-甲基苯乙烯、間-甲基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯以及乙基苯乙烯所組成的族群中的至少一者。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之聚甲基丙烯酸酯組成物，其中所述馬來酸酐系單體單元是選自由馬來酸酐、衣康酸酐、檸康酸酐與烏頭酸酐所組成的族群中的至少一者。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之聚甲基丙烯酸酯組成物，其中所述苯乙烯系-馬來酸酐系共聚物包括76.5%~90%的苯乙烯系單體單元、10%~23.5%的馬來酸酐系單體單元以及0~13.5%的第二可共聚合單體單元，其中所述第二可共聚合單體單元是選自由甲基丙烯酸甲酯單體單元、甲基丙烯酸乙酯單體單元、甲基丙烯酸丙酯單體單元、甲基丙烯酸正丁酯單體單元、甲基丙烯酸戊酯單體單元、甲基丙烯酸環己酯單體單元、甲基丙烯酸庚酯單體單元、甲基丙烯酸正辛酯單體單元、甲基丙烯酸十八烷基酯單體單元、甲基丙烯酸苯酯單體單元、甲基丙烯酸苯甲酯單體單元、甲基丙烯酸-2-乙基己酯單體單元、丙烯酸甲酯單體單元、丙烯酸乙酯單體單元、丙烯酸丙酯單體單元、丙烯酸丁酯單體單元、丙烯酸戊酯單體單元、丙烯酸正己酯單體單元、丙烯酸環己酯單體單元、丙烯酸庚酯單體單元、丙烯酸十二烷基酯單體單元、丙烯酸苯酯單體單元、丙烯酸苯甲酯單體單元、丙烯酸-2-乙基己酯單體單元與丙烯酸十八酯單體單元所組成的族群中選擇的至少一者。
  9. 一種光學元件，是由如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述的聚甲基丙烯酸酯組成物所形成。
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