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TW201514240A - 聚合物微粒組成物及作為其光擴散劑的使用 - Google Patents

聚合物微粒組成物及作為其光擴散劑的使用 Download PDF

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TW201514240A
TW201514240A TW103129284A TW103129284A TW201514240A TW 201514240 A TW201514240 A TW 201514240A TW 103129284 A TW103129284 A TW 103129284A TW 103129284 A TW103129284 A TW 103129284A TW 201514240 A TW201514240 A TW 201514240A
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TW
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mass
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polymer microparticle
polymer
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TW103129284A
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Inventor
Naohiro Yoshimoto
Ayumu Komata
Hiroaki Murakami
Original Assignee
Jx Nippon Oil & Energy Corp
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Abstract

本發明提供一種聚合物微粒組成物及用之作為光擴散劑,前述聚合物微粒組成物具有與習知以架橋聚丙烯酸甲酯作為基材之聚合物微粒組成物同等的光擴散性,同時更為柔軟且損傷發生防止性良好。本發明藉由使用一種平均粒徑0.1~100mm之丙烯酸酯系微粒高分子組成物來解決課題,前述丙烯酸酯系微粒高分子組成物係將(A)丙烯酸及/或甲基丙烯酸、與碳數8~12之一價醇之酯化合物含20~85%,(B)甲基丙烯酸甲酯含5~65質量%,及(C)丙烯酸及/或甲基丙烯酸、與碳數2~5之多價醇之酯化合物含3~45質量%,各成分合計為100質量%所組成的之混合物予以共聚反應而得。

Description

聚合物微粒組成物及作為其光擴散劑的使用
本發明係關於一種微粒高分子組成物(亦稱為聚合物微粒組成物),特別關於一種損傷發生防止性良好,含有與碳數8~12之一價醇之酯類之丙烯酸系(丙烯酸樹脂及甲基丙烯酸樹脂)微粒高分子組成物,及用之作為光擴散劑。
各種顯示裝置之光源包括配置於畫面背面之螢光燈、陰極管等線光源或LED(發光二極體)照明等點光源,使用令穿透光散射之光擴散薄膜(背光用薄膜),以使這些光源作為面光源而發揮功能。該光擴散薄膜係由透明性樹脂組成物,及作為光擴散劑發揮功能、平均粒徑為直徑數mm~數十mm之微粒子高分子組成物所組成。又,這些微粒多半同時具有抗結塊劑(亦稱為AB劑)的功能。
上述光擴散劑在早期是使用氧化矽、二氧化鈦等無機粒子。然而,因與樹脂之親和性不足所造成的凝聚(分散不良),導致不均的光擴散,又,由於其等材料本身不透明而呈不透光,因此有無法避免整體的光穿透性降低的問題,現在從均勻的光擴散、穿透性提升的觀點來考量,使用以透明樹脂作為基材之微粒高分子組成物。
作為代表例有以架橋甲基丙烯酸甲酯(以下亦稱為「甲基丙烯酸甲酯」)作為基材之物。然而,以架橋甲基丙烯酸甲酯作為基材之微粒高分子組成物,使用作為光擴散劑或樹脂薄膜用抗結塊劑時,由於粒子硬度高,因此有使得接觸構件損傷的問題,故尋求柔軟、損傷發生防止性良好的粒子。
於習知技術中,揭示了提供一種面發光顯示元件的內容,前述面發光顯示元件所使用的光擴散薄膜,係使用球形或真球狀聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、苯并胍胺‧甲醛縮合物等作為光擴散劑,將該等光擴散劑之某一者予以塗料化,塗布於聚酯樹脂製基材,穿透光之擴散性極為良好(專利文獻1)。然而,未揭示甲酯以外之具有長鏈烷基之酯類,亦未見到有關損傷發生防止性的記載。   又,揭示了提供一種光擴散板的內容,前述光擴散板係作為光擴散劑,使用了將甲基丙烯酸甲酯及乙二醇二丙烯酸甲酯予以共聚而得,平均粒徑20mm前後,具有預定之較窄粒徑分布之丙烯酸樹脂所組成的珠狀物,比起習知產品顯示出更良好的光擴散性,亮度提升了5%(專利文獻2)。然而,與上述同樣未揭示甲酯以外之具有長鏈烷基之酯類,亦未見到有關損傷發生防止性的記載。 進而言之,揭示了提供一種光擴散劑的內容,前述光擴散劑係以正或三級丁基丙烯酸甲酯與架橋性乙烯基單體之共聚物,由具有特定範圍之Tg之該共聚物所組成,顯示出與習知之丙烯酸丁酯共聚物同等以上之亮度與耐損傷性(專利文獻3)。然而,未揭示具有超過丙烯酸丁酯之長鏈烷基之丙烯酸酯系樹脂。 先行技術文獻 專利文獻
[專利文獻1]日本特開平11-337711號公報 [專利文獻2]日本特開2002-207107號公報 [專利文獻3]日本特開2009-084468號公報
發明所欲解決之問題
本發明提供一種聚合物微粒組成物,其具有與習知以架橋聚丙烯酸甲酯作為基材之微粒高分子組成物同等的光擴散性,同時更為柔軟且損傷發生防止性良好。 解決問題之技術手段
本發明之第一態樣是有關一種聚合物微粒組成物,其特徵為:其係藉由將(A)、(B)及(C)各成分合計為100質量%所組成的之混合物,予以共聚反應而得之平均粒徑0.1~100mm之丙烯酸酯系微粒高分子組成物;(A)丙烯酸及/或甲基丙烯酸、與碳數8~12之一價醇之酯化合物含有20~85%;(B)甲基丙烯酸甲酯含有5~65質量%;及(C)丙烯酸及/或甲基丙烯酸、與碳數2~5之多價醇之酯化合物含3~45質量%。
本發明之第二態樣是有關本發明第一之聚合物微粒組成物,其特徵為:(A)成分為正十二基丙烯酸甲酯,且其組成為30~35質量%,(B)成分之組成在50~60質量%之範圍,(C)成分之組成在5~30質量%之範圍。
本發明之第三態樣是有關本發明第一之聚合物微粒組成物,其特徵為:(A)成分為2-乙基己基丙烯酸酯,且其組成為30~35質量%,(B)成分之組成在50~60質量%之範圍,(C)成分之組成在5~20質量%之範圍。
本發明之第四態樣是有關本發明第一之聚合物微粒組成物,其特徵為:(A)成分為2-乙基己基甲基丙烯酸酯,且其組成為30~80質量%,(B)成分之組成在10~50質量%之範圍,(C)成分之組成在10~40質量%之範圍。
本發明之第五態樣是有關本發明第一至第四中任一項所記載的聚合物微粒組成物,其特徵為:(C)成分為乙二醇二丙烯酸甲酯。
本發明之第六態樣是有關本發明第一至第五中任一項所記載的聚合物微粒組成物,其特徵為:前述聚合物微粒組成物之數量平均粒徑為5~10mm。
本發明之第七態樣是有關本發明第一至第六中任一項所記載的聚合物微粒組成物作為光擴散劑之使用。 發明之效果
若依據本發明,可獲得一種具有與習知之架橋聚丙烯酸甲酯同等的光擴散性,同時更為柔軟、損傷發生防止性良好之柔軟微粒。將之塗層於各種透明薄膜表面,或者使薄膜中保持其一部分或全部,並作為光擴散劑使用,藉此可獲得以往未曾有之良好的損傷發生防止性光學薄膜。
用以實施發明之形態
本發明之(A)成分係丙烯酸及/或甲基丙烯酸、與碳數8~12之一價醇之酯化合物。 若碳數小於8,粒子難以獲得充分的柔軟性,若碳數超過12,與(B)成分、(C)成分之反應性差距變大,難以有效獲得共聚物。 若含有量小於20質量%,不能獲得充分的柔軟性、損傷發生防止性,若超過80質量%,粒子多半成為脆性粒子。
若舉出本發明所用之(A)成分之具體例,可舉出正辛基(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯、異壬基(甲基)丙烯酸酯、正異癸基(甲基)丙烯酸酯、正十一基(甲基)丙烯酸酯、正十二基(甲基)丙烯酸酯等。這些成分中,較佳者為正十二基丙烯酸甲酯、2-乙基己基丙烯酸甲酯、2-乙基己基丙烯酸酯。尤其是正十二基丙烯酸甲酯、2-乙基己基丙烯酸甲酯在壓縮變形下,顯示出極小的壓縮彈性率。
本發明所用之(B)成分為甲基丙烯酸甲酯,其聚合物“聚甲基丙烯酸甲酯”係作為透明性基材而廣為人知。若(B)成分含有量小於15質量%,難以獲得形狀良好的粒狀共聚物,且難以維持良好的透明性,若超過80質量%,不能獲得充分的柔軟性、損傷發生防止性。
本發明所用之(C)成分為丙烯酸及/或甲基丙烯酸、與碳數2~5之多價醇之酯化合物,於本發明之共聚反應反應中作為架橋劑而發揮功能。醇類價數為2~4的範圍。若碳數及價數分別超過5及4,分子變得體積大,與(A)成分、(B)成分之反應性差距變大,難以有效獲得共聚物。 若舉出較佳之(C)成分的具體例則為乙二醇二丙烯酸甲酯。
若(C)成分含有量小於3質量%,難以獲得形狀良好的粒狀共聚物,且難以獲得充分的難熱性,若超過45質量%,難以抑制硬質之架橋凝膠生成,難以獲得充分的損傷發生防止性。
微粒之平均粒徑一般為0.5~100mm,更宜為1~50mm。實際上,以含有或保持這些粒子之基材薄膜厚度之關係來決定較佳範圍。塗布於基材時,近年來多半要求5~10mm之微粒。 本發明之微粒高分子組成物容易將平均粒徑控制為0.1~100mm,較宜控制為1~50mm,更宜控制為5~10mm,其形狀亦容易獲得接近球狀之物。
為了將薄型電視、筆記型個人電腦、行動電話、智慧型手機、平板型終端等各種顯示器之光源,即線光源及點光源製成面光源,需要背光用擴散薄膜,本發明之上述聚合物微粒組成物具有柔軟性,損傷發生防止性良好,因此難以使接觸面損傷,故可作為賦予比習知產品更良好之損傷發生防止性之光擴散性使用。
若以三成分系組成物圖,表示本發明將(A)成分、(B)成分、(C)成分予以共聚而成之平均粒徑約8mm之微粒高分子組成物之組成區的概要,則成為第1圖中之陰影(灰色)區。再者,第1圖中之網底括弧內及()內之符號,分別對應於後述之實施例、比較例的號碼。於該當區內可獲得良好特性的理由尚不清楚,但本發明者等人設想主要由於(A)成分之柔軟性、(B)成分之透明性與共聚安定性、(C)成分之粒狀形狀安定性、及(A)、(B)、(C)三者之反應性、特性均衡所致。
於第2圖至第4圖表示本發明之(A)成分採用正十二基丙烯酸甲酯、2-乙基己基丙烯酸酯、2-乙基己基丙烯酸甲酯之平均粒徑約8mm之微粒高分子組成物各自最佳之組成區的概要。
單體混合物之聚合一般使用聚合起始劑。聚合起始劑一般可舉出用於水系懸濁聚合之油溶性過氧化系聚合起始劑、或偶氮系聚合起始劑。具體而言可舉出:過氧化苯甲醯、過氧化月桂醯基、過氧化辛醯基、鄰氯過氧化苯甲醯、鄰甲氧過氧化苯甲醯、甲基乙酮過氧化物、二異丙基過氧化碳酸酯、氫過氧化枯烯、環己酮過氧化物、三級丁基氫過氧化物、二異丙苯氫過氧化物等過氧化系聚合起始劑;及偶氮雙戊腈、2,2’-偶氮雙異丁腈、2,2’-偶氮雙(2,4’-二甲基異戊腈)、2,2’-偶氮雙(2,3-二甲基丁腈)、2,2’-偶氮雙(2-甲基丁腈)、2,2’-偶氮雙(2,3,3-三甲基丁腈)、2,2’-偶氮雙(2-異丙基丁腈)、1,1’-偶氮雙(環己酮-1-羧腈)、2,2’-偶氮雙(4-甲氧-2,4-二甲基戊腈)、(2-氨基甲醯基)異丁腈、4,4’-偶氮雙(4-氰基戊酸)、二甲基-2,2’-偶氮雙異丁酸等偶氮系起始劑。
其中以2,2’-偶氮雙異丁腈、2,2’-偶氮雙(2,4’-二甲基異戊腈)、過氧化苯甲醯、過氧化月桂醯基等,就具有適度速度之聚合起始劑之分解速度等而言較為適宜。聚合起始劑係相對於單體混合物100質量部,宜使用0.01~10質量部,更宜為0.01~5質量部。聚合起始劑若小於0.01質量部,難以擔任聚合起始的功能,又,超過10質量部時,由於為所需以上之添加量,在成本面不經濟,因此較不適宜。
乙烯基單體混合物係藉由按照常法,溶解聚合起始劑後,與含聚合安定劑及界面活性劑之水溶液攪拌混合,以調整為所需液滴徑。該混合液在攪拌下加熱,進行聚合反應,獲得目標粒子。聚合起始劑可採用聚乙烯醇等水溶性高分子或磷酸鈣等無機系安定劑。
界面活性劑可採用不對聚合反應性造成影響之非離子系界面活性劑,可用甘油脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯等酯型、聚氧乙烯(或POE)烷基醚、聚氧乙烯(或POE)烷基苯基醚、聚氧乙烯聚氧乙烯丙二醇等醚型、於脂肪酸或多價醇脂肪酸酯附加有環氧乙烷的類型、分子中具有酯結合與醚結合雙方之酯醚型等。
藉由聚合所得之粒子係從聚合反應液,藉由一般操作,於經過固液分離步驟及乾燥步驟後進行解碎,藉此作為粉體取出而使用。亦即,藉由利用離心分離獲得濕濾餅後予以層板塔乾燥之方法、利用噴霧乾燥之方法等,去除水分後,藉由錘磨機、珠磨機等給予衝擊,把凝結打散,可獲得一次或二次粒子。微粒之平均粒徑一般為0.5~100mm,更宜為1~40mm。微粒形狀並未特別限定,宜為球形、旋轉橢圓體等。
以下舉出實施例、比較例及試驗例來具體說明本發明。再者,部為質量部。
(聚合物微粒組成物製造方法) 實施例1~14及比較例1~6 於分散容器放入脫離子水200部、作為分散劑之聚乙烯醇1部。有別於此,秤量預定之(A)、(B)、(C)成分(於比較例,含有使用了該等對應成分之物,或欠缺某一成分之物),作為聚合起始劑秤量過氧化月桂醯基1部,加入於上述分散容器內之水溶液,製成混合液。以預定時間,藉由分散機,將所得之混合液予以分散處理,獲得液滴徑經調整之分散液。將該分散液注入於備有攪拌液、溫度計、回流冷卻器及氮導入口之聚合反應液,於氮流入中,以80℃進行聚合反應4小時。 (柔軟性評估方法)
微粒之柔軟性評估係採用10%壓縮彈性率。10%壓縮彈性率係指以上述粒子直徑變位10%時之壓縮彈性率(以下稱為10%K值),使用微小壓縮試驗器(島津製作所製MCT-210),針對散布於試料台之1個粒子,於室溫(25℃)下,將直徑20mm之鑽石製圓形壓頭往垂直下方,以一定負載速度加施荷重,測定試料粒徑壓縮到10%時之荷重值、壓縮變位,藉由下式所得之值。在同業者間廣泛採用此評估法(參考例如日本特開2006-117850、日本特開2000-309715)。
K=(3/√2)‧F‧10-3 ‧S-3/2 ‧R-1/2 K:微粒之10%壓縮彈性率之壓縮彈性率(N/mm2 ) F:微粒之10%壓縮彈性率之荷重值(N) S:微粒之10%壓縮彈性率之壓縮變位(mm) R:微粒之半徑(mm)
上述10%K值係普遍且定量地表示微粒之柔軟性,藉由採用該10%K值,可定量且唯一地表示本發明之聚合物微粒之適宜柔軟性。
(10%K值之測定) 使用微小壓縮試驗器(島津製作所製MCT-210),針對散布於試料台之粒徑7.5mm之一次粒子,於室溫(25℃)下,將直徑20mm之鑽石製圓形壓頭往垂直下方,以一定負載速度加施荷重,測定試料粒徑壓縮到10%時之荷重值、壓縮變位,藉由下式算出10%K值。數值小表示微粒柔軟性高,不易使接觸物損傷。
(光擴散層用塗料調製) 將實施例及比較例所得之各微粒60部及聚酯樹脂Vylon 20SS(東洋紡公司製熱溶類型)200部,以分散攪拌機,在室溫下攪拌混合,獲得「特性評估用光擴散層用塗料」。 基材使用厚度75mm之PET薄膜HSL-75mm(Teijin DuPont製),於其一面,使用自動塗工裝置PI-1210(TESTER SANGYO製),將上述光擴散層用塗料塗布成乾燥膜厚會成為約20mm,使其熱風乾燥,獲得光擴散層之乾燥塗膜。塗布步驟結束後,於40℃恆溫室中,進行48小時之熱老化處理,製作「評估用光擴散薄膜」。
(損傷發生防止性評估) 使用評估表面性試驗機HEIDON-14D(新東科學公司製),調查上述所得之「評估用光擴散薄膜」之光擴散面之損傷發生防止性。首先,於不鏽鋼製球壓頭(SUS304、直徑4.76mm)加施20gf之荷重,以移動速度60mm/秒進行50往復,摩擦表面。於摩擦後,使光擴散面朝上,從背面照射螢光燈的光,藉由穿透光進行目視觀察,以及於螢光燈下照光擴散面,藉由表面反射光進行目視觀察,根據以下基準評估損傷發生防止性。 損傷發生防止性基準 ◎:於藉由穿透光及表面反射光之目視觀察,均未確認到損傷。 ○:於藉由穿透光之目視觀察,未確認到損傷,但於藉由表面反射光之目視觀察,確認到損傷。 X:藉由穿透光及表面反射光之目視觀察,均確認到損傷。
【表1】<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td width="66" height="0"></td></tr><tr><td></td><td><img wi="553" he="835" file="IMG-2/Draw/02_image001.png" img-format="jpg"></img></td></tr></TBODY></TABLE>
實施例1~5為對應於申請專利範圍第2項之(A)、(B)、(C)各成分之組成範圍,實施例6及7為對應於申請專利範圍第3項之(A)、(B)、(C)各成分之組成範圍,實施例8~12為對應於申請專利範圍第4項之(A)、(B)、(C)各成分之組成範圍。申請專利範圍第1項表示依據實施例,佔有足以涵蓋其等全部之範圍之(A)、(B)、(C)各成分的組成範圍。 若依據實施例1~12,10%K值為690~1890,損傷發生防止性亦為◎或○。與之相比,於比較例,任一者之(A)成分之組成均低於申請專利範圍,或於一價醇之碳數為4個且(B)成分之組成超過申請專利範圍時,10%K值為2000以上,損傷發生防止性亦全為X。從以上來看,確認顯示了申請專利範圍(A)、(B)、(C)各成分之組成範圍的根據。 產業上之可利用性
本發明將(甲基)丙烯酸與碳數8~12之一價醇之酯化合物、甲基(甲基)丙烯酸酯、及(甲基)丙烯酸與碳數2~5之多價醇之酯化合物所組成的混合物,予以共聚而得之微粒高分子組成物,比起以往習知從主體含有短鏈長酯化合物之共聚物獲得之具有同等平均粒徑之微粒,柔軟性較高,因此損傷發生防止性良好。故,適宜作為背光用擴散薄膜之光擴散劑來使用。
第1圖係表示將(A)成分、(B)成分及(C)成分予以共聚而成之聚合物微粒組成物之組成區的概要之三成分系組成物圖。 第2圖係表示使用正十二基丙烯酸甲酯作為(A)成分,使用甲基丙烯酸甲酯(MMA)作為(B)成分,使用乙二醇二丙烯酸甲酯作為(C)成分而得之聚合物微粒組成物之較佳組成區的概要之三成分系組成圖。 第3圖係表示使用2-乙基己基丙烯酸酯作為(A)成分,使用甲基丙烯酸甲酯(MMA)作為(B)成分,使用乙二醇二丙烯酸甲酯作為(C)成分而得之聚合物微粒組成物之較佳組成區的概要之三成分系組成圖。 第4圖係表示使用2-乙基己基丙烯酸甲酯作為(A)成分,使用甲基丙烯酸甲酯(MMA)作為(B)成分,使用乙二醇二丙烯酸甲酯作為(C)成分而得之聚合物微粒組成物之較佳組成區的概要之三成分系組成圖。

Claims (7)

  1. 一種聚合物微粒組成物,其特徵為:其係藉由將(A)、(B)及(C)各成分合計為100質量%所組成的之混合物,予以共聚反應而得之平均粒徑0.1~100mm之丙烯酸酯系微粒高分子組成物; (A)丙烯酸及/或甲基丙烯酸、與碳數8~12之一價醇之酯化合物含有20~85%; (B)甲基丙烯酸甲酯含有5~65質量%;及 (C)丙烯酸及/或甲基丙烯酸、與碳數2~5之多價醇之酯化合物含3~45質量%。
  2. 如申請專利範圍第1項之聚合物微粒組成物,其中(A)成分為正十二基丙烯酸甲酯,且其組成為30~35質量%,(B)成分之組成在50~60質量%之範圍,(C)成分之組成在5~30質量%之範圍。
  3. 如申請專利範圍第1項之聚合物微粒組成物,其中(A)成分為2-乙基己基丙烯酸酯,且其組成為30~35質量%,(B)成分之組成在50~60質量%之範圍,(C)成分之組成在5~20質量%之範圍。
  4. 如申請專利範圍第1項之聚合物微粒組成物,其中(A)成分為2-乙基己基甲基丙烯酸酯,且其組成為30~80質量%,(B)成分之組成在10~50質量%之範圍,(C)成分之組成在10~40質量%之範圍。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之聚合物微粒組成物,其中(C)成分為乙二醇二丙烯酸甲酯。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項之聚合物微粒組成物,其中前述聚合物微粒組成物之數量平均粒徑為5~10mm。
  7. 一種聚合物微粒組成物作為光擴散劑之使用,前述聚合物微粒組成物係如申請專利範圍第1項至第6項中任一項。
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