TW202530316A - 樹脂組成物及使用其之薄膜 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種樹脂組成物,其作為薄膜,在維持透明性的同時,還兼具良好的彈性模數(特別是MD方向與TD方向的平均彈性模數為6.0GPa以上)。本發明為一種樹脂組成物,其係含有樹脂成分與纖維狀氧化鋁填料之樹脂組成物,其特徵為:樹脂成分含有至少具有醯胺構造的樹脂,纖維狀氧化鋁填料含有在樹脂組成物中以平均直徑為4nm~30nm且平均纖維長為200nm~4,000nm的狀態分散的纖維狀氧化鋁填料。
Description
本發明關於一種適合使用於可折疊裝置等的用途的樹脂組成物,及使用其之薄膜。
可折疊裝置,由於能讓智慧型手機或平板電腦等的行動資訊終端裝置的便攜性更高,最近正受到矚目。構成這樣的可折疊裝置的可撓顯示器,其所使用的蓋窗等的構件,除了透明性之外,還必須要有柔軟性。具體而言,需要以2.5mm左右的低曲率半徑可實現180°彎折,具有極高柔軟性的構件。
對此,過去以來,作為代替剛硬玻璃的材料,有文獻探討各種由具有柔軟性的有機聚合物形成的材料。例如,從透明性或耐熱性的觀點看來,作為具有柔軟性的有機聚合物,有文獻將含有聚醯亞胺樹脂的薄膜提出來探討。
然而,使用了這種具有柔軟性的含有有機聚合物的薄膜的可撓顯示器,因為用手指觸碰或觸控筆的操作,甚至在將顯示器以折疊狀態長時間保持的情況,在顯示器表面會有壓迫痕跡或彎曲痕跡。因此,作為這樣的可撓顯示器用的薄膜,除了高柔軟性之外,還要求兼具高彈性模數。
對此,作為兼具耐熱性、透明性、機械強度、表面硬度、耐彎曲性的可撓顯示器用的薄膜,過去有文獻提出了含有具有特定分子構造的聚醯亞胺樹脂與二氧化矽微粒子的聚醯亞胺樹脂組成物(參考專利文獻1)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2016/060213號公報
[發明所欲解決的課題]
然而,在最近的可折疊裝置領域,隨著更高的功能性或生產性的提升、設計或用途的多樣化,其構件需要更高的彈性模數(特別是MD方向與TD方向的平均彈性模數為6.0GPa以上),專利文獻1的聚醯亞胺樹脂組成物並不足夠。另外,作為顯示器用的薄膜,還要求透明性優異,然而在維持透明性的同時,難以提升彈性模數。
於是,本發明的主要目的在於提供一種樹脂組成物,作為薄膜,在維持透明性的同時,還兼具良好的彈性模數(特別是MD方向與TD方向的平均彈性模數為6.0GPa以上)。
另外,本發明的另一個目的,在於提供由上述樹脂組成物形成的薄膜。
[用於解決課題的手段]
本發明人等往實現上述目的鑽研檢討。
結果發現,根據含有至少具有醯胺構造的樹脂,且在該樹脂的組成物中,纖維狀氧化鋁填料以特定纖維尺寸狀態分散的樹脂組成物,可提供藉由先前技術無法達成的,在維持透明性的同時,還兼具高彈性模數的樹脂組成物,而完成了本發明。
亦即,本發明的樹脂組成物,其係包含樹脂成分與纖維狀氧化鋁填料之樹脂組成物,其特徵為:前述樹脂成分含有至少具有醯胺構造的樹脂,前述纖維狀氧化鋁填料係在樹脂組成物中以平均纖維徑為1~30nm且平均纖維長為100~4,000nm的狀態分散。
此處,在本發明中,樹脂組成物中的纖維狀氧化鋁填料之「氧化鋁」,包括氧化鋁及氧化鋁水合物,氧化鋁水合物,可列舉例如軟水鋁石型、擬軟水鋁石型等。
另外,纖維狀氧化鋁填料的「平均纖維徑」及「平均纖維長」,是指以電子顯微鏡影像觀察樹脂組成物中的纖維狀氧化鋁填料,將任意選擇的50根纖維狀氧化鋁填料的短邊方向的直徑的平均測長值定為「平均纖維徑」,長邊方向的平均測長值定為「平均纖維長」。
本發明的樹脂組成物中,前述纖維狀氧化鋁填料,以軟水鋁石型或擬軟水鋁石型的氧化鋁填料為佳。另外,前述纖維狀氧化鋁填料,以相對於前述樹脂100質量份包含1~50質量份為佳。
本發明的樹脂組成物中,前述至少具有醯胺構造的樹脂,以含有聚醯胺醯亞胺樹脂或聚醯胺樹脂為佳。
本發明的薄膜,其特徵為:由前述樹脂組成物所形成。
本發明的薄膜,以在至少一面層合保護層為佳。
本發明的樹脂組成物或薄膜,以製成顯示器用構件為佳。
亦即,本發明的要旨構成如以下所述。
[1] 一種樹脂組成物,其係包含樹脂成分與纖維狀氧化鋁填料之樹脂組成物,其特徵為:
前述樹脂成分含有至少具有醯胺構造的樹脂,
前述纖維狀氧化鋁填料係在樹脂組成物中以平均纖維徑為1~30nm且平均纖維長為100~4,000nm的狀態分散。
[2] 如[1]之樹脂組成物,其中前述纖維狀氧化鋁填料為軟水鋁石型或擬軟水鋁石型的氧化鋁填料。
[3] 如[1]或[2]之樹脂組成物,其中相對於前述至少具有醯胺構造的樹脂100質量份,包含1~50質量份的前述纖維狀氧化鋁填料。
[4] 如[1]~[3]中任一項之樹脂組成物,其中前述至少具有醯胺構造的樹脂含有聚醯胺醯亞胺樹脂或聚醯胺樹脂。
[5] 一種薄膜,其係由如[1]~[4]中任一項之樹脂組成物所形成。
[6] 一種薄膜,其係在如[5]之薄膜的其中一面層合了保護層。
[7] 一種顯示器用構件,其係使用如[1]~[4]中任一項之樹脂組成物或如[5]或[6]之薄膜而成。
[發明之效果]
依據本發明,可提供一種樹脂組成物,其作為薄膜,在維持透明性的同時,還兼具良好的彈性模數(特別是MD方向與TD方向的平均彈性模數為6.0GPa以上),並發揮出以先前技術絕對無法達成的效果。
另外,依據本發明,可提供由上述樹脂組成物所形成而且兼具上述效果的薄膜。
以下詳細說明本發明的樹脂組成物。
本發明的樹脂組成物,是包含樹脂成分與纖維狀氧化鋁填料的樹脂組成物,其特徵為:前述樹脂成分含有至少具有醯胺構造的樹脂,前述纖維狀氧化鋁填料係在樹脂組成物中以平均纖維徑為1~30nm且平均纖維長為100~4,000 nm的狀態分散。
[樹脂成分]
構成本發明的樹脂組成物的樹脂成分,含有至少具有醯胺構造的樹脂。前述至少具有醯胺構造的樹脂,可列舉具有含有醯胺構造的結構單元聚合成的構造的聚醯胺樹脂。另外,前述至少具有醯胺構造的樹脂,可為具有醯胺構造與醯亞胺構造的樹脂,可列舉例如具有含有醯亞胺構造的結構單元與含有醯胺構造的結構單元共聚而成的構造的聚醯胺醯亞胺樹脂。
在包含至少具有醯胺構造的樹脂成分的樹脂組成物中,進一步藉由讓後述纖維狀氧化鋁填料以特定纖維尺寸狀態分散,由該樹脂組成物形成的薄膜,能夠以高水準實現優異的透明性與高彈性這兩個難以兼顧的特性。
此外,在實現優異的熱尺寸安定性(熱特性)上也可能是有利的。
[聚醯胺醯亞胺樹脂]
本發明的樹脂組成物可使用聚醯胺醯亞胺樹脂。聚醯胺醯亞胺樹脂,可為藉由使單體成分的二胺化合物、四羧酸化合物及二羧酸化合物反應所得到的樹脂。具體而言,可列舉藉由使二胺化合物與四羧酸化合物反應,合成出具有醯亞胺前驅物構造的聚合物,接下來使該聚合物與二羧酸化合物反應,合成出具有醯亞胺前驅物構造與醯胺構造的共聚物之後,使該共聚物中的醯亞胺前驅物構造發生閉環反應(醯亞胺化)所得到的樹脂。另外,使二胺化合物與四羧酸化合物反應,合成出具有醯亞胺前驅物構造的聚合物,使醯亞胺前驅物發生閉環反應之後,使其與二羧酸化合物進行反應,亦可合成出具有醯亞胺構造與醯胺構造的共聚物。
亦即,本發明的樹脂組成物中的聚醯胺醯亞胺樹脂,可具有在二胺化合物與四羧酸化合物反應後的殘基透過醯亞胺構造鍵結而成的結構單元上,透過醯胺構造鍵結了二羧酸化合物反應後的殘基而成的構造。
其中,聚醯胺醯亞胺樹脂中,作為上述二胺化合物與四羧酸化合物反應後的殘基,以含有選自氟原子、脂肪族環及芳香族環彼此以可經磺醯基或氟原子取代的伸烷基連結的構造所成的群組中的至少一種構造為佳。
本發明的樹脂組成物中的聚醯胺醯亞胺樹脂的合成所使用的二胺化合物,可列舉例如脂肪族二胺、芳香族二胺及這些混合物。
此外,此處「芳香族二胺」表示胺基直接鍵結於芳香環的二胺,其構造的一部分亦可含有脂肪族基或其他取代基。此芳香環可為單環或縮合環,可例示苯環、萘環、蒽環及芴環等,然而不受其限定。其中,宜為苯環。另外,「脂肪族二胺」表示胺基直接鍵結於脂肪族基的二胺,其構造的一部分亦可含有芳香環或其他取代基。二胺化合物可單獨或可將兩種以上組合使用。
脂肪族二胺的具體例子,可列舉六亞甲基二胺等的非環式脂肪族二胺;1,3-雙(胺基甲基)環己烷、1,4-雙(胺基甲基)環己烷、降冰片烷二胺、4,4'-二胺基二環己基甲烷等的環式脂肪族二胺等。這些可單獨或可將兩種以上組合使用。
芳香族二胺的具體例子,可列舉對苯二胺、間苯二胺、2,4-甲苯二胺、間茬二胺、對茬二胺、1,5-二胺基萘、2,6-二胺基萘等的具有一個芳香環的芳香族二胺;4,4'-二胺基二苯基甲烷、4,4'-二胺基二苯基丙烷、4,4'-二胺基二苯醚、3,4'-二胺基二苯醚、3,3'-二胺基二苯醚、4,4'-二胺基二苯碸、3,4'-二胺基二苯碸、3,3'-二胺基二苯碸、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯、雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]碸、雙[4-(3-胺基苯氧基)苯基]碸、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-雙[4-(3-胺基苯氧基)苯基]丙烷、2,2'-二甲基聯苯胺、2,2'-雙(三氟甲基)聯苯胺(TFMB)、4,4'-雙(4-胺基苯氧基)聯苯、9,9-雙(4-胺基苯基)芴、9,9-雙(4-胺基-3-甲基苯基)芴、9,9-雙(4-胺基-3-氯苯基)芴、9,9-雙(4-胺基-3-氟苯基)芴等的具有兩個以上芳香環的芳香族二胺。這些可單獨或可將兩種以上組合使用。
上述二胺化合物之中,從提升作為薄膜的無色透明性或彈性的觀點看來,以使用選自具有聯苯構造的芳香族二胺所成的群組中的一種以上,具體而言,選自2,2'-二甲基聯苯胺、2,2'-雙(三氟甲基)聯苯胺、4,4'-雙(4-胺基苯氧基)聯苯及4,4'-二胺基二苯醚所成的群組中的一種以上為佳,甚至從容易提升無色透明性的觀點看來,以使用具有聯苯構造且芳香族環上氫原子的一部分或全部被選自氟基、三氟甲基或三氟甲氧基的取代基取代後的二胺,具體而言,2,2'-雙(三氟甲基)聯苯胺為較佳。
本發明的樹脂組成物中的聚醯胺醯亞胺樹脂的合成所使用的四羧酸化合物,有四羧酸或四羧酸衍生物,四羧酸衍生物,可列舉四羧酸的酐,宜為二酐、醯氯等。四羧酸化合物,可列舉例如芳香族四羧酸及其酐,宜為其二酐等的芳香族四羧酸化合物;脂肪族四羧酸化合物及其酐,宜為其二酐等的脂肪族四羧酸化合物等。這些四羧酸化合物可單獨或可將兩種以上組合使用。
芳香族四羧酸二酐的具體例子,可列舉非縮合多環式的芳香族四羧酸二酐、單環式的芳香族四羧酸二酐及縮合多環式的芳香族四羧酸二酐。非縮合多環式的芳香族四羧酸二酐,可列舉4,4'-氧二鄰苯二甲酸二酐(sODPA)、3,4-氧二鄰苯二甲酸二酐(aODPA)、4,4'-(4,4'-亞異丙基二苯氧基)二鄰苯二甲酸二酐(BPADA)3,3',4,4'-二苯酮四甲酸二酐、2,2',3,3'-二苯酮四甲酸二酐、3,3',4,4'-聯苯四甲酸二酐(sBPDA)、2,2',3,3'-聯苯四甲酸二酐(aBPDA)、3,3',4,4'-二苯碸四甲酸二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)丙烷二酐、2,2-雙(2,3-二羧基苯基)丙烷二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯氧基苯基)丙烷二酐、4,4'-(六氟亞異丙基)二鄰苯二甲酸二酐(6FDA)、1,2-雙(2,3-二羧基苯基)乙烷二酐、1,1-雙(2,3-二羧基苯基)乙烷二酐、1,2-雙(3,4-二羧基苯基)乙烷二酐、1,1-雙(3,4-二羧基苯基)乙烷二酐、雙(3,4-二羧基苯基)甲烷二酐、雙(2,3-二羧基苯基)甲烷二酐、4,4'-(對伸苯基二氧)二鄰苯二甲酸二酐、4,4'-(間伸苯基二氧)二鄰苯二甲酸二酐及9,9-雙(3,4-二羧基苯基)芴酸二酐(BPAF)等。另外,單環式的芳香族四羧酸二酐,可列舉1,2,4,5-苯四甲酸二酐等,縮合多環式的芳香族四羧酸二酐,可列舉2,3,6,7-萘四甲酸二酐等。
脂肪族四羧酸二酐,可列舉環式或非環式的脂肪族四羧酸二酐。環式脂肪族四羧酸二酐,是指具有脂環式烴構造的四甲酸二酐,其具體例子,可列舉1,2,4,5-環己烷四甲酸二酐(HPMDA)、1,2,3,4-環丁烷四甲酸二酐(CBDA)、1,2,3,4-環戊烷四甲酸二酐等的環烷四甲酸二酐、雙環[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四甲酸二酐、二環己基-3,3',4,4'-四甲酸二酐(HBPDA)及其位置異構物等。這些可單獨或可將兩種以上組合使用。非環式脂肪族四羧酸二酐的具體例子,可列舉1,2,3,4-丁烷四甲酸二酐及1,2,3,4-戊烷四甲酸二酐等,這些可單獨或可將兩種以上組合使用。另外,還可將環式脂肪族四羧酸二酐及非環式脂肪族四羧酸二酐組合使用。
四羧酸化合物之中,從提升作為薄膜的耐彎曲性或光學特性的觀點看來,以將具有選自氟基、三氟甲基或三氟甲氧基的取代基的芳香族四羧酸二酐,具體而言,4,4'-(六氟亞異丙基)二鄰苯二甲酸二酐(6FDA)與具有聯苯構造、芴構造或脂環式烴構造的四羧酸二酐,具體而言,選自3,3',4,4'-聯苯四甲酸二酐(sBPDA)、9,9-雙(3,4-二羧基苯基)芴酸二酐(BPAF)、1,2,3,4-環丁烷四甲酸二酐(CBDA)、二環己基-3,3',4,4'-四甲酸二酐(HBPDA)所成的群組中的一者組合使用為佳,4,4'-(六氟亞異丙基)二鄰苯二甲酸二酐與選自1,2,3,4-環丁烷四甲酸二酐、二環己基-3,3',4,4'-四甲酸二酐所成的群組中的一者的構成比(6FDA:sBPDA、BPAF、CBDA、HBPDA的任一者),以莫耳比計,以1:2為較佳。
四羧酸化合物之中,從不損害作為薄膜的耐熱性或機械強度等的諸特性,並改善透明性或密著性的觀點看來,以將3,4-氧二鄰苯二甲酸二酐(aODPA)與選自4,4'-氧二鄰苯二甲酸二酐(sODPA)、2,2',3,3'-聯苯四甲酸二酐(aBPDA)、9,9-雙(3,4-二羧基苯基)芴酸二酐(BPAF)及4,4'-(六氟亞異丙基)二鄰苯二甲酸二酐(6FDA)所成的群組中的至少一者組合使用為佳。
本發明的樹脂組成物中的聚醯胺醯亞胺樹脂的合成所使用的二羧酸化合物,有二羧酸或二羧酸衍生物,二羧酸衍生物可列舉例如該二羧酸的醯氯或酯體等。二羧酸化合物可單獨或可將兩種以上組合使用。
二羧酸化合物的具體例子,可列舉例如1,3-環丁烷二甲酸、1,3-環戊烷二甲酸、1,4-環己烷二甲酸、4,4'-氧雙安息香酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、1,5-萘二甲酸、1,4-萘二甲酸、4,4'-聯苯二甲酸、3,3'-聯苯二甲酸、兩個環己烷甲酸或兩個安息香酸以單鍵、-CH
2-、-C(CH
3)
2-、-C(CF
3)
2-、-SO
2-或伸苯基連結成的化合物等的脂環式二羧酸或芳香族二羧酸及其衍生物(例如醯氯、酸酐);碳數為8以下的鏈式烴的二羧酸化合物等的脂肪族二羧酸及其衍生物(例如醯氯、酯體)等。這些二羧酸化合物可單獨或可將兩種以上組合使用。
其中,從提升作為薄膜的斷裂點伸度或彈性模數的觀點看來,以使用對苯二甲酸或4,4'-氧雙安息香酸或其衍生物,特別是對苯二甲醯氯(會有記載為TPC的情形)或4,4'-氧雙(苯甲醯氯)(4,4'-二苯醚二甲醯氯,會有記載為DEDC的情形)為佳。
在合成本發明的樹脂組成物的聚醯胺醯亞胺樹脂時,相對於四羧酸化合物及二羧酸化合物的合計100莫耳%,二羧酸化合物只要超過0莫耳%未達100莫耳%即可,以10莫耳%以上為佳,20莫耳%以上為較佳,40莫耳%以上為更佳。而且,該單體成分的構成比,醯胺構造在聚醯胺醯亞胺樹脂的重複單元中占超過0莫耳%,以10莫耳%以上為佳,20莫耳%以上為較佳,40莫耳%以上為更佳。從充分得到導入醯亞胺構造產生的效果的觀點看來,醯胺構造以占90莫耳%以下為佳,較佳為80莫耳%以下。
例如在合成本發明的樹脂組成物的聚醯胺醯亞胺樹脂時,單體成分的構成比(二胺化合物:四羧酸化合物:二羧酸化合物),以莫耳比計,以7:0.5~4:3~6.5為佳,7:1.5~3.5:3.5~5.5為較佳,7:2.5~3.5:3.5~4.5為特佳。
而且,根據上述單體成分的構成比,聚醯胺醯亞胺樹脂的構造中的醯亞胺構造與醯胺構造的構成比(莫耳比),宜為0.5~4:3~6.5,較佳為1.5~3.5:3.5~5.5,特佳為2.5~3.5:3.5~4.5,藉由使醯亞胺構造與醯胺構造的構成比成為上述構成比,可均衡地兼顧優異的柔軟性與高彈性。
聚醯胺醯亞胺樹脂的合成時的醯亞胺前驅物的閉環反應(醯亞胺化),可使用添加與水共沸的共沸溶劑(例如甲苯、二甲苯等)並且加熱的熱醯亞胺化;或使用縮合劑及反應促進劑的化學醯亞胺化的任一者,從容易維持無色透明性看來,以化學醯亞胺化為佳。
化學醯亞胺化所使用的反應促進劑,可列舉三乙胺、二異丙基乙胺、N-甲基哌啶、吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶、3-乙基吡啶、3,5-二甲基吡啶、3,5-二乙基吡啶、異喹啉、咪唑、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑。這些反應促進劑可為一種或兩種以上的組合。
化學醯亞胺化所使用的縮合劑,可列舉乙酸酐、丙酸酐、三氟乙酸酐等的酸酐、亞磷酸三甲酯、亞磷酸三乙酯、亞磷酸三丁酯、亞磷酸二甲酯、亞磷酸二乙酯、亞磷酸三苯酯等的亞磷酸酯等。這些縮合劑可為一種或兩種以上的組合。
聚醯胺醯亞胺樹脂的合成所使用的有機溶劑,只要是對於反應非活性的有機溶劑,則並未受到特別限定。可列舉例如N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)、N-甲基-2-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、二甲亞碸、間甲酚、γ-丁內酯、環戊酮、環己酮、四氫呋喃等。這些有機溶劑可為一種或兩種以上的組合。
本發明的樹脂組成物的聚醯胺醯亞胺樹脂的合成的閉環反應條件,可定為在10~50℃下反應1~27小時,從維持無色透明性的觀點看來,以在氮氣環境下合成為佳。
本發明的樹脂組成物中的聚醯胺醯亞胺樹脂的重量平均分子量(Mw),從提升彈性模數或斷裂點伸度的觀點看來,以在50,000~1,000,000的範圍為佳,在80,000~800,000的範圍為較佳,在110,000~600,000的範圍為更佳。
此外,重量平均分子量(Mw),是藉由GPC(凝膠滲透・層析)作測定,並藉由聚苯乙烯換算所計算出的值,具體而言,是依照實施例所記載的方法作測定。
在本發明的樹脂組成物的非揮發性成分中,聚醯胺醯亞胺樹脂的含有率,從維持無色透明性的觀點或提升伸長率的觀點看來,以在50~96質量%的範圍為佳,在59~90質量%的範圍為較佳,在67~83質量%的範圍為更佳。
[聚醯胺樹脂]
本發明的樹脂組成物可使用聚醯胺樹脂。本發明的樹脂組成物中的聚醯胺樹脂,可為藉由使單體成分的二胺化合物及二羧酸化合物反應所得到的樹脂。二羧酸化合物為二羧酸及其衍生物(例如醯氯、酯、酸酐等)。
亦即,本發明的樹脂組成物中的聚醯胺樹脂,可為具有二胺化合物與二羧酸化合物反應所形成的醯胺構造的樹脂。構成聚醯胺樹脂的重複單元,從實質上不含醯亞胺構造這點看來,與前述聚醯胺醯亞胺樹脂相異。另外,將構成聚醯胺樹脂的單體成分結合的構造,以實質上不含醯胺構造以外的構造,而由醯胺構造形成為較佳。
此處,關於二胺化合物,可適用上述聚醯亞胺醯胺樹脂的項目所記載的二胺化合物相關的記載(包括例示及合適的例子)。
關於二羧酸化合物,可適用上述聚醯亞胺醯胺樹脂的項目所記載的二羧酸化合物相關的記載(包括例示及合適的例子)。
上述二胺化合物之中,從提升作為薄膜的無色透明性或彈性的觀點看來,以使用選自具有聯苯構造的芳香族二胺所成的群組中的一種以上,具體而言,選自2,2'-二甲基聯苯胺、2,2'-雙(三氟甲基)聯苯胺、4,4'-雙(4-胺基苯氧基)聯苯基及4,4'-二胺基二苯醚所成的群組中的一種以上為佳。此外,從容易提升無色透明性的觀點看來,以使用具有聯苯構造且芳香族環上氫原子的一部分或全部被選自氟基、三氟甲基或三氟甲氧基的取代基取代後的二胺,具體而言,2,2'-雙(三氟甲基)聯苯胺為較佳。
上述二羧酸化合物之中,從提升作為薄膜的斷裂點伸度或彈性模數的觀點看來,以使用對苯二甲酸或4,4'-氧雙安息香酸或其衍生物,特別是對苯二甲醯氯(會有記載為TPC的情形)或4,4'-氧雙(苯甲醯氯)(4,4'-二苯醚二甲醯氯,會有記載為DEDC的情形)為佳。
併用TPC與DEDC亦為適合,此情況下,莫耳比(TPC的莫耳數:DEDC的莫耳數)可定為1:4~4:1,宜為2:3~4:1。藉由此莫耳比,實質上來自TPC的結構單元及來自OBBC的結構單元會被導入聚醯胺樹脂。
聚醯胺樹脂,以含有下述構造(1)及/或(2)作為重複單元為佳,全部重複單元的10~100莫耳%為下述構造(1)及/或(2)為較佳。全部的重複單元實質上由下述構造(1)及/或(2)形成為特佳。
聚醯胺樹脂可藉由作為製造聚醯胺的方法的周知方法來製造,可使用例如溶液聚合法、界面聚合法、熔融聚合法、固相聚合法等。本發明的聚醯胺樹脂的製造方法,特別適合使用溶液聚合法、界面聚合法。
具體而言,藉由溶液聚合法,可由二羧酸醯氯與二胺化合物合成出聚醯胺樹脂。此情況下,反應可在非質子性有機極性溶劑中進行。
在該反應中,會有副產物氯化氫,在將其中和的情況,可使用氫氧化鈣、碳酸鈣、碳酸鋰等的無機中和劑,或環氧乙烷、環氧丙烷、1,2-環氧丁烷、氨、吡啶等的有機中和劑。
在使用兩種以上的二胺化合物進行聚合的情況,可利用逐一添加二胺化合物,添加相對於該二胺化合物為10~99莫耳%的二羧酸醯氯使其反應,在此之後添加其他二胺化合物,進一步添加二羧酸醯氯使其反應的階段性反應方法;以及將全部的二胺化合物混合添加,在此之後添加二羧酸醯氯使其反應的方法等。另外,在利用兩種以上的二羧酸醯氯的情況,也同樣地可利用階段性的方法、同時添加的方法等。全部的二胺化合物與全部的二羧酸醯氯的莫耳比(二胺化合物的總莫耳數:二羧酸醯氯的總莫耳數),可因應目標聚醯胺的分子量適當地調整,例如藉由定為49:51~51:49,可得到分子量足夠大,機械特性優異的聚醯胺。
在以二胺化合物與二羧酸醯氯為原料的情況,依照原料的組成比的不同,會成為胺末端或羧酸末端。從提升薄膜的無色透明性的觀點看來,以藉由其他的胺、羧酸醯氯、羧酸酐進行末端封閉為佳。
末端封閉所使用的化合物,可例示乙醯氯、苯甲醯氯、經取代的苯甲醯氯、乙酸酐、5-降莰烯-2,3-二羧酸酐、4-乙炔基苯胺、4-苯基乙炔基鄰苯二甲酸酐、馬來酸酐等。可不進行末端封閉,此情況下,可將末端基作為交聯點來使用。
在聚醯胺樹脂的製造過程中,所使用的非質子性極性溶劑,可列舉例如二甲亞碸、二乙基亞碸等的亞碸系溶劑、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二乙基甲醯胺等的甲醯胺系溶劑、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二乙基乙醯胺等的乙醯胺系溶劑、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基-2-吡咯烷酮等的吡咯烷酮系溶劑、或六甲基磷醯胺、γ-丁內酯等,將這些單獨使用或以混合物的形式使用都是適合的,甚至還可使用如二甲苯、甲苯般的芳香族烴。此外,為了促進聚合物的溶解的目的,可在溶劑中添加50質量%以下的鹼金屬或鹼土金屬的鹽。
合成聚醯胺樹脂的反應條件,可定為在10~50℃下反應10分鐘~27小時,從維持無色透明性的觀點看來,可在氮氣環境下合成。
本發明的聚醯胺樹脂的數量平均分子量(Mn),從機械特性提升的觀點看來,以5,000以上200,000以下為佳,10,000以上180,000以下為較佳。
本發明的聚醯胺樹脂的重量平均分子量(Mw),從機械特性提升的觀點看來,以10,000以上1,000,000以下為佳,50,000以上500,000以下為較佳,100,000以上300,000以下為更佳。
本發明的聚醯胺樹脂的分散度(Mw/Mn),以1.0以上20以下為佳,1.0以上15以下為較佳,1.0以上4.0以下為更佳。
此外,數量平均分子量(Mn)及重量平均分子量(Mw),是指藉由GPC(凝膠滲透・層析)來測定,並藉由聚苯乙烯換算所計算出的值。
在本發明的樹脂組成物的非揮發性成分中,聚醯胺樹脂的含有率,從維持無色透明性的觀點或提升伸長率的觀點看來,以在50~96質量%的範圍為佳,59~90質量%的範圍為較佳,67~83質量%的範圍為更佳。
本發明的樹脂組成物中,亦可使用由含有醯亞胺構造的結構單元所形成的聚醯亞胺樹脂與由含有醯胺構造的結構單元所形成的聚醯胺樹脂的混合物。例如在合成上述聚醯胺醯亞胺的情況,聚醯胺醯亞胺樹脂溶液中,會有含有醯亞胺構造的結構單元與含有醯胺構造的結構單元不發生共聚,而出現副產物僅由含有醯亞胺構造的結構單元所形成的聚醯亞胺樹脂與僅由含有醯胺構造的結構單元所形成的聚醯胺樹脂的情形。這樣的聚醯胺醯亞胺樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺樹脂的任兩種以上的混合物,在本發明中也適合使用。另外,亦可個別合成出這些樹脂之後混合。
[纖維狀氧化鋁填料]
構成本發明的樹脂組成物的纖維狀氧化鋁填料,會有在含有上述樹脂成分的樹脂組成物中以平均纖維徑為1~30nm且平均纖維長為100~4,000nm的狀態分散的特徵點。根據在這樣的分散狀態的纖維狀氧化鋁填料,認為因為在樹脂組成物中各纖維互相配置成格子狀,抑制了透明性的降低,同時賦予了顯著的高彈性化的效果。另外,本發明中的纖維狀氧化鋁填料,與球形或不規則形填料相比,不會損害透光性,還可賦予優異的抗黏連效果。具體而言,在將由本發明的樹脂組成物形成的薄膜彼此重疊或捲成輥狀來保管的情況,上述纖維狀氧化鋁填料可抑制薄膜彼此的貼附(黏連),可提升保存安定性或操作性。
本發明的樹脂組成物中的纖維狀氧化鋁填料,是以平均纖維徑為1~30nm且平均纖維長為100~4,000 nm的狀態,宜為平均纖維徑為2~25nm且平均纖維長為200~3,000nm的狀態,較佳為平均纖維徑為3~20nm且平均纖維長為500~2,000nm的狀態分散。纖維狀氧化鋁填料,只要在樹脂組成物中以上述範圍的平均纖維徑與平均纖維長的狀態分散,則由該樹脂組成物形成的薄膜,在維持透明性的同時,還可實現高彈性化。
此外,本發明的樹脂組成物中的纖維狀氧化鋁填料的分散狀態的「平均纖維徑」及「平均纖維長」,是將樹脂組成物以調製該樹脂組成物時所使用的溶劑(例如甲基異丁基酮(MIBK)或二甲基乙醯胺(DMAc))稀釋一萬倍,將1滴滴在蓋玻片(Cover Glass TROPHY,松浪硝子公司製)上,在50℃下乾燥之後,藉由觀察電子顯微鏡影像(例如使用日立High-Tech製的FE-SEM的10,000倍觀察影像)來測定。
另外,測定對象的纖維狀氧化鋁填料,只要在電子顯微鏡影像中可辨認為單根纖維狀,則可為單纖維或多根單纖維聚集成的纖維束的任一種狀態,將電子顯微鏡影像中任意選擇50根纖維狀氧化鋁填料的短邊方向的直徑的平均測長值定為「平均纖維徑」,將長邊方向的平均測長值定為「平均纖維長」。
構成本發明的樹脂組成物的纖維狀氧化鋁填料,是藉由以粉體或後述分散液(溶膠)的狀態摻合、攪拌至上述樹脂成分,依照必要進行混練,來調整樹脂組成物中的分散狀態,亦即「平均纖維徑」及「平均纖維長」。例如可使用溶解機或蝴蝶翼型攪拌機等的攪拌機、輥磨機或珠磨機等的混練機等進行攪拌或混練。可藉由此時的攪拌機/混練機等的轉速、攪拌翼/混練裝置的形狀、攪拌/混練時間、攪拌/混練溫度、珠粒填充率或輥間隔等各種條件來調整。
本發明的樹脂組成物中的纖維狀氧化鋁填料的含量,相對於前述至少具有醯胺構造的樹脂100質量份,以1~50質量份為佳,5~40質量份為較佳,10~30質量份為更佳。纖維狀氧化鋁填料的含量只要在上述範圍,則作為薄膜,在維持透明性的同時,還可高彈性化。
本發明的樹脂組成物中的纖維狀氧化鋁填料,可實施表面處理,或以分散於有機溶劑等的分散液(溶膠)的形式來使用。藉由表面處理或以分散液的形式摻合,可使樹脂組成物中的分散狀態安定。尤其是,只要使用將分散液(溶膠)中纖維狀氧化鋁填料的分散狀態調整成與本發明的樹脂組成物中的纖維狀氧化鋁填料的分散狀態,亦即「平均纖維徑」及「平均纖維長」相同的狀態的分散液,則能夠以良好的生產性製造出本發明的樹脂組成物。
纖維狀氧化鋁填料的表面處理或製成分散液的方法並未受到特別限定,可使用例如利用矽烷系、鈦酸酯系、鋁酸酯系及鋯鋁酸酯系等的偶合劑等的表面處理方法;或日本特開2008-31010號公報揭示的有機磺酸處理的分散液的製造方法。
本發明的樹脂組成物中的纖維狀氧化鋁填料,以軟水鋁石型或擬軟水鋁石型的氧化鋁填料為佳。在樹脂成分含有聚醯胺樹脂的情況,以使用軟水鋁石型或擬軟水鋁石型氧化鋁填料的纖維狀氧化鋁填料為佳。
纖維狀氧化鋁填料((B)成分),可列舉川研Fine Chemicals製的Alumisol系列等。
[分子量10000以下的(甲基)丙烯酸酯化合物或具有三聚異氰酸環的封閉異氰酸酯化合物]
本發明的樹脂組成物,從緩和薄膜製造步驟中的乾燥收縮或彎曲、壓迫等的外部應力的觀點看來,可包含分子量10000以下的(甲基)丙烯酸酯化合物或具有三聚異氰酸環的封閉異氰酸酯化合物。分子量10000以下的(甲基)丙烯酸酯化合物或具有三聚異氰酸環的封閉異氰酸酯化合物的摻合量,以相對於至少具有醯胺構造的樹脂100質量份包含0.1質量份~100質量份為佳,包含1質量份~50質量份為更佳,包含2質量份~20質量份為特佳。
[分子量10000以下的(甲基)丙烯酸酯化合物]
(甲基)丙烯酸酯化合物,可使用周知慣用的(甲基)丙烯酸酯系寡聚物或(甲基)丙烯酸酯系單體。(甲基)丙烯酸酯化合物可單獨使用一種,或可將兩種以上組合使用。
(甲基)丙烯酸酯系寡聚物,可列舉苯酚酚醛環氧(甲基)丙烯酸酯、甲酚酚醛環氧(甲基)丙烯酸酯、雙酚型環氧(甲基)丙烯酸酯等的環氧(甲基)丙烯酸酯、胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、環氧化物胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、聚醚(甲基)丙烯酸酯、聚丁二烯變性(甲基)丙烯酸酯等。
(甲基)丙烯酸酯系單體,可列舉丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、N-羥甲基丙烯醯胺、N-羥甲基甲基丙烯醯胺、N-甲氧基甲基丙烯醯胺、N-乙氧基甲基丙烯醯胺、N-丁氧基甲基丙烯醯胺等的(甲基)丙烯醯胺類;異氰尿酸三烯丙酯、鄰苯二甲酸二烯丙酯、間苯二甲酸二烯丙酯等的烯丙基化合物;(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸四氫糠酯、(甲基)丙烯酸異莰酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯等的(甲基)丙烯酸的酯類;(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯等的(甲基)丙烯酸羥烷基酯類;(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸乙氧基乙酯等的烷氧基伸烷二醇單(甲基)丙烯酸酯類;乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯類、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二(三羥甲基丙烷)四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等的伸烷基多元醇聚(甲基)丙烯酸酯;二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯等的聚氧伸烷二醇多元(甲基)丙烯酸酯類;羥基特戊酸新戊二醇酯二(甲基)丙烯酸酯等的多元(甲基)丙烯酸酯類;參[(甲基)丙烯醯氧基乙基]異氰尿酸酯等的三聚異氰酸酯型聚(甲基)丙烯酸酯類等。
[具有三聚異氰酸環的封閉異氰酸酯化合物]
本發明的樹脂組成物,可包含具有三聚異氰酸環的封閉異氰酸酯化合物。該具有三聚異氰酸環的封閉異氰酸酯化合物中所含的封閉異氰酸酯基,是藉由異氰酸酯基與封閉劑的反應被保護而暫時去活化的基團。在被加熱至既定溫度時,該封閉劑會裂解,產生異氰酸酯基。因此,塗佈後到乾燥步驟為止,透過具有三聚異氰酸環的封閉異氰酸酯化合物的異氰酸酯基而發生的反應都不會進行。
具有三聚異氰酸環的封閉異氰酸酯化合物,可使用異氰酸酯化合物與異氰酸酯封閉劑的加成反應生成物。可與封閉劑反應的具有三聚異氰酸環的異氰酸酯化合物,可使用例如1,3,5-參[(5-異氰酸基-1,3,3-三甲基環己基)甲基]-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮、2,4,6-三側氧基六氫-1,3,5-三嗪-1,3,5-三基參(6,1-己二基)參異氰酸酯、1,3,5-參[3-(異氰酸基甲基)苯基]-1,3,5-三嗪-2,4,6 (1H,3H,5H)-三酮等。
異氰酸酯封閉劑,可列舉例如苯酚、甲酚、二甲酚、氯酚及乙酚等的酚系封閉劑;ε-己內醯胺、δ-戊內醯胺、γ-丁內醯胺及β-丙內醯胺等的內醯胺系封閉劑;乙醯乙酸乙酯及乙醯丙酮等的活性亞甲基系封閉劑;甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚、二乙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚、苄醚、乙醇酸甲酯、乙醇酸丁酯、二丙酮醇、乳酸甲酯及乳酸乙酯等的醇系封閉劑;甲醛肟、乙醛肟、丙酮肟、甲基乙基酮肟、二乙醯基單肟、環己烷肟等的肟系封閉劑;丁基硫醇、己基硫醇、第三丁基硫醇、硫酚、甲基硫酚、乙基硫酚等的硫醇系封閉劑;乙酸醯胺、苯甲醯胺等的酸醯胺系封閉劑;琥珀酸醯亞胺及馬來酸醯亞胺等的醯亞胺系封閉劑;二甲苯胺、苯胺、丁胺、二丁胺等的胺系封閉劑;咪唑、2-乙基咪唑等的咪唑系封閉劑;亞甲基亞胺及丙烯亞胺等的亞胺系封閉劑;二甲基吡唑等的吡唑系封閉劑;二乙基馬來酸等的馬來酸酯系封閉劑等。
具有三聚異氰酸環的封閉異氰酸酯化合物的裂解溫度,以100℃以上為佳。只要在100℃以上,則到薄膜化的乾燥步驟為止,黏度上昇都會受到抑制,可維持塗佈性。
本發明的具有三聚異氰酸環的封閉異氰酸酯化合物,可使用市售品,可列舉例如TRIXENE公司製的BI7951、BI7982。另外,這樣的具有三聚異氰酸環的封閉異氰酸酯化合物,可單獨或將兩種以上組合使用。
[含有兩個以上選自羥甲基及烷氧基甲基的一種以上的官能基的化合物]
本發明的樹脂組成物,可包含含有兩個以上選自羥甲基及烷氧基甲基的一種以上的官能基的化合物。藉由包含含有兩個以上選自羥甲基及烷氧基甲基的一種以上的官能基的化合物,可提升由本發明的樹脂組成物形成的薄膜的回彈性,因此可期待即使將該薄膜重複折疊或以折疊狀態長時間保持也不易產生折痕。
含有兩個以上選自羥甲基及烷氧基甲基的一種以上的官能基的化合物,可單獨或可將兩種以上組合使用。此外,在本發明中烷氧基甲基,是由-CH
2-O-R所表示的基團,R為烷基。R以碳原子數1~6之烷基為佳,碳原子數1或2為較佳,1為特佳。
選自羥甲基及烷氧基甲基的一種以上的官能基,以羥甲基或甲氧基甲基為佳。
含有兩個以上選自羥甲基及烷氧基甲基的一種以上的官能基的化合物,可為具有三聚氰胺骨架的交聯劑、具有胍胺骨架的交聯劑、具有甘脲骨架的交聯劑等。以含有兩個以上羥甲基或烷氧基甲基的這些類型的化合物為佳。亦可使用已知作為熱反應性交聯劑的這些類型的化合物。
具有三聚氰胺骨架的交聯劑,是含有兩個以上選自羥甲基及烷氧基甲基的一種以上的官能基,而且具有三聚氰胺構造的化合物,可使用式(3)所表示的化合物。亦可使用其寡聚物。
式中,R
1為氫原子或烷基(宜為碳原子數1~6之烷基,較佳為甲基或乙基,特佳為甲基)。
具有苯并胍胺骨架的交聯劑,是含有兩個以上選自羥甲基及烷氧基甲基的一種以上的官能基,而且具有苯并胍胺構造的化合物,可使用式(4)所表示的化合物。亦可使用其寡聚物。
式中,R
2為氫原子或烷基(宜為碳原子數1~6之烷基,較佳為甲基或乙基)。
具有甘脲骨架的交聯劑,可列舉含有兩個以上選自羥甲基及烷氧基甲基的一種以上的官能基之具有甘脲構造的化合物,1,3,4,6-肆(羥甲基)甘脲、1,3,4,6-肆(甲氧基甲基)甘脲、1,3,4,6-肆(丁氧基甲基)甘脲等。
含有兩個以上選自羥甲基及烷氧基甲基的一種以上的官能基的化合物,以六羥甲基三聚氰胺、六甲氧基甲基三聚氰胺、四羥甲基苯并胍胺、四甲氧基甲基苯并胍胺及其寡聚物為佳。
[其他成分]
本發明的樹脂組成物,在不損害本發明效果的範圍,亦可進一步含有添加劑或至少具有醯胺構造的樹脂以外的樹脂成分。
添加劑,例如從修飾上述纖維狀氧化鋁填料,使樹脂組成物的溶液黏度安定化的觀點看來,可列舉乙酸、安息香酸、對苯二甲酸、檸檬酸、琥珀酸、乳酸等的有機羧酸化合物、單(二)甲基磷酸酯、單(二)丁基磷酸酯、苯基膦酸等的有機磷酸系化合物、苯磺酸、對甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸等的有機磺酸化合物、提升製膜性或脫泡性的界面活性劑等。
至少具有醯胺構造的樹脂以外的樹脂成分,可列舉例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等的聚酯樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚醚醚酮樹脂、聚醚碸樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚醚醯亞胺樹脂、環氧樹脂、酚樹脂、玻璃-環氧樹脂、聚苯醚樹脂、丙烯酸樹脂、聚乙烯、聚丙烯等的聚烯烴樹脂、聚降莰烯等的聚環烯烴等。
[薄膜]
本發明的薄膜,是由前述樹脂組成物所形成,依據本發明,作為薄膜,在維持透明性的同時,還兼具高彈性特性(MD方向與TD方向的平均彈性模數在6.0GPa以上)。
另外,如後述般,本發明的薄膜可在MD方向與TD方向表現出機械特性的異向性,例如可將MD方向的彈性模數定在7.0GPa以上。
此外,本發明的薄膜為高彈性,同時還可提升透明性,例如可將薄膜的霧度值定在1.0%以下,或可將YI值定在0以上5.0以下。
此處,薄膜的彈性模數・YI值・霧度,可依照實施例的方法作測定。
此外,本發明的薄膜,在優異的熱尺寸安定性(熱的特性)、優異的抗黏連性、優異的薄膜的保存安定性或操作性這點也可能是有利的。
本發明的薄膜的膜厚,以5μm以上100μm以下為佳,10μm以上70μm以下為較佳。藉由將膜厚定在上述範圍,可實現作為後述層合體優異的彎曲性與優異的透明性。
[薄膜的製造方法]
本發明的薄膜的製造方法,可列舉將本發明的樹脂組成物溶解於溶劑中而成的薄膜製造用的塗膜用溶液藉由周知的塗佈手段塗佈於支持體上,依照必要乾燥之後,由支持體剝離的方法。塗佈手段只要是能夠以目標膜厚塗佈的方法,則並無特別限制。
此外,上述塗膜用溶液的塗佈量,以讓塗膜乾燥後的膜厚在既定範圍內的方式適當地調節為佳。
在使用本發明的樹脂組成物的薄膜化過程中,依照塗佈手段的不同,會有薄膜的機械強度有異向性的情形。其理由仍不明,認為上述纖維狀氧化鋁填料是以分散的狀態包含在樹脂組成物中,因此若採用剪應力發生作用的塗佈手段,則纖維狀氧化鋁填料會往剪應力作用的方向配向,結果在所得到的薄膜上會發生機械強度的異向性。此外,機械強度的異向性,例如在製造長條狀薄膜的情況,意指在形成塗膜的方向(MD方向)及與其正交的方向(TD方向),所得到的薄膜的拉伸彈性模數等的機械物性不同。
在本發明中,藉由相對於薄膜製造用的塗膜用溶液的全部溶劑,含有90質量%以上的沸點為150℃以上的有機溶劑,可抑制所得到的薄膜的機械強度的異向性。藉由以既定比例包含沸點高的有機溶劑,在讓塗佈樹脂清漆後的塗膜乾燥時,可確保在塗膜中配向的纖維狀氧化鋁填料緩和的時間,結果,認為在乾燥塗膜(亦即薄膜)中,纖維狀氧化鋁填料能夠以接近無配向的狀態分散。在抑制異向性的情況,以相對於全部的溶劑,包含92質量%以上的沸點為150℃以上的有機溶劑為佳。
可作為薄膜製造用的塗膜用溶液的溶劑使用,而且沸點在150℃以上的有機溶劑,從薄膜的透明性等的觀點看來,以具有酯基、醚基、酮基、羥基、碸基及亞磺醯基的溶劑或醯胺系溶劑為佳。
具有酯基的溶劑,可列舉γ-丁內酯(沸點204℃)、ε-己內酯(沸點230℃)、γ-己內酯(沸點219℃)、γ-戊內酯(沸點207℃)、安息香酸苄酯(沸點323℃)、安息香酸乙酯(沸點212℃)、乙二醇單丁醚乙酸酯(沸點191.5℃)、乙二醇單乙醚乙酸酯(沸點156.3℃)、乳酸丁酯(沸點188℃)、乳酸乙酯(沸點154℃)、3-乙氧基丙酸乙酯(沸點169℃)等。
具有醚基的溶劑,可列舉乙酸2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯(沸點245℃)、乙酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙酯(沸點217℃)、丙基溶纖劑(沸點150℃)、三乙二醇二甲醚(沸點216℃)等。
具有酮基的溶劑,可列舉環己酮(沸點156℃)、1-苯基乙酮(沸點202℃)、苯甲醛(沸點179℃)等。
具有羥基的溶劑,可列舉2-甲酚(沸點190℃)、3-甲酚(沸點202℃)、辛醇(沸點195℃)等。
具有碸基的溶劑,可列舉甲磺酸(沸點167℃)、二甲碸(沸點238℃)、二乙碸(沸點238℃)、環丁碸(沸點285℃)、達普頌(沸點177℃)等。
具有亞磺醯基的溶劑,可列舉二甲亞碸(沸點189℃)等。
醯胺系溶劑,可使用N-甲基-2-吡咯烷酮(沸點202℃)、N,N-二甲基甲醯胺(沸點153℃)、N,N-二甲基乙醯胺(沸點165℃)、3-丁氧基-N,N-二甲基丙烷醯胺(沸點252℃)等。
這些溶劑當中,從降低薄膜的YI值的觀點看來,以醯胺系溶劑為較佳,N,N-二甲基乙醯胺為特佳。
薄膜製造用的塗膜用溶液的溶劑,除了如上述般的沸點超過150℃的有機溶劑以外,還可包含其他溶劑。例如從乾燥性的觀點看來,可包含沸點未達150℃的溶劑。這樣的溶劑,可列舉乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、碳酸二甲酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、乳酸甲酯等的酯系溶劑、四氫呋喃、二噁烷、二丁醚等的醚系溶劑、丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環戊酮等的酮系溶劑、3-甲氧基-N,N-二甲基丙烷醯胺等的醯胺系溶劑、甲苯等的芳香族系溶劑。
由本發明所得到的樹脂組成物,從塗佈性的觀點看來,在25℃下的黏度以10~50,000cP為佳,100~ 40,000cP為較佳,100~30,000cP為更佳。此外,藉由降低樹脂組成物的黏度,可降低薄膜化時的機械強度的異向性。樹脂組成物的黏度,可使用錐板型黏度計,依照通用的方法來測定。
如前述般,上述薄膜製造用的塗膜用溶液,在塗佈之後,依照必要藉由讓塗膜乾燥而將溶劑除去。乾燥方法,可列舉例如減壓乾燥或加熱乾燥,甚至是將其加以組合的方法等。另外,在常壓下乾燥的情況,以在30~350℃下乾燥為佳,從得到透明性高的樹脂層的觀點看來,以在60~250℃下乾燥30秒~180分鐘左右為佳。在這樣的乾燥方法中,在上述溫度、時間的範圍內,亦可進行由低溫階段性地昇溫的階段性乾燥。另外,以在氮氣環境下進行乾燥為佳。
[層合薄膜]
本發明的薄膜,可依照必要在該薄膜的至少一面形成例如作為用來防止因擦傷等產生傷痕的保護層發揮功能的硬塗層等的功能層,而製作成層合薄膜。
根據本發明的薄膜,上述薄膜不損害透明性地具有高彈性模數,因此形成硬塗層等的保護層時,可抑制彎曲的發生,平坦性優異,同時可得到高表面硬度,還可減少彎曲痕跡或壓迫痕跡的產生。
使用本發明的薄膜的層合薄膜,層合薄膜全體的厚度以10~150μm為佳,25~100μm為較佳。層合薄膜全體的厚度只要在上述範圍,即可製造出可撓且光學特性優異的顯示器面板。
[硬塗層]
硬塗層,可使用硬塗層用的周知慣用塗膜用溶液(硬塗層材料),還可使用光硬化性、熱硬化性的任一種硬塗層材料。市售品,可列舉彎曲性優異的信越化學製的X-48-500、DIC股份有限公司製的LUXYDIR V-6841等。
硬塗層,在膜厚為50μm時的YI值,以4以下為佳,1以下為較佳。YI值只要在4以下,即可形成抑制黃色度(YI值)的層合薄膜。
另外,硬塗層的鉛筆硬度(表面硬度)以2H以上為佳,4H以上為較佳。鉛筆硬度只要在2H以上,則可形成耐擦傷性優異的層合薄膜。
此外,鉛筆硬度可依據JIS K 5600-5-4作測定。
此外,硬塗層的膜厚以1μm以上50μm以下為佳,5μm以上20μm以下為較佳。膜厚只要在50μm以下,則可形成彎曲性優異的層合薄膜。
[層合薄膜的製造方法]
使用本發明的薄膜的層合薄膜的製造方法,可列舉例如含有藉由前述薄膜的製造方法形成薄膜的步驟;及在其上形成硬塗層等的保護層的步驟之製造方法。
薄膜的製造方法如前述,此處省略說明。
在薄膜上形成硬塗層作為保護層的步驟,可列舉在藉由前述薄膜的製造方法製造出的薄膜的其中一面,藉由周知的塗佈手段塗佈硬塗層用的樹脂溶液(硬塗層材料),依照必要乾燥、硬化的方法。塗佈手段,只要是能夠以目標膜厚塗佈的方法,則並無特別限制。
另外,硬塗層用的樹脂溶液的塗佈量,會依照所得到的層合薄膜所要求的性能而有所不同,以讓乾燥後的膜厚在既定範圍內適當地調節為佳。
如前述般,由硬塗層用的樹脂溶液形成的塗膜,依照必要藉由乾燥將溶劑除去。乾燥方法,可列舉例如減壓乾燥或加熱乾燥,甚至將這些加以組合的方法等。另外,在常壓下乾燥的情況,以在30~150℃下乾燥為佳。
此外,硬塗層的硬化方法,以依照樹脂溶液(硬塗層材料)的成分,藉由照光及加熱的至少任一者使塗膜硬化為佳。
[顯示器用構件]
使用本發明的薄膜及層合薄膜而成的顯示器用構件,可列舉例如薄且可彎曲的可折疊型有機EL顯示器,或智慧型手機或手錶型終端等的行動終端裝置、汽車內部的顯示裝置、手錶等所可使用的可撓性面板等的構件用途。另外,還可適用於液晶顯示裝置、有機EL顯示裝置等的影像顯示裝置用構件,或觸控面板用構件、可撓性印刷基板、表面保護膜或基板材料等的太陽能電池面板用構件、光波導路用構件、其他半導體相關構件等。尤其適合使用在構成可折疊型有機EL顯示器的蓋窗或TFT用基板等的構件用途。
[顯示器蓋窗]
使用本發明的薄膜的顯示器蓋窗,例如,可將前述層合體薄膜以配置成位於各種顯示器表面的方式來使用。配置於表面的方法並未受到特別限定,可列舉例如透過接著層的方法等。接著層的材料,可使用顯示器用表面材的接著所可使用的過去周知的接著材料。
此外,使用本發明的薄膜或層合薄膜的顯示器蓋窗,亦可在硬塗層等的保護層側的表面進一步設置防止指紋附著的層。
[有機EL顯示器的TFT用基板]
使用本發明的薄膜的有機EL顯示器的TFT用基板,例如可藉由在本發明的薄膜上形成無定形矽的TFT(薄膜電晶體)來獲得。TFT含有閘金屬層、氮化矽閘介電體層、ITI畫素電極。此外,還可在其上藉由周知的方法形成對有機EL顯示器來說必要的構造,形成電路等的手段並不受特別限制。
[實施例]
以下使用實施例更詳細說明本發明,然而本發明並不受下述實施例限定。此外,以下的「份」及「%」,只要沒有特別註明,全部都是質量基準。
(聚醯胺PA1的合成例)
在100mL的反應器中裝填N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)60.0g,並加入2,2'-雙(三氟甲基)聯苯胺(TFMB)5.33g(16.63mmol)、1,2-環氧丁烷2.64g(36.59 mmol)。接下來,在該TFMB的溶液中添加4,4'-二苯醚二甲醯氯(DEDC)0.97g(3.29mmol)、對苯二甲醯氯(TPC)2.67g (13.17mmol),在30℃下攪拌2小時使其反應。然後,在該溶液中添加乙醯氯0.026g(0.33mmol),在30℃下攪拌30分鐘使其反應,而得到含有具有醯胺構造的聚合物(PA1)的溶液。藉由GPC測得的聚苯乙烯換算的重量平均分子量為184,000。
此處,GPC測定的條件如以下所述。
裝置:GL Sciences公司製 GL7700
管柱:TSKgelαM(東曹公司製)
管柱內溫度:40℃
溶離液組成:含有100mmol/L的H
3PO
4(使用H
3PO
485%水溶液作為原料)及10mmol/L的LiBr的NMP溶液
溶離液流速:0.7mL/min
校正用標準試藥:聚苯乙烯
偵測器波長:260nm及300nm
偵測器溫度:室溫
解析時基線範圍:15分鐘~40分鐘
解析時分子量計算範圍:20~35分鐘
(聚醯胺PA2~5的合成例)
除了將TFMB、DEDC、TPC的添加量(莫耳比)定為表1所記載的值以外,與PA1同樣的方法,得到包含具有醯胺構造的聚合物(PA2~5)的溶液。
(聚醯胺醯亞胺PAI的合成例)
在100mL的反應器中裝填DMAc60.0g,並加入TFMB 4.849g(15.14mmol)。接下來,在該TFMB的溶液中添加3,4-氧二鄰苯二甲酸二酐(aODPA)1.007g(3.245mmol)、4,4'-氧二鄰苯二甲酸二酐(sODPA)1.007g(3.245mmol),在30℃下攪拌2小時,使其反應,得到包含具有醯亞胺前驅物構造的聚合物的溶液。然後,在該溶液中添加1,2-環氧丁烷1.37g(19.03mmol)、TPC1.757g(8.653mmol),將液溫保持在30℃同時攪拌1.5小時,使其反應,得到包含具有醯亞胺前驅物構造與醯胺構造的共聚物的溶液。
然後,加入吡啶2.09g及乙酸酐2.45g、DMAc 8.53g,在20~30℃下攪拌8小時,得到聚醯胺醯亞胺溶液。進一步加入DMAc 99g,攪拌至均勻之後,將該溶液徐緩加入裝有甲醇4L的容器,使其沉澱,然後將沉澱的固體成分過濾,粉碎之後,在80℃下以真空使其乾燥18小時,得到8.0g的固體成分粉末的聚醯胺醯亞胺共聚物。藉由GPC測得的聚苯乙烯換算的重量平均分子量為221,000。
將聚醯胺PA1~5當中,合成所使用的單體成分的構成比揭示於表1中。
(評估樣本(薄膜)的製作)
依照表2中所揭示的摻合量來摻合PA1~5或PAI的粉體、分散劑、纖維狀氧化鋁填料分散液,使用溶劑(DMAc)調整成固體成分濃度成為12.5重量%之後,進行分散、均勻化,而調製出薄膜製造用的樹脂組成物。接下來,使用桌上型塗佈機(COTEC公司製的AFA-standard),以讓最終得到的薄膜的膜厚成為50μm的方式使用塗膠機將該樹脂組成物塗佈在玻璃板上,以精密恆溫器(Yamato科學公司製的Fine Oven DH612)在120℃下乾燥40分鐘,接下來以220℃30分鐘的條件使其乾燥,由玻璃板剝離,而形成薄膜。
對於以這樣的方式得到的實施例1~6及比較例1的評估樣本實行以下的評估。將其結果一併揭示於表2中。
・膜厚
各評估樣本的膜厚是使用測微器(Mitutoyo公司製)來測定。
・彈性模數・斷裂點伸度評估
彈性模數、斷裂點伸度皆是使用島津製作所公司製的EZ-SX,依照以下的條件來作測定。彈性模數,是由所得到的應力形變線圖的形變為0.2%至0.5%的斜率求得。對於各評估樣本,分別在薄膜的與塗佈方向平行的方向(MD)及垂直的方向(TD)進行測定。此外,實施例1~6的評估樣本,在彈性模數、斷裂點伸度觀察到MD・TD方向的異向性,因此在表2中記載各值,並以MD方向的彈性模數與TD方向的彈性模數之差作為彈性模數異向性,以MD方向的彈性模數與TD方向的彈性模數的平均值作為平均彈性模數來表示。
[測試條件]
樣本尺寸:80mm×10mm
夾具間的距離:50mm
速度:5mm/分鐘
測定次數:3次
・霧度評估
將各評估樣本切成30mm×30mm的大小,依據ASTM D1003,使用霧度計(日本電色工業公司製的NDH 7000 II)來測定各評估樣本的總透光率及霧度。此外,霧度數值愈小,代表透明性愈優異。
・YI值(Yellow Index)評估
將各評估樣本切成30mm×30mm的大小,依據ASTM E313-73,使用分光測色計(Konica Minolta公司製的CM-5)作測定。此外,YI值的數值愈接近0,代表無色性愈優異。
由上述表2中所揭示的結果可知,依據本發明,可提供一種樹脂組成物,其作為薄膜,在維持透明性的同時,還兼具良好的彈性模數(特別是MD方向與TD方向的平均彈性模數為6.0GPa以上)。
Claims (7)
- 一種樹脂組成物,其係含有樹脂成分與纖維狀氧化鋁填料之樹脂組成物,其特徵為: 前述樹脂成分含有至少具有醯胺構造的樹脂, 前述纖維狀氧化鋁填料係在樹脂組成物中以平均纖維徑為1~30nm且平均纖維長為100~4,000nm的狀態分散。
- 如請求項1之樹脂組成物,其中前述纖維狀氧化鋁填料為軟水鋁石型或擬軟水鋁石型的氧化鋁填料。
- 如請求項1之樹脂組成物,其中相對於前述至少具有醯胺構造的樹脂100質量份,包含1~50質量份的前述纖維狀氧化鋁填料。
- 如請求項1之樹脂組成物,其中前述至少具有醯胺構造的樹脂含有聚醯胺醯亞胺樹脂或聚醯胺樹脂。
- 一種薄膜,其係由如請求項1~4中任一項之樹脂組成物所形成。
- 一種薄膜,其係在如請求項5之薄膜的其中一面層合了保護層。
- 一種顯示器用構件,其係使用如請求項5之薄膜而成。
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