JP6253582B2 - ポリアリレート樹脂、ならびにそれを用いた樹脂溶液およびフィルム - Google Patents
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Description
また、ポリアリレート樹脂は、可視光線領域の光透過性に優れることから、液晶表示装置等に用いられる各種光学フィルムやコーティング膜の用途への応用も検討されている。しかし、ポリアリレート樹脂は紫外線に長時間晒されると黄変するという問題があり、ポリアリレート樹脂の使用が制限されていた。
[1]2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン残基と、ジフェニルエーテル−4,4’−ジカルボン酸残基と、ジフェニルエーテル−4,4’−ジカルボン酸残基以外の芳香族ジカルボン酸残基とを含むポリアリレート樹脂であって、
モル比(ジフェニルエーテル−4,4’−ジカルボン酸残基/ジフェニルエーテル−4,4’−ジカルボン酸残基以外の芳香族ジカルボン酸残基)が、70/30〜35/65であることを特徴とするポリアリレート樹脂。
[4]さらに一価フェノール残基、一価酸クロライド残基、一価アルコール残基、および/または一価カルボン酸残基を含むことを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載のポリアリレート樹脂。
[6][1]〜[4]のいずれかに記載のポリアリレート樹脂を製膜してなることを特徴とするフィルム。
[7]厚み100μmのフィルムに照度1mW/cm2の紫外線を24時間照射した後のフィルムの光線透過率(400nm)が、紫外線照射前のフィルムの光線透過率(400nm)の70%以上保持されていることを特徴とする[6]記載のフィルム。
よって、本発明のポリアリレート樹脂は、高い難燃性を必要とする電子機器、携帯端末等の屋外で用いる液晶ディスプレイ、太陽電池、照明器具等に使用される成形部品、フィルム、コーティング材、情報記録用ディスクの基板、保護膜、透明導電膜等の基板フィルム、光学レンズ、電子写真感光体用バインダー、音響機器の振動板に好適に使用することができる。
本発明は、ビスフェノール残基および芳香族ジカルボン酸残基を含むポリアリレート樹脂に関する。
フッ素原子を含有する二価基は、例えば、一般式(1a)で表される。
一般式(1)で示される構造を与えるビスフェノールを工業的に入手し易い、または合成し易いことから、一般式(1)中、R1およびR2は、独立して、炭素数が1〜6の炭化水素基、ハロゲン化アルキル基またはハロゲン原子である。これらの中でも、塩素原子、臭素原子、メチル基、エチル基、フェニル基、シクロヘキシル基が好ましく、臭素原子、メチル基がより好ましい。
一般式(2)で示される構造を与える芳香族ジカルボン酸を工業的に入手し易い、または合成し易いことから、R3およびR4は、独立して、炭素数が1〜6の炭化水素基、ハロゲン化アルキル基またはハロゲン原子である。これらの中でも、塩素、臭素、メチル基、エチル基、フェニル基、シクロヘキシル基が好ましく、臭素、メチル基がより好ましい。
一般式(6)中、R13は、炭素数が1〜5の脂肪族基である。
ビスフェノール、末端封止剤、および重合触媒を含むアルカリ水溶液(水相)に、オルガノシロキサンを有機溶媒に溶解させたオルガノシロキサン溶液(有機相)と、二価カルボン酸ハライドを有機溶媒に溶解させた二価カルボン酸ハライド溶液(有機相)とを加える。そして、50℃以下の温度で1〜8時間撹拌する。このようにして、ビスフェノール、二価カルボン酸ハライド、およびオルガノシロキサンを重合させる。
アルカリ水溶液としては、例えば、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等の水溶液が挙げられる。
本発明のポリアリレート樹脂を用いたフィルムは、流延法や溶融押出法等により得ることができる。流延法では、ポリアリレート樹脂を有機溶媒に溶解してなる樹脂溶液を基材に塗布し、乾燥して、被膜を形成した後、得られた被膜を基材から剥離してフィルムを作製する。溶融押出法では、溶融樹脂をTダイ等から冷却ロールに押出し、押し出されたものを捲き取る。熱分解による色調低下を生じることがなく、無色透明のフィルムを得られやすいことから、流延法が好ましい。
ポリアリレート樹脂を有機溶媒中に溶解させて、濃度n(g/dL)の試料溶液を作製する。続いて、ウベローデ型粘度計を用い、25℃の温度にて試料溶液の落下時間t1および有機溶媒の落下時間t2を測定し、以下の式を用いてインヘレント粘度を求める。
インヘレント粘度=[ln(試料溶液の落下時間t1/有機溶媒の落下時間t2)]/試料溶液の濃度n(g/dL)
図1に示すように、実施例については、重量平均分子量をMおよびインヘレント粘度をIVとした場合、IV≦5.6×10−6×M+0.23を満たす。同じ重量平均分子量Mにおいて、本発明の実施例のポリアリレート樹脂と、従来の比較例のポリアリレート樹脂とを比較すると、本発明の実施例のポリアリレート樹脂を含む溶液は、従来の比較例のポリアリレート樹脂を含む溶液と比べて、インへレント粘度が低い傾向を有する。本発明のポリアリレート樹脂は、同じ重量平均分子量を有するポリアリレート樹脂と比較して、低いインヘレント粘度の樹脂溶液が得られる。本発明のポリアリレート樹脂は、分子量を下げずとも低い溶液粘度が得られるために、特性を損なわない分子量領域での溶液流動性に優れ、塗布加工性に優れている。
よって、本発明のポリアリレート樹脂は、高い難燃性を必要とする電子機器、携帯端末等の屋外で用いる液晶ディスプレイ、太陽電池、照明器具等に使用される成形部品、フィルム、コーティング材、情報記録用ディスクの基板、保護膜、透明導電膜等の基板フィルム、光学レンズ、電子写真感光体用バインダー、音響機器の振動板に好適に使用することができる。
よって、このようなポリアリレート樹脂は、フレキシブルディスプレイの基板フィルム、積層フィルム、モーター等の摺動部材、撥水性コーティング剤、離型性コーティング剤に好適に使用することができる。
(1)ガラス転移温度
ポリアリレート樹脂10mgをサンプルとして用いて、DSC(示差走査熱量測定)装置(パーキンエルマー社製、DSC7)を用いて昇温速度10℃/分の条件で昇温し、昇温曲線中のガラス転移に由来する2つの折曲点温度の中間値をガラス転移温度とした。ポリアリレート樹脂のガラス転移温度が150℃以上であれば、ポリアリレート樹脂は優れた耐熱性を有し、180℃以上であればさらに優れた耐熱性を有すると評価した。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて、以下の条件でポリスチレン換算の重量平均分子量を測定した。
送液装置:ウォーターズ社製、Isocratic HPLC Pump 1515
検出器:ウォーターズ社製、Refractive Index Detector 2414
カラム:Mixed−D(充填シリカゲル粒径5μm、チューブ長さ300mm、内径7.5mm)
溶媒:クロロホルム
流速:1mL/分
測定温度:35℃
ポリアリレート樹脂を有機溶媒中に溶解させて試料溶液を作製した。有機溶媒には、1,1,2,2−テトラクロロエタンを用いた。試料溶液の樹脂濃度nを1g/dLとした。続いて、ウベローデ型粘度計を用い、25℃の温度にて試料溶液の落下時間t1および有機溶媒の落下時間t2を測定し、以下の式を用いてインヘレント粘度を求めた。
インヘレント粘度=[ln(試料溶液の落下時間t1/有機溶媒の落下時間t2)]/試料溶液の樹脂濃度n(g/dL)
クロロホルム中にポリアリレート樹脂を15〜25質量%の濃度で溶解させて樹脂溶液を得た。この樹脂溶液を、安田精機製作所社製のNo.542−ABオートマチックフィルムアプリケーターを用いてバーコーターでPETフィルム上に塗布した後、室温で乾燥してPETフィルム上にポリアリレート樹脂フィルムを形成した。その後、PETフィルムからポリアリレート樹脂フィルムを剥離した。このフィルムを減圧下、150℃で、24時間乾燥し、厚み100μmのフィルムを得た。
ポリアリレート樹脂フィルムの片面に、ケミカルランプFL10BL(東芝ライテック社製)3本を装着したライトボックス(サンハヤト社製)を用いて、照度1mW/cm2の紫外線を24時間照射した。
紫外線の照射前と照射後のポリアリレート樹脂フィルムについて、波長350nmおよび400nmの透過率を、JISK0115に準拠して、分光光度計UV−1700(島津製作所社製)を用いて測定した。
(4)で得られた紫外線の照射前および照射後のポリアリレート樹脂フィルムについて、ASTM D1925に準拠して、日本電色工業社製色差計SE6000を用いてイエローインデックスを測定した。照射前に対する照射後のイエローインデックスの増加分をΔYIとした。
(4)で得られた紫外線照射前のポリアリレート樹脂フィルムについて、JIS K7127に準拠してModeL2020(インテスコ社製)を用いて引張破断伸びおよび引張弾性率を測定した。
射出成形機(東芝機械社製、「EC100N型」)を用いて、厚み0.8mm、長さ125mm、幅12mmの短冊型の成形片(試験片)を作製した。アンダーライターズ・ラボラトリーズが定めているUL94難燃性試験に準拠して試験片の難燃性を評価した。具体的には、試験片を垂直に保持し、バーナーの炎を10秒間に2回接炎し、1個の試験片に対して残炎時間を2回測定した。各実施例および比較例に対して、試験片を5個ずつ準備し、残炎時間を10回測定した。また、試験片のドリップによる綿着火の有無を調べた。接炎により5個の試験片のうち1個でもドリップによる綿着火があった場合、綿着火有りと評価した。さらに、試料片の燃え尽きの有無を調べた。接炎により5個の試験片のうち1個でも燃え尽きたものがあった場合、燃え尽き有りと評価した。これらの評価結果に基づいて、各実施例および比較例の試験片を、表1に示す3つのレベルに分類した。
V−1レベル以上であれば、実使用に十分に耐え得るものであり、ポリアリレート樹脂は優れた難燃性を有すると評価した。V−0レベルは、V−1レベルと比べて、より難燃性に優れていることを示す。
ポリアリレート樹脂300mgを塩化メチレン20mL中で加温して溶解させて、試料溶液を得た。フェノールレッドを指示薬に用い、0.1Nの水酸化カリウムベンジルアルコール溶液で試料溶液を滴定した。その滴定で得られた結果に基づいて、ポリアリレート樹脂1トン中に含まれる当量数を計算し、酸価とした。
ポリアリレート樹脂5gとクロロホルム45gをガラス瓶に入れ、ウェーブローターを用いて80rpmで12時間攪拌し、樹脂溶液を得た。1時間静置した後の樹脂溶液中の気泡の有無を目視で確認した。
(10)組成比
ポリアリレート樹脂30mgを重クロロホルム1mLに溶解させ、日本電子社製の核磁気共鳴装置ECA500を用いて1H−NMRスペクトルを測定し、樹脂の組成比を算出した。
攪拌装置を備えた反応容器中にて、ビスフェノール成分として2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン〔BisAF〕の100質量部と、末端封止剤としてp-tert-ブチルフェノール〔PTBP〕の1.34質量部と、アルカリとして水酸化ナトリウム〔NaOH〕の25.4質量部と、重合触媒としてトリ−n−ブチルベンジルアンモニウムクロリド〔TBBAC〕の50質量%水溶液の1.28質量部と、酸化防止剤としてハイドロサルファイトナトリウムの0.5質量部とを、水1750質量部に溶解させた(水相)。
また、これとは別に、塩化メチレン1200質量部に、芳香族ジカルボン酸成分としてジフェニルエーテル−4,4’−ジカルボン酸クロリド〔DEDC〕の89.1質量部を溶解させた(有機相)。
その後、攪拌を停止し、水相と有機相をデカンテーションして分離した。水相を除去した後、塩化メチレン500質量部と、純水2000質量部と、酢酸2質量部とを有機相に添加して反応を停止させ、15℃で30分間攪拌した。その後、有機相を純水で10回洗浄し、有機相をメタノール中に添加してポリマーを沈殿させた。沈殿させたポリマーを濾過し、乾燥し、ポリアリレート樹脂を得た。
BisAFおよびPTBPのモル比が表2に示す値となるようにBisAFおよびPTBPを配合した以外、参考例1と同様の方法によりポリアリレート樹脂を得た。
ビスフェノール成分として、BisAFと、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン〔BisA〕とを、表2に示すモル比となるように配合した以外、参考例1と同様の方法によりポリアリレート樹脂を得た。
芳香族ジカルボン酸成分として、DEDCと、イソフタル酸クロリド〔IPC〕またはテレフタル酸クロリド〔TPC〕を、表2に示すモル比となるように配合した以外、参考例1と同様の方法によりポリアリレート樹脂を得た。
攪拌装置を備えた反応容器中にて、ビスフェノール成分としてBisAFの100質量部と、末端封止剤としてPTBPの1.79質量部と、アルカリとしてNaOHの25.5質量部と、重合触媒としてTBBACの50質量%水溶液の1.29質量部と、酸化防止剤としてハイドロサルファイトナトリウムの0.5質量部とを、水1750質量部に溶解させた(水相)。
また、これとは別に、塩化メチレン500質量部に、下記の式(7)で示されるオルガノシロキサン(m=40)0.17質量部を溶解させた(有機相1)。
この有機相2を、先に撹拌している水相および有機相1の混合溶液中に強攪拌下で添加し、15℃で2時間、界面重合反応させた。モル比は、BisAF:DEDC:オルガノシロキサン:PTBP:TBBAC:NaOH=98.0:100.0:0.02:3.9:0.68:210とした。
上記以外、参考例1と同様の方法によりポリアリレート樹脂を得た。
ポリアリレート樹脂中のオルガノシロキサン残基の含有量は0.1質量%であった。
モル比がBisAF:DEDC:オルガノシロキサン:PTBP:TBBAC:NaOH=97.9:100.0:0.17:3.9:0.68:210となるように各材料を配合した以外、参考例9と同様の方法によりポリアリレート樹脂を得た。
ポリアリレート樹脂中のオルガノシロキサン残基の含有量は1質量%であった。
モル比がBisAF:DEDC:オルガノシロキサン:PTBP:TBBAC:NaOH=97.2:100.0:0.9:3.9:0.68:210となるように各材料を配合した以外、参考例9と同様の方法によりポリアリレート樹脂を得た。
ポリアリレート樹脂中のオルガノシロキサン残基の含有量は5質量%であった。
モル比がBisAF:DEDC:オルガノシロキサン:PTBP:TBBAC:NaOH=93.9:100.0:4.2:3.9:0.68:210となるように各材料を配合した以外、参考例9と同様の方法によりポリアリレート樹脂を得た。
ポリアリレート樹脂中のオルガノシロキサン残基の含有量は20質量%であった。
モル比がBisAF:DEDC:オルガノシロキサン:PTBP:TBBAC:NaOH=95.4:100.0:4.1:1.0:0.68:210となるように各材料を配合した以外、参考例9と同様の方法によりポリアリレート樹脂を得た。
ポリアリレート樹脂中のオルガノシロキサン残基の含有量は20質量%であった。
モル比がBisAF:DEDC:オルガノシロキサン:PTBP:TBBAC:NaOH=95.6:100.0:4.1:0.5:0.68:210となるように各材料を配合した以外、参考例9と同様の方法によりポリアリレート樹脂を得た。
ポリアリレート樹脂中のオルガノシロキサン残基の含有量は20質量%であった。
モル比がBisAF:DEDC:オルガノシロキサン:PTBP:TBBAC:NaOH=74.2:100.0:22.9:5.8:0.68:210となるように各材料を配合した以外、参考例9と同様の方法によりポリアリレート樹脂を得た。
ポリアリレート樹脂中のオルガノシロキサン残基の含有量は60質量%であった。
上記の式(7)で示されるオルガノシロキサン(m=10)を用い、モル比がBisAF:DEDC:オルガノシロキサン:PTBP:TBBAC:NaOH=85.9:100.0:12.2:3.9:0.68:210となるように各材料を配合した以外、参考例9と同様の方法によりポリアリレート樹脂を得た。
ポリアリレート樹脂中のオルガノシロキサン残基の含有量は20質量%であった。
上記の式(7)で示されるオルガノシロキサン(m=2)を用い、モル比がBisAF:DEDC:オルガノシロキサン:PTBP:TBBAC:NaOH=73.0:100.0:25.0:3.9:0.68:210となるように各材料を配合した以外、参考例9と同様の方法によりポリアリレート樹脂を得た。
ポリアリレート樹脂中のオルガノシロキサン残基の含有量は20質量%であった。
BisAFの代わりに2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン〔BisA〕を用い、BisAおよびPTBPのモル比が表2に示す値となるようにBisAおよびPTBPを配合した以外、参考例1と同様の方法によりポリアリレート樹脂を得た。
芳香族ジカルボン酸成分として、DEDCおよびIPCを用い、モル比がBisA:DEDC:IPC:PTBP:TBBAC:NaOH=98.5:30.0:70.0:3.0:0.68:210となるように各材料を配合した以外、比較例1と同様の方法によりポリアリレート樹脂を得た。
BisAの代わりに2,2−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン〔BisC〕または9,9−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)フルオレン〔BCF〕を用い、BisCまたはBCFと、PTBPとのモル比が表2に示す値となるようにBisCまたはBCFとPTBPとを配合した以外、比較例1と同様の方法によりポリアリレート樹脂を得た。
BisAFの代わりにBisAを用い、モル比がBisA:DEDC:オルガノシロキサン:PTBP:TBBAC:NaOH=94.7:100.0:3.4:3.9:0.68:210となるように各材料を配合した以外、参考例9と同様の方法によりポリアリレート樹脂を得た。
芳香族ジカルボン酸成分としてDEDCの代わりにTPCのみを用い、モル比がBisAF:TPC:PTBP:TBBAC:NaOH=98.5:100.0:3.0:0.68:210となるように各材料を配合した以外、参考例1と同様の方法によりポリアリレート樹脂を得た。
実施例および比較例で得られたポリアリレート樹脂の組成比は仕込み比と同じであった。
評価結果を、表2および3に示す。
ポリアリレート樹脂が一般式(3)で示されたオルガノシロキサン残基を含む参考例9〜17を対比すると、樹脂溶液のインヘレント粘度が1.15以下の参考例9〜13、15〜17では、樹脂溶液中に気泡がなかった。樹脂溶液のインヘレント粘度が1.15を超える参考例14では、樹脂溶液中に気泡が存在した。
芳香族ジカルボン酸成分にTPCのみを用いた比較例9の樹脂は、ΔYIが大きく、可視光領域での光線透過率の保持率が低かった。
Claims (7)
- 2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン残基と、ジフェニルエーテル−4,4’−ジカルボン酸残基と、ジフェニルエーテル−4,4’−ジカルボン酸残基以外の芳香族ジカルボン酸残基とを含むポリアリレート樹脂であって、
モル比(ジフェニルエーテル−4,4’−ジカルボン酸残基/ジフェニルエーテル−4,4’−ジカルボン酸残基以外の芳香族ジカルボン酸残基)が、70/30〜35/65であることを特徴とするポリアリレート樹脂。 - ジフェニルエーテル−4,4’−ジカルボン酸残基以外の芳香族ジカルボン酸残基がイソフタル酸残基であることを特徴とする請求項1または2記載のポリアリレート樹脂。
- さらに一価フェノール残基、一価酸クロライド残基、一価アルコール残基、および/または一価カルボン酸残基を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のポリアリレート樹脂。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のポリアリレート樹脂を有機溶媒に溶解してなることを特徴とする樹脂溶液。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のポリアリレート樹脂を製膜してなることを特徴とするフィルム。
- 厚み100μmのフィルムに照度1mW/cm2の紫外線を24時間照射した後のフィルムの光線透過率(400nm)が、紫外線照射前のフィルムの光線透過率(400nm)の70%以上保持されていることを特徴とする請求項6記載のフィルム。
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