TW201546153A

TW201546153A - 聚合物微粒組成物及其作為光擴散劑之使用

Info

Publication number: TW201546153A
Application number: TW104115737A
Authority: TW
Inventors: Hiroaki Murakami; Naohiro Yoshimoto
Original assignee: Jx Nippon Oil & Energy Corp
Priority date: 2014-05-22
Filing date: 2015-05-18
Publication date: 2015-12-16
Also published as: KR20170013227A; CN106661168A; JPWO2015178501A1; WO2015178501A1

Abstract

本發明之課題在於提供一種高折射率丙烯酸系微粒組成物，其有助於使用在以薄肉化與高亮度化為目的之液晶顯示裝置等之光擴散片基材的高功能化；藉由使用將乙氧基化鄰苯基苯酚(甲基)丙烯酸酯系化合物98～70質量%、分子量小於前述化合物之二乙烯基化合物2～30質量%(兩者合計100質量%)予以共聚反應而成，平均粒徑在1～5mm範圍內且折射率在1.60～1.62範圍內之聚合物微粒組成物來解決。

Description

聚合物微粒組成物及其作為光擴散劑之使用

本發明係關於一種聚合物微粒組成物及其使用。詳言之是關於一種具有折射率1.60以上、平均粒徑2～5mm之(甲基)丙烯酸系架橋微粒共聚物組成物。於該組成物，除了該共聚物以外，還包含聚合安定劑、界面活性劑等添加劑。然後，本發明係有關一種使用方法，將該聚合物微粒，例如利用黏合劑，於丙烯酸系光擴散片表面配置為凹凸狀，或者使其含於片材中，令其產生起因於折射率差之穿透光擴散。

於液晶顯示裝置等具有光源之顯示裝置，為了使配置於畫面背面的光源作為面光源發揮功能而使用光擴散片。該光擴散片包括例如以透明(甲基)丙烯酸系樹脂片作為基材，塗布更高折射之微粒或予以複合之物。早期微粒是使用氧化矽、二氧化鈦等無機粒子。然而，顯露出起因於與樹脂的親和性不足之不均勻分散、起因於材料本身不透明之製品白濁化或半透明化、亮度降低，然後與其他柔軟材料接觸時發生刮傷的問題，具有柔軟性之聚合物系微粒組成物成為主流。 (甲基)丙烯酸系架橋微粒為其代表例，已提案各種折射率達1.59附近之微粒組成物(例如專利文獻1)。然而，為了對應近年來顯示裝置元件進一步薄肉化、高亮度化的需求，要求折射率1.60～1.62且平均粒徑在2～5mm範圍內之聚合物微粒組成物，但未具體提案(甲基)丙烯酸系架橋微粒。再者，超過折射率1.60之微粒雖已為人所知，但該等微粒並非(甲基)丙烯酸系材料(例如專利文獻2～3)。先行技術文獻專利文獻 [專利文獻1]日本特開2012-23036公報 [專利文獻2]日本特開平11-269419號公報 [專利文獻3]日本特開2001-348477公報

發明所欲解決之問題本發明之目的在於提供一種高折射率架橋丙烯酸系微粒組成物，其使用在以薄肉化與高亮度化為目的之液晶顯示裝置等，對例如(甲基)丙烯酸系樹脂(意味丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂，以下同)之光擴散片基材的高功能化有效。解決問題之技術手段本發明之第一態樣係關於一種聚合物微粒組成物，其係將化學式(1)所示之乙氧基化鄰苯基苯酚(甲基)丙烯酸酯系化合物98～70質量%、分子量小於化學式(1)之二乙烯基化合物2～30質量%(兩者合計100質量%)予以共聚物反應而成； [化學式1]式中，R為H或-CH₃ 。本發明之第二態樣係有關本發明第一態樣之聚合物微粒組成物，其中聚合物微粒之平均粒徑在2～5mm範圍內，且折射率在1.60～1.62範圍內。本發明之第三態樣係有關本發明第一或第二態樣所記載的聚合物微粒組成物，其特徵為：二乙烯基化合物包含二乙烯基苯。本發明之第四態樣係有關一種光擴散片，其包含本發明之第一～第三態樣中任一態樣所記載的聚合物微粒組成物而成。本發明之第五態樣係有關一種本發明之第一～第三態樣中任一態樣所記載的聚合物微粒組成物之作為光擴散劑的使用。本發明之第六態樣係有關一種聚合物微粒組成物製造方法，該聚合物微粒組成物製造方法包含以下步驟：將油相及水相予以O/W型乳劑化之步驟，而前述油相包含乙氧基化鄰苯基苯酚丙烯酸酯98～70質量%、分子量小於乙氧基化鄰苯基苯酚(甲基)丙烯酸酯(分子量268或282)之二乙烯基化合物2～30質量%(兩者合計100質量%)而成；及接續於前述步驟之前述O/W型乳劑之懸濁聚合步驟。在此，前述聚合物微粒組成物之平均粒徑為2～5mm，且折射率為1.60～1.62。本發明之第七態樣係有關本發明之第六態樣所記載的聚合物微粒組成物製造方法，其特徵為：二乙烯基化合物包含二乙烯基苯。發明之效果藉由將本發明之聚合物微粒組成物，塗布於(甲基)丙烯酸系透明樹脂材料基材，或者予以複合(薄膜貼合、摻入於基材等)而使用，可獲得光擴散性優良的光擴散性高功能光學材料。

用以實施發明之形態本發明之聚合物微粒組成物係將化學式(1)所示之乙氧基化鄰苯基苯酚(甲基)丙烯酸酯系化合物98～70質量%、分子量小於化學式(1)所示之二乙烯基化合物2～30質量%(兩者合計100質量%)予以架橋共聚而成。 [化學式1]式中，R為H或-CH₃ 。化學式(1)所示之化合物能以有關(甲基)丙烯酸酯合成之習知方法來合成，又，式(1)中之R為H(氫)之乙氧基化鄰苯基苯酚丙烯酸酯可從市面上取得商品名「A-LEN-10」(新中村化學股份有限公司製)。已知化學式(1)之化學物的折射率大，但具體使用方法僅止於光硬化性樹脂用單體(新中村化學股份有限公司網頁)或眼內晶體(例如日本專利公開公報2006-249381號)，高折射率微粒組成物作為原料的具體使用方法，至今尚未揭示。化學式(1)之化合物在丙烯酸酯化合物中，較為缺乏親水性，且為高黏度。O/W型乳劑一般為大滴的油相(或油滴，以下同)，且油相容易結合。一般而言，為了將O/W乳劑中之油相予以微小化至5mm以下，添加界面活性劑，但未發現對化學式(1)之化合物顯示特別且顯著效果的界面活性劑，須大量添加界面活性劑。然而，該情況下，除了後處理繁雜以外，殘留的界面活性劑可能對粒子的光擴散劑功能造成妨礙。又，依據本發明者等人的檢討，化學式(1)所示之化合物在強攪拌下，即使與一般量的界面活性劑併用，油相仍不易切斷‧微細化，又，切斷‧微細化後，仍容易結合‧回復成大粒子，不會成為5mm以下之油相。本發明者等人發現藉由將化學式(1)之化學物(式中，R為氫時，分子量是268，R為CH₃ 時則是282)98～70質量%、及分子量小於化學式(1)之化合物之二乙烯基化合物2～30質量%(兩者合計100質量%)予以共聚，獲得可解決本申請案課題之聚合物微粒，其中尤其以平均粒徑在1～5mm範圍內，且折射率在1.60～1.62範圍內之聚合物微粒組成物較佳。化學式(1)之化合物宜為98～70質量%，90～75質量%更佳。再者，若小於70質量%，可獲得折射率1.60以上之微粒，若超過98質量%，難以使聚合物微粒之平均粒徑為5mm以下。分子量小於化學式(1)之化合物之二乙烯基化合物宜為2～30質量%，更宜為10～25質量%。再者，若小於2質量%，難以使聚合物微粒之平均粒徑為5mm以下，若超過30質量%，難以獲得具有1.60以上折射率之微粒。本聚合物微粒組成物可舉出例如如下測定方法。平均粒徑可採用BECKMAN COULTER之Multisizer 4，使用光圈孔徑30mm用以測定。又，折射率可按照JISK7132B法來測定。再者，若使用分子量大於化學式(1)之化合物之二乙烯基化合物、三乙烯基化合物，則有時所獲得之聚合物微粒之平均粒徑變大，而且折射率脫離預定範圍，光擴散效果變差。本發明者等人認為本發明之分子量小於化學式(1)之二乙烯基化合物，除了原本作為架橋劑之功能以外，就O/W型乳劑的調整及後續之懸濁聚合方面，具有i)～iv)效果。 i)與化學式(1)之混合性(親合性)優良，容易成為均勻油相(油滴)。 ii)於O/W型乳劑調整下，剪切條件下化學式(1)作為主成分之油相的外觀黏度降低效果優良。 iii)懸濁聚合反應進行時之架橋速度的迅速性優良，抑制粒子間再結合所造成的粒子增大。 iv)與化學式(1)之共聚性優良。若要舉出本發明之二乙烯基化合物之較佳具體例，可舉出分子量小、且與化學式(1)之化合物同樣為芳香族化合物之二乙烯基苯(DVB，分子量130)(可從市面取得之鄰二乙烯基苯、對二乙烯基苯混合物，與化學式(1)同樣為(甲基)丙烯酸酯衍生物之乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDGMA。分子量198)、1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯(BDDMA。分子量226)、羥基-3-丙烯醯氧甲基丙烯酸丙酯(別名：1- (丙烯醯氧) -3- (甲基丙烯醯氧) -2-丙醇)(HAPMA，分子量214)。本發明之聚合物微粒可藉由習知之懸濁聚合反應裝置、反應步驟來獲得。較佳製造方法包含：將油相與水相予以O/W型乳劑化之步驟，而前述油相包含化學式(1)98～70質量%，及具有小於化學式(1)之分子量、分子量小於乙氧基化鄰苯基苯酚丙烯酸酯(分子量268)之二乙烯基化合物2～30質量%(兩者合計100質量%)而成；及接續於前述步驟之前述O/W型乳劑之乳化聚合步驟。使用於本發明之懸濁聚合之聚合起始劑並無限制。可使用一般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、過氧化辛醯、鄰氯過氧化苯甲醯、鄰甲氧過氧化苯甲醯、過氧化丁酮、過氧化二碳酸二異丙酯、氫過氧化異丙苯、過氧化環己酮、過氧化三級丁基、過氧化氫二異丙苯等過氧化物系聚合起始劑；偶氮雙戊腈、2,2'-偶氮雙異戊腈、2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮雙(2,3-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮雙(2-甲基戊腈)、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(環己烷-1-腈)、2,2'-偶氮雙(4-甲氧-2,4-二甲基戊腈)、(2-氨基甲醯基偶氮)異丁腈、4,4'-偶氮雙(4-氰基戊酸)、二甲基-2,2'-偶氮異丁酯等偶氮系起始劑。其中就具有適度速度之聚合起始劑分解速度方面等來看，以2,2'-偶氮雙異戊腈、2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、過氧化苯甲醯、過氧化月桂醯等較佳。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，更宜使用0.01～5質量部。聚合起始劑若小於0.01質量部，難以發揮聚合起始的功能，又，使用超過10質量部時，添加量為必要以上，在成本上不符經濟效益，故不適宜。包含化學式(1)之化合物、及分子量小於其之二乙烯基化學物之油水混合物，係於按照常法溶解聚合起始劑後，與包含聚合安定劑及界面活性劑之水溶液攪拌混合，藉此調整為O/W型乳劑。於攪拌下加熱O/W型乳劑混合液，進行聚合反應，獲得目的之聚合物微粒組成物。聚合安定劑可使用聚乙烯醇等水溶性高分子或磷酸鈣等無機系安定劑。界面活性劑係使用不對聚合反應性造成影響之非離子系界面活性劑，使用甘油脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯等酯型、聚氧乙烯(或POE)烷醚、聚氧乙烯(或POE)烷基苯醚、聚氧乙烯聚氧丙二醇等醚型，及於脂肪酸或多價醇脂肪酸酯附加有環氧乙烷類型，於分子中具有酯結合與醚結合雙方之酯醚型等。懸濁聚合後，聚合物微粒組成物粒子係從聚合反應液，藉由一般的操作，經固液分離步驟及乾燥步驟後進行解碎，藉此作為粉體取出使用。亦即，藉由採離心分離獲得濕餅後進行棚板式乾燥之方法、採噴霧乾燥之方法等去除水分後，藉由採鎚碎機、珠磨機等給予衝擊，可搓開凝集獲得一次或二次粒子。微粒形狀並未特別限定，宜為球形、旋轉橢圓體等。本發明之聚合物微粒組成物可於如下任一者使用：藉由習知方法，於例如(甲基)丙烯酸系光擴散片材料中溶融混練、成型，藉此製作之光擴散片；或於(甲基)丙烯酸系溶液中懸濁、澆注，去除溶劑而成型的方法；及於透明環氧預聚物中懸濁，將片材表面塗層的方法。屆時，可添加各種添加劑、填充材料等。又，片材表面亦可施加凹凸紋路或浮雕加工。再者，該等光擴散片之厚度並未特別限定，從用途、生產性、處理性及搬運性的觀點來看，宜為0.1mm～20mm，更宜為0.5mm～15mm，進而宜為1mm～10mm。前述光擴散片除了上述以外，一般會使用的塑膠材料亦可舉出例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)，聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乙烯醇(PVA)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)等樹脂。例如相對於該等片材用樹脂100質量部，本發明之聚合物微粒組成物能以1～20質量部的範圍使用。例如將混練聚對苯二甲酸乙二酯100部、本發明之聚合物微粒組成物5部而得之化合物予以展延，亦可獲得厚度60～150mm之片材。又，在無損於該等樹脂之透明性的範圍內，可添加安定劑、紫外線吸收劑、滑劑等。本發明之聚合物微粒組成物除了前述光擴散片以外，可調配於塗料、印刷墨水、化妝品等。本發明之聚合物微粒組成物可使用於塗料。可例示例如有機溶劑塗料、水性塗料、乳劑塗料、膠態塗料、粉體塗料等。相對於塗料樹脂部分100質量部，可調配1～100質量部。調配量宜為1～70質量部，進而宜為1～20質量部。本發明之聚合物微粒組成物可使用於印刷墨水。可舉出例如凸版墨水、平板墨水、凹版墨水、金屬板用墨水、放射線硬化型墨水、UV墨水、EB墨水、柔版墨水、絲網墨水、轉印墨水、照相凹版墨水等及水性墨水等。相對於墨水中樹脂固體部分100質量部，可調配1～100質量部。調配量宜為1～70質量部，進而宜為1～20質量部。本發明之聚合物微粒組成物可使用於化妝品。可舉出例如上妝化妝品、毛髮用化妝品、包裝化妝品等。可使用於例如凝膠、口紅、粉底、腮紅、睫毛膏、指甲油、眉筆、眼影、眼線、毛髮劑等。調配量可舉出1～90質量部。例如若是粉底可例示1～50質量部，若是眼影可例示1～80質量部，若是口紅可例示1～40質量部，若是指甲油可例示0.1～20質量部。本發明之聚合物微粒組成物可調配於影印機用彩色碳粉等。 [實施例] 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。 (聚合物微粒組成物之製造方法) (特性測定方法) 1)平均粒徑平均粒徑係採用BECKMAN COULTER之Multisizer 4、光圈孔徑30mm進行測定。再者，從比較例9至14，由於存在許多粒徑30mm以上的粗粒，因此採用光圈孔徑70mm。 2)折射率按照JIS K 7132B法來測定微粒折射率。 (聚合物微粒組成物之製造) (實施例1～7) 於分散容器放入去離子水200質量部、聚乙烯醇6質量部。有別於此，作為化學式(1)之化合物，將預定量(參考表1)之乙氧基化鄰苯基苯酚丙烯酸酯(EPPA，新中村化學製，商品名「ALEN-10」)、預定量(參考表1)之分子量小於化學式(1)之化合物之預定二乙烯基化合物、二乙烯基苯(DVB，分子量130)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDGMA，分子量198)、1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯(BDDMA，分子量226)、以及羥基-3-丙烯醯氧甲基丙烯酸丙酯(別名：1-(丙烯醯氧)-3-(甲基丙烯醯氧)-2-丙醇)(HAPMA。分子量214)，合計100質量部，及調整過氧化月桂醯基1質量部，放入上述分散容器，製成油水混合液。藉由分散機，以19000rpm將所獲得之油水混合液分散處理2分鐘，獲得O/W型乳劑。將該乳劑注入於備有攪拌機、溫度計、回流冷卻器及氮導入口之聚合反應器，於氮投入下，以80℃進行4小時聚合反應。 (比較例1～7) 取代實施例之預定的分子量小於化學式(1)之二乙烯基化合物，使用三乙烯基化合物之三甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA。分子量296)、分子量大於化學式(1)之二乙烯基化合物之1,10-癸二醇二丙烯酸酯(DDDA。分子量310)、[2,2-雙(4- (甲基丙烯醯氧乙氧基)苯基]丙烷(商品名「BPE-100」新中村化學製)，進行同樣的處理。於表1表示結果，可知僅於本發明的組成內，可獲得折射率1.60～1.62且平均粒徑2～5mm範圍之聚合物微粒組成物。尤其可知作為二乙烯基化合物之二乙烯基苯，無論質量%為何，均安定且賦予高折射率，低分子量及與化學式(1)之化合物的高親和性兼備，藉此賦予特殊的效果。 (光擴散層用塗料及光擴散層片之製造) 將實施例及比較例所獲得之各微粒60部與聚酯樹脂Vylon 20SS(東洋紡製熱熔類型)200部，以分散攪拌機於室溫攪拌混合，獲得「光擴散層用塗料」。基材使用厚度75mm之PET片材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，使之熱風乾燥而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小時熱老化處理，製作「光擴散片」。 [表1]產業上之可利用性本發明之聚合物微粒組成物由於例如具有高折射率及與丙烯酸系樹脂之親和性，可使用黏合劑，於丙烯酸系光擴散片表面配置為凹凸狀，或者使其含於片材中，令其產生起因於折射率差之穿透光擴散，因此適宜用於背光用擴散片之光擴散劑。

無。

Claims

一種聚合物微粒組成物，其係將化學式(1)所示之乙氧基化鄰苯基苯酚(甲基)丙烯酸酯系化合物98～70質量%、分子量小於化學式(1)之二乙烯基化合物2～30質量%(兩者合計100質量%)予以共聚物反應而成； [化學式1]式中，R為H或-CH₃ 。
如申請專利範圍第1項之聚合物微粒組成物，其中平均粒徑在2～5mm範圍內，且折射率在1.60～1.62範圍內。
如申請專利範圍第1項或第2項之聚合物微粒組成物，其中前述二乙烯基化合物包含二乙烯基苯。
一種光擴散片，其包含如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之聚合物微粒組成物而成。
一種光擴散劑，由如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之聚合物微粒組成物所組成。
一種聚合物微粒組成物製造方法，備有：第一步驟，將油相及水相予以O/W型乳劑化，而前述油相包含乙氧基化鄰苯基苯酚丙烯酸酯98～70質量%、分子量小於乙氧基化鄰苯基苯酚(甲基)丙烯酸酯(分子量268或282)之二乙烯基化合物2～30質量%(兩者合計100質量%)而成；及第二步驟，將前述O/W型乳劑予以懸濁聚合。
如申請專利範圍第6項之聚合物微粒組成物製造方法，其中前述二乙烯基化合物包含二乙烯基苯。