TWI791603B - 延伸性耐擦傷性之塗布用硬化性組成物 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種具有延伸性及優良耐擦傷性,且呈現透明外觀的硬質塗布層之形成材料。
本發明係關於一種硬質塗布薄膜,其為具備含有(a)活性能量線硬化性內酯變性多官能單體100質量份、(b)於含有聚(氧基全氟伸烷基)基的分子鏈之兩末端上隔著胺基甲酸酯鍵具有活性能量線聚合性基的全氟聚醚(但,除於前述聚(氧基全氟伸烷基)基與前述胺基甲酸酯鍵之間具有聚(氧化伸烷基)基之全氟聚醚以外)0.1~10質量份,及(c)藉由活性能量線產生自由基之聚合起始劑1~20質量份的硬化性組成物,及藉由該組成物所形成的硬質塗布層之硬質塗布薄膜。
Description
本發明係關於作為適用於觸控板顯示、液晶顯示等各種顯示元件等表面的硬質塗布層之形成材料為有用的硬化性組成物。詳細而言,具有延伸性及優良耐擦傷性,且可形成呈現透明外觀的硬質塗布層之硬化性組成物。
於手機、平板型電腦等攜帶訊息終端機、筆記型電腦、家電製品、汽車內外裝零件等使用大量的樹脂成形品。對於這些樹脂成形品,欲提高該設計性,通常在成形樹脂後,於該表面上藉由印刷等施予裝飾。近年來,作為對於上述樹脂成形品的立體表面之裝飾方法,於薄膜的單面上使用硬質塗布層,另一面上使用各設置印刷層或黏著層的裝飾薄膜,將此等裝飾薄膜隔著黏著層,貼合於樹脂成形品的方法正被檢討著。
作為上述裝飾薄膜之要求特性,第1其成形性為必要。換言之,即使被延伸亦無法於硬質塗布層上產生裂紋等,可追隨立體表面的延伸性成為必要。第2其耐擦傷性為必要。上述裝飾薄膜的硬質塗布層在貼合於樹脂成形品的狀態下位置於最表面上,擔任保護該表面的角色。
一般對硬質塗布層賦予耐擦傷性時,例如藉由形成高度交聯結構,即形成分子運動性較低的交聯結構而可使表面硬度提高,賦予對外力的抵抗性之方法被採用。作為這些硬質塗布層形成材料,現在最廣為使用藉由自由基進行3次元交聯的多官能丙烯酸酯系材料。但多官能丙烯酸酯系材料因有較高的交聯密度,故完全無具有延伸性。
另一方面,作為於硬質塗布層賦予延伸性,例如採用使用具有1,000~10,000程度的分子量之丙烯酸酯基密度經調整的多官能丙烯酸酯系寡聚物或多官能胺基甲酸酯丙烯酸酯系寡聚物的方法。這些多官能丙烯酸酯系寡聚物為於分子結構內具有交聯部位與延伸部位,藉由延伸部位的分子運動性,可表現適度延伸性。但交聯密度會降低其耐擦傷性較為差。
如此,硬質塗布層的延伸性與耐擦傷性具有權衡關係,兼具兩者特性為自過去的課題。
然而,對於以手機作為代表的攜帶型訊息終端機而言,人可用手掌握住並以手指進行接觸操作。因此,當手握住時其外殼會附著指紋,會有損害該外觀的問題產生。指紋中含有來自汗水的水分及來自皮脂的油分,欲使這些皆不易附著,對於外殼表面的硬質塗布層賦予撥水性及撥油性成為強烈的期待。
由如此觀點得知,於攜帶訊息終端機的外殼表面上,期待具有對於如指紋等的防污性。但,即使初期的防污性可達到相當高的水準,因人必須每天觸摸,故在使用時亦常降低其功能的情況為多。因此,在使用過程的防污性之耐久性成為課題。
過去,作為對於硬質塗布層表面賦予防污性之方法,有形成硬質塗布層的塗布液中添加少量的氟系表面改質劑之方法被使用。所要添加的氟系化合物為藉由該低表面能量於硬質塗布層的表面上被偏析,而賦予撥水性及撥油性。作為氟系化合物,由撥水性、撥油性的觀點來看,使用稱為具有聚(氧基全氟伸烷基)鏈的全氟聚醚之具有1,000~5,000程度的數平均分子量之寡聚物。然而,全氟聚醚因具較佳氟濃度,通常難溶解於使用在形成硬質塗布層的塗布液之有機溶劑。又,對於所形成的硬質塗布層亦會引起凝集現像。
對於如此全氟聚醚中,欲賦予對於有機溶劑的溶解性及賦予對於硬質塗布層的分散性,使用於全氟聚醚加成有機部位的方法。且欲賦予耐擦傷性,使用鍵結(甲基)丙烯酸酯基為代表的活性能量線硬化性部位之方法。
至今,作為具有耐擦傷性的防污性硬質塗布層,其中對於硬質塗布層表面賦予防污性的成分,已有揭示於聚(氧基全氟伸烷基)鏈的兩末端上,將具有聚(氧化伸烷基)基(Poly (oxyalkylene))及隔著1個胺基甲酸酯鍵之(甲基)丙烯醯基的化合物作為表面改質劑使用的技術(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2016/163479號
[發明所解決的問題]
然而,將對表現延伸性的硬質塗布層賦予耐擦傷性作為目的下,即使於多官能丙烯酸酯系寡聚物等添加專利文獻1的表面改質劑,因為這些寡聚物的高分子量及疏水性而使相溶性變差,該硬化物的硬質塗布層有著變白濁之課題產生。
[解決課題的手段]
本發明者們,欲達常上述目的而進行重複詳細檢討結果,發現於含有聚(氧基全氟伸烷基)基的分子鏈之兩末端上,未隔著聚(氧化伸烷基)基,而隔著胺基甲酸酯鍵,具有活性能量線聚合性基的全氟聚醚,對於形成含有內酯變性多官能單體之硬質塗布層的塗布液而言具有溶解性及於硬質塗布層中優良分散性,且含有該全氟聚醚與內酯變性多官能單體的硬化性組成物,其具有延伸性及優良耐擦傷性,且可形成呈現透明外觀的硬質塗布層而完成本發明。
即,本發明的第1觀點係關於一種硬化性組成物,其含有
(a)活性能量線硬化性內酯變性多官能單體100質量份、
(b)於含有聚(氧基全氟伸烷基)基的分子鏈之兩末端上隔著胺基甲酸酯鍵具有活性能量線聚合性基的全氟聚醚(但,除於前述聚(氧基全氟伸烷基)基與前述胺基甲酸酯鍵之間具有聚(氧化伸烷基)基之全氟聚醚以外)0.1~10質量份,及(c)藉由活性能量線產生自由基之聚合起始劑1~20質量份。
作為第2觀點,前述(b)全氟聚醚係關於於各兩末端上具有至少2個活性能量線聚合性基的第1觀點所記載的硬化性組成物。
作為第3觀點,前述(b)全氟聚醚係關於於各兩末端上具有至少3個活性能量線聚合性基的第2觀點所記載的硬化性組成物。
作為第4觀點,前述聚(氧基全氟伸烷基)基為具有作為重複單位的-[OCF2
]-及-[OCF2
CF2
]-的基之第1觀點至第3觀點中任一項所記載的硬化性組成物。
作為第5觀點,前述(b)全氟聚醚係關於具有式[1]所示部分結構之第4觀點所記載的硬化性組成物。
(式中,n為重複單位-[OCF2
CF2
]-的數與重複單位 -[OCF2
]-的數之總數,其為5~30的整數)
作為第6觀點,前述(a)多官能單體係關於含有選自由內酯變性多官能(甲基)丙烯酸酯化合物及內酯變性多官能胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物所成群的至少1個之第1觀點至第5觀點中任一項所記載的硬化性組成物。
作為第7觀點,前述(a)多官能單體為ε-己內酯變性多官能單體,其係關於第1觀點至第6觀點中任一項所記載的硬化性組成物。
作為第8觀點,其係關於進一步含有(d)溶劑之第1觀點至第7觀點中任一項所記載的硬化性組成物。
作為第9觀點,其係關於藉由第1觀點至第8觀點中任一項所記載的硬化性組成物所得之硬化膜。
作為第10觀點,其為於薄膜基材的至少一面上具備硬質塗布層的硬質塗布薄膜,其係關於該硬質塗布層由第9觀點所記載的硬化膜所成的硬質塗布薄膜。
作為第11觀點,其為於薄膜基材的至少一面上具備硬質塗布層的硬質塗布薄膜,其係關於該硬質塗布層為藉由含有將第1觀點至第8觀點中任一項所記載的硬化性組成物塗布於薄膜基材上並形成塗膜的步驟,與於該塗膜照射活性能量線使其硬化的步驟之方法所形成的硬質塗布薄膜。
作為第12觀點,其關於前述硬質塗布層具有1~10μm的膜厚之第10觀點或第11觀點所記載的硬質塗布薄膜。
作為第13觀點,其係關於在含有聚(氧基全氟伸烷基)基的分子鏈之各兩末端上,隔著胺基甲酸酯鍵,具有至少3個活性能量線聚合性基之全氟聚醚化合物(但,除去於前述聚(氧基全氟伸烷基)基與前述胺基甲酸酯鍵之間具有聚(氧化伸烷基)基的全氟聚醚化合物以外)。
作為第14觀點,其係關於前述聚(氧基全氟伸烷基)基具有作為重複單位的-[OCF2
]-及-[OCF2
CF2
]-的第13觀點所記載的全氟聚醚化合物。
作為第15觀點,其係關於具有式[1]所示部分結構的第14觀點所記載的全氟聚醚化合物。
(式中,n為重複單位-[OCF2
CF2
]-的數與重複單位 -[OCF2
]-的數之總數,其表示5~30的整數)。
作為第16觀點,其係關於由第13觀點至第15觀點中任一項所記載的全氟聚醚化合物所成的表面改質劑。
作為第17觀點,其係關於使用第13觀點至第15觀點中任一項所記載的全氟聚醚化合物在表面改質上的用途。
[發明之效果]
依據本發明可提供一種具有在厚度1~10μm程度的薄膜上亦優良的耐擦傷性,外觀亦優良,且具有延伸性的使用於硬化膜及硬質塗布層的形成之硬化性組成物。
又,依據本發明可提供一種藉由前述硬化性組成物所得的硬化膜,或於藉此所形成的硬質塗布層賦予表面之硬質塗布薄膜,其具有耐擦傷性及優良外觀,且具有延伸性的硬質塗布薄膜。
<硬化性組成物>
本發明之硬化性組成物詳細為含有以下(a)~(c)者。
(a)活性能量線硬化性內酯變性多官能單體100質量份、
(b)於含有聚(氧基全氟伸烷基)基的分子鏈之兩末端上隔著胺基甲酸酯鍵具有活性能量線聚合性基的全氟聚醚(但,除於前述聚(氧基全氟伸烷基)基與前述胺基甲酸酯鍵之間具有聚(氧化伸烷基)基之全氟聚醚以外)0.1~10質量份、及
(c)藉由活性能量線產生自由基之聚合起始劑1~20質量份。
以下首先對於上述(a)~(c)的各成分做說明。
[(a)活性能量線硬化性內酯變性多官能單體]
所謂活性能量線硬化性內酯變性多官能單體係指藉由照射紫外線等活性能量線而進行聚合反應並使其硬化的以內酯進行變性的多官能單體。
作為對於本發明之硬化性組成物的較佳(a)活性能量線硬化性內酯變性多官能單體為選自由內酯變性多官能(甲基)丙烯酸酯化合物及內酯變性多官能胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物所成群的單體。
且,所謂本發明的(甲基)丙烯酸酯化合物係指丙烯酸酯化合物與甲基丙烯酸酯化合物之雙方。例如(甲基)丙烯酸表示丙烯酸與甲基丙烯酸。
作為上述內酯變性多官能(甲基)丙烯酸酯化合物,例如可舉出以γ-丁內酯、δ-戊內酯、ε-己內酯等內酯進行變性(即,將內酯進行開環加成或開環加成聚合)的多元醇或聚硫醇之(甲基)丙烯酸酯化合物。
作為該多元醇,例如可舉出三羥甲基丙烷、二三羥甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、甘油、雙酚A、乙氧基化三羥甲基丙烷、乙氧基化季戊四醇、乙氧基化二季戊四醇、乙氧基化甘油、乙氧基化雙酚A、1,3-丙烷二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、2-甲基-1,8-辛烷二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸烷二醇、三環[5.2.1.02,6
]癸烷二甲醇、1,3-金剛烷二醇、1,3-金剛烷二甲醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、聚丙二醇、新戊二醇、二噁烷甘醇、雙(2-羥基乙基)異氰脲酸酯、參(2-羥基乙基)異氰脲酸酯、9,9-雙(4-羥基苯基)芴、9,9-雙[4-(2-羥基乙氧基)苯基]芴等。
又,作為該硫醇,可舉出雙(2-巰基乙基)硫化物、雙(4-巰基苯基)硫化物等。
作為如此內酯變性多官能(甲基)丙烯酸酯化合物,例如可舉出內酯變性三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、內酯變性雙三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、內酯變性季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、內酯變性季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、內酯變性季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、內酯變性二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、內酯變性二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、內酯變性2-羥基-1,3-二(甲基)丙烯醯氧基丙烷、內酯變性2-羥基-1-丙烯醯氧基-3-甲基丙烯醯氧丙烷、內酯變性甘油三(甲基)丙烯酸酯、內酯變性雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、內酯變性乙氧基化三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、內酯變性乙氧基化季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、內酯變性乙氧基化二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、內酯變性乙氧基化甘油三(甲基)丙烯酸酯、內酯變性乙氧基化雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、內酯變性1,3-丙烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、內酯變性1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、內酯變性1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、內酯變性1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、內酯變性2-甲基-1,8-辛烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、內酯變性1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、內酯變性1,10-癸烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、內酯變性三環[5.2.1.02,6
]癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、內酯變性1,3-金剛烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、內酯變性1,3-金剛烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、內酯變性乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、內酯變性二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、內酯變性三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、內酯變性四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、內酯變性聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、內酯變性丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、內酯變性二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、內酯變性聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、內酯變性新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、內酯變性二噁烷甘醇二(甲基)丙烯酸酯、內酯變性雙(2-羥基乙基)異氰脲酸酯二(甲基)丙烯酸酯、內酯變性參(2-羥基乙基)異氰脲酸酯三(甲基)丙烯酸酯、內酯變性9,9-雙(4-(甲基)丙烯醯氧基苯基)芴、內酯變性9,9-雙[4-(2-(甲基)丙烯醯氧基乙氧基)苯基]芴、內酯變性雙[2-(甲基)丙烯醯基硫代乙基]硫化物、內酯變性雙[4-(甲基)丙烯醯基噻吩基]硫化物等。
其中作為經變性的內酯以ε-己內酯為佳,例如以上述內酯變性多官能(甲基)丙烯酸酯化合物的內酯為ε-己內酯的化合物為佳。
作為較佳內酯變性多官能(甲基)丙烯酸酯化合物,例如可舉出ε-己內酯變性季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、ε-己內酯變性季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、ε-己內酯變性二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、ε-己內酯變性二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。
上述內酯變性多官能胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物為於1分子內具有複數個(甲基)丙烯醯基,具有胺基甲酸酯鍵(-NHCOO-)及例如具有γ-丁內酯、δ-戊內酯、ε-己內酯等內酯的開環結構之化合物。
例如作為上述內酯變性多官能胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯,雖可舉出藉由多官能異氰酸酯與具有以內酯進行變性的羥基之(甲基)丙烯酸酯的反應所得者、藉由多官能異氰酸酯與具有羥基的(甲基)丙烯酸酯與以內酯經變性的多元醇之反應所得者等,在本發明可使用的內酯變性多官能胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物並未限定於此有關例示。
且作為上述多官能異氰酸酯,例如可舉出甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、亞二甲苯二異氰酸酯、六伸甲基二異氰酸酯等。
又,作為上述具有羥基的(甲基)丙烯酸酯,例如可舉出(甲基)丙烯酸2-羥基乙基、(甲基)丙烯酸2-羥基丙基、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯等。
而作為上述多元醇,例如可舉出乙二醇、丙二醇、新戊二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、二丙二醇等二醇類;這些二醇類與琥珀酸、馬來酸、己二酸等脂肪族二羧酸類或二羧酸酐類之反應生成物的聚酯多元醇;聚醚多元醇;聚碳酸酯二醇等。
在本發明中,作為上述(a)活性能量線硬化性內酯變性多官能單體,可使用由上述內酯變性多官能(甲基)丙烯酸酯化合物及上述內酯變性多官能胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物所成群的單獨一種,或組合二種以上者。
[(b)於含有聚(氧基全氟伸烷基)基的分子鏈之兩末端上隔著胺基甲酸酯鍵具有活性能量線聚合性基的全氟聚醚(但,除於前述聚(氧基全氟伸烷基)基與前述胺基甲酸酯鍵之間具有聚(氧化伸烷基)基之全氟聚醚以外)]
在本發明中,作為(b)成分,使用於含有聚(氧基全氟伸烷基)基的分子鏈之兩末端上,不隔著聚(氧化伸烷基)基而隔著胺基甲酸酯鍵的具有活性能量線聚合性基的全氟聚醚(以下僅有時僅稱為「(b)於兩末端上具有聚合性基的全氟聚醚」)。(b)成分為扮演著作為適用本發明之硬化性組成物的硬質塗布層中之表面改質劑的角色。
又,(b)成分為與(a)成分的相溶性優良,藉此可抑制硬質塗布層的白濁現像,可形成呈現透明外觀的硬質塗布層。
且,所謂上述聚(氧化伸烷基)基表示氧基伸烷基的重複單位數為2以上且於氧基伸烷基中之伸烷基為無取代的伸烷基之基。
於上述聚(氧基全氟伸烷基)基中之伸烷基的碳原子數並無特別限定,以碳原子數1~4者為佳。即,上述聚(氧基全氟伸烷基)基表示具有碳原子數1~4的2價氟化碳基與氧原子以交互連結的結構之基,氧全氟伸烷基表示具有碳原子數1~4的2價氟化碳基與氧原子經連結的結構之基。具體可舉出-[OCF2
]-(氧全氟伸甲基)、 -[OCF2
CF2
]-(氧全氟伸乙基)、-[OCF2
CF2
CF2
]-(氧全氟丙烷-1,3-二基)、-[OCF2
C(CF3
)F]-(氧全氟丙烷-1,2-二基)等基。
上述氧全氟伸烷基可單獨使用一種或組合二種以上使用,視所需複數種的氧全氟伸烷基之鍵結可為嵌合鍵結及無規鍵結中任一種。
此等中,由可得到可成為耐擦傷性良好的硬化膜之觀點來看,作為聚(氧基全氟伸烷基)基,以使用具有作為重複單位的-[OCF2
]-(氧全氟伸甲基)與-[OCF2
CF2
]-(氧全氟伸乙基)的雙方之基為佳。
其中亦作為上述聚(氧基全氟伸烷基)基,以重複單位:-[OCF2
]-與-[OCF2
CF2
]-的莫耳比率為[重複單位: -[OCF2
]-]:[重複單位:-[OCF2
CF2
]-]=2:1~1:2的比例下含有的基為佳,以約1:1的比例下含有的基為較佳。這些重複單位的鍵結可為嵌合鍵結及無規鍵結中任一種。
上述氧全氟伸烷基的重複單位數中作為該重複單位數的總計而言以5~30的範圍者為佳,以7~21的範圍者為較佳。
又,上述聚(氧基全氟伸烷基)基藉由凝膠滲透層析法以聚苯乙烯換算所測定的重量平均分子量(Mw)為1,000~5,000,以1,500~2,000為佳。
作為上述隔著胺基甲酸酯鍵進行鍵結的活性能量線聚合性基,可舉出(甲基)丙烯醯基、胺基甲酸酯(甲基)丙烯醯基、乙烯基等。
(b)於兩末端具有聚合性基的全氟聚醚並未限定為於兩末端具有1個(甲基)丙烯醯基等活性能量線聚合性基者,亦可為於兩末端上具有2個以上活性能量線聚合性基者,例如作為含有活性能量線聚合性基的末端結構,可舉出以下所示的A1~A5之結構,及這些結構中之丙烯醯基以甲基丙烯醯基所取代的結構。
作為如此(b)於兩末端具有聚合性基的全氟聚醚,例如可舉出以下式[2]所示化合物。
(式中,A表示前述式[A1]~式[A5]所示結構及將這些結構中之丙烯醯基以甲基丙烯醯基所取代的結構中之1者,PFPE表示前述聚(氧基全氟伸烷基)基(但,與L1
直接鍵結的側為氧末端,與氧原子鍵結的側為全氟伸烷基末端。),L1
表示以氟原子1~3個所取代的碳原子數2~3的伸烷基,m各獨立表示1~5的整數,L2
表示自m+1價醇除去OH的m+1價殘基)。
作為上述可由1~3個氟原子進行取代的碳原子數2~3之伸烷基,可舉出CH2
CHF、CH2
CF2
、CHFCF2
、CH2
CH2
CHF、CH2
CH2
CF2
、CH2
CHFCF2
等,以CH2
CF2
為佳。
作為於上述式[2]所示化合物中之部分結構(A-NHC(=O)O)m
L2
-,可舉出以下所示的式[B1]~式[B12]所示結構等。
(式中,A表示前述式[A1]~式[A5]所示結構及將於這些結構中之丙烯醯基由甲基丙烯醯基所取代的結構中之一者)
在上述式[B1]~式[B12]所示結構之中,式[B1]及式[B2]相當於m=1之情況,式[B3]~式[B6]相當於m=2之情況,式[B7]~式[B9]相當於m=3之情況,式[B10]~式[B12]相當於m=5之情況。
彼等之中,亦以式[B3]所示結構為佳,特別以式[B3]與式[A3]的組合為佳。
作為較佳的(b)於兩末端具有聚合性基的全氟聚醚,可舉出具有式[1]所示部分結構的化合物。
式[1]所示部分結構相當於自式[2]所示化合物除去 A-NHC(=O)的部分。
式[1]中之n表示重複單位-[OCF2
CF2
]-之數與重複單位-[OCF2
]-之數的總數,以5~30的範圍之整數為佳,以7~21的範圍之整數為較佳。又,重複單位-[OCF2
CF2
]-之數與重複單位-[OCF2
]-之數的比率在2:1~1:2之範圍者為佳,約1:1的範圍者為較佳。這些重複單位之鍵結可為嵌合鍵結及無規鍵結中任一種。
對於本發明(b)於兩末端具有聚合性基的全氟聚醚的使用比例,對於前述(a)活性能量線硬化性內酯變性多官能單體100質量份時為0.1~10質量份,較佳為0.2~5質量份的比例。
上述(b)於兩末端具有聚合性基的全氟聚醚,例如可藉由對於下式[3]
(式中,PFPE、L1
、L2
及m與前述相同意義)所示化合物的兩末端上所存在的羥基,將具有聚合性基的異氰酸酯化合物,即將前述式[A1]~式[A5]所示結構及這些結構中之丙烯醯基以甲基丙烯醯基進行取代的結構中之結合鍵上鍵結異氰酸酯基的化合物(例如,2-(甲基)丙烯醯氧基乙基異氰酸酯、1,1-雙((甲基)丙烯醯氧基甲基)乙基異氰酸酯等)進行反應後形成胺基甲酸酯鍵而得到。
且,於本發明之硬化性組成物中,除含有(b)於含有聚(氧基全氟伸烷基)基的分子鏈之兩末端上隔著胺基甲酸酯鍵具有活性能量線聚合性基的全氟聚醚(但,在前述聚(氧基全氟伸烷基)基與前述胺基甲酸酯鍵之間不具有聚(氧化伸烷基)基)以外,亦可含有於含有聚(氧基全氟伸烷基)基的分子鏈之一端上隔著胺基甲酸酯鍵,具有活性能量線聚合性基,且於該他端上具有羥基之全氟聚醚(但,在前述聚(氧基全氟伸烷基)基與前述胺基甲酸酯鍵之間以及於前述聚(氧基全氟伸烷基)基與前述羥基之間不具有聚(氧化伸烷基)基),或如上述式[3]所示之含有聚(氧基全氟伸烷基)基之於分子鏈的兩端上具有羥基之全氟聚醚(但,在前述聚(氧基全氟伸烷基)基與前述羥基之間不具有聚(氧化伸烷基)基)[不具有活性能量線聚合性基之化合物]。
本發明且為有關含有聚(氧基全氟伸烷基)基的分子鏈之各兩末端上隔著胺基甲酸酯鍵,具有至少3個活性能量線聚合性基之全氟聚醚化合物(但,除去在前述聚(氧基全氟伸烷基)基與前述胺基甲酸酯鍵之間具有聚(氧化伸烷基)基之全氟聚醚化合物以外)。
作為上述於兩末端具有聚合性基的全氟聚醚化合物,以具有上述式[1]所示部分結構之化合物為佳。
本發明之全氟聚醚化合物如上述,其與(a)成分之相溶性優良,藉此可抑制硬質塗布層的白濁現像,可達成呈現透明外觀的硬質塗布層之形成的優異效果。
本發明又有關由上述全氟聚醚化合物所成的表面改質劑,以及欲使用於該全氟聚醚化合物之表面改質者。
[(c)藉由活性能量線產生自由基之聚合起始劑]
本發明之硬化性組成物中較佳的藉由活性能量線產生自由基之聚合起始劑(以下有時僅稱為「(c)聚合起始劑」),例如其為藉由電子線、紫外線、X線等活性能量線,特別為藉由紫外線照射使其產生自由基的聚合起始劑。
作為上述(c)聚合起始劑,例如可舉出安息香類、烷基苯乙酮類、噻噸酮類、偶氮類、疊氮化物類、二氮類、o-醌二疊氮化物類、醯基膦氧化物類、肟酯類、有機過氧化物、二苯甲酮類、雙香豆素類、雙咪唑類、二茂鈦類、硫醇類、鹵化烴類、三氯甲基三嗪類、或者碘鹽、鋶鹽等鎓鹽類等。可使用單獨使用一種,或亦可混合二種以上使用。
其中本發明中,由透明性、表面硬化性、薄膜硬化性之觀點,作為(c)聚合起始劑,以使用烷基苯乙酮類者為佳。藉由使用烷基苯乙酮類,可得到更提高耐擦傷性之硬化膜。
作為上述烷基苯乙酮類,例如可舉出1-羥基環己基=苯基=酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、2-羥基-1-(4-(2-羥基乙氧基)苯基)-2-甲基丙烷-1-酮、2-羥基-1-(4-(4-(2-羥基-2-甲基丙醯基)苯甲基)苯基)-2-甲基丙烷-1-酮等α-羥基烷基苯乙酮類;2-甲基-1-(4-(甲基硫基)苯基)-2-嗎啉代丙烷-1-酮、2-苯甲基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉代苯基)丁烷-1-酮等α-胺基烷基苯乙酮類;2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮;苯基乙醛酸甲基等。
對於本發明,(c)聚合起始劑的使用比例對於前述(a)活性能量線硬化性內酯變性多官能單體100質量份而言為1~20質量份,較佳為2~10質量份。
[(d)溶劑]
本發明之硬化性組成物可進一步含有(d)溶劑,即亦可作為塗漆(膜形成材料)之形態。
作為上述溶劑,若為溶解前述(a)~(c)成分,又考慮到有關後述硬化膜(硬質塗布層)形成之塗層時的作業性或硬化前後之乾燥性等時,僅適宜地選擇即可,例如可舉出苯、甲苯、二甲苯、乙基苯、四氫萘等芳香族烴類;n-己烷、n-庚烷、礦物油、環己烷等脂肪族或脂環式烴類;氯化甲基、溴化甲基、碘化甲基、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、三氯伸乙基、全氯乙烯、o-二氯苯等鹵素化物類;乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲氧基丁基乙酸酯、甲基溶纖劑乙酸酯、乙基溶纖劑乙酸酯、丙二醇單甲基醚乙酸酯等酯類或酯醚類;二乙基醚、四氫呋喃、1,4-二噁烷、甲基溶纖劑、乙基溶纖劑、丁基溶纖劑、丙二醇單甲基醚、丙二醇單乙基醚、丙二醇單-n-丙基醚、丙二醇單異丙基醚、丙二醇單-n-丁基醚等醚類;丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、二-n-丁基酮、環己酮等酮類;甲醇、乙醇、n-丙醇、異丙醇、n-丁醇、異丁基醇、tert-丁基醇、2-乙基己基醇、苯甲基醇、乙二醇等醇類;N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮等醯胺類;二甲基亞碸等亞碸類,以及這些2種以上之混合溶劑。
這些(d)溶劑之使用量並無特別限定,例如對於本發明之硬化性組成物中的固體成分濃度為1~70質量%,以在5~50質量%的濃度下使用為佳。其中,所謂固體成分濃度(亦稱為不揮發分濃度)表示對於本發明之硬化性組成物的前述(a)~(d)成分(及依據所望的其他添加劑)之總質量(合計質量)的固體成分(自全成分除去溶劑成分者)之含有量。
[其他添加物]
又,對於本發明之硬化性組成物,不損害本發明之效果下,視必要可適宜地添加一般添加的添加劑,例如可適宜地添加聚合禁止劑、光增感劑、塗平劑、界面活性劑、密著性賦予劑、可塑劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑、貯藏安定劑、帶電防止劑、無機填充劑、顏料、染料等。
<硬化膜>
本發明之硬化性組成物塗布於基材上而形成塗膜,藉由於該塗膜照射活性能量線使其聚合(硬化),形成硬化膜。該硬化膜亦作為本發明的對象。又,可將於後述硬質塗布薄膜中之硬質塗布層作為由該硬化膜所成者。
作為該情況的前述基材,例如可舉出各種樹脂(聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚乙烯萘二甲酸酯(PEN)等聚酯、聚烯烴、聚醯胺、聚醯亞胺、環氧樹脂、三聚氰胺樹脂、三乙醯纖維素、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)、降冰片烯系樹脂等)、金屬、木材、紙、玻璃、板岩等。這些基材的形狀亦可為板狀、薄膜狀或3次元成形體。
對於前述基材上的塗布方法可適宜地選擇鑄塗膜法、旋轉塗布法、刮刀塗布法、浸塗法、輥塗布法、噴霧塗布法、棒塗布法、模塗法、噴墨法、印刷法(凸版、凹版、平版、絲網印刷等)等,其中可利用卷對卷(roll-to-roll)法,又由薄膜塗布性之觀點來看,可望使用凸版印刷法,特別使用凹版塗布法。且,於事前使用孔徑0.2μm程度的濾器等,過濾硬化性組成物後,提供於塗布者為佳。且塗布時,視必要於該硬化性組成物添加溶劑亦可作為塗漆之形態。作為該此狀況之溶劑,可舉出在前述[(d)溶劑]所舉出的種種溶劑。
於基材上塗布硬化性組成物形成塗膜後,視必要藉由加熱板或烤箱等將塗膜進行預備乾燥而除去溶劑(溶劑除去步驟)。作為此時的加熱乾燥之條件,例如在40~120℃進行30秒~10分鐘程度者為佳。
乾燥後,照射紫外線等活性能量線,使塗膜硬化。作為活性能量線,可舉出紫外線、電子線、X線等,特別以紫外線為佳。作為使用於紫外線照射的光源,可使用太陽光線、化學燈、低壓水銀燈、高壓水銀燈、金屬鹵素燈、氙氣燈、UV-LED等。
且其後,藉由進行後烘烤,具體為使用加熱板、烤箱等進行加熱而使聚合完成。
且,所形成的硬化膜之厚度對於乾燥、硬化後而言,通常為0.01~50μm,較佳為0.05~20μm。
<硬質塗布薄膜>
使用本發明之硬化性組成物,可製造出於薄膜基材的至少一面(表面)具備硬質塗布層的硬質塗布薄膜。該硬質塗布薄膜亦為本發明之對象,該硬質塗布薄膜可適用於保護例如觸控板或液晶顯示等各種顯示元件等表面。
於本發明之硬質塗布薄膜中之硬質塗布層可藉由含有將前述本發明之硬化性組成物塗布於薄膜基材上形成塗膜之步驟、於該塗膜照射紫外線等活性能量線使該塗膜硬化的步驟之方法而形成。
作為前述薄膜基材,可舉出在前述<硬化膜>所舉出的基材中,可使用於光學用途之各種透明樹脂製薄膜。較佳例如可舉出選自聚乙烯對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丁烯對苯二甲酸乙二醇酯(PBT)、聚乙烯萘二甲酸酯(PEN)等之聚酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚烯烴、聚醯胺、聚醯亞胺、三乙醯纖維素等樹脂製薄膜。
又,對於前述薄膜基材上的硬化性組成物之塗布方法(塗膜形成步驟)及對於塗膜的活性能量線照射方法(硬化步驟)可使用在前述<硬化膜>所舉出的方法。又,於本發明之硬化性組成物含有溶劑(塗漆形態之)的情況,在塗膜形成步驟後,視必要可含有乾燥該塗膜使溶劑除去的步驟。此時,可使用在前述<硬化膜>所舉出的塗膜之乾燥方法(溶劑除去步驟)。
如此所得之硬質塗布層的膜厚,以1~20μm為佳,較佳為1~10μm。
[實施例]
以下可舉出實施例,可更具體說明本發明,但本發明並未限定於此下述實施例。
且,對於實施例,使用於試料的調製及物性分析之裝置及條件如以下所示。
(1)棒塗布塗布
裝置:(股)SMT製 PM-9050MC
棒:OSG System Products(股)製 A-Bar OSP-22,最大濕膜厚22μm(線錠#9相當)
塗布速度:4m/分鐘
(2)烤箱
裝置:Advantech Oriental(股)製之無塵乾燥器 DRC433FA
(3)UV硬化
裝置:Heraeus(股)製 CV-110QC-G
燈光:Heraeus(股)製 高壓水銀燈H-bulb
(4)凝膠滲透層析法(GPC)
裝置:Tosoh公司(股)製 HLC-8220GPC
管柱:昭和電工(股)製 Shodex(註冊商標)GPC K-804L、GPC K-805L
管柱溫度:40℃
溶離液:四氫呋喃
檢測器:RI
(5)擦傷試驗
裝置:新東科學(股)製 往返摩耗試驗機 TRIBOGEAR TYPE:30S
掃描速度:3,000mm/分鐘
掃描距離:50mm
(6)全光線透過率、霧度
裝置:日本電色工業(股)製 霧度測試器 NDH5000
(7)接觸角
裝置:協和界面科學(股)製 DropMaster DM-501
測定溫度:20℃
(8)拉伸試驗
裝置:(股)島津製作所製 卓上形精密萬能試驗機Autograph AGS - 10 kNX
夾抓具:1kN手動扭轉式平面形夾抓具
抓牙:高強度塗膠抓牙
拉伸速度:20mm/分鐘
測定溫度:20℃
又,簡稱號碼表示以下意思。
PFPE1:各兩末端不隔著聚(氧化伸烷基)基具有2個羥基之全氟聚醚[Solvay Specialty Polymers, Inc.製 Fomblin(註冊商標)T4]
PFPE2:於兩末端隔著聚(氧化伸烷基)基(重複單位數8~9)具有羥基的全氟聚醚[Solvay Specialty Polymers, Inc.製 Fluorolink 5147X]
SM2:於各兩末端隔著胺基甲酸酯鍵具有2個甲基丙烯醯基之全氟聚醚[Solvay Specialty Polymers, Inc.製 Fomblin(註冊商標)MT70、80質量%MEK溶液]
BEI:1,1-雙(丙烯醯氧基甲基)乙基異氰酸酯[昭和電工(股)製 Karenz(註冊商標)BEI]
DOTDD:二新癸烷酸二辛基錫[日東化成(股)製 Neostan(註冊商標)U-830]
DPCL:己內酯變性二季戊四醇六丙烯酸酯[日本化藥(股)製 KAYARAD DPCA-60]
DPHA:二季戊四醇五丙烯酸酯/二季戊四醇六丙烯酸酯混合物[日本化藥(股)製 KAYARAD DPHA]
PETA:季戊四醇三丙烯酸酯/季戊四醇四丙烯酸酯混合物[新中村化學工業(股)製 NK酯 A-TMM-3LM-N]
I2959:2-羥基-1-(4-(2-羥基乙氧基)苯基)-2-甲基丙烷-1-酮[BASF日本(股)製 IRGACURE(註冊商標)2959]
MEK:甲基乙基酮
PGME:丙二醇單甲基醚
[實施例1]於各兩末端隔著胺基甲酸酯鍵具有4個丙烯醯基之全氟聚醚(SM1)的製造
於螺絲管裝入PFPE1 1.19g(0.5mmol)、BEI 0.52g(2.0mmol)、DOTDD 0.017g(PFPE1及BEI之合計質量的0.01倍量)及MEK 1.67g。將該混合物使用攪拌器片在室溫(約23℃)下攪拌24小時,得到目的化合物之SM1的50質量%MEK溶液。
藉由所得之SM1的GPC以聚苯乙烯換算所測定的重量平均分子量:Mw為3,000,分散度:Mw(重量平均分子量)/Mn(數平均分子量)為1.2。
[製造例1]SM2之50質量%MEK溶液的調製
於螺絲管中裝入SM2 2.5g及MEK 1.5g。將該混合物使用攪拌器片在室溫(約23℃)下進行24小時攪拌,得到SM2的50質量%MEK溶液。
[比較製造例1]於各兩末端隔著聚(氧化伸烷基)基及1個胺基甲酸酯鍵且具有2個丙烯醯基之全氟聚醚(SM3)的製造
於螺絲管中裝入PFPE2 1.05g(0.5mmol)、BEI 0.26g(1.0mmol)、DOTDD 0.013g(PFPE2及BEI之合計質量的0.01倍量)及MEK 1.30g。將該混合物使用攪拌器片在室溫(約23℃)下進行24小時攪拌,得到目的化合物之SM3的50質量%MEK溶液。
藉由所得之SM3的GPC以聚苯乙烯換算所測定的重量平均分子量:Mw為3,100,分散度:Mw/Mn為1.1。
[實施例2、3、比較例1~3]
依據表1的記載,混合以下各成分,調製出表1所記載的固體成分濃度之硬化性組成物。且,其中所謂固體成分係指溶劑以外的成分。又,表中[份]表示[質量份]。
(1)多官能單體:表1所記載的多官能單體 100質量份
(2)表面改質劑:將表1所記載的表面改質劑以表1所記載的量(固體成分換算)表示
(3)聚合起始劑:I2959 5質量份
(4)溶劑:PGME 158質量份
將該硬化性組成物使用棒塗布而塗布於A4尺寸的兩面易接著處理PET薄膜[Toray(股)製 Lumirror(商標登録)U403、厚度100μm]上,得到塗膜。將該塗膜在120℃的烤箱進行3分鐘乾燥而除去溶劑。將所得的膜在氮環境下,照射曝光量300mJ/cm2
之UV光使其曝光後,製造出具有約5μm膜厚的硬質塗布層(硬化膜)之硬質塗布薄膜。
評估各硬化性組成物之均質性以及所得之硬質塗布薄膜的外觀、耐擦傷性、延伸性、全光線透過率、霧度及水的接觸角。組成物均質性、外觀、耐擦傷性、延伸性、及接觸角的評估程序如以下所示。結果合併表示於表2。
[組成物均質性]
將調製2小時後的硬化性組成物之外觀以目視確認,依據以下基準進行評估。
A:透明溶液
C:白濁
[外觀]
將硬質塗布薄膜的外觀以目視進行確認,依據以下基準進行評估。
A:於通過硬質塗布層全面為透明且無斑點
C:硬質塗布層全面有斑狀且白濁而使斑點醒目
[耐擦傷性]
將硬質塗布層表面以附有往返摩耗試驗機之不銹鋼毛紡[Bonther販賣(股)製 Bonther(註冊商標)#0000(超極細)]施予250g/cm2
的負荷進行2,000往返擦拭,將造成傷痕程度以目視進行確認,依據以下基準進行評估。且,作為硬質塗布層假設實際使用時,至少可求得B,以A為佳。
A:未有傷痕
B:稍有傷痕
C:全面傷痕
[延伸性]
將硬質塗布薄膜取出長度80mm,寬度10mm的矩形,製作出試驗片。自試驗片的縱方向之兩端,將各20mm以萬能試驗機之夾抓具抓住取出,使延伸率(=(夾抓具間距離之增加量)÷(夾抓具間距離)×100)成為5%、10%、15%、20%下進行拉伸試驗。於試驗片的硬質塗布層上未產生裂紋的最大延伸率評估為延伸性。
[接觸角]
將水1μL附著於硬質塗布層表面,測定該5秒後的接觸角θ之5點,將該平均值作為接觸角值。
如表1所示,於硬質塗布層中,各使用作為多官能單體將內酯變性丙烯酸酯,作為表面改質劑於各兩末端隔著胺基甲酸酯鍵具有4個丙烯醯基之全氟聚醚SM1(實施例2),或於各兩末端隔著胺基甲酸酯鍵具有2個甲基丙烯醯基之全氟聚醚SM2(實施例3)之硬化性組成物呈現透明溶液,又使用該硬化性組成物所製作的硬質塗布薄膜其具有優良耐擦傷性之同時亦具有適度延伸性,可得到透明且無斑點之外觀。
另一方面,作為表面改質劑使用於各兩末端隔著聚(氧化伸烷基)基及1個胺基甲酸酯鍵之具有2個丙烯醯基的全氟聚醚SM3的比較例2,該組成物為白濁且均質性較差,且由該組成物所得之硬質塗布層與實施例相比較,霧度惡化且外觀為白濁狀態。
又,各使用作為多官能單體未經內酯變性的丙烯酸酯作為表面改質劑的上述SM1之比較例1,結果為皆未具有延伸性。
以上如實施例之結果所示,組合經內酯變性的多官能單體,及特定全氟聚醚的硬化性組成物,第一次可得到耐擦傷性、延伸性及外觀皆令人滿足的硬質塗布薄膜。
Claims (11)
- 一種硬化性組成物,其特徵為含有(a)活性能量線硬化性內酯變性多官能單體100質量份、(b)於含有聚(氧基全氟伸烷基)基的分子鏈之兩末端上隔著胺基甲酸酯鍵具有活性能量線聚合性基的全氟聚醚(但,除於前述聚(氧基全氟伸烷基)基與前述胺基甲酸酯鍵之間具有聚(氧化伸烷基)基之全氟聚醚以外)0.1~10質量份,及(c)藉由活性能量線產生自由基之聚合起始劑1~20質量份,其中前述聚(氧基全氟伸烷基)基為具有作為重複單位的-[OCF2]-及-[OCF2CF2]-的基,前述(b)全氟聚醚係以式[2]所示化合物;
- 如請求項1之硬化性組成物,其中前述(a)多官能單體含有選自由內酯變性多官能(甲基)丙烯酸酯化合物及內酯變性多官能胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物所成群的至少1個。
- 如請求項1或2之硬化性組成物,其中前述(a)多官能單體為ε-己內酯變性多官能單體。
- 如請求項1或2之硬化性組成物,其中進一步含有(d)溶劑。
- 一種硬化膜,其特徵為藉由如請求項1至4中任一項之硬化性組成物所得者。
- 一種硬質塗布薄膜,其為於薄膜基材的至少一面上具備硬質塗布層者,其特徵為該硬質塗布層係由如請求項5 之硬化膜所成者。
- 一種硬質塗布薄膜,其為於薄膜基材的至少一面上具備硬質塗布層的硬質塗布薄膜,其特徵為該硬質塗布層係藉由含有將如請求項1至4中任一項之硬化性組成物塗布於薄膜基材上而形成塗膜之步驟,與於該塗膜照射活性能量線使其硬化的步驟之方法而形成者。
- 如請求項6或7之硬質塗布薄膜,其中前述硬質塗布層為具有1~10μm之膜厚。
- 一種全氟聚醚化合物,其為於含有聚(氧基全氟伸烷基)基的分子鏈之各兩末端上,隔著胺基甲酸酯鍵具有至少3個活性能量線聚合性基(但,除於前述聚(氧基全氟伸烷基)基與前述胺基甲酸酯鍵之間具有聚(氧化伸烷基)基的全氟聚醚化合物以外),其中前述聚(氧基全氟伸烷基)基為具有作為重複單位的-[OCF2]-及-[OCF2CF2]-的基,且係以式[2]所示化合物;
- 一種表現改質劑,其特徵為由如請求項9之全氟聚醚化合物所成者。
- 一種使用於表面改質的如請求項9之全氟聚醚化合物的用途。
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