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JP2018177995A - 粘着剤組成物およびこの組成物を用いてなるフィルム - Google Patents

粘着剤組成物およびこの組成物を用いてなるフィルム Download PDF

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Abstract

【課題】 光学機能性フィルムと液晶セルとの貼り合わせに使用した場合に、リワーク性を良好に維持しつつ、耐久性を向上し得る粘着剤組成物を提供すること。【解決手段】(メタ)アクリル酸エステルモノマーを含む重合性不飽和モノマーの共重合体と、式[1a]で表されるオルガノシロキサンおよびその加水分解物の少なくとも一方と、を含む粘着剤組成物。(Xは酸無水物基を有する一価炭化水素基を、Yはポリエーテル基を有する一価炭化水素基を、Zは加水分解性シリル基を有する一価炭化水素基を、R1は、互いに独立して水素原子等を、M1は、互いに独立して、X、Y、ZおよびR1から選ばれる基を、a、b、c、dは、それぞれ、0〜100の整数を示すが、aが0の場合、M1の少なくとも1つがXでcは1≦c≦100の整数であり、cが0の場合、M1の少なくとも1つがZでaは1≦a≦100の整数である。)【選択図】 なし

Description

本発明は、粘着剤組成物およびこの組成物を用いてなるフィルムに関し、さらに詳述すると、光学機能性フィルムと液晶セルとの貼り合わせに使用される粘着剤組成物およびこの組成物を用いてなる層を有するフィルムに関する。
液晶表示装置は、まず液晶成分を2枚のガラス基板で挟んで液晶セルを作製し、次に、液晶セルの表面へ、粘着剤層を介して、偏光板または偏光板と位相差板との積層体などの光学機能性フィルムを貼着する工程を経て、製造される。
この液晶表示装置は、車両搭載用、屋外計器用およびパソコン用等のディスプレイやテレビ等の表示装置として、広く使用されるようなった。また、この用途の広がりに伴い、液晶表示装置が使用される環境も多岐にわたるため、非常に過酷な環境で使用される場合があり、液晶表示装置の製造に使用される粘着剤組成物についても、過酷な環境にも対応可能な性能が要求されるようになっている。
具体的には、高温条件または高温高湿条件に晒されても、粘着剤組成物によって形成した粘着剤層に発泡が生じたり、貼着された光学機能性フィルムが基板から剥れたりしない特性(以下、「耐久性」と呼ぶ)が必要とされる。
一方、製造工程において、光学機能性フィルムと液晶セルとの貼り直しが必要となる場合がある。その場合、液晶セルに損傷を与えることなく容易に光学機能性フィルムを剥離でき、かつ液晶セル表面上に接着剤が残留しないこと(以下、「リワーク性」と呼ぶ)が求められる。
すなわち、光学機能性フィルムと液晶セルとの貼り合わせに使用される粘着剤においては、貼り合わせ時にリワーク性が良好で、かつ貼り合わせた後は高耐久性となることが求められる。
このような用途で使用される粘着剤としては、アクリル系樹脂が多く使用され、例えば、特許文献1では、アクリル系ポリマーに、エポキシ基含有カップリング剤を含有させた粘着剤組成物が提案されている。
特許文献1の組成物は、反応性基としてカルボキシ基をメインに含有するタイプのアクリル系ポリマー(以下、「COOH型アクリル系ポリマー」と呼ぶ)に対しては高い耐久性を発現する。しかし、反応性基として水酸基をメインに含有するタイプのアクリルポリマー(以下、「OH型アクリル系ポリマー」と呼ぶ)に対しては、耐久性が得られないという問題がある。
また、特許文献2,3では、アクリル系ポリマーに、エポキシ基含有ポリエーテル変性カップリング剤を含有させた粘着剤組成物が提案されている。この組成物は、COOH型アクリル系ポリマーに対してはリワーク性と耐久性を両立する。しかし、OH型アクリル系ポリマーに対しては、耐久性が得られないという問題がある。
さらに、特許文献4では、アクリル系ポリマーに対して、メルカプト基含有シランカップリング剤を含有させた粘着剤組成物が記載されている。この組成物は、OH型アクリル系ポリマーに対しても耐久性が向上するが、十分なレベルではない。
また、特許文献5では、アクリル系ポリマーに酸無水物基含有ポリエーテル変性カップリング剤を含有させた粘着剤組成物が提案されている。この組成物は、OH型アクリル系ポリマーに対してリワーク性と耐久性を両立するものである。しかし、近年、粘着剤の耐久性への要求が高まる中、さらなる耐久性の向上が求められている。
特許第5826179号公報 特許第5891534号公報 特許第3498158号公報 特許第5544858号公報 特許第5990847号公報
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、光学機能性フィルムと液晶セルとの貼り合わせに使用した場合に、リワーク性を良好に維持しつつ、かつ耐久性を向上し得る粘着剤組成物、およびこの組成物を用いてなる粘着剤層を有するフィルムを提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、(メタ)アクリル酸エステルモノマーを含む重合性不飽和モノマーの共重合体と、分子内に加水分解性シリル基および酸無水物基をそれぞれ少なくとも1個有するオルガノシロキサンまたは分子内に加水分解性シリル基、酸無水物基およびポリエーテル基をそれぞれ少なくとも1個有するオルガノシロキサンを含む組成物が、光学機能性フィルムと液晶セルとの貼り合わせに使用した場合に、リワーク性を良好に維持しつつ、かつ耐久性を向上し得、粘着剤組成物として好適であることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、
1. (メタ)アクリル酸エステルモノマーを含む重合性不飽和モノマーの共重合体と、下記式[1a]で表される、分子内に加水分解性シリル基および酸無水物基をそれぞれ少なくとも1個有するオルガノシロキサン並びにその加水分解物の少なくとも一方と、を含むことを特徴とする粘着剤組成物、
Figure 2018177995
(式中、Xは、酸無水物基を有する一価炭化水素基を示し、Yは、ポリエーテル基を有する一価炭化水素基を示し、Zは、加水分解性シリル基を有する一価炭化水素基を示し、R1は、互いに独立して、水素原子、またはハロゲン原子で置換されてもよい炭素原子数1〜20の一価炭化水素基を示し、M1は、互いに独立して、前記X、Y、ZおよびR1から選ばれる基を示し、a、b、cおよびdは、それぞれ、0≦a≦100、0≦b≦100、0≦c≦100、0≦d≦100の整数を示す。ただし、aが0の場合、M1の少なくとも1つがXで、cは1≦c≦100の整数であり、cが0の場合、M1の少なくとも1つがZで、aは1≦a≦100の整数である。a、b、cおよびdが付された括弧内の各繰り返し単位の配列はランダムであってもブロックであってもよい。)
2. (メタ)アクリル酸エステルモノマーを含む重合性不飽和モノマーの共重合体と、下記式[1b]で表される、分子内に加水分解性シリル基、酸無水物基およびポリエーテル基をそれぞれ少なくとも1個有するオルガノシロキサン並びにその加水分解物の少なくとも一方と、を含むことを特徴とする粘着剤組成物、
Figure 2018177995
(式中、Xは、酸無水物基を有する一価炭化水素基を示し、Yは、ポリエーテル基を有する一価炭化水素基を示し、Zは、加水分解性シリル基を有する一価炭化水素基を示し、R1は、互いに独立して、水素原子、またはハロゲン原子で置換されてもよい炭素原子数1〜20の一価炭化水素基を示し、M1は、互いに独立して、前記X、Y、ZおよびR1から選ばれる基を示し、a、b、c、dは、それぞれ、0≦a≦100、0≦b≦100、0≦c≦100、0≦d≦100の整数を示す。ただし、aが0の場合、M1の少なくとも1つがXで、bおよびcは、それぞれ、1≦b≦100、1≦c≦100の整数であり、bが0の場合、M1の少なくとも1つがYで、aおよびcは、それぞれ、1≦a≦100、1≦c≦100の整数であり、cが0の場合、M1の少なくとも1つがZで、a、bは、それぞれ、1≦a≦100、1≦b≦100の整数である。a、b、cおよびdが付された括弧内の各繰り返し単位の配列はランダムであってもブロックであってもよい。)
3. 前記Xが、下記式[2]で表される酸無水物基を有する一価炭化水素基であり、前記Yが、下記式[3]で表されるポリエーテル基を有する一価炭化水素基であり、前記Zが、下記式[5]で表される加水分解性シリル基を有する一価炭化水素基である1または2の粘着剤組成物、
Figure 2018177995
(式中、Aは、炭素原子数2〜6のアルキレン基を示す。)
Figure 2018177995
(式中、R2は、水素原子、炭素原子数1〜6の一価炭化水素基、または下記式[4]で表される基を示し、mは、2以上の整数を示し、eおよびfは、互いに独立して0以上の整数を示すが、eおよびfのうち少なくとも1つは、1以上の整数である。)
Figure 2018177995
(式中、R3は、炭素原子数1〜4の一価炭化水素基を示す。)
Figure 2018177995
(式中、R4は、炭素原子数1〜10のアルキル基を示し、R5は、炭素原子数1〜10の一価炭化水素基またはアシル基を示し、nは、2以上の整数を示し、gは、1〜3の整数を示す。)
4. 前記R1の少なくとも1つが、パーフルオロアルキル基を有する一価炭化水素基である1〜3のいずれかの粘着剤組成物、
5. 前記オルガノシロキサンおよびその加水分解物の酸無水物基当量が、5,000g/mol以下である1〜4のいずれかの粘着剤組成物、
6. 前記共重合体が、カルボキシ基含有モノマー由来の構造単位およびヒドロキシ基含有モノマー由来の構造単位の少なくとも一方を含有する1〜5のいずれかの粘着剤組成物、
7. 前記共重合体100質量部に対して、前記オルガノシロキサンおよびその加水分解物の少なくとも一方の配合量が0.001〜5質量部である1〜6のいずれかの粘着剤組成物、
8. 前記共重合体100質量部に対して、架橋剤を0.01〜40質量部含む1〜7のいずれかの粘着剤組成物、
9. 前記架橋剤が、イソシアネート系架橋剤、エポキシ系架橋剤、金属系架橋剤、アジリジン系架橋剤および過酸化物系架橋剤から選ばれる少なくとも1種である8の粘着剤組成物、
10. フィルムと、このフィルムの少なくとも一方の面に、1〜9のいずれかの粘着剤組成物を用いてなる層と、を有することを特徴とする粘着層付フィルム
を提供する。
本発明の粘着剤組成物は、液晶表示装置の製造工程において、光学機能性フィルムと液晶セルとの粘着剤として好適に使用することができ、貼り合わせ時には剥離可能であるにも拘わらず、貼り合わせ後には高温高湿条件で、膨れや剥がれが発生しにくい。
このような特性を有する本発明の粘着剤組成物は、近年、高いレベルの実現が求められている耐久性およびリワーク性を実現できるため、基材表面への保護膜形成剤、繊維や粉体の表面処理剤、基材間の粘接着剤等として、特に、液晶表示装置の製造工程において光学機能性フィルムの貼り合わせに使用される粘着剤組成物として好適に用いることができる。
以下、本発明について具体的に説明する。
本発明に係る粘着剤組成物は、(メタ)アクリル酸エステルモノマーを含む重合性不飽和モノマーの共重合体と、上記式[1a]または[1b]で示されるオルガノシロキサン並びにその加水分解物(以下、単にオルガノシロキサンという)の少なくとも一方とを含むものである。
上記(メタ)アクリル酸エステルモノマーを含む重合性不飽和モノマーの共重合体は、粘着剤組成物中でマトリックス樹脂として機能する成分であり、(メタ)アクリル酸エステルモノマーを含む重合性不飽和モノマーの共重合体であれば特に限定されるものではない。
(メタ)アクリル酸エステルモノマーの具体例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、2−エチルへキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;メトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート等のアルコキシアルキル(メタ)アクリレート;フェノキシエチル(メタ)アクリレート等のアリール(メタ)アクリレート;ベンジル(メタ)アクリレート等のアラルキル(メタ)アクリレート;β−カルボキシエチルアクリレート等のカルボキシアルキル(メタ)アクリレート;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、5−ヒドロキシペンチル(メタ)アクリレート、6−ヒドロキシヘキシチル(メタ)アクリレート、7−ヒドロキシヘプチル(メタ)アクリレート、8−ヒドロキシオクチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;カプロラクトン変性(メタ)アクリレート;ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコール(メタ)アクリレートなどが挙げられ、これらのモノマーは単独で用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。
本発明の共重合体は、上記(メタ)アクリル酸エステルモノマーから誘導される繰り返し単位を、60〜100質量%含むことが好ましく、80〜100質量%含むことがより好ましい。
また、光学機能性フィルムと液晶セルの接着に使用される樹脂は感圧接着性を有することを考慮すると、本発明の共重合体は、カルボキシ基含有モノマー由来の構造単位およびヒドロキシ基含有モノマー由来の構造単位の少なくとも一方を含有することが好ましい。
このような構造単位を与えるカルボキシ基および/またはヒドロキシ基を含有するモノマーの具体例としては、上述したカルボキシアルキル(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコール(メタ)アクリレートに加え、(メタ)アクリル酸、N−(2−ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド等が挙げられ、これらのモノマーは単独で用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。
特に、本発明で用いる共重合体における、カルボキシ基および/またはヒドロキシ基を含有するモノマーから誘導される繰り返し単位の含有量は、1〜20質量%が好ましく、2〜10質量%がより好ましい。
さらに、本発明で用いる共重合体は、上述したモノマー以外のその他のモノマーから誘導される繰り返し単位を含んでいてもよい。
その他のモノマーの具体例としては、スチレン、メチルスチレン、ジメチルスチレン、トリメチルスチレン、エチルスチレン、ジエチルスチレン、トリエチルスチレン、プロピルスチレン、ブチルスチレン、ヘキシルスチレン、ヘプチルスチレン、オクチルスチレン、フロロスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン、ジブロモスチレン、ヨードスチレン、ニトロスチレン、アセチルスチレン、メトキシスチレン等のスチレン系モノマー;ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルカルバゾール、ジビニルベンゼン、酢酸ビニル、アクリロニトリル、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン、塩化ビニル、臭化ビニル、塩化ビニリデン等のビニル系モノマーが挙げられ、これらのモノマーは、単独で用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。
本発明で用いる共重合体中における、上記その他のモノマーから誘導される繰り返し単位の含有量は、0〜20質量%が好ましく、0〜10質量%がより好ましい。
なお、本発明で用いる共重合体は、その中のモノマーの配列規則に特に制限はなく、ランダム共重合体、ブロック共重合体、その他のいずれでもよい。
上記共重合体の重量平均分子量は特に限定されるものではないが、粘着剤層の凝集力を高め、かつ、粘着剤層の発泡や剥れを抑制して耐久性を高めるとともに、粘着剤組成物の粘度を適正範囲に保って作業性を良好にすることを考慮すると、100,000〜2,000,000が好ましく、300,000〜1,500,000がより好ましい。
なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による、ポリスチレン換算値である。
本発明で用いる共重合体は、溶液重合、塊状重合、乳化重合または懸濁重合等の公知の重合法により製造することができるが、特に、共重合体が溶液として得られる溶液重合により製造することが好ましく、このように共重合体を溶液として得ることで、そのまま本発明の粘着剤組成物の製造に使用することができる。
溶液重合の溶媒には有機溶媒が使用され、その具体例としては、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;n−ヘキサン等の脂肪族炭化水素類;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;n−プロピルアルコール、iso−プロピルアルコール等の脂肪族アルコール類;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類などが挙げられる。
なお、反応溶媒は、モノマーの合計量100質量部に対して50〜300質量部の量で使用することが好ましい。
また、重合に使用する重合開始剤としても公知のものから適宜選択して用いればよく、その具体例としては、ジ−tert−ブチルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキシド、ラウリルパーオキシド、tert−ブチルパーオキシベンゾエート、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジプロピルパーオキシジカーボネート、tert−ブチルパーオキシネオデカノエート、tert−ブチルパーオキシピバレート、(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキサイド等の過酸化物;アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスバレロニトリル、1,1′−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2′−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2′−アゾビス(2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル)、ジメチル−2,2′−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、2,2′−アゾビス(2−ヒドロキシメチルプロピオニトリル)等のアゾビス化合物または高分子アゾ重合開始剤などが挙げられ、これらは単独で用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。
なお、反応開始剤は、通常、モノマーの合計量100質量部に対して0.01〜10質量部の量で使用される。
重合反応の温度は、通常、50〜90℃であり、反応時間、通常、2〜20時間であるが、好ましくは4〜12時間である。
一方、本発明の粘着剤組成物に用いられるオルガノシロキサンは、上述のとおり式[1a]または[1b]で示される。このオルガノシロキサンは、上記特許文献5(特許第5990847号公報)に記載された、分子内にアルコキシ基と、酸無水物基と、ポリエーテル基とを有する化合物とはシリコーン骨格の構造が異なるものである。特許文献5記載の化合物はシリコーン骨格が三次元的な構造を有するのに対し、本発明で用いるオルガノシロキサンはシリコーン骨格が直鎖状の構造を有する。これにより、アクリル樹脂へ添加使用した場合、樹脂表面への移行性が向上するため、樹脂表面の機能性をより高めることが可能となる。また、化合物の構造的要因により、アルコキシ基のガラス等無機基材に対する反応性が向上する。したがって、光学機能性フィルムと液晶セルとの貼り合わせにおいて、耐久性を更に向上することが可能となる。
Figure 2018177995
上記各式において、Xは、酸無水物基を有する一価炭化水素基を示し、Yは、ポリエーテル基を有する一価炭化水素基を示し、Zは、加水分解性シリル基を有する一価炭化水素基を示し、R1は、互いに独立して、水素原子、またはハロゲン原子で置換されてもよい炭素原子数1〜20の一価炭化水素基を示し、M1は、互いに独立して、上記X、Y、ZおよびR1から選ばれる基を示す。
また、上記各式において、a、b、cおよびdは、それぞれ、0≦a≦100、0≦b≦100、0≦c≦100、0≦d≦100の整数を示すが、式[1a]では、aが0の場合、M1の少なくとも1つがXで、cは1≦c≦100の整数であり、cが0の場合、M1の少なくとも1つがZで、aは1≦a≦100の整数であり、式[1b]では、aが0の場合、M1の少なくとも1つがXで、bおよびcは、それぞれ、1≦b≦100、1≦c≦100の整数であり、bが0の場合、M1の少なくとも1つがYで、aおよびcは、それぞれ、1≦a≦100、1≦c≦100の整数であり、cが0の場合、M1の少なくとも1つがZで、a、bは、それぞれ、1≦a≦100、1≦b≦100の整数である。
なお、上記各式において、a、b、cおよびdが付された括弧内の各繰り返し単位の配列はランダムであってもブロックであってもよい。
上記R1の炭素数1〜20の一価炭化水素基の具体例としては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、ネオペンチル、n−ヘキシル基、シクロヘキシル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル、n−オクタデシル基等の直鎖状、分岐状または環状のアルキル基;フェニル、トリル、キシリル、ナフチル基等のアリール基;ベンジル、フェニルエチル、フェニルプロピル基等のアラルキル基等が挙げられる。
また、これら一価炭化水素基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換された基の具体例としては、クロロメチル、トリフルオロメチル、クロロプロピル基等が挙げられる。
これらの中でも、R1としては、メチル基、パーフルオロアルキル基を有する一価炭化水素基が好ましく、メチル基、パーフルオロアルキル基で置換されたアルキル基(フルオロアルキル基)がより好ましい。
フルオロアルキル基の具体的としては、CF3−C24−、CF3−C36−、C49−C24−、C49−C36−、C613−C24−、C613−C36−、C817−C24−、C817−C36−で表される基などが挙げられる。
本発明のオルガノシロキサンは、R1として上記一価炭化水素基を導入することにより、マトリックス樹脂である上記共重合体と混合して使用する際、樹脂との相溶性が向上し、相分離等が発生し難くなるため、上記各R1の少なくとも1つは1価炭化水素基であることが好ましく、すべて1価炭化水素基がより好ましく、すべてのR1が、メチル基であるか、メチル基とパーフルオロアルキル基を有する一価炭化水素基の組み合わせがより一層好ましい。
また、本発明で用いるオルガノシロキサンは、酸無水物基を有する一価炭化水素基Xを有しており、この一価炭化水素基Xが存在することで、当該オルガノシロキサンをマトリックス樹脂へ添加した際、一価炭化水素基Xが有する酸無水物基が、マトリックス樹脂の反応性基(ヒドロキシ基、カルボキシ基等)と反応し、樹脂と当該オルガノシロキサンとの一体化がなされる。
酸無水物基を有する一価炭化水素基における一価炭化水素基としては、上記R1で例示した基と同様のものが挙げられるが、アルキル基が好ましく、直鎖状のアルキル基がより好ましい。
酸無水物基としては、無水コハク酸基、無水マレイン酸基等が挙げられる。
好適なXとしては、下記式[2]で表される基が挙げられる。
Figure 2018177995
上記Aは、炭素原子数2〜6のアルキレン基を示し、その具体例としては、エチレン、トリメチレン、プロピレン、テトラメチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン基等の直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基が挙げられるが、特に、トリメチレン基が好ましく、したがって、Xとしては、無水コハク酸プロピル基が好ましい。
さらに、本発明で用いるオルガノシロキサンは、加水分解性シリル基を有する一価炭化水素基Zを有し、この一価炭化水素基Zを有することで、ガラス等の無機基材を当該オルガノシロキサンで表面処理した場合に、加水分解性シリル基が無機基材表面に存在する−OH基と反応し、当該オルガノシロキサンと無機基材との間に化学結合が形成される。
加水分解性シリル基を有する一価炭化水素基の一価炭化水素基としては、上記R1で例示した基と同様のものが挙げられるが、アルキル基が好ましく、直鎖状のアルキル基がより好ましい。
好適なZとしては、下記式[5]で表されるものが挙げられる。
Figure 2018177995
上記R4は、炭素原子数1〜10のアルキル基を示し、R5は、炭素原子数1〜10の一価炭化水素基またはアシル基を示し、nは、2以上の整数、好ましくは2〜5の整数、より好ましくは2または3の整数を示し、gは、1〜3の整数、好ましくは2または3、より好ましくは3を示す。
炭素原子数1〜10のアルキル基の具体例としては、上記R1で例示したアルキル基のうち、炭素原子数1〜10のアルキル基と同様のものが挙げられるが、メチル基、エチル基が好ましい。
一価炭化水素基の具体例としては、上記R1で例示した基と同様のものが挙げられるが、アルキル基、アリール基が好ましい。
アシル基の具体例としては、ホルミル、アセチル基等が挙げられる。
加水分解性シリル基(上記式[5]において、−Cn2n−を除いた部分)の具体例としては、トリメトキシシリル、メチルジメトキシシリル、ジメチルモノメトキシシリル、トリエトキシシリル、メチルジエトキシシリル、ジメチルモノエトキシシリル、トリプロポキシシリル、メチルジプロポキシシリル、ジメチルモノプロポキシシリル、トリイソプロペノキシシリル、メチルジイソプロペノキシシリル、ジメチルイソプロペノキシシリル、トリアシロキシシリル、メチルジアシロキシシリル、ジメチルモノアシロキシシリル基等が挙げられ、これらの群から選ばれる少なくとも1種を使用することができる。好ましくは、トリメトキシシリル基である。
なお、本発明で用いるオルガノシロキサンは、加水分解性シリル基と酸無水物基の数を自由に調整できる。このため、有機樹脂に対する反応性および無機基材に対する反応性のバランスを自由に制御することができる。
また、本発明で用いるオルガノシロキサンは、上記加水分解性シリル基および酸無水基に加え、ポリエーテル基を有する一価炭化水素基Yを含んでいてもよい。
このポリエーテル基は、当該オルガノシロキサンと無機基材表面との親和性を制御する効果を有する。
すなわち、有機官能基として、加水分解性シリル基と酸無水物基のみを含有するオルガノシロキサンは、酸無水物基の親水性が低いため、その数の増加に伴って、分子全体の親水性が大きく低下する場合がある。このため、親水性表面を有する無機基材上へ、このオルガノシロキサンを塗布し、硬化皮膜を形成する際、ぬれ性が悪く、ハジキ等が発生し、均一な塗膜が得られないという問題が発生することがある。しかし、上記オルガノシロキサンの分子内にポリエーテル基を導入することにより、このような問題が解決し、無機基材上へオルガノシロキサンの均一な硬化膜を形成することが可能となる。
なお、ポリエーテル基の種類や導入量を調整することにより、加水分解性シリル基と無機基材との反応を制御して、基材とオルガノシロキサンとの結合力を調整することが可能となる。これにより、オルガノシロキサンを有機樹脂と無機基材との接着に使用した際、微粘着から強接着まで、用途に応じて、接着力を調整することが可能となる。
ポリエーテル基を含有する一価炭化水素基における一価炭化水素基の具体例としては、上記R1で例示した基と同様のものが挙げられるが、アルキル基が好ましく、直鎖状のアルキル基がより好ましい。
好適なYとしては、下記式[3]で表される基が挙げられる。
Figure 2018177995
上記R2は、水素原子、炭素原子数1〜6の一価炭化水素基、または下記式[4]で表される基を示す。
Figure 2018177995
(式中、R3は、炭素原子数1〜4の一価炭化水素基、好ましくは炭素原子数1〜4のアルキル基を示す。)
式[3],[4]における一価炭化水素基としては、上記R1で例示した基のうち、それぞれ該当の炭素原子数のものが挙げられる。
2としては、炭素原子数1〜4のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
e、fは、互いに独立して0以上の整数を示すが、0≦e≦50、0≦f≦50の範囲の整数が好ましく、0≦e≦20、0≦f≦20の範囲の整数がより好ましい。ただし、e、fのうち少なくとも1つは、1以上、好ましくは1〜50の整数である。
mは、2以上の整数を示すが、2〜6の整数が好ましい。
上記ポリエーテル基部分は、エチレンオキサイド型(以下、EO型と記す。)、プロピレンオキサイド型(以下、PO型と記す。)、エチレンオイサイド−プロピレンオキサイド型(以下、EO−PO型と記す。)のいずれでもよく、EO−PO型の場合には、ランダム、ブロック、交互のいずれでもよい。
また、本発明で用いるオルガノシロキサンへPO型のポリエーテル基を有する一価炭化水素基を導入することにより、耐湿性を向上させることができる。
上記ポリエーテル基部分は、水素原子の少なくとも一部がフッ素で置換されたフルオロポリエーテル基であってもよい。フッ素を含有することにより、本発明で用いるオルガノシロキサンの樹脂表面への移行性を高めたり、樹脂表面と被着体との親和性を制御したりすることが可能となる。
フルオロポリエーテル基としては、特に限定されるものではないが、以下に示す構造単位から選ばれる少なくとも1種で構成されることが好ましい。
Figure 2018177995
フルオロポリエーテル基を有する一価炭化水素基の具体例としては、以下のような構造等が挙げられる。
Figure 2018177995
本発明で用いるオルガノシロキサンの好適例としては、下記式[12]、[13]で表されるものを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。なお、下記式[12]、[13]で表されるオルガノシロキサン中における各シロキサン単位の配列はランダムであってもブロックであってもよい。
Figure 2018177995
本発明で用いるオルガノシロキサンの酸無水物基当量は、特に限定されるものではないが、5,000g/mol以下が好ましく、2,000g/mol以下がより好ましく、1,500g/mol以下がより一層好ましく、1,000g/mol以下がさらに好ましい。
以上説明したオルガノシロキサンは、白金触媒下、下記式[7]で示されるオルガノハイドロジェンシロキサンへ、脂肪族不飽和結合を有する加水分解性シリル基含有化合物と、脂肪族不飽和結合を有する酸無水物基含有化合物と、必要に応じて脂肪族不飽和結合を有するポリエーテル基含有化合物とを、ヒドロシリル化反応させて、製造することができる。
Figure 2018177995
式[7]中、R10は、ハロゲン原子で置換されてもよい炭素原子数1〜20の一価炭化水素基を示し、M2は、水素原子、または上記R10を示す。i、jは、それぞれ、1≦i≦300、0≦j≦100の整数を示し、好ましくは、1≦i≦150、0≦j≦50の範囲の整数、より好ましくは、1≦i≦60、0≦j≦20の範囲整数である。iおよびjが付された括弧内の各繰り返し単位の配列はランダムであってもブロックであってもよい。
この場合、脂肪族不飽和結合を有する加水分解性シリル基含有化合物としては、例えば、下記式[8]で表されるものが挙げられる。
Figure 2018177995
(式中、pは、0〜10、好ましくは0〜5の整数を示す。R4、R5およびgは、上記と同じ意味を表す。)
上記不飽和結合を有する加水分解性シリル基含有化合物の具体例としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等のビニル基含有アルコキシシラン化合物が挙げられる。
ヒドロシリル化反応時の反応比率としては、オルガノハイドロジェンシロキサン1molに対し、1〜100molが好ましく、1〜50molがより好ましく、1〜20molがより一層好ましい。
上記脂肪族不飽和結合を有する酸無水物基含有化合物としては、例えば、下記式[9]で示されるものが挙げられる。
Figure 2018177995
(式中、pは、上記と同じ意味を表す。)
上記脂肪族不飽和結合を有する酸無水物基含有化合物の具体例としては、下記のような化合物が挙げられ、特に、アリル無水コハク酸が好ましい。
ヒドロシリル化反応時の反応比率としては、オルガノハイドロジェンシロキサン1molに対し、1〜100molが好ましく、1〜50molがより好ましく、1〜20molがより一層好ましい。
Figure 2018177995
上記脂肪族不飽和結合を有するポリエーテル基含有化合物としては、例えば、下記式[10]で示されるものが挙げられる。
Figure 2018177995
(式中、p、R2、e、fは、上記と同じ意味を表す。)
特に、不飽和結合を有するポリエーテル基含有化合物としては、下記式[11]で表されるアリルポリエーテルが好ましい。
ヒドロシリル化反応時の反応比率としては、オルガノハイドロジェンシロキサン1molに対し、1〜100molが好ましく、1〜50molがより好ましく、1〜20molがより一層好ましい。
Figure 2018177995
(式中、R2、e、fは、上記と同じ意味を表す。)
より具体的には、例えば、上記式[12]で表される化合物の場合、白金触媒下、下記式[14]で表されるメチルハイドロジェンシロキサン1molに対し、ビニルトリメトキシシラン4molと、下記式[15]で表されるアリルポリエーテル1molと、アリル無水コハク酸3molとをヒドロシリル化反応させて、製造することができる。
Figure 2018177995
また、上記式[13]で表される化合物の場合、白金触媒下、下記式[16]で表されるメチルハイドロジェンシロキサン1molに対し、ビニルトリメトキシシラン4molと、アリル無水コハク酸4molとをヒドロシリル化反応させて、製造することができる。
Figure 2018177995
なお、本発明で用いるアルコキシシラン化合物は、上記で説明した方法以外の方法でも製造でき、例えば、無水コハク酸変性アルコキシシランとポリエーテル変性アルコキシシランとを加水分解縮合する方法でも製造できる。
しかし、この方法は、水を使用するため、製造段階において、無水コハク酸の加水分解による開環反応が併発するという問題がある。
また、さらに他の方法として、例えば、下記式[17]で表される環状オルガノハイドロジェンシロキサンへ、白金触媒下、ビニルトリメトキシシラン、アリルポリエーテル、アリル無水コハク酸を順次付加する方法でも製造できる。
Figure 2018177995
(式中、kは、3以上の整数を示す。)
しかし、上記環状オルガノハイドロジェンシロキサンの中で、現実的に、安価で容易に入手できるものは、k=3〜5の低分子シロキサンとなる。その場合、分子内に存在する反応点(SiH)の数は、最大でも5個までとなる。この環状オルガノハイドロジェンシロキサンへ、ビニルトリメトキシシラン、アリルポリエーテル、アリル無水コハク酸を順次、ヒドロシリル化反応により付加しようとした場合、各化合物の合計導入量は5個までとなり、各官能基の自由な導入量の設定ができない。
これに対し、上述した本発明のオルガノシロキサンの製造方法は、上記の問題を解決し得るものである。
すなわち、原料として使用する上記式[7]で表されるオルガノハイドロジェンシロキサンのi値を調整することにより、ビニルトリメトキシシラン、アリルポリエーテル、アリル無水コハク酸の導入量を自由に設定できる。
本発明で用いるオルガノシロキサンは、直鎖状シロキサン骨格の側鎖へ、アルコキシ基、酸無水物基、ポリエーテル基の各官能基を含有する基が結合した構造をとる。
本発明の粘着剤組成物において、上述したマトリックス樹脂となる共重合体と、上記アルコキシシランとの配合割合は、特に限定されるものではないが、マトリックス樹脂となる共重合体100質量部に対し、オルガノシロキサン0.001〜5質量部配合することが好ましく、0.01〜3質量部配合することがより好ましく、0.1〜2質量部配合することがより一層好ましい。
また、本発明の粘着剤組成物には、架橋剤を配合してもよい。
架橋剤の配合量としては、特に限定されるものではないが、粘着剤組成物の凝集力を適度にして、耐久性を向上させ、貼着するフィルム剥がれを効率的に抑制することを考慮すると、共重合体100質量部に対して、架橋剤0.01〜40質量部配合することが好ましく、0.02〜30質量部配合することがより好ましい。
架橋剤としては、特に限定されるものではないが、本発明では、イソシアネート系架橋剤、エポキシ系架橋剤、金属キレート架橋剤およびアジリジン系架橋剤からなる群から選ばれるものが好適に用いられる。
より具体的には、例えば、1分子中にグリシジル基を2個以上有するポリグリシジル化合物、1分子中にイソシアネート基を2個以上有するポリイソシアネート化合物、1分子中にアジリジニル基を2個以上有するポリアジリジン化合物、金属キレート化合物またはブチル化メラミン化合物などが挙げられ、これらは単独で用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。
ポリグリシジル化合物の具体例としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−m−キシレンジアミン、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル等の多官能グリシジル化合物が挙げられ、これらは単独で用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。
ポリイソシアネート化合物の具体例としては、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート等や、これらのイソシアネート化合物に、グリセロールやトリメチロールプロパン等のポリオールを反応せしめたアダクト体や、イソシアネート化合物を2量体、3量体等にしたものなどが挙げられ、これらは単独で用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。
ポリアジリジン化合物の具体例としては、1,1’−(メチレン−ジ−p−フェニレン)ビス−3,3−アジリジル尿素、1,1’−(ヘキサメチレン)ビス−3,3−アジリジル尿素、エチレンビス−(2−アジリジニルプロピオネート)、トリス(1−アジリジニル)ホスフィンオキサイド、2,4,6−トリアジリジニル−1,3,5−トリアジン、トリメチロールプロパン−トリス−(2−アジリジニルプロピオネート)等が挙げられ、これらは単独で用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。
金属キレート化合物の具体例としては、アルミニウム、鉄、銅、亜鉛、スズ、チタン、ニッケル、アンチモン、マグネシウム、バナジウム、クロムおよびジルコニウム等の多価金属に、アセチルアセトンやアセト酢酸エチルが配位した化合物などが挙げられ、これらは単独で用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。。
また、架橋形態として、放射線(好ましくは紫外線)架橋も有効であり、その際には重合可能な反応性二重結合を少なくとも2つ有するモノマーと光重合開始剤(増感剤も含む)を添加することができる。
重合可能な二重結合を少なくとも2つ有するモノマーの具体例としては、ポリエチレングリコールジアクリレート、プロポキシ化エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート等の2官能(メタ)アクリレート;トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、イソシアヌル酸トリアクリレート、トリス(2−アクリロキシエチル)イソシアヌレート等の多官能(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
なお、必要に応じて重合可能な反応性二重結合を1つのみ有する既知のモノマーを併用して架橋密度の制御を行うこともできる。
光重合開始剤としては、公知の放射線(紫外線)による光重合開始剤が使用でき、例えば、アミノケトン系、ヒドロケトン系、アシルフォスフィンオキサイド系、ベンジルジメチルケタール系、ベンゾフェノン系、トリクロロメチル基含有トリアジン誘導体系光重合開始剤等が挙げられる。
また、本発明の粘着剤組成物は、上述した必須のオルガノシロキサン以外のシランカップリング剤および/またはその加水分解縮合物(併せて、シランカップリング剤という)を添加することができ、それにより、本発明の粘着剤組成物によって形成される粘着剤層の耐久性をさらに向上させることができる。
シランカップリング剤の添加量は、共重合体100質量部に対して、0.01〜5質量部が好ましい。
シランカップリング剤の具体例としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、エポキシ基含有アルコキシシランオリゴマー等のエポキシ基含有シランカップリング剤;γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、メルカプト基含有アルコキシシランオリゴマー等のメルカプト基含有シランカップリング剤;γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノ基含有シランカップリング剤;γ−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等のイソシアネート基含有シランカップリング剤などが挙げられ、これらは単独で用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。
さらに、本発明の粘着剤組成物は、粘着力を調整する目的など、必要な特性に応じて、本発明の効果を損なわない範囲において、種々の添加剤を配合してもよい。
添加剤としては、テルペン系、テルペン−フェノール系、クマロン−インデン系、スチレン系、ロジン系、キシレン系、フェノール系、石油系等の粘着付与樹脂、酸化防止剤、紫外線吸収剤、充填剤、顔料、可塑剤、帯電防止剤などが挙げられる。
本発明の粘着層付フィルムは、フィルムと、このフィルムの少なくとも一方の面に、上述した本発明の粘着剤組成物を用いてなる層とを備えるものである。
すなわち、粘着剤層が形成されていない光学機能性フィルム(以下、これを「原反フィルム」と呼ぶ)の片面または両面に、「耐久性」と「リワーク性」とが共に優れる本発明の粘着剤組成物からなる膜(粘着剤層)を積層してなるものである。
このため、本発明の粘着層付フィルムは、高温下や高温高湿下においても、液晶セルを構成するガラス基板等から剥れることなく、粘着剤層に発泡が生じることのない特性(耐久性)と、長期間時間が経過しても容易に剥離でき、また、剥離後において基板などに残留物が生じない特性(リワーク性)とを併せ持つものになる。
上記原反フィルムの種類としては、特に限定はないが、例えば、フィルム導光板、反射防止フィルム、導電性フィルム、視野角拡大フィルム、位相差フィルム、偏光板、およびこれらを組み合わせたフィルム等が挙げられる。
また、本発明の粘着剤組成物からなる膜の原反フィルムに対する密着性を向上させるために、原反フィルムの表面には、コロナ処理などの表面処理を施してもよい。
原反フィルムの厚さは、特に制限はなく、用途や目的に応じて適宜な厚さとすればよいが、例えば、5〜300μm程度とすることができる。
本発明の粘着層付フィルムは、通常使用されている塗布装置、例えば、ロール塗布装置等を用いて、上記原反フィルムの片面または両面に、本発明の粘着剤組成物を塗工し、塗工層を乾燥することにより膜(粘着剤層)を形成して得られる。なお、必要に応じて、塗工した粘着剤層を加熱架橋または紫外線などの光によって硬化させて硬化膜としてもよい。
また、本発明の粘着層付フィルムは、まず、シリコーン樹脂等の剥離剤を表面にコートしたポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム)などの保護フィルムに、本発明の粘着剤組成物を塗工し、これを乾燥して粘着剤層を形成した後に、粘着剤層上に原反フィルムを貼り合わせて得ることもできる。
上記のいずれの場合も、粘着剤組成物の塗布量は、乾燥後の粘着剤層(膜)の厚さが、10〜50μmとなる程度であることが好ましい。上記粘着剤層の厚さを上記範囲内とすることにより、光学機能性フィルムとして好適な、より耐久性とリワーク性のバランスがとれた粘着層付フィルムとなる。
以上のようにして作製された本発明の粘着層付フィルムは、通常使用されている手段にて、液晶表示装置等の液晶セルのガラス基板上に貼着することができる。
また、本発明の粘着層付フィルムは、ガラス基板上に貼着された光学機能性フィルムの上にさらに積層して貼着することもできる。
以下、実施例および比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
なお、実施例で使用した装置は以下のとおりである。
赤外分光法(FTIR):Thermo sientific製NICOLET6700
29Si−NMR:Bruker製AVANCE400M
GPC:東ソー製HLC−8220GPC
[1]マトリックス樹脂の調製
[合成例1−1]共重合体溶液−1の調製
撹拌機、還流冷却器、滴下ロートおよび温度計を備えた1Lセパラブルフラスコに、窒素ガスを導入し、装置内の空気を窒素ガスに置換した。次に、フラスコ内に、n−ブチルアクリレート(BA)70.0g、メチルアクリレート(MA)30.0g、アクリル酸(AA)0.3g、2−ヒドロキシエチルアクリレート(2HEA)1.7g、アゾビスイソブチロニトリル0.1g、酢酸エチル100gを仕込み、撹拌しながら70℃で10時間反応させてアクリル系共重合体溶液−1を得た。GPCによる共重合体の重量平均分子量は1,500,000であった。
[合成例1−2]共重合体溶液−2の調製
アクリル酸(AA)を使用せず、2−ヒドロキシエチルアクリレート(2HEA)を2.0g用い、かつ、アクリル酸(AA)を使用しなかった以外は、合成例1と同様にして共重合体溶液−2を得た。GPCによる共重合体の重量平均分子量は1,500,000であった。
[2]オルガノシロキサンの合成
[合成例2−1]
撹拌機、温度計、およびジムロート冷却管を備えた1リットルの3つ口フラスコに、下記式[18]に示されるオルガノハイドロジェンシロキサン100g(0.192mol)と、トルエン114gを仕込んだ後、ビニルシロキサン配位Ptのトルエン溶液1.00gを撹拌しながら添加した。次に、80℃まで昇温し、ビニルトリメトキシシラン56.7g(0.383mol)を滴下添加した後、2時間の熟成を行った。
Figure 2018177995
ここで、上記反応に使用したビニルトリメトキシシランの反応率について、次のようにして測定を行った。
まず、次の方法により、反応前後におけるサンプル1g中の≡SiH含有量をそれぞれ測定した。
反応前後のサンプル1gへ、それぞれブタノール10gを加え、さらに、撹拌しながら、20質量%NaOH水溶液を20g加えた。この時に発生する水素ガス(≡SiH+H2O→≡SiOH+H2↑)の量から、≡SiHの含有量をそれぞれ算出した。
次に、下式により、サンプル1g中において、実際に反応したビニルトリメトキシシランの量を算出した。その結果を表1に示す。
反応量(mol)=[反応前の≡SiH含有量(mol)]−[反応後の≡SiH含有量(mol)]
Figure 2018177995
反応前のサンプル1g中には、原料として仕込んだビニルトリメトキシシランが1.41×10-3mol存在する。先に求めた反応量と、原料として仕込んだ量から、下記のようにして、ビニルトリメトキシシランの反応率を計算すると99.3%となる。
[反応率=1.40×10-3(mol)/1.41×10-3(mol)×100 =99.3(%)]
以上のことから、ヒドロシリル化反応により、原料として仕込んだビニルトリメトキシシランの99%以上が、メチルハイドロジェンシロキサンと反応したことが確認された。
次に、メチルハイドロジェンシロキサン中に含有する残りの≡Si−H基へ、アリル無水コハク酸を反応させるための操作を行った。上記に得られた反応液へ、撹拌下、ビニルシロキサン配位Ptのトルエン溶液(Pt濃度:0.5質量%)1.00gを添加し、温度を110℃まで昇温した。次に、アリル無水コハク酸120g(0.857mol)を滴下添加した後、115℃で10時間の熟成を行った。
ここで、アリル無水コハク酸の反応率を測定した。まず、上記と同様の方法により、反応前後におけるサンプル1g中の≡SiH含有量を測定し、実際に反応したアリル無水コハク酸の量を算出した。その結果を表2に示す。
Figure 2018177995
反応終了後の水素ガス発生量は、ほぼ0mlに近い値であった。このことから、メチルハイドロジェンシロキサン中に残留していた≡SiHは、ヒドロシリル化反応により、ほぼ全てアリル無水コハク酸と反応したと考えられる。
反応前のサンプル1g中には、原料として仕込んだアリル無水コハク酸が2.17×10-3mol存在する。先に求めた反応量と、原料として仕込んだ量とから、下記のようにしてアリル無水コハク酸の反応率を計算すると、87.6%となる。
[1.90×10-3(mol)/2.17×10-3(mol)×100 =87.6(%)]
原料として仕込んだアリル無水コハク酸の約88%が、メチルハイドロジェンシロキサンと反応し、残り約12%が余剰分として残留した。
最後に、残留した余剰のアリル無水コハク酸を除去するための操作を行った。ジムロート冷却管を排ガス管につなぎかえ、系内の圧力を10mmHgまで減圧した後、窒素ガスバブリング下、150℃で20時間加熱を行った。減圧加熱を終了後、温度を室温まで冷却し、圧力を常圧に復圧した後、得られた液体のろ過精製を行い、246gの生成物−1を得た。
ここで、生成物−1に関し、THF溶媒下でのGPC測定を行った。その結果、保持時間21〜32分の位置にブロードな生成物ピークを確認した。保持時間36〜37分の付近に原料アリル無水コハク酸のピークが存在しないことから、アリル無水コハク酸の余剰分は、最後の減圧加熱でほぼ完全に除去されたと考えられる。
次に、生成物−1に関し、赤外分光法(FTIR)によって、酸無水物基の帰属を行った。その結果、1863cm-1、1785cm-1に無水コハク酸基のカルボニル伸縮振動による吸収が観測された。なお、1735cm-1に、無水コハク酸基が開環して生じるカルボキシ基のカルボニル伸縮振動による吸収は観測されなかった。生成物−1は、完全非水系で製造を行うため、製造段階において、活性水素含有化合物(例:水やアルコール等)が混入することがなく、無水コハク酸基の開環が十分に抑制されている。
次に、生成物−1の構造解析を行うため、29Si−NMR測定を実施した。その結果、まず、7.2ppm付近に、下記に示す構造の存在を示唆する1本のピークが確認された。
Figure 2018177995
また、−22ppm付近に、下記に示す構造の存在を示唆する1本のピークが確認された。
Figure 2018177995
式中、Rは、下記のいずれかの基を示す。
Figure 2018177995
また、−42ppm付近に、下記に示す基の存在を示唆する1本のピークが確認された。
Figure 2018177995
上記の結果より、生成物−1は、直鎖状シロキサンの側鎖に、トリメトキシシリル基を含有する一価炭化水素基、および無水コハク酸基を含有する一価炭化水素基が結合した構造体であると推定される。
ここで、メチルハイドロジェンシロキサン、ビニルトリメトキシシラン、アリル無水コハク酸の各原料仕込み量、および上記反応率の測定結果より、メチルハイドロジェンシロキサン1molに対し、反応して導入されたトリメトキシシリル基、無水コハク酸基の数(平均値)を算出した。各官能基導入量および酸無水物基当量を表3に示す。
[合成例2−2]
合成例2−1と同様にして、下記式[19]で示されるメチルハイドロジェンシロキサン100g(0.0371mol)と、トルエン114gを仕込んだ後、ビニルシロキサン配位Ptのトルエン溶液(Pt濃度:0.5質量%)1.00gを撹拌しながら添加した。次に、80℃まで昇温し、ビニルトリメトキシシラン55.0g(0.371mol)を滴下添加した後、2時間の熟成を行った。
Figure 2018177995
次に、メチルハイドロジェンシロキサン中に含有する残りの≡Si−H基へ、アリル無水コハク酸を反応させるための操作を行った。上記で得られた反応液へ、撹拌下、ビニルシロキサン配位Ptのトルエン溶液(Pt濃度:0.5質量%)1.00gを添加し、温度を110℃まで昇温した。次に、アリル無水コハク酸62.3g(0.445mol)を滴下添加した後、115℃で10時間の熟成を行った。
最後に、合成例2−1と同様にして、残留した余剰のアリル無水コハク酸を除去するための操作を行い、得られた液体のろ過精製を行い、178gの生成物−2を得た。
ここで、合成例2−1と同様にして、メチルハイドロジェンシロキサン1molに対して、反応導入されたトリメトキシシリル基、無水コハク酸基の数(平均値)を算出した。各官能基導入量および酸無水物基当量を表3に示す。
[合成例2−3]
合成例2−1と同様にして、上記式[19]で示されるメチルハイドロジェンシロキサン100g(0.0371mol)と、トルエン114gを仕込んだ後、ビニルシロキサン配位Ptのトルエン溶液(Pt濃度:0.5質量%)1.00gを撹拌しながら添加した。次に、80℃まで昇温し、ビニルトリメトキシシラン55.0g(0.371mol)を滴下添加した後、2時間の熟成を行った。
続いて、メチルハイドロジェンシロキサン中に含有する残りの≡Si−H基へ、3−(パーフルオロヘキシル)−1−プロペンを反応させるための操作を行った。上記で得られた反応液の温度を100℃まで昇温し、3−(パーフルオロヘキシル)−1−プロペン26.7g(0.0742mol)を滴下添加した後、さらに5時間の熟成を行った。
次に、メチルハイドロジェンシロキサン中に含有する残りの≡Si−H基へ、アリル無水コハク酸を反応させるための操作を行った。上記で得られた反応液へ、撹拌下、ビニルシロキサン配位Ptのトルエン溶液(Pt濃度:0.5質量%)1.00gを添加し、温度を110℃まで昇温した。次に、アリル無水コハク酸62.3g(0.445mol)を滴下添加した後、115℃で10時間の熟成を行った。
最後に、合成例2−1と同様にして、残留した余剰のアリル無水コハク酸を除去するための操作を行い、得られた液体のろ過精製を行い、199gの生成物−3を得た。
ここで、合成例2−1と同様にして、メチルハイドロジェンシロキサン1molに対して、反応導入されたトリメトキシシリル基、パーフルオロヘキシル基、無水コハク酸基の数(平均値)を算出した。各官能基導入量および酸無水物基当量を表3に示す。
[合成例2−4]
合成例2−1と同様にして、上記式[18]に示されるメチルハイドロジェンシロキサン100g(0.192mol)と、トルエン114gを仕込んだ後、ビニルシロキサン配位Ptのトルエン溶液(Pt濃度:0.5質量%)1.00gを撹拌しながら添加した。次に、80℃まで昇温し、ビニルトリメトキシシラン56.9g(0.384mol)を滴下添加した後、2時間の熟成を行った。
続いて、メチルハイドロジェンシロキサン中に残留する≡Si−H基の一部へ、アリルポリエーテルを反応させるための操作を行った。反応液を80℃に維持した状態で、撹拌下、CH2=CH−CH2−O(CH2CH2O)8CH3で示されるアリルポリエーテル81.4g(0.192mol)を滴下添加した後、3時間の熟成を行った。
次に、メチルハイドロジェンシロキサン中に含有する残りの≡Si−H基へ、アリル無水コハク酸を反応させるための操作を行った。反応液の温度を110℃まで昇温し、撹拌下、ビニルシロキサン配位Ptのトルエン溶液(Pt濃度:0.5質量%)1.00gを添加し、さらにアリル無水コハク酸121g(0.864mol)を滴下添加した後、115℃で10時間の熟成を行った。
最後に、残留した余剰のアリル無水コハク酸を除去するため、合成例2−1と同様にして、10mmHgまで減圧した後、窒素ガスバブリング下、120℃で20時間加熱を行った。減圧加熱を終了後、温度を室温まで冷却し、圧力を常圧に復圧した後、得られた液体のろ過精製を行い、271gの生成物−4を得た。
ここで、合成例2−1と同様にして、メチルハイドロジェンシロキサン1molに対して、反応導入されたトリメトキシシリル基、ポリエーテル基、無水コハク酸基の数(平均値)を算出した。各官能基導入量および酸無水物基当量を表3に示す。
[合成例2−5]
合成例2−1と同様にして、上記式[19]に示されるメチルハイドロジェンシロキサン100g(0.0371mol)と、トルエン114gを仕込んだ後、ビニルシロキサン配位Ptのトルエン溶液(Pt濃度:0.5質量%)1.00gを撹拌しながら添加した。次に、80℃まで昇温し、ビニルトリメトキシシラン16.5g(0.111mol)を滴下添加した後、2時間の熟成を行った。
続いて、メチルハイドロジェンシロキサン中に含有する残りの≡Si−H基へ、アリルポリエーテルを反応させるための操作を行った。反応液を80℃に維持した状態で、撹拌下、CH2=CH−CH2−O(CH2CH2CH2O)1249で示されるアリルポリエーテルを271g(0.335mol)滴下添加した後、3時間の熟成を行った。
次に、メチルハイドロジェンシロキサン中に含有する残りの≡Si−H基へ、アリル無水コハク酸を反応させるための操作を行った。上記に得られた反応液へ、撹拌下、ビニルシロキサン配位Ptのトルエン溶液(Pt濃度:0.5質量%)1.00gを添加し、温度を110℃まで昇温した。次に、アリル無水コハク酸62.3g(0.445mol)を滴下添加した後、115℃で10時間の熟成を行った。
最後に、合成例2−4と同様にして、残留した余剰のアリル無水コハク酸を除去するための操作を行い、得られた液体のろ過精製を行い、367gの生成物−5を得た。
ここで、合成例2−1と同様にして、メチルハイドロジェンシロキサン1molに対して、反応導入されたトリメトキシシリル基、ポリエーテル基、無水コハク酸基の数(平均値)を算出した。各官能基導入量および酸無水物基当量を表3に示す。
[合成例2−6]
合成例2−1と同様にして、上記式[19]で示されるメチルハイドロジェンシロキサン100g(0.0371mol)と、トルエン114gを仕込んだ後、ビニルシロキサン配位Ptのトルエン溶液(Pt濃度:0.5質量%)1.00gを撹拌しながら添加した。次に、80℃まで昇温し、ビニルトリメトキシシラン16.5g(0.111mol)を滴下添加した後、2時間の熟成を行った。
続いて、メチルハイドロジェンシロキサン中に含有する残りの≡Si−H基へ、アリルポリエーテルを反応させるための操作を行った。反応液を80℃に維持した状態で、撹拌下、CH2=CH−CH2−O(CH2CH2CH2O)1249で示されるアリルポリエーテルを420g(0.519mol)滴下添加した後、3時間の熟成を行った。
次に、メチルハイドロジェンシロキサン中に含有する残りの≡Si−H基へ、アリル無水コハク酸を反応させるための操作を行った。上記に得られた反応液へ、撹拌下、ビニルシロキサン配位Ptのトルエン溶液(Pt濃度:0.5質量%)1.00gを添加し、温度を110℃まで昇温した。次に、アリル無水コハク酸23.4g(0.167mol)を滴下添加した後、115℃で10時間の熟成を行った。
最後に、合成例2−4と同様にして、残留した余剰のアリル無水コハク酸を除去するための操作を行い、得られた液体のろ過精製を行い、475gの生成物−6を得た。
ここで、合成例2−1と同様にして、メチルハイドロジェンシロキサン1molに対して、反応導入されたトリメトキシシリル基、ポリエーテル基、無水コハク酸基の数(平均値)を算出した。各官能基導入量および酸無水物基当量を表3に示す。
[合成例2−7]
合成例2−1と同様にして、上記式[19]で示されるメチルハイドロジェンシロキサン100g(0.0371mol)と、トルエン114gを仕込んだ後、ビニルシロキサン配位Ptのトルエン溶液(Pt濃度:0.5質量%)1.00gを撹拌しながら添加した。次に、80℃まで昇温し、ビニルトリメトキシシラン55.0g(0.371mol)を滴下添加した後、2時間の熟成を行った。
続いて、メチルハイドロジェンシロキサン中に含有する残りの≡Si−H基へ、アリルポリエーテルを反応させるための操作を行った。反応液を80℃に維持した状態で、撹拌下、CH2=CH−CH2−O(CH2CH2CH2O)1249で示されるアリルポリエーテルを60.1g(0.0742mol)滴下添加した後、3時間の熟成を行った。
次に、メチルハイドロジェンシロキサン中に含有する残りの≡Si−H基へ、3−(パーフルオロヘキシル)−1−プロペンを反応させるための操作を行った。上記で得られた反応液へ、撹拌下、ビニルシロキサン配位Ptのトルエン溶液(Pt濃度:0.5質量%)1.00gを添加し、温度を100℃まで昇温した。次に、3−(パーフルオロヘキシル)−1−プロペン26.7g(0.0741mol)を滴下添加した後、5時間の熟成を行った。
さらに、メチルハイドロジェンシロキサン中に含有する残りの≡Si−H基へ、アリル無水コハク酸を反応させるための操作を行った。上記で得られた反応液へ、撹拌下、ビニルシロキサン配位Ptのトルエン溶液(Pt濃度:0.5質量%)1.00gを添加し、温度を110℃まで昇温した。次に、アリル無水コハク酸46.8g(0.334mol)を滴下添加した後、115℃で10時間の熟成を行った。
最後に、合成例2−4と同様にして、残留した余剰のアリル無水コハク酸を除去するための操作を行い、得られた液体のろ過精製を行い、230gの生成物−7を得た。
ここで、合成例2−1と同様にして、メチルハイドロジェンシロキサン1molに対して、反応導入されたトリメトキシシリル基、ポリエーテル基、パーフルオロヘキシル基および無水コハク酸基の数(平均値)を算出した。各官能基導入量および酸無水物基当量を表3に示す。
Figure 2018177995
[合成例2−8]
撹拌機、温度計およびジムロート冷却管を備えた1リットルの3つ口フラスコに、上記式[19]で示されるメチルハイドロジェンシロキサン100g(0.0371mol)と、トルエン114gを仕込んだ後、ビニルシロキサン配位Ptのトルエン溶液(Pt濃度:0.5質量%)1.00gを撹拌しながら添加した。次に、80℃まで昇温し、ビニルトリメトキシシラン55.0g(0.371mol)を滴下添加した後、2時間の熟成を行った。
続いて、メチルハイドロジェンシロキサン中に含有する残りの≡Si−H基へ、アリルポリエーテルを反応させるための操作を行った。反応液を80℃に維持した状態で、撹拌下、CH2=CH−CH2−O(CH2CH2CH2O)1249で示されるアリルポリエーテルを60.1g(0.0742mol)滴下添加した後、3時間の熟成を行った。
次に、メチルハイドロジェンシロキサン中に含有する残りの≡Si−H基へ、アリルグリシジルエーテルを反応させるための操作を行った。上記に得られた反応液へ、アリルグリシジルエーテル50.7g(0.445mol)を滴下添加した後、10時間の熟成を行った。
最後に、残留した余剰のアリルグリシジルエーテルを除去するため、合成例2−1と同様にして、10mmHgまで減圧した後、窒素ガスバブリング下、120℃で5時間加熱を行った。減圧加熱を終了後、温度を室温まで冷却し、圧力を常圧に復圧した後、得られた液体のろ過精製を行い、219gの生成物−8を得た。
ここで、合成例2−1と同様にして、メチルハイドロジェンシロキサン1molに対して、反応導入されたトリメトキシシリル基、ポリエーテル基、エポキシ基の数(平均値)を算出した。各官能基導入量およびエポキシ当量を表4に示す。
Figure 2018177995
[2]粘着剤組成物の調製
[実施例および比較例]
合成例1−1および1−2で得られた(A)アクリル酸エステルを含む共重合体溶液の固形分100質量部に対して、下表5,6に記載の各成分を配合して、実施例1−1〜1−7、2−1〜2−7、および比較例1−1〜1−4、2−1〜2−4の各粘着剤組成物を調製した。
Figure 2018177995
TDI:トリメチロールプロパントリレンジイソシアネート付加物
Figure 2018177995
TDI:トリメチロールプロパントリレンジイソシアネート付加物
X−24−1056:信越化学工業(株)製、エポキシ系アルコキシオリゴマー
X−41−1810:信越化学工業(株)製、メチルメルカプト系アルコキシオリゴマー
X−12−641:信越化学工業(株)製、ポリエーテル変性シラン
上記各実施例および比較例で得られた粘着剤組成物を、PETフィルム(離型性基材)にコーティングして乾燥することによって、25μmの均一な粘着剤層を形成した。この粘着剤層を形成した面に、厚さ185μmのヨード系偏光板に貼り合わせ、25℃、50%RHの雰囲気下で7日間養生した後、得られた偏光板を適切な大きさに切断し、以下に示す方法により、リワーク性および耐久性の評価を行った。結果を表7,8に示す。
(1)リワーク性
粘着剤がコーティングされた偏光板を90mm×170mmの大きさに裁断し、PETフィルムを剥離して、ガラス基板に貼り合わせた後、50℃、0.5MPaで20分間保持して接着させ、試験用の試料を作製した。25℃、60%RHで1時間放置後、更に70℃で20時間エージングし、25℃まで放冷した。
次に、偏光板をガラスから剥離して、偏光板やガラス板を破壊せず、かつ粘着材をガラス表面に残さずに剥離できるか否かを確認し、下記基準に基づいて評価した。結果を表8,9に示す。
◎:容易に剥離可能(軽剥離)
○:剥離可能(中剥離)
△:剥離は若干困難、粘着剤がガラス表面に残存(重剥離)
×:剥離不能、ガラスまたは偏光板が破損(重剥離)
(2)耐久性
粘着剤がコーティングされた偏光板を90mm×170mmの大きさに裁断し、PETフィルムを剥離して、ガラス基板に貼り合わせた後、50℃、0.5MPaで20分間オートクレーブ処理を行い、偏光板をガラスに密着させた。次に、80℃(DRY)の雰囲気下と、60℃/90%RHの雰囲気下で、それぞれ1000時間放置した後、気泡の生成や剥離の有無を確認し、下記基準に基づいて評価した。結果を表8,9に示す。なお、試験片の状態を評価する前に、室温(23℃/60%RH)で24時間静置した。
◎:剥がれ等の外観上の変化が全くなし。
○:僅かながら剥がれがあるが、実用上問題なし。
×:著しい剥がれがあり、実用上問題あり。
Figure 2018177995
Figure 2018177995
表8,9に示されるように、各実施例の粘着剤組成物は、リワーク性と耐久性が共に良好であり、比較例の粘着剤組成物よりも明らかに優れるものであることが確認された。本発明の粘着剤組成物は、官能基としてヒドロキシル基をメインに含有するOH型アクリル樹脂を使用した場合においても、優れた耐久性を示し、かつリワーク性との両立が可能である。

Claims (10)

  1. (メタ)アクリル酸エステルモノマーを含む重合性不飽和モノマーの共重合体と、下記式[1a]で表される、分子内に加水分解性シリル基および酸無水物基をそれぞれ少なくとも1個有するオルガノシロキサン並びにその加水分解物の少なくとも一方と、を含むことを特徴とする粘着剤組成物。
    Figure 2018177995
    (式中、Xは、酸無水物基を有する一価炭化水素基を示し、Yは、ポリエーテル基を有する一価炭化水素基を示し、Zは、加水分解性シリル基を有する一価炭化水素基を示し、R1は、互いに独立して、水素原子、またはハロゲン原子で置換されてもよい炭素原子数1〜20の一価炭化水素基を示し、M1は、互いに独立して、前記X、Y、ZおよびR1から選ばれる基を示し、a、b、cおよびdは、それぞれ、0≦a≦100、0≦b≦100、0≦c≦100、0≦d≦100の整数を示す。ただし、aが0の場合、M1の少なくとも1つがXで、cは1≦c≦100の整数であり、cが0の場合、M1の少なくとも1つがZで、aは1≦a≦100の整数である。a、b、cおよびdが付された括弧内の各繰り返し単位の配列はランダムであってもブロックであってもよい。)
  2. (メタ)アクリル酸エステルモノマーを含む重合性不飽和モノマーの共重合体と、下記式[1b]で表される、分子内に加水分解性シリル基、酸無水物基およびポリエーテル基をそれぞれ少なくとも1個有するオルガノシロキサン並びにその加水分解物の少なくとも一方と、を含むことを特徴とする粘着剤組成物。
    Figure 2018177995
    (式中、Xは、酸無水物基を有する一価炭化水素基を示し、Yは、ポリエーテル基を有する一価炭化水素基を示し、Zは、加水分解性シリル基を有する一価炭化水素基を示し、R1は、互いに独立して、水素原子、またはハロゲン原子で置換されてもよい炭素原子数1〜20の一価炭化水素基を示し、M1は、互いに独立して、前記X、Y、ZおよびR1から選ばれる基を示し、a、b、c、dは、それぞれ、0≦a≦100、0≦b≦100、0≦c≦100、0≦d≦100の整数を示す。ただし、aが0の場合、M1の少なくとも1つがXで、bおよびcは、それぞれ、1≦b≦100、1≦c≦100の整数であり、bが0の場合、M1の少なくとも1つがYで、aおよびcは、それぞれ、1≦a≦100、1≦c≦100の整数であり、cが0の場合、M1の少なくとも1つがZで、a、bは、それぞれ、1≦a≦100、1≦b≦100の整数である。a、b、cおよびdが付された括弧内の各繰り返し単位の配列はランダムであってもブロックであってもよい。)
  3. 前記Xが、下記式[2]で表される酸無水物基を有する一価炭化水素基であり、前記Yが、下記式[3]で表されるポリエーテル基を有する一価炭化水素基であり、前記Zが、下記式[5]で表される加水分解性シリル基を有する一価炭化水素基である請求項1または2記載の粘着剤組成物。
    Figure 2018177995
    (式中、Aは、炭素原子数2〜6のアルキレン基を示す。)
    Figure 2018177995
    (式中、R2は、水素原子、炭素原子数1〜6の一価炭化水素基、または下記式[4]で表される基を示し、mは、2以上の整数を示し、eおよびfは、互いに独立して0以上の整数を示すが、eおよびfのうち少なくとも1つは、1以上の整数である。)
    Figure 2018177995
    (式中、R3は、炭素原子数1〜4の一価炭化水素基を示す。)
    Figure 2018177995
    (式中、R4は、炭素原子数1〜10のアルキル基を示し、R5は、炭素原子数1〜10の一価炭化水素基またはアシル基を示し、nは、2以上の整数を示し、gは、1〜3の整数を示す。)
  4. 前記R1の少なくとも1つが、パーフルオロアルキル基を有する一価炭化水素基である請求項1〜3のいずれか1項記載の粘着剤組成物。
  5. 前記オルガノシロキサンおよびその加水分解物の酸無水物基当量が、5,000g/mol以下である請求項1〜4のいずれか1項記載の粘着剤組成物。
  6. 前記共重合体が、カルボキシ基含有モノマー由来の構造単位およびヒドロキシ基含有モノマー由来の構造単位の少なくとも一方を含有する請求項1〜5のいずれか1項記載の粘着剤組成物。
  7. 前記共重合体100質量部に対して、前記オルガノシロキサンおよびその加水分解物の少なくとも一方の配合量が0.001〜5質量部である請求項1〜6のいずれか1項記載の粘着剤組成物。
  8. 前記共重合体100質量部に対して、架橋剤を0.01〜40質量部含む請求項1〜7のいずれか1項記載の粘着剤組成物。
  9. 前記架橋剤が、イソシアネート系架橋剤、エポキシ系架橋剤、金属系架橋剤、アジリジン系架橋剤および過酸化物系架橋剤から選ばれる少なくとも1種である請求項8記載の粘着剤組成物。
  10. フィルムと、このフィルムの少なくとも一方の面に、請求項1〜9のいずれか1項記載の粘着剤組成物を用いてなる層と、を有することを特徴とする粘着層付フィルム。
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