JP2018138627A - Organic/inorganic composite composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機無機複合組成物に関する。 The present invention relates to an organic-inorganic composite composition.
熱可塑性樹脂は、その優れた耐熱性をはじめとする諸特性を生かし、機械機構部品、電気電子部品、自動車部品などの幅広い分野に利用されつつある。近年、成形品への特性向上の要求が技術の進歩と共に高くなり、また、特性を保ちながらより複雑な形状を有する成形品の製造技術が要求され、そのため熱可塑性樹脂の流動性の制御技術が望まれるようになってきた。そこで、熱可塑性樹脂の流動性および機械的特性を向上させるため技術の検討が種々行われている。 Thermoplastic resins are being used in a wide range of fields such as mechanical mechanism parts, electrical and electronic parts, and automobile parts, taking advantage of their excellent heat resistance and other properties. In recent years, the demand for improved properties of molded products has increased with technological advances, and there has been a demand for manufacturing technology for molded products having more complicated shapes while maintaining the properties. It has come to be desired. Therefore, various techniques have been studied for improving the fluidity and mechanical properties of thermoplastic resins.
たとえば、特許文献1には、ガラス転移温度120℃以上の熱可塑性樹脂(A)100重量部に対して液晶性樹脂(B)0.5〜100重量部を配合してなる樹脂組成物であって、液晶性樹脂(B)の融点+10℃における溶融粘度が特定の関係を満足する熱可塑性樹脂組成物が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a resin composition in which 0.5 to 100 parts by weight of a liquid crystalline resin (B) is blended with 100 parts by weight of a thermoplastic resin (A) having a glass transition temperature of 120 ° C. or higher. Thus, a thermoplastic resin composition in which the melting viscosity of the liquid crystalline resin (B) at + 10 ° C. satisfies a specific relationship is disclosed.
また、特許文献2には、(A)内径1mm、長さ20mmのノズルを用い、300℃、剪断速度1000sec−1でのキャピラリー式レオメーター測定による溶融粘度が100〜300Pa・sの異方性溶融相を形成しない熱可塑性樹脂91〜99重量%及び(B)異方性溶融相を形成しうる液晶性ポリマー1〜9重量%からなる樹脂組成物100重量部に対して、(C)下記一般式(I)、(II)で示されるリンオキソ酸モノエステルおよびジエステルから選ばれる一種または二種以上を0.001〜2重量部配合した、(B)液晶性ポリマーが粒子分散している熱可塑性樹脂組成物であり、(A)成分と(B)成分の、内径1mm、長さ20mmのノズルを用い、300℃、剪断速度1000sec−1でのキャピラリー式レオメーター測定による溶融粘度比率(Aη)/(Bη)が3.2〜4.0である熱可塑性樹脂組成物を射出成形することにより得られる、矩形状面の短辺/長辺比率が0.3〜1.0であり、矩形状面の厚さが0.3〜3mmである情報記録媒体部品が開示されている。 Patent Document 2 discloses (A) an anisotropy having a melt viscosity of 100 to 300 Pa · s as measured by a capillary rheometer at 300 ° C. and a shear rate of 1000 sec −1 using a nozzle having an inner diameter of 1 mm and a length of 20 mm. With respect to 100 parts by weight of a resin composition consisting of 91 to 99% by weight of a thermoplastic resin that does not form a melt phase and (B) 1 to 9% by weight of a liquid crystalline polymer that can form an anisotropic melt phase, (C) Heat in which 0.001 to 2 parts by weight of one or two or more selected from the phosphorus oxoacid monoesters and diesters represented by the general formulas (I) and (II) are blended and (B) the liquid crystalline polymer is dispersed in particles a thermoplastic resin composition, (a) of the component (B), an inner diameter of 1 mm, a nozzle length 20 mm, 300 ° C., capillary at a shear rate of 1,000 sec -1 Reome The short side / long side ratio of the rectangular surface obtained by injection molding a thermoplastic resin composition having a melt viscosity ratio (Aη) / (Bη) of 3.2 to 4.0 is 0.5. An information recording medium component that is 3 to 1.0 and has a rectangular surface thickness of 0.3 to 3 mm is disclosed.
上記特許文献に記載の技術によれば、熱可塑性樹脂組成物の流動性および機械的特性はある程度向上する。しかしながら、最近飛躍的に需要が伸びてきているスマートフォン用レンズなどの微細かつ極薄の製品に対しては、成形性、光学特性等の向上が必要であり、上記特許文献に記載の技術では、これら特性の向上が不十分であることが判明した。 According to the technique described in the above patent document, the fluidity and mechanical properties of the thermoplastic resin composition are improved to some extent. However, for fine and ultra-thin products such as smartphone lenses, for which demand has been increasing dramatically recently, improvements in moldability, optical properties, etc. are necessary. With the technology described in the above patent document, It has been found that the improvement of these characteristics is insufficient.
そこで、本発明は、成形性および光学特性が向上した有機無機複合組成物を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an organic-inorganic composite composition having improved moldability and optical properties.
本発明者らは、上記の課題を解決すべく、鋭意研究を行った。その結果、粒子径が特定の範囲にある無機粒子および熱可塑性樹脂を含む有機無機複合組成物であって、当該組成物の溶融粘度が特定の範囲にあり、当該無機粒子の粒子径と組成物中の体積含量とが特定の範囲にあり、当該組成物のせん断速度と溶融粘度との関係を累乗近似したときに特定の式を満足する有機無機複合組成物により、上記課題が解決することを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have conducted intensive research to solve the above problems. As a result, an organic-inorganic composite composition containing inorganic particles and a thermoplastic resin having a particle size in a specific range, the melt viscosity of the composition being in a specific range, and the particle size and composition of the inorganic particles The organic-inorganic composite composition satisfying a specific formula when the volume content in the specific range is within a specific range and the relationship between the shear rate and the melt viscosity of the composition approximates to a power is to solve the above problem. The headline and the present invention were completed.
すなわち、本発明は、熱可塑性樹脂(A)と無機粒子(B)とを含み、下記(1)〜(3)を満足する有機無機複合組成物である:
(1)前記熱可塑性樹脂(A)の融点+10℃から+30℃までの範囲において、前記有機無機複合組成物のせん断速度1000(1/s)のときの溶融粘度が10Pa・s以上1000Pa・s以下である
(2)前記熱可塑性樹脂(A)の融点+10℃から+30℃までの範囲において、前記有機無機複合組成物の溶融粘度とせん断速度との関係を累乗近似し、下記式(I)で表した場合のBの値が−2以上−0.1未満である
That is, the present invention is an organic-inorganic composite composition that includes the thermoplastic resin (A) and the inorganic particles (B) and satisfies the following (1) to (3):
(1) In the range of the melting point of the thermoplastic resin (A) from + 10 ° C. to + 30 ° C., the organic-inorganic composite composition has a melt viscosity of 10 Pa · s to 1000 Pa · s when the shear rate is 1000 (1 / s). (2) In the range from the melting point + 10 ° C. to + 30 ° C. of the thermoplastic resin (A), the relationship between the melt viscosity and the shear rate of the organic-inorganic composite composition is approximated to the power, and the following formula (I) The value of B when represented by − is not less than −2 and less than −0.1
(3)前記無機粒子(B)の個数基準のメジアン径が1nmを超えて20nm未満であり、前記無機粒子(B)の個数基準のメジアン径と前記有機無機複合組成物中の前記無機粒子(B)の体積含有量との関係が下記式(1)を満足する。 (3) The number-based median diameter of the inorganic particles (B) is more than 1 nm and less than 20 nm, the number-based median diameter of the inorganic particles (B) and the inorganic particles in the organic-inorganic composite composition ( The relationship with the volume content of B) satisfies the following formula (1).
本発明によれば、成形性および光学特性が向上した有機無機複合組成物が提供される。 According to the present invention, an organic-inorganic composite composition having improved moldability and optical properties is provided.
以下、本発明の実施の形態について説明するが、以下の形態のみに限定されない。また、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温(20℃以上25℃以下)/相対湿度40%RH以上60%RH以下の条件で行う。なお、本明細書では、本発明の有機無機複合組成物を、単に「本発明の組成物」または「組成物」とも称する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following embodiments. Unless otherwise specified, measurement of operation and physical properties is performed under conditions of room temperature (20 ° C. or more and 25 ° C. or less) / relative humidity 40% RH or more and 60% RH or less. In the present specification, the organic-inorganic composite composition of the present invention is also simply referred to as “the composition of the present invention” or “composition”.
本発明は、熱可塑性樹脂(A)と無機粒子(B)とを含み、下記(1)〜(3)を満足する有機無機複合組成物である:
(1)前記熱可塑性樹脂(A)の融点+10℃から+30℃までの範囲において、前記有機無機複合組成物のせん断速度1000(1/s)のときの溶融粘度が10Pa・s以上1000Pa・s以下である
(2)前記熱可塑性樹脂(A)の融点+10℃から+30℃までの範囲において、前記有機無機複合組成物の溶融粘度とせん断速度との関係を累乗近似し、下記式(I)で表した場合のBの値が−2以上−0.1未満である
The present invention is an organic-inorganic composite composition comprising a thermoplastic resin (A) and inorganic particles (B) and satisfying the following (1) to (3):
(1) In the range of the melting point of the thermoplastic resin (A) from + 10 ° C. to + 30 ° C., the organic-inorganic composite composition has a melt viscosity of 10 Pa · s to 1000 Pa · s when the shear rate is 1000 (1 / s). (2) In the range from the melting point + 10 ° C. to + 30 ° C. of the thermoplastic resin (A), the relationship between the melt viscosity and the shear rate of the organic-inorganic composite composition is approximated to the power, and the following formula (I) The value of B when represented by − is not less than −2 and less than −0.1
(3)前記無機粒子(B)の個数基準のメジアン径と、前記有機無機複合組成物中の前記無機粒子(B)の体積含有量との関係が下記式(1)を満足する。 (3) The relationship between the number-based median diameter of the inorganic particles (B) and the volume content of the inorganic particles (B) in the organic-inorganic composite composition satisfies the following formula (1).
このような構成を有する本発明の有機無機複合組成物は、成形性および光学特性に優れる。 The organic-inorganic composite composition of the present invention having such a configuration is excellent in moldability and optical characteristics.
[上記(1)の要件]
本発明の組成物は、熱可塑性樹脂(A)の融点+10℃から+30℃までの範囲において、前記有機無機複合組成物のせん断速度1000(1/s)のときの溶融粘度が10Pa・s以上1000Pa・s以下である。溶融粘度が10Pa・s未満の場合、本発明の組成物を成形した際、バリ等の成形不良が発生する。一方、溶融粘度が1000Pa・sを超える場合、成形ができなくなる。該溶融粘度は、好ましくは50Pa・s以上600Pa・s以下である。
[Requirements for (1) above]
The composition of the present invention has a melting viscosity of 10 Pa · s or more at a shear rate of 1000 (1 / s) of the organic-inorganic composite composition in the range of the melting point of the thermoplastic resin (A) + 10 ° C. to + 30 ° C. 1000 Pa · s or less. When the melt viscosity is less than 10 Pa · s, molding defects such as burrs occur when the composition of the present invention is molded. On the other hand, when the melt viscosity exceeds 1000 Pa · s, molding cannot be performed. The melt viscosity is preferably 50 Pa · s or more and 600 Pa · s or less.
なお、本発明の組成物のせん断速度1000(1/s)のときの溶融粘度は、実施例に記載の方法により測定することができる。 The melt viscosity at a shear rate of 1000 (1 / s) of the composition of the present invention can be measured by the method described in the examples.
[上記(2)の要件]
本発明の組成物は、熱可塑性樹脂(A)の融点+10℃から+30℃までの範囲において、有機無機複合組成物の溶融粘度とせん断速度との関係を累乗近似し、上記式(I)で表した場合のBの値が−2以上−0.1未満である。
[Requirements for (2) above]
The composition of the present invention approximates the relationship between the melt viscosity and the shear rate of the organic-inorganic composite composition in the range of the melting point of the thermoplastic resin (A) from + 10 ° C. to + 30 ° C. When represented, the value of B is -2 or more and less than -0.1.
熱可塑性樹脂を含む組成物を成形(特に射出成形)する際には、広い範囲のせん断速度が組成物に加わるため、その範囲において同じように組成物が略均一に流動することが好ましい。そのためには、組成物には広いせん断速度領域において溶融粘度がほとんど変化しないという特性が要求される。本発明の組成物は、熱可塑性樹脂(A)の融点+10℃から+30℃までの範囲において、有機無機複合組成物の溶融粘度とせん断速度との関係を累乗近似し、上記式(I)で表した場合のBの値が−2以上−0.1未満である。したがって、どのようなせん断速度が加わっても、本発明の組成物は同じように略均一に流動し、薄肉で微細な形状であっても精度の高い成形品を得ることができる。 When molding (especially injection molding) a composition containing a thermoplastic resin, a wide range of shear rate is applied to the composition, and therefore it is preferable that the composition flows substantially uniformly in the same range. For this purpose, the composition is required to have a property that the melt viscosity hardly changes in a wide shear rate region. The composition of the present invention approximates the relationship between the melt viscosity of the organic-inorganic composite composition and the shear rate in the range from the melting point of the thermoplastic resin (A) + 10 ° C. to + 30 ° C. When represented, the value of B is -2 or more and less than -0.1. Therefore, regardless of what shear rate is applied, the composition of the present invention flows substantially uniformly in the same manner, and a highly accurate molded product can be obtained even in a thin and fine shape.
上記式(I)のBの値が−2未満の場合、低せん断速度での組成物の溶融粘度が高すぎで、成形(特に射出成形)ができなくなる。一方、上記式(I)のBの値が−0.1以上であると、本発明の効果が得られなくなる。Bの値は、好ましくは−1.5以上−0.1未満である。 When the value of B in the above formula (I) is less than −2, the melt viscosity of the composition at a low shear rate is too high, and molding (particularly injection molding) becomes impossible. On the other hand, if the value of B in the formula (I) is −0.1 or more, the effect of the present invention cannot be obtained. The value of B is preferably −1.5 or more and less than −0.1.
上記式(I)のBの値は、実施例に記載の方法により本発明の組成物の溶融粘度を測定し、せん断速度(横軸)に対して溶融粘度(縦軸)を両対数プロットして、累乗近似曲線を求めることによって算出することができる。 The value of B in the above formula (I) is determined by measuring the melt viscosity of the composition of the present invention by the method described in the Examples, and plotting the logarithm of the melt viscosity (vertical axis) against the shear rate (horizontal axis). Thus, it can be calculated by obtaining a power approximation curve.
上記(1)の要件および(2)の要件は、熱可塑性樹脂(A)の種類および分子量、ならびに無機粒子(B)の種類、粒子径、および無機粒子(B)の添加量等により制御することができる。 The requirements (1) and (2) are controlled by the type and molecular weight of the thermoplastic resin (A), the type of inorganic particles (B), the particle diameter, the amount of inorganic particles (B) added, and the like. be able to.
[上記(3)の要件]
本発明の組成物は、無機粒子(B)の個数基準のメジアン径が1nmを超えて20nm未満であり、前記無機粒子(B)の個数基準のメジアン径と、前記有機無機複合組成物中の前記無機粒子(B)の体積含有量との関係が上記式(1)を満足する。
[Requirements for (3) above]
The composition of the present invention has a number-based median diameter of the inorganic particles (B) of more than 1 nm and less than 20 nm, the number-based median diameter of the inorganic particles (B), and the organic-inorganic composite composition. The relationship with the volume content of the inorganic particles (B) satisfies the above formula (1).
成形性および光学特性に優れる組成物を得るために、熱可塑性樹脂(A)のみこれら特性を満足することは困難であり、無機粒子(B)の添加が必須となる。その際、無機粒子(B)の添加量について、本発明者らが鋭意検討した結果、上記効果を得るためには、無機粒子(B)の粒子径と体積含有量とが特定の要件を満たすことが必要であることが判明した。具体的には、無機粒子(B)の個数基準のメジアン径と体積含有量との関係性について、機械的強度(信頼性)および光学特性の観点から本発明者らが検討したところ、上記式(1)の関係を満足する場合に、光学特性とともに成形性に優れた有機無機複合組成物を得ることができることが分かった。 In order to obtain a composition having excellent moldability and optical properties, it is difficult for only the thermoplastic resin (A) to satisfy these properties, and the addition of inorganic particles (B) is essential. At this time, as a result of intensive studies by the present inventors on the amount of inorganic particles (B) added, the particle diameter and volume content of the inorganic particles (B) satisfy specific requirements in order to obtain the above effects. It turned out to be necessary. Specifically, when the present inventors examined the relationship between the number-based median diameter of inorganic particles (B) and the volume content from the viewpoint of mechanical strength (reliability) and optical properties, the above formula It was found that an organic-inorganic composite composition having excellent moldability as well as optical characteristics can be obtained when the relationship (1) is satisfied.
無機粒子(B)の個数基準のメジアン径(D50)は、1nmを超えて20nm未満である。D50が1nm以下である場合、無機粒子の二次凝集が起こる。一方、D50が20nm以上の場合、組成物の透明性や全光線透過率などが低下し、光学特性が悪化する。無機粒子(B)の個数基準のメジアン径(D50)は、1nmを超えて15nm以下であることが好ましく、3nm以上10nm以下であることがより好ましい。なお、無機粒子(B)の個数基準のメジアン径(D50)は、動的光散乱法により求めた一次粒子の個数基準のメジアン径であり、より具体的には実施例に記載の方法により測定することができる。 The number-based median diameter (D50) of the inorganic particles (B) is more than 1 nm and less than 20 nm. When D50 is 1 nm or less, secondary aggregation of inorganic particles occurs. On the other hand, when D50 is 20 nm or more, the transparency and total light transmittance of the composition are lowered, and the optical properties are deteriorated. The number-based median diameter (D50) of the inorganic particles (B) is preferably more than 1 nm and 15 nm or less, and more preferably 3 nm or more and 10 nm or less. The number-based median diameter (D50) of the inorganic particles (B) is the number-based median diameter of primary particles obtained by a dynamic light scattering method, and more specifically, measured by the method described in the examples. can do.
また、無機粒子(B)の個数基準のメジアン径(D50)の測定は、無機粒子をジクロロメタン溶液で溶かした後、更にメタノールで希釈したものを、ダイナミック光散乱光度計(たとえば大塚電子株式会社製、DL−8000)を用いて行うことができる。 In addition, the number-based median diameter (D50) of the inorganic particles (B) was measured by dissolving the inorganic particles with a dichloromethane solution and further diluting with methanol as a dynamic light scattering photometer (for example, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.). , DL-8000).
また、無機粒子(B)の体積含有量が上記式(1)の範囲外の場合、すなわち、V>0.65×(D50)+12.1 の場合、無機粒子(B)の体積含有量が多すぎて、組成物の機械的強度が低下する。 Further, when the volume content of the inorganic particles (B) is outside the range of the above formula (1), that is, when V> 0.65 × (D50) +12.1, the volume content of the inorganic particles (B) is Too much reduces the mechanical strength of the composition.
なお、本発明の組成物中の無機粒子(B)の体積含有量の下限値は、特に制限されないが、好ましくは0.1体積%以上である。 In addition, the lower limit value of the volume content of the inorganic particles (B) in the composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.1% by volume or more.
本発明の組成物に含まれる無機粒子(B)の個数基準のメジアン径および体積含有量は、実施例に記載の方法により測定することができる。 The number-based median diameter and volume content of the inorganic particles (B) contained in the composition of the present invention can be measured by the method described in the examples.
以下、本発明の有機無機複合組成物の構成成分について詳細に説明する。なお、本発明の有機無機複合組成物を、単に「組成物」とも称する。 Hereinafter, the constituent components of the organic-inorganic composite composition of the present invention will be described in detail. The organic-inorganic composite composition of the present invention is also simply referred to as “composition”.
[熱可塑性樹脂(A)]
熱可塑性樹脂(A)の種類は、特に制限されず、たとえば、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ホモポリプロピレン、ランダムコポリマーポリプロピレン、ブロックコポリマーポリプロピレン、アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン、ヘミアイソタクチックポリプロピレン、ポリブテン、ステレオブロックポリプロピレン、ポリ−3−メチル−1−ブテン、ポリ−3−メチル−1−ペンテン、ポリ−4−メチル−1−ペンテン等のα−オレフィン重合体、エチレン−プロピレンのブロックまたはランダム共重合体、インパクトコポリマーポリプロピレン、エチレン−メチルメタクリレート共重合体、エチレン−メチルアクリレート共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−ブチルアクリレート共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のα−オレフィン共重合体、ポリオレフィン熱可塑性エラストマーなどのポリオレフィン樹脂;ポリスチレン、耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)、アクリロニトリル−スチレン(AS)樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)樹脂、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン(MBS)樹脂、耐熱ABS樹脂、アクリロニトリル−アクリレート−スチレン(AAS)樹脂、スチレン−無水マレイン酸(SMA)樹脂、メタクリレート−スチレン(MS)樹脂、スチレン−イソプレン−スチレン(SIS)樹脂、アクリロニトリル−エチレンプロピレンゴム−スチレン(AES)樹脂、スチレン−ブタジエン−ブチレン−スチレン(SBBS)樹脂、メチルメタクリレート−アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(MABS)樹脂、ならびにこれらのブタジエン部分またはイソプレン部分の二重結合を水素添加したスチレン−エチレン−ブチレン−スチレン(SEBS)樹脂、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン(SEPS)樹脂、スチレン−エチレン−プロピレン(SEP)樹脂、スチレン−エチレン−エチレン−プロピレン−スチレン(SEEPS)樹脂等の水素添加樹脂などのポリスチレン樹脂;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、塩化ゴム、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−エチレン共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン−酢酸ビニル三元共重合体、塩化ビニル−アクリル酸エステル共重合体、塩化ビニル−マレイン酸エステル共重合体、塩化ビニル−シクロヘキシルマレイミド共重合体などの含ハロゲン樹脂;石油樹脂、クマロン樹脂、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート等のポリアルキレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等のポリアルキレンナフタレート樹脂等の芳香族ポリエステル樹脂、ポリテトラメチレンテレフタレート等の直鎖ポリエステル樹脂、ポリヒドロキシブチレート、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、ポリ乳酸、ポリリンゴ酸、ポリグリコール酸、ポリジオキサン、ポリ(2−オキセタノン)などのポリエステル樹脂;ポリフェニレンオキサイド、ポリカプロラクタムおよびポリヘキサメチレンアジパミド等のポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリカーボネート/ABS樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリウレタン樹脂、繊維素系樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、シクロオレフィンポリマー、液晶ポリマー等が挙げられる。これら熱可塑性樹脂は、単独でもまたは2種以上混合しても用いることができる。
[Thermoplastic resin (A)]
The type of the thermoplastic resin (A) is not particularly limited, and for example, low density polyethylene, linear low density polyethylene, high density polyethylene, homopolypropylene, random copolymer polypropylene, block copolymer polypropylene, isotactic polypropylene, syndiotactic Α-olefin heavy such as tic polypropylene, hemiisotactic polypropylene, polybutene, stereoblock polypropylene, poly-3-methyl-1-butene, poly-3-methyl-1-pentene, poly-4-methyl-1-pentene Copolymer, block or random copolymer of ethylene-propylene, impact copolymer polypropylene, ethylene-methyl methacrylate copolymer, ethylene-methyl acrylate copolymer, ethylene-ethyl acrylate Polyolefin resins such as copolymers, ethylene-butyl acrylate copolymers, α-olefin copolymers such as ethylene-vinyl acetate copolymers, and polyolefin thermoplastic elastomers; polystyrene, high-impact polystyrene (HIPS), acrylonitrile-styrene (AS) resin, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, methyl methacrylate-butadiene-styrene (MBS) resin, heat-resistant ABS resin, acrylonitrile-acrylate-styrene (AAS) resin, styrene-maleic anhydride (SMA) resin , Methacrylate-styrene (MS) resin, styrene-isoprene-styrene (SIS) resin, acrylonitrile-ethylenepropylene rubber-styrene (AES) resin, styrene-butadiene-butylene-styrene ( BBS) resins, methyl methacrylate-acrylonitrile-butadiene-styrene (MABS) resins, and styrene-ethylene-butylene-styrene (SEBS) resins, hydrogenated double bonds of these butadiene or isoprene moieties, styrene-ethylene-propylene -Polystyrene resins such as hydrogenated resins such as styrene (SEPS) resin, styrene-ethylene-propylene (SEP) resin, styrene-ethylene-ethylene-propylene-styrene (SEEPS) resin; polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, chlorination Polyethylene, chlorinated polypropylene, polyvinylidene fluoride, rubber chloride, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, vinyl chloride-ethylene copolymer, vinyl chloride-vinylidene chloride copolymer, vinyl chloride-vinylidene chloride Halogen-containing resins such as vinyl-vinyl acetate terpolymer, vinyl chloride-acrylic acid ester copolymer, vinyl chloride-maleic acid ester copolymer, vinyl chloride-cyclohexyl maleimide copolymer; petroleum resin, coumarone resin, Polyvinyl acetate, acrylic resin, polymethyl methacrylate, polyvinyl alcohol, polyvinyl formal, polyvinyl butyral; polyalkylene terephthalate resins such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polycyclohexane dimethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, etc. Aromatic polyester resins such as alkylene naphthalate resins, linear polyester resins such as polytetramethylene terephthalate, polyhydroxybutyrate, polycaprolac , Polyester resins such as polybutylene succinate, polyethylene succinate, polylactic acid, polymalic acid, polyglycolic acid, polydioxane, poly (2-oxetanone); polyamides such as polyphenylene oxide, polycaprolactam and polyhexamethylene adipamide Resin, polycarbonate resin, polycarbonate / ABS resin, polyacetal resin, polyphenylene sulfide resin, polyurethane resin, fiber resin, polyimide resin, polysulfone resin, polyphenylene ether resin, polyether ketone resin, polyether ether ketone resin, cycloolefin polymer, A liquid crystal polymer etc. are mentioned. These thermoplastic resins can be used singly or in combination of two or more.
これら熱可塑性樹脂の中でも、特に光学特性に優れるという観点から、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、およびシクロオレフィンポリマーからなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。 Among these thermoplastic resins, at least one selected from the group consisting of polycarbonate resins, polyolefin resins, acrylic resins, polyester resins, and cycloolefin polymers is particularly preferable from the viewpoint of excellent optical properties.
また、上記(1)〜(3)の要件を満たす組成物がより得られやすくなるという観点から、熱可塑性樹脂(A)の融点+10℃から+30℃までの範囲において、熱可塑性樹脂(A)の溶融粘度とせん断速度との関係を累乗近似し、下記式(II)で表した場合のbの値が−1以上0未満であることが好ましい。 Further, from the viewpoint that a composition satisfying the above requirements (1) to (3) can be more easily obtained, the thermoplastic resin (A) in the range of the melting point of the thermoplastic resin (A) from + 10 ° C. to + 30 ° C. It is preferable that the value of b is −1 or more and less than 0 when the relationship between the melt viscosity and the shear rate is approximated to the power and represented by the following formula (II).
熱可塑性樹脂(A)は、市販品を用いてもよいし、従来公知の方法により合成した合成品を用いてもよい。市販品の例としては、たとえば、帝人株式会社製のパンライト(登録商標)シリーズ、三井化学株式会社製のアペル(登録商標)シリーズ等が挙げられる。 As the thermoplastic resin (A), a commercially available product may be used, or a synthetic product synthesized by a conventionally known method may be used. Examples of commercially available products include, for example, Panlite (registered trademark) series manufactured by Teijin Limited, and Appel (registered trademark) series manufactured by Mitsui Chemicals.
[無機粒子(B)]
無機粒子(B)の種類は、特に制限されず、金属酸化物、金属硫化物、金属セレン化物、金属テルル化物等が挙げられる。
[Inorganic particles (B)]
The kind in particular of inorganic particle (B) is not restrict | limited, A metal oxide, a metal sulfide, a metal selenide, a metal telluride, etc. are mentioned.
これらの中でも、本発明の効果を得やすいという観点から、金属酸化物が好ましく、Si、Al、Ti、Zn、Sn、Zr、Y、Ce、Ba、Sr、C、B、La、Gd、Nb、Mg、Ca、およびTaからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含む金属酸化物であることが好ましい。 Among these, metal oxides are preferable from the viewpoint of easily obtaining the effects of the present invention, and include Si, Al, Ti, Zn, Sn, Zr, Y, Ce, Ba, Sr, C, B, La, Gd, and Nb. It is preferably a metal oxide containing at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, and Ta.
無機粒子のさらに具体的な例としては、たとえば、酸化ジルコニウム、イットリア添加酸化ジルコニウム、ジルコン酸鉛、チタン酸ストロンチウム、チタン酸スズ、酸化スズ、酸化ビスマス、酸化ニオブ、酸化タンタル、タンタル酸カリウム、酸化タングステン、酸化セリウム、酸化ランタン、酸化ガリウム等、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、チタン酸バリウム等が挙げられる。無機粒子は、単独でもまたは2種以上混合しても用いることができる。 More specific examples of inorganic particles include, for example, zirconium oxide, yttria-added zirconium oxide, lead zirconate, strontium titanate, tin titanate, tin oxide, bismuth oxide, niobium oxide, tantalum oxide, potassium tantalate, oxidation Examples include tungsten, cerium oxide, lanthanum oxide, gallium oxide, silica, alumina, titanium oxide, zirconium oxide, barium titanate, and the like. The inorganic particles can be used alone or in combination of two or more.
有機無機複合組成物を光学用途に用いる場合には、無機粒子は、屈折率が高いことが好ましく、屈折率が1.8以上の無機粒子を用いることが好ましい。具体的には、無機粒子は、酸化チタン、チタン酸バリウム(屈折率=約2.4)、酸化ジルコニウム(屈折率=約2.1)、酸化セリウム(屈折率=約2.2)であることが好ましい。酸化チタンは、主にルチル型(屈折率=約2.7)とアナターゼ型(屈折率=約2.5)の2種類の結晶構造を有するが、アナターゼ型の酸化チタンは光触媒活性が高く、光学的な用途への使用にはあまり適さないためルチル型の酸化チタンであることが好ましい。また、酸化チタンの光触媒活性を低下させるために表面がシリカなどでコーティングされた酸化チタン粒子を用いてもよい。 When the organic-inorganic composite composition is used for optical applications, the inorganic particles preferably have a high refractive index, and it is preferable to use inorganic particles having a refractive index of 1.8 or more. Specifically, the inorganic particles are titanium oxide, barium titanate (refractive index = about 2.4), zirconium oxide (refractive index = about 2.1), and cerium oxide (refractive index = about 2.2). It is preferable. Titanium oxide has two types of crystal structures, mainly rutile type (refractive index = about 2.7) and anatase type (refractive index = about 2.5), but anatase type titanium oxide has high photocatalytic activity, Rutile type titanium oxide is preferred because it is not very suitable for use in optical applications. Moreover, in order to reduce the photocatalytic activity of titanium oxide, titanium oxide particles whose surface is coated with silica or the like may be used.
上述のように、本発明においては、無機粒子の個数基準のメジアン径(D50)と、有機無機複合組成物中の無機粒子の体積含有量との関係が、上記式(1)を満足するように、無機粒子の体積含有量を定める。このような無機粒子の体積含有量である本発明の有機無機複合組成物は、上記(1)〜(2)の要件を満足することが容易になり、成形性および光学特性に優れる組成物となる。すなわち、本発明は、熱可塑性樹脂(A)と無機粒子(B)とを含み、前記無機粒子(B)の個数基準のメジアン径が1nmを超えて20nm未満であり、前記無機粒子(B)の個数基準のメジアン径と前記有機無機複合組成物中の前記無機粒子(B)の体積含有量との関係が下記式(1)を満足する有機無機複合組成物をも提供する。 As described above, in the present invention, the relationship between the median diameter (D50) based on the number of inorganic particles and the volume content of the inorganic particles in the organic-inorganic composite composition satisfies the above formula (1). Next, the volume content of the inorganic particles is determined. The organic-inorganic composite composition of the present invention having such a volume content of inorganic particles can easily satisfy the requirements (1) to (2), and is excellent in moldability and optical properties. Become. That is, the present invention includes a thermoplastic resin (A) and inorganic particles (B), the number-based median diameter of the inorganic particles (B) is more than 1 nm and less than 20 nm, and the inorganic particles (B) The organic-inorganic composite composition in which the relationship between the number-based median diameter and the volume content of the inorganic particles (B) in the organic-inorganic composite composition satisfies the following formula (1) is also provided.
また、上記のような体積含有量で無機粒子(B)が含まれる本発明の組成物は、成形時の収縮が低減され、金型からの剥離性も向上する。 Moreover, the composition of the present invention containing the inorganic particles (B) with the volume content as described above has reduced shrinkage during molding and improved releasability from the mold.
上述したように、無機粒子は屈折率が高いほうが好ましく、具体的には屈折率が1.8以上であることが好ましく、1.9以上であることがより好ましく、2.0以上であることがさらに好ましい。このような無機粒子を用いることにより、屈折率が高い樹脂組成物を得ることができる。また、無機粒子の屈折率は高ければ高いほど好ましいが、通常3.0以下である。無機粒子の屈折率の好ましい範囲は、アッベ数とのバランスを考慮すると、好ましくは1.8以上3.0以下であり、より好ましくは1.9以上3.0以下である。無機粒子の屈折率は、たとえば、濃度の異なる無機粒子分散液の屈折率差を測定することにより、算出することができる。 As described above, the inorganic particles preferably have a high refractive index, specifically, the refractive index is preferably 1.8 or more, more preferably 1.9 or more, and 2.0 or more. Is more preferable. By using such inorganic particles, a resin composition having a high refractive index can be obtained. Further, the higher the refractive index of the inorganic particles, the better, but it is usually 3.0 or less. The preferable range of the refractive index of the inorganic particles is preferably 1.8 or more and 3.0 or less, more preferably 1.9 or more and 3.0 or less, considering the balance with the Abbe number. The refractive index of the inorganic particles can be calculated, for example, by measuring the refractive index difference between the inorganic particle dispersions having different concentrations.
また、無機粒子のアッベ数は、光学特性向上の観点から、20以上であることが好ましい。無機粒子のアッベ数の上限値は特に制限されないが、80以下であることが好ましい。 The Abbe number of the inorganic particles is preferably 20 or more from the viewpoint of improving optical properties. The upper limit of the Abbe number of the inorganic particles is not particularly limited, but is preferably 80 or less.
なお、無機粒子のアッベ数は、実施例に記載の方法により測定することができる。 The Abbe number of the inorganic particles can be measured by the method described in the examples.
無機粒子は、特開2011−213505号公報、特開2012−180241号公報等に記載の公知の方法を用いて製造することができる。 The inorganic particles can be produced using known methods described in JP2011-213505A, JP2012-180241A, and the like.
また、無機粒子は市販品を用いてもよく、この際、溶媒分散体であってもよい。かような市販品としては、SZR−W、SZR−CW、SZR−M、SZR−K(酸化ジルコニウム分散液、堺化学工業株式会社製);タイノック(登録商標)RA−6、NRA−10M(酸化チタン分散液、多木化学株式会社製)などが挙げられる。 Moreover, a commercial item may be used for an inorganic particle, and a solvent dispersion may be sufficient in this case. Examples of such commercially available products include SZR-W, SZR-CW, SZR-M, SZR-K (zirconium oxide dispersion, manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd.); Tynock (registered trademark) RA-6, NRA-10M ( And titanium oxide dispersion (manufactured by Taki Chemical Co., Ltd.).
本発明に係る組成物は、任意に、酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐光安定剤、熱安定化剤、可塑剤、着色剤、ブルーイング剤、難燃剤、難燃助剤、離型剤、可塑剤、耐衝撃改良剤、補強剤、分散剤、帯電防止剤、発泡剤、抗菌剤、その他の樹脂、エラストマー等の添加剤を含んでいてもよい。 The composition according to the present invention optionally comprises an antioxidant, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a heat stabilizer, a plasticizer, a colorant, a bluing agent, a flame retardant, a flame retardant aid, a release agent, It may contain additives such as plasticizers, impact resistance improvers, reinforcing agents, dispersants, antistatic agents, foaming agents, antibacterial agents, other resins, and elastomers.
[有機無機複合組成物の製造方法]
本発明の組成物の製造方法は特に制限されないが、熱可塑性樹脂、無機粒子、および必要に応じて添加剤を溶融混練して製造する方法が好ましい。溶融混練に用いることができる装置としては、ラボプラストミル、ブラベンダー、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等のような密閉式混練装置、またはバッチ式混練装置を挙げることができる。また、単軸押出機、二軸押出機等のように連続式の溶融混練装置を用いることもできる。
[Method for producing organic-inorganic composite composition]
The production method of the composition of the present invention is not particularly limited, but a method of producing by melting and kneading a thermoplastic resin, inorganic particles, and, if necessary, an additive is preferable. Examples of the apparatus that can be used for melt kneading include a closed kneading apparatus such as a lab plast mill, a Brabender, a Banbury mixer, a kneader, a roll, and the like, or a batch kneading apparatus. Further, a continuous melt kneader such as a single screw extruder or a twin screw extruder can be used.
熱可塑性樹脂と無機粒子とは、一括で添加し混練してもよいし、段階的に分割添加して混練してもよい。この場合、押出機などの溶融混練装置では、段階的に添加する成分をシリンダーの途中から添加することも可能である。また、予め混練を行った後、熱可塑性樹脂以外の成分で添加しなかった成分(たとえば無機粒子、上記の添加剤など)を添加してさらに溶融混練してもよい。この際、これらの成分は一括で添加して、混練してもよいし、段階的に分割添加して混練してもよい。分割して添加する方法も、一成分を数回に分けて添加する方法も採用でき、一成分は一括で添加し、異なる成分を段階的に添加する方法も採用でき、それらを組み合わせた方法でもよい。 The thermoplastic resin and the inorganic particles may be added and kneaded all at once, or may be added in stages and kneaded. In this case, in a melt-kneading apparatus such as an extruder, it is possible to add the components to be added step by step from the middle of the cylinder. Further, after kneading in advance, components not added with components other than the thermoplastic resin (for example, inorganic particles, the above-mentioned additives, etc.) may be added and further melt-kneaded. At this time, these components may be added in a lump and kneaded, or may be added in stages and kneaded. The method of adding in a divided manner or the method of adding one component in several times can be adopted, the method of adding one component at a time and the method of adding different components in stages can also be adopted, or a method combining them Good.
無機粒子は粉体で、または凝集状態のまま添加することが可能である。あるいは、液中に分散した状態で添加することも可能である。液中に分散した状態で添加する場合は、あらかじめ凝集粒子を一次粒子に分散して添加することが好ましい。また混練後に脱揮を行うことが好ましい。 The inorganic particles can be added in powder form or in an aggregated state. Or it is also possible to add in the state disperse | distributed in the liquid. In the case of adding in a dispersed state in the liquid, it is preferable to add the agglomerated particles dispersed in the primary particles in advance. Further, devolatilization is preferably performed after kneading.
上記のようにして得られる本発明の有機無機複合組成物は、高い屈折率を有しうる。具体的には、本発明の有機無機複合組成物の屈折率は、1.60以上2.00以下であることが好ましい。該屈折率は、実施例に記載の方法により測定することができる。 The organic-inorganic composite composition of the present invention obtained as described above can have a high refractive index. Specifically, the refractive index of the organic-inorganic composite composition of the present invention is preferably 1.60 or more and 2.00 or less. The refractive index can be measured by the method described in the examples.
[成形品、光学部品]
本発明の一実施形態は、上記の有機無機複合組成物を含む、成形品に関する。本発明の別の実施形態は、上記の有機無機複合組成物を含む、光学部品に関する。成形品の形状は、特に制限されず、例えば、レンズ状(球面レンズ、非球面レンズ、フレネルレンズ等)、フィルム状、シート状、板状、棒状、繊維状、プリズム状など任意の形態であってよい。成形品の製造に際しては、たとえば、射出成形、圧縮成形、押出成形、トランスファー成形法、ブロー成形法、プレス成形法、インジェクションプレス成形、塗布法(スピンコーティング法、ロールコーティング法、カーテンコーティング法、ディップコーティング法、キャスティング成形法等)などの公知の成形方法を利用できるが、本発明の組成物は、射出成形に特に適している。射出成形により成形を行う場合、その条件は、たとえば、樹脂温度が200℃以上300℃以下、金型温度が50℃以上150℃以下、射出速度(スクリュー速度)が10mm/sec以上100mm/sec以下である。
[Molded products, optical components]
One embodiment of the present invention relates to a molded article comprising the organic-inorganic composite composition. Another embodiment of the present invention relates to an optical component comprising the organic-inorganic composite composition described above. The shape of the molded product is not particularly limited, and may be any shape such as a lens shape (spherical lens, aspheric lens, Fresnel lens, etc.), film shape, sheet shape, plate shape, rod shape, fiber shape, prism shape, and the like. It's okay. In the production of molded products, for example, injection molding, compression molding, extrusion molding, transfer molding method, blow molding method, press molding method, injection press molding, coating method (spin coating method, roll coating method, curtain coating method, dip coating, etc. Although known molding methods such as a coating method and a casting molding method can be used, the composition of the present invention is particularly suitable for injection molding. When molding by injection molding, for example, the resin temperature is 200 ° C. or more and 300 ° C. or less, the mold temperature is 50 ° C. or more and 150 ° C. or less, and the injection speed (screw speed) is 10 mm / sec or more and 100 mm / sec or less. It is.
成形品を得るための成形方法として、上記方法を採用することにより、三次元成形品、シート、容器パイプなどに加工することができ、特にその優れた流動性を生かし、薄肉部を有する微細な成形品(たとえば樹脂レンズ)を効率よく得ることができる。射出成形法で成形する場合、その前段階で押出成形により組成物をペレット化することが好ましい。ペレット化には、たとえば“ユニメルト”タイプのスクリューを備えた単軸押出機、二軸押出機、三軸押出機、およびニーダータイプの混練機などを用いることができる。 By adopting the above method as a molding method for obtaining a molded product, it can be processed into a three-dimensional molded product, a sheet, a container pipe, etc., making use of its excellent fluidity and having a thin part. A molded product (for example, a resin lens) can be obtained efficiently. When molding by an injection molding method, it is preferable to pelletize the composition by extrusion molding in the previous stage. For pelletization, for example, a single-screw extruder, a twin-screw extruder, a tri-screw extruder, a kneader-type kneader equipped with a “unimelt” type screw can be used.
得られたペレットを十分乾燥させた後、たとえば射出成形に用いることにより、所望の形状を有する成形品(特には光学部品)を得ることができる。 After the obtained pellets are sufficiently dried, a molded product (particularly an optical component) having a desired shape can be obtained by using it for injection molding, for example.
上記のようにして得られる本発明の有機無機複合組成物は、特に光学特性に優れる。本発明の有機無機複合組成物を0.5mm厚に成形した成形品のヘイズ値は、3未満であることが好ましく、2以下であることがより好ましい。また、本発明の有機無機複合組成物を0.5mm厚に成形した成形品の黄色度(YI)は、5以下であることが好ましく、3以下であることがより好ましい。さらに、本発明の有機無機複合組成物を0.5mm厚に成形した成形品の全光線透過率は、70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、90%以上であることが好ましい。 The organic-inorganic composite composition of the present invention obtained as described above is particularly excellent in optical properties. The haze value of a molded product obtained by molding the organic-inorganic composite composition of the present invention to a thickness of 0.5 mm is preferably less than 3, and more preferably 2 or less. In addition, the yellowness (YI) of a molded product obtained by molding the organic-inorganic composite composition of the present invention to a thickness of 0.5 mm is preferably 5 or less, and more preferably 3 or less. Furthermore, the total light transmittance of a molded product obtained by molding the organic-inorganic composite composition of the present invention to a thickness of 0.5 mm is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and 90% or more. Preferably there is.
なお、0.5mm厚の成形品は、実施例に記載の方法により得たものであり、得られた成形品のヘイズ値、黄色度(YI)、および全光線透過率は、実施例に記載の方法により測定することができる。 In addition, the 0.5 mm-thick molded product was obtained by the method described in the Examples, and the haze value, yellowness (YI), and total light transmittance of the obtained molded product were described in the Examples. It can be measured by the method.
上記の光学部品は、ディスプレイ(例えば、スマートフォン用ディスプレイ、液晶ディスプレイおよびプラズマディスプレイ等)、撮影装置(例えば、カメラおよびビデオ等)、光ピックアップ、プロジェクタ、光ファイバー通信装置(例えば、光増幅器等)、自動車用ヘッドランプなどにおける、光を透過する光学部品(パッシブ光学部品)として好適に利用することができる。かようなパッシブ光学部品としては、例えば、レンズ、フィルム、光導波路、プリズム、プリズムシート、パネル、光ディスク、LEDの封止剤等を挙げることができる。かような光学部品は、必要に応じて、反射防止層、光線吸収層、ハードコート層、アンチグレア層等の各種の機能層を有していてもよい。 The above optical components include displays (for example, smartphone displays, liquid crystal displays, and plasma displays), photographing devices (for example, cameras and videos), optical pickups, projectors, optical fiber communication devices (for example, optical amplifiers), automobiles, and the like. It can be suitably used as an optical component that transmits light (passive optical component) in a headlamp for an automobile. Examples of such a passive optical component include a lens, a film, an optical waveguide, a prism, a prism sheet, a panel, an optical disk, an LED sealing agent, and the like. Such an optical component may have various functional layers such as an antireflection layer, a light absorption layer, a hard coat layer, and an antiglare layer as necessary.
以下、本発明を実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。 Hereinafter, the present invention will be described using examples and comparative examples. However, the technical scope of the present invention is not limited only to the following examples.
(実施例1)
攪拌機および温度計を装備したセパラブルフラスコに、酸化ジルコニウムメタノール酢酸分散液(堺化学工業株式会社製、SZR−M、固形分30質量%)100.0質量部と、表面修飾剤として安息香酸2.00質量部とを加え、35℃で5時間攪拌した。得られた液体をさらにジクロロメタンに分散させ、固形分が10質量%の酸化ジルコニウム微粒子ジクロロメタン分散液を作製した。
Example 1
In a separable flask equipped with a stirrer and a thermometer, 100.0 parts by mass of zirconium oxide / methanol / acetic acid dispersion (manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd., SZR-M, solid content 30% by mass) and benzoic acid 2 as a surface modifier 0.000 part by mass was added and stirred at 35 ° C. for 5 hours. The obtained liquid was further dispersed in dichloromethane to prepare a zirconium oxide fine particle dichloromethane dispersion having a solid content of 10% by mass.
熱可塑性樹脂としてポリカーボネート樹脂(帝人株式会社製、パンライト(登録商標)AD5503、Tg=130℃)を用い、該熱可塑性樹脂をジクロロメタン中に固形分含量が10質量%となるように溶解させたもの(A)に、上記で得られた酸化ジルコニウム微粒子ジクロロメタン分散液(固形分10質量%)(B)を、(A)に対し1/2質量比の量で1時間かけて滴下した。そのまま1時間攪拌した後、ポリイミドフィルムの基板にキャストし、室温(25℃)で30分乾燥した後、ホットプレート上で80℃1時間さらに乾燥し、得られた膜を、小型粉砕機を用いて粉砕した。 A polycarbonate resin (manufactured by Teijin Ltd., Panlite (registered trademark) AD5503, Tg = 130 ° C.) was used as the thermoplastic resin, and the thermoplastic resin was dissolved in dichloromethane so that the solid content was 10% by mass. To the product (A), the zirconium oxide fine particle dichloromethane dispersion (solid content: 10% by mass) (B) obtained above was added dropwise over 1 hour in an amount of 1/2 mass ratio to (A). After stirring for 1 hour, it was cast on a polyimide film substrate, dried at room temperature (25 ° C.) for 30 minutes, and then further dried on a hot plate at 80 ° C. for 1 hour. And crushed.
上記粉砕した膜を、30mmの2軸押出機にて樹脂温度270℃で溶融混練し、ペレット化して、目的の有機無機複合組成物を得た。 The pulverized film was melt-kneaded at a resin temperature of 270 ° C. with a 30 mm twin screw extruder and pelletized to obtain the desired organic-inorganic composite composition.
なお、押出機からの押し出しの際には、混練物に空気が混入し酸化条件とならないように注意を払い、ベントから減圧操作により揮発成分を除去しながら目的とする有機無機複合組成物の調製を行った。 When extruding from the extruder, care should be taken so that air does not enter the kneaded product and oxidize conditions, and the target organic-inorganic composite composition is prepared while removing volatile components from the vent by decompression. Went.
次いで、得られた有機無機複合組成物(ペレット)を用い、射出成形機(ファナック株式会社製、ROBOSHOTS−2000i30A)を用い、1個取りにて樹脂温度270℃、金型温度80℃、スクリュー速度30mm/sec、射出圧100MPaにて成形し、縦10mm、横5mm、厚み0.2〜0.5mmの矩形状成形品(サイドゲート)を得た。 Next, using the obtained organic-inorganic composite composition (pellet), using an injection molding machine (manufactured by FANUC CORPORATION, ROBOSHOTS-2000i30A), the resin temperature is 270 ° C., the mold temperature is 80 ° C., and the screw speed is Molding was performed at 30 mm / sec and an injection pressure of 100 MPa to obtain a rectangular molded product (side gate) having a length of 10 mm, a width of 5 mm, and a thickness of 0.2 to 0.5 mm.
なお、使用したポリカーボネート樹脂において、上記(II)式のbは−0.83であった。 In the polycarbonate resin used, b in the formula (II) was −0.83.
また、酸化ジルコニウムの屈折率は約2.1であり、アッベ数は36であった。 Moreover, the refractive index of zirconium oxide was about 2.1, and the Abbe number was 36.
(実施例2)
無機粒子を含む分散液として、酸化ジルコニウムメタノール酢酸分散液の代わりに、酸化セリウムメタノール酢酸分散液を100.0質量部用いたこと以外は、実施例1と同様にして、矩形状成形品を得た。
(Example 2)
A rectangular molded product was obtained in the same manner as in Example 1 except that 100.0 parts by mass of the cerium oxide methanol acetic acid dispersion was used instead of the zirconium oxide methanol acetic acid dispersion as the dispersion containing the inorganic particles. It was.
なお、酸化セリウムの屈折率は約2.2であり、アッベ数は約50であった。 The refractive index of cerium oxide was about 2.2, and the Abbe number was about 50.
(実施例3)
熱可塑性樹脂として、ポリカーボネート樹脂の代わりに、ポリオレフィン樹脂(三井化学株式会社製、アペル(登録商標)APL5014CL、シクロオレフィンポリマー、Tg=100℃)を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、矩形状成形品を得た。
(Example 3)
As a thermoplastic resin, a polyolefin resin (manufactured by Mitsui Chemicals, Apel (registered trademark) APL5014CL, cycloolefin polymer, Tg = 100 ° C.) was used in the same manner as in Example 2 instead of the polycarbonate resin. A rectangular molded product was obtained.
なお、使用したポリオレフィン樹脂において、上記(II)式のbは−0.11であった。 In the polyolefin resin used, b in the above formula (II) was −0.11.
(実施例4)
無機粒子を含む分散液として、酸化ジルコニウムメタノール酢酸分散液の代わりに、チタン酸バリウムメタノール酢酸分散液を100.0質量部用いたこと以外は、実施例3と同様にして、矩形状成形品を得た。なお、チタン酸バリウムの屈折率は約2.4であり、アッベ数は約50であった。
(Example 4)
As a dispersion containing inorganic particles, a rectangular shaped product was obtained in the same manner as in Example 3 except that 100.0 parts by mass of barium titanate methanol acetic acid dispersion was used instead of zirconium oxide methanol acetic acid dispersion. Obtained. The refractive index of barium titanate was about 2.4, and the Abbe number was about 50.
(比較例1)
酸化ジルコニウム微粒子ジクロロメタン分散液(固形分10質量%)(B)の使用量を、(A)に対し2質量比の量に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、有機無機複合組成物を得た。この組成物を用いて、実施例1と同様の方法で射出成形を試みたが、吐出不可となり成形品を得ることができず、全光線透過率、ヘイズ値、屈折率、アッベ数、およびYIの評価ができなかった。
(Comparative Example 1)
Organic-inorganic composite composition in the same manner as in Example 1 except that the amount of zirconium oxide fine particle dichloromethane dispersion (solid content 10% by mass) (B) was changed to an amount of 2% by mass with respect to (A). I got a thing. Using this composition, injection molding was attempted in the same manner as in Example 1, but ejection became impossible and a molded product could not be obtained. Total light transmittance, haze value, refractive index, Abbe number, and YI Could not be evaluated.
(比較例2)
酸化セリウムメタノール酢酸分散液の使用量を(A)に対し2/3質量比の量に変更したこと以外は、実施例2と同様にして、組成物を得た。この組成物を用いて、実施例1と同様の方法で射出成形を試みたが、吐出不可となり成形品を得ることができず、全光線透過率、ヘイズ値、屈折率、アッベ数、およびYIの評価ができなかった。
(Comparative Example 2)
A composition was obtained in the same manner as in Example 2 except that the amount of the cerium oxide methanol acetic acid dispersion used was changed to a 2/3 mass ratio with respect to (A). Using this composition, injection molding was attempted in the same manner as in Example 1, but ejection became impossible and a molded product could not be obtained. Total light transmittance, haze value, refractive index, Abbe number, and YI Could not be evaluated.
(比較例3)
酸化セリウムメタノール酢酸分散液の使用量を(A)に対し2/3質量比の量に変更したこと以外は、実施例3と同様にして、組成物を得た。この組成物を用いて、実施例1と同様の方法で射出成形を試みたところ、成形品は得られたが、成形品の一部に斑ができ、屈折率、アッベ数、およびYIの評価ができなかった。
(Comparative Example 3)
A composition was obtained in the same manner as in Example 3 except that the amount of the cerium oxide methanol acetic acid dispersion used was changed to a 2/3 mass ratio with respect to (A). When this composition was used for injection molding in the same manner as in Example 1, a molded product was obtained, but spots were formed on the molded product, and the refractive index, Abbe number, and YI were evaluated. I could not.
(比較例4)
無機粒子を用いなかったこと以外は、実施例3と同様にして、矩形状成形品を得た。
(Comparative Example 4)
A rectangular molded product was obtained in the same manner as in Example 3 except that the inorganic particles were not used.
(比較例5)
熱可塑性樹脂としてポリエステル樹脂を用い、無機粒子を用いなかったこと以外は、実施例1と同様にして、矩形状成形品を得た。
(Comparative Example 5)
A rectangular molded product was obtained in the same manner as in Example 1 except that polyester resin was used as the thermoplastic resin and inorganic particles were not used.
<評価方法>
(溶融粘度)
レオメーターMCR302(アントンパール社製)を用いて、熱可塑性樹脂の融点+20℃でのせん断速度と溶融粘度との関係を測定した。この測定結果から累乗近似を行い、上記式(I)のBを求めた。
<Evaluation method>
(Melt viscosity)
Using a rheometer MCR302 (manufactured by Anton Paar), the relationship between the melting point of the thermoplastic resin at + 20 ° C. and the melt viscosity was measured. From this measurement result, power approximation was performed to obtain B in the above formula (I).
(有機無機複合樹脂組成物中の無機粒子の個数基準のメジアン径)
集束イオンビーム装置(FIB)を用い、得られた成形品を100nm程度にスライスしたものを透過型電子顕微鏡で観察し、測定した。
(Median diameter based on the number of inorganic particles in the organic-inorganic composite resin composition)
Using a focused ion beam apparatus (FIB), the obtained molded product was sliced to about 100 nm and observed and measured with a transmission electron microscope.
(無機粒子の体積含有量)
まず、熱可塑性樹脂および無機粒子の組成を、それぞれICP発光分光分析法(高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法)、FT−IR(熱可塑性樹脂を測定)、X線回折(XRD)(無機粒子を測定)、エネルギー分散型X線分析(無機粒子を測定)等で同定した。次いで、各々の材料の比重および組成物の比重をエムアンドケー株式会社製、SD−200Lを用いて測定し、体積含有量を算出した。
(Volume content of inorganic particles)
First, the composition of the thermoplastic resin and the inorganic particles was determined by ICP emission spectroscopy (high frequency inductively coupled plasma emission spectroscopy), FT-IR (measurement of thermoplastic resin), X-ray diffraction (XRD) (inorganic particles). Measurement), energy dispersive X-ray analysis (measuring inorganic particles), and the like. Next, the specific gravity of each material and the specific gravity of the composition were measured using SD-200L manufactured by M & K Corporation, and the volume content was calculated.
(射出成形性)
射出成形を行った後に得られる成形品の状態を目視で観察し、以下の基準により評価した。○であれば実用可能である:
○:所望の形状を確保できた
△:射出成形はできるが、形状に不具合あり
×:射出成形不可。
(Injection moldability)
The state of the molded product obtained after injection molding was visually observed and evaluated according to the following criteria. ○ is practical:
○: A desired shape was secured. Δ: Injection molding was possible, but the shape was defective. ×: Injection molding was not possible.
(全光線透過率およびヘイズ値の測定)
上記で得られた0.5mm厚の成形品の全光線透過率およびヘイズ値を、日本電色工業株式会社製のヘーズメーター「NDH5000」を用いて測定した。
(Measurement of total light transmittance and haze value)
The total light transmittance and haze value of the 0.5 mm thick molded product obtained above were measured using a haze meter “NDH5000” manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.
(屈折率およびアッベ数の測定)
上記で得られた0.5mm厚の成形品の屈折率を、アタゴ株式会社製「DM−M4」を用いて測定した。
(Measurement of refractive index and Abbe number)
The refractive index of the 0.5 mm-thick molded product obtained above was measured using “DM-M4” manufactured by Atago Co., Ltd.
また、上記で得られた0.5mm厚の成形品および無機粒子のアッベ数は、アタゴ株式会社製「DM−M4」を用い、3波長(C線、D線、F線)での屈折率を測定し、得られた屈折率の値から、下記式により計算して求めた:
アッベ数=(nD−1)/(nF−nC)
nC:C線で測定した屈折率(波長656nm)
nD:D線で測定した屈折率(波長589nm)
nF:F線で測定した屈折率(波長486nm)。
The Abbe number of the 0.5 mm-thick molded product and inorganic particles obtained above is “DM-M4” manufactured by Atago Co., Ltd., and the refractive index at three wavelengths (C-line, D-line, and F-line). And was calculated from the obtained refractive index value by the following formula:
Abbe number = (nD-1) / (nF-nC)
nC: Refractive index measured at C line (wavelength 656 nm)
nD: Refractive index measured at the D-line (wavelength 589 nm)
nF: Refractive index (wavelength 486 nm) measured with F-line.
(YIの測定)
上記で得られた0.5mm厚の成形品のYIを、日本電色工業株式会社製のヘーズメーター「NDH5000W」を用いて測定した。
(Measurement of YI)
The YI of the 0.5 mm-thick molded product obtained above was measured using a haze meter “NDH5000W” manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.
実施例および比較例の組成および評価結果を下記表1に示す。なお、評価結果欄中の「−」は、その評価ができなかったことを示す。 The compositions and evaluation results of Examples and Comparative Examples are shown in Table 1 below. Note that “-” in the evaluation result column indicates that the evaluation could not be performed.
上記表1から明らかなように、実施例の有機無機複合組成物は、成形性および光学特性に優れることが分かる。一方、比較例1〜3の有機無機複合組成物は、射出成形性が低下した。熱可塑性樹脂のみの比較例4および5は、屈折率が低下した。さらに、比較例5は、アッベ数が低下した。 As is clear from Table 1 above, it can be seen that the organic-inorganic composite compositions of the examples are excellent in moldability and optical properties. On the other hand, the organic-inorganic composite compositions of Comparative Examples 1 to 3 were deteriorated in injection moldability. In Comparative Examples 4 and 5 using only the thermoplastic resin, the refractive index decreased. Furthermore, in Comparative Example 5, the Abbe number decreased.
Claims (12)
(1)前記熱可塑性樹脂(A)の融点+10℃から+30℃までの範囲において、前記有機無機複合組成物のせん断速度1000(1/s)のときの溶融粘度が10Pa・s以上1000Pa・s以下である
(2)前記熱可塑性樹脂(A)の融点+10℃から+30℃までの範囲において、前記有機無機複合組成物の溶融粘度とせん断速度との関係を累乗近似し、下記式(I)で表した場合のBの値が−2以上−0.1未満である
(1) In the range of the melting point of the thermoplastic resin (A) from + 10 ° C. to + 30 ° C., the organic-inorganic composite composition has a melt viscosity of 10 Pa · s to 1000 Pa · s when the shear rate is 1000 (1 / s). (2) In the range from the melting point + 10 ° C. to + 30 ° C. of the thermoplastic resin (A), the relationship between the melt viscosity and the shear rate of the organic-inorganic composite composition is approximated to the power, and the following formula (I) The value of B when represented by − is not less than −2 and less than −0.1
前記無機粒子(B)の個数基準のメジアン径が1nmを超えて20nm未満であり、前記無機粒子(B)の個数基準のメジアン径と前記有機無機複合組成物中の前記無機粒子(B)の体積含有量との関係が下記式(1)を満足する、有機無機複合組成物。
The number-based median diameter of the inorganic particles (B) is more than 1 nm and less than 20 nm, the number-based median diameter of the inorganic particles (B) and the inorganic particles (B) in the organic-inorganic composite composition An organic-inorganic composite composition whose relationship with the volume content satisfies the following formula (1).
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