CN103237827A - 光学材料用活性能量射线固化性组合物、固化物及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供光学材料用活性能量射线固化性组合物、固化物及其制造方法,所述光学材料用活性能量射线固化性组合物具有优异的低粘度性、储存稳定性、低发泡性、低温固化性、低翘曲性、深度固化性、耐热耐光透明性、橡胶特性、耐开裂性、耐透湿性和外观设计性。所述光学材料用活性能量射线固化性组合物含有:(A)通过活性自由基聚合法制造的、色差△E*为10以下的、每1分子中具有至少1个通式(1):-OC(O)C(Ra)=CH2(1)所示的(甲基)丙烯酰基的乙烯基类聚合物,通式(1)中,Ra表示氢原子或碳原子数为1~20的有机基团;(B)光自由基聚合引发剂;和(C)选自受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂和磷类抗氧剂中的至少1种抗氧剂。
Description
技术领域
本发明涉及光学材料用活性能量射线固化性组合物、固化物及其制造方法。
背景技术
在用于LED、太阳能电池和平板显示装置等的光学材料中,使用高透明性、耐热透明性和耐光透明性的材料。为了保护元件、精细电路,还需要所述材料具有能够耐受使用环境的耐冲击性和耐透湿性等。此外,在制造工艺方面,要求粘度低、生产性优良,固化收缩少、基板无翘曲的工艺等。
作为用于LED的光学材料,广泛使用通过酸酐类固化剂制造的硬质透明环氧树脂、以甲基聚硅氧烷为主成分的软质有机硅树脂和以苯基聚硅氧烷为主成分的硬质有机硅树脂等(非专利文献1)。这些树脂为热固性树脂,必须在100℃以上固化几十分钟至数小时,因此在生产性方面存在问题。此外,硬质环氧树脂、有机硅树脂的固化收缩较大,在制造工艺上存在限制。此外,软质有机硅树脂除了存在耐透湿性较差的问题外,还存在由低分子量硅氧烷引起的环境污染问题。
市场日益显著扩大的LED照明器具中具有将LED封装体排列安装在基板上而制作的组件。道路上的LED信号机中排列着炮弹型的LED封装体。像这样通过排列LED封装体来制造组件的方法在生产性方面存在问题。作为这一问题的对策,提出了将LED元件预先配置在基板上,并用光学材料进行批量封装来制造组件的方法。
本发明人等公开了一种聚合物,该聚合物的主链为通过活性自由基聚合获得的乙烯基类聚合物,其末端具有(甲基)丙烯酰基(专利文献1~3),虽然这些聚合物的固化物具有优异的橡胶特性和耐热性等,但由于其着色为黄色,且在加热条件下着色,因此大多不能用于需要高透明性的光学材料。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2000-72816号公报
专利文献2:日本特开2002-69121号公报
专利文献3:日本特开2007-77182号公报
非专利文献
非专利文献1:高性能装置封装技术和最先进的材料,2009年8月,株式会社CMC出版
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于提供光学材料用活性能量射线固化性组合物、固化物及其制造方法,所述光学材料用活性能量射线固化性组合物具有优异的低粘度性、储存稳定性、低发泡性、低温固化性、低翘曲性、深度固化性、耐热耐光透明性、橡胶特性、耐开裂性、耐透湿性和外观设计性。
解决问题的方法
鉴于上述现状,本发明人等认为:如果能够使用末端具有(甲基)丙烯酰基的丙烯酸类聚合物作为光学材料,则可以通过使用在低温下数十秒内固化的活性能量射线固化来提高生产性,可以通过由活性自由基聚合获得的聚合物改善固化收缩,可以通过耐透湿性的丙烯酸酯单体改善耐透湿性,从而获得前所未有的光学材料。此外,本发明人等认为:上述光学材料最适于例如下述方法:预先将LED元件配置在基板上,用光学材料进行批量封装来制造组件。然而,由于通过现有的活性自由基聚合得到的末端具有(甲基)丙烯酰基的丙烯酸类聚合物着色为黄色,且在加热条件下着色,因此,不能用于需要高透明性的光学材料。
本发明人等认为:如果减少通过活性自由基聚合得到的末端具有(甲基)丙烯酰基的丙烯酸类聚合物的着色,则可以将该聚合物应用于需要高透明性的光学材料。本发明人等进行了深入研究,结果发现:通过用过氧化氢进行纯化处理可以减少着色,固化物的透明性变高,且耐热耐光透明性也优异,从而完成了本发明。
即,本发明涉及光学材料用活性能量射线固化性组合物,其含有:
(A)通过活性自由基聚合法制造的、色差△E*为10以下的、每1分子中具有至少1个以上通式(1)所示的(甲基)丙烯酰基的乙烯基类聚合物,
-OC(O)C(Ra)=CH2(1)
(通式(1)中,Ra表示氢原子或碳原子数为1~20的有机基团)
(B)光自由基聚合引发剂;和
(C)选自受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂和磷类抗氧剂中的至少1种抗氧剂。
优选(A)成分中的(甲基)丙烯酰基存在于分子末端。
优选(A)成分乙烯基类聚合物的主成分为(甲基)丙烯酸酯单体的聚合物。
优选(A)成分乙烯基类聚合物的主成分为丙烯酸酯单体的聚合物。
优选(A)成分乙烯基类聚合物是通过原子转移自由基聚合法制造的。
优选(A)成分乙烯基类聚合物的数均分子量为3,000~100,000。
优选(A)成分乙烯基类聚合物的通过凝胶渗透色谱测定的重均分子量与数均分子量的比值小于1.8。
活性能量射线固化性组合物优选除了(A)成分、(B)成分和(C)成分以外,还含有通式(4)所示的(甲基)丙烯酸酯单体(D),
Rb-OC(O)C(Ra)=CH2(4)
(通式(4)中,Ra表示氢原子或碳原子数为1~20的有机基团,Rb表示碳原子数为6~20的有机基团)。
优选相对于总计100重量份的(A)成分和(D)成分,含有0.001~10重量份的(B)成分和0.01~5重量份的(C)成分。
优选(A)成分乙烯基类聚合物是用过氧化氢水溶液处理过的。
作为(C)成分抗氧剂,优选组合使用受阻酚类抗氧剂和磷类抗氧剂,组合使用受阻胺类抗氧剂和磷类抗氧剂,或者组合使用受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂和磷类抗氧剂。
本发明还涉及光学材料用固化物,其是由上述光学材料用活性能量射线固化性组合物得到的。
优选光学材料用固化物的玻璃化转变温度为0℃以下。
优选光学材料用固化物在23℃的储能弹性模量为10MPa以下。
优选将光学材料用活性能量射线固化性组合物用于LED封装材料、太阳能电池封装材料或平板显示器封装材料。
本发明还涉及制造LED组件、太阳能电池组件或平板显示器组件的方法,该方法包括:使用上述光学材料用活性能量射线固化性组合物进行批量封装的工序。
发明的效果
根据本发明,可以获得光学材料用活性能量射线固化性组合物及光学材料用固化物,所述光学材料用活性能量射线固化性组合物具有优异的活性能量射线固化性、低粘度性、储存稳定性、低发泡性、低温固化性、低翘曲性、深度固化性、耐热耐光透明性、橡胶物性、耐开裂性、耐透湿性和外观设计性。
具体实施方式
下面对本发明的光学材料用活性能量射线固化性组合物进行详细说明。
<<(A)成分>>
(A)成分为通过活性自由基聚合法制造的、色差△E*为10以下的、每1分子中具有至少1个通式(1)所示的(甲基)丙烯酰基的乙烯基类聚合物,
-OC(O)C(Ra)=CH2(1)
(通式(1)中,Ra表示氢原子或碳原子数为1~20的有机基团)。
制造(A)成分时,有时会不发生反应或发生副反应,因此,引入到乙烯基类聚合物中的(甲基)丙烯酰基数的平均值有时会偏离设定值。引入到1分子乙烯基类聚合物中的(甲基)丙烯酰基的平均个数优选为0.8个以上,更优选为0.9个以上,进一步更优选为1.0个以上。少于0.8个时,固化物中未反应的成分变多,因此粘性变强,耐热透明性、耐光透明性和固化物的强度有时会降低。此外,引入到1分子乙烯基类聚合物中的(甲基)丙烯酰基数的平均值的上限优选3.0个以下,更优选2.6个以下,进一步更优选2.2个以下。多于3.0个时,固化物的交联点变多,因此,有时固化物的拉伸性会降低,固化收缩会变大,或容易产生裂纹。
进一步,引入到乙烯基类聚合物中的(甲基)丙烯酰基的位置优选存在于分子末端。(甲基)丙烯酰基无规地存在于乙烯基类聚合物的侧链上时,由于无法控制交联点之间的距离,因此固化物的拉伸物性变差。从可以增加交联点之间的距离且固化物的拉伸物性变得优良的观点出发,(甲基)丙烯酰基的位置优选存在于分子末端附近,更优选仅存在于分子末端。
(甲基)丙烯酰基中的Ra表示氢原子或碳原子数为1~20的有机基团,优选为氢原子或碳原子数为1~20的烃基。有机基团为如下所示的基团。
作为上述碳原子数为1~20的有机基团,可以列举碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为6~20的芳基、碳原子数为7~20的芳烷基和腈基等,这些基团也可以具有羟基等取代基。作为上述碳原子数为1~20的烷基,可以列举例如:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、辛基和癸基等。作为碳原子数为6~20的芳基,可以列举例如:苯基和萘基等。作为碳原子数为7~20的芳烷基,可以列举例如:苄基和苯乙基等。
作为Ra优选的具体例子,可以列举例如:-H、-CH3、-CH2CH3、-(CH2)nCH3(n表示2~19的整数)、-C6H5、-CH2OH和-CN等,优选为-H和-CH3。
构成(A)成分主链的乙烯基类单体并无特别限定,可以使用各种乙烯基类单体。可以列举:(甲基)丙烯酸;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸正庚酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸二环戊基酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸甲苯甲酰基酯、(甲基)丙烯酸苄基酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸3-甲氧基丁酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸异十八烷基酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸2-氨基乙酯、γ-(甲基丙烯酰氧丙基)三甲氧基硅烷、(甲基)丙烯酸的环氧乙烷加成物、(甲基)丙烯酸三氟甲基甲酯、(甲基)丙烯酸2-三氟甲基乙酯、(甲基)丙烯酸2-全氟乙基乙酯、(甲基)丙烯酸2-全氟乙基-2-全氟丁基乙酯、(甲基)丙烯酸2-全氟乙酯(甲基)丙烯酸全氟甲酯、(甲基)丙烯酸二全氟甲基甲酯、(甲基)丙烯酸2-全氟甲基-2-全氟乙基乙酯、(甲基)丙烯酸2-全氟己基乙酯、(甲基)丙烯酸2-全氟癸基乙酯和(甲基)丙烯酸2-全氟十六烷基乙酯等(甲基)丙烯酸酯单体;苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、氯代苯乙烯和苯乙烯磺酸及其盐等芳香族乙烯基类单体;全氟乙烯、全氟丙烯和偏氟乙烯等含氟乙烯基单体;乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷等含硅乙烯基类单体;马来酸酐、马来酸、马来酸单烷基酯和二烷基酯;富马酸、富马酸单烷基酯和二烷基酯;马来酰亚胺、甲基马来酰亚胺、乙基马来酰亚胺、丙基马来酰亚胺、丁基马来酰亚胺、己基马来酰亚胺、辛基马来酰亚胺、十二烷基马来酰亚胺、十八烷基马来酰亚胺、苯基马来酰亚胺和环己基马来酰亚胺等马来酰亚胺类单体;丙烯腈和甲基丙烯腈等含腈基的乙烯基类单体;丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺等含酰胺基的乙烯基类单体;乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯和肉桂酸乙烯酯等乙烯基酯类;乙烯和丙烯等链烯烃类;丁二烯和异丁烯等共轭二烯类;氯乙烯、偏氯乙烯、烯丙基氯和烯丙醇等。这些乙烯基类单体可以单独使用,也可以多种组合使用。
上述乙烯基类单体中,具有芳基的乙烯基类单体容易因光而发生氧化着色,因此,优选不含芳基的乙烯基类单体。
此外,为了使固化物的玻璃化转变温度较低且拉伸物性优异,优选(甲基)丙烯酸酯单体,更优选丙烯酸酯单体。从容易获得和容易纯化的观点出发,优选的丙烯酸酯单体的具体例子为丙烯酸乙酯、丙烯酸2-甲氧基乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸2-乙基己酯。
此外,从耐热性和耐透湿性的观点出发,构成主链的乙烯基类单体特别优选丙烯酸丁酯和丙烯酸2-乙基己酯。
本发明中,也可以使这些优选的单体和其他上述单体共聚,此时,优选含有40重量%以上的这些优选单体。需要说明的是,上述表达方式中,例如,(甲基)丙烯酸,表示丙烯酸和/或甲基丙烯酸。
可以单独使用(A)成分或将2种以上(A)成分混合使用。例如,可以将两末端具有(甲基)丙烯酰基的乙烯基类聚合物和一端具有(甲基)丙烯酰基的乙烯基类聚合物组合使用。
(A)成分的主成分优选(甲基)丙烯酸酯单体的聚合物,更优选丙烯酸酯单体的聚合物。需要说明的是,主成分是指(A)成分中含量最多的成分,在(A)成分中含40重量%以上。优选含60重量%以上的(甲基)丙烯酸酯单体,进一步优选含80重量%以上的(甲基)丙烯酸酯单体。
(A)成分的分子量分布[使用凝胶渗透色谱(GPC)测定的重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比]并无特别限定,从分子量分布越窄,固化物的拉伸物性越好的观点出发,优选小于1.8,更优选为1.5以下,进一步优选为1.3以下。需要说明的是,在用GPC测定时,通常用氯仿或四氢呋喃作为流动相,并使用聚苯乙烯凝胶柱,以聚苯乙烯换算值求出分子量的值。
本发明中乙烯基类聚合物(A)的数均分子量并无特别限定,在使用GPC测定时,优选3,000~100,000,更优选5,000~80,000,进一步优选8,000~50,000。如果分子量低于3,000,则存在难以使乙烯基类聚合物(A)表现出其本来特性(拉伸物性)的倾向,另一方面,如果高于100,000,则粘度将变高,存在加工变得困难的倾向。
<乙烯基类聚合物(A)的合成方法>
本发明使用的乙烯基类聚合物(A)是通过活性自由基聚合法制造的。从原料获得的难易,向聚合物末端引入官能团的难易的观点出发,特别优选原子转移自由基聚合。上述活性自由基聚合法和原子转移自由基聚合是公知的聚合方法,关于上述各聚合方法,可以参照例如日本特开2005-232419号公报和日本特开2006-291073号公报等中记载的内容。
原子转移自由基聚合是本发明的乙烯基类聚合物(A)的优选合成方法之一,下面对该方法进行简单说明。
在原子转移自由基聚合中,优选使用有机卤代物,特别是具有反应性较高的碳-卤键的有机卤代物(例如,α位上具有卤素的羰基化合物或苄基位上具有卤素的化合物)或卤代磺酰基化合物等作为引发剂。具体可以列举日本特开2005-232419号公报第[0040]~[0064]段中记载的化合物。
为了获得1分子内具有2个以上官能团的乙烯基类聚合物,优选使用具有2个以上引发点的有机卤代物或卤代磺酰基化合物作为引发剂。具体可以列举:
[化学式1]
(式中,C6H4为亚苯基,X为氯、溴或碘)
(式中,R为碳原子数为1~20的烷基、芳基或芳烷基,n为0~20的整数,X为氯、溴或碘)
(式中,X为氯、溴或碘,n为0~20的整数)
[化学式2]
(式中,n为1~20的整数,X为氯、溴或碘)
(式中,X为氯、溴或碘)等。
原子转移自由基聚合中使用的乙烯基类单体并无特别限制,可以适宜使用上述列举的全部乙烯基类单体。
用作聚合催化剂的过渡金属配合物并不特别限定,优选以元素周期表长周期第7族、长周期第8族、长周期第9族、长周期第10族或长周期第11族元素为中心金属的金属配合物,更优选以0价铜、1价铜、2价钌、2价铁或2价镍为中心金属的过渡金属配合物,特别优选列举铜配合物。用于形成铜配合物的1价铜化合物具体可以列举:氯化亚铜、溴化亚铜、碘化亚铜、氰化亚铜、氧化亚铜和高氯酸亚铜等。使用铜化合物时,为了提高催化活性,添加下述物质作为配体:2,2’-联二吡啶或其衍生物;1,10-菲绕啉或其衍生物;四甲基乙二胺、五甲基二亚乙基三胺或六甲基三(2-氨基乙基)胺等多胺等。
即使是在无溶剂的条件下也可以进行聚合反应,但也可以在各种溶剂中进行反应。溶剂的种类并不特别限定,可以列举日本特开2005-232419号公报第[0067]段中记载的溶剂。这些溶剂可以单独使用,也可以2种以上组合使用。此外,也可以在乳液体系或以超临界流体CO2为介质的体系中进行聚合。
聚合温度并不限定,可以在0~200℃的范围内进行,优选在室温~150℃的范围内进行。
上述合成方法得到的乙烯基类聚合物(A)发生着色时,优选用氧化剂进行处理。
氧化剂并不特别限定,可以使用例如日本特开2002-69121号公报第[0074]段中记载的氧化剂。作为氧化剂,从容易获得且可受热分解为氧气和水从而对乙烯基类聚合物(A)的残留影响较少的观点出发,优选过氧化氢水溶液。
用氧化剂处理的方法可以采用各种方法,优选向乙烯基类聚合物(A)中添加氧化剂并加热搅拌,然后减压除去溶剂等的方法。使用过氧化氢作为氧化剂时,可以列举例如下述方法:将浓度为1重量%~60重量%的过氧化氢水溶液和乙烯基类聚合物(A)混合,并在空气中、于70℃~150℃搅拌30~300分钟后,减压除去水。
乙烯基类聚合物(A)的色差△E*为10以下,更优选为7以下,进一步更优选为5以下。色差△E*超过10时,深度固化性等活性能量射线固化性变差。
此处,色差△E*是指JIS Z8730中所规定的△E* ab。色差可以通过使用分光色差计等测定,例如,可以使用日本电色工业公司制造的分光色差计SE2000等。
<(甲基)丙烯酰基的引入方法>
作为向聚合物中引入(甲基)丙烯酰基的方法,可以采用公知的方法。可以列举例如日本特开2004-203932号公报第[0080]~[0091]段中记载的方法。这些方法中,从更容易控制的观点出发,优选用具有聚合性碳-碳双键的化合物对乙烯基类聚合物末端的卤素基团进行取代来制造的方法。
末端具有卤素基团的乙烯基类聚合物通过下述方法制造:以上述有机卤代物或卤代磺酰基化合物作为引发剂,并以过渡金属配合物作为催化剂将乙烯基类单体聚合的方法,或以卤代物为链转移剂将乙烯基类单体聚合的方法,优选前一方法。
具有聚合性碳-碳双键的化合物并不特别限定,可以使用下述通式(2)所示的化合物。
M+-OC(O)C(Rc)=CH2(2)
作为通式(2)中Rc的具体例子,可以列举例如:-H、-CH3、-CH2CH3、-(CH2)nCH3(n表示2~19的整数)、-C6H5、-CH2OH和-CN等。优选为-H和-CH3。
通式(2)中的M+为氧阴离子的对阳离子,作为M+的种类,可以列举碱金属离子,具体可以列举:锂离子、钠离子、钾离子和季铵离子。作为季铵离子,可以列举:四甲基铵离子、四乙基铵离子、四苄基铵离子、三甲基十二烷基铵离子、四丁基铵离子和二甲基哌啶离子等,优选为钠离子和钾离子。
通式(2)中氧阴离子的用量优选相对于卤素基团为1~5当量,进一步优选为1.0~1.2当量。
实施该反应的溶剂并不特别限定,优选用于亲核取代反应的极性溶剂,可以使用例如:四氢呋喃、二氧六环、***、丙酮、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、六甲基磷酰三胺和乙腈等。
进行反应的温度并不限定,通常在0~150℃进行,为了保留聚合性的末端基团,优选在室温至100℃进行。
<<(B)成分>>
作为(B)成分的光自由基聚合引发剂,可以列举:苯乙酮、苯丙酮、二苯甲酮、呫吨醇、芴、苯甲醛、蒽醌、三苯胺、咔唑、3-甲基苯乙酮、4-甲基苯乙酮、3-戊基苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、4-甲氧基苯乙酮、3-溴苯乙酮、4-烯丙基苯乙酮、对二乙酰基苯、3-甲氧基二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、4-氯二苯甲酮、4,4’-二甲氧基二苯甲酮、4-氯-4’-苄基二苯甲酮、3-氯呫吨酮、3,9-二氯呫吨酮、3-氯-8-壬基呫吨酮、苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻丁醚、双(4-二甲氨基苯基)酮、苄基甲氧基缩酮、2-氯噻吨酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮、1-羟基-环己基-苯基-酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉基丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁酮-1和二苯甲酰等。
其中,作为紫外线固化性优良的光自由基引发剂,优选α-羟基酮化合物(例如,苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻丁醚和1-羟基-环己基-苯基-酮等)、苯基酮衍生物(例如,苯乙酮、苯丙酮、二苯甲酮、3-甲基苯乙酮、4-甲基苯乙酮、3-戊基苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、4-甲氧基苯乙酮、3-溴苯乙酮、4-烯丙基苯乙酮、3-甲氧基二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、4-氯二苯甲酮、4,4’-二甲氧基二苯甲酮、4-氯-4’-苄基二苯甲酮和双(4-二甲氨基苯基)酮等)。
此外,作为可以抑制固化物表面发生氧损伤的光自由基引发剂,可以列举例如:分子内具有2个以上光解性基团的2-羟基-1-[4-[4-(2-羟基-2-甲基-丙酰基)-苄基]苯基]-2-甲基-丙烷-1-酮(商品名为IRGACURE127,BASF公司制造)、1-[4-(4-苯甲酰基苯基硫烷基)苯基]-2-甲基-2-(4-甲基苯基磺酰基)丙烷-1-酮(商品名为ESACURE1001M,LAMBERTI公司制造)、甲基苯甲酰基甲酸酯(商品名为SPEEDCURE MBF,LAMBSON公司制造)、O-乙氧基亚胺基-1-苯基丙烷-1-酮(商品名为SPEEDCURE PDO,LAMBSON公司制造)、低聚[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮](商品名为ESACURE KIP150,LAMBERTI公司制造)和下述分子内具有3个以上芳环的夺氢型光自由基引发剂:1,2-辛二酮-1-[4-(苯硫基)-2-(O-苯甲酰肟)](BASF公司制造的IRGACURE OXE01等)、[乙酮-1-〔9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰肟)(BASF公司制造的IRGACURE OXE02等)、4-苯甲酰基-4’甲基二苯基硫化物、4-苯基二苯甲酮和4,4’,4”-(六甲基三氨基)三苯基甲烷等。
此外,可以列举:2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基-氧化膦、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦和双(2,6-二甲基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基-戊基氧化膦等酰基氧化膦类光自由基引发剂,这些光自由基引发剂的特征在于改善深度固化性。
此外,从平衡本发明的活性能量射线固化性组合物的活性能量射线固化性和储存稳定性的观点出发,更优选1-羟基-环己基-苯基-酮(商品名为IRGACURE184,BASF公司制造)、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮(商品名为DAROCUR1173,BASF公司制造)、双(4-二甲基氨基苯基)酮、2-羟基-1-[4-[4-(2-羟基-2-甲基-丙酰基)-苄基]苯基]-2-甲基-丙烷-1-酮(商品名为IRGACURE127,BASF公司制造)、1-[4-(4-苯甲酰基苯基硫烷基)苯基]-2-甲基-2-(4-甲基苯基磺酰基)丙烷-1-酮(商品名为ESACURE1001M)、甲基苯甲酰基甲酸酯(商品名为SPEEDCURE MBF,LAMBSON公司制造)、O-乙氧基亚胺基-1-苯基丙烷-1-酮(商品名为SPEEDCURE PDO,LAMBSON公司制造)、低聚[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮](商品名为ESACURE KIP150,LAMBERTI公司制造)、1,2-辛二酮-1-[4-(苯硫基)-2-(O-苯甲酰肟)](BASF公司制造的IRGACURE OXE01等)、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰肟)(BASF公司制造的IRGACURE OXE02等)、4-苯甲酰基-4’甲基二苯基硫化物、4-苯基二苯甲酮、4,4’,4”-(六甲基三氨基)三苯基甲烷、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦(商品名IRGACURE819,BASF公司制造)、双(2,6-二甲基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基-戊基氧化膦和2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基-氧化膦(商品名为Lucirin TPO,BASF公司制造)。
作为近红外光自由基引发剂,也可以使用近红外光吸收性阳离子染料等。作为近红外光吸收性阳离子染料,优选使用由650~1500nm范围的光能激发的、例如日本特开平3-111402号公报和日本特开平5-194619号公报等中公开的近红外光吸收性阳离子染料-硼酸盐阴离子配合物等,进一步优选组合使用硼类感光剂。
这些光自由基引发剂可以单独使用或2种以上混合使用,也可以与其他化合物组合使用。
需要说明的是,使用上述光自由基引发剂的情况下,也可以根据需要添加氢醌、氢醌单甲醚、苯醌和对叔丁基邻苯二酚等阻聚剂类。
从紫外线固化性、储存稳定性和固化物的透明性的观点出发,相对于总计100重量份的(A)成分和(D)成分,(B)成分的添加量优选0.001~10重量份,更优选0.005~5重量份,进一步优选0.01~3重量份,最优选0.02~1重量份。(B)成分的添加量少于0.001重量份时,紫外线固化性有时会变差。另一方面,(B)成分的添加量多于10重量份时,储存稳定性和固化物的透明性有时会变差。需要说明的是,组合物不含(D)成分时,(D)成分的含量视为0重量份。
<<(C)成分>>
(C)成分为受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂和磷类抗氧剂中的至少1种,其是为了固化物的耐热着色和耐光着色而使用。含硫的抗氧剂由于在耐光试验中容易引起着色而不优选。
受阻酚类抗氧剂并不特别限定,可以广泛使用迄今为止公知的物质。作为具体例子,可以列举:2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2,6-二叔丁基-4-乙基苯酚、单(或双或三)(α甲基苄基)苯酚、2,2’-亚甲基双(4乙基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4’-丁叉双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,5-二叔丁基对苯二酚、2,5-二叔戊基对苯二酚、三乙二醇双[3-(3-叔丁基-5-甲基-4羟基苯基)丙酸酯]、1,6-己二醇双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、N,N’-六亚甲基双(3,5-二叔丁基-4-羟基-氢化肉桂酰胺)、3,5-二叔丁基-4-羟基-苄基磷酸酯-二乙基酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸乙基)钙、三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰脲酸酯、N,N’-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]肼、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、2-(5-甲基-2-羟基苯基)苯并***、2-[2-羟基-3,5-双(α,α-二甲基苄基)苯基]-2H-苯并***、2-(3,5-二叔丁基-2-羟基苯基)苯并***、2-(3-叔丁基-5-甲基-2-羟基苯基)-5-氯苯并***、2-(3,5-二叔丁基-2-羟基苯基)-5-氯苯并***、2-(3,5-二叔戊基-2-羟基苯基)苯并***、2-(2’-羟基-5’-叔辛基苯基)-苯并***、甲基-3-[3-叔丁基-5-(2H-苯并***-2-基)-4-羟基苯基]丙酸酯-聚乙二醇(分子量约为300)的缩合物、羟基苯基苯并***衍生物、2-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-2-正丁基丙二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)、2,4-二叔丁基苯基-3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸酯、四[亚甲基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]甲烷、三[N-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)]异氰脲酸酯和3,9-双{2-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]-1,1-二甲基乙基}-2,4,8,10-四氧螺[5,5]十一烷等。
商品名可以列举:NOCRAC200、NOCRAC M-17、NOCRAC SP、NOCRAC SP-N、NOCRAC NS-5、NOCRAC NS-6、NOCRAC NS-30、NOCRACNS-7和NOCRAC DAH(以上均为大内新兴化学工业公司制造);ADK STABAO-20、ADK STAB AO-30、ADK STAB AO-40、ADK STAB AO-50、ADKSTAB AO-60、ADK STAB AO-70、ADK STAB AO-80和ADK STAB AO-330(以上均为ADEKA公司制造);IRGANOX-245、IRGANOX-259、IRGANOX-1010、IRGANOX-1024、IRGANOX-1076、IRGANOX-1098、IRGANOX-1330和IRGANOX-1425WL(以上均为Ciba Japan公司制造);Sumilizer GM和Sumilizer GA-80(以上均为住友化学公司制造)等,但并不限定于这些物质。这些受阻酚类抗氧剂可以单独使用,也可以2种以上组合使用。
其中,从对热和光着色的抑制效果优良的观点出发,与双侧受阻酚结构相比,优选具有单侧受阻酚结构的受阻酚类抗氧剂。
此外,从受热时的挥发减少量较少的观点出发,更优选分子量为600以上的下述受阻酚类抗氧剂:四[亚甲基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]甲烷、三-[N-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)]异氰脲酸酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯和3,9-双{2-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]-1,1-二甲基乙基}-2,4,8,10-四氧螺[5,5]十一烷。需要说明的是,上述分子量可以使用GC-MS或LC-MS测定。
相对于总计100重量份的(A)成分和(D)成分,受阻酚类抗氧剂的用量优选为0.01~5重量份,更优选为0.02~3重量份,最优选为0.03~1重量份。如果少于0.01重量份,则着色抑制效果较少,如果超过5重量份,则有时反而会引起着色。需要说明的是,组合物不含(D)成分时,(D)成分的含量视为0重量份。
受阻胺类抗氧剂是一分子中具有至少一个下述通式(3)所示的受阻哌啶基的化合物。
[化学式3]
(式中,X表示-H、-R、-OR’和-R”-,R、R’和R”表示含碳、氢和氧的1价或2价取代基。作为代表性的取代基,可以列举:甲基、乙基、含碳原子数为3~20的脂环结构的烷基、乙酰基和丙酰基等碳原子数为2~20的酰基、碳原子数为1~20的亚烷基和由琥珀酸/乙二醇形成的聚酯单元等,但并不限定于上述基团。需要说明的是,上述基团为碳原子数为1~20的亚烷基、由琥珀酸/乙二醇形成的聚酯单元等2价取代基时,另一末端与其他受阻哌啶基连接。)
受阻胺类抗氧剂并不特别限定,可以广泛使用迄今为止公知的物质。
作为具体例子,可以列举:CHIMASSORB119、CHIMASSORB2020、CHIMASSORB944、TINUVIN622、TINUVIN B75、TINUVIN783、TINUVIN111、TINUVIN791、TINUVIN C353、TINUVIN494、TINUVIN492、TINUVIN123、TINUVIN144、TINUVIN152、TINUVIN292、TINUVIN5100、TINUVIN765、TINUVIN770、TINUVIN XT850、TINUVIN XT855、TINUVIN440和TINUVIN NOR371(以上均为Ciba Japan公司制造);ADK STAB LA-52、ADK STAB LA-57、ADK STAB LA-62、ADK STABLA-67、ADK STAB LA-63、ADK STAB LA-63P、ADK STAB LA-68LD、ADK STAB LA-82、ADK STAB LA-87、ADK STAB LA-501、ADK STABLA-502XP、ADK STAB LA-503、ADK STAB LA-77、ADK STAB LX-335和ADEKA NOL UC-605(以上均为ADEKA公司制造);SANOL LS770、SANOL LS765、SANOL LS292、SANOL LS440、SANOL LS744、SANOLLS2626和SANOL LS944(以上均为三共Lifetech公司制造);HOSTAVINN20、HOSTAVIN N24、HOSTAVIN N30、HOSTAVIN N321、HOSTAVINPR31、HOSTAVIN3050、HOSTAVIN3051、HOSTAVIN3052、HOSTAVIN3053、HOSTAVIN3055、HOSTAVIN3058、HOSTAVIN3063、HOSTAVIN3212、HOSTAVIN TB01、HOSTAVIN TB02和Nylostab S-EED(以上均为CLARIANT日本公司制造);TOMISORB77(Yoshitomi Fine Chemicals公司制造);CYASORB UV3346、CYASORB UV3529和CYASORB UV3853(Sun Chemical公司制造);SUMISORB TM61(住友化学公司制造);GOODRITE UV3159、GOODRITE UV3034、GOODRITE UV3150、GOODRITE3110×128(以上均为BF Goodrich公司制造);UVINUL4049、UVINUL4050和UVINUL5050(以上均为Ciba Japan公司制造)等,但并不限定于上述物质。这些受阻胺类抗氧剂可以单独使用,也可以2种以上组合使用。
上述受阻胺类抗氧剂中,从固化性组合物的储存稳定性和所得固化物的耐候性优异的观点出发,优选ADK STAB LA-63、ADK STAB LA-63P、TINUVIN152、TINUVIN123、SANOL LS765、HOSTAVIN N24和HOSTAVIN N30。
相对于总计100重量份的(A)成分和(D)成分,受阻胺类抗氧剂的用量优选为0.01~5重量份,更优选为0.02~3重量份,最优选为0.03~1重量份。如果少于0.01重量份,则不能发挥着色抑制效果,如果超过5重量份,则有时反而会引起着色。另外,组合物不含(D)成分时,(D)成分的含量视为0重量份。
磷类抗氧剂并无特别限制,可以使用任意的磷类抗氧剂,但由于含活性氢的磷酸和磷酸酯会影响组合物的储存稳定性和固化物的耐热性,因此,优选分子内不含磷酸和磷酸酯的亚磷酸烷基酯、亚磷酸芳基酯和亚磷酸烷基芳基酯化合物等。
作为磷类抗氧剂的具体例子,可以列举:三(壬基苯基)亚磷酸酯、三(单,二壬基苯基)亚磷酸酯、二苯基单(2-乙基己基)亚磷酸酯、二苯基单(十三烷基)亚磷酸酯、二苯基单(异癸基)亚磷酸酯、二苯基单(异辛基)亚磷酸酯、二苯基单(壬基苯基)亚磷酸酯、三苯基亚磷酸酯、三(十三烷基)亚磷酸酯、三异癸基亚磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、四苯基二丙二醇二亚磷酸酯、四苯基四(十三烷基)季戊四醇四亚磷酸酯、1,1,3-三(2-甲基-4-双十三烷基亚磷酸酯-5-叔丁基苯基)丁烷、4,4’-丁叉双(3-甲基-6-叔丁基-双十三烷基亚磷酸酯)、2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯酚)辛基亚磷酸酯、4,4’-异丙叉二苯酚烷基(C12~C15)亚磷酸酯、环新戊烷四基双(2,4-二叔丁基苯基亚磷酸酯)、环新戊烷四基双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基亚磷酸酯)、环新戊烷四基双(壬基苯基亚磷酸酯)、二(壬基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、双十八烷基季戊四醇二亚磷酸酯和双[2,4-二(1,1’-二甲基乙基)-6-甲基苯基]乙基酯亚磷酸酯等。
商品名可以列举:ADK STAB1178、ADK STAB329K、ADK STAB135A、ADK STAB C、ADK STAB TPP、ADK STAB3010、ADK STAB2112、ADK STAB522A、ADK STAB260、ADEKA STAB HP-10、ADK STAB1500、ADK STAB PEP-24-G、ADK STAB PEP-36、ADK STAB PEP-4C和ADK STAB PEP-8(以上均为ADEKA公司制造);JPM-308、JPM-313、JPM-333E、JPP-100、JPP-613M和JPP-31(以上均为城北化学工业公司制造);CHELEX-M(堺化学工业公司制造);IRGAFOS38(Ciba Japan公司制造)等,但并不限于上述物质。
从对水解稳定且耐热性优良的观点出发,优选上述磷类抗氧剂的磷原子取代基中的至少2个以上为芳氧基。具体优选ADK STAB1178、ADK STAB329K、ADK STAB135A、ADK STAB C、ADK STAB TPP、ADK STAB2112、ADK STAB HP-10、JPM-313、JPP-100、CHELEX-M和IRGAFOS38。
磷类抗氧剂可以单独使用,也可以2种以上组合使用。
相对于总计100重量份的(A)成分和(D)成分,磷类抗氧剂的用量优选0.01~5重量份,更优选0.02~3重量份,最优选0.03~1重量份。如果少于0.01重量份,则不能发挥着色抑制效果,如果超过5重量份,则有时反而会引起着色。需要说明的是,组合物不含(D)成分时,(D)成分的含量视为0重量份。
(C)成分可以单独使用,也可以2种以上组合使用,但通过将磷类抗氧剂与上述受阻酚类抗氧剂和受阻胺类抗氧剂中的至少1种组合使用,可以发挥出色的抑制热和光着色的效果。受阻酚类抗氧剂和/或受阻胺类抗氧剂、与磷类抗氧剂的用量比并无特别限制,从更有效地提高抑制热或光着色的效果的观点出发,优选(受阻酚类抗氧剂和受阻胺类抗氧剂的总量)/(磷类抗氧剂量)的比值在0.1~10的范围内,特别优选为0.3~3。
(C)成分的优选组合并无特别限制,可以列举例如:IRGANOX1010和ADK STAB1178的组合,Sumilizer GA-80和ADK STAB1178的组合,ADK STAB LA-63P和ADK STAB1178的组合,Sumilizer GA-80、ADKSTAB LA-63P和ADK STAB1178的组合。
相对于总计100重量份的(A)成分和(D)成分,(C)成分的总用量优选为0.01~5重量份,更优选为0.02~3重量份,最优选为0.03~1重量份。如果少于0.01重量份,则存在着色抑制效果较少的担忧,如果超过5重量份,则有时反而会引起着色。需要说明的是,组合物不含(D)成分时,(D)成分的含量视为0重量份。
<<(D)成分>>
本发明的活性能量射线固化性组合物可以进一步含有通式(4)所示的(甲基)丙烯酸酯单体(D):
Rb-OC(O)C(Ra)=CH2 (4)
(式中,Ra表示氢原子或碳原子数为1~20的有机基团,Rb表示碳原子数为6~20的有机基团)。
Ra同样可以使用上述通式(1)中的Ra。
Rb为碳原子数为6~20的有机基团,更优选碳原子数为8~18的有机基团,进一步更优选碳原子数为12~15的有机基团。碳原子数为少于6时,(D)成分变得具有挥发性,存在高温时的重量变化变大的倾向。另一方面,碳原子数为多于20时,(D)成分的粘度变高,存在使组合物的低粘度化这一效果下降的倾向。
作为(D)成分的具体例子,可以列举:(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸正庚酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正壬酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸正癸酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸正十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十三烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸异十八烷基酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、3,3,5-三甲基环己烷(甲基)丙烯酸酯、二环戊烯基(甲基)丙烯酸酯、二环戊烯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、二环戊基(甲基)丙烯酸酯、二环戊基氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、1-金刚烷基(甲基)丙烯酸酯、三环戊基(甲基)丙烯酸酯、三环戊烯基(甲基)丙烯酸酯、N-(甲基)丙烯酰基-ε-己内酰胺、3,4-环氧环己基甲基(甲基)丙烯酸酯、3-乙基-3-氧杂环丁基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸甲苯甲酰基酯、(甲基)丙烯酸苄基酯、壬基苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯和O-苯基苯酚(甲基)丙烯酸酯等。此外,还可以列举下式所示的化合物等。
CH2=CHC(O)O-(CH2)n-CH3
(n为5~19的整数)
CH2=C(CH3)C(O)O-(CH2)n-CH3
(n为5~19的整数)
CH2=CHC(O)O-(CH2CH2O)n-CH3
(n为3~9的整数)
CH2=C(CH3)C(O)O-(CH2CH2O)n-CH3
(n为3~9的整数)
CH2=CHC(O)O-(CH2CH2O)n-CH2CH3
(n为2~9的整数)
CH2=C(CH3)C(O)O-(CH2CH2O)n-CH2CH3
(n为2~9的整数)
作为(D)成分,从固化物的拉伸物性优良,且耐热耐光透明性和耐透湿性优异的观点出发,优选不含醚结构且具有链状脂肪族结构的物质,其中优选碳原子数为8以上的物质,更优选碳原子数为12以上的物质。作为具有链状脂肪族结构的(D)成分的具体例子,可以列举:(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸正庚酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正壬酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸正癸酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸正十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十三烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯和(甲基)丙烯酸异十八烷基酯等。此外,还可以列举下式所示的化合物等。
CH2=CHC(O)O-(CH2)n-CH3
(n为5~19的整数)
CH2=C(CH3)C(O)O-(CH2)n-CH3
(n为5~19的整数)
此外,作为(D)成分,从固化物的强度物性优良,且耐热耐光透明性和耐透湿性优异的观点出发,更优选具有脂环式脂肪族结构的物质。作为具体例子,可以列举:(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、3,3,5-三甲基环己烷(甲基)丙烯酸酯、二环戊烯基(甲基)丙烯酸酯、二环戊烯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、二环戊基(甲基)丙烯酸酯、二环戊基氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、1-金刚烷基(甲基)丙烯酸酯、三环戊基(甲基)丙烯酸酯和三环戊烯基(甲基)丙烯酸酯。
其中,更优选具有多环脂肪族结构的物质,作为具体例子,可以列举:二环戊烯基(甲基)丙烯酸酯、二环戊烯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、二环戊基(甲基)丙烯酸酯、二环戊基氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、1-金刚烷基(甲基)丙烯酸酯、三环戊基(甲基)丙烯酸酯和三环戊烯基(甲基)丙烯酸酯。
此外,从低粘度化效果、低挥发性、耐热耐光透明性和耐透湿性的平衡优异的观点出发,上述(D)成分中优选丙烯酸异壬酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸正十二烷基酯、丙烯酸异十八烷基酯、丙烯酸异冰片酯和二环戊基丙烯酸酯。
(D)成分可以单独使用或2种以上组合使用。
在活性能量射线固化性组合物的总计100重量%中,(D)成分的用量优选1~60重量%,更优选5~50重量%,进一步更优选10~40重量%。(D)成分的用量低于1重量%时,无法获得低粘度化等效果。另一方面,(D)成分的用量多于60重量%时,由于固化时放热较多,因此,有时固化物的透明性会下降,表面会变得凹凸不平或因热而损坏基体材料。
在使用与(A)成分相比无色的(D)成分时,可以减少活性能量射线固化性组合物的着色,提高深度固化性等活性能量射线固化性,因此,优选在上述用量范围内使用(D)成分。
<<固化性组合物>>
本发明的活性能量射线固化性组合物通过含有上述(A)~(C)成分,并根据需要含有(D)成分而制成,为了调节物性,可以根据需要进一步适当添加各种添加剂,例如:聚合性单体和/或低聚物、其他乙烯基类聚合物、其他树脂、光固化性物质、空气氧化固化性物质、其他引发剂、增粘剂、偶联剂、固化调节剂、金属皂、填料、中空微粒、增塑剂、溶剂、阻燃剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、其他抗氧剂、热稳定剂、物性调节剂、自由基抑制剂、金属钝化剂、臭氧劣化防止剂、磷类过氧化物分解剂、润滑剂、颜料、发泡剂、表面活性剂、保存稳定性改良剂、无机填料、增稠剂、触变剂、导电性赋予剂、抗静电剂、放射线遮蔽剂和成核剂等。上述各种添加剂可以单独使用,也可以2种以上组合使用。
上述添加物的具体例子记载于例如:日本特公平4-69659号公报、日本特公平7-108928号公报、日本特开昭63-254149号公报和日本特开昭64-22904号公报的各说明书中等。
<聚合性单体和/或低聚物>
本发明的活性能量射线固化性组合物可以在不损害其效果的范围内添加除了(A)成分和(D)成分以外的聚合性单体和/或低聚物。这些聚合性单体和/或低聚物可以单独使用,也可以2种以上组合使用。其中,从固化性的观点出发,优选具有自由基聚合性基团的单体和/或低聚物。
作为上述自由基聚合性基团,可以列举:(甲基)丙烯酰基等(甲基)丙烯酰基、苯乙烯基、丙烯腈基、乙烯基酯基、N-乙烯基吡咯烷酮基、丙烯酰胺基、共轭二烯基、乙烯基酮基和氯乙烯基等。其中,从共聚性能优良且未反应成分少的观点出发,优选与乙烯基类聚合物(A)类似的具有(甲基)丙烯酰基的物质。
作为上述单体的具体例子,可以列举:(甲基)丙烯酸酯类单体、环状丙烯酸酯、苯乙烯类单体、丙烯腈、乙烯基酯类单体、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺类单体、共轭二烯类单体、乙烯基酮类单体、卤代乙烯基类单体、卤代乙叉类单体和多官能单体等。
作为(甲基)丙烯酸酯类单体,可以列举:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸3-甲氧基丁酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸2-氨基乙酯、N-(甲基)丙烯酰基吗啉、四氢呋喃基(甲基)丙烯酸酯、γ-(甲基丙烯酰氧丙基)三甲氧基硅烷、(甲基)丙烯酸的环氧乙烷加成物、(甲基)丙烯酸的环氧丙烷加成物、(甲基)丙烯酸三氟甲基甲酯、(甲基)丙烯酸2-三氟甲基乙酯、(甲基)丙烯酸2-全氟乙基乙酯、(甲基)丙烯酸2-全氟乙基-2-全氟丁基乙酯、(甲基)丙烯酸2-全氟乙酯、(甲基)丙烯酸全氟甲酯、(甲基)丙烯酸二全氟甲基甲酯、(甲基)丙烯酸2-全氟甲基-2-全氟乙基乙酯、(甲基)丙烯酸2-全氟己基乙酯、(甲基)丙烯酸2-全氟癸基乙酯和(甲基)丙烯酸2-全氟十六烷基乙酯等。此外,还可以列举下述化合物。
[化学式4]
作为苯乙烯类单体,可以列举苯乙烯和α-甲基苯乙烯等。
作为乙烯基酯类单体,可以列举乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯和丁酸乙烯酯等。
作为丙烯酰胺类单体,可以列举丙烯酰胺和N,N-二甲基丙烯酰胺等。
作为共轭二烯类单体,可以列举丁二烯和异戊二烯等。
作为乙烯基酮类单体,可以列举甲基乙烯基酮等。
作为卤代乙烯基类单体和卤代乙叉类单体,可以列举氯乙烯、溴乙烯、碘乙烯、偏氯乙烯和偏溴乙烯等。
作为多官能单体,可以列举:三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、3-甲基-1,5-戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,7-庚二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,8-辛二醇二(甲基)丙烯酸酯、2-甲基-1,8-辛二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,10-癸二醇二(甲基)丙烯酸酯、环己烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、二羟甲基三环癸烷二(甲基)丙烯酸酯、1,3-金刚烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇聚丙氧基二(甲基)丙烯酸酯、双酚F聚乙氧基二(甲基)丙烯酸酯、双酚A聚乙氧基二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷聚乙氧基三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯和二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。此外,还可以列举下式所示的化合物等。
CH2=CHC(O)O-(CH2)n-OC(O)CH=CH2
(n为6~20的整数)
CH2=C(CH3)C(O)O-(CH2)n-OC(O)C(CH3)=CH2
(n为6~20的整数)
CH2=CHC(O)O-(CH2CH2O)n-OC(O)CH=CH2
(n为3~10的整数)
CH2=C(CH3)C(O)O-(CH2CH2O)n-OC(O)C(CH3)=CH2
(n为3~10的整数)
作为上述低聚物,可以列举:双酚A型环氧丙烯酸酯树脂、苯酚酚醛清漆型环氧丙烯酸酯树脂、甲酚酚醛清漆型环氧丙烯酸酯树脂和COOH基改性环氧丙烯酸酯类树脂等环氧丙烯酸酯类树脂;由多元醇(聚四亚甲基二醇、乙二醇和己二酸形成的聚酯二元醇、ε-己内酯改性聚酯二元醇、聚丙二醇、聚乙二醇、聚碳酸酯二元醇、末端羟基氢化聚异戊二烯、末端羟基聚丁二烯和末端羟基聚异丁烯等)和有机异氰酸酯(甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和苯二亚甲基二异氰酸酯等)得到的聚氨酯树脂,与含羟基的(甲基)丙烯酸酯{(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸羟丁酯和季戊四醇三丙烯酸酯等}反应得到的聚氨酯丙烯酸酯类树脂;通过酯键将(甲基)丙烯酰基引入上述多元醇而得到的树脂;聚酯丙烯酸酯类树脂、聚(甲基)丙烯酰丙烯酸酯类树脂(具有聚合性反应基团的聚(甲基)丙烯酸酯类树脂)等。
此外,为了提高绝缘性,可以添加具有疏水性主链的自由基反应性的低聚物类。可以列举例如:具有丁二烯骨架的二(甲基)丙烯酸酯(商品名为BAC-45,大阪有机化学工业公司制造)、具有双酚A骨架的聚氨酯丙烯酸酯、具有双酚A骨架的环氧丙烯酸酯、具有双酚A骨架的聚酯丙烯酸酯和上述各物质的氢化物等。
上述物质中,优选具有(甲基)丙烯酰类基团的单体和/或低聚物。此外,具有(甲基)丙烯酰类基团的单体和/或低聚物的数均分子量优选为5000以下。进一步地,从提高表面固化性、提高生产性而降低粘度和相容性的观点出发,在使用单体时,进一步优选单体的分子量为1000以下。
从提高表面固化性、赋予韧性和降低粘度从而提高生产性的观点出发,相对于总计100重量份的(A)成分和(D)成分,聚合性单体和/或低聚物的用量优选为1~200重量份,更优选为5~100重量份。需要说明的是,组合物不含(D)成分时,(D)成分的含量视为0重量份。
此外,在紫外线引发的自由基固化中,容易因氧气而引起表面固化障碍。为了减少表面固化障碍,优选使用上述单体和低聚物中具有醚基、羟基或氨基的聚合性单体和/或低聚物。相对于总计100重量份的(A)成分和(D)成分,其用量优选为1~10重量份。如果少于1重量份,则无法产生效果。另一方面,如果超过10重量份,则有时会对物性产生不良影响。需要说明的是,组合物不含(D)成分时,(D)成分的含量视为0重量份。
如果使用上述聚合性单体和/或低聚物,则在使本发明的活性能量射线固化性组合物固化时,除了由(A)成分(以及根据需要进一步含(D)成分)中的(甲基)丙烯酰基的聚合而引起的固化反应以外,还可以组合使用其他固化反应。例如,在使本发明的活性能量射线固化性组合物进行紫外线固化的情况下,未照射到紫外线的阴影部分固化不良。在这种情况下,可以通过组合使用固化反应使阴影部分固化。
<其他乙烯基类聚合物>
在组合使用上述固化反应的情况下,可以添加其他乙烯基类聚合物进行固化。作为其他乙烯基类聚合物,可以使用在(A)成分中作为分子末端官能团的(甲基)丙烯酰基改变为环氧基、链烯基或水解性甲硅烷基的乙烯基类聚合物。这些官能团的引入方法如下所示。
[环氧基]
可以利用公知的方法向乙烯基类聚合物中引入环氧基。可以列举例如日本特开2000-154212号公报第[0039]~[0056]段中记载的方法。上述段落中也记载了优选的例子。
[链烯基]
作为向乙烯基类聚合物中引入可进行氢化硅烷化反应的链烯基的方法,可以利用公知方法。可以列举例如日本特开2004-059783号公报第[0042]~[0086]段中记载的方法。上述段落中也记载了优选的例子。
[水解性甲硅烷基]
作为向乙烯基类聚合物中引入水解性甲硅烷基的方法,可以利用公知方法。可以列举例如日本特开2000-191912号公报第[0076]~[0138]段中记载的方法。进一步地,上述段落中也记载了优选的例子。
在使用末端官能团为环氧基、链烯基或水解性甲硅烷基的乙烯基类聚合物时,可以使用下述物质作为聚合引发剂或聚合催化剂。
对于末端官能团为环氧基的乙烯基类聚合物,可以使用例如日本特开2000-154212号公报第[0059]段中记载的物质作为聚合引发剂或聚合催化剂。
对于末端官能基团为链烯基的乙烯基类聚合物,可以适当进一步组合使用含氢化甲硅烷基的化合物,可以列举例如日本特开2004-059783号公报第[0087]~[0091]段中记载的物质。为了促进氢化硅烷化反应,优选组合使用氢化硅烷化催化剂,可以列举该公报第[0092]段中记载的物质。
对于末端官能团为水解性甲硅烷基的乙烯基类聚合物,可以适当使用固化催化剂,可以列举例如日本特开2000-191912号公报第[0147]~[0150]段中记载的物质。
<其他树脂>
此外,可以添加环氧树脂、氰酸酯树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、聚氨酯树脂和有机硅树脂等,从而组合使用上述以外的固化反应。其中,从透明性高且粘接性等实用性能优异的观点出发,优选透明环氧树脂。
作为透明环氧树脂,可以列举例如:使用六氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、三烷基四氢邻苯二甲酸酐和氢化甲基纳迪克酸酐等脂肪族酸酐,将双酚A二缩水甘油醚、2,2’-双(4-环氧丙氧基环己基)丙烷、3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷羧酸酯、乙烯基环己烯二氧化物、2-(3,4-环氧环己基)-5,5-螺-(3,4-环氧环己烷)-1,3-二烷、双(3,4-环氧环己基)己二酸酯、1,2-环丙烷二羧酸二缩水甘油酯、三缩水甘油基异氰脲酸酯、单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯和二烯丙基单缩水甘油基异氰脲酸酯等环氧树脂固化得到的物质。这些环氧树脂或固化剂可以各自单独使用,也可以多种物质组合使用。
<光固化性物质>
可以根据需要在本发明的活性能量射线固化性组合物中添加光固化性物质。光固化性物质是指在光的作用下在短时间内分子结构发生化学变化并产生固化等物性变化的物质。通过添加这种光固化性物质,可以降低使固化性组合物固化时固化物表面的粘接性(称为残留粘性)。该光固化性物质是通过照射光而能够固化的物质,代表性的光固化性物质例如是下述物质,通过将所述物质在室温下、室内可照射到日光的位置(窗户附近)静置1天而可以使其固化。已知这种化合物包括有机单体、低聚物、树脂或包含上述物质的组合物等大量的物质,其种类并不特别限定,可以列举例如:不饱和丙烯酸类化合物、聚肉桂酸乙烯酯类和叠氮化树脂等。
聚肉桂酸乙烯酯类是以肉桂酰基为感光基团的感光性树脂,除了用肉桂酸将聚乙烯醇酯化而得到的物质以外,还可以列举大量聚肉桂酸乙烯酯类衍生物。
已知叠氮化树脂是以叠氮基为感光基团的感光性树脂,除了通常的添加叠氮化合物作为感光剂的胶状感光液以外,在《感光性树脂》(昭和47年3月17日出版,印刷学会出版部发行,第93页~,第106页~,第117页~)中有详细的例子,这些物质可以单独使用或混合使用,也可以根据需要添加增感剂进行使用。
上述光固化性物质中,出于容易加工的理由,优选不饱和丙烯酸类化合物。
相对于总计100重量份的(A)成分和(D)成分,优选添加0.01~20重量份的光固化性物质。如果少于0.01重量份,则效果较小,此外,如果超过20重量份,则有时会对物性产生不良影响。需要说明的是,组合物不含(D)成分时,(D)成分的含量视为0重量份。需要说明的是,如果添加酮类和硝基化合物等增感剂和胺类等促进剂,则有时会提高效果。
<空气氧化固化性物质>
可以根据需要在本发明的活性能量射线固化型组合物中添加空气氧化固化性物质。空气氧化固化性物质是指具有可通过空气中的氧气而交联固化不饱和基团的化合物。通过添加这种空气氧化固化性物质,可以降低使固化性组合物固化时固化物表面的粘接性(称为残留粘性)。空气氧化固化性物质是可以通过与空气接触而固化的物质,更具体而言,是具有与空气中的氧气反应并固化这一性质的物质。代表性的空气氧化固化性物质例如为可以通过在空气中于室内静置1天而固化的物质。
作为空气氧化固化性物质,可以列举例如下述物质作为具体例子:桐油和亚麻籽油等干性油;将这些干性油改性而得到的各种醇酸树脂;用干性油改性的丙烯酸类聚合物、环氧类树脂和有机硅树脂;1,2-聚丁二烯、1,4-聚丁二烯、C5~C8二烯的聚合物、共聚物,以及该聚合物、共聚物的各种改性物(马来酸化改性物和熟油改性物等)等。其中特别优选桐油和二烯类聚合物中的液态物质(液态二烯类聚合物)或其改性物。
作为上述液态二烯类聚合物的具体例子,可以列举:使丁二烯、氯丁二烯、异戊二烯和1,3-戊二烯等二烯类化合物聚合或共聚而得到的液态聚合物,或者使上述二烯类化合物和具有共聚性的丙烯腈、苯乙烯等单体以使得二烯类化合物成为主体的方式发生共聚而得到的NBR和SBR等聚合物或其各种改性物(马来酸化改性物和熟油改性物等)等。这些物质可以单独使用,也可以2种以上组合使用。这些液态二烯类化合物中,优选液态聚丁二烯。
空气氧化固化性物质可以单独使用,也可以2种以上组合使用。此外,如果在使用空气氧化固化性物质的同时组合使用能够促进氧化固化反应的催化剂或金属干燥剂,则有时可以提高效果。作为这些催化剂和金属干燥剂,可以列举:环烷酸钴、环烷酸铅、环烷酸锆、辛酸钴和辛酸锆等金属盐或胺化合物等。
相对于总计100重量份的(A)成分和(B)成分,优选添加0.01~20重量份的空气氧化固化性物质。如果少于0.01重量份,则效果较小,此外,如果超过20重量份,则有时会对物性产生不良影响。
<其他引发剂>
作为(B)成分的光自由基聚合引发剂以外的引发剂,可以使用热自由基引发剂和氧化还原引发剂。这些引发剂可以单独使用,也可以2种以上组合使用。
热自由基引发剂并无特别限制,可以列举偶氮类引发剂、过氧化物引发剂和过硫酸盐引发剂等。
偶氮类引发剂并无限定,可以列举:2,2’-偶氮二(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)(VAZO33)、2,2’-偶氮二(2-脒基丙烷)二盐酸盐(VAZO50)、2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)(VAZO52)、2,2’-偶氮二(异丁腈)(VAZO64)、2,2’-偶氮二-2-甲基丁腈(VAZO67)、1,1-偶氮二(1-环己腈)(VAZO88)(均可从DuPont Chemical公司购得);2,2’-偶氮二(2-环丙基丙腈)和2,2’-偶氮二(异丁酸甲酯)(V-601)(可从和光纯药工业公司购得)等。
过氧化物引发剂并无限定,可以列举:过氧化苯甲酰、过氧化乙酰、过氧化月桂酰、过氧化癸酰、双十六烷基过氧化二碳酸酯和双(4-叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯(Perkadox16S)(可从Akzo Nobel公司购得);双(2-乙基己基)过氧化二碳酸酯、叔丁基过氧化新戊酸酯(Lupersol11)(可从Elf Atochem公司购得)、叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯(Trigonox21-C50)(可从Akzo Nobel公司购得)和过氧化二异丙苯等。
过硫酸盐引发剂并不限定,可以列举过硫酸钾、过硫酸钠和过硫酸铵等。
作为热自由基引发剂,优选选自偶氮类引发剂和过氧化物引发剂。进一步优选的物质为2,2’-偶氮二(甲基异丁酸酯)、叔丁基过氧化新戊酸酯、双(4-叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯及其混合物。
热自由基引发剂可以单独使用,也可以2种以上组合使用。
在活性能量射线固化性组合物的总计100重量%中,热自由基引发剂的用量优选为0.01~5重量%,更优选为0.05~2重量%。
氧化还原引发剂可以在较宽温度范围内使用。特别是下述引发剂可以在常温下使用,因而十分有利。
合适的氧化还原引发剂并不限定,可以列举:上述过硫酸盐引发剂和还原剂(次亚硫酸氢钠和亚硫酸氢钠等)的组合;有机过氧化物和叔胺的组合,例如过氧化苯甲酰和二甲基苯胺的组合、氢过氧化异丙苯和苯胺类的组合;有机过氧化物和过渡金属的组合,例如氢过氧化异丙苯和环烷酸钴的组合等。
优选的氧化还原引发剂为有机过氧化物和叔胺的组合以及有机过氧化物和过渡金属的组合,更优选为氢过氧化异丙苯和苯胺类的组合以及氢过氧化异丙苯和环烷酸钴的组合。氧化还原引发剂可以单独使用,也可以2种以上组合使用。
在活性能量射线固化性组合物的总计100重量%中,氧化还原引发剂的用量优选为0.01~5重量%,更优选为0.05~2重量%。
<增粘剂>
可以在本发明的活性能量射线固化性组合物中添加硅烷偶联剂或除硅烷偶联剂以外的增粘剂。如果添加增粘剂,则可以进一步降低本发明的固化物从附着物上剥离的风险。此外,有时也可以期待简化用于提高粘接性所使用的等离子体处理。
作为硅烷偶联剂的具体例子,可以列举:具有氨基、巯基、环氧基、羧基、乙烯基、异氰酸酯基、异氰脲酸酯基和卤素等官能团的硅烷偶联剂,作为其具体例子,可以列举:γ-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、γ-异氰酸酯基丙基甲基二乙氧基硅烷和γ-异氰酸酯基丙基甲基二甲氧基硅烷等含异氰酸酯基的硅烷类;γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三异丙氧基硅烷、γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-(2-氨基乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-(2-氨基乙基)氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-(2-氨基乙基)氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-(2-氨基乙基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-(2-氨基乙基)氨基丙基三异丙氧基硅烷、γ-脲基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苄基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷和N-乙烯基苄基-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷等含氨基的硅烷类;γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三乙氧基硅烷、γ-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷和γ-巯基丙基甲基二乙氧基硅烷等含巯基的硅烷类;γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷和β-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷等含环氧基的硅烷类;β-羧乙基三乙氧基硅烷、β-羧乙基苯基二(2-甲氧基乙氧基)硅烷和N-β-(羧甲基)氨基乙基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷等羧基硅烷类;乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷和γ-丙烯酰氧基丙基甲基三乙氧基硅烷等含乙烯基型不饱和基团的硅烷类;γ-氯丙基三甲氧基硅烷等含卤素的硅烷类;三(三甲氧基甲硅烷基)异氰脲酸酯等异氰脲酸酯硅烷类等。此外,也可以使用将上述硅烷偶联剂改性得到的下述衍生物作为硅烷偶联剂:氨基改性甲硅烷基聚合物、甲硅烷化氨基聚合物、不饱和氨基硅烷配合物、苯基氨基长链烷基硅烷、氨基甲硅烷化有机硅、嵌段异氰酸酯硅烷和甲硅烷化聚酯等。
在活性能量射线固化性组合物100重量%中,硅烷偶联剂的用量优选为0.1~20重量%,更优选0.5~10重量%。
除硅烷偶联剂以外的增粘剂的具体例子并不特别限定,可以列举例如:环氧树脂、酚醛树脂、硫黄、钛酸烷基酯类和芳族多异氰酸酯等。
上述增粘剂可以仅使用1种,也可以将2种以上混合使用。
<溶剂>
本发明的活性能量射线固化性组合物可以直接成型为膜等薄膜,也可以将该组合物溶解在有机溶剂中形成清漆。可使用的溶剂并不特别限定,具体可以列举:苯、甲苯、己烷和庚烷等烃类溶剂;四氢呋喃、1,4-二烷和***等醚类溶剂;丙酮和甲乙酮等酮类溶剂;丙二醇单甲醚乙酸酯和乙二醇单甲醚乙酸酯等酯类溶剂;氯仿、二氯甲烷和1,2-二氯乙烷等卤素类溶剂。可以使用2种以上的混合溶剂。作为溶剂,优选甲苯、四氢呋喃和丙二醇单甲醚乙酸酯。
相对于1g活性能量射线固化性组合物,溶剂优选在0.1~10mL的范围使用。如果用量较少,则难以得到低粘度化等效果。另一方面,如果用量较多,则溶剂残留在固化物中,有时会产生剥离或着色等问题。
<无机填料>
可以根据需要在本发明的活性能量射线固化性组合物中添加无机填料。如果添加无机填料,则将产生抑制组合物的流动和提高材料强度的效果。作为无机填料,优选不降低光学特性的微粒状物质,可以列举:氧化铝、氢氧化铝、熔融二氧化硅、结晶性二氧化硅、超微粉无定形二氧化硅或疏水性超微粉二氧化硅、滑石和硫酸钡等。
也可以在本发明的活性能量射线固化性组合物中添加各种用于改善LED特性的添加剂。作为添加剂,可以列举例如:钇铝石榴石类荧光体等荧光体,所述荧光体吸收来自发光元件的光并发出长波长的荧光;吸收特定波长光的上蓝剂等着色剂;使光散射的氧化钛、氧化铝、二氧化硅和石英玻璃等氧化硅、滑石、碳酸钙、蜜胺树脂、CTU胍胺树脂和苯并胍胺树脂等各种无机或有机散射材料;玻璃和铝硅酸盐等金属氧化物;氮化铝和氮化硼等金属氮化物等热传导性填料等。可以均匀地含有用于改善发光二极管特性的添加剂,也可以存在含量梯度。
<<固化性组合物的制作方法>>
本发明的活性能量射线固化性组合物的调制方法并不特别限定,可以作为单组分型调制,即将所有配合成分作为一个组分,考虑到组合物的储存稳定性等,也可以作为双组分型调制,即预先将各成分分开配合,并在使用前混合。
单组分型的情况下,施工时不需要进行混合和混炼,同时,由于消除了混合和混炼时产生的计量误差(混合比例的误差),因此,可以防止固化不良等失误。
双组分型的情况下,可以将各配合成分任意地分成两种液体,并在使用前将这些配合成分混合,作为双组分型调制。考虑到固化性组合物的混合比例、储存稳定性、混合方法和适用期等,分成A液和B液的方法可以有各种组合。
此外,可以根据需要准备除了A液和B液以外的第三组分,并制成三液型固化性组合物,也可以根据需要分成更多份。
本发明活性能量射线固化性组合物的混合方法并无特别限定,可以列举例如下述常规方法:配合上述组分,并在需要时避光,用手动混合器或静态混合器混合,或者用行星式混合器或装置、辊或捏合机等在常温或加热条件下混炼,或者使用少量合适的溶剂将组分溶解并混合等。
活性能量射线固化性组合物在23℃的粘度优选为100Pa·s以下,更优选为30Pa·s以下,进一步更优选为10Pa·s以下,最优选为5Pa·s以下。超过100Pa·s时,由于粘度较高,因此生产性变差。需要说明的是,此处的粘度可以根据JIS K7117-2锥板***,使用E型粘度计测定。
<<固化物>>
本发明的光学材料用固化物是通过使上述活性能量射线固化性组合物固化而得到的。
<固化方法>
固化方法并不特别限定,可以使用活性能量射线源照射光或电子束来使组合物固化。活性能量射线源并无特别限定,根据使用的光自由基引发剂的性质,可以列举例如:高压水银灯、低压水银灯、电子束照射装置、卤素灯、发光二极管、半导体激光器和金属卤化物灯等。
照度优选50~1500mW/cm2,更优选100~1000mW/cm2,进一步更优选200~800mW/cm2。低于50mW/cm2时,由于光量较少,因此,固化时间较长,生产性变差。另一方面,超过1500mW/cm2时,有时不能干净地固化或会损坏基体材料。
光量优选100~10000mJ/cm2,更优选300~6000mJ/cm2,进一步更优选500~3000mJ/cm2。低于100mJ/cm2时,未固化成分变多,从而给物性带来不良影响。另一方面,超过10000mJ/cm2时,需要花费较高的能源成本,生产性变差。
可以用紫外线光量计测定上述照度和光量。可以列举例如USHIO电机公司制造的UIT-150,可以使用光接收传感器的最大波长为365nm的光量计。
固化温度通常优选100℃以下,更优选80℃以下,进一步更优选50℃以下。在高于100℃的高温下固化时,由于固化物和基体材料之间存在线性膨胀差,因此形变变大。
需要说明的是,组合使用上述热自由基引发剂作为其他引发剂时,固化温度根据使用的热自由基引发剂等的种类不同而不同,通常优选50℃~250℃,更优选70℃~200℃。
此外,使用氧化还原引发剂时,固化温度优选-50℃~250℃,更优选0℃~180℃。
<物性>
从拉伸物性优良、基板无翘曲和冷热冲击试验中的耐开裂性变得优良的观点出发,固化物的玻璃化转变温度优选0℃以下,更优选-10℃以下,进一步更优选-20℃以下,最优选-40℃以下。需要说明的是,固化物的玻璃化转变温度可以通过动态粘弹性测定中tanδ峰求出。
从拉伸物性优良、基板无翘曲和冷热冲击试验中的耐开裂性变得优良的观点出发,固化物在23℃的储能弹性模量(G’)优选10MPa以下,更优选1MPa以下,进一步更优选0.2MPa以下。
<<成型方法>>
将本发明的活性能量射线固化性组合物用作成型体材料时的成型方法并不特别限定,可以采用通常使用的各种成型方法。可以列举例如:浇铸成型、压缩成型、传递成型、注射成型、挤出成型、旋转成型、中空成型和热成型等。特别是从可以自动化和连续化生产且生产性优异的观点出发,优选通过辊成型、压延成型、挤出成型、液态注射成型和注射成型进行成型。
<<用途>>
本发明的光学材料用活性能量射线固化性组合物和固化物适用于使紫外线、可见光、红外线、X射线和激光等光通过该材料的用途。
具体可以列举下述用途。平板显示器及其封装材料;液晶显示领域的导光板、棱镜片、偏振片、相位差板、视角补偿膜、前玻璃保护膜、偏振器保护膜、粘接剂、面板或膜之间的粘接剂、面板或膜之间的填充剂和液晶用膜等液晶显示装置周边材料;彩色PDP(等离子显示器)的封装材料、防反射膜、光学补偿膜、前玻璃保护膜、粘接剂、面板或膜之间的粘接剂、面板或膜之间的填充剂;或发光二极管显示装置用发光元件的模具材料、发光二极管(LED)的封装材料、前玻璃保护膜、粘接剂、面板或膜之间的粘接剂、面板或膜之间的填充剂;等离子体寻址液晶(PALC)显示器中的导光板、棱镜片、偏振片、相位差板视角补偿膜、偏振器保护膜、粘接剂、面板或膜之间的粘接剂、面板或膜之间的填充剂;有机EL(电致发光)显示器中的前玻璃保护膜、粘接剂、面板或膜之间的粘接剂、面板或膜之间的填充剂;有机TFT(有机薄膜晶体管)显示器中的保护膜、粘接剂、面板或膜之间的粘接剂、面板或膜之间的填充剂;场发射显示器(FED)中的各种膜基板、前玻璃保护膜、粘接剂、面板或膜之间的粘接剂、面板或膜之间的填充剂;电子纸张中的保护膜、粘接剂、面板或膜之间的粘接剂、面板或膜之间的填充剂;触摸屏、手机显示器件、汽车导航***显示器的保护膜、粘接剂、面板或膜之间的粘接剂、面板或膜之间的填充剂;上述显示装置的周边材料。
在光记录领域中,可以用作VD(视频光盘)、CD、CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD、DVD-ROM、DVD-R、DVD-RW、BD、BD-ROM、BD-R、BD-RE、MO、MD、PD(相变光盘)、全息照相、光卡用光盘基板材料、拾波透镜、保护膜、封装材料和粘接剂等。
在光学仪器领域,可以用作静态照相机的透镜用材料、棱镜取景器、目标棱镜、取景器盖和光接收传感器件。还可以用作录像机的摄影镜头和取景器。还可以用作背投电视的投射透镜、保护膜、封装材料和粘接剂等。此外,还可以用作感光仪器的透镜用材料、封装材料、粘接剂和膜等。
在光学部件领域,可以用作光通信***中光开关周边的纤维材料、透镜、波导、元件封装材料和粘接剂等。还可以用作光连接器周边的光纤材料、金属环、封装材料和粘接剂等。此外,在光无源器件和光电路器件中,可以用作透镜、波导、发光元件的封装材料和粘接剂等。还可以用作光电子集成电路(OEIC)周边的基板材料、纤维材料元件的封装材料和粘接剂等。
在光纤领域,可以用作装饰显示器用照明和光导等、工业用途的传感器类、显示和标识类等或通信设施用和家庭内的数码机器连接用光纤。
在半导体集成电路周边材料中,可以用作LSI和超LSI材料用的微光刻用蚀刻材料。
在LED周边领域中,可以用作LED封装材料、反射器或在具备放热性能的基板上配置了LED的基板的封装材料。
在太阳能电池周边领域中,可以用作元件封装材料、前玻璃保护膜和粘接剂。
本发明的光学材料用活性能量射线固化性组合物和固化物也可以用于除上述用途以外的用途。可以用于例如:建筑用弹性密封剂、墙板用密封剂、多层玻璃用密封剂和车辆用密封剂等建筑用和工业用密封剂;太阳能电池背面封装材料等电气和电子器件材料;电线和电缆用绝缘包覆材料等电气绝缘材料;胶粘剂、粘接剂、弹性粘接剂、接触粘接剂、瓷砖用粘接剂、反应性热熔粘接剂、涂料、粉末涂料、涂覆材料、发泡体和罐盖等密封材料;放热片、电气电子用浇灌剂、膜、垫片、船用甲板填缝材料、浇铸材料、各种成型材料、人造大理石和有网玻璃或组合玻璃端面(切断部位)的防锈和防水用封装材料;用于汽车和船舶、家电等的防振、制振、隔音和免震材料;汽车部件、电机部件、各种机械部件等中使用的液态密封剂和防水剂等各种用途。
<<组件制造方法>>
通过使用本发明的活性能量射线固化性组合物进行批量封装,可以制造LED组件、太阳能电池组件或平板显示器组件。例如,将LED元件预先配置在基板上,通过固化性组合物进行批量封装后使其固化,从而获得LED组件。
实施例
下面通过列举具体的实施例对本发明进行更详细的说明,但本发明并不限定于下述实施例。
下述实施例中,“数均分子量”和“分子量分布(重均分子量和数均分子量之比)”通过使用凝胶渗透色谱(GPC)的标准聚苯乙烯换算法计算。其中,使用填充了聚苯乙烯交联凝胶的柱(Shodex GPC K-804和K-802.5,昭和电工公司制造)作为GPC柱,使用氯仿作为GPC溶剂。
下述实施例中,“每1分子聚合物中引入的(甲基)丙烯酰基数量”由1H-NMR分析和通过GPC求出的数均分子量计算。(其中,1H-NMR使用Bruker公司制造的ASX-400,使用氘代氯仿作为溶剂在23℃测定。)
使用Fusion UV Systems Japan公司制造的型号为LH6的H灯管进行紫外线照射。紫外线固化条件设为800mW/cm2和3000mJ/cm2。对于表2的深度固化性,固化条件为800mW/cm2和1000mJ/cm2。
需要说明的是,使用USHIO电机公司制造的UIT-150作为紫外线光量计,使用光接收传感器的最大波长为365nm的仪器。
此外,在氮气下进行的紫外线固化是将样品放入具有石英玻璃盖的可密闭箱中,用氮气置换箱内空气,使氧气浓度为5000ppm以下,与上述同样地进行紫外线固化。需要说明的是,氧气浓度通过预先将市售的氧气浓度计放入箱中进行测定来确认。
(色差△E*)
使用日本电色工业公司制造的分光色差计SE2000和标准白板(X:93.06、Y:94.91、Z:112.52)。将宽10mm的石英比色池作为标准试样(对照)。使试样流入上述石英比色池中,并使试样不起泡,利用透射法求出色差△E*(△E* ab)。
(粘度)
根据JIS K7117-2锥板***,使用东机产业公司制造的E型粘度计,在测定温度23℃测定所得固化性组合物的粘度。
(深度固化性)
使活性能量射线固化性组合物流入聚丙烯制的杯(直径18mm,高20mm)中,使活性能量射线固化性组合物的厚度为20mm,用铝箔覆盖侧面,通过紫外线照射将其固化。切割得到紫外线固化的断面,用尺子测定断面厚度,将其作为深度固化性。
(光线透射率)
将从厚1mm的有机硅片的内侧切下的15mm×55mm的片贴合在松浪玻璃工业公司制造的白玻璃载片(型号:S1111)上,使活性能量射线固化性组合物流入其内侧,用刮刀除去多余的组合物,通过紫外线照射得到厚1mm的固化物。使用日本分光公司制造的紫外可见分光光度计V-560,在扫描速度为200nm/分钟的条件下测定所得固化物的光线透射率。
(耐热试验)
将用于测定光线透射率的试验片在200℃的烘箱中保存24小时后,测定光线透射率。
(耐热耐光试验)
使用SUGA试验机公司制造的金属灯管耐候机(型号为M6T),在内温120℃、26小时、辐射照度0.53kW/m2和累积辐射照度50mJ/m2的条件下照射用于测定光线透射率的试验片,然后测定光线透射率。
(固化性)
使活性能量射线固化性组合物流入聚丙烯制的杯(直径18mm,高20mm)中,使活性能量射线固化性组合物的厚度为20mm,用铝箔覆盖侧面,通过紫外线照射将其固化。切割得到紫外线固化的断面,用尺子测量断面厚度,将固化厚度为20mm以上的样品记为○。
(固化物外观)
使活性能量射线固化性组合物流入聚丙烯制的托盘(110mm×170mm)中,使活性能量射线固化性组合物的厚度为2mm,通过紫外线照射得到厚度为2mm的固化物。将未观察到所得固化物发生翘曲和收缩的样品记为○。
(动态粘弹性和储能弹性模量)
使活性能量射线固化性组合物流入聚丙烯制的托盘(110mm×170mm)中,使活性能量射线固化性组合物的厚度为2mm,通过紫外线照射得到厚度为2mm的固化物。从制作的固化物上切下6mm×5mm×2mm的试验片,使用IT计测控制公司制造的DVA-200,在剪切模式、测定频率0.5Hz、形变0.05%和升温速度4℃/分钟的条件下测定试验片的动态粘弹性和储能弹性模量。以tanδ的峰值温度作为玻璃化转变温度。
(机械性能)
使活性能量射线固化性组合物流入聚丙烯制的托盘(110mm×170mm)中,使活性能量射线固化性组合物的厚度为2mm,通过紫外线照射得到厚度为2mm的固化物。根据JIS K6251,从得到的固化物上切下2mm厚且为3号哑铃大小的部分,在拉伸速度为200mm/分钟、23℃×55%RH的条件下进行测定。使用岛津制作所公司制造的Autograph AG-2000A进行拉伸试验。
(合成例1)
<两端具有丙烯酰基的聚(丙烯酸正丁酯)的合成>
以溴化亚铜为催化剂、五甲基二亚乙基三胺为配体、2,5-二溴己二酸二乙酯为引发剂、丙烯酸正丁酯为单体,在(丙烯酸正丁酯)/(二乙基-2,5-二溴己二酸酯)之比为80的条件下进行聚合,得到末端为溴的聚丙烯酸正丁酯。
将该聚合物溶解于N,N-二甲基乙酰胺中,加入丙烯酸钾,在氮气气氛中、于70℃加热搅拌。减压蒸馏除去该混合液中的N,N-二甲基乙酰胺,然后向残渣中加入乙酸丁酯,过滤除去不溶成分。减压蒸馏除去滤液中的乙酸丁酯,得到两末端具有丙烯酰基的聚(丙烯酸正丁酯)(聚合物[P1])。
聚合物[P1]的数均分子量为12,000,分子量分布为1.2,末端丙烯酰基的平均数量为1.8。
向800g的聚合物[P1]中加入4g浓度为50%的过氧化氢水溶液,在空气中搅拌约10分钟。进一步在空气中、于100℃搅拌1小时后,在120℃脱挥搅拌1.5小时,减压蒸馏除去水,由此得到两末端具有丙烯酰基的聚(丙烯酸正丁酯)(聚合物[P2])。
聚合物[P2]的数均分子量为12,000、分子量分布为1.2、末端丙烯酰基的平均数量为1.8。
(合成例2)
<一端具有丙烯酰基的聚(丙烯酸正丁酯)的合成>
以溴化亚铜为催化剂、五甲基二亚乙基三胺为配体、α-溴代丁酸乙酯为引发剂、丙烯酸正丁酯为单体,在(丙烯酸正丁酯)/(α-溴代丁酸乙酯)之比为40的条件下进行聚合,得到末端为溴的聚丙烯酸正丁酯。
将该聚合物溶解于N,N-二甲基乙酰胺中,加入丙烯酸钾,在氮气气氛中、于70℃加热搅拌。减压蒸馏除去该混合液中的N,N-二甲基乙酰胺,然后向残渣中加入乙酸丁酯,过滤除去不溶成分。减压蒸馏除去滤液中的乙酸丁酯,得到一端具有丙烯酰基的聚(丙烯酸正丁酯)。
向800g得到的聚合物中加入4g浓度为50%的过氧化氢水溶液,在空气中搅拌约10分钟。进一步在空气中、于100℃搅拌1小时后,在120℃脱挥搅拌1.5小时,减压蒸馏除去水,由此得到一端具有丙烯酰基的聚(丙烯酸正丁酯)(聚合物[P3])。
聚合物[P3]的数均分子量为6,500、分子量分布为1.2、末端丙烯酰基的平均数量为0.9。
表1示出了所得聚合物的色差△E*。可以看出,通过用过氧化氢水溶液对聚合物进行加热处理显著减少了着色。
[表1]
聚合物 | ΔE* |
P1 | 18.2 |
P2 | 4.1 |
P3 | 3.4 |
(实施例1~15、比较例1~2)
下面对配合方法进行说明。向作为(A)成分的聚合物([P1]~[P3])中添加(C)成分或其他抗氧剂,并在120℃加热混合2小时,使抗氧剂溶于聚合物([P1]~[P3])中。冷却至50℃以下后,添加作为(D)成分的(甲基)丙烯酸酯单体和作为(B)成分的光自由基聚合引发剂,用搅拌脱泡装置(THINKY公司制造的ARE-250)搅拌均匀。需要说明的是,使用IRGACURE819(BASF公司制造)作为(B)成分时,将其预先加热溶解在DAROCUR1173(BASF公司制造)中。配合量(单位为重量份)示于表2和表3中。需要说明的是,在表中,作为(B)成分的DAROCUR1173为2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮、IRGACURE819为双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦、作为(C)成分的Sumilizer GA-80为3,9-二{2-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]-1,1-二甲基乙基}-2,4,8,10-四氧螺[5,5]十一烷,ADK STAB1178为三(壬基苯基)亚磷酸酯、ADK STAB LA-63P为1,2,3,4-丁烷四羧酸、1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶醇和β,β,β’,β’-四甲基-3,9-(2,4,8,10-四氧螺[5,5]十一烷)二乙醇的缩合物,IRGANOX1010为四[亚甲基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]甲烷,作为其他抗氧剂的IRGANOX1035表示硫代二亚乙基-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]。
[表2]
可以看出,与未纯化的情况相比,使用用过氧化氢水溶液进行了纯化从而减少了着色的聚合物[P2]时,深度固化性明显变得优良。此外,光线透射率不仅在进行耐热试验和耐热耐光试验之前得到了改善,在试验后也得到了改善。此外,组合物的粘度几乎没有变化,认为即使用过氧化氢水溶液进行了处理,也几乎未对(A)成分中的丙烯酰基产生影响。
由表2的结果可以看出:使用用过氧化氢水溶液进行了纯化从而减少了着色的聚合物[P2]时,紫外线固化性变得优良,且固化物的光线透射率得到了提高。」
将部分活性能量射线固化性组合物放入玻璃制样品管中进行密闭,并在50℃保存14天左右,测定其粘度和固化性,结果发现几乎无变化,十分优良。此外,使固化性组合物流入聚丙烯制托盘(110mm×170mm)中,使组合物的厚度为2mm,经紫外线固化后,结果在固化物中完全没有观察到翘曲和收缩,也未观察到发泡。此外,各实施例的固化性组合物在耐热耐光试验后的光线透射率为80%以上,光透射性十分优良。此外,所得固化物的玻璃化转变温度为-15℃以下,在23℃的储能弹性模量(G’)为0.2MPa以下,拉伸物性良好,显示出软质的橡胶物性,耐开裂性良好。
由表3的结果可以看出:本发明的活性能量射线固化性组合物具有良好的储存稳定性,固化物显示出较低的玻璃化转变温度和低储能弹性模量等软质橡胶的物性,且具有良好的耐热耐光透明性。此外,固化时几乎没有翘曲、收缩和发泡。
工业实用性
本发明的活性能量射线固化性组合物和光学材料用固化物由于具有优异的低粘度性、储存稳定性、低发泡性、低温固化性、低翘曲性、深度固化性、耐热耐光透明性、橡胶物性、耐开裂性、耐透湿性和外观设计性等,因此,可适用于需要这些物性的光学材料。
Claims (16)
1.光学材料用活性能量射线固化性组合物,其含有:
(A)通过活性自由基聚合法制造的、色差△E*为10以下的、每1分子中具有至少1个通式(1)所示的(甲基)丙烯酰基的乙烯基类聚合物,
-OC(O)C(Ra)=CH2(1)
通式(1)中,Ra表示氢原子或碳原子数为1~20的有机基团;
(B)光自由基聚合引发剂;和
(C)选自受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂和磷类抗氧剂中的至少1种抗氧剂。
2.根据权利要求1所述的光学材料用活性能量射线固化性组合物,其中,(A)成分中的(甲基)丙烯酰基存在于分子末端。
3.根据权利要求1或2所述的光学材料用活性能量射线固化性组合物,其中,(A)成分乙烯基类聚合物的主成分为(甲基)丙烯酸酯单体的聚合物。
4.根据权利要求3所述的光学材料用活性能量射线固化性组合物,其中,(A)成分乙烯基类聚合物的主成分为丙烯酸酯单体的聚合物。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的光学材料用活性能量射线固化性组合物,其中,(A)成分乙烯基类聚合物是通过原子转移自由基聚合法制造的。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的光学材料用活性能量射线固化性组合物,其中,(A)成分乙烯基类聚合物的数均分子量为3,000~100,000。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的光学材料用活性能量射线固化性组合物,其中,(A)成分乙烯基类聚合物的通过凝胶渗透色谱测定的重均分子量与数均分子量的比值小于1.8。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的光学材料用活性能量射线固化性组合物,其还含有通式(4)所示的(甲基)丙烯酸酯单体(D),
Rb-OC(O)C(Ra)=CH2(4)
通式(4)中,Ra表示氢原子或碳原子数为1~20的有机基团,Rb表示碳原子数为6~20的有机基团。
9.根据权利要求8所述的光学材料用活性能量射线固化性组合物,其中,相对于总计100重量份的(A)成分和(D)成分,含有0.001~10重量份的(B)成分和0.01~5重量份的(C)成分。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的光学材料用活性能量射线固化性组合物,其中,(A)成分乙烯基类聚合物是用过氧化氢水溶液处理过的。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的光学材料用活性能量射线固化性组合物,其中,作为(C)成分抗氧剂,组合使用受阻酚类抗氧剂和磷类抗氧剂,组合使用受阻胺类抗氧剂和磷类抗氧剂,或者组合使用受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂和磷类抗氧剂。
12.光学材料用固化物,其是由权利要求1~11中任一项所述的光学材料用活性能量射线固化性组合物得到的。
13.根据权利要求12所述的光学材料用固化物,其玻璃化转变温度为0℃以下。
14.根据权利要求12或13所述的光学材料用固化物,其在23℃的储能弹性模量为10MPa以下。
15.根据权利要求1~11中任一项所述的光学材料用活性能量射线固化性组合物,其用于LED封装材料、太阳能电池封装材料或平板显示器封装材料。
16.制造LED组件、太阳能电池组件或平板显示器组件的方法,该方法包括:
使用权利要求1~11中任一项所述的光学材料用活性能量射线固化性组合物进行批量封装的工序。
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