聚碳酸酯树脂组合物和包含该聚碳酸酯树脂组合物的光学成型产品的制作方法

文档序号:11108414阅读:790来源:国知局
相关申请的交叉引用本申请要求在韩国知识产权局于2015年6月12日提交的韩国专利申请号10-2015-0083680、在韩国知识产权局于2015年9月21日提交的韩国专利申请号10-2015-0133051和在韩国知识产权局于2016年3月30日提交的韩国专利申请号10-2016-0038477的优先权的权益,这三项申请的全部内容通过引用的方式并入本文中。本发明涉及一种具有优异的透光率、颜色均匀性和加工性的聚碳酸酯树脂组合物,以及包含该聚碳酸酯树脂组合物的光学成型产品。
背景技术
:随着近来液晶显示装置的薄型化和大型化的趋势,用于液晶显示装置的元件的厚度变得越来越薄。液晶显示装置配备有背光源,它是在LCD的背面发射光的发光体部分,并且根据光源的类型或位置,导光板和漫射板用于漫射或传递光。根据近来的趋势,导光板的厚度变得越来越薄。对于实际使用的导光板的一般水平来说,厚度为约0.5mm,但是最薄的达到约0.3mm,并且在未来厚度趋向于更薄。根据薄型化的趋势,已经越来越多地使用在背光源的边缘部分配备有LED的边缘型背光单元来代替主要使用的冷阴极荧光灯(CCFL)。所述边缘型背光单元能够使从设置在边缘部分的光源发出的光通过导光板传递,并且通过导光板传递的光的一部分被在导光板的表面上设置的光散射层散射,从而通过其中整个表面均匀地发光的表面光源而使液晶显示装置发光。这种光散射层通过在导光板的表面上转移或印刷光点图案来形成,近来,为了提高发光效率,可以转移微结构的棱镜结构。由于导光板需要较高的透光率,因此通常使用丙烯酰基类树脂PMMA作为导光板的材料。丙烯酰基类树脂具有较高的透光率,但是其机械强度不足,因此不适合用于薄型导光板,并且由于其较低的耐热性,因而存在容易被由电子器件产生的热所损害的缺点。聚碳酸酯取代这种丙烯酰基类树脂而受到关注。与丙烯酸类树脂相比,聚碳酸酯具有优异的机械强度,因此可以用作薄型导光板的材料。此外,聚碳酸酯具有优异的耐热性、阻燃性,因此在使用LED的具有较大的发热值的背光单元和照明装置中逐渐取代丙烯酸树脂。然而,由于与丙烯酸树脂相比,聚碳酸酯具有较低的透光率,因此需要在保持聚碳酸酯的优点的同时具有与丙烯酸树脂相一致的透光率。就这一点而言,日本专利申请公开号2008-045131已经提出在丙烯酰基类树脂中将粘均分子量(Mv)为20,000至60,000的PMMA与Mv为15,000至40,000的聚碳酸酯共混以获得优异的光导率。然而,仍然需要改善诸如耐热性的物理性能。因此,本发明人已经进行许多研究以开发可用作导光板的材料的物质,并发现,如下所述,一种包含聚碳酸酯和聚氧四亚甲基-聚氧亚丙基二醇无规共聚物的树脂组合物具有优异的透光率和耐热性等,因此可以用作导光板的材料,从而完成本发明。技术实现要素:技术问题本发明的一个目的是提供一种具有优异的透光率、颜色均匀性和加工性的聚碳酸酯树脂组合物。本发明的另一目的是提供一种包含上述聚碳酸酯树脂组合物的光学成型产品。技术方案为了实现这些目的,本发明提供一种聚碳酸酯树脂组合物,该聚碳酸酯树脂组合物包含100重量份的聚碳酸酯;以及0.05至5重量份的由下面的化学式1表示的聚氧四亚甲基-聚氧亚丙基二醇无规共聚物:[化学式1]在化学式1中,n和m各自独立地是1以上的整数,以及n+m为20以上且小于100。聚碳酸酯如本文所用,术语“聚碳酸酯”是指通过使二元酚类化合物、光气、碳酸酯或它们的组合反应而制备的聚合物。聚碳酸酯具有优异的耐热性、抗冲击性、机械强度和透明度等,因此广泛地用于光盘、透明片、包装材料、汽车保险杠和紫外线屏蔽膜等的制备,特别是在本发明中,聚碳酸酯用作导光层的材料。二元酚类化合物的实例可以包括对苯二酚、间苯二酚、4,4'-二羟基联苯、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷(称为“双酚-A”)、2,4-双(4-羟基苯基)-2-甲基丁烷、双(4-羟基苯基)甲烷、1,1-双(4-羟基苯基)环己烷、2,2-双(3-氯-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3,5-二氯-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3,5-二溴-4-羟基苯基)丙烷、双(4-羟基苯基)亚砜、双(4-羟基苯基)酮和双(4-羟基苯基)醚等。优选地,可以使用4,4'-二羟基联苯或2,2-双(4-羟基苯基)丙烷。在这种情况下,聚碳酸酯的结构由下面的化学式2表示:[化学式2]在化学式2中,p是1以上的整数。聚碳酸酯可以是由两种或更多种二元酚制备的共聚物的混合物。此外,聚碳酸酯可以包括直链聚碳酸酯、支链聚碳酸酯和聚酯碳酸酯共聚物树脂等。直链聚碳酸酯可以包括由双酚A制备的聚碳酸酯等。支链聚碳酸酯可以包括通过使多官能芳香族化合物如偏苯三酸酐和偏苯三酸与二元酚和碳酸酯反应而制备的那些。基于支链聚碳酸酯的总量,多官能芳香族化合物的含量可以为0.05mol%至2mol%。聚酯碳酸酯共聚物树脂可以包括通过使双官能羧酸与二元酚和碳酸酯反应而制备的那些。碳酸酯可以包括碳酸二芳基酯,如碳酸二苯酯和碳酸亚乙酯等。优选地,聚碳酸酯的重均分子量为14,000g/mol至30,000g/mol。在上述范围内,制备薄膜产品时的成型性和可加工性优异。在本说明书中,对测定重均分子量的方法的实例没有特别地限制,但是例如,可以使用通过GPC(凝胶渗透色谱法)法测定的聚碳酸酯的重均分子量(标准物质的实例:双酚A线型PC)。在通过GPC法测定聚碳酸酯的重均分子量的过程中,可以使用检测器和分析柱,如公知的分析仪器(GPC测量仪器的实例:Agilent1200系列)和示差折光率检测器,并且也可以使用常用的温度条件、溶剂和流速。测定条件的具体实例可以包括25℃的温度、四氢呋喃溶剂和1mL/min的流速。聚氧四亚甲基-聚氧亚丙基二醇无规共聚物另一方面,与其它种类的树脂相比,聚碳酸酯在机械性能、电性能和耐候性方面相对优异,因此可以用作导光板本身。然而,由于聚碳酸酯的透光率略低,而透光率在导光板中应当着重考虑,因此需要提高这一性能。因此,在本发明中,将聚碳酸酯与由下面的化学式1表示的聚氧四亚甲基-聚氧亚丙基二醇无规共聚物一起使用:[化学式1]在化学式1中,n和m各自独立地是1以上的整数,以及n+m为20以上且小于100。如本文所用,术语“聚氧四亚甲基-聚氧亚丙基二醇无规共聚物”是指通过使四氢呋喃与环氧丙烷进行无规共聚而制备的聚合物。从这个观点来看,化学式1中的方括号之间的重复单元应当理解为彼此无规地排列。尝试通过添加常规的聚氧化亚烷基二醇来提高导光板的透光率。然而,由于聚氧亚丙基二醇与聚碳酸酯具有较高的相容性但是具有较低的耐热性,因而会导致在导光板的制造过程中由于高温引起的透光率降低的问题。此外,由于聚氧四亚甲基二醇具有较高的耐热性但是与聚碳酸酯的相容性差,因而难以提高透光率。然而,本发明中包含所有单独的重复单元的聚氧四亚甲基-聚氧亚丙基二醇无规共聚物可以弥补单独的聚氧化亚烷基二醇彼此的不足,从而使耐热性和透光率都得以提高。根据本发明的一个实施方案,可以确认,与使用聚氧亚丙基二醇和聚氧四亚甲基二醇的比较例相比,使用聚氧四亚甲基-聚氧亚丙基二醇无规共聚物的实施例表现出显着提高的耐热性和透光率。基于100重量份的聚碳酸酯,聚氧四亚甲基-聚氧亚丙基二醇无规共聚物的含量为0.05至5重量份,优选地为0.3至1.0重量份。当共聚物的量小于0.05重量份时,耐热性和透光率的提高程度不显著,当共聚物的量大于5重量份时,聚碳酸酯的性能会降低。另外,聚氧四亚甲基-聚氧亚丙基二醇无规共聚物的重均分子量优选地为1,000g/mol至4,000g/mol。在上述范围内,可以有效地提高导光板的物理性能。包含环氧基的乙烯基类聚合物另一方面,与其它种类的树脂相比,聚碳酸酯在机械性能、电性能和耐候性方面相对优异,因此可以用作导光板本身。然而,由于聚碳酸酯在高温和高湿的条件下具有较低的长期颜色稳定性,而颜色稳定性在导光板中应当着重考虑,因此需要提高这一性能。因此,可以将聚碳酸酯与包含含有环氧官能团的(甲基)丙烯酸酯重复单元的乙烯基类聚合物一起使用。如本文所用,术语“(甲基)丙烯酰基”指丙烯酰基和甲基丙烯酰基。也就是说,术语“(甲基)丙烯酸酯”应当理解为是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。根据本发明的一个实施方案,可以确认,包含含有(甲基)丙烯酸酯重复单元(含有环氧官能团)的乙烯基类聚合物的聚碳酸酯树脂组合物即使在高温和高湿的条件下放置较长时间后仍保持相对优异的颜色稳定性。基于100重量份的聚碳酸酯,包含含有环氧官能团的(甲基)丙烯酸酯重复单元的乙烯基类聚合物的含量为0.001至5重量份,优选地为0.015至2.5重量份。当乙烯基类聚合物的量小于0.001重量份时,在高温和高湿的条件下可长期保持颜色稳定性的程度不显著,当乙烯基类聚合物的量大于5重量份时,聚碳酸酯的性能会降低。另外,包含含有环氧官能团的(甲基)丙烯酸酯重复单元的乙烯基类聚合物的重均分子量优选地为1,000g/mol至10,000g/mol。在上述范围内,可以有效地提高导光板的物理性能。具体地,含有环氧基的乙烯基类聚合物可以包含含有环氧官能团的(甲基)丙烯酸酯重复单元。在含有环氧官能团的(甲基)丙烯酸酯重复单元中,环氧官能团可以键合到(甲基)丙烯酸酯重复单元的支链的末端。(甲基)丙烯酸酯重复单元可以包括通过乙烯基类官能团之间的聚合而形成的主链以及从主链以支状伸出的支链。环氧官能团可以在(甲基)丙烯酸酯重复单元的支链的末端形成键。更具体地,含有环氧官能团的(甲基)丙烯酸酯重复单元可以包括由下面的化学式3表示的重复单元:[化学式3]在化学式3中,R1、R2和R3彼此相同或不同,并且各自独立地是氢;或具有1至10个碳原子的直链或支链烷基,R4是具有1至10个碳原子的直链或支链亚烷基,x是1至20的整数。烷基是衍生自烷烃的一价官能团,其实例可以包括甲基、乙基、丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基和己基等。亚烷基是衍生自烷烃的二价官能团,其实例可以包括亚甲基、亚乙基、亚丙基、异亚丁基、仲亚丁基、叔亚丁基、亚戊基和亚己基等。烷基或亚烷基可以是取代的或未被取代的,术语“取代的”是指烷基或亚烷基中包含的氢原子被特定的官能团取代。对取代的官能团的实例没有特别地限制,可以使用本领域中公知的各种官能团或原子团,例如,具有1至10个碳原子的烷基、具有2至10个碳原子的烯基、具有2至10个碳原子的炔基、具有6至12个碳原子的芳基、具有2至12个碳原子的杂芳基、具有6至12个碳原子的芳烷基、卤素原子、氰基、氨基、脒基、硝基、酰胺基、羰基、羟基,磺酰基、氨基甲酸酯基和具有1至10个碳原子的烷氧基等。另外,含有环氧基的乙烯基类聚合物的环氧当量可以为100g/mol至500g/mol或200g/mol至400g/mol。因此,当含有环氧基的乙烯基类聚合物中含有特定量的环氧官能团时,即使在高温和高湿的条件下放置较长时间后也可以保持优异的颜色稳定性。含有环氧基的乙烯基类聚合物还可以包含芳香族乙烯基类重复单元或(甲基)丙烯酰基类重复单元。也就是说,含有环氧基的乙烯基类聚合物可以包括,例如,包含选自以下重复单元中的一种或多种的共聚物:含有环氧官能团的(甲基)丙烯酸酯重复单元;芳香族乙烯基类重复单元;以及(甲基)丙烯酰基类重复单元。芳香族乙烯基类重复单元是指衍生自芳香族乙烯基类单体的重复单元,具体而言,是指构成通过芳香族乙烯基类单体之间的聚合而形成的聚合物的重复单元。芳香族乙烯基单体是在同一分子中具有一个乙烯基双键和一个或多个苯核的化合物,对芳香族乙烯基单体的具体实例没有特别地限制,但是例如,它们可以包括如下化合物:苯乙烯、α-甲基苯乙烯、2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、4-乙基苯乙烯、叔丁基苯乙烯、2,5-二甲基苯乙烯、1,3-二甲基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、4-甲氧基苯乙烯、4-乙氧基苯乙烯、4-丙氧基苯乙烯、4-丁氧基苯乙烯、氯苯乙烯、二氯苯乙烯、三氯苯乙烯、乙烯基甲苯、溴苯乙烯、二溴苯乙烯、三溴苯乙烯、乙烯基萘、异丙烯基萘、异丙烯基联苯、二乙烯基苯和α-甲基苯乙烯乙烯基甲苯等。更具体地,芳香族乙烯基类重复单元可以包括由下面的化学式4表示的重复单元:[化学式4]在化学式4中,R5至R8彼此相同或不同,并且各自独立地是氢;或具有1至10个碳原子的直链或支链烷基,y是1至20的整数。R8的官能团可以键合至苯环中除了与乙烯基类官能团键合的位置1的碳之外的剩余位置2至6中的至少一个或多个碳。有关烷基的内容包括上面的对化学式3所描述的内容。(甲基)丙烯酰基类重复单元是指衍生自(甲基)丙烯酰基类单体的重复单元。具体地,是指构成通过(甲基)丙烯酰基类单体之间的聚合而形成的聚合物的重复单元。(甲基)丙烯酰基类单体是指含有(甲基)丙烯酰基类官能团的化合物,对其具体实例没有特别地限制,例如,可以包括(甲基)丙烯酸酯化合物或(甲基)丙烯酸化合物。更具体地,(甲基)丙烯酰基类重复单元可以包括由下面的化学式5表示的重复单元:[化学式5]在化学式5中,R11至R14彼此相同或不同,并且各自独立地是氢;或具有1至10个碳原子的直链或支链烷基,z是1至20的整数。有关烷基的内容包括上面的对化学式3所描述的内容。聚碳酸酯树脂组合物根据本发明的聚碳酸酯树脂组合物包含100重量份的聚碳酸酯;和0.05至5重量份的由化学式1表示的聚氧四亚甲基-聚氧亚丙基二醇无规共聚物。另外,根据本发明的聚碳酸酯树脂组合物包含100重量份的聚碳酸酯;0.05至5重量份的由化学式1表示的聚氧四亚甲基-聚氧亚丙基二醇无规共聚物;以及0.001至5重量份的包含含有环氧官能团的(甲基)丙烯酰基类重复单元的乙烯基类聚合物。另外,如有必要,所述聚碳酸酯树脂组合物可以包含本领域中常用的选自抗氧化剂、热稳定剂、塑化剂、抗静电剂、成核剂、阻燃剂、润滑剂、抗冲改性剂、荧光增白剂和紫外线吸收剂中的一种或多种添加剂。聚碳酸酯树脂组合物可以通过混合聚碳酸酯、聚氧四亚甲基-聚氧亚丙基二醇无规共聚物和任选的添加剂来制备。或者,聚碳酸酯树脂组合物可以通过混合聚碳酸酯、聚氧四亚甲基-聚氧亚丙基二醇无规共聚物、包含含有环氧官能团的(甲基)丙烯酸酯重复单元的乙烯基类聚合物和任选的添加剂来制备。为了制备光学成型产品,优选进行如下所述的熔融捏合来制造颗粒。熔融捏合可以通过本领域中常用的方法进行,例如,使用带式搅拌机、亨舍尔混合机、班伯里密炼机、鼓式滚筒、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、共捏合机和多螺杆挤出机等的方法。熔融捏合的温度可以根据需要适当地调节,优选地,可以调节为200℃至300℃的温度。光学成型产品另外,本发明提供一种包含上述聚碳酸酯树脂组合物的光学成型产品。优选地,所述光学成型产品是导光板。如本文所用,术语“导光板”是指为液晶显示装置的背光单元提供亮度和均匀发光性的元件。由于将光传递到导光板,透明度即透光率应当优异。此外,由于在导光板的成型和工作过程中需要高温,因此需要较高的耐热性。因此,由于根据本发明的聚碳酸酯树脂组合物具有导光板所需的优异的透光率和耐热性,因此可以有效地用作导光板。制备导光板的方法可以通过本领域中常用的方法来进行。例如,导光板可以通过将熔融捏合后的混合物或根据本发明的树脂组合物的颗粒作为原料,利用如注射成型法、注射压缩成型法、挤出成型法、真空成型法、吹塑法、压模法、压力成型法、发泡成型法、热弯曲成型法、压缩成型法、压延成型法和旋转成型法的成型方法来制备。导光板的厚度可以根据使用目的适当地调节,并且导光板的形状也可以根据使用目的而具有平板或弯曲形状。有益效果根据本发明的聚碳酸酯树脂组合物具有导光板所需的优异的透光率和颜色均匀性,并且加工性也优异。因此,所述聚碳酸酯树脂组合物可以有效地用作导光板的材料。具体实施方式下面,将提供优选实施方案以帮助理解本发明。然而,提供这些实施例仅用于说明本发明,并且不应当理解为将本发明的范围局限于这些实施例。<使用的材料>在下面的实施例和比较例中使用以下材料。-聚碳酸酯树脂(PC)使用重均分子量为16,000g/mol且MFR(300℃,1.2kg)为120g/min的双酚A线型聚碳酸酯。-聚氧四亚甲基-聚氧亚丙基二醇无规共聚物使用可购自NOF公司的重均分子量为2,000g/mol的PolycerinDCB-2000,或者购自NOF公司的重均分子量为4,000g/mol的PolycerinDCB-4000。-含有环氧基的乙烯基类聚合物使用可购自BASF的重均分子量为6,800g/mol的JoncrylADR-4370F(环氧当量:285g/mol)。-聚氧亚丙基二醇(PPG)使用可购自NOF公司的UniolD-2000。-聚氧四亚甲基二醇(PTMG)使用可购自KPX化学公司的PTMG2000。-聚氧亚丙基二醇二硬脂酸酯使用可购自NOF公司的NKL9520。-聚氧四亚甲基-聚氧化亚乙基二醇无规共聚物使用可购自NOF公司的重均分子量为1,800g/mol的PolycerinDC-1800E。<实施例和比较例>将各组分按下表1中所示的量进行混合,利用双螺杆挤出机(L/D=36,Φ=45,机筒温度:240℃)以每小时80kg的速度挤出以制备颗粒。[表1]根据以下方法测定由此制备的颗粒的物理性能。<试验例>*试验例1:颜色耐热性(ΔYI)使用注射成型机N-20C(JSW有限公司制造),在320℃的料筒温度下对在实施例和比较例中制备的各树脂颗粒进行注射成型而没有停留时间,从而制得试样(宽度/长度/厚度=60mm/40mm/3mm),使用Color-Eye7000A(X-Rite有限公司制造)根据ASTMD1925测定YI值(320℃)。另外,使用注射成型机N-20C(JSW有限公司制造),在250℃的料筒温度下对在实施例和比较例中制备的各树脂颗粒进行注射成型而没有停留时间,从而制得试样(宽度/长度/厚度=60mm/40mm/3mm),使用Color-Eye7000A(X-Rite有限公司制造)根据ASTMD1925测定YI值(250℃)。此外,将通过从YI值(320℃)中减去YI值(250℃)而获得的值评价为颜色耐热性(ΔYI),结果示于下表2中。*试验例2:长波长光的透光率(T%)和长波长光的颜色(YI)使用注射成型机N-20C(JSW有限公司制造),在320℃的料筒温度下对在实施例和比较例中制备的各树脂颗粒进行注射成型而没有停留时间,从而制得试样(宽度/长度/厚度=150mm/80mm/4mm),通过使用可购自Hitachi有限公司的分光光度计U-4100沿试样的横向照射380nm至780nm的光来测定长波长光的透光率(T%)和长波长光的颜色(YI)。由此获得的结果示于下表2中。长波长光的颜色根据JISZ8722测定。[表2]试验例1和试验例2的测定结果如上表2中所示,可以确认,在根据本发明的实施例的情况下,由热引起的颜色变化的宽度(ΔYI)低至小于0.20,因此,与其中颜色变化大于0.25的比较例相比,实施例表现出优异的颜色耐热性。另外,可以确认,在实施例的情况下,测定的长波长光的颜色与比较例相比更低,因此,可以在稳定地实现色调的同时在可见光区域具有相对均匀的颜色,而且与比较例相比,实施例表现出更高的长波长光的透光率,因此当应用于导光板时可以实现优异的光学性能。*试验例3:长期颜色稳定性(ΔYI')使用注射成型机N-20C(JSW有限公司制造),在320℃的料筒温度下对在实施例1和4至8中制备的各树脂颗粒进行注射成型而没有停留时间,从而制得试样(宽度/长度/厚度=60mm/40mm/3mm),使用Color-Eye7000A(X-Rite有限公司制造)根据ASTMD1925测量初始YI'值。随后,将试样放置在85℃的温度和85%的湿度下。在经过1天;2天;3天;4天;5天;6天的每个时间点时,使用Color-Eye7000A(X-Rite有限公司制造)根据ASTMD1925测定YI'值。此外,在经过1天;2天;3天;4天;5天;6天的时间点时,将通过从每个时间点的YI'值中减去初始YI'值而获得的值评价为长期颜色稳定性(ΔYI'),结果示于下表3中。[表3]试验例3的测定结果类别1天后2天后3天后4天后5天后6天后实施例10.130.090.210.340.460.58实施例40.140.100.230.370.500.64实施例50.090.050.100.140.190.25实施例60.080.030.060.090.130.16实施例70.090.060.120.190.240.30实施例80.090.060.110.170.230.28如上表3中所示,可以确认,在根据本发明的实施例的情况下,在高温和高湿的条件下长期保持优异的颜色稳定性。特别地,可以确认,在含有JoncrylADR-4370F(含有环氧基的乙烯基类聚合物)的实施例5至8的情况下,即使经过6天,颜色变化值仍显示为低至0.30以下,因此表现出优异的颜色稳定性。当前第1页1 2 3 
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