CN105793305B - 用于耐用塑料粘结的光学透明粘合剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了单体混合物的共聚物,该单体混合物包含约25质量份至约80质量份的(甲基)丙烯酸烷基酯、约15质量份至约50质量份的含羟基单体和约5质量份至约25质量份的大分子单体,该大分子单体具有约50℃或更高的玻璃化转变温度(Tg)。该共聚物基本上不含有酸性基团。
Description
技术领域
本发明涉及光学透明粘合剂和含有光学透明粘合剂的光学层合物。
背景技术
广泛使用光学透明粘合剂(下文中称为“OCA”)以便粘结光学层合物的构成部件诸如触控面板,例如,对于触控面板模块的表面保护材料(覆盖透镜)。具有触控面板的显示单元可以根据显示单元的预期用途用于各种环境条件中,诸如高温和/或高湿度。除在此类环境条件下保持高透明性之外,OCA需要表现出诸如耐热性和耐湿热性的特性。当含有OCA的光学层合物在高温/高湿度条件下经受加速老化测试时,这些特性可以通过探索在光学层合物中是否出现鼓泡、剥离、浑浊或白色不透明等等来评估。
可在光学层合物中出现的鼓泡和剥离是由构成光学层合物的材料产生的排气、构成材料之间热膨胀系数差值等等引起。例如,用作用于触控面板模块的覆盖透镜的塑料膜,诸如聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)或聚碳酸酯(PC),可在高温条件下产生排气,从而导致这些膜和触控面板模块之间的鼓泡或剥离。同时,在湿热条件下,来自外部的湿气可从触控面板的侧面渗透、穿过这些膜或当触控面板冷却时在触控面板内部冷凝,从而引起触控面板内部的浑浊或白色不透明。
根据触控面板的结构,在其中OCA可与在触控面板上形成电路的导电层接触的情况下,OCA不需要引起电导率的损耗。导电层由金属或金属氧化物形成,诸如金、银、铜、铝、氧化铟锡(ITO)或氧化锑锡(ATO),并且所关注的是,若导电层开始与酸性组分接触,则由于腐蚀导电层的电阻将增加。
近年来,塑料面板诸如聚(聚甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚碳酸酯(PC)以及环烯烃聚合物(COP)由于轻质、柔性、廉价以及安全等等,已经用作特别是用于汽车应用的触控面板模块。常规浇铸模塑制品和模内模塑制品两者用于具有三维形状的触控面板模块中。在其中OCA用于将覆盖透镜粘结到包括这种类型塑料面板或模塑制品的触控面板模块的情况下,覆盖透镜和塑料面板或模塑制品都涉及排气的产生和湿气的传输,并且因此难以防止触控面板中的鼓泡、剥离、浑浊或白色不透明。此外,被设计成长时间在户外的触控面板,诸如汽车触控面板,相比于常规触控面板需要优异的耐热性和耐湿热性。
专利文件1(日本未经审查的专利公布(PCT申请的翻译)号2012-504512)公开了“光学透明的层合物,包括:具有至少一个主表面的第一基体材料;具有至少一个主表面的第二基体材料;以及位于前述第一基体材料的至少一个主表面和前述第二基体材料的至少一个主表面之间并且与所述主表面相接触的耐浊点、光学透明的粘合剂组合物,其中前述粘合剂组合物衍自前体,所述前体包含:约60重量份至约95重量份的在烷基中具有1个至14个碳原子的丙烯酸烷基酯;0份至约5份的可共聚极性单体;以及约5份至约50份的具有OH当量重量小于400的含羟基单体”。
专利文件2(WO/2010/040014(日本未经审查的专利申请公布号2013-018227))公开了“层合物具有以这种次序层合的基体材料,粘性粘合剂层;以及导电层,其中前述粘性粘合剂层含有(A)(甲基)丙烯酸类聚合物,其具有的重均分子量为50,000或更高并小于400,000,基本上不含有酸性基团并且通过将0.1wt.%至10wt.%的具有可交联官能团的(甲基)丙烯酸单体和0.1wt.%至30wt.%的大分子单体(相对于100wt.%的总单体量)共聚而获得,以及(B)交联剂,其中前述大分子单体具有可聚合不饱和基团,具有的玻璃化转变温度为50℃至180℃并且重均分子量为500至100,000”。
发明内容
本发明提供具有优异耐热性和耐湿热性的光学透明粘合剂以及使用所述粘合剂的光学层合物。本发明的一个实施方案提供含有单体混合物的共聚物的光学透明粘合剂,所述单体混合物含有约25质量份至约80质量份的(甲基)丙烯酸烷基酯、约15质量份至约50质量份的含羟基单体以及约5质量份至约25质量份的玻璃化转变温度(Tg)为约50℃或更高的大分子单体,其中所述共聚物基本上不含有酸性基团。
本发明的另一个实施方案提供光学层合物,其含有具有主表面的第一基体材料,具有主表面的第二基体材料,以及上述光学透明粘合剂,其设置在前述第一基体材料的主表面和前述第二基体材料的主表面之间以便与前述第一基体材料的主表面和前述第二基体材料的主表面接触。
因为包含在本发明光学透明粘合剂中的共聚物含有衍生自含有羟基单体的大量亲水部分并且在共聚物结构中含有具有高的Tg值的大分子单体,所以可以防止由湿气冷凝引起的浑浊或白色透明同时确保由于高粘结力对于基体材料的粘合并防止由排气引起的鼓泡和剥离。因此,根据本发明,可以获得光学透明粘合剂和具有优异耐热性和耐湿热性的光学层合物。此外,因为共聚物基本上不含有酸性基团,所以在其中光学层合物含有金属或金属氧化物导电层的情况下,可以防止、避免或抑制导电层的腐蚀。本发明的光学透明粘合剂和光学层合物可以有利地用于其中甚至在比过去那些更恶劣的高温和高湿度环境下需要光学透明性的应用,诸如自动触控面板和光学显示器。
需注意,以上描述不应理解为公开本发明的所有实施方案和益处。
附图说明
图1为本发明光学层合物的一个实施方案的剖视图。
具体实施方式
以下给出用于说明本发明的代表性实施方案的目的的详细解释,但这些实施方案不应理解为限制本发明。
在本发明中,“粘合剂”包括永久性粘合剂和压敏粘合剂(粘性粘合剂)两者。压敏粘合剂可以是可重新定位的并且通过经受诸如加热或用紫外线辐射照射的后应用处理可起永久性粘合剂的作用。
在本发明中,“(甲基)丙烯酸”是指“丙烯酸或甲基丙烯酸”,并且“(甲基)丙烯酸酯”是指“丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯”。
在本发明中,“光学透明”意指具有约90%或更高的光透射比以及在400nm至700nm波长范围内约2%或更低的雾度值的材料。光透射比可以根据JIS K 7361(1997)测定以及雾度可以根据JIS K 7136(2000)测定。“光学透明”一般意指由此视觉上观察不到鼓泡的状态。
在本发明中,“共聚物基本上不含有酸性基团”意指当共聚物形成时有意不使用具有酸性基团的单体,并且衍生自此类单体的酸性基团不含在共聚物中。更具体地,基本上不含有酸性基团的共聚物的酸值为,例如约5mg KOH/g或更低、约2mg KOH/g或更低或约0.5mgKOH/g或更低。在一个实施方案中,共聚物不含有酸性基团。
在本发明中,“共聚物基本上不含有含氮位点”意指当共聚物形成或若需要交联时,有意不使用具有含氮原子官能团的单体和交联剂,诸如氨基、亚氨基、异氰酸酯基、氰基、酰胺基或酰亚胺基,并且衍生自此类单体和交联剂的含氮原子的键或位点,诸如酰胺键、酰亚胺键、尿烷键或脲键,不含在共聚物中。更具体地,当基本上不含有含氮位点的共聚物通过燃烧方法经受元素分析时,氮含量确定为例如约1质量%或更低、约0.1质量%或更低、约0.02质量%或更低或低于检测极限。通过燃烧方法的元素分析可以通过使用TruSpec(注册商标)Micro CHNS微型有机元素分析仪(由日本东京港区Leco日本公司(Leco JapanCorporation,Minato-ku,Tokyo,Japan)制造)进行。在一个实施方案中,共聚物不含有含氮位点。
在本发明中,“储能模量(G’)”意指当粘弹性在1.0Hz剪切模式以及在-40℃至200℃温度范围内5℃/min的温度升高速率下测量时,在具体温度下的储能模量。
根据本发明一个实施方案的光学透明粘合剂(OCA)含有单体混合物的共聚物,所述单体混合物含有约25质量份至约80质量份的(甲基)丙烯酸烷基酯、约15质量份至约50质量份的含羟基单体以及约5质量份至约25质量份的玻璃化转变温度(Tg)为约50℃或更高的大分子单体。共聚物基本上不含有酸性基团。
(甲基)丙烯酸烷基酯为构成在OCA中包含的共聚物的主要组分。可以使用直链、支链或环状在烷基基团中具有1至14碳原子的单官能(甲基)丙烯酸酯作为(甲基)丙烯酸烷基酯。
可用的(甲基)丙烯酸烷基酯示例包括:(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)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸-2-甲基丁酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(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)丙烯酸十二烷酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯等等以及它们的组合。在其中共聚物通过诸如紫外线辐射或电子束的辐射照射聚合单体混合物形成的情况下,对于(甲基)丙烯酸烷基酯成为高活性丙烯酸烷基酯是有利的。
由于当单体混合物为无溶剂体系时与大分子单体的相容性良好,对于(甲基)丙烯酸烷基酯中烷基基团的一定数目碳原子为约1至约8个并且特别是约2至约6个碳原子是有利的。在某些实施方案中,(甲基)丙烯酸烷基酯含有选自由丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯以及丙烯酸-2-乙基己酯构成的组中至少一种化合物。在其它实施方案中,(甲基)丙烯酸烷基酯包含丙烯酸正丁酯。根据与大分子单体的相容性,单体丙烯酸正丁酯是特别优异的,在大分子单体中主链具有以下描述的甲基丙烯酸甲酯单元。在一些实施方案中,其中在烷基基团中的碳原子数目为约1个至约8个并且特别是约2个至约6个的(甲基)丙烯酸烷基酯的构成(甲基)丙烯酸烷基酯的约50质量%或更多、约60质量%或更多、或者约80质量%或更多,并且约95质量%或更少、约90质量%或更少、或者约85质量%或更少。
通过使用具有诸如(甲基)丙烯酸环己酯或(甲基)丙烯酸异冰片酯的相对刚性结构的(甲基)丙烯酸环酯,可以增加粘合剂的粘结力。在某些实施方案中,(甲基)丙烯酸烷基酯含有选自甲基丙烯酸环己酯以及甲基丙烯酸异冰片酯构成的群组中至少一种化合物。在一些实施方案中,这些(甲基)丙烯酸环酯构成约2质量%或更多、约质量5%或更多、或约10质量%或更多,且约35质量%或更少、约30质量%或更少、或约25质量%或更少的(甲基)丙烯酸烷基酯。
含羟基单体为亲水性的羟基,其有助于改善OCA的湿气透过率、防止湿气冷凝等等。在一些情况下经由羟基的氢键提高OCA的粘结力。可以使用具有烯属不饱和基并且具有小于约400g/mol羟基当量的单体作为含羟基单体。羟基当量定义为通过将含羟基单体的分子量除以羟基摩尔数获得的值。在含羟基单体中的羟基数目可以是1个或2个或更多个。
可用的含羟基单体的示例包括含羟基(甲基)丙烯酸酯,诸如(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸-3-羟丙酯以及(甲基)丙烯酸-4-羟丁酯,含羟基(甲基)丙烯酰胺诸如,2-羟乙基(甲基)丙烯酰胺和N-羟丙基(甲基)丙烯酰胺以及它们的组合。也可以使用衍生自乙二醇的羟基官能单体,所述乙二醇衍生自环氧乙烷或环氧丙烷。这种类型单体的一个示例为具有羟基作为端基的聚(丙二醇)(甲基)丙烯酸酯,其可以作为Bisomer PPA 6从德国科宁公司(Cognis,Germany)获得。在其中共聚物通过诸如紫外线辐射或电子束的辐射照射聚合单体混合物形成的情况下,对于含羟基单体成为高活性含羟基丙烯酸酯是有利的。
在其中OCA用在包括诸如铜或铝的金属的基体材料上的情况下,通过使用不含有氮原子的含羟基单体可以防止这些金属的腐蚀或脱色,例如含羟基单体诸如(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸-3-羟丙酯或(甲基)丙烯酸-4-羟丁酯。由于当单体混合物为无溶剂体系时与大分子的相容性是良好的,所以在一个实施方案中使用(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸-3-羟丙酯、(甲基)丙烯酸-4-羟丁酯,并且更具体地使用(甲基)丙烯酸-2-羟丙酯。在某些实施方案中,含羟基的单体为丙烯酸-2-羟丙酯。根据与大分子单体的相容性丙烯酸-2-羟丙酯是特别优异的,在大分子单体中主链具有甲基丙烯酸甲酯单元。
“大分子单体”(也称为大分子单体(macromonomer))为具有与例如烯属不饱和基团的其它单体可聚合,诸如(甲基)丙烯酰基、乙烯基基或苯乙烯基的官能团的高分子量的单体。具体大分子单体的示例为玻璃化转变温度(Tg)为约50℃或更高并通过与(甲基)丙烯酸丙烯酸酯以及含羟基单体聚合构成硬链段为一个大分子单体的侧链的一个单分子单体。通过使用此类大分子单体,可以提供具有增加的粘结强度的OCA同时保持OCA的可润湿性,并且这根据最小化排气是优异的,这是当OCA在塑料基体材料上使用时其中很难发生鼓泡和剥离的OCA。大分子单体的剥离转化温度(Tg)值可以通过使用以下示出的Fox公式根据构成大分子单体主链的单体质量比测定,所述Fox公式公开于Fox,T.G.,Bull.Am.Phys.Soc.,1,123.
公式1
1/Tg=(W1/Tg1)+(W2/Tg2)+…+(Wm/Tgm)
W1+W2+…+Wm=1
在公式中,Tg代表大分子单体的玻璃化转变温度,并且Tg1,Tg2,…,Tgm各自代表由隔绝地聚合单体获得的均聚物玻璃化转变温度。W1,W2,…,Wm各自代表构成大分子单体主链的每个单体质量的比例。
大分子单体的玻璃化转变温度(Tg)为约50℃或更高、约60℃或更高、或约80℃或更高并且约200℃或更低、180℃或更低或约150℃或更低。大分子单体的Tg值可以根据使用的(甲基)丙烯酸烷基酯的组成、所需要的粘合强度等等选择。
构成大分子单体主链的单体的示例包括甲基丙烯酸酯单体,诸如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯以及甲基丙烯酸-2-乙基己基酯,苯乙烯类单体诸如苯乙烯与α-甲基苯乙烯以及丙烯腈。为了(甲基)丙烯酸烷基酯与含羟基单体之间的相容性良好,以及为了有效地提高OCA的粘结力,大分子单体的主链具体含有选自以下项中的至少一个单元:甲基丙烯酸甲酯单元、甲基丙烯酸叔丁酯单元以及苯乙烯单元。更具体地,大分子单体的主链含有甲基丙烯酸甲酯单元,其被认为改善诸如耐热性和透明性的性能。当使用丙烯酸正丁酯作为(甲基)丙烯酸烷基酯并且使用丙烯酸-2-羟丙酯作为含羟基单体时,在主链中具有甲基丙烯酸甲酯的大分子单体特别好地溶解在单体混合物中。因此,在其中单体混合物为无溶剂体系的情况下,对于单体混合物含有在主链中具有甲基丙烯酸甲酯的大分子单体和丙烯酸正丁酯和丙烯酸-2-羟乙酯中的至少一种的组合是特别有利的。
大分子单体的数均分子量以道尔顿计为约2,000或更高、约2,500或更高、或者约3,000或更高,并且约50,000或更低、约30,000或更低、或者约20,000或更低。通过将数均分子量落入在上述范围内,易于将大分子单体溶解于另一种单体中。在本发明中,数均分子量为根据苯乙烯标准的数均分子量,如由凝胶渗透色谱法(GPC)测量。
此类大分子单体的示例包括其中末端为甲基丙烯酰基团的大分子单体并且构成主链的单体为甲基丙烯酸甲酯(MMA)(产品名AA-6,可从日本东京港区东亚合成有限公司(Toagosei Co.,Ltd.,Minato-ku,Tokyo,Japan)获得),其中构成主链的单体为苯乙烯的大分子单体(产品名AS-6,可从日本东京港区东亚合成有限公司(Toagosei Co.,Ltd.,Minato-ku,Tokyo,Japan)获得)以及其中构成主链的单体为苯乙烯和丙烯腈的大分子单体(主链为苯乙烯-丙烯腈共聚物)(产品名AN-6S,可从日本东京港区东亚合成有限公司(Toagosei Co.,Ltd.,Minato-ku,Tokyo,Japan)获得)。
单体混合物可含有作为任选组分的可交联单体。可交联单体在聚合过程期间将交联结构引入共聚物中。这不同于通过将存在于共聚物中的羟基与含异氰酸酯交联剂、含环氧树脂交联剂等等反应形成的交联结构。通过共聚可交联单体,可以将交联结构引入至共聚物中而不消耗衍生自含羟基单体的羟基,这有助于OCA的湿气透过率。此外,在聚合过程期间通过使用可交联单体交联形成交联结构,并因此不需要后续固化过程,特别在其中使用无溶剂单体情况下。在另一个实施方案中,单体混合物不含有可交联单体并且从这种单体混合物中获得的共聚物不具有由这种类型可交联单体衍生的交联结构。
可交联单体的示例包括双官能(甲基)丙烯酸酯,诸如二(甲基)丙烯酸1,4-丁二醇酯、二(甲基)丙烯酸1,6-己二醇酯、1二(甲基)丙烯酸,9-丁壬二醇酯、二(甲基)丙烯酸1,10-癸二醇酯、二(甲基)丙烯酸新戊二醇酯、二(甲基)丙烯酸乙烯乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸二(乙烯乙二醇)酯、二(甲基)丙烯酸三(乙烯乙二醇)酯、二(甲基)丙烯酸乙氧基双酚A酯、二甲醇二(甲基)丙烯酸三环癸烷酯、二(甲基)丙烯酸聚(乙二醇)酯、二(甲基)丙烯酸聚(丙二醇)酯以及(甲基)丙烯酸2-羟基-3-丙烯酰丙氧基酯;以及多官能(甲基)丙烯酸酯,诸如三(甲基)丙烯酸三羟甲基丙烷酯、三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、四(甲基)丙烯酸二(三羟甲基丙烷)酯、五(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯和六(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯。由于便于控制OCA的粘合特性,所以可以有利地使用这些可交联单体、双官能(甲基)丙烯酸酯。在其中共聚物通过诸如紫外线辐射或电子束的辐射照射聚合单体混合物而形成的情况下,对于可交联单体成为高活性双官能丙烯酸酯或多官能丙烯酸酯是有利的。
单体混合物可含有(作为任选组分)上述那些单体之外的附加单体。此类附加单体的示例包括(甲基)丙烯酸烷氧酯,诸如(甲基)丙烯酸甲氧基甲酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸甲氧基丁酯、(甲基)丙烯酸乙氧基甲酯、(甲基)丙烯酸乙氧基乙酯以及(甲基)丙烯酸乙氧基丁酯;(甲基)丙烯酸烷氧基亚烷基二醇酯,诸如丙烯酸甲氧基二(乙二醇)酯、(甲基)丙烯酸乙氧基二(乙二醇)酯、(甲基)丙烯酸甲氧基三(乙二醇)酯和(甲基)丙烯酸乙氧基三(乙二醇)酯;(甲基)丙烯酸芳基酯诸如(甲基)丙烯酸苯酯和(甲基)丙烯酸苄酯;苯乙烯类单体,诸如苯乙烯和α-甲基苯乙烯;含氮(甲基)丙烯酸单体,诸如(甲基)丙烯酸二甲基氨乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基氨乙酯、(甲基)丙烯酰胺、N-甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙基(甲基)丙烯酰胺、N-丙基(甲基)丙烯酰胺、N-己基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈以及(甲基)丙烯酸氰酯;含氮单体,N-乙烯基己内酰胺和N-乙烯基吡咯烷酮;乙烯基乙酯和衣康酸甲酯。
在一些实施方案中,在其中OCA用于具有金属诸如铜或铝的基体材料上的情况下,附加单体不含有氮原子,或者换句话说,单体为含氮(甲基)丙烯酸单体或含氮单体之外的单体,以便防止这些金属的腐蚀或脱色。
在一些实施方案中,单体混合物含有或包含约25质量份或更多、约30质量份或更多、或约40质量份或更多,并且约80质量份或更少、约75质量份或更少或约70质量份或更少的(甲基)丙烯酸烷基酯;约15质量份或更多、约20质量份或更多、或约25质量份或更多并且约50质量份或更少、约45质量份或更少或约40质量份或更少的含羟基单体;和约5质量份或更多、约6质量份或更多、或约8质量份或更多,并且约25质量份或更少、约20质量份或更少或约18质量份或更少的大分子单体。
在一些实施方案中,其中单体混合物含有可交联单体,当(甲基)丙烯酸烷基酯、含羟基单体以及大分子单体的总量为100质量份时,该可交联单体以如下量包含在单体混合物中:约0.01质量份或更高、约0.02质量份或更高或约0.05质量份或更高并且约5质量份或更低、约2质量份或更低或约1质量份或更低。
在一些实施方案中,其中单体混合物含有上述附加单体,当(甲基)丙烯酸烷基酯、含羟基单体以及大分子单体的总量为100质量份时,该附加单体以如下量含在单体混合物中:约0.1质量份或更高、约0.2质量份或更高或约0.5质量份或更高并且约10质量份或更低、约5质量份或更低或约2质量份或更低。
当聚合单体混合物时,可以使用选自热聚合引发剂和光聚合引发剂中的聚合引发剂。可用的聚合引发剂的示例包括过氧化物,诸如过氧化苯甲酰及其衍生物,和偶氮化合物诸如2,2,2'-偶氮二(2-甲基丁腈)(产品名VAZO 67,可从特拉华州温明顿市杜邦有限公司(E.I.du Pont de Nemours and Co.,Wilmington,DE)获得),二甲基-2,2'-偶氮二异丁酯(产品名V-601,可从维吉尼亚州里士满市和光专用化学品(Wako Specialty Chemicals,Richmond,VA)获得)以及2,2'-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)(产品名V-65,可从日本大阪区大阪城和光纯化化学工业有限公司(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.,Osaka City,Osaka Prefecture,Japan)获得)可以获得在宽泛温度范围内允许热聚合引发的多种过氧化物和偶氮化合物。可用的光聚合引发剂的示例包括2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(IRGACURE(注册商标)651,可从日本东京港区BASF日本(BASF Japan,Minato-ku,Tokyo,Japan)获得)等等。聚合引发剂通常以相对于100质量份单体混合物的以下量使用:约0.05质量份或更高或约0.1质量份或更高并且约2质量份或更低或约1质量份或更低。
通过使用诸如紫外线辐射或电子束的加热或辐射使这些聚合引发剂已经添加至其中的单体混合物进行聚合并且在其中可交联单体存在的情况下交联,可以形成含在OCA中的共聚物。在其中单体混合物的粘度适用于涂覆的情况下,通过在衬件上涂覆单体混合物然后进行上述聚合,以及若需要进行交联,可以形成OCA的片或膜。
在其中单体混合物的粘度低情况下,可涂覆粘滞液体可以通过将聚合引发剂的一部分添加至不含有可交联单体的单体混合物,并然后局部聚合单体混合物而形成。接下来,OCA的片或膜可以通过以下方法在衬件上形成,将剩余聚合引发剂,以及若需要可交联单体添加至粘滞液体,然后在衬件上涂覆粘滞液体,并且聚合,以及若需要将其进行交联。
单体混合物可以通过使用多种已知涂覆技术而涂覆,诸如辊涂、喷涂、刮刀涂布或模涂。另选地,单体混合物可以通过将单体混合物填充为两种基体材料之间的液体并使用诸如紫外线辐射或电子束的加热或辐射聚合,并且若需要进行交联。
单体混合物若需要可含有诸如丙酮、甲基乙基酮、乙酸乙酯或甲苯的溶剂。在某些实施方案中,单体混合物不含有溶剂,或者换句话说,为无溶剂体系。无溶剂单体混合物在聚合之后不需要溶剂移除,并因此可以使用诸如紫外线辐射或电子束的辐射照射而有利地用于聚合步骤中。
在一个实施方案中,单体混合物的聚合以及若需要单体混合物的交联,使用诸如紫外线辐射或电子束的辐射并特别是紫外线辐射进行。不同于热聚合,当用辐射通过照射进行聚合时,可以通过控制辐射剂量容易地改变衍生自在聚合期间产生的引发剂的活性物质的量。通过改变活性物质的量,可以严格地控制共聚物的分子量并提供具有所期望粘合性能的OCA。
以这种方式获得的共聚物基本上不含有酸性基团。当制备共聚物时,通过不使用具有羟基的单体,诸如(甲基)丙烯酸、马来酸或衣康酸,具有磷酸酯基的单体、具有硫酸酯基的单体等等,甚至在其中光学层合物含有金属或金属氧化物导电层的情况下可以防止、避免或抑制导电层的腐蚀。
在某些实施方案中,共聚物基本上不含有含氮位点。通过在单体混合物中不使用可交联单体或具有含氮原子官能团的单体,诸如氨基、亚氨基、异氰酸酯基、氰基、酰胺基或酰亚胺基,可以获得此类共聚物。当在具有诸如铜或铝的金属的基体材料上使用时,含有基本上不含含氮位点的共聚物的OCA可防止、避免或抑制这些金属的腐蚀或脱色。因此,含有该实施方案的共聚物的OCA可以有利地用于基体材料中,所述基体材料包括铜导体,并且特别是没有钝化膜的铜导体,诸如近几年数目增加的触控面板,此外,基本上不含含氮位点的共聚物可有效地防止、避免或抑制塑料基体材料黄变。
OCA可含有作为任选组分的硅烷偶联剂。通过将硅烷偶联剂添加至OCA,可以增加OCA和基体材料之间的粘合性。此外,通过使用硅烷偶联剂,可以防止导电层电阻的增加,所述导电层由诸如金、银、铜、铝、氧化铟锡(ITO)或氧化锑锡(ATO)的金属或金属氧化物形成。硅烷偶联剂可以在OCA形成之前添加至单体混合物。
可用的硅烷偶联剂的示例包括烷基硅烷,诸如己基三甲氧基硅烷、己基三乙氧基硅烷和癸基三甲氧基硅烷;含芳环硅烷,诸如苯基三乙氧基硅烷和对苯乙烯基三甲氧基硅烷;乙烯基硅烷,诸如乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷;环氧硅烷,诸如2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲氧基二甲氧基硅烷以及3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷;(甲基)丙烯酸硅烷,诸如3-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷以及3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷;以及氨基硅烷,诸如N-2-(氨乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷,N-2-(氨乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷以及3-氨基丙基三乙氧基硅烷。在一些实施方案中,在其中OCA用于包括诸如铜或铝的金属的基体材料上的情况下,使用烷基硅烷、含芳环的硅烷、环氧硅烷或(甲基)丙烯酸硅烷。对于这些硅烷偶联剂,特别有利的是,使用环氧硅烷以便更有效地抑制导电层电阻的增加。硅烷偶联剂可以相对于100质量份OCA的以下量使用:约0.05质量份或更高或约0.1质量份或更高并且约2质量份或更低或约1质量份或更低。
如需要,可以在OCA形成之前将增粘剂添加至单体混合物。可用的增粘剂的示例包括松香酯树脂、芳香烃树脂、脂肪族烃树脂和萜烯树脂。在某些实施方案中,可以使用选自氢化松香酯、萜烯以及芳香烃树脂中的浅色增粘剂。增粘剂可以相对于100质量份OCA的以下量使用:约1质量份或更高或约2质量份或更高并且约10质量份或更低或约5质量份或更低。
只要OCA的光学透明性未显著受损,则诸如油、塑化剂、抗氧化剂、UV稳定剂、颜料、固化剂以及聚合物添加剂可以根据OCA的预期用途添加。
在一些实施方案中,在25℃和1Hz下OCA的储能模量(G')为约10,000Pa或更高或约100,000,000Pa或更高并且约10,000,000Pa或更低约500,000Pa或更低。
湿气透过率(MVTR)为其可以评估OCA的耐湿热性并可以根据JIS Z0208(1976)测定的一个特性。在一些实施方案中,在65℃温度和90%的相对湿度(RH)下,OCA的湿气透过率为约100g/m2·24h或更高或约1000g/m2·24h或更高并且约5000g/m2·24h或更低。通过将OCA的湿气透过率设定成约100g/m2·24h或更高,并且特别是约1000g/m2·24h或更高,可以提供,其表现出优异的耐湿热性并可有效地防止由湿气冷凝形成的浑浊或白色不透明的OCA。
可以期望的是,保持OCA的光学透明性、粘合强度以及夹层耐剥离性用于使用OCA制品的工作寿命。这些特性可以使用加速老化测试测定。具体地,OCA放在两个测试基体材料之间。接下来,将所获得层合物放在高温并且若需要高湿环境中。在一些实施方案中,在OCA在约85℃或约105℃的温度下老化约100小时、约200小时或约500小时的一段时间之后而不需要调节湿度(例如,在具有约10%或更低或约约20%或更低的相对湿度(RH)的烘箱中),可以保持OCA的光学透明性。在其它实施方案中,在OCA在约85℃的温度和约85%相对湿度(RH)下老化约72小时、约100小时或约200小时的一段时间之后并然后迅速冷却(例如,在几分钟内),可以保持OCA的光学透明性。在一些实施方案中,老化的OCA在约450nm至约650nm的波长区域内具有约85%或更高的平均透射比,并具有约2%或更低的雾度值。
本发明的一个实施方案提供光学层合物,其含有具有至少一个主表面的第一基体材料,具有至少一个主表面的第二基体材料,以及OCA,其设置在前述第一基体材料的至少一个主表面和前述第二基体材料的至少一个主表面之间以便与前述第一基体材料的至少一个主表面和前述第二基体材料的至少一个主表面接触。图1示出了该实施方案的光学层合物的剖视图。光学层合物(100)具有第一基体材料(102)、第二基体材料(106)以及设置在两者间的OCA(104)。OCA(104)与第一基体材料(102)和第二基体材料(106)接触。光学层合物还可包含另一个基体材料(例如,永久或暂时附接至OCA的基体材料),另一个粘合剂层或它们的组合。OCA可以与第一基体材料和第二基体材料的主表面直接接触,但是也可以经由设置在这些主表面上的一个或多个薄层,诸如底漆层或硬涂层,与第一基体材料和第二基体材料的主表面接触。
OCA的厚度一般约为5μm或更高、约10μm或更高、约15μm或更高或约20μm或更高并且约1mm或更低、约250μm或更低、约200μm或更低或约175μm或更低。
其它实施方案提供含有OCA的光学层合物,并且其中第一基体材料和第二基体材料中的至少一个为光学膜。光学膜有意增强、处理、控制、保持、透射、反射、折射、吸收、延迟或以其它方式改变入射在膜表面上的光。包含在光学层合物中的膜的示例包括多种光学功能材料,诸如偏振器、干涉偏振器、反射偏振器、漫射器、着色光学膜、镜、百叶光学膜、光控制膜、透明片、亮度增强膜、防炫光膜以及抗反射膜。在光学层合物中使用的膜的其它示例包括延迟板,诸如四分之一波长和半波长相位延迟光学元件。其它光学膜的示例包括光学透明膜,诸如抗散射膜和电磁干扰滤波器。
在一些实施方案中,光学层合物可以是光学元件,但也可以使用光学层合物以便制备光学元件。在本发明中,“光学元件”意指具有光学效应或光学实用性的制品。光学元件可用于例如电子显示器、建筑应用、通信应用、投影应用、光学通信应用和图形应用。具体光学元件包括窗用玻璃材料(例如,窗口和挡风玻璃)、屏幕、显示器、Braun管以及反射器,但是不限于这些。
光学透明基体材料的示例包括显示面板,诸如液晶显示器、OLED显示器、触控面板模块、电润湿型显示器以及Braun管、窗口、窗用玻璃材料、光学组件,诸如反射器、偏振板、衍射栅格、镜和覆盖透镜以及其它膜,诸如装饰膜和其它光学膜,但是光学透明材料不限于这些。
其它光学透明材料的示例包括聚合物基体材料,其包括聚碳酸酯、聚酯(例如,聚(对苯二甲酸乙二酯)以及聚(萘二甲酸乙二醇酯))、聚氨酯、聚(甲基)丙烯酸酯(例如,聚(甲基丙烯酸甲酯))、聚(乙烯醇)、聚烯烃(例如,聚乙烯、聚丙烯以及聚合的环烯烃)、三乙酸纤维素、玻璃基体材料以及它们的组合。例如,触控面饭覆盖透镜可以由玻璃、聚(甲基丙烯酸甲酯)或聚碳酸酯制备。
基体材料可具有金属或金属氧化物导电层。金属和金属氧化物的示例包括金、银、铜、铝、氧化铟锡(ITO)和氧化锑锡(ATO)。金属和金属氧化物诸如金、银、氧化铟锡(ITO)和氧化锑锡(ATO)表现出优异的透明性,可以有利地用于触控面板模块中透明的导电膜。金属诸如金、银、铜和铝用作围绕触控面板操作区域的布线材料。
在其它实施方案中,基体材料可为剥离衬件。可以使用任选的剥离衬件。典型的剥离衬件的示例包括由纸材(例如,牛皮纸)于聚合物材料(例如,聚烯烃诸如聚乙烯或聚丙烯)、聚酯(诸如聚(对苯二甲酸乙二酯))、乙烯-乙酸乙烯酯或聚氨酯制备的衬件。剥离衬件可以涂覆有诸如含有机硅的材料或含碳氟化合物的材料的剥离剂。典型剥离衬件的示例为以“T-30”和“T-10”购自CP膜(Martinsville,VA)的剥离衬件,其每个具有在聚(对苯二甲酸乙二酯)膜上的硅烷剥离涂层,但是剥离衬件不限于这些。
将剥离衬件移除以使光学膜粘结至另一个基体材料。这里,移除剥离衬件暴露OCA的表面,并且OCA然后可粘结至另一个基体材料的表面。OCA可以永久性地粘结至另一个基体材料,但是也可以可剥离的方式粘结。
本发明的OCA可以直接用于诸如偏振器的光学元件的一侧或两侧上。偏振器可含有附加层,诸如防炫光层、保护层、反射层、相位延迟层、广角补偿层和亮度增强层。在一些实施方案中,本发明的OCA可以用于液晶盒的一侧或两侧上。本发明的OCA可以用于将偏振器粘结至液晶盒。光学层合物的其它典型示例包括用于覆盖透镜LCD面板、用于触控面板LCD面板、用于覆盖透镜触控面板模块以及它们的组合。
本发明的光学层合物表现出优异的耐热性和耐湿热性。此外,由于包含在OCA中的共聚物基本上不含有酸性基团,所以在其中光学层合物含有金属或金属氧化物导电层的情况下,可以防止、避免或抑制导电层的腐蚀。本发明的光学透明粘合剂和光学层合物可以有利地用于这样应用中:其中甚至在高温和高湿度环境下需要光学透明性的应用,诸如自动触控面板和光学显示器。
实施例
在下面的实施例中,举例说明了本公开的具体实施方案,但本发明不局限于这些实施方案。除非另外指明,否则所有的份数和百分比均按质量计。
这些实施例中使用的材料在以下表1中示出。
表1
测试方法
OCA片使用以下测试方法评估。
(1)加速老化测试
样品通过以下方法制备:在聚碳酸酯(PC)膜和ITO覆盖的PET(ITO-PET)膜之间放置厚度为100μm的OCA片,并切割成55mm×80mm的尺寸,所述聚碳酸酯(PC)膜由日本东京千代田区帝人有限公司(Teijin,Ltd.,Chiyoda-ku,Tokyo,Japan)制造具有55mm×80mm尺寸以及2.0mm厚度(聚碳酸酯树脂商标),所述ITO覆盖的PET(ITO-PET)膜具有55mm×80mm以及125μm厚度(由日本京都市京都府池尾有限公司(Oike and Co.,Ltd.,Kyoto City,KyotoPrefecture,Japan)制造,Tetolight TCF),并且然后将这些材料层合。将所获得样品放入高压釜(50℃,0.5MPa)中30分钟,并然后放入设定成105℃或85℃以及85%相对湿度(RH)的烘箱中。100小时之后,将样品从烘箱中取出并冷却至室温,然后在在视觉上观察层合物中存在或不存在的鼓泡或剥离。其中未观察到鼓泡或剥离的层合物评估为A,其中观察到轻微鼓泡的层合物评估为B,其中观察到鼓泡的层合物评估为C,并且其中出现剥离的层合物评估为D。
除了视觉观察之外,在OCA中存在或不存在的白色不透明及其程度,通使用OCA的雾度值评估。根据JIS K 7136(2000)使用NDH-5000W雾度计(由日本电色工业有限公司(Nippon Denshoku Industries Co.,Ltd.)制造),在85℃温度和85%相对湿度(RH)下加速老化测试之前和之后,测量样品的雾度值。在加速老化测试之后,将样品在5分钟之内冷却至室温之后,立即测量样品的雾度值。通过使用PC膜和ITO-PET膜为背景,仅获得OCA的雾度值。本发明的OCA在加速老化测试之后,具体地具有2%或更低的雾度值。
(2)湿气透过率(MVTR)
OCA片的湿气透过率根据JIS Z 0208(1976)测定。厚度为100μm的OCA片层合在纱布上并由纱布支撑。由于OCA片侧面朝下,OCA片保持在直径为6cm的含水杯子上的固定位置中,并且OCA和杯子之间的间隙为密封的。将所获得样品放入设定成65℃温度和90%相对湿度(RH)具有竖式杯子(即,水不与样品接触)的烘箱中约24小时。OCA的湿气透过率通过测量由于湿气透过直至测试周期结束引起的样品重量损失根据g/m2·24h而计算。
(3)ITO电路腐蚀测试
OCA片层合在厚度为25μm的PET膜上(Lumirror(商标)T60,由日本东京中央区东丽工业有限公司(Toray Industries,Inc.,Chuo-ku,Tokyo,Japan)制造),剪切成25mm×250mm的尺寸,并然后层合在ITO-PET膜上,在ITO-PE膜上形成具有规定图案的ITO电路,这样ITO电路与OCA片接触。将所获得样品放入设定成65℃温度和90%相对湿度(RH)的烘箱中1周。ITO电路电阻的增加([测试后的电阻值-测试前的电阻值]/测试前的电阻值)表示成百分比。
(4)铜腐蚀测试
将层合在具有的厚度为25μm的PET膜上(Lumirror(商标)T60,由日本东京中央区东丽工业有限公司(Toray Industries,Inc.,Chuo-ku,Tokyo,Japan)制造)OCA片,剪切成25mm×250mm的尺寸,并且具有的厚度为25μm的薄铜板使用双面粘合带粘结至其上的玻璃层合在该剪切样品上,这样薄铜板与OCA片接触。所获得样品放入设定成65℃温度和90%相对湿度(RH)的烘箱中。1周之后,将样品从烘箱中取出并放置2小时或更长,其后视觉上观察在薄铜板中存在或不存在的脱色。
(5)粘弹特性
OCA片的粘弹特性使用ARES动态粘弹测量装置而测量(由日本东京品川区T.A仪器日本制造(T.A.Instruments Japan,Shinagawa-ku,Tokyo,Japan))。通过层合2mm厚度的OCA片并冲压出直径为8mm的孔来制备样品。使用1Hz、-20℃至150℃温度范围以及5℃/min的温度升高速率的测量条件,在25℃下记录样品的储能模量(G')。
实施例1至实施例4和比较例1至比较例5
将在表2中A列公开的材料和0.04质量份的Irgacure(注册商标)651在225mL的广口瓶中混合。在用氮气吹扫溶解氧气之后,混合物使用低压汞灯以在0.5mW/cm2照射强度的紫外线辐射照射几分钟,以便有效地局部聚合并获得粘度为约1500mPa·s的粘滞液体。然后将在表2中B列公开的对应材料和0.15质量份的附加聚合引发剂(Irgacure(注册商标)651)添加至所获得粘滞液体并彻底搅拌。
对该混合物进行真空消泡,以175μm厚度涂覆在厚度为50μm的聚酯膜上并进行剥离处理(剥离膜),用上述剥离膜覆盖,以便移除抑制聚合的氧气,并然后使用低压汞灯以1.0mW/cm2照射强度的紫外线辐射从两侧照射约4分钟,从而获得OCA片。
比较例6
将在表2中A列公开的材料和0.12质量份的V-65溶解在100质量份的乙酸乙酯(EtOAc,由日本大阪市大阪府和光纯化化学工业有限公司制造(Wako Pure ChemicalIndustries,Ltd.,Osaka City,Osaka Prefecture,Japan))和甲基乙基酮(MEK,日本大阪市大阪府和光纯化化学有限公司(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.,Osaka City,Osaka Prefecture,Japan))的50/50(质量比)混合溶剂中。在用氮气吹扫溶解氧气之后,将混合物在45℃下搅拌24小时以便有效的局部聚合并获得粘度为约1500mPa·s的粘滞液体。然后将在表2中B列公开的材料添加至该粘滞液体并彻底混合。
使用刮刀涂覆机将所获得溶液涂覆至厚度为50μm的聚酯膜上(剥离膜)以便获得100μm的干燥厚度。将带涂层的膜在65℃下烘箱中干燥3分钟,并然后在110℃下干燥3分钟,其后将OCA片的表面用厚度为38μm的聚酯膜(剥离膜)覆盖。
实施例1至实施例4和比较例1至比较例6的OCA片的组成在表2中示出并且评估结果在表3中示出。
表2
(在表中,数值为质量份)
表3
Claims (7)
1.一种光学透明粘合剂,包含:
单体混合物的共聚物,所述单体混合物包含:
25质量份至80质量份的(甲基)丙烯酸烷基酯;
15质量份至50质量份的含羟基单体;和
5质量份至25质量份的大分子单体,所述大分子单体具有50℃或更高的玻璃化转变温度(Tg),其中构成所述大分子单体主链的单体包括甲基丙烯酸酯单体、苯乙烯类单体或丙烯腈,并且所述大分子单体的数均分子量以道尔顿计为2000或更高且50000或更低;
其中所述共聚物基本上不含有酸性基团,其中基本上不含有酸性基团的所述共聚物的酸值为5mg KOH/g或更低,
其中所述单体混合物还含有可交联单体,其包括双官能(甲基)丙烯酸酯或多官能(甲基)丙烯酸酯,
其中当所述(甲基)丙烯酸烷基酯、所述含羟基单体以及所述大分子单体的总量为100质量份时,所述可交联单体的量为0.01质量份或更高且5质量份或更低。
2.根据权利要求1所述的光学透明粘合剂,其中所述共聚物基本上不包括含氮的位点,其中基本上不包括含氮的位点的所述共聚物的氮含量为1质量%或更低。
3.根据权利要求1所述的光学透明粘合剂,其中所述大分子单体的主链具有甲基丙烯酸甲酯单元。
4.根据权利要求1所述的光学透明粘合剂,其中所述光学透明粘合剂还包含硅烷偶联剂。
5.根据权利要求1所述的光学透明粘合剂,其中所述(甲基)丙烯酸烷基酯包括丙烯酸正丁酯。
6.根据权利要求1所述的光学透明粘合剂,其中所述光学透明粘合剂用于具有铜布线的基体材料中。
7.一种光学层合物,包括:
具有主表面的第一基体材料;
具有主表面的第二基体材料;和
权利要求1中描述的所述光学透明粘合剂,其设置在所述第一基体材料的所述主表面和所述第二基体材料的所述主表面之间以便与所述第一基体材料的所述主表面和所述第二基体材料的所述主表面接触。
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