TWI782066B - 可固化的聚矽氧光學透明黏著劑及其用途 - Google Patents

可固化的聚矽氧光學透明黏著劑及其用途 Download PDF

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Abstract

本發明描述聚矽氧光學透明黏著劑組合物及具有壓敏特性之膜。該等聚矽氧光學透明黏著劑組合物為熱可固化、UV可固化或UV-濕氣雙重可固化的。該等聚矽氧光學透明黏著劑適用於密封及黏結光學顯示裝置中之防護玻璃罩、觸控面板、漫射器、剛性補償器、加熱器及可撓性膜、偏光器及延遲器，且特定言之適用於可撓性及可摺疊顯示器中。

Description

可固化的聚矽氧光學透明黏著劑及其用途
本發明係關於適用於黏著顯示電子裝置(例如，LCD顯示器、LED顯示器、可撓性及可摺疊顯示器以及觸控螢幕)之可固化的聚矽氧光學透明黏著劑，如層壓膜或密封劑。
光學透明黏著膜(Optically clear adhesive film，OCA)或液體光學透明黏著劑(liquid optically clear adhesive，LOCA)用於黏結顯示器件中之防護玻璃罩、觸控面板及其他層；用於填充顯示器件的不同層之間的空氣間隙；且用於改良顯示器的影像品質及耐久性。LCD及LED顯示器中之光學透明黏著劑可能在長期使用之後時常分層且漏光。歸因於常量動態及靜態摺疊，可撓性及可摺疊顯示裝置的黏著劑分層尤其嚴重。裝置的長期使用及長時間摺疊加重此應力及應變積聚，且分層可出現在介面處，且因此使顯示器的影像品質劣化。
在裝配製程期間許多現有OCA膜具有高模數、不良基底浸透及不良間隙填充，且針對含有藉由諸如電極、匯流條、印墨步驟及積體電路之基板上的組分所產生的壓痕之基板，此問題加劇。
已致力於解決顯示器件的此應力及應變積聚。舉例而言，WO 2016141546揭示了減少分層及應力的聚矽氧LOCA組合物。然而，黏著劑組合物在高溫/高濕度條件下500小時之後遭受光學特性的損失。類似地，WO 2016/141547揭示了解決應力及應變積聚的聚矽氧類LOCA組合物；但同樣，光學透射率在高溫/高濕度條件下亦受損害。
US 2015/0056757揭示了用於電子顯示裝置的具有壓敏黏著特性之可固化的聚異丁烯類密封劑膜。聚異丁烯類膜傾向於在暴露於高於95℃之老化溫度時褪色。
WO2016/025965揭示了具有壓敏黏著特性之低模數熱熔黏著劑。熱熔黏著劑係基於苯乙烯系嵌段共聚物。同樣，苯乙烯系嵌段共聚物膜傾向於在高溫下及在UV老化條件下褪色。
幾乎未致力於提供作為壓敏膜的聚矽氧類光學透明黏著劑。近年來，用於可撓性裝置之聚矽氧裝配層描述於WO2016196460中。物理交聯聚矽氧彈性體與共價交聯聚矽氧彈性體(其為聚矽氧聚脲及聚矽氧聚草醯胺聚合物)之混合物首先形成為混合物。其隨後與聚矽氧樹脂摻合。經摻合聚矽氧樹脂未能有效地加強聚矽氧裝配層的內聚強度，且此導致不良內聚強度。
因此，此項技術中存在對具有壓敏黏著特性、低模數、高內聚強度及良好黏著力之聚矽氧光學透明黏著劑的需求。本發明滿足此需求。
本發明提供具有壓敏黏著特性的適用於密封及黏著顯示電子裝置中之基板層之可固化的聚矽氧光學透明黏著劑組合物。經固化聚矽氧光學透明黏著膜減少來自摺疊的應力及應變積聚，且增強長時間在廣泛範圍之溫度及濕度條件下的光透射及光學效應。
本發明之一個態樣係關於一種熱可固化的聚矽氧光學透明黏著劑，其包含： (a)約95至約99.999%的以下各者之反應產物： (i)約1至約30%的羥基封端之矽氧烷聚合物，其數目平均分子量(Mn)大於約50,000 g/mol； (ii)約10至約50%的羥基封端之矽氧烷聚合物，其Mn小於約30,000 g/mol； (iii)約10至約50%的反應性聚矽氧樹脂； (iv)約0.1至約10%的乙烯基烷氧基官能性矽烷；及 (v)約0.001至約1%的(v1)酸，其pKa值等於或小於-6，或(v2)鹼催化劑，其pKa值等於或大於15； (b)約0.1至約10%的氫化官能性矽氧烷聚合物；及 (c)約0.001至約5%的熱固化催化劑。
在固化後，熱固化聚矽氧光學透明黏著劑具有在25℃下的彈性剪切模數(G') (小於約1.5×106 dyn/cm)與T-剝離黏著力(根據ASTM D1876在兩個PET基板之間大於約1 oz/in)兩者的平衡。
本發明之又一態樣係關於一種形成熱可固化的聚矽氧光學透明黏著劑之方法，其包含以下步驟： (1)藉由在約60至約150℃下於有機溶劑中混合以下各者來製備反應產物： (i)約1至約30%的羥基封端之矽氧烷聚合物，其Mn大於約50,000 g/mol； (ii)約10至約50%的羥基封端之矽氧烷聚合物，其Mn為約30,000 g/mol； (iii)約10至約50%的反應性聚矽氧樹脂； (iv)約0.1至約10%的乙烯基烷氧基官能性矽烷；及 (v)約0.001至約1%的(v1)酸，其pKa值等於或小於-6，或(v2)鹼催化劑，其pKa值等於或大於15；及 (2)在室溫下添加約0.1至約5%的氫化官能性矽氧烷聚合物；及約0.001至約5%的熱固化催化劑。
本發明之另一態樣係關於一種包含以下各者之混合物的UV可固化的聚矽氧光學透明黏著劑組合物： (a)約95至約99.999%的以下各者之反應產物： (i)約1至約30%的羥基封端之矽氧烷聚合物，其Mn大於約50,000 g/mol； (ii)約10至約50%的(甲基)丙烯醯氧基烷基烷氧基封端之矽氧烷聚合物，其Mn小於約50,000 g/mol； (iii)約10至約50%的反應性聚矽氧樹脂；及 (iv)約0.001至約1%的(v1)酸，其pKa值等於或小於-6，或(v2)鹼催化劑，其pKa值等於或大於15；及 (b)約0.001至約5%的光引發劑。
在固化後，UV固化聚矽氧光學透明黏著劑具有在25℃下的彈性剪切模數(G') (小於約1.5×106 dyn/cm)與T-剝離黏著力(根據ASTM D1876在兩個PET基板之間大於約1 oz/in)兩者的平衡。
本發明之另一態樣係關於一種形成UV可固化的聚矽氧壓敏黏著劑之方法，其包含以下步驟： (1)藉由在約60至約150℃下於有機溶劑中混合以下各者來製備反應產物： (i)約1至約30%的羥基封端之矽氧烷聚合物，其Mn大於約50,000 g/mol； (ii)約10至約50%的(甲基)丙烯醯氧基烷基烷氧基封端之矽氧烷聚合物，其Mn低於50,000 g/mol； (iii)約10至約50%的反應性聚矽氧樹脂； (iv)約0.001至約1%的(v1)酸，其pKa值等於或小於-6，或(v2)鹼催化劑，其pKa值等於或大於15；及 (2)在室溫下添加約0.001至約5%的光引發劑。
本發明之此等及其他態樣描述於以下實施方式中。以上發明內容決不應理解為對所主張之主題的限制，該主題僅由如本文中所闡述之申請專利範圍所限定。
除非另外定義，否則本文所用之所有技術及科學術語均具有與一般熟習此項技術者通常理解相同之含義。在發生衝突之情況下，將以本文獻(包括定義)為準。儘管可使用類似於或等效於本文中所描述之方法及材料的方法及材料來實踐或測試本發明，但下文描述較佳方法及材料。本文提及之所有公開案、專利申請案、專利及其他參考案均以全文引用的方式併入本文中。本文中所揭示之材料、方法及實例僅為說明性的且並不意欲具限制性。
如在本說明書中及申請專利範圍中所使用，術語「包含」可包括實施例「由……組成」及「基本上由……組成」。如本文所用，術語「包含」、「包括」、「具有(having/has)」、「可」、「含有」及其變體意欲為需要經命名成分/步驟存在且准許其他成分/步驟存在的開放式過渡片語、術語或字語。然而，此類描述應理解為亦描述如「由所列舉成分/步驟組成」及「基本上由所列舉成分/步驟組成」之組合物或製程，該描述僅允許經命名成分/步驟以及可自其得到的任何雜質存在而不包括其他成分/步驟。
本申請案之說明書及申請專利範圍中之數值，特定言之在其涉及聚合物或聚合物組合物時，反映可含有具有不同特徵之個別聚合物之組合物的平均值。此外，除非有相反指示，否則數值應理解為包括在減小至有效數字及數值的相同數目時相同之數值，該等數值由於小於本申請案中所描述之類型的習知量測技術的實驗誤差而不同於規定值以測定該值。
本文中所揭示之所有範圍包括所列舉端點且可各自組合(例如，範圍「2至10」包括端點2及10以及所有中間值)。本文中所揭示之範圍的端點及任何值不限於精確範圍或值；該等範圍或值並不十分精確以包括近似此等範圍及/或值的值。如本文所用，近似類措辭可應用於修飾可變化的任何定量表述而不在與其相關之基本功能中引起變化。因此，在一些情況下，經諸如「約」之一或多個術語修飾之值可不限於所指定的精確值。在至少一些情況下，近似類措辭可對應於用於量測該值之儀器的精度。修飾語「約」亦應視為揭示由兩個端點之絕對值限定的範圍。舉例而言，表述「約2至約4」亦揭示範圍「2至4」。術語「約」可指所指定數字加或減10%。舉例而言，「約10%」可指示9%至11%的範圍，且「約1」可意謂0.9-1.1。「約」的其他含義可自上下文顯而易見，諸如四捨五入，因此例如「約1」亦可意謂0.5至1.4。
如本文中所用，術語「基本上不含」意謂組合物可不包括大於痕量之所提及組分。
如本文所用，術語「可固化的聚矽氧光學透明黏著劑」為具有溶劑之預備在移除該溶劑後形成為薄膜的黏著劑混合物。
術語「輻射固化」在本文中係指經由光化輻射暴露而韌化、硬化或硫化膜之可固化部分。光化輻射為誘發材料之化學變化的電磁輻射，包括電子束固化、紫外光(UV)固化及可見光固化。經由添加適當的光引發劑來達成此固化之引發。聚矽氧光學透明黏著劑的固化藉由直接暴露於紫外光(UV)或可見光或藉由經由透明基板或覆蓋板間接暴露來達成，該透明基板或覆蓋板由聚酯、聚醯胺、聚碳酸酯、玻璃及其類似者構成。
術語「熱固化」或「熱可固化」在本文中係指藉由由加熱引起的聚合物鏈交聯來硬化或硫化材料的可固化部分。
術語「濕氣固化」在本文中係指藉由由空氣中之水或濕氣引起的聚合物鏈交聯來硬化或硫化材料的可固化部分。
如本文所用，聚合物或寡聚物為由等於或大於約兩種單體單元的單體單元組成之大分子。聚合物與寡聚物或聚合與寡聚在本發明中可互換使用。
如本文所用，術語「反應性」係指分子在酸或鹼或有機金屬催化劑存在下進行縮合反應之能力。
如本文所用，可互換使用之術語「壓敏黏著劑」或「PSA」係指應用輕壓瞬時黏附至大部分基板且保持永久黏性之黏彈性材料。
如本文所用，術語「烷基」係指含有C1至C24碳及在單價直鏈、環狀或分支鏈部分中之碳原子之間僅單鍵且包括例如以下各者之該部分：甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、異丁基、第三丁基、正戊基、正己基、庚基、2,4,4-三甲基戊基、2-乙基己基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一基、正十二基、正十六基、正十八基及正二十基。
如本文所用，術語「芳基」係指具有單個環(例如，苯基)或多個縮合(稠合)環之具有6至24個碳原子之單價不飽和芳族碳環基，其中至少一個環為芳族(例如，萘基、二氫菲基、茀基或蒽基)。較佳實例包括苯基、甲基苯基、乙基苯基、甲基萘基、乙基萘基及其類似基團。
如本文所用，術語「烷氧基」係指基團-O-R，其中R為如上文所定義之烷基。
如本文所用，術語聚矽氧MQ樹脂中之「Me」係指甲基。
如本文所用，術語「(甲基)丙烯醯氧基」表示丙烯醯氧基及甲基丙烯醯氧基兩者。
如本文所用，以上基團可進一步經取代或未經取代。在經取代時，基團上的氫原子經取代基置換，該(等)取代基為獨立地選自以下各者之一或多個基團：烷基、烯基、炔基、環烷基、環烯基、環炔基、芳基、雜芳基、雜脂環基、芳烷基、雜芳烷基、(雜脂環基)烷基、羥基、受保護羥基、烷氧基、芳基氧基、醯基、酯、氫硫基、烷硫基、芳硫基、氰基、鹵素、羰基、硫羰基、O-胺甲醯基、N-胺甲醯基、O-硫胺甲醯基、N-硫胺甲醯基、C-醯胺基、N-醯胺基、S-磺醯胺基、N-磺醯胺基、C-羧基、受保護C-羧基、O-羧基、異氰酸基、硫氰基、異硫氰基、硝基、矽基、次磺醯基、亞磺醯基、磺醯基、鹵烷基、鹵烷氧基、三鹵甲烷磺醯基、三鹵甲烷磺醯胺基及胺基，包括經單取代及經雙取代之胺基及其受保護衍生物。倘若芳基經取代，則芳基上之取代基可形成稠合至芳基(包括環烷基、環烯基、環炔基及雜環基)之非芳族環。
如本文所用，術語「光學透明」或「光學透明度」係指(1)在500 nm下根據ASTM E903所量測之90%或更大的膜透射率；(2)根據ASTM D1003所量測之1%或更小的膜混濁度；及(3)根據ASTM D1003所量測之1%或更小的膜黃色指數b*。
如本文所使用，可互換使用之術語「光學透明黏著劑」與「OCA」係指具有光學透明度之黏著劑。
如本文所用，可互換使用之術語「液體光學透明黏著劑」與「LOCA」係指呈液體形式之具有光學透明度的黏著劑。
如本文所用，可互換使用之術語「顯示裝置」與「顯示電子裝置」係指在覆蓋與基板後板之間具有諸如電路或活性層的各種組件，且藉由操控電子的流動來操作的物件，例如顯示器，包括可撓性及可摺疊顯示器、戶外顯示器、LCD顯示器、LED顯示器、漫射器、剛性補償器、加熱器、可撓性偏光器、觸控螢幕、可撓性薄膜光伏打電池、行動電話、平板PC、TV、筆記型PC、數位相機、相框、汽車導航，及其類似物。
如本文所用，可互換使用之術語「膜」、「膠帶」及「密封劑」係指將組件及/或基板一起黏附在裝置中之獨立式黏著劑。
本發明之一個態樣係關於一種熱可固化的聚矽氧光學透明黏著劑，其包含 (a)約95至約99.999%的以下各者之反應產物： (i)約1至約30%的高分子量羥基封端之矽氧烷聚合物，其數目平均分子量大於約750,000 g/mol； (ii)約10至約50%的低分子量羥基封端之矽氧烷聚合物，其數目平均分子量小於約30,000 g/mol； (iii)約10至約50%的反應性聚矽氧樹脂； (iv)約0.1至約10%的乙烯基烷氧基官能性矽烷；及 (v)約0.001至約1%的(v1)酸，其pKa值等於或小於-6，或(v2)鹼催化劑，其pKa值等於或大於15； (b)約0.1至約10%的氫化官能性矽氧烷聚合物；及 (c)約0.001至約5%的熱固化催化劑。
對於熱可固化的聚矽氧OCA而言，反應產物藉由在約60至約150℃的高溫下於有機溶劑中混合以下各者來製造：(i)約1至約30%的高分子量羥基封端之矽氧烷聚合物，其數目平均分子量大於約50,000 g/mol；(ii)約10至約50%的低分子量羥基封端之矽氧烷聚合物，其數目平均分子量小於約30,000 g/mol；(iii)約10至約50%的反應性聚矽氧樹脂；(iv)約0.1至約10%的乙烯基烷氧基官能性矽烷；及(v)約0.001至約1%的(v1)酸，其pKa值等於或小於-6，或(v2)鹼催化劑，其pKa值等於或大於15。
兩個類型的反應性矽氧烷聚合物用於形成反應產物。第一類型的反應性矽氧烷聚合物為數目平均分子量(Mn)大於50,000 g/mol，較佳為約75,000至約1,000,000 g/mol的高分子量聚合物。高分子量反應性矽氧烷聚合物將提供高的內聚強度、剝離黏著力及伸長率。第二類型的反應性矽氧烷聚合物為數目平均分子量(Mn)低於30,000 g/mol，較佳為約5,000至約20,000 g/mol的低分子量聚合物。第二類型的矽氧烷聚合物將提供黏著劑的可調節交聯密度及黏度。高分子量及低分子量反應性矽氧烷聚合物一起用於調節黏著膜的交聯密度及模數。
對於兩種反應性矽氧烷聚合物，其為具有α,ω封端之OH、H或烷氧基的聚二有機矽氧烷(polydiorganosiloaxane)聚合物。在一較佳實施例中，聚二有機矽氧烷聚合物為具有至少兩個或更多個(RR'SiO)單元的聚二烷基矽氧烷、聚二芳基矽氧烷、聚二烷芳基矽氧烷聚合物，其中R及R'獨立地為烷基或芳基。在一最佳實施例中，聚二有機矽氧烷聚合物為羥基封端之聚二甲基矽氧烷聚合物(PDMS)。其他聚二有機矽氧烷聚合物包括具有甲基乙烯基、甲基乙基、甲基環氧烷基(methylepoxyalkly)及3,3,3-三氟丙基甲基之一或多個二有機替代物的矽氧烷聚合物。
反應性聚矽氧樹脂為在籠狀Si-O-Si結構中含有R3 SiO1/2 (M單元)、R2 SiO2/2 (D單元)、RSiO3/2 (T單元)及/或SiO4/2 (Q單元)之組合的矽氧烷聚合物之3-D網狀物。其可根據US 2,676,182及US 2,814,601中之程序製造且亦可自各種市售來源獲得。較佳聚矽氧樹脂具有M單元及Q單元兩者，亦稱為MQ樹脂。MQ樹脂中M單元的較佳R基團為甲基、羥基及甲氧基之混合物。本發明中適用之反應性MQ聚矽氧樹脂含有0.05至5重量%的聚矽氧鍵結之羥基且進一步以對於每個Q 0.5-1.5個M單元的莫耳比包含M及Q單元。MQ樹脂可溶於甲苯、二甲苯、庚烷及其類似者。SiO4/2 (Q單元)與R3 SiO1/2 (M單元)之莫耳比在1:2至2:1範圍內。一個較佳R基團為羥基及甲基之組合，每個Si-Me具有0.001至1 Si-OH。較佳MQ樹脂之數目平均分子量(Mn)為約500至約200,000 g/mol。
其他適用反應性聚矽氧樹脂包括針對M單元含有乙烯基、苯基、(甲基)丙烯醯氧基烷基及其混合物之聚矽氧MQ樹脂。聚矽氧MQ樹脂亦可進一步經Me3 SiOSiMe3 、ViMe2 SiOSiMe2 Vi、MeViPhSiOSiPhViMe、Me3 SiNHSiMe3 或三有機矽烷(諸如Me3 SiCl、Me2 ViSiCl、MeViPhSiCl、(甲基)丙烯醯氧基丙基二甲基SiCl)處理以減少聚矽氧樹脂中Si-OH的量。
乙烯基烷氧基官能性矽烷包含乙烯基官能基及甲氧基官能基兩者，且包括R'x (R''O)y Si(乙烯基)4-n ，其中n為1至3；x+y = 4-n，y≥1，R'R''獨立地為烷基或芳基。
乙烯基烷氧基官能性矽烷之實例為乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基甲基二甲氧基矽烷、乙烯基二甲基甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷及其類似者。在不考慮溶劑之情況下，乙烯基烷氧基官能性矽烷將通常以整體可固化聚矽氧OCA的0.01至20重量%、更佳地0.1至10重量%之量使用。
適用於反應混合物之催化劑可為任何酸或鹼及其混合物。較佳催化劑在烴溶劑中具有等於或小於-6或等於或大於15的pKa值。較佳催化劑之實例為KOH、NaOH、LiOH、有機鋰試劑、格林納(Grignard)試劑、甲磺酸、硫酸及其混合物。催化劑之其他實例包括諸如錫、鈦、鋁、鉍之金屬的有機金屬鹽。亦可使用多於一個類型的上述催化劑之組合。
用於反應的尤佳催化劑包括有機鋰試劑。較佳有機鋰試劑包括烷基鋰，諸如甲基鋰、正丁基鋰、第二丁基鋰、第三丁基鋰、正己基鋰、2-乙基己基鋰及正辛基鋰。其他適用催化劑包括苯基鋰、乙烯基鋰、苯基炔化鋰、(三甲基矽基)炔化鋰、矽烷醇化鋰及矽氧烷醇化鋰。一般而言，反應混合物中鋰的量以反應物之重量計為1 ppm至約10,000 ppm，較佳為約5 ppm至約1,000 ppm。催化劑系統中所用之有機鋰催化劑的量視含矽烷醇基團之反應物的反應性及含有可聚合乙烯系不飽和基團之烷氧基矽烷的反應性而定。熟習此項技術者可容易地判定選取的量。在反應之後，有機鋰催化劑可與二氧化碳反應，沈澱為碳酸鋰，且藉由諸如離心、過濾及其類似者之液固分離方式自反應混合物中移除。
反應產物通常形成於選自以下各者之有機溶劑或共溶劑中：脂族烴、芳族烴、二乙基醚、四氫呋喃、酮、乙酸酯、水及其混合物。較佳溶劑包括二甲苯、甲苯、庚烷、四氫呋喃及其混合物。
反應產物進行縮合反應且經由此等反應物當中的Si-O-Si共價鍵產生輕度交聯網路之產物。同時，反應釋放水及醇作為副產物。由於許多反應物矽烷及/或矽氧烷聚合物含有官能基，如乙烯基、(甲基)丙烯酸酯、烷氧基及/或H，因此反應產物可在對應催化劑存在下經由熱、UV、水或濕氣進行進一步交聯。因此，此等反應物之縮合反應產物可進一步經調配以得到如本發明中所描述之UV可固化、熱可固化、濕氣可固化或雙重可固化的壓敏黏著劑。
本發明中之熱可固化壓敏黏著劑組合物進一步包含上述反應產物及氫化(SiH)官能性矽氧烷聚合物與熱固化催化劑。術語「熱(thermal/heat)固化」在本文中係指經由暴露於烘箱、紅外(IR)、近IR或微波中之熱來韌化、硬化或硫化黏著劑之可固化部分。熱固化溫度在50-200℃、較佳60-150℃之間。經由添加適當的熱固化催化劑來實現熱固化之引發。
氫化官能性矽氧烷聚合物為具有SiH氫化官能基之聚二有機矽氧烷聚合物。在一較佳實施例中，聚二有機矽氧烷聚合物為具有至少兩個或更多個(RR'SiO)單元的聚二烷基矽氧烷、聚二芳基矽氧烷、聚二烷芳基矽氧烷聚合物，其中R及R'為烷基或芳基。在一最佳實施例中，氫化官能性矽氧烷聚合物為具有(1) SiMe2 H之末端官能基、(2) SiMeH之側位官能基或(3)其混合基團的聚二甲基矽氧烷聚合物。
具有SiMeH之側位官能基的矽氧烷聚合物的結構為(SiR'R''O)m -(SiRH)n -，其中R、R'及R''獨立地為烷基、芳基。n/(m+n)之莫耳百分比為約0.1至50%，較佳為約1-20%。
氫化官能性矽氧烷聚合物具有數目平均分子量為約134至100,000 g/mol，較佳為約200至約50,000 g/mol。
用於本發明中之熱可固化聚矽氧壓敏黏著劑組合物的催化劑為Pt、Rh、Ru之過渡金屬錯合物。較佳催化劑為斯皮爾氏(Speier's)催化劑H2 PtCl6 或卡爾施泰特氏(Karstedt's)催化劑，或任何烯烴穩定之鉑(0)。亦已揭示包括早期主族金屬、路易斯酸性鋁烷、硼烷及鏻鹽以及N-雜環碳烯之非過渡金屬催化劑的效用。
本發明中存在熱可固化聚矽氧OCA之兩個形式：作為一種組分之1K或作為兩種組分之2K。
就1K熱可固化壓敏黏著劑而論，將氫化官能性矽氧烷聚合物及熱固化催化劑添加至形式1K熱可固化壓敏黏著劑中。將抑制劑添加至1K熱可固化壓敏黏著劑溶液中，如此項技術中所熟知。抑制劑之實例包括α-炔系化合物，諸如炔系醇、炔系a,a'-二醇、2-甲基-3-丁炔-2-醇及乙炔基環己醇(ECH)、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇(TMDD)、4,7-二甲基癸-5-炔-4,7-二醇、3,6-二甲基辛-4-炔-3,6-二醇、四癸-7-炔-6,9-二醇、3,6-二異丙基-2,7-二甲基辛-4-炔-3,6-二醇、1,3-二乙烯基四甲基二矽氧烷、1,3-乙烯基三甲基矽烷、1,3-二乙烯基二甲基矽烷、3-甲基-3丁-3-醇、順丁烯二酸二甲酯、反丁烯二酸二甲酯、反丁烯二酸二乙酯及其混合物。
就2K熱可固化壓敏黏著劑而論，部分A含有反應溶液，且添加熱固化催化劑。反應物之固體含量為自約20%至80%，且可藉由添加或移除溶劑來調整。部分B為100%氫化官能性矽氧烷聚合物或反應溶液與氫化官能性矽氧烷聚合物之混合物。部分A及部分B組合在一起形成最終可固化的黏著劑組合物。凝固時間在1至24 h之間。
對於1K及2K熱可固化黏著劑兩者而言，以每平方公尺指定公克重量(gram weight per square meter，GPSM)將黏著劑作為塗層塗佈至離型襯墊上，且在50-200℃、較佳60-150℃的烘箱中同時蒸發溶劑並固化黏著劑，以形成經固化黏著膜。將第二襯墊塗佈至完全固化之黏著膜上。接著可傳輸或儲存層壓膜以便後續使用。
可將固化黏著膜層壓於不同層之間的電子裝置之裝配線上且將其加入裝置中。經固化膜較佳在真空及/或壓力下塗佈以增強層壓且移除各層之間的任何截留空氣(空隙)。可視情況將熱用於改良層壓製程。較佳地，層壓製程中之選用溫度低於110℃，且在一些應用中低於約80℃，此係由於電子裝置中之有機活性組分可在高溫下分解。
在固化後，熱固化聚矽氧光學透明黏著劑具有在25℃下的彈性剪切模數(G') (小於約1.5×106 dyn/cm)與T-剝離黏著力(根據ASTM D1876在兩個PET基板之間大於約1 oz/in)兩者的平衡。
本發明之又一態樣係關於一種形成熱可固化的聚矽氧光學透明黏著劑之方法，其包含以下步驟： (1)藉由在60至約150℃下於有機溶劑中混合以下各者來製備反應產物： (i)約1至約30%的高分子量羥基封端之矽氧烷聚合物，其數目平均分子量大於約50,000 g/mol； (ii)約10至約50%的低分子量羥基封端之矽氧烷聚合物，其數目平均分子量小於約30,000 g/mol； (iii)約10至約50%的反應性聚矽氧樹脂； (iv)約0.1至約10%的乙烯基烷氧基官能性矽烷；及 (v)約0.001至約1%的(v1)酸，其pKa值等於或小於-6，或(v2)鹼催化劑，其pKa值等於或大於15； (2)在室溫下添加約0.1至約10%的氫化官能性矽氧烷聚合物；及約0.001至約5%的熱固化催化劑。
羥基封端之矽氧烷聚合物、反應性聚矽氧樹脂、乙烯基烷氧基矽烷之縮合反應在酸或鹼催化劑存在下在有機溶劑中進行。縮合反應在室溫下或在高溫或至多約150℃下進行。較佳溫度在約60至約120℃的範圍內。通常，反應約1至約24小時。
視情況，可在縮合反應結束時添加六甲基二矽氮烷以與任何殘餘羥基反應。對於縮合反應，藉由在使用鹼催化劑之情況下引入CO2 氣體或藉由在使用酸催化劑之情況下添加Na2 CO3 來終止反應。混合物之固體含量為約20%至80%，且可藉由添加或移除溶劑來調整。所獲得的黏著劑溶液將容易地用於製造熱可固化的壓敏黏著膜。
本發明之另一態樣係關於一種UV可固化的聚矽氧光學透明黏著劑組合物，其包含以下各者之混合物： (a)約95至約99.999%的以下各者在約60至約150℃的高溫下在有機溶劑中之反應產物： (i)約1至約30%的高分子量羥基封端之矽氧烷聚合物，其數目平均分子量大於約50,000 g/mol； (ii)約10至約50%的(甲基)丙烯醯氧基烷基烷氧基封端之矽氧烷聚合物，其數目平均分子量小於約50,000 g/mol； (iii)約10至約50%的反應性聚矽氧樹脂； (iv)視情況，約0.1至約10%的(甲基)丙烯醯氧基烷基烷氧基官能性矽烷；及 (v)約0.001至約1%的(v1)酸，其pKa值等於或小於-6，或(v2)鹼催化劑，其pKa值等於或大於15；及 (b)約0.001至約5%的光引發劑。
類似於熱可固化的聚矽氧光學透明黏著劑，UV可固化的聚矽氧光學透明黏著劑組合物之反應產物亦需要本文中所描述之相同(i)高分子量羥基封端之矽氧烷聚合物、(iii)反應性聚矽氧樹脂及(iv)酸或鹼催化劑。反應產物形成於有機溶劑中。
(甲基)丙烯醯氧基烷基烷氧基封端之矽氧烷聚合物為具有α,ω-封端之RR'n R''2-n SiO的聚二有機矽氧烷聚合物，其中R為(甲基)丙烯醯氧基乙基或(甲基)丙烯醯氧基丙基；R'為烷氧基；且R''為烷基。(甲基)丙烯醯氧基烷基烷氧基封端之矽氧烷聚合物為具有(甲基)丙烯酸酯官能基及烷氧基矽基官能基兩者之經封端官能基的矽氧烷聚合物。較佳烷氧基矽基官能基為三甲氧基矽基、二甲氧基甲基矽基、三乙氧基矽基及/或二乙氧基甲基矽基官能基。在一較佳實施例中，(甲基)丙烯醯氧基烷基烷氧基封端之矽氧烷聚合物為具有(甲基)丙烯醯氧基丙基二甲氧基矽基、(甲基)丙烯醯氧基丙基甲基甲氧基矽基、(甲基)丙烯醯氧基乙基二甲氧基矽基、(甲基)丙烯醯氧基乙基甲基甲氧基矽基或其混合物之末端官能基的聚二甲基矽氧烷。
尤佳丙烯醯氧基烷基烷氧基封端之聚二甲基矽氧烷可獲自Henkel Corporation或根據U.S.5,300,608或6,140,444製造，其內容以全文引用的方式併入本文中。
具有側位(甲基)丙烯醯氧基官能基的羥基或烷氧基封端之矽氧烷聚合物亦可用作(甲基)丙烯醯氧基烷基烷氧基封端之矽氧烷聚合物之替代物或與其組合之混合物。可適宜用於替代丙烯醯氧基烷基烷氧基封端之聚二甲基矽氧烷或與其混合的其他(甲基)丙烯醯氧基烷基烷氧基官能性矽氧烷聚合物為(甲基)丙烯醯氧基烷基烷氧基官能性丙烯酸矽氧烷封端或接枝之共聚物。實例為具有側位聚二甲基矽氧烷及側位(甲基)丙烯醯氧基烷基及烷氧基矽基官能基之聚丙烯酸酯。丙烯酸矽氧烷共聚物中含有聚二甲基矽氧烷的量通常以總組合物之10至50重量%，更佳地1至30重量%之量使用。
(甲基)丙烯醯氧基烷基烷氧基封端之矽氧烷聚合物的數目平均分子量為約500至50,000 g/mol。(甲基)丙烯醯氧基烷基烷氧基封端之矽氧烷聚合物的較佳平均分子量為約1000至30,000 g/mol。
UV可固化的聚矽氧光學透明黏著劑視情況包含(v)約0.1至約10%的(甲基)丙烯醯氧基烷基烷氧基官能性矽烷。
(甲基)丙烯醯氧基烷基烷氧基官能性矽烷為XSi(OR')n ,R''3-n ，其中n為1至3，R' R''為烷基或芳基。X為甲基丙烯醯氧基烷基或丙烯醯氧基烷基。適用於本發明之(甲基)丙烯醯氧基烷基烷氧基官能性矽烷之實例為(γ-丙烯醯氧基甲基)苯乙基三甲氧基矽烷、(γ-丙烯醯氧基甲基)三甲氧基矽烷、(γ-丙烯醯氧基丙基)甲基雙(三甲基矽烷氧基)矽烷、(γ-丙烯醯氧基丙基)甲基二甲氧基矽烷、(γ-丙烯醯氧基丙基)甲基二乙氧基矽烷、(γ-丙烯醯氧基丙基)三甲氧基矽烷、(γ-丙烯醯氧基丙基)參(三甲基矽烷氧基)矽烷、(γ-甲基丙烯醯氧基)雙(三甲基矽烷氧基)甲基矽烷、(γ-甲基丙烯醯氧基丙基)雙(三甲基矽烷氧基)甲基矽烷、(γ-甲基丙烯醯氧基甲基)甲基二甲氧基矽烷、(γ-甲基丙烯醯氧基甲基苯乙基)參(三甲基矽烷氧基)矽烷、(γ-甲基丙烯醯氧基甲基)參(三甲基矽烷氧基)矽烷、(γ-甲基丙烯醯氧基丙基)甲基二甲氧基矽烷、(γ-甲基丙烯醯氧基丙基)甲基二乙氧基矽烷、(γ-甲基丙烯醯氧基丙基)三乙氧基矽烷、(γ-甲基丙烯醯氧基丙基)三異丙氧基矽烷、(γ-甲基丙烯醯氧基丙基)三甲氧基矽烷、(γ-甲基丙烯醯氧基丙基)參(甲氧基乙氧基)矽烷、(γ-甲基丙烯醯氧基丙基)參(三甲基矽烷氧基)矽烷。較佳地，具有(甲基)丙烯醯氧基之(甲基)丙烯醯氧基烷基烷氧基官能性矽烷係選自(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、(甲基)丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、(甲基)丙烯醯氧基乙基三甲氧基矽烷或(甲基)丙烯醯氧基乙基甲基二甲氧基矽烷。
反應產物進行縮合反應且經由此等反應物當中的Si-O-Si共價鍵產生具有輕度交聯網路之產物。
UV可固化的光學透明黏著劑組合物進一步包含反應產物組合物及光引發劑。本發明中之可用光引發劑(b)藉由UV及/或可見光產生自由基團且固化黏著劑。術語UV可固化在本文中係指經由光化輻射暴露而交聯、韌化、硬化或硫化黏著劑的可固化部分。光化輻射為在材料中誘導化學變化之電磁輻射，包括電子束固化。在大多數情況下，此類輻射為紫外光(UV)或可見光。經由添加適當的光引發劑來達成輻射固化之引發。藉由直接暴露於紫外光(UV)或可見光或藉由經由由聚酯、聚醯胺、聚碳酸酯、玻璃及其類似者構成的透明蓋板間接暴露來達成黏著劑之固化。
用於輻射可固化黏著劑之光引發劑的選擇對熟習輻射及熱固化領域之技術者而言為熟悉的，且高度取決於使用黏著劑之特定應用。該光引發劑為UV可裂解光引發劑，且可包含一或多種類型之光引發劑及視情況選用之一或多種光敏劑。包含一或多種光引發劑及光敏劑之自由基光聚合引發系統可發現於Fouassier, J-P., Photoinitiation, Photopolymerization and Photocuring Fundamentals and Applications 1995, Hanser/Gardner Publications, Inc., New York, NY中。適合的自由基光引發劑包括：I型α裂解引發劑，諸如苯乙酮衍生物(諸如2-羥基-2-甲基苯基丙酮及1-羥基環己基苯基酮)；氧化醯基膦衍生物(諸如氧化雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)苯膦))；及安息香醚衍生物(諸如安息香甲基醚及安息香***)。II型光引發劑亦適用於可固化黏著劑，且其包括二苯甲酮、異丙基噻噸酮及蒽醌。亦可使用前述化合物之諸多經取代衍生物。適合的光引發劑為呈現不同於黏著劑中之樹脂及其他添加劑之光吸收光譜之一種。
在一個實施例中，UV可固化的聚矽氧光學透明黏著膜經由光學透明蓋板或前板固化，且光引發劑必須能夠吸收蓋板或基板為透明之波長下的輻射。舉例而言，若黏著劑將經由鹼石灰玻璃蓋板得以固化，則光引發劑必須具有高於320 nm之顯著的UV吸光度。低於320 nm之UV輻射將由鹼石灰玻璃蓋板吸收且無法到達黏著膜中之光引發劑。在此實例中，使用紅移光引發劑或具有光引發劑之光敏劑作為一種光引發系統以加強傳遞能量至光引發劑將係有益的。若黏著劑將以400 nm及更低之截斷吸光度經由PET膜得以固化，則光引發劑或光敏劑必須具有高於400 nm之UV吸光度。特定言之，具有醯基膦氧化物之光引發劑部分較佳，例如氧化單醯基膦(MAPO)及氧化雙(醯基)膦(BAPO)。此類光引發劑之實例包括但不限於可購自BASF之IRGACURE® 819、IRGACURE® 2022、LUCIRIN® TPO、LUCIRIN® TPO-L。可視需要修改UV輻射之範圍，且此類修改在熟習此項技術之實務人員的專門知識內。
用於UV可固化的聚矽氧光學透明黏著劑中之光引發劑的量按黏著劑之總重量計在不考慮溶劑的情況下通常在約0.001至約10 wt%、較佳約0.01至約5 wt%的範圍內。
UV可固化的聚矽氧光學透明黏著劑組合物可進一步包含在濕氣存在下引發組合物之濕氣固化的濕氣固化催化劑。通常用於本發明中之UV及濕氣雙重可固化的聚矽氧光學透明黏著劑中的濕氣固化催化劑包括熟習此項技術者已知之適用於促進濕氣固化之彼等催化劑。催化劑包括金屬及非金屬催化劑。適用於本發明之金屬催化劑的金屬部分之實例包括錫、鈦、鋯、鉛、鐵、鈷、銻、錳、鉍及鋅化合物。在一個實施例中，適用於促進組合物之濕氣固化的錫化合物包括但不限於二甲基二新癸酸錫(可以FOMREZ UL-28 A之商標名獲自Momentive Performance Materials Inc.)、二月桂酸二丁基錫、二乙酸二丁基錫、二甲醇二丁基錫、辛酸錫、三鋪酸異丁基錫(isobutyltintriceroate)、氧化二丁基錫、溶解之氧化二丁基錫、雙二異辛基鄰苯二甲酸二丁基錫、雙-三丙氧基矽基二辛基錫、雙-乙醯基丙酮二丁基錫、經矽化之二氧化二丁基錫、三辛二酸甲氧羰基苯基錫(carbomethoxyphenyl tin tris-uberate)、二丁酸二甲基錫、二新癸酸二甲基錫、酒石酸三乙基錫、二苯甲酸二丁基錫、油酸錫、環烷酸錫、三-2-乙基己基己酸丁基錫(butyltintri-2-ethylhexylhexoate)、丁酸錫(tinbutyrate)、二癸基硫醇二辛基錫、雙(新癸醯基氧基)二辛基錫烷、二甲基雙(油醯基氧基)錫烷。在一個較佳實施例中，濕氣固化催化劑選自由以下組成之群：二甲基二新癸酸錫(可以FOMREZ UL-28之商標名獲自Momentive Performance Materials Inc.)、二癸基硫醇二辛基錫(可以FOMREZ UL-32之商標名獲自Momentive Performance Materials Inc.)、雙(新癸醯基氧基)二辛基錫烷(可以FOMREZ UL-38之商標名獲自Momentive Performance Materials Inc.)、二甲基雙(油醯基氧基)錫烷(可以FOMREZ UL-50之商標名獲自Momentive Performance Materials Inc.)，及其組合。更佳地，濕氣固化催化劑為二甲基二新癸酸錫。在根據本發明之濕氣及UV可固化的黏著劑組合物中，濕氣固化催化劑按黏著劑之總重量計在不考慮溶劑之情況下以0.1至5重量%、較佳0.1至5重量%之量存在。
可固化的聚矽氧光學透明黏著劑可進一步視情況包含矽烷黏著促進劑、可水解聚合/寡聚黏著促進劑。適用之矽烷黏著促進劑之實例包括但不限於：C3-C24烷基三烷氧基矽烷、(甲基)丙烯醯氧基丙基三烷氧基矽烷、氯丙基甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基三乙氧基矽烷、乙烯基苄基丙基三甲氧基矽烷、胺基丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙醯氧基甲矽烷、縮水甘油氧丙基三烷氧基矽烷、β.-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、巰基丙基甲氧基矽烷、胺基丙基三烷氧基矽烷及其類似物。然而，不應將反應及降解任何活性有機組分之矽烷黏著促進劑添加至意欲用於電子裝置之黏著劑中。適用之官能性聚合及/或寡聚黏著促進劑之實例包括但不限於可水解PDMS聚合物或寡聚物，例如用(甲基)丙烯酸三烷氧基矽烷酯、(甲基)丙烯酸二烷氧基矽烷酯或甲基丙烯酸酯基團封端之PDMS。通常將以整個可固化聚矽氧PSA之0.2至40重量百分比、更佳地1至20重量百分比的量使用黏著促進劑。尤佳聚合及/或寡聚黏著促進劑為根據US 5,300,608由Henkel公司所製造之(甲基)丙烯醯氧基烷基二甲氧基封端之PDMS。間或，如此項技術中已知，催化劑通常以整個可固化的聚矽氧OCA的0.001至5重量%之量連同黏著促進劑一起之結果更佳。適用之此類催化劑之實例包括但不限於胺、黏著促進劑催化劑及錫催化劑，例如，二月桂酸二丁基錫。
本發明之另一態樣係關於一種形成UV可固化的聚矽氧壓敏黏著劑之方法，其包含以下步驟： (1)藉由在約60至約150℃下於有機溶劑中混合以下各者製備反應產物： (i)約1至約30%的高分子量羥基封端之矽氧烷聚合物，其數目平均分子量大於約100,000 g/mol； (ii)約10至約50%的(甲基)丙烯醯氧基烷基烷氧基封端之矽氧烷聚合物，其數目平均分子量小於約50,000 g/mol； (iii)約10至約50%的反應性聚矽氧樹脂； (iv)約0.1至約10%的(甲基)丙烯醯氧基烷基烷氧基官能性矽烷； (v)約0.001至約1%的(v1)酸，其pKa值等於或小於-6，或(v2)鹼催化劑，其pKa值等於或大於15； (2)在室溫下添加約0.001至約5%的光引發劑。
可將濕氣固化催化劑及其他選用組分，即矽烷黏著促進劑、可水解聚合及/或寡聚黏著促進劑，添加至反應產物或與光引發劑一起添加。
混合物之固體含量為約20%至80%，且可藉由添加或移除溶劑來調整。
本發明中之可固化的聚矽氧光學透明黏著劑溶液在約20-40℃的範圍內之布氏黏度(Brookfield viscosity)範圍為約100至約100,000 cps，較佳地在25-30℃下為約1,000至約10,000 cps。此類黏度範圍允許黏著劑在環境溫度下可塗佈成15-250 um厚的膜。黏度可按20%至80%的固體%內調整。在實驗室中可使用溶液塗膜器將黏著劑溶液塗佈成用於實驗室測試之PSA膜。塗佈步驟為熟習此項技術者熟知。黏著劑可藉由以每平方公尺指定公克重量(GPSM)將黏著劑溶液作為塗層塗佈至離型襯墊上，且由空氣或在高溫下的烘箱中蒸發溶劑而形成為PSA膜，由此使膜在黏著劑熱可固化之情況下完全固化，或在黏著劑為UV可固化或雙重可固化之情況下保持為未固化但不含溶劑之PSA膜。將第二離型襯墊塗佈至實質上不含溶劑之PSA膜上以在兩個離型襯墊之間形成層壓PSA膜。例示性離型襯墊包括PET膜、具有氟基-聚矽氧離型塗層之牛皮紙(Kraft paper)。
可固化的聚矽氧OCA膜可在完全固化膜或UV可固化膜中遞送。以各種方式裝配利用本發明光學透明膜之電子裝置。在一個實施例中，聚矽氧OCA遞送為如上文所描述之兩個離型襯墊之間的膜。在移除一個離型襯墊之後，將經暴露黏著膜層壓至裝置的前蓋板或後基板。隨後，移除另一離型襯墊，且接著將經暴露黏著表面層壓至剩餘前板或基板。具有橡膠輥層壓機之層壓製程在高壓釜、熱及/或真空中之壓力下可用於促進層壓品質且避免空隙或截留空氣。接著在OCA膜尚未由UV固化的情況下用UV照射使經層壓裝置經受固化。在另一實施例中，將黏著膜同時層壓至前蓋板及後基板兩者。
將本發明之UV可固化的OCA藉由暴露於包含範圍在200 nm至700 nm、較佳450 nm至500 nm內之波長的電磁輻射經由頂部基板來固化。可藉由在吸光度峰值處量測IR吸光度之降低來測定固化程度，該峰值為相對應的化學調配物之特徵。此對於熟習此項技術者為沿用已久的。UV輻射可由持續高強度的發射系統(諸如購自Fusion UV Systems之彼等系統)供應。金屬鹵化物燈、LED燈、高壓汞燈、氙氣燈、氙閃光燈等可用於能量範圍為約1至約5 J/cm2 之UV固化。
本文中所描述之光學透明膜不需要當場塗佈，且因此，在LOCA內具有簡單的層壓及裝配製程。對於在諸如電極、匯流條、印墨步驟及積體電路之基板上的含有由組件產生之壓痕的基板，低模數在裝配製程期間提供良好基板浸透及良好空隙填充。
在另一實施例中，黏著劑首先UV固化，且隨後以固化狀態層壓至前蓋板及後基板上。經固化壓敏黏著膜仍具有足夠的黏性且抓握並黏附至基板上。
在固化後，UV固化聚矽氧光學透明黏著劑具有在25℃下的彈性剪切模數(G') (小於約1.5×106 dyn/cm)與T-剝離黏著力(根據ASTM D1876在兩個PET基板之間大於約1 oz/in)兩者的平衡。
存在將本發明之完全固化OCA膜或UV可固化OCA膜併入LCD、LED、觸控面板顯示器件中之防護透鏡與顯示模組基板之間的若干方式。本發明之固化OCA膜或UV可固化OCA較佳塗覆於防護透鏡上。經固化OCA膜或UV OCA膜在兩個離型襯墊之間通常受保護，第一襯墊更薄(25-50 µm)且更容易移除，而另一襯墊更厚(75-100 µm)且具有更高的剝離力。在將第一襯墊移除之後，藉由用橡膠輥沿一個方向按壓及層壓來將經固化OCA膜或UV OCA塗覆至防護透鏡上。隨後將第二離型襯墊移除並較佳地在真空(＜0.1 MPa)及/或高壓釜中之壓強(＜0.5 MPa)下將黏著膜之暴露表面層壓至顯示模組基板上。針對無鼓泡黏結，真空條件較佳。亦可施加加熱，較佳地在約40至約80℃之範圍內。
在一較佳實施例中，頂部基板選自玻璃或聚合物膜，較佳塑膠膜，尤其包括聚對苯二甲酸伸乙酯、(甲基)丙烯酸聚甲酯、聚醯亞胺膜及/或三乙酸酯纖維素(TAC)。在另一較佳實施例中，頂部基板為反射器、防護透鏡、觸控面板、延遲劑膜、延遲劑玻璃、LCD、雙凸透鏡、反射鏡、防眩或防反射膜、防裂膜、漫射器或電磁干擾過濾器。舉例而言，就3D TV應用而言，將使玻璃或膜延遲劑黏結至用於被動3D TV或TN LCD之LCD上，或將雙凸透鏡黏結用於裸眼3D之常規TFT LCD。基底基板為在頂部上具有偏光器膜之LCD模組。基底基板可為較佳地選自液晶顯示器、電漿顯示器、發光二極體(LED)顯示器、電泳顯示器及陰極光線套管顯示器之顯示面板。
在一實施例中，UV可固化黏著劑適用作用於可撓性光伏打模組/單元(本文中可互換地使用)之密封劑。光伏打模組總成包括可將光轉換成電能之任何物件或材料。在形成光伏打單元時，將包含可固化黏著膜之密封劑板或輥層壓至光伏打模組總成。包括密封劑之可撓性光伏打單元在使用期間必須足夠透明以允許充分的日光或經反射之日光到達光伏打單元並耐受摺疊及彎曲曲率。
本發明之聚矽氧固化光學透明膜在UV固化或熱固化後，尤其在-40至200℃的溫度範圍內具有低模數，且在儲存時具有微小或零冷流。經固化光學透明膜可耐受壓力下之裝運及儲存溫度。稍後可將板及輥模切成合乎需要的大小及形狀。經固化光學透明膜對基板具有良好的剝離強度。當可撓性電子裝置經歷彎曲或剛性裝置長期處於豎直位置時，平衡的剝離黏著力及軟模數對避免在黏著層與基板之間分層而言係重要的。低彈性模數表明黏著劑為柔軟的且可輕易地浸透粗糙的基板以填充空隙。由於低模數，黏著膜亦將不施加任何斑紋在電子顯示裝置(例如，LCD)上，而明顯地改良顯示裝置之效能。若在寬泛的溫度範圍內固化之後光學透明黏著膜為柔軟的，則斑紋可減至最少。彈性模數量測為熟習此項技術者所熟知。本文中所記錄之彈性模數值已使用光流變儀或RDA量測。在固化之後，在20℃及10 rad/s下，經固化黏著劑的彈性剪切模數(G')較佳地應小於1.5×106 dyn/cm2 。
根據ASTM D1876 (熟習此項技術者熟知之量測)在Instron上進行T-剝離黏著力測試。T-剝離測試ASTM D1876評估逐漸地分離兩種經結合可撓性黏著物所需的力。測試標本製備中之變量，此類黏著劑固化程度、黏著劑厚度、黏著物及調節，為最佳化製程及應用提供見解。本發明之經固化聚矽氧OCA在兩個PET基板之間較佳地具有1 oz/in之T-剝離黏著力。
根據ASTM E903及ASTM D1003，可使用來自Agilent之Cary 300來量測經固化OCA膜之光學特性(T%、渾濁度%及黃色指數b* )。若經固化聚矽氧黏著膜在玻璃載玻片之間，在500-900 nm之範圍內，呈現至少90%、較佳地＞ 99%之光學透射率，且其中混濁度及黃度b* ＜ 1%，則應將黏著劑視為光學透明的。
光學透明膜尤其適用於製造可撓性及可摺疊顯示裝置，特定言之需要光學透明度及/或觸控感測之彼等顯示裝置。此外，本發明之黏著膜在裝置中可呈單層形式或多層形式。 實例
羥基封端之聚二甲基矽氧烷(Mn 95,000 g/mol)可購自Wacker。
羥基封端之聚二甲基矽氧烷(Mn 13,000 g/mol)、卡爾施泰特氏催化劑、乙烯基三甲氧基矽烷、氫化物封端之聚二甲基矽氧烷(Mn 6,000 g/mol)、甲基丙烯醯基丙氧基三甲氧基矽烷可獲自Gelest。
PDMS-DA為可購自Henkel之甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基封端之聚二甲基矽氧烷(Mn 22,000 g/mol)。
聚矽氧MQ樹脂為可購自Dow Corning、Momentive及Wacker之羥基官能性聚矽氧樹脂(Mn ～5000 g/mol)。
庚烷及正丁基鋰(1.6M於己烷中) (nBuLi)可購自Aldrich。
LUCIRIN TPO為可購自BASF之光引發劑。
測試溫度掃描測試 ：使用流變動態力學分析儀(型號RDA 700)獲得彈性模數(G')、損耗模數(G")及tan δ對比溫度掃描。藉由Rhios軟體版本4.3.2來控制儀器。使用直徑為8 mm且分離約2 mm間距的平行板。裝載樣本並接著使其冷卻至約-100℃並啟動時間程式。程式測試以5℃間隔提高溫度，在每個溫度下有10秒的浸泡時間。不斷地用氮氣沖洗對流烘箱。將頻率保持在10 rad/s。測試開始時之初始應變為0.05% (在板的外邊緣)。軟體中之自動應變選項用於在整個測試中保持可精確測量之扭矩。該選項經組態以使得軟體所允許的最大塗覆應變為80%。若得到許可使用以下步驟，則自動應變程式在每一溫度增量下調整應變。若扭矩低於200 g-cm，則應變提高當前值之25%。若扭矩高於1200 g-cm，其降低當前值的25%。在扭矩在200 g-cm與1200 g-cm之間時，在該溫度增量下在應變中不作出變化。藉由軟體根據扭矩及應變資料來計算剪切儲存或彈性模數(G')及剪切損耗模數(G'')。亦計算其比率G''/G'(亦稱為tan δ)。
T- 剝離測試 ：根據ASTM D1876在Instron Sintech 1/D上進行T-剝離黏著力測試。該程序如下：(1)將黏著膜轉移至兩個2-3 mil PET膜之間；(2)用UVA&V劑量為1-5 J/cm2 之D-燈泡(Fusion Systems) UV固化經層壓黏著劑；(3)將樣本切成1.0寬×6-12長的條帶；(4)在23℃及50%相對濕度下調節12小時；(5)在23℃及50%相對濕度下實施T-剝離黏著力：在具有接合線的Instron (以12.0 in/min之速率)長度之單獨測試夾具中夾緊T-剝離標本的每一端。
透射率測試 ： 根據ASTM E903及ASTM D1003，用光譜儀(來自Agilent之Cary 300)量測光學特性(T%、渾濁度%及黃色指數b* )。透射率之測試方法如下：(1)將少量黏著膜置放於已用異丙醇擦拭三次的75 mm乘50 mm平面微型載片上(來自Dow Corning, Midland, Ml之玻璃載片)；(2)在一個力下將第二玻璃載片附著至黏著劑上；(3)用UVA&V為1-5 J/cm2 之D-燈泡(Fusion Systems)固化黏著劑；且用光譜儀量測300至900 nm之光學透射。
實例 1-7 ： 製造熱可固化的聚矽氧光學透明黏著劑之程序如下。羥基封端之聚二甲基矽氧烷(MW 95K及13K)、聚矽氧MQ樹脂(33 g)、乙烯基三甲氧基矽烷及庚烷(60 g)之混合物用N2 氣體覆蓋層在回流下攪拌2小時。將nBuLi (0.3 mL，1.6 M於己烷中)添加至混合物中，並混合該混合物額外一小時。用CO2 淨化反應混合物1小時，繼之以N2 淨化1小時。經氫化物封端之聚二甲基矽氧烷及卡爾施泰特氏催化劑添加至混合物中。使產物冷卻至室溫並封裝於玻璃瓶中。組分及特性展示於表1中。實例1(C)及實例7之RDA T Sweep、實例1(C)及實例7之流變資料展示於圖1中。線■為實例1之剪切模數G'，且線□為實例1之tan δ；線▲為實例7之剪切模數G'，且線∆為實例7之tan δ。 表1.
Figure 107126960-A0304-0001
實例1(C)具有T-剝離及剪切模數G'之良好平衡；然而，此在高於50℃的溫度下無交聯及流動。此展現於圖1中，其中比較實例1之G'及tan δ在較高溫度(較低G')下流動。實例2(C)及實例3(C)展示，僅高分子量聚二甲基矽氧烷或高含量的高分子量聚二甲基矽氧烷未能平衡T-剝離及模數，且模數在25℃下在約1.5×106 dyn/cm2 的所需範圍之外。實例4(C)展示，低聚矽氧MQ樹脂將導致較低T-剝離黏著力。實例5至實例7具有T-剝離與剪切模數G'之良好平衡，且其完全交聯。在圖1中，實例7之G'在高溫下(25-200℃)進入平穩期且在此等高溫下阻擋流動。所有此等黏著劑的T% ＞ 90%，混濁度＜ 1%且b* ＜ 1%。
實例 8-9 ： 製造UV可固化的聚矽氧光學透明黏著劑之程序如下。羥基封端之聚二甲基矽氧烷(MW 95K及13K)、聚矽氧MQ樹脂、丙烯酸酯封端之聚二甲基矽氧烷、甲基丙烯醯基丙氧基三甲氧基矽烷及庚烷(60 g)之混合物用N2 氣體覆蓋層在回流下攪拌2小時。添加nBuLi (0.3 mL，1.6 M於己烷中)並將混合物混合額外一小時。用CO2 淨化反應混合物1小時，繼之以N2 淨化1小時。添加TPO。使產物冷卻至室溫並封裝於玻璃瓶中。組分及特性展示於表2中。實例1(C)及實例9之RDA T Sweep、實例1(C)及實例9之流變資料展示於圖2中。線■為實例1(C)之剪切模數G'，且線□為實例1之tan δ；線▲為實例9之剪切模數G'，且線∆為實例9之tan δ。 表2.
Figure 107126960-A0304-0002
實例8及實例9兩者具有可接受範圍的T-剝離及G'值，其中T% ＞ 90%，混濁度＜ 1%且b* ＜ 1%。如圖2中所示，實例9的G'在高溫(25至200℃)下進入平穩期且在高溫下阻擋流動。
如熟習此項技術者將顯而易知，在不背離本發明之精神及範疇的情況下可對其作出諸多修改及改變。本文所述之特定實施例僅以實例方式提供，且本發明僅由所附申請專利範圍之各項以及該申請專利範圍所授權之等效物的全部範疇限制。
圖1為熱固化聚矽氧壓敏黏著膜之RDA溫度掃描(在高於30%，10 rad/s之應變下的模數曲線及tan δ對比溫度)。
圖2為UV固化聚矽氧壓敏黏著膜之RDA溫度掃描(在高於30%，10 rad/s之應變下的模數曲線及tan δ對比溫度)。

Claims (19)

  1. 一種熱可固化的聚矽氧光學透明黏著劑，其包含：(a)95至99.999%的以下各者之反應產物：(i)1至30%的羥基封端之矽氧烷聚合物，其數目平均分子量大於50,000g/mol；(ii)10至50%的羥基封端之矽氧烷聚合物，其數目平均分子量小於30,000g/mol；(iii)10至50%的反應性聚矽氧樹脂；(iv)0.1至10%的乙烯基烷氧基官能性矽烷；及(v)0.001至1%的(v1)酸，其pKa值等於或小於-6，或(v2)鹼催化劑，其pKa值等於或大於15；(b)0.1至10%的氫化物官能性矽氧烷聚合物；及(c)0.001至5%的熱固化催化劑。
  2. 如請求項1之熱可固化的聚矽氧光學透明黏著劑，其中該羥基封端之矽氧烷聚合物為具有α,ω-封端之羥基的聚二甲基矽氧烷聚合物。
  3. 如請求項1之熱可固化的聚矽氧光學透明黏著劑，其中該(iii)反應性聚矽氧樹脂為四官能性矽烷氧基單元(SiO4/2)及三有機甲矽烷氧基單元(R3SiO1/2)，其中該R為羥基及甲基，其中該SiO4/2與該R3SiO1/2之該等單元的莫耳比為1：2至2：1，且 其中該反應性聚矽氧樹脂的數目平均分子量為500至200,000g/mol。
  4. 如請求項1之熱可固化的聚矽氧光學透明黏著劑，其中該(iv)乙烯基烷氧基官能性矽烷選自由以下組成之群：乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基甲基二甲氧基矽烷、乙烯基二甲基甲氧基矽烷及其混合物。
  5. 如請求項1之熱可固化的聚矽氧光學透明黏著劑，其中該(v)催化劑係選自由以下組成之群：KOH、NaOH、LiOH、有機鋰試劑、格林納(Grignard)試劑、甲磺酸、硫酸及其混合物。
  6. 如請求項1之熱可固化的聚矽氧光學透明黏著劑，其中該(b)氫化官能性矽氧烷聚合物為具有(1)SiMe2H之末端官能基、(2)SiMeH之側位官能基或(3)其混合物的聚二甲基矽氧烷聚合物或寡聚物；其中該反應性聚矽氧樹脂的數目平均分子量(Mn)為200至50,000g/mol。
  7. 如請求項1之熱可固化的聚矽氧光學透明黏著劑，其中該(c)熱固化催化劑為斯皮爾氏(Speier's)催化劑H2PtCl6、卡爾施泰特氏(Karstedt's)催化劑或其混合物。
  8. 一種如請求項1之熱可固化的聚矽氧光學透明黏著劑的經固化組合物，其中該經固化組合物具有 在25℃下小於1.5×106dyn/cm之彈性剪切模數(G')，及根據ASTM D1876在兩個PET膜之間大於1oz/in之T-剝離黏著力。
  9. 一種物件，其包含如請求項8之熱可固化的聚矽氧光學透明黏著劑之經固化組合物。
  10. 一種形成熱可固化的聚矽氧光學透明黏著劑之方法，其包含以下步驟：(1)藉由在60至150℃下於有機溶劑中混合以下各者來製備反應產物：(i)1至30%的羥基封端之矽氧烷聚合物，其數目平均分子量大於50,000g/mol；(ii)10至50%的羥基封端之矽氧烷聚合物，其數目平均分子量小於30,000g/mol；(iii)10至50%的反應性聚矽氧樹脂；(iv)0.1至10%的乙烯基烷氧基官能性矽烷；及(v)0.001至1%的(v1)酸，其pKa值等於或小於-6，或(v2)鹼催化劑，其pKa值等於或大於15；及(2)在室溫下添加0.1至5%的(b)氫化官能性矽氧烷聚合物及(c)0.001至5%的熱固化催化劑。
  11. 一種UV可固化的聚矽氧光學透明黏著劑組合物，其包含以下各者之混合物： (a)95至99.999%的以下各者在60至150℃的高溫下在有機溶劑中之反應產物：(i)1至30%的羥基封端之矽氧烷聚合物，其數目平均分子量大於50,000g/mol；(ii)10至50%的(甲基)丙烯醯氧基烷基烷氧基封端之矽氧烷聚合物，其數目平均分子量小於50,000g/mol；(iii)10至50%的反應性聚矽氧樹脂；及(iv)0.001至1%的催化劑，其為(iv1)酸，其pKa值等於或小於-6，或(iv2)鹼催化劑，其pKa值等於或大於15；(b)0.001至5%的光引發劑，其中該反應產物進一步包含0.1至10%的(甲基)丙烯醯氧基烷基烷氧基官能性矽烷。
  12. 如請求項11之UV可固化的聚矽氧光學透明黏著劑，其中該(甲基)丙烯醯氧基烷基烷氧基封端之矽氧烷聚合物為具有(甲基)丙烯酸酯及烷氧基矽基官能基兩者之經封端官能基的聚二甲基矽氧烷聚合物。
  13. 如請求項11之UV可固化的聚矽氧光學透明黏著劑，其中該(iii)反應性聚矽氧樹脂為四官能性矽烷氧基單元(SiO4/2)及三有機甲矽烷氧基單元(R3SiO1/2)，其中該R為羥基及甲基，其中該SiO4/2與該R3SiO1/2之該等單元的莫耳比為1：2至2：1，且其中該反應性聚矽氧樹脂的數目平均分子量為500至200,000 g/mol。
  14. 如請求項11之UV可固化的聚矽氧光學透明黏著劑，其中該(iv)催化劑係選自由以下組成之群：KOH、NaOH、LiOH、有機鋰試劑、格林納試劑、甲磺酸、硫酸及其混合物。
  15. 如請求項11之UV可固化的聚矽氧光學透明黏著劑，其中該(甲基)丙烯醯氧基烷基烷氧基官能性矽烷為(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、(甲基)丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、(甲基)丙烯醯氧基乙基三甲氧基矽烷或(甲基)丙烯醯氧基乙基甲基二甲氧基矽烷。
  16. 如請求項11之UV可固化的聚矽氧光學透明黏著劑，其中該(b)光引發劑為氧化單醯基膦或氧化雙(醯基)膦。
  17. 一種如請求項11之UV可固化的聚矽氧光學透明黏著劑的經固化組合物，其中該經固化組合物具有在25℃下小於1.5×106dyn/cm之彈性剪切模數(G')，及根據ASTM D1876在兩個PET基板之間大於1oz/in之T-剝離黏著力。
  18. 一種物件，其包含如請求項11之UV可固化的聚矽氧光學透明黏著劑之經固化組合物。
  19. 一種形成UV可固化的聚矽氧壓敏黏著劑之方法，其包含以下步驟： (1)藉由在60至150℃下於有機溶劑中混合以下各者來製備反應產物：(i)1至30%的羥基封端之矽氧烷聚合物，其數目平均分子量大於50,000g/mol；(ii)10至50%的(甲基)丙烯醯氧基烷基烷氧基封端之矽氧烷聚合物，其數目平均分子量小於30,000g/mol；(iii)10至50%的反應性聚矽氧樹脂；(iv)0.1至10%的(甲基)丙烯醯氧基烷基烷氧基官能性矽烷；(v)0.001至1%的(v1)酸，其pKa值等於或小於-6，或(v2)鹼催化劑，其pKa值等於或大於15；其係在60至150℃的高溫下在有機溶劑中；及(2)在室溫下添加0.001至5%的光引發劑。
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