CN107057586B - 黏着剂组成物、黏着层、光学层合物及电子装置 - Google Patents
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Abstract
一种黏着剂组成物、黏着层、光学层合物及电子装置，黏着剂组成物包括主剂。主剂包括丙烯酸系共聚物和丙烯酸2‑乙基己酯。丙烯酸系共聚物占主剂的80wt％～95wt％。丙烯酸系共聚物包括至少一种选自由丙烯酸乙酯单体单元、丙烯酸丁酯单体单元、乙酸乙烯酯单体单元、丙烯睛单体单元、丙烯酰胺单体单元、苯乙烯单体单元、甲基丙烯酸甲酯单体单元、丙烯酸甲酯单体单元、甲基丙烯酸单体单元、丙烯酸单体单元、甲基丙烯羟酸乙酯单体单元、和甲基丙烯酸羟丙酯单体单元所组成的群组的单体单元。丙烯酸2‑乙基己酯占主剂的5wt％～20wt％。本发明还提供应用上述的黏着剂组成物的黏着层、光学层合物及电子装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种黏着剂组成物。本发明尤其涉及一种由该黏着剂组成物所形成的黏着层。本发明还涉及一种包括该黏着层的光学层合物和一种包括该黏着层的电子装置。
背景技术
各式各样的黏着层有着广泛的应用，特别是能够用在具有可黏着性的各种功能性膜层，例如偏光片、防爆膜等等。黏着层可藉由涂布和固化黏着剂组成物而形成。如果水气渗入黏着层中，可能导致剥离、和/或出现浊点甚至一定范围的混浊或白化的现象(以下称为白化现象)。因此需要一种黏着层可减轻甚至消除由其形成的白化现象。
发明内容
根据一些实施方案，在此本发明的目的在于提供一种黏着剂组成物，使用其可改善白化现象，本发明的目的还在于提供应用上述的黏着剂组成物的黏着层、光学层合物及电子装置。
该黏着剂组成物包括主剂。主剂包括丙烯酸系共聚物和丙烯酸2-乙基己酯(2-EHA)。丙烯酸系共聚物占主剂的80wt％～95wt％。该丙烯酸系共聚物包括至少一种选自由丙烯酸乙酯单体单元、丙烯酸丁酯单体单元、乙酸乙烯酯单体单元、丙烯睛单体单元、丙烯酰胺单体单元、苯乙烯单体单元、甲基丙烯酸甲酯单体单元、丙烯酸甲酯单体单元、甲基丙烯酸单体单元、丙烯酸单体单元、甲基丙烯羟酸乙酯单体单元、和甲基丙烯酸羟丙酯单体单元所组成的群组的单体单元。丙烯酸2-乙基己酯占主剂的5wt％～20wt％。
根据一些实施方案，在此提供一种黏着层，其藉由涂布和固化例如是上述黏着剂组成物而形成。
根据一些实施方案，在此提供一种光学层合物。该光学层合物包括例如是上述黏着层。该光学层合物也包括作为光学层的基层。黏着层配置于基层上。
根据一些实施方案，在此提供一种电子装置。该电子装置包括例如是上述黏着层。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为根据实施方案的一种光学层合物的示意图；
图2为根据实施方案的一种电子装置的示意图。
其中，附图标记
100：黏着层
102：离型膜
200：基层
300：平面显示模块
310：上偏光板
350：触控模块
360：框胶
370：空气层
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
当黏着剂组成物是光学胶(optical clear adhesive)时，亦即黏着层是使用在要求光学透明性的功能性膜层时，白化现象会影响视觉效果。黏着层的接合不良会导致水气渗入，发生白化现象。另一方面，如果黏着层本身提供良好的黏着和保护特性，但黏着层所接合的元件具有高透湿性，则可能因水气渗入后难以排出，也发生白化现象。
本发明的一个方面是关于黏着剂组成物，藉由根据实施方案调整黏着剂组成物的成份，可减轻甚至消除由其形成的黏着层的白化现象。根据一些实施方案，黏着剂组成物包括主剂。该主剂包括丙烯酸系共聚物和丙烯酸2-乙基己酯(2-EHA)。丙烯酸系共聚物占主剂的80wt％～95wt％。丙烯酸2-乙基己酯占主剂的5wt％～20wt％。在此，所述丙烯酸系共聚物不包括丙烯酸2-乙基己酯单体单元。亦即，丙烯酸2-乙基己酯并不作为形成丙烯酸系共聚物的单体。
所述丙烯酸系共聚物包括至少一种选自由丙烯酸乙酯单体单元、丙烯酸丁酯单体单元、乙酸乙烯酯单体单元、丙烯睛单体单元、丙烯酰胺单体单元、苯乙烯单体单元、甲基丙烯酸甲酯单体单元、丙烯酸甲酯单体单元、甲基丙烯酸单体单元、丙烯酸单体单元、甲基丙烯羟酸乙酯单体单元、和甲基丙烯酸羟丙酯单体单元所组成的群组的单体单元。亦即，所述丙烯酸系共聚物可由选自由丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、乙酸乙烯酯、丙烯睛、丙烯酰胺、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯羟酸乙酯、和甲基丙烯酸羟丙酯所组成的群组的二或多种单体聚合而成，或者由选自此一群组的一或多种单体与其他适合的单体(不包括丙烯酸2-乙基己酯)聚合而成。举例来说，该丙烯酸系共聚物特别是可由丙烯酸、丙烯酸丁酯、和乙酸乙烯酯共聚而成。
根据一些实施方案，黏着剂组成物还可包括交联硬化剂。举例来说，可以使用多异氰酸酯作为交联硬化剂，其在有机溶剂中的溶解度极佳，且含高极性的N-HCO-基能湿润被黏着物或形成强的氢键和偶极吸引力。在一些实施方案中，相对于100重量份的主剂，多异氰酸酯为0.01～0.1重量份。
根据一些实施方案，黏着剂组成物还可包括其他硬化剂。根据一些实施方案，特别是可使用金属螯合系硬化剂，其具有硬化速度快、干燥后马上有架桥效果、性能偏差小、非黄变性等优点。在一些实施方案中，相对于100重量份的主剂，金属螯合系硬化剂为0.4～0.5重量份。根据一些实施方案，金属螯合系硬化剂可以是但不限为锌、镉、钴、或铅等金属的乙酸盐、辛酸盐、环烷酸盐、或月桂酸盐等有机酸盐。
根据一些实施方案，黏着剂组成物还可包括其他添加剂。根据一些实施方案，特别是可使用具有特殊结构的有机硅化合物。举例来说，可以使用硅烷偶合剂作为其中一种添加剂，其有独特的双官能性，可以促使有机聚合物与无机矿物表面的结合，使得复合材料在长期使用下仍保有其强度(黏着力)。在一些实施方案中，相对于100重量份的主剂，硅烷偶合剂小于或等于0.2重量份。
在一些实施方案中，所述黏着剂组成物较佳地具有落在-50℃～-40℃的范围内的玻璃转换温度(Tg)。当玻璃转换温度过高，由黏着剂组成物所形成的黏着层可能过硬，而造成其特性和信赖性不佳。当玻璃转换温度过低，由黏着剂组成物所形成的黏着层可能偏软，不利于加工。玻璃转换温度更佳地是落在-48℃～-43℃的范围内。黏着剂组成物的玻璃转换温度，可藉由使用具有不同玻璃转换温度的单体和/或调整单体比例而有所不同。
根据实施方案的黏着剂组成物可以是但不限为光学胶。光学胶有多种应用，例如可将各种光学膜层像是偏光片等等贴附于液晶显示器、触控面板或其他携带式电子装置等等。为了不影响视觉效果，作为光学胶的黏着剂组成物必须具有适当的透光度、折射率等光学性质。此外，对于显示器等电子装置在制造、保存、及使用期间可能经历的各种环境，包括高温和/或高湿环境(例如是在加速老化的测试中)，必须有一定的承受度。根据实施方案的黏着剂组成物可提供上述特性。
根据本发明实施方案的黏着剂组成物以如前所述的丙烯酸系共聚物为主要成分，由于没有不饱和键存在，因此其对于环境冲击有良好的长期抵抗力，亦即耐久性佳，此外还具有良好的光学特性。根据本发明实施方案的黏着剂组成物还包括较少量的具有亲水官能基的软单体，亦即丙烯酸2-乙基己酯，其一般用于改善因水气渗入而导致的雾度上升。相较于一般藉由添加大量丙烯酸2-乙基己酯软单体(例如80％～95％或甚至更多)以使得黏着剂组成物的凝集力下降、黏着力提升并进而减少黏着后剥离的可能性的光学胶而言，在根据本发明实施方案的黏着剂组成物中，丙烯酸2-乙基己酯的含量大幅降低。即使如此，藉由调整黏着剂组成物的成分，使用如前所述的丙烯酸系共聚物，根据实施方案的黏着剂组成物可具有优良的黏着特性。
此外，相较于一般的光学胶，根据实施方案的黏着剂组成物较佳地适用于接合具有高透湿性的元件，例如：纤维素系树脂组成的基层，纤维素系树脂是指纤维素中部分的羟基被乙酸酯化的树脂，或是一部分被乙酸酯化、一部分被其他酸酯化的混合酯。纤维素系树脂较佳为纤维素酯系树脂，更佳为乙酰基纤维素系树脂，例如三乙酰基纤维素、二乙酰基纤维素、纤维素乙酸酯丙酸酯、纤维素乙酸酯丁酸酯等，被充分酯化的纤维素称三醋酸纤维素(triacetate cellulose，TAC)，但不限于此。
根据实施方案的黏着剂组成物适用于其他光学性基层，这些光学性基层的具体材料例如是：纤维素系树脂、丙烯酸系树脂、非结晶性聚烯烃系树脂、聚酯系树脂、聚碳酸酯系树脂及其组合，具体可包括聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)、纤维素系树脂是指纤维素中部分的羟基被乙酸酯化的树脂，或是一部分被乙酸酯化、一部分被其他酸酯化的混合酯。纤维素系树脂较佳为纤维素酯系树脂，更佳为乙酰基纤维素系树脂，例如三乙酰基纤维素、二乙酰基纤维素、纤维素乙酸酯丙酸酯、纤维素乙酸酯丁酸酯、三醋酸纤维素、丙烯酸树脂膜、聚芳香羟树脂膜、聚醚树脂膜、环聚烯烃树脂膜(例如聚冰片烯树脂膜)、聚碳酸酯系树脂例如由碳酸与二醇或双酚所形成的聚酯，如：聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚丙稀(Polypropylene，PP)、聚乙烯(polyethylene，PE)、非结晶性聚烯烃系树脂例如环状烯烃单体(共)聚合物(cyclo olefin(co)polymers，COC/COP)，由降冰片烯、环戊二烯、二环戊二烯、四环十二碳烯等开环聚合物，或与烯烃类的共聚合物所构成、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)以及上述任意组合所组成的一族群。
此外，根据实施方案的黏着剂组成物的初时黏着力强，且在低温环境下可维持柔软性，还可在段差处提供平顺的伏贴特性。
本发明的另一方面是关于黏着层。黏着层可由根据上述任一实施方案的黏着剂组成物形成。举例来说，黏着层可藉由涂布和加热固化后养生熟成根据上述任一实施方案的黏着剂组成物而形成。丙烯酸系共聚物和丙烯酸2-乙基己酯经由固化步骤而发生反应，此时例如是此二者分别包含的不饱和键打开而使得彼此连接。此外，丙烯酸酯感压的胶制备主要是由具有不饱和双键的单体，在起始剂的作用下进行自由基加成聚合反应而制得丙烯酸酯共聚合物，其中起始剂是指过氧化物，起始剂添加后让丙烯酸、丙烯酸丁酯、和乙酸乙烯酯的共聚物聚合，而后形成丙烯酸共聚物。所述黏着层具有双面黏着性。
本发明的又一方面是关于光学层合物，例如是但不限为防爆膜。请参照第1图，其绘示根据实施方案的一种光学层合物。光学层合物可包括光学层和黏着层100。举例来说，可以使用基层200作为光学层，这特别是适用于光学层合物为防爆膜的情况。在一些实施方案中，基层200为三醋酸纤维素膜。黏着层100可以是根据前述实施方案的黏着层。黏着层100例如是配置于基层200上。根据一些实施方案，光学层合物还可包括一或多个其他膜层。在一些实施方案中，光学层合物还包括离型膜102。离型膜102可配置于黏着层100上。亦即，在一些实施方案中，黏着层100的二相对面可分别接触光学层(基层200)和离型膜102。
本发明的再一方面是关于电子装置，例如是但不限为触控显示装置。请参照图2，其绘示根据实施方案的一种电子装置。所述电子装置包括根据前述实施方案的黏着层。在一些实施方案中，所述电子装置为应用前述光学层合物的电子装置。亦即，电子装置包括黏着层100。此外，电子装置也包括如前所述的光学层，例如基层200，位于黏着层100的一侧。举例来说，前述光学层合物在撕除离型膜102后可被贴合至触控模块350，接着再和平面显示模块300接合。在第2图的例子中，平面显示模块300上配置有上偏光板310，该上偏光板310再藉由例如框胶360接合作为光学层的基层200。框胶360可在上偏光板310和基层200间形成空气层370。
以下，本发明将提供多个实施例和比较例，以更具体地说明根据本发明实施方案的黏着剂组成物和由其形成的黏着层可达成的功效。
[实施例1]
以80wt％的丙烯酸、丙烯酸丁酯、和乙酸乙烯酯的共聚物及20wt％的丙烯酸2-乙基己酯作为主剂。接着加入交联硬化剂，在此使用溶于作为溶剂的甲苯中的异氰酸烷基化合物(trimethylol propane toluene diidocyanate，日本PU合成，N-75，固含量为75％)，其具有如以下化学式1所示的结构。相对于100重量份的主剂，异氰酸烷基化合物为0.1重量份。再接着加入金属螯合系硬化剂，在此使用金属铝与乙酰丙酮或乙酰乙酸乙酯螯合的化合物(新综工业，M-5)。其具有如以下化学式2所示的结构。相对于100重量份的主剂，金属螯合物为0.5重量份。再接着加入硅烷偶合剂，在此使用г-环氧丙氧基三甲机硅烷(gamma-glycidoxypropyl trimethoxy silane，信越化学，KBM-403)，其具有如以下化学式3所示的结构。相对于100重量份的主剂，硅烷偶合剂为0.2重量份。搅拌30分钟。将半成品流体以定量方式利用刮刀涂布于南亚H850离形膜上。于烘箱中进行100℃、3分钟的干燥固化。再于贴合机上贴附另一层南亚L138B离型膜。
[化学式1]
[化学式2]
[化学式3]
[实施例2]
将丙烯酸、丙烯酸丁酯、和乙酸乙烯酯的共聚物的含量调整成主剂的95wt％，将丙烯酸2-乙基己酯的含量调整成主剂的5wt％。其他条件如实施例1。依照实施例1所述的方法制成样品。
[实施例3]
将异氰酸烷基化合物的添加量调整成相对于100重量份的主剂为0.01重量份。其他条件如实施例1。依照实施例1所述的方法制成样品。
[实施例4]
将丙烯酸、丙烯酸丁酯、和乙酸乙烯酯的共聚物的含量调整成主剂的95wt％，将丙烯酸2-乙基己酯的含量调整成主剂的5wt％。并将异氰酸烷基化合物的添加量调整成相对于100重量份的主剂为0.01重量份。其他条件如实施例1。依照实施例1所述的方法制成样品。
[比较例1]
将丙烯酸、丙烯酸丁酯、和乙酸乙烯酯的共聚物的含量调整成主剂的75wt％，将丙烯酸2-乙基己酯的含量调整成主剂的25wt％。其他条件如实施例1。依照实施例1所述的方法制成样品。
[比较例2]
将丙烯酸、丙烯酸丁酯、和乙酸乙烯酯的共聚物的含量调整成主剂的100wt％。其他条件如实施例1。依照实施例1所述的方法制成样品。
[比较例3]
不添加异氰酸烷基化合物。其他条件如实施例1。依照实施例1所述的方法制成样品。
[比较例4]
不添加金属螯合物。其他条件如实施例1。依照实施例1所述的方法制成样品。
[比较例5]
不添加硅烷偶合剂。其他条件如实施例1。依照实施例1所述的方法制成样品。
[比较例6]
使用依照实施例1所述的方法制成，但玻璃转换温度为-55℃的样品。
[比较例7]
使用依照实施例1所述的方法制成，但玻璃转换温度为-35℃的样品。
[玻璃转移温度测试]
取3毫克(mg)～10毫克各实施例和比较例不包含离型膜的样品(以下称为黏着层样品，例如是除去离型膜后的样品)，封入DSC测试仪(Perkin Elmer，DSC 6000)的铝载盘中。操作条件为先以20℃/min的升温速率加热至250℃，随即降温至-75℃，再以同样的升温速率再次升温至250℃，记录两段升温的实验结果。
[涂布性测试]
对于各实施例和比较例贴好南亚L138B离型膜后的样品，观察膜面是否有异常，并以量测厚度变化的方式确认是否有涂膜不均的情形。测试结果列于表1，「◎」表示此项测试结果合格，亦即无气泡且没有涂膜不均的情形。
[初时保持力测试]
依照JIS Z2037规范，使用型号为302或304不锈钢、尺寸大小为50毫米(mm)*75毫米*1.6毫米、表面粗糙度(Ra)为0.050±0.025微米(μm)的钢片，于其中央穿洞以利挂勾。钢片以乙酸乙酯(EAC)溶剂擦拭后放置5分钟。将黏着层样品贴附至厚度为25微米的聚对苯二甲二乙酯(polyethylene terephthalate，PET)薄膜上，裁25.4毫米*180毫米的试片。将试片垂直贴合于钢板中央，再使用2公斤的辗压滚轮，以约300mm/min的速度来回一次压过。试片贴合的有效面积为25毫米*25毫米，留下底部较长的部分后反折勾住1公斤的铁钟。然后悬挂于设定在8℃的恒温烘箱中，直至从钢片滑落为止，测量该时间。测试结果列于表1，滑落时间超过10,000分钟为合格。
[初时黏着力测试]
依照JIS Z2037规范，将宽度固定为25毫米的黏着层样品贴附至厚度为100微米的PET薄膜上，并利用2公斤的滚轮来回滚压两次，以使黏着层样品和被黏着的PET薄膜紧密贴合，制成试片。然后，进行加压脱泡工艺，其中温度设定为50℃，压力为0.5MPa。经过20分钟后，将试片于温度为23℃、湿度为65％的环境下静置24小时。接着，以万能拉力机(岛津制作所)量测宽度为25毫米的黏着层样品的黏着力，其中拉伸速度设定为300mm/min，拉伸角度为180度。测试结果列于表1，结果大于15N/25mm为合格。
[高温高湿黏着力测试]
依照JIS Z2037规范，将宽度固定为25毫米的黏着层样品贴附至厚度为100微米的PET薄膜上，并利用2公斤的滚轮来回滚压两次，以使黏着层样品和被黏着的PET薄膜紧密贴合，制成试片。然后，进行加压脱泡工艺，其中温度设定为50℃，压力为0.5MPa。经过20分钟后，将试片置入设定成温度为60℃、湿度为90％的环境的烤箱24小时。马上取出并接着以万能拉力机(岛津制作所)量测宽度为25毫米的黏着层样品的黏着力，其中拉伸速度设定为300mm/min，拉伸角度为180度。测试结果列于表1，结果大于20N/25mm为合格。
[信赖性测试]
将各实施例和比较例的黏着层样品贴合于三醋酸纤维素膜和玻璃间，经加压脱泡，制成试片，再进行二种条件的信赖性测试。其中一种条件是将烤箱(Espec公司)设定成温度为60℃、湿度为95％的环境，将试片置入烤箱中，进行500小时的测试。另一种条件是将烤箱(Espec公司)设定成温度为90℃的环境，将试片置入烤箱中，进行500小时的测试。其后以雾度计(NIPPON DENSHOKU INDUSTRIES CO.,LTD)量测全光线透过率(Tt)及雾度(Haze)。测试结果列于表1，全光线透过率大于99％为合格，以「◎」表示。雾度则是小于或等于0.5％为合格。此外观察发泡性，测试结果列于表1，「◎」表示无发泡，「○」表示轻微发泡，亦即难以用目视方式辨识，需用光学显微镜观察且发生在边缘角落者，「Δ」表示部分发泡，亦即可以用目视方式辨识，但只发生于特定区域且发泡不密集者，「╳」表示严重发泡，亦即发泡发生的区域全面且发泡密集。并观察剥离性，测试结果列于表1，「◎」表示无剥离，「○」表示轻微剥离，亦即剥离发生在距离膜的边缘小于1毫米的范围内，「Δ」表示部分剥离，亦即剥离发生在距离膜的边缘1毫米～5毫米的范围内，「╳」表示严重剥离，亦即剥离发生在超出距离膜的边缘5毫米的范围。
[结果和评价]
各实施例和比较例的成分和测试结果如表1所列。可以看出，本发明实施例的黏着剂组成物以及由其形成的黏着层，在各个测试项目都获得良好的结果。具体来说，本发明所有实施例的黏着剂组成物以及由其形成的黏着层，涂布性测试的结果皆没有观察到气泡和涂膜不均的情形，初时保持力测试的结果皆超过10,000分钟，初时黏着力测试的结果皆大于15N/25mm，高温高湿黏着力测试的结果皆大于20N/25mm，60℃、95％湿度、500小时的信赖性测试的结果是全光线透过率皆大于99％、雾度皆小于或等于0.5％、皆没有发泡、皆没有剥离，90℃、500小时的信赖性测试的结果是全光线透过率皆大于99％、雾度皆小于或等于0.5％、皆没有发泡、皆没有剥离。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (12)
1.一种黏着剂组成物，其特征在于，包括：
主剂，包括：
丙烯酸系共聚物，占该主剂的80wt％～95wt％，该丙烯酸系共聚物由丙烯酸、丙烯酸丁酯、和乙酸乙烯酯共聚而成；以及
丙烯酸2-乙基己酯，占该主剂的5wt％～20wt％；
其中，所述黏着剂组成物具有落在-50℃～-40℃的范围内的玻璃转换温度。
2.根据权利要求1所述的黏着剂组成物，其特征在于，更包括作为交联硬化剂的多异氰酸酯，其中相对于100重量份的该主剂，该多异氰酸酯为0.01～0.1重量份。
3.根据权利要求1所述的黏着剂组成物，其特征在于，更包括金属螯合系硬化剂，其中相对于100重量份的该主剂，该金属螯合系硬化剂为0.4～0.5重量份。
4.根据权利要求3所述的黏着剂组成物，其特征在于，该金属螯合系硬化剂为锌、镉、钴、或铅的乙酸盐、辛酸盐、环烷酸盐、或月桂酸盐。
5.根据权利要求1所述的黏着剂组成物，其特征在于，更包括作为添加剂的硅烷偶合剂，其中相对于100重量份的该主剂，该硅烷偶合剂小于或等于0.2重量份。
6.一种黏着层，其特征在于，藉由涂布和固化如权利要求1～5项中任一项所述的黏着剂组成物而形成。
7.一种光学层合物，其特征在于，包括：
作为光学层的基层；以及
如权利要求6所述的黏着层，配置于该基层上。
8.根据权利要求7所述的光学层合物，其特征在于，更包括：
离型膜，配置于该黏着层上。
9.根据权利要求7所述的光学层合物，其特征在于，该光学层合物为防爆膜。
10.一种电子装置，其特征在于，
包括如权利要求6所述的黏着层。
11.根据权利要求10所述的电子装置，其特征在于，更包括：
作为光学层的基层，位于该黏着层与该框胶之间。
12.根据权利要求10所述的电子装置，其特征在于，该电子装置为触控显示装置。
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