CN109476964B - 作为陶瓷前体的聚合物粘合剂层 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及转印带,所述转印带包括剥离基底和邻近所述剥离基底的表面的粘合剂层。所述粘合剂层包含由反应混合物制备的固化共聚物,所述反应混合物包含至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯、至少一种烯键式不饱和硅烷、以及引发剂。所述粘合剂层在室温下为压敏粘合剂,并且能够通过在170℃至500℃的温度下烘烤转变成陶瓷样层。
Description
技术领域
本公开涉及聚合物粘合剂层,尤其是可用作陶瓷样层前体的压敏粘合剂层。
背景技术
粘合剂已用于多种标记、固定、保护、密封和掩蔽用途。粘合带通常包括背衬或基材以及粘合剂。一种特定类型的胶带(称为转印带)不包括背衬,而是单独的粘合剂层。胶带中所用的粘合剂类型为压敏粘合剂和热活化粘合剂,其中压敏粘合剂更常用。
压敏粘合剂是本领域普通技术人员所熟知的,其在室温下具有某些性质,包括如下:(1)有力且持久的粘着性,(2)不超过指压进行粘结,(3)足够的固定在粘附体上的能力,和(4)足够的内聚强度以从粘附体上干净地移除。已发现很好地用作压敏粘合剂的材料为经设计和配制而表现出所需粘弹性,从而使得粘着性、剥离粘合力和剪切强度达到所需平衡的聚合物。用于制备压敏粘合剂最常用的聚合物为天然橡胶、合成橡胶(例如,苯乙烯/丁二烯共聚物(SBR)和苯乙烯/异戊二烯/苯乙烯(SIS)嵌段共聚物)、各种(甲基)丙烯酸酯(例如,丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯)共聚物和有机硅。这些类型的材料各有优点和缺点。
可玻璃化的粘合剂的示例包括美国专利4,422,891(Gonser等人),其描述了将制品与包含颗粒、无机填料和可聚合树脂的可聚合粘合剂粘附在一起,该可聚合树脂包含至少0.25重量%的可聚合硅烷。将粘合剂聚合,然后加热,以形成玻璃化粘结。
美国专利5,904,791(Bearinger等人)描述了将电子部件粘附到基底上的方法,该方法包括在电子部件和基底之间施用预陶瓷聚合物层,随后加热以将预陶瓷聚合物转化为陶瓷。
美国专利7,294,298(Iijima)描述了丙烯酸酯粘合剂与有机硅树脂的混合物,其用于将透明的导电纳米粒子层粘结到基底上,然后煅烧。
美国专利公布2014/0004331(Hida等人)描述了一种具有可硬化的压敏粘合剂的防碎构件,该粘合剂可在室温下在两个表面之间形成粘结,并且在烧结之后也显示粘合剂特性。
美国专利公布2014/0021492(Wolk等人)描述了在受体表面上赋予纳米结构的叠层转印膜和方法。
发明内容
本文公开了粘合剂层、包括粘合剂层的转印带、包括转印带或由转印带制备的多层制品、以及制备和使用粘合剂层、转印带和多层制品的方法。
本公开包括粘合剂层。粘合剂层包含由反应混合物制备的固化共聚物,该反应混合物包含至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯、至少一种烯键式不饱和硅烷、以及引发剂。粘合剂层在室温下为压敏粘合剂,并且能够通过在170℃至500℃的温度下烘烤转变成陶瓷样层。
还公开了转印带。该转印带包括具有第一主要表面和第二主要表面的剥离基底、以及邻近剥离基底的第二主表面的至少一部分的粘合剂层。上文已经描述了粘合剂层,并且其包含由反应混合物制备的固化共聚物,该反应混合物包含至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯、至少一种不含酸性或碱性基团的可共聚的烯键式不饱和化合物、至少一种烯键式不饱和硅烷、以及引发剂。粘合剂层在室温下为压敏粘合剂,并且能够通过在170℃至500℃的温度下烘烤转变成陶瓷样层。
本公开还包括多层制品,其包括受体基底、以及与受体基底的第二主表面接触的陶瓷样层,所述受体基底包括第一主表面和第二主表面,所述陶瓷样层包括烘烤型压敏粘合剂层,其中该压敏粘合剂在170℃至500℃的温度下烘烤。上文已经描述了压敏粘合剂层,并且其包含由反应混合物制备的固化共聚物,该反应混合物包含至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯、至少一种不含酸性或碱性基团的可共聚的烯键式不饱和化合物、至少一种烯键式不饱和硅烷、以及引发剂。在一些实施方案中,固化回填层存在于包括烘烤型压敏粘合剂层的陶瓷样层上。
本发明还公开了制备制品的方法,该方法包括提供具有第一主要表面和第二主要表面的受体基底,提供包括剥离基底和邻近该基底的压敏粘合剂层的转印带,将转印带施用于受体基底使得压敏粘合剂层接触受体基底的第二主表面,从接触受体基底的第二主表面的转印带上移除剥离基底,以形成层合到受体基底的第二主表面的压敏粘合剂层,以及在170℃至500℃的温度下烘烤层合到受体基底的第二主表面的压敏粘合剂层,以在受体基底的第二主表面上形成陶瓷样层。在一些实施方案中,转印带包括在剥离基底和压敏粘合剂层之间的回填层,该回填层在烘烤时在包括烘烤型压敏粘合剂层的陶瓷样层上形成固化回填层。
附图说明
参照以下结合附图对本公开的各种实施方案的详细说明,可更全面地理解本申请。
图1为一种用于制备和使用本公开的粘合剂层、转印带和多层制品的方法的一个实施方案的剖视图。
图2为一种用于制备和使用本公开的粘合剂层、转印带和多层制品的方法的另一个实施方案的剖视图。
图3为一种用于制备和使用本公开的粘合剂层、转印带和多层制品的方法的另一个实施方案的剖视图。
图4为一种用于制备和使用本公开的粘合剂层、转印带和多层制品的方法的另一个实施方案的剖视图。
图5为一种用于制备和使用本公开的粘合剂层、转印带和多层制品的方法的另一个实施方案的剖视图。
图6为一种用于制备和使用本公开的粘合剂层、转印带和多层制品的方法的另一个实施方案的剖视图。
图7为一种用于制备和使用本公开的粘合剂层、转印带和多层制品的方法的另一个实施方案的剖视图。
图8为一种用于制备和使用本公开的粘合剂层、转印带和多层制品的方法的另一个实施方案的剖视图。
图9为本公开的多层制品的扫描电子显微照片(Scanning Electron Micrograph,SEM)。
图10为非本公开的对比多层制品的扫描电子显微照片(Scanning ElectronMicrograph,SEM)。
在所示实施方案的以下描述中,参考了附图并通过举例说明的方式在这些附图中示出了其中可实践本公开的各种实施方案。应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,可利用实施方案并且可进行结构上的改变。图未必按照比例绘制。图中使用的相似数字指代相似的部件。然而,应当理解,在给定图中使用数字指代部件不旨在限制另一图中用相同数字标记的部件。
具体实施方式
粘合剂,特别是压敏粘合剂在诸如医学、电子、机动车、能源和光学工业的领域中的使用与日俱增。除了传统的粘着力、剥离粘合力和剪切保持力之外,这些工业的需求对压敏粘合剂寄予了附加的要求。为满足对压敏粘合剂日益苛刻的性能要求,期望新的材料类别。在对新类别的压敏粘合剂的性能要求中,有光学特性,诸如光学透明或光学澄清。
双面胶带也称为“转印带”或“转印膜”,为在两个暴露的表面上均具有粘合剂的粘合剂层。在一些转印带中,暴露表面只是单个粘合剂层的两个表面。其它转印带为具有至少两层相同或不同的粘合剂层的多层转印带,并且在某些情况下为非粘合剂层的中间层。在本发明中,制备的转印带包括单个粘合剂层。
通常,转印带用于粘附两个不同的基底,即,它们用于形成包含:基底/转印带/另一不同基底的三层层合物。使用许多各种不同的基底,诸如纸张、片材、薄膜、板等制成该类型的层合物。本公开的转印带不但可用于将两个不同的基底彼此粘附,而且可以在粘附到一个基底的同时具有不粘附到基底的暴露的外表面。在本公开中,压敏粘合剂层不仅用作粘合剂层,而且用作薄的陶瓷样层的前体。
将压敏粘合剂层用作陶瓷样层的前体有许多优点。因为转印膜是压敏粘合剂,其可作为胶带来处理,通常作为设置在剥离基底上的压敏粘合剂层。与液体介质的处理相反,胶带处理有多个优点,因为胶带更容易分配、处理、粘附和移除以及在需要时重新附接,这是因为粘合剂的形式为独立的膜。此外,由于压敏粘合剂层受到非粘性的剥离基底的保护,该粘合剂不会粘附自身而受到污染、或者粘附到分配设备上或处理粘合剂膜的人身上。也可以预定的方式将膜切成无限数量的尺寸和形状,用于匹配其将粘附的表面,无需顾虑与精确分配液体相关联的混乱和困难。
使用压敏转印带作为陶瓷样层的前体具有特殊的优点。粘合剂膜可易于处理并且可精确地针对期望应用进行定制,并且因为膜是粘合剂,它自粘附到基底上。以此方式,施用该前体比施用液体前体更容易并且更精确地分配。在利用高温处理步骤的应用中,诸如常用于半导体和显示器制造的应用,粘合剂可转变成陶瓷样层,其能够保持与它粘附的基底的共价粘结。以此方式,粘合剂能够在高温操作和低温操作两者中具有强粘附力。
本公开描述了粘合剂层,其包含由反应混合物制备的固化共聚物,该反应混合物包含至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯、至少一种烯键式不饱和硅烷、以及引发剂。在一些实施方案中,反应混合物还包括至少一种不含酸性或碱性基团的可共聚的烯键式不饱和化合物。粘合剂层在室温下为压敏粘合剂,并且能够通过在170℃至500℃的温度下烘烤转变成陶瓷样层。本文中还公开了包括这些粘合剂层的制品以及制备和利用粘合剂层来制备制品的方法。
除非另外指明,否则说明书和权利要求书中所使用的表达特征尺寸、量和物理特性的所有数字在所有情况下均应理解成由术语“约”修饰。因此,除非有相反的说明,否则在上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均为近似值,这些近似值可根据本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容来寻求获得的期望特性而变化。用端值来表述的数值范围包括该范围内所包含的所有数字(如1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)及该范围内的任何范围。
除非内容另外明确指明,否则如本说明书和所附权利要求书中所使用的,单数形式“一个”、“一种”和“所述”涵盖了具有多个指代物的实施方案。例如,对“一层”的引用涵盖了具有一个层、两个层或更多个层的实施方案。除非上下文另外清楚指明,否则如本说明和所附权利要求书中使用的,术语“或”一般以包括“和/或”的意义使用。
如本文所用,术语“粘合剂”是指可用于将两个粘附体粘附在一起的聚合物组合物。粘合剂的示例为压敏粘合剂。
压敏粘合剂是本领域普通技术人员所熟知的,其具有包括如下的性质:(1)有力且持久的粘着性,(2)不超过指压进行粘结,(3)足够的固定在粘附体上的能力,和(4)足够的内聚强度以从粘附体上干净地移除。已发现很好地用作压敏粘合剂的材料为经设计和配制而表现出所需粘弹性,从而使得粘着性、剥离粘合力和剪切保持力达到所需平衡的聚合物。获得特性的适当平衡不是简单的方法。
如本文所用,术语“回填材料”或“回填层”是指填入不规则表面或结构化表面以产生新表面的材料层,该新表面可用作基部以构建附加分层元件并且为热稳定的。
如本文所用,术语“烘烤”是指在通过热解或燃烧大体上移除存在于层中的牺牲材料同时使热稳定材料保持大体上完整(回填、无机纳米材料、受体基底)的工艺。
如本文所用,术语“烘烤温度”是指在通过热解或燃烧大体上移除牺牲材料同时保留热稳定材料基本上稳定(回填、无机纳米材料、受体基底)的工艺过程期间达到的最大温度。
如本文所用,术语“使燃烧”或“燃烧”是指在氧化气氛下对包含有机材料的层进行加热,使得有机材料与氧化剂发生化学反应的工艺;
如本文所用,术语“陶瓷样”是指已经经受烘烤工艺以产生纳米材料致密层的压敏粘合剂层。如本文所用,术语“纳米材料致密层”是指具有增加的纳米材料体积分数的层,其由包含聚合物或其它有机组分和无机纳米材料的层的热解或燃烧产生。
如本文所用,术语“热解”或“热解”是指一个在惰性气氛中加热包括无机纳米材料的层的过程,该过程使得制品中的有机材料发生分解,这通过均聚-或异裂键裂解、键重排、或用于裂解有机分子并形成低分子量挥发性有机产物的其它过程来进行。
如本文所用,术语“结构化表面”是指包括定期、准定期或随机工程化微观结构、纳米结构和/或分层结构的表面,该结构在整个表面上可为规则图案或随机的;纳米结构包括至少一个尺寸(例如,高度、宽度或长度)小于或等于2微米的特征结构。微观结构一般包括至少一个尺寸(例如,高度、宽度或长度)小于或等于一毫米的特征结构。分层结构是纳米结构和微观结构的组合。通常,“微结构化”表面是指表面具有特征部的结构,其中特征部的至少2个维度为微观的。如本文所用,术语“微观”是指具有足够小尺寸的特征,以致当从观察平面观察时,肉眼需要光学辅助器才能确定其形状。在W.J.Smith,McGraw-Hill的“ModernOptical Engineering(现代光学工程)”(1966)的第104-105页中发现一个标准,视敏度据此“被定义并且依据可以被识别的最小字符的角大小来测量”。标准视敏度被认为是当最小可识别的字母对向视网膜上的弧的5分角高度时的视敏度。在250mm(10英寸)的典型工作距离处,这得出该物体的侧向尺寸为0.36mm(0.0145英寸)。
如本文所用,术语“隔离表面”是指为粘合剂,尤其是压敏粘合剂提供低粘合强度的表面。隔离表面的示例包括隔离衬片的表面。术语“剥离基底”和“防粘基底”可互换使用,并且是指具有隔离表面的基底。
如本文所用,术语“隔离衬片”是指包括至少一个隔离表面的制品。当附着到粘合剂层时,防粘衬垫只是轻轻地附着在上面,可以轻易移除。隔离衬片可为单层(仅具有基部层)或其可为多层构造(除了基部层之外还有一个或多个涂层或另外的层)。隔离衬片还可含有诸如微结构的结构或图案。
如本文所用,术语“热稳定的”是指在牺牲材料的移除期间保留基本上完整的材料。
如本文所用,术语“牺牲”是指与热稳定材料相反的材料,即,它们是在烘烤期间基本上完全移除的材料。牺牲材料可通过使它们经受热条件发生热解,该热条件可蒸发牺牲层中存在的基本上所有的有机材料。这些牺牲层也可经受燃烧以烧尽存在于牺牲层中的所有有机材料。
术语“凝固”、“固化”和“反应”可互换使用,以描述反应性组合物中的反应性基团反应或聚合,以形成不再具有反应性的聚合物组合物。凝固、固化或反应可以涉及或者可以不涉及交联。
术语“室温”和“环境温度”可互用,意指20℃至25℃范围内的温度。
术语“Tg”和“玻璃化转变温度”可互换使用。如果测量,除非另有说明,否则Tg值通过差示扫描量热法(DSC)以10℃/分钟的扫描速率测定。通常,不测量共聚物的Tg值,但是使用熟知的Fox公式,使用由单体供应商提供的单体Tg值来计算,如本领域技术人员所理解的。
如本文所用,术语“烃基团”是指主要含有或只含有碳原子和氢原子的任何一价基团。烃基团的示例为烷基基团和芳基基团。
术语“烃基层”是指主要包含碳和氢的层,并且还可包含杂原子或杂原子基团,诸如硅、氧、氮、硫等原子,(甲基)丙烯酸酯基团、有机硅基团等。
如本文所用,术语“邻近”在针对两层时意指,这两层相互毗邻,其间没有居间的敞开空间。它们可以彼此直接接触(例如,层合在一起)或者可以存在居间层。
术语“烷基”是指为烷烃的基团的一价基团,该烷烃为饱和烃。烷基可为直链的、支链的、环状的或它们的组合,并且通常具有1至20个碳原子。在一些实施方案中,烷基基团含有1至18个、1至12个、1至10个、1至8个、1至6个或1至4个碳原子。烷基基团的示例包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、正已基、环己基、正庚基、正辛基和乙基己基。
术语“芳基”是指为芳族和碳环的一价基团。芳基可具有与芳族环相连或稠合的一至五个环。其它环结构可为芳族的、非芳族的或它们的组合。芳基基团的示例包括但不限于苯基、联苯基、三联苯基、蒽基(anthryl)、萘基、苊基、蒽醌基、菲基、蒽基(anthracenyl)、芘基、苝基和芴基。
术语“亚烷基”是指为烷烃基的二价基团。亚烷基可为直链的、支链的、环状的或它们的组合。亚烷基常常具有1至20个碳原子。在一些实施方案中,亚烷基包含1至18个、1至12个、1至10个、1至8个、1至6个或1至4个碳原子。亚烷基的基团中心可在相同碳原子(即烷叉基)或不同碳原子上。
术语“亚杂烷基”是指包括至少两个通过硫基、氧基或-NR-连接的亚烷基基团的二价基团,其中R为烷基。亚杂烷基可以是直链的、支链的、环状的、被烷基基团取代的、或它们的组合。一些亚杂烷基为聚氧化烯,其中杂原子为氧,诸如例如
-CH2CH2(OCH2CH2)nOCH2CH2-。
术语“亚芳基”是指为碳环和芳族的二价基团。该基团具有相连、稠合或它们的组合的一至五个环。其它环可为芳族的、非芳族的或它们的组合。在一些实施方案中,亚芳基基团具有至多达5个环、至多达4个环、至多达3个环、至多达2个环或一个芳环。例如,亚芳基基团可为亚苯基。
术语“亚杂芳基”是指为碳环和芳族并且包含杂原子诸如硫、氧、氮或卤素诸如氟、氯、溴或碘的二价基团。
术语“亚芳烷基”是指式-Ra-Ara-的二价基团,其中Ra为亚烷基,并且Ara为亚芳基(即,亚烷基键合到亚芳基)。
术语“(甲基)丙烯酸酯”是指醇的单体丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体或低聚物在本文中通称为“(甲基)丙烯酸酯”。称为“(甲基)丙烯酸酯官能”的材料为包含一个或多个(甲基)丙烯酸酯基团的材料。
如本文所用,术语“羟基官能的”是指包含末端羟基(-OH)基团的反应性物质,诸如(甲基)丙烯酸酯单体。
术语“自由基聚合性的”和“烯键式不饱和的”可互换使用,并且是指包含能够经由自由基聚合机制聚合的碳-碳双键的反应性基团。
除非另外指明,否则“光学透明的”是指制品、膜或粘合剂在可见光谱(约400nm至约700nm)的至少一部分上具有高透光率。通常,光学透明制品具有至少90%的可见光透射率。术语“透明膜”是指具有一定的厚度的膜,并且当该膜设置在基材上时,图像(设置在基材上或邻近基材)透过该透明膜的厚度可见。在许多实施方案中,透明膜允许在不明显损失图像清晰度的情况下透过膜的厚度看到图像。在一些实施方案中,透明膜具有无光表面或光泽表面。
除非另外指明,否则“光学澄清的”是指在可见光光谱(约400nm至约700nm)的至少一部分的范围内具有高透光率并表现出低雾度(通常小于约5%,或者甚至小于约2%)的粘合剂或制品。在一些实施方案中,光学澄清的制品表现出在50微米厚度下小于1%或者甚至在50微米的厚度下0.5%的雾度。通常,光学澄清的制品具有至少95%、通常更高诸如97%、98%或者甚至99%或更高的可见光透射率。光学澄清的粘合剂或制品在CIE Lab色标上一般是中性颜色的,其中a或b值小于0.5。
如本文所用,术语“聚合物”是指包含至少一种类型的重复单元的大分子。术语聚合物涵盖通常称为“低聚物”的低分子量大分子以及相对高分子量的大分子。术语聚合物涵盖仅包括一种类型的重复单元的均聚物和包括超过一种类型的重复单元的共聚物。如本文所用,除非另外指明,否则本文所用术语“分子量”是指数均分子量。分子量以克/摩尔或道尔顿为单位。
本文公开了包含由自由基聚合性反应混合物制备的固化共聚物的粘合剂层。自由基聚合性反应混合物包含至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯、至少一种烯键式不饱和硅烷、以及引发剂。在许多实施方案中,自由基聚合性反应混合物还包含至少一种不含酸性或碱性基团的可共聚的烯键式不饱和化合物。粘合剂层在室温下为压敏粘合剂,并且能够通过在170℃至500℃的温度下烘烤转变成陶瓷样层。粘合剂层的各个组分在下文更详细地描述。
已发现,含有酸性或碱性基团的单体的存在可能不利于本公开的粘合剂组合物。因为自由基聚合性反应混合物包含至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯和至少一种烯键式不饱和硅烷,酸性或碱性基团的存在可起到催化硅烷官能材料的缩合反应的作用,从而导致过早胶凝。因此,包含酸性或碱性基团如酸性或碱性(甲基)丙烯酸酯单体的单体烯键式不饱和化合物通常不适合用于本公开的粘合剂组合物。
如本文所用,术语“不含酸性或碱性基团”是指不含根据标准(根据Bronsted-Lowry定义的术语的熟知含义)的酸性或碱性基团的材料。在该定义中,酸为可给予另一种化合物水合氢离子(H+)的化合物,并且碱为可从另一种化合物接收水合氢离子的化合物。化合物作为酸或碱起作用的倾向可通过化合物的pKa值来预测。一般来讲,不含酸性或碱性基团的合适材料具有在12至14范围内的pKa值。
酸官能和/或碱官能(甲基)丙烯酸酯单体常作为加强单体用于(甲基)丙烯酸酯基的压敏粘合剂组合物。这些加强单体有助于提高压敏粘合剂基质的内聚强度。如下文详述,已发现羟基官能单体,而非酸官能和/或碱官能(甲基)丙烯酸酯单体,适用于本公开的粘合剂组合物。
自由基聚合性反应混合物包含至少一种单烯键式不饱和烷基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯(即,(甲基)丙烯酸酯),其中(甲基)丙烯酸酯的烷基基团具有平均约4至约20个碳原子。在一些实施方案中,(甲基)丙烯酸烷基酯基团具有平均约4至约14个碳原子。烷基基团可任选地在链中含有氧原子,从而形成例如醚或烷氧基醚。合适甲基丙烯酸酯的示例包括但不限于丙烯酸-2-甲基丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸4-甲基-2-戊酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸正癸酯、丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸异癸酯以及丙烯酸异壬酯。其它示例包括(但不限于)聚乙氧基化的或聚丙氧基化的甲氧基(甲基)丙烯酸酯,如CARBOWAX(可从联合碳化物公司(Union Carbide)商购获得)和NK酯AM90G(可从日本新中村化学工业株式会社(ShinNakamura Chemical,Ltd.,Japan)商购获得)的丙烯酸酯。可以用作单体A的合适的单烯键式不饱和的(甲基)丙烯酸酯包括丙烯酸异辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯以及丙烯酸正丁酯。
任选地,至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯可包括其它自由基聚合性单体。合适单体的示例包括其它(甲基)丙烯酸烷基酯单体、乙烯基单体和加强单体。上文描述了(甲基)丙烯酸烷基酯。合适的乙烯基单体的示例包括乙酸乙烯酯、苯乙烯和取代的苯乙烯。
自由基可共聚的加强单体为与(甲基)丙烯酸烷基酯单体共聚的单体,或者用于形成与由(甲基)丙烯酸酯单体形成的聚合物或单体自身相比,具有提高的玻璃化转变温度和内聚强度的共聚物的单体。一般来讲,加强单体具有至少约10℃的均聚物Tg。通常加强单体为加强型(甲基)丙烯酸类单体。加强单体的示例包括但不限于丙烯酸-2,2-(二乙氧基)乙酯、丙烯酸-2-羟乙酯或甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-3-羟丙酯或甲基丙烯酸-3-羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸-2-(苯氧基)乙酯或甲基丙烯酸-2-(苯氧基)乙酯、丙烯酸联苯酯、丙烯酸叔丁基苯酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸二甲基金刚烷酯、丙烯酸-2-萘酯、以及丙烯酸苯酯。还可以使用多种加强单体的组合。
反应混合物另外包含至少一种烯键式不饱和硅烷。可使用任何合适的烯键式不饱和硅烷。此类单体含有末端烯键式不饱和基团和末端硅烷基团,并且可由以下通式描述:
X-L1-SiY1Y2Y3
式1
其中X包含烯键式不饱和基团;L1为单个共价键或二价连接基团;并且Y1、Y2和Y3中的每个独立地为可水解基团或烷基基团。
烯键式不饱和基团的示例包括乙烯基基团和(甲基)丙烯酸酯基团。“(甲基)丙烯酸酯基团”具有通式结构H2C=CHR-C(O)O-,其中C(O)是指羰基基团,即C=O,R为H(对于丙烯酸酯基团而言)和甲基(对于甲基丙烯酸酯基团而言)。(甲基)丙烯酸酯硅烷是特别有用的。
连接基团L1包括二价或更高价基团(选自亚烷基、亚芳基、杂亚烷基、或它们的组合)和任选的二价基团(选自羰基、酯、酰胺、磺酰胺或它们的组合)。L1可以是未取代的,也可被烷基、芳基、卤素、或它们的组合取代。L1基团的碳原子数通常不超过30个。在一些化合物中,L1基团的碳原子数不超过20个、不超过10个、不超过6个或不超过4个。例如,L1可为亚烷基、被芳基基团取代的亚烷基、或与亚芳基结合的亚烷基,或者为烷基醚或烷基硫醚连接基团。合适的连接基团L1的示例包括亚烷基基团(尤其是具有1至约20个碳原子的亚烷基基团)、亚芳基基团、亚芳烷基基团和杂亚烷基基团。特别有用的示例包括亚烷基基团乙烯(-CH2CH2-)、丙烯(-CH2CH2CH2-)、丁烯(-CH2CH2CH2CH2-)、亚苯基(-C6H4-)等等。
基团Y1、Y2和Y3可以相同或不同,并且可为可水解基团或不可水解基团。典型的可水解基团包括(例如)乙酰氧基基团或烷氧基基团。可用的烷氧基基团的示例包括(例如)甲氧基、乙氧基、丙氧基等等。典型的可包括Y1、Y2和Y3的不可水解基团包括例如烷基、芳基或取代的烷基基团,例如甲基、乙基、丙基、苯基、甲苯基等等。
合适的烯键式不饱和的可水解硅烷单体的示例包括(例如)乙烯基硅烷,例如乙烯基三甲氧基硅烷、或乙烯基三乙氧基硅烷;和(甲基)丙烯酸酯基硅烷,例如3-(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、3-(丙烯酰氧基)丙基三乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三乙氧基硅烷、3-(丙烯酰氧基)丙基三丙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三丙氧基硅烷、{3-(丙烯酰氧基)丙基}甲基二甲氧基硅烷、{3-(甲基丙烯酰氧基)丙基}甲基二甲氧基硅烷、{3-(丙烯酰氧基)丙基}甲基二乙氧基硅烷、{3-(甲基丙烯酰氧基)丙基}甲基二乙氧基硅烷、{3-(丙烯酰氧基)丙基}甲基二丙氧基硅烷、{3-(甲基丙烯酰氧基)丙基}甲基二丙氧基硅烷、{4-(丙烯酰氧基)丁基}苯基二甲氧基硅烷、{4-(甲基丙烯酰氧基)丁基}苯基二甲氧基硅烷、{3-(丙烯酰氧基)丙基}苯基二乙氧基硅烷、{3-(甲基丙烯酰氧基)丙基}苯基二乙氧基硅烷、{3-(丙烯酰氧基)丙基}苯基二丙氧基硅烷、{3-(甲基丙烯酰氧基)丙基}苯基二丙氧基硅烷、{3-(丙烯酰氧基)丙基}二甲基甲氧基硅烷、{3-(甲基丙烯酰氧基)丙基}二甲基甲氧基硅烷、{3-(丙烯酰氧基)丙基}二甲基乙氧基硅烷、{3-(甲基丙烯酰氧基)丙基}二甲基乙氧基硅烷、{3-(丙烯酰氧基)丙基}苯基甲基甲氧基硅烷、{3-(甲基丙烯酰氧基)丙基}苯基甲基甲氧基硅烷、{3-(丙烯酰氧基)丙基}苯基甲基乙氧基硅烷和{3-(甲基丙烯酰氧基)丙基}苯基甲基乙氧基硅烷。特别可用的是3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷,通常称为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯,其可以商品名SILQUEST A-174从CromptonCorp.商购获得。
烯键式不饱和硅烷通常以相对小的量存在于反应混合物中。在一些实施方案中,烯键式不饱和硅烷的含量占反应混合物中的总反应性物质的0.1重量%至30重量%。
在许多实施方案中,反应混合物还包含至少一种不含酸性或碱性基团的可共聚的烯键式不饱和化合物。不含酸性或碱性基团的合适可共聚烯键式不饱和化合物的示例是羟基官能(甲基)丙烯酸酯。尤其合适的羟基官能(甲基)丙烯酸酯是甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)和丙烯酸羟丁酯(HBA)。
通常,不含酸性或碱性基团的可共聚烯键式不饱和化合物以相对小的量存在于反应混合物中。在一些实施方案中,不含酸性或碱性基团的可共聚烯键式不饱和化合物的含量占反应混合物中的总反应性物质的0.1重量%至30重量%。
反应组合物另外包含至少一种引发剂。至少一种引发剂为自由基引发剂。引发剂可为热引发剂或光引发剂。在许多实施方案中,引发剂为热引发剂。热引发剂为在加热时生成自由基的物质。许多适当的自由基热引发剂是乙烯基单体聚合领域中已知的,可以进行使用。可用于本发明的代表性自由基聚合热引发剂是可产生自由基的有机过氧化物、有机氢过氧化物和偶氮基团引发剂。可用的有机过氧化物包括但不限于诸如过氧化苯甲酰、二叔戊基过氧化物、叔丁基过氧苯甲酸酯以及二枯基过氧化物的化合物。可用的有机氢过氧化物包括但不限于诸如叔戊基过氧化氢和叔丁基过氧化氢的化合物。可用的偶氮基团引发剂包括(但不限于)由杜邦(DuPont)生产的VAZO化合物,例如VAZO 52(2,2'-偶氮双(2,4-二甲基戊腈))、VAZO 64(2,2'-偶氮双(2-甲基丙腈))、VAZO 67(2,2'-偶氮双(2-甲基丁腈))和VAZO 88(2,2'-偶氮双(环己甲腈))。另外的市售热引发剂包括例如得自密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich,St.Louis,MO)的LUPERSOL 130(2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)-3-己炔)以及得自宾夕法尼亚州普鲁士王市的阿科玛公司(Arkema,Inc.,King of Prussia,PA)的LUPEROX 101(2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己烷)。
在一些实施方案中,引发剂可包含光引发剂,这意味着引发剂被光、通常是紫外(UV)光活化。合适的自由基光引发剂的示例包括可从北卡罗来纳州夏洛特的巴斯夫公司(BASF,Charlotte,NC)的DAROCURE 4265、IRGACURE 651、IRGACURE 1173、IRGACURE 819、LUCIRIN TPO、LUCIRIN TPO-L。也适用作引发剂的材料是用作光敏交联剂的材料,其通过高强度紫外(UV)光活化。所用的两种常用光敏交联剂为二苯甲酮和可共聚芳族酮单体,如在美国专利4,737,559中所述。
通常使用足量的引发剂来使聚合达到所期望的温度和转化率。所用的总引发剂的量通常在基于总单体含量计约0.0005重量%至约0.5重量%的范围内,或者在约0.001重量%至约0.1重量%的范围内。
反应性混合物还可任选地包括一种或多种链转移剂。链转移剂是本领域中熟知的。尤其适合的链转移剂是含硫的链转移剂,诸如3-巯基丙酸甲酯。
除了上述反应性组分之外,反应性混合物可额外包含一种或多种非反应性添加剂。可使用任何合适的添加剂,只要其妨碍反应性组分的固化,或者不利地影响固化压敏粘合剂膜或通过烘烤压敏粘合剂膜层形成的陶瓷样层的特性,诸如光学特性。合适的非反应性添加剂的示例包括增塑剂、增粘剂、纳米颗粒填料、珠粒填料、抗氧化剂、粘度控制添加剂、折射率改性剂或它们的组合。
尤其合适的非反应性添加剂是硅氧烷增粘树脂。之前称为硅酸盐增粘树脂的硅氧烷增粘树脂通常被添加到聚二有机硅氧烷粘合剂中以提供或增强粘合剂特性。在本公开中,不添加硅氧烷增粘树脂以增强粘著性,因为本发明的压敏粘合剂不是硅氧烷基的,而是这些树脂用作填料。不受理论的束缚,据信添加硅氧烷增粘树脂可有助于在烘烤时形成陶瓷样层,因为这些树脂具有高含量的-Si-O-,其能够在烘烤过程期间参与形成陶瓷样层。
合适的硅氧烷增粘树脂包括由以下结构单元构成的那些树脂:M(即,单价R'3SiO1/2单元)、D(即,二价R'2SiO2/2单元)、T(即,三价R'SiO3/2单元)和Q(即,四价SiO4/2单元)、以及它们的组合。典型的示例性硅氧烷树脂包括MQ硅氧烷增粘树脂、MQD硅氧烷盐增粘树脂和MQT硅氧烷增粘树脂。这些硅氧烷增粘树脂的数均分子量通常在100至50,000的范围内、或者500至15,000的范围内,并且通常具有甲基R′基团。
MQ硅氧烷增粘树脂是具有R'3SiO1/2单元(“M”单元)和SiO4/2单元(“Q”单元)的共聚树脂,其中M单元键合到Q单元上,每个Q单元与至少一个其它Q单元键合。一些SiO4/2单元(“Q”单元)与羟基基团键合,得到HOSiO3/2单元(“TOH”单元),从而使硅氧烷增粘树脂具有一定含量的与硅键合的羟基,而其它一些则仅与其它的SiO4/2单元键合。
这种树脂在例如聚合物科学和工程百科全书(Encyclopedia of PolymerScience and Engineering),第15卷,John Wiley&Sons,New York,(1989),265页至270页和美国专利2,676,182(Daudt等人)、3,627,851(Brady)、3,772,247(Flannigan)和5,248,739(Schmidt等人)中有所描述。其它示例在美国专利5,082,706(Tangney)中有所公开。上述树脂通常在溶剂中制备。可按照美国专利5,319,040(Wengrovius等人)、5,302,685(Tsumura等人)和4,935,484(Wolfgruber等人)中所述的方法制备干燥或无溶剂的增粘M硅氧烷树脂。
可按照美国专利2,676,182(Daudt等人)中所述的二氧化硅水溶胶封端工艺(其根据美国专利3,627,851(Brady)和美国专利3,772,247(Flannigan)中的方法改进而来)来制备某些MQ硅氧烷增粘树脂。这些改进的工艺通常包括将硅酸钠溶液的浓度和/或硅酸钠中硅与钠的比率和/或在对中和的硅酸钠溶液进行封端前的时间,总体上限定为比Daudt等人所公开的那些值更低的值。中和的硅溶胶通常用醇诸如2-丙醇之类的醇来稳定,并且在中和后应尽可能快地用R3SiO1/2硅氧烷单元封端。基于增粘硅氧烷树脂的重量计,MQ树脂上的硅键合的羟基基团(即硅烷醇)的含量可降低至不大于1.5重量%、不大于1.2重量%、不大于1.0重量%、或不大于0.8重量%。这可通过例如使六甲基二硅氮烷与增粘硅氧烷树脂反应来实现。此类反应可用例如三氟乙酸来催化。另选地,可使三甲基氯硅烷或三甲基硅烷基乙酰胺与增粘硅氧烷树脂反应,在这种情况下无需催化剂。
MQD硅氧烷增粘树脂为具有R'3SiO1/2单元(“M”单元)、SiO4/2单元(“Q”单元)和R'2SiO2/2单元(“D”单元)的三元共聚物,如美国专利2,736,721(Dexter)所提出的三元共聚物。在MQD硅氧烷增粘树脂中,R'2SiO2/2单元(“D”单元)的一些甲基R'基团可被乙烯基(CH2=CH-)基团(“DVi”单元)取代。
MQD硅氧烷增粘树脂为具有R'3SiO1/2单元、SiO4/2单元和R'2SiO3/2单元(“T”单元)的三元共聚物,如美国专利5,110,890(Butler)和日本公开Kokai HE 2-36234所教导。
合适的硅氧烷增粘树脂可从诸如密歇根州米德兰的道康宁公司(Dow Corning,Midland,MI)、纽约沃特福德的迈图高新材料公司(Momentive Performance Materials,Waterford,NY)和南卡罗莱纳州罗克希尔的罗迪亚有机硅公司(Rhodia Silicones,RockHill,SC)之类的商品提供者处商购获得。特别可用的增粘MQ硅氧烷树脂的示例包括商品名为SR-545和SR-1000的那些树脂,两者均可从纽约沃特福德的迈图高新材料公司(Momentive Performance Materials,Waterford,NY)商购获得。此类树脂一般于有机溶剂中提供,并且可接收原样使用。两种或更多种硅氧烷树脂的共混物可包含在本公开的反应性混合物中。
通常,如果使用的话,硅氧烷增粘树脂以基于固体总重量计至多20重量%的量存在于反应性混合物中。
可使用的其它非反应性添加剂包括填料。通常,如果使用的话,填料是足够小的,以便不干扰光学特性。示例包括热解法二氧化硅和纳米颗粒填料。
如上所述,将反应混合物固化,以形成压敏粘合剂层。压敏粘合剂包含通过上述反应性组分的自由基聚合形成的共聚物,以及反应混合物中包含的任何非反应性添加剂。压敏粘合剂的特性是熟知的,并且如上所述。通常,本公开的压敏粘合剂的共聚物具有小于20℃的Tg。通常共聚物具有0℃或甚至更低的Tg。共聚物Tg可通过熟知的Fox公式对所用的反应性组分的均聚物Tg值计算得到。
固化的压敏粘合剂层为自立式膜。通常,在剥离基底上形成自立式膜,以形成转印带,其将在下文中详述。反应性混合物可以各种方式形成为自支撑膜。通常,将反应性组合物的组分混合在一起,以形成反应性组合物混合物,并且涂覆到剥离基底上并固化,以形成自立式膜。反应性组合物组分可通过本领域技术人员已知的传统方法混合。此类方法包括混合、机械轧制、热熔共混等。在一些实施方案中,将组分在溶液中混合。合适的溶剂的示例如上所述,并且包括乙酸乙酯、丙酮、甲基乙基酮、庚烷、甲苯以及它们的混合物。在其他实施方案中,组分作为100%固体组合物混合,诸如通过热熔混合。热熔融混合在使用热固化剂的实施方案中可能是有问题的,但是因为反应性组分一般具有相当低的分子量,因此在室温下混合以制备100%的固体混合物常常是可能的。
根据反应性组合物混合物的性质,反应性组合物混合物可以各种不同方式涂覆在剥离基底上。如果反应性组合物混合物包含溶剂,则反应性组合物混合物可通过诸如刮涂、辊涂、凹版涂布、棒涂、帘式涂布和气刀涂布等的方法涂布。反应性组合物混合物还可以通过已知的方法(诸如丝网印刷或喷墨印刷)进行印刷。然后通常干燥涂布的反应性组合物混合物以移除溶剂。通常,使涂层经受升高的温度,诸如由烘箱提供的升高的温度,以加快粘合剂的干燥。如果使用热引发剂,相同的升高温度还可用于固化效应。相似地,如果涂覆的反应性组合物为100%的固体组合物,则暴露于高温可用于固化效应。用于引起干燥和/或固化的合适高温方法的示例包括使用烤箱、加热灯等。如果使用光引发剂,则固化可通过暴露于适当的辐射,诸如由UV灯提供的UV光来实现。
在一些实施方案中,粘合剂层可被交联。此类交联可通过使用标准交联剂如多官能烯键式不饱和单体来实现。更典型地,如果需要交联,则可通过使用可辐射活化的交联剂来实现交联,诸如光交联剂2,4,6-三(苯甲酰基苯氧基)-1,3,5-三嗪,如美国专利6,369,123(Stark等人)所述。
在一些实施方案中,粘合剂层具有期望的光学特性。在一些实施方案中,粘合剂层,包括压敏粘合剂层,是光学透明的或者甚至是光学澄清的。光学透明的制品具有至少90%的可见光透射率,而光学澄清的制品具有至少95%的可见光透射率和小于5%的雾度。另外,在一些实施方案中,粘合剂层在烘烤以将粘合剂层转变成陶瓷样层后是光学透明的或甚至光学澄清的。
在一些实施方案中,粘合剂层包括由图案化的结构化模板层形成的结构化表面。可通过如下方式形成图案化的结构化模板层:将辐射固化性组合物层沉积到辐射透射载体的一个表面上以提供具有暴露表面的层;在能够将所述图案赋予到所述层的足够接触压力下,使母模与具有图案的预成型表面接触,所述图案能够将包括远侧表面部分和邻近的凹陷表面部分的精确成型和定位的交互式功能性中断部分的三维结构赋予到所述载体上辐射固化性组合物层的暴露表面中;将所述固化性组合物暴露于透过所述载体的足够水平的辐射中,以在辐射固化性组合物层与母模的图案化表面接触的同时固化所述组合物。这种浇铸和固化工艺可通过以下步骤以连续方式完成:使用载体卷,将固化性材料层沉积到载体上,抵靠母模层合固化性材料,以及使用光化辐射固化固化性材料。随后可将所得的其上设置有图案化的结构化模板的载体辊卷起来。这种方法公开于例如美国专利6,858,253(Williams等人)中。
减小结构化模板层的粘附性的一种方法是将防粘涂层施加至膜。将防粘涂层施加至模板层的表面的一种方法是利用等离子体沉积。可利用低聚物或聚合物形成等离子体交联防粘涂层。在涂覆前,低聚物或聚合物可为液体或固体形式。通常,低聚物具有大于1000的分子量。另外,低聚物通常具有小于10,000的分子量,使得该低聚物不太易挥发。分子量大于10,000的低聚物通常可能太不易挥发,使得在涂覆期间形成液滴。在一个实施方案中,低聚物具有大于3000且小于7000的分子量。在另一个实施方案中,低聚物具有大于3500且小于5500的分子量。通常,低聚物具有提供低摩擦表面涂层的性能。合适的低聚物包括含有机硅的烃类、含反应性有机硅的三烷氧基硅烷、芳族和脂族烃、含氟化合物以及它们的组合。例如,合适的树脂包括但不限于二甲基有机硅、烃基类聚醚、含氟聚醚、乙烯四氟乙烯和氟代有机硅。氟代硅烷表面化学、真空沉积以及表面氟化也可用于提供防粘涂层。
等离子体聚合薄膜构成独立于常规聚合物的材料类别。在等离子体聚合物中,聚合是无规的,交联程度极其高,并且所得的聚合物膜与对应的“常规”聚合物膜非常不同。因此,等离子体聚合物被本领域的技术人员视为独特不同类别的材料,并且可用于本发明所公开的制品中。此外,存在其它方法将防粘涂层施加至模板层,包括但不限于起霜、涂覆、共挤出、喷涂、电泳涂覆或浸涂。
通常通过使结构化模板层与粘合剂表面接触来形成粘合剂层中的结构化表面。在许多实施方案中,结构化模板层是结构化的隔离衬片,即,包含一个结构化表面的剥离基底。在隔离衬片的结构化表面的表面中可存在多种图案和形状。该结构可具有多种形状和尺寸。一般来讲,结构为微观结构,意指它们为具有至少2个维度的微观尺寸结构的微结构特征。微结构特征可呈现多种形状。代表性的示例包括半球、棱柱(诸如正方形棱柱、矩形棱柱、圆柱形棱柱以及其它类似的多边形特征结构)、锥体、椭圆、沟槽(例如,V形沟槽)、槽等。一般来讲,期望包括当粘合剂层层合至粘合体时促进空气在粘结界面处排出的形貌特征结构。就这一点而言,延伸到制品边缘的V形沟槽和槽尤其可用。表征微结构特征的特定维度和图案是基于制品预期的具体应用来选择的。
另外,本文公开了转印带。本公开的转印带为上述粘合剂层的独立双面压敏粘合剂膜,并且包括载体层(剥离基底)且可包括附加层。
该转印带包括具有第一主要表面和第二主要表面的剥离基底、以及邻近剥离基底的第二主表面的至少一部分的独立粘合剂层。粘合剂层包含由反应混合物制备的固化共聚物,该反应混合物包含至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯、至少一种不含酸性或碱性基团的可共聚的烯键式不饱和化合物、至少一种烯键式不饱和硅烷、以及引发剂。反应混合物的合适反应性组分详细描述于上文。粘合剂层在室温下为压敏粘合剂,并且能够通过在170℃至500℃的温度下烘烤转变成陶瓷样层。
在一些实施方案中,粘合剂层与剥离基底的第二主表面接触。在这些实施方案中,转印带制品是简单制品,仅包括粘合剂层和剥离基底,并且当将转印带的暴露粘合剂表面粘附到基底上并移除剥离基底时,所得层合体仅具有粘附到基底表面的粘合剂层。
在其它实施方案中,转印带还包括回填层,使得回填层介于粘合剂层和剥离基底的第二主表面之间。回填层在下文中详述。在这些实施方案中,转印带制品是较复杂的制品,并且当将转印带的暴露粘合剂表面粘附到基底上并移除剥离基底时,所得层合体包括:回填层/粘合剂层/基底。回填层是在施用于粘合剂层之前至少部分固化并且在烘烤期间完全固化的可固化层。如本文所用,术语回填层可指在其固化状态或在其可固化状态的回填层。当回填层与粘合剂层相关联时,其处于可固化状态,当回填层与陶瓷样层相关联时,其处于完全固化状态。
多种剥离基底是适合的。通常,剥离基底是隔离衬片或其它膜,可从其中容易地移除粘合剂层。示例性隔离衬片包括由纸材(例如,牛皮纸)或聚合物材料(例如,聚烯烃诸如聚乙烯或聚丙烯、乙烯乙酸乙烯酯、聚氨酯、聚酯诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯等、以及它们的组合)制备的那些。至少一些隔离衬片涂覆有剥离剂层,诸如含有机硅的材料或含有碳氟化合物的材料。示例性的剥离衬件包括但不限于可以商品名“T-30”和“T-10”从弗吉尼亚州马丁斯维尔的CP膜公司(CP Film,Martinsville,Va.)商购获得的衬件,该衬件在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜上具有有机硅剥离涂层。一旦固化,压敏粘合剂层是不需要剥离基底的自立式膜,但是在剥离基底上处理膜通常是方便的。
如上所述,剥离基底可包括结构化表面,使得当结构化表面与粘合剂层或覆盖粘合剂层的回填层接触时,其可向粘合剂层或回填层赋予结构化表面。
多种具有存在于其表面上的结构化图案的宽范围的剥离衬件(通常称为微结构化剥离衬件)为合适的。通常,通过压印制备微结构化剥离衬件。这意指剥离衬件具有可压印表面,在施加压力和/或热的情况下,可压印表面与结构化工具接触,以形成压印表面。这种压印表面为结构化表面。压印表面上的结构是工具表面上结构的反转,也就是说,工具表面上的突出部将在压印表面上形成凹陷,并且工具表面上的凹陷将在压印表面上形成突出部。
回填层用于各种光学制品中,并且描述于例如美国专利公布2014/0021492(Wolk等人)中。回填层是可固化的热稳定层,使得烘烤过程完全固化回填层。通常回填层在其完全固化之后无粘性。可用于热稳定回填的材料包括聚硅氧烷树脂、聚硅氮烷、聚酰亚胺、桥型或梯型倍半硅氧烷、硅氧烷和硅氧烷杂化材料以及许多其它材料。这些分子通常具有无机核(其导致高度的热稳定性、机械强度和耐化学品性)和有机壳(其有助于溶解性和反应性)。存在这些材料的许多商业来源,其总结于下表A中。
上述不同的各种材料可通过将纳米颗粒或金属氧化物前体掺入聚合物树脂中而合成有更高的折射率。Silecs SC850材料是一种改性的倍半硅氧烷(n≈1.85)。其它材料包括甲基三甲氧基硅烷(MTMS)和双三乙氧基甲硅烷基乙烷(BTSE)的共聚物(Ro等人,Adv.Mater.2007年,19,705–710)。这种合成形成具有倍半硅氧烷的非常小的桥联环状网的可溶性聚合物。该柔性更大的结构导致涂层的堆积密度和机械强度增加。可调整这些共聚物的比率以得到非常低的热膨胀系数、低孔隙率和高模量。
在许多实施方案中,回填层包含高度支化的有机硅低聚物和聚合物,它们由以下通式表示:
R1选自氢、取代或未取代的C1-C20烷基、取代或未取代的C2-C10亚烷基、取代或未取代的C2-C20亚烯基、C2-C20亚炔基、取代或未取代的C3-C20环烷基、取代或未取代的6-C20芳基、取代或未取代的C6-C20亚芳基、取代或未取代的C7-C20芳烷基基团、取代或未取代的C1-C20杂烷基基团、取代或未取代的C2-C20杂环烷基基团和/或这些的组合;
R2选自氢、取代或未取代的C1-C20烷基、取代或未取代的C2-C10亚烷基、取代或未取代的C2-C20亚烯基、C2-C20亚炔基、取代或未取代的C3-C20环烷基、取代或未取代的6-C20芳基、取代或未取代的C6-C20亚芳基、取代或未取代的C7-C20芳烷基基团、取代或未取代的C1-C20杂烷基基团、取代或未取代的C2-C20杂环烷基基团和/或这些的组合;
R3选自氢、取代或未取代的C1-C20烷基、取代或未取代的C2-C10亚烷基、取代或未取代的C2-C20亚烯基、C2-C20亚炔基、取代或未取代的C3-C20环烷基、取代或未取代的6-C20芳基、取代或未取代的C6-C20亚芳基、取代或未取代的C7-C20芳烷基基团、取代或未取代的C1-C20杂烷基基团、取代或未取代的C2-C20杂环烷基基团和/或这些的组合;
R4选自氢、取代或未取代的C1-C20烷基、取代或未取代的C2-C10亚烷基、取代或未取代的C2-C20亚烯基、C2-C20亚炔基、取代或未取代的C3-C20环烷基、取代或未取代的6-C20芳基、取代或未取代的C6-C20亚芳基、取代或未取代的C7-C20芳烷基基团、取代或未取代的C1-C20杂烷基基团、取代或未取代的C2-C20杂环烷基基团和/或这些的组合;
R5选自氢、取代或未取代的C1-C20烷基、取代或未取代的C2-C10亚烷基、取代或未取代的C2-C20亚烯基、C2-C20亚炔基、取代或未取代的C3-C20环烷基、取代或未取代的6-C20芳基、取代或未取代的C6-C20亚芳基、取代或未取代的C7-C20芳烷基基团、取代或未取代的C1-C20杂烷基基团、取代或未取代的C2-C20杂环烷基基团和/或这些的组合;
Z为可水解基团,诸如卤素(含有元素F、Br、Cl、或I)、C1-C20烷氧基、C-C20芳氧基和/或这些的组合。
m为0至500的整数;
n为1至500的整数;
p为0至500的整数;
q为0至100的整数。
如本文所用,术语“取代的”是指被选自以下的至少取代基取代的一者:卤素(包括元素F、Br、Cl或I)、羟基基团、烷氧基基团、硝基基团、氰基基团、氨基基团、叠氮基基团、脒基基团、肼基基团、亚联氨基基团、羰基基团、氨甲酰基基团、巯基基团、酯基基团、羧基基团或它们的盐、磺酸基团或它们的盐、磷酸基团或它们的盐、烷基基团、C2至C20烯基基团、C2至C20炔基基团、C6至C30芳基基团、C7至C13芳烷基基团、C1至C4烷氧基基团、C1至C20杂烷基基团、C3至C20杂芳烷基基团、C3至C30环烷基基团、C3至C15环烯基基团、C6至C15环炔烃基基团、杂环烷基基团、以及它们的组合,替代化合物的氢。
所得的高度支化的有机硅聚合物具有在150Da至300,000Da的范围内的分子量,或者一般具有在150Da至30,000Da的范围内的分子量。
热稳定回填材料通常包含甲基三乙氧基硅烷前体在极性溶剂中的水解和缩合的反应产物。在合成后,所得的聚合物一般具有小于30,000Da的标称分子量。热稳定回填溶液也一般包含小于50重量%的标称尺寸在介于10纳米至50纳米之间的二氧化硅纳米颗粒。
本文所述的热稳定组合物一般包含无机纳米颗粒。这些纳米粒子可具有各种尺寸和形状。纳米颗粒的平均粒径可小于约1000nm、小于约100nm、小于约50nm、或5nm至约3nm至约50nm。纳米粒子可具有约3nm至约50nm、或约3nm至约35nm、或约5nm至约25nm的平均粒径。如果纳米粒子聚集,则聚集粒子的最大横截面尺寸可为在上述范围中的任何一者内,并且还可大于约100nm。还可使用“热解法”纳米粒子,诸如主要尺寸小于约50nm的二氧化硅和氧化铝,诸如可得自马萨诸塞州波士顿的卡博特公司(Cabot Co.Boston,MA)的CAB-OSPERSEPG 002热解法二氧化硅、CAB-O-SPERSE 2017A热解法二氧化硅和CAB-OSPERSE PG 003热解法氧化铝。它们的测量可基于透射电子显微镜(TEM)。纳米粒子可大体上完全缩聚。完全缩聚的纳米粒子(诸如胶态二氧化硅)通常在其内部大体上没有羟基。不含二氧化硅的充分凝结的纳米颗粒通常具有(作为分离的颗粒测量)大于55%,通常大于60%,并且更通常地大于70%的结晶度。例如,结晶度可在至多约86%或更大的范围内。结晶度可通过X射线衍射技术来确定。凝结的晶体(例如,氧化锆)纳米粒子具有高折射率,而无定形的纳米粒子通常具有低折射率。可使用无机或有机纳米粒子的各种形状,诸如球形、杆、片材、管、线材、立方体、锥、四面体等等。
通常选择粒子的尺寸以避免最终制品中的显著可见光散射。所选择的纳米材料可赋予各种光学特性(即,折射率、双折射率)、电特性(例如,热导率)、机械特性(例如,韧性、铅笔硬度、耐刮擦性)或这些特性的组合。可能期望使用有机和无机氧化物粒子类型的混合物以优化光学特性或者材料特性并降低总组合物成本。
合适的无机纳米粒子的示例包括金属纳米粒子或其相应氧化物,包括元素锆(Zr)、钛(Ti)、铪(Hf)、铝(Al)、铁(Fe)、钒(V)、锑(Sb)、锡(Sn)、金(Au)、铜(Cu)、镓(Ga)、铟(In)、铬(Cr)、锰(Mn)、钴(Co)、镍(Ni)、锌(Zn)、钇(Y)、铌(Nb)、钼(Mo)、锝(Te)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、银(Ag)、镉(Cd)、镧(La)、钽(Ta)、钨(W)、铼(Rh)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、以及它们的任何组合。
在具体的实施方案中,使用锆氧化物(氧化锆)的纳米粒子。氧化锆纳米颗粒可具有约5nm至50nm、或5nm至15nm、或10nm的粒度。氧化锆纳米粒子在耐用制品或光学元件中的量可为从10重量%至70重量%、或30重量%至50重量%。在本发明的材料中所用的氧化锆可以商品名NALCO OOSSOO8得自伊利诺伊州内珀维尔的纳尔科化学公司(Nalco ChemicalCo.(Naperville,Ill.)),以及以商品名“Buhler zirconia Z-WO sol”得自瑞士乌茨维尔的布勒公司(Buhler AG Uzwil,20Switzerland)。氧化锆纳米粒子还可以按照在诸如美国专利7,241,437(Davidson等人)和美国专利6,376,590(Kolb等人)中所描述的方法进行制备。二氧化钛、氧化锑、氧化铝、氧化锡和/或混合的金属氧化物纳米粒子在耐用制品或光学元件中的含量可为从10重量%至70重量%、或30重量%至50重量%。可经由“溶胶-凝胶”工艺形成致密的陶瓷氧化物层,其中将陶瓷氧化物粒子掺入具有至少一种改性组分前体的胶化分散体中,之后进行脱水和烧制,如美国专利5,453,104(Schwabel)所述。用于本发明材料中的混合的金属氧化物可以商品名OPTOLAKE从日本川崎市的触媒化成工业株式会社(Catalysts&Chemical Industries Corp.,(Kawasaki,Japan))商购获得。
合适的无机纳米粒子的其他示例包括元素和称为半导体的合金及其相应氧化物,诸如硅(Si)、锗(Ge)、碳化硅(SiC)、硅锗(SiGe)、氮化铝(AlN)、磷化铝(AlP)、氮化硼(BN)、碳化硼(B4C)、锑化镓(GaSb)、磷化铟(InP)、氮砷化镓(GaAsN)、磷砷化镓(GaAsP)、氮砷化铟铝(InAlAsN)、氧化锌(ZnO)、硒化锌(ZnSe)、硫化锌(ZnS)、碲化锌(ZnTe)、汞硒化锌(HgZnSe)、硫化铅(PbS)、碲化铅(PbTe)、硫化锡(SnS)、碲化铅锡(PbSnTe)、碲化铊锡(Tl2SnTe5)、磷化锌(Zn3P2)、砷化锌(Zn3As2)、锑化锌(Zn3Sb2)、碘化铅(II)(PbI2)、氧化亚铜(I)(Cu2O)。
硅二氧化物(二氧化硅)纳米粒子的粒度可为从5nm至75nm或10nm至30nm或20nm。二氧化硅纳米粒子的量通常为从10重量%至60重量%。二氧化硅的量通常小于40wt%。合适的二氧化硅可以商品名NALCO COLLOIDAL SILICAS从伊利诺伊州内珀维尔的台塑化学公司(Nalco Chemical Co.,Naperville,Ill)商购获得。例如,二氧化硅包括NALCO商品名1040、1042、1050、1060、2327和2329,以产品名IPA-ST-MS、IPA-ST-L、IPA-ST、IPA-ST-UP、MA-ST-M和MAST溶胶得自德克萨斯州休斯顿的日产化学美国公司(Nissan ChemicalAmerica Co.Houston,TX)的有机二氧化硅,以及同样得自德克萨斯州休斯顿的日产化学美国公司(Nissan Chemical America Co.Houston,TX)的SNOWTEX ST-40、ST-50、ST-20L、ST-C、ST-N、ST-O、ST-OL、ST-ZL、ST-UP和ST-OUP。合适的热解法二氧化硅包括例如可得自德国哈瑙的德固赛公司(DeGussa AG,(Hanau,Germany))的以商品名AEROSIL系列OX-50、-130、-150和-200出售的产品,以及可得自伊利诺伊州塔斯科拉的卡博特公司(Cabot Corp.(Tuscola,Ill.))的CAB-O-SPERSE 2095、CAB-O-SPERSE A105、CAB-O-SIL M5。可聚合材料与纳米粒子的重量比可在约30:70、40:60、50:50、55:45、60:40、70:30、80:20或90:10或更大的范围内。纳米粒子重量%的期望范围为在约10重量%至约60重量%的范围内,并可取决于所用纳米粒子的密度和尺寸。
在半导体类别内,包括称为“量子点”的纳米粒子,其具有可在一系列应用中使用的有趣的电子和光学特性。量子点可由二元合金制得,诸如硒化镉、硫化镉、砷化铟和磷化铟,或由三元合金制得,诸如硫硒化镉等等。出售量子点的公司包括英国曼彻斯特的Nanoco技术公司(Nanoco Technologies(Manchester,UK))和加利福尼亚州帕罗奥图的纳米系统公司(Nanosys(Palo Alto,CA))。
合适的无机纳米粒子的示例包括已知为稀土元素的元素以及它们的氧化物,诸如镧(La)、铈(CeO2)、镨(Pr6O11)、钕(Nd2O3)、钐(Sm2O3)、铕(Eu2O3)、钆(Gd2O3)、铽(Tb4O7)、镝(Dy2O3)、钬(Ho2O3)、铒(Er2O3)、铥(Tm2O3)、镱(Yb2O3)和镥(Lu2O3)。另外,已知为“荧光体”的磷光材料可包括在热稳定回填材料中。这些可包括作为活化剂的硫化铋锶硫化钙(CaxSr)S:Bi、具有铜“GS磷光体”的硫化锌、硫化锌和硫化镉的混合物、由铕(SrAl2O4:Eu(II):Dy(III))、BaMgAl10O17:Eu2+(BAM)、Y2O3:Eu活化的铝酸锶、掺杂的正硅酸盐、含钇铝石榴石(YAG)和钇铝石榴石(LuAG)的材料、以及它们的任何组合等等。磷光体的商业示例可包括ISIPHO无机磷光体(可得自德国达姆施塔特的默克集团(Merck KGaA,Darmstadt,Germany))中的一种。
通常用表面处理剂来处理纳米粒子。对纳米级粒子进行表面处理可以提供聚合性树脂中的稳定分散体。有利地是,表面处理使纳米粒子稳定,使得这些粒子很好地分散在基本上均质的组合物中。此外,可在纳米粒子表面的至少一部分上用表面处理剂进行改性,以使得稳定化的粒子在固化期间可与组合物的部分共聚或反应。一般来讲,表面处理剂具有第一末端和第二末端,该第一末端将附接到粒子表面(共价地、离子地或通过强物理吸附作用),该第二末端赋予粒子与组合物的相容性,和/或在固化期间与树脂反应。表面处理剂的示例包括:醇、胺、羧酸、磺酸、膦酸、硅烷和钛酸酯。期望类型的处理剂部分地由金属氧化物表面的化学性质决定。硅烷对于二氧化硅和其它含硅填料来说是期望的。硅烷和羧酸对于金属氧化物诸如氧化锆来说是期望的。表面改性可在与单体混合之后进行或在混合完成后进行。就硅烷而言,期望在粒子或与纳米粒子被掺入到组合物之前使硅烷与粒子或与纳米粒子表面发生反应。表面改性剂的所需量取决于若干因素,诸如粒度、粒子类型、改性剂分子量和改性剂类型。一般来讲,期望将大约单层的改性剂附接到粒子的表面。所需的附接过程或反应条件也取决于所用的表面改性剂。对于硅烷而言,期望在酸性或碱性的条件下、在高温下表面处理大约1-24小时。表面处理剂诸如羧酸可能不需要高温或较长时间。
适用于组合物的表面处理剂的代表性实施方案包括例如以下化合物:异辛基三甲氧基硅烷、N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)氨基甲酸甲氧基乙氧基乙氧基乙酯(PEG3TES)、N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)氨基甲酸甲氧基乙氧基乙氧基乙酯(PEG2TES)、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、3-烯丙氧丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(丙烯酰氧基丙基)甲基二甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基二甲基乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基二甲基乙氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、乙烯基甲基二乙酰氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三苯氧基硅烷、乙烯基三叔丁氧基硅烷、乙烯基三异丁氧基硅烷、乙烯基三异丙烯氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、苯乙烯基乙基三甲氧基硅烷、巯基丙基三甲氧基硅烷、3-5缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、丙烯酸、甲基丙烯酸、油酸、硬脂酸、十二烷酸、2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酸(MEEAA)、丙烯酸β-羧乙基酯、2-(2-甲氧基乙氧基)乙酸、甲氧基苯基乙酸、以及它们的混合物。另外,已发现可以商品名“Silquest A1230”从西弗吉尼亚州康普顿南查尔斯顿的特种有机硅公司(OSI Specialties,Crompton South Charleston,WV)商购获得的专有硅烷表面改性剂是特别合适的。
在一些实施方案中,热稳定分子物质包括金属、金属氧化物或金属氧化物前体。可使用金属氧化物前体以便充当无机纳米粒子的无定形“粘结剂”,或它们可单独使用。可使用溶胶-凝胶技术使这些前体反应以便将材料固化成固体物质,并且对于本领域中的技术人员来说是已知的。合适的金属氧化物前体包括烷基钛酸酯,例如丁醇钛(IV)、钛酸正丙酯、三乙醇胺钛、磷酸钛二醇、2-乙基己基钛酸酯、乙醇钛(IV)、异丙醇钛(IV)等等。这些可以由德克萨斯州休斯顿的道夫凯特公司(Dorf-Ketal Inc.(Houston,TX))所有的“TYZOR”商品名商购获得。另外合适的金属氧化物前体包括氯化锆或醇化锆(IV)诸如丙烯酸锆(IV)、四异丙醇锆(IV)、四乙醇锆(IV)、四丁醇锆(IV)等等,其全部可得自密苏里州圣路易斯的奥德里奇公司(Aldrich(St.Louis,MO))。另外合适的金属氧化物前体包括氯化铪(IV)或醇化铪诸如羧乙基丙烯酸铪(IV)、四异丙醇铪(IV)、叔-丁醇铪(IV)、正丁醇铪(IV),其也可得自密苏里州圣路易斯的奥德里奇公司(Aldrich(St.Louis,MO))。
除了粘合剂层和任选的热稳定回填层之外,制品还可包括任选的牺牲层。牺牲层是在烘烤期间被移除的材料层,与回填层相反,回填层是热稳定的并且因此在烘烤期间不被移除。牺牲层是能够被烘烤或换句话讲在移除同时基本上完整地保留邻近层(诸如结构化的邻近层)的材料。此类邻近层的一个示例为结构化回填层。可以将牺牲层视为可移除的支架,其支撑热稳定回填层的结构化表面直到烘烤步骤,此时回填层完全固化,并且粘合剂层被转变成陶瓷样层。
在一些实施方案中,牺牲层是剥离层。在这些实施方案中,使剥离基底接触粘合剂层,或者更典型地接触邻近粘合剂层(例如回填层)的层。可将剥离基底的背衬层剥离,保留接触粘合剂层或回填层的剥离层,而不是剥离并移除整个剥离基底,以保留暴露的粘合剂层或回填层。这样,剥离层变为牺牲层并且在烘烤期间被移除。在移除整个剥离基底的实施方案中,在粘合剂层或回填层的表面上没有牺牲层。在这些实施方案中,如果需要牺牲层,则在移除剥离基底之后,可将牺牲层添加到粘合剂层或回填层的暴露表面上。
如果使用的话,牺牲层可包含任何材料,只要获得期望特性即可。牺牲层一般由包含具有约1,000Da或更小的数均分子量的聚合物(例如,单体和低聚物)的可聚合组合物制成。尤其合适的单体或低聚物具有约500Da或更小的分子量,并且甚至更尤其合适的可聚合分子具有约200Da或更小的分子量。通常使用光化辐射例如可见光、紫外线辐射、电子束辐射、热和它们的组合,或者可以通过光化学或热来引发的各种常规阴离子、阳离子、自由基或其它聚合技术中的任一种来固化可聚合组合物。
用于形成牺牲层的可用的可聚合组合物包含本领域中已知的可固化官能团,诸如环氧基团、烯丙氧基基团、(甲基)丙烯酸酯基团、环氧化物、乙烯基、羟基、乙酰氧基、羧酸、氨基、酚类、乙醛、肉桂酸、烯烃、炔烃、烯键式不饱和基团、乙烯基醚基团、以及它们的任何衍生物和任何化学相容的组合。
用于制备牺牲模板层的可聚合组合物根据辐射可固化部分可为一官能的或多官能的(例如,二官能、三官能和四官能)。合适的单官能可聚合前体的示例包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、取代的苯乙烯、乙烯基酯、乙烯基醚、(甲基)丙烯酸辛酯、壬基酚乙氧基化(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸β-羧乙酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、脂环族环氧化物、α-环氧化物、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸、N-乙烯基己内酰胺、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、羟基官能己内酯(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸羟基异丙酯、(甲基)丙烯酸羟丁酯、(甲基)丙烯酸羟基异丁酯、(甲基)丙烯酸四氢呋喃酯、以及它们的任何组合。
合适的多官能可聚合前体的示例包括二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸己二醇酯、二(甲基)丙烯酸三甘醇酯、二(甲基)丙烯酸四甘醇酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酸甘油酯、三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、二(甲基)丙烯酸新戊二醇酯、双酚A二(甲基)丙烯酸酯、聚(1,4-丁二醇)二(甲基)丙烯酸酯、上面所列材料的任何取代的、乙氧基化或丙氧基化变体,或它们的任何组合。
聚合反应一般导致三维的“交联”大分子网络的形成,并且在本领域中已知为负性光致抗蚀剂,如由Shaw等人在“Negative photoresists for optical lithography(用于光学平板印刷的负性光致抗蚀剂)”,IBM Journal of Research and Development(IBM研究与开发期刊)(1997)41,81-94中所评论的。网络的形成可通过共价键合、离子键合、或氢键合,或通过物理交联机制(诸如链缠结)来发生。也可通过一种或多种中间体物质(诸如,生成自由基的光引发剂、光敏剂、光生酸剂、光生碱剂或热生酸剂)来引发反应。所使用的固化剂的类型取决于所使用的可聚合前体,以及用于固化可聚合前体的辐射的波长。合适的可商购获得的生成自由基的光引发剂的示例包括二苯甲酮、安息香醚,和酰基氧化膦光引发剂,诸如以商品名“IRGACUR E”和“DAROCUR”从纽约州塔里敦的汽巴特殊化学品公司(Ciba Specialty Chemicals,Tarrytown,NY)出售的那些。其它示例性光引发剂包括2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(DMPAP)、2,2-二甲氧基苯乙酮(DMAP)、氧杂蒽酮和噻吨酮。
也可包括共引发剂和胺增效剂以改进固化速率。基于可聚合前体的总重量计,在交联基质中的固化剂的合适浓度在约1重量%至约10重量%的范围内,并且尤其合适的浓度在约1重量%至约5重量%的范围内。可聚合前体还可包括任选的添加剂,诸如热稳定剂、紫外光稳定剂、自由基清除剂、以及它们的组合。合适的市售紫外光稳定剂的示例包括可以商品名“UVINOL 400”得自新泽西州帕西帕尼的巴斯夫公司(BASF Corp.,Parsippany,NJ);可以商品名“CYASORB UV-1164”得自新泽西州西帕特森的氰特工业公司;可以商品名“TINUVIN 900”、“TINUVIN 123”和“TINUVIN 1130”得自纽约州塔里敦的汽巴精化有限公司(Ciba Specialty chemicals,Tarrytown,NY)的二苯甲酮型紫外光吸收剂。相对于可聚合前体的总重量计,可聚合前体中紫外光稳定剂的合适浓度的示例在约0.1重量%至约10重量%的范围内,并且尤其合适的总浓度在约1重量%至约5重量%的范围内。
合适的自由基清除剂的示例包括受阻胺光稳定剂(HALS)化合物、羟胺、位阻酚、以及它们的组合。合适的可商购获得的HALS化合物的示例包括得自纽约州塔里敦的汽巴精化有限公司(Ciba Specialty chemicals,Tarrytown,NY)的商品名“TINUVIN 292”,和得自新泽西州西帕特森的氰特工业公司(Cytec Industries,West Patterson,NJ)的商品名“CYASORB UV-24”。可聚合前体中自由基清除剂的合适浓度的示例范围为约0.05重量%至约0.25重量%。
可通过如下方式形成图案化的结构化模板层:将辐射固化性组合物层沉积到辐射透射载体的一个表面上以提供具有暴露表面的层;在能够将所述图案赋予到所述层的足够接触压力下,使母模与具有图案的预成型表面接触,所述图案能够将包括远侧表面部分和邻近的凹陷表面部分的精确成型和定位的交互式功能性中断部分的三维结构赋予到所述载体上辐射固化性组合物层的暴露表面中;将所述固化性组合物暴露于透过所述载体的足够水平的辐射中,以在辐射固化性组合物层与母模的图案化表面接触的同时固化所述组合物。这种浇铸和固化工艺可通过以下步骤以连续方式完成:使用载体卷,将固化性材料层沉积到载体上,抵靠母模层合固化性材料,以及使用光化辐射固化固化性材料。随后可将所得的其上设置有图案化的结构化模板的载体辊卷起来。这种方法公开于例如美国专利6,858,253(Williams等人)中。
不可光致图案化的其它材料也可用于牺牲层。这些材料通常是能够使用预成形的可剥离图案压印的热塑性材料。这些材料包括聚乙烯醇(PVA)、乙基纤维素、甲基纤维素、聚降冰片烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(乙烯醇缩丁醛)、聚(环己烯碳酸酯)、聚(环己烯丙二醇)碳酸酯、聚(碳酸亚乙酯)、聚(碳酸丙二醇酯)和其它脂族聚碳酸酯、以及它们的任何共聚物或共混物,以及在R.E.Mistler,E.R.Twiname,Tape Casting:Theory andPractice,American Ceramic Society,2000(流延法:理论与实践,美国陶瓷学会,2000年)中的第二章,第2.4节“Binders”(粘结剂)中描述的其它材料。这些材料有许多商业来源。这些材料通常容易通过溶解或者经由热解或燃烧的热分解而移除。热加热通常为许多制造工艺的一部分,因此牺牲材料的移除可在现有加热步骤期间实现。为此,经由热解或燃烧的热分解为更期望的移除方法。
存在若干特性,它们在牺牲材料中是期望的。材料应该能够经由挤出、刮刀涂布、溶剂涂布、浇铸和固化、或者其它典型的涂布方法被涂布到基底上。期望材料在室温下为固体。对于热塑性牺牲材料,期望玻璃化转变温度(Tg)足够低以允许通过加热工具进行压印。因此,牺牲材料一般具有高于25℃,更典型地高于40℃,或者甚至高于90℃的Tg。
牺牲材料所期望的另一材料特性为其分解温度高于回填材料(一种或多种)的固化温度。一旦回填材料被固化,就永久性地形成结构化层,并且可经由上面所列任一方法来移除牺牲模板层。低灰或低总残余地热分解的材料优于具有较高残余物的那些材料。留在基底上的残余物可不利地影响最终产品的电特性和/或光学特性,诸如导电性、透明度或颜色。由于期望使最终产品的这些特性的任何改变最小化,所以小于1000ppm的残余水平是期望的。小于500ppm的残余水平是更期望的,50ppm以下的残余水平是最期望的。
术语“干净地烘烤”意指牺牲层可通过热解或燃烧被移除,而不会保留大量的残余物质(诸如,灰分)。上面提供了期望残余物水平的示例,但是可根据具体应用使用不同的残余物水平。
本文还公开了可由上述转印带制备的多层制品。多层制品包括具有第一主表面和第二主表面的受体基底,以及与受体基底的第二主表面接触的陶瓷样层。陶瓷样层包括在170℃至500℃的温度下已经被烘烤的烘烤型压敏粘合剂层。压敏粘合剂层包含由反应混合物制备的固化共聚物,该反应混合物包含至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯、至少一种不含酸性或碱性基团的可共聚的烯键式不饱和化合物、至少一种烯键式不饱和硅烷、以及引发剂。反应混合物的合适反应性组分详细描述于上文。压敏粘合剂层也可包括附加的任选添加剂,如上文所述。
在一些实施方案中,多层制品也包括回填层。这种制品具有如下构型:回填层/陶瓷样层/受体基底。因此回填层位于陶瓷样层上,并且是在烘烤过程期间固化的固化层。回填层的暴露表面可为结构化表面。
有广泛的受体基底适合于本公开的多层制品中。受体基底的示例包括玻璃,诸如显示器母玻璃、照明母玻璃、建筑玻璃、压延玻璃和柔性玻璃。柔性压延玻璃的示例为购自康宁公司(Corning Incorporated)的WILLOW玻璃产品。受体基板的其它示例包括金属(诸如,金属薄片和箔)。受体基底的其它示例包括蓝宝石、硅、二氧化硅、碳化硅、氮化硅和载体晶片上的半导体材料。受体基底可涂覆有底漆层以改变基底的表面能,从而允许更好地润湿粘合剂。底漆层的示例可包括烯键式不饱和硅烷,例如3-(甲基)烯丙氧丙基三甲氧基硅烷等等。
在一些实施方案中,多层制品包括第一受体基底、压敏粘合剂层和剥离基底。此类制品可通过将如上所述的转印带层合到第一受体基底来制备。多层制品的其它实施方案包括第一受体基底、压敏粘合剂层和回填层。在这些实施方案中,回填层可为转印带的部件(即,回填层在与第一受体基底接触之前先与压敏粘合剂层接触)。在其它实施方案中,回填层可在剥离基底被移除之后并在烘烤之前接触压敏粘合剂层。
多层制品的其它实施方案包括第一受体基底、压敏粘合剂层和第二受体基底。第二受体基底在烘烤之前接触压敏粘合剂,并且具有压敏粘合剂特性的预陶瓷样层的优点之一在于由此形成层合体在烘烤之前和之后均保持在一起。第二受体基底可为任何上述的受体基底。第一受体基底和第二受体基底可相同或不同。
另一实施方案的多层制品是包括第一受体基底、压敏粘合剂层和第二粘合剂层的多层制品。第二粘合剂层可以与压敏粘合剂层具有相同的组成,或者第二粘合层可以与压敏粘合剂层具有不同的组成。烘烤第二粘合剂层如压敏粘合剂层,以形成陶瓷样层。在一些实施方案中,压敏粘合剂层具有结构化表面,并且第二粘合剂层也具有结构化表面。通常,存在于压敏粘合剂层的结构化表面上的图案化阵列与存在于第二粘合剂层的结构化表面上的图案化阵列相同或相似。在这种情况下,使第二粘合剂层接触压敏粘合剂层的表面上的结构化图案,使得结构化图案不对准,而是彼此正交或基本上不平行。以这种方式,结构化图案在烘烤后被保留,并且不受理论的约束,据信由于结构化表面的存在而形成的气隙的存在可有利于粘合剂层在烘烤期间失去有机组分。
本发明还公开了制备包括本公开的粘合剂层的制品的方法。该方法包括提供具有第一主要表面和第二主要表面的受体基底,提供包括剥离基底和邻近该剥离基底的压敏粘合剂层的转印带,将转印带施用于受体基底使得压敏粘合剂层接触受体基底的第二主表面,从转印带上移除剥离基底,以形成层合到受体基底的第二主表面的压敏粘合剂层,以及在170℃至500℃的温度下烘烤压敏粘合剂层,以在受体基底的第二主表面上形成陶瓷样层。
烘烤为通过加热使压敏粘合剂层转变成陶瓷样层的过程。通常,加热由烘箱或类似的热源供应。正如任何热过程一样,其它因素也影响烘烤过程,例如加热速率、加热的总时间等等。另外,其它外部因素影响烘烤过程,例如受体基底的热稳定性、是否存在下文将描述的回填层、以及便利性和成本因素。选择烘烤的温度和时间,使得压敏粘合剂层转变成陶瓷样层。通常,将粘合剂层加热到介于170℃至500℃之间的温度,加热时间足以移除粘合剂层的有机组分。在一些实施方案中,烘烤温度在250℃至500℃或甚至300℃至500℃的范围内。一般来讲,粘合剂层的加热时间为至少10分钟。在一些实施方案中,可期望在较低温度下烘烤更长的时间,例如在300℃或者甚至400℃下烘烤一小时。
在一些实施方案中,可期望“闪蒸”压敏粘合剂层以实现烘烤。“闪蒸”是指压敏粘合剂层在非常快的速率下和非常短的时间内经受高温加热。例如,可通过使用激光使压敏粘合剂层暴露于高强度的高温下很短的一段时间来实现闪蒸。利用此类技术,因为加热时间非常短,可使用热敏程度更高的基底,而且无不利影响。
在一些实施方案中,该方法还包括在烘烤层合至受体基底的第二主表面的压敏粘合剂层之前,将可固化回填层施加于层合到受体基底的第二主表面的压敏粘合剂层的表面。
在一些实施方案中,粘合剂层也包括牺牲层。上文描述了适用于牺牲层的材料。牺牲层可为剥离层或模板层。在其中粘合剂层包括微结构化表面的情况下,牺牲层可用于保持结构直至烘烤步骤,此时将牺牲层移除。
在其它实施方案中,转印带包括剥离基底、接触剥离基底的可固化回填层和接触回填层的压敏粘合剂层。这种类型的转印带可以多种方式制备。在一些实施方案中,粘合剂层可在一个隔离表面上形成。这种在剥离表面上形成的粘合剂层可包括如上所述的涂覆、干燥和固化步骤。可固化回填层可施用于固化粘合剂层的暴露表面上,但是更典型地将固化粘合剂层合至该可固化回填层上。可将剥离基底(通常为微结构化模板层)置于可固化回填层的暴露表面上,以形成以下构造:剥离基底/可固化回填层/粘合剂层/剥离表面。然后可从剥离表面上移除转印带制品(剥离基底/可固化回填层/粘合剂层)并将其施加于受体基底,以形成层合制品:剥离基底/可固化回填层/粘合剂层/受体基底。然后可移除剥离基底,并且可在170℃至500℃的温度下烘烤所得层合体,以形成层合构造:回填层/陶瓷样层/受体基底。在一些实施方案中,剥离基底为结构化隔离衬片(通常为微结构化隔离衬片),使得结构化隔离衬片的结构化表面接触可固化回填层。在移除结构化隔离衬片时,可固化回填层的表面是结构化表面,并且通常在烘烤期间的固化时保持该结构。
在一些实施方案中,在从受体基底/粘合剂层/剥离基底构造中移除剥离基底,以形成受体基底/粘合剂层构造之后,可使第二基底接触暴露的粘合剂层,以形成受体基底/粘合剂层/第二基底的构造。在许多实施方案中,第二基底为另一受体基底,并且第二受体基底可与第一受体基底相同或不同。如上所述,使用粘合剂层作为预陶瓷样层的优点之一在于粘合剂层可用作粘合剂层,并且在这种情况下将两个基底粘附在一起。
在涉及第二基底的一些实施方案中,第二基底可为第二粘合剂层。这一第二粘合剂层可与第一粘合剂层相同或不同,只要粘合剂层在用于第一粘合剂层的温度下烘烤。在一些实施方案中,剥离基底为微结构化隔离衬片,因此在移除时第一粘合剂层具有微结构化表面。如果第二粘合剂层也具有微结构化表面,并且如果微结构特征是相同或相似的,则使粘合剂层以使得两个表面上的微结构彼此正交或基本上不平行的方式接触。
在涉及第二基底的一些实施方案中,第二基底可为第二转印带制品。这种第二转印带制品可包括第二粘合剂层和第二受体基底。第二粘合剂层可与第一粘合剂层相同或不同,只要粘合剂层在用于第一粘合剂层的温度下烘烤。第二受体基底可与第一受体基底相同或不同。如上所述,第一粘合剂层可具有微结构化表面。如果第二粘合剂层也具有微结构化表面,并且如果微结构特征是相同或相似的,则使粘合剂层以使得两个表面上的微结构彼此正交或基本上不平行的方式接触。在烘烤时,两个粘合剂层均形成陶瓷样层,并且所形成的制品包括第一受体基底/第一陶瓷样层/第二陶瓷样层/第二受体基底。在这些实施方案中,粘合剂层中存在的微结构可通过允许挥发物从两个粘合剂层之间的粘合剂粘结线处逸出,有助于粘合剂层失去牺牲材料并产生陶瓷样层。
本公开的粘合剂层、转印带、多层制品和方法在附图中进一步示出。
在图1中,制品100是转印带,其包括粘合剂层120和剥离基底110。在步骤10中,转印带100接触受体基底130,以形成多层制品101。在步骤20中,移除剥离基底110以产生制品102,其包括与粘合剂层120接触的受体基底130。在步骤30中,如上所述烘烤制品102以产生制品103,其包括受体基底130和由粘合剂层120产生的陶瓷样层121。
图2描述了与图1相似的过程。在图2中,制品200是一个转印带,其包括粘合剂层220、剥离基底210和介于粘合剂层220和剥离基底210之间的回填层240。在步骤10中,转印带200接触受体基底230,以形成多层制品201。在步骤20中,移除剥离基底210以产生制品202,其包括与粘合剂层220接触的受体基底230,其接触回填层240。在步骤30中,如上所述烘烤制品202以产生制品203,其包括受体基底230和由粘合剂层220产生的陶瓷样层221、以及由回填层240产生的固化回填层241。
图3描述了与图1相似的过程。在图3中,制品300是转印带,其包括粘合剂层320、回填层340和剥离基底310。在该实施方案中,与剥离基底310接触的回填层340的表面包括微结构化表面。在步骤10中,转印带300接触受体基底330,以形成多层制品301。在步骤20中,移除剥离基底310以产生制品302,其包括与粘合剂层320接触的受体基底330,其接触具有暴露的微结构化表面的回填层340。在步骤30中,如上所述烘烤制品302以产生制品303,其包括受体基底330和由粘合剂层320产生的陶瓷样层321、以及固化回填层341,其中固化回填层341具有暴露的微结构化表面。
图4描述了利用牺牲层的过程。在图4中,制品400是一个转印带,其包括粘合剂层420、剥离基底410和介于粘合剂层420和牺牲剥离基底410之间的回填层440。在该实施方案中,与牺牲剥离基底410接触的回填层440的表面包括微结构化表面。在步骤10中,转印带400接触受体基底430,以形成多层制品401。在步骤30中,如上所述烘烤制品401以产生制品403,其包括受体基底430和由粘合剂层420产生的陶瓷样层421、以及由回填层440产生的固化回填层441,其中固化回填层441具有暴露的微结构化表面。牺牲剥离基底410已被烘烤步骤移除。
在图5中,制品500是转印带,其包括粘合剂层520和剥离基底510。在步骤10中,转印带500接触受体基底530,以形成多层制品501。在步骤20中,移除剥离基底510以产生制品502,其包括与粘合剂层520接触的受体基底530。在步骤25中,第二受体基底550接触粘合剂层520以产生制品503。在步骤30中,如上所述烘烤制品503以产生制品504,其包括受体基底530、由粘合剂层520产生的陶瓷样层521、以及第二受体基底550。
在图6中,制品600是转印带,其包括粘合剂层620和剥离基底610。在该实施方案中,与剥离基底610接触的粘合剂层620的表面包括微结构化表面。在步骤10中,转印带600接触受体基底630,以形成多层制品601。在步骤20中,移除剥离基底610以产生制品602,其包括与具有暴露的微结构化表面的粘合剂层620接触的受体基底630。在步骤25中,第二受体基底650接触粘合剂层620以产生制品603。在步骤30中,如上所述烘烤制品603以产生制品604,其包括受体基底630、由粘合剂层620产生的陶瓷样层621、以及第二受体基底650,并且其中陶瓷样层621具有至少部分保留的微结构化表面。
在图7中,制品700是转印带,其包括粘合剂层720和剥离基底710。在该实施方案中,与剥离基底710接触的粘合剂层720的表面包括微结构化表面。在步骤10中,转印带700接触受体基底730,以形成多层制品701。在步骤20中,移除剥离基底710以产生制品702,其包括与具有暴露的微结构化表面的粘合剂层720接触的受体基底730。在步骤25中,第二粘合剂层750接触粘合剂层720以产生制品703。第二粘合剂层750可为与粘合剂层720相同或不同的组成。第二粘合剂层750还可以是或不是压敏粘合剂层,只要第二粘合剂层750在与粘合剂层720相同的条件下烘烤。在该实施方案中,第二粘合剂层750的表面包括微结构化表面。粘合剂层720和第二粘合剂层750的微结构化表面包括相同的结构元件的图案化阵列。第二粘合剂层750接触粘合剂层720的微结构化表面,其接触方式使得结构元件的图案化阵列是彼此基本上非平行的(在此图中正交)。在步骤30中,如上所述烘烤制品703以产生制品704,其包括受体基底730、由粘合剂层720产生的陶瓷样层721、以及由第二粘合剂层750产生的第二陶瓷样层751。陶瓷样层721和751具有至少部分保留的微结构化表面。
在图8中,制品800是转印带,其包括粘合剂层820和剥离基底810。在该实施方案中,与剥离基底810接触的粘合剂层820的表面包括微结构化表面。在步骤10中,转印带800接触受体基底830,以形成多层制品801。在步骤20中,移除剥离基底810以产生制品802,其包括与具有暴露的微结构化表面的粘合剂层820接触的受体基底830。在步骤25中,第二粘合剂制品接触粘合剂层820以产生制品803。第二粘合剂制品与具有受体基底830’和粘合剂层820’的制品802相似或相同。粘合剂层820’可以与粘合剂层820具有相同或不同的组成,只要第二粘合剂层820’在与粘合剂层820相同的条件下烘烤。在该实施方案中,第二粘合剂层820’的表面包括微结构化表面。粘合剂层820和第二粘合剂层820’的微结构化表面包括相同的结构元件的图案化阵列。第二粘合剂层820’接触粘合剂层820的微结构化表面,其接触方式使得结构元件的图案化阵列是彼此基本上非平行的(在此图中正交),或者至少微结构不对准。在步骤30中,如上所述烘烤制品803以产生制品804,其包括受体基底830、由粘合剂层820产生的陶瓷样层821和由第二粘合剂层820’产生的第二陶瓷样层821’、以及受体基底830’。陶瓷样层821和821’具有至少部分保留的微结构化表面。
本公开包括以下实施方案:
在各实施方案中的是粘合剂层。实施方案1包括一个粘合剂层,其包括:由反应混合物制备的固化共聚物,所述反应混合物包含:至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯;至少一种烯键式不饱和硅烷;以及引发剂;其中所述粘合剂层在室温下为压敏粘合剂,并且能够通过在170℃至500℃的温度下烘烤转变成陶瓷样层。
实施方案2为根据实施方案1所述的粘合剂层,其中所述烘烤温度为250℃至500℃。
实施方案3为根据实施方案1所述的粘合剂层,其中所述烘烤温度为300℃至500℃。
实施方案4为根据实施方案1至3中任一项所述的粘合剂层,其中所述烘烤进行至少10分钟。
实施方案5为根据实施方案1所述的粘合剂层,其中所述烘烤在300℃的温度下进行至少一小时。
实施方案6为根据实施方案1所述的粘合剂层,其中所述烘烤在400℃的温度下进行至少一小时。
实施方案7为根据实施方案1所述的粘合剂层,其中所述至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯包含具有4至20个碳原子的烷基基团。
实施方案8为根据实施方案1至7中任一项所述的粘合剂层,其中所述至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯包含具有4至20个碳原子的烷基基团,包括丙烯酸异辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸正丁酯中的至少一种。
实施方案9为根据实施方案1至8中任一项所述的粘合剂层,其中所述反应混合物还包含:至少一种不含酸性或碱性基团的可共聚的烯键式不饱和化合物。
实施方案10为根据实施方案9所述的粘合剂层,其中所述不含酸性或碱性基团的至少一种可共聚烯键式不饱和化合物包含(甲基)丙烯酸烷基酯单体、乙烯基单体或加强单体。
实施方案11为根据实施方案9或实施方案10所述的粘合剂层,其中所述不含酸性或碱性基团的至少一种可共聚烯键式不饱和化合物包含羟基官能(甲基)丙烯酸酯。
实施方案12为根据实施方案9至11中任一项所述的粘合剂层,其中所述不含酸性或碱性基团的至少一种可共聚烯键式不饱和化合物存在的量为基于单体的总重量计0.1重量%至30重量%。
实施方案13为根据实施方案1至12中任一项所述的粘合剂层,其中所述至少一种烯键式不饱和硅烷由以下通式表示:X-L1-SiY1Y2Y3
其中X包含(甲基)丙烯酸酯基团;L1为单个共价键或二价连接基团;并且Y1、Y2和Y3中的每个都独立地为可水解基团或烷基基团,使得Y1、Y2和Y3中的至少一者为可水解基团。
实施方案14为根据实施方案13所述的粘合剂层,其中所述至少一种可水解基团为烷氧基基团或乙酰氧基基团。
实施方案15为根据实施方案1至14中任一项所述的粘合剂层,其中所述至少一种烯键式不饱和硅烷存在的量为基于单体的总重量计0.1重量%至30重量%。
实施方案16为根据实施方案1至15中任一项所述的粘合剂层,所述粘合剂层还包含至少一种添加剂,所述添加剂选自增塑剂、增粘剂、微粒填料、纳米粒子填料、金属氧化物填料、小珠填料、玻璃泡、短切纤维、抗氧化剂、粘度控制添加剂、折射率改性剂、或它们的组合。
实施方案17为根据实施方案16所述的粘合剂层,其中所述至少一种添加剂包括硅氧烷增粘树脂。
实施方案18为根据实施方案1至17中任一项所述的粘合剂层,其中所述引发剂包括热引发剂。
实施方案19为根据实施方案1至18中任一项所述的粘合剂层,所述粘合剂层还包含交联剂。
实施方案20为根据实施方案1至19中任一项所述的粘合剂层,其中所述粘合剂层是透光的。
实施方案21为根据实施方案1至19中任一项所述的粘合剂层,其中所述粘合剂层是光学澄清的。
实施方案22为根据实施方案1至21中任一项所述的粘合剂层,其中所述粘合剂层包括结构化表面。
在各实施方案中的是转印带。实施方案23包括转印带,其包括:具有第一主表面和第二主表面的剥离基底;以及邻近所述剥离基底的第二主表面的至少一部分的粘合剂层,所述粘合剂层包含:由反应混合物制备的固化共聚物,所述反应混合物包含:至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯;至少一种烯键式不饱和硅烷;以及引发剂;其中所述粘合剂层在室温下为压敏粘合剂,并且能够通过在170℃至500℃的温度下烘烤转变成陶瓷样层。
实施方案24为根据实施方案23所述的转印带,其中所述烘烤温度为250℃至500℃。
实施方案25为根据实施方案23所述的转印带,其中所述烘烤温度为300℃至500℃。
实施方案26为根据实施方案23至25中任一项所述的转印带,其中所述烘烤进行至少10分钟。
实施方案27为根据实施方案23所述的转印带,其中所述烘烤在300℃的温度下进行至少一小时。
实施方案28为根据实施方案23所述的转印带,其中所述烘烤在400℃的温度下进行至少一小时。
实施方案29为根据实施方案23至28中任一项所述的转印带,其中所述至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯包含具有4至20个碳原子的烷基基团。
实施方案30为根据实施方案29所述的转印带,其中所述至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯包含具有4至20个碳原子的烷基基团,包括丙烯酸异辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸正丁酯中的至少一种。
实施方案31为根据实施方案23至30中任一项所述的转印带,其中所述反应混合物还包含:至少一种不含酸性或碱性基团的可共聚的烯键式不饱和化合物。
实施方案32为根据实施方案31所述的转印带,其中所述不含酸性或碱性基团的至少一种可共聚烯键式不饱和化合物包含(甲基)丙烯酸烷基酯单体、乙烯基单体或加强单体。
实施方案33为根据实施方案31或实施方案32所述的转印带,其中所述不含酸性或碱性基团的至少一种可共聚烯键式不饱和化合物包含羟基官能(甲基)丙烯酸酯。
实施方案34为根据实施方案31至33中任一项所述的转印带,其中所述不含酸性或碱性基团的至少一种可共聚烯键式不饱和化合物存在的量为基于单体的总重量计0.1重量%至30重量%。
实施方案35为根据实施方案23至34中任一项所述的转印带,其中所述至少一种烯键式不饱和硅烷由以下通式表示:X-L1-SiY1Y2Y3
其中X包含(甲基)丙烯酸酯基团;L1为单个共价键或二价连接基团;并且Y1、Y2和Y3中的每个都独立地为可水解基团或烷基基团,使得Y1、Y2和Y3中的至少一者为可水解基团。
实施方案36为根据实施方案35所述的转印带,其中所述至少一种可水解基团为烷氧基基团或乙酰氧基基团。
实施方案37为根据实施方案23至36中任一项所述的转印带,其中所述至少一种烯键式不饱和硅烷存在的量为基于单体的总重量计0.1重量%至30重量%。
实施方案38为根据实施方案23至37中任一项所述的转印带,所述转印带还包含至少一种添加剂,所述添加剂选自增塑剂、增粘剂、微粒填料、纳米粒子填料、金属氧化物填料、小珠填料、玻璃泡、短切纤维、抗氧化剂、粘度控制添加剂、折射率改性剂、或它们的组合。
实施方案39为根据实施方案38所述的转印带,其中所述至少一种添加剂包括硅氧烷增粘树脂。
实施方案40为根据实施方案23至39中任一项所述的转印带,其中所述引发剂包括热引发剂。
实施方案41为根据实施方案23至40中任一项所述的转印带,所述转印带还包含交联剂。
实施方案42为根据实施方案23至41中任一项所述的转印带,其中所述粘合剂层是透光的。
实施方案43为根据实施方案23至41中任一项所述的转印带,其中所述粘合剂层是光学澄清的。
实施方案44为根据实施方案23至43中任一项所述的转印带,其中所述粘合剂层包括结构化表面。
实施方案45为根据实施方案23至44中任一项所述的转印带,其中所述粘合剂层与所述剥离基底的第二主表面接触。
实施方案46为根据实施方案23至45中任一项所述的转印带,所述转印带还包括回填层,其中所述回填层介于所述粘合剂层和所述剥离基底的第二主表面之间。
实施方案47为根据实施方案23至45中任一项所述的转印带,所述转印带还包括回填层和牺牲层,其中所述回填层与所述粘合剂层接触,并且所述牺牲层与所述回填层接触,并且其中所述牺牲层包括剥离层或模板层,并且其中所述牺牲层在烘烤之前或烘烤期间被移除。
在各实施方案中的是多层制品。实施方案48包括一个多层制品,其包括:受体基底,所述受体基底包括第一主表面和第二主表面;以及与所述受体基底的第二主表面接触的陶瓷样层,所述陶瓷样层包括烘烤型压敏粘合剂层,其中所述压敏粘合剂在170℃至500℃的温度下烘烤,所述压敏粘合剂层包含:由反应混合物制备的固化共聚物,所述反应混合物包含:至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯;至少一种烯键式不饱和硅烷;以及引发剂;
实施方案49为根据实施方案48所述的多层制品,其中所述烘烤温度为250℃至500℃。
实施方案50为根据实施方案48所述的多层制品,其中所述烘烤温度为300℃至500℃。
实施方案51为根据实施方案48至50中任一项所述的多层制品,其中所述烘烤进行至少10分钟。
实施方案52为根据实施方案48所述的多层制品,其中所述烘烤在300℃的温度下进行至少一小时。
实施方案53为根据实施方案48所述的多层制品,其中所述烘烤在400℃的温度下进行至少一小时。
实施方案54为根据实施方案48所述的多层制品,其中所述至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯包含具有4至20个碳原子的烷基基团。
实施方案55为根据实施方案48至54中任一项所述的多层制品,其中所述至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯包含具有4至20个碳原子的烷基基团,包括丙烯酸异辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸正丁酯中的至少一种。
实施方案56为根据实施方案48至55中任一项所述的多层制品,其中所述反应混合物还包含:至少一种不含酸性或碱性基团的可共聚的烯键式不饱和化合物。
实施方案57为根据实施方案56所述的多层制品,其中所述不含酸性或碱性基团的至少一种可共聚烯键式不饱和化合物包含(甲基)丙烯酸烷基酯单体、乙烯基单体或加强单体。
实施方案58为根据实施方案56或实施方案57所述的多层制品,其中所述不含酸性或碱性基团的至少一种可共聚烯键式不饱和化合物包含羟基官能(甲基)丙烯酸酯。
实施方案59为根据实施方案56至58中任一项所述的多层制品,其中所述不含酸性或碱性基团的至少一种可共聚烯键式不饱和化合物存在的量为基于单体的总重量计0.1重量%至30重量%。
实施方案60为根据实施方案48至59中任一项所述的多层制品,其中所述至少一种烯键式不饱和硅烷由以下通式表示:X-L1-SiY1Y2Y3
其中X包含(甲基)丙烯酸酯基团;L1为单个共价键或二价连接基团;并且Y1、Y2和Y3中的每个都独立地为可水解基团或烷基基团,使得Y1、Y2和Y3中的至少一者为可水解基团。
实施方案61为根据实施方案60所述的多层制品,其中所述至少一种可水解基团为烷氧基基团或乙酰氧基基团。
实施方案62为根据实施方案48至61中任一项所述的多层制品,其中所述至少一种烯键式不饱和硅烷存在的量为基于单体的总重量计0.1重量%至30重量%。
实施方案63为根据实施方案48至62中任一项所述的多层制品,其中所述压敏粘合剂层还包含至少一种添加剂,所述添加剂选自增塑剂、增粘剂、微粒填料、纳米粒子填料、金属氧化物填料、小珠填料、玻璃泡、短切纤维、抗氧化剂、粘度控制添加剂、折射率改性剂、或它们的组合。
实施方案64为根据实施方案63所述的多层制品,其中所述至少一种添加剂包括硅氧烷增粘树脂。
实施方案65为根据实施方案48至64中任一项所述的多层制品,其中所述引发剂包括热引发剂。
实施方案66是根据实施方案48至65中任一项所述的多层制品,其中所述反应混合物还包含交联剂。
实施方案67为根据实施方案48至66中任一项所述的多层制品,其中所述压敏粘合剂层是透光的。
实施方案68为根据实施方案48至66中任一项所述的多层制品,其中所述压敏粘合剂层是光学澄清的。
实施方案69为根据实施方案48至68中任一项所述的多层制品,其中所述压敏粘合剂层包括结构化表面。
实施方案70为根据实施方案48至69中任一项所述的多层制品,其中所述陶瓷样层是透光的。
实施方案71为根据实施方案48至69中任一项所述的多层制品,其中所述陶瓷样层是光学澄清的。
实施方案72为根据实施方案48至71中任一项所述的多层制品,所述多层制品还包括与所述陶瓷样层接触的固化回填层,所述固化层包括在烘烤期间固化的可固化回填层。
实施方案73为根据实施方案48至72中任一项所述的多层制品,其中所述受体基底包括玻璃、金属、蓝宝石、硅、二氧化硅、碳化硅、氮化硅、以及在载体晶片上的半导体材料。
实施方案74为根据实施方案48至73中任一项所述的多层制品,其中所述多层制品还包括具有第一主表面和第二主表面的第二受体基底,其中所述陶瓷样层与所述第二受体基底的第一主表面接触。
实施方案75为根据实施方案74所述的多层制品,其中所述第二受体基底与所述第一受体基底相同。
实施方案76为根据实施方案74所述的多层制品,其中所述第二受体基底与所述第一受体基底不同。
在各实施方案中的是制备制品的方法。实施方案77包括制备制品的方法,其包括:提供具有第一主表面和第二主表面的受体基底;提供转印带,所述转印带包括:具有第一主表面和第二主表面的剥离基底;以及邻近所述剥离基底的第二主表面的至少一部分的压敏粘合剂层,所述压敏粘合剂层包含:由反应混合物制备的固化共聚物,所述反应混合物包含:至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯;至少一种烯键式不饱和硅烷;以及引发剂;将所述转印带施用于受体基底使得所述压敏粘合剂层与所述受体基底的所述第二主表面接触;从与所述受体基底的所述第二主表面接触的转印带移除所述剥离基底,以形成层合到所述受体基底的所述第二主表面的压敏粘合剂层;以及在170℃至500℃的温度下烘烤层合到所述受体基底的所述第二主表面的压敏粘合剂层,以在所述受体基底的第二主表面上形成陶瓷样层。
实施方案78为根据实施方案77所述的方法,其中所述烘烤温度为250℃至500℃。
实施方案79为根据实施方案77所述的方法,其中所述烘烤温度为300℃至500℃。
实施方案80为根据实施方案77至79中任一项所述的方法,其中所述烘烤进行至少10分钟。
实施方案81为根据实施方案77所述的方法,其中所述烘烤在300℃的温度下进行至少一小时。
实施方案82为根据实施方案77所述的方法,其中所述烘烤在400℃的温度下进行至少一小时。
实施方案83为根据实施方案77至82中任一项所述的方法,其中所述至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯包含具有4至20个碳原子的烷基基团。
实施方案84为根据实施方案77至83中任一项所述的方法,其中所述至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯包含具有4至20个碳原子的烷基基团,包括丙烯酸异辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸正丁酯中的至少一种。
实施方案85为根据实施方案77至84中任一项所述的方法,其中所述反应混合物还包含:至少一种不含酸性或碱性基团的可共聚的烯键式不饱和化合物。
实施方案86为根据实施方案85所述的方法,其中所述不含酸性或碱性基团的至少一种可共聚烯键式不饱和化合物包含(甲基)丙烯酸烷基酯单体、乙烯基单体或加强单体。
实施方案87为根据实施方案85或实施方案86所述的方法,其中所述不含酸性或碱性基团的至少一种可共聚烯键式不饱和化合物包含羟基官能(甲基)丙烯酸酯。
实施方案88为根据实施方案85至87中任一项所述的方法,其中所述不含酸性或碱性基团的至少一种可共聚烯键式不饱和化合物存在的量为基于单体的总重量计0.1重量%至30重量%。
实施方案89为根据实施方案77至88中任一项所述的方法,其中所述至少一种烯键式不饱和硅烷由以下通式表示:X-L1-SiY1Y2Y3
其中X包含(甲基)丙烯酸酯基团;L1为单个共价键或二价连接基团;并且Y1、Y2和Y3中的每个都独立地为可水解基团或烷基基团,使得Y1、Y2和Y3中的至少一者为可水解基团。
实施方案90为根据实施方案89所述的方法,其中所述至少一种可水解基团为烷氧基基团或乙酰氧基基团。
实施方案91为根据实施方案89至90中任一项所述的方法,其中所述至少一种烯键式不饱和硅烷存在的量为基于单体的总重量计0.1重量%至30重量%。
实施方案92为根据实施方案77至91中任一项所述的方法,其中所述压敏粘合剂层还包含至少一种添加剂,所述添加剂选自增塑剂、增粘剂、微粒填料、纳米粒子填料、金属氧化物填料、小珠填料、玻璃泡、短切纤维、抗氧化剂、粘度控制添加剂、折射率改性剂、或它们的组合。
实施方案93为根据实施方案92所述的方法,其中所述至少一种添加剂包括硅氧烷增粘树脂。
实施方案94为根据实施方案77至93中任一项所述的方法,其中所述引发剂包括热引发剂。
实施方案95是根据实施方案77至94中任一项所述的方法,其中所述反应混合物还包含交联剂。
实施方案96为根据实施方案77至95中任一项所述的方法,其中所述压敏粘合剂层是透光的。
实施方案97为根据实施方案77至95中任一项所述的方法,其中所述压敏粘合剂层是光学澄清的。
实施方案98为根据实施方案77至97中任一项所述的方法,其中所述压敏粘合剂层包括结构化表面。
实施方案99为根据实施方案77至98中任一项所述的方法,其中所述陶瓷样层是透光的。
实施方案100为根据实施方案77至98中任一项所述的方法,其中所述陶瓷样层是光学澄清的。
实施方案101为根据实施方案77至100中任一项所述的方法,所述方法还包括在烘烤层合到所述受体基底的所述第二主表面的压敏粘合剂层之前,将回填层施用于层合到所述受体基底的所述第二主表面的所述压敏粘合剂层的表面,使得所述回填层在烘烤期间固化并经由由所述粘合剂层形成的陶瓷样层粘附到所述受体基底。
实施方案102为根据实施方案77至100中任一项所述的方法,其中提供转印带包括提供包括以下的转印带:剥离基底;与所述剥离基底接触的回填层;以及与所述回填层接触的压敏粘合剂层。
实施方案103为根据实施方案77至100中任一项所述的方法,所述方法还包括:提供具有第一主要表面和第二主要表面的第二受体基底;以及使所述第二受体基底的第一主表面接触所述压敏粘合剂层。
实施方案104为根据实施方案77至100中任一项所述的方法,所述方法还包括:在烘烤之前,提供具有第一主要表面和第二主要表面的第二受体基底,以及与所述第二受体基底的所述第一主表面接触,其中所述第二粘合剂层可与所述第一粘合剂层相同或不同,并且在与所述第一粘合剂层相同或更低的温度下烘烤;使所述第二粘合剂层接触所述第一粘合剂层的表面。
实施方案105为根据实施方案104所述的方法,所述方法还包括位于所述第一粘合剂层和所述第二粘合剂层之间的回填层。
实施方案106为根据实施方案77至105中任一项所述的方法,其中移除所述剥离基底包括剥离所述剥离基底。
实施方案107为根据实施方案77至105中任一项所述的方法,其中所述剥离基底包括剥离层和背衬层,并且移除所述剥离基底包括剥离所述背衬层并保留所述剥离层作为牺牲层。
实施方案108为根据实施方案77至107中任一项所述的方法,其中所述受体基底包括玻璃、金属、蓝宝石、硅、二氧化硅、碳化硅、氮化硅、以及在载体晶片上的半导体材料。
实施方案109为根据实施方案103至108中任一项所述的方法,其中所述第二受体基底与所述第一受体基底相同。
实施方案110为根据实施方案103至108中任一项所述的方法,其中所述第二受体基底与所述第一受体基底不同。
实施例
制备聚合物粘合剂作为陶瓷样前体。将材料施用于基底,并且评估光学、粘合剂和分解特性,如下文实施例所示。这些实施例仅为了进行示意性的说明,并非意在限制所附权利要求书的范围。除非另外指明,否则实施例以及说明书的余下部分中的所有份数、百分数、比率等均按重量计。除非另外指明,否则所使用的溶剂和其他试剂均获自密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇化学公司(Sigma-Aldrich Chemical Company,St.Louis,Missouri)。本文根据本领域的常见用法使用缩写。其中所用的缩写词:g=克;mm=毫米;cm=厘米;in=英寸;ft=英尺;m=米;nm=纳米rpm=每分钟转数;min=分钟;sec=秒;W=瓦特cc=立方厘米;mL=毫升;psi=磅每平方英寸。
材料列表
陶瓷化粘合剂聚合物制备
实施例1-4
陶瓷化粘合剂聚合物溶液使用表1的配方,通过以下方法制备:将配方组分在玻璃瓶中混合在一起。瓶子用氮气脱气五分钟、密封并在65℃的水浴中加热24小时。冷却至室温后,溶液随后被涂覆在合适的基底上,如下文实施例所述。
表1:陶瓷化粘合剂聚合物溶液的配方
I2 | M3 | M2 | M1 | I1 | 溶剂 | 固体含量 | |
实施例1 | 0 | 0 | 15g | 85g | 0.1g | 乙酸乙酯200g/甲醇33g | 30% |
实施例2 | 0 | 10g | 15g | 75g | 0.1g | 乙酸乙酯200g/甲醇33g | 30% |
实施例3 | 0.1g | 10g | 15g | 75g | 0.1g | 乙酸乙酯200g/甲醇33g | 30% |
实施例4 | 0.1g | 0 | 15g | 85g | 0.1g | 乙酸乙酯200g/甲醇33g | 30% |
比较例C1–C3
使用表2中的配方制备比较粘合剂聚合物溶液。该溶液如实施例1所述进行制备,不同的是如果需要的话,在通过直接混合聚合后,加入硅烷官能组分甲基三乙氧硅烷(MTES)。
表2:比较粘合剂溶液
实施例 | ADH1 | M4 | 溶液固体含量 |
比较例C1 | 90 | 0 | 30% |
比较例C2 | 85 | 15 | 30% |
比较例C3 | 60 | 40 | 30% |
测试方法
测试方法1:透射率、雾度和清晰度
测量陶瓷化粘合剂聚合物本身的透射率和雾度。用IPA清洁并用无绒布干燥50mm×75mm载玻片。载玻片以1500rpm旋涂实施例1-4和比较例1-3的陶瓷化粘合剂聚合物30秒,并且在90℃的热板上干燥十分钟。然后载玻片在炉中烘烤,以10℃/min的升温速率升温至300℃,随后以10℃/min的升温速率升温至高达500℃,并且保持1小时,然后使其冷却至环境温度。基于ASTM D1003-11,使用雾度计(以商品名“BYK Hazegard Plus,Columbia,MD”得自毕克-加特纳公司(BYK Gardiner))进行平均透射率%的测量。记录实施例和比较例的透射率和雾度,并且在下表3中示出。
测试方法2:剥离附着力
为了测量粘合剂性能,使用设为51微米(2密耳)间隙的切口棒将如上所述的粘合剂组合物涂覆到底漆PET膜上,并且在90℃对流烘箱中干燥十分钟。剥离附着力是从测试面板(粘附体)上移除粘合剂涂覆的柔性片材所需的力,测量是在特定的角度和移除速度下进行的。在施用膜之前使用IPA来清洁粘附体(玻璃)。将粘合剂膜样本切成2.54厘米(1英寸)宽的条带。在层合后并且在测试之前,样本在23℃室温和50%的相对湿度下平衡15分钟。使用马萨诸塞州阿科德的艾玛氏公司(IMASS,Inc.,Accord,MA)的IMASS 2100滑动/剥离测试仪,在30厘米/分钟(12英寸/分钟)的夹头速度下,进行180度剥离以测量剥离附着力。剥离附着力记录为三次平行测定的平均值,单位为盎司/英寸并且转化为牛顿/分米(N/dm)。比较例和实施例的剥离附着力如下表3所示。
测试方法3:热分解温度(TGA数据)
将粘合剂聚合物溶液在对流烘箱中的配衡铝盘中干燥,从而达到约5mg的干重。将盘置于来自美国特拉华州纽卡斯尔的TA仪器(TA Instruments,New Castle,DE)的Q500热重分析仪中。选择的加热速率为10℃/min,升温至高达550℃。将无机残余物的量定义为在烘烤循环完成后剩余的材料的归一化重量百分比。记录实施例和比较例的无机残余物结果,并且在下表3中示出。
表3:表中的结果显示烘烤后的陶瓷化粘合剂的粘合剂性能和光学性能
使用陶瓷化粘合剂的开孔纳米结构粘结
使用标准浇注和固化微复制来形成微结构化膜模板。基底是涂有底漆的PET膜。复制树脂是具有包含1%I3、1.9%S1和0.5%I5的光引发剂包装的R2和R3的75/25共混物。利用复制工具在137℉(58℃)的温度下以20英尺/分钟(6.1米/分钟)的速度复制树脂。使来自在600瓦/英寸下工作的Fusion“D”灯的辐射透射穿过膜,从而在与工具接触的同时固化树脂。复制工具用600nm节距的线性锯齿沟槽结构进行图案化。然后将固化的树脂与工具分开并卷绕成卷。
在等离子体室中,利用流速为250标准cc/分钟(SCCM)的氩气,在压力为25毫托并且RF功率为1000瓦的条件下对这种复制的模板膜涂底漆30秒。随后,通过使样本经受TMS流速为150SCCM但不含附加氧(这对应于约0的氧硅原子比)的四甲基硅烷(TMS)等离子体,来制备带防粘涂层的复制表面。等离子体室中的压力为25毫托,并且利用1000瓦的RF功率10秒。这形成了膜模板-微结构化防粘涂布的聚合物工具。
“开口面”纳米结构化表面通过将树脂混合物施加于PMMA涂覆的PET膜上来制备,然后模制和UV固化与微结构化防粘涂布的聚合物工具接触的树脂。通过混合(99.4重量%)R4与0.5%I3和0.1%I4光引发剂来制备树脂,并且轧制24小时,直到所有固体完全溶解。使用卷到卷的网涂布和干燥工艺,通过涂布和干燥8微米的PMMA共聚物C1制备PMMA涂层膜。以10英尺/分钟(3米/分钟)的幅材速度将树脂倾注到PMMA涂层膜上,并且使用加热至90℉(43℃)的辊隙和30psi(207千帕)的压力使被涂布幅材压贴到微结构化防粘涂布的聚合物工具上。随后使用两排FUSION高强度UV D-球泡灯(得自马里兰州罗克维尔的Fusion系统公司(Fusion Systems,Rockville,MD))对微结构化树脂进行固化,一排设定在600瓦特/2.5cm(100%功率设定),并且另一排设定在360瓦特/2.5cm(60%功率设定)。将固化的微结构化树脂粘附到PMMA共聚物上,与微结构化防粘涂布的聚合物工具分离,并且卷绕成卷。所得的开口面纳米结构膜具有540纳米高度与600纳米周长的棱柱结构。
用R1涂覆开口面纳米结构膜样本(2英寸×3英寸-50mm×75mm),将R1以旋涂方式施加于样本上。在旋涂之前,通过添加80/20(w/w)的IPA/丁醇溶剂体系将R1稀释至15重量%,并且通过0.1微米的PTFE过滤器进行过滤。在旋涂工艺期间使用玻璃显微镜载片来支撑该膜。旋转参数为500rpm/10秒(溶液施加)、2000rpm/10秒(旋降)和500rpm/10秒(干燥)。将样本从旋涂机中移除并置于80℃的热板上保持4小时以移除溶剂,并将R1固化成“绿色”(未完全固化)状态。这形成了未涂底漆的PET/C1/纳米结构树脂R4/“绿色”R1填充物的膜叠堆。
粘合增进层涂覆
用IPA和无绒布清洁50mm×75mm载玻片。将玻片安装在Model WS-6505-6npp/lite旋涂机的真空吸盘上。施加64千帕(19英寸汞柱)的真空以将玻璃保持到吸盘。将旋涂机编程为500rpm 10秒(涂层施加步骤),然后1500rpm 10秒(旋转步骤),然后500rpm 10秒(干燥步骤)。
将所有实施例中所示的陶瓷化粘合剂组合物用IPA稀释至约15%。在旋涂循环的涂层施加期间以1500rpm将约2-3mL的溶液施用于载玻片30秒。然后从旋涂机中移除载玻片,并且置于100℃的热板上30分钟并用铝托盘覆盖。然后使载玻片冷却至室温。
层合
用热膜层合机(GBC Catena 35,伊利诺斯州林肯郡的GBC Document Finishing公司(GBC Document Finishing,Lincolnshire,IL))在160℉(71℃)下将未涂底漆的PET/C1/纳米结构树脂R4/“绿色”R1填充物的膜叠堆(R1涂层面朝下)层合到涂覆有粘合剂的载玻片上。然后从层合机中移出层合样品并使其冷却到室温。
烘烤
在层合之后,将支撑膜叠堆的未涂底漆PET与PMMA共聚物(C1)分开,保留PMMA共聚物和所有其它层附着到载玻片。将样本置于箱式炉(美国北卡罗来纳州阿什维尔的Lindberg Blue M箱式炉型号BF51732PC-1)中并按照大约10℃/分钟的速率从25℃升高至300℃。将加热炉在300℃下保持三十分钟,然后以大约10℃/分钟的速率加热至500℃并保持一小时,从而完成膜叠堆的大部分有机组分的烘烤。然后使加热炉和样品冷却至环境温度。
对于表面成像,将标本安装在铝支撑桩上。通过用划线器刻痕并且在环境温度下压裂来制备截面。将这些安装在另一个短棒上。用金/钯溅涂所有标本并使用Hitachi S-4500场发射扫描电子显微镜进行检查。由实施例1-4制成的所得无机纳米结构在图9中示出。图10示出了由比较例1制备的样本。
在SEM横截面上的烘烤后粘合力根据以下标度进行评级:良好=微结构粘附至玻璃上,无任何分层迹象并且纳米结构在整个基底上是均匀;一般=微结构弱粘附到玻璃上,具有一些分层迹象并且有一些未观察到纳米结构的区域;不良=微结构由于分层而不粘附到玻璃上,并且易于用胶带移除。评级结果列于表4中。
表4:烘烤后的粘合力结果
评级 | |
实施例1 | 良好 |
实施例2 | 良好 |
实施例3 | 良好 |
实施例4 | 良好 |
比较例1 | 不良 |
比较例2 | 不良 |
比较例3 | 一般 |
Claims (25)
1.一种粘合剂层,所述粘合剂层包含:
由反应混合物制备的固化共聚物,所述反应混合物包含:
至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯;
至少一种烯键式不饱和硅烷;
引发剂;以及
基于单体的总重量计算为0.1重量%至30重量%的羟基官能(甲基)丙烯酸酯,
其中所述粘合剂层在室温下为压敏粘合剂,并且能够通过在170℃至500℃的温度下烘烤转变成陶瓷样层。
2.根据权利要求1所述的粘合剂层,其中所述至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯包含具有4至20个碳原子的烷基基团。
3.根据权利要求1所述的粘合剂层,其中所述羟基官能(甲基)丙烯酸酯为甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丁酯。
4.根据权利要求1所述的粘合剂层,其中所述至少一种烯键式不饱和硅烷由以下通式表示:
X-L1-SiY1Y2Y3
其中
X包含(甲基)丙烯酸酯基团;
L1为单个共价键或二价连接基团;并且
Y1、Y2和Y3中的每个独立地为可水解基团或烷基基团,使得
Y1、Y2和Y3中的至少一个为可水解基团。
5.根据权利要求1所述的粘合剂层,所述粘合剂层还包含至少一种添加剂,所述添加剂选自增塑剂、微米粒子填料、纳米粒子填料、金属氧化物填料、小珠填料、短切纤维、抗氧化剂、粘度控制添加剂、折射率改性剂、或它们的组合。
6.根据权利要求5所述的粘合剂层,其中所述至少一种添加剂选自玻璃泡和增粘剂。
7.根据权利要求6所述的粘合剂层,其中所述至少一种添加剂包括硅氧烷增粘树脂。
8.根据权利要求1所述的粘合剂层,其中所述引发剂包括热引发剂。
9.根据权利要求1所述的粘合剂层,其中所述粘合剂层是光学澄清的。
10.根据权利要求1所述的粘合剂层,其中所述粘合剂层包括结构化表面。
11.一种转印带,所述转印带包括:
具有第一主表面和第二主表面的剥离基底;以及
邻近所述剥离基底的所述第二主表面的至少一部分的粘合剂层,所述粘合剂层包含:
由反应混合物制备的固化共聚物,所述反应混合物包含:
至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯;
至少一种烯键式不饱和硅烷;
引发剂,以及
基于单体的总重量计算为0.1重量%至30重量%的羟基官能(甲基)丙烯酸酯;
其中所述粘合剂层在室温下为压敏粘合剂,并且能够通过在170℃至500℃的温度下烘烤转变成陶瓷样层。
12.根据权利要求11所述的转印带,其中所述粘合剂层与所述剥离基底的所述第二主表面接触。
13.根据权利要求11所述的转印带,其中所述粘合剂层包括结构化表面。
14.根据权利要求11所述的转印带,所述转印带还包括回填层,其中所述回填层介于所述粘合剂层和所述剥离基底的所述第二主表面之间。
15.根据权利要求11所述的转印带,所述转印带还包括回填层和牺牲层,其中所述回填层与所述粘合剂层接触,并且所述牺牲层与所述回填层接触,并且其中所述牺牲层包括剥离层或模板层,并且其中所述牺牲层在烘烤之前或烘烤期间被移除。
16.一种多层制品,所述多层制品包括:
受体基底,所述受体基底包括第一主表面和第二主表面;以及
与所述受体基底的所述第二主表面接触的陶瓷样层,
所述陶瓷样层包括烘烤型压敏粘合剂层,
其中所述压敏粘合剂在170℃至500℃的温度下被烘烤,所述压敏粘合剂层包含:
由反应混合物制备的固化共聚物,所述反应混合物包含:
至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯;
不含酸性或碱性基团的至少一种可共聚烯键式不饱和化合物;
至少一种烯键式不饱和硅烷;以及
引发剂。
17.根据权利要求16所述的多层制品,所述多层制品还包括与所述陶瓷样层接触的固化回填层,所述固化层包括在烘烤期间固化的可固化回填层。
18.根据权利要求16所述的多层制品,其中所述受体基底包括玻璃、金属、蓝宝石、硅、二氧化硅、碳化硅、氮化硅、以及在载体晶片上的半导体材料。
19.根据权利要求16所述的多层制品,所述多层制品还包括具有第一主表面和第二主表面的第二受体基底,其中所述陶瓷样层与所述第二受体基底的所述第一主表面接触。
20.一种制备制品的方法,所述方法包括:
提供具有第一主表面和第二主表面的受体基底;
提供转印带,所述转印带包括:
具有第一主表面和第二主表面的剥离基底;以及
邻近所述剥离基底的所述第二主表面的至少一部分的压敏粘合剂层,所述压敏粘合剂层包含:由反应混合物制备的固化共聚物,所述反应混合物包含:
至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯;
不含酸性或碱性基团的至少一种可共聚烯键式不饱和化合物;
至少一种烯键式不饱和硅烷;以及
引发剂;
将所述转印带施用于所述受体基底,使得所述压敏粘合剂层与所述受体基底的所述第二主表面接触;
从与所述受体基底的所述第二主表面接触的转印带移除所述剥离基底,以形成层合到所述受体基底的所述第二主表面的压敏粘合剂层;以及
在170℃至500℃的温度下烘烤层合到所述受体基底的所述第二主表面的所述压敏粘合剂层,以在所述受体基底的所述第二主表面上形成陶瓷样层。
21.根据权利要求20所述的方法,所述方法还包括在烘烤层合到所述受体基底的所述第二主表面的所述压敏粘合剂层之前,将回填层施用于层合到所述受体基底的所述第二主表面的所述压敏粘合剂层的表面,使得所述回填层在所述烘烤期间固化并经由由所述粘合剂层形成的陶瓷样层粘附到所述受体基底。
22.根据权利要求20所述的方法,其中提供转印带包括提供包括以下的转印带:
剥离基底;
与所述剥离基底接触的回填层;以及
与所述回填层接触的压敏粘合剂层。
23.根据权利要求20所述的方法,所述方法还包括:
提供具有第一主表面和第二主表面的第二受体基底;以及
使所述第二受体基底的所述第一主表面接触所述压敏粘合剂层。
24.根据权利要求20所述的方法,所述方法还包括:
在烘烤之前,提供具有第一主要表面和第二主要表面的第二受体基底,以及与所述第二受体基底的所述第一主表面接触的第二粘合剂层,其中所述第二粘合剂层可与所述压敏粘合剂层相同或不同,并且在与所述压敏粘合剂层相同或更低的温度下烘烤;
使所述第二粘合剂层接触所述压敏粘合剂层的表面。
25.根据权利要求24所述的方法,所述方法还包括位于所述压敏粘合剂层和所述第二粘合剂层之间的回填层。
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