CN111801388B - 高折射组合物、高折射膜和用于制造高折射膜的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及高折射组合物、高折射膜和用于生产高折射膜的方法。本申请提供了组合物、使用其的高折射膜和用于生产高折射膜的方法，所述组合物可以以简单的涂覆过程和低成本生产高折射膜，并且可以生产这样的高折射膜：其具有均匀的厚度且容易控制厚度或成型，以及具有高的化学稳定性和容易控制的物理特性，例如透明度或耐热性。

Description

高折射组合物、高折射膜和用于制造高折射膜的方法
技术领域
本申请涉及高折射率组合物、高折射膜和用于生产高折射膜的方法。
本申请要求基于2018年9月20日提交的韩国专利申请第10-2018-0113001号和2018年9月20日提交的韩国专利申请第10-2018-0112998号的优先权的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
背景技术
高折射聚合物可以用于光学产品，例如光学透镜、光学介质等，并且高折射膜可以用于例如改善有机发光元件的内部光提取。
常规地，为了获得高折射特性而开发的大多数聚合物包含卤素元素，因此存在它们有毒和在燃烧时产生大量腐蚀性气体的问题。另外，由碳制成的聚合物或聚合物膜的折射率极限为1.7或更小，因此需要具有更高折射率的材料。另一方面，为了增加有机材料的折射率，可以进行将金属氧化物颗粒放入聚合物基体内的过程，但是为了形成均匀的膜，由于氧化物颗粒的含量受到限制，因此在增加折射率方面存在限制。此外，与有机材料相比，无机颗粒具有更高的折射率，但是当使用无机颗粒形成薄膜时，可能存在难以控制薄膜的厚度和不容易成型的问题。另一方面，已经进行了使用硅(Si)或锗(Ge)半导体来生产高折射膜的研究，但是在通过CVD(化学气相沉积)、等离子体增强CVD或溅射来形成膜的情况下，根据汽化反应，在慢的过程速度和成本方面存在限制。另外，作为在有机光学领域中使用含Ge的有机化合物的方法，已知有Ge-配体或聚(Ge-O-Ge)等，但这也具有获得1.8或更小的折射率的限制(专利文献1：韩国特许专利公开第2016-0030432号)。
发明内容
技术问题
本申请提供了高折射组合物、高折射膜和用于生产高折射膜的方法。具体地，本申请提供了组合物、使用其的高折射膜和用于生产高折射膜的方法，所述组合物可以以简单的涂覆过程和低成本生产高折射膜，并且可以生产这样的高折射膜：其具有均匀的厚度且容易控制厚度或成型，以及具有高的化学稳定性和容易控制的物理特性，例如透明度或耐热性。
技术方案
本申请涉及高折射组合物。高折射组合物可以包含含有锗(Ge)元素的聚合物。高折射组合物可以包含聚合物，所述聚合物包含作为主链的含有锗(Ge)元素的聚合单元和作为侧链的至少两个反应性基团。反应性基团可以为光反应性基团或热反应性基团。通过这样的高折射组合物，可以以简单的涂覆过程和低成本生产高折射膜，并且可以生产这样的高折射膜：其具有均匀的厚度且容易控制厚度或成型，以及具有高的化学稳定性和容易控制的物理特性，例如透明度或耐热性。
在本说明书中，术语“主链”可以意指形成聚合物的骨架的链。主链可以意指聚合物的聚合单元重复的骨架。在本说明书中，“侧链”可以意指从聚合物主链的骨架分支的链。侧链可以称为残基或端基。在本说明书中，“聚合单元”可以意指在聚合物中聚合并重复的单元结构。在本说明书中，“反应性基团”可以意指通过外部能量引起化学反应的官能团。在本说明书中，“光反应性基团”可以意指通过光照射引起化学反应的官能团。在本说明书中，“热反应性基团”可以意指通过热施加引起化学反应的官能团。光反应性基团可以意指其包括可光聚合基团、可光固化基团或可光交联基团等。热反应性基团可以意指其包括可热聚合基团、可热固化基团或可热交联基团等。
聚合物的主链可以包含Ge-Ge键形式的锗(Ge)元素。Ge-Ge键可以作为聚合物的主链的聚合单元包含在内。聚合物可以通过包含Ge-Ge键形式的锗(Ge)而表现出高折射率。
在一个实例中，聚合物可以为由下式1表示的化合物。
[式1]
Figure GDA0002650843740000021
在式1中，R1至R6可以各自独立地为氢原子、烷基、芳基、光反应性基团或热反应性基团，R1至R6中的至少两者可以为反应性基团，例如光反应性基团或热反应性基团，以及n可以为5至1000的整数。n可以具体地为5至500的整数、5至250的整数或5至100的整数。
与光反应性基团或热反应性基团不同，烷基或芳基可以被分类为非反应性基团。当将烷基或芳基引入聚合物的除光反应性基团或热反应性基团以外的侧链中时，聚合物可以表现出优异的涂覆特性，并且可以表现出在其他材料例如有机基体中的优异的分散性。
作为烷基，可以使用具有1至20个碳原子，具体地1至10个碳原子，并且更具体地1至7个碳原子的烷基。作为芳基，可以使用具有6至40个碳原子，具体地6至30个碳原子，并且更具体地6至20个碳原子的芳基。
光反应性基团可以是通过光照射例如紫外线照射引起化学反应的官能团。作为具体的实例，光反应性基团可以为乙烯基、(甲基)丙烯酰基、(甲基)丙烯酰氧基、(甲基)丙烯酰胺基、乙烯氧基或马来酰亚胺基等。具有光反应性基团的聚合物由于可以通过光照射发生固化反应而可以增加高折射膜的化学稳定性。
热反应性基团可以是通过热施加引起化学反应的官能团。作为具体的实例，热反应性基团可以为环氧基、氧杂环丁烷基、烯基、键合至硅原子的氢原子、异氰酸酯基、羟基、邻苯二甲腈基或羧基等。具有热反应性基团的聚合物由于可以通过热施加发生固化反应而可以增加高折射膜的化学稳定性。
制备上式1的聚合物的方法没有特别限制。
作为一个实例，当反应性基团为光反应性基团时，聚合物可以例如通过以下步骤来制备：在有机溶剂中在镁的存在下使四氯化锗反应的步骤(S1)，以及向步骤(S1)中的反应物中添加烷基、芳基、乙烯基或(甲基)丙烯酰基的卤化物以使它们反应的步骤(S2)。在一个实例中，卤化物可以为溴化物。
在一个实例中，步骤S2可以进行两次或更多次。在一个实例中，当聚合物的所有侧链R1至R6均为光反应性基团时，通过向其中添加乙烯基或(甲基)丙烯酰基的卤化物然后使它们反应(S2-1)，并且再向其中添加乙烯基或(甲基)丙烯酰基的卤化物以使它们反应(S2-2)，可以获得期望的聚合物。在另一个实例中，当聚合物的一些侧链为光反应性基团且其他侧链为非反应性基团时，通过向其中添加乙烯基或(甲基)丙烯酰基的卤化物然后使它们反应(S2-1)，并且再向其中添加烷基或芳基的卤化物以使它们反应(S2-2)，可以获得期望的聚合物。在(S2-1)和(S2-2)的每个步骤中添加的卤化物的摩尔数可以被控制为与步骤(S1)中的四氯化锗的摩尔数相同。
可以适当地调节以上(S1)、(S2)、(S2-1)和(S2-2)的反应条件以获得期望的反应物。(S1)反应可以例如在氩气氛下进行。另外，(S1)反应可以进行例如约60分钟至120分钟，具体地80分钟至90分钟。(S2-1)反应可以例如在约5℃至30℃，具体地约5℃至15℃的温度下进行约30分钟至90分钟，具体地约50分钟至70分钟。(S2-2)反应可以例如在约30℃至70℃，具体地约40℃至60℃的温度下进行约100分钟至150分钟，具体地约110分钟至130分钟。
当反应性基团为热反应性基团时，聚合物可以例如通过以下步骤来制备：在有机溶剂中在镁的存在下使锗氯化物(四氯化锗)反应的步骤(S1)，以及向步骤(S1)中的反应物中添加烷基、芳基或环氧基的卤化物并使它们反应的步骤(S2)。在一个实例中，卤化物可以为溴化物。
在一个实例中，步骤S2可以进行两次或更多次。在一个实例中，当聚合物的侧链R1至R6均为热反应性基团时，通过向其中添加环氧基的卤化物然后使它们反应(S2-1)，并且再向其中添加环氧基的卤化物以使它们反应(S2-2)，可以获得期望的聚合物。在另一个实例中，当聚合物的一些侧链为热反应性基团且其他侧链为非反应性基团时，通过向其中添加环氧基的卤化物然后使它们反应(S2-1)，并且再向其中添加烷基或芳基的卤化物以使它们反应(S2-2)，可以获得期望的聚合物。在(S2-1)和(S2-2)的每个步骤中添加的卤化物的摩尔数可以被控制为与步骤(S1)中的四氯化锗的摩尔数相同。
可以适当地调节以上(S1)、(S2)、(S2-1)和(S2-2)的反应条件以获得期望的反应物。(S1)反应可以例如在氩气氛下进行。另外，(S1)反应可以进行例如约60分钟至120分钟，具体地80分钟至90分钟。(S2-1)反应可以例如在约5℃至30℃，具体地约5℃至15℃的温度下进行约30分钟至90分钟，具体地约50分钟至70分钟。(S2-2)反应可以例如在约30℃至70℃，具体地约40℃至60℃的温度下进行约100分钟至150分钟，具体地约110分钟至130分钟。
组合物还可以包含溶剂。溶剂可以为有机溶剂。作为有机溶剂，可以使用烃系、卤代烃系或醚系的溶剂。烃系的实例可以包括戊烷、己烷、庚烷、环己烷、正癸烷、正十二烷、苯、甲苯、二甲苯、甲氧基苯等。卤代烃系的实例可以包括四氯化碳、氯仿、1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、氯苯等。醚系的实例可以包括四氢呋喃、二
Figure GDA0002650843740000051
烷、丙二醇单甲醚乙酸酯等。
相对于100重量份的溶剂，组合物可以以5重量份至100重量份的量包含聚合物。当聚合物的浓度太低时，由于未涂覆而难以形成膜，而当聚合物的浓度太高时，膜的涂覆特性可能降低，因此可以优选地将其调节在以上范围内。
组合物还可以包含可固化单体。可固化单体可以为可光固化单体或热固性单体。当聚合物具有光反应性基团作为反应性基团时，其可以包含可光固化单体，而当聚合物具有热反应性基团时，其可以包含热固性单体。
可光固化单体可以意指包含至少一个或更多个可光固化基团的化合物。可光固化基团可以例举为乙烯基或(甲基)丙烯酰基。可光固化单体与具有光反应性基团的聚合物的相似之处在于其具有可光固化基团，但是其与所述聚合物的不同之处可以在于其不具有含有锗(Ge)元素的聚合单元。可光固化单体可以为单分子或聚合物。当可光固化单体进一步包含在组合物中时，可以优选的是，聚合物具有至少一个或更多个烷基或芳基作为侧链。由此可以获得其中聚合物和可光固化单体均匀混合的组合物。
热固性单体可以意指包含至少一个或更多个热固性基团的化合物。热固性基团可以例举为环氧基。热固性单体与具有热反应性基团的聚合物的相似之处在于其具有热固性基团，但是其与所述聚合物的不同之处可以在于其不具有含有锗(Ge)元素的聚合单元。热固性单体可以为单分子或聚合物。当热固性单体包含在组合物中时，可以优选的是，聚合物具有至少一个或更多个烷基或芳基作为侧链。由此可以获得其中聚合物和热固性单体均匀混合的组合物。
在一个实例中，可光固化单体可以为包含两个或更多个可光固化基团的多官能化合物。这在反应速率方面是有利的。可光固化单体中的可光固化基团的上限可以为例如10个或更少、8个或更少、6个或更少、4个或更少、或者3个或更少。
根据可光固化单体的种类，可以容易地调节高折射组合物或高折射膜的物理特性，例如透明度和耐热性。可光固化单体优选为在其分子中具有两个或更多个(甲基)丙烯酰基的化合物，其可以包括例如1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、环氧乙烷改性的双酚A二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二-三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、3-(甲基)丙烯酰氧基甘油单(甲基)丙烯酸酯、氨基甲酸酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、丙烯酸酯等，但不一定限于此。另外，可以例举经乙烯基取代的芳族环化合物等，并且作为具体的实例，可以使用二乙烯基苯、二烯丙基醚、二烯丙基硫醚、己二酸二烯丙酯、己二酸二乙烯酯等，但不一定限于此。
考虑到期望的物理特性，可以适当地调节可光固化单体的含量。相对于100重量份的聚合物，可光固化单体可以以例如10重量份至50重量份或20重量份至30重量份的量包含在内。当可光固化单体的含量太低时，对物理特性例如透明度或耐热性的影响可能不显著，而当可光固化单体的含量太高时，因Ge含量减少而可能使折射率降低，因此可以优选的是将其调节在以上范围内。
在一个实例中，热固性单体可以为包含两个或更多个热固性基团的多官能化合物。这在反应速率方面是有利的。热固性单体中的热固性基团的上限可以为例如10个或更少、8个或更少、6个或更少、4个或更少或者3个或更少。
根据热固性单体的种类，可以容易地调节高折射组合物或高折射膜的物理特性，例如透明度和耐热性。热固性单体还可以包括：(a)二酚和多酚、(b)二元羧酸和多元羧酸、(c)二硫醇和多硫醇、(d)二胺和多胺、(e)伯一元胺、(f)磺酰胺、(g)氨基苯酚、(h)氨基羧酸、(i)含酚羟基的羧酸、(j)磺胺
Figure GDA0002650843740000061
(k)亚烷基胺、和(l)这些化合物中两者或更多者的任意组合等。
二酚和多酚(a)的实例包括1,2-二羟基苯(邻苯二酚)；1,3-二羟基苯(间苯二酚)；1,4-二羟基苯(氢醌)；4,4'-异亚丙基二苯酚(双酚A)；4,4'-二羟基二苯甲烷；3,3',5,5'-四溴双酚A；4,4'-硫代二苯酚；4,4'-磺酰基二苯酚；2,2'-磺酰基二苯酚；4,4'-二羟基二苯醚；4,4'-二羟基二苯甲酮；1,1'-双(4-羟苯基)-1-苯基乙烷；3,3',5,5'-四氯双酚A；3,3'-二甲氧基双酚A；3,3',5,5'-四甲基-4,4'-二羟基联苯；4,4'-二羟基联苯；4,4'-二羟基-α-甲基茋；4,4'-二羟基苯甲酰苯胺；4,4'-二羟基茋(4,4'-
Figure GDA0002650843740000062
)；4,4'-二羟基-α-氰基茋；1,1-双(4-羟苯基)环己烷；1,4-二羟基-3,6-二甲苯；1,4-二羟基-3,6-二甲氧基苯；1,4-二羟基-2-叔丁基苯；1,4-二羟基-2-溴-5-甲基苯；1,3-二羟基-4-硝基苯酚；1,3-二羟基-4-氰基苯酚；三(羟苯基)甲烷；二环戊二烯或其低聚物和苯酚或经取代苯酚缩合产物及其混合物。
二元羧酸和多元羧酸(b)的实例还包括对苯二甲酸；间苯二甲酸；二环戊二烯二羧酸；三(羧苯基)甲烷；4,4'-二羧基二苯甲烷；,4-环己烷二羧酸；1,6-己烷二羧酸；1,4-丁烷二羧酸；1,1-双(4-羧苯基)环己烷；3,3',5,5'-四甲基-4,4'-二羧苯基；4,4'-二羧基-α-甲基茋；1,4-双(4-羧苯基)-反式-环己烷；1,1'-双(4-羧苯基)环己烷；1,3-二羧基-4-甲基苯；1,3-二羧基-4-甲氧基苯；1,3-二羧基-4-溴苯；及其任意组合。
二硫醇和多硫醇(c)的实例还包括双(2-巯乙基)硫醚；三(巯苯基)甲烷；1,3-苯二硫醇；1,4-苯二硫醇；4,4'-二巯基二苯甲烷；4,4'-二巯基二苯醚；4,4'-二巯基-α-甲基茋；3,3',5,5'-四甲基-4,4'-二巯基联苯；1,4-环己烷二硫醇；1,6-己二硫醇；2,2'-二巯基二乙醚；1,2-二巯基丙烷；1,1-双(4-巯基苯基)环己烷；及其任意组合。
二胺和多胺(d)的实例还包括三(氨基苯基)甲烷；双(氨基甲基)降冰片烷；哌嗪；乙二胺；二亚乙基三胺；三亚乙基四胺；四亚乙基五胺；1-(2-氨基乙基)哌嗪；双(氨基丙基)醚；双(氨基丙基)硫醚；异佛尔酮二胺；1,2-二氨基苯；1,3-二氨基苯；1,4-二氨基苯；4,4'-二氨基二苯甲烷；4,4'-二氨基二苯砜；2,2'-二氨基二苯砜；4,4'-二氨基二苯醚；3,3',5,5'-四甲基-4,4'-二氨基联苯；3,3'-二甲基-4,4'-二氨基联苯；4,4'-二氨基-α-甲基茋；4,4'-二氨基苯甲酰苯胺；4,4'-二氨基茋；1,4-双(4-氨基苯基)-反式-环己烷；1,1-双(4-氨基苯基)环己烷；1,2-环己烷二胺；1,4-双(氨基环己基)甲烷；1,3-双(氨基甲基)环己烷；1,4-双(氨基甲基)环己烷；1,4-环己烷二胺；1,6-己二胺；1,3-二甲苯二胺；2,2'-双(4-氨基环己基)丙烷；4-(2-氨基丙-2-基)-1-甲基环己-1-胺(甲烷二胺)；及其任意组合。
伯一元胺(e)的实例还包括苯胺；4-氯苯胺；4-甲基苯胺；4-甲氧基苯胺；4-氰基苯胺；4-氨基二苯醚；4-氨基二苯甲烷；-氨基二苯硫醚；4-氨基二苯甲酮；4-氨基联苯；4-氨基茋；4-氨基-α-甲基茋；甲胺；4-氨基-4'-硝基茋；正己胺；环己胺；氨基降冰片烷；N,N-二乙基三亚甲基二胺；2,6-二甲基苯胺；及其任意组合。
磺酰胺(f)的实例还包括苯基磺酰胺；4-甲氧基苯基磺酰胺；4-氯苯基磺酰胺；4-溴苯基磺酰胺；4-甲基磺酰胺；4-氰基磺酰胺；4-磺酰胺基二苯醚；4-磺酰胺基二苯甲烷；4-磺酰胺基二苯甲酮；4-磺酰胺基联苯；4-磺酰胺基茋；4-磺酰胺基-α-甲基茋；2,6-二甲基苯基磺酰胺；及其任意组合。
氨基苯酚(g)的实例还包括邻氨基苯酚；间氨基苯酚；对氨基苯酚；2-甲氧基-4-羟基苯胺；3-环己基-4-羟基苯胺；2,6-二溴-4-羟基苯胺；5-丁基-4-羟基苯胺；3-苯基-4-羟基苯胺；4-(1-(3-氨基苯基)-1-甲基乙基)苯酚；4-(1-(4-氨基苯基)乙基)苯酚；4-(4-氨基苯氧基)苯酚；4-((4-氨基苯基)硫代)苯酚；(4-氨基苯基)(4-羟基苯基)甲酮；4-((4-氨基苯基)磺酰基)苯酚；N-甲基-对氨基苯酚；4-氨基-4'-羟基-α-甲基茋；4-羟基-4'-氨基-α-甲基茋；3,5-二甲基-4-羟基苯胺；4-(1-(4-氨基-3,5-二溴苯基)-1-甲基乙基)-2,6-二溴苯酚；及其任意组合。
氨基羧酸(h)的实例还包括2-氨基苯甲酸；3-氨基苯甲酸；4-氨基苯甲酸；2-甲氧基-4-氨基苯甲酸；3-环己基-4-氨基苯甲酸；5-丁基-4-氨基苯甲酸；3-苯基-4-氨基苯甲酸；4-(1-(3-氨基苯基)-1-甲基乙基)苯甲酸；4-(1-(4-氨基苯基)乙基)苯甲酸；4-(4-氨基苯氧基)苯甲酸；4-((4-氨基苯基)硫代)苯甲酸；(4-氨基苯基)(4-羧苯基)甲酮；4-((4-氨基苯基)磺酰基)苯甲酸；N-甲基-4-氨基苯甲酸；4-氨基-4'-羧基-α-甲基茋；4-羧基-4'-氨基-α-甲基茋；甘氨酸；N-甲基甘氨酸；4-氨基环己烷羧酸；4-氨基己酸；4-哌啶羧酸；5-氨基邻苯二甲酸；3,5-二甲基-4-氨基苯甲酸；2,6-二溴-4-氨基苯甲酸；4-(1-(4-氨基-3,5-二溴苯基)-1-甲基乙基)-2,6-二溴苯甲酸；及其任意组合。
羧酸(i)的实例还包括2-羟基苯甲酸；3-羟基苯甲酸；4-羟基苯甲酸；2-甲氧基-4-羟基苯甲酸；3-环己基-4-羟基苯甲酸；5-丁基-4-羟基苯甲酸；3-苯基-4-羟基苯甲酸；4-(1-(3-羟苯基)-1-甲基乙基)苯甲酸；4-(1-(4-羟苯基)乙基)苯甲酸；4-(4-羟基苯氧基)苯甲酸；4-((4-羟苯基)硫代)苯甲酸；(4-羟苯基)(4-羧苯基)甲酮；4-((4-羟苯基)磺酰基)苯甲酸；4-羟基-4'-羧基-α-甲基茋；4-羧基-4'-羟基-α-甲基茋；2-羟苯基乙酸；3-羟苯基乙酸；4-羟苯基乙酸；4-羟苯基-2-环己烷羧酸；4-羟基苯氧基-2-丙酸；4-(1-(4-羟基-3,5-二溴苯基)-1-甲基乙基)-2,6-二溴苯甲酸；3,5-二甲基-4-羟基苯甲酸；2,6-二溴-4-羟基苯甲酸；及其任意组合。
磺胺(j)的实例还包括邻磺胺；间磺胺；对磺胺；2-甲氧基-4-氨基苯甲酸；3-甲基-4-磺酰胺基-1-氨基苯；5-甲基-磺酰胺基-1-氨基苯；3-苯基-4-磺酰胺基-1-氨基苯；4-(1-(3-磺酰胺基苯基)-1-甲基乙基)苯胺；4-(1-(4-磺酰胺基苯基)乙基)苯胺；4-(4-磺酰胺基苯氧基)苯胺；4-((4-磺酰胺基苯基)硫代)苯胺；(4-磺酰胺基苯基)(4-氨基苯基)甲酮；4-((4-磺酰胺基苯基)磺酰基)苯胺；4-磺酰胺基-1-N-甲基氨基苯；4-氨基-4'-磺酰胺基-α-甲基茋；4-磺酰胺基-'-氨基-α-甲基茋；4-(1-(4-磺酰胺基-3,5-二溴苯基)-1-甲基乙基)-2,6-二溴苯胺；2,6-二甲基-4-磺酰胺基-1-氨基苯；及其任意组合。
考虑到期望的物理特性，可以适当地调节热固性单体的含量。相对于100重量份的聚合物，热固性单体可以以例如10重量份至50重量份的量包含在内。当热固性单体的含量太低时，对物理特性例如透明度或耐热性的影响可能不显著，而当热固性单体的含量太高时，因Ge含量减少而可能使折射率降低，因此可以优选的是将其调节在以上范围内。
高折射组合物还可以包含聚合引发剂。当聚合物具有光反应性基团时，高折射组合物还可以包含光聚合引发剂。当聚合物具有热反应性基团时，高折射组合物还可以包含热聚合引发剂。
光聚合引发剂可以为例如自由基引发剂。作为光聚合引发剂，可以没有限制地使用一般的引发剂，例如基于苯偶姻的引发剂、基于羟基酮的引发剂、基于氨基酮的引发剂或基于氧化膦的引发剂，其可以通过由光例如紫外线的照射产生自由基来引发光聚合。
作为热聚合引发剂，可以使用固化剂。在一个实例中，当热反应性基团为环氧基时，固化剂是本领域已知的环氧树脂的固化剂，例如，可以使用胺固化剂、咪唑固化剂、酚固化剂、磷固化剂或酸酐固化剂等中的一者或两者或更多者，而不限于此。在一个实例中，作为固化剂，可以使用在室温下为固体并且熔点或分解温度为80℃或更高的咪唑化合物。这样的化合物可以例举为例如2-甲基咪唑、2-十七烷基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑或1-氰基乙基-2-苯基咪唑等，但不限于此。
除了上述组分以外，高折射组合物还可以包含任选的添加剂。这样的添加剂可以例举为例如有助于固化的固化剂、引发剂、触变剂、流平剂、消泡剂、抗氧化剂、产生自由基的物质、有机和无机颜料或染料、分散剂、各种填料(例如导热填料或绝缘填料)、功能聚合物或光稳定剂等，但不限于此。
本申请还涉及高折射膜。本申请的高折射膜可以包含高折射组合物。本申请的高折射膜可以包含处于固化状态的高折射组合物，所述高折射组合物包含聚合物，所述聚合物包含作为主链的含有锗(Ge)元素的聚合单元和作为侧链的至少两个反应性基团，例如光反应性基团或热反应性基团。在此，上述内容可以同等地应用于与高折射组合物有关的事项。
当聚合物具有光反应性基团时，高折射膜中的聚合物的至少两个光反应性基团可以通过彼此反应以键合状态存在。当聚合物具有热反应性基团时，高折射膜中的聚合物的至少两个热反应性基团可以通过彼此反应以键合状态存在。由此可以确保高折射膜的化学稳定性。
高折射膜可以表现出高折射率。例如，高折射膜对于632nm的波长可以具有1.8或更大的折射率。高折射膜中的折射率的上限没有特别限制，但是通过本申请的高折射组合物可以产生的折射率的上限可以为例如4或更小。考虑到期望的折射率和膜的用途，可以适当地调节高折射膜的厚度。高折射膜的厚度可以为例如100nm至1000μm。即使在如此薄的厚度下，本申请的高折射膜也可以表现出高折射率。
本申请还涉及用于生产高折射膜的方法。在本申请的用于生产高折射膜的方法中，可以使用高折射组合物。本申请的用于生产高折射膜的方法可以包括以下步骤：在基底上涂覆高折射组合物，所述高折射组合物包含聚合物，所述聚合物包含作为主链的含有锗(Ge)元素的聚合单元和作为侧链的至少两个反应性基团，例如光反应性基团或热反应性基团；以及用光照射经涂覆的组合物或向经涂覆的组合物施加热。在此，上述内容可以同等地应用于与高折射组合物有关的事项。
根据所述生产方法，可以以简单的涂覆过程和低成本生产高折射膜，并且可以生产这样的高折射膜：其具有均匀的厚度且容易控制厚度或成型，以及具有高的化学稳定性和容易控制的物理特性，例如透明度或耐热性。
在基底上涂覆组合物的方法没有特别限制，其可以通过已知的涂覆方法涂覆来进行，例如旋涂、辊涂、印刷法、喷墨涂覆、狭缝喷嘴法
Figure GDA0002650843740000101
Figure GDA0002650843740000102
棒涂、逗号涂覆
Figure GDA0002650843740000103
或凹版涂覆。
基底没有特别限制，并且可以适当地选择和使用石英基底、玻璃基底、硅基底、塑料基底等。
当聚合物具有光反应性基团时，可以进行用光照射经涂覆的组合物的步骤。用光照射组合物可以通过用紫外线照射组合物来进行。紫外线可以以500mJ/cm2至5000mJ/cm2、1000mJ/cm2至3000mJ/cm2或1500mJ/cm2至2500mJ/cm2的强度照射。当紫外线的强度太弱时，可能不发生充分的固化反应，而当紫外线的强度太强时，可能影响膜的物理特性，因此可以优选的是将其调节在以上范围内。
可以在室温下照射紫外线。在本说明书中，“室温”是没有加热或冷却的自然温度，其可以意指在约15℃至40℃的范围内的任何温度，例如，约20℃、约25℃或约30℃左右的温度。在本说明书中，除非另有说明，否则温度可以意指室温条件。
组合物可以通过光照射来固化。此时，聚合物的至少两个光反应性基团可以彼此反应以处于键合状态。由此可以确保高折射膜的化学稳定性。
当聚合物具有热反应性基团时，可以进行向经涂覆的组合物施加热的步骤。向组合物施加热可以在30℃至260℃、100℃至220℃或150℃至200℃的温度范围内进行。当热太弱时，可能不发生充分的固化反应，而当热太强时，可能影响膜的物理特性，因此可以优选的是将其调节在以上范围内。向组合物施加热可以进行10分钟至24小时、10分钟至12小时或10分钟至1小时。当固化时间短时，反应不充分以至于膜的固化度可能较低，而当固化时间长时，膜生产率可能由于较长的过程时间而降低，因此可以优选的是将时间调节在以上范围内。
组合物可以通过热施加来固化。此时，聚合物的至少两个热反应性基团可以彼此反应以处于键合状态。由此可以确保高折射膜的化学稳定性。
本申请的高折射组合物、高折射膜和用于生产高折射膜的方法可以应用于需要高折射材料的各种技术领域。高折射聚合物可以用于各种光学产品，例如光学透镜、光学介质等，并且高折射膜可以用于例如改善有机发光元件的内部光提取，而不限于此。
有益效果
本申请提供了组合物、使用其的高折射膜和用于生产高折射膜的方法，所述组合物可以以简单的涂覆过程和低成本生产高折射膜，并且可以生产这样的高折射膜：其具有均匀的厚度且容易控制厚度或成型，以及具有高的化学稳定性和容易控制的物理特性，例如透明度或耐热性。
具体实施方式
在下文中，将通过根据本申请的实施例和不符合本申请的比较例来详细描述本申请，但是本申请的范围不限于以下实施例。
实施例1
高折射组合物的制备
将16mmol四氯化锗(由sigma-aldrich制造)和128mmol镁(Mg)金属(由sigma-aldrich制造)添加到40ml THF(四氢呋喃)中，然后在氩(Ar)下反应90分钟。接着，在10℃下缓慢滴加16mmol乙烯基溴(由sigma-aldrich制造)。反应约60分钟之后，滴加16mmol乙烯基溴，然后在50℃下反应2小时。在室温下将混合物搅拌一天之后，向其中倒入甲醇。使用柱色谱法除去氧化产物之后，获得下式A的高折射聚合物(A)。将3g高折射聚合物(A)溶解在3g甲苯中(浓度为50重量％)，并且相对于100重量份的高折射聚合物(A)，以5重量份的量向其中添加光引发剂(Igarcure 184，由Sigma-aldrich制造)，以制备高折射组合物(1)。
[式A]
Figure GDA0002650843740000121
(n＝45至50)
1H NMR(500MHz，DMSO-d6]：δ＝5.1，5.5(d，2H，CH2)，5.25～5.30(d，H，CH)
高折射膜的生产
将高折射组合物(1)施加至石英基底，然后进行棒涂。接着，将经涂覆的基底在100℃的热板上干燥1小时。其后，通过使用UV固化机(H灯)用波长为约200nm至350nm的紫外线以约2,000mJ/cm2的强度照射高折射组合物并使其光固化来生产高折射膜。
实施例2
高折射组合物的制备
将16mmol四氯化锗和128mmol镁(Mg)金属添加到40ml THF(四氢呋喃)中，然后在氩(Ar)下反应90分钟。接着，在10℃下缓慢滴加16mmol乙烯基溴。反应约60分钟之后，滴加16mmol溴苯(由sigma-aldrich制造)，然后在50℃下反应2小时。在室温下将混合物搅拌一天之后，向其中倒入甲醇。使用柱色谱法除去氧化产物之后，获得下式B的高折射聚合物(B)。将3g高折射聚合物(B)溶解在3g甲苯中(浓度为50重量％)，并且相对于100重量份的高折射聚合物(B)，以5重量份的量向其中添加光引发剂(Igarcure 184，由Sigma-aldrich制造)，以制备高折射组合物(2)。
[式B]
Figure GDA0002650843740000131
(n＝37至43)
1H NMR(500MHz，DMSO-d6]：δ＝5.1，5.5(d，2H，CH2)，5.25～5.30(d，H，CH)，7.30～7.40(s，H，CH)
高折射膜的生产
以与实施例1相同的方式生产高折射膜，不同之处在于将高折射组合物(1)改变为高折射组合物(2)。
实施例3
高折射组合物的制备
将16mmol四氯化锗和128mmol镁(Mg)金属添加到40ml THF(四氢呋喃)中，然后在氩(Ar)下反应90分钟。接着，在10℃下缓慢滴加16mmol乙烯基溴。反应约60分钟之后，滴加16mmol溴丁烷(由sigma-aldrich制造)，然后在50℃下反应2小时。在室温下将混合物搅拌一天之后，向其中倒入甲醇。使用柱色谱法除去氧化产物之后，获得下式C的高折射聚合物(C)。将3g高折射聚合物(C)溶解在3g甲苯中(浓度为50重量％)，并且相对于100重量份的高折射聚合物(C)，以5重量份的量向其中添加光引发剂(Igarcure 184，由Sigma-aldrich制造)，以制备高折射组合物(3)。
[式C]
Figure GDA0002650843740000141
(n＝52至57)
1H NMR(500MHz，DMSO-d6]：δ＝0.91(t，3H，CH3)，1.27(m，2H，CH2)，1.33(m，2H，CH2)，1.34(t，2H，CH2)，5.5(d，2H，CH2)，5.25～5.30(d，1H，CH)，7.33(s，1H，CH)
高折射膜的生产
以与实施例1相同的方式生产高折射膜，不同之处在于将高折射组合物(1)改变为高折射组合物(3)。
实施例4
高折射组合物的制备
将2.4g实施例1中制备的高折射聚合物(A)和0.6g TMPTA(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，由sigma-aldrich制造)溶解在3g甲苯中(分别为40重量％和10重量％)，并且相对于100重量份的高折射聚合物(A)，以5重量份的量向其中添加光引发剂(Igarcure 184，由Sigma-aldrich制造)，以制备高折射组合物(4)。
高折射膜的生产
以与实施例1相同的方式生产高折射膜，不同之处在于将高折射组合物(1)改变为高折射组合物(4)。
实施例5
高折射组合物的制备
将2.4g实施例1中制备的高折射聚合物(A)和0.6g二乙烯基苯(由sigma-aldrich制造)溶解在3g甲苯中(分别为40重量％和10重量％)，并且相对于100重量份的高折射聚合物(A)，以5重量份的量向其中添加光聚合引发剂(Igarcure 184，由Sigma-aldrich制造)，以制备高折射组合物(5)。
高折射膜的生产
以与实施例1相同的方式生产高折射膜，不同之处在于将高折射组合物(1)改变为高折射组合物(5)。
实施例6
高折射组合物的制备
将16mmol四氯化锗(由sigma-aldrich制造)和128mmol镁(Mg)金属(由sigma-aldrich制造)添加到40ml THF(四氢呋喃)中，然后在氩(Ar)下反应90分钟。接着，在10℃下缓慢滴加16mmol环氧溴丙烷(由sigma-aldrich制造)。反应约60分钟之后，滴加16mmol环氧溴丙烷，然后在50℃下反应2小时。在室温下将混合物搅拌一天之后，向其中倒入甲醇。使用柱色谱法除去氧化产物之后，获得下式D的高折射聚合物(D)。通过1H-NMR鉴定所获得的高折射聚合物(D)。将3g高折射聚合物(D)溶解在3g甲苯中(浓度为50重量％)，并且相对于100重量份的高折射聚合物(D)，以5重量份的量向其中添加作为热引发剂的基于咪唑的固化剂(C11ZA，由Shikoku Kasei Co.,Ltd.制造)，以制备高折射组合物(6)。
[式D]
Figure GDA0002650843740000151
(n＝41至48)
1H NMR(500MHz，DMSO-d6]：δ＝0.40，(m，H，CH)，0.55，0.80(m，4H，CH2)
高折射膜的生产
将高折射组合物(6)施加至石英基底，然后进行棒涂。接着，通过在约180℃的温度下向经涂覆的高折射组合物施加热约30分钟并使其热固化来生产高折射膜。
实施例7
高折射组合物的制备
将16mmol四氯化锗和128mmol镁(Mg)金属添加到40ml THF(四氢呋喃)中，然后在氩(Ar)下反应90分钟。接着，在10℃下缓慢滴加16mmol环氧溴丙烷。反应约60分钟之后，滴加16mmol溴苯(由Sigma-aldrich制造)，然后在50℃下反应2小时。在室温下将混合物搅拌一天之后，向其中倒入甲醇。使用柱色谱法除去氧化产物之后，获得下式E的高折射聚合物(E)。通过1H-NMR鉴定所获得的高折射聚合物(E)。将3g高折射聚合物(E)溶解在3g甲苯中(浓度为50重量％)，并且相对于100重量份的高折射聚合物(E)，以5重量份的量向其中添加作为热引发剂的基于咪唑的固化剂(C11ZA，由Shikoku Kasei Co.，Ltd.制造)，以制备高折射组合物(7)。
[式E]
Figure GDA0002650843740000161
(n＝32至40)
1H NMR(500MHz，DMSO-d6]：δ＝0，40，(m，H，CH)，0.55，0.80(m，4H，CH2)，7.30～7.40(s，H，CH)
高折射膜的生产
以与实施例6相同的方式生产高折射膜，不同之处在于将高折射组合物(6)改变为高折射组合物(7)。
实施例8
高折射组合物的制备
将16mmol四氯化锗和128mmol镁(Mg)金属添加到40ml THF(四氢呋喃)中，然后在氩(Ar)下反应90分钟。接着，在10℃下缓慢滴加16mmol环氧溴丙烷。反应约60分钟之后，滴加16mmol溴丁烷(由sigma-aldrich制造)，然后在50℃下反应2小时。在室温下将混合物搅拌一天之后，向其中倒入甲醇。使用柱色谱法除去氧化产物之后，获得下式F的高折射聚合物(F)。通过1H-NMR鉴定所获得的高折射聚合物(F)。将3g高折射聚合物(F)溶解在3g甲苯中(浓度为50重量％)，并且相对于100重量份的高折射聚合物(F)，以5重量份的量向其中添加作为热引发剂的基于咪唑的固化剂(C11ZA，由Shikoku Kasei Co.，Ltd.制造)，以制备高折射组合物(8)。
[式F]
Figure GDA0002650843740000171
(n＝35至41)
1H NMR(500MHz，DMSO-d6]：δ＝0.40，(m，H，CH)，0.55，0.80(m，4H，CH2)，0.91(t，3H，CH3)，1.27(m，2H，CH2)，1.33(m，2H，CH2)，1.34(t，2H，CH2)，7.33(s，1H，CH)
高折射膜的生产
以与实施例6相同的方式生产高折射膜，不同之处在于将高折射组合物(6)改变为高折射组合物(8)。
比较例1.
高折射组合物的制备
将3g聚碳酸酯(由Sigma-aldrich制造)溶解在3g甲苯(50重量％)中，并溶解在二
Figure GDA0002650843740000181
烷中，以制备高折射组合物(9)。
高折射膜的生产
以与实施例1相同的方式生产高折射膜，不同之处在于将高折射组合物(1)改变为高折射组合物(9)。
比较例2.
高折射组合物的制备
将3.75g(0.01mol)双(二甲基苯基)二锗杂
Figure GDA0002650843740000182
烷(bis(dimethylphenyl)digermoxane，由cimit制造)添加到70ml THF(四氢呋喃)中并用氮对烧瓶进行替换。然后，将反应产物用甲苯萃取并经无水硫酸镁干燥。接着，在除去甲苯之后，将产物真空干燥以获得二甲基聚(Ge-O-Ge)。将3g二甲基聚(Ge-O-Ge)溶解在3g甲苯中(50重量％)，以制备高折射组合物(10)。
高折射膜的生产
将高折射组合物(10)施加至石英基底，然后进行棒涂。接着，将经涂覆的基底在100℃的热板上干燥1小时，以生产高折射膜。
测量例1.厚度和折射率的测量
对于在实施例1至8和比较例1至2中生产的膜，测量厚度和折射率，并将结果描述在下表1中。具体地，使用椭圆计(Elli-SE，由Ellipso Technology Co.,Ltd.制造)通过椭圆偏光法测量厚度，并且使用折射率测量装置(SPA-3DR，由SAIRON Tech.制造)测量波长为632nm的折射率作为折射率。
[表1]
厚度(μm) 折射率
实施例1 1.15 2.4
实施例2 1.23 2.2
实施例3 1.18 2.3
实施例4 1.17 2.0
实施例5 1.12 1.8
实施例6 1.18 2.3
实施例7 1.20 2.1
实施例8 1.17 2.0
比较例1 1.10 1.4
比较例2 1.21 1.7

Claims (11)

1.一种高折射组合物，包含聚合物，所述聚合物包含作为主链的含有锗(Ge)元素的聚合单元和作为侧链的至少两个光反应性基团或热反应性基团，
其中所述聚合物为由下式1表示的化合物：
[式1]
Figure FDA0003475623920000011
其中，R1至R6各自独立地为氢原子、烷基、芳基、光反应性基团或热反应性基团，R1至R6中的至少两者为光反应性基团或热反应性基团，以及n为5至1000的整数，
其中所述光反应性基团包括乙烯基、(甲基)丙烯酰基、(甲基)丙烯酰氧基、(甲基)丙烯酰胺基、乙烯氧基或马来酰亚胺基，
其中所述热反应性基团包括环氧基、氧杂环丁烷基、烯基、键合至硅原子的氢原子、异氰酸酯基、羟基、邻苯二甲腈基或羧基。
2.根据权利要求1所述的高折射组合物，其中所述组合物还包含可光固化单体或热固性单体。
3.根据权利要求2所述的高折射组合物，其中所述可光固化单体为具有至少两个可光固化基团的多官能化合物，以及所述热固性单体为具有至少两个热固性基团的多官能化合物。
4.根据权利要求2所述的高折射组合物，其中相对于100重量份的所述聚合物，所述可光固化单体或所述热固性单体以10重量份至50重量份的量包含在内。
5.根据权利要求1所述的高折射组合物，还包含光聚合引发剂或热聚合引发剂。
6.一种高折射膜，包含处于固化状态的高折射组合物，所述高折射组合物包含聚合物，所述聚合物包含作为主链的含有锗(Ge)元素的聚合单元和作为侧链的至少两个光反应性基团或热反应性基团，
其中所述聚合物为由下式1表示的化合物：
[式1]
Figure FDA0003475623920000021
其中，R1至R6各自独立地为氢原子、烷基、芳基、光反应性基团或热反应性基团，R1至R6中的至少两者为光反应性基团或热反应性基团，以及n为5至1000的整数，
其中所述光反应性基团包括乙烯基、(甲基)丙烯酰基、(甲基)丙烯酰氧基、(甲基)丙烯酰胺基、乙烯氧基或马来酰亚胺基，
其中所述热反应性基团包括环氧基、氧杂环丁烷基、烯基、键合至硅原子的氢原子、异氰酸酯基、羟基、邻苯二甲腈基或羧基。
7.根据权利要求6所述的高折射膜，其中所述聚合物的至少两个光反应性基团通过彼此反应以键合状态存在，或者至少两个热反应性基团通过彼此反应以键合状态存在。
8.根据权利要求6所述的高折射膜，其中所述高折射膜对于632nm的波长具有1.8或更大的折射率。
9.一种用于生产高折射膜的方法，包括以下步骤：在基底上涂覆高折射组合物，所述高折射组合物包含聚合物，所述聚合物包含作为主链的含有锗(Ge)元素的聚合单元和作为侧链的至少两个光反应性基团或热反应性基团；以及用光照射经涂覆的组合物或向经涂覆的组合物施加热，
其中所述聚合物为由下式1表示的化合物：
[式1]
Figure FDA0003475623920000031
其中，R1至R6各自独立地为氢原子、烷基、芳基、光反应性基团或热反应性基团，R1至R6中的至少两者为光反应性基团或热反应性基团，以及n为5至1000的整数，
其中所述光反应性基团包括乙烯基、(甲基)丙烯酰基、(甲基)丙烯酰氧基、(甲基)丙烯酰胺基、乙烯氧基或马来酰亚胺基，
其中所述热反应性基团包括环氧基、氧杂环丁烷基、烯基、键合至硅原子的氢原子、异氰酸酯基、羟基、邻苯二甲腈基或羧基。
10.根据权利要求9所述的用于生产高折射膜的方法，其中光照射通过用紫外线以500mJ/cm2至5000mJ/cm2的强度照射所述经涂覆的组合物来进行。
11.根据权利要求9所述的用于生产高折射膜的方法，其中热施加在30℃至260℃的温度范围内进行10分钟至24小时。
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