CN115989251B - 包含具有多环芳族基团的添加剂的组合物 - Google Patents

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Abstract

一种包含填料、可聚合单体或低聚物以及包含多环芳族基团的添加剂的分散体组合物。该分散体组合物可用于制造用作装置的电极、导电层、密封层、聚合物零件和粘合剂膜的聚合物膜。

Description

包含具有多环芳族基团的添加剂的组合物
相关申请
本申请要求2020年9月15日提出的第63/078,476号美国临时专利申请的优先权，其全文与在本文中公开的全部其它专利和专利申请一起以参考方式并入本文。
发明背景
本发明涉及包含填料、可聚合单体或低聚物以及具有多环芳族基团的添加剂的分散体组合物。它也涉及可使用该分散体组合物制备的聚合物膜或聚合物零件、以及制造聚合物膜或聚合物零件的方法。该聚合物膜可用作电极、导电层、粘合剂层、用于封装的电光介质层的粘结剂、密封层、边缘密封物和装置或制品的阻隔膜。该聚合物膜可具有各向异性电导率。该聚合物零件可用于包含聚合物零件的任何产品，例如，包含有色塑料固体零件的产品。
应用于材料或装置或显示器或组件的术语“电光”在本文以其在成像领域中的常规含义使用以指代这样的材料，其具有在至少一个光学性质方面不同的第一显示状态和第二显示状态，通过向材料施加电场，材料从其第一显示状态变至其第二显示状态。尽管该光学性质一般是人眼可感知的颜色，但它也可以是另一种光学性质诸如光学传输、反射、发光，或者在意图用于机器阅读的显示器的情况下，是在可见范围之外的电磁波长的反射率变化的意义上的伪彩色。术语“电光装置”和“电光显示器”在本文中视为同义。如在本文中所使用，术语“电光组件”可以是电光装置。它也可以是用于电光装置的构建的多层构件。因此，例如，以下将描述的前平面层压板也视为电光组件。
术语“灰色状态”在本文以其在成像领域的常规含义使用，以表示处于像素的两个极端光学状态中间的状态，且未必暗示这两种极端状态之间为黑-白过渡。例如许多以下涉及的E Ink专利和公开的申请描述其中极端状态为白色与深蓝色的电泳显示器，使得中间“灰色状态”实际上为浅蓝色。事实上，如已提及的，光学状态的变化可能根本不是色彩变化。可在以下使用的术语“黑色”和“白色”表示显示器的两个极端光学状态，且应当理解为通常包括不严格为黑色和白色的极端光学状态，例如上述的白色与深蓝色状态。以下可使用术语“单色”表示将像素仅驱动到它们的两个极端光学状态而无中间灰色状态的驱动方案。
一些电光材料就该材料具有固体外部表面的意义来说是固体，然而该材料可以且经常确实具有内部填充液体或填充气体空间。为了方便，这种使用固体电光材料的显示器在下文中被称为“固体电光显示器”。因此，术语“固体电光显示器”包括旋转双色构件显示器、封装的电泳显示器、微孔电泳显示器和封装的液晶显示器。
术语“双稳态的”及“双稳态性”在本文中以其在该领域中的常规含义使用以指代这样的显示器，其包括具有在至少一种光学性质方面不同的第一显示状态和第二显示状态的显示元件，并使得在已借助于有限持续时间的寻址脉冲驱动任何给定元件以呈现其第一显示状态或第二显示状态后，在寻址脉冲终止后，那个状态将持续改变显示元件的状态所需的寻址脉冲的最小持续时间的至少几倍，例如，至少4倍。第7,170,670号美国专利中显示一些具有灰阶能力的基于粒子的电泳显示器不仅在其极端黑色和白色状态中是稳定的，而且在其中间灰色状态中也是稳定的，并且一些其它类型的电光显示器也同样是如此。这种类型的显示器被适当地称为“多稳态的”而非双稳态的，但是为了方便起见，术语“双稳态的”在此可用以涵盖双稳态显示器和多稳态显示器两者。
数种类型的电光显示器是已知的。一种类型的电光显示器是旋转双色构件类型，如例如在第5,808,783、5,777,782、5,760,761、6,054,071、6,055,091、6,097,531、6,128,124、6,137,467和6,147,791号美国专利中所描述。虽然该类型的显示器经常被称为“旋转双色球”显示器，术语“旋转双色构件”因为更准确是优选的，因为在上述提及的一些专利中，该旋转构件并非球形。这种显示器使用大量具有二个或更多个具有不同光学特征的部分和内部偶极距的小物体(一般为球形或圆柱形)。这些物体悬浮在基体内的液体填充的液泡中，该液泡是填充液体的，使得该等物体自由旋转。显示器的外观通过向其施加电场改变，因此将该物体旋转至多种位置并变化该物体透过观看表面所被看见的部分。该类型的电光介质一般是双稳态的。
另一种类型的电光显示器使用电致变色介质，例如，呈纳米变色膜形式的电致变色介质，其包括至少部分由半导性金属氧化物形成的电极和多种连接至该电极的能可逆色变的染料分子；参见例如，O'Regan,B.等人，Nature 1991，353，737；和Wood,D.，Information Display，18(3)，24(2002年3月)。也参见Bach,U.等人，Adv.Mater.，2002，14(11)，845。该类型的纳米变色膜也例如在第6,301,038、6,870,657和6,950,220号美国专利中有描述。该类型的介质一般也是双稳态的。
另一种类型的电光显示器是由Philips所发展和描述在Hayes,R.A.等人，“Video-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting”，Nature，425，383-385(2003)中的电湿润显示器。它显示在第7,420,549号美国专利中，其中这种电湿润显示器可制成双稳态的。
数年来已成为密集研究和开发的对象的一种类型的电光显示器是基于粒子的电泳显示器，其中，多个带电粒子在电场的影响下移动穿过流体。当相较于液晶显示器时，电泳显示器可具有良好的亮度和对比度、宽视角、状态双稳定性和低功率耗损的属性。然而，关于这些显示器的长期图像质量的问题已阻碍它们的广泛使用。例如，构成电泳显示器的粒子易于沉降，导致这些显示器的使用寿命不足。
如上所述，电泳介质需要流体的存在。在大多数现有技术的电泳介质中，该流体是一种液体，但电泳介质可以使用气态流体制备；例如，见Kitamura,T.等人，“电子纸类显示器的电动墨粉移动(Electrical toner movement for electronic paper-likedisplay)”，IDW日本,2001,Paper HCS1-1，以及Yamaguchi,Y.等人，“使用摩擦带电绝缘粒子的墨粉显示器(Toner display using insulative particles chargedtriboelectrically)”,IDW日本,2001,Paper AMD4-4)。另见第7,321,459和7,236,291号美国专利。当介质在允许这种沉降的方向上使用时，例如在介质设置在垂直平面中的标记中使用时，这种基于气体的电泳介质似乎容易受到与基于液体的电泳介质相同类型的由于粒子沉降导致的问题的影响。事实上，与在基于液体的电泳介质中相比，粒子沉降在基于气体的电泳介质中似乎是更严重的问题，因为与液态电泳介质相比，气态悬浮流体的较低的粘度允许更快的电泳粒子沉降。
许多转让给麻省理工学院(MIT)、E Ink公司、E Ink California,LLC.和相关公司或在麻省理工学院(MIT)、E Ink公司、E Ink California,LLC.和相关公司名下的专利和申请描述用于封装电泳介质和微孔电泳介质和其它电光介质的各种技术。封装的电泳介质包含许多小囊，每个囊本身包括在流体介质中含有电泳移动的粒子的内相以及围绕内相的囊壁。一般，囊本身被保持在聚合物粘结剂中，以形成位于两个电极之间的连贯层(coherentlayer)。在微孔电泳显示器中，带电粒子和流体不被封装在微囊内，而是被保留在一般是聚合物膜的载体介质内形成的多个腔内。在下文中，可使用术语“微腔电泳显示器”涵盖封装的和微孔电泳显示器二者。在这些专利和申请中所描述的技术包括：
(a)电泳粒子、流体和流体添加剂，参见例如，第7,002,728和7,679,814号美国专利。
(b)囊、粘结剂和封装方法，参见例如，第6,922,276、7,184,197和7,411,719号美国专利。
(c)微孔结构、壁材料和形成微孔的方法，参见例如，第7,072,095和9,279,906号美国专利。
(d)用于填充和密封微孔的方法，参见例如，第7,144,942和7,715,088号美国专利。
(e)含有电光材料的膜和子组件，参见例如，第6,982,178和7,839,564号美国专利。
(f)在显示器中使用的背板、粘合剂层和其它辅助层以及方法，参见例如，第7,116,318、7,535,624、7,012,735和7,173,752号美国专利。
(g)颜色形成和颜色调整，参见例如，第7,075,502和7,839,564号美国专利。
(h)用于驱动显示器的方法，参见例如，第7,012,600和7,453,445号美国专利。
(i)显示器的应用，参见例如，第7,312,784和8,009,348号美国专利。
(j)非电泳显示器，如在第6,241,921号美国专利和第2015/0277160号美国专利申请公开中所描述；以及除了显示器以外的封装和微孔技术的应用，参见例如，第2015/0005720和2016/0012710号美国专利申请公开。
许多上述专利和申请认识到在封装的电泳介质中包围离散微囊的壁可被连续相代替，从而产生所谓的聚合物分散的电泳显示。在这种显示器中，电泳介质包含多个离散电泳流体小滴和聚合材料的连续相。即使没有离散的囊膜与每个单个小滴相关联，在这种聚合物分散的电泳显示器内的离散电泳流体小滴也可被视为囊或微囊；参见例如第6,866,760号美国专利。因此，出于本申请的目的，这种聚合物分散的电泳介质被视为封装的电泳介质的亚种。
尽管电泳介质经常是不透光的(因为，例如，在许多电泳介质中，粒子基本阻挡通过显示器的可见光传输)且在反射模式中操作，但是可使许多电泳显示器在所谓“快门模式(shutter mode)”中操作，在该快门模式中，一种显示状态是基本不透光的，而一种显示状态是透光的。参见例如第5,872,552；6,130,774；6,144,361；6,172,798；6,271,823；6,225,971；和6,184,856号美国专利。介电泳显示器，其相似于电泳显示器，但是依赖电场强度的变化，可在相似模式中操作；参见第4,418,346号美国专利。其它类型的电光显示器也能够在快门模式中操作。在全彩色显示器的多层结构中，以快门模式操作的电光介质可能是有用的；在这种结构中，与显示器的观看表面相邻的至少一个层以快门模式操作，以暴露或隐藏距离观看表面更远的第二层。
封装电泳显示器一般不遭受传统电泳装置的聚集和沉降故障模式，并提供进一步的优势，诸如在各种柔性和刚性基材上印刷或涂覆显示器的能力。使用词语“印刷”意图包括所有形式的印刷和涂覆，包括但不限于：预计量式涂覆(pre-metered coatings)诸如小块模具型涂覆(patch die coating)、狭缝式或挤压涂覆(slot or extrusion coating)、斜板式或级联式涂覆(slide or cascade coating)、幕涂；辊涂诸如辊衬刮刀涂覆(knifeover roll coating)、正反辊涂(forward and reverse roll coating)；凹版涂覆(gravure coating)；浸涂；喷涂；弯液面涂覆(meniscus coating)；旋涂；刷涂；气刀涂覆；丝网印刷方法；静电印刷方法；热印刷方法；喷墨印刷方法；电泳沉积(参见第7,339,715号美国专利)；以及其它类似技术。因此，得到的显示器可以是柔性的。而且，因为可使用各种方法印刷显示介质，所以可不昂贵地制造它。
在本发明中也可使用其它类型的电光材料。特别感兴趣的是，在现有技术中已知的双稳态的铁电性液晶显示器(FLC)。
除了电光材料层外，电泳显示器一般包括至少两个设置在电光材料层的相对侧上的其它层。这些层之一是电极层。在大部分的电光装置中，这些层都是电极层，以及至少一个电极层被图案化以限定该装置的像素。例如，一个电极层可被图案化成细长的行电极和另一个被图案化成与行电极成直角延伸的细长的列电极，该像素由该行与列电极的交叉处限定。供选择地和更通常来说，一个电极层具有光透射、单一连续电极形式，以及其它电极层被图案化成像素电极矩阵，每个像素电极限定显示器的一个像素。也就是说，层之一一般是导电光透射层；并且其它层一般称为背板基材，其包括多个被配置为在导电光透射层和像素电极之间施加电压的像素电极。在另一种类型的旨在与触控笔(stylus)、打印头或与显示器分离的类似的可移动电极一起使用的电光装置中，与电光层相邻的层中仅一层包括电极，电光层相对侧上的层一般是保护层，旨在防止可移动电极损坏电光材料层。
三层电光显示器的制造通常涉及至少一个层压操作。例如，在数篇前述提及的MIT和E Ink专利和申请中，有描述一种用于制造封装的电泳显示器的方法，其中将在粘结剂中包含囊的封装的电泳介质涂覆到在塑料膜上包含氧化铟锡(ITO)或类似的导电涂层(其充当最终显示器的一个电极)的柔性基材，干燥该囊/粘结剂涂层以形成牢固粘附至该基材的电泳介质的连贯层。单独地，制备含有像素电极阵列和将该像素电极连接至驱动电路的导体的适当布置的背板。为了形成最终显示器，使用层压粘合剂将其上具有囊/粘结剂层的基材层压至该背板。通过用简单的保护层诸如塑料膜代替背板，可以使用非常类似的方法以制备可与触控笔或类似的可移动电极一起使用的电泳显示器，触针或其它可移动电极可以在该保护层上滑动。在这种方法的一种优选的形式中，该背板其自身是柔性和通过将该像素电极和导体印刷在塑料膜或其它柔性基材制备。通过该方法大量制造显示器的显著层压技术是使用层压粘合剂的辊层压。类似的制造技术可用于其它类型的电光显示器。例如，可将微孔电泳介质或旋转双色构件介质作为封装的电泳介质，以实质上相同的方式层压至背板。
前述提及的第6,982,178号美国专利描述一种相当适合于大量制造的组合固体电光显示器(包括封装的电泳显示器)的方法。基本上，该专利描述一种所谓的“前平面层压板(“FPL”)，其依序包括光透射导电层、固体电光介质层、粘合剂层和释放片材。一般地，该光透射导电层将被承载在优选的为柔性的光透射基材上，就此意义来说，该基材可手动地绕着直径10英寸(254毫米)的鼓轮(假设)缠绕而没有永久变形。在该专利中和本文所使用的术语“光透射”意指因此标明出的层传输足够的光而使观测者能够透过观看该层以观察电光介质的显示状态的变化，这通常将通过导电层和相邻的基材(如果存在)观察；在该电光介质在非可见光波长的反射性上显示出变化的情况中，术语“光透射”当然应该解释为被称为该相关非可见光波长的透射。该基材一般将是聚合物膜，和通常将具有约1至约25密耳(25至634μm)，优选约2至约10密耳(51至254μm)的厚度。该导电层方便地是薄金属或金属氧化物层，例如，铝或ITO，或可以是导电聚合物。用铝或ITO涂覆的聚(对苯二甲酸乙二酯)(PET)膜可商业购得，例如，如来自E.I.du Pont de Nemours&Company，Wilmington DE的“镀铝的Mylar”(“Mylar”是注册商标)，并且这种商业材料可使用在该前平面层压板中而具有好的结果。
使用这种前平面层压板的电光显示器的组装可通过以下实现：自该前平面层压板移除释放片材，以及在有效造成该粘合剂层粘附至背板的条件下使该粘合剂层与背板接触，因此将粘合剂层、电光介质层和导电层稳固至背板。该方法相当适合于大量制造，因为该前平面层压板一般可使用卷对卷涂覆技术大量制造，然后切割成由特定背板使用时所需要的任何尺寸的片。
第7,561,324号美国专利描述一种所谓的“双释放片材”，其基本上是前述提及的第6,982,178号美国专利的前平面层压板的简化版本。该双释放片材的一种形式包括夹在两个粘合剂层之间的固体电光介质层，一个或两个粘合剂层被释放片材覆盖。另一种双释放片材形式包括夹在两个释放片材之间的固体电光介质层。两种形式的双释放膜意图用于与已经描述的由前平面层压板组装电光显示器的过程一般相似的过程中，但是涉及两个单独的层压；一般地，在第一次层压中，双释放片材被层压至前电极以形成前子组件(frontsub-assembly)；然后，在第二次层压中，将该前子组件层压至背板以形成最终显示器，然而，如果期望，这两次层压的顺序可颠倒。
作为供选择的构建，第7,839,564号美国专利描述一种所谓的“倒置前平面层压板”，其是在第6,982,178号美国专利中所描述的前平面层压板的变型。该倒置前平面层压板依序包括光透射保护层和光透射导电层的至少一种、粘合剂层、固体电光介质层和释放片材。该倒置前平面层压板用于形成在电光层和前电极或前基材之间具有层压粘合剂层的电光显示器；在电光层和背板之间可存在或可不存在第二，一般薄粘合剂层。
位于电光材料层和电极层之间的电光显示器的层压粘合剂层可能显著影响相应电光显示器的性能。具体地，如果该粘合剂层在与该粘合剂层的平面垂直的方向(z方向)上的电导率低，则将在层压粘合剂层内横跨该层压粘合剂层出现显著的电压降。这将需要增加横跨该电极层所施加的电压以形成期望的影像，这将增加操作该显示器的电力消耗。另一方面，如果该粘合剂层在该粘合剂层的平面方向上的电导率(也称为横向电导率，或在x和y方向上的电导率)高，则在相邻的像素电极之间发生串音，这降低该显示器的分辨率并导致差的影像质量。该现象被称为模糊。因此，模糊是指将电压施加至像素电极以造成在大于该像素电极的物理尺寸的区域上该电光介质光学状态改变的趋势。因为大部分材料的电导率随着温度增加而快速降低，模糊现象在较高温度下变得更明显。相反地，在低温下，所产生的电导率降低可降低在影像间的切换速度或增加电压降和能量消耗。
在使用导电填料以控制粘合剂层或其它聚合物膜的电导率的情况下，它们一般被预分散在液体载体中以破坏大的聚集体，这增加该导电填料的有效性和功效。一般地，在液体载体中包括表面活性剂以促进该解聚集过程。但是，存在于粘合剂层中的表面活性剂分子可显著增加该粘合剂层的横向电导率(在x和y方向上的电导率)，因为该表面活性剂分子在该粘合剂层中的高移动率，这增加模糊。
本发明避免该问题。具体地，在本发明的分散体组合物中所使用的添加剂是以促进该导电填料解聚集的方式置换表面活性剂(或减少其量)。在固化的粘合剂层的阶段，添加剂通过变成该层的聚合物基体的部分而固定在该粘合剂层的聚合物基体中。此外，该固化的粘合剂层可以以使得该固化的粘合剂层呈现各向异性电导率的方式形成；也就是说，与在与z方向正交的x和y方向上的电导率相比，固化的粘合剂层在z方向上(与粘合剂层的平面垂直)的电导率较高。如上述提及，在x和y方向上高电导率造成串音，这产生模糊。因此，具有如上所述的各向异性电导率的粘合剂层减轻模糊并且同时能够让该装置经济地操作。因此，本发明的技术可促成具有低模糊的低功率消耗。
本发明也对呈现好的阻隔和机械性质的聚合物膜和聚合物零件有用。众所周知，具有高比表面积的填料改善聚合物膜和聚合物零件的阻隔和机械性质。还众所周知，填料粒子必需解聚集以获得高比表面积(小粒子)状态。表面活性剂对解聚集方法是重要的。然而，表面活性剂分子的存在也可能对聚合物膜和聚合物零件中的阻隔和机械性质是有害的。本发明通过将用于解聚集填料粒子的材料结合到聚合物基体中，使得在固化的聚合物膜或固化的聚合物零件中不存在表面活性剂分子，从而改善聚合物膜和聚合物零件的阻隔和机械性质。
发明概述
本发明的方面涉及(a)分散体组合物，其包含包含粒子的填料、可聚合单体或低聚物以及包含多环芳族基团的添加剂；(b)由所述分散体组合物形成的聚合物膜；(c)包括所述聚合物膜的电光装置；和(d)使用所述分散体组合物制造聚合物膜的方法。
在一个方面，本发明提供分散体组合物，其包含：包含粒子的填料、可聚合单体或低聚物以及由式I表示的添加剂。
R1-(CH2)n-Y-Z 式I
式I的R1是包含10至24个芳族原子的多环芳族基团，所述芳族原子选自碳、氮、氧和硫；n是0、1、2、3、4、5、6、7或8。式I的Y是选自以下的官能团：酯、硫酯、酰胺、脲、硫脲、氨基甲酸酯、S-硫代氨基甲酸酯、β羟基酯、-Q-CR2R3-CR4(OH)-和-Q-SiR5R6-，Q是O、NH或S；R2、R3、R4独立地是氢、或具有1-6个碳原子的直链或支链烷基基团；R5、R6独立地是具有1-4个碳原子的烷基基团；式I的Z是包含反应性官能团的基团，所述反应性官能团选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、环氧基、异氰酸酯、羟基、硫醇、羧酸、羧酸卤化物、硅烷和胺。所述反应性官能团能够参与可聚合单体或低聚物的聚合反应。官能团Y可以是-O-C(O)-或-O-C(O)-NH-，并且Z可包含丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯或甲基苯乙烯。
填料可以是导电的。该填料可选自碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯、炭黑及其混合物。分散体可进一步包含选自水性载体、非水性载体及其组合的液体载体。全部芳族原子可以是碳原子。该可聚合单体或低聚物可以是选自以下的材料：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、丙烯酸乙烯酯、甲基丙烯酸乙烯酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、环氧化物、异氰酸酯、羧酸、羧酸卤化物、硅烷、醇、硫醇、胺及其混合物。
在另一个方面，本发明提供通过固化前述提及的分散体组合物所形成的聚合物膜。该聚合物膜可以是导电膜、阻隔膜、电极、密封层、用于封装的电光介质层的粘结剂、边缘密封物或粘合剂层。在另一个方面，本发明提供通过固化前述提及的分散体组合物所形成的聚合物零件。
在另一个方面，本发明提供电光装置，其包括：第一电极层、电光材料层、第一粘合剂层和包括多个像素电极的第二电极层。该电光材料层设置在第一电极层和第二电极层之间。该第一粘合剂层通过该分散体组合物所形成，该分散体组合物包含包含导电粒子的填料、可聚合单体或低聚物以及由式I表示的添加剂。式I的R1是包含10至24个芳族原子的多环芳族基团，该芳族原子选自碳、氮、氧和硫；n是0、1、2、3、4、5、6、7或8。式I的Y是选自以下的官能团：酯、硫酯、酰胺、脲、硫脲、氨基甲酸酯、S-硫代氨基甲酸酯、β羟基酯、-Q-CR2R3-CR4(OH)-和-Q-SiR5R6-，Q是O、NH或S；R2、R3、R4独立地是氢、或具有1-6个碳原子的直链或支链烷基基团；R5、R6独立地是具有1-4个碳原子的烷基基团。式I的Z是包含反应性官能团的基团，该反应性官能团选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、环氧基、异氰酸酯、羟基、硫醇、羧酸、羧酸卤化物、硅烷和胺。该反应性官能团能够参与该可聚合单体或低聚物的聚合反应。该导电填料的粒子可在该粘合剂层中在与该第一粘合剂层的平面垂直的z方向上排列。结果，该粘合剂层可呈现各向异性电导率。在z方向上的电导率可高于在与z方向正交的其它二个方向x和y上的电导率。
在另一个方面，本发明提供一种制造聚合物膜的方法，其包括以下步骤：(1)混合包含以下的分散体组合物：(a)选自碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯和炭黑的填料；(b)可聚合单体或低聚物；和(c)由式I表示的添加剂，其中R1是包含10至24个芳族原子的多环芳族基团，该芳族原子选自碳、氮、氧和硫；n是0、1、2、3、4、5、6、7或8；Y是选自以下的官能团：酯、硫酯、酰胺、脲、硫脲、氨基甲酸酯、S-硫代氨基甲酸酯、β羟基酯、-Q-CR2R3-CR4(OH)-和-Q-SiR5R6-，Q是O、NH或S；R2、R3、R4独立地是氢、或具有1-6个碳原子的直链或支链烷基基团；R5、R6独立地是具有1-4个碳原子的烷基基团；以及Z是包含反应性官能团的基团，该反应性官能团选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、环氧基、异氰酸酯、羟基、硫醇、羧酸、羧酸卤化物、硅烷和胺；(2)将该组合物作为湿膜施加到基材上；和(3)固化所施加的组合物以使可聚合单体或低聚物与添加剂一起聚合。该固化可以热或经由暴露至紫外光而进行。在该固化步骤前，可横跨所施加的湿膜施加电场，以使在湿膜中的填料粒子在与所施加的湿膜的平面垂直的z方向上排列。该分散体组合物可进一步包含液体载体。
在以下详细描述中描述了本发明的其它方面和各种非限制性实施方案。在本说明书和通过引用并入的文件包括冲突和/或不一致的公开内容的情况下，应以本说明书为准。如果通过引用合并的两个或多个文件包含相互冲突和/或不一致的公开内容，则以生效日期较晚的文件为准。
附图简述
将参考以下附图描述本申请的各个方面和实施方案。应当理解，附图不一定是按比例绘制的。
图1阐明在粘合剂层(或聚合物膜)的z方向上和在x和y方向上的电导率。
图2A是包括粘合剂层的电光装置的示意图。
图2B是包括两个粘合剂层的电光装置的示意图。
图3是包括一个粘合剂层和具有电泳介质的电光层的电光装置的示意图。
图4和5是电光装置的示意图，其各者包括两个粘合剂层和具有电泳介质的电光层。
图6是包括粘合剂层和释放片材的前平面层压板的电光组件的示意图。
图7是包括两个粘合剂层和两个释放片材的双释放片材的电光组件的示意图。
图8A、8B和8C是制造分散体组合物和相应的聚合物膜的方法的实施例的步骤的示意图。
图9表示用于制备丙烯酸4-(1-芘基)丁酯的反应，其是本发明的分散体组合物的添加剂的实例。
图10表示1-芘甲醇与3-异丙烯基-α,α-二甲基苄基异氰酸酯的反应。产物是本发明的分散体组合物的添加剂的实例。
图11示出本发明的分散体(稳定)相对于比较分散体(填料沉降)的照片。
当结合附图考虑时，本发明的其它方面、实施方案和特征将从以下详细描述中变得显而易见。
详述
“分散体”是包含固体粒子和载体的混合物。该载体可以是液体。
“表面活性剂(surfactant)”或“表面活性试剂(surface active agent)”是具有亲水和亲油(或疏水)官能团二者的分子结构的材料。
关于在载体中的固体粒子的术语“预分散体”意指通过研磨、通过高速混合、或通过任何其它方法来制备的方法。预分散体通常与另外的组分结合以制备更复杂的分散体，一般具有较低的固体粒子含量，其能够实际上使用以制成涂层、膜或零件。可使用多种类型的设备以制备预分散体，该多种类型的设备包括溶解器、转子-定子、球磨机、介质研磨机和挤出机。一般地，预分散体包含能够让该固体粒子表面由载体润湿的表面活性剂分子，这是有效率的粒子解聚集和该分散体的长期稳定性所需要的。与固体粒子相关的术语“预分散的”意指该等粒子已经暴露至“预分散”过程。有时，术语“预分散”和“分散”过程可互换地使用。对容易分散粒子来说，该预分散过程可非必需。然而，对其中期望高比表面积(对应小粒度)的粒子(颜料、填料等)来说，使用积极性、高能量方法的预分散方法是必需的。包含具有高比表面积的固体粒子的分散体也需要足够的含量的表面活性剂或表面活性剂的组合以湿润和稳定该固体粒子。
“填料”是包含固体粒子的材料，其被加入组合物中以改善特定性质。某些称为“导电填料”的填料增加聚合物膜的电导率。使用其它填料，特别是具有高比表面积的那些以改善聚合物膜的机械、热和阻隔性质。“聚合物膜”是包含聚合物的膜。聚合物膜的用途的非限制性实例包括电极层、导电层、粘合剂层、密封层、电光材料层的粘结剂层、边缘密封物和阻隔膜。该阻隔膜的实例是用于包装食物和例如对氧和水分敏感的其它项目的包装膜。聚合物膜具有0.1μm至5mm的厚度。聚合物零件是可用作制品或装置的结构或功能性构件的固体零件。聚合物零件具有大于5mm的厚度。聚合物零件的非限制性实例包括包装、家具、引擎、车辆、船和其它制品和装置的构件。聚合物零件可通过注射成型、吹塑成型、3D打印和其它制造。它们可包含热塑性或热固性聚合物。
术语“烯基”和“炔基”在本领域中被赋予了它们的普通含义，并且是指在长度和可能的取代方面与上述烷基类似，但是其分别包含至少一个双键或三键。
固体粒子的“比表面积”是每单位质量的材料的总表面积。固体粒子的比表面可通过BET方法，通过在粉末材料上的气体吸附(例如，氮)测量。它一般以m2/g的单位表示。
粒子的“纵横比”(aspect ratio)定义为其主要维度和次要维度的比率。
术语“固化”是指包含反应性单体或低聚物的组合物从液相至固相或半固相的转换。术语“单体”也包括大单体。大单体是包含至少一个使其能够充当可聚合单体的官能团的大分子。在本发明的上下文中，固化可通过将该分散体组合物暴露至热或光能量实现。该分散体组合物可在其暴露至热或光能量前施加到表面上。该施加可通过任何涂覆或印刷方法实现。该分散体组合物也可在其暴露至热或光能量前被包括至模具中。供选择地，当在挤出机或混合器中混合时，分散体组合物可以暴露至热或光能量。该单体或低聚物是在固化过程期间聚合。该光能量可在电磁辐射的紫外光区域中。在该固化过程期间发生的聚合反应可包括加成聚合。其也可包括缩合聚合。
“交联”是将一个聚合物链连结至另一个聚合物链的键合。它是通过使用“交联剂”实现的，该“交联剂”是能够与两个或更多个聚合物链反应或相互作用的材料。
“链延长”是一种使分子与低聚物或聚合物反应来形成反应性聚合物中间体，且该反应性聚合物中间体可与另一低聚物或聚合物反应以增加其分子量的方法。该反应性分子是称为“扩链剂”。
材料的“体积电阻率”是“体积电导率”的倒数。材料的体积电导率代表该材料传导电流的能力。它是以西门子每米(S/m)或西门子每厘米(S/cm)测量。体积电阻率是以欧姆·米或欧姆·厘米测量。固体材料的体积电阻率是通过标准方法ASTM D257测量。
如在本文中所使用，术语“多环芳族基团”是指添加剂分子的取代基。也就是说，在本发明组合物中所使用的添加剂是包含多环芳族基团的化合物。术语“多环芳族基团”比在本领域中已知的术语“多环芳族烃”或“PAH”广泛。在本发明的上下文中，添加剂的“多环芳族基团”可包括具有芳族碳原子的多环芳族基团，也可具有除了碳以外的芳族原子(杂原子)，诸如氧、硫和氮。该多环芳族基团可包括两个或更多个稠合芳族环。
除非另有说明，否则本文使用的术语“电导率”是指导电性。粘合剂层或聚合物膜在z方向上的电导率是在与该层或膜的平面垂直的方向上的电导率。在参照层或膜时，术语“平面”是由该层(或膜)的上表面所限定的平面，或与由该层(或膜)的上表面所限定的平面平行的任何平面。粘合剂层或聚合物膜在x和y方向上的电导率是在与z方向正交的方向上的电导率。在x和y方向上的电导率也称为该层或膜的横向电导率。图1说明在该层或膜130的z方向上和在x和y方向上的电导率。
本发明提供一种分散体组合物，其包含填料、可聚合单体或低聚物、和包含多环芳族基团的添加剂。
可聚合单体或低聚物包含至少一个可聚合基团，诸如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、丙烯酸乙烯酯、甲基丙烯酸乙烯酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、环氧基、异氰酸酯、羧酸、羧酸卤化物、羟基、硫醇、胺、硅烷及其混合物。
分散体组合物的填料可以是碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯、炭黑及其混合物。这种填料当存在于聚合物膜或聚合物零件中时可增加该相应的聚合物膜或聚合物零件的电导率、机械强度。它们也可改善相应的聚合物膜或聚合物零件的阻隔性质，也就是说，它们防止氧、水或湿气和其它分子穿透该聚合物膜或聚合物零件。在该分散体组合物中的填料含量可以是0.001重量百分比至20重量百分比，以该分散体组合物的重量计，或0.01重量百分比至15重量百分比，或0.1重量百分比至10重量百分比，或0.2重量百分比至5重量百分比，以该分散体组合物的重量计。
炭黑填料可取决于应用和期望的益处而是导电类型或非导电类型。导电炭黑材料一般是高比表面积固体粒子，其形成连接的粒子结构的网络。在炭黑粒子中的微孔度也改善电导率。导电炭黑粒子的比表面积经由BET方法(在粒子表面上的氮吸附)测量高于120m2/g，或高于250m2/g，或高于800m2/g。一般使用非导电炭黑填料以着色聚合物膜和聚合物零件。然而，如果该粒子比表面积是足够高时，该相应的聚合物膜和聚合物零件可呈现改善的机械强度和阻隔性质。为了提供改善的机械强度和阻隔性质，在该聚合物中，高比表面积的填料和高质量的填料分散体是优选的。对具有高机械强度和/或好的阻隔性质的聚合物膜和聚合物零件来说，该炭黑的比表面积经由BET方法(在粒子表面上的氮吸附)测量高于250m2/g，或高于800m2/g。
碳纳米管填料可以是单壁碳纳米管(SWCNT)或多壁碳纳米管(MWCNT)，其是具有直径一般少于100nm的圆柱状粒子。它们是具有高比表面积的导电填料。在聚合物膜和聚合物零件中良好分散的碳纳米管可增加这种聚合物膜和聚合物零件的电导率。它们也可改善这种聚合物膜和聚合物零件的机械强度和阻隔性质二者。
碳纳米纤维也称为石墨纤维，其具有一般为5-10μm的直径和非常大的纵横比。正如炭黑和碳纳米管，碳纳米纤维填料可增加聚合物膜和聚合物零件的电导率，以及改善聚合物膜和聚合物零件的阻隔性质和机械强度。
石墨烯是碳以二维片材存在的同素异形体。该片材是单层碳原子。作为在聚合物膜或聚合物零件中的填料，石墨烯可增加聚合物膜和聚合物零件的电导率，以及改善阻隔性质和机械性质诸如硬度和刚度。石墨烯的比表面积可从300m2/s至2600m2/s。
本发明的分散体组合物的添加剂包含多环芳族基团。该添加剂由式I表示。
R1-(CH2)n-Y-Z 式I
在式I中，R1是包含10至24个芳族原子的多环芳族基团，该芳族原子选自碳、氮、氧和硫；n是0、1、2、3、4、5、6、7或8。在式I中，Y是选自以下的官能团：酯、硫酯、酰胺、脲、硫脲、氨基甲酸酯、S-硫代氨基甲酸酯、β羟基酯、-Q-CR2R3-CR4(OH)-和-Q-SiR5R6-，Q是O、NH或S；R2、R3、R4独立地是氢、或具有1-6个碳原子的直链或支链烷基基团；R5、R6独立地是具有1-4个碳原子的烷基基团。在式I中，Z是包含反应性官能团的基团，该反应性官能团选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、环氧基、异氰酸酯、羟基、硫醇、羧酸、羧酸卤化物、硅烷和胺。该反应性官能团能够参与可聚合单体或低聚物的聚合反应。
该多环芳族基团可包含10至14个芳族原子、或10至16个芳族原子、或10至18个芳族原子、或12至14个芳族原子、或12至16个芳族原子、或12至18个芳族原子、或16至22个芳族原子、或16至24个芳族原子、或19至24个芳族原子。该多环芳族基团的全部芳族原子可以是碳原子。该多环芳族基团也可包含杂原子，诸如氧、硫或氮芳族原子。
该多环芳族基团可以是选自以下的芳族体系：萘、苊、二氢苊、非那烯(phenalene)、芴、菲、蒽、萤蒽(fluoroanthene)、咔唑、二苯并呋喃、二苯并噻吩、吖啶、呫吨、噻吨、苯并[c]芴、苯并[a]蒽、芘、苯并[9,10]菲、并四苯、并五苯、苯并[a]芘、苯并[e]乙烯合菲(benz[e]acephenanthrylene)、苯并[k]萤蒽、苯并[j]萤蒽、二苯并[a,h]蒽、苝、蔻、碗烯(corannulene)、苯并[ghi]苝、二苯并[a,e]芘、二苯并[a,h]芘、二苯并[a,i]芘、二苯并[a,l]芘、茚并[1,2,2-c,d]芘和卟啉。
除了该多环芳族基团外，该添加剂也可包含以下基团：1-(丙烯酰氧基)甲基、1-(甲基丙烯酰氧基)甲基、2-(丙烯酰氧基)乙基、2-(甲基丙烯酰氧基)乙基、3-(丙烯酰氧基)丙基、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基、4-(丙烯酰氧基)丁基、4-(甲基丙烯酰氧基)丁基。这些基团由式II至IX的结构表示。
该多环芳族化合物的取代基也可以是丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、5-(丙烯酰氧基)戊基和5-(甲基丙烯酰氧基)戊基。
该多环芳族基团可包含另一个直接键合至该多环芳族化合物的芳族环的取代基R8。该取代基R8可以是烷基基团、卤素取代的烷基、羟烷基、烯基和卤素，其中该烷基、卤素取代的烷基、羟烷基和烯基基团包含1至8个碳原子。取代基R3的非限制性实例有甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、氯、氟、溴、氯甲基、1-氯乙基、2-氯乙基、1-氯丙基、2-氯丙基、3-氯丙基、1-氯丁基、2-氯丁基、3-氯丁基、4-氯丁基、羟甲基、1-羟乙基、2-羟乙基、1-羟丙基、2-羟丙基、3-羟丙基、1-羟丁基、2-羟丁基、3-羟丁基和4-羟丁基。
本发明的分散体组合物的添加剂的非限制性实例包括丙烯酸1-芘酯、甲基丙烯酸1-芘酯、丙烯酸2-芘酯、甲基丙烯酸2-芘酯、丙烯酸1-芘基甲酯、甲基丙烯酸1-芘基甲酯、丙烯酸2-芘基甲酯、甲基丙烯酸2-芘基甲酯、丙烯酸2-(1-芘基)乙酯、甲基丙烯酸2-(1-芘基)乙酯、丙烯酸2-(2-芘基)乙酯、甲基丙烯酸2-(2-芘基)乙酯、丙烯酸3-(1-芘基)丙酯、甲基丙烯酸3-(1-芘基)丙酯、丙烯酸3-(2-芘基)丙酯、甲基丙烯酸3-(2-芘基)丙酯、丙烯酸4-(1-芘基)丁酯、甲基丙烯酸4-(1-芘基)丁酯、丙烯酸4-(2-芘基)丁酯、甲基丙烯酸4-(2-芘基)丁酯、丙烯酸5-(1-芘基)戊酯、甲基丙烯酸5-(1-芘基)戊酯、丙烯酸5-(2-芘基)戊酯和甲基丙烯酸4-(2-芘基)戊酯。与1-芘衍生物相应的化合物的实例由以下式X和XI表示。在这些式中，n可以是0、1、2、3、4、5、6、7或8。
本发明的分散体组合物的添加剂的其它非限制性实例包括2-丙烯酸11-萘酯、2-丙烯酸1-萘基2-甲基酯、2-丙烯酸2-萘酯、2-丙烯酸2-萘基2-甲基酯、丙烯酸1-萘基甲酯、甲基丙烯酸1-萘基甲酯、丙烯酸2-萘基甲酯、甲基丙烯酸2-萘基甲酯、丙烯酸2-(1-萘基)乙酯、甲基丙烯酸2-(1-萘基)乙酯、丙烯酸2-(2-萘基)乙酯、甲基丙烯酸2-(2-萘基)乙酯、丙烯酸3-(1-萘基)丙酯、甲基丙烯酸3-(1-萘基)丙酯、丙烯酸3-(2-萘基)丙酯、甲基丙烯酸3-(2-萘基)丙酯、丙烯酸4-(1-萘基)丁酯、甲基丙烯酸4-(1-萘基)丁酯、丙烯酸4-(2-萘基)丁酯、甲基丙烯酸4-(2-萘基)丁酯、丙烯酸5-(1-萘基)戊酯、甲基丙烯酸5-(1-萘基)戊酯、丙烯酸5-(2-萘基)戊酯和甲基丙烯酸4-(2-萘基)戊酯。
本发明的分散体组合物的添加剂的其它非限制性实例包括2-丙烯酸1-蒽酯、2-丙烯酸1-蒽基2-甲基酯、2-丙烯酸2-蒽酯、2-丙烯酸2-蒽基2-甲基酯、2-丙烯酸9-蒽酯、2-丙烯酸9-蒽基2-甲基酯、丙烯酸1-蒽基甲酯、甲基丙烯酸1-蒽基甲酯、丙烯酸2-蒽基甲酯、甲基丙烯酸21-蒽基甲酯、丙烯酸9-蒽基甲酯、甲基丙烯酸9-蒽基甲酯、丙烯酸2-(1-蒽基)乙酯、甲基丙烯酸2-(1-蒽基)乙酯、丙烯酸2-(2-蒽基)乙酯、甲基丙烯酸2-(2-蒽基)乙酯、丙烯酸2-(9-蒽基)乙酯、甲基丙烯酸2-(9-蒽基)乙酯、丙烯酸3-(1-蒽基)丙酯、甲基丙烯酸3-(1-蒽基)丙酯、丙烯酸3-(2-蒽基)丙酯、甲基丙烯酸3-(2-蒽基)丙酯、丙烯酸3-(9-蒽基)丙酯、甲基丙烯酸3-(9-蒽基)丙酯、丙烯酸4-(1-蒽基)丁酯、甲基丙烯酸4-(1-蒽基)丁酯、丙烯酸4-(2-蒽基)丁酯、甲基丙烯酸4-(2-蒽基)丁酯、丙烯酸4-(9-蒽基)丁酯、甲基丙烯酸4-(9-蒽基)丁酯、丙烯酸5-(1-蒽基)戊酯、甲基丙烯酸5-(1-蒽基)戊酯、丙烯酸5-(2-蒽基)戊酯、甲基丙烯酸5-(2-蒽基)戊酯、丙烯酸5-(9-蒽基)戊酯、甲基丙烯酸5-(9-蒽基)戊酯。
本发明的分散体组合物的添加剂的其它非限制性实例包括丙烯酸(1-菲基)甲酯、甲基丙烯酸(1-菲基)甲酯、甲基丙烯酸(2-菲基)甲酯、丙烯酸(2-菲基)甲酯、甲基丙烯酸(3-菲基)甲酯、丙烯酸(3-菲基)甲酯、甲基丙烯酸(4-菲基)甲酯、丙烯酸(4-菲基)甲酯、甲基丙烯酸(5-菲基)甲酯、丙烯酸(5-菲基)甲酯。
用于合成可用于本发明的分散体组合物中的添加剂的可能的合成途径包括具有包含多环芳族基团和直接键合至该多环芳族原子的反应性官能团A，例如，羟基、硫醇或胺官能团的分子结构的起始材料。官能团A也可以是羧酸、羧酸卤化物、异氰酸酯、环氧基和硅烷。这种起始材料的实例包括1-萘酚、2-萘酚、2-羟基蒽、蒽酚(anthracenol)、蒽酚(anthranol)、1-氨基蒽、1-芘醇、2-芘醇和类似化合物。其它适当的起始材料包括包含多环芳族基团和连接至芳族原子的烷基羟基、烷基氨基或烷硫基取代基的化合物。这种取代基的非限制性实例包括–CH2OH、–CH2CH2OH、–CH2CH2CH2OH、–CH2CH2CH2CH2OH、–CH2CH2CH2CH2CH2OH、–CH2CH2CH2CH2CH2CH2OH、–CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OH、–CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OH、–CH2SH、–CH2CH2SH、–CH2CH2CH2SH、–CH2CH2CH2CH2SH、–CH2CH2CH2CH2CH2SH、–CH2CH2CH2CH2CH2CH2SH、–CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2SH、–CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2SH、–CH2NH2、–CH2CH2NH2、–CH2CH2CH2NH2、–CH2CH2CH2CH2NH2、–CH2CH2CH2CH2CH2CH2NH2、–CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2NH2、–CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2NH2等。然后，该多环芳族起始材料可与具有(a)可与该多环芳族起始材料的官能团A反应的官能团B，和(b)可聚合官能团C的试剂进行反应。该官能团B的非限制性实例包括酸卤化物、异氰酸酯、环氧化物、硅烷、羧酸、胺、羟基和硫醇。表1包括官能团A与B的多种组合和由官能团A和B之间的反应所形成的基团的实例。
表1：用于制备添加剂的反应的实施例。
环氧基的结构可由式XII表示。
分散体组合物的可聚合单体或低聚物是可经由固化机制聚合的化合物。该固化方法可包括多种固化物质，该固化物质包括可聚合单体或低聚物、交联剂、扩链剂和引发剂。该分散体组合物的可聚合单体或低聚物可包含至少一个碳-碳双键。在本发明中，添加剂也参与固化过程。具体地，添加剂的反应性官能团与一种或多种固化物质如可聚合单体或低聚物、交联试剂和扩链剂反应。在一些实施方案中，添加剂的反应性官能团与固化物质反应以在所产生的聚合物中形成固化部分，诸如交联、热塑性连接、两种类型的可聚合单体或低聚物之间的键等。在某些实施方案中，添加剂的反应性官能团与固化物质诸如交联试剂的反应性官能团反应以形成交联。在某些情况中，添加剂的反应性官能团可配置成在特别设定的条件下与固化物质的反应性官能团反应，例如，在特别的温度范围下或在紫外光下与固化物质的反应性官能团反应。在某些实施方案中，添加剂的反应性官能团可在某些条件下反应，使得该组合物经历热塑性干燥。反应性官能团的非限制性实例包括羟基、羰基、醛、羧酸酯、胺、亚胺、酰亚胺、叠氮化物、醚、酯、硫氢基(硫醇)、硅烷、腈、氨基甲酸酯、咪唑、吡咯烷酮、碳酸酯、乙烯基、丙烯酸酯、烯基和炔基。基于本说明书的教导，其它反应性官能团也是可能的，并且本领域技术人员将能够选择合适的反应性官能团用于双固化组合物。
在一些实施方案中，添加剂的反应性官能团在刺激存在下与固化物质反应，该刺激诸如电磁辐射(例如，可见光、UV光等)、电子束、增加温度(例如，诸如在溶剂萃取或缩合反应期间所使用)、化学化合物(例如，硫醇烯(thiolene))和/或交联剂。例如，包含丙烯酸乙烯酯单体或低聚物的分散体组合物可在光引发剂存在下经由UV辐照在基材上聚合。本发明的添加剂与丙烯酸乙烯酯单体或低聚物一起参与该聚合，并且它变成所产生的聚合物的部分。
由分散体组合物的可聚合单体或低聚物所形成的一般类型的聚合物的非限制性实例包括聚氨基甲酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、PET、PVC、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚丙烯酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸乙烯酯及其共聚物。聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯也可由丙烯酸酯化的环氧化物、甲基丙烯酸酯化的环氧化物、丙烯酸酯化的聚酯、甲基丙烯酸酯化的聚酯、丙烯酸酯化的氨基甲酸乙酯、甲基丙烯酸酯化的氨基甲酸乙酯、丙烯酸酯化的聚硅氧、甲基丙烯酸酯化的聚硅氧和其它所形成。
在分散体组合物中的可聚合单体或低聚物含量可以是0.5重量百分比至99重量百分比，以该分散体组合物的重量计，或1重量百分比至95重量百分比，或2重量百分比至90重量百分比，或5重量百分比至85重量百分比，以该分散体组合物的重量计。
分散体组合物可进一步包含可以是水性或非水性载体的液体载体。该液体载体能够使该组合物为液体。在不存在液体载体下，该可聚合单体或低聚物可起该作用。该水性载体包含水。它可进一步包含水可互溶的共溶剂和/或表面活性剂。该水可互溶的溶剂的非限制性实例是二丙二醇、三丙二醇、二甘醇、乙二醇、丙二醇、甘油、1,3-丙二醇、2,2-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、2-甲基-2,4-戊二醇及其混合物。该非水性载体可以是任何有机溶剂或其它有机液体。该非水性载体也可以是聚硅氧溶剂或聚硅氧流体。该液体载体可与可聚合单体或低聚物相同。在该分散体组合物中的液体载体含量可以是0.5重量百分比至99重量百分比，以该分散体组合物的重量计，或1重量百分比至95重量百分比，或2重量百分比至90重量百分比，或5重量百分比至85重量百分比，以该分散体组合物的重量计。
本发明的分散体组合物可用于形成聚合物膜。该聚合物膜可以是导电膜、阻隔膜、电极、用于封装的电光介质层的粘结剂层、密封层、边缘密封物或粘合剂层。
本发明的分散体组合物可用于形成粘合剂层。用于层压结构的粘合剂组合物一般是已知的。粘合剂组合物用于形成将该层压结构的不同层粘在一起的粘合剂层。例如，这种粘合剂组合物可包含热熔融类型粘合剂和/或湿式涂覆粘合剂，诸如基于聚氨基甲酸酯的粘合剂。
电光组件是层压结构且可包含粘合剂层。电光组件的粘合剂层必需满足与其机械、热和电性质相关的某些要求。用于电光显示器中的层压粘合剂的选择存在某些问题。因为该层压粘合剂通常位于施加改变该电光介质的电状态所需要的电场的电极之间，该粘合剂的导电性质可显著影响显示器的电光性能。
该层压粘合剂的体积电阻率影响横跨电光介质的整体电压降，这是该介质性能的关键因素。横跨该电光介质的电压降是等于横跨该电极的电压降减掉横跨该层压粘合剂的电压降。一方面，如果该粘合剂层的体积电阻率太高，将在该粘合剂层内发生显著电压降，在电极之间需要较高的电压以在该电光介质处产生工作电压降。以该方式增加横跨电极的电压是不期望的，因为它增加电力消耗，并且可能需要使用更复杂和昂贵的控制电路以产生和切换增加的电压。另一方面，如果该粘合剂层的体积电阻率太低时，将在相邻的电极(即，有源矩阵电极)之间有不期望的串音，或该装置可能会简单地短路。此外，因为大部分材料的体积电阻率随着温度增加而快速减少，如果该粘合剂的体积电阻率太低时，该显示器的性能将随着显著大于室温的温度而大幅变化。
由于这些原因，对于大多数电光介质，存在粘合剂层的体积电阻率值的最佳范围，该范围随着电光介质的体积电阻率而变化。封装的电泳介质的体积电阻率一般是约1010欧姆·厘米，并且其它电光介质的体积电阻率通常是相同数量级。因此，对好的电光性能来说，该层压粘合剂的体积电阻率在约20℃的显示器操作温度下优选地为约108欧姆·厘米至约1012欧姆·厘米，或约109欧姆·厘米至约1011欧姆·厘米。优选地，该层压粘合剂也将具有类似于电光介质本身的随着温度的体积电阻率变化。该值对应于在25℃和50％相对湿度下调理一星期后的测量。除了电性质外，该层压粘合剂必需满足数个机械和流变基准，包括粘合剂的强度、柔韧性、在层压温度下耐受和流动的能力等等。
一种减轻上述的电压降的方法是将离子掺杂剂加入该粘合剂组合物中，该离子掺杂剂诸如无机或有机盐，包括离子型液体。也可将掺杂剂加入该电光层中，这也可提高低温性能。例如，为了改善可商业购得的聚氨基甲酸酯粘合剂组合物的性能，该组合物可以盐或其它材料掺杂。这种掺杂剂的实例是六氟磷酸四丁基铵。然而，经验上发现用这种掺杂剂配制的一些粘合剂组合物可损伤有源矩阵背板，特别是包括由有机半导体制得的晶体管那些。另外，如上所描述，这种掺杂剂的移动率，特别是在较高温度下，可通过增加模糊而负面影响该装置的电光性能。也可在粘合剂组合物中使用导电填料以控制该相应的粘合剂层的体积电阻率。然而，为了有效，该导电填料必需以分散形式存在于该粘合剂层中。因此，它们是预分散的。一般地，该预分散体的制备需要使用能在预分散载体中湿润和稳定该导电填料粒子的表面活性剂。这种表面活性剂可造成模糊增加的问题，因为它们也会在该粘合剂层中移动。该问题可通过使用本发明的包含导电填料和添加剂的分散体组合物解决。在该情况中，在预分散体的制备期间所使用的添加剂最终将变成该粘合剂层的聚合物基体的部分。因此，该添加剂在该聚合物基体中不移动。对包含该导电填料的预分散体的制备和稳定化来说，该添加剂的存在可消除对传统表面活性剂的需求，或至少，它可减低该传统表面活性剂的需求量。
在不显著影响其能量消耗下减轻该电光装置的模糊的技术是通过形成具有各向异性电导率的粘合剂层。也就是说，通过产生在z方向上的电导率高于在x和y方向上的电导率的粘合剂层。如上述定义和在图1中说明，层的z方向是与该粘合剂层的平面垂直的方向。x和y方向与z方向正交。在x和y方向(该层的平面方向)上的电导率被称为横向电导率。该相应的粘合剂层的高横向电导率将造成模糊增加。层的各向异性电导率可通过在该层固化前适当地排列该导电填料粒子产生。该技术的各个方面已经在本领域中公开，例如，在第2015/0176147号美国专利申请、第7,535,624、7,843,626、10,613,407、10,090,076和9,780,354号美国专利号、第WO 2012/081992号PCT申请中，其全文以引用方式并入本文中。形成具有各向异性电导率的层的方法的实例包括以下步骤：(a)制备包含导电填料粒子和可聚合单体或低聚物的分散体组合物，(b)在基材上施加该分散体组合物的湿膜，(c)横跨该湿膜施加电场以使该导电填料粒子进行排列，和(d)固化该分散体组合物。对有效形成具有各向异性电导率(在z方向上)的层来说，在该层中的导电填料的浓度应该低于渗滤(percolation)阈值。在聚合物基体中的填料的渗滤阈值被定义为在该基体的电性质已无显著改变后，在聚合物基体中的最小填料浓度。该导电填料粒子也可具有磁性性质。在该情况中，该导电填料粒子可在该固化步骤前在横跨该湿膜施加磁场时在该湿膜中排列。接着该导电填料粒子的排列进行固化该层导致该层在z方向上的各向异性电导率，因为导电粒子以排列的构型固定在聚合物基体。
本发明的分散体组合物可通过不同机制固化以产生聚合物膜。该聚合物膜可用作粘合剂层。该固化机制的实例包括热、化学和/或经由光活化。取决于固化机制，除了可聚合单体或低聚物、填料和添加剂外，该分散体组合物可包含其它材料。
本发明的分散体组合物也可用于电光组件的其它零件中，诸如例如，该电光材料层的粘结剂。当本发明的分散体组合物用于形成该电光组件的电光材料层的粘合剂层和/或粘结剂时，它可提供改善的电光性能。
本发明的分散体组合物可进一步包含聚氨基甲酸酯。该聚氨基甲酸酯可以聚氨基甲酸酯溶液或在水性或非水性介质中的聚氨基甲酸酯分散体的形式存在。一般地，聚氨基甲酸酯是经由涉及二异氰酸酯与多元醇或二醇的聚合方法制备。
本发明的分散体组合物可包含可聚合单体或低聚物的共混物。该可聚合单体或低聚物的共混物可包含可溶材料(呈分子形式)或不可溶材料(粒子或小滴)、或可溶与不可溶材料的组合。在一些实施方案中，所产生的聚合物膜或聚合物零件可由该分散体组合物通过合成聚合方法形成，其中一种组分是在第二聚合组分存在下聚合，或两种聚合物可同时形成。在一些情况中，该分散体组合物可包含乳化可聚合单体或低聚物。
该分散体组合物的可聚合单体或低聚物可包含两个或更多个反应性官能团。该反应性官能团可以作为端基沿着主链或沿着从主链延伸的链定位。
反应性官能团通常是指配置成与一种或多种固化物质，例如，交联试剂、扩链剂等反应的官能团。在一些实施方案中，该反应性官能团与固化物质反应以形成固化部分，诸如交联、热塑性连接、在两种类型的聚合物材料之间的键等。在某些实施方案中，反应性官能团可与固化物质诸如交联试剂反应以形成交联。在一些情况中，反应性官能团可配置成在特别设定的条件下，例如，在特别的温度范围下与另一个反应性官能团反应。在一些实施方案中，反应性官能团可在某些条件下反应，使得该粘合剂材料经历热塑性干燥。该反应性官能团的非限制性实例包括羟基、羰基、醛、羧酸酯、胺、亚胺、酰亚胺、叠氮化物、醚、酯、硫氢基(硫醇)、硅烷、腈、氨基甲酸酯、咪唑、吡咯烷酮、碳酸酯、丙烯酸酯、烯基和炔基。基于该说明书的教导，其它反应性官能团也是可能的，并且本领域技术人员将能够选择合适的与双固化粘合剂使用的反应性官能团。本领域技术人员还将理解，本文所述的固化步骤通常不是指粘合剂材料的形成，例如粘合剂主链诸如聚氨基甲酸酯主链的聚合，而是指粘合剂材料的进一步反应，使得粘合剂材料形成交联、经历热塑性干燥等，使得粘合剂经历机械性质、粘度和/或粘合性的显著变化。
在一些实施方案中，该官能性反应性基团在刺激诸如电磁辐射(例如，可见光、UV光等)、电子束、增加温度(例如，诸如在溶剂萃取或缩合反应期间所使用)、化学化合物(例如，硫醇烯)和/或交联剂存在下与固化物质反应。例如，包含丙烯酸乙烯酯单体或低聚物的粘合剂组合物可在光引发剂存在下经由UV辐照在基材上聚合。该组合物的添加剂可与丙烯酸乙烯酯单体或低聚物一起聚合并且是相同聚合物的部分。
在另一个方面，该分散体组合物也可包含交联剂。该交联剂可包括选自以下的官能团：异氰酸酯、环氧基、羟基、氮丙啶、胺及其组合。该交联剂的非限制性实例包括1,4-环己烷二甲醇二缩水甘油醚(CHDDE)、新戊二醇二缩水甘油醚(NGDE)、O,O,O-三缩水甘油基甘油(TGG)、缩水甘油基甲基丙烯酸酯的均聚物和共聚物以及N,N-二缩水甘油基苯胺。在一些实施方案中，包含交联剂的粘合剂可在暴露至该交联剂的活化温度时交联。该交联剂可以以约100ppm至约15,000ppm的浓度存在于该分散体组合物中，以该分散体组合物的重量计。
包含填料、可聚合单体或低聚物和由式I表示的添加剂的本发明的分散体组合物可用于在电光组件中形成粘合剂层。该电光组件可以是前平面层压板，该前平面层压板依序包括(a)第一电极层、(b)电光材料层、(c)第一粘合剂层以及(d)释放片材。该前平面层压板可通过移除释放片材和将第二电极层连结到暴露的第一粘合剂层上而转换成电光装置。该第一电极层可包括光透射导电层。
本发明的分散体组合物可用于在电光组件中形成粘合剂层，其中该电光组件是倒置前平面层压板。该倒置前平面层压板依序包括(i)第一电极层、(ii)第一粘合剂层、(iii)电光材料层以及(iv)释放片材。该倒置前平面层压板也可在电光材料层与电光材料层之间包括第二粘合剂层。该倒置前平面层压板可通过移除释放片材和将第二电极层连接到暴露的电光材料层上(或到第二粘合剂层上)而转换成电光装置。该第一粘合剂层可通过本发明的分散体组合物形成。该第二粘合剂层也可通过本发明的分散体组合物形成。
本发明的分散体组合物可用于形成聚合物零件或聚合物膜。已知包含聚合物和高表面积填料的复合材料形成具有好的机械强度和/或好的阻隔性质的聚合物零件和聚合物膜。例如，与没有填料的相应的聚合物相比，在聚丙烯中包含0.1-0.5重量百分比含量的碳纳米管的聚合物复合材料呈现好的硬度(以杨氏模量测量)。因为它们改善的强度和它们的轻度(与金属相比，低密度)，这些复合材料作为用于引擎的零件、用于建筑、家具等的结构零件非常具吸引力。该聚合物可以是热塑性的、热固性的或弹性的。然而，在聚合物中分散碳纳米管和其它高表面积填料有困难。较低质量的分散体提供较低效率的机械强度益处。好的分散体是通过在较低分子量的聚合物、表面活性剂或其组合中制备碳纳米管的预分散体(母料)来改善。一般的方法包括在低分子载体和/或表面活性剂或分散剂中初始地制备作为高填料浓度的预分散体。然而，在最终的聚合物零件中，甚至小百分比的这种低分子载体和/或表面活性剂或分散剂材料对该聚合物零件或聚合物膜的机械强度有害。该聚合物零件或聚合物膜一般通过混合该预分散体与聚合材料和塑模该聚合物-预分散体的混合物形成。在固体的情况中，该母料可在捏合机或双螺柱挤出机中制备。供选择地，如果它是液体，液体预分散体可在介质研磨机中制备。对制造用于聚合物零件的预分散体来说，本发明的分散体组合物可能够减少或甚至消除较低分子量的聚合物和/或表面活性剂。
如在图2A中说明，在一些实施方案中，电光装置101包括第一电极层110、电光材料层120和第二电极层140。该组件的不同层使用由分散体组合物所形成的粘合剂层而连结在一起。在图2A中，第二电极层140通过第一粘合剂层130粘附至电光材料层。在一些实施方案中，如在图2B中说明，在电光装置102中存在多于一个粘合剂层。具体地，在该实施例中，第二电极层140通过第一粘合剂层130粘附至电光材料层120，并且第一电极110通过第二粘合剂层135粘附至电光材料层120，第二粘合剂层135可包含与第一粘合剂层130相同或不同的材料。如在图3的电光装置103中说明，电光材料层125可包括囊150和粘结剂160。囊150可以封装一种或多种类型的粒子，经由横跨电光材料层125施加电场，可以使粒子移动通过囊。在一些实施方案中，第一电极层110可直接相邻于电光材料层125，并且第二电极层140通过第一粘合剂层130粘附至电光材料层。在示例性实施方案中，如图4的电光组件104中说明，第二电极层140可通过第一粘合剂层130粘附至电光材料层125，并且第一电极层110可通过第二粘合剂层135粘附至电光材料层125。在另一个示例性实施方案中，如图5的电光组件105中说明，第一电极层110可通过第二粘合剂层130粘附至电光材料层125，并且第二电极140可通过第一粘合剂层130粘附至电光材料层125。在该情况中，形成第一和第二粘合剂层的分散体组合物是相同的。
通过本发明的分散体组合物所形成的粘合剂层可用于电光组件，诸如前平面层压板和双释放片材。如在图6中说明，在一些实施方案中，前平面层压板600包括第一电极层610、电光材料层625和第一释放片材680。释放片材680通过第一粘合剂层630粘附至电光材料层。在另一个实施方案中，如图7中说明，双释放片材700包括两个粘合剂层。具体地，在该实施例中，第一释放片材785使用第一粘合剂层730连接至电光材料层725。第二释放片材780使用第二粘合剂层735连接至电光材料层725。
应理解，粘合剂层可用于将任何类型和数目的层粘附至在组件中的一个或多个其它层，并且组件可包括一个或多个未在图中示出的另外的层。另外地，虽然图3、4和5说明封装的电光介质，粘合剂层在多种电光组件诸如液晶、受抑内反射和发光二极管组件中是有用的。
在一些实施方案中，粘合剂的体积电阻率可以为约108欧姆·厘米至约1012欧姆·厘米，或约109欧姆·厘米至约1011欧姆·厘米(例如，在组件约200℃的操作温度下)。其它体积电阻率范围也是可能的。该值对应在25℃和50％相对湿度下调理一星期后的测量。所形成的粘合剂层(在固化后)可具有特定的平均涂层重量。例如，粘合剂层可具有2g/m2至25g/m2的平均涂层重量。在一些实施方案中，该粘合剂层具有至少2g/m2、至少4g/m2、至少约5g/m2、至少约8g/m2、至少10g/m2、至少15g/m2、或至少20g/m2的平均涂层重量。在某些实施方案中，该粘合剂层具有小于或等于25g/m2、小于或等于20g/m2、小于或等于15g/m2、小于或等于10g/m2、小于或等于8g/m2、小于或等于5g/m2、或小于或等于4g/m2的平均涂层重量。上述提出的范围的组合也是可能的(例如，约2g/m2至约25g/m2、4g/m2至10g/m2、5g/m2至20g/m2、8g/m2至25g/m2)。其它范围也是可能的。该粘合剂层在固化前可具有特定的平均湿涂层厚度(例如，使得该粘合剂不显著改变该电光组件的电和/或光学性质)。例如，该粘合剂层可具有1微米至100微米、1微米至50微米或5微米至25微米的平均湿涂层厚度。在一些实施方案中，该粘合剂层可具有小于25微米、小于20微米、小于15微米、或小于12微米、小于10微米、或小于5微米的平均湿涂层厚度。在一些实施方案中(例如，在粘合剂是针对电光材料湿式涂覆的实施方案中)，该粘合剂层可具有1微米至50微米、或5微米至25微米、或5微米至15微米的平均湿涂层厚度。在一些实施方案中(例如，在该粘合剂是涂覆到层上，然后层压至电光材料的实施方案中)，该粘合剂层可具有15微米至30微米、或20微米至25微米的平均湿涂层厚度。其它湿涂层厚度也是可能的。
应理解，该粘合剂层可覆盖整体下面层，或该粘合剂层可仅覆盖该下面层的一部分。
进一步，该粘合剂层可作为层压物施加，这通常产生较厚的粘合剂层；或它可作为外涂层(overcoat)施加，这通常产生比层压物更薄的层。该外涂层可利用双固化系统，其中第一固化发生在外涂层之前，使得粘合剂可被涂覆在电光材料表面(或另一个表面)上并且第二固化是在外涂覆之后固化该材料。如果该下面表面粗糙且仅施加薄层时，该外涂层可以是粗糙的；或可使用该外涂层以平坦化下面粗糙表面。平坦化可以单一步骤发生，其中施加外涂层以平坦化粗糙表面，例如，加入足够的粘合剂以填充任何空隙、平滑该表面和最小程度地增加整体厚度。供选择地，平坦化可以两个步骤发生。施加外涂层以最小程度地涂覆粗糙表面并且施加第二涂层以平坦化。在另一个替代中，该外涂层可施加至平滑表面。
再次参照图3、4和5，在一些实施方案中，该电光组件包括电光材料层125、囊150和粘结剂160。在某些实施方案中，该粘结剂也可以是粘合剂，如上所述。
在一些实施方案中，该第一电极层和/或第二电极层包括一组或多组被图案化以限定显示器的像素的电极。例如，一组电极可以被图案化成细长的行电极，而另一组电极可以被图案化成与行电极成直角延伸的细长的列电极，像素由行电极和列电极的交叉处限定。供选择地，在一些实施方案中，一个电极层具有单个连续电极的形式，第二电极层被图案化成像素电极的矩阵，每个像素电极限定显示器的一个像素。在另一种类型的旨在与触控笔、打印头或与显示器分离的类似的可移动电极一起使用的电光显示器中，与电光层相邻的层中仅一层包括电极，电光层相对侧上的层一般是保护层，旨在防止可移动电极损坏电光层。
再次参照图2A、2B、3、4和5，第一电极层110可包括聚合物膜或类似的支撑层(例如，其可支撑相当薄的光透射电极并且保护相当易碎的电极不受机械损伤)，并且第二电极层140包括支撑部分和多个像素电极(例如，其限定显示器的单个像素)。在一些情况中，第二电极层140可进一步包括非线性装置(例如，薄膜晶体管)和/或用于在像素电极上产生驱动显示器所需要的电压(例如，将各种像素切换到在显示器上提供期望的影像所必需的显示状态)的其它电路。
本发明的分散体组合物可通过以下制备：(a)分散填料、液体载体和添加剂的组合物以制造填料预分散体；(b)加入可聚合单体或低聚物；(c)将该组合物施加到基材上；和(d)固化所施加的组合物。该分散方法可使用商业设备诸如球磨机、介质研磨机、挤出机等实现。该液体载体可以是水性或非水性载体。
供选择地，可聚合单体或低聚物是预分散体的部分。也就是说，本发明的分散体组合物可通过以下制备：(1)混合包含以下的组合物：(a)选自碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯和炭黑的填料；(b)可聚合单体或低聚物；(c)液体载体；和(d)由式I表示的添加剂，其中R1是包含10至24个芳族原子的多环芳族基团，该芳族原子选自碳、氮、氧和硫；n是0、1、2、3、4、5、6、7或8；Y是选自以下的官能团：酯、硫酯、酰胺、脲、硫脲、氨基甲酸酯、S-硫代氨基甲酸酯、β羟基酯、-Q-CR2R3-CR4(OH)-和-Q-SiR5R6-；Q是O、NH或S；R2、R3、R4独立地是氢、或具有1-6个碳原子的直链或支链烷基基团；R5、R6独立地是具有1-4个碳原子的烷基基团；并且Z是包含反应性官能团的基团，该反应性官能团选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、环氧基、异氰酸酯、羟基、硫醇、羧酸、羧酸卤化物、硅烷和胺；(2)将该组合物作为湿膜施加到基材上；和(3)固化所施加的组合物以使可聚合单体或低聚物与添加剂一起聚合。在该方法中，可聚合单体或低聚物是已经暴露至该分散步骤的组合物的部分。
在图8A-8C中说明制备本发明的分散体组合物的方法的实施例。该预分散体的制备描述在图8A中。在包含金属球825的搅拌球磨机820中加入液体载体805、填料粒子810和添加剂815。研磨该混合物直到产生包含分散的解聚集且稳定的填料粒子的预分散体830。在预分散体830中加入可聚合单体或低聚物864并且混合以制备分散体组合物850。将分散体组合物作为未固化的膜860涂覆到基材870上，将其暴露至使用UV光890的紫外光辐射。在该步骤期间，制备固化的聚合物膜865。
供选择地，可在预分散体中包括可聚合单体或低聚物。也就是说，研磨液体载体805、填料粒子810、添加剂815和可聚合单体或低聚物864的混合物直到产生包含分散的解聚集且稳定的填料粒子的预分散体。将该相应的分散体组合物施加到基材上(或插入模具中)并固化以制造聚合物膜或聚合物零件。
实施例
实施例1
如图9所示，经由1-芘丁醇和丙烯酰基氯之间的反应，将芘基团连接至丙烯酸官能度。该反应的产物丙烯酸4-(1-芘基)丁酯可以原样用于本发明的分散体组合物中，或者它可在其使用前进行低聚或聚合。供选择地，其可在使用前与其它丙烯酸系或甲基丙烯酸系单体进行低聚或聚合。
实施例2
将0.6505g(2.80mmol)量的1-芘甲醇加入10mL闪烁小瓶中，然后加入3.20g四氢呋喃。在固体溶解于溶剂中之后，加入0.538g(2.67mmol)量的3-异丙烯基-α,α-二甲基苄基异氰酸酯，然后加入0.0084g(0.013mmol)的二月桂酸二丁基锡。以氮吹扫该小瓶和并使其在环境条件下反应24小时。异氰酸酯官能度的完全消耗是通过红外光谱确认的(在大约2250cm-1处没有-N＝C＝O拉伸)，产生期望的氨基甲酸酯，如在图10的反应方案中所示。
实施例3
将1.1934g量的在实施例2中制备的溶液加入闪烁小瓶中，然后加入0.10g多壁碳纳米管(由Sigma供应；659258)和8g甲苯。该混合物通过超声仪(Q Sonica型号Q700，在50％振幅下)超声处理5分钟。所制备的分散体对于沉降稳定至少7天，如图11中标有“发明实施例3”的照片所示。
比较例4
0.10g量的多壁碳纳米管(由Sigma供应；659258)和8g甲苯。该混合物通过超声仪(Q Sonica型号Q700，在50％振幅下)超声处理5分钟。所制备的分散体在2小时内沉降，如图11标有“比较例4”的照片所示。
在实施例3和4的分散体之间比较的结果示出包含具有多环芳族基团的添加剂的分散体组合物对于沉降是稳定的。这意指与不包含添加剂的相应的分散体相比，该分散体可容易地用于形成在颜色或电导率或机械性质方面具有改善的性能的均匀的聚合物膜。
实施例5
实施例3的组合物可用于形成各向异性粘合剂层。如果需要，可聚合单体或低聚物可以与引发剂一起加入到分散体组合物中。然后，可将包含可聚合单体或低聚物的分散体组合物施加到基材上以形成湿膜。横跨该湿膜施加电场以使填料粒子在膜的z方向上排列。该排列是通过施加0.2kV/cm和1kHz的电场进行的。最后步骤是经由施加热或暴露至UV辐射固化该聚合物基体以形成具有各向异性电导率的层。与在x和y方向上的电导率(横向电导率)相比，该粘合剂层的电导率在该层的z方向(与该层的平面垂直)上较高。

Claims (14)

1.一种聚合物膜，其通过固化分散体组合物形成，所述分散体组合物包含：
包含粒子的导电填料；
可聚合单体或低聚物；和
由式I表示的添加剂，
R1-(CH2)n-Y-Z
式I
其中
R1是包含10至24个芳族原子的多环芳族基团，所述芳族原子选自碳、氮、氧和硫；n是0、1、2、3、4、5、6、7或8；
Y是-O-C(O)-或-O-C(O)-NH-，并且Z包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯或甲基苯乙烯；
所述聚合物膜具有z方向和与z方向正交的x、y方向，与x和y方向上的电导率相比，所述聚合物膜在z方向上的电导率更高。
2.权利要求1所述的聚合物膜，其中所述填料选自碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯、炭黑及其混合物。
3.权利要求1所述的聚合物膜，其中所述分散体组合物还包含选自以下的液体载体：水性载体、非水性载体及其组合。
4.权利要求1所述的聚合物膜，其中所述多环芳族基团R1包括选自以下的芳族体系：萘、苊、二氢苊、非那烯、芴、菲、蒽、萤蒽、咔唑、二苯并呋喃、二苯并噻吩、吖啶、呫吨、噻吨、苯并[c]芴、苯并[a]蒽、芘、苯并[9,10]菲、并四苯、并五苯、苯并[a]芘、苯并[e]乙烯合菲、苯并[k]萤蒽、苯并[j]萤蒽、二苯并[a,h]蒽、苝、蔻、碗烯、苯并[ghi]苝、二苯并[a,e]芘、二苯并[a,h]芘、二苯并[a,i]芘、二苯并[a,l]芘、茚并[1,2,2-c,d]芘和卟啉。
5.权利要求1所述的聚合物膜，其中所述添加剂的多环芳族基团R1的取代基选自1-(丙烯酰氧基)甲基、1-(甲基丙烯酰氧基)甲基、2-(丙烯酰氧基)乙基、2-(甲基丙烯酰氧基)乙基、3-(丙烯酰氧基)丙基、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基、4-(丙烯酰氧基)丁基和4-(甲基丙烯酰氧基)丁基。
6.权利要求1所述的聚合物膜，其中所述多环芳族基团R1还包含另一个直接键合至所述添加剂的芳族环的取代基R8，所述R8选自烷基基团、卤素取代的烷基、羟烷基、烯基和卤素，其中所述烷基、卤素取代的烷基、羟烷基和烯基基团包含1至8个碳原子。
7.权利要求1所述的聚合物膜，其中所述分散体组合物的可聚合单体或低聚物是选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、丙烯酸乙烯酯、甲基丙烯酸乙烯酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、环氧化物、异氰酸酯、羧酸、羧酸卤化物、硅烷、醇、硫醇、胺及其混合物的材料。
8.权利要求1所述的聚合物膜，其中所述分散体组合物还包含交联剂。
9.一种电光装置，其包括：
第一电极层；
电光材料层；
第一粘合剂层；和
包括多个像素电极的第二电极层；
其中所述电光材料层设置在所述第一电极层和第二电极层之间，并且其中所述第一粘合剂层是权利要求1所述的聚合物膜。
10.根据权利要求9所述的电光装置，其中所述第一粘合剂层设置在所述电光材料层和第一电极层之间。
11.根据权利要求9所述的电光装置，其中所述第一粘合剂层设置在所述电光材料层和第二电极层之间。
12.根据权利要求11所述的电光装置，其中所述导电填料的粒子在与所述第一粘合剂层的平面垂直的z方向上排列在所述粘合剂层中，并且其中所述粘合剂层呈现各向异性电导率，与第一粘合剂层在x和y方向上的电导率相比，第一粘合剂层在z方向上的电导率更高，x和y方向与z方向正交。
13.一种制造聚合物膜的方法，其包括以下步骤：
混合包含以下的组合物：(a)选自碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯和炭黑的填料；(b)可聚合单体或低聚物；和(c)由式I表示的添加剂：
R1-(CH2)n-Y-Z式I
其中R1是包含10至24个芳族原子的多环芳族基团，所述芳族原子选自碳、氮、氧和硫；n是0、1、2、3、4、5、6、7或8；Y是-O-C(O)-或-O-C(O)-NH-，并且Z包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯或甲基苯乙烯；
将所述组合物作为湿膜施加到基材上；
横跨所述湿膜施加电场，以使所述填料在所述湿膜中在与所施加的湿膜的平面垂直的z方向上排列；和
固化所施加的组合物以使可聚合单体或低聚物与添加剂一起聚合。
14.根据权利要求13所述的制造聚合物膜的方法，其中所述固化通过热或经由暴露至紫外光进行。
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