CN117402574A - 用于oca光学胶的丙烯酸树脂、oca光学胶及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于OCA光学胶的丙烯酸树脂、OCA光学胶及其应用，本发明通过分子结构的设计及优化，得到一种丙烯酸树脂，采用该丙烯酸树脂制备的OCA光学胶，具有恒温恒湿不溢胶，粘接性能和耐高温性能优异等优点。用本发明的OCA光学胶制成的背光模组，具有生产耗时短，组装效率高，不良率低等优点，而且制得的背光模组质量安全可靠。

Description

用于OCA光学胶的丙烯酸树脂、OCA光学胶及其应用

技术领域

本发明涉及胶粘剂领域，尤其是涉及一种用于OCA光学胶的丙烯酸树脂、OCA光学胶及其应用。

背景技术

随着国际IT行业迅速发展，使得相关液晶显示(LCD)行业不断推陈出新，LCD产品尺寸朝多元化和轻便化方高发展，统计数据显示，中国在2022年全球显示市场占有率达42.5％，中国在液晶显示(LCD)领域优势巨大。背光源作为LCD产品的核心组件之一势必配合此发展趋势，致力于产品的多元化和轻便化。所谓背光源(BackLight)是位于液晶显示器(LCD)背后的一种光源，它的发光效果将直接影响到液晶显示模块(LCM)视觉效果。液晶显示是被动发光元件，显示屏本身并不发光，而是由其下方的背光系统照亮的。背光源和液晶显示屏组合在一起构成了液晶显示模块。光源、导光板、光学用模片(包括PET扩散膜，棱镜膜)、结构件组成液晶显示器的背光源。

传统背光模组主要由下扩散膜、下棱镜膜、上棱镜膜、上扩散膜四张膜片组装而成，需要逐片组装，存在生产耗时长、组装效率低、不良率高等缺点。为了解决上述问题，人们开发了一种用于背光模组的扩散增光复合光学膜，包括扩散膜、棱镜膜和涂在它们之间的UV型粘合剂。对于这种用在背光模组中的扩散增光复合光学膜，它给我们带来便利的同时，也给我们提出了挑战。其中，用于PET扩散膜和棱镜膜之间的UV型粘合剂，必须要透光率高，雾度低，粘接性和耐高温性能要优异。

国内外对于应用于背光模组中的PET扩散膜和棱镜膜之间的UV型粘合剂的制备和应用这一块报道很少，而且市场上用于背光模组中粘接PET扩散膜和棱镜膜的粘合剂在使用过程中容易出现以下问题：一、两层膜粘接不牢固，固化完全后出现容易撕开的现象，导致背光模组的在使用过程出现问题；二、在贴合后放入高温中烘烤(100℃，500h)会出现有气泡，两层膜出现开裂分层的现象；三、恒温恒湿容易出现溢胶的情况。

因此，目前急需开发一款具有恒温恒湿不溢胶，粘接性能和耐高温性能优异的用于背光模组的OCA光学胶。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的缺陷，提供一种用于OCA光学胶的丙烯酸树脂、OCA光学胶及其应用。采用本发明所提供的OCA光学胶应用于背光模组，具有恒温恒湿不溢胶，粘接性能和耐高温性能优异等特点。

本发明通过如下技术方案实现：

本发明第一方面，提供一种用于OCA光学胶的丙烯酸树脂，所述丙烯酸酯树脂的重均分子量为50～80万；所述丙烯酸酯树脂由按以下重量份数的单体聚合而成：硬单体1～3重量份，软单体70～90重量份和功能单体27～47重量份；所述功能单体包括含环烷烃单体、含羟基单体和含杂环单体；所述含环烷烃单体占所述功能单体14～37wt％，所述含羟基单体占所述功能单体23～47wt％，所述杂环单体占所述功能单体28～56wt％；所述含环烷烃单体为4-叔丁基环己基丙烯酸酯；所述含羟基单体选自丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或多种；所述含杂环单体选自4-丙烯酰吗啉、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异冰片酯中的一种或多种。

本发明通过对丙烯酸酯树脂分子进行结构设计，选用多种丙烯酸酯单体，特别是选用了特定比例的多种功能单体相互协同作用，得到一种用于OCA光学胶的丙烯酸树脂，将其制备的OCA光学胶应用于背光模组，具有恒温恒湿不溢胶，粘接性能和耐高温性能优异等优点。

作为一种优选的技术方案，所述功能单体所述功能单体为4-叔丁基环己基丙烯酸酯、4-丙烯酰吗啉、甲基丙烯酸异冰片酯和丙烯酸羟丙酯的组合。其中4-叔丁基环己基丙烯酸酯占所述功能单体的14～37wt％；4-丙烯酰吗啉占所述功能单体的19～43wt％；甲基丙烯酸异冰片酯占所述功能单体的6～20wt％；丙烯酸羟丙酯占所述功能单体的23～47wt％。选用上述种类及比例下的功能单体，所得到的丙烯酸酯树脂应用到背光模组具有更优异的性能，如粘接性能和耐高温优异等。

作为一种优选的技术方案，所述硬单体包括醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈中的一种或多种；所述硬单体的玻璃化转变温度为300～400K。

作为一种优选的技术方案，所述软单体包括丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异癸酯中的一种或多种；所述软单体的玻璃化转变温度为180～220K。

作为一种优选的技术方案，所述丙烯酸酯树脂由按下述重量份数的组分反应制备得到：

本发明通过配方设计，各组分相互协同作用，特别是选用4-叔丁基环己基丙烯酸酯、4-丙烯酰吗啉、甲基丙烯酸异冰片酯作为功能单体，其中4-叔丁基环己基丙烯酸酯带环己环，叔丁基的单官能度丙烯酸酯单体，具有较低的表面张力，拥有出色的成膜性能，对底材的密着性非常好，包括一些难附着的材料，比如：PET、PE、PMMA，PC等；4-丙烯酰吗啉具有固化速度快，柔韧性很好，优异的耐温性，能使得OCA光学胶具有很长的高温稳定性；甲基丙烯酸异冰片酯含有庞大的刚性侧基-异冰片酯，对聚合物链段运动有着较强的印制作用，使聚合物的耐热性、抗收缩性，强韧性都有非常大的提高。

本发明所述丙烯酸酯树脂的制备方法包括以下步骤：将硬单体、软单体、功能单体和第三光引发剂加入到反应釜中，通入氮气排除氧气后，用紫外光灯引发聚合得到丙烯酸酯树脂。

本发明采用紫外光聚合技术制备丙烯酸酯树脂，相比于传统的热引发聚合，紫外光引发制备方法具备固化速率快、能耗低、产率高和绿色环保等优点。

作为一种优选的技术方案，所述第三光引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，1-羟基环己基苯基甲酮和二苯甲酮的一种或多种。

作为一种优选的技术方案，所述丙烯酸酯树脂的固含量为100％。

本发明第二方面，提供一种OCA光学胶，包括以下按重量份数计的组分：

本发明提供的OCA光学胶，选用了特定的丙烯酸酯树脂与多种丙烯酸酯协同作用，制成性能优异的OCA光学胶。特别是选用了双环戊烯基丙烯酸酯，双环戊烯基丙烯酸酯本身具有超低粘度，高固化速度，对各类基材的附着力好，能使得PET扩散膜和棱镜片的粘接更牢固。

作为一种优选的技术方案，所述增粘助剂为多官能度聚氨酯丙烯酸酯，数均分子量为1000～2500，官能度为3～5；所述多官能度聚氨酯丙烯酸酯的官能团至少为不饱和双键。增粘助剂能快速降低胶水硬度，使胶膜变得非常柔软。

作为一种优选的技术方案，所述磷酸酯丙烯酸酯单体包括2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯和烷基丙烯酸磷酸酯的一种或者几种。磷酸酯丙烯酸单体可以提高PET扩散膜和棱镜膜之间的附着力。

作为一种优选的技术方案，所述稀释剂为二官能度丙烯酸酯单体，可以选自1,6-己二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或多种。

作为一种优选的技术方案，所述第一光引发剂包括二苯甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮中的一种或几种。

作为一种优选的技术方案，所述第二光引发剂包括2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯中的一种或两种。

本发明第三方面，提供上述OCA光学胶在背光模组中的应用。作为其中一种实施方式，将所述的OCA光学胶涂在PET扩散膜和棱镜膜之间，干胶厚度为50～150um，辐射固化1～2min，OCA光学胶固化完全。

本发明第四方面，提供一种背光模组中的扩散增光复合光学膜，包括上述的OCA光学胶。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明通过分子结构的设计及优化，得到一种丙烯酸树脂，采用该丙烯酸树脂制备的OCA光学胶，具有恒温恒湿不溢胶，粘接性能和耐高温性能优异等优点。

(2)用本发明的OCA光学胶制成的背光模组，具有生产耗时短，组装效率高，不良率低等优点，而且制得的背光模组质量安全可靠。

附图说明

图1为OCA光学胶在背光模组中的应用的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步详细地说明。本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。

本发明的原料均来源于市购。

甲基丙烯酸甲酯的纯度是99％；丙烯酸异辛酯的纯度是99％；4-叔丁基环己基丙烯酸酯的纯度是99％；4-丙烯酰吗啉的纯度99％；甲基丙烯酸异冰片酯的纯度是99％；丙烯酸羟丙酯的纯度是98％；双环戊二烯二丙烯酸酯的纯度是97％；丙烯酸的纯度是99.2％；

稀释剂：1,6-己二醇二丙烯酸酯，纯度是99％；

增粘助剂：M249增粘助剂，肇庆市宝骏化工有限公司。

【丙烯酸酯树脂的合成】

按表1配方，将各组分加入到反应釜中，搅拌均匀，通入氮气排除氧气；用紫外光光源照射反应釜中的混合液，聚合反应开始进行，当反应至一定程度后树脂达到所需的分子量时，关闭紫外灯，反应停止，得到的重均分子量为66～67万的丙烯酸酯树脂。

表1实施例及对比例丙烯酸酯树脂的组成(g)

【OCA光学胶的组成】

将上述制备得到的丙烯酸酯树脂用于OCA光学胶中，实施例及对比例中OCA光学胶的各组分组成按表2-4所示。

表2实施例1-10的OCA光学胶各组分组成(g)

表3实施例11-16的OCA光学胶各组分组成(g)

表4对比例1-13的OCA光学胶各组分组成(g)

【OCA光学胶的应用】

按实施例1-16及对比例1-13提供的OCA光学胶配方中的各组分混合搅拌均匀，消泡后用自动涂布机涂干胶厚度为60um的胶水在棱镜片上，附上PET扩散膜，用紫外光源照射，辐射固化1min可完全固化，得背光模组中的扩散增光复合光学膜。将其用于背光模组，其结果示意图如图1所示。

将实施例1-16及对比例1-13提供的OCA光学胶固化得到的光学膜进行性能测试，测试结果如表5所示。

测试标准和方法如下：

硬度：按照邵氏硬度计的测试方法测得。

剥离力：参照ASTMD3330测试方法测试。

恒温恒湿(60℃/90％RH)：参照GB/T10586-1989测试，测试3天。

耐高温性：放置在110度烘箱，烘烤500h后，观察PET扩散膜和棱镜膜之间有没有起泡，开裂。

粘接性能评价：将OCA光学胶涂在PET扩散膜和棱镜膜之间，光固化后，参照剥离力ASTMD3330测试方法，扩散膜和棱镜膜能轻易撕开且膜面没有被破坏的，说明粘结性差，记为○；扩散膜和棱镜膜比较难撕开且膜面少量被破坏的，说明粘结性较好，记为扩散膜和棱镜膜难撕开且膜面被破坏的，说明粘结性好，记为△。

表5实施例1～16及对比例1～13性能测试结果

从表5可知，通过比较实施例1-2、对比例1-2的测试结果，可以看出4-叔丁基环己基丙烯酸酯的添加量在发明中规定的范围内，综合性能优异，但低于或者超过发明中的范围，则会出现粘接性不佳的情况，主要原因是4-叔丁基环己基丙烯酸酯对一些难附着的材料，比如：PET、PE、PMMA，PC等底材具有优异的密着性，对扩散膜和棱镜膜的密着性也非常好；通过比较实施例1，实施例3、对比例3和对比例4的测试结果，可以看出4-丙烯酰吗啉添加量在发明中的范围，中和性能优异，主要是4-丙烯酰吗啉是一款优异的耐热性单体，并且对各种基材有一定的附着力。所以当添加量过低时，耐热性较差。当添加量过高时，会出现耐高温后粘接性不够，主要是因为它的Tg大，会出现胶膜过硬，粘接性会变差。通过比较实施例1，实施例4和对比例5的测试结果，可以看出当甲基丙烯酸异冰片酯添加量的超过发明中的范围，则会出现耐高温后开裂的现象，主要是因为甲基丙烯酸异冰片酯玻璃化温度较高，用量越大，胶膜越硬，粘接性会变差，在规定范围内，综合性能较好，主要原因是甲基丙烯酸异冰片酯含有庞大的刚性侧基-异冰片基，对聚合物链段运动有着较强的抑制作用，使聚合物的耐热性有很大的提高；通过比较实施例1、实施例5、实施例6和对比例6、对比例7的测试结果，可以看出双环戊二烯二丙烯酸酯的添加量低于或者超出用量范围，则会出现PET扩散膜和棱镜膜贴合粘接不牢，耐高温后出现开裂的现象，主要是因为双环戊二烯二丙烯酸酯对扩散膜和棱镜膜具有优越的密着性，热稳定性好。而且它玻璃化温度高，当添加量过高时，会出现胶膜硬，影响粘接效果；通过比较实施例1、实施例7、实施例8和对比例8的测试结果，可以看增粘助剂M249添加量过多，超出本发明的范围，则会出现恒温恒湿有溢胶的现象，这样会影响胶背光模组的使用；M249添加量过少或者不加，则会出现漆膜过硬，PET扩散膜和棱镜膜贴合不牢，容易出现开裂的现象，进而影响产品的使用。通过比较实施例9、实施例10、实施例11、对比例9和对比例10的测试结果，可以看出第一光引发剂和第二光引发剂缺一不可，只有添加量在发明中的范围，综合性能优异，不添加第一光引发剂或者第二引发剂，则会出现恒温恒湿溢胶，耐高温测试出现起泡，开裂，粘接不牢等现象，其中第一光引发剂主要起到涂膜表干的作用，第二光引发剂主要起到深层固化的作用，只有二者综和作用，才能起到很好的固化效果，综合性能才能达到要求。通过比较实施例1、实施例12、实施例13、对比例11的测试结果，可以看出2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯添加不够，会影响其粘接性能，由于2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯的酸值含量比较大，添加过量可能会影响体系综合性能。通过比较实施例1、对比例12和对比例13的测试结果，树脂合成不加4-叔丁基环己基丙烯酸酯，会出现PET扩散膜和棱镜膜贴合粘接不牢，高温烘烤后出现起泡和开裂的现象；树脂合成时不加4-丙烯酰吗啉，同样会出现PET扩散膜和棱镜膜贴合粘接不牢，高温烘烤后出现起泡和开裂，由此可见，4-叔丁基环己基丙烯酸酯和4-丙烯酰吗啉二者缺一不可，表明二者针对PET扩散膜和棱镜膜贴合粘接具有协同增效作用。

Claims (10)

1.一种用于OCA光学胶的丙烯酸树脂，其特征在于：所述丙烯酸酯树脂的重均分子量为50~80万；所述丙烯酸酯树脂由按以下重量份数的单体聚合而成：硬单体1~3重量份，软单体70~90重量份和功能单体27~47重量份；

所述功能单体包括含环烷烃单体、含羟基单体和含杂环单体；所述含环烷烃单体占所述功能单体14~ 37wt %，所述含羟基单体占所述功能单体23~47wt %，所述杂环单体占所述功能单体28~56wt %；

所述含环烷烃单体为4-叔丁基环己基丙烯酸酯；所述含羟基单体选自丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或多种；所述含杂环单体选自4-丙烯酰吗啉、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异冰片酯中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的用于OCA光学胶的丙烯酸树脂，其特征在于，所述功能单体为4-叔丁基环己基丙烯酸酯、4-丙烯酰吗啉、甲基丙烯酸异冰片酯和丙烯酸羟丙酯的组合；其中，4-叔丁基环己基丙烯酸酯占所述功能单体的14~37wt%；4-丙烯酰吗啉占所述功能单体的19~43 wt %；甲基丙烯酸异冰片酯占所述功能单体的6~20wt %；丙烯酸羟丙酯占所述功能单体的23~47wt %。

3.根据权利要求1或2所述的用于OCA光学胶的丙烯酸树脂，其特征在于，所述硬单体包括 醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯腈、苯乙烯中的一种或多种；所述软单体包括丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异癸酯中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的用于OCA光学胶的丙烯酸树脂，其特征在于，所述丙烯酸酯树脂由按下述重量份数的组分反应制备得到：

甲基丙烯酸甲酯 1~3份；

丙烯酸异辛酯 70~90份；

4-叔丁基环己基丙烯酸酯 6~12份；

4-丙烯酰吗啉 8~14份；

甲基丙烯酸异冰片酯 3~6份；

丙烯酸羟丙酯 10~15份；

第三光引发剂 0.5~1.5份。

5.根据权利要求4所述的用于OCA光学胶的丙烯酸树脂，其特征在于，所述第三光引发剂包括1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮和二苯甲酮的一种或多种；所述丙烯酸酯树脂的固含量为100%。

6.一种OCA光学胶，其特征在于，包括以下按重量份数计的组分：

根据权利要求1~5任一项所述的丙烯酸酯树脂 80~120份；

双环戊烯基丙烯酸酯 5~10份；

丙烯酸 3~8份；

增粘助剂 1.0~2.0份；

磷酸酯丙烯酸酯单体 0.5~2.5份；

稀释剂 0.2~0.6份；

第一光引发剂 1.2～2.0份；

第二光引发剂 0.3～0.8份。

7.根据权利要求6所述的OCA光学胶，其特征在于，所述增粘助剂为多官能度聚氨酯丙烯酸酯，数均分子量为1000~2500，官能度为3~5；所述磷酸酯丙烯酸酯单体包括2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯和烷基丙烯酸磷酸酯的一种或几种。

8.根据权利要求6所述的OCA光学胶，其特征在于，所述第一光引发剂包括二苯甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮的一种或几种；所述第二光引发剂包括2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦和 2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯的一种或两种。

9.根据权利要求6-8任一项所述的OCA光学胶在背光模组中的应用，其特征在于，将所述OCA光学胶涂在PET扩散膜和棱镜膜之间。

10.一种背光模组中的扩散增光复合光学膜，包括权利要求6-8任一项所述OCA光学胶。