TW201531512A - 液體光學黏著劑組成物 - Google Patents
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Abstract
本揭露描述一種可固化組成物,其包含a)一溶質(甲基)丙烯醯基寡聚物,其具有複數個側基的、烯屬不飽和的、自由基可聚合的官能基及親核性、親水性基團、其Mw為5k至30k、Tg為<20℃;b)溶劑單體成分;鏈轉移劑以及光起始劑。該可固化組成物可用來作為光學應用中之黏著劑。
Description
本揭露關於光學透明的黏著劑及包括該黏著劑的層壓體。
光學透明的黏著劑在光學顯示器中具有廣泛的應用。這樣的應用包括在例如行動手持(MHH)裝置中將偏光器黏合於液晶顯示器(LCD)模組及將各種光學膜黏附於玻璃蓋板(glass lens)。在使用期間,顯示器可以經受不同的環境條件,例如高溫及/或高濕度。
已經觀察到的是,黏著劑在這些條件下會失去黏性,包括黏著劑層內鼓泡以及光學黏著劑與層壓顯示器總成的組件之間脫層。期望的是,藉由改良黏著劑和層壓組件之間的黏著貼合,在環境測試條件期間發生這些類型的失效之可能性將會降低。
本揭露包括一種可固化組成物,其包含a)一溶質(甲基)丙烯醯基寡聚物,其具有複數個側基的、烯屬不飽和的、自由基可聚合的官能基及側基羥基基團、Mw為5k至30k,Tg<20℃(較佳具有Tg<0℃);b)一溶劑單體成分;c)一鏈轉移劑,較佳為一硫醇,及d一光起始劑。
該組成物在固化時不會變黃、表現出低收縮率、低雙折射率以及對水分的低靈敏度(耐濁點),使得該組成物適用於許多的光學應用,包括但不限於在例如行動手持(MHH)裝置中將偏光器黏合於液晶顯示器(LCD)模組及將各種光學膜黏附於玻璃蓋板。該組成物是低黏度的,所以可被用來作為可分配的光學黏著劑,並藉由鏈生長加成法增加分子量。
在一個態樣中,提供一種光學透明的層壓體,該層壓體包括具有至少一主要表面的第一基板、具有至少一主要表面的第二基板、及置於該二基板之間的固化光學黏著劑組成物。本揭露的物件及其黏著劑層可以具有大於約0.5毫米的厚度,對於厚度500微米的樣品通常具有小於1×10-6的雙折射率(絕對值)、大於約85%、較佳大於90%的平均光透射率(在350-800nm的範圍間)、以及小於約1.5個單位、較佳小於約1.0個單位的CIELAB b*。
在進一步的態樣中,提供一種光學透明的層壓體,該層壓體包括具有至少一主要表面的第一基板、具有至少一主要表面的第二基板、以及位於該第一基板之至少一主要表面和該第二基板之至少一主要表面之間並與該第一基板之至少一主要表面和該第二基板之至少一主要表面接觸的耐濁點、光學透明的黏著劑組成物,其中該黏著劑具有至少400g/m2/天的水分-蒸汽穿透率。
藉由在液體光學黏著劑基質中摻入親水性基團,可以得到即使經過高溫/高濕加速老化測試之後仍然保持透明的無霧、耐濁點的黏著劑。所提供的黏著劑適用於例如將偏光器層壓於光學LCD、在
行動手持裝置中將各種光學膜黏附於玻璃蓋板、以及其它在各種溫度和濕度的環境中需要光學透明度的黏著劑應用。
雖然不希望受到理論的束縛,一般認為當黏著劑在升高的溫度下變成水飽和並且水的濃度超過濁點時會出現霧度,這是因為黏著劑被迅速冷卻時水分與黏著劑基質的相容性差所致。由於折射率的不匹配,這會產生相分離的小水滴,並且黏著劑基質形成霧度或「白色」外觀。假使在環境條件下液滴保持非常小(例如幾百奈米或更小)或水仍完全溶於黏著劑中,則黏著劑及其與基板的黏合線將保持透明,同時黏著劑將其含水量與環境重新平衡。為了便於使水分與其環境重新平衡,還預期的是黏著劑的水分-蒸汽穿透率需要高到足以以夠高的速率輸送水分,以防止可能導致光散射和霧度的積水。
如本文中所使用:「濁點」係指黏著劑和水的混合物分離成連續黏著劑相及分散水相的溫度,其中分散相大於光的波長,因此使黏著劑呈現「白色」或混濁;「烷基」意指具有1至約32的直鏈或支鏈、環狀或非環狀飽和單價烴,例如甲基、乙基、1-丙基、2-丙基、戊基、及類似者。
「亞烷基」意指具有1至約12個碳原子的直鏈飽和二價烴或具有3至約12個碳原子的支鏈飽和二價烴基,例如亞甲基、伸乙基、亞丙基、2-甲基亞丙基、亞戊基、亞己基、及類似者。
「雜烷基」包括含一或多個獨立選自S、P、Si、O及N之雜原子的直鏈、支鏈及環狀烷基基團,其可為未經取代及經取代
之烷基基團。除非另有指明,雜烷基基團典型含有1至20個碳原子。「雜烷基」是下述「含有一或多個S、N、O、P或Si原子的烴基」之子集。本文中使用的「雜烷基」之實例包括但不限於甲氧基、乙氧基、丙氧基、3,6-二庚基、3-(三甲基矽基)-丙基、4-二甲基胺基丁基及類似者。除非另有指明,否則雜烷基基團可以是單價或多價的,即一價雜烷基或多價雜亞烷基。
「芳基」是含有6-18個環原子的芳香族基團,而且可以含有選擇性的稠合環,該稠合環可以是飽和的、不飽和的、或芳香族的。芳基基團的實例包括苯基、萘基、聯苯基、菲基、及蒽基。雜芳基是含有1-3個雜原子如氮、氧或硫的芳基,而且可以含有稠合環。雜芳基基團的一些實例為吡啶基、呋喃基、吡咯基、噻吩基、噻唑基、唑基、咪唑基、吲哚基、苯并呋喃基、及苯并噻唑基。除非另有指明,否則芳基和雜芳基基團可以是單價或多價的,即一價芳基或多價亞芳基。
「(雜)烴基」包括烴基烷基和芳基基團、以及雜烴基雜烷基和雜芳基基團,後者包含一或多個懸鏈氧雜原子,例如醚或胺基基團。雜烴基可以選擇性地含有一或多個懸鏈(鏈中)官能基,包括酯、醯胺、脲、胺甲酸酯、及碳酸酯官能基。除非另有指明,該非聚合性(雜)烴基基團典型含有1至60個碳原子。本文中使用的此類雜烴基之一些實例除了如上所述之「烷基」、「雜烷基」、「芳基」、及「雜芳基」之外,尚包括但不限於甲氧基、乙氧基、丙氧基、4-二苯基胺基
丁基、2-(2'-苯氧基乙氧基)乙基、3,6-二庚基、3,6-二己基-6-苯基。
「丙烯醯基」包括酯和醯胺兩者。
「(甲基)丙烯醯基」包括丙烯醯基和甲基丙烯醯基基團兩者;即包括酯和醯胺兩者。
作為第一成分,該黏著劑組成物具有a)溶質(甲基)丙烯醯基寡聚物,其具有5至30k、較佳8至15k的Mw且Tg<20℃、較佳<10℃、更佳<0℃,b)溶劑稀釋劑單體成分,c)鏈轉移劑及d)光起始劑。在一些實施例中,該組成物包含:a)大於50重量份、較佳大於80重量份及最佳大於90重量份的寡聚物,其具有複數個側基自由基可聚合官能基並具有5至30K的Mw及<20℃的Tg;b)少於50重量份、較佳少於20重量份、並且最佳少於10重量份的稀釋溶劑單體成分;c)0.05份至約10份、較佳0.05至約8份、及更佳從約0.1份至約4份的鏈轉移劑,此係基於100重量份的總寡聚物加單體(即(a)+b)的總量),以及d)0.001至5重量份、較佳0.001至1、最佳0.01至0.1份的光起始劑,此係基於100重量份的寡聚物和稀釋溶劑單體。
該寡聚物通常包含以下的聚合單體單元:
a)大於50重量份、較佳大於75重量份、最佳大於80重量份的(甲基)丙烯酸酯單體單元;b)10至49重量份、較佳10至35重量份、最佳15至25重量份具有側基羥基官能基的單體單元,c)1至10重量份、較佳1至5重量份、最佳1至3重量份具有側基、自由基可聚合官能基的單體單元,d)0至20重量份的其它極性單體單元,其中該等單體單元之總和為100重量份;以及e)0至10份的矽烷官能性單體單元。
在一個態樣中,該寡聚物包含(甲基)丙烯酸酯單體單元。(甲基)丙烯酸酯可以包括脂族、環脂族、或芳香族烷基基團。有用的烷基丙烯酸酯(即丙烯酸烷基酯單體)包括非三級烷基醇之直鏈或支鏈單官能性丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
有用的單體包括例如(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸異辛酯、(甲基)丙烯酸異壬酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸正壬酯、(甲基)丙烯酸異戊酯、(甲基)丙烯酸正癸酯、(甲基)丙烯酸異癸酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸十二酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸苯基酯、甲基(丙烯酸)芐酯、(甲基)丙烯酸十三酯、(甲基)丙烯酸2-丙基庚基酯及
(甲基)丙烯酸2-甲基丁基酯、以及上述之組合。在一些實施例中,(甲基)丙烯酸酯的烷醇部分之平均碳數為10至14。
該寡聚物具有<20℃、較佳<10℃、更佳<0℃的Tg。各種單體之特定組合的互聚物Tg之有用預測可以藉由應用福克斯公式(Fox Equation):1/Tg=ΣWi/Tgi來計算。在此公式中,Tg為混合物之玻璃轉移溫度,Wi為成分i在該混合物中的重量分率,以及Tgi為成分i之玻璃轉移溫度(作為均聚物量測,並且所有玻璃轉移溫度皆以凱氏溫度(K)為單位)。為了使寡聚物的Tg<20℃,宜包括低Tg單體。
本文中使用的術語「低Tg單體」係指被均聚合時產生Tg<20℃的(甲基)丙烯醯基共聚物的單體。將低Tg單體摻入寡聚物中足以將所得共聚物的玻璃轉移溫度降到<20℃,如使用福克斯公式計算的。或者,玻璃轉移溫度可以各種習知的方式量測,包括例如通過微差掃描熱量法(DSC)。
適當的低Tg單體具有一個烯屬不飽和基團及小於20℃、較佳小於10℃的玻璃轉移溫度(如藉由福克斯方程式估計),適用於本揭露者包括例如丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸己酯、2-乙基己基丙烯酸酯、異辛基丙烯酸酯、己內酯丙烯酸酯、異癸基丙烯酸酯、十三基丙烯酸酯、月桂基甲基丙烯酸酯、甲氧基-聚乙二醇-單甲基丙烯酸酯、月桂基丙烯酸酯、四氫糠基-丙烯酸酯、乙氧基-乙氧基乙基丙烯酸酯及乙氧基化-壬基丙烯酸酯。特別較佳的是2-乙基-
己基丙烯酸酯、乙氧基-乙氧基乙基丙烯酸酯、十三基丙烯酸酯、及乙氧基化-壬基丙烯酸酯。
在一些實施例中,該(甲基)丙烯酸酯單體成分可以包含2-烷基烷醇的(甲基)丙烯酸酯,其中該2-烷基烷醇的該莫耳碳數平均為12至32。格爾伯特(Guerbet)烷醇衍生的(甲基)丙烯酸單體有能力形成具有優於可相比之一般使用的黏著劑丙烯酸酯(共)聚合物的獨特改良性質的(共)聚合物。這些性質包括非常低的Tg、對於丙烯酸聚合物而言低的溶解度參數、以及形成共形性非常高的彈性體的低儲存模數。當包括格爾伯特單體時,(甲基)丙烯酸酯成分可以包括最多100重量份、較佳最多50重量份的(甲基)丙烯酸酯單體成分。這樣的格爾伯特(甲基)丙烯酸酯係描述於申請人的U.S.8,137,807(Lewandowski等人)中並以引用方式併入本文中。
在一些較佳的實施例中,(甲基)丙烯酸酯係衍生自具有平均碳數C8-C32、較佳C8-C14的烷醇。此平均碳數可以根據每個(甲基)丙烯酸酯單體的重量百分比來計算。
該寡聚物進一步包含親水性、羥基官能性單體,包括(甲基)丙烯酸羥基烷基酯。該親水性、羥基官能性單體化合物通常具有小於400的羥基當量重量。該羥基當量分子量係定義為單體化合物的分子量除以該單體化合物中的羥基基團數目。
該羥基官能性單體具有下列通式:,其中
R5為烴基,包括亞烷基、亞芳基及上述之組合,更佳為C1-C6亞烷基;R4為-H或C1-C4烷基;以及X1為-NR4-或-O-。
這種類型的有用單體包括(甲基)丙烯酸羥基乙基酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙基酯、(甲基)丙烯酸3-羥基丙基酯、(甲基)丙烯酸2-羥基-2-苯氧基丙基酯、及(甲基)丙烯酸羥基丁基酯、2-羥基乙基丙烯醯胺、及N-羥基丙基丙烯醯胺。
羥基官能性單體通常使用的量為10至49重量份,此係基於100份的該寡聚物之總單體。
除了羥基官能性單體以外,該寡聚物選擇性地進一步包含親水性極性單體。親水性單體通常具有大於約70、或大於約500、或甚至更大的平均分子量(Mn)。適當的親水性可聚合、聚合化合物包括聚(環氧乙烷)鏈段、羥基官能基、或上述之組合。聚合物中聚(環氧乙烷)和羥基官能基的組合必需夠高,才能使產生的聚合物具有親水性。所謂「親水的」意指聚合化合物可以結合至少25重量百分比的水而不會相分離。
通常,適當的親水性聚合化合物可以含有包括至少10個、至少20個、或甚至至少30個環氧乙烷單元的聚(環氧乙烷)鏈段。或者,基於該聚合物的烴含量,適當的親水性聚合化合物包括至
少25重量百分比的氧,其為來自聚(環氧乙烷)的乙二醇基團或羥基官能基之形式。
有用的親水性聚合物化合物可以是與黏著劑組成物可共聚或不可共聚,只要它們保持可與該黏著劑互溶且產出光學透明的黏著劑組成物即可。可共聚的親水性聚合物化合物包括例如購自Sartomer Company,Exton,PA的CD552(CD552是一種單官能性甲氧基化聚乙二醇(550)甲基丙烯酸酯)或同樣購自Sartomer的SR9036(SR9036是一種在雙酚A部分和每個甲基丙烯酸酯基團之間具有30個聚合環氧乙烷基團的乙氧基化雙酚A二甲基丙烯酸酯)。其它實例包括購自Jarchem Industries Inc.,Newark,New Jersey的苯氧基聚乙二醇丙烯酸酯。
極性單體成分還可包括弱極性單體,例如含有羧酸、醯胺、胺甲酸酯或脲官能基的丙烯酸單體。一般來說,黏著劑中的極性單體含量可以包括少於約5重量份或甚至少於約3重量份的一種或更多種極性單體。有用的羧酸包括丙烯酸和甲基丙烯酸。有用的醯胺包括N-乙烯基己內醯胺、N-乙烯基吡咯啶酮、(甲基)丙烯醯胺、N-甲基(甲基)丙烯醯胺、N,N-二甲基丙烯醯胺、N,N-二甲基甲基(丙烯醯胺)、及N-辛基(甲基)丙烯醯胺。
羥基官能性單體和極性單體的用量使得該寡聚物為親水性。所謂「親水性」意指該寡聚化合物可納入至少25重量百分比的水而不會相分離。一般來說,極性單體的用量基於100份的該寡聚物之總單體為0至30份。當存在時,極性單體的用量通常為1至10份,
較佳為1至5份。本文所定義的極性單體不包括其它經定義的單體,包括酯單體、羥基官能性單體及矽基官能性單體。
寡聚物選擇性地包含矽烷單體[MSilane],包括該些具有下式者:A-R8-Si-(Y)p(R9)3-p其中:A為烯屬不飽和可聚合基團,包括乙烯基、烯丙基、乙烯氧基、烯丙氧基、及(甲基)丙烯醯基,較佳為(甲基)丙烯酸酯;R8為共價鍵或二價(雜)烴基基團。
在一個實施例中,R8為約1至20個碳原子的二價烴橋接基團,包括亞烷基和亞芳基以及上述之組合,選擇性地在骨架中包括1至5個選自於由-O-、-C(O)-、-S-、-SO2-及-NR1-基團(以及上述之組合,例如-C(O)-O-)所組成之群組的部分,其中R1為氫或C1-C4烷基基團。在另一個實施例中,R8為下式的聚(環氧烷)部分-(OCH2CH2-)f(OCH2CH(R1))g-,其中f至少為5,g可以為0,而且較佳為至少1,並且f:g的莫耳比為至少2:1(較佳為至少3:1),以及R1為H或C1-C4烷基。
較佳的是,R8為二價亞烷基,Y為可水解基團,包括烷氧基、醯氧基及鹵基;R9為一價烷基或芳基,p為1、2或3,較佳為3。
有用的矽烷單體包括例如3-(甲基丙烯醯氧基)丙基三甲氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-(甲基丙烯醯氧基)丙基三乙氧基矽烷、3-(甲基丙烯醯氧基)丙基甲基二甲氧基矽烷、3-(丙烯醯氧基丙基)甲基二甲氧基矽烷、3-(甲基丙烯醯氧基)丙基二甲基乙氧基矽烷、3-(甲基丙烯醯氧基)丙基二乙基乙氧基矽烷、乙烯基二甲基乙氧基矽烷、乙烯基甲基二乙氧基矽烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三異丙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三苯氧基矽烷、乙烯基三級丁氧基矽烷、乙烯基三-異丁氧基矽烷、乙烯基三異丙烯氧基矽烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)矽烷、及上述之混合物。
選擇性的矽烷單體[MSil]之用量相對於100重量份的總單體為0至10、較佳1-5重量份。這種選擇性的矽烷單體係用作黏著促進劑,以改良與金屬、與矽質表面、與具有-OH基團的表面的黏合、或作為用於可固化組成物的自交聯基團。
寡聚物進一步包含具有側基烯屬不飽和可聚合基團的聚合單體單元。烯屬不飽和基團係藉由間接路徑提供到寡聚物,該間接路徑使寡聚物的側基羥基基團之一部分藉由與共反應親電子化合物反應進一步官能化,該共反應親電子化合物具有烯屬不飽和基團,稱為「共反應單體」。
共反應官能基較佳包含羧基、異氰氧基、環氧基、酐、或唑啉基基團、唑啉化合物例如2-乙烯基-1,3-唑啉-5-酮及2-丙烯基-4,4-二甲基-1-,3-唑啉-5-酮;羧基取代的化合物,例如(甲基)丙
烯酸和(甲基)丙烯酸4-羧基芐基酯;異氰氧基取代的化合物,例如(甲基)丙烯酸異氰氧基乙基酯及(甲基)丙烯酸4-異氰氧基環己基酯;環氧基取代的化合物,例如(甲基)丙烯酸環氧丙基酯;氮丙啶基取代的化合物,例如N-丙烯醯基氮丙啶和1-(2-丙烯基)-氮丙啶;以及丙烯醯基鹵化物,例如(甲基)丙烯醯氯。
較佳的共反應單體具有通式
1其中R1為氫、C1至C4烷基基團、或苯基基團,較佳為氫或甲基基團;R2為單鍵或(雜)烴基二價鏈接基團,其連接烯屬不飽和基團至共反應官能基A並且較佳含有最多34個、較佳最多18個、更佳最多10個碳及選擇性的氧和氮原子,而且當R2不是單鍵時,較佳係選自-R3-,, and 其中R3為具有1至6個碳原子的亞烷基基團、具有5至10個碳原子的5元或6元環亞烷基基團、或其中每個亞烷基包括1至6個碳原子或為具有6至16個碳原子的二價芳香族基團的亞烷基-氧亞烷基;以及A為能夠與寡聚物之側基羥基基團反應的共反應官能基,用以併入自由基可聚合的官能基。
替代性但直接併入該側基烯屬不飽和基團的方法是在單體混合物中包括多烯屬不飽和單體(例如乙二醇二丙烯酸酯、丙二醇二甲基丙烯酸酯、三丙烯酸三羥甲基丙烷酯、或1,6-六亞甲基二醇二丙烯酸酯。然而,已經確定的是,使用這樣的多烯屬不飽和單體會導致廣泛的分支及/或交聯,並且因此被排除,而採用官能化一部分側基羥基基團的間接方法。較佳的是,可固化組成物不含有多烯屬不飽和單體或其它交聯劑。
寡聚物係經製備並接著使用側基的烯屬不飽和基團官能化。也就是說,該丙烯酸酯單體、羥基官能性單體及選擇性的其它極性單體係經組合及聚合,以產生羥基官能性寡聚物。
寡聚物可以藉由在鏈轉移劑存在下組合起始劑與單體來使用自由基聚合技術製備。在此反應中,鏈轉移劑將一個生長鏈上的活性位點轉移到另一個分子,然後可以開始一個新的鏈,因此聚合度可以受到控制。寡聚物的Mw為5至30K,較佳為8至15K。已經發現的是,假使聚合度太高,組成物的黏度會過高而不容易加工。相反地,假使聚合度太低,則模數、黏著性及其它機械性質會減弱(在恆定的官能化程度下)。
當聚合本文所述單體時,可以使用鏈轉移劑來控制所得寡聚物的分子量。適當的鏈轉移劑包括鹵化烴(例如四溴化碳)和硫化合物(例如月桂硫醇、丁硫醇、乙硫醇及2-巰基乙基醚、巰乙酸異辛酯、三級十二烷基硫醇、3-巰基-1,2-丙二醇)、及乙二醇雙巰乙酸酯。有用的鏈轉移劑之量取決於寡聚物的所需分子量和鏈轉移劑的種
類。鏈轉移劑的用量通常為約0.1份至約10份;較佳為0.1至約8份;並且更佳為約0.5份至約4份,此係基於該等單體的總重量。
可固化組成物進一步包含稀釋劑單體成分,該稀釋劑單體成分可以是和如上所述之寡聚物相同的單體。最多50重量份、較佳最多20重量份、更佳最多10重量份的稀釋劑單體可被加入,使得該組成物包含少於50wt.%的稀釋溶劑單體成分及大於50wt.%的溶質寡聚物。
在一些實施例中,稀釋劑單體成分包含:80至100重量份的(甲基)丙烯酸酯單體及/或羥基官能性單體;0至30重量份的極性單體(不包括羥基官能性單體);0至2重量份的矽基官能性單體,其中該單體之總和為100重量份。
在一些實施例中,可固化組成物包含重量比為5:95至95:5的(甲基)丙烯酸酯單體與羥基官能性單體((甲基)丙烯酸羥基烷基酯)。
溶劑單體成分通常不含能夠交聯的多官能性丙烯酸酯。
在一些實施例中,羥基官能性單體的用量使得可固化組成物(寡聚物+溶劑單體稀釋劑)具有大於8.3×10-4莫耳OH/g的羥基含量。
除了在製備寡聚物中使用的鏈轉移劑之外,可固化組成物另包含鏈轉移劑作為稀釋劑單體成分的一部分。鏈轉移劑可以與前述用於製備寡聚物者相同或不同,而且較佳為一元硫醇或多元硫醇。申請人相信,鏈轉移劑與寡聚物的側基丙烯酸酯基團和溶劑單體成分
的可聚合單體皆可反應,因此其使固化黏著劑的網絡結構改變,從而可能降低黏著劑網絡的交聯密度並改善剝離測試過程中能量散逸的程度。鏈轉移劑的使用量可為0.05份至約10份;較佳0.05至約8份;而且更佳從約0.1份至約4份的鏈轉移劑,此係基於100重量份的總單體加寡聚物:a)+b)。
可固化組成物包含少於50wt.%的稀釋劑單體及大於50wt.%的溶質寡聚物,以及濃度範圍從約0.001至約5.0重量份、較佳從約0.001至約1.0重量份、而且更佳從約0.01至約0.5重量份的光起始劑(此係基於每100重量份的單體)。
寡聚物、單體以及鏈轉移劑被組合並在光起始劑存在下進行寡聚。更具體言之,黏著劑是藉由以下的步驟製備:(i)提供基本上無溶劑的混合物,該混合物包含如上之自由基可聚合單體及至少一自由基聚合起始劑,(ii)部分聚合該混合物,以提供部分聚合混合物,該部分聚合混合物表現出在20℃下介於1,000和125,000mPas之間的布氏(Brookfield)黏度以及85-99wt.%、較佳90至99wt.%(相對於聚合之前單體的質量)之間的單體至聚合物的轉化率,以產生寡聚物,(iii)將寡聚物的該等羥基官能性單體單元之一部分轉化為側基的可聚合(甲基)丙烯酸酯基團,(iv)添加一或多種光起始劑、鏈轉移劑及溶劑稀釋劑單體到部分聚合混合物(包含寡聚物)中,以提供輻射可固化前驅物,(v)隨後施加該輻射可固化前驅物於基板,以及
(vi)藉由使該輻射可固化前驅物經受光化輻射來進一步聚合以提供該黏著劑。
本揭露進一步係關於可藉由進行本揭露之方法的步驟(i)-(vi)獲得的輻射可固化前驅物。藉由單體轉化為聚合物的轉化度介於85-99wt.%所獲得的聚合物被包含在輻射可固化前驅物,較佳具有介於1.5和4之間的多分散性ρ=MW/Mn。
該混合物還包含有效量的一或多種自由基聚合起始劑。自由基聚合起始劑和它們的量及聚合條件係經選擇,以使混合物部分聚合以提供85-99wt.%(相對於聚合之前單體的質量)之間的所需單體至聚合物之轉化度,以及在20℃下介於1,000-500,000mPas的部分聚合混合物黏度。以上和以下使用的術語「自由基聚合起始劑」包括可被熱活化或藉由光化輻射(例如特別是UV輻射)活化的起始劑。
由於在步驟(ii)中、在基本上絕熱的聚合條件下該混合物較佳被部分預聚合,故該混合物較佳包含一或多個可熱活化的自由基聚合起始劑。適當的可熱活化自由基聚合起始劑包括產生自由基的有機過氧化物、有機氫過氧化物、及偶氮基起始劑。有用的有機過氧化物包括但不限於諸如過氧化苯甲醯、二-三級戊基過氧化物、三級丁基過氧苯甲酸酯、及二-基過氧化物(di-cumyl peroxide)等化合物。有用的有機氫過氧化物包括但不限於諸如三級戊基氫過氧化物和三級丁基氫過氧化物等化合物。有用的偶氮基起始劑包括但不限於VazoTM(由杜邦公司製造的化合物),例如Vazo TM 52(2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈))、Vazotm 64(2,2'-偶氮雙(2-甲基-丙腈))、Vazotm67
(2,2'-偶氮雙(2-甲基丁腈))、及Vazotm88(2,2'-偶氮雙(環己烷-甲腈))。
聚合步驟(ii)和(iii)可以作為單一步驟或多個步驟發生。也就是說,所有的或一部分的單體及/或起始劑可以在最初進料並部分聚合。在一些實施例中,初始進料部分聚合的單體和起始劑,然後加入另外的單體及/或起始劑,然後再進一步進行聚合。這樣的多個聚合步驟1)有助於縮小反應的多分散性,特別是減少形成的低分子量鏈的量,和2)最小化反應熱,及3)允許調整聚合過程中可用的單體之種類和量。
以上和以下使用的術語「基本上絕熱的聚合」是指任何交換進出反應系統的能量之絕對值總和將小於該混合物之該聚合過程中釋放的總能量之約15%,在該反應系統中發生混合物聚合至所需轉化度以提供部分聚合混合物。
在本揭露的較佳方法中,其中發生混合物的絕熱聚合至單體轉化為聚合物的轉化度介於85-99wt.%之間以提供部份固化混合物的反應系統較佳為批式反應器。所謂逐批反應意指混合物的聚合反應在一個容器中發生,其中部分固化混合物可以在聚合結束時從該容器排出,而非在反應過程中連續地排出。單體和起始劑以及選擇性的添加劑可在反應之前一次進料、在反應進行時不同時間的多個步驟進料、或在反應時在一段時間內連續地進料到該容器中,並讓聚合反應進行必要的時間量,以使該一或多種單體轉化為聚合物的所需轉化度達到介於85-99wt.%的程度。
轉化度可以藉由標準分析方法量測,包括紅外光譜和重量分析。關於絕熱反應製程的其它細節可以在U.S.7,691,437(Ellis等人)中找到,將該專利以引用方式併入本文中。
從步驟(ii)產生的寡聚物具有下列通式:~[MEster]a-[MOH]b-[MPolar]c-[MSilyl]e~,其中-[MEster]-表示互聚(甲基)丙烯酸酯單體單元,-[MOH]-表示具有側基羥基基團的互聚(甲基)丙烯醯基單體單元,[MPolar]表示選擇性的極性單體單元,以及[MSilyl]表示選擇性的矽烷官能性單體單元。
下標a、b、c及e表示如所述之各單體單元的重量份。將可理解的是,該絕熱製程的寡聚產物另包含由於部分轉化而未反應的單體。
如前所述,在步驟(iii)中一部分的羥基官能性單體單元-[MOH]-被轉化為具有側基可聚合(甲基)丙烯醯基基團的[MAcryl](甲基)丙烯醯基單體單元,以產生具有下式的寡聚物:~[MEster]a-[MOH]b*-[MPolar]c-[MAcryl]d-[MSilyl]e~,其中[MAcryl]表示具有側基可聚合(甲基)丙烯醯基基團的互聚(甲基)丙烯醯基單體單元,b*表示官能化以產生[MAcryl]後剩餘的羥基官能性單體之重量份,以及d表示具有側基、自由基可聚合單體單元的單體單元之重量份。將顯而易見的是,b*+d將等於起始寡聚物中的b值。側基羥基基團的百分比使用(甲基)丙烯酸酯基團官能化,以提供具有1至10wt.%之(甲基)丙烯酸酯基團的寡聚物,用於後續的聚合。官能化之
後,較佳的是寡聚物包含至少10wt.%、較佳至少15wt.%、以及最佳至少20wt.%的羥基官能性單體單元,以避免在潮濕環境中產生濁點問題。
在第四步驟(iv)中,將一或多種光起始劑加到部分聚合混合物中,以提供輻射可固化前驅物。如以上和以下使用的術語「光起始劑」包含可被某種光化輻射活化的自由基聚合起始劑,該光化輻射例如光源,特別是UV光源或電子束源。藉由光源特別是UV光源來活化是較佳的。可被光活化的自由基輻射聚合起始劑時常被稱為自由基光起始劑。包括一或多種光起始劑的輻射可固化前驅物是較佳的。適合的自由基光起始劑較佳包括I型和II型光起始劑兩者。
I型光起始劑被定義為照射時基本上進行單分子鍵裂反應,藉以產生自由基。適當的I型光起始劑係選自於由安息香醚、二苯乙二酮縮酮、α-二烷氧基苯乙酮、α-羥基烷基苯酮及醯基膦氧化物所組成的群組。適當的I型光起始劑是可市購的,例如來自Lamberti Spa,Gallarate,Italy的Esacure TM KIP 100、或來自Ciba-Geigy,Lautertal,Germany的Irgacure TM 651。
II型光起始劑被定義為基本上進行雙分子反應,其中光起始劑在激發態與作為共起始劑的第二化合物相互作用,以產生自由基。適當的II型光起始劑係選自於包含二苯基酮、及9-氧硫及二茂鈦的群組。適當的共起始劑較佳係選自於包含胺官能性單體、寡聚物或聚合物的群組,其中胺官能性單體與寡聚物是較佳的。一級、二級及三級胺皆可以使用,其中三級胺是較佳的。適當的II型光起始劑
是可市購的,例如來自Lamberti Spa.,Gallarate,Italy的Esacure TM TZT、或來自Aldrich Co.,Milwaukee,Wis的2-或3-甲基二苯基酮。適當的胺共起始劑是可市購的,例如來自Rahn AG,Zurich,Switzerland的GENOMER TM 5275。
當使用UV輻射固化時,光起始劑可被用於液體組成物中。用於自由基固化的光起始劑包括有機過氧化物、偶氮化合物、奎寧、硝基化合物、醯基鹵化物、腙、巰基化合物、吡喃鎓(pyrylium)化合物、咪唑、氯三、安息香、安息香烷基醚、酮、苯酮、及類似物。例如,黏著劑組成物可以包含乙基-2,4,6-三甲基苯甲醯苯基膦酸鹽(購自BASF公司的LUCIRIN TM TPO-L)或1-羥基環己基苯基酮(購自Ciba Specialty Chemicals的IRGACURE TM 184)。
光起始劑及選擇性的一或多種共起始劑之總量通常為約0.001wt.%至約5wt.%的範圍中,而且較佳是在約0.1wt.%至約3wt.%的範圍中,此係相對於可固化組成物的質量。
輻射可固化前驅物(寡聚物和稀釋劑)在20℃下具有介於1,000至500,000mPas、較佳介於2,000和125,000mPas、更佳介於2,000至75,000、而且特別較佳介於2,000和50,000mPas之間的布氏黏度。假使輻照可固化組成物藉由印刷被施加於基板,則其在20℃下較佳具有介於1,000和30,000mPas、而且更佳介於2,000和25,000mPas的布氏黏度。
將包含寡聚物、鏈轉移劑、稀釋劑單體及光起始劑的可固化組成物充分混合,並在隨後的第五步驟iv)和v)中施加於基板。由
於其低黏度,該組成物可以藉由傳統的塗布方法例如刀塗、凹版塗布、簾式塗布、氣刀塗布及輥塗被施加於基板。在一些實施例中,可固化組成物是藉由分配固定量的黏著劑到黏合區域上來施加。這可以經由針、針模或槽模來施加點及/或線而被施加。整個區域可以藉由噴塗、模塗、拉桿塗布或簾式塗布來進行塗布。可以使用「圍壩和填充」方法,在黏合區域的周邊預固化液體可固化組成物的圍壩、然後使用任何上述的方法來填充黏合區域。圍壩也可以呈膠帶、或泡沫及/或橡膠墊圈的形式。該區域可以在沒有圍壩的幫助下使用模版印刷或網版印刷進行塗布。關於這些沉積方法的其它資訊可以在US 20130011683、US 20130034713、US 8468712及U.S.20090283211中找到,將上述以引用方式併入本文中。
在將前驅物施加於基板之後,在步驟(v)藉由進行光化輻射、而且較佳為進行UV輻射來將前驅物進一步聚合。來自任何來源和任何類型的光化輻射可被用於固化該組成物,其中光源係優於電子束源。光可以呈平行光或發散光束的形式。由於許多產生自由基的光起始劑在紫外線(UV)範圍中表現出最大的吸收,故較佳地選擇光源以發射有效量的這種輻射。適當的光源包括碳弧燈、水銀蒸汽燈、包含發射紫外光磷光體的螢光燈、發射紫外光的二極體、氬氣發光燈及照相用泛光燈。較佳的是高強度光源,其具有至少80mW/cm2、而且更佳為至少120mW/cm2的燈功率密度。
當使可固化組成物接受光化照射、特別是UV照射時,前驅物經由自由基聚合機制被固化。當寡聚物和稀釋劑單體變聚合物
的轉化為至少90%、更佳為至少95%、尤其較佳為至少97.5%、以及最佳為至少99%時,該組成物被稱為「完全固化」。
對於固化250μm厚的輻射可固化組成物層來說,所施加的能量密度較佳為100-5,000mJ/cm2,而且更佳為300-3000mJ/cm2。
可固化組成物和光起始劑可使用活化UV輻射照射以聚合單體成分。UV光源可以有兩種類型:1)相對低強度的光源,例如Blacklights,其在280至400奈米的波長範圍內,提供大致10mW/cm2或更低(如依據美國國家標準技術研究所核可的程序,使用例如Electronic Instrumentation &Technology,Inc.,in Sterling,VA製造的UVIMAP UM 365 L-S輻射計量測);以及2)相對高強度的光源,例如提供通常大於10mW/cm2、較佳15至450mW/cm2的強度的中壓汞燈、或提供最高約4000mW/cm2的Fusion燈泡。
其它成分和添加劑可被加入可固化組成物中,例如熱穩定劑、抗氧化劑、抗靜電劑、增稠劑、填充劑、顏料、染料、著色劑、觸變劑、加工助劑、奈米顆粒、纖維以及上述之任何組合,其量不會明顯損害黏著劑光學性質。這種添加劑的量相對於可固化組成物的質量通常是在0.01和10wt.%之間,而且更佳是在0.05和5wt.%之間。在一些實施例中,可固化組成物和之後的黏著劑不含這樣的添加劑。
在一些實施例中,可固化組成物可以進一步包含金屬氧化物顆粒,以修改黏著劑層的折射率或液體黏著劑的黏度。可以使用
實質上透明的金屬氧化物顆粒。金屬氧化物顆粒的用量可以是產生期望的效果所需要的,例如基於可固化組成物的總重量從約1至約10重量%、從約3.5至約7重量%、從約10至約85重量%、或從約40至約85重量%的量。金屬氧化物顆粒可以只被添加到不會增加不理想的顏色、霧度或透射特性的程度。一般來說,顆粒可以具有從約1nm至約100nm的平均粒徑。
金屬氧化物顆粒可以進行表面處理,以改良在黏著劑層及塗布形成該層的組成物中的分散性。表面處理化學品的實例包括矽烷、矽氧烷、羧酸、膦酸、鋯酸鹽、鈦酸鹽、及類似物。施加這種表面處理化學品的技術是習知的。
在一些實施例中,該組成物包含熱解二氧化矽。適當的熱解二氧化矽包括但不限於:AEROSILTM 200;AEROSILTM R805;及EVONIKTM VP NKC 130(皆購自Evonik Industries);CAB-O-SILTM TS 610;及CAB-O-SILTM T 5720(皆購自Cabot Corp.)以及HDKTM H20RH(購自Wacker Chemie AG)。在一些實施例中,黏著劑層包含熱解氧化鋁,例如AEROXIDETM ALU 130(購自Evonik,Parsippany,NJ)。在一些實施例中,黏著劑層包含黏土,例如GARAMITETM 1958(購自Southern Clay Products)。
在一些實施例中,組成物包含非反應性寡聚流變改質劑。雖然不希望受到理論的束縛,但非反應性寡聚流變改質劑是通過氫鍵或其它自聯機制在低剪切速率下增加黏度。適當的非反應性寡聚流變改質劑之實例包括但不限於:聚羥基羧酸醯胺(例如BYK405,
購自Byk-Chemie GmbH,Wesel,Germany)、聚羥基羧酸酯(例如BYK R-606 TM,購自Byk-Chemie GmbH,Wesel,Germany)、改質脲(例如來自King Industries,Norwalk,CT的DISPARLON 6100 TM、DISPARLON 6200 TM或DISPARLON 6500 TM、或來自Byk-Chemie GmbH,Wesel,Germany的BYK 410 TM)、金屬磺酸鹽(例如來自King Industries,Norwalk,CT的K-STAY TM 501或來自Lubrizol Advanced Materials,Cleveland,OH的IRCOGEL 903 TM)、丙烯酸化寡胺(例如來自Rahn USA Corp,Aurora,IL的GENOMER 5275 TM)、聚丙烯酸(例如來自Lubrizol Advanced Materials,Cleveland,OH的CARBOPOL 1620 TM)、改質胺甲酸酯(例如來自King Industries,Norwalk,CT的K-STAY 740 TM)、微粉化醯胺蠟(例如來自Arkema的CRAYVALLAC SLT TM)、微粉化醯胺改質蓖麻油蠟(例如來自Arkema的CRAYVALLAC MT TM)、微粉化蓖麻油衍生的蠟(例如來自Arkema的CRAYVALLAC ANTISETTLE CVPTM)、分散於(甲基)丙烯酸酯單體的預活化醯胺蠟(例如CRAYVALLAC E00054)或聚醯胺。在一些實施例中,非反應性寡聚流變改質劑係經選擇為與光學透明的黏著劑互溶且相容的,以限制相分離並最小化霧度。
在一些實施例中,黏著劑層可以形成觸變液體黏著劑。如本文所用,當組成物在一給定時間期間經受剪切應力時,若該組成物的剪切變小,即黏度降低,隨後當剪切應力降低或去除時黏度即恢復或部分恢復,則該組成物被視為是觸變的。這樣的黏著劑在零或接
近零的應力條件下表現出極少或沒有流動。觸變性的優點在於,由於黏度在高剪切速率條件下迅速降低,因此黏著劑可以輕易地藉由如針分配的這種製程分配。一經分配,黏著劑的黏性快速增加,而且黏著劑組成物可以在被施加到的基板上保持其位置,而不會或極少擴散到不想要的區域,即不想要塗布黏著劑的基板區域。黏著劑組成物可以藉由添加顆粒到該組成物中而被製成觸變的。在一些實施例中,添加熱解二氧化矽至液體黏著劑以賦予觸變性質,添加量從約2至約10wt.%、或從約3.5至約7wt.%。
觸變劑的效率和光學性質取決於黏著劑的組成及其與觸變劑的交互作用。例如,以締合性觸變劑或親水二氧化矽為例,高極性單體諸如丙烯酸單體或寡聚物的存在可能會降低觸變或光學性能。因此,較佳的是,可固化組成物不含酸官能性單體或寡聚物。
在一些實施例中,在1至10sec-1的剪切速率下具有黏度不超過30Pa.s、介於約2和約30Pa.s之間、特別是介於約5和約20Pa.s之間的任何組成物可以與觸變劑組合,以形成適用於模版印刷或網版印刷的觸變液體光學透明黏著劑。觸變劑的效率和光學性質取決於該液體光學透明黏著劑的組成及其與觸變劑的交互作用。例如,以締合性觸變劑或親水二氧化矽為例,高極性單體諸如含丙烯酸、酸、或羥基單體或寡聚物的存在可能會降低觸變或光學性能。
可固化組成物選擇性地包含增加所得黏著劑之柔軟性和彈性的塑化劑。塑化劑是眾所周知的,而且通常不參與(甲基)丙烯酸酯基團的聚合。塑化劑可以包含超過一種塑化劑材料。黏著劑可以包
含從大於1至約20重量%、或從大於3至約15重量%的塑化劑。所使用的特定塑化劑以及用量可以取決於各種因素。
可固化組成物可以包含增黏劑。增黏劑是眾所周知的,並被用於增加黏著劑的黏性或其它性質。有許多不同類型的增黏劑,但幾乎所有增黏劑皆可被分類為:衍生自木松香、膠松香或松油松香的松香樹脂;從石油基底原料製成的烴樹脂;或衍生自木材或某些水果的萜烯原料的萜烯樹脂。黏著劑層可以包含例如從0.01至約20重量%、從0.01至約15重量%、或從0.01至約10重量%的增黏劑。黏著劑層可以不含增黏劑。
從可固化組成物的光聚合產生的黏著劑是理想地光學透明的。本文中使用的術語「光學透明的」係指在350至800nm波長範圍中具有大於約90%光透射、小於約2%霧度、及小於約1%不透明度的材料。光透射和霧度皆可以使用例如ASTM-D 1003-95來測定。典型上,光學透明的黏著劑可以是視覺上無氣泡的。
理想上黏著劑層在物件的使用壽命期間保持光學透明度、黏合強度、及抗脫層性。黏著劑是否可能具有這些理想的特性可以使用加速老化測試來測定。黏著劑層可以位於兩個基板之間以進行此測試。然後使形成的層壓體曝露於高溫及選擇性的高濕度條件下一段時間。例如,在85℃且無濕度對照下(即烘箱中的相對濕度通常為低於約10%或低於約20%)老化約500小時之後,黏著劑層往往可以保持其光學透明度。或者,在65℃且相對濕度約90%下老化約72小時之後,黏著劑往往可以保持其光學透明度。最重要的是,在65℃且
相對濕度約90%下老化約72小時並快速(即在幾分鐘內)冷卻至環境條件之後,抗濁點黏著劑往往可以保持其光學透明度。老化之後,黏著劑在350奈米(nm)和800nm之間的平均透射可以大於約85%,並且霧度可以小於約2%。
從可固化組成物的光聚合產生的黏著劑,理想上具有5000至1,000,000、較佳為5000至100,000、更佳為5000至50,000帕斯卡的剪切模數。
提供層壓體,該層壓體包括光學膜或光學透明的基板及鄰近該光學膜或基板之至少一主要表面的光學透明黏著劑層。該物件可以進一步包括另一個基板(例如永久或暫時黏附於黏著劑層)、另一個黏著劑層、或上述之組合。本文中使用的術語「鄰近」可被用來指稱直接接觸的兩個層或藉由一或多個薄層例如底漆或硬塗層分離的兩個層。相鄰的層時常是直接接觸的。此外,還提供了包括位於兩個基板之間的黏著劑層之層壓體,其中該等基板中之至少一者為光學膜。光學膜意圖增強、操縱、控制、維持、傳送、反射、折射、吸收、延遲或以其它方式改變入射到膜表面上的光。層壓體中包括的膜包括具有光學功能的材料種類,例如偏光器、干涉偏光器、反射偏光器、擴散器、彩色光學膜、鏡、百葉光學膜、光控制膜、透明片、增亮膜、防眩和抗反射膜、及類似物。用於所提供層壓體的膜還可包括延遲板,例如四分之一波和半波相位延遲光學元件。其它光學透明膜包括防碎膜及電磁干擾濾波器。
在一些實施例中,產生的層壓體可以是光學元件或可被用於製備光學元件。本文中使用的術語「光學元件」係指具有光學效應或光學應用的物件。光學元件可被用於例如電子顯示器、建築應用、運輸應用、投射應用、光子應用、及圖形應用。適當的光學元件包括但不限於玻璃(例如窗戶和擋風玻璃)、螢幕或顯示器、陰極射線管、及反射器。
例示性的光學透明基板包括但不限於顯示面板例如液晶顯示器、OLED顯示器、觸控面板、電濕潤顯示器或陰極射線管、窗戶或玻璃、光學組件例如反射器、偏光器、繞射光柵、鏡、或保護蓋板、另一種膜例如裝飾膜或另一種光學膜。
光學透明基板的代表性實例包括玻璃及聚合物基板,包括那些含有聚碳酸酯、聚酯(例如聚對苯二甲酸乙二酯和聚2,6萘二甲酸乙二酯)、聚胺甲酸酯、聚(甲基)丙烯酸酯(例如聚甲基丙烯酸甲酯)、聚乙烯醇、聚烯烴例如聚乙烯、聚丙烯、及三乙酸纖維素的聚合物基板。典型上,保護蓋板可以由玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、或聚碳酸酯製成。
層壓體具有至少一個以下的性質:黏著劑層在物件的有效壽命期間具有光學透射性,黏著劑可以在物件的各層之間維持足夠的黏合強度,黏著劑可以抵抗或避免脫層,以及黏著劑可以在有用壽命期間抵抗黏著劑層的發泡。可以使用加速老化測試來評估抗氣泡形成性及光學透射性的保持。
本揭露的黏著劑組成物可以被直接施加到光學元件如偏光器的一側或兩側上。偏光器可以包括附加層,例如防眩層、保護層、反射層、相位延遲層、廣角補償層、及增亮層。在一些實施例中,本揭露的黏著劑可以被施加到液晶單元的一側或兩側上。該黏著劑也可被用來將偏光器黏附於液晶單元。光學層壓體的又另一例示性集合包括將保護蓋板應用於LCD面板、將觸控面板應用於LCD面板、將保護蓋板應用於觸控面板、或上述之組合。
黏度量測是使用來自TA Instruments,New Castle,Delaware的AR2000流變儀進行,AR2000流變儀配備有40mm、1°不銹鋼錐和板。黏度是在25℃下使用頻率為1sec-1及持續時間為1分
鐘的峰值保持流動程序來量測,並且錐和板之間有28μm的間隙。在1sec-1的剪切速率下黏度值記述單位為帕斯卡秒(Pa.s)。
使用習用的凝膠滲透層析術(GPC)特徵化化合物的分子量分布。GPC儀器(得自Waters Corporation,Milford,MA)包括高壓液體層析泵(型號1515HPLC)、自動取樣器(型號717)、UV檢測器(型號2487)、及折射率檢測器(型號2410)。層析儀配備有2個購自Varian Inc,Palo Alto,California的5微米PLgel MIXED-D管柱。
聚合物溶液的樣品係藉由將聚合物或乾燥聚合物樣品以0.5%(重量/體積)的濃度溶於四氫呋喃中並過濾通過購自VWR International,West Chester,Pennsylvania的0.2微米聚四氟乙烯過濾器來製備。將所得的樣品注入GPC並以每分鐘1毫升的速率洗提通過保持在35℃的管柱。使用聚苯乙烯標準校準系統,並使用線性最小平方擬合分析來建立校準曲線。以此標準校準曲線計算每個樣品的重量平均分子量(Mw)。
使兩個浮製載玻片2 1/4英吋(5.72cm)×1 3/16英吋(4.60cm)×1/4英吋(0.635cm)曝露於UV光。在UV光下,浮製玻璃一側的輝光比另一側低。將輝光低的該側指定為第一側。使用異丙醇
(IPA)清洗每個浮製載玻片的第一側。將兩層購自3M Company,St.Paul,Minnesota的SCOTCH Filament Tape 898沿著第一浮製載玻片的第一側邊緣黏附,以控制被放在載玻片上的黏著劑組成物之厚度。膠帶產生約275微米的臺階高度。藉由注射器將黏著劑組成物分配於第一載玻片的中心、在膠帶包圍的區域內。然後慢慢地使第二浮製載玻片的第一側與第一載玻片接觸,使得其與黏著劑組成物接觸。然後下壓第二載玻片,以獲得所需厚度的黏著劑,約為340微米。載玻片之間的黏著劑組成物係使用商品名稱「LIGHT HAMMER-10 MARK2」購自Fusion UV Systems Inc.,Gaithersburg,Maryland的Fusion UV燈(使用石英UV-D-燈泡)以總能量約3,000mJ/cm2的UV-A固化。然後在測試之前讓樣品在受控溫度濕度(CTH)室中、在74℉的溫度(23.3℃)和50%的相對濕度下停留一天。
將具有固化黏著劑的載玻片裝入購自MTS Systems Corporation,Eden Prairie,Minnesota、具有5kN負載單元的MTS INSIGHT Electromechanical Test System上的滑動拉扯夾具中。將樣品以25mm/min拉開,並測試到拉開為止。然後將第一量測峰值負載除以拉扯樣品上的黏著劑組成物之量測面積,以測定拉扯黏性,量測單位為N/cm2。每種黏著劑組成物至少測試三個樣品,並記述拉扯黏性的平均值。
使浮製載玻片5英吋(12.7cm)×2英吋(5.1cm)×1/8英吋(0.318cm)曝露於UV光。在UV光下,浮製玻璃一側的輝光比另一側低。將輝光低的該側指定為第一側。使用異丙醇(IPA)清洗浮製載玻片的第一側。將兩層SCOTCH Filament Tape 898沿著浮製載玻片的第一側邊緣黏附,以控制黏著劑組成物的厚度。施加一條線的液體黏著劑組成物於第一載玻片的第一側上、在膠帶包圍的區域內。將陽極氧化鋁面朝上的陽極氧化鋁膠帶貼在大玻璃板上。藉由翻轉載玻片並使黏著劑與鋁膠帶的表面接觸,而使黏著劑被夾在載玻片和鋁膠帶的陽極氧化鋁面之間。然後下壓載玻片,以獲得所需厚度的黏著劑。使用以商品名稱「LIGHT HAMMER-10 MARK2」購自Fusion UV Systems Inc.的Fusion UV燈(使用石英UV-D-燈泡)以總能量約3,000mJ/cm2的UV-A,通過浮製載玻片固化黏著劑組成物。從玻璃板移出剝離樣品並切成1cm寬的長條。移除/清除載玻片上過量的鋁和黏著劑,並在購自IMASS,Inc.,Accord,Massachusetts的IMASS剝離測試儀上使用4秒的延遲、20秒的測試時間及6cm/s的剝離速率測試樣品。將數據以每公分牛頓(N/cm)記述。
黏著劑組成物的光學性質係藉由將黏著劑組成物夾置於兩個購自Specialty Glass Products,Willow Grove,Pennsylvania的2英吋(5.08cm)×3英吋(7.62cm)×200微米LCD玻璃面板EAGLE 2000之間來量測。藉由沿著兩個、沿著其中一個面板的邊緣施加兩層
SCOTCH Filament Tape 898,3M Company而將黏著劑組成物的厚度控制於約275微米。使用以商品名稱「LIGHT HAMMER-10 MARK2」購自Fusion UV Systems Inc.,Gaithersburg,Maryland的Fusion UV燈(使用石英UV-D燈泡)以總能量3,000mJ/cm2的UV-A固化黏著劑組成物。在環境測試條件下老化之前和之後,使用購自Hunter Associates Laboratory,Inc,Reston,Virginia的HunterLab UltraScan PRO量測固化LOCA的霧度、透射度及顏色。然後在測試之前讓樣品在受控溫度濕度(CTH)室中、在74℉的溫度(23.3℃)和50%的相對濕度下停留一天。
將321.0g的TDA、75g的2-HPA、及12.0g的IOTG加到配備有回流冷凝器、熱電偶、機械攪拌器、及氣體入口的四頸燒瓶中,氣體入口允許氮和空氣被鼓泡進入溶液中。將熱起始劑Vazo 52(0.02g)、Vazo 88(0.02g)、及Lupersol 130(0.03g)的第一進料加到燒瓶中。在氮氣下將混合物攪拌並加熱至60℃。在聚合過程中,反應混合物的溫度迅速放熱升溫,並上升至約最高150℃。在反應高峰之後,將容器冷卻至約100℃,並將溶於另外3克TDA和1克HPA的Vazo 88(0.02g)第二進料加到燒瓶中。在氮氣氛圍下將反應容器加熱並保持在160℃下90分鐘,然後冷卻至90℃並用空氣淨化。之後將16.0g的IEM加到容器中,以與TDA/HPA寡聚物鏈上的側基羥基基團反應,而將甲基丙烯酸酯官能基併入聚合物中。在空氣氛圍下使反
應容器保持在90℃下3小時,然後冷卻並排出液體。在此反應期間結束時取出樣品,以藉由GPC進行分子量測定。反應性寡聚物之Mw經量測為14,300dal。
黏著劑組成物係藉由進料24.049g的RO、0.277g的AO-503、0.268g的IRG 1076、1.799g的2-HPA、0.279g的TPO-L及0.028g的A174到白色混合容器(來自FlackTek Inc.,Landrum,South Carolina)中來製備。將容器加蓋並置於金屬盒中,金屬盒被放在配備有Dayton DC Speed Control的滾筒上。然後使用IR加熱燈將混合容器在約60℃的溫度下隔夜加熱,同時以約6rpm旋轉金屬盒。接著,將0.048g的IOTG加入容器中並使用購自FlackTek Inc.的Hauschild SPEEDMIXER DAC 150 FVZ,以3,540rpm操作6分鐘混合黏著劑組成物。將黏著劑組成物移到購自Nordson EFD LLC,East Providence,Rhode Island的30cc黑色注射器中,並在以商品名稱「HERAEUS LABOFUGE 400」購自Thermo Scientific of Thermo Fischer Scientific Inc.,Waltham,Massachusetts的離心機中以3,500rcf(相對離心力)離心5分鐘,產生實例1。
實例2至8的黏著劑組成物之製備類似於實例1,不同之處僅在於配方的修改。將每個實例的特定配方列示於表1。在所有
的案例中,ITOG或EGBTG係於最後添加,即在其它成分在同時轉動容器並於約60℃的溫度下隔夜加熱之後。
CE-9的黏著劑組成物之製備類似於實例1,不同之處僅在於未使用IOTG。將CE-9的特定配方列示於表1。仍採用使用Hauschild SPEEDMIXER DAC 150 FVZ的第二混合步驟。
使用上述各種測試方法量測實例1-8及CE-9的分子量(Mw)、光學性質包括L*、a*、b*、霧度%及透射率%(% T)、以及剝離黏性、拉扯黏性及黏度。結果顯示於表2。
Claims (39)
- 一種可固化組成物,其包含:a)具有5至30k的Mw及<20℃的Tg之溶質(甲基)丙烯醯基寡聚物,其包含:i.大於50重量份的(甲基)丙烯酸酯單體單元,ii. 10至49重量份的羥基官能性單體單元,iii. 1至10重量份的具有側基丙烯酸酯基團的單體單元,iv. 0至20重量份的極性單體單元,v. 0至10重量份的矽烷官能性單體單元,其中該等單體單元之總和為100重量份;b)稀釋劑單體成分;c)鏈轉移劑,以及d)光起始劑。
- 如實施例1之黏著劑組成物,其包含0.05份至約10份、較佳0.05至約8份、以及更佳從約0.1份至約4份的鏈轉移劑,此係基於100重量份的該總單體加寡聚物(a)+b)。
- 如前述請求項中任一項之黏著劑組成物,其包含少於50wt.%的該稀釋劑單體成分及大於50wt.%的該溶質寡聚物。
- 如前述請求項中任一項之黏著劑組成物,其包含少於25wt.%的該稀釋劑單體成分及大於75wt.%的該溶質寡聚物。
- 如前述請求項中任一項之黏著劑,其中該等具有側基丙烯酸酯基團的單體單元係藉由該具有側基羥基官能基的寡聚物與具有共反應官能基的丙烯醯基化合物之反應製備。
- 如請求項5之黏著劑,其中該具有共反應官能基的丙烯醯基化合物具有下式:
- 如前述請求項中任一項之黏著劑,其中該寡聚物之該等(甲基)丙烯酸酯單體單元的該烷醇具有C8-C14的平均碳數。
- 如前述請求項中任一項之黏著劑,其中該羥基官能性單體具有以下通式:,其中R5為烴基基團;R4為-H或C1-C4烷基;以及X1為-NR4-或-O-。
- 如前述請求項中任一項之可固化組成物,其中該稀釋劑單體成分包含至少一選自丙烯酸酯單體單元、羥基官能性單體單元、極性單體單元、以及矽烷官能性單體單元的單體。
- 如前述請求項中任一項之可固化組成物,其中該稀釋劑單體成分包含:80至100重量份的(甲基)丙烯酸酯單體及/或羥基官能性單體((甲基)丙烯酸羥基烷基酯);0至30重量份的極性單體;0至2重量份的矽烷官能性單體,其中該稀釋劑單體成分之該單體 的總和為100重量份。
- 如請求項10之可固化組成物,其中該稀釋劑單體成分包含:80至100重量份的(甲基)丙烯酸酯單體;0至30重量份的極性單體;0至2重量份的矽烷官能性單體,其中該稀釋劑單體成分之該單體的總和為100重量份。
- 如請求項10之可固化組成物,其中該稀釋劑單體成分包含:80至100重量份的羥基官能性單體((甲基)丙烯酸羥基烷基酯);0至30重量份的極性單體;0至2重量份的矽烷官能性單體,其中該稀釋劑單體成分之該單體的總和為100重量份。
- 如請求項10之可固化組成物,其包含:重量比95:5至5:95的(甲基)丙烯酸酯單體及羥基官能性單體((甲基)丙烯酸羥基烷基酯)。
- 如前述請求項中任一項之黏著劑,其中該(甲基)丙烯酸酯單體成分可包含2-烷基烷醇的(甲基)丙烯酸酯,其中該2-烷基烷醇的莫耳碳數平均為12至32。
- 如前述請求項中任一項之黏著劑,其中該寡聚物具有下式:~[MEster]a-[MOH]b*-[MPolar]c-[MSilyl]e-[MAcryl]d-,其中-[MEster]-表示互聚(甲基)丙烯酸酯單體單元;-[MOH]-表示具有側基羥基基團的互聚(甲基)丙烯醯基單體單元,-[MPolar]-表示互聚極性單體單元;以及[MAcryl]表示具有側基可聚合(甲基)丙烯醯基基團的互聚(甲基)丙烯醯基單體單元;[MSilyl]表示選擇性的矽烷官能性單體下標a、b*、c、d及表示各單體單元的該重量份。
- 如前述請求項中任一項之可固化組成物,其進一步包含選自熱穩定劑、抗氧化劑、抗靜電劑、增稠劑、填充劑、顏料、染料、著色劑、觸變劑、加工助劑、奈米顆粒、纖維以及上述之任何組合的添加劑。
- 如請求項16之可固化組成物,其中添加劑之量相對於該可固化組成物之質量為0.01至10wt.%。
- 如前述請求項中任一項之可固化組成物,其進一步包含具有平均粒徑為1nm至約100nm的金屬氧化物顆粒,該金屬氧化物顆粒之量相對於該可固化組成物之總重量為1至10wt.%。
- 如前述請求項中任一項之可固化組成物,其中該羥基官能性單體之用量使得該可固化組成物(寡聚物+稀釋劑)具有大於6.5×10-4莫耳OH/g的羥基含量。
- 如前述請求項中任一項之可固化組成物,其中該寡聚物係藉由絕熱聚合製程製備。
- 如前述請求項中任一項之可固化組成物,其不包含交聯劑。
- 一種輻射固化黏著劑組成物,其係從如前述請求項中任一項之可固化組成物製備。
- 一種光學透明層壓體,其包含:一第一基板,其具有至少一主要表面;一第二基板,其具有至少一主要表面;以及如前述請求項1至19中任一項之可固化組成物,其係置於該第一基板之至少一主要表面和該第二基板之至少一主要表面之間並與該第一基板之至少一主要表面和該第二基板之至少一主要表面接觸。
- 如請求項23之光學透明層壓體,其中該第一基板、該第二基板、或該第一基板與該第二基板兩者係選自一顯示面板、一觸控面板、一光學膜、一保護蓋板(cover lens)、或窗。
- 如請求項23之光學透明層壓體,其中該保護蓋板包含玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、或聚碳酸酯中之至少一者。
- 如請求項23之光學透明層壓體,其中該顯示面板係選自一液晶顯示器、一電漿顯示器、一OLED顯示器、一電濕潤顯示器、及一陰極射線管顯示器。
- 如請求項23之光學透明層壓體,其中該光學膜係選自一反射器、一偏光器、一鏡、一防眩或防反射膜、一防碎膜、一擴散器、或電磁干擾濾波器。
- 如前述請求項23至27中任一項之層壓體,其中該可固化組成物具有大於約25μm的厚度。
- 如前述請求項23至27中任一項之層壓體,其中該可固化組成物具有大於約50μm的厚度。
- 如前述請求項23至27中任一項之層壓體,其中該可固化組成物具有大於約75μm的厚度。
- 如請求項23之層壓體,其中該等基板中之至少一者為聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸(甲)酯。
- 一種光學透明層壓體,其包含:一第一基板,其具有至少一主要表面;一第二基板,其具有至少一主要表面;以及如請求項22之光學透明黏著劑組成物,其係置於該第一基板之至少一主要表面和該第二基板之至少一主要表面之間並與該第一基板之至少一主要表面和該第二基板之至少一主要表面接觸,其中該黏著劑具有大於約85%、較佳大於90%的平均光透射率(在350-800nm的範圍間),其厚度為500微米。
- 一種製備一黏著劑的方法,其包含以下步驟:(i)提供如前述請求項1至21中任一項之基本上可固化組成物, (ii)部分聚合該組成物,以提供部分聚合混合物,該部分聚合混合物表現出在20℃下介於1,000和500,000mPas之間的布氏(Brookfield)黏度及相對於聚合之前該等單體之質量的介於85-99wt.%之間的單體至聚合物的轉化度,(iii)將該寡聚物之該等羥基官能性單體單元之一部分轉化為側基的可聚合(甲基)丙烯酸酯基團,(iv)添加一或多種光起始劑、鏈轉移劑及溶劑稀釋劑單體到該部分聚合混合物,以提供輻射可固化組成物,(v)隨後將該輻射可固化組成物塗布在一基板上,以及(vi)藉由使該輻射可固化組成物經受光化輻射來進一步聚合該輻射可固化組成物以提供該黏著劑。
- 如請求項33之方法,其中該輻射可固化組成物係藉由刀塗、凹版塗布、簾式塗布、氣刀塗布噴塗、模塗(die coating)、拉桿塗布或簾式塗布或輥塗來塗布。
- 如請求項33之方法,其中該輻射可固化組成物係藉由經由一針、針模或槽模施加點及/或線到該基板上來塗布。
- 如請求項33之方法,其進一步包含增黏劑。
- 如請求項33之方法,其進一步包含塑化劑。
- 如請求項33之方法,其進一步包含觸變劑。
- 一種光學透明層壓體,其包含:一第一基板,其具有至少一主要表面;一第二基板,其具有至少一主要表面;以及如請求項22之固化黏著劑組成物,其係置於該第一基板之至少一主要表面和該第二基板之至少一主要表面之間並與該第一基板之至少一主要表面和該第二基板之至少一主要表面接觸。
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