一种偏光片用紫外光固化压敏胶
阅读说明：本技术 一种偏光片用紫外光固化压敏胶 (Ultraviolet curing pressure-sensitive adhesive for polaroid ) 是由 卢新亚 王欣 董德文 于 2021-08-06 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种偏光片用紫外光固化丙烯酸酯压敏胶,旨在提供一种涂布工艺更简单可控,而且固化更快,更有利于偏光片产品质量管理和良品率提升的偏光片用紫外光固化丙烯酸酯压敏胶；其技术方案：该偏光片用压敏胶的各组分按质量份组分的构成为：100重量份紫外光固化(甲基)丙烯酸酯类共聚物和0.05～1重量份硅烷偶联剂,属于高分子新材料技术领域。(The invention provides an ultraviolet curing acrylate pressure-sensitive adhesive for a polaroid, and aims to provide an ultraviolet curing acrylate pressure-sensitive adhesive for a polaroid, which is simpler and controllable in coating process, faster in curing, and more favorable for quality management and yield improvement of polaroid products; the technical scheme is as follows: the pressure-sensitive adhesive for the polaroid comprises the following components in parts by mass: 100 parts by weight of ultraviolet curing (methyl) acrylate copolymer and 0.05-1 part by weight of silane coupling agent, belonging to the technical field of new polymer materials.)
技术领域
本发明属于高分子新材料技术领域，具体涉及一种偏光片用紫外光固化压敏胶。
背景技术
所有的液晶显示器的成像必须依靠偏振光，因此偏光片是液晶面板主要零部件之一。液晶偏光片由两层三醋酸纤维素膜(TAC)和夹在中间的聚乙烯醇膜(PVA)组成，其中一侧的TAC膜上附有压敏胶，用于偏光片与玻璃面板的贴合。由于构成偏光膜的基本材料PVA膜和碘及碘化物都极易吸水或水解，在受热、吸潮的情况下易发生变形收缩或松弛，在TAC膜、压敏胶和玻璃面板之间产生应力，使得偏光片出现翘曲、气泡，分层、剥离等现象，所以偏光片用压敏胶除了要求具有适宜的初粘、持粘性、良好的光学性能外，还要求具有较好的耐湿热老化性能和再剥离性能。偏光片用压敏胶，多选用溶剂型(甲基)丙烯酸酯压敏胶。(甲基)丙烯酸酯类压敏胶具有良好的力学性能、耐候性和光学性能，而且通过适当交联和添加改性剂，可提高其老化耐久性能。
目前，国内偏光片用压敏胶基本选用进口的热交联型(甲基)丙烯酸酯压敏胶。不仅价格昂贵，而且涂布固化过程复杂，导致良品较低。目前偏光片用压敏胶热交联过程依赖于羧基与氮丙啶交联剂或羟基与异氰酸酯交联剂的化学反应。该交联工艺的主要缺点是：(1)一旦加入交联剂后，配方就开始出现交联反应，导致其粘度不断增加，涂布质量难控制，而且配方的使用寿命很短，必须在几个小时内用完；(2)该类热交联反应相对较慢，受温度和湿度影响较大，时常出现交联不完全的问题，给偏光片的质量控制造成很多困难；(3)众所周知，异氰酸酯或叠氮丙啶等交联剂毒性较大，对生产环境造成安全隐患；(4)这些热交联助剂会残存于压敏胶层，从而降低(甲基)丙烯酸酯PSA的热稳定性和耐候性，在高温高湿环境中容易造成偏光片贴合或显示不良的问题。
发明内容
本发明旨在提供一种偏光片用紫外光固化丙烯酸酯压敏胶，该压敏胶比传统的热固化技术不仅涂布工艺更简单可控，而且固化更快，更有利于偏光片产品质量管理和良品率提升。
本发明为实现发明目的，采用如下技术方案：
一种偏光片用紫外光固化压敏胶，所述偏光片用压敏胶的各组分按质量份组分的构成为： 100重量份紫外光固化(甲基)丙烯酸酯类共聚物和0.05～1重量份硅烷偶联剂。
进一步地，上述的偏光片用压敏胶，所述紫外光固化丙烯酸酯类共聚物是含有自由基反应功能团的(甲基)丙烯酸酯共聚物。其可共聚单体，有如下分子结构式：
其中R1为H或CH3，而R为1个碳到20个碳的烷基链。可选择单体的例子包括但不限于丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸正庚酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸正壬酯、甲基丙烯酸十二酯、丙烯酸环己酯和支化的(甲基)丙烯酸酯异构体，如丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯，甲基丙烯酸硬脂酸酯、甲基丙烯酸异辛酯和它们各种单体的混合物。
进一步地，上述的偏光片用压敏胶，所述的可共聚单体也可以是含功能团的(甲基)丙烯酸酯单体。合适的含功能团的(甲基)丙烯酸酯单体包括但不限于(甲基)丙烯酸，(甲基)丙烯酸2一羟乙酯、(甲基)丙烯酸4一羟基丁酯、丙烯酰胺、单或二一N一烷基取代的丙烯酰胺、叔丁基丙烯酰胺、二甲基氨基乙基丙烯酰胺、N一辛基丙烯酰胺、聚(甲基) 丙烯酸烷氧基烷基酯、(甲基)丙烯酸2一乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2一甲氧基乙氧基乙酯、甲基丙烯酸2一甲氧基乙酯)、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、以及它们的混合物。
进一步地，上述的偏光片用压敏胶，所述的可共聚单体也可以是乙烯基单体，如乙酸乙烯酯，苯乙烯，a-甲基苯乙烯，乙基乙烯基醚，丙烯腈，乙烯基吡啶，和氯乙烯。
进一步地，所述的自由基反应功能团选用二苯甲酮、甲苯酮衍生化合物、乙烯基、丙烯酸酯双键，或其混合物，并且每100克(甲基)丙烯酸酯共聚物中有约0.0001至约0.005摩尔自由基反应功能团，更优选地0.0005至0.002摩尔自由基反应功能团。
进一步地，上述的偏光片用压敏胶，所述的含自由基反应功能团可共聚单体例子为于4- 甲基丙烯酸二苯甲酮酯，4-丙烯酸二苯甲酮酯，4-[2-(甲基丙烯酰氧基)乙氧基]二苯甲酮 (4-[2-(methacryloyloxy)ethoxy]benzophenone),4-[2-(丙烯酰氧基)乙氧基]二苯甲酮 (4-[2-(acryloyloxy)ethoxy]benzophenone)的其中之一或者和其混合物。
进一步地，上述的偏光片用压敏胶，所述紫外光固化(甲基)丙烯酸酯类共聚物的重量平均分子量10-400万克/摩尔，更优选为50～200万克/摩尔。
进一步地，上述的偏光片用压敏胶，所述的(甲基)丙烯酸酯聚合物可通过溶液或本体聚合方式，用众所周知的聚合化学方法，如将上述各甲基)丙烯酸酯单体根据需要而与溶剂进行混合，然后添加适当的聚合引发剂，并在热或光等作用下进行聚合反应，形成所需共聚物。
进一步地，上述的偏光片用压敏胶，所述紫外光固化压敏胶可以加入溶剂稀释，方便涂布工艺。可选溶剂例子为剂为乙酸乙酯、甲苯、正己烷，异丙醇，正庚烷，和丙酮中的一种或几种按任意比例的混合。
进一步地，上述的偏光片用压敏胶，所述改性剂为(甲基)丙烯酸改性聚硅氧烷、羧基改性聚硅氧烷和环氧改性聚硅氧烷中的一种或几种按任意比例的混合。改性剂例子包括但不限于：乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰基丙基三甲氧基硅烷等的含聚合性不饱和基硅化合物；3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷等的具有环氧结构的硅化合物；3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷等的含氨基硅化合物；3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷等的含异氰酸酯基硅化合物；3-巯基丙基三甲氧基硅烷等的含巯基硅化合物。其中，优选为具有环氧结构的硅化合物。混合偶联剂(C)时的混合量为，相对于丙烯酸类聚合物(A)100重量份而混合 0.05～1重量份，优选为混合0.2～0.7重量份。
进一步地，经涂布和干燥后，可在200至400nm范围内的紫外光照射下，于空气中或氮气中交联。
本发明的压敏胶，具有较好的粘结强度及初黏性，还具有优异的耐久性、薄片老化性、防漏光性；且比传统的热固化技术不仅涂布工艺更简单可控，而且固化更快，有利于偏光片产品生产监控和质量管理。同时，本发明的压敏胶价格低廉、工艺配方简单，对于偏光片及液晶显示行业具有很好的推动作用。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1-8
紫外光固化(甲基)丙烯酸酯类共聚物制备按照表1中各个物质及其重量数。
表1：共聚物各个组成和重均分子量
其制备方法为：
向配有搅拌机、回流冷却器、温度计以及氮气导入管的3升4颈圆底烧瓶导入氮气5分钟，然后分别加入表1所示的重量份的各个共聚单体，乙酸乙酯和偶氮二异丁氰(VAZO64)。接下来，在氮气气氛下搅拌下升温至65℃，在该温度下继续反应10小时，从而得到了具有表1中所示的分子量的紫外光固化(甲基)丙烯酸类共聚物，依次记为紫外光固化(甲基) 丙烯酸类共聚物1、紫外光固化(甲基)丙烯酸类共聚物2、紫外光固化(甲基)丙烯酸类共聚物3、紫外光固化(甲基)丙烯酸类共聚物4、紫外光固化(甲基)丙烯酸类共聚物5、紫外光固化(甲基)丙烯酸类共聚物6、紫外光固化(甲基)丙烯酸类共聚物7、紫外光固化(甲基)丙烯酸类共聚物8。
实施例9-16偏光薄膜样品制备：
表1所列的紫外光固化(甲基)丙烯酸类共聚物100重量份，分别添加0.5重量份硅烷偶联剂(KBM-403，日本信越有机硅公司)，然后加入适量的甲苯稀释配方的固含量至约20％左右，从而得到了紫外光固化压敏胶组合物。
表2实施例9-16偏光薄膜组分
上述所得到的紫外光固化压敏胶涂在38微米厚的聚酯离型膜上，经在90℃干燥去除溶剂后，形成厚度为30微米的胶层。形成的胶层然后在台式紫外光固化机(中压汞柱，H灯，120瓦/cm)辐照固化，UVC固化剂量控制在20毫焦/cm2，对应的光固化时间少于1分钟。固化后的胶面转贴至偏光薄膜的一面上，从而得到了附有粘合剂的偏光薄膜样品。
实施例9-16偏光薄膜样品测试
将上述实施例9-16中制得的偏光片样品按下述方法进行耐久性，薄片老化性、防漏光性测试。
(1)耐久性：
将上述偏光膜样品贴附于玻璃基板，然后分别在85℃/干燥条件下放置500小时和在60℃ /95％RH下放置500小时。试验完成之后，通过目视观察试样片是否产生的发泡、上翘、剥离的状态，来对偏光薄片耐久性进行了评价。无翘曲、气泡、剥离现象，证明产品性能优异，满足偏光片使用要求。
(2)薄片老化性：
将上述偏光薄膜样品在45℃/50％RH下保管了30天之后，贴附于玻璃基板上并在60℃ /95％RH下放置1000小时。试验完成之后，通过目视观察试料片上是否出现发泡、上翘、剥离的状态，来对偏光薄片老化性进行了评价。无翘曲、气泡、剥离现象，证明产品性能优异，满足偏光片使用要求。
(3)防漏光性
将两张偏光薄膜样品以相互成为正交偏光镜的方式，分别粘合在玻璃基板的表面和背面上。将所制作出的试样板在85℃条件下放置500小时。试验完成之后，目视观察了防漏光性来对偏光薄片防漏光性进行了评价。未观察到漏光现象，证明产品性能优异，满足偏光片使用要求。
表3实施例9-16的测试结果
上述结果表明本发明的紫外光固化压敏胶的偏光薄膜样品在耐久性、薄片老化性、防漏光性的特性上有良好性能，满足偏光片使用要求。紫外光固化技术比传统的热固化技术不仅涂布工艺更简单可控，而且固化更快，更有利于偏光片产品生产监控和质量管理。
对比例1(偏光片用热固化压敏胶)
制备热固化(甲基)丙烯酸酯溶剂压敏胶：
向配有搅拌机、回流冷却器、温度计以及氮气导入管的3升4颈圆底烧瓶导入氮气5分钟，然后分别加入表1中实施例1除了UV功能单体(BPMA)外所有共聚单体，乙酸乙酯和偶氮二异丁氰(VAZO64)。接下来，在氮气气氛下搅拌下升温至65℃，在该温度下继续反应10小时，从而得到了具有表3中所示的分子量的固化(甲基)丙烯酸类共聚物。
上述热固化丙烯酸类聚合物100重量份，分别添加8重量份的甲苯二异氰酸酯交联剂 (CORONATEL，日本聚氨酯公司)，0.5重量份改性剂(KBM-403，日本信越有机硅公司) 和适量甲苯，并进行混合均匀，从而得到了热固化压敏胶组合物。
上述所得到的热固化压敏胶涂在38微米厚的聚酯离型膜上，经在90℃干燥去除溶剂后，形成厚度为30微米的胶层。固化后的胶面转贴至偏光薄膜的一面上，从而得到了附有压敏胶的偏光薄膜样品。该热固化样品需要在50℃，相对湿度为50％的条件熟化72小时，以确保固化完成。
对比实施例1进行耐久性，薄片老化性、防漏光性测试，表3列出了其性能测试结果。结果表明，对比例1具有良好的压敏胶性能固化性能，但在加入热固化交联剂24小时后，配方粘度增加―倍以上，失去良好的涂布性能。在同等条件下，实施例1配方粘度没有任何变化，仍保持了良好的涂布性能。
对比例2(UV固化剂量的影响)
向配有搅拌机、回流冷却器、温度计以及氮气导入管的3升4颈圆底烧瓶导入氮气5分钟，然后分别加入表1中实施例2所有共聚单体，乙酸乙酯和偶氮二异丁氰(VAZO64)。接下来，在氮气气氛下搅拌下升温至65℃，在该温度下继续反应10小时，从而得到了具有表1 中所示的分子量的紫外光固化(甲基)丙烯酸类共聚物。
上述丙烯酸类聚合物100重量份，添加0.5重量份改性剂(KBM-403，日本信越有机硅公司)和适量甲苯，并进行混合均匀，从而得到了紫外光固化压敏胶组合物。
上述所得到的压敏胶涂在38微米厚的聚酯离型膜上，经在90℃干燥去除溶剂后，形成厚度为30微米的胶层。形成的胶层然后在台式紫外光固化机(中压汞柱，H灯，120瓦/cm) 辐照固化，UVC固化剂量控制在0毫焦/cm2。固化后的胶面转贴至偏光薄膜的一面上，从而得到了附有压敏胶的偏光薄膜样品。
对比实施例2进行耐久性，薄片老化性、防漏光性测试，表3列出了其性能测试结果。对比实施例2结果表明，没有紫外光固化，样品的压敏胶性能无法满足偏光片使用要求。
表3对比例1和2的测试结果
以上所述仅为本发明的较典型实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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