CN104231945B

CN104231945B - 一种液态光学胶

Info

Publication number: CN104231945B
Application number: CN201410464946.3A
Authority: CN
Inventors: 黄剑滨; 居仁贤; 黄伟希
Original assignee: DONGGUAN CITY XINYI ELECTRONIC MATERIAL TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: DONGGUAN CITY XINYI ELECTRONIC MATERIAL TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2034-09-12
Also published as: CN104231945A

Abstract

本发明属于粘胶剂技术领域，尤其涉及一种液态光学胶，其包括如下质量百分比的组分：环氧基封端的聚硅氧烷50%～80%；活性单体20%～40%；固化剂0.5%～15%；光引发剂0.5%～10%；助剂1%～5%。相对于现有技术，本发明创造性的选择环氧基封端的聚硅氧烷作为液态光学胶的主要成分，不仅能够满足透光率和折光率的要求，且由于有机硅树脂本身的特性，使得本发明具有耐高湿、耐黄变的特性，而环氧基作为功能基团进入到有机硅树脂的封端部位，可以提高有机硅树脂的反应活性和附着力，经过改性后的有机硅树脂在低温下保持较好的柔顺性，具有粘接性能好、固化收缩率小等优点，并大大降低了有机硅树脂的固化温度。

Description

一种液态光学胶

技术领域

本发明属于粘胶剂技术领域，尤其涉及一种液态光学胶。

背景技术

液态光学胶（LOCA）是用于透明光学元件（如光学级镜头、触摸屏和液晶显示屏等）粘接的特种胶粘剂，目前，液态光学胶主要以环氧树脂为主要原材料，并以单一（紫外线）方式进行固化。但是，胶水在使用过程中，因屏幕周边有不透光油墨涂层阻挡了紫外线照射，导致屏幕周边胶水无法实现一次性固化，因此就需要做四次侧面照射，才能达到整屏胶水全部固化的效果，如此就导致了施工工艺复杂、制程时间长、生产成本高和成品良率低等问题的出现。

此外，环氧树脂具有耐候性差、耐湿耐热性较差等缺点，在户外使用容易失效。有鉴于此，确有必要提供一种液态光学胶，该液态光学胶具有耐候性好和耐湿耐热性好等诸多优点，而且可在紫外线固化的同时结合紫外线照射时产生的热能进行固化，从而解决了屏幕周边无法一次固化的现象，大大缩短了生产工艺及制成时间，降低成品不良率，起到节能、省时和提高产能的效果。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种液态光学胶，该液态光学胶具有耐候性好和耐湿耐热性好等诸多优点，而且可在紫外线固化的同时结合紫外线照射时产生的热能进行固化，从而解决了屏幕周边无法一次性固化的现象，大大缩短了生产工艺及制成时间，降低成品不良率，起到节能、省时和提高产能的效果。

为了实现上述目的，本发明所采用如下技术方案：

一种液态光学胶，其包括如下质量百分比的组分：

环氧基封端的聚硅氧烷50%～80%；

活性单体20%～40%；

固化剂0.5%～15%；

光引发剂0.5%～10%；

助剂1%～5%；

所述活性单体为甲基丙烯酸活性单体；所述助剂为硅烷偶联剂、抗氧化剂、光吸收剂和光稳定剂中的至少一种。

其中，环氧基封端的聚硅氧烷即采用环氧树脂改性的有机硅树脂。有机硅树脂拥有优异的耐温性、耐化学腐蚀性以及耐候性等性能，其一般是由多官能度的有机硅醇或者有机硅氧烷缩合而成，具有三维交联网状结构，在该网状结构中，Si-O主链被Si上所连的R基团包覆其中，使得Si-O主链更加不容易受到杂质的攻击，因而主链不易断裂，所以其具有比其他树脂更加优异的耐温性（即热稳定性），其Si-O主链比环氧树脂的C-O主链更加能承受住温度的侵蚀，而其良好的空间网络结构则使它在具有更加良好的耐温性的基础上，其他的性能也得到有效提高，如防脱落等，有机硅树脂的使用使得本发明具有耐高温（200℃以上）、耐高湿、耐黄变等特性。

而环氧基作为功能基团进入到有机硅树脂的封端部位，可以提高有机硅树脂的反应活性和附着力，经过改性后的有机硅树脂在低温下保持较好的柔顺性，具有粘接性能好、固化收缩率小等优点，并大大降低了有机硅树脂的固化温度。而且其透光率达到99%以上，折光率在1.53以上，完全能够满足液态光学胶的要求。

光引发剂又称光敏剂或光固化剂，是一类能在紫外光区(250～420nm)或可见光区(400～800nm)吸收一定波长的能量，产生自由基、阳离子等，从而引发单体聚合交联固化的化合物。

在有机硅树脂粘胶剂中加入固化剂，通过固化剂分子与树脂间进行聚合，可以有效地改变链结构、空间结构、分子间距离、热稳定性等性能，而使得有机硅树脂的结构更加趋于空间网络型。加入固化剂后，本发明能够结合紫外线照射时产生的热能进行固化，从而解决了屏幕周边无法实现一次性固化的缺陷，大大缩短了生产工艺及制成时间，降低了成品不良率，起到节能、省时和提高产能、降低生产成本的效果，从而弥补了现有技术中仅通过单一的紫外线固化方式进行固化时的缺陷。

活性单体在液态光学胶中的作用是调节体系粘度、增进液态光学胶与粘接材料的润湿性、改进固化速度和改善固化前后材料的各种性能，如柔韧性和硬度等。

硅烷偶联剂可以提高液态光学胶的粘接强度、耐水、耐气候等性能。抗氧化剂可以防止液态光学胶被空气中的氧气氧化，光吸收剂能够吸收阳光和荧光光源中的紫外线部分，而本身不发生变化，而光稳定剂则是一种能够抑制或减弱光对液态光学胶的降解作用，提高其耐光性。光吸收剂和光稳定剂均能提高液态光学胶的抗老化性能。

作为本发明液态光学胶的一种改进，所述液态光学胶包括如下质量百分比的组分：

环氧基封端的聚硅氧烷60%～70%；

活性单体25%～35%；

固化剂1%～7%；

光引发剂1%～5%；

助剂2%～4%。

作为本发明液态光学胶的一种改进，所述固化剂选自封闭型六氟锑酸盐(阳离子型潜伏性固化剂)、咪唑与异氰酸酯缩合物和酸酐类固化剂中的至少一种。

作为本发明液态光学胶的一种改进，所述光引发剂选自2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、羟基环己基苯基甲酮、安息香、安息香双甲醚、安息香乙醚、α-二乙氧基苯乙酮、二苯甲酮和2,4-二羟基二苯甲酮中的至少一种。

作为本发明液态光学胶的一种改进，所述甲基丙烯酸活性单体选自甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸异冰片酯、1，6-己二醇双丙烯酸酯、三羟甲基三丙烯酸酯、三缩丙二醇双丙烯酸酯、二丙二醇丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和双季戊四醇六丙烯酸酯中的至少一种。

作为本发明液态光学胶的一种改进，所述硅烷偶联剂选自γ-（2，3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种。

作为本发明液态光学胶的一种改进，所述抗氧化剂选自2,6-二叔丁基苯酚、特丁基对苯二酚、丁基羟基茴香醚和2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚中的至少一种。

作为本发明液态光学胶的一种改进，所述光稳定剂选自2-(2’，4’-二羟基苯基)-5，6-二羟基苯并三氮唑和1，6-二羟基苯并三唑中的至少一种。

作为本发明液态光学胶的一种改进，所述光吸收剂为2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑、2，4-二羟基二苯甲酮和2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的至少一种。

作为本发明液态光学胶的一种改进，所述液态光学胶的制备方法包括以下步骤：

第一步，环氧基封端的聚硅氧烷的制备：将双酚A型环氧树脂加入容器中，并加入甲苯作为溶剂，加热升温，当温度达到110℃以上时，加入辛酸锌作为催化剂，然后加入羟基封端的聚甲基苯基硅氧烷，保温2h～4h，反应过程中水和甲苯被不断蒸出，得到的固体产物在烘箱中烘干后得到环氧基封端的聚硅氧烷；

第二步，液态光学胶的制备：

按比例称取环氧基封端的聚硅氧烷、活性单体、固化剂、光引发剂和助剂并分别加入反应釜中，在真空度为-0.08MPa～-0.04MPa，温度为15℃～25℃的环境下以200转/min～1000转/min的速度搅拌1h～3h，所得产品再经过负压反渗透过滤器（2微米）过滤，并分装至指定容器内，最后经高速脱泡机以2500～4500转/min的速度进行脱泡，即得液态光学胶。如此可以防止液态光学胶中出现气泡和杂质。

相对于现有技术，本发明创造性的选择环氧基封端的聚硅氧烷作为液态光学胶的主要成分，不仅能够满足透光率和折光率的要求，而且由于有机硅树脂本身的特性，使得本发明具有耐高温（200℃以上）、耐高湿、耐黄变的特性，而环氧基作为功能基团进入到有机硅树脂的封端部位，可以提高有机硅树脂的表面活性和低温柔顺性，经过改性后的有机硅树脂粘接性能好、固化收缩率小，并且可以室温固化，从而大大降低了有机硅环氧树脂的固化温度。此外，本发明通过加入固化剂，使得本发明能够在紫外线固化的同时结合紫外线照射时产生的热能进行固化，从而解决了屏幕周边无法一次性完成固化的问题，大大缩短了生产工艺及制成时间，降低成品不良率，起到节能、省时、降低生产成本和提高产能的效果。

此外，本发明制作工艺简单、安全环保。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例提供的一种液态光学胶，其包括如下质量百分比的组分：

环氧基封端的聚硅氧烷65%；

封闭型六氟锑酸盐3%；

2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮3%；

甲基丙烯酸羟乙酯12%；

甲基丙烯酸羟丙酯13%：

γ-（2，3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷2%；

2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑2%。

其制备方法包括以下步骤：

第一步，环氧基封端的聚硅氧烷的制备：将双酚A型环氧树脂加入容器中，并加入甲苯作为溶剂，加热升温，当温度达到110℃以上时，加入辛酸锌作为催化剂，然后加入羟基封端的聚甲基苯基硅氧烷，保温3h，反应过程中水和甲苯被不断蒸出，得到的固体产物在烘箱中烘干后得到环氧基封端的聚硅氧烷；

第二步，液态光学胶的制备：

按比例称取环氧基封端的聚硅氧烷、封闭型六氟锑酸盐、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、γ-（2，3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷和2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑并分别加入反应釜中，在真空度为-0.06MPa，温度为20℃的环境下以500转/min的速度搅拌2h，所得产品再经过负压反渗透过滤器（2微米）过滤，并分装至指定容器内，最后经高速脱泡机以3000转/min的速度进行脱泡，即得液态光学胶。

实施例2

环氧基封端的聚硅氧烷50%；

咪唑与异氰酸酯缩合物9%；

羟基环己基苯基甲酮8%；

丙烯酸异冰片酯15%；

1，6-己二醇双丙烯酸酯16%；

γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷1%；

特丁基对苯二酚1%。

该液态光学胶的制备方法包括以下步骤：

第一步，环氧基封端的聚硅氧烷的制备：将双酚A型环氧树脂加入容器中，并加入甲苯作为溶剂，加热升温，当温度达到110℃以上时，加入辛酸锌作为催化剂，然后加入羟基封端的聚甲基苯基硅氧烷，保温2h，反应过程中水和甲苯被不断蒸出，得到的固体产物在烘箱中烘干后得到环氧基封端的聚硅氧烷；

第二步，液态光学胶的制备：

按比例称取环氧基封端的聚硅氧烷、咪唑与异氰酸酯缩合物、羟基环己基苯基甲酮、丙烯酸异冰片酯、1，6-己二醇双丙烯酸酯、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、特丁基对苯二酚并分别加入反应釜中，在真空度为-0.08MPa，温度为15℃的环境下以300转/min的速度搅拌1.5h，所得产品再经过负压反渗透过滤器（2微米）过滤，并分装至指定容器内，最后经高速脱泡机以4000转/min的速度进行脱泡，即得液态光学胶。

实施例3

一种液态光学胶，其包括如下质量百分比的组分：

环氧基封端的聚硅氧烷70%；

酸酐类固化剂3%；

2,4-二羟基二苯甲酮3.5%；

二丙二醇丙烯酸酯11%；

季戊四醇三丙烯酸酯10%；

2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮2%

1，6-二羟基苯并三唑0.5%

该液态光学胶的制备方法包括以下步骤：

第一步，环氧基封端的聚硅氧烷的制备：将双酚A型环氧树脂加入容器中，并加入甲苯作为溶剂，加热升温，当温度达到110℃以上时，加入辛酸锌作为催化剂，然后加入羟基封端的聚甲基苯基硅氧烷，保温2.5h，反应过程中水和甲苯被不断蒸出，得到的固体产物在烘箱中烘干后得到环氧基封端的聚硅氧烷；

第二步，液态光学胶的制备：

按比例称取环氧基封端的聚硅氧烷、酸酐类固化剂、2,4-二羟基二苯甲酮、二丙二醇丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、1，6-二羟基苯并三唑并分别加入反应釜中，在真空度为-0.04MPa，温度为15℃的环境下以1000转/min的速度搅拌1h，所得产品再经过负压反渗透过滤器（2微米）过滤，并分装至指定容器内，最后经高速脱泡机以3500转/min的速度进行脱泡，即得液态光学胶。

实施例4

环氧基封端的聚硅氧烷50%；

咪唑与异氰酸酯缩合物1%；

酸酐类固化剂4%

α-二乙氧基苯乙酮7%；

1，6-己二醇双丙烯酸酯20%；

三羟甲基三丙烯酸酯15%；

丁基羟基茴香醚1.5%；

乙烯基三甲氧基硅烷1.5%

该液态光学胶的制备方法包括以下步骤：

第一步，环氧基封端的聚硅氧烷的制备：将双酚A型环氧树脂加入容器中，并加入甲苯作为溶剂，加热升温，当温度达到110℃以上时，加入辛酸锌作为催化剂，然后加入羟基封端的聚甲基苯基硅氧烷，保温4h，反应过程中水和甲苯被不断蒸出，得到的固体产物在烘箱中烘干后得到环氧基封端的聚硅氧烷；

第二步，液态光学胶的制备：按比例称取环氧基封端的聚硅氧烷、咪唑与异氰酸酯缩合物、酸酐类固化剂、α-二乙氧基苯乙酮、1，6-己二醇双丙烯酸酯、三羟甲基三丙烯酸酯、丁基羟基茴香醚和乙烯基三甲氧基硅烷并分别加入反应釜中，在真空度为-0.05MPa，温度为18℃的环境下以400转/min的速度搅拌2.5h，所得产品再经过负压反渗透过滤器（2微米）过滤，并分装至指定容器内，最后经高速脱泡机以2800转/min的速度进行脱泡，即得液态光学胶。

对实施例1至4的液态光学胶进行以下性能测试，所的测试结果见表1：

（1）折光率测试：将实施例1至4的液态光学胶用干净的滴管滴加在折射棱镜表面，并将进光棱镜盖上，用左边手轮锁紧，打开遮光板，合上反光镜，调节目镜视度，使十定线成像清晰，此时旋转右下手轮，并在上镜视场中找到明暗分界线的位置，再旋转右上手轮使分界线不带任何色彩，微调右下手轮，使分界线位于十字线的中心，再适当旋转聚光镜，此时目镜视场下方显示的示值即为被测液体的折射率，所得结果见表1。

（2）透光率测试：将实施例1至4的液态光学胶滴在具有离型剂的玻璃基板表面，用另一块涂有离型剂的玻璃基板盖在液态光学胶表面，自流平至100μm厚度，然后进行光固化，固化能量约3000mj/cn²。固化完全后，取出胶膜。校正透光率仪，并将成型好的胶膜放在透光率仪中进行测试，透光率显示数据即为液态光学胶的透光率，所得结果见表1。

（3）粘接强度测试：将实施例1至4的液态光学胶滴在载玻片上，然后在液态光学胶上盖上另一个载玻片上，用胶水剥离强度测试仪测试其粘接强度，所得结果见表1。

（4）固化收缩率测试：用比重瓶法测试实施例1至4的液态光学胶的固化收缩率，所得结果见表1。

（5）环境测试：

冷热冲击测试：将用实施例1至4的液态光学胶贴合好的工件放置在变温箱中，迅速将温度降至-30℃，并使工件在该环境下放置1h；然后再迅速将温度升至85℃，并使工件在该环境下放置1h；如此往复做300个循环，查看外观，若工件无开裂，无缩裂，则判定为通过，所得结果见表1。

高温高湿测试：将用实施例1至4的液态光学胶成型好的工件放置在恒温箱中，以1℃/min的速度升温至+80℃，保持500h；将恒温箱中的湿度升为90%，保持500h，观察外观。若工件无开裂，无缩裂，则判定为通过，所得结果见表1。

紫外老化、黄变测试：将用实施例1至4的液态光学胶成型好的工件放入紫外老化箱中，打开紫外灯进行照射，保持4h；同时将温度在2h内升至60℃，保持4h，然后在2h内将温度降至室温。光照4h后停止光照，然后放置4h，再继续光照4h，如此循环至500h，观察外观。若工件无开裂，无缩裂，则判定为通过，所得结果见表1。

表1：实施例1至4提供的液态光学胶的性能测试结果。

组别	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					折光率	1.531	1.532	1.531	1.533
透光率	99.1%	99.0%	99.2%	99.1%
					粘接强度	0.51MPa	0.53MPa	0.52MPa	0.50MPa
固化收缩率	0.95	0.10	0.11	0.12
					冷热冲击测试	通过	通过	通过	通过
高温高湿测试	通过	通过	通过	通过
					紫外老化、黄变测试	通过	通过	通过	通过

由表1可知，本发明的液态光学胶具有低收缩、优异的耐黄变性、抗老化性、良好的粘接性能、优异的折光性和透光性，同时又具有良好的耐高低温性和耐高温高湿性。

此外，本发明通过加入固化剂，使得本发明能够在紫外线固化的同时结合紫外线照射时产生的热能进行固化，从而解决了屏幕周边无法一次性完成固化的问题，大大缩短了生产工艺及制成时间，降低成品不良率，起到节能、省时、降低生产成本和提高产能的效果。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims

1.一种液态光学胶，其特征在于，其包括如下质量百分比的组分：环氧基封端的聚硅氧烷50%～80%；

活性单体20%～40%；

固化剂0.5%～15%；

光引发剂0.5%～10%；

助剂1%～5%；

所述活性单体为甲基丙烯酸活性单体；所述助剂为硅烷偶联剂、抗氧化剂、光吸收剂和光稳定剂中的至少一种,上述各组分的质量百分比之和为100%；

所述固化剂选自封闭型六氟锑酸盐、咪唑与异氰酸酯缩合物和酸酐类固化剂中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的液态光学胶，其特征在于，其包括如下质量百分比的组分：环氧基封端的聚硅氧烷60%～70%；

活性单体25%～35%；

固化剂1%～7%；

光引发剂1%～5%；

助剂2%～4%。

3.根据权利要求1或2所述的液态光学胶，其特征在于：所述光引发剂选自2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、羟基环己基苯基甲酮、安息香、安息香双甲醚、安息香乙醚、α-二乙氧基苯乙酮、二苯甲酮和2,4-二羟基二苯甲酮中的至少一种。

4.根据权利要求1或2所述的液态光学胶，其特征在于：所述甲基丙烯酸活性单体选自甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的液态光学胶，其特征在于：所述硅烷偶联剂选自γ-（2，3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种。

6.根据权利要求1或2所述的液态光学胶，其特征在于：所述抗氧化剂选自2,6-二叔丁基苯酚、特丁基对苯二酚、丁基羟基茴香醚和2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚中的至少一种。

7.根据权利要求1或2所述的液态光学胶，其特征在于：所述光稳定剂选自2-(2’，4’-二羟基苯基)-5，6-二羟基苯并三氮唑和1，6-二羟基苯并三唑中的至少一种。

8.根据权利要求1或2所述的液态光学胶，其特征在于：所述光吸收剂选自2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑、2，4-二羟基二苯甲酮和2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的至少一种。

9.根据权利要求1或2所述的液态光学胶，其特征在于，所述液态光学胶的制备方法包括以下步骤：

第二步，液态光学胶的制备：

按比例称取环氧基封端的聚硅氧烷、活性单体、固化剂、光引发剂和助剂并分别加入反应釜中，在真空度为-0.08MPa～-0.04MPa，温度为15℃～25℃的环境下以200转/min～1000转/min的速度搅拌1h～3h，所得产品再经过负压反渗透过滤器过滤，并分装至容器内，最后经高速脱泡机以2500～4500转/min的速度进行脱泡，即得液态光学胶。