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CN110819294B - 一种纳米银线透明导电膜专用柔性透明光学胶及其制备方法 - Google Patents

一种纳米银线透明导电膜专用柔性透明光学胶及其制备方法 Download PDF

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CN110819294B CN201911136154.2A CN201911136154A CN110819294B CN 110819294 B CN110819294 B CN 110819294B CN 201911136154 A CN201911136154 A CN 201911136154A CN 110819294 B CN110819294 B CN 110819294B
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Abstract

本发明公开了一种纳米银线透明导电膜专用柔性透明光学胶及其制备方法，该光学胶由聚氨酯丙烯酸预聚物、活性稀释剂、光引发剂、增粘树脂、光稳定剂、抗氧剂、紫外吸收剂和红外吸收剂混合均匀后，涂布成膜并UV固化，再贴合离型膜、收卷制得。本发明的光学胶柔韧性好、与纳米银线匹配、对纳米银线具有一定保护作用，并且该光学胶与纳米银线导电层之间粘性可调、剥离力大，通过光学胶的粘附可以将成膜在基底上的纳米银线导电层直接剥离下来，粘附在光学胶表面，使制得的导电膜无需再使用基底，从而实现更佳的柔性显示。

Description

一种纳米银线透明导电膜专用柔性透明光学胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及显示领域，具体涉及一种新的纳米银线透明导电膜专用柔性透明光学胶。
背景技术
随着电子显示向大尺寸和柔性发展，对导电膜柔韧性的要求越来越高。目前市场用量最大的ITO(氧化铟锡)透明导电膜，具有方阻高、柔韧性差的问题，不适用于大尺寸显示和柔性显示。新材料中的纳米银线由于具有光学性能好、柔韧性好和较低方阻等优异的综合性能，成为ITO的最优替代材料。
基于纳米银线的导电膜是通过在基底上涂布纳米银线导电墨水形成导电层，从而获得。在使用中，如用于柔性显示结构的TP时，需要通过光学胶将两导电膜贴合后，再通过光学胶与其余部分如盖板进行贴合。因此，虽然现有基底已具有相对更好的柔韧性，比如CPI，但其存在仍使整体器件的柔韧性受到一定限制。同时，目前市场上光学胶主要是与ITO导电膜做配套材料的，存在柔韧性差、与纳米银线匹配性差的问题。
发明内容
针对目前市场上光学胶存在的上述问题，本发明提供了一种纳米银线透明导电膜专用柔性透明光学胶及其制备方法，目的在于获得一种柔韧性好、与纳米银线匹配、对纳米银线具有一定保护作用的柔性透明光学胶，并且该光学胶与纳米银线导电膜导电层之间粘性可调、剥离力大，可以将纳米银线导电层直接粘附在光学胶表面，使制得的导电膜无需再使用基底，从而实现更佳的柔性显示。
本发明为实现发明目的，采用如下技术方案：
一种纳米银线透明导电膜专用柔性透明光学胶，其特点在于，包括按质量份计的如下组分：
Figure BDA0002279654890000011
所述聚氨酯丙烯酸预聚物的合成包括如下步骤：
(a)原料脱水：
对原料多元醇、异氰酸酯以及羟基丙烯酸酯进行高温抽真空脱水处理，处理条件为：温度80-120℃，真空度0.05-0.1MPa，时间2-4h；
(b)多元醇和异氰酸酯反应：
在N2保护环境下，将脱水处理后的异氰酸酯加入烧瓶中，以200-500r/min的速度机械搅拌，同时加热至60-70℃，然后将脱水处理后的多元醇匀速滴加到烧瓶中，滴加时间2h；滴加完成后继续保温搅拌反应，并每隔0.5h滴定一次-NCO值，直到-NCO含量达到理论值并保持不变，停止反应，得到第一步产物；
其中，脱水处理后的异氰酸酯中-NCO与脱水处理后的多元醇中-OH的摩尔比为1.1:1，以保证-OH可以反应完全；
(c)接双键反应：
将第一步产物保持原来的机械搅拌速度，升温至80℃，加入对羟基苯甲醚，再将脱水处理后的羟基丙烯酸酯匀速滴加到烧瓶中，滴加时间1h；滴加完成后继续保温搅拌反应，并每隔0.5h滴定一次-NCO值，直到-NCO含量为0，反应结束，冷却至室温出料，得到聚氨酯丙烯酸预聚体；
其中：第一步产物中-NCO与羟基丙烯酸酯中-OH的摩尔比为1:1.1，以保证-NCO可以反应完全；所述对羟基苯甲醚的加入量占步骤(b)脱水处理后的异氰酸酯与脱水处理后的多元醇总质量的0.2％。
优选的，所述多元醇为聚醚二元醇PEG400、PEG-1000、PPG-400、PPG-1000和PPG-2000中的一种与聚醚三元醇聚氧化丙烯三醇-600按照羟基摩尔比3-5：1混合而成的混合物。
优选的，所述异氰酸酯为脂肪族二异氰酸酯1,6-六亚甲基二异氰酸酯和三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯中的一种。
优选的，所述羟基丙烯酸酯为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯和丙烯酸羟丁酯中的一种。
优选的，所述活性稀释剂为BDDA和HDDA中的一种与TMP(EO)6DA、TMP(EO)9DA和TMP(EO)15DA中的一种按照质量比5-10:1混合而成的混合物。
优选的，所述光引发剂为光引发剂173、光引发剂184和光引发剂754中的一种。
优选的，所述增粘树脂为Piccotac1095-N。
优选的，所述光稳定剂为光稳定剂292、光稳定剂622、光稳定剂770和光稳定剂944中的一种。
优选的，所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂245、抗氧剂1010、抗氧剂1024、抗氧剂1076、抗氧剂1098和抗氧剂1135中的一种。
优选的，所述紫外吸收剂为紫外吸收波长在270-380nm的UV-P、UV-234、UV-320、UV-326、UV-327和UV-328中的一种与吸收波长为240-340nm的UV-531按质量比1:1混合而成的混合物。
优选的，所述红外吸收剂为IRA HSYP 03。
本发明所述纳米银线透明导电膜专用柔性透明光学胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)黄光、无尘环境下，将活性稀释剂、聚氨酯丙烯酸预聚物、增粘树脂依次加入分散缸，机械搅拌，分散均匀；然后依次加入光稳定剂、抗氧剂、紫外吸收剂、红外吸收剂、光引发剂，继续搅拌均匀，获得胶液；
(2)将所得胶液涂布成膜并UV固化后，贴合离型膜，最后收卷，即制得柔性透明光学胶。
优选的，所述胶液涂布成膜的厚度为5μm-500μm。
本发明所得柔性透明光学胶的透光率≥99.5％，雾度≤0.2％。且通过聚氨酯丙烯酸预聚物和增粘树脂含量的合理配置，可以使制得的光学胶与纳米银线导电层之间粘附性好，剥离力≥20N/2.5cm，而与其它纯有机涂层之间的粘附性相对较低(剥离力在5-10N/2.5cm之间)。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明的光学胶柔韧性好、与纳米银线匹配、对纳米银线具有一定保护作用。并且该光学胶与纳米银线导电层之间粘性可调、剥离力大，通过光学胶的粘附可以将成膜在基底上的纳米银线导电层直接剥离下来，并粘附在光学胶表面，使制得的导电膜无需再使用基底，从而实现更佳的柔性显示。
2、本发明柔性透明光学胶的主成分聚氨酯丙烯酸预聚物使用了聚醚二元醇和脂肪族二异氰酸酯。聚醚结构由于分子链间相互作用力弱，反应产物结晶度低，制得光学胶光学性能好，同时聚醚结构耐老化和柔韧性好；脂肪族二异氰酸酯耐光老化、耐候性优异且无黄变。因此制得的透明光学胶光学性能好、耐老化性能优异、柔韧性好，更适用于柔性显示。
3、本发明光学胶的配方中，通过调整增粘树脂含量，可以控制光学胶的粘性，调整剥离力。
4、本发明的光学胶里加入了光稳定剂、紫外吸收剂和红外吸收剂，可以有效隔绝紫外光和红外光对纳米银线的破坏；同时光学胶里加入的抗氧剂可以有效降低纳米银线的氧化损坏速度。因此制得的透明光学胶对纳米银线起到了很好的保护作用，有效提高了导电膜的使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细说明，下述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
首先，合成聚氨酯丙烯酸预聚物，具体包括如下步骤：
(a)原料脱水：对PEG-400、聚氧化丙烯三醇-600、1,6-六亚甲基二异氰酸酯及丙烯酸羟乙酯进行高温抽真空脱水处理，处理条件为：温度80℃，真空度0.06-0.08MPa，时间3h。
(b)多元醇和异氰酸酯反应：在N2保护环境下，将上述脱水后的6.05mol的1,6-六亚甲基二异氰酸酯加入烧瓶中，以500r/min的速度机械搅拌，同时缓慢加热至60℃，然后将脱水处理后的4mol PEG-400和1mol聚氧化丙烯三醇-600的混合溶液匀速滴加到烧瓶中，滴加时间2h；滴加完成后继续保温搅拌反应，每隔0.5h滴定一次-NCO值，直到-NCO含量达到理论值并保持不变，停止反应，得到第一步产物；
(c)接双键反应：将第一步产物保持原来的机械搅拌速度，反应温度升高至80℃，加入0.2％的对羟基苯甲醚，再将脱水处理后的1.21mol丙烯酸羟乙酯匀速滴加到烧瓶中，滴加时间1h；滴加完成后继续保温搅拌反应，然后每隔0.5h滴定一次-NCO值，直到-NCO含量为0，反应结束，冷却至室温出料，得到聚氨酯丙烯酸预聚体(聚氨酯丙烯酸-1)。
其次，制备柔性透明光学胶，具体包括如下步骤：
(1)黄光、无尘环境下，将11.4g HDDA、1.3g TMP(EO)6DA、75g聚氨酯丙烯酸-1、7gPiccotac1095-N依次加入分散缸，机械搅拌，分散均匀；然后依次加入0.75g光稳定剂622、0.75g抗氧剂245、0.25g UV-P、0.25g UV-531、0.3g IRA HSYP 03和3g光引发剂184，继续搅拌均匀，获得胶液；
(2)将所得胶液涂布成膜并UV固化后，贴合离型膜，最后收卷，即制得柔性透明光学胶(OCA-1)，光学胶厚度125μm。
实施例2
首先，合成聚氨酯丙烯酸预聚物，具体包括如下步骤：
(a)原料脱水：对PPG-400、聚氧化丙烯三醇-600、1,6-六亚甲基二异氰酸酯及丙烯酸羟乙酯进行高温抽真空脱水处理，处理条件为：温度80℃，真空度0.06-0.08MPa，时间3h。
(b)多元醇和异氰酸酯反应：在N2保护环境下，将上述脱水后的7.15mol的1,6-六亚甲基二异氰酸酯加入烧瓶中，以500r/min的速度机械搅拌，同时缓慢加热至60℃，然后将脱水处理后的5mol PPG-400和1mol聚氧化丙烯三醇-600的混合溶液匀速滴加到烧瓶中，滴加时间2h；滴加完成后继续保温搅拌反应，每隔0.5h滴定一次-NCO值，直到-NCO含量达到理论值并保持不变，停止反应，得到第一步产物；
(c)接双键反应：将第一步产物保持原来的机械搅拌速度，反应温度升高至80℃，加入0.2％的对羟基苯甲醚，再将脱水处理后的1.43mol丙烯酸羟丙酯匀速滴加到烧瓶中，滴加时间1h；滴加完成后继续保温搅拌反应，然后每隔0.5h滴定一次-NCO值，直到-NCO含量为0，反应结束，冷却至室温出料，得到聚氨酯丙烯酸预聚体(聚氨酯丙烯酸-2)。
其次，制备光学透明胶，具体包括如下步骤：
(1)黄光、无尘环境下，将11.4g HDDA、1.3g TMP(EO)6DA、75g聚氨酯丙烯酸-2、7gPiccotac1095-N依次加入分散缸，机械搅拌，分散均匀；然后依次加入0.75g光稳定剂622、0.75g抗氧剂245、0.25g UV-P、0.25g UV-531、0.3g IRA HSYP 03和3g光引发剂184，继续搅拌均匀，获得胶液；
(2)将所得胶液涂布成膜并UV固化后，贴合离型膜，最后收卷，即制得柔性透明光学胶(OCA-2)，光学胶厚度125μm。
实施例3
首先，合成聚氨酯丙烯酸预聚物，具体包括如下步骤：
(a)原料脱水：对PPG-400、聚氧化丙烯三醇-600、1,6-六亚甲基二异氰酸酯及丙烯酸羟乙酯进行高温抽真空脱水处理，处理条件为：温度80℃，真空度0.06-0.08MPa，时间3h。
(b)多元醇和异氰酸酯反应：在N2保护环境下，将上述脱水后的7.15mol的1,6-六亚甲基二异氰酸酯加入烧瓶中，以500r/min的速度机械搅拌，同时缓慢加热至60℃，然后将脱水处理后的5mol PPG-400和1mol聚氧化丙烯三醇-600的混合溶液匀速滴加到烧瓶中，滴加时间2h；滴加完成后继续保温搅拌反应，每隔0.5h滴定一次-NCO值，直到-NCO含量达到理论值并保持不变，停止反应，得到第一步产物；
(c)接双键反应：将第一步产物保持原来的机械搅拌速度，反应温度升高至80℃，加入0.2％的对羟基苯甲醚，再将脱水处理后的1.43mol丙烯酸羟丙酯匀速滴加到烧瓶中，滴加时间1h；滴加完成后继续保温搅拌反应，然后每隔0.5h滴定一次-NCO值，直到-NCO含量为0，反应结束，冷却至室温出料，得到聚氨酯丙烯酸预聚体(聚氨酯丙烯酸-2)。
其次，制备光学透明胶，具体包括如下步骤：
(1)黄光、无尘环境下，将15g BDDA、2.2g TMP(EO)9DA、70g聚氨酯丙烯酸-2、7.5gPiccotac1095-N依次加入分散缸，机械搅拌，分散均匀；然后依次加入0.75g光稳定剂292、0.75g抗氧剂1076、0.25g UV-328、0.25g UV-531、0.3g IRA HSYP 03和3g光引发剂754，继续搅拌均匀，获得胶液；
(2)将所得胶液涂布成膜并UV固化后，贴合离型膜，最后收卷，即制得柔性透明光学胶(OCA-3)，光学胶厚度125μm。
各实施例所得光学胶的性能如表1所示。
表1：实施例1-实施例3所得光学胶性能比对
Figure BDA0002279654890000061
由实施例1-3的性能比对结果可知：不同配方制得的透明光学胶均具有优异的光学性能，与基底之间具有适当的剥离力；并且耐老化性能优异，老化测试对光学胶性能无明显影响；同时该光学胶柔韧性好。
实施例4
使用实施例1～3所制得的OCA-1、OCA-2、OCA-3三种光学胶，分别将其与WJF25、WJF50、WJF100三种型号的纳米银线导电膜导电层(三种导电膜来自于合肥微晶材料科技有限公司，可市购)进行贴合，测试其剥离力，结果如表2所示：
表2：不同光学胶与不同导电膜导电层匹配剥离力测试数据
方案 剥离力(N/2.5cm)
WJF25+OCA-1 27.5
WJF25+OCA-2 28
WJF25+OCA-3 26
WJF50+OCA-1 24
WJF50+OCA-2 25.5
WJF50+OCA-3 23
WJF100+OCA-1 24
WJF100+OCA-2 24.5
WJF100+OCA-3 24
由表2可知，导电膜由于纳米银线导电层表面含有露在外面的纳米银线，其与三种OCA光学胶之间粘性较大，使得OCA在导电膜表面贴合后的剥离力均大于20N/2.5cm。
实施例5
使用WJF50导电膜和不同厂家不同型号光学胶配合，制备6寸TP，对制得的TP进行耐老化性测试；使用WJF50导电膜贴合不同光学胶进行耐弯曲测试。结果如表3所示。
表3：不同型号光学胶与同一纳米银线透明导电膜配合耐老化性能比对
Figure BDA0002279654890000071
Figure BDA0002279654890000081
由表3可知：光学胶OCA-1与WJF50配合制得的TP耐老化性能优于其它TP；同时OCA-1与WJF50配合，耐弯曲性能更优异。
以上仅为本发明的示例性实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种纳米银线透明导电膜专用柔性透明光学胶，其特征在于，包括按质量份计的如下组分：
聚氨酯丙烯酸预聚物 65%-80%；
活性稀释剂 5%-20%；
光引发剂 2%-5%；
增粘树脂 5%-10%；
光稳定剂 0.5%-1%；
抗氧剂 0.5%-1%；
紫外吸收剂 0.5%-1%；
红外吸收剂 0.25%-0.5%；
所述聚氨酯丙烯酸预聚物是以多元醇、异氰酸酯以及羟基丙烯酸酯为原料，反应获得；
所述多元醇为PEG400、PEG-1000、PPG-400、PPG-1000和PPG-2000中的一种与聚氧化丙烯三醇-600按照羟基摩尔比3-5：1混合而成的混合物；所述异氰酸酯为1,6-六亚甲基二异氰酸酯和三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯中的一种；所述羟基丙烯酸酯为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯和丙烯酸羟丁酯中的一种；
所述活性稀释剂为BDDA和HDDA中的一种与TMP（EO）6DA、TMP（EO）9DA和TMP（EO）15DA中的一种按照质量比5-10:1混合而成的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种纳米银线透明导电膜专用柔性透明光学胶，其特征在于：所述聚氨酯丙烯酸预聚物的合成包括如下步骤：
（a）原料脱水：
对原料多元醇、异氰酸酯以及羟基丙烯酸酯进行高温抽真空脱水处理，处理条件为：温度80-120℃，真空度0.05-0.1MPa，时间2-4h；
（b）多元醇和异氰酸酯反应：
在N2保护环境下，将脱水处理后的异氰酸酯加入烧瓶中，以200-500r/min的速度机械搅拌，同时加热至60-70℃，然后将脱水处理后的多元醇匀速滴加到烧瓶中，滴加时间2h；滴加完成后继续保温搅拌反应，直到-NCO含量达到理论值并保持不变，停止反应，得到第一步产物；
其中，脱水处理后的异氰酸酯中-NCO与脱水处理后的多元醇中-OH的摩尔比为1.1:1，以保证-OH可以反应完全；
（c）接双键反应：
将第一步产物保持原来的机械搅拌速度，升温至80℃，加入对羟基苯甲醚，再将脱水处理后的羟基丙烯酸酯匀速滴加到烧瓶中，滴加时间1h；滴加完成后继续保温搅拌反应，直到-NCO含量为0，反应结束，冷却至室温出料，得到聚氨酯丙烯酸预聚体；
其中：第一步产物中-NCO与羟基丙烯酸酯中-OH的摩尔比为1:1.1，以保证-NCO可以反应完全；所述对羟基苯甲醚的加入量占步骤（b）脱水处理后的异氰酸酯与脱水处理后的多元醇总质量的0.2%。
3.根据权利要求1或2所述的一种纳米银线透明导电膜专用柔性透明光学胶，其特征在于：所述光引发剂为光引发剂173、光引发剂184和光引发剂754中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的一种纳米银线透明导电膜专用柔性透明光学胶，其特征在于：所述增粘树脂为Piccotac1095-N。
5.根据权利要求1或2所述的一种纳米银线透明导电膜专用柔性透明光学胶，其特征在于：所述光稳定剂为光稳定剂292、光稳定剂622、光稳定剂770和光稳定剂944中的一种；所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂245、抗氧剂1010、抗氧剂1024、抗氧剂1076、抗氧剂1098和抗氧剂1135中的一种；所述紫外吸收剂为UV-P、UV-234、UV-320、UV-326、UV-327和UV-328中的一种与UV-531按质量比1:1混合而成的混合物；所述红外吸收剂为IRA HSYP 03。
6.一种权利要求1所述纳米银线透明导电膜专用柔性透明光学胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）黄光、无尘环境下，将活性稀释剂、聚氨酯丙烯酸预聚物、增粘树脂依次加入分散缸，机械搅拌，分散均匀；然后依次加入光稳定剂、抗氧剂、紫外吸收剂、红外吸收剂、光引发剂，继续搅拌均匀，获得胶液；
（2）将所得胶液涂布成膜并UV固化后，贴合离型膜，最后收卷，即制得柔性透明光学胶。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述胶液涂布成膜的厚度为5μm-500μm。
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