[发明专利]柔性和可折叠的耐磨可光致图案化硅氧烷硬涂层

说明书

本发明涉及一种层状结构，包括：基板层；以及基板层上的硅氧烷聚合物的层，层状结构能够围绕具有曲率半径的心轴弯曲而不断裂。硅氧烷聚合物的层具有到50微米、尤其是约5微米到20微米的厚度，且其通过以下操作来获得：在基板上沉积包括至少三种不同硅烷单体的组合物，硅烷单体包含至少一种双硅烷；硅烷单体中的至少一种具有能够实现与相邻硅氧烷聚合物交联的活性基团；至少部分地水解硅烷单体以形成硅氧烷聚合物链；以及使硅氧烷聚合物链10交联以便在基板上实现交联的硅氧烷聚合物层。

技术领域

本发明涉及硅氧烷聚合物组合物。特定来说，本发明涉及一种包含硅氧烷聚合物组合物的硬涂层组合物，所述硅氧烷聚合物组合物具有供用于柔性和可折叠电子装置中的合适的性质。本发明还涉及用于生产柔性耐磨硅氧烷硬涂布的制品和使用所述制品的这种组合物的合成、聚合以及交联，以及包含柔性硅氧烷硬涂层固化制品的可光致图案化光学膜。

背景技术

透明塑料已广泛用作光学和透明显示器行业中的核心材料。特定来说，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate；PET)、聚酰亚胺(polyimide；PI)、聚碳酸酯(polycarbonate；PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate；PMMA)的透明塑料已由于高透光率和合适的折射率的性质而应用于柔性电子产品应用(包含显示器、光学透镜、透明板以及汽车行业)中作为玻璃的轻质替代物。然而，这些塑料因为其具有比玻璃更低的表面硬度而具有低耐磨性的缺点。为了弥补这一缺点，开发硬涂层技术以改善塑料的表面硬度和耐磨性是重要问题。在许多处理情况中，可光致图案化性也将在例如传感器的电子装置中提供显著的任选优点。除以上性质之外，重要的是开发硬涂层，使得其具有与成品涂布制品一样好的光学特性，优选地通过仅使用单层或在一些情况下可能需要双层涂层来实现所需光学性能(例如，透射和反射特性、雾度、针对极低虹彩a*和b*进行优化)，以达到所需功能性。

硬涂层材料主要分成有机材料、无机材料以及有机-无机混合材料。例如丙烯、氨基甲酸酯以及三聚氰胺的有机材料具有有机材料的优点，例如柔性和可模制性，但其具有低表面硬度。相反，硅基无机材料具有高表面硬度和透明度的性质，但其具有低柔性和可模制性。由于硬涂层技术需要两种材料的优点，所以有机-无机混合材料已比其中的每一种吸引更多关注。然而，即使已积极地进行许多研究以将有机材料和无机材料两者的益处整合到硬涂层技术中，但其仍不能令人满意。

在常规技术中，日本专利公开第2006-063244号公开一种用于硬涂层的树脂组合物，其由以下构成：用在分子中具有反应性(甲基)丙烯酸酯基的硅烷偶联剂、在分子中具有一个反应性(甲基)丙烯酸酯基的单体或通过单体的聚合来制备的聚合物表面处理的胶态二氧化硅、双官能(甲基)丙烯酸酯、三官能或更高官能的(甲基)丙烯酸酯、流平剂以及光聚合引发剂。然而，丙烯酸酯的光自由基聚合对氧敏感，这不同于脂环族环氧基的聚合。

美国专利公开第20120034450号公开一种表面保护膜，其可通过混合电离辐射可固化树脂、消光剂、紫外线吸收剂以及经受疏水化处理的无机精细颗粒以便制备树脂来获得，且接着固化树脂。然而，电离辐射可固化树脂与无机精细颗粒的物理混合可能降低分散性，且导致无机精细颗粒的凝集。透射率也因树脂与无机精细颗粒之间的界面处的光散射而降低。因此，其不适用于良好光学质量保护膜。

美国专利申请第20130331476号公开一种硬涂层组合物，包括含脂环族环氧基的硅氧烷树脂，其具有在1000到4000范围内的重量平均分子量和PDI 1.05到1.4的分子量分布。另外，日本专利申请JP2017008144教示一种含有柔性环氧基的硅氧烷树脂。

然而，前述硅氧烷树脂难以加工成也可光致图案化的柔性和可折叠涂层。

具有有机材料的易可加工性和无机材料的高透光率和表面硬度的硬涂层材料的开发对于塑料的广泛应用将是令人感兴趣的。对于柔性塑料基板材料，易可加工性在例如卷对卷方法的体积方法中是必不可少的。可光致图案化性例如在新颖柔性电子装置(例如柔性传感器)中是重要的。