[发明专利]用于硬涂层应用的UV-固化树脂组合物

说明书

本发明公开了一种用于光学显示器的硬涂层中的光化辐射可固化(甲基)丙烯酸组合物，其含有一种或多种多官能(甲基)丙烯酸酯单体、一种或多种含Si(甲基)丙烯酸酯单体、一种或多种UV自由基引发剂、一种或多种改进表面固化的单体、纳米颗粒、以及一种或多种有机溶剂。由该组合物制造的经涂覆的硬涂层制品展现出用于显示器应用的改进的特性。

技术领域

本发明涉及用于紫外(UV)固化涂层中的组合物。更具体地，本发明涉及包含多烯键式不饱和(甲基)丙烯酸酯的UV固化反应混合物的组合物，此种UV固化反应混合物特别适合用作具有优异耐指纹性和耐磨性的光学透明硬涂层。

背景技术

智能电话和其他移动或便携式装置配备有具有触摸传感器的光学显示器，该触摸传感器具有由玻璃或透明塑料膜制成的暴露的观察表面。这些显示器表面具有差的抗冲击性或差的耐磨性。在使用期间，显示器的观察面易受裂纹、刮擦、磨损和污迹的影响，这可能导致显示器失去分辨率和清晰度，并且有时变得不可读或不可操作。为了保护此类显示器，已经使用了含有硬涂层、基体基板和光学粘合剂的多层保护膜或涂层。硬涂层提供硬度、耐刮擦性和指纹去除；基体基板提供抗冲击性；并且粘合剂确保膜牢固地附接至装置屏幕。

近来，柔性和曲面显示器已经出现在智能手机中，部分地导致对保护显示器顶表面的柔性和/或曲面硬涂层膜的需求增加。此类硬涂层膜可以通过多种方法制造。然而，常规的硬涂层膜通常太刚硬而不能用于这些更先进的显示器中，并且可能太软而不能保护光学显示器，使得它们极易受到表面损伤的影响并导致显示器装置的整体光学质量下降。

Khudyakov等人的美国专利号6,489,376公开了UV可固化涂层组合物，其包含(a)辐射可固化低聚物，如50至95wt.％的单体、氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物，(b)光引发剂，以及(c)如以5至50wt.％的单体的量的反应性稀释剂的混合物，其包含(i)至少一种单官能或双官能反应性稀释剂单体和(ii)至少一种多官能反应性稀释剂。这些组合物为光纤提供硬涂层。公开了双官能氨基甲酸乙酯丙烯酸酯，其是含有两个或更多个氨基甲酸乙酯键的氨基甲酸乙酯低聚物。这些组合物不能提供用于制造柔性或曲面膜时所需的硬度和柔性的适当组合，这些柔性或曲面膜的行为类似于用于保护平面光学显示器的硬涂层。

美国专利号6,265,476公开了辐射可固化粘结剂组合物，其含有(a)具有至少一个(甲基)丙烯酸酯基团的聚合物、低聚物或单体，(b)不包括(甲基)丙烯酸酯官能团的具有烯键式不饱和官能团的低聚物或单体，以及(c)伸长促进剂。伸长促进剂可以是在暴露于辐射时能够与非(甲基)丙烯酸酯的低聚物或单体反应的含硫伸长促进剂。这些组合物不能提供用于制造柔性或曲面膜时所需的硬度和柔性的适当组合，这些柔性或曲面膜的行为类似于用于保护平面光学显示器的硬涂层。

本工作的目标是提供用于生产具有高硬度的光学显示器柔性硬涂层的组合物，其还提供高耐指纹性和优异的抵抗刮擦和磨损的耐久性。耐指纹性可以通过测量表面的水接触角(WCA)来评估-对于许多应用来说，大于100°的WCA通常被视为提供了标称量的耐受性。耐刮擦性可以以多种方式确定，但典型的测试包括使钢丝绒(SW)的垫通过硬涂层(使用限定的接触尺寸、压力、速度等)并确定WCA的变化。典型的失效标准是下降到100°以下。提供同类最佳性能的柔性硬涂层的特征可以在于115°或更高的初始WCA(类似于用于平面、刚性移动电话的经处理的玻璃的WCA)和在钢丝绒刮擦测试之后WCA的最小下降。

在基于丙烯酸酯的UV可固化硬涂层中实现高WCA和抗刮擦性的典型方法是向给定的硬涂层配制品中添加高度氟化的、丙烯酸酯官能化的表面活性剂。在涂覆过程中，表面能驱动表面活性剂迁移至硬涂层的表面。几种此类表面活性剂是可商购的，并且该配制方法目前是在柔性硬涂层制品中实现高初始WCA和耐刮擦性的标准方式。典型地，这些表面活性剂中相对高的氟含量使最终涂层的WCA增加。然而，该方法最终受到表面活性剂在典型有机配制品溶剂中的溶解度的限制，并且在实践中最高可达到的WCA是110°+/-1°。