具有(甲基)丙烯酰基的全氟聚醚聚氨酯添加剂以及硬涂料制造技术

本发明专利技术涉及一种含有氟烃基和聚氨酯－（甲基）丙烯酰基的添加剂和硬涂料。该硬涂料尤其可用作光学装置上的表面层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利说明具有(甲基)丙烯酰基的全氟聚醚聚氨酯添加剂以及硬涂料
技术介绍
人们将光学硬涂料涂敷在光学显示装置表面上，以防止其表面擦损和形成痕迹。光学硬涂层理想的产品特征包括耐刮性和耐磨性、以及憎墨性和抗污性。 目前已经用于表面防护的材料包括氟化聚合物或含氟聚合物。含氟聚合物在以下性质方面优于常规的基于烃的材料，所述性质为强的化学惰性(耐溶剂性及耐酸碱性)、防尘性和抗污性(这是由于含氟聚合物的表面能低)、低吸湿性、耐候性和耐日光性。 此外，人们也已经研究出这样的含氟聚合物，该含氟聚合物与基于烃的硬涂料制剂交联，从而提高硬度并改善与基材界面的粘合性。例如，人们已知当把可自由基固化的全氟聚醚加到陶瓷聚合体(ceramer)硬涂料组合物(其含有多个胶态无机氧化物颗粒和可自由基固化的粘结剂前体)中时，所述的全氟聚醚可提供针对钢笔墨水和永久性记号笔墨水的强烈排斥性，例如如Kang的美国专利No.6,238,798(已转让给位于美国明尼苏达州St.Paul市的3M Innovative Properties公司)所述。 本行业会受益于其它的基于含氟聚合物的硬涂料，尤其是具有改善的性质的那些含氟聚合物基硬涂料。 专利技术概述 一方面，本专利技术涉及一种含有氟烃基和聚氨酯-(甲基)丙烯酰基的组合物，该组合物适合用作光学显示装置的表面层组合物中的添加剂、以及用于其它用途。 在一种实施方案中，该组合物包含在以下的专利技术详述部分中被描述为化学式(1)的全氟聚醚聚氨酯，该全氟聚醚聚氨酯具有一价全氟聚醚部分和多元(甲基)丙烯酰基端基。 在另一实施方案中，该组合物包含在以下的专利技术详述部分中被描述为化学式(3A) (更优选为化学式(3B))的被全氟聚醚取代的聚氨酯丙烯酸酯，该聚氨酯丙烯酸酯具有一价全氟聚醚部分。 在第三实施方案中，该组合物包含一种或多种在以下的专利技术详述部分中被进一步描述为化学式(4)的全氟聚醚聚氨酯，该全氟聚醚聚氨酯具有一价全氟聚醚部分和多元(甲基)丙烯酰基。 在第四实施方案中，该组合物包含一种或多种在以下的专利技术详述部分中被描述为化学式(5)的的全氟聚醚聚氨酯，该全氟聚醚聚氨酯具有一价全氟聚醚部分和多元(甲基)丙烯酰基。 在第五实施方案中，该组合物包含一种或多种在以下的专利技术详述部分中被描述为化学式(6)的全氟聚醚聚氨酯，该全氟聚醚聚氨酯具有多元(甲基)丙烯酰基。 在其它实施方案中描述了可聚合组合物、硬涂层组合物、防护膜和光学显示装置，其分别含有由化学式1-6表示的全氟聚醚聚氨酯；烃类硬涂层组合物；以及可任选的多个经表面改性的无机纳米颗粒。 在其它实施方案中描述了防护膜和诸如光学显示装置的制品，其分别具有带有表面层的光学基材和含有无机氧化物颗粒的硬涂层，其中该表面层包含混合物的反应产物，所述混合物包含i)至少一种非氟化交联剂，和ii)至少一种具有全氟聚醚部分和至少一个自由基活性基团的全氟聚醚聚氨酯；所述硬涂层被设置在所述基材与所述表面层之间。 全氟聚醚聚氨酯添加剂可改善其它氟化组分(诸如具有自由基活性的、含有全氟聚醚、氟烷基或氟亚烷基的组分(如全氟丁基取代的丙烯酸酯组分)、以及被氟烷基或氟亚烷基取代的硫醇或聚硫醇组分)的相容性。 在其它实施方案中描述了可聚合涂料组合物、硬涂料表面层、光学显示装置和防护膜，其中可聚合组合物包含i)基于烃的硬涂料组合物(例如非氟化交联剂)；ii)至少一种具有全氟聚醚部分和至少一个自由基活性基团的全氟聚醚聚氨酯；以及iii)至少一种氟化化合物，该氟化化合物具有至少一个选自含氟聚醚、氟烷基和氟亚烷基的部分，其中该部分经非聚氨酯连接基团与至少一个自由基活性基团相连。 在一些方面中，ii)具有至少两个(甲基)丙烯酰基基团，如具有至少两个(甲基)丙烯酰基基团的端基，其中优选(甲基)丙烯酸酯基团，更优选丙烯酸酯基团。ii)和iii)均可含有全氟聚醚部分F(CF(CF3)CF2O)aCF(CF3)-，其中a为4至15。氟化化合物iii)可为具有一元或多元(甲基)丙烯酸酯官能的化合物(如全氟聚醚化合物)。可聚合组合物中的氟的总重量百分含量可为0.5重量％至5重量％。i)的量可为混合物的至少约75重量％。此外，ii)和iii)可以1∶1至3∶1的比例存在。在一个方面中，iii)中的氟原子与非氟原子的比值高于ii)中的氟原子与非氟原子的比值。在另一方面中，iii)的分子量低于ii)的分子量。 此外，可引入颗粒状的消光剂以赋予光学硬涂层防炫光性。颗粒状的消光剂还可以防止出现由于硬涂层和底部基材层之间的干涉而导致的反射性降低和色泽不均匀的现象。在优选的实施方案中，表面层(例如硬涂料表面层)具有以下性质中的任意一种或其组合，所述性质为增强的抗污性和憎墨性、足够的平整性和改善的耐久性。 在参考附图考虑下面的详细描述和所附的权利要求书之后，本专利技术的其它目的及优点会变得显而易见。 附图简要说明 附图说明图1示出具有涂敷了硬涂层的光学显示装置的制品，该制品是根据本专利技术的优选实施方案而形成的。 专利技术详述和优选实施方案 对于以下所定义的术语来说，应该采用这些定义，除非在权利要求书或说明书的其它地方给出了不同的定义。 术语“(甲基)丙烯酰基”是指包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、α-氟代丙烯酸酯、硫代丙烯酸酯和硫代甲基丙烯酸酯在内的官能团。优选的(甲基)丙烯酰基基团为丙烯酸酯基。 术语“一价的全氟聚醚部分”是指一端被全氟烷基封端的全氟聚醚链。 术语“陶瓷聚合体”是指这样的组合物，该组合物含有被分散在粘结剂基质中的纳米级尺寸的无机氧化物颗粒(例如二氧化硅)。术语“陶瓷聚合体组合物”是指还没有经辐射能量至少部分固化、因此为流动的可涂敷液体状态的本专利技术的陶瓷聚合体制剂。术语“陶瓷聚合体复合材料”或“涂层”是指经辐射能量至少部分固化、因此成为基本不流动的固体状态的本专利技术的陶瓷聚合体制剂。另外，术语“可自由基聚合”是指单体、低聚物、聚合物等在暴露于合适的自由基源时其参与交联反应的能力。 术语“聚合物”可理解为包括聚合物、共聚物(如使用两种或更多种不同单体形成的聚合物)、低聚物、及其组合，以及可形成为可混溶的共混物形式的聚合物、低聚物或共聚物。 除非另有说明，否则“HFPO-”都是指甲酯F(CF(CF3)CF2O)aCF(CF3)C(O)OCH3的端基F(CF(CF3)CF2O)aCF(CF3)-，其中“a”平均为2至15。在一些实施方案中，a平均为3至10或平均为5至8。这类物质通常以具有一定a值范围的低聚物分布的形式或低聚物混合物的形式而存在，因此a的平均值可为非整数。在一个实施方案中，a平均为6.2。该甲酯的平均分子量为1,211g/摩尔，并且可以根据Moore等人的美国专利No.3,250,808所报道的方法进行制备并采用分馏法进行提纯。通过端值描述的数值范围包括该范围涵盖的所有数值(例如，1至10包括1、1.5、3.33和10)。 在本说明书和所附的权利要求书中，某一名词前所用的“一种”、“该”、“所述”或未指明数量的情况包括所指对象多于一个的情况，除非所述内容明确表示为其它含义。因此，例如，包含“化合物”的组合物包括两种或多种化合物的混合物。如本说明书和所附权利要求书中所用，术语“或”使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学显示装置，该光学显示装置具有：　　　　具有表面层的光学基材，其中所述表面层含有混合物的反应产物，所述混合物包含：　　　　ｉ）至少一种非氟化交联剂，和　　　　ｉｉ）至少一种具有全氟聚醚部分和至少一个自由基活性基团的全氟聚醚聚氨酯；　　　　含有无机氧化物颗粒的硬涂层，该硬涂层被设置在所述基材与所述表面层之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯P克伦，景乃勇，理查德J波科尔尼，裘再明，马克J佩莱里蒂，威廉D科焦，克里斯托弗B小沃克，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]