具有高折射率的金属-聚合物杂化材料制造技术

本发明专利技术公开了可涂覆型组合物，该可涂覆型组合物包含金属

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有高折射率的金属
‑
聚合物杂化材料


[0001]本文公开了含有金属
‑
(甲基)丙烯酸酯杂化材料的可涂覆型组合物和含有相对高折射率层的制品，所述金属
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(甲基)丙烯酸酯杂化材料在固化时形成具有相对高折射率的金属
‑
聚合物杂化层。

技术介绍

[0002]光学器件逐渐变得更加复杂并且包括越来越多的功能层。当光穿过光学器件的层时，光可被层以广泛多种方式改变。例如，光可被反射、折射或吸收。在许多情况下，由于非光学原因被包括在光学器件中的层不利地影响光学特性。例如，如果包括的支撑层不是光学透明的，则非光学支撑层对光的吸收会不利地影响整个器件的透光率。
[0003]多层光学器件的一个常见难题是当不同折射率的层彼此相邻时，可在它们的界面处发生光的折射。在一些器件中，光的这种折射是期望的，但在其它器件中折射是不期望的。为了最小化或消除两个层之间的界面处的光的这种折射，已作出努力使形成界面的两个层之间的折射率的差异最小化。然而，随着光学器件内采用更广泛的材料范围，折射率的匹配可能变得越来越困难。常用于光学器件的有机聚合物膜和涂层具有有限范围的折射率。由于较高折射率的材料越来越多地用于光学装置中，因此变得越来越难于制备具有适宜的折射率，然而保持有机聚合物的所需特征，诸如易于加工、柔性等特征的有机聚合物组合物。

技术实现思路

[0004]本文公开了可涂覆型组合物，该可涂覆型组合物包含金属
‑
(甲基)丙烯酸酯杂化材料，该金属r/>‑
(甲基)丙烯酸酯杂化材料在固化时形成具有相对高折射率的金属
‑
聚合物杂化层。在一些实施方案中，可固化的金属
‑
(甲基)丙烯酸酯杂化组合物包含至少一种芳族(甲基)丙烯酸酯、至少一种羟基官能(甲基)丙烯酸酯、多金属氧酸盐；以及光引发剂。该组合物是无溶剂的，在低于50℃的温度下是可印刷的，并且在涂覆和固化后形成光学透明的且折射率为至少1.52的金属
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聚合物杂化层。
[0005]在其它实施方案中，可固化的金属
‑
(甲基)丙烯酸酯杂化组合物包含至少一种(甲基)丙烯酸酯、多金属氧酸盐和光引发剂，其中所述(甲基)丙烯酸酯包含至少一个羟基基团。该组合物是无溶剂的，在低于50℃的温度下是可印刷的，并且在涂覆和固化后形成光学透明的且折射率为至少1.52的金属
‑
聚合物杂化层。
[0006]本文还公开了制品。在一些实施方案中，制品包括：基底，该基底具有第一主表面和第二主表面；以及金属
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聚合物杂化层，该金属
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聚合物杂化层与基底的第二主表面的至少一部分相邻。金属
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聚合物杂化层包括由可涂覆且可固化的组合物制备的层，其中该可涂覆且可固化的组合物包含上述组合物。在一些实施方案中，可涂覆且可固化的组合物包含至少一种(甲基)丙烯酸酯、多金属氧酸盐和光引发剂，所述至少一种(甲基)丙烯酸酯包括具有羟基基团的(甲基)丙烯酸酯，或者含有至少一种芳族(甲基)丙烯酸酯和至少一种羟基
官能(甲基)丙烯酸酯的(甲基)丙烯酸酯混合物。该层具有50纳米至16微米的厚度，该层为光学透明的，并且具有至少1.52的折射率。
附图说明
[0007]参照以下结合附图对本公开的各种实施方案的详细说明，可更全面地理解本申请。
[0008]图1是本公开的光学制品的剖视图。
[0009]在所示实施方案的以下描述中，参考了附图并通过举例说明的方式在这些附图中示出了其中可实践本公开的各种实施方案。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可利用实施方案并且可进行结构上的改变。图未必按照比例绘制。图中使用的相似数字指代相似的部件。然而，应当理解，在给定图中使用数字指代部件不旨在限制另一个图中用相同数字标记的部件。
具体实施方式
[0010]光学器件的复杂性增加使得越来越难以满足对光学器件中所用材料的要求。具体地讲，有机聚合物材料已广泛用于光学器件中，但对这些聚合物材料的要求越来越严格。
[0011]例如，薄的有机聚合物膜对于在光学器件中作为粘合剂、保护层、隔层等的宽范围的用途是期望的。由于制品变得更加复杂，对这些层的物理需求增加了。例如，由于光学器件变得更加小型化，并且同时通常包括更多层，因此对较薄层的需要日益增加。同时，由于层较薄，也需要层更精确。例如，为了作为有效间隔件，薄隔层(厚度为1微米)需要是平坦的并且不含间隙和孔洞，以便提供适当的间隔功能。这需要以精确且一致的方式沉积有机层。
[0012]此外，这些层不仅必须提供其物理作用(粘附、保护、间隔等)，而且还必须提供所需的光学特性。在特性之中越来越重要的是折射率。当光穿过多层制品的层时，所述光会遇到层之间的界面。如果层的折射率不同，那么光可被折射。因此，为了使这种折射最小化，多层制品内的层折射率的匹配是期望的。
[0013]由于光学器件内的多个层具有高于典型有机聚合物层的折射率，已付出许多努力来开发具有较高折射率的有机聚合物层。然而，这些有机聚合物层通常具有缺点。
[0014]已描述使用有机聚合物层来制备具有高折射率的聚合物层的多种技术。通常，这些方法涉及使用高折射率单体、使用高折射率添加剂或这些方法的组合。这些方法中的每一种方法都具有优点和缺点。一般来讲，适用于制备高折射率聚合物(诸如芳族单体)的高折射率单体是昂贵的，并且通常具有高粘度，从而难以用这些单体制备可涂覆型组合物。另外，使用高折射率添加剂诸如金属氧化物纳米颗粒可增加粘度，使得难以制备可涂覆型组合物，并且还可降低层的柔性并增加其脆性，使得其不太适合用作薄光学层。
[0015]用于制备具有高折射率的聚合物层的技术包括有机金属聚合物材料，诸如美国专利公布2015/0349295(Boesch等人)中所述的那些。Boesch描述了利用成对层作为阻挡涂层的器件，其中成对层包括为有机
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无机杂化材料的第一层(去耦层)和为无机阻挡层的第二层。有机
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无机杂化去耦层包括具有有机金属聚合物或无机纳米颗粒的有机基质，使得无机材料提高折射率以更好地匹配无机阻挡层折射率。
[0016]Boesch所述的层中使用的有机金属聚合物包含金属原子，这些金属原子与有机聚
合物键合或反应以形成有机金属聚合物。这些聚合物中的一些聚合物由具有键合到其上的金属原子的单体诸如(甲基)丙烯酸酯单体制备。Boesch的示例性实施方案使用单体共混物，该单体共混物包含与Zr原子化学键合的丙烯酸酯单体。将该单体混合物旋涂、加热和紫外线固化。Boesch的可固化组合物通常具有高粘度。
[0017]在本公开中，描述了可涂覆型组合物，其为可固化的金属
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(甲基)丙烯酸酯杂化组合物。这些组合物是POM(多金属氧酸盐)和(甲基)丙烯酸酯的杂化物。POM材料具有高折射率，但作为固体材料，它们在可固化组合物中的有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种可固化的金属
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(甲基)丙烯酸酯杂化组合物，包含：至少一种芳族(甲基)丙烯酸酯；至少一种羟基官能(甲基)丙烯酸酯；多金属氧酸盐；以及光引发剂；其中所述组合物是无溶剂的，在低于50℃的温度下是可印刷的，并且在涂覆时形成光学透明的且折射率为至少1.52的层。2.根据权利要求1所述的可固化的金属
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(甲基)丙烯酸酯杂化组合物，其中所述多金属氧酸盐为钨、钼、钒、钽或铌的阴离子。3.根据权利要求1所述的可固化的金属
‑
(甲基)丙烯酸酯杂化组合物，其中所述多金属氧酸盐包含钨或钼的多金属氧酸盐。4.根据权利要求1所述的可固化的金属
‑
(甲基)丙烯酸酯杂化组合物，其中所述多金属氧酸盐包含硅钨酸。5.根据权利要求1所述的可固化的金属
‑
(甲基)丙烯酸酯杂化组合物，其中所述至少一种芳族(甲基)丙烯酸酯包含通式1的芳族(甲基)丙烯酸酯：H2C＝CHR1‑
(CO)
‑
O
‑
Ar式1其中R1为氢原子或甲基基团；并且Ar为包含苯基基团、取代的苯基基团、芳亚基基团或杂芳亚基基团的芳族基团。6.根据权利要求5所述的可固化的金属
‑
(甲基)丙烯酸酯杂化组合物，其中Ar包含芳亚基或杂芳亚基基团，所述芳亚基或杂芳亚基基团包含：含
–
(CH2)
n
‑
(C6R
24
)
‑
Z
‑
(C6R
25
)的芳亚基或杂芳亚基基团，其中n为1或更大的整数；每个R2独立地为氢原子或烷基基团；Z为单键或氧或硫原子；或含
‑
(CH2‑
CH2)
‑
T
‑
(C6R
24
)
‑
Z
‑
(C6R
25
)的杂芳亚基基团，其中T为氧或硫原子；每个R2独立地为氢原子或烷基基团；并且Z为单键或氧或硫原子。7.根据权利要求1所述的可固化的金属
‑
(甲基)丙烯酸酯杂化组合物，其中所述羟基官能(甲基)丙烯酸酯包含通式2的(甲基)丙烯酸酯：H2C＝CHR1‑
(CO)
‑
O
‑
R3式2其中R1为氢原子或甲基基团；并且R3为包含烷亚基基团、杂烷亚基基团、芳烷亚基基团或基团组合的羟基官能部分。8.根据权利要求7所述的可固化的金属
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(甲基)丙烯酸酯杂化组合物，其中所述羟基官能部分包含：含
‑
(CH2)
a
‑
CH2OH的基团，其中a为1或更大的整数；含
‑
(CH2)
a
‑
(CH(OH))
‑
(CH2)
b
‑
O
‑
Ph的基团，
其中a为1或更大的整数；b为1或更大的整数；并且Ph为苯基基团或取代的苯基基团。9.一种可固化的金属
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(甲基)丙烯酸酯杂化组合物，包含：至少一种(甲基)丙烯酸酯，其中所述(甲基)丙烯酸酯包含至少一个羟基基团；多金属氧酸盐；以及光引发剂；其中所述组合物是无溶剂的，在低于50℃的温度下是可印刷的，并且在涂覆时形成光学透明的且折射率为至少1.52的层。10.根据权利要求9所述的可固化的金属
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(甲基)丙烯酸酯杂化组合物，其中所述多金属氧酸盐为钨、钼、钒、钽或铌的阴离子。11.根据权利要求9所述的可固化的金属
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(甲基)丙烯酸酯杂化组合物，其中所述多金属氧酸盐包含钨或钼的多金属氧酸盐。12.根据权利要求9所述的可固化的金属
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(甲基)丙烯酸酯杂化组合物，其中所述多金属氧酸盐包含硅钨酸。13.根据权利要求9所述的可固化的金属
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(甲基)丙烯酸酯杂化组合物，其中所述包含至少一个羟基基团的(甲基)丙烯酸酯包含羟基官能(甲基)丙烯酸烷基酯。14.根据权利要求9的可固化的金属
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(甲基)丙烯酸酯杂化组合物，其中所述包含至少一个羟基基团的(甲基)丙烯酸酯包含通式3的芳族(甲基)丙烯酸酯：H2C＝CHR1‑
(CO)
‑
O
‑
Ar
...

【专利技术属性】
技术研发人员：克拉里，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：