一种柔性光学缓冲材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种柔性光学缓冲材料及其制备方法和应用，该制备方法包括如下步骤：以烷氧基硅烷和卤代烷基烷氧基硅烷为反应原料，经水解缩合反应制得硅羟基封端且侧链含卤代烷基的线型聚硅氧烷；以硼酸类化合物和硅羟基封端的聚硅氧烷为原料，经加热反应，再经洗涤

【技术实现步骤摘要】
一种柔性光学缓冲材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及光学材料
，特别涉及一种柔性光学缓冲材料及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]随着通信技术和互联网技术的迅速发展以及人们对显示设备的实用性和色彩的追求，促使了显示设备向多功能和数字化的方向发展
。
具体来说，现代显示器件正向高密度高分辨率
、
节能化
、
高亮度
、
彩色化
、
大屏幕
、
柔性
、
透明显示等方向发展
。
通常显示器表面都会设置一层光学级保护膜以保护显示器抵抗外界冲击，例如
PET、PMMA、PC、TPU、PI、PVC
等保护膜
。
光学保护膜需要满足高透光率
、
低雾度
、
高亮度等性能要求
。
现有的光学保护膜的抗冲击性能和柔顺性仍欠佳
。
[0003]传统的聚氨酯弹性体材料依赖于材料的形变和回弹性进行缓冲，缓冲能力有限
。
而剪切触变加硬弹性体材料则可以有效的将接触面积进行拓展，并借助聚氨酯网络对能量耗散
。
剪切硬化非牛顿流体是一类在承受冲击载荷时能够发生化学键变化的材料
。
剪切硬化材料不仅具有优异的柔韧性和抗冲击性，而且还具有优异的热稳定性和可塑性
(
流动性较弱
)。
在自然状态或低速冲击下，剪切硬化胶处于松弛
、
柔软的粘流态，表现出优异的柔韧性
。
随着外部冲击载荷
(
或频率
)
的增大，剪切硬化胶能够发生从粘流态到高弹态，甚至玻璃态的相变，宏观行为表现为模量的急剧增大，因而能够更好的抵抗冲击变形并吸收冲击能量
。
当冲击载荷消失后，剪切硬化胶不仅能够恢复至最初的粘流态，而且还能在断裂破碎后重新粘结，表现出优异的自修复特性
。
剪切硬化胶国际上比较通行的配方是采用一类聚合物材料
——
聚硼硅氧烷，类似于生活中常见的橡皮泥，依靠微观层面的硼原子与氧原子构成的硼氧键的断裂速度迟滞效应，在自然状态下非常柔软，而在承受冲击时，硼氧键会提供非常强的抵抗力，而且冲击载荷越强，抵抗力越大
。
英国工程师
Richard
于
1999
年专利技术了“遇软则软，遇硬则硬”的
D3O
材料属于剪切硬化胶体系的抗冲击材料，在常态下很柔软且具有弹性，一旦遇到高速的冲击或挤压，分子链立刻相互锁定，材料变得坚硬从而消耗外力
。
当外力消失后，材料会恢复到最初的柔性态
。
由于其出色的抗冲击性能和优异的柔韧性，
D3O
已经被广泛用于冲击防护领域，如人体护具和电子产品保护壳等产品
。
[0004]聚硼硅氧烷材料虽然缓冲性能优异，但其分子线性结构容易流动，无法保持其形状稳定性，所以要添加到其他的树脂材料里面才能保持形态
。
虽然可以通过物理作用实现材料的添加和分散，但
B
‑
O
和
Si
‑
O
键本身属于无机聚合物体系，很难与光学薄膜领域的
PET、TPU、TAC
和丙烯酸等体系相容，相容性差导致添加聚硼硅氧烷的材料光透过率和雾度受到了非常大的影响
。
加之该类无机材料很容易从共混物体系中析出，导致热氧老化性能差
、
尺寸稳定性差，且与其他粘接剂的粘接界面稳定性差，粘接难度高
。
所以尚未有将
D3O
材料用于光学保护膜的相关报道
。
[0005]公开号为
CN115181413A
的中国专利申请提供了一种基于聚硼硅氧烷改性聚氨酯的应变速率敏感冲击防护材料及其制备方法与应用，其通过“共发泡”工艺将聚氨酯与聚硼
硅氧烷复合制备得到基于聚硼硅氧烷改性聚氨酯的应变速率敏感冲击防护材料，该材料可在常温下短时间内成型熟化，且可根据所受冲击的速度改变自身的模量，呈现应变速率敏感性，实现自适应性的吸能，可应用于各种冲击条件下的缓冲防护
。
该材料中，聚硼硅氧烷以“海
‑
岛”形式良好分散于聚氨酯泡沫骨架中，这种聚氨酯与聚硼硅氧烷复合形式的材料仅适用于泡沫防护材料，应用于航空航天设备
、
军用防护装备
、
体育运动护具等领域，并不能应用于光学保护膜
。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种柔性光学缓冲材料及其制备方法和应用
。
该柔性光学缓冲材料兼具较优异的光学性能
、
柔顺性能和抗冲击性能，其既具有聚氨酯的弹性缓冲性能，又具有剪切变硬特性以实现力的迅速分散，进而具有更为显著的缓冲特性，同时，该材料实现了聚氨酯和聚硼硅氧烷的有效结合，解决了聚氨酯和聚硼硅氧烷相容性差所带来的材料光透过率低
、
雾度高
、
结构稳定性和粘接性差的问题
。
[0007]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0008]一种柔性光学缓冲材料的制备方法，包括如下步骤：
[0009](1)
硅羟基封端的聚硅氧烷的制备
[0010]以烷氧基硅烷和卤代烷基烷氧基硅烷为反应原料，经水解缩合反应制得硅羟基封端且侧链含卤代烷基的线型聚硅氧烷；
[0011](2)
聚硼硅氧烷的制备
[0012]以硼酸类化合物和步骤
(1)
制得的硅羟基封端的聚硅氧烷为原料，经加热反应，再经洗涤
、
干燥后制得聚硼硅氧烷；
[0013](3)
水解反应
[0014]将步骤
(2)
制得的聚硼硅氧烷在碱性条件下水解制得硅羟基封端且侧链含烷羟基的聚硼硅氧烷；
[0015](4)
聚硼硅氧烷聚氨酯聚合物材料的制备
[0016]将一定量的聚硼硅氧烷
、
聚氨酯预聚体
、
催化剂和无水溶剂混合，于一定温度下反应一定时间后，加入交联剂，继续反应一定时间后经烘干制得作为柔性光学缓冲材料的聚硼硅氧烷聚氨酯聚合物材料
。
[0017]进一步的，所述烷氧基硅烷选自甲氧基硅烷
、
乙氧基硅烷
、
丙氧基硅烷
、
丁氧基硅烷中的一种；所述卤代烷基烷氧基硅烷选自3‑
氯丙基甲氧基硅烷
、3
‑
氯丙基乙氧基硅烷
、3
‑
氯甲基甲氧基硅烷
、3
‑
氯甲基乙氧基硅烷中的一种...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种柔性光学缓冲材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)
硅羟基封端的聚硅氧烷的制备以烷氧基硅烷和卤代烷基烷氧基硅烷为反应原料，经水解缩合反应制得硅羟基封端且侧链含卤代烷基的线型聚硅氧烷；
(2)
聚硼硅氧烷的制备以硼酸类化合物和步骤
(1)
制得的硅羟基封端的聚硅氧烷为原料，经加热反应，再经洗涤
、
干燥后制得聚硼硅氧烷；
(3)
水解反应将步骤
(2)
制得的聚硼硅氧烷在碱性条件下水解制得硅羟基封端且侧链含烷羟基的聚硼硅氧烷；
(4)
聚硼硅氧烷聚氨酯聚合物材料的制备将一定量的聚硼硅氧烷
、
聚氨酯预聚体
、
催化剂和无水溶剂混合，于一定温度下反应一定时间后，加入交联剂，继续反应一定时间后经烘干制得作为柔性光学缓冲材料的聚硼硅氧烷聚氨酯聚合物材料
。2.
根据权利要求1所述的一种柔性光学缓冲材料的制备方法，其特征在于：所述烷氧基硅烷选自甲氧基硅烷
、
乙氧基硅烷
、
丙氧基硅烷
、
丁氧基硅烷中的一种；所述卤代烷基烷氧基硅烷选自3‑
氯丙基甲氧基硅烷
、3
‑
氯丙基乙氧基硅烷
、3
‑
氯甲基甲氧基硅烷
、3
‑
氯甲基乙氧基硅烷中的一种
。3.
根据权利要求1所述的一种柔性光学缓冲材料的制备方法，其特征在于：所述硼酸类化合物选自羟基硼酸
、
烷基硼酸
、
芳基硼酸中的一种；步骤
(2)
中，硅羟基封端的聚硅氧烷中的羟基与硼酸类化合物中的羟基的摩尔比为
(0.5
～
1)
：
1。4.
根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵江，李钦，李鹏，
申请(专利权)人：苏州易昇光学材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：