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用于保護(hù)膜的導(dǎo)電涂層組合物及用其形成涂層的方法

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專(zhuān)利名稱(chēng):用于保護(hù)膜的導(dǎo)電涂層組合物及用其形成涂層的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及用于保護(hù)膜的導(dǎo)電涂層組合物以及使用該導(dǎo)電涂層組合物形成涂層的方法,并且更具體地,涉及用于保護(hù)膜的導(dǎo)電涂層組合物,該導(dǎo)電涂層組合物具有優(yōu)良的抗靜電功能并且該抗靜電功能的老化變化較小,且該導(dǎo)電涂層組合物對(duì)于諸如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)等塑料襯底具有增強(qiáng)的涂布性能,并且適用于形成抗靜電涂層,尤其是用于形成LCD偏振器保護(hù)膜上的抗靜電涂層,并且本發(fā)明還涉及使用該組合物形成涂層的方法。
背景技術(shù)
導(dǎo)電聚合物被廣泛用于抗靜電和電磁波屏蔽涂層、燃料電池、透明電極等。特別是在諸如CRT、LCD、PDP等顯示裝置的外部玻璃上的抗靜電涂層、用于半導(dǎo)體器件的傳輸盤(pán)、LDC偏振器保護(hù)膜、背光模塊保護(hù)膜等領(lǐng)域中,導(dǎo)電聚合物在商業(yè)上被迅速使用。最近,由于平面顯示裝置的增大,能夠避免物體被靜電損壞以及能夠避免刮痕和灰塵的導(dǎo)電涂層變得重要。例如,在生產(chǎn)大LCD襯底時(shí)除去保護(hù)膜的步驟中,由于膜的粘著力,會(huì)發(fā)生靜電,這可以導(dǎo)致致命的損傷。
作為抗靜電涂層的導(dǎo)電組分,已知金屬(鋁等)、碳黑、含有導(dǎo)電添加劑(表面活性劑,當(dāng)其與水分反應(yīng)時(shí),具有離子導(dǎo)電性)的非導(dǎo)電聚合物和導(dǎo)電聚合物(本身具有導(dǎo)電性的聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺)。作為表面活性劑,使用二價(jià)季銨鹽型的表面活性劑,但是由于抗靜電功能較差,對(duì)于高質(zhì)量TFT的LCD保護(hù)膜來(lái)說(shuō)其受到了限制。此外,常規(guī)導(dǎo)電聚合物不易大量生產(chǎn),并且具有低溶解度、低透光性、低熱穩(wěn)定性和低外部穩(wěn)定性等缺點(diǎn)。Bayer開(kāi)發(fā)的聚乙烯二氧噻吩(PEDT)是一種導(dǎo)電聚合物,其克服了上述的缺點(diǎn),改善了加工性能、透光性和防潮性(美國(guó)專(zhuān)利第5,035,926號(hào))。此外,Baytron P和Baytron PH已經(jīng)上市銷(xiāo)售,它們是摻有聚苯乙烯磺酸(一種聚合物酸)的PEDT。然而,PEDT(Baytron P、Baytron PH等)自身是水分散溶液,因此,在諸如與襯底(聚合物膜、玻璃等)的粘著、層的強(qiáng)度和干燥性等涂布性能上受限。
通常,通過(guò)在襯底(需要被涂布的物體,例如玻璃、聚合物膜等)上涂布含有導(dǎo)電聚合物、水溶性或堿溶性粘合劑和揮發(fā)性溶劑(醇等)的涂層組合物并在一定溫度下干燥來(lái)形成導(dǎo)電涂層。作為涂層組合物的實(shí)例,公開(kāi)了抗靜電涂層組合物,其包含作為導(dǎo)電聚合物的BaytronP和自乳化聚酯樹(shù)脂水分散溶液(韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.2002-0016549、日本專(zhuān)利公開(kāi)No.2005-281704)。使用該涂層組合物形成的涂層的表面電阻最初為105-6Ω/□(ohms/square),并且在10天后迅速增加至1012Ω/□,因而,抗靜電功能隨時(shí)間變差。該老化性能是如此的差以致初始的低表面電阻是毫無(wú)意義的,并且將其用于高質(zhì)量和大的LCD上也會(huì)存在問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
因此,本發(fā)明的目的是提供具有優(yōu)良抗靜電功能和改善的抗靜電功能老化性能的導(dǎo)電涂層組合物,并且提供使用該導(dǎo)電涂層組合物形成涂層的方法。
本發(fā)明的其它目的是提供對(duì)塑料襯底具有增強(qiáng)的粘著力和增強(qiáng)的層強(qiáng)度的導(dǎo)電涂層組合物,以及使用該導(dǎo)電涂層組合物形成涂層的方法。
為了實(shí)現(xiàn)這些目的,本發(fā)明提供導(dǎo)電涂層組合物,其包含1至30wt%的聚乙烯二氧噻吩水分散溶液;5至15wt%的水溶性粘合劑樹(shù)脂;0.2至10wt%的三聚氰胺樹(shù)脂;6至40wt%的醇溶劑;5至30wt%的有機(jī)溶劑,該有機(jī)溶劑選自二甲基亞砜、丙二醇甲醚、N-甲基吡咯烷酮、3-乙氧基丙酸乙酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、二甘醇一丁醚及其混合物;以及10至50wt%的水。本發(fā)明還提供形成導(dǎo)電涂層的方法,其包括如下步驟在襯底上涂布所述導(dǎo)電涂層組合物;并干燥該涂層組合物。
具體實(shí)施例方式
通過(guò)參考以下詳細(xì)說(shuō)明,更充分地理解本發(fā)明及其諸多優(yōu)點(diǎn)。
通過(guò)將聚乙烯二氧噻吩(PEDT)分散在水中來(lái)形成聚乙烯二氧噻吩水分散溶液。如果需要,該水分散溶液還可以包含少量的導(dǎo)電摻雜劑,例如聚苯乙烯磺酸(PSS)。作為市售的產(chǎn)品,可以使用由Bayer制造的Baytron P或Baytron PH。PEDT的量為占該水分散溶液的1.4wt%。PEDT水分散溶液的量?jī)?yōu)選為占所述總涂層組合物的1至30wt%。在所述涂層組合物中保持固定量(regular amount)的PEDT的情況下,如果需要,PEDT水分散溶液的濃度可以任意變化。例如,如果水分散溶液中PEDT的量增加至2.8wt%,那么可以通過(guò)將待加入至總涂層組合物中的該P(yáng)EDT水分散溶液的量減少一半來(lái)使PEDT的量保持穩(wěn)定。當(dāng)該P(yáng)EDT水分散溶液的量低于1wt%時(shí),則涂層的表面電阻增加,這會(huì)導(dǎo)致抗靜電和電磁波屏蔽性質(zhì)的惡化。相反地,當(dāng)該P(yáng)EDT水分散溶液的量高于30wt%時(shí),經(jīng)濟(jì)上并不適合并且使涂層組合物的涂布性能惡化而抗靜電性質(zhì)沒(méi)有任何特別的改善。
本發(fā)明的水溶性粘合劑樹(shù)脂增加了所述導(dǎo)電聚合物的分散性,并且增強(qiáng)了層的均勻性、粘著力、層的強(qiáng)度等。該粘合劑樹(shù)脂廣泛地包括常規(guī)的光固化或熱固性粘合劑。光固化或熱固性粘合劑包括聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮醛、聚乙酸乙烯酯及其混合物等。優(yōu)選使用水溶性熱固性聚氨酯樹(shù)脂,因?yàn)槠湓鰪?qiáng)了所形成的涂層的粘著力和強(qiáng)度。所述水溶性粘合劑樹(shù)脂的量?jī)?yōu)選為占所述總涂層組合物的5至15wt%。當(dāng)該水溶性粘合劑樹(shù)脂的量低于5wt%時(shí),涂層的均勻性、粘著力和強(qiáng)度會(huì)降低,但是當(dāng)該水溶性粘合劑樹(shù)脂的量高于15wt%時(shí),導(dǎo)電聚合物的分散性降低并且當(dāng)涂布大面積時(shí),污點(diǎn)的數(shù)量增加,這是不期望的。
本發(fā)明的三聚氰胺樹(shù)脂用于改善涂層抗靜電功能的老化性能,并且即使在涂布后,隨著時(shí)間的流逝,其仍然保持初始的抗靜電功能。在一實(shí)施方案中,本發(fā)明的三聚氰胺樹(shù)脂優(yōu)選為三聚氰胺甲醛樹(shù)脂。在另一實(shí)施方案中,本發(fā)明的三聚氰胺樹(shù)脂優(yōu)選分子量為200至3000的三聚氰胺樹(shù)脂,更優(yōu)選分子量為200至3000的三聚氰胺甲醛樹(shù)脂。在一優(yōu)選實(shí)施方案中,本發(fā)明所用三聚氰胺樹(shù)脂的分子量為200至800。在另一優(yōu)選實(shí)施方案中,本發(fā)明所用三聚氰胺樹(shù)脂的分子量為800至3000,進(jìn)一步優(yōu)選為2000至3000。該三聚氰胺樹(shù)脂的量?jī)?yōu)選為占所述總涂層組合物的0.2至10wt%。當(dāng)該三聚氰胺樹(shù)脂的量低于0.2wt%時(shí),不能充分改善涂層的老化性能,但是當(dāng)該三聚氰胺樹(shù)脂的量高于10wt%時(shí),涂層的表面電阻增加并且當(dāng)涂布時(shí),污點(diǎn)的數(shù)量會(huì)增加,這是不期望的。
本發(fā)明所述的導(dǎo)電涂層組合物包含6至40wt%的醇溶劑,優(yōu)選10至30wt%。該醇溶劑具有改善諸如該涂層組合物的干燥性等涂布性能的功能。作為醇溶劑,可以廣泛地使用在聚合物涂層組合物中常規(guī)使用的醇化合物??蓛?yōu)選使用具有1至5個(gè)碳原子的低級(jí)醇;更優(yōu)選使用異丙醇(IPA)、乙醇或其混合物;最優(yōu)選使用5至20wt%的乙醇與1至20wt%的異丙醇的混合物。當(dāng)該醇溶劑的量低于占所述總涂層組合物的6wt%時(shí),干燥性易于惡化,但是當(dāng)該醇溶劑的量高于40wt%時(shí),所述導(dǎo)電聚合物的分散性降低,這可以導(dǎo)致表面電阻的增大。
本發(fā)明所述的導(dǎo)電涂層組合物還可以包含功能性有機(jī)溶劑,與醇溶劑結(jié)合以改善涂布性能,如溶解度、分散性、干燥性、層的均勻性等。該有機(jī)溶劑包括二甲基亞砜(DMSO)、丙二醇甲醚(PGME)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、3-乙氧基丙酸乙酯(EEP)、丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)、二甘醇一丁醚(BC),及其混合物等。優(yōu)選使用二甲基亞砜。該有機(jī)溶劑的量為占所述總涂層組合物的5至30wt%,優(yōu)選為10至30wt%。當(dāng)該有機(jī)溶劑的量低于5wt%時(shí),所述涂層組合物的涂布性能降低并且產(chǎn)生不均勻的涂層,但是當(dāng)該有機(jī)溶劑的量高于30wt%時(shí),干燥性惡化而涂布性能沒(méi)有任何改善。
本發(fā)明所述的導(dǎo)電涂層組合物的剩余組分是水,并且優(yōu)選去離子水(D.I.W)。水的量?jī)?yōu)選是10至50wt%。當(dāng)水的量低于10wt%時(shí),所述涂層組合物的濃度太高以致涂布性能容易惡化,但是當(dāng)水的量高于50wt%時(shí),經(jīng)濟(jì)上并不適合并且沒(méi)有很大的改進(jìn)。
可以通過(guò)混合所述組分,如果需要并加以攪拌來(lái)產(chǎn)生本發(fā)明的涂層組合物。并且優(yōu)選通過(guò)攪拌混合醇溶劑、有機(jī)溶劑和水,然后按順序分別向混合溶劑中加入水溶性粘合劑樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂和聚乙烯二氧噻吩水溶液并攪拌,并且重復(fù)進(jìn)行加入步驟來(lái)產(chǎn)生所述組合物。隨后通過(guò)棒涂布、噴涂、旋涂等方法將產(chǎn)生的組合物涂布在襯底(玻璃、聚合物膜等)上,然后可通過(guò)在一定溫度下干燥形成所述導(dǎo)電涂層,所述溫度例如約80℃。優(yōu)選的襯底(被涂布的物體)包括聚甲基丙烯酸甲酯樹(shù)脂膜、聚丙烯酰基樹(shù)脂膜、聚碳酸酯樹(shù)脂膜、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹(shù)脂膜、PVC樹(shù)脂膜等。所形成的涂層可以用于在諸如CRT、LCD、PDP等顯示裝置的外部玻璃上的抗靜電涂層、LDC偏振器保護(hù)膜或背光模塊保護(hù)膜、用于半導(dǎo)體器件的傳輸盤(pán)、墊片的涂層等,并且特別地,最適合用于LDC偏振器保護(hù)膜的PET襯底。
在下文中,提供優(yōu)選的實(shí)施例以便更好地理解本發(fā)明。然而,本發(fā)明不局限于下列實(shí)施例。在以下實(shí)施例中,百分比和混合比率是重量比。
制備導(dǎo)電聚合物涂層根據(jù)表1所示的組分和量,將醇溶劑、有機(jī)溶劑和水混合并攪拌,然后向該混合的溶劑中加入水溶性聚氨酯樹(shù)脂并攪拌。隨后,向混合物中加入三聚氰胺樹(shù)脂并攪拌,然后加入聚乙烯二氧噻吩水分散溶液并攪拌以產(chǎn)生涂層組合物。所使用的摻有聚磺苯乙烯的聚乙烯二氧噻吩水溶液是Bayer制造的“Baytron P”(1.4wt%的PEDT)。在表1中,IPA代表異丙醇,DMSO代表二甲基亞砜,MEK代表甲基乙基酮以及D.I.W代表去離子水,三聚氰胺樹(shù)脂是BASF(German)制造的Luwipal 073樹(shù)脂。



使用棒式涂布器將所制備的涂層組合物涂布在聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)樹(shù)脂膜上,并且在80℃的電熱板上干燥1分鐘。干燥之后即刻測(cè)量所形成的涂層的性質(zhì)(表面電阻、層均勻性)。10天后,再次測(cè)量表面電阻并且結(jié)果如表2所示。在表2中,使用SIMCO制造的“ST-3”設(shè)備測(cè)量涂層的表面電阻,并且使用肉眼觀察并評(píng)價(jià)涂層的均勻性。


如表2所示,對(duì)比實(shí)施例1中制備的涂層顯示了良好的涂布性能(層均勻性),并且初始表面電阻低,抗靜電功能良好,然而,10天后,表面電阻急劇增加并且表面電阻的老化性能較差。含有三聚氰胺樹(shù)脂的實(shí)施例1與對(duì)比實(shí)施例1不同,其顯示了較低的初始表面電阻并且具有優(yōu)良的抗靜電功能的老化性能,因?yàn)?0天后表面電阻的增加值非常小。對(duì)比實(shí)施例2顯示了良好的涂布性能,但是具有較高的初始表面電阻和較差的老化性能。對(duì)比實(shí)施例3不含有三聚氰胺樹(shù)脂,但是通過(guò)控制其它組分的量,其顯示了良好的抗靜電功能和良好的老化性能。然而,其具有較差的涂布性能并且在層上出現(xiàn)了一些污點(diǎn)。
如上所述,用于保護(hù)膜的所述導(dǎo)電涂層組合物以及使用該涂層組合物涂布的襯底不僅具有優(yōu)良的抗靜電功能,還具有改善的老化性能,由于使用了三聚氰胺樹(shù)脂,即使隨著時(shí)間的流逝,該老化性能能夠維持初始的抗靜電功能,并且由于使用了水溶性溶劑,其是環(huán)境友好的,并且具有適于顯示器的保護(hù)膜的涂布性能和透明度。雖然參考優(yōu)選實(shí)施方案詳細(xì)地描述了本發(fā)明,但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解,在不偏離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明精神和范圍的前提下,可以對(duì)其進(jìn)行各種修改和替換。
權(quán)利要求
1.導(dǎo)電涂層組合物,其包含1至30wt%的聚乙烯二氧噻吩水分散溶液;5至15wt%的水溶性粘合劑樹(shù)脂;0.2至10wt%的三聚氰胺樹(shù)脂;6至40wt%的醇溶劑;5至30wt%的有機(jī)溶劑,所述有機(jī)溶劑選自二甲基亞砜、丙二醇甲醚、N-甲基吡咯烷酮、3-乙氧基丙酸乙酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、二甘醇一丁醚,及其混合物;以及10至50wt%的水。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電涂層組合物,其中所述水溶性粘合劑樹(shù)脂是水溶性的熱固性聚氨酯樹(shù)脂。
3.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電涂層組合物,其中所述醇溶劑是5至20wt%的乙醇與1至20wt%異丙醇的混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電涂層組合物,其中聚乙烯二氧噻吩的含量占所述聚乙烯二氧噻吩水分散溶液的1.4wt%。
5.形成導(dǎo)電涂層的方法,其包括以下步驟在襯底上涂布權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電涂層組合物;以及干燥所述襯底上的所述涂層組合物。
6.如權(quán)利要求5所述的形成導(dǎo)電涂層的方法,其中通過(guò)以下步驟制備所述導(dǎo)電涂層組合物將水、醇溶劑和有機(jī)溶劑混合,所述有機(jī)溶劑選自二甲基亞砜、丙二醇甲醚、N-甲基吡咯烷酮、3-乙氧基丙酸乙酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、二甘醇一丁醚,及其混合物;將所得的混合溶劑和水溶性粘合劑樹(shù)脂混合;將所得的混合物和三聚氰胺樹(shù)脂混合;以及將所得混合物和聚乙烯二氧噻吩水分散溶液混合。
7.制備權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的導(dǎo)電涂層組合物的方法,其包括以下步驟將水、醇溶劑和有機(jī)溶劑混合,所述有機(jī)溶劑選自二甲基亞砜、丙二醇甲醚、N-甲基吡咯烷酮、3-乙氧基丙酸乙酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、二甘醇一丁醚,及其混合物;將所得的混合溶劑和水溶性粘合劑樹(shù)脂混合;將所得的混合物和三聚氰胺樹(shù)脂混合;以及將所得混合物和聚乙烯二氧噻吩水分散溶液混合。
全文摘要
公開(kāi)了導(dǎo)電涂層組合物和使用該導(dǎo)電涂層組合物形成涂層的方法。所述導(dǎo)電涂層組合物能夠在顯示裝置的保護(hù)膜表面上形成抗靜電涂層。該導(dǎo)電涂層組合物包含1至30wt%的聚乙烯二氧噻吩水分散溶液;5至15wt%的水溶性粘合劑樹(shù)脂;0.2至10wt%的三聚氰胺樹(shù)脂;6至40wt%的醇溶劑;5至30wt%的有機(jī)溶劑,該有機(jī)溶劑選自二甲基亞砜、丙二醇甲醚、N-甲基吡咯烷酮、3-乙氧基丙酸乙酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、二甘醇一丁醚及其混合物;以及10至50wt%的水。形成所述導(dǎo)電涂層的方法包括在襯底上涂布所述導(dǎo)電涂層組合物并干燥該涂層組合物的步驟。
文檔編號(hào)G02B1/10GK101037556SQ20071008750
公開(kāi)日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2007年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月16日
發(fā)明者樸鐘大, 申宗哲, 李鎬圭 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東進(jìn)世美肯
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