改性异丁烯‑异戊二烯橡胶、其制备方法和固化产物与流程

文档序号:11208415阅读:908来源:国知局

本发明涉及改性异丁烯-异戊二烯橡胶、其制备方法和固化产物。



背景技术:

一般来说,异丁烯-异戊二烯橡胶由于具有优异的耐化学性、优异的耐水蒸气性、优异的电绝缘特性等而被用于粘合剂组合物和粘合片,但是因为这种橡胶中含有少量的不饱和键而存在难以使这种橡胶固化的问题。

为了解决该问题,当通过对异丁烯-异戊二烯橡胶进行硫化处理来使这种橡胶固化时,由于发生颜色变化的变色现象,光学特性可能劣化,并且硫化处理过程基本上需要高温过程,因此具有差的可加工性并涉及到风险。

另外,当使异丁烯-异戊二烯橡胶通过卤素取代而交联时,异丁烯-异戊二烯橡胶对人体是有害的,并且可能由于卤素元素的毒性而引起环境污染。



技术实现要素:

技术问题

本发明的一个示例性实施方案提供了改性异丁烯-异戊二烯橡胶,其同时实现优异的粘合特性、优异的透明性、优异的柔性和优异的耐水蒸气透过性。

本发明的另一个示例性实施方案提供了通过使包含改性异丁烯-异戊二烯橡胶的组合物热固化而形成的固化产物。

本发明的又一个示例性实施方案提供了用于制备改性异丁烯-异戊二烯橡胶的方法。

然而,本发明要解决的技术问题不限于上述问题,并且本领域技术人员从下面的描述中可以清楚地理解未提及的其他问题。

技术方案

本发明的一个示例性实施方案提供了包含以下化学式14的结构单元的改性异丁烯-异戊二烯橡胶(iir):

[化学式14]

在化学式14中,z为含有至少两个经取代或未经取代的氨基乙酯基团的烷基。

在化学式14中,z可为由以下化学式15表示的官能团、由以下化学式16表示的官能团、或由以下化学式17表示的官能团:

[化学式15]

[化学式16]

[化学式17]

在化学式15至化学式17中,r1至r17各自独立地为经取代或未经取代的具有1至12个碳原子的烷基;或者氢。

改性异丁烯-异戊二烯橡胶在全部结构单元中可包含约0.5mol%至约10.0mol%的化学式14的结构单元。

改性异丁烯-异戊二烯橡胶可以不含硫原子和卤素原子。

改性异丁烯-异戊二烯橡胶的重均分子量可为约10000g/mol至约1000000g/mol。

改性异丁烯-异戊二烯橡胶的玻璃化转变温度可为约-80℃至约-20℃。

包含化学式14的结构单元的改性异丁烯-异戊二烯橡胶可为包含以下化学式1的结构单元的中间改性异丁烯-异戊二烯橡胶与由以下化学式18表示的基于氮丙啶的化合物的反应产物:

[化学式1]

在化学式1中,x为含有至少两个羧基的烷基,

[化学式18]

在化学式18中,r13至r17各自独立地为经取代或未经取代的具有1至12个碳原子的烷基;或者氢。

在化学式1中,x可为由以下化学式2表示的官能团、由以下化学式3表示的官能团、或由以下化学式4表示的官能团:

[化学式2]

[化学式3]

[化学式4]

在化学式2至化学式4中,r1至r12各自独立地为经取代或未经取代的具有1至12个碳原子的烷基;或者氢。

中间改性异丁烯-异戊二烯橡胶在全部结构单元中可包含约0.5mol%至约10.0mol%的化学式1的结构单元。

改性异丁烯-异戊二烯橡胶在全部结构单元中可包含约90.0mol%至约95.5mol%的以下化学式5的结构单元:

[化学式5]

本发明的另一个示例性实施方案提供了通过使包含改性异丁烯-异戊二烯橡胶的组合物热固化或光固化而形成的固化产物。

固化产物可以不含硫原子和卤素原子。

固化产物的凝胶分数可为约10%或更大。

固化产物可形成为光学粘合膜,并且粘合膜的粘合强度可为约500克/英寸至约6000克/英寸。

本发明的又一个示例性实施方案提供了用于制备改性异丁烯-异戊二烯橡胶(iir)的方法,所述方法包括:使包含以下化学式1的结构单元的一次改性异丁烯-异戊二烯橡胶与由以下化学式18表示的基于氮丙啶的化合物反应:

[化学式1]

在化学式1中,x为含有至少两个羧基的烷基,

[化学式18]

在化学式18中,r13至r17各自独立地为经取代或未经取代的具有1至12个碳原子的烷基;或者氢。

可以制备包含以下化学式14的结构单元的二次改性异丁烯-异戊二烯橡胶作为一次改性异丁烯-异戊二烯橡胶与由化学式18表示的基于氮丙啶的化合物的反应产物:

[化学式14]

在化学式14中,z为含有至少两个经取代或未经取代的氨基乙酯基团的烷基。

在化学式14中,z可为由以下化学式15表示的官能团、由以下化学式16表示的官能团、或由以下化学式17表示的官能团:

[化学式15]

[化学式16]

[化学式17]

在化学式15至化学式17中,r1至r17各自独立地为经取代或未经取代的具有1至12个碳原子的烷基;或者氢。

基于100重量份一次改性异丁烯-异戊二烯橡胶,可以使约0.5重量份至约20重量份基于氮丙啶的化合物反应。

所述制备方法还可包括:通过将包含以下化学式5的结构单元和以下化学式13的结构单元的异丁烯-异戊二烯橡胶与溶剂混合来制备原料组合物;通过向原料组合物添加含碳-碳双键的环状酸酐和自由基引发剂以使异丁烯-异戊二烯橡胶与含碳-碳双键的环状酸酐反应来形成中间产物;以及通过向包含中间产物的原料组合物添加酸性水溶液或碱性水溶液来由中间产物形成一次改性异丁烯-异戊二烯橡胶:

[化学式5]

[化学式13]

酸酐可包括选自以下的至少一种:由以下化学式6表示的化合物、由以下化学式7表示的化合物、由以下化学式8表示的化合物、及其组合:

[化学式6]

[化学式7]

[化学式8]

在化学式6至化学式8中,r1至r12各自独立地为氢;或者经取代或未经取代的具有1至12个碳原子的烷基。

中间产物可形成为包含以下化学式9的结构单元:

[化学式9]

在化学式9中,y为衍生自含碳-碳双键的环状酸酐的衍生物。

在化学式9中,y可为由以下化学式10表示的官能团、由以下化学式11表示的官能团、或由以下化学式12表示的官能团:

[化学式10]

[化学式11]

[化学式12]

在化学式10至化学式12中,r1至r12各自独立地为经取代或未经取代的具有1至12个碳原子的烷基;或者氢。

基于100重量份一次改性异丁烯-异戊二烯橡胶,可向一次改性异丁烯-异戊二烯橡胶添加约0.5重量份至约10重量份酸酐。

有益效果

改性异丁烯-异戊二烯橡胶可以同时实现优异的粘合特性、优异的透明性、优异的柔性和优异的耐水蒸气透过性。

最佳实施方式

在下文中,将详细描述本发明的示例性实施方案。然而,示例性实施方案作为示例提出,本发明不限于此,并且本发明仅由以上描述的权利要求的范围限定。

在本说明书中,除非另外限定,否则“烷基”意指饱和烷基,不包括任何烯基或炔基,并且烷基可以是支链、直链或环状的。

例如,烷基的典型实例包括乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、己基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基等。

在本说明书中,除非另外限定,否则“取代”可意指被具有1至20个碳原子的烷基、或具有3至20个碳原子的环烷基、或具有6至20个碳原子的芳基取代。

此外,在本说明书中,“*”意指与相同或不同的原子或化学式连接的部分。

本发明的一个示例性实施方案提供了包含以下化学式14的结构单元的改性异丁烯-异戊二烯橡胶(iir):

[化学式14]

在化学式14中,z为含有至少两个经取代或未经取代的氨基乙酯基团的烷基。例如,在与氨基乙酯基团中包含的氨基的氮原子键合的氢原子被取代,或者例如与乙基的碳原子键合的氢原子被取代时,可形成经取代的氨基乙酯基团。

z可包含例如2至6个经取代或未经取代的氨基乙酯基团,并且特别地,可包含2至4个经取代或未经取代的氨基乙酯基团,但不限于此。此外,z还可以包含或可以不包含具有1至12个碳原子的烷基、羟基或这两种基团作为取代基。当z包含羟基作为取代基时,z可包含例如2至4个羟基,并且特别地,可包含两个羟基,但不限于此。

对于含有至少两个氨基乙酯基团的烷基z,除取代基之外的主链(即,主链)的碳原子数可为例如2至20,并且特别地,可为2至10,但不限于此。z可以是支链、直链或环状烷基,当z为环状烷基时,z可为例如环烷基或双环烷基,并且特别地,可为环己基或双环[2.2.2]辛基。

通常使用的未改性异丁烯-异戊二烯橡胶具有良好的耐化学性、耐水蒸气性、电绝缘特性、粘合特性、粘弹特性等,但是由于少量的不饱和键而几乎不进行固化反应,因此,通过硫化处理或卤素取代等来进行固化反应以将未改性异丁烯-异戊二烯橡胶制备成诸如粘合膜和粘合片的产物。

然而,对于硫化处理方法,光学特性由于发生颜色变化的变色现象而可能劣化,并且残留在产物中的硫元素可能引起腐蚀等,而且基本上伴随高温过程,因此可加工性较差并且涉及到风险。此外,当通过异丁烯-异戊二烯橡胶的卤素取代来进行交联时,残留在产物中的卤素元素以离子形式存在,因此,异丁烯-异戊二烯橡胶可能对电磁部件具有负面影响例如物理特性改变,对人体有害,并且可能由于卤素元素的毒性而引起环境污染。此外,当通过硫化处理或卤素取代使异丁烯-异戊二烯橡胶热固化时,由于具有高度反应性的硫元素或卤素元素,所以即使在热固化反应完成之后,热固化反应还可能继续进行预定时间,并且当将异丁烯-异戊二烯橡胶暴露于uv时,可能进行光固化反应,因此,随着时间的推移,产物的物理特性可能改变。

同时,粘合膜、粘合片等也可通过将未改性异丁烯-异戊二烯橡胶与丙烯酸类树脂(其为可光固化树脂)混合来由包含未改性异丁烯-异戊二烯橡胶和丙烯酸类树脂的粘合剂组合物形成,但是在这种情况下,与单独使用异丁烯-异戊二烯橡胶的情况相比,粘合特性或粘附特性可能劣化。

因此,在本发明的一个示例性实施方案中,改性异丁烯-异戊二烯橡胶的优点在于可以实现优异的粘合特性、优异的透明性、优异的柔性和优异的耐水蒸气透过性,因为通过包含含有至少两个经取代或未经取代的氨基乙酯基团的烷基作为不仅可以容易地进行热固化反应而且可以容易地进行光固化反应的热固性且可光固化的官能团,不仅可以容易地进行热固化反应,而且可以容易地进行光固化反应,而无需进行高温硫化处理过程或毒性卤素取代。具体地,通过包含极性基团如氨基乙酯基团以改善粘合特性并同时以较低水平实现改性异丁烯-异戊二烯橡胶的玻璃化转变温度,可以实现在室温下优异的柔性。

此外,不仅由于不需要进行高温硫化处理过程或毒性卤素取代而可以实现优异的可加工性和生态友好性,而且由于在热固化完成之后在产物内几乎不进行热固化而可以长时间地使产物的物理特性保持在始终如一的水平。

具体地,在化学式14中,z可为由以下化学式15表示的官能团、由以下化学式16表示的官能团、或由以下化学式17表示的官能团,因此,改性异丁烯-异戊二烯橡胶可包含选自以下的至少一种官能团:由以下化学式15表示的官能团、由以下化学式16表示的官能团、由以下化学式表示的官能团17、及其组合:

[化学式15]

[化学式16]

[化学式17]

在化学式15至化学式17中,r1至r17各自独立地为经取代或未经取代的具有1至12个碳原子的烷基;或者氢。

当改性异丁烯-异戊二烯橡胶包含由化学式17表示的官能团时,不仅氨基乙酯基团而且羟基可以充当热固性官能团,因此,当使包含该改性异丁烯-异戊二烯橡胶的热固性组合物固化时,根据本发明的目的和用途通过适当地使用具有不同反应性的固化剂可以形成选择性交联键。

例如,当使用基于异氰酸酯的固化剂时,羟基作为热固性官能团具有比氨基乙酯基团更高的反应性,而当使用基于氮丙啶的固化剂时,羟基不充当热固性官能团,只有氨基乙酯基团可以作为热固性官能团参与热固化反应。

改性异丁烯-异戊二烯橡胶可以通过根据本发明的目的和用途将官能团调节为适当的含量来包含由化学式15至化学式17表示的官能团中的至少一种,并且该含量没有特别限制。

在一个示例性实施方案中,在全部结构单元中,化学式14的结构单元可以以约0.5mol%至约10.0mol%,例如约0.5mol%至约5.0mol%的量包含在内。

通过包含含量在该范围内的化学式14的结构单元以容易地进行热固化反应或光固化反应,可以形成足够的交联密度,同时可以实现优异的粘合特性和优异的光学特性。

具体地,当该含量小于约0.5mol%时,通过热固化反应或光固化反应形成较低水平的交联密度,而当该含量大于约10.0mol%时,胺基的含量如此之高以致于存在雾度增大或者发生变黄现象的问题,因此,光学特性可能劣化,耐候性降低,并且发出特殊气味。

此外,在全部结构单元中,以下化学式5的结构单元可以以例如约90.0mol%至约99.5mol%,例如约95.0mol%至约99.5mol%的量包含在内。通过包含含量在该范围内的化学式5的结构单元,可以实现优异的粘弹特性和优异的耐水蒸气透过性,具体地,当该含量小于约90mol%时,水蒸气吸收特性和透气性可能增加得太高,而当该含量大于约99.5mol%时,可能形成较低水平的交联密度,因此,耐久性可能劣化:

[化学式5]

如上所述,当通过实现优异的耐化学性和优异的耐水蒸气透过性使改性异丁烯-异戊二烯橡胶形成为粘合膜等时,通过防止气泡产生等可以长时间地始终如一地保持产物的光学特性,并且通过由于高粘弹特性而实现优异的柔性可以进一步防止粘合膜从基底材料剥离或升离的现象。

此外,在一个示例性实施方案中,改性异丁烯-异戊二烯橡胶可以不含硫原子和卤素原子。因此,在通过终止热处理来完成热固化反应之后,热固化不会继续进行,因此,具有可以长时间地始终如一地实现物理特性的优点,因为可以始终如一地保持固化产物的凝胶分数、固化度等。

改性异丁烯-异戊二烯橡胶的重均分子量可为例如约10000g/mol至约1000000g/mol。通过具有在该范围内的重均分子量来将粘度调节到适当水平,可以在热固化期间形成足够水平的交联密度,同时实现优异的可加工性。

改性异丁烯-异戊二烯橡胶的玻璃化转变温度可为例如约-80℃至约-20℃。通过具有在该范围内的玻璃化转变温度,由改性异丁烯-异戊二烯橡胶形成的产物如粘合膜可以在大于约-20℃的低温下稳定地保持物理特性,同时可以在室温(其为高得多的温度)下形成优异水平的粘弹特性,从而改善柔性。

包含化学式14的结构单元的改性异丁烯-异戊二烯橡胶可为包含以下化学式1的结构单元的中间改性异丁烯-异戊二烯橡胶与由以下化学式18表示的基于氮丙啶的化合物的反应产物:

[化学式1]

在化学式1中,x为含有至少两个羧基的烷基,

[化学式18]

在化学式18中,r13至r17各自独立地为经取代或未经取代的具有1至12个碳原子的烷基;或者氢。

也就是说,x为经至少两个取代基取代的烷基,并且取代基中的至少两个为羧基。

x可包含例如2至6个羧基,并且特别地,可包含2至4个羧基,但不限于此。此外,x还可以包含或可以不包含具有1至12个碳原子的烷基、羟基或这两种基团作为取代基。当x包含羟基作为取代基时,x可包含例如2至4个羟基,并且特别地,可包含两个羟基,但不限于此。

对于含有至少两个羧基的烷基x,除取代基之外的主链(即,主链)的碳原子数可为例如2至20,并且特别地,可为2至10,但不限于此。x可以是支链、直链或环状烷基,当x为环状烷基时,x可为例如环烷基或双环烷基,并且特别地,可为环己基或双环[2.2.2]辛基。

具体地,在化学式1中,x可为由以下化学式2表示的官能团、由以下化学式3表示的官能团、或由以下化学式4表示的官能团,因此,中间改性异丁烯-异戊二烯橡胶可包含选自以下的至少一种官能团:由以下化学式2表示的官能团、由以下化学式3表示的官能团、由以下化学式表示的官能团4、及其组合:

[化学式2]

[化学式3]

[化学式4]

在化学式2至化学式4中,r1至r12各自独立地为经取代或未经取代的具有1至12个碳原子的烷基;或者氢。

在一个示例性实施方案中,在全部结构单元中,化学式1的结构单元可以以约0.5mol%至约10.0mol%,例如约0.5mol%至约5.0mol%的量包含在内。

通过包含含量在该范围内的化学式1的结构单元,可以在容易进行热固化反应的同时实现优异的耐化学性、优异的粘弹特性和优异的耐水蒸气透过性。

此外,在全部结构单元中,以下化学式5的结构单元可以以例如约90.0mol%至约99.5mol%,例如约95.0mol%至约99.5mol%的量包含在内。通过包含含量在该范围内的化学式5的结构单元,可以充分地进行热固化反应,同时实现足够高水平的耐化学性、粘弹特性和耐水蒸气透过性:

[化学式5]

在一个示例性实施方案中,包含含有化学式14的结构单元的改性异丁烯-异戊二烯橡胶的组合物可以通过热固化反应形成为粘合膜,从而可以应用于光学粘合膜的用途。

如上所述,在由改性异丁烯-异戊二烯橡胶形成的粘合膜中,有效地改善了柔性,使得即使粘合膜扭曲或弯曲也不会出现裂纹等,从而可以将粘合膜应用于光学粘合膜(例如,应用于柔性显示装置的光学粘合膜)的用途。因此,即使显示装置扭曲或弯曲,也可以有效地防止粘合膜从上层和下层剥离或升离的问题,同时不损坏粘合膜。

本发明的另一个示例性实施方案提供了通过使包含含有化学式14的结构单元的改性异丁烯-异戊二烯橡胶的组合物热固化或光固化而形成的固化产物。改性异丁烯-异戊二烯橡胶与以上在一个示例性实施方案中描述的相同。

具体地,固化产物可以不含硫原子、卤素原子和增粘剂。

通常,在通常使用的未改性异丁烯-异戊二烯橡胶中,几乎不进行热固化反应,因此,可以通过高温硫化处理或卤素取代等进行热固化反应,或者可以通过将未改性异丁烯-异戊二烯橡胶与丙烯酸类树脂(其为可光固化树脂)混合来进行光固化反应。然而,当进行光固化反应时,异丁烯-异戊二烯橡胶可能以分散在丙烯酸类固化产物中的状态存在。

高温硫化处理过程或毒性卤素取代等存在光学特性劣化、发生环境污染等问题,并且当将异丁烯-异戊二烯橡胶与为可光固化树脂的丙烯酸类树脂混合使用时,粘合特性劣化,因此存在如下缺点:只有在添加增粘剂时才可以实现所需水平的粘合强度。

在另一个示例性实施方案中,固化产物的优点在于,可以实现优异的粘合特性、优异的粘弹特性、优异的柔性和优异的耐水蒸气透过性,因为不仅可以容易地进行热固化反应而且还可以容易地进行光固化反应,而无需进行高温硫化处理过程或毒性卤素取代。

此外,不仅由于不需要进行高温硫化处理过程或毒性卤素取代而可以实现优异的可加工性、优异的生态友好性和优异的透明性,而且还由于在热固化完成之后在产物内几乎不进行热固化而可以长时间地使产物的物理特性保持在始终如一的水平。

此外,在组合物不包含增粘剂时也可以实现优异水平的粘合特性,同时可以长时间地实现产物的优异表面外观和始终如一的性能。

一般地,由于增粘剂为低分子量化合物,所以可能发生增粘剂从产物内部移动到产物表面的迁移现象,因此存在产物的表面外观和产物的性能可能劣化的问题,原因是可能容易产生粘合剂残留物、污物等。增粘剂可以意指本领域公知的那些,并且可以意指例如基于松香的树脂、基于萜烯的树脂、基于酚的树脂、丙烯酸类树脂等。

此外,组合物还可包含选自以下的至少一种:例如有机溶剂、芳族交联剂、硅烷偶联剂、及其组合,并且各组分可适当地使用本领域公知的那些。

例如,有机溶剂可包括选自以下的至少一种:甲苯、四氢呋喃、二甲苯、氯仿、二甲基亚砜、间甲酚、n-甲基吡咯烷酮、己烷、环己烷、及其组合。

另外,当使组合物热固化时,组合物还可包含热固化剂。

热固化剂可包括选自以下的至少一种:例如基于异氰酸酯的化合物、基于氮丙啶的化合物、基于环氧的化合物、基于金属螯合物的化合物、基于胺的化合物、及其组合,但不限于此。

例如,热固化反应可在约40℃至约150℃的温度下进行约3分钟至约180分钟,但是温度和时间可以根据本发明的目的和用途适当地调节,并且不限于此。

例如,当使用基于异氰酸酯的固化剂时,羟基作为热固性官能团具有比氨基乙酯基团更高的反应性,而当使用基于氮丙啶的固化剂时,羟基不充当热固性官能团,只有氨基乙酯基团可以作为热固性官能团参与热固化反应。

具体地,热固化剂包含基于氮丙啶的化合物,因此可以进一步改善包含化学式1的结构单元的改性异丁烯-异戊二烯橡胶中所含的氨基乙酯基团的热固化反应的反应性,并且因此,改性异丁烯-异戊二烯橡胶可以更加容易地进行热固化反应。

同时,当使组合物光固化时,组合物还可包含光引发剂、光固化剂、或光引发剂和光固化剂两者。

作为光引发剂,组合物可包含选自以下的至少一种:例如安息香醚、苄基二烷基缩酮、二苯甲酮、苯乙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(tpo)、及其组合,但光引发剂不限于此。

作为光固化剂,例如可使用多官能丙烯酸类化合物,并且多官能(甲基)丙烯酸类化合物可为分子中含有2个或更多个双键官能团的化合物。

例如,光固化剂可包括基于多官能(甲基)丙烯酸酯的单体、基于多官能(甲基)丙烯酸酯的低聚物、或其组合,特别地,可包含1,2-乙二醇二丙烯酸酯、1,12-十二烷二醇丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。

例如,光固化反应可为uv固化,并且可通过使用典型的金属卤化物灯等进行,但不限于此。此外,uv固化可以例如通过用约0.3mw/cm2至约30mw/cm2的uv照射光固化剂约1分钟至约30分钟来进行,但是uv条件不限于此。

在另一个示例性实施方案中,固化产物的凝胶分数可为例如约10%或更大,并且可特别地为约40%至约96%。

通过具有在该范围内的凝胶分数,可以容易地进行热固化反应而无需使用高温硫化处理过程或毒性卤素取代,因此,可以充分地实现产物要实现的物理特性如粘合特性、粘弹特性和可加工性,并且可以根据本发明的目的和用途在该范围内适当地调节凝胶分数。

例如,凝胶分数是表示固化之后的交联密度的指数,也称为凝胶含量,并且可以通过以下方程式1计算。

[方程式1]

凝胶分数(%)=m2/m1

在方程式1中,m1意指初始重量,为将通过将待测量凝胶分数的固化产物切成预定尺寸而获得的样品浸入参照溶剂中之前的重量;m2意指后重量,为通过如下获得的样品的重量:将样品浸入参照溶剂中并使样品静置预定时间,随后使用过滤装置过滤样品,然后在预定温度和预定时间的条件下干燥样品。

作为参照溶剂,可以使用例如氯仿、甲苯、二氯甲烷、环己烷、己烷、二甲苯等,并且作为过滤装置,可以使用例如300目钢筛,但是实例不限于此。

将样品浸入并静置在参照溶剂中的时间没有特别限制,只要在该时间内除凝胶之外的其他组分可以溶解在参照溶剂中并分离即可,可以使样品静置例如约24小时至约48小时,但该时间并不限于此。

此外,将通过过滤装置过滤而获得的样品干燥的温度和时间条件可为例如约100℃至约150℃和约1小时至约2小时,但是干燥可以在足以将样品干燥的温度和时间条件下适当进行,并且条件没有特别限制。

在另一个示例性实施方案中,固化产物可为光学粘合膜,特别地,可为应用于柔性显示装置的光学粘合膜,并且可为例如光学透明粘合(oca)膜。

固化产物形成为光学粘合膜,并且粘合膜的粘合强度可为约500克/英寸至约6000克/英寸。通过具有在该范围内的粘合强度,粘合膜稳定地粘附,因此进一步防止在高温高湿条件下升离或剥离的现象,从而实现优异的粘合特性和高温高湿可靠性二者。此外,通过以适当高的水平形成粘合膜的粘合强度,当在进行再加工的过程期间剥离粘合膜时,由于可以充分地防止粘合膜损坏,可以实现优异的再加工性。

在本说明书中,作为参照,粘合强度取在温度为约25℃、剥离速度为约300mm/分钟以及剥离角度相对于由玻璃材料形成的基底材料为约180°的条件下测量的值。

如上所述,固化产物可以同时实现优异的粘合特性、优异的粘弹特性、优异的耐水蒸气透过性和优异的光学特性,因此可以容易地作为例如光学粘合膜来应用。此外,当将固化产物作为柔性显示装置的光学粘合膜来应用时,固化产物具有适当高的柔性,因此,即使在固化产物扭曲或弯曲时,也可以防止光学粘合膜自身的裂纹,并且有效地防止从上层和下层升离和剥离的现象,从而改善长期耐久性,因此具有尽管持续使用光学粘合膜,也可以长时间地保持始终如一的物理特性的优点。

柔性显示装置意指通过使用由塑料材料或金属材料等形成的基底而可以扭曲或弯曲的显示装置,并且可以包括本领域公知的那些,没有特别限制。

光学粘合膜的厚度可为约5μm至约150μm。通过具有在该范围内的厚度,可以实现足够优异水平的光学特性,同时实现足够的耐久性和足够的粘附特性。

本发明的又一个示例性实施方案提供了用于制备改性异丁烯-异戊二烯橡胶(iir)的方法,所述方法包括:使包含以下化学式1的结构单元的一次改性异丁烯-异戊二烯橡胶与由以下化学式18表示的基于氮丙啶的化合物反应:

[化学式1]

在化学式1中,x为含有至少两个羧基的烷基,

[化学式18]

在化学式18中,r13至r17各自独立地为经取代或未经取代的具有1至12个碳原子的烷基;或者氢。

一次改性异丁烯-异戊二烯橡胶与以上在一个示例性实施方案中描述的中间改性异丁烯-异戊二烯橡胶相同。

例如,通过将一次改性异丁烯-异戊二烯橡胶与溶剂混合而制备的组合物的温度可设定为约0℃至约40℃,并且可通过向组合物添加基于氮丙啶的化合物来使一次改性异丁烯-异戊二烯橡胶与基于氮丙啶的化合物反应。

另外,在一次改性异丁烯-异戊二烯橡胶与基于氮丙啶的化合物反应时,可将组合物的温度设定为约0℃至约40℃。

具体地,可以制备包含以下化学式14的结构式的二次改性异丁烯-异戊二烯橡胶作为一次改性异丁烯-异戊二烯橡胶与由化学式18表示的基于氮丙啶的化合物的反应产物:

[化学式14]

在化学式14中,z为含有至少两个经取代或未经取代的氨基乙酯基团的烷基。

二次改性异丁烯-异戊二烯橡胶与以上在一个示例性实施方案中描述的包含化学式14的结构单元的改性异丁烯-异戊二烯橡胶相同。

因此,在化学式14中,z可为由以下化学式15表示的官能团、由以下化学式16表示的官能团、或由以下化学式17表示的官能团:

[化学式15]

[化学式16]

[化学式17]

在化学式15至化学式17中,r1至r17各自独立地为经取代或未经取代的具有1至12个碳原子的烷基;或者氢。

包含化学式14的结构单元的二次改性异丁烯-异戊二烯橡胶的优点在于:由于可以容易地进行热固化反应而无需进行高温硫化处理过程或毒性卤素取代,可以实现优异的粘合特性、优异的粘弹特性、优异的柔性和优异的耐水蒸气透过性。

基于100重量份一次改性异丁烯-异戊二烯橡胶,可使约0.5重量份至约20重量份基于氮丙啶的化合物反应。通过以在该范围内的含量添加基于氮丙啶的化合物,可以制备如以上在一个示例性实施方案中描述的在全部结构单元中包含约0.5mol%至约10.0mol%水平的包含化学式14的结构单元的改性异丁烯-异戊二烯橡胶,因此同时可以实现优异的粘合特性、优异的可加工性、优异的生态友好性、始终如一的物理特性和低的水蒸气透过性。

例如,通过将一次改性异丁烯-异戊二烯橡胶与溶剂搅拌混合而制备的组合物的温度可设定为约0℃至约40℃,并且可通过向组合物添加基于氮丙啶的化合物来使一次改性异丁烯-异戊二烯橡胶与基于氮丙啶的化合物反应。

溶剂可包括选自以下的至少一种:例如二乙醚、四氢呋喃、二氯甲烷、氯甲烷、二甲苯、二甲基甲酰胺、环己烷、己烷、氯仿、及其组合。

可通过使用例如滴液漏斗等将基于氮丙啶的化合物缓慢添加到组合物。

所述制备方法还可包括:通过将包含以下化学式5的结构单元和以下化学式13的结构单元的异丁烯-异戊二烯橡胶与溶剂混合来制备原料组合物;通过向原料组合物添加含碳-碳双键的环状酸酐和自由基引发剂以使异丁烯-异戊二烯橡胶与含碳-碳双键的环状酸酐反应来形成中间产物;以及通过向包含中间产物的原料组合物添加酸性水溶液或碱性水溶液来由中间产物形成一次改性异丁烯-异戊二烯橡胶:

[化学式5]

[化学式13]

异丁烯-异戊二烯橡胶可包含约90mol%至约99.5mol%的化学式5的结构单元和约0.5mol%至约10.0mol%的化学式13的结构单元,并且可包含例如约0.5mol%至约5.0mol%的化学式13的结构单元。

通过包含各自的含量在所述范围内的结构单元,通过与含碳-碳双键的环状酸酐的反应和随后的水解反应形成的一次改性异丁烯-异戊二烯橡胶可充足地包含羧基。

溶剂可包括选自以下的至少一种:例如二乙醚、四氢呋喃、二氯甲烷、氯甲烷、二甲苯、二甲基甲酰胺、环己烷、己烷、氯仿、及其组合。

含碳-碳双键的环状酸酐可包括选自以下的至少一种:例如经取代或未经取代的马来酸酐;经取代或未经取代的双环烯烃四羧酸二酐;经取代或未经取代的四氢邻苯二甲酸酐;及其组合。此外,四氢邻苯二甲酸酐还可包含例如环氧基作为取代基。

具体地,含碳-碳双键的环状酸酐可包括选自以下的至少一种:由以下化学式6表示的化合物、由以下化学式7表示的化合物、由以下化学式8表示的化合物、及其组合:

[化学式6]

[化学式7]

[化学式8]

在化学式6至化学式8中,r1至r12各自独立地为氢;或者经取代或未经取代的具有1至12个碳原子的烷基。

在向原料组合物添加含碳-碳双键的环状酸酐和自由基引发剂之前,可以进行预定时间的氮气吹扫,因此通过除去溶解在原料组合物中的氧或水蒸气等可以有效地进行自由基引发剂的自由基形成反应。当原料组合物中包含氧或水蒸气等时,氧或水蒸气等与形成的自由基反应,因此可能消耗自由基。

具体地,在向原料组合物添加含碳-碳双键的环状酸酐和自由基引发剂之前,可以进行氮气吹扫,直到向包含中间产物的原料组合物添加酸性水溶液或碱性水溶液。

可以通过向原料组合物添加含碳-碳双键的环状酸酐和自由基引发剂以使异丁烯-异戊二烯橡胶与含碳-碳双键的环状酸酐反应来形成中间产物。

例如,在持续进行氮气吹扫时,向原料组合物添加含碳-碳双键的环状酸酐,然后可向其进一步添加包含自由基引发剂的催化剂溶液作为催化剂。催化剂溶液例如可通过将自由基引发剂溶解在有机溶剂中,向其添加无水硫酸镁并纯化所得混合物来形成。

如上所述,通过先向原料组合物添加含碳-碳双键的环状酸酐,然后向原料组合物添加催化剂溶液,可以防止异丁烯-异戊二烯橡胶与自由基引发剂先反应,从而可以防止异丁烯-异戊二烯橡胶的分解或异丁烯与异戊二烯的交联反应。

此外,在向原料组合物添加催化剂溶液时,异丁烯-异戊二烯橡胶与含碳-碳双键的环状酸酐的反应是放热反应,因此可以向原料组合物缓慢添加催化剂溶液,从而可以稳定地进行反应。

自由基引发剂可包括选自以下的至少一种:例如偶氮双异丁腈(aibn)、过氧化苯甲酰(bpo)、2,2'-偶氮双-(2,4-二甲基戊腈)、过氧化二异丙苯、及其组合。

具体地,自由基引发剂包括过氧化苯甲酰(bpo)、过氧化二异丙苯、或者过氧化苯甲酰(bpo)和过氧化二异丙苯二者,因此可以进一步提高异丁烯-异戊二烯橡胶和含碳-碳双键的环状酸酐的反应效率。

在所述制备方法中,例如,基于100重量份异丁烯-异戊二烯橡胶,可以以约0.5重量份至约10重量份,特别地约2重量份至约10重量份的量添加含碳-碳双键的环状酸酐。通过添加含量在该范围内的含碳-碳双键的环状酸酐,可以制备如上所述的全部结构单元中包含0.5mol%至10.0mol%水平的化学式1的结构单元的一次或中间改性异丁烯-异戊二烯橡胶。

此外,在异丁烯-异戊二烯橡胶与含碳-碳双键的环状酸酐反应时,可以将原料组合物的温度保持在例如约30℃至约250℃。通过将温度保持在该范围内,异丁烯-异戊二烯橡胶与含碳-碳双键的环状酸酐可以以足够的速率彼此反应,并且可以防止原料组合物中包含的组分的品质改变,可以促进可加工性。

在异丁烯-异戊二烯橡胶与含碳-碳双键的环状酸酐反应时,可以以约100rpm至约300rpm的搅拌速率搅拌原料组合物。通过以在该范围内的速率搅拌原料组合物,异丁烯-异戊二烯橡胶与含碳-碳双键的环状酸酐可以以足够的速率彼此反应,并且反应可以在整个原料组合物中均匀地进行。

使异丁烯-异戊二烯橡胶与含碳-碳双键的环状酸酐反应的时间是足够的,只要该时间是这两种组分反应所需的时间即可,并且该时间可为例如约1小时至约24小时,但不限于此。

可以通过使异丁烯-异戊二烯橡胶与含碳-碳双键的环状酸酐反应来形成中间产物,并且可以使中间产物形成为包含以下化学式9的结构单元:

[化学式9]

在化学式9中,y为衍生自含碳-碳双键的环状酸酐的衍生物。具体地,y为衍生自含碳-碳双键的环状酸酐并因此包含琥珀酸酐骨架的官能团。

在化学式9中,y为由以下化学式10表示的官能团、由以下化学式11表示的官能团、或由以下化学式12表示的官能团,并且中间产物可包含选自以下的至少一种:由以下化学式10表示的官能团、由以下化学式11表示的官能团、由以下化学式12表示的官能团、及其组合:

[化学式10]

[化学式11]

[化学式12]

在化学式10至化学式12中,r1至r12各自独立地为经取代或未经取代的具有1至12个碳原子的烷基;或者氢。

此外,在所述制备方法中,可以通过向包含中间产物的原料组合物添加酸性水溶液或碱性水溶液作为催化剂来进行水解反应。

酸性水溶液可包括选自以下的至少一种:例如,hcl水溶液、硫酸、硝酸、及其组合,碱性水溶液可包括基于胺的水溶液、基于酰胺的水溶液或者基于胺的水溶液和基于酰胺的水溶液二者,但是酸性水溶液和碱性水溶液不限于此,并且可以根据本发明的目的和用途适当使用包含在本领域水解反应中使用的公知酸催化剂或碱催化剂的水溶液。

例如,可以在将温度降低至约25℃至约50℃之后向包含中间产物的原料组合物添加酸性水溶液或碱性水溶液,并且酸性水溶液或碱性水溶液可以通过使用例如滴液漏斗向原料组合物缓慢添加。

在所述制备方法中,中间产物可以进行水解反应,从而可以制备包含化学式1的结构单元的一次改性异丁烯-异戊二烯橡胶。

此外,在所述制备方法中,在完全制备改性异丁烯-异戊二烯橡胶之后,可通过进行预定时间的氮气吹扫来除去水蒸气、hcl等,进行氮气吹扫的时间可以适当地设定为除去水蒸气、hcl等所需的时间,并且该时间没有特别限制。

下文中,将提出本发明的具体实施例。然而,下面描述的实施例仅用于具体例示或说明本发明而提供,并且本发明不限于此。

实施例

实施例1

通过将异丁烯-异戊二烯橡胶(exxonmobil,exxoniir268)与溶剂混合来制备原料组合物,并对原料组合物进行氮气吹扫1小时。

随后,在持续进行氮气吹扫的同时向其添加作为含碳-碳双键的环状酸酐的马来酸酐,然后向其添加经无水硫酸镁纯化的自由基引发剂(过氧化苯甲酰,bpo),将温度在60℃下保持1小时,然后将温度升至80℃并保持,通过以250rpm的搅拌速率搅拌所得混合物总计5小时进行反应。

具体地,基于100重量份异丁烯-异戊二烯橡胶,向异丁烯-异戊二烯橡胶添加3重量份马来酸酐和1.5重量份自由基引发剂。

随后,将原料组合物冷却至50℃,然后在搅拌原料组合物的同时通过使用滴液漏斗向原料组合物缓慢添加3.1重量份1nhcl水溶液,并使所得混合物进行反应,制备一次改性异丁烯-异戊二烯橡胶(中间改性异丁烯-异戊二烯橡胶)。

中间改性异丁烯-异戊二烯橡胶包含以下化学式1的结构单元,在全部结构单元中以1.7mol%的量包含化学式1的结构单元,并且不含硫原子和卤素原子。

另外,随后,将通过将一次改性异丁烯-异戊二烯橡胶和甲苯混合并搅拌而制备的组合物冷却至5℃,然后在搅拌组合物的同时通过使用滴液漏斗向组合物缓慢添加基于氮丙啶的化合物(geowontechnology,丙烯亚胺),并在5℃下通过使所得混合物反应2小时来制备二次改性异丁烯-异戊二烯橡胶。

具体地,基于100重量份一次改性异丁烯-异戊二烯橡胶,向其添加6.0重量份基于氮丙啶的化合物。

二次改性异丁烯-异戊二烯橡胶包含上述化学式14的结构单元,在全部结构单元中以1.7mol%的量包含化学式14的结构单元,并且不含硫原子和卤素原子。

实施例2

以与实施例1中相同的条件和方式制备二次改性异丁烯-异戊二烯橡胶,不同之处在于通过向组合物添加双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐替代马来酸酐作为环状酸酐来制备一次改性异丁烯-异戊二烯橡胶。

实施例3

以与实施例1中相同的条件和方式制备二次改性异丁烯-异戊二烯橡胶,不同之处在于通过向组合物添加外-3,6-环氧-1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐替代马来酸酐作为环状酸酐来制备一次改性异丁烯-异戊二烯橡胶。

比较例1

准备未改性异丁烯-异戊二烯橡胶(exxonmobil,exxoniir268)。

实验例

如下通过使用根据实施例1至3的二次改性异丁烯-异戊二烯橡胶和根据比较例1的未改性异丁烯-异戊二烯橡胶制备热固性组合物和可光固化组合物。

i)通过将100重量份根据实施例1至3的二次改性异丁烯-异戊二烯橡胶、4.5重量份三官能异氰酸酯热固化剂(tka-100,asiakasei)、3.0重量份催化剂(二月桂酸二丁基锡,tciamerica)和甲苯溶剂混合并搅拌来制备热固性组合物a至c。

ii)通过将100重量份根据实施例1的二次改性异丁烯-异戊二烯橡胶、10重量份丙烯酸类单体(三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯)、0.35重量份光引发剂(irgacure651)和甲苯溶剂混合并搅拌来制备可光固化组合物d。

iii)通过将100重量份根据比较例1的未改性异丁烯-异戊二烯橡胶、3.0重量份氮丙啶热固化剂(n,n'-双亚甲基亚氨基间苯二甲酰胺,由lghausys,ltd制造)和甲苯溶剂混合并搅拌来制备热固性组合物e。

iv)通过将100重量份根据比较例1的未改性异丁烯-异戊二烯橡胶、3.0重量份自由基引发剂(过氧化苯甲酰,bpo)、4.5重量份三官能的含硫固化剂(三羟甲基丙烷三(2-巯基乙酸酯),aldrich)和甲苯溶剂混合并搅拌来制备热固性组合物f。

v)通过将100重量份根据比较例1的未改性异丁烯-异戊二烯橡胶、10重量份丙烯酸类单体(三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯)、0.35重量份光引发剂(irgacure651)和甲苯溶剂混合并搅拌来制备可光固化组合物g。

随后,通过在120℃的温度下对热固性组合物a至c、e和f进行热处理3分钟来评估是否进行了热固化,并且在进行热固化时,评估所形成的各热固化产物的物理特性,结果示于下表1中。

此外,通过用金属卤化物灯以5mw/cm2的uv照射可光固化组合物d和g来评估是否进行了光固化,并且在进行光固化时,所形成的光固化产物的物理特性也示于下表1中。

评估方法

(是否进行了热固化或光固化反应)

测量方法:通过肉眼观察热固性组合物a至c、e和f以及可光固化组合物d和g是否进行了热固化反应。

当由于未形成凝胶而原样保持液体状态时,评估为未进行热固化反应,并将这种情况标记为“x”,而当形成凝胶时,评估为进行了热固化反应,并将这种情况标记为“o”。

(凝胶分数)

测量方法:根据以下方程式1计算凝胶分数。

[方程式1]

凝胶分数(%)=w2/w1

在方程式1中,m1意指初始重量,为将通过将待测量凝胶分数的固化产物切成预定尺寸而获得的样品浸入参照溶剂中之前的重量;m2意指后重量,为通过如下获得的样品的重量:将样品浸入参照溶剂中并使样品静置预定时间,随后使用过滤装置过滤样品,然后在预定温度和预定时间的条件下干燥样品。

测量条件:参照溶剂(甲苯),过滤装置(300目钢筛),将样品浸入溶剂中并使样品静置的时间(24小时),以及用于干燥通过用过滤装置进行过滤而获得的样品的温度和时间(150℃,1小时)。

(物理特性是否变化)

测量方法:根据是否进行了热固化或光固化反应,从制备各热固化产物和光固化产物时的时间点到所制备的各热固化产物和光固化产物在25℃下静置3小时时的时间点,通过根据方程式1计算凝胶分数来获得初始凝胶分数,并且从制备各热固化产物和光固化产物时的时间点到各热固化产物和光固化产物在25℃下静置24小时时的时间点,通过根据方程式1计算凝胶分数来获得后凝胶分数。

通过将凝胶分数代入下面的方程式2来计算初始凝胶分数与后凝胶分数之差,当凝胶分数之差为5%或更小时,评估为始终如一地保持了物理特性并将这种情况标记为“o”,而当凝胶分数之差大于5%时,评估为未始终如一地保持物理特性并将这种情况标记为“x”。

[方程式2]

凝胶分数之差(%)=后凝胶分数-初始凝胶分数

(变色的存在)

测量方法:通过用肉眼观察各热固化产物和光固化产物的颜色,将颜色变为黄色的情况标记为“o”,并将颜色保持为与组合物的颜色相同的无色透明状态并因此颜色未变化的情况标记为“x”。

(透光率和雾度)

测量方法:在120℃的温度下通过使热固性组合物a至c、e和f热固化3分钟来制造厚度为50μm的光学粘合膜,并通过以5mj/cm2的uv照射可光固化组合物d和g来制造厚度为50μm的光学粘合膜。

随后,根据astmd1003-97通过使用haze-gardplus仪器(byk-gardner)测量各光学膜的透光率和雾度,测得的透光率和雾度描述在下表2中。

(粘合强度)

测量方法:通过将通过用于测量透光率和雾度的方法制造的各光学粘合膜切成1英寸的宽度和180mm的长度来制备各样品。

将各样品粘附至由玻璃材料形成的尺寸为80mm×180mm的基底材料,通过2kg橡胶辊往复压基底材料板五次,然后除去气泡,在高压釜中在60℃和5巴的条件下将各样品静置30分钟,随后,通过使用小力拉伸测试仪(质构分析仪(textureanalyzer),ta仪器)来测量粘合强度。

粘合强度测量条件:温度25℃,剥离速率为300mm/分钟,以及剥离角度为180°。

[表1]

[表2]

通过表1和表2,在包含根据实施例1至3的二次改性异丁烯-异戊二烯橡胶的热固性组合物a至c和包含根据实施例1的二次改性异丁烯-异戊二烯橡胶的可光固化组合物d的情况下,容易进行热固化反应或光固化反应,凝胶分数为10%或更大,透光率为90%或更大,同时雾度为3.75%或更小,并且未发生变色,同时保持了始终如一的物理特性(因为物理特性的变化比其他实施例的物理特性变化小得多),并且实现了优异的光学特性。特别地,可以清楚地确定,与其他物理特性一起,所有的粘合强度均为700克/英寸或更大,从而实现优异的粘合强度。

相比之下,可以清楚地确定,在包含根据比较例1的异丁烯-异戊二烯橡胶的热固性组合物e的情况下,未进行热固化反应,而在包含根据比较例1的异丁烯-异戊二烯橡胶的热固性组合物f的情况下,良好地进行了热固化反应,但是物理特性的变化显著较大,发生了变黄现象,因此,由于雾度为14%,显著较高,所以光学特性较差。此外,可以清楚地确定,在包含根据比较例1的异丁烯-异戊二烯橡胶的可光固化组合物g的情况下,光学特性良好,但是存在粘合强度显著较低的问题。

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