专利名称：用于制备保护膜的低温快速固化组合物、由该组合物制备的保护膜和包括该保护膜的基板的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于制备具有高强度、耐磨性和优异隔离性能的保护膜的低温固化组合物、由该组合物制备的保护膜、包括该保护膜的基板以及包括该基板的元件或器件，更具体而言，涉及能够使用具有优异透光率的硅树脂复合物通过低温和快速固化制备具有高强度、耐磨性和隔离性能的保护膜的组合物、由该组合物制备的保护膜、包括该保护膜的基板以及包括该基板的元件或器件。
本申请要求于2006年9月18日在韩国知识产权局提交的第10-2006-0090311号韩国专利申请的优先权，其公开内容以参考的方式整体引入本文。
背景技术：
透明的塑料材料具有较轻和抗破碎的优点。因此，它被认为是在光学透镜工业、平板显示器等中的已知玻璃的替代物。特别是，随着移动通信的发展，最近增加了对便携式显示器的需求，并且已经实现了下一代滚动条式显示器(rollable display)。因此，加倍增加对透明塑性材料的需求。但是，大多数塑性材料具有较软表面，因此它们的表面强度和耐磨性都不好。因此，存在的问题是它们容易被刮伤。另外，塑性材料对于包括氧气在内的各种气体的隔离性能不能令人满意。因此，限制了它们在基于有机材料的大多数平板显示器中的应用。
为了克服塑性材料的缺陷，通常使用有机、无机或者有机-无机复合物作为涂布剂在塑性材料的表面上形成并使用保护膜。特别地，最近基于硅树脂的涂布剂由于其优异的透光率、再生产特性等而受到了极大关注。另外，因为硅树脂是普遍存在的或者对环境和人类是无害的而被认为是一种环境友好材料，所以其作为其它有机聚合物和金属涂布剂的候选替换物而受到关注。
但是，因为基于硅树脂的涂布剂是提供用于塑料基板的，所以存在的问题是，所有的涂布和应用工艺都应当在低于基板材料所允许的玻璃化转变温度的低温下进行。因此，大多数高强度硅树脂涂布工艺都要求昂贵的设备，例如溅射、真空蒸发、离子沉积和PECVD(等离子体增强化学气相沉积)。但是，当采用这些物理/化学施用方法时，存在的问题是由于昂贵的设备所导致的利润的降低，并且该工艺应当进行长时间以获得具有预定厚度的涂层，由此导致限制了生产率。
相反，使用基于硅树脂的聚合物的常规液态涂布方法例如旋涂法、浸涂法、辊涂法和喷涂法在基础设备或者处理时间方面具有明显的优点。但是，用液态施用方法涂布的硅树脂涂层在低温下固化缓慢，并且在固化时需要长时间，固化反应没有充分发生从而不能得到足够的机械性能例如膜强度和耐磨性、隔离性能等。为了便于硅氧烷聚合物的反应，已经公知的用于提高反应性的方法是采用含有酸、碱、铵盐等的涂层组合物。但是，当使用酸性催化剂和铵盐时，不能充分获得改进性能。当使用例如氨水和有机胺的碱性催化剂以便于硅树脂的缩聚反应时，存在的问题是减少了涂层组合物本身的贮存，因而它实质上不能应用于这个工艺。
在常规技术中，还没有公开一种具体的方法使用例如氨水或有机胺的碱性催化剂来实现低温固化、没有问题的工艺并改善基板的机械性能、隔离性能等。因此，非常需要一种方法在低温的加工条件下来改善基板强度、耐磨性、隔离性能等。
发明内容
技术问题 本发明的目的是提供能够在进行上述低温工艺时通过使用一种特殊的催化剂制备具有优异机械强度、耐磨性和隔离性能的保护膜的组合物、由该组合物制备的保护膜、包括该保护膜的基板以及包括该基板的元件或器件。
技术方案 为了实现上述目的，本发明提供了一种制备保护膜的组合物，其包含 a)有机硅氧烷聚合物， b)光产碱剂(photobase generator)，和 c)有机溶剂。
进而，本发明提供了用于制备保护膜的方法，其包含如下步骤 a)将用于制备保护膜的组合物涂布在基板上；和 b)对该组合物进行干燥、曝光和热处理。
进而，本发明提供了由所述用于制备保护膜的组合物制备的保护膜。
进而，本发明提供了一种基板，其至少一个侧面上配置了所述保护膜。
进而，本发明提供了包含该基板的元件或者器件。
有益效果 当采用本发明用于制备保护膜的组合物在0～250℃的低温下制备保护膜时，可以制备具有优异机械强度、耐磨性和隔离性能的保护膜。
图1是显示在本发明中制备的保护膜的模量值随温度变化的曲线图； 图2是显示在本发明中制备的保护膜的硬度值随温度变化的曲线图；和 图3是在本发明中制备的保护膜的IR(红外光谱)图。
具体实施例方式 以下，将更详细地描述本发明。
本发明用于制备保护膜的组合物包含有机硅氧烷聚合物a)、光产碱剂b)和有机溶剂c)。
根据本发明的用于制备保护膜的组合物在常规固化温度，例如400℃以上的高温时在其机械性能方面存在问题。但是，通过在低于大多数塑料基板的玻璃化转变温度(Tg)的特定温度，例如0～250℃下进行热处理，该组合物就具有改进的机械性能，优选热处理可以在100～250℃下进行。
在根据本发明的用于制备保护膜的组合物中，所述有机硅氧烷聚合物a)优选为由一种或多种硅烷化合物聚合制备的有机硅氧烷聚合物，所述硅烷化合物选自选自由下面通式1和通式2表示的化合物中的一种或者多种单体；由该单体制备的二聚体；和由该单体、二聚体或其混合物制备的低聚物，但是没有特别限制于这些，只要是由硅烷化合物聚合的 [通式1] SiR1pR24-p 其中， R1各自独立为氢；氟；芳基；乙烯基；烯丙基；或被氟取代或者未取代的具有1～20个碳原子的直链或者支链烷基， R2各自独立为可水解的官能团，例如具有1～4个碳原子的直链或者支链烷氧基、乙酰氧基和氯， p为0～2的整数， [通式2] R3qR43-qSi-M-SiR5rR63-r 其中， R3和R5各自独立为氢；氟；芳基；乙烯基；烯丙基；或被氟取代或者未取代的具有1～20个碳原子的直链或者支链烷基， R4和R6各自独立为可水解的官能团，例如具有1～4个碳原子的直链或者支链烷氧基、乙酰氧基和氯， M为具有1～6个碳原子的亚烷基或亚芳基， q和r各自独立为0～2的整数。
所述有机硅氧烷聚合物的重均分子量适合为聚苯乙烯转化的分子量500以上，优选500～100,000，并且更优选500～50,000。当所述有机硅氧烷聚合物的重均分子量小于500时，会劣化保护膜的涂层性能，而当所述有机硅氧烷聚合物的重均分子量为100,000以上时，会劣化保护膜的强度。
通过混合一种或多种硅烷化合物、催化剂和水，然后进行该硅烷化合物的水解和缩聚反应可以制备所述有机硅氧烷聚合物，其中所述硅烷化合物选自选自由通式1和通式2表示的化合物中的一种或者多种单体；由该单体制备的二聚体；和由该单体、二聚体或其混合物制备的低聚物。
如果需要，可以通过进一步加入有机溶剂进行所述水解和缩聚反应，并且为了容易地控制所聚合的有机硅氧烷聚合物的分子量，优选在有机溶剂的存在下进行所述水解和缩聚反应。
任何有机溶剂都可以用作可用在所述有机硅氧烷聚合物制备中的有机溶剂，只要该溶剂不影响硅烷化合物的水解和缩聚反应，并且优选选自基于脂肪烃的溶剂、基于芳香烃的溶剂、基于醇的溶剂、基于酮的溶剂、基于醚的溶剂、基于酯的溶剂和基于酰胺的溶剂中。
所述有机溶剂的具体实例包括一种或者多种基于脂肪烃的溶剂，其选自正戊烷、异戊烷、正己烷、异己烷、2，2，4-三甲基戊烷、环己烷和甲基环己烷中；一种或者多种基于芳香烃的溶剂，其选自苯、甲苯、二甲苯、三甲基苯、乙基苯和甲基乙基苯中；一种或者多种基于醇的溶剂，其选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、4-甲基-2-戊醇、环己醇、甲基环己醇和甘油中；一种或者多种基于酮的溶剂，其选自甲乙酮、甲基异丁酮、二乙基甲酮、甲基正丙酮、甲基正丁酮、环己酮、甲基环己酮和乙酰丙酮中；一种或者多种基于醚的溶剂，其选自四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、乙醚、正丙醚、异丙醚、二甘醇二甲醚、二噁烯、二甲基二噁烯、乙二醇单甲醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇单甲醚和丙二醇二甲醚中；一种或者多种基于酯的溶剂，其选自碳酸二乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯、乙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯和乙二醇二乙酸酯中；以及一种或者多种基于酰胺的溶剂，其选自N-甲基吡咯烷酮、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N-乙基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺和N，N-二乙基乙酰胺中。
酸性催化剂或者碱性催化剂可以用作在所述硅烷化合物的水解和缩聚反应中的催化剂，并且通常优选为了制备具有高强度的保护膜使用酸性催化剂。
所述酸性催化剂优选为选自下组中的一种或者多种酸盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、氢氟酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、草酸、丙二酸、磺酸、邻苯二甲酸、富马酸、柠檬酸、马来酸、油酸、甲基丙二酸、己二酸、对氨基苯甲酸和对甲基苯磺酸，但是并不具体限于这些。
另外，所述碱性催化剂优选为选自碱金属化合物、氨水、有机胺和季铵化合物中的一种或者多种，但是并不具体限于这些。
所述催化剂的加入量根据催化剂和硅烷化合物的类型适当地进行选择，但是没有具体限制，由此省略其详细解释。
为了制备所述有机硅氧烷聚合物，加入和所述催化剂一起包含的水用于硅烷化合物的水解。对于用在聚合反应中的硅烷化合物的每1摩尔可水解官能团，在所述有机硅氧烷聚合物的制备工艺中包含的水优选为1～30摩尔，更优选2～20摩尔。当对于用在聚合反应中的硅烷化合物的每1摩尔可水解官能团，水含量低于1摩尔时，则水解和缩聚反应不能充分发生。当对于用在聚合反应中的硅烷化合物的每1摩尔可水解官能团，水含量大于30摩尔时，则由于相分离导致水解和缩聚反应不能均匀发生，并且会劣化涂层性能。
作为在有机硅氧烷聚合物制备过程中加入水的方法，有连续和间歇两种方法。此时，可以将催化剂与有机溶剂预先混合，然后以催化剂溶解或者分散在水中的溶液状态添加。
所述有机硅氧烷聚合物的水解和缩聚反应优选在0～100℃下进行。
在本发明用于制备保护膜的组合物中包含的光产碱剂b)可以用与有机硅氧烷聚合物和有机溶剂混合的方法加入。
所述光产碱剂没有具体限制，只要其为可通过在UV辐照下曝光产生碱性催化剂的材料即可，并且其实例包括2-硝基苯甲基氨基甲酸酯、砜酰胺、邻酰肟和硝苯地平。光产碱剂的用量没有具体限制，但是基于所述有机硅氧烷的总固体重量，为0.1～15重量％，优选为1～10重量％。当光产碱剂的含量小于0.1重量％时，保护膜的硬度不能得到令人满意的改进。当光产碱剂的含量大于15重量％时，劣化了贮存并且保护膜的强度不能得到更大的改进。
所述光产碱剂的更具体实例包括硝基苯甲基环己基氨基甲酸酯、3，5-二甲氧基苯甲基环己基氨基甲酸酯、3-硝基苯基环己基氨基甲酸酯、苯甲基环己基氨基甲酸酯、[[(2-硝基苯甲基)氧]羰基]辛胺、[[(2-硝基苯甲基)氧]羰基]环己胺、[[(2-硝基苯甲基)氧]羰基]哌嗪、二[[(2-硝基苯甲基)氧]羰基]-1，6-己二胺、[[(2，6-二硝基苯甲基)氧]羰基]环己胺、二[[(2，6-二硝基苯甲基)氧]羰基]-1，6-己二胺、N-[[(2-硝基苯基)-1-甲基甲氧基]羰基]环己胺、N-[[(2-硝基苯基)-1-甲基甲氧基]羰基]-十八胺、二[[(α-甲基-2-硝基苯甲基)氧]羰基]-1，6-己二胺、N-[[(2，6-二硝基苯基)-1-甲基甲氧基]羰基]环己胺、N-[[(2-硝基苯基)-1-(2′-硝基苯基)甲氧基]羰基]环己胺、N-[[(2，6-二硝基苯基)-1-(2′，6′-二硝基苯基)甲氧基]羰基]环己胺、N-环己基-4-甲基苯基磺酰胺、N-环己基-2-萘基磺酰胺、邻苯基乙酰基-2-乙酰萘肟(o-phenylacetyl-2-acetonaphthonoxim)和N-甲基硝苯地平，但是并不限于这些。另外，所述光产碱剂可以单独使用或者以两种或者多种光产碱剂的混合物的形式使用。
在本发明用于制备保护膜的组合物中包含的有机溶剂c)的类型没有具体限制，并且可以为在有机硅氧烷聚合物制备中使用的有机溶剂、在有机硅氧烷聚合物制备后新加入的有机溶剂或者在有机硅氧烷聚合物制备中使用的有机溶剂和新加入的有机溶剂的混合溶剂。
所述有机溶剂的优选实例与在有机硅氧烷聚合物制备中使用的有机溶剂的实例相同，由此省略其详细解释。
但是，当含有在有机硅氧烷聚合物制备中使用的有机溶剂时，优选以预定量去除劣化用于制备保护膜的组合物的涂层性能的特殊有机溶剂、在有机硅氧烷聚合物制备过程中产生的副产物和水。
所述用于制备保护膜的组合物根据目的可以在组合物中含有其它组分。例如，为了改进机械强度，可以含有二氧化硅粒子，为了控制折射率，可以含有低折射率粒子、高折射率无机粒子等。另外，为了提供抗静电功能，可以含有金属粒子或者例如有机/无机盐和导电有机材料的添加剂。另外，根据其用途可以使用例如基于环氧、基于胺和基于亚克力(acryl)的常规硅烷偶合剂、着色剂或者流平剂以改进涂层性能。
将含有所述有机硅氧烷聚合物和光产碱剂的用于制备保护膜的组合物施用在根据其用途选择的基板上、干燥、曝光并进行热处理以制备本发明的保护膜。
另外，本发明提供了用于制备保护膜的方法，其包含如下步骤 a)将用于制备保护膜的组合物涂布在基板上；和b)对该组合物进行干燥、曝光和热处理。
在用于制备根据本发明的保护膜的方法中，步骤a)为将本发明的用于制备保护膜的组合物涂布到基板上的步骤。所述基板没有特别限制，并且所述组合物可以施用到塑料基板、玻璃基板、金属基板、硅片或者SiO2片上，特别是，适合施用在需要通过低温固化改进高强度、耐磨性和隔离性能的塑料基板或者硅片上。
所述用于制备保护膜的组合物的涂层厚度根据在组合物中包含的固体浓度来进行控制。所述用于制备保护膜的组合物的固体浓度优选为2～60重量％，更优选为5～40重量％。
当所述固体浓度小于2重量％时，不能形成足够的保护膜厚度。当所述固体浓度大于60重量％时，涂层性能和存贮稳定性劣化。
可以使用常规液态涂布方法作为在基板上涂布用于制备保护膜的组合物的方法，并且优选使用旋涂法、浸涂法、刮涂法、辊涂法、喷涂法等。
在用于制备根据本发明的保护膜的方法中，步骤b)为干燥、曝光并热处理用于制备保护膜的组合物的步骤。进行曝光是为了光固化用于制备保护膜的组合物并用于从所述光产碱剂产生碱性催化剂。此时，可以使用发射出250～450nm的波长的汞汽灯、碳弧灯或者氙(Xe)弧灯作为光源。
优选将所述用于制备保护膜的组合物根据在组合物中含有的有机溶剂的蒸发温度在0～100℃下干燥，并且热处理温度根据所使用的基板的热性能优选为0～250℃，更优选为100～250℃。
另外，本发明提供了由所述用于制备保护膜的组合物制备的保护膜。
所述保护膜具有优异的机械强度和耐磨性等性能，并且具有较少量残余官能团。因此，该保护膜可以用作各种光学产品，包括高/低折射光学透镜、各种用于包括液晶显示装置在内的平板显示器的保护膜、阻气膜等。
所述保护膜的厚度可以根据其用途进行各种控制，但是没有限制，当用作要求透光性的透明基板时优选0.05～2μm。
用根据本发明用于制备保护膜的方法制备的保护膜可以和在制备方法中使用的基板一起使用。另外，分离基板和保护膜以使所述单独的保护膜商业化，或者将所述保护膜贴在其它基板上使用。
另外，本发明提供了包含该保护膜的基板。如上所述，可以制备所述基板，在其上涂布或者贴上本发明的组合物。
另外，本发明提供了包含该基板的元件或者器件。
所述元件或者器件的实例包括，但不限于，光学产品和液晶显示器件。
实施例 以下描述本发明的优选实施例。但是这些实施例为本发明的优选实施例的一部分，而本发明并不受这些实施例所限制。
<实施例1> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 将104.2g的四甲氧基硅烷(TMS)加入到134.1g的作为有机溶剂的异丙醇中，然后缓慢向其中加入44.1g的0.01N硝酸的水溶液。将该混合物在室温(25℃)反应30分钟，然后通过缓慢升温加热到80℃，以使其回流反应2小时。
反应完成后，将该溶液的温度降至室温，并向其中进一步加入134.1g的异丙醇溶剂。在旋转蒸发仪中减压去除硝酸和过量的水以制备20重量％的有机硅氧烷聚合物溶液。
基于该有机硅氧烷聚合物的固体重量，向该聚合物中加入5重量％的[[(2-硝基苯甲基)氧]羰基]辛胺作为光产碱剂。
如下制备作为光产碱剂的[[(2-硝基苯甲基)氧]羰基]辛胺。
将11.4ml的异氰酸正辛酯、10g的2-硝基苯甲醇和100ml的甲苯混合在一起，并回流反应。2小时后，用蒸馏水洗涤有机层三次。使用无水硫酸钠去除残余水分并过滤。然后，在旋转蒸发仪中减压完全去除溶剂制得约12g的粉末状[[(2-硝基苯甲基)氧]羰基]辛胺。
2)保护膜的制备 将所制备的用于制备保护膜的组合物旋涂在硅片上以制备保护膜，并在热板上在80℃干燥1分钟以蒸发溶剂。
使用UV曝光系统在200mJ/cm2下进行曝光，并在100℃进行热处理2分钟。
<实施例2> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 以与在实施例1中相同的方式制备用于制备保护膜的组合物。
2)保护膜的制备 将以与在实施例1中相同的方式涂布、干燥并进行UV曝光的样品在120℃进行热处理2分钟。
<实施例3> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 以与在实施例1中相同的方式制备用于制备保护膜的组合物。
2)保护膜的制备 将以与在实施例1中相同的方式涂布、干燥并进行UV曝光的样品在140℃进行热处理2分钟。
<实施例4> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 以与在实施例1中相同的方式制备用于制备保护膜的组合物。
2)保护膜的制备 将以与在实施例1中相同的方式涂布、干燥并进行UV曝光的样品在160℃进行热处理2分钟。
<实施例5> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 以与在实施例1中相同的方式制备用于制备保护膜的组合物。
2)保护膜的制备 将以与在实施例1中相同的方式涂布、干燥并进行UV曝光的样品在180℃进行热处理2分钟。
<实施例6> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 以与在实施例1中相同的方式制备用于制备保护膜的组合物。
2)保护膜的制备 将以与在实施例1中相同的方式涂布、干燥并进行UV曝光的样品在200℃进行热处理2分钟。
<实施例7> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 以与在实施例1中相同的方式制备用于制备保护膜的组合物。
2)保护膜的制备 将以与在实施例1中相同的方式涂布、干燥并进行UV曝光的样品在250℃进行热处理2分钟。
<实施例8> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 以与在实施例1中相同的方式制备用于制备保护膜的组合物。
2)保护膜的制备 将以与在实施例1中相同的方式涂布、干燥并进行UV曝光的样品在400℃进行热处理2分钟。
<实施例9> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 将45.0g的甲基甲氧基硅烷(MTMS)和50.2g的四甲氧基硅烷(TMS)加入到146.7g的作为有机溶剂的异丙醇中，然后缓慢向其中加入42.6g的0.01N硝酸的水溶液。将该混合物在室温(25℃)反应30分钟，然后通过缓慢升温加热到80℃，以使其回流反应过夜(24小时)。
反应完成以后，以与实施例1相同的方式制备20重量％的有机硅氧烷聚合物溶液，并基于所述聚合物的固体重量向其中加入5重量％的与在实施例1中相同的光产碱剂以制备用于制备保护膜的组合物。
2)保护膜的制备 将以与在实施例1中相同的方式涂布、干燥并进行UV曝光的样品在140℃进行热处理2分钟。
<实施例10> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 将25.5g的甲基甲氧基硅烷(MTMS)和29g的四甲氧基硅烷(TMS)加入到175.8g的作为有机溶剂的异丙醇和23g的水中，然后缓慢向其中加入4g的氨水。将该混合物在室温(25℃)反应30分钟，然后通过缓慢升温加热到80℃，以使其回流反应2小时。
反应完成以后，以与实施例1相同的方式制备20重量％的有机硅氧烷聚合物溶液，并基于所述聚合物的固体重量向其中加入5重量％的与在实施例1中相同的光产碱剂以制备用于制备保护膜的组合物。
2)保护膜的制备 将以与在实施例1中相同的方式涂布、干燥并进行UV曝光的样品在140℃进行热处理2分钟。
<实施例11> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 将2.9g的四甲氧基硅烷(TMS)加入到在实施例10中的有机硅氧烷聚合物中，并在室温反应2小时。
反应完成以后，以与实施例1相同的方式制备20重量％的有机硅氧烷聚合物溶液，并基于所述聚合物的固体重量向其中加入5重量％的与在实施例1中相同的光产碱剂以制备用于制备保护膜的组合物。
2)保护膜的制备 将以与在实施例1中相同的方式涂布、干燥并进行UV曝光的样品在140℃进行热处理2分钟。
<实施例12> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 将20g的4-甲基-2-戊醇加入到20g的MIBK-ST(其为来自日产化工有限公司(Nissan Chemical Industries，Ltd)的胶体二氧化硅)成15重量％，并基于该聚合物的固体重量向其中加入5重量％的与在实施例1中相同的光产碱剂以制备涂布溶液。
2)保护膜的制备 将以与在实施例1中相同的方式涂布、干燥并进行UV曝光的样品在140℃进行热处理2分钟。
<实施例13> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 以与在实施例1中相同的方式制备有机硅氧烷聚合物，并向其中加入5重量％的[[(2-硝基苯甲基)氧]羰基]环己胺以制备用于制备保护膜的组合物。
以与在实施例1中[[(2-硝基苯甲基)氧]羰基]辛胺的相同制备方法使用2-硝基苯甲醇、异氰酸环己酯和甲苯溶剂制备[[(2-硝基苯甲基)氧]羰基]环己胺。
2)保护膜的制备 将以与在实施例1中相同的方式涂布、干燥并进行UV曝光的样品在140℃进行热处理2分钟。
<实施例14> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 基于聚合物的固体重量，向在实施例1中的有机硅氧烷聚合物中加入20重量％的[[(2-硝基苯甲基)氧]羰基]辛胺作为光产碱剂。
2)保护膜的制备 以与在实施例3中相同的方式制备保护膜。
<比较实施例1> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 在没有向实施例1中的有机硅氧烷聚合物中加入光产碱剂的情况下制备用于制备保护膜的组合物。
2)保护膜的制备 以与在实施例1中相同的方式制备保护膜。
<比较实施例2> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 在没有向实施例2中的有机硅氧烷聚合物中加入光产碱剂的情况下制备用于制备保护膜的组合物。
2)保护膜的制备 以与在实施例2中相同的方式制备保护膜。
<比较实施例3> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 在没有向实施例3中的有机硅氧烷聚合物中加入光产碱剂的情况下制备用于制备保护膜的组合物。
2)保护膜的制备 以与在实施例3中相同的方式制备保护膜。
<比较实施例4> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 在没有向实施例4中的有机硅氧烷聚合物中加入光产碱剂的情况下制备用于制备保护膜的组合物。
2)保护膜的制备 以与在实施例4中相同的方式制备保护膜。
<比较实施例5> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 在没有向实施例5中的有机硅氧烷聚合物中加入光产碱剂的情况下制备用于制备保护膜的组合物。
2)保护膜的制备 以与在实施例5中相同的方式制备保护膜。
<比较实施例6> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 在没有向实施例6中的有机硅氧烷聚合物中加入光产碱剂的情况下制备用于制备保护膜的组合物。
2)保护膜的制备 以与在实施例6中相同的方式制备保护膜。
<比较实施例7> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 在没有向实施例7中的有机硅氧烷聚合物中加入光产碱剂的情况下制备用于制备保护膜的组合物。
2)保护膜的制备 以与在实施例7中相同的方式制备保护膜。
<比较实施例8> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 在没有向实施例8中的有机硅氧烷聚合物中加入光产碱剂的情况下制备用于制备保护膜的组合物。
2)保护膜的制备 以与在实施例8中相同的方式制备保护膜。
<比较实施例9> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 在没有向实施例9中的有机硅氧烷聚合物中加入光产碱剂的情况下制备用于制备保护膜的组合物。
2)保护膜的制备 以与在实施例9中相同的方式制备保护膜。
<比较实施例10> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 在没有向实施例10中的有机硅氧烷聚合物中加入光产碱剂的情况下制备用于制备保护膜的组合物。
2)保护膜的制备 以与在实施例10中相同的方式制备保护膜。
<比较实施例11> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 在没有向实施例11中的有机硅氧烷聚合物中加入光产碱剂的情况下制备用于制备保护膜的组合物。
2)保护膜的制备 以与在实施例11中相同的方式制备保护膜。
<比较实施例12> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 在没有向实施例12中的涂布溶液中加入光产碱剂的情况下制备用于制备保护膜的组合物。
2)保护膜的制备 以与在实施例12中相同的方式制备保护膜。
<比较实施例13> 1)用于制备保护膜的组合物的制备 基于在实施例1中的有机硅氧烷聚合物的固体重量，向该聚合物中加入5重量％的四甲基铵来制备用于制备保护膜的组合物。
2)保护膜的制备 尝试用与在实施例3中相同的方式制备保护膜。但是，在旋涂之前在溶液处理过程中发生了组合物的凝胶化。
<保护膜物理性能的测量> 1)机械强度 使用纳米压痕仪(nanoindentor)评价根据在实施例1～14和比较实施例1～13中的方法制备的保护膜的模量和硬度。
2)磨损测试 使用纳米压痕仪在根据在实施例3、实施例9～14、比较实施例3和比较实施例9～13中的方法制备的保护膜上进行磨损测试。
在磨损测试中，将50μN的力施加在纳米压痕仪的尖端来在保护膜表面的50×50μm2的面积上进行划痕。将划痕后的表面与未划痕的表面进行对比，并测量磨损深度。
结果示于下面的图1和2以及表1中。
表1 如在表1中的实施例1～8和比较实施例1～8的结果所示，与不包含光产碱剂的保护膜相比，由含有光产碱剂的用于制备保护膜的组合物制备的保护膜通过在250℃以下的低温下固化具有改进的模量和硬度。但是，所述改进随着温度升高而减缓，并且可以看出，在热处理温度为250℃以上时，在比较实施例中制备的保护膜具有比在实施例中制备的保护膜更高的模量和硬度值。特别地，对于通过在400℃对有机硅氧烷聚合物进行热处理制备的实施例8和比较实施例8中的常规保护膜，结果表明，由不包含光产碱剂的组合物制备的保护膜具有比由含有光产碱剂的组合物制备的保护膜更好的模量和硬度值。
图1是显示根据实施例1～8和比较实施例1～8的模量值的曲线图。
图2是显示根据实施例1～8和比较实施例1～8的硬度值的曲线图。
如在实施例3和实施例9～12以及比较实施例3和比较实施例9～12中所示，对于使用各种不同方法(酸性、碱性或者碱性和酸性催化剂)制备并且具有不同机械性能的所有保护膜来说，结果表明，由含有光产碱剂的组合物制备的保护膜具有更好的模量、硬度和耐磨性。特别地，光产碱剂的效果可由在实施例12和比较实施例12中通常加入用于改进有机硅氧烷聚合物的机械性能的二氧化硅胶体证实。另外，在含有二氧化硅胶体的硅氧烷组合物中发现了相同的结果。
光产碱剂的效果还发现在表1的实施例13(其中加入了5重量％的[[(2-硝基苯甲基)氧]羰基]环己胺)中。也即是说，对于机械性能，发现光产碱剂和在实施例3和比较实施例3中一样非常有效。
但是，如在实施例14中所示，当过量加入光产碱剂时，发现其对机械性能的改进效果反而小了。
此外，当加入例如比较实施例13的四甲基铵的常规碱性催化剂时，同时发生了剧烈的缩聚反应。因此，由于该组合物的凝胶化而难于形成保护膜。
图3是实施例3和比较实施例3的由含有光产碱剂的组合物制备的保护膜和由不含有光产碱剂的组合物制备的保护膜的IR(红外光谱)图。对于由含有光产碱剂的组合物制备的保护膜，Si-OH官能团显著减少，由此得到对湿气的优异隔离性能。
权利要求
1、一种用于制备保护膜的组合物，其包含
a)有机硅氧烷聚合物；
b)光产碱剂；和
c)有机溶剂。
2、根据权利要求1所述的用于制备保护膜的组合物，其中，所述用于制备保护膜的组合物为制备用于塑料基板的保护膜的组合物。
3、根据权利要求1所述的用于制备保护膜的组合物，其中，所述有机硅氧烷聚合物a)是从由下面通式1或者通式2表示的硅烷化合物聚合而成的
[通式1]
SiR1pR24-p
其中，
R1各自独立为氢；氟；芳基；乙烯基；烯丙基；或被氟取代或者未取代的具有1～20个碳原子的直链或者支链烷基，
R2各自独立为可水解的官能团，其包括具有1～4个碳原子的直链或者支链烷氧基、乙酰氧基或氯，
p为0～2的整数，和
[通式2]
R3qR43-qSi-M-SiR5rR63-r
其中，
R3和R5各自独立为氢；氟；芳基；乙烯基；烯丙基；或被氟取代或者未取代的具有1～20个碳原子的直链或者支链烷基，
R4和R6各自独立为可水解的官能团，其包括具有1～4个碳原子的直链或者支链烷氧基、乙酰氧基或氯，
M为具有1～6个碳原子的亚烷基或亚芳基，
q和r各自独立为0～2的整数。
4、根据权利要求1所述的用于制备保护膜的组合物，其中，所述有机硅氧烷聚合物a)由一种或多种硅烷化合物聚合而成，该硅烷化合物选自选自由通式1和通式2表示的化合物中的一种或者多种单体；由该单体制备的二聚体；和由该单体、二聚体或其混合物制备的低聚物。
5、根据权利要求1所述的用于制备保护膜的组合物，其中，所述有机溶剂c)为选自基于脂肪烃的溶剂、基于芳香烃的溶剂、基于醇的溶剂、基于酮的溶剂、基于醚的溶剂、基于酯的溶剂和基于酰胺的溶剂中的一种或者多种溶剂。
6、根据权利要求1所述的用于制备保护膜的组合物，其中，所述光产碱剂b)为选自2-硝基苯甲基氨基甲酸酯、砜酰胺、邻酰肟和硝苯地平中的一种或者多种化合物。
7、根据权利要求1所述的用于制备保护膜的组合物，其中，所述光产碱剂b)为选自下组化合物中的一种或者多种化合物硝基苯甲基环己基氨基甲酸酯、3，5-二甲氧基苯甲基环己基氨基甲酸酯、3-硝基苯基环己基氨基甲酸酯、苯甲基环己基氨基甲酸酯、[[(2-硝基苯甲基)氧]羰基]辛胺、[[(2-硝基苯甲基)氧]羰基]环己胺、[[(2-硝基苯甲基)氧]羰基]哌嗪、二[[(2-硝基苯甲基)氧]羰基]-1，6-己二胺、[[(2，6-二硝基苯甲基)氧]羰基]环己胺、二[[(2，6-二硝基苯甲基)氧]羰基]-1，6-己二胺、N-[[(2-硝基苯基)-1-甲基甲氧基]羰基]环己胺、N-[[(2-硝基苯基)-1-甲基甲氧基]羰基]-十八胺、二[[(α-甲基-2-硝基苯甲基)氧]羰基]-1，6-己二胺、N-[[(2，6-二硝基苯基)-1-甲基甲氧基]羰基]环己胺、N-[[(2-硝基苯基)-1-(2′-硝基苯基)甲氧基]羰基]环己胺、N-[[(2，6-二硝基苯基)-1-(2′，6′-二硝基苯基)甲氧基]羰基]环己胺、N-环己基-4-甲基苯基磺酰胺、N-环己基-2-萘基磺酰胺、邻苯基乙酰基-2-乙酰萘肟和N-甲基硝苯地平。
8、根据权利要求1所述的用于制备保护膜的组合物，其中，基于有机硅氧烷的总固体重量，所述光产碱剂b)的含量为0.1～15重量％。
9、根据权利要求1所述的用于制备保护膜的组合物，其中，基于有机硅氧烷的总固体重量，所述光产碱剂b)的含量为1～10重量％。
10、根据权利要求1所述的用于制备保护膜的组合物，其中，所述用于制备保护膜的组合物含有选自二氧化硅粒子、低折射率粒子、高折射率粒子、抗静电剂、硅烷偶合剂、着色剂和流平剂中的一种或者多种化合物。
11、一种制备保护膜的方法，其包含如下步骤
a)将根据权利要求1～10中任一项所述的用于制备保护膜的组合物涂布在基板上；和
b)对该组合物进行干燥、曝光和热处理。
12、根据权利要求11所述的制备保护膜的方法，其中，步骤a)中的基板选自塑料基板、玻璃基板、金属基板、硅片和SiO2片中。
13、根据权利要求11所述的制备保护膜的方法，其中，步骤b)中的干燥在0～100℃下进行。
14、根据权利要求11所述的制备保护膜的方法，其中，步骤b)中的曝光通过使用发射出250～450nm波长的汞汽灯、碳弧灯或者氙(Xe)弧灯作为光源来进行。
15、根据权利要求11所述的制备保护膜的方法，其中，步骤b)中的热处理在0～250℃下进行。
16、根据权利要求11所述的制备保护膜的方法，其中，步骤b)中的热处理在0～100℃下进行。
17、根据权利要求11所述的制备保护膜的方法，其中，步骤a)的用于制备保护膜的组合物的固体浓度为2～60重量％。
18、一种保护膜，其是由根据权利要求1～10中任一项所述的用于制备保护膜的组合物制备的。
19、根据权利要求18所述的保护膜，其中，所述保护膜的厚度为0.05～2μm。
20、一种基板，其包括权利要求18所述的保护膜。
21、根据权利要求20所述的基板，其中所述基板为塑料基板、玻璃基板、金属基板、硅片或者SiO2片。
22、一种元件，其包括权利要求20所述的基板。
23、根据权利要求22所述的元件，其中，所述元件为光学产品。
24、一种器件，其包括权利要求20所述的基板。
25、根据权利要求24所述的器件，其中，所述器件为液晶显示器件。
全文摘要
本发明涉及一种用于通过低温固化制备具有高强度、耐磨性和优异隔离性能的优异保护膜的组合物、由该组合物制备的保护膜、包括该保护膜的基板以及包括该基板的元件或器件。该组合物包含有机硅氧烷聚合物a)、光产碱剂b)和有机溶剂c)。
文档编号C08L83/04GK101517001SQ200780034593
公开日2009年8月26日 申请日期2007年9月18日 优先权日2006年9月18日
发明者孙桢晚, 高敏镇, 文明善, 金秉鲁, 郑宰昊 申请人:Lg化学株式会社