Настоящее изобретение относится к системе композиционного материала, предпочтительно многослойной пленке, характеризующейся высокой стойкостью к ударным нагрузкам и сопротивлением тепловой деформации, и к способу ее получения и ее применения.
Предшествующий уровень техники
Системы композиционного материала, предпочтительно многослойные пленки, применяют в передних панелях дисплеев, в дисплеях мобильных устройств, например, в переносных телефонах, смартфонах и терминалах для ввода данных и в индикаторных панелях. Кроме того, системы композиционного материала, предпочтительно многослойные пленки, применяют в качестве остекления, в игровых консолях и в навесах для автомобилей.
Известны различные варианты осуществления систем композиционного материала, образованных из различных типов полимеров. Важными требованиями являются хорошая стойкость к ударным нагрузкам, высокая оптическая прозрачность и хорошая поверхностная твердость. Кроме того, должно присутствовать высокое сопротивление царапанию. В случае применения систем композиционного материала, предпочтительно многослойных пленок, пониженная деформация многослойной пленки при высоких температурах и высокой влажности воздуха также является важным свойством.
Если систему композиционного материала или многослойную пленку применяют в качестве передней панели в дисплеях, система композиционного материала или многослойная пленка находится перед фактическим устройством отображения, например OLED (органический светоизлучающий диод) или LCD-панелью (жидкокристаллический дисплей). Система композиционного материала или многослойная пленка должны ровно лежать на данных устройствах отображения. Искажение системы композиционного материала или многослойной пленки при влиянии окружающей среды, следовательно, является нежелательным, поскольку прилагаемое затем давление на LCD-блок, находящийся ниже, приводит к образованию интенсивных цветовых структур.
Искажение или деформация системы композиционного материала или многослойной пленки в ходе применения можно отнести к причинам, включающим избыточно высокую температуру эксплуатации или температуру окружающей среды.
С целью повышения стойкости к ударным нагрузкам композиционного материала/пленки один слой композиционного материала/пленки может состоять, например, из поликарбоната (PC). Слои или пленки из поликарбоната характеризуются высокой стойкостью к ударным нагрузкам и высоким сопротивлением тепловой деформации. Недостатком поликарбоната, однако, является его низкая поверхностная твердость и сопротивление царапанию. С целью повышения сопротивления царапанию и поверхностной твердости, PC можно наслаивать с помощью полиметилметакрилата (PMMA).
Полиметилметакрилат (PMMA), как правило, характеризуется более высокой поверхностной твердостью, чем поликарбонат, и, как известно, имеет очень хорошую устойчивость к атмосферным воздействиям, что также можно применять в качестве защиты для поликарбоната.
При ламинировании PC с помощью полиметилметакрилата полученная многослойная пленка или композиционный материал имеют высокую стойкость к ударным нагрузкам и высокую поверхностную твердость на стороне PMMA. Однако сопротивление тепловой деформации PMMA зачастую намного ниже по сравнению с PC и, таким образом, происходит деформация пленки/композиционного материала при относительно высоких температурах.
Из предшествующего уровня техники, например из JP 2009 196125A, известно, что с деформацией можно бороться путем повышения сопротивления тепловой деформации слоя PMMA.
В качестве примера, в JP 2009 196125A описана многослойная структура, состоящая из слоя сополимера полиметакрилата и слоя поликарбоната для применения в дисплее. С целью увеличения сопротивления тепловой деформации полиметакрилата описан определенный сополимер полиметакрилата. Сополимер полиметакрилата представляет собой сополимер (мет)акрилата и циклического винилового мономера. В примере JP 2009 196125A упомянут винилциклогексан.
Также известно, что получение полиметакрилата, как описано в JP 2009 196125A, является очень сложным, поскольку заявлено, что циклические виниловые мономеры не обладают хорошей свободнорадикальной способностью к полимеризации с другими (мет)акрилатами.
Свободнорадикальная сополимеризация способных к свободнорадикальной полимеризации мономеров, таких как (мет)акрилаты, представляет собой простой известный и недорогой способ получения, например, полиметакрилатов.
В EP 1680276 B1 описана многослойная пленка, состоящая из поликарбоната и полиметакрилата с циклогексилметакрилатом в качестве сомономера в полиметакрилате. Полиметакрилат с циклогексилметакрилатом, из-за циклической сложноэфирной группы, обладает лучшей совместимостью с PC по равнению со стандартным PMMA. Однако сопротивление тепловой деформации полиметакрилата значительно не увеличивается с помощью циклогексилметакрилата.
Более того, из DE 4440219 A1 известно, что сополимер, полученный в ходе сополимеризации метилметакрилата и стирола и малеинового ангидрида, увеличивает сопротивление тепловой деформации. Сополимеры метилметакрилата-стирола-малеинового ангидрида, как известно в соответствии с DE 4440219 A1, проявляют высокое сопротивление тепловой деформации, но высокие уровни деформации достигаются в случае ламинирования на PC.
Проблема и решение
Принимая во внимание предшествующий уровень техники, приведенный и обсужденный в данном документе, проблема, рассматриваемая в настоящем изобретении, следовательно, состоит в разработке системы композиционного материала, предпочтительно многослойной пленки, которую легко получить, которая проявляет хорошую стойкость к ударным нагрузкам и более низкую степень деформации при относительно высоких температурах, чем многослойная пленка, известная из уровня техники, образованная из поликарбоната и стандартного PMMA, при этом одновременно достигается более высокое сопротивление тепловой деформации, как известно из DE 4440219 A1.
Следующей проблемой было обеспечение системы композиционного материала или многослойной пленки в соответствии с представленными выше требованиями, которые так же обладают хорошей адгезией в системе композиционного материала или многослойной пленке, т.е. хорошей адгезией между отдельными слоями.
Дополнительной проблемой было формирование системы композиционного материала или многослойной пленки таким образом, что каждая из внешних сторон или каждый слой системы композиционного материала или многослойной пленки могут быть покрыты материалом функционального покрытия.
Данные цели и следующие цели, которые прямо не указаны, но могут быть установлены из связей, обсуждаемых в данном документе, или очевидны из них, неожиданно достигаются с помощью системы композиционного материала, содержащей
- a) слой полимерной смеси, содержащий или состоящий из
A) (со)полимера (мет)акрилата или смеси (со)полимеров (мет)акрилата и
B) (со)полимера стирола и малеинового ангидрида,
где доля повторяющихся звеньев малеинового ангидрида в (со)полимере B) стирола и малеинового ангидрида составляет 10-30% по весу, предпочтительно 15-28% по весу, более предпочтительно 20-26% по весу, исходя из общего веса (со)полимера B) стирола и малеинового ангидрида, и
где доля повторяющихся звеньев малеинового ангидрида в слое a) полимерной смеси составляет 1-27% по весу, предпочтительно 1,5-25% по весу, более предпочтительно 2-23% по весу, исходя из общего веса слоя a) полимерной смеси, и
где (со)полимер B) стирола и малеинового ангидрида получен из мономерной смеси, содержащей стирол, малеиновый ангидрид и 0-50% по весу виниловых мономеров, способных к сополимеризации со стиролом и/или малеиновым ангидридом, исходя из общего веса малеинового ангидрида в (со)полимере B) стирола и малеинового ангидрида,
- b) необязательно одно или несколько из связующих слоев, слоев стекла и/или оптических пленок, предпочтительно один или несколько связующих слоев, более предпочтительно по меньшей мере один связующий слой оптически прозрачного клея (OCA) или клея, эффективного под прессом (PSA), и
- c) слой стекла или полимера, предпочтительно слой полимера, более предпочтительно слой поликарбоната,
где a) и c) связаны друг с другом, или один или несколько слоев b) связывают два слоя a) и c) друг с другом.
Смесь мономеров, из которой получают (со)полимер B) стирола и малеинового ангидрида, кроме стирола, малеинового ангидрида и 0-50% по весу виниловых мономеров, способных к сополимеризации со стиролом и/или малеиновым ангидридом, исходя из общего веса малеинового ангидрида в (со)полимере B) стирола и малеинового ангидрида, может содержать дополнительные компоненты, например, добавки.
Для конкретного варианта осуществления настоящего изобретения смесь мономеров, из которой получают (со)полимер B) стирола и малеинового ангидрида, состоит из стирола, малеинового ангидрида и 0-50% по весу виниловых мономеров, способных к сополимеризации со стиролом и/или малеиновым ангидридом, исходя из общего веса малеинового ангидрида в (со)полимере B) стирола и малеинового ангидрида.
Неожиданно было установлено, что при получении смеси из (со)полимера (мет)акрилата или смеси (со)полимеров A) (мет)акрилата и (со)полимера B) стирола и малеинового ангидрида в соответствии с указанными выше подробностями и последующей заявкой, предпочтительно ламинированием на слое стекла или полимера, предпочтительно слое поликарбоната, прежде всего сопротивление тепловой деформации PMMA увеличивается до сопоставимой степени, что и при получении сополимера из метилметакрилата (MMA), и малеинового ангидрида, и стирола, и во-вторых выполнены требования относительно хорошей совместимости со слоем полимера или стекла, предпочтительно слоем поликарбоната, и, более того, достигнута более низкая деформация композиционного материала, предпочтительно слоистого материала, чем было известно и ожидалось исходя из уровня техники с известными системами композиционного материала или слоистыми структурами.
(Со)полимер (мет)акрилата или смесь (со)полимеров (мет)акрилата A)=полимер A)
Полимеры, описанные в соответствии с A), как правило, получают путем свободнорадикальной полимеризации смесей, содержащих метилметакрилат. В большинстве случаев данные смеси содержат по меньшей мере 30% по весу, предпочтительно по меньшей мере 50% по весу, более предпочтительно по меньшей мере 80% по весу, еще более предпочтительно по меньшей мере 90% по весу и наиболее предпочтительно по меньшей мере 95% по весу, исходя из веса мономеров, метилметакрилата. Особенно высокое качество главным образом проявляют полимеры, по сути состоящие из полиметилметакрилата.
Кроме того, данные смеси для получения полимеров A) могут дополнительно содержать (мет)акрилаты, способные к сополимеризации с метилметакрилатом. Выражение “(мет)акрилаты” охватывает метакрилаты и акрилаты, и смеси того и другого.
В соответствии с настоящим изобретением композиции, подлежащие полимеризации, а также приведенные выше (мет)акрилаты также могут включать в себя, кроме того, ненасыщенные мономеры, способные к сополимеризации с метилметакрилатом, и вышеупомянутые (мет)акрилаты. Они включают алкил(мет)акрилаты, метилакрилат, этилакрилат, бутилакрилат, циклогексил(мет)акрилат, норборнил(мет)акрилат, стирол, замещенные стиролы, винилциклогексан, винилацетат, (мет)акриловую кислоту, глутаровый ангидрид, малеиновый ангидрид, н-изопропил(мет)акриламид, (мет)акриламид и акрилонитрил. Предпочтительно в смесях для получения полимеров A), сомономеры (мет)акриловой кислоты, глутарового ангидрида, малеинового ангидрида, н-изопропил(мет)акриламида, (мет)акриламида и акрилонитрила, помимо дополнительных вышеупомянутых мономеров, присутствуют только в общей доле по весу макс. 8% по весу, исходя из доли по весу (со)полимера B) стирола и малеинового ангидрида в слое a) полимерной смеси. Повторяющиеся звенья винилциклогексана в полимере A) также можно получить путем гидрирования бензольного кольца сополимера метилметакрилата и стирола, поскольку винилциклогексан может быть свободнорадикально сополимеризованным с метилметакрилатом только неэффективно. Все приведенные мономеры предпочтительно применяют с высокой чистотой.
Кроме того, полимер A) может представлять собой смесь различных полимеров типа A).
Средневесовое значение среднего молекулярного веса Mw полимера A) предпочтительно составляет от 50000 до 500000 г/моль, более предпочтительно от 60000 до 300000 г/моль и особенно предпочтительно от 80000 до 200000 г/моль, без какого-либо намерения, что это должно накладывать ограничение.
(Со)полимер B) стирола и малеинового ангидрида=полимер B)
Система композиционного материала по настоящему изобретению предпочтительно характеризуется тем, что (со)полимер B) стирола и малеинового ангидрида имеет долю повторяющихся стирольных звеньев 55-90% по весу, предпочтительно 58-85% по весу, более предпочтительно 61-80% по весу, исходя из общего веса (со)полимера B) стирола и малеинового ангидрида.
Если (со)полимер B) стирола и малеинового ангидрида в системе композиционного материала по настоящему изобретению получен из смеси мономеров, содержащей до 50% по весу виниловых мономеров, способных к сополимеризации со стиролом и/или малеиновым ангидридом, исходя из общего веса малеинового ангидрида в (со)полимере B) стирола и малеинового ангидрида, данные виниловые мономеры предпочтительно выбраны из группы, состоящей из метил(мет)акрилата, алкил(мет)акрилатов, метилакрилата, этилакрилата, бутилакрилата, циклогексил(мет)акрилатов, норборнил(мет)акрилатов, винилциклогексанов.
Средневесовой молекулярный вес Mw (со)полимера B) стирола и малеинового ангидрида для применения в соответствии с настоящим изобретением может варьировать в широких диапазонах, молекулярный вес, как правило, согласован с конечным применением и способом обработки. Однако в большинстве случаев он находится в диапазоне от 40000 до 500000 г/моль, предпочтительно от 50000 до 300000 г/моль и более предпочтительно от 70000 до 150000 г/моль, без какого-либо намерения, что это должно накладывать ограничение.
В предпочтительном варианте осуществления системы композиционного материала по настоящему изобретению (со)полимер B) стирола и малеинового ангидрида имеет средний молекулярный вес по меньшей мере Mw=70000 г/моль.
(Со)полимер B) стирола и малеинового ангидрида в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно был получен с помощью способа, который освещен далее в данном документе в описании примера по настоящему изобретению.
Слой a) полимерной смеси
Полимерные смеси a), применяемые для получения системы композиционного материала, полученной в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно представляют собой полимерные смеси (со)полимера (мет)акрилата или смесь (со)полимеров A) (мет)акрилата (=полимер A)) и (со)полимера B) стирола и малеинового ангидрида (=полимер B)), при этом основной термопластичный компонент (со)полимера (мет)акрилата или смеси (со)полимеров A) (мет)акрилата (=полимер A)) состоит по меньшей мере до степени 30% по весу, предпочтительно по меньшей мере 50% по весу из повторяющихся метилметакрилатных звеньев. Кроме того, предпочтительно, чтобы основной термопластичный компонент (со)полимера (мет)акрилата или смеси (со)полимеров A) (мет)акрилата (=полимер A)) состоял по меньшей мере до степени 80% по весу, предпочтительно по меньшей мере 90% по весу и более предпочтительно по меньшей мере 95% по весу из повторяющихся метилметакрилатных звеньев.
Предпочтительный слой a) полимерной смеси в некоторых случаях также в контексте настоящего изобретения упоминается как “модифицированный PMMA в соответствии с настоящим изобретением”.
В предпочтительной системе композиционного материала по настоящему изобретению композиция слоя a) полимерной смеси, которая составлена, имеет температуру размягчения по Вика VET (ISO 306-B50) по меньшей мере 110°C, предпочтительно по меньшей мере 112°C, более предпочтительно по меньшей мере 115°C.
Следующий вариант осуществления системы композиционного материала по настоящему изобретению характеризуется тем, что слой a) полимерной смеси имеет толщину в диапазоне от 10 до 2000 мкм, предпочтительно от 20 до 1500 мкм, более предпочтительно от 30 до 1000 мкм, еще более предпочтительно от 40 до 500 мкм, наиболее предпочтительно от 50 до 300 мкм.
Следующий вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой систему композиционного материала, предпочтительно в соответствии с одним из приведенных выше предпочтительных вариантов осуществления, в которых слой a) полимерной смеси содержит традиционные дополнения или добавки. Они включают UV-стабилизаторы, UV-поглотители, смазывающие средства, средства, снимающие статическое электричество, ингибиторы горения, добавки для увеличения сопротивления царапанию, антиоксиданты, светостабилизаторы, органические соединения фосфора, средства, повышающие устойчивость к атмосферным воздействиям, и/или пластификаторы.
Также предпочтительно, чтобы каждое из данных дополнений или добавок, присутствующих в слое полимерной смеси a) системы композиционного материала по настоящему изобретению, присутствовали в доле 0,001-5% по весу, предпочтительно каждое в доле 0,001-1% по весу, еще более предпочтительно каждое в доле 0,002-0,5% по весу, особенно предпочтительно каждое в доле 0,005-0,2% по весу, исходя из общего веса слоя a) полимерной смеси в каждом случае. Количество дополнений или добавок должно быть неизменным в соответствии с конечным применением. Предпочтительно слой a) полимерной смеси системы композиционного материала по настоящему изобретению в общей сложности содержит не более 5% по весу, предпочтительно в общей сложности не более 2% по весу добавок, исходя из общего веса слоя a) полимерной смеси.
UV-стабилизаторы предпочтительно представляют собой пространственно-затрудненные амины (светостабилизаторы на основе пространственно-затрудненных аминов; HALS) и метилсалицилаты.
UV-поглотители предпочтительно представляют собой пространственно-затрудненные фенолы, в частности бензотриазолы, например, гидроксифенилбензотриазолы, и/или триазины. Однако также возможно применение замещенных бензофенонов, сложных эфиров салициловой кислоты, сложных эфиров коричной кислоты, оксаланилидов, бензоксазинонов или бензилиденмалонатов.
Предпочтительными смазывающими средствами являются жирные кислоты, сложные эфиры жирных кислот или жирных спиртов, например, стеариновая кислота, пальмитиновая кислота, стеариловый спирт, цетиловый спирт и их технические смеси.
Предпочтительными средствами, снимающими статическое электричество, являются, например, лауриламин этоксилат и глицерил моностеарат.
Добавками для увеличения сопротивления царапанию являются, например, полиорганосилоксаны.
В системе композиционного материала особенно предпочтительным в соответствии с настоящим изобретением является весовое отношение (со)полимера (мет)акрилата или смеси (со)полимеров A) (мет)акрилата (=полимер A)) к (со)полимеру B) стирола и малеинового ангидрида (=полимер B) в диапазоне от 10:90 до 90:10, предпочтительно в диапазоне от 15:85 до 85:15, более предпочтительно в диапазоне от 20:80 до 80:20, особенно предпочтительно от 70:30 до 30:70.
Слой a) полимерной смеси системы композиционного материала по настоящему изобретению необязательно может быть ударопрочным. Подходящими модифицирующими добавками, увеличивающими ударную прочность, которые можно применять в контексте настоящего изобретения, являются, например, частицы каучука, содержащие сшитый бутадиен и/или стирол и/или сшитые алкил(мет)акрилаты с более длинной цепью. Однако, подобным образом, может быть предпочтительно в контексте настоящего изобретения, чтобы как и слой a) полимерной смеси, так и все дополнительные компоненты в системе композиционного материала по настоящему изобретению не содержали какой-либо модифицирующей добавки, увеличивающей ударную прочность. Модифицирующие добавки, увеличивающие ударную прочность, возможно, могут нарушать оптические свойства в одном из предпочтительных способов применения в системе композиционного материала по настоящему изобретению, например, в качестве полимерного материала для остекления для дисплеев.
Слой c) стекла или полимера
Было установлено, что преимущественным в контексте настоящего изобретения является применение термопластичного полимера в качестве слоя c).
В особенно предпочтительном варианте осуществления система композиционного материала по настоящему изобретению характеризуется тем, что слой c) является слоем поликарбоната.
Предпочтительно в соответствии с настоящим изобретением применяемым поликарбонатным компонентом является Makrolon® 2607 от Bayer Materials (имеющий MVR 12 мл/10 мин (300°C/1,2 кг, по ISO 1133) и температуру по Вика B50 143°C по ISO 306). Однако другие типы поликарбоната от Bayer Materials также являются возможными в качестве слоя поликарбоната. В равной степени возможными для применения в качестве слоя поликарбоната также являются поликарбонаты типа Calibre® от Styron, Lexan® от Sabic, Tarflon® от Idemitsu, Panlite® от Tejin Kasei и дополнительные поликарбонаты от других производителей поликарбоната.
Особенно предпочтительный вариант осуществления системы композиционного материала по настоящему изобретению, в котором слой c) представляет собой слой поликарбоната, привел к особенно хорошим результатам с точки зрения свойств снижения деформации и обеспечения ударопрочного композиционного материала в сочетании с высоким сопротивлением тепловой деформации. Особенно следует отметить тот факт, что слой поликарбоната, как правило, является сравнительно мягким, и хорошая стойкость к ударным нагрузкам в сочетании с хорошей поверхностной твердостью достигается только в композиционном материале. Однако, комбинация данных свойств является важной для многих из необходимых применений, например, при применениях в дисплее.
Особенно предпочтительным вариантом осуществления системы композиционного материала по настоящему изобретению является тот, в котором внешний слой c) поликарбоната и/или внешний слой a) полимерной смеси были обеспечены функциональным покрытием.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно, чтобы система композиционного материала, предпочтительно в соответствии с одним из вариантов осуществления, описанных выше, характеризовалась тем, что слой c), который дополнительно предпочтительно представляет собой слой поликарбоната, имеет толщину в диапазоне от 20 до 3000 мкм, предпочтительно от 50 до 2000 мкм, более предпочтительно от 200 до 1500 мкм, еще более предпочтительно от 300 до 1200 мкм.
Композиционный материал
Более предпочтительным в контексте настоящего изобретения является то, что в системе композиционного материала по настоящему изобретению, в частности системе композиционного материала, в которой слой c) представляет собой слой поликарбоната, слой a) полимерной смеси наносили на слой c), предпочтительно путем ламинирования.
Ламинирование в контексте настоящего изобретения можно осуществлять посредством совместной экструзии, т.е. посредством соединения двух слоев a) и c), в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно PMMA-содержащего слоя и слоя поликарбоната. Однако ламинирование не ограничивается совместной экструзией. Также подходящими в контексте настоящего изобретения являются другие известные способы связывания двух слоев a) и c), предпочтительно PMMA-содержащего слоя со слоем поликарбоната.
Предпочтительно в соответствии с настоящим изобретением, чтобы система композиционного материала, предпочтительно в соответствии с одним из приведенных выше предпочтительных вариантов осуществления, представляла собой слоистую структуру, т.е. находилась в форме слоистого материала.
Более того, особенно предпочтительно, чтобы система композиционного материала по настоящему изобретению представляла собой многослойную пленку, т.е. находилась в форме многослойной пленки.
Система композиционного материала по настоящему изобретению предпочтительно может характеризоваться тем, что a) и/или c) имеют функциональные покрытия на одной или обеих сторонах, предпочтительно устойчивые к царапанию покрытия, неотражающие покрытия и/или антистатические покрытия. В соответствии с идеей настоящего изобретения каждое из покрытий может либо быть одинаковым, либо отличаться друг от друга (например, варианты осуществления, где и односторонние, и двухсторонние покрытия a) и c) являются устойчивыми к царапанию покрытиями, или варианты осуществления, где каждый из a) и c) имеют только одно покрытие, и данные покрытия отличаются друг от друга, например, одно устойчивое к царапанию покрытие и одно антистатическое покрытие). Настоящее изобретение охватывает все возможные комбинации, которые обусловлены тем фактом, что a) и/или c) могут иметь функциональные покрытия на одной или обеих сторонах в соответствии с приведенным выше перечислением.
Особое предпочтение в соответствии с настоящим изобретением отдают вариантам осуществления, в которых система композиционного материала имеет по меньшей мере одно устойчивое к царапанию покрытие на a) или c), еще более предпочтительно по меньшей мере одно устойчивое к царапанию покрытие на a) и c). Особенно предпочтительно в контексте настоящего изобретения, если каждый из a) и c) имеют устойчивое к царапанию покрытие на соответствующей стороне его внешнего слоя, т.е. стороне слоя, которая не обращена внутрь композиционного материала.
Предпочтение в соответствии с настоящим изобретением отдают применению устойчивым к царапанию покрытиям, которые представляют собой термически сшитые или UV-сшитые материалы покрытия на основе (мет)акрилатов или силиконов. Данные материалы покрытия могут дополнительно содержать улучшающие сопротивление царапанию наночастицы, например, на основе оксидов кремния. Они часто содержат силикатные гранулы с целью достижения антибликового действия. При выборе дополнительных частиц, однако, следует проявлять значительную осторожность, поскольку они имеют настолько небольшой размер, что не происходит преломление света, или что данные частицы имеют такой же показатель преломления, что и применяемый материал покрытия. Материалы покрытия предпочтительно наносят посредством покрытия погружением, покрытия распылением, покрытия посредством центрифугирования и т.д.
Необязательно слой a) полимерной смеси и слой c) стекла или полимера, каждый из которых независимо необязательно покрывали функциональным покрытием с одной или двух сторон, необязательно соединяют друг с другом посредством одного или нескольких связующих слоев, слоев стекла и/или оптических пленок, предпочтительно одного или нескольких связующих слоев, более предпочтительно по меньшей мере одного связующего слоя оптически прозрачного клея (OCA) или клея, эффективного под прессом (PSA).
Система композиционного материала, предпочтительная в соответствии с настоящим изобретением, характеризуется значением помутнения<10%, предпочтительно<5% (ISO 13803).
Как уже объяснялось выше, система композиционного материала по настоящему изобретению предпочтительно представляет собой многослойную пленку. Более того, особенно предпочтительно, чтобы данная многослойная пленка находилась в форме оболочки, предпочтительно оболочки дисплея или сенсорного экрана, или системы остекления или в форме части дисплея, оболочки, предпочтительно оболочки дисплея или передней панели дисплея, или сенсорного экрана или системы остекления. "Дисплей" в контексте настоящего изобретения понимают как устройство для выведения на экран изменяющейся с течением времени информации.
Таким образом, в настоящем изобретении, кроме системы композиционного материала по настоящему изобретению, дополнительно предусматривают дисплей, который содержит систему композиционного материала, которая является оригинальной в соответствии с приведенным выше описанием, в частности, в соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления.
В контексте настоящего изобретения, кроме того, предпочтительно, чтобы данный дисплей, который содержит систему композиционного материала по настоящему изобретению, представлял собой LCD, OLED или электрофоретический дисплей.
В дисплее по настоящему изобретению слой а) полимерной смеси предпочтительно связан со слоем с), расположенным ниже, с помощью оптически прозрачного клея (ОСА) или клея, эффективного под прессом (PSA). Выбор подходящих ОСА или PSA, как правило, известен специалисту в данной области. Данный связующий слой улучшает механическую устойчивость всего дисплея и снижает отражение света на поверхностях раздела слоев.
Подобным образом, настоящее изобретение охватывает применение (со)полимера стирола и малеинового ангидрида,
- где доля повторяющихся звеньев малеинового ангидрида в (со)полимере В) стирола и малеинового ангидрида составляет 10-30% по весу, предпочтительно 15-28% по весу, более предпочтительно 20-26% по весу, исходя из общего веса (со)полимера В) стирола и малеинового ангидрида,
и
- где (со)полимер В) стирола и малеинового ангидрида получен из мономерной смеси, содержащей стирол, малеиновый ангидрид и 0-50% по весу виниловых мономеров, способных к сополимеризации со стиролом и/или малеиновым ангидридом, исходя из общего веса малеинового ангидрида в (со)полимере стирола и малеинового ангидрида,
для снижения деформации дисплея, оболочки дисплея, сенсорного экрана или системы остекления.
В применении по настоящему изобретению для снижения деформации дисплея, оболочки дисплея, сенсорного экрана или системы остекления дисплей, оболочка дисплея, сенсорный экран или система остекления, содержит слой полимера или стекла, предпочтительно слой термопластичного полимера, более предпочтительно слой поликарбоната.
Дополнительный вариант осуществления, охватываемый настоящим изобретением, относится к применению системы композиционного материала по настоящему изобретению, как описано выше, в качестве визуального отображающего элемента или в визуальном отображающем элементе.
Способы испытаний
Средний молекулярный вес Mw (средневесовой) и средний молекулярный вес Mn (среднечисловой)
Средний молекулярный вес Mw (средневесовой) и средний молекулярный вес Mn (среднечисловой) в контексте настоящего изобретения определяют посредством эксклюзионной хроматографии размеров (GPC) при следующих условиях:
Agilent 1100 серии, RI-детектор G1362A;
тетрагидрофуран+0,2% по об. трифторуксусной кислоты для полимера B) и сравнительного примера I;
полистирол (например, от PSS (Майнц) для полимера B);
Деформация: 85°C, 85% относительной влажности, 72 ч (измерение макс.искривления с помощью штангенциркуля, образец 100×100 мм)
Деформацию в контексте настоящего изобретения измеряли на образце, имеющем размеры 100 x 100 мм, который вырезали из совместно экструдированного листа. Образцы, которые были примерно плоскими и ровными после получения, помещали в камеру с контролируемыми климатическими условиями, лежащую на сетке, при 85°C и 85% относительной влажности на 72 ч, со слоем a) полимерной смеси или, в проведенных сравнительных экспериментах, слоем, соответствующим слою a) полимерной смеси в верхней части. После удаления из камеры с контролируемыми климатическими условиями и полного охлаждения образцов при 23°C в течение 24 ч, искривление (расстояние высшей точки от ровного основания в мм) в высшей точке определяли с помощью штангенциркуля. С целью получения показательных значений в каждом случае проводили по меньшей мере двойные определения.
MVR: ISO 133 часть 1; 230°C/3,8 кг;
устойчивость к тепловой деформации: температура по Вика; ISO 306-B50;
коэффициент пропускания: ISO 13468;
помутнение: ISO 13803.
IR-способ определения доли повторяющихся звеньев малеинового ангидрида в (со)полимере стирола и малеинового ангидрида
IR анализ раствора в хлороформе 15 мг (со)полимера стирола и малеинового ангидрида в 1 мл хлороформа.
Примеры, которые следуют далее, служат для дополнительной иллюстрации и лучшего понимания настоящего изобретения, но не ограничивают каким-либо образом его или его объем.
Примеры
Получение смеси полимеров a) (для слоя a) полимерной смеси) или сравнительных композиций
Пример (по настоящему изобретению)
Модифицированный PMMA в соответствии настоящим изобретением (=смесь полимеров для слоя a) полимерной смеси) получали из:
50,00% по весу стандартного PMMA (соответствует полимеру A)),
50,00% по весу (со)полимера стирола и малеинового ангидрида (соответствует полимеру B).
Стандартный PMMA (=полимер A) образован из 96% метилметакрилата и 4% метилакрилата. Данный PMMA получали на основании DE 4440219 A1:
Реагенты взвешивали в мешочках из сложного полиэфира, полимеризовали на водяной бане и затем термически обрабатывали в печи-термостате. Впоследствии полимер измельчали и удаляли летучие компоненты с помощью экструдера.
Температурный профиль для полимеризации на водяной бане: 24 ч, 60°C;
температурный профиль в печи-термостате: 6 ч при 110°C.
Полученный в результате молекулярный вес PMMA составлял Mw=149000 г/моль при измерении с помощью способа GPC.
PMMA характеризуется температурой размягчения по Вика VET (ISO 306-B50) 105°C.
(Со)полимер стирола и малеинового ангидрида (=полимер B) получали с помощью непрерывной полимеризации стирола и малеинового ангидрида с дибензоилпероксидом в метилэтилкетоне при 120°C в 100 л реакторе непрерывного действия с мешалкой с очень хорошим обратным смешиванием и с помощью якорной мешалки. Данный тип смесительного реактора с обратным смешиванием известен из уровня техники (например, Chemische Reaktionstechnik [Chemical Reaction Technology], Georg Thieme Verlag 1987, p.237-241).
Концентрированный раствор полимера в выпускном отверстии в реакторе с мешалкой, характеризующийся частичным преобразованием стирола и малеинового ангидрида, непрерывно дегазировали с использованием экструдера с двойным шнеком с дренажными отверстиями и затем гранулировали в установке для гранулирования, и продукт затем анализировали в отношении композиции полимера с помощью IR-спектроскопии. При получении (со)полимера стирола и малеинового ангидрида следят за тем, чтобы содержание полимера в концентрированном растворе полимера в выпускном отверстии реактора составляло 28%, что означает 40% преобразования общей массы применяемых стирола и малеинового ангидрида.
В частности, смесь 9,2 кг/ч метилэтилкетона, 2,3 кг/ч малеинового ангидрида и 18,8 кг/ч стирола непрерывно загружали в реактор при 23°C. Дополнительно в реактор непрерывно загружали дибензоилпероксид в качестве инициатора полимеризации. Необходимый массовый расход дибензоилпероксида рассчитывали из измеренной температуры реактора, которая изменяет длину хода поршня дозировочного насоса для загрузки дибензоилпероксида с использованием системы регулирования таким образом, что можно поддерживать постоянную температуру реактора 110°C. С целью получения доли 23% по весу повторяющихся звеньев малеинового ангидрида в (со)полимере стирола и малеинового ангидрида, образцы гранул периодически отбирают и композицию определяют с помощью IR-спектроскопии. На основании IR-анализа долю малеинового ангидрида в исходной смеси изменяют незначительно, с целью получения доли 23% по весу повторяющихся звеньев малеинового ангидрида в (со)полимере стирола и малеинового ангидрида.
Анализ путем IR-спектроскопии (со)полимера стирола и малеинового ангидрида, который применяли для получения слоя a) полимерной смеси, показал долю 23% по весу повторяющихся звеньев малеинового ангидрида и долю 77% по весу повторяющихся звеньев стирола в (со)полимере стирола и малеинового ангидрида и молекулярный вес (со)полимера стирола и малеинового ангидрида Mw=86500 г/моль и Mn=48000 г/моль, измеренный посредством GPC. Температура размягчения по Вика VET (ISO 306-B50) (со)полимера стирола и малеинового ангидрида составляет 146°C.
Компоненты (полимер A и полимер B) смешивали друг с другом в двухшнековом экструдере с получением полимерной смеси a).
Измеренная доля повторяющихся звеньев малеинового ангидрида в полимерной смеси a) составляла 11,5% по весу, исходя из общего веса полимерной смеси a).
Полимерная смесь a) характеризуется температурой размягчения по Вика VET (ISO 306-B50) 123°C.
Сравнительный пример 1
Выбранный модифицированный PMMA, имеющий более высокое сопротивление тепловой деформации по сравнению со стандартным PMMA, представляет собой сополимер метилметакрилата, стирола и малеинового ангидрида. Данный сополимер получали на основании DE 4440219 A1:
Реагенты взвешивали в мешочках из сложного полиэфира, полимеризовали на водяной бане и затем термически обрабатывали в печи-термостате. Впоследствии полимер измельчали и удаляли летучие компоненты с помощью экструдера.
Температурный профиль для полимеризации на водяной бане: 12 ч, 52°C; 16 ч, 44°C;
температурный профиль в печи-термостате: 6 ч при 110°C.
Полученный в результате молекулярный вес модифицированного PMMA составлял Mw=145000 г/моль при измерении с помощью способа GPC.
Модифицированный PMMA характеризуется температурой размягчения по Вика VET (ISO 306-B50) 122°C.
Сравнительный пример 2
В качестве дополнительного сравнения выбирали стандартный PMMA, образованный из 99% метилметакрилата и 1% метилакрилата. Данный PMMA характеризуется высоким сопротивлением тепловой деформации. Сополимер получали на основании DE 4440219 A1:
Реагенты взвешивали в мешочках из сложного полиэфира, полимеризовали на водяной бане и затем термически обрабатывали в печи-термостате. Впоследствии полимер измельчали и удаляли летучие компоненты с помощью экструдера.
Температурный профиль для полимеризации на водяной бане: 24 ч, 60°C;
температурный профиль в печи-термостате: 6 ч при 110°C.
Полученный в результате молекулярный вес стандартного PMMA составлял Mw=152000 г/моль при измерении с помощью способа GPC.
Стандартный PMMA характеризуется температурой размягчения по Вика VET (ISO 306-B50) 109°C.
Получение композиционного материала
Полимерную смесь a) (пример по настоящему изобретению), или модифицированный PMMA (сравнительный пример 1), или стандартный PMMA, имеющий высокое сопротивление тепловой деформации (сравнительный пример 2), наслаивали на одной стороне с использованием головки соэкструдера на Makrolon® 2607 (слой поликарбоната, соответствующий слою c)). Стадию ламинирования осуществляли с помощью совместной экструзии посредством головки-адаптера. Слой поликарбоната имеет толщину 900 мкм, в то время как слой a) полимерной смеси (пример по настоящему изобретению), или модифицированный PMMA (сравнительный пример 1), или стандартный PMMA, имеющий высокое сопротивление тепловой деформации (сравнительный пример 2), имеют толщину 120 мкм.
Параметры экспериментов с совместной экструзией (поддерживали одинаковые условия во всех примерах за исключением упомянутых изменений)
Производитель экструдера:
основной экструдер, двухшнековый экструдер: Breyer (Зинген);
соэкструдер, одношнековый экструдер: Stork (Мерфельден-Вальдорф).
Диаметры шнеков:
основной экструдер: 60 мм;
соэкструдер: 35 мм.
Скорость шнека:
основной экструдер: 47 об/мин;
соэкструдер:
пример по настоящему изобретению: 82 об/мин;
сравнительный пример 1: 70 об/мин;
сравнительный пример 2: 55 об/мин.
Пропускная способность по полимеру:
основной экструдер: 60 кг/ч;
соэкструдер: 7,2 кг/ч.
Скорость отвода пластины: 1,9 м/мин.
Вакуум при удалении летучих компонентов в обоих экструдерах 200 мбар+/- 20 мбар.
Температуры (для всех примеров поддерживали одинаковые)
Температуры в цилиндре экструдера:
Температуры головок
Результаты
Результаты эксперимента по настоящему изобретению и сравнительных примеров составлены в таблицы, которые следуют далее. Значительно более низкая деформация является очевидной для композиционного материала по настоящему изобретению и составляет только 1,1 мм в отличие от 3,8 и 3,7 мм для сравнительных примеров (фиг. 1-3). Более конкретно, в сравнительном примере 1 также продемонстрировано, что полученный сополимер метилметакрилата-стирола-малеинового ангидрида имеет более высокое сопротивление тепловой деформации, чем стандартный PMMA, имеющий высокое сопротивление тепловой деформации теоретически, но данная проблема низкой деформации слоистого материала не может быть решена путем применения данного сополимера.
Результаты дополнительно демонстрируют, что значения для коэффициента пропускания и помутнения системы композиционного материала по настоящему изобретению или многослойной пленки по настоящему изобретению не подвержены негативному влиянию по сравнению с соответствующими значениями для сравнительных примеров 1 и 2 в пределах погрешности измерения.
Таблица 1. Профиль свойств для полимерной смеси a) и соответствующие композиции сравнительных примеров
230°C/3,8 кг
по Вика (B/50)
переноса
Таблица 2. Свойства систем композиционного материала/многослойных пленок
72 ч
образец
100×100 мм
переноса
Изобретение относится к системе композиционного материала, предпочтительно многослойной пленке, имеющей высокую стойкость к ударным нагрузкам и сопротивление тепловой деформации, и к способу ее получения и ее применению, в частности в качестве визуального отображающего элемента или в визуальном отображающем элементе. Система композиционного материала содержит слой (а) полимерной смеси, состоящей или содержащей (А) (со)полимер (мет)акрилата или смесь (со)полимеров (мет)акрилата по меньшей мере до степени 30% по весу исходя из общего веса А), образованного из повторяющихся звеньев метилметакрилата. Указанная полимерная смесь содержит В) (со)полимер стирола и малеинового ангидрида, где доля повторяющихся звеньев малеинового ангидрида составляет 10-30% по весу (со)полимера (В), а доля повторяющихся звеньев малеинового ангидрида в слое (а) полимерной смеси составляет 1-27% по весу слоя (а) полимерной смеси. Система композиционного материала содержит (b) необязательно один или несколько слоев оптически прозрачного клея, слоев стекла и/или оптических пленок, (с) слой стекла или поликарбоната. Изобретение также касается дисплея, который содержит систему композиционного материала, а также применения указанного (со)полимера стирола и малеинового ангидрида для снижения деформации дисплея, оболочки дисплея сенсорного экрана или остекления. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл., 3 пр.
1. Система композиционного материала, содержащая
а) слой полимерной смеси, содержащий или состоящий из
A) (со)полимера (мет)акрилата по меньшей мере до степени 30% по весу исходя из общего веса А), образованного из повторяющихся звеньев метилметакрилата, или смеси (со)полимеров (мет)акрилата по меньшей мере до степени 30% по весу исходя из общего веса А), образованных из повторяющихся звеньев метилметакрилата, и
B) (со)полимера стирола и малеинового ангидрида,
где доля повторяющихся звеньев малеинового ангидрида в (со)полимере В) стирола и малеинового ангидрида составляет 10-30% по весу исходя из общего веса (со)полимера В) стирола и малеинового ангидрида, и
где доля повторяющихся звеньев малеинового ангидрида в слое а) полимерной смеси составляет 1-27% по весу исходя из общего веса слоя а) полимерной смеси, и
где (со)полимер В) стирола и малеинового ангидрида получен из мономерной смеси, содержащей стирол, малеиновый ангидрид и 0-50% по весу алкил(мет)акрилатов исходя из общего веса малеинового ангидрида в (со)полимере В) стирола и малеинового ангидрида,
b) необязательно один или несколько слоев оптически прозрачного клея, слоев стекла и/или оптических пленок, предпочтительно один или несколько слоев оптически прозрачного клея или клея, эффективного под прессом, и
с) слой стекла или поликарбоната, предпочтительно слой поликарбоната,
где а) и с) связаны друг с другом или один или несколько слоев b) связывают два слоя а) и с) друг с другом; и
слой с) стекла или поликарбоната имеет толщину в диапазоне от 20 до 3000 мкм.
2. Система композиционного материала по п. 1, отличающаяся тем, что композиция, подлежащая полимеризации, для получения А) содержит один или несколько следующих мономеров, способных к сополимеризации с метилметакрилатом и/или (мет)акрилатами: алкил(мет)акрилаты, метилакрилат, этилакрилат, бутилакрилат, циклогексил(мет)акрилат, норборнил(мет)акрилат, (мет)акриловая кислота, глутаровый ангидрид, стирол, малеиновый ангидрид, н-изопропил(мет)акриламид, (мет)акриламид, винилциклогексан, акрилонитрил, винилацетат и замещенные стиролы.
3. Система композиционного материала по п. 1, отличающаяся тем, что (со)полимер В) стирола и малеинового ангидрида имеет долю повторяющихся звеньев стирола 55-90% по весу исходя из общего веса (со)полимера В) стирола и малеинового ангидрида.
4. Система композиционного материала по п. 1, отличающаяся тем, что А) имеет средний молекулярный вес по меньшей мере Mw=50000 г/моль и/или В) имеет средний молекулярный вес по меньшей мере Mw=40000 г/моль.
5. Система композиционного материала по п. 1, отличающаяся тем, что композиция, из которой составлен слой а) полимерной смеси, характеризуется температурой размягчения по Вика VET (ISO 306-В50) по меньшей мере 110°С.
6. Система композиционного материала по п. 1, отличающаяся тем, что слой а) полимерной смеси содержит UV-стабилизаторы, UV-поглотители, смазывающие средства, средства, снимающие статическое электричество, ингибиторы горения, добавки для увеличения сопротивления царапанию, антиоксиданты, светостабилизаторы, органические соединения фосфора, средства, повышающие устойчивость к атмосферным воздействиям, и/или пластификаторы, каждое в доле 0,001-5% по весу, в каждом случае исходя из общего веса слоя а) полимерной смеси.
7. Система композиционного материала по п. 1, отличающаяся тем, что весовое соотношение А) и В) находится в диапазоне от 10:90 до 90:10.
8. Система композиционного материала по п. 1, отличающаяся тем, что слой а) полимерной смеси имеет толщину в диапазоне от 10 до 2000 мкм.
9. Система композиционного материала по п. 1, отличающаяся тем, что слой а) полимерной смеси нанесен на слой с) стекла или полимера предпочтительно посредством ламинирования.
10. Система композиционного материала по п. 1, отличающаяся тем, что слой а) полимерной смеси и/или слой с) стекла или полимера имеют функциональные покрытия на одной или обеих сторонах, предпочтительно устойчивые к царапанию покрытия, неотражающие покрытия и/или антистатические покрытия.
11. Система композиционного материала по п. 10, отличающаяся тем, что покрытия представляют собой устойчивые к царапанию покрытия, предпочтительно термически сшитые или UV-сшитые материалы покрытия на основе (мет)акрилатов или силиконов.
12. Система композиционного материала по п. 1, отличающаяся тем, что она представляет собой многослойную пленку в форме оболочки или системы остекления или в форме части дисплея, оболочки, сенсорного экрана или системы остекления.
13. Дисплей, отличающийся тем, что данный дисплей содержит систему композиционного материала по меньшей мере по одному из пп. 1-12.
14. Применение (со)полимера стирола и малеинового ангидрида,
где доля повторяющихся звеньев малеинового ангидрида в (со)полимере В) стирола и малеинового ангидрида составляет 10-30% по весу исходя из общего веса (со)полимера В) стирола и малеинового ангидрида
и
где (со)полимер В) стирола и малеинового ангидрида получен из смеси мономеров, содержащей стирол, малеиновый ангидрид и 0-50% по весу виниловых мономеров, способных к сополимеризации со стиролом и/или малеиновым ангидридом, исходя из общего веса малеинового ангидрида в (со)полимере стирола и малеинового ангидрида,
для снижения деформации дисплея, оболочки дисплея, сенсорного экрана или остекления.
15. Применение системы композиционного материала по меньшей мере по одному из пп. 1-12 в качестве визуального отображающего элемента или в визуальном отображающем элементе.
| CN101759945 A 30.06.2010 | |||
| JP55998156 A 06.06.1984 | |||
| RU2007135127 A 27.03.2009 | |||
| US20050205203 A1 22.09.2005 | |||
| JP2011048116 A 10.03.2011 | |||
| EP1680276 A1 19.07.2006. |
