CN109196025B - 高介电性薄膜、其用途和制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜、其用途和制造方法,所述高介电性薄膜的特征在于,介电常数高,并且薄膜的宽度方向实质上平坦且均匀。一种含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜,其中,薄膜宽度方向上末端的厚度与中央的厚度之差为5.0%以内,薄膜中央的厚度在50μm~1000μm的范围内。这样的薄膜可以具有底漆层和平坦化层,可以通过压延工序获得,另外也可以通过在具有剥离层的隔板间的固化而获得。
Description
技术领域
本发明涉及一种含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜、其用途和制造方法,所述高介电性薄膜的特征在于,介电常数高,并且薄膜的宽度方向实质上平坦且均匀。
背景技术
聚硅氧烷系压敏粘接剂组合物与丙烯酸系或橡胶系的压敏粘接剂组合物相比,电绝缘性、耐热性、耐寒性、对各种粘附体的粘合性优异,因此被用于耐热性粘接带、电绝缘性粘接带、热封粘接带、电镀遮蔽胶带等。这些聚硅氧烷系压敏粘接剂组合物根据其固化机制分为加成反应固化型、缩合反应固化型、过氧化物固化型等几类。加成反应固化型的压敏粘接剂组合物放置于室温下或通过加热可快速固化且不产生副产物,因而被广泛应用。
聚硅氧烷系压敏粘接剂由于具有上述特性以及高透明度,近年来业内开始研究将其应用于智能设备等先进电子显示元件领域。此种设备采用在透明基材之间夹入由包含电极层、显示层在内的多层构成的薄膜的结构,出于保护电极层、显示层以及改善层间粘接性的目的,期待耐热/耐寒性、透明度高的聚硅氧烷系压敏粘接剂可有效地发挥作用。
在这些智能设备中,作为压力传感器等传感器用途所要求的压敏粘接剂的材料特性,除了优异的透明度以外,还可以举出高介电特性。为了提高传感器灵敏度,需要获得一定电压下的高静电容量,因此,要求所使用的材料具有高相对介电常数。作为相对介电常数较高的聚合物材料,有聚偏二氟乙烯和聚偏二氟乙烯系共聚物,众所周知这些物质可用作压电材料以及热释电材料。例如,在日本专利特开2010-108490号公报(专利文献1)中记载了包含偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物的透明压电片材,并且记载了将其用于触摸面板的技术。另外,在日本专利特开2011-222679号公报(专利文献2)中,除了偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物以外,还记载了将偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物和聚偏二氟乙烯用作透明压电片材的透明压电体膜的材料。另一方面,偏二氟乙烯系聚合物由于其具有高结晶性,因而存在用于制造薄膜等成型品的加工性较差的问题。
此外,透明度和加工性优异的通用聚合物材料的相对介电常数通常为2~4的值,但通过适当地设计聚合物结构,能够使该值达到5~7或更高。为了提高聚硅氧烷的相对介电常数,已知可采用导入氟烷基作为硅上的取代基这一方法,本发明人等也公开了含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物具有较高的相对介电常数、可作为换能器材料(国际专利公开2014-105959号公报、专利文献3)。
另一方面,对于包含含氟烷基的有机聚硅氧烷的压敏粘接剂也已存在相关研究内容。例如,在美国专利5436303号公报(专利文献4)中公开了一种压敏粘接剂,其由R3SiO1/2单元(式中,R为烷基)和SiO4/2单元构成,且含有具有硅醇基的MQ树脂和氟烷基硅酮。另外,在国际专利公开1994-6878号公报(专利文献5)中记载了一种由氟烷基硅酮和乙烯基单体构成的共聚物以及含有所述共聚物且溶剂耐性良好的压敏粘接剂。在这些技术中,作为压敏粘接的关键要素的MQ树脂不具有氟烷基,透明度不明确,实际上也未记载透明度相关内容。另一方面,在美国专利7253238号公报(专利文献6)中记载了一种含氟烷基的MQ树脂和含有所述MQ树脂的压敏粘接剂,该MQ树脂由限定结构的R3SiO1/2单元(式中,R为烷基)、R(CH2=CH)SiO2/2单元(式中,R为烷基)以及SiO4/2单元构成。另外,在日本专利5066078号公报(专利文献7)中公开了一种限定了制造方法的含氟烷基的MQ树脂和含有所述MQ树脂的压敏粘接剂。进一步,在日本专利特开2010-502781号公报(专利文献8)中也公开了一种由氟烷基硅酮压敏粘接剂组合物和硅酮衬垫构成的层叠体。但是,在这些压敏粘接剂组合物中,仅公开了过氧化物固化系统,对于固化速度快、且成型加工时基本不存在收缩、容易设定期望的固化条件的加成型固化系统,没有进行研究。另外,对于介电特性也没有进行研究,既没有相关记载也没有相关建议。因此,关于透明度优异、相对介电常数高的加成固化型含氟烷基的有机聚硅氧烷、含有其的压敏粘接剂层叠体薄膜、以及由压敏粘接剂层叠体薄膜构成的显示设备,目前为止没有报告。
另一方面,在日本专利特表2014-522436号(专利文献9)或日本专利特表2013-512326(专利文献10)等中公开了一种光学上透明的硅酮系压敏粘接剂薄膜和使用其的触摸面板等显示设备的制造,但这些硅酮系压敏粘接剂薄膜的性能还存在改善的余地。
鉴于这些现有技术,本案申请人发现通过使用特定的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物,能够解决上述课题,于是提出了国际专利申请号PCT/JP2015/006198(专利文献11)以及PCT/JP2016/001299(专利文献12)所述的介电性材料。这些含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物具有下述优点:具有优异的透明度,作为压敏粘接剂的功能优异,具有用于制造薄膜等成型品的良好的加工性,且相对介电常数高。并且,还具有下述优点:成型加工时基本不存在收缩,固化速度快,容易设定期望的固化条件。
现有技术文献
专利文献
【专利文献1】日本专利特开2010-108490号公报
【专利文献2】日本专利特开2011-222679号公报
【专利文献3】国际专利公开2014-105959号公报
【专利文献4】美国专利5436303号公报
【专利文献5】国际专利公开1994-6878号公报
【专利文献6】美国专利7253238号公报
【专利文献7】日本专利5066078号公报
【专利文献8】日本专利特开2010-502781号公报
【专利文献9】日本专利特表2014-522436号公报
【专利文献10】日本专利特表2013-512326号公报
【专利文献11】国际专利申请号PCT/JP2015/006198
【专利文献12】国际专利申请号PCT/JP2016/001299
发明内容
发明所要解决的课题
另一方面,本发明发明人等在上述的专利文献11、专利文献12中提出的介电性材料中发现了新的课题。这些介电性含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物在用于触摸面板等电子材料、显示装置用电子部件、特别是传感器等换能器材料的用途的情况下,有时要求成型为薄膜状进行使用,优选可形成均匀的薄膜状的固化物。但是,固化性含氟烷基的有机聚硅氧烷组合物由于赋予介电性的氟烷基和作为主链的有机聚硅氧烷具有较高的表面张力,因此特别是在涂布于具有剥离层的基材上的情况下,特别是以50μm以上的厚度涂布的情况下,存在涂膜呈不均匀状态的趋势。将这种不均匀涂膜直接固化而得到的高介电性薄膜材料的膜厚也因而变得不均匀,在用于触摸面板等介电层的情况下,可导致部件之间产生间隙或气泡,有可能会对性能方面造成不良影响。
除此之外,在将固化性含氟烷基的有机聚硅氧烷组合物的固化物即介电性薄膜用于触摸面板等电子材料、显示装置用电子部件、特别是作为传感器等换能器材料的用途的情况下,为了便于操作作业,优选在具有剥离层的隔板上层叠介电性薄膜,在使用时将介电性薄膜剥离而进行使用,但在将上述的固化性含氟烷基的有机聚硅氧烷组合物涂布于具有剥离层的基材上的情况下,特别是在以50μm以上的厚度涂布的情况下,涂膜的两末端会凸起引起涂膜不均,使其固化而成的薄膜状固化物的两端部因而也会凸起,薄膜中央部分呈较大凹陷的形状,在用于触摸面板等的介电层的情况下,可导致部件之间产生间隙或气泡,有可能会对性能方面造成不良影响。
为了进一步应用固化性含氟烷基的有机聚硅氧烷组合物的固化物即介电性薄膜,则需要解决所形成的薄膜不均匀这一课题,目前通过众所周知的方法,使用含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物,无法获得介电特性、均匀性和平坦性均优异的介电性薄膜。
因此,本发明的目的在于提供一种具有与上述专利文献11、专利文献12中提出的材料同等以上的介电性等特性,且均匀性、薄膜宽度方向的平坦性优异的高介电性薄膜以及其用途和制造方法。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题,深入研究后,本发明人等发现,通过薄膜宽度方向上末端的厚度与中央的厚度之差为5.0%以内,薄膜中央的厚度为50μm~1000μm的范围的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜,能够解决上述课题,从而实现了本发明。该含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物透明度优异,能够用作相对介电常数较高的新型压敏粘接剂材料。需要说明的是,这种均匀性、薄膜宽度方向的平坦性优异的高介电性薄膜可以是由后述的底漆层和层叠在底漆层上的平坦化层构成的高介电性薄膜,可以是通过在将作为原料的固化性组合物夹在具有剥离层的隔板之间的状态下进行固化、层叠从而形成平坦化层的高介电性薄膜,也可以是通过作为原料的固化性组合物的压延加工而得到的高介电性薄膜。
除此之外,本发明人等发现,在所述氟烷基为三氟丙基时能够更完善地解决上述课题,在作为所述含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的原料,使含有下述平均结构式(II)所表示的含氟烷基有机聚硅氧烷的含氟烷基固化性有机聚硅氧烷组合物固化而成的情况下,能够更加完善地解决上述课题,从而实现了本发明。
RViR2 2Si(OSiR2R3)e1'(OSiR2 2)e2'OSiRViR2 2 (ii)
{式中,RVi是碳原子数为2~12的烯基,R2是与上述同样的基团,R3是由(CpF2p+1)-R-(R是与上述同样的基团,p是与上述同样的数)表示的氟烷基,且e是满足5<e1'+e2'+2<500的数,(e1')/(e1'+e2')的值为0.5~1.0的范围}
即,本发明的目的通过如下的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜实现。
[1]一种含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜,其中,薄膜宽度方向上末端的厚度与中央的厚度之差为5.0%以内,薄膜中央的厚度在50μm~1000μm的范围内。
优选本发明的目的通过下述的高介电性薄膜实现。
[2]如[1]所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜,其特征在于,薄膜宽度为30mm以上,薄膜面积为900mm2以上,1kHz、25℃下的相对介电常数为4以上。
[3]如[1]或[2]所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜,其实质上是透明的,薄膜中央的厚度在100μm~900μm的范围内。
[4]如[1]~[3]中任一项所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜,其中,23℃下的剪切储能弹性模量在103Pa~105Pa的范围内。
特别是优选本发明的目的通过对固化性组合物设置底漆层和平坦化层的薄膜、通过压延加工得到的薄膜或利用设置有剥离层的隔板间的固化而设置有平坦化层的薄膜来解决。需要说明的是,这些薄膜能够且优选设计为无溶剂型。即,本发明的目的通过下述的高介电性薄膜实现。
[5]如[1]~[4]中任一项所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜,其由底漆层和层叠在底漆层上的平坦化层构成。
[6]如[1]~[5]中任一项所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜,其由厚度5μm~40μm的底漆层和层叠在底漆层上的厚度10μm~800μm的平坦化层构成,上述底漆层和平坦化层均是含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物。
[7]如[1]~[6]中任一项所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜,其特征在于,通过压延加工而成。
[8]如[1]~[7]中任一项所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜,其具有通过在具有剥离层的隔板间进行固化而形成的平坦化层。
[8-1]如[1]~[8]中任一项所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜,其特征在于,实质上不含有溶剂。
另外,本发明的目的通过使下述固化性有机聚硅氧烷组合物固化而成的高介电性薄膜来实现。
[9]如[1]~[8]中任一项所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜,其使固化性有机聚硅氧烷组合物固化而形成,所述固化性有机聚硅氧烷组合物至少含有硅原子上的全部取代基的10摩尔%以上为(CpF2p+1)-R-(R为碳原子数1~10的亚烷基,p为1~8范围内的数)表示的氟烷基的含氟烷基有机聚硅氧烷。
[10]如[1]~[9]中任一项所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜,其使含氟烷基的固化性有机聚硅氧烷组合物固化而成,所述含氟烷基的固化性有机聚硅氧烷组合物含有:
(A)由下述结构式(I)表示的含氟烷基的有机聚硅氧烷;
R1R2 2Si(OSiR1R2)e1(OSiR2 2)e2OSiR1R2 2 (I)
{式中,R1为(CpF2p+1)-R-(R为与上述同样的基团,p为1~8范围内的数)所表示的氟烷基或碳原子数为2~12的烯基,R2相同或独立地为碳原子数为1~12的烷基、碳原子数为6~20的芳基、碳原子数为7~20的芳烷基、羟基,或碳原子数为1~6的烷氧基,且所有的R1中的至少两个为碳原子数为2~12的烯基,所有的R1和R2中的10摩尔%以上为所述的氟烷基,e1为正数,e2为0或正数,是满足5<e1+e2+2<500的数}
(B)在分子中具有至少两个硅键合氢原子的有机氢聚硅氧烷,其相对于(A)成分的烯基的总量1摩尔,本成分中的硅原子键合氢原子为0.1~1.0摩尔的量;
(C)有效量的氢化硅烷化反应用催化剂;以及
(D)溶剂,其相对于(A)~(C)成分的总和100质量份,为0~2000质量份。
[11]如[10]所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜,其中,所述(A)含有由下述平均结构式(II)表示的含氟烷基的有机聚硅氧烷。
RViR2 2Si(OSiR2R3)e1'(OSiR2 2)e2'OSiRViR2 2 (ii)
{式中,RVi是碳原子数为2~12的烯基,R2是与上述同样的基团,R3是由(CpF2p+1)-R-(R是与上述同样的基团,p是与上述同样的数)表示的氟烷基,且e1'和e2'是满足5<e1'+e2'+2<500的数,(e1')/(e1'+e2')的值为0.5~1.0的范围,e2'为0或正数}
[12]如[10]所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜,其中,所述(B)成分是在分子中具有由(CpF2p+1)-R-(R为与上述同样的基团,p为与上述同样的数)表示的氟烷基的有机氢聚硅氧烷。
另外,本发明的目的在于上述高介电性薄膜的用途以及具有该高介电性薄膜的层叠体及其用途,通过以下的发明实现。
[13][1]~[12]中任一项所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜作为电子材料或显示装置用部件的使用。
[14]一种层叠体,其具有[1]~[12]中任一项所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜层叠在具有剥离层的片状基材上的结构。
[15]一种电子部件或显示装置,其具有[1]~[12]中任一项所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜。
[16]一种触摸面板,其具有在一个面上形成有导电层的基材、以及附着在所述基材的导电层或其相反侧的面的[1]~[12]中任一项所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜。
进一步,本发明的目的通过上述高介电性薄膜的制造方法的发明来实现。
[17]一种[1]~[12]中任一项所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜的制造方法,其具有如下的工序:
工序(I):按照固化后的厚度为40μm以下的方式在基材上涂布至少含有含氟烷基的有机聚硅氧烷的固化性有机聚硅氧烷组合物,使其固化后获得底漆层的工序,以及
工序(II):在所述工序(I)之后,按照固化后的高介电性薄膜整体的薄膜中央厚度为50μm~1000μm的方式在底漆层上涂布至少含有含氟烷基的有机聚硅氧烷的固化性有机聚硅氧烷组合物,使其固化后获得平坦化层的工序。
[18]如[17]所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜的制造方法,其特征在于,在所述工序(I)中,基材是具有剥离面的平面状基材,将至少含有含氟烷基的有机聚硅氧烷的固化性有机聚硅氧烷组合物涂布在剥离面上。
[19]一种[1]~[12]中任一项所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜的制造方法,其特征在于,在将至少含有含氟烷基的有机聚硅氧烷的固化性有机聚硅氧烷组合物涂布在基材上之后,于固化前或固化后进行压延加工。
[20]一种[1]~[12]中任一项所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜的制造方法,其特征在于,在将至少含有含氟烷基的有机聚硅氧烷的固化性有机聚硅氧烷组合物夹入在具有剥离层的隔板间的状态下使其固化。
发明效果
根据本发明,能够提供均匀性、薄膜宽度方向上的平坦性优异、且相对介电常数较高的由含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物构成的高介电性薄膜。该高介电性薄膜操作作业性优异,是形成介电层、特别是换能器等介电层的介电性薄膜或片状部件,可以具有凝胶、弹性体、粘接剂等功能。进而具有如下的优点:该高介电性薄膜可适当用于压敏粘接层、尤其压敏粘接薄膜可适当用于电子材料、显示装置用电子部件、特别是传感器等换能器材料的用途,特别是能够提供包含该压敏粘接薄膜的触摸面板等显示设备。
具体实施方式
以下,对本发明的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜进行详细说明。
[厚度、均匀性和平坦性]
本发明的高介电性薄膜的特征在于,薄膜宽度方向上末端的厚度与中央的厚度之差为5.0%以内,薄膜中央的厚度在50μm~1000μm的范围内。薄膜的宽度方向是指与薄膜的长度方向成直角的方向,通常是指相对于将作为原料的含氟烷基的固化性有机聚硅氧烷组合物涂布在基板上的方向与平面方向成直角的方向。需要说明的是,在进行薄膜的卷取的情况下,卷取的方向为长度方向,薄膜的宽度方向是指与长度方向成直角的方向。在四边形或大致四边形的薄膜中,薄膜的宽度方向是与长轴方向成直角的方向,在正方形或大致正方形薄膜时,可以将与该正方形薄膜各边成直角或平行的方向的任一方向作为宽度方向。
本发明的高介电性薄膜中,薄膜宽度方向上末端的厚度(μm)与中央的厚度(μm)之差(绝对值)为5.0%以内,优选为4.0%以内,特别优选为3.5%以内。需要说明的是,该薄膜优选包含两端的凸起在内实质上为在面上没有凹凸的平坦且均匀的结构,薄膜宽度方向的厚度的最大位移(差)优选为5.0%以内,特别优选在薄膜整体中厚度的最大位移(差)为5.0%以内,实质上为不具有凹凸的平坦的薄膜。
本发明所述的高介电性薄膜的特征在于,其是一种具有固定厚度的薄膜材料,虽然薄膜中央的厚度超过了50μm,但薄膜内基本不存在厚度差异,具有实质上平坦的结构。具体而言,薄膜宽度方向上,薄膜中央的厚度在50μm~1000μm范围内,优选薄膜中央的厚度在100μm~900μm范围内,特别优选薄膜中央的厚度在200μm~800μm范围内。薄膜中央的厚度未达到上述下限值时,薄膜厚度过薄,可能会导致介电薄膜用途受限,薄膜中央的厚度超出上述上限值时,单层使用时薄膜厚度过厚,有时不适用于要求薄度的触摸面板等用途。
另外,本发明所述的高介电性薄膜实质上是一种不具备凹凸的平坦薄膜,因此具有以下优点,即,不仅仅是在单层使用时,在重叠多个薄膜层形成均匀的厚介电薄膜层时,亦不容易卷入因薄膜间的凹凸造成的气泡、不易变形以及出现缺陷。也就是说,即使本发明所述的高介电性薄膜的厚度为50μm~1000μm,也可以用于重叠多个薄膜形成超过1000μm的介电薄膜层,进而形成应用于各种换能器的大电容介电层的目的。形成由该薄膜层构成的介电层的介电薄膜包含在本发明申请的范围内。
本发明所述的高介电性薄膜优选具有固定大小(面积),薄膜宽度优选在30mm以上,薄膜面积优选在900mm2以上。这种薄膜例如可为30mm见方以上的介电薄膜,特别优选薄膜宽度为50mm以上、长度为50mm以上的介电薄膜。本发明所述的高介电性薄膜实质上是一种不具备凹凸的平坦薄膜,可以具有在剥离层上也能够均匀涂布作为原料的固化性组合物使其固化的结构,长度方向上,即便其长度可卷绕到滚轴上亦可,使用不受限制。另外,该高介电性薄膜当然也可以剪裁成所需的大小、形状后进行使用。
[透明度]
本发明所述的高介电性薄膜是含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物,未调配着色剂和粒子直径较大的填充物等时,在实质上是透明的。特别是本发明所述的高介电性薄膜可作为实质上透明的压敏粘接剂层使用。此处所说的实质上透明是指形成厚度为50μm~1000μm的薄膜状固化物时,目视为透明的意思。大致上讲,假设光线的空气透过率为100%时,450nm波长光线的透光率在80%以上。
[介电常数]
本发明所述的高介电性薄膜是含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物,1kHz、25℃时的介电常数在4以上,优选在5以上,特别优选在6以上。通过使用后述固化性有机聚硅氧烷组合物的固化物,可较为容易地设计介电常数为6或7的高介电性薄膜,所述固化性有机聚硅氧烷组合物的固化物至少含有硅原子上的全部取代基的10摩尔%以上为三氟丙基等特定氟烷基的含氟烷基有机聚硅氧烷。
[机械物理性质]
将本发明所述的高介电性薄膜作为触摸面板等的电子材料、显示装置用电子部件、特别是作为传感器等的换能器材料使用时,23℃下的剪切储能弹性模量优选在103Pa~105Pa的范围内,更优选在1.0×103Pa~5.0×104Pa的范围内。
作为其它的机械物理性质,通过本申请的实施例等所记载的方法定义的压缩残余应变(%)优选不到10%,更优选不到5%,特别优选在4%以下。另外,对于本发明所述的高介电性薄膜,也可以设计压缩残余变形(%)不到3%的材料。
同样,本发明所述的高介电性薄膜通过本申请的实施例等所记载的方法定义的压缩率(%)优选在15%以上,更优选在18%以上,特别优选在20%以上。
[粘合力]
将本发明所述的高介电性薄膜用作压敏粘接剂或压敏粘接层时,针对在厚度为100μm的高介电性薄膜两面粘有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基材(厚度为50μm)的试样,于23℃、湿度50%的环境下进行试验,以300mm/分的速度、180度的角度进行剥离,此时优选粘合力在5N/m以上,更优选在10N/m以上。另外,在实际应用时,如果能够通过各种处理使与本发明所述的高介电性薄膜紧密贴合的基材本身具有粘合力,则当然也可以使用不具有粘合力的高介电性薄膜。
[高介电性薄膜的结构和制造方法]
本发明所述的高介电性薄膜是由含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物形成的、实质上不具备凹凸的平坦薄膜。这种平坦的高介电性薄膜可以通过以下结构实现,即,在基材上形成由含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物构成的薄底漆层,并在该底漆层上形成由含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物构成的平坦化层的结构。此外,还可以通过使固化性有机聚硅氧烷组合物在夹在具有剥离层的隔板之间的状态下进行固化,从而形成平坦化层的结构实现。这种平坦的高介电性薄膜还可以通过将固化性有机聚硅氧烷组合物涂布为薄膜状并进行压延加工后,利用加热等方法使其固化为薄膜状的方式形成。另外,对于使用底漆层和平坦化层获得的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物构成的薄膜,也可以进一步进行压延加工,对于在设有剥离层的隔板之间进行涂布甚至固化后的薄膜也可以进一步进行压延加工。以下,对于其结构和制造方法进行说明。
[具有底漆层和平坦化层的结构和制造方法]
本发明所述的高介电性薄膜可通过至少具有以下工序的高介电性薄膜的制造方法获得,即,按照固化后的厚度为40μm以下的方式对后述至少含有含氟烷基的有机聚硅氧烷的固化性有机聚硅氧烷组合物进行涂布,使其固化后获得底漆层的工序,然后按照固化后的高介电性薄膜整体的薄膜中央的厚度为50μm~1000μm的方式在所述底漆层上涂布至少含有含氟烷基的有机聚硅氧烷的固化性有机聚硅氧烷组合物,使其固化后获得平坦化层的工序。由含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物构成的薄底漆层不会损害高介电性薄膜整体的特性,在该底漆层上可均匀地涂布固化性有机聚硅氧烷组合物,与无底漆层的情况下将至少含有含氟烷基的有机聚硅氧烷的固化性有机聚硅氧烷组合物涂布在基材上的情况不同,可形成表面实质上不具有凹凸的平坦化层。另外,使上述固化性有机聚硅氧烷组合物在夹在具有剥离层的隔板之间的状态下进行固化以形成特定的膜厚,从而形成平坦化层时,没有必要一定要具有获得底漆层这一工序。
将后述至少含有含氟烷基的有机聚硅氧烷的固化性有机聚硅氧烷组合物涂布至薄膜状基材、带状基材或片状基材(以下称为“薄膜状基材”)后,在规定的温度条件下加热使其固化,从而可在所述基材的表面形成本发明所涉及的高介电性薄膜。将本发明所涉及的含氟烷基的固化性有机聚硅氧烷组合物固化后形成的固化层、特别是薄膜状的介电层可适用于叠层式触摸屏或平板显示器的制造或应用。
所述基材特别是具有剥离面的平面状基材,优选在剥离面上涂布至少含有含氟烷基的有机聚硅氧烷的固化性有机聚硅氧烷组合物。这种基材作为隔板发挥作用,因此基材上层叠的本发明所述的高介电性薄膜在很小的力气作用下就能顺利地从剥离层脱离,附着或黏贴到目标电子设备等上,从而具有操作作业性优异这一优点。
上述具有底漆层和平坦化层的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物具有仅通过控制涂布量就可以设计出厚度符合要求且在实质上不具有凹凸的平坦的高介电性薄膜这一优点,具有即使不实施后述压延加工也可直接高效生产出具备所需薄膜宽度和长度的高介电性薄膜的优点。
固化后构成底漆层的固化性有机聚硅氧烷组合物与固化后构成平坦化层的固化性有机聚硅氧烷组合物可以相同也可以不相同,但是为了提高生产效率,优选使用实质上组分相同的至少含有含氟烷基的有机聚硅氧烷的固化性有机聚硅氧烷组合物。但是,作为用于底漆层的固化性有机聚硅氧烷组合物,也可以选择厚度在固化后达到40μm且对基材具有优异的均匀涂布性的组分;作为构成平坦化层的固化性有机聚硅氧烷组合物,也可以选择组分或聚合物结构不同的至少含有含氟烷基的有机聚硅氧烷的固化性有机聚硅氧烷组合物,根据底漆层的组分设计和平坦化层的组分设计,可能会形成本发明的更为优选的实施方式。
作为基材的种类,例如可列举板纸、纸箱纸、胶版纸、聚烯烃层压板纸,特别是可列举聚乙烯层压板纸、合成树脂薄膜/板、天然纤维布、合成纤维布、人造革布、金属箔。特别优选合成树脂薄膜/板,作为合成树脂,例如可列举聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙。特别是要求耐热性时,优选聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、液晶聚芳酯、聚酰胺酰亚胺、聚醚砜等耐热性合成树脂薄膜。另一方面,用于显示设备等要求可视性的用途时,优选使用透明基材,具体可使用聚丙烯、聚苯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、PEN等透明材料。
上述基材优选为薄膜状或片状。对其厚度未作特别限制,但通常在5μm~300μm左右。为了增强支撑薄膜与压敏粘接层的紧密贴合性,可以使用经底漆处理、电晕处理、蚀刻处理、等离子体处理的支撑薄膜。此外,薄膜状基材的压敏粘接层和相对面也可以实施防划伤、防污、防指纹附着、防眩目、防反射、防带电等各种表面处理。
作为在基材上涂布底漆层或平坦化层的方法,可不受限制的使用凹版涂布、胶版涂布、胶印凹版涂布、使用胶辊转印式涂布机等的辊式涂布、逆辊式涂布、气刀涂布、使用淋幕式平面涂装机等的帘式涂布、刮刀式涂布、迈尔棒涂布、其它公知的以形成固化层为目的而使用的方法。
本发明所述的高介电性薄膜为压敏粘接剂层特别是实质上为透明的压敏粘接剂薄膜时,优选将该固化层作为在具备有剥离涂布能力的剥离层的薄膜基材上以可剥离状态粘接的叠层薄膜进行操作。
[使用压延加工的制造方法]
将至少含有含氟烷基的有机聚硅氧烷的固化性有机聚硅氧烷组合物涂布至基材上后,可于固化反应之前或固化反应后,通过实施压延加工来获得本发明所述的高介电性薄膜。也可以对固化或半固化状态的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物或含氟烷基的有机聚硅氧烷半固化物进行压延加工,但优选对半固化的固化性有机聚硅氧烷组合物进行压延加工后,通过加热等使其固化,从而获得平坦且均匀的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物。另外,进行压延加工时,特别优选对后述于具有剥离层的隔板之间对未固化的固化性有机聚硅氧烷组合物进行涂布后的层叠体整体进行压延加工后,通过加热等使其固化,从而获得平坦且均匀的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物。
对于固化性有机聚硅氧烷组合物涂布至基材上的量未作特别限制,但固化后的薄膜厚度需在50μm以上,以便进行压延加工。
压延加工可通过将固化性有机聚硅氧烷组合物涂布至基材上,采用辊式压延等公知的压延方法来实施。另外,也可以根据需要将固化或半固化状态的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物或含氟烷基的有机聚硅氧烷半固化物大体成型为片状后实施压延加工。实施压延加工后的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜的薄膜中央厚度需要在50μm~1000μm的范围内。辊式压延时,具有以下优点,即,通过调节压辊之间的缝隙,可以设计出所需厚度的高介电性薄膜。
如上所述,优选将固化性有机聚硅氧烷组合物涂布至基材上,在未固化的状态下实施压延加工。具体而言,将作为原料的固化性有机聚硅氧烷组合物适当地涂布至具备剥离层的片状基材上,通过辊式压延等进行压延加工后,通过加热等使平坦化的固化性有机聚硅氧烷组合物固化,从而可获得本发明所述的高介电性薄膜。
压延加工前将固化性有机聚硅氧烷组合物涂布至基材的方法、基材等与上述内容相同,对于所述具有底漆层和平坦化层的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物,也可以进行辊式压延等压延加工。
[在具有剥离层的隔板之间进行固化的制造方法]
如上所述,采用通常的方法将至少含有含氟烷基的有机聚硅氧烷的固化性有机聚硅氧烷组合物涂布至有剥离层的基材上时,特别是固化后的薄膜厚度在50μm以上时,如果不使用底漆层,则涂布表面就容易形成有较大凹陷的不均匀表面。然而,通过对涂布表面设置具有剥离层的基材,用各基材(隔板)夹住未固化的涂布表面,形成物理上均匀化的平坦化层,可获得平坦化的高介电性薄膜。通过该方法,可在不使用上述底漆层的情况下获得平坦化的高介电性薄膜。另外,形成上述平坦化层时,优选对在具有剥离层的隔板间涂布未固化的固化性有机聚硅氧烷组合物构成的叠层体用所述辊式压延等公知的压延方法进行压延加工。
[含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物]
本发明所述的高介电性薄膜是一种含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物,优选是固化性有机聚硅氧烷组合物固化后形成的固化物,所述固化性有机聚硅氧烷组合物的固化物优选至少含有硅原子上的全部取代基的10摩尔%以上为用(CpF2p+1)-R-(R为碳原子数1~10的亚烷基,p为1~8范围内的数)表示的氟烷基的含氟烷基的有机聚硅氧烷。更优选本发明所述的高介电性薄膜含有以下(A)~(C)成分,还可选择是否含有(D)成分,优选通过将含氟烷基的固化性有机聚硅氧烷组合物固化后获得,以下对各成分进行说明。
本发明含有以下(A)~(C)成分并且可选择是否含有(D)溶剂,首先对各成分进行说明。
[(A)成分]
(A)成分是固化性组合物的主剂,是分子中至少具有2个碳原子数为2~12的烯基,硅原子上的全部取代基的10摩尔%以上为用(CpF2p+1)-R-(R为碳原子数1~10的亚烷基,p为1以上8以下的整数)表示的氟烷基,且平均聚合度在1000以下的含氟烷基的有机聚硅氧烷。
(A)成分具有一定量以上的氟烷基,并且分子中至少具有2个烯基,因此通过与(B)成分产生加成反应(氢化硅烷化反应)进行交联,可形成成型性、反应控制性和透明度优异且具有较大介电常数的固化物。该结构未受到特别限制,为直链状、支链状、环状或必须具备R3SiO3/2单元(三官能性硅氧基单元)或SiO2单元(四官能性硅氧基单元)的树脂状有机聚硅氧烷即可。此外,还可以是1种或2种以上的分子结构或平均聚合度不同的有机聚硅氧烷的混合物。然而,作为介电层应用时,如果要求实现高压缩率和良好的恢复特性,并且要求低粘合力,优选具有所述三官能性硅氧基单元或四官能性硅氧基单元。特别优选(A)成分为直链状的含氟烷基的有机聚硅氧烷。
(A)成分中,硅原子上的全部取代基的10摩尔%以上,优选20摩尔%以上,更优选40摩尔%以上为通过(CpF2p+1)-R-(R为碳原子数1~10的亚烷基,p为1以上8以下的整数)表示的氟烷基。氟烷基的含量未达到所述下限值时,固化性有机聚硅氧烷组合物固化后得到的固化物的介电常数会降低,因此不优选。另外,通过(CpF2p+1)-R-表示的氟烷基的氟原子含量大,也就是p的值大,例如p≥4且作为R的亚烷基的碳原子数少时,所述氟烷基的含量即使是接近上述范围内下限值的数值,也可达到本发明的技术效果。特别优选(A)成分中的氟原子含有率在10质量%以上。另外,选择三氟丙基作为氟烷基时,在(A)成分中,将其含有率设为硅原子上的全部取代基的40摩尔%以上,特别是设为50摩尔%以上是本发明最优选的方式之一。
通过(CpF2p+1)-R-表示的氟烷基是本发明的(A)成分中必需的官能基,在(B)成分中也是优选的官能基。所涉及的氟烷基可形成介电常数优异的固化物,而且,各成分通过具有氟原子可改善彼此之间的相溶性,进而可形成透明度优异的固化物。作为这种氟烷基的具体示例,有三氟丙基、五氟丁基、七氟戊基、九氟己基、十一氟庚基、十三氟辛基、十五氟壬基、十七氟癸基。其中,从介电特性、经济性、制造难易度、可获得的固化性有机聚硅氧烷组合物的成型加工性观点出发,优选p=1的基团,也就是优选三氟丙基。
(A)成分在分子中至少具有2个碳原子数为2~12的烯基。作为碳原子数为2~12的烯基,从经济性、反应性的观点出发,优选使用乙烯基、烯丙基、己烯基、辛烯基,更优选使用乙烯基和己烯基。(A)成分中的其它硅原子键合官能基未受到特别限制,可列举碳原子数为1~12的烷基、碳原子数为6~20的芳基、碳原子数为7~20的芳烷基、羟基或碳原子数为1~6的烷氧基。作为碳原子数为1~12的烷基,考虑到经济性、耐热性,优选甲基。作为碳原子数为6~20的芳基,从经济性观点出发,优选苯基、甲基苯基(甲苯)基、萘基。作为碳原子数为7~20的芳烷基,优选使用苄基、苯乙基。作为碳原子数为1~6的烷氧基,还优选甲氧基、乙氧基、正丙氧基。另外,(A)成分中硅原子上的全部取代基的一定量以上为所述氟烷基,分子中具有2个以上碳原子数为2~12的烯基,其它硅原子键合官能基优选为甲基、苯基或羟基,特别优选从甲基和苯基中选择。
优选(A)成分具有通过以下结构式(I)表示的一定量以上的氟烷基,至少是具有2个烯基的1种以上的直链状有机聚硅氧烷。使用所涉及的(A)成分获得的固化物的粘合力低,表现出较高的压缩率和良好的恢复特性。例如在0℃以下的低温环境下,由于上述物理性质的变化较小,因此作为触摸面板等显示设备的介电层应用时,在低压力下也能具有优异的压力应答性,可在较广的温度范围内实现稳定的高传感灵敏度。
结构式:
R1R2 2Si(OSiR1R2)e1(OSiR2 2)e2OSiR1R2 2 (I)
结构式中,通过R1表示的取代基相同或独立地为所述氟烷基或碳原子数为2~12的烯基,它们的具体示例与上述内容相同。另外,通过R2表示的取代基相同或独立地为碳原子数为1~12的烷基、碳原子数为6~20的芳基、碳原子数为7~20的芳烷基、羟基或碳原子数为1~6的烷氧基,而且,全部R1中,至少有2个是碳原子数为2~12的烯基。优选(A)成分中碳原子数为2~12的烯基的含量为0.01~1.00质量%、0.02~0.25质量%,所述氟烷基和碳原子数为2~12的烯基以外的基团优选为甲基、苯基或羟基,特别优选为甲基或苯基。
另外,所有硅原子上的全部取代基(R1和R2)的10摩尔%以上,优选20摩尔%以上,更优选40摩尔%以上为所述氟烷基,优选为三氟丙基。氟烷基的含量未达到所述下限值时,固化性有机聚硅氧烷组合物固化后得到的固化物的介电常数会降低,因此不优选。
结构式中,e1和e2的值为(A)成分中各硅氧烷单元的平均聚合度,e1为正数,e2为0或正数,而且满足5<e1+e2+2<500。另外,这些数值为平均聚合度,(A)成分为由2个以上的成分构成的混合物时,混合物整体中(A)成分的平均聚合度e1+e2+2在上述范围内。作为(A)成分的有机聚硅氧烷的聚合度可通过使用29Si NMR的峰积分强度比确定,关于平均聚合度的优选范围,与上述内容相同。
本发明的(A)成分可以是符合所述要求的1种有机聚硅氧烷,也可以是至少2种有机聚硅氧烷的混合物。为至少2种有机聚硅氧烷时,其混合物的平均聚合度在所述范围内即可,各有机聚硅氧烷在分子中具有2个以上的碳原子数为2~12的烯基,而且,更优选硅原子上全部取代基的10摩尔%以上为所述氟烷基的有机聚硅氧烷。
本发明的(A)成分中,所述氟烷基可以在侧链也可以在分子链末端,但特别优选以下结构式(II)所示的,在分子链两个末端具有碳原子数为2~12的烯基的含氟烷基的有机聚硅氧烷共聚物。
结构式:
RViR2 2Si(OSiR2R3)e1'(OSiR2 2)e2'OSiRViR2 2 (II)
结构式中,RVi为碳原子数为2~12的烯基,可列举出与上述相同的基团。
R2为与上述相同的基团,R3为(CpF2p+1)-R-(R是与上述同样的基团,p是与上述同样的数)所表示的氟烷基,可例举出与上述相同的基团。另外,上述结构中,e1'和e2'是符合5<e1'+e2'+2<500的数,(e1')/(e1'+e2')的值在0.5~1.0范围内。另外,在上述范围内,自动满足所有RVi、R2和R3中10摩尔%以上为所述氟烷基(R3)这一条件。也就是说,e1'+e2'+2>5且(e1')/(e1'+e2')在0.5以上,因此e1'+e2'大于3,而且由于e1'在e2'以上,因此[R3]=e1'/(2×e1'+2×e2'+6)×100摩尔%的值要大于1.5/12×100=12.50摩尔%。
优选RVi为乙烯基或己烯基,R2为甲基、苯基或羟基,优选上述的氟烷基为三氟丙基。
结构式中,当(e1')/(e1'+e2')大于0.5时,表示构成共聚物时具有由OSiR2R3表示的氟烷基的二硅氧烷单元的数量大于不具有氟烷基的二硅氧烷单元的数量。优选(e1')/(e1'+e2')的值在0.6~1.0的范围内,更优选在0.65~1.0的范围内。特别优选e2'为0,上述值为1.0。此外,(A)成分的有机聚硅氧烷的聚合度可通过使用了29Si NMR的峰积分强度比确定,平均聚合度的优选范围与上述相同。
作为本发明的(A)成分的具体示例,可列举有两末端三甲基硅-聚二甲基甲基乙烯基甲基三氟丙基硅氧烷共聚物、两末端三甲基硅-聚甲基乙烯基甲基三氟丙基硅氧烷共聚物、两末端二甲基乙烯基甲硅烷基-聚二甲基甲基乙烯基甲基三氟丙基硅氧烷共聚物、两末端二甲基乙烯基甲硅烷基-聚二甲基甲基三氟丙基硅氧烷共聚物、两末端羟基二甲基甲硅烷基-聚甲基乙烯基甲基三氟丙基硅氧烷共聚物、两末端羟基二甲基甲硅烷基-聚二甲基甲基乙烯基甲基三氟丙基硅氧烷共聚物、两末端二甲基苯基甲硅烷基-聚甲基乙烯基甲基三氟丙基硅氧烷共聚物、两末端二甲基苯基甲硅烷基-聚二甲基甲基乙烯基甲基三氟丙基硅氧烷共聚物、两末端二甲基乙烯基甲硅烷基-聚二甲基甲基乙烯基甲基苯基甲基三氟丙基硅氧烷共聚物、两末端二甲基乙烯基甲硅烷基-聚甲基苯基甲基三氟丙基硅氧烷共聚物、两末端二甲基乙烯基甲硅烷基-聚二甲基甲基苯基甲基三氟丙基硅氧烷共聚物、两末端羟基二甲基甲硅烷基-聚甲基乙烯基甲基苯基甲基三氟丙基硅氧烷共聚物、两末端羟基二甲基甲硅烷基-聚二甲基甲基乙烯基甲基苯基甲基三氟丙基硅氧烷共聚物、两末端二甲基乙烯基甲硅烷基-聚甲基三氟丙基硅氧烷等。最优选两末端二甲基乙烯基甲硅烷基-聚二甲基甲基三氟丙基硅氧烷共聚物。
关于本发明的(A)成分的使用量,相对(A)~(C)成分之和(将整体设为100质量%)为20~99质量%的量,优选为30~80质量%,更优选为40~70质量%。这是因为当低于上述范围的上限时,本组合物固化后所得到的固化物的机械强度足够高,另一方面,当高于上述范围的下限时,该固化物可适用于低粘合性的弹性凝胶层。
[(B)成分]
(B)成分为本发明所涉及的含氟烷基的固化性有机聚硅氧烷组合物的交联剂,为分子中至少具有2个硅键合氢原子的有机氢聚硅氧烷。该有机氢聚硅氧烷含有或不含有氟原子皆可,但还是优选为具有含氟基团的有机氢聚硅氧烷。
(B)成分的有机氢聚硅氧烷的分子结构并无特别限制,可以是直链状、环状、树脂状以及具有部分分支的直链状,并且其可以具有T单元(即YSiO3/2、Y为硅原子键合氢原子、一价有机基(包括含氟原子的有机基)、羟基或烷氧基)或者Q单元(即SiO4/2)。此外,对于粘度也没有特别限制,从便于操作的观点来看,当使用B型粘度计根据JIS K7117-1进行测定时,优选25℃下的粘度在1Pa·s~100,000mPa·s的范围内。从易于与(A)成分混合的观点来看,优选在室温下为液体状态,特别优选硅原子数为2~300的有机氢聚硅氧烷。
对具有硅键合氢原子的硅氧烷单元也没有限制,可以是(R2HSiO1/2)单元、(RHSiO2/2)单元和(HSiO3/2)单元中的任一单元,但分子中必须至少具有2个硅键合氢原子。其中,R为可在有机聚硅氧烷(A)中使用的相同或不同的碳原子数1~12的烷基、碳原子数6~20的芳基、碳原子数7~20的芳烷基、羟基、碳数1~6的烷氧基、以及由(CpF2p+1)-R-(R是与上述相同的基,p是与上述相同的数)表示的氟烷基。
从改善与(A)成分的亲和性以及提高使本发明的固化性组合物固化所获得的固化物的相对介电常数的观点来看,作为(B)成分的有机氢聚硅氧烷优选分子中含有含氟基团、上述氟烷基,尤其优选含有三氟丙基。对于氟烷基的含量未进行特别限制,但优选于1个分子的所有有机基中包含5~75摩尔%,更优选5~70摩尔%,进一步优选10~60摩尔%的含氟原子的有机基。
作为优选的(B)成分,可列举有由M单元(即R6 3SiO1/2)和T单元(R6SiO3/2)构成的树脂状有机聚硅氧烷;由M单元和D单元(R6 2SiO2/2)构成的线状有机聚硅氧烷;以及由M单元、D单元和T单元或Q单元构成的树脂状有机聚硅氧烷。作为由M单元和T单元构成的有机聚硅氧烷,可列举例如M单元的R6的一部分或全部为氢原子,且T单元的R6的一部分或全部为含氟原子有机基,例如,具有3,3,3-三氟丙基的有机聚硅氧烷。作为由M单元和D单元构成的有机聚硅氧烷,可列举例如M单元的R6的至少一部分为氢原子,且D单元的R6的一部分或全部为上述的氟烷基,特别是具有3,3,3-三氟丙基的有机聚硅氧烷。作为由M单元、D单元以及T单元构成的有机聚硅氧烷,可列举M单元的R6的一部分或全部为氢原子,且D单元和T单元的R1的一部分或全部为上述的氟烷基,例如为3,3,3-三氟丙基的有机聚硅氧烷。
作为其具体示例,可列举两末端三甲基甲硅烷基-聚二甲基甲基氢硅氧烷共聚物,两末端三甲基甲硅烷基-聚甲基氢硅氧烷,两末端三甲基甲硅烷基-聚二甲基甲基氢甲基三氟丙基硅氧烷共聚物,两末端三甲基甲硅烷基-聚甲基氢甲基三氟丙基硅氧烷共聚物,两末端二甲基氢甲硅烷基-聚二甲基甲基氢硅氧烷共聚物,两末端二甲基氢甲硅烷基-聚二甲基硅氧烷,两末端二甲基氢甲硅烷基-聚二甲基甲基三氟丙基硅氧烷共聚物,两末端二甲基氢甲硅烷基-聚甲基氢甲基三氟丙基硅氧烷共聚物,两末端二甲基氢甲硅烷基-聚二甲基甲基氢甲基三氟丙基硅氧烷共聚物,两末端二甲基氢甲硅烷基-聚甲基三氟丙基硅氧烷,两末端羟基二甲基甲硅烷基-聚甲基氢硅氧烷,两末端羟基二甲基甲硅烷基-聚甲基氢甲基三氟丙基硅氧烷共聚物,两末端羟基二甲基甲硅烷基-聚二甲基甲基氢甲基三氟丙基硅氧烷共聚物,两末端二甲基苯基甲硅烷基-聚甲基氢硅氧烷,两末端二甲基苯基甲硅烷基-聚甲基氢甲基三氟丙基硅氧烷共聚物,两末端二甲基苯基甲硅烷基-聚二甲基甲基氢甲基三氟丙基硅氧烷共聚物,两末端二甲基氢甲硅烷基-聚二甲基甲基苯基硅氧烷共聚物,两末端二甲基氢甲硅烷基-聚二甲基甲基苯基甲基三氟丙基硅氧烷共聚物,两末端二甲基氢甲硅烷基-聚甲基苯基甲基三氟丙基硅氧烷共聚物,两末端羟基二甲基甲硅烷基-聚甲基氢甲基苯基硅氧烷共聚物,两末端羟基二甲基甲硅烷基-聚甲基氢甲基苯基甲基三氟丙基硅氧烷共聚物,两末端二甲基三氟丙基甲硅烷基-聚二甲基甲基氢硅氧烷共聚物,两末端二甲基三氟丙基甲硅烷基-聚甲基氢硅氧烷,二甲基甲基氢环聚硅氧烷,甲基氢环聚硅氧烷,甲基氢三氟丙基环聚硅氧烷,二甲基甲基氢三氟丙基环聚硅氧烷,甲基苯基甲基甲基氢甲基三氟丙基环聚硅氧烷,1,1,3,5,5-五甲基-3-三氟丙基环三硅氧烷,三(二甲基甲硅烷氧基甲硅烷基)三氟丙基硅烷,由(Me3SiO1/2)单元、(Me2HSiO1/2)单元以及(SiO4/2)单元构成的聚硅氧烷,由(Me2HSiO1/2)单元和(SiO4/2)单元构成的聚硅氧烷,由(Me3SiO1/2)单元、(Me2HSiO1/2)单元以及(TfpSiO3/2)单元构成的聚硅氧烷,由(Me2HSiO1/2)单元以及(TfpSiO3/2)单元构成的聚硅氧烷,由(Me3SiO1/2)单元、(MeHSiO2/2)单元以及(TfpSiO3/2)单元构成的聚硅氧烷,由(Me2HSiO1/2)单元、(MeHSiO2/2)单元以及(TfpSiO3/2)单元构成的聚硅氧烷,由(Me2HSiO1/2)单元、(TfpSiO3/2)单元以及(MeSiO3/2)单元构成的聚硅氧烷,由(Me2HSiO1/2)单元、(TfpSiO3/2)单元以及(PhSiO3/2)单元构成的聚硅氧烷,由(Me2HSiO1/2)单元以及(PhSiO3/2)单元构成的聚硅氧烷,由(Me2HSiO1/2)单元、(TfpSiO3/2)单元以及(SiO4/2)单元构成的聚硅氧烷等。这些成分中可以单独使用1种,或者也可以使用至少2种有机聚硅氧烷的混合物。这里,Me表示甲基,Ph表示苯基,Tfp表示三氟丙基。
在本发明中,优选的(B)成分是具有直链状或T单元的有机氢聚硅氧烷,尤其可以例举出下述平均单位式(III)或(IV)所表示的有机氢聚硅氧烷。
R2 3Si(OSiR4R2)f1(OSiR2 2)f2OSiR2 3 (III)
(HR2 2SiO1/2)f3(R5SiO3/2)f4 (IV)
在式(III)中,R4为(CpF2p+1)-R-(R为与上述同样的基团,p为与上述同样的数)所表示的氟烷基或硅原子键合氢原子,作为氟烷基可以例举出与上述同样的基团,优选为三氟丙基。R2为与上述相同的基团,且为甲基、苯基或羟基。另外,在式(III)中,所有R4中的至少2个为硅原子键合氢原子,f1及f2为0或正数,且为满足5<f1+f2<148的数。更为优选的是,R2为甲基,f1为10<f1+f2<100的范围内的数,所有R4中的至少5摩尔%以上为上述氟烷基,剩余的R4为硅原子键合氢原子。
在式(IV)中,R5为(CpF2p+1)-R-(R为与上述同样的基团,p为与上述同样的数)所表示的氟烷基,R2为与上述同样的基团,并且,f3及f4为正数,且f3+f4为式(IV)所表示的有机氢聚硅氧烷的重均分子量在400~10000的范围内的数。
本发明的(B)成分可以通过公知的制造方法进行制造,例如在酸或碱化合物的存在下、或者该两者的存在下、或者该两者不存在下,对具有含氟原子的有机基或不含氟原子的有机基和/或反应性官能团的烷氧基硅烷类、氯硅烷类或者硅氧烷类进行至少包含水解和缩合反应的反应、或者包含开环聚合的反应。尤其是,具有氟烷基的(B)成分可以通过至少包含原料使用具有氟烷基的烷氧基硅烷类的水解和缩合反应的方法、或者包含开环聚合反应的方法进行制造。
本发明的组合物中的(B)成分的使用量是相对于(A)成分中的烯基的总量1摩尔,本成分中的硅原子键合氢原子为0.1~3.0摩尔的量。另外,尤其是在(A)成分本质上为直链状的情况下,优选为相对于(A)成分中的烯基的总量1摩尔,本成分中的硅原子键合氢原子为0.1~1.0摩尔的量。若(B)成分的使用量低于上述下限,则有时本组合物的固化不充分。另一方面,若(B)成分的使用量超过上述上限,则有时在使本发明的组合物固化时无法得到弹性凝胶,有时粘合力低,无法得到呈现高压缩率及良好的恢复特性的凝胶状固化物或弹性体状固化物。更为优选的(B)成分的使用量为相对于本质上呈直链状的(A)成分中的烯基的总量1摩尔,本成分中的硅原子键合氢原子为0.2~0.80摩尔、0.25~0.75摩尔的量,进一步优选为0.35~0.75摩尔的量。
[(C)成分]
作为(C)成分的氢化硅烷化反应用催化剂,只要能够促进氢化硅烷化反应,则并不限定于特定的催化剂。作为氢化硅烷化反应催化剂,迄今为止已知有多种金属及化合物,可从其中适当选择并用于本发明。作为氢化硅烷化反应催化剂的例子,具体而言,可以例举出铂类催化剂、钯类催化剂、铑类催化剂,优选为铂类催化剂。作为该铂类催化剂,可以例举出氯铂酸、氯铂酸的醇溶液、铂的羰基络合物、铂的烯基硅氧烷络合物、铂的烯烃络合物,其中铂的烯基硅氧烷络合物与(A)成分的相溶性良好,尤其优选。在该铂的烯基硅氧烷络合物中,作为烯基硅氧烷,例如可以举出1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、1,1,3,3-四乙烯基二甲基二硅氧烷。另外,作为促进氢化硅烷化反应的催化剂,也可以使用铁、钌、铁/钴等非铂类金属催化剂。
氢化硅烷化反应用催化剂的使用量为有效量,只要是可促进本发明的固化性有机聚硅氧烷组合物的固化的量,便并无特别限定。具体而言,相对于(A)~(C)成分之和(将整体设为100质量%)为该催化剂中的金属原子以质量单位计在0.01ppm~1,000ppm的范围内的量,优选为(C)成分中的铂金属原子在0.1ppm~500ppm的范围内的量。这是因为,若(C)成分的含量低于上述范围的下限,则有时固化不充分,若超过上述范围的上限,则有时会成本过高,而且会对得到的固化物产生着色等、给透明度带来不良影响。
[(D)溶剂]
本发明涉及的含氟烷基的固化性有机聚硅氧烷组合物可以直接供于固化反应,另一方面,在该组合物为固体状或粘稠液状的情况下,为了提高其混合性和使用性,也可以根据需要使用有机溶剂。尤其是将本发明的含氟烷基的固化性有机聚硅氧烷组合物呈薄膜状涂敷时,优选使用溶剂对粘度进行调整,以使整体粘度在100Pa·s~50,000mPa·s的范围内,在利用溶剂进行稀释的情况下,可以相对于上述(A)~(C)成分之和(100质量份)在0~2000质量份的范围内使用。即,在本发明的组合物中,(D)溶剂可以为0质量份,较为理想。尤其是,本发明的含氟烷基的固化性有机聚硅氧烷组合物具有如下优点,即:由于选择的是低聚合度的聚合物,因而能够实现无溶剂的设计,在固化后得到的薄膜中未残留有氟类溶剂、有机溶剂等,能够消除环境负担的问题以及溶剂对电子设备的影响。
作为此处所使用的有机溶剂,只要是能够使组合物中的全部构成成分或一部分构成成分溶解的化合物,其种类便无特别限定,优选使用沸点在80℃以上且小于200℃的有机溶剂。例如,可以举出:异丙醇、叔丁醇、环己醇、环己酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、甲苯、二甲苯、均三甲苯、1,4-二氧杂环乙烷、二丁醚、苯甲醚、4-甲基苯甲醚、乙基苯、乙氧基苯、乙二醇、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、2-甲氧基乙醇(乙二醇单甲醚)、二乙二醇二甲醚、二乙二醇单甲醚、1-甲氧基-2-丙基乙酸酯、1-乙氧基-2-丙基乙酸酯、八甲基环四硅氧烷、以及六甲基二硅氧烷等的非卤素类溶剂;三氟甲苯、1,2-双(三氟甲基)苯、1,3-双(三氟甲基)苯、1,4-双(三氟甲基)苯、三氟甲基氯苯、三氟甲基氟苯、氢氟醚等的卤素类溶剂。这些有机溶剂可以单独使用,也可以将两种以上混合使用。固化性组合物中的氟烷基含量越高,越需要提高上述卤素类溶剂的使用比率。
此处所使用的有机溶剂的量,在将上述(A)~(C)成分之和设为100质量份时,优选为0~2,000质量份的范围,更优选为5~500质量份、10~300质量份。另外,根据本发明的高介电性薄膜的用途,有机溶剂的量实质上为0质量份,优选为无溶剂。
本发明涉及的含氟烷基的固化性有机聚硅氧烷组合物在25℃下的粘度并无特别限定,优选在100Pa·s~100,000mPa·s的范围内,进一步优选为300Pa·s~10,000mPa·s,特别优选在1,000Pa·s~8,000mPa·s的范围内。也可以调整上述有机溶剂的使用量,以实现设定为优选的粘度范围这一目的。
本发明涉及的含氟烷基的固化性有机聚硅氧烷组合物中,除了上述成分以外,只要不损害本发明的目的,还可以根据需要添加混合除此之外的其他成分。作为其他成分,可以例举出氢化硅烷化反应抑制剂、脱模剂、绝缘性添加剂、粘接性提高剂、耐热性提高剂、填充剂、颜料以及其他目前公知的各种添加剂。例如,也可以混合无机填充剂,以实现整体的粘度调整、介电性的提高等的功能性改善这一目的。
混合氢化硅烷化反应抑制剂的目的在于抑制(A)成分和(B)成分之间发生的交联反应,延长常温下的可使用时间,提高保存稳定性。因此,对于本发明的固化性组合物来说是实用上必然混合的成分。
作为氢化硅烷化反应抑制剂,可以例举出乙炔类化合物、烯炔化合物、有机氮化合物、有机磷化合物、肟化合物。具体而言,可以例举出3-甲基-1-丁炔-3-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、3-甲基-1-戊炔-3-醇、1-乙炔-1-环己醇、苯基丁炔醇等的炔醇;3-甲基-3-戊烯-1-炔、3,5-二甲基-1-己炔-3-炔等的烯炔化合物;1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基环四硅氧烷、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四己烯基环四硅氧烷等的甲基烯基环硅氧烷;苯并三唑。
氢化硅烷化反应抑制剂的混合量为对于延长本发明的含氟烷基的固化性有机聚硅氧烷组合物在常温下的可使用时间、提高保存稳定性有效的量。通常,相对于成分(A)100质量%为0.001~5质量%的范围内,优选为0.01~2质量%的范围内,可以根据本成分的种类、铂类催化剂的性能和含量、(A)成分中的烯基量、(B)成分中的硅原子键合氢原子量等适当地进行选择。
使本发明涉及的含氟烷基的固化性有机聚硅氧烷组合物呈薄膜状固化而得到的薄膜状或片状的固化物,适合用于构成换能器的电活性薄膜(介电层或电极层),但是,若薄膜形成时固化层的脱模性较差,尤其在高速制造介电性薄膜的情况下,有时会因为脱模而导致介电性薄膜破损。另外,作为使用于触摸面板等的介电层,有时要求降低粘接性,以便提高低压下的灵敏度。本发明涉及的含氟烷基的固化性有机聚硅氧烷组合物不会对薄膜造成损伤,且能够提高薄膜的制造速度,并且,有时可以通过添加其他的脱模剂进一步降低粘合性。
作为可适用于本发明涉及的含氟烷基的固化性有机聚硅氧烷组合物的脱模性提高添加剂(=脱模剂),例如可以举出羧酸类脱模剂、酯类脱模剂、醚类脱模剂、酮类脱模剂、醇类脱模剂等。它们可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。另外,作为上述脱模剂,可以使用不含硅原子的脱模剂、含有硅原子的脱模剂、或者它们的混合物。这些的具体例与专利文献1(国际专利公开2014-105959号公报)相同。
绝缘击穿特性改善剂优选为电绝缘性提高剂,可以从由铝或镁的氢氧化物或盐、粘土矿物以及它们的混合物、具体为硅酸铝、硫酸铝、氢氧化铝、氢氧化镁、煅烧粘土、蒙脱石、水滑石、滑石以及它们的混合物构成的群中选择。另外,该绝缘性提高剂也可以利用公知的表面处理方法进行处理。这些的具体例与专利文献1(国际专利公开2014-105959号公报)相同。
粘接性提高剂用于提高本发明的含氟烷基的固化性有机聚硅氧烷组合物与固化过程中接触的基材的粘接性。在不会再次剥离该组合物的固化物即介电层时为有效的添加剂。作为粘接性提高剂,可以例举出乙烯基三乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等的有机官能性烷氧基硅烷化合物、其硅氧烷衍生物、尤其是被含氟有机基取代的链状或三维树脂状的硅氧烷衍生物。需要说明的是,对于本发明的含氟烷基的固化性有机聚硅氧烷组合物来说,在要求低粘合性的情况下,优选不添加粘接性提高剂。
作为其他的任意成分,只要不损害本发明的技术效果,便可以例举出酚类、醌类、胺类、磷类、亚磷酸酯类、硫类、硫醚类等的抗氧化剂;三唑类、二苯甲酮类等的光稳定剂;磷酸酯类、卤素类、磷类、锑类等的阻燃剂;由阳离子类表面活性剂、阴离子类表面活性剂、非离子类表面活性剂等构成的1种以上的抗静电剂;以及染料、颜料等。
在本发明涉及的组合物中,可以根据希望使用填充剂,也可以不使用填充剂。在使用填充剂的情况下,可以使用无机填充剂及有机填充剂中的任意一者或两者。所使用的填充剂的种类并无特别限定,例如可以举出高介电性填充剂、导电性填充剂、绝缘性填充剂以及增强性填充剂,可以使用它们中的1种以上。尤其是,在本发明的组合物中,可以在不损害其透明度、涂敷性和操作作业性的范围内,含有选自由高介电性填充剂、导电性填充剂、绝缘性填充剂以及增强性填充剂组成的群中的1种以上的填充剂,以实现粘度的调整或功能性的赋予这一目的。填充剂的一部分或全部也可以通过1种以上的表面处理剂进行表面处理。
填充剂可以是1种或2种以上,其形状并无特别限定,可以使用颗粒状、板状、针状、纤维状等任意形状的填充剂。在填料的形状为颗粒时,填料的粒径并无特别限定,例如在利用激光衍射法测定的情况下,其体积平均粒径例如可以在0.001μm~500μm的范围内。另外,根据填料的使用目的,填料的体积平均粒径可以为300μm以下、200μm以下、100μm以下、10μm以下、或者0.01μm以上、0.1μm以上、1μm以上。在填料的形状为板状、针状、纤维状等的各向异性的情况下,填料的长宽比可以为1.5以上、5以上或者10以上。在使用体积平均粒径为0.01μm以下且最大颗粒的粒径为0.02μm以下的微粒的情况下,可以制造实质上透明度高的固化物、尤其是介电层薄膜。
本发明的含氟烷基的固化性有机聚硅氧烷组合物可以通过将上述(A)~(C)成分均匀混合,另外根据需要添加其他的任意成分并均匀混合而进行调制。只要使用各种搅拌机或混炼机,并在常温下混合即可,但只要是在混合中不固化的成分的组合,则也可以在加热条件下进行混合。
只要混合中不会固化,则各成分的混合顺序并无特别限制。在混合后并不立即使用时,优选以(B)成分和(C)成分不存在于同一容器内的方式分开保管在多个容器中,在即将使用之前将全部容器内的成分混合。
本发明的含氟烷基的固化性有机聚硅氧烷组合物的固化反应,通常通过对该组合物进行加热、或者使其暴露在活性能量线下来实现。基于热的固化反应温度并无特别限定,优选在50℃以上且200℃以下,更优选在60℃以上且200℃以下,进一步优选在80℃以上且180℃以下。另外,固化反应所需的时间取决于上述(A)、(B)、(C)成分的结构,通常为1秒以上且3小时以下。通常,通过在90℃~180℃的范围内保持10秒~30分钟,即可得到固化物。
作为可用于固化反应的活性能量线,可以举出紫外线、电子束以及放射线等,但从实用方面出发,优选为紫外线。在利用紫外线进行固化反应的情况下,优选添加相对于所使用的紫外线具有高活性的氢化硅烷化反应用催化剂,例如双(2,4-戊二酮)铂络合物、(甲基环戊二烯基)三甲基铂络合物。作为紫外线产生源,优选为高压汞灯、中压汞灯、Xe-Hg灯、以及深紫外线灯等,此时的照射量优选为100mJ/cm2~8,000mJ/cm2。
本发明的固化物的特征在于,使上述含氟烷基的固化性有机聚硅氧烷组合物固化而成。固化物的形状并无特别限定,例如可以举出片状、薄膜状、带状。尤其是,上述含氟烷基的固化性有机聚硅氧烷组合物的固化速度快,用于制造薄膜等成型品的加工性良好,可以高效地生产所期望的厚度、形状的固化物。
上述固化物是粘合力小、弹性与粘性的平衡度优异的凝胶或弹性体,在使用于基材间的中间层,以得到高相对介电常数、高压缩率以及良好的恢复特性时,具有压力响应性优异,且能够长时间维持该特性这一显著的物理特性。
[作为介电层的使用]
本发明的高介电性薄膜尤其可以作为实质上透明的介电层进行使用。
使本发明的含氟烷基的固化性有机聚硅氧烷组合物固化而成的固化物,可用于电子材料、显示装置用部件或者换能器用部件(包括传感器、扬声器、致动器以及发电机用),该高介电性薄膜的优选用途是电子部件或显示装置的部件。尤其是透明的高介电性薄膜,适合作为显示面板或显示器用的部件,在通过用指尖等接触屏幕而能够操作设备、尤其是电子设备的所谓触摸面板用途中尤为有用。
[显示面板或显示器用的部件]
本发明的高介电性薄膜可以用于叠层式触摸屏或平板显示器的制造和应用中,其具体的使用方法可以无特别限制地使用介电层或压敏粘接层的公知的使用方法。
例如,本发明的高介电性薄膜可以作为在日本专利特表2014-522436号或日本专利特表2013-512326等中公开的光学透明的硅酮层,用于触摸面板等显示设备的制造中。例如,本发明的高介电性薄膜也可以转用到粘合性用途中,可以作为日本专利特表2013-512326中记载的粘合层或粘合薄膜无特别限制地使用。
作为一例,本发明涉及的触摸面板也可以是包含在一面上形成有导电层的传导性塑料薄膜等的基材、以及附着于形成有该导电层的一侧或其相反侧的面上的本发明的高介电性薄膜的触摸面板。该基材优选为片状或薄膜状基材,可以例举出树脂薄膜或玻璃板。另外,上述传导性塑料薄膜可以是在一面形成有ITO层的树脂薄膜或玻璃板、尤其是聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜。上述基材已在上述日本特表2013-512326等中公开。另外,从改善本发明的高介电性薄膜的密合性的观点出发,尤其优选在这些基材上使用上述粘接性提高剂(硅氧烷衍生物等)进行涂底处理。另外,也可以通过激活高介电性薄膜表面来提高粘接性。此时,可以对薄膜使用等离子体处理或电晕放电处理等已知的表面处理方法。
此外,本发明的高介电性薄膜可以用作用于制造触摸面板等显示设备的偏振片用粘接薄膜,也可以用作在日本专利特开2013-065009号公报中记载的触摸面板与显示模块间的粘贴中使用的压敏粘接层。
工业上的实用性
作为本发明的高介电性薄膜的用途,除了上述公开以外,并无任何限制,本发明的高介电性薄膜可以用于电视接收机、计算机用显示屏、便携式信息终端用显示屏、监视用显示屏、摄像机、数码相机、便携式电话、便携式信息终端、汽车等的仪表盘用显示器、各种设备、装置以及机器的仪表盘用显示器、自动售票机、自动取款机等用于显示文字、符号、图像的各种平板显示器(FPD)中。作为装置,可以应用于CRT显示器、液晶显示器、等离子显示器、有机EL显示器、无机EL显示器、LED显示器、表面电解显示器(SED)、场致发射型显示器(FED)等显示装置、或者利用它们的触摸面板中。
实施例
以下,列举实施例对本发明进行说明,但本发明并不限定于这些实施例。在以下所示的实施例中,使用下述化合物和基材薄膜。另外,在表1和表2中,各成分的值表示各自的质量%。
■成分(a1):两末端乙烯基二甲基硅氧基封端、3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物(硅氧烷聚合度:228、3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷单元数:182、二甲基硅氧烷单元数:46、氟烷基的含量:39摩尔%)。25度下利用E型粘度计测量出的粘度约为10,000mPa·s。
■成分(a2):两末端乙烯基二甲基硅氧基封端、3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷聚合物(硅氧烷聚合度:182、氟烷基的含量:49摩尔%)。25度下利用E型粘度计测量出的粘度约为8,500mPa·s。
■成分(a3):两末端乙烯基二甲基硅氧基封端、3,3,3-三氟丙基甲基-二甲基硅氧烷共聚物(硅氧烷聚合度:275、3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷单元数:220、二甲基硅氧烷单元数:55、氟烷基的含量:40摩尔%)。25度下利用E型粘度计测量出的粘度约为15,200mPa·s。
■成分(a-T):三甲基硅氧烷单元(Mm)、乙烯基二甲基硅氧烷单元(MV)、二甲基硅氧烷单元(Dm)、3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷单元(DF)、以及甲基硅氧烷单元(Tm)(相对于上述Mm单元1分别为4.8、80、306以及5.7的摩尔比、氟烷基的含量:38摩尔%;Mm1.0MV4.8Dm80DF306Tm5.7)。25度下利用E型粘度计测量出的粘度约为12,300mPa·s。
■成分(B1):由二甲基羟基硅氧烷单元(MH)和3,3,3-三氟丙基硅氧烷单元(TF3Pr)构成的MH1.3TF3Pr(Mw=1.11×103)。需要说明的是,成分(B1)的重均分子量是使用四氢呋喃(THF)作为溶剂,并利用GPC(凝胶渗透色谱法)测量出的聚苯乙烯换算的重均分子量。
■成分(B2):两末端二甲基氢化硅氧基封端、3,3,3-三氟丙基甲基-二甲基硅氧烷共聚物(硅氧烷聚合度:48,3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷单元数:35、二甲基硅氧烷单元数:13、氟烷基的含量:34摩尔%)。
■成分(C1):铂-两末端二甲基乙烯基硅氧基封端、3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷络合物(硅氧烷聚合度:3、铂浓度约为0.5重量%)。
<氢化硅烷化反应抑制剂>
■成分(D1):3-甲基-1-丁炔-3-醇
<薄膜基材>
基材使用以下的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜。
■基材(E1)PET:FSB6(NIPPA株式会社制造,厚度50μm))
■基材(E2)PET:FSC6(NIPPA株式会社制造,厚度50μm))
■基材(E3)PET:BIVACOAT(TAKARAINC株式会社制造,厚度50μm))
■基材(E4)PET:MRV-50(三菱树脂株式会社制造,厚度50μm))
在以下的实施例1-1~1-4中,以相对于成分(a1)乙烯基1摩尔而成分(B1)的硅原子键合氢原子(Si-H)约为0.7摩尔的量使用。在实施例2中,以相对于成分(a2)乙烯基1摩尔而成分(B1)的硅原子键合氢原子(Si-H)约为0.5摩尔的量使用。在实施例4中,以相对于成分(a-T)乙烯基1摩尔而成分(B1)与(B2)的硅原子键合氢原子(Si-H)约为1.0摩尔的量使用。
<相对介电常数的测定>
使用Wayne Kerr公司制的LCR6530P测量了相对介电常数。测定中使用在基材薄膜PET(JTEC CORPORATION公司制,FL50-3)上呈厚约1.5-2.0mm的薄膜状固化后的试样进行。对于实施例1-1~1-4和实施例2,在80度下加热15分钟后,进一步在150度下加热15分钟使其固化。对于实施例3和4,在110度下加热10分钟使其固化。
另外,相对介电常数的值在室温、频率1kHz下,在实施例1-1~1-4、3以及4中为6,在实施例2中为7。
<透明度>
在固化物片上目视未观察到任何模糊的情况下,评价为“透明”。在本次的全部实施例(1-1~1-4、3及4)中,固化物全部为透明。
<压缩性能的测定>
在PET基材(厚度50μm、东丽株式会社制注册商标LUMIRRORS10)上,将液态材料的量调节为固化物的厚度约为300μm并进行涂敷之后,在与上述相同的条件下进行固化。然后,通过在固化物上进一步粘贴同种PET基材(注册商标LUMIRROR S10),从而制成在PET薄膜间夹着固化薄膜的样品(以下,称为“薄膜样品”)。使用物性分析仪TA.XTPlus(英弘精机株式会社制)在室温下进行测定。使平坦探针(6mm直径)以每秒0.17mm的速度下降,达到最大压缩力5N之后,除去压缩力。共计进行8次测定。根据初始薄膜样品的厚度(T0)和压缩后的厚度(T1),并按照下式测定压缩率。
压缩率(%)={(T0-T1)/T0}×100
进而,测量使探针以每秒0.17mm的速度回到原来的位置后的薄膜样品的厚度(T2),并按照下式计算压缩残余应变后的结果如表1和实施例3所示。
压缩残余应变(%)={(T0-T2)/T0}×100
<动态粘弹性测定>
动态粘弹性测定中使用安东帕公司制造的MCR302。使本发明的固化性有机聚硅氧烷组合物在与上述相同的条件下固化。然后,制作厚度约1.5mm、直径8mm的圆盘状试样,使用平行板法,以每分钟3度的速度从-80度或-70度升温至150度进行测定。此时,在频率1Hz、形变0.2%的条件下,将23度的剪切储能弹性模量表示于表1和实施例3中。
[实施例]
<单面涂敷及固化>
实施例1-1至1-4如下进行。使用自动涂敷机(TESTER产业株式会社制、PI-1210),在各种薄膜基材上,作为底漆层而以固化物的厚度约为20μm的方式涂布表1中记载的液态材料。然后,通过在130℃下加热5分钟而使其固化,并粘贴基材薄膜FL2-01(TAKARAINC株式会社制,厚度75μm)。利用膜厚计测量各底漆层的厚度。表1中示出各底漆层的任意五个以上位置处测量出的厚度的平均值。接着,剥离FL2-01,进一步以薄膜状固化物的厚度约为280μm的方式涂布表1中记载的液态材料,然后在130℃下固化5分钟。最终使薄膜状固化物的厚度共计约为300μm。表1中分别示出在所得到的薄膜状固化物的端部和中央部的任意五个以上位置处测量出的厚度的平均值。另外,根据下式算出端部和中央部的厚度差与中央部的厚度之比(F%),并表示于表1中。另外,可以说该F%越低则得到的薄膜状固化物的厚度越均匀。
F%={(端部的厚度-中央部的厚度)/中央部的厚度}×100
对于实施例2和4,除了将固化条件设为110℃下10分钟以外,与实施例1-1同样地进行。
[比较例]
<单面涂敷及固化>
除了将表2中记载的液态材料以固化物的厚度约为300μm的方式直接涂布在各种薄膜基材上以外,分别与对应的实施例同样地进行。表2中示出分别利用膜厚计测量所得到的固化物的端部和中央部的厚度的值。另外,表2中示出了端部和中央部的厚度差与中央部的厚度之比(F%)。需要说明的是,对于比较例2,在不使用底漆的情况下,无法以上述厚度进行涂布或固化。
表1
表2
*无法以设计的膜厚进行固化。
[实施例3]
使用含有所述成分(a3)99.43质量份、成分(B1)0.49质量份以及成分(C1)0.080质量份的固化性有机聚硅氧烷组合物。需要说明的是,该组合物中的相对于每1摩尔乙烯基的硅原子键合氢原子(Si-H)约为0.5摩尔的量。利用与上述实施例2和4同样的条件进行制作,所测定的薄膜的压缩率和压缩残余应变分别为20%和0.6%。另外,利用与上述同样的条件测定的剪切储能弹性模量为8.0×103Pa。需要说明的是,该固化物的相对介电常数的值在室温、频率1kHz时为6。
将上述液态的固化性有机聚硅氧烷组合物涂布在厚度50μm的聚醚砜树脂膜之间而夹入,通过将间隙调整为175μm的不锈钢制的两条辊而进行压延加工后,利用110℃的热风循环式烘箱加热约3分钟而使其固化。所得到的固化物的中央部与端部的厚度分别为132μm、134μm,端部与中央部的厚度差与中央部的厚度的比F%约为1.5%,得到平坦化的薄膜状固化物。
[参考例]
在表3中,使用下述的化合物示出本发明中的薄膜状固化物的参考组成例。
■成分(a4):两末端乙烯基二甲基硅氧基封端、3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物(硅氧烷聚合度:84、3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷单元数:66、二甲基硅氧烷单元数:18、氟烷基的含量:38摩尔%)。25度下利用E型粘度计测量出的粘度约为1,220mPa·s。
■成分(a5):两末端乙烯基二甲基硅氧基封端、3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物(硅氧烷聚合度:145、3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷单元数:115、二甲基硅氧烷单元数:30、氟烷基的含量:39摩尔%)。25度下利用E型粘度计测量出的粘度约为2,960mPa·s。
■成分(a6):两末端乙烯基二甲基硅氧基封端、3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物(硅氧烷聚合度:177、3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷单元数:142、二甲基硅氧烷单元数:35、氟烷基的含量:39摩尔%)。25度下利用E型粘度计测量出的粘度约为4,800mPa·s。
■成分(a7):两末端乙烯基二甲基硅氧基封端、3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物(硅氧烷聚合度:220、3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷单元数:178、二甲基硅氧烷单元数:42、氟烷基的含量:40摩尔%)。25度下利用E型粘度计测量出的粘度约为10,000mPa·s。
■成分(a8):两末端乙烯基二甲基硅氧基封端、3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物(硅氧烷聚合度:233、3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷单元数:184、二甲基硅氧烷单元数:49、氟烷基的含量:39摩尔%)。25度下利用E型粘度计测量出的粘度约为14,000mPa·s。
■成分(a9):两末端乙烯基二甲基硅氧基封端、3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物(硅氧烷聚合度:216、3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷单元数:173、二甲基硅氧烷单元数:43、氟烷基的含量:39摩尔%)。25度下利用E型粘度计测量出的粘度约为10,000mPa·s。
■成分(a10):两末端乙烯基二甲基硅氧基封端、3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物(硅氧烷聚合度:236、3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷单元数:192、二甲基硅氧烷单元数:44、氟烷基的含量:40摩尔%)。25度下利用E型粘度计测量出的粘度约为12,500mPa·s。
■成分(a11):两末端乙烯基二甲基硅氧基封端、3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物(硅氧烷聚合度:277、3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷单元数:225、二甲基硅氧烷单元数:52、氟烷基的含量:40摩尔%)。25度下利用E型粘度计测量出的粘度约为16,000mPa·s。
■成分(a12):两末端乙烯基二甲基硅氧基封端、3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物(硅氧烷聚合度:228、3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷单元数:182、二甲基硅氧烷单元数:46、氟烷基的含量:39摩尔%)。25度下利用E型粘度计测量出的粘度约为11,000mPa·s。
薄膜状固化物按照相对于成分(a4)至(a12)的乙烯基每1摩尔,成分(B1)的硅原子键合氢原子(Si-H)约为0.5摩尔的量进行制作。需要说明的是,固化在以下的任一条件下进行。
[固化条件]
条件1:在80度加热15分钟后,进一步在150度加热15分钟。
条件2:在130度加热5分钟。
条件3:在130度加热20分钟。
所得到的薄膜状固化物的相对介电常数以及透明度利用上述的方法进行评价,相对介电常数为6,均为透明状态。另外,利用以下所示的方法对粘合力以及压缩性能进行测定。
[所得到的材料的物性的测定方法]
1.粘合力的测定
在PET基材(厚度50μm、东丽株式会社制造的LUMIRROR S10)上按照固化物的厚度约为100μm的方式涂布液态的材料,在上述1.~3.中的任一固化条件下制作薄膜状固化物。将LUMIRROR S10粘贴于所得到的薄膜状固化物上而制作出试样。测定在23℃、湿度50%的环境下进行,以速度300mm/min、180°剥离进行(Orientec公司制造、RTC-1210),将结果示于表3。
<压缩性能的测定>
利用与实施例同样的条件进行。
表3
表4
组成例 | 6 | 7 | 8 | 9 |
成分(a4) | ||||
成分(a5) | ||||
成分(a6) | ||||
成分(a7) | ||||
成分(a8) | ||||
成分(a9) | 99.30 | |||
成分(a10) | 99.35 | |||
成分(a11) | 99.48 | |||
成分(a12) | 99.38 | |||
成分(B1) | 0.62 | 0.57 | 0.48 | 0.58 |
成分(C1) | 0.08 | 0.08 | 0.04 | 0.04 |
成分(D1) | ||||
固化条件 | 2 | 1 | 1 | 3 |
粘合力(N/m) | 10 | 20 | 27 | 17 |
压缩率(%) | 26 | 21 | 21 | 23 |
压缩残余应变(%) | 4 | 1 | 2 | 2 |
剪切储能弹性模量(Pa) | 1.9×10<sup>3</sup> | 5.4×10<sup>3</sup> | 5.0×10<sup>3</sup> | 2.8×10<sup>3</sup> |
上述组成例1~9的薄膜状固化物利用依据实施例1-1~1-4、实施例2、实施例3以及实施例4的方法能够形成实质上已平坦化的高介电性薄膜。
Claims (19)
1.一种含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜,其中,薄膜宽度方向上末端的厚度与中央的厚度之差为5.0%以内,薄膜中央的厚度在50μm~1000μm的范围内,
其中,所述高介电性薄膜是使含氟烷基的固化性有机聚硅氧烷组合物固化而成,所述含氟烷基的固化性有机聚硅氧烷组合物含有:
(A)由下述结构式(I)表示的含氟烷基的有机聚硅氧烷;
R1R2 2Si(OSiR1R2)e1(OSiR2 2)e2OSiR1R2 2 (I)
式中,R1为(CPF2P+1)-R-所表示的氟烷基或碳原子数为2~12的烯基,其中的R为碳原子数1~10的亚烷基,p为1~8范围内的数,R2相同或独立地为碳原子数为1~12的烷基、碳原子数为6~20的芳基、碳原子数为7~20的芳烷基、羟基,或碳原子数为1~6的烷氧基,且所有的R1中的至少两个为碳原子数为2~12的烯基,所有的R1和R2中的10摩尔%以上为所述的氟烷基,e1为正数,e2为0或正数,是满足5<e1+e2+2<500的数;
(B)在分子中具有至少两个硅键合氢原子的有机氢聚硅氧烷,其相对于(A)成分的烯基的总量1摩尔,本成分中的硅键合氢原子为0.1~1.0摩尔的量;
(C)有效量的氢化硅烷化反应用催化剂;以及
(D)溶剂,其相对于(A)~(C)成分的总和100质量份,为0~2000质量份。
2.根据权利要求1所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜,其特征在于,薄膜宽度为30mm以上,薄膜面积为900mm2以上,1kHz、25℃下的相对介电常数为4以上。
3.根据权利要求1或2所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜,其实质上是透明的,薄膜中央的厚度在100μm~900μm的范围内。
4.根据权利要求1所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜,其中,23℃下的剪切储能弹性模量在103Pa~105Pa的范围内。
5.根据权利要求1所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜,其由底漆层和层叠在底漆层上的平坦化层构成。
6.根据权利要求1所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜,其由厚度5μm~40μm的底漆层和层叠在底漆层上的厚度10μm~800μm的平坦化层构成,上述底漆层和平坦化层均是含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物。
7.根据权利要求1所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜,其特征在于,通过压延加工而成。
8.根据权利要求1所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜,其具有通过在具有剥离层的隔板间进行固化而形成的平坦化层。
9.根据权利要求1所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜,其使固化性有机聚硅氧烷组合物固化而形成,所述固化性有机聚硅氧烷组合物至少含有硅原子上的全部取代基的10摩尔%以上为(CpF2p+1)-R-表示的氟烷基的含氟烷基有机聚硅氧烷,其中的R为碳原子数1~10的亚烷基,p为1~8范围内的数。
10.根据权利要求1所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜,其中,所述(A)含有由下述平均结构式(II)表示的含氟烷基的有机聚硅氧烷;
RViR2 2Si(OSiR2R3)e1'(OSiR2 2)e2'OSiRViR2 2 (II),
式中,RVi是碳原子数为2~12的烯基,R2相同或独立地为碳原子数为1~12的烷基、碳原子数为6~20的芳基、碳原子数为7~20的芳烷基、羟基,或碳原子数为1~6的烷氧基,R3是由(CpF2p+1)-R-表示的氟烷基,其中的R为碳原子数1~10的亚烷基,p为1~8范围内的数,且e1'和e2'是满足5<e1'+e2'+2<500的数,(e1')/(e1'+e2')的值为0.5~1.0的范围,e2'为0或正数。
11.根据权利要求1所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜,其中,所述(B)成分是在分子中具有由(CpF2p+1)-R-表示的氟烷基的有机氢聚硅氧烷,其中的R为碳原子数1~10的亚烷基,p为1~8范围内的数。
12.一种权利要求1~11中任一项所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜作为电子材料或显示装置用部件的使用。
13.一种层叠体,其具有权利要求1~11中任一项所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜层叠在具有剥离层的片状基材上的结构。
14.一种电子部件或显示装置,其具有权利要求1~11中任一项所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜。
15.一种触摸面板,其具有在一个面上形成有导电层的基材、以及附着在所述基材的导电层或其相反侧的面的权利要求1~11中任一项所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜。
16.一种权利要求1~11中任一项所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜的制造方法,其具有如下的工序:
工序(I):按照固化后的厚度为40μm以下的方式将至少含有含氟烷基的有机聚硅氧烷的固化性有机聚硅氧烷组合物涂布在基材上,使其固化后获得底漆层的工序,以及
工序(II):在所述工序(I)之后,按照固化后的高介电性薄膜整体的薄膜中央的厚度为50μm~1000μm的方式在底漆层上涂布至少含有含氟烷基的有机聚硅氧烷的固化性有机聚硅氧烷组合物,使其固化后获得平坦化层的工序。
17.根据权利要求16所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜的制造方法,其特征在于,在所述工序(I)中,基材是具有剥离面的平面状基材,将至少含有含氟烷基的有机聚硅氧烷的固化性有机聚硅氧烷组合物涂布在剥离面上。
18.一种权利要求1~11中任一项所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜的制造方法,其特征在于,在将至少含有含氟烷基的有机聚硅氧烷的固化性有机聚硅氧烷组合物涂布在基材上之后,于固化前或固化后进行压延加工。
19.一种权利要求1~11中任一项所述的含氟烷基的有机聚硅氧烷固化物的高介电性薄膜的制造方法,其特征在于,在将至少含有含氟烷基的有机聚硅氧烷的固化性有机聚硅氧烷组合物夹入在具有剥离层的隔板间的状态下使其固化。
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