专利名称：具有平整涂层的基材及制备该基材的方法
具有平整涂层的基材及制备该基材的方法本发明涉及平整化表面，具体地讲，涉及用于使表面平整化的涂层，并且更具体地讲，涉及用于使基材表面平整化以显示具有等于或小于约Inm的RMS表面粗糙度的聚合物平整涂层。本发明还涉及使基材表面平整化的方法。
背景技术：
开发用于光学和/或电器装置的经涂覆的聚合物基材在本领域中已在文献中有翔实说明。对于这些应用中的某些而言，一个或多个基材表面十分平滑(即具有十分低的表面粗糙度值)是理想的。已知可使用平整涂层来在这类聚合物基材上获得平滑的表面。 美国专利公布No. 2005/0238871中公开了一种类型的平整涂层。即使有平整涂层可用，但这类涂层的替代品和改良品一直是有需求的。本发明提供了这样一种可供选择的平整涂层。
发明内容
已发现，通过将粒度小于或等于20nm的无机氧化物(如二氧化硅)粒子包括进丙烯酸酯基平整涂层的组合物中，与不具有这类粒子的相同组合物相比，该涂层的表面平滑度(即较低的表面粗糙度值)可出乎意料地得到改善。还发现，表面平滑度的这种出乎意料的改善可用相对较低浓度(即载荷)的无机氧化物粒子获得。在本发明的一个方面，提供了一种基材，该基材用组合物涂覆以形成平整层，该平整层限定了具有RMS表面粗糙度等于或小于约Inm的基材的平整化表面。该组合物包含以聚合化形式的至少一种含丙烯酸酯的单体、低聚物或树脂或者两种或更多种含丙烯酸酯的单体、低聚物或树脂的共混物以及多个粒度小于或等于20nm的无机氧化物粒子。在实施本发明的具有创新性的基材时可采用多个可任选的特征，包括如下。基材的平整化表面可具有等于或小于0. 7nm的RMS表面粗糙度。该组合物可包含至少约5重量％的无机氧化物粒子。据信无机氧化物粒子可具有处于约Inm至最高约IOnm 范围内的粒度。已使用包括二氧化硅粒子，特别是胶态二氧化硅，优选地具有约5nm的粒度且浓度在约5重量％至约40重量％范围内的胶态二氧化硅的无机氧化物粒子获得了所需的结果。对处于其聚合化前形式的所述组合物来说理想的是辐射固化性的。平整层的平整化表面可具有约4H或更硬的硬度。可进一步用金属层和阻挡层中的至少一者涂覆平整层的平整化表面。在本发明的另一个方面，提供了使基材的表面平整化的方法。该方法包括提供具有主表面的基材和包含至少一种含丙烯酸酯的单体、低聚物或树脂或者两种或更多种含丙烯酸酯的单体、低聚物或树脂的共混物以及多个粒度小于或等于20nm的无机氧化物粒子的组合物。用所述组合物涂覆所述基材的主表面，并使所涂覆的组合物聚合化以形成平整层，所述平整层限定了 RMS表面粗糙度等于或小于约Inm的平整化表面。在实施本发明的方法时可采用多个可任选的特征，包括如下。所形成的平整化表面可具有等于或小于0. 7nm的RMS表面粗糙度。被涂覆的组合物包含胶态粒子分散体形式的无机氧化物粒子时，特别是在胶态粒子包含二氧化硅粒子时，所需结果已经获得。在所述组合物是辐射固化性组合物时，该方法可进一步包括使所涂覆的组合物辐射固化。如果需要，可在进行固化前，通过干燥操作处理所涂覆的组合物。当基材是无限长度的柔性纤网坯时，本方法可包括在将该纤网坯以与其纵向轴线平行的方向 (例如，在纤网处理过程中向上游或向下游)移动的同时用所述组合物涂覆该纤网坯的主表面。本方法可进一步包括用金属层和阻挡层中的至少一者涂覆该平整化表面。本方法可还包括在用该组合物涂覆基材之前对基材的主表面进行清洁。例如， 可清洁基材的主表面以使得至少基本上没有粒度小至3微米，并且可能甚至更小的粒子， 以及大于3微米的粒子。于2008年12月31日提交的名称为METHOD OF PRODUCING A COMPONENT OF A DEVICE, AND THE RESULTING COMPONENTS AND DEVICES 的共同待审的和共同转让的美国临时专利申请(与代理人档案号64114US002对应)以及本专利申请公开了这种清洁方法，藉此将该专利文献全文以引用的方式并入本文。
具体实施例方式在描述本发明的优选实施例时，为清楚起见，将使用具体的术语。然而，本发明并非意图受如此所选择的特定术语的限制，并且每个如此所选择术语都包括相似地操作的所有技术等同物。根据本发明的基材可包括(例如)无限长度的柔性纤网、板材、片材或其他结构。 用组合物涂覆基材以形成限定基材的平整化表面的平整层，该平整化表面的平均Ra和/或 Rq均方根(RMS)表面粗糙度等于或小于约lnm、等于或小于约0. 9nm、等于或小于约0. 8nm、 等于或小于约0. 7nm、等于或小于约0. 6nm、等于或小于约0. 5nm、等于或小于约0. 4nm或等于或小于约0. 3nm,该表面粗糙度是用原子力学显微镜(AFM)，在约25微米2的扫描面积上测量的。该组合物包含以聚合化形式的至少一种含丙烯酸酯的单体、低聚物或树脂，优选两种或更多种含丙烯酸酯的单体、低聚物或树脂的共混物，以及包含多个(即至少约1重量％、5重量％、10重量％、20重量％、30重量％、40重量％、50重量％或更多)粒度小于或等于20nm的无机氧化物粒子。在其它实施例中，无机氧化物粒子的粒度等于或大于lnm，并且粒度等于或小于15nm、等于或小于IOnm或粒度等于或小于5nm。如本文所用，除非另外明确地说明相反的情况，否则提及一种或多种含丙烯酸酯的单体还指一种或多种含(甲基)丙烯酸酯的单体。本文所用的“纤网”由聚合物膜或聚合物层组成或至少包含聚合物膜或聚合物层，所述聚合物膜或聚合物层可根据本发明进行平整化。纤网可进一步包括用于所述聚合物膜或聚合物层的加固背衬(如纤维强化膜、织造或非织造的稀松布、织物等等)。“柔性”的纤网是可卷绕成卷的纤网。“无限长度”的纤网指比其宽度长很多的纤网。如本文所用，术语“平整层”的单数用法包括根据本发明用来在涂覆至基材上时提供十分平滑的平整化表面的任何组合物的一个或多个层。本发明的平整层通常具有在约0. 5微米至约100微米范围内的厚度。本发明的平整层还可具有在约1微米至约50微米范围内的厚度。对于本发明的平整层而言，可能需要具有在约3微米至约25微米范围内的厚度。对于本发明的平整层而言，还可能需要具有在约3微米至约10微米范围内的厚度。使用涂层组合物已获得了所需的结果，该涂层组合物包含含丙烯酸酯的单体和粒度为约5nm并且以范围为约5重量％至约40重量％的浓度加载的二氧化硅粒子的共混物。 据信粒度大于5nm且粒度小于或等于20nm的较大二氧化硅粒子将性能类似。还据信使用类似范围粒度的氧化锆、二氧化钛和其他无机氧化物粒子可获得类似或至少令人满意的结果。将辐射(例如紫外光辐射或其他光化辐射)固化性的组合物用于平整层也已获得了令人满意的结果。聚合化前的组合物可以是一种或多种含丙烯酸酯或(甲基)丙烯酸酯的单体和无机氧化物粒子的非水性分散体或100%的固体配制物。实例中所用的化学品表
权利要求
1.一种基材，其涂覆有组合物以便形成平整层，所述平整层限定了所述基材的平均 RMS表面粗糙度等于或小于约0. Snm的平整化表面，所述组合物包含以聚合化形式的至少一种含丙烯酸酯的单体、低聚物或树脂以及多个粒度小于或等于15nm的无机氧化物粒子。
2.根据权利要求1所述的基材，其中所述基材的平整化表面的RMS表面粗糙度等于或小于0. 6nm。
3.根据权利要求1或2所述的基材，其中所述组合物包含以聚合化形式的两种或更多种含丙烯酸酯的单体、低聚物、树脂或其组合的共混物。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的基材，其中所述组合物包含至少约5重量％的所述无机氧化物粒子。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的基材，其中所述无机氧化物粒子的粒度在约 Inm至最高约IOnm范围内。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的基材，其中所述无机氧化物粒子包含二氧化硅粒子。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的基材，其中处于其聚合前形式的所述组合物是辐射固化性的。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的基材，其中所述组合物包含粒度为约5nm且浓度在约5重量％至约40重量％范围内的二氧化硅粒子。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的基材，其中所述平整层的平整化表面具有约2H 或更硬的硬度。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的基材，其中所述平整层的平整化表面涂覆有金属层和阻挡层中的至少一者。
11.一种使基材的表面平整化的方法，所述方法包括提供具有主表面的基材；提供包含至少一种含丙烯酸酯的单体、低聚物或树脂和多个粒度小于或等于15nm的无机氧化物粒子的组合物；用所述组合物涂覆所述基材的主表面；以及使所述经涂覆的组合物聚合以形成平整层，所述平整层限定了 RMS表面粗糙度等于或小于0. 8nm的平整化表面。
12.根据权利要求11所述的方法，该方法还包括在用所述组合物涂覆所述基材的所述主表面之前对其进行清洁。
13.根据权利要求12所述的方法，其中清洁所述基材的主表面以使得其基本上无粒度等于或大于3微米的粒子。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中所述平整化表面的RMS表面粗糙度等于或小于0. 6nm。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中所述组合物包含两种或更多种含丙烯酸酯的单体、低聚物、树脂或其组合的共混物。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其中所述组合物包含至少约5重量％ 的所述无机氧化物粒子。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的方法，其中所述无机氧化物粒子的粒度在约Inm至最高约IOnm的范围内。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的方法，其中所述组合物包含胶态粒子分散体形式的无机氧化物粒子。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述胶态粒子包括二氧化硅粒子。
20.根据权利要求11至19中任一项所述的方法，其中所述组合物是辐射固化性组合物。
21.根据权利要求11至20中任一项所述的方法，其中所述组合物包含粒度为约5nm且浓度在约5重量％至约40重量％范围内的胶态二氧化硅粒子。
22.根据权利要求11至21中任一项所述的方法，其中所述基材是无限长度的柔性纤网坯，并且在使所述纤网坯以平行于其纵向轴线的方向移动的同时用所述组合物涂覆所述主表面。
23.根据权利要求11至22中任一项所述的方法，该方法还包括 用金属层和阻挡层中的至少一者涂覆所述平整化表面。
全文摘要
本发明提供了一种基材，所述基材涂覆有组合物以便形成平整层，所述平整层限定了所述具有RMS表面粗糙度等于或小于约1nm的基材的平整化表面。所述组合物包含以聚合化形式的至少一种或多种含丙烯酸酯的单体、低聚物或树脂以及多个粒度小于或等于20nm的无机氧化物粒子。
文档编号C08J5/18GK102271828SQ200980153561
公开日2011年12月7日 申请日期2009年12月28日 优先权日2008年12月31日
发明者威廉·B·科尔布, 布兰特·U·科尔布, 约瑟夫·W·V·伍德利 申请人:3M创新有限公司