用于生产电发光涂料的紫外可固化的组合物 技术领域
本发明涉及电发光装置中的活性层。
背景技术
典型的电发光装置是当被外加电压激化时发射可见光的多层薄膜结构。在所述装置中的活性层将包含磷。以往沉积所述活性层，是通过将各种可固化组合物施加至合适的基材上，然后进行紫外(UV)光固化或热固化。然而，常用的组合物包含在固化之后不混入活性层中的有机溶剂。由于挥发性有机溶剂所造成的危害和费用，因此，所述溶剂基体系是不合乎需要的。
UV辐射可固化地组合物通过喷涂、丝网印刷、浸涂或刷涂而涂布至基材上，以便对基材进行保护或装饰。在通常的应用中，利用所述组合物对基材如金属、玻璃或塑料进行涂布，然后引入UV光以完成固化过程。UV可固化的组合物提供了优于常用的可热固化的组合物的许多优点。
可热固化的组合物需要使用包含大量挥发性有机化合物(VOCs)的有机溶剂。在可热固化的组合物干燥时，这些VOCs将排入大气中。由于VOCs所造成的危害和费用，因此，所述溶剂基体系是不合意的。所述危害包括水污染和空气污染，而所述费用包括遵守有关溶剂排放量的严格的政府规定的费用。相反，UV可固化的组合物包含活性单体而不是溶剂；因此，消除了VOCs的有害作用。
可热固化的组合物的使用不仅将引发环境问题，而且在使用时还存在其它的缺陷。可热固化的组合物经受慢的固化时间，这将导致生产效率的降低。由于能量损失以及加热基材所需的能量，因此这些组合物需要高的固化能量。另外，许多可热固化的组合物产生差的成膜性能，这将使最终产品的价值降低。
在通常的电发光装置中，活性层包含多层电发光装置的一层。所述装置的例子包括由涂有透明导体如掺杂氟的氧化锡的聚碳酸酯或玻璃制成的基材。金属网格线在基材上形成图案。然后通过将电发光组合物丝网印刷至带网格线的基材上而施加活性层。然后，在基材上任选地施加介电涂层。最后，用金属衬垫覆盖所述装置。所述活性层是通常包含磷的电发光装置。所述磷可以或不可以用各种氧化物或氮化物进行囊封。所述囊封将保护磷免遭有害环境的影响。
发明公开
本发明的一个目的在于提供一种通过紫外光可固化的改进的电发光组合物。
本发明的另一个目的在于提供一种能够通过喷涂、丝网印刷、浸涂和刷涂进行涂布的、改进的电发光组合物。
本发明的又一个目的在于提供一种包含囊封的或未囊封的磷的改进的电发光组合物。
本发明的再一个目的在于提供一种改进的电发光组合物，所述组合物包含能够用来涂布基材的至少一种脂族丙烯酸化的低聚体，以使组合物固化之后，没有明显量的挥发性有机溶剂不混入涂层中。
本发明公开了一种紫外光可固化的电发光组合物和可以用来生产电发光活性层的所述组合物的制备方法。在本发明中，活性层是当被结合进合适的装置中时，施加电压时将发光的层。所公开的组合物不含在固化之后不混入活性层中的任何明显量的挥发性有机溶剂。具体地说，所述电发光组合物包含5重量％或更少量的挥发性有机溶剂。本发明的优点在于，当所公开的电发光组合物用来沉积活性层时，在所述装置中介电层的沉积是任选的。
根据本发明的一方面，提供了一种紫外光可固化的电发光组合物。所述电发光组合物包含一种或多种脂族丙烯酸化低聚物的混合物，其中所述脂族丙烯酸化低聚物的混合物的含量约为电发光组合物的10％-40％。在本发明中表示的电发光组合物的所有百分比均为所述组分对电发光组合物总质量的重量百分比。
优选的是，所述电发光组合物包含：丙烯酸异冰片酯单体，其含量为电发光组合物的约4％至30％；任选地，1-10％的粘附促进剂；电发光组合物量的约0.5％至6％的光引发剂；任选地，电发光组合物量的约0.1％至5％的流动促进剂；和28％至80％的电发光磷。所述电发光磷可以是囊封的或未囊封的。
根据本发明的另一方面，提供了将电发光涂料沉积至基材上的一种方法。该方法包括将含电发光剂的流体相组合物(“电发光组合物”)施加至基材上的第一步骤。所述电发光组合物包含脂族丙烯酸化低聚物的混合物，其中，所述脂族丙烯酸化低聚物的含量为电发光组合物的约10％-40％。另外，电发光组合物还包括：含量为电发光组合物的约4％-30％的丙烯酸异冰片酯单体；电发光组合物量的约0.5％-6％的光引发剂；电发光组合物量的约0.1％-5％的流动促进剂；含量为28％-80％的铜激活的硫化锌电发光磷；和任选地，含量从1％-10％的粘附促进剂。
所述方法还包括利用紫外光对基材上的电发光组合物进行照射，以使所述电发光组合物固化成电发光涂层的第二步骤。
根据本发明的方法，电发光组合物能够以所希望的电发光镀层的特定位置而选择性地沉积至基材上，而不必施加至整个基材。
附图概述
图1是电发光装置光强度与时间的图示，所述装置包含有由本发明的组合物制得的活性层。
本发明的最佳实施方式
电发光组合物
下面将详细地参考本发明目前优选的组合物或实施方案和方法，它们构成了目前本发明人已知的实施本发明的最佳方式。
根据本发明的一方面，提供了目前优选的紫外光可固化的电发光组合物(“电发光组合物”)。在该优选的实施方案中，电发光组合物包括脂族丙烯酸化低聚物的混合物。所述脂族丙烯酸化低聚物的混合物的含量优选为电发光组合物重量的约10％-40％。在特别优选的实施方案中，所述脂族丙烯酸化低聚物的混合物的含量为电发光组合物重量的约34％。在另一特别优选的实施方案中，所述脂族丙烯酸化低聚物的混合物的含量为电发光组合物重量的约12％。所述脂族丙烯酸化低聚物优选包含一种或多种聚氨酯低聚物。合适的脂族丙烯酸化低聚物包括：Radcure UCB公司(Smyrna，Georgia)市售的RadcureEbecryl 244(用1，6-己二醇二丙烯酸酯稀释10％的脂族聚氨酯二丙烯酸酯)，Ebecryl 264(用1，6-己二醇二丙烯酸酯稀释15％的脂族聚氨酯三丙烯酸酯)和Ebecryl 284(用1，6-己二醇二丙烯酸酯稀释10％的脂族聚氨酯二丙烯酸酯)；Sartomer公司(Exton，Pennsylvania)市售的Sartomer CN-961E75(掺有25％乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的脂族聚氨酯二丙烯酸酯)，CN-961H81(掺有19％2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯的脂族聚氨酯二丙烯酸酯)，CN-963A80(掺有20％三丙二醇二丙烯酸酯的脂族聚氨酯二丙烯酸酯)，CN-964(脂族聚氨酯二丙烯酸酯)，CN-966A80(掺有20％三丙二醇二丙烯酸酯的脂族聚氨酯二丙烯酸酯)，CN-982A75(掺有25％三丙二醇二丙烯酸酯的脂族聚氨酯二丙烯酸酯)和CN-983(脂族聚氨酯二丙烯酸酯)；TAB Chemicals(Chicago，Illinois)市售的TAB FAIRAD 8010，8179，8205，8210，8216，8264，M-E-15，UVU-316；和Echo Resins(Versaille，Missouri)市售的Echo Resin ALU-303；以及Rahn Radiation Curing(Aurora，IL)市售的Genomer4652。优选的脂族丙烯酸化低聚物包括Ebecryl 264和Ebecryl 284。Ebecryl 264是以在己二醇二丙烯酸酯中的85％溶液的形式提供的、分子量为1200的脂族聚氨酯三丙烯酸酯。Ebecryl 284是用1，6-己二醇二丙烯酸酯稀释10％的分子量为1200的脂族聚氨酯二丙烯酸酯。在此，也可以使用这些材料的混合物。
优选的电发光组合物还包括电发光组合物重量约4％-30％的丙烯酸异冰片酯单体。在本发明的一特别优选的实施方案中，丙烯酸异冰片酯单体的含量为电发光组合物的约20％。在本发明的另一特别优选的实施方案中，丙烯酸异冰片酯单体的含量为电发光组合物的约8％。合适的丙烯酸异冰片酯单体包括Sartomer SR423(甲基丙烯酸异冰片酯)：和SR506(丙烯酸异冰片酯)：它们均得自Sartomer公司；Radcure公司市售的Radcure IBOA(丙烯酸异冰片酯)；CPS Chemicals(Bradford，England)市售的IBOA和IBOMA；以及Rahn Radiation Curing市售的Genomer 1121。优选的丙烯酸异冰片酯单体是Radcure公司市售的Radcure IBOA。RadcureIBOA是高纯度、浅颜色的单体。另外，在此也可以使用这些材料的混合物。
优选的电发光组合物还可以包括优选的含量为电发光组合物的约1％-10％的粘附促进剂。在本发明的一特别优选的实施方案中，所述粘附促进剂的含量约为7％。在本发明的另一特别优选的实施方案中，所述粘附促进剂的含量约为电发光组合物的3％。合适的粘附促进剂包括：Radcure公司市售的Ebecryl 168；和Sartomer公司市售的Sartomer CN 704(丙烯酸化聚酯粘附促进剂)和CD 9052(三官能酸酯)。优选的粘附促进剂是Ebecryl 168，它是甲基丙烯酸化的酸性粘附促进剂。在此也可以使用这些材料的混合物。
优选的电发光组合物还可以包括电发光磷。优选的是，电发光磷是铜激活的硫化锌电发光磷。铜激活的硫化锌电发光磷的含量优选为电发光组合物的约28％-80％。所述铜激活的硫化锌电发光磷可以是囊封的或未囊封的。在本发明的一特别优选的实施方案中，所述硫化锌电发光磷的含量约为33％。在本发明的另一特别优选的实施方案中，电发光磷是囊封的和未囊封的磷的混合物，其总含为电发光组合物重量的约80％，其中，囊封的磷为电发光组合物重量的约50％，而未囊封的磷为电发光组合物重量的约25％。合适的囊封的电发光磷包括Osram Sylvania市售的TNE 100、TNE 120、TNE 200、TNE 210、TNE220、TNE 230、TNE 300、TNE 310、TNE 320、TNE 400、TNE 410、TNE 420、TNE 430、TNE 500、TNE 510、TNE 520、TNE 600、TNE 620、TNE 700、TNE 720、NE 100、NE 120、NE 200、NE 210、NE 220、NE 230、NE 300、NE 310、NE 320、NE 400、NE 410、NE 420、NE 430、NE 500、NE 510、NE 520、NE 600、NE 620、NE 700、NE 720、ANE200、ANE 230、AND 400和ANE 430。合适的未囊封的磷电发光磷包括Osram Sylvania市售的723 EL、727 EL、728 EL、729 EL、813 EL和814 EL。根据所使用的特定的磷，这些材料可以发射红、绿、黄、蓝或橙色光。优选的电发光磷是Osram Sylvania市售的TNE 100、TNE200、TNE 410和TNE 700。
优选的电发光组合物还包括光引发剂，其含量为电发光组合物的约0.5％-6％。在本发明的一特别优选的实施方案中，光引发剂的含量约为3％。在本发明的另一特别优选的实施方案中，光引发剂的含量约为电发光组合物的约1％。合适的光引发剂包括Ciba-Geigy公司(Tarrytown，NY)市售的如下材料：Irgacure 184(1-羟基环己基苯基酮)，Irgacure 907(2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙-1-酮)，Irgacure 369(2-苄基-2-N，N-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮)，Irgacure 500(50％1-羟基环己基苯基酮和50％二苯酮的混合物)Irgacure 651(2，2-二甲基-1，2-二苯基乙-1-酮)，Irgacure 1700(25％二(2，6-二甲氧基苯甲酰基-2，4，4-三甲基戊基)氧化膦和75％2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮的混合物)，和DAROCUR 1173(2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙烷)，和DAROCUR 4265(50％2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦和50％2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮的混合物)；Union Carbide Chemicals and Plastics Co.Inc.(Danbury，Connecticut)市售的CYRACURE UVI-6974(混合的三芳基锍六氟锑酸盐)和CYRACURE UVI-6990(混合的三芳基锍六氟磷酸盐)；和RahnRadiation Curing市售的Genocure CQ，Genocure BOK和GenocureM.F.。优选的光引发剂是Ciba-Geigy(Tarrytown，NY)市售的Irgacure 1700。在此也可以使用这些材料的混合物。
所述优选的电发光组合物还进一步包括流动促进剂，其优选含量为电发光组合物的约0.1％-5％。在本发明的一特别优选的实施方案中，所述流动促进剂的含量约为3％。在本发明的另一特别优选的实施方案中，所述流动促进剂的含量约为电发光组合物的1％。合适的流动促进剂包括Rahn Radiation Curing市售的Genorad 17和MonsantoChemical Co.(St.Louis，Missouri)市售的Modaflow。优选的流动促进剂是Modaflow，它是改善本发明组合物流动性的丙烯酸乙酯和丙烯酸2-乙基己酯的共聚物。在此也可以使用这些材料的混合物。
为进行说明，下面的实施例陈述了根据本发明这方面的、目前优选的电发光组合物。
实施例1
本实施例提供根据本发明的优选的电发光组合物，所述组合物能被用于在基材如玻璃或聚碳酸酯基材的表面上的沉积。所述的基材首先可以用透明的导体和银网格线进行涂布。所述电发光组合物由下面的组分制得： 组分 近似质量％Ebecryl 264 16.7Ebecryl 284 16.7IBOA 20.0Ebecryl 168 6.7Modaflow 3.3Irgacure 1700 3.3TNE 200 33.3总计 100.00
在本实施例中，在带螺旋桨叶式搅拌器的平底盘(pan)中，以500-1000rpm的速度，将IBOA和Irgacure 1700混合30秒钟。在接着的步骤中，将Ebecryl 264、Ebecryl 284和Modaflow加入所述平底盘中并以2000rpm的速度混合1-2分钟。在最后的步骤中，将Ebecryl 168粘附促进剂和TNE 200磷加入所述平底盘中并以2000rpm的速度混合1-2分钟。监测混合期间的温度。如果温度超过100°F的话，暂时使混合暂停。该特定的电发光组合物可以通过如下的方法使用，以生产发射浅蓝-绿光的活性层。
实施例2
本实施例提供根据本发明优选的电发光组合物，所述组合物能被用于在基材如玻璃或聚碳酸酯基材的表面上的沉积。所述的基材首先可以用透明的导体和银网格线进行涂布。所述电发光组合物由下面的组分制得： 组分 近似质量％Ebecryl 264 6.3Ebecryl 284 6.3IBOA 7.5Ebecryl 168 2.5Modaflow 1.3Irgacure 1700 1.3ANE 430 49.8 813EL 25.0总计 100.00
在本实施例中，在带螺旋桨叶式搅拌器的平底盘中，以500-1000rpm的速度，将IBOA和Irgacure 1700混合30秒钟。在接着的步骤中，将Ebecryl 264、Ebecryl 284和Modaflow加入所述平底盘中并以2000rpm的速度混合1-2分钟。在最后的步骤中，将Ebecryl 168粘附促进剂，ANE 430磷和813 EL磷加入所述平底盘中并以2000rpm的速度混合1-2分钟。监测混合期间的温度。如果温度超过100°F的话，暂时使混合暂停。该特定的电发光组合物可以通过如下的方法使用，以生产发射浅蓝-绿光的活性层。
图1是电发光装置光输出强度的改变与时间的图示，所述装置包含有由实施例2的组合物制得的活性层。所述电发光装置由涂有透明导体的4英寸×4英寸玻璃基材制成。金属网格线在基材上形成图案。然后通过将实施例2中描述的电发光组合物丝网印刷至基材上，而施加活性层。最后，利用银衬垫覆盖所述装置。图1表明：当一开始以100Hz通过12.5伏变压器进行激励时，所述装置的光强度为每平方厘米约20英尺烛光，并且在约两个月的时间内光强度将下降，随后稳定在约每平方厘米约10英尺烛光。此外，当以240瓦和2000Hz进行激励时，对于1英寸×1英寸的装置而言，由实施例2的组合物制得的电发光装置获得了高达每平方厘米88英尺烛光的光强度。
电发光涂料沉积至基材上的方法
根据本发明的另一方面，提供了将电发光涂料沉积至基材上的一种方法。该方法用于将活性层沉积在多层电发光装置中。该方法包括将含磷流体相组合物(“电发光组合物”)施加至基材上的第一步骤。
所述电发光组合物包含：脂族丙烯酸化低聚物，该脂族丙烯酸化低聚物的含量优选为电发光组合物的约10％-40％；其含量优选为电发光组合物的约4％-30％的丙烯酸异冰片酯单体；优选为电发光组合物量的约0.5％-6％的光引发剂；优选为电发光组合物量的约0.1％-5％的流动促进剂；以及含量为28％-80％的含硫化锌的磷。根据该方法的优选的电发光组合物是在此描述的那些组合物，例如包括实施例1和实施例2中所述的组合物。
可以利用多种不同的工艺将电发光组合物施加至基材上。电发光组合物，例如可以通过直接刷涂进行涂布，或者可以喷涂至所述基材的表面上。另外还可以利用丝网印刷工艺来施加所述组合物。在所述的丝网印刷工艺中用作术语的“丝网”是用来调节液体组合物至基材表面的流量。当丝网与基材接触时，通常将电发光组合物施加至所述丝网上。所述电发光组合物通过丝网流至基材上，由此，以所希望的薄膜厚度附着至基材上。适用于此用途的丝网印刷工艺包括已知的工艺，但其中，以本领域普通技术人员已知的方式对该方法进行调节，以适应液相组合物的粘度、流动性和其它性能以及基材和其表面性能等。也可以使用苯胺印刷工艺，例如利用压紧辊使电发光组合物与成卷的基材接触的工艺。
所述方法包括利用紫外光对基材上的含电发光剂的流体相组合物进行照射，以使所述含电发光剂的流体相组合物固化成电发光涂层的第二步骤。所述照射可以用许多方式进行，前提条件是，紫外光或辐射照射至电发光组合物上，以致使所述电发光组合物引起聚合而形成涂层、层、薄膜等，并由此而固化。
优选的是，通过游离基聚合而进行固化，所述聚合通过紫外辐射源引发。光引发剂优选包含如上所述的光引发剂。
根据用途，可以使用不同的紫外光源。对于许多用途而言，优选的紫外辐射源包括已知的紫外照射设备，其能量密度设置例如为每平方英寸125瓦、200瓦和300瓦。
对于本领域技术人员来说，另外的优点和改进将是易于想到的。因此，广义地说，本发明并不局限于具体的细节、代表性的装置以及所示出和描述的说明性例子。因此，在不脱离发明总体概念的精神或范围下，可以根据所述的细节作出各种变更。
尽管已对本发明的实施方案进行了说明和描述，但并不意味着，这些实施方案阐明和描述了本发明所有可能的形式。说明书中使用的措辞只是说明性的措辞，而不是限制性的，应当理解的是，在不脱离本发明的精神和范围下，可以作出各种改变。