包含离子化合物的粘合剂组合物
发明人：胡毓芬，张洪喜和王鹏
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年11月21日提交的美国临时专利申请号62/589,560的权益，该美国临时专利申请的内容全文以引用方式并入本文。
背景技术
本公开总体上涉及离子化合物和包含该离子化合物的组合物，其可以用于或用作选择性地将两个物品粘合在一起的粘合剂材料或涂层。更具体地但非排他性地，本公开涉及包含第一和第二离子化合物的组合物，其可以被涂覆到下层基材上，然后在施加电势时从其解除。一方面，组合物包括铵和咪唑鎓阳离子化合物与阴离子磺酰亚胺化合物的混合物或各种咪唑鎓阳离子化合物与阴离子磺酰亚胺化合物的混合物。
已知某些组合物可用作涂覆到第一基材的导电表面上的粘合剂涂层。可以将粘合剂涂层夹在第一基材的导电表面和第二基材的导电表面之间，以便将第一基材和第二基材粘合或接合在一起。在施加电势时，粘合剂涂层与第一基材和第二基材中的一个或两个脱粘，以使第一基材和第二基材彼此分离。然而，已经观察到，这种类型的涂层的某些形式可能在其所施加的导电表面上具有不希望的腐蚀作用。因此，仍然需要在该技术领域中做出进一步的贡献。
本文公开和要求保护的主题不限于解决任何缺点或仅在诸如上述环境的环境下操作的实施方式。更确切地说，仅提供此背景来说明本公开可以使用的示例。
发明内容
本公开总体上涉及离子化合物和包含该离子化合物的组合物，其可用于或用作选择性地将两个物品粘合在一起的粘合剂材料或涂层。更具体地但非排他性地，本公开涉及包含第一和第二离子化合物的组合物，其可以被涂覆到下层基材上，然后在施加电势时从其接触。一方面，组合物包含铵和咪唑鎓阳离子化合物与阴离子磺酰亚胺化合物的混合物或各种咪唑鎓阳离子化合物与阴离子磺酰亚胺化合物的混合物。
在一个实施方式中，组合物包含具有以下结构的第一阳离子化合物：
所述组合物还包含根据式(I)或式(II)的第二阳离子化合物，其中式(I)具有以下结构：
其中R1、R2、R3、R4和R5各自独立地为C1-C3烷基、C1-C3烷氧基或C1-C3烷氧基，并且式II具有以下结构：
其中R6代表C1-C3烷基或任选取代的C3-C12烷基胺，R7、R9和R10各自独立地代表氢或C1-C3烷基，并且R8代表C1-C3烷基或任选取代的C3-C12烷基胺，前提条件是如果R8代表甲基，则R6不代表乙基。
在另一个实施方式中，粘合剂组合物包含第一离子化合物和第二离子化合物的混合物。所述第一离子化合物相对于金属材料表现出第一腐蚀度，所述第一腐蚀度大于所述第二离子化合物相对于金属材料表现出的相应的第二腐蚀度。此外，相对于金属材料，第一离子化合物和第二离子化合物的混合物显示出相应的第三腐蚀度，该第三腐蚀度小于第一腐蚀度。当涂覆到金属材料上时，包含第一离子化合物和第二离子化合物的混合物的组合物可以在施加电势时从金属材料选择性地接触。
在另一个实施方式中，一种方法包括使用根据前述实施方式之一的组合物将第一基材粘合至第二基材。
附加的特征和优点将在下面的描述中阐述，并且从描述来看部分显而易见，或者可以通过实践来得知。可以通过在所附权利要求中特别指出的手段和组合来实现和获得这些特征和优点。根据以下描述和所附权利要求，这些和其他特征将变得更加显而易见。
附图说明
图1是本文所述的离子组合物用于将两个基材粘合在一起的应用的示意图。
图2是在施加电势时图1的两个基材的解除或脱粘的示意图。
图3是用于测试本文所述的离子组合物的粘合性质的装置的示意图。
图4是在图3所示的装置中测试的本文所述的离子组合物的剥离强度密度对照时间的曲线图。
图5是测试本文所述的各种离子组合物的腐蚀作用的图示。
具体实施方式
为了促进对本公开的理解，现在将参考以下实施方式，并且将使用特定语言来描述它们。然而，要理解的是，不意图由此限制本公开的范围，在所描述的主题上的改变和进一步的修改，以及如本文所描述的所公开的原理的这种进一步的应用被认为是本公开涉及的技术领域的人员通常会想到的。
本公开总体上涉及离子化合物和包含该离子化合物的组合物，其可用于或用作选择性地将两个物品粘合在一起的粘合剂材料或涂层。更具体地但非排他性地，本公开涉及包含第一和第二离子化合物的组合物，其可以被涂覆到下层基材上，然后在施加电势时从其解除。一方面，组合物包含铵和咪唑鎓阳离子化合物与阴离子磺酰亚胺化合物的混合物或各种咪唑鎓阳离子化合物与阴离子磺酰亚胺化合物的混合物。
如本文所用，当化合物或化学结构被称为“任选取代的”时，所述化合物或化学结构包括不具有取代基(即未取代)的特征，或“被取代的”特征(意味着该特征具有一个或多个取代基)。被取代的基团衍生自未取代的母体结构，其中母体结构上的一个或多个氢原子已独立地被一个或多个取代基取代。被取代的基团可以在母体基团结构上具有一个或多个取代基。在一种或多种形式中，取代基可独立地选自任选取代的烷基或烯基、-O-烷基或烷氧基(例如-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9等)、-S-烷基或烷硫基(alkylsulfones)(例如-SCH3、-SC2H5、-SC3H7、-SC4H9等)、-N'R'R”、-OH、-SH、-CN、-NO2、或卤素，其中R'和R”独立地为氢或任选取代的烷基。在将取代基描述为“任选取代的”的情况下，该取代基可以被上述取代基取代。
如本文所用，术语“氨基(amino)”是指具有以下结构的全部不带电或净不带电(net uncharged)的化学基团：
如本文所用，术语“铵”指整体带电或净带电(net charged)的化学化合物:NR4+。
如本文所用，术语“咪唑鎓”是指具有以下结构的整体带电或不带电的环体系：
如本文所用，术语“双(氟磺酰基)酰亚胺(bis(fluorosulfonyl)imide)和/或磺酰亚胺(sulfonyl imide)”是指例如具有以下结构的杂原子片段：
在一个实施方式中，离子组合物包含具有以下结构的第一阳离子咪唑鎓化合物：
离子组合物还包含第二阳离子化合物。在一种形式中，第二阳离子化合物为碱性阳离子化合物。例如，第二阳离子化合物可以为具有以下通式结构的铵阳离子：
在一种形式中，此性质的阳离子化合物包含至少一种可以具有两个取代基团的脂族胺。额外地或替代地，所述至少一种脂族胺可以包含氨基。此外，在另一种形式中，此性质的阳离子化合物包含可以具有三个取代基团的第二脂族胺。在该形式的一个方面中，第二脂族胺包含铵基。在一种或多种形式中，在此性质的阳离子化合物中的连接基为C0-C5脂族链，例如甲基、乙基或丙基等。
在一种更具体的形式中，第二阳离子化合物为根据式(I)的化合物：
在一种形式中，R1、R2、R3、R4和R5各自独立地代表C1-C3烷基、C1-C3烷氧基或C1-C3烷氧基。在另一种形式中，R1、R2、R3、R4和R5各自独立地代表C1-C3烷基。应理解的是，在一些形式中，R1、R2、R3、R4和R5中的一个或多个可以代表或包含疏水性官能团。当存在时，疏水性官能团可以包含任选取代的烷基，诸如甲基、乙基和/或丙基。
在一种具体的形式中，第二阳离子化合物为以下化合物中的一个或者其组合或混合物：
作为另一个实例，第二阳离子化合物可以为具有以下通式结构的咪唑鎓阳离子化合物：
在一种形式中，此性质的阳离子化合物包含至少一种可以具有两个取代基团的脂族胺。额外地或替代地，所述至少一种脂族胺可以包含氨基。此外，在另一种形式中，此性质的阳离子化合物包含第二胺，所述第二胺可以是芳基胺，还可以任选地包含两个取代基。在一个具体方面中，该芳基胺包括咪唑鎓基团。在一种或多种形式中，在此性质的阳离子化合物中的连接基为C0-C5脂族链，例如甲基、乙基或丙基等。
在一种更具体的形式中，第二阳离子化合物为根据式(II)的咪唑鎓阳离子化合物：
对于任何相关的结构表示，诸如式(II)，在一些实施方式中，R6代表C1-C3烷基或任选取代的C3-C12烷基胺。在一些实施方式中，R6代表C1-C3烷基或C2烷基胺。在一些实施方式中，R6代表C1-C5烷基。在一些实施方式中，R6代表C2烷基胺。在一些实施方式中，R6代表C1烷基。在一些实施方式中，R6代表C2烷基。在一些实施方式中，R6代表1-(2-(二异丙基氨基)乙基)(1-(2-(diisopropylamino)ethyl))。
对于任何相关的结构表示，诸如式(II)，在一些实施方式中，R7代表C1-C3烷基或H。在一些实施方式中，R7代表氢。在一些实施方式中，R7代表C1-C5烷基。在一些实施方式中，R7代表经取代的C2烷基。
对于任何相关的结构表示，诸如式(II)，在一些实施方式中，R8代表C1-C3烷基或任选取代的C3-C12烷基胺。在一些实施方式中，R8代表C2烷基胺。在一些实施方式中，R8代表1-(2-(二异丙基氨基)乙基)。在一些实施方式中，R8代表C1烷基。
对于任何相关的结构表示，诸如式(II)，在一些实施方式中，R9代表氢或C1-C3烷基。在一些实施方式中，R9代表氢。
对于任何相关的结构表示，诸如式(II)，R10代表氢或C1-C3烷基。在一些实施方式中，R10代表氢。
在一种形式中，R6代表C1-C3烷基或任选取代的C3-C12烷基胺，R7、R9及R10各自独立地代表氢或C1-C3烷基，并且R8代表C1-C3烷基或任选取代的C3-C12烷基胺。在此形式的一个方面中，若R8代表甲基，则R6不代表乙基。在另一种更具体的形式中，R6代表C1-C3烷基或C2烷基胺，R7代表C1-C3烷基或H，R8代表C2烷基胺，并且R9及R10代表氢。在又一种具体的形式中，R7、R9及R10各自代表氢，R6代表C1-C5烷基，并且R8代表C2烷基胺。在另一种形式中，R9及R10各自代表氢，R7代表C1-C5烷基，并且R6及R8各自代表C2烷基胺。在另一种形式中，R6代表C1烷基，R7代表氢，R8代表1-(2-(二异丙基氨基)乙基)，以及R9及R10各自代表氢。在又一种形式中，R6代表1-(2-(二异丙基氨基)乙基)，R7代表取代的C2烷基，R8代表1-(2-(二异丙基氨基)乙基)，以及R9及R10各自代表氢。还预期R6代表C2烷基，R7、R9及R10各自代表氢，并且R8代表C1烷基的各种形式。
应理解的是，在一些形式中，R6、R7、R8、R9及R10中的一个或多个可以代表或包含亲水性官能团。当存在时，亲水性官能团可以包含氮、硫及/或磷。在一种具体的形式中，亲水性官能团包含氨基。
在一种具体的形式中，当第二阳离子化合物为咪唑鎓阳离子化合物时，其为以下化合物中的一个或者其组合或混合：
离子组合物还包含一种或多种阴离子化合物。例如，第一阳离子化合物及第二阳离子化合物可以为包含相同或不同的阴离子化合物的离子化合物的部分。在一种形式中，所述一种或多种阴离子化合物为磺酰基磺酰胺阴离子(sulfonylsulfonic amide anion)。在一种具体的形式中，磺酰基磺酰胺阴离子包含氟烷基磺酰基酰胺(fluoroalkysulfonylamide)化合物。在另一种具体形式中，氟磺酰基酰胺化合物具有以下结构：
尽管之前未讨论，但应理解的是，本文所述的离子组合物可以显示降低的刘易斯酸度，其可以，例如，对其涂覆的金属材料造成降低的腐蚀性。在一些方面中，离子组合物可以包含合适的pH。在一些方面中，离子组合物可以包含非过酸或过碱的pH。在一些实例中，pH的范围可以为从约5至约9、或者约6至约8或约7。当为碱性时，pH的范围可以为从约7至约9、约7.5至约8.5、或约8。此外，预期本文所公开的离子组合物可以具有一般减小的大小，诸如小于160g/摩尔。尽管之前未讨论，但应理解的是，本文所公开的离子组合物可以包含第一阳离子化合物与第二阳离子化合物的混合物，该混合物包含约95％的第一阳离子化合物及约5％的第二阳离子化合物。替代地，该混合物可以包含约5％的第一阳离子化合物及约95％的第二阳离子化合物。在另一种形式中，该混合物可以包含约40-60％的第一阳离子化合物及40-60％的第二阳离子化合物。在另一种形式中，该混合物可以包含约50％的第一阳离子化合物及约50％的第二阳离子化合物。然而，其他变动亦被预期。
本文中所描述的离子组合物可以用作或用于粘合剂材料，其可被用来以可解除的方式将两个或更多个物品结合在一起；即其可以提供选择性脱粘层。换句话说，粘合剂材料可用来将物品选择性地结合在一起，如有需要时，允许粘合剂材料从一个或多个物品脱粘以及促进物品分离。更具体而言，根据本公开的粘合剂材料可被提供在第一基材的导电表面上且第二基材的导电表面可被定位为与粘合剂材料接触，以将第一基材以及第二基材结合或接合在一起。在此构造中，粘合剂材料被夹在第一基材以及第二基材之间，然而，其他变动亦被预期。如上所述，如有需要，粘合剂材料促进第一基材以及第二基材的脱粘以及分离。更具体地，在施加电势后，粘合剂材料将从一个或两个基材的导电表面脱粘或解除，导致第一基材以及第二基材彼此分离。
选择性脱粘层可以用于选择性脱粘结构，以将两个非导电材料彼此粘合，以及然后解除结合，以使得脱粘材料不含有任何导电材料或层。此类型的结构包括选择性脱粘层粘合到每一侧的导电层。然后这些粘合剂层各自能够粘合到非导电材料，因此在两个非导电结构之间提供粘合。然后可以施加电动势到导电层以降低在两个粘合剂层中的粘合性。因此，两个非导电结构可以彼此粘合，并且然后分离，而不需要先结合或粘合到导电层或材料。
尽管之前未讨论，但应理解的是，本文所公开的组合物可以包含除阳离子化合物和阴离子化合物以外的成分。例如，在一种形式中，组合物也可以包含聚合物。可以存在于本文所述的组合物中的聚合物的非限定示例包含在WO2017/064918及/或JP2017-075289中所述的聚合物，其全部内容通过具体引用并入本文中。在一种形式中，聚合物可以具有低于0℃的玻璃转化温度，然而其他变动是可能的。在一些方面中，聚合物可以为丙烯酸类聚合物。在一些方面中，丙烯酸类聚合物可以包括衍生自式RaCH＝CHCO2Rb的单体的单体单元，其中Ra为H或C1-14烷基(例如甲基、乙基、C3烷基、C4烷基、C5烷基、C6烷基等)，并且Rb为H或C1-14烷基(例如甲基、乙基、C3烷基、C4烷基、C5烷基、C6烷基等)。在一些实施方式中，聚合物包含衍生自丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯或其组合的重复单元。在一些方面中，丙烯酸类聚合物可以含有甲基丙烯酸烷基酯及衍生自含有极性基团的单体的单体单元。在一种形式中，丙烯酸类聚合物可以为丙烯酸酯聚合物、烷基丙烯酸酯聚合物(alkylacrylate polymer)、烷基丙烯酸烷基酯聚合物(alkyl-alkylacrylate esterpolymer)或其组合。在一些方面中，聚合物包括丙烯酸酯聚合物、甲基丙烯酸酯聚合物或丙烯酸酯聚合物及甲基丙烯酸酯聚合物两者的组合。在一个方面中，丙烯酸类聚合物含有衍生自含有C1-C14烷基基团的(甲基)丙烯酸烷基酯的单体单元。然而，在其他形式中，丙烯酸类聚合物可以含有衍生自C1-C14烷基或烷氧基基团的单体单元。在一种形式中，丙烯酸类聚合物可以含有(甲基)丙烯酸烷基酯及衍生自含有极性基团的单体的单体单元。在此形式的一个方面中，含有极性基团的单体可以是含有羧基团的单体。在此形式的额外的或替代的方面中，含有C1-C14烷基基团的(甲基)丙烯酸烷基酯为(甲基)丙烯酸丁酯。在一些方面中，含有C1-C14烷基基团的(甲基)丙烯酸烷基酯为甲基丙烯酸丁酯且可以为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、乙基丙烯酸甲酯、丙基丙烯酸甲酯、丁基丙烯酸甲酯或其他烷基丙烯酸烷基酯。
尽管之前未讨论，但应理解的是，聚合物可以为交联的。交联的聚合物可以包含仅与组合物中的聚合物交联的聚合物。在一些方面中，交联的聚合物可以与铵阳离子化学交联。在一些方面中，交联的聚合物可与氟磺酰基酰亚胺阴离子化学交联。在一些方面中，交联的聚合物可以与铵阳离子及氟磺酰基酰亚胺阴离子化学交联。可以交联聚合物的交联剂可以基于所需的性质来选择，以提供交联的聚合物。交联剂可以适合与烷基丙烯酸烷基酯使用。在一种形式中，例如，聚合物与环氧交联剂交联，仅提供一个非限定实例，诸如N,N,N',N'-四缩水甘油基-间-二甲苯二胺。然而，应理解的是，任何合适的交联剂都可以被用来交联聚合物。交联剂可以被选择以维持如本文所述的选择性粘合性质及选择性脱粘性质。交联剂亦可以被选择以维持本文所述的抗腐蚀性质。
本文所述的任何合适量的离子液体可以单独或组合使用在粘合剂组合物中。在一些实施方式中，离子液体或离子化合物占离子液体加上聚合物的总重量的约0.0-1％、约1-2％、约2-3％、约3-4％、约4-5％、约5-6％、约6-7％、约7-8％、约8-9％、约9-10％、约10-15％、约15-20％、约20-25％、约25-30％、约30-40％、约40-50％、约50-100％、约4.5-5.0％或者约5％。
预期到本文所述的组合物可以用于多种不同的应用，例如，包括在如JP 2017-075289及/或WO2017/064925中所公开的装置，其全部内容通过具体引用并入本文。因此，装置可以是包括具有本文所述的选择性粘合剂组合物的导电基材的电子装置。在一些方面中，该装置可以包括电池。
现在参照第1图及第2图，将提供关于在设备200中使用本文所述的离子组合物用于将两个基材选择性地结合在一起的附加细节。包含本文所述的离子组合物的粘合剂材料203提供了位于基材202的导电表面206和基材201的导电表面207之间的层或涂层。在一些实施方式中，粘合剂材料203可以包含形成为粘合剂层的一个实施方式的粘合剂组合物；以及在粘合剂层的至少一侧上的至少一个离型衬里。在一些方面中，粘合剂构件可以包含在粘合剂层的每一侧上的离型衬里。离型衬里可被移除以暴露粘合剂层的一侧，以使粘合剂层能够粘合至另一个表面。
在一种形式中，基材201、202中的一个或两个可以由导电材料形成，使得导电表面206、207中的一个或两个由与基材201、202的其余部分相同的材料形成。但是，在其他形式中，可以将一种或多种与形成基材201、202的材料不同的导电材料用于导电表面206、207。类似地，应当理解，基材201、202中的一个或两个可由不导电的一种或多种材料形成，只要表面206、207或其一部分是导电的即可，所述不导电的一种或多种材料诸如为木材、硬纸板、玻璃纤维密度纤维板或聚合物/塑料材料。在一些方面，基材201和202可以是电绝缘体。在一些方面，基材201和202可以是半导体。任何非导电基材201或202或半导体基材(例如，印刷电路板，PCB)均可以具有任意厚度并且可以耦合到其他基材、材料或装置。在这些形式中，可以将导电表面206、207作为涂层或层设置在基材201、202上。
在所示形式中，导电表面206、207在包含中间开关205的可闭合电路中电耦合至电源204或与电源204电连通。在一种形式中，电源204可以是直流电源，可以提供在约3V至100V范围内的DC电压，但可以考虑其他变型。当开关205闭合时，在导电表面206、207之间施加电势，以使粘合剂材料203与导电表面206、207中的一个或两个脱粘，结果，允许基材201和202在物理上彼此分开。例如，尽管不希望受任何特定理论束缚，但认为在粘合剂材料203内的离子移动可被施加至其的电势影响。在影响足够量的移动之后，例如足够的离子成分出现在相邻于导电表面处，粘合剂材料的粘合质量降低，使得能够分离导电表面206、207及/或粘合剂材料203。
在一种形式中，基材201、202中的一个或两个可以包含导电碳质材料或导电金属。如上所述，基材201、202中的一个或两个还可以包含导电层，该导电层可以由诸如但不限于铝的金属材料形成。导电层可以包含常规材料，例如金属、混合金属、合金、金属氧化物和/或复合金属氧化物，或者它可以包含导电聚合物。用于导电层的合适金属的示例包括第1族金属，第4族、第5族、第6族中的金属和第8-10族过渡金属。用于导电层的合适金属的其他例子包括不锈钢、Al、Ag、Mg、Ca、Cu、Mg/Ag、LiF/Al、CsF和/或CsF/Al和/或其合金。在一些实施方式中，导电层(例如第一导电基材206和第二导电基材207)和/或粘合剂层各自可以具有约1nm至约1000μm、或1nm至约100μm、或1nm至约10μm、或1nm至约1μm、或1nm至约0.1μm、或10nm至约1000μm、或100nm至约1000μm、或1μm至约1000μm、或10μm至约1000μm、或100μm至约1000μm的厚度。在一些方面，厚度可以是20nm至约200μm、或100nm至约100μm、或200nm至约500μm。
尽管先前没有讨论，但是应当理解，本文所述的离子组合物可以提供某些应用所期望的各种性质。例如，在某些形式中，本文公开的离子组合物可消除或减少其所位于的导电表面的腐蚀。例如，在一种形式中，本文公开的离子组合物包括会降低紧邻导电表面的环境的酸度的组分。一方面，除了阳离子和阴离子化合物本身之外，粘合剂材料可包括一种或多种材料，该材料可用于降低紧邻导电表面的离子阳离子和/或阴离子的腐蚀性。可以根据ASTM G69-12(测量铝合金腐蚀电位的标准测试方法)中所述的程序评估粘合剂材料的腐蚀作用。在本申请的实施例中描述了用于评估粘合剂材料对导电表面的腐蚀作用的附加过程。例如，评估离子组合物对导电表面或材料的腐蚀作用的一个合适的其他方案可以通过以下来实现：在视觉上检查离子组合物(或包含离子组合物的材料)和导电表面或材料(例如，铝箔)之间的界面是否存在基材的腐蚀降解和/或材料从导电基材(例如，金属)溶解到离子组合物(或包含离子组合物的材料)中和/或导电基材的表面的点蚀(pitting)有关的任何指示信息。
在一种形式中，包含本文公开的离子组合物的粘合剂材料可以相对于导电电极或导电材料是化学稳定的，即，在金属材料/电极与所述粘合剂材料之间不存在(或存在最小的)不希望的反应。不希望的反应可包括例如金属材料/电极的腐蚀降解、金属在选择性粘附的粘合剂中的溶解，和/或金属材料/电极的点蚀。仅提供一些实例，包括本文公开的离子组合物的粘合剂材料相对于铝、不锈钢和/或其混合物可以是化学稳定的。在一种形式中，包含本文公开的离子组合物的粘合剂材料在导电表面上的接触可导致不存在或最小化任何表面腐蚀降解长达至少(或大于)约15分钟、30分钟、1小时、3小时、5小时、7小时、24小时、50小时、100小时、125小时、200小时、300小时和/或400小时的时间段。在一些形式中，包含本文公开的离子组合物的粘合剂材料在导电表面上的直接接触可以在60℃/90％相对湿度(RH)、85℃/85％RH或90℃/80％RH的环境下最小化和/或防止表面腐蚀降解长达如上所述的时间段。在一种形式中，不存在任何腐蚀降解可以通过如下来验证：在以上定义的时间段之一和/或在以上定义的环境条件下没有完全渗透到50nm厚导电铝箔片。
在一种形式中，包含本文所述的离子组合物的粘合剂材料可被配制为在高湿度和高温条件长时间下使导电表面的腐蚀最小化。例如，粘合剂组合物可以在进行加速老化测试方法II期间和之后(最好在暴露于85℃和85％相对湿度长达上述指定的一段时间之后)能够使两个基材彼此保持固定关系。
实施例
应当理解，以下实施例用于说明目的，并不意在解释为将本文件中公开的主题仅限于这些实施例中公开的实施方式。
实施例1:2-(二甲氨基)-N-乙基-N,N-二甲基乙-1-铵双(氟磺酰基)酰胺的合成
将N,N,N',N'-四甲基-l,2-乙二胺(15mL,100mmol)在无水乙腈(75mL)中的溶液置于压力反应器中。加入溴乙烷(3.7mL,50mmol)，将反应器密封并在60℃加热16小时。减压除去挥发物。将残余物用乙醚(200mL)研磨，得到致密的沉淀。过滤出固体，用乙醚洗涤并在真空烘箱中干燥以得到溴化2-(二甲氨基)-N-乙基-N,N-二甲基乙-l-铵(10.58g.94％产率)。
在氩气下，将溴化2-(二甲氨基)-N-乙基-N,N-二甲基乙-l-铵(8.02g.35.6mmol)、KFSI(7.80g,35.6mmol)和无水丙酮(100mL)的混合物在60℃下搅拌2个小时。冷却至室温后，过滤出固体，在减压下去除溶剂，得到油状物。将粗产物在乙酸乙酯(200mL)中的溶液用水(100mL)洗涤，经硫酸钠干燥并在减压下浓缩以得到纯的2-(二甲氨基)-N-乙基-N,N-二甲基乙-l-铵双(氟磺酰基)酰胺(9.60g,88％产率)。1H NMR(d6-DMSO)δ：3.38(q,J＝7.2Hz,2H),3.35(t,J＝6.2Hz,2H),3.03(s,6H),2.62(t,J＝6.2Hz,2H),2.20(s,6H),1.24(t,J＝7.2Hz,3H)。
实施例2:2-(二乙氨基)-N,N,N-三乙基乙-l-铵双(氟磺酰基)酰胺的合成
将N,N,N',N'-四乙基乙烷-l,2-二胺(10.1g,58.6mmol)在无水乙腈(65mL)中的溶液置于压力反应器中。加入溴乙烷(4.79g,43.96mmol)，将反应器密封并在60℃加热16小时。在减压下除去挥发物。将残余物用乙醚(75mL)研磨，使粗产物缓慢重结晶。过滤出白色晶体，用乙醚(100mL)洗涤，并在室温下在真空烘箱中干燥2小时，得到溴化2-(二乙氨基)-N,N,N-三乙基乙-l-铵(11.22g.68％产率)。
在氩气下，将溴化2-(二乙氨基)-N,N,N-三乙基乙-l-铵(5.61g.19.9mmol)、KFSI(4.37g,19.9mmol)和无水丙酮(100mL)在50℃下搅拌2个小时。冷却至室温后，过滤出固体，并在减压下去除溶剂，得到粗产物。将二氯甲烷(75mL)加到粗产物中，将所得混合物静置过夜。过滤出细小的白色沉淀，并在减压下浓缩滤液，得到纯的2-(二乙氨基)-N,N,N-三乙基乙-l-铵双(氟磺酰基)酰胺(7.14g,94％产率)。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ3.29(q,J＝7.2Hz,6H),3.23(t,J＝6.9Hz,2H),2.68(t,J＝6.8Hz,2H),2.58-2.44(m,4H),1.19(t,9H),0.98(t,J＝7.1Hz,6H)。
实施例3:1-(2-(二异丙基氨基)乙基)-3-甲基-1H-咪唑-3-鎓双(氟磺酰基)酰胺的合成
将于无水乙腈(80mL)中的1-甲基-1H-咪唑(3.99g，48.6mmol)、2-二异丙基氨基氯乙基盐酸盐(10.21g，51.0mmol)及碳酸钠(14g，132mmol)放置在圆底烧瓶中。反应混合物在氩气下回流24小时。冷却至室温之后，反应混合物经过硅藻土过滤，并在减压下浓缩滤液以获得粗产物。用乙醚(100mL)进行残余物的研磨。将白色固体滤出，用乙醚(2×50mL)洗涤，并在真空烘箱中在50℃干燥3小时，得到氯化1-(2-(二异丙基氨基)乙基)-3-甲基-1H-咪唑-3-鎓(10.36g，87％产率)。
在氩气下，将氯化1-(2-(二异丙基氨基)乙基)-3-甲基-1H-咪唑-3-鎓(5.0g，20.3mmol)、KFSI(4.46g，20.3mmol)及无水丙酮(100mL)的混合物在50℃搅拌2小时。冷却至室温之后，将固体滤出，并在减压下除去溶剂以得到粗产物。将二氯甲烷(100mL)加入粗产物，并将所制的混合物放置过夜。过滤细的白色固体，并在减压下浓缩滤液以得到纯的1-(2-(二异丙基氨基)乙基)-3-甲基-1H-咪唑-3-鎓双(氟磺酰基)酰胺(7.64g，96％产率)。1HNMR(400MHz,DMSO-d6)δ9.03–8.97(m,1H),7.73(t,J＝1.8Hz,1H),7.67(t,J＝1.8Hz,1H),4.10(t,J＝5.8Hz,2H),3.87(s,3H),2.96(hept,J＝6.6Hz,2H),2.73(t,2H),0.85(d,J＝6.6Hz,12H)。
实施例4:1,3-双(2-(二异丙基氨基)乙基)-2-乙基-1H-咪唑-3-鎓双(氟磺酰基)酰胺的合成
将于无水乙腈(80mL)中的2-乙基-1H-咪唑(4.67g，48.6mmol)、2-二异丙基氨基氯乙基盐酸盐(10.21g，51.0mmol)及碳酸钠(14g，132mmol)放置在圆底烧瓶中。反应混合物在氩气下回流24小时。冷却至室温之后，反应混合物经过硅藻土过滤，并在减压下浓缩滤液以获得粗产物。用乙醚(100mL)进行残余物的研磨。将白色固体滤出，用乙醚(2×50mL)洗涤，并在MeCN/乙醚中再结晶以进一步纯化，直至不再存在单取代产物。在真空烘箱中在50℃干燥纯化的产物3小时以得到氯化1,3-双(2-(二异丙基氨基)乙基)-2-乙基-1H-咪唑-3-鎓(3.35g，18％产率)。
在氩气下，将氯化1,3-双(2-(二异丙基氨基)乙基)-2-乙基-1H-咪唑-3-鎓(3.35g，8.65mmol)、KFSI(1.897g，8.65mmol)及无水丙酮(80mL)的混合物在50℃搅拌2小时。冷却至室温之后，将固体滤出，并在减压下除去溶剂以产出粗产物。将二氯甲烷(100mL)加入粗产物，并将所制的混合物放置过夜。过滤细的白色固体，并在减压下浓缩滤液以产出纯的1,3-双(2-(二异丙基氨基)乙基)-2-乙基-1H-咪唑-3-鎓双(氟磺酰基)酰胺(4.42g，96％产率)。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ7.70(s,2H),4.09(t,J＝5.9Hz,4H),3.09(q,J＝7.6Hz,2H),3.00(hept,J＝6.6Hz,4H),2.76(t,J＝5.9Hz,4H),1.26(t,J＝7.6Hz,3H),0.88(d,J＝6.6Hz,24H)。
实施例5:1-乙基-3-甲基-咪唑鎓双(氟磺酰基)酰胺(C5)的合成
1-乙基-3-甲基-咪唑鎓双(氟磺酰基)酰胺可如美国专利号7,901,812中所述来制备。
实施例6:聚合物溶液的制备
将95质量份的丙烯酸正丁酯、5质量份的丙烯酸和125质量份的乙酸乙酯引入到连接到装有氮气入口的冷凝器的搅拌烧瓶中。将混合物在室温下搅拌，同时引入氮气，约1小时，以除去反应体系中的氧气。添加0.2质量份的偶氮二异丁腈(AIBN)，将所得混合物的温度升高至约63℃±2℃，并且将所得混合物混合/搅拌约5-6小时以进行聚合。反应停止后，得到含丙烯酸类聚合物的溶液，固含量约为30％。测定的聚合物溶液(PI)的表观分子量为约800000，Tg(玻璃化转变温度)为约-50℃。
实施例7:粘合剂片的制备
粘合剂片通过如下制备：将上文所述的实施例6的聚合物溶液与每100g的固体聚合物溶液时0.01gm的环氧交联剂(例如,N,N,N',N'-四缩水甘油基-间二甲苯二胺)以及包含化合物C5、化合物C5和C1的组合、化合物C5及C2的组合、化合物C5和C3的组合或化合物C5和C4的组合的离子液体混合，以获得可电脱粘的粘合剂组合物。将制备的组合物涂布/沉积在经过表面处理的PET间隔件(离型衬里)[MRF38，由Mitsubishi Chemical Corp.,Japan制造]上，从而形成厚度为约150μm(微米)的粘合剂复合层。然后将经涂布的膜在130℃下加热干燥约3分钟。然后将第二个PET间隔件(离型衬里)对准暴露的粘合剂涂层，以获得层状片材(PET间隔件/粘合剂涂层/PET间隔件)，然后将其在50℃下老化/干燥约20-24小时，然后储存在环境条件下直至需要。
实施例8:粘合剂离子组合物腐蚀测试
就在将如实施例7所述的粘合剂片施加到PET膜上的纳米Al涂层上之前，将上述离型衬里从每个粘合剂片上除去。然后，将如上所述的粘合剂片施加到膜(50nm厚的铝涂布的PET膜[Toray Advanced Film，东京，日本])的金属表面上。
将制得的膜置于温湿度台式室(Temperature&Humidity Benchtop chamber)中，该室设置为60℃/85％相对湿度(RH)、85℃/85％RH或80℃/90％RH(ESPEC North America,[Hudsonville,Ml,USA],Criterion Temperature&Humidity Benchtop Model BTL-433)并在选定的时间(最初是每小时)进行定期检查。目视检查粘合剂和铝箔之间的界面是否存在铝箔的腐蚀性降解和/或金属溶解在选择性粘合的粘合剂中和/或铝箔点蚀的指示信息。如果观察到腐蚀性，则记录时间，该样品被表明具有腐蚀性。结果示于下表1中。
表1
实施例9:粘合剂组合物的电脱粘测试
以JP 2017-095590和/或WO2017/064918中描述的方式进行粘合剂组合物的电脱粘或解除测试，并如图3中的设备300所示。如图3中所示，将粘合剂材料303(包含化合物C4和C5的混合物)涂布在25mm宽且100mm长的导电基材301上。将所得基材301层压在10mm至25mm宽并且比基板301长100mm的另一柔性导电层302(例如铝箔和/或金属化塑料膜例如PET)上。通过2kg辊压机施加轧制压力来进行层压。
粘合/脱粘测试仪(Mark-10,Copiague,New York,USA，ESM303型电动拉伸/压缩支架)配备了Mark-10测力计(系列7-1000)，并具有上部夹具和下部夹具。将导电基板301固定到下部夹具上，然后电连接至电源304(Protek DC电源3006B)的正极。将柔性导电层302固定到上部夹具，所述上部夹具与同一DC电源的负极连接。电源的输出范围为0到100VDC。移动/剥离速度设定为300mm/min。存在开关305，在305闭合时，在基板301和层302之间施加电势。
在动态测试中，在剥离或分离开始后几秒钟时施加电压，并且通过数据采集系统(Mark-10 MESURgauge Plus)记录测力计的时间和剥离强度读数。图4示出了当向掺杂有浓度为5重量％的包含化合物C4和C5的组合物的粘合剂材料施加10VDC时，180度剥离强度随时间推移的变化。
在静态脱粘测试中，将样品固定在测试仪上，并以相同的方式连接到电源。以相同的剥离速度测量初始180度剥离。然后停止剥离。施加DC电压(例如10VDC)一段时间(例如10秒)。然后以相同的剥离速度300mm/min测量剥离强度。对于包含具有化合物C4和C5的混合物的组合物的相同粘合剂样品，初始剥离强度为6.0N/cm，在施加10VDC达10秒后，残余粘附剥离强度为约1。
在一个实施方式中，提供了离子组合物，该离子组合物包含具有第一腐蚀性水平与第一脱粘能力的第一离子化合物以及具有第二腐蚀性水平与第二脱粘能力的第二离子化合物。在一种形式中，第一腐蚀性水平高于第二腐蚀性水平，且第一脱粘能力大于第二脱粘能力。然而，离子组合物表现出的腐蚀性水平小于第一腐蚀性水平并且脱粘能力与第一脱粘能力基本上相同。
在另一个实施方式中，离子组合物包含第一离子化合物以及第二离子化合物，其中在第一离子化合物中的阳离子化合物不同于在第二离子化合物中的阳离子化合物。此外，当施加至导电表面时，组合物可被用于将两个物品结合在一起，其可以在施予电势后彼此选择性解除。
对于所公开的工艺和/或方法，在工艺和方法中执行的功能可以以不同的顺序来实现，如上下文所指示的。此外，概述的步骤和操作仅作为示例提供，某些步骤和操作可以是可选的，可以组合为较少的步骤和操作，或者可以扩展为其他步骤和操作。
本公开有时可以示出包含在不同的其他组件中或与不同的其他组件连接的不同组件。这样描绘的架构仅是示例性的，并且可以执行实现相同或相似功能的许多其他架构。
在本公开中以及在所附权利要求中使用的术语(例如，所附权利要求的主体)通常旨在作为“开放式”术语(例如，术语“包括(including)”应解释为“包括但不限于”，术语“具有”应解释为“至少具有”，术语“包括(includes)”应解释为“包括但不限于”等)。此外，如果引入了特定数量的元素，则这可以解释为表示至少所列举的数量，如可以通过上下文指示的那样(例如，无其他修饰语的“两个列举”的单纯叙述意味着至少两个列举，或两个或多个列举)。如本公开中所使用的，呈现两个或更多个替代术语的任何析取词和/或短语应被理解为考虑包括这些术语之一、这些术语中的一个或两个的术语的可能性。例如，短语“A或B”将被理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。
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在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本公开的各方面可以以其他形式来体现。所描述的方面在所有方面均应被认为是说明性的而非限制性的。要求保护的主题由所附权利要求而不是前述描述所示。落入权利要求等同含义和范围内的所有改变均应包含在其范围之内。
