Inkjet printable ultraviolet light curable composition

Abstract

A composition is substantially free of solvent, is UV light curable, has a viscosity of 10 to less than 25 mPa*s at 25 ℃, and contains: (a) an aromatic (meth) acrylate-based material of structure (I) : H2C=C (R1) C (O) -O-R2-CH2-R (I) where: R is a biphenyl or naphthyl group; R1 is a hydrogen or methyl group; R2 is a single bond, a C2-10 divalent hydrocarbon, a C2-10 polyethylene, or a C3-10 polypropylene; (b) 10-25 wt% of a difunctional methylacrylate of structure (II) : H2C=C (CH3) C (O) -O-R3-O-C (O) C (CH3) =CH2 (II) where R3 is a single bond, a C2-10 divalent hydrocarbon, a C2-10 polyethylene or a C3-10 polypropylene; (c) 1-20 nm ZrO2 nanoparticles at a concentration in a range bounded by: (i) 1.23 (wt% difunctional methylacrylate (b)) + 1.60 wt%; and (ii) 1.09 (wt% difunctional methylacrylate (b) ) + 26.02 wt%; (d) 0.1 to 6.0 wt% photoinitiator; (e) 0-6.0 wt% trifunctional methyl acrylate; and (f) 0-1.0 wt% surfactant; where wt% is relative to composition weight.

Description

INKJET PRINTABLE ULTRAVIOLET LIGHT CURABLE COMPOSITIONFIELD

[0001] The present invention relates to an inkjet printable ultraviolet light curable composition that is substantially free of solvent. The composition comprises aromatic (meth) acrylate compounds and difunctional methacrylate compounds.

[0002] INTRODUCTION

[0003] Organic light emitting diode (OLED) technology is replacing liquid crystal display (LCD) technology in the display market. However, the requirements for suitable OLED materials for the complex optical designs of current displays places challenging demands on OLED materials. For example, light extracting microlens designs of OLED displays require a UV-curable and inkjet printable composition that cures to a coating that is optically clear and that has a high refractive index (RI) of at least 1.63 and preferably greater than 1.630 with 633 nanometer wavelength of light.

[0004] One way to increase RI for a composition is to include inorganic nanoparticles, as discussed in US2020 / 0216697 (‘697) . ‘697 provides a curable high refractive index composition that is also inkjet printable. As noted in ‘697, challenges with adding inorganic nanoparticles include increasing viscosity to the extent the composition no longer is inkjet printable and also reducing optical clarity of the resulting cured composition. ‘697 uses inorganic nanoparticles that are treated with silane surface modifiers and attributes an ability to obtain low viscosity and clarity to those surface modifiers. However, ‘697 has a target viscosity for inkjet printing of less than 30 millipascals*second (mPa*s) in a range of room temperature to 60 degrees Celsius (℃) . A more desirable, but demanding, viscosity target for inkjet printing is 10 to 25 mPa*sat a temperature of 25 ℃. The examples in ‘697 that contain more than 10 weight-percent (wt%) inorganic nanoparticles (see IE13 and IE31 in ‘697) have viscosity values well above the more difficult target of 10-to 25 mPa*s. It would be desirable to provide a curable high refractive index composition that has a viscosity in a range of 10 to less than 25 mPa*sat 25 ℃ and that also contains more than 10 wt%inorganic nanoparticles.

[0005] Some references such as WO2018122748 and CN109952663 disclose photocurable compositions that requires sulfur-containing photocurable monomers. It can be desirable and would advance the art to avoid a need to use sulfur-containing photocurable monomers.

[0006] It is also desirable to minimize or eliminate the presence of solvent in the photocurable composition in order to reduce or eliminate volatile organic compounds during processing.SUMMARY

[0007] The present invention provides a substantially solvent-free, inkjet-printable ultraviolet light curable composition that has a viscosity in a range of 10 to less than 25 mPa*s at 25 ℃, contains 20 wt%or more inorganic nanoparticles and is substantially free of sulfur-containing photocurable monomers and that cures to a composition having a RI value of at least 1.63 and typically a value of greater than 1.630 using 633 nm wavelength light and has an aged average percent transmittance (%T) through a 20 micrometer thick film of at least 95%over a wavelength range of 380 to 780 nm, even after aging 500 hours at 85 ℃ and 85%relative humidity. The composition can be substantially free, even completely free of sulfur-containing photocurable monomers.

[0008] In a first aspect, the present invention is a composition is substantially free of solvent, is ultraviolet light curable and has a viscosity in a range of 10 to less than 25 mPa*sat 25 ℃, wherein the composition comprises: (a) an aromatic (meth) acrylate-based material having the following structure (I) : H2C=C (R1) C (O) -O-R2-CH2-R      (I)

[0009] where: R is a biphenyl or naphthyl group; R1 is a hydrogen or methyl group; R2 is selected from a group consisting of a single bond, a C2-10 divalent hydrocarbon, a C2-10 polyethylene, and a C3-10 polypropylene; (b) 10 to 25 weight-percent of a difunctional methylacrylate having the following structure (II) : H2C=C (CH3) C (O) -O-R3-O-C (O) C (CH3) =CH2      (II)

[0010] where: R3 is selected from a group consisting of a single bond, a C2-10 divalent hydrocarbon, a C2-10 polyethylene, and a C3-10 polypropylene; (c) Zirconium dioxide nanoparticles having an average particle size in a range of one to 20 nanometers as determined by dynamic light scattering and are present at a concentration of 20 weight-percent or more provided that the concentration of the zirconium dioxide nanoparticles in the composition is in a weight-percent range bounded by: (i) 1.23 (weight-percent difunctional methylacrylate (b) ) + 1.60 weight-percent; and (ii) 1.09 (weight-percent difunctional methylacrylate (b) ) + 26.02 weight-percent; (d) 0.1 to 6.0 weight-percent of a  photo initiator; (e) zero to 6.0 weight-percent of trifunctional methyl acrylate; and (f) zero to 1.0 weight-percent of surfactant; where weight-percent values are relative to composition weight.

[0011] In a second aspect, the present invention is a method for applying the composition of any one previous claim, the method comprising depositing by ink-jet deposition the composition of any one previous claim onto a substrate.

[0012] The composition of the present invention is suitable for use as a component in microlens structures for light extraction in OLED layer structures.DETAILED DESCRIPTION

[0013] Test methods refer to the most recent test method as of the priority date of this document when a date is not indicated with the test method number. References to test methods contain both a reference to the testing society and the test method number. The following test method abbreviations and identifiers apply herein: ASTM refers to ASTM International methods; END refers to European Norm; DIN refers to Deutsches Institut für Normung; ISO refers to International Organization for Standards; and UL refers to Underwriters Laboratory.

[0014] Products identified by their tradename refer to the compositions available under those tradenames on the priority date of this document.

[0015] “Multiple” means two or more. “And / or” means “and, or as an alternative” . All ranges include endpoints unless otherwise indicated.

[0016] Designations of the type Cx-y refers to having from x to y number of carbon atoms.

[0017] “Substantially free” means containing less than 5 weight-percent (wt%) , preferably less than 4 wt%, more preferably less than 3 wt%, less than 2 wt%, less than one wt%, less than 0.5 wt%, with wt%relative to composition weight. “Substantially free” can be completely free of the designated component.

[0018] Weight-percent (wt%) herein is relative to composition weight unless otherwise stated.

[0019] “Solvent” refers to a non-polymerizable organic material having a boiling point of 120 ℃ or lower at 101 kiloPascals pressure.

[0020] “ (Meth) acrylate” refers to acrylate, methacrylate, or a combination of acrylate and methacrylate compounds.

[0021] In a first aspect, the present invention is a composition that is substantially free of solvent, that is ultraviolet light curable and that has a viscosity in a range of 10 to less than 25 milliPascals*seconds (mPa*s) at 25 ℃.

[0022] “Substantially free of solvent” means the composition contains less than 5 wt%, preferably less than 4 wt%, more preferably less than 3 wt%, less than 2 wt%, less than one wt%, less than 0.5 wt%, and can be free of non-polymerizable organic materials that have a boiling point of 120 ℃ or lower at 101 kiloPascals pressure. Wt%is relative to composition weight.

[0023] “Ultraviolet light curable” means that the components in the composition undergo a crosslinking reaction when exposed to ultraviolet light. It is desirably to achieve greater than 90%, preferably 95%or more cure after exposure to 365 nm light with a dosage of 2 Joules per square centimeter.

[0024] Viscosity, with respect to the composition, refers to the viscosity of the composition prior to curing. Determine viscosity of the composition using an AR2000ex rheometer from TA Instruments using a 40 millimeter aluminum plate, a shear viscosity of 100 s-1, temperature range of 20 to 50 ℃ and a temperature ramp rate of 3 ℃ per minute. Viscosity values herein correspond to the viscosity at 25 ℃ unless otherwise stated.

[0025] The composition of the present invention comprises: (a) an aromatic (meth) acrylate-based material; (b) a difunctional methacrylate; (c) zirconium dioxide (ZrO2) nanoparticles; (d) photo initiator; optionally (e) trifunctional methyl acrylate; and optionally (f) surfactant. Desirably, the composition of the present invention is substantially free of, preferably free of, sulfur-containing photocurable components. The composition can be free of sulfur-containing materials altogether.

[0026] (a) Aromatic (Meth) acrylate-based Material

[0027] The aromatic (meth) acrylate-based material has chemical structure (I) : H2C=C (R1) C (O) -O-R2-CH2-R      (I)

[0028] where: R is a biphenyl or naphthyl group; R1 is a hydrogen or methyl group; R2 is selected from a group consisting of a single bond, a C2-10 divalent hydrocarbon, a C2-10 polyethylene, and a C3-10 polypropylene.

[0029] The aromatic (meth) acrylate-based material can be any one or both of 4-biphenylmethyl acrylate and napthalen-1-ylmethyl acrylate. The composition can be free of alpha-naphthyl acrylate.

[0030] Typically, the concentration of the aromatic (meth) acrylate-based material is 70 wt%or less, and can be 60 wt%or less, 50 wt%or less, even 40 wt%or less while at the same time is typically 25 wt%or more, preferably 30 wt%or more, and can be 40 wt%or more, even 50 wt%or more based on composition weight.

[0031] (b) Difunctional Methacrylate

[0032] The difunctional methacrylate has chemical composition (II) : H2C=C (CH3) C (O) -O-R3-O-C (O) C (CH3) =CH2      (II)

[0033] where: R3 is selected from a group consisting of a single bond, a C2-10 divalent hydrocarbon, a C2-10 polyethylene, and a C3-10 polypropylene. One example of a suitable difunctional methacrylate is ethylene glycol dimethacrylate.

[0034] The concentration of difunctional methacrylate is typically 10 wt%or more, preferably 12 wt%or more, and can be 15 wt%or more, 17 wt%or more, even 20 wt%or more while at the same time is typically 25 wt%or less, and can be 22 wt%or less, 20 wt%or less, even 18 wt%or less with wt%relative to composition weight.

[0035] (c) Zirconium Dioxide Nanoparticles

[0036] The zirconium dioxide (ZrO2) nanoparticles have an average particle size of one nanometer (nm) or more, preferably 2 nm or more, 3 nm or more, 4 nm or more, 5 nm or more, 6 nm or more, 7 nm or more, even 8 nm or more, 9 nm or more, even 10 nm or more while at the same time are typically 20 nm or less, 18 nm or less, 16 nm or less, 14 nm or less, 12 nm or less, even 10 nm or less as determined by dynamic light scattering. In general, the ZrO2 nanoparticles can be of any shape, but are desirably spherical.

[0037] The concentration of ZrO2 nanoparticles in the composition is 20 wt%or more and can be 30 wt%or more, 35 wt%or more, even 40 wt%or more while at the same time is typically 50 wt%or less, and can be 45 wt%less, 40 wt%or less, 35 wt%or less, even 30 wt%or less; provided that the concentration of ZrO2 nanoparticles are in the range bounded by:

[0038] (i) 1.23 (weight-percent difunctional methylacrylate (b) ) + 1.60 weight-percent; and

[0039] (ii) 1.09 (weight-percent difunctional methylacrylate (b) ) + 26.02 weight-percent; and preferably the range is bounded by:

[0040] (i) 1.23 (weight-percent difunctional methylacrylate (b) ) + 2.94 weight-percent; and

[0041] (ii) 1.09 (weight-percent difunctional methylacrylate (b) ) + 26.02 weight-percent; where wt%is relative to composition weight. When the concentration of ZrO2 nanoparticles exceeds 1.09 (weight-percent difunctional methylacrylate (b) ) + 26.02 weight-percent then the viscosity of the composition tends to be greater than 25 mPa*s. When the concentration of ZrO2 nanoparticles is less than 1.23 (weight-percent difunctional methylacrylate (b) ) + 1.60 weight-percent then the refractive index of the composition tends to be below 1.63. When the concentration of ZrO2 nanoparticles is less than 1.23 (weight-percent difunctional methylacrylate (b) ) + 2.94 weight-percent then the refractive index of the composition tends to be below 1.630.

[0042] (d) Photo Initiator

[0043] In the broadest scope of the invention, the photo initiator can be any one or any combination or more than one photo initiator useful in curing using ultraviolet light.

[0044] The photo initiator can be, for example, any one or combination of more than one component selected from a group consisting of benzophenone and benzophenone derivatives, acetophenone and acetophenone derivatives, benzoin and its alkyl esters, phosphine oxide derivatives, xanthone derivatives, oxime ester derivatives, and camphor quinone. Suitable commercially available photoinitiator include any one or any combination of more than one selected from 2, 6-bis (4-azido benzylidene) cyclohexanone; 2, 6-bis (4-azido benzylidene) -4-methylcyclohexanone; 1-hydroxyl-cyclohexyl-phenyl-ketone (available under the name OMNIRADTM 184) ; 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropane-1-one (available under the name OMNIRAD 907) ; 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propane-1-one (available under the name OMNIRAD 1173) ; 2-hydroxy-1- [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl] -2-methyl-1-propanone (available under the name OMNIRAD 2959) ; methylbenzoylformate (available under the name OMNIRAD MBF) ; alpha, alpha-dimethoxy-alpha phenylacetophenone (available under the name OMNIRAD 651) ; 2-benzyl-2- (dimethylamino) -1- [4- (4-morpholinyl) phenyl] -1-butanone (available under the name OMNIRAD 369) ; diphenyl (2, 4, 6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide (available under the name OMNIRAD TPO) ; ethyl (2, 4, 6-trimethylbenzoyl) phenyl phosphinate (available under the name OMNIRAD TPO-L) ; oxime ester compounds (available as products N-1919, NCI-831, NCI-930, NCI-730 and NCI-100 from Adeka Corporation) , 12-hioxanthene-9-one; 10-methylpehenothiazine; isopropyl-9H-thioxanthen-9-one; 2, 4-diethyl-9H-thoxanthen-9-one; 2-chlorothioxanthen-9-one; 1-chloro-4-propoxy-9H-thioxanthen-9-one; 2-methyl-4’- (methylthio) -2-morpholinopropiophenone; 2-isopropylthioxanthone; 1- [4- (Phenylthio) phenyl] -1, 2-octanedione 2- (o-benzoyloxime) ; and 2-hydroxy-2-methylpropiophenone. OMNIRAD is a trademark of IGM Group B. V.

[0045] The concentration of photo initiator in the composition is typically 0.1 wt%or more, and can be 0.2 wt%or more, 0.3 wt%or more, 0.4 wt%or more, 0.5 wt%or more, 0.6 wt%or more, 0.8 wt%or more, 0.9 wt%or more, 1.0 wt%or more, 1.2 wt%or more, 1.4 wt%or more, 1.6 wt%or more, 1.8 wt%or more, 2.0 wt%or more, 2.5 wt%or more, 3.0 wt%or more, 3.5 wt%or more, 4.0 wt%or more, 4.5 wt%or more, even 5.0 wt%or more while at the same time is typically 6.0 wt%or less, and can be 5.0 wt%or less, 4.0 wt%or less, 3.0 wt%or less, 2.0 wt%or less, 1.5 wt%or less, 1.0 wt%or less, even 0.9 wt%or less with wt%relative to composition weight.

[0046] (e) Trifunctional Methyl Acrylate

[0047] The composition can comprise one or more than one trifunctional methyl acrylate. Trifunctional methyl acrylate can increase the curing ration while keeping viscosity low for the composition. One example of a suitable trifunctional methyl acrylate is trimethylolpropane trimethacrylate. The concentration of trifunctional methyl acrylate is zero wt%or more, and can be 0.5 wt%or more, 1.0 wt%or more, 1.5 wt%or more, 2.0 wt%or more, 3.0 wt%or more, 4.0 wt%or more, even 5.0 wt%or more while at the same time is typically 6.0 wt%or less, and can be 5.0 wt%or less, 4.0 wt%or less, 3.0 wt%or less, 2.0 wt%or less, even 1.0 wt%or less based on weight of the composition.

[0048] (f) Surfactant

[0049] The composition can comprise one or any combination of more than one surfactant. Surfactant is useful to increase film-forming and leveling performance of the composition on a substrate. Desirably, the surfactant is selected from a group consisting of silicone polyether surfactants and acrylate modified silicone polyether surfactants. Examples of suitable surfactants include those commercially available as BYK-378 and BYK-UV 3575 from BYK. The concentration of surfactant is zero wt%or more, and can be 0.1 wt%or more, 0.2 wt%or more, 0.3 wt%or more, 0.4 wt%or more, 0.5 wt%or more, 0.6 wt%or more, 0.7 wt%or more, 0.8 wt%or more, even 0.9 wt%or more while at the same time is typically 1.0 wt%or less, and can be 0.9 wt%or less, 0.8 wt%or less, 0.7 wt%or less, 0.6 wt%or less, 0.5 wt%or less, 0.4 wt%or less, 0.3 wt%or less, 0.2 wt%or less, or even 0.1 wt%or less based on composition weight.

[0050] In a second aspect, the present invention is a method for use in the composition of the first aspect of the present invention. The method of the present invention is a method for applying the composition of the present invention by disposing by ink-jet deposition (ink-jet printing) the composition onto a substrate. The method can further comprising curing the composition on the substrate by exposing the composition on the substrate to ultraviolet light.

[0051] EXAMPLES

[0052] Table 1 lists the components for use in preparing the examples that follow.

[0053] Table 1

[0054] PixClear is a trademark of Pt SPE Subco, LLC.

[0055] Synthesis of Napthalen-1-ylmethyl acrylate

[0056] In a 500 milliliter (mL) round bottom 3-nech flask quipped with an agitator, dissolve 15.82 g 1-naphthalene methanol (Sigma Aldrich) in 200 mL of dichloromethane (Sigma Aldrich) . Cool the contents of the flask to 0 ℃ with constant stirring. Add 20.9 mL of triethylamine (MilliporeSigma) . Add 12.2 mL of acryloyl chloride (Sigma Aldrich) dropwise while stirring over 30 minutes. Warm the contents of the flask to 25 ℃ over 12 hours. Wash the contents of the flask with water. Dry the resulting organic phase over sodium sulfate (Sigma Aldrich) and concentrate under vacuum. Purified the resulting product by column chromatography to produce a colorless liquid product napthalen-1-ylmethyl acrylate.

[0057] Synthesis of Alpha-naphthyl acrylate

[0058] In to a 500 mL round bottom glass three-necked flask equipped with an agitator dissolve 14.42 g 1-naphthol (MilliporeSigma) in200 mL dichloromethane (Sigma Aldrich) . Cool the contents of the flask to 0 ℃ with constant stirring. Add 20.9 mL triethylamine (MilliporeSigma) . Add 12.2 mL of acryloyl chloride (Sigma Aldrich) dropwise while stirring over 30 minutes. Warm the contents of the flask to 25 ℃ over 12 hours. Wash the contents of the flask with water. Dry the resulting organic phase over sodium sulfate (Sigma Aldrich) and concentrate under vacuum. Purified the resulting product by column chromatography to produce a colorless liquid product alpha-naphthyl acrylate.

[0059] Isolation of ZrO2 Nanoparticles

[0060] Isolate ZrO2 nanoparticle from the ethyl acetate they come dispersed in as PCPB-2-50-ETA by removing the ethyl acetate under vacuum for 20-30 minutes.

[0061] Preparation and Characterization of Samples of Curable Composition

[0062] To prepare the following samples first isolate the ZrO2 nanoparticles from ethyl acetate and weigh out the specified amount for the sample. Add the other components for the particular sample and mix to form a clear solution of curable composition.

[0063] Prepare cured samples of the compositions by first spin coating the curable composition onto either bare glass at a rate of 500 revolutions per minute (RPM) for 20 seconds or onto a single crystal silicon wafer at a rate of 6000 RPM for 20 seconds. Then,  expose the spin-coated samples to 365 nm light with a dosage of 2 Joules per square centimeter to cure the composition.

[0064] Characterize the resulting samples by four methods:

[0065] (i) UV Curing Capability

[0066] Determine ability to cure using ultraviolet (UV) light by curing spin coated films of the samples as describe above and then determining the extent of curing. To have satisfactory curing greater than 90%of the composition needs to cure. Evaluate extent of curing by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) using a Perkin Elmer Spectrum Frontier equipped with Diamond ATR. Place the sample being analyzed on Diamond / ZnSe crystal, apply sufficient pressure to acquire contact and then collect an ATR-FTIR spectrum over 400 to 650 wavenumbers. Scan each sample 8 times and average the spectra. FTIR settings are: 4.0 wavenumber resolution, “strong” apodization, 0.20 centimeters per second scan speed and MIR TGS detector.

[0067] The peak in the range of 1644-1627 wavenumbers is C=C. The peak in the range of 1766-1658 wavenumbers is C=O. Calculate peak areas using FTIR software with a range of 1646-1625 wavenumbers and 1768-1654 wavenumbers as baselines for C=C and C=O respectively. The ratio of peak areas for C=C and C=O provide an indication of percent curing because C=C group signal decreased during UV curing while C=O group signal will not change. So the %Cure can be calculated by dividing the peak areas for C=C by the peak area for C=O and multiplying by 100.

[0068] Report UV Curing Capability as a %Cure, where a %Cure of greater than 90%is acceptable.

[0069] (ii) Viscosity at 25 ℃

[0070] Determine the viscosity of the sample composition prior to curing using an AR20000ex rheometer from TA Instrument (Geometry: 40 millimeter aluminum plate0 with a shear rate of 100 s-1. Determine the viscosity at 25 ℃. A viscosity of less than 25 mPa*s, preferably in a range of 10 to less than 25 mPa*sis acceptable.

[0071] (iii) Refractive Index with 633 nm light

[0072] The spin coating and curing should result in a cured film having a thickness of approximately 20 micrometers. Determine thickness by examining a cross-section of a cured film using a Hitachi S-34000N Scanning Electron Microscope. Determine the film thickness using the scanning electron microscope’s operation software.

[0073] Determine refractive index (RI) using an UVISEL Plus ellipsometer from HORIBA using 633 nm light. An RI value of at least 1.63 or more, preferably1.630 or more, is acceptable.

[0074] (iv) %Transmittance.

[0075] Determine %Transmittance (%T) for spin-coated cured samples having a thickness of 20 micrometers after aging the samples at 85 for 500 hours. Measure the %T through the aged samples over a wavelength range of 350 to 800 nm using an UV3600 spectrophotometer from Shimadzu.Average the %T over 380 to 780 nm wavelength light and report that as the %T for the sample. An %T of greater than 95%is acceptable.

[0076] Results

[0077] Table 2 and 3 present the formulations for the curable composition samples with amounts of each component in grams. Tables 2 and 3 also present results for characterization of the samples.

[0078] A comparison of Samples 1-4 with Sample 22 reveals that acceptable curing is obtainable when the concentration of photoinitiator is 0.1 to 6.0 wt%, but unacceptable when the concentration is below 0.1 wt%with wt%relative to composition weight.

[0079] A comparison of Samples 13 and 14 to Samples 23-25 reveal that ZrO2 nanoparticles, difunctional methacrylate, or aromatic (meth) acrylate based material is needed to achieve desired viscosity and RI. Samples 23 shows a sample lacking ZrO2 nanoparticles have a RI below the desired 1.63 value. Sample 24 shows a sample lacking the difunctional methacrylate has a viscosity greater than the desired less than 25 mPa*s. Sample 25 reveals that a sample lacking aromatic (meth) acrylate based material has a RI value below the desired 1.63. In contrast Samples 13 and 14, which are similar composition to Samples 23-25, achieve desired viscosity and RI values.

[0080] The presence of at least one CH2 linkage between the aromatic group and the oxygen of the (meth) acrylate group in the aromatic (meth) acrylate-based material is important as is illustrated with Samples 26 and 27, where the absence of a CH2 linkage (component (a) ’ -1) results in unacceptable %T values where similar examples having a structure with at least one CH2 linkage achieve the desired properties.

[0081] It is important for the aromatic (meth) acrylate-based to have as the aromatic group either biphenyl or naphthyl. For example, a single phenyl versus biphenyl does not work as illustrated with Sample 28 and a three-ring structure does not work as illustrated with Sample 29.

[0082] The composition of the difunctional methacrylate is also important as illustrated with Sample 6 as compared to Sample 30. Use of ethylene glycol dimethacrylate achieves the target properties while use of dipropylene glycol diacrylate does not.

[0083]

[0084]

Claims

1.A composition is substantially free of solvent, is ultraviolet light curable and has a viscosity in a range of 10 to less than 25 mPa*sat 25 ℃, wherein the composition comprises:(a) an aromatic (meth) acrylate-based material having the following structure (I) :H2C=C (R1) C (O) -O-R2-CH2-R     (I)where:R is a biphenyl or naphthyl group;R1 is a hydrogen or methyl group;R2 is selected from a group consisting of a single bond, a C2-10 divalent hydrocarbon, a C2-10 polyethylene, and a C3-10 polypropylene;(b) 10 to 25 weight-percent of a difunctional methylacrylate having the following structure (II) :H2C=C (CH3) C (O) -O-R3-O-C (O) C (CH3) =CH2      (II)where:R3 is selected from a group consisting of a single bond, a C2-10 divalent hydrocarbon, a C2-10 polyethylene, and a C3-10 polypropylene;(c) Zirconium dioxide nanoparticles having an average particle size in a range of one to 20 nanometers as determined by dynamic light scattering and are present at a concentration of 20 weight-percent or more provided that the concentration of the zirconium dioxide nanoparticles in the composition is in a weight-percent range bounded by:(i) 1.23 (weight-percent difunctional methylacrylate (b) ) + 1.60 weight-percent; and(ii) 1.09 (weight-percent difunctional methylacrylate (b) ) + 26.02 weight-percent;(d) 0.1 to 6.0 weight-percent of a photo initiator;(e) zero to 6.0 weight-percent of trifunctional methyl acrylate; and(f) zero to 1.0 weight-percent of surfactant;where weight-percent values are relative to composition weight.2.The composition of claim 1, wherein the composition is substantially free of sulfur-containing photocurable components.3.[Corrected under Rule 26, 24.10.2023]The composition of any one previous claim, wherein the composition further comprises one or both of the following components: trifunctional methyl acrylate and surfactant.4.The composition of any one previous claim, wherein the trifunctional methyl acrylate is trimethylolpropane trimethacrylate.5.The composition of any one previous claim, wherein the surfactant (f) is selected from a group consisting of silicone polyether surfactants and acrylate modified silicone polyether surfactants.6.The composition of any one previous claim, wherein the difunctional methyl acrylate is ethylene glycol dimethacrylate.7.The composition of any one previous claim, wherein the nanoparticles are zirconium dioxide and have an average size in a range of one to 10 nanometers as determined by dynamic light scattering.8.The composition of any one previous claim, wherein the (meth) acrylate-based material is selected from 4-biphenylmethyl acrylate and naphalen-1-ylmethyl acrylate.9.A method for applying the composition of any one previous claim, the method comprising depositing by ink-jet deposition the composition of any one previous claim onto a substrate.10.The method of claim 9, wherein the method further comprises curing the composition on the substrate by exposing the composition on the substrate to ultraviolet light.

Images