CN102933663B - 减反射涂层组合物、减反射膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在单层涂布后通过相分离分成至少两层的减反射涂层组合物,更具体而言,涉及包含表面上涂布有氟基化合物的中空粒子的减反射涂层组合物,该氟基化合物的折射率为1.3~1.4以及表面张力为10~25mN/m,本发明还涉及由所述减反射涂层组合物制备的减反射膜以及制备该减反射膜的方法。在本发明的减反射涂层组合物中,由于在涂层中的顺利相分离而可以仅通过单次涂布自发地形成至少两层。特别是,因为通过相分离形成的各层的界面基本上是化学键合或交联的,因此,可以最大程度地降低各层的脱层。此外,使用本发明的减反射涂层组合物可以用更简化的方法制备具有优异的耐划伤性和减反射性的膜。

Description

减反射涂层组合物、减反射膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及减反射涂层组合物、减反射膜及其制备方法。
背景技术
一般而言,例如PDP、CRT和LCD等的显示装置都配置有减反射膜(或防眩膜)以最大程度地降低从外部进入屏幕的光的反射。
在目前的减反射膜中,减反射层主要设置在透光基底上,并且广泛使用具有三层结构的减反射层,其中顺序沉积硬涂层、厚度1μm以上的高折射率层、以及低折射率层(例如,专利文献1)。
近来,为了简化制备工艺,在减反射层中省略了高折射率层,并且通常使用沉积有硬涂层和低折射率层的双层结构。(例如,专利文献2)。
而且,为了结合防眩性能和耐划伤性,使用了配置防眩硬涂层的减反射膜。对此,已经有人提出了通过将防眩硬涂层的厚度控制为形成面层(mat)的透光粒子平均粒径的50~90%来同时实现防眩性能和透光性的技术(例如,专利文献3)。
同时,通常用干法或湿法制备减反射膜。
按照干法,通过沉积或溅射将低折射率材料(例如,MgF2和SiO2等)沉积在作为薄膜的基膜上,或者将高折射率材料(例如,ITO(锡掺杂的氧化铟)、ATO(锡掺杂的氧化锑)、ZnO和TiO2等)和低折射率材料交替沉积。虽然干法可以制备强界面粘附的减反射膜,但是由于高制备成本没有在商业上广泛使用。
同时,按照湿法,将包含聚合物树脂和有机溶剂等的涂层组合物涂布在基膜上,干燥并固化。并且,由于与干法相比相对较低的制备成本,湿法在商业上被广泛使用。
但是,因为湿法应当分别进行形成包括在减反射膜中的硬涂层、高折射率层和低折射率层等中的各个层的工艺,所以制备工艺复杂,且界面粘附较弱。
因此,对于通过单次湿法涂布能够形成2个或更多个层的减反射涂层组合物正在进行积极研究。
但是,因为通过涂布组合物不能顺利地实现相分离,仍然存在许多问题,包括各个层功能劣化。
参考文献
专利文献
(专利文献1)日本公开专利公布No.2002-200690
(专利文献2)日本公开专利公布No.2000-233467
(专利文献3)日本公开专利公布No.8-309910
发明内容
技术问题
因此,本发明提供了一种减反射涂层组合物,其仅通过单次涂布工艺就可以顺利地相分离成至少两层。
本发明还提供了使用上述组合物制备的减反射膜。
本发明还提供了使用上述组合物通过更简化的工艺制备减反射膜的方法。
技术方案
根据本发明,提供了一种减反射涂层组合物,其包含表面上涂布有氟基化合物(fluorine-based compound)的中空粒子,该氟基化合物的折射率为1.3~1.4并且表面张力为10~25mN/m。
涂布在中空粒子表面上的氟基化合物可以是含氟的烷氧基硅烷化合物。
优选地,涂布在中空粒子表面上的氟基化合物可以是选自十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷和十七氟癸基三异丙氧基硅烷中的至少一种化合物。
此外,根据本发明,提供了一种减反射涂层组合物,其包含:中空粒子;表面上涂布有氟基化合物的中空粒子,该氟基化合物的折射率为1.3~1.4并且表面张力为10~25mN/m;可光聚合化合物;光聚合引发剂;以及溶剂。
基于100重量份的可光聚合化合物,所述减反射涂层组合物可以包含1~20重量份的中空粒子;1~60重量份的表面上涂布有氟基化合物的中空粒子;1~20重量份的光聚合引发剂;以及100~500重量份的溶剂。
表面上涂布有氟基化合物的中空粒子与中空粒子的重量比可以为1:0.1~20。
而且,中空粒子和表面上涂布有氟基化合物的中空粒子的数均粒径可以为1~200nm。
此外,溶剂可以具有20~30的介电常数(25℃)和1.7~2.8的偶极矩。
优选地,溶剂可以为选自甲基乙基酮、乙酸乙酯、乙酰丙酮、异丁酮、甲醇、乙醇、正丁醇、异丁醇和叔丁醇中的至少一种。
同时,根据本发明,提供了一种减反射膜,其包括基膜以及在该基膜上形成的硬涂层和低折射率层,其中,该低折射率层包含表面上涂布有氟基化合物的中空粒子,该氟基化合物的折射率为1.3~1.4并且表面张力为10~25mN/m,并且该表面上涂布有氟基化合物的中空粒子在膜厚度方向上具有分布梯度。
所述中空粒子的分布梯度可以沿离开基膜的方向增加。
同时,根据本发明,提供了一种制备减反射膜的方法,包括:制备上述减反射涂层组合物;将该组合物涂布在基膜的至少一侧上;对涂布的组合物进行干燥;以及使干燥后的组合物固化。
在进行干燥的同时,涂布在基膜上的组合物根据所述中空粒子的分布梯度相分离成至少两个层。
此外,干燥可以在5~150℃的温度下进行0.1至60分钟。
此外,固化可以通过在20~150℃的温度下进行热处理1~100分钟的热固化进行,或者通过在0.1~2J/cm2的UV照射量下进行UV照射1~600秒的UV固化进行。
有益效果
在本发明的减反射涂层组合物中,由于在涂层中顺利的相分离而可以仅通过单次涂布自发地形成至少两层。特别是,因为通过相分离形成的各层的界面基本上是化学键合或交联的,因此,可以最大程度地降低各层的脱层。此外,使用本发明的减反射涂层组合物可以用更简化的方法制备具有优异的耐划伤性和减反射性的膜。
具体实施方式
以下,将解释说明根据本发明实施方案的减反射涂层组合物、减反射膜及其制备方法。
除非另有描述,如下定义本文中使用的术语。
术语“中空粒子”指的是存在空腔的有机或无机粒子。表述“在表面上涂布有氟基化合物的中空粒子”指的是中空粒子的表面用氟基化合物处理过,而表述“中空粒子”指的是表面没有涂布过。
以及,“表面能”指的是使自由表面积减至最小的势能,“表面张力”定义为单位表面积上的表面能。因此,表面张力和表面能指示使表面最小化的程度,它们是相同或等价物理性能的指标。
而且,术语“(甲基)丙烯酸酯”通常指的是丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
另外,术语“涂层”指的是通过将本发明的减反射涂层组合物涂布在基膜上形成的涂层。
此外,术语“相分离”指的是在组合物中包含的特定成分的分布根据该成分的密度、表面张力或其他物理性能形成的梯度。如果涂层是相分离的,则该涂层根据特定成分的分布(例如,中空粒子或表面上涂布有氟基化合物的中空粒子之一的分布)可以分成至少两层。
此外,“硬涂层”或“高折射率层”指的是相对于低折射率层具有相对较高折射率的层,并且根据与基膜的距离位于比低折射率层低的位置(下涂层),其中基本上没有分布中空粒子或表面上涂布有氟基化合物的中空粒子之一。基本上没有分布中空粒子的描述指的是中空粒子或表面上涂布有氟基化合物的中空粒子的含量少于1wt%。
此外,“低折射率层”指的是相对于上述硬涂层或高折射率层具有相对较低折射率的层,并且根据与基膜的距离位于比硬涂层或高折射率层高的位置(上涂层),其中分布有中空粒子。
同时,在减反射涂层组合物的研究中,发明人证实,如果加入满足特定性能的涂布有氟基化合物涂布的中空粒子,仅通过单次涂布就可以在该组合物的涂层中顺利地发生相分离,并由此可以用简化方法制备减反射膜,因此完成了本发明。
具体而言,在现有技术中,为了形成减反射膜,分别制备用于形成硬涂层、高折射率层和低折射率层等的组合物,并重复进行在基膜上涂布和固化的工艺。但是,这种方法由于复杂的制备工艺而生产率低,并且各层由于界面粘附差而在使用过程中可能容易脱层。
因为根据本发明的用于减反射膜的组合物包含满足特定性能的涂布有氟基化合物的中空粒子,所以在将该组合物涂布在基膜上后会顺利地发生相分离,并由此可以用更简化的方法制备减反射涂膜,并可以最大程度地减少脱层。
根据本发明的一个实施方案,提供了一种减反射涂层组合物,其包含表面上涂布有氟基化合物的中空粒子,该氟基化合物的折射率为1.3~1.4并且表面张力为10~25mN/m。
具体而言,因为包含在本发明组合物中的中空粒子用满足上述物理性质的氟基化合物涂布,所以由于均匀的表面而可以表现出充分的减反射效果。而且,因为该表面涂布的中空粒子具有比常规中空粒子(没有进行表面涂布的中空粒子)更低的表面能,所以与组合物中形成高折射率层的材料(例如可UV固化树脂)的表面能差会变得较大。由此,该表面涂布的中空粒子会更顺利地发生相分离,并且会进一步降低该表面的反射率。
也就是说,因为常规中空粒子与形成高折射率层的材料没有大的表面能差,所以它不具有充分的相分离效果,并且由于非均匀的表面而在降低反射率方面有限。但是,本发明通过引入涂布有氟基化合物的中空粒子可以克服上述问题。
所述中空粒子可以是无机或有机粒子,优选是主要由二氧化硅组成的无机粒子。中空二氧化硅对于降低所得膜的反射率是更有利的。
所述中空粒子的粒径可以在能够保持膜的透明性和显现减反射效果的范围内确定。根据本发明,所述中空粒子的数均粒径可以为1至200nm,优选为5至100nm,更优选为5至80nm。
而且,所述中空粒子的形状可以优选为球形,但是它可以是无定形的。
此外,所述中空粒子可以分散在分散介质(水或有机溶剂)中,并且可以是固含量为5至40wt%的胶体中空粒子。能够用作分散介质的有机溶剂可以包括:醇,例如甲醇、异丙醇(IPA)、乙二醇和丁醇等;酮,例如甲基乙基酮和甲基异丁酮(MIBK)等;芳烃,例如甲苯和二甲苯等;酰胺,例如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮等;酯,例如乙酸乙酯、乙酸丁酯和γ-丁内酯等;醚,例如四氢呋喃和1,4-二氧六环等;及其组合。
同时,用于中空粒子的表面涂布的氟基化合物的折射率可以为1.3~1.4,优选为1.31~1.4,更优选为1.31~1.39。为了显示出本发明所需的最小减反射效果,所述氟基化合物优选具有上述范围内的折射率。
并且,所述氟基化合物的表面张力可以为10~25mN/m,优选为12~25mN/m,更优选为12~23mN/m。
具体而言,为了中空粒子可以在本发明的组合物中显现出充分的相容性,所述氟基化合物优选可以具有10mN/m或更高的表面张力。此外,为了显示出本发明所需的最小相分离效果,所述氟基化合物优选可以具有25mN/m或更低的表面张力。
所述氟基化合物可以包括满足上述物理性质的任何化合物而没有特殊限制,并且优选地,它可以是含氟的烷氧基硅烷化合物。更优选地,所述氟基化合物可以为选自选自十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷和十七氟癸基三异丙氧基硅烷中的至少一种化合物,但是并不限于这些。
此外,为了有效实现中空粒子的表面涂布,除了所述氟基化合物以外,可以混合使用非氟基硅烷化合物,例如四乙氧基硅烷等。如果混合使用非氟基硅烷化合物,则所述非氟基硅烷化合物可以为总硅烷化合物的20wt%或更多,优选25wt%或更多,更优选30wt%或更多。由此,可以得到中空粒子的充分相分离效果。
同时,将氟基化合物涂布在中空粒子的表面上的方法可以包括在水和催化剂的存在下通过溶胶-凝胶反应使中空粒子和氟基化合物水解和缩合的方法,但是不限于此。
制备涂布有氟基化合物的中空粒子的溶胶-凝胶反应可以用公知的方法进行。在本发明中,溶胶-凝胶反应可以在0至150℃的反应温度下进行1至72小时,优选在0至100℃的反应温度下进行1至60小时,更优选在25至70℃的反应温度下进行1至48小时。
在溶胶-凝胶反应中使用的催化剂可以控制溶胶-凝胶反应的反应时间,并且优选地,该催化剂可以使用酸,例如硝酸、盐酸、乙酸和草酸;更优选地,与锆盐和铟盐一起使用盐酸盐、硝酸盐、硫酸盐和乙酸盐形式的物质。
基于100重量份的氟基化合物(如果混合使用氟基化合物和非氟基硅烷化合物,则基于该混合物的含量),所述催化剂的含量可以为0.01至10重量份,优选为0.05至9重量份,更优选为0.1至8重量份。
此外,在溶胶-凝胶反应中使用水以进行水解反应和缩合反应,并且基于100重量份的氟基化合物,水的用量可以为0.1至100重量份,优选为0.1至80重量份,更优为选0.1至60重量份。
此外,在溶胶-凝胶反应中,可以使用控制水解缩合产物的分子量的有机溶剂,并且该有机溶剂优选包括醇、溶纤剂、酮及其混合物。基于100重量份的氟基化合物,有机溶剂的用量可以为0.1至200重量份,优选为0.1至150重量份,更优选为0.1至120重量份。
此外,在溶胶-凝胶反应中,基于100重量份的中空二氧化硅,包含所述氟基化合物、催化剂、水和有机溶剂的组合物的含量可以为5至30重量份,优选为10至30重量份,更优选为10至25重量份。由此,可以充分地实现中空粒子的表面涂布。
同时,根据本发明的另一个实施方案,提供了一种减反射涂层组合物,其包含:中空粒子;表面上涂布有氟基化合物的中空粒子,该氟基化合物的折射率为1.3~1.4并且表面张力为10~25mN/m;可光聚合化合物;光聚合引发剂;以及溶剂。
也就是说,除了表面上涂布有上述氟基化合物的中空粒子以外,本发明的减反射涂层组合物可以还包含表面上没有用氟基化合物涂布的常规中空粒子、可光聚合化合物、光聚合引发剂和溶剂。
本发明的减反射涂层组合物,如果涂布在预定的基膜上,则可以以中空粒子和涂布有氟基化合物的中空粒子分散在可光聚合化合物的基质中的状态存在。
所述中空粒子和用氟基化合物涂布的中空粒子由于与可光聚合化合物的表面能差异而形成分布梯度,并且更具体地,该分布梯度在远离基膜的方向上增加(即,中空粒子的分布朝着远离基膜的方向增加)。
由此,根据本发明的减反射涂层组合物,在涂层中可以顺利地发生相分离,由此,仅仅通过单次涂布就可以自发地形成至少两层。
以下,将描述本发明组合物中包含的各成分。
首先,可光聚合化合物是通过光聚合固化以起到粘合剂作用的成分。
作为可光聚合化合物,可以使用通常用在成膜中的那些可光聚合化合物,并且对其结构没有限制。优选地,所述可光聚合化合物可以包括(甲基)丙烯酸酯化合物,例如(甲基)丙烯酸酯单体、聚氨酯(甲基)丙烯酸酯低聚物、环氧(甲基)丙烯酸酯低聚物、酯(甲基)丙烯酸酯低聚物及其组合。
此外,为了形成具有较高折射率的硬涂层,可以使用包含芳烃或例如硫、氯和金属等取代基的(甲基)丙烯酸酯化合物。该包含芳烃或取代基的(甲基)丙烯酸酯化合物的实例可以包括二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三/四(甲基)丙烯酸酯,三亚甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、9,9-二(4-(2-丙烯酰氧基乙氧基苯基)氟(折射率1.62)、二(4-甲基丙烯酰氧基硫代苯基)硫化物(折射率1.689)、二(4-乙烯基硫代苯基)硫化物(折射率1.695)及其组合。
此外,光聚合引发剂为可以被UV等分解的化合物,并且它优选可以包括1-羟基环己基苯基酮、苄基二甲基缩酮、羟基二甲基苯乙酮、安息香、安息香甲醚、安息香乙醚、安息香异丙醚和安息香丁醚等。
基于100重量份的可光聚合化合物,所述光聚合引发剂的含量可以为1至20重量份,优选为1至15重量份,更优选为5至15重量份。具体而言,为了充分进行可光聚合化合物的聚合反应,基于100重量份的可光聚合化合物,光聚合引发剂的含量可以优选为1重量份或更多。而且,如果光聚合引发剂的加入量过多,减反射涂层的机械性能(例如耐擦伤性和耐磨性等)可能劣化,并且为了防止这种情况,基于100重量份的可光聚合化合物,光聚合引发剂的含量可以优选为20重量份或更少。
同时,在减反射涂层组合物中包含中空粒子,该中空粒子可以是表面没有用氟基化合物涂布的中空粒子和表面用氟基化合物涂布的中空粒子的混合物。
表面用氟基化合物涂布的中空粒子如上所述。此外,表面没有用氟基化合物涂布的中空粒子除了它们没有被涂布以外与上述中空粒子相同。具体而言,中空粒子可以为无机或有机粒子,并且优选为包括二氧化硅作为主要成分以降低膜的反射率的无机粒子。而且,中空粒子的粒径可以在能够显现减反射效果同时保持膜的透明性的范围内确定。根据本发明,中空粒子的数均粒径可以为1至200nm,优选为5至100nm,更优选为5至80nm。此外,中空粒子的形状可以优选为球形,但是其可以是无定形的。
基于100重量份的可光聚合化合物,中空粒子(表面没有用氟基化合物涂布的中空粒子)的含量可以为1至20重量份,优选为1至15重量份,更优选为5至15重量份。
基于100重量份的可光聚合化合物,表面用氟基化合物涂布的中空粒子的含量可以为1至60重量份,优选为1至50重量份,更优选为5至40重量份。
即,为了防止加入过量导致反射率增加而降低减反射效果,同时显现本发明组合物中所需的最小减反射效果,可以分别包含上述含量范围的中空粒子和涂布有氟基化合物的中空粒子。
具体而言,中空粒子根据用氟基化合物进行表面涂布而具有不同的表面能,并因此,在所述组合物中有不同的相分离效果。鉴于此,涂布有氟基化合物的中空粒子与中空粒子的重量比可以控制成1:0.1~20,优选1:0.5~15,更有效1:1~10。因此,为了顺利的相分离和实现减反射效果,涂布有氟基化合物的中空粒子的含量可以优选为组合物中包含的中空粒子的总重量的50wt%或更多。
同时,本发明的组合物可以包含溶剂。
具体而言,作为溶剂,可以使用不影响组合物整体性能的溶剂;并且优选地,考虑到顺利进行组合物的相分离,介电常数(25℃)为20~30且偶极矩为1.7~2.8的溶剂会是有利的。
满足上述性能的溶剂可包括甲基乙基酮、乙酸乙酯和乙酰丙酮等,但不限于这些。
而且,除了满足上述性能的溶剂以外,可以还包含选自异丁酮、甲醇、乙醇、正丁醇、异丁醇和叔丁醇中的至少一种常规溶剂。但是,为了中空粒子的顺利相分离,满足上述介电常数及偶极矩范围的溶剂的含量可以优选为溶剂总重量的60wt%或更多。
基于100重量份的可光聚合化合物,溶剂的含量可以为100至500重量份,优选为100至450重量份,更优选为100至400重量份。具体而言,若涂布组合物时流动性不好,则膜会产生缺陷(例如条纹),因此,为了提供组合物所需的最小流动性,基于100重量份的可光聚合化合物,溶剂的含量可以优选为100重量份或更多。此外,若溶剂添加过量,则固含量过低以致于在干燥及固化时产生缺陷,因此,为了避免这种情况,溶剂的含量可以优选为500重量份或更少。
同时,本发明的减反射涂层组合物可以还包含无机粒子。在组合物固化及干燥时,该无机粒子可分布于硬涂层及低折射率层的前半部分中,并进一步增加涂层的强度以改善耐擦伤性。
所述无机粒子可以包括本领域中常规使用的那些,并且优选包括二氧化硅粒子。所述无机粒子,不同于中空粒子,可以不必需是中空的,且可以是无定形的。
而且,无机粒子的粒径可以考虑与溶剂的相容性、透光性和雾度性能等来确定,并且优选该无机粒子的数均粒径可以为1至50nm。
除了上述成分外,本发明的减反射涂层组合物可以还包含常规使用的添加剂。例如,根据要进一步赋予膜的性能,本发明的组合物可以还包含例如抗静电剂、抗氧化剂、UV稳定剂和表面活性剂等添加剂。添加剂的含量可以在不劣化组合物性能的范围内确定,没有特别限制。
同时,根据本发明的另一个实施方案,提供了一种减反射膜,其包含:
基膜,和在该基膜上形成的硬涂层以及低折射率层,
其中,该低折射率层包含表面上涂布有氟基化合物的中空粒子,该氟基化合物的折射率为1.3~1.4并且表面张力为10~25mN/m,并且
该表面上涂布有氟基化合物的中空粒子在膜厚度方向上具有分布梯度。
减反射膜使用上述减反射涂层组合物制备,其中表面涂布有氟基化合物的中空粒子根据表面能差而在膜厚度方向上具有分布梯度,并且优选该分布梯度沿离开基膜的方向增加。
由此,根据本发明的减反射膜可以具有优异的减反射效果和耐擦伤性。
同时,根据本发明的另一个实施方案,提供了一种制备减反射膜的方法,其包括:
制备上述减反射涂层组合物;
将该组合物涂布在基膜的至少一侧上;
对涂布的组合物进行干燥;以及
使干燥后的组合物固化。
由于根据本发明的制备减反射膜的方法使用包含表面涂布有氟基化合物的中空粒子的组合物作为减反射涂层组合物,因此仅通过单次涂布就可以在涂层中顺利发生相分离,并由此可以使用简化方法制备具有优异耐擦伤性的减反射膜。
除了使用上述的减反射涂层组合物以外,本发明的制备方法可以用常规的湿涂法来进行。
首先,制备具有上述组成的减反射涂层组合物,并将制得的组合物涂布于基膜的至少一侧上。
作为基膜,可以使用常规使用的透明基膜(例如三乙酸纤维素等)而无特殊限制。此外,将组合物涂布于基膜上的方法可以使用常规涂布装置及方法来进行。
接着,对涂布的组合物进行干燥。
在干燥过程中,根据包含表面涂布有氟基化合物的中空粒子,涂布的组合物自基膜相分离成硬涂层和低折射率层。具体而言,低折射率层包含表面涂布有氟基化合物的中空粒子,而组合物的相分离根据中空粒子的表面能差异而随着时间自然地实现。在该过程中,中空粒子的分布率沿离开基膜的方向增加。
在涂布后,所述组合物可以在特定条件下静置至干燥。为了在干燥过程中促进组合物的相分离并达到充分的相分离,干燥可以在5至150℃温度下进行0.1至60分钟。经过干燥步骤,组合物可以相分离成包含中空粒子的上涂层(低折射率层)和基本上不包含中空粒子的下涂层(硬涂层)。
接着,使干燥后的组合物固化。
在固化步骤中,将光照射至干燥后的组合物层,以引发聚合反应,由此使组合物层固化,并且该步骤可以在常规光固化反应条件下进行。但是,为了引发充分的固化反应,固化优选可以在0.1至2J/cm2的UV照射量下进行1至600秒。
同时,除了上述步骤以外,制备本发明的减反射膜方法在每一步骤的前后,可以还包括常规进行的步骤。
以下,将参照下面的实施例更详细地解释本发明。但是,下列实施例仅仅是为了举例说明本发明,而本发明并不限于此。
制备例1
(制备表面涂布有含氟烷氧基硅烷的中空粒子)
制备包含约30wt%的十七氟癸基三甲氧基硅烷(折射率为1.331,表面张力为20.7mN/m,根据水和二碘甲烷(CH2I2)测得的,测量装置:KRUSS公司,液滴形状分析仪DSA100)及约70wt%四乙氧基硅烷的硅烷化合物。
基于100重量份的硅烷化合物,将约26.97重量份的水、约3.256重量份的催化剂草酸、约116.28重量份的有机溶剂乙醇加到上述硅烷化合物中,制得硅烷组合物。
接着,混合100重量份的中空二氧化硅粒子(数均粒径:50nm,由Catalysts&Chemicals Industries Co.Ltd所制备,产品名:MIBK-sol)及约15重量份的硅烷组合物,然后,在30℃反应温度下使该混合物进行24小时的溶胶-凝胶反应,制得表面涂布有含氟烷氧基硅烷的中空二氧化硅粒子。
比较制备例1
(制备表面涂布有非含氟烷氧基硅烷的中空粒子)
除了使用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(methacryloylpropyltrimethoxy silane)(包含约30wt%的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷及约70wt%的四乙氧基硅烷的硅烷化合物)代替十七氟癸基三甲氧基硅烷外,使用与制备实施例1相同的条件和方法制备表面涂布有非含氟粒子的中空二氧化硅粒子。
比较制备例2
(制备表面涂布有非含氟烷氧基硅烷的中空粒子)
混合100重量份的中空二氧化硅粒子(数均粒径:50nm,由Catalysts&Chemicals Industries Co.Ltd制备,产品名:MIBK-sol)、约6.67重量份的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、约1.45重量份的水、约0.17重量份的催化剂草酸及约20.3重量份的有机溶剂乙醇,然后,在30℃温度下对该混合物进行24小时的溶胶-凝胶反应,制得表面涂布有非含氟烷氧基硅烷的中空二氧化硅粒子。
实施例1
(减反射涂层组合物的制备)
基于100重量份的季戊四醇六丙烯酸酯(PETA),
将约10.851重量份的光聚合引发剂(具体而言,约1.111重量份的Darocur-1173、约6.481重量份的Iragacure-184、约2.148重量份的Iragacure-819及约1.111重量份的Irgacure-907),
约251.852重量份的溶剂(具体而言,约179.630重量份的甲基乙基酮(MEK)、约24.074重量份的乙醇、约24.074重量份的正丁醇及约24.074重量份的乙酰丙酮),
约11.334重量份的中空二氧化硅粒子(数均粒径:50nm,由Catalysts&Chemicals Industries Co.Ltd制备,产品名:MIBK-sol);以及
约22.669重量份的制备例1的表面涂布有氟基化合物的中空二氧化硅粒子
混合,制得减反射涂层组合物。
(减反射膜的制备)
使用绕线棒(no.9)将减反射涂层组合物涂布于三乙酸纤维素膜(厚度为80μm)上。将它在90℃烘箱中干燥1分钟,然后,照射200mJ/cm2的UV能量5秒钟以使该组合物固化。
由此制得膜,该膜包含约3μm的减反射涂层(包含中空二氧化硅及表面涂布有氟基化合物的中空二氧化硅的低折射率层厚度为约0.12μm)。
此时,清楚分出含中空二氧化硅的层(低折射率层)及不含中空二氧化硅的层(硬涂层)。
实施例2
(减反射涂层组合物的制备)
基于100重量份的季戊四醇六丙烯酸酯(PETA),
将约10.851重量份的光聚合引发剂(具体而言,约1.111重量份的Darocur-1173、约6.481重量份的Iragacure-184、约2.148重量份的Iragacure-819及约1.111重量份的Irgacure-907),
约251.852重量份的溶剂(具体而言,约179.630重量份的甲基乙基酮(MEK)、约24.074重量份的乙醇、约24.074重量份的正丁醇及约24.074重量份的乙酰丙酮),
约24.61重量份的中空二氧化硅粒子(数均粒径:50nm,由Catalysts&Chemicals Industries Co.Ltd制备,产品名:MIBK-sol);以及
约12.30重量份的制备例1的表面涂布有氟基化合物的中空二氧化硅粒子
混合,制得减反射涂层组合物。
(减反射膜的制备)
除了使用上面制备的减反射涂层组合物以外,使用与实施例1相同的条件和方法制得膜,该膜包含约3μm的减反射涂层(包含中空二氧化硅及表面涂布有氟基化合物的中空二氧化硅的低折射率层的厚度为约0.12μm)。
此时,清楚分出含中空二氧化硅的层(低折射率层)及不含中空二氧化硅的层(硬涂层)。
实施例3
(减反射涂层组合物的制备)
基于100重量份的季戊四醇六丙烯酸酯(PETA),
将约10.851重量份的光聚合引发剂(具体而言,约1.111重量份的Darocur-1173、约6.481重量份的Iragacure-184、约2.148重量份的Iragacure-819及约1.111重量份的Irgacure-907),
约251.852重量份的溶剂(具体而言,约179.630重量份的甲基乙基酮(MEK)、约24.074重量份的乙醇、约24.074重量份的正丁醇及约24.074重量份的乙酰丙酮),
约18.45重量份的中空二氧化硅粒子(数均粒径:50nm,由Catalysts&Chemicals Industries Co.Ltd制备,产品名:MIBK-sol);以及
约18.45重量份的制备例1的表面涂布有氟基化合物的中空二氧化硅粒子
混合,制得减反射涂层组合物。
(减反射膜的制备)
除了使用上面制备的减反射涂层组合物以外,使用与实施例1相同的条件和方法制得膜,该膜包含约3μm的减反射涂层(包含中空二氧化硅及表面涂布有氟基化合物的中空二氧化硅的低折射率层的厚度为约0.12μm)。
此时,清楚分出含中空二氧化硅的层(低折射率层)及不含中空二氧化硅的层(硬涂层)。
比较例1
除了不加入根据制备例1的涂布有氟基化合物的中空二氧化硅粒子,并使用约34.003重量份的没有进行表面涂布的中空二氧化硅粒子(数均粒径:50nm,由Catalysts&Chemicals Industries Co.Ltd制备,产品名:MIBK-sol)之外,制备与实施例1的组成相同的组合物。使用该组合物用与实施例1相同的条件及方法制得包含约3μm的减反射涂层的膜。
比较例2
除了使用比较制备例1的涂布有非氟基化合物的中空二氧化硅粒子代替制备例1的涂布有氟基化合物的中空二氧化硅粒子以外,制备与实施例1的组成相同的组合物,并使用该组合物用与实施例1相同的条件及方法制得包含约3μm的减反射涂层的膜。
比较例3
除了使用比较制备例2的涂布有非氟基化合物的中空二氧化硅粒子代替制备例1的涂布有氟基化合物的中空二氧化硅粒子以外,制备与实施例1的组成相同的组合物,并使用该组合物用与实施例1相同的条件及方法制得包含约3μm的减反射涂层的膜。
[实验例]
对实施例及比较例所制备的减反射膜进行评价,结果如表1所示。
1)反射率评价:对减反射膜的背面进行黑化处理,然后通过最小反射率值来评价低反射性能。使用Shimadzu公司所生产的Solid Spec.3700光谱仪作为测量仪器。
2)透光率及雾度评价:使用日本Murakami公司生产的HR-100来评价透光率及雾度。
3)耐擦伤性评价:以24m/min的速度使荷重500g/cm2的钢丝绒在减反射膜上往返移动10次,然后检查表面上长度1cm或更长的刮痕数。若长度1cm或更长的刮痕数少于5,则将该减反射膜评为优良(○);若为5或更多但少于15,则评为中等(△);若为15或更多,则评为差(X)。
[表1]
如表1所示,与比较例1-3的膜相比,实施例1-3的减反射膜显示出较高透光率和较低的反射率,以及优异的耐擦伤性。
这些结果被认为是从以下事实产生的:实施例1-3的减反射膜中表面涂布有氟基化合物的中空粒子的分布梯度沿离开基膜的方向增加。即,认为由于表面涂布有氟基化合物的中空粒子沿离开基膜的方向分布得较多,所以表面的反射率下降且耐擦伤性进一步改善。

Claims (8)

1.一种减反射涂层组合物,基于100重量份的可光聚合化合物,包含:
1~20重量份的中空二氧化硅粒子;
1~60重量份的表面上涂布有氟基化合物的中空二氧化硅粒子,该氟基化合物的折射率为1.3~1.4以及表面张力为10~25mN/m;
1~20重量份的光聚合引发剂;以及
100~500重量份的溶剂,该溶剂在25℃的介电常数为20~30,偶极矩为1.7~2.8,
其中,所述表面上涂布有氟基化合物的中空二氧化硅粒子与所述中空二氧化硅粒子的重量比为1:0.1~20。
2.根据权利要求1所述的减反射涂层组合物,其中,所述中空二氧化硅粒子和所述表面上涂布有氟基化合物的中空二氧化硅粒子的数均粒径为1~200nm。
3.根据权利要求1所述的减反射涂层组合物,其中,所述溶剂为选自甲基乙基酮、乙酸乙酯、乙酰丙酮、异丁酮、甲醇、乙醇、正丁醇、异丁醇和叔丁醇中的至少一种。
4.一种减反射膜,包括:
基膜,和通过将权利要求1所述的减反射涂层组合物涂布在该基膜上而形成的硬涂层以及低折射率层,
其中,所述低折射率层包含中空二氧化硅粒子和表面上涂布有氟基化合物的中空二氧化硅粒子,所述氟基化合物的折射率为1.3~1.4以及表面张力为10~25mN/m,
其中,所述表面上涂布有氟基化合物的中空二氧化硅粒子与所述中空二氧化硅粒子的重量比为1:0.1~20,并且
其中,所述涂布有氟基化合物的中空二氧化硅粒子的分布梯度沿离开基膜的方向增加。
5.一种制备减反射膜的方法,包括:
制备根据权利要求1所述的减反射涂层组合物;
将所述组合物涂布在基膜的至少一侧上;
对涂布的组合物进行干燥;以及
使干燥后的组合物固化。
6.根据权利要求5所述的方法,其中,在进行干燥的同时,所述涂布在基膜上的组合物根据所述中空二氧化硅粒子和所述表面上涂布有氟基化合物的中空二氧化硅粒子的分布梯度相分离成至少两个层。
7.根据权利要求5所述的方法,其中,所述干燥在5~150℃的温度下进行0.1至60分钟。
8.根据权利要求5所述的方法,其中,所述固化通过在20~150℃的温度下进行热处理1~100分钟的热固化进行,或者通过在0.1~2J/cm2的UV照射量下进行UV照射1~600秒的UV固化进行。
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