CN103207421B

CN103207421B - 一种扩散膜及制备方法

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Publication number: CN103207421B
Application number: CN201210314527.2A
Authority: CN
Inventors: 邓康清; 杨柱; 夏萍; 刘振宇; 张宏元; 常征; 袁东芝; 龚露露
Original assignee: Hubei Institute of Aerospace Chemical Technology
Current assignee: Hubei Institute of Aerospace Chemical Technology
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2032-08-30
Also published as: CN103207421A

Abstract

一种扩散膜及制备方法，它包括光学基膜及在光学基膜上形成的扩散层和防粘层；所述的扩散层包括重量%为40%～80%水溶性树脂乳液、10%～50%扩散微粒、1.6%～14%功能助剂制成的涂布液涂布固着在光学基膜表面而成；所述的防粘层包括重量%为60%～90%水溶性树脂乳液、0.5%～5%扩散微粒、1.6%～14%功能助剂制成的涂布液涂布固着在光学基膜表面而成。本发明采用水溶性树脂、扩散微粒、水性交联剂、功能助剂配伍的水性涂布液进行涂布的方法可避免使用溶剂带来的安全隐患及对人体危害。

Description

一种扩散膜及制备方法

技术领域

本发明涉及一种水性环保涂布液制备背光模组用扩散膜及其制备的方法。

背景技术

近年来，各种液晶平板显示技术和产品迅速发展，平板显示器已经广泛应用各领域，如LCD、LED类液晶显示技术应用于电视、手机。LCD、LED类显示器需要背光模组（BLU）提供充足的亮度与均匀的光源，使显示影像。背光模组（BLU）中使用扩散膜，其功能是将线光源或是点光源分布成面光源，从而提供平板显示器一个均匀的面光源。

扩散膜制备技术主要有精密涂布干燥法和UV固化压膜法。两种扩散膜生产区域均要需要洁净场所，洁净场所相对比较密闭，溶剂不易排出，精密涂布干燥法是目前主流的方法之一，其中涂布液多采用含有溶剂的涂布液，如甲苯、二甲苯、丁酮、乙酸丁酯、乙酸乙酯等，这些涂布液在配制和涂布过程中会挥发与空气中或残留于干燥后涂层中，易产生火灾和燃爆的可能性，并对人体产生生理疾病危害。虽然扩散膜制造者加大了洁净室内换气量和鼓风量，并引入焚化炉焚烧干燥后排出的溶剂，但溶剂挥发依然存在于配制、搅拌、循环过程中，火灾和燃爆的可能性，以及对人体产生危害性依然存在。

水性环保树脂早已应用于各行各业，如家居等市场，与人相关的行业正向着绿色环保方向发展。水性环保树脂的性能已经接近于溶剂型树脂，经过多年不断改善，在某些方面还优于溶剂型树脂。水性树脂经过后固化交联或结构改性，能具有优良的耐水性。

发明内容

本发明的目的是为在制备扩散膜过程中，降低因可挥发性溶剂使用而引发火灾、燃爆的可能性，并降低有害气体对人员身体的危害，而提供一种水性环保的扩散膜。本发明在制备扩散膜过程中，扩散膜涂布液使用去离子水做为稀释剂，有机溶剂几乎为零，无有机溶剂的易燃性对环境和涂布操作员的危害。

本发明的目的还在于提供上述扩散膜的制备方法。

在本发明中，除有特别说明外，本发明中采用的比例均为重量比。

本发明通过水溶性扩散膜涂布液进行涂布，极大减少了扩散膜生产过程中溶剂挥发造成的危害，本发明采用的涂布液成分为一种可水溶性树脂，加入扩散微粒和功能助剂，使扩散微粒分散于水溶性树脂中，在循环搅拌中送液涂布在基膜上。经干燥后，在基膜表面形成具有扩散效果的涂层。

本发明的技术方案在于：扩散膜包括光学基膜及在光学基膜表面上形成的扩散层和防粘层；所述的扩散层包括重量%为40%～80%水溶性树脂乳液、10%～50%扩散微粒、1.6%～14%功能助剂制成的涂布液涂布固着在光学基膜任一表面而成；所述的防粘层包括重量%为60%～90%水溶性树脂乳液、0.5%～5%扩散微粒、1.6%～14%功能助剂制成的涂布液涂布固着在光学基膜另一表面而成。

本发明所述水溶性树脂乳液为水性丙烯酸酯树脂、水性聚氨酯树脂、水性聚氨酯-丙烯酸酯树脂或水性聚氨酯-环氧树脂去离子水乳液中的一种，经乳化制成去离子水乳液。水溶性树脂在水溶性树脂乳液中固含量为重量%的20～70%。水溶性树脂是水溶性的，不含溶剂，无残留溶剂存于空气中。要求是干燥后无反粘现象，且有较好的对基膜附着力和耐黄变性，平均分子量为3000～40000之间。

本发明所述扩散微粒为甲基丙烯酸甲酯（PMMA），苯乙烯（PS），二氧化硅（SiO₂）微粒中的一种或几种，且粒径分布为1μm到30μm之间。

本发明所述扩散微粒为甲基丙烯酸甲酯（PMMA），苯乙烯（PS），二氧化硅（SiO₂）微粒中的一种或几种，且粒径分布为1μm到30μm之间，形状可为任意形状。所述PMMA、PS、SiO₂微粒均不溶于水，在水中性质稳定。当微粒过多时，沉降现象比较明显，在涂布时需加大循环胶液量，并保持搅拌，防止沉降现象发生。扩散层涂液中扩散微粒用量为总体涂布液的10%～50%(重量%)。

本发明所述功能助剂包括交联剂、润湿分散剂和消泡剂。

为提高水溶性树脂抗反粘，以及附着和耐水性能，需加入水性交联剂，依据水溶性树脂的活性基团，如：含羟基水溶性树脂对应的交联剂有多异氰酸酯、封闭异氰酸酯、多官能度氮丙啶树脂等。所述交联剂用量为总体涂布液的1%～5%(重量%)；

本发明所述润湿分散剂加入量为总体涂布液的0.5%～7%(重量%)；所述消泡剂加入量为总体涂布液的0.1%～2%(重量%)。

所述润湿分散剂为含酸性基团（羧基）的聚酯、不饱和多元酸的多元酰胺、改性丙烯酸共聚物、多元酸的烷基铵盐、低聚合物的烷醇铵盐、多元酸低聚合物的醇铵盐、改性聚硅氧烷或带亲和基团的嵌段共聚物中的一种或几种。作用是利于扩散微粒分散，防止扩散微粒沉降。

所述消泡剂为硅氧烷类物质，作用是减少搅拌、循环、上胶带出的气泡，使涂布液更均匀铺平在基膜上，没有气泡带来的空眼或纹路现象。

所述涂布液中加入水性树脂的活性基团--交联剂，所述交联剂为亲水性脂肪族异氰酸酯或多官能度氮丙啶树脂。

所述光学基膜为光学用对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜或聚碳酸酯（PC）膜。优选对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜。所述基膜要有较高的透光率，全透光率在90%以上最佳。为提高基材表面与涂布液的润湿铺展特性、改善基材表面与涂布层的附着性，基材需要通过表面处理。例如电晕放电处理、设置易于粘接的预处理层或等离子处理等等。表面处理根据薄膜基材的种类进行适当的选择，通常，从作用和可操作性考虑，优选使用在电晕处理或者设置有易粘接层的基材。

本发明扩散膜的制备方法是：先在透明光学基膜一面涂布防粘层，干燥后在另一面涂布扩散层，湿涂膜均经过热风干燥成膜，热风温度为90℃～140℃，两面涂层干燥后成扩散膜样品,防粘层和扩散层区别在于防粘层中扩散微粒含量较少，而扩散层中扩散微粒含量较大，且防粘层涂布厚度为3～5μm，扩散层厚度为10～30μm。

通常扩散膜是由基膜经正反涂层涂布，最终成产品，正面涂层为扩散层，扩散微粒占水性树脂固体组分的5%～120%之间。反面为防粘层，扩散微粒占水性树脂固体组分的0.5%～5%之间。

所述采用了水（H₂O）取代了溶剂，因此涂布液的表面张力发生变化，但由于加入了一定量的润湿分散剂和消泡剂，而润湿分散剂和消泡剂有类似于流平剂的作用，在基膜表面会有润湿流平的效果。如果有较高的性能要求，可以加入流平剂，流平剂用量为总涂布液质量的0.5%～2%之间。同时由于乳液粘度较低，在涂布时涂布液需不停搅拌，防止微粒沉降。

所述涂布液的涂布方式使用常规的精密涂布方法，例如凹版涂布、微凹涂布、条缝涂布、落帘涂布等方式来形成涂层。各种涂布方式都有其优缺点，依据具体涂布要求，如涂布液粘度、收卷速度、涂层厚度等选择合适的涂布方式，优选微凹涂布。

本发明采用危害几乎为零的水取代危害较大的溶剂，大大降低消防安全隐患和对人体危害性，具有明显的绿色环保意义。

附图说明

图1为扩散膜结构示意图。

图2为涂布液涂布工艺示意图。

具体实施方式

图1中所示为本发明的扩散膜结构, 其中基膜4, 扩散层5, 防粘层6。

图2中所示为涂布过程，基膜4放卷后，经过上胶系统1对基膜4表面涂布，涂布液2在基膜4表面附着，然后通过烘道3，温度在110℃～140℃之间，干燥后收卷得到样品。按先涂布防粘层后,基膜另一面涂布扩散层。

实施例1：

将水性聚氨酯树脂乳液（bayer，聚氨酯分散体,XP2558，固含量为37%）88份，水性交联剂（亲水性脂肪族异氰酸酯，bayer，VPLS2319）8份，消泡剂（硅氧烷类，BYK-045）0.2份，润湿分散剂（多官能基聚合物的烷醇铵盐,BYK-181）0.8份，扩散微粒（PMMA,积水MBX-5）3份,混合搅拌后，进行防粘层涂布，干燥后待用。

将水性聚氨酯树脂乳液（bayer，聚氨酯分散体,XP2558，固含量为37%）70份，水性交联剂（亲水性脂肪族异氰酸酯，bayer，VPLS2319）6份，消泡剂（硅氧烷类，BYK-045）0.2份，润湿分散剂（多官能基聚合物的烷醇铵盐,BYK-181）3.7份，扩散微粒（PMMA,积水MBX-10）10份,扩散微粒（PMMA,积水MBX-12）10份混合搅拌后，进行扩散层涂布，干燥得到样品。

实施例2：

将水性聚丙烯酸树脂乳液（bayer，水性羟基丙烯酸分散体,XP2427，固含量为42%）85份，水性交联剂（亲水性脂肪族异氰酸酯，bayer，VPLS2151）8.5份，消泡剂（硅氧烷类，BYK-045）0.2份，润湿分散剂（带亲和基团的嵌段共聚物,BYK-190）1.3份，扩散微粒（PMMA,积水MBX-5）5份,混合搅拌后，进行防粘层涂布，干燥后待用。

将水性聚丙烯酸树脂乳液（bayer，水性羟基丙烯酸分散体,XP2427，固含量为42%）70份，水性交联剂（亲水性脂肪族异氰酸酯，bayer，VPLS2151）6份，消泡剂（硅氧烷类，BYK-045）0.2份，润湿分散剂（带亲和基团的嵌段共聚物,BYK-190）3.8份，扩散微粒（PMMA,积水MBX-15）20份混合搅拌后，进行扩散层涂布，干燥得到样品。

同市售扩散膜产品性能对比，按照标准ASTM-1003，用NDH-5000(日本电色)透光率雾度仪，测量实施例中光学扩散膜膜的全光线透光率和雾度，以及不同的扩散微粒与水性树脂比例，测试时光线从防粘层到扩散层。实施方案结果见下表。

	透光率	雾度
			实施例1	75.82%	90.12%
实施例2	74.54%	90.34%
			市售	75.46%	91.65%

如上表所示，实施例1和实施例2采用水性树脂可以制备扩散膜，与市售扩散膜某型号产品性能接近。

Claims

1.一种扩散膜，其特征在于：它包括光学基膜及在光学基膜表面上形成的扩散层和防粘层；

所述的扩散层包括重量%为40%～80%水溶性树脂乳液、10%～50%扩散微粒、1.6%～14%功能助剂制成的涂布液涂布固着在光学基膜表面而成；

所述的防粘层包括重量%为60%～90%水溶性树脂乳液、0.5%～5%扩散微粒、1.6%～14%功能助剂制成的涂布液涂布固着在光学基膜表面而成；

所述功能助剂包括交联剂、润湿分散剂和消泡剂；所述交联剂用量重量%为总体涂布液的1%～5%；所述润湿分散剂加入量重量%为总体涂布液的0.5%～7%；所述消泡剂加入量重量%为总体涂布液的0.1%～2%。

2.如权利要求1所述扩散膜，其特征在于：所述水溶性树脂乳液为水性丙烯酸酯树脂、水性聚氨酯树脂、水性聚氨酯-丙烯酸酯树脂或水性聚氨酯-环氧树脂去离子水乳液中的一种；水溶性树脂在水溶性树脂乳液中固含量为重量%的20～70%。

3.如权利要求1所述扩散膜，其特征在于：所述扩散微粒为甲基丙烯酸甲酯（PMMA），苯乙烯（PS），二氧化硅（SiO₂）微粒中的一种或几种，且粒径分布为1μm到30μm之间。

4.如权利要求1所述扩散膜，其特征在于：所述润湿分散剂为含酸性基团的聚酯、不饱和多元酸的多元酰胺、改性丙烯酸共聚物、多元酸的烷基铵盐、低聚合物的烷醇铵盐、多元酸低聚合物的醇铵盐、改性聚硅氧烷或带亲和基团的嵌段共聚物中的一种或几种。

5.如权利要求1所述扩散膜，其特征在于：所述消泡剂为硅氧烷类。

6.如权利要求1所述扩散膜，其特征在于：所述交联剂为亲水性脂肪族异氰酸酯或多官能度氮丙啶树脂。

7.如权利要求1所述扩散膜，其特征在于：所述光学基膜为光学用对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜或聚碳酸酯（PC）膜。

8.如权利要求1所述扩散膜，其特征在于：在扩散层、防粘层的涂布液中加入流平剂，流平剂用量为总涂布液质量的0.5%～2%。

9.一种权利要求1至8中任一权利要求所述扩散膜的制备方法，其特征在于：先在光学基膜一面涂布防粘层，干燥后在另一面涂布扩散层，湿涂膜均经过热风干燥成膜，热风温度为90℃～140℃，涂层干燥后成扩散膜样品。