CN103232740B

CN103232740B - 一种用于制备高韧光学级硬化膜的光固化涂覆组合物以及相应的硬化膜

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Publication number: CN103232740B
Application number: CN201310097459.3A
Authority: CN
Inventors: 周锰; 植满溪; 何嘉杰
Original assignee: FSPG Hi Tech Co Ltd
Current assignee: FSPG Hi Tech Co Ltd
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2033-03-25
Also published as: CN103232740A

Abstract

本发明提供了一种用于制备高韧光学级硬化膜的光固化涂覆组合物，按重量计，其包括如下组分：A、25%‑65%的1‑6反应官能度的丙烯酸酯类化合物；B、35%‑75%的4‑6反应官能度的含羟基和氨基的低聚物；C、1%‑10%的增韧剂；D、1%‑15%的光引发剂；其中，重量百分比是以组分A和B的重量总和为基准。本发明中向光固化涂覆组合物（硬化膜涂布液）中添加增韧剂，增强了两组分的相容性，提高光透过率，同时端羟基聚丁二烯橡胶分子链上的双键具有一定的活性，在自由基的存在下可引发接枝交联反应，因而端羟基聚丁二烯在光引发剂的作用下，与部分树脂形成互穿网络（IPN）结构，产生了协同效应，起着“强迫包容”的作用，从而增加涂布液的韧性和稳定性。本发明同时提供了相应的高韧光学级硬化膜。

Description

一种用于制备高韧光学级硬化膜的光固化涂覆组合物以及相应的硬化膜

技术领域

本发明涉及一种用于制备高韧光学级硬化膜的光固化涂覆组合物，尤其涉及一种具有高韧性、良好稳定性，高透光率及耐溶剂的硬化膜涂布液；本发明同时涉及相应的高韧光学级硬化膜；本发明还涉及上述光固化涂覆组合物和硬化膜的制备方法。

背景技术

随着社会经济的发展，通讯流量、视频资源的增加，电影、电视节目质量的不断提升，以及显示器件解析度精度的提高，观众对视觉体验提出了更高的要求，即生动又舒适的立体观赏体验。

裸眼3D技术无需佩戴特殊眼镜即可使用户观赏到3D效果，该技术可应用各种尺寸的显示器件上。融合了裸眼3D技术的液晶显示器和有机发光二极管，凭借高逼真的显示效果，会广泛应用于手机、PDA、台式或便携式计算机、数字相机、车用导航系统、家庭影院和大型户外广告等显示设备。

在3D显示光学组件的制造领域里，无论是3D液晶显示器或是3D有机发光二极管显示器，在其制造过程中都需要使用具有微纳光学结构、较佳光学性能及物理性能的功能性光学膜层材料，以产生3D显示效果，并达到3D显示光学组件性能的要求。由于需在膜层上制备微米级或纳米级的有序或无序结构，而该加工属于超细微加工极端制造，所以作为此类功能性光学膜层材料，需要具备高透过率、高抗划伤、高韧性、以及良好的稳定性。例如在超细微加工时，膜材需要与精密仪器齿合接触，微结构才能成型；如果膜材的细微结构由于细小而变脆，导致在膜材剥离精密仪器时所产生的剥离力会使结构变形或失效，同时容易产生晶点。

中国发明专利申请201010566198.1提供了一种能够用于平面显示的硬化膜，其在硬化膜涂布液当中添加了少量的无机粒子，经紫外线（UV）固化后，形成具有良好的耐酸碱性能和高硬度的硬化涂层，但从扫描电镜测试可以观察到，无机粒子与有机膜层间存在着明显的界面分离现象，同时存在较多不均为分布孔穴，导致硬化膜层与基材之间的粘结性降低，影响了该硬化膜的耐冲击性、耐候性，降低了硬化膜的韧性和稳定性。结果，其性能并不能满足3D微纳光学结构的涂层的要求。

因此，如何提供一种具有高韧性和稳定性的硬化膜成为了业界需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的之一是提供一种用于制备高韧光学级硬化膜的光固化涂覆组合物及其制备方法，本发明的另一目的是提供一种高韧光学级硬化膜及其制备方法。

为了实现上述目的，一方面，一种用于制备高韧光学级硬化膜的光固化涂覆组合物（硬化膜涂布液），按重量计，其包括如下组分：

A、25%-65%的1-6反应官能度的丙烯酸酯类化合物；

B、35%-75%的4-6反应官能度的含羟基和氨基的低聚物；

C、1%-10%的增韧剂；

D、1%-15%的光引发剂；

其中，重量百分比是以组分A和B的重量总和为基准。

本发明中，1-6反应官能度的丙烯酸酯类化合物可为，例如二丙烯酸对戊二醇酯、三羟甲基丙烷戊四醇三丙烯酸酯、四醇四丙烯酸酯、2，3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-1—羟基丙酯等。值得注意的是，步骤（1）所准备的材料中，可能有两种、三种甚至四种组分均属于1-6反应官能度的丙烯酸酯类化合物，在步骤（2）添加材料的步骤中，该两种、三种甚至四种1-6反应官能度的丙烯酸酯类化合物依次（非同时）加入到混合容器中，并在每一组分添加后充分搅拌。

本发明中，4-6反应官能度的含羟基和氨基的低聚物可为，例如二元醇丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸、聚氨酯六丙烯酸。同样值得注意的是，步骤（1）所准备的材料中，可能有两种、三种甚至四种组分均属于4-6反应官能度的含羟基和氨基的低聚物，在步骤（2）添加材料的步骤中，该两种、三种甚至四种4-6反应官能度的含羟基和氨基的低聚物依次（非同时）加入到混合容器中，并在每一组分添加后充分搅拌。

本发明中，增韧剂可为例如端羟基聚丁二烯。由于增韧剂分子链上的双键具有一定的活性，在自由基的存在下引发接枝交联，形成互穿网络（IPN）结构，产生协同效应，在保证硬化膜一定刚性的同时，使硬化膜涂布液固化后的耐冲击性提高，增强硬化膜的韧性和稳定性，，并提高了硬化膜使用寿命。

本发明中，光引发剂可为例如2-羟基甲基苯基丙烷-1-酮，2,4,6,-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦（TPO）、2,2,-二甲氧基-2-苯基苯乙酮（BDMK）、2-异丙基硫杂蒽酮（ITX）。

本发明中，通过在硬化膜涂布液中添加增韧剂，使得硬化膜涂布液在固化后，结构具有互穿网络结构，提高了膜层的柔韧性，并具有一定的自我恢复能力；在提高硬化膜的韧性和稳定性的同时，提高硬化膜的透光率。

根据本发明另一具体实施方式，1-6反应官能度的丙烯酸酯类化合物选自：二丙烯酸对戊二醇酯类衍生物、三羟甲基丙烷戊四醇三丙烯酸酯类衍生物、四醇四丙烯酸酯类衍生物、2，3-丁二醇二甲基丙烯酸酯类衍生物、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯类衍生物、丙烯酸-1-羟基丙酯类衍生物所组成的族群中。

根据本发明另一具体实施方式，1-6反应官能度的丙烯酸酯类化合物为2-4种。

根据本发明另一具体实施方式，4-6反应官能度的含羟基和氨基的低聚物选自：二元醇丙烯酸树脂类衍生物、聚醚丙烯酸类衍生物、聚氨酯六丙烯酸类衍生物所组成的族群中。

根据本发明另一具体实施方式，增韧剂为分子量是1000-3000Mn、粘度是0.5-5cP（25℃）的端羟基聚丁二烯。由于添加的增韧剂的分子端为烃基，与有机高分子分子链有一定的相容性，同时端羟基聚丁二烯橡胶分子链上的双键具有一定的活性，在自由基的存在下可引发接枝交联反应，光固化前端羟基聚丁二烯与树脂混合良好，因而端羟基聚丁二烯在光引发剂的作用下，与部分树脂形成互穿网络（IPN）结构，增强了两组分的相容性，提高光透过率；同时产生了协同效应，起着“强迫包容”的作用，从而增加涂布液的韧性和稳定性。在成型过程中，减少由于纳微结构压印而产生的应力和冲击损伤，确保微型光学结构的完整性，同时减少由于材料压印成型引发的性能下降。

根据本发明另一具体实施方式，光引发剂选自以下的一种或几种：2-羟基甲基苯基丙烷-1-酮，2,4,6,-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦（TPO）、2,2,-二甲氧基-2-苯基苯乙酮（BDMK）、2-异丙基硫杂蒽酮（ITX）。

另一方面，本发明提供了制备上述光固化涂覆组合物的方法，其包括如下步骤：

（1）按重量计，准备如下材料：

A、25%-65%的1-6反应官能度的丙烯酸酯类化合物；

B、35%-75%的4-6反应官能度的含羟基和氨基的低聚物；

C、1%-10%的增韧剂；

D、1%-15%的光引发剂；

其中，重量百分比是以组分A和B的重量总和为基准；

（2）在没有紫外光和日光照射，且空气相对湿度少于60%的条件下，将步骤（1）所准备材料中的各种组分依次加入到混合容器中，并在每一组分添加后充分搅拌；

（3）对步骤（2）混合后得到的混合物进行过滤以清除杂质，得到光固化涂覆组合物。

又一方面，本发明提供了一种新型高韧光学级硬化膜，其包括：

热塑性可挠曲基材，以及

以前述的光固化涂覆组合物涂覆于热塑性可挠曲基材上固化后形成的硬化层。

进一步地，热塑性可挠曲基材为聚酯膜。光学高韧硬化膜的厚度优选为10-25微米。

需要指出的是，本发明所提供的硬化膜主要用于裸眼3D技术的平面显示。

再一方面，本发明提供了制备前述光学级硬化膜的方法，其包括如下步骤：

I、将前述的光固化涂覆组合物涂布于热塑性可挠曲基材上；

II、以紫外光照射、同时以转写压辊进行压制，使光固化涂覆组合物在所述基材上固化硬化并形成纳微结构硬化层。

其中，步骤A中，光固化涂覆组合物的涂布方法为线棒涂布法、流动涂布法、浸渍涂布法或喷雾涂布法中的一种。

进一步地，步骤B中，用聚光型高压无极水银灯进行照射，照射能量为300-1000mj/cm²照射。

与现有技术相比，本发明具备如下有益效果：

本发明中向光固化涂覆组合物（硬化膜涂布液）中添加增韧剂，由于增韧剂的分子端为烃基，与有机高分子分子链有一定的相容性，增强了两组分的相容性，提高光透过率，同时端羟基聚丁二烯橡胶分子链上的双键具有一定的活性，在自由基的存在下可引发接枝交联反应，因而端羟基聚丁二烯在光引发剂的作用下，与部分树脂形成互穿网络（IPN）结构，产生了协同效应，起着“强迫包容”的作用，从而增加涂布液的韧性和稳定性。

附图说明

图1是实施例1中，硬化膜的涂布效果图；

图2是实施例1中，硬化膜的制造流程图。

具体实施方式

实施例1

一、光固化涂覆组合物的制备：

（1）准备如下材料：

（2）在没有紫外光和日光照射，空气相对湿度少于60%的条件下，将上述物质依次加入到混合容器中，并在每一组分添加后需要充分搅拌20分钟；

（3）对混合物进行过滤，清除杂质，得到光固化涂覆组合物。

二、光学高韧硬化膜的制备：

如图1所示，将以上配制的光固化涂覆组合物用线棒涂布于热塑性可挠曲基材（如聚酯膜）上。如图2所示，通过干燥处理之后，用聚光型高压无极水银灯（80w/cm），照射能量为600mj/cm²照射，同时使用精密转写压辊压制，使光固化涂覆组合物在基材上固化硬化并形成纳微结构硬化层——厚度15微米的硬化膜。测其性能见表1。

实施例2

一、光固化涂覆组合物的制备：

（1）准备如下材料：

（2）在没有紫外光和日光照射，空气相对湿度少于60%的条件下，将上述物质依次加入到混合容器中，并在每一组分添加后需要充分搅拌20分钟;

二、光学高韧硬化膜的制备

将以上配制的光固化涂覆组合物用线棒涂布于热塑性可挠曲基材（如聚酯膜）上，通过干燥处理之后，用聚光型高压无极水银灯（80w/cm），照射能量为600mj/cm²照射，同时使用精密转写压辊压制，使光固化涂覆组合物在基材上固化硬化并形成纳微结构硬化层——厚度15微米的硬化膜。测其性能见表1。

实施例3

一、光固化涂覆组合物的制备：

（1）准备如下材料：

二、光学高韧硬化膜的制备

表1

经扫描电镜测试观察，可发现实施例1-3中，增韧剂与部分树脂形成互穿网络（IPN）结构，其相容性增加；通过韧性和稳定性测试，可发现硬化膜与基材的粘结性、韧性和稳定性均明显提高。

附：衡量硬化膜的制备特性的相关测试方法：

1、透光率/雾度

采用WGT-S透光率/雾度测定仪测定，参考美国ASTM D1003标准。

2、涂层附着力测试（涂层牢度）

百格法：在涂层面20mm×20mm正方形区域划100个2mm×2mm的小格，用3M的胶带粘贴于小格表面，90秒后再以180角度剥离，观察小格被粘掉的情况。具体参考美国ASTM D3359标准。

3、微结构缺陷点

将待测样片裁成直径50mm的规格，将试样在光学显微镜下观察，查看光学微结构的缺陷点的数量。

4、硬度测试

用BY型铅笔硬度计（750g）和高级绘图笔（6B-6H）进行划道测试，按照由软到硬的顺序划道，以不产生划痕的最高硬度铅笔标号来标定硬化膜涂层的硬度，参照GB/T6739-2006标准。

5、柔韧性

将待测样片裁成120cm×25cm的规格，用双手将试样膜朝上，紧压于规定直径的轴棒上，利用两大拇指的力量，在2-3s内绕轴棒弯曲试样，弯曲后两大拇指应关于轴棒中心线对称。弯曲后，用10倍放大镜观察涂膜，检查涂膜是否有发生变化，参照GB-T1731-1993标准。

6、耐酸碱性

分别用10%盐酸室温浸泡24h和5%碳酸钠室温浸泡24h后，检验各项硬化性能，具体参考GB/T1763-1979标准。

虽然本发明结合优选实施例进行了公开，但这些实施例并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作适当改进，即凡是依照本发明所做的任何等同替换，均在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种用于制备高韧光学级硬化膜的光固化涂覆组合物，其特征在于，按重量计，所述光固化涂覆组合物包括如下组分：

A、25％～65％的1-6反应官能度的丙烯酸酯类化合物；

B、35％～75％的4-6反应官能度的含羟基和氨基的低聚物；

C、1％～10％的增韧剂；所述增韧剂为分子量是1000～3000Mn、25℃时粘度是0.5～5cP的端羟基聚丁二烯；

D、1％～15％的光引发剂；

其中，重量百分比是以组分A和B的重量总和为基准。

2.如权利要求1所述的光固化涂覆组合物，其中，所述1-6反应官能度的丙烯酸酯类化合物选自：二丙烯酸对戊二醇酯类衍生物、三羟甲基丙烷戊四醇三丙烯酸酯类衍生物、四醇四丙烯酸酯类衍生物、2，3-丁二醇二甲基丙烯酸酯类衍生物、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯类衍生物、丙烯酸-1-羟基丙酯类衍生物所组成的族群中。

3.如权利要求2所述的光固化涂覆组合物，其中，所述光固化涂覆组合物包括2-4种1-6反应官能度的丙烯酸酯类化合物。

4.如权利要求1所述的光固化涂覆组合物，其中，所述4-6反应官能度的含羟基和氨基的低聚物选自：二元醇丙烯酸树脂类衍生物、聚醚丙烯酸类衍生物、聚氨酯六丙烯酸类衍生物所组成的族群中。

5.如权利要求1所述的光固化涂覆组合物，其中，光引发剂选自以下的一种或几种：2-羟基甲基苯基丙烷-1-酮，2,4,6,-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(TPO)、2,2,-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(BDMK)、2-异丙基硫杂蒽酮(ITX)。

6.一种制备权利要求1-5之一所述光固化涂覆组合物的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)按重量计，准备如下材料：

A、25％～65％的1-6反应官能度的丙烯酸酯类化合物；

B、35％～75％的4-6反应官能度的含羟基和氨基的低聚物；

D、1％～15％的光引发剂；

其中，重量百分比是以组分A和B的重量总和为基准；

(2)在没有紫外光和日光照射，且空气相对湿度少于60％的条件下，将步骤(1)所准备材料中的各种组分依次加入到混合容器中，并在每一组分添加后充分搅拌；

(3)对步骤(2)混合后得到的混合物进行过滤以清除杂质，得到光固化涂覆组合物。

7.一种新型高韧光学级硬化膜，其特征在于，所述硬化膜包括：

热塑性可挠曲基材，以及

以权利要求1-5之一所述的光固化涂覆组合物涂覆于所述热塑性可挠曲基材上固化后形成的硬化层。

8.如权利要求7所述的硬化膜，其中，所述热塑性可挠曲基材为聚酯膜。

9.一种制备权利要求7-8之一所述光学级硬化膜的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

I、将权利要求1-5之一所述的光固化涂覆组合物涂布于热塑性可挠曲基材上；

II、以紫外光照射、同时以转写压辊进行压制，使所述光固化涂覆组合物在所述基材上固化硬化并形成纳微结构硬化层。