CN103725087A - 一种无卤紫外光辐射固化导光油墨及制备、使用方法 - Google Patents

Abstract

一种无卤紫外光辐射固化导光油墨，涉及精细化工之丝印网版油墨，旨在解决现有产品的亮度低、亮度均匀性低、色度偏差大的缺陷，为实现上述目的，本发明紫外光辐射固化导光油墨，由以下组分制备而成：脂肪族聚氨酯丙烯酸脂低聚物，氨基丙烯酸酯低聚物，丙烯酸酯单体，光引发剂，消泡剂，分散剂，导光粉，3-乙氧基丙酸乙酯。本发明具有下述的优点：不含卤素，更加环保，提高生产合格率，使得背光源可以更加节能，颜色色度偏差值可以降到0.3%以内，使得大尺寸LED显示屏可以采用“单侧短边入光”的设计，有效降低能耗。

Description

一种无卤紫外光辐射固化导光油墨及制备、使用方法

  

技术领域

本发明涉及精细化工之丝印网版油墨，特别是涉及一种适用于基于PMMA导光板表面印刷的紫外光辐射固化导光油墨及其制备方法。 

  

背景技术

随着显示技术的发展，新型LED等显示器向着轻薄的方向发展，即采用边缘侧光式LED光源，这种显示器的光源是由LED灯带的线光源通过导光板（Light guide plate）转化成面光源。导光板按其工作原理的不同可分为印刷型、注塑成型和光散射聚合物型，印刷型是最经济方便的一种，这种导光板能常用一种反射率高的物质制成的油墨，在导光板的底部印刷成网点图案，可以将射向下表面的光线吸收再放出，利用此性质可以改变光的传播方向，而使光线不再满足全反射条件而射出导光板，这种油墨称为导光油墨。因为LED光源的光线红、蓝、绿光的波长在导光板中的传播中，波长短的光线在传播过程中遇散射粒子反射较长波光线多（短波光线衍射能力低），对于大尺的导光板，市场需要对导光油墨经印刷至PMMA导光板形成的网点图案后，色度偏差不大于0.3%，而目前还无法满足这一要求。 

紫外光辐射固化技术是一种环保绿色的技术，辐射固化是指在紫外光的作用下，液态的低聚物包括单体经过交联聚合而形成固态产物的过程，辐射固化技术具有固化速度快、少染污、节能、固化产物性能优异等特点，是一种环境友好的绿色技术。 

  

发明内容

本发明的目的是提供一种环保无卤紫外光辐射固化导光油墨，旨在解决现有产品的亮度低、亮度均匀性低、色度偏差大的缺陷，而且，本发明的导光油墨所包含的组分均选用不含卤素的材料，更加环保。 

为实现上述目的，本发明紫外光辐射固化导光油墨，由以下组分制备而成: 

系号           组分                 重量含量%

1     脂肪族聚氨酯丙烯酸脂低聚物   20-30

2     氨基丙烯酸酯低聚物            15-25

3     丙烯酸酯单体                  10-20

4     光引发剂                      2-6

5     消泡剂                     0.3-1

6     分散剂                        0.5-1.5

7     导光粉                        10-25

8      3-乙氧基丙酸乙酯              3-15

进一步的，所述的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物可为以下型号的一种或几种：美国沙多玛公司的CN981,CN964,CN9006，CN9010;长兴化学的6112-100，611B-85,6145-100,6146-100;氰特公司EBECRYL 245,EBECRYL 270,EBECRYL 5129。

进一步的，所述的氨基丙烯酸酯低聚物为以下型号的一种或几种：千叶合成化工UN111；三木化工6116、6121。 

进一步的，所述丙烯酸酯单体为以下的一种或几种：丙烯酸异冰片酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、2,2-二甲基-1,3-丙烷二基二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。 

进一步的，所述的光引发剂为以下的一种或几种：2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、1-羟基-环已基-苯基甲酮、安息香双甲醚。 

进一步的，所述的消泡剂为德国毕克化学的BYK-066N、BYK-052、BYK-053的一种或几种的组合。 

进一步的，所述的分散剂为德国毕克化学的DISPERBYK-161、DISPERBYK-163、BYK-180、BYK-110、BYK-111的一种或几种组合。 

进一步的，所述的导光粉为纳米二氧化硅（20-30nm）、纳米二氧化钛(20-30nm)、纳米氧化镁(25-35nm)、聚甲基丙烯酸甲酯微粉(0.5-3微米)、有机硅微粉（0.5-3微米）的一种或几种的组合。 

本发明另一目的是提供紫外光辐射固化导光油墨的制备方法,包括如下步骤： 

（1）树脂预混：

按比例取下列物质：脂肪族聚氨酯丙烯酸脂低聚物、氨基丙烯酸酯低聚物、丙烯酸酯单体、分散剂、消泡剂，以转速为600-800rpm搅拌5-10分钟混合，得混合物1。

（2）导光粉分散： 

继续以转速600-800rpm搅动，同时按比例缓慢加入导光粉，加入完毕后，以转速1200-1500rpm搅拌30分钟，得混合物2；

（3）研磨：

研磨步骤（2）混合物2，至细度小于或等于5微米，得混合物3；

（4）光引发剂溶解及加入：

按比例溶解光引发剂、3-乙氧基丙酸乙酯，搅拌至完全溶解后，加入上述步骤（3）制备的混合物3中，然后以转速600-800rpm，搅拌10分钟；

（5）过滤包装：

将步骤（4）中制备的混合物，采用300目滤网过滤后，即得导光油墨成品。本发明提供紫外光辐射固化导光油墨的使用方法：

（一）油墨配制：使用前将油墨混合均匀；

（二）PMMA导光板材处理：采用静电除尘除去PMMA导光板材的灰尘及静电；

（三）印刷：将本发明的紫外辐射固化导光油墨通过丝印网版印刷在PMMA导光板形成网点图案；

（四）固化：上述印刷好的导光板，先在45-60℃温度下预热3-5分钟，然后采用主波光为365nm的高压汞灯辐射固化，辐射能量1000-1500mJ/cm²,即固化完全。

与现有的技术相比，本发明具有下述的优点： 

1、              所述的紫外光辐射固化导光油墨选用的组成物均不含卤素，更加环

保。

2、              产品应用于导光板印刷采用紫外光辐射固化，整个固化过程可以使得 

PMMA导光板在固化中温度不超出70℃，低于PMMA导光板的变形温度，从而提高生产合格率。

3、              产品应用于导光板印刷，提高了导光板的亮度与亮度均匀度，减小了 

光的损失，使得背光源可以更加节能。

4、              产品应用于导光板印刷，降低了彩色衰减，颜色色度偏差值可以降到 

0.3%以内，使得大尺寸LED显示屏可以采用“单侧短边入光”的设计，有效降低能耗。

  

具体实施方式

按照重量比备好下述各个组分， 

将上述比例组分按照以下步骤进行制备：

（1）树脂预混：

将上述15个实施例中的相应的组分：脂肪族聚氨酯丙烯酸脂低聚物、氨基丙烯酸酯低聚物、丙烯酸酯单体、分散剂、消泡剂，按相应的比例配制于洁净的不锈钢拉缸中，使用高速分散机以转速600-800rpm，搅拌5-10分钟； 

（2）导光粉分散：

高速分散机以转速600-800rpm搅动，按相应的比例缓慢加入导光粉，加入完毕后，使用高速分散机以转速1200-1500rpm，搅拌30分钟；

（3）研磨：

使用三辊机研磨步骤（2）混合物，至细度不大于5微米；

（4）光引发剂溶解及加入：

取洁净的不锈钢容器，按相应的比例加入光引发剂、3-乙氧基丙酸乙酯，搅拌至完全溶解后，加入上述步骤（3）制备的混合物中，使用高速分散机以转速600-800rpm，搅拌10分钟；

（5）过滤包装：

将步骤（4）中制备的混合物，采用300目滤网过滤后，包装即得导光油墨成品。

以下为本发明的使用方法： 

（一）油墨配制：使用前将导光油墨置于震荡式搅拌机中或使用高速分散机进行混合均匀；

（二）PMMA导光板材处理：采用静电除尘除去PMMA导光板材的灰尘及静电；

（三）印刷：本发明的紫外辐射固化导光油墨通过丝印网版印刷在PMMA导光板形成网点图案；

（四）固化：上述印刷好的导光板，先在45-60℃温度下预热3-5分钟，然后采用主波光为365nm的高压汞灯辐射固化，辐射能量1000-1500mJ/cm²,即固化完全。

将以上15个实施例制得的紫外光辐射固化导光油墨与市售购得的对比导光油墨（对比例）通过已设计适合网点的网板印刷于55英寸PMMA导光板，先在45-60℃温度下预热3-5分钟，然后采用主波光为365nm的高压汞灯辐射固化，辐射能量1000-1500mJ/cm2即制得具有导光功能的导光板，装入带有一定功率的LED光源（短边左侧入光）、反射膜、光扩散膜、增亮膜的背光模组装置中，使用Topcon BM-7A亮度色度计测量导光板9个点阵的亮度L、色度X、色度Y、亮度均匀度，对比实施例与对比例的光学对比： 

从实验结果可以看出，本发明所得的油墨使用于导光板，比较现有技术，亮度、亮度均匀度、色偏技术指标均大大提高，更适合于大尺寸显示器应用，特别是色偏技术指标小于0.3%，比现有技术（色偏大于0.8%）具有明显的提升。

  

Claims (11)

1.一种环保无卤紫外光辐射固化导光油墨，其特征在于，由以下组分制备而成: 

系号               组分                 重量含量%

1)        脂肪族聚氨酯丙烯酸脂低聚物   20-30

2)        氨基丙烯酸酯低聚物               15-25

3)        丙烯酸酯单体                   10-20

4)        光引发剂                      2-6

5)        消泡剂                        0.3-1

6)        分散剂                       0.5-1.5

7)        导光粉                        10-25

8)      3-乙氧基丙酸乙酯              3-15。

2.如权利要求1所述的一种环保无卤紫外光辐射固化导光油墨，其特征在于，所述的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物为以下型号的一种或几种：美国沙多玛公司的CN981,CN964,CN9006，CN9010;长兴化学的6112-100，611B-85,6145-100, 6146-100;氰特公司EBECRYL 245,EBECRYL 270,EBECRYL 5129。

3.如权利要求1所述的一种环保无卤紫外光辐射固化导光油墨，其特征在于，所述的氨基丙烯酸酯低聚物为以下型号的一种或几种：千叶合成化工UN111；三木化工6116、6121。

4.如权利要求1所述的一种环保无卤紫外光辐射固化导光油墨，其特征在于，所述丙烯酸酯单体为以下的一种或几种：丙烯酸异冰片酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、2,2-二甲基-1,3-丙烷二基二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。

5.如权利要求1所述的一种环保无卤紫外光辐射固化导光油墨，其特征在于，所述的光引发剂为以下的一种或几种：2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、1-羟基-环已基-苯基甲酮、安息香双甲醚。

6.如权利要求1所述的一种环保无卤紫外光辐射固化导光油墨，其特征在于，所述的消泡剂为德国毕克化学的BYK-066N、BYK-052、BYK-053的一种或几种。

7.如权利要求1所述的一种环保无卤紫外光辐射固化导光油墨，其特征在于，所述的分散剂为德国毕克化学的DISPERBYK-161、DISPERBYK-163、BYK-180、BYK-110、BYK-111的一种或几种。

8.如权利要求1所述的一种环保无卤紫外光辐射固化导光油墨，其特征在于，所述的导光粉是粒径为20-30nm的纳米二氧化硅、粒径为20-30nm的纳米二氧化钛、粒径为25-35nm的纳米氧化镁、粒径为0.5-3微米的聚甲基丙烯酸甲酯微粉、粒径为0.5-3微米的有机硅微粉的一种或几种。

9.制备如权利要求1所述的一种环保无卤紫外光辐射固化导光油墨，其特征在于，包括如下步骤：

（1）树脂预混：

按比例取下列物质：脂肪族聚氨酯丙烯酸脂低聚物、氨基丙烯酸酯低聚物、丙烯酸酯单体、分散剂、消泡剂，以转速为600-800rpm搅拌5-10分钟混合，得混合物1；

（2）导光粉分散：

继续以转速600-800rpm搅动，同时按比例缓慢加入导光粉，加入完毕后，以转速1200-1500rpm搅拌30分钟，得混合物2；

（3）研磨：

研磨步骤（2）中的混合物2，至细度小于或等于5微米，得混合物3；

（4）光引发剂溶解及加入：

按比例溶解光引发剂、3-乙氧基丙酸乙酯，搅拌至完全溶解后，加入上述步骤（3）制备的混合物3中，然后以转速600-800rpm，搅拌10分钟；

（5）过滤包装：

将步骤（4）中制备的混合物，采用300目滤网过滤后，即得导光油墨成品。

10.一种如权利要求1所述的导光油墨的使用方法。

11.根据权利要求10所述的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

（一）油墨配制：使用前将油墨混合均匀；

（二）PMMA导光板材处理：采用静电除尘除去PMMA导光板材的灰尘及静电；

（三）印刷：将本发明的紫外辐射固化导光油墨通过丝印网版印刷在PMMA导光板形成网点图案；

（四）固化：上述印刷好的导光板，先在45-60℃温度下预热3-5分钟，然后采用主波光为365nm的高压汞灯辐射固化，辐射能量1000-1500mJ/cm²,即固化完全。