CN105273586B - 一种防污抗uv涂覆组合物、硬化膜及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防污抗UV涂覆组合物、硬化膜及制备方法，防污抗UV涂覆组合物的组分及重量份数为：多官能度丙烯酸酯预聚物15～35份，UV活性单体15～30份，光引发剂2～8份，流平剂0.1～0.5份，紫外吸收剂2～6份，二氧化硅分散液5～30份，有机溶剂30～50份。将涂覆组合物涂布在基材上，60～100℃下加热30～100秒，然后用高压水银灯对涂覆层进行UV照射，照射强度为150～300mW/cm2，能量为200～400mj/cm2，得到所需硬化膜。本发明中在涂覆组合物中加入纳米二氧化硅分散液和紫外吸收剂，使得由该涂覆组合物制成的硬化膜出具有常规硬化膜所具备的高硬度和光学性能外，还具有UV阻隔性能、疏水疏油的抗污性能以及优异耐划伤性能，可广泛应用于显示外屏、玻璃外墙及注塑等领域，起到阻隔紫外线、防污易清洁与防划伤的效果。
Description
技术领域
本发明涉及硬化膜领域，尤其涉及一种防污抗UV涂覆组合物、硬化膜及制备方法。
背景技术
紫外线是指阳光中波长10至400nm的光线，可分为UVA(紫外线A，波长320～400nm，长波)、UVB(波长280～320nm，中波)、UVC(波长100～290nm，短波)，其中UVB致癌性最强，晒红及晒伤作用为UVA的1000倍。320～340nm之间的紫外线对眼部晶体损伤最大，易被蛋白质吸收产生氧化反应而发生白内障，此外，视网膜对350nm左右的紫外线有很高的敏感性，通过化学左右，可导致视网膜色素上皮老化而产生老年性黄斑病变，尤其对于白内障术后的无晶体眼，由于紫外线到达视网膜的量可达60％左右，极易发生老年性黄斑病变。此外，紫外线会让皮肤产生大量自由基，导致细胞膜的过氧化反应，使黑色素细胞产生更多的黑色素，并往上分布至表皮角质层，造成皮肤皱纹、老化、松弛及黑斑等。
硬化膜是一种重要的光学基材，广泛应用于模内注塑、显示器件、建筑玻璃及太阳能面板的表面保护，常规硬化膜虽具有高硬度、耐划伤的特性，但无法有效阻隔紫外线对人体的伤害及对电子元器件的快速老化。专利号为ZL201010512686.4(授权公告号为CN101955699B)的中国发明专利《一种模内装饰用防紫外线透明硬化膜》公开了一种具有防紫外线功能的硬化膜，通过紫外吸收前体吸收能量后与氢质子供体反应形成紫外吸收剂，在不影响固化成膜的同时使得硬化层具有防紫外功能。然而，该专利中的防紫外线功能针对的是紫外线对膜产品本身结构和性能的影响，避免因紫外线长时间照射而造成的IMD产品的老化变黄甚至发生脆化等问题，无法解决紫外线对人体的伤害，尤其是对眼部的伤害。
虽然硬化膜的广泛应用使得硬化膜的种类和功能越来越多样化，如：具有极低反射率的硬化膜应用于导航仪面板等；具备防污性能的硬化膜应用于手机屏幕以及部分面板等；具有防静电功能的硬化膜应用于LCD面板等，但目前没有一款既具有防污功能又能有效抗紫外线，从而避免紫外线对人体伤害的硬化膜，因此现有的硬化膜还有待改进。
发明内容
本发明所要解决的第一技术问题是针对现有技术而提供一种同时具有防污和抗UV功能的涂覆组合物，该组合物在不影响硬化膜本身固化的基础上能有效阻隔紫外线对人体的伤害。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种上述涂覆组合物的制备方法。
本发明所要解决的第三个技术问题是针对现有技术而提供一种使用上述涂覆组合物的防污抗UV硬化膜。
本发明所要解决的第四个技术问题是针对现有技术而提供一种上述防污抗UV硬化膜的制备方法。
本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种防污抗UV涂覆组合物，其特征在于，所述涂覆组合物的组分及重量份数为：
其中，所述多官能丙烯酸酯预聚物为官能度≥3的聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯中的至少一种；
所述UV活性单体选自甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、二甲基丙烯酸-1，6-己二醇酯、二丙烯酸-1，6-己二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸对戊二醇酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基戊烷三甲基丙烯酸酯、1,3-丙二醇二甲基丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、二季戊三醇丙烯酸酯和2-乙基季戊四醇三丙烯酸酯中的至少一种；
紫外吸收剂是一种光稳定剂，能吸收阳光及荧光光源中的紫外线部分，而本身又不发生变化，具体在本发明中其需要满足以下条件：(1)能有效阻隔360nm以下的波段；(2)对450nm以上波段具有较好的透过率，不影响光引发剂的反应波长，从而不干扰硬化膜的紫外固化过程；(3)需保证成品硬化膜的外观无色或近无色。本发明中选择纳米氧化铈溶胶OC-T20K作为紫外吸收剂，并与涂覆组合物的其他组分合理组配，从而使其达到以上要求。
上述二氧化硅分散液不仅能起到防污作用，同时也可以增加硬化膜的硬度，作为优选，所述二氧化硅分散液是将纳米二氧化硅颗粒分散于溶剂中得到的液体，其中纳米二氧化硅颗粒的粒径为10～50nm，该粒径范围在避免二氧化硅颗粒团聚的同时能避免硬化膜出现次点不良的问题，使其分散性较好，制成的硬化膜光学透过率和雾度较佳。
作为优选，所述光引发剂选自1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、二甲苯酮和2-羟基-2-甲基苯基丙烷-1-酮中的一种或两种。
流平剂能较好地改善紫外吸收剂、纳米二氧化硅分散液在组合物体系内部的分散效果，改善和促进加硬液的流平性，获得较好地涂布外观，作为优选，所述流平剂为市售有机硅聚醚添加剂。
作为优选，所述有机溶剂选自丁酮、环己酮、乙酸乙酯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚、丁酮、甲基异丁酮、甲苯和二甲苯中的至少一种。
本发明解决第二个技术问题所采用的技术方案为：一种上述防污抗UV涂覆组合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：在避免日光或紫外光照射下，在空气相对湿度≤60％的条件下，先将纳米二氧化硅分散液、流平剂和有机溶剂混合均匀而形成混合溶剂，然后向该混合溶剂中依次加入所述多官能度丙烯酸酯预聚物和UV活性单体，搅拌均匀后再加入UV吸收剂，继续搅拌均匀后再加入所述光引发剂，搅拌均匀，然后用孔径为1μm的过滤器过滤去掉杂质，即得防污抗UV涂覆组合物。
本发明解决第三个技术问题所采用的技术方案为：一种上述防污抗UV涂覆组合物的硬化膜，其特征在于，将所述防污抗UV涂覆组合物涂覆在基材上，涂覆厚度为2～10μm，所述基材为PET薄膜、PC薄膜或PMMA薄膜，所述基材的厚度为0.05～0.25mm。
本发明解决第四个技术问题所采用的技术方案为：一种上述硬化膜的制备方法，其特征在于，将所述防污抗UV涂覆组合物均匀涂覆在所述基材上，60～100℃下加热30～100秒，然后用高压水银灯对涂覆层进行UV照射，照射强度为150～300mW/cm2，能量为200～400mj/cm2，即得到防污抗UV硬化膜。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明在涂覆组合物中加入纳米二氧化硅分散液和紫外吸收剂，并与涂覆组合物的其他组分合理组配，使得由该涂覆组合物制成的硬化膜出具有常规硬化膜所具备的高硬度和光学性能外，还具有UV阻隔性能、疏水疏油的抗污性能以及优异耐划伤性能；其中本发明中的纳米二氧化硅分散液在防污的同时能增加硬化膜的硬度，紫外吸收剂能较好地阻隔360nm以下波段的紫外线，从而避免紫外线对人体的伤害，尤其是对眼部的伤害，同时该紫外吸收剂又能对460nm以上波段的紫外线有较好地透过性，从而保证硬化膜的固化成型并保证固化成型后的硬化膜外观无色或接近无色，。本发明中的硬化膜可广泛应用于显示外屏、玻璃外墙及注塑等领域，起到阻隔紫外线、防污易清洁与防划伤的效果。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例中的防污抗UV涂覆组合物的组分及重量份数为：
在避免日光或紫外光照射、空气相对湿度小于60％的条件下，向30份聚酯丙烯酸酯预聚物CN2254NS(美国沙多玛制造，官能度2)和20份二季戊四醇六丙烯酸酯DPHA(宁波金腾化工有限公司制造，官能度6)加入20份纳米二氧化硅分散液VK-SP15E(宣城晶瑞新材料有限公司制造，固含量：20％，平均粒径15nm)，0.3份流平剂401LS(道康宁公司制造)，50份甲基异丁基酮，充分搅拌均匀后再加入5份UV吸收剂OC-T20K(日产化学制造，固含量：20％)继续搅拌后加入6份184光引发剂(巴斯夫制造)搅拌均匀，并用1μm过滤器去掉杂质，得到防污抗UV涂覆组合物。
将以上配制的光固化涂覆组合物用线棒涂布于基材上，经过80℃*60S加热干燥，后经高压水银灯UV照射(强度：300mW/cm2，能量为300mj/cm2)，形成厚度约5μm的硬化膜，其测试性能见表1。
实施例2：
本实施例中的防污抗UV涂覆组合物的组分及重量份数为：
在避免日光或紫外光照射、空气相对湿度小于60％的条件下，向20份聚酯丙烯酸酯预聚物CN2254NS(美国沙多玛制造，官能度2)和30份三羟甲基丙万三丙烯酸酯TMPTA(帝斯曼新力美制造，官能度3)加入30份纳米二氧化硅分散液VK-SP15E(宣城晶瑞新材料有限公司制造，固含量为20％，平均粒径15nm)，0.5份流平剂401LS(道康宁公司制造)，50份甲基异丁基酮，充分搅拌均匀后再加入2份UV吸收剂OC-T20K(日产化学制造，固含量为20％)继续搅拌后加入8份184光引发剂(巴斯夫制造)搅拌均匀，并用1μm过滤器去掉杂质，得到光硬化涂覆组合物。
将以上配制的光固化涂覆组合物用线棒涂布于基材上，经过80℃*60S加热干燥，后经高压水银灯UV照射(强度：300mW/cm2，能量为300mj/cm2)，形成厚度约5μm的硬化膜，其测试性能见表1。
实施例3：
本实施例中的防污抗UV涂覆组合物的组分及重量份数为：
在避免日光或紫外光照射、空气相对湿度小于60％的条件下，向25份脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物CN9006NS(美国沙多玛制造，官能度6)和20份季戊四醇三丙烯酸酯PETA(宁波金腾化工有限公司制造，官能度3)加入10份纳米二氧化硅分散液VK-SP15E(宣城晶瑞新材料有限公司制造，固含量为20％，平均粒径为15nm)，0.3份流平剂401LS(道康宁公司制造)，50份甲基异丁基酮，充分搅拌均匀后再加入4份UV吸收剂OC-T20K(日产化学制造，固含量为20％)继续搅拌后加入3份184光引发剂(巴斯夫制造)搅拌均匀，并用1μm过滤器去掉杂质，得到光硬化涂覆组合物。
将以上配制的光固化涂覆组合物用线棒涂布于基材上，经过80℃*60S加热干燥，后经高压水银灯UV照射(强度：300mW/cm2，能量为300mj/cm2)，形成厚度约5μm的硬化膜，其测试性能见表1。
实施例4：
本实施例中的防污抗UV涂覆组合物的组分及重量份数为：
在避免日光或紫外光照射、空气相对湿度小于60％的条件下，向15份聚酯丙烯酸酯预聚物CN2264NS(美国沙多玛制造，官能度6)和25份三羟甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA(帝斯曼新力美制造，官能度3)加入12纳米二氧化硅分散液MEK-SD(日产化学制造，粒径40-50nm，固含量30％)，0.4份流平剂401LS(道康宁公司生产)，40份甲基异丁基酮，充分搅拌均匀后再加入4份UV吸收剂OC-T20K(日产化学，固含量：20％)继续搅拌后加入6份184光引发剂(巴斯夫制造)搅拌均匀，并用1μm过滤器去掉杂质，得到光硬化涂覆组合物。
将以上配制的光固化涂覆组合物用线棒涂布于基材上，经过80℃*60S加热干燥，后经高压水银灯UV照射(强度：300mW/cm2，能量为300mj/cm2)，形成厚度约5μm的硬化膜，其测试性能见表1。
实施例5：
本实施例中的防污抗UV涂覆组合物的组分及重量份数为：
在避免日光或紫外光照射、空气相对湿度小于60％的条件下，向18份紫外线固化尿烷丙烯酸酯低聚物UV-7640B(日本合成化学制造，官能度6)和26份新戊二醇二丙烯酸酯NPGDA(上海淳安国际贸易有限公司制造，官能度2)加入20纳米二氧化硅分散液MEK-SD(日产化学制造，粒径40-50nm，固含量30％)，0.4份流平剂401LS(道康宁公司生产)，45份甲基异丁基酮，充分搅拌均匀后再加入6份UV吸收剂OC-T20K(日产化学，固含量：20％)继续搅拌后加入4份1173光引发剂(巴斯夫制造)搅拌均匀，并用1μm过滤器去掉杂质，得到光硬化涂覆组合物。
将以上配制的光固化涂覆组合物用线棒涂布于基材上，经过80℃*60S加热干燥，后经高压水银灯UV照射(强度：300mW/cm2，能量为300mj/cm2)，形成厚度约5μm的硬化膜，其测试性能见表1。
实施例6：
本实施例中的防污抗UV涂覆组合物的组分及重量份数为：
在避免日光或紫外光照射、空气相对湿度小于60％的条件下，向20份脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物DM 576(台湾双键化工，官能度6)和26份1,6-己二醇二丙烯酸酯HDDA(百灵威科技有限公司制造，官能度2)加入5纳米二氧化硅分散液PGM-AC-4130Y(日产化学制造，粒径40-50nm，固含量42％)，0.3份流平剂401LS(道康宁公司生产)，20份的丁酮和30份的丙二醇甲醚，充分搅拌均匀后再加入5份UV吸收剂OC-T20K(日产化学，固含量：20％)继续搅拌后加入2份1173光引发剂(巴斯夫制造)搅拌均匀，并用1μm过滤器去掉杂质，得到光硬化涂覆组合物。
将以上配制的光固化涂覆组合物用线棒涂布于基材上，经过80℃*60S加热干燥，后经高压水银灯UV照射(强度：300mW/cm2，能量为300mj/cm2)，形成厚度约5μm的硬化膜，其测试性能见表1。
比较例1：
该比较例中涂覆组合物的组分及重量份数为：
比较例2：
该比较例中涂覆组合物的组分及重量份数为：
比较例3：
该比较例中涂覆组合物的组分及重量份数为：
比较例4：
该比较例中涂覆组合物的组分及重量份数为：
上述比较例1～4中涂覆组合物的制备方法和硬化膜的制备方法与实施例相同。
对各实施例和对比例进行性能测试，测试项目及测试方法如下：
1、涂膜厚度：使用精度为1μm的精密膜厚仪测量。
2.、铅笔硬度测试：使用手持式铅笔硬度测试仪，根据标准JIS K5600测试方法，荷重750g，采用三菱专用铅笔测量铅笔硬度。
3、透光率、雾度的测试：参照全光透过率(标准JIS7361)与雾度(标准JIS7136)测试方法，采用D65光源，使用日本村上色彩雾度计进行测试。
4、UV阻隔率测试：使用UV-2400PC测试设备，狭缝宽度5nm，测试360nm紫外线透过率。
5、水接触角与油接触角：采用英弘精机株式会社制造的自动接触角测定装置，型号：OCA15EC，测试加硬膜加硬面与水和油酸的接触角。
测试结果如表1所述。
表1
Claims (7)
1.一种防污抗UV涂覆组合物，其特征在于，所述涂覆组合物的组分及重量份数为：
其中，所述多官能丙烯酸酯预聚物为官能度≥3的聚酯丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯中的至少一种；
所述UV活性单体选自甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、二甲基丙烯酸-1，6-己二醇酯、二丙烯酸-1，6-己二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸对戊二醇酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基戊烷三甲基丙烯酸酯、1,3-丙二醇二甲基丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、二季戊三醇丙烯酸酯和2-乙基季戊四醇三丙烯酸酯中的至少一种；
所述紫外吸收剂为纳米氧化铈溶胶OC-T20K；
所述二氧化硅分散液中纳米二氧化硅颗粒的粒径为10～50nm。
2.如权利要求1所述的防污抗UV涂覆组合物，其特征在于，所述光引发剂选自1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、二甲苯酮和2-羟基-2-甲基苯基丙烷-1-酮中的一种或两种。
3.如权利要求1所述的防污抗UV涂覆组合物，其特征在于，所述流平剂为市售有机硅聚醚添加剂。
4.如权利要求1所述的防污抗UV涂覆组合物，其特征在于，所述有机溶剂选自丁酮、环己酮、乙酸乙酯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚、甲基异丁酮、甲苯和二甲苯中的至少一种。
5.一种如权利要求1～4中任一权利要求所述的防污抗UV涂覆组合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：在避免日光或紫外光照射下，在空气相对湿度≤60％的条件下，先将纳米二氧化硅分散液、流平剂和有机溶剂混合均匀而形成混合溶剂，然后向该混合溶剂中依次加入所述多官能度丙烯酸酯预聚物和UV活性单体，搅拌均匀后再加入UV吸收剂，继续搅拌均匀后再加入所述光引发剂，搅拌均匀，然后用孔径为1μm的过滤器过滤去掉杂质，即得防污抗UV涂覆组合物。
6.一种使用如权利要求5所述的防污抗UV涂覆组合物的硬化膜，其特征在于，将所述防污抗UV涂覆组合物涂覆在基材上，涂覆厚度为2～10μm，所述基材为PET薄膜、PC薄膜或PMMA薄膜，所述基材的厚度为0.05～0.25mm。
7.一种如权利要求6所述的硬化膜的制备方法，其特征在于，将所述防污抗UV涂覆组合物均匀涂覆在所述基材上，60～100℃下加热30～100秒，然后用高压水银灯对涂覆层进行UV照射，照射强度为150～300mW/cm2，能量为200～400mj/cm2，即得到防污抗UV硬化膜。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |