CN106117584A - 一种屏幕保护膜的制备方法及相应的屏幕保护膜 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及光学照明技术领域，具体讲，涉及一种屏幕保护膜的制备方法及相应的屏幕保护膜。所述方法至少包括以下步骤：步骤一、在第一有机溶剂中加入粘结剂和紫外/蓝光吸收剂，得到表面涂料；步骤二、将表面涂料涂布于聚酯膜的表面形成涂层，将涂层固化得到基膜；步骤三、在基膜的两面分别复合离型膜，得到屏幕保护膜。本申请提供的方法无需单独加入丙烯酸酯粘结剂，所得的保护膜对紫外光和蓝光有良好的吸收性，同时可透过绝大部分的可见光。且最终产品为白色，不影响显色性。

Description

一种屏幕保护膜的制备方法及相应的屏幕保护膜
技术领域
本申请涉及光学照明技术领域，具体讲，涉及一种屏幕保护膜的制备方法及相应的屏幕保护膜。
背景技术
很多用户会为购买的笔记本电脑或手机贴膜，目前功能性屏幕保护膜基本上为多层结构，制造工艺复杂，成本高。尤其是具有护眼功能的蓝光吸收膜，必须将蓝光吸收剂组合在二层双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)膜的中间，且所用的丙烯酸酯粘结剂不能与蓝光吸收剂同时加入，否则由于蓝光吸收剂的活性基团对丙烯酸酯粘结剂的干扰而无法固化。另外表面还需做硬化处理，且制品多为黄色，影响显色性。因此需要将紫外/蓝光吸收、表面防划、表面抗污染、颜色互补等多功能集成于一层的单层PET基屏幕保护膜。
鉴于此，特提出本申请。
发明内容
本申请的首要发明目的在于提出一种屏幕保护膜的制备方法。
本申请的第二发明目的在于提出所述方法制备的屏幕保护膜。
为了完成本申请的目的，采用的技术方案为：
本申请涉及一种屏幕保护膜的制备方法，至少包括以下步骤：
步骤一、在第一有机溶剂中加入粘结剂和紫外/蓝光吸收剂，得到表面涂料；
步骤二、将所述表面涂料涂布于聚酯膜的表面形成涂层，将所述涂层固化得到基膜；以及
步骤三、在所述基膜的两面分别复合离型膜，得到本申请所述的屏幕保护膜。
优选地，所述第一有机溶剂选自芳香烃、酯、酮中的至少一种，优选选自甲苯、二甲苯、丙酮、环己酮、甲酸甲酯、乙酸乙酯中的至少一种，更优选为二甲苯和乙酸乙酯的混合溶剂，两者混合的体积比为2:1～3:1。
优选地，所述粘结剂为热固性丙烯酸酯。
优选地，所述紫外/蓝光吸收剂包括第二有机溶剂，以及分散于第二有机溶剂中且粒径范围为5～60nm的稀土氧化物。
优选地，所述稀土氧化物选自氧化铈、氧化镧、氧化镨中的至少一种，更优选氧化铈。
优选地，所述稀土氧化物具有以下的组成比例：
优选地，所述稀土氧化物在紫外/蓝光吸收剂中的含量为30～50重量％。
优选地，所述第二有机溶剂选自芳香烃、酯、酮中的至少一种，其中芳香烃类溶剂优选甲苯、二甲苯等，酯类溶剂优选乙酸乙酯，酮类溶剂优选丙酮、环己酮。第二有机溶剂更优选为二甲苯和环己酮的混合溶剂，两者混合的体积比为4：1～5：1。
优选地，所述紫外/蓝光吸收剂中还含有偶联剂。
优选地，所述偶联剂选自硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。所述硅烷偶联剂选自氨丙基二乙氧基硅烷、氨丙基二甲氧基硅烷、乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基二甲氧基硅烷、缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、三氟丙基环三硅氧烷(D3F)中的至少一种，更优选为三氟丙基环三硅氧烷(D3F)。所述钛酸酯偶联剂选自NDZ 101、NDZ105、NDZ 201、NDZ 311中的至少一种。
优选地，所述偶联剂的用量为所述稀土氧化物用量的3～5重量％。
优选地，所述粘结剂、紫外/蓝光吸收剂、第一有机溶剂的质量比为20～40：5～10：100～120，优选30：6～8：100。
优选地，在所述第一有机溶剂中还加入染料，更优选所述染料为油溶性透明紫染料和/或油溶性透明蓝染料。
优选地，所述油溶性透明紫染料与第一有机溶剂的质量比为2～5：100～120；所述油溶性透明蓝染料与第一有机溶剂的质量比为3～8：100～120。
优选地，在所述第一有机溶剂中还加入SiO2。
优选地，所述SiO2为纳米级，更优选粒径为20～30nm。
优选地，所述SiO2通过偶联剂处理。
优选地，所述SiO2与第一有机溶剂的质量比为5～10：100～120，优选6～8：100。
优选地，所述聚酯膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜，更优选所述PET膜为光学级，厚度为170～190微米。
优选地，所述涂层厚度为10～30微米，更优选15～20微米。
优选地，所述固化温度为120～140℃，固化时间为30～40min。
优选地，所述离型膜的剥离力为3～10g。
优选地，基膜涂有涂层的一面为硬化面，另一面为硅橡胶面。在基膜的硬化面选取剥离力为3～5g的离型膜，硅橡胶面选择剥离力为8～10g的离型膜。
本申请还涉及通过所述方法制备得到的屏幕保护膜。
本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：
本申请涉及一种屏幕保护膜的制备方法，所述方法无需单独加入丙烯酸酯粘结剂，所得的保护膜对紫外光和蓝光有良好的吸收性，同时可透过绝大部分的可见光。且最终产品为白色，不影响显色性。
在本申请优选的技术方案中，在制备过程中加入硅烷偶联剂处理过的SiO2，使保护膜本身具备较高的硬度，因此无需对其表面进行硬化处理。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。
本申请涉及一种屏幕保护膜的制备方法，至少包括以下步骤：
步骤一、在第一有机溶剂中加入粘结剂和紫外/蓝光吸收剂，得到表面涂料；
步骤二、将表面涂料涂布于聚酯膜的表面形成涂层，将涂层固化得到基膜；以及
步骤三、在基膜的两面分别复合离型膜，得到本申请的屏幕保护膜。
作为本申请屏幕保护膜制备方法的改进，第一有机溶剂选自芳香烃、酯、酮中的至少一种，芳香酯类溶剂优选选自甲苯、二甲苯，酮类溶剂优选选自丙酮、环己酮，酯类溶剂优选选自甲酸甲酯、乙酸乙酯。第一有机溶剂更优选为二甲苯和乙酸乙酯的混合溶剂，两者混合的体积比为2:1～3:1。本申请经研究发现，二甲苯和乙酸乙酯的混合溶剂能够大幅改善对纳米粒子的分散能力，形成稳定的悬浊乳液，使各溶剂的优点得到充分发挥。
作为本申请屏幕保护膜制备方法的改进，粘结剂为热固性丙烯酸酯。热固性丙烯酸脂(英文名称thermosetting acrylic resin)是指以丙烯酸酯系单体(丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯等)为基本成分，经交联成网络结构的不溶、不熔丙烯酸系聚合物，也称交联型或反应型丙烯酸树脂。热固性丙烯酸树脂中带有一定的官能团，通过加入的三聚氰胺树脂、环氧树脂、聚氨酯等众多官能团反应，最终形成网络结构，达到不溶不熔的效果。它克服了热塑性丙烯酸树脂的缺点，使涂膜的机械性能、耐化学品性能大大提高。热固性丙烯酸树脂相对分子量在10000～20000之间，除具有丙烯酸树脂的一般性能以外。通过高固体树脂的合成工艺，树脂的相对分子量一般低至2000，因此在施工粘度下，涂料的固体成分可到30～70％，其优越的丰满度、光泽、硬度、在高温烘烤不变色，不泛黄。耐热性、耐水性、耐溶剂性、耐磨、耐划性更优良。有本体浇铸造材料、溶液型、乳液型、水基型等多种形态。
作为本申请屏幕保护膜制备方法的改进，紫外/蓝光吸收剂包括第二有机溶剂，以及分散于第二有机溶剂中且粒径范围为5～60nm的稀土氧化物。本申请的紫外/蓝光吸收剂可用于吸收波长范围320～460nm的紫外光和蓝光。
作为本申请屏幕保护膜制备方法的改进，稀土氧化物选自氧化铈、氧化镧、氧化镨中的至少一种，更优选氧化铈。稀土氧化物具有以下的组成比例：
本申请中的所有粒径均为D95粒径。
对于粒径不同的稀土氧化物纳米粒子，由于表面特性和晶格缺陷存在区别，对应的特征吸收峰也有较大的不同。本申请通过对稀土氧化物粒径的精细控制，使较小粒径的稀土氧化物对420～460nm的蓝光有较好的吸收；使较大粒径的稀土氧化物实现对320～380nm紫外光的吸收。从而扩展了本申请紫外/蓝光吸收剂吸收光谱的宽度。
作为本申请屏幕保护膜制备方法的改进，稀土氧化物在紫外/蓝光吸收剂中的含量为30～50重量％。如果含量低于30％，稀土氧化物纳米粒子的浓度过低，其光吸收性较差，如果含量过大，稀土氧化物纳米粒子在有机溶剂中的分散较差。
作为本申请屏幕保护膜制备方法的改进，第二有机溶剂选自芳香烃、酯、酮中的至少一种，其中芳香烃类溶剂优选甲苯、二甲苯等，酯类溶剂优选乙酸乙酯，酮类溶剂优选丙酮、环己酮。第二有机溶剂更优选为二甲苯和环己酮的混合溶剂，两者混合的体积比为4：1～5：1。本申请经研究发现，二甲苯和环己酮的混合溶剂能够大幅改善对稀土氧化物纳米粒子的分散能力，形成稳定的悬浊乳液，使各溶剂的优点得到充分发挥。
作为本申请屏幕保护膜制备方法的改进，紫外/蓝光吸收剂中还含有偶联剂。偶联剂是一类具有两不同性质官能团的物质，其分子结构的最大特点是分子中含有化学性质不同的两个基团，一个是亲无机物的基团，易与无机物表面起化学反应；另一个是亲有机物的基团，能与合成树脂或其它聚合物发生化学反应或生成氢键溶于其中。本申请经研究发现，通过添加偶联剂，可在稀土氧化物纳米粒子和第二有机溶剂的界面之间架起“分子桥”，将两种性质悬殊的材料连接在一起，提高稀土氧化物在第二有机溶剂中的分散性。
作为本申请屏幕保护膜制备方法的改进，偶联剂选自硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。其中硅烷偶联剂选自氨丙基二乙氧基硅烷、氨丙基二甲氧基硅烷、乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基二甲氧基硅烷、缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、三氟丙基环三硅氧烷(D3F)，更优选为三氟丙基环三硅氧烷(D3F)中的至少一种。钛酸酯偶联剂选自NDZ 101、NDZ 105、NDZ 201、NDZ 311中的至少一种。优选地，偶联剂的用量为所述稀土氧化物用量的3～5重量％。
作为本申请屏幕保护膜制备方法的改进，粘结剂、紫外/蓝光吸收剂、第一有机溶剂的质量比为20～40：5～10：100～120，优选30：6～8：100。
作为本申请屏幕保护膜制备方法的改进，在第一有机溶剂中还加入染料，更优选染料为油溶性透明紫染料和/或油溶性透明蓝染料。这两种染料用于调节屏幕保护膜的颜色，避免其由于发黄而影响显色性。
作为本申请屏幕保护膜制备方法的改进，油溶性透明紫染料与第一有机溶剂的质量比为2～5：100～120；油溶性透明蓝染料与第一有机溶剂的质量比为3～8：100～120。染料加入量过多，会使屏幕保护膜颜色变深，且影响可见光的透过；加入量过少起不到调节颜色的效果，无法得到白色的屏幕保护膜。
作为本申请屏幕保护膜制备方法的改进，在第一有机溶剂中还加入SiO2。加入SiO2用于增加屏幕保护膜的硬度，无需在制备过程完成后对屏幕保护膜另做硬化处理。
作为本申请屏幕保护膜制备方法的改进，SiO2为纳米级，更优选粒径为20～30nm。这一范围的SiO2的粒径与稀土氧化物相当，能够保证屏幕保护膜具有良好的机械性能，抗折抗弯。
作为本申请屏幕保护膜制备方法的改进，将SiO2通过偶联剂处理，偶联剂的用量、种类及作用如前所述。优选地，SiO2与第一有机溶剂的质量比为5～10：100～120，优选6～8：100。
作为本申请屏幕保护膜制备方法的改进，所述聚酯膜为PET膜，其为光学级，厚度为170～190微米。PET膜是一种性能比较全面的包装薄膜。其透明性好，有光泽，具有良好的气密性和保香性，防潮性中等，在低温下透湿率下降。PET膜的机械性能优良，其强韧性是所有热塑性塑料中最好的，抗张强度和抗冲击强度比一般薄膜高得多。PET膜还具有优良的耐热、耐寒性和良好的耐化学药品性和耐油性。
作为本申请屏幕保护膜制备方法的改进，涂层厚度为10～30微米，更优选15～20微米。
作为本申请屏幕保护膜制备方法的改进，固化温度为120～140℃，作为本申请屏幕保护膜制备方法的改进，离型膜的剥离力为3～10g。进一步地，基膜涂有涂层的一面为硬化面，另一面为硅橡胶面。在基膜的硬化面选取剥离力为3～5g的离型膜，硅橡胶面选择剥离力为8～10g的离型膜。离型膜是热转印常用到的一种材料，通过在PET底材上涂布硅油而成，所以也称为硅油膜。常规厚度从5～50微米，经过防静电和防划伤处理具有很好的吸附和贴合性，且易于剥离。离型膜有PET高光亮膜、PET转移膜、PET反光膜、化学涂布膜、PET抗静电膜等不同类型。每种规格离型膜的剥离力只能是一个大概的范围，不可能做到完全精确一致。本申请对离型膜的厚度和种类没有具体要求。
本申请的屏幕保护膜在使用时，将基膜两面的离型膜剥离，使硅橡胶面贴合于屏幕表面。
实施例中的热固性丙烯酸酯购自无锡市明日化工科技有限公司，牌号为2589-655；油溶性透明紫染料购自深圳市余氏化工有限公司，牌号为透明紫RR；油溶性透明蓝染料购自苏州三颜精细化工有限公司，牌号为Solxent Blue78；D3F购自湖南有色郴州氟化学有限公司；PET膜购自苏州茂裕光电科技有限公司；离型膜购自吉翔宝(太仓)离型材料科技发展有限公司，为单塑单硅白色离型纸。
实施例1、2、3、5、6
步骤一、向100g二甲苯和乙酸乙酯的混合溶剂(两者体积比为2:1～3:1)中加入20～40g热固性丙烯酸酯作为粘结剂溶解，然后加入固含量为40～60％的紫外/蓝光吸收剂5～10g，油溶性透明紫染料0～5g，油溶性透明蓝染料0～8g，得到混合液。
步骤二、将粒径为20～30nm的纳米SiO2分散于二甲苯中，得到固形物含量为40～50重量％的分散液，分散液中还含有3～7重量％的D3F。将10～20g分散液加入上述混合液中，得到功能性的表面涂料。
步骤三、将得到的表面涂料涂布于170～190微米厚的光学级PET膜的表面以形成涂层，控制涂层厚度为10～30微米，再将该涂层在120～140℃条件下固化30～40min，得到基膜。
步骤四、在得到基膜的两面分别复合剥离强度为3～10g的离型膜，其中硬化面选取3～5g剥离力的离型膜，硅橡胶面选择8～10g剥离力的离型膜，即可制得白色的屏幕保护膜。
实施例4
步骤一、三、四同实施例1，区别在于步骤一得到混合液后直接转到步骤三，将得到的混合液作为表面涂料，涂布于光学级PET膜表面以形成涂层。
实施例1～6中，使用的第一溶剂、粘结剂、紫外/蓝光吸收剂、油溶性透明紫染料、油溶性透明蓝染料的用量、离型膜剥离力如表1所示，紫外/蓝光吸收剂中，稀土氧化物的种类、第二溶剂、粒径分布、固含量如表2所示，纳米SiO2的粒径、固形物重量含量、D3F重量含量、分散液用量如表3所示。
表1
表2
表3
注：“\”表示未加入任何物质。
对制备得到的屏幕保护膜进行如下测试：
可见光透过率、蓝光透过率、紫外光透过率：通过紫外-可见分光光度计测定对波长400～700nm的可见光、波长420～460nm蓝光和波长320～380nm紫外光的透过率。
表面HC硬度：通过ASTM D3363铅笔硬度测试得到。
水接触角、油接触角：通过日本Kyowa公司生产的G-1型εrma角度计式接触角测定仪进行测试。
制备的屏幕保护膜的性能参数如表4所示：
表4
比较实施例1～6可知：实施例1、2由于使用了混合溶剂合适粒径范围的稀土氧化物和SiO2，制备的屏幕保护膜具有较好的透过率和表面硬度，由于实施例2的紫外/蓝光吸收剂用量高于实施例1，因此蓝光透过率和紫外光透过率更低。实施例3中使用了单一有机溶剂，降低了各粒子的分散性，因此水接触角和油接触角增大。实施例4和5中仅使用一种染料，制备的保护膜的性能没有较大差异，可见光透过率略高，但颜色泛黄，且实施例4中没有使用纳米级SiO2，硬度降低。实施例6中没有使用染料，颜色较黄。
通过本申请提供的方法，制备的屏幕保护膜的表面硬度在3H以上，水接触角≤110°，硬脂酸甘油酯接触角≤70°，对320～460nm的紫外和蓝光吸收率在59％以上、可见光透光率在89％以上。
对比例1～2
对比例1和2的紫外/蓝光吸收剂中，使用的稀土氧化物粒径大于60nm，其余制备条件同实施例1。稀土氧化物的种类及粒径分布如表5所示。
表5
注：“\”表示未加入任何物质。
对比例3～7
对比例3～7除稀土氧化物的种类及粒径分布如表6所示外，其余制备条件同实施例1。对比例7为深圳市杰士鸿电子应用材料有限公司生产的防蓝光手机膜。测试所得对比例1～7所得保护膜的性能参数，结果如表7所示：
表6
注：“\”表示未加入任何物质。
表7
对比例1和2说明，当稀土氧化物粒径超过60nm，蓝光吸收率降低，透过率升高，且随着稀土氧化物粒径的增大，紫外吸收率上升不明显。将实施例1～6与对比例3～6对照，说明如果稀土氧化物的粒径没有在四个区间内取值，将会导致蓝光、紫外光的透过率上升，可见光透过率下降。对比例7说明，市售的蓝光吸收膜吸收率和本申请相当，但硬度较低，且颜色较黄。
本申请虽然以较佳实施例公开如上，但并不是用来限定权利要求。任何本领域技术人员在不脱离本申请构思的前提下，都可以做出若干可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种屏幕保护膜的制备方法，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤：
步骤一、在第一有机溶剂中加入粘结剂和紫外/蓝光吸收剂，得到表面涂料；
步骤二、将所述表面涂料涂布于聚酯膜的表面形成涂层，将所述涂层固化得到基膜；以及
步骤三、在所述基膜的两面分别复合离型膜，得到所述屏幕保护膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一有机溶剂选自芳香烃、酯、酮中的至少一种，优选选自甲苯、二甲苯、丙酮、环己酮、甲酸甲酯、乙酸乙酯中的至少一种，更优选为二甲苯和乙酸乙酯的混合溶剂，两者混合的体积比为2:1～3:1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘结剂为热固性丙烯酸酯。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述紫外/蓝光吸收剂包括第二有机溶剂，以及分散于第二有机溶剂中且粒径范围为5～60nm的稀土氧化物；
优选地，所述稀土氧化物选自氧化铈、氧化镧、氧化镨中的至少一种，更优选氧化铈；
优选地所述第二有机溶剂选自芳香烃、酯、酮中的至少一种，更优选为二甲苯和环己酮的混合溶剂，两者混合的体积比为4：1～5：1；
优选地，所述稀土氧化物在紫外/蓝光吸收剂中的含量为30～50重量％；
优选地，所述紫外/蓝光吸收剂中还含有偶联剂。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘结剂、紫外/蓝光吸收剂、第一有机溶剂的质量比为20～40：5～10：100～120，优选30：6～8：100。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一有机溶剂中还加入染料，更优选所述染料为油溶性透明紫染料和/或油溶性透明蓝染料；
优选地，所述油溶性透明紫染料与第一有机溶剂的质量比为2～5：100～120；所述油溶性透明蓝染料与第一有机溶剂的质量比为3～8：100～120。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一有机溶剂中还加入SiO2；
优选地，所述SiO2为纳米级，更优选粒径为20～30nm。
优选地，所述SiO2通过偶联剂处理；
优选地，所述SiO2与第一有机溶剂的质量比为5～10：100～120，优选6～8：100。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚酯膜为PET膜，厚度为170～190微米，优选其为光学级；所述涂层厚度为10～30微米，更优选15～20微米。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离型膜的剥离力为3～10g。
10.根据权利要求1至9中任一项所述方法制备的屏幕保护膜。
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