CN107362955A

CN107362955A - 一种抗菌防眩光膜的制备方法

Info

Publication number: CN107362955A
Application number: CN201610311619.3A
Authority: CN
Inventors: 李幸; 杨磊
Original assignee: Shenzhen Is Along An Heng Development In Science And Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Is Along An Heng Development In Science And Technology Co Ltd
Priority date: 2016-05-12
Filing date: 2016-05-12
Publication date: 2017-11-21

Abstract

本发明涉及一种制备抗菌防眩光膜的方法。所述用于制备抗菌防眩光膜的方法可以形成防眩光膜，该防眩光膜通过喷涂的方法，拥有良好的表面粘合力、耐磨性以及优异的防眩光效果和抗菌性能。

Description

一种抗菌防眩光膜的制备方法

技术领域

本发明涉及一种抗菌防眩光 (anti-glare) 膜的制备方法。

背景技术

根据眩光产生的光源，可将眩光分为两种：直射眩光，即由人正常视野内出现的过亮的光源诸如灯光、灯具而引起的；反射眩光是观察者在反射系数高的表面，特别像有光泽的金属、玻璃镜面这样的反射表面，看到光源的强反射光而引起的。在大量的民用建筑中，如住宅、宿舍、教室等，如果灯具保护角和悬挂高度不合理会造成直接眩光。同时还存在反射眩光。在工业建筑的车间、实验室、控制室场所所出现的眩光会导致眼睛的疲劳，注意力分散，对于识别细微或复杂的工作非常不利。在一些大型公共建筑或有特殊功能的建筑中，如展览馆、美术馆、博物馆、体育场等都需要限制或防止眩光。如果在这些场所出现眩光，会影响观察事物的真实性，大大降低这类建筑的使用价值。另外，在道路交通上，汽车的远光灯，太阳光照射等产生的玻璃镜面反射等，都是成为干扰或者妨碍人们视觉的有害因素。

随着显示屏应用的快速增加，在显示设备例如 PDP、CRT 和 LCD 上设置防眩光膜以最大限度地减少外部光在该显示设备上的镜面反射变得越来越有必要。

相对于国外的基础和理论研究来说，国内关于防眩光产品的发明专利较多，其中多以应用到显示器防眩光屏居多。丁雪佳等通过光固化预聚物、光引发剂、活性稀释剂、无机纳米金属氧化物和有机聚合物粒子等主要成分，在60-80℃下经紫外光干燥固化，制得防眩光的薄膜。日本电工株式会社利用透明塑料膜基材和含有微细颗粒制备出表面具有凹凸结构一种防眩性硬涂层，其不仅可以减少眩光现象的出现，而且不会出现白色模糊，在应用到显示器领域能在亮光中呈现出良好的显示对比度。林巨山等通过有机-无机复合的二氧化硅粒子与引发剂、多官能团(甲基)丙烯酸酯并用，制备出一种防污性能优异的防眩光的涂料，其得到的硬质涂层还具有良好的透明性和耐磨损性。LG化学也制备了用于显示防眩光的涂膜，该图层主要是包括成膜剂树脂、有机粒子、无机粒子等，用于防止由于显示器屏幕反射外来光源光线而产生的眩光现象。

一般而言，防眩光膜通过干法或湿法制备。干法是通过使用沉积或溅射来层叠多层薄层。该方法提供了薄膜界面处极佳的粘合力，但需要高的生产成本，这成为商用用途的限制。相比之下，湿法是将含有成膜剂、溶剂等的组合物施用到基底上后对其干燥和固化。该方法较之干法成本低，因而广泛地用于商业应用中。然而，在所述湿法中，用于制备抗菌性能的防眩光膜鲜少提及。

湿法制备防眩光膜的方法有浸渍提拉法、旋覆法、刷涂法及喷涂法。旋覆法包括两个步骤：即旋覆与热处理，衬底在电机的带动下以一定的角速度旋转，当溶液液滴从上方落于衬底表面时，它就被迅速地分覆到材底的整个表面。溶剂的蒸发使得旋覆在衬底表面的溶胶迅速凝胶化，紧接着经过一定的热处理后便得到了防眩光薄膜。浸渍提拉法主要包括3个步骤：即浸渍、提拉和热处理。首先将衬底材料浸入预先制备好的溶胶之中，然后以一定的速度将衬底向上提拉出液面，这时在衬底的表面会形成一层均匀的液膜，紧接着溶剂迅速挥发，于是附着在衬底表面的溶胶迅速凝胶化并同时干燥，从而形成一层凝胶膜。当该膜在室温下完全干燥后，将其置于一定的温度下进行适当的热处理，最后便制得了防眩光薄膜。喷涂法则是采用液体雾化的方法，将混合液喷涂在基材表面，溶剂在喷涂的瞬间经过高压雾化发生挥发，剩下的纳米粒子沉积在基材表面，形成防眩光膜层。这种方法简单、方便，制造成本低，能实现批量化等优点。此方法的关键在于得到粒径分布均匀的氧化物纳米颗粒，这样才能使颗粒在溶液中均匀分散并稳定存在，否则溶液易发生颗粒沉降。然而，市场上并没有针对防眩光材料开发的喷涂镀膜机，采用简单的手工喷涂方法或者使用油漆的喷涂设备并不能满足防眩光膜层的喷涂要求，容易造成膜层分散不均匀等不良。

发明内容

本发明提供一种抗菌防眩光膜的制备方法，该方法通过制备性能良好的药液，采用自动化喷涂工艺，能够形成抗菌效果优异和耐刮擦性能良好的防眩光膜。

一种抗菌防眩光膜的制备方法，其包含以下步骤：提供抗菌防眩光混合液组合物，所述组合物包含聚氨酯成膜剂、无机纳米颗粒、粘合剂、抗菌颗粒、引发剂、稳定剂和溶剂，所述成膜剂组合物为聚氨酯化合物及其改性化合物；将组合物放置于喷涂设备的药液灌中，对PMMA基材表面进行等离子预处理；通过喷涂雾化系统，将所述的混合液组合物喷涂在PMMA基材表面；然后通过低温表干，最后通过低温干燥固化，获得具有抗菌防眩光效果的材料。

其中所述抗菌防眩光混合液组合物包含10至50重量份的成膜剂，3至10重量份的无机纳米颗粒，0.5至2重量份抗菌颗粒，0.5至3重量份聚合引发剂，0.5至5重量份稳定剂以及50至200重量份溶剂。

该技术方案中无机纳米颗粒具有3至50nm的数均直径。其中无机纳米颗粒为二氧化硅、二氧化钛、氧化锆等纳米颗粒的单一物质，或者是多种物质的复配组合物。其中所述粘合剂为丙烯酸酯类化合物，丙烯酸酯基化合物可为一种或多种选自以下的化合物：季戊四醇三（甲基）丙烯酸酯、季戊四醇四（甲基）丙烯酸酯、二季戊四醇六（甲基）丙烯酸酯、三亚甲基丙烷三（甲基）丙烯酸酯、乙二醇二（甲基）丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯等。其中抗菌颗粒为纳米氧化银，纳米二氧化钛、纳米氧化锌等材料的单一物质，或者多种物质的复配组合物。

本发明所诉的喷涂设备（如图2）包括基材传送系统1，其特征在于，在所述基材传送系统1上设有保护罩2，所述保护罩2顶部设有压风口3和排风口4，在所述保护罩2里面设有雾化喷涂装置5和在喷涂前端设置了等离子清洗装置6；所述等离子清洗装置的等离子清洗头6通过连有第一驱动源的马达滑轨7进行控制操作的；所述雾化喷涂装置的喷枪通过连有第二驱动源的马达滑轨8进行控制操作的。

本发明的有益效果是：根据本发明，所述防眩光膜层的制备方法，操作方便，产能效率高，由此形成的防眩光膜层能够保持更加改善的界面粘合力和耐刮擦性，并表现出优异的抗菌效果，从而其可优选地用作显示设备等中的防眩光涂层。此外，本发明论述的喷涂设备，可实现自动化和连续性喷涂，提高机器加工产能，节约时间成本，并能有效的提高产品的生产良率。

附图说明

图1是本发明生产防眩光膜的工艺流程图。

图2是本发明的防眩光喷涂设备平面结构示意图。

具体实施方式

首先，除说明书全文另有说明外，本说明书中使用的术语定义如下。

首先，术语“成膜剂”意指有聚氨酯及其改性聚合物组成的高分子聚合物。术语“无机纳米颗粒”意指由多无机材料制得的颗粒，并且包括具有纳米级数均直径的颗粒，例如具有数均直径为 100nm 或以下的颗粒。术语“粘合剂”意指为丙烯酸酯类化合物，丙烯酸酯基化合物可为一种或几种化合物的复配。术语“中空颗粒”意指在其表面上或内部有空腔的无机颗粒。术语“膜层”意指通过将下文所述的防眩光涂料组合物通过设备喷涂的方式在预定基底膜上而形成的组合物层。

本发明制备的防眩光膜层通过采用水性聚氨酯作为成膜剂，具有环保无毒的特点。

本发明制备的防眩光膜层具有良好的附着力、耐摩擦性能及优良的防眩光性能。

本发明制备的防眩光膜层具有优异的抗菌性能，达到99.9%以上的抗菌效果。

本发明制备的防眩光膜层具有高效的制备方法，产能效率高，产品的良率达到95%以上。

根据本发明以上特征，该制备防眩光膜层的方法为：

首先制备出防眩光抗菌组合物，所述防眩光抗菌组合物包含聚氨酯成膜剂、无机纳米颗粒、粘合剂、抗菌颗粒、引发剂、稳定剂和溶剂。然后通过喷涂工艺进行膜层的制备，所述的喷涂方法是采用自动化喷涂设备进行实现，其中所述的喷涂设备包括基材传送系统，在所述基材传送系统上设有保护罩，所述保护罩顶部设有压风口和排风口，在所述保护罩内设有等离子清洗装置和邻设于所述等离子清洗装置的雾化喷涂装置；所述等离子清洗装置的等离子清洗头通过连有第一驱动源的第一传动机构与第一直线导轨的第一滑块连接；所述雾化喷涂装置的喷枪通过连有第二驱动源的第二传动机构与第二直线导轨的第二滑块连接。然后将喷涂后的基材在60℃下低温烘干成膜，即得抗菌防眩光膜层。

所述聚氨酯成膜剂为水性聚氨酯，其水性聚氨酯的分子量为500-10000，优选分子量为500-5000的聚氨酯改性聚合物作为成膜剂，成膜剂水性聚氨酯的为有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物改性而成，可以为一种物质，也可以为多种改性物质的组合物，优选二苯基甲烷二异氰酸酯与聚醚二元醇作为聚氨酯的改性聚合物。

所述无机纳米颗粒为二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、氧化锆等纳米颗粒的单一物质，或者是多种物质的复配组合物，优选二氧化硅作为无机纳米颗粒添加剂。纳米颗粒的粒径大小为3-100nm，优选为3-50nm。

所述粘合剂为甲基丙烯酸酯及丙烯酸酯类物质的改性聚合物，丙烯酸酯类化合物可为一种或多种选自以下的化合物：季戊四醇三（甲基）丙烯酸酯、季戊四醇四（甲基）丙烯酸酯、二季戊四醇六（甲基）丙烯酸酯、三亚甲基丙烷三（甲基）丙烯酸酯、乙二醇二（甲基）丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯等。此粘合剂的作用是连接纳米颗粒与成膜剂，二氧化硅表面含有大量的羟基（-OH）基团，能与粘合剂链上的一端羟基发生化学缩合，形成紧密的化学键，粘合剂的另一端与成膜剂聚氨酯相连，大大提高纳米颗粒在膜层中的稳定性与附着力。

所述抗菌颗粒为纳米银、纳米铜、纳米锌、纳米二氧化钛、纳米氧化锌等材料的单一物质，或者多种物质的复配组合物。抗菌纳米颗粒的粒径大小为3-200nm，优选5-100nm。其中抗菌材料优选磷酸锆载银抗菌剂。

所述引发剂的实例可包括过氧二硫酸铵、过氧化苯甲酰、过硫酸钾、二叔丁基过氧化物、异丙苯过氧化氢、过氧化月桂酰、叔丁基过氧化苯甲酸酯、过氧化二碳酸（双-2-苯氧乙基酯）、过氧化二碳酸二（2-乙基己酯）、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、过氧化甲乙酮等引发剂。

所述稳定剂的目的是为了提高药液的稳定性，防止纳米颗粒发生聚集与沉积。稳定剂可为一种或多种以下的化合物：BYK-P104、BYK-P104S、BYK-354、BYK-052、BYK-323 、BYK-161、BYK-306、BYK-164、BYK-310、BYK-450、BYK-405、BYK-410、BYK-066、BYK-141、BYK-ES80、BYK-Special、BYK-046、BYK-130、BYK-163、BYK-358、BYK-ATU、BYK-110、BYK-057、BYK-333、BYK-OK、v065、BYK-077、BYK-071、BYK-344、BYK-101、v355、BYK-331等。

本发明所述防眩光药液的溶剂是一种以水为主的溶剂，外加少量的有机溶剂，如丙酮、DMF、四氢呋喃等，比起传统的防眩光药液，环保性能更优。

下文中，为更好地理解，将描述本发明的优选实施例。然而，以下实施例仅用于说明性目的，而非旨在限制本发明。

实施例 1

（制备防眩光涂料组合物）

添加成膜剂水性聚氨酯（WPU）溶液30份，纳米无机纳米颗粒SiO2粉体5份，添加粘合剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯8份，磷酸锆载银抗菌剂1.5份，添加引发剂过氧二硫酸铵0.5份，添加1份稳定剂 BYK-028、1份稳定剂BYK-347以及100份的溶剂，在高速分散机上，以转速 2500r/min 连续分散 30min，静置脱泡 30min，制得防眩光的涂料组合物。

（制备防眩光膜层）

使用喷涂工艺对防眩光涂料组合物进行膜层制备，首先进行等离子前处理，将PMMA基材表面进行活化，然后通过0.5MPa的雾化压力，10g/min的喷枪流速，将防眩光涂料喷涂在基材表面，接着在60℃的情况下将膜层进行干燥成膜，获得防眩光膜层。

实施例 2

（制备防眩光涂料组合物）

添加成膜剂水性聚氨酯（WPU）溶液35份，纳米无机纳米颗粒SiO2粉体5份，添加粘合剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲基硅烷2份和三亚甲基丙烷三（甲基）丙烯酸酯8份，磷酸锆载银抗菌剂1.5份，添加引发剂过氧二硫酸铵0.5份，添加1份稳定剂 BYK-028、2份稳定剂BYK-190以及100份的溶剂，在高速分散机上，以转速 2500r/min 连续分散 30min，静置脱泡30min，制得防眩光的涂料组合物。

（制备防眩光膜层）

使用喷涂工艺对防眩光涂料组合物进行膜层制备，首先进行等离子前处理，将PMMA基材表面进行活化，然后通过0.45MPa的雾化压力，10g/min的喷枪流速，将防眩光涂料喷涂在基材表面，接着在60℃的情况下将膜层进行干燥成膜，获得防眩光膜层。

实施例 3

（制备防眩光涂料组合物）

添加成膜剂水性聚氨酯（WPU）溶液40份，纳米无机纳米颗粒SiO2粉体8份，添加粘合剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲基硅烷2份和三亚甲基丙烷三（甲基）丙烯酸酯10份，磷酸锆载银抗菌剂1.5份，添加引发剂过氧二硫酸铵0.5份，添加1份稳定剂 BYK-028、1份稳定剂BYK-190以及100份的溶剂，在高速分散机上，以转速 2500r/min 连续分散 30min，静置脱泡30min，制得防眩光的涂料组合物。

（制备防眩光膜层）

使用喷涂工艺对防眩光涂料组合物进行膜层制备，首先进行等离子前处理，将PMMA基材表面进行活化，然后通过0.40MPa的雾化压力，10g/min的喷枪流速，将防眩光涂料喷涂在基材表面，接着在60℃的情况下将膜层进行干燥成膜，获得防眩光膜层。

对比例 3

（制备防眩光涂料组合物）

基于 100 重量份季戊四醇六丙烯酸酯 (PETA) 计；15.87 重量份二氧化硅纳米颗粒分散的硅溶胶（40%固定溶胶）；约 10.85 重量份引发剂（具体地，约 1.11 重量份Darocur-1173、约 6.48 重量份 Irgacure-184、约 2.15 重量份 Irgacure-819 和约1.11 重量份 Irgacure-907）；以及约 251.85 重量份溶剂（具体地，约 125.91 重量份甲基异丁酮、约 41.98 重量份乙醇、约 41.98 重量份正丁醇和约 41.98 重量份乙酰丙酮）。

（制备防眩光膜层）

实验测试

对由实施例和对比实施例制备的抗反射涂膜进行以下项目的评价，结果示于以下表1中。

1）透光率和雾度的测量：使用 WGT-S透光率雾度测定仪评价透光率和雾度。

2）光泽度的测量：使用WGG-60 光泽度仪评价光泽度。

3）耐刮性的评价：使用负载 500g/cm2 的钢丝线以 24m/min 的速度摩擦该抗反射涂膜 10 次，随后计算表面上长度为 1cm 或更长的划痕数。此时，若发现膜表面上没有划痕，则评价其为“极其优异”（◎），如果长度为 1cm 或更长的划痕数大于等于 1 且小于5、大于等于 5 且小于 5 以及 15 或 15 以上，则各自分别评估为“优异”（○）、“中等”（△）以及 “差”(X）。

4）粘合力的评价：各个膜的粘合力通过 Nichiban 胶带的划格实验（cross cuttest，ASTM D-3359）进行评估。

5）抗菌性的评价：对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抑菌率进行测试评价。

表1 实验测试结果

如表1中所示，实施例的防眩光膜层较之对比实施例的膜层具有更高的透光率，更好的耐刮擦性和粘合性以及优异的抗菌性能。

Claims

1.一种抗菌防眩光膜的制备方法，其包含以下步骤：

提供抗菌防眩光混合液组合物，所述组合物包含聚氨酯成膜剂、无机纳米颗粒、粘合剂、抗菌颗粒、引发剂、稳定剂和溶剂，所述成膜剂组合物为聚氨酯及其改性化合物；将组合物放置于喷涂设备的药液灌中，对基材表面进行等离子预处理；通过喷涂雾化系统，将所述的混合液组合物喷涂在基材表面；然后通过低温（60℃）干燥成膜，获得具有抗菌防眩光效果的材料。

2.权利要求1的方法，其中所述抗菌防眩光混合液组合物包含10至50重量份的成膜剂，3至10重量份的无机纳米颗粒，3至20重量份的粘合剂，0.5至2重量份抗菌颗粒，0.5至3重量份聚合引发剂，0.5至5重量份稳定剂以及50至200重量份溶剂。

3.权利要求1的方法，其中所述无机纳米颗粒具有3至50nm的数均直径。

4.权利要求1的方法，其中所述无机纳米颗粒为二氧化硅、二氧化钛、氧化锆等纳米颗粒的单一物质，或者是多种物质的复配组合物。

5. 权利要求1的方法，其中所述粘合剂为丙烯酸酯类化合物，丙烯酸酯基化合物可为一种或多种选自以下的化合物：季戊四醇三（甲基）丙烯酸酯、季戊四醇四（甲基）丙烯酸酯、二季戊四醇六（甲基）丙烯酸酯、三亚甲基丙烷三（甲基）丙烯酸酯、乙二醇二（甲基）丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯等。

6.权利要求1的方法，其中所述抗菌颗粒为纳米氧化银，纳米二氧化钛、纳米氧化锌等材料的单一物质，或者多种物质的复配组合物。

7.权利要求1的方法，其中所诉的喷涂设备包括基材传送系统1，其特征在于，在所述基材传送系统1上设有保护罩2，所述保护罩2顶部设有压风口3和排风口4，在所述保护罩2里面设有雾化喷涂装置5和在喷涂前端设置了等离子清洗装置6；所述等离子清洗装置的等离子清洗头6通过连有第一驱动源的马达滑轨7进行控制操作的；所述雾化喷涂装置的喷枪通过连有第二驱动源的马达滑轨8进行控制操作的。