CN109868045A

CN109868045A - 一种抗光性纳米涂料及其使用方法

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Publication number: CN109868045A
Application number: CN201910084110.3A
Authority: CN
Inventors: 施小凯; 余康; 罗成
Original assignee: Huaxinyun Digital Technology (wuhan) Co Ltd
Current assignee: Huaxinyun Digital Technology (wuhan) Co Ltd
Priority date: 2019-01-29
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2019-06-11

Abstract

一种抗光性纳米涂料，包括如下质量份的原料：80～90份水溶性树脂，5～15份水性助剂以及3～8份去离子水，使用时用喷枪以3～5m/s的速度逐行、逐层将涂料喷涂于透光载体上以形成涂层，重复喷涂2～5层，涂层总厚度为6～15um。本发明所述的抗光性纳米涂料应用于背投屏幕后使背投屏幕具有抗光性好、亮度明亮均匀、可视角度广、清晰度高、显示尺寸大的特点，且操作方便快捷，喷涂不受原始透光载体形状和尺寸的限制，可极大地促进背投光学屏幕的广泛应用。

Description

一种抗光性纳米涂料及其使用方法

技术领域

本发明涉及纳米涂料技术领域，具体涉及应用于光电显示设备的一种抗光性纳米涂料及其使用方法。

背景技术

现在背投正显投影系统采取背后投影的方式，观众和投影设备位于投影屏幕两侧，从投影机投射出来的光照射到半透明的背投屏幕时有部分光透过，观众通过透射出来的光而看到投影画面，投影画面的效果取决于透过的光的多少，背投正显投影系统包括投影仪和背投光学屏幕，现有技术中背投屏幕容易漫射或反射周遭其他光源，因此在投影时，需要在较暗的环境才能得到较好的视觉效果，故抗光性差，而关闭环境灯光后投影画面容易过亮，长时间观看对眼睛刺激较大，影响观看的舒适度，容易对视力造成不良影响，而背投光学屏幕目前广泛应用于大型会议室、指挥控制中心、培训教育、电视会议、展示厅、展览馆、礼堂、体育馆、音乐厅、超级市场、机场、车站、码头、自助餐厅、橱窗等场合，甚至各种环境光强烈的复杂环境，这就对光学屏幕提出了更高的要求，现有技术中主要通过对背投屏幕的结构进行改进以获得更优的性能，如中国专利CN201876559U公开了一种曲面棱锥形微透镜阵列及带有该透镜阵列的背投屏幕，其通过将曲面棱锥形微透镜阵列与菲涅尔透镜组合，并且在每个曲面棱锥形微透镜单元的侧面不发光部分涂上黑色涂层，而达到高透过率、高对比度、高分辨率、防眩光以及大视角的效果，然而，这种背投屏幕结构复杂、加工难度大、制造成本高、不利于大面积推广使用。而现有技术中并未有专门应用于背投显示屏幕上的用于简化背投显示屏幕制作程序、提高背投显示屏幕性能的抗光性涂料，因此，本发明旨在填补该处空白，以更好的促进背投光学片屏幕的广泛应用。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种抗光性纳米涂料，以简化背投显示屏幕制作程序、提高背投显示屏幕性能。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种抗光性纳米涂料，包括如下质量份的原料：80～90份水溶性树脂，5～15份水性助剂以及3～8份去离子水。

进一步的，所述水溶性树脂由质量分数为55％的聚氨酯树脂、30％的丙烯酸树脂以及15％的纳米微粒组成。聚氨酯树脂能提高涂层的耐磨性和环境稳定性，使涂层适应不同的温度和湿度；丙烯酸树脂提高涂层在透明载体上的粘着度；聚氨酯树脂和丙烯酸树脂成膜后的折射率为1.0～1.2。

进一步的，所述纳米微粒的折射率为2.1～3.7，粒径为100～280nm，折射率最优为3.2～3.7，粒径最优为160～180nm。

进一步的，所述纳米微粒包括二氧化钛和氧化钡，还包括氧化铝、氧化钛、氧化锌以及硫化钡中的一种或两种。

进一步的，所述纳米微粒中二氧化钛与氧化钡的摩尔含量比为(1～1.5):1。二氧化钛的折射率为2.3～3.5，并随二氧化钛与氧化钡的摩尔含量比的增加而增大，氧化钡的折射率为1.87，要获得折射率高的纳米微粒，应使二氧化钛与氧化钡的摩尔含量比尽可能高，本发明中二氧化钛与氧化钡的摩尔含量比优选为1.5:1，纳米微粒的总体的折射率能到2.1～3.7。

投影光穿透涂层时，由于纳米微粒和成膜剂(聚氨酯树脂和丙烯酸树脂)的折射率不一样，投射光穿透两种不同折射率的材料时，会折射到更大的角度，从而画面的可视视角更广；而投影光穿透涂层时，若纳米微粒粒径较大，透光率会比较低，画面亮度会比较暗。该涂层选用100～280nm的纳米微粒，能透过更多的光从而大幅减少环境光的影响，画面明亮清晰。

进一步的，所述水性助剂由质量分数为30％的稀释剂、35％的分散剂以及35％的流平剂组成。

进一步的，所述稀释剂包括醋酸乙酯和醋酸丁酯，醋酸乙酯和醋酸丁酯的质量比为1:1，作用为降低整体稠度，方便直接使用。

进一步的，所述分散剂包括聚丙烯酸胺盐，用于促进纳米微粒的均匀分散。

进一步的，所述流平剂包括聚乙烯醇缩丁醛，用于使涂料干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂层。

本发明还涉及一种抗光性纳米涂层的使用方法，使用时用喷枪以3～5m/s的速度逐行、逐层将涂料喷涂于透光载体上以形成涂层，重复喷涂2～5层，涂层总厚度小于15um。本纳米涂料可调整喷涂量进而调整背投屏幕的平衡亮度和可视角度：追求高亮度时，可适当减少喷涂的量，重复喷涂2～3层以达到更高的亮度，这会一定程度上减小可视角度(一般为-10～25°)，因为涂层中的纳米金属盐偏少，不能很好的将投射光折射到画面的各个角度；同时纳米微粒越少，透过涂层的光线越多，并且被折射的次数越少，从而可以获得更高的亮度；而追求更广的视角时，可以适当增加喷涂的量，重复喷涂4～5层以达到更广的可视视角，这会一定程度上降低画面亮度(-2％～-3％)。因为涂层中的纳米金属盐偏多，透过涂层的光线变少并被折射到更大的角度，画面正面亮度会降低，同时可视视角也会变广，本发明中最佳的喷涂量为重复喷涂3～4层。喷涂以刚好消除投影仪的亮斑效应时最佳，此时的画面亮度和可视视角达到一个最佳的平衡效果，能在明亮的环境中显示清晰的画面。

有益效果：

1、本发明所述的抗光性纳米涂料，其简单喷涂于透光载体上即可形成背投显示屏幕，极大的简化了背投显示屏幕的制作程序和生产成本。

2、本抗光性纳米涂料含有高折射率的纳米金属盐粒子，其利用纳米材料特殊光效应而获得具有高清晰度、高亮度、高视角、低成本的显示屏，从而能大幅提高橱窗广告的展现效果。本发明可直接喷涂并附着在玻璃上，施工方便，不占用地面空间并能显示更大的画面，同时应用本抗光性纳米涂料后，本投射光可很好穿透二氧化钛和氧化钡的纳米粒子并折射到涂层的各个面，便不会有亮点和暗点，显示画面明亮色彩均匀，适用于一般低流明投影机，同时适用于高解析度、高亮度、高对比度的投影机，应用范围广。总之应用本抗光性纳米涂料的背投屏幕具有抗光性好、亮度明亮均匀、可视角度广、清晰度高、显示尺寸大的特点，且操作方便快捷，喷涂不受原始透光载体形状和尺寸的限制，是大屏幕和异形屏幕的首选，可极大的促进背投光学屏幕的广泛应用。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例1

涂料组成(重量份数)：85份水溶性树脂，10份水性助剂以及5份去离子水。其中水溶性树脂由质量分数为55％的聚氨酯树脂、30％的丙烯酸树脂以及15％的纳米微粒组成，纳米微粒的折射率为2.8～3.2，粒径为160～180nm，微粒中二氧化钛与氧化钡的摩尔含量比为(1～1.5):1；水性助剂由质量分数为30％的稀释剂、35％的分散剂以及35％的流平剂组成，稀释剂包括质量比为1:1的醋酸乙酯和醋酸丁酯，分散剂包括聚丙烯酸胺盐，流平剂包括聚乙烯醇缩丁醛。

该涂料的使用方法为：选择透明玻璃板作为透光载体，用喷枪以3m/s的速度逐行、逐层将涂料喷涂于透光载体上以形成涂层，重复喷涂3层即得到对应的背投屏幕。

实施例2

涂料组成(重量份数)：95份水溶性树脂，5份水性助剂以及5份去离子水。其中水溶性树脂由质量分数为55％的聚氨酯树脂、30％的丙烯酸树脂以及15％的纳米微粒组成，纳米微粒的折射率为2.8～3.2，粒径为160～180nm，微粒中二氧化钛与氧化钡的摩尔含量比为(1～1.5):1；水性助剂由质量分数为30％的稀释剂、35％的分散剂以及35％的流平剂组成，稀释剂包括质量比为1:1的醋酸乙酯和醋酸丁酯，分散剂包括聚丙烯酸胺盐，流平剂包括聚乙烯醇缩丁醛。

该涂料的使用方法为：选择透明玻璃板作为透光载体，用喷枪以4m/s的速度逐行、逐层将涂料喷涂于透光载体上以形成涂层，重复喷涂3层即得到对应的背投屏幕。

实施例3

涂料组成(重量份数)：80份水溶性树脂，12份水性助剂以及8份去离子水。其中水溶性树脂由质量分数为55％的聚氨酯树脂、30％的丙烯酸树脂以及15％的纳米微粒组成，纳米微粒的折射率为2.8～3.2，粒径为160～180nm，微粒中二氧化钛与氧化钡的摩尔含量比为(1～1.5):1；水性助剂由质量分数为30％的稀释剂、35％的分散剂以及35％的流平剂组成，稀释剂包括质量比为1:1的醋酸乙酯和醋酸丁酯，分散剂包括聚丙烯酸胺盐，流平剂包括聚乙烯醇缩丁醛。

实施例4

涂料组成(重量份数)：85份水溶性树脂，12份水性助剂以及3份去离子水。其中水溶性树脂由质量分数为55％的聚氨酯树脂、30％的丙烯酸树脂以及15％的纳米微粒组成，纳米微粒的折射率为2.8～3.2，粒径为160～180nm，微粒中二氧化钛与氧化钡的摩尔含量比为(1～1.5):1；水性助剂由质量分数为30％的稀释剂、35％的分散剂以及35％的流平剂组成，稀释剂包括质量比为1:1的醋酸乙酯和醋酸丁酯，分散剂包括聚丙烯酸胺盐，流平剂包括聚乙烯醇缩丁醛。

该涂料的使用方法为：选择透明玻璃板作为透光载体，用喷枪以5m/s的速度逐行、逐层将涂料喷涂于透光载体上以形成涂层，重复喷涂3层即得到对应的背投屏幕。

实施例5

涂料组成(重量份数)：85份水溶性树脂，10份水性助剂以及5份去离子水。其中水溶性树脂由质量分数为55％的聚氨酯树脂、30％的丙烯酸树脂以及15％的纳米微粒组成，纳米微粒的折射率为2.1～2.8，粒径为160～180nm，微粒中二氧化钛与氧化钡的摩尔含量比为(1～1.5):1；水性助剂由质量分数为30％的稀释剂、35％的分散剂以及35％的流平剂组成，稀释剂包括质量比为1:1的醋酸乙酯和醋酸丁酯，分散剂包括聚丙烯酸胺盐，流平剂包括聚乙烯醇缩丁醛。

实施例6

实施例7

涂料组成(重量份数)：85份水溶性树脂，10份水性助剂以及5份去离子水。其中水溶性树脂由质量分数为55％的聚氨酯树脂、30％的丙烯酸树脂以及15％的纳米微粒组成，纳米微粒的折射率为3.2～3.7，粒径为160～180nm，微粒中二氧化钛与氧化钡的摩尔含量比为(1～1.5):1；水性助剂由质量分数为30％的稀释剂、35％的分散剂以及35％的流平剂组成，稀释剂包括质量比为1:1的醋酸乙酯和醋酸丁酯，分散剂包括聚丙烯酸胺盐，流平剂包括聚乙烯醇缩丁醛。

实施例8

涂料组成(重量份数)：85份水溶性树脂，10份水性助剂以及5份去离子水。其中水溶性树脂由质量分数为55％的聚氨酯树脂、30％的丙烯酸树脂以及15％的纳米微粒组成，纳米微粒的折射率为3.2～3.7，粒径为100～160nm，微粒中二氧化钛与氧化钡的摩尔含量比为(1～1.5):1；水性助剂由质量分数为30％的稀释剂、35％的分散剂以及35％的流平剂组成，稀释剂包括质量比为1:1的醋酸乙酯和醋酸丁酯，分散剂包括聚丙烯酸胺盐，流平剂包括聚乙烯醇缩丁醛。

实施例9

实施例10

涂料组成(重量份数)：85份水溶性树脂，10份水性助剂以及5份去离子水。其中水溶性树脂由质量分数为55％的聚氨酯树脂、30％的丙烯酸树脂以及15％的纳米微粒组成，纳米微粒的折射率为2.8～3.2，粒径为180～280nm，微粒中二氧化钛与氧化钡的摩尔含量比为(1～1.5):1；水性助剂由质量分数为30％的稀释剂、35％的分散剂以及35％的流平剂组成，稀释剂包括质量比为1:1的醋酸乙酯和醋酸丁酯，分散剂包括聚丙烯酸胺盐，流平剂包括聚乙烯醇缩丁醛。

实施例11

该涂料的使用方法为：选择透明玻璃板作为透光载体，用喷枪以3m/s的速度逐行、逐层将涂料喷涂于透光载体上以形成涂层，重复喷涂2层即得到对应的背投屏幕。

实施例12

该涂料的使用方法为：选择透明玻璃板作为透光载体，用喷枪以3m/s的速度逐行、逐层将涂料喷涂于透光载体上以形成涂层，重复喷涂4层即得到对应的背投屏幕。

实施例13

该涂料的使用方法为：选择透明玻璃板作为透光载体，用喷枪以3m/s的速度逐行、逐层将涂料喷涂于透光载体上以形成涂层，重复喷涂5层即得到对应的背投屏幕。

实施例1～13所述的涂料均为可稀释的液态物质，颜色为乳白色或白色，具有轻微的气味，PH范围经检测在7～9，沸点大于100℃，燃点约为415℃，在20℃时其熔点22～23hPa、蒸气压为17～18mmHg、密度为1.0～1.1g/cm³。

采用传统的背投幕布作为对照例，对照例的背投屏幕购买自线上商城的波珠幕布，投影选择2000ANSI的爱普生投影仪。根据美国国家标准学会(ANSI)测试的方法为依据对对照例和实施例1～13中的背投屏幕的光学性能进行检测，性能指标包括照度、可视角2α、光学均匀性。检测结果如表一所示。

表一实施例1～13所述的背投屏幕与对照例所述的玻珠幕布的背投屏幕的光学性能实验对照表

用测光仪测量画面亮度，照度的大小代表涂层透过光的多少，照度越大则成像画面越亮，体现为抗光性越好，而可视角2α是指用户可以从不同的方向清晰地观察屏幕上所有内容的角度，可视角越大，用户体验越好，如如表一测试所示的数据表明，光学均匀性体现为用户站在画面中心，看两侧的画面是否有色差，如表一测试所示的数据表明，本发明中实施例1～13所示的背投屏幕其抗光性和可视角明显优于对照例所述的波珠幕布，且光学均匀性佳，且由表一可知，在一定范围内，可视角越大，投射光不断被折射到更广的范围，测量的照度越小；折射率越小，可视角越小，同时投射光更集中，测量的照度越大，粒径越小，透过的投影光越多，折射光的几率被降低，从而表现为照度变大而可视角变小，画面越明亮可视角却降低了；粒径越大，透过的投影光越少，但折射光的几率提升了，从而表现为可视角变大而照度变小，画面可视角大明亮度却降低了，而在喷涂层数不同表明涂层厚度不同，由表一可知，在一定范围内，涂层越薄抗光性越好，而涂层越厚，其可视角越大，因此，在实际应用过程中，如何选择合适厚度的涂层尤其重要。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种抗光性纳米涂料，其特征在于，包括如下质量份的原料：80～90份水溶性树脂，5～15份水性助剂以及3～8份去离子水。

2.根据权利要求1所述的抗光性纳米涂料，其特征在于，所述水溶性树脂由质量分数为55％的聚氨酯树脂、30％的丙烯酸树脂以及15％的纳米微粒组成。

3.根据权利要求1所述的抗光性纳米涂料，其特征在于，所述纳米微粒的折射率为2.1～3.7，粒径为100～280nm。

4.根据权利要求2所述的抗光性纳米涂料，其特征在于，所述纳米微粒包括二氧化钛和氧化钡，还包括氧化铝、氧化钛、氧化锌以及硫化钡中的一种或两种。

5.根据权利要求2所述的抗光性纳米涂料，其特征在于，所述纳米微粒中二氧化钛与氧化钡的摩尔含量比为(1～1.5):1。

6.根据权利要求2所述的抗光性纳米涂料，其特征在于，所述水性助剂由质量分数为30％的稀释剂、35％的分散剂以及35％的流平剂组成。

7.根据权利要求6所述的抗光性纳米涂料，其特征在于，所述稀释剂包括醋酸乙酯和醋酸丁酯，醋酸乙酯和醋酸丁酯的质量比为1:1。

8.根据权利要求6所述的抗光性纳米涂料，其特征在于，所述分散剂包括聚丙烯酸胺盐。

9.根据权利要求6所述的抗光性纳米涂料，其特征在于，所述流平剂包括聚乙烯醇缩丁醛。

10.一种抗光性纳米涂层的使用方法，其特征在于，采用权利要求1～5任一所述的涂料，使用时用喷枪以3～5m/s的速度逐行、逐层将涂料喷涂于透光载体上以形成涂层，重复喷涂2～5层，涂层总厚度为6～15um。