CN110358125B - 一种高硬度高耐磨低收缩的透明聚酰亚胺硬化膜 - Google Patents

一种高硬度高耐磨低收缩的透明聚酰亚胺硬化膜 Download PDF

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Abstract

本发明属于透明聚酰亚胺硬化膜技术领域，具体涉及一种高硬度高耐磨低收缩的透明聚酰亚胺硬化膜，制备透明聚酰亚胺硬化膜所用的硬化液由如下重量份的各组分组成：高官能度聚氨酯丙烯酸酯50‑80份、功能单体5‑15份、柔性单体10‑20份、活性稀释剂10‑20份、自由基光引发剂0.5‑2份、阳离子光引发剂0.1‑0.5份、溶剂80‑150份、抗指纹助剂0.05‑1份、无机纳米粒子10‑30份。本发明采用高官能度聚氨酯丙烯酸酯来提高硬化膜的硬度，并通过功能单体接枝柔性单体提高硬化膜的韧性，同时柔性单体ε‑己内酯开环聚合会弥补一定的体系收缩，降低硬化膜的体积收缩；自由基聚合过程中产生的收缩应力可以在体系完全聚合之前提前释放掉，减少体积收缩，有效避免翘曲。

Description

一种高硬度高耐磨低收缩的透明聚酰亚胺硬化膜
技术领域
本发明属于透明聚酰亚胺硬化膜技术领域，具体涉及一种高硬度高耐磨低收缩的透明聚酰亚胺硬化膜。
背景技术
曲屏技术近年来受到了消费者和产业界普遍的重视和追捧。未来随着固定曲率曲屏技术的不断发展和完善，能实现任意弯折的柔性触控屏必将成为一个重要的发展方向。柔性屏虽然可以实现弯折，但如果频繁弯折，就会出现如同金属纸张一样的疲劳问题。如果进行多次弯折加上长时间的使用，柔性屏在受到多次的压缩和拉伸应力后，屏幕中间可能会出现折痕损坏。此外，电路板、元器件在经受大量弯曲和非弯曲后，也可能导致折叠时受损或发生其他故障。现有的玻璃面板无法满足其高频率要求，而透明聚酰亚胺(CPI)薄膜因其本身具有不错的可折叠性而被用来代替现有的玻璃盖板，但是聚酰亚胺(PI)材料无法满足硬度要求，需要在PI膜表面增加硬化膜来增强硬度。
目前柔性屏硬化膜的研发过程中主要存在两方面的问题：一是高硬度与低翘曲之间的矛盾，目前提高硬度的方法通常是在体系中添加大量高官能度的单体来提高交联度，而常规乙烯基单体在UV固化过程中会造成体积收缩，交联度越大，体积收缩越严重；二是高硬度与可弯折之间的矛盾，通过大量高官能度单体来提高交联密度而获得高硬度之后，硬化膜通常脆性较大，需要适当搭配柔性单体来提高韧性，而柔性单体的结构、数量都对硬化膜最终能否具备良好的可弯折性至关重要。
发明内容
为了解决高硬度与低翘曲和可弯折之间的矛盾，本发明公开了一种高硬度高耐磨低收缩的透明聚酰亚胺硬化膜，主要采用高官能度聚氨酯丙烯酸酯提高硬度，并通过功能单体连接柔性单体提高韧性，同时，柔性单体聚合过程中开环可以弥补一部分的体系收缩，获得高硬度、高耐磨、低收缩、低翘曲、可弯折的透明聚酰亚胺硬化膜。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高硬度高耐磨低收缩的透明聚酰亚胺硬化膜，制备透明聚酰亚胺硬化膜所用的硬化液由如下重量份的各组分组成：
Figure BDA0002138177540000011
Figure BDA0002138177540000021
作为优选，上述高官能度聚氨酯丙烯酸酯为官能度不低于6的聚氨酯改性丙烯酸酯低聚物。
作为优选，上述功能单体为含羟基的丙烯基单体或含环氧基的丙烯基单体中的一种或几种。
作为优选，上述含羟基的丙烯基单体为(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸羟丁酯中的一种或几种；所述含环氧基的丙烯基单体为(甲基)丙烯酸缩水甘油酯。
作为优选，上述柔性单体为ε-己内酯。
作为优选，上述活性稀释剂为甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸四氢呋喃甲酯、丙烯酸月桂酸酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸聚乙氧基乙酯中的一种或几种。
作为优选，上述自由基光引发剂为α-羟基酮类、苯乙酮类引发剂中的一种或几种；所述阳离子光引发剂为二苯基碘鎓盐、三苯基硫鎓盐、二烷基苯甲酰甲基硫鎓盐、η6-异丙苯茂铁(II)六氟磷酸盐中的一种或几种。
作为优选，上述溶剂为PGM、IPA、BAC、MEK、MIBK中的一种或几种；所述抗指纹助剂是全氟乙烯基醚类反应性表面活性剂；所述无机纳米粒子为纳米SiO2或纳米Al2O3。
作为优选，上述高硬度高耐磨低收缩的透明聚酰亚胺硬化膜，采用如下方法制成：
(1)将硬化液均匀涂布在透明聚酰亚胺基材上，然后进行热干燥，使溶剂充分挥发；
(2)进行UV固化，然后进行退火处理，待硬化膜冷却后贴合保护膜并进行分切即可。
作为优选，上述热干燥是在100-160℃条件下处理2-10min；所述UV固化条件为：照度100-500mW/cm2，光量300-1000mJ/cm2，膜面温度40-60℃；所述退火处理是在120-180℃条件下处理2-10min。
本发明具有如下的有益效果：(1)本发明采用高官能度聚氨酯丙烯酸酯来提高硬化膜的硬度，并通过功能单体接枝柔性单体提高硬化膜的韧性，同时柔性单体ε-己内酯开环聚合会弥补一定的体系收缩，降低硬化膜的体积收缩；
(2)本发明采用自由基聚合和阳离子聚合的双重固化方式，由于ε-己内酯只能由阳离子光引发剂引发聚合，而阳离子聚合的速度较慢，自由基聚合速度较快，因此，先发生的自由基聚合过程中产生的收缩应力可以在体系完全聚合之前提前释放掉，减少体积收缩，并可以有效避免产生翘曲。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
本申请所用的高官能度聚氨酯丙烯酸酯为良制化学的6官能度聚氨酯丙烯酸酯(RJ423)、9官能度聚氨酯丙烯酸酯(RJ4217)和15官能度聚氨酯丙烯酸酯(RJ4219)；抗指纹助剂为Milo AF-JX 82全氟聚醚抗指纹油和全氟聚醚防指纹油添加剂HTLC-9633。
对比例所用聚氨酯丙烯酸酯为良制化学的2官能度聚氨酯丙烯酸酯(RJ4234)。
高硬度高耐磨低收缩的透明聚酰亚胺(CPI)硬化膜，采用如下方法制成：
(1)将硬化液均匀涂布在透明聚酰亚胺基材上，然后进行热干燥，使溶剂充分挥发；
(2)进行UV固化，然后进行退火处理，待硬化膜冷却后贴合保护膜并进行分切即可。
其中，热干燥是在100-160℃条件下处理2-10min；UV固化条件为：照度100-500mW/cm2，光量300-1000mJ/cm2，膜面温度40-60℃；退火处理是在120-180℃条件下处理2-10min。
CPI基材厚度为25-80μm，硬化膜厚度为3-20μm，硬化膜厚度增加可以提高硬度，但不利于弯折，且会增加成本。
实施例1-4和对比例1-6的各组分及其重量份用量详见表1。
表1
Figure BDA0002138177540000031
Figure BDA0002138177540000041
实施例1-4和对比例1-6所制备CPI硬化膜的各项测试结果见表2。
表2
Figure BDA0002138177540000042
表2中的翘曲数据是指A4样品四角平均翘曲高度；耐磨性的测试方法为：采用Minoan橡皮，用1kg的力，速度40cycle/min，测试行程40mm，循环测试3000圈，在橡皮擦后的区域取3个点，测试水滴角；动态弯折的测试方法为：在弯折半径R＝3mm、频率为30次/分钟的条件下，弯折20万次，观察结果。
对比例4中用聚己内酯代替ε-己内酯，除了无法通过己内酯开环弥补部分的体积收缩之外，由于体系在自由基光引发剂的引发下直接发生固化，导致自由基聚合过程中产生的收缩应力得不到充分的释放，不仅会加剧体系的收缩，而且会导致严重的翘曲。对比例3中不添加ε-己内酯加的情况也是如此，一方面无法弥补体积收缩，另一方面，自由基聚合过程中产生的大量收缩应力无法充分释放，翘曲严重。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1. 一种高硬度高耐磨低收缩的透明聚酰亚胺硬化膜，其特征在于：制备透明聚酰亚胺硬化膜所用的硬化液由如下重量份的各组分组成：
高官能度聚氨酯丙烯酸酯 50-80份
功能单体 5-15份
柔性单体 10-20份
活性稀释剂 10-20份
自由基光引发剂 0.5-2份
阳离子光引发剂 0.1-0.5份
溶剂 80-150份
抗指纹助剂 0.05-1份
无机纳米粒子 10-30份；
所述高官能度聚氨酯丙烯酸酯为官能度不低于6的聚氨酯改性丙烯酸酯低聚物；
所述柔性单体为ε-己内酯。
2.如权利要求1所述的高硬度高耐磨低收缩的透明聚酰亚胺硬化膜，其特征在于：所述功能单体为含羟基的丙烯基单体或含环氧基的丙烯基单体中的一种或几种。
3.如权利要求2所述的高硬度高耐磨低收缩的透明聚酰亚胺硬化膜，其特征在于：所述含羟基的丙烯基单体为(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸羟丁酯中的一种或几种；所述含环氧基的丙烯基单体为(甲基)丙烯酸缩水甘油酯。
4.如权利要求1所述的高硬度高耐磨低收缩的透明聚酰亚胺硬化膜，其特征在于：所述活性稀释剂为甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸四氢呋喃甲酯、丙烯酸月桂酸酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸聚乙氧基乙酯中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的高硬度高耐磨低收缩的透明聚酰亚胺硬化膜，其特征在于：所述自由基光引发剂为α-羟基酮类、苯乙酮类引发剂中的一种或几种；所述阳离子光引发剂为二苯基碘鎓盐、三苯基硫鎓盐、二烷基苯甲酰甲基硫鎓盐、η6-异丙苯茂铁(II)六氟磷酸盐中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的高硬度高耐磨低收缩的透明聚酰亚胺硬化膜，其特征在于：所述溶剂为PGM、IPA、BAC、MEK、MIBK中的一种或几种；所述抗指纹助剂是全氟乙烯基醚类反应性表面活性剂；所述无机纳米粒子为纳米SiO2或纳米Al2O3。
7.如权利要求1-6任一项所述的高硬度高耐磨低收缩的透明聚酰亚胺硬化膜，其特征在于：采用如下方法制成：
（1）将硬化液均匀涂布在透明聚酰亚胺基材上，然后进行热干燥，使溶剂充分挥发；
（2）进行UV固化，然后进行退火处理，待硬化膜冷却后贴合保护膜并进行分切即可。
8.如权利要求7所述的高硬度高耐磨低收缩的透明聚酰亚胺硬化膜，其特征在于：所述热干燥是在100-160℃条件下处理2-10min；所述UV固化条件为：照度100-500mW/cm2，光量300-1000mJ/cm2，膜面温度40-60℃；所述退火处理是在120-180℃条件下处理2-10min。
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