CN112094588A - 一种防指纹防眩光涂层、包含其的保护膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防指纹防眩光涂层、包含其的保护膜及其制备方法，所述保护膜包括自上而下依次层叠的防指纹防眩光涂层、以及基材层；所述防指纹防眩光涂层按重量百分比计，包括如下组分：聚氨酯丙烯酸酯10~15%，含氟丙烯酸酯5~8%，6官单体3~5%，低官能度单体2~3%，含氟功能单体1~2%，无机填料0.5~0.8%，POSS单体0.5~2%，助剂2~3%，光引发剂0.5~1%，复合溶剂65~75%，各组分的重量百分比之和为100%。本发明涂层具有雾度低、透光率高、清晰度高、成像质量好以及视觉可视度高等特点，该涂层可在较为复杂严苛的环境中长期使用。

Description

一种防指纹防眩光涂层、包含其的保护膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及防眩光涂料技术领域，具体涉及一种防指纹防眩光涂层、包含其的保护膜及其制备方法。

背景技术

目前PC、PMMA等基材因其高透明、质轻、抗冲击、耐老化等特点被广泛应用于汽车中控面板以及手机屏幕等领域，但这些材质其表面硬度低、易划伤，且表面易沾染指纹不耐脏，因此通常会在其表面涂覆加硬抗污涂层以解决该问题，然而效果不尽如人意。

当前市场上应用的PC涂层硬度不够且不耐刮擦，而且其表面有较高的光泽度，当其在光线较强的环境中使用时容易引起眩光，导致使用者视觉疲劳，在强光下很难看清屏幕上的内容。虽然目前市场上已经有应用的防眩光涂层，但其都具有雾度高（>10%）、透光率较低（<85%）、清晰度不够（DOI<60，RIQ<50）、爽滑度低以及抗污性能较差等缺点，因此一定程度上限制了其在屏幕显示领域的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服背景技术的技术缺陷，提供一种防指纹防眩光涂层、包含其的保护膜及其制备方法。本发明提供的防指纹防眩光涂层采用UV固化，是一种疏水疏油性好、高硬耐磨以及抗污防眩光性能优异的涂料，旨在解决PC、PMMA材质屏幕面板在使用的过程中易划伤、抗污性能差以及眩光刺眼的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种防指纹防眩光涂层，按重量百分比计，包括如下组分：

聚氨酯丙烯酸酯10~15%，含氟丙烯酸酯5~8%，6官单体3~5%，低官能度单体2~3%，含氟功能单体1~2%，无机填料0.5~0.8%，POSS单体0.5~2%，助剂2~3%，光引发剂0.5~1%，复合溶剂65~75%，各组分的重量百分比之和为100%；所述6官单体为二季戊四醇六丙烯酸酯单体；所述低官能度单体为2官、3官丙烯酸酯单体中的任意一种或两种。

上述技术方案中，进一步地，所述聚氨酯丙烯酸酯由6~9官芳香族聚氨酯丙烯酸酯和10~15官脂肪族聚氨酯丙烯酸酯混合得到。

进一步地，所述含氟丙烯酸酯为丙烯酸(N-甲基全氟己基磺酰胺基)乙酯。

进一步地，所述含氟功能单体为氟化丙烯酸单体。

进一步地，所述无机填料为纳米金刚石、纳米氧化铝、纳米氧化锆中的任意一种或几种的组合。

进一步地，所述POSS单体为丙烯酸基-笼形聚倍半硅氧烷单体。

进一步地，所述助剂包括流平剂、光稳定剂和疏水疏油助剂；其中所述疏水疏油助剂为氟化丙烯酸类聚合物、聚醚硅氧烷共聚物、含氟改性有机硅聚酰化合物中的任意一种或几种的组合。

进一步地，所述光引发剂为(2-乙基己基)过氧二碳酸酯羟基（EHP），苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦（819），环己基苯基甲酮（IRGACURE 184），2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮（DAROCUR 1173），2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦（TPO）中的任意一种或两种。

进一步地，所述复合溶剂为乙酸丁酯、甲基异丁酮、二异丁基酮、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚、异丙醇、乙醇、乙二醇中的至少三种。

第二方面，本发明还提供了一种保护膜，包括自上而下依次层叠的如上所述的防指纹防眩光涂层、以及基材层。

进一步地，所述基材层的材质为PMMA、PC、PCTG中的任意一种。

第三方面，本发明采用相分离法UV固化制备上述保护膜，具体按如下步骤进行：

a、按配方组成称取一定量的无机填料加入复合溶剂中，然后再加入疏水疏油助剂、流平剂、光稳定剂，在1500~2200r/min的转速下机械搅拌1~4h，并超声30~60min使其分散均匀；

b、按配比依次加入聚氨酯丙烯酸酯、含氟丙烯酸酯、6官单体、低官能度单体、含氟功能单体、丙烯酸基POSS单体，在60~80℃下机械搅拌（搅拌速率为2500~2800r/min）2~4h，超声分散30~60min；

c、加入光引发剂搅拌使其充分溶解后避光熟化72h以上，得到防眩光涂层UV固化料液；

d、为了使涂层具备高硬耐磨防污性能的同时又有优异的防眩光效果，且保持高透光率、低雾度以及高成像质量，本发明必须严格控制料液的固含为20~23%、涂层干膜厚度控制在4~6μm，且溶液中乙醇的含量需要控制在5~10%，因为乙醇会加速相分离的形成，在UV固化过程中涂膜表面同时出现聚氨酯丙烯酸酯有机相的相分离和丙烯酸基POSS单体-含氟丙烯酸酯共聚物的均匀聚集，随着含氟基团越来越多的迁移到表面，丙烯酸基POSS单体-含氟丙烯酸酯共聚物在表面的聚集越来越少，最终在涂膜表面形成均匀的微米级凹凸结构，从而实现了优异的防指纹防眩光功能；将上述料液在基材层上进行涂覆，涂覆工艺采用喷涂、淋涂、辊涂或丝印技术，其中，喷涂工艺控制喷枪高度10~12cm、流量8~10g/30s、雾化150~180；

e、将涂覆好的漆膜常温下静置流平2~3min，之后置于80~90℃烘箱预烘干3~5min，最后在1000~1100 mJ/cm²下UV固化，得到保护膜。

本发明要解决的技术问题是制备一种可用于PC、PMMA等材质的高清晰度防眩光涂层，使其具备高硬、耐磨、抗污等性能的同时，又具有高清晰度（DOI≥90，RIQ≥80）的防眩光效果，以期满足目前市场上汽车内饰、手机显示领域的应用需求。

本发明制备的涂层在PC和PMMA板材上均有优异的附着力（5B），具有硬度高、耐磨损、耐油污、低雾度（3~5%）、高透光率（89%以上）、清晰度高（DOI可达90以上）以及优异的防眩光效果（60°时光泽度不超过125）；其中，当涂层铅笔硬度在PC上可达2H（750gF），PMMA上可达4H（1kgF）；在PC上涂覆该涂层后，负载500gF、1*1磨头，经Bonstar 0000#钢丝绒500次循环摩擦后，涂层表面无划痕，光泽度变化在5%以内，且磨后水接触角可达90°以上（初始水接触角为110°以上），具有优异的抗污功能；此外该涂层耐水煮、耐盐雾、耐高温高湿、耐老化，可在较为复杂严苛的环境中长期使用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明创造性的引入POSS单体，其与含氟丙烯酸酯形成接枝共聚物，在UV固化过程中有效聚集并形成相分离结构，因此在涂膜表面均匀形成微米级凹凸粗糙面，且含氟基团迁移到表面，这种结构与含氟基团的化学抗污形成协同效果，使涂层具备优异的防指纹防眩光功能的基础上，又具有高清晰度的视觉效果，与其他市售产品相比，本发明涂层具有雾度低、透光率高、成像质量好、清晰度高等特点；

（2）本发明通过严格控制固含为20~23%、涂层厚度为4~6μm，使得涂层粗糙度极低（≤0.15μm），因为固含过高，涂层厚了会使得POSS共聚物聚集过多，使得表面粗糙度过大，会增加涂层的雾度，降低涂层的成像质量和清晰度；另外疏水疏油助剂以及含氟功能单体的引入，有效降低了涂层表面能，因此使其具备了良好的爽滑度，拥有极佳的手感，抗指纹效果优异；

（3）本发明制备工艺简单易控制，涂层采用喷涂工艺、UV固化，低能耗，高效快速，喷涂时流平性好，便于大批量工业化生产；

（4）本发明防指纹防眩光涂层在具备高硬耐磨防指纹性能的基础上，还具有高清晰度以及优异的防眩光性能，且在PC、PMMA等基材上附着力好，耐候性好，综合性能突出，与市场上其他现有产品相比，具有更高的透光率和清晰度，更低的粗糙度，爽滑度高、视觉可视度优异，可广泛应用于汽车、手机显示领域。

附图说明

图1为本发明保护膜的结构示意图。

图中各个附图标记的对应的部件名称是：

1-防指纹防眩光涂层；2-基材层。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的内容，下面结合具体实施例和附图作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于对本发明进一步说明，而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明所述的内容后，该领域的技术人员对本发明作出一些非本质的改动或调整，仍属于本发明的保护范围。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例1

一种保护膜，如图1所示，包括自上而下依次层叠的防指纹防眩光涂层1、以及基材层2。

所述基材层2的材质为PC。

所述防指纹防眩光涂层1具体原料配方组成按重量百分比计，包括如下组分：9官芳香族聚氨酯丙烯酸酯10%、15官脂肪族聚氨酯丙烯酸酯5%，丙烯酸(N-甲基全氟己基磺酰胺基)乙酯5%，6官单体二季戊四醇六丙烯酸酯4%，低官单体3%（2官、3官质量比为2 : 1），氟化丙烯酸单体1.5%，纳米金刚石0.5%，丙烯酸基-笼形聚倍半硅氧烷单体为0.8%，流平剂0.3%，光稳定剂0.2%，疏水疏油助剂1.5%，光引发剂0.9%（环己基苯基甲酮（IRGACURE 184)与2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮（DAROCUR 1173）按1：1组合），复合溶剂为乙酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、异丙醇、乙醇按4 : 3 : 7 : 2组成，占67.3 %。

其中，9官芳香族聚氨酯丙烯酸酯为ZC6401，深圳姿彩化工有限公司；

15官脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，天津海因茨科技发展有限公司（UV树脂5316）；

丙烯酸(N-甲基全氟己基磺酰胺基)乙酯、丙烯酸基-笼形聚倍半硅氧烷单体，武汉拉那白医药化工有限公司；

二季戊四醇六丙烯酸酯，天津市天骄辐射固化材料有限公司；

2官单体为HDDA（1,6己二醇二丙烯酸酯），南京嘉中化工科技有限公司；

3官单体为乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（EM2382），瀚东贸易有限公司；

氟化丙烯酸单体为丙烯酸（N-甲基全氟乙基磺酰氨基）乙酯，武汉鑫伟烨化工有限公司；

纳米金刚石（MS-21210），上海甄准生物科技有限公司；

流平剂为氟碳型MONENG®S1154溶剂型流平剂（东莞市摩能化工有限公司）和BYK-333（深圳市泽成泰贸易有限公司）；

光稳定剂Tinuvin ® 1577，广州合诚实业有限公司；

疏水疏油助剂为氟硅烷，本实施例优选全氟辛基三甲氧基硅烷，衢州东明化工有限公司；

如无特殊说明，以下实施例所用原料均与实施例1相同。

本实施例保护膜制备方法为：

按上述配方称取纳米金刚石置于配好的复合溶剂中，然后加入流平剂、光稳定剂以及疏水疏油助剂，充分高速搅拌1~4h，并超声30~60min使其分散混匀；之后依次加入9官芳香族聚氨酯丙烯酸酯、15官脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸(N-甲基全氟己基磺酰胺基)乙酯、二季戊四醇六丙烯酸酯，丙烯酸基-笼形聚倍半硅氧烷单体、2官、3官丙烯酸单体，含氟功能单体，在60℃下充分高速搅拌2h并超声30min，其中搅拌速率为2500r/min；最后加入光引发剂，搅拌使其完全溶解并均匀分散在体系中，在40℃环境下避光熟化72h以上，则所需料液制备成功。选择洁净无尘车间，在20℃温度、38%相对空气湿度下，将上述料液稀释到固含为20%并超声30min，用800目过滤设备过滤除杂，调整喷涂工艺参数（喷枪高度10cm、流量8g/30s、雾化170）在基材层2上进行喷涂，控制涂层干膜厚度为4~5μm，常温流平2min后置于80℃干燥箱中预烘3min，最后在1000 mJ/cm²的UV能量下固化，得到本发明所述保护膜。上述料液还可以采用淋涂、辊涂、丝印等工艺，在本发明实施例中均采用喷涂工艺。

实施例2

与实施例1不同的是原料配方组成中的9官芳香族聚氨酯丙烯酸酯8%，15官脂肪族聚氨酯丙烯酸酯4%，丙烯酸(N-甲基全氟己基磺酰胺基)乙酯8%，纳米金刚石为0.8%，丙烯酸基-笼形聚倍半硅氧烷单体为1.25%，复合溶剂为66.55%，其他与实施例1相同。

实施例3

与实施例1不同的是原料配方组成中的9官芳香族聚氨酯丙烯酸12%、15官脂肪族聚氨酯丙烯酸酯3%，丙烯酸(N-甲基全氟己基磺酰胺基)乙酯8%，丙烯酸基-笼形聚倍半硅氧烷单体为1.5%，氟化丙烯酸单体2%，复合溶剂为66.1%，其他与实施例1相同。

实施例4

与实施例1不同的是原料配方组成中9官芳香族聚氨酯丙烯酸酯5%、15官脂肪族聚氨酯丙烯酸酯10%，纳米金刚石为0.55%，丙烯酸基-笼形聚倍半硅氧烷单体为2%，复合溶剂为69.05%；料液固含稀释到22.5%，喷涂工艺参数调整为喷枪高度12cm、流量10g/30s、雾化160，控制涂层干膜厚度为5~6μm，其他均与实施例1相同。

对比例1

与实施例1不同的是原料配方组成中未添加丙烯酸基-笼形聚倍半硅氧烷单体，复合溶剂为68.1%，其他与实施例1相同。

对比例2

与实施例1不同的是制备方法中料液固含调整为18%，干膜厚度为2~3μm，其他与实施例1相同。

对比例3

与实施例1不同的是制备方法中料液固含调整为30%，干膜厚度为8~10μm，其他与实施例1相同。

本发明制备的涂层性能指标均符合市场标准，见表1。

表1 本发明高硬耐磨抗污防眩光涂层基本性能测试

将本发明实施例1、市售产品、对比例1涂层涂覆后的产品进行防眩光效果对比。结果显示，市售某产品的防眩光效果最好，反射光线很少，但其透光率低、雾度高、成像质量和清晰度都较差；对比例1产品则完全没有防眩光效果，光线刺眼；而本发明实施例1产品具有较好的防眩光效果，同时，透光率、清晰度都较高，视觉可视度好。进一步地，为了更好地展示本发明产品的特点，将其放在手机屏幕上进行对比，结果显示，本发明产品具有防眩光效果的同时，清晰度明显更高。

将本发明实施例1、市售产品、对比例1产品进行光泽度、清晰度（DOI）、成像质量（RIQ）测试结果对比。结果显示，市售某产品和本发明实施例1产品的光泽度（60°）相当，明显低于对比例1产品，因此防眩光效果优异；但市售某产品的DOI、RIQ均较低，说明视觉可视度较差，影响屏幕显示，而本发明产品的DOI>90、RIQ>85，其高清晰度与成像质量可与非防眩光类产品相媲美，视觉可视度高。

将本发明实施例1、市售产品进行防污效果对比。结果显示，本发明实施例1产品的初始水接触角为110.921°；市售某产品的初始水接触角为83.627°。由此可见，本发明涂层产品的初始水接触角很高，说明本发明产品具有优异的抗污效果；而市售产品的抗污性较差。

将本发明对比例2、对比例3产品进行对比。结果显示，对比例2由于料液固含低于20%，导致涂层干膜厚度降低，这使得涂层粗糙度增加，防眩光效果增强，但同时清晰度极低，视觉可视度差，已经不能作为屏幕显示应用；对比例3由于料液固含为30%，高于本发明制备工艺所述的固含范围（20~23%），干膜厚度也超出了本发明限定范围，因此其防眩光效果丧失。综上，本发明所述的严格控制料液固含为20~23%、控制干膜厚度为4~6μm以及溶液中乙醇含量控制在5~10%的限定成为制备工艺之关键。

本发明防指纹防眩光涂层1在具备高硬耐磨防指纹性能的基础上，还具有高清晰度以及优异的防眩光性能，且在PC、PMMA等基材上附着力好，耐候性好，综合性能突出，与市场上其他现有产品相比，具有更高的透光率和清晰度，更低的粗糙度，爽滑度高、视觉可视度优异，可广泛应用于汽车、手机显示领域，再者，本发明制备工艺简单，采用喷涂工艺不仅效率高还可达到降低成本，可进行工业化大批量生产。

上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种防指纹防眩光涂层，其特征在于，按重量百分比计，包括如下组分：聚氨酯丙烯酸酯10~15%，含氟丙烯酸酯5~8%，6官单体3~5%，低官能度单体2~3%，含氟功能单体1~2%，无机填料0.5~0.8%，POSS单体0.5~2%，助剂2~3%，光引发剂0.5~1%，复合溶剂65~75%，各组分的重量百分比之和为100%；所述6官单体为二季戊四醇六丙烯酸酯单体；所述低官能度单体为2官、3官丙烯酸酯单体中的任意一种或两种。

2.如权利要求1所述的一种防指纹防眩光涂层，其特征在于，所述聚氨酯丙烯酸酯由6~9官芳香族聚氨酯丙烯酸酯和10~15官脂肪族聚氨酯丙烯酸酯混合得到。

3.如权利要求1所述的一种防指纹防眩光涂层，其特征在于，所述含氟丙烯酸酯为丙烯酸(N-甲基全氟己基磺酰胺基)乙酯。

4.如权利要求1所述的一种防指纹防眩光涂层，其特征在于，所述含氟功能单体为氟化丙烯酸单体；所述无机填料为纳米金刚石、纳米氧化铝、纳米氧化锆中的任意一种或几种的组合。

5.如权利要求1所述的一种防指纹防眩光涂层，其特征在于，所述POSS单体为丙烯酸基-笼形聚倍半硅氧烷单体。

6.如权利要求1所述的一种防指纹防眩光涂层，其特征在于，所述助剂包括流平剂、光稳定剂和疏水疏油助剂；其中所述疏水疏油助剂为氟化丙烯酸类聚合物、聚醚硅氧烷共聚物、含氟改性有机硅聚酰化合物中的任意一种或几种的组合。

7.如权利要求1所述的一种防指纹防眩光涂层，其特征在于，所述光引发剂为(2-乙基己基)过氧二碳酸酯羟基，苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦，环己基苯基甲酮，2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦中的任意一种或两种；所述复合溶剂为乙酸丁酯、甲基异丁酮、二异丁基酮、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚、异丙醇、乙醇、乙二醇中的至少三种，且乙醇含量控制在5~10%。

8.一种保护膜，其特征在于，包括自上而下依次层叠的如权利要求1~7任意一项所述的防指纹防眩光涂层（1）、以及基材层（2）。

9.如权利要求8所述的一种保护膜，其特征在于，所述基材层（2）的材质为PMMA、PC、PCTG中的任意一种。

10.如权利要求8所述的一种保护膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、按配比，将无机填料以及助剂加入到复合溶剂中，充分搅拌并超声使其分散均匀；

b、按配比，加入聚氨酯丙烯酸酯、含氟丙烯酸酯、6官单体、低官能度单体、POSS单体、含氟功能单体，在60~80℃下搅拌超声，使其混合均匀并形成预聚体；

c、按配比，加入光引发剂并搅拌使其充分溶解，然后避光熟化72h以上，严格控制料液固含为20~23%，将其在基材层（2）上进行涂覆，涂覆采用喷涂、淋涂、辊涂或丝印技术，控制防指纹防眩光涂层（1）干膜厚度为4~6μm；

d、常温流平、预烘干并采用UV方式固化，得保护膜。

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