CN112574455A - 一种涂层附着力好的高硬度高耐磨透明聚酰亚胺硬化膜 - Google Patents

一种涂层附着力好的高硬度高耐磨透明聚酰亚胺硬化膜 Download PDF

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Abstract

本发明属于聚酰亚胺硬化膜技术领域，具体涉及一种涂层附着力好的高硬度高耐磨透明聚酰亚胺硬化膜，制备硬化膜所用的硬化液由如下重量份的各组分组成：聚氨酯丙烯酸酯50‑80份、功能单体5‑15份、活性稀释剂10‑20份、光引发剂0.5‑3份、溶剂80‑150份、功能溶剂10‑30份、无机纳米粒子10‑30份。本发明中添加的功能溶剂可以与聚酰亚胺基材相互作用，涂布硬化液后达到对透明聚酰亚胺基材表面进行表面处理的效果，在基材表面形成亚微米级的粗糙表面或者将透明聚酰亚胺溶胀，从而使功能单体渗透到基材中，并与基材之间发生交联反应，大幅提高硬化膜与基材间的附着力，硬化膜像树根扎入泥土一样扎入基材中，二者结合非常牢固，太阳光模拟老化测试之后仍能保持良好的附着力。

Description

一种涂层附着力好的高硬度高耐磨透明聚酰亚胺硬化膜
技术领域
本发明属于聚酰亚胺硬化膜技术领域，具体涉及一种涂层附着力好的高硬度高耐磨透明聚酰亚胺硬化膜。
背景技术
聚酰亚胺具有优异的热稳定性，化学稳定性，机械性能。在电气电子、光电子等高技术领域具有广泛的应用前景。在柔性显示领域，聚酰亚胺薄膜材料能很好地满足使用需求。传统的聚酰亚胺颜色深，在可见光波段透光率低。聚酰亚胺的透明化主要以破坏共轭结构，例如引入三氟甲基改性，得到透明聚酰亚胺薄膜。由于氟元素的引入，透明聚酰亚胺表面能降低，影响了涂液在透明聚酰亚胺表面的附着，特别是经过太阳光老化后，涂层与透明聚酰亚胺之间的附着力会大幅下降。
普通的亚克力涂液/透明聚酰亚胺涂布品，涂层的附着力百格测试(ASTM D3002/D3359)附着力不能达到5B，太阳光模拟老化后涂层与透明聚酰亚胺薄膜脱层。现有技术中，通过对透明聚酰亚胺表面进行电晕，能提高初期附着力，但是有以下缺点：(1)电晕后产生的含氟低聚物留在透明聚酰亚胺薄膜表面，导致涂布过程中涂液中的无机纳米粒子聚集，影响性能和外观；(2)太阳光模拟老化后依然脱层，不能满足太阳光老化后的附着力要求。因此，有必要开发一种能够大幅提高涂层与透明聚酰亚胺薄膜之间的附着力，特别是太阳光模拟老化之后涂层附着力的硬化液。
发明内容
为了现有透明聚酰亚胺硬化膜不能满足太阳光老化后附着力要求的问题，本发明公开了一种涂层附着力好的高硬度高耐磨透明聚酰亚胺硬化膜，该硬化膜与透明聚酰亚胺基材之间具有良好的结合力，太阳光老化后仍然能满足附着力要求，且具有较高的硬度和耐磨性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种涂层附着力好的高硬度高耐磨透明聚酰亚胺硬化膜，制备硬化膜所用的硬化液由如下重量份的各组分组成：
Figure BDA0002218668160000011
Figure BDA0002218668160000021
作为优选，上述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，上述功能单体为对聚酰亚胺有一定溶解溶胀能力的乙烯基单体。
作为优选，上述对聚酰亚胺有一定溶解溶胀能力的乙烯基单体为丙烯酸四氢呋喃酯(衍生物)、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酸聚己内酯、丙烯酸、N,N-二乙基氨基乙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、丙烯酸3-(三甲氧硅基)丙酯、丙烯酸3-(三乙氧硅基)丙酯、吡啶基丙烯酸酯、丙烯酸缩水甘油酯、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸四氢糠基酯、咪唑基丙烯酸酯、呋喃基丙烯酸酯、丙烯酸-N-琥珀酰亚胺酯中的一种或几种。
作为优选，上述活性稀释剂为甲基丙烯酸异冰片酯、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，上述光引发剂为α-羟基酮类引发剂中的一种或几种。
作为优选，上述溶剂为甲基乙基酮、甲基异丁基酮、丙二醇甲醚中的一种或几种；所述功能溶剂为甲基吡啶、N,N二甲基甲酰胺、吡咯烷酮、N甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
作为优选，上述无机纳米粒子为纳米SiO2或纳米Al2O3。
作为优选，上述的涂层附着力好的高硬度高耐磨透明聚酰亚胺硬化膜，由如下方法制备而成：
(1)将硬化液均匀涂布在透明聚酰亚胺薄膜上，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，上述步骤(1)中的热干燥是在80-140℃条件下处理2-10min；所述步骤(2)中的UV固化条件为：照度100-500mW/cm2，光量300-1000mJ/cm2，膜面温度40-60℃；所述步骤(2)中的退火处理是在120-180℃条件下处理2-10min。
本发明具有如下的有益效果：(1)本发明中添加了功能溶剂和功能单体，其中，功能溶剂可以与聚酰亚胺基材相互作用，涂布硬化液后达到对透明聚酰亚胺基材表面进行表面处理的效果，在透明聚酰亚胺薄膜表面形成亚微米级的粗糙表面或者将透明聚酰亚胺溶胀，从而使功能单体渗透到聚酰亚胺基材中，在固化的过程中，渗透进入聚酰亚胺薄膜中的功能单体交联，大幅提高硬化膜与透明聚酰亚胺薄膜之间的附着力，硬化膜像树根扎入泥土一样扎入透明聚酰亚胺基材中，二者之间结合非常牢固，太阳光模拟老化测试之后仍能保持良好的附着力；
(2)本发明的功能溶剂选择甲基吡啶、N,N二甲基甲酰胺、吡咯烷酮、N甲基吡咯烷酮等对聚酰亚胺具有一定溶解力的溶剂，同时控制功能溶剂的用量，保证在透明聚酰亚胺薄膜表面形成适当的亚微米级的粗糙表面或者将透明聚酰亚胺适当溶胀，不会溶解过渡影响外观等性能，也不会溶解过轻导致附着力提高不明显；
(3)本发明的功能单体选择对聚酰亚胺有一定溶解溶胀能力的乙烯基单体，这些单体与基材有一定的相容性，渗透进入聚酰亚胺薄膜中的功能单体交联，从而使硬化膜牢固地附着在透明聚酰亚胺基材表面；
(4)本发明的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，所获得的硬化膜具有较高的硬度和耐磨性。
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)；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)。
制备硬化膜所用的硬化液的制备方法为：按比例称取各组分，先将无机纳米粒子加入溶剂中研磨均匀，然后加入其余组分，搅拌均匀即可。
涂层附着力好的高硬度高耐磨透明聚酰亚胺硬化膜，由如下方法制备而成：
(1)将硬化液均匀涂布在透明聚酰亚胺薄膜上，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，步骤(1)中的热干燥是在80-140℃条件下处理2-10min；所述步骤(2)中的UV固化条件为：照度100-500mW/cm2，光量300-1000mJ/cm2，膜面温度40-60℃；所述步骤(2)中的退火处理是在120-180℃条件下处理2-10min。
实施例1-4和对比例1-6的各组分及其重量份用量以及制备条件详见表1。
表1
Figure BDA0002218668160000031
Figure BDA0002218668160000041
实施例1-4和对比例1-6所制备透明聚酰亚胺硬化膜的各项测试结果见表2。
表2
Figure BDA0002218668160000042
Figure BDA0002218668160000051
表2中的耐磨性的测试方法为：耐磨性的测试方法为：采用Bonstar#0000钢丝绒，用1kg的力，速度40cycle/min，测试方向和钢丝绒的纤维方向相同，测试行程40mm，循环测试2000圈，判定表面是否有划伤或压痕；附着力的测试标准为：百格测试(ASTM D3002/D3359)；太阳光模拟老化的测试标准为：ISO 4892-2:2003，老化后采用百格测试(ASTMD3002/D3359)标准测试附着力。
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 (10)

1.一种涂层附着力好的高硬度高耐磨透明聚酰亚胺硬化膜，其特征在于：制备硬化膜所用的硬化液由如下重量份的各组分组成：
聚氨酯丙烯酸酯 50-80份
功能单体 5-15份
活性稀释剂 10-20份
光引发剂 0.5-3份
溶剂 80-150份
功能溶剂 10-30份
无机纳米粒子 10-30份。
2.如权利要求1所述的涂层附着力好的高硬度高耐磨透明聚酰亚胺硬化膜，其特征在于：所述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。
3.如权利要求1所述的涂层附着力好的高硬度高耐磨透明聚酰亚胺硬化膜，其特征在于：所述功能单体为对聚酰亚胺有一定溶解溶胀能力的乙烯基单体。
4.如权利要求3所述的涂层附着力好的高硬度高耐磨透明聚酰亚胺硬化膜，其特征在于：所述对聚酰亚胺有一定溶解溶胀能力的乙烯基单体为丙烯酸四氢呋喃酯（衍生物）、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酸聚己内酯、丙烯酸、N,N-二乙基氨基乙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、丙烯酸3-(三甲氧硅基)丙酯、丙烯酸3-(三乙氧硅基)丙酯、吡啶基丙烯酸酯、丙烯酸缩水甘油酯、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸四氢糠基酯、咪唑基丙烯酸酯、呋喃基丙烯酸酯、丙烯酸-N-琥珀酰亚胺酯中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的涂层附着力好的高硬度高耐磨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。
6.如权利要求1所述的涂层附着力好的高硬度高耐磨透明聚酰亚胺硬化膜，其特征在于：所述光引发剂为α-羟基酮类引发剂中的一种或几种。
7.如权利要求1所述的涂层附着力好的高硬度高耐磨透明聚酰亚胺硬化膜，其特征在于：所述溶剂为甲基乙基酮、甲基异丁基酮、丙二醇甲醚中的一种或几种；所述功能溶剂为甲基吡啶、N,N二甲基甲酰胺、吡咯烷酮、N甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
8.如权利要求1所述的涂层附着力好的高硬度高耐磨透明聚酰亚胺硬化膜，其特征在于：所述无机纳米粒子为纳米SiO2或纳米Al2O3。
9.如权利要求1-8任一项所述的涂层附着力好的高硬度高耐磨透明聚酰亚胺硬化膜，其特征在于：由如下方法制备而成：
（1）将硬化液均匀涂布在透明聚酰亚胺薄膜上，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。
10.如权利要求9所述的涂层附着力好的高硬度高耐磨透明聚酰亚胺硬化膜，其特征在于：所述步骤（1）中的热干燥是在80-140℃条件下处理2-10min；所述步骤（2）中的UV固化条件为：照度100-500mW/cm2，光量300-1000mJ/cm2，膜面温度40-60℃；所述步骤（2）中的退火处理是在120-180℃条件下处理2-10min。
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