CN115505345A - 一种超高硬度仿玻璃膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及高份子材料的领域，更具体地说，它涉及一种超高硬度仿玻璃膜及其制备方法。从外表面至内表面依次从外设置有PE层、高硬度层、基层、印刷层和PET层，所述高硬度层由UV胶固化形成，所述UV胶包括以下重量份原料组成：丙烯酸酯40‑50份、乙酸丁酯58‑80份。本申请的超高硬度仿玻璃膜具有较高的硬度、透光性以及耐油污等优点，当用于电子产品时，使电子产品不易出现磕破、刮花、磨损等现象，能够更好保护电子产品。
Description
技术领域
本申请涉及高份子材料的领域，更具体地说，它涉及一种超高硬度仿玻璃膜及其制备方法。
背景技术
玻璃具有较好的通透感、无污染、透光性强、精美时尚等，因此广泛应用于建筑、日常品、电子产品等领域。
但是玻璃制品在生产工艺繁琐，且生产温度温度，生产使用的器械设备较大型厚重，所要消耗的人力物力及潜在危险性都要更多，并且运输的过程中，容易受外物撞击时易爆裂产生碎片，易对他人易造成伤害，同时玻璃制品用于手机、电脑、平板等的屏幕时，当受到磕碰时，屏幕容易开裂，也容易刮伤使用者。再者，当玻璃制品破碎后只能进行丢弃，因此会对环境造成一定的污染。
因此，有人提出采用防玻璃材料，而放玻璃材料大多数采用PMMA，虽然PMM生产简单，但是质脆、易断，并且容易刮花、磨损、磕破等，需要一种硬度大，不易断裂的仿玻璃制品。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供一种超高硬度仿玻璃膜及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种超高硬度仿玻璃膜采用如下的技术方案：
一种超高硬度仿玻璃膜，从外表面至内表面依次从外设置有PE层、高硬度层、基层、印刷层和PET层，所述高硬度层由UV胶固化形成，所述UV胶包括以下重量份原料组成：
丙烯酸酯：40-50份
光引发剂184：2-5份
乙酸丁酯：58-80份。
本申请超高硬度仿玻璃膜主要用于电子产品、汽车、家装等领域，可作为装饰品或者保护膜，用于电子产品等能够使其外形美观，同时还能保护其受到刮花、磨损、磕破等现象，且废弃后能够进行回收，提高超高硬度仿玻璃膜的环保性。
其中，采用的PE层和PET层均为离型层，该离型层能够保护高硬度层和印刷层，减少高硬度层和印刷层受到灰尘污染或者刮花等，当在使用超高硬度仿玻璃膜，需要将PE层和PET层进行剥离去除，再将高硬度层、基层、印刷层组成的仿玻璃膜用于电子产品、汽车、家装等，具体地，在使用时，将印刷层的一面贴附在电子产品、汽车等外壳表面上，高硬度层裸露在外侧。而高硬度层具有较好的硬度、透明性等，当用于电子产品等时，该高硬度层位于远离电子产品等外壳的一面，能够保护电子产品，由于硬度较高，所以能够减少电子产品、汽车等表面出现磨损、刮花、磕破等的现象，使其更好保护和装饰电子产品、汽车等，而印刷层能够印刷各种边框以及图案，并能够稳定在电子产品的外壳。基层采用的是高透明的PET膜，能够作为基层便于与高硬度层和印刷层结合。进一步，本申请采用的高硬度层是通过UV胶进行固化，该UV胶具有固化快、生产效率高；并该UV胶采用的是丙烯酸酯和乙酸正丁酯，其中丙烯酸酯为丙烯酸酯黏剂，具有原材料来源广泛、制备工艺简单、具有干燥成型迅速、透明性好等优点，同时对多种材料具有良好的粘接性能、耐候性好、耐水性好、耐化学药品性好等。而乙酸正丁酯是一种优良的有机溶剂，能够作为稀释剂并具有较好的稀释作用，能够快速稀释丙烯酸酯，使制得的UV胶更容易涂布于基材上。而光引发剂184为1-羟基环己基苯基甲酮具有较好的引发效果，能够缩短丙烯酸酯的固化时间。
本申请通过40-50重量份丙烯酸酯、2-5重量份光引发剂184、58-80重量份乙酸丁酯进行混合制得的UV胶，具有较好的粘接性、耐水性、耐候性、透明性等，且容易涂布于基材，固化后形成具有较好的透明性、硬度等高硬度层。并且本申请制得的超高硬度仿玻璃膜的铅笔硬度高达8H以上，甚至到达9H，在该硬度下的超高硬度仿玻璃膜，当用于电子产品时，不易出现磕破、刮花、磨损等现象，进而能够更好保护电子产品(注本申请所提及的超高硬度仿玻璃膜中的超高硬度指其仿玻璃膜较高)。
另外，超高硬度仿玻璃膜在使用过程中，需要将PE层、PET层撕掉，再将其可以印刷层贴附于电子产品外部，而撕掉PE层、PET层可进行回收，且高硬度层、基层、印刷层也可以进行回收，提高超高硬度仿玻璃膜的环保性。
丙烯酸酯的粘度为3000-6000mm2/s
优选的，所述高硬度层的厚度为14-18μm。
选用以上厚度范围，能够使超高硬度仿玻璃膜具有较好的硬度，减少其开裂，当厚度小于14μm时，其硬度较差，而当硬度大于18μm时，使用的UV胶水较多，其成本高。
优选的，所述印刷层包括以下重量份的原料组成：
丙烯酸酯：48-100份
光引发剂TPO：1-5份
光引发剂184：1-5份
丙二醇甲醚：30-50份甲基异丁基酮：20-50份。
上述原料组成和原料的用量均为本申请较佳范围，并且得到的印刷胶水容易涂布于基材，得到容易印刷的印刷层，使其超高硬度仿玻璃膜更容易印刷精美的图案，使其富有美观。
其中，丙烯酸酯具有粘接作用，其中，丙烯酸酯的粘度为700-1200mm2/s。并且采用丙二醇甲醚和甲基异丁基酮作为溶剂，使其容易印刷于基材表面，并在基层表面形成印刷层，便于进行印刷各种边框以及图案。使其超高硬度仿玻璃膜富有美观。
另外，光引发剂TPO为2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦，通过光引发剂184与光引发剂TPO复合使用，使得到的印刷层容易在其表面进行印刷。
优选的，所述印刷层的厚度为8-12μm。
上述的厚度范围为本申请较佳范围，在该范围下的刷层，容易与基材结合，能够稳定粘接在电子产品的外壳，并且可以印刷各种图案，提高电子产品的美观。
优选的，所述基层的厚度为50-250μm。
上述的厚度范围为本申请较佳范围，在该范围下基材容易进行涂布和印刷，且容易收卷、透明度好等等，当厚度大于250μm，不易进行收卷，当厚度小于50μm时，过薄，不易进行印刷或者涂布。
优选的，本申请的丙烯酸酯包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯和2-甲基丙烯酸乙酯中的一种或者多种组成。
选用以上烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯和2-甲基丙烯酸乙酯中的一种或者多种组成，其制得的超高硬度仿玻璃膜具有的硬度、透明性等。
优选的，所述UV胶还包括5-10重量份的改性剂，所述改性剂包括以下原料制得：
水5-10份
硅微粉1.2-1.8份
苯乙烯-丙烯腈1-3份
N-羟甲基丙烯酰胺0.1-0.5份
过硫酸钾0.005-0.008份
r-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅0.1-0.2份。
上述原料组成和原料的用量均为本申请较佳范围，其中苯乙烯-丙烯腈作为丙烯酸树脂的硬单体，N-羟甲基丙烯酰胺和r-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅作为交联剂，合成的复合树脂具有较好的硬度和透明性，而硅微粉具有低膨胀、化学性能稳定、硬度大等优点，进而填充于复合树脂中，使制得的改性剂具有较好的硬度、化学稳定、底膨胀等，当于改性UV胶时，能够提高UV胶制得的高硬度层的硬度和透明性。当超高硬度仿玻璃膜用于电子产品时，减少电子产品出现磕破、刮花、磨损等的可能性，进而更好保护电子产品。
优选的，所述硅微粉为改性硅微粉，所述改性硅微粉由以下步骤制得：
按照重量份计，称取1.5-3份六甲基二硅胺烷与10-20份硅微粉，进行球磨0.5-1.5h，得到混合料；称取0.5-1份环氧树脂溶解于20-30份质量份数为55-65％乙醇溶液，加入12-15份混合料，混合均匀，加热至65-85℃，滴加0.001-0.003份过硫酸胺，反应1.5-3h，再加入0.1-0.8份明胶，加热至87-92℃，恒温50-70min，减压蒸馏，将得到的固体进行烘干，粉碎，过筛500-800目,得到改性硅微粉。
由于硅微粉为无机填充料，不易与有机物相容，并且填充于改性剂使时，容易发生团聚，进而影响硅微粉在改性剂原料体系的分散性，进而需要对硅微粉进一步改性。本申请通过六甲基二硅胺烷先对硅微粉进行改性，再通过与环氧树脂和明胶进行复合，使其硅微粉的表面形成包覆膜，由于明胶具有较好透明性、粘接性，而六甲基二硅胺烷、环氧树脂聚具有较好的粘接性和聚合物的相容性，因此，通过以上制得的改性硅微粉具有较好分散性，且与聚合物的相容性好，同时，使得改性硅微粉填充于改性剂后，能够均匀分散于改性剂的原料体系中，并且改性剂的原料体系粘接稳定，进而使加入改性剂的UV胶固化形成的高硬度层具有较好的透明性，且硬度高等。其中采用的环氧树脂为环氧树脂E-20，其中环氧当量为450-560g/mol。
优选的，所述改性剂由以下方法制得：
按照重量份计，称取苯乙烯-丙烯腈1-3份、N-羟甲基丙烯酰胺0.1-0.5份、r-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅0.1-0.2份与5-10份水混合均匀，加热至55-65℃，加入0.005-0.008份过硫酸钾，反应100-120min，再加入硅微粉1.2-1.8份，在转速1200-1500r/min下，搅拌25-35min，加热至85-100℃减压蒸馏，得到改性剂。
上述制备方法，操作简单，生产效率高，且制得的改性剂用于UV胶，能够提高UV胶制得的高硬度层的硬度和透明性。
第二方面，一种超高硬度仿玻璃膜的制备方法，包括以下步骤：
UV胶：称取丙烯酸酯、乙酸丁酯进行混合，搅拌10-20min，到的UV胶；
印刷胶水：称取丝印胶水、丙二醇甲醚以及甲基异丁基酮，搅拌10-20min，得到印刷胶水；将UV胶涂布于所述基层上，加热至70℃-80℃，烘烤1-3min，通过UV灯固化，基层上形成高硬度层，再加热至110-130℃，烘烤5-6min，得到复合层A；
在复合层A远离高硬度层的一面印刷印刷胶水，使复合层A的一面形成可印刷层，得到复合层B，再将复合层B的一面覆盖PET膜形成PET层，再将复合层B的另一面覆盖PE膜形成PET层，得到高硬度仿玻璃膜。
优选的，还包括5-10重量份的改性剂，具体地，再称取丙烯酸酯、乙酸丁酯以及改性剂，搅拌10-20min，到的UV胶。
通过以上方法制得的高硬度仿玻璃膜具有较好的硬度、透明性。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1.本申请采用丙烯酸酯、光引发剂184以及乙酸丁酯进行混合制得的UV胶，具有较好的粘接性、耐水性、耐候性、透明性等，且容易涂布于基材，固化后形成具有较好的透明性、硬度等高硬度层。并且本申请制得的超高硬度仿玻璃膜的硬度高度达9H以上，在该硬度下，当用于电子产品时，不易出现磕破、刮花、磨损等现象，能够更好保护电子产品。同时，超高硬度仿玻璃膜在使用后，可以进行回收，提高超高硬度仿玻璃膜的环保性。
2、通过苯乙烯-丙烯腈、N-羟甲基丙烯酰胺、r-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅、硅微粉等进行复合，使制得的改性剂具有较好的硬度、化学稳定、底膨胀等，当于改性UV胶时，能够提高UV胶制得的高硬度层的硬度和透明性。当超高硬度仿玻璃膜用于电子产品时，减少电子产品出现磕破、刮花、磨损等的可能性，进而更好保护电子产品。
3、通过六甲基二硅胺烷先对硅微粉进行改性，再通过与环氧树脂和明胶进行复合，使其硅微粉的表面形成包覆膜，使制得的改性硅微粉具有较好的粘附性，且与聚合物的相容性好，同时，当改性硅微粉填充于改性剂后与改性剂的原料体系分散均匀，使得改性剂制得UV胶固化形成的高硬度层具有较好的透明性和硬度。当高硬度层形成的超高硬度仿玻璃膜用于电子产品时，减少电子产品出现磕破、刮花、磨损等的可能性，进而更好保护电子产品。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例
实施例1
一种超高硬度仿玻璃膜的制备方法，包括以下步骤：
UV胶：称取40kg丙烯酸甲酯、2kg光引发剂184、60kg乙酸丁酯进行混合，搅拌15min，到的UV胶；
印刷胶水:称取48kg丙烯酸甲酯、5kg光引发剂184、1kg光引发剂TPO、30kg丙二醇甲醚以及20kg甲基异丁基酮，搅拌15min，得到印刷胶水；
将UV胶涂布于所述基层上，加热至70℃℃，烘烤1min，通过UV灯固化，基层上形成高硬度层，再加热至110℃，烘烤5min，得到复合层A；
在复合层A远离高硬度层的一面通过网纹辊涂布印刷胶水，使复合层A的一面形成可印刷层，得到复合层B，再将复合层B的一面覆盖PET膜形成PET层，再将复合层B的另一面覆盖PE膜形成PET层，得到高硬度仿玻璃膜。
实施例2-3
实施例2-3与实施例1的不同之处在于：原料的用量不同，具体如表1所示；
表1实施例1-3的原料用量(kg)
实施例4
实施例4与实施例2的不同之处在于：还包括5kg改性剂，该改性剂，由以下方法制得：称取5kg水、苯乙烯-丙烯腈1kg、N-羟甲基丙烯酰胺0.1kg、r-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅0.1kg依次放入反应釜中，混合均匀，加热至55℃，加入0.005kg过硫酸钾，反应100min，再加入硅微粉1.2kg，在转速1200r/min下，搅拌25min，加热至85℃，减压蒸馏1h，得到改性剂。
实施例5-6
实施例5-6与实施例1的不同之处在于：原料的用量不同，具体如表2所示；
实施例4-6的原料用量(kg)
实施例7
实施例7与实施例4的不同之处在于，该硅微粉为改性硅微粉，改性的制备步骤如下：
称取1.5-3份六甲基二硅胺烷与10-20份硅微粉，进行球磨0.5-1.5h，得到混合料；称取0.5-1份环氧树脂溶解于20-30份质量份数为55-65％乙醇溶液，加入12-15份混合料，混合均匀，加热至65-85℃，滴加0.001-0.003份过硫酸胺，反应1.5-3h，再加入0.1-0.8份明胶，加热至87-92℃，恒温50-70min，减压蒸馏，将得到的固体进行烘干，粉碎，过筛500-800目,得到改性硅微粉。
实施例8-9
实施例8-9与实施例7的不同之处在于：原料的用量不同，具体如表3所示；
表3实施例7-9原料的用量(kg)
对比例
对比例1
对比例1与实施例1的不同之处在于：将UV胶水等量替换成印刷胶水。
对比例2
对比例2与实施例1的不同之处在于：高硬度层的厚度的厚度为5μm。
对比例3
对比例3与实施例4的不同之处在于：将硅微粉替换成水。
对比例4
对比例4与实施例4的不同之处在于：将六甲基二硅胺烷等量提换成环氧树脂。
性能检测试验
将实施例1-9和对比例1-4制得的超高硬度仿玻璃膜进行性能测试，具体数据如表4所示。
检测方法/试验方法
1、铅笔硬度
参考国家标准GB/T 6739-1996进行检测，测试力500g，将超高硬度仿玻璃膜的PE层剥离后，在高硬度层的一面进行测试，具体数据如表4所示。
2、水接触角
参考国家标准GB/T30447-2013进行检测，将超高硬度仿玻璃膜的PE层剥离后，在高硬度层的一面进行测试，具体数据如表4所示。
3、透光率
参考ASTM D1003标准进行检测；将超高硬度仿玻璃膜的PE层和PET层剥离后，再对复合层(高硬度层、基层、印刷层)进行测试，具体数据如表4所示。
4、雾度
参考ASTM D1003标准进行检测，将超高硬度仿玻璃膜的PE层和PET层剥离后，再对复合层(高硬度层、基层、印刷层)进行测试，具体数据如表4所示；
表4实施例1-9和对比例1-5的实验数据
结合实施例1和对比例1并结合表4可以看出，实施例1的铅笔硬度、透光率均比对比例1的高，说明采用UV胶水制得高硬度层具有较好的透明性和硬度，进而用于电子产品等能够使其外形美观，同时还能保护其受到刮花、磨损、磕破等现象。
对比实施例1和对比例2并结合表4可以看出，实施例1的铅笔硬度比对比例2的高，说明高硬度层过薄时，硬度降低。
对比实施例1、实施例4、实施例7，可以看出，实施例1、实施例4、实施例7的硬度均在8H以上，且透光率依次提高，而雾度依次降低，说明加入改性剂能提高硬度，并使其具有更好的透明性，另外通过采用改性的硅微粉，能够保持较好的硬度，并进一步透明性。
结合实施例4和对比例3并结合表4可以看出，实施例4的铅笔硬度比对比例3的高，说明加入硅微粉能够提高高硬度层的硬度。
结合实施例7和对比例4并结合表4可以看出，实施例4的铅笔硬度比对比例4的高，说明将六甲基二硅胺烷和环氧树脂硅结合对硅微粉进行处理能够提高高硬度层的硬度。
从上表可以看出，实施例1-9的水接触角均在108℃以上说明本申请制得的超高硬度仿玻璃膜具有较好的耐油污性。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种超高硬度仿玻璃膜，其特征在于，从外表面至内表面依次从外设置有PE层、高硬度层、基层、印刷层和PET层，所述高硬度层由UV胶固化形成，所述UV胶包括以下重量份原料组成：
丙烯酸酯：40-50份
光引发剂184：2-5份
乙酸丁酯：58-80份。
2.根据权利要求1所述的一种超高硬度仿玻璃膜，其特征在于：所述高硬度层的厚度为14-18μm。
3.根据权利要求1所述的一种超高硬度仿玻璃膜，其特征在于：所述印刷层包括以下重量份的原料制得：
丙烯酸酯：48-100份
光引发剂TPO：1-5份
光引发剂184：1-5份
丙二醇甲醚：30-50份
甲基异丁基酮：20-50份。
4.根据权利要求1所述的一种超高硬度仿玻璃膜，其特征在于：所述印刷层的厚度为8-12μm。
5.根据权利要求1所述的一种超高硬度仿玻璃膜，其特征在于：所述基层的厚度为50-250μm。
6.根据权利要求1所述的一种超高硬度仿玻璃膜，其特征在于：所述UV胶还包括5-10重量份的改性剂，所述改性剂包括以下原料制得：
水5-10份
硅微粉1.2-1.8份
苯乙烯-丙烯腈1-3份
N-羟甲基丙烯酰胺0.1-0.5份
过硫酸钾0.005-0.008份
r-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅0.1-0.2份。
7.根据权利要求6所述的一种超高硬度仿玻璃膜，其特征在于，所述硅微粉为改性硅微粉，所述改性硅微粉由以下步骤制得：
按照重量份计，称取1.5-3份六甲基二硅胺烷与10-20份硅微粉，进行球磨0.5-1.5h，得到混合料；称取0.5-1份环氧树脂溶解于20-30份质量份数为55-65%乙醇溶液，加入12-15份混合料，混合均匀，加热至65-85℃，滴加0.001-0.003份过硫酸胺，反应1.5-3h，再加入0.1-0.8份明胶，加热至87-92℃，恒温50-70min，减压蒸馏，将得到的固体进行烘干，粉碎，过筛500-800目,得到改性硅微粉。
8.根据权利要求6或7所述的一种超高硬度仿玻璃膜，其特征在于，所述改性剂由以下方法制得：
按照重量份计，称取苯乙烯-丙烯腈1-3份、N-羟甲基丙烯酰胺0.1-0.5份、r-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅0.1-0.2份与5-10份水混合均匀，加热至55-65℃，加入0.005-0.008份过硫酸钾，反应100-120min，再加入硅微粉1.2-1.8份，在转速1200-1500r/min下，搅拌25-35min，加热至85-100℃减压蒸馏，得到改性剂。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的超高硬度仿玻璃膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
UV胶：称取丙烯酸酯、光引发剂184、乙酸丁酯进行搅拌10-20min，到的UV胶；
印刷胶水:称取48-100份丙烯酸酯、1-5份光引发剂TPO、1-5份光引发剂184、30-50份丙二醇甲醚、20-50份甲基异丁基酮，搅拌10-20min，得到印刷胶水；
将UV胶涂布于所述基层上，加热至70℃-80℃，烘烤1-3min，通过UV灯固化，基层上形成高硬度层，再加热至110-130℃，烘烤5-6min，得到复合层A；
在复合层A远离高硬度层的一面印刷印刷胶水，使复合层A的一面形成可印刷层，得到复合层B，再将复合层B的一面覆盖PET膜形成PET层，再将复合层B的另一面覆盖PE膜形成PET层，得到高硬度仿玻璃膜。
10.一种如权利要求9任一项所述的超高硬度仿玻璃膜的制备方法，其特征在于，还包括5-10重量份的改性剂，具体地，再称取丙烯酸酯、乙酸丁酯、光引发剂184以及改性剂，搅拌10-20min，到的UV胶。
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| CN202211172059.XA CN115505345A (zh) | 2022-09-26 | 2022-09-26 | 一种超高硬度仿玻璃膜及其制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN111040653A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-21 | 湖北航天化学技术研究所 | 一种具有防雾效果的高耐磨玻璃防爆膜胶及其制备方法 |
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