CN116655980A - 一种遮光复合膜及其制备方法和应用 - Google Patents

一种遮光复合膜及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种遮光复合膜及其制备方法和应用，包括自上至下依次叠加设置的第一黑色消光层、载体基膜和第二黑色消光层；第一黑色消光层和第二黑色消光层的制备原料包括消光油墨；消光油墨包括以下重量份数的制备原料：水性环氧树脂30‑60份、聚氨酯20～40份和环氧固化剂10～30份。本发明中的水性环氧树脂作为反应树脂与固化剂反应，形成交联固化涂层。赋予涂层良好的附着力、耐热性、耐碱性、耐磨性等。

Description

一种遮光复合膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于遮光膜技术领域，具体涉及一种遮光复合膜及其制备方法和应用。
背景技术
随着便携式通讯摄像设备(如手机、摄像机、数码相机、可穿戴设备等)的广泛使用，对光学镜头的遮光材料的需求越来越广，对遮光材料的性能要求越来越高。为了抑制外来光线对摄像品质如光晕、重影等不良影响，目前的解决方案是在光学组件中使用表面具有消光作用油墨的聚酯膜作为遮光材料。
在现有的方法形成的遮光复合膜中，遮光薄膜的涂层易发生脱落、变形，且耐磨性能和耐高温性能较差。
因此，解决目前遮光复合膜出现的涂层易发生脱落、变形，且耐磨性能和耐高温性能较差是当务之急。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种遮光复合膜，通过组分间的搭配，赋予了遮光复合膜的耐高温高湿和强附着力性能。
本发明的第二个方面提供了一种上述遮光复合膜的制备方法。
本发明的第三个方面提供了一种上述遮光复合膜在光学仪器中的应用。
根据本发明的第一方面实施例的一种遮光复合膜，包括自上至下依次叠加设置的第一黑色消光层、载体基膜和第二黑色消光层；
所述第一黑色消光层和第二黑色消光层的制备原料包括消光油墨；
所述消光油墨包括以下重量份数的制备原料：水性环氧树脂30-60份、聚氨酯20～40份和环氧固化剂10～30份。
根据本发明的第一方面的实施例至少具有以下有益效果：
遮光膜在模切后，需要对模切断面进行碱性消光，所以遮光涂层需要具备良好的耐碱性，本发明采用水性环氧树脂体系，增加了涂层的附着力、耐碱、耐磨、耐高低温冲击、耐高温高湿性能及耐候性能。通过水性环氧树脂、聚氨酯作为反应树脂与固化剂反应，在上述组分用量下形成交联固化涂层。赋予涂层具有良好的附着力、耐热性、耐碱性、耐磨性等。
本发明中的水性环氧树脂体系具有良好的耐高温和耐碱性能，同时水性环氧树脂体系在聚酯膜和聚酰亚胺薄膜上具有良好的附着力。这些赋予材料具有良好的耐碱性和耐热性和良好的附着力。但环氧树固化物本身韧性不足，在本发明中添加聚氨酯对环氧树脂进行改性，增加消光涂层的韧性，进一步提高附着力和耐摩擦性能。
根据本发明的一些实施例，所述聚氨酯包括脂肪族环氧树脂。
根据本发明的一些实施例，所述聚氨酯包括水性消光脂肪族聚氨酯树脂PU-893、水性脂肪族聚氨酯树脂FS-8和耐弯曲抗回粘耐黄变水性聚氨酯树脂MR-879-K中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述水性环氧树脂包括：JT-306、JT-508、WX-5600-40和WX-609中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述环氧固化剂包括水性环氧树脂固化剂和水性环氧固化剂中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述水性环氧树脂固化剂包括F0705水性环氧树脂固化剂、水性环氧树脂固化剂QG-628中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述水性环氧树脂固化剂包括水性环氧固化剂。
根据本发明的一些实施例，所述第一黑色消光层或所述第二黑色消光层的制备原料还包括荧光粉。
根据本发明的一些实施例，所述荧光粉包括无色荧光粉。
本发明的荧光粉也可以在第一消光层或者第二消光层，消光层中加入荧光粉，选用无色荧光粉，在紫外光波长(200-300nm)照射下，可以显现亮光，离开紫外光源后颜色消失的荧光粉，本发明中添加无色荧光粉，涂布在遮光复合膜的其中一面，在模切倒角消光后，在紫外光下容易分别模切锥形面，方面组装操作。
根据本发明的一些实施例，所述载体基膜的制备原料包括黑色聚酯膜、透明聚酯膜、黑色聚碳酸酯膜、透明聚碳酸酯膜、黑色聚酰亚胺膜、透明聚酰亚胺膜、茶色聚酰亚胺膜、黑色聚酰胺酰亚胺膜和透明聚酰胺酰亚胺膜中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述消光油墨包括以下重量份数的制备原料：消光粉。
根据本发明的一些实施例，所述消光粉包括有机消光粉和无机消光粉中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述有机消光粉聚合物微粒包括AK-800TR。
根据本发明的一些实施例，所述有机消光粉的粒径为5～7μm。
根据本发明的一些实施例，所述无机消光粉包括二氧化硅。
根据本发明的一些实施例，所述二氧化硅包括水性二氧化硅木器漆涂料助剂WE1011和GS-402消光粉中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述二氧化硅的粒径为1～5μm。
本发明中使用微米级的二氧化硅消光粉具有容易分散，消光效果明显，同时能提高油墨涂层的硬度，提高涂层耐擦伤性能。另外，二氧化硅具有一定的疏水性能，在模切后清洗和腐蚀消光后清洗过程中，表面不易沾染污物影响光学性能。
根据本发明的一些实施例，所述消光油墨的制备原料还包括：炭黑。
根据本发明的一些实施例，所述炭黑包括高色素炭黑和导电炭黑中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述高色素炭黑包括水性炭黑涂料高色素炭黑。
根据本发明的一些实施例，所述导电炭黑包括导电炭黑super P、高导电炭黑ZC800和Hi-Black 420B中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述炭黑的粒径为10-100nm。
本发明的导电炭黑提高了遮光复合膜的抗静电性，降低了遮光复合膜的表面电阻。
根据本发明的一些实施例，所述消光油墨的制备原料还包括：分散剂、流平剂和催干剂中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述分散剂包括水性分散剂HT-27000
根据本发明的一些实施例，所述流平剂包括水性流平剂HT-254、防涂鸦流平剂254和防粘流平剂254中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述催干剂包括水性环保催干剂WX1440。
水性催干剂漆膜交联充分，提高了组合物的附着力，耐化性。
根据本发明的一些实施例，所述消光油墨的制备原料还包括：蜡粉。
根据本发明的一些实施例，所述蜡粉包括聚丙烯蜡、聚乙烯蜡和聚四氟乙烯蜡中的至少一种。
本发明的蜡粉粒径细，具有增硬、抗划伤的作用，有效提高了遮光复合膜的表面耐划伤性能、降低了遮光复合膜表面摩擦力，提升了遮光复合膜表面的疏水性。
本发明中，上述分散剂、流平剂、蜡粉和催干剂为助剂。
根据本发明的一些实施例，所述载体基膜的制备原料包括黑色聚酯膜、透明聚酯膜、黑色聚碳酸酯膜、透明聚碳酸酯膜、黑色聚酰亚胺膜、透明聚酰亚胺膜、茶色聚酰亚胺膜、黑色聚酰胺酰亚胺膜和透明聚酰胺酰亚胺膜中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述载体基膜的厚度为4-200μm。
根据本发明的一些实施例，所述第一黑色消光层和第二黑色消光层的厚度为2-20μm。
本发明的遮光复合膜具有耐强碱的性能，满足消光腐蚀工艺，附着力好、不变形、反光率和光密度无变化；表面疏水，在消光腐蚀后，表面疏水不粘连，有利于光学稳定和方便作。
根据本发明的第二方面实施例提出了一种遮光复合膜的制备方法，包括：
在所述载体基膜的其中一表面涂布第一黑色消光层，另一表面涂布第二黑色消光层。
根据本发明的一些实施例，所述遮光复合膜的制备方法，包括：在载体基膜的其中一表面涂布第一黑色消光层，烘干后，然后在载体基膜的另一表面涂布第二黑色消光层，烘干，熟化后，即获得光学仪器用遮光复合膜。
根据本发明的一些实施例，所述烘干的温度为60～120℃。
根据本发明的一些实施例，所述烘干的时间为2～5min。
上述烘烤时间和温度下，避免了因溶剂挥发不完全，造成收卷固化后涂层反粘，影响外观和光学性能。
根据本发明的一些实施例，所述熟化的温度为10～65℃。
根据本发明的一些实施例，所述熟化的温度为55℃。
根据本发明的一些实施例，所述熟化的时间为20～60h。
根据本发明的一些实施例，所述熟化的时间为48h。
根据本发明的一些实施例，所述涂布的方法包括挤出涂布、微凹涂布、刮刀涂布和网辊涂布中的至少一种。
根据本发明的一些优选地实施例，所述涂布的方法包括狭缝挤出涂布和微凹涂布中的至少一种。
根据本发明的一些优选地实施例，所述涂布的方法包括微凹涂布。
根据本发明的一些实施例，第一黑色消光层和所述第二黑色消光层的制备方法包括：将所述水性环氧树脂、所述聚氨酯、所述炭黑、所述消光粉、所述助剂混合即得消光油墨。
根据本发明的一些实施例，含有荧光粉的第一黑色消光层和所述含有荧光粉的第二黑色消光层的制备方法包括：在所述消光油墨中添加荧光粉后混合。
根据本发明的第三方面实施例提出了一种所述的遮光复合膜在光学仪器中的应用。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施例1遮光复合膜的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
主要原料牌号及厂家：
水性环氧树脂：JT-306水性环氧酯树脂(佛山市隽途新材料有限公司)、JT-508水性环氧酯分散体(佛山市隽途新材料有限公司)、WX-5600-40(佛山市湾厦新材料科技有限公司)、水性丙烯酸改性环氧树脂WX-609(佛山市湾厦新材料科技有限公司)、WE1011(东曹株式会社)；
水性消光树脂PU-893哑光聚氨酯树脂(广州汇涂新材料有限公司)，FS-8水性聚氨酯树脂耐黄变成膜柔软涂料涂层(安徽飞秒化工有限公司)、MR-879-K耐弯曲抗回粘耐黄变水性聚氨酯树脂(广东一三七化工科技有限公司)；
消光粉聚合物微粒AK-800TR(粒径6um，根上工业株式会社)、水性二氧化硅涂料助剂WE1011(粒径；4.2微米，东曹株式会社)，GS-402消光粉(粒径1.8um，佛山市上进诚展新材料科技有限公司)；
水性炭黑涂料高色素炭黑(济南德蓝化工有限公司)、水溶性导电炭黑super P(粒径20纳米，天津天一世纪化工产品科技发展有限公司)、高导电炭黑ZC800(天津华远化工科技有限公司)、Hi-Black 420B(欧励隆工程炭集团)；
水性分散剂HT-27000(广州汇涂新材料有限公司)；耐高温抗缩孔聚酯改性流平剂HT-1066(广州汇涂新材料有限公司)；
水性流平剂HT-254(广州汇涂新材料有限公司)、聚酯改性流平剂HT-1066(广州汇涂新材料有限公司)；
水性环保催干剂WX1440(佛山市湾厦新材料科技有限公司)；
固化剂：F0705水性环氧树脂固化剂(深圳市吉田化工有限公司)、水性环氧树脂固化剂QG-628(无锡熙华化工科技有限公司)、水性环氧固化剂WG828(苏州梅果望地坪材料有限公司)。
实施例1
本实施例公开了遮光复合膜及其制备方法，具体步骤为：
S1：将水性环氧树脂、聚氨酯、炭黑、消光粉、助剂按照下表1中的搅拌混合均匀后，用砂磨机砂磨3次，然后加入固化剂和促进剂搅拌均匀，得到消光油墨；
S2：选取载体基膜，在载体基膜的其中一表面涂布第一黑色消光层消光油墨，110℃下，烘干3min，然后在载体基膜的另一相对表面涂布第二黑色消光层含有荧光粉的消光油墨，110℃下，烘干3min，55℃下熟化48h后，即获得光学仪器用遮光复合膜。
实施例1遮光复合膜的结构示意图如图1所示；
实施例1的消光油墨各组分用量如表1所示；
表1.各组分用量
实施例2
本实施例公开了遮光复合膜及其制备方法，本实施例和实施例1的区别在于，遮光复合膜的消光油墨各组分含量如表2所示，其余条件和实施例1相同。
表2.各组分用量
实施例3
本实施例公开了遮光复合膜及其制备方法，本实施例和实施例1的区别在于，遮光复合膜的消光油墨各组分含量如表3所示，其余条件和实施例1相同。
表3.各组分用量
实施例4
本实施例公开了遮光复合膜及其制备方法，本实施例和实施例1的区别在于，遮光复合膜的消光油墨各组分含量如表4所示，其余条件和实施例1相同。
表4.各组分用量
实施例5
本实施例公开了遮光复合膜及其制备方法，本实施例和实施例1的区别在于，遮光复合膜的消光油墨各组分含量如表5所示，其余条件和实施例1相同。
表5.各组分用量
实施例6
本实施例公开了遮光复合膜及其制备方法，本实施例和实施例1的区别在于，遮光复合膜的消光油墨各组分含量如表6所示，其余条件和实施例1相同。
表6.各组分用量
对比例1
本对比例公开了遮光复合膜及其制备方法，本对比例和实施例1的区别在于消光油墨组分中添加水性环氧树脂的量为JT-306(佛山市隽途新材料有限公司)20份，其余条件和实施例1相同。
对比例2
本对比例公开了遮光复合膜及其制备方法，本对比例和实施例1的区别在于消光油墨组分中水性聚氨酯酯的添加量为10份水性消光树脂PU-893，其余条件和实施例1相同。
对比例3
本对比例公开了遮光复合膜及其制备方法，本对比例和实施例1的区别在于消光油墨组分中固化剂的添加量为F0705水性环氧树脂固化剂5份，其余条件和实施例1相同。
对比例4
本对比例公开了遮光复合膜及其制备方法，本对比例和实施例1的区别在于消光油墨组分中消光粉的添加量为2份，遮光复合膜的各组分含量如表2所示，其余条件和实施例1相同。
对比例5
本对比例公开了遮光复合膜及其制备方法，本对比例和实施例1的区别在于消光油墨组分中未添加高导电炭黑，遮光复合膜的各组分含量如表2所示，其余条件和实施例1相同。
测试方法：
在本发明中，对根据下列不同制备条件制备的遮光复合膜进行各种测试以验证其光学密度、光泽度、表面电阻、表面粗糙度、涂层抗刮伤性、涂层附着力、高温高湿可靠性等方面的性能，测试结果如表7所示。
针对以上特性，测试方法如下：
1、光学密度
光学密度是物体吸收光线的特性量度，即入射光量与反射光量或透射光量之比，常用透射率或反射率倒数的十进对数表示，是表征遮光复合膜遮光性能的重要参数。将固化后的遮光复合膜采用Hitachi 4100光谱分析仪测试透射率进行计算得到。光学密度越大，光线透过率越小，遮光复合膜的遮光性越好。测试5个点取平均值，大于6记为○，大于4小于6记为△，小于4记为×。
2、光泽度
光泽度用来表征遮光复合膜消光涂层表面对可见光的反射程度，是表征遮光复合膜消光效果的参数。根据GB/T9754-2007标准，测试可见光的入射角为60°时的遮光复合膜的表面光泽度，光泽度越低消光性越好，测试5个点取平均值。
3、表面电阻
表面电阻是衡量遮光复合膜抗静电效果的重要参数，根据ASTM D-257标准，测试时只需把两个重锤放置在遮光复合膜表面及按下测试按键，仪器上会显示出所测物的表面电阻值，测试5个点取平均值。
4、表面粗糙度
表面粗糙度是指遮光复合膜表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度。其两波峰或两波谷之间的距离(波距)很小(在1mm以下)，它属于微观几何形状误差。表面粗糙度越小，则表面越光滑。根据GB/T131-2006标准，测试前用标准测试片对测试探头进行校正后，把探头放在遮光复合膜表面进行测试表面粗糙度Ra，测试5个点取平均值。
5、抗划伤性
遮光复合膜的表面抗划伤是表征遮光复合膜在模切、组装和光学器件使用过程中可靠性的重要参数。根据GB/T 9279-2015标准，采用圆环形划针，以5mm/s的速度，200g的载荷，测到5次没有引起遮光复合膜表面划伤为○，否则为×
6、接触角
遮光复合膜表面的疏水性不良会导致遮光复合膜在模切后清洗及碱液消光后清洗烘干后发生粘连，影响遮光复合膜的遮光效果和组装操作效率。根据GB/T 30693-2014标准，测试遮光复合膜表面的水接触角，测试10个点取平均值。遮光膜复合膜的表面水接触角大于90°时，遮光复合膜表面为疏水表面，记为○，否则记为×。
7、润滑性
为了研究遮光复合膜的表面润滑性，根据GB/T 10006-2021的标准测试遮光复合膜的表面动摩擦系数(μd)和静摩擦系数(μs)，动摩擦系数(μd)和静摩擦系数(μs)均小于0.3为○，大于0.3为×。
8、涂层附着力
按照GB/T9286-2021标准，采用白格刀方法测试遮光复合膜黑色消光层的初始附着力。为了研究遮光复合膜耐碱液消光后涂层的附着力，同时测试遮光复合膜在80℃条件下，浸泡50％浓度的NaOH溶液，30分钟后涂层的碱液消光后附着力。以遮光膜两面黑色消光涂层的白格刀试验切口的边缘光滑，格子边缘没有任何脱落为○，否则为×。
9、高温高湿可靠性测试。
将遮光复合膜放入温度为85℃、相对湿度为85％高温高湿箱中存储120小时，取出室温放置2小时。遮光复合膜表面无脱落、白点、黑点等不良为○，否则为×。
表7实施例和对比例的遮光复合膜样品性能测试结果
根据上述检测结果可知表明：以上述实施例1～6的消光油墨为原料制得的遮光膜具有良好的综合性能。实施例4与实施例1的主要区别是消光粉的添加量较少，消光油墨的消光效果相对较低，制备的遮光膜的光泽度偏大，但仍在允许的范围内。实施例5与实施例1的主要区别是高色素炭黑和高导电炭黑的添加量较少，消光油墨的遮光效果较差，光泽度稍高，表面电阻较大，但仍有良好的光学性能和抗静电性。
对比例1和对比例3的检测结果表明环氧树脂或者固化剂添加量不够，油墨不能完全固化，油墨的附着力、抗刮伤性和耐高温高湿性能差。对比例2中增韧剂聚氨酯添加量少，制备的遮光膜韧性不足，在柔性膜上的附着力较差。对比例4中添加的消光粉把不足，制备的油墨消光效果很差，不能满足应用需求。对比例5中没有添加高导电炭黑，制备的遮光膜表面电阻很大，不具备抗静电效果。
综上所述，本发明提供了一种遮光复合膜及其制备方法，本发明通过利用水性聚氨酯改性环氧树脂，再通过合理搭配消光粉、炭黑和助剂等成分有效提高了消光油墨的附着力和耐高温高湿性能。
结合附图对本发明实施例作了详细说明，但本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种遮光复合膜，其特征在于，包括自上至下依次叠加设置的第一黑色消光层、载体基膜和第二黑色消光层；
所述第一黑色消光层和第二黑色消光层的制备原料包括消光油墨；
所述消光油墨包括以下重量份数的制备原料：水性环氧树脂30-60份、聚氨酯20～40份和环氧固化剂10～30份。
2.根据权利要求1所述的遮光复合膜，其特征在于，所述水性环氧树脂包括：水性环氧酯树脂、水性环氧酯分散体和水性丙烯酸改性环氧树脂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的遮光复合膜，其特征在于，所述第一黑色消光层或所述第二黑色消光层的制备原料还包括荧光粉。
4.根据权利要求1所述的遮光复合膜，其特征在于，所述载体基膜的制备原料包括黑色聚酯膜、透明聚酯膜、黑色聚碳酸酯膜、透明聚碳酸酯膜、黑色聚酰亚胺膜、透明聚酰亚胺膜、茶色聚酰亚胺膜、黑色聚酰胺酰亚胺膜和透明聚酰胺酰亚胺膜中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的遮光复合膜，其特征在于，所述载体基膜的厚度为4-200μm。
6.根据权利要求1所述的遮光复合膜，其特征在于，所述第一黑色消光层和第二黑色消光层的厚度为2-20μm。
7.一种如权利要求1～5任一项所述的遮光复合膜的制备方法，其特征在于，包括：
在所述载体基膜的其中一表面涂布第一黑色消光层，另一表面涂布第二黑色消光层。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，第一黑色消光层和所述第二黑色消光层的制备方法包括：在碱性条件下将所述第一黑色消光层和第二黑色消光层的制备原料混合。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述涂布的方法包括挤出涂布、微凹涂布、刮刀涂布和网辊涂布中的至少一种。
10.一种如权利要求1～6任一项所述的遮光复合膜在光学仪器中的应用。
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