CN117431019A - 一种手机屏用抗菌防辐射型保护膜及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及手机屏用保护膜制备技术领域，公开了一种手机屏用抗菌防辐射型保护膜及其制造方法。该种保护膜，由上而下包括功能性基材层、压敏胶层、离型层；其中功能性基材层包括以下原料：PET树脂、增韧抗菌添加料、防污抗氧化组合物、蓝光吸收剂、阻燃剂、抗紫外助剂、防辐射添加剂；本发明制备出来的保护膜具有优异的韧性、力学性能、防污抗指纹能力、抗菌作用以及抗氧化作用，能够防止保护膜由于细菌生理活动、氧化作用产生的黄变现象，并且耐磨防刮花、防污抗指纹使得屏幕能够长时间保持清晰度，该保护膜还具有防辐射能力，能够减少辐射带来的安全隐患，具有长久的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及手机屏用保护膜制备技术领域，具体涉及一种手机屏用抗菌防辐射型保护膜及其制造方法。
背景技术
随着现代经济的发展，通信技术的提升，手机已经成为人们日常生活中的必需品，随着技术的创新，手机屏幕的分辨率、色彩表现等性能也在不断提升，给人带来最直观的视觉感受，因此，手机屏的使用也越来越频繁。近些年来，手机屏的损伤一直是手机损伤中最为常见的类型之一，手机屏易碎不耐摔，长时间使用时还容易产生划痕，影响到手机屏幕的清晰度，为了解决这一问题手机屏用保护膜应运而生，早期的手机屏用保护膜主要是为了保护手机屏幕不被划伤，因此专注于韧性与硬度的提升，但是手机屏用保护膜在实际使用时作为经常被人手接触的载体，容易被人手上的油汗、指纹等污染，长时间不清理会影响屏幕的清晰度，并且容易粘附细菌，细菌的生理活动会造成手机用保护膜产生黄变现象，外界环境的氧化，也会导致手机屏用保护膜氧化发黄，影响到手机屏用保护膜的使用寿命，并且手机在使用时还会产生无线电波，无线电波被人体吸收后有可能对人体健康产生不利影响，手机屏用保护膜还需要具有防辐射的能力。
所以，为了获得性能更好，功能更全的手机屏用保护膜，人们在使用保护膜时对其进行了改进，比如公开号为CN111037942B的专利公开了一种防爆、防辐射双层复合式手机保护膜的制备工艺，该保护膜包括防指纹层和防辐射基材层，制备出来的手机保护膜具有优异的耐磨防刮以及抗菌抗指纹性能，同时还具有优异的防辐射能力，不仅对手机屏幕具有优异的保护效果，还能保护人体健康。
发明内容
本发明的目的在于提供一种手机屏用抗菌防辐射型保护膜及其制备方法，解决了以下几点技术问题：（1）手机屏用保护膜防污性能较差，使用时容易留下指纹的问题；（2）手机屏用保护膜不具备抗菌性能，细菌生理活动易导致膜表面发黄以及接触细菌对人体健康产生威胁的问题；（3）手机膜用保护膜抗氧化性能不强，长时间使用时易被氧化产生黄变现象，影响到保护膜使用寿命的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种手机屏用抗菌防辐射型保护膜，由上而下包括功能性基材层、压敏胶层、离型层；所述功能性基材层包括以下重量份原料：60-80份PET树脂、5-8份增韧抗菌添加料、8-10份防污抗氧化组合物、2-3份蓝光吸收剂、2-5份阻燃剂、1-2份抗紫外助剂、2-3份防辐射添加剂。
进一步地，所述蓝光吸收剂为蓝光吸收剂BL-1226;所述阻燃剂为磷酸三丁酯、联萘酚磷酸酯中的任意一种；所述抗紫外助剂为2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酮、2,2,6,6-四甲基哌啶中的任意一种；所述防辐射添加剂为钨酸铅。
进一步地，所述增韧抗菌添加料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将溴乙酸与复合催化剂加入到四氢呋喃中，充分混合均匀后加入细菌纤维素，常温下搅拌混合反应5-8h,收集产物后得到改性细菌纤维素；
S2:将改性细菌纤维素置于N,N-二甲基甲酰胺中，加入苯并异噻唑啉酮与催化剂，升温至65-70℃反应6-8h，旋转蒸发除去溶剂后，在80-90℃烘箱中干燥0.5-1h，得到增韧抗菌添加料。
本方案中，在复合催化剂的作用下，细菌纤维素结构中的羟基与溴乙酸结构中的羧基发生酯化反应，得到改性细菌纤维素，通过改性细菌纤维素结构中的活性溴与苯并异噻唑啉酮结构中的酰胺基团产生取代反应，得到增韧抗菌添加料。该种增韧抗菌添加料以细菌纤维素作为基体材料，具有高的结晶度与取向度，能够有效的阻止裂纹的扩展，提高保护膜的韧性，其结构中具有的卤胺化异噻唑啉酮，具有优异的杀菌效果，将小分子苯并异噻唑啉酮与大分子细菌纤维素复合，能够防止小分子杀菌物质析出，使得制备的手机屏用保护膜在日常使用时发挥长效的抑菌作用，保护人体健康，防止细菌的生理活动造成保护膜产生黄变现象，影响到保护膜的使用寿命。
进一步地，步骤S1中，所述复合催化剂为质量比为7-8：3-4的二环己基碳二亚胺与4-二甲氨基吡啶。
进一步地，步骤S2中，步骤S2中，所述催化剂为吡啶。
进一步地，所述防污抗氧化组合物的制备方法为：
将氨基丙基庚基-笼型聚倍半硅氧烷置于N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌1-2h后，通入氮气除氧，加入芥子酸、二环己基碳二亚胺与4-二甲氨基吡啶，升温反应,冷却至室温后，过滤、洗涤、干燥后得到防污抗氧化组合物。
本方案中，氨基丙基庚基-笼型聚倍半硅氧烷结构中的氨基与芥子酸结构中的羧基发生缩合反应，得到防污抗氧化组合物，该种防污抗氧化组合物结构中的聚硅氧烷结构具有极低的表面能，能够防止污渍以及指纹等在手机膜表面的附着，也能抗细菌的粘附，具有优异的防污抗指纹能力，同时其笼型结构具有优异的力学性能，能够提升手机膜的耐磨性，有效防止手机膜被刮花影响到手机屏幕的清晰度，芥子酸能够清除自由基阻断氧化反应链，具有优异的抗氧化效果，将其与氨基丙基庚基-笼型聚倍半硅氧烷化学键合后，小分子芥子酸被固定在大分子氨基丙基庚基-笼型聚倍半硅氧烷的结构中，使得手机屏保护膜即便是长时间使用时小分子抗氧化剂也不会析出，能够发挥长时间的抗氧化效果，防止保护膜被氧化产生黄变现象，提升手机屏用保护膜的使用寿命。
进一步地，所述升温反应温度为140-150℃，时间为6-8h。
一种手机屏用抗菌防辐射型保护膜的制造方法，包括以下步骤：
步骤一、将PET树脂、增韧抗菌添加料、防污抗氧化组合物、蓝光吸收剂、阻燃剂、抗紫外助剂、防辐射添加剂置于双螺杆挤出机中，设置螺杆转速为200-250r/min，机头温度为180-200℃，熔融挤出后压延处理，得到功能性基材层；
步骤二、将功能性基材层一侧电晕处理，均匀涂布一层亚克力胶水，置于90-95℃烘箱中固化30-35min后取出，得到压敏胶层，覆合离型薄膜，形成离型层，得到手机屏用保护膜。
进一步地，步骤一中，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为200-250r/min，机头温度为180-220℃。
本发明的有益效果：
本发明通过制备增韧抗菌添加料以及防污抗氧化组合物参与到手机屏用保护膜功能性基材层的制备进程中，使得制备出来的功能性基材层拉伸强度高达58.8MPa,经热氧老化后拉伸强度能够保持在55.0MPa，断裂伸长率达到90.24%，抗菌率高达99.8%，具有优异的韧性、耐磨性、抗菌作用以及抗氧化作用，能够防止保护膜由于细菌生理活动、氧化作用产生的黄变现象，同时该功能性基材层的水接触角大于120°，还具有一定的防污抗指纹能力，使得制备出来的手机屏用保护膜疏水防污易于清理，能够长时间保持清晰度，本发明还通过添加防辐射添加剂提升手机屏用保护膜的防辐射能力，屏蔽效能高达34db，能够减少辐射带来的安全隐患，保护人体健康，具有长久的使用寿命。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中防污抗氧化组合物的红外光谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明以下实施例与对比例中，所使用的增韧抗菌添加料与防污抗氧化组合物的制备方法，如下所示：
一、增韧抗菌添加料的制备方法
S1：将2g溴乙酸、0.7g的二环己基碳二亚胺和0.3g的4-二甲氨基吡啶置于100ml四氢呋喃中，充分混合均匀后加入3g细菌纤维素常温下搅拌混合反应5h后,收集产物得到改性细菌纤维素；
S2:将3g改性细菌纤维素置于120ml的N,N-二甲基甲酰胺中，加入2.5g苯并异噻唑啉酮与0.01g吡啶，升温至65℃反应6h，旋转蒸发除去溶剂后，在80℃烘箱中干燥0.5h，得到增韧抗菌添加料。
使用Vario MACRO型元素分析仪，对改性细菌纤维素以及增韧抗菌添加料进行硫元素分析，由分析结果可知，改性细菌纤维素中不含有硫元素，增韧抗菌添加料中，硫元素含量为2.8%，增韧抗菌添加料中硫元素的出现，是由于苯并异噻唑啉酮中的含硫基团引入到改性细菌纤维素结构中导致。
二、防污抗氧化组合物
将3.5g氨基丙基庚基-笼型聚倍半硅氧烷置于150ml的N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌1h后，通入氮气除氧，加入3g芥子酸、0.6g的二环己基碳二亚胺和0.2g的4-二甲氨基吡啶，升温至140℃反应6h,过滤、洗涤、干燥后得到防污抗氧化组合物。
使用FT-IR型傅里叶红外光谱仪对防污抗氧化组合物进行红外光谱测试，测试光谱范围4000-500cm-1，由图1可知，防污抗氧化组合物的红外光谱中，3412cm-1处为酰胺基团中氮氢键的吸收峰，3223cm-1处为羟基的吸收峰，1115cm-1处为硅氧硅单键的吸收峰，776cm-1处为硅碳键的吸收峰，1056cm-1处为醚键的吸收峰，1723cm-1处为酯基中碳氧双键的吸收峰，3045cm-1处为碳碳双键中碳氢键的吸收峰，3012cm-1处为苯环中碳氢键的吸收峰，3412cm-1处酰胺基团中氮氢键吸收峰、1723cm-1处酯基中碳氧双键吸收峰的出现，说明氨基丙基庚基-笼型聚倍半硅氧烷结构中的氨基与芥子酸结构中的羧基发生了反应。
实施例1
功能性基材层的制备：
将60份PET树脂、5份增韧抗菌添加料、8份防污抗氧化组合物、2份蓝光吸收剂BL-1226、2份磷酸三丁酯、1份2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酮、2份钨酸铅置于双螺杆挤出机中，设置螺杆转速为200r/min，机头温度为180℃，熔融挤出后压延处理，得到功能性基材层。
实施例2
功能性基材层的制备：
将70份PET树脂、6份增韧抗菌添加料、9份防污抗氧化组合物、2.5份蓝光吸收剂BL-1226、4份联萘酚磷酸酯、1.5份2,2,6,6-四甲基哌啶、2份钨酸铅置于双螺杆挤出机中，设置螺杆转速为220r/min，机头温度为190℃，熔融挤出后压延处理，得到功能性基材层。
实施例3
功能性基材层的制备：
将80份PET树脂、8份增韧抗菌添加料、10份防污抗氧化组合物、3份蓝光吸收剂BL-1226、5份磷酸三丁酯、2份2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酮、3份钨酸铅置于双螺杆挤出机中，设置螺杆转速为250r/min，机头温度为200℃，熔融挤出后压延处理，得到功能性基材层。
对比例1
功能性基材层的制备：
将70份PET树脂、9份防污抗氧化组合物、2.5份蓝光吸收剂BL-1226、4份联萘酚磷酸酯、1.5份2,2,6,6-四甲基哌啶、2份钨酸铅置于双螺杆挤出机中，设置螺杆转速为220r/min，机头温度为190℃，熔融挤出后压延处理，得到功能性基材层。
对比例2
功能性基材层的制备：
将70份PET树脂、6份增韧抗菌添加料、2.5份蓝光吸收剂BL-1226、4份联萘酚磷酸酯、1.5份2,2,6,6-四甲基哌啶、2份钨酸铅置于双螺杆挤出机中，设置螺杆转速为220r/min，机头温度为190℃，熔融挤出后压延处理，得到功能性基材层。
对比例3
功能性基材层的制备：
将70份PET树脂、2.5份蓝光吸收剂BL-1226、4份联萘酚磷酸酯、1.5份2,2,6,6-四甲基哌啶、2份钨酸铅置于双螺杆挤出机中，设置螺杆转速为220r/min，机头温度为190℃，熔融挤出后压延处理，得到功能性基材层。
对比例4
功能性基材层的制备：
将70份PET树脂、6份细菌纤维素、9份防污抗氧化组合物、2.5份蓝光吸收剂BL-1226、4份联萘酚磷酸酯、1.5份2,2,6,6-四甲基哌啶、2份钨酸铅置于双螺杆挤出机中，设置螺杆转速为220r/min，机头温度为190℃，熔融挤出后压延处理，得到功能性基材层。
对比例5
功能性基材层的制备：
将70份PET树脂、6份增韧抗菌添加料、9份氨基丙基庚基-笼型聚倍半硅氧烷、2.5份蓝光吸收剂BL-1226、4份联萘酚磷酸酯、1.5份2,2,6,6-四甲基哌啶、2份钨酸铅置于双螺杆挤出机中，设置螺杆转速为220r/min，机头温度为190℃，熔融挤出后压延处理，得到功能性基材层。
性能检测
将实施例1-实施例3，对比例1-对比例5制备出来的功能性基材层制成符合规格的试样，使用XH8650型万能试验拉伸机对样品进行拉伸强度以及断裂伸长率测试，对在100℃老化箱中处理2d后的样品进行拉伸强度测试，测试有效长度为100nm,测试速度为10mm/min；使用JC2000D2G型接触角测试仪，对样品进行水接触角测试，判断样品防污抗指纹能力；将样品贴在GSL-46型钢丝绒耐摩擦试验机样品台上，在上方分别放置500g、1000g载重砝码，将样品进行来回摩擦，重复50个循环，速度为15mm/s，观察样品表面划伤情况；参考标准GB/T35575-2017《电磁屏蔽薄膜通用技术要求》对样品进行电磁屏蔽性能检测，电磁波频率范围为100MHz-3GHz；采用以下方法对样品进行抗菌性能检测：将1ml浓度为10-5CFU/ml的金黄色葡萄球菌菌液分别滴加到经过灭菌处理过的样品表面，37℃下培养8h，移取培养好的菌液20μL,均匀涂布于固体培养基上，在37℃下培养24h后统计培养基上的菌落数，同时做空白实验，利用以下公式计算抗菌率：
，
式中，A为空白实验中统计的培养基上菌落个数；B为样品组实验中统计的培养基上菌落个数；测试结果见下表：
由上表可知，实施例与对比例中制备出来的样品在防辐射性能上均处在优异的水平，是由于其中添加了防辐射添加剂，其中，实施例1-实施例3制备出来的样品具有优异的力学性能，抗氧化性能、防污抗指纹性能以及抗菌性能。对比例1制备出来的样品中，没有添加增韧抗菌添加料，所以在抗菌以及韧性方面处在较差的水平，但是由于其中加入了防污抗氧化组合物，所以在抗氧化、防污抗指纹以及耐磨性能上处在较好的水平，对比例2制备出来的样品中，添加了增韧抗菌添加料没有添加防污抗氧化组合物，所以在韧性以及抗菌性能方面处在优异的水平，但是在防污抗指纹以及抗氧化和耐磨性能上处在较差的水平，对比例3制备出来的样品中，既没有添加增韧抗菌添加料也没有添加防污抗氧化组合物，所以在力学性能、抗氧化性能、防污抗指纹性能以及抗菌性能方面均处在较差的水平，对比例4制备出来的样品中，添加了防污抗氧化组合物，在防污抗指纹以及抗氧化性能和耐磨性能上处在较好的水平，其中将细菌纤维素直接加入，该样品韧性得到提高，但是不具备抗菌能力，对比例5制备出来的样品中，添加了增韧抗菌添加料，所以在韧性、抗菌性能方面处在优异的水平，其中直接添加了氨基丙基庚基-笼型聚倍半硅氧烷，抗氧化能力较差，但是耐磨性较高，并且具有优异的防污抗指纹能力。
采用实施例1-实施例3中制备出来的功能性基材层分别制备手机屏用抗菌防辐射型保护膜，具体制造方法为：
将功能性基材层一侧电晕处理，均匀涂布一层亚克力胶水，置于90℃烘箱中固化30min后取出，得到压敏胶层，在压敏胶层表面覆合离型薄膜，形成离型层，得到手机屏用保护膜。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。。
Claims (9)
1.一种手机屏用抗菌防辐射型保护膜，其特征在于，由上而下包括功能性基材层、压敏胶层、离型层；所述功能性基材层包括以下重量份原料：60-80份PET树脂、5-8份增韧抗菌添加料、8-10份防污抗氧化组合物、2-3份蓝光吸收剂、2-5份阻燃剂、1-2份抗紫外助剂、2-3份防辐射添加剂。
2.根据权利要求1所述的一种手机屏用抗菌防辐射型保护膜，其特征在于，所述蓝光吸收剂为蓝光吸收剂BL-1226;所述阻燃剂为磷酸三丁酯、联萘酚磷酸酯中的任意一种；所述抗紫外助剂为2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酮、2,2,6,6-四甲基哌啶中的任意一种；所述防辐射添加剂为钨酸铅。
3.根据权利要求1所述的一种手机屏用抗菌防辐射型保护膜，其特征在于，所述增韧抗菌添加料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将溴乙酸与复合催化剂加入到四氢呋喃中，充分混合均匀后加入细菌纤维素，常温下搅拌混合反应5-8h,收集产物后得到改性细菌纤维素；
S2:将改性细菌纤维素置于N,N-二甲基甲酰胺中，加入苯并异噻唑啉酮与催化剂，升温至65-70℃反应6-8h，旋转蒸发除去溶剂后，在80-90℃烘箱中干燥0.5-1h，得到增韧抗菌添加料。
4.根据权利要求3所述的一种手机屏用抗菌防辐射型保护膜，其特征在于，步骤S1中，所述复合催化剂为质量比为7-8：3-4的二环己基碳二亚胺与4-二甲氨基吡啶。
5.根据权利要求3所述的一种手机屏用抗菌防辐射型保护膜，其特征在于，步骤S2中，所述催化剂为吡啶。
6.根据权利要求1所述的一种手机屏用抗菌防辐射型保护膜，其特征在于，所述防污抗氧化组合物的制备方法为：
将氨基丙基庚基-笼型聚倍半硅氧烷置于N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌1-2h后，通入氮气除氧，加入芥子酸、二环己基碳二亚胺与4-二甲氨基吡啶，升温反应,冷却至室温后，过滤、洗涤、干燥后得到防污抗氧化组合物。
7.根据权利要求6所述的一种手机屏用抗菌防辐射型保护膜，其特征在于，所述升温反应温度为140-150℃,时间为6-8h。
8.一种如权利要求1所述的手机屏用抗菌防辐射型保护膜的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将PET树脂、增韧抗菌添加料、防污抗氧化组合物、蓝光吸收剂、阻燃剂、抗紫外助剂、防辐射添加剂置于双螺杆挤出机中，设置螺杆转速为200-250r/min，机头温度为180-200℃，熔融挤出后压延处理，得到功能性基材层；
步骤二、将功能性基材层一侧电晕处理，均匀涂布一层亚克力胶水，置于90-95℃烘箱中固化30-35min后取出，得到压敏胶层，覆合离型薄膜，形成离型层，得到手机屏用保护膜。
9.根据权利要求8所述的一种手机屏用抗菌防辐射型保护膜的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为200-250r/min，机头温度为180-220℃。
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