CN118393624A

CN118393624A - 一种耐形变涂布反射膜及其制备方法

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Publication number: CN118393624A
Application number: CN202410797345.8A
Authority: CN
Inventors: 陈佳萍; 陈哲; 邓飞; 朱逸枫; 陈小东
Original assignee: Zhejiang Functional Membrane Material Innovation Center Co ltd; Ningbo Solartron Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Functional Membrane Material Innovation Center Co ltd; Ningbo Solartron Technology Co Ltd
Priority date: 2024-06-20
Filing date: 2024-06-20
Publication date: 2024-07-26
Anticipated expiration: 2044-06-20
Also published as: CN118393624B

Abstract

本发明涉及一种耐形变涂布反射膜及其制备方法，属于涂布反射膜技术领域。本发明公开了一种耐形变涂布反射膜，其由反射基材和耐形变涂层组成，所述耐形变涂层由涂布液热固化而成，按质量份数计，涂布液的组成包括：树脂胶粘剂：38~46份、冷冻干燥后的球形聚合物粒子：1.1~5.2份、改性剂：0.1~5.0份、固化剂：2.0~5.5份、抗静电剂：0.1~3.0份、有机溶剂：15.0~70.0份；所述改性剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚丙烯酸中的一种或多种。本发明的耐形变涂布反射膜中球形聚合物粒子溶胀变形程度小，不易刮伤导光板，该耐形变涂布反射膜应用于背光模组中能有效避免亮点缺陷及顶白缺陷，提高背光模组使用寿命。

Description

一种耐形变涂布反射膜及其制备方法

技术领域

本发明属于涂布反射膜技术领域，涉及一种耐形变涂布反射膜及其制备方法。

背景技术

笔记本电脑是日常生活中必不可少的工具之一，在我们办公和学习中扮演着重要角色。随着技术的更新迭代，消费者对笔记本电脑性能要求越来越高，其中，便携性是消费者的主要功能需求之一，即追求轻薄化的设计。

为满足便携式要求，笔记本的铁背框也逐渐用塑料框替代，使机身重量减小，为进一步实现轻薄化，背光模组的优化成为核心关键。笔记本电脑的背光模组由扩散膜、增亮膜、导光板、反射膜、LED光源组成，目前背光模组的轻薄化主要借助于导光板厚度的减薄，而现有的位于导光板和背框两者之间的反射膜无法满足搭配性需求。反射膜与导光板直接接触，若反射膜上的粒子太硬会刮伤导光板，导致背光模组出现亮点缺陷，若反射膜上的粒子太软，受导光板的重力作用以及组装过程中作用力的影响，导致背光模组点亮后出现局部白斑现象，即“顶白缺陷”。因此，需要对反射膜进行优化，使其具有耐刮磨、抗顶白等性能。

目前市场上已采用球形粒子代替涂布液中的无规则粒子，减少反射膜对导光板的刮伤；然而，市购球形粒子在制备涂布液过程中会发生部分溶胀变形，球形粒子为高分子聚合物，浸泡在有机溶剂中时，溶剂小分子会扩散到聚合物粒子的高分子网络中，扩大高分子链段间间距，减小链段之间的相互缠绕作用；此时，聚合物粒子的运动性增强，体积开始变化，聚合物粒子发生溶胀现象；当大量溶剂进入聚合物粒子内部时，聚合物粒子原有的结构形态被破坏，直至发生形变，即其仍存在刮伤导光板的风险。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种耐形变涂布反射膜，具有耐刮磨、高抗压性、亲水性和附着力好等性能。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种耐形变涂布反射膜，其由反射基材和耐形变涂层组成，所述耐形变涂层由涂布液热固化而成，按质量份数计，涂布液的组成包括：

树脂胶粘剂：38~46份，

冷冻干燥后的球形聚合物粒子：1.1~5.2份，

改性剂：0.1~5.0份，

固化剂：2.0~5.5份，

抗静电剂：0.1~3.0份，

有机溶剂：15.0~70.0份；

所述改性剂包括聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚丙烯酰胺（PAM）、聚乙二醇（PEG）、聚丙烯酸（PAA）中的一种或多种。

本发明中在涂布液中加入具有氮（N）、氧（O）原子的改性剂，通过改性剂与树脂胶粘剂的氢键和链间缠结相互作用，提高体系粘度，减慢球形粒子在有机溶剂中溶胀变形的速度，从而提高反射膜的耐刮擦性能和抗压性能。并且本发明采用的球形聚合物粒子用液氮预冻后进行冷冻干燥，强化聚合物粒子之间的相互作用，使高分子链结构紧密聚拢，从而提高粒子的力学性能及其在溶剂中的化学稳定性。

作为优选，所述耐形变涂层的厚度为3~15μm。

进一步优选，所述耐形变涂层的厚度与冷冻干燥后的球形聚合物粒子的平均粒径的差值为0~5μm。

若耐形变涂层的厚度过大，导致聚合物粒子被掩盖在涂层中，聚合物粒子的作用无法体现；耐形变涂层的厚度过小，导致聚合物粒子裸露过多，粒子在刮擦测试中会掉落。

作为优选，所述冷冻干燥后的球形聚合物粒子的平均粒径为3~10μm。

作为优选，所述冷冻干燥后的球形聚合物粒子由球形聚合物粒子经冷冻干燥后制得。

进一步优选，所述冷冻干燥包括：将球形聚合物粒子置于液氮中浸泡3~10min，取出后置于冷冻干燥机干燥18~48h，冷冻干燥温度为-30~-50℃。

进一步优选，所述球形聚合物粒子包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸丁酯(PBMA)、聚酰胺(PA)、聚氨酯(PU)中的一种或多种。

进一步优选，所述球形聚合物粒子的平均粒径为3~10μm。

作为优选，所述改性剂为聚丙烯酰胺（PAM）。

聚丙烯酰胺的酰胺基由羧基与氨基缩合而成，其O和N都可作为氢键供体，与胶粘剂上的羟基H原子形成非常稳定的氢键相互作用力。

作为优选，所述有机溶剂包括第一有机溶剂、第二有机溶剂；

第一有机溶剂为任意可以溶解改性剂的有机溶剂，包括N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、丙酮、丙烯酸、氯乙酸、乙二醇、甘油、乙酰胺中的一种或多种。

第二有机溶剂包括乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或两种。

进一步优选，所述改性剂、第一有机溶剂的质量比为1：（10~30）。

进一步优选，第一有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺（DMF）。

改性剂与DMF需要预混，若预混液中改性剂加入过多会导致形成凝胶状结构，导致分散不均匀，改性剂无法充分溶解；若预混液中DMF加入过多，导致热固化过程中DMF挥发不充分。

进一步优选，所述第二有机溶剂为质量比为1：（0.1~5）的乙酸乙酯、乙酸丁酯的混合液。

进一步优选，所述第一有机溶剂、第二有机溶剂的质量比为1：（2.1~2.8）。

作为优选，所述树脂胶粘剂包括丙烯酸树脂胶粘剂、有机硅树脂胶粘剂、聚氨酯树脂胶粘剂中的一种或多种。

进一步优选，所述树脂胶粘剂为丙烯酸树脂胶粘剂。

改性剂具有电负性较大的氮（N）、氧（O）原子，能与氢（H）原子形成氢键，与丙烯酸类胶粘剂形成三维网络结构。

作为优选，所述涂布液中树脂胶粘剂的加入量为35~49wt%。

在一定范围内，胶粘剂的加入量根据所需反射膜光泽度的要求来调节。但若胶粘剂用量过少，则涂层固化不完全；胶粘剂用量过多，又会影响涂层的综合性能。

作为优选，所述涂布液中改性剂聚丙烯酰胺（PAM）的加入量为0.3~1.5份。

作为优选，所述涂布液中改性剂聚丙烯酰胺（PAM）的加入量为0.3~1.5wt%。

作为优选，所述固化剂包括异氰酸酯、环氧树脂、甲基酚醛树脂、氨基树脂、双氰胺中的一种或多种。

作为优选，所述抗静电剂包括聚醚类、季铵盐类中的一种或多种。

作为优选，所述反射基材为聚对苯二甲基乙二醇酯（PET）薄膜，厚度为100~240μm。

作为优选，所述热固化的温度在100~120℃，反应时间为1~3min。

一种耐形变涂布反射膜的制备方法，所述制备方法包括：

（1）将球形聚合物粒子经冷冻干燥，得冷冻干燥后的球形聚合物粒子；

（2）将改性剂溶液、树脂胶粘剂、冷冻干燥后的球形聚合物粒子、抗静电剂、固化剂依次分散到第二有机溶剂中，搅拌均匀后得到涂布液；

（3）将涂布液涂布在反射基材表面，并经过烘箱加热固化，得具有耐形变涂层的耐形变涂布反射膜。

作为优选，所述（1）中冷冻干燥包括：将球形聚合物粒子置于液氮中浸泡3~10min预冻，取出后置于冷冻干燥机干燥18~48h，冷冻干燥温度为-30~-50℃。

作为优选，所述（2）中改性剂溶液为改性剂溶解于溶剂中形成的溶液。

进一步优选，所述溶剂为任意可以溶解改性剂的第一有机溶剂，第一有机溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、丙酮、丙烯酸、氯乙酸、乙二醇、甘油、乙酰胺中的一种或多种。

作为优选，所述改性剂溶液的制备方法包括：将改性剂和第一有机溶剂置于密封蓝口瓶中，转移至油浴加热锅中加热搅拌，得改性剂溶液。

进一步优选，所述加热温度为50~70℃，搅拌速度为50~200rpm，搅拌时间为5~30min。

作为优选，所述（2）中第二有机溶剂包括乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或两种。

进一步优选，所述（2）中第二有机溶剂为质量比为1：（0.1~5）的乙酸乙酯、乙酸丁酯的混合液。

作为优选，所述（3）中热固化的温度在100~120℃，反应时间为1~3min。

一种背光模组，其包括耐形变涂布反射膜。

有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过调整涂布液体系的粘度，减慢溶剂进入球形聚合物粒子的速度，从而缓解球形聚合物粒子溶胀变形程度，使其保持球形结构，制得的耐形变涂布反射膜不易刮伤导光板；

2、本发明采用冷冻干燥后的球形聚合物粒子，强化聚合物粒子之间的相互作用，使聚合物粒子的高分子链结构紧密聚拢，从而提高球形聚合物粒子的力学性能及其在溶剂中的化学稳定性；

3、本发明采用的改性剂具有丰富的氮（N）、氧（O）原子，这些原子电负性较大，能与丙烯酸树脂胶粘剂上的羟基氢（H）原子形成N-H、O-H氢键，使得改性剂和胶粘剂能够形成稳定的三维网络结构，从而提高涂布液粘度；

4、本发明涂布液中的改性剂与树脂胶粘剂的链间缠结，两者在有机溶剂中会发生链运动，链节相互靠近缠绕，从而提高涂布液粘度；

5、本发明涂布液中的改性剂对树脂胶粘剂的粘附性起到促进作用，与胶粘剂更好的相容但不与胶粘剂发生化学反应，稳定性好，不出现分层现象；

6、本发明涂布液中的改性剂有助于胶粘剂的粘附性能提升，使胶粘剂在粘合过程中能更好地附着在反射基材表面，从而减少涂层的脱落，提高了涂层的附着力；

7、本发明采用的改性剂带有羟基、酰胺基、羧基等亲水基团，可提高耐形变涂布反射膜中涂布反射层的亲水性，有利于水性油墨印刷到耐形变涂布反射膜表面上；

8、本发明的耐形变涂布反射膜应用于背光模组中能有效避免亮点缺陷及顶白缺陷，提高背光模组使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例1中耐形变涂层的SEM图。

图2为本发明实施例1中刮擦测试后导光板显微结构图。

图3为本发明对比例1中耐形变涂层的SEM图。

图4为本发明对比例1中刮擦测试后导光板显微结构图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如无特殊说明，本发明采用的材料为常规市售品，采用的方法为常规的技术手段。

本发明采用的原料包括：

球形聚合物粒子：聚酰胺PA66球形聚合物粒子，品牌为美国杜邦，粒径为7~10μm；

树脂胶粘剂：丙烯酸树脂胶粘剂，购自上海振以，固含量50wt%；

改性剂：聚丙烯酰胺（PAM）的分子式：[-CH₂CH(CONH₂)-]n，平均分子量：800万；纯度：99.5%，购自苏州康硕化工；

抗静电剂：季铵盐类表面活性剂，STEPANTEX SP-90，购自广州东信新材料；

固化剂：异氰酸酯固化剂，科思创N3300，购自上海凯茵化工。

使用从其他厂商处购得符合要求的球形聚合物粒子、树脂胶粘剂、改性剂、抗静电剂、固化剂，同样能得到与本发明类似的结果。

本发明采用的测试方法包括：

1、刮擦测试：取20*20 mm反射膜贴在钢丝绒耐摩擦试验机样品台上，在载重200 g砝码，将反射膜的涂层面对导光板进行来回摩擦，重复50个循环，速度为12 mm/s。然后利用USB数码显微镜对摩擦前后的导光板区域进行观察和比较；无明显划伤为优，1~5条线划伤为良，6~10条线划伤为中，10条以上线划伤为差；

2、抗压测试：将反射膜组装到背光模组中，采用推拉力计按压背光模组，在即将出现白点而未出现的临界时，记录出现的压力示数；

3、附着力测试：GB/T 9286-1998。

实施例1

本实施例中的耐形变反射膜包括反射基材和耐形变涂层；所述反射基材为白色聚对苯二甲基乙二醇酯（PET）薄膜，厚度为150μm；耐形变涂层的厚度为7~12μm。

耐形变反射膜的制备方法包括：

（1）将2.5份的聚酰胺球形聚合物粒子置于液氮中浸泡5min，取出后置于冷冻干燥机干燥24h，冷冻干燥温度为-40℃，得冷冻干燥后的球形聚合物粒子；

（2）将0.8份改性剂聚丙烯酰胺（PAM）和15.1份的DMF置于密封蓝口瓶中，转移至油浴加热锅中加热搅拌，加热温度为60℃，搅拌速度为90rpm，搅拌时间为20min，得改性剂溶液；

（3）将（2）中改性剂溶液、41份的聚丙烯酸树脂胶粘剂、（1）中冷冻干燥后的球形聚合物粒子、1.5份季铵盐类抗静电剂、4.1份异氰酸酯固化剂依次加入到35份混合溶剂（质量比为1：1的乙酸乙酯、乙酸丁酯）中，搅拌均匀后得到涂布液；

（4）将涂布液通过网纹线棒涂布在反射基材表面，并经过烘箱加热固化，热固化的温度为120℃，反应时间为2min，得具有耐形变涂层的耐形变反射膜。

图1为本实施例中耐形变涂层的SEM图。图2为本实施例中刮擦测试后导光板显微结构图。

制得的耐形变反射膜进行性能测试，结果见表1。

实施例2

与实施例1相比，区别在于改性剂为聚乙烯吡咯烷酮。

制得的耐形变反射膜进行性能测试，结果见表1。

实施例3

与实施例1相比，区别在于改性剂为聚乙二醇。

制得的耐形变反射膜进行性能测试，结果见表1。

实施例4

与实施例1相比，区别在于改性剂为聚丙烯酸。

制得的耐形变反射膜进行性能测试，结果见表1。

对比例1

与实施例1相比，区别在于不加入改性剂。

图3为本对比例中耐形变涂层的SEM图。图4为本对比例中刮擦测试后导光板显微结构图。

制得的耐形变反射膜进行性能测试，结果见表1。

对比例2

与实施例1相比，区别在于球形聚合物粒子不进行冷冻干燥，直接将聚酰胺球形聚合物粒子加入到（3）中进行混合。

制得的耐形变反射膜进行性能测试，结果见表1。

对比例3

与实施例1相比，区别在于球形聚合物粒子置于液氮中浸泡1min，取出后置于冷冻干燥机干燥24h，冷冻干燥温度为-40℃，得冷冻干燥后的球形聚合物粒子。

制得的耐形变反射膜进行性能测试，结果见表1。

对比例4

与实施例1相比，区别在于球形聚合物粒子置于液氮中浸泡18min，取出后置于冷冻干燥机干燥24h，冷冻干燥温度为-40℃，得冷冻干燥后的球形聚合物粒子。

制得的耐形变反射膜进行性能测试，结果见表1。

对比例5

与实施例1相比，区别在于改性剂为氯化钠。

制得的耐形变反射膜进行性能测试，结果见表1。

对比例6

本对比例的反射膜包括反射基材和涂层；反射基材为白色聚对苯二甲基乙二醇酯（PET）薄膜，厚度为150μm；涂层的厚度为7~12μm。

反射膜的制备方法包括：

（1）将55份的聚丙烯酸树脂胶粘剂、2.4份的聚酰胺球形粒子、1.5份的季铵盐类抗静电剂、5.5份的异氰酸酯固化剂，依次加入到35.6份混合溶剂（质量比为1：1的乙酸乙酯、乙酸丁酯）中，搅拌均匀后得到涂布液；

（2）将（1）得到的涂布液通过网纹线棒涂布在反射基材层表面，并经过烘箱120℃烘干2 min，冷却到室温，经加热固化后，得到反射膜。

制得的反射膜进行性能测试，结果见表1。

表1、涂布液、耐形变反射膜的性能测试表：

根据上表可知，本发明将球形聚合物粒子进行液氮预冻、冷冻干燥处理，并利用小剂量的高分子改性剂来调节涂布液粘度，能有效缓解聚合物粒子在有机溶剂中溶胀的问题，并赋予反射膜优异的耐刮擦、高抗压、高亲水性和高附着力。

实施例1~4中在涂布液中加入不同高分子改性剂（聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙烯酸），调节涂布液粘度，改善涂布反射膜性能。并且改性剂对反射膜的表面粗糙度、水接触角、耐刮耐擦性能、抗压性、附着力均起到关键作用；其中，聚丙烯酸对反射膜性能提高最多。聚丙烯酰胺的酰胺基和聚丙烯酸胶粘剂的羟基构成氢键网络结构最稳定，故实施例1中的涂布液粘度最高，聚合物粒子在溶剂中不易溶胀，所得涂布反射膜的性能最好；聚乙二醇的羟基、聚丙烯酸的羧基与和聚丙烯酸胶粘剂的羟基构成氢键网络结构的稳定性次之；聚乙烯吡咯烷酮的羰基效果最弱。

对比例1中不加入改性剂，制得的反射膜的耐刮擦、抗压性能均较差；对比图1、图3及图2、图4可知，实施例1中改性剂的加入使得聚合物粒子在涂布前后保持球形，减少涂层对导光板的刮伤。

根据实施例1~4与对比例2~4的结果可知，通过液氮预冻结合冷冻干燥的方式来处理球形聚合物粒子可以提高其化学稳定性，进而提高涂布反射膜的耐磨耐刮和抗压性能。但液氮冷冻浸泡时间过久，会使聚合物粒子变脆，反射膜耐磨耐刮性能和抗压能力减弱；浸泡时间偏短，性能提升效果不明显。

根据实施例1~4与对比例5的结果可知，高分子有机改性剂的性能提高效果比无机改性剂的效果好。无机改性剂氯化钠为离子型物质，其在溶剂中能形成胶束，能够增加溶剂分子运动阻力，在一定程度上使体系粘度增加，但该无机改性剂无法和胶粘剂形成氢键相互作用，无法实现减慢球形聚合物粒子在有机溶剂中溶胀变形的速度的效果，导致反射膜粗糙度大、耐刮擦性能差、抗压性能差。证明了本发明涂布液体系的氢键网络结构起到关键作用。

现有技术中通常采用提高涂布液中树脂胶粘剂加入量的方式以缓解聚合物粒子溶胀变形，但是该方式会导致涂层的光泽度提高，从而影响涂布反射膜原有的基本物性。根据实施例1~4与对比例6的结果可知，提高涂布液中胶粘剂和固化剂的比例，在一定程度上提高了体系粘度，但是涂布反射膜光泽度过大，且抗压性能也无明显提升。

综上所述，本发明将球形聚合物粒子进行液氮预冻、冷冻干燥处理，并利用小剂量的高分子改性剂来调节涂布液粘度，能有效缓解聚合物粒子在有机溶剂中溶胀的问题，并赋予反射膜优异的耐刮擦、高抗压、高亲水性和高附着力。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以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，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims

1.一种耐形变涂布反射膜，其特征在于，其由反射基材和耐形变涂层组成，所述耐形变涂层由涂布液热固化而成，按质量份数计，涂布液的组成包括：

树脂胶粘剂：38~46份，

冷冻干燥后的球形聚合物粒子：1.1~5.2份，

改性剂：0.1~1.9份，

固化剂：2.0~5.5份，

抗静电剂：0.1~3.0份，

有机溶剂：15.0~70.0份；

所述改性剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚丙烯酸中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的耐形变涂布反射膜，其特征在于，所述耐形变涂层的厚度为3~15μm；所述耐形变涂层的厚度与冷冻干燥后的球形聚合物粒子的平均粒径的差值为0~5μm。

3.根据权利要求1所述的耐形变涂布反射膜，其特征在于，所述有机溶剂包括第一有机溶剂、第二有机溶剂；

第一有机溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、丙酮、丙烯酸、氯乙酸、乙二醇、甘油、乙酰胺中的一种或多种；

第二有机溶剂包括乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的耐形变涂布反射膜，其特征在于，所述冷冻干燥后的球形聚合物粒子由球形聚合物粒子经冷冻干燥后制得；所述球形聚合物粒子包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚酰胺、聚氨酯中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的耐形变涂布反射膜，其特征在于，所述树脂胶粘剂包括丙烯酸树脂胶粘剂、有机硅树脂胶粘剂、聚氨酯树脂胶粘剂中的一种或多种；所述固化剂包括异氰酸酯、环氧树脂、甲基酚醛树脂、氨基树脂、双氰胺中的一种或多种；所述抗静电剂包括聚醚类、季铵盐类中的一种或多种。

6.一种耐形变涂布反射膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

（1）将球形聚合物粒子进行冷冻干燥，得冷冻干燥后的球形聚合物粒子；

7.根据权利要求6所述的耐形变涂布反射膜的制备方法，其特征在于，所述（1）中冷冻干燥包括：将球形聚合物粒子置于液氮中浸泡3~10min预冻，取出后置于冷冻干燥机干燥18~48h，冷冻干燥温度为-30~-50℃。

8.根据权利要求6所述的耐形变涂布反射膜的制备方法，其特征在于，所述（2）中改性剂溶液为改性剂溶解于第一有机溶剂中形成的溶液；第一有机溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、丙酮、丙烯酸、氯乙酸、乙二醇、甘油、乙酰胺中的一种或多种。

9.根据权利要求6所述的耐形变涂布反射膜的制备方法，其特征在于，所述（3）中热固化的温度在100~120℃，反应时间为1~3min。

10.一种背光模组，其特征在于，其包括权利要求1~5任一项所述的耐形变涂布反射膜，和/或权利要求6~8任一项所述的耐形变涂布反射膜的制备方法制得的耐形变涂布反射膜。