CN1746702A - 一种防眩光薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种防眩光薄膜及其制备方法，它包括一个透明支持体以及涂在支持体上的防眩光层，所述防眩光层组分及含量按重量单位计为：光固化预聚物20～50；活性稀释剂20～50；光引发剂2～7；无机纳米金属氧化物及二氧化硅2～15；有机聚合物微粉2～15；助剂1～5；溶剂2～20；将上述光固化预聚物、活性稀释剂、光引发剂和溶剂混合搅拌溶解；然后加入助剂、无机纳米金属氧化物及二氧化硅和有机聚合物微粉，搅拌得到涂布液，而后涂布在支持体上，在60℃～80℃下干燥，再用紫外光固化，即得防眩光薄膜。本发明具有防眩光防划伤功能，可用于液晶显示器件和其他显示器件。其制备方法工艺简单、节能安全、对环境无污染、生产成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种防眩光薄膜及其制备方法。
背景技术
光是不可缺少的，然而，过强、过快变化的光是一种污染，会对人类造成干扰和伤害，最基本的光污染是眩光污染。眩光污染是一种过强的光线照射，它可以引起头晕目眩，伤害眼睛，使被照者视力下降，严重时甚至可造成失明。眩光是影响视觉的一个重要因素，它和光源的位置、亮度有关。在周围环境中存在很多潜在的眩光光源，由于眩光对人们的正常生活和工作有较大的影响，关系到人的情绪甚至是安全，为了更有效地克服眩光的影响，必须对眩光进行消除。
在显示器应用领域产生的眩光有两个方面，一是显示器自身发光闪耀产生，另一是外界光线在显示屏上产生的反射眩光，这种眩光使眼睛不适，长时间使用易造成眼睛疲劳。外界光线对液晶显示屏幕具有非常大的干扰，一些LCD显示屏，在外界光线比较强的时候，因反射眩光而干扰其正常显示，使其显示性能大为降低。解决办法是使用一种表面具有光折射性能的柔软塑料薄膜，将它贴附在屏幕玻璃面板上，可显著减少反射眩光，增强画面清晰度。所谓“抗眩光膜”是在光学薄膜内搀杂或表面镀上一层或数层光学折射材料，利用散射机理而使光线柔和，提高视觉舒适感。
对防眩光技术及防眩光膜材料的研究很早就开始进行了，并已有产品问世。防眩光(anti-glare)膜在偏光片上的应用主要是PC显示器和笔记本电脑，特别是大尺寸的产品100％要求进行防眩光处理，以提高显示器的可视性。
以前，防眩光处理是使用压花辊在薄膜表面用力挤压而成和电化学沉积法，但是辊的成本高，压花面上再进行硬涂层处理也很困难，而电化学沉积工艺复杂，因此现在开始转向涂布型为主的加工工艺。有关防眩光膜的制作技术近年来报道较多，如：美国专利US901674公开了一种防眩光防反射膜湿法涂布的制备方法，该方法是在透明的支持体上涂布防眩光硬涂层和不同折射率的防反射涂层，该防眩光防反射膜可用于液晶显示器；美国专利US984963公开了一种防眩光防反射膜的制备方法，该方法为湿法涂布，具有低的生产成本、高的防眩光性能可用于液晶显示器；中国专利CN1125996C公开了一种具有眩光控制的波长选择应用薄膜，该薄膜是由在透明基材上沉积了降低透过薄膜的红外能量层和部分阻拦光透过的金属透明层，它可以防止反射光的相长和相消干涉，当它用于窗体上可以起到防眩的作用，该方法应是化学沉积法；中国专利CN1538193A公开了一种抗眩抗反射薄膜的制作方法，该方法通过以单次涂布形成抗眩防反射膜，涂布物料树脂和含氟硅化物粒子组成，简化了膜的制作过程并具有硬膜功能但没有叙述使用何种树脂和含氟硅化物；中国专利CN1414401A公开了一种防眩光膜的制造方法，该方法是在透明基材上形成分散有漫射材料的透明基体层和表面不规则层，内部漫射层中的漫射材料与透明基体的折射率不同，并通过电场得以取向，减少防眩光膜的闪耀提高可视性，该方法中的漫射材料和不规则物质分别使用了聚苯乙烯微球和聚碳酸酯微球，基体树脂选用UV可固化树脂，该方法需要对漫射涂层膜进行施加电压使漫射物质取向后转移到透明基材上，使得操作显得烦琐；中国专利CN1580831A公开了一种降低屏幕的白化现象而不牺牲抗眩性能的抗眩光学膜和其制备方法，其制造步骤包括先用氟化氢水溶液侵蚀玻璃表面制作具有精细不规则裂纹图案的摸板，再由热塑性树脂或电离辐射固化树脂将摸板上的不规则图案转移到透明基体上形成抗眩光膜。上述防眩光膜及其制备方法中，防眩光膜防划伤能力低，干燥时间长，生产成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种防眩光薄膜，该膜具有防眩光防划伤的功能，可以用于液晶显示器件和其他显示器件。
本发明的另一目的是提供该防眩光薄膜的制备方法，该方法工艺简单、节能安全、对环境无污染、生产成本低。
解决上述问题的技术方案是：
一种防眩光薄膜，它包括一个透明支持体以及涂在支持体上的防眩光层，其特别之处是，防眩光层的组分及含量按重量单位计为：
a.光固化预聚物 20～50份；
b.活性稀释剂 20～50份；
c.光引发剂 2～7份；
d.无机纳米金属氧化物及二氧化硅 2～15份；
e.有机聚合物微粉 2～15份；
f.助剂 1～5份；
g.溶剂 2～20份；
所述有机聚合物微份的粒经选用1～6微米。
上述防眩光薄膜，其优选组分及含量为：
a.光固化预聚物 25～40份；
b.活性稀释剂 25～40份；
c.光引发剂 3～5份；
d.无机纳米金属氧化物及二氧化硅 5～10份；
e.有机聚合物微粉 5～10份；
f.助剂 2～3份；
g.溶剂 2～15份。
上述防眩光薄膜，所述光固化预聚物是环氧丙稀酸酯或聚氨酯丙稀酸酯。
上述防眩光薄膜，所述活性稀释剂是双官能团或三官能团丙稀酸酯。
上述防眩光薄膜，所述光引发剂为自由基型光引发剂。
上述防眩光薄膜，所述自由基光引发剂为安息香双甲醚、1-羟基环己基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙酮、二苯甲酮或它们的混合物。
上述防眩光薄膜，所述无机纳米金属氧化物是纳米二氧化锡、纳米二氧化锆、纳米氧化锑或纳米氧化钛。
上述防眩光薄膜，所述有机聚合物微粉是聚苯乙烯微粉、聚氯乙烯微粉、聚甲基丙稀酸甲酯微粉或聚碳酸酯微粉。
一种防眩光薄膜的制备方法，其制备步骤为：
将光固化预聚物、活性稀释剂、光引发剂和溶剂混合搅拌溶解；然后加入助剂、无机纳米金属氧化物及二氧化硅和有机聚合物微粉，搅拌分散均匀，得到涂布液；将涂布液以刮板涂布或凹板涂布方式布于支持体上，在60℃～80℃下干燥，再用紫外光照射固化，得到防眩光薄膜。
本发明的原理在于无机纳米金属氧化物颗粒具有不规则的表面形状，涂于薄膜形成均匀的涂层，当光线照射到这些颗粒上时，部分光线被不规则的表面向不同方向折射，减小光线的直接照射；有机聚合物微粉具有球型状态，这类聚合物微球是透明的，可以允许光线穿过，但由于聚合物的折射率与涂层介质的折射率不同，当光线穿过时，聚合物微球的表面相当于一个小透镜而使部分光线发生散射，这种性能减小了光线的直接照射，当用于显示器时可减少眼睛的疲劳感。这些无机纳米金属氧化物和有机聚合物微粉形成单分散涂层时光线透过率高，不会对显示器的亮度造成损失，但其涂层使薄膜具有一定的雾度，起到防眩光的作用。
本发明中，防眩光薄膜的透明支持体可以是三醋酸纤维素酯薄膜(TAC)、聚对苯二甲酸乙二酯薄膜(PET)、聚碳酸酯薄膜等，优选三醋酸纤维素酯薄膜(TAC)、聚对苯二甲酸乙二酯薄膜(PET)。作为防眩光薄膜的支持体，要求其具有良好的几何稳定性和优良的光学性能如高透光率，对其不需进行任何前期处理。
在本发明中防眩光的物质主要是无机纳米金属氧化物和有机聚合物微粉，为了使其发挥作用，在配方和用量上进行了大量试验，有机聚合物微份的粒经可选用1～6微米，使无机纳米金属氧化物颗粒和有机聚合物微份的组合使用恰到合适，涂布得到的膜材料起到防眩光作用。
无机纳米金属氧化物和有机聚合物微粉可分散在含有粘合剂的水性介质、热溶型树脂或光固化树脂体系中。为了使防眩光涂层获得抗划伤能力，本发明中分散介质选择的是光固化树脂体系，因为光固化所选用的树脂和活性稀释剂一般是多官能团的不饱和基团，对无机纳米金属氧化物和有机聚合物微粉有良好的润湿分散性能，经紫外光照射固化后交联密度高，形成的膜透光性好、交联密度高、抗划伤性能好。本发明使用的光固化预聚物为含有双键的不饱和化合物，包括环氧丙稀酸酯、聚氨酯丙稀酸酯、聚酯丙稀酸酯等紫外光固化预聚物树脂，优选环氧丙稀酸酯或聚氨酯丙稀酸酯。如双酚A环氧二丙稀酸酯(商品名称UVE3216、UVE3220等)；脂肪族聚氨酯二丙稀酸酯(商品名称UVU6221、UVU6609等)；聚酯丙稀酸酯树脂是聚酯二丙稀酸酯(商品名称UVP9200等)。活性稀释剂是双官能团或三官能团丙烯酸酯，如：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(EO-TMPTA)、三丙二醇二丙稀酸酯(TPGDA)、新戊二醇二丙稀酸酯(NPGDA)、1.6-己二醇二丙稀酸酯(HDDA)等多丙烯酸酯单体。这些光固化预聚物和活性稀释剂可从市场上得到。
本发明的光引发剂可采用辐射固化工业领域常用的各种光引发剂，优选自由基型光引发剂。自由基型光引发剂所产生的自由基可以引起体系的自由基聚合反应从而固化。不同结构的光引发剂有着不同的吸收光谱和自由基活性，选择与光源光谱能量分布较为匹配的光引发剂将大大提高固化速度。自由基型光引发剂的例子包括：苯乙酮类，如苯乙酮、2，2-二乙氧基-2-苯基苯乙酮、1，1-二氯苯乙酮、1-羟基苯乙酮、1-羟基环己基苯乙酮(Irgacure 184)、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙酮(1173)等；二苯酮类如二苯甲酮等；安息香衍生物，如安息香乙醚、安息香双甲醚(Irgacure651)等。优选安息香双甲醚、1-羟基环己基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙酮、二苯甲酮或其混合物。
为了提高抗眩光层的涂布性能和稳定性，抗眩光层的涂布配方中需要加入一些助剂，如消泡剂、流平剂、分散剂等，其中消泡剂可以为德国BYK公司的BYK088，流平剂可以为德国BYK公司的BYK373，分散剂可以是德国BYK公司的ATU。
本发明中的溶剂可选用有机溶剂如：甲苯、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、乙醇、异丙醇等。
本发明的制备方法为：
取一定量的光固化预聚物、活性稀释剂、光引发剂和溶剂，放入烧杯中混合搅拌溶解；然后再加入一定量的助剂、无机纳米金属氧化物及二氧化硅和有机聚合物微粉，搅拌分散均匀，静止脱泡，得到涂布液；将涂布液以刮板涂布或凹板涂布方式布在支持体上，在60℃～80℃下干燥，再用1kw高压汞灯，以80W.cm-1照度的紫外光照射固化，得到防眩光薄膜。
本发明提供的防眩光薄膜具有防眩光防划伤的功能，可用于液晶显示器件和其他需要显示器件，其制备方法工艺简单、节能安全、对环境无污染、生产成本低。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
双酚A环氧二丙稀酸酯UVE3216 20份
1.6-己二醇二丙稀酸酯(HDDA) 20份
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA) 20份
安息香双甲醚(Irgacure 651) 2份
纳米二氧化锆...................1份
二氧化硅.......................1份
聚甲基丙稀酸甲酯微粉...........15份
BYK088.........................1份
BYK373.........................1份
ATU............................3份
甲苯...........................15份
将20份双酚A环氧二丙稀酸酯UVE3216、20份1.6-己二醇二丙稀酸酯(HIDA)、20份三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、2份安息香双甲醚(Irgacure 651)和15份甲苯，放入烧杯中搅拌溶解，然后加入5份助剂(3份ATU、1份BYK088、1份BYK373)，1份纳米二氧化锆、1份二氧化硅、15份聚甲基丙稀酸甲酯微粉，搅拌分散均匀，静止脱泡，得到涂布液；将上述涂布液刮涂于三醋酸纤维素酯薄膜(TAC)上，然后在80℃下干燥，再用1kw高压汞灯，以80W.cm-2照度的紫外光照射固化，得到防眩光薄膜。测其性能，见表一。
实施例2
双酚A环氧二丙稀酸酯UVE3220..........................50份
三丙二醇二丙稀酸酯(TPGDA).....................15份
乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(EO-TMPTA)......15份
1-羟基环己基苯乙酮(Irgacure 184)..............4份
纳米二氧化锡..................................3份
二氧化硅......................................5份
聚氯乙烯微粉..................................5份
BYK088........................................0.5份
BYK373........................................0.5份
ATU...........................................1份
丙酮..........................................2份
将50份双酚A环氧二丙稀酸酯UVE3220、15份三丙二醇二丙稀酸酯(TPGDA)、15份乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(EO-TMPTA)、4份1-羟基环己基苯乙酮(Irgacure 184)和2份丙酮，放入烧杯中搅拌溶解，然后加入2份助剂(1份ATU、0.5份BYK088、0.5份BYK373)、纳米二氧化锡5份、二氧化硅5份；聚氯乙烯微粉2份，搅拌分散均匀，静止脱泡，得到涂布液；将上述涂布液凹板涂于聚对苯二甲酸乙二酯薄膜(PET)上，然后在70℃下干燥，再用1kw高压汞灯，以80W.cm-1照度的紫外光照射固化，得到防眩光薄膜。测其性能，见表一。
实施例3
肪族聚氨酯二丙稀酸酯(UVU6221)................25份
季戊四醇三丙烯酸酯(PETA).....................25份
新戊二醇二丙稀酸酯(NPGDA)....................25份
2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮(1173)............2份
安息香双甲醚(Irgacure 651)...................3份
纳米二氧化锡.................................2份
二氧化硅.....................................3份
聚苯乙烯微粉.................................7份
BYK088.......................................0.5份
BYK373.......................................0.5份
ATU..........................................2份
异丙醇.......................................5份
将25份肪族聚氨酯二丙稀酸酯(UVU6221)、25份季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、25份新戊二醇二丙稀酸酯(NPGDA)、2份2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮(1173)、3份安息香双甲醚(Irgacure651)和5份异丙醇，放入烧杯中搅拌溶解，然后加入3份助剂(2份ATU、0.5份BYK088、0.5份BYK373)、纳米二氧化锡2份、二氧化硅3份；聚苯乙烯微粉7份，搅拌分散均匀，静止脱泡，得到涂布液；将上述涂布液凹板涂于聚对苯二甲酸乙二酯薄膜(PET)上，然后在70℃下干燥，再用1kw高压汞灯，以80W.cm-2照度的紫外光照射固化，得到防眩光薄膜。测其性能，见表一。
实施例4
肪族聚氨酯二丙稀酸酯(UVU6609)....................40份
乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(EO-TMPTA).........10份
新戊二醇二丙稀酸酯(NPGDA)........................10份
1-羟基环己基苯乙酮(Irgacure 184).................3.5份
二苯甲酮.........................................3.5份
纳米氧化钛.......................................6份
二氧化硅.........................................4份
聚氯乙烯微粉.....................................10份
BYK088...........................................0.25份
BYK373...........................................0.25份
ATU..............................................0.5份
丁酮.............................................10份
将40份肪族聚氨酯二丙稀酸酯(UVU6609)、10份乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(EO-TMPTA)、10份新戊二醇二丙稀酸酯(NPGDA)、3.5份1-羟基环己基苯乙酮(Irgacure 184)、3.5份二苯甲酮和10份丁酮，放入烧杯中搅拌溶解，然后加入1份助剂(0.5份ATU、0.25份BYK088、0.25份BYK373)、纳米氧化钛6份、二氧化硅4份；聚氯乙烯微粉10份，搅拌分散均匀，静止脱泡，得到涂布液；将上述涂布液凹板涂于三醋酸纤维素酯薄膜(TAC)上，然后在60℃下干燥，再用1kw高压汞灯，以80W.cm-1照度的紫外光照射固化，得到防眩光薄膜。测其性能，见表一。
实施例5
肪族聚氨酯二丙稀酸酯(UVU6609)...................30份
新戊二醇二丙稀酸酯(NPGDA).......................10份
乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(EO-TMPTA)........15份
2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮(1173)..........5份
二苯甲酮...................................1.5份
纳米氧化锑.................................7份
二氧化硅...................................8份
聚碳酸酯微粉...............................2份
BYK088.....................................1份
BYK373.....................................1份
ATU........................................2份
丁酮.......................................20份
将30份肪族聚氨酯二丙稀酸酯(UVU6609)、15份乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(EO-TMPTA)、10份新戊二醇二丙稀酸酯(NPGDA)、1.5份2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮(1173)、1.5份二苯甲酮和20份丁酮，放入烧杯中搅拌溶解，然后加入4份助剂(2份ATU、1份BYK088、1份BYK373)、纳米氧化锑7份、二氧化硅8份；聚碳酸酯微粉2份，搅拌分散均匀，静止脱泡，得到涂布液；将上述涂布液凹板涂于三醋酸纤维素脂薄膜(TAC)上，然后在60℃下干燥，再用1kw高压汞灯，以80W.cm-1照度的紫外光照射固化，得到防眩光薄膜。测其性能，见表一。
表一 性能测试结果
| 实施例 | 透光率(％ | 雾度(％) | 60°光泽度(％) | 铅笔硬度 | 附着力 | 防眩光性 |
| 1 | 92.5 | 12.24 | 52 | 3H | 99/100 | 好 |
| 2 | 91.4 | 11.67 | 47 | 3H | 97/100 | 好 |
| 3 | 91.7 | 11.89 | 43 | 4H | 100/100 | 好 |
| 4 | 92.5 | 11.45 | 39 | 4H | 100/100 | 好 |
| 5 | 91.6 | 10.75 | 50 | 3H | 99/100 | 好 |
固化条件：1KW高压汞灯，照度80W.cm-1；硬度测试：按GB6739-86方法测试；附着力测试：按GB9286-88方法测试；
透光率、雾度：采用WGT-S透光率/雾度测定仪(上海)测试；光泽度：采用XGP便携式镜向光泽度计(天津)测试。
Claims (9)
1.一种防眩光薄膜，它包括一个透明支持体以及涂在支持体上的防眩光层，其特征是，防眩光层的组分及含量按重量单位计为：
a.光固化预聚物 20～50份；
b.活性稀释剂 20～50份；
c.光引发剂 2～7份；
d.无机纳米金属氧化物及二氧化硅 2～15份；
e.有机聚合物微粉 2～15份；
f.助剂 1～5份；
g.溶剂 2～20份；
所述有机聚合物微份的粒经选用1～6微米。
2.根据权利要求1所述的防眩光薄膜，其特征是，其优选组分及含量为：
a.光固化预聚物 25～40份；
b.活性稀释剂 25～40份；
c.光引发剂 3～5份；
d.无机纳米金属氧化物及二氧化硅 5～10份；
e.有机聚合物微粉 5～10份；
f.助剂 2～3份；
g.溶剂 2～15份。
3.根据权利要求1或2所述的防眩光薄膜，其特征是，所述光固化预聚物是环氧丙稀酸酯或聚氨酯丙稀酸酯。
4.根据权利要求1或2所述的防眩光薄膜，其特征是，所述活性稀释剂是双官能团或三官能团丙稀酸酯。
5.根据权利要求1或2所述的防眩光薄膜，其特征是，所述光引发剂为自由基型光引发剂。
6.根据权利要求5所述的防眩光薄膜，其特征是，所述自由基光引发剂为安息香双甲醚、1-羟基环己基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、二苯甲酮或它们的混合物。
7.根据权利要求1或2所述的防眩光薄膜，其特征是，所述无机纳米金属氧化物是纳米二氧化锡、纳米二氧化锆、纳米氧化锑或纳米氧化钛。
8.根据权利要求1或2所述的防眩光薄膜，其特征是，所述有机聚合物微粉是聚苯乙烯微粉、聚氯乙烯微粉、聚甲基丙稀酸甲酯微粉或聚碳酸酯微粉。
9.一种如权利要求1所述的防眩光薄膜的制备方法，其特征在于，它按如下步骤进行：
将光固化预聚物、活性稀释剂、光引发剂和溶剂混合搅拌溶解；然后加入助剂、无机纳米金属氧化物及二氧化硅和有机聚合物微粉，搅拌分散均匀，得到涂布液；将涂布液以刮板涂布或凹板涂布方式布在支持体上，在60℃～80℃下干燥，再用紫外光照射固化，得到防眩光薄膜。
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