專利名稱：一種用于制備耐候性光學級硬化膜的涂布液以及相應的硬化膜的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于制備耐候性光學級硬化膜的涂布液，尤其涉及一種引入偶聯劑后的硬化膜涂布液；本發明同時涉及相應的耐候性光學級硬化膜，尤其涉及一種具有高硬度、高透光率和持久耐候性的光學級硬化膜；本發明還涉及上述涂布液和硬化膜的制備方法。
背景技術：
近年來，隨著透明硬化膜的應用越來越廣，技術要求不斷提高，硬化膜的需求量不斷上升。例如:(I)觸摸屏硬化膜(IT0導電膜用硬化膜);(2)顯示領域:液晶顯示屏、手機、MP4、筆記本電腦屏幕保護膜、觸摸屏保護膜；(3)模內裝飾MD領域，如各種家電面板、筆記本外殼、薄膜開關等，均大量運用到透明硬化膜，該硬化膜具有一定硬度和耐摩擦性能，能起到很好的保護作用。中國發明專利申請201010566198.1提供了一種能夠用于平面顯示的硬化膜，其在硬化膜涂布液當中添加了少量的無機粒子，經紫外線(UV)固化后，形成具有良好的耐酸堿性能和高硬度的硬化涂層，但從掃描電鏡測試可以觀察到，而且粒子在有機膜層的分布不均勻，無機粒子與有機膜層之間存在著明顯的界面分離現象，導致硬化膜層與基材之間的粘結性降低，使得耐候性、翹曲性和熱收縮性等問題突出，增加了硬化膜的霧度，降低了膜層的透光率。其原因是由于無機剛性粒子與聚合物基體之間存在相容性的問題。因此，如何提供一種提高無機粒子與有機硬化膜層之間的相容性的方法成為了業界需要解決的問題。
發明內容
針對現有技術的缺點，本發明的目的之一是提供一種用于制備耐候性光學級硬化膜的涂布液及其制備方法，本發明的另一目的是提供一種耐候性光學級硬化膜及其制備方法。為了實現上述目的，一方面，本發明提供了一種用于制備耐候性光學級硬化膜的涂布液，按重量計，其包括如下組分:A、30%_80%的丙烯酸酯類化合物，B、10%-40%的含有1%_20%羥基或氨基的反應性聚合物；C、0.1%-10% 的光引發劑；D、0.5%_1% 偶聯劑； E、5%-20%的2nm-30nm的無機納米粒子。本發明中，丙烯酸酯類化合物可為，例如二甲基丙烯酸-1，4- 丁二醇酯、1，3-丙二醇二甲基丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、二季戊三醇丙烯酸酯、2-乙基季戊四醇三丙烯酸酯、二羥甲基丁烷季戊四醇三丙烯酸酯。值得注意的是，步驟(I)所準備的材料中，可能有兩種、三種甚至四種組分均屬于1-2反應官能度的丙烯酸酯類化合物，可能有兩種、三種甚至四種組分均屬于3-5反應官能度的丙烯酸酯類化合物。本發明中，羥基或氨基的反應性聚合物可為，例如胺基乙酸三丙烯酸酯類、胺基乙酸丙烯酸酯類、環氧丙烯酸酯類、聚氨酯丙烯酸酯類、氨基丙烯酸酯類或環氧樹酯類。本發明中，光引發劑可為，例如2，4，6，-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(TP0)、2，2，-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(BDMK)、2-異丙基硫雜蒽酮(ITX)、2-羥基甲基苯基丙烷-1-酮、安息香雙甲醚、1-羥基環己基苯基酮、2-甲基-1- (4-甲硫基苯基)-2-嗎啉基-1-丙酮。本發明中所用的偶聯劑可增加無機粒子與有機聚合物之間的粘結性。由于納米無機粒子在高聚物中具有增強增韌的效果，廣泛地應用在橡膠、塑料、粘合劑、涂料等領域，其中納米無機粒子以納米二氧 化硅為例，納米二氧化硅和濕空氣接觸時，表面上的硅原子和水分子發生“反應”，以保持氧的四面體配位，滿足硅原子的化合價，水分子可以不可逆或可逆地吸附在其表面上。納米二氧化硅具有比較大的比表面積，和表面羥基的存在，具有高的反應活性，使得納米二氧化硅粒子容易發生團聚現象，因此需要在其進行表面改性處理，目的是提高納米二氧化硅的物化性質，提高其在聚合物中的分散性和與的相容性，使聚合物的機械性能和耐候性提高。添加偶聯劑的原理是偶聯劑的分子一端為烴基，與有機高分子分子鏈有一定的相容性，另一端為極性基，與無機粒子有一定的化學作用，可增加無機納米粒子與有機聚合物中的相容性。本發明中的偶聯劑可為，例如硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、馬來酸酐接枝聚丙烯酸樹脂。本發明中，在硬化膜涂布液中添加偶聯劑后，無機納米粒子之間的潤滑性能增加，減少了無機納米粒子之間的團聚現象，納米粒子與有機硬化層之間的相容性增加，提高了硬化膜的耐候性。根據本發明另一具體實施方式
，丙烯酸酯類化合物選自以下的一種或幾種:二甲基丙烯酸-1，4- 丁二醇酯、1，3-丙二醇二甲基丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、二季戊三醇丙烯酸酯、2-乙基季戊四醇三丙烯酸酯、二羥甲基丁烷季戊四醇三丙烯酸酯根據本發明另一具體實施方式
，羥基或氨基的反應性聚合物選自以下的一種或幾種:胺基乙酸三丙烯酸酯類、胺基乙酸丙烯酸酯類、環氧丙烯酸酯類、聚氨酯丙烯酸酯類、氨基丙烯酸酯類或環氧樹酯類。根據本發明另一具體實施方式
，光引發劑選自以下的一種或幾種:2，4，6，-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(TP0)、2，2，- 二甲氧基-2-苯基苯乙酮(BDMK)、2-異丙基硫雜蒽酮(ITX)、2-羥基甲基苯基丙烷-1-酮、安息香雙甲醚、1-羥基環己基苯基酮、2-甲基-1- (4-甲硫基苯基)-2-嗎啉基-1-丙酮。根據本發明另一具體實施方式
，偶聯劑選自以下的一種或幾種:硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、馬來酸酐接枝聚丙烯酸樹脂；2nm 30nm的無機納米粒子為納米級二氧化硅、二氧化鈦、碳酸鈣中的一種。根據本發明另一具體實施方式
，硅烷偶聯劑為Y-氨丙基三乙氧基硅烷KH550、Y-(2.3-環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷KH560、Y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷KH570、乙烯基三乙氧基硅烷A-151、或者乙烯基三甲氧基硅烷A-171。
另一方面，本發明提供了制備上述涂布液的方法，其包括如下步驟:( I)按重量計，準備如下材料:A、30%-80%的丙烯酸酯類化合物，B、10%-40%的含有1%_20%羥基或氨基的反應性聚合物；C、0.1%-10% 的光引發劑；D、0.5%_1% 偶聯劑；E、5%_20%的2 nm-30nm的無機納米粒子；(2)在室溫且沒有紫外光和日光照射的條件下，將步驟(I)所準備材料中的各種組分加入到混合容器中充分攪拌；(3)對步驟(2)混合后得到的混合物進行過濾以清除雜質，得到硬化膜涂布液。又一方面，本發明提供了一種新型耐候性光學級硬化膜，其包括:基材薄膜，以及以上述的涂布液涂覆于基材薄膜上固化后形成的硬化層。進一步地，基材薄膜為PET或TAC薄膜。需要指出的是，本發明所提供的硬化膜主要用于平面顯示。再一方面，本發明提供了一種制備上述光學級硬化膜的方法，其包括如下步驟:1、將前述的涂布液涂布于基材薄膜上；I1、以紫外光照射，使涂布液在基材薄膜上固化并形成硬化層。其中，步驟A中，涂布液的涂布方法為線棒涂布法、流動涂布法、浸潰涂布法或噴霧涂布法中的一種。步驟B中，優選為用微波激發型無電極紫外燈進行照射，照射能量為300_700mj/cm2。與現有技術相比，本發明具備如下有益效果:本發明中，在硬化膜涂布液中添加偶聯劑后，無機納米粒子之間的潤滑性能增加，減少了無機納米粒子之間的團聚現象。由于改性劑分子的一端為烴基，與有機高分子分子鏈有一定的相容性，另一端為極性基團，與無機填料有一定的化學作用，偶聯劑的加入，提高無機粒子在硬化膜中的分散性和相容性，經紫外光(UV)固化后，降低硬化膜的霧度和熱收縮率，提高了硬化膜的透光率、硬度和耐候性。
圖1是實施例1中，硬化膜的涂布效果圖；圖2是實施例1中，硬化膜的制造流程圖。
具體實施例方式實施例1一、硬化膜涂布液的制備:(I)準備如下材料:
權利要求
1.一種用于制備耐候性光學級硬化膜的涂布液，按重量計，其包括如下組分: A、30%-80%的丙烯酸酯類化合物； B、10%-40%的含有1%_20%羥基或氨基的反應性聚合物； C、0.1%-10%的光引發劑； D、0.5%-1%的偶聯劑； E、5%-20%的2nm-30nm的無機納米粒子。
2.如權利要求1所述的涂布液，其中，所述丙烯酸酯類化合物選自以下的一種或幾種:二甲基丙烯酸-1，4- 丁二醇酯、1，3-丙二醇二甲基丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、二季戊三醇丙烯酸酯、2-乙基季戊四醇三丙烯酸酯、二羥甲基丁烷季戊四醇三丙烯酸酯。
3.如權利要求1所述的涂布液，其中，所述羥基或氨基的反應性聚合物選自以下的一種或幾種:胺基乙酸三丙烯酸 酯類、胺基乙酸丙烯酸酯類、環氧丙烯酸酯類、聚氨酯丙烯酸酯類、氨基丙烯酸酯類或環氧樹酯類。
4.如權利要求1所述的涂布液，其中，所述光引發劑選自以下的一種或幾種:2，4，6，-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(了 0)、2，2，-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(BDMK)、2-異丙基硫雜蒽酮(ITX),2-羥基甲基苯基丙烷-1-酮、安息香雙甲醚、1-羥基環己基苯基酮、2-甲基-1- (4-甲硫基苯基)-2-嗎啉基-1-丙酮。
5.如權利要求1所述的涂布液，其中，所述偶聯劑選自以下的一種或幾種:硅烷偶聯齊U、鈦酸酯偶聯劑、馬來酸酐接枝聚丙烯酸樹脂；所述的2nm 30nm的無機納米粒子為納米級二氧化硅、二氧化鈦、碳酸鈣中的一種。
6.如權利要求5所述的涂布液，其中，所述硅烷偶聯劑為Y-氨丙基三乙氧基硅烷KH550、Y _(2.3-環氧丙氧)丙基二甲氧基娃燒KH560、y -(甲基丙稀酸氧)丙基二甲氧基硅烷KH570、乙烯基三乙氧基硅烷A-151、或者乙烯基三甲氧基硅烷A-171。
7.一種制備權利要求1-6之一所述涂布液的方法，其包括如下步驟: (1)按重量計，準備如下材料: A、30%-80%的丙烯酸酯類化合物， B、10%-40%的含有1%_20%羥基或氨基的反應性聚合物； C、0.1%-10%的光引發劑； D、0.5%-1% 偶聯劑； E、5%-20%的2nm-30nm的無機納米粒子； (2)在室溫且沒有紫外光和日光照射的條件下，將步驟(I)所準備材料中的各種組分加入到混合容器中充分攪拌； (3)對步驟(2)混合后得到的混合物進行過濾以清除雜質，得到硬化膜涂布液。
8.一種新型耐候性光學級硬化膜，其包括: 基材薄膜，以及 以權利要求1-6之一所述的涂布液涂覆于所述基材薄膜上固化后形成的硬化層。
9.如權利要求8所述的硬化膜，其中，所述基材薄膜為PET或TAC薄膜。
10.一種制備權利要求8-9之一所述光學級硬化膜的方法，其包括如下步驟: 1、將權利要求1-6之一所述的涂布液涂布于基材薄膜上；
11.以紫外光照射，使所述涂布液在所述基材薄膜上固化并形成硬化層。
全文摘要
本發明提供了一種用于制備耐候性光學級硬化膜的涂布液，按重量計，其包括如下組分A.30%-80%的丙烯酸酯類化合物；B.10%-40%的含有1%-20%羥基或氨基的反應性聚合物；C.0.1%-10%的光引發劑；D.0.5%-1%偶聯劑；E.5%-20%的2nm-30nm的無機納米粒子。本發明中，在硬化膜涂布液中添加偶聯劑后，無機納米粒子之間的潤滑性能增加，減少了無機納米粒子之間的團聚現象，納米粒子與有機硬化層之間的相容性增加，提高了硬化膜的耐候性。本發明同時提供了相應的耐候性光學級硬化膜。
文檔編號C09D4/02GK103214888SQ201310097468
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月25日 優先權日2013年3月25日
發明者周錳, 何嘉杰, 植滿溪 申請人:佛山佛塑科技集團股份有限公司