CN104449422B - 防蓝光的紫外光固化丙烯酸酯光学胶膜及其制备方法和应用 - Google Patents
防蓝光的紫外光固化丙烯酸酯光学胶膜及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于光学胶粘剂领域，公开了一种防蓝光紫外光固化的丙烯酸酯光学胶膜及其制备方法和应用。所述丙烯酸酯光学胶膜由以下按质量百分比计的组分组成：紫外光聚合预聚体胶98～99.5％、紫外光引发剂0.05～0.6％、抗氧剂0.3～1.0％和蓝光吸收剂0.1～0.5％。在合成紫外光聚合预聚体胶时采用无溶剂型的紫外光聚合，具有反应效率高和便于控制，以及能耗低的优点。由该种光学胶组合物制备的光学胶膜具有透明性高，粘着力适中且剥离不残胶，可吸收电子屏幕发出的有害蓝光而有效保护使用者的眼睛，胶膜呈弱碱性可耐一定量的酸对ITO等导电板的腐蚀等优势，主要可用于ITO膜、显示器组件、触膜屏组件等相关电子行业。
Description
技术领域
本发明属于胶粘剂领域，特别涉及一种防蓝光的紫外光固化丙烯酸酯光学胶膜及其制备方法和应用。
背景技术
随着社会的发展，电子产品的使用越来越普及，人们在日常工作和生活当中几乎都离不开电脑、手机等电子产品的使用。光学胶(OCA)在各类电子产品的显示屏内扮演着重要的角色。OCA胶膜的主要特点是透明性好，光透过率在90％以上，塑性较好和粘接强度适中而方便层与层之间的填充与粘接，并且在需要的时候可剥离而不残胶无污染。但是目前市场上的OCA胶普遍存在两大缺点：一是在合成胶粘剂预聚体及涂布成光学胶膜时基本上采用溶剂型的热聚合与热固化成膜，由于生产过程中溶剂的挥发会对环境造成污染和对人的身体健康产生一定的危害；二是OCA光学胶不具有防蓝光的功能，研究表明370nm到450nm波长范围的蓝光能够穿过眼睛的角膜和晶状体直达视网膜，因此像电脑、手机、学习机等电子产品的屏幕尤其是在亮度较高时对人眼的伤害是巨大的。本发明在合成丙烯酸酯预聚体胶时采用无溶剂型的紫外光聚合，具有反应效率高和便于控制，以及能耗低的优点，用所合成的丙烯酸酯预聚体胶涂布成光学胶膜时采用可防蓝光的双官能分子作交联剂，用紫外光固化成膜，具有生产过程中环保无污染，产品使用过程中能有效保护使用者眼睛免受伤害的突出优点。
发明内容
为了解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种防蓝光的紫外光固化丙烯酸酯光学胶膜。该光学胶膜透光率高，防蓝光性能优异，使液晶屏幕的显示更加清晰舒适，能有效保护使用者的眼睛免受伤害，在ITO膜、投影屏组件、显示器组件、电阻式或电容式触膜屏等相关电子行业有着非常优异的实用价值。
本发明的又一目的在于提供一种上述防蓝光的紫外光固化丙烯酸酯光学胶膜的制备方法。
本发明的再一目的在于提供一种上述防蓝光的紫外光固化丙烯酸酯光学胶膜的应用。
本发明目的是通过以下技术方案实现：
一种防蓝光的紫外光固化丙烯酸酯光学胶膜，该防蓝光的紫外光固化丙烯酸酯光学胶膜由以下按质量百分比计的组分组成：
所述紫外光聚合预聚体胶按以下方法制备得到：
把丙烯酸酯类单体按软单体和硬单体的质量比为1:1～3:1的比例配成混合单体，取混合单体总质量1/20溶解紫外光引发剂A，紫外光引发剂A的使用量是混合单体总质量的0.05～0.2％；将剩余的混合单体加入到紫外光反应器中，通入高纯氮气保护反应体系，用机械搅拌以30～60r/min的搅拌速度把反应体系搅拌均匀，开启100w紫外灯待其稳定后，把混合单体溶解的紫外光引发剂A往反应体系内滴加，10～30分钟滴加完毕，然后再保持反应10～30分钟，待反应体系达到1000～8000cps的粘度后关掉紫外灯停止反应，得到紫外光聚合预聚体胶。
所述高纯氮气是纯度为99.99％的纯氮；
所述软单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸环己酯或丙烯酸全氟烷基酯；所述硬单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸四氢呋喃酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸异冰片酯、醋酸乙烯酯或丙烯腈；
所述紫外光引发剂为苯偶姻及其衍生物、苯偶酰及其衍生物、苯乙酮衍生物、α-羟基酮衍生物、α-氨基酮衍生物、苯甲酰甲酸酯类、酰基磷氧化物、二苯甲酮及其衍生物、硫杂蒽酮及其衍生物、或蒽醌及其衍生物；
所选抗氧剂为抗氧剂245、抗氧剂1010、抗氧剂1035、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂1135或抗氧剂3114，优选为抗氧剂1010和抗氧剂1076。
所述软单体优选为丙烯酸异辛酯或丙烯酯丁酯，硬单体优选为丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯；
所述紫外光引发剂为光引发剂184、光引发剂369、光引发剂500、光引发剂651、光引发剂784、光引发剂819、光引发剂907、光引发剂1173、光引发剂1300、光引发剂1700、4-苯基二苯甲酮、2,4-二乙基硫杂蒽酮或2-乙基蒽醌；优选为光引发剂184、光引发剂1173和4-苯基二苯甲酮。
所述蓝光吸收剂具有如式D所示结构：
所述蓝光吸收剂是由丙烯酸酸酐类化合物与染料直接湖蓝通过酰化反应合成，即由一个当量的化合物A与一个当量的化合物B和一个当量的染料直接湖蓝C在pH值为8～10的碱性条件下通过酰化反应合成蓝光吸收剂：
其中R1与R2基团相同或不同，分别代表H原子、1～20个碳原子的烷基或3～20个碳原子的环烷基。优选地，所述R1和R2基团为H原子、1～10个碳原子的烷基或3～10个碳原子的环烷基；更加优选地，所述R1基团和R2基团为甲基、乙基、异丙基、叔丁基、正辛基、正十二烷基、环丙基、环戊基或环己基。
上述的防蓝光的紫外光固化丙烯酸酯光学胶膜的制备方法，包括以下操作步骤：首先把四种组分按如下质量百分数的比例在避光的条件下用机械搅拌混合均匀，
设置光学胶膜的涂布厚度为50～100μm，涂布于50μm的重离型膜上，然后用50μm的轻离型膜复合，以1～2m/min的速度通过紫外光通道，5～10分钟后膜固化完全后出紫外光通道收卷，得到防蓝光的紫外光固化丙烯酸酯光学胶膜。
上述的防蓝光的紫外光固化丙烯酸酯光学胶膜在液晶显示屏层与层之间的填充与粘接领域的应用。
本发明的原理：
本发明紫外光聚合预聚体胶在聚合过程中采用无溶剂的紫外光聚合方式进行，从而使整个预聚体光学胶的合成过程高效率、低能耗和便于控制聚合反应，后续涂布及紫外光固化成膜过程中无溶剂的挥发而环保健康。该可防蓝光的紫外光固化的丙烯酸酯光学胶膜具有模量小，粘着力适中，对电子基材无腐蚀，透明性好，不易黄变和剥离时无残胶等优点，在电子产品的粘接和填充领域内有着很强的实用价值。
本发明使用的蓝光吸收剂分子中有两个双键，因此可作为其紫外光固化胶膜的反应交联剂，且由于其少量添加后在胶膜吸收对人眼有害的短波蓝光后使人们视物更加舒服，有效防止眼睛受到伤害和缓减疲劳。另外由于所合成的蓝光吸收剂中带有磺酸钠基团而使光学胶膜呈现微弱的碱性，从而对ITO等触屏无腐蚀且能抵抗外来的微量的酸对触屏的腐蚀，从而使产品更加经久耐用。
本发明与现有技术相比具有如下的优点及有益效果：
(1)用紫外光聚合方法合成预聚体胶效率高，能耗低且方便控制反应；
(2)用紫外光固化制备光学胶膜无溶剂挥发，无污染；
(3)所制备的光学胶膜可有效吸收蓝光，从而能很好地保护眼睛；
(4)所制备的光学胶膜能有效保护ITO层免受腐蚀；
(5)所制备的光学胶膜色差小，使视物更清晰舒适。
附图说明
图1为本发明防蓝光的紫外光固化丙烯酸酯光学胶膜的在400-800nm波长范围内的吸收谱图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
以下实施例6-10使用的蓝光吸收剂具有如式D所示结构：
该蓝光吸收剂是由丙烯酸酸酐类化合物与染料直接湖蓝通过酰化反应合成，即由一个当量的化合物A与一个当量的化合物B和一个当量的染料直接湖蓝C在pH值为8-10的碱性条件下通过酰化反应合成蓝光吸收剂：
其中实施例6使用的蓝光吸收剂化学式中R1基团为氢原子，R2基团为氢原子。
实施例7使用的蓝光吸收剂化学式中R1基团为甲基，R2基团为乙基。
实施例5使用的蓝光吸收剂化学式中R1基团为乙基，R2基团为甲基。
实施例9使用的蓝光吸收剂化学式中R1基团为异丙基，R2基团为异丙基。
实施例10使用的蓝光吸收剂化学式中R1基团为叔丁基，R2基团为叔丁基。
一、紫外光聚合预聚体胶的合成：
实施例1
把300克丙烯酸乙酯和250克丙烯酸甲酯加入到光反应器中，通入氮气保护，用机械搅拌以30-60r/min的搅拌速度把反应体系搅拌均匀，打开紫外灯(100w)待其发光稳定后，把0.3克光引发剂184溶解在50克丙烯酸甲酯里慢慢往光反应体系内滴加，10分钟滴加完毕，然后再保持反应10分钟后关掉紫外灯停止反应，得到粘度为1000cps的紫外光聚合预聚体胶A。
实施例2
把600克丙烯酸异辛酯和150克甲基丙烯酸甲酯加入到光反应器中，通入氮气保护，打开紫外灯(100w)透过石英玻璃壁照射到反应体系，用机械搅拌以30-60r/min的搅拌速度把反应体系搅拌均匀，把0.8克光引发剂1173溶解在50克甲基丙烯酸甲酯内慢慢往光反应体系内滴加，15分钟滴加完毕，然后再保持反应15分钟后关掉紫外灯停止反应，得到粘度为3000cps的紫外光聚合预聚体胶B。
实施例3
把900克丙烯酸乙酯和250克丙烯酸甲酯加入到光反应器中，通入氮气保护，打开紫外灯(100w)透过石英玻璃壁照射到反应体系，用机械搅拌以30-60r/min的搅拌速度把反应体系搅拌均匀，把2.4克光引发剂4-苯基二苯甲酮溶解在50克丙烯酸甲酯内慢慢往光反应体系内滴加，20分钟滴加完毕，然后再保持反应15分钟后关掉紫外灯停止反应，得到粘度为5000cps的紫外光聚合预聚体胶C。
实施例4
把600克丙烯酸月桂酯和250克醋酸乙烯酯加入到光反应器中，通入氮气保护，打开紫外灯(100w)透过石英玻璃壁照射到反应体系，用机械搅拌以30-60r/min搅拌速度把反应体系搅拌均匀，把1.2克光引发剂819溶解在50克醋酸乙烯酯内慢慢往光反应体系内滴加，25分钟滴加完毕，然后再保持反应25分钟后关掉紫外灯停止反应，得到粘度为6000cps的紫外光聚合预聚体胶D。
实施例5
把800克丙烯酸苄酯和250克甲基丙烯酸四氢呋喃酯加入到光反应器中，通入氮气保护，打开紫外灯(100w)透过石英玻璃壁照射到反应体系，用机械搅拌以30-60r/min搅拌速度把反应体系搅拌均匀，把2.0克光引发剂907溶解在50克甲基丙烯酸四氢呋喃酯内慢慢往光反应体系内滴加，30分钟滴加完毕，然后再保持反应30分钟后关掉紫外灯停止反应，得到粘度为8000cps的紫外光聚合预聚体胶E。
二、紫外光固化的光学胶膜制备的实施例如下：
实施例6
紫外光固化的光学胶膜一：把1000克紫外光聚合预聚体胶A与1克蓝光吸收剂(交联剂)和0.5克紫外光引发剂184以及3克抗氧剂245混合均匀，经静置脱泡及过滤处理后，设置光学胶膜的涂布厚度为50μm,涂布于50μm的重离型膜上，然后用50μm的轻离型膜复合，以2m/min的速度通过紫外光通道，5分钟后膜固化完全后出紫外光通道收卷得光学胶膜一。
实施例7
紫外光固化的光学胶膜二：把2000克紫外光聚合预聚体胶B与4克蓝光吸收剂(交联剂)和2克紫外光引发剂1173以及8克抗氧剂1010混合均匀，经静置脱泡及过滤处理后，设置光学胶膜的涂布厚度为60μm,涂布于50μm的重离型膜上，然后用50μm的轻离型膜复合，以1.7m/min的速度通过紫外光通道，6分钟后膜固化完全后出紫外光通道收卷得到光学胶膜二。
实施例8
紫外光固化的光学胶膜三：把5000克紫外光聚合预聚体胶C与15克蓝光吸收剂(交联剂)和7克紫外光引发剂4-苯基二苯甲酮以及50克抗氧剂1076混合均匀，经静置脱泡及过滤处理后，设置光学胶膜的涂布厚度为70μm,涂布于50μm的重离型膜上，然后用50μm的轻离型膜复合，以1.4m/min的速度通过紫外光通道，7分钟后膜固化完全后出紫外光通道收卷得到光学胶膜三。
实施例9
紫外光固化的光学胶膜四：把1000克紫外光聚合预聚体胶D与4克蓝光吸收剂(交联剂)和6克紫外光引发剂369以及8克抗氧剂1035混合均匀，经静置脱泡及过滤处理后，设置光学胶膜的涂布厚度为80μm，涂布于50μm的重离型膜上，然后用50μm的轻离型膜复合，以1.2m/min的速度通过紫外光通道，8分钟后膜固化完全后出紫外光通道收卷得到光学胶膜四。
实施例10
紫外光固化的光学胶膜五：把2000克紫外光聚合预聚体胶E与10克蓝光吸收剂(交联剂)和3.5克紫外光引发剂907以及10克抗氧剂3114混合均匀，经静置脱泡及过滤处理后，设置光学胶膜的涂布厚度为100μm,涂布于50μm的重离型膜上，然后用50μm的轻离型膜复合，以1m/min的速度通过紫外光通道，10分钟后膜固化完全后出紫外光通道收卷得到光学胶膜五。
上述实施例6-10所得防蓝光的紫外光固化丙烯酸酯光学胶膜的吸收谱图如图1所示。从图1可以看出，所制备的紫外光固化胶膜能有效地吸收400nm到470nm的短波蓝光，有效保护人的眼睛不受有害蓝光的刺激与伤害，其胶模透光率高，粘着力适中，可广泛应用在手机、电脑等电子产品的液晶显示屏的填充与粘接领域。
其光学胶膜的性能如下表1所示：
表1防蓝光的紫外光固化丙烯酸酯光学胶膜的性能
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种防蓝光的紫外光固化丙烯酸酯光学胶膜，其特征在于：该防蓝光的紫外光固化丙烯酸酯光学胶膜由以下按质量百分比计的组分组成：
所述紫外光聚合预聚体胶按以下方法制备得到：
把丙烯酸酯类单体按软单体和硬单体的质量比为1:1～3:1的比例配成混合单体，取混合单体总质量1/20溶解紫外光引发剂A，紫外光引发剂A的使用量是混合单体总质量的0.05～0.2％；将剩余的混合单体加入到紫外光反应器中，通入高纯氮气保护反应体系，用机械搅拌以30～60r/min的搅拌速度把反应体系搅拌均匀，开启100W紫外灯待其稳定后，把混合单体溶解的紫外光引发剂A往反应体系内滴加，10～30分钟滴加完毕，然后再保持反应10～30分钟，待反应体系达到1000～8000cps的粘度后关掉紫外灯停止反应，得到紫外光聚合预聚体胶；
所述蓝光吸收剂具有如式D所示结构：
所述蓝光吸收剂是由丙烯酸酸酐类化合物与染料直接湖蓝通过酰化反应合成，即由一个当量的化合物A与一个当量的化合物B和一个当量的染料直接湖蓝C在pH值为8～10的碱性条件下通过酰化反应合成蓝光吸收剂：
其中R1与R2基团相同或不同，分别代表H原子、1～20个碳原子的烷基或3～20个碳原子的环烷基。
2.根据权利要求1所述的一种防蓝光的紫外光固化丙烯酸酯光学胶膜，其特征在于：所述高纯氮气是纯度为99.99％的纯氮；
所述软单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸环己酯或丙烯酸全氟烷基酯；所述硬单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸四氢呋喃酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸己酯或丙烯酸异冰片酯；
所述紫外光引发剂为苯偶姻及其衍生物、苯偶酰及其衍生物、苯乙酮衍生物、α-羟基酮衍生物、α-氨基酮衍生物、苯甲酰甲酸酯类、酰基磷氧化物、二苯甲酮及其衍生物、硫杂蒽酮及其衍生物、或蒽醌及其衍生物；
所选抗氧剂为抗氧剂245、抗氧剂1010、抗氧剂1035、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂1135或抗氧剂3114。
3.根据权利要求1所述的一种防蓝光的紫外光固化丙烯酸酯光学胶膜，其特征在于：所述软单体为丙烯酸异辛酯或丙烯酸丁酯、硬单体为丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯；
所述紫外光引发剂为光引发剂184、光引发剂369、光引发剂500、光引发剂651、光引发剂784、光引发剂819、光引发剂907、光引发剂1173、光引发剂1300、光引发剂1700、4-苯基二苯甲酮、2,4-二乙基硫杂蒽酮或2-乙基蒽醌；
所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂1076。
4.根据权利要求1所述的一种防蓝光的紫外光固化丙烯酸酯光学胶膜，其特征在于：所述紫外光引发剂为光引发剂184、光引发剂1173和4-苯基二苯甲酮。
5.根据权利要求1所述的一种防蓝光的紫外光固化丙烯酸酯光学胶膜，其特征在于：所述R1和R2基团为H原子、1～10个碳原子的烷基或3～10个碳原子的环烷基。
6.根据权利要求1所述的一种防蓝光的紫外光固化丙烯酸酯光学胶膜，其特征在于：所述R1基团和R2基团为甲基、乙基、异丙基、叔丁基、正辛基、正十二烷基、环丙基、环戊基或环己基。
7.根据权利要求1所述的防蓝光的紫外光固化丙烯酸酯光学胶膜的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤：首先把四种组分按如下质量百分数的比例在避光的条件下用机械搅拌混合均匀，
设置光学胶膜的涂布厚度为50～100μm，涂布于50μm的重离型膜上，然后用50μm的轻离型膜复合，以1～2m/min的速度通过紫外光通道，5～10分钟后膜固化完全后出紫外光通道收卷，得到防蓝光的紫外光固化丙烯酸酯光学胶膜。
8.根据权利要求1所述的防蓝光的紫外光固化丙烯酸酯光学胶膜在液晶显示屏层与层之间的填充与粘接领域的应用。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |