CN110531447A - 一种防眩光保护膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及膜材料技术领域，特别是涉及一种防眩光保护膜及其制备方法。防眩光保护膜依次包括保护膜层、第一黏胶层、防眩光涂层、透明塑胶基材层、第二黏胶层和离型膜层。防眩光涂层中各组分按重量份计为：水性聚氨酯高反应性单体6‑45wt％；水性聚氨酯低反应性单体6‑45wt％；纳米微球乳液45‑80wt％；光引发剂1‑8wt％；流平助剂0.5‑5wt％；消泡剂0.5‑4wt％；有机溶剂2‑15wt％。将防眩光涂料和黏胶剂涂布在透明塑料基材层的两侧，置于60‑130℃的烘箱中，烘烤1.5‑2min，再贴合保护膜和离型膜制得防眩光保护膜。本发明制备的防眩光薄膜防眩光、防划伤性能好，且制备工艺简单，对环境无污染。

Description

一种防眩光保护膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及膜材料技术领域，特别是涉及一种防眩光保护膜及其制备方法。
背景技术
人类的生活离不开光，然而过强过亮的光、强度变化过于迅速的光也是一种污染，会对人造成干扰和伤害。眩光是一种由于眼前光线映射到眼睛里，在视觉上产生的眩晕感，会使人观察能力下降或者视觉极度不适。眩光是由光亮度分布不适当或亮度变化幅度太大引起的，是一种严重的光污染。例如，高大建筑物的玻璃幕墙反射的眩光会对行人造成视觉干扰，影响周围居民的正常休息；道路边的灯光装饰和夜景照明光源产生的眩光，会造成人的突发性暂时失明和视力错觉，会在瞬间遮住司机的事业，容易引发交通事故。
周围环境中存在很多潜在的眩光光源，如日光、路灯、车灯和室内照明灯等。基于现实生活中存在的眩光问题，迫切需要制备一种防眩光保护膜，主要应用在室内照明灯具、灯罩、窗户玻璃以及汽车车灯等，起到防眩光的作用。
发明内容
本发明实施方式主要解决的技术问题是提供一种防眩光保护膜，能够解决有效解决现实生活中存在的眩光问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种防眩光保护膜，所述防眩光保护膜依次包括保护膜层、第一黏胶层、防眩光涂层、透明塑胶基材层、第二黏胶层和离型膜层，其中，所述防眩光涂层中各组分按重量份计为：
其中，所述纳米微球乳液为核壳结构的纳米粒子乳液，所述核壳结构的纳米粒子包括核层材料和壳层材料，所述核层材料为空心玻璃微珠，所述壳层材料为聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。
可选的，所述防眩光涂层的组份和含量按照重量单位计为：
可选的，所述核层材料的粒径为18-24nm，所述壳层材料的厚度为10-60nm。
可选的，所述核壳结构的纳米粒子还包括：聚丙烯酸丁酯/聚苯乙烯微球、聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯微球、纳米二氧化硅/聚甲基丙烯酸甲酯微球、纳米二氧化硅/聚苯乙烯微球中的一种；
其中，所述聚丙烯酸丁酯和所述纳米二氧化硅为所述核层材料，所述聚苯乙烯和所述聚甲基丙烯酸甲酯为所述壳层材料。
可选的，所述防眩光涂层的厚度为3-4μm，所述塑胶基材层的厚度为50-100μm。
可选的，所述第一黏胶层为丙烯酸压敏胶，所述丙烯酸压敏胶层的厚度为5-15μm。
可选的，所述保护膜层的厚度为15-75μm，所述离型膜层的厚度为25-75μm。
可选的，所述透明塑胶基材为聚氯乙烯、聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二酯中的一种。
第二方面，本发明实施例提供一种制备上述防眩光保护膜的方法，所述制备方案包括如下步骤：
S210、制备防眩光涂料；
S220、将所述防眩光涂料均匀涂布在所述透明塑胶基材的第一表面，置于50-90℃烘箱中烘烤30-60s，通过紫外固化装置将所述防眩光涂料固化，形成防眩光涂层；
S230、将第二黏胶剂均匀涂布在所述透明塑胶基材的第二表面，置于60-130℃的烘箱中，烘烤1.5-2min，形成第二黏胶层；
S240、将离型膜贴合在所述第二黏胶层上；
S250、通过第一黏胶剂将保护膜贴合在所述防眩光涂层上，得到防眩光保护膜。
可选的，将所述水性聚氨酯高反应性单体和所述水性聚氨酯低反应性单体与所述纳米微球乳液共混，再添加消泡剂、流平剂、有机溶剂和光引发剂，在高速分散机上连续分散20-40min，静置脱泡20-40min，得到所述防眩光涂料。
本发明实施方式的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供的防眩光保护膜的防眩光涂层中各组分按重量份计为：水性聚氨酯高反应性单体6-45wt％；水性聚氨酯低反应性单体6-45wt％；纳米微球乳液45-80wt％；光引发剂1-8wt％；流平助剂0.5-5wt％；消泡剂0.5-4wt％；有机溶剂2-15wt％。该防眩光涂层包括防眩光性能优异的核壳结构的纳米粒子乳液，能够解决有效解决生活中存在的眩光问题。
附图说明
图1是本发明防眩光保护膜一实施例的结构示意图；
图2是本发明防眩光保护膜一实施例的制备流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。
请参阅图1，本发明实施例提供的防眩光保护膜100依次包括保护膜层101、第一黏胶层102，防眩光涂层103、透明塑胶基材层104、第二黏胶层105和离型膜层106。保护膜层101用于保护防眩光涂层103，避免其被划伤或者磨损。第一黏胶层102用于将保护膜层101粘贴在防眩光涂层103上。使用时，将离型膜层106从防眩光保护膜100剥离后，通过第二黏胶层105将防眩光保护膜100粘贴在任何需要的地方，如窗户玻璃、灯罩以及汽车车灯等，然后将保护膜层101和第一黏胶层102从防眩光涂层103上剥离，从而在附着物体上形成防眩光保护层，以达到防眩光的目的。本发明使用的透明塑胶基材层104可以由任意合适的塑胶材料制备而成。例如、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、PET、PMMA、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯醇(PVA)，聚醚砜(PES)，三醋酸纤维素、等各种薄膜。透明塑胶基材层的光线透过率在80％以上，其透明性越高越好。另外，在一些实施例中，为了提高透明塑料基材层104与防眩光涂层和第二黏胶层的密合性，可以对透明塑料基材层其进行表面处理。例如，碱处理、电晕处理、等离子体处理，以及涂布表面活性剂、硅烷偶联剂等表面处理。
本发明使用的离型膜的材料可以是：PE、PET、OPP(邻苯基苯酚)、PS、PMMA、PC、BOPP(双向拉伸聚丙烯)、PVC、PTFE(聚四氟乙烯)。在一些实施例中，保护膜层101可以是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。
在一些实施例中，第一黏胶层102为粘合剂树脂，作为粘合剂树脂的具体例，可以列举丙烯酸树脂、聚乙烯基(聚乙烯醇、聚氯乙烯、氯乙烯乙酸乙烯酯共聚物等)、聚氨酯树脂、聚酯树脂、聚亚烷基二醇、聚亚烷基亚胺、甲基纤维素、羟基纤维素等。这些物质可以单独使用，也可以并用多种。
聚氨酯树脂可以以溶剂为介质，优选以水为介质。为了使聚氨酯树脂分散或溶解于水，有使用乳化剂的强制乳化型、在聚氨酯树脂中导入亲水性基团的自乳化型或水溶型等。特别是在聚氨酯树脂的骨架中导入离子基并进行了离聚物化的自乳化型，其液体的贮藏稳定性以及所得到的涂布层的耐水性、透明性、密合性优异。
在一些实施例中，第二黏胶层为聚氨酯胶水，聚氨酯胶水排泡性强、易贴附于物体上且不易残胶。在另一些实施例中，聚氨酯胶水中还包括紫外线吸收剂，以使防眩光保护膜100具有吸收紫外线的功能，从而达到隔热效果。
本发明防眩光涂层103的性能是决定防眩光保护膜100性能的关键因素。本发明实施例中防眩光涂层103的组成主要包括：成膜物质、纳米微球乳液、光引发剂、有机溶剂。在一些实施例中，选用水性聚氨酯为成膜物质，水性聚氨酯是以水替代有机溶剂作为分散介质发展起来的高分子材料，不仅具有强度高、耐磨损的特性，而且使用安全、无毒、不易燃，被称为绿色环保材料。在一些实施例中，为了提高防眩光涂层的涂布性能和稳定性，防眩光涂料的配方中还需加入一些助剂。如消泡剂，流平剂、分散剂，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、乙醇和异丙醇等。本发明防眩光涂层中各组分按重量份计为：
具体的，在另一些实施例中，防眩光涂层的组份和含量按照重量单位计为：
其中，纳米微球乳液为核壳结构的纳米粒子乳液，纳米粒子核层材料为空心玻璃微珠，纳米粒子的壳层材料为聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。本发明实施例中，核层材料的粒径为18-24nm，壳层材料的厚度为10-60nm。
本发明使用的纳米微球乳液中的纳米粒子可以是无机纳米金属氧化物，如纳米二氧化硅(SiO2)、纳米二氧化锡、纳米二氧化锆、纳米氧化锑或纳米氧化钛。纳米微球乳液也可以是聚合物微粉分散液，聚合物微粉可以是聚苯乙烯(PS)微粉、聚氯乙烯(PVC)微粉、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微粉或具碳酸酯(PC)微粉。眩光改性剂还可以是纳米聚合物微球乳液，如PS乳液、PMMA乳液。在一些实施例中，聚合物微球为核壳结构，如SiO2/PMMA微球、SiO2/PS微球、PBA/PS微球或PBA/PMMA微球。
无机纳米颗粒具有不规则的表面形状，涂覆于基材形成均匀的涂层，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的方向折射，减少光线的直接照射；有机聚合物微球具有球形状态，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，从而减小光线的直接照射，起到防眩光的作用。
请参阅图2，本发明实施例还提供一种防眩光保护膜的制备方法，该方法包括如下步骤：
S210、水性聚氨酯防眩光涂料的制备。
本实施例中，将水性聚氨酯高反应性单体、水性聚氨酯低反应性单体、光引发剂和溶剂混合均匀后，再加入纳米微球乳液、流平助剂和消泡剂搅拌分散均匀后得到水性聚氨酯防眩光涂料。
在一些实施例中，将6-45wt％的水性聚氨酯高反应性单体和6-45wt％的水性聚氨酯低反应性单体与45-80wt％的纳米微球乳液共混，再添加0.5-4wt％的消泡剂、0.5-5wt％的流平助剂、2-15wt％的有机溶剂和1-8wt％的光引发剂，在高速分散机上连续分散20-40min，静置脱泡20-40min，制得防眩光涂料。
具体的，在另一些实施例中，将24wt％水性聚氨酯高反应性单体和20wt％的水性聚氨酯低反应性单体与45wt％的纳米微球乳液共混，再添加1wt％的消泡剂、1wt％的流平剂、4％wt的有机溶剂和5wt％的光引发剂，在高速分散机上连续分散20-40min，静置脱泡20-40min，制得防眩光涂料。
下面以核壳结构的SiO2/PMMA、PBA/PS以及空心玻璃微珠纳米微球乳液的制备方法为例介绍聚合物微球的制备方法：
(1)制备SiO2/PMMA微球的方法包括如下步骤：
a、使用硅烷偶联剂处理SiO2；
将纳米SiO2粉末在100-110℃下真空干燥12-24h，加入容器中，再加入甲苯和硅烷偶联剂，在110-130℃下回流5-6h，冷却、过滤，洗涤、干燥得到硅烷化的纳米SiO2粉体，其中纳米SiO2粉末与硅烷偶联剂的质量比为5:1-5:2。
b、制备SiO2枝接PMMA纳米微球。
将偶联剂处理过的纳米SiO2与去离子水混合，其中，偶联剂与去离子水的质量比为1:180-1:200之间，超声分散2-3h然后边搅拌边加入乳化剂和助乳化剂于80℃下预乳化0.5-1h，加入甲基丙烯酸甲酯单体和交联剂的混合溶液的同时滴加过硫硝酸铵的水溶液，滴加完成后，冷却得到SiO2/PMMA微球。偶联剂处理过的纳米SiO2与甲基丙烯酸甲酯单体的质量比为1:14-1:17。
硅烷偶联剂分子中存在亲有机基和亲无机基的两种功能基团，因此可作为连接无机材料和有机材料的“分子桥”，把无机材料SiO2和有机聚合物PMMA这两种不同性质的材料连接起来，即形成无机相-硅烷偶联剂-有机相的结合层，从而增加SiO2和PMMA之间的结合。
(2)制备交联PBA/PS纳米微球包括如下步骤：
先取质量比为1:5的大分子烷基酚与环氧乙烷的缩合物和十二烷基硫酸钠加入蒸馏水中预乳化0.5-1h，然后滴加过硫硝酸铵和蒸馏水的混合液用，再滴加质量比为1:1的BA和交联剂的混合物，于180℃反应2h后，加入过硫酸铵水溶液，同时缓慢滴加质量为比1:1的丙烯酸单体(甲基丙烯酸单体)和交联剂混合物，滴加完成后保温1h，得到交联的PBA/PS纳米微球。其中，PA单体与苯乙烯单体的质量比为1:3。
(3)制备空心玻璃微珠/聚苯乙烯纳米微球包括如下步骤：
a、使用硅烷偶联剂处理空心玻璃微珠；
将空心玻璃为主置于酒精中超声清洗30-60min，过滤后，将空心玻璃微珠在100-110℃下真空干燥12-24h，加入容器中，再加入甲苯和硅烷偶联剂KH550，在110-130℃下回流3h，冷却、过滤，洗涤、干燥得到硅烷化的玻璃微珠粉体，其中玻璃微珠粉末与硅烷偶联剂的质量比为2:1。
b、制备空心玻璃微珠/聚苯乙烯纳米微球。
将偶联剂处理过的空心玻璃微珠与去离子水混合，超声分散2h然后边搅拌边加入乳化剂和助乳化剂于80℃下预乳化1.5h，加入苯乙烯单体和交联剂的混合溶液的同时滴加过硫硝酸铵的水溶液，滴加完成后，再保温1-2h后，冷却得到空心玻璃微珠/聚苯乙烯纳米微球。其中空心玻璃微珠与苯乙烯单体的质量比为0.2:15。
S220、将水性聚氨酯防眩光涂料涂覆在透明塑料基材的第一表面。
作为在透明塑胶基材上涂布水性聚氨酯防眩光涂料的方法，能够使用气刀涂、刮板涂、棒涂、条涂、刮刀涂、挤压涂、浸涂、逆辊涂、传送辊涂、凹版涂、辊舐涂、铸涂、喷涂、帘涂、压延涂布、挤出涂布等涂布方法。
下面以网纹辊涂布方为例，介绍水性聚氨酯防眩光涂料的涂布方法。将步骤S210中制备的防眩光涂料通过涂布机的供料***，抽入胶槽中。通过50-100mm的网纹辊将涂料均匀涂布在透明塑胶基材上，在张力作用下，将涂布好的透明塑胶基材送入六节烘箱预烘烤，其中，每一节烘箱温度设定如下：50℃、60℃、70℃、90℃、90℃、70℃，待涂料中的溶剂挥发后，经过紫外固化装置施以紫外线照射，将防眩光涂料固化，使防眩光涂料牢固附着在透明塑料基材上，防眩光涂料层的厚度控制在3-4μm。其中，网纹辊的线数为60-200LPI，紫外光固化装置的紫外线能量为200-1000mj/cm2。
S230、将第二黏胶剂涂覆在透明塑胶基材的第二表面形成第二黏胶层。
透明塑料基材薄膜由供卷单元连续传送，将第二黏胶剂聚氨酯胶水通过供料***，抽入胶槽中，再利用供料装置将第二黏胶剂横向均匀滴淋在网纹辊的夹缝中，形成第二黏胶剂积液，在网纹辊的碾压下，第二黏胶剂与透明塑料薄膜充分接触，将第二黏胶剂均匀涂布在透明塑胶基材上，将涂布好的透明塑料基材送入6节烘箱预烘烤1.5-2min，其中，每一节烘箱温度设定如下：60℃、80℃、120℃、130℃、130℃、100℃。
在一些实施例中，在涂膜前先对透明塑胶基材的第二表面进行电晕处理。电晕处理装置产生的各种等离子体在强电场的作用下，加速冲击透明塑胶基材的表面，诱发塑胶基材表面分子的化学键断裂而降解，曾加其表面粗糙度。在电晕放电时，还会产生大量的臭氧。一方面，臭氧是一种强氧化剂，能使塑料表面分子氧化，产生羰基化合物和过氧化合物等。另一方面，电晕处理还可以去除塑胶基材表面的油污、水汽和尘垢等，经过电晕处理的塑胶基材表面润湿性和附着性能明显改善。
S240、将离型膜贴合在第二黏胶层上。
本实施例中的离型膜为有机硅离型膜。在一些实施例中，为了增加有机硅离型膜的离型力，会对有机硅离型膜进行等离子处理、涂氟处理或涂硅处理，然后将离型剂涂覆于塑料薄膜的表面，使其对于各种不同的有机压感胶表现出极轻且稳定的离型力。
S250、通过第一黏胶剂将保护膜贴合在防眩光涂层上，得到防眩光保护膜。
本实施例中，将表面涂有第一黏胶剂的保护膜贴合在防眩光涂层上，使用除气泡装置进行脱泡，除去贴合中产生的气泡，得到防眩光保护膜。
本发明实施例中的防眩光保护膜防眩光性能优异，能有效解决生活中的光污染问题，防眩光保护膜的表面设有保护膜层，能有效解决防眩光保护膜易划伤、易磨损的问题。本发明实施例中的防眩光保护膜排泡性强、易贴附于物体上且无残胶。第二胶粘剂中加入的紫外线吸收剂能让防眩光保护膜具有吸收紫外线的功能，能起到良好的隔热效果。
需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种防眩光保护膜，其特征在于，所述防眩光保护膜依次包括保护膜层、第一黏胶层、防眩光涂层、透明塑胶基材层、第二黏胶层和离型膜层，其中，所述防眩光涂层中各组分按重量份计为：
其中，所述纳米微球乳液为核壳结构的纳米粒子乳液，所述核壳结构的纳米粒子包括核层材料和壳层材料，所述核层材料为空心玻璃微珠，所述壳层材料为聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。
2.根据权利要求1所述的防眩光保护膜，其特征在于，所述防眩光涂层的组份和含量按照重量单位计为：
3.根据权利要求1或2所述的防眩光保护膜，其特征在于，所述核层材料的粒径为18-24nm，所述壳层材料的厚度为10-60nm。
4.根据权利要求3所述的防眩光保护膜，其特征在于，所述核壳结构的纳米粒子还包括：聚丙烯酸丁酯/聚苯乙烯微球、聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯微球、纳米二氧化硅/聚甲基丙烯酸甲酯微球、纳米二氧化硅/聚苯乙烯微球中的一种；
其中，所述聚丙烯酸丁酯和所述纳米二氧化硅为所述核层材料，所述聚苯乙烯和所述聚甲基丙烯酸甲酯为所述壳层材料。
5.根据权利要求4所述的防眩光保护膜，其特征在于，所述防眩光涂层的厚度为3-4μm，所述塑胶基材层的厚度为50-100μm。
6.根据权利要求5所述的防眩光保护膜，其特征在于，所述第一黏胶层为丙烯酸压敏胶，所述丙烯酸压敏胶层的厚度为5-15μm。
7.根据权利要求6所述的防眩光保护膜，其特征在于，所述保护膜层的厚度为15-75μm，所述离型膜层的厚度为25-75μm。
8.根据权利要求7所述的防眩光保护膜，其特征在于，所述透明塑胶基材为聚氯乙烯、聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二酯中的一种。
9.一种防眩光保护膜的制备方法，用于制备权利要求1-8任一项所述的防眩光保护膜，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
S210、制备防眩光涂料；
S220、将所述防眩光涂料均匀涂布在所述透明塑胶基材的第一表面，置于50-90℃烘箱中烘烤30-60s，通过紫外固化装置将所述防眩光涂料固化，形成防眩光涂层；
S230、将第二黏胶剂均匀涂布在所述透明塑胶基材的第二表面，置于60-130℃的烘箱中，烘烤1.5-2min，形成第二黏胶层；
S240、将离型膜贴合在所述第二黏胶层上；
S250、通过第一黏胶剂将保护膜贴合在所述防眩光涂层上，得到防眩光保护膜。
10.根据权利要求9所述的防眩光保护膜的制备方法，其特征在于，制备所述防眩光涂料包括如下步骤：
将所述水性聚氨酯高反应性单体和所述水性聚氨酯低反应性单体与所述纳米微球乳液共混，再添加消泡剂、流平剂、有机溶剂和光引发剂，在高速分散机上连续分散20-40min，静置脱泡20-40min，得到所述防眩光涂料。
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