CN111040619A - 抗水性uv固化树脂组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗水性UV固化树脂组合物，以重量份计，包括以下组分：丙烯酸活性单体10～50份、丙烯酸低聚物5～50份、光引发剂1～10份、助剂0.1～5份和疏水剂0.5～2份；还公开了抗水性UV固化树脂组合物的制备方法和应用。本发明的抗水性UV固化树脂组合物的表面张力变大，亲水性能明显降低，也就使得疏水性能显著提高。本发明还提供了抗水性UV固化树脂组合物的制备方法以及应用，通过简单、容易操作的制备步骤，将其在紫外光的照射下转换为固态片材，用于制成液晶显示器用棱镜片。

Description

抗水性UV固化树脂组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种抗水性UV固化树脂组合物及其制备方法和应用。
背景技术
随着TFT-LCD液晶显示技术的普及，背光模组及其相关的光学膜片的需求量也越来越大。其中的棱镜片是通过卷对卷式(roll to roll)生产；PET卷材上机并经放卷后，在其表面涂布上液态UV固化树脂，经过结构转印和UV固化将液态的树脂变成固态材料，最后收成卷材。在实际使用中，需要将最后生产的卷材送至裁切厂使用特殊的液压裁切机裁切成片材，得到的片材基本都是长方形。而在裁切厂的裁切过程中，裁切的棱镜片都是裸露在外部环境中，一旦环境的温度、湿度、洁净度超标，即环境的洁净度超过千级无尘室要求(0.5μm颗粒总数超过1000个以及湿度高于45％)，棱镜片的表面就会有颗粒，随后吸收空气中的水汽因水汽吸附而对该表面形成刮伤。从而，这就会导致棱镜片上的棱镜结构的谷底形成一道亮线痕迹，使该片材无法使用。
为了防止上述问题的发生，通常会在棱镜片表面贴一层保护膜，以防止棱镜片表面裸露在空气中。市面上较便宜的棱镜片保护膜价格约每平方米两元，贴一层保护膜则会造成生产成本的增加。贴了保护膜的棱镜片还会导致无法检验出某些不良缺陷，接着就致使不良片材流出。而且，最后进行背光模组组装时需要撕除这层保护膜，这不仅增加生产作业时间和难度，还会使得撕除保护膜后的棱镜片表面产生静电而吸附空气中的颗粒。除了上述保护膜的问题，在裁切厂进行片材裁切的过程中，需要严格控制无尘室的洁净度、温度和湿度，以使环境内的0.5μm颗粒总数少于300个以及湿度低于40％，才不会导致棱镜片表面产生水汽吸附形成刮伤痕迹；因此，对于裁切厂则还需要增加高等级的过滤器和辅助干燥***，极大地增加了生产的能耗和管理成本。
发明内容
本发明为克服上述现有技术的不足，提供一种抗水性UV固化树脂组合物及其制备方法和应用。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种抗水性UV固化树脂组合物，以重量份计，包括以下组分：
丙烯酸活性单体10～50份、丙烯酸低聚物5～50份、光引发剂1～10份、助剂0.1～5份和疏水剂0.5～2份。
优选地，所述丙烯酸活性单体包括邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯、(乙氧基)苯酚丙烯酸酯和(乙氧基)二丙烯酸酯中的任意一种或多种组合。
优选地，所述丙烯酸低聚物包括聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂和环氧丙烯酸树脂中的任意一种或多种组合。
优选地，所述光引发剂包括PI 184、PI 1173、PI TPO、PI 907和PI 819中的任意一种或多种组合。
优选地，所述助剂包括有机硅类助剂和/或改性有机硅类助剂。
优选地，所述助剂包括BYK-3530、BYK-3535、BYK-3570、BYK-3575、BYK-3576和ZG400中的任意一种或多种组合。
优选地，所述疏水剂包括BYK-333、BYK-3500、BYK-3505和BYK-3510中的任意一种或多种组合。
本发明的另一目的，是提供了一种抗水性UV固化树脂组合物的制备方法。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
抗水性UV固化树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配方量称取各组分，将丙烯酸活性单体和光引发剂加入避光的反应容器中，在10～30℃下搅拌，以将光引发剂预溶解和分散；
(2)将丙烯酸低聚物加入到步骤(1)得到的混合物中，继续搅拌；
(3)将助剂和疏水剂同时加入到步骤(2)得到的混合物中，搅拌至透明均匀，即得到所述抗水性UV固化树脂组合物。
优选地，在步骤(1)至(3)中的搅拌速度为400～600rpm/min的中速搅拌。
本发明的另一目的，是提供了一种抗水性UV固化树脂组合物的应用。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
抗水性UV固化树脂组合物或者上述制备方法得到的抗水性UV固化树脂组合物的应用，将所述抗水性UV固化树脂组合物制成液晶显示器用棱镜片。
本发明提供一种抗水性UV固化树脂组合物，在该组合物中由于耐水材料疏水剂的添加使得该组合物的水滴角约为62°，大于普通的UV固化棱镜树脂约为45°的水滴角，从而本发明的抗水性UV固化树脂组合物的表面张力变大，亲水性能明显降低，也就使得疏水性能显著提高。本发明还提供了抗水性UV固化树脂组合物的制备方法以及应用，通过简单、容易操作的制备步骤，将其在紫外光的照射下转换为固态片材，用于制成液晶显示器用棱镜片。得到的棱镜片片材由于疏水性能的提高，即使在不达标的温度、湿度和洁净度的环境下对片材进行裁切，也能降低空气颗粒吸附水汽聚集在片材的表面的情况，这就降低片材表面出现划伤的概率，具有较高的耐候性；从而降低了不良品的产生概率，提高了裁切制程的良率和生产效率。由于在较差环境下对片材表面影响较小甚至没有影响，可以取消保护膜的使用，进一步降低生产成本，以及降低裁切厂的投资和能源消耗。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的描述。
本发明提供的一种抗水性UV固化树脂组合物，以重量份计，包括以下组分：
丙烯酸活性单体10～50份、丙烯酸低聚物5～50份、光引发剂1～10份、助剂0.1～5份和疏水剂0.5～2份。
在本发明提供的抗水性UV固化树脂组合物中，耐水材料疏水剂的添加使得该UV固化树脂组合物的水滴角约为62°，大于普通的UV固化棱镜树脂约为45°的水滴角，使得本发明的UV固化树脂组合物的表面张力变大，亲水性能明显降低，也就是显著提高了疏水性能。因此，由本发明的抗水性UV固化树脂组合物制成的棱镜片具有较高的耐候性，即使棱镜片所处环境较差，也几乎不会对棱镜片造成影响。
其中，丙烯酸活性单体包括邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯、(乙氧基)苯酚丙烯酸酯和(乙氧基)二丙烯酸酯中的任意一种或多种组合。
丙烯酸低聚物包括聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂和环氧丙烯酸树脂中的一种或多种。
光引发剂包括PI 184、PI 1173、PI TPO、PI 907和PI 819中的任意一种或多种组合。
助剂包括有机硅类助剂和/或改性有机硅类助剂。
助剂包括BYK-3530、BYK-3535、BYK-3570、BYK-3575、BYK-3576和ZG400中的任意一种或多种组合。
疏水剂包括BYK-333、BYK-3500、BYK-3505和BYK-3510中的任意一种或多种组合。
现有的UV固化涂料一般不会添加耐水材料，因为耐水材料不会与涂料中的其他物质发生反应，如若将其添加至涂料中做成成品棱镜片后，则会发生缓慢迁移至成品结构表面形成区域性的白斑或色斑的问题，这就导致会出现不良的残次品，增加生产成本。然而，在本发明提供的抗水性UV固化树脂组合物中，较大分子量的耐水材料的使用不会出现迁移至成品结构表面的情况，并且本发明的发明人发现，本发明中耐水材料的添加比例也同样使得不会出现上述迁移至结构表面的问题，并能使得到的UV固化树脂组合物具有较高的耐候性。
本发明还提供了抗水性UV固化树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配方量称取各组分，将丙烯酸活性单体和光引发剂加入避光的反应容器中，在10～30℃下搅拌，以将光引发剂预溶解和分散；
(2)将丙烯酸低聚物加入到步骤(1)得到的混合物中，继续搅拌；
(3)将助剂和疏水剂同时加入到步骤(2)得到的混合物中，搅拌至透明均匀，即得到抗水性UV固化树脂组合物。
在步骤(1)至(3)中的搅拌速度为400～600rpm/min的中速搅拌。并且，搅拌时间为20～60min之间，根据实际情况进行选择和调整。
其中，丙烯酸活性单体包括邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯、(乙氧基)苯酚丙烯酸酯和(乙氧基)二丙烯酸酯中的一种或多种。丙烯酸低聚物包括聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂和环氧丙烯酸树脂中的一种或多种。光引发剂包括PI 184、PI 1173、PI TPO、PI 907和PI 819中的一种或多种。助剂包括有机硅类助剂和/或改性有机硅类助剂。助剂包括BYK-3530、BYK-3535、BYK-3570、BYK-3575、BYK-3576和ZG400中的一种或多种。疏水剂包括BYK-333、BYK-3500、BYK-3505和BYK-3510中的一种或多种。
在本发明中，耐候性，是指为了适应各类显示器的使用条件，显示器和组件会做模拟南、北方环境条件的使用寿命，比如高温高湿、高温储存、低温储存、冷热冲击测试、耐溶剂、耐酸碱、耐盐雾等。经过这些极端条件测试后，组件和整机性能达到指定显示标准。洁净度，是指每立方米的规定大小的落尘数量，千级就是1立方米内落尘数量不超过1000个。
本发明还提供了抗水性UV固化树脂组合物或者通过上述制备方法得到的抗水性UV固化树脂组合物的应用，将其用于制成液晶显示器用棱镜片。使用该UV固化树脂组合物得到的棱镜片提高了其的疏水性能，使得即使片材在不达标的温度、湿度和洁净度的环境下进行裁切，片材产生水汽划伤的概率也会大幅降低，从而降低了不良品的产生概率，提高了裁切制程的良率和生产效率。而且，可以取消保护膜，降低生产成本，同时可以降低裁切厂的投资和能源消耗。
实施例1～5中的抗水性UV固化树脂组合物的各组分的用量如表一所示。
表一
Figure BDA0002351658050000051
Figure BDA0002351658050000061
实施例1
按表一中的配方量称取各组分，先将邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯和光引发剂PI 184加入避光的反应容器中，在10℃和约400rpm/min的中速下搅拌30min将光引发剂PI 184预溶解和分散，得到混合液A1；再将聚氨酯丙烯酸树脂加入到混合液A1中后继续在约500rpm/min的中速下搅拌30min，得到混合液B1；然后将助剂BYK-3530和疏水剂BYK-333同时加入到混合液B1中，在约400rpm/min的中速下搅拌20min至溶液混合均匀且呈透明，停止搅拌后得到抗水性UV固化树脂组合物1。将此UV固化树脂组合物1通过压辊法涂布于PET薄膜上，采用照射量约为0.2J/cm2的UV光，其为主波长为365nm的金属卤化物灯；最后将棱镜结构复制在PET薄膜上得到棱镜片样品1。
实施例2
按表一中的配方量称取各组分，先将(乙氧基)苯酚丙烯酸酯和光引发剂PI 1173加入避光的反应容器中，在15℃和约400rpm/min的中速下搅拌40min将光引发剂PI 1173预溶解和分散，得到混合液A2；再将聚氨酯丙烯酸树脂加入到混合液A2中后继续在约550rpm/min的中速下搅拌40min，得到混合液B2；然后将助剂BYK-3535和疏水剂BYK-3500同时加入到混合液B2中，在约450rpm/min的中速下搅拌20min至溶液混合均匀且呈透明，停止搅拌后得到抗水性UV固化树脂组合物2。将此UV固化树脂组合物2通过压辊法涂布于PET薄膜上，采用照射量约为0.25J/cm2的UV光，其为主波长为365nm的金属卤化物灯；最后将棱镜结构复制在PET薄膜上得到棱镜片样品2。
实施例3
按表一中的配方量称取各组分，先将(乙氧基)二丙烯酸酯和光引发剂PI TPO、PI907加入避光的反应容器中，在20℃和约450rpm/min的中速下搅拌45min将光引发剂PITPO、PI 907预溶解和分散，得到混合液A3；再将聚酯丙烯酸树脂加入到混合液A3中后继续在约550rpm/min的中速下搅拌45min，得到混合液B3；然后将助剂BYK-3570、BYK-3575和疏水剂BYK-3505同时加入到混合液B3中，在约450rpm/min的中速下搅拌25min至溶液混合均匀且呈透明，停止搅拌后得到抗水性UV固化树脂组合物3。将此UV固化树脂组合物3通过压辊法涂布于PET薄膜上，采用照射量约为0.25J/cm2的UV光，其为主波长为365nm的金属卤化物灯；最后将棱镜结构复制在PET薄膜上得到棱镜片样品3。
实施例4
按表一中的配方量称取各组分，先将邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯、(乙氧基)苯酚丙烯酸酯和光引发剂PI 907、PI 819加入避光的反应容器中，在25℃和约500rpm/min的中速下搅拌50min将光引发剂PI 907、PI 819预溶解和分散，得到混合液A4；再将环氧丙烯酸树脂加入到混合液A4中后继续在约600rpm/min的中速下搅拌55min，得到混合液B4；然后将助剂
Figure BDA0002351658050000071
Glide ZG400和疏水剂BYK-3500、BYK-3510同时加入到混合液B4中，在约500rpm/min的中速下搅拌25min至溶液混合均匀且呈透明，停止搅拌后得到抗水性UV固化树脂组合物4。将此UV固化树脂组合物4通过压辊法涂布于PET薄膜上，采用照射量约为0.3J/cm2的UV光，其为主波长为365nm的金属卤化物灯；最后将棱镜结构复制在PET薄膜上得到棱镜片样品4。
实施例5
按表一中的配方量称取各组分，先将邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯、(乙氧基)苯酚丙烯酸酯、(乙氧基)二丙烯酸酯和光引发剂PI 184、PI TPO、PI 819加入避光的反应容器中，在30℃和约500rpm/min的中速下搅拌60min将光引发剂PI 184、PI TPO、PI 819预溶解和分散，得到混合液A5；再将聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂和环氧丙烯酸树脂的混合物加入到混合液A5中后继续在约600rpm/min的中速下搅拌60min，得到混合液B5；然后将助剂BYK-3535、BYK-3570、BYK-3576和疏水剂BYK-333、BYK-3505同时加入到混合液B5中，在约500rpm/min的中速下搅拌30min至溶液混合均匀且呈透明，停止搅拌后得到抗水性UV固化树脂组合物5。将此UV固化树脂组合物5通过压辊法涂布于PET薄膜上，采用照射量约为0.3J/cm2的UV光，其为主波长为365nm的金属卤化物灯；最后将棱镜结构复制在PET薄膜上得到棱镜片样品5。
对比例1
先将10重量份邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯和1重量份光引发剂PI 184加入避光的反应容器中，在10℃和约400rpm/min的中速下搅拌30min将光引发剂PI 184预溶解和分散，得到混合液a1；然后将5重量份聚氨酯丙烯酸树脂加入到混合液a1中后继续在约500rpm/min的中速下搅拌30min，得到混合液b1；最后将0.1重量份助剂BYK-3530加入到混合液b1中，继续在约400rpm/min的中速下搅拌20min至透明均匀，停止搅拌后得到普通UV固化树脂组合物。将此普通UV固化树脂组合物通过压辊法涂布于PET薄膜上，采用照射量约为0.2J/cm2的UV光，其为主波长为365nm的金属卤化物灯；最后将棱镜结构复制在PET薄膜上得到棱镜片对比样品1。
对比例2
先将20重量份(乙氧基)苯酚丙烯酸酯和3重量份光引发剂PI 1173加入避光的反应容器中，在15℃和约500rpm/min的中速下搅拌50min将光引发剂PI 1173预溶解和分散，得到混合液a2；然后将10重量份聚氨酯丙烯酸树脂加入到混合液a2中后继续在约600rpm/min的中速下搅拌60min，得到混合液b1；最后将0.5重量份助剂BYK-3535加入到混合液b1中，继续在约500rpm/min的中速下搅拌30min至透明均匀，停止搅拌后得到普通UV固化树脂组合物。将此普通UV固化树脂组合物通过压辊法涂布于PET薄膜上，采用照射量约为0.2J/cm2的UV光，其为主波长为365nm的金属卤化物灯；最后将棱镜结构复制在PET薄膜上得到棱镜片对比样品2。
将上述实施例1～5得到的抗水性UV固化树脂组合物1～5和对比例1、2得到的棱镜片用UV固化树脂1、2分别制样得到棱镜片样品1～5以及棱镜片对比样品1、2。将上述棱镜片样品均置于相同的环境(即，0.5μm颗粒总数超过1000个和湿度高于45％的环境)下进行测试，在不同放置时间下观察1m2上述样品表面由水汽导致的新增的刮伤痕迹数量，结果如表二所示。
表二
Figure BDA0002351658050000081
Figure BDA0002351658050000091
表二中的测试结果均为棱镜片样品1～5以及棱镜片对比样品1、2在未采用保护膜包覆而直接置于较差的环境下进行测试得到的。从上述对比测试可以看出，通过采用本发明的抗水性UV固化树脂组合物得到的棱镜片均可以将刮伤痕迹新增数控制在5min内少于3个，这就可以取消保护膜的使用，也就可以降低15～20％的成本；同时，由于本发明的树脂组合物的使用显著提高棱镜片的疏水性，即使在不达标的温度、湿度和洁净度环境下，水汽吸附导致的棱镜片片材表面刮伤的概率大幅降低，这就降低了不良品的产生概率，提高了裁切制程中的良率和生产效率，最后也就降低了对裁切厂的要求、投资和能源能耗，具有较好的社会效益。
本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。

Claims (10)

1.一种抗水性UV固化树脂组合物，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
丙烯酸活性单体10～50份、丙烯酸低聚物5～50份、光引发剂1～10份、助剂0.1～5份和疏水剂0.5～2份。
2.根据权利要求1所述的抗水性UV固化树脂组合物，其特征在于，所述丙烯酸活性单体包括邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯、(乙氧基)苯酚丙烯酸酯和(乙氧基)二丙烯酸酯中的任意一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的抗水性UV固化树脂组合物，其特征在于，所述丙烯酸低聚物包括聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂和环氧丙烯酸树脂中的任意一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的抗水性UV固化树脂组合物，其特征在于，所述光引发剂包括PI184、PI 1173、PI TPO、PI 907和PI 819中的任意一种或多种组合。
5.根据权利要求1所述的抗水性UV固化树脂组合物，其特征在于，所述助剂包括有机硅类助剂和/或改性有机硅类助剂。
6.根据权利要求5所述的抗水性UV固化树脂组合物，其特征在于，所述助剂包括BYK-3530、BYK-3535、BYK-3570、BYK-3575、BYK-3576和ZG400中的任意一种或多种组合。
7.根据权利要求1所述的抗水性UV固化树脂组合物，其特征在于，所述疏水剂包括BYK-333、BYK-3500、BYK-3505和BYK-3510中的任意一种或多种组合。
8.权利要求1～7任一项所述的抗水性UV固化树脂组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按配方量称取各组分，将丙烯酸活性单体和光引发剂加入避光的反应容器中，在10～30℃下搅拌，以将光引发剂预溶解和分散；
(2)将丙烯酸低聚物加入到步骤(1)得到的混合物中，继续搅拌；
(3)将助剂和疏水剂同时加入到步骤(2)得到的混合物中，搅拌至透明均匀，即得到所述抗水性UV固化树脂组合物。
9.根据权利要求8所述的抗水性UV固化树脂组合物的制备方法，其特征在于，在步骤(1)至(3)中的搅拌速度为400～600rpm/min的中速搅拌。
10.权利要求1～7任一项所述的抗水性UV固化树脂组合物或者权利要求8所述的制备方法得到的抗水性UV固化树脂组合物的应用，其特征在于，将所述抗水性UV固化树脂组合物制成液晶显示器用棱镜片。
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