CN114479152B - 一种高硬度防眩膜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高硬度防眩膜，包括从上往下层叠的表面具有凹凸形状的防眩光层和透明基材，防眩光层由防眩光涂料涂布在透明基材上形成涂层，然后对涂层进行固化而形成，防眩光涂料由15‑45重量份粘结性树脂、5‑20重量份无机纳米粒子、9.5‑67.8重量份溶剂、1‑6重量份光引发剂、0.1‑2重量份流平剂、0.1‑3重量份分散剂和0.1‑2.5重量份防指纹助剂共混得到，且防眩光涂料的固体重量含量为30％‑50％，涂层固化后的涂布量为21g/m2‑45g/m2，涂层在透明基材上的固化过程为：先在50℃‑130℃条件下热固30s‑180s，然后采用紫外光照射进行光固，紫外光照射能量为100mJ/cm2以上；优点是在具有高防眩光性的同时，还具备较高的硬度和较高的耐磨性。

Description

一种高硬度防眩膜
技术领域
本发明涉及一种防眩膜，尤其是涉及一种高硬度防眩膜。
背景技术
液晶显示器、电子纸、平板电脑和电子触摸显示屏等图像显示装置在使用时，通常会在其屏幕外表面设置用于防止眩光的防眩光学膜。该防眩光学膜通过在透明基材上形成表面具有凹凸形状的防眩光层而得到，防眩光层利用表面凹凸形状使外部光散射，从而防止外部光的反射或外部图像的映入导致屏幕显示内容的可见度降低，实现防眩光功能。由于该防眩光学膜设置在屏幕外表面，为降低其受损伤的程度，保证其使用寿命，还要求防眩光学膜具有高硬度以及高耐磨性。
目前，市场上出现了各种各样的防眩膜，这些防眩膜主要有两种形成原理，第一种是采用树脂(包含二氧化硅等填料)来形成防眩光层、通过二氧化硅等微米级颗粒在防眩光层表面形成凹凸形状；第二种则是通过在透明基材上层积由转印而形成凹凸的膜，而使得防眩膜表面形成特定的凹凸形状。总之上述防眩膜都是通过在防眩光层表面形成凹凸形状使光散射，从而实现防眩光功能。由此，这些防眩膜的防眩光性能和其表面粗糙度相关，防眩膜表面粗糙度越高，其防眩光性能越好。但是，表面粗糙度的提高，一方面会导致防眩膜的雾度值升高，使防眩膜产生泛白现象，导致显示图像的对比度降低，另一方面还会使防眩膜的表面硬度和耐磨性大大降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高硬度防眩膜，该高硬度防眩膜在具有高防眩光性的同时，还具备较高的硬度和较高的耐磨性。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种高硬度防眩膜，包括从上往下层叠的表面具有凹凸形状的防眩光层和透明基材，所述的表面具有凹凸形状的防眩光层由防眩光涂料涂布在所述的透明基材上形成涂层，然后对所述的涂层进行固化而形成，所述的防眩光涂料由15-45重量份粘结性树脂、5-20重量份无机纳米粒子、9.5-67.8重量份溶剂、1-6重量份光引发剂、0.1-2重量份流平剂、0.1-3重量份分散剂和0.1-2.5防指纹助剂共混得到，且所述的防眩光涂料的固体重量含量为30％-50％，所述的涂层固化后的涂布量为21g/m2-45 g/m2，所述的涂层在所述的透明基材上的固化过程为：先在50℃-130℃条件下热固30s-180s，然后采用紫外光照射进行光固，紫外光照射能量为100mJ/cm2以上。
所述的粘结性树脂由10-30重量份官能度大于5，分子量为1000-5000的聚氨酯丙烯酸酯和5-15重量份的官能度为2-4，分子量为5000-20000的聚氨酯丙烯酸树脂混合后构成。
所述的无机纳米粒子优选为表面经改性的双亲性无机纳米粒子，粒径为50nm-700nm，所述的无机纳米粒子为氧化铝纳米粒子、氧化硅纳米粒子、氧化钛纳米粒子以及氧化锆纳米粒子以及中的一种或者几种。
所述的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、PGME、乙二醇、丙酮、甲基异丁基酮、环己酮、丁酮、己烷、环己烷、苯、甲苯、二甲苯、二***和丙二醇甲醚中的任意一种，优选为甲基异丁基酮。
所述的光引发剂为1-羟环己基苯酮(184)、2-羟基-2-甲基苯丙酮(1173)、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)的一种或几种。优选重量份为1-3重量份。
所述的流平剂为氟系流平剂、硅酮系流平剂和丙烯酸系流平剂中的至少一种，优选为氟系流平剂。该流平剂能有效降低涂料表面张力，起到调节涂液中无机纳米粒子的团聚效果。
所述的分散剂为丙烯酸类高分子分散剂，用于分散所述的无机纳米粒子以及调节所述的无机纳米粒子团聚，为螯合型共聚物、嵌段型共聚物或共混型共聚物的一种或多种。
所述的防指纹助剂为全氟聚合物、含氟聚合物或者氟碳改性聚合物的至少一种。
所述的表面具有凹凸形状的防眩光层的厚度为15μm-30μm，所述的透明基材的厚度为23-250μm，优选为125-250μm；所述的透明基材为PET、TAC、SRF、PI、TPU和COP透明基材中的一种，优选为PET透明基材。
所述的涂层固化后的涂布量优选为25g/m2-35 g/m2，其固化过程优选为：在50℃-130℃条件下先加热30s-180s，然后采用紫外光照射进行光固，紫外光照射能量为180mJ/cm2以上。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过15-45重量份粘结性树脂、5-20重量份无机纳米粒子、9.5-67.8重量份溶剂、1-6重量份光引发剂、0.1-2重量份流平剂、0.1-3重量份分散剂和0.1-2.5重量份防指纹助剂共混得到防眩光涂料。其中双亲性纳米粒子在分散剂的协同作用下均匀分散在粘结性树脂中，但双亲性纳米粒子与防眩光涂料中的其他组分仍存在一定的极性差异，在热固过程中，会随着溶剂的挥发，逐渐团聚并浮在防眩光层表面。发明人经过大量实验发现通过调整防眩光涂料中各组分的比例及控制热固条件，可以使防眩光涂料中的部分纳米无机粒子团聚，从而形成防眩光层表面的凹凸形状；另一部分来不及团聚的纳米粒子则填充在涂层中，提高防眩光层内部的刚性，从而提高防眩膜的硬度和耐磨，由此本发明利用双亲性无机纳米粒子与防眩光涂料中其他材料的极性差异，将无机纳米粒子“一物两用”：团聚部分形成防眩光层，未团聚部分则提高防眩膜的硬度和耐磨，使高硬度防眩膜在满足防眩光功能的同时，能够达到更高的表面硬度和耐摩擦效果，其防污性等其他物性同样较为优异。
附图说明
图1为本发明的高硬度防眩膜的结构图；
图2为本发明对比例一全部未团聚样品的表面微观结构图；
图3为本发明对比例二全部团聚样品的表面微观结构图；
图4为本发明实施例一的表面微观结构图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一：如图1所示，一种高硬度防眩膜，包括从上往下层叠的表面具有凹凸形状的防眩光层2和透明基材1，表面具有凹凸形状的防眩光层2由防眩光涂料涂布在透明基材1上形成涂层，然后对涂层进行固化而形成，防眩光涂料由39.5重量份粘结性树脂、15重量份无机纳米粒子、46.5重量份溶剂、3重量份光引发剂、0.5重量份流平剂、1重量份分散剂和1重量份防指纹助剂共混得到，且防眩光涂料的固体重量含量为40％，涂层固化后的涂布量为30g/m2，其固化过程为：以10m/min的运行速度在烘箱中以70℃的温度进行干燥90s，然后采用紫外光照射进行光固，紫外光照射能量为180mJ/cm2。
本实施例中，粘结性树脂为32重量份的6官能度聚氨酯丙烯酸酯(选自长兴化学6145-100)和7.5重量份的3官能度聚氨酯丙烯酸酯(选自长兴6130B-80)的混合物，无机纳米粒子为表面经过改性处理的纳米无机氧化铝，选自南京天行新材料TAD，溶剂为甲基异丁基酮，光引发剂为0.5重量份BASF公司生产的TPO和2.5重量份Irgacure184的混合物，流平剂选自毕克化学410，分散剂选自毕克化学2025，防指纹助剂选自DIC RS75。
本实施例中，具有凹凸形状的防眩光层2的厚度为15μm，透明基材1的厚度为250μm，透明基材1的材料为PET材质。
实施例二：本实施例与实施例一基本相同，区别仅在于本实施例中，粘结性树脂为45重量份。具体为36重量份的6官能度聚氨酯丙烯酸酯和9重量份的3官能度聚氨酯丙烯酸酯的混合物，同时热固条件为120℃，干燥30s。
实施例三：本实施例与实施例一基本相同，区别仅在于本实施例中，无机纳米粒子为20重量份。
实施例四：本实施例与实施例一基本相同，区别仅在于本实施例中，无机纳米粒子为5重量份，热固条件为130℃，干燥30s。
实施例五：本实施例与实施例一基本相同，区别仅在于本实施例中，粘结性树脂为12重量份6官能度聚氨酯丙烯酸酯(选自长兴化学6145-100)和3重量份3官能度聚氨酯丙烯酸酯(选自长兴6130B-80)，共计15重量份，同时流平剂为1.2重量份。
实施例六：本实施例与实施例一基本相同，区别仅在于本实施例中，粘结性树脂为24重量份6官能度聚氨酯丙烯酸酯(选自长兴化学6145-100)和6重量份3官能度聚氨酯丙烯酸酯(选自长兴6130B-80)，共计30重量份，同时分散剂为2重量份。
实施例七：本实施例与实施例一基本相同，区别仅在于本实施例中，涂层的固化过程为：以10m/min的运行速度在烘箱中以130℃的温度进行干燥90s，再照射累计光量180mJ/cm2的紫外线。
实施例八：本实施例与实施例一基本相同，区别仅在于本实施例中，无机纳米粒子为纳琳威SD50纳米二氧化硅。
对比例一：本对比例与实施例一基本相同，区别仅在于本对比例中，无机纳米粒子为3质量份。
对比例二：本对比例与实施例一基本相同，区别仅在于本对比例中，无机纳米粒子为22质量份，流平剂和分散剂各0.05份。
对比例三：本对比例与实施例一基本相同，区别仅在于本对比例中，涂层的固化过程为：以10m/min的运行速度在烘箱中以45℃的温度进行干燥20s，再照射累计光量180mJ/cm2的紫外线。
对比例四：本对比例与实施例一基本相同，区别仅在于本对比例中，涂层的固化过程为：以10m/min的运行速度在烘箱中以150℃的温度进行干燥240s，再照射累计光量180mJ/cm2的紫外线。
对于上述实施例和对比例的产品进行下述项目的测试评价，测试结果如表1所示：
表1：实施例一-八与对比例一-四测试结果
雾度值 防眩性 防污性 硬度 耐磨性 裂纹性
实施例一 ○ ○ ○ 8H 1000次 ○
实施例二 ○ ○ ○ 7H 1000次 ○
实施例三 ○ ○ ○ 8H 600次 ○
实施例四 ○ ○ ○ 7H 700次 ○
实施例五 ○ ○ ○ 8H 800次 ○
实施例六 ○ ○ ○ 8H 700次 ○
实施例七 ○ ○ ○ 7H 700次 ○
实施例八 ○ ○ ○ 8H 1000次 ○
对比例一 × × ○ 7H 1000次 ○
对比例二 × ○ ○ 6H 300次 ○
对比例三 ○ × ○ 8H 500次 ○
对比例四 ○ ○ ○ 5H 150次 ○
上表中，雾度值：按照GB-T 2410-2008测定所得高硬度防眩膜的雾度值，并按下述基准进行评价：
○：雾度值为25％-35％
×：雾度值低于25％，或高于35％
铅笔硬度：按照GB-T 6739-2006测定所得高硬度防眩膜的表面铅笔硬度(其中负载为500g)，并按下述基准进行评价，测定设备为半自动铅笔硬度计：
6H：表面铅笔硬度为6H
7H：表面铅笔硬度为7H
8H：表面铅笔硬度为8H
防眩型：关于所得防眩膜的防眩性进行评估，将防眩膜贴于黑色亚克力板上，观察涂层对于观测者背景映入程度进行评价：
○：防眩性良好及以上(不能清晰观察到观测者)
×：防眩性较差(明显看到观测者背景)
防污性：按照GBT 30693-2014测定所得高硬度防眩膜的表面水接触角，每个样品取10个点进行测试，最终结果为10个点的平均值，并按下述基准进行评价：
○：表面水接触角大于等于105°
×：表面水接触角低于105°
耐磨性：按照HGT 4303-2012测定所得高硬度防眩膜的耐磨性，每个样品取五个点进行测试(测试仪器：钢丝绒耐磨试验机，钢丝绒型号：Bonstar，#0000，1kg负载循环测试)，最终结果按划伤程度进行判定，并记录实际能耐磨的极限次数。
裂纹性：按照JIS K5600-5-1的抗弯实验中使用的圆筒型心轴法的芯棒上缠绕所得的保护膜，根据裂纹的产生方式，由以下基准进行评价：
○：缠绕到10mm的芯棒上没有裂纹，良好。
×：缠绕到10mm的芯棒上产生了裂纹。分析表1可知：实施例一-八，都能满足防眩膜在雾度值、防眩性和防污性上的要求，而且硬度大于7H，耐磨在600次以上，符合物性要求。另外调整粘结性树脂、流平剂、分散剂的量，对防眩膜的总体性能影响不大，且均符合要求；提升温度会使硬度和耐磨略有降低，但都不影响性能要求，这是因为温度升高，溶剂挥发加快，无机纳米粒子快速被“带”到涂层表面，而填充在涂层中的粒子含量降低，使得硬度和耐磨略有下降。
同样的道理，如实施例三和四，在一定的范围内，增加或减少无机纳米粒子的添加量，均会对硬度和耐磨产生一点影响：增加粒子含量，由于粒子在涂层中的含量过多，会造成轻微的固化不良，从而导致耐磨下降；同理减少粒子含量，刚性没有达到最优状态耐磨也略有下降。但以上两种都符合性能要求。
而反观对比例一-四而言，在雾度值和防眩性上总会有些明显不足。对比例一中由于无机纳米粒子的含量较少，基本不会发生团聚现象，哪怕有部分无机纳米粒子团聚，也很难浮到涂层表面，因而无机纳米粒子主要填充在涂层中，硬度和耐磨较好，而雾度值和防眩性能较难达到性能要求。同理，对比例二中无机纳米粒子含量过高，分散剂和流平剂的含量低，无机纳米粒子极易团聚，而过多的团聚并在涂层表面形成凹凸结构，导致耐磨偏低，同时雾度过高使雾度值达不到性能要求。
另外温度过低，溶剂在挥发的过程中，无机纳米粒子来不及团聚和上浮，使得防眩性达不到性能要求；而温度过高，溶剂挥发过快，使无机纳米粒子全部团聚上浮，使硬度和耐磨明显下降。此外从对比例二和对比例四中，可以发现后者的硬度值和耐磨效果更差，这可能是高温使溶剂挥发加快，无机纳米粒子的团聚速率也进一步加快，而且这种团聚是不规律的、杂乱无章的，导致团聚后的无机纳米粒子粒径极不均匀，从而硬度和耐磨出现明显的下降。

Claims (10)

1.一种高硬度防眩膜，包括从上往下层叠的表面具有凹凸形状的防眩光层和透明基材，所述的表面具有凹凸形状的防眩光层由防眩光涂料涂布在所述的透明基材上形成涂层，然后对所述的涂层进行固化而形成，其特征在于所述的防眩光涂料由15-45重量份粘结性树脂、5-20重量份无机纳米粒子、9.5-67.8重量份溶剂、1-6重量份光引发剂、0.1-2重量份流平剂、0.1-3重量份分散剂和0.1-2.5重量份防指纹助剂共混得到，且所述的防眩光涂料的固体重量含量为30%-50%，所述的涂层固化后的涂布量为21 g/m2-45 g/m2，所述的涂层在所述的透明基材上的固化过程为：先在50℃-130℃条件下热固30s-180s，然后采用紫外光照射进行光固，紫外光照射能量为100mJ/cm2以上；所述的无机纳米粒子为表面经改性的双亲性无机纳米粒子，粒径为50nm-700nm。
2.根据权利要求1所述的一种高硬度防眩膜，其特征在于所述的粘结性树脂由10-30重量份的官能度大于5，分子量为1000-5000的聚氨酯丙烯酸酯和5-15重量份的官能度为2-4，分子量为5000-20000的聚氨酯丙烯酸树脂混合后构成。
3.根据权利要求1所述的一种高硬度防眩膜，其特征在于所述的无机纳米粒子为氧化铝纳米粒子、氧化硅纳米粒子、氧化钛纳米粒子以及氧化锆纳米粒子中的一种或者几种。
4.根据权利要求1所述的一种高硬度防眩膜，其特征在于所述的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、PGME、乙二醇、丙酮、甲基异丁基酮、环己酮、丁酮、己烷、环己烷、苯、甲苯、二甲苯、二***和丙二醇甲醚中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种高硬度防眩膜，其特征在于所述的光引发剂为1-羟环己基苯酮 、2-羟基-2-甲基苯丙酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦 的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种高硬度防眩膜，其特征在于所述的流平剂为氟系流平剂、硅酮系流平剂和丙烯酸系流平剂中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种高硬度防眩膜，其特征在于所述的分散剂为丙烯酸类高分子分散剂，用于分散所述的无机纳米粒子以及调节所述的无机纳米粒子团聚，为螯合型共聚物、嵌段型共聚物或共混型共聚物的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种高硬度防眩光学膜，其特征在于所述的防指纹助剂为含氟聚合物。
9.根据权利要求1所述的一种高硬度防眩光学膜，其特征在于所述的表面具有凹凸形状的防眩光层的厚度为15 µm-30 µm，所述的透明基材的厚度为23-250 µm，所述的透明基材为PET、TAC、SRF、PI、TPU和COP透明基材中的一种。
10.根据权利要求1所述的一种高硬度防眩光学膜，其特征在于所述的涂层固化后的涂布量为25 g/m2-35 g/m2，其固化过程为：在50℃-130℃条件下先加热30s-180s，然后采用紫外光照射进行光固，紫外光照射能量为180mJ/cm2以上。
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