《一種光學硬化膜》是中國樂凱集團有限公司、合肥樂凱科技產業有限公司和保定樂凱薄膜有限責任公司於2010年11月30日申請的發明專利，該專利的申請號為2010105661981，公布號為CN102129090A，公布日為2011年7月20日，發明人是申躍生、趙保良、霍新莉。
《一種光學硬化膜》包括一基材和塗覆在該基材上的光硬化塗覆組合物形成的硬化塗層，所述光硬化塗覆組合物由下述組分組成：（1）20～60重量百分比的1～3官能度的丙烯酸酯類化合物；（2）40～80重量百分比的4～10官能度的含有羥基或氨基的低聚物；（3）1～30重量百分比的粒徑為5-50納米的納米顆粒，該顆粒選自二氧化矽、三氧化二鋁、硫酸鋇、二氧化鈦或甲基丙烯酸甲酯；（4）0.1～8重量百分比的光引發劑；其中，所述重量百分比是以組分（1）和（2）的重量總和為基準。該發明具有高硬度和良好耐酸鹼性能，同時具有高的透光率和好的耐溶劑性能。
2014年11月6日，《一種光學硬化膜》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
基本介紹
- 中文名：一種光學硬化膜
- 公布號：CN102129090A
- 公布日：2011年7月20日
- 申請號：2010105661981
- 申請日：2010年11月30日
- 申請人：中國樂凱集團有限公司、合肥樂凱科技產業有限公司、保定樂凱薄膜有限責任公司
- 地址：河北省保定市樂凱南大街6號
- 發明人：申躍生、趙保良、霍新莉
- 分類號：G02B1/10（2006.01）I；G02B1/04（2006.01）I；C09D4/02（2006.01）I
- 代理機構：石家莊冀科專利商標事務所有限公司
- 類別：發明專利
- 代理人：郭紹華、李羨民
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2010年11月，隨著平面顯示技術的快速發展，顯示器逐步傾向於向體積小、質量輕、高逼真方向發展，其中液晶顯示器和有機發光二極體最受矚目，由於其具有低電壓驅動、低電力消耗、易攜帶、顯示質量高並可量產等優點，已廣泛套用在手機、PDA、計算器、台式或攜帶型計算機、數字相機、車用導航系統等各方面。
在平面顯示光學組件的製造技術上，無論是液晶顯示器或是有機發光二極體顯示器，在其製造過程中都需使用到具備較佳光學性質及物理性質的光學膜層材料，以達到平面顯示光學組件其特性上的要求。作為此類光學膜層材料，需要具備高穿透率、低霧度、高抗劃傷和較強抗蝕性的性能，比如在觸摸式液晶顯示器材的使用過程中，頻繁的外界接觸也不能傷害顯示器界面。公開日為2005-04-27、申請號為200310101950.5、名稱為“光學塗布層合物及其製造方法”的中國專利公開了一種光學塗布層合物，其主要目的是通過在基材上塗覆光硬化塗覆組合物來形成具有低雙折射率、高穿透率、低濁度、化學溶劑抗蝕性的光學膜層，但是，該產品存在抗劃傷能力低和耐酸鹼性能差的缺點，這樣的產品無法滿足觸摸式液晶顯示器材的使用要求，會降低光學顯示器件的使用壽命。
發明內容
專利目的
《一種光學硬化膜》要解決的技術問題是克服上述已有技術之缺陷、提供一種具有高硬度和良好耐酸鹼性能的光學硬化膜，該硬化膜同時具有高的透光率和好的耐溶劑性能。
技術方案
《一種光學硬化膜》包括一基材和塗覆在該基材上的光硬化塗覆組合物形成的硬化塗層，所述的光硬化塗覆組合物由下述組分組成：
（1）20～60重量百分比的1～3官能度的丙烯酸酯類化合物；
（2）40～80重量百分比的4～10官能度的含有羥基或氨基的低聚物；
（3）1～30重量百分比的粒徑為5-50納米的納米顆粒，該顆粒選自二氧化矽、三氧化二鋁、硫酸鋇、二氧化鈦或甲基丙烯酸甲酯中的一種；
（4）0.1～8重量百分比的光引發劑；
其中，所述重量百分比是以組分（1）和（2）的重量總和為基準。
上述光學硬化膜，所述丙烯酸酯類化合物選自甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯醯胺、二甲基丙烯酸-1，6-己二醇酯、二丙烯酸-1，6-己二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸三甘醇酯、二丙烯酸三丙二醇酯、二丙烯酸對新戊二醇酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基戊烷三甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷季戊四醇三丙烯酸酯中的一種或它們的組合物。
上述光學硬化膜，所述5-50納米的納米顆粒為二氧化矽。
上述光學硬化膜，所述硬化塗層的厚度為2～10微米。
改善效果
與2010年11月前已有技術相比，《一種光學硬化膜》通過對丙烯酸酯類化合物和含有羥基或氨基的低聚物官能度的選擇，並通過調整不同官能度的丙烯酸酯類化合物和不同官能度的含有羥基或氨基的低聚物之間的用量配比，使得到的硬化塗層具有良好的耐酸鹼性能和高硬度；通過在硬化塗層中使用粒徑為5-50納米的納米顆粒，使硬化塗層的硬度≥3H。
權利要求
1.《一種光學硬化膜》其特徵在於，它包括一基材和塗覆在該基材上的光硬化塗覆組合物形成的硬化塗層，所述光硬化塗覆組合物由下述組分組成：
（1）20～60重量百分比的1～3官能度的丙烯酸酯類化合物；
（2）40～80重量百分比的4～10官能度的含有羥基或氨基的低聚物；
（4）0.1～8重量百分比的光引發劑；
其中，所述重量百分比是以組分（1）和（2）的重量總和為基準；所述低聚物選自聚氨酯丙烯酸酯、矽酮丙烯酸酯、環氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、多元醇丙烯酸酯中的一種或它們的組合物。
2.根據權利要求1所述的光學硬化膜，其特徵在於，所述丙烯酸酯類化合物選自甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯醯胺、二甲基丙烯酸-1，6-己二醇酯、二丙烯酸-1，6-己二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸三甘醇酯、二丙烯酸三丙二醇酯、二丙烯酸對新戊二醇酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基戊烷三甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷季戊四醇三丙烯酸酯中的一種或它們的組合物。
3.根據權利要求2所述的光學硬化膜，其特徵在於，所述5-50納米的納米顆粒為二氧化矽。
4.根據權利要求3所述的光學硬化膜，其特徵在於，所述硬化塗層的厚度為2～10微米。
實施方式
實施例1
1.光硬化塗覆組合物的製備：二丙烯酸對新戊二醇酯100克，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯100克，矽酮四丙烯酸酯700克，聚氨酯十丙烯酸酯100克，50納米的二氧化矽顆粒10克，2-苄基-2-N，N-二甲氨基-1-（4-嗎啉代苯基）-1-丁酮1克；在避免日光或紫外光照射、空氣相對濕度小於60%的條件下，按上述物質依次加入到混合容器中，每加入一種組分充分攪拌15分鐘，過濾去掉雜質，得到光硬化塗覆組合物。
2．光學硬化膜的製備：將以上配製的光硬化塗覆組合物用線棒塗布法塗布於熱塑性可撓曲基材（如聚酯膜）上，以聚光型高壓水銀燈（200瓦/厘米），照射能量為800毫焦/平方厘米，使其硬化，在基材上形成硬化層厚度2微米的硬化膜。測其性能見下表。
實施例2
1．光硬化塗覆組合物的製備：二甲基丙烯酸-1，6-己二醇酯200克，二丙烯酸對新戊二醇酯200克，三羥甲基丙烷季戊四醇三丙烯酸酯200克，聚氨酯四丙烯酸酯400克，15納米的硫酸鋇300克，光引發劑184（羥基環己基苯基酮）80克；在避免日光或紫外光照射、空氣相對濕度小於60%的條件下，按上述物質依次加入到混合容器中，每加入一種組分充分攪拌15分鐘，過濾去掉雜質，得到光硬化塗覆組合物。
2．光學硬化膜的製備：
將以上配製的光硬化塗覆組合物用線棒塗布法塗布於熱塑性可撓曲基材（如聚酯膜）上，以聚光型高壓水銀燈（100瓦/厘米），照射能量為1500毫焦/平方厘米，使其硬化，在基材上形成硬化層厚度8微米的硬化膜。測其性能見下表。
實施例3
1．光硬化塗覆組合物的製備：三羥甲基丙烷季戊四醇三丙烯酸酯400克，聚氨酯六丙烯酸酯600克，20納米的甲基丙烯酸甲酯顆粒100克，光引發劑184（羥基環己基苯基酮）20克；在避免日光或紫外光照射、空氣相對濕度小於60%的條件下，按上述物質依次加入到混合容器中，每加入一種組分充分攪拌15分鐘，過濾去掉雜質，得到光硬化塗覆組合物。
2．光學硬化膜的製備：將以上配製的光硬化塗覆組合物用線棒塗布法塗布於熱塑性可撓曲基材（如聚酯膜）上，以聚光型高壓水銀燈（100瓦/厘米），照射能量為1500毫焦/平方厘米，使其硬化，在基材上形成硬化層厚度5微米的硬化膜。測其性能見下表。
實施例4
1．光硬化塗覆組合物的製備：二丙烯酸乙二醇酯300克，三羥甲基丙烷季戊四醇三丙烯酸酯200克，聚氨酯六丙烯酸酯500克，5納米的二氧化矽200克，2，4，6（三甲基苯甲醯基）二苯基氧化瞵40克；在避免日光或紫外光照射、空氣相對濕度小於60%的條件下，按上述物質依次加入到混合容器中，每加入一種組分充分攪拌15分鐘，過濾去掉雜質，得到光硬化塗覆組合物。
2．光學硬化膜的製備：將以上配製的光硬化塗覆組合物用線棒塗布法塗布於熱塑性可撓曲基材（如聚酯膜）上，以聚光型高壓水銀燈（100瓦/厘米），照射能量為1500毫焦/平方厘米，使其硬化，在基材上形成硬化層厚度10微米的硬化膜。測其性能見下表。
實施例5
1．光硬化塗覆組合物的製備：二丙烯酸乙二醇酯100克，三羥甲基戊烷三甲基丙烯酸酯200克，聚氨酯八丙烯酸酯700克，30納米的二氧化矽150克，2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮60克；
在避免日光或紫外光照射、空氣相對濕度小於60%的條件下，按上述物質依次加入到混合容器中，每加入一種組分充分攪拌15分鐘，過濾去掉雜質，得到光硬化塗覆組合物。
2．光學硬化膜的製備：將以上配製的光硬化塗覆組合物用線棒塗布法塗布於熱塑性可撓曲基材（如聚酯膜）上，以聚光型高壓水銀燈（100瓦/厘米），照射能量為1500毫焦/平方厘米，使其硬化，在基材上形成硬化層厚度3微米的硬化膜。測其性能見下表。
/ | 附著力測試 | 硬度測試 | 耐溶劑測試 | 耐酸鹼測試 | 透光率/霧度測試 |
實施例1 | ◎ | 3H | ◎ | ◎ | 91.6/1.1 |
實施例2 | ◎ | 5H | ◎ | ◎ | 91.8/1.2 |
實施例3 | ◎ | 5H | ◎ | ◎ | 92/1.4 |
實施例4 | ◎ | 4H | ◎ | ◎ | 91.3/1.5 |
實施例5 | ◎ | 4H | ◎ | ◎ | 91.3/1.5 |
1.附著力測試：參照GB/T9286-1998色漆和清漆，漆膜的劃格試驗，達到100/100即通過，“◎”表示通過。
2.硬度測試：參照GB/T6739-2006漆膜鉛筆硬度測試方法。
3.耐溶劑測試：在室溫狀態下，將所塗樣片分別浸泡在，乙醇、異丙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲乙酮、丙酮和甲苯中10分鐘，取出後用蒸餾水清洗，濾紙吸乾，觀察樣片表面是否有白化和被腐蝕的現象、樣片是否有變形或翹起現象，若無以上現象表示通過檢測，用“◎”表示。
4.耐酸鹼測試：在50℃下，所塗樣片在濃硝酸、發煙鹽酸、水按質量比1：50：50配製的溶液中放置5秒，樣片上的酸用蒸餾水清洗乾淨，濾紙吸乾。再測其附著力，達到100/100即通過；在50℃下，所塗樣片在質量百分比為3%的氫氧化鈉水溶液中放置20秒。樣片上的鹼用蒸餾水清洗乾淨，濾紙吸乾。再測其附著力，達到100/100即通過。“◎”表示通過。
5.透光率及霧度測試：使用上海精密科學儀器有限公司WGT-S透光率/霧度測定儀測試。
榮譽表彰
2014年11月6日，《一種光學硬化膜》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
