成膜组合物及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及膜层加工技术领域，尤其是涉及一种成膜组合物及其制备方法和应用。


背景技术：

2.随着电子设备的普及，消费者对电子设备的外观要求越来越高。为了满足外观的多样化要求，膜层的加工显得尤为重要。性能优良的膜层具有很好的稳定性和附着力，同时也不会影响电子设备信号的传输。然而，传统的膜层稳定性差、附着力不良，尤其是当需要在膜层表面进行镀膜以改善电子设备外观时，传统的膜层更加难以保持稳定，甚至在镀膜过程中会对膜层下的基材造成不利的影响。


技术实现要素：

3.基于此，有必要提供一种成膜组合物及其制备方法和应用。所述成膜组合物能够在基材表面形成稳定性好、附着力优良的膜层。通过所述成膜组合物在基材表面形成膜层之后，配合后续的镀膜加工，能够使电子设备表现为多样化的外观和质感。
4.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
5.本发明的一个目的在于提供一种成膜组合物，所述成膜组合物包括如下质量份数的各组分：丙烯酸树脂30份-50份、金属螯合剂1份-2份、偶联剂1份-2份、流平剂0.1份-0.5份、交联剂3份-5份以及溶剂40份-60份。
6.在其中一个实施例中，所述成膜组合物包括如下质量份数的各组分：丙烯酸树脂35份-45份、金属螯合剂1份-1.5份、偶联剂1份-1.5份、流平剂0.2份-0.5份、交联剂4份-5份以及溶剂50份-60份。
7.在其中一个实施例中，所述成膜组合物包括如下质量份数的各组分：丙烯酸树脂40份、金属螯合剂1份、偶联剂1份、流平剂0.5份、交联剂5份以及溶剂52.5份。
8.在其中一个实施例中，所述丙烯酸树脂具有式(1)所示的结构；
[0009][0010]
其中，l、m、n、o均为正整数；r为烷基。
[0011]
在其中一个实施例中，所述丙烯酸树脂的重均分子量为6000-15000；和/或，
[0012]
所述丙烯酸树脂的酸值为20mgkoh/g-80mgkoh/g；和/或，
[0013]
所述丙烯酸树脂的固含量为20％-60％。
[0014]
在其中一个实施例中，所述金属螯合剂为乙酰丙酮钛、乙酰丙酮锆、乙酰丙酮铝、乙酰丙酮铁以及乙酰丙酮镁中的至少一种；和/或，
[0015]
所述交联剂为环氧树脂；和/或，
[0016]
所述偶联剂为硅烷偶联剂。
[0017]
在其中一个实施例中，所述溶剂为酯、醇、醚、酮以及酰胺中的至少一种。
[0018]
在其中一个实施例中，所述溶剂的沸点为150℃-230℃。
[0019]
本发明的一个目的在于提供一种成膜组合物的制备方法，该成膜组合物的制备方法包括如下步骤：
[0020]
将丙烯酸树脂、金属螯合剂、偶联剂、流平剂、交联剂以及溶剂按照质量份数分别为30份-50份、1份-2份、1份-2份、0.1份-0.5份、3份-5份以及40份-60份备料；
[0021]
将所述丙烯酸树脂、所述金属螯合剂、所述偶联剂、所述流平剂、所述交联剂以及所述溶剂混合。
[0022]
本发明的一个目的在于提供一种上述任一实施例中所述的成膜组合物和/或上述任一实施例中所述的制备方法得到的成膜组合物在制备膜层中的应用。
[0023]
本发明的一个目的在于提供一种膜层，所述膜层由上述任一实施例中所述的成膜组合物和/或上述制备方法得到的成膜组合物喷涂而成。
[0024]
在其中一个实施例中，所述膜层为oc0层。
[0025]
本发明的一个目的在于提供一种壳体，所述壳体包括上述任一实施例中所述的膜层以及基材，所述膜层位于所述基材的至少一个表面。
[0026]
在其中一个实施例中，所述膜层的厚度为1μm-2μm。
[0027]
在其中一个实施例中，所述壳体还包括镀膜层，所述镀膜层位于所述膜层远离所述基材的表面。
[0028]
本发明的一个目的在于提供一种上述任一实施例中所述壳体的制备方法，所述制
备方法包括如下步骤：
[0029]
将所述成膜组合物转移至所述基材的至少一个表面，得到壳体预成品；
[0030]
将所述壳体预成品进行烘烤。
[0031]
在其中一个实施例中，将所述成膜组合物喷涂至所述基材的至少一个表面。
[0032]
在其中一个实施例中，所述烘烤包括如下步骤：将所述壳体预成品进行第一烘烤，然后进行第二烘烤；
[0033]
所述第一烘烤的温度为100℃-120℃，时间为3min-5min；
[0034]
所述第二烘烤的温度为200℃-250℃，时间为30min-60min。
[0035]
本发明的一个目的在于提供一种电子设备，所述电子设备包括上述任一实施例中所述的膜层和/或上述任一实施例中所述的壳体。
[0036]
本发明中通过将丙烯酸树脂、金属螯合剂、偶联剂、流平剂、交联剂以及溶剂按照质量份数分别为30份-50份、1份-2份、1份-2份、0.1份-0.5份、3份-5份以及40份-60份进行配比，得到了固含量高、粘度适宜、易于喷涂施工的成膜组合物。在喷涂施工时，本发明中成膜组合物喷涂效果良好，不易出现喷涂断线、堵塞喷嘴等问题。将该成膜组合物在基材表面上喷涂加工，能够在基材表面形成稳定性好、附着力优良、透明度高、耐黄变的膜层。然后配合镀膜加工，能够使电子设备表现为多样化的外观和质感。
[0037]
本发明中成膜组合物喷涂加工成膜层之后，通过固化，能够得到硬度优良的膜层。
[0038]
本发明中的成膜组合物的制备方法，将丙烯酸树脂、金属螯合剂、偶联剂、流平剂、交联剂以及溶剂按照质量份数分别为30份-50份、1份-2份、1份-2份、0.1份-0.5份、3份-5份以及40份-60份备料之后，将各组分混合即可得到成膜组合物。该制备方法简单易行，适于工业化推广。
具体实施方式
[0039]
为了便于理解本发明，下面将参照相关实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，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。
[0040]
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
[0041]
在本发明的描述中，由术语“中的至少一者”、“中的至少一个”、“中的至少一种”，或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目的任何组合。例如，如果列出项目a及b，那么短语“a及b中的至少一种”意味着仅a、或仅b、或a及b。在另外的一些示例中，如果列出项目a、b及c，那么短语“a、b及c中的至少一种”意味着仅a、或仅b、或仅c、或a及b(排除c)、或a及c(排除b)、或b及c(排除a)、或a及b及c的全部。同时项目a可包含单个单元或多个单元。项目b可包含单个单元或多个单元。项目c可包含单个单元或多个单元。
[0042]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0043]
本发明一实施例提供了一种成膜组合物，该成膜组合物包括如下质量份数的各组分：丙烯酸树脂30份-50份、金属螯合剂1份-2份、偶联剂1份-2份、流平剂0.1份-0.5份、交联剂3份-5份以及溶剂40份-60份。
[0044]
本实施例中通过将丙烯酸树脂、金属螯合剂、偶联剂、流平剂、交联剂以及溶剂按照质量份数分别为30份-50份、1份-2份、1份-2份、0.1份-0.5份、3份-5份以及40份-60份进行配比，得到了固含量高、粘度适宜、易于喷涂施工的成膜组合物。将该成膜组合物在基材表面上喷涂加工，能够在基材表面形成稳定性好、附着力优良、透明度高、耐黄变的膜层。然后配合镀膜加工，能够使电子设备表现为多样化的外观和质感。
[0045]
进一步地，成膜组合物包括如下质量份数的各组分：丙烯酸树脂35份-45份、金属螯合剂1份-1.5份、偶联剂1份-1.5份、流平剂0.2份-0.5份、交联剂4份-5份以及溶剂50份-60份。
[0046]
更进一步地，成膜组合物包括如下质量份数的各组分：丙烯酸树脂38份-40份、金属螯合剂1份-1.2份、偶联剂1份-1.2份、流平剂0.3份-0.5份、交联剂4.5份-5份以及溶剂50份-55份。
[0047]
具体地，成膜组合物包括如下质量份数的各组分：丙烯酸树脂40份、金属螯合剂1份、偶联剂1份、流平剂0.5份、交联剂5份以及溶剂52.5份。
[0048]
作为本发明的一个具体示例，成膜组合物由如下质量份数的各组分组成：丙烯酸树脂30份-50份、金属螯合剂1份-2份、偶联剂1份-2份、流平剂0.1份-0.5份、交联剂3份-5份以及溶剂40份-60份。
[0049]
在一个具体的示例中，成膜组合物由如下质量份数的各组分组成：丙烯酸树脂35份-45份、金属螯合剂1份-1.5份、偶联剂1份-1.5份、流平剂0.2份-0.5份、交联剂4份-5份以及溶剂50份-60份。
[0050]
在一个具体的示例中，成膜组合物由如下质量份数的各组分组成：丙烯酸树脂38份-40份、金属螯合剂1份-1.2份、偶联剂1份-1.2份、流平剂0.3份-0.5份、交联剂4.5份-5份以及溶剂50份-55份。
[0051]
在一个具体的示例中，成膜组合物由如下质量份数的各组分组成：丙烯酸树脂40份、金属螯合剂1份、偶联剂1份、流平剂0.5份、交联剂5份以及溶剂52.5份。
[0052]
在一个具体的示例中，丙烯酸树脂的结构中具有羧基。
[0053]
作为一个优选的示例，丙烯酸树脂具有式(1)所示的结构；
[0054][0055]
其中，l、m、n、o为正整数；r为烷基。
[0056]
在本发明的描述中，r为烷基，“烷基”可以是直链饱和烃结构；“烷基”还可以是支链或环状烃结构。具体地，“烷基”可以是具有多个碳原子的直链饱和烃结构；“烷基”还可以是具有多个碳原子的支链或环状烃结构。在一些具体的示例中，“烷基”可以是具有1至20个碳原子的直链饱和烃结构；“烷基”还可以是具有3至20个碳原子的支链或环状烃结构。例如，烷基可以是1-20个碳原子的烷基、1-10个碳原子的烷基、1-5个碳原子的烷基、5-20个碳原子的烷基、5-15个碳原子的烷基或5-10个碳原子的烷基。当指定具有具体碳数的烷基时，涵盖具有该碳数的所有几何异构体。因此，例如，“丁基”意思是包括正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基和环丁基。“丙基”意思是包括正丙基、异丙基和环丙基。烷基包括，但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、环丁基、正戊基、异戊基、新戊基、环戊基、甲基环戊基、乙基环戊基、正己基、异己基、环己基、正庚基、辛基、环丙基、环丁基、降冰片基等。另外，“烷基”可以是任选地被取代的。
[0057]
在一个具体的示例中，丙烯酸树脂的重均分子量为6000-15000。丙烯酸树脂的重均分子量，以通过凝胶渗透色谱所测定的聚苯乙烯换算，丙烯酸树脂的重均分子量为6000-15000。例如，丙烯酸树脂的重均分子量可以是7000、8000、9000、10000、11000、12000、13000、14000。丙烯酸树脂的重均分子量低于6000时，与基材的粘附性能较差，得到的膜层的附着力较差。比如，当基材为玻璃时，丙烯酸树脂的重均分子量低于6000时，成膜组合物与玻璃的粘附性能较差，得到的膜层的附着力较差。丙烯酸树脂的重均分子量高于15000时，成膜组合物的粘度过高，不易于喷涂施工。
[0058]
在一个具体的示例中，丙烯酸树脂的酸值为20mgkoh/g-80mgkoh/g。丙烯酸树脂的酸值为20mgkoh/g-80mgkoh/g能够使成膜组合物具有优良的附着力，且能够提高成膜组合物的稳定性。当成膜组合物的酸值小于20mgkoh/g时，不利于成膜组合物附着力的提高；当成膜组合物的酸值大于80mgkoh/g时，会降低成膜组合物的稳定性，尤其会导致膜层的耐湿性降低，不利于提高膜层的稳定性。
[0059]
在一个具体的示例中，丙烯酸树脂的固含量为20％-60％。例如，丙烯酸树脂的固含量可以是20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％。
[0060]
作为一个优选的方案，成膜组合物的组分中，丙烯酸树脂选自具有式(1)所示结构
的丙烯酸树脂，且具有式(1)所示结构的丙烯酸树脂的重均分子量为6000-15000、酸值为20mgkoh/g-80mgkoh/g、固含量为20％-60％。
[0061]
在一个具体的示例中，金属螯合剂为乙酰丙酮钛、乙酰丙酮锆、乙酰丙酮铝、乙酰丙酮铁以及乙酰丙酮镁中的至少一种。金属螯合剂的加入，金属螯合剂和成膜组合物中丙烯酸树脂等其他组分反应，形成三维网眼结构导入到膜层中，能够提高膜层的膜密度，进而提高膜层的耐化学药品性、耐湿热性以及人工耐汗性。进一步地，成膜组合物形成膜层时，通过固化过程能够提高金属螯合剂的反应程度，进一步提高膜层的膜密度，进一步提高膜层的耐化学药品性、耐湿热性以及人工耐汗性。
[0062]
优选地，金属螯合剂为乙酰丙酮铝和/或乙酰丙酮锆。当需要膜层具有高透明度时，金属螯合剂为乙酰丙酮铝和/或乙酰丙酮锆，能够提高膜层的透明度。
[0063]
进一步地，当需要膜层具有颜色时，金属螯合剂为乙酰丙酮铁和/或乙酰丙酮镁。
[0064]
在一个具体的示例中，交联剂为环氧树脂。进一步地，交联剂为联苯型环氧树脂。联苯型环氧树脂能够提高膜层的耐湿性能，提高膜层的稳定性。作为一个具体的示例，交联剂为日本化药株式会社的nc-3000系列环氧树脂和/或日本三菱株式会社的yx-4000h环氧树脂，nc-3000系列环氧树脂以含联苯结构酚醛树脂为主链，具有高的疏水性，能够降低膜层的吸湿性，且nc-3000系列环氧树脂与成膜组合物中其他组分进行配合，能够表现出高的交联密度，使膜层的稳定性能和耐黄变性能提高。
[0065]
在一个具体的示例中，偶联剂为硅烷偶联剂。优选地，偶联剂为酮亚胺型硅烷偶联剂。在成膜组合物成膜时，酮亚胺型硅烷偶联剂能够与丙烯酸树脂中的羧基反应，进一步提高膜层的膜密度。尤其是，成膜组合物烘烤成膜，能够进一步促进酮亚胺型硅烷偶联剂与丙烯酸树脂中的羧基的反应，进一步提高膜层的膜密度。在一个具体的示例中，偶联剂可以是但不限定为信越化学工业株式会社的kbe-9103p偶联剂。
[0066]
在一个具体的示例中，流平剂选自非离子型全氟烷基和亲脂基团的低聚物流平剂，例如，流平剂可以是大日本油墨化学公司(dic株式会社)的megafacef-477。
[0067]
在一个具体的示例中，溶剂为酯、醇、醚、酮以及酰胺中的至少一种。优选地，溶剂为脂肪醇、(聚)亚烷基二醇醚以及内酯中的至少一种。进一步地，溶剂为酰胺系极性溶剂和/或内酯系极性溶剂。
[0068]
在一个具体的示例中，溶剂的沸点为150℃-230℃。溶剂的沸点低于150℃，干燥太快，不利于喷涂施工；溶剂的沸点高于230℃，挥发太慢，膜层容易有溶剂残留。
[0069]
本发明另一实施例提供了一种成膜组合物的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
[0070]
将丙烯酸树脂、金属螯合剂、偶联剂、流平剂、交联剂以及溶剂按照质量份数分别为30份-50份、1份-2份、1份-2份、0.1份-0.5份、3份-5份以及40份-60份备料；
[0071]
将丙烯酸树脂、金属螯合剂、偶联剂、流平剂、交联剂以及溶剂混合。
[0072]
在一个具体的示例中，备料时，按照以下质量份数备料：丙烯酸树脂35份-45份、金属螯合剂1份-1.5份、偶联剂1份-1.5份、流平剂0.2份-0.5份、交联剂4份-5份以及溶剂50份-60份。
[0073]
在一个具体的示例中，备料时，按照以下质量份数备料：丙烯酸树脂38份-40份、金属螯合剂1份-1.2份、偶联剂1份-1.2份、流平剂0.3份-0.5份、交联剂4.5份-5份以及溶剂50
份-55份。
[0074]
在一个具体的示例中，备料时，按照以下质量份数备料：丙烯酸树脂40份、金属螯合剂1份、偶联剂1份、流平剂0.5份、交联剂5份以及溶剂52.5份。
[0075]
在一个具体的示例中，成膜组合物的制备方法还包括将丙烯酸树脂、金属螯合剂、偶联剂、流平剂、交联剂以及溶剂混合之后进行过滤的步骤。
[0076]
优选地，过滤采用0.2μm-1μm的滤芯过滤。进一步优选地，过滤采用0.5μm的滤芯过滤。
[0077]
本发明另一实施例提供了一种上述成膜组合物和/或上述制备方法得到的成膜组合物在制备膜层中的应用。
[0078]
本发明另一实施例提供了一种膜层，该由上述成膜组合物和/或上述制备方法得到的成膜组合物喷涂而成。
[0079]
在一个具体的示例中，膜层为oc0层。oc0层为喷涂防破碎层。
[0080]
本发明另一实施例提供了一种壳体，该壳体包括上述膜层以及基材，膜层位于基材的至少一个表面。
[0081]
在一个具体的示例中，基材为玻璃基材、陶瓷基材、金属基材或塑料基材。可以理解的是，基材也可以是经过转印、镀层加工等工序之后的基材，即基材可以是具有功能层的基材。
[0082]
在一个具体的示例中，膜层的厚度为1μm-2μm。
[0083]
在一个具体的示例中，壳体还包括镀膜层，镀膜层位于膜层远离基材的表面。为了使产品具有多样的外观和良好的硬度等性能，通常会采用镀膜的方式在基材表面加工出镀膜层。然而，直接在基材表面加工镀膜层难以获得较好的镀层效果，并且会给基材带来不利的影响。尤其是，为了使产品获得多样的外观，nvcm(不连续镀膜技术)方式成为主流趋势，nvcm能够获得金属质感的外观且不影响信号传输的效果。但是nvcm方式很容易降低基材的强度，导致最终的产品性能难以提升甚至下降。传统的膜层作为镀膜层的过渡层表现欠佳。本发明中膜层作为镀膜层的过渡层能够在使基材保持稳定性能的基础上，使镀膜层表现出更优的性能。
[0084]
本发明还有一实施例提供了一种上述壳体的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
[0085]
将成膜组合物转移至基材的至少一个表面，得到壳体预成品；
[0086]
将壳体预成品进行烘烤。
[0087]
在一个具体的示例中，将成膜组合物喷涂至基材的至少一个表面。本发明中成膜组合物喷涂效果良好，不易出现喷涂断线、堵塞喷嘴等问题，具有良好的喷涂施工性能。
[0088]
在一个具体的示例中，烘烤包括如下步骤：将壳体预成品进行第一烘烤，然后再进行第二烘烤；第一烘烤的温度为100℃-120℃，时间为3min-5min；第二烘烤的温度为200℃-250℃，时间为30min-60min。
[0089]
本发明还有一实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括上述膜层和/或上述壳体和/或上述壳体制备方法得到的壳体。
[0090]
可以理解的是，电子设备可以是但不限定为手机、笔记本电脑、平板电脑、电池盒以及显示器等。在一个具体的示例中，膜层和/或壳体作为电子产品的外壳和/或保护盖板。
当基材为透明基材时，膜层和/或壳体可以作为电子设备的显示屏。
[0091]
以下为具体实施例。
[0092]
实施例1
[0093]
本实施例中，成膜组合物各组分的质量分数分别为：丙烯酸树脂40份、金属螯合剂1份、偶联剂1份、流平剂0.5份、交联剂5份以及溶剂52.5份。
[0094]
其中，丙烯酸树脂具有式(1)所示的结构，其固含量为40％、酸值为50mgkoh/g、重均分子量为11000。金属螯合剂为乙酰丙酮铝。偶联剂为kbe-9103p偶联剂。流平剂为f-477流平剂。交联剂为nc-3000环氧树脂。溶剂为3-乙氧基丙酸乙酯。
[0095]
将各原料混合均匀后，采用0.5μm的滤芯过滤。得到成膜组合物。
[0096]
实施例2
[0097]
与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：成膜组合物各组分的质量分数分别为：丙烯酸树脂38份、金属螯合剂1.5份、偶联剂1.2份、流平剂0.3份、交联剂4份以及溶剂55份。
[0098]
实施例3
[0099]
与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：金属螯合剂为乙酰丙酮镁。
[0100]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0101]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。