一种耐高湿热、活化期长、高硬度快干型水性光学扩散膜涂层用树脂的制作方法

1.本发明属于光学扩散膜技术领域，具体涉及一种耐高湿热、活化期长、高硬度快干型水性光学扩散膜涂层用树脂。


背景技术：

2.光学扩散膜主要应用于lcd模组的背光光源部分，当光线透过以聚酯膜作为基材的扩散膜时，由于聚酯薄膜表面存在特殊涂层，涂层中含有不同折射率的两种或多种成分，不同折射率的介质会引起光线发生许多反射、折射与散射的现象，这种现象最终当光线离开聚酯膜时能够使得光线被修正，使原本的光线形成一个均匀的面光源，使光辐射面积增大，降低单位面积的光强度，形成一个光线均匀且柔和的二次光源。
3.光学膜的关键技术在于涂层技术，根据涂层在光学薄膜中所起的作用，可将涂层分为三类，即装饰涂层、保护涂层和功能性涂层。光学扩散膜上的涂层就属于功能型涂层，光学扩散膜的组成分可分为涂布树脂和光学粒子，涂布树脂的作用为固定微粒，本身也要求为透明，不影响光学粒子的光学性能，并且要适合涂布在聚酯薄膜上。而粒子为需要有一定光学性能的光学粒子，在光线透过时，不仅需要满足光线的透过率，也要满足一定的雾度，其原理是当光通过直径大于或等于光波长的粒子时，大部分光会沿前进方向进行散射，通过的光线被不断地被打散，最终起到一个匀光的作用，这一现象被称为米散射”。涂层配方技术、涂布工艺以及涂层固化等技术是目前光学扩散膜制作过程中出现的主要问题。在配方中按主要使用树脂类型来分可分为聚氨酯类、有机硅类和丙烯酸树脂类三种；涂层固化技术可分为光固化和热固化两大类，光固化“具有环保，节能，高效，经济，适应性强等优点，但是光固化不能使涂层内部完全固化，从而使涂层与基材界面处粘接强度不够。热固化技术利用热对涂层中的溶剂进行蒸发，留下树脂涂布在基材表面，此方法不会影响涂层强度，但是生产周期长，且对于溶剂型配方而言，对环境污染大，voc含量高。
4.当前水性光学扩散膜树脂涂料以水作为稀释溶剂虽然可以解决voc超标的问题，但是因为水的挥发速率太慢、防腐蚀效果差又导致光学膜涂布后下线硬度低，熟化时间长，耐水煮性能差等问题，一味通过提高玻璃化温度虽然能解决树脂快速干燥的问题，但是带来拉升强度差，容易开裂、漆膜底干差、活化期短等缺陷和不足。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的问题，本发明提供一种耐高湿热、活化期长、高硬度快干型水性光学扩散膜涂层用树脂，具有低voc挥发，环境友好等特点，活化期长，能够保持5h活化期，解决了现有光扩散膜的缺陷。
6.为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
7.一种耐高湿热、活化期长、高硬度快干型水性光学扩散膜涂层用树脂，其质量配比如下：
8.甲基丙烯酸甲酯10-20份、甲基丙烯酸羟乙酯5-15份、甲基丙烯酸正丁酯3-8份、顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物5-20份、丙烯酸1-3份、苯乙烯10-20份、过氧化苯甲酸叔丁酯2.2-9份、十二烷基硫醇0.1-1份、乙二醇丁醚30-40份、pma 2-5份。
9.进一步的，所述树脂的质量配比如下:
10.甲基丙烯酸甲酯14份、甲基丙烯酸羟乙酯10份、甲基丙烯酸正丁酯6份、顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物12份、丙烯酸2份、苯乙烯16份、过氧化苯甲酸叔丁酯3份、十二烷基硫醇0.3份、乙二醇丁醚38份、pma 3份。
11.所述树脂的制备方法，包括如下步骤：
12.步骤1，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸、苯乙烯、第一份过氧化苯甲酸叔丁酯混合均匀，得到混合液，并置于滴液釜中待用，所述混合液的质量配比包括：甲基丙烯酸甲酯10-20份、甲基丙烯酸羟乙酯5-15份、甲基丙烯酸正丁酯3-8份、丙烯酸1-3份、苯乙烯10-20份、过氧化苯甲酸叔丁酯2-7份、十二烷基硫醇0.1-1份；
13.步骤2，将氮气通入至反应釜形成氮气氛围；然后加入顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物和乙二醇丁醚并升温搅拌；所述乙二醇丁醚以步骤1的配比质量为基础，其份数为30-40份，顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物以步骤1的配比质量为基础，其份数为5-20份，所述升温搅拌的温度为136-138℃；
14.步骤3，将步骤1的混合液滴加至反应釜内，并在3h内滴加完成后加入第二份过氧化苯甲酸叔丁酯，保温1h，然后在0.5h内将pma和第三份过氧化苯甲酸叔丁酯，继续保温1h后直至粘度控制在50-60秒；所述第二份过氧化苯甲酸叔丁酯以步骤1的配比质量为基础，其份数为0.1-1份，所述第三份过氧化苯甲酸叔丁酯以步骤1的配比质量为基础，其份数为0.1-1份；
15.步骤4，控制反应釜温度，并在0.5h内从137℃将至120℃，经过滤后包装得到产品。
16.进一步的，所述树脂的制备方法，包括如下步骤：
17.步骤1，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物、丙烯酸、苯乙烯、第一份过氧化苯甲酸叔丁酯混合均匀，得到混合液，并置于滴液釜中待用，所述混合液的质量配比包括：甲基丙烯酸甲酯14份、甲基丙烯酸羟乙酯10份、甲基丙烯酸正丁酯6份、顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物12份、丙烯酸2份、苯乙烯16份、过氧化苯甲酸叔丁酯2.8份、十二烷基硫醇0.3份；
18.步骤2，将氮气通入至反应釜形成氮气氛围；然后加入乙二醇丁醚并升温搅拌；所述乙二醇丁醚以步骤1的配比质量为基础，其份数为38份，所述升温搅拌的温度为136-138℃；
19.步骤3，将步骤1的混合液滴加至反应釜内，并在3h内滴加完成后加入第二份过氧化苯甲酸叔丁酯，保温1h，然后在0.5h内将pma和第三份过氧化苯甲酸叔丁酯，继续保温1h后直至粘度控制在50-60秒；所述第二份过氧化苯甲酸叔丁酯以步骤1的配比质量为基础，其份数为0.2份，所述第三份过氧化苯甲酸叔丁酯以步骤1的配比质量为基础，其份数为0.2份；
20.步骤4，控制反应釜温度，并在0.5h内从137℃将至120℃，经过滤后包装得到产品。
21.所述步骤3中的粘度测试为连续测试，测试间隔为15min，连续两次测试的粘度变化不超过3秒。
22.所述粘度小于50秒时，可继续保温处理，并添加少量过氧化苯甲酸叔丁酯，若粘度大于60秒，则加入乙二醇丁醚兑稀。
23.进一步的，所述顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物的质量配比如下：
24.顺丁烯二酸酐5-15份、双酚a环氧树脂10-30份，酚醛树脂30-50份、硅烷偶联剂1-3份、乙二醇丁醚20-40份。
25.进一步的，所述加成物的质量配比为：顺丁烯二酸酐10份、双酚a环氧树脂20份，酚醛树脂40份、硅烷偶联剂2份、乙二醇丁醚30份。
26.所述加成物的制备方法包括：a1，将顺丁烯二酸酐加入反应釜中,升温熔化升温至140℃，加入双酚a环氧树脂,并将反应温度控制在180℃左右，然后加入酚醛树脂,硅烷偶联剂kh-560开始搅拌；a2，将温度上升至195-200℃反应3h，然后加入乙二醇丁醚降温，得到加成物。
27.本发明通过顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物的引入，使得最终产品下线硬度即可达到2h，提高了产线效率，机械性能与耐高湿热性与油性同样优秀；首先通过顺丁烯二酸酐中的双键与丙烯酸混合物通过自由基引发共聚，成功将加成物引入丙烯酸树脂；其次通过引发剂的加入，环氧树脂中的不饱和双键和丙烯酸单体形成部分共聚，成功的将环氧链段接枝到丙烯酸树脂的主链上，最重要的是，反应过程中通过将加成物加入反应釜底部时，将丙烯酸单体混合物加入滴加罐内滴加时，环氧基有机硅氧烷以及环氧树脂在137度时可以与丙烯酸混合物中的丙烯酸单体产生缩聚反应，丙烯酸将这些物料中的环氧基开环，形成链接。从而树脂本身形成了多重网络交联结构。
28.在和异氰酸酯反应过程中，除了常规的nco与oh的反应外，顺丁烯二酸酐中的羧基、酚醛树脂中的酚羟基和羟甲基、环氧树脂中的羟基以及环氧树脂醚键开环后形成的两个羟基、有机硅偶联剂中的环氧基、硅羟基都和异氰酸酯固化剂中的nco产生多重化学交联，形成多重交联树脂网络结构，更大程度上提高了水性光学膜的硬度、表面滑爽性、耐热性和交联密度。
29.另外，由于本发明中的顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物的引入，一方面是有机硅单体中的硅羟基对pmma粒子的润湿性优良，另外通过扩链结构形成的网状结构的树脂对pmma粒子包裹性极佳，热储稳定性优良，对pmma粒子高承载性，有效解决了常规水性丙烯酸树脂制备光学扩散膜胶水填料承载性差，容易沉降需要不断高速分散解决pmma粒子沉降的行业痛点，以此树脂制备的水性光学膜基本可以保证3小时不沉降，极大解决生产线防止pmma粒子沉降不断搅拌引起的气泡和微孔问题，提高了产品使用的宽泛性。
30.从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：
31.1.本发明具有低voc挥发，环境友好等特点，活化期长，能够保持5h活化期，解决了现有光扩散膜的缺陷。
32.2.本发明下线后的硬度快速上升速度，120℃烘烤1min硬度即可达到h，无需熟化可直接打包折弯，同时耐水煮性能优异。
具体实施方式
33.结合实施例详细说明本发明，但不对本发明的权利要求做任何限定。
34.实施例1
35.一种高耐湿热、活化期长、高硬度快干型水性光学扩散膜涂层用树脂
36.所述顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物的质量配比如下：
37.顺丁烯二酸酐5份、双酚a环氧树脂10份，酚醛树脂30份、硅烷偶联剂1份、乙二醇丁醚20份。
38.所述顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物的还准备方法包括：a1，将顺丁烯二酸酐加入反应釜中,升温熔化升温至140℃，加入双酚a环氧树脂,并将反应温度控制在180℃左右，然后加入酚醛树脂,硅烷偶联剂kh-560开始搅拌；a2，将温度上升至195℃反应3h，然后加入乙二醇丁醚降温，得到加成物。
39.所述树脂的质量配比：
40.甲基丙烯酸甲酯10份、甲基丙烯酸羟乙酯5份、甲基丙烯酸正丁酯3份、顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物5份、丙烯酸1份、苯乙烯10份、过氧化苯甲酸叔丁酯2.2份、十二烷基硫醇0.1份、乙二醇丁醚30份、pma 2份。
41.所述树脂的制备方法包括如下步骤：
42.步骤1，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸、苯乙烯、第一份过氧化苯甲酸叔丁酯混合均匀，得到混合液，并置于滴液釜中待用，所述混合液的质量配比包括：甲基丙烯酸甲酯10份、甲基丙烯酸羟乙酯5份、甲基丙烯酸正丁酯3份、丙烯酸1份、苯乙烯10份、过氧化苯甲酸叔丁酯2份、十二烷基硫醇0.1份；
43.步骤2，将氮气通入至反应釜形成氮气氛围；然后加入顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物和乙二醇丁醚并升温搅拌；所述乙二醇丁醚以步骤1的配比质量为基础，其份数为30份，顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物以步骤1的配比质量为基础，其份数为5所述升温搅拌的温度为136℃份；
44.步骤3，将步骤1的混合液滴加至反应釜内，并在3h内滴加完成后加入第二份过氧化苯甲酸叔丁酯，保温1h，然后在0.5h内将pma和第三份过氧化苯甲酸叔丁酯，继续保温1h后直至粘度控制在50-60秒；所述第二份过氧化苯甲酸叔丁酯以步骤1的配比质量为基础，其份数为0.1份，所述第三份过氧化苯甲酸叔丁酯以步骤1的配比质量为基础，其份数为0.1份；
45.步骤4，控制反应釜温度，并在0.5h内从137℃将至120℃，经过滤后包装得到产品。
46.所述顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物的外观呈水白透明粘稠状液体，粘度度为23000cps/25℃；酸价为50mgkoh/g。
47.所述树脂的基本参数测试结果如下
48.验证项目测试数据附着力4b硬度f透光率/％0.65雾度/％0.87表面电阻/ω10
12.1
49.实施例2
50.一种高耐湿热、活化期长、高硬度快干型水性光学扩散膜涂层用树脂
51.所述顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物的质量配比如下：
52.顺丁烯二酸酐15份、双酚a环氧树脂30份，酚醛树脂50份、硅烷偶联剂3份、乙二醇丁醚40份。
53.所述顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物的还准备方法包括：a1，将顺丁烯二酸酐加入反应釜中,升温熔化升温至140℃，加入双酚a环氧树脂,并将反应温度控制在180℃左右，然后加入酚醛树脂,硅烷偶联剂kh-560开始搅拌；a2，将温度上升至195℃反应3h，然后加入乙二醇丁醚降温，得到加成物。
54.所述树脂的质量配比：
55.甲基丙烯酸甲酯20份、甲基丙烯酸羟乙酯15份、甲基丙烯酸正丁酯8份、顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物20份、丙烯酸3份、苯乙烯20份、过氧化苯甲酸叔丁酯9份、十二烷基硫醇1份、乙二醇丁醚40份、pma5份。
56.所述树脂的制备方法包括如下步骤：
57.步骤1，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸、苯乙烯、第一份过氧化苯甲酸叔丁酯混合均匀，得到混合液，并置于滴液釜中待用，所述混合液的质量配比包括：甲基丙烯酸甲酯20份、甲基丙烯酸羟乙酯15份、甲基丙烯酸正丁酯8份、丙烯酸3份、苯乙烯20份、过氧化苯甲酸叔丁酯7份、十二烷基硫醇1份；
58.步骤2，将氮气通入至反应釜形成氮气氛围；然后加入顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物和乙二醇丁醚并升温搅拌；所述乙二醇丁醚以步骤1的配比质量为基础，其份数为40份，顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物以步骤1的配比质量为基础，其份数为20份，所述升温搅拌的温度为138℃；
59.步骤3，将步骤1的混合液滴加至反应釜内，并在3h内滴加完成后加入第二份过氧化苯甲酸叔丁酯，保温1h，然后在0.5h内将pma和第三份过氧化苯甲酸叔丁酯，继续保温1h后直至粘度控制在50-60秒；所述第二份过氧化苯甲酸叔丁酯以步骤1的配比质量为基础，其份数为1份，所述第三份过氧化苯甲酸叔丁酯以步骤1的配比质量为基础，其份数为1份；
60.步骤4，控制反应釜温度，并在0.5h内从137℃将至120℃，经过滤后包装得到产品。
61.所述顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物的外观呈水白透明粘稠状液体，难度为28000cps/25℃；酸价为76mgkoh/g。
62.所述树脂的基本参数测试结果如下
[0063][0064][0065]
实施例3
[0066]
一种高耐湿热、活化期长、高硬度快干型水性光学扩散膜涂层用树脂
[0067]
所述顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物的质量配比如下：
[0068]
顺丁烯二酸酐10份、双酚a环氧树脂20份，酚醛树脂40份、硅烷偶联剂2份、乙二醇丁醚30份。
[0069]
所述顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物的还准备方法包括：a1，将顺丁烯二酸酐加入反应釜中,升温熔化升温至140℃，加入双酚a环氧树脂,并将反应温度控制在180℃左右，然后加入酚醛树脂,硅烷偶联剂kh-560开始搅拌；a2，将温度上升至195℃反应3h，然后加入乙二醇丁醚降温，得到加成物。
[0070]
所述树脂的质量配比：
[0071]
甲基丙烯酸甲酯14份、甲基丙烯酸羟乙酯10份、甲基丙烯酸正丁酯6份、顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物12份、丙烯酸2份、苯乙烯16份、过氧化苯甲酸叔丁酯3份、十二烷基硫醇0.3份、乙二醇丁醚38份、pma 3份。
[0072]
所述树脂的制备方法包括如下步骤：
[0073]
步骤1，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸、苯乙烯、第一份过氧化苯甲酸叔丁酯混合均匀，得到混合液，并置于滴液釜中待用，所述混合液的质量配比包括：甲基丙烯酸甲酯14份、甲基丙烯酸羟乙酯10份、甲基丙烯酸正丁酯6份、丙烯酸2份、苯乙烯16份、过氧化苯甲酸叔丁酯2.8份、十二烷基硫醇0.3份；
[0074]
步骤2，将氮气通入至反应釜形成氮气氛围；然后加入顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物和乙二醇丁醚并升温搅拌；所述乙二醇丁醚以步骤1的配比质量为基础，其份数为38份，顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物以步骤1的配比质量为基础，其份数为12份，所述升温搅拌的温度为137℃；
[0075]
步骤3，将步骤1的混合液滴加至反应釜内，并在3h内滴加完成后加入第二份过氧化苯甲酸叔丁酯，保温1h，然后在0.5h内将pma和第三份过氧化苯甲酸叔丁酯，继续保温1h后直至粘度控制在50-60秒；所述第二份过氧化苯甲酸叔丁酯以步骤1的配比质量为基础，其份数为0.2份，所述第三份过氧化苯甲酸叔丁酯以步骤1的配比质量为基础，其份数为0.2份；
[0076]
步骤4，控制反应釜温度，并在0.5h内从137℃将至120℃，经过滤后包装得到产品。
[0077]
所述顺丁烯二酸酐酚醛环氧有机硅加成物的外观呈水白透明粘稠状液体，难度为26000cps/25℃；酸价为59mgkoh/g。
[0078]
所述树脂的基本参数测试结果如下
[0079]
验证项目测试数据附着力4b硬度f透光率/％0.64雾度/％0.85表面电阻/ω10
12.0
[0080]
以实施例3的产品为测试例，以油性羟基丙烯酸树脂和二级分散体为对比例，其检测数据如下：
[0081][0082]
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。