一种有机透明基板及其制造方法

摘要

本发明涉及一种有机透明基板及其制造方法，属于透明光学基板的技术领域，其解决了现有有机树脂基板存在的对氧气和水蒸气的阻隔性能差、在高温高湿环境中容易发生形变、静电量强、表面膜层附着力差的问题以及无机氧化物与有机树脂基板难结合的问题。该有机透明基板包括有机树脂层，所述有机树脂层的两面附着有无机氧化物膜层。该有机透明基板的制造方法包括以下步骤：(1)浸涂；(2)固化。本发明中获得有机透明基板的方法操作简单，结合效果好，获得的有机透明基板在高温高湿环境中形状稳定性、表面硬度、光学性能、耐候性能、耐冲击性、耐热性和节能性优异、吸水率低且容易做二次表面处理的透明性基板，可广泛使用。

权利要求

1.一种有机透明基板，包括有机树脂层，其特征在于：所述有机树脂层的正反面均附着有无机氧化物膜层；

其中，有机树脂层为PMMA和PC的叠层体或为在PC的正反面均复合连接PMMA的叠层体，所述PC层的厚度为0.1mm-2.5mm；所述PMMA层的厚度为0.1mm-1.0mm；所述无机氧化物膜层的厚度为10nm-1000nm；

所述无机氧化物膜层的主要包括无机氧化物，所述无机氧化物为二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆和氧化铝中的一种或者多种；

所述的有机透明基板的制备方法，包括以下步骤：(1)浸涂；(2)固化；

所述步骤(1)是将有机树脂层全部放到无机氧化物溶液中进行浸泡；所述无机氧化物溶液包括以下质量百分比含量的成分：无机氧化物: 0.1％-15％；

调整剂：余量；

所述无机氧化物优选为二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆或者氧化铝中的一种或者多种；

所述调整剂为醇类、酮类和脂类化合物；

所述步骤(2)是将有机树脂基板从无机氧化物溶液中取出，将其表面的无机氧化物膜层进行固化；

所述无机氧化物溶液还包括界面活性剂，所述界面活性剂的含量为1％-10％，其主要成分为有机化合物。

2.如权利要求1所述的一种有机透明基板，其特征在于：所述有机透明基板的厚度为

0.3-3.0mm。

3.如权利要求1所述的一种有机透明基板，其特征在于：所述无机氧化物的含量为

0.5％-10％；所述步骤(1)的浸泡温度为10℃-40℃，浸泡时间为1min-15min；所述步骤(2)的固化温度为60℃-100℃，固化时间为15min-120min。

4.如权利要求1所述的一种有机透明基板，其特征在于：所述界面活性剂的含量为

1％-5％。

5.如权利要求1所述的一种有机透明基板，其特征在于：所述步骤(1)的浸泡温度为

15℃-35℃，浸泡时间为1min-10min；所述步骤(2)的固化温度为70℃-90℃，固化时间为

30min-100min。

说明书

一种有机透明基板及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及透明光学基板的技术领域，具体涉及一种有机透明基板及其制造方法。

背景技术

[0002] 有机树脂叠层板在透明性、轻量化、加工性及机械强度方面优异，广泛用于电子部件、建材部件、汽车部件等中，但其表面硬度不足容易划伤，且聚碳酸酯树脂(PC)抗紫外线的耐候性差，在户外使用时，容易出现黄变等劣化。所以需要在有机树脂叠层板的表面做相关的涂层处理，但有机树脂叠层板中各层树脂的吸水特性、以及玻璃化转变温度代表的耐热性不同，会产生很大的翘曲，且会与硬化处理、防反射处理、防污处理、防眩处理或者导电处理等的表面涂层的层间剥离，根据使用方法而形成问题。

[0003] 有机树脂基板有三个缺点：一是对氧气、水蒸气的阻隔性能差；二是不耐高温；三是静电量太强。所以有机树脂基板表面与各类功能膜层的结合力较差，为了解决该问题，需要对有机树脂基板表面进行处理。目前最好的表面处理方法便是在有机树脂基板上附着上无机氧化物，可以一次性提高有机树脂基板的表面硬度、光透过率、耐候性和其他功能膜层的结合力。

[0004] 另一方面，如果能将无机氧化物(尤其是二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆和氧化铝等无机氧化物)用于有机树脂叠层板表面，可提高其强度、冲击韧性、耐磨性、透光性、抗紫外线、防老化、耐热性和节能等性能，且无机氧化物的阻渗性十分优异，涂层很薄，所以表面带有无机氧化物保护膜层的有机树脂叠层板吸水率较低更容易做二次表面处理，例如防污处理、导电处理等，但无机氧化物与树脂板两者的熔点相差甚大，结合难度非常大，虽然可以用粘接剂将带有无机氧化物保护膜层的玻璃基板和树脂板粘合在一起，但厚度和重量会进一步增加，无法广泛使用。

发明内容

[0005] 为了克服现有技术的不足，本发明的一个目的在于提供一种有机透明基板，其解决了现有技术存在的对氧气和水蒸气的阻隔性能差、在高温高湿环境中容易发生形变、静电量强以及表面膜层附着力差的问题。

[0006] 本发明的另一个目的在于提供一种有机透明基板的制造方法，其解决了现有技术存在的无机氧化物与有机树脂基板难结合的问题。

[0007] 为解决上述第一个问题，本发明所采用的技术方案如下：

[0008] 一种有机透明基板，包括有机树脂层，所述有机树脂层的正反面均附着有无机氧化物膜层。

[0009] 优选地，所述无机氧化物膜层的主要包括无机氧化物，所述无机氧化物为二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆和氧化铝中的一种或者多种。无机氧化物的主要作用为在有机树脂基板上形成阻隔膜层，提升有机树脂基板的表面硬度、光学性能、耐候性、耐热性、降低吸水率、节能和易于二次表面处理等性能。

[0010] 优选地，所述有机树脂层是PMMA层、PC层、PMMA和PC的叠层体或者在PC的正反面均复合连接PMMA的叠层体。其中，PMMA即丙烯酸类树酯，PC即聚碳酸酯树脂层。

[0011] 优选地，当有机树脂层是PMMA和PC的叠层体或在PC的正反面均复合连接PMMA的叠层体时，所述PC层的厚度为0.1mm-2.5mm；所述PMMA层的厚度为0.1mm-1.0mm；所述无机氧化物保护膜层的厚度为10nm-1000nm。PC层的厚度若低于0.1mm，则会存在偏软刚性不足的情况；若超过2.5mm，则存在黄化现象难控制和硬度下降的情况。PMMA层的厚度若低于0.1mm，存在表面硬度、耐擦伤性和耐候性不足的情况；若超过1.0mm，则存在耐冲击性不足的情况。无机氧化物保护膜层的厚度若低于10nm，会存在阻隔性、表面硬度、耐擦伤性和耐候性不足的情况；其厚度在1000nm以下，成型后光学效果不佳或外观不佳的情况发生得较少。

[0012] 优选地，所述有机透明基板的厚度为0.3-3.0mm。有机透明基板的厚度在0.3mm以上，能减少转印不佳或厚度精度不佳的情况的发生，此外，其厚度在3.0mm以下，则减少了轻量化不佳或厚度精度不佳的情况的发生。

[0013] 为解决上述第二个问题，本发明所采用的技术方案如下：

[0014] 一种制造如权利要求1所述的有机透明基板的方法，其包括以下步骤：

[0015] (1)浸涂(dip-coating)；(2)固化。

[0016] 所述步骤(1)是将有机树脂层全部放到无机氧化物溶液中进行浸泡，所述无机氧化物溶液包括以下质量百分比含量的成分：

[0017] 无机氧化物: 0.1％-15％；

[0018] 调整剂：余量；

[0019] 所述无机氧化物为二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆或者氧化铝中的一种或者多种。所述调整剂为醇类、酮类和脂类化合物，调整剂的主要作用为提高无机氧化物在有机树脂板上的表面均匀性和提高无机氧化物保护膜层的作业性等。该步的主要作用为在有机树脂基板上形成无机物膜层，提升有机树脂基板的表面硬度、光学性能、耐候性、耐热性、降低吸水率、节能和易于二次表面处理等性能。

[0020] 所述步骤(2)是将有机树脂基板从无机氧化物溶液中取出，将其表面的无机氧化物保护膜层进行固化。

[0021] 优选地，所述无机氧化物的含量为0.5％-10％；所述步骤(1)的浸泡温度为10℃-40℃，浸泡时间为1min-15min；所述步骤(2)的固化温度为60℃-100℃，固化时间为
15min-120min。

[0022] 优选地，所述无机氧化物溶液还包括界面活性剂，其主要成分为有机化合物，尤其是具有亲水与疏水基团的有机两性分子，所述界面活性剂的含量为1％-10％。界面活性剂的主要作用是降低液体和固体间的表面张力，使无机氧化物成分可以很好地附着在有机树脂板上等。

[0023] 优选地，所述界面活性剂的含量为1％-5％。

[0024] 优选地，所述步骤(1)的浸泡温度为15℃-35℃，浸泡时间为1min-10min；所述步骤(2)的固化温度为70℃-90℃，固化时间为30min-100min。

[0025] 相比现有技术，本发明的有益效果在于：

[0026] 本发明通过在有机树脂层的两面附着无机氧化物，该有机透明基板具有层间粘合性，可以提供在高温高湿环境中形状稳定性、表面硬度、光学性能、耐候性能、耐冲击性、耐热性和节能性优异、吸水率低且容易做二次表面处理的透明性基板，该基板可以作为透明性基板材料、透明性保护材料使用。具体而言，适用于在便携式电话终端、OA机器、便携式电子游戏机、便携式信息终端、移动PC等的便携式的显示器、笔记本型PC、台式PC液晶监视器、液晶显示器等的设置型显示器等。

[0027] 本发明的有机透明基板中，能够在其一个面或两个面上实施防反射处理、防污处理、抗静电处理、耐候性处理和防眩处理中的任一种。防反射处理、防污处理、抗静电处理、耐候性处理和防眩处理的方法没有特别限定，能够使用公知的方法。例如，涂覆反射降低涂料的方法、蒸镀介电体薄膜的方法、涂覆抗静电涂料的方法等。能适用于大部分的二次表面处理的方法。

[0028] 通过本发明的方法来获得有机透明基板，无需用粘合剂将无机氧化物保护膜层和有机树脂层进行粘合，只需将有机树脂层放在无机氧化物溶液中进行浸涂(dip-coating)再固化即可，操作简单，通过该方法获得的有机透明基板的结合效果好，其厚度和重量的增加较少，符合广泛使用的要求。

[0029] 通过本发明的方法获得的有机透明基板的部分测试如下进行：

[0030] 一、铅笔划痕硬度试验

[0031] 以JIS K5600-5-4为基准，以相对于表面的角度为45度、负荷750g对聚甲基丙烯酸甲酯树脂层的表面逐渐增加硬度按压铅笔，将不产生伤痕的最硬的铅笔硬度作为铅笔硬度进行评价。对于进行了硬涂处理的试验片，铅笔硬度3H以上为合格。

[0032] 二、全光线透过率测定

[0033] 使用色彩、浊度同时测定器COH400(日本电色工业公司制造)测定试验片的全光线透过率。将全光线透过率在90％以上的试验片记为合格。

具体实施方式

[0034] 一种有机透明基板，包括有机树脂层，在有机树脂层的正反面均附着有无机氧化物膜层。无机氧化物膜层的主要包括无机氧化物，无机氧化物为二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆和氧化铝中的一种或者多种。而有机树脂层是PMMA层、PC层、PMMA和PC的叠层体或者在PC的正反面均复合连接PMMA的叠层体。当有机树脂层是PMMA和PC的叠层体或在PC的正反面均复合连接PMMA的叠层体时，PC层的厚度为0.1mm-2.5mm，PMMA层的厚度为0.1mm-1.0mm，无机氧化物保护膜层的厚度为10nm-1000nm。有机透明基板的厚度为0.3-3.0mm。

[0035] 一种制造有机透明基板的方法，其包括以下步骤：(1)浸涂；(2)固化。步骤(1)是将有机树脂层放到无机氧化物溶液中进行浸泡，无机氧化物溶液包括以下质量百分比含量的成分：0.1％-15％的无机氧化物；余量为调整剂。无机氧化物为二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆或者氧化铝中的一种或者多种。调整剂则为醇类、酮类和脂类化合物。该步骤中，无机氧化物的含量优选为0.5％-10％。步骤(1)的浸泡温度为10℃-40℃，浸泡时间为1min-15min。步骤(1)的浸泡温度优选为15℃-35℃，浸泡时间优选为1min-10min。步骤(2)是将有机树脂基板从无机氧化物溶液中取出，将其表面的无机氧化物保护膜层进行固化。该步骤的固化温度为60℃-100℃，固化时间为15min-120min。固化温度优选为
70℃-90℃，固化时间优选为30min-100min。此外，作为优选的实施例，无机氧化物溶液还包括界面活性剂，其主要成分为有机化合物，尤其是具有亲水与疏水基团的有机两性分子，界面活性剂的含量为1％-10％，优选地，该界面活性剂的含量为1％-5％。

[0036] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

[0037] 实施例一

[0038] 步骤(1)，将PC有机树脂层放到无机氧化物溶液内进行浸泡，其中，无机氧化物溶液包括0.1％质量百分比的二氧化硅、1％质量百分比的界面活性剂和98.9％质量百分比调整剂，浸泡温度为10℃，浸泡时间为15分钟。

[0039] 步骤(2)，将浸泡过的有机树脂层取出，在100℃的环境下固化15分钟，从而得到在PC有机树脂层的两面附着有硬化的无机氧化物膜层的有机透明基板。

[0040] 实施例二

[0041] 步骤(1)，将PMMA有机树脂层放到无机氧化物溶液内进行浸泡，其中，无机氧化物溶液包括0.5％质量百分比的二氧化硅和二氧化钛、2％质量百分比的界面活性剂和97.5％质量百分比调整剂，浸泡温度为15℃，浸泡时间为13分钟。

[0042] 步骤(2)，将浸泡过的有机树脂层取出，在95℃的环境下固化20分钟，从而得到在PMMA有机树脂层的两面附着有硬化的无机氧化物膜层的有机透明基板。

[0043] 实施例三

[0044] 步骤(1)，将在PC正反面均复合连接PMMA的有机树脂叠层体放到无机氧化物溶液内进行浸泡，其中，无机氧化物溶液包括1％质量百分比的二氧化硅、二氧化钛和二氧化锆、3％质量百分比的界面活性剂和96％质量百分比调整剂，浸泡温度为20℃，浸泡时间为11分钟。

[0045] 步骤(2)，将浸泡过的有机树脂层取出，在90℃的环境下固化40分钟，从而得到在有机树脂层的两面附着有硬化的无机氧化物膜层的有机透明基板。

[0046] 实施例四

[0047] 步骤(1)，将在PMMA和PC叠层的有机树脂叠层体放到无机氧化物溶液内进行浸泡，其中，无机氧化物溶液包括5％质量百分比的二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆和氧化铝、4％质量百分比的界面活性剂和91％质量百分比调整剂，浸泡温度为25℃，浸泡时间为9分钟。

[0048] 步骤(2)，将浸泡过的有机树脂层取出，在85℃的环境下固化50分钟，从而得到在PMMA和PC叠层的有机树脂层的两面附着有硬化的无机氧化物膜层的有机透明基板。

[0049] 实施例五

[0050] 步骤(1)，将在PC正反面均复合连接PMMA的有机树脂叠层体放到无机氧化物溶液内进行浸泡，其中，无机氧化物溶液包括8％质量百分比的二氧化钛和二氧化锆、5％质量百分比的界面活性剂和87％质量百分比调整剂，浸泡温度为27℃，浸泡时间为7分钟。

[0051] 步骤(2)，将浸泡过的有机树脂层取出，在80℃的环境下固化60分钟，从而得到在有机树脂层的两面附着有硬化的无机氧化物膜层的有机透明基板。

[0052] 实施例六

[0053] 步骤(1)，将PMMA有机树脂层放到无机氧化物溶液内进行浸泡，其中，无机氧化物