一种透明PI基材用高附着力增韧底涂层

摘要

本发明提供一种透明PI基材用高附着力增韧底涂层，底涂层的配方包括如下重量份：低Tg高附着力树脂10份、高Tg高硬度树脂5~25份、脂肪族环氧树脂1~8份、固化剂0.5~3份、光引发自由基引发剂0.1~0.5份、光引发阳离子引发剂0.1~0.5份、稀释剂150~250份。本发明提出的一种透明PI基材用高附着力增韧底涂层，不仅具有较高的附着力，而且可以分散层间应力。

权利要求

1.一种透明PI基材用高附着力增韧底涂层，其特征在于，底涂层的配方包括如下重量份：低Tg高附着力树脂10份、高Tg高硬度树脂5～25份、脂肪族环氧树脂1～8份、固化剂0.5～3份、光引发自由基引发剂0.1～0.5份、光引发阳离子引发剂0.1～0.5份、稀释剂150～

250份，其中，所述低Tg高附着力树脂的Tg温度为‑50℃～10℃，所述低Tg高附着力树脂为聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚酰胺、环氧树脂或聚酯树脂中的任意一种或多种，并且含有羟基、羧基、氨基或环氧基中的任意一种或多种可热固化官能团，所述高Tg高硬度树脂的Tg温度为

60℃～120℃，所述高Tg高硬度树脂为多官聚酯丙烯酸酯、多官聚醚丙烯酸酯、多官聚氨酯丙烯酸酯中的任意一种或多种。

2.如权利要求1所述的一种透明PI基材用高附着力增韧底涂层，其特征在于，所述底涂2

层的制备方法为：按所述底涂层的配方配制得到底涂液，由湿涂量为3～50g/m的微凹辊涂布，在温度为60～150℃的条件下加热1～10min，使得所述低Tg高附着力树脂热固化形成高

2 2

弹性高附着力的柔性网络结构，然后在照度为100～1000mW/cm、光量为100～1000mJ/cm的条件下UV光固化，使得所述高Tg高硬度树脂形成高硬度网络结构，最终获得底涂层。

3.如权利要求2所述的一种透明PI基材用高附着力增韧底涂层，其特征在于：所述底涂层的厚度范围为100nm‑5μm。

4.如权利要求1所述的一种透明PI基材用高附着力增韧底涂层，其特征在于：所述脂肪族环氧树脂包括端基为三元环环氧、四元环环氧或环己基环氧中的任意一种或多种，官能度为2～6，主链链段为聚酯、聚醚或聚酰胺中的任意一种或多种。

5.如权利要求1所述的一种透明PI基材用高附着力增韧底涂层，其特征在于：所述固化剂为异氰酸酯类、氨基树脂类、环氧类固化剂或酸酐类固化剂中的任意一种或多种，所述光引发自由基引发剂为α‑羟基酮类或苯乙酮类引发剂中的任意一种或两种，所述光引发阳离子引发剂为二苯基碘鎓盐、三苯基硫鎓盐、二烷基苯甲酰甲基硫鎓盐或η6‑异丙苯茂铁(II)六氟磷酸盐中的任意一种或多种，所述稀释剂为PGM、IPA、BAC、MEK或MIBK中的一种或多种。

说明书

一种透明PI基材用高附着力增韧底涂层

技术领域

[0001] 本发明属于复合涂层技术领域，具体涉及一种透明PI基材用高附着力增韧底涂层。

背景技术

[0002] 柔性显示技术作为5G时代的重要组成之一日益受到关注，目前柔性显示盖板主要是透明PI(聚酰亚胺)硬化膜和超薄玻璃两种方案，其中透明PI硬化膜因为弯折性能更佳逐
渐成为目前的主流趋势。普通聚酰亚胺材料因为分子链中有大量的共轭结构，导致其制品
都带有黄色，其薄膜产品通常透过率较低且YI值较高。透明PI的改性方法通常是在分子链
中引入含氟基团、将芳环氟化、用脂肪环替换部分芳环等，因此透明PI的分子链中通常会含
有较多的F元素。当F元素含量较多时，会导致透明PI材料表面张力降低，导致表面硬化处理
时硬化涂层难附着，尤其在老化测试中，表面硬化涂层的分子链蠕变后，与PI基材的层间附
着力进一步降低，对透明PI硬化膜的弯折性能和使用寿命是极大的威胁。目前改善透明PI
表面附着力的主流方法，是通过强溶剂对透明PI表面物理腐蚀形成粗糙表面，从而提高附
着力，但这种方案会导致透明PI本身的一些优异性能衰减，比如铅笔硬度、模量、光学性能
等，还会因为制造工艺导致的各方向上的均匀程度导致附着力有波动。在其他涂布领域经
常使用的提高基材表面附着力的方法比如电晕处理、等离子处理等，对透明PI基材的表面
附着性能没有改善，反而会产生含氟分子碎片，导致表面硬化涂层因相容性差异出现大量
缺陷点。

[0003] 因此，关于透明PI硬化膜的开发方向，目前主要期望是朝向高硬度、高耐磨、可弯折、低翘曲等开发方向。但选择高硬度硬化涂层时，通常会出现翘曲高、韧性偏差的问题，通
常在断裂伸长率1％时就可能出现裂纹。透明PI基材的韧性相对较好，通常断裂伸长率可以
达到10％～30％。同时因为透明PI基材与硬化层的模量不同，所以硬化膜承受拉伸应力时，
即使薄膜各层形变量相同，但实际的应力分布不同。因此通过底涂层将拉伸应力分散，也可
以对硬化层的出现断裂的伸长率有改善，并且可以保持原有的硬度。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种透明PI基材用高附着力增韧底涂层，解决上述技术的问题。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供一种透明PI基材用高附着力增韧底涂层，底涂层的配方包括如下重量份：低Tg高附着力树脂10份、高Tg高硬度树脂5～25份、脂肪族环氧
树脂1～8份、固化剂0.5～3份、光引发自由基引发剂0.1～0.5份、光引发阳离子引发剂0.1
～0.5份、稀释剂150～250份。

[0006] 作为本发明所述的一种透明PI基材用高附着力增韧底涂层的一种优选方案，，所2
述底涂层的制备方法为：按所述底涂层的配方配制得到底涂液，由湿涂量为3～50g/m的微
凹辊涂布，在温度为60～150℃的条件下加热1～10min，使得所述低Tg高附着力树脂热固化
2
形成高弹性高附着力的柔性网络结构，然后在照度为100～1000mW/cm 、光量为100～
2
1000mJ/cm的条件下UV光固化，使得所述高Tg高硬度树脂形成高硬度网络结构，最终获得
底涂层。

[0007] 作为本发明所述的一种透明PI基材用高附着力增韧底涂层的一种优选方案，所述底涂层的厚度范围为100nm‑5μm。

[0008] 作为本发明所述的一种透明PI基材用高附着力增韧底涂层的一种优选方案，所述低Tg高附着力树脂的Tg温度为‑50℃～10℃。

[0009] 作为本发明所述的一种透明PI基材用高附着力增韧底涂层的一种优选方案，所述高Tg高硬度树脂的Tg温度为60℃～120℃。

[0010] 作为本发明所述的一种透明PI基材用高附着力增韧底涂层的一种优选方案，所述低Tg高附着力树脂为聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚酰胺、环氧树脂或聚酯树脂中的任意一种或多
种，并且含有羟基、羧基、氨基或环氧基中的任意一种或多种可热固化官能团。

[0011] 作为本发明所述的一种透明PI基材用高附着力增韧底涂层的一种优选方案，所述高Tg高硬度树脂为多官聚酯丙烯酸酯、多官聚醚丙烯酸酯、多官聚氨酯丙烯酸酯中的任意
一种或多种。

[0012] 作为本发明所述的一种透明PI基材用高附着力增韧底涂层的一种优选方案，所述脂肪族环氧树脂包括端基为三元环环氧、四元环环氧或环己基环氧中的任意一种或多种，
官能度为2～6，主链链段为聚酯、聚醚或聚酰胺中的任意一种或多种。

[0013] 作为本发明所述的一种透明PI基材用高附着力增韧底涂层的一种优选方案，所述固化剂为异氰酸酯类、氨基树脂类、环氧类固化剂或酸酐类固化剂中的任意一种或多种，所
述光引发自由基引发剂为α‑羟基酮类或苯乙酮类引发剂中的任意一种或两种，所述光引发
阳离子引发剂为二苯基碘鎓盐、三苯基硫鎓盐、二烷基苯甲酰甲基硫鎓盐或η6‑异丙苯茂铁
(II)六氟磷酸盐中的任意一种或多种，所述稀释剂为PGM、IPA、BAC、MEK或MIBK中的一种或
多种。

[0014] 本发明提出的一种透明PI基材用高附着力增韧底涂层，不仅具有较高的附着力，而且可以分散层间应力。

具体实施方式

[0015] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0016] 此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一
个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

[0017] 一种透明PI基材用高附着力增韧底涂层，该底涂层是由如下成分和重量比例的物质组成：

[0018]

[0019] 各成分的优选重量比例如下：

[0020]

[0021] 上述配方中，对各成份要求如下：

[0022] 1、低Tg(玻璃化转变温度)高附着力树脂，Tg温度在‑50℃～10℃范围内，并优选Tg温度在‑30℃～0℃范围内。低Tg高附着力树脂是聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚酰胺、环氧树脂、聚
酯树脂中的任意一种或多种，含有可热固化官能团羟基、羧基、氨基、环氧基中的任意一种
或多种。优选使用带有羟基、羧基的聚丙烯酸酯树脂或聚氨酯树脂。低Tg高附着力树脂为定
制合成产品，通过丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸‑2‑羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯
酸等单体和引发剂BPO通过自由基聚合获得。

[0023] 2、高Tg(玻璃化转变温度)高硬度树脂，Tg温度在60℃～120℃范围内，并优选Tg温度在80℃～100℃范围内。高Tg高硬度树脂是多官聚酯丙烯酸酯、多官聚醚丙烯酸酯、多官
聚氨酯丙烯酸酯中的任意一种或多种。优选使用官能度3‑15的多官聚氨酯丙烯酸酯，更优
选官能度4‑10的多官聚氨酯丙烯酸酯。可选用Photomer 6628(IGM)、Photomer 4335(IGM)
Photomer 4306(IGM)等

[0024] 3、脂肪族环氧树脂改善翘性能，脂肪族环氧树脂选择端基为三元环环氧、四元环环氧、环己基环氧中的任意一种或多种，官能度为2～6，主链链段为聚酯、聚醚、聚酰胺中的
任意一种或多种。可选用TTA21(江苏泰特尔)、SYNASIA S‑21(南通新纳希)、SYNASIA S‑28
(南通新纳希)等，选用环己基环氧的目的是环己基环氧相对反应速度快，且体积膨胀率相
对较大。

[0025] 4、固化剂为异氰酸酯类、氨基树脂类、环氧类固化剂、酸酐类固化剂中的任意一种或多种。

[0026] 5、光引发自由基引发剂是α‑羟基酮类、苯乙酮类引发剂中的任意一种或几种。

[0027] 6、光引发阳离子引发剂是二苯基碘鎓盐、三苯基硫鎓盐、二烷基苯甲酰甲基硫鎓盐、η6‑异丙苯茂铁(II)六氟磷酸盐中的任意一种或几种。光引发阳离子引发剂的作用是交
联固化。

[0028] 7、稀释剂PGM、IPA、BAC、MEK、MIBK中的任意一种或几种。

[0029] 通过由上述成分及其添加比例，特别是低Tg高附着力树脂和高Tg高硬度树脂的相对比例，可以获得稳定的互穿网络结构。

[0030] 其工艺方法为按上述成分及比例配制得到的底涂液，经过微凹辊涂布湿涂量3～2
50g/m ，经过60～150℃加热1～10min干燥和热固化，使低Tg高附着力树脂热固化形成高弹
2 2
性高附着力的柔性网络结构，然后UV光固化，照度100～1000mW/cm 、光量100～1000mJ/cm
范围固化，使高Tg高硬度树脂光固化形成高硬度网络结构，最终获得厚度为100nm‑5μm的底
2
涂层。优选湿涂量5～25g/m ，60～80℃干燥1～3min，80～100℃加热1～3min，100～150℃
2 2
加热1‑10min，并在200～500mW/cm照度、200～500mJ/cm光量范围固化。

[0031] 下面介绍具体实施例和对比例：

[0032] 实施例1‑3及对比例1‑3

[0033] 1)实施例及对比例底涂层各组分比例表：

[0034]

[0035] 注：定制低Tg丙烯酸树脂A的Tg为‑27℃，Photomer 6628(IGM)的Tg为80℃。

[0036] 2)定制低Tg丙烯酸树脂A的制备方法：

[0037] 将丙烯酸正丁酯25kg、丙烯酸异辛酯8kg、丙烯酸‑2‑羟乙酯3kg、甲基丙烯酸甲酯8kg、丙烯酸6kg、引发剂BPO称取0.3kg、甲基异丁基酮10kg、醋酸乙酯20kg、醋酸丁酯10kg充
分混合备用，向釜底加入上述混合液体的1/3，升温加热80℃，反应1小时后，将剩余的2/3缓
慢滴加3小时，保温反应1小时，补加引发剂0.5kg和醋酸丁酯10公斤，保温反应2小时，降温
至50℃，100目滤芯过滤出料，获得定制低Tg丙烯酸树脂A。其玻璃化转变温度为‑27℃。

[0038] 3)底涂层制备方法：

[0039] 底涂层制备过程在无尘室黄光灯环境下进行，无尘等级10000级，将底涂的各组分依次缓慢加入并搅拌混合30分钟，并使用15μm防凝胶滤芯过滤，获得底涂。

[0040] 4)透明PI硬化膜样品制备方法：

[0041] 将底涂层使用微凹辊在透明PI基材上湿涂量15g/m2，60℃干燥2分钟，80℃加热22 2
分钟，100℃加热1分钟，120℃加热1分钟，并在300mW/cm照度、300mJ/cm光量的UV条件下固
化。

[0042] UV硬化涂料选用DSM AgiSynTM 2423：引发剂2959：MIBK按比例3：0.1：7配制获得，2
使用微凹辊在底涂完的薄膜上，涂布湿涂量25g/m ，80℃加热1分钟，100℃加热2分钟，120
2 2
℃加热2分钟，并在600mW/cm照度、800mJ/cm光量的UV条件下固化。

[0043] 5)实施例及对比例测试数据表：

[0044]

[0045]

[0046] 以上数据表明：当选用符合本发明要求范围的材料，并且添加比例在要求范围内时，可以获得稳定优异的性能；但当添加比例不在范围内时，会出现比如附着力、硬度、弯折
等性能下降的情况。

[0047] 6)评价项目测试方法：

[0048] 翘曲测试方法：裁取样片10×10cm，涂布面朝上，平放在玻璃上，用直尺测量四角的最大翘曲高度或最大拱形高度，拱形翘曲记为“‑”。

[0049] 透过率测试方法：ASTM D1003@550nm

[0050] 雾度测试方法：ASTM D1003@550nm

[0051] 百格附着力测试方法：ASTM D3359

[0052] 老化后百格附着力测试方法：340nm紫外老化72小时，然后测试百格附着力

[0053] 铅笔硬度测试方法：JIS K5600，荷重750g

[0054] 外弯折测试：涂布面朝外基材面向内对折，弯折半径为3mm，弯折20万次。

[0055] 实施例4‑6及对比例4‑6

[0056] 1)实施例及对比例底涂层各组分比例表：

[0057]

[0058] 注：定制低Tg丙烯酸树脂B的Tg为‑8℃，定制低Tg丙烯酸树脂

[0059] C的Tg为‑55℃，Photomer 4335(IGM)的Tg为100℃，Photomer 5429(IGM)Tg为45℃。

[0060] 2)定制低Tg丙烯酸树脂B的制备方法：

[0061] 将丙烯酸正丁酯13kg、丙烯酸异辛酯12kg、丙烯酸‑2‑羟乙酯3kg、甲基丙烯酸甲酯16kg、丙烯酸6kg、引发剂BPO称取0.3kg、甲基异丁基酮10kg、醋酸乙酯20kg、醋酸丁酯10kg
充分混合备用，向釜底加入上述混合液体的1/3，升温加热80℃，反应1小时后，将剩余的2/3
缓慢滴加3小时，保温反应1小时，补加引发剂0.5kg和醋酸丁酯10公斤，保温反应2小时，降
温至50℃，100目滤芯过滤出料，获得定制低Tg丙烯酸树脂B。其玻璃化转变温度为‑8℃。

[0062] 3)定制低Tg丙烯酸树脂C的制备方法：

[0063] 将丙烯酸正丁酯6kg、丙烯酸异辛酯36kg、丙烯酸‑2‑羟乙酯3kg、丙烯酸5kg、引发剂BPO称取0.3kg、甲基异丁基酮10kg、醋酸乙酯20kg、醋酸丁酯10kg充分混合备用，向釜底
加入上述混合液体的1/3，升温加热80℃，反应1小时后，将剩余的2/3缓慢滴加3小时，保温
反应1小时，补加引发剂0.5kg和醋酸丁酯10公斤，保温反应2小时，降温至50℃，100目滤芯
过滤出料，获得定制低Tg丙烯酸树脂C。其玻璃化转变温度为‑55℃。

[0064] 4)底涂制备方法：

[0065] 底涂制备过程在无尘室黄光灯环境下进行，无尘等级10000级，将底涂的各组分依次缓慢加入并搅拌混合30分钟，并使用15μm防凝胶滤芯过滤，获得底涂。

[0066] 5)透明PI硬化膜样品制备方法：

[0067] 将底涂使用微凹辊在透明PI基材上湿涂量15g/m2，75℃干燥2分钟，90℃加热1分2 2
钟，100℃加热1分钟，120℃加热2分钟，135℃加热5分钟并在300mW/cm 照度、300mJ/cm 光量
的UV条件下固化。

[0068] 光固化涂料选用DSM AgiSynTM 2423：引发剂2959：MIBK按比例3：0.1：7配制获得，2
使用微凹辊在底涂完的薄膜上，涂布湿涂量25g/m ，80℃加热1分钟，100℃加热2分钟，120
2 2
℃加热2分钟，并在600mW/cm照度、800mJ/cm光量的UV条件下固化。

[0069] 6)实施例及对比例测试数据表：

[0070]

[0071] 以上数据表明：当选用不符合本专利要求的Tg温度范围的材料时，会出现附着力、硬度、弯折等性能下降的问题。

[0072] 7)评价项目测试方法：

[0073] 翘曲测试方法：裁取样片10×10cm，涂布面朝上，平放在玻璃上，用直尺测量四角的最大翘曲高度或最大拱形高度，拱形翘曲记为“‑”。

[0074] 透过率测试方法：ASTM D1003@550nm

[0075] 雾度测试方法：ASTM D1003@550nm

[0076] 百格附着力测试方法：ASTM D3359

[0077] 老化后百格附着力测试方法：340nm紫外老化72小时，然后测试百格附着力

[0078] 铅笔硬度测试方法：JIS K5600，荷重750g

[0079] 外弯折测试：涂布面朝外基材面向内对折，弯折半径为3mm，弯折20万次。

[0080] 应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术
方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发
明的权利要求范围当中。