一种防眩防划伤显示器功能膜及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种防眩防划伤显示器功能膜的制备方法，其包括以下步骤：S1以含氟硅烷化合物和含醛基硅烷化合物为原料水解反应得到单醛基含氟笼型聚倍半硅氧烷，再加入丙烯胺化合物反应，得到含氟丙烯基笼型聚倍半硅氧烷单体；S2其与丙烯酸类单体聚合反应，再煅烧后得到防眩微粒；S3将其分散在阳离子反应型乳化剂中，再与甲基丙烯酸甲酯单体反应，得到核壳结构的透明微粒；S4将其与聚氨酯丙稀酸酯预聚物、光引发剂、流平剂、消泡剂和有机溶剂分散均匀得到功能涂料；S5将其涂布在基材上固化得到功能膜。本发明制备的显示器功能膜，其不仅具有优异的防划和防眩光效果，而且具有优异的抗菌和自清洁性能，可满足不同显示器的长期使用要求。

权利要求

1.一种防眩防划伤显示器功能膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：S1：在5～40℃条件下，将0.5～1mol含氟硅烷化合物溶于1L甲苯溶剂中，加入0.01～

0.05mol酸催化剂和10～60mL去离子水进行不完全水解缩合生成缺角七聚POSS中间体，再加入含醛基硅烷化合物进行缺角闭环反应，得到单醛基含氟笼型聚倍半硅氧烷，接着加入丙烯胺化合物进行反应，得到含氟丙烯基笼型聚倍半硅氧烷单体；所述含醛基硅烷化合物与缺角七聚POSS中间体的摩尔比为1：1～1.05；所述丙烯胺化合物与单醛基含氟笼型聚倍半硅氧烷的摩尔比为1：1～1.05；

S2：将步骤S1得到的含氟丙烯基笼型聚倍半硅氧烷单体和丙烯酸类单体溶于溶剂中，加入引发剂，聚合反应后进行煅烧反应，球磨造粒后得到防眩微粒；所述含氟丙烯基笼型聚倍半硅氧烷单体和丙烯酸类单体的摩尔比为1：1～3；

S3：将步骤S2得到的防眩微粒均匀分散在阳离子反应型乳化剂中，再加入由稳定剂、甲基丙烯酸甲酯单体和引发剂复配的混合溶液，升温至60～90℃，反应得到核壳结构的透明微粒；所述阳离子反应型乳化剂为丙烯基三乙基溴化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的至少一种；所述防眩微粒和阳离子反应型乳化剂的质量比为1：5～8，所述稳定剂、甲基丙烯酸甲酯单体和引发剂的质量比为2～5：12～35：0.1～

0.5；所述混合溶液按甲基丙烯酸甲酯单体与阳离子反应型乳化剂的摩尔比3～7：1添加；

S4：将步骤S3得到的透明微粒、聚氨酯丙稀酸酯预聚物、光引发剂、流平剂、消泡剂和甲苯，在高速分散机上连续分散20～40min，静置脱泡10～60min，得到功能涂料；所述功能涂料的原料按重量份计分别为：10～15份透明微粒、80～100份聚氨酯丙稀酸酯预聚物、1～

1.5份光引发剂、5～8份流平剂、0.05～0.15份消泡剂和30～50份甲苯；

S5：将步骤S4得到的功能涂料均匀涂布在透明基材上，60℃～90℃下干燥0.5～

1.5min，再用紫外光照射固化，得到所述防眩防划伤显示器功能膜。

2.如权利要求1所述的防眩防划伤显示器功能膜的制备方法，其特征在于，所述含氟硅烷化合物为三乙氧基氟硅烷、3,3,3‑三氟丙基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷中的至少一种。

3.如权利要求1所述的防眩防划伤显示器功能膜的制备方法，其特征在于，所述含醛基硅烷化合物为4‑(3‑三甲氧基硅烷基丙氧基)苯甲醛或三乙氧基硅烷基丁醛。

4.如权利要求1所述的防眩防划伤显示器功能膜的制备方法，其特征在于，所述丙烯胺化合物为烯丙胺、N‑乙基甲基丙烯胺或N‑丙基‑2‑丙烯‑1‑胺中的至少一种。

5.如权利要求1所述的防眩防划伤显示器功能膜的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯或甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。

6.如权利要求1所述的防眩防划伤显示器功能膜的制备方法，其特征在于，所述稳定剂为十六烷或含氢聚硅氧烷。

7.如权利要求1所述的防眩防划伤显示器功能膜的制备方法，其特征在于，所述光引发剂为苯乙酮酸甲酯、2‑羟基‑2‑甲基苯基丙烷‑1‑酮、二苯甲酮中的至少一种。

8.一种防眩防划伤显示器功能膜，其特征在于，所述显示器功能膜采用如权利要求1～

7任一项所述的制备方法制备得到。

9.应用如权利要求8所述的防眩防划伤显示器功能膜，用于电视、电脑或手机产品中。

说明书

一种防眩防划伤显示器功能膜及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明涉及功能膜材料的技术领域，尤其涉及一种防眩防划伤显示器功能膜及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 随着人们生活水平的日益提高，各类显示器产品被广泛应用于街头随处可见的大屏幕、电视机、荧光屏、手机和快译通等显示设备中，尤其是作为与电脑主机相连的显示设备得以广泛使用。人眼长时间接收从显示器反射的过强过亮光线，在视觉上会产生的眩晕感，严重时会使人观察能力下降或者视觉极度不适。现有技术中，为避免显示器内部产生的强光影响，通过在显示器表面设置一层防眩功能膜层，然而不同膜层材料或不同技术得到的显示器功能膜，其具有的相应的功能不同。目前，显示器功能膜通常具有良好的防眩效果，但是其防划伤，抗菌及自清洁性能仍存在不足之处，这给人们对显示器的安全和健康使用带来了潜在的风险。

发明内容

[0003] 鉴于以上现有技术的不足之处，本发明提供了一种防眩防划伤显示器功能膜，以解决现有显示器功能膜无法兼顾抗菌、自清洁与防划防眩等综合性能要求，进而难以满足人们对显示器的长期安全和健康使用问题。

[0004] 为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

[0005] 一种防眩防划伤显示器功能膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

[0006] S1：在5～40℃条件下，将0.5～1mol含氟硅烷化合物溶于1L甲苯溶剂中，加入0.01～0.05mol酸催化剂和10～60mL去离子水进行不完全水解缩合生成缺角七聚POSS中间体，再加入含醛基硅烷化合物进行缺角闭环反应，得到单醛基含氟笼型聚倍半硅氧烷，接着加入丙烯胺化合物进行反应，得到含氟丙烯基笼型聚倍半硅氧烷单体；所述含醛基硅烷化合物与缺角七聚POSS中间体的摩尔比为1：1～1.05；所述丙烯胺化合物与单醛基含氟笼型聚倍半硅氧烷的摩尔比为1：1～1.05；笼型聚倍半硅氧烷，简称POSS，通式(RSiO3/2)n，其中R为八个顶角Si原子所连接基团。本申请的单醛基含氟笼型聚倍半硅氧烷采用"顶端带帽"的方法来合成，即先以含氟硅烷化合物为原料进行不完全水解缩合生成缺角七聚POSS中间体，再通过缺角闭合的方法得到单官能团POSS，其中顶角Si原子上所连接的1个活性基团为醛基，而另外7个为含氟的惰性基团；通过醛基与丙烯胺化合物所带的伯胺或仲胺进行亲核加成反应，最终得到含氟丙烯基笼型聚倍半硅氧烷单体；该含氟丙烯基笼型聚倍半硅氧烷单体带有不饱和双键的丙烯基，使其可进一步进行加成聚合反应；而笼型聚倍半硅氧烷硅原子上连接的含氟基团，则有助于协同提高显示器功能膜的自清洁性能；

[0007] S2：将步骤S1得到的含氟丙烯基笼型聚倍半硅氧烷单体和丙烯酸类单体溶于溶剂中，加入引发剂，聚合反应后进行煅烧反应，球磨造粒后得到防眩微粒；所述含氟丙烯基笼型聚倍半硅氧烷单体和丙烯酸类单体的摩尔比为1：1～3；聚合反应温度控制在120～150℃，煅烧反应控制在550～650℃；本申请通过含氟丙烯基笼型聚倍半硅氧烷单体和丙烯酸类单体的共聚反应，使得纳米笼型聚倍半硅氧烷聚合反应为高分子网络结构的聚合物，再通过在中温反应阶段煅烧的方式使其结构断裂和坍陷，进一步通过球磨造粒得到富含氟硅原子的防眩微粒；防眩微粒具有不规则的表面形状，涂覆于基材形成均匀的功能膜层，当光线照射到这些颗粒上时，部分光线被不规则的表面向不同的方向折射，减少光线的直接照射；另外，本申请有机无机杂化结构的笼型聚倍半硅氧烷制备得到的防眩微粒进一步提高了功能膜的耐磨性和抗划伤性能；

[0008] S3：将步骤S2得到的防眩微粒均匀分散在阳离子反应型乳化剂中，再加入由稳定剂、甲基丙烯酸甲酯单体和引发剂复配的混合溶液，升温至60～90℃，反应得到核壳结构的透明微粒；所述防眩微粒和阳离子反应型乳化剂的质量比为1：5～8，所述稳定剂、甲基丙烯酸甲酯单体和第二引发剂的质量比为2～5：12～35：0.1～0.5；所述混合溶液按甲基丙烯酸甲酯单体与阳离子反应型乳化剂的摩尔比3～7：1添加；步骤S2和步骤S3中的引发剂为本领域技术人员知晓的适用烯烃不饱和双键加成反应的偶氮类引发剂或有机过氧化合物类引发剂；本申请阳离子反应型乳化剂与甲基丙烯酸甲酯单体反应得到有机聚合物微球作为壳层材料，包覆在核层防眩微粒外表面，可以允许光线穿过，同时由于核壳结构透明微粒的折射率与功能膜层中其他介质的折射率不同，当光线穿过时，透明微粒的表面相当于一个小透镜而使部分光线发生散射，从而减小光线的直接照射，起到防眩光的作用；

[0009] S4：将步骤S3得到的透明微粒、聚氨酯丙稀酸酯预聚物、光引发剂、流平剂、消泡剂和有机溶剂，在高速分散机上连续分散20～40min，静置脱泡10～60min，得到功能涂料；所述功能涂料的原料按重量份计分别为：10～15份透明微粒、80～100份聚氨酯丙稀酸酯预聚物、1～1.5份光引发剂、5～8份流平剂、0.05～0.15份消泡剂和30～50份甲苯；

[0010] S5：将步骤S4得到的功能涂料均匀涂布在透明基材上，60℃～90℃下干燥0.5～1.5min，再用紫外光照射固化，得到所述防眩防划伤显示器功能膜。

[0011] 优选地，所述含氟硅烷化合物为三乙氧基氟硅烷、3,3,3‑三氟丙基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷中的至少一种。

[0012] 优选地，所述含醛基硅烷化合物为4‑(3‑三甲氧基硅烷基丙氧基)苯甲醛或三乙氧基硅烷基丁醛。

[0013] 优选地，所述丙烯胺化合物为烯丙胺、N‑乙基甲基丙烯胺或N‑丙基‑2‑丙烯‑1‑胺中的至少一种。

[0014] 优选地，所述丙烯酸类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯或甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。

[0015] 优选地，所述阳离子反应型乳化剂为丙烯基三乙基溴化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的至少一种。本申请阳离子反应型乳化剂带有不饱和双键，其可与甲基丙烯酸甲酯单体进行加成反应，同时所引入的季铵盐官能团使得透明微粒表面具有一定的抗菌性能。

[0016] 优选地，所述稳定剂为十六烷或含氢聚硅氧烷。

[0017] 优选地，所述光引发剂为苯乙酮酸甲酯、2‑羟基‑2‑甲基苯基丙烷‑1‑酮、二苯甲酮中的至少一种。

[0018] 本发明的另外一方面是提供一种防眩防划伤显示器功能膜，所述显示器功能膜采用如上述的制备方法制备得到。

[0019] 本发明的另外一方面是应用如上述的防眩防划伤显示器功能膜，用于电视、电脑或手机等产品中。

[0020] 本发明的有益效果：

[0021] 本发明的防眩防划伤显示器功能膜，其不仅具有优异的防划和防眩光效果，而且具有优异的抗菌和自清洁性能，可满足不同显示器的长期安全和健康使用要求。

具体实施方式

[0022] 以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

[0023] 实施例1

[0024] 本实施例的防眩防划伤显示器功能膜的制备方法，其包括以下步骤：

[0025] S1：在20℃条件下，将0.5mol三乙氧基氟硅烷溶于1L甲苯溶剂中，加入0.01mol盐酸和20mL去离子水进行不完全水解缩合生成缺角七聚POSS中间体，再按三乙氧基硅烷基丁醛与缺角七聚POSS中间体的摩尔比为1：1.01加入三乙氧基硅烷基丁醛进行缺角闭环反应，得到单醛基含氟笼型聚倍半硅氧烷，接着按烯丙胺与单醛基含氟笼型聚倍半硅氧烷的摩尔比为1：1.01加入烯丙胺进行反应，得到含氟丙烯基笼型聚倍半硅氧烷单体；

[0026] S2：将0.2mol步骤S1得到的含氟丙烯基笼型聚倍半硅氧烷单体和0.2mol丙烯酸甲酯单体溶于1L乙酸乙酯溶剂中，加入催化剂量的引发剂偶氮二异丁腈，聚合反应后进行煅烧反应，球磨造粒后得到防眩微粒；聚合反应温度控制在120℃，煅烧反应控制在550℃；

[0027] S3：将1重量份步骤S2得到的防眩微粒均匀分散在5份丙烯基三乙基溴化铵中，再加入由质量比为2：12：0.1的十六烷、甲基丙烯酸甲酯单体和引发剂过氧化苯甲酰复配的混合溶液，升温至60℃，反应得到核壳结构的透明微粒；所述混合溶液按甲基丙烯酸甲酯单体与丙烯基三乙基溴化铵的摩尔比3：1添加；

[0028] S4：将步骤S3得到的透明微粒、聚氨酯丙稀酸酯预聚物(由化药化工(无锡)有限公司制造，下同)、苯乙酮酸甲酯、流平剂、消泡剂和甲苯，在高速分散机上连续分散20min，静置脱泡10min，得到功能涂料；所述功能涂料的原料按重量份计分别为：10份透明微粒、80份聚氨酯丙稀酸酯预聚物、1份苯乙酮酸甲酯、5份流平剂、0.05份消泡剂和30份甲苯；所述流平剂为具有聚醚改性聚二甲基硅氧烷骨架结构的流平剂(由毕克化学有限公司制造；商品名：BYK 307，下同)；所述消泡剂为有机硅消泡剂；

[0029] S5：将步骤S4得到的功能涂料均匀涂布在透明基材上，60℃下干燥1.5min，再用紫外光照射固化，得到所述防眩防划伤显示器功能膜。

[0030] 本实施例的防眩防划伤显示器功能膜，采用如上述的制备方法制备得到，其可应用于电视、电脑或手机等产品中。

[0031] 实施例2

[0032] 本实施例的防眩防划伤显示器功能膜的制备方法，其包括以下步骤：

[0033] S1：在10℃条件下，将0.8mol3,3,3‑三氟丙基三甲氧基硅烷溶于1L甲苯溶剂中，加入0.03mol盐酸和30mL去离子水进行不完全水解缩合生成缺角七聚POSS中间体，再按4‑(3‑三甲氧基硅烷基丙氧基)苯甲醛与缺角七聚POSS中间体的摩尔比为1：1.05加入4‑(3‑三甲氧基硅烷基丙氧基)苯甲醛进行缺角闭环反应，得到单醛基含氟笼型聚倍半硅氧烷，接着按N‑乙基甲基丙烯胺与单醛基含氟笼型聚倍半硅氧烷的摩尔比为1：1.03加入N‑乙基甲基丙烯胺进行反应，得到含氟丙烯基笼型聚倍半硅氧烷单体；

[0034] S2：将0.2mol步骤S1得到的含氟丙烯基笼型聚倍半硅氧烷单体和0.4mol丙烯酸乙酯单体溶于1L乙酸乙酯溶剂中，加入催化剂量的引发剂偶氮二异丁腈，聚合反应后进行煅烧反应，球磨造粒后得到防眩微粒；聚合反应温度控制在130℃，煅烧反应控制在600℃；

[0035] S3：将1重量份步骤S2得到的防眩微粒均匀分散在7份甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中，再加入由质量比为4：24：0.3的含氢聚硅氧烷、甲基丙烯酸甲酯单体和引发剂过氧化苯甲酰复配的混合溶液，升温至70℃，反应得到核壳结构的透明微粒；所述混合溶液按甲基丙烯酸甲酯单体与阳离子反应型乳化剂的摩尔比5：1添加；

[0036] S4：将步骤S3得到的透明微粒、聚氨酯丙稀酸酯预聚物、2‑羟基‑2‑甲基苯基丙烷‑1‑酮、流平剂、消泡剂和甲苯，在高速分散机上连续分散30min，静置脱泡40min，得到功能涂料；所述功能涂料的原料按重量份计分别为：12份透明微粒、90份聚氨酯丙稀酸酯预聚物、
1.2份2‑羟基‑2‑甲基苯基丙烷‑1‑酮、6份流平剂、0.1份消泡剂和40份甲苯；所述流平剂和消泡剂同实施例1；

[0037] S5：将步骤S4得到的功能涂料均匀涂布在透明基材上，70℃下干燥1min，再用紫外光照射固化，得到所述防眩防划伤显示器功能膜。

[0038] 本实施例的防眩防划伤显示器功能膜，采用如上述的制备方法制备得到，其可应用于电视、电脑或手机等产品中。

[0039] 实施例3

[0040] 本实施例的防眩防划伤显示器功能膜的制备方法，其包括以下步骤：

[0041] S1：在20℃条件下，将1mol十三氟辛基三甲氧基硅烷溶于1L甲苯溶剂中，加入0.05mol硝酸和60mL去离子水进行不完全水解缩合生成缺角七聚POSS中间体，再按4‑(3‑三甲氧基硅烷基丙氧基)苯甲醛与缺角七聚POSS中间体的摩尔比为1：1.05加入4‑(3‑三甲氧基硅烷基丙氧基)苯甲醛进行缺角闭环反应，得到单醛基含氟笼型聚倍半硅氧烷，接着按N‑丙基‑2‑丙烯‑1‑胺与单醛基含氟笼型聚倍半硅氧烷的摩尔比为1：1.05加入N‑丙基‑2‑丙烯‑1‑胺进行反应，得到含氟丙烯基笼型聚倍半硅氧烷单体；

[0042] S2：将0.2mol步骤S1得到的含氟丙烯基笼型聚倍半硅氧烷单体和0.6mol丙烯酸正丁酯单体溶于1L乙酸乙酯溶剂中，加入催化剂量的引发剂偶氮二异丁腈，聚合反应后进行煅烧反应，球磨造粒后得到防眩微粒；聚合反应温度控制在150℃，煅烧反应控制在650℃；

[0043] S3：将1重量份步骤S2得到的防眩微粒均匀分散在8份丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中，再加入由质量比为5：35：0.5的十六烷、甲基丙烯酸甲酯单体和引发剂过氧化苯甲酰复配的混合溶液，升温至90℃，反应得到核壳结构的透明微粒；所述混合溶液按甲基丙烯酸甲酯单体与阳离子反应型乳化剂的摩尔比7：1添加；

[0044] S4：将步骤S3得到的透明微粒、聚氨酯丙稀酸酯预聚物、二苯甲酮、流平剂、消泡剂和甲苯，在高速分散机上连续分散40min，静置脱泡60min，得到功能涂料；所述功能涂料的原料按重量份计分别为：15份透明微粒、100份聚氨酯丙稀酸酯预聚物、1.5份二苯甲酮、8份流平剂、0.15份消泡剂和50份甲苯；所述流平剂和消泡剂同实施例1；

[0045] S5：将步骤S4得到的功能涂料均匀涂布在透明基材上，90℃下干燥0.5min，再用紫外光照射固化，得到所述防眩防划伤显示器功能膜。

[0046] 本实施例的防眩防划伤显示器功能膜，采用如上述的制备方法制备得到，其可应用于电视、电脑或手机等产品中。

[0047] 对比例1

[0048] 本对比例的防眩防划伤显示器功能膜的制备方法，其原料组成与制备步骤基本与实施例1相同，不同之处在于，本对比例的防眩防划伤显示器功能膜的制备方法中，省略了步骤S3，直接将步骤S2得到的防眩微粒加入到步骤S4的功能涂料原料中。

[0049] 对比例2

[0050] 本对比例的防眩防划伤显示器功能膜的制备方法，其原料组成与制备步骤基本与实施例1相同，不同之处在于，本对比例的防眩防划伤显示器功能膜的制备方法中，省略步骤S1和S2，采用甲基笼型倍半硅氧烷(CAS登陆号：68554‑70‑1)作为防眩微粒加入步骤S3中。

[0051] 对比例3

[0052] 本对比例的防眩防划伤显示器功能膜的制备方法，其原料组成与制备步骤基本与实施例1相同，不同之处在于，本对比例防眩防划伤显示器功能膜的制备方法中，步骤S3中未加入丙烯基三乙基溴化铵。

[0053] 将实施例1～3和对比例1～3制备得到的防眩防划伤显示器功能膜进行性能测试，其性能结果如表1所示：

[0054] 其中，透光率和反射率分别采用透光率和反射率测试仪进行测试，其中反射率在功能膜样品表面涂覆黑色油墨后进行测试。

[0055] 硬度测试：按照标准GB/6739中第四章规定执行，采用便携式铅笔硬度计进行测试。

[0056] 抗划伤性能测试：采用钢丝棉#0000以500g力和恒定的速率(约100mm/s)来回擦拭显示器功能膜表面，并用肉眼观察表面状况。当在表面上出现第一道明显的划痕时，记录此时出现划痕时的擦拭次数，来表征抗划伤性能。一般次数大于10次抗划伤性能较好。

[0057] 抗菌性测试：取直径20mm的功能膜样品，灭菌后放入菌落培养皿中；将大肠杆菌、金黄色葡萄球菌置于37℃恒温箱中培养24h后观察，挑选抑菌圈比较明显的平板测定抑菌圈的直径。抑菌圈实验结果的判定标准是：抑菌圈直径>15mm为最敏感、10‑15mm为中度敏感、0‑10mm时为低度敏感、无抑菌者为不敏感。抑菌圈直径大小以mm作为计量单位。

[0058] 自清洁性能测试：通过检测显示器功能膜样品的水接触角判断其自清洁性能水平。其中，接触角采用静滴接触角测试仪来测试水滴在显示器功能膜表面的润湿角，通过测量膜表面5个不同位置的接触角，并取其平均值作为功能膜的表面接触角。

[0059] 表1

[0060]

[0061] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。