一种光扩散剂和光扩散膜以及该光扩散膜的制备方法

摘要

本发明提供了一种光扩散剂，该光扩散剂含有聚氨酯丙烯酸酯、可聚合单体和有机粒子，所述聚氨酯丙烯酸酯的数均分子量为1000-10000，所述可聚合单体为至少两种多官能基的丙烯酸酯系单体，所述有机粒子的平均颗粒直径为1.8-30微米。本发明还提供了一种光扩散膜及其制备方法，该光扩散膜包括基片和附着在所述基片的一个表面上的光扩散层，该光扩散层由本发明提供的所述光扩散剂UV固化后形成。采用本发明提供的所述管光扩散剂作制得的光扩散膜中的光扩散层具有很好的耐擦伤性，而且所述光扩散膜具有很好的透光性和光扩散性能。

说明书

技术领域

本发明涉及一种光扩散剂和由该光扩散剂形成的光扩散膜，以及该光扩散膜的制备方法。

背景技术

在液晶显示器的背光装置上，为了不出现导光膜的光扩散图案，提高向正面方向的亮度，从而使用光扩散膜。作为这样的光扩散膜，通常是在基材的一面设置有由光扩散剂形成的光扩散层。通常情况下，形成光扩散层的光扩散剂为热固性涂料，并通过丝网印刷、辊涂、刮涂等涂装的方式涂布在基材上，经过固化后从而得到光扩散膜。

CN 101067665A公开了一种抗刮光学膜，包含：(a)一透明基材，该基材具有第一表面及第二表面；(b)位于该基材的第一表面的扩散层，该扩散层具有凹凸结构且由包含有机颗粒的第一硬罩层所构成；以及(c)位于该基材的第二表面的抗刮层，该抗刮层具有一平滑表面且由第二硬罩层所构成；其中，所述第一硬罩层所包含的有机颗粒是聚丙烯酸酯树脂，其包含至少一种单官能基的丙烯酸酯系单体及至少一种多官能基的丙烯酸酯系单体作为聚合单元，其中所有多官能基的丙烯酸酯系单体占总单体重量的30-70％；所述有机颗粒具有单一平均粒径，且所述有机颗粒的粒径分布落于所述平均粒径的±5％范围内。

在上述专利申请中，虽然在所述抗刮光学膜的基材的第二表面上形成有抗刮层，从而具有很好的耐擦伤性能，然而，在所述抗刮光学膜的基材的第二表面上形成的扩散层的耐擦伤性能仍然不佳；而且，在形成所述扩散层的涂装过程中，形成所述扩散层的光扩散剂(即至少一种单官能基的丙烯酸酯系单体、至少一种多官能基的丙烯酸酯系单体以及聚丙烯酸酯树脂颗粒)的流平性不佳；另外，形成所述扩散层的光扩散剂中的有机颗粒在所述扩散层中的粘附性不好，在形成所述扩散层之后的加工过程中容易脱落。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的光扩散剂的上述缺陷，提供了一种新的光扩散剂，该光扩散剂具有很好的流平性，而且由该光扩散剂形成的光扩散膜中的扩散层具有很好的耐擦伤性，而且扩散膜中的光扩散剂不易脱落。

本发明的另一个目的是提供由本发明提供的所述光扩散剂形成的光扩散膜。

本发明的第三个目的是提供一种光扩散膜的制备方法。

本发明提供了一种光扩散剂，其中，该光扩散剂含有聚氨酯丙烯酸酯、可聚合单体和有机粒子，所述聚氨酯丙烯酸酯的数均分子量为1000-10000，所述可聚合单体为至少两种多官能基的丙烯酸酯系单体，所述有机粒子的平均颗粒直径为1.8-30微米。

本发明还提供了一种光扩散膜，该光扩散膜包括基片和附着在所述基片的一个表面上的光扩散层，其中，所述光扩散层由上述光扩散剂UV固化后形成。

本发明还提供了光扩散膜的制备方法，其中，该方法包括将光扩散剂涂覆在基片的一个表面上，然后进行UV固化，所述光扩散剂为本发明提供的所述光扩散剂。

在本发明提供的所述光扩散剂中，由于含有低分子量的聚氨酯丙烯酸酯和至少两种多官能基的丙烯酸酯系单体，因此，在形成光扩散层的过程中所述光扩散剂具有很好的流平性，从而保证在所述光扩散剂的涂装过程中不会产生涂装印痕；而且，在形成光扩散层的过程中，在UV固化条件下，低分子量的聚氨酯丙烯酸酯以及多官能基的丙烯酸酯系单体之间发生交联，能够形成具有很好的耐擦伤性的光扩散层；另外，有机粒子与聚氨酯丙烯酸酯之间具有很强的附着力，从而保证最终制得的光扩散膜的光扩散层中的有机粒子不会轻易脱落，使得所述光扩散层具有稳定的光扩散性能。

根据实验检测得知，采用本发明提供的所述光扩散剂，并根据本发明提供的所述光扩散膜的制备方法，制得的光扩散膜中不存在涂装印痕，光扩散层中的有机粒子基本上没有脱落，且光扩散层的耐擦伤性很好，另外，通过对所述光扩散膜的透光性和光扩散性进行检测得知，所制得的光扩散膜具有高达96％的雾度和高达98％的光透过率，因此，具有很好的透光性和光扩散性。

具体实施方式

本发明提供的光扩散剂含有聚氨酯丙烯酸酯、可聚合单体和有机粒子，所述聚氨酯丙烯酸酯的数均分子量为1000-10000，所述可聚合单体为至少两种多官能基的丙烯酸酯系单体，所述有机粒子的平均颗粒直径为1.8-30微米。

在本发明提供的所述光扩散剂中，所述聚氨酯丙烯酸酯、所述可聚合单体和所述有机粒子的含量没有特别的限定，然而，为了进一步提高采用所述光扩散剂而得到的光扩散层的耐擦伤性和光扩散性能，进一步保证所述有机粒子不易从所述光扩散层中脱落下来，在所述光扩散剂中，相对于100重量份的所述有机粒子，所述聚氨酯丙烯酸酯的含量优选为1.5-25重量份，进一步优选为5-15重量份；所述可聚合单体的含量优选为20-90重量份，进一步优选为30-60重量份。

在本发明中，所述可聚合单体为至少两种多官能基的丙烯酸酯系单体，所述多官能基的丙烯酸酯系单体的种类没有特别的限定，可以本领域常规使用的各种多官能基的丙烯酸酯系单体，优选情况下，所述多官能基的丙烯酸酯系单体可以为具有至少两个碳碳双键的丙烯酸酯系单体，且所述多官能基的丙烯酸酯系单体能够相互发生交联，或者能够与所述聚氨酯丙烯酸酯发生交联。具体地，所述多官能基的丙烯酸酯系单体例如可以为异氰尿酸三羟乙脂三丙烯酸酯(THEICTA)、1，6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、3-羟-2，2-二甲基丙酸-3-羟-2，2-二甲基丙酯二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、乙氧化二丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、乙氧化1，6-己二醇二丙烯酸酯、2-甲基-1，3-丙二醇二丙烯酸酯、乙氧化-2-甲基-1，3-丙二醇二丙烯酸酯、2-丁基-2-乙基-1，3-丙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、双-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、丙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、三丙二醇二甲基丙烯酸酯、1，4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙氧基化甘油三甲基丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。在优选情况下，为了进一步提高所述光扩散剂的流平性，使采用所述光扩散剂所制得的光扩散膜中的光扩散层具有更好的耐擦伤性能，并且使采用所述光扩散剂所制得的光扩散膜具有很好的透光性和光扩散性的综合性能，所述可聚合单体为异氰尿酸三羟乙脂三丙烯酸酯(THEICTA)、1，6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)和季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)；进一步优选情况下，异氰尿酸三羟乙脂三丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯的重量比可以为(0.5-4)∶(0.5-4)∶1，更优选为(1.2-3.5)∶(1.2-3.5)∶1。

在本发明中，所述有机粒子没有特别的限定，可以选用本领域常规使用的各种有机粒子，所述有机粒子例如可以为聚丙烯酸粒子、聚苯乙烯粒子、聚丙烯酸酯粒子。然而，为了进一步提高所述有机粒子在最终制得的光扩散层中的附着力，从而使得所述有机粒子不易从光扩散层中脱落下来，所述有机粒子优选为聚丙烯酸粒子。在本发明中，所述有机粒子的颗粒直径通常可以为单分散或多分散，所述单分散是指所述有机粒子的颗粒直径的分布比较密集，具体地，通常最大的颗粒直径与最小的颗粒直径的差值可以为0.1-5微米；所述多分散是指所述有机粒子的颗粒直径的分布比较分散，具体地，通常最大的颗粒直径与最小的颗粒直径的差值可以为10-25微米。优选情况下，为了使采用所述光扩散剂所形成光扩散膜更好的光扩散性能，所述有机粒子的颗粒直径优选为多分散，即在所述有机粒子中最大的颗粒直径与最小的颗粒直径的差值优选为10-25微米。

在所述光扩散剂中，所述聚氨酯丙烯酸酯可以采用常规的各种聚氨酯丙烯酸酯，然而，为了进一步减少采用所述光扩散剂所制得的光扩散膜中有机粒子的脱落，所述聚氨酯丙烯酸酯优选为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。

在本发明中，所述光扩散剂还可以含有流平剂，从而使得所述光扩散剂具有更好的流平性。所述流平剂没有特别的限定，优选情况下，所述流平剂可以为丙烯酸聚酯改性聚硅氧烷，所述丙烯酸聚酯改性聚硅氧烷是指聚硅氧烷的硅链上连接有丙烯酸聚酯作为侧链的物质。在本发明中，所述流平剂可以以常规的用量范围用于所述光扩散剂中，优选情况下，在所述光扩散剂中，相对于100重量份的所述有机粒子，所述流平剂的含量可以为0.05-4重量份，更优选为0.4-2重量份。

所述光扩散剂还可以含有光引发剂，所述光引发剂可以为常规使用的各种酰基膦氧化物，优选为2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧膦(TPO)和/或双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)苯基氧膦(BAPO)。所述光引发剂可以以常规的用量范围用于所述光扩散剂中，优选情况下，在所述光扩散剂中，相对于100重量份的所述有机粒子，所述光引发剂的含量为0.1-8重量份，更优选为2-5重量份。

在本发明中，所述光扩散剂的各个组分可以分开保存，在使用时将各个组分按相应的组分含量进行混合配制即可；也可以混合在一起之后进行保存，且混合之后的光扩散剂要求保存在阴暗的环境中。

本发明还提供了一种光扩散膜，该光扩散膜包括基片和附着在所述基片的一个表面上的光扩散层，其中，所述光扩散层由本发明提供所述光扩散剂UV固化后形成。

在本发明提供的所述光扩散膜中，所述扩散层和所述基片的厚度通常可以根据产品的要求而适当调整，通常情况下，所述光扩散层与所述基片的厚度的比例可以为1∶1-20，优选为1∶2-5。具体地，所述光扩散层的厚度可以根据所述光扩散层中的有机粒子的颗粒直径而确定，通常当所述有机粒子的颗粒直径较大时，所述光扩散层的厚度较大；而当所述有机粒子的颗粒直径的颗粒直径较小时，所述光扩散层的厚度较小；而且，所述光扩散层的厚度大于所述有机粒子的颗粒直径。在本发明中，所述光扩散层的厚度可以为10-50微米，所述基片的厚度可以为50-200微米。

所述基片可以为本领域常规使用的各种塑料基片，例如可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的至少一种。

本发明还提供了一种光扩散膜的制备方法，其中，该方法包括将光扩散剂涂覆在基片的一个表面上，然后进行UV固化，所述光扩散剂为本发明提供的所述光扩散剂。

在本发明提供的所述方法中，将所述光扩散剂涂覆在基片上的方法可以采用本领域常规使用的方法，例如可以为辊涂、刮涂或丝印，具体的，所述辊涂、刮涂和丝印的方法已为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。所述UV固化的方法也可以采用本领域技术人员公知的方法进行实施，例如，所述UV固化的条件可以包括：UV光照强度为40-2000W/cm²，优选为60-180W/cm²，固化时间为2-200秒，优选为20-150秒。

以下通过实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

本实施例用于说明本发明提供的光扩散剂、光扩散膜以及该光扩散膜的制备方法。

在常温下，将9重量份的数均分子量为1000-5000的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(由沙多玛公司生产，型号为CN968)、18.2重量份的THEICTA、17重量份的HDDA、12.1重量份的PETA、3重量份的BAPO(由汽巴精化生产)和1.2重量份的丙烯酸聚酯改性聚硅氧烷(由毕克化学公司生产，型号为BYK371)充分混合，并向其中加入100重量份的平均颗粒直径为16微米的聚丙烯酸粒子(由综研化学有限公司生产，型号为MTR-16H，其中最大粒子的颗粒直径比最小粒子大12微米)，搅拌分散均匀从而得到光扩散剂。

将上述光扩散剂辊涂到厚度为100微米的PET上，经过UV固化后(UV固化的条件包括：UV光照强度为1000W/cm²，固化时间为100秒)制得光扩散膜A1，其中，光扩散层的厚度为30微米。

实施例2

本实施例用于说明本发明提供的光扩散剂、光扩散膜以及该光扩散膜的制备方法。

在常温下，将10重量份的数均分子量为4000-10000的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(由优比西公司生产，型号为EB245)、13重量份的THEICTA、13重量份的HDDA、4重量份的PETA、3.5重量份的TPO(由汽巴精化生产)和1.8重量份的丙烯酸聚酯改性聚硅氧烷(由毕克化学公司生产，型号为BYK306)充分混合，并向其中加入100重量份的平均颗粒直径为26微米的聚丙烯酸粒子(由综研化学有限公司生产，型号为MTR-26H，其中最大粒子的颗粒直径比最小粒子大10微米)，搅拌分散均匀从而得到光扩散剂。

将上述光扩散剂辊涂到厚度为178微米的PC上，经过UV固化后(UV固化的条件包括：UV光照强度为800W/cm²，固化时间为120秒)制得光扩散膜A2，其中，光扩散层的厚度为50微米。

实施例3

本实施例用于说明本发明提供的光扩散剂、光扩散膜以及该光扩散膜的制备方法。

在常温下，将4重量份的数均分子量为3000-7000的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(由科宁公司生产，型号为6010)、16重量份的THEICTA、16重量份的HDDA、24重量份的PETA、2.4重量份的BAPO(由汽巴精化生产)和0.4重量份的丙烯酸聚酯改性聚硅氧烷(由毕克化学公司生产，型号为BYK371)充分混合，并向其中加入100重量份的平均颗粒直径为1.8微米的聚丙烯酸粒子(由综研化学有限公司生产，型号为MTR-26H，其中最大粒子的颗粒直径比最小粒子大15微米)，搅拌分散均匀从而得到光扩散剂。

将上述光扩散剂刮涂到厚度为50微米的PET上，经过UV固化后(UV固化的条件包括：UV光照强度为600W/cm²，固化时间为150秒)制得光扩散膜A3，其中，光扩散层的厚度为12微米。

实施例4

本实施例用于说明本发明提供的光扩散剂、光扩散膜以及该光扩散膜的制备方法。

根据实施例1的方法配制光扩散剂和制备光扩散膜，所不同的是，分别用18.2重量份的3-羟-2，2-二甲基丙酸-3-羟-2，2-二甲基丙酯二丙烯酸酯、17重量份的二丙二醇二丙烯酸酯和12.1重量份的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯代替THEICTA、HDDA和PETA，从而得到光扩散膜A4。

实施例5

本实施例用于说明本发明提供的光扩散剂、光扩散膜以及该光扩散膜的制备方法。

根据实施例1的方法配制光扩散剂和制备光扩散膜，所不同的是，在配制光扩散剂的过程中，不加入BAPO和丙烯酸聚酯改性聚硅氧烷，从而得到光扩散膜A5。

对比例1

在常温下，将100重量份的平均颗粒直径为16微米的聚丙烯酸粒子(由综研化学有限公司生产，型号为MTR-16H)分散到236重量份的乙酸乙酯中得到分散液，向所述分散液中加入61重量份的丙烯酸多元醇(由综研化学有限公司生产，型号为HDS-3)和6重量份的异氰酸酯固化剂(由拜耳公司生产，型号为N3390)，搅拌均匀从而得到光扩散剂。

将上述光扩散剂辊涂到厚度为100微米的PET上，经过UV固化后制得光扩散膜D1，其中，光扩散层的厚度为30微米。

对比例2

本实施例用于说明本发明提供的光扩散剂、光扩散膜以及该光扩散膜的制备方法。

根据实施例1的方法配制光扩散剂和制备光扩散膜，所不同的是，用47.3重量份的甲基丙烯酸甲酯和乙二醇二甲基丙烯酸酯的混合单体(甲基丙烯酸甲酯与乙二醇二甲基丙烯酸酯的重量比为1∶1)代替其中的多官能基的丙烯酸酯单体，从而得到光扩散膜D2。

测试例

(1)涂装性评价

对实施例1-5和对比例1-2中制得的光扩散膜的涂装性进行评价。具体的，使用15w荧光灯从背面照射，分别对透过所述光扩散膜的透射光进行目测观察；并使用15w荧光灯从正面照射，分别对经过所述光扩散膜反射后的反射光进行目测观察。评价光扩散膜的涂装性的基准如：○表示未观察到印痕；△表示对透射光进行目测未观察到印痕，对反射光进行目测观察到印痕；×表示对透射光和反射光进行目测均观察到印痕。其结果如下表1所示。

(2)有机粒子脱落的难易程度评价

对实施例1-5和对比例1-2中制得的光扩散膜的有机粒子脱落的难易程度进行评价。具体的，采用由弘禹仪器科技股份有限公司生产的RCA纸带耐磨试验机，并荷重55gf，分别对实施例1-5和对比例1-2中制得的光扩散膜的光扩散层摩擦50圈。然后，使用显微镜观察光扩散面的树脂粒子脱落状态。评价光扩散膜的有机粒子脱落的难易程度的基准如：○表示未观察到脱落处；△表示脱落处为1-5个；×表示脱落处为5个以上。其结果如下表1所示。

(3)耐擦伤性评价

对实施例1-5和对比例1-2中制得的光扩散膜的光扩散层的耐擦伤性进行评价。具体的，采用由弘禹仪器科技股份有限公司生产的RCA纸带耐磨试验机，并荷重55gf，分别对实施例1-5和对比例1-2中制得的光扩散膜的光扩散层摩擦50圈。然后，分别使用15w荧光灯从背面(即与光扩散层相对的一面)照射，分别对透过所述光扩散膜的透射光进行目测观察；并使用15w荧光灯从正面(即光扩散层的一面)照射，分别对经过所述光扩散膜的光扩散层反射后的反射光进行目测观察。评价光扩散膜的光扩散层的耐擦伤性的基准如：○表示未观察到擦伤；△表示对透射光进行目测未观察到擦伤，而对反射光进行目测观察到擦伤；×表示对透射光和反射光进行目测均观察到擦伤。其结果如下表1所示。

(4)透光性和光扩散性的检测

采用透光率雾度测定仪(由上海精密科学仪器有限公司生产)对实施例1-5和对比例1-2中制得的光扩散膜的透光性和光扩散性进行检测，其测得的结果如下表1所示。

表1

  光扩散  膜  涂装  性  有机粒子脱落  性  耐擦伤  性  雾度(％)  光透过率(％) 实施例1  A1  ○  ○  ○  96  98 实施例2  A2  ○  ○  ○  96  98 实施例3  A3  ○  ○  ○  96  98 实施例4  A4  ○  △  ○  92  94 实施例5  A5  △  ○  ○  96  98 对比例1  D1  ×  ×  △  71  84

 对比例2  D2  △  △  △  75  90

由上表1可以看出，采用本发明提供的所述光扩散剂，并根据本发明提供的所述光扩散膜的制备方法，从而制得的光扩散膜中基本上不存在涂装印痕，光扩散层中的有机粒子基本上没有脱落，且光扩散层的耐擦伤性很好，另外，本发明的光扩散膜具有高达96％的雾度和高达98％的光透过率，因此，具有很好的透光性和光扩散性。