CN111399096B - 一种光学扩散膜及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光学扩散膜及其制作方法：该光学扩散膜以PET膜为基材，表面固化有光扩散层；所述光扩散层包括以下质量份原料：聚氨酯丙烯酸酯100份、二缩三丙二醇二丙烯酸酯25～35份、核壳型光扩散微球10～30份、光引发剂1～3份；所述核壳型光扩散微球的制备方法为：调节35～50％(v/v)乙醇溶液pH为3.0～5.0，加入APS、VTMS、苯基三乙氧基硅烷，25～40℃磁力搅拌反应2～6h，再调节pH为9～11，继续反应3～8h，再加入Zn(NO₃)₂·6H₂O、Ce(NO₃)₃·6H₂O、Al(NO₃)₃·9H₂O、HTM，磁力搅拌0.5～1h，80℃回流3～5h，降至40～50℃，滴加戊二醛交联改性1～2h，离心洗涤干燥。本发明光学扩散膜均一稳定，耐候性、耐久性良好，对可见光的透过率达93％以上，雾度达85％以上，紫外光透过率低于12％，400nm～480nm短波蓝光透过率低于15％。

Description

一种光学扩散膜及其制作方法

技术领域

本发明属于光学薄膜技术领域，具体涉及一种光学扩散膜及其制作方法。

背景技术

扩散膜，主要是指应用于LCD模组的背光源体系的光学膜片。扩散膜以透明度高的PET作为基材，利用丙烯酸类树脂在其表面精密涂布一层随机分散的微米结构的扩散粒子，运用在LCD中，使光线经由扩散层发生多次折射、反射及绕射现象，以修正光线成均匀面光源，达到光学扩散的效果，让光显示更加均匀柔和。

光扩散剂主要分为无机型光扩散剂和有机型光扩散剂，前者包括氧化硅、氧化铝、氧化钛、硫酸钡、碳酸钙等，后者包括丙烯酸类聚合物、硅氧烷类聚合物、聚苯乙烯微球等。有机光扩散粒子透光性高，紫外光线和400nm～480nm的短波蓝光可以直接透过扩散粒子，易造成炫目及视网膜辐射损伤的问题，而无机粒子在树脂中的分散性差，易出现团聚现象，影响扩散膜的稳定性和品质。

基于以上所述，本发明利用氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷的水解缩聚反应，制出有机硅微球前驱体内核，进一步在其表面原位生长纳米ZnO/CeO₂/Al₂O₃，并利用戊二醛中间体与氨基的化学交联作用，使核壳型光扩散微球与聚氨酯丙烯酸酯发生接枝共聚，进而显著提高光扩散层的稳定性。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种光学扩散膜及其制作方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种光学扩散膜：该光学扩散膜以PET膜为基材，表面固化有光扩散层；所述光扩散层包括以下质量份原料：

所述核壳型光扩散微球的制备方法为：将H₂SO₄溶液加入35～50％(v/v)乙醇溶液中，调节pH为3.0～5.0，加入氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷，25～40℃磁力搅拌反应2～6h，再加入NaOH溶液调节pH为9～11，继续反应3～8h，得有机硅微球悬液；

再向所得有机硅微球悬液中加入Zn(NO₃)₂·6H₂O、Ce(NO₃)₂·6H₂O、Al(NO₃)₃·9H₂O、六亚甲基四胺，磁力搅拌0.5～1h，80℃回流3～5h，降至40～50℃，滴加戊二醛交联改性1～2h，降至室温后，离心取沉淀物，并用去离子水和乙醇交替洗涤2～3次，真空干燥后，得核壳型光扩散微球；

每100mL的35～50％(v/v)乙醇溶液中，各反应原料的用量如下：氨丙基三甲氧基硅烷2～3mL、乙烯基三甲氧基硅烷1～2mL、苯基三乙氧基硅烷0.5～1mL、Zn(NO₃)₂·6H₂O0.1～0.2g、Ce(NO₃)₂·6H₂O 0.2～0.3g、Al(NO₃)₃·9H₂O 0.1～0.2g、六亚甲基四胺0.8～1.2g、戊二醛1.5～3mL。

优选的是，所述PET膜厚度为45～60μm。

优选的是，所述光扩散层厚度为8～10μm。

优选的是，所述光引发剂为光引发剂1173、光引发剂184、光引发剂907、光引发剂1490中的一种或多种。

优选的是，所述H₂SO₄溶液浓度为0.5～2mol/L。

优选的是，所述NaOH溶液浓度为0.2～1mol/L。

一种光学扩散膜的制作方法，包括以下步骤：

S1：制备光扩散层涂料：在无光条件下，将聚氨酯丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、核壳型光扩散微球、光引发剂搅拌均匀，得光扩散层涂料；

S2：紫外光压印：在波长为365nm、强度为420mJ·cm^-2的紫外光线辐射下，将光扩散层涂料涂布在PET膜上，并利用PDMS压模对其进行压印，完全固化后，脱模，即得所述光学扩散膜。

本发明的有益效果：

1、本发明先利用氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷的水解缩聚反应，制出有机硅微球前驱体内核，进一步在其表面不均匀原位生长出纳米ZnO/CeO₂/Al₂O₃，并利用戊二醛中间体与氨基的化学交联作用，使核壳型光扩散微球与聚氨酯丙烯酸酯发生接枝共聚，进而显著提高光扩散层的稳定性。

2、由于纳米ZnO/CeO₂/Al₂O₃在有机硅微球表面不均一分布，使光线投射入光扩散层时，发生不同角度、不同方向的折射及漫反射现象，显著提高扩散膜对可见光的扩散性能，同时，纳米ZnO/CeO₂/Al₂O₃有效提高光扩散微球的雾度，对紫外光线和400nm～480nm短波蓝光具有明显的屏蔽作用，防止炫目及短波辐射对视网膜造成的刺激及损伤。

3、本发明光学扩散膜均一稳定，耐候性、耐久性良好，对可见光的透过率达93％以上，雾度达85％以上，紫外光透过率低于12％，400nm～480nm短波蓝光透过率低于15％。

附图说明

图1为本发明光学扩散膜制作方法流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

实施例1

S1：制备核壳型光扩散微球：将0.5mol/L H₂SO₄溶液加入1000mL的35％(v/v)乙醇溶液中，调节pH为3.5，加入20mL氨丙基三甲氧基硅烷、10mL乙烯基三甲氧基硅烷、5mL苯基三乙氧基硅烷，25℃磁力搅拌反应3h，再加入0.2mol/L NaOH溶液调节pH为10，继续反应3h，得有机硅微球悬液；

再向所得有机硅微球悬液中加入1g Zn(NO₃)₂·6H₂O、2g Ce(NO₃)₃·6H₂O、1g Al(NO₃)₃·9H₂O、8g六亚甲基四胺，磁力搅拌0.5h，80℃回流3h，降至40℃，滴加15mL戊二醛交联改性1h，降至室温后，离心取沉淀物，并用去离子水和乙醇交替洗涤2次，真空干燥后，得核壳型光扩散微球；

S2：制备光扩散层涂料：称取聚氨酯丙烯酸酯100g、二缩三丙二醇二丙烯酸酯25g、核壳型光扩散微球10g、光引发剂1173 1g，在无光条件下，搅拌均匀，得光扩散层涂料；

S3：紫外光压印：在波长为365nm、强度为420mJ·cm^-2的紫外光线辐射下，将光扩散层涂料涂布在厚度为60μmPET膜上，光扩散涂层厚度厚度为10μm，并利用PDMS压模对其进行压印，完全固化后，脱模，即得所述光学扩散膜。

实施例2

S1：制备核壳型光扩散微球：将1.5mol/L H₂SO₄溶液加入1000mL的35～50％(v/v)乙醇溶液中，调节pH为4.0，加入25mL氨丙基三甲氧基硅烷、15mL乙烯基三甲氧基硅烷、7.5mL苯基三乙氧基硅烷，30℃磁力搅拌反应4h，再加入0.5mol/L NaOH溶液调节pH为10，继续反应6h，得有机硅微球悬液；

再向所得有机硅微球悬液中加入1.5g Zn(NO₃)₂·6H₂O、2.5gCe(NO₃)₃·6H₂O、1.5gAl(NO₃)₃·9H₂O、10g六亚甲基四胺，磁力搅拌1h，80℃回流4h，降至45℃，滴加20mL戊二醛交联改性1～2h，降至室温后，离心取沉淀物，并用去离子水和乙醇交替洗涤2～3次，真空干燥后，得核壳型光扩散微球；

S2：制备光扩散层涂料：称取聚氨酯丙烯酸酯100g、二缩三丙二醇二丙烯酸酯20g、核壳型光扩散微球15g、光引发剂1173 1～3g，在无光条件下，搅拌均匀，得光扩散层涂料；

S3：紫外光压印：在波长为365nm、强度为420mJ·cm^-2的紫外光线辐射下，将光扩散层涂料涂布在厚度为60μmPET膜上，光扩散涂层厚度厚度为10μm，并利用PDMS压模对其进行压印，完全固化后，脱模，即得所述光学扩散膜。

实施例3

S1：制备核壳型光扩散微球：将2mol/L H₂SO₄溶液加入1000mL的35～50％(v/v)乙醇溶液中，调节pH为4.5，加入30mL氨丙基三甲氧基硅烷、20mL乙烯基三甲氧基硅烷、10mL苯基三乙氧基硅烷，40℃磁力搅拌反应6h，再加入1mol/L NaOH溶液调节pH为10，继续反应8h，得有机硅微球悬液；

再向所得有机硅微球悬液中加入2g Zn(NO₃)₂·6H₂O、3g Ce(NO₃)₃·6H₂O、2g Al(NO₃)₃·9H₂O、10g六亚甲基四胺，磁力搅拌1h，80℃回流5h，降至50℃，滴加30mL戊二醛交联改性2h，降至室温后，离心取沉淀物，并用去离子水和乙醇交替洗涤3次，真空干燥后，得核壳型光扩散微球；

S2：制备光扩散层涂料：称取聚氨酯丙烯酸酯100g、二缩三丙二醇二丙烯酸酯35g、核壳型光扩散微球30g、光引发剂184 3g，在无光条件下，搅拌均匀，得光扩散层涂料；

S3：紫外光压印：在波长为365nm、强度为420mJ·cm^-2的紫外光线辐射下，将光扩散层涂料涂布在厚度为60μmPET膜上，光扩散涂层厚度厚度为10μm，并利用PDMS压模对其进行压印，完全固化后，脱模，即得所述光学扩散膜。

对比例1：与实施例1相同，区别在于：直接将有机硅微球悬液离心、洗涤、真空干燥，得到有机硅微球，以有机硅微球代替核壳型光扩散微球。

对比例2：与实施例1相同，区别在于：将有机硅微球与纳米ZnO、纳米CeO₂、纳米Al₂O₃混合，混合比为3:0.1:0.15:0.1，以所得混合光扩散粒子代替核壳型光扩散微球。

对比例3：与实施例1相同，区别在于：不滴加戊二醛交联改性。

实施例1～3及对比例1～3制出的光学扩散膜光学性能指标如下表所示：

由上表可知，本发明光学扩散膜质地均一稳定，耐候性、耐久性良好，对可见光的透过率达93％以上，雾度达85％以上，紫外光透过率低于12％，400nm～480nm短波蓝光透过率低于15％。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (7)

1.一种光学扩散膜，其特征在于：该光学扩散膜以PET膜为基材，表面固化有光扩散层；所述光扩散层包括以下质量份原料：

所述核壳型光扩散微球的制备方法为：将H₂SO₄溶液加入35～50％(v/v)乙醇溶液中，调节pH为3.0～5.0，加入氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷，25～40℃磁力搅拌反应2～6h，再加入NaOH溶液调节pH为9～11，继续反应3～8h，得有机硅微球悬液；

再向所得有机硅微球悬液中加入Zn(NO₃)₂·6H₂O、Ce(NO₃)₃·6H₂O、Al(NO₃)₃·9H₂O、六亚甲基四胺，磁力搅拌0.5～1h，80℃回流3～5h，降至40～50℃，滴加戊二醛交联改性1～2h，降至室温后，离心取沉淀物，并用去离子水和乙醇交替洗涤2～3次，真空干燥后，得核壳型光扩散微球；

每100mL的35～50％(v/v)乙醇溶液中，各反应原料的用量如下：氨丙基三甲氧基硅烷2～3mL、乙烯基三甲氧基硅烷1～2mL、苯基三乙氧基硅烷0.5～1mL、Zn(NO₃)₂·6H₂O 0.1～0.2g、Ce(NO₃)₃·6H₂O 0.2～0.3g、Al(NO₃)₃·9H₂O 0.1～0.2g、六亚甲基四胺0.8～1.2g、戊二醛1.5～3mL。

2.根据权利要求1所述一种光学扩散膜，其特征在于，所述PET膜厚度为45～60μm。

3.根据权利要求1所述一种光学扩散膜，其特征在于，所述光扩散层厚度为8～10μm。

4.根据权利要求1所述一种光学扩散膜，其特征在于，所述光引发剂为光引发剂1173、光引发剂184、光引发剂907、光引发剂1490中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述一种光学扩散膜，其特征在于，所述H₂SO₄溶液浓度为0.5～2mol/L。

6.根据权利要求1所述一种光学扩散膜，其特征在于，所述NaOH溶液浓度为0.2～1mol/L。

7.如权利要求1～6任一项所述一种光学扩散膜的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：制备光扩散层涂料：在无光条件下，将聚氨酯丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、核壳型光扩散微球、光引发剂搅拌均匀，得光扩散层涂料；

S2：紫外光压印：在波长为365nm、强度为420mJ·cm^-2的紫外光线辐射下，将光扩散层涂料涂布在PET膜上，并利用PDMS压模对其进行压印，完全固化后，脱模，即得所述光学扩散膜。

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