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CN113736114A - 一种耐磨柔性扩散膜及其制备工艺 - Google Patents

一种耐磨柔性扩散膜及其制备工艺 Download PDF

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CN113736114A
CN113736114A CN202110699131.3A CN202110699131A CN113736114A CN 113736114 A CN113736114 A CN 113736114A CN 202110699131 A CN202110699131 A CN 202110699131A CN 113736114 A CN113736114 A CN 113736114A
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CN
China
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diffusion
coating
diffusion film
preparing
silicon dioxide
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向一民
安太勇
张杰海
陈志强
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Jiangsu Yilicom New Material Co ltd
Original Assignee
Jiangsu Yilicom New Material Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种耐磨柔性扩散膜及其制备工艺,包括以下步骤:(1)制备扩散粒子:取硅源、氨水,制得二氧化硅微球;注入锌离子,制得改性二氧化硅微球;加入尿素、酒石酸钠、乙烯基三甲氧基硅烷,反应;加入聚乙烯、引发剂,反应;(2)制备膜体:取端羟基聚丁二烯、乙醛酸反应,与间苯二胺反应,制得改性聚丁二烯;与扩散粒子、马来酸酐反应,涂布,拉伸;(3)制备扩散膜:取涂料涂布于扩散膜体表面,涂覆面与基膜复合,固化。本发明通过对扩散膜组分及其制备工艺的设置,形成基膜、扩散膜体层面结构,并利用涂料将二者粘结、填充,两两间均存在相对折射,能够有效增加光折射,减少反向散射,提高所制扩散膜的透过率和雾度。

Description

一种耐磨柔性扩散膜及其制备工艺
技术领域
本发明涉及光学膜技术领域,具体为一种耐磨柔性扩散膜及其制备工艺。
背景技术
随着LED、PC等显示的普及,人们对显示器的光效、光扩散性、显色性的要求越来越高。但光效、光扩散性、显色性相互制约,要实现高光效高扩散兼的难度较大。针对常规显示器,当其他材质、性质确定后,扩散膜的性能就决定了显示器的光效、扩散率。。扩散膜材料按结构及扩散原理的差别,主要分为两大类:掺杂离子型和表面微结构型,常用方法是掺杂离子型,但透光率和扩散率是一对矛盾的技术指标,存在着此消彼长的关系,如何获得高透光率和高扩散率兼顾的扩散膜是重要的技术热点;且随着产品的更新迭代,人们对扩散膜的柔性、耐磨性能要求提高。因此,我们提出一种耐磨柔性扩散膜及其制备工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐磨柔性扩散膜及其制备工艺,以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种耐磨柔性扩散膜的制备工艺,包括以下步骤:
(1)制备扩散粒子:
取硅源、氨水混合,加入无水乙醇,搅拌反应,制得二氧化硅微球;
取二氧化硅微球,注入锌离子,退火,制得改性二氧化硅微球;
取改性二氧化硅微球加入去离子水分散,加入尿素、酒石酸钠,搅拌,加入乙烯基三甲氧基硅烷,调节体系至酸性,升温反应;取反应产物,加入聚乙烯、引发剂,升温反应,制得扩散粒子;
(2)制备膜体:
取端羟基聚丁二烯、乙醛酸混合,升温反应,得到端醛基聚丁二烯;
取端醛基聚丁二烯、间苯二胺混合,升温反应,制得改性聚丁二烯;
取纯钛基板,浸于氢氧化钠溶液,取碳酸氢钠溶液浸泡,沸水煮,得到模板;
取扩散粒子、改性聚丁二烯、马来酸酐、引发剂,加热混合,涂布在模板表面,冷却成膜,拉伸,制得扩散膜体;
(3)制备扩散膜:
取二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂,制得涂料,涂布于扩散膜体表面,涂覆面与基膜复合,紫外固化,制得扩散膜。
进一步的,所述步骤(1)包括以下步骤:
取正硅酸四乙酯、氨水混合,加入无水乙醇,室温搅拌,反应5~6h,离心,取沉淀物利用乙醇洗涤3~5次,干燥,得到二氧化硅微球;正硅酸四乙酯在氨水作用下,形成二氧化硅微球;
取二氧化硅微球,利用金属蒸汽真空弧离子注入机,注入锌离子,工艺为:加速电压27~30kV,注入量1.2×1017~1.8×1017/cm2,锌离子能量87~140keV,束流密度2.0~7.0μA/cm2,退火,工艺为:氧气气氛,退火温度400~900℃,时间1~8h,制得改性二氧化硅微球;利用金属蒸汽真空弧离子注入锌离子,锌离子弥散在二氧化硅微球中,在氧气气氛退火条件下,锌离子与氧接触形成氧化锌纳米颗粒,高温下氧化锌尺寸缩小,形成较为致密的氧化锌类颗粒膜,能够提高所制扩散膜的耐磨性和力学性能;
取改性二氧化硅微球加入去离子水,超声分散50~80min,加入尿素、酒石酸钠,搅拌,加入乙烯基三甲氧基硅烷,调节体系pH至3~4,搅拌50~80min,175~185℃温度下恒温反应3~4h,冷却,离心,取沉淀物水洗3~5次,70~80℃温度下干燥20~27h;取反应产物,加入聚乙烯、引发剂,165~200℃温度下反应6~10h,制得扩散粒子。
通过上述工艺,在改性二氧化硅微球表面包裹有机硅氧烷,提高表面均匀性和平整度,然后与聚乙烯交联,增加所制扩散膜的柔性,形成具有不同折射率的多壳层结构,能够对入射光线产生多重散射,提高所制扩散膜的光扩散性能;且多壳层结构中相邻结构间的折射率之差较小,能够有效减少反向散射,降低光损,提高所制扩散膜的透过率;同时在改性二氧化硅微球表面包裹有机物时,其上的氧化锌能够协同引发剂,促进有基硅氧烷与聚乙烯间的交联反应,使得所制扩散膜体的力学性能得到提高;其中引发剂可为叔丁基过氧化特戊酸酯,用量为0.2~0.3wt%;
进一步的,所述步骤(1)中尿素、酒石酸钠、乙烯基三甲氧基硅烷的质量比为2.1:(0.36~0.40):(1.9~2.0)。
进一步的,所述步骤(2)包括以下步骤:
取端羟基聚丁二烯、乙醛酸混合,升温至100~160℃,在氮气氛围中,加入环己烷、对甲苯磺酸,升温至130~160℃反应1~2h,抽真空反应2~4h,无水乙醇提纯,得到端醛基聚丁二烯;
取端醛基聚丁二烯、间苯二胺混合,升温至160~250℃,加入醋酸,搅拌,反应6~12h,离心,洗涤,干燥,制得改性聚丁二烯;
取纯钛基板,利用金相砂纸打磨,丙酮、无水乙醇清洗,70~80℃温度下干燥100~140min,取硝酸、氢氟酸的混合溶液进行清洗,除去表面打磨抛光留下的划痕;置于1mol/L溴化钠溶液中,溶液温度为0~1℃,以500mA/cm的电流密度刻蚀5~7min,形成具有起伏,起伏中具有孔洞的表面结构,置于硝酸、氢氟酸混合液中浸泡1~2min,弱化起伏结构,得到具有正六边形形貌的孔洞;
取扩散粒子、改性聚丁二烯、马来酸酐、引发剂,加热至156~178℃混合,涂布在模板表面,65~75℃热压5~15min,冷却成膜,横向拉伸30~50倍,纵向拉伸10~30倍,制得扩散膜体。
在上述技术方案中,以端羟基聚丁二烯为原料,与乙醛酸反应,生成端醛基聚丁二烯,其中的醛基与间苯二胺反应,生成亚胺键,得到改性聚丁二烯;在马来酸酐、引发剂作用下与扩散粒子表面的有机物发生交联,在模板制膜,由于物理边界的限制,扩散粒子中改性二氧化硅微球在模板形成的孔洞中自组装,使得所制膜体具有较为规则的扩散粒子分布,提高所制扩散膜的均一性;而模板中未被微球占据的孔洞,由有机物填充,形成纳米级的具有正六边形凸起;拉伸后,该正六边形凸起变为微米结构,增强所制扩散膜对入射光的折射,提高光扩散性能;其中的改性聚丁二烯具有较好的拉伸性能和柔性,能够实现较高倍数的拉伸,利于所制扩散膜的柔性体现;
进一步的,所述端羟基聚丁二烯中羟基与乙醛酸、环己烷、对甲苯磺酸的摩尔比为1:1:(0.1~0.2):(0.06~0.09),所述端醛基聚丁二烯中醛基、间苯二胺的摩尔比为1:0.5,所述扩散粒子、改性聚丁二烯、马来酸酐的质量比为(10~15):100:(4~6)。
进一步的,所述步骤(3)包括以下步骤:
取二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂,制得涂料,在无光条件下混合搅拌均匀,涂布于扩散膜体表面,涂覆面与基膜复合,表面涂布涂料,超声处理5~10min,紫外光下固化10~15min,制得扩散膜。
进一步的,所述二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂的质量比为5:(15~19):(0.4~0.5)。
进一步的,所述基膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯,所述基膜经过氧等离子体表面处理,所述扩散膜的厚度与扩散膜体的厚度比为(2~3):1。
在上述技术方案中,引发剂可为过氧化异丙苯,基膜经过氧等离子体表面处理,形成含氧极性基团;二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂混合得到涂料,涂布于基膜和扩散膜体的表面,提高二者间的粘结性,并填充扩散膜体中形成的孔洞,提高所制扩散膜的表面平整度,基膜、扩散膜体及涂料间存在相对折射,且两两折射率之差不大,能够有效增加光折射,减少反向散射,提高所制扩散膜的透过率和雾度;并提高所制扩散膜的耐弯曲疲劳性能,体现扩散膜的柔性;限制扩散膜、扩散膜体的厚度比,确保扩散膜体现较高的透过率和雾度。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
1.本发明的耐磨柔性扩散膜及其制备工艺,通过对扩散膜组分及其制备工艺的设置,形成基膜、扩散膜体层面结构,并利用涂料将二者粘结、填充,两两间均存在相对折射,能够有效增加光折射,减少反向散射,提高所制扩散膜的透过率和雾度。
2.本发明的耐磨柔性扩散膜及其制备工艺,通过对扩散粒子组分及其制备工艺的设置,形成二氧化硅-氧化锌-有机硅交联聚乙烯多壳层结构,相邻结构间的折射率之差较小,能够有效减少反向散射,提高所制扩散膜的透过率;其中氧化锌渗透并包裹二氧化硅,提高所制扩散膜的耐磨性能和力学性能,有机硅交联聚乙烯能够提高所制扩散膜体的柔性。
3.本发明的耐磨柔性扩散膜及其制备工艺,通过对扩散膜体组分及其制备工艺的设置,将扩散粒子与改性聚丁二烯交联涂布在模板上,并进行拉伸,改性聚丁二烯等有机物、扩散粒子在模板中的孔洞中自组装,使得所制膜体中的扩散粒子均匀分布,拉伸后有机物形成微米凸起结构,增强所制扩散膜对入射光的折射;改性聚丁二烯具有较好的拉伸性能和柔性,能够实现较高倍数的拉伸,利于所制扩散膜的柔性体现,并对扩散粒子进行定位,防止其漂移。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
以下基膜成分、厚度、制备工艺均相同。
实施例1
(1)制备扩散粒子:
取正硅酸四乙酯、氨水混合,加入无水乙醇,室温搅拌,反应5h,离心,取沉淀物利用乙醇洗涤3次,干燥,得到二氧化硅微球;
取二氧化硅微球,利用金属蒸汽真空弧离子注入机,注入锌离子,工艺为:加速电压27kV,注入量1.2×1017/cm2,锌离子能量87keV,束流密度2.0μA/cm2,退火,工艺为:氧气气氛,退火温度600℃,时间1h,制得改性二氧化硅微球;
取改性二氧化硅微球加入去离子水,超声分散50min,加入尿素、酒石酸钠,搅拌,加入乙烯基三甲氧基硅烷,调节体系pH至4,搅拌50min,175℃温度下恒温反应3h,冷却,离心,取沉淀物水洗3次,70℃温度下干燥20h;其中尿素、酒石酸钠、乙烯基三甲氧基硅烷的质量比为2.1:0.36:1.9;
取反应产物,加入聚乙烯、引发剂,165℃温度下反应6h,制得扩散粒子;
(2)制备膜体:
取端羟基聚丁二烯、乙醛酸混合,升温至100℃,在氮气氛围中,加入环己烷、对甲苯磺酸,端羟基聚丁二烯中羟基与乙醛酸、环己烷、对甲苯磺酸的摩尔比为1:1:0.1:0.06,升温至130℃反应1h,抽真空反应2h,无水乙醇提纯,得到端醛基聚丁二烯;
取端醛基聚丁二烯、间苯二胺混合,端醛基聚丁二烯中醛基、间苯二胺的摩尔比为1:0.5,升温至160℃,加入醋酸,搅拌,反应6h,离心,洗涤,干燥,制得改性聚丁二烯;
取纯钛基板,利用金相砂纸打磨,丙酮、无水乙醇清洗,70℃温度下干燥100min,取硝酸、氢氟酸的混合溶液进行清洗;置于1mol/L溴化钠溶液中,溶液温度为1℃,以500mA/cm的电流密度刻蚀5min,置于硝酸、氢氟酸混合液中浸泡1min,得到模板;
取扩散粒子、改性聚丁二烯、马来酸酐、引发剂,扩散粒子、改性聚丁二烯、马来酸酐的质量比为10:100:4,加热至156℃混合,涂布在模板表面,65℃热压5min,冷却成膜,横向拉伸30倍,纵向拉伸10倍,制得扩散膜体;
(3)制备扩散膜:
取二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂,二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂的质量比为5:15:0.4,制得涂料,在无光条件下混合搅拌均匀,涂布于扩散膜体表面,涂覆面与基膜复合,表面涂布涂料,超声处理5min,紫外光下固化10min,制得扩散膜。
基膜为经过氧等离子体表面处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯,扩散膜的厚度与扩散膜体的厚度比为2:1。
实施例2
(1)制备扩散粒子:
取正硅酸四乙酯、氨水混合,加入无水乙醇,室温搅拌,反应5.5h,离心,取沉淀物利用乙醇洗涤4次,干燥,得到二氧化硅微球;
取二氧化硅微球,利用金属蒸汽真空弧离子注入机,注入锌离子,工艺为:加速电压28kV,注入量1.5×1017/cm2,锌离子能量107keV,束流密度4.5μA/cm2,退火,工艺为:氧气气氛,退火温度800℃,时间4h,制得改性二氧化硅微球;
取改性二氧化硅微球加入去离子水,超声分散65min,加入尿素、酒石酸钠,搅拌,加入乙烯基三甲氧基硅烷,调节体系pH至3.5,搅拌65min,180℃温度下恒温反应3.5h,冷却,离心,取沉淀物水洗4次,75℃温度下干燥24h;其中尿素、酒石酸钠、乙烯基三甲氧基硅烷的质量比为2.1:0.38:1.9;
取反应产物,加入聚乙烯、引发剂,183℃温度下反应8h,制得扩散粒子;
(2)制备膜体:
取端羟基聚丁二烯、乙醛酸混合,升温至130℃,在氮气氛围中,加入环己烷、对甲苯磺酸,端羟基聚丁二烯中羟基与乙醛酸、环己烷、对甲苯磺酸的摩尔比为1:1:0.1:0.07,升温至145℃反应1.5h,抽真空反应3h,无水乙醇提纯,得到端醛基聚丁二烯;
取端醛基聚丁二烯、间苯二胺混合,端醛基聚丁二烯中醛基、间苯二胺的摩尔比为1:0.5,升温至205℃,加入醋酸,搅拌,反应8h,离心,洗涤,干燥,制得改性聚丁二烯;
取纯钛基板,利用金相砂纸打磨,丙酮、无水乙醇清洗,75℃温度下干燥120min,取硝酸、氢氟酸的混合溶液进行清洗;置于1mol/L溴化钠溶液中,溶液温度为0℃,以500mA/cm的电流密度刻蚀6min,置于硝酸、氢氟酸混合液中浸泡1.5min,得到模板;
取扩散粒子、改性聚丁二烯、马来酸酐、引发剂,扩散粒子、改性聚丁二烯、马来酸酐的质量比为12:100:5,加热至167℃混合,涂布在模板表面,70℃热压10min,冷却成膜,横向拉伸40倍,纵向拉伸20倍,制得扩散膜体;
(3)制备扩散膜:
取二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂,二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂的质量比为5:17:0.4,制得涂料,在无光条件下混合搅拌均匀,涂布于扩散膜体表面,涂覆面与基膜复合,表面涂布涂料,超声处理7min,紫外光下固化12min,制得扩散膜。
基膜为经过氧等离子体表面处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯,扩散膜的厚度与扩散膜体的厚度比为2.5:1。
实施例3
(1)制备扩散粒子:
取正硅酸四乙酯、氨水混合,加入无水乙醇,室温搅拌,反应6h,离心,取沉淀物利用乙醇洗涤5次,干燥,得到二氧化硅微球;
取二氧化硅微球,利用金属蒸汽真空弧离子注入机,注入锌离子,工艺为:加速电压30kV,注入量1.8×1017/cm2,锌离子能量140keV,束流密度7.0μA/cm2,退火,工艺为:氧气气氛,退火温度900℃,时间2h,制得改性二氧化硅微球;
取改性二氧化硅微球加入去离子水,超声分散80min,加入尿素、酒石酸钠,搅拌,加入乙烯基三甲氧基硅烷,调节体系pH至3,搅拌80min,185℃温度下恒温反应4h,冷却,离心,取沉淀物水洗5次,80℃温度下干燥27h;其中尿素、酒石酸钠、乙烯基三甲氧基硅烷的质量比为2.1:0.40:2.0;
取反应产物,加入聚乙烯、引发剂,200℃温度下反应10h,制得扩散粒子;
(2)制备膜体:
取端羟基聚丁二烯、乙醛酸混合,升温至160℃,在氮气氛围中,加入环己烷、对甲苯磺酸,端羟基聚丁二烯中羟基与乙醛酸、环己烷、对甲苯磺酸的摩尔比为1:1:0.2:0.09,升温至160℃反应2h,抽真空反应4h,无水乙醇提纯,得到端醛基聚丁二烯;
取端醛基聚丁二烯、间苯二胺混合,端醛基聚丁二烯中醛基、间苯二胺的摩尔比为1:0.5,升温至250℃,加入醋酸,搅拌,反应12h,离心,洗涤,干燥,制得改性聚丁二烯;
取纯钛基板,利用金相砂纸打磨,丙酮、无水乙醇清洗,80℃温度下干燥140min,取硝酸、氢氟酸的混合溶液进行清洗;置于1mol/L溴化钠溶液中,溶液温度为0℃,以500mA/cm的电流密度刻蚀7min,置于硝酸、氢氟酸混合液中浸泡2min,得到模板;
取扩散粒子、改性聚丁二烯、马来酸酐、引发剂,扩散粒子、改性聚丁二烯、马来酸酐的质量比为15:100:6,加热至178℃混合,涂布在模板表面,75℃热压15min,冷却成膜,横向拉伸50倍,纵向拉伸30倍,制得扩散膜体;
(3)制备扩散膜:
取二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂,二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂的质量比为5:19:0.5,制得涂料,在无光条件下混合搅拌均匀,涂布于扩散膜体表面,涂覆面与基膜复合,表面涂布涂料,超声处理10min,紫外光下固化15min,制得扩散膜。
基膜为经过氧等离子体表面处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯,扩散膜的厚度与扩散膜体的厚度比为3:1。
对比例1
(1)制备扩散粒子:
取正硅酸四乙酯、氨水混合,加入无水乙醇,室温搅拌,反应5.5h,离心,取沉淀物利用乙醇洗涤4次,干燥,得到二氧化硅微球;
取二氧化硅微球加入去离子水,超声分散65min,加入尿素、酒石酸钠,搅拌,加入乙烯基三甲氧基硅烷,调节体系pH至3.5,搅拌65min,180℃温度下恒温反应3.5h,冷却,离心,取沉淀物水洗4次,75℃温度下干燥24h;其中尿素、酒石酸钠、乙烯基三甲氧基硅烷的质量比为2.1:0.38:1.9;
取反应产物,加入聚乙烯、引发剂,183℃温度下反应8h,制得扩散粒子;
其余制备工艺与实施例2相同,制得扩散膜。
对比例2
(1)制备扩散粒子:
取正硅酸四乙酯、氨水混合,加入无水乙醇,室温搅拌,反应5.5h,离心,取沉淀物利用乙醇洗涤4次,干燥,得到二氧化硅微球;
取二氧化硅微球,利用金属蒸汽真空弧离子注入机,注入锌离子,工艺为:加速电压28kV,注入量1.5×1017/cm2,锌离子能量107keV,束流密度4.5μA/cm2,退火,工艺为:氧气气氛,退火温度800℃,时间4h,制得改性二氧化硅微球;
取改性二氧化硅微球加入去离子水,超声分散65min,加入尿素、酒石酸钠,搅拌,加入乙烯基三甲氧基硅烷,调节体系pH至3.5,搅拌65min,180℃温度下恒温反应3.5h,冷却,离心,取沉淀物水洗4次,75℃温度下干燥24h;其中尿素、酒石酸钠、乙烯基三甲氧基硅烷的质量比为2.1:0.38:1.9;
取反应产物,加入聚乙烯、引发剂,183℃温度下反应8h,制得扩散粒子;
(2)制备扩散膜:
取二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂、扩散粒子,二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂、扩散粒子的质量比为5:17:0.4:2,制得涂料,在无光条件下混合搅拌均匀,涂布于扩散膜体表面,涂覆面与基膜复合,表面涂布涂料,超声处理7min,紫外光下固化12min,制得扩散膜。
基膜为经过氧等离子体表面处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯,扩散膜的厚度与扩散膜体的厚度比为2.5:1。
对比例3
(1)制备扩散粒子:
取正硅酸四乙酯、氨水混合,加入无水乙醇,室温搅拌,反应5.5h,离心,取沉淀物利用乙醇洗涤4次,干燥,得到二氧化硅微球;
取二氧化硅微球,利用金属蒸汽真空弧离子注入机,注入锌离子,工艺为:加速电压28kV,注入量1.5×1017/cm2,锌离子能量107keV,束流密度4.5μA/cm2,退火,工艺为:氧气气氛,退火温度800℃,时间4h,制得改性二氧化硅微球;
取改性二氧化硅微球加入去离子水,超声分散65min,加入尿素、酒石酸钠,搅拌,加入乙烯基三甲氧基硅烷,调节体系pH至3.5,搅拌65min,180℃温度下恒温反应3.5h,冷却,离心,取沉淀物水洗4次,75℃温度下干燥24h;其中尿素、酒石酸钠、乙烯基三甲氧基硅烷的质量比为2.1:0.38:1.9;
取反应产物,加入聚乙烯、引发剂,183℃温度下反应8h,制得扩散粒子;
(2)制备膜体:
取扩散粒子、聚丁二烯、马来酸酐、引发剂,扩散粒子、改性聚丁二烯、马来酸酐的质量比为12:100:5,加热至167℃混合,涂布在模板表面,70℃热压10min,冷却成膜,横向拉伸40倍,纵向拉伸20倍,制得扩散膜体;
(3)制备扩散膜:
取二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂,二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂的质量比为5:17:0.4,制得涂料,在无光条件下混合搅拌均匀,涂布于扩散膜体表面,涂覆面与基膜复合,表面涂布涂料,超声处理7min,紫外光下固化12min,制得扩散膜。
基膜为经过氧等离子体表面处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯,扩散膜的厚度与扩散膜体的厚度比为2.5:1。
对比例4
(2)制备膜体:
取端羟基聚丁二烯、乙醛酸混合,升温至130℃,在氮气氛围中,加入环己烷、对甲苯磺酸,端羟基聚丁二烯中羟基与乙醛酸、环己烷、对甲苯磺酸的摩尔比为1:1:0.1:0.07,升温至145℃反应1.5h,抽真空反应3h,无水乙醇提纯,得到端醛基聚丁二烯;
取端醛基聚丁二烯、间苯二胺混合,端醛基聚丁二烯中醛基、间苯二胺的摩尔比为1:0.5,升温至205℃,加入醋酸,搅拌,反应8h,离心,洗涤,干燥,制得改性聚丁二烯;
取纯钛基板,利用金相砂纸打磨,丙酮、无水乙醇清洗,75℃温度下干燥120min,取硝酸、氢氟酸的混合溶液进行清洗;置于1mol/L溴化钠溶液中,溶液温度为0℃,以500mA/cm的电流密度刻蚀6min,置于硝酸、氢氟酸混合液中浸泡1.5min,得到模板;
取扩散粒子、改性聚丁二烯,扩散粒子、改性聚丁二烯的质量比为12:100,加热至167℃混合,涂布在模板表面,70℃热压10min,冷却成膜,横向拉伸40倍,纵向拉伸20倍,制得扩散膜体;
其余制备工艺与实施例2相同,制得扩散膜。
对比例5
步骤(1)和步骤(2)与实施例2相同;
(3)制备扩散膜:
在基膜表面放置扩散膜体,热压,制得扩散膜,基膜为经过氧等离子体表面处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯,扩散膜的厚度与扩散膜体的厚度比为2.5:1。
对比例6
取基膜作为扩散膜。
实验
取实施例1-3、对比例1-6中得到的扩散膜,制得试样,分别对其透光率、雾度、耐磨性能、柔性进行检测并记录检测结果:
耐磨性能实验:取磨粒磨损试验机测试试样的耐磨性能,试样尺寸为40mm×25mm,在室温、65%相对湿度下,用表面镀铬的45#钢环在固定试样的表面进行旋转滑动摩擦,施加载荷180N,钢轮以200r/min的旋转速度顺时针转动,实验时间为2h,实验后用电子天平测量试样磨损前后的质量,计算磨损量,精度为0.1mg;
柔性实验:取反复弯折机测试试样的柔性,试样反复弯折,频率为1次/s,测试弯折5万次后试样的透光率和雾度;
Figure BDA0003129633410000111
Figure BDA0003129633410000121
根据上表中的数据,可以清楚得到以下结论:
实施例1-3中得到的扩散膜与对比例1-6得到的扩散膜形成对比,检测结果可知:
1、实施例1-3中得到的扩散膜与对比例6得到的扩散膜相比,其雾度数据明显提高,透过率、磨损率数据,反复弯折后透过率、雾度数据表现较好,这充分说明本发明所制扩散膜在保持较好光扩散性能的同时,具有较好的耐弯曲疲劳和耐磨性能;
2、与实施例2得到的扩散膜相比,对比例1中二氧化硅微球未注入锌离子,对比例2中未添加改性聚二丁烯,对比例3中聚丁二烯未进行改性,对比例4中扩散粒子未与改性聚丁二烯交联,对比例5中未设置涂料,其透过率、雾度、磨损率数据,反复弯折后透过率、雾度数据均有所变化,且整体性能取向劣化,可知本发明中对扩散膜组分及其制备工艺的设置能够优化所制扩散膜的光扩散性能、耐磨性能和柔性。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程方法物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程方法物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改等同替换改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种耐磨柔性扩散膜的制备工艺,其特征在于:包括以下步骤:
(1)制备扩散粒子:
取硅源、氨水混合,加入无水乙醇,搅拌反应,制得二氧化硅微球;
取二氧化硅微球,注入锌离子,退火,制得改性二氧化硅微球;
取改性二氧化硅微球加入去离子水分散,加入尿素、酒石酸钠,搅拌,加入乙烯基三甲氧基硅烷,调节体系至酸性,升温反应;取反应产物,加入聚乙烯、引发剂,升温反应,制得扩散粒子;
(2)制备膜体:
取端羟基聚丁二烯、乙醛酸混合,升温反应,得到端醛基聚丁二烯;
取端醛基聚丁二烯、间苯二胺混合,升温反应,制得改性聚丁二烯;
取纯钛基板,浸于氢氧化钠溶液,取碳酸氢钠溶液浸泡,沸水煮,得到模板;
取扩散粒子、改性聚丁二烯、马来酸酐、引发剂,加热混合,涂布在模板表面,冷却成膜,拉伸,制得扩散膜体;
(3)制备扩散膜:
取二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂,制得涂料,涂布于扩散膜体表面,涂覆面与基膜复合,紫外固化,制得扩散膜。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨柔性扩散膜的制备工艺,其特征在于:所述步骤(1)包括以下步骤:
取正硅酸四乙酯、氨水混合,加入无水乙醇,室温搅拌,反应5~6h,离心,取沉淀物利用乙醇洗涤3~5次,干燥,得到二氧化硅微球;
取二氧化硅微球,利用金属蒸汽真空弧离子注入机,注入锌离子,工艺为:加速电压27~30kV,注入量1.2×1017~1.8×1017/cm2,锌离子能量87~140keV,束流密度2.0~7.0μA/cm2,退火,工艺为:氧气气氛,退火温度400~900℃,时间1~8h,制得改性二氧化硅微球;
取改性二氧化硅微球加入去离子水,超声分散50~80min,加入尿素、酒石酸钠,搅拌,加入乙烯基三甲氧基硅烷,调节体系pH至3~4,搅拌50~80min,175~185℃温度下恒温反应3~4h,冷却,离心,取沉淀物水洗3~5次,70~80℃温度下干燥20~27h;
取反应产物,加入聚乙烯、引发剂,165~200℃温度下反应6~10h,制得扩散粒子。
3.根据权利要求2所述的一种耐磨柔性扩散膜的制备工艺,其特征在于:所述步骤(1)中尿素、酒石酸钠、乙烯基三甲氧基硅烷的质量比为2.1:(0.36~0.40):(1.9~2.0)。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨柔性扩散膜的制备工艺,其特征在于:所述步骤(2)包括以下步骤:
取端羟基聚丁二烯、乙醛酸混合,升温至100~160℃,在氮气氛围中,加入环己烷、对甲苯磺酸,升温至130~160℃反应1~2h,抽真空反应2~4h,无水乙醇提纯,得到端醛基聚丁二烯;
取端醛基聚丁二烯、间苯二胺混合,升温至160~250℃,加入醋酸,搅拌,反应6~12h,离心,洗涤,干燥,制得改性聚丁二烯;
取纯钛基板,利用金相砂纸打磨,丙酮、无水乙醇清洗,70~80℃温度下干燥100~140min,取硝酸、氢氟酸的混合溶液进行清洗;置于1mol/L溴化钠溶液中,溶液温度为0~1℃,以500mA/cm的电流密度刻蚀5~7min,置于硝酸、氢氟酸混合液中浸泡1~2min,得到模板;
取扩散粒子、改性聚丁二烯、马来酸酐、引发剂,加热至156~178℃混合,涂布在模板表面,65~75℃热压5~15min,冷却成膜,横向拉伸30~50倍,纵向拉伸10~30倍,制得扩散膜体。
5.根据权利要求4所述的一种耐磨柔性扩散膜的制备工艺,其特征在于:所述端羟基聚丁二烯中羟基与乙醛酸、环己烷、对甲苯磺酸的摩尔比为1:1:(0.1~0.2):(0.06~0.09),所述端醛基聚丁二烯中醛基、间苯二胺的摩尔比为1:0.5,所述扩散粒子、改性聚丁二烯、马来酸酐的质量比为(10~15):100:(4~6)。
6.根据权利要求1所述的一种耐磨柔性扩散膜的制备工艺,其特征在于:所述步骤(3)包括以下步骤:
取二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂,制得涂料,在无光条件下混合搅拌均匀,涂布于扩散膜体表面,涂覆面与基膜复合,表面涂布涂料,超声处理5~10min,紫外光下固化10~15min,制得扩散膜。
7.根据权利要求6所述的一种耐磨柔性扩散膜的制备工艺,其特征在于:所述二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂的质量比为5:(15~19):(0.4~0.5)。
8.根据权利要求1所述的一种耐磨柔性扩散膜的制备工艺,其特征在于:所述基膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯,所述基膜经过氧等离子体表面处理,所述扩散膜的厚度与扩散膜体的厚度比为(2~3):1。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种耐磨柔性扩散膜的制备工艺制得的一种耐磨柔性扩散膜。
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