本發(fā)明涉及平板顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種聚酯薄膜底涂用的聚氨酯-丙烯酸酯乳液。
背景技術(shù)：
聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜由于具有優(yōu)良的機(jī)械性能、電氣性能和耐化學(xué)腐蝕性能，被廣泛用于液晶顯示器(LCD)、模內(nèi)裝飾(如增亮膜、擴(kuò)散膜、硬化膜等)等生產(chǎn)領(lǐng)域。但由于聚酯薄膜表面的高度結(jié)晶取向，導(dǎo)致它表面性能較差，與各種油墨、粘合劑、涂料等物質(zhì)之間粘接性差。通?？梢酝ㄟ^在熱塑性樹脂膜表面涂覆含有聚酯類樹脂、聚丙烯酸酯類樹脂、聚氨酯類樹脂等粘合劑的粘接改性層，來改善聚酯薄膜與其他功能涂層間的附著力。
中國專利201310410503.1公開了一種丙烯酸酯-聚氨酯乳液，該乳液首先制備了一種丙烯酸酯-聚氨酯溶液，再加入丙烯酸酯類單體合成丙烯酸酯-聚氨酯乳液，并將其涂覆于BOPET薄膜表面，以改善聚酯薄膜的表面性能，以提高聚酯薄膜的表面張力。
中國專利201310692661.0公開了一種光學(xué)聚酯薄膜用高附著力水性涂布液，該涂布液將水性聚氨酯、水溶性聚酯、氨基樹脂共混，通過加入潤(rùn)濕劑、pH調(diào)節(jié)劑等助劑制成，將該涂布液涂覆于聚酯薄膜表面，得到涂層與薄膜之間的附著力達(dá)到4B的預(yù)涂膜。
上述技術(shù)中的乳液結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，乳液中不含有交聯(lián)基團(tuán)，導(dǎo)致預(yù)涂膜耐水性較差，且上述乳液涂覆薄膜表面固化后不含有能參與UV固化的活性基團(tuán)，底涂層和功能涂層之間難以形成有效的化學(xué)鍵合。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足、提供一種聚氨酯-丙烯酸酯乳液，該乳液涂覆在聚酯薄膜表面，可以提高聚酯薄膜與功能涂層之間的附著力，經(jīng)UV老化試驗(yàn)72h后，功能涂層100％不脫落。
本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供表面涂布有該聚氨酯-丙烯酸酯乳液的聚酯薄膜。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種聚氨酯-丙烯酸酯乳液，通過以下步驟制備：
在反應(yīng)器中加入聚合物多元醇10重量份～20重量份、二異氰酸酯15～25重量份、擴(kuò)鏈劑1重量份～3重量份，加入催化劑0.2重量份～0.5重量份，在70～85℃反應(yīng)20～40min，加入1重量份～3重量份封端劑，反應(yīng)20～40min，再加入含雙鍵烷基羥基酯5重量份～15重量份，再降溫至50～60℃反應(yīng)0.5～1.5h，制得聚氨酯大分子單體；
稱量硬單體20重量份～50重量份、軟單體10重量份～30重量份、功能單體5重量份～10重量份、含氟丙烯酸酯單體5重量份～10重量份、聚氨酯大分子單體5重量份～10重量份、引發(fā)劑0.5重量份～1.5重量份混合均勻，制得溶液A；
向聚氨酯大分子單體中加入溶劑50重量份～100重量份和1/5～1/2重量的溶液A，升溫至70～80℃反應(yīng)20～40min后，剩余部分的溶液A逐滴加入，反應(yīng)2～4h后，降溫至50～60℃，加入堿液中和至pH值為7～10，加入150重量份～250重量份去離子水，攪拌30～50min后，制得聚氨酯-丙烯酸酯乳液。
上述聚氨酯-丙烯酸酯乳液，所述聚合物多元醇為蓖麻油、聚碳酸酯多元醇中的一種或任意組合；所述的二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯、1,4-環(huán)己烷二異氰酸酯中的一種或任意組合。
上述聚氨酯-丙烯酸酯乳液，所述封端劑為甲乙酮肟、環(huán)己酮肟中的一種或任意組合；所述的含雙鍵烷基羥基酯為丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯中的一種或任意組合。
上述聚氨酯-丙烯酸酯乳液，所述硬單體為甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯中的一種或任意組合。所述的軟單體為丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸十二烷基酯中的一種或任意組合。
上述聚氨酯-丙烯酸酯乳液，所述含氟丙烯酸酯單體為甲基丙烯酸三氟乙酯、全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯、N-羥乙基全氟辛酰胺甲基丙烯酸酯中的一種或任意組合。
上述聚氨酯-丙烯酸酯乳液，所述堿液為三乙胺、N,N-二甲基乙醇胺中的一種或任意組合。
一種聚酯薄膜，至少一個(gè)表面含有上述聚氨酯-丙烯酸酯乳液制成的底涂層。
一種擴(kuò)散膜，含有支持體，擴(kuò)散層和防粘層，所述支持體為上述聚酯薄膜。
一種硬化膜，包括支持體和硬化層，所述支持體為上述聚酯薄膜。
一種增亮膜，含有支持體和增亮層，所述支持體為上述聚酯薄膜。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1.本發(fā)明提供的聚氨酯-丙烯酸酯乳液，采用甲乙酮肟對(duì)部分異氰酸根進(jìn)行封端，在薄膜橫向拉伸過程中，進(jìn)行熱固化，封閉的異氰酸根被高溫解封并參與固化交聯(lián)，形成互穿網(wǎng)絡(luò)有利于增強(qiáng)底涂層與聚酯薄膜的附著力。
2.本發(fā)明中所用的聚合物多元醇蓖麻油是一種天然物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)中含有烯鍵、酯鍵、羥基等活性基團(tuán)，烯鍵的存在，使得制得的聚氨酯-丙烯酸酯乳液在涂覆功能涂層后，可參與UV固化，酯鍵、羥基等活性基團(tuán)的存在，可參與固化交聯(lián)，形成立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增加底涂層與功能涂層之間的附著力。
3.本發(fā)明中所用的含氟丙烯酸酯單體，在結(jié)構(gòu)中引入含氟基團(tuán)，可賦予聚氨酯-丙烯酸酯乳液優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性、抗紫外線性、耐水性，使得底涂層在紫外線照射后仍能保持較優(yōu)的性能，特別是能夠保持底涂層與功能涂層之間的附著力。
4.用本發(fā)明提供的含有表面涂層的聚酯薄膜制備的擴(kuò)散膜、硬化膜、增亮膜可實(shí)現(xiàn)附著力100％，經(jīng)過UV老化實(shí)驗(yàn)72h后，附著力仍可得到100％不脫落。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不局限于此。
實(shí)施例1
1.聚氨酯-丙烯酸酯乳液的制備
在反應(yīng)器中加入蓖麻油10g、1,4-環(huán)己烷二異氰酸酯15g、1,4-丁二醇3g，加入二月桂酸二丁基錫0.3g，在80℃反應(yīng)30min，加入1g甲乙酮肟，反應(yīng)30min，再加入丙烯酸羥乙酯10g，再降溫至55℃反應(yīng)0.5h，制得聚氨酯大分子單體；
稱量甲基丙烯酸乙酯30g、丙烯酸十二烷基酯10g、甲基丙烯酸10g、N-羥乙基全氟辛酰胺甲基丙烯酸酯10g、聚氨酯大分子單體10g、偶氮二異丁腈1.5g混合均勻，制得溶液A；
加入乙二醇丁醚100g和溶液A重量的1/2于反應(yīng)器中，升溫至80℃反應(yīng)40min，通過滴液漏斗滴加剩余部分的溶液A，反應(yīng)4h后，降溫至60℃，加入N,N-二甲基乙醇胺中和至pH值為10，加入250g去離子水，攪拌50min后，制得聚氨酯-丙烯酸酯乳液。
2.聚酯薄膜的制備
(1)取20g上述聚氨酯-丙烯酸酯乳液、0.15g固化劑、0.6g潤(rùn)濕劑、0.4g二氧化硅分散體的分散體液和100g去離子水，經(jīng)高剪切乳化劑分散均勻，得到聚酯薄膜涂布用的底涂液；
(2)將干燥的聚酯切片熔融擠出冷卻成為無取向的鑄塑厚片，經(jīng)縱向拉伸2.7倍，在其表面涂覆預(yù)涂底層液后，再進(jìn)行橫向拉伸3倍，經(jīng)250℃熱定型收卷得到厚度為100μm的聚酯薄膜，底涂層的厚度為0.15μm。
3.增亮膜的制備
在步驟2所述聚酯薄膜涂層面涂覆增亮液，在模壓棱鏡圖案的同時(shí)進(jìn)行能量為400mJ/cm2的紫外光UV照射，固化后收卷制得增亮膜，測(cè)其性能(見表1)。
實(shí)施例2
1.聚氨酯-丙烯酸酯乳液的制備
在反應(yīng)器中加入聚碳酸酯多元醇20g、異佛爾酮二異氰酸酯10g、1,4-環(huán)己烷二異氰酸酯10g、1,4-丁二醇2g，加入辛酸亞錫0.3g，在85℃反應(yīng)40min，加入3g環(huán)己酮肟，反應(yīng)40min，再加入甲基丙烯酸羥乙酯15g，再降溫至50℃反應(yīng)1.5h，制得聚氨酯大分子單體；
稱量甲基丙烯酸正丁酯40g、丙烯酸十二烷基酯10g、丙烯酸正辛酯20g、丙烯酸8g、甲基丙烯酸三氟乙酯4g、全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯4g、聚氨酯大分子單體7g、偶氮二異丁腈0.5g、過氧化二苯甲酰0.5g混合均勻，制得溶液A；
加入異丙醇40g、乙二醇丁醚40g、溶液A重量的1/3于反應(yīng)器中，升溫至75℃反應(yīng)30min，通過滴液漏斗滴加剩余部分的溶液A，反應(yīng)3h后，降溫至55℃，加入N,N-二甲基乙醇胺和三乙胺中和至pH值為9，加入150g去離子水，攪拌40min后，制得聚氨酯-丙烯酸酯乳液。
2.聚酯薄膜的制備
采用上述聚氨酯-丙烯酸酯乳液，按照實(shí)施例1中聚酯薄膜的制備方法進(jìn)行制備。
3.擴(kuò)散膜的制備
在步驟2所述聚酯薄膜涂層面涂覆一層擴(kuò)散液，通過能量為400mJ/cm2的紫外光進(jìn)行UV照射，固化后收卷制得擴(kuò)散膜，測(cè)其性能(見表1)。
實(shí)施例3
1.聚氨酯-丙烯酸酯乳液的制備
在反應(yīng)器中加入蓖麻油10g、聚碳酸酯多元醇5g、異佛爾酮二異氰酸酯25g、二乙醇胺1g，加入二月桂酸二丁基錫0.1g、辛酸亞錫0.1g，在70℃反應(yīng)20min，加入1g甲乙酮肟、1g環(huán)己酮肟，反應(yīng)20min，再加入丙烯酸羥乙酯5g、甲基丙烯酸羥乙酯5g，再降溫至60℃反應(yīng)1h，制得聚氨酯大分子單體；
稱量甲基丙烯酸正丁酯25g、甲基丙烯酸乙酯25g、丙烯酸正辛酯20g、丙烯酸5g、甲基丙烯酸三氟乙酯5g、聚氨酯大分子單體5g、過氧化二苯甲酰0.5g混合均勻，制得溶液A；
加入異丙醇50g和溶液A重量的1/5于反應(yīng)器中，升溫至70℃反應(yīng)20min，通過滴液漏斗滴加剩余部分的溶液A，反應(yīng)2h后，降溫至50℃，加入N,N-二甲基乙醇胺中和至pH值為7，加入200g去離子水，攪拌30min后，制得聚氨酯-丙烯酸酯乳液。
2.聚酯薄膜的制備
采用上述聚氨酯-丙烯酸酯乳液，按照實(shí)施例1中聚酯薄膜的制備方法進(jìn)行制備。
3.增亮膜的制備
在步驟2所述聚酯薄膜涂層面涂覆增亮液，在模壓棱鏡圖案的同時(shí)進(jìn)行能量為400mJ/cm2的紫外光UV照射，固化后收卷制得增亮膜，測(cè)其性能(見表1)。
實(shí)施例4
1.聚氨酯-丙烯酸酯乳液的制備
在反應(yīng)器中加入聚碳酸酯多元醇13g、1,4-環(huán)己烷二異氰酸酯18g、1,4-丁二醇1g、二乙醇胺1g，加入辛酸亞錫0.4g，在82℃反應(yīng)35min，加入2.5g甲乙酮肟，反應(yīng)25min，再加入丙烯酸羥乙酯7g、甲基丙烯酸羥乙酯7g，再降溫至56℃反應(yīng)1h，制得聚氨酯大分子單體；
稱量甲基丙烯酸乙酯30g、丙烯酸正辛酯25g、甲基丙烯酸5g、丙烯酸4g、甲基丙烯酸三氟乙酯2g、全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯2g、N-羥乙基全氟辛酰胺甲基丙烯酸酯2g、聚氨酯大分子單體8g、過氧化二苯甲酰1.2g混合均勻，制得溶液A；
加入乙二醇丁醚60g、溶液A重量的1/4于反應(yīng)器中，升溫至78℃反應(yīng)25min，通過滴液漏斗滴加剩余部分的溶液A，反應(yīng)2.5h后，降溫至53℃，加入N,N-二甲基乙醇胺中和至pH值為8，加入220g去離子水，攪拌35min后，制得聚氨酯-丙烯酸酯乳液。
2.聚酯薄膜的制備
采用上述聚氨酯-丙烯酸酯乳液，按照實(shí)施例1中聚酯薄膜的制備方法進(jìn)行制備。
3.硬化膜的制備
在步驟2所述聚酯薄膜涂層面涂覆一層硬化液，通過能量為400mJ/cm2的紫外光進(jìn)行UV照射，固化后收卷制得硬化膜，測(cè)其性能(見表1)。
實(shí)施例5
1.聚氨酯-丙烯酸酯乳液的制備
在反應(yīng)器中加入蓖麻油9g、聚碳酸酯多元醇9g、異氟爾酮二異氰酸酯22g、二乙醇胺1.5g，加入二月桂酸二丁基錫0.1g、辛酸亞錫0.2g，在84℃反應(yīng)25min，加入1.5g甲乙酮肟、1g環(huán)己酮肟，反應(yīng)35min，再加入甲基丙烯酸羥乙酯12g，再降溫至58℃反應(yīng)1h，制得聚氨酯大分子單體；
稱量甲基丙烯酸乙酯35g、甲基丙烯酸7g、全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯3g、N-羥乙基全氟辛酰胺甲基丙烯酸酯3g、聚氨酯大分子單體6g、偶氮二異丁腈0.8g混合均勻，制得溶液A；
加入異丙醇20g、乙二醇丁醚60g、溶液A重量的1/3于反應(yīng)器中，升溫至72℃反應(yīng)35min，通過滴液漏斗滴加剩余部分的溶液A，反應(yīng)3.5h后，降溫至58℃，加入三乙胺中和至pH值為9，加入200g去離子水，攪拌45min后，制得聚氨酯-丙烯酸酯乳液。
2.聚酯薄膜的制備
采用上述聚氨酯-丙烯酸酯乳液，按照實(shí)施例1中聚酯薄膜的制備方法進(jìn)行制備。
3.擴(kuò)散膜的制備
在步驟2所述聚酯薄膜涂層面涂覆一層擴(kuò)散液，通過能量為400mJ/cm2的紫外光進(jìn)行UV照射，固化后收卷制得擴(kuò)散膜，測(cè)其性能(見表1)。
對(duì)比例1
1.聚氨酯-丙烯酸酯乳液的制備
在反應(yīng)器中加入聚四氫呋喃醚二醇15g、二苯甲烷二異氰酸酯20g、二乙醇胺1g，加入二月桂酸二丁基錫0.2g，在80℃反應(yīng)30min，加入1g環(huán)己酮肟，反應(yīng)30min，再加入丙烯酸羥乙酯12g，再降溫至50℃反應(yīng)1h，制得聚氨酯大分子單體；
稱量丙烯酸乙酯30g、丙烯酸10g、聚氨酯大分子單體10g、過氧化二苯甲酰0.5g混合均勻，制得溶液A；
加入丙二醇甲醚20g、溶液A重量的1/2于反應(yīng)器中，升溫至70℃反應(yīng)30min，通過滴液漏斗滴加剩余部分的溶液A，反應(yīng)3h后，降溫至50℃，加入N,N-二甲基乙醇胺中和至pH值為7，加入250g去離子水，攪拌30min后，制得聚氨酯-丙烯酸酯乳液。
2.聚酯薄膜的制備
采用上述聚氨酯-丙烯酸酯乳液，按照實(shí)施例1中聚酯薄膜的制備方法進(jìn)行制備。
3.增亮膜的制備
在步驟2所述聚酯薄膜涂層面涂覆增亮液，在模壓棱鏡圖案的同時(shí)進(jìn)行能量為400mJ/cm2的紫外光UV照射，固化后收卷制得增亮膜，測(cè)其性能(見表1)。
對(duì)比例2
在反應(yīng)器中加入聚醚二元醇10g、六亞甲基二異氰酸酯15g、三乙醇胺1.5g，加入二月桂酸二丁基錫0.2g，在80℃反應(yīng)30min，加入1,4-丁二醇1g擴(kuò)鏈，反應(yīng)1h后，加入十二烷基磺酸鈉1.5g，引入親水性基團(tuán)，反應(yīng)1h后，得到預(yù)聚體A；
降溫至60℃，向預(yù)聚體A中加入甲基丙烯酸羥乙酯0.2g，反應(yīng)30min，再加入0.3g季戊四醇，反應(yīng)20min后，加入二乙醇胺中和至pH為8，加水稀釋，制得聚氨酯-丙烯酸酯乳液。
2.聚酯薄膜的制備
采用上述聚氨酯-丙烯酸酯乳液，按照實(shí)施例1中聚酯薄膜的制備方法進(jìn)行制備。
3.硬化膜的制備
在步驟2所述聚酯薄膜涂層面涂覆一層硬化液，通過能量為400mJ/cm2的紫外光進(jìn)行UV照射，固化后收卷制得硬化膜，測(cè)其性能(見表1)。
表1性能表
表中附著力測(cè)試方法如下：
采用百格法測(cè)試聚酯薄膜與功能涂層之間的附著力，經(jīng)能量為340mJ/cm2UV老化試驗(yàn)箱老化72h后，以保留的功能涂層的格數(shù)評(píng)價(jià)附著力，100％表示最好，0％表示最差。