专利名称：膜转移法制备高耐磨和高抗冲性有机玻璃的方法
技术领域：
本发明涉及一种有机玻璃板材的制备方法，特别是一种膜转移法制备高 耐磨和高抗冲性有机玻璃的方法，其中包括耐磨层功能膜的转移、耐磨涂层 的配方、紫外光固化和耐磨层的喷涂技术。
背景技术：
普通有机玻璃的制备方法是用两片无机钢化玻璃作为模板，在膜板中
加入甲基丙烯酸甲酯的预聚体，经过45 5(TC水温聚合聚合约数小时，再 经过100 125"C左右高温约数小时后，得到普通有机玻璃。这种普通有机 玻璃的表面硬度只有2 3H (铅笔硬度)，而且表面电阻很大，易产生静电。 而具有耐磨和抗静电功能的、用于制作液晶显示屏和等离子显示器的耐磨有 机玻璃的表面硬度可达6H以上，表面电阻可达1090。目前，国内用于制 作液晶显示屏和等离子显示器的耐磨有机玻璃均依赖于进口。国外的耐磨有 机玻璃是采用表面涂层法(例如中国专利CN1439665A， CN1127695A， CN1168148A)，其方法是在普通有机玻璃的表面涂覆一层耐磨的涂层，即 得到耐磨有机玻璃。采用表面涂层法生产耐磨有机玻璃的不足之处是产品 的成品率低，而且有机玻璃的表面涂层的抗冲击性差，易产生折光性的变形。 我国在有机玻璃的微观结构与材料性能的研究上还处于起步阶段，已有采用 表面涂层法制备耐磨有机玻璃的报道。 发明内容本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种膜转移法制备高 耐磨和高抗冲性有机玻璃的方法，以解决现有表面涂层法生产耐磨有机玻璃 存在的产品成品率低，表面涂层抗冲击性差和易产生折光性的变形的问题。
本发明的技术方案是 一种膜转移法制备高耐磨和高抗冲性有机玻璃的 方法，其是先在无机钢化玻璃膜板上形成一层耐磨层涂料，再将耐磨层涂料 在无机钢化玻璃上固化形成耐磨层功能膜，然后用该固化形成耐磨层功能膜 的无机钢化玻璃作模板，按普通有机玻璃的制备方法制得高耐磨和高抗冲性 有机玻璃。
本发明更进一步的技术方案是将耐磨层涂料在无机钢化玻璃上用紫外 光固化形成具有互穿网络结构的耐磨层功能膜，并控制功能膜的一面不能全 部固化，以保证有足够多的双键在下一步反应中同有机玻璃的本体结合。
本发明更进一步的技术方案是本发明中的耐磨层涂料包括以下部分-
(1) 丙烯酸类预聚体，通常为甲基丙烯酸甲酯预聚体，其用量为5% 40%(以耐磨涂料层涂料的重量计，下同)，优选15% 30%;
(2) 多官能团丙烯酸酯活性稀释剂，可用于本耐磨涂层的丙烯酸酯有
季戊四醇三丙烯酸酯的用量为0% 40%，优选4% 25%;双季戊四醇四丙 烯酸酯的用量为0% 30%，优选5% 15%;三羟甲基丙垸三丙烯酸酯的用 量为0% 45%，优选10°/。 40%;新戊二醇丙烯酸酯的用量为0% 20%， 优选5% 15%;聚乙二醇丙烯酸酯的用量为0% 50°/。，优选20% 40%， 所用的聚乙二醇丙烯酸酯的聚乙醇的聚合度为n=200、 400或600，优选聚 合度为200或400;
在该组合物中活性稀释剂的用量及种类受到限制，耐磨层涂料的粘度不
能太高，若粘度太高，则对耐磨层的硬度和生产条件会产生不良影响，尽量 使用低粘度的单体非常有利于控制组合物的粘度，但低粘度单体全影响功能 膜的物理化学性质变化，多官能团单体含量增加进，交联双键大大增加，从 而由于收縮率的增加而产生裂纹，通常使用多官能团丙烯酸酯作为官能团， 因此必须保证功能膜具有良好的硬度来提高耐磨擦性；
(3) 光引发剂，本发明的光引发剂产生一种游离基并催化聚合反应， 它也可用作游离基聚合的引发剂，并能提高聚合速度，本发明的引发剂包括 2-羟基-2-甲基-l-苯基-丙-l-酮(1173)、 1-羟基-环己基-苯酮(184)或它们 的混合物，其用量是耐磨层涂料总重量的1%;
(4) 其它助剂如脱模剂、消泡剂、流平剂的比例为0.01% 1%。 本发明再进一步的技术方案是制备本发明耐磨涂料的方法包括 将多官能团丙烯酸酯活性稀释剂加入装有搅拌和加热设备的反应器中，
开动搅拌并升温到40 5(TC，然后加入甲基丙烯酸甲酯预聚体、光引发剂、 脱模剂全部溶解后，充分搅拌均匀即得到耐磨层涂料。
本发明中的功能膜厚度优选为10 50um，当功能膜的厚度超过50lim 时，易于发生裂缝，当功能膜少于10ixm时，得到的板材的耐磨性不均匀。
常用的涂布方法如刮涂、浸涂、淋涂、喷涂均可用于本发明，根椐有机 玻璃生产工艺的特殊性，和对功能膜的要求及涂料性质来确定涂布方法；采 用喷涂，特别是有气喷涂可以使本功能膜涂布得非常均匀，而且功能膜的厚 度可以很好的控制，本发明采用的喷涂方法是有气喷涂。耐磨层涂料是用气 喷雾或压力喷雾的形式喷涂的；优选气喷涂，特别是空气喷涂，可以使耐磨 涂层喷得很薄，很均匀。
不经过稀释的耐磨涂料也可以用于该有机玻璃的生产，但不能保证功能 膜的均匀性，采用加入甲基丙烯酸甲酯预聚体之后可以更好的将耐磨涂层喷 得均匀，而且厚度符合要求，其甲基丙烯酸甲酯预聚体的用量是总物料重量
的0.2 3倍，优选为0.5 1.5倍。
本发明与现有技术相比具有如下特点在本发明中所述的有机玻璃板 材表面硬度和表面电阻是足够的，抗冲击性和抗静电效果是优良的，透光性 也是良好的。因此，所述板材适于显示器面板，所述面板允许光从显示屏透 射。作为显示器面板与普通甲基丙烯酸酯板材的情况相比，本发明的耐磨有 机玻璃板材有明显的耐磨性和低吸潮性。
具体实施方式
实施例1
用喷枪喷涂的方法将耐磨涂料喷在300mmx300mm的无机钢化玻璃表 面，均匀地形成10um厚的涂层，耐磨涂料的混合物中含20%甲基丙烯酸甲 酯预聚体，5%季戊四醇三丙烯酸酯，5%双季戊四醇三丙烯酸酯，40%新戊 二醇丙烯酸酯，20%聚乙二醇丙烯酸酯，0.5%的硬酯酸，1.5%的自由基光引 发剂184， 0.5%的有机硅流平剂，0.5%的有机硅消泡剂。
利用1000w的紫外灯，以2m/min的移动速度使该配方的耐磨涂料层聚合。
再用涂有耐磨涂层的钢化玻璃作为模板，按普通有机玻璃的生产方法做
成3mm的有机玻璃，即可制得耐磨和抗冲击性能优异的有机玻璃。
进行铅笔硬度试验铅笔硬度大于6H，黄度指数保持不变，耐磨层没 有出现银纹，功能膜的附着力很好。
实施例2
用喷枪喷涂的方法将耐磨涂料喷在300mmx300mm的无机钢化玻璃表 面，均匀地形成10um厚的涂层，耐磨涂料的混合物中含25%甲基丙烯酸甲 酯预聚体，5%季戊四醇三丙烯酸酯，10%三羟甲基丙垸三丙烯酸酯，40%新 戊二醇丙烯酸酯，20%聚乙二醇丙烯酸酯，0.5%的硬酯酸，1.5%的自由基光 引发剂184， 0.5%的有机硅流平剂，0.5%的有机硅消泡剂。
利用1000w的紫外灯，以2m/min的移动速度使该配方的耐磨涂料层聚合。
再用涂有耐磨涂层的钢化玻璃作为模板，按普通有机玻璃的生产方法做 成3mm的有机玻璃，即可制得耐磨和抗冲击性能优异的有机玻璃。
进行铅笔硬度试验铅笔硬度大于6H,黄度指数保持不变，耐磨层没 有出现银纹，功能膜的附着力很好。 实施例3
用喷枪喷涂的方法将耐磨涂料喷在450mmx450mm的无机钢化玻璃表 面，均匀地形成10ixm厚的涂层，耐磨涂料的混合物中含20%甲基丙烯酸甲 酯预聚体，10%季戊四醇三丙烯酸酯，30%三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，40% 聚乙二醇丙烯酸酯，0.5%的硬酯酸，1.5%的自由基光引发剂184, 0.5%的有 机硅流平剂，0.5%的有机硅消泡剂。
利用1000w的紫外灯，以2m/min的移动速度使该配方的耐磨涂料层聚
合o
再用涂有耐磨涂层的钢化玻璃作为模板，按普通有机玻璃的生产方法做
成3mm的有机玻璃，即可制得耐磨和抗冲击性能优异的有机玻璃。
进行铅笔硬度试验铅笔硬度大于6H，黄度指数保持不变，耐磨层没 有出现银纹，功能膜的附着力很好。 实施例4
用喷枪喷涂的方法将耐磨涂料喷在1310mmxl510mm的无机钢化 玻璃表面，均匀地形成15"m厚的涂层，耐磨涂料的混合物中含20%甲基丙 烯酸甲酯预聚体，10%季戊四醇三丙烯酸酯，30%三羟甲基丙烷三丙烯酸酯， 20%新戊二醇丙烯酸酯，20%聚乙二醇丙烯酸酯，0.5%的硬酯酸，1.5%的自 由基光引发剂184， 0.5%的有机硅流平剂，0.5%的有机硅消泡剂。
利用IIKW的紫外灯，以2m/min的移动速度使该配方的耐磨涂料层聚合。
再用涂有耐磨涂层的钢化玻璃作为模板，按普通有机玻璃的生产方法做 成3mm的有机玻璃，即可制得耐磨和抗冲击性能优异的有机玻璃。
进行铅笔硬度试验铅笔硬度大于6H，黄度指数保持不变，耐磨层没 有出现银纹，功能膜的附着力很好。
对比例1
用两片1310mmx2510mm的钢化玻璃作为模板，加入甲基丙烯酸甲酯 的预聚体10KG，经过60'C水温聚合24小时，再经过115'C高温2小时后， 得到3mm普通有机玻璃。
进行铅笔硬度试验铅笔硬度为2H。
本发明的耐磨和高抗冲击性有机玻璃具有很高的耐磨性和高抗冲性，且 能在较大面积下正常生产。
本发明的高耐磨和高抗冲击性有机玻璃，可用于LCD/TV的显示屏面
和防护罩的安全玻璃，也可用于便携式电话。
本发明的发明人进行了研究，以开发高耐磨和高抗冲性有机玻璃。通过 调整耐磨层的配方，使用膜转移法，紫外光低温固化形成具有互穿网络结构 的功能膜，再通过与制作普通有机玻璃的工序，与有机玻璃本体紧密结合， 得到高耐磨和高抗冲性有机玻璃，并且维持有机玻璃不变的机械性能和透明 度，没有不希望的黄色出现，这样完成了本发明。
本发明不局限于上述的具体技术方案，只要采用先在无机钢化玻璃模板 上形成一层耐磨层涂料，再经固化形成耐磨层功能膜，然后用有耐磨层的无 机钢化玻璃作模板，按普通有机玻璃的制备方法，制备高耐磨和高抗冲性有 机玻璃，就落在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种膜转移法制备高耐磨和高抗冲性有机玻璃的方法，其特征是先在无机钢化玻璃膜板上形成一层耐磨层涂料，再将耐磨层涂料在无机钢化玻璃上固化形成耐磨层功能膜，然后用该固化形成耐磨层功能膜的无机钢化玻璃作模板，按普通有机玻璃的制备方法制得高耐磨和高抗冲性有机玻璃。
2、 根据权利要求1所述的膜转移法制备高耐磨和高抗冲性有机玻璃的方 法，其特征是将耐磨层涂料在无机钢化玻璃上用紫外光固化形成具有互穿网 络结构的耐磨层功能膜，并控制功能膜的一面不能全部固化，以保证有足够 多的双键在下一步反应中同有机玻璃的本体结合。
3、 根据权利要求1或2所述的膜转移法制备高耐磨和高抗冲性有机玻璃 的方法，其特征是所述的耐磨层涂料包括以下成分(1) 丙烯酸类预聚体，通常为甲基丙烯酸甲酯预聚体，其用量为耐磨涂料层涂料重量的5°/。 40°/。，优选15% 30%;(2) 多官能团丙烯酸酯活性稀释剂，可用于本耐磨涂层的丙烯酸酯有季 戊四醇三丙烯酸酯的用量为0% 40%，优选4% 25%;双季戊四醇四丙烯 酸酯的用量为0% 30%，优选5% 15%;三羟甲基丙垸三丙烯酸酯的用量 为0% 45%，优选10% 40%;新戊二醇丙烯酸酯的用量为0% 20%，优 选5% 15%;聚乙二醇丙烯酸酯的用量为0% 50%，优选20% 40°/。，所 用的聚乙二醇丙烯酸酯的聚乙醇的聚合度为11=200、 400或600，优选聚合度 为200或400;(3) 光引发剂，包括2-羟基-2-甲基-l-苯基-丙-l-酮(1173)、 1-羟基-环 己基-苯酮(184)或它们的混合物，其用量是耐磨层涂料总重的0.1% 3%;(4)其它助剂如脱模剂、消泡剂、流平剂，其用量是耐磨层涂料总重量的0.01% 1%。
4、 根据权利要求1或2所述的膜转移法制备高耐磨和高抗冲性有机玻 璃的方法，其特征是所述的耐磨层功能膜的脱模剂是常规的硬脂酸和聚乙二醇丙烯酸酯，其硬脂酸用量为0.01% 1%;聚乙二醇丙烯酸酯的用量为0% 50%。
5、 根据权利要求3所述的膜转移法制备高耐磨和高抗冲性有机玻璃的方 法，其特征是所述的耐磨层功能膜的脱模剂是常规的硬脂酸和聚乙二醇丙烯 酸酯，其硬脂酸用量为0.01% 1%;聚乙二醇丙烯酸酯的用量为0% 50%。
6、 根据权利要求3所述的膜转移法制备高耐磨和高抗冲性有机玻璃的方 法，其特征是所用的聚乙二醇丙烯酸酯的聚乙醇的聚合度为n=200、 400或 600。
7、 根据权利要求3所述的膜转移法制备高耐磨和高抗冲性有机玻璃的方 法，其特征是所述的耐磨层涂料是用气喷雾或压力喷雾的形式喷涂的。
8、 根据权利要求3所述的膜转移法制备高耐磨和高抗冲性有机玻璃的方 法，其特征是所述的耐磨层涂料是以甲基丙烯酸甲酯作为稀释溶剂，其用量 为耐磨层涂料的0.2 3倍。
9、 根据权利要求1或2所述的膜转移法制备高耐磨和高抗冲性有机玻璃 的方法，其特征是所述的耐磨层涂料的厚度为10 50um。
10、 根据权利要求3所述的膜转移法制备高耐磨和高抗冲性有机玻璃的 方法，其特征是所述的耐磨层涂料的厚度为10 50um。
全文摘要
一种膜转移法制备高耐磨和高抗冲性有机玻璃的方法，其是将甲基丙烯酸甲酯预聚体，季戊四醇三丙烯酸酯，双季戊四醇丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，新戊二醇二丙烯酸酯，聚乙二醇(200，400，600)二丙烯酸酯，己二醇二丙烯酸酯，光敏剂，流平剂和消泡剂喷到钢化玻璃模板上，再光固化成为功能膜，然后用附有功能膜的钢化玻璃做模板，将聚甲基丙烯酸甲酯预聚体灌入模具中，再按常规制备有机玻璃的工艺制得耐磨和抗冲性有机玻璃。在本发明中所述的有机玻璃板材表面硬度和表面电阻是足够的，抗冲击性和抗静电效果是优良的，透光性也是良好的，与普通的有机玻璃相比，具有明显的耐磨性和低吸潮性。
文档编号C08L33/08GK101104701SQ20071003521
公开日2008年1月16日 申请日期2007年6月26日 优先权日2007年6月26日
发明者伍雄飞, 张少华, 张珉瑞, 欧阳祥云 申请人:张少华