本发明涉及光学胶膜及其制备方法，特别涉及一种应用于触摸屏和液晶显示器面板贴合的UV交联固化丙烯酸酯改性EVA光学胶膜及其制备方法。
背景技术：
近年来，电子行业发展迅速，触摸屏和液晶屏的应用越来越广泛，目前其贴合用原材料主要有OCA和LOCA光学胶。OCA光学胶是一种无基体材料的双面贴合胶带，它是触摸屏和液晶屏面板贴合的最佳胶粘剂，但是其贴合难度大，精度要求高，不能手工贴合，特别是较大尺寸的触摸屏和液晶屏(例如7英寸以上)非常难以贴合，容易产生气泡，且不能返工。LOCA是基于OCA光学胶基础上发展出的一种液态光学胶，它是一种UV固化丙烯酸酯类液态光学胶，适用于触摸屏和液晶屏面板粘结，但它也存在工艺缺陷，容易流胶，气泡难除，生产效率低等问题，尤其是大尺寸面板更是难以贴合，并且无法对不良组件进行返工，造成生产成本难以控制。因此，在显示领域急需一种工艺简便、生产效率高、降低不良和能耗的新型光学材料，以适应显示领域的发展尤其是大尺寸面板产品贴合的需求。
鉴于OCA和LOCA光学胶贴合工艺的现状，近年来市场上不断开发出新型光学胶膜，如专利CN103525319A中提到一种紫外光交联固化EVA光学胶膜，其为一种热熔胶膜，在触摸屏贴合时，在层压机设备中加热预压，呈透明熔体状，此熔体可流动，且初压无粘性。此方法在贴合工艺相较OCA和LOCA具有很大优异性，可极大改善气泡、流胶、返工等加工问题，尤其是在大尺寸面板贴合更具有无可比拟的优势，极大提高生产效率和降低生产成本，是一种可完全替代OCA和LOCA光学胶的贴合工艺。此EVA基材，在光学性，粘结性上可完全满足触摸屏性能需求，但其在热稳定性方面极易热胀冷缩，对水汽阻隔性差等耐候性能较差，在触摸屏发展日新月异时下，触摸屏整体性能的要求也是越来越高，尤其是在车载触摸屏、户外显示屏、大尺寸触摸屏等对贴合光学材料的力学性能、耐候性能提出更高的要求。
对EVA基材进行改性以提高其力学性能和耐候性能是一个方向，在专利CN103525319A中也提到可用马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝改性EVA,但此类接枝物，其本身热稳定性和耐候性就不强，其改性的EVA在实践应用中，在热稳定性和耐候性方面，尤其是对水汽阻隔性无明显改善，甚至相较OCA和LOCA尤有不及，这对EVA光学胶膜在触摸屏贴合的应用受到了极大的限制。因此，对EVA进行有效的改性，提高其力学性和耐候性，以满足触摸屏性能的需求，成为了当下急需解决的一个重要而紧迫的课题。
技术实现要素：
本发明提供了一种UV交联固化丙烯酸酯改性EVA光学胶膜及其制备方法，其不但具有贴合工艺简便、可返工、提高生产效率、降低不良率和生产成本的特点，同时具有优异的力学性能和水汽阻隔性能、耐热稳定性能等耐候性。
由于EVA基材，其本身的热稳定性和耐水性较差，需对其进行有效的改性，为了实现本发明的目的，本发明采取如下技术方案：
一种UV交联固化丙烯酸酯改性EVA光学胶膜，其是由以重量份计的以下原料制备而成：
优选的，所述EVA的VA含量为28-46％,熔指MI为1-100g/10min；VA是指EVA材料结构中的VA成份，即乙烯-醋酸乙烯中的醋酸乙烯单体(VA)成份。熔指反映的是材料在一定温度作用下的可流动性能。
优选地，所述EVA改性聚合物为三官能团或以上多官能团具有高反应性、高固化性、高交联密度、高耐候性丙烯酸酯反应稀释单体为下列之一或其中两种以上的混合物：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，季戊四醇三丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，乙氧化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，季戊四醇四丙烯酸酯，二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯，二季戊四醇六丙烯酸酯。所述的丙烯酸酯反应单体，优选都具有三个及以上官能团，都具有高反应性、高固化性、高交联密度、高耐候性，并且所选用的优选是丙烯酸酯单体和甲基丙烯酸酯单体，丙烯酸酯单体相对甲基丙烯酸酯单体而言，丙烯酸酯单体活性高，但玻璃化温度(Tg)低、折光指数低、表面张力高、耐候耐化学品性低，而甲基丙烯酸酯单体相对活性低、但玻璃化温度(Tg)高、折光指数高、表面张力低、耐候耐化学品性高，此两种单体的结合实现反应过程和反应结果的协同效应。
优选地，所述自由基光引发剂为下列之一或其中两种以上的混合物：2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮，1-羟基环已基苯基甲酮。2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷，二苯甲酮，2-异丙基硫杂蒽酮，4,4’-二(二乙氨基)二苯甲酮，聚丁二醇250二-(2-羟甲氧基噻吨酮)酯，聚丁二醇250-(4-苯甲酰基苯氧乙酸)酯。所述光引发剂优选为自由基型光引发剂，此类光引发剂为通用型，价格低廉，反应性能佳，与配方体系兼容性好。
优选地，所述光稳定剂为下列之一或其中两种以上的混合物：(2,2,6，6-四甲基-4-哌啶)癸二酸酯，丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物，1-甲基-8-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶)癸二酸酯。
优选地，所述抗氧化剂为下列之一或其中两种以上的混合物：亚磷酸二苯基异癸基酯，亚磷酸三苯酯，亚磷酸一苯二异辛酯，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，乙烯双(氧乙烯基)双[3-(5-叔丁基-4-羟基-间甲苯基)丙酸酯]，2,2’-亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)。所述的抗氧化剂优选为亚磷酸酯类和酚类的抗氧化剂，酚类抗氧化剂为主抗氧化剂，亚磷酸酯类为辅助抗氧化剂，本发明中采用的是酚类和亚磷酸酯类组合使用，可达到“协同效应”的抗氧效果。
优选地，所述偶联剂为下列之一或其中两种以上的混合物：乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，Υ-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷，Υ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。所述偶联剂优选为具有高活性基团的硅烷类偶联剂，此类偶联剂，具有反应性强，玻璃化温度高，稳定性好，耐候性强，对玻璃及其他材质的粘结性、填充性好；其二，在本发明中所述的硅烷偶联剂的重量份配比达到2.5-8的份量，以增加偶联剂反应基团的含量，从而提高EVA基材对粘合材质的粘结性能。
由于EVA材料本身的可流动性所决定的，EVA材料在一定温度条件下预压时可流动，因此具有很好的填充性，可消除贴合时产生的气泡难除等不良问题，同时EVA基材在权利书里所述的技术配方下，在预压时可呈透明熔体状，但不具初粘性或初粘性极低，可对异常不良品进行品检并可返拆，可提高生产效率和降低不良率及组件因不能返拆而报废，可降低成本。
由于EVA基材本身的力学性能、耐热、耐水性能并不是很好，但在EVA材料结构中含有VA成份，即醋酸乙烯单体，该单体具有很强的活性和反应性，可对其进行改性，以达到提高EVA基材的力学性能、耐热、耐水性能等耐候性，本发明中所述采用的丙烯酸酯改性EVA，是因为丙烯酸酯本身的耐候性强，并且与EVA材料中的VA单体可进行接枝反应，这种接枝反应后的聚合物形成了一种三维立体网状结构模型，而所采用的丙烯酸酯单体的活性、官能团数量、固化性、交联密度、耐候性及重量份配比对接枝反应后聚合物的网状密度和结构牢固性具有决定性的影响，因此在本发明中所述的丙烯酸酯改性单体都是具有三个官能团及其以上官能，同时具有高反应性、高固化性、高交联密度、高耐候性的丙烯酸酯反应单体，并且丙烯酸酯单体的重量份配比不低于7份，这样改性后的EVA光学胶膜可满足触摸屏组件对光学胶的力学和耐候性能的需求。
所述的一种UV交联固化丙烯酸酯改性EVA光学胶膜的制备方法，包括以下步骤：
1)按重量份配比将EVA和其改性混合物多官能团丙烯酸酯反应单体的混合物置于可加热的密封混合设备中浸泡至完全吸收干燥并均匀混合得到EVA和其改性聚合物的混合物；
2)在步骤1)混合物中按重量份配比将自由基光引发剂、光稳定剂、抗氧化剂、偶联剂添加其中并均匀混合得到混合物；
3)将步骤2)的混合物投入流延机中，挤出温度为90-160℃，挤出物经流延、冷却、牵引、收卷；
4)在步骤3)流延段的挤出物的正、背面同时各附上一层PE和PET保护膜，并经流延、冷却、牵引、收卷，得到上下层为PE和PET保护膜，中间为光学胶层的EVA光学胶膜，所述EVA光学胶膜的厚度为0.1-0.9mm。在流延段的挤出物背面同时附上一层PET可防止挤出物在流延、牵引、收卷过程中因牵引力发生的弹性拉伸形变；在正面同时附上一层PE保护膜可对挤出物的表面起保护作用，防止光学胶层在生产、模切、运输、贴合过程中被污染，在贴合过程中操作更方便、效率更高，同时光学胶层使用周期更长。在现有技术中没有采用此技术，在实际应用中造成了很大的材料浪费和产生光学胶膜在模切后发生回缩和形变现象。
作为本发明的进一步技术方案，上述步骤之中，所述的EVA光学胶膜在60-80℃的真空层压机预压贴合后，在光强400-4000Mw，波长200-500nm的汞灯或LED灯源下辐照10秒钟-5分钟，即可交联固化。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)本发明所述的UV交联固化丙烯酸酯改性EVA光学胶膜可取代传统的OCA和LOCA光学胶，该方法用于触摸屏和液晶显示屏贴合时，工艺简便，节能环保，可清除气泡，可返拆，极大提高贴合生产效率，大大降低贴合不良率和生产成本；
2)本发明所述采用具高反应性、高固化性、高交联密度、高耐候性丙烯酸酯反应单体改性EVA所制得的光学胶膜，具有OCA和LOCA无可比拟的力学性能；同时此光学胶膜具有优异的透光性、粘结性、热稳定性、耐寒性、水汽阻隔性，其耐候性、抗震抗爆性强，使用寿命长，可满足现代触摸屏尤其是车载、户外显示屏、大尺寸触摸屏对光学膜更高的性能需求，更有利于触摸屏行业向前发展。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1：
按重量份配比将VA含量为28％，MI为5的EVA93份和多官能团丙烯酸酯反应单体三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯7份置于可加热的密封混合设备中浸泡至完全吸收干燥并均匀混合得到混合物；在混合物中添加自由基光引发剂1-羟基环己基苯基甲酮0.5份、光稳定剂丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物0.2份、抗氧化剂亚磷酸二苯基异癸基酯0.1份、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.1份、偶联剂3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷2.5份，并混合均匀得到混合物，将混合物投入流延机里，挤出温度为100℃，挤出物经流延、冷却、牵引、收卷，同时在流延段的挤出物的正、背面各附上一层PE和PET保护膜，并经流延、冷却、牵引、收卷，得到上、下层为PE和PET保护膜，中间为光学胶层的EVA光学膜，光学胶层厚度为0.2mm。
实施例2：
按重量份配比将VA含量为33％，MI为1的EVA86份和多官能团丙烯酸酯反应单体三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯14份置于可加热的密封混合设备中浸泡至完全吸收干燥并均匀混合得到混合物；在混合物中添加自由基光引发剂1-羟基环己基苯基甲酮1份、光稳定剂丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物0.3份、抗氧化剂亚磷酸二苯基异癸基酯0.15份、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.15份、偶联剂3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷3份，并混合均匀得到混合物，将混合物投入流延机里，挤出温度为100℃，挤出物经流延、冷却、牵引、收卷，同时在流延段的挤出物的正、背面各附上一层PE和PET保护膜，并经流延、冷却、牵引、收卷，得到上、下层为PE和PET保护膜，中间为光学胶层的EVA光学膜，光学胶层厚度为0.2mm。
实施例3：
按重量份配比将VA含量为41％，MI为2的EVA72份和多官能团丙烯酸酯反应单体三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯28份置于可加热的密封混合设备中浸泡至完全吸收干燥并均匀混合得到混合物；在混合物中添加自由基光引发剂1-羟基环己基苯基甲酮2份、光稳定剂丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物0.4份、抗氧化剂亚磷酸二苯基异癸基酯0.2份、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.2份、偶联剂3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷6份，并混合均匀得到混合物，将混合物投入流延机里，挤出温度为100℃，挤出物经流延、冷却、牵引、收卷，同时在流延段的挤出物的正、背面各附上一层PE和PET保护膜，并经流延、冷却、牵引、收卷，得到上、下层为PE和PET保护膜，中间为光学胶层的EVA光学膜，光学胶层厚度为0.2mm。
实施例4：
按重量份配比将VA含量为33％，MI为1的EVA86份和多官能团丙烯酸酯反应单体季戊四醇四丙烯酸酯7份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯7份置于可加热的密封混合设备中浸泡至完全吸收干燥并均匀混合得到混合物；在混合物中添加自由基光引发剂1-羟基环己基苯基甲酮1份、光稳定剂丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物0.3份、抗氧化剂亚磷酸二苯基异癸基酯0.15份、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.15份、偶联剂3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷3份，并混合均匀得到混合物，将混合物投入流延机里，挤出温度为100℃，挤出物经流延、冷却、牵引、收卷，同时在流延段的挤出物的正、背面各附上一层PE和PET保护膜，并经流延、冷却、牵引、收卷，得到上、下层为PE和PET保护膜，中间为光学胶层的EVA光学膜，光学胶层厚度为0.2mm。
实施例5：
按重量份配比将VA含量为33％，MI为1的EVA86份和多官能团丙烯酸酯反应单体季戊四醇四丙烯酸酯4份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯6份、二季戊四醇六丙烯酸酯4份置于可加热的密封混合设备中浸泡至完全吸收干燥并均匀混合得到混合物；在混合物中添加自由基光引发剂1-羟基环己基苯基甲酮1份、光稳定剂丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物0.3份、抗氧化剂亚磷酸二苯基异癸基酯0.15份、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.15份、偶联剂3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷3份，并混合均匀得到混合物，将混合物投入流延机里，挤出温度为100℃，挤出物经流延、冷却、牵引、收卷，同时在流延段的挤出物的正、背面各附上一层PE和PET保护膜，并经流延、冷却、牵引、收卷，得到上、下层为PE和PET保护膜，中间为光学胶层的EVA光学膜，光学胶层厚度为0.2mm。
对比实施例1
按专利CN103525319A中提到的具体实施方式：按重量份配比将VA含量为28％，MI为5的EVA100份、多官能团丙烯酸酯反应单体季戊四醇三丙烯酸酯3份、自由基光引发剂1-羟基环己基苯基甲酮3份、偶联剂3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷1.5份和粘合树脂聚氨酯丙烯酸酯低聚物0.5份混合均匀，得到混合物；将混合物通过挤出机混合均匀并挤出，挤出温度为100℃，挤出物经过冷却，牵引，切割成颗粒母粒；将抗氧化剂亚磷酸二苯基异癸基酯0.2份、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.2份、光稳定剂丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物0.4份与母粒混合均匀，投入流延机中，经冷却，压花，牵引，收卷，得到光学胶膜，光学胶膜厚度为0.2mm。对上述实施例1-5和对比实施例1进行以下性能测试试验：
1)耐湿热加速老化测试
制样方法：用两片厚度为1mm的超白玻璃上、下夹住EVA光学胶膜，样品规格为100mm*100mm，在80℃真空层压机预压贴合后，在光强1200Mw,主峰波长为310-365nm的汞灯下辐照90秒钟完成交联固化制得样品，样品共分为4组，分别按以下条件进行试验：
Ⅰ：温度60℃，湿度90％，时间240h；
Ⅱ：温度70℃，湿度90％，时间240h；
Ⅲ：温度80℃，湿度90％，时间240h；
Ⅳ：沸水浸煮24h。
性能表征方法：
A.经湿热加速老化后，观察样品有无气泡、脱胶、位移、进水、黄变等异常变化；
B.参照GB/T2410-2008《透明塑料透光率和雾度的测定》方法对样品在湿热加速老化前后的透光率和雾度进行检测对比。
2)拉伸强度试验
制样方法：用两片PET离型膜上、下夹住EVA光学胶膜，规格为300mm*300mm，在80℃真空层压机预压贴合后，将上、下PET离型膜撕掉，而后将光学胶层置于光强1200Mw,主峰波长为310-365nm的汞灯下辐照90秒钟完成交联固化制得样品，按照GB/T1040.3-2006《塑料拉伸性能的测定》规定在样品上剪切长度≥115mm，宽度为25±1mm的试样，且每组试样不少于5个。
性能表征方法：按照GB/T1040.1-2006《塑料拉伸性能的测定》规定对试样进行拉伸强度的测试。
上述性能测试结果如表1所示：
试验结果：从实施例1-5和对比实施例1的试验结果中可发现：本发明所述的光学胶膜和对比实施例的光学胶膜在耐湿热老化性能、水汽阻隔性能、力学性能上都有非常明显的优异性。本发明中所采用的多官能团反应单体的性能、数量和偶联剂的性能和数量及其制备方法对EVA基材进行了有效的改性，可完全满足触摸屏组件对光学胶性能更高的需求。
综上所述，本发明中所述UV交联固化丙烯酸酯改性EVA光学胶膜贴合工艺简易、生产效率高、可返工性强，可大大降低不良率和生产成本；由于对EVA基材进行了有效的改性，使其具备了优秀的光学性能、粘结性能、力学性能，同时具有优异的热稳定性、水汽阻隔性等耐候性，可极大提高触摸屏尤其是车载、户外显示屏、大尺寸触摸屏的整体性能和使用寿命，对触摸屏行业的发展将产生积极的影响。
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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。