本發(fā)明涉及一種涂料，特別是涉及一種水性光擴散涂料。
背景技術(shù)：
光擴散涂層主要由膠層以及膠層中添加的光擴散粒子組成，由于光擴散粒子與膠層的折射率不同，導(dǎo)致光線穿過不同折射率物質(zhì)界面時發(fā)生偏轉(zhuǎn)，進(jìn)而產(chǎn)生折射、散射、反射、衍射等一系列光學(xué)現(xiàn)象并組合而成光擴散性，使不均勻的點光源轉(zhuǎn)化成均勻的面光源。其在led照明、平板顯示、激光、成像等系統(tǒng)中有重要的應(yīng)用，被廣泛使用在液晶電視、液晶顯示器、平板電腦、筆記本電腦、手機、燈具、室內(nèi)燈源以及廣告燈箱等上。使用光擴散涂層可以將刺眼、炫目的點光源轉(zhuǎn)換成均勻明亮的面光源，進(jìn)而起到勻光效果。
但目前市場上使用的光擴散涂料大都是以甲苯、二甲苯、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁脂等有機溶劑配置而成的溶劑型涂料，其中有機溶劑含量高，揮發(fā)量大，傷害人體并且嚴(yán)重污染環(huán)境；由于是易燃、易爆物品，在生產(chǎn)和運輸過程中有很大的安全隱患。因此，水性涂料越來越受到市場的青睞。而目前市場上所謂的水性光擴散涂料卻大多使用乙醇等做輔助劑、以二丙二醇、乙二醇、醇酯十二、醇酯十六、乙二醇丁醚醋酸酯等作為成膜助劑，或其它易揮發(fā)的有機物作為稀釋劑，這使現(xiàn)有的水性涂料存在voc過高的問題，難以成為真正的環(huán)保涂料，并且同樣存在安全隱患；而且目前的水性光擴散涂料對眩光的問題并未有很好的解決，光擴散涂層容易脆裂，光透過率低，生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，所使用的原材料種類繁多，產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性難以保證。
發(fā)明專利《一種水性光擴散涂料及其制備方法》申請?zhí)?01510018463.5全部使用鈦白粉、硫酸鋇、立德粉、滑石粉等無機顏料與丙烯酸乳液配合制備水性光擴散涂料，雖然涂層有很好的光擴散性，但由于無機粒子的透明性很差，擴散性大多基于光線的反射而成，導(dǎo)致透光率不足，最高透光率只能達(dá)到94％左右，并且由于這些無機粒子質(zhì)地堅硬，加入到丙烯酸乳液中在涂層固化時極易產(chǎn)生龜裂等涂層缺陷，只能被迫加入丙二醇、乙二醇、乙二醇丁醚醋酸酯、醇酯十二等有機成膜助劑輔助才可以得到完整涂層，而這些有機助劑的加入使voc含量增大。
發(fā)明專利《一種水性微珠光擴散涂料及其制備方法》申請?zhí)?01510953975.0使用鈦白粉、硫酸鋇、立德粉、滑石粉等無機顏料與有機硅樹脂類粒子、交聯(lián)苯乙烯類粒子、交聯(lián)丙烯酸類粒子等有機光擴散粒子混合使用制作光擴散涂料，但配方中也是添加了丙二醇、乙二醇、醇酯十二、乙二醇丁醚醋酸酯等做成膜助劑，并且配方中還另外添加了5-15份由丁酮、甲苯和環(huán)己酮組成的稀釋劑，更加增多了voc含量。
發(fā)明專利《一種環(huán)保的水性光擴散涂料、其制備方法及應(yīng)用》申請?zhí)?01610145162.3，完全采用了有機光擴散粒子，但所使用的有機硅光擴散劑是一種以硅氧鍵連接，三維立體結(jié)構(gòu)的聚合物微球，顯然屬于有機硅樹脂硬球性質(zhì)，不具備彈性，而且折射率在1.45左右，而另外的pmma光擴散粒粒子的折射率是1.49，玻璃微珠的折射率是1.50，由于所采用的水性聚氨酯樹脂(1.4455)、水性丙烯酸樹脂(1.48)、水性vae樹脂(1.467)和水性環(huán)氧樹脂(1.45-1.48)等固化后折射率都在1.45-1.48之間，與有機光擴散粒子1.45-1.50的折射率之差很小,光線穿過后產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)較少，難以產(chǎn)生高擴散性。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種水性光擴散涂料，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中光擴散圖層不環(huán)保、有污染、透光率低以及擴散性差的問題。
為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
本發(fā)明提供一種水性光擴散涂料，包括以下原料組分及重量份：
優(yōu)選地，所述稀釋劑為水。
優(yōu)選地，所述水性有機樹脂為選自水性聚氨酯樹脂、水性聚酯樹脂、水性氟碳樹脂、水性丙烯酸樹脂、水性聚氨酯丙烯酸樹脂、水性醇酸樹脂、水性vae樹脂、水性uv固化樹脂和水性環(huán)氧樹脂中的一種或多種。
優(yōu)選地，水性丙烯酸樹脂選自水性丙烯酸水分散體、純丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液、醋丙乳液、醋叔乳液、聚氨酯改性丙烯酸乳液、羥基丙烯酸乳液中的一種或多種。
更優(yōu)選地，考慮到成本、易獲得性、耐黃變性、耐老化性等具體要求，本發(fā)明優(yōu)先選擇水性聚氨酯樹脂、水性丙烯酸樹脂、水性環(huán)氧樹脂、水性vae樹脂中的一種或幾種水性有機樹脂。
優(yōu)選地，所述水性涂料助劑包括以下原料組分及重量份：
消泡劑0.1-3份
潤濕劑0.1-3份
增稠劑0.5-5份。
優(yōu)選地，所述消泡劑為硅油乳液、硅油乳液和疏水粒子的混合物、改性多元醇、礦物油、礦物油和臘的混合物、礦物油與疏水粒子的混合物、磷酸三丁脂、聚醚改性硅油、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚中的一種或多種。更優(yōu)選地，所述消泡劑選自byk公司。具體地，型號為byk-024。
優(yōu)選地，所述增稠劑為氣相二氧化硅、有機膨潤土、非締合型的纖維素醚、堿溶性丙烯酸乳液、締合型的疏水改性堿溶性丙烯酸乳液、疏水改性纖維素醚、非離子型聚氨酯的一種或多種。更優(yōu)選地，所述增稠劑選自陶氏化學(xué)公司。更為具體地，所述增稠劑的型號為陶氏化學(xué)rm-2020npr、陶氏化學(xué)rm-12w。
優(yōu)選地，所述潤濕劑為聚醚改性有機硅，陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑，炔醇、磺酸鹽、大豆卵磷脂的一種或多種。更優(yōu)選地，所述潤濕劑選自道康寧公司、byk公司、邁圖公司。更為具體地，所述潤濕劑的型號為道康寧q2-5211、byk-307、邁圖l-77。
若潤濕劑種類為多種時以任意比例混合。
有機硅光擴散粒子包括有機硅樹脂光擴散粒子(無彈性、硬微米球)和有機硅彈性體光擴散粒子(有彈性)。有機硅彈性體光擴散粒子屬于有機類的光擴散劑，是一種以聚硅氧烷鏈為主，并且在鏈之間以碳-碳(-ch2-ch2-)鏈加以交聯(lián)的體形結(jié)構(gòu)，調(diào)整交聯(lián)密度可以獲得邵氏a硬度在20-90之間的不同彈性。優(yōu)選地，所述有機硅彈性體光擴散粒子為含有極性基團(tuán)的有機硅彈性體光擴散粒子和表面包覆硅樹脂層并且硅樹脂層含有羥基的有機硅彈性體光擴散粒子中的一種或兩種。更優(yōu)選地，所述極性基團(tuán)選自甲基丙烯酰氧基和環(huán)氧基中的一種或多種。表面含有的極性基團(tuán)使其與丙烯酸、聚氨酯等有機樹脂有更好的相容性，更由于其具有彈性，在水性有機樹脂固化過程中可以產(chǎn)生微變形，有效釋放內(nèi)應(yīng)力，使涂層在不添加成膜助劑的前提下成膜順利，無開裂產(chǎn)生。
優(yōu)選地，所述有機硅彈性體光擴散粒子的折射率為1.40～1.42。低折射率使其與水性有機樹脂1.45～1.48的折射率之間產(chǎn)生較大的差異，光線穿過時產(chǎn)生更大的偏轉(zhuǎn)，因而提供優(yōu)異的擴散性；并且所涂布光擴散膜、板上的富有彈性的粒子突起大大減少了對臨近膜、片材的頂、壓傷害。
優(yōu)選地，所述有機硅彈性體光擴散粒子的比重為0.9～1.1g/cm3。接近1.0的比重十分接近水的比重，因而在水中穩(wěn)定，不易產(chǎn)生上浮和沉降。
有機硅彈性體(硅橡膠)光擴散粒子具有超高的透光率，并可與周邊成膜樹脂固化后產(chǎn)生較大的折射率之差，形成顯著的折射，并將所發(fā)生的衍射、繞射、反射、散射的入射光線進(jìn)行有效組合以將其盡可能地擴散，形成照射面的光線均勻，輝度增加，消除了光源光點問題。使用本發(fā)明可以將點光源轉(zhuǎn)換成面光源，使光線形成漫反射來達(dá)到勻光的效果。
優(yōu)選地，所述水性光擴散涂料包括以下重量份的組分：水性丙烯酸樹脂30份；助劑1.7份；有機硅彈性體光擴散粒子40份；水28.5份。
優(yōu)選地，所述光擴散涂料包括以下重量份的組分：水性聚氨酯樹脂30份；助劑1.5份；有機硅彈性體光擴散粒子30份；水38.5份。
優(yōu)選地，所述光擴散涂料包括以下重量份的組分：水性環(huán)氧樹脂23份；助劑1.6份；有機硅彈性體光擴散粒子35份；水40份。
優(yōu)選地，所述光擴散涂料包括以下重量份的組分：水性vae樹脂30份；水性涂料用助劑2.0份；有機硅彈性體光擴散粒子35份；水33.0份。
本發(fā)明還公開了如上述所述水性光擴散涂料的制備方法，所述制備方法為將各原料組分混合均勻。本申請中方法由于原料之間的相容性好，分散穩(wěn)定性好，減少了長時間研磨、高速分散等工序，大大簡化了工藝。
更為具體地，所述制備方法包括以下步驟：
1)將有機硅彈性體光擴散粒子在水性有機樹脂和稀釋劑的混合物中分散均勻；
2)加入水性涂料助劑分散均勻。
分散均勻的方式可以為攪拌分散或現(xiàn)有技術(shù)中其他分散方式。
一種涂覆有上述水性光擴散涂料的光學(xué)膜材或板材。
所述水性光擴散涂料在光學(xué)制品上的用途。所述光學(xué)制品包括由塑料或玻璃材料形成的產(chǎn)品上。所述塑料或玻璃材料形成的產(chǎn)品包括板材、膜材、管材。具體如塑料膜材、塑料板材、玻璃板材、玻璃管、玻璃球泡等光學(xué)器件。
上述公開的水性光擴散涂料是以水性成膜樹脂為基礎(chǔ)，以水為介質(zhì)配制的涂料，具有光學(xué)效果好，不燃燒、不污染環(huán)境、安全等優(yōu)點，同時涂層柔韌性好，不易產(chǎn)生龜裂等涂層缺陷。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過選用具有高透光率、表面接有甲基丙烯酰氧基、環(huán)氧基、羥基等極性基團(tuán)的有機硅彈性體光擴散粒子加入到水性聚氨酯樹脂、水性丙烯酸樹脂、水性聚氨酯丙烯酸樹脂中的一種或幾種混合物中制作水性光擴散涂料，利用此種光擴散粒子與上述有機樹脂的顯著折射率差異而產(chǎn)生優(yōu)異的光擴散性的同時保持較高的透光率。此外，有機硅彈性體光擴散粒子的比重與水的比重接近，十分有利于水性涂料的儲存穩(wěn)定性；而其所具有的彈性可以顯著減少涂層的開裂，使涂料配方中不必采用成膜助劑，降低voc含量，并減少所涂布光擴散膜、板上的光擴散粒子固化突起對臨近膜、片的頂、壓損傷。有機硅彈性體光擴散粒子的采用大幅提升了水性光擴散涂料的透光性和光擴散效果，實現(xiàn)光源的均勻發(fā)光，消除點光源發(fā)光的眩光問題；采用環(huán)保水性體系，避免了溶劑體系對環(huán)境的污染，大大降低了voc的排放量，提高了本發(fā)明的安全性；本發(fā)明工藝簡單，操作方便，便于生產(chǎn)和使用。
附圖說明
圖1顯示為實施例1中涂料與市售光擴散涂料涂布后的光擴散膜在相同的實驗條件下對相接觸的棱鏡膜毀傷程度照片對比圖。
具體實施方式
以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
各種原料和試劑均購自商業(yè)供應(yīng)商，未經(jīng)進(jìn)一步純化，除非另有說明。易受潮的原料和試劑均存放于全密封瓶中，并直接使用，均未經(jīng)過特殊處理。
實施例1
一種環(huán)保的水性光擴散涂料，包括以下重量份的組分：水性丙烯酸樹脂30份；助劑1.7份：具體包括潤濕劑0.4份、消泡劑0.3份和增稠劑1.0份；有機硅彈性體光擴散粒子40份；水28.5份。
制備上述環(huán)保的水性光擴散涂料的方法，包括以下步驟：
1)按上述重量份稱取各組分，先將有機硅彈性體光擴散粒子(牌號：30-424，美國道康寧公司產(chǎn)品，平均粒徑2.0微米，接有甲基丙烯酰氧基團(tuán))加入到水性丙烯酸樹脂(陶氏化學(xué)，primaltmsf-266)與水的混合物中，以200-400轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌1小時，將有機硅彈性體光擴散粒子在水性丙烯酸與水的混合物中分散均勻；
2)持續(xù)攪拌，以10分鐘的間隔依次將潤濕劑(道康寧q2-5211)、消泡劑(byk-024)、增稠劑(陶氏化學(xué)rm-2020npr)加入到上述混合物中后，繼續(xù)以200-400轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌1小時即得環(huán)保的水性光擴散涂料。
實施例2
一種環(huán)保的水性光擴散涂料，包括以下重量份的組分：水性聚氨酯樹脂30份；助劑1.5份,具體包括潤濕劑0.15份、消泡劑0.35份和增稠劑1.0份；有機硅彈性體光擴散粒子30份；水38.5份。
制備上述環(huán)保的水性光擴散涂料的方法，包括以下步驟：
1)按上述重量份稱取各組分，先將有機硅彈性體光擴散粒子(牌號：ep-2601，美國道康寧公司產(chǎn)品，平均粒徑2.0微米，接有環(huán)氧基團(tuán))加入到水性聚氨酯樹脂(科思創(chuàng)，
2)持續(xù)攪拌，以10分鐘的間隔依次將潤濕劑(byk-307)、消泡劑(byk-024)、增稠劑(陶氏化學(xué)rm-12w)加入到上述混合物中后，繼續(xù)以200-400轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌1小時即得環(huán)保的水性光擴散涂料。
實施例3
本實施例公開了一種環(huán)保的水性光擴散涂料，包括以下重量份的組分：水性環(huán)氧樹脂23份；水性涂料用助劑1.6份,具體包括潤濕劑0.30份、消泡劑0.30份和增稠劑1.00份；有機硅彈性體光擴散粒子35份；水40份。
制備上述環(huán)保的水性光擴散涂料的方法，包括以下步驟：
1)按上述重量份稱取各組分，先將有機硅彈性體光擴散粒子(牌號：x-52-1139，日本信越公司產(chǎn)品，平均粒徑2.0微米，有機硅彈性體微米粒子表面包覆有機硅樹脂并有殘余羥基)加入到水性環(huán)氧樹脂(美國邁圖，hexionep6530/ek6870)與水的混合物中，以200-400轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌1小時，將有機硅彈性體光擴散粒子在水性聚氨酯與水的混合物中分散均勻。
2)持續(xù)攪拌，以10分鐘的間隔依次將潤濕劑(byk-307)、消泡劑(byk-024)、增稠劑(陶氏化學(xué)rm-12w)加入到上述混合物中后，繼續(xù)以200-400轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌1小時即得環(huán)保的水性光擴散涂料。
實施例4
一種環(huán)保的水性光擴散涂料，包括以下重量份的組分：水性vae樹脂30份；水性涂料用助劑2.0份；具體包括潤濕劑0.20份、消泡劑0.50份和增稠劑1.30份；有機硅彈性體光擴散粒子33份；水35.0份。
制備上述環(huán)保的水性光擴散涂料的方法，包括以下步驟：
1)按上述重量份稱取各組分，先將有機硅彈性體光擴散粒子(牌號：ep-2720，美國道康寧公司產(chǎn)品，平均粒徑2.0微米，接有甲基丙烯酰氧基基團(tuán))加入到水性vae樹脂(德國瓦克公司ep3360uls)與水的混合物中，以200-400轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌1小時，將有機硅彈性體光擴散粒子在水性vae樹脂與水的混合物中分散均勻。
2)持續(xù)攪拌，以10分鐘的間隔依次將潤濕劑(邁圖l-77)、消泡劑(byk-024)、增稠劑(陶氏化學(xué)rm-12w)加入到上述混合物中后，繼續(xù)以200-400轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌1小時即得環(huán)保的水性光擴散涂料。
本發(fā)明的使用方法：
1)吸涂：主要應(yīng)用于直管型玻璃管，采用負(fù)壓吸取涂料，浸潤玻管，然后流干或熱風(fēng)吹干。
2)淋涂：主要應(yīng)用于直管型玻璃管，采用上端澆入涂料，浸潤玻管，然后熱風(fēng)自上而下吹干。
3)噴涂：可以用于板材也可以用于泡殼涂覆，目前泡殼涂覆普遍采用這種工藝；也有定量噴涂的工藝，可以解決涂覆不均勻的問題。
4)輥涂和刮涂：主要用于透明塑料膜材、片材的涂布。
在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)涂覆的具體要求選擇合適的涂覆方式。
將本發(fā)明中實施例1-3及市售光擴散涂料分別定量淋涂在t8規(guī)格的玻璃管內(nèi)壁，然后在80℃的溫度下烘干10分鐘后通過積分球檢測透光率。
測試結(jié)果如下：
通過上述檢測結(jié)果可以看出，本發(fā)明中采用環(huán)保水性體系的實施例1-4，其voc含量均為0％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于市售水性光擴散涂料中19％voc含量，避免了溶劑體系對環(huán)境的污染，大大降低voc的排放量，提高了產(chǎn)品的安全性。同時在霧度基本相近的前提下透光率均優(yōu)于市售光擴散涂料的檢測結(jié)果。
同時將實施例1-4及市售光擴散涂料涂在100微米厚度的pet薄片上，涂層厚度35微米，表干后在80℃的溫度下烘干10分鐘后，測試輝度和霧度。
結(jié)果如下：
選取
上述實施例1、實施例2、實施例3、實例4所制成的涂布膜(有機硅彈性體光擴散粒子)，市售光擴散涂料涂布膜(有機硬球、無機硬球光擴散粒子)，分別覆蓋在棱鏡膜(增光膜)上，壓上相同重量、相同形狀的壓頭進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)相同時間后揭開涂布膜，可以清楚地顯示在相同測試條件下添加有機硅彈性體光擴散粒子的涂布膜對比添加有機、無機無彈性硬光擴散粒子的涂布膜可大大減輕對相鄰棱鏡膜的頂、壓損傷。
實施例1中涂布膜與市售光擴散涂料涂布膜涂布對棱鏡膜毀傷程度照片對比圖如圖1所示，圖1中左邊為市售光擴散涂料涂布膜壓過的棱鏡膜；右邊為實施例1中涂布膜壓過的棱鏡膜；可以清楚看出左邊棱鏡有明顯擦傷。圖1顯示為實施例1中涂料與市售光擴散涂料涂布后的光擴散膜在相同的實驗條件下對相接觸的棱鏡膜毀傷程度照片對比圖。這里的相同條件是：將實例1中的涂料涂覆在pet膜上，烘干形成光擴散膜；將此光擴散膜涂敷面放置在棱鏡膜上，再壓上圓形壓頭并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。同樣將市售光擴散膜涂敷面放置在相同的棱鏡膜上，壓上相同的圓形壓頭并旋轉(zhuǎn)相同時間。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明任何形式上和實質(zhì)上的限制，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明方法的前提下，還將可以做出若干改進(jìn)和補充，這些改進(jìn)和補充也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，當(dāng)可利用以上所揭示的技術(shù)內(nèi)容而做出的些許更動、修飾與演變的等同變化，均為本發(fā)明的等效實施例；同時，凡依據(jù)本發(fā)明的實質(zhì)技術(shù)對上述實施例所作的任何等同變化的更動、修飾與演變，均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。