一种树脂组合物及其制备方法和应用与流程

本发明涉及高分子材料，尤其涉及一种树脂组合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、菲涅尔透镜由于具有轻薄、出射光强度高等优点而被广泛应用于光学领域，例如虚拟现实(vr)显示设备等。菲涅尔透镜的其中一个表面为非球面或者平面，另一表面为菲涅尔面，菲涅尔面上设置有多圈锯齿结构的同心圆，锯齿结构包括有效面和无效面，光线通过有效面进行折射，最终在人眼上形成影像。然而由于无效面的存在，光线可能通过无效面进行反射或者折射，形成杂散光，降低有效光的光效，影响显示效果。目前为了实现高光效，通常在无效面涂覆黑色的固化性胶黏剂以实现遮光效果。

2、现阶段，黑色的固化性胶黏剂主要由树脂单体、分散剂和黑色填料组成，传统工艺生产的黑色胶黏剂，黑色填料与树脂单体、分散剂的分散性较差，黑色填料多以团聚物的形式存在于胶水中，固化后胶水无法形成均质的膜层，因此整体膜层的黑度不足，容易漏光，主要表现为固化性胶黏剂成膜的厚度为5μm时，其透光率为3～44％，不能满足高精密光学领域如菲涅尔透镜小于0.1％的透光率(即光密度od值＞3)的光学指标，同时，树脂单体或分散剂的流动性会明显强于团聚物，这将会导致在施胶过程以及后续的固化过程中，树脂单体或分散剂容易往空白区域溢流，导致最终膜层的边缘溢胶严重，透光效果变差，导致该溢胶区域无法起到遮光作用，进而影响了有效面积占比，存在不同程度的漏光、杂散光、光线不良等情况，这些不良光线使得光效率和设备整体的体验大为下降，根据实验统计，传统工艺生产的黑色胶黏剂，其边缘的溢胶宽度普遍≥20μm，有效宽度占比＜90％，这极大的限制了现有的黑色的胶黏剂在高精密光学领域如菲涅尔透镜的应用。

3、此外，由于菲涅尔透镜特殊的构型，无效面与有效面相交，有效面偏离无效面40°～80°，在无效面打印覆盖固化性胶黏剂时，固化性胶黏剂需要由齿尖缓慢向无效面斜坡流动覆盖整个无效面，同时为避免固化性胶黏剂流到另一圈的有效面上，需要固化性胶黏剂具有适宜的粘度。因此，如何提供一种具有适宜粘度、透光率低、溢胶宽度小和有效宽度占比高的固化性胶黏剂是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种树脂组合物及其制备方法和应用，以解决现有技术中固化性胶黏剂难以兼顾适宜粘度、透光率低、溢胶宽度小和有效宽度占比高的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种树脂组合物，按照质量份数计，树脂组合物包括：第一环氧树脂10～25份、第二环氧树脂20～40份、固化剂0.5～40份、第一填料15～40份、分散剂0.1～3份、流平剂0.3～4份和稀释剂1～25份；其中，第一环氧树脂为苯胺类化合物改性脂环族环氧树脂；第二环氧树脂选自脂环族缩水甘油醚类环氧树脂、双酚a型环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂中的至少一种；第一填料选自炭黑、碳化钛、氮化钛、碳氮化钛中的至少一种。

3、进一步地，第一环氧树脂的制备方法包括：将脂环族环氧树脂与溶剂混合，调节ph至4.5～5.5，在第一温度下进行预热处理后，得到反应液；将反应液以第一速率加入苯胺类化合物后，继续升温至第二温度进行反应，然后在第三温度、真空度≤0.1mpa的氛围下除去未反应的成分，得到第一环氧树脂；其中，第一温度为120～140℃；第一速率为每分钟加入的反应液中脂环族环氧树脂质量是脂环族环氧树脂总质量的3％～5％；第二温度为145～155℃，第二温度下的反应时间为12～18min；第三温度处理的温度为95～105℃，第三温度下的处理时间为18～22min；脂环族环氧树脂、苯胺类化合物与溶剂的质量比为100：(80～120)：(20～40)。

4、进一步地，脂环族环氧树脂选自3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯、双(7-氧杂双环[4.1.0]3-庚甲基)己二酸酯、2-氧杂双环[4.1.0]庚烷-7-羧酸乙酯、1,4-环己烷二甲醇双(3,4-环氧环己烷甲酸)酯、丙烯酸(3,4-环氧环己基)甲酯、3,4-环氧环己烷羧酸甲酯中的至少一种；和/或，苯胺类化合物选自苯胺甲基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、苯胺甲基甲基二甲氧基硅烷、2-苯胺甲基吡啶、2-(2,6-二甲苯基甲基)吡咯烷中的至少一种；和/或，溶剂选自1,4-丁二醇二缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、二乙二醇二缩水甘油醚、4-甲氧基苯基缩水甘油醚中的至少一种。

5、进一步地，固化剂选自阳离子型固化剂、胺类固化剂、咪唑类固化剂、路易斯酸类固化剂中的至少一种；其中，阳离子型固化剂选自氨基封端的阳离子型固化剂、六氟锑酸盐热引发的阳离子型固化剂中的至少一种；和/或，分散剂选自聚酯类分散剂、聚醚改性有机硅类分散剂、脲醛树脂类分散剂、磷酸酯改性丙烯酸类分散剂中的至少一种；和/或，流平剂选自氟碳改性的丙烯酸酯类流平剂。

6、进一步地，稀释剂包括活性稀释剂、非活性稀释剂中的至少一种，活性稀释剂选自1,4-丁二醇二缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、二乙二醇二缩水甘油醚、4-甲氧基苯基缩水甘油醚中的至少一种，非活性稀释剂选自酯类稀释剂、酮类稀释剂、胺类稀释剂、醇类稀释剂、烷烃类稀释剂中的至少一种；和/或，树脂组合物还包括第二填料2.2～8份，第二填料选自钛白粉、改性二氧化硅、氧化锌中的至少一种；其中，钛白粉的粒径为20～30nm，比表面积为200～300m2/g；改性二氧化硅为经二氯二甲基硅烷改性的二氧化硅，粒径为5～120nm。

7、进一步地，脂环族环氧树脂选自3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯、双(7-氧杂双环[4.1.0]3-庚甲基)己二酸酯中的至少一种；和/或，苯胺类化合物选自苯胺甲基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷中的至少一种；和/或，第二环氧树脂选自甘油丙氧基三缩水甘油基醚、四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯中的至少一种；和/或，溶剂为1,4-丁二醇二缩水甘油醚；和/或，稀释剂按照质量份数计包括活性稀释剂1～15份、非活性稀释剂0～10份，其中，活性稀释剂选自1,4-丁二醇二缩水甘油醚；非活性稀释剂选自正辛烷、环己酮中的至少一种。

8、进一步地，树脂组合物在25℃的粘度为5000～20000mpa·s，树脂组合物在25℃条件下放置24h的粘度变化率≤10％。

9、本发明的第二方面，提供一种第一方面提供的树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：

10、步骤s1，将第一环氧树脂、第二环氧树脂混合，在第一搅拌速度下，重复搅拌两次后，得到第一混合料；

11、步骤s2，将所述第一混合料与分散剂混合，在第二搅拌速度下进行搅拌，得到第二混合料；

12、步骤s3，将所述第二混合料与固化剂混合，在第三搅拌速度下，重复搅拌两次，得到第三混合料；

13、步骤s4，将所述第三混合料、第一填料、第二填料与流平剂混合，在第四搅拌速度下，重复搅拌两次，得到第四混合料；

14、步骤s5，将所述第四混合料进行研磨处理，得到第五混合料；

15、步骤s6，将所述第五混合料与稀释剂混合，在第五搅拌速度下，重复搅拌两次，然后进行高压均质微射流处理，得到第六混合料；

16、步骤s7，将所述第六混合料进行过滤处理，在第六搅拌速度下进行搅拌，得到所述的树脂组合物。

17、进一步地，第一搅拌转速为1400～1800rpm，时间为2～4min；和/或，第二搅拌温度≤55℃，转速为800～1200rpm，时间为0.4～0.6h；和/或，第三搅拌转速为1400～1800rpm，时间为2～4min；和/或，第四搅拌转速为1400～1800rpm，时间为2～4min；和/或，研磨处理的出料间隙≤5μm；和/或，第五搅拌速度为1400～1800rpm，时间为2～4min；和/或，高压均质微射流处理在高压微射流均质机中进行，压力为18000～22000psi，流速为40～60ml/min，时间为12～18min；和/或，过滤处理所用滤芯的孔径为8～12μm；和/或，第六搅拌速度为700～900rpm，时间为2～4min；和/或，步骤s4中，将第三混合料、第一填料、第二填料与流平剂混合，在第四搅拌速度下，重复搅拌两次，得到第四混合料。本发明的第三方面，提供一种遮光胶层，遮光胶层由树脂组合物经混合、固化处理后得到，其中，树脂组合物为第一方面提供的树脂组合物或者由第二方面提供的制备方法制得的树脂组合物。

18、进一步地，遮光胶层的溢胶宽度≤20μm，高宽比≤0.1，有效遮光宽度占比≥90％；当遮光胶层的厚度为5μm时，其od值＞3。

19、本发明的第四方面，提供一种菲涅尔透镜，菲涅尔透镜包括入射面和出光面，出光面上设置有多圈锯齿结构的同心圆，锯齿结构包括有效面和无效面，有效面相对于无效面远离菲涅尔透镜的中心，无效面上涂覆有第三方面提供的遮光胶层。

20、本发明的实施，至少具有以下有益效果：

21、本发明提供的树脂组合物，利用苯胺类化合物改性脂环族环氧树脂作为第一环氧树脂，使得第一填料上的锚定基团(羧基或羟基)在各种化学键或范德华力的作用下与第一环氧树脂形成强而有效的吸附作用，不仅能够降低分子极性，减少第一填料的团聚，而且能够提高第一填料在组合物中的分散均一性，大幅提升第一填料在组合物中的分散效果，最大限度地发挥第一填料的遮光性能，此外，由于第一填料与第一环氧树脂之间强而有效的吸附作用，在应用该树脂组合物时可显著减少边缘溢胶，同时，第二环氧树脂的引入能够提高组合物在固化过程中的反应活性。因此，在各组分之间的相互配合下，该树脂组合物具备适宜的粘度、流动性和优异的室温稳定性，将树脂组合物中各组分混合，在低温条件下即可实现完全固化，固化后能够形成透光率低、溢胶宽度低、有效宽度占比90％以上的遮光胶层，同时保证遮光胶层具有优异的耐候性。该树脂组合物可作为遮蔽防护胶应用于光学元器件或者电子元器件中，例如菲涅尔透镜、pcb基板、手持移动设备等，既能起到保护作用，还可起到遮光作用，减少漏光、杂散光、光线不良等情况，提高光效率。

技术特征：

1.一种树脂组合物，其特征在于，按照质量份数计，所述树脂组合物包括：第一环氧树脂10～25份、第二环氧树脂20～40份、固化剂0.5～40份、第一填料8～40份、分散剂0.1～3份、流平剂0.3～4份和稀释剂1～25份；其中，所述第一环氧树脂为苯胺类化合物改性脂环族环氧树脂；所述第二环氧树脂选自脂环族缩水甘油醚类环氧树脂、双酚a型环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂中的至少一种；所述第一填料选自炭黑、碳化钛、氮化钛、碳氮化钛中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的树脂组合物，其特征在于，所述第一环氧树脂的制备方法包括：将脂环族环氧树脂与溶剂混合，调节ph至4.5～5.5，在第一温度下进行预热处理后，得到反应液；将所述反应液以第一速率加入苯胺类化合物后，继续升温至第二温度进行反应，然后在第三温度、真空度≤0.1mpa的氛围下，除去未反应的成分，得到第一环氧树脂；其中，所述第一温度为120～140℃；所述第一速率为每分钟加入的反应液中脂环族环氧树脂质量是所述脂环族环氧树脂总质量的3％～5％；所述第二温度为145～155℃，第二温度下的反应时间为12～18min；所述第三温度为95～105℃，第三温度下的处理时间为18～22min；所述脂环族环氧树脂、所述苯胺类化合物与所述溶剂的质量比为100：

3.根据权利要求2所述的树脂组合物，其特征在于，所述脂环族环氧树脂选自3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯、双(7-氧杂双环[4.1.0]3-庚甲基)己二酸酯、2-氧杂双环[4.1.0]庚烷-7-羧酸乙酯、1,4-环己烷二甲醇双(3,4-环氧环己烷甲酸)酯、丙烯酸(3,4-环氧环己基)甲酯、3,4-环氧环己烷羧酸甲酯中的至少一种；和/或，所述苯胺类化合物选自苯胺甲基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、苯胺甲基甲基二甲氧基硅烷、2-苯胺甲基吡啶、2-(2,6-二甲苯基甲基)吡咯烷中的至少一种；和/或，所述溶剂选自1,4-丁二醇二缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、二乙二醇二缩水甘油醚、4-甲氧基苯基缩水甘油醚中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的树脂组合物，其特征在于，所述固化剂选自阳离子型固化剂、胺类固化剂、咪唑类固化剂、路易斯酸类固化剂中的至少一种；其中，所述阳离子型固化剂选自氨基封端的阳离子型固化剂、六氟锑酸盐热引发的阳离子型固化剂中的至少一种；和/或，所述分散剂选自聚酯类分散剂、聚醚改性有机硅类分散剂、脲醛树脂类分散剂、磷酸酯改性丙烯酸类分散剂中的至少一种；和/或，所述流平剂选自氟碳改性的丙烯酸酯类流平剂；和/或，所述稀释剂包括活性稀释剂、非活性稀释剂中的至少一种，所述活性稀释剂选自1,4-丁二醇二缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、二乙二醇二缩水甘油醚、4-甲氧基苯基缩水甘油醚中的至少一种，所述非活性稀释剂选自酯类稀释剂、酮类稀释剂、胺类稀释剂、醇类稀释剂、烷烃类稀释剂中的至少一种；和/或，所述树脂组合物还包括第二填料2.2～8份，所述第二填料选自钛白粉、改性二氧化硅、氧化锌中的至少一种；其中，所述钛白粉的粒径为20～30nm，比表面积为200～300m2/g；所述改性二氧化硅为经二氯二甲基硅烷改性的二氧化硅，粒径为5～120nm。

5.根据权利要求1至4中任一所述的树脂组合物，其特征在于，所述树脂组合物在25℃的粘度为5000～20000mpa·s，所述树脂组合物在25℃条件下放置24h的粘度变化率≤10％。

6.一种权利要求1至5中任一项所述树脂组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一搅拌速度为1400～1800rpm，时间为2～4min；和/或，所述第二搅拌速度为800～1200rpm，时间为0.4～0.6h，搅拌温度≤55℃；和/或，所述第三搅拌速度为1400～1800rpm，时间为2～4min；和/或，所述第四搅拌速度为1400～1800rpm，时间为2～4min；和/或，所述研磨处理的出料间隙≤5μm；和/或，所述第五搅拌速度为1400～1800rpm，时间为2～4min；和/或，所述高压均质微射流处理在高压微射流均质机中进行，压力为18000～22000psi，流速为40～60ml/min，时间为12～18min；和/或，所述过滤处理所用滤芯的过滤孔径为8～12μm；和/或，所述第六搅拌速度为700～900rpm，时间为2～4min；和/或，步骤s4中，将所述第三混合料、第一填料、第二填料与流平剂混合，在第四搅拌速度下，重复搅拌两次，得到第四混合料。

8.一种遮光胶层，其特征在于，所述遮光胶层由树脂组合物经混合、固化处理后得到，其中，所述树脂组合物为权利要求1至5中任一项所述的树脂组合物或者由权利要求6或7所述的制备方法制得的树脂组合物。

9.根据权利要求8所述的遮光胶层，其特征在于，所述遮光胶层的溢胶宽度≤20μm，高宽比≤0.1，有效遮光宽度占比≥90％；当所述遮光胶层的厚度为5μm时，其od值＞3。

10.一种菲涅尔透镜，其特征在于，所述菲涅尔透镜包括入射面和出光面，所述出光面上设置有多圈锯齿结构的同心圆，所述锯齿结构包括有效面和无效面，所述有效面相对于所述无效面远离所述菲涅尔透镜的中心，所述无效面上涂覆有权利要求8或9所述的遮光胶层。

技术总结
本发明公开了一种树脂组合物及其制备方法和应用，涉及高分子材料技术领域。树脂组合物按照质量份数计，包括：第一环氧树脂10～25份、第二环氧树脂20～40份、固化剂0.5～40份、第一填料8～40份、分散剂0.1～3份、流平剂0.3～4份和稀释剂1～25份；其中，第一环氧树脂为苯胺类化合物改性脂环族环氧树脂；第二环氧树脂选自脂环族缩水甘油醚类环氧树脂、双酚A型环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂中的至少一种；第一填料选自炭黑、碳化钛、氮化钛、碳氮化钛中的至少一种。该树脂组合物具有适宜的粘度、流动性和优异的室温稳定性，能够形成透光率低、溢胶宽度低的遮光胶层，同时具有优异的耐候性。

技术研发人员：邵文龙,周南嘉,曹航超,张行,吉祥,陈小朋
受保护的技术使用者：芯体素（杭州）科技发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5