聚乙烯醇系光學(xué)膜及其制備方法與流程

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導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>攝影電影;光學(xué)設(shè)備的制造及其處理,應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明涉及一種高分子化合物的組合物，具體涉及一種聚乙烯醇系光學(xué)膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

液晶顯示器(lcd)以其輕薄、低功耗、無(wú)輻射、影像穩(wěn)定、易大面積顯示等優(yōu)點(diǎn)逐步取代了傳統(tǒng)的陰極射線顯像管(crt)，成為信息時(shí)代終端顯示器的主流產(chǎn)品。偏光片是液晶顯示器的核心組件，具有透光和遮光功能。隨著lcd應(yīng)用領(lǐng)域從最初的計(jì)算器、檢測(cè)儀表、各種偏振顯微鏡、太陽(yáng)鏡、防眩護(hù)目鏡、汽車頭燈防眩目裝置等小型儀器發(fā)展到目前的手機(jī)、平板、電腦、液晶電視、液晶彩色投影儀、液晶監(jiān)視器、攝像機(jī)、車載導(dǎo)航系統(tǒng)等，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，特別是隨著液晶監(jiān)測(cè)器、液晶電視等大尺寸化發(fā)展，要求光學(xué)性能優(yōu)良的偏光片。

偏光片公知的制造工藝為：將收卷為卷狀的pva膜牽引出并進(jìn)行水洗、膨潤(rùn)、用碘或二色性染料染色、單軸拉伸(或單軸拉伸再染色)、再用硼化合物進(jìn)行固色處理來制造偏振光薄膜，最后在該偏振光薄膜的單面或雙面貼合三醋酸纖維素或醋酸·丁酸纖維素等保護(hù)膜而制得。

目前，作為提高偏光片的光學(xué)性能的方法，提出了將作為原料的pva的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良的方法、控制pva膜物性的方法、研究偏光片的制造的方法等各種有助于lcd對(duì)比度的提高。

例如專利文獻(xiàn)cn102257044a，記載了一種聚乙烯醇膜包含聚合度在一定范圍內(nèi)的聚乙烯醇，溶脹度為200-240％、寬度方向的中央部位的延遲度為某一特定范圍，該方法有利于提高偏光片的偏光性能，但聚合度5000以上的聚乙烯醇的生產(chǎn)性下降。

以提高液晶顯示器的畫面亮度為目的，通常是采用進(jìn)一步減薄偏振光薄膜的厚度或減弱染色程度等方法來提高偏振光薄膜和偏振片的光透過率。但由此以來偏光膜生產(chǎn)的連續(xù)性下降，同時(shí)大尺寸化液晶顯示器的對(duì)比度和清晰度不能保證。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供聚乙烯醇系光學(xué)膜及其制備方法。本發(fā)明的光學(xué)膜在400-1000nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，光學(xué)膜具有優(yōu)良的光學(xué)透過性，而且采用該光學(xué)膜制作的偏振片加工成的液晶顯示器具有高對(duì)比度，清晰度高。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的基礎(chǔ)方案如下：

聚乙烯醇系光學(xué)膜，制備原料包含聚乙烯醇、增塑劑、表面活性劑和抗氧劑，制備得到的光學(xué)膜上任意區(qū)域的膜片，在400-1000nm的波長(zhǎng)范圍測(cè)試光學(xué)膜的光學(xué)透過率，光學(xué)透過率為90±3％。

本方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：發(fā)明人在實(shí)驗(yàn)和使用中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光學(xué)膜上任意區(qū)域的膜片，在400-1000nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，光學(xué)膜的光學(xué)透過率為90±3％時(shí)，而且能夠使得采用該光學(xué)膜制作的偏振片具有高對(duì)比度，清晰度高。

進(jìn)一步地，所述光學(xué)膜的光學(xué)透過率90±1％。光學(xué)膜的光學(xué)透過率在上述范圍內(nèi)時(shí)，采用該光學(xué)膜制作的偏振片的對(duì)比度和清晰度均最佳。

進(jìn)一步地，所用原料聚乙烯醇的聚合度為1500～8000，醇解度大于97mol％。采用上述聚合度范圍內(nèi)的聚乙烯醇原料能使薄膜的強(qiáng)度滿足使用需求，拉伸性能高，而醇解度在上述范圍內(nèi)則能保證光學(xué)性能和偏光度優(yōu)良。

進(jìn)一步地，所述聚乙烯醇的聚合度為1700～3000，醇解度為99-100mol％。聚乙烯醇的聚合度和醇解度在上述范圍內(nèi)時(shí)，強(qiáng)度滿足要求，而且便于拉伸，生產(chǎn)的連續(xù)性好。

進(jìn)一步地，所用原料增塑劑純度≥99.5％。增塑劑的純度滿足上述要求時(shí)，能提高薄膜的光學(xué)性能，減少薄膜的晶點(diǎn)產(chǎn)生。

本發(fā)明還提供聚乙烯醇系光學(xué)膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)將經(jīng)過再醇解和洗滌純化的聚乙烯醇原料在螺桿擠出機(jī)中與增塑劑、水、表面活性劑、表面活性劑和抗氧劑充分混合、塑化、脫泡獲得均勻的制膜材料；

(2)制膜材料經(jīng)t型模頭擠出至流延輥上初步干燥；

(3)當(dāng)薄膜水分率達(dá)到一定比率時(shí)從流延輥上剝離，在后續(xù)的多組偶數(shù)根干燥輥上脫除水分，并隨后進(jìn)入氣浮式烘箱中繼續(xù)干燥，并調(diào)整薄膜含濕率；

(4)牽引收卷和包裝。

采用本發(fā)明的制備方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：聚乙烯醇系光學(xué)膜在氣浮式烘箱中干燥時(shí)，由均勻分布的熱空氣流導(dǎo)軌，薄膜能均勻懸浮于烘箱中，不與任何表面接觸，保證薄膜上下面無(wú)任何劃痕，具有優(yōu)良的表面潔凈度，薄膜基本上不會(huì)受到不均勻張力的影響，在氣浮式烘箱干燥過程中，還能實(shí)現(xiàn)薄膜光學(xué)均勻性的調(diào)整，這樣就能確保薄膜的光學(xué)均勻性。

進(jìn)一步地，在所述氣浮式烘箱出口一側(cè)1.5-5m處，設(shè)有濕度回調(diào)噴嘴。在氣浮式烘箱出口一側(cè)設(shè)計(jì)有濕度回調(diào)噴嘴，這樣就能對(duì)光學(xué)膜進(jìn)行濕度微調(diào)，這樣就很好的解決了薄膜在在干燥輥上因上下面先后與干燥輥直接接觸而與心層之間存在干燥不均的問題，同時(shí)能有效防止因?yàn)闇囟炔▌?dòng)等因素對(duì)光學(xué)膜均勻性帶來的影響，更進(jìn)一步確保光學(xué)膜的光學(xué)均勻性。

進(jìn)一步地，所述氣浮式烘箱內(nèi)的風(fēng)速為5-30m/sec。申請(qǐng)人在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，氣浮式烘箱內(nèi)的風(fēng)速控制在上述范圍內(nèi)時(shí)，能有效控制光學(xué)膜的均勻性。

進(jìn)一步地，在氣浮式烘箱內(nèi)的濕度回調(diào)區(qū)域控制氛圍濕度為65±10％。申請(qǐng)人在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，氣浮式烘箱內(nèi)濕度控制在上述范圍內(nèi)時(shí)，能夠保證薄膜的光學(xué)均勻性和穩(wěn)定性。

進(jìn)一步地，所述光學(xué)膜任意區(qū)域的含濕量均達(dá)到2-5％。申請(qǐng)人在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，光學(xué)膜含濕量均勻性控制在上述范圍內(nèi)時(shí)，光學(xué)膜在后續(xù)工序不會(huì)發(fā)生形變，從而保證光學(xué)膜的光學(xué)性能的穩(wěn)定性。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)原料選用進(jìn)行了說明，并以實(shí)施例1為例詳細(xì)說明聚乙烯醇系光學(xué)膜及其制備方法，其他實(shí)施例僅示出與實(shí)施例1的區(qū)別之處，其他未示出的與實(shí)施例1相同。

本發(fā)明聚乙烯醇系光學(xué)膜是對(duì)含有經(jīng)后處理(再醇解和洗滌純化)的聚乙烯醇樹脂的制膜材料進(jìn)行制膜而成的聚乙烯醇系光學(xué)膜，其任意區(qū)域上的膜片，在400-1000nm的波長(zhǎng)范圍測(cè)試薄膜的光學(xué)透過率，光學(xué)透過率為90±3％，其光學(xué)透過性優(yōu)良。

光學(xué)膜的光學(xué)透過率采用紫外可見紅外分光光度儀(uv-3700)在400-1000nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)測(cè)定。

上述所述聚乙烯醇系光學(xué)膜是使用含有經(jīng)后處理(再醇解和水洗純化)的聚乙烯醇系樹脂制膜材料進(jìn)行流延制膜而成的。

作為聚乙烯醇系樹脂，通常使用未改性聚乙烯醇系樹脂或改性聚乙烯醇系樹脂，即，將乙烯基酯經(jīng)過溶液聚合或乙烯基酯與其他改性單體進(jìn)行溶液共聚合獲得的聚乙烯酯樹脂經(jīng)過醇解、粉碎、壓榨獲得聚乙烯醇系樹脂。作為可與乙烯基酯共聚合的成分，例如可列舉為不飽和的羧酸或其衍生物、不飽和磺酸或其衍射物、乙烯基醚類、碳原子數(shù)2-30的a-烯烴等。

制造聚乙烯酯樹脂時(shí)所使用上述乙烯基酯，例如可列舉為：醋酸乙烯酯、甲酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、三甲基乙酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯等。這種乙烯酯可以是上述其中的一種或兩種、或兩種以上的組合物，就本發(fā)明而言，優(yōu)選醋酸乙烯酯。

此外，可與該乙烯基酯共聚合的單體，例如可列舉為：乙烯、丙烯、1-丁烯、異丁烯等碳原子數(shù)為2-30的烯烴類；丙烯酸及其鹽、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸十二烷酯、丙烯酸十八烷酯等丙烯酸類(例如丙烯酸-c1-18烷酯)；甲基丙烯酸及其鹽、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸十二烷酯、甲基丙烯酸十八烷酯等甲基丙烯酸酯類(例如甲基丙烯酸-c1-18烷酯)；丙烯酰胺、n-甲基丙烯酰胺、n-乙基丙烯酰胺、n、n-二甲基丙烯酰胺、二丙酮丙烯酰胺、丙烯酰胺丙烷磺酸及其鹽、丙烯酰胺丙基二甲胺及其鹽、n-羥甲基丙烯酰胺及其衍生物等丙烯酰胺衍生物；甲基丙烯酰胺、n-甲基丙烯酰胺、n-甲基甲基丙烯酰胺、n-乙基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺丙烷磺酸及其鹽、甲基丙烯酰胺丙基二甲胺及其鹽、n-羥甲基甲基丙烯酰胺及其衍生物等甲基丙烯酰胺衍生物、n-乙烯基甲酰胺、n-乙烯基乙酰胺、n-乙烯基吡咯烷酮等的n-乙烯基酰胺類；甲基乙烯醚、乙基乙烯醚、正丙基乙烯醚、異丙基乙烯醚、正丁基乙烯醚、異丁基乙烯醚、叔丁基乙烯醚、十二烷基乙烯醚、硬脂基乙烯醚等乙烯醚類；丙烯腈、甲基丙烯腈等腈類；氯化乙烯基、氯化次乙烯基、氟化乙烯基、氟化次乙烯基等鹵化乙烯基類；醋酸烯丙基、氯化烯丙基等烯丙基化合物；馬來酸、衣康酸等不飽和羧酸及其鹽或其酯等衍生物；乙烯基三甲氧基硅烷等乙烯基甲硅烷基化合物；醋酸異丙酯；上述共聚合單體優(yōu)選a-烯烴，特別優(yōu)選乙烯。

按摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)，上述可與乙烯基酯共聚合的單體的用量?jī)?yōu)選低于10％，更優(yōu)選低于5％。

本發(fā)明所使用的聚乙烯醇系樹脂的平均醇解度通常為97mol％以上，特別優(yōu)選99％以上，更進(jìn)一步優(yōu)選99.5％以上。當(dāng)醇解度小于97％時(shí)，薄膜的光學(xué)膜性能和由該薄膜制得的偏光片的偏光度有不充分的傾向。所使用聚乙烯醇的聚合度優(yōu)選1500-8000，更優(yōu)選1700-3500，特別優(yōu)選2000-3000，過低時(shí)，薄膜的力學(xué)強(qiáng)度有下降的趨勢(shì)，過高時(shí)，聚乙烯醇系樹脂的生產(chǎn)性下降。

這里，本說明書的“醇解度”，是以“gb12010.5-89規(guī)定”所記載的方法測(cè)定的，本說明書的“平均聚合物”是指以“gb12010.9規(guī)定”為基準(zhǔn)所測(cè)定的。

本發(fā)明聚乙烯醇系制膜材料是由經(jīng)上述乙烯基酯聚合、醇解、粉碎、壓榨或獲得的含水聚乙烯醇系樹脂再經(jīng)過后處理(進(jìn)一步醇解和水洗純化)而獲得。

采用上述完全醇解型的純化聚乙烯醇系樹脂制備光學(xué)膜時(shí)，在制膜原液中混配增塑劑、表面活性劑和抗氧劑等助劑制造。

上述增塑劑在制備偏振片時(shí)可有效提高薄膜的延伸性能，通常為多羥基醇，可列舉為甘油、二甘油、三甘油等甘油類、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、聚丙二醇等亞烷基二醇類或聚亞烷基二醇類、三羥甲基丙烷等。這些增塑劑可單獨(dú)使用也可以組合兩種或兩種以上使用。為保證薄膜的延伸性本發(fā)明中優(yōu)選甘油。

上述增塑劑的含量，相對(duì)于聚乙烯醇系樹脂100質(zhì)量份，優(yōu)選5-25質(zhì)量份，進(jìn)一步優(yōu)選9-18質(zhì)量份。當(dāng)含量過少時(shí)，在制成偏光片時(shí)有延伸性下降的傾向，過多時(shí)，獲得的聚乙烯醇系光學(xué)膜的穩(wěn)定性有下降的趨勢(shì)。

通常，表面活性劑有抑制薄膜卷曲時(shí)粘連作用，例如可單獨(dú)使用陰離子表面活性劑或單獨(dú)使用非離子表面活性劑，也可組合使用。

所述表面活性劑可列舉為：月桂酸鉀等羧酸型、辛基水楊酸酯等硫酸酯型、十二烷基苯磺酸酯等磺酸類，還可列舉為聚氧化乙烯油醚等烷醚型、聚氧化乙烯辛基苯醚等烷基苯醚型、聚氧黃乙烯月桂酸等烷酯型、聚氧化乙烯聚氧化丙烯等的聚丙二醇醚型、油酸二乙醇酰胺等的鏈烷醇酰胺型、聚氧化亞烷基烯丙基苯醚型等。

所述表面活性劑的含量，相對(duì)于聚乙烯醇系樹脂100質(zhì)量份，優(yōu)選0.001-1質(zhì)量份，更優(yōu)選0.005-0.1質(zhì)量份。過低時(shí)難以起到抗粘連的作用和染料的分散作用，過多時(shí)薄膜的透明性下降。

另外，上述制膜時(shí)為提高薄膜的抗黃變和儲(chǔ)存穩(wěn)定性通常采用抗氧劑，抗氧劑可以是酚系抗氧劑等任意的抗氧劑，2,6-二叔丁基對(duì)甲酚、2,2-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、四[3-(3,5-二叔丁基-4羥苯基)丙酸]季戊醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、亞磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯等，優(yōu)選為后兩種或后三種的組合物。用量為聚乙烯醇系樹脂的5-50ppm。

實(shí)施例1

本實(shí)施了公開了一種聚乙烯醇系光學(xué)膜，制備原料按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包含以下成分：聚乙烯醇25-33％、增塑劑9-18％、表面活性劑和抗氧劑1％以下，聚乙烯醇的聚合度為1500～3000，醇解度為97-100mol％；增塑劑為多羥基化合物，優(yōu)選為甘油，純度≥99.5％，抗氧劑選用1010/168為1:1的組合物；光學(xué)膜上任意區(qū)域的膜片，在400-1000nm的波長(zhǎng)范圍測(cè)試光學(xué)膜的光學(xué)透過率，光學(xué)透過率為91％，其光學(xué)透過性優(yōu)良。

本發(fā)明還提供制備上述聚乙烯醇系光學(xué)膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)將經(jīng)過后處理(再醇解和洗滌純化)的聚乙烯醇原料在螺桿擠出機(jī)中與水、增塑劑、表面活性劑和抗氧劑等助劑充分混合、塑化、脫泡獲得均勻的制膜原液；

(2)制膜原液經(jīng)t型模頭擠出至流延輥上初步干燥；

(3)當(dāng)薄膜的水分率達(dá)到21％左右時(shí)從流延輥上剝離，再在多根干燥輥上脫除水分，并隨后進(jìn)入氣浮式烘箱中繼續(xù)干燥，氣浮式烘箱內(nèi)的風(fēng)速為20m/sec，在氣浮式烘箱內(nèi)控制光學(xué)膜濕度為67％，并控制光學(xué)膜任意區(qū)域的含濕量均達(dá)到2.8％；在所述氣浮式烘箱出口一側(cè)2m處，設(shè)有濕度回調(diào)噴嘴。氣浮式烘箱分為預(yù)熱干燥區(qū)、主干燥區(qū)和濕度回調(diào)區(qū)，預(yù)熱干燥區(qū)、主干燥區(qū)和濕度回調(diào)區(qū)內(nèi)均設(shè)有噴嘴，預(yù)熱干燥區(qū)設(shè)置噴嘴的出風(fēng)縫隙2-5mm,出風(fēng)風(fēng)速為5-10m/sec；主干燥區(qū)和濕度回調(diào)區(qū)處設(shè)置的噴嘴的出風(fēng)縫隙為0.5-2mm,出風(fēng)風(fēng)速為10-30m/sec，氣浮式烘箱按照上述設(shè)置時(shí)，能更好控制光學(xué)膜的均勻性。

(4)牽引收卷和包裝。

實(shí)施例2