本發(fā)明涉及一種光學(xué)薄膜的制備方法，具體為一種三層共擠拉伸制備增硬耐磨和高紫外阻隔光學(xué)薄膜的方法；屬于光學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

將具有功能性的無(wú)機(jī)納米材料和有機(jī)高分子材料均勻復(fù)合一直是復(fù)合材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。因?yàn)橐话愕挠袡C(jī)高分子材料具有生產(chǎn)簡(jiǎn)單、易加工成型、透明度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但也有耐候性差、功能性弱等缺點(diǎn)；而無(wú)機(jī)材料具有耐溫好、多功能(防靜電、抗紫外、防污、防靜電)等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是不容易加工成型，特別是非幾何規(guī)則難以加工的缺點(diǎn)制約其在日常生活中的大規(guī)模使用。因此，單一材料制約了有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料在產(chǎn)業(yè)升級(jí)過(guò)程中的應(yīng)用。

若能將無(wú)機(jī)材料、特別是無(wú)機(jī)納米顆粒均勻地分散于有機(jī)高分子材料中，不僅可以制備出多功能的復(fù)合材料，同時(shí)還兼具有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料的優(yōu)點(diǎn)，如有機(jī)材料容易成型加工，而無(wú)機(jī)材料也可以提高有機(jī)材料的耐磨性，提高有機(jī)材料的耐候性等等。目前，這種有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合材料將逐步應(yīng)用于我們的日常生活中，例如有機(jī)無(wú)機(jī)隔熱膜、有機(jī)無(wú)機(jī)防靜電膜、有機(jī)無(wú)機(jī)保溫膜、有機(jī)無(wú)機(jī)抗污膜等等。

目前，大規(guī)模制備透明性好、霧度低的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合材料方面的專利鮮有涉及，而這一復(fù)合材料的發(fā)展趨勢(shì)已得到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛認(rèn)可。因此，本文公開一種一步共擠拉伸制備高紫外阻隔光學(xué)薄膜的制備方法，通過(guò)在制備光學(xué)薄膜的過(guò)程中添加少量的紫外阻隔母粒就可以制備出紫外全阻隔的光學(xué)薄膜，通過(guò)該復(fù)合母粒制備的塑料板材或薄膜具有霧度低、耐候性好等優(yōu)點(diǎn)，這為傳統(tǒng)塑料行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)開拓一條良好的道路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了提供一種三層共擠拉伸制備增硬耐磨和高紫外阻隔光學(xué)薄膜的方法；以解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題。

本發(fā)明的發(fā)明目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

一種三層共擠拉伸制備增硬耐磨和高紫外阻隔光學(xué)薄膜的方法，包括以下步驟：

(1)、將具有增硬耐磨功能的無(wú)機(jī)納米粉體和紫外阻隔功能的無(wú)機(jī)納米粉體分別制備成分散性好的納米色漿；

(2)、將分散性好的具有增硬耐磨功能和紫外阻隔功能的納米色漿分別與有機(jī)塑料母粒在280-285℃溫度下；經(jīng)過(guò)雙螺桿攪拌10-15分鐘，之后擠出造粒得到具有增硬耐磨的塑料粒子和紫外阻隔功能的塑料粒子；

(3)、在三層共擠拉伸制備增硬耐磨和高紫外阻隔光學(xué)薄膜的過(guò)程中，在表層添加不超過(guò)20％的具有增硬耐磨的塑料粒子，同時(shí)在中間層添加不超過(guò)20％紫外阻隔功能的塑料粒子，即可制備出具有增硬耐磨功能和紫外阻隔功能的光學(xué)薄膜。

其中，步驟(1)中，增硬耐磨和紫外阻隔納米色漿的制備方法，包括混合、分散、研磨、過(guò)篩四步：

(a)混合：將具有紫外阻隔功能和紫外阻隔功能的無(wú)機(jī)納米粉體、有機(jī)分散劑和有機(jī)溶劑三者按質(zhì)量比(10-30)：(1-3)：(67-89)混合均勻；

(b)分散：將混合體在高速剪切分散介質(zhì)中高速剪切分散30-60分鐘，攪拌機(jī)的速度控制在1000-3000轉(zhuǎn)每分鐘以得到漿料；

(c)研磨：將高速剪切分散的漿料放進(jìn)罐磨機(jī)、球磨機(jī)或是砂磨機(jī)中研磨分散得到色漿；

(d)過(guò)篩：將研磨好的色漿用400目的紗網(wǎng)過(guò)篩，以去除大的顆粒，得到增硬耐磨和紫外阻隔納米色漿。

步驟(1)中，所述具有增硬耐磨功能和具有紫外阻隔功能的無(wú)機(jī)納米粉體的三維尺寸均不超過(guò)100納米。

步驟(a)中，所述的具有增硬耐磨功能的無(wú)機(jī)納米粉體為納米氧化硅、納米氧化鋁、納米氧化鋯、納米氮化鋯、納米氧化鈦中的一種或幾種混合；所述的具有紫外阻隔功能的無(wú)機(jī)納米粉體為納米氧化鋅、納米氧化鈦、納米氧化鈰中的一種或幾種混合。光學(xué)薄膜的增硬耐磨率和紫外阻隔功能是在薄膜制備過(guò)程中以復(fù)合的有機(jī)無(wú)機(jī)功能粒子的形式添加。

分散介質(zhì)為一般為惰性溶劑，在惰性介質(zhì)中進(jìn)行有機(jī)改性，可以防止增硬耐磨納米粉體和紫外阻隔納米粉體的變性，提高粉體的化學(xué)穩(wěn)定性。步驟(a)中，所述的有機(jī)分散劑選自含有羥基有機(jī)高分子長(zhǎng)鏈、羧基有機(jī)高分子長(zhǎng)鏈、環(huán)氧基有機(jī)高分子長(zhǎng)鏈、含有氨基類的有機(jī)高分子長(zhǎng)鏈中的一種；優(yōu)選地，所述的有機(jī)分散劑選自聚乙二醇類、聚丙烯酸類、聚乙烯吡咯烷酮類、聚氨酯類分散劑中的一種。

所述的有機(jī)分散助劑的添加量為無(wú)機(jī)納米粉體的0.5-15％，優(yōu)選5-8％。

步驟(a)中，所述的有機(jī)溶劑為醇類，酯類，苯類、酮類、醚類中的一種。所述的醇類為甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的一種；酯類為乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一種；苯類為甲苯、二甲苯中的一種。

步驟(1)中，所述的有機(jī)塑料母粒為pe母粒、pet母粒、pvc母粒、pp母粒、pc母粒、pva母粒、abs母粒中的一種。

步驟(3)中，所述的增硬耐磨粒子和紫外阻隔納米粒子在制備光學(xué)薄膜之前，需要經(jīng)過(guò)120℃干燥24小時(shí)，并與白母粒經(jīng)攪拌機(jī)混合30分鐘以上。

步驟(3)中，在制備這種光學(xué)薄膜過(guò)程中，具有增硬耐磨功能的塑料粒子在表層中的添加量?jī)?yōu)選不超過(guò)15％，更優(yōu)選不超過(guò)10％。具有紫外阻隔功能的塑料粒子在主體功能層中添加量?jī)?yōu)選不超過(guò)15％，更優(yōu)選不超過(guò)10％。

所述的薄膜呈現(xiàn)無(wú)色透明或微黃色，并保持高清晰度，即霧度值低，一般小于1.0，同時(shí)具有高耐候性的特點(diǎn)。

一種三層共擠拉伸制備增硬耐磨和高紫外阻隔光學(xué)薄膜可以廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域、汽車領(lǐng)域以及其他需要高阻隔太陽(yáng)光的領(lǐng)域。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明應(yīng)用具有增硬耐磨功能的無(wú)機(jī)納米粉體、紫外阻隔功能的無(wú)機(jī)納米粉體和有機(jī)高分子塑料母粒共混，直接將多功能的無(wú)機(jī)納米粒子聚合在有機(jī)高分子材料里面，這樣一方面可以保持無(wú)機(jī)材料的功能性和穩(wěn)定性，另一方面也可以改性有機(jī)高分子材料光學(xué)性能、機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性能等，而制備出的復(fù)合母?？梢杂脕?lái)方便地生產(chǎn)塑料板材或薄膜，而這種塑料制品具有霧度低、耐候性好等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛用于建筑、汽車、船舶等領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明光學(xué)薄膜的三層結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1、增強(qiáng)耐磨層2、高紫外阻隔層

圖2為本發(fā)明的高紫外阻隔膜的透過(guò)率圖譜；

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明。

實(shí)施例1

步驟(1)分別制備具有增硬耐磨功能的分散色漿和紫外阻隔功能的納米色漿。

取納米氧化硅10份，異丙醇89份，peg分散劑1份放入到不銹鋼容器中，在高速剪切分散機(jī)中以1500r/min進(jìn)行預(yù)分散30分鐘；之后放入到球磨機(jī)中球磨24小時(shí)，過(guò)篩去除大顆粒，得到均勻分散的氧化硅的納米色漿。

取二氧化鈦納米粉體10份，異丙醇89份，pvp分散劑1份放入到不銹鋼容器中，在高速剪切分散機(jī)中以1500r/min進(jìn)行預(yù)分散30分鐘；之后放入到球磨機(jī)中球磨24小時(shí)，過(guò)篩去除大顆粒，得到均勻分散的二氧化鈦?zhàn)贤庾韪舻募{米色漿。

步驟(2)

將上述制備好的納米色漿分別與pet母粒共混，在螺桿造粒機(jī)中加熱熔融攪拌分散，之后擠出、冷卻、造粒得到具有增硬耐磨的有機(jī)無(wú)機(jī)pet復(fù)合母粒和紫外阻隔功能的有機(jī)無(wú)機(jī)pet復(fù)合母粒。

步驟(3)

在制備增硬耐磨和高紫外阻隔功能的光學(xué)薄膜時(shí)，將這兩種功能的有機(jī)無(wú)機(jī)pet復(fù)合母粒經(jīng)烘箱120℃干燥24小時(shí)，與大有光pet粒子的質(zhì)量添加比為5％進(jìn)行，之后將增硬耐磨塑料粒子在表層添加，而高效紫外阻隔的粒子在中間層添加就可以得到具有增硬耐磨功能和紫外阻隔功能的pet光學(xué)薄膜。

增硬耐磨和紫外阻隔功能的光學(xué)薄膜的結(jié)構(gòu)圖詳見附圖1。

增硬耐磨和紫外阻隔功能的光學(xué)薄膜的透射率光譜圖詳見附圖2。

實(shí)施例2

步驟(1)分別制備具有增硬耐磨功能的分散色漿和紫外阻隔功能的納米色漿。

取納米氧化硅10份，異丙醇89份，peg分散劑1份放入到不銹鋼容器中，在高速剪切分散機(jī)中以1500r/min進(jìn)行預(yù)分散30分鐘；之后放入到球磨機(jī)中球磨24小時(shí)，過(guò)篩去除大顆粒，得到均勻分散的氧化硅的納米色漿。

取二氧化鈦納米粉體10份，異丙醇89份，pvp分散劑1份放入到不銹鋼容器中，在高速剪切分散機(jī)中以1500r/min進(jìn)行預(yù)分散30分鐘；之后放入到球磨機(jī)中球磨24小時(shí)，過(guò)篩去除大顆粒，得到均勻分散的二氧化鈦?zhàn)贤庾韪舻募{米色漿。

步驟(2)

將上述制備好的納米色漿分別與pet母粒共混，在螺桿造粒機(jī)中加熱熔融攪拌分散，之后擠出、冷卻、造粒得到具有增硬耐磨的有機(jī)無(wú)機(jī)pet復(fù)合母粒和紫外阻隔功能的有機(jī)無(wú)機(jī)pet復(fù)合母粒。

步驟(3)

在制備增硬耐磨和高紫外阻隔功能的光學(xué)薄膜時(shí)，將這兩種功能的有機(jī)無(wú)機(jī)pet復(fù)合母粒經(jīng)烘箱120℃干燥24小時(shí)，與大有光pet粒子的質(zhì)量添加比為5％進(jìn)行，之后將增硬耐磨塑料粒子在表層添加，而高效紫外阻隔的粒子在中間層添加就可以得到具有增硬耐磨功能和紫外阻隔功能的pet光學(xué)薄膜。

增硬耐磨和紫外阻隔功能的光學(xué)薄膜的結(jié)構(gòu)圖詳見附圖1。

增硬耐磨和紫外阻隔功能的光學(xué)薄膜的透射率光譜圖詳見附圖2。

實(shí)施例3

步驟(1)分別制備具有增硬耐磨功能的分散色漿和紫外阻隔功能的納米色漿。

取納米氧化鋁10份，異丙醇89份，peg分散劑1份放入到不銹鋼容器中，在高速剪切分散機(jī)中以1500r/min進(jìn)行預(yù)分散30分鐘；之后放入到球磨機(jī)中球磨24小時(shí)，過(guò)篩去除大顆粒，得到均勻分散的氧化硅的納米色漿。

取氧化鈰納米粉體10份，異丙醇89份，pvp分散劑1份放入到不銹鋼容器中，在高速剪切分散機(jī)中以1500r/min進(jìn)行預(yù)分散30分鐘；之后放入到球磨機(jī)中球磨24小時(shí)，過(guò)篩去除大顆粒，得到均勻分散的氧化鈰紫外阻隔的納米色漿。

步驟(2)

將上述制備好的納米色漿分別與pet母粒共混，在螺桿造粒機(jī)中加熱熔融攪拌分散，之后擠出、冷卻、造粒得到具有增硬耐磨的有機(jī)無(wú)機(jī)pet復(fù)合母粒和紫外阻隔功能的有機(jī)無(wú)機(jī)pet復(fù)合母粒。

步驟(3)

在制備增硬耐磨和高紫外阻隔功能的光學(xué)薄膜時(shí)，將這兩種功能的有機(jī)無(wú)機(jī)pet復(fù)合母粒經(jīng)烘箱120℃干燥24小時(shí)，與大有光pet粒子的質(zhì)量添加比為5％進(jìn)行，之后將增硬耐磨塑料粒子在表層添加，而高效紫外阻隔的粒子在中間層添加就可以得到具有增硬耐磨功能和紫外阻隔功能的pet光學(xué)薄膜。

增硬耐磨和紫外阻隔功能的光學(xué)薄膜的結(jié)構(gòu)圖類似附圖1。

增硬耐磨和紫外阻隔功能的光學(xué)薄膜的透射率光譜圖類似附圖2。

實(shí)施例4

步驟(1)分別制備具有增硬耐磨功能的分散色漿和紫外阻隔功能的納米色漿。

取納米氧化鋯10份，異丙醇89份，peg分散劑1份放入到不銹鋼容器中，在高速剪切分散機(jī)中以1500r/min進(jìn)行預(yù)分散30分鐘；之后放入到球磨機(jī)中球磨24小時(shí)，過(guò)篩去除大顆粒，得到均勻分散的氧化硅的納米色漿。

取氧化鋅納米粉體5份，氧化鈦納米粉體5份，異丙醇89份，pvp分散劑1份放入到不銹鋼容器中，在高速剪切分散機(jī)中以1500r/min進(jìn)行預(yù)分散30分鐘；之后放入到球磨機(jī)中球磨24小時(shí)，過(guò)篩去除大顆粒，得到均勻分散的二氧化鈦和氧化鋅紫外阻隔的納米色漿。

步驟(2)

將上述制備好的納米色漿分別與pet母粒共混，在螺桿造粒機(jī)中加熱熔融攪拌分散，之后擠出、冷卻、造粒得到具有增硬耐磨的有機(jī)無(wú)機(jī)pet復(fù)合母粒和紫外阻隔功能的有機(jī)無(wú)機(jī)pet復(fù)合母粒。

步驟(3)

在制備增硬耐磨和高紫外阻隔功能的光學(xué)薄膜時(shí)，將這兩種功能的有機(jī)無(wú)機(jī)pet復(fù)合母粒經(jīng)烘箱120℃干燥24小時(shí)，與大有光pet粒子的質(zhì)量添加比為5％進(jìn)行，之后將增硬耐磨塑料粒子在表層添加，而高效紫外阻隔的粒子在中間層添加就可以得到具有增硬耐磨功能和紫外阻隔功能的pet光學(xué)薄膜。

增硬耐磨和紫外阻隔功能的光學(xué)薄膜的結(jié)構(gòu)圖詳見附圖1。

增硬耐磨和紫外阻隔功能的光學(xué)薄膜的透射率光譜圖詳見附圖2。

實(shí)施例5

步驟(1)分別制備具有增硬耐磨功能的分散色漿和紫外阻隔功能的納米色漿。

取納米氧化鋁10份，異丙醇89份，peg分散劑1份放入到不銹鋼容器中，在高速剪切分散機(jī)中以1500r/min進(jìn)行預(yù)分散30分鐘；之后放入到球磨機(jī)中球磨24小時(shí)，過(guò)篩去除大顆粒，得到均勻分散的氧化硅的納米色漿。

取氧化鋅納米粉體5份，氧化鈰納米粉體5份，異丙醇89份，pvp分散劑1份放入到不銹鋼容器中，在高速剪切分散機(jī)中以1500r/min進(jìn)行預(yù)分散30分鐘；之后放入到球磨機(jī)中球磨24小時(shí)，過(guò)篩去除大顆粒，得到均勻分散的二氧化鋅和氧化鈰紫外阻隔的納米色漿。

步驟(2)

將上述制備好的納米色漿分別與pet母粒共混，在螺桿造粒機(jī)中加熱熔融攪拌分散，之后擠出、冷卻、造粒得到具有增硬耐磨的有機(jī)無(wú)機(jī)pet復(fù)合母粒和紫外阻隔功能的有機(jī)無(wú)機(jī)pet復(fù)合母粒。

步驟(3)

在制備增硬耐磨和高紫外阻隔功能的光學(xué)薄膜時(shí)，將這兩種功能的有機(jī)無(wú)機(jī)pet復(fù)合母粒經(jīng)烘箱120℃干燥24小時(shí)，與大有光pet粒子的質(zhì)量添加比為5％進(jìn)行，之后將增硬耐磨塑料粒子在表層添加，而高效紫外阻隔的粒子在中間層添加就可以得到具有增硬耐磨功能和紫外阻隔功能的pet光學(xué)薄膜。

增硬耐磨和紫外阻隔功能的光學(xué)薄膜的結(jié)構(gòu)圖類似附圖1。

增硬耐磨和紫外阻隔功能的光學(xué)薄膜的透射率光譜圖類似附圖2。

總之，該方法制備的增硬耐磨和紫外光高阻隔的光學(xué)薄膜，相較于普通光學(xué)基膜有非常好的增硬耐磨和紫外阻隔效果。由于無(wú)機(jī)材料的高穩(wěn)定性，當(dāng)無(wú)機(jī)納米粉體進(jìn)過(guò)有機(jī)高分子分散劑改性之后，可以很好地與有機(jī)高分子塑料粒子兼容。此外，有機(jī)高分子材料作為保護(hù)層，可以很好地保護(hù)無(wú)機(jī)納米粉體的穩(wěn)定性。本發(fā)明通過(guò)三層共擠拉伸制備的增硬耐磨和高紫外阻隔的光學(xué)薄膜可以廣泛應(yīng)用于建筑、汽車等領(lǐng)域，制備出的光學(xué)薄膜具有透明度高，即霧度低、耐老化能力強(qiáng)、耐磨性好、抗紫外光強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。