CN101619138B - 聚乙烯醇膜、制备该聚乙烯醇膜的方法以及包括该聚乙烯醇膜的偏光片 - Google Patents
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Abstract
一种制备聚乙烯醇膜的方法，该方法包括：(S1)通过将聚乙烯醇聚合物、增塑剂、第一表面活性剂和第二表面活性剂溶解在溶剂中来制备聚乙烯醇聚合物溶液，其中，所述第一表面活性剂选自碳氟化合物表面活性剂和聚硅氧烷表面活性剂或者它们的混合物中，所述第二表面活性剂由聚氧乙烯烷基醚表面活性剂组成；(S2)将所述聚乙烯醇聚合物溶液溶液浇铸在铸塑基板的表面上；和(S3)从所述步骤(S2)所得的产物中除去溶剂。尽管在重复的制备步骤中从膜中流出的增塑剂积聚在铸塑基板的表面上，从而形成增塑剂层，但是因为聚乙烯醇膜的剥离性保持在良好的状态，所以这种方法可以制备出具有良好性能的聚乙烯醇膜。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于LCD等的偏光膜的聚乙烯醇膜、制备该聚乙烯醇膜的方法以及包括该聚乙烯醇膜的偏光片。
背景技术
聚乙烯醇膜通常被单轴拉伸，然后使该膜吸收二色性染料而使得该膜成为偏光膜。然后，将由3-醋酸纤维素等制成的保护膜粘附至其上面，从而使该膜用作偏光片。
这种用于光学用途的聚乙烯醇膜通常是通过如下过程制备：将聚乙烯醇聚合物、用于提高拉延性能的增塑剂溶解在溶剂(例如，水)中，以制备聚乙烯醇聚合物溶液，接着将该溶液浇铸在铸塑基板(casting substrate)(例如，带状物或者金属鼓(metal drum))的表面上，然后使其干燥形成膜。
当重复上述步骤时，由具有大表面张力的多元醇构成的增塑剂残留并在铸塑基板的表面上积聚，并且如上所述形成的增塑剂层导致聚乙烯醇膜差的剥离性能，从而使得已分离的聚乙烯醇膜性能劣化，例如局部拉伸性能。
为了解决这个问题，在制备聚乙烯醇膜时，向用于溶液浇铸的聚乙烯醇聚合物溶液中加入表面活性剂，从而改善膜的剥离性能。
例如，韩国公开的专利公布第2001-0104259号、日本公开的专利公布第2002-146139号、日本公开的专利公布第2004-155922号、日本专利登记第2688557号和日本专利登记第2636643号披露了单独或组合使用阳离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂作为表面活性剂制备聚乙烯醇膜的方法。特别是，日本公开的专利公布第2006-249407号披露了，考虑到从铸塑基板上的剥离性能使用两种具有不同HLB值的非离子型表面活性剂制备聚乙烯醇膜的方法。
然而，在上述文献中公开的表面活性剂的组合并没有使聚乙烯醇膜的剥离性能充分改善。
发明内容
本发明是设计用来解决现有技术的上述问题的，因此本发明的一个目的是提供一种具有良好性能的聚乙烯醇膜，即使当由于重复聚乙烯醇膜的制备工序而从膜中流出的增塑剂积聚在铸塑基板的表面上，从而形成增塑剂层时，该聚乙烯醇膜仍然保持其优异的剥离性能。本发明还一目的在于提供制备这种聚乙烯醇膜的方法和包括这种聚乙烯醇膜的偏光片。
为了实现上述目的，本发明提供了制备聚乙烯醇膜的方法，该方法包括：(S1)通过将聚乙烯醇聚合物、增塑剂、第一表面活性剂和第二表面活性剂溶解在溶剂中制备聚乙烯醇聚合物溶液，其中，所述第一表面活性剂选自碳氟化合物表面活性剂和聚硅氧烷表面活性剂或者它们的混合物中，所述第二表面活性剂由聚氧乙烯烷基醚表面活性剂组成；(S2)将所述聚乙烯醇聚合物溶液溶液浇铸在铸塑基板的表面上；和(S3)从所述步骤(S2)所得的产物中除去溶剂。
在根据本发明的制备聚乙烯醇膜的方法中，所述第一表面活性剂优选的HLB(亲水亲油平衡)值为1～5，和所述第二表面活性剂优选的HLB值为10～14。
在根据本发明的制备聚乙烯醇膜的方法中，所述碳氟化合物表面活性剂可以选自氟代乙基改性的聚硅氧烷、氟代丙基改性的聚硅氧烷和氟代丁基改性的聚硅氧烷或者它们的混合物中，和所述聚硅氧烷表面活性剂可以选自胺改性的聚硅氧烷和环氧改性的聚硅氧烷或者它们的混合物中。此外，所述聚氧乙烯烷基醚表面活性剂可以选自聚氧乙烯己基醚、聚氧乙烯庚基醚、聚氧乙烯辛基醚、聚氧乙烯壬基醚、聚氧乙烯癸基醚、聚氧乙烯十一烷基醚、聚氧乙烯十二烷基醚、聚氧乙烯十三烷基醚、聚氧乙烯十四烷基醚和聚氧乙烯十五烷基醚或者它们的混合物中。
由上述方法得到的聚乙烯醇膜包含聚乙烯醇聚合物、增塑剂和表面活性剂，其中，所述表面活性剂包括第一表面活性剂和第二表面活性剂，所述第一表面活性剂选自碳氟化合物表面活性剂和聚硅氧烷表面活性剂或者它们的混合物中，所述第二表面活性剂由聚氧乙烯烷基醚表面活性剂组成。
该聚乙烯醇膜可以制成偏光膜，然后可以将保护膜粘附于其一个或者两个表面上使得其可以用作用于LCD的偏光片。
当根据本发明制备聚乙烯醇膜时，如果将预先确定的第一和第二表面活性剂一起加入，则在铸塑基板表面上积聚的增塑剂层中，所述第一表面活性剂朝与疏水性的铸塑基板(例如金属鼓)的界面移动，从而有效地降低铸塑表面与增塑剂层之间的表面张力。相反，在增塑剂层中，所述第二表面活性剂朝与亲水性的聚乙烯醇膜的界面移动，以有效地降低聚乙烯醇膜与增塑剂层之间的表面张力。
因此，由铸塑基板与增塑剂层的界面和增塑剂层与聚乙烯醇膜的界面之间的不同张力引起的问题可以极大地缓解，从而使聚乙烯醇膜的剥离性能处于良好状态，因此可以制备具有良好性能的聚乙烯醇膜。
附图说明
参照附图，由下面实施方式的描述，本发明的其它目的和特点将变得更加清楚明了，其中：
图1为原理示意图，其说明当根据本发明的制备方法制备聚乙烯醇膜时，在增塑剂层中，第一和第二表面活性剂使存在于铸塑基板与增塑剂层之间以及增塑剂层与聚乙烯醇膜层之间的界面张力降低的原理。
具体实施方式
在下文中，参照附图将详细地描述本发明优选的实施方式。在进行描述之前，应该理解的是在说明书中和所附的权利要求中所用的术语不能被解释成限于通用的和字典中的含义，而是应在允许发明人用最恰当的解释适当地限定术语的原则的基础上基于对应于本发明的技术方面的意义和概念进行解释。
在本发明中，通过结合具有不同亲水性的第一和第二表面活性剂而最大化地改善聚乙烯醇膜的剥离性能，其中，所述第一表面活性剂选自碳氟化合物表面活性剂和聚硅氧烷表面活性剂或者它们的混合物中的任意一种，所述第二表面活性剂为聚氧乙烯烷基醚表面活性剂。
如图1所示，当制备聚乙烯醇膜时，如果同时加入第一和第二表面活性剂，在铸塑基板3的表面上积聚的增塑剂层5中的第一表面活性剂7在增塑剂层5中朝与疏水的铸塑基板3形成的界面移动，以有效地降低铸塑基板3与增塑剂层5之间的张力。相反地，所述第二表面活性剂9在增塑剂层5中朝与亲水的聚乙烯醇膜1形成的界面移动以有效降低聚乙烯醇膜1与增塑剂层5之间的表面张力。因此，由铸塑基板3与增塑剂层5之间和增塑剂层5与聚乙烯醇膜之间的两个界面的不同张力引起的聚乙烯醇膜的差的剥离性能可以极大地得到改善。
根据本发明的聚乙烯醇膜的制备过程如下：
首先，将聚乙烯醇聚合物、增塑剂、第一表面活性剂和第二表面活性剂溶解在溶剂中以制备聚乙烯醇聚合物溶液，其中，所述第一表面活性剂选自碳氟化合物表面活性剂和聚硅氧烷表面活性剂或者它们的混合物中，所述第二表面活性剂由聚氧乙烯烷基醚表面活性剂组成(S1)。
所述第一和第二表面活性剂优选的HLB(亲水亲油平衡)值分别为1～5和10～14。所述碳氟化合物表面活性剂可以单独或组合使用氟代乙基改性的聚硅氧烷、氟代丙基改性的聚硅氧烷和氟代丁基改性的聚硅氧烷，和所述聚硅氧烷表面活性剂可以单独或组合使用例如氨基丙基改性的聚硅氧烷、氨基乙基氨基丙基改性的聚硅氧烷和氨基环己基改性的聚硅氧烷的胺改性的聚硅氧烷或者环氧改性的聚硅氧烷。此外，所述聚氧乙烯烷基醚表面活性剂可以单独或组合使用聚氧乙烯己基醚、聚氧乙烯庚基醚、聚氧乙烯辛基醚、聚氧乙烯壬基醚、聚氧乙烯癸基醚、聚氧乙烯十一烷基醚、聚氧乙烯十二烷基醚、聚氧乙烯十三烷基醚、聚氧乙烯十四烷基醚和聚氧乙烯十五烷基醚。
在根据本发明的制备聚乙烯醇膜的方法中，基于100重量份的聚乙烯醇聚合物，所述第一和第二表面活性剂以0.01～2重量份的含量加入。在此，所述第一表面活性剂∶所述第二表面活性剂的含量之比可以为1～10∶10～1以改善所述膜的制备工作性能。
在根据本发明的制备聚乙烯醇膜的方法中，所述聚乙烯醇聚合物包括作为重复单元的乙烯醇，并且其可以通过如下步骤制备：使通过聚合乙烯基酯单体得到的乙烯基酯聚合物水解，然后将乙烯基酯单元皂化为乙烯醇单元。所述乙烯基酯单体可以为例如甲酸乙烯酯、醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯(versatic vinyl)。其中，优选为醋酸乙烯酯。当使乙烯基酯单体聚合时，在不妨碍实现本发明目的的情况下，可以一起共聚例如乙烯和丙烯的其它的本领域公知的单体。
此外，在根据本发明的制备聚乙烯醇膜的方法中，多元醇优选作为增塑剂加入。该多元醇可以为单独的或混合的乙二醇、丙三醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇和三羟甲基丙烷。一般而言，优选使用丙三醇或乙二醇。多元醇的含量可以按常规标准选择，例如，基于100重量份的聚乙烯醇聚合物，1～30重量份的多元醇。所述溶剂可以为水，但是不限于此。一般而言，将溶剂加入到溶液中使得其含量为50～90wt％。
接着，将制备的聚乙烯醇聚合物溶液溶液浇铸在铸塑基板的表面上(S2)。
所述铸塑基板可以为带状物或金属鼓，例如，由例如镍、铬、铜和不锈钢制成且直径为1～5m的鼓。
接着，使溶剂从铸塑溶液的聚乙烯醇聚合物溶液中挥发并除去，从而得到聚乙烯醇膜(S3)。如有必要，采用分离辊(separation roll)等从铸塑基板的表面分离的聚乙烯醇膜可以进行干燥或增湿。
如上述得到的聚乙烯醇膜包含聚乙烯醇聚合物、增塑剂和表面活性剂，其中，所述表面活性剂包括第一表面活性剂和第二表面活性剂，所述第一表面活性剂选自碳氟化合物表面活性剂和聚硅氧烷表面活性剂或者它们的混合物中，所述第二表面活性剂由聚氧乙烯烷基醚表面活性剂组成。在所得的聚乙烯醇膜中的表面活性剂的种类与前述一致。
使用碘或二色性染料可以使聚乙烯醇膜染色，然后拉伸，从而制成偏光膜。接着，将例如醋酸纤维素膜、亚克力膜或聚酯膜的具有机械强度的已知光学透明的保护膜粘附至偏光膜的一个或两个表面上。然后，其可以用作LCD的偏光片。
为了更好地理解本发明，在下文中将更加详细地描述本发明的多个优选的实施例。然而，本发明的实施例可以以多种方式修改，并且它们不能解释为限制本发明的范围。本发明的实施例仅仅是用于让本领域的普通技术人员更好地理解本发明。
实施例和比较实施例
将50kg的聚合度为4,000和皂化度为99.9mol％的聚乙烯醇聚合物和200kg的水加入到溶解槽(dissolving bath)中，然后将5kg的丙三醇和50g的如在下表1中所列的包括第一和第二表面活性剂(所述第一与第二表面活性剂的含量之比为1∶1)的表面活性剂加入其中。然后应用蒸汽从槽的下部在150℃下加热所得产物2小时以制备聚乙烯醇聚合物溶液。
接着，使用齿轮泵将制备的聚乙烯醇聚合物溶液排出至T型的缝模(T-shaped slit die)上以在金属鼓辊(metal drum roll)上得到膜。此后，当与13个干燥辊交替接触时使所得膜的表面及其相对的面干燥。在热处理箱中热处理干燥膜以得到聚乙烯醇未拉伸的膜。
表1
在表1中，X：差，△：正常，○：良好，以及◎：优异。
Claims (14)
1.一种制备聚乙烯醇膜的方法，该方法包括：
(S1)通过将聚乙烯醇聚合物、增塑剂、第一表面活性剂和第二表面活性剂溶解在溶剂中来制备聚乙烯醇聚合物溶液，其中，所述第一表面活性剂选自碳氟化合物表面活性剂和聚硅氧烷表面活性剂或者它们的混合物中，所述第二表面活性剂由聚氧乙烯烷基醚表面活性剂组成；
(S2)将所述聚乙烯醇聚合物溶液溶液浇铸在铸塑基板的表面上；和
(S3)从所述步骤(S2)所得的产物中除去溶剂，
其中，基于100重量份的聚乙烯醇聚合物，所述第一和第二表面活性剂以0.01～2重量份的含量加入，
其中，所述第一表面活性剂与第二表面活性剂的含量比为1～10∶10～1，
其中，所述第一表面活性剂的HLB(亲水亲油平衡)值为1～5，和所述第二表面活性剂的HLB值为10～14。
2.根据权利要求1所述的制备聚乙烯醇膜的方法，
其中，所述碳氟化合物表面活性剂选自氟代乙基改性的聚硅氧烷、氟代丙基改性的聚硅氧烷和氟代丁基改性的聚硅氧烷或者它们的混合物中，和所述聚硅氧烷表面活性剂选自胺改性的聚硅氧烷和环氧改性的聚硅氧烷或者它们的混合物中。
3.根据权利要求1所述的制备聚乙烯醇膜的方法，
其中，所述聚氧乙烯烷基醚表面活性剂选自聚氧乙烯己基醚、聚氧乙烯庚基醚、聚氧乙烯辛基醚、聚氧乙烯壬基醚、聚氧乙烯癸基醚、聚氧乙烯十一烷基醚、聚氧乙烯十二烷基醚、聚氧乙烯十三烷基醚、聚氧乙烯十四烷基醚和聚氧乙烯十五烷基醚或者它们的混合物中。
4.根据权利要求1所述的制备聚乙烯醇膜的方法，
其中，所述增塑剂为多元醇。
5.根据权利要求4所述的制备聚乙烯醇膜的方法，
其中，所述多元醇选自乙二醇、丙三醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇和三羟甲基丙烷或者它们的混合物中。
6.根据权利要求1所述的制备聚乙烯醇膜的方法，
其中，所述溶剂为水。
7.根据权利要求1所述的制备聚乙烯醇膜的方法，
其中，所述铸塑基板为金属鼓。
8.一种聚乙烯醇膜，其包含聚乙烯醇聚合物、增塑剂和表面活性剂，
其中，所述表面活性剂包括第一表面活性剂和第二表面活性剂，所述第一表面活性剂选自碳氟化合物表面活性剂和聚硅氧烷表面活性剂或者它们的混合物中，所述第二表面活性剂由聚氧乙烯烷基醚表面活性剂组成，
其中，基于100重量份的聚乙烯醇聚合物，所述第一和第二表面活性剂以0.01～2重量份的含量加入，
其中，所述第一表面活性剂与第二表面活性剂的含量比为1～10∶10～1，
其中，所述第一表面活性剂的HLB(亲水亲油平衡)值为1～5，和所述第二表面活性剂的HLB值为10～14。
9.根据权利要求8所述的聚乙烯醇膜，
其中，所述碳氟化合物表面活性剂选自氟代乙基改性的聚硅氧烷、氟代丙基改性的聚硅氧烷和氟代丁基改性的聚硅氧烷或者它们的混合物中，和所述聚硅氧烷表面活性剂选自胺改性的聚硅氧烷和环氧改性的聚硅氧烷或者它们的混合物中。
10.根据权利要求8所述的聚乙烯醇膜，
其中，所述聚氧乙烯烷基醚表面活性剂选自聚氧乙烯己基醚、聚氧乙烯庚基醚、聚氧乙烯辛基醚、聚氧乙烯壬基醚、聚氧乙烯癸基醚、聚氧乙烯十一烷基醚、聚氧乙烯十二烷基醚、聚氧乙烯十三烷基醚、聚氧乙烯十四烷基醚和聚氧乙烯十五烷基醚或者它们的混合物中。
11.根据权利要求8所述的聚乙烯醇膜，
其中，所述增塑剂为多元醇。
12.根据权利要求11所述的聚乙烯醇膜，
其中，所述多元醇选自乙二醇、丙三醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇和三羟甲基丙烷或者它们的混合物中。
13.一种偏光片，其包括：
由权利要求8～12中任意一项所限定的聚乙烯醇膜制成的偏光膜；和
粘附至所述偏光膜的一个或两个表面上的保护膜。
14.根据权利要求13所述的偏光片，
其中，所述保护膜为选自醋酸纤维素膜、亚克力膜和聚酯膜中的任意一种。
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