CN102516509A

CN102516509A - 一种光学膜用聚酯切片及光学膜制备方法

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Publication number: CN102516509A
Application number: CN2011103639780A
Authority: CN
Inventors: 金怀龙; 徐成呈; 沈安乐
Original assignee: NANJING LANPUCHENG INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: NANJING LANPUCHENG INDUSTRIAL Co Ltd
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2012-06-27

Abstract

本发明公开了光学膜用聚酯切片制备方法，包括下述步骤：(1)将乙二醇和对苯二甲酸二甲酯在打浆釜中混合制成浆液；将乙二醇和催化剂投入催化剂配制釜混合制成催化剂液；将纳米级添加剂和乙二醇投入添加剂配制釜混合制成添加剂液；(2)将浆液、催化剂液投入酯化釜，加热进行酯交换反应，得到酯化物；(3)将酯化物、添加剂液压入预缩聚釜，预缩聚反应过程中抽真空，将过量的乙二醇排出；(4)将预缩聚的产物压入终聚釜提高熔体黏度，将熔体冷却、切粒得到光学膜用聚酯切片。本发明公开的光学膜用聚酯切片制备方法不仅解决了纳米添加剂分散性难题，同时克服了普通聚酯薄膜存在沙粒状发雾现象，降低了薄膜的雾度，保证了聚酯薄膜的高透光率。

Description

一种光学膜用聚酯切片及光学膜制备方法

技术领域

本发明涉及一种光学膜用聚酯切片及光学膜制备方法，属于光学材料领域。

背景技术

聚酯薄膜是一种在多种不同行业广泛应用的光学材料，具有优异的机械性能、良好的尺寸稳定性、高透明以及耐化学性。但已有的聚酯薄膜的光学性能，如透明度、光泽度和雾度等性能方面存在不足，主要原因：一是聚酯的结晶速率较高，成膜时会产生一定的结晶度，造成膜的透明度降低，雾度值增加，使之不能满足对光学性能要求较高的平板显示屏中的保护膜、反射膜、扩散膜等光学膜的要求。二是在生产过程中，为改善聚酯薄膜的自粘性，在聚酯薄膜生产过程中，通常加入含有添加剂粒子的聚酯母料切片作为滑爽剂，以增加薄膜的表面粗糙程度，使薄膜达到良好的运行性能。但是添加剂的加入，使得薄膜的透明度在一定程度上遭到破坏，增加了薄膜的发雾程度，这严重影响了薄膜的光线透过率，影响聚酯薄膜光学性能，这在许多应用领域不希望的，尤其是在光学应用领域是致命的。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种光学膜用聚酯切片及光学膜的制备方法，通过采用纳米分散技术，在聚酯原料中加入纳米级的无机添加剂，克服了普通聚酯切片制备出的聚酯薄膜存在沙粒状发雾现象，降低了薄膜的雾度，保证了聚酯薄膜的高透光率和光泽度，同时解决了薄膜收卷时出现的发涩、易划伤，保证了薄膜的收卷性能、表观光滑平整。

为实现上述发明目的，本发明是通过下述技术方案实现的：

一种光学膜用聚酯切片的制备方法，包括下述步骤：(1)将乙二醇和对苯二甲酸二甲酯在打浆釜中混合制成浆液；将乙二醇和催化剂投入催化剂配制釜，搅拌均匀制成催化剂液；将纳米级添加剂和乙二醇投入添加剂配制釜，搅拌均匀制成添加剂液；(2)将浆液、催化剂液和添加剂液投入酯化釜，加热进行酯交换反应，得到酯化物；(3)将酯化物压入预缩聚釜，预缩聚反应过程中抽真空，将过量的乙二醇排出；(4)将预缩聚的产物压入终聚釜提高熔体黏度，将熔体冷却、切粒得到光学膜用聚酯切片。

在本发明中所述的纳米级添加剂为无机添加剂，选自但不限于二氧化硅、二氧化钛、滑石粉、氧化锌、磷酸钙中的一种或一种以上的混合物，优选的是二氧化硅作为添加剂。当所用的添加剂是纳米级添加剂时，其粒径在10～300nm之间，优选50～200nm，所述的纳米级添加剂的含量占所述的原料总质量的50～3000ppm之间；

进一步的制备添加剂液过程中还可以加入微米级添加剂，所述的微米级添加剂为无机添加剂，选自但不限于二氧化硅、二氧化钛、滑石粉、氧化锌、磷酸钙中的一种或一种以上的混合物，优选的是二氧化硅作为添加剂。当所用的添加剂为微米级添加剂时，粒径在0.5～2um之间，所述的微米级添加剂的含量占所述的原料总质量的0～500ppm之间。如申请人所用的表述，微米级添加剂的含量可以是0，意味着在本发明的制备方法中微米级添加剂是可选的，而非必须要加入的组分。

在本发明中，步骤(1)制备浆液时，乙二醇和对苯二甲酸二甲酯的用量可以根据实际需要进行调整，优选的是对苯二甲酸二甲酯的用量与乙二醇的用量摩尔比为1∶2～2.5。在制备时，将乙二醇投入打浆釜，然后加入对苯二甲酸二甲酯，制成浆液。

在本发明中，步骤(1)制备催化剂液时，所用催化剂可以根据本领域技术人员的需要进行选择，任何在本领域有应用的催化剂均可用于本发明，例如二氧化钛、三氧化二锑、醋酸锑等，优选的为乙二醇锑，乙二醇锑的用量为原料总质量的0.03～0.04％，在制备时先将乙二醇投入催化剂配制釜，然后加入催化剂乙二醇锑，搅拌均匀制成催化剂液。

在本发明中，步骤(1)制备添加剂液时，先将乙二醇投入添加剂配制釜，然后加入添加剂，添加剂的用量为原料总质量的0.005～0.30％，搅拌均匀制成添加剂液；具体的做法是首先对添加剂的表面进行处理，将处理后的添加剂和乙二醇按1∶8～24的质量比加入至砂磨机中，球磨分散，得到均匀分散的添加剂液；最优选的，在砂磨机中至少球磨分散4小时。

在本发明中，步骤(1)完成后，将浆液、催化剂液投入酯化釜，加热进行酯交换反应，得到酯化物；加热的温度和时间可以根据需要进行调整，优选的是酯化反应温度为190～210℃，在反应的过程中进行搅拌，反应3.0～4.5h得到酯化物。

在本发明中，步骤(2)完成后，将所得酯化物、添加剂液压入预缩聚釜，预缩聚反应过程中抽真空，将过量的乙二醇排出；反应温度和时间可以根据需要进行适当调整，优选的是预缩聚反应温度为255～260℃，反应0.8～1.2h。

最后，将预缩聚的产物压入终聚釜提高熔体黏度，将熔体冷却、切粒得到光学膜用聚酯切片。反应的温度和条件可以根需要进行调整，优选的终缩聚反应温度为280～285℃，进一步进行反应至特性黏度在0.62～0.68，聚合结束，造粒得到母切片。

进一步的，在上述基础上，本领域技术人员可以根据需要在预缩聚反应过程中，根据产品特性的需要，可以加入现有技术中已知的若干化学物质，包括但不限于稳定剂、静电吸附剂、调色剂、耐老化剂等，加入的量可以根据需要按比例添加。所述的稳定剂、静电吸附剂、调色剂、耐老化剂为本领域广泛使用，如稳定剂可以是磷化合物、静电吸附剂可以是醋酸镁或醋酸钾、调色剂可以是醋酸钴等常用色泽调节剂、耐老化剂可以是抗氧化剂、抗紫外光剂等。

进一步的，在上述基础上，本发明还公开了将所得光学膜用聚酯切片制备成光学级聚酯薄膜的方法，包括将所得光学膜用聚酯切片在260～290℃的温度下挤出成膜，然后在80～120℃的温度下逐次进行纵向和横向的拉伸，拉伸倍数在3.0～4.5之间，在190～230℃的温度下热定型，热定型松弛率在4～6％之间，得到双向拉伸光学级聚酯薄膜。

本发明的方法制备的聚酯切片及其制备的聚酯薄膜的透明度、光泽度和雾度等性能优越，由于选择了折光指数与聚酯相近的添加剂做薄膜的抗粘连剂，从而既解决了薄膜防粘连问题，又不影响薄膜透光率；由于添加剂采用纳米分散技术，以纳米级粒子均匀分散在聚酯中，利用纳米材料的透光性，可以提高聚酯薄膜的透明度和光泽度，降低雾度等性能。

具体实施方式

结合具体实施例可以更好的理解本发明的实质，然而本发明并非仅限于下述实施例。本领域技术人员根据需要在理解本发明发明实质基础上所进行的替换或改进，例如改变各成分用量、反应温度等依旧属于本发明的保护范围。本发明的保护范围涵盖于其权利要求及权利要求的等同变换。

实施例1

首先对苯二甲酸二甲酯和乙二醇按照1∶2～2.5的配比，在190～210℃进行酯交换反应，反应时间约3.5h后，将所述的平均粒径为50nm的纳米级二氧化硅表面进行处理，将二氧化硅和乙二醇一起加入至砂磨机中，高速分散至少4小时，搅拌均匀制成二氧化硅添加剂液，将添加剂液加入到预缩聚反应釜中，再加入缩聚催化剂乙二醇锑，稳定剂磷化合物等，预缩聚反应结束，将预缩聚的产物压入终缩聚釜，进一步进行反应至特性黏度在0.62～0.68，聚合结束，造粒得到母切片。

将母切片与大有光切片按照一定的配比在260～290℃的温度下三层共挤出成膜，然后在80～120℃的温度下同时进行纵向和横向的拉伸，纵拉3.3倍，横拉3.2倍，在190～230℃的温度下热定型，热定型松驰率在4％～6％之间，获得厚度为75um的聚酯薄膜，所述的薄膜中含800ppm二氧化硅粒子。薄膜透光率达到92％，静摩擦为0.35，动摩擦为0.38，薄膜雾度为0.7％。

实施例2

合成过程同实施例1，首先对苯二甲酸二甲酯和乙二醇按照1∶2.5的配比，在210℃进行酯交换反应，反应时间约3h后，将所述的平均粒径为200nm的纳米级二氧化硅表面进行处理，将二氧化硅和乙二醇一起加入至砂磨机中，高速分散至少4h，搅拌均匀制成制成二氧化硅添加剂液。将添加剂液加入到预缩聚反应釜中，再加入缩聚催化剂乙二醇锑，预缩聚反应结束，将预缩聚的产物压入终缩聚釜，进一步进行反应至特性黏度在0.62～0.68，聚合结束，造粒得到母切片。

将母切片挤出双拉获得厚度为75um的聚酯薄膜，所述的薄膜中含500ppm二氧化硅粒子，薄膜透光率达到91％，静摩擦为0.37，动摩擦为0.41，薄膜雾度为1.2％。

实施例3

合成过程同实施例1，首先对苯二甲酸二甲酯和乙二醇按照1∶2.2的配比，在200℃进行酯交换反应，反应时间约4h后，将平均粒径为100nm的纳米级二氧化硅表面进行处理，将二氧化硅和乙二醇一起加入至砂磨机中，高速分散至少4h，再加入表面进行处理的平均粒径为2um的二氧化硅，微米级的二氧化硅的含量占纳米级的二氧化硅的质量百分比在4～10％之间，搅拌均匀制成制成二氧化硅添加剂液。

将母切片挤出双拉获得厚度为75um的聚酯薄膜，所述的薄膜中含300ppm二氧化硅粒子，薄膜透光率达到90％，静摩擦为0.41，动摩擦为0.46，薄膜雾度为2.4％。

实施例4

合成过程同实施例1，首先对苯二甲酸二甲酯和乙二醇按照1∶2.5的配比，在210℃进行酯交换反应，反应时间约3h后，将平均粒径为50nm的纳米级二氧化硅表面进行处理和乙二醇一起加入至砂磨机中，高速分散至少4h，再加入表面进行处理的平均粒径为0.5um的二氧化硅，所述的微米级的二氧化硅的含量占所述的纳米级的二氧化硅的质量百分比在4～10％之间，搅拌均匀制成制成二氧化硅添加剂液。

将母切片挤出双拉获得厚度为75um的聚酯薄膜，所述的薄膜中含400ppm二氧化硅粒子，薄膜透光率达到91％，静摩擦为0.38，动摩擦为0.43，薄膜雾度为1.8％。

Claims

1.一种光学膜用聚酯切片的制备方法，其特征在于包括下述步骤：(1)将乙二醇和对苯二甲酸二甲酯在打浆釜中混合制成浆液；将乙二醇和催化剂投入催化剂配制釜，搅拌均匀制成催化剂液；将纳米级添加剂和乙二醇投入添加剂配制釜，搅拌均匀制成添加剂液；(2)将浆液、催化剂液投入酯化釜，加热进行酯交换反应，得到酯化物；(3)将酯化物、添加剂液压入预缩聚釜，预缩聚反应过程中抽真空，将过量的乙二醇排出；(4)将预缩聚的产物压入终聚釜提高熔体黏度，将熔体冷却、切粒得到光学膜用聚酯切片。

2.根据权利要求1所述的光学膜用聚酯切片的制备方法，其特征在于所述纳米级添加剂的粒径在10～300nm之间，所述纳米级添加剂的含量占原料总质量的50～3000ppm之间。

3.根据权利要求2所述的光学膜用聚酯切片的制备方法，其特征在于所述纳米级添加剂的粒径在50～200nm之间。

4.根据权利要求1所述的光学膜用聚酯切片的制备方法，其特征在于步骤(1)添加剂液制备过程中还包括加入微米级添加剂的步骤，所述微米级添加剂的粒径在0.5～2um之间，所述微米级添加剂的含量占所述的原料总质量的0～500ppm之间。

5.根据权利要求2或4所述的光学膜用聚酯切片的制备方法，其特征在于所述纳米级添加剂、微米级添加剂选自二氧化硅、二氧化钛、滑石粉、氧化锌、磷酸钙。

6.根据权利要求5所述的光学膜用聚酯切片的制备方法，其特征在于所述纳米级添加剂、微米级添加剂为二氧化硅。

7.根据权利要求1所述的光学膜用聚酯切片的制备方法，其特征在于所述添加剂液的制备，首先用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和硬脂酸对添加剂的表面进行处理处理，将处理后的添加剂和乙二醇按1∶8～24的质量比加入至砂磨机中，球磨分散，得到均匀分散的添加剂液。

8.根据权利要求1所述的光学膜用聚酯切片的制备方法，其特征在于制备浆液的对苯二甲酸二甲酯的用量与乙二醇的用量摩尔比为1∶2～2.5。

9.根据权利要求1所述的光学膜用聚酯切片的制备方法，其特征在于所述催化剂为乙二醇锑，用量为原料总质量的0.03～0.04％。

10.根据权利要求1所述的光学膜用聚酯切片的制备方法，其特征在于酯交换反应温度为190～210℃；预缩聚反应温度为255～260℃；终缩聚反应温度为280～285℃。

11.根据权利要求1所述的光学膜用聚酯切片的制备方法，其特征在于在预缩聚反应中包括加入稳定剂、静电吸附剂、调色剂或耐老化剂的步骤。

12.根据权利要求1所述的光学膜用聚酯切片的制备方法，还包括将所得光学膜用聚酯切片制备成光学级聚酯薄膜的步骤，包括将所得光学膜用聚酯切片在260～290℃的温度下挤出成膜，然后在80～120℃的温度下逐次进行纵向和横向的拉伸，拉伸倍数在3.0～4.5之间，在190～230℃的温度下热定型，热定型松弛率在4～6％之间，得到双向拉伸光学级聚酯薄膜。