CN105593707B - 光学膜 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光学膜，更具体地，提供了一种通过在聚酯基膜的一个表面或两个表面上涂覆聚氨酯涂料组合物以形成底漆层而在高温高湿下具有优异的粘合性的聚酯类光学膜。

Description

光学膜

技术领域

本发明涉及一种光学膜，更具体地，涉及一种通过在聚酯基膜的一个表面或两个表面上涂覆聚氨酯涂料组合物以形成底漆层，从而在高温高湿下具有优异的粘合性的聚酯类光学膜。

背景技术

一般而言，由于双轴拉伸聚酯膜具有优异的尺寸稳定性、厚度均匀性和透光性，因此在显示装置和各种工业材料上有显著广泛的应用。

在将双轴拉伸聚酯多层膜用于光学的情况下，底漆层通常由聚酯膜和具有优异的粘合性的共聚聚酯类树脂形成。在单独使用共聚聚酯类树脂时，与聚酯类基膜的粘合性是足够的；但是，在进行各种后加工以用作棱镜透镜、抗反射层、硬涂层等时，共聚聚酯类树脂是不足的。为了弥补该问题，已经研究了通过在待用于需要粘合性的很多领域的聚酯的制备中，涂布使用具有优异的易粘合性、挠性和耐磨性以及强粘合性等的聚氨酯类树脂的底漆层来改善粘合力的方法。但是，在由聚氨酯树脂形成底漆层时，与外层例如硬涂层等的粘合力提高；但是与聚酯膜(其为基础材料)的粘合力不足，因此不能得到与外层的足够的粘合性。

另外，作为评价后加工处理后的粘合性的方法之一，在例如65℃和90％的高温高湿条件下评价耐湿性时，由于水渗入到后加工表面而出现粘合力缺陷，因此，为了克服该问题，已经进行了通过向聚氨酯类树脂涂覆硬化剂以形成聚合物网络提高耐久性的尝试。但是，底漆层的聚氨酯树脂不能通过通常使用的三聚氰胺类或环氧类硬化剂来充分地交联，而且光学物理性能会降低。

韩国专利号10-1050216(专利文件1)公开了一种聚合物类材料，其中，在水性聚异氰酸酯树脂中用水分散聚碳化二亚胺作为硬化剂。在此情况下，提高了在高温高湿下与聚合物类材料的粘合力；但是，由于光学性能例如透光率、雾度和黄度指数等降低造成的难以用作光学膜的问题仍然存在。

【相关领域文件】

【专利文件】

(专利文件1)韩国专利号10-1050216

发明内容

技术问题

本发明的一个实施方案旨在提供一种聚酯光学膜，该聚酯光学膜具有在高温高湿下与聚酯基膜具有优异的粘合性的底漆层。

更具体地，本发明的一个目的在于通过用包含水分散性聚氨酯树脂和水分散性聚氨酯硬化剂的聚氨酯涂料组合物形成底漆层，提供一种不仅在高温高湿下与聚酯基膜具有粘合性，而且与后加工过程中形成的外层例如硬涂层等具有显著提高的粘合性的聚酯光学膜，，其中，所述水分散性聚氨酯树脂由10wt％至75wt％的具有两个端基的线型聚合物和25wt％至90wt％的具有三个以上的端基的支化聚合物组成，所述水分散性聚氨酯硬化剂具有4至6个官能团。

本发明的另一个实施方案旨在提供一种包含水分散性聚氨酯硬化剂的聚酯光学膜，其即使在加湿条件下处理后也具有优异的粘合力。

技术方案

在一个方面，提供了一种光学膜，该光学膜包括：底漆层，该底漆层通过在聚酯基膜的一个表面或两个表面上涂覆水分散性聚氨酯涂料组合物形成，其中，所述聚氨酯涂料组合物包含：由10wt％至75wt％的具有两个端基的线型聚合物和25wt％至90wt％的具有三个以上端基的支化聚合物组成的水分散性聚氨酯树脂，以及具有4至6个官能团的水分散性聚氨酯硬化剂。

所述水分散性聚氨酯树脂的端基可以是部分或全部用无机酸盐基封闭的异氰酸酯基。

所述水分散聚氨酯树脂可以如下制备：将39wt％至45wt％的多元醇、0.3wt％至1.2wt％的三羟甲基丙烷和50wt％至57wt％的异氰酸酯化合物反应来制备端基为异氰酸酯基的预聚物，然后将所制备的预聚物与3wt％至4wt％的无机酸盐反应以使离子基团在异氰酸酯的末端封闭。

所述聚氨酯涂料组合物可以包含5wt％至10wt％的水分散性聚氨酯粘合剂、0.1wt％至3.0wt％的水分散性聚氨酯硬化剂、0.1wt％至0.5wt％的有机硅类润湿剂、0.1wt％至0.5wt％的胶体二氧化硅粒子以及剩余含量的水，所述水分散性聚氨酯粘合剂具有10wt％至30wt％的水分散性聚氨酯树脂固含量。

所述水分散性聚氨酯硬化剂包含聚异氰酸酯、有机溶剂和水，可以具有50wt％至80wt％的固含量，4.0wt％至5.5wt％的异氰酸酯基含量，以及在25℃下通过布氏粘度计(MODEL DV-Ⅱ VISCOMETER,转子号#5)测定的2500cps以下的粘度。

所述有机溶剂可以是选自二乙二醇单甲醚、二乙二醇二甲醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇二甲醚、二丁二醇单甲醚和二丁二醇二甲醚中的一种或两种以上。

所述聚异氰酸酯可以是脂肪族聚异氰酸酯。

通过下面等式2测定的凝胶分数可以是50％至95％，以及玻璃化转变温度(Tg)可以是40℃以上：

[等式2]凝胶分数(％)＝(干燥涂膜后的重量-初始重量)×100

在上面等式2中，干燥涂膜后的重量是指将大约1g的干燥的涂膜浸入50g的蒸馏水中，将该涂膜在70℃下保持24小时，并将保持后的涂膜在120℃干燥3小时后测定的重量。

通过等式2测定的凝胶分数可以是80％至95％，以及玻璃化转变温度(Tg)可以是60℃至80℃。

表面能可以是30达因/厘米至60达因/厘米。

有益效果

根据本发明的光学膜可以在室温和高温高湿下具有优异的耐湿性。

此外，在根据本发明的光学膜中，将水分散性聚氨酯硬化剂引入至水分散性聚氨酯粘合剂中以增加交联密度，使得涂膜具有提高的强度以提供优异的耐久性和优异的耐湿性，由此可以增强抗粘连性，从而增强光学膜的性能和增加对棱镜涂层的粘合力，该光学膜适合用作例如具有优异的UV易粘合性的棱镜片等的光学膜。

具体实施方式

在下文中，详细描述了本发明的光学膜的优选示例性实施方案和用于测定物理性能的方法。将通过下面实施例进一步理解本发明，这些实施例以说明的方式提供，但并非用于限制本发明的由所附权利要求限定的保护范围。

作为对为了达到本发明的目的的研究结果，本发明人发现在通过使用包含具有三个以上的异氰酸酯官能团(该异氰酸酯官能团是端基，并且用无机酸盐封闭)的水分散性聚氨酯树脂和具有4至6个官能团的水分散性聚氨酯硬化剂的聚氨酯涂料组合物形成底漆层的情况下，在高温高湿的恶劣条件下的耐湿性提高，从而在后加工时提供与例如棱镜片等的光学用聚合物基膜的优异的粘合性，由此完成了本发明。

在下文中将详细描述本发明。

本发明中使用的基膜没有特别限制，只要其是通常用作光学膜的透明聚合物膜即可，例如聚酯膜。

更具体地，由于优异的透光率，优选地使用聚酯膜中的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)膜。考虑到基膜的用途和物理性能，还可以包含添加剂或粒子。作为所述基膜，优选地使用拉伸膜，而且可以使用单轴拉伸膜或双轴拉伸膜。所述基膜可以具有50μm至250μm的厚度，但本发明并不局限于此。

本发明中的底漆层形成在所述基膜的一个表面或两个表面上，该底漆层具有优异的粘合性，表现出有助于与其它基础材料的粘合的易粘合性。

所述底漆层的特征在于使用包含水分散性聚氨酯树脂和水分散性聚氨酯硬化剂的聚氨酯涂料组合物。所述水分散性聚氨酯树脂可以包括具有三个以上的作为端基的异氰酸酯官能团的支化聚合物和具有两个异氰酸酯官能团的线型聚合物，其中，所述异氰酸酯官能团部分或全部用无机酸盐基封闭。

在本发明中，所述“线型聚合物”是指具有两个异氰酸酯官能团的树脂，所述“支化聚合物”是指具有三个或三个以上的异氰酸酯官能团的树脂。

所述无机酸盐基并没有限制，但是更具体地，可以是无机盐，例如硫酸盐。具体地，优选地使用硫酸氢钠，而且其在具有3wt％至4wt％的含量时有效。

所述水分散性聚氨酯树脂优选地由10wt％至75wt％的线型聚合物和25wt％至90wt％的支化聚合物组成。当所述支化聚合物具有小于25wt％的含量时，不能满足本发明中所需的溶胀比和凝胶分数，而且难以获得在高温和高湿条件下具有优异的易粘合性的涂膜。所述支化聚合物的含量可以通过在制备水分散性聚氨酯树脂时调节三羟甲基丙烷的含量来调节。

此外，当所述支化聚合物具有大于90wt％的含量时，粘度由于过度凝胶而迅速增加，使得难以制备水分散性组合物，而且在向膜的表面进行涂覆过程时，会出现表观缺陷，例如在表面上出现裂纹等。

在制备水分散性聚氨酯树脂的方法中，所述水分散性聚氨酯树脂优选地如下制备：将39wt％至45wt％的多元醇、0.3wt％至1.2wt％的三羟甲基丙烷和50wt％至57wt％的异氰酸酯化合物反应以制备具有异氰酸酯基作为端基的预聚物，然后将所制备的预聚物与3wt％至4wt％的无机酸盐反应以使无机酸盐的离子基团在异氰酸酯基的末端封闭，但其方法并不局限于此。

此外，当所述水分散性聚氨酯树脂具有10,000g/mol至20,000g/mol的重均分子量时，该树脂不会变成凝胶，获得均匀的水分散系，并且能够获得在高温高湿条件下具有优异的物理性能的涂膜。

所述水分散性聚氨酯树脂的重均分子量可以通过利用GPC-MALS(多角度光散射)系统(Wyatt Technology Corporation)测定，而且该MALS系统的配置如下。

MALS系统配置

GPC:Water 1525二元HPLC泵

RI检测器:Optilab rex

MALS:Wyatt Dawn 8+

色谱柱:PLgel 5μm混合-C(7.5mmΦ×300mm)×2(Polymer Laboratories)

流动相:DMF(50mM LiCl)

流速:0.5mL/min

温度:50℃

进样量:0.5％,500μl

所述多元醇可以是聚酯类多元醇或聚醚类多元醇，而且优选地为聚酯类多元醇。所述多元醇可以包括具有两个官能团的多元二元醇、具有三个官能团的多元三元醇和具有四个以上的官能团的多元醇，而且更优选地为聚酯类二元醇。

所述聚酯类多元醇可以是通过将己二酸、碳酸、癸二酸或酸酐与多元醇反应制备的多元醇。可以没有限制地使用聚酯类多元醇，只要其是本领域明显已知的聚酯类多元醇即可，特别是，优选地使用具有600g/mol至3000g/mol的重均分子量的聚酯多元醇。

所述用于制备根据本发明的示例性实施方案的聚氨酯树脂的多元醇优选地具有39wt％至45wt％的含量。当所述多元醇具有小于39wt％的含量时，聚氨酯树脂的分子量减小，使得底漆层会过硬。此外，难以拉伸光学膜，使得涂层外观会劣化。另外，当所述多元醇具有大于45wt％的含量时，底漆层过软，粘连性会降低。

此外，三羟甲基丙烷用于制备具有三个官能团的预聚物以形成支化聚合物，并且优选地具有0.3wt％至1.2wt％的含量。理论上，当包含0.3wt％的三羟甲基丙烷时，支化聚合物可以以25wt％的含量形成，而当包含1.2wt％的三羟甲基丙烷时，支化聚合物可以以90wt％的含量形成。

当所包含的三羟甲基丙烷小于0.3wt％时，由于交联密度降低，抗粘连性会劣化，而当所包含的三羟甲基丙烷大于1.2wt％时，由于交联密度过度增加，拉伸性能会劣化，使得无法提供优异的涂层外观，而且粘合力会劣化。

用于制备根据本发明的示例性实施方案的聚氨酯树脂的异氰酸酯化合物没有限制，但是可以是脂肪族异氰酸酯。

本发明的脂肪族异氰酸酯可以包括在主链中具有3至20个碳原子的脂肪族或脂环族异氰酸酯。例如可以使用己二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯以及它们的混合物。更优选地，可以使用己二异氰酸酯。本发明的具有50wt％至57wt％的含量的异氰酸酯化合物足以制备具有三个官能团的预聚物。

在本发明中，包含聚氨酯树脂和水的水分散性聚氨酯粘合剂优选地用于改善分散性和简化加工。所述水分散性聚氨酯粘合剂有效地具有10wt％至30wt％的固含量，而且优选该含量范围是由于底漆层的厚度可以容易地调节。

加入根据本发明的示例性实施方案的水分散性聚氨酯硬化剂，由于水分散性聚氨酯硬化剂与水分散性聚氨酯树脂硬化，增加了交联密度，使得底漆层提高涂膜的强度，从而提供增强的粘合性和耐湿性。

本发明的水分散性聚氨酯硬化剂包含聚异氰酸酯、有机溶剂和水，优选地具有50wt％至75wt％以及更优选地60wt％至75wt％的固含量。

包含在根据本发明的示例性实施方案的水分散性聚氨酯硬化剂中的聚异氰酸酯优选地为脂肪族聚异氰酸酯。

本发明的脂肪族异氰酸酯可以包括在主链中具有3至20个碳原子脂肪族或脂环族异氰酸酯。例如，可以使用己二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯以及它们的混合物。

特别是，己二异氰酸酯可以提高水分散性，并且可以使聚氨酯树脂均匀地交联，使得底漆层可以具有美的外观。除此之外，可以理解，可以阻止由于热和水分而在相邻层之间发生的粘合现象(粘连)，而且可以增加表面交联度以提供外涂层优异的UV易粘合性。

水分散性聚氨酯硬化剂的异氰酸酯基优选地具有4.0wt％至6.0wt％以及更优选地4.5wt％至5.5wt％的含量。

当水分散性聚氨酯硬化剂的异氰酸酯基具有小于4.0wt％的含量时，交联密度的增加不足，使得底漆层不能充分地提高涂膜的强度，由此无法预期所需的耐湿性和粘合力的提高，而当水分散性聚氨酯硬化剂的异氰酸酯基具有大于5.5wt％的含量时，交联密度过度增加，迅速增加聚氨酯涂料组合物的粘度，会使得与水分散性聚氨酯粘合剂的相容性劣化，而且在涂料组合物中会发生聚集，此后，在拉伸光学膜时，该膜会由于断裂或裂纹而具有差的外观。

所述水分散性聚氨酯硬化剂优选地具有在25℃(室温)通过布氏粘度计(MODELDV-Ⅱ VISCOMETER,转子号#5)下测定的2500cps以下的粘度。更具体地，当本发明的聚氨酯涂料组合物通过包含2500cps以下的水分散性聚氨酯硬化剂制备时，不会发生聚集。

为了提高根据本发明的一个示例性实施方案的水分散性聚氨酯硬化剂的水分散性能以及提高在涂料组合物中的相容性，优选地包含有机溶剂。所述有机溶剂没有限制，只要是两亲性水相容有机溶剂即可，例如选自二乙二醇单甲醚、二乙二醇二甲醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇二甲醚、二丁二醇单甲醚和二丁二醇二甲醚中的一种或两种以上。

在根据本发明的一个示例性实施方案的水分散性聚氨酯硬化剂中，当有机溶剂具有20wt％至40wt％的含量时，连同剩余含量的水，聚氨酯硬化剂的水分散性会进一步地提高，而且可以均匀地形成交联结构以提高涂膜的强度和表面性能。

根据本发明的一个示例性实施方案的聚氨酯涂料组合物包含5wt％至10wt％的水分散性聚氨酯粘合剂、0.1wt％至3.0wt％的水分散性聚氨酯硬化剂、0.1wt％至0.5wt％的有机硅类润湿剂、0.1wt％至0.5wt％的胶体二氧化硅粒子和剩余含量的水。

当所述水分散性聚氨酯粘合剂具有小于5wt％的含量时，涂覆性会优异，但是粘合力的增加会不足，而当水分散性聚氨酯粘合剂具有大于10wt％的含量时，粘合力会优异，但是交联密度会过度增加，使得膜会具有差的表观，而且光学性能例如总透光率、雾度等会降低，从而不适合作为光学膜。

当水分散性聚氨酯硬化剂具有小于0.1wt％的含量时，不足以进行硬化过程，使得粘合性和粘连性的改善不足，而当水分散性聚氨酯硬化剂具有大于3.0wt％的含量时，外观问题会迅速增加，例如，出现大量的缺陷例如针孔等，而且由于增加的交联密度，表面能可以是30达因/厘米以下，而且在整个表面表面能的偏差可能较大。因此，不能形成均匀的涂层，而且未反应的硬化剂残留，使得粘合力和粘连性的改善不足。

在本发明的聚氨酯涂料组合物中更有效地包含有机硅类润湿剂、胶体二氧化硅粒子以助于基膜的涂覆性的提高以及底漆层的耐热性提高。

所述有机硅类润湿剂优选地具有0.1wt％至0.5wt％的含量，所述胶体二氧化硅粒子优选地具有0.1wt％至0.5wt％的含量。此外，所述胶体二氧化硅粒子优选地具有50nm至1000nm的平均粒径。

在本发明中，所述底漆层优选地具有50nm至100nm的干燥涂层厚度。涂覆法没有限制，只要是本领域明显已知的方法即可。例如，在聚酯膜的拉伸过程中可以进行的在表面涂覆的在线涂覆过程，以及可以在制备膜后进行的离线涂覆过程。两个过程可以同时进行。优选地，由于膜的形成和膜的涂覆在线涂覆过程中同时进行，制造成本会降低，而且底漆层的厚度可以通过拉伸倍数来改变，因此优选在线涂覆过程。

根据本发明的一个示例性实施方案的光学膜具有溶胀比和凝胶分数差异。该差异由从反应生成的气泡引起，而且通过下面等式1测定的溶胀比为100％以上、通过下面等式2测定的凝胶分数为50％至95％、以及玻璃化转变温度(Tg)为40℃以上的条件可以适合光学膜。

更优选地，当通过下面等式2测定的凝胶分数为80％至95％且玻璃化转变温度(Tg)为60℃至80℃时，可以表现出最佳的耐湿性和粘合性：

[等式1]

溶胀比＝(保持膜后的重量-初始重量)/初始重量×100

在上面等式1中，保持膜后的重量是指将大约1g的干燥的涂膜浸入50g的蒸馏水中，将该涂膜在70℃保持24小时后测定的重量。)

[等式2]

凝胶分数(％)＝(干燥涂膜后的重量-初始重量)×100

在上面等式2中，干燥涂膜后的重量是指将大约1g的干燥的涂膜浸入50g的蒸馏水中，将该涂膜在70℃下保持24小时，并将保持后的涂膜在120℃干燥3小时后测定的重量。

此外，根据本发明的示例性实施方案的具有30达因/厘米至60达因/厘米的表面能的光学膜由于外观性能优异而且可以表现出最佳的耐湿性和粘合性以及凝胶分数和玻璃化转变温度特性而是有效的。

在下文中，将参照实施例和对比实施例更详细地描述本发明。

物理性能测定

1.表面能(润湿张力)测定

用其上含有表面能测量液体(ACCU达因测试表面张力测试液体)的棉签擦拭底漆层的表面。

选择具有比样品预计的达因/厘米指数更低的值的试剂，将棉签充分浸泡在该溶剂中。在与样品表面平行的同时以从左至右涂覆大约10厘米厚度的水溶液的状态确定表面张力指数。

当涂覆的试剂的液体膜保持5秒以上而不具有倒塌或收缩的形式时，记录用于测定样品的表面能的试剂的指数。

在涂覆试剂后液体膜在1秒内收缩或毁坏并变成水滴或水珠的形状时，选择具有更低指数的试剂并进行测试。将上述实验进行十次以上，并计算平均值。

2.光学性能(总透光率)

使用根据本发明的具有宽度*长度＝7厘米*7厘米的规格的光学膜。利用雾度计(由Nippon Denshoku制造，型号NDH 5000)测定该样品。

3.粘连评价方法

在0.4MPa的压强条件以及设定在各五阶的温度下使用热梯度仪(TOYOSEIKI)，并且将板压1分钟，1分钟后，将压板去掉，并确定粘连程度。各个程度的差异基于图1来评价。

-恒定加湿评价：该评价在20℃至25℃和40RH％至50RH％的恒定温度/湿度的室内进行。

-加湿评价：该评价通过利用超声波加湿器在100RH％的条件下对膜进行。

4.涂膜的物理性能的测定

将15g的水分散性聚氨酯粘合剂和1.5g的水分散性聚氨酯硬化剂相互混合，放入具有80mm的直径和15mm的高度的圆碗中，然后在65℃下干燥72小时以及在120℃下干燥3小时。将1g的干燥涂膜浸入50g的蒸馏水中，在70℃下保持24小时，然后将保持的涂膜取出，测定溶胀比。将保持的涂膜在120℃下干燥3小时，然后记录其重量，测定凝胶分数。

1)溶胀比(％)：将大约1g的干燥的涂膜浸入50g的蒸馏水中，在70℃下保持24小时，然后将保持的涂膜取出，并记录其重量。

[等式1]溶胀比＝(保持膜后的重量-初始重量)/初始重量*100

2)凝胶分数(％)：将保持的涂膜在120℃下干燥3小时，然后记录其重量。

[等式2]凝胶分数(％)＝(干燥涂膜后的重量-初始重量)*100

5.测定玻璃化转变温度(Tg)

使用DSC(PerkinElmer DSC 7)系统并以两循环模式测定。通过使用PerkinElmerDSC 7测定10mg至11mg的干燥的涂膜。

在如下条件下测定第一循环：0～200℃，200℃/min，保持时间：3min//200℃～-40℃,200℃/min,保持时间：5min

在如下条件下测定第二循环：-40℃～200℃，20℃/min

6.粘合力评价(ASTM B905)

涂覆根据本发明的实施例和对比实施例的水分散性聚氨酯涂料组合物以将棱镜涂料组合物应用于其上形成有底漆层的光学膜的一个表面上，利用十字切割式粘附力检测仪(cross hatch cutter)(YCC-230/1)将1厘米×1厘米的空间切成100个空间，然后在室温下通过剥离胶带(nichban No.405)进行粘合力评价三次。在高温高湿评价时，在高温水热处理(100℃，60min)之后，通过上述方法评价底漆涂层和底漆层之间的粘合力。

[制备实施例1]

水分散性聚氨酯粘合剂(1)的制备

制备包含具有25wt％理论含量的支化聚合物的水分散性聚氨酯。

将40wt％的聚己二酸乙二醇酯二醇(polyethylene adipate diol)、0.3wt％的三羟甲基丙烷和56.7wt％的己二异氰酸酯相互反应以制备具有异氰酸酯官能团作为端基的预聚物，然后将所述预聚物的端基官能团异氰酸酯与3wt％的作为离子基团的硫酸氢钠反应，制得具有离子基团和10,700g/mol的重均分子量的聚氨酯。将20wt％的所制得的聚氨酯分散于80wt％的水中以制备固含量为20wt％的水分散性聚氨酯粘合剂(1)。

[制备实施例2]

水分散性聚氨酯粘合剂(2)的制备

制备包含具有50wt％理论含量的支化聚合物的水分散性聚氨酯。

将40wt％的聚己二酸乙二醇酯二醇、0.6wt％的三羟甲基丙烷和55.9wt％的己二异氰酸酯相互反应以制备具有异氰酸酯官能团作为端基的预聚物，然后将所述预聚物的端基官能团异氰酸酯与3.5wt％的作为离子基团的硫酸氢钠反应，制得具有离子基团和14,400g/mol的重均分子量的聚氨酯。将20wt％所制得的聚氨酯分散于80wt％的水中以制备固含量为20wt％的水分散性聚氨酯粘合剂(2)。

[制备实施例3]

水分散性聚氨酯粘合剂(3)的制备

制备包含具有90wt％理论含量的支化聚合物的水分散性聚氨酯。

将40wt％的聚己二酸乙二醇酯二醇、1.2wt％的三羟甲基丙烷和54.8wt％的己二异氰酸酯相互反应以制备具有异氰酸酯官能团作为端基的预聚物，然后将所述预聚物的端基官能团异氰酸酯与4.0wt％的作为离子基团的硫酸氢钠反应，制得具有离子基团和19,000g/mol的重均分子量的聚氨酯。将20wt％所制得的聚氨酯分散于80wt％的水中以制备固含量为20wt％的水分散性聚氨酯粘合剂。

[实施例1]

聚氨酯涂料组合物的制备

将0.5wt％的具有5.3％的NCO含量的5官能团类型的己二异氰酸酯类水分散性聚氨酯硬化剂(65wt％的固含量、23wt％的二丙二醇二甲醚、12wt％的水和2.070cps的粘度(@25℃))加入5wt％的通过上面制备实施例1制备的水分散性聚氨酯粘合剂中，然后搅拌。将0.3wt％的有机硅类润湿剂(Dow Corning Corporation，聚酯硅氧烷共聚物)、0.3wt％的具有140nm平均粒径的胶体二氧化硅粒子和剩余量的水加入其中，然后搅拌2小时，以制备聚氨酯涂料组合物。

具有形成在两个表面上的底漆层的光学膜的制备

将去除水分的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片加入挤出机中，接着熔融挤出，然后通过具有20℃表面温度的流延鼓冷却，凝固以制备具有2000μm厚度的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)片。在80℃下将所制备的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)片纵向(MD)拉伸3.5倍，然后冷却至室温，以制备聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。此后，将聚氨酯涂料组合物通过棒式涂布法涂覆在所述聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的两个表面上以形成底漆层。在温度范围110℃至150℃内每秒升温1℃的同时，通过预热和干燥处理将膜横向(TD)拉伸3.5倍。此后，拉伸后的膜在230℃下通过5级拉幅机进行热处理，然后在200℃在纵向和横向方向上松弛10％，然后热固定以制备涂覆在两个表面上的188μm的双轴拉伸膜。在形成在双轴拉伸膜的两个表面上的底漆层中，分别地，第一涂层具有80nm的干燥涂层厚度，以及第二涂层具有80nm的干燥涂层厚度。测定所制备的光学膜的物理性能并在下面表2至4中示出。

[实施例2至3]

聚氨酯涂料组合物的制备

如下面表1中所示，除了将水分散性聚氨酯硬化剂的含量变为实施例2中的1.0wt％和实施例3中的1.5wt％以外以与上面实施例1相同的方法制备实施例2和3的聚氨酯涂料组合物。

具有形成在两个表面上的底漆层的光学膜的制备

通过与上面实施例1相同的方法制备具有通过将聚氨酯涂料组合物涂覆在双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的两个表面上形成的底漆层的光学膜，其中，在底漆层中，分别地，第一涂层具有80nm的干燥涂层厚度，以及第二涂层具有80nm的干燥涂层厚度。测定所制备的光学膜的物理性能并在下面表2至4中示出。

[实施例4]

聚氨酯涂料组合物的制备

将0.5wt％的具有5.3％的NCO含量的5官能团类型的己二异氰酸酯类水分散性聚氨酯硬化剂(65wt％的固含量、23wt％的二丙二醇二甲醚、12wt％的水和2.070cps的粘度(@25℃))加入5wt％的通过上面制备实施例2制备的水分散性聚氨酯粘合剂中，然后搅拌。将0.3wt％的有机硅类润湿剂(Dow Corning Corporation，聚酯硅氧烷共聚物)、0.3wt％的具有140nm平均粒径的胶体二氧化硅粒子和剩余量的水加入其中，然后搅拌2小时，以制备聚氨酯涂料组合物。

具有形成在两个表面上的底漆层的光学膜的制备

通过与上面实施例1相同的方法制备具有通过将聚氨酯涂料组合物涂覆在双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的两个表面上形成的底漆层的光学膜，其中，在底漆层中，分别地，第一涂层具有80nm的干燥涂层厚度，以及第二涂层具有80nm的干燥涂层厚度。测定所制备的光学膜的物理性能并在下面表2至4中示出。

[实施例5和6]

聚氨酯涂料组合物的制备

如下面表1中所示，除了将水分散性聚氨酯硬化剂的含量变为实施例5中的1.0wt％和实施例6中的1.5wt％以外以与上面实施例4相同的方法制备实施例5和6中的聚氨酯涂料组合物。

具有形成在两个表面上的底漆层的光学膜的制备

通过与上面实施例1相同的方法制备具有通过将聚氨酯涂料组合物涂覆在双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的两个表面上形成的底漆层的光学膜，其中，在底漆层中，分别地，第一涂层具有80nm的干燥涂层厚度，以及第二涂层具有80nm的干燥涂层厚度。测定所制备的光学膜的物理性能并在下面表2至4中示出。

[实施例7]

聚氨酯涂料组合物的制备

将0.5wt％的具有5.3％的NCO含量的5官能团类型的己二异氰酸酯类水分散性聚氨酯硬化剂(65wt％的固含量、23wt％的二丙二醇二甲醚、12wt％的水和2.070cps的粘度(@25℃))加入5wt％的通过上面制备实施例3制备的水分散性聚氨酯粘合剂中，然后搅拌。将0.3wt％的有机硅类润湿剂(Dow Corning Corporation，聚酯硅氧烷共聚物)、0.3wt％的具有140nm平均粒径的胶体二氧化硅粒子和剩余量的水加入其中，然后搅拌2小时，以制备聚氨酯涂料组合物。

具有形成在两个表面上的底漆层的光学膜的制备

通过与上面实施例1相同的方法制备具有通过将聚氨酯涂料组合物涂覆在双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的两个表面上形成的底漆层的光学膜，其中，在底漆层中，分别地，第一涂层具有80nm的干燥涂层厚度，以及第二涂层具有80nm的干燥涂层厚度。测定所制备的光学膜的物理性能并在下面表2至4中示出。

[实施例8和9]

聚氨酯涂料组合物的制备

如下面表1中所示，除了将水分散性聚氨酯硬化剂的含量变为实施例8中的1.0wt％和实施例9中的1.5wt％以外以与上面实施例7相同的方法制备实施例8和9中的聚氨酯涂料组合物。

具有形成在两个表面上的底漆层的光学膜的制备

通过与上面实施例1相同的方法制备具有通过将聚氨酯涂料组合物涂覆在双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的两个表面上形成的底漆层的光学膜，其中，在底漆层中，分别地，第一涂层具有80nm的干燥涂层厚度，以及第二涂层具有80nm的干燥涂层厚度。测定所制备的光学膜的物理性能并在下面表2至4中示出。

(对比实施例1、2和3)

聚氨酯涂料组合物的制备

如下面表1中所示，分别地，除了不使用水分散性聚氨酯硬化剂以外以与上面实施例1、4和7相同的方法制备对比实施例1、2和3中的聚氨酯涂料组合物。

具有形成在两个表面上的底漆层的光学膜的制备

通过与上面实施例1相同的方法制备具有通过将聚氨酯涂料组合物涂覆在双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的两个表面上形成的底漆层的光学膜，其中，在底漆层中，分别地，第一涂层具有80nm的干燥涂层厚度，以及第二涂层具有80nm的干燥涂层厚度。测定所制备的光学膜的物理性能并在下面表2至4中示出。

[对比实施例1-1、2-1和3-1]

聚氨酯涂料组合物的制备

如下面表1中所示，分别地，除了使用2.5wt％的水分散性聚氨酯硬化剂以外以与上面实施例1、4和7相同的方法制备对比实施例1-1、2-1和3-1中的聚氨酯涂料组合物。

具有形成在两个表面上的底漆层的光学膜的制备

通过与上面实施例1相同的方法制备具有通过将聚氨酯涂料组合物涂覆在双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的两个表面上形成的底漆层的光学膜，其中，在底漆层中，分别地，第一涂层具有80nm的干燥涂层厚度，以及第二涂层具有80nm的干燥涂层厚度。测定所制备的光学膜的物理性能并在下面表2至4中示出。

[对比实施例4]

聚氨酯涂料组合物的制备

将0.5wt％的具有6.0wt％的NCO含量的5官能团类型的己二异氰酸酯类水分散性聚氨酯硬化剂(65wt％的固含量、23wt％的二丙二醇二甲醚、12wt％的水和3500cps的粘度(@25℃))加入5wt％的通过上面制备实施例3制备的水分散性聚氨酯粘合剂中，然后搅拌。将0.3wt％的有机硅类润湿剂(Dow Corning Corporation，聚酯硅氧烷共聚物)、0.3wt％的具有140nm平均粒径的胶体二氧化硅粒子和剩余量的水加入其中，然后搅拌2小时，以制备聚氨酯涂料组合物；但是，形成聚集。

具有形成在两个表面上的底漆层的光学膜的制备

通过与上面实施例1相同的方法制备具有通过将聚氨酯涂料组合物涂覆在双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的两个表面上形成的底漆层的光学膜；但是，发生了外观缺陷例如针孔等，而且底漆层的不均匀足以明显可见。

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

表2至4可以理解，当与不使用水分散性聚氨酯硬化剂的对比实施例1至3相比时，实施例1至9在恒定加湿和高温高湿条件下的抗粘连性和粘合力显著提高。此外，可以看出，玻璃化转变温度和凝胶份数增加。

此外，如对比实施例1-1、2-1和3-1中所示，其中水分散性聚氨酯硬化剂具有大于2.0wt％的含量，当使用过量的水分散性聚氨酯硬化剂时，外观问题迅速增加，例如，出现大量例如针孔等的缺陷，而且由于交联密度增加，表面能为30达因/厘米以下，而且在整个表面表面能的偏差较大。因此，不能形成均匀的涂层，而且未反应的硬化剂残留，使得粘合力与粘连性的改善不足。

此外，从对比实施例4可以看出，聚氨酯硬化剂的NCO含量为6.0wt％，粘度快速增加至3500cps(@25℃)，并且在聚氨酯涂料组合物中发生例如凝胶形成等的聚集现象。此外，在通过聚氨酯涂料组合物涂覆的光学膜的表面上还会出现针孔等，而且形成不均匀的底漆层，使得外观性能显著劣化，而且所测定的物理性能的每次测定的偏差大，从而难以确定粘合力和抗粘连性能的提高。

当将所有结果总结在上面时，可以理解在高温高湿条件下具有优异的物理性能而适合于棱镜片等的光学膜可以通过调节用于底漆层中的水分散性聚氨酯粘合剂与硬化剂之间的比率并且包含最佳含量的水分散性聚氨酯硬化剂来制备。

如上所述，尽管描述了本发明的优选实施方案，本发明应该被解释为包括所有变化、修改和等同物。显然本发明可以通过将上述示例性实施方案适当的修改来等同地使用。因此，上面的描述不是用来限制由下面权利要求所限定的本发明的范围。

Claims (10)

1.一种光学膜，包括：

底漆层，该底漆层通过在聚酯基膜的一个表面或两个表面上涂覆聚氨酯涂料组合物形成，

其中，所述聚氨酯涂料组合物包含：由10wt％至75wt％的具有两个端基的线型聚合物和25wt％至90wt％的具有三个以上端基的支化聚合物组成的水分散性聚氨酯树脂；以及具有4至6个官能团的水分散性聚氨酯硬化剂，

其中所述水分散性聚氨酯硬化剂包含聚异氰酸酯。

2.如权利要求1所述的光学膜，其中，所述水分散性聚氨酯树脂的端基是部分或全部用无机酸盐基封闭的异氰酸酯基。

3.如权利要求2所述的光学膜，其中，所述水分散性聚氨酯树脂如下制备：将39wt％至45wt％的多元醇、0.3wt％至1.2wt％的三羟甲基丙烷和50wt％至57wt％的异氰酸酯化合物反应以制备端基为异氰酸酯的预聚物，然后将所制备的预聚物与3wt％至4wt％的无机酸盐反应以使离子基团在所述异氰酸酯的末端封闭。

4.如权利要求1所述的光学膜，其中，所述聚氨酯涂料组合物包含5wt％至10wt％的水分散性聚氨酯粘合剂、0.1wt％至3.0wt％的水分散性聚氨酯硬化剂、0.1wt％至0.5wt％的有机硅类润湿剂、0.1wt％至0.5wt％的胶体二氧化硅粒子以及剩余含量的水，所述水分散性聚氨酯粘合剂具有10wt％至30wt％的水分散性聚氨酯树脂固含量。

5.如权利要求1所述的光学膜，其中，所述水分散性聚氨酯硬化剂包含聚异氰酸酯、有机溶剂和水，具有50wt％至80wt％的固含量，4.0wt％至6.0wt％的异氰酸酯基含量，以及在25℃下通过布氏粘度计测定的2500cps以下的粘度，其中所述布氏粘度计是MODEL DV-ⅡVISCOMETER,并且转子号为#5。

6.如权利要求5所述的光学膜，其中，所述有机溶剂是选自二乙二醇单甲醚、二乙二醇二甲醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇二甲醚、二丁二醇单甲醚和二丁二醇二甲醚中的一种或两种以上。

7.如权利要求5所述的光学膜，其中，所述聚异氰酸酯是脂肪族聚异氰酸酯。

8.如权利要求1所述的光学膜，其中，通过下面等式2测定的凝胶分数是50％至95％，玻璃化转变温度(Tg)是40℃以上：

等式2凝胶分数％＝(干燥涂膜后的重量-初始重量)×100

在上面等式2中，干燥涂膜后的重量是指将大约1g的干燥的涂膜浸入50g的蒸馏水中，将该涂膜在70℃下保持24小时，并将保持后的涂膜在120℃干燥3小时后测定的重量。

9.如权利要求1所述的光学膜，其中，通过下面等式2测定的凝胶分数是80％至95％，玻璃化转变温度(Tg)是60℃至80℃：

等式2凝胶分数％＝(干燥涂膜后的重量-初始重量)×100

在上面等式2中，干燥涂膜后的重量是指将大约1g的干燥的涂膜浸入50g的蒸馏水中，将该涂膜在70℃下保持24小时，并将保持后的涂膜在120℃干燥3小时后测定的重量。

10.如权利要求1所述的光学膜，其中，表面能是30达因/厘米至60达因/厘米。