CN106671546B - 一种高硬度光学聚酯薄膜 - Google Patents

一种高硬度光学聚酯薄膜 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高硬度光学聚酯薄膜，其特征为单层、双层、三层或多层共挤双向拉伸的聚酯薄膜，其表层是含有由间苯二甲酸及间苯二甲酸、2.6‑二萘甲酸、2.6‑二羧酸萘‑4‑磺酸等进行改性的聚酯。本发明提高了光学聚酯薄膜表面的表面张力、与附着力，光学聚酯薄膜表面张力大于38dyn/cm，表面硬度为HB以上。

Description

一种高硬度光学聚酯薄膜
技术领域
本发明公开了一种由合成树脂组成的层状产品,特别是一种由聚酯组成的层状产品。
背景技术：
聚酯薄膜由于其有着良好的机械性能、电器绝缘性能以及优良的光学性能及柔韧性，作为支持体广泛应用到电器绝缘行业、平板显示器行业、光伏材料行业、及膜内注塑、硬式保护等，但由于聚酯薄膜表面的表面张力较低，在其后期加工成扩散片、棱镜片等一系列功能膜时，聚酯薄膜的表面必须经过化学处理，也就是在聚酯薄膜的表面涂覆一层易粘接层，来提高聚酯表面的表面张力，提高与功能层粘结牢度和附着力，否则，会造成功能层在聚酯薄膜表面脱落。在聚酯表面进行涂覆时，工艺繁琐，且在涂覆易粘接层时易出现条道、泡点、划伤等一系列的涂布表观弊病。再者，在以往的聚酯薄膜中，薄膜表面的硬度较低，在生产及使用过程中极易产生划伤、蹭伤等弊病，影响聚酯薄膜的后期使用，为了解决这一问题是在聚酯薄膜经化学处理后，再涂覆一层硬化涂层，提高聚酯表面的硬度。
发明内容：
本发明的目的旨在克服上述现有技术中的不足，提供一种双向拉伸的高硬度光学聚酯薄膜，它能改善聚酯表面的表面张力及表面硬度，提高聚酯表面的附着牢度与抗划伤性能。
实现上述目的所采用的技术方案是：
一种高硬度光学聚酯薄膜，采用单层A、两层A/B、三层A/B/A或A/B/C共挤的双向拉伸聚酯薄膜，A层或A、C层含有由间苯二甲酸、2.6-萘二甲酸、2.6-二羧酸萘-4-磺酸钠改性的聚酯，厚度为12μm～350μm；所述A、C层中的改性聚酯所采用的酸为对苯二甲酸、间苯二甲酸、2.6-萘二甲酸、2.6-二羧酸萘-4-磺酸钠、其中间苯二甲酸的含量占酸摩尔含量2％～10％，2.6-萘二甲酸占酸摩尔含量的1％～20％，2.6-二羧酸萘-4-磺酸钠占占酸摩尔含量的5％～25％，对苯二甲酸占总体含量的45％～92％。
上述高硬度光学聚酯薄膜，所述A、C层中的改性聚酯所采用的酸为2.6-萘二甲酸占酸摩尔含量的8％～15％。
上述高硬度光学聚酯薄膜，所述A、C层中的改性聚酯在所采用的酸为2.6-二羧酸萘-4-磺酸钠占酸摩尔含量的8％～20％。
上述高硬度光学聚酯薄膜，所述光学聚酯薄膜可采用单层结构A，单层结构的厚度为12μm～350μm。
上述高硬度光学聚酯薄膜，所述光学聚酯薄膜两层A/B，其中A层占总体厚度的3％～50％。
上述高硬度光学聚酯薄膜，所述光学聚酯薄膜A/B/A,其中A层占总体厚度的2％～25％。
上述高硬度光学聚酯薄膜，所述光学聚酯薄膜A/B/C，其中A层占总体厚度的2％～25％，C层占总体厚度的2％～25％，A层和C层可以是相同的厚度，也可以是不同的厚度。
上述高硬度光学聚酯薄膜，所述光学聚酯薄膜A层和C层可以是相同成分的改性聚酯，也可以是不同结构的改性聚酯。
上述高硬度光学聚酯薄膜，所述光学聚酯薄膜是通过熔融挤出、铸片、纵拉、横拉、牵引和收卷得到的。
与现有技术相比，本发明提供的光学聚酯薄膜采用的间苯二甲酸、2.6-萘二甲酸、2.6-二羧酸萘-4-磺酸钠的改性聚酯，采用了现有的拉伸工艺，操作简单易行，对聚酯薄膜表面的表面性能进行改善，提高了提高与功能层粘结牢度和附着力。提高了聚酯薄膜表面的硬度与抗划伤性能，可广泛应用于背光源模组中扩散片、棱镜片、保护膜、膜内装饰、窗膜和光伏材料的深加工。
具体实施方式：
本发明采用单层A、两层A/B、三层A/B/A或A/B/C共挤的双向拉伸聚酯薄膜：A层或A、C层含有由间苯二甲酸、2.6-萘二甲酸、2.6-二羧酸萘-4-磺酸钠改性的聚酯，其薄膜表面的张力大于38dyn/cm，表面硬度HB以上，薄膜的厚度为12μm～350μm。
本发明A、C层中的改性聚酯在所采用的酸为对苯二甲酸、间苯二甲酸、2.6-萘二甲酸、2.6-二羧酸萘-4-磺酸钠、其中间苯二甲酸的含量占酸摩尔含量2％～10％，2.6-萘二甲酸占酸摩尔含量的1％～20％，2.6-二羧酸萘-4-磺酸钠占酸摩尔含量的5％～25％，对苯二甲酸占总体含量的45％～92％。
在本发明中，A、C层中的改性聚酯在所采用的酸为2.6-萘二甲酸占酸摩尔含量的1％～20％，优选为8％～15％。
在本发明中，A、C层中的改性聚酯在所采用的酸为，2.6-二羧酸萘-4-磺酸钠占占酸摩尔含量的5％～25％，优选为8％～20％。
本发明光学聚酯薄膜的表面采用了提高聚酯表面活性基团及聚酯表面硬度的刚性基团的共聚酯，所选用的酸为间苯二甲酸、2.6-二羧酸萘、2.6-二羧酸萘-4-磺酸钠、均苯四甲酸、均苯三甲酸等。羧酸基和磺酸基都是提高聚酯材料的活性集团和表面张力，2.6-二羧基萘基团为刚性基团，提高聚酯材料表面的挺度与硬度。
改性聚酯在合成过程中，可采用三氧化二锑、乙二醇锑、醋酸锑等锑系催化剂，也可采用二氧化锗等锗系催化体系，可采用钛酸四丁酯、钛酸四乙酯、四氯钛酸、螯合性钛化合物，也可以是不同的催化剂体系进行复配。
改性聚酯在合成过程中，可以不添加稳定剂，也可以添加稳定剂，添加稳定剂可选磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸、磷酸基乙酸三乙酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲酚酯等稳定剂，磷的含量可以0ppm～5000ppm。
在A、C层中，可添加有爽滑粒子或含有爽滑粒子的母料，如二氧化硅、有机硅、碳酸钙、硫酸钡、PMMA、PS等。
在A、C中，可添加有功能性化合物，如抗氧化剂、防静电剂、紫外吸收剂。
改性聚酯的特性粘度为0.55dl/g～0.8dl/g。
光学聚酯薄膜采用单层A、两层A/B、三层A/B/A或A/B/C共挤的双向拉伸聚酯薄膜；B层所用的聚酯，指由二醇和二羧酸缩聚所的得到的聚酯，二醇以乙二醇、1.4-环己烷二甲醇、1.3-丙二醇、1.4-丁二醇等二元醇为代表，二羧酸和对苯二甲酸、间苯二甲酸、2.6-萘二甲酸、2.6-二羧酸萘-4-磺酸钠、已二酸、癸二酸等，苯二甲酸、间苯二甲酸等一种或多种酸聚合而得。从机械性能、热性能、耐溶剂性等优选对苯二甲酸乙二醇酯和2.6-萘二甲酸乙二醇酯。
B层聚酯的特性粘度优选为0.55dl/g～0.8dl/g。
本发明中B层的中，可添加有抗氧化剂、紫外吸收剂、爽滑粒子等功能性化合物。在本发明中膜的总厚度为12μm～350μm。
在本发明中，光学聚酯薄膜可采用单层结构A，单层结构的厚度为12μm～350μm。在本发明中，光学聚酯薄膜两层A/B，其中A层占总体厚度的3％～50％，优选7％～30％。在本发明中，光学聚酯薄膜A/B/A,其中A层占总体厚度的2％～25％，优选5％～15％。
在本发明中，光学聚酯薄膜A/B/C，其中A层占总体厚度的2％～25％，C层占总体厚度的2％～25％，A层和C层可以是相同的厚度，也可以是不同的厚度。本发明中的光学聚酯薄膜A层和C层可以是相同成分的改性聚酯，也可以是不同结构的改性聚酯。
在本发明中，光学聚酯薄膜，是通过熔融挤出、铸片、纵拉、横拉、牵引、收卷得到的。具体的制备方法为：
1、将混合好的基材B层的聚酯原料和含有本发明的改性聚酯的A层、C(表层)的混合料，送入到相应挤出系统的熔融挤出。
2、基材层B层和表层A或C层的熔体经共挤模头，流延在转动的冷却辊上形成多层的无定型的聚酯铸片。冷却辊的温度为15℃～40℃。
3、将冷却后的铸片预热拉伸，纵向的拉伸比为2.7～3.5。
4、将纵向拉伸后的预热后，横向拉伸，横向拉伸比为3.2～4.5。
5、将拉伸后的薄膜热定型，冷却后收卷。
本发明采用已知的双向拉伸制备工艺，可获得令人满意的机械性能和物理性能及平整性。
实施例1
改性聚酯的合成：
将750摩尔的PTA对苯二甲酸、20摩尔的间苯二甲酸、150摩尔的2.6-二羧酸萘-4-磺酸钠、与80摩尔的2.6-二羧酸萘。1300摩尔的乙二醇、50摩尔的1.4-环己烷二甲醇，17克的乙二醇锑、17克二氧化锗、17.5克的磷酸三甲酯混合搅拌均匀后，加入到酯化釜中，用氮气将反应釜中的空气置换完全后，升温到230℃,压力为250KPa，开始酯化,酯化时间约为2.5小时，酯化毕，升温到265℃，建立真空，压力小于40Pa，缩聚时间约为2小时，切片的特性粘度值为0.675dl/g。
将纯净的PET聚酯切片与平均粒径为2.00μm二氧化硅聚酯母粒切片进行均匀混合，其中2.00μm二氧化硅占总的聚酯切片的含量为50ppm。将这二种原料混合完毕后，作为芯层(B层)的原料在160℃结晶干燥，然后将物料送入单螺杆挤出机，在275℃的条件下熔融挤出。
将实施例1中所合成的改性聚酯(其中间苯二甲酸占总酸摩尔数2％，2.6-二羧酸萘-4-磺酸钠占总酸摩尔数15％、总酸摩尔数的2.6-二羧酸萘8％；1.4-环己烷二甲醇占总醇量5％、乙二醇为95％)，与平均粒径为0.015μm二氧化硅爽滑剂的聚酯母粒切片、平均粒径为2.0μm二氧化硅的聚酯母粒切片进行均匀混合，最终使平均粒径为0.015μm二氧化硅占总的聚酯切片的含量为800ppm，平均粒径为2.0μm的二氧化硅占总的聚酯切片的含量为400ppm，将这三种原料混合完毕后，作为表层(A层)的原料将物料送入双杆挤出机，在270℃的条件下熔融挤出。
将上述两种熔融物料通过一共挤模头，将熔体流延到一转动的冷却辊上，成为无定型的A/B/A的三层结构厚片。将此厚片预热到85℃，随后纵拉3.0倍，将纵拉伸的厚的片膜，送到横向拉伸机中，在120℃条件下，将片膜横向拉伸3.8倍，将在225℃的温度下热定型后，150℃松弛后，制成厚度为A/B/A结构188μm的膜，其A/B/A的厚度比为8/84/8。
实施例2～12
用类似实施例1的制备方法，根据表1中A、C聚酯成分的构成，添加剂的成分、粒径大小及含量，表2中B层聚酯成分及添加剂的构成，制备出不同厚度的光学聚酯薄膜。
比较例1
将纯净的PET聚酯切片与平均粒径为2.00μm二氧化硅聚酯母粒切片进行均匀混合，其中2.00μm二氧化硅占总的聚酯切片的含量为50ppm。将这二种原料混合完毕后，作为芯层(B层)的原料在160℃结晶干燥，然后将物料送入单螺杆挤出机，在275℃的条件下熔融挤出。
将纯的PET聚酯切片与含有平均粒径为0.080μm二氧化硅爽滑剂的聚酯母料切片，以及平均粒径为3.0μm二氧化硅的聚酯切片混合均匀，最终使0.080μm二氧化硅含量占聚酯切片含量600ppm，3.0μm二氧化硅含量占聚酯含量切片150ppm，将混合料为表层(A层)送入到双螺杆挤出机，在280℃的条件下熔融挤出。
将上述两种熔融物料通过共挤摸头，将熔体流延到一转动的冷却辊上，成为无定型的A/B/A的三层共挤结构的厚片，厚片采用与实施例一类似的制造工艺进行制备，制成厚度为250μm的厚膜，其A/B/A结构膜的厚度比例为5/90/5。
比较例2
将纯净的PET聚酯切片与平均粒径为2.00μm二氧化硅聚酯母粒切片进行均匀混合，其中2.00μm二氧化硅占总的聚酯切片的含量为50ppm。将这二种原料混合完毕后，作为芯层(B层)的原料在160℃结晶干燥，然后将物料送入单螺杆挤出机，在275℃的条件下熔融挤出。
将用的间苯二甲酸改性PET聚酯切片与含有平均粒径为2.0μm二氧化硅的聚酯切片混合均匀，二氧化硅含量占聚酯切片含量600ppm，将混合料为表层(A层)送入到双螺杆挤出机，在280℃的条件下熔融挤出。
将上述两种物料，与比较例1相同的方式，制成厚度为188μm的厚膜，其A/B/A结构膜的厚度比例为5/90/5。
表一
表2
具体实施效果
表面张力的检测方法：舒曼达因笔测试。
表面硬度的检测方法：GBT6739-1996涂膜铅笔硬度测试法，750g。
特性粘度的检测方法：GBT14190-2008(5.1.1)。

Claims (9)

1.一种高硬度光学聚酯薄膜，采用单层A、两层A/B、三层A/B/A或A/B/C共挤的双向拉伸聚酯薄膜，其特征在于，A层或A、C层含有由间苯二甲酸、2.6-萘二甲酸、2.6-二羧酸萘-4-磺酸钠改性的聚酯，厚度为12μm～350μm；所述A、C层中的改性聚酯所采用的酸为对苯二甲酸、间苯二甲酸、2.6-萘二甲酸、2.6-二羧酸萘-4-磺酸钠、其中间苯二甲酸的含量占酸摩尔含量2％～10％，2.6-萘二甲酸占酸摩尔含量的1％～20％，2.6-二羧酸萘-4-磺酸钠占占酸摩尔含量的5％～25％，对苯二甲酸占总体含量的45％～92％。
2.根据权利要求1所述的高硬度光学聚酯薄膜，其特征在于，所述A、C层中的改性聚酯所采用的酸为2.6-萘二甲酸占酸摩尔含量的8％～15％。
3.根据权利要求1所述的高硬度光学聚酯薄膜，其特征在于，所述A、C层中的改性聚酯在所采用的酸为2.6-二羧酸萘-4-磺酸钠占酸摩尔含量的8％～20％。
4.根据权利要求1所述的高硬度光学聚酯薄膜，其特征在于，所述聚酯薄膜采用单层结构A，单层结构的厚度为12μm～350μm。
5.根据权利要求1所述的高硬度光学聚酯薄膜，其特征在于，所述光学聚酯薄膜两层A/B，其中A层占总体厚度的3％～50％。
6.根据权利要求1所述的高硬度光学聚酯薄膜，其特征在于，所述光学聚酯薄膜A/B/A，其中A层占总体厚度的2％～25％。
7.根据权利要求1所述的高硬度光学聚酯薄膜，其特征在于，所述光学聚酯薄膜A/B/C，其中A层占总体厚度的2％～25％，C层占总体厚度的2％～25％，A层和C层可以是相同的厚度或不同的厚度。
8.根据权利要求1所述的高硬度光学聚酯薄膜，其特征在于，所述光学聚酯薄膜A层和C层可以是相同成分的改性聚酯，或者是不同结构的改性聚酯。
9.根据权利要求1所述的高硬度光学聚酯薄膜，其特征在于，所述光学聚酯薄膜是通过熔融挤出、铸片、纵拉、横拉、牵引和收卷得到的。
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