CN107987213B - 偏光膜材料及其制备方法、偏光膜及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全新的偏光膜材料，其具有如式1所示的结构；在式1中，R选自H、甲基、乙基，R’选自C1～C16的烷基，R”选自C1～C15的亚烷基。根据本发明的偏光膜材料，在其结构中，一方面可以利用长支链的空间位阻效应而具有良好的疏水作用，另一方面还可以利用侧链之间的相互缠结作用而保证高温下不易分解，从而具有良好的耐热性；由此，基于上述特定结构的偏光膜材料应用于偏光膜中时，能够使获得的偏光膜具有良好的疏水性和耐热性，相比现有技术中的一般PVA膜，有效地提高了偏光膜在高温高湿环境中的应用效果。本发明公开了基于上述偏光膜材料的偏光膜、以及上述偏光膜的制备方法和偏光膜材料的制作方法。上述偏光膜材料的制备方法简单，原料易得。

Description

偏光膜材料及其制备方法、偏光膜及其制作方法
技术领域
本发明属于光学材料技术领域，具体来讲，涉及一种偏光膜材料及其制备方法、以及由该偏光膜材料制备获得的偏光膜及该偏光膜的制作方法。
背景技术
偏光膜是液晶显示器(LCD)结构中不可缺少的一部分，其作用是控制背光源的光，只让特定方向的光线通过而过滤掉其他方向上的光线。偏光膜主要有高分子碘类聚乙烯醇型(I-PVA)和二色性有机染料型两种量产化产品。
高分子碘类聚乙烯醇型偏光膜的制作方法是将PVA高分子膜浸泡于碘或者碘化钾溶液中，再将PVA高分子膜在硼酸溶液中以单一轴方向拉伸，促使附着在PVA上的碘分子和PVA分子同方向排列；由此制成偏光膜会吸收平行于碘分子长轴方向振动的光，而透过垂直于碘分子长轴方向振动的光，起到偏光的作用。
作为实用产品，偏光膜除了需具有高透过率，高偏光度外，还必须具备良好的耐水性和耐热性。现有技术制备得到的I-PVA偏光膜虽然具有较好的光学性能，但是这种PVA膜的耐水和耐热性差，从而使得此类偏光膜在高温高湿环境下使用性能极大降低。
另外，二色性有机染料型偏光膜虽然其耐水性较高分子碘类聚乙烯醇型偏光膜好，但相较于碘分子，二色性染料分子不易吸附于PVA膜上，因此容易引起染色不均匀而导致偏光膜偏光性能差。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种全新的偏光膜材料及其制备方法，该偏光膜材料能够改善现有技术中的偏光膜耐水性问题，同时具备良好的耐热性，当其应用于制作偏光膜时，还能够具备良好的偏光性能。
为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种偏光膜材料，具有如式1所示的结构：
Figure BDA0001529523390000021
在所述式1中，R选自H、甲基、乙基，R’选自C1～C16的烷基，R”选自C1～C15的亚烷基。
本发明的另一目的在于提供一种如上所述的偏光膜材料的制备方法，包括步骤：
S1、将式2-1所示的偶氮烷基丙烯酸酰胺与式2-2所示的二烷基胺溶解于第一碱性醇溶液中，进行加成反应，待第一反应产物干燥冷却，获得如式2-3所示的疏水性单体；
Figure BDA0001529523390000022
在所述式2-1中，R选自H、甲基、乙基，R”选自C1～C15的亚烷基；在所述式2-2中，R’选自C1～C16的烷基；在所述式2-3中，R选自H、甲基、乙基，R’选自C1～C16的烷基，R”选自C1～C15的亚烷基；
S2、将所述疏水性单体与醋酸乙烯酯溶解于第二碱性醇溶液中，并加入偶氮苯类引发剂，进行共聚反应，第二反应产物经除杂、干燥，获得如式1所示的偏光膜材料。
进一步地，在所述步骤S1中，所述偶氮烷基丙烯酸酰胺与所述二烷基胺的物质的量之比为2:1。
进一步地，在所述步骤S1中，加成反应时间为3h～6h。
进一步地，在所述步骤S2中，共聚反应温度为55℃～85℃。
进一步地，所述偶氮苯类引发剂为偶氮二异丁腈。
本发明的另一目的还在于提供了一种偏光膜，包括如上所述的偏光膜材料以及设置在所述偏光膜材料上的偏光子。
进一步地，所述偏光子选自碘分子、碘化钾分子或二色性染料分子中的任意一种。
本发明的另一目的还在于提供了一种如上所述的偏光膜的制作方法，采用拉伸法或涂布法将偏光子固定于偏光膜材料上，获得偏光膜。
进一步地，所述制作方法包括步骤：
Q1、将偏光膜材料浸泡于偏光子的溶液中，使所述偏光子附着在所述偏光膜材料的表面上，获得拉伸前驱体膜；
Q2、将所述拉伸前驱体膜置于硼酸溶液中并沿单一轴方向拉伸，获得固色前驱体膜；
Q3、将所述固色前驱体膜置于固色液中进行固色处理，并经干燥获得偏光膜。
本发明提供了一种全新的偏光膜材料，在该偏光膜材料的结构中，其一方面利用长支链的空间位阻效应而具有良好的疏水作用，另一方面利用侧链之间的相互缠结作用而保证高温下不易分解，从而具有良好的耐热性；由此，基于上述特定结构的偏光膜材料应用于偏光膜中时，能够使获得的偏光膜具有良好的疏水性和耐热性，相比现有技术中的一般PVA膜，有效地提高了偏光膜在高温高湿环境中的应用效果。同时，上述全新的偏光膜材料的制备方法简单，易于操作，原料易得，且基于上述偏光膜材料制备偏光膜的方法也与现有技术中的相类似，工艺简单。
具体实施方式
以下，将来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
将理解的是，尽管在这里可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种物质，但是这些物质不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个物质与另一个物质区分开来。
鉴于现有技术中的偏光片中的PVA膜所存在的耐水性和耐热性较差的问题，本发明提供了一种具有如式1所示结构的偏光膜材料：
Figure BDA0001529523390000041
在该式1中，R选自H、甲基、乙基，R’选自C1～C16的烷基，R”选自C1～C15的亚烷基。
从式1可以看出，本发明提供的偏光膜材料不仅具有长支链，还具有较为复杂的侧链，如此，其一方面可以利用长支链的空间位阻效应而具有良好的疏水作用，另一方面还可以利用侧链之间的相互缠结作用而保证高温下不易分解，从而具有良好的耐热性。如此，本发明提供的上述偏光膜材料较一般的PVA膜将会具有更好的耐水性和耐热性。
本发明的上述偏光膜材料采用下述步骤进行制备：
在步骤S1中，将式2-1所示的偶氮烷基丙烯酸酰胺与式2-2所示的二烷基胺溶解于第一碱性醇溶液中，进行加成反应，待获得的第一反应产物干燥冷却，获得如式2-3所示的疏水性单体。
Figure BDA0001529523390000042
具体来讲，在上述式2-1中，R可以是H、或甲基、或乙基，R”可以是C1～C15的亚烷基；在上述式2-2中，R’可以是C1～C16的烷基。
如此，在上述式2-3中，R、R’及R”的选择即对应式2-1和式2-2中额具体选择，即R选自H、甲基、乙基，R’选自C1～C16的烷基，R”选自C1～C15的亚烷基。
优选地，在将偶氮烷基丙烯酸酰胺与二烷基胺溶解时，控制偶氮烷基丙烯酸酰胺与二烷基胺的物质的量之比为2:1。
上述加成反应的时间控制为3h～6h，优选为4h～5h。
上述第一碱性醇溶液不作特别限定，如可以是碱性的甲醇溶液或碱性的乙醇溶液等。
在步骤S2中，将疏水性单体与醋酸乙烯酯溶解于第二碱性醇溶液中，并加入偶氮苯类引发剂，进行共聚反应，第二反应产物经除杂、干燥，获得如式1所示的偏光膜材料。
上述共聚反应温度为55℃～85℃，优选为65℃～75℃。
偶氮苯类引发剂用于促进疏水性单体与醋酸乙烯酯之间的共聚反应，此处不作特别限定，基于上述共聚反应温度，优选为偶氮二异丁腈即可。
上述第一碱性醇溶液不作特别限定，如可以是碱性的甲醇溶液或碱性的乙醇溶液等。
值得说明的是，待共聚反应完成后，一般会残留部分疏水性单体，需要去除，当然，去除残留的疏水性单体的方法不作特别限定，如可以选择多次减小压力进行蒸馏，再通过大量水、优选去离子水冲洗的方式即可，经除杂后进行真空干燥，即可获得上述式1所示的偏光膜材料。
本发明提供的上述偏光膜材料能够替代现有技术中的PVA膜来制作偏光膜，由此，其获得的偏光片包括如上所述的偏光膜材料以及设置在该偏光膜材料上的偏光子。
具体来讲，偏光子可以是碘分子、碘化钾分子或二色性染料分子等现有技术中的偏光子材料，优选为碘分子或碘化钾分子。
以上述式1所示的偏光膜材料和偏光子来制作偏光片的方法采用现有技术中的任一方法均可，如延伸法或涂布法，优选为延伸法；延伸法还可分为湿延伸法和干延伸法，优选为湿延伸法。即通过上述任一方法将偏光子固定于偏光膜材料上即可。
以下对湿延伸法制作偏光片的方法进行详细的描述。
采用上述式1所示的偏光膜材料制作偏光膜的具体方法如下所示：
在步骤Q1中，将式1所示的偏光膜材料浸泡于偏光子的溶液中，使偏光子附着在偏光膜材料的表面上，获得拉伸前驱体膜。
一般地，在室温(20℃～30℃)下降偏光膜材料浸泡于碘溶液或碘化钾溶液中，以使碘分子或碘化钾分子附着在偏光膜材料的表面上。
在步骤Q2中，将拉伸前驱体膜置于硼酸溶液中并沿单一轴方向拉伸，获得固色前驱体膜。
此处拉伸方法无特殊限定，拉伸倍率也无特殊限定，可根据偏光膜材料的厚度及分子量选择合适的拉伸倍率即可。
在步骤Q3中，将固色前驱体膜置于固色液中进行固色处理，并经干燥获得偏光膜。
具体来讲，将拉伸后获得的固色前驱体膜置于固色液中进行固色处理，即可将碘分子或者碘化钾分子固定于偏光膜材料上，且沿偏光膜材料的拉伸方向排列；将固色后获得的膜材料进行干燥处理，即可制备得到偏光膜。
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。

Claims (9)

1.一种偏光膜材料，其特征在于，所述偏光膜材料应用于高分子碘类偏光膜，所述偏光膜材料由以下制备方法制备获得：
S1、将式2-1所示的偶氮烷基丙烯酸酰胺与式2-2所示的二烷基胺溶解于第一碱性醇溶液中，进行加成反应，待第一反应产物干燥冷却，获得如式2-3所示的疏水性单体；
Figure DEST_PATH_IMAGE002AA
在所述式2-1中，R选自H、甲基、乙基，R’’选自C1~C15的亚烷基；在所述式2-2中，R’选自C1~C16的烷基；在所述式2-3中，R选自H、甲基、乙基，R’选自C1~C16的烷基，R’’选自C1~C15的亚烷基；
S2、将所述疏水性单体与醋酸乙烯酯溶解于第二碱性醇溶液中，并加入偶氮类引发剂，进行共聚反应，第二反应产物经除杂、干燥，获得所述偏光膜材料。
2.一种偏光膜材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
S1、将式2-1所示的偶氮烷基丙烯酸酰胺与式2-2所示的二烷基胺溶解于第一碱性醇溶液中，进行加成反应，待第一反应产物干燥冷却，获得如式2-3所示的疏水性单体；
Figure DEST_PATH_IMAGE002AAA
在所述式2-1中，R选自H、甲基、乙基，R’’选自C1~C15的亚烷基；在所述式2-2中，R’选自C1~C16的烷基；在所述式2-3中，R选自H、甲基、乙基，R’选自C1~C16的烷基，R’’选自C1~C15的亚烷基；
S2、将所述疏水性单体与醋酸乙烯酯溶解于第二碱性醇溶液中，并加入偶氮类引发剂，进行共聚反应，第二反应产物经除杂、干燥，获得所述偏光膜材料。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述偶氮烷基丙烯酸酰胺与所述二烷基胺的物质的量之比为2:1。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，加成反应时间为3 h~6 h。
5.根据权利要求2-4任一所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，共聚反应温度为55℃~85℃。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈。
7.一种偏光膜，其特征在于，包括如权利要求1所述的偏光膜材料以及设置在所述偏光膜材料上的偏光子，所述偏光子为碘分子或碘化钾分子。
8.如权利要求7所述的偏光膜的制作方法，其特征在于，采用拉伸法或涂布法将偏光子固定于偏光膜材料上，获得偏光膜。
9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括步骤：
Q1、将偏光膜材料浸泡于偏光子的溶液中，使所述偏光子附着在所述偏光膜材料的表面上，获得拉伸前驱体膜；
Q2、将所述拉伸前驱体膜置于硼酸溶液中并沿单一轴方向拉伸，获得固色前驱体膜；
Q3、将所述固色前驱体膜置于固色液中进行固色处理，并经干燥获得偏光膜。
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