CN108034065B

CN108034065B - 一种光学聚酯薄膜及其制备方法

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Publication number: CN108034065B
Application number: CN201810012523.6A
Authority: CN
Inventors: 孙月; 熊跃斌; 李超; 姚晔; 郑云霞; 刘洋
Original assignee: Tianjin Lucky Film Co ltd; Hefei Lucky Science and Technology Industry Co Ltd
Current assignee: Tianjin Lekai Film Technology Co ltd; Hefei Lucky Science and Technology Industry Co Ltd
Priority date: 2018-01-05
Filing date: 2018-01-05
Publication date: 2020-12-01
Anticipated expiration: 2038-01-05
Also published as: CN108034065A

Abstract

本发明公开了一种光学聚酯薄膜，该光学聚酯薄膜的特征在于：在双向拉伸的基膜的至少一面涂覆底涂层，所述底涂层成分及重量百分比为：1)30％～70％的三聚氰胺树脂；2)29.5％～65％的水性聚酯树脂，3)0.5％～5％的纳米级抗粘连粒子，所述水性聚酯树脂含苯聚酯树脂与含萘聚酯树脂组成，所述的水性聚酯树脂由含苯二元酸或含萘二元酸与二元醇缩聚得到，所述的含苯二元酸为对苯二甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸的一种或任意组合；所述的含萘二元酸为1，4‑萘二甲酸、1，5‑萘二甲酸、2，6‑萘二甲酸的一种或任意组合；所述水性聚酯树脂中含苯聚酯树脂与含萘聚酯树脂的比例为(1～5):1。该光学聚酯薄膜能够有效防止基膜的低聚物析出，适用于LCD显示装置和IMD膜内装饰领域等高端膜材料领域。

Description

一种光学聚酯薄膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种防止低聚物析出的光学聚酯薄膜。

背景技术

双向拉伸光学聚酯薄膜由于相对于其他塑料薄膜具有良好的尺寸稳定性、耐化学性、高透明性及良好的加工性，被大量的应用于各种光学用聚酯薄膜材料的深加工，在LCD显示装置领域市场潜力巨大。其具有良好的热稳定性、印刷性、耐冲击性、耐划伤及良好的化学稳定性，应用于高档IMD膜内装饰加工领域，在家电和装饰基材等应用范围越来越广泛。

在聚酯薄膜的再加工过程中，在棱镜膜涂布、扩散膜涂布或IMD膜油墨印刷后的加热固化或UV照射过程中，低聚物在聚酯薄膜中形成并向薄膜表面迁移析出，引起光学功能膜出现白雾、或者装饰器件出现色差现象。低聚物析出到薄膜表面后，薄膜卷在放卷和收卷过程会受到低聚物污染，最终产品的光学和应用特性会变差。为了防止聚酯薄膜中的低聚物发生迁移，在聚酯薄膜聚合时降低低聚物的含量，但是在高温或者高温高湿条件下仍会有低聚物产生并向表面迁移。

因此，如何在有效的解决光学薄膜的低聚物析出现象是业界比较关注的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光学聚酯薄膜及其制备方法，所述聚酯薄膜能够有效防止基膜的低聚物析出，能够满足LCD显示装置和高档IMD膜内装饰加工等高端膜材料领域的性能要求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种光学聚酯薄膜，在双向拉伸的基膜至少一面涂覆底涂层，所述底涂层成分及重量百分比为：30％～70％的三聚氰胺树脂，29.5％～65％的水性聚酯树脂，0.5％～5％的纳米级抗粘连粒子；全部组分在制备时应满足100％的要求；

所述水性聚酯树脂含苯聚酯树脂与含萘聚酯树脂组成，所述的水性聚酯树脂由含苯二元酸或含萘二元酸与二元醇缩聚得到，所述的含苯二元酸为对苯二甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸的一种或任意组合；所述的含萘二元酸为1，4-萘二甲酸、1，5-萘二甲酸、2，6-萘二甲酸的一种或任意组合；所述水性聚酯树脂中含苯聚酯树脂与含萘聚酯树脂的比例为(1～5):1。

上述光学聚酯薄膜，所述底涂层以180℃热处理10分钟后，底涂层表面的低聚物析出量在1.5×10^－4mg/cm²以下。

上述光学聚酯薄膜，所述光学聚酯薄膜的基膜中不含粒子。

上述光学聚酯薄膜，所述底涂层中纳米级抗粘连粒子的平均粒径为80～150nm。

上述光学聚酯薄膜，所述粒子是二氧化硅、硫酸钡、硫酸钙、高岭土、三氧化二铝、二氧化钛、交联聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。

上述光学聚酯薄膜，所述光学聚酯薄膜的的雾度在2.0以下。

一种制备上述的光学聚酯薄膜的方法，步骤如下：

a.将基膜原料送入相应挤出系统熔融挤出，熔融挤出温度为260-285℃；

b.基膜熔体经模头在转动的冷却辊上形成未取向的铸塑厚片；

c.将冷却后的铸塑厚片预热后纵向拉伸3.0-3.8倍；

d.将底涂层涂覆液涂覆在纵向拉伸后的膜片的一个面或两个面上；

e.将涂好底涂层的膜片经预热后横向拉伸3.5-4.5倍；

f.将拉伸后的薄膜热定型，热定型温度180-245℃，冷却后收卷，得到光学聚酯薄膜。

与现有技术相比，本发明具有以下优点；

1.本发明所述的光学聚酯薄膜的底涂层中的三聚氰胺树脂含六元环状结构，聚酯树脂中含有苯环和萘环结构，能够将低聚物封闭在薄膜中,不向薄膜表面迁移析出。在后续加工和使用过程中，即使是在高温或者高温高湿环境中，也能保持较低的表面低聚物析出量，从而不会对光学薄膜的使用效果造成不良影响。

2.本发明所述的光学聚酯薄膜的制备方法中，基膜原料的熔融挤出温度不超过285℃，热定型温度不超过245℃，能够有效减少制膜过程中的低聚物形成和析出。

3.本发明提供的光学聚酯薄膜和光学用层压聚酯薄膜，适用于LCD、PDP等显示装置中的高端光学膜材料领域。

具体实施方式

作为构成基膜的热塑性树脂，优选对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯、间规苯乙烯、降冰片烯类聚合物、聚碳酸酯、聚芳酯等。从提高底涂层的附着性方面来看，优选聚酯、聚酰胺这样具有极性官能团的树脂。其中，进一步优选二元酸和二元醇的聚合物。二元酸可以是直连脂肪二酸，但主要是芳香族二酸，如对苯二甲酸、对苯二乙酸、对萘二甲酸等，优选对苯二甲酸；二元醇主要是乙二醇、丙二醇、丁二醇等低碳原子数的脂肪族二醇，优选乙二醇。因此，特别优选据对苯二甲酸二乙醇酯形成的双轴取向膜。此外，还可以加入少量的间苯二甲酸、邻苯二甲酸2,6-萘二羧酸、二乙二醇、丙二醇、丁二醇、环己烷二甲醇或双酚A等物质改性的共聚酯。

上述基膜可以是单层结构，两层结构，或者三层及以上的多层结构。层间结构可以是a/b，a/b/a，a/b/c，a/b/c/a，a/b/c/b/a等结构，优选a/b/a三层结构。本发明中使用的基膜的厚度，没有特别限制，可以在20～380μm范围根据使用用途的规格任意地选择，优选28μm～250μm。

本发明所述底涂层成分及重量百分比为：1)30％～70％的三聚氰胺树脂；2)29.5％～65％的水性聚酯树脂，3)0.5％～5％的纳米级抗粘连粒子，所述水性聚酯树脂含苯聚酯树脂与含萘聚酯树脂组成，所述的水性聚酯树脂由含苯二元酸或含萘二元酸与二元醇缩聚得到，所述的含苯二元酸为对苯二甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸的一种或任意组合；所述的含萘二元酸为1，4-萘二甲酸、1，5-萘二甲酸、2，6-萘二甲酸的一种或任意组合。三聚氰胺树脂含六元环状结构，聚酯树脂中含有苯环和萘环结构，能够阻止低聚物从底涂层穿过，不会析出到薄膜表面。而三聚氰胺树脂与水性聚酯树脂结合，能够有效提高涂膜强度，进一步提高底涂层对低聚物的封闭性。优选地，水性聚酯树脂中含苯聚酯树脂与含萘聚酯树脂的比例为(1～5):1，底层对低聚物的封闭性能较好。

本发明所述光学聚酯薄膜，以180℃热处理10分钟后，底涂层表面的低聚物析出量在1.5×10^－4mg/cm²以下，优选在1.2×10^－4mg/cm²以下。保证光学聚酯薄膜在后续使用过程中，不会受到低聚物污染，影响最终产品的光学性能等应用特性。

为了提高光学聚酯薄膜的再加工性，底涂层中可以加入抗粘连粒子。粒子可以为无机颗粒或有机颗粒，具体可以选自二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝、氢氧化铝、高岭土、硫酸钡、碳酸钙、硫酸锌、碳酸锌等无机粒子；或丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚苯乙烯/丁二烯类、甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸丁酯类等有机粒子。或是其中的一种或几种，优选二氧化硅粒子的分散体乳液。为了不影响薄膜的光学性能，同时又能获得足够的抗粘连性，底涂层中粒子的平均粒径优选为80nm～150nm。粒子的形状没有特别限制，从改善爽滑性的角度，优选接近球状的一次粒子或二次粒子。

本发明中的聚酯薄膜的雾度小于2.0％，优选小于1.5％，进一步优选小于1.2％。全光线透光率大于89％，优选大于90％。

本发明中的涂覆液的固体成分含量可以控制在2.5％～10％的范围，涂布量可以选择在3g/m²～15g/m²范围。

在底涂层涂覆液中，可以根据需要添加助溶剂、润湿剂、pH值调节剂、催化剂、表面活性剂、抗静电剂等。

在基膜上的至少一个面上涂覆底涂层的方法可以采用公知的涂覆技术，如凹槽滚涂、棒涂、喷涂、空气刮刀涂、浸涂等已知涂布方法中的一种或多种；可以在双轴拉伸后的聚酯薄膜涂覆底涂层(on-line coating)，也可以涂覆在非伸聚酯薄膜或单轴拉伸之后进行双轴拉伸(in-line coating)；本发明优选后面的在线涂布方法。

本发明可选本领域已知的加工工艺，如管膜工艺、平膜工艺，优选平膜工艺，熔融的聚酯熔体从T型模头共挤出到骤冷的辊筒上，以保证共聚聚酯骤冷至无定型状态，然后拉伸取向，都得到聚合物薄膜。聚合物薄膜的拉伸可以是单轴拉伸取向的，也可以是双轴拉伸取向的，但优选聚合物薄膜在平面的两个相互垂直的方向上双轴取向拉伸，以获得优良的机械和物理性能。

本发明的光学聚酯薄膜在制造时优选以下步骤：

1.将光学聚酯薄膜切片在150-180℃结晶干燥后，送入相应的挤出系统熔融挤出，熔融挤出温度为260℃～285℃；

2.将基膜熔体经模头在转动的冷却辊上得到未取向的铸塑厚片；

3.将冷却后的铸塑厚片加热到80℃～120℃，纵向拉伸3.0～3.8倍，得到纵向拉伸膜片；

4.将上述底涂层涂覆液涂覆在经纵向拉伸膜片的一个面或两个面上；

5.将涂好底涂层的膜片经90℃～180℃加热干燥后，横向拉伸3.5倍～4.5倍；

6.将拉伸后的薄膜经220℃～245℃热定型，冷却后收卷，得到光学聚酯薄膜。

以下结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围并不限于本发明这些具体实施例。

实施例1

底涂层涂覆液(Ⅰ)制备

取1.88g三聚氰胺树脂PM-80(固体成分为80％，DIC)、5.42g含苯聚酯树脂MD-1500(固体成分为30％，Toyobo)、8.13g含萘聚酯树脂Z-592(固体成分为20％，GOO Chemical)、抗0.84g粘连粒子AB-S14(固体成分为29.9％，CIK)、83.73g去离子水，经高剪切乳化机分散均匀，得到固含量为5％的底涂层涂覆液。

光学聚酯薄膜的制备

将聚对苯二甲酸乙二醇酯聚酯切片熔融在280℃挤出；熔融体流延到铸片辊冷却成为未取向的铸塑厚片，随后以3.5倍的纵向拉伸倍数进行纵向拉伸；然后在纵向拉伸片一面上涂覆上述制备好的底涂层涂覆液；将涂有底涂层的膜片横向拉伸4.2倍，235℃下热定型收卷，得到厚度为188μm的光学用聚酯薄膜，测其性能(见表1)。

实施例2

将实施例1中的底涂层涂覆液(Ⅰ)更改为底涂层涂覆液(Ⅱ)以外，以与实施例1相同的方法得到光学聚酯薄膜，测其性能(见表1)。

底涂层涂覆液(Ⅱ)制备

实施例3

将实施例1中的底涂层涂覆液(Ⅰ)更改为底涂层涂覆液(Ⅲ)以外，以与实施例1相同的方法得到光学聚酯薄膜，测其性能(见表1)。

底涂层涂覆液(Ⅲ)制备

实施例4

将实施例1中的底涂层涂覆液(Ⅰ)更改为底涂层涂覆液(Ⅳ)以外，以与实施例1相同的方法得到光学聚酯薄膜和光学用层压聚酯薄膜，测其性能(见表1)。

底涂层涂覆液(Ⅳ)制备

实施例5

将实施例1中的底涂层涂覆液(Ⅰ)更改为底涂层涂覆液(Ⅴ)以外，以与实施例1相同的方法得到光学聚酯薄膜，测其性能(见表1)。

底涂层涂覆液(Ⅴ)制备

比较例1

将实施例1中的底涂层涂覆液(Ⅰ)更改为底涂层涂覆液(Ⅵ)以外，以与实施例1相同的方法得到光学聚酯薄膜，测其性能(见表1)。

底涂层涂覆液(Ⅵ)制备

三聚氰胺树脂PM-80 5.94g

抗粘连粒子AB-S14 0.84g

去离子水 93.22g

比较例2

将实施例1中的底涂层涂覆液(Ⅰ)更改为底涂层涂覆液(Ⅶ)以外，以与实施例1相同的方法得到光学聚酯薄膜，测其性能(见表1)。

底涂层涂覆液(Ⅶ)制备

比较例3

将实施例1中的底涂层涂覆液(Ⅰ)更改为底涂层涂覆液(Ⅷ)以外，以与实施例1相同的方法得到光学聚酯薄膜，测其性能(见表1)。

底涂层涂覆液(Ⅷ)制备

比较例4

将实施例1中的底涂层涂覆液(Ⅰ)更改为底涂层涂覆液(Ⅸ)以外，以与实施例1相同的方法得到光学聚酯薄膜，测其性能(见表1)。

底涂层涂覆液(Ⅸ)制备

表1中各项性能的测试方法如下

1.光学聚酯薄膜的透光率、雾度、清晰度：

使用雾度计BYK AT-4725测试透光率、雾度、清晰度。

2.底涂层表面的低聚物析出量：

将实施例和比较例中的光学聚酯薄膜放在烘箱中，180℃热处理10分钟后，用四氢呋喃溶解底涂层表面析出的低聚物，采用高效液相色谱仪测定低聚物的含量。

表1各实施例性能数据表：

注：A/B(B1:B2)/C为三聚氰胺树脂/水性聚酯树脂(含苯聚酯树脂：含萘聚酯树脂)/抗粘连粒子的固体成分比。

Claims

1.一种光学聚酯薄膜，在双向拉伸的基膜的至少一面涂覆底涂层，所述底涂层成分及重量百分比为：1)30％～70％的三聚氰胺树脂；2)29.5％～65％的水性聚酯树脂，3)0.5％～5％的纳米级抗粘连粒子，全部组分在制备时应满足100％的要求；

所述水性聚酯树脂由含苯聚酯树脂与含萘聚酯树脂组成，所述水性聚酯树脂由含苯二元酸或含萘二元酸与二元醇缩聚得到，所述含苯二元酸为对苯二甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸的一种或任意组合；所述含萘二元酸为1，4-萘二甲酸、1，5-萘二甲酸、2，6-萘二甲酸的一种或任意组合；所述水性聚酯树脂中含苯聚酯树脂与含萘聚酯树脂的比例为(1～5):1。

2.根据权利要求1所述的光学聚酯薄膜，其特征在于，所述光学聚酯薄膜以180℃热处理10分钟后，光学聚酯薄膜表面的低聚物析出量在1.5×10^－4mg/cm²以下。

3.根据权利要求1所述的光学聚酯薄膜，其特征在于，光学聚酯薄膜的基膜中不含粒子。

4.根据权利要求1所述的光学聚酯薄膜，其特征在于，所述底涂层中含有纳米级抗粘连粒子，粒子的平均粒径为80～150nm。

5.根据权利要求1所述的光学聚酯薄膜，其特征在于，所述粒子是二氧化硅、硫酸钡、硫酸钙、高岭土、三氧化二铝、二氧化钛、交联聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的光学聚酯薄膜，其特征在于，所述光学聚酯薄膜的雾度在2.0以下。

7.一种制备如权利要求1-6任一项所述的光学聚酯薄膜的方法，其特征在于，制备按如下步骤进行：

a.将基膜原料送入相应挤出系统熔融挤出，熔融挤出温度为260℃～285℃；

c.将冷却后的铸塑厚片预热后纵向拉伸3.0-3.8倍；

e.将涂好底涂层的膜片经预热后横向拉伸3.5-4.5倍；

f.将拉伸后的薄膜热定型，热定型温度180℃～245℃，冷却后收卷，得到光学聚酯薄膜。