CN114347621B - 聚酯光学基膜及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚酯光学基膜及其应用。该聚酯光学基膜包括依次层叠设置的第一聚酯表层、聚酯芯层以及第二聚酯表层，其中，第一聚酯表层和第二聚酯表层中还分布有粒径为50nm‑400nm的复合微球，复合微球包括无机粒子以及接枝于无机粒子表面的丙烯酸酯聚合物，丙烯酸酯聚合物的折光指数大于无机粒子的折光指数，且小于聚酯的折光指数，聚酯光学基膜的表面粗糙度为15nm‑50nm，该聚酯光学基膜具有低表面粗糙度，适用于片状多层陶瓷电容器离型膜或光学胶离型膜等低表面粗糙度的应用场景，另外，该聚酯光学基膜还保持优异的抗粘结性能、透光率以及外观性能。

Description

聚酯光学基膜及其应用

技术领域

本发明涉及薄膜技术领域，特别是涉及聚酯光学基膜及其应用。

背景技术

传统的聚酯光学基膜通常具有A/B/A三层一体化结构，为了提高聚酯光学基膜的抗粘连性，从而方便分切、包装、运输以及深加工，通常在A层中加入抗粘连粒子，为了防止抗粘连粒子团聚，传统的抗粘连粒子的粒径通常为微米级，聚酯光学基膜的表面粗糙度为亚微米级，因此，传统的聚酯光学基膜难以满足片状多层陶瓷电容器离型膜或光学胶离型膜等低表面粗糙度的应用场景中。

另外，传统的抗粘连粒子难以在A层中均匀分散，易聚集形成大尺寸颗粒，导致在膜拉伸过程中易形成空隙，同时，传统的抗粘连粒子的折光指数与A层的聚酯基材的折光指数相差较大，导致聚酯光学基膜的透明性遭到破坏，透光率降低、雾度增大。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种聚酯光学基膜及其应用，该聚酯光学基膜具有低表面粗糙度，适用于片状多层陶瓷电容器离型膜或光学胶离型膜等低表面粗糙度的应用场景，另外，该聚酯光学基膜还保持优异的抗粘结性能、透光率以及外观性能。

本发明提供了一种聚酯光学基膜，包括依次层叠设置的第一聚酯表层、聚酯芯层以及第二聚酯表层，其中，所述第一聚酯表层和所述第二聚酯表层中还分布有粒径为50nm-400nm的复合微球，所述复合微球包括无机粒子以及接枝于所述无机粒子表面的丙烯酸酯聚合物，所述丙烯酸酯聚合物的折光指数大于所述无机粒子的折光指数，且小于聚酯的折光指数，所述聚酯光学基膜的表面粗糙度为15nm-50nm。

在一实施方式中，所述无机粒子的粒径为20nm-300nm。

在一实施方式中，所述无机粒子选自二氧化硅。

在一实施方式中，所述丙烯酸酯聚合物包括聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯或聚甲基丙烯酸乙酯中的至少一种。

在一实施方式中，所述复合微球在所述第一聚酯表层和所述第二聚酯表层中的质量分数均为0.45％-10％。

在一实施方式中，所述聚酯选自聚对苯二甲酸乙二醇酯。

在一实施方式中，所述聚酯光学基膜的厚度不均匀度小于或等于5％，所述厚度不均匀度为所述聚酯光学基膜的厚度极差在所述聚酯光学基膜的总厚度中的百分比。

在一实施方式中，所述第一聚酯表层和所述第二聚酯表层在所述聚酯光学基膜中的厚度百分比均为5％-15％。

在一实施方式中，所述第一聚酯表层的厚度为1μm-10μm，所述聚酯芯层的15μm-150μm，所述第二聚酯表层的厚度为1μm-10μm。

一种如上述的聚酯光学基膜在制备光学胶离型膜或片状多层陶瓷电容器离型膜中的应用。

本发明的聚酯光学基膜中，第一聚酯表层和第二聚酯表层中的复合微球均包括无机粒子以及接枝于无机粒子表面的丙烯酸酯聚合物，其中，丙烯酸酯聚合物与聚酯的相容性好，同时，复合微球的粒径为50nm-400nm，从而使复合微球不发生团聚，能够均匀分散于第一聚酯表层以及第二聚酯表层中，进而使聚酯光学基膜的表面粗糙度为15nm-50nm，适用于片状多层陶瓷电容器离型膜或光学胶离型膜等低表面粗糙度的应用场景。

并且，复合微球中，丙烯酸酯聚合物的折光指数大于无机粒子的折光指数，小于聚酯的折光指数，缩小了复合微球与聚酯之间的折光指数差异，从而可以减少光线在无机粒子和聚酯相界面上的折射和漫反射，同时，复合微球的粒径为50nm-400nm，减少了膜拉伸过程中形成的空隙，因此，聚酯光学基膜的透光率达到89％以上，雾度小，复合微球还起到增强增韧的作用，使聚酯光学基膜的热稳定性提高。

另外，本发明的聚酯光学薄膜绕卷形成卷材时，膜与膜之间也能形成空气层，降低膜与膜间的摩擦系数，从而达到抗粘连和滑爽的作用，不仅能方便聚酯光学基膜的收放卷、分切以及深加工，还能保证聚酯光学基膜表面在加工和使用过程中开口性能的稳定，有效减少了表面划伤等缺陷的产生，使聚酯光学基膜具有优异的外观性能。

附图说明

图1为本发明提供的聚酯光学基膜的结构示意图。

图中，10、第一聚酯表层；101、复合微球；20、聚酯芯层；30、第二聚酯表层。

具体实施方式

以下，将结合附图说明对本发明提供的聚酯光学基膜及其应用作进一步说明。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

如图1所示，为本发明提供的聚酯光学基膜，包括依次层叠设置的第一聚酯表层10、聚酯芯层20以及第二聚酯表层30，其中，第一聚酯表层10和第二聚酯表层30中还分布有复合微球101。

具体的，复合微球101包括无机粒子以及接枝于无机粒子表面的丙烯酸酯聚合物，丙烯酸酯聚合物与聚酯相容性好，同时，复合微球101的粒径为50nm-400nm，从而使复合微球101不易发生团聚，能够均匀分散于第一聚酯表层10和第二聚酯表层30中，进而使聚酯光学基膜的表面粗糙度达到纳米级，具体为15nm-50nm，能够适用于片状多层陶瓷电容器离型膜或光学胶离型膜等低表面粗糙度的应用场景。

应予说明的是，表面粗糙度是指膜表面的不平度，由相邻两波峰或两波谷之间的距离表示，一般标注采用Ra，膜的表面粗糙度越大，则膜的表面越粗糙，膜的表面粗糙度越小，则膜的表面越光滑。

由于聚酯光学基膜的表面粗糙度为15nm-50nm，当聚酯光学薄膜绕卷形成卷材时，膜与膜之间具有空气层，降低了膜与膜间的摩擦系数，从而达到抗粘连和滑爽的作用，不仅方便了聚酯光学基膜的收放卷、分切以及深加工，还保证聚酯光学基膜表面在加工和使用过程中开口性能的稳定，有效减少了表面划伤等缺陷的产生，使聚酯光学基膜具有优异的外观性能。

在一实施方式中，通过复合微球101的粒径以及无机粒子的粒径，可以推算丙烯酸酯聚合物的接枝量，为了使复合微球101能够更均匀的分散于第一聚酯表层10以及第二聚酯表层30中，无机粒子的粒径优选为20nm-300nm。

并且，复合微球101中，丙烯酸酯聚合物的折光指数大于无机粒子的折光指数，小于聚酯的折光指数，缩小了复合微球与聚酯之间的折光指数差异，因此，可以减少光线在无机粒子和聚酯相界面上的折射和漫反射，同时，复合微球101的粒径为50nm-400nm，减少了膜拉伸过程中形成的空隙，因此，聚酯光学基膜的透光率达到89％以上，雾度小，外观性能优异。

在一实施方式中，无机粒子选自二氧化硅，折光指数为1. 5，聚酯选自聚对苯二甲酸乙二醇酯，折光指数为1.69，丙烯酸酯聚合物包括聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯或聚甲基丙烯酸乙酯中的至少一种，丙烯酸酯聚合物的折光指数为1.49-1.53。

为了使复合微球101更好的分散于第一聚酯表层10以及第二聚酯表层30中，同时，进一步提高聚酯光学基膜的透光率，在一实施方式中，复合微球101在第一聚酯表层10和第二聚酯表层30中的质量分数均为0.45％-10％。

在一实施方式中，为了使复合微球101更均匀的分散于第一聚酯表层10以及第二聚酯表层30中，同时，聚酯光学基膜的厚度不均匀度小于或等于5％，优选小于或等于4％，更优选小于或等于3％，所述厚度不均匀度为所述聚酯光学基膜的厚度极差在所述聚酯光学基膜的总厚度中的百分比。

在一实施方式中，第一聚酯表层10和第二聚酯表层30在聚酯光学基膜中的厚度百分比均为5％-15％，优选的，第一聚酯表层10的厚度为1μm-10μm，聚酯芯层20的15μm-150μm，第二聚酯表层30的厚度为1μm-10μm。

另外，复合微球101还起到增强增韧的作用，使聚酯光学基膜的热稳定性提高。

本发明还提供了一种如上述的聚酯光学基膜的制备方法，包括以下步骤：

S1，提供复合微球101，将复合微球101与第一聚酯切片经熔融共混挤出并切粒得到功能母料；

S2，将功能母粒与第一聚酯切片加入第一挤出机中，将第二聚酯切片加入第二挤出机中，通过三层共挤出法得到预制膜；以及

S3，将预制膜进行拉伸定型、电晕处理，得到聚酯光学基膜。

步骤S1提供了复合微球101，并以该复合微球101为原料制得功能母粒。

在一实施方式中，提供复合微球101的步骤包括：

S101，提供无机粒子，并将无机粒子的表面进行引发剂官能团化；以及

S102，提供丙烯酸酯，并将丙烯酸酯通过自由基聚合反应接枝于无机粒子的表面，得到复合微球101。

步骤S101中，将无机粒子的表面进行引发剂官能团化的步骤包括：将溴代异丁酸烯丙酯进行硅烷化，再加入无机粒子。在一实施方式中，溴代异丁酸烯丙酯与无机粒子的质量比为1.2∶0.7-1.5∶0.9。

在步骤S102中，为了使复合微球101能够更均匀的分散于第一聚酯表层10以及第二聚酯表层30中，无机粒子与丙烯酸酯的质量比为0.7∶20-0.9∶40。

在一实施方式中，丙烯酸酯包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸乙酯中的至少一种。

在一实施方式中，将复合微球101与第一聚酯切片混合的步骤中，复合微球101与第一聚酯切片的质量比为0.5∶99.5-1∶9。

在一实施方式中，第一聚酯切片的材料选自聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸乙二醇酯的分子量为20000-30000，第一聚酯切片的特性粘度为0.62dL/g-0.68dL/g，熔点为255℃-265℃。

具体的，步骤S2包括：将功能母粒与第一聚酯切片于第一挤出机中形成第一熔体，将第二聚酯切片于第二挤出机中形成第二熔体，将第一熔体与第二熔体通过三层共挤出方法得到预制膜，预制膜包括层叠设置的预制第一聚酯表层10、预制聚酯芯层20以及预制第二聚酯表层30，其中，第一熔体形成预制第一聚酯表层10以及预制第二聚酯表层30，第二熔体形成预制聚酯芯层20。

将功能母粒与第一聚酯切片于第一挤出机中形成第一熔体的步骤中，温度为270℃-290℃，功能母粒与第一聚酯切片的质量比为大于或等于9∶1。

应予说明的是，第二聚酯切片的材料可以与第一聚酯切片的材料相同，也可以不同。

通过共挤出方法得到预制膜的步骤包括：将第一熔体以及第二熔体在三层共挤模头中汇合，挤出，得到混合熔体，并将混合熔体经过贴附形成预制膜；在一实施方式中，三层共挤模头的温度为265℃-295℃。

步骤S3中，将预制膜进行拉伸定型的步骤包括：将预制膜预热，然后依次进行纵向拉伸、第一次冷却处理、横向拉伸、热定型以及第二次冷却处理。

在一实施方式中，纵向拉伸的预热温度为50℃-80℃，纵向拉伸的温度为85℃-95℃，纵向拉伸比为3.0-3.8；第一次冷却处理的温度为20℃-40℃，横向拉伸的预热温度为95℃-105℃，横向拉伸的温度为105℃-120℃，横向拉伸比为3.0-4.0；热定型的温度经160℃-250℃，第二次冷却处理的温度为30℃-50℃。

为了增加聚酯光学基膜在后续加工过程中的附着力，电晕处理的步骤中，聚酯光学基膜的表面张力达到52mN/m-60mN/m。

本发明提供的聚酯光学基膜的制备方法实现了具有低表面粗糙度、优异抗粘连性、高透光率、优异外观性能的聚酯光学基膜的简单制备。

本发明还提供了一种如上述的聚酯光学基膜在制备光学胶离型膜或片状多层陶瓷电容器离型膜中的应用。

可以理解的，光学胶包括光学胶层与两层离型膜，离型膜分别贴附于光学胶层的上下表面，以方便收存与取用，由于光学胶层较为浓稠，因此，当剥离离型膜时，若离型膜存在划伤等缺陷时，会导致离型力上升，产生气泡，导致剥离光学胶报废；片状多层陶瓷电容器的制造工艺则需要将陶瓷浆料流延在离型膜表面上固化成型，离型膜的表面粗糙度影响片状多层陶瓷电容器的制备。

本发明提供的聚酯光学基膜具有低表面粗糙度、优异抗粘连性、高透光率、优异的外观性能，因此，能够很好的适用于制备片状多层陶瓷电容器离型膜或光学胶离型膜。

以下，将通过以下具体实施例对聚酯光学基膜及其应用做进一步的说明。

实施例1

在二甲基亚砜溶剂中加入溴代异丁酸烯丙酯、三乙氧基硅烷和铂络合物催化剂(铂(0)-1，3-二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物)得到引发液，在惰性气氛保护下，将引发液在温度为50℃搅拌反应4h，随后加入粒径为120nm的二氧化硅、四氢呋喃以及三(2-二甲氨基乙基)胺，于45℃搅拌反应24h，离心收集固体；将固体加入到二甲基亚砜中，并在氮气氛围下加入三((N，N，-二甲氨基)乙基)胺、丙烯酸甲酯，其中，溴代异丁酸烯丙酯、二氧化硅、丙烯酸甲酯的质量比为1.2：0.8：20，室温搅拌2小时，得到粒径为200nm的复合微球101。

将得到的复合微球101与聚酯切片按照质量比为5：95混合，再经熔融共混挤出、冷却、切粒、干燥得到功能母料，复合微球101在功能母料中的质量分数为5％。

将聚酯切片与功能母粒经过电子秤计量，聚酯切片与功能母粒的质量比为1∶9，投入混合料仓中进行混合，之后投入第一双螺杆挤出机内形成第一熔体；将聚酯切片投入第二双螺杆挤出机内形成第二熔体。设定第一挤出机和第二挤出机的挤出量比为1∶9，调整第一和第二挤出机的温度范围为270℃-290℃；熔融后经过过滤，通过共挤出法得到预制膜，预制膜包括依次层叠设置的预制第一聚酯表层10、预制聚酯芯层20以及预制第二聚酯表层30，以第一双螺杆挤出机挤出的物料作为预制第一聚酯表层10和预制第二聚酯表层30，第二双螺杆挤出机挤出的物料作为预制聚酯芯层20。

将预制膜在50℃-80℃的温度下预热，在85℃-95℃的温度下以40m/min-140m/min的线速度进行纵向拉伸，纵向拉伸比为3.5；再将上述经纵向拉伸得到的片材在95℃-105℃的温度下预热，在105℃-120℃的温度下进行横向拉伸，横向拉伸比为3.5；之后在160℃-250℃的温度下热定型，再在30℃-50℃的温度下进行冷却。

将经纵向拉伸、横向拉伸的片材进行电晕处理，得到聚酯光学基膜。

实施例2

实施例2参照实施例1进行，不同之处在于，复合微球101在功能母料中的质量分数为1％。

实施例3

实施例3参照实施例1进行，不同之处在于，复合微球101在功能母料中的质量分数为10％。

实施例4

实施例4参照实施例1进行，不同之处在于，二氧化硅的粒径为60nm，溴代异丁酸烯丙酯、二氧化硅、丙烯酸甲酯的质量比为1∶0.8∶8，复合微球101的粒径为100nm。

实施例5

实施例5参照实施例1进行，不同之处在于，二氧化硅的粒径为250nm，溴代异丁酸烯丙酯、二氧化硅、丙烯酸甲酯的质量比为1.5∶0.8∶40，复合微球101的粒径为400nm。

实施例6

实施例6参照实施例1进行，不同之处在于，将丙烯酸甲酯(折光指数为1.49)替换为甲基丙烯酸甲酯(折光指数为1.51)。

实施例7

实施例7参照实施例1进行，不同之处在于，复合微球101在功能母料中的质量分数为15％。

实施例8

实施例8参照实施例1进行，不同之处在于，复合微球101在功能母料中的质量分数为0.1％。

对比例1

对比例1参照实施例1进行，不同之处在于，将功能母料中的复合微球101替换为粒径为400nm的二氧化硅。

对比例2

对比例2参照实施例1进行，不同之处在于，将功能母料中的复合微球101替换为粒径为1.5μm的二氧化硅。

对比例3

对比例3参照实施例1进行，不同之处在于，二氧化硅的粒径为10nm，复合微球101的粒径为20nm。

对比例4

对比例4参照实施例1进行，不同之处在于，二氧化硅的粒径为1500nm，复合微球101的粒径为2500nm。

将以上实施例1-10以及对比例1-4获得的聚酯光学基膜切成10cm×10cm尺寸的结构，并检测平均厚度、表面粗糙度、透光率以及划伤等级，测试标准如下所示，测试结果如表1所示。

平均厚度：使用螺旋测微器测试薄膜不同位置的厚度，计算其平均值。

透光率：采用美国的HunterLab分光测色仪进行透光率测试。

表面粗糙度：使用粗糙度测试仪，并且保持载样平台的洁净平整，对薄膜样品不同位置进行粗糙度测试，并记录其R_a值。

划伤等级：由于取样过程中会产生二次划伤，聚酯光学基膜的划伤程度在产线刚完成薄膜收卷后进行，使用强光手电筒目测观察卷样的划伤程度并记录划伤等级，其中，0级代表强光下无目测可见划伤；1级代表强光下存在轻微程度目测可见划伤；2级代表强光下存在严重程度目测可见划伤。

拉伸强度与断裂伸长率：按照GB/T1040.3《塑料拉伸性能的测定》第3部分薄膜和薄片的试验条件进行测试。

表1

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种聚酯光学基膜，其特征在于，包括依次层叠设置的第一聚酯表层、聚酯芯层以及第二聚酯表层，其中，所述第一聚酯表层和所述第二聚酯表层中还分布有粒径为50nm-400nm的复合微球，所述复合微球在所述第一聚酯表层和所述第二聚酯表层中的质量分数均为0.45%-10%，所述复合微球包括无机粒子以及接枝于所述无机粒子表面的丙烯酸酯聚合物，所述丙烯酸酯聚合物的折光指数大于所述无机粒子的折光指数，且小于聚酯的折光指数，所述聚酯光学基膜的表面粗糙度为15nm-50nm；

其中，所述无机粒子选自二氧化硅，所述丙烯酸酯聚合物包括聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯或聚甲基丙烯酸乙酯中的至少一种，所述无机粒子与所述丙烯酸酯聚合物的质量比为0.7∶20-0.9∶40。

2.根据权利要求1所述的聚酯光学基膜，其特征在于，所述无机粒子的粒径为20nm-300nm。

3.根据权利要求1所述的聚酯光学基膜，其特征在于，所述复合微球在所述第一聚酯表层和所述第二聚酯表层中的质量分数均为1%-10%。

4.根据权利要求1-3任一项所述的聚酯光学基膜，其特征在于，所述聚酯选自聚对苯二甲酸乙二醇酯。

5.根据权利要求1-3任一项所述的聚酯光学基膜，其特征在于，所述聚酯光学基膜的厚度不均匀度小于或等于5%，所述厚度不均匀度为所述聚酯光学基膜的厚度极差在所述聚酯光学基膜的总厚度中的百分比。

6.根据权利要求1-3任一项所述的聚酯光学基膜，其特征在于，所述第一聚酯表层和所述第二聚酯表层在所述聚酯光学基膜中的厚度百分比均为5%-15%。

7.根据权利要求6所述的聚酯光学基膜，其特征在于，所述第一聚酯表层的厚度为1μm-10μm，所述聚酯芯层的厚度为15μm-150μm，所述第二聚酯表层的厚度为1μm-10μm。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的聚酯光学基膜在制备光学胶离型膜或片状多层陶瓷电容器离型膜中的应用。