CN114437384B - 聚乙烯醇光学膜及其制备方法和偏光片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学膜技术领域，公开了一种聚乙烯醇光学膜及其制备方法和偏光片。该方法包括以下步骤：(1)将聚乙烯醇薄膜进行单向拉伸，得到拉伸薄膜；其中，所述聚乙烯醇薄膜由聚乙烯醇组合物经过熔融挤出并流延制膜得到；所述聚乙烯醇组合物包括68‑85.5重量％的聚乙烯醇、4‑10重量％的增塑剂、0.5‑2重量％的润滑剂和10‑20重量％的水；(2)将拉伸薄膜依次进行溶胀、染色和交联处理，得到聚乙烯醇光学膜。本发明提供的聚乙烯醇光学膜的制备方法，制备流程大大缩短，无需经过传统工艺中的干燥、收卷步骤，且单向拉伸步骤中可采用较快的拉伸速率，大大提高了生产效率，减少了废液排放，适合工业化推广。

Description

聚乙烯醇光学膜及其制备方法和偏光片
技术领域
本发明涉及光学膜技术领域，具体地，涉及一种聚乙烯醇光学膜及其制备方法和偏光片。
背景技术
聚乙烯醇(PVA)薄膜具有透明度高、延展性好、碘吸附作用强、成膜性良好等优点，吸附碘系或其他二向色性染料后经过延伸取向可以得到聚乙烯醇光学膜。其中，聚乙烯醇光学膜可以用于制备液晶显示器面板的关键组件——偏光片。聚乙烯醇薄膜在偏光片中起到偏振的作用，是偏光片的核心部分，决定了偏光片的偏光性能、透过率和色调等关键光学指标。
目前聚乙烯醇光学膜的生产方法主要是湿法拉伸方法，过程较为繁琐：首先用溶液流延法制备聚乙烯醇基础薄膜，之后经过多次干燥和热处理后再对聚乙烯醇基础薄膜进行预拉伸、溶胀等操作，然后进行染色和拉伸，得到聚乙烯醇光学膜，最后复合TAC(三醋酸纤维素酯)保护膜后制得聚乙烯醇偏光片。
而且，由于聚乙烯醇基础薄膜为溶液流延法制备，因而聚乙烯醇基础薄膜的拉伸强度比较低，在后续拉伸过程中容易断裂，很难承受较快的生产速度。在生产较大宽度的基膜时，薄膜容易干燥不均，产生局部应力，导致薄膜出现褶皱和卷边现象。繁琐的步骤和较慢的生产速率，严重降低了聚乙烯醇光学膜的生产效率，提高了光学膜的生产成本。
除此之外，聚乙烯醇的加工性能较差，为了提高聚乙烯醇的可加工性，通常需要加入大量增塑剂，在聚乙烯醇光学膜的存放和使用过程中，特别是在湿热环境之下，增塑剂易析出，导致光学膜偏光性能和透过率的下降。
因此，亟待提供一种生产工艺简单、生产速率较快的聚乙烯醇光学膜的制备方法用于制备光学性能良好的聚乙烯醇光学膜。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的存在聚乙烯醇光学膜制备过程繁琐、生产效率较慢，以及增塑剂析出导致的光学膜透光率下降的问题，提供一种聚乙烯醇光学膜及其制备方法，该制备方法具有流程简单、生产速率快的优点，且制备得到的聚乙烯醇光学膜的光学性能及稳定性良好。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种聚乙烯醇光学膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将聚乙烯醇薄膜进行单向拉伸，得到拉伸薄膜；其中，所述聚乙烯醇薄膜由聚乙烯醇组合物经过熔融挤出并流延制膜得到；
其中，所述聚乙烯醇组合物包括聚乙烯醇、增塑剂、水和润滑剂；基于所述聚乙烯醇组合物的总重，增塑剂的含量为4-10重量％，水的含量为10-20重量％，润滑剂的含量为0.5-2重量％，聚乙烯醇的含量为68-85.5重量％；
其中，所述增塑剂包括组分A、组分B、组分C；其中，所述组分A为丙三醇、聚乙二醇和季戊四醇中的一种或多种；所述组分B为氯化镁、硝酸镁、硫酸铜和醋酸钠中的一种或多种；所述组分C碘化钾、硝酸锌、碘化锂、硝酸钴和硫酸钴中的一种或多种；
在所述增塑剂中，组分A 50-80重量份、组分B 10-30重量份、组分C 10-20重量份；
(2)将拉伸薄膜依次进行溶胀、染色和交联处理，得到聚乙烯醇光学膜。
本发明第二方面提供了一种由本发明第一方面所述的聚乙烯醇光学膜的制备方法制备得到的聚乙烯醇光学膜；
优选地，所述聚乙烯醇光学膜的透光率可达42％以上，优选43.3％以上；所述聚乙烯醇光学膜的偏振度为98％以上，优选99.3％以上。
优选地，所述聚乙烯醇光学膜经高温高湿处理后，透光率下降不超过1.4％，优选不超过0.7％；偏振度下降不超过1.0％，优选不超过0.4％。
本发明第三方面提供了一种偏光片，所述偏光片包括保护膜和本发明第二方面所述的聚乙烯醇光学膜，其中，所述保护膜选自三醋酸纤维素膜、聚酯类薄膜、丙烯酸系薄膜中的至少一种。
通过上述技术方案，本发明具有的有益技术效果如下：本发明提供的聚乙烯醇光学膜的制备方法，制备流程大大缩短，无需经过传统工艺中的干燥、收卷步骤，且单向拉伸步骤中可采用较快的拉伸速率，大大提高了生产效率，减少了废液排放，适合工业化推广。而且，本发明提供由以上制备方法得到的聚乙烯醇光学膜，光学性能良好，透光率高，稳定性强。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供了一种聚乙烯醇光学膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将聚乙烯醇薄膜进行单向拉伸，得到拉伸薄膜；其中，所述聚乙烯醇薄膜由聚乙烯醇组合物经过熔融挤出并流延制膜得到；
其中，所述聚乙烯醇组合物包括聚乙烯醇、增塑剂、水和润滑剂；其中，基于所述聚乙烯醇组合物的总重，增塑剂的含量为4-10重量％，水的含量为10-20重量％，润滑剂的含量为0.5-2重量％，聚乙烯醇的含量为68-85.5重量％；
其中，所述增塑剂包括组分A、组分B、组分C；其中，所述组分A为丙三醇、聚乙二醇和季戊四醇中的一种或多种；所述组分B为氯化镁、硝酸镁、硫酸铜和醋酸钠中的一种或多种；所述组分C碘化钾、硝酸锌、碘化锂、硝酸钴和硫酸钴中的一种或多种；
在所述增塑剂中，组分A 50-80重量份、组分B 10-30重量份、组分C 10-20重量份；
(2)将拉伸薄膜依次进行溶胀、染色和交联处理，得到聚乙烯醇光学膜。
步骤(1)中：
在一个优选的实施方式中，基于所述聚乙烯醇组合物的总重，增塑剂的含量为5-8重量％，水的含量为12-18重量％，润滑剂的含量为1-1.8重量％，聚乙烯醇的含量为72.2-82重量％。
在一个优选的实施方式中，所述聚乙烯醇的醇解度为97-99mol％，聚合度为2000-2700，粒径为320-400μm。
在一个优选的实施方式中，所述增塑剂中，组分A为聚乙二醇和丙三醇的混合物、聚乙二醇和季戊四醇的混合物中的一种；其中，在聚乙二醇和丙三醇的混合物中，聚乙二醇和丙三醇的重量比为1：1-6，优选为1：2-5；在聚乙二醇和季戊四醇的混合物中，聚乙二醇和季戊四醇的重量比为1：1-6，优选为1：2-5。
在一个优选的实施方式中，在所述组分A中，聚乙二醇的分子量为400-900，优选为500-800。
在一个优选的实施方式中，组分B为氯化镁和硝酸镁中的一种；组分C为碘化钾、硝酸锌和硫酸钴中的一种。
在一个优选的实施方式中，在所述增塑剂中，组分A 60-75重量份、组分B 15-25重量份、组分C 10-15重量份。
在一个优选的实施方式中，所述润滑剂选自聚乙二醇类润滑剂、含氟聚合物类润滑剂和有机硅类润滑剂中的一种或两种，优选为聚乙二醇类润滑剂。
其中，本发明中的聚乙二醇类润滑剂指的是分子量在1000以上的聚乙二醇。在一个优选的实施方式中，所述聚乙二醇类润滑剂中，聚乙二醇的分子量为1000-8000，优选为4000-6000。
在一个优选的实施方式中，所述聚乙烯醇组合物还包括抗氧剂，抗氧剂在组合物中所占重量分数为0.05-0.3％，优选为0.15-0.25％。
在一个优选的实施方式中，所述抗氧剂选自抗氧剂1010和/或抗氧剂168，优选为抗氧剂1010和抗氧剂168，其中，抗氧剂1010和抗氧剂168的质量比为1-4:1，优选为1-2:1。
在一个优选的实施方式中，所述聚乙烯醇组合物的混合方法如下：先将增塑剂与水混合，混合温度为40-80℃，混合时间0.5-2h，再加入聚乙烯醇、润滑剂和任选的抗氧剂进行混合，先在50-80℃下混合10-30min，再在20-40℃下混合20-60min。
在一个优选的实施方式中，所述熔融挤出并流延制膜在流延机中进行；所述熔融挤出的温度为110-190℃，优选为120-180℃，流延模头温度为120-190℃，优选为140-170℃；所述流延制膜的流延急冷辊温度为30-70℃，优选为40-60℃。
在一个优选的实施方式中，所述单向拉伸的气氛选自空气、氮气中的至少一种，优选为空气。
其中，本发明的发明人经过研究发现，单向拉伸的气体氛围会对聚乙烯醇薄膜的稳定性产生一定的的影响。当在空气中进行拉伸时，得到聚乙烯醇光学膜在湿热条件下，透光率不易下降。
在一个优选的实施方式中，所述单向拉伸选自一步拉伸和/或多步逐级拉伸，优选为一步拉伸。
与多步逐级拉伸相比，一步拉伸具有速度快、拉伸效果好、生产效率高的优点，但是，一步拉伸对聚乙烯醇薄膜的可拉伸性能要求高，目前采用溶液流延法制备得到的聚乙烯醇薄膜在一步拉伸过程中普遍存在拉伸速率慢和拉伸倍率低的问题，在120℃以下，溶液流延法制备的聚乙烯醇薄膜在空气氛围中能够承受的单向拉伸速度一般是50-100％/s，从而导致拉伸薄膜的生产速度比较慢。而且当拉伸倍率大于3倍时，溶液流延法制备的聚乙烯醇薄膜会发生断裂，导致分子链取向不足，从而引起最终光学膜偏光性能的下降。在120℃以上，溶液流延法制备的聚乙烯醇薄膜在空气氛围中不能拉伸。而在本发明中，通过聚乙烯醇、水、增塑剂和润滑剂之间的协同作用，使得聚乙烯醇薄膜的可拉伸性能得到了明显的改善，可在更小的厚度(40-80μm)下承受更大的拉伸速度(300％/s以上)，提高了拉伸薄膜的生产速率，且一步拉伸倍率可达到4-7倍，而且得到的光学膜偏光性能良好。
在一个优选的实施方式中，所述一步拉伸的条件包括将聚乙烯醇薄膜在70-140℃下预热10-60s，预热后沿纵向一次拉伸至所需倍率；
其中，拉伸温度为100-170℃，优选120-160℃；拉伸倍率为4-7倍，为了得到更好的偏光性能，优选5-6倍；拉伸速率为300％/s-500％/s，为了提高分子链的取向，同时提高薄膜的透光率，优选350％/s-400％/s。
在一个优选的实施方式中，步骤(1)还包括将所述拉伸薄膜进行热处理，所述热处理的处理气氛为空气和/或氮气，优选为空气；所述热处理的处理温度为130-200℃，优选150-180℃；所述热处理的处理时间为2-30s，优选5-20s。
其中，本发明的发明人经过研究发现，热处理过程有助于固定聚乙烯醇的分子链取向，提高聚乙烯醇的结晶度，从而使其分子链在后续的染色过程中，不会因吸收溶液而导致分子链发生运动解开取向，引起偏光性能的下降。
在一个优选的实施方式中，所述拉伸薄膜的含水量不超过13％，优选不超过10％。
通常溶液流延法制备的聚乙烯醇薄膜必须在水蒸气氛围中进行拉伸，拉伸后，拉伸薄膜还需要进行干燥处理，将薄膜含水量降低至15％以下，再进行后续工艺步骤。而在本发明中，所制备的拉伸薄膜无需再单独进行干燥处理，得到的拉伸薄膜可以直接进行后续步骤，也可以进行收卷后再间歇进行后续步骤。为了进一步简化生产流程，提高生产效率，优选直接进行后续步骤。
步骤(2)中：
在一个优选的实施方式中，所述溶胀在溶胀液中进行，所述溶胀液选自水、丙三醇的水溶液、硼酸和丙三醇的水溶液中的至少一种，优选为硼酸和丙三醇的水溶液。
在一个优选的实施方式中，在所述硼酸和丙三醇的水溶液中，硼酸和丙三醇的含量为5-15wt％，其中，硼酸与丙三醇的质量比为1:2-5。
在一个优选的实施方式中，所述溶胀包括将拉伸薄膜浸渍在溶胀液中，其中，溶胀时的浸渍温度为20-40℃，优选23-32℃，溶胀时的浸渍时间为10-90s，优选20-60s。其中，本发明对溶胀液的用量不做特殊限定，只要能完全浸没拉伸薄膜即可。
在一个优选的实施方式中，为了更好的保持聚乙烯醇薄膜的取向，溶胀时的浸渍过程中对拉伸薄膜施加张力，所述张力为20-100N。
在本发明中，如果不施加张力，在浸渍过程中，聚乙烯醇薄膜的分子链容易发生运动，导致分子链取向部分解除，光学膜的偏光性能下降，如果施加张力过大，会导致薄膜发生弹性形变，影响后续使用和薄膜的均匀性。
在一个优选的实施方式中，所述染色操作中使用的染料为二向色性染料，选自碘系染料、偶氮类染料、蒽醌类染料、三苯二嗪类染料中的至少一种，优选为碘系染料。
在一个优选的实施方式中，所述碘系染料为碘-碘化钾的水溶液，其中，在碘-碘化钾的水溶液中，碘的质量浓度为0.01-0.3％，优选为0.05-0.15％；碘与碘化钾的质量比为1:5-10，优选为1:5-8。
在一个优选的实施方式中，所述染色的操作条件包括染色温度为25-50℃，优选30-40℃。
在一个优选的实施方式中，为了更好的保持聚乙烯醇薄膜的取向，染色过程中对拉伸薄膜施加张力，所述张力为20-100N。
在一个优选的实施方式中，所述交联处理在交联浴溶液中进行，所述交联浴溶液为含有硼酸、硼酸盐、碘化钾中至少一种的水溶液，优选为硼酸和碘化钾的水溶液。
在一个优选的实施方式中，在所述硼酸和碘化钾的水溶液中，硼酸的质量浓度为1-10％，优选为4-6％；碘化钾的质量浓度为1-5％，优选为1-3％。
在一个优选的实施方式中，所述交联处理包括将染色后的拉伸薄膜浸渍在交联浴溶液中，其中，交联处理时的浸渍温度为20-60℃，优选30-50℃，交联处理时的浸渍时间为20-120s，优选40-80s。其中，本发明对交联浴溶液的用量不做特殊限定，只要能完全浸没拉伸薄膜即可。
在一个优选的实施方式中，步骤(2)还包括在交联处理后进行洗涤和干燥处理。
在本发明中，将交联后的聚乙烯醇薄膜置入碘化钾溶液中进行洗涤，碘化钾溶液浓度为1-5％，优选为2-5％。洗涤后再在40-100℃下，优选50-80℃进行烘干，得到聚乙烯醇光学膜。
其中，本发明提供的聚乙烯醇光学膜的制备方法，制备流程大大缩短，无需经过传统工艺中的干燥、收卷步骤，且单向拉伸步骤中可采用较快的拉伸速率，大大提高了生产效率，减少了废液排放，适合工业化推广。
本发明第二方面提供了一种由本发明第一方面所述的聚乙烯醇光学膜的制备方法制备得到的聚乙烯醇光学膜。
在一个优选的实施方式中，所述聚乙烯醇光学膜的透光率在42％以上，优选在43.3％以上。
在一个优选的实施方式中，所述聚乙烯醇光学膜的偏振度在98％以上，优选在99.3％以上。
在一个优选的实施方式中，所述聚乙烯醇光学膜经高温高湿处理后，透光率下降不超过1.4％，优选不超过0.7％；偏振度下降不超过1.0％，优选不超过0.4％。
其中，本发明中的高温高湿处理，指的是先将聚乙烯醇薄膜裁剪为10*10cm的样品，放入恒温恒湿箱中，在23℃，RH55％的条件下放置48h。之后将样品放入真空烘箱中，先在100℃下烘干至恒重，然后再在80℃下放置168h。最后将样品取出，置于恒温恒湿箱中，在23℃，RH55％的条件下放置48h。
本发明中对聚乙烯醇光学膜进行高温高湿处理的目的是在此条件下，薄膜中的增塑剂能够较快析出，从而能够在较短时间能对增塑剂析出的影响进行评价。经过高温高湿处理后，聚乙烯醇光学膜的透光率和偏振度的下降幅度越小，表明其稳定性，特别是光学稳定性就越好。
本发明第三方面提供了一种偏光片，所述偏光片包括保护膜和本发明第二方面所述的聚乙烯醇光学膜，其中，所述保护膜选自三醋酸纤维素膜、聚酯类薄膜、丙烯酸系薄膜中的至少一种。
在一个优选的实施方式中，所述保护膜可以贴在聚乙烯醇光学膜的一侧或者是两侧，也即所述保护膜可以是单面贴合保护膜，也可以是双面贴合保护膜。
在一个优选的实施方式中，所述偏光片可以用于液晶显示器、光学元件的制备。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下例子中：
聚乙烯醇光学膜的透光率(T)和偏振度(P)采用日立U-3900紫外可见分光光度计测试；
含水量的测定方法，是将聚乙烯醇薄膜裁剪为10*10cm的样品后，称重，取此时重量为Wa。将样品放入真空烘箱，设定温度为100℃，每隔2h取出一次，密封待冷却后称重，直至重量不再发生变化为止，取样品最终重量为Wb。
高温高湿处理方法，先将聚乙烯醇薄膜裁剪为10*10cm的样品，放入恒温恒湿箱中，在23℃，RH 55％的条件下放置48h。之后将样品放入真空烘箱中，先在100℃下烘干至恒重，然后再在80℃下放置168h。最后将样品取出，置于恒温恒湿箱中，在23℃，HR55％的条件下放置48h。
增塑剂制备例
按照表1的配方，将组分A、组分B和组分C按照比例进行混合，得到相应的增塑剂。
表1
注：以上组分A和组分B以表中所列物质的纯物质计量。
表2单向拉伸条件
实施例1
(1)将增塑剂E1和水在60℃下混合0.5h，之后再加入润滑剂聚乙二醇(分子量5000)、抗氧剂(抗氧剂1010：抗氧剂168＝1:1)和聚乙烯醇(醇解度99mol％、聚合度2000，粒径400μm)，先在80℃下混合10min，再将温度保持在40℃下搅拌混合30min，自然冷却至室温后得到聚乙烯醇组合物；其中，上述原料投料量使得得到的聚乙烯醇组合物中，增塑剂E1的重量分数为8％，水的重量分数为18％，润滑剂的重量分数为1％，抗氧剂的重量分数为0.2％，聚乙烯醇的重量分数为72.8％；
将得到的聚乙烯醇组合物加入到多层挤出流延机中进行熔融挤出并流延制膜，熔融挤出各段的温度为120-180℃，流延模头温度为170℃，流延急冷辊温度为40℃，由此得到聚乙烯醇薄膜；
将聚乙烯醇薄膜在120℃下预热30s，预热后在空气气氛中，沿纵向方向进行一次拉伸，拉伸温度、拉伸倍率和拉伸速率如表2所示；对单向拉伸后的薄膜进行热处理，热处理气氛为空气，热处理温度、热处理时间和处理后拉伸薄膜含水率如表2所示。
(2)将上述得到的拉伸薄膜浸渍在硼酸和丙三醇的水溶液中，其中，硼酸与丙三醇的质量比为1:5，硼酸和丙三醇的含量为10wt％，浸渍温度为32℃，浸渍时间为30s，浸渍过程中对薄膜施加100N的张力；
之后采用碘-碘化钾溶液对拉伸薄膜进行染色，碘-碘化钾溶液中的碘浓度为0.1％，碘与碘化钾的质量比为1:5，染色温度为30℃，染色过程中对薄膜施加100N的张力；
将染色后的拉伸薄膜浸渍在交联浴溶液中，交联浴为硼酸和碘化钾混合溶液，溶液中的硼酸浓度为5wt％，碘化钾浓度为2wt％,交联浴温度为50℃，交联浴时间为60s；
将交联后的拉伸薄膜置入碘化钾溶液中进行洗涤，碘化钾溶液浓度为3％，洗涤后在60℃下进行烘干后，得到聚乙烯醇光学膜，其性能如表3所示。
实施例2
(1)将增塑剂E2和水在60℃下混合0.5h，之后在加入润滑剂聚乙二醇(分子量5000)、抗氧剂(抗氧剂1010：抗氧剂168＝2:1)和聚乙烯醇(醇解度97mol％、聚合度2700，粒径320μm)，先在80℃下混合10min；再将温度保持在40℃下搅拌混合30min，自然冷却至室温后得到聚乙烯醇组合物；其中，上述原料投料量使得得到的聚乙烯醇组合物中，增塑剂E2的重量分数为5％，水的重量分数为12％，润滑剂的重量分数为1.8％，抗氧剂的重量分数为0.2％，聚乙烯醇的重量分数为81％；
将得到的聚乙烯醇组合物加入到多层挤出流延机中进行熔融挤出并流延制膜，熔融挤出各段的温度为120-180℃，流延模头温度为140℃，流延急冷辊温度为60℃，由此得到聚乙烯醇薄膜；
将聚乙烯醇薄膜在120℃下预热30s，预热后在空气气氛中，沿纵向方向进行一次拉伸，拉伸温度、拉伸倍率和拉伸速率如表2所示；对单向拉伸后的薄膜进行热处理，热处理气氛为空气，热处理温度、热处理时间和处理后拉伸薄膜含水率如表2所示。
(2)将上述得到的拉伸薄膜浸渍在硼酸和丙三醇的水溶液中，其中，硼酸与丙三醇的质量比为1:5，硼酸和丙三醇的含量为10wt％，浸渍温度为32℃，浸渍时间为30s，浸渍过程中对薄膜施加50N的张力；
之后采用碘-碘化钾溶液对拉伸薄膜进行染色，碘-碘化钾溶液中的碘浓度为0.1％，碘与碘化钾的质量比为1:5，染色温度为30℃，染色过程中对薄膜施加50N的张力；
将染色后的拉伸薄膜浸渍在交联浴溶液中，交联浴为硼酸和碘化钾混合溶液，溶液中的硼酸浓度为5wt％，碘化钾浓度为2wt％,交联浴温度为50℃，交联浴时间为60s；
将交联后的拉伸薄膜置入碘化钾溶液中进行洗涤，碘化钾溶液浓度为3％，洗涤后在60℃下进行烘干后，得到聚乙烯醇光学膜，其性能如表3所示。
实施例3
与实施例1所述的方法相似，区别在于，步骤(1)中，抗氧剂保持不变，采用增塑剂E3代替E1，润滑剂聚乙二醇的分子量为6000，聚乙烯醇的醇解度为99％，聚合度为2500，粒径为360um；上述原料投料量使得得到的聚乙烯醇组合物中，增塑剂E3的重量分数为6％，水的重量分数为15％，润滑剂的重量分数为1.5％，抗氧剂的重量分数为0.2％，聚乙烯醇的重量分数为77.3％；拉伸和热处理条件以及处理后的拉伸薄膜的含水率如表2所示；浸渍和染色过程中对薄膜施加20N的张力，所得聚乙烯醇光学膜性能如表3所示。
实施例4-5
与实施例1所述的方法相似，区别在于，分别采用等质量的增塑剂E4-E5代替E1，所得聚乙烯醇光学膜性能如表3所示。
实施例6
与实施例1所述的方法相似，区别在于：改变增塑剂E1、水、润滑剂和聚乙烯醇的用量，上述原料投料量使得得到的聚乙烯醇组合物中，增塑剂E1的重量分数为4％，水的重量分数为20％，润滑剂的重量分数为2％，抗氧剂的重量分数为0.2％，聚乙烯醇的重量分数为73.8％，所得聚乙烯醇光学膜性能如表3所示。
实施例7
与实施例1所述的方法相似，区别在于：改变增塑剂E1、水、润滑剂和聚乙烯醇的用量，上述原料投料量使得得到的聚乙烯醇组合物中，增塑剂E1的重量分数为10％，水的重量分数为10％，润滑剂的重量分数为0.5％，抗氧剂的重量分数为0.2％，聚乙烯醇的重量分数为79.3％，所得聚乙烯醇光学膜性能如表3所示。
实施例8
与实施例1所述的方法相似，区别在于：步骤(1)中所采用的润滑剂为含氟聚合物，所得聚乙烯醇光学膜性能如表3所示。
实施例9-12
与实施例1所述的方法相似，区别在于：拉伸和热处理条件以及处理后的拉伸薄膜的含水率如表2所示，所得聚乙烯醇光学膜性能如表3所示。
实施例13
与实施例1所述的方法相似，区别在于：步骤(2)：硼酸与丙三醇的质量比为5:1，所得聚乙烯醇光学膜性能如表3所示。
实施例14
与实施例1所述的方法相似，区别在于：步骤(2)：硼酸和丙三醇占溶液总质量的3％，所得聚乙烯醇光学膜性能如表3所示。
对比例1-5
与实施例1所述的方法相似，区别在于，分别采用等质量的增塑剂DE1-DE5代替E1，对比例1-5在流延过程中无法正常挤出，无法得到相应薄膜。
对比例6
与实施例1所述的方法相似，区别在于：抗氧剂保持不变，改变增塑剂E1、水、润滑剂和聚乙烯醇的用量，上述原料投料量使得得到的聚乙烯醇组合物中，增塑剂E1的重量分数为15％，水的重量分数为30％，润滑剂的重量分数为0.5％，抗氧剂的重量分数为0.2％，聚乙烯醇的重量分数为54.3％，所得聚乙烯醇光学膜性能如表3所示。
对比例7
与实施例1所述的方法相似，区别在于：使用的聚乙烯醇醇解度为88％，聚合度为1700，粒径为180um，拉伸过程中破膜。
对比例8
与实施例1所述的方法相似，区别在于：增塑剂E1中组分A中聚乙二醇的分子量为200，所得聚乙烯醇光学膜性能如表3所示。
对比例9
与实施例1所述的方法相似，区别在于：所采用的润滑剂为硬脂酸单甘油酯，所得聚乙烯醇光学膜性能如表3所示。
对比例10
与实施例1所述的方法相似，区别在于：步骤(2)：采用质量浓度为10％的丙三醇水溶液代替硼酸和丙三醇的混合水溶液，所得聚乙烯醇光学膜性能如表3所示。
对比例11
与实施例1所述的方法相似，区别在于：步骤(2)：浸渍和染色过程中不施加张力，所得聚乙烯醇光学膜性能如表3所示。
对比例12
在90℃下，将100份实施例1中的聚乙烯醇组合物和500重量份的水配置成制膜原液；将原液涂至平板玻璃后，在90℃下干燥至薄膜含水量60％，再在70℃下干燥至薄膜含水量为30％，再在50℃下干燥至薄膜含水量为10％，最终得到溶液法聚乙烯醇薄膜。拉伸条件和拉伸薄膜的含水率如表2所示，所得聚乙烯醇光学膜性能如表3所示。
表3聚乙烯醇光学膜性能
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通过表2和表3的数据可以看出，本发明提供的聚乙烯醇光学膜的制备方法，制备流程大大缩短，无需经过传统工艺中的干燥、收卷步骤，且单向拉伸步骤中可采用较快的拉伸速率，大大提高了生产效率，减少了废液排放。本发明提供由以上制备方法得到的聚乙烯醇光学膜，光学性能良好，透光率高。透光率可达42％以上，优选43.3％以上；偏振度可达98％以上，优选99.3％以上。且以上制备方法得到的聚乙烯醇光学膜耐湿热性能良好，湿热处理后，透光率下降不超过1.4％，优选不超过0.7％；偏振度下降不超过1.0％，优选不超过0.4％。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (29)

1.一种聚乙烯醇光学膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：
（1）将聚乙烯醇薄膜进行单向拉伸，得到拉伸薄膜；其中，所述聚乙烯醇薄膜由聚乙烯醇组合物经过熔融挤出并流延制膜得到；
其中，所述聚乙烯醇组合物包括聚乙烯醇、增塑剂、水和润滑剂；基于所述聚乙烯醇组合物的总重，增塑剂的含量为4-10重量%，水的含量为10-20重量%，润滑剂的含量为0.5-2重量%，聚乙烯醇的含量为68-85.5重量%；
其中，所述增塑剂包括组分A、组分B、组分C；所述组分A为丙三醇、聚乙二醇和季戊四醇中的一种或多种；所述组分B为氯化镁、硝酸镁、硫酸铜和醋酸钠中的一种或多种；所述组分C为碘化钾、硝酸锌、碘化锂、硝酸钴和硫酸钴中的一种或多种；
在所述增塑剂中，组分A 50-80重量份、组分B 10-30重量份、组分C 10-20重量份；所述聚乙烯醇的醇解度为97-99mol%；所述聚乙二醇的分子量为400-900；所述润滑剂选自聚乙二醇类润滑剂、含氟聚合物类润滑剂和有机硅类润滑剂；
（2）将拉伸薄膜依次进行溶胀、染色和交联处理，得到聚乙烯醇光学膜；其中，所述溶胀包括将拉伸薄膜浸渍在溶胀液中，溶胀时的浸渍过程中对拉伸薄膜施加张力，所述张力为20-100N；所述溶胀液为硼酸和丙三醇的水溶液。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述单向拉伸选自一步拉伸和/或多步逐级拉伸。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述单向拉伸为一步拉伸。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述一步拉伸的条件包括将聚乙烯醇薄膜在70-140℃下预热10-60s，预热后沿纵向一次拉伸至所需倍率；
其中，拉伸温度为100-170℃，拉伸倍率为4-7倍，拉伸速率为100%/s-500%/s。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，拉伸温度为120-160℃，拉伸倍率为5-6倍，拉伸速率为200%/s-400%/s。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的制备方法，其中，步骤（1）还包括将所述拉伸薄膜进行热处理，所述热处理的处理气氛为空气和/或氮气，所述热处理的处理温度为130-200℃，所述热处理的处理时间为2-30s。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述热处理的处理气氛为为空气，所述热处理的处理温度为150-180℃，所述热处理的处理时间为5-20s。
8.根据权利要求1-5中任意一项所述的制备方法，其中，所述拉伸薄膜的含水量不超过13%。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述拉伸薄膜的含水量不超过10%。
10.根据权利要求1-5、7、9中任意一项所述的制备方法，其中，所述染色操作中使用的染料为二向色性染料，选自碘系染料、偶氮类染料、蒽醌类染料、三苯二嗪类染料中的至少一种。
11.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述染色操作中使用的染料为二向色性染料，选自碘系染料、偶氮类染料、蒽醌类染料、三苯二嗪类染料中的至少一种。
12.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述染色操作中使用的染料为二向色性染料，选自碘系染料、偶氮类染料、蒽醌类染料、三苯二嗪类染料中的至少一种。
13.根据权利要求10所述的制备方法，其中，所述二向色性染料为碘系染料。
14.根据权利要求11所述的制备方法，其中，所述二向色性染料为碘系染料。
15.根据权利要求12所述的制备方法，其中，所述二向色性染料为碘系染料。
16.根据权利要求1-5、7、9、11-15中任意一项所述的制备方法，其中，所述交联处理在交联浴溶液中进行，所述交联浴溶液为含有硼酸、硼酸盐、碘化钾中至少一种的水溶液。
17.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述交联处理在交联浴溶液中进行，所述交联浴溶液为含有硼酸、硼酸盐、碘化钾中至少一种的水溶液。
18.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述交联处理在交联浴溶液中进行，所述交联浴溶液为含有硼酸、硼酸盐、碘化钾中至少一种的水溶液。
19.根据权利要求10所述的制备方法，其中，所述交联处理在交联浴溶液中进行，所述交联浴溶液为含有硼酸、硼酸盐、碘化钾中至少一种的水溶液。
20.根据权利要求16所述的制备方法，其中，所述交联浴溶液为硼酸和碘化钾的水溶液。
21.根据权利要求17所述的制备方法，其中，所述交联浴溶液为硼酸和碘化钾的水溶液。
22.根据权利要求18所述的制备方法，其中，所述交联浴溶液为硼酸和碘化钾的水溶液。
23.根据权利要求19所述的制备方法，其中，所述交联浴溶液为硼酸和碘化钾的水溶液。
24.一种由权利要求1-23中任意一项所述制备方法制备得到的聚乙烯醇光学膜。
25.根据权利要求24所述的聚乙烯醇光学膜，其中，所述聚乙烯醇光学膜的透光率在42%以上，所述聚乙烯醇光学膜的偏振度在98%以上。
26.根据权利要求25所述的聚乙烯醇光学膜，其中，所述聚乙烯醇光学膜的透光率在43.3%以上，所述聚乙烯醇光学膜的偏振度在99.3%以上。
27.根据权利要求24所述的聚乙烯醇光学膜，其中，所述聚乙烯醇光学膜经高温高湿处理后，透光率下降不超过1.4%，偏振度下降不超过1.0%。
28.根据权利要求27所述的聚乙烯醇光学膜，其中，所述聚乙烯醇光学膜经高温高湿处理后，透光率下降不超过0.7%，偏振度下降不超过0.4%。
29.一种偏光片，包括保护膜和权利要求24-28中任意一项所述的聚乙烯醇光学膜，其中，所述保护膜选自三醋酸纤维素膜、聚酯类薄膜、丙烯酸系薄膜中的至少一种。
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