CN115386113B - 基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜，光学膜的组成为式(Ⅰ)所示的化合物：R选自‑H、‑COCH3、通式‑COCnH2n+1的基团中的任意一种，n为3～15的整数；其中在所有R基团中，‑H、‑COCH3和通式‑COCnH2n+1的基团的摩尔占比为：(5～40)∶(40～70)∶(25～55)；聚合度m的取值范围为600≥m≥120。本公开化学局部改性后的醋酸纤维素酯结构中的取代基R能够减弱双折射对波长色散的依赖性，使得基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜具有近乎平的波长色散性，且延迟值大小可以调控，几乎不随波长变化而变化的优异的光学性能。
Description
技术领域
本公开涉及功能型光学膜技术领域，尤其涉及一种基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜及其制备方法和应用。
背景技术
液晶显示(LCD)、有机电致发光显示(OLED)、等离子显示(PDP)和真空荧光显示(VFD)等平面显示(FPD)技术的不断革新极大的改进了显示效果，提升了视觉体验。尽管近年来OLED等新型显示技术的迅猛发展对显示技术提出了挑战，但是液晶显示由于其可观的成本、优异的性能和成熟的技术优势，预计在未来较长一段时间内，仍然在显示器件领域占据主流位置，成为绝大多数显示设备的优选。
纤维素酯薄膜由于其高透明性、优异的耐热性及适当的透湿性等优秀品质，不仅在液晶显示市场中可以用作偏光片的保护膜，还被广泛作为制备光学补偿膜的主要材料。由其制备的光学补偿膜可以弥补相差，减少漏光，从而显著改善液晶显示器的色差，扩大视野范围，满足不同模式的显示性能需求。调控光学补偿膜的光学性能指标是改善显示效果，提升视觉体验的关键举措。因此，设计和开发出光学性能优异，波长色散性可以调控的基于纤维素酯的光学补偿膜是非常必要的。
发明内容
为至少部分地解决上述提及的技术缺陷中的至少之一，本公开的实施例主要提供一种基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜及其制备方法和应用，化学局部改性后的醋酸纤维素酯，在保留了醋酸纤维素酯类固有的透明性与热稳定性的同时，还具有近乎平的波长色散性，且延迟值大小可以调控，几乎不随波长变化而变化的优异的光学性能。
为了实现上述目的，作为本公开的一个方面的实施例，提供了一种基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜，上述光学膜的组成为式(Ⅰ)所示的化合物：
R选自-H、-COCH3、通式-COCnH2n+1的基团中的任意一种，n为3～15的整数；其中在所有R基团中，-H、-COCH3和通式-COCnH2n+1的基团的摩尔占比为：(5～40)∶(40～70)∶(25～55)；聚合度m的取值范围为600≥m≥120。优选地，n的取值范围包括3～12，例如，n为4、6、7、9、11；所有R基团中，-H、-COCH3和通式-COCnH2n+1的基团的摩尔占比为：(8～36)∶(40～70)∶(30～53)；m的取值范围为280≥m≥150。
作为本公开另一个方面的实施例，提供了一种如上述的光学膜的制备方法，包括：将含有羟基的醋酸纤维素酯和有机溶剂混合，配制成无色透明的溶液；将碱性催化剂、酯化单体依次加到上述溶液进行反应；将上述反应液加入到去离子水中，析出白色纤维状的固体；将上述固体进行纯化、干燥，得到改性的醋酸纤维素酯；将上述改性的醋酸纤维素酯通过溶液挥发的方法制备出基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜。
根据本公开的实施例，含有羟基的醋酸纤维素酯的羟基含量可以为10％～90％(所有羟基均为游离羟基时的羟基含量为100％)，优选20％～70％。
根据本公开的实施例，上述酯化单体与所述醋酸纤维素酯的摩尔比包括12∶1～0.5∶1；上述酯化单体与所述碱性催化剂的摩尔比包括1∶1～3∶1。
根据本公开的实施例，上述酯化单体包括式(Ⅱ)或式(Ⅲ)所示的化合物中的至少一种：
X选自F、Cl、Br、I中的任意一种；R选自通式CnH2n+1的任意一种基团，n为3～15的整数。
根据本公开的实施例，上述碱性催化剂包括式(Ⅳ)所示的化合物中的任意一种：
其中，R1、R2独立地选自通式为CnH2n+1(0≤n≤5)中的任意一种基团，R3选自H或N-(CH3)2。
根据本公开的实施例，在温度包括10℃～100℃、时间包括0.5h～20h的条件下执行得到上述反应液的反应。
作为本公开再一个方面的实施例，提供了一种如上述的光学膜制备的光学补偿膜。
根据本公开的实施例，在波长为400nm～800nm的范围内，波长的改变量为50nm时，上述光学补偿膜的面内延迟值Re随波长的变化率小于5％。
根据本公开的实施例，在波长为400nm～800nm的范围内，波长的改变量为50nm时，上述光学补偿膜的面外延迟值Rth随波长的变化率小于5％。
作为本公开再一个方面的实施例，提供了一种如上所述的光学补偿膜在显示装置中的应用。
本公开上述实施例提供基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜，化学局部改性后的醋酸纤维素酯结构中的取代基R能够减弱双折射对波长色散的依赖性，在波长为400nm～800nm的范围内，波长的改变量为50nm时，光学膜的面内延迟值Re随波长的变化率小于5％；光学膜的面外延迟值Rth随波长的变化率小于5％。使得基于醋酸纤维素酯的光学膜具有近乎平的波长色散性，且延迟值大小可以调控，几乎不随波长变化而变化的优异的光学性能。此外，保留了醋酸纤维素酯类固有的透明性与热稳定性。
附图说明
图1为LCD显示面板结构的示意图；
图2为根据本公开的一种示例性实施例的基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜的制备方法流程图；
图3为本公开的实施例1～7得到的基于改性的醋酸纤维素酯的光学补偿膜和对比例1的光学补偿膜的波长色散性统计结果；
图4为本公开的实施例6～11得到的基于改性的醋酸纤维素酯的光学补偿膜的波长色散性统计结果；
图5为本公开实施例1～3得到的基于改性的醋酸纤维素酯的光学补偿膜和对比例1的光学补偿膜拉伸后的波长色散性统计结果。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作进一步的详细说明。
目前，液晶显示面板的主要组成部分及偏光板的主要构成如图1所示。其中光学补偿膜是液晶显示器件中决定显示效果的核心部件。光学补偿膜作为决定液晶显示模式的核心元件，主要通过两个光学性能指标来满足不同的显示需求，即光学延迟值(R)与波长色散性。基于市场提高对比度(CR)和扩大视野的显示需求，一种特殊功能的纤维素酯光学补偿膜应运而生，
这种光学补偿膜要求有近似平的波长色散，光学延迟值控制在面内(Re)为50±5nm，面外(Rth)为130±5nm，基本不随波长变化而变化。光学膜的延迟值主要分为面内延迟值(Re)和面外延迟值(Rth)两项，且受膜厚(d)影响，因此将膜厚归一化后对延迟值进行比较。具体计算用到的公式和相关的参数意义如下：
Re＝Δne×d 公式(1)
Rth＝Δnth×d 公式(2)
其中，Re为面内延迟值，Rth为面外延迟值，Δne为面内双折射值，Δnth面外双折射值，d为薄膜的厚度。
波长色散性是光学膜的另一个重要的参数，由于液晶显示在发射出不同波长的光时，会出现色差，而光学补偿膜就是针对这一色差现象进行补偿。也就是说光学补偿膜的波长色散性近乎平时，可以在对不同的波长的光都实现近乎相同的光学补偿，这样就可以减少补偿效果带来的视觉差异，提升观感。波长色散性通常是用不同波长的延迟值的比值来表示，一般选用波长为550nm时(λ0＝550nm)的延迟值作为参比值，Re(λ)/Re(550)、Rth(λ)/Rth(550)即为面内延迟值、面外延迟值在任意波长时的波长色散性。近乎平的波长色散就意味着该比值趋近于1，即延迟值几乎不随波长变化而变化。
根据本公开总体上的发明构思的第一个方面的实施例，提供了一种基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜，包括：光学膜的组成为式(Ⅰ)所示的化合物：
R选自-H、-COCH3、通式-COCnH2n+1的基团中的任意一种，n为3～15的整数；优选地，通式-COCnH2n+1的基团中的CnH2n+1选自正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、 中的任意一种；其中在所有R基团中，-H、-COCH3和通式-COCnH2n+1的基团的摩尔占比为：(5～40)∶(40～70)∶(25～55)；例如，-H、-COCH3和通式-COCnH2n+1的基团的摩尔占比可以为20∶48∶32、25∶45∶30、30∶45∶25，聚合度m的取值范围为600≥m≥120，例如，聚合度m选自540、480、430、280、160中的任意一种；R的取代度K的取值范围包括2.8≥K＞0，例如，K为2.5、1.9、1.3、0.8、0.3中的任意一种(式(Ⅰ)中所有OH完全被取代时，R的取代度K为3)。
本公开上述实施例提供的基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜，化学局部改性后的醋酸纤维素酯结构中的取代基R能够减弱双折射对波长色散的依赖性，使得基于醋酸纤维素酯的光学膜具有近乎平的波长色散性，且延迟值大小可以调控，几乎不随波长变化而变化的优异的光学性能。
根据本公开第二个方面的实施例，提供了一种如上述的光学膜的制备方法，包括：将含有羟基的醋酸纤维素酯和有机溶剂混合，配制成无色透明的溶液；将碱性催化剂、酯化单体依次加到溶液进行反应；将反应液加入到去离子水中，析出白色纤维状的固体；将固体进行纯化、干燥，得到改性的醋酸纤维素酯；将改性的醋酸纤维素酯通过溶液挥发的方法制备出基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜。其中，有机溶剂只要能够将纤维素酯溶解完全即可，包括但不限于二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷及其他离子液体等溶剂。
如图2所示，在本公开的一些实施例中，基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜的制备方法包括如下步骤：
S1：将含有羟基的醋酸纤维素酯和有机溶剂的按照质量比包括1∶5～20∶1的比例，例如，1∶2、2∶1、5∶1、8∶1、12∶1、18∶1，配制成无色透明的溶液；
S2：将碱性催化剂、酯化单体按照物质的量比包括1∶1～3∶1加入S1所得的无色透明溶液中在温度包括10℃～100℃、时间包括0.5h～20h的条件下进行反应，例如，碱性催化剂、酯化单体按照物质的量比为1∶1、1.5∶1、2.1∶1、2.6∶1、2.9∶1，温度包括23℃、56℃、68℃、86℃、98℃，时间包括0.9h、1.5h、5.5h、8.5h、11.5h、16.5h、19.5h；其中，在加入无色透明溶液后所得的混合溶液中，酯化单体与醋酸纤维素酯的物质的量比包括12∶1～0.5∶1，例如，11∶1、9∶1、6∶1、3∶1、1.5∶1；
S3：将S2所得反应液加入到去离子水中，其中，S2所得反应液和去离子水的体积比包括500∶1～50∶1混合，例如，450∶1、390∶1、310∶1、260∶1、180∶1、80∶1，析出白色纤维状的固体；
S4：将S3所得的固体进行纯化后，在温度包括80℃～110℃、时间包括2h～48h的条件下进行干燥，例如，温度为86℃、92℃、101℃、106℃、109℃，时间为3h、16h、23h、36h、46h；
S5：将S4所得改性的醋酸纤维素酯溶于有机溶剂中配制成质量浓度包括3％～15％的改性的醋酸纤维素酯溶液(例如，6％、8％、11％、13％、14％)，优选地，改性的醋酸纤维素酯溶液的质量分数包括5％～13％(例如，7％、9％、10％)；通过溶剂挥发的方法制备出基于醋酸纤维素酯的光学膜。其中，配制“改性的醋酸纤维素酯溶液”的实验步骤如下：将改性的醋酸纤维素酯溶液搅拌至溶解完全后，在时间包括0.1h～2h、压强包括-0.1MPa～0.1MPa的条件下执行静置脱气，例如，时间为0.5h、0.8h、1.2h、1.5h、1.9h，压强为-0.05MPa、-0.02MPa、0.02MPa、0.05MPa、0.09MPa；“溶液挥发的方法”的实验操作条件包括：首先，将改性的纤维素酯溶液浇铸在玻璃基板或者钢板上，得到浇铸的膜；然后，将所浇铸的膜先置于45℃～60℃保持15min～40min，可以保证溶剂挥发速度均匀，不会在膜表面产生气泡，例如，温度为46℃、49℃、52℃、56℃、59℃，时间为16min、22min、28min、32min、38min；最后在80℃～100℃下保持2h～24h，可以使得残留的有机溶剂充分挥发，得到基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜，例如，温度为82℃、86℃、92℃、96℃、99℃，时间为5h、12h、15h、18h、19h。
在本公开的一些实施例中酯化单体包括式(Ⅱ)或式(Ⅲ)所示的化合物中的至少一种：
X选自F、Cl、Br、I中的任意一种；R选自通式CnH2n+1的任意一种，n为3～15的整数。优选地，通式CnH2n+1选自正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、 中的任意一种。
在本公开的一些实施例中，碱性催化剂包括式(Ⅳ)所示的化合物中的任意一种：
其中，R1、R2独立地选自通式为CnH2n+1(0≤n≤5)中的任意一种基团，例如，甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基；R3选自H或N-(CH3)2。
在本公开的一些实施例中，在温度包括10℃～100℃，优选地，20℃、35℃、55℃、75℃、85℃、98℃；时间包括0.5h～20h的条件下执行得到反应液的反应，优选地，1h、2.5h、6.5h、9.5h、12.5、15.5、18.5h。
根据本公开第三个方面的实施例，提供了一种利用上述的光学膜制备的光学补偿膜。
在本公开的一些实施例中，通过将基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜进行拉伸处理制备光学补偿膜。其中，拉伸处理的具体步骤包括：首先：将基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜预先干燥后，裁成标准的拉伸样条；接着，将样条使用夹具固定后，置于拉伸温度下保温处理10～30min，其中，拉伸温度取自于基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜的玻璃转化温度Tg-30℃～Tg+30℃；然后，以0.01mm/s～10mm/s的拉伸速率对每个样条分别拉伸1.1、1.3、1.5倍，拉伸到相应拉伸比时，停止拉伸，用冷氮气进行淬冷，以减少回缩和取向松弛行为；其中，拉伸比(DR)的定义为：DR＝L1/L0，L1为拉伸后样条的长度，L0为拉伸前样条的长度。
在本公开的一些实施例中，在波长为400nm～800nm的范围内，波长的改变量为50nm时，所述光学补偿膜的面内延迟值Re随波长的变化率小于5％；所述光学补偿膜的面外延迟值Rth随波长的变化率小于5％。
在本公开的一些实施例中，光学补偿膜的平均厚度包括10μm～200μm，透光率的数值≥88％，雾度的数值≤3％；优选地，光学补偿膜的平均厚度包括20μm～180μm，透光率的数值≥90％，雾度的数值≤2％；进一步优选地，光学补偿膜的平均厚度包括40μm～150μm，透光率的数值≥92％，雾度的数值≤1.5％。
在本公开的一些实施例中，光学补偿膜的玻璃化转变温度Tg≥130℃。
在本公开的一些实施例中，在波长为400nm～800nm的范围内，波长的改变量为50nm时，光学补偿膜的面内延迟值Re随波长的变化率小于5％。
在本公开的一些实施例中，在波长为400nm～800nm的范围内，波长的改变量为50nm时，光学补偿膜的面外延迟值Rth随波长的变化率小于5％。
根据本公开第四个方面的实施例，提供了一种上述的光学补偿膜在显示装置中的应用。
以下通过对比例和实施例来进一步说明本公开。在下面的详细描述中，为了便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面解释。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。而且，在不冲突的情况下，以下各实施例中的细节可以任意组合为其他可行实施例。
在下面的实施例和对比例中采用螺旋测微器测量薄膜的厚度；采用阿贝折射仪(型号：ATAGO NAR-1T)测量薄膜的折射率；采用透光率/雾度测定仪(型号：SGW-820，厂家：仪电物光)测量薄膜的透光率与雾度。采用位相差仪(型号：RETS-100L，厂家：日本大塚)测量薄膜的面内延迟值与面外延迟值，双折射值及波长色散性是基于该测试数据计算获得。采用动态力学分析测试仪(型号：DMA2980，厂家：美国TA)测量薄膜的玻璃化转变温度；采用自制的单向薄膜拉伸装置(参考专利CN103063689A、CN203275319U)进行拉伸处理；采用吡啶作为催化剂。
实施例1
S001：将羟基含量为58％的醋酸纤维素酯和丙酮混合，配制成无色透明的溶液；其中，丙酮的用量能保证醋酸纤维素酯溶解完全即可；
S002：将碱性催化剂吡啶、酯化单体正丁酰氯依次加入到S001所得的溶液中在氮气保护的氛围中，在温度为20℃的条件下反应0.5h的时间；其中，酯化单体(正丁酰氯)、醋酸纤维素酯的摩尔比为1.2∶1；
S003：将S002所得的反应液和去离子水混合，析出白色纤维状的固体，使用去离子水进行多次洗涤，直到溶液的pH值为7；
S004：将S003所得的固体进行纯化，在100℃的真空条件下干燥24h，得到改性的醋酸纤维素酯；
S005：将S004所得的改性的醋酸纤维素酯配制成浓度为10％的溶液，通过溶剂挥发的方法制备出基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜；
S006：将步骤S005所得的基于醋酸纤维素酯的光学膜进行拉伸实验，具体实验步骤如下：首先，将步骤S005所得的光学膜进行预先干燥后，裁制成标准拉伸样条；然后，将样条用夹具固定后，置于拉伸温度为169℃下保温处理10min～30min；最后，以0.01mm/s～10mm/s的拉伸速率分别拉伸1.1、1.3、1.5倍，拉伸到相应拉伸比时，停止拉伸，用冷氮气进行淬冷，以减少回缩和取向松弛行为；
S007：将S005所得的基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜进行光学性能的测试。
基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜的反应条件与基本性能参数(玻璃化转变温度)列于表1中；光学性能测试结果列于表2和图3中；拉伸条件及拉伸后的基于纤维素酯的光学膜的光学性能测试结果列于表3和图4中。
实施例2
除步骤“S002中，吡啶、正丁酰氯、醋酸纤维素酯的摩尔比为1.8∶1.8∶1”和步骤“S006中，拉伸温度为171℃”之外，其余步骤同实施例1。
实施例3
除步骤“S002中，在温度为40℃下反应”和步骤“S006中，拉伸温度为173℃”之外，其余步骤同实施例1。
实施例4
除步骤“S002中，反应2h的时间”和步骤“S006中，拉伸温度为169℃”之外，其余步骤同实施例1。
实施例5
除“酯化单体为己酰氯”和步骤“S006中，拉伸温度为176℃”之外，其余步骤同实施例1。
实施例6
除“酯化单体为辛酰氯”步骤“S006中，拉伸温度为178℃”之外，其余步骤同实施例1。
实施例7
除“酯化单体为丁酸酐”、步骤“S002中，反应4h的时间”和步骤“S006中，拉伸温度为173℃”之外，其余步骤同实施例1。
实施例8
除“酯化单体为异丁酰氯”、步骤“S002中，反应4h的时间”和步骤“S006中，拉伸温度为170℃”之外，其余步骤同实施例1。
实施例9
除“酯化单体为2-甲基庚酰氯”、步骤“S002中，反应4h的时间”和步骤“S006中，拉伸温度为179℃”之外，其余步骤同实施例1。
实施例10
除“酯化单体为2,3,4-三甲基戊酰氯”、步骤“S002中，反应温度为60℃”和步骤“S006中，拉伸温度为181℃”之外，其余步骤同实施例1。
实施例11
除“酯化单体为2-甲基-3-乙基戊酰氯”、步骤“S002中，酯化单体(2-甲基-3-乙基戊酰氯)、醋酸纤维素酯的摩尔比为3∶1”和步骤“S006中，拉伸温度为183℃”之外，其余步骤同实施例1。
对比例1
S01：将实施例1中的羟基含量为58％的醋酸纤维素酯配制成浓度为10％的溶液，通过溶剂挥发的方法制备出醋酸纤维素酯的光学膜。
S02：将步骤S01所得的醋酸纤维素酯的光学膜进行拉伸实验，具体实验步骤如下：首先，将步骤S01所得的光学膜进行预先干燥后，裁制成标准拉伸样条；然后，将样条用夹具固定后，置于拉伸温度为168℃下保温处理10min～30min；最后，以0.01mm/s～10mm/s的拉伸速率分别拉伸1.1、1.3、1.5倍，拉伸到相应拉伸比时，停止拉伸，用冷氮气进行淬冷，以减少回缩和取向松弛行为。
基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜的反应条件与基本性能参数(玻璃化转变温度)列于表1中；光学性能测试结果列于表2中；拉伸条件及拉伸后的基于纤维素酯的光学膜的光学性能测试结果列于表3中。
根据表1中的数据分析可以得出如下结论：本公开实施例提供的基于醋酸纤维素酯光学膜的玻璃化转变温度较对比例1有所增加，在一定程度上提高了基于醋酸纤维素酯光学膜的耐热性，扩大了服役的温度区间。
根据表2中的数据分析可以得出如下结论：本公开实施例提供的基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜在保持醋酸纤维素酯本身优异的光学透明性与较低的雾度的同时，折射率稍有提高。
表1反应条件与基本性能参数
表2光学性能测试结果
表3拉伸条件及光学性能测试结果
备注：
(1)拉伸温度Ts为实施例1～11与对比例1的玻璃化转变温度Tg-30℃～Tg+30℃；
(2)拉伸速率为0.01mm/s～10mm/s；
(3)拉伸前对样条的预热时间为10～30min；
(4)每个实施例试样设置3个拉伸比，分别为1.1，1.3，1.5；拉伸比(DR)的定义如下：R＝L1/L0(其中，L1为拉伸后样条的长度；L0为拉伸前样条的长度)
根据表3中的数据分析可以得出如下结论：(1)将实施例1～11与对比例1进行对比，所有的基于改性的醋酸纤维素酯光学膜的面内延迟值(Re)随着拉伸比增加而增加，以实施例1与对比例1为例进行比较，对于所有拉伸比条件下(DR＝1.1、1.3、1.5)的面内延迟值Re，实施例1均大于对比例1；(2)实施例2、实施例6与对比例1进行对比，当DR＝1.3时，实施例2、实施例6与对比例1的Re均符合VA模式对于面内延迟值的要求；对于Rth可通过添加一定延迟增加剂使其达到VA模式的面外延迟值的要求。但是只有实施例的波长色散性才可以满足VA模式对于波长色散性的要求；(3)通过实施例1、实施例3与对比例1的对比可以得出，当拉伸比为1.3时，实施例的Re都略高于50nm，通过适当减小拉伸比，搭配适量的延迟增加剂，也能够满足VA模式液晶显示的要求；(4)综合所有的实施例可以看出，通过反应条件与拉伸比，能够设计与制备不同需求的基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜。
根据图3中的数据分析可以得出如下结论：本公开实施例提供的基于改性的醋酸纤维素酯光学膜与对比例1相比，无论是面内的延迟值Re还是面外的延迟值Rth，都具有近乎平的波长色散性。
根据图4中的数据分析可以得出如下结论：本公开实施例提供的基于改性的醋酸纤维素酯光学膜的构成成分为同分异构体时，所得到的基于改性的醋酸纤维素酯光学膜无论是面内的延迟值Re还是面外的延迟值Rth，都具有近乎平的波长色散性。
综上所述，对实施例1～11拉伸后的波长色散性进行汇总与统计，并将结果示出于图5中，能够得到如下结论：本公开实施例提供的基于改性的醋酸纤维素酯的光学补偿膜在拉伸后仍然保持着近似平的波长色散性。
本公开实施例提供的基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜，化学局部改性后的醋酸纤维素酯结构中的取代基R能够减弱双折射对波长色散的依赖性，使得基于醋酸纤维素酯的光学膜具有近乎平的波长色散性，且延迟值大小可以调控，几乎不随波长变化而变化的优异的光学性能。
本公开实施例提供的基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜，制备方法方面：与目前传统的商业化光学膜的生产方式相比，工业上大都采用纤维素酯与添加剂共混的方法去调控光学双折射和波长色散性，要考虑相容性与均匀性。本公开提供的方法从原料分子结构本身进行改性，在不影响纤维素酯本身的优良性能基础上，实现对波长色散性的调控；商业推广方面：目前没有市场上没有同类型的商品出现，国内也没有平波长色散的纤维素酯膜替代品，本公开提供的方法原理明确，方法简洁，有商业化和工业化的潜质产品应用方面：本公开提供的方法可以获得平波长色散的光学补偿膜，调控双折射值后可以很好地满足VA模式液晶显示器件对光学补偿膜的使用需求。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜，其特征在于，
所述光学膜的组成为式(Ⅰ)所示的化合物：
R选自-H、-COCH3、通式-COCnH2n+1的基团中的任意一种，n为3～15的整数；
其中在所有R基团中，-H、-COCH3和通式-COCnH2n+1的基团的摩尔占比为：(5～40)∶(40～70)∶(25～55)；
聚合度m的取值范围为600≥m≥120。
2.一种如权利要求1所述的光学膜的制备方法，其特征在于，包括：
将羟基含量为10％～90％的醋酸纤维素酯和有机溶剂混合，配制成无色透明的溶液；
将碱性催化剂、酯化单体依次加到所述溶液进行反应，得到反应液；
将所述反应液加入到去离子水中，析出白色纤维状的固体；
将所述固体进行纯化、干燥，得到改性的醋酸纤维素酯；
将所述改性的醋酸纤维素酯通过溶液挥发的方法制备出基于改性的醋酸纤维素酯的光学膜；
其中，所述酯化单体包括式(Ⅱ)或式(Ⅲ)所示的化合物中的至少一种：
X选自F、Cl、Br、I中的任意一种；
R选自通式CnH2n+1的任意一种基团，n为3～15的整数。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，
所述酯化单体与所述醋酸纤维素酯的摩尔比为12∶1～0.5∶1；
所述酯化单体与所述碱性催化剂的摩尔比为1∶1～3∶1。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，
所述碱性催化剂包括式(Ⅳ)所示的化合物中的任意一种：
其中，R1、R2独立地选自通式为CnH2n+1(0≤n≤5)中的任意一种基团，R3选自H或N-(CH3)2。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，
在温度为10℃～100℃、时间为0.5h～20h的条件下执行得到所述反应液的反应。
6.一种利用权利要求1所述的光学膜制备的光学补偿膜。
7.根据权利要求6所述的光学补偿膜，其特征在于，
在波长为400nm～800nm的范围内，波长的改变量为50nm时，所述光学补偿膜的面内延迟值Re随波长的变化率小于5％。
8.根据权利要求6所述的光学补偿膜，其特征在于，
在波长为400nm～800nm的范围内，波长的改变量为50nm时，所述光学补偿膜的面外延迟值Rth随波长的变化率小于5％。
9.一种权利要求6-8任一项所述的光学补偿膜在显示装置中的应用。
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| Zero–Zero Birefringence Cellulose Acetate-Based Optical Films by Benzoylation;Xiaoyu Min et al.;ACS Applied Polymer Materials(第4期);第6255-6264页 * |
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