CN116120616A - 能够实现液晶聚合物配向的树脂薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种能够实现液晶聚合物垂直配向的树脂薄膜及其制备方法。本申请的树脂薄膜的表面能为40‑75mN/m,纯净水在所述树脂薄膜上的水滴角为0‑45°以及所述表面能的极性部分与色散部分的比为0.5‑1.8。本申请的能够实现液晶聚合物垂直配向的树脂薄膜不仅能较好地完成液晶垂直配向,而且能大大节约成本。
Description
技术领域
本申请属于液晶材料技术领域,且尤其涉及一种能够实现液晶聚合物配向的树脂薄膜及其制备方法。
背景技术
随着显示技术的发展,液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)被广泛应用于各种电子设备,如智能手机、平板电脑、汽车导航仪、电视机等。常见的液晶显示模式有扭曲向列(TN)型、超扭曲向列(STN)型、面内切换(IPS)型、边缘场切换(FFS)型及垂直配向(VA)型。由于垂直配向的液晶显示器有较高的对比度、快速响应时间,广视角等优异的性能,因此垂直配向成为了目前研究的重点。
在常规的垂直配向液晶分子方法中,通常采用一层聚酰亚胺(PI)配向膜来实现液晶分子的垂直配向。但聚酰亚胺材料有如下缺点:1、PI材料昂贵;2、PI材料的成膜工艺较复杂;3、摩擦配向型PI配向膜在摩擦过程中不可避免的产生粉尘及静电,影响液晶性能参数。
因此,需要一种改进的用于实现液晶分子垂直配向的薄膜及其制备方法。
发明内容
本申请的一个目的是提供一种能够实现液晶聚合物垂直配向的树脂薄膜。
本申请的另一个目的是提供一种制备能够实现液晶聚合物垂直配向的树脂薄膜的方法。
本申请的又一个目的是提供一种光学膜。
在一个方面,本申请的能够实现液晶聚合物垂直配向的树脂薄膜,其表面能为40-75mN/m,纯净水在所述树脂薄膜上的水滴角为0-45°以及所述表面能的极性部分(极性分量)与色散部分(色散分量)的比为0.5-1.8。
可选地,所述树脂薄膜的表面能为48-70mN/m,纯净水在所述树脂薄膜上的水滴角为2-35°以及所述树脂薄膜的表面能的极性部分与色散部分的比为0.8-1.4。
在另一个方面,本申请的能够实现液晶聚合物垂直配向的树脂薄膜包括基材以及设置在基材上的混合树脂层,所述混合树脂层包括1-20重量份的控制极性部分的树脂、1-15重量份的控制色散部分的树脂、1-15重量份的功能性树脂、0.01-5重量份的交联剂以及70-99重量份的溶剂。
可选地,所述控制极性部分的树脂选自由环氧树脂、聚乙烯醇树脂、醛酮树脂以及醇酸树脂组成的组;所述控制色散部分的树脂选自由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、三醋酸纤维素(TAC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸脂(PC)以及聚氨酯树脂组成的组;所述功能性树脂选自由丙烯酸树脂、纤维素树脂以及聚硅氧烷树脂组成的组。
可选地,所述聚硅氧烷树脂选自氨基聚硅氧烷树脂;所述纤维素选自羟乙基纤维素和羟丙基纤维素;所述聚氨酯选自聚醚型聚氨酯;所述交联剂选自由异氰酸酯型交联剂、环氧型交联剂、氮丙啶型交联剂、多元醇型交联剂组成的组;可选地,所述环氧型交联剂选自环氧硅烷交联剂或二氨基二苯砜;所述氮丙啶型交联剂是三官能团氮丙啶交联剂GY-255;所述多元醇型交联剂是乙二醇、甘油或三羟甲基丙烷。
可选地,溶剂可以采用能够溶解上述树脂的各种溶剂。例如,溶剂可以包括溶解控制极性部分的树脂的第一溶剂(如乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、环己酮、环戊酮、3-戊酮等)、溶解控制色散部分的树脂的第二溶剂(如乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁酮、甲苯、二甲苯、邻二甲苯、环己酮、异佛尔酮、4-甲基-2-戊酮等)以及溶解功能性树脂的第三溶剂(如丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚、乙二醇丙醚、乙醇、异丙醇、异丁醇、水等)。
可选地,溶剂可以由10-40重量份的乙醇、5-25重量份的乙酸乙酯、10-40重量份的丙二醇甲醚醋酸酯以及5-20重量份的水组成。
可选地,基材可以选自由聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚酯薄膜、纤维素薄膜和聚烯烃薄膜组成的组。
可选地,基材的厚度可以是10-150μm,如40μm。
可选地,所述基材可以为拉伸型、吹塑型、涂布型或流涎型中的一种或多种。
可选地,树脂薄膜可以是各向同性的。
在又一个方面,本申请的制备上述树脂薄膜的方法可以包括将1-20重量份的控制极性部分的树脂,1-15重量份的控制色散部分的树脂,1-15重量份的功能性树脂,0.01-5重量份的交联剂以及70-99重量份的溶剂混合形成树脂混合溶液,接着将所述树脂混合溶液涂布在基材上,烘干即得到所述树脂薄膜。
具体地,本申请的制备上述树脂薄膜的方法可以包括:
1、称量各组分;
2、向搅拌器中添加40-65重量份的溶剂,以转速500-1700r/min搅拌并升温至40℃-90℃的范围内,接着加入一种功能性树脂,搅拌20-40min,直至溶解成澄清透明的溶液;
3、接着再加入另一种功能性树脂,维持温度在40℃-80℃的范围内,以转速500-1700r/min搅拌20-40min,直至溶解成澄清透明的溶液(如果功能性树脂只选择一种,则可以省略此步骤);
4、最后加入1-15重量份的控制色散部分的树脂,维持温度在40℃-80℃的范围内,以转速800-1700r/min搅拌20-40min,得到初混树脂溶液;
5、向另一个搅拌器中添加剩余重量份的溶剂,以转速500-1700r/min搅拌并升温至50℃-100℃的范围内,接着加入1-20重量份的控制极性部分的树脂,搅拌60-120min,直至溶解成澄清透明的溶液,然后将此溶液冷却到室温,真空抽滤,即得极性树脂溶液;
6、将所获得的极性树脂溶液加入到初混树脂溶液中,搅拌10-20min至溶液均匀,然后添加0.01-5重量份的交联剂,搅拌均匀,得到树脂混合溶液;
7、在千级无尘室中,用安装有在线电晕的狭缝涂布机及逆转涂布技术,将树脂混合溶液涂布于40μm纤维素薄膜上,接着在80-120℃下加热干燥2min,然后冷却且收卷,即得到树脂薄膜。
在又一个方面,本申请的光学膜包括上述树脂薄膜和在所述树脂薄膜上形成的液晶层,其中所述液晶被垂直配向。
本申请的树脂薄膜能使液晶聚合物在柔性材料上快速的完成垂直配向,且该树脂薄膜对液晶层的使用可无影响。树脂薄膜合成的材料价格低廉、性能稳定,可广泛用于液晶显示领域,具有重要的应用价值。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请具体实施例对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本申请实施例的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请的能够实现液晶聚合物垂直配向的树脂薄膜,其表面能为40-75mN/m,纯净水在所述树脂薄膜上的水滴角为0-45°以及所述表面能的极性部分(极性分量)与色散部分(色散分量)的比为0.5-1.8。
本申请的能够实现液晶聚合物垂直配向的树脂薄膜包括基材以及设置在基材上的混合树脂层,所述混合树脂层包括1-20重量份的控制极性部分的树脂,1-15重量份的控制色散部分的树脂,1-15重量份的功能性树脂,0.01-5重量份的交联剂以及70-99重量份的溶剂。
下面以具体的实施例来说明本申请的树脂薄膜的制造过程和薄膜的性能,其中除非具体说明,否则下述实施例中采用的各物质均为市售的。
实施例1
表1制备树脂薄膜的各原料组分
制备方法如下:
1、按表1称取各组分,其中乙醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸乙酯以及水组成溶剂,共计82.1重量份;
2、向搅拌器中添加52.1重量份的溶剂,以转速700r/min启动搅拌器并升温至50℃,接着加入11.85重量份的氨基聚硅氧烷树脂,搅拌30min,直至溶解成澄清透明的溶液;
3、接着加入3.10重量份的羟乙基纤维素,维持温度在50℃,增大转速至1000r/min,搅拌30min,直至溶解成澄清透明的溶液;
4、最后加入1.29重量份的聚醚型聚氨酯,维持温度在50℃,增大转速至1100r/min,搅拌25min,得到初混树脂溶液;
5、向另一个搅拌器中添加剩余重量份的溶剂,以转速1000r/min启动搅拌器并升温至80℃,接着加入1.34重量份的聚乙烯醇树脂,搅拌100min,直至溶解成澄清透明的溶液,然后将此溶液冷却到室温,真空抽滤,即得聚乙烯醇树脂溶液;
6、将所获得的聚乙烯醇树脂溶液加入到初混树脂溶液中,搅拌15min至溶液均匀,然后添加0.32重量份的异氰酸酯交联剂,搅拌均匀,得到树脂混合溶液;
7、在千级无尘室中,用安装有在线电晕的狭缝涂布机及逆转涂布技术,将树脂混合溶液涂布于40μm纤维素薄膜上,接着在80-120℃下加热干燥2min,然后冷却、收卷,即得到透明性、耐热性、耐候性、光学性能优异的树脂薄膜。
对所得到的树脂薄膜进行了测试。采用SDC-200PRO接触角测量仪,测试树脂薄膜的表面能、水滴角以及极性部分与色散部分的数据,计算出极性部分与色散部分比。测试和计算结果如表2所示:
表2
编号 | 表面能(mN/m) | 水滴角(°) | 极性部分与色散部分的比 |
实施例1 | 68.42 | 13.91 | 1.24 |
由表2的结果可以获知本申请的树脂薄膜可以较好地实现液晶垂直配向的功能。
实施例2-实施例6
表3制备树脂薄膜的各原料组分
制备方法同实施例1。
按照实施例1中描述的测试方法和设备对所得到的树脂薄膜进行了测试,测试和计算结果如表4所示:
表4
编号 | 表面能(mN/m) | 水滴角(°) | 极性部分与色散部分的比 |
实施例2 | 67.63 | 15.2 | 1.25 |
实施例3 | 68.21 | 15.7 | 1.27 |
实施例4 | 68.35 | 14.8 | 1.33 |
实施例5 | 65.71 | 21.7 | 1.11 |
实施例6 | 63.24 | 23.5 | 1.06 |
由表4的结果可以获知本申请的由不同配比的组分制备的树脂薄膜也可以较好地实现液晶垂直配向的功能。
实施例7
表5制备树脂薄膜的各原料组分
制备方法如下:
1、按表5称取各组分,其中乙醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸乙酯以及水组成溶剂,共计87.51重量份;
2、向搅拌器中添加55.05重量份的溶剂,以转速700r/min启动搅拌器并升温至50℃,接着加入8.56重量份的氨基聚硅氧烷树脂,搅拌30min,直至溶解成澄清透明的溶液;
3、接着加入1.00重量份的羟丙基纤维素,维持温度在50℃,增大转速至1000r/min,搅拌30min,直至溶解成澄清透明的溶液;
4、最后加入2.52重量份的聚醚型聚氨酯,维持温度在50℃,增大转速至1100r/min,搅拌25min,得到初混树脂溶液;
5、向另一个搅拌器中添加剩余重量份的溶剂,以转速1000r/min启动搅拌器并升温至80℃,接着加入1.71重量份的醇酸树脂,搅拌100min,直至溶解成澄清透明的溶液,然后将此溶液冷却到室温,真空抽滤,即得醇酸树脂溶液;
6、将所获得的聚乙烯醇树脂溶液加入到初混树脂溶液中,搅拌15min至溶液均匀,然后添加0.26重量份的三官能团氮丙啶交联剂,搅拌均匀,得到树脂混合溶液;
7、在千级无尘室中,用安装有在线电晕的狭缝涂布机及逆转涂布技术,将树脂混合溶液涂布于40μm纤维素薄膜上,接着在80-120℃下加热干燥2min,然后冷却、收卷,即得到透明性、耐热性、耐候性、光学性能优异的树脂薄膜。
对所得到的树脂薄膜进行了测试,测试和计算结果如表6所示:
表6
编号 | 表面能(mN/m) | 水滴角(°) | 极性部分与色散部分的比 |
实施例7 | 58.23 | 25.42 | 1.053 |
由表6的结果可以获知本申请的树脂薄膜可以较好地实现液晶垂直配向的功能。
实施例8-实施例12
表7制备树脂薄膜的各原料组分
制备方法同实施例7。
对所得到的树脂薄膜进行了测试,测试和计算结果如表8所示:
表8
编号 | 表面能(mN/m) | 水滴角(°) | 极性部分与色散部分的比 |
实施例8 | 58.77 | 25.32 | 1.09 |
实施例9 | 57.26 | 26.44 | 1.04 |
实施例10 | 57.48 | 26.36 | 0.99 |
实施例11 | 60.22 | 24.9 | 1.16 |
实施例12 | 61.13 | 24.4 | 1.19 |
由表8的结果可以获知本申请的由不同配比的组分制备的树脂薄膜可以较好地实现液晶垂直配向的功能。
实施例13
表9制备树脂薄膜的各原料组分
制备方法如下:
1、按表9称取各组分,其中乙醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸乙酯以及水组成溶剂,共计91.66重量份;
2、向搅拌器中添加61.66重量份的溶剂,以转速700r/min启动搅拌器并升温至50℃,接着加入5.25重量份的丙烯酸树脂,搅拌30min,直至溶解成澄清透明的溶液;
3、接着加入2.25重量份的聚甲基丙烯酸甲酯,维持温度在50℃,增大转速至1000r/min,搅拌30min,直至溶解成澄清透明的溶液;
4、向另一个搅拌器中添加剩余重量份的溶剂,以转速1000r/min启动搅拌器并升温至80℃,接着加入0.67重量份的聚乙烯醇树脂,搅拌100min,直至溶解成澄清透明的溶液,然后将此溶液冷却到室温,真空抽滤,即得聚乙烯醇树脂溶液;
6、将所获得的聚乙烯醇树脂溶液加入到初混树脂溶液中,搅拌15min至溶液均匀,然后添加0.17重量份的异氰酸酯交联剂,搅拌均匀,得到树脂混合溶液;
7、在千级无尘室中,用安装有在线电晕的狭缝涂布机及逆转涂布技术,将树脂混合溶液涂布于40μm纤维素薄膜上,接着在80-120℃下加热干燥2min,然后冷却、收卷,即得到透明性、耐热性、耐候性、光学性能优异的树脂薄膜。
对所得到的树脂薄膜进行了测试,测试和计算结果如表10所示:
表10
编号 | 表面能(mN/m) | 水滴角(°) | 极性部分与色散部分的比 |
实施例13 | 52.43 | 32.7 | 0.85 |
由表10的结果可以获知本申请的树脂薄膜可以较好地实现液晶垂直配向的功能。
实施例14-实施例18
表11制备树脂薄膜的各原料组分
制备方法同实施例13。
对所得到的树脂薄膜进行了测试,测试和计算结果如表12所示:
表12
编号 | 表面能(mN/m) | 水滴角(°) | 极性部分与色散部分的比 |
实施例14 | 53.21 | 32.52 | 0.87 |
实施例15 | 52.88 | 31.92 | 0.91 |
实施例16 | 52.34 | 31.46 | 0.88 |
实施例17 | 51.96 | 32.58 | 0.82 |
实施例18 | 53.24 | 32.66 | 0.92 |
由表2、6、10以及12的结果可以获知本申请的由不同树脂类型的组分制备的树脂薄膜可以较好地实现液晶垂直配向的功能。
对比例1
表13制备树脂薄膜的各原料组分
制备过程如下:
1、按表13称取各组分,其中乙醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸乙酯以及水组成溶剂,共计71.01重量份;
2、向搅拌器中添加51.01重量份的溶剂,以转速700r/min启动搅拌器并升温至50℃,接着加入4.14重量份的氨基聚硅氧烷树脂,搅拌30min,直至溶解成澄清透明的溶液;
3、接着加入2.68重量份的羟乙基纤维素,维持温度在50℃,增大转速至1000r/min,搅拌30min,直至溶解成澄清透明的溶液;
4、最后加入20.72重量份的聚醚型聚氨酯,维持温度在50℃,增大转速至1100r/min,搅拌25min,得到初混树脂溶液;
5、向另一个搅拌器中添加20.00重量份的溶剂,以转速1000r/min启动搅拌器并升温至80℃,接着加入1.16重量份的聚乙烯醇树脂,搅拌100min,直至溶解成澄清透明的溶液,然后将此溶液冷却到室温,真空抽滤,即得聚乙烯醇树脂溶液;
6、将所获得的聚乙烯醇树脂溶液加入到初混树脂溶液中,搅拌15min至溶液均匀,然后添加0.28重量份的异氰酸酯交联剂,搅拌均匀,得到树脂混合溶液;
7、在千级无尘室中,用安装有在线电晕的狭缝涂布机及逆转涂布技术,将树脂混合溶液涂布于40μm纤维素薄膜上,接着在80-120℃下加热干燥2min,然后冷却、收卷,即得到透明性、耐热性、耐候性、光学性能优异的树脂薄膜。
对所得到的树脂薄膜进行了测试,测试和计算结果如表14所示:
表14
编号 | 表面能(mN/m) | 水滴角(°) | 极性部分与色散部分的比 |
对比例1 | 38.36 | 64.17 | 0.18 |
由表14的结果可以获知对比例1获得的树脂薄膜不能实现液晶垂直配向的功能。原因至少在于控制色散部分的树脂即聚醚型聚氨酯的份数超出限定范围,导致得到的树脂薄膜的表面能较低,极性部分较低,液晶分子完成配向的作用力达不到,从而无法垂直配向。
总之,本申请的能够实现液晶聚合物垂直配向的树脂薄膜不仅能较好地完成液晶垂直配向,而且能大大节约成本。
本申请上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同,各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾,均可以组合形成更优的实施例,考虑到行文简洁,在此则不再赘述。
还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种能够实现液晶聚合物垂直配向的树脂薄膜,其特征在于,所述树脂薄膜的表面能为40-75mN/m,纯净水在所述树脂薄膜上的水滴角为0-45°以及所述表面能的极性部分与色散部分的比为0.5-1.8。
2.如权利要求1所述的树脂薄膜,其中所述树脂薄膜的表面能为48-70mN/m,纯净水在所述树脂薄膜上的水滴角为2-35°以及所述树脂薄膜的表面能的极性部分与色散部分的比为0.8-1.4。
3.一种能够实现液晶聚合物垂直配向的树脂薄膜,其特征在于,包括基材以及设置在所述基材上的混合树脂层,所述混合树脂层包括1-20重量份的控制极性部分的树脂、1-15重量份的控制色散部分的树脂、1-15重量份的功能性树脂、0.01-5重量份的交联剂以及70-99重量份的溶剂。
4.如权利要求3所述的树脂薄膜,其中所述控制极性部分的树脂选自由环氧树脂、聚乙烯醇树脂、醛酮树脂以及醇酸树脂组成的组;所述控制色散部分的树脂选自由聚对苯二甲酸乙二醇酯、三醋酸纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸脂以及聚氨酯树脂组成的组;所述功能性树脂选自由丙烯酸树脂、纤维素树脂以及聚硅氧烷树脂组成的组。
5.如权利要求4所述的树脂薄膜,其中所述聚硅氧烷树脂选自氨基聚硅氧烷树脂;所述纤维素选自羟乙基纤维素和羟丙基纤维素;所述聚氨酯树脂选自聚醚型聚氨酯树脂;所述交联剂选自由异氰酸酯型交联剂、环氧型交联剂、氮丙啶型交联剂、多元醇型交联剂组成的组;可选地,所述环氧型交联剂选自环氧硅烷交联剂或二氨基二苯砜;所述氮丙啶型交联剂是三官能团氮丙啶交联剂GY-255;所述多元醇型交联剂是乙二醇、甘油或三羟甲基丙烷。
6.如权利要求3-5中任一项所述的树脂薄膜,其中所述基材选自由聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚酯薄膜、纤维素薄膜和聚烯烃薄膜组成的组。
7.如权利要求3-5中任一项所述的树脂薄膜,其中所述基材为拉伸型、吹塑型、涂布型或流涎型中的一种或多种。
8.如权利要求3-5中任一项所述的树脂薄膜,其中所述树脂薄膜是各向同性的。
9.一种制备如权利要求1-8中任一项所述的树脂薄膜的方法,包括将1-20重量份的控制极性部分的树脂,1-15重量份的控制色散部分的树脂,1-15重量份的功能性树脂,0.01-5重量份的交联剂以及70-99重量份的溶剂混合形成树脂混合溶液,接着将所述树脂混合溶液涂布在基材上,烘干即得到所述树脂薄膜。
10.一种光学膜,包括如权利要求1-8中任一项所述的树脂薄膜和在所述树脂薄膜上形成的液晶层,其中所述液晶被垂直配向。
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