CN117818183A - 一种低雾高透离型膜用聚酯薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种低雾高透离型膜用聚酯薄膜及其制备方法，所述聚酯薄膜包括上表层、下表层以及芯层，上表层和下表层由下述质量百分比的原料组成：抗粘粒子8％‑10％，折射率为1.63‑1.65的聚酯切片90％‑92％，抗粘粒子为折射率为1.46的聚4‑甲基‑1‑戊烯；芯层由下述质量百分比的原料组成：抗静电粒子5％‑7％，折射率为1.63‑1.65的聚酯切片92‑95％，抗静电粒子为折射率为2.0的氧化锌。本申请通过采用高折射率的聚酯切片作为基础，表层采用低折射率的抗粘粒子，芯层采用高折射率的抗静电粒子，形成高折射率芯层与低折射率表层的组合，利用折射率匹配的方式，通过改变光波的传播特性来提高总体透光率，同时表层采用的有机抗粘粒子可以有效避免无机粒子对雾度的影响，可以有效降低薄膜的雾度。
Description
技术领域
本申请涉及一种高分子领域的聚脂薄膜，尤其涉及用于光学等领域所采用的离型膜的聚酯薄膜，特别涉及一种低雾高透离型膜用聚酯薄膜及其制备方法。
背景技术
高分子领域的聚酯薄膜表现出卓越的机械性能、尺寸稳定性、耐化学性和电气绝缘性，被广泛用于包装、电子电器和光学等领域。在光学等领域，各种离型膜常常得到应用。例如，在用于粘接透明光学组件的CA光学胶中，正反两面均覆盖有一层离型膜。又如，在LCD显示领域的偏光片上，PSA压敏胶层的外侧也通常涂覆有一层离型膜。
在光学领域使用的离型膜有时需要同时具备一定的光学性能，因此需要具有高透明度和低雾度，以提高透射光线的利用效率。
CN 111634088 A公开了一种高透明抗静电BOPET离型基膜及其制备方法，该现有技术的BOPET离型基膜由上表层、下表层和芯层构成，上表层和下表层为抗粘层，其原料按重量百分比计，含有3.0-5.0％的抗粘母料，余量为超有光聚酯切片；芯层为支撑层，其原料按重量百分比计，含有2.0-4.0％的抗静电母料，余量为超有光聚酯切片。
从该现有技术记载的实施例和对比例中可以看出，与二氧化硅粒子相比，该技术中使用的有机球形抗粘粒子在降低雾度和提高透明度方面具有一定的帮助。然而，该技术没有详细披露有机球形抗粘粒子的制备材料，只强调其折射率为1.52，接近聚酯薄膜的折射率1.57。
通常情况下，一般光学领域所使用的PET聚酯薄膜具有较高的折射率，通常在1.63至1.65之间，而在普通食品包装等领域，对薄膜透光性的要求较低，因此采用的聚酯薄膜折射率通常为1.57。因此，从该现有技术实施例提供的性能参数来看，该技术的离型膜基膜具有相对较低的雾度，但其透明度参数尚不清楚。此外，该技术的核心层和表层都采用了低折射率的聚酯材料，这使其无法满足在光学领域高折射率应用场景下的需求。
发明内容
本申请要解决的技术问题是提供一种低雾高透离型膜用聚酯薄膜及其制备方法，以减少或避免前面所提到的问题。
为解决上述技术问题，本申请提出了一种低雾高透离型膜用聚酯薄膜，包括上表层、下表层以及芯层，其中，上表层和下表层为抗粘层，其中添加有抗粘粒子；芯层为支撑层，其中添加有抗静电粒子；其中，所述上表层和下表层由下述质量百分比的原料组成：抗粘粒子8％-10％，折射率为1.63-1.65的聚酯切片90％-92％，其中，抗粘粒子为折射率为1.46的聚4-甲基-1-戊烯；所述芯层由下述质量百分比的原料组成：抗静电粒子5％-7％，折射率为1.63-1.65的聚酯切片92-95％，其中，抗静电粒子为折射率为2.0的氧化锌。
优选地，所述上表层和/或下表层的外侧涂覆一层高折射率涂层，具有所述高折射率涂层的低雾高透离型膜用聚酯薄膜的整体折射率为1.69-1.73。
优选地，高折射率涂层由三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯、环己烷二甲醇二丙烯酸酯、纳米氮化硅、正辛基三甲氧基硅烷组成。
优选地，所述高折射率涂层的各组分的质量比分别是，三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯：环己烷二甲醇二丙烯酸酯：纳米氮化硅：正辛基三甲氧基硅烷为(25～35)：(20～30)：(5～10)：(30～60)。
本申请还提出了一种制备上述低雾高透离型膜用聚酯薄膜的方法，包括如下步骤：将折射率为1.46的聚4-甲基-1-戊烯与折射率为1.63-1.65的光学级PET聚酯切片混合成表层混合料，将折射率为2.0的氧化锌与折射率为1.63-1.65的光学级PET聚酯切片混合成芯层混合料；分别以表层混合料为原料，经挤出机熔融挤出的物料作为上表层和下表层，同时以芯层混合料为原料，经挤出机熔融挤出的物料作为芯层，经过多层共挤工艺制成三层结构厚片，然后对厚片进行双向拉伸制备低雾高透离型膜用聚酯薄膜。
本申请进一步提出了另一种制备上述低雾高透离型膜用聚酯薄膜的方法，包括如下步骤：将折射率为1.46的聚4-甲基-1-戊烯与折射率为1.63-1.65的光学级PET聚酯切片混合成表层混合料，将折射率为2.0的氧化锌与折射率为1.63-1.65的光学级PET聚酯切片混合成芯层混合料；分别以表层混合料为原料，经挤出机熔融挤出的物料作为上表层和下表层，同时以芯层混合料为原料，经挤出机熔融挤出的物料作为芯层，经过多层共挤工艺制成三层结构厚片，将制备的高折射率涂料涂布到厚片上，然后对厚片进行双向拉伸制备具有高折射率涂层的低雾高透离型膜用聚酯薄膜。
本申请通过采用高折射率的聚酯切片作为基础，表层采用低折射率的抗粘粒子，芯层采用高折射率的抗静电粒子，形成高折射率芯层与低折射率表层的组合，利用折射率匹配的方式，通过改变光波的传播特性来提高总体透光率，同时表层采用的有机抗粘粒子可以有效避免无机粒子对雾度的影响，可以有效降低薄膜的雾度。
附图说明
以下附图仅旨在于对本申请做示意性说明和解释，并不限定本申请的范围。
图1显示的是根据本申请的一个具体实施例的低雾高透离型膜用聚酯薄膜的结构示意图。
图2显示的是根据本申请的另一个具体实施例的低雾高透离型膜用聚酯薄膜的结构示意图。
具体实施方式
为了对本申请的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本申请的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。
正如背景技术所述，CN 111634088 A中用于离型膜的聚酯薄膜采用的原料切片为普通包装用聚酯，因而无法适应光学领域高折射率应用场景下的需求。因而本申请在该现有技术的基础上，提出了一种改进的低雾高透离型膜用聚酯薄膜及其制备方法。
具体地，如图1所示，本申请的低雾高透离型膜用聚酯薄膜同样包括上表层1、下表层2以及芯层3，其中，上表层1和下表层2为抗粘层，其中添加有抗粘粒子；芯层为支撑层，其中添加有抗静电粒子。与现有技术不同的是，为适应光学领域的广泛需求，本申请的聚脂薄膜中未采用折射率1.57的超有光聚酯切片，而是采用了折射率为1.63-1.65的聚酯切片。其中，上表层1和下表层2的原料组分质量百分比为：抗粘粒子8％-10％，折射率为1.63-1.65的聚酯切片90％-92％，抗粘粒子采用的是折射率为1.46左右的聚4-甲基-1-戊烯。芯层的原料组分质量百分比为：抗静电粒子5％-7％，折射率为1.63-1.65的聚酯切片92-95％，其中抗静电粒子采用的是折射率为2.0左右的氧化锌。
本申请的低雾高透离型膜用聚酯薄膜的制备方法包括如下步骤：将折射率为1.46的聚4-甲基-1-戊烯与折射率为1.63-1.65的光学级PET聚酯切片混合成表层混合料，将折射率为2.0的氧化锌与折射率为1.63-1.65的光学级PET聚酯切片混合成芯层混合料；分别以表层混合料为原料，经挤出机熔融挤出的物料作为上表层1和下表层2，同时以芯层混合料为原料，经挤出机熔融挤出的物料作为芯层3，经过多层共挤工艺制成三层结构厚片，然后对厚片进行双向拉伸制备低雾高透离型膜用聚酯薄膜。
实施例1
上表层1原料质量百分比：聚4-甲基-1-戊烯8％，其余为PET聚酯切片。
下表层2原料质量百分比：聚4-甲基-1-戊烯8％，其余为PET聚酯切片。
芯层3原料质量百分比：粒径5μm的氧化锌5％，其余为PET聚酯切片。
测量制备的三层结构的低雾高透离型膜用聚酯薄膜的各项参数如下：拉伸强度310MPa，透光率93％，雾度小于0.5％。其中，上表层1的厚度8μm，下表层2的厚度8μm，芯层3的厚度40μm。
实施例2
上表层1原料质量百分比：聚4-甲基-1-戊烯10％，其余为PET聚酯切片。
下表层2原料质量百分比：聚4-甲基-1-戊烯10％，其余为PET聚酯切片。
芯层3原料质量百分比：粒径8μm的氧化锌7％，其余为PET聚酯切片。
测量制备的三层结构的低雾高透离型膜用聚酯薄膜的各项参数如下：拉伸强度325MPa，透光率94％，雾度小于0.5％。其中，上表层1的厚度10μm，下表层2的厚度10μm，芯层3的厚度50μm。
实施例3
上表层1原料质量百分比：聚4-甲基-1-戊烯8％，其余为PET聚酯切片。
下表层2原料质量百分比：聚4-甲基-1-戊烯10％，其余为PET聚酯切片。
芯层3原料质量百分比：粒径6μm的氧化锌6％，，其余为PET聚酯切片。
测量制备的三层结构的低雾高透离型膜用聚酯薄膜的各项参数如下：拉伸强度321MPa，透光率92％，雾度小于0.5％。其中，上表层1的厚度8μm，下表层2的厚度10μm，芯层3的厚度40μm。
对比例1
上表层1原料质量百分比：粒径5μm的二氧化硅8％，其余为PET聚酯切片。
下表层2原料质量百分比：粒径5μm的二氧化硅10％，其余为PET聚酯切片。
芯层3原料质量百分比：十二烷基硫酸钠5％，其余为PET聚酯切片。
测量制备的三层结构的聚酯薄膜的各项参数如下：拉伸强度250MPa，透光率85％，雾度2.5％。其中，上表层1的厚度8μm，下表层2的厚度10μm，芯层3的厚度40μm。
本申请通过采用高折射率的聚酯切片作为基础，表层采用低折射率的抗粘粒子，芯层采用高折射率的抗静电粒子，形成高折射率芯层与低折射率表层的组合，利用折射率匹配的方式，通过改变光波的传播特性来提高总体透光率，同时表层采用的有机抗粘粒子可以有效避免无机粒子对雾度的影响，可以有效降低薄膜的雾度。
进一步地，图2显示了根据本申请的另一个具体实施例的低雾高透离型膜用聚酯薄膜的结构示意图，图中虚线所示膜层为离型剂层4。因为离型剂层4不属于本申请的低雾高透离型膜用聚酯薄膜的一部分，因而在图2中特意进行了分解显示。在前述实施例中，本申请的基本思路为采用不同折射率的膜层组合来提高薄膜的透光性。然而，离型膜是由聚酯薄膜和离型剂层构成的，而一般硅油型离型剂的折射率相对较低，通常为1.4左右。因而在表层形成有离型剂层之后，整个离型膜会由于折射率匹配偏差而产生彩虹纹。
经过实验发现，可以通过在表层的外侧涂覆一层高折射率涂层5的方式，来避免产生彩虹纹，也就是可以在上表层1和/或下表层2的外侧涂覆一层高折射率涂层5，使具有所述高折射率涂层5的聚脂薄膜的整体折射率调整为1.69-1.73，如图2所示。在图示具体实施例中，优选仅在与离型剂层4相邻的上表层1的外侧涂覆高折射率涂层5以节约成本。当然，为了可以正反两面任意使用，也可以在上表层1和下表层2的外侧均涂覆高折射率涂层5。
在一个具体实施例中，所述高折射率涂层5由三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯、环己烷二甲醇二丙烯酸酯、纳米氮化硅、正辛基三甲氧基硅烷组成。在图2所示具体实施例中，所述高折射率涂层5优选通过在线涂布的方式形成在上表层1的外侧，也就是在经过多层共挤工艺制成三层结构的厚片之后，可以将制备的高折射率涂料涂布到厚片上，然后随着厚片拉伸成所需厚度的薄膜，其表面涂布的涂料随着拉伸变薄，在拉伸过程中同时经历机械变形和高温化学变化之后固化形成在高折射率涂层5。
进一步地，在一个具体实施例中，所述高折射率涂层5的各组分的质量比分别是，三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯：环己烷二甲醇二丙烯酸酯：纳米氮化硅：正辛基三甲氧基硅烷为(25～35)：(20～30)：(5～10)：(30～60)。
在另一个具体实施例中，构成高折射率涂层5的涂料可以通过如下步骤制备获得：将正辛基三甲氧基硅烷和纳米氮化硅添加到加热搅拌釜中，加热至55-60℃一次搅拌3-5小时，冷却至室温，制成混合料备用；将三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯和环己烷二甲醇二丙烯酸酯添加到混合釜中，室温下二次搅拌30-60分钟；将混合料添加到混合釜中，室温下搅拌2-3小时，从而制备获得所述高折射率涂料。
为了提高氮化硅的分散性提高涂层的均匀性，本申请还提出了对氮化硅进行表面改性的方法，包括如下步骤：将100重量份的5-10纳米的氮化硅搅拌分散至装有200-300重量份的去离子水的反应釜中，制成分散液；在反应釜中对分散液进行搅拌的同时加入30-40重量份的乙二醇；继续搅拌的同时加入10-15重量份的聚二甲基硅氧烷，80℃下搅拌12-18小时；将反应釜中的混合物转移至减压蒸馏器中进行减压蒸馏，将水份去除；然后在减压整流器中加入10-15重量份的质量浓度30％的氢氧化铵以及15-25重量份的乙二醇，搅拌的同时减压蒸馏，将减压整流器中的固含量浓缩至55-65wt％；将减压整流器中的浓缩物转移至过滤器中，滤出固体，最后将滤出的固体送至干燥器中，180-200摄氏度干燥1-1.5小时，制得所述经表面改性的纳米氮化硅。
实施例4-6和对比例2-4
以下述参数制备本申请的高折射率涂料，其中所述高折射率涂料的各组分别以A、B、C、D表示三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯、环己烷二甲醇二丙烯酸酯、纳米氮化硅、正辛基三甲氧基硅烷。加热搅拌釜中搅拌为一次搅拌，时间为小时h，混合釜中搅拌为二次搅拌，时间为分钟m。
将实施例4-6和对比例2-4制备的高折射率涂料，经在线涂布工艺涂布到实施例1挤出的厚片上，经厚片拉伸在上表层1外侧形成高折射率涂层5，测试性能参数如下表所示。其中，以聚酯薄膜和高折射率涂层5作为整体测试透光率和折射率。
| 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | |
| 透光率％ | 95.1 | 94.3 | 96.5 | 73.4 | 65.6 | 70.7 |
| 折射率 | 1.69 | 1.73 | 1.71 | 1.60 | 1.55 | 1.61 |
通过以上实施例以及对比例的性能参数对比可见，通过在线涂布的方式在聚脂薄膜的表面形成高折射率光学涂层，可以获得优异的透光率和折射率。
实施例7
将实施例4-6和对比例2-4制备的高折射率涂料经在线涂布工艺涂布到实施例1挤出的厚片上，经厚片拉伸在上表层1外侧形成高折射率涂层5，然后进一步通过离线涂布在高折射率涂层2的外侧涂布获得离型剂层4，制备获得离型膜，测试离型膜的性能参数如下表所示。其中，以聚酯薄膜和高折射率涂层5作为整体测试透光率和折射率。其中，所述离型剂层4采用市售折射率1.4左右的以聚丙烯酸酯树脂和聚二甲基硅氧烷为主要成分的硅油型离型剂，液态离型剂的透光度大于等于90％，离型剂层4的涂覆厚度为5μm。
| 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | |
| 透光率％ | 89.9 | 90.1 | 90.3 | 68.5 | 67.4 | 68.3 |
| 有无彩虹纹 | 无 | 无 | 无 | 有 | 有 | 有 |
通过上述实施例的参数对比可见，采用本申请的以各膜层折射率匹配的方式制备的聚酯薄膜，具备优异的高透光性和低雾度特点，而且通过涂覆高折射率涂层，可以进一步改善离型膜的抗彩虹纹性能。
本领域技术人员应当理解，虽然本申请是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本申请的保护范围。
以上所述仅为本申请示意性的具体实施方式，并非用以限定本申请的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本申请的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本申请保护的范围。
Claims (6)
1.一种低雾高透离型膜用聚酯薄膜，包括上表层、下表层以及芯层，其中，上表层和下表层为抗粘层，其中添加有抗粘粒子；芯层为支撑层，其中添加有抗静电粒子；其特征在于，所述上表层和下表层由下述质量百分比的原料组成：抗粘粒子8％-10％，折射率为1.63-1.65的聚酯切片90％-92％，其中，抗粘粒子为折射率为1.46的聚4-甲基-1-戊烯；所述芯层由下述质量百分比的原料组成：抗静电粒子5％-7％，折射率为1.63-1.65的聚酯切片92-95％，其中，抗静电粒子为折射率为2.0的氧化锌。
2.如权利要求1所述的低雾高透离型膜用聚酯薄膜，其特征在于，所述上表层和/或下表层的外侧涂覆一层高折射率涂层，具有所述高折射率涂层的低雾高透离型膜用聚酯薄膜的整体折射率为1.69-1.73。
3.如权利要求2所述的低雾高透离型膜用聚酯薄膜，其特征在于，高折射率涂层由三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯、环己烷二甲醇二丙烯酸酯、纳米氮化硅、正辛基三甲氧基硅烷组成。
4.如权利要求3所述的低雾高透离型膜用聚酯薄膜，其特征在于，所述高折射率涂层的各组分的质量比分别是，三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯：环己烷二甲醇二丙烯酸酯：纳米氮化硅：正辛基三甲氧基硅烷为(25～35)：(20～30)：(5～10)：(30～60)。
5.一种如权利要求1所述的低雾高透离型膜用聚酯薄膜的制备方法，包括如下步骤：将折射率为1.46的聚4-甲基-1-戊烯与折射率为1.63-1.65的光学级PET聚酯切片混合成表层混合料，将折射率为2.0的氧化锌与折射率为1.63-1.65的光学级PET聚酯切片混合成芯层混合料；分别以表层混合料为原料，经挤出机熔融挤出的物料作为上表层和下表层，同时以芯层混合料为原料，经挤出机熔融挤出的物料作为芯层，经过多层共挤工艺制成三层结构厚片，然后对厚片进行双向拉伸制备低雾高透离型膜用聚酯薄膜。
6.一种如权利要求2-4之一所述的低雾高透离型膜用聚酯薄膜的制备方法，包括如下步骤：将折射率为1.46的聚4-甲基-1-戊烯与折射率为1.63-1.65的光学级PET聚酯切片混合成表层混合料，将折射率为2.0的氧化锌与折射率为1.63-1.65的光学级PET聚酯切片混合成芯层混合料；分别以表层混合料为原料，经挤出机熔融挤出的物料作为上表层和下表层，同时以芯层混合料为原料，经挤出机熔融挤出的物料作为芯层，经过多层共挤工艺制成三层结构厚片，将制备的高折射率涂料涂布到厚片上，然后对厚片进行双向拉伸制备具有高折射率涂层的低雾高透离型膜用聚酯薄膜。
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