一種光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜及其制備方法及一種增亮膜與流程

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本發(fā)明涉及光學(xué)薄膜，尤其涉及一種光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜及其制備方法及一種增亮膜。

背景技術(shù)：

光學(xué)用聚酯薄膜具有透光率高、霧度低、亮度高、不泛黃、附著力好、平整度好、無明暗紋、耐高溫和紫外線照射、挺度佳、抗燒裂、不易破損等特點。光學(xué)用聚酯膜廣泛應(yīng)用于光學(xué)和光電子技術(shù)領(lǐng)域，制造各種光學(xué)儀器。其中使用量最大的應(yīng)用領(lǐng)域是在平板顯示領(lǐng)域中，如在液晶顯示器中可以用到7-8張具有不同功能的PET型光學(xué)膜(2張光擴散膜，1張增亮膜，2張相位差膜，1張防眩光膜，1張屏蔽導(dǎo)電膜)。這些功能性光學(xué)膜主要是通過在光學(xué)用聚酯膜表面涂覆各種功能性涂層所得。

現(xiàn)有的功能性光學(xué)薄膜的基材無預(yù)涂層，在功能性涂層與膜基材表面之間接觸的活性點較少，導(dǎo)致涂層液體不易滲入，難以與其形成吸附；若基材光澤度和透光率高，則基材表面粗糙度較低，導(dǎo)致涂層液體與膜基材表面粘結(jié)點少。同時由于無預(yù)涂層的光學(xué)用聚酯膜本身具有膜表面結(jié)晶高度取向，導(dǎo)致的涂層分子難以滲透入膜內(nèi)，也使其不易與涂層形成良好的界面粘接。因此，現(xiàn)有功能性光學(xué)薄膜的基材層與功能性涂層之間的附著力較差。如果需要解決上述問題就需要在光學(xué)用聚酯膜表面做預(yù)涂層處理。

目前針對液晶背光模組中的的光學(xué)膜(擴散膜、增亮膜、防眩膜等)所用的涂布膠水可以分為兩類：溶劑型膠水和無溶劑型膠水，溶劑型膠水對于基材會有一定的溶脹與滲透作用，從而在膠水的附著方面優(yōu)于無溶劑型膠水。無溶劑型膠水主要指無溶劑型UV膠水，主要使用在增亮膜的制程中。

因此，為了提升增亮膜中無溶劑型UV膠水與基材的附著力，需要在聚酯膜表面做特定的預(yù)涂層，目前比較多的涂層為聚酯、丙烯酸樹酯、以及聚氨酯涂層材料。但是這類材料一般都是大分子的鏈段與固化劑配比，在橫拉的高溫下固化干燥成型，并不能完全適用于增亮用無溶劑型UV膠水的附著，存在著透光率低，霧度較高，附著力低的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有增亮膜中的無溶劑型UV膠水與聚酯基材的附著性較差的問題，本發(fā)明提供一種光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜及其制備方法及一種增亮膜。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜，所述光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜包括聚酯基材層和預(yù)涂層，所述聚酯基材層的至少一個表面涂覆有預(yù)涂層；所述預(yù)涂層包括聚氨酯丙烯酸酯(acrylic-polyurethane，PUA)和有機粒子，所述有機粒子通過聚氨酯丙烯酸酯粘接在基材層的表面上。

進一步的，所述聚氨酯丙烯酸酯是由聚氨酯預(yù)聚體與丙烯酸單體共聚制得。

進一步的，所述聚氨酯丙烯酸酯是由聚氨酯預(yù)聚體與丙烯酸單體經(jīng)在線涂布于聚酯基材層(也稱為聚酯薄膜)表面，在拉伸過程中的高溫下反應(yīng)聚合而成。

進一步的，所述的丙烯酸單體為硬性丙烯酸單體與軟性丙烯酸單體的組合物。

進一步的，所述聚酯基材層的一個表面(單面)涂覆有預(yù)涂層。

進一步的，所述聚酯基材層的兩個表面(雙面)涂覆有預(yù)涂層。

進一步的，所述聚酯基材層是現(xiàn)有的聚酯薄膜。

進一步的，聚酯基材層的厚度為20-300μm。

進一步的，所述預(yù)涂層的厚度為0.05-0.1μm。

所述預(yù)涂層也稱為底涂層。

所述預(yù)涂層中，所述有機粒子是具有抗粘連作用的納米有機微珠。

所述的聚酯基材層為聚酯切片熔融擠出，經(jīng)雙向拉伸制得。

進一步的，在所述的光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜中，所述有機粒子選自聚苯乙烯(PS)微球、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(MS)微球、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)微球、或聚酰胺(PA)微球中的一種或至少兩種的組合。

進一步的，所述有機粒子的粒徑為10-100nm。

進一步的，所述有機粒子的粒徑優(yōu)選為30-60nm。

進一步的，所述有機粒子的光學(xué)折射率在1.43-1.70，其中優(yōu)選為1.60。

進一步的，所述有機粒子優(yōu)選為PET微球。

進一步的，所述聚酯基材層為純的聚酯基材層，不添加任何功能性助劑。

所述聚酯選自PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PBT(聚對苯二甲酸丁二醇酯)、PBN(聚萘二甲酸丁二酯)、PCT(聚對苯二甲酸1,4-環(huán)己烷二甲酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PTN(聚萘二酸丙二醇酯)、或PTT(聚對苯二甲酸1,3丙二醇酯)中的一種或至少兩種的組合物。

進一步的，在所述的光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜中，所述預(yù)涂層的原料包括下述組份：

異氰酸酯28-47％、聚多元醇27-45％、親水?dāng)U鏈劑2-6％、中和劑1-5％，甲基丙烯酸甲酯0-16％，丙烯酸正丁酯0-24％；所述百分?jǐn)?shù)為重量百分含量。

進一步的，所述預(yù)涂液的原料包括下述組份：

異氰酸酯28.44-46.71％、聚多元醇27.30-44.83％、親水?dāng)U鏈劑2.34％-5.48％、中和劑1.76％-4.12％，甲基丙烯酸甲酯0-15.65％，丙烯酸正丁酯0-23.47％。

進一步的，在所述的光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜中，所述預(yù)涂層的原料包括下述組份：

異氰酸酯36.64-38.04％、聚多元醇32.34-38.36％、親水?dāng)U鏈劑3.85-5.38％、中和劑2.84-4.05％，甲基丙烯酸甲酯6.76-8.68％，丙烯酸正丁酯11.51-11.65％；所述百分?jǐn)?shù)為重量百分含量。

進一步的，所述預(yù)涂層的原料包括下述組份：

異氰酸酯38.04％、聚多元醇33.34％、親水?dāng)U鏈劑5.38％、中和劑4.05％，甲基丙烯酸甲酯7.68％，丙烯酸正丁酯11.51％；所述百分?jǐn)?shù)為重量百分含量。

進一步的，所述的異氰酸酯為肪族異氰酸酯。所述的異氰酸酯優(yōu)選為脂肪族二異氰酸酯。

進一步的，所述的聚多元醇為聚酯二元醇或者聚醚二元醇，其中優(yōu)選為聚醚二元醇。

進一步的，所述異氰酸酯中的-NCO基團含量與聚多元醇中的-OH基團含量比為3-9:1。

進一步的，在所述的光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜中，所述的異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)，所述的聚多元醇為聚氧化丙烯二醇(PPG)。

所述的親水?dāng)U鏈劑簡稱為擴鏈劑，為陰離子型親水?dāng)U鏈劑，優(yōu)選為2,2-二羥甲基丙酸(DMPA)。

所述的中和劑為堿類中和劑，其中優(yōu)選為三乙胺(TEA)。

進一步的，在所述的光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜中，在制備過程中，所述預(yù)涂層的原料先配制成預(yù)涂液，所述預(yù)涂液的制備過程如下：

(1)制備聚氨酯預(yù)聚體

利用異氰酸酯、聚多元醇、親水?dāng)U鏈劑、和中和劑制備聚氨酯預(yù)聚體乳液；

(2)制備預(yù)涂液

利用步驟(1)得到的聚氨酯預(yù)聚體乳液、甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸正丁酯制備預(yù)涂液。

進一步的，在制備聚氨酯預(yù)聚體的過程中，需添加去離子水，調(diào)節(jié)聚氨酯預(yù)聚體乳液的固含量。進一步的，所述聚氨酯預(yù)聚體乳液的固含量是10％。

進一步的，在制備預(yù)涂液的過程中，可以添加去離子水調(diào)節(jié)預(yù)涂液的固含量。

進一步的，所述預(yù)涂液的固含量是10％。

進一步的，在所述的光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜中，在制備過程中，向預(yù)涂液中加入引發(fā)劑，引發(fā)劑的添加量是預(yù)涂液中固體成份總重量的0-1.2％。

進一步的，在制備過程中，所述引發(fā)劑的添加量是預(yù)涂液中固體成份總重量的0.3-1.2％。

進一步的，在制備過程中，所述引發(fā)劑的添加量是預(yù)涂液中固體成份總重量的0.3-0.6％。

所述的引發(fā)劑為水溶熱分解類型的引發(fā)劑，其中優(yōu)選為過硫酸鉀(KPS)。

所述引發(fā)劑(如KPS)的添加量優(yōu)選為0.6％。

進一步的，在所述的光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜中，在制備過程中，向預(yù)涂液中加入有機粒子，所述有機粒子的添加量為預(yù)涂液中固體成份總重量的0.1-0.2％。

本發(fā)明還提供一種增亮膜，包括基膜和增亮層，所述基膜為本發(fā)明所述的光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜。所述增亮層粘接在基膜(或稱為基材)的一個表面上。進一步的，所述增亮層是由無溶劑型UV膠水制得的增亮結(jié)構(gòu)層。進一步的，所述無溶劑型UV膠水是無溶劑型UV丙烯酸樹脂膠水。

進一步的，所述增亮膜還包括背涂層，所述增亮層粘接在基膜的一個表面上，所述背涂層粘接在基膜的另一個表面上。

本發(fā)明還提供一種制備所述的光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜的方法，所述方法包括下述步驟：

將聚酯基材層的材料通過擠出機擠出鑄片，然后將鑄片縱向拉伸，然后對基材層的表面進行電暈處理，然后在電暈面上在線涂布預(yù)涂液，然后橫向拉伸，最后牽引收卷，制得所述的光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜。

所述聚氨酯預(yù)聚體是封端聚氨酯預(yù)聚體。

進一步的，上述制備光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜的方法包括下述步驟：

1、光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜所用原料的制備

(1)、封端聚氨酯預(yù)聚體的制備：

將一定量的聚醚二元醇在120℃真空脫水2h備用，然后在裝有攪拌器、溫度計、冷凝管的四口燒瓶中加入異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)，通入氮氣，升溫至50℃加入處理過的聚醚二元醇(PPG)，繼續(xù)升溫至80℃，反應(yīng)2小時，加人DMPA，繼續(xù)反應(yīng)2小時，降溫至45℃，加三乙胺中和，0.5小時后降溫至30℃，加入一定量的去離子水分散，高速攪拌，制得PU預(yù)聚體乳液。PU預(yù)聚體乳液的固含量是10％。

(2)、預(yù)涂液的制備

將步驟(1)制得的PU預(yù)聚體乳液，在高速攪拌(1000r/min)下加入一定配比量的丙烯酸單體(甲基丙烯酸單體(MMA)與丙烯酸丁酯(BA))，攪拌2小時混合均勻以后，然后加入一定配比量的PET微球，攪拌0.5小時以后，在預(yù)涂液使用前加入引發(fā)劑KPS，攪拌0.5小時后，可以打入在線涂布機進行涂層生產(chǎn)使用。

2、配方比(重量百分比)：

(1)、聚酯基材層配比：100％的PET加入擠出機擠出鑄片；

(2)、預(yù)涂層配比：

制備出預(yù)涂液，將預(yù)涂液的固含控制在10％，然后將0.1-0.2％的30-60nm的PET粒子加入到預(yù)涂液中，500r/min的速度攪拌30min(PET粒子的添加量是相對于預(yù)涂液固體含量的添加量，比如10％固含的預(yù)涂液100g，其中固體份量為10g，PET粒子的添加量為10g×0.1％＝0.01g)。

3、光學(xué)用預(yù)涂聚酯薄膜的制備方法

將聚酯原料經(jīng)干燥后熔融擠出鑄片，所得厚片在90-110℃下縱向拉伸3-4 倍，利用在線涂布工藝制做聚酯膜的預(yù)涂層，在85-115℃下橫向拉伸3-4倍，在220-230℃下熱定型處理，冷卻之后收卷，最終制成厚度為20μm-300μm的光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜。

本發(fā)明提出采用聚氨酯預(yù)聚體與丙烯酸單體，在聚酯膜橫拉過程中的高溫下反應(yīng)固化，形成聚氨酯丙烯酸酯涂層的技術(shù)方案。這樣的優(yōu)勢在于，分子量較小的聚氨酯預(yù)聚體與丙烯酸單體，在橫拉箱中與聚酯膜的拉伸有著很好的追隨性，從而保證聚酯膜的表面平整，并且通過在涂層中加入具有一定折射率的有機粒子，保證了聚酯膜的高透光率與低霧度，另外，通過在聚氨酯中采用柔性的聚醚鏈段以及與無溶劑型UV膠水極性相近的丙烯酸單體，提高了無溶劑型UV膠水與聚酯基膜的附著力。

本發(fā)明提供的光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜與UV膠水制成的增亮結(jié)構(gòu)之間的附著性較好，透光率較高，霧度較低。本發(fā)明提供的制備光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜的方法工藝簡單，使制備得到的光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜的表面平整，透光率較高，霧度較低。

與現(xiàn)有增亮膜相比，本發(fā)明提供的增亮膜具有高透光率與低霧度；并且，在增亮膜中，由無溶劑型UV膠水制得的增亮結(jié)構(gòu)層與基材層之間的附著力優(yōu)異。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的一種光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的另一種光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明提供的增亮膜的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了更易理解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及所能達(dá)成的功能特征和優(yōu)點，下文將本發(fā)明的較佳的實施例，并配合圖式做詳細(xì)說明如下：

如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供一種光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜，所述光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜包括聚酯基材層2和預(yù)涂層1，所述聚酯基材層2的至少一個表面涂覆有預(yù)涂層1；所述預(yù)涂層1包括聚氨酯丙烯酸酯(acrylic-polyurethane，PUA)和有機粒子101，所述有機粒子101通過聚氨酯丙烯酸酯粘接在基材層2的表面上。

如圖1所示，所述聚酯基材層2的兩個表面(雙面)涂覆有預(yù)涂層1。

如圖2所示，所述聚酯基材層2的一個表面(單面)涂覆有預(yù)涂層1。

如圖3所示，本發(fā)明提供的增亮膜，包括基膜層3，增亮層1和背涂層4，所述基膜為光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜，所述光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜中的聚酯基材層3的兩個表面分別涂覆有預(yù)涂層2.1和預(yù)涂層2.2。

實施例中所用的聚酯基材層是中國長陽科技有限公司生產(chǎn)的聚酯薄膜，產(chǎn)品型號是OSQ2。

本發(fā)明實施例提供的增亮膜(簡稱膜片)采用下述方法測試其主要性能：

(1)透光率與霧度測試：

裁取5cm×5cm的膜片，用可見分光光度計儀(上海信聯(lián)創(chuàng)作電子有限公司生產(chǎn)，產(chǎn)品型號：Hunter-lab colar quest XE)測量透光率與霧度。

(2)增亮層與聚酯基膜之間的附著力測試：

裁取20cm×20cm的膜片，參照GB/T-9286-98百格測試標(biāo)準(zhǔn)進行測試。

(3)預(yù)涂液外觀測試：

用目測觀察法觀察預(yù)涂液顏色、透明性、狀態(tài)、有無雜質(zhì)、凝聚物、有無藍(lán)光等。

(4)預(yù)涂液穩(wěn)定性測試：

由《GB-6753.3-1986涂料貯存穩(wěn)定性試驗方法》，采用人工加速條件貯存來測試預(yù)涂液的貯存穩(wěn)定性，測試條件：50±2℃，30天。

(5)聚氨酯丙烯酸酯的膠膜樣品制備：

將預(yù)涂液均勻倒入10cm×10cm×1cm玻璃板模具中流延成膜，室溫干燥 48h；再放入烘箱中40℃烘干4-6h，將膠膜從玻璃板中分離，制得厚度約1mm的薄膜備用。

(6)預(yù)涂層膠膜的吸水率測試：

膠膜在水中的溶脹率表示了膠膜的吸水率，用膠膜浸泡在蒸餾水中前后的質(zhì)量差與浸泡前質(zhì)量的百分比表示。

將聚氨酯丙烯酸酯薄膜裁成3cm×3cm，置于真空干燥箱中烘至恒重，準(zhǔn)確稱量其質(zhì)量m1，然后把樣品放置于去離子水中，室溫下浸泡24h后取出，吸除表面的水分，迅速稱量濕膜質(zhì)量m2，按照下列公示計算吸水率：

實施例1提供的技術(shù)方案中，預(yù)涂液經(jīng)過在線涂布工藝涂布于聚酯基材的一個表面上。實施例2-21提供的技術(shù)方案中，預(yù)涂液經(jīng)過在線涂布工藝涂布于聚酯基材的兩個表面上。

實施例1-21中的有機粒子為PET微球，添加量為預(yù)涂液中固體成份總重量的0.1-0.2％。所述PET微球的粒徑為10-100nm。

實施例1

本發(fā)明提供的增亮膜，包括基膜和增亮層，所述基膜為本發(fā)明提供的光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜，所述光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜包括聚酯基材層和預(yù)涂層，所述聚酯基材層的表面涂覆有預(yù)涂層；所述預(yù)涂層包括聚氨酯丙烯酸酯(acrylic-polyurethane，PUA)和有機粒子，所述有機粒子通過聚氨酯丙烯酸酯粘接在基材層的表面上。

其中，預(yù)涂層的組分配比如表1所示，將制得的預(yù)涂液經(jīng)過在線涂布工藝涂布于聚酯基材表面，制得188μm厚光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜。

以上面得到的光學(xué)用預(yù)涂聚酯膜為基膜，在基膜的一個表面上涂布無溶劑型UV丙烯酸樹脂膠水，膠水通過模具碾壓，固化后形成增亮層，增亮層是柱狀微棱鏡結(jié)構(gòu)，微棱鏡結(jié)構(gòu)的橫截面為等腰三角形，微棱鏡結(jié)構(gòu)的高度是50μm，頂角的角度是90°。性能結(jié)果如表2所示。

實施例2