專利名稱：一種高透明聚酯薄膜及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種高透明薄膜及其制備方法，尤其是一種高光透過率、低霧度的高透明聚酯薄膜及其制備方法。
背景技術：
雙向拉伸聚酯薄膜具有諸多優良的特性機械強度高、光學性能優良、電絕緣性能佳、阻隔性能好、使用溫度范圍寬(_70°C -200°C )、耐化學腐蝕性及尺寸穩定性良好等，因此廣泛應用于包裝、電子電力以及照相、磁性產品等領域。近年來由于液晶顯示方面的發展，聚酯薄膜在光學領域方面也有重要應用。從目前液晶顯示面板的結構來看，有至少一半以上的液晶顯示組件使用的是聚酯膜片。聚酯薄膜在光學應用方面比在包裝或電子電力方面的應用有更高的要求，除了機械強度、熱穩定性等方面，還要求更優異的光學性能。比如用于液晶顯示面板里的擴散膜和增亮膜方面，要求作為基膜的聚酯薄膜的光透過率達到90%以上，用作液晶顯示器保護膜用的基膜甚至要求達到94%以上。除了高的光透過率，還要求低的霧度，有些光學用基膜要求霧度達到1 %以內。目前普通包裝用的聚酯基膜一般光透過率為85 %左右，霧度為2 %左右，這樣的光學性能很難達到光學應用的要求。影響薄膜光學性能的因素，除了聚酯原料本身外，還跟制膜配方和工藝有關。在普通的聚酯薄膜生產中，為了適應可加工性的要求，聚酯表層必須含有抗粘連填充粒子(也可以稱為微細固體粒子)，以使薄膜表面粗糙而起到收放卷的抗粘連作用。所述微細固體粒子通常是無機粒子(也可稱為無機填充粒子，或無機抗粘連粒子)，例如二氧化硅、磷酸鈣、高嶺土等，粒子直徑一般在1_6μπι之間。如圖1所示，現有的聚酯薄膜包括聚酯薄膜基材1和無機抗粘連粒子2。傳統的做法是先將無機粒子添加到聚酯原料中做成母料切片， 然后通過母料添加的方式將無機粒子添加到整個薄膜(單層擠出)或薄膜表層(ΑΒΑ三層共擠中的A層)中。這些無機粒子的添加雖然解決了膜表面的抗粘連性問題，但不可避免地降低了薄膜的光學性能。一方面，無機粒子阻止部分光線使得光透過率降低；另一方面， 這些微粒會使部分光線偏離原來的方向使得霧度提高。雖然可以通過減少無機粒子的添加量來改善光學性能，但是效果并不理想，而且會明顯降低薄膜表面的抗粘連性能。雖然采用 ABA三層結構使得中間層可以不用添加無機粒子，從而一定程度上減緩光學性能的下降，但其效果往往不是很明顯(實際上使用三層共擠的目的主要還是為了減少母料的用量而降低材料成本)。按目前國內的聚酯原料和絕大多數的生產線和工藝水平，很難生產出高要求的光學級聚酯薄膜，現階段國內所使用的光學級聚酯基膜幾乎全部從國外進口。國外生產光學級聚酯薄膜的廠家主要集中在日本和韓國，這些廠家無論是在原料上還是在工藝上都各自進行嚴格地保密。國內廠商要生產出高品質的光學級聚酯薄膜，需要在原料配方和工藝上有所突破。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是薄膜制備過程中抗粘連粒子的添加降低了基膜原有的光學性能，如使薄膜的光透過率降低，霧度提高。為了解決上述技術問題，本發明用高透明有機填充粒子(也可稱為有機抗粘連粒子，或有機微粒)替代傳統的無機粒子作為抗粘連填充粒子。由于有機填充粒子的透明性較好，因此可以盡可能地減少抗粘連粒子對基膜光學性能的影響。此外，相比于無機粒子， 有機填充粒子與基膜具有更好的相容性，因此也可以降低對基膜機械性能和工藝性能的不良影響。本發明采用下述技術方案技術方案1，本發明提供一種高透明聚酯薄膜，包括聚酯薄膜基材和抗粘連填充粒子，它的特點是，所述抗粘連填充粒子是高透明有機填充粒子。技術方案2、一種如技術方案1所述的高透明聚酯薄膜，它的特點是，所述高透明有機填充粒子的光折射率為1. 4-2. 0。技術方案3、一種如技術方案1所述的高透明聚酯薄膜，它的特點是，所述高透明有機填充粒子的熔點在280°C以上，優選在300°C以上。技術方案4、一種如技術方案2所述的高透明聚酯薄膜，它的特點是，所述高透明有機填充粒子的光折射率為1. 5-1. 7。技術方案5、一種如技術方案1所述的高透明聚酯薄膜，它的特點是，所述高透明有機填充粒子的粒徑為0. 6 μ m-8 μ m。技術方案6、一種如技術方案1所述的高透明聚酯薄膜，它的特點是，所述高透明聚酯薄膜的厚度為12-250 μ m。技術方案7、一種如技術方案1所述的高透明聚酯薄膜，它的特點是，所述聚酯薄膜基材的原料為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或其共聚改性聚酯，或其中至少兩種原材料的組合；所述高透明有機填充粒子為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PQ或其組合。技術方案8、一種如技術方案1至7之一所述的高透明聚酯薄膜的制備方法，它的特點是，所述高透明有機填充粒子先與聚酯切片一起制備成母料切片，在母料切片中，所述高透明有機填充粒子的重量含量為lg_5g/kg ；所述母料切片與有光切片通過雙向拉伸工藝制備成所述高透明聚酯薄膜。技術方案9、一種如技術方案1至7之一所述的高透明聚酯薄膜的制備方法， 它的特點是，所述聚酯薄膜為ABA三層共擠出結構，其中A層含有高透明有機填充粒子； 所述高透明有機填充粒子先與聚酯切片一起制備成母料切片，在母料切片中，所述高透明有機填充粒子的重量含量為3g/kg;所述A層中的母料切片與有光切片的重量配比為 30-50 70-50 ；所述高透明聚酯薄膜采用雙向拉伸工藝制備。技術方案10、一種如技術方案1至7之一所述的高透明聚酯薄膜，它的特點是，所述聚酯薄膜為單層擠出結構，整個薄膜中含有高透明有機填充粒子；所述高透明有機填充粒子先與聚酯切片一起制備成母料切片，在母料切片中，所述高透明有機填充粒子的重量含量為3g/kg;所述高透明聚酯薄膜中，母料切片與有光切片的重量配比為10-20 90-80 ； 所述高透明聚酯薄膜采用雙向拉伸工藝制備。
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技術方案11，一種如技術方案1所述的高透明聚酯薄膜，它的特點是，所述高透明有機填充粒子的粒徑為1 μ m-4 μ m。技術方案12，一種如技術方案11所述的高透明聚酯薄膜，它的特點是，所述聚酯薄膜為ABA三層共擠出結構，其中A層含有高透明有機填充粒子；所述A層的厚度為薄膜厚度的5-15%，B層的厚度為薄膜厚度的70-90%。技術方案13，一種如技術方案9或12所述的高透明聚酯薄膜，它的特點是，所述A 層的厚度為薄膜厚度的10%，B層的厚度為薄膜厚度的80%。技術方案14，一種如技術方案1所述的高透明聚酯薄膜，它的特點是，所述高透明聚酯薄膜的厚度為12-72 μ m。技術方案15，一種如技術方案1所述的高透明聚酯薄膜，它的特點是，所述高透明聚酯薄膜的厚度為200-250 μ m。技術方案16，一種如技術方案1所述的高透明聚酯薄膜，它的特點是，所述高透明聚酯薄膜的厚度為80-190 μ m。所述的聚酯薄膜原料優選為PET或PEN。所述聚酯原料的特性粘度值為
0.55-0. 70dl/g，玻璃化轉變溫度一般要求大于65°C，最好大于70°C，熔點一般要求大于 2500C，最好大于260°C，其他性能指標須符合國家相關標準。所述的有機填充粒子，一般采用透明性好的聚合物微粒，如聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)、聚苯乙烯(PQ等。除了透明性外，粒子的其它光學性能最好與聚酯材料的光學性能接近，聚酯的光折射率約為1. 7，因此有機填充粒子的光折射率可為1. 4-2. 0，優選為
1.5-1. 7。聚酯薄膜的制備是通過切片的熔融擠出鑄片的，其熔體溫度達到沈0-觀01之間， 為保持填充粒子在熔融擠出過程中不受破壞，有機填充粒子的熔點必須在280°C以上，優選在300°C以上。綜合上述因素，優選使用PMMA微粒。PMMA是目前工業應用較為廣泛的材料， 在眾多聚合物微粒中，PMMA的透明性是最好的。PMMA微粒的光折射率約為1.5，與聚酯較為接近。PMMA微粒的熔點較高，一般可達300°C以上。填充粒子的粒徑大小影響到制膜工藝及產品的光學、力學性能。一方面，填充粒子粒徑越小越有利于拉伸工藝，對產品的光學和力學性能影響也越小。另一方面，填充粒子粒徑越大，膜表面粗糙度越高，抗粘連效果越好。平衡各方面性能考慮，有機填充粒子的粒徑優選為0. 6 μ m-8 μ m，更優選為1 μ m_4 μ m。 為保證分散的均勻性，填充粒子以母料的形式使用。母料可以通過熔融混合的方式制備，其中PMMA在母料中的重量含量為lg_5g/kg，優選為3g/kg(3000ppm)。即先將填充粒子與聚酯切片(也可稱為有光切片)熔融混和制備成填充料含量較高的聚酯母料切片(也可稱為母料切片，可簡稱母料)，在之后的生產中再將母料切片與有光切片按計量比例混和使用。所述的雙向拉伸工藝，與現有的聚酯薄膜雙向拉伸工藝相同，包含如下步驟原料干燥，熔融擠出，鑄片，縱向拉伸，橫向拉伸，熱定型，冷卻，牽引，收卷，分切。為得到更好的光學性能，優選采用三層共擠出技術。所用的三層為ABA層結構，僅在較薄的外表兩層(A 層)添加填充粒子，較厚的中間層(B層)完全采用有光切片。填充粒子的添加量影響到薄膜的表面抗粘連性和光學性能(光透過率和霧度)，添加量減少，抗粘連性能降低，光學性能提高。相反填充粒子添加量增多，抗粘連性能提高，光學性能降低。對于三層共擠結構， 外表兩層(A層)中母料切片與有光切片的配比優選為30-50 70-50，對于單層擠出結構， 母料切片與有光切片的配比優選為10-20 90-80。
所述制備得到的聚酯薄膜，其厚度為12-250 μ m。薄膜表面的摩擦系數(動摩擦系數/靜摩擦系數)一般為0. 2-0. 6，最好情況下為0. 3-0. 5，滿足薄膜收放卷的抗粘連性要求。薄膜的透光率為86-92%，霧度為0. 8-2. 0%，其光學性能依所用聚酯原料和膜厚度有所不同，但總體上比同等情況下采用無機抗粘連粒子所得薄膜有所提高(一般普通薄膜的透光率為82-86 %，霧度為2. 5-5. 0% )0與現有技術相比，本發明提供的高透明聚酯薄膜，采用高透明有機填充粒子替代傳統的無機粒子作為抗粘連填充粒子，該聚酯薄膜具有更好的光學性能(較高的光透過率和較低的霧度)，較好的抗粘連性和機械性能，而所需的原材料成本相對不高。本發明提供的高透明聚酯薄膜的制備方法，采用現有的拉伸工藝，操作簡單易行。
圖1為現有的添加無機抗粘連粒子的聚酯薄膜剖面示意圖；圖2為本發明所述的添加高透明有機填充粒子的聚酯薄膜剖面示意圖；圖3為本發明提供的單層擠出的高透明聚酯薄膜剖面示意圖。圖中1為聚酯薄膜基材，2為無機抗粘連粒子，3為高透明有機填充粒子，4為三層共擠出結構的A層，5為三層共擠出結構的B層。
具體實施例方式以下結合實施例更加具體地說明本發明的技術方案，其中，聚酯薄膜制備原料采用市場上銷售的膜級聚酯切片，一般為市場上銷售的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或其共聚改性聚酯；高透明有機填充粒子采用市場上銷售的PMMA和PS。如圖2所示，本發明實施例提供的三層共擠的高透明聚酯薄膜包括聚酯薄膜基材和高透明有機填充粒子3，所述高透明聚酯薄膜為ABA三層共擠結構，兩表層為A層4，中間層為B層5，兩表層A層4中含有高透明有機填充粒子3。如圖3所示，本發明實施例提供的單層擠出的高透明聚酯薄膜包括聚酯薄膜基材 1和高透明有機填充粒子3，聚酯薄膜基材1的內部和表面含有高透明有機填充粒子3。實施例中所用聚酯薄膜基材原料及制備工藝、所得薄膜性能及評價等如下所述。(1)聚酯原料、有機抗粘連粒子及母料的制備過程聚酯薄膜基材原料采用中國儀征化纖有限公司生產的膜級聚酯切片，商品牌號 reeoo。有機抗粘連粒子采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，由日本積水化成工業公司定制并提供，粒徑為1μπι-2μπι，光折射率為1.49。PMMA粒子先制作成母料后再使用，母料可以通過熔融混合的方式制備，母料也可以采用下述制作方法將計算量的PMMA粒子均勻分散在乙二醇中形成漿料，然后與聚酯合成原料在聚合釜上進行酯化、縮聚、鑄片、切粒制得PMMA聚酯母料切片，其中PMMA在母料中的重量含量為lg_5g/kg，優選為3g/kg(3000ppm)，PMMA粒子在聚合過程中不會溶解或溶脹，PMMA粒子的分子結構優選為交聯結構。(2)聚酯薄膜的制備過程上述聚酯薄膜基材原料在德國布魯克納公司生產的聚酯薄膜拉伸生產線 (12-75μπι厚的膜)或日本三菱重工生產的聚酯薄膜拉伸生產線(76-250μπι厚的膜)上進行聚酯薄膜的制備。對于采用三層(ABA)結構的共擠出方法，其中外表兩層(A層)的厚度各約為10%，中間層(B層)的厚度約為80%。僅在外層添加有機抗粘連粒子，母料與有光切片的配比為母料有光切片=30-50 70-50，中間層使用有光切片(可簡稱為有光料)。對于單層擠出方法，母料與有光切片的配比為母料有光切片=10-20 90-80。 薄膜的制備步驟如下聚酯原料經干燥后熔融擠出鑄片，所得厚片在100°C下縱向拉伸4 倍，在104°C下橫向拉伸3. 8倍，在225°C下熱定型處理，冷卻之后收卷，最終制成厚度為 12-250 μ m的高透明聚酯薄膜。(3)制備所得聚酯薄膜的表面抗粘連性通過摩擦系數的測定來評價，抗粘連性越高對應的摩擦系數越低。摩擦系數的測定依據是GB 10006-88塑料薄膜和薄片摩擦系數測定方法，在濟南蘭光機電技術有限公司的MXD-OlA摩擦系數儀上進行。(4)制備所得聚酯薄膜(可簡稱薄膜)的光學性能通過光透過率和霧度的測定來評價，薄膜的光透過率越高及霧度越低則其光學性能越高。光透過率和霧度的測定依據是 GB/T 2410-2008標準，在英國Diffusion公司的EEL 57D霧度儀上進行。實施例1按前述方法制備薄膜，采用三層共擠工藝，薄膜厚度為12um，兩個表層所用母料與有光切片的配比為36 64，中間層完全使用有光切片。所得薄膜表面抗粘連性能及光學性能測定結果見表1。實施例2按前述方法制備薄膜，采用三層共擠工藝，薄膜厚度為23um，兩個表層所用母料與有光料配比為42 58，中間層完全使用有光料。所得薄膜表面抗粘連性能及光學性能測定結果見表1。實施例3按前述方法制備薄膜，采用三層共擠工藝，薄膜厚度為48um，兩個表層所用母料與有光料配比為45 55，中間層完全使用有光料。所得薄膜表面抗粘連性能及光學性能測定結果見表1。實施例4按前述方法制備薄膜，采用三層共擠工藝，薄膜厚度為72um，兩個表層所用母料與有光料配比為48 52，中間層完全使用有光料。所得薄膜表面抗粘連性能及光學性能測定結果見表1。表權利要求
1.一種高透明聚酯薄膜，包括聚酯薄膜基材和抗粘連填充粒子，其特征在于，所述抗粘連填充粒子是高透明有機填充粒子。
2.一種如權利要求1所述的高透明聚酯薄膜，其特征在于，所述高透明有機填充粒子的光折射率為1.4-2.0。
3.—種如權利要求1所述的高透明聚酯薄膜，其特征在于，所述高透明有機填充粒子的熔點在280°C以上。
4.一種如權利要求2所述的高透明聚酯薄膜，其特征在于，所述高透明有機填充粒子的光折射率為1.5-1.7。
5.一種如權利要求1所述的高透明聚酯薄膜，其特征在于，所述高透明有機填充粒子的粒徑為0. 6 μ m-8 μ m。
6.一種如權利要求1所述的高透明聚酯薄膜，其特征在于，所述高透明聚酯薄膜的厚度為 12150μπι。
7.—種如權利要求1所述的高透明聚酯薄膜，其特征在于，所述聚酯薄膜基材的原料為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯 (PEN)或其共聚改性聚酯，或其中至少兩種原材料的組合；所述高透明有機填充粒子為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)或其組合。
8.—種如權利要求1至7之一所述的高透明聚酯薄膜的制備方法，其特征在于，所述高透明有機填充粒子先與聚酯切片一起制備成母料切片，在母料切片中，所述高透明有機填充粒子的重量含量為lg_5g/kg ；所述母料切片與有光切片通過雙向拉伸工藝制備成所述高透明聚酯薄膜。
9.一種如權利要求1至7之一所述的高透明聚酯薄膜的制備方法，其特征在于，所述聚酯薄膜為ABA三層共擠出結構，其中A層含有高透明有機填充粒子；所述高透明有機填充粒子先與聚酯切片一起制備成母料切片，在母料切片中，所述高透明有機填充粒子的重量含量為3g/kg;所述A層中的母料切片與有光切片的配比為30-50 70-50 ；所述高透明聚酯薄膜采用雙向拉伸工藝制備。
10.一種如權利要求1至7之一所述的高透明聚酯薄膜，其特征在于，所述聚酯薄膜為單層擠出結構，整個薄膜中含有高透明有機填充粒子；所述高透明有機填充粒子先與聚酯切片一起制備成母料切片，在母料切片中，所述高透明有機填充粒子的重量含量為3g/kg ； 所述高透明聚酯薄膜中，母料切片與有光切片的配比為10-20 90-80 ；所述高透明聚酯薄膜采用雙向拉伸工藝制備。
全文摘要
本發明涉及一種高透明薄膜及其制備方法，尤其是一種高光透過率、低霧度的高透明聚酯薄膜及其制備方法。本發明所要解決的技術問題是薄膜制備過程中抗粘連粒子的添加降低了基膜原有的光學性能。本發明提供一種高透明聚酯薄膜，包括聚酯薄膜基材和高透明有機填充粒子。所述高透明有機填充粒子的光折射率為1.5-1.7，粒徑為1μm-4μm。所述高透明聚酯薄膜的厚度為12-250μm。與現有技術相比，本發明提供的高透明聚酯薄膜具有較好的光學性能，較好的抗粘連性和機械性能。本發明提供的高透明聚酯薄膜的制備方法，采用現有的拉伸工藝，操作簡單易行。
文檔編號B32B27/36GK102555386SQ20111036639
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者不公告發明人 申請人:寧波長陽科技有限公司