光散射的且具有高透光性的成形体的制作方法

专利名称：光散射的且具有高透光性的成形体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多层实心板，其基体材料由易流动的透明聚碳酸酯和具有不同于基质材料的光密度的透明聚合物颗粒的组合物组成，并且还任选具有一个或多个在共挤出法中涂覆于实心板一面或两面上的背覆层。
背景技术：
当散射板用于平板显示屏的所谓背光单元(BLUs)中时关键一点在于该体系的光密度要非常高，以此才能使平板显示屏的画面亮度尽可能高。背光单元(有向光体系)基本上具有如下所述的结构。其通常由罩壳构成，且所述罩壳根据背光单元的大小而设置有不同数量的发光管，所谓的CCFL(冷阴极荧光灯)。罩壳内面上设置有光反射表面。在该照明体系上设置有散射板，所述散射板具有1至3mm、优选2mm的厚度。在散射板上是一组膜， 其具有以下功能光散射(散射膜)、圆形偏光片、通过所谓BEF(亮度提高膜)将光线聚焦于正向，和线性偏光片。线性偏光膜直接位于放置在其上的IXD显示屏下。现有技术中已知有由具有不同光散射添加剂的聚碳酸酯得到的光散射半透明产品和由其制得的成型件。例如，EP-A634445中公开了光散射组合物，其含有基于丙烯酸乙烯基酯且具有核 /壳形态并结合TW2的聚合物颗粒。US2004/0066645记载了光散射聚碳酸酯膜在平板显示屏中的应用。作为光散射成分，这里值得一提的有聚丙烯酸酯、PMMA、聚四氟乙烯、聚烷基三烷氧基硅氧烷和由这些成分组成的混合物。JP03078701记载了光散射PC板，其具有碳酸钙和二氧化钛作为散射颜料并且光透射率为约40%。JP05257002中记载了具有由二氧化硅构成的散射颜料的散光PC板。JP10046022中记载了具有由聚有机硅氧烷构成的散射颜料的PC板。JP2004/029091记载了含有0. 3至20 %散射颜料和0. 0005至0. 1 %的光学增亮剂 (Aufheller)的 PC 散射板。但在这些文献中通常并没有进一步限定聚碳酸酯的分子量。JP10046018中描述了含有0. 01至1 %的交联的球状聚丙烯酸酯的PC板。为了评价光散射板用于LCD平板显示屏的所谓背光单元的合适程度，必须特别关注整个体系的亮度(明亮度)，也即整个的BLU而非仅仅是散射板本身。现有技术中公开的散射板在具有很高亮度(明亮度)的同时，色彩一致性却不甚令人满意。

发明内容
本发明中现已发现，所用聚碳酸酯基础树脂的粘度会很关键地影响到散射板的性能。粘度较低的(低摩尔质量)聚碳酸酯树脂在用作散射板时与具有较高粘度(较高摩尔质量)的聚碳酸酯树脂相比，表现出令人惊讶的明显更高的光密度，并且实施例中所用的基础树脂的光学性能在基础树脂的透光性方面是相同的。特别有利的是，这里的聚碳酸酯树脂应具有Mw摩尔质量=16000至21000g/mol或者MFR = 50至80cm3/(IOmin) (300°C ；1. 2kg)。因此，本发明的第一主题在于一种由含有以下成分的组合物制成的实心板80 至 99. 99 重量 ％ 的摩尔质量 Mw = 15000 至 21000g/mol、优选 15000 至 21000 且18000除外并特别优选18100至21000、极其优选18500至20000g/mol或者MFR为50至 80cm3/(IOmin) (300°C ； 1.2kg)的透明聚碳酸酯，和0. 01至20重量％的具有不同于聚碳酸酯的光密度的透明聚合物颗粒。本发明的实心板在光散射率很高的同时还具有很高的透光率并且可例如用于平板显示屏(LCD-显示屏)的照明体系中。这里，高透光率的同时兼有高光散射性是至关重要的。这种平板显示屏的照明体系可以采用侧向光线射入(侧光体系)来实现，或者，如果显示屏尺寸更大并且其中侧向光线射入已无法满足时，则可经由其中散射板背后的定向照明必须通过其尽可能均勻分布的背光单元(BLU)而实现。另外，这里所述的(任选还可能是多层的)实心板的特点还在于经历较长的时间之后在平板显示屏工作时光密度(亮度)未有减少的同时能具有较高的色彩一致性。本发明的另一主题在于将本发明的实心板用作平板显示屏的散射板，特别是LCD 显示屏背光照明的用途。
具体实施例方式适于制备本发明实心板的聚碳酸酯是所有已知的聚碳酸酯。它们是均聚碳酸酯、 共聚碳酸酯和热塑性聚酯碳酸酯。合适的聚碳酸酯的平均分子量。 为15000至21000，该值通过在二氯甲烷中或在同等重量的苯酚/邻二氯苯的混合物中测量相对溶液粘度并经光散射校准而计算得到。优选平均分子量为15000至21000并排除18000，特别优选18100至21000，极其优选18500 至 20000。为制备聚碳酸酯，可例如参考“khnell，Chemistry and Physics of Polycarbonats, Polymer Reviews,第 9 卷，Interscience Publishers,纽约，伦敦， 悉尼 1964” 和参考"DC. PREV0RSEK，B. Τ. DEBONA and Y. KESTEN, Corporate Research Center, Allied Chemical Corporation, Moristown,新泽西 07960, Polymer Science 期干1J,聚合物化学版中的'Synthesis ofPoly (ester) carbonate Copolymers',第 19 卷， 75-90(1980)”，以及参考 “D. Freitag，U. Grigo, P. R. Muller, N. Nouvertne,拜尔 AG 公司，Encyclopedia of Polymer Science and Engineering 中白勺'Polycarbonates', 第 11 卷，第二版，1988，648-718 页”，最后还可以参考 “Dres. U. Grigo，K. Kircher und P. R. Miiller 'Polycarbonate', Becker/Braun, Kunststoff-手册，3/1 册，Polycarbonate, Polyacetale, Polyester, Celluloseester, Carl Hanser 出版社，慕尼黑，维也纳，1992，117-299 页”。优选根据相界面法或熔体酯交换法来制备聚碳酸酯并且以下例如以相界面法来描述。优选作为初始化合物使用得化合物是具有以下通式的双酚

其中Z表示具有6至30个碳原子的二价有机基团，且其含有一个或多个芳族基团。这些化合物的例子是双酚，包括二羟基联苯、二(羟苯基)烷烃、茚满双酚、双(羟苯基)醚、双(羟苯基)砜、双(羟苯基)酮和α，α ’ _双(羟苯基)-二异丙基苯。属于前述化合物组的特别优选的双酚是双酚Α、四烷基双酚Α、4，4-(间-亚苯基二异丙基)二酚(双酚Μ)、4，4-(对-亚苯基二异丙基)-二酚、1，1-双-(4-羟苯基)-3，3，
5-三甲基环己烷(双酚-TMC)以及它们的混合物。优选使本发明所用的双酚化合物与碳酸化合物，特别是光气反应，或者在熔融酯交换过程中与碳酸二苯酯或碳酸二甲酯反应。优选通过使上述的双酚、至少一种芳族二羧酸和任选的碳酸等价物反应而得到聚酯碳酸酯。合适的芳族二羧酸是例如邻苯二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、3，3’ -或4， 4，- 二苯基二羧酸和苯甲酮二羧酸。部分，不超过SOMol %、优选20至50Mol %的聚碳酸酯内的碳酸酯基团可以为芳族二羧酸酯基团所代替。在相界面法中所用的惰性有机溶剂是诸如二氯甲烷，各种二氯乙烷和氯丙烷化合物，四氯甲烷，三氯甲烷，氯苯和氯代甲苯，优选采用氯苯或二氯甲烷或二氯甲烷和氯苯的混合物。通过催化剂如叔胺，特别是N-烷基哌啶或鶴盐可以促进相界面反应。优选采用三丁胺，三乙胺和N-乙基哌啶。若是熔融酯交换过程，则优选采用DE-A4238123中所提到的那些催化剂。通过采用少量支化剂可以有意识地和有控制地支化聚碳酸酯。合适的一些支化剂是均苯三酚、4，6_ 二甲基-2，4，6-三-(4-羟苯基)-庚烯-2 ；4，6-二甲基-2，4，
6-三-(4-羟苯基)-庚烷；1，3，5_三-(4-羟苯基)-苯；1，1，1_三-(4-羟苯基)-乙烷；三-(4-羟苯基)-苯基甲烷；2，2_双-[4，4_双-(4-羟苯基)-环己基]-丙烷；2， 4-双-(4-羟苯基-异丙基)-苯酚；2，6-双-(2-羟基-5’ -甲基-苄基)-4-甲基苯酚； 2- (4-羟苯基)-2- (2,4- 二羟基苯基)_丙烷；六_ (4- (4-羟苯基-异丙基)-苯基)-邻对苯二甲酸酯；四-(4-羟苯基)_甲烷；四_ (4- (4-羟苯基-异丙基)-苯氧基)_甲烷；α， α α α ”-三-(4-羟苯基)-丨，3，5-三异丙基苯；2，4_ 二羟基苯甲酸；苯均三酸；氰尿酰氯；3，3-双-(3-甲基-4-羟苯基)-2-氧-2，3-二氢吲哚；1，4-双-(4，，4”-二羟基三苯基)-甲基)-苯且特别优选是1，1，1-三-(4-羟苯基)-乙烷和双-(3-甲基-4-羟苯基)-2-氧-2，3-二氢吲哚。任选共同使用的以所用二酚计0. 05至2Mol%的支化剂或支化剂混合物可以结合二酚使用，但也可以添加入之后的合成阶段中。作为链终止剂优选采用酚类，如苯酚，烷基酚如甲酚和4-叔丁基苯酚，氯代苯酚，溴代苯酚，枯基苯酚或它们的混合物，且其用量为相对于每Mol双酚l-20Mol%、优选2-10Mol %。优选的是苯酚，4-叔丁基苯酚或枯基苯酚。
链终止剂和支化剂可以分开或与双酚一起添加入合成过程中。根据熔融酯交换法的聚碳酸酯的制备过程记载于例如DE-A4238123中。本发明优选的聚碳酸酯是基于双酚A的均聚碳酸酯，基于1，1-双-(4-羟苯基)-3，3，5_三甲基环己烷的均聚碳酸酯和基于两种单体双酚A和1，1_双-(4-羟苯基)-3， 3，5_三甲基环己烷的共聚碳酸酯和基于两种单体双酚A和4，4’ - 二羟基联苯(DOD)的共聚碳酸酯。特别优选的是基于双酚A的均聚碳酸酯。合适的、具有不同于聚碳酸酯的光密度的透明聚合物颗粒是诸如基于具有核壳形态的丙烯酸酯的那些，优选公开于EP-A 634445中的那些。这些聚合物颗粒具有由橡胶类乙烯基聚合物构成的核。橡胶类乙烯基聚合物可以是如后所述的任意单体的均聚物或共聚物，即所述单体具有至少一个烯属不饱和基团并且它们接受本领域技术人员所熟知的在水介质乳液聚合条件下进行的加成聚合反应。这些单体列于US4226752的第3栏40-62行中。橡胶类乙烯基聚合物含有优选至少15%、更优选至少25%、最优选至少40%的聚合的丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、单乙烯基芳烃或任选取代的丁二烯和0至85%、更优选0至 75%、最优选0至60%的一种或多种共聚的乙烯基单体，以橡胶类乙烯基聚合物的总重量计。优选的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯是在烷基基团中优选含有1至18、特别优选1至 8、最优选2至8个碳原子的丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯，所述烷基如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基或叔丁基或己基、庚基或辛基。烷基可以是支链或直链的。优选的丙烯酸烷基酯是丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯或丙烯酸2-乙基己基酯。 最为优选的丙烯酸烷基酯是丙烯酸丁酯。其他的合适丙烯酸酯是诸如，二丙烯酸-1，6-己二醇酯、甲基丙烯酸乙基硫代乙基酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-2-苯氧基乙基酯、丙烯酸缩水甘油酯、 二丙烯酸新戊二醇酯、丙烯酸-2-乙氧基乙酯、甲基丙烯酸叔丁基氨基乙酯、丙烯酸-2-甲氧基乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯或甲基丙烯酸苄酯。优选的单乙烯基芳烃是苯乙烯或α -甲基苯乙烯，并且在芳环上任选以诸如甲基、乙基或叔丁基的烷基或者以卤素取代，如氯代苯乙烯。若为取代，则优选丁二烯为一个或多个含有1至6个碳原子的烷基所取代，或者为一个或多个卤素、最优选以一个或多个甲基和/或一个或多个氯原子取代。优选的丁二烯是1，3- 丁二烯、异戊二烯、氯代丁二烯或2，3- 二甲基-1，3- 丁二烯。橡胶类乙烯基聚合物可以含有一种或多种(共)聚合的丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、 单乙烯基芳烃和/或可选地取代的丁二烯。这些单体可以与一种或多种其他可共聚的乙烯基聚合物共聚，如二丙酮丙烯酰胺、乙烯基萘、4-乙烯基苄醇、乙烯基苯甲酸酯、乙烯基丙酸酯、乙烯基己酸酯、氯乙烯、油酸乙烯基酯、马来酸二甲酯、马来酸酐、富马酸二甲酯、乙烯基磺酸、乙烯基磺酰胺、甲基乙烯基磺酸酯、N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基吡啶、二乙烯基苯、醋酸乙烯酯、叔碳酸乙烯基酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、N-甲基丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酰胺或N-(异丁氧基甲基)-丙烯酰胺。一种或多种前述的单体任选与相对于核的总重量0至10%、优选与0至5%的可共聚的多官能交联剂和/或与O至10%、优选0至5%的可共聚的多官能接枝交联剂反应。若使用交联单体，则优选使用相对于核单体总重0.05至5%、更优选0. 1至的含量。交联单体在本领域内是广泛公知的并且通常具有类似于聚乙烯的不饱和度，其中烯属 (ethylenartig)不饱和基团具有类似于后面这些物质的反应性，如二乙烯基苯，三乙烯基苯，丙烯酸-或甲基丙烯酸-1，3-或-1，4-三醇酯，二或三甲基丙烯酸-或丙烯酸的二醇酯，如二甲基丙烯酸或二丙烯酸的乙二醇酯，二甲基丙烯酸或二丙烯酸的丙二醇酯，二甲基丙烯酸的1，3_或1，4_ 丁二醇酯或者，最优选的是二丙烯酸的1，3_或1，4_ 丁二醇酯。若采用接枝交联的单体，则优选采用相对于核单体总重0. 1至5%、更优选0. 5至2. 5%的含量。接枝交联单体是技术领域内广泛公知的并且通常是具有足够低的不饱和基团反应性的聚乙烯类不饱和单体，由此而能够使得在接着的聚合反应中有显著量的不饱和度残留于核中。优选的接枝交联剂是可共聚的α，β-烯属不饱和羧酸或二羧酸的烯丙基-、甲基烯丙基-或巴豆基-酯，如甲基丙烯酸烯丙酯、丙烯酸烯丙酯、马来酸二烯丙酯和烯丙基丙烯酰氧基丙酸酯，最优选的是甲基丙烯酸烯丙酯。聚合物颗粒最优选含有由具有2至8个碳原子的烷基的橡胶状丙烯酸烷基酯聚合物可选地与相对于核的总重0至5%交联剂和0至5%接枝交联剂共聚而得的核。橡胶状的丙烯酸烷基酯优选与不超过50%的如前所述的一种或多种可共聚的乙烯基单体共聚。合适的交联和接枝交联的单体是本领域技术人员所熟知的并且优选记载于ΕΡ-Α0269324中的那些。聚合物颗粒的核可以含有在聚合方法中所用的残留低聚物材料，用以膨胀聚合物颗粒，但是这类低聚物材料也具有足够的分子量以抑制其扩散或者用以抑制在加工或润湿时被萃取。聚合物颗粒含有一个或多个壳。该壳或这些壳优选由乙烯基均聚物或共聚物制得。适用于制备一个或多个壳的单体列于US专利42^752的第4栏20-46行中，并将该内容引入此。壳或多个壳优选是来自甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、乙烯基芳烃、羧酸乙烯酯、丙烯酸和/或甲基丙烯酸的聚合物。优选的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯是在烷基基团中含有优选1至18、更优选1至8、 最优选2至8个碳原子的丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯，所述烷基是如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基或叔丁基、2-乙基己基或己基、庚基或辛基。烷基可以是支链或直链的。优选的丙烯酸烷基酯是丙烯酸乙酯。其他可用的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯是前面对于核所描述的那些，优选是甲基丙烯酸-3-羟丙酯。最为优选的甲基丙烯酸烷基酯是甲基丙烯酸甲酯。优选的乙烯基芳烃是苯乙烯或α -甲基苯乙烯，且可选择地在芳环上被烷基取代，所述烷基例如甲基、乙基或叔丁基，或被卤素取代，如氯代苯乙烯。优选的羧酸乙烯基酯是醋酸乙烯酯。一个或多个壳含有优选至少15%、更优选至少25%、最优选至少40%的聚合的甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯或单乙烯基芳烃和0至85 %、更优选0至75 %、最优选0至60 %的一种或多种乙烯基单体，如其他的甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸芳基酯、丙烯酸烷基酯、丙烯酸芳基酯、烷基丙烯酰胺和芳基丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈、马来酰亚胺和/或丙烯酸和甲基丙烯酸的烷基酯和芳基酯，并且它们被一个或多个取代基所取代，所述取代基为
7例如卤素、烷氧基、烷硫基、氰基烷基或氨基。合适的乙烯基共聚单体的例子如前所述。两种或更多种单体可以共聚。壳聚合物可以含有如前在核聚合物内容中所述种类的交联剂和/或接枝交联剂。壳聚合物优选构成整个颗粒重量的5至40%、更优选15至35%。聚合物颗粒含有至少15%、优选20至80%、更优选25至60%、最优选30至50% 的聚合的丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯，以聚合物总重量计。优选的丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯如前所述。丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯成分可以存在于聚合物颗粒的核和/或一个或多个壳中。可以使用核和/或一个或多个壳中的丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯的均聚物，但是优选使(甲基)丙烯酸烷基酯与一种或多种其他类型的(甲基) 丙烯酸烷基酯和/或一种或多种其他的乙烯基聚合物共聚，优选物质列于上。最为优选聚合物颗粒含有由聚_(丙烯酸丁酯)构成的核和由聚(甲基丙烯酸甲酯)构成的一个或多个壳。聚合物颗粒用来赋予聚碳酸酯以光散射性。聚合物颗粒的核和壳的折射率η优选在聚碳酸酯折射率的+/-0. 25单位内，更优选在+/-0. 18单位内，最优选在+/-0. 12单位内。核和一个或多个壳的折射率η优选不近于聚碳酸酯的折射率的+/-0. 003单位、更优选不近于+/-0. 01单位、最优选不近于+/-0. 05单位。折射率根据ASTM D542-50和/或 DIN53400标准测定。通常，聚合物颗粒具有至少0. 5微米、优选至少2微米、更优选2至50微米、最优选2至15微米的平均颗粒直径。所谓“平均颗粒直径”理解为是数均值。优选至少90%、 最优选至少95%的聚合物颗粒具有超过2微米的直径。聚合物颗粒优选是自由流动的粉末。聚合物颗粒可以以已知方法制得。通常，使核聚合物的至少一种单体成分经历乳液聚合反应而形成乳液聚合物颗粒。用核聚合物的相同的或者一种或多种其他的单体成分来溶胀乳液聚合物颗粒，并且在乳液聚合物颗粒内使一种或多种单体聚合。重复溶胀和聚合阶段，直至颗粒生长到理想的粒度。核聚合物颗粒悬浮于第二单体水乳液中，并在第二乳液中由聚合物颗粒上的单体聚合聚合物壳。可以在核聚合物上聚合壳或多个壳。核/壳聚合物颗粒的制备记载在ΕΡ-Α(^693Μ和US专利379；3402和3808180中。另外也惊奇的发现，通过使用较小量的光学增亮剂可以进一步提高亮度。作为光学增亮剂可以使用以下类型的化合物a)具有如下结构的双-苯并W恶唑
权利要求
1.由含有80至99.99重量％的摩尔质量Mw = 18500至20000g/mol的透明聚碳酸酯和0. 01至20重量％具有不同于聚碳酸酯的光学密度的透明聚合物颗粒的组合物制成的实心板作为包括散射板和膜套件的背光单元中的散射板的用途。
2.权利要求1所述的用途，其中所述的具有不同于聚碳酸酯的光学密度的透明聚合物颗粒基于具有核壳形态的丙烯酸酯且粒度在1至100 μ m之间。
3.权利要求1或2所述的用途，其特征在于，所述实心板还含有至少一个共挤出层。
4.权利要求3所述的用途，其特征在于，所述至少一个共挤出层含有UV吸收剂。
5.权利要求3或4所述的用途，其特征在于，所述至少一个共挤出层含有润滑剂。
6.权利要求3至5之一所述的用途，其特征在于，所述实心板两侧都具有共挤出层。
7.权利要求4至7所述的用途，其特征在于，每个共挤出层具有10至100μ m的厚度。
8.权利要求1至7所述的用途，其特征在于，所述实心板具有0.1至4. Omm的厚度。
9.权利要求1至8之一所述的用途，用作平板显示屏中的散射板。
10.权利要求1所述的用途，其中所述实心板的光透射率低于70%。
11.权利要求1所述的用途，其中所述颗粒是有机的。
12.平板显示屏的背光单元，其包括偏光膜、棱镜膜和挤出的实心散射板，所述散射板含有80至99. 99重量％的重均分子量为18500至21000g/mol的透明聚碳酸酯和0. 01至 20重量％具有不同于所述聚碳酸酯的折射率的透明聚合物颗粒，其中所述偏光膜和棱镜膜位于所述散射板之上。
全文摘要
本发明涉及光散射的且具有高透光性的成形体，具体地，本发明涉及由含有摩尔质量Mw＝16000至21000g/mol且MFR为50至80cm3/(10min)(300℃；1.2kg)的透明聚碳酸酯和具有不同于基质材料的光密度的透明聚合物颗粒的组合物制成的实心板，以及涉及这种实心板用作平板显示屏中散射板的用途。
文档编号G02B5/02GK102156313SQ201110112079
公开日2011年8月17日 申请日期2006年8月8日 优先权日2005年8月20日
发明者C·鲁迪格, J·罗纳, K·克拉纳, T·格鲁特-里茨, 金子文香 申请人:拜尔材料科学股份公司