一种光学用预涂聚酯膜及其制备方法及一种增亮膜与流程

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本发明涉及光学薄膜，尤其涉及一种光学用预涂聚酯膜及其制备方法及一种增亮膜。

背景技术：

光学用聚酯薄膜具有透光率高、雾度低、亮度高、不泛黄、附着力好、平整度好、无明暗纹、耐高温和紫外线照射、挺度佳、抗烧裂、不易破损等特点。光学用聚酯膜广泛应用于光学和光电子技术领域，制造各种光学仪器。其中使用量最大的应用领域是在平板显示领域中，如在液晶显示器中可以用到7-8张具有不同功能的PET型光学膜(2张光扩散膜，1张增亮膜，2张相位差膜，1张防眩光膜，1张屏蔽导电膜)。这些功能性光学膜主要是通过在光学用聚酯膜表面涂覆各种功能性涂层所得。

现有的功能性光学薄膜的基材无预涂层，在功能性涂层与膜基材表面之间接触的活性点较少，导致涂层液体不易渗入，难以与其形成吸附；若基材光泽度和透光率高，则基材表面粗糙度较低，导致涂层液体与膜基材表面粘结点少。同时由于无预涂层的光学用聚酯膜本身具有膜表面结晶高度取向，导致的涂层分子难以渗透入膜内，也使其不易与涂层形成良好的界面粘接。因此，现有功能性光学薄膜的基材层与功能性涂层之间的附着力较差。如果需要解决上述问题就需要在光学用聚酯膜表面做预涂层处理。

目前针对液晶背光模组中的的光学膜(扩散膜、增亮膜、防眩膜等)所用的涂布胶水可以分为两类：溶剂型胶水和无溶剂型胶水，溶剂型胶水对于基材会有一定的溶胀与渗透作用，从而在胶水的附着方面优于无溶剂型胶水。无溶剂型胶水主要指无溶剂型UV胶水，主要使用在增亮膜的制程中。

因此，为了提升增亮膜中无溶剂型UV胶水与基材的附着力，需要在聚酯膜表面做特定的预涂层，目前比较多的涂层为聚酯、丙烯酸树酯、以及聚氨酯涂层材料。但是这类材料一般都是大分子的链段与固化剂配比，在横拉的高温下固化干燥成型，并不能完全适用于增亮用无溶剂型UV胶水的附着，存在着透光率低，雾度较高，附着力低的问题。

技术实现要素：

为解决现有增亮膜中的无溶剂型UV胶水与聚酯基材的附着性较差的问题，本发明提供一种光学用预涂聚酯膜及其制备方法及一种增亮膜。

为了达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供一种光学用预涂聚酯膜，所述光学用预涂聚酯膜包括聚酯基材层和预涂层，所述聚酯基材层的至少一个表面涂覆有预涂层；所述预涂层包括聚氨酯丙烯酸酯(acrylic-polyurethane，PUA)和有机粒子，所述有机粒子通过聚氨酯丙烯酸酯粘接在基材层的表面上。

进一步的，所述聚氨酯丙烯酸酯是由聚氨酯预聚体与丙烯酸单体共聚制得。

进一步的，所述聚氨酯丙烯酸酯是由聚氨酯预聚体与丙烯酸单体经在线涂布于聚酯基材层(也称为聚酯薄膜)表面，在拉伸过程中的高温下反应聚合而成。

进一步的，所述的丙烯酸单体为硬性丙烯酸单体与软性丙烯酸单体的组合物。

进一步的，所述聚酯基材层的一个表面(单面)涂覆有预涂层。

进一步的，所述聚酯基材层的两个表面(双面)涂覆有预涂层。

进一步的，所述聚酯基材层是现有的聚酯薄膜。

进一步的，聚酯基材层的厚度为20-300μm。

进一步的，所述预涂层的厚度为0.05-0.1μm。

所述预涂层也称为底涂层。

所述预涂层中，所述有机粒子是具有抗粘连作用的纳米有机微珠。

所述的聚酯基材层为聚酯切片熔融挤出，经双向拉伸制得。

进一步的，在所述的光学用预涂聚酯膜中，所述有机粒子选自聚苯乙烯(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、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)微球、或聚酰胺(PA)微球中的一种或至少两种的组合。

进一步的，所述有机粒子的粒径为10-100nm。

进一步的，所述有机粒子的粒径优选为30-60nm。

进一步的，所述有机粒子的光学折射率在1.43-1.70，其中优选为1.60。

进一步的，所述有机粒子优选为PET微球。

进一步的，所述聚酯基材层为纯的聚酯基材层，不添加任何功能性助剂。

所述聚酯选自PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、PBN(聚萘二甲酸丁二酯)、PCT(聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PTN(聚萘二酸丙二醇酯)、或PTT(聚对苯二甲酸1,3丙二醇酯)中的一种或至少两种的组合物。

进一步的，在所述的光学用预涂聚酯膜中，所述预涂层的原料包括下述组份：

异氰酸酯28-47％、聚多元醇27-45％、亲水扩链剂2-6％、中和剂1-5％，甲基丙烯酸甲酯0-16％，丙烯酸正丁酯0-24％；所述百分数为重量百分含量。

进一步的，所述预涂液的原料包括下述组份：

异氰酸酯28.44-46.71％、聚多元醇27.30-44.83％、亲水扩链剂2.34％-5.48％、中和剂1.76％-4.12％，甲基丙烯酸甲酯0-15.65％，丙烯酸正丁酯0-23.47％。

进一步的，在所述的光学用预涂聚酯膜中，所述预涂层的原料包括下述组份：

异氰酸酯36.64-38.04％、聚多元醇32.34-38.36％、亲水扩链剂3.85-5.38％、中和剂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％；所述百分数为重量百分含量。

进一步的，所述预涂层的原料包括下述组份：

异氰酸酯38.04％、聚多元醇33.34％、亲水扩链剂5.38％、中和剂4.05％，甲基丙烯酸甲酯7.68％，丙烯酸正丁酯11.51％；所述百分数为重量百分含量。

进一步的，所述的异氰酸酯为肪族异氰酸酯。所述的异氰酸酯优选为脂肪族二异氰酸酯。

进一步的，所述的聚多元醇为聚酯二元醇或者聚醚二元醇，其中优选为聚醚二元醇。

进一步的，所述异氰酸酯中的-NCO基团含量与聚多元醇中的-OH基团含量比为3-9:1。

进一步的，在所述的光学用预涂聚酯膜中，所述的异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，所述的聚多元醇为聚氧化丙烯二醇(PPG)。

所述的亲水扩链剂简称为扩链剂，为阴离子型亲水扩链剂，优选为2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)。

所述的中和剂为碱类中和剂，其中优选为三乙胺(TEA)。

进一步的，在所述的光学用预涂聚酯膜中，在制备过程中，所述预涂层的原料先配制成预涂液，所述预涂液的制备过程如下：

(1)制备聚氨酯预聚体

利用异氰酸酯、聚多元醇、亲水扩链剂、和中和剂制备聚氨酯预聚体乳液；

(2)制备预涂液

利用步骤(1)得到的聚氨酯预聚体乳液、甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸正丁酯制备预涂液。

进一步的，在制备聚氨酯预聚体的过程中，需添加去离子水，调节聚氨酯预聚体乳液的固含量。进一步的，所述聚氨酯预聚体乳液的固含量是10％。

进一步的，在制备预涂液的过程中，可以添加去离子水调节预涂液的固含量。

进一步的，所述预涂液的固含量是10％。

进一步的，在所述的光学用预涂聚酯膜中，在制备过程中，向预涂液中加入引发剂，引发剂的添加量是预涂液中固体成份总重量的0-1.2％。

进一步的，在制备过程中，所述引发剂的添加量是预涂液中固体成份总重量的0.3-1.2％。

进一步的，在制备过程中，所述引发剂的添加量是预涂液中固体成份总重量的0.3-0.6％。

所述的引发剂为水溶热分解类型的引发剂，其中优选为过硫酸钾(KPS)。

所述引发剂(如KPS)的添加量优选为0.6％。

进一步的，在所述的光学用预涂聚酯膜中，在制备过程中，向预涂液中加入有机粒子，所述有机粒子的添加量为预涂液中固体成份总重量的0.1-0.2％。

本发明还提供一种增亮膜，包括基膜和增亮层，所述基膜为本发明所述的光学用预涂聚酯膜。所述增亮层粘接在基膜(或称为基材)的一个表面上。进一步的，所述增亮层是由无溶剂型UV胶水制得的增亮结构层。进一步的，所述无溶剂型UV胶水是无溶剂型UV丙烯酸树脂胶水。

进一步的，所述增亮膜还包括背涂层，所述增亮层粘接在基膜的一个表面上，所述背涂层粘接在基膜的另一个表面上。

本发明还提供一种制备所述的光学用预涂聚酯膜的方法，所述方法包括下述步骤：

将聚酯基材层的材料通过挤出机挤出铸片，然后将铸片纵向拉伸，然后对基材层的表面进行电晕处理，然后在电晕面上在线涂布预涂液，然后横向拉伸，最后牵引收卷，制得所述的光学用预涂聚酯膜。

所述聚氨酯预聚体是封端聚氨酯预聚体。

进一步的，上述制备光学用预涂聚酯膜的方法包括下述步骤：

1、光学用预涂聚酯膜所用原料的制备

(1)、封端聚氨酯预聚体的制备：

将一定量的聚醚二元醇在120℃真空脱水2h备用，然后在装有搅拌器、温度计、冷凝管的四口烧瓶中加入异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，通入氮气，升温至50℃加入处理过的聚醚二元醇(PPG)，继续升温至80℃，反应2小时，加人DMPA，继续反应2小时，降温至45℃，加三乙胺中和，0.5小时后降温至30℃，加入一定量的去离子水分散，高速搅拌，制得PU预聚体乳液。PU预聚体乳液的固含量是10％。

(2)、预涂液的制备

将步骤(1)制得的PU预聚体乳液，在高速搅拌(1000r/min)下加入一定配比量的丙烯酸单体(甲基丙烯酸单体(MMA)与丙烯酸丁酯(BA))，搅拌2小时混合均匀以后，然后加入一定配比量的PET微球，搅拌0.5小时以后，在预涂液使用前加入引发剂KPS，搅拌0.5小时后，可以打入在线涂布机进行涂层生产使用。

2、配方比(重量百分比)：

(1)、聚酯基材层配比：100％的PET加入挤出机挤出铸片；

(2)、预涂层配比：

制备出预涂液，将预涂液的固含控制在10％，然后将0.1-0.2％的30-60nm的PET粒子加入到预涂液中，500r/min的速度搅拌30min(PET粒子的添加量是相对于预涂液固体含量的添加量，比如10％固含的预涂液100g，其中固体份量为10g，PET粒子的添加量为10g×0.1％＝0.01g)。

3、光学用预涂聚酯薄膜的制备方法

将聚酯原料经干燥后熔融挤出铸片，所得厚片在90-110℃下纵向拉伸3-4 倍，利用在线涂布工艺制做聚酯膜的预涂层，在85-115℃下横向拉伸3-4倍，在220-230℃下热定型处理，冷却之后收卷，最终制成厚度为20μm-300μm的光学用预涂聚酯膜。

本发明提出采用聚氨酯预聚体与丙烯酸单体，在聚酯膜横拉过程中的高温下反应固化，形成聚氨酯丙烯酸酯涂层的技术方案。这样的优势在于，分子量较小的聚氨酯预聚体与丙烯酸单体，在横拉箱中与聚酯膜的拉伸有着很好的追随性，从而保证聚酯膜的表面平整，并且通过在涂层中加入具有一定折射率的有机粒子，保证了聚酯膜的高透光率与低雾度，另外，通过在聚氨酯中采用柔性的聚醚链段以及与无溶剂型UV胶水极性相近的丙烯酸单体，提高了无溶剂型UV胶水与聚酯基膜的附着力。

本发明提供的光学用预涂聚酯膜与UV胶水制成的增亮结构之间的附着性较好，透光率较高，雾度较低。本发明提供的制备光学用预涂聚酯膜的方法工艺简单，使制备得到的光学用预涂聚酯膜的表面平整，透光率较高，雾度较低。

与现有增亮膜相比，本发明提供的增亮膜具有高透光率与低雾度；并且，在增亮膜中，由无溶剂型UV胶水制得的增亮结构层与基材层之间的附着力优异。

附图说明

图1为本发明提供的一种光学用预涂聚酯膜的结构示意图；

图2为本发明提供的另一种光学用预涂聚酯膜的结构示意图；

图3为本发明提供的增亮膜的结构示意图。

具体实施方式

为了更易理解本发明的结构及所能达成的功能特征和优点，下文将本发明的较佳的实施例，并配合图式做详细说明如下：

如图1和图2所示，本发明提供一种光学用预涂聚酯膜，所述光学用预涂聚酯膜包括聚酯基材层2和预涂层1，所述聚酯基材层2的至少一个表面涂覆有预涂层1；所述预涂层1包括聚氨酯丙烯酸酯(acrylic-polyurethane，PUA)和有机粒子101，所述有机粒子101通过聚氨酯丙烯酸酯粘接在基材层2的表面上。

如图1所示，所述聚酯基材层2的两个表面(双面)涂覆有预涂层1。

如图2所示，所述聚酯基材层2的一个表面(单面)涂覆有预涂层1。

如图3所示，本发明提供的增亮膜，包括基膜层3，增亮层1和背涂层4，所述基膜为光学用预涂聚酯膜，所述光学用预涂聚酯膜中的聚酯基材层3的两个表面分别涂覆有预涂层2.1和预涂层2.2。

实施例中所用的聚酯基材层是中国长阳科技有限公司生产的聚酯薄膜，产品型号是OSQ2。

本发明实施例提供的增亮膜(简称膜片)采用下述方法测试其主要性能：

(1)透光率与雾度测试：

裁取5cm×5cm的膜片，用可见分光光度计仪(上海信联创作电子有限公司生产，产品型号：Hunter-lab colar quest XE)测量透光率与雾度。

(2)增亮层与聚酯基膜之间的附着力测试：

裁取20cm×20cm的膜片，参照GB/T-9286-98百格测试标准进行测试。

(3)预涂液外观测试：

用目测观察法观察预涂液颜色、透明性、状态、有无杂质、凝聚物、有无蓝光等。

(4)预涂液稳定性测试：

由《GB-6753.3-1986涂料贮存稳定性试验方法》，采用人工加速条件贮存来测试预涂液的贮存稳定性，测试条件：50±2℃，30天。

(5)聚氨酯丙烯酸酯的胶膜样品制备：

将预涂液均匀倒入10cm×10cm×1cm玻璃板模具中流延成膜，室温干燥 48h；再放入烘箱中40℃烘干4-6h，将胶膜从玻璃板中分离，制得厚度约1mm的薄膜备用。

(6)预涂层胶膜的吸水率测试：

胶膜在水中的溶胀率表示了胶膜的吸水率，用胶膜浸泡在蒸馏水中前后的质量差与浸泡前质量的百分比表示。

将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，准确称量其质量m1，然后把样品放置于去离子水中，室温下浸泡24h后取出，吸除表面的水分，迅速称量湿膜质量m2，按照下列公示计算吸水率：

实施例1提供的技术方案中，预涂液经过在线涂布工艺涂布于聚酯基材的一个表面上。实施例2-21提供的技术方案中，预涂液经过在线涂布工艺涂布于聚酯基材的两个表面上。

实施例1-21中的有机粒子为PET微球，添加量为预涂液中固体成份总重量的0.1-0.2％。所述PET微球的粒径为10-100nm。

实施例1

本发明提供的增亮膜，包括基膜和增亮层，所述基膜为本发明提供的光学用预涂聚酯膜，所述光学用预涂聚酯膜包括聚酯基材层和预涂层，所述聚酯基材层的表面涂覆有预涂层；所述预涂层包括聚氨酯丙烯酸酯(acrylic-polyurethane，PUA)和有机粒子，所述有机粒子通过聚氨酯丙烯酸酯粘接在基材层的表面上。

其中，预涂层的组分配比如表1所示，将制得的预涂液经过在线涂布工艺涂布于聚酯基材表面，制得188μm厚光学用预涂聚酯膜。

以上面得到的光学用预涂聚酯膜为基膜，在基膜的一个表面上涂布无溶剂型UV丙烯酸树脂胶水，胶水通过模具碾压，固化后形成增亮层，增亮层是柱状微棱镜结构，微棱镜结构的横截面为等腰三角形，微棱镜结构的高度是50μm，顶角的角度是90°。性能结果如表2所示。

实施例2