一种光学扩散聚酯母粒、光学扩散聚酯膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及高分子膜材技术领域，公开了一种光学扩散聚酯母粒、光学扩散聚酯膜及其制备方法，聚酯母粒按照总质量百分比100％计，包括如下原料组分：60～70％聚酯和30～40％光学扩散助剂；光学扩散助剂包括如下原料组分：白炭黑30～40％；二氧化硅微球45～55％；玻璃纤维6～10％；纳米碳酸钙5～9％；表面处理剂1～1.5％；本发明专利技术的光学扩散膜包含了二氧化硅微球、白炭黑、纳米碳酸钙和短切玻璃纤维，通过多种材料相互之间的协同作用，得到的光学扩散膜对可见光均匀扩散成面光源效果好，且抗张强度高、柔韧性好、尺寸稳定性优良，技术水平处于国际先进水平；解决了减少光学扩散膜中粒子添加量的技术瓶颈问题。量的技术瓶颈问题。

【技术实现步骤摘要】
一种光学扩散聚酯母粒、光学扩散聚酯膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子膜材
，具体涉及一种光学扩散聚酯母粒、光学扩散聚酯膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]光学扩散膜是一种能促使光照亮度均匀化的膜材。当光线穿过这类膜材时，在膜材内部发生折射、反射与散射现象，进而光线被修正成均匀面光源以达到光学扩散的效果。光学扩散膜主要应用于LCD背光源模组、平面照明等领域。
[0003]目前，基于高分子膜材的光学扩散膜可以通过以下三种方法制备：
[0004](1)通过电喷射、光刻或热压膜技术等加工方式，使膜材表面形成有规则排布的微观结构(包括V槽型、半球型、锥形等)，这种微观结构沿不同方向展现出不同的光物理性能。当光线穿过具有这类微观结构膜材表面时，发生连续多次的折射和反射行为，从而达到光扩散的效果。这种类型扩散膜的雾度和透光率通过调控膜材表面微结构形貌、分布密度来调整。
[0005](2)通过全息刻录技术在膜基材表面形成有序排布的纹路，光线到达这类膜材料表面时会产生衍射行为，进而精确控制光线扩散的方向，达到光扩散的效果。这种全息刻录技术可以调控应对大部分的入射光光源和较宽波长范围的入射光线。
[0006](3)通过把基体树脂与扩散粒子物理混合均匀后，经过熔融混合、拉伸牵引、固化冷却成膜；或者把液体混合物涂布在透明膜基材上，经过固化冷却后形成光扩散膜。当光线穿过扩散粒子和基体树脂界面时，由于存在两相间的折射率差异而发生散射和折射现象，从而达到光扩散的效果。
[0007]选用的扩散粒子分为无机扩散粒子和有机扩散粒子两种。无机扩散粒子包括纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、纳米硫酸钡、玻璃微珠等，这类粒子对入射光线有一定的吸收且容易在膜材中发生团聚，当光线遇到粒子后发生折射、散射或者衍射时才能透过，因此采用无机扩散粒子和树脂制备的光扩散膜的光损和雾度较高，透光率相对较低。
[0008]有机扩散粒子包括亚克力、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯类、有机硅等，这类粒子属于透明度较高的粒子，对入射光线的光损影响小，可以实现高透光率条件下的光扩散要求。但采用有机扩散粒子和树脂制备的光扩散膜的尺寸稳定性较差，耐磨损和抗拉性能不高。
[0009]采用表面微结构调控和全息刻录技术制备光扩散膜需要复杂的工艺过程和昂贵的仪器设备，不适合大规模、低成本的进行产业化生产和销售；而采用基体树脂和扩散粒子复合方式制备的光扩散膜制备工艺相对简单，仪器设备通用性高，适合大规模产业化生产。基体树脂和扩散粒子复合制备的方法包括涂布型和非涂布型两种。其中，涂布型工艺要求包含扩散粒子的涂层与基体树脂之间有良好的附着力，同时扩散粒子在涂层中要分散均匀，该工艺流程较为简便且易控制，但需要在基体树脂膜制造设备后端额外增加一条薄膜涂布生产线(生产线上包括薄膜前处理、涂布、干燥等工艺)。
[0010]CN102167839A公开了一种高性能光学扩散膜的制备方法，扩散粒子为亚克力或二
氧化硅颗粒或硅氧烷颗粒，在经过羟基化和溴化处理的带有扩散粒子的聚对苯二甲酸丁二醇酯表层涂布一层聚乙二醇甲基丙烯酸酯单体，该单体在一定热环境条件下聚合得到寡聚物，聚对苯二甲酸丁二醇酯作为基材底层、聚乙二醇甲基丙烯酸酯作为扩散层、扩散粒子规则排列在最上层，从而实现薄膜的高透光率和高雾度特征。
[0011]CN105589117A公开了一种具有遮盖率和透光率协调性的光学扩散膜，基材上层为扩散层，下层为背涂层，扩散层涂料和背涂层涂料中的树脂分别选丙烯酸树脂类，聚氨酯类、丙烯酸多元醇中的至少一种；扩散层内的粒子主要由不同粒径的聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚碳酸酯等有机粒子和二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、碳酸钙、硫酸钡等无机粒子组成；背涂层内的粒子主要由小粒径的二氧化硅、氧化铝、二氧化钛等防粘连无机粒子组成。
[0012]相比较而言，非涂布型工艺是把扩散粒子经表面改性后直接与树脂基材熔融混炼复合，再通过流延成膜和双向拉伸后得到相应的光学扩散膜。该工艺可以在现有的聚酯膜生产线上完成，生产效率高，不需要额外增加制造设备，但对改性后扩散粒子与基体树脂的相容性要求较高。为实现非涂布型工艺中扩散粒子在基体树脂中的均匀分散，使复合膜达到较高的雾度和透光率，同时保证薄膜优异的力学性能和热收率性能，有必要对应用于制备光学扩散膜的扩散粒子进行筛选组合(包括形状、尺寸、比重等)，进一步改性组合扩散粒子的表面性质，调整和优化材料复合和薄膜拉伸工艺等，低成本制备出基于聚酯基材的高性能光学扩散膜。

技术实现思路

[0013]本专利技术针对现有技术中非涂布型工艺制备光学扩散膜无法兼具优异力学性能、光扩散性能的问题，提供一种光学扩散膜的聚酯母粒，该母粒中采用炭黑、碳酸钙、二氧化硅微球和短切玻璃纤维作为组合扩散粒子，经过表面改性后与聚酯基材复合而得，该母粒进一步与纯聚酯切片熔融复合可制备出同时具备高雾度、透光亮度均匀、力学性能优异的光学扩散膜，应用于LCD背光源模组、平面照明等领域。
[0014]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0015]一种光学扩散聚酯母粒，按照总质量百分比100％计，包括如下原料组分：60～70％聚酯和30～40％光学扩散助剂；
[0016]所述光学扩散助剂按照总质量百分比100％计，包括如下原料组分：
[0017][0018]所述表面处理剂包括硅烷A、硅烷B和硅烷C；
[0019]所述硅烷A包括双
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(γ
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三乙氧基硅基丙基)四硫化物、γ
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巯丙基三甲氧基硅烷和γ
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巯丙基三乙氧基硅烷中任一种；
[0020]所述硅烷B包括γ
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甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ
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缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种；
[0021]所述硅烷C包括γ
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氨丙基三乙氧基硅烷和/或γ
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氨丙基三甲氧基硅烷。
[0022]本专利技术设计光学扩散助剂包含了白炭黑、二氧化硅微球、玻璃纤维、纳米碳酸钙和表面处理剂，白炭黑和纳米碳酸钙可以增韧增硬基体材料，提升光线在聚酯膜中的散射、折射效应；二氧化硅微球粒径较大，通过反射、散射以及与基材界面处的折射作用来改变光线透过的线路，进一步修正光线成均匀面光源；玻璃纤维具有一定的长径比，一方面可以增强基体材料，另一方面可以促进其余扩散粒子在基体材料中均匀分散，协助提升光线在膜中的折射和反射效应。表面处理剂改性白炭黑、二氧化硅微球、纳米碳酸钙和玻璃纤维的表面性质，改善扩散粒子、玻璃纤维与聚酯之间的相容性，增强扩散粒子和玻璃纤维与聚酯之间的界面结合力，实现光学扩散助剂在聚酯薄膜中的均匀分散，达到高雾度条件下光线在微观尺度上均匀扩散的效果。通过多组分的共同作用，使最终的产品同时具备高雾度、透光亮度均匀和优异力学性能。
[0023]所述聚酯包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学扩散聚酯母粒，其特征在于，按照总质量百分比100％计，包括如下原料组分：60～70％聚酯和30～40％光学扩散助剂；所述光学扩散助剂按照总质量百分比100％计，包括如下原料组分：所述表面处理剂包括硅烷A、硅烷B和硅烷C；所述硅烷A包括双
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(γ
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三乙氧基硅基丙基)四硫化物、γ
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巯丙基三甲氧基硅烷和γ
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巯丙基三乙氧基硅烷中任一种；所述硅烷B包括γ
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甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ
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缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种；所述硅烷C包括γ
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氨丙基三乙氧基硅烷和/或γ
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氨丙基三甲氧基硅烷。2.根据权利要求1所述的光学扩散聚酯母粒，其特征在于，所述光学扩散助剂按照总质量百分比100％计，包括如下原料组分：所述改性白炭黑和改性二氧化硅微球为白炭黑和二氧化硅微球经硅烷A改性的产物；所述改性玻璃纤维为玻璃纤维经硅烷B改性的产物；所述改性纳米碳酸钙为纳米碳酸钙经硅烷C改性的产物；所述硅烷A包括双
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(γ
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三乙氧基硅基丙基)四硫化物、γ
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巯丙基三甲氧基硅烷和γ
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巯丙基三乙氧基硅烷中任一种；所述硅烷B包括γ
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甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ
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缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种；所述硅烷C包括γ
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氨丙基三乙氧基硅烷和/或γ
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氨丙基三甲氧基硅烷。3.根据权利要求2所述的光学扩散聚酯母粒，其特征在于，白炭黑和二氧化硅微球经硅烷A改性过程具体步骤包括：将硅烷A与白炭黑和二氧化硅微球物理共混；玻璃纤维经硅烷B改性过程具体步骤包括：将硅烷B与玻璃纤维物理共混；纳米碳酸钙经硅烷C改性过程具体步骤包括：将硅烷C与纳米碳酸钙物理共...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡培隆，周箭，付红杰，曾国汉，
申请(专利权)人：杭州师范大学，
类型：发明
国别省市：