一种高硬度的PET光学膜及其制备方法与流程

本发明涉及光学级pet膜，具体为一种高硬度的pet光学膜及其制备方法。

背景技术：

1、双向拉伸聚酯薄膜(bopet)具有抗拉硬度大、电绝缘性能和光学性能好、耐寒耐热、耐化学腐蚀以及收缩性稳定等优良特性，被广泛应用于包装、磁性材料、影像及电子领域等。

2、随着电子科技的快速发展，液晶显示屏幕作为众多数码电子产品中的关键部件备受广大研究人员的关注。液晶显示屏幕脆弱易被划伤或受到重力挤压而损坏，因此，需要使用屏幕保护膜对其进行保护。pet一直都是触控、显示屏镀膜基底的首选材料。但由上游pet切片制成的bopet薄膜普遍存在表面硬度低、不耐磨等缺陷；此外，一味追求高透明度、低雾度的光学膜，应用于液晶显示屏幕时，由于光线垂直透过比例过高而可能导致观看屏幕的人产生视觉疲劳。为了解决这些问题，可以向pet中添加粒径小的辅助添加剂例如纳米填料等，但直接加入此类添加剂可能会导致分散不均，易团聚影响薄膜表面光滑度，易迁移导致膜表面透过率下降等问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的不足之处，本发明通过在pet切片中添加纳米粒子插层改性蒙脱土复合材料进行熔融拉伸，之后又在拉伸的薄坯片上涂覆一层丙烯酸酯涂布液，通过膜内部结构优化以及表面功能改性，制得了雾度适中同时具有高透明度，以及高硬度的光学膜。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种高硬度的pet光学膜的制备方法，包括如下步骤：

4、s1、将纳米粒子插层改性蒙脱土复合材料洗涤烘干研碎与pet切片混合，投入到挤出机中挤出造粒，制得铸片；

5、s2、将铸片送入双向拉伸机，经纵向拉伸制成薄坯片；

6、s3、采用在线涂布方式在薄坯片上涂覆聚丙烯酸酯涂布液；

7、s4、涂布后的薄坯片进行横向拉伸，得到表面涂层的pet膜；

8、s5、将表面涂层的pet膜送入紫外灯下进行紫外光交联固化定性，随后松弛冷却，在牵引辊的牵引下收卷，即得；

9、其中，所述纳米粒子插层改性蒙脱土复合材料的制备过程如下：

10、1)将一定量的无机纳米粒子置于5wt％的氢氧化钾溶液中活化处理，随后将处理后的无机纳米粒子重新分散到去离子水中并加入等质量的kh550，在50℃下搅拌24h，过滤、洗涤、干燥、研磨，得无机粉末；取无机粉末重新分散至去离子水中，并加入过硫酸铵搅拌使其分散均匀；

11、2)取钠基蒙脱土超声分散在去离子水中形成质量分数为30～50wt％的蒙脱土悬浮液，升温至60-70℃，搅拌条件下缓慢加入步骤1)的分散液，滴加完成后，通入氮气，避光条件下，将甲基丙烯酸羟丙酯和甲香豆素甲基丙烯酸甲酯混合后缓慢滴加至混合液中，搅拌反应1～5h，反应完成后抽滤，洗涤干燥，即得；

12、所述聚丙烯酸酯涂布液是由甲基丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、乙烯基三乙氧基硅烷以及甲香豆素甲基丙烯酸甲酯为聚合单体，以过硫酸铵为引发剂，在复合乳化剂和去离子水中制得。

13、较为优化地，所述步骤s1中，纳米粒子插层改性蒙脱土复合材料与pet切片的质量比为5～20:95～80；所述步骤s3中，涂布量为5g/m2～15g/m2。

14、较为优化地，所述纵向拉伸比为2.8～3.5:1，温度为90～115℃；所述横向拉伸比为3.5～4.5:1，温度为100～125℃。

15、较为优化地，所述无机纳米粒子为纳米氧化钛或纳米氧化锆或二者混合物。

16、较为优化地，所述步骤1)中，无机粉末在去离子水中的质量分数为30～40％；过硫酸铵的质量是无机粉末的3～4％。

17、较为优化地，所述步骤2)中，钠基蒙脱土与分散液中的无机粉末的质量比为1:0.5～1；甲基丙烯酸羟丙酯与甲香豆素甲基丙烯酸甲酯的摩尔比为6～9:1～4；甲基丙烯酸羟丙酯与甲香豆素甲基丙烯酸甲酯混合物的质量与无机粉末的质量比为3～5:1。

18、较为优化地，所述复合乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚和十二烷基苯磺酸钠的混合物。

19、较为优化地，所述聚丙烯酸酯涂布液的制备过程如下：

20、在反应瓶中将0.5～1份的复合乳化剂用25～35份去离子水溶解搅拌均匀，随后将10～20份甲基丙烯酸甲酯、5～10份丙烯酸丁酯、2～5份苯乙烯、1～3份丙烯酸、2～5份乙烯基三乙氧基硅烷以及0.5～1份过硫酸铵加入到反应瓶中，快速乳化制得预乳液；

21、另取干净反应瓶，加入5～10份甲基丙烯酸甲酯、1～3份丙烯酸丁酯、2～5份甲香豆素甲基丙烯酸甲酯、0.3～0.6份复合乳化剂以及0.2～0.5份过硫酸铵，加入0.5份碳酸氢钠和15～20份去离子水搅拌均匀，升温至50～60℃，快速乳化15min，升温至70～80℃，将预乳液滴加至反应瓶中，滴加完成后继续反应1～2h，将0.2份过硫酸铵用水溶解后加入到反应瓶中，于80℃保温反应1h；

22、反应完成后，自然冷却至室温，加入1～3份中和剂，即得。

23、较为优化地，所述中和剂为三乙胺、n-二甲基乙醇胺、二乙基二醇胺、三乙醇胺中的一种。

24、本发明第二目的进一步提供一种如上所述的制备方法制得的高硬度的pet光学膜。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在制备pet光学膜时，首先在挤出造粒过程中添加自制的纳米粒子插层改性蒙脱土复合材料，经有机改性使得无机纳米粒子结合到蒙脱土中，使得该复合材料在pet基体中能够分散均匀，通过调节该复合材料在pet基体中的占比可调控pet膜的雾度。其次，在挤出造粒形成铸片后，首先经过一次的纵向拉伸形成薄坯片，然后在该薄坯片上涂覆一层聚丙烯酸酯涂布液，该涂布液为通过乳液聚合制得的水性乳液，具备环保性，将其涂覆在pet薄坯片是为了增强膜层表面硬度以及膜层表面的爽滑性，提高了涂布层与基膜层的结合力，进一步提高最终光学膜的机械性能；改善膜层的彩虹纹现象。

技术特征：

1.一种高硬度的pet光学膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的高硬度的pet光学膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，纳米粒子插层改性蒙脱土复合材料与pet切片的质量比为5～20:95～80；所述步骤s3中，涂布量为5g/m2～15g/m2。

3.如权利要求1所述的高硬度的pet光学膜的制备方法，其特征在于，所述纵向拉伸比为2.8～3.5:1，温度为90～115℃；所述横向拉伸比为3.5～4.5:1，温度为100～125℃。

4.如权利要求1所述的高硬度的pet光学膜的制备方法，其特征在于，所述无机纳米粒子为纳米氧化钛或纳米氧化锆或二者混合物。

5.如权利要求1所述的高硬度的pet光学膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，无机粉末在去离子水中的质量分数为30～40％；过硫酸铵的质量是无机粉末的3～4％。

6.如权利要求1所述的高硬度的pet光学膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，钠基蒙脱土与分散液中的无机粉末的质量比为1:0.5～1；甲基丙烯酸羟丙酯与甲香豆素甲基丙烯酸甲酯的摩尔比为6～9:1～4；甲基丙烯酸羟丙酯与甲香豆素甲基丙烯酸甲酯混合物的质量与无机粉末的质量比为3～5:1。

7.如权利要求1所述的高硬度的pet光学膜的制备方法，其特征在于，所述复合乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚和十二烷基苯磺酸钠的混合物。

8.如权利要求1所述的高硬度的pet光学膜的制备方法，其特征在于，聚丙烯酸酯涂布液的制备过程如下：

9.如权利要求8所述的高硬度的pet光学膜的制备方法，其特征在于，所述中和剂为三乙胺、n-二甲基乙醇胺、二乙基二醇胺、三乙醇胺中的一种。

10.一种如权利要求1-9中任一项所述的制备方法制得的高硬度的pet光学膜。

技术总结本案涉及一种高硬度的PET光学膜及其制备方法，首先将纳米粒子插层改性蒙脱土复合材料洗涤烘干研碎与PET切片混合，投入到挤出机中挤出造粒，制得铸片；之后依次经纵向拉伸、聚丙烯酸酯涂布液涂覆、横向拉伸、牵引收卷即得光学膜。本发明在制备PET光学膜时，首先在挤出造粒过程中添加自制的纳米粒子插层改性蒙脱土复合材料，经有机改性使得无机纳米粒子结合到蒙脱土中，使得该复合材料在PET基体中能够分散均匀，通过调节该复合材料在PET基体中的占比可调控PET膜的雾度；在纵向拉伸后的薄坯片上涂覆一层聚丙烯酸酯涂布液，增强了膜层表面硬度以及膜层表面的爽滑性，提高了涂布层与基膜层的结合力；改善膜层的彩虹纹现象。技术研发人员：王勇军,於冬雷,王润霄,王锋受保护的技术使用者：扬州博恒新能源材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12