一种PVA增塑剂组合物及PVA光学膜的制作方法

2021-02-02 03:02:33|

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一种pva增塑剂组合物及pva光学膜
技术领域
[0001]
本发明属于新型高分子材料领域，具体涉及一种pva增塑剂组合物及pva光学膜。

背景技术：

[0002]
偏光片的基材是一层pva薄膜，是一种线性高分子聚合物，在其主链上分布着许多强极性的羟基，水溶性好，玻璃化温度较低，成膜容易，膜的透明度很高且延伸性很好。偏振片大部分应用于液晶显示技术，占到偏光片总用量的99％。
[0003]
偏振片的研究主要集中在聚乙烯醇薄膜技术和偏光膜工艺改进方面。目前，全球主要是日本和韩国的企业涉足偏光膜的研制，但在技术创新有各自的优势和侧重。可乐丽和合成化学的技术侧重于纯pva薄膜，而东电工和住友化学偏重于偏光膜及偏振片的制造相关技术。
[0004]
偏振片的典型制作工艺分为基膜制备、拉伸、染色、胶合保护膜以及供干收卷等工序。基膜的制备又可以分为流延法、挤出法和涂布法。流延法是生产光学基材薄膜的常用方法。其中，拉伸步骤中要求单向拉伸至少3.5倍以上才可以保证偏振膜的光学性能，是制造偏振膜的关键工艺。
[0005]
通常情况下，纯pva薄膜拉伸倍率不超过2倍，因此在使用pva原料制备光学薄膜时，需加入相应增塑剂以改善薄膜拉伸倍率。对于同一种增塑剂而言，加入量越高增塑效果越好但存在极限值，并且增塑剂多为小分子，过量加入后会导致增塑剂在后续加工中迁移析出，严重影响产品质量。目前，增塑剂与pva原料均是以溶液搅拌的方式混合，由于pva为聚合物，链结构复杂，并且由于氢键作用，分子链空间位阻效应较强，常规混合方法很难达到分子间混合，这也削弱了增塑剂的作用。
[0006]
因此，为打破国外技术壁垒，进入高端应用领域。解决现状存在的与pva难以充分混合以及后续加工中易迁移析出的问题就显得迫在眉睫。

技术实现要素：

[0007]
本发明的目的是针对现有技术中pva与增塑剂混合不均匀且后续加工中增塑剂易析出的问题，提供了一种pva增塑剂组合物及pva光学膜，采用pva、氨甲基苯硼酸、2-硝基-4羟基-5甲氧基卞醇以及1-氯丁三醇作为原料，经偶联反应制备一种pva光学膜用增塑剂组合物及pva光学膜，解决了现有技术中pva与增塑剂在后续加工资易析出且pva与增塑剂混合不均匀的缺陷，且易于工业化生产。可以预见，该材料将会迎来广阔的市场空间。
[0008]
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0009]
一种pva光学膜用增塑剂组合物，包含产物i和产物ii，其结构式如下所示：
[0010]
产物i：其中，-r-为-c6h4；
[0011]
产物ii：
[0012]
一种pva光学膜用增塑剂组合物的制备方法，包含以下步骤：
[0013]
(1)将10wt％氨甲基苯硼酸的水溶液与10％pva的水溶液按质量比1-4:1混合均匀后，加入0.1m naoh溶液，调节ph为7.5-9，浓缩，得到悬浮物，过滤，真空干燥，得到产物i；
[0014]
(2)氮气保护下，将1mol 2-硝基-4羟基-5甲氧基卞醇、1-1.2mol 1-氯丁三醇、1-1.2mol碘化钾溶于50mol dmf中，加热至80-110℃，强力搅拌10-20h，冷却、静置、真空浓缩、提纯、真空干燥，得到产物ii。
[0015]
作为优选，所述氨甲基苯硼酸为3-氨甲基苯硼酸或4-氨甲基苯硼酸。
[0016]
一种pva光学膜的制备方法：将100重量份光学级pva原料、10-50重量份i、10-45重量份ii加水溶解，在365nm波长光照下流延成膜，干燥、收卷，得到pva光学膜。
[0017]
本发明的提供的一种pva光学膜用增塑剂组合物，其制备流程如下：其中，结构iii为在pva光学膜中最终存在结构：
[0018][0019]
本发明具有如下的有益效果：
[0020]
(1)本发明提供了一种pva光学膜用增塑剂组合物的制备方法，采用pva、氨甲基苯硼酸、2-硝基-4羟基-5甲氧基卞醇以及1-氯丁三醇作为原料，制备增塑剂组合物，解决了现有技术中pva用增塑剂用量限制且易析出的缺陷，同时原料来源广泛，且反应步骤易于操作。
[0021]
(2)本发明提供了一种pva光学膜用增塑剂组合物。首先，产物i中具有pva结构，其在pva体系中具有很好的相容性；其次，产物i的加入可一定程度提高pva膜的耐水性；第三；产物ii为多羟基结构的小分子，具有很好的增塑性；最后，产物i和产物ii配合使用，在365nm光照下，发生化学反应，形成iii的结构，大大降低了增塑剂的迁移性或不迁移。
[0022]
(3)本发明提供了一种pva光学膜的制备方法，通过溶液流延成膜，使pva大分子基体与小分子增塑剂充分混合，解决了现有技术中pva与增塑剂难分散的问题，同时易实现工业生产。可以预见，该材料将会迎来广阔的市场空间。
具体实施方式：
[0023]
以下结合实施例对本发明进行详细说明。但应理解，以下实施例仅是对本发明实施方式的举例说明，而非是对本发明的范围限定。
[0024]
实施例1
[0025]
一种pva光学膜用增塑剂组合物的制备方法，包含以下步骤：
[0026]
(1)将10wt％3-氨甲基苯硼酸的水溶液与10％pva的水溶液按质量比3:1混合均匀后，加入0.1m naoh溶液，调节ph为8.5，浓缩，得到悬浮物，过滤，真空干燥，得到产物i(ir：3327cm-1
：-nh2存在；1602cm-1
、1453cm-1
：苯环存在；1341cm-1
：硼酸基消失；3488cm-1
：-oh微弱存在)；
[0027]
(2)氮气保护下，将1mol 2-硝基-4羟基-5甲氧基卞醇、1.2mol 1-氯丁三醇、1.2mol碘化钾溶于50mol dmf中，加热至80℃，强力搅拌20h，冷却、静置、真空浓缩、提纯、真空干燥，得到产物ii(ir：1602cm-1
、1453cm-1
：苯环存在；734cm-1
：c-cl消失；3447cm-1
：-oh存在；1342cm-1
、1510cm-1
：-n＝o存在)。
[0028]
一种pva光学膜的制备方法：
[0029]
将100重量份光学级pva原料、30重量份i、45重量份ii加水溶解，在365nm波长光照下流延成膜，干燥、收卷，得到pva光学膜。
[0030]
实施例2
[0031]
一种pva光学膜用增塑剂组合物的制备方法，包含以下步骤：
[0032]
(1)将10wt％4-氨甲基苯硼酸的水溶液与10％pva的水溶液按质量比2:1混合均匀后，加入0.1m naoh溶液，调节ph为8，浓缩，得到悬浮物，过滤，真空干燥，得到产物i(ir：3329cm-1
：-nh2存在；1604m-1
、1453cm-1
：苯环存在；1340cm-1
：硼酸基消失；3488cm-1
：-oh微弱存在)；
[0033]
(2)氮气保护下，将1mol 2-硝基-4羟基-5甲氧基卞醇、1.1mol 1-氯丁三醇、1.1mol碘化钾溶于50mol dmf中，加热至100℃，强力搅拌15h，冷却、静置、真空浓缩、提纯、真空干燥，得到产物ii(ir：1604cm-1
、1453cm-1
：苯环存在；735cm-1
：c-cl消失；3447cm-1
：-oh存在；1344cm-1
、1515cm-1
：-n＝o存在)。
[0034]
一种pva光学膜的制备方法：
[0035]
将100重量份光学级pva原料、20重量份i、20重量份ii加水溶解，在365nm波长光照下流延成膜，干燥、收卷，得到pva光学膜。
[0036]
实施例3
[0037]
一种pva光学膜用增塑剂组合物的制备方法，包含以下步骤：
[0038]
(1)将10wt％3-氨甲基苯硼酸的水溶液与10％pva的水溶液按质量比1:1混合均匀后，加入0.1m naoh溶液，调节ph为7.5，浓缩，得到悬浮物，过滤，真空干燥，得到产物i(ir：3332cm-1
：-nh2存在；1604m-1
、1453cm-1
：苯环存在；1340cm-1
：硼酸基消失；3494cm-1
：-oh微弱存在)；
[0039]
(2)氮气保护下，将1mol 2-硝基-4羟基-5甲氧基卞醇、1mol 1-氯丁三醇、1mol碘化钾溶于50mol dmf中，加热至110℃，强力搅拌10h，冷却、静置、真空浓缩、提纯、真空干燥，得到产物ii(ir：1607cm-1
、1456cm-1
：苯环存在；735cm-1
：c-cl消失；3447cm-1
：-oh存在；1343cm-1
、1515cm-1
：-n＝o存在)。
[0040]
一种pva光学膜的制备方法：
[0041]
将100重量份光学级pva原料、50重量份i、25重量份ii加水溶解，在365nm波长光照下流延成膜，干燥、收卷，得到pva光学膜。
[0042]
实施例4
[0043]
一种pva光学膜用增塑剂组合物的制备方法，包含以下步骤：
[0044]
(1)将10wt％4-氨甲基苯硼酸的水溶液与10％pva的水溶液按质量比4:1混合均匀后，加入0.1m naoh溶液，调节ph为9，浓缩，得到悬浮物，过滤，真空干燥，得到产物i(ir：3335cm-1
：-nh2存在；1609cm-1
、1457cm-1
：苯环存在；1341cm-1
：硼酸基消失；3489cm-1
：-oh微弱存在)；
[0045]
(2)氮气保护下，将1mol 2-硝基-4羟基-5甲氧基卞醇、1.2mol 1-氯丁三醇、1.2mol碘化钾溶于50mol dmf中，加热至90℃，强力搅拌18h，冷却、静置、真空浓缩、提纯、真空干燥，得到产物ii(ir：1604cm-1
、1453cm-1
：苯环存在；735cm-1
：c-cl消失；3447cm-1
：-oh存在；1344cm-1
、1515cm-1
：-n＝o存在)。
[0046]
一种pva光学膜的制备方法：
[0047]
将100重量份光学级pva原料、10重量份i、20重量份ii加水溶解，在365nm波长光照下流延成膜，干燥、收卷，得到pva光学膜。
[0048]
实施例5
[0049]
一种pva光学膜用增塑剂组合物的制备方法，包含以下步骤：
[0050]
(1)将10wt％3-氨甲基苯硼酸的水溶液与10％pva的水溶液按质量比3:1混合均匀后，加入0.1m naoh溶液，调节ph为9，浓缩，得到悬浮物，过滤，真空干燥，得到产物i(ir：3329cm-1
：-nh2存在；1604m-1
、1453cm-1
：苯环存在；1340cm-1
：硼酸基消失；3488cm-1
：-oh微弱存在)；
[0051]
(2)氮气保护下，将1mol 2-硝基-4羟基-5甲氧基卞醇、1.2mol 1-氯丁三醇、1.2mol碘化钾溶于50mol dmf中，加热至110℃，强力搅拌10h，冷却、静置、真空浓缩、提纯、真空干燥，得到产物ii(ir：1603cm-1
、1453cm-1
：苯环存在；735cm-1
：c-cl消失；3447cm-1
：-oh存在；1347cm-1
、1516cm-1
：-n＝o存在)。
[0052]
一种pva光学膜的制备方法：
[0053]
将100重量份光学级pva原料、10重量份i、10重量份ii加水溶解，在365nm波长光照下流延成膜，干燥、收卷，得到pva光学膜。
[0054]
对比例1-4均与具体实施例1的pva光学膜进行对比，具体实施例1中起增塑剂作用的产物ii含量折合100重量份pva约为34.6phr。
[0055]
对比例1
[0056]
一种pva光学膜的制备方法：
[0057]
将100重量份光学级pva原料、34.6重量份ii加水溶解，在365nm波长光照下流延成膜，干燥、收卷，得到pva光学膜。
[0058]
对比例2
[0059]
一种pva光学膜的制备方法：
[0060]
将100重量份光学级pva原料、34.6重量份丙三醇加水溶解，在365nm波长光照下流延成膜，干燥、收卷，得到pva光学膜。
[0061]
对比例3
[0062]
一种pva光学膜的制备方法：
[0063]
将100重量份光学级pva原料、30重量份i、45重量份丙三醇加水溶解，在365nm波长光照下流延成膜，干燥、收卷，得到pva光学膜。
[0064]
对比例4
[0065]
一种pva光学膜的制备方法：
[0066]
将100重量份光学级pva原料、30重量份i、45重量份丙三醇加水溶解，流延成膜，干燥、收卷，得到pva光学膜。
[0067]
实施例1-5和实施对比例1-4制备的pva光学膜物理性能测试，包括断裂伸长率和迁移性，测试结果列于表1。
[0068]
表1
[0069][0070][0071]
首先，从表1中可以看出，在断裂伸长率上，本发明增塑剂组合物制备的pva光学膜的性能与常用增塑剂制备的pva光学膜性能相当，都达到拉伸4倍以上的倍率。
[0072]
第二，在迁移性上，迁移性测试通过断裂伸长率间接来测试的，经过高温高湿的处理后，本发明产品制备的pva光学膜的拉伸性能几乎没有变化，远优于常用增塑剂制备的pva膜，其迁移性很低或不迁移。
[0073]
第三，组合物分开来看，产物i对于增塑剂有一定的相容作用，利于增塑剂在pva体系中充分分散。
[0074]
综合而言，本发明的pva增塑剂组合物解决了增塑剂在pva体系中分散不均匀且后续加工过程中存在迁移性易析出的问题，同时可满足工业生产需求，具有广阔的市场前景。
[0075]
其中测试方法如下：
[0076]
(1)断裂伸长率：按照iso 527-3：2012标准测试。
[0077]
(2)迁移性：复测断裂伸长率，将测试样置于温度60
±
2℃，湿度95
±
2％的恒温恒湿箱中96h，再次测试断裂伸长率。
[0078]
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

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