專利名稱：一種高性能光學(xué)擴(kuò)散膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)擴(kuò)散膜的制備方法。
背景技術(shù)：
液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)是當(dāng)今最普遍的顯示技術(shù)，并且在未來(lái)的20-30年內(nèi)，也將是顯示的主流技術(shù)。液晶是一種介于固態(tài)與液態(tài)之間的物質(zhì)，本身是不能發(fā)光的，必須要借助背光源才能達(dá)到顯示的功能。背光源性能的好壞會(huì)直接影響LCD 顯像質(zhì)量，特別是背光源的亮度，將直接影響到LCD表面的亮度。液晶背光源體系主要由光源、導(dǎo)光板、各類光學(xué)膜片組成，好的液晶背光源體系需具備有亮度高，壽命長(zhǎng)、發(fā)光均勻等特點(diǎn)。目前光源主要有EL、CCFL及LED三種背光源類型，依光源分布位置不同則可分為側(cè)光式和直下式兩種。隨著液晶模組不斷向更亮、更輕、 更薄方向發(fā)展，LED背光源未來(lái)可望成為目前背光源發(fā)展的主流，目前幾乎所有的筆記本背光源皆采用LED背光源。液晶背光源體系之中的主要光學(xué)膜片有擴(kuò)散膜、增亮膜和反射膜三種。擴(kuò)散膜的主要作用是將從導(dǎo)光板放射出的光，透過(guò)擴(kuò)散粒子來(lái)達(dá)到霧化光源的效果。當(dāng)光線在經(jīng)過(guò)擴(kuò)散層時(shí)，會(huì)于折射率相異的介質(zhì)中穿過(guò)，此不同折射率以及入射光角度不同就會(huì)使得光發(fā)生許多折射、反射與散射的現(xiàn)象，可修正光線成均勻面光源以造成了光學(xué)擴(kuò)散的效果。目前的擴(kuò)散膜的結(jié)構(gòu)一般為雙層或三層結(jié)構(gòu)包括芯層和擴(kuò)散層，中心為芯層，其材料為芳香族飽和聚酯；上下兩層為擴(kuò)散層，其主要材料為帶有丙烯酸酯的膠水，在擴(kuò)散層內(nèi)再均勻分布具有可對(duì)光線進(jìn)行折射、反射與散射等功能的擴(kuò)散粒子，而芯層復(fù)合在所述的擴(kuò)散層的中間。高分子薄膜可應(yīng)用在光電、醫(yī)藥，化學(xué)組件以及近年來(lái)相當(dāng)熱門的主動(dòng)或被動(dòng)式生化分離組件之中。針對(duì)擴(kuò)散膜而言，目前制作的方法主要是溶劑涂布型以及紫外光UV交聯(lián)型兩種。溶劑涂布型的作法比較省成本，但是有機(jī)溶劑畢竟對(duì)環(huán)境以及從業(yè)人員還是有一定程度的傷害。再者，紫外光交聯(lián)型制程相當(dāng)耗電，紫外光對(duì)于從業(yè)人員可能會(huì)引起的身體隱患，如紫外線所起的自由基以及癌癥，都是值得注意的課題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有制備光學(xué)擴(kuò)散膜涂布技術(shù)過(guò)程中，大量使用有機(jī)溶劑涂布或使用紫外光之較不環(huán)保之現(xiàn)象，本發(fā)明提供一種新穎的、環(huán)保的、快速的制備擴(kuò)散膜的方法，這種擴(kuò)散膜本身為三層的結(jié)構(gòu)，以高分子聚對(duì)苯二甲酸二乙酯(PET， Polyethylene-terephthalate)做為基材底層，高分子聚乙二醇丙烯酸甲酯(PEGMA， Polyethylene glycol methacrylate)做為輔助層，經(jīng)由自組裝(Self-Assembly)過(guò)程將擴(kuò)散粒子規(guī)則的排列在最上層，以達(dá)到透光性好，霧度高的高功能性薄膜，且制程相當(dāng)簡(jiǎn)單不復(fù)雜。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是一種高性能光學(xué)擴(kuò)散膜的制備方法，包括下列步驟A.將混有擴(kuò)散粒子的PET進(jìn)行羥基化處理或氨基化處理，并接著繼續(xù)以帶有溴基的脂肪族有機(jī)物對(duì)PET表面進(jìn)行更進(jìn)一步的溴化處理；B.在極性溶劑中加入分子量為500的PEGMA單體、聯(lián)吡啶、氯化亞銅、氯化銅， PEGMA 聯(lián)吡啶氯化亞銅氯化銅的莫耳比為420 12 1 5，PEGMA與極性溶劑的質(zhì)量比為5 4；將上述溶液攪拌均勻后將其涂布在經(jīng)步驟A處理的PET膜上，然后將其置入溫度為65°C 75°C的烘箱中，直至極性溶劑全部揮發(fā)。在此過(guò)程之中，PEGMA將會(huì)由帶有溴化基團(tuán)的PET端開(kāi)始進(jìn)行原子轉(zhuǎn)移自由基聚合反應(yīng)(Atom transfer radical polymerization, ATRP)，從分子量約為500的小分子慢慢的聚合成分子量接近5000的寡聚物(Oligomer)，連帶的將散布其中的擴(kuò)散粒子束縛在PEGMA之中，PEGMA于此系統(tǒng)之中將取代原有涂布制程中丙烯酸酯膠的功能。如此一來(lái)，擴(kuò)散膜常出現(xiàn)的掉粉掉粒的情況將不復(fù)可見(jiàn)，大大的改善了這方面的問(wèn)題。另一方面，由于PEGMA分子量很小，從小分子到寡聚物都還是介于納米等級(jí)尺寸，且其物理性質(zhì)偏向于PET，故此帶有擴(kuò)散粒子的PEGMA高分子薄膜，將可均勻的借由自組裝的方式成長(zhǎng)于PET基材之上，而擴(kuò)散粒子在這自由基聚合的過(guò)程中，由于物理性質(zhì)與PET較不兼容的原理，將會(huì)規(guī)則的排列在此復(fù)合材料的最上層，以達(dá)到三層結(jié)構(gòu)擴(kuò)散膜。推薦步驟B中的極性溶劑為水或四氫呋喃(THF)或N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)。推薦步驟A中帶有溴基的脂肪族有機(jī)物為二溴異丁酯Q-bromoisobutyrate)，或?qū)?硝基苯基-溴異丁酯(α -p-nitrobenzyl-α -bromoisobutylate)，或4_硝基苯基溴 (4-nitrobenzyl bromide)。推薦在步驟B中，膜在烘箱內(nèi)的靜置時(shí)間為30分鐘至8小時(shí)。推薦在步驟A中，所述的擴(kuò)散粒子為亞克力(PMMA)或二氧化硅(SiO2)顆?；蚬柩跬?Silane)顆粒。本發(fā)明的有益效果在于1.大大的縮短了將薄膜置入烘箱的時(shí)間，以達(dá)到將有機(jī)溶劑揮發(fā)的目的，將原本的48小時(shí)的制程縮短到將近8小時(shí)，更符合經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)能省電；2.在整個(gè)自由基聚合的過(guò)程之中，溶劑可采用對(duì)于環(huán)境較為環(huán)保的極性溶劑，如水、四氫呋喃、N, N-二甲基甲酰胺等，對(duì)于材料操作人員以及整體環(huán)境都相對(duì)來(lái)得健康環(huán)保；3.球狀粒子于擴(kuò)散膜最上層的排列，并非雜亂無(wú)章，而是透過(guò)第二層的PEGMA自組裝形成薄膜的過(guò)程，將其規(guī)則的誘導(dǎo)至薄膜的最上層，以達(dá)到更有效的將光線散射的目的，光線透過(guò)此擴(kuò)散膜之后，將可達(dá)到透光性高，霧度高的優(yōu)點(diǎn)；4.擴(kuò)散粒子在整個(gè)架構(gòu)之中，是經(jīng)由PEGMA的自由基聚合過(guò)程，而被牢固的被束縛在PEGMA寡聚物之中，這樣子的化學(xué)鍵結(jié)更為強(qiáng)韌，不易斷裂，相較于原本溶液制成采用的膠水(如丙烯酸酯)來(lái)固定擴(kuò)散粒子的方法而言，所制備的擴(kuò)散膜，將可達(dá)到避免掉粉掉粒的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明制備的光學(xué)擴(kuò)散膜的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。一種高性能光學(xué)擴(kuò)散膜的制備方法，如圖1所示，該高性能光學(xué)擴(kuò)散膜以高分子聚對(duì)苯二甲酸二乙酯(PET，Polyethylene-terephthalate)做為基材底層1，高分子聚乙二醇丙烯酸甲酯(PEGMA，Polyethyleneglycol methacrylate)做為擴(kuò)散層2，經(jīng)由自組裝 (Self-Assembly)過(guò)程將擴(kuò)散粒子3規(guī)則的排列在最上層，，包括下列步驟A.將混有擴(kuò)散粒子的PET進(jìn)行羥基化處理將PET薄膜表面進(jìn)行水解反應(yīng)五小時(shí)，建議使用2N氫氯酸(HCl)或者氫氧化鈉(NaOH)對(duì)酯基進(jìn)行水解；并接著繼續(xù)以帶有溴基的脂肪族有機(jī)物對(duì)PET表面進(jìn)行更進(jìn)一步的溴化處理將上述的帶有溴基的脂肪族有機(jī)物，配成0. IN的有機(jī)溶液，將羥基化后的PET浸泡于其中，常溫浸泡6小時(shí)，便可以溴基取代掉羥基；本實(shí)施例中，帶有溴基的脂肪族有機(jī)物為二溴異丁酯Q-bromoisobutyrate)，或?qū)?硝基苯基-溴異丁酯(α -p-nitrobenzyl-α -bromoisobutylate)，或4_硝基苯基溴 (4-nitrobenzyl bromide)。擴(kuò)散粒子為亞克力(PMMA)顆粒，當(dāng)然也可以是其他擴(kuò)散粒子， 如二氧化硅(SiO2)顆粒或硅氧烷(Silane)顆粒。B.在極性溶劑中加入分子量為500的PEGMA單體、聯(lián)吡啶、氯化亞銅、氯化銅， PEGMA 聯(lián)吡啶氯化亞銅氯化銅的摩爾比為420 12 1 5，PEGMA與極性溶劑的質(zhì)量比為5 4;本實(shí)施例中，所述的極性溶劑為水。也可以采用四氫呋喃(THF)或N，N-二甲基甲酰胺(DMF)。將上述溶液攪拌均勻后將其涂布在經(jīng)步驟A處理的PET膜上，然后將其置入溫度為65°C 75°C的烘箱中，直至極性溶劑全部揮發(fā)。一般來(lái)說(shuō)，靜置8小時(shí)即可(靜置時(shí)間在30分鐘 8小時(shí)都是合理的范圍)。在此過(guò)程之中，PEGMA將會(huì)由帶有溴化基團(tuán)的PET 端開(kāi)始進(jìn)行自由機(jī)聚合反應(yīng)，從分子量約為500的小分子慢慢的聚合成分子量接近5000的寡聚物，連帶的將散布其中的擴(kuò)散粒子束縛在PEGMA之中，PEGMA于此系統(tǒng)之中將取代原有涂布制程中膠的功能，如此一來(lái)，后段擴(kuò)散膜常出現(xiàn)的掉粉掉粒的情況將不復(fù)可見(jiàn)，大大的改善了這方面的問(wèn)題。另一方面，由于PEGMA分子量很小，從小分子到寡聚物都還是介于納米等級(jí)尺寸，且其物理性質(zhì)偏向于PET，故此帶有擴(kuò)散粒子的PEGMA高分子薄膜，將可均勻的借由自組裝的方式成長(zhǎng)于PET基材之上，而擴(kuò)散粒子在這自由基聚合的過(guò)程中，由于物理性質(zhì)與PET較不兼容的原理，將會(huì)規(guī)則的排列在此復(fù)合材料的最上層，以達(dá)到三層結(jié)構(gòu)擴(kuò)散膜，即PET層、PEGMA層和擴(kuò)散粒子層。實(shí)施例二首先將混有擴(kuò)散粒子的PET進(jìn)行氨基化處理將PET薄膜表面以濃度為6N氨水， 在30 50°C的環(huán)境下進(jìn)行水解反應(yīng)五小時(shí)，并接著繼續(xù)以帶有溴基的脂肪族有機(jī)物對(duì)PET 表面進(jìn)行更進(jìn)一步的溴化處理將上述的帶有溴基的脂肪族有機(jī)物，配成0. IN的有機(jī)溶液，將羥基化后的PET浸泡于其中，常溫浸泡6小時(shí)，便可以溴基取代掉氨基。其余步驟與實(shí)施例一相同。
權(quán)利要求
1.一種高性能光學(xué)擴(kuò)散膜的制備方法，其特征在于包括下列步驟A.將混有擴(kuò)散粒子的PET進(jìn)行羥基化處理或氨基化處理，并接著繼續(xù)以帶有溴基的脂肪族有機(jī)物對(duì)PET表面進(jìn)行更進(jìn)一步的溴化處理；B.在極性溶劑中加入分子量為500的PEGMA單體、聯(lián)吡啶、氯化亞銅、氯化銅，PEGMA 聯(lián)吡啶氯化亞銅氯化銅的摩爾比為420 12 1 5，PEGMA與極性溶劑的質(zhì)量比為 5:4;將上述溶液攪拌均勻后將其涂布在經(jīng)步驟A處理的PET上，然后將其置入溫度為 65°C 75°C的烘箱中，直至極性溶劑全部揮發(fā)。
2.如權(quán)利要求1所述的高性能光學(xué)擴(kuò)散膜的制備方法，其特征在于步驟B中的極性溶劑為水或四氫呋喃或N，N- 二甲基甲酰胺。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高性能光學(xué)擴(kuò)散膜的制備方法，其特征在于步驟A中帶有溴基的脂肪族有機(jī)物為二溴異丁酯，或?qū)?硝基苯基-溴異丁酯，或4-硝基苯基溴。
4.如權(quán)利要求1或2所述的高性能光學(xué)擴(kuò)散膜的制備方法，其特征在于在步驟B中， 膜在烘箱內(nèi)的靜置時(shí)間為30分鐘至8小時(shí)。
5.如權(quán)利要求1或2所述的高性能光學(xué)擴(kuò)散膜的制備方法，其特征在于在步驟A中， 所述的擴(kuò)散粒子為亞克力或二氧化硅顆?；蚬柩跬轭w粒。
全文摘要
一種高性能光學(xué)擴(kuò)散膜的制備方法，包括下列步驟A.將混有擴(kuò)散粒子的PET進(jìn)行羥基化處理或氨基化處理，并接著繼續(xù)對(duì)PET表面進(jìn)行更進(jìn)一步的溴化處理；B.在極性溶劑中加入分子量為500的PEGMA單體、聯(lián)吡啶、氯化亞銅、氯化銅；將上述溶液攪拌均勻后將其涂布在經(jīng)步驟A處理的PET上，然后將其置入溫度為65℃～75℃的烘箱中，直至極性溶劑全部揮發(fā)。本發(fā)明在整個(gè)自由基聚合的過(guò)程之中，溶劑可采用對(duì)于環(huán)境較為環(huán)保的極性溶劑，如水、四氫呋喃、N，N-二甲基甲酰胺等，對(duì)于材料操作人員以及整體環(huán)境都相對(duì)來(lái)得健康環(huán)保。
文檔編號(hào)C08J7/12GK102167839SQ20111003647
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月30日
發(fā)明者楊衷核, 羅培棟 申請(qǐng)人:寧波東旭成化學(xué)有限公司