一種具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜及其制備方法，所述聚乙烯醇薄膜是由含有聚乙烯醇系聚合物、聚丙二醇、多元醇和溶劑的制膜原液制成的薄膜，其中，所述聚乙烯醇薄膜在20～30℃的蒸餾水中浸潤2～4小時后，溶脹度最高達到430％；所述制備方法包括以下步驟：A、配制含有聚乙烯醇系聚合物、聚丙二醇、多元醇和溶劑的制膜原液；B、將所述制膜原液流延成膜并恒溫干燥得到所述具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜。與現有技術相比，本發(fā)明工藝簡單且易掌握，所制備的聚乙烯醇薄具有很高的溶脹度，可用于作為制造具有高偏光性能的偏光膜的原料。
【專利說明】
一種具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜及其制備方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及聚合物薄膜制備的技術領域，更具體地講，涉及一種具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜及其制備方法。
【背景技術】
[0002]偏光片是液晶顯示器的重要組成部分之一，一般是通過將聚乙烯醇系聚合物制膜原液流延成膜，經水洗、溶脹和染色后進行單項拉伸，或者邊拉伸邊染色，再用硼化物固定處理來制造偏光薄膜，然后在該薄膜兩面貼合三醋酸纖維素(TAC)膜作為保護膜。
[0003]在上述偏光膜的制備過程中，聚乙烯醇系聚合物薄膜(PVA薄膜)的溶脹性特別重要。PVA薄膜的溶脹度對偏光膜制備過程中的染色和拉伸都有重大影響。溶脹度太小，會影響PVA薄膜染色時碘的吸收，進而影響染色效果。另外，PVA薄膜的溶脹度如果太小，在拉伸時張力會較大，難于進行充分的拉伸，造成PVA分子鏈不能充分取向，進而影響產品的偏光性能。
[0004]目前，PVA薄膜仍存在較脆、斷裂伸長率較低和溶脹性能較差的缺點，因此進一步提高PVA薄膜的溶脹性能非常有必要。

【發(fā)明內容】

[0005]為了解決現有技術中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種具有高溶脹度的聚乙稀醇薄膜及其制備方法。
[0006]本發(fā)明的一方面提供了一種具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜，所述聚乙烯醇薄膜是由含有聚乙烯醇系聚合物、聚丙二醇、多元醇和溶劑的制膜原液制成的薄膜，其中，所述聚乙烯醇薄膜在20?30°C的蒸餾水中浸潤2?4小時后，溶脹度最高達到430%。
[0007]根據本發(fā)明具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜的一個實施例，所述聚乙烯醇系聚合物的聚合度為2000?8000且醇解度為99%以上。
[0008]根據本發(fā)明具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜的一個實施例，所述聚丙二醇的分子量為2000?5000。
[0009]根據本發(fā)明具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜的一個實施例，所述多元醇為從季戊四醇、丙三醇、山梨糖醇和戊五醇中選擇的一種或兩種的混合物。
[0010]根據本發(fā)明具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜的一個實施例，所述溶劑為水。
[0011]根據本發(fā)明具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜的一個實施例，在所述制膜原液中，所述聚乙烯醇系聚合物的質量分數為5?30%，所述聚丙二醇的質量分數為所述聚乙烯醇系聚合物質量分數的0.1?3%，所述多元醇的質量分數為所述聚乙烯醇系聚合物質量分數的0.5-5%,并且余量為溶劑，其中，各組分含量之和為100 %。
[0012]本發(fā)明的另一方面提供了一種具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜的制備方法，所述制備方法包括以下步驟:
[0013]A、配制含有聚乙烯醇系聚合物、聚丙二醇、多元醇和溶劑的制膜原液；
[0014]B、將所述制膜原液流延成膜并恒溫干燥得到所述具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜。
[0015]根據本發(fā)明具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜的制備方法的一個實施例，在步驟A中，將溶劑加入裝有聚乙烯醇系聚合物、聚丙二醇和多元醇的容器中，在90?100°C的水浴加熱條件下并攪拌5?6小時制得所述制膜原液。
[0016]根據本發(fā)明具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜的制備方法的一個實施例，在步驟B中，恒溫干燥的溫度為60?80 0C，恒溫干燥的時間為2?24h。
[0017]與現有技術相比，本發(fā)明工藝簡單且易掌握，所制備的聚乙烯醇薄具有很高的溶脹度，可用于作為制造具有高偏光性能的偏光膜的原料。
【附圖說明】
[0018]圖1示出了本發(fā)明實施例1至實施例5及對比例I制備得到的聚乙烯薄膜的溶脹度隨時間的變化曲線。
【具體實施方式】
[0019]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0020]本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0021]根據本發(fā)明的示例性實施例，所述具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜是由含有聚乙烯醇系聚合物、聚丙二醇、多元醇和溶劑的制膜原液制成的薄膜，其中，所述聚乙烯醇薄膜在20?30°C的蒸餾水中浸潤2?4小時后，溶脹度最高可以達到430%。其中，本發(fā)明中所述的多元醇為除聚丙二醇之外的小分子多元醇。
[0022]其中，本發(fā)明中的聚乙烯醇系聚合物為使用乙烯酯聚合或乙烯酯與其他單體共聚得到的聚合物進行醇解而制備的聚乙烯醇或聚乙烯醇共聚物。作為乙烯酯，可以列舉出例如甲酸乙烯酯、醋酸乙烯酯、丙烯酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯等。作為這種可以與乙烯酯共聚的其他單體，可以列舉出例如乙烯、丙烯、1-丁烯;丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯;丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺等。優(yōu)選地，聚乙烯醇系聚合物的聚合度為2000?8000且醇解度為99%以上。
[0023]并且，聚丙二醇的分子量優(yōu)選為2000?5000。在本發(fā)明中，加入的聚丙二醇在體系中可以起到增塑劑的作用，既降低聚乙烯醇的結晶度，又提高聚乙烯醇薄膜的溶脹度。多元醇可以為從季戊四醇、丙三醇、山梨糖醇和戊五醇中選擇的一種或兩種的混合物。在本發(fā)明中，加入的多元醇會破壞聚乙烯醇分子內和分子間的氫鍵作用，既降低聚乙烯醇的結晶度，又提高聚乙烯醇薄膜的溶脹度。而聚丙二醇與多元醇二者同時的加入對聚乙烯醇薄膜溶脹度的提高具有一定的協(xié)同作用。
[0024]其中，本發(fā)明使用的溶劑為水，例如去離子水、純化水等。從獲取容易性、制造成本和回收利用等角度考慮，水是性價比最高的溶劑。
[0025]根據本發(fā)明的示例性實施例，為了制備厚度均一和綜合性能優(yōu)異的聚乙烯醇薄膜，在制膜原液中，聚乙烯醇系聚合物的質量分數為5?30%，聚丙二醇的質量分數為聚乙烯醇系聚合物質量分數的0.1?3%，多元醇的質量分數為聚乙烯醇系聚合物質量分數的0.5-5%，并且余量為溶劑，其中，各組分含量之和為100%。在制膜原液中，若聚乙烯醇系聚合物的含量過高(如超過30% )，容易造成制膜原液粘度太高而導致流延成膜困難、厚度不均等問題;若聚乙烯醇系聚合物的含量過低(如小于5%)，則會增加后續(xù)干燥的時間和難度;而若聚丙二醇和多元醇的含量太高，則會破壞PVA本身具備的優(yōu)異性能;若聚丙二醇和多元醇的含量太低，則制備的薄膜溶脹度提高不明顯。
[0026]本發(fā)明還提供了上述具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜的制備方法，所述制備方法包括以下步驟。
[0027]步驟A:
[0028]配制含有聚乙烯醇系聚合物、聚丙二醇、多元醇和溶劑的制膜原液。其中，優(yōu)選地在制膜原液中，控制聚乙烯醇系聚合物的質量分數為5?30%、聚丙二醇的質量分數為聚乙烯醇系聚合物質量分數的0.1?3%、多元醇的質量分數為聚乙烯醇系聚合物質量分數的
0.5-5%且余量為溶劑，其中，各組分含量之和為100%。
[0029]在具體配制時，將溶劑加入裝有聚乙烯醇系聚合物、聚丙二醇和多元醇的容器中，在90?100 0C的水浴加熱條件下并攪拌5?6小時制得制膜原液。
[0030]步驟B:
[0031]將步驟A配制得到的制膜原液流延成膜并恒溫干燥得到具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜。
[0032]優(yōu)選地，控制恒溫干燥的溫度為60?80 0C且恒溫干燥的時間為2?24h。
[0033]根據本發(fā)明的一個實施例，所述制備方法可以具體地采用以下步驟進行:
[0034]I)稱取配方量的聚乙烯醇系聚合物、聚丙二醇和多元醇并加入燒瓶中，將燒瓶固定在鐵架臺上，安裝好攪拌裝置和冷凝回流裝置；
[0035]2)稱取配方了的去離子水作為溶劑加入燒瓶中，水浴加熱至95°C并攪拌5小時使聚乙烯醇完全溶解，即得制膜原液；
[0036]3)將制膜原液倒入培養(yǎng)皿中流延成膜并在恒溫箱中干燥，控制恒溫箱的溫度為60°C且干燥時間為2?24小時，得到具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜。
[0037]應理解，本發(fā)明詳述的上述實施方式及以下實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，本領域的技術人員根據本發(fā)明的上述內容作出的一些非本質的改進和調整均屬于本發(fā)明的保護范圍。下述實施例中具體的參數等也僅是合適范圍中的一個示例，即本領域技術人員可以通過本文的說明做合適的范圍內選擇，而并非要限定于下文實施例中的具體數值和具體步驟。
[0038]為了使本發(fā)明的目的、技術方案和效果更加具體清楚，下面將對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。
[0039]在本發(fā)明中，聚乙烯醇薄膜的溶脹度的測試方法如下:
[0040]將制備的聚乙烯醇薄膜裁剪成3cmX 3cm的大小，測定其初始質量Mo;將其在500mL，25°C的蒸餾水中浸漬不同時間，將該聚乙烯醇薄膜從蒸餾水中取出并用2張濾紙夾住吸收薄膜表面的水滴后，測得其測定質量Mt，利用下述公式計算不同浸漬時間下聚乙烯醇薄膜的溶脹度S。
[0041]溶脹度S(%)= (Mt-Mt) )/Mo X 100%
[0042]實施例1:
[0043]稱取聚乙烯醇40g、聚丙二醇0.4g和季戊四醇0.8g加入500ml三口燒瓶中，將三口燒瓶固定在鐵架臺上，安裝好攪拌裝置和回流裝置。
[0044]量取360ml去離子水作為溶劑加入燒瓶中，水浴加熱至95°C并攪拌6小時使聚乙烯醇完全溶解，即得制膜原液，其中聚乙烯醇的聚合度為5000且醇解度為99.5%，聚丙二醇的分子量為3000。
[0045]將制膜原液倒入培養(yǎng)皿中流延成膜并在恒溫箱中干燥，控制恒溫箱的溫度為60°C且干燥時間為8小時，得到聚乙烯醇薄膜樣品。本實施例中聚乙烯醇薄膜溶脹度隨時間的變化曲線如圖1所示，本示例中，當聚丙二醇和季戊四醇的加入量分別為聚乙烯醇的1%和2%，所制備的聚乙烯醇薄膜溶脹度為210%。
[0046]其中，季戊四醇的加入使PVA分子間和分子內氫鍵被破壞，分子鏈的有序結構被破壞，PVA薄膜的結晶性能下降，非晶部分含量比例增加，水分子更容易進入非晶區(qū)，因此季戊四醇的加入能夠提高聚乙烯醇薄膜的溶脹度。
[0047]實施例2:
[0048]稱取聚乙烯醇40g、聚丙二醇0.4g和季戊四醇1.2g加入500ml三口燒瓶中，將三口燒瓶固定在鐵架臺上，安裝好攪拌裝置和回流裝置。
[0049]量取360ml去離子水作為溶劑加入燒瓶中，水浴加熱至95°C并攪拌6小時使聚乙烯醇完全溶解，即得制膜原液，其中聚乙烯醇的聚合度為5000且醇解度為99.5%，聚丙二醇的分子量為3000。
[0050]將制膜原液倒入培養(yǎng)皿中流延成膜并在恒溫箱中干燥，控制恒溫箱的溫度為60°C且干燥時間為12小時，得到聚乙烯醇薄膜樣品。本實施例中聚乙烯醇薄膜溶脹度隨時間的變化曲線如圖1所示，本示例中，當聚丙二醇和季戊四醇的加入量分別為聚乙烯醇的I %和3%，所制備的聚乙烯醇薄膜溶脹度為300%。
[0051 ]季戊四醇的加入破壞了 PVA分子間和分子內氫鍵，與實施例1相比，隨季戊四醇含量增加，聚乙烯醇薄膜的溶脹度進一步提高。
[0052]實施例3:
[0053]稱取聚乙烯醇40g、聚丙二醇0.4g和季戊四醇2g加入500ml三口燒瓶中，將三口燒瓶固定在鐵架臺上，安裝好攪拌裝置和回流裝置。
[0054]量取360ml去離子水作為溶劑加入燒瓶中，水浴加熱至95°C并攪拌6小時使聚乙烯醇完全溶解，即得制膜原液，其中聚乙烯醇的聚合度為5000且醇解度為99.5%，聚丙二醇的分子量為3000。
[0055]將制膜原液倒入培養(yǎng)皿中流延成膜并在恒溫箱中干燥，控制恒溫箱的溫度為60°C且干燥時間為12小時，得到聚乙烯醇薄膜樣品。本實施例中聚乙烯醇薄膜溶脹度隨時間的變化曲線如圖1所示，本示例中，當聚丙二醇和季戊四醇的加入量分別為聚乙烯醇的I %和5%，所制備聚乙烯醇薄膜溶脹度為430%。
[0056]季戊四醇的加入破壞了PVA分子間和分子內氫鍵，與實施例1和實施例2相比，隨季戊四醇含量增加，聚乙烯醇薄膜的溶脹度進一步提高。
[0057]實施例4:
[0058]稱取聚乙烯醇40g、聚丙二醇0.4g和山梨糖醇2g加入500ml三口燒瓶中，將三口燒瓶固定在鐵架臺上，安裝好攪拌裝置和回流裝置。
[0059]量取360ml去離子水作為溶劑加入燒瓶中，水浴加熱至95°C并攪拌6小時使聚乙烯醇完全溶解，即得制膜原液，其中聚乙烯醇的聚合度為5000且醇解度為99.5%，聚丙二醇的分子量為3000。
[0060]將制膜原液倒入培養(yǎng)皿中流延成膜并在恒溫箱中干燥，控制恒溫箱的溫度為60°C且干燥時間為6小時，得到聚乙烯醇薄膜樣品。本實施例中聚乙烯醇薄膜溶脹度隨時間的變化曲線如圖1所示，本示例中，當聚丙二醇和山梨糖醇的加入量分別為聚乙烯醇的I %和5%，所制備聚乙烯醇薄膜溶脹度為340%。
[0061]山梨糖醇的加入同樣可以破壞PVA分子間和分子內氫鍵，使聚乙烯醇薄膜的溶脹度提高。
[0062]實施例5:
[0063]稱取聚乙烯醇40g、聚丙二醇0.4g和丙三醇2g加入500ml三口燒瓶中，將三口燒瓶固定在鐵架臺上，安裝好攪拌裝置和回流裝置。
[0064]量取360ml去離子水作為溶劑加入燒瓶中，水浴加熱至95°C并攪拌6小時使聚乙烯醇完全溶解，即得制膜原液，其中聚乙烯醇的聚合度為5000，醇解度為99.5%，聚丙二醇的分子量為3000。
[0065]將制膜原液倒入培養(yǎng)皿中流延成膜并在恒溫箱中干燥，控制恒溫箱的溫度為600C，干燥時間為4小時，得到聚乙烯醇薄膜樣品。本實施例中聚乙烯醇薄膜溶脹度隨時間的變化曲線如圖1所示，本示例中，當聚丙二醇和丙三醇的加入量分別為聚乙烯醇的I %和5%，所制備聚乙烯醇薄膜溶脹度為260%。
[0066]丙三醇的加入同樣可以破壞PVA分子間和分子內氫鍵，使聚乙烯醇薄膜的溶脹度提尚O
[0067]實施例6:
[0068]稱取聚乙烯醇40g、聚丙二醇0.4g和戊五醇2g加入500ml三口燒瓶中，將三口燒瓶固定在鐵架臺上，安裝好攪拌裝置和回流裝置。
[0069]量取360ml去離子水作為溶劑加入燒瓶中，水浴加熱至95°C并攪拌6小時使聚乙烯醇完全溶解，即得制膜原液，其中聚乙烯醇的聚合度為5000，醇解度為99.5%，聚丙二醇的分子量為3000。
[0070]將制膜原液倒入培養(yǎng)皿中流延成膜并在恒溫箱中干燥，控制恒溫箱的溫度為600C，干燥時間為8小時，得到聚乙烯醇薄膜樣品。本實施例中聚乙烯醇薄膜溶脹度隨時間的變化曲線如圖1所示，本示例中，當聚丙二醇和戊五醇的加入量分別為聚乙烯醇的1%和5%，所制備聚乙烯醇薄膜溶脹度為320%。
[0071]戊五醇的加入同樣可以破壞PVA分子間和分子內氫鍵，使聚乙烯醇薄膜的溶脹度提尚O
[0072]實施例7:
[0073]稱取聚乙烯醇40g、聚丙二醇0.4g、季戊四醇1.2g和山梨糖醇0.8g加入500ml三口燒瓶中，將三口燒瓶固定在鐵架臺上，安裝好攪拌裝置和回流裝置。
[0074]量取360ml去離子水作為溶劑加入燒瓶中，水浴加熱至95°C并攪拌6小時使聚乙烯醇完全溶解，即得制膜原液，其中聚乙烯醇的聚合度為5000，醇解度為99.5%，聚丙二醇的分子量為3000。
[0075]將制膜原液倒入培養(yǎng)皿中流延成膜并在恒溫箱中干燥，控制恒溫箱的溫度為600C，干燥時間為8小時，得到聚乙烯醇薄膜樣品。本實施例中聚乙烯醇薄膜溶脹度隨時間的變化曲線如圖1所示，本示例中，當聚丙二醇、季戊四醇和山梨糖醇的加入量分別為聚乙烯醇的I %、3%和2%，所制備聚乙烯醇薄膜溶脹度為375%。
[0076]對比例1:
[0077]稱取聚乙烯醇40g加入500ml三口燒瓶中，將三口燒瓶固定在鐵架臺上，安裝好攪拌裝置和回流裝置。
[0078]量取360ml去離子水作為溶劑加入燒瓶中，水浴加熱至95°C并攪拌6小時使聚乙烯醇完全溶解，即得制膜原液，其中聚乙烯醇的聚合度為5000且醇解度為99.5%。
[0079]將制膜原液倒入培養(yǎng)皿中流延成膜并在恒溫箱中干燥，控制恒溫箱的溫度為600C，干燥時間為16小時，得到聚乙烯醇薄膜樣品。本實施例中聚乙烯醇薄膜溶脹度隨時間的變化曲線如圖1所示，本示例中，當制膜原液未加入聚丙二醇和多元醇時，所制備聚乙烯醇薄膜溶脹度僅為150%，遠低于實施例3所示。由于未加入聚丙二醇和多元醇，分子間和分子內氫鍵作用較強，聚乙烯醇本身結晶度較高，水分子不易進入聚乙烯醇的結晶區(qū)，因此溶脹度較低。
[0080]綜上所述，本發(fā)明提供的具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜是由含有聚乙烯醇系聚合物、聚丙二醇、多元醇和溶劑的制膜原液流延成膜干燥制得，可用于作為制造具有偏光性能的偏光膜的原料;并且，本發(fā)明工藝簡單且易掌握，易于推廣應用。
[0081]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實施方式】。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【主權項】
1.一種具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜，其特征在于，所述聚乙烯醇薄膜是由含有聚乙烯醇系聚合物、聚丙二醇、多元醇和溶劑的制膜原液制成的薄膜，其中，所述聚乙烯醇薄膜在20?30°C的蒸餾水中浸潤2?4小時后，溶脹度最高達到430%。2.根據權利要求1所述的具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜，其特征在于，所述聚乙烯醇系聚合物的聚合度為2000?8000且醇解度為99%以上。3.根據權利要求1所述的具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜，其特征在于，所述聚丙二醇的分子量為2000?5000。4.根據權利要求1所述的具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜，其特征在于，所述多元醇為從季戊四醇、丙三醇、山梨糖醇和戊五醇中選擇的一種或兩種的混合物。5.根據權利要求1所述的具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜，其特征在于，所述溶劑為水。6.根據權利要求1所述的具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜，其特征在于，在所述制膜原液中，所述聚乙烯醇系聚合物的質量分數為5?30%，所述聚丙二醇的質量分數為所述聚乙烯醇系聚合物質量分數的0.1?3%，所述多元醇的質量分數為所述聚乙烯醇系聚合物質量分數的0.5-5%，并且余量為溶劑，其中，各組分含量之和為100%。7.如權利要求1至6中任一項所述的具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟: A、配制含有聚乙烯醇系聚合物、聚丙二醇、多元醇和溶劑的制膜原液； B、將所述制膜原液流延成膜并恒溫干燥得到所述具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜。8.根據權利要求7所述的具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜的制備方法，其特征在于，在步驟A中，將溶劑加入裝有聚乙烯醇系聚合物、聚丙二醇和多元醇的容器中，在90?100°C的水浴加熱條件下并攪拌5?6小時制得所述制膜原液。9.根據權利要求7所述的具有高溶脹度的聚乙烯醇薄膜的制備方法，其特征在于，在步驟B中，恒溫干燥的溫度為60?80°C，恒溫干燥的時間為2?24h。
【文檔編號】C08J5/18GK105924866SQ201610330827
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月18日
【發(fā)明人】吳桐, 惠志鋒
【申請人】成都慧成科技有限責任公司