纳米硫化锌/聚碳酸酯复合薄膜制备方法

摘要

本发明涉及光学薄膜领域，尤其涉及一种高折射率的光学薄膜制备方法。一种纳米硫化锌/聚碳酸酯复合薄膜制备方法，包括以下步骤：将分散剂和纳米硫化锌粉体同时加入到搅拌器中进行搅拌，将纳米二氧化硅粉体作为修复剂缓慢滴入到纳米硫化锌混合液，将纳米硫化锌修复液、聚碳酸酯粉体、热稳定剂、抗滴剂、抗氧剂投入高速混料机中充分均匀充分混合搅拌；熔融混合，熔融共混物由双螺杆挤出机挤出后经室温水浴槽冷却后切粒装包，粒子呈透明状，最后使用粒子生产薄膜或片材。本发明制成的薄膜不但具有很好的物理性能，还具有很高的光学折射率，作成的光学模组无需再使用空气层就能实现全反射，大大简化的加工工艺，降低了生产成本，提高了生产效率。

说明书

技术领域

本发明涉及光学薄膜领域，尤其涉及一种高折射率的光学薄膜制备方法。

背景技术

    折射率为光在真空中的速度与光在该材料中的速度之比率。材料的折射率越高，使入射光发生折射的能力越强。光由相对光密介质射向相对光疏介质。且入射角大于临界角。即可发生全反射。聚碳酸酯薄膜通常的折射率通常在1.4~1.5之间，差异很小，所以在现有的光学模组中，为了能使侧面光源发出的光线在导光板中利用全反射导向更远处，在导光板出光面的背面需要留有空气层，利用空气与导光板的折射率差异，使的光线发生全反射。这样背光模组的加工层数就会增加，工艺也会变得较为复杂，所以需要一种高折射率的改性塑料，在作为导光板的同时，与低折射率材料直接叠加或者共挤，产生全反射。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种纳米硫化锌/聚碳酸酯复合薄膜制备方法，该制备方法在薄膜中添加了纳米硫化锌，并利用纳米二氧化硅对纳米硫化锌进行修复，具有很高的光学折射率，使用本薄膜作成的光学模组无需再使用空气层就能实现全反射。

本发明是这样实现的：一种纳米硫化锌/聚碳酸酯复合薄膜制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将分散剂和纳米硫化锌粉体同时加入到搅拌器中进行搅拌，搅拌5~25分钟得到纳米硫化锌混合液；

步骤二、将纳米二氧化硅粉体作为修复剂缓慢滴入到纳米硫化锌混合液，纳米二氧化硅与纳米硫化锌中硅：锌的摩尔比为1.1~1.3:1，均匀缓慢滴入，滴入的同时进行搅拌混合，搅拌器温度保持在10~20℃滴入搅拌过程的持续时间为10~15分钟，得到纳米硫化锌修复液；

步骤三、将纳米硫化锌修复液、聚碳酸酯粉体、热稳定剂、抗滴剂、抗氧剂投入高速混料机中充分均匀充分混合搅拌；

步骤四、熔融混合，将高速混料机混合好的混合物经喂料器投入到挤出机中熔融共混挤出，挤出机各区的温度控制在220℃～270℃之间，挤出的同时开启真空抽气装置以清除加工中的低分子挥发物成份；

步骤五、熔融共混物由双螺杆挤出机挤出后经室温水浴槽冷却后切粒装包，粒子呈透明状，最后使用粒子生产薄膜或片材；

相对于100重量份的聚碳酸酯粉体，纳米硫化锌粉体为1~5重量份，纳米二氧化硅粉体为0.7~4重量份，分散剂0.5~5重量份，热稳定剂为0. 1～1重量份，抗氧剂为0.1～1重量份，抗滴剂为0.1～1重量份。

所述分散剂选自聚乙二醇辛基苯基醚的醇溶液、HOCH2CH2OH或(CH3)2CHOH中的一种。

所述聚乙二醇辛基苯基醚OP的醇溶液使用乙醇为溶液，其中V_op：V_乙醇=1:2~1:1。

所述步骤三中，高速混料机的转速为了1600rpm/min，混合搅拌的时间控制在1~5min。

所述的挤出机为同向双螺杆挤出机，螺杆转速控制在额定转速的70%~90%。

所述的热稳定剂为受阻酚类抗氧剂及其复配或亚磷酸酯类抗氧剂及其复配。

所述的抗滴剂为四氟乙烯类的纯树脂。

所述的抗氧剂为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸脂、四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊醇酯、β-(4-羟基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2,2’亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)或4,4’-硫代双(6-叔丁基间甲酚) 中的一种或多种任意比例组合。

本发明纳米硫化锌/聚碳酸酯复合薄膜制备方法在薄膜中添加了纳米硫化锌，并利用纳米二氧化硅对纳米硫化锌进行修复，最后制成的薄膜不但具有很好的物理性能，还具有很高的光学折射率，使用本薄膜作成的光学模组无需再使用空气层就能实现全反射，大大简化的加工工艺，降低了生产成本， 提高了生产效率。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

一种纳米硫化锌/聚碳酸酯复合薄膜制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将分散剂和纳米硫化锌粉体同时加入到搅拌器中进行搅拌，搅拌5~25分钟得到纳米硫化锌混合液；分散剂的存在能有效的避免粒子的团聚，包裹住纳米硫化锌粉体，防止纳米硫化锌粉体的聚集，分散剂需要适量加入，过小不足以完全包住纳米硫化锌粉体，过多的分散剂反而会使颗粒相互吸引团聚；在本发明中，所述的分散剂选自聚乙二醇辛基苯基醚的醇溶液、HOCH2CH2OH或(CH3)2CHOH中的一种。

步骤二、将纳米二氧化硅粉体作为修复剂缓慢滴入到纳米硫化锌混合液，纳米二氧化硅与纳米硫化锌中硅：锌的摩尔比为1.1~1.3:1，均匀缓慢滴入，滴入的同时进行搅拌混合，搅拌器温度保持在10~20℃，当环境温度较高时需要对搅拌器进行冷却避免出现搅拌发热引起的基料团结，滴入搅拌过程的持续时间为10~15分钟，得到纳米硫化锌修复液；

步骤三、将纳米硫化锌修复液、聚碳酸酯粉体、热稳定剂、抗滴剂、抗氧剂投入高速混料机中充分均匀充分混合搅拌，高速混料机的转速为了1600rpm/min，混合搅拌的时间控制在1~5min，混合时间4分钟为优选。

步骤四、熔融混合，将高速混料机混合好的混合物经喂料器投入到同向双螺杆挤出机中熔融共混挤出，螺杆转速控制在额定转速的70%~90%，挤出机各区的温度控制在220℃～270℃之间，挤出的同时开启真空抽气装置以清除加工中的低分子挥发物成份；

步骤五、熔融共混物由双螺杆挤出机挤出后经室温水浴槽冷却后切粒装包，粒子呈透明状，最后使用粒子生产薄膜或片材；

相对于100重量份的聚碳酸酯粉体，纳米硫化锌粉体为1~5重量份，纳米二氧化硅粉体为0.7~4重量份，分散剂0.5~5重量份，热稳定剂为0. 1～1重量份，抗氧剂为0.1～1重量份，抗滴剂为0.1～1重量份。

实施例中所用到的纳米硫化锌粉体来自苏州汇智真空科技有限公司的纳米硫化锌粉体，商品编号为LG71229，纳米粒子粒径15～60nm范围内粒子大于70%；纳米二氧化硅粉为苏州汇智真空科技有限公司的LG50999，纳米粒子粒径20～50nm范围内粒子大于80%。

本发明中所述的热稳定剂为受阻酚类抗氧剂及其复配或亚磷酸酯类抗氧剂及其复配。比如汽巴公司的受阻酚类抗氧剂Irgaphos1010与Irgaphos168 1:1复配，或亚磷酸酯类如亚磷酸三苯酯，亚磷酯三-(2,6-二甲基苯基)酯，亚磷酯三-(2,4-二叔丁基苯基)酯，亚磷酸三-(2,6-二甲基苯基)酯，亚磷酸三-(2,4-二叔丁基苯基)酯，亚磷酸三-(混合的单-或二-壬基苯基)酯，磷酸二甲基苯酯及磷酸三甲酯。

本发明中所述的抗滴剂为四氟乙烯类的纯树脂，实施例中所用到的四氟乙烯类的纯树脂抗滴剂为3M公司生产的1645抗滴剂或GE公司生产的449抗滴剂；将聚四氟乙烯树脂颗粒预分散于树脂母体如热塑性树脂中，包胶的聚四氟乙烯树脂颗粒的粒度典型地为约35～70微米，优选约40～65微米。基于聚碳酸酯总重量，聚四氟乙烯树脂的用量典型地为小于或等于约5%重量比，优选小于或等于约1%,最优选小于或等于约0.5%重量%。市售的相关抗滴落剂典型的代表有3M公司的TF-1645防滴剂，原GE公司的449。

本发明中所述的抗氧剂为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸脂、四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊醇酯、β-(4-羟基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2,2’亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)或4,4’-硫代双(6-叔丁基间甲酚) 中的一种或多种任意比例组合。

实施例1

按照表1所给的数据，首先按照重量百分比准备好100份聚碳酸酯（帝人公司的L-1250Y）、1份纳米硫化锌粉体、0.7份纳米二氧化硅粉体、0.5份聚乙二醇辛基苯基醚的醇溶液使用乙醇为溶液，其中V_op：V_乙醇=1:2、0.1份亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、0.1份受阻酚类抗氧剂（汽巴公司的Irgaphos1010与Irgaphos168 1:1复配）和0.1份四氟乙烯类的纯树脂抗滴剂（3M公司的1645）。将聚乙二醇辛基苯基醚的醇溶液和纳米硫化锌粉体同时加入到搅拌器中进行搅拌，搅拌5~25分钟得到纳米硫化锌混合液；然后将纳米二氧化硅粉体均匀缓慢滴入到搅拌器内，滴入的同时进行搅拌混合，搅拌器温度保持在10~20℃，滴入搅拌过程的持续时间为10~15分钟；搅拌产物与聚碳酸酯粉体、热稳定剂、抗滴剂、抗氧剂投入高速混料机中充分均匀充分混合搅拌，高速混料机的转速为了1600rpm/min，在高速混料机中混合1分钟；将得到的混合物送入双螺杆挤出机中熔融挤出，造粒，挤出机的转速为200转/分，挤出机一区温度为250~255℃，二区温度为255~260℃，三区温度为255~260℃，四区温度为260~265℃，机头温度260~265℃；最后将所得粒子制备成0.1mm的PC薄膜，其测试数据见表1。

 

实施例2

按照表1所给的数据，首先把100份聚碳酸酯（帝人公司的L-1250Y）、2份纳米硫化锌粉体、1.5份纳米二氧化硅粉体、1份聚乙二醇辛基苯基醚的醇溶液使用乙醇为溶液，其中V_op：V_乙醇=1:1、0.3份4,4’-硫代双(6-叔丁基间甲酚)、0.3份亚磷酯三-(2,6-二甲基苯基)酯和0.2份四氟乙烯类的纯树脂抗滴剂（GE公司的449抗滴剂）。将聚乙二醇辛基苯基醚的醇溶液和纳米硫化锌粉体同时加入到搅拌器中进行搅拌，搅拌5~25分钟得到纳米硫化锌混合液；然后将纳米二氧化硅粉体均匀缓慢滴入到搅拌器内，滴入的同时进行搅拌混合，搅拌器温度保持在10~20℃，滴入搅拌过程的持续时间为10~15分钟；搅拌产物与聚碳酸酯粉体、热稳定剂、抗滴剂、抗氧剂投入高速混料机中充分均匀充分混合搅拌，高速混料机的转速为了1600rpm/min，在高速混料机中混合3分钟；将得到的混合物送入双螺杆挤出机中熔融挤出，造粒，挤出机的转速为200转/分，挤出机一区温度为250~255℃，二区温度为255~260℃，三区温度为255~260℃，四区温度为260~265℃，机头温度260~265℃；最后将所得粒子制备成0.1mm的PC薄膜，其测试数据见表1；

实施例3

按照表1所给的数据，首先把100份聚碳酸酯（帝人公司的L-1250Y）、3份纳米硫化锌粉体、2.2份纳米二氧化硅粉体、2份HOCH2CH2OH、0.4份亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、0.5份亚磷酸三-(混合的单-或二-壬基苯基)酯和0.6份四氟乙烯类的纯树脂抗滴剂（3M公司的1645）。将HOCH2CH2OH和纳米硫化锌粉体同时加入到搅拌器中进行搅拌，搅拌5~25分钟得到纳米硫化锌混合液；然后将纳米二氧化硅粉体均匀缓慢滴入到搅拌器内，滴入的同时进行搅拌混合，搅拌器温度保持在10~20℃，滴入搅拌过程的持续时间为10~15分钟；搅拌产物与聚碳酸酯粉体、热稳定剂、抗滴剂、抗氧剂投入高速混料机中充分均匀充分混合搅拌，高速混料机的转速为了1600rpm/min，在高速混料机中混合4分钟；将得到的混合物送入双螺杆挤出机中熔融挤出，造粒，挤出机的转速为200转/分，挤出机一区温度为250~255℃，二区温度为255~260℃，三区温度为255~260℃，四区温度为260~265℃，机头温度260~265℃；最后将所得粒子制备成0.1mm的PC薄膜，其测试数据见表1；

实施例4

按照表1所给的数据，首先把100份聚碳酸酯（帝人公司的L-1250Y）、4份纳米硫化锌粉体、3份纳米二氧化硅粉体、3份(CH3)2CHOH、0.4份β-(4-羟基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯、0.4份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、0.6份受阻酚类抗氧剂（汽巴公司的Irgaphos1010与Irgaphos168 1:1复配）和0.8份四氟乙烯类的纯树脂抗滴剂（GE公司的449抗滴剂）将(CH3)2CHOH和纳米硫化锌粉体同时加入到搅拌器中进行搅拌，搅拌5~25分钟得到纳米硫化锌混合液；然后将纳米二氧化硅粉体均匀缓慢滴入到搅拌器内，滴入的同时进行搅拌混合，搅拌器温度保持在10~20℃，滴入搅拌过程的持续时间为10~15分钟；搅拌产物与聚碳酸酯粉体、热稳定剂、抗滴剂、抗氧剂投入高速混料机中充分均匀充分混合搅拌，高速混料机的转速为了1600rpm/min，在高速混料机中混合3分钟；将得到的混合物送入双螺杆挤出机中熔融挤出，造粒，挤出机的转速为200转/分，挤出机一区温度为250~255℃，二区温度为255~260℃，三区温度为255~260℃，四区温度为260~265℃，机头温度260~265℃；最后将所得粒子制备成0.1mm的PC薄膜，其测试数据见表1；

实施例5

按照表1所给的数据，首先把100份聚碳酸酯（SABIC公司的114）、5份纳米硫化锌粉体、4份纳米二氧化硅粉体、5份聚乙二醇辛基苯基醚OP的醇溶液使用乙醇为溶液，其中V_op：V_乙醇=2:3、1份亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、1份亚磷酸三-(2,4-二叔丁基苯基)酯和1份四氟乙烯类的纯树脂抗滴剂（3M公司的1645）将聚乙二醇辛基苯基醚的醇溶液和纳米硫化锌粉体同时加入到搅拌器中进行搅拌，搅拌5~25分钟得到纳米硫化锌混合液；然后将纳米二氧化硅粉体均匀缓慢滴入到搅拌器内，滴入的同时进行搅拌混合，搅拌器温度保持在10~20℃，滴入搅拌过程的持续时间为10~15分钟；搅拌产物与聚碳酸酯粉体、热稳定剂、抗滴剂、抗氧剂投入高速混料机中充分均匀充分混合搅拌，高速混料机的转速为了1600rpm/min，在高速混料机中混合5分钟；将得到的混合物送入双螺杆挤出机中熔融挤出，造粒，挤出机的转速为200转/分，挤出机一区温度为250~255℃，二区温度为255~260℃，三区温度为255~260℃，四区温度为260~265℃，机头温度260~265℃；最后将所得粒子制备成0.1mm的PC薄膜，其测试数据见表1；