【薄膜新材網】7月2日，由新材料產業網主辦的2015光學膜市場與技術研討峰會（同期舉辦：光學膜產業鏈高峰論壇）在寧波萬豪酒店拉開帷幕。哈工大無錫新材料研究院常務副院長白永平作為特邀演講嘉賓出席了本次會議。

白永平老師1996年在哈爾濱工業大學取得高分子材料專業博士學位，2000年3月—2006年11月與山東濰坊富維薄膜公司進行BOPET薄膜新產品的合作開發研究，成功開發了PET熱封膜、鐳射膜、高亮膜、高阻隔膜等數十個新品種，填補了國內大部分空白。

此外，白永平老師還成功研發并投產了耐高溫密封環（800℃）、無有機爽滑劑無小分子析出PE膜、長壽無滴大棚PE膜、低增塑劑析出PVC膜（噴繪材料用）、光柵用PET片材改性材料、低溫高速燙金膜背膠、光電模切用離型膜、MLCC用離型膜等產品。

在本次光學膜峰會上，白永平老師就“光學聚酯膜用切片存在的主要問題及解決方案”這一主題發表了演講。

在演講的開頭，白永平老師說道：“光學膜走進了一個比較尷尬的鏡面。”一方面，國內引進的設備越來越多，但很多設備并不能達到光學膜使用的要求，這涉及到一些軟科學。另一方面，好的PET光學膜以進口為多，而對于整個PET行業來說，產能遠遠過剩。

光學PET的合成需要采用比傳統PET合成更為嚴格的生產控制技術，從基本原材料對苯二甲酸和乙二醇的純度控制，到選用適合的催化劑、改性單體、成核劑等都要進行詳細的探索和研究。

光學BOPET薄膜的應用領域

光學BOPET薄膜是制造液晶屏幕的基礎原材料之一，在液晶顯示領域有著十分廣泛的應用，如液晶電視、平板電腦、智能手機等。 在液晶面板制造領域，用到光學膜的數量往往不止1片，有可能是2-3片甚至更多，應用量是非常大的。液晶顯示屏中使用到的光學BOPET薄膜如下：

光學BOPET用聚酯切片

PET光學膜相比普通的PET膜，在透光率與霧度上有著更加嚴格的要求。在透光率上，普通的PET膜要求在90%左右，而即使是一般的光學PET膜，透光率要求就達到了90%以上，甚至92%、93%或更高。在霧度上，光學PET膜的霧度需要小于等于1。

傳統大有光切片在光學性能上的缺陷

普通大有光PET切片在添加了開口劑二氧化硅后會對光學性能產生不利影響。白永平老師表示，有部分的生產商對此認識不足夠清楚，以至于做出的光學膜無法達到理想水平。白永平老師舉了2個例子：

1）添加微米級二氧化硅之后，增加了PET的結晶成核中心，使PET的結晶速度增加，過度生長的晶體會在聚酯中對光線產生折射和散射，從而影響PET的光學性能；

2）未經表面改性的二氧化硅同PET間的相容性不足，在進行雙向拉伸時容易同PET分離產生空穴，光線經過空穴時同樣會發生折射和散射，降低PET的光學性能。

為了解決上述問題，日本企業采用未添加無機粒子的PET經雙向拉伸后表面涂覆含有納米二氧化硅等納米粒子的涂布液，以實現增透、開口的作用。如下圖B所示，BOPET薄膜本身未添加或僅添加極少量的納米粒子，表面涂布液中含有納米粒子，涂布在薄膜表面可以產生凹凸狀表面，在不影響薄膜內部光線傳輸的情況下產生類似于開口劑的作用，改善薄膜的光學性能。

最后白永平老師講到：“關鍵是用什么涂層，以及怎么做涂層。”

幾種因素對PET合成和性能的影響

白永平老師講到了幾點對PET光學性能產生影響的因素：

1）結晶成核劑的影響

PET結晶過程中的晶體尺寸對其光學性能有著直接的影響，晶體尺寸過大會影響光線透過率，增加光學PET的霧度。因此人們常用結晶成核劑來影響PET的結晶性能（包括結晶度、晶包大小、分散情況等）。而小分子類成核劑與高分子成核劑在效果方面又有些不同。

“業內對這方面幾乎沒有研究，國外公開報道極少，甚至沒有。”白永平老師表示。

2）原料及原料中的雜質的影響

用于PET合成的主要單體為對苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)，原料的質量直接影響了所得聚酯的質量。PTA中存在的主要雜質為對羧基苯甲醛（4-CBA）和對甲基苯甲酸（PT酸），它們會對聚酯的色相產生一定的影響；乙二醇中主要存在的雜質為二甘醇，因其沸點較高很難排出反應體系，會在酯化和縮聚過程中參與反應成為聚酯分子鏈的一部分。由于二甘醇的醚鍵結構具有一定的鏈段柔性，會降低聚酯的熔點，影響聚酯的耐熱性能。

3）光學聚酯合成過程中副產物的影響

在談到這點時，白永平老師表示：“普通膜對此研究極少，但對光學膜來說至關重要。”這一因素處理不當，在光學PET合成過程中將會產生黃變，主要有以下3種途徑：

1. 乙二醇在酯化工藝塔底部的停留時間

2. 聚酯縮聚過程中發生的熱降解反應

3. 氧化降解產生帶有發色基的物質

4）催化劑的影響

目前的催化劑主要有3種：銻系、鈦系、鋁系。

銻系催化劑是較為傳統的催化劑，目前國內的企業主要使用的就是這種。銻系催化劑容易在聚合過程中受到聚合體系中還原性物質的作用生成單質銻，使光學PET的顏色發灰，嚴重情況下甚至呈現金屬色澤。另外一個缺陷是安全性，在日本，已經有意識地禁止在與食品直接接觸的PET膜上使用銻。

鈦系催化劑由于不含重金屬并且具有較高的催化活性而倍受環保聚酯行業的喜愛。在會議現場，來自儀化東麗的與會者表示，儀化東麗已有鈦系的催化劑。但眾所周知的是鈦系催化劑容易發生水解反應，例如最早被研究的鈦酸四丁酯，由于其容易在聚合過程中水解，并且催化熱降解反應的能力也較強，因此所得聚酯同使用乙二醇銻的情況相比明顯泛黃。

最后一種是鋁系催化劑，日本的東洋紡在專利中披露了鋁系催化劑同金屬磷酸鹽合用后可以獲得具有超高光學透明度的聚酯。

用于改善光學PET光學性能的第三單體

添加共聚單體是改善PET結晶性能的常用方法，由于共聚單體破壞了PET鏈段的規整性，使得鏈段運動受到阻礙，結晶性能下降而減少了晶區的比例，可以獲得外觀更為透明光亮的制品。

對光學PET光學性能影響的其他因素

對PET結晶性能的控制是制備光學PET的關鍵影響因素之一，然而即使人們盡量避免外部雜質的引入以及減少反應副產物的生成，PET合成過程中還是會固有的生成環狀多聚體，它們同催化劑殘留物、抗氧劑、穩定劑等其它殘留助劑一起構成了結晶成核中心，加速了PET的結晶成核或結晶生長速度，從而對PET的結晶性能產生影響。

在會議的最后，白永平老師介紹了哈爾濱工業大學無錫新材料研究院在光學聚酯切片研制中的進展，包括對國外光學PET產品的分析（日本與韓國PET薄膜的對比）、使用配位金屬復合催化劑進行光學PET的合成（光澤度和透明度得到明顯的改善）、使用第三單體及納米粒子改善PET的光學性能（大幅提高透光率）。另外，他還表示：隨著工業界對光學BOPET薄膜需求量的穩步增長，我國迫切需要自主生產光學BOPET薄膜所需的光學PET切片，哈爾濱工業大學無錫新材料研究院將會向這個目標不斷邁進。

發布時間：2015-07-07 13:05:00   來源：薄膜新材網 

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