光學(xué)光學(xué)的ac薄膜中的三醋酸纖維素溶解

1棉膠溶解制備工藝作為一個(gè)明亮的顯示設(shè)備，它使用光學(xué)tac薄膜，并將影響圖表兩側(cè)的pva位移，并直接參與成像。因此，薄膜的表觀質(zhì)量直接影響圖像顯示。為此,通常情況下,要求TAC薄膜的表面平整性好、無(wú)波紋、無(wú)劃傷,尤其對(duì)點(diǎn)狀瑕疵要求極其嚴(yán)格。與TAC感光片基相比,對(duì)表觀點(diǎn)狀缺陷的控制標(biāo)準(zhǔn)由毫米級(jí)升至微米級(jí)。據(jù)資料介紹,用于TFT高端面板的TAC膜,大于100μ以上的點(diǎn)狀缺陷不能有;50~99μ范圍內(nèi)的缺陷數(shù)量要求為<2個(gè)/平米,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出感光片基的標(biāo)準(zhǔn)要求。點(diǎn)狀缺陷按照形成來(lái)源可分為內(nèi)污和外污。外污是薄膜在溶液流延成型后續(xù)干燥過(guò)程中由于生產(chǎn)環(huán)境潔凈程度差導(dǎo)致的。而內(nèi)污則來(lái)自棉膠溶液本身的異物,又分為兩類(lèi),一類(lèi)是機(jī)械雜質(zhì),如雜質(zhì)顆粒,粉塵等,這類(lèi)雜質(zhì)依靠高精度過(guò)濾可以去除;再一類(lèi)是半溶解的、軟膠態(tài)的醋酸纖維素酯,這類(lèi)物質(zhì)一旦形成,很難被過(guò)濾阻截住而將一直混在溶液中,最終在薄膜上形成點(diǎn)狀瑕疵,成為提升TAC光學(xué)薄膜表觀質(zhì)量的制約因素,也是棉膠制備工藝中需要解決的技術(shù)難題。棉膠溶解制備工藝主要包括備料、混合溶解、過(guò)濾、恒溫除泡4個(gè)環(huán)節(jié)。早在感光膠片片基時(shí)期,棉膠溶液制備便是片基生產(chǎn)的重要組成部分,片基的質(zhì)量及性能,與纖維素溶液制備工藝有著重要影響。如:片基的厚度及厚薄均勻度受溶液濃度TFT高端面板的發(fā)展對(duì)TAC膜提出的更高要求,對(duì)棉膠制備工藝進(jìn)行不斷改進(jìn)、創(chuàng)新以提高棉膠溶解質(zhì)量會(huì)是光學(xué)TAC薄膜制備的當(dāng)務(wù)之急。因此,本文重點(diǎn)對(duì)棉膠制備過(guò)程中的攪拌方式及參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探討。2理論分析2.1分子間有一定空間三醋酸纖維素屬于高分子化合物,溶解過(guò)程分為溶脹、溶解兩個(gè)階段。三醋酸纖維素因范德華力的作用糾纏在一起,但是分子間有一定空間。當(dāng)與混合溶劑接觸時(shí),甲醇分子進(jìn)入此空間,產(chǎn)生溶脹化作用,逐步增大,此時(shí),三醋酸纖維素分子開(kāi)始脹大,分子間距離開(kāi)始增大,產(chǎn)生溶脹現(xiàn)象。而二氯甲烷分子的進(jìn)入,破壞三醋酸纖維素分子間的鉸鏈接點(diǎn),分子間的次價(jià)間力遭到破壞,三醋酸纖維素分子彼此分離,而進(jìn)入到溶劑中去完成溶解過(guò)程。2.2混合溶解反應(yīng)器(1)高分子本身的結(jié)構(gòu)和分子聚合度以及分子量的分布特性,對(duì)于相同化學(xué)成分組成但分子量不同的同系混合物,高分子化合物的分子量影響著其溶解性;(2)溶劑的選擇:高分子化合物溶解的過(guò)程中應(yīng)采用對(duì)高分子分散能力大、合適的揮發(fā)速度等因素。(3)高分子化合物溶解過(guò)程當(dāng)中的外在條件,例如:溶解過(guò)程當(dāng)中的溫度、壓力、時(shí)間以及溶解過(guò)程當(dāng)中的外在攪拌條件;三醋纖酯與溶劑互相作用時(shí),其運(yùn)動(dòng)速率很慢,在靜止條件下很難溶解,為了加強(qiáng)溶解并縮短溶解時(shí)間,必須進(jìn)行攪拌混合。才能使其盡快地成為均一的平衡穩(wěn)定體系。攪拌能增加分子動(dòng)能,加快各質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度,在三醋纖酯投料及溶解過(guò)程中,絕對(duì)不能停止攪拌。因此混合器,作為三醋纖酯的混合溶解反應(yīng)器,在溶解徹底性、均一性方面發(fā)揮著不可替代的角色。然而,不同的攪拌速率、帶有不同溫度的攪拌狀態(tài)對(duì)三醋酸分子的攪拌分散作用不同,溶解質(zhì)量也就不同。3測(cè)試3.1試驗(yàn)設(shè)備和設(shè)備變頻混合器;粘度管;量筒;鋼球;秒表。3.2試驗(yàn)材料三醋酸纖維素;二氯甲烷;甲醇;TPP;DMEP。3.3溶解試驗(yàn)研究(1)對(duì)槳式混合器,采用統(tǒng)一的溶解配方,固定頻率,一定的溶解時(shí)間進(jìn)行三醋酸纖維素的溶解,測(cè)試合格后的溶解質(zhì)量。(2)對(duì)槳式混合器,采用統(tǒng)一的溶解配方,試驗(yàn)不同的攪拌頻率,觀察不同的溶解時(shí)間段的溶解狀況。(3)常溫溶解條件下,試驗(yàn)槳式攪拌混合器與槳式-螺帶攪拌混合器,在同一溶解配方下,觀察不同溶解時(shí)間段的溶解情況。(4)給定一定的外界溫度條件,試驗(yàn)槳式攪拌混合器與槳式-螺帶攪拌混合器,在同一溶解配方下,觀察不同溶解時(shí)間段的溶解情況。3.4棉膠液棉膠稀釋測(cè)試評(píng)價(jià)棉膠溶液溶解效果好壞的手段,一般采用滴注法。本文經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)建立了“小孔徑、暗室滴注法”(以下稱新方法),更加準(zhǔn)確地觀察、量化棉膠的溶解質(zhì)量。方法為:取棉膠液棉膠100ml到底孔徑為1mm的不銹鋼鋼子內(nèi)(起先密封漏孔),將純二氯甲烷100ml倒入鋼子內(nèi),開(kāi)啟攪拌裝置,調(diào)整一定轉(zhuǎn)速,運(yùn)轉(zhuǎn)5min將高粘度溶液進(jìn)行稀釋。觀察內(nèi)部棉膠液稀釋均勻后,觀察膠液無(wú)氣泡,即可進(jìn)行測(cè)試。將鋼子放置到量筒上,撕去下封口,待膠液流速穩(wěn)定后,打開(kāi)專(zhuān)用強(qiáng)光照明,關(guān)閉室內(nèi)照明,對(duì)棉膠液進(jìn)行暗室滴注法測(cè)試,觀察流柱處凝膠點(diǎn)的數(shù)量,即代表為本批次棉膠的溶解質(zhì)量情況。4結(jié)果討論4.1棉膠液溶解性能分析通過(guò)本實(shí)驗(yàn)得到具體結(jié)果見(jiàn)表1。由1表可見(jiàn):溶解過(guò)程中采用同一恒定頻率進(jìn)行攪拌,在纖維素的溶脹和溶解2個(gè)過(guò)程中,對(duì)起初不溶物的深度溶解沒(méi)太大的改觀,總混合攪拌時(shí)間為12h。實(shí)際的溶脹、溶解過(guò)程中,由于2個(gè)過(guò)程纖維素分子的變化不同,致使2個(gè)階段棉膠溶液的粘度不同,這樣就會(huì)造成設(shè)備在不同的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期承載負(fù)荷不同,12h的長(zhǎng)時(shí)間溶解負(fù)荷差會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生一定影響的磨損,設(shè)備密封不好的情況下,還會(huì)造成大量的溶劑損耗,影響能源的消耗。暗室滴注法檢測(cè)棉膠液的溶解質(zhì)量為63個(gè)/100ml,而采用傳統(tǒng)的滴注法測(cè)試,測(cè)得數(shù)據(jù)為45個(gè)/100ml。傳統(tǒng)法測(cè)試比新方法測(cè)試數(shù)據(jù)要少,原因是傳統(tǒng)測(cè)試方法中膠液通過(guò)的孔徑大,流柱粗,對(duì)其中的不溶物的觀察尺寸較大,太細(xì)微的點(diǎn)子無(wú)法觀察的到。而新方法中,不僅膠液通過(guò)孔徑明顯變小,流柱細(xì)而平滑,而且暗室環(huán)境下,光線亮度對(duì)比度大,使得膠液中的細(xì)微物質(zhì)觀察更為凸顯。4.2棉膠液溶解過(guò)程控制通過(guò)本實(shí)驗(yàn)得到具體結(jié)果見(jiàn)表2。表2可以看出:在三醋酸纖維素投料階段與恒速溶解的投料階段分子擴(kuò)散基本相同,都是進(jìn)行分子擴(kuò)散,逐步接觸滲入過(guò)程,但分子間隙沒(méi)有完全打開(kāi)。在接下來(lái)的溶脹和初步溶解階段,為使纖維素能充分的進(jìn)入到溶劑中,攪拌動(dòng)力給到40Hz,使分子運(yùn)動(dòng)速度加快,此時(shí),三醋酸纖維素逐步進(jìn)入到深度溶解階段,為使三醋酸纖維素溶解加快,適宜提高攪拌速度,控制速度一般適宜采用45Hz,攪拌時(shí)間一般應(yīng)控制在2h即可,三醋酸纖維素基本全部溶解,棉膠液均勻。在溶解的后期階段,同時(shí)也是粘度調(diào)整階段,由于三醋酸纖維素基本完全溶解,只有少數(shù)纖維素分子交連在一起,數(shù)量不多,高速攪拌可能已難以將其分子打開(kāi),為節(jié)約能源,適合將速度降低,適宜速度一般應(yīng)控制在30Hz,溶解時(shí)間一般控制在2h。在整個(gè)溶解過(guò)程結(jié)束后,總共歷程8h。暗室滴注法檢測(cè)棉膠液的溶解質(zhì)量為37個(gè)/100ml,而采用傳統(tǒng)的滴注法測(cè)試,測(cè)得數(shù)據(jù)為25個(gè)/100ml,測(cè)試數(shù)據(jù)少于新方法測(cè)試數(shù)據(jù)。通過(guò)這組試驗(yàn)可以看出變頻攪拌溶解效果明顯好于恒速攪拌。4.3在室溫下，槳式攪拌混合器和槳式-螺旋帶攪拌混合器在相同的溶解配合下溶解在不同的溶解周期4.3.1表3顯示了室溫下攪拌混合裝置的溶解情況4.3.2新方法與傳統(tǒng)測(cè)試結(jié)果比較由表3和表4的溶解現(xiàn)象能看出,在同樣的配方溶解條件下,同樣不給于外界的溫度條件,單獨(dú)的槳式攪拌器與復(fù)式攪拌器(即槳式攪拌和螺帶攪拌共同運(yùn)轉(zhuǎn)作用)相比而言,復(fù)式攪拌器更能促進(jìn)棉膠液的攪動(dòng),攪拌效果更好。試驗(yàn)3的測(cè)試結(jié)果為新方法測(cè)出結(jié)果為31個(gè)/100ml,多于傳統(tǒng)的測(cè)出結(jié)果20個(gè)/100ml;試驗(yàn)4中傳統(tǒng)測(cè)試得出結(jié)果為14個(gè)/100ml,仍然多于使用新方法測(cè)出的8個(gè)/100ml。通過(guò)試驗(yàn)可以表明,新方法對(duì)棉膠溶液中細(xì)微物的檢測(cè)更為凸顯。對(duì)于槳式-螺帶攪拌器,由于其運(yùn)行的特性,混合器一般采用立式混合器,螺旋槳攪拌葉和螺帶裝置通過(guò)上封頭的軸套進(jìn)行密封連接,二者之間可以設(shè)定順行運(yùn)轉(zhuǎn),也可以逆行運(yùn)轉(zhuǎn),槳式在軸心周?chē)D(zhuǎn),螺帶在罐體周?chē)x器壁約3cm的距離旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)溶液的轉(zhuǎn)動(dòng)混合。這種立式混合器的設(shè)計(jì),軸封位于罐體上部位置,有效的解決了纖維素溶解用溶劑二氯甲烷的高腐蝕性腐蝕軸填料密封的問(wèn)題,減少了因腐蝕填料而造成的溶劑跑漏現(xiàn)象。4.4醋酸纖維素在生產(chǎn)線棉膠制備中的加入根據(jù)表5的試驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果可以得出下列結(jié)論,加溫、加壓可以增加纖維素高分子的運(yùn)動(dòng)動(dòng)能,促使三醋酸纖維素分子鏈的運(yùn)動(dòng)舒展,加快三醋酸纖維素分子的運(yùn)動(dòng)速度,從而加快溶解的速度,在短期內(nèi)即可達(dá)到徹底溶解的效果,與不給定溫度的溶解條件下相比,能縮短至少2h以上的溶解時(shí)間,由此可以大大提高生產(chǎn)線棉膠制備能力,同時(shí)也降低了因長(zhǎng)時(shí)間攪拌帶來(lái)的能源損耗。5攪拌方式及暗室檢測(cè)方法的確定—結(jié)論三醋酸纖維素的溶解過(guò)程是二氯甲烷的分子均勻分散到三醋纖大分子中去,從而得到均勻透明溶液的過(guò)程。在整個(gè)分散滲透過(guò)程中,要給定有效的溶解工藝條件和工藝設(shè)備,促進(jìn)二氯甲烷分子對(duì)三醋酸纖維素的滲透溶解,來(lái)避免帶有纖維素“干心”的凝膠塊的產(chǎn)生。通過(guò)幾組試驗(yàn)可以看出,在棉膠溶解過(guò)程的不同階段,采用變頻攪拌尤其高頻攪拌更能促進(jìn)分子的震動(dòng)加劇,提高溶解效果;采用“槳式-螺帶”攪拌較單獨(dú)的槳式攪拌獲得的攪拌動(dòng)力及效果更加充足,較普通溶解方式能縮短溶解時(shí)間;采用“槳式-螺帶”攪拌同時(shí)采用加溫、加壓溶解工藝,更能加快棉膠的溶解歷程。以上攪拌方式的選擇、工藝參數(shù)的優(yōu)化,能夠顯著提高棉膠的溶解質(zhì)量,同時(shí)總體棉膠制備時(shí)間大幅度縮短,從而大大的提高了生產(chǎn)效率,對(duì)高產(chǎn)量生產(chǎn)線供應(yīng)提供了強(qiáng)有力的保障。由試驗(yàn)確定的暗室滴注檢測(cè)法較普通滴注法