一种三醋酸纤维素及其光学薄膜制备方法技术

本发明专利技术公开了一种三醋酸纤维素光学薄膜制备方法，包括将离子液体溶剂和纤维素浆粕溶解后，加入酯化剂和催化剂反应，离子液体溶剂为[C4MPy]Cl和[C2MIM]Cl的混合溶剂，催化剂为无机强酸和酸性离子液体的混合，离子液体溶剂和纤维素浆粕质量比为9：1，催化剂用量为离子液体溶剂和纤维素浆粕二者质量和的1wt％，反应时间为10

【技术实现步骤摘要】
一种三醋酸纤维素及其光学薄膜制备方法


[0001]本专利技术涉及光学薄膜领域，具体涉及一种三醋酸纤维素光学薄膜制备方法。

技术介绍

[0002]三醋酸纤维素(TCA)膜平滑性极高、光学特性优良，尺寸稳定性好，作为不可替代的材料广泛用作液晶显示器(LCD)、有机发光二极管显示器(OLED)等电子显示器的偏振片保护膜。作为偏振片的保护膜材料，除要求具有一定的物理机械性能和严格的光学特性，如低雾度值和高透光率外，还特别要求光学的各向同性，即尽可能小的双折射率。
[0003]TCA膜中的双折射主要是由聚合物在生产加工过程中的取向引起的，本征双折射受酯基种类、数量、取代点位和构象的影响。纤维素脱水葡萄糖单元C
‑
2，C
‑
3和C
‑
6上的三个自由羟基是酯化反应的位点。用冰醋酸作为反应介质，纤维素和过量醋酸酐在催化下发生酯化反应，乙酰基在取代羟基氢原子的同时，纤维素分子链不断降解。取代反应完成后，加入稀醋酸终止反应，再经过滤、沉淀、洗涤、脱水、烘干、打包等工序得到醋酸纤维素成品。现有生产工艺中，纤维素与醋酸酐异相酯化得到TCA，取代随机性大，取代度不高，产物组成复杂，造成TCA膜的实际双折射偏高或不稳定，影响它在偏振片中的使用。不仅如此，现有方法制备醋酸纤维素所需的反应时间很长(基本都在1.5小时以上，有的酯化时间甚至更长)，不利于最终成膜的生产效率提升以及规模化生产成本控制。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术目的在于提供一种三醋酸纤维素的制备方法，该三醋酸纤维素光学薄膜制备方法选择复合离子液体溶剂协同复合催化剂，不仅获得了高取代度、双折射率低的三醋酸纤维素，制备过程的反应时间也得到了大幅度降低。还提供了一种三醋酸纤维素光学薄膜的制备方法。
[0005]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0006]一种三醋酸纤维素光学薄膜制备方法，包括将离子液体溶剂和纤维素浆粕溶解后，加入酯化剂和催化剂反应，其特征在于，离子液体溶剂为[C4MPy]Cl和[C2MIM]Cl的混合溶剂，催化剂为无机强酸和酸性离子液体的混合，离子液体溶剂和纤维素浆粕质量比为9∶1，催化剂用量为离子液体溶剂和纤维素浆粕二者质量和的1wt％，反应时间为10
‑
30min。
[0007]酸性离子液体为1
‑
烯丙基
‑3‑
(3
‑
磺丙基)咪唑鎓硫酸氢盐([ASIM]HSO4)。酸性离子液体[ASIM]HSO4的制备方法为将等摩尔的1，3
‑
丙磺内酯和1
‑
烯丙基咪唑在0℃下搅拌约24小时，直到它变成固体，再将洗涤、干燥后的固体溶解在水中，在0℃下加入等摩尔硫酸，逐渐加热至60℃并搅拌12小时得到液体[ASIM]HSO4。
[0008]离子液体溶剂中[C4MPy]Cl和[C2MIM]Cl的质量相等。无机强酸为0
‑
1wt％，[ASIM]HSO4为0
‑
1wt％。
[0009]无机强酸为0.3
‑
0.7wt％，[ASIM]HSO4为0.3
‑
0.7wt％。醋酸酐对纤维素中脱水葡萄糖单元摩尔比为3
‑
5∶1，优选3∶1。
[0010]三醋酸纤维素光学薄膜制备方法，将三醋酸纤维素加入二氯甲烷和乙醇的混合溶剂，室温溶解得到铸膜液，涂膜获得三醋酸纤维素光学薄膜。
[0011]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0012]本专利技术制备的醋酸纤维素及其光学薄膜具有较高的取代度和均匀的取代基分布，较低的双折射率，同时保持了三醋酸纤维素的其他光学性能，符合信息显示行业对高性能光学聚合物的要求。本专利技术的制备过程中，酯化反应时间得到了大幅度的降低，仅仅为10
‑
30min即可完成，为大规模生产节约了经济和时间成本。
附图说明
[0013]此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：
[0014]图1中的(a)为[C2MIM]Cl的分子结构式，(b)为[C4MPy]Cl的分子结构式。
[0015]图2为[ASIM]HSO4的合成反应过程图。
具体实施方式
[0016]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。
[0017]实施例1
[0018](1)将45g[C4MPy]Cl，45g[C2MIM]Cl与10g纤维素浆粕混合，将混合物在80℃下搅拌12小时。纤维素完全溶解后，加入醋酸酐(19g)和催化剂(1g硫酸)的混合物，反应30分钟，将产物用水沉淀、洗涤，60℃下真空干燥，得到白色醋酸纤维素固体。
[0019](2)将上述醋酸纤维素3.75g加入25g二氯甲烷(DCM)和乙醇的混合溶剂(DCM 92％，乙醇8％)中，室温溶解12小时，得到铸膜液。将铸膜液缓慢倾倒在自动涂膜机的洁净玻璃板上，涂膜厚度为200μm，涂膜速度20cm/min。涂膜后，室温静置15分钟，然后60℃烘干30分钟，以除掉残留的溶剂，得到醋酸纤维素光学薄膜。
[0020]膜1的取代度为2.84，其在589nm波长下的双折射率为7.8
×
10
‑5。
[0021]实施例2
[0022](1)将45g[C4MPy]Cl，45g[C2MIM]Cl与10g纤维素浆粕混合，将混合物在80℃下搅拌12小时。纤维素完全溶解后，加入醋酸酐(19g)和催化剂(0.3g硫酸，0.7g[ASIM]HSO4)的混合物，反应10分钟，将产物用水沉淀、洗涤，60℃下真空干燥，得到白色醋酸纤维素固体。
[0023](2)将上述醋酸纤维素3.75g加入25g二氯甲烷(DCM)和乙醇的混合溶剂(DCM 92％，乙醇8％)中，室温溶解12小时，得到铸膜液。将铸膜液缓慢倾倒在自动涂膜机的洁净玻璃板上，涂膜厚度为200μm，涂膜速度20cm/min。涂膜后，室温静置15分钟，然后60℃烘干30分钟，以除掉残留的溶剂，得到醋酸纤维素光学薄膜。
[0024]膜2的取代度为2.99，其在589nm波长下的双折射率为2.5
×
10
‑5。
[0025]实施例3
[0026](1)将45g[C4MPy]Cl，45g[C2MIM]Cl与10g纤维素浆粕混合，将混合物在80℃下搅拌12小时。纤维素完全溶解后，加入醋酸酐(19g)和催化剂(0.5g硫酸，0.5g[ASIM]HSO4)的
混合物，反应20分钟，将产物用水沉淀、洗涤，60℃下真空干燥，得到白色醋酸纤维素固体。
[0027](2)将上述醋酸纤维素3.75g加入25g二氯甲烷(DCM)和乙醇的混合溶剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三醋酸纤维素制备方法，包括将离子液体溶剂和纤维素浆粕溶解后，加入酯化剂和催化剂反应，其特征在于，离子液体溶剂为[C4MPy]Cl和[C2MIM]Cl的混合溶剂，催化剂为无机强酸和酸性离子液体的混合，离子液体溶剂和纤维素浆粕质量比为9：1，催化剂用量为离子液体溶剂和纤维素浆粕二者质量和的1wt％，反应时间为10
‑
30min。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，酸性离子液体为1
‑
烯丙基
‑3‑
(3
‑
磺丙基)咪唑鎓硫酸氢盐[ASIM]HSO4。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，酸性离子液体[ASIM]HSO4的制备方法为将等摩尔的1,3
‑
丙磺内酯和1
‑
烯丙基咪唑在0℃下搅拌约24小时直...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，周源，王贵欣，谭淋，蒋元章，施亦东，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：