聚乙烯醇偏光膜的制备与评价

2021-06-26 来源：好走旅游网

　第21卷第3期　2005年5月

高分子材料科学与工程

POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERING

.21,No.3Vol

May2005

聚乙烯醇偏光膜的制备与评价

左亚曼,邱万奇,刘正义,龚建勋

(华南理工大学机械工程学院,广东广州510640)

摘要:采用流延法制备出聚乙烯醇偏光膜。并用紫外可见分光光度仪对含碘及碘、镍、钴偏光膜的光学性能进行了研究。结果表明,偏光膜中加入镍、钴后,偏光膜的单片透光率增加,单片偏光系数及组合偏光率增加。垂直组合时,泄漏光的波峰值左移。关键词:偏光膜;聚乙烯醇;偏光率中图分类号:TB383　　　文献标识码:A　　　文章编号:100027555(2005)0320212204

　　偏光膜是液晶显示器三大材料之一,由美国Polaroid公司创始人EdwinH.Land于20世纪30年代发明[1]。在当今信息社会时代,液晶显示器已成为电子设备的主要显示器件之一,市场需求很大。从已发表文献的数量上看,液晶显示器的其它两种主要材料——透明导电膜玻璃和液晶都有众多的研究。而有关偏光膜的文献却很少。本文采用流延法制备了聚乙烯

醇(PVA)偏光膜,并对其光学性能进行了研究。1　实验部分

1.1　实验用偏光膜的制备

(1)采用流延法制备聚乙烯醇基膜。将2.5g聚合度为1750的聚乙烯醇于80℃溶解于40mL水中,冷却后倒在平板玻璃上,室温下干

(3)将基膜装卡在拉伸装置上,连同拉伸装

置一起浸入50℃的溶液①中,加力将基膜拉伸至原长的5.5倍左右,然后从溶液中取出,不卸载,在空气中干燥后才放松拉力,得到偏光膜1。

(4)将基膜连同拉伸装置一起依次在②、③

溶液中浸泡,然后浸入50℃的溶液④中并拉伸至原长的5.5倍左右,在空气中干燥后才卸去拉力,得到偏光膜2。1.2　偏光膜光学性能研究

燥,得到聚乙烯醇基膜,厚度约55Λm。

(2)为使基膜具有偏光效应,将基膜在拉伸条件下染色,本实验配制了以下四种偏光剂染色液:①I21g+H3BO35g+H2O300mL;②I21g+H3BO35g+KI10g+H2O300mL;③ZnCl24g+H3BO35g+KI8g+H2O300mL;

用美国热电公司生产的UNICAMUV540紫外可见分光光度仪研究偏光膜的光学性能。分别测量平行、垂直于拉伸轴方向的偏光膜单片透过率及将两片偏光膜平行组合和垂直组合

(2)来计算偏光膜的单的透过率。通过公式(1)、

片偏光系数(P)和两片偏光膜组合偏光率(P′)[2,3]。

P=P′=

(T+T′)2-4T⊥󰃗(T+T′)(1)(T∥-T⊥)󰃗(T∥+T⊥)

(2)

④NiSO41g+CoSO41g+H3BO33g+H2O300mL。

式中:T——平行于拉伸轴方向的偏光膜单片透光率;T′——垂直于拉伸轴方向的偏光膜单片透光率;T∥——两片偏光膜平行组合透光率;T⊥——两片偏光膜垂直组合透光率。

Ξ收稿日期:2003211203

　基金项目:广东省科技攻关计划项目(1022B26650);广东省自然科学基金重点项目(1162B65130)　作者简介:左亚曼(1978-),女,硕士生

　第3期左亚曼等:聚乙烯醇偏光膜的制备与评价

2　结果与讨论

Fig.1(a)是将偏光膜1平行于拉伸轴方向

放入分光光度仪内,使入射光垂直照射其表面测得的单片透光率曲线。可见,不同的波长对应不同的透光率,曲线似山脉状。在波长400nm～600nm之间透光率较高,平均达到50%(理论值),500nm处是最大值,达54%。而在620nm～680nm波段透过率较低。Fig.1(b)是偏光膜2在上述条件下测得的单片透光率曲线,曲线形状和Fig.1(a)类似,但390nm～460nm波段较平坦,400nm附近峰值消失,而500nm和580nm处的峰值最高。620nm～680nm波段透光率也超过了50%。

Fig.2(a)、Fig.2(b)分别是偏光膜1和偏光膜2垂直于拉伸轴方向放入分光光度仪内所测得的单片透光率曲线。在Fig.2(a)中,400nm左右峰值最高,而随着波长的增加呈衰减趋势。Fig.2(b)的曲线形状同(a)类似,但是峰值比Fig.2(a)的峰值小,同时曲线的最大值左移,由400nm移至380nm。

Fig.3(a)、Fig.3(b)是分别将两片偏光膜

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高分子材料科学与工程2005年　

1和两片偏光膜2平行于拉伸轴方向叠加组nm波段上透过率峰值下降,400nm处没有峰

合,放入分光光度仪内测得的透光率曲线。Fig.3(a)中,500nm为最大值,400nm附近也存在一个峰值,而在620nm～680nm波段透过率较低。从Fig.3(b)中可看出,在350nm～700

值。

Fig.4(a)是取两片偏光膜1,一片平行于

拉伸轴方向,另一片垂直于拉伸轴方向,叠加组合放入分光光度仪内,使入射光线连续通过组合偏光膜时测得的透过率曲线。Fig.4(b)是同样方法测得组合的偏光膜2的透光率曲线。在Fig.4(a)中,400nm出现明显峰值。大于400nm,透过率急速下降,在550nm以上波段为一恒定值,约0.5%。从Fig.4(b)上看,曲线形状

与(a)相似,只是最大值降低,同时峰值左移,由原来的400nm移至385nm处。550nm以上波段的透过率几乎为零。

从Fig.1曲线上还可以看出,在比较宽的波段透光率都超过50%,这是由于聚乙烯醇的分子在被拉伸时按拉伸方向排列,有强烈的取向,透光率是由碘(二色性染料)的染色量来决定的。染色量少,透光率就升高,而偏光率下降[4]。从内部分子结构上看,拉伸之前的聚乙烯醇分子呈卷曲杂乱排列,拉伸之后变为按拉伸方向平行排列,从而形成碘链。其内部分子结构如Fig.5所示。碘中所含的传导电子可以沿链运动。当光束经过偏光膜时,入射光波中平行于

(b)polarizingfilm2

Fig.4　Transmittancespectraofdoublepolarizingfilm,

combinedinperpendiculardirection

(a)polarizingfilm1

碘链的分量驱动电子,对电子作功,因而被强烈吸收,而垂直于碘链的分量则可完全透过,即使有减弱,减弱程度也不大[5]。而碘对各波段的可见光具有选择吸收,这就造成在某些波段的透光率高,而有的波段透光率低。Fig.1(a)中,在450nm波长,其透光率低于500nm处,是由于

碘吸收450nm光波强于500nm光波的缘故。在Fig.1(b)中,390nm以上波段的透过率均超过了理论值50%,这是由于在偏光膜2中加入了NiSO4和CoSO4,在浸液过程中Ni元素、Co元素同碘一起进入聚乙烯醇分子中,拉伸之后的碘链中含有Ni元系和Co元素,致使碘链不连续,减弱了碘链吸收光波的能力,使入射光波中平行于碘链的分量部分地透过。

Fig.5　Modeloftheproposedpolyvinylalcohol-iodine-boric

acidhelicalcomplexstructureinthesolution

.1　Opticalpropertiesofpolarizingfilm1andpolarizingfilm2Tab

SingletransmittancePolarizingfilm1Polarizingfilm2

49.583%53.612%

Singlepolarizingcoefficient84.696%89.066%

Combinatorialpolarizingcoefficient88.480%89.727%

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　　Tab.1是偏光膜l和偏光膜2光学性能的比较。从Tab.1可知,偏光膜2具有较高的透光率,单片和两片组合的偏光率也较高。这主要是由于偏光膜2中含有Ni离子和Co离子,使定向排列的碘处于稳定状态,即稳定了PVA2I2络合物,有较好的性能[2]。3　结论单片偏光系数及组合偏光率增加。

参考文献:

[1]　LandEH,WestCD.DichroismandDichroicPolariz2

ers.inJ.AlexanderandColoidChemistry.Reinhold,.6,Chap.6.NewYork,1946,Vol

[2]　张公正(ZHANGGong2zheng),等.功能材料(Func2

～86.tionalMaterials),1995,26(1):82

[3]　范志新(FANZhi2xing).液晶器件工艺基础(Yejing

QijianGongyiJichu).北京:邮电大学出版社(Beijing:PostElectricityUniversityPress),2000.

[4]　掘浩雄,铃木幸治,金轸裕.彩色液晶显示(Caishe

YejinXianshi).科学出版社(SciencePress),2003.[5]　龙槐生(LONGHuai2sheng),等.光的偏振及其应用

(GuangDePianzhengJiQiYingyong).机械工业出版

本实验对比了两种工艺制作的偏光膜的光学性能,一种是只加入碘的偏光膜,另一种是在制作过程中除了加碘外,同时加入镍、钴元素的偏光膜。实验结果表明,制备过程中加入镍、钴元素,偏光膜的垂直于拉伸轴单片透光率曲线及两片垂直组合透光率曲线的波峰值降低、左移。且加入镍、钴元素后,偏光膜的单片透光率、社(MechanicalIndustryPress),1989:7.

PREPARATIONANDEVALUATIONONPVAPOLARIZINGFILM

ZUOYa2man,QIUWan2qi,LIUZheng2yi,GONGJian2xun(DepartmentofMechanicalEngineering,SouthChinaUniversity

ofTechnology,Guangzhou510640,China)

ABSTRACT:Inthispaper,polarizingfilmswerepreparedbymeansofflowing.Opticalproper2tiesofpolarizingfilmonlycontainingiodine,andopticalpropertiesofpolarizingfilmcontainingiodine,nickelandcobaltwerestudiedbyopticalapparatus,whichcandetachvisiblelight.Theresultsshowthatpolarizingfilmcontainingnickelandcobalthashighertransmittance,singlepo2larizingcoefficientandcombinatorialpolarizingcoefficient.Whencombinedinperpendiculardi2rection,wavecrestoftheleakinglightmovesleft.Keywords:polarizingfilm;PVA;polarizingcoefficient

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