本發明涉及一種光學薄膜的制備方法，具體為一種一步共擠拉伸制備增硬耐磨光學薄膜的方法，屬于光學材料技術領域。
背景技術：
將具有功能性的無機納米材料和有機高分子材料均勻復合一直是復合材料領域研究的熱點。因為一般的有機高分子材料具有生產簡單、易加工成型、透明度高、成本低等優點，但也有耐候性差、功能性弱等缺點；而無機材料具有耐溫好、多功能(防靜電、抗紫外、防污、防靜電)等優點，但缺點是不容易加工成型，特別是非幾何規則難以加工的缺點制約其在日常生活中的大規模使用。因此，單一材料制約了有機材料和無機材料在產業升級過程中的應用。
若能將無機材料、特別是無機納米顆粒均勻地分散于有機高分子材料中，不僅可以制備出多功能的復合材料，同時還兼具有機材料和無機材料的優點，如有機材料容易成型加工，而無機材料也可以提高有機材料的耐磨性，提高有機材料的耐候性等等。目前，這種有機無機復合材料將逐步應用于我們的日常生活中，例如有機無機隔熱膜、有機無機防靜電膜、有機無機保溫膜、有機無機抗污膜等等。
目前，大規模制備透明性好、霧度低的有機無機復合材料方面的專利鮮有涉及，而這一復合材料的發展趨勢已得到學術界和工業界的廣泛認可。因此，本文公開一種一步共擠拉伸制備高紫外阻隔光學薄膜的制備方法，通過在制備光學薄膜的過程中添加少量的紫外阻隔母粒就可以制備出紫外全阻隔的光學薄膜，通過該復合母粒制備的塑料板材或薄膜具有霧度低、耐候性好等優點，這為傳統塑料行業的產業升級開拓一條良好的道路。
技術實現要素：
本發明的目的是為了提供一種一步共擠拉伸制備增硬耐磨光學薄膜的方法；以解決現有技術的上述問題。
本發明的目的是通過以下技術方案來實現的。
一種一步共擠拉伸制備增硬耐磨光學薄膜的方法，包括以下步驟：
(1)、將具有增硬耐磨功能的無機納米粉體制備成分散性好的納米色漿；
(2)、將分散性好的具有增硬耐磨功能的納米色漿與有機塑料母粒在280-285℃溫度下；經過雙螺桿攪拌10-15分鐘，之后擠出造粒得到具有增硬耐磨功能的塑料粒子；
(3)、在制備增硬耐磨的過程中，添加不超過20％的具有增硬耐磨功能的塑料粒子，即可制備出具有增硬耐磨功能的光學薄膜；
其中，步驟(1)中，增硬耐磨納米色漿的制備方法，包括混合、分散、研磨、過篩四步：
(a)混合：將具有增硬耐磨功能的無機納米粉體、有機分散劑和有機溶劑三者按質量比(10-30)：(1-3)：(67-89)混合均勻；
(b)分散：將混合體在高速剪切分散介質中高速剪切分散30-60分鐘，攪拌機的速度控制在1000-3000轉每分鐘以得到漿料；
(c)研磨：將高速剪切分散的漿料放進罐磨機、球磨機或是砂磨機中研磨分散得到色漿；
(d)過篩：將研磨好的色漿用400目的紗網過篩，以去除大的顆粒，得到增硬耐磨納米色漿。
步驟(1)中，所述具有增硬耐磨功能的無機納米粉體的三維尺寸均不超過100納米。
步驟(a)中，所述的具有增硬耐磨功能的無機納米粉體為納米氧化硅、納米氧化鋁、納米氧化鋯、納米氮化鋯、納米氧化鈦中的一種或幾種混合。
分散介質為一般為惰性溶劑，在惰性介質中進行有機改性，可以防止增硬耐磨納米粉體的變性，提高粉體的化學穩定性。步驟(a)中，所述的有機分散劑選自含有羥基有機高分子長鏈、羧基有機高分子長鏈、環氧基有機高分子長鏈、含有氨基類的有機高分子長鏈中的一種；優選地，所述的有機分散劑選自聚乙二醇類、聚丙烯酸類、聚乙烯吡咯烷酮類、聚氨酯類分散劑中的一種。
所述的有機分散助劑的添加量為無機納米粉體的0.5-15％，優選5-8％。
步驟(a)中，所述的有機溶劑為醇類，酯類，苯類、酮類、醚類中的一種。所述的醇類為甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的一種；酯類為乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一種；苯類為甲苯、二甲苯中的一種。
步驟(2)中，所述的有機塑料母粒為pe母粒、pet母粒、pvc母粒、pp母粒、pc母粒、pva母粒、abs母粒中的一種。
步驟(3)中，所述的增硬耐磨粒子在制備光學薄膜之前，需要經過120℃干燥24小時，并與白母粒經攪拌機混合30分鐘以上。
步驟(3)中，在制備這種光學薄膜過程中，具有增硬耐磨功能的塑料粒子的添加量優選不超過15％，更優選不超過10％。
所述的增硬耐磨光學薄膜，薄膜呈現無色透明高清晰，即霧度值低，一般小于1.0，同時具有高耐候性的特點。
本發明的有益效果為：本發明應用具有增硬耐磨功能的無機納米粉體和有機高分子塑料母粒共混，直接將多功能的無機納米粒子聚合在有機高分子材料里面，這樣一方面可以保持無機材料的功能性和穩定性，另一方面也可以改性有機高分子材料光學性能、機械性能、化學穩定性能等，而制備出的復合母粒可以用來方便地生產塑料板材或薄膜，而這種塑料制品具有霧度低、耐候性好等優點，可以廣泛用于建筑、汽車、船舶等領域。
附圖說明
圖1為本發明光學薄膜的三層結構示意圖；
其中：1、增強耐磨層2、高紫外阻隔層
具體實施方式
下面通過附圖和具體實施例進一步闡述本發明的技術特點。
實施例1
步驟(1)制備具有增硬耐磨功能的分散色漿。
取納米氧化硅10份，異丙醇89份，peg分散劑1份放入到不銹鋼容器中，在高速剪切分散機中以1500r/min進行預分散30分鐘；之后放入到球磨機中球磨24小時，過篩去除大顆粒，得到均勻分散的氧化硅的納米色漿。
步驟(2)
將上述制備好的納米色漿與pet母粒共混，在螺桿造粒機中加熱熔融攪拌分散，之后擠出、冷卻、造粒得到具有增硬耐磨的有機無機pet復合母粒。
步驟(3)
在制備增硬耐磨光學薄膜時，將具有增硬耐磨功能的有機無機pet復合母粒經烘箱120℃干燥24小時，與大有光pet粒子的質量添加比為5％進行混合添加，就可以得到增硬耐磨功能的pet光學薄膜。
這種增硬耐磨薄膜的結構圖詳見附圖1。
實施例2
步驟(1)制備具有增硬耐磨功能的分散色漿。
取納米氧化鋯10份，異丙醇89份，peg分散劑1份放入到不銹鋼容器中，在高速剪切分散機中以1500r/min進行預分散30分鐘；之后放入到球磨機中球磨24小時，過篩去除大顆粒，得到均勻分散的氧化鋯的納米色漿。
步驟(2)
將上述制備好的納米色漿與pet母粒共混，在螺桿造粒機中加熱熔融攪拌分散，之后擠出、冷卻、造粒得到具有增硬耐磨的有機無機pet復合母粒。
步驟(3)
在制備增硬耐磨光學薄膜時，將具有增硬耐磨功能的有機無機pet復合母粒經烘箱120℃干燥24小時，與大有光pet粒子的質量添加比為5％進行混合添加，就可以得到增硬耐磨功能的pet光學薄膜。
這種增硬耐磨薄膜的結構圖詳見附圖1。
實施例3
步驟(1)制備具有增硬耐磨功能的分散色漿。
取納米氧化鋁10份，異丙醇89份，peg分散劑1份放入到不銹鋼容器中，在高速剪切分散機中以1500r/min進行預分散30分鐘；之后放入到球磨機中球磨24小時，過篩去除大顆粒，得到均勻分散的氧化鋁的納米色漿。
步驟(2)
將上述制備好的納米色漿與pet母粒共混，在螺桿造粒機中加熱熔融攪拌分散，之后擠出、冷卻、造粒得到具有增硬耐磨的有機無機pet復合母粒。
步驟(3)
在制備增硬耐磨光學薄膜時，將具有增硬耐磨功能的有機無機pet復合母粒經烘箱120℃干燥24小時，與大有光pet粒子的質量添加比為5％進行混合添加，就可以得到增硬耐磨功能的pet光學薄膜。
這種增硬耐磨薄膜的結構圖詳見附圖1。
實施例4
步驟(1)制備具有增硬耐磨功能的分散色漿。
取納米氮化硅10份，乙酸乙酯89份，聚氨酯類分散劑分散劑1份放入到不銹鋼容器中，在高速剪切分散機中以1500r/min進行預分散30分鐘；之后放入到球磨機中球磨24小時，過篩去除大顆粒，得到均勻分散的氧化硅的納米色漿。
步驟(2)
將上述制備好的納米色漿與pet母粒共混，在螺桿造粒機中加熱熔融攪拌分散，之后擠出、冷卻、造粒得到具有增硬耐磨的有機無機pet復合母粒。
步驟(3)
在制備增硬耐磨光學薄膜時，將具有增硬耐磨功能的有機無機pet復合母粒經烘箱120℃干燥24小時，與大有光pet粒子的質量添加比為5％進行混合添加，就可以得到增硬耐磨功能的pet光學薄膜。
這種增硬耐磨薄膜的結構圖詳見附圖1。
總之，該方法制備的增硬耐磨光學薄膜，相較于普通光學基膜有非常好的增硬耐磨效果。由于無機材料的高穩定性，當無機納米粉體進過有機高分子分散劑改性之后，可以很好地與有機高分子塑料粒子兼容。此外，有機高分子材料作為保護層，可以很好地保護無機納米粉體的穩定性。本發明通過一步共擠拉伸制備的高紫外阻隔的光學薄膜可以廣泛應用于建筑、汽車等領域，制備出的光學薄膜具有透明度高，即霧度低、耐老化能力強、耐磨性好等優點。