CN101346650B - 包含热塑性有机硅嵌段共聚物的多层膜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多层膜，其包括第一聚合物材料的第一层以及第二聚合物材料的第二层。所述第一材料具有第一折射率，而所述第二材料具有小于所述第一折射率的第二折射率。在一个实施例中，所述第二材料包括聚二有机硅氧烷-聚酰胺嵌段共聚物。在另一个实施例中，所述第二材料包括聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物。

Description

包含热塑性有机硅嵌段共聚物的多层膜
相关专利申请的交叉引用
本申请要求2005年12月23日提交的美国临时申请序列号No.60/753,791的优先权，其以引用的方式并入本文。
背景技术
多层聚合物光学膜广泛用于多种用途中，包括用作反射镜和偏振片。这些膜通常具有极高的反射率，同时质轻且耐破损。种类广泛的多层膜的实例在共同转让的名称为“光学膜”(Optical Film)的美国专利No.5,882,774中有所涉及，将其以引用方式并入本文。示例性的应用包括小型电子显示器，其包括置于移动电话、个人数据助理、计算机、电视和其它器件中的液晶显示器(LCD)。
已知的多层光学膜具有由折射率不同的材料制成的交替的层。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)已被视为此类膜中的低折射率材料。PMMA通常在介于235摄氏度和250摄氏度之间的温度下被挤出。因此，其不能理想地与高折射率材料共挤出，所述高折射率材料例如有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)(其通常在最低约265摄氏度的温度下被挤出)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)(其通常在最低约270摄氏度的温度下被挤出)。
因此，仍需要与诸如PET和PEN之类的高折射率聚合物的工艺相容的低折射率材料。
发明内容
多层膜包括第一聚合物材料的第一层和第二聚合物材料的第二层。第一材料具有第一折射率，而第二材料具有小于第一折射率的第二折射率。在一个实施例中，第二材料包括聚二有机硅氧烷-聚酰胺嵌段共聚物。在另一个实施例中，第二材料包括聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物。
附图说明
图1示出了本公开的多层光学膜的一个示例性实施例。
图2示出了图1所示多层膜10中的一个层对的示例性实施例。
图3示出了对于不同的光入射角，PEN/聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物膜和完全各向同性膜的反射率。
图4示出了对于不同的光入射角，PET/聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物膜和完全各向同性膜的反射率。
图5示出了图1所示多层膜的一个示例性实施例的层厚度分布，其中厚度以纳米计。
图6示出了图5所示多层膜实施例针对0度和85度的入射角计算得到的光密度，并代表s和p-偏振光的平均反射率。
图7示出了包括一个表层的本公开的多层光学膜的第二示例性实施例。
图8示出了包括两个表层的本公开的多层光学膜的第三示例性实施例。
图9示出了包括不同材料的内层的本公开的多层光学膜的第四示例性实施例。
图10示出了0.5mm厚的聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物膜的透射(T)光谱与反射(R)光谱。
图11示出了由图10所示光谱计算得到的膜(图10示出其光谱)的折射率的实部(n)和虚部(k)。普通技术人员容易理解的是，吸收非常低从而导致k值测量有噪声。
图12示出了计算得到的、PEN/PMMA和PEN/聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物多层反射镜的透射光谱。
图13示出了计算得到的、PEN/PMMA和PEN/聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物多层反射镜的反射光谱。
尽管上述附图示出了本公开的多个示例性实施例，但是还可以想到其它的实施例。本公开以示例性而非限制性的方式示出了本发明的示例性实施例。本领域的技术人员可以设计出许多落入本发明原理的范围内及符合本发明原理的实质的其它修改形式和实施例。附图并非按比例绘制。
此外，尽管实施例和组分以标号“第一”、“第二”、“第三”等相称，但是应当理解这些描述是为了方便参考，并不意味着有顺序上的先后次序。这些描述仅是为了清楚地区别不同的实施例。
除非另外指明，否则说明书和权利要求书中使用的表示特征尺寸、量和物理特性的所有数字在所有情况下都应当理解为由术语“约”限定。因此，除非有相反的指示，否则所列的数字均为近似值，这些值可随着采用本文的教导得到的所需性质的不同而变化。
具体实施方式
本公开的典型示例性实施例包括具有两层或更多层的膜。本公开的多层膜的尤其合适的应用为光学膜。多层光学膜可用作(例如)高效反射镜和/或偏振片。与本公开结合使用的多层光学膜表现出：对入射光的吸收率相对较低，而且对离轴光线及垂直光线的反射率较高。无论所述膜是用于光的纯反射还是用于反射偏振，一般来讲，这些性质都得以保持。多层光学膜的独特性质和优点提供了设计高效光学系统(例如背光源系统)的机会，所述系统在与其它光学系统相比时表现出低的吸收损失。一些合适的应用在名称为“色移膜”(“Color shifting film”)的美国专利No.6,531,230以及名称为“透明至有色安全膜“(“Clear to coloredsecurity film”)的美国专利No.6,045,894中均有所描述，这些专利文献均以引用方式并入本文。
本公开的多层膜具有出奇高的耐剥离性。此外，在一些示例性实施例中，与其它膜相比，本公开的多层膜表现出以下优点：光学功率更高、构造更薄、颜色吸收或颜色损失更少(由于在薄膜构造中材料的体积减小)、以及紫外吸收更少。
如本专利申请中所用：
“双折射”是指在正交的x、y和z方向的折射率并非都是相同的。对于本文所述的聚合物层而言，选择轴线使得x和y轴位于层的平面内，而z轴垂直于层的平面且通常对应于层的厚度或高度。在一个面内方向的折射率大于另一个面内方向的折射率的情况下，通常选择x轴为折射率最大的面内方向，该方向有时对应于对光学膜进行取向(例如，被拉伸)的方向之一；
“色散”为折射率对波长的依赖现象；
“高折射率”和“低折射率”为相对的术语；当在关注的至少一个方向上对两个层进行比较时，面内折射率较大的层为高折射率层，而面内折射率较小的层为低折射率层；
除非另外指明，否则“折射率”是指材料在该材料的平面内对633nm的垂直入射光的折射率；
除非另外指明，否则“聚合物”是指聚合物和共聚物(即，由两种或更多种单体或共聚单体形成的聚合物，例如包括三元共聚物)，以及通过(例如)共挤或反应(例如，包括酯交换反应)形成的混溶性共混物形式的共聚物或聚合物。除非另外指明，否则聚合物可包括嵌段聚合物、无规聚合物、接枝聚合物以及交替聚合物；以及
“玻璃化转变温度”是指聚合物由玻璃态转变至橡胶态的温度，其可采用差示扫描量热法测量。
如图1所示的本公开的示例性多层膜10包括这样的多层层叠件，其具有至少两种材料的交替的层12和14。在一个实施例中，层12和14的材料为聚合物。多层膜10包括第一主表面13和第二主表面15。名称为“用于制造多层光学膜的方法(Method for making multilayeroptical films)”的美国专利No.6,827,886(其以引用方式并入本文)大体描述了可适于制备多层膜10的方法。另外，尽管膜10以及层12、14以平坦表面示出，但是膜10或层12、14或附加层的至少一个表面可以为结构化的。
高折射率层12的面内折射率n1高于低折射率层14的面内折射率n2。在每个层12与14之间的边界处，折射率的差异使得部分光线16被反射。多层膜10的透射特性和反射特性基于光的相干干涉，而光的相干干涉是由层12与14之间的折射率差异以及层12、14的厚度引起的。当层12和14的有效折射率(或针对垂直入射而言的面内折射率)不同时，相邻层12和14之间的界面形成反射表面17。界面表面17的反射功率取决于层12和14的有效折射率之差的平方(例如，(n1-n2)2)。通过增加层12和14之间的折射率差值，可得到改善的光学功率(较高的反射率)、更薄的膜(层更薄或层数更少)以及带宽更宽的应用。由此，多层膜10可作为(例如)反射偏振片或反射镜。示例性实施例中的折射率差值为至少约0.05，优选大于约0.10，更优选大于约0.20，甚至更优选大于约0.30。在一个实例中，用于高折射率层12的材料是折射率约1.65的聚酯。在一个实例中，用于低折射率层14的材料为折射率小于约1.47，更优选小于约1.44，甚至更优选小于约1.42的聚合物。
在一个实施例中，层12、14的材料本身具有不同的折射率。在另一个实施例中，层12、14中的至少一种材料具有应力诱导双折射性质，使得该材料的折射率(n)受拉伸工艺的影响。通过在单轴至双轴取向的范围内对多层膜10进行拉伸，可形成对于不同取向的平面-偏振入射光具有一定反射率范围的膜。“取向方向”为膜被拉伸的面内方向。“横向”为在膜的平面内正交于膜的取向方向的方向。
在示例性实施例中，多层膜10包括数十、数百或数千层，并且每层都可以由任何数目的不同的材料制成。决定具体层叠件所用材料的选择方式的特性取决于所需的多层膜10的光学性能。多层膜10可以包含与所述层叠件中的层一样多的材料。然而，为便于举例说明，光学薄膜层叠件的示例性实施例仅示出几种不同的材料。
在一个实施例中，由于膜厚度、挠性和经济上的原因，所以选择多层膜10中的层数使得用最少的层数来得到所需的光学性质。在诸如偏振片和反射镜之类的反射膜的情况下，层数优选少于约2,000，更优选少于约1,000，甚至更优选少于约500。
表1示出了本公开的多层膜10的几个实例的构造。表1中的每个示例性膜都是由高折射率材料和低折射率材料形成的交替的层构成的。在每个实例中，低折射率材料均为聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物。
表1
  高折射率材料   理论反射率   层数   膜厚度(密耳)   膜厚度(微米)
  PEN   99.9％   323   1.57   39.88
  PET   99.9％   663   3.11   78.99
  PEN   99％   203   1.06   26.92
  PET   99％   423   2.05   52.07
不同材料之间的边界、或者物理性质不同而化学上相同的材料之间的边界均可为突变的或渐变的。除了采用解析解法的一些简单情况之外，对于具有连续变化折射率的渐变类型的成层介质的分析通常被处理为数量极多的均匀薄层，并且所述均匀薄层具有突变的边界但相邻层的性质之间仅具有微小的变化。
多层膜10的一个实施例包括多个低/高折射率的膜层对，其中每个低/高折射率的层对的光学总厚度为设计待反射的谱带的中心波长的1/2。此类膜的层叠件通常被称为四分之一波长层叠件。对于涉及可见光波长和近红外光波长的多层光学膜，四分之一波长层叠件的设计使得多层层叠件中的每个层12和14都具有不超过约0.5微米的平均厚度。在其它示例性实施例中，不同的低-高折射率层对可以具有不同的光学总厚度，例如在需要宽带反射光学膜的情况下就可如此。
在那些需要反射膜(例如，反射镜或偏振片)的应用中，针对各种偏振态和入射面的光而言的理想的平均透射率一般取决于反射膜的预期用途。一种制造多层反射镜膜的方法为双轴拉伸多层层叠件。对于高效反射膜而言，在垂直入射的情况下，希望沿每个拉伸方向的、可见光谱区(约380至750nm)的平均透射率小于约10％(反射率大于约90％)，优选小于约5％(反射率大于约95％)，更优选小于约2％(反射率大于约98％)，甚至更优选小于约1％(反射率大于约99％)。在偏离法线约60度入射的情况下，希望可见光谱区的平均透射率小于约20％(反射率大于约80％)，优选小于约10％(反射率大于约90％)，更优选小于约5％(反射率大于约95％)，甚至更优选小于约2％(反射率大于约98％)，甚至更优选小于约1％(反射率大于约99％)。
此外，不对称反射膜(例如由非均衡双轴拉伸所得的膜)可以理想地用于某些应用。在这种情况下，对于(例如)可见光谱(约380至750nm)带宽、或者可见光谱及近红外光谱(例如，约380至850nm)带宽，可能希望沿一个拉伸方向的平均透射率小于(例如)约50％，而沿另一个拉伸方向的平均透射率可能希望小于(例如)约20％。
多层光学膜还可以被设计成作为反射偏振片工作。一种制造多层反射偏振片的方法为单轴拉伸多层层叠件。所得反射偏振片对于其偏振面平行于第一面内轴(通常沿拉伸方向)的、较宽入射角范围内的光均具有高的反射率，并且所得反射偏振片对于其偏振面平行于与第一面内轴正交的第二面内轴(通常沿非拉伸方向)的、较宽入射角范围内的光均具有低的反射率和高的透射率。通过控制每个膜的三个折射率nx、ny和nz，可获得所期望的偏振行为。
当在选择用来形成所需折射率关系的条件下加工多种材料时，这些材料可用于形成根据本发明的多层反射镜膜或偏振片。理想的折射率关系可以采用多种方式实现，所述方式包括在成膜期间或成膜之后进行拉伸(例如，在有机聚合物的情况下)、挤出(例如，在液晶材料情况下)或涂覆。在一个实施例中，层12、14中的材料具有相容的热加工范围以及类似的流变性(例如，熔体粘度)，从而使它们可以被共挤出。
适于制备用于本公开的示例性实施例的光学膜的材料包括聚合物，例如聚酯、共聚酯以及改性的共聚酯。适用于根据本公开的一些示例性光学膜的聚酯通常包含羧酸酯亚单元和二醇亚单元，并且所述的聚酯可以通过使羧酸酯单体分子与二元醇单体分子反应而形成。每个羧酸酯单体分子具有两个或更多个羧酸官能团或酯官能团，并且每个二元醇单体分子具有两个或更多个羟基官能团。羧酸酯单体分子可以全部相同，或者可以为两种或更多种不同类型的分子。这同样适用于二元醇单体分子。术语“聚酯”还包括衍生自二元醇单体分子与碳酸酯的反应的聚碳酸酯。由于聚合物材料通常会形成色散，也就是说，它们的折射率随波长的变化而变化，因此应依据所关注的具体光谱带宽来考虑是否选择所述的聚合物材料。
用于高折射率层12的一些示例性材料为晶体、半晶体、非晶体或液晶材料，包括聚合物。多种高折射率的双折射聚合物可以为非晶态。尽管结晶性可以有助于保持取向膜的双折射，但是如果(例如)聚合物膜的玻璃化转变温度远远高于其最大使用温度，则取向的非晶态聚合物膜也将保持双折射。用于高折射率层12的合适的材料的具体实例包括：聚萘二甲酸亚烷基二醇酯(例如，PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PPN(聚萘二甲酸丙二醇酯)、PBN(聚萘二甲酸丁二醇酯)和PCN(聚萘二甲酸-1，4-环己二甲酯)、PHN(聚萘二甲酸己二酯))及其异构体(如2，6-、1，4-、1，5-、2，7-和2，3-PEN)，聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯(如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PPT(聚对苯二甲酸丙二醇酯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)和PCT(聚对苯二甲酸-1，4-环己二甲酯)、PHT(聚对苯二甲酸己二酯))，聚酰亚胺(如聚丙烯酰亚胺)，聚醚酰亚胺，无规聚苯乙烯，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸酯(如聚甲基丙烯酸异丁酯、聚甲基丙烯酸丙酯、聚甲基丙烯酸乙酯以及聚甲基丙烯酸甲酯)，聚丙烯酸酯(如聚丙烯酸丁酯和聚丙烯酸甲酯)，间规立构聚苯乙烯(sPS)，间规立构聚-α-甲基苯乙烯，间规立构聚二氯苯乙烯，任何这些聚苯乙烯的共聚物和共混物，纤维素衍生物(如乙基纤维素、乙酸纤维素、丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素和硝酸纤维素)，聚亚烷基聚合物(如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚异丁烯和聚(4-甲基)戊烯)，聚砜，聚醚砜，聚丙烯腈，聚酰胺，环氧树脂，聚醋酸乙烯，聚醚酰胺，离聚物树脂，弹性体(如聚丁二烯、聚异戊二烯和氯丁橡胶)以及聚氨酯。以下共聚物也是适合的，所述共聚物例如有：PEN、PBN、PPN、PCN、PHN、PET、PBT、PPT、PCT、PHT的共聚物(如，2，6-、1，4-、1，5-、2，7-和/或2，3-萘二甲酸或其酯与下列物质的共聚物，所述物质为：(a)对苯二甲酸或其酯；(b)间苯二甲酸或其酯；(c)邻苯二甲酸或其酯；(d)烷烃二醇；(e)环烷二醇(如环己烷二甲醇)；(f)烷烃二羧酸；和/或(g)环烷二羧酸(如环己烷二羧酸))，聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯共聚物(如对苯二甲酸或其酯与下列物质的共聚物，所述物质为：(a)萘二甲酸或其酯；(b)间苯二甲酸或其酯；(c)邻苯二甲酸或其酯；(d)烷烃二醇；(e)环烷二醇(如环己烷二甲醇)；(f)烷烃二羧酸；和/或(g)环烷二羧酸(如环己烷二羧酸))，以及苯乙烯共聚物(如苯乙烯-丁二烯共聚物和苯乙烯-丙烯腈共聚物)，4，4’-联苯甲酸和乙二醇的共聚物。另外，每个单独的层可以包含两种或更多种上述聚合物或共聚物的共混物(如sPS与无规聚苯乙烯的共混物)。所描述的coPEN还可以为颗粒的共混物，其中至少一种组分为基于萘二甲酸的聚合物，而其它组分为其它聚酯或聚碳酸酯，例如PET、PEN或coPEN。
在本公开的一个示例性实施例中，用于层14的低折射率材料为热塑性聚二有机硅氧烷-聚酰胺嵌段共聚物(其中聚酰胺组分可以为对苯二甲酰乙二胺、己二酰己二胺、癸二酰丁二胺或任何其它已知的聚酰胺)。在本公开的一个示例性实施例中，用于层14的低折射率材料为聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物，其在2005年12月23日提交的美国专利申请序列号No.11/317,271中有进一步的描述，该专利文献的全文以引用方式并入本文。聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物具有多个草酰氨和氨基草酰氨基团(例如，草酰氨基团可为氨基草酰氨基团的一部分)。与多种已知的聚二有机硅氧烷-聚酰胺共聚物相比，聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺共聚物可包含含量相对较高的聚二有机硅氧烷链段。聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺共聚物通常可经受高达250℃或更高的高温而无明显降解。
在一个实施例中，提供了包含至少两个如化学式I所示的重复单元的共聚材料。
Figure S2006800490004D00091
在该化学式中，每个R1独立地为：烷基；卤代烷基；芳烷基；烯基；芳基或者用烷基、烷氧基或卤素取代的芳基。每个Y独立地为亚烷基、亚芳烷基或其组合。下标n独立地为0至1500的整数，下标p为1至10的整数。基团G为其残余单元相当于化学式为R3HN-G-NHR3的二胺减去两个-NHR3基团(即氨基)而得到的二价基团，其中R3为氢、烷基，或者R3与G和N(R3与之连接的N)一起形成杂环基团。每个基团B独立地为共价键、4至20个碳的亚烷基、亚芳烷基、亚芳基或其组合。当每个基团B均为共价键时，化学式I所示的聚二有机硅氧烷-聚酰胺嵌段共聚物被称为聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物。每个星号都表示所述的重复单元与另一个基团(例如，另一个重复单元)相连接的位置。
此类聚二有机硅氧烷-聚酰胺嵌段共聚物在较宽的加工温度范围内是热稳定的，并且还可以被制成具有较宽范围的粘度。示例性的聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物在633nm处的折射率为约1.41，其有利地低于大多数聚合物材料的折射率。另外，聚二有机硅氧烷-聚酰胺嵌段共聚物对多种共挤出聚合物表现出高的粘附性。此外，聚二有机硅氧烷-聚酰胺嵌段共聚物可被高度延展或可被高度拉伸，这是因为它们可以被拉伸至较高的程度而不会使光学性质发生明显的劣化或改变。对于每种应用，考虑到诸如熔体粘度、热稳定性和粘附性之类的性质的相容性(尤其是加工所需的纵向取向和/或拉幅操作期间的性质的相容性)，选择合适的聚二有机硅氧烷-聚酰胺嵌段共聚物与所选的高折射率材料组合成对。硬链段含量为约1％至约10％的聚二有机硅氧烷-聚酰胺嵌段共聚物尤其适合，因为其为热塑性弹性体：在环境条件下为固体，然而在高温下能够软化或流动。本文中，术语“硬链段”是指有机酰胺嵌段和端基。聚酰胺残基为聚酰胺减去-NHR3而形成的基团。聚二有机硅氧烷残基通过酰胺键连接到聚酰胺残基上。
用于低折射率层14的聚二有机硅氧烷-聚酰胺嵌段共聚物的理想的材料性质包括，例如：(1)各向同性或负双折射，(2)热稳定性(在至少约250摄氏度下能稳定约1小时)，(3)加工温度(约室温至约300摄氏度，假定粘度已被适当设计)与高折射率层12的材料的加工温度相容，(4)紫外稳定性或紫外防护性，(5)透明度高(例如，在所关注的波长范围内表现为高透射及低吸收)，(6)玻璃化转变温度低(在这种情况下，为-120摄氏度)，(7)有利于与高折射率层12的材料的粘度相匹配的粘度，以确保共挤出和流动稳定性，(8)与高折射率层12具有良好的层间粘附性，(9)光色散程度低，(10)与高折射率层12具有良好的z折射率匹配性，(11)可拉伸性(例如，可被取向而不产生双折射的能力)，以及(12)抗刮擦及抗磨损性。
由于聚二有机硅氧烷-聚酰胺嵌段共聚物可被制成具有一定范围的折射率，因此应当理解，具有较高折射率并满足本文所列出的用于高折射率层聚合物的所有其它需求的聚二有机硅氧烷-聚酰胺嵌段共聚物可用作高折射率层12的材料。
多层膜10中的聚合物层12和14间的界面剥离通常可利用聚合物相互作用的知识预测。聚合物相互作用可利用文献中公开的聚合物溶解度参数来计算。该方法涉及计算给定聚合物对的内聚性，其被称作内聚能，Eco。
可利用给定聚合物的重复单元，借助于Fedors的基团贡献法计算该聚合物的内聚能。
其中Eo，i和n分别为聚合物的重复单元中每种官能团的摩尔内聚能和数目。
摩尔体积V同样通过基团贡献法如下计算，
Figure S2006800490004D00111
其中Vi为重复单元中每种官能团的摩尔体积。
将内聚能与摩尔体积相结合，可计算出给定聚合物的溶解度参数δ，
Figure S2006800490004D00112
由两种聚合物的溶解度参数，可计算这两种聚合物的弗洛里-赫金斯(Flory-Huggins)相互作用参数，
Figure S2006800490004D00113
其中Vref为参比体积；R为气体常数；T为温度，单位为K。
理想的是，可混溶的聚合物对具有相同的溶解度参数，由此x值非常接近于零。与此形成对比的是，如果两种聚合物的溶解度参数极不相同，则相互作用参数将显著大于零。通过比较不同聚合物对的相互作用参数，通常可预测聚合物相互作用的理论强度。
通过理论计算，层14中所包含的聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物与层12中所包含的诸如PET或PEN之类的聚酯组合成对的多层膜10具有比其它聚合物对更高的相互作用参数(～2.2)。这在理论上表明多层膜10在材料之间具有薄的界面。因此，会预料到此类多层膜10往往表现出弱的层间粘附性并因此易于剥离。
然而，在实践中，本公开的经浇铸和取向的多层膜10已表现出不符合理论预测的出奇高的层间粘附力值和耐剥离性。在一个实例中，利用中试规模的共挤出生产线制造3层构造的膜。挤出温度取决于材料的粘度。对PET、PMMA和聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物选择约530°F(277℃)的加工温度。由于PEN的熔点较高，因此在540°F(282℃)下挤出PEN。对于PET，模具和分流器在530°F(277℃)下运行；对于PEN，模具和分流器在540°F(282℃)下运行。将6英寸(15.2cm)宽的挤出物在冷却辊上骤冷并收集30密耳(0.76mm)的浇铸料片。利用剥离测试仪以90度的剥离角度和60英寸/秒的剥离速度进行剥离测试。在一个样品中，在层14中含有聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物而在层12中含有PET的三层浇铸膜10表现出的平均剥离强度为约1280g/英寸。相比之下，含有PMMA和PEN的三层浇铸膜表现出的平均剥离强度为约18g/英寸。
在另一个样品中，3层浇铸料片随后在双轴拉伸机(KARO IV，由德国Siegsdorf的布鲁克纳公司(Bruckner)制造的市售可得的仪器)上拉伸。对于PEN/PMMA浇铸料片，拉伸温度为130℃；对于PET/聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物浇铸料片，拉伸温度为95℃。对于这两个体系，拉伸比均为3X3，拉伸速度均为100-150％/秒。用剥离测试仪以90度的剥离角度和60英寸/秒的剥离速度对这些取向膜进行剥离测试。层14中含有聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物而在层12中含有PET的取向(拉伸)的三层膜10表现出的平均剥离强度为约100g/英寸。与此形成对比的是，含有PMMA和PEN的取向(拉伸)的三层膜表现出的平均剥离强度为约30g/英寸。
尽管申请人不希望受任何具体理论的约束，但一个可能的解释为：尽管界面尺寸受相互作用参数的控制，但粘附性的测量结果是几种类型的力的复杂组合。所测粘附力的一个贡献因素为发生在分子之间的化学键合或相互作用。例如，共价键、氢键和范德华力包括在内。在相当惰性的低折射率树脂的情况下，预计这种贡献很小。第二个贡献因素为物理因素：例如，缠结，其与可混溶性相关。
多层之间的粘附力的第三个贡献因素为剥离或界面断裂期间的能量损耗。参见名称为“低玻璃化转变温度的多层光学膜(Low Tg MultilayerOptical Films)”的美国专利申请公开No.2003-0072931-A1，该文献以引用方式并入本文。失效期间体系损耗的能量越多，剥离力就越高。在这些低折射率树脂的情况中，聚合物的粘弹性本质是重要的。聚二有机硅氧烷-聚酰胺嵌段共聚物中聚二有机硅氧烷链段的玻璃化转变温度(-120℃)低于诸如PMMA之类的其它低折射率树脂的玻璃化转变温度(110℃)。极低的玻璃化转变温度使韧/脆性转变移至较低温度。因此，聚二有机硅氧烷-聚酰胺嵌段共聚物在受到外部冲击时往往发生粘弹性变形而非脆性断裂。这将得到改善的性质，例如高的抗撕裂、抗刺穿、抗剥离、抗压印和抗冲击性。
另外，聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物在挤出和热定形过程中所涉及的温度下发生热转变。聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物最初离开挤出机时，显示出对其它聚合物具有高的粘附力值，在90℃下拉伸时该值稍微下降。可能是在此类拉伸的温度下，出现相分离的硬链段(酰胺部分)为不可移动的，从而引起一些应变。然而，如表2所示，在较高温度下进行热定形会造成退火或应变消散，从而再次导致剥离力较高。另外，尽管酰胺含量非常低，但是在酰胺键、端基以及诸如PET之类的聚合物中的潜在酯键之间可能有一些氢键；该氢键对较高的粘附力贡献较小。术语“氢键”是指强极性键(例如，O-H或N-H)中的氢与相邻分子中或另一个官能团中的小的电负性原子(例如，氟、氧或氮)的孤对电子之间的静电相互作用。这些相互作用的最佳点发生在温度(可动性)使得这些基团彼此缔合的情况下。在一个实施例中，将基于PET的3层取向多层膜10在高温下热定形一段时间以改善尺寸稳定性。取向的PET和聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物多层膜10在不同的热定形温度和时间下的剥离结果总结于下表中：
表2：PET和聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物的热定形膜的剥离结果
  热定形温度   热定形时间   剥离(g/英寸)
  95℃   10秒   193
  95℃   30秒   235
  95℃   60秒   183
  105℃   10秒   176
  105℃   30秒   155
  105℃   60秒   300
  115℃   10秒   303
  115℃   30秒   399
  115℃   60秒  320
当多层膜10用作光学膜时，其通常较薄。合适的膜可具有不同的厚度，但在示例性实施例中，它们的厚度小于约15密耳(约380微米)，更通常小于约10密耳(约250微米)，并且优选小于约7密耳(约180微米)。取决于应用，合适的多层膜10可以薄至约0.5密耳(约12.7微米)或更薄，或者厚至约15密耳(约381微米)或更厚。此外，光学膜在加工期间通常经历多种弯曲和卷绕步骤，因此在本公开的示例性实施例中，多层膜10优选为挠性的。
如上文讨论的那样，获得不同折射率(以及由此形成的多层膜10的光学特性)间的所需关系的能力受到用于制备多层膜10的加工条件的影响。在使用可通过拉伸进行取向的有机聚合物的情况下，所述膜通常如下制备：将各种聚合物共挤出从而形成多层膜10，随后通过在选定的温度下进行拉伸来对膜10进行取向，然后任选地在选定的温度下进行热定形。作为另外一种选择，挤出和取向步骤可以同时进行。在制造偏振片的情况下，膜10基本上沿一个方向进行拉伸(单轴取向)，而在制造反射镜膜的情况下，膜10基本上沿两个方向进行拉伸(双轴取向)，该拉伸可以同时或依次进行。
在不同的加工实施例中，可以使多层膜10在拉伸方向的横交方向上进行尺寸松弛，使得在拉伸方向的横交方向上尺寸自然缩短(等于拉伸比的平方根)；可以约束多层膜10以限制在拉伸方向的横交方向上尺寸发生任何实质性改变；或者可以在拉伸方向的横交维度上主动拉伸多层膜10。例如，多层膜10可以用长度取向机沿纵向方向进行拉伸，或者用拉幅机沿宽度方向进行拉伸。
选择预拉伸温度、拉伸温度、拉伸速率、拉伸比、热定形温度、热定形时间、热定形松弛以及拉伸方向的横交方向上的松弛，从而得到具有理想的折射率关系和物理尺寸的多层膜10。这些变量彼此相关；因此，例如，如果与(例如)相对低的拉伸温度相结合，则可采用相对低的拉伸速率。一般来讲，在示例性实施例中，在拉伸方向上选择为约1∶2至约1∶10(更优选约1∶3至约1∶7)的拉伸比，在拉伸方向的正交方向上选择为约1∶0.2至约1∶10(更优选约1∶0.5至约1∶7)的拉伸比。
反射镜膜(其中需要反射镜反射各种入射角的光)的应用可受益于在反射镜构造中使用双折射材料。参见美国专利No.5,882,774，该专利文献以引用方式并入本文。例如，如果高折射率层12的材料为双轴取向的聚酯，则在对该聚酯进行取向后在厚度方向(Z-方向)上产生的低折射率显示出消除了p-偏振光的布鲁斯特角，前提条件是高折射率层12的材料在厚度方向上的折射率(nz)等于或小于低折射率层14的材料在厚度方向上的折射率。图2示出了图1所示的多层膜10中的一个层对的示例性实施例。在所示出的实施例的一个实例中，高折射率层12由厚度方向上的折射率为约1.49的双折射材料制成，所述材料例如有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)(面内折射率为1.65)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)(面内折射率为1.75)。在该实例中，低折射率层14由折射率通常小于1.45的各向同性聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物制成，并且在优选的实施例中其折射率为约1.41。在该实例中，布鲁斯特角的条件没有被消除，但反射率随入射角而降低的程度仍远小于完全由各向同性的材料构造成的反射镜的反射率随入射角降低的程度。为简单起见，示出了光线16在两层12、14的单个界面17上的反射。而多层膜10层叠件的光密度将与添加到层叠件中的层对的数目成比例增加。单个层对如图2所示。
图3示出了对于不同的光入射角，PEN/聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物膜和完全各向同性膜的反射率。PEN/聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物界面对p-偏振光的反射率由图3中的上方曲线示出。折射率为1.75和1.41的两种各向同性材料的界面的反射率由下方曲线示出，以用于比较。随着入射角的增大，完全各向同性材料的界面的反射率急剧降低。PEN/聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物界面的反射率在入射角为90度时降低至其在垂直入射时的反射率值的约60％。
图4示出了对于不同的光入射角，PET/聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物膜和折射率为1.65和1.49的完全各向同性膜的反射率。对于PEN/聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物膜，其在入射角为90度时的反射率降低至其在光垂直入射时的反射率值的约50％。当外推至多层层叠件的性能时，这些曲线将与所添加的层的数目成正比。必须对光密度(即，-LOG(1-R)或-LOG(T))进行比较。如果材料的吸收值低，则可假定T＝1-R。因此，对于由PET和聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物制成的反射镜，在p-偏振光的入射角为90度的情况下，-LOG(T)值将为p-偏振光的入射角为0度情况下-LOG(T)值的50％。例如，如果反射镜对于垂直入射的p-偏振光的反射率为99％，则对于切线入射的p-偏振光的反射率将降低至90％。由于对s-偏振光的反射率高于99％，所以切线入射条件下的总反射率(s和p-偏振光)＞95％。由于在空气界面处的表面反射率在这些角度下也非常高，因此实际测量的反射率将高于这种计算得到的内反射率。
这些使用多层膜10的反射镜的高角度性能可通过添加更多被调整成反射高角度的光的层而得到改善。随着入射角的增大，多层介质反射镜的反射光谱移至较低波长处。因此，为了反射所有角度的(例如)可见光，在一个实施例中此类反射镜具有反射垂直入射的近红外光的层。在以高角度入射的情况下，光谱的红外部分移位而覆盖部分可见光谱。因此，在一个实施例中，仅在高角度时覆盖指定光谱的光谱部分需要增加使用额外的层。
在另一个实施例中，包括本公开的多层膜10的反射镜可与其它不呈现布鲁斯特角或者布鲁斯特角较大的多层反射镜组合。光谱中低角度部分的光可主要由多层膜10反射，而高角度入射部分的光可由不呈现布鲁斯特角的反射镜反射。此类反射镜的实例为PEN/PMMA和PET/coPMMA多层反射镜。
在多层膜10的一个示例性实例中，利用4x4薄膜光学建模公式计算275层层叠件的反射率，其中所述层叠件由交替的、作为高折射率层12的PEN层与作为低折射率层14的聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物层形成，并且所述建模公式在R.M.A.Azzam和N.M.Bashara的“椭圆偏光法和偏振光”(Ellipsometry and Polarized Light)(Elsevier，阿姆斯特丹，1987)中有所详述。假定PEN在633nm下的折射率为1.74，并假定聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物在633nm下的折射率为1.41。形成一定的层厚度分布，使得反射镜对可见光谱内所有角度的光都会产生充分地反射。图5示出了层厚度分布，其中厚度以纳米计。空心符号(下方的线)代表聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物层。上方的线代表PEN层。将所有PEN层和聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物层均设计成层厚度在整个层叠件内为具有线性梯度的1/4λ。如图5所示，该实例的多层膜10的每个单独的层12、14都具有不同的厚度以便反射不同波长的光。在一个示例性实施例中，多层膜10反射波长范围为约400nm至约900nm的光。
图6示出了图5所示的多层膜实施例针对0度和85度的入射角计算得到的光密度，并代表s和p-偏振光的平均反射率。层叠件计算考虑了折射率色散并且折射率色散有助于增加蓝光的反射率。在红外光区内，垂直入射的光的反射率极高，但是在85度时，由于该角度接近于布鲁斯特角而使得反射率有所减少。光谱中蓝光部分的反射率保持较高，这是由于当光接近PEN的吸收边缘380nm时PEN对其折射率增大。这种多层层叠件设计方式的平均光密度为约3.0(约99.9％R)，这表明可以用这种材料组合制造对于从任何方向入射的光均具有极高反射率的反射镜。在这些计算中，假定PEN的x折射率和y折射率相等，并且还假定聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物的x折射率和y折射率相等。
合适的多层膜10还可以采用以下技术制备，所述技术例如有旋涂(例如，Boese等人，J.Polym.Sci.：Part B，30：1321(1992)对双折射聚酰亚胺的描述)和真空沉积(例如，如Zang等人，Appl.Phys.Letters，59：823(1991)对晶体有机化合物的描述)；真空沉积技术尤其可用于晶体有机化合物与无机材料的某些组合。
多层膜10的外观和/或性能可以通过引入附加层来改变，所述附加层例如有主表面上的表层、与表层邻接的下表层、或者膜层层叠件内的内边界层或保护性边界层(PBL)。图7示出了具有单个表层20的多层膜18。参见图1，图7中的多层膜18类似于图1中的多层膜10，但是增加了位于第一主表面13上的表层20。图8示出了具有两个表层20、24的多层膜22。参见图1，图8中的多层膜22类似于图1中的多层膜10，但是增加了分别位于第一主表面13和第二主表面15上的表层20、24。图9示出了具有内层28的多层膜26。参见图1，图9中的多层膜26类似于图1中的多层膜10，但是增加了位于层12、14的层叠件内的内层28。
每个层12、14通常不超过约1μm厚，并且可以具有约400nm或更小的厚度。然而，较大的厚度可以用于本公开的一些示例性实施例中。每个层12、14可具有相同的厚度。作为另外一种选择，多层光学膜10可包括厚度不同的层12、14以增加反射波长范围。每个附加层20、24和28的厚度通常为单独的层12、14的至少四倍、通常为至少10倍，并且可以为至少100倍。而且，较小的厚度可以用于本公开的一些示例性实施例中。但是，此类附加层20、24和28不应不当地损害多层膜18、22、26涉及的应用所需的光学性质。可以改变层数以及多层膜10、18、22和26中每层的厚度，从而制得具有特定需要的厚度及光学性能水平的多层膜10、18、22和26。
可以在成膜时通过共挤出或者以单独的涂覆步骤或单独的挤出步骤来并入表层20、24和内层28，或者可以在后期(例如)通过将表层20、24涂覆或层叠到预制的膜上来将表层20、24和内层28施加到成品膜中。附加层20、24和28的总厚度通常为多层膜18、22和26总厚度的约2％至约50％。
附加层或涂层的实例在名称均为“具有附加涂层或附加层的多层聚合物膜(Multilayer Polymer Film with Additional Coatings  orLayers)”的美国专利No.6,368,699和6,459,514(两者均以引用方式并入本文)、以及Neavin等人的名称为“用于制造多层光学膜的装置(Apparatus for Making Multilayer Optical Films)”的美国专利No.6,783,349(以引用方式并入本文)中有所描述。可以与多层膜10结合的涂层或层的非限制性列举的例子在以下实例中有更详细的描述。
可以选择附加层20、24和28的组成，以便(例如)：在加工期间或加工之后保护层12、14的完整性；增加多层膜10的机械特性或物理特性；或者增加多层膜10的光学功能性。诸如抗静电添加剂、紫外线吸收剂(UVA)、受阻胺光稳定剂(HALS)、染料、着色剂、颜料、抗氧化剂、增滑剂、低粘附性材料、导电材料、耐磨材料、光学元件、尺寸稳定剂、粘合剂、增粘剂、阻燃剂、磷光材料、荧光材料、纳米微粒、防涂鸦剂、防露水剂、承重剂(load bearing agent)、硅酸盐树脂、光漫射材料、光吸收材料以及光增白剂之类的功能性组分可以包括在所述这些层中，优选地是使它们基本上不干扰所得产品的所需的光学或其它特性。在一些示例性实施例中，一个或多个附加层20、24和28可以为或者可以包括漫射体，例如粗糙的、不光滑的或结构化的表面、珠状漫射体或包括有机和/或无机粒子的漫射体、或者任何数目的这些漫射体或任何漫射体的组合。以上所列出的功能性组分还可以被掺入到聚二有机硅氧烷-聚酰胺嵌段共聚物层或层12、14中，前提条件为这样掺合不会不利地影响层的任何光学需求至所不期望的程度。
在一个实例中，表层20、24用来协助挤出后处理；例如，防止膜粘到热辊或拉幅机夹具上。在另一个实施例中，添加表层20、24以便赋予多层膜18、22以理想的阻隔性质。例如，可以将阻隔膜或阻隔涂层作为表层20、24或者作为表层20、24的组分添加，从而改变多层膜18、22的液体(例如，水或有机溶剂)透过性或气体(例如，氧气或二氧化碳)透过性。
还可以添加表层20、24以赋予或改善所得多层膜18、22的耐磨性。例如，可以使用包括嵌入聚合物基质中的硅石颗粒的表层20、24。在另一个实施例中，表层20、24可以包括耐磨涂层。耐磨涂层或硬涂层的实例包括丙烯酸硬涂层，例如Acryloid A-11和Paraloid K-120N，可得自罗门哈斯公司(Rohm&Haas)；氨基甲酸酯丙烯酸酯，例如在美国专利No.4,249,011(其以引用方式并入本文)中描述的那些，以及可得自沙多玛公司(Sartomer Corp.)的那些；以及氨基甲酸酯硬涂层，例如由脂肪族聚异氰酸酯(例如，Desmodur N-3300，可得自迈尔思公司(Miles，Inc.))与聚酯(例如，Tone Polyol 0305，可得自联合碳化物公司(UnionCarbide))反应所得的那些。
还可以添加表层20、24以赋予或改善所得多层膜18、22的抗刺穿和/或抗撕裂性。在选择用于抗撕裂层的材料中要考虑的因素包括断裂伸长率、杨氏模量、撕裂强度、对内层的粘附性、所关注的电磁带宽内的透射率和吸收率、光学透明度或雾度、作为频率函数的折射率、纹理和粗糙度、熔体热稳定性、分子量分布、熔体流变性和共挤出性能、表层和光学层中材料间的可混溶性以及相互扩散速率、粘弹性响应、拉伸条件下的松弛和结晶行为、使用温度下的热稳定性、耐候性、粘附到涂层上的能力以及对多种气体和溶剂的渗透性。可以在制造过程中将抗刺穿或抗撕裂表层施加到多层膜10上，或者在制造之后将抗刺穿或抗撕裂表层涂覆或层叠到多层膜10上。在制造过程中(例如，通过共挤出工艺)将这些层粘附到多层膜10上提供了使多层膜10在制造过程中受保护的优点。
在一个实例中，附加层20、24和28包含在一个或多个所选的光谱区域内有吸收的染料或颜料。示例性的所选光谱区域可以包括部分或全部的可见光谱以及紫外光谱和红外光谱。如果所有可见光谱的光被吸收，则层看起来是不透明的。可以选择用于层20、24和28的材料以改变被多层膜18、22和26透射或反射的光的外观颜色。这些材料还可以用于增补膜的性质，尤其是在膜透射一些频率的光而反射其它频率的光的情况下尤其如此。在另一个实施例中，在覆盖表层20、24中使用紫外吸收材料是尤其理想的，因为其可以用于保护当暴露于紫外线辐射时有时可能会不稳定的内层12、14和28。在一个实施例中，将荧光材料掺合到层20、24和28中。荧光材料吸收光谱紫外区域内的电磁能并在可见区域内再发射。
包括压敏粘合剂在内的粘合剂形成了可以作为表层20、24施加到多层层叠件上的另一类理想材料。一般来讲，在打算将多层膜18、22稍后层叠到诸如玻璃基底或金属基底之类的另一种材料上时，可施加压敏粘合剂。另外，可将层14中的聚二有机硅氧烷-聚酰胺配制成包含增粘剂的粘合剂组合物，例如压敏粘合剂和热活化粘合剂。包含聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺的此类粘合剂组合物在2005年12月23日提交的共同未决的美国专利申请序列号No.11/317,602中有所描述，该专利文献的全文以引用方式并入本文。
可以被掺入表层20、24中的另一种材料为增滑剂。增滑剂将使得多层膜18、22在加工过程期间较容易处理。通常，增滑剂用于反射镜膜，而非用于旨在透射部分照射到其上的光的膜。包含增滑剂的一侧通常为打算层叠到支承基底上的一侧，以防止增滑剂增大与反射相关的雾度。
源自表层20、24的多个优点也可以由多层膜26中的类似的内层28(例如图9中所示的那种)得到。因此，关于表层20、24的上述讨论也适用于内层28。此外，尽管示出了一个内层28，但是可以想到在根据本公开的多层膜26中可以使用多个内层28。
其它附加层20、24和28包括含有全息图象的层、全息扩散片或其它漫射层。上文描述了可施加到多层膜层叠件上以改变其性质的各种层的实例。一般来讲，可以添加任何附加层，其通常提供与层12、14中的那些性能不同的机械、化学或光学性能。另外，聚二有机硅氧烷-聚酰胺嵌段共聚物材料本身可以用于多层膜10以及其它膜上的表层或其它层中。这些应用在2005年12月23日提交的美国专利申请序列号No.60/753,857中、以及与本专利申请同一天提交的代理人案卷号为61495US003的共同未决的专利申请中有进一步的描述，所述专利申请的全文以引用方式并入本文。
此外，不同材料的层可以被布置在层叠件中，以及一个或两个主表面上。
在图7所示的示例性实施例中，附加层20可以为吸收或二向色性偏振片层，如在(例如)Ouderkirk等人的名称为“光学偏振片(OpticalPolarizer)”的美国专利No.6,096,375中所述，该专利以引用方式并入本文。在一些此类构造中，二向色性偏振片的透射轴与反射偏振片的透射轴对齐。
测试方法
硬度测试
根据针对橡胶特性-硬度计硬度的ASTM D2240-5标准测试方法测量肖氏硬度A。该测试方法基于当特定类型的压头在指定条件下受力进入材料中时的穿透程度。压痕硬度与穿透程度成反比并且取决于材料的弹性模量和粘弹性行为。
确定当量重量的滴定方法
将10克(精确称量)如化学式II所示的前体化合物加入到广口瓶中。向其中加入大约50克THF溶剂(未精确称量)。用磁力搅拌棒混合器混合广口瓶内容物直至混合物均匀。计算前体的理论当量重量并随后添加其量为所述当量数的3至4倍(精确称量)的N-己胺。将反应混合物搅拌最少4小时。添加溴酚蓝(10至20滴)并将内容物混合直至均匀。用1.0N(或0.1N)的盐酸滴定混合物至黄色滴定终点。前体的当量数等于加入到样品中的N-己胺的当量数减去滴定期间加入的盐酸的当量数。所述当量重量(克/当量)等于前体的样品重量除以前体的当量数。
聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物的特性粘度(IV)
用Canon-Fenske粘度计(型号No.50 P296)在30℃下测量该聚合物的浓度为0.2g/dL、温度为30℃的四氢呋喃(THF)溶液的平均特性粘度(IV)。发现，在浓度为0.1至0.4g/dL时，本发明的材料的特性粘度基本与浓度无关。平均特性粘度为3次或多次操作的平均值。用于确定平均特性粘度的任何变量在具体实例中列出。
以下实例描述示例性多层膜10：
实例1
如下制备聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物(有机硅聚酰胺聚合物)：用热气枪和抽气器使圆底烧瓶中的10.00克5k有机硅二胺(1.0当量的分子量为5200、二胺量为0.0019摩尔的聚二甲基硅氧烷二胺，其按照美国专利号5,214,119所述制备，该专利文献以引用方式并入本文)脱气。随后加入44.8克四氢呋喃(THF)。接下来，在环境条件下将0.9773克草酸三氟乙酯(分子量＝254.09；2.0当量；0.0038摩尔)滴入到混合物中。将0.2235g蒸馏的己二胺(分子量＝116.21；1.0当量；0.0019摩尔)于1ml的THF中稀释；用吸移管将该混合物以相当快的稳定的滴速加入到烧瓶中。在环境条件下将所得混合物搅拌几分钟。对反应物取样并证实该反应已进行至高度聚合的程度。浇铸样品并通过干燥形成透光的强弹性材料膜。
将该样品的一部分以50重量％的固含量溶解于由50重量％甲乙酮和50重量％异丙醇构成的溶剂共混物中。
PET/有机硅聚酰胺/PET膜如下构造：
1)将两片4英寸X4英寸的30密耳浇铸料片PET膜切割成一定尺寸。
2)接下来，用漆刷将固含量为50％的有机硅聚酰胺聚合物的甲乙酮/异丙醇共混物溶液施用到每个浇铸料片PET膜的一侧上。使这些经涂覆的膜风干。
3)将浇铸料片膜的被涂覆侧彼此接触放置，并在200°F(93℃)、压力为5000磅/平方英寸的条件下放置30秒。
4)随后将该压制的样品夹到85℃的实验室双轴膜拉伸机上。接下来将膜于95℃加热30秒，并以20％/秒的速度拉伸至3∶1的均衡双轴拉伸比。
将样品从拉伸机上取下后，目视观察该样品时发现，有机硅聚酰胺极佳地铺展(厚度均匀的连续的层)于PET膜层之间。另外证明，有机硅聚酰胺/PET界面具有显著的粘合强度。
实例2
将草酸二乙酯(241.10克)加入配备有机械搅拌器、加热套、氮气入口管(具有旋阀)和出口管的3升的3颈树脂烧瓶中。用氮气吹扫烧瓶15分钟，并在搅拌下缓慢加入5k PDMS二胺(平均分子量为约5,000克/摩尔的聚二甲基硅氧烷二胺，其按照美国专利号5,214,119中所述的方法进行制备，该专利文献以引用方式并入本文)(2,028.40克，分子量＝4,918)。在室温下经过8小时之后，为反应烧瓶装配蒸馏接头和接受器，将内容物在真空(1托)下搅拌并加热至150℃，持续4小时，直至再不能收集到馏出液为止。将残留的液体冷却至室温，得到2,573克草酰氨基酯封端的产物。对透光的流动性液体所做的气相色谱分析表明未残留可检测量的草酸二乙酯。测定分子量，通过1H NMR测定的分子量＝5,477克/摩尔，通过滴定测得的当量重量为2,573克/摩尔和2,578克/摩尔。
将793.20g上述制备的5k乙基草酰氨基丙基封端的聚二甲基硅氧烷(793.20g，滴定分子量＝5183)加入配备有机械搅拌器、加热套、氮气入口管(具有旋阀)和出口管的3升的3颈树脂烧瓶中。用氮气吹扫烧瓶15分钟，加入己二胺(17.48克)。在氮气气氛下对所得混合物进行机械搅拌并将其加热至150℃，持续3.5小时。将粘性的熔融产物倒入玻璃盘中，并使其冷却，得到有机硅聚乙二酰胺产物，其为肖氏硬度A为59的透光的强弹性材料片。随后将该聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物树脂片研磨成细颗粒。
接下来通过共挤出工艺将该聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物树脂并入3层膜中。所述挤出工艺如下进行：1.5英寸戴维斯-标准(Davis-Standard)单螺杆挤出机用干燥的称为DMT透明体(可得自3M公司)的标准PET树脂(0.60IV)为三层模具/分流器的底(冷却辊侧)层供料。25mm的贝尔斯托夫(Berstorff)双螺杆挤出机用于为模具的中间层供料，且聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物树脂被进料至该挤出机中。1英寸戴维斯-标准单螺杆挤出机用干燥的称为DMT透明体(可得自3M公司)的标准PET树脂(0.60IV)为三层模具的顶层供料。选择约530°F(277℃)的挤出加工温度用于PET和聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物材料。使6英寸(15.2cm)宽的挤出物在冷却辊上骤冷并收集30密耳(0.76mm)的浇铸料片。如本文先前所述，可获得优异的成膜性及层间粘附性。
实例3
将3675.4克5k乙基草酰氨基丙基封端的聚二甲基硅氧烷(滴定分子量＝6174)(其以类似于先前实例中所述的方法制备)加入20℃的2加仑不锈钢反应容器中。使容器处于搅拌(80rpm)条件下，并用氮气流吹扫和抽真空共15分钟。随后在25分钟内用氮气将釜加压至5磅/平方英寸(表压)并加热至90℃。然后将81.08克间苯二甲二胺(可得自美国梯希爱公司(TCI America))加入釜中，接着加入80克的甲苯。然后将釜加热至105℃的温度。在105℃下经过65分钟之后，在5分钟内将釜缓慢卸压。随后对釜抽真空(～20mmHg)达1小时，从而除去乙醇和甲苯。接着对釜再加压至2磅/平方英寸(表压)，然后将粘性的熔融聚合物排放至特氟隆涂覆的盘中并使其冷却。接着，将冷却的有机硅聚乙二酰胺产物(聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物)研磨成细颗粒。测定该材料的IV为0.853dL/g(在THF中)。
接下来通过共挤出工艺将该聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物树脂并入61层膜中。所述挤出工艺如下进行：
将英威达8602PET树脂(可得自英威达公司(Invista)，夏洛特市，北卡罗莱纳州)进料至具有颈管的1.5英寸戴维斯-标准单螺杆挤出机中。该挤出组件将材料供入61层分流器和模具的31个‘A’交替层中。将上述有机硅聚乙二酰胺(聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物)材料进料至具有相配的颈管和齿轮泵的25mm的贝尔斯托夫双螺杆挤出机中。该挤出组件将材料供入61层分流器和模具的30个‘B’交替层中。
对PET挤出组件采用约540°F(282℃)的熔融加工温度，而聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物挤出管线被加热至450°F(232℃)的温度。将61层分流器和模具加热至530°F(277℃)的温度。
使6英寸(15.2cm)宽的挤出物在冷却辊上骤冷并收集22密耳的浇铸料片。得到了优异的成膜性及层间粘附性。拍摄浇铸料片样品的光学显微照片，从而证实形成了清晰可辨的层。
将浇铸料片样品的一部分切割成4英寸X4英寸的正方形，并随后将其夹到85℃的实验室双轴膜拉伸机上。将膜于95℃加热30秒，并以20％/秒的速度拉伸至3∶1的均衡双轴拉伸比。
实例4
将18158.4克14k乙基草酰氨基丙基封端的聚二甲基硅氧烷(滴定分子量＝14,890)(其以类似于先前实例中所述的方法制备)加入20℃的10加仑不锈钢反应容器中。使容器处于搅拌(75rpm)条件下，并用氮气流吹扫和抽真空共15分钟。随后在25分钟内将釜加热至80℃。然后将73.29克乙二胺(GFS化学公司(GFS Chemicals))真空进料至釜中，接着加入73.29克的甲苯(同样采用真空进料)。随后将釜加压至1磅/平方英寸(表压)并加热至120℃的温度。30分钟后，将釜加热至150℃。一旦达到150℃的温度，在5分钟内将釜卸压。随后对釜抽真空(～65mmHg)达40分钟，从而除去乙醇和甲苯。接下来将釜加压至2磅/平方英寸(表压)，然后将粘性的熔融聚合物排放至特氟隆涂覆的盘中并使其冷却。接着将冷却的有机硅聚乙二酰胺产物(聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物)研磨成细颗粒。测定该材料的IV为0.829dL/g(在THF中)。
接下来通过共挤出工艺将该聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物树脂并入61层膜中。所述挤出工艺如下进行：
将英威达8602PET树脂(可得自英威达公司，夏洛特市，北卡罗莱纳州)进料至1.5英寸戴维斯-标准单螺杆挤出机和颈管中。该挤出组件将材料供入61层分流器和模具的31个‘A’交替层中。将上述有机硅聚乙二酰胺(聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物)材料进料至具有相配的颈管和齿轮泵的25mm的贝尔斯托夫双螺杆中。该挤出组件将材料供入61层分流器和模具的30个‘B’交替层中。
对PET挤出组件、聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物挤出组件以及61层分流器和模具采用约540°F(282℃)的熔融加工温度。
使6英寸(15.2cm)宽的挤出物在冷却辊上骤冷并收集22密耳的浇铸料片。得到了优异的成膜性及层间粘附性。拍摄浇铸料片样品的光学显微照片，从而证实形成了清晰可辨的层。
将浇铸料片样品的一部分切割成4英寸X4英寸的正方形，并随后将其夹到85℃的实验室双轴膜拉伸机上。将膜于95℃加热30秒，并以20％/秒的速度拉伸至3∶1的均衡双轴拉伸比。
实例5
在搅拌下将91.5份的己二酰二氯的甲苯溶液(40％)滴加到由152.2份水杨酸甲酯和101.2份三乙胺在甲苯中形成的溶液(30％)中。立即形成三乙胺盐酸盐沉淀。添加结束后持续搅拌1小时。过滤混合物，并在旋转蒸发器内蒸发滤液至干态，得到白色晶体。通过在己烷中浆液化、过滤以及在烘箱中干燥来分离产物(己二酸二水杨酸甲酯(di-methylsalicylate of adipic acid))。TLC和NMR波谱表明产物是纯净的。
制备由526.0份的分子量为5260的聚二甲基硅氧烷二胺(如美国专利5,214,119中所述方法制备，该文献以引用方式并入本文)和11.6份的己二胺在异丙醇中形成的30重量％的溶液。制备由82.9份水杨酸甲酯己二酸酯(methyl salicylate adipate ester，如上制备)在异丙醇中形成的30重量％的溶液，并将该溶液迅速加入之前制备的溶液中。在室温下将澄清溶液搅拌过夜，其间溶液粘度显著增大。将溶液浇铸到玻璃盘中，使溶剂经过几个小时蒸发，并在70摄氏度的烘箱中过夜至完全干燥，得到透光的强弹性材料膜(有机硅聚己二酰二胺)。
将有机硅聚己二酰二胺以10重量％的固含量溶解于50重量％甲乙酮/50重量％异丙醇的共混物中。利用#12Meyer棒将该溶液涂覆到未涂底漆的取向聚酯膜(Scotchpar 2密耳PET膜，可得自3M公司)上，在涂覆区域的整个外周留有未涂覆的边缘。使样品干燥。干态有机硅聚己二酰二胺涂层的外观是优异的。聚合物涂层不能从膜上除去。随后将涂覆的PET膜对折，并使得涂覆侧被包含在折叠膜的内部。将该样品在2000磅/平方英寸下在210℃的压机内放置30秒。在从压机内取出时，用手抓住样品的PET基底膜上未经涂覆的边缘，并将其撕开。有机硅聚己二酰二胺层内出现内聚破坏，但有机硅聚己二酰二胺层没有从PET表面上脱离。
尽管已经结合优选的实施例描述了本公开，但是本领域的技术人员知道，可以在不脱离本公开的精神和范围的条件下对本发明进行形式和细节上的修改。

Claims (10)

1.一种膜，包含：
第一层，所述第一层包含具有第一折射率的第一聚合物材料；以及与所述第一层相邻的第二层，所述第二层包含具有第二折射率的第二聚合物材料，其中所述第二折射率小于所述第一折射率，并且所述第二聚合物材料包含至少2个由化学式I所示的重复单元：
Figure FSB00000044314300011
其中每个R1独立地为：烷基；卤代烷基；芳烷基；烯基；芳基；或者被烷基、烷氧基或卤素取代的芳基；
每个Y独立地为亚烷基、亚芳烷基或其组合；
G为相当于化学式R3HN-G-NHR3所示的二胺减去两个-NHR3基团而得到的二价残基；
R3为氢、或烷基，或者R3、G、以及与R3和G均相连的氮这三者一起形成杂环基团；
n独立地为0至1500的整数；
每个B独立地为共价键、4至20个碳的亚烷基、亚芳烷基、亚芳基或其组合；以及
p为1至10的整数。
2.根据权利要求1所述的膜，其中每个B均为共价键。
3.根据权利要求1所述的膜，其中所述第一聚合物材料为双折射的。
4.根据权利要求1所述的膜，其中所述第一折射率与所述第二折射率的差值大于0.05。
5.根据权利要求1所述的膜，其还包含与所述第一层或所述第二层相邻的第三层，所述第三层包含第三材料。
6.一种膜，包含：
第一层，所述第一层包含具有第一折射率的第一聚合物材料；以及与所述第一层相邻的第二层，所述第二层包含具有第二折射率的第二聚合物材料，其中所述第二折射率小于所述第一折射率，并且所述第二聚合物材料包含聚二有机硅氧烷-聚酰胺嵌段共聚物。
7.根据权利要求6所述的膜，其中所述第二聚合物材料包含聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物。
8.根据权利要求6所述的膜，其中所述第一折射率与所述第二折射率的差值大于0.05。
9.根据权利要求6所述的膜，其中所述第一聚合物材料为双折射的。
10.根据权利要求6所述的膜，其还包括与第一层或第二层相邻的第三层，所述第三层包含第三材料。
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