PC基光散射材料的制備研究

麥偉宗，周子丹，黃李勝，李 景，胡玉娟，許燈波

(廣州合成材料研究院有限公司，廣東廣州510665)

近年來，面臨全球能源危機(jī)，LED產(chǎn)業(yè)如雨后春筍般發(fā)展起來，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于照明、顯示、背光等行業(yè)，因其具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，LED照明的應(yīng)用前景十分廣闊，LED燈外殼材料的需求量也越來越大。目前，LED照明用光散射產(chǎn)品幾乎被國外幾家大公司壟斷，其價格較高，嚴(yán)重地阻礙了我國LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，研發(fā)國產(chǎn)的LED照明用材料迫在眉睫。光散射材料是指能夠使光通過而又能有效擴(kuò)散光的材料，它能將點(diǎn)、線光源轉(zhuǎn)化成線、面光源，所以評價光散射材料的主要指標(biāo)是透光率和霧度。聚碳酸酯(PC)具有優(yōu)異透光性能(透光率高達(dá)89%)，良好的力學(xué)性能、絕緣性能，同時，具備一定的阻燃和抗老化性能，是LED光散射材料的首選基材，因此，PC基光散射材料引起了人們廣泛的關(guān)注。

針對目前人們對LED照明用光散射PC基材料的研究匱乏的現(xiàn)狀，本文系統(tǒng)地研究了色粉、熒光增白劑OB、光擴(kuò)散劑以及抗老化助劑對材料的透光率和霧度的影響，并探討了不同的光散射助劑及其添加量對光散射PC性能的影響。最終，得到了一種透光率和霧度兼?zhèn)洌鲃有阅芎茫瑳_擊強(qiáng)度高的PC基光散射材料。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

PC 2200R，沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料;丙烯酸光散射粒子，MH5，市售;有機(jī)硅光散射粒子，200，市售;抗氧劑1076、168，金海雅寶，熒光增白劑OB，市售。

1.2 主要測試儀器

TE65型雙螺桿擠出機(jī)，南京諾達(dá)公司;PL860/270型注塑機(jī)，海天有限公司;WGT-S透光率/霧度測定儀，上海精科有限公司;XLD－10液晶電子拉力試驗(yàn)機(jī)，承德市金建檢測儀器公司;XJU－5.5懸臂梁沖擊試驗(yàn)機(jī)，承德市金建檢測儀器公司;XNR－400B熔體流動速率儀，承德市金建檢測儀器公司;色差儀，愛麗色有限公司。

1.3 樣品制備

先將光散射粒子，抗氧劑1076、168等與擴(kuò)散劑進(jìn)行預(yù)分散，加入PC粒子后，轉(zhuǎn)移到低速混合機(jī)中攪拌，混合均勻后用雙螺桿擠出機(jī)熔融共混、造粒，最后經(jīng)注塑機(jī)注塑成型。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 有機(jī)硅光散射劑200對PC透光率和霧度(2mm下的檢測結(jié)果)的影響

表1 有機(jī)硅光散射助劑對PC光學(xué)性能的影響Tab 1 Effect of silicone light scattering additives on optical property of PC

本研究主要針對注塑級別的光擴(kuò)散PC，主要應(yīng)用于注塑用的半球狀制品，因此PC選用高流動性的PC基材，而且檢測厚度都選擇在2mm。從表1可知，添加0.5%有機(jī)硅光擴(kuò)散劑的PC透光率急劇下降，隨著有機(jī)硅的增加，霧度增加不明顯，但透光率則下降明顯。

2.2 丙烯酸光散射劑MH5對PC透光率和霧度(2mm下的檢測結(jié)果)的影響

表2 丙烯酸光散射助劑對PC光學(xué)性能的影響Tab 2 Effect of acrylic light scatteringadditives on optical property of PC

從表2可知，相比添加相同比例的有機(jī)硅助劑200，添加丙烯酸光擴(kuò)散劑的PC透光率都要高出許多，而霧度則只是低一點(diǎn)。采用丙烯酸光擴(kuò)散劑MH5的光利用率會更高一點(diǎn)，從節(jié)能減排的角度來看，節(jié)能燈的照亮效果會更好。但由于材料需要達(dá)到一定霧度才可以使LED光線擴(kuò)散，在實(shí)際應(yīng)用過程中，丙烯酸光擴(kuò)散劑MH5添加量要相對高一點(diǎn)，因此我們采用兩種復(fù)配來得到更好的應(yīng)用效果。

2.3 復(fù)配體系(復(fù)配體系為 MH5∶200=2∶1)對 PC透光率和霧度的影響

由表3可知，綜合200對霧度提高的貢獻(xiàn)和MH5對透光率提高的貢獻(xiàn)，以2∶1復(fù)配兩種助劑，可同時兼顧兩個互相矛盾的性能。而且可得到透光率和霧度都比較高的PC材料，利用復(fù)配體系可以解決單一助劑不能解決的問題。在一定范圍內(nèi)，更豐富了制品的照亮效果，使PC材料的光學(xué)性能參數(shù)更加豐富。

2.4 熒光增白劑對光擴(kuò)散PC色相的影響

表4 熒光增白劑對光擴(kuò)散PC色相的影響Tab 4 Effect of fluorescent brightener on color phase of PC

添加熒光增白劑OB可調(diào)整光擴(kuò)散PC的色相，從表4可知，當(dāng)添加0.03%的OB后，PC材料從黃相轉(zhuǎn)化為藍(lán)相。材料色相的選擇只是消費(fèi)者的喜好，在實(shí)際應(yīng)用中對光學(xué)性能的影響比較小，可忽略不計。

3 結(jié)論

(1)對于PC材料，有機(jī)硅和丙烯酸酯光散射劑都可在透光率小幅度降低的情況下大幅度提高材料的霧度;

(2)兩種光擴(kuò)散劑相比，有機(jī)硅光散射劑對霧度的影響更大，而丙烯酸光散射劑對透光率的影響更大;

(3)按一定比例復(fù)配兩種光散射劑，可有效平衡透光率和霧度兩個指標(biāo);

(4)熒光增白劑可調(diào)整光散射PC材料的色相。

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