一種光散射材料及其應用的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及LED照明技術領域，尤其涉及一種光散射材料及其應用的制備方法。
【背景技術】
[0002]LED照明是一種新型的固態(tài)光源，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長三大優(yōu)勢，理論上可實現(xiàn)只消耗白熾燈10%的能耗，比熒光燈節(jié)能50 % ;壽命是熒光燈的10倍、白熾燈的100倍；由于白光LED作為室內照明光源時，因為LED為點光源，需要通過在玻璃管或PC塑料中添加一層光散射材料，把LED點光源轉化面光源，用于室內照明。
[0003]目前國內外用LED光散射材料及擴散板的所涉及到的材料主要分三大類:
[0004]第一類:有機Si樹脂。如專利CN201410299182.7:本發(fā)明公開一種PMMA光擴散劑，其原料包括冷凍微粉碎聚硅氧烷顆粒、光散射劑1、光散射劑2、固化劑、相容劑。本發(fā)明采用低溫冷凍與超聲波粉碎的方法，將市售的聚硅氧烷顆粒轉化為低溫微粉碎聚硅氧烷顆粒，其添加至PMMA材料中，可使PMMA材料獲得優(yōu)秀的霧化效果。
[0005]第二類:無機S12和T12作為光散射材料。如專利CN201510214516.0:本發(fā)明公開了一種光擴散PET片材用光擴散專用料及其制備方法，由以下質量百分比組分組成:PET97.5?99.5%,光擴散劑0.5?I.5%，納米二氧化硅0.I?0.5%，抗氧劑3000.I?0.5%。用本發(fā)明的光擴散專用料所制備的光擴散PET片材具有優(yōu)良的透光性、光擴散性和高霧度，其擴散率可達到80 %?90 %，透光率可達到88 %?92 %、霧度達到80 %?90 %，可應用于LED燈燈管、燈罩使用。第三類:其它復合無機化學物作為光散射材料，如專利CN201410298180.6:本發(fā)明公開一種透光無機光擴散劑，其特征是:組成的各組分重量百分比為:冰晶石85-94 %，葉臘石3-8 %，高嶺土 2-5 %，鉀長石0.5-1%,水鎂石0.2-1%,利用流化床包覆冰晶石，通過在旋流動態(tài)煅燒爐將粉狀物料與加熱的熱空氣混合，比表面達到瞬間煅燒熔融，球形化，在冰晶石表面包覆一層反光層，從而使冰晶石具備良好的透光性和反光性。
[0006]從以上公開文獻顯示，目前用于LED光散射及擴散等領域中，涉及到光散射主要有有機硅及樹脂顆粒，無機材料S12，T12，冰晶石，高嶺土2-5 %，鉀長石等，以上制備方法復雜，成分繁多，原料不易獲得。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明目的在于，通過在LED燈罩或外殼中添加適量的光散射材料，將LED的點光源轉化為面光源，適合室內照明市場需求，同時提供一種光散射材料的制備方法。
[0008]為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0009]一種混合光擴散劑，按質量百分比計算，包括:云母族礦物為21.7%?84.03% ;稀土氧化物材料11.76 %?65.2 % ;鈦酸鹽材料4.2 %?13.04 %。
[0010]優(yōu)選的，所述云母族礦物為白云母、水云母或絹云母的一種或幾種。云母族礦物是一種造巖礦物，通常呈六方或菱形的板狀、片狀和柱狀晶形，它們具有良好的隔熱性、彈性和韌性，性質穩(wěn)定且能被剝成具有彈性的透明薄片的性能。
[0011 ] 優(yōu)選的，所述稀土氧化物材料為La2O3、Y2O3、Gd203、Lu203、Eu203和Yb2O3的一種或幾種。因為稀土元素的電子能級和譜線比其它元素豐富多樣，它們在從紫外光、可見光到紅外光區(qū)都有吸收或發(fā)射現(xiàn)象。
[0012]優(yōu)選的，所述鈦酸鹽材料為BaTi03、SrTi03、K2Ti03、MgTi03和T12的一種或幾種。鈦酸鹽材料在可見光400?800nm具有較高光散射率。
[0013]使用上述的混合光擴散劑的光散射材料，按質量百分比計算，包括:混合光擴散劑為2.2 %?19.2 % ;高分子樹脂為80.77 %?97.75 %?；旌瞎馍⒉牧蟿┘尤刖厶妓狨C，有機玻璃PMMA，或者丙烯腈-苯乙烯共聚物AS中，可以均勻的分散在樹脂里，射入的光線可以穿過這些透明球體，在透明球體中經過無數(shù)次的折射再穿透，使點光源變成面光源，擴大了發(fā)光面，而且使光線變得很柔和；同時光線是可以穿透光擴散劑球體的，使得光的損失極少，因此光擴散劑起到了勻光，透光的作用。
[0014]—種制備光散射材料的方法，包括以下步驟:
[0015]A、將稀土氧化物材料，鈦酸鹽材料和云母族礦物充分混合，配制成混合光擴散劑Al;
[0016]B、將所述混合光擴散劑Al和高分子樹脂按質量百分比為2.2%?19.2%:80.77%?97.75%稱取，加入高速混合器中混合，得到混合物BI ；
[0017]C、將所述混合物BI投置于擠出機中，經過熔融擠出，造粒，得到熔融混合物Cl;
[0018]D、將擠出后的所述熔融混合物Cl經過冷卻進行切粒獲得含有光散射材料母粒。
[0019]優(yōu)選的，所述高分子樹脂為聚碳酸酯PC、丙烯腈-苯乙烯共聚物AS和有機玻璃PMMA的一種或幾種。PC具有良好的透光性，可見光透光率達到90%左右;PMMA是目前最優(yōu)良的高分子透明材料，可見光透過率達到92%，比玻璃的透光度還高;AS樹脂是目前產量最大，應用最廣泛的聚合物，具有優(yōu)良力學性能。
[0020]優(yōu)選的，所述擠出機為雙螺桿擠出機。在相同的擠出量下，物料在雙螺桿擠出機中停留時間短，因此雙螺桿擠出機適合加工熱敏性物料;還具有比功率消耗低，排氣性能好等優(yōu)點。
[0021 ]優(yōu)選的，所述雙螺桿擠出機的溫度控制范圍為220°C?300°C。所述雙螺桿擠出機的溫度對于原料顆粒的質量非常關鍵。若溫度太高會導致粒子發(fā)黃，溫度太低會影響生產速率與產品質量。
[0022]優(yōu)選的，所述冷卻為水浴冷卻，水浴的溫度控制范圍為40°C?60°C。通過水浴冷卻能使熔融混合物受熱均勻，溫差不大，減慢熔化過程，便于觀察和切粒。
[0023]其中，云母族礦物為混合物，其主要成分的化學式可以表示為1((1^，？631)2(51，A1)401Q(0H)2。它具有良好的化學穩(wěn)定性及光學特性，特別對可見光部分具有優(yōu)異的散射性能，同時對波長小于400nm的紫外線具有良好吸收作用，可以起到延長塑料使用壽命的功能。一方面，根據(jù)拉曼光譜的顯示，云母族礦物材料具有良好的聲子耦合作用，對于提高塑料散熱性能具有良好的效果，另一方面，該材料具有層狀結構，容易被剝離和加工，添加層狀云母有利于提高材料的力學拉伸性能。
[0024]因此本發(fā)明充分利用云母的成本優(yōu)勢和對可見光的良好光散射效率，以其作為光散射材料主要成分之一，同時由于稀土氧化物和鈦酸鹽等材料在可見光400?800nm具有較高光散射率，利用稀土氧化物和鈦酸鹽等材料可解決在可見光的光散射率低的問題，提高所述光散射材料的整體散射性能。
[0025]本發(fā)明的光散射材料，主要化學成分為云母族礦物，如白云母，水云母和絹云母等，以添加稀土氧化物、鈦酸鹽等材料為輔，通過混合組分而成的光散射材料能將LED的點光源轉化為面光源，使其具有更好的霧度，更高的透光性，適合室內照明市場需求。本發(fā)明的制備方法，操作簡單，原料易得，成本低，工藝可控性強，即可制作出上述光散射材料。
【附圖說明】
[0026]圖1為實施例1的波長為200?2500nm范圍內的漫反射光譜圖；
[0027]圖2為實施例2的波長為200?2500nm范圍內的漫反射光譜圖；
[0028]圖3為實施例3的波長為200?2500nm范圍內的漫反射光譜圖；
[0029]圖4為實施例4的波長為200?2500nm范圍內的漫反射光譜圖；
[0030]圖5為云母族礦物的波長為200?2500nm范圍內的漫反射光譜圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術方案。
[0032]實施例1
[0033]A、將8