一種透光無機光擴散劑及其制備方法
【專利摘要】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。該光擴散劑微粒球度高、流動分散性好，可在800度以上的高溫使用，耐溫性能優(yōu)異，折射率與大部分透明樹脂折射率不同，可以均勻的分散在樹脂里，使點光源變成面光源，具有透光和勻光的作用，既保證了高透光性，又具有良好的霧度。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及光擴散材料領域，具體涉及一種無機光擴散劑，進一步涉及一種透光 性能優(yōu)良的無機光擴散劑以及其制備方法。 一種透光無機光擴散劑及其制備方法

【背景技術】
[0002] 隨著照明節(jié)能技術的發(fā)展，LED燈得到了快速的發(fā)展。LED燈也就是發(fā)光二極管， 可用于各類照明，具有能耗低亮度高的特點。但由于LED是點光源，光線強烈，刺眼，因此 LED燈罩對點光源的擴散非常重要。之前的燈罩主要是加遮光色料在PC、PMMA、PS或其他 類型的透明塑料制成，使光線變得柔和。但由于遮光影響，亮度下降了很多，造成光源的浪 費。因此，為了達到既透光又不刺眼，需要基材中加入光擴散劑以多次改變光線的傳播方向 多次折射，達到LED燈光線的柔和。
[0003] 目前使用的光擴散劑主要有無機型光擴散劑和有機型光擴散。無機光擴散劑主要 有：硫酸鋇，碳酸鈣，二氧化硅等，無機型光擴散劑從微觀角度上講是個實心微珠球，光線無 法透過這個實心球體，會影響很多光線的透過，只有部分光線通過折射通過，因此影響亮度 或透光。有機光擴散劑主要有苯乙烯樹脂微球、丙烯酸樹脂微球、聚合硅微球等，這些樹脂 本身是透明或半透明，光線大部門可以通過，利用這些光擴散劑本身材質的折射率與基材 的折射率的差異，光線多次折射后，通過基材的光線變得光亮柔和，且對材質的透光率影響 較小。但有機光擴散劑成本較高，而且由于耐熱性能的影響，在直接使用時受基體樹脂加工 溫度影響較大，微球易變形甚至破壞，造成透光性能降低。
[0004] 中國專利CN103275321 A公開了一種有機硅光擴散粒子的制備方法及其應用，該 發(fā)明將帶有極性基團的硅烷在酸性水中水解，再在堿性水中縮合成有機硅樹脂球型粒子， 有機硅光擴散粒子，適于作涂布式光擴散膜。
[0005] 中國專利CN102101971B公開了一種光擴散劑和光擴散膜以及該光擴散膜的制備 方法，其中光擴散劑含有聚氨酯丙烯酸酯、可聚合單體和有機粒子，并且含有流平劑，以保 證在膜的涂刷層有較好的流平性。
[0006] 中國發(fā)明專利CN103709713A公開了一種光擴散材料，光擴散劑選自交聯(lián)聚甲基 丙烯酸甲酯樹脂顆粒、有機硅樹脂顆粒、交聯(lián)丙烯酸樹脂顆粒、甲基丙烯酸甲酯及丙烯酸酯 共聚物的一種或其中幾種的復合體系。
[0007] 目前有機光擴散劑由于熱加工適應性較差，只適合膜的涂層，而在各種燈罩、板材 的高溫加工中直接添加使用并不穩(wěn)定。這也是目前大部分有機光擴散劑存在的缺陷。
[0008] 中國發(fā)明專利CN101824238A公開了一種用于光擴散塑料的粉狀組合物的表面處 理方法，其特征在于采用原位聚合的方法實現與無機粒子的復合制得具有核殼結構的化合 物。該殼核結構的目的是解決無機光擴散劑的相容性，并通過有機聚合物彌補無機光擴散 劑的缺陷，但未能解決無機光擴散劑存在不透光的缺陷。
[0009] 根據上述，目前光擴散材料技術通常采用無機納米粒子如硫酸鋇，碳酸鈣，二氧化 硅等微細粒子，由于光線是無法穿透無機分子的，只能改變光的柔和性，光線的變換是以損 失一定的光能量為代價。


【發(fā)明內容】

[0010] 現有無機光擴散劑主要借助球形或者近似球形的顆粒表面對光的反射來改變光 的路線，從而實現光擴散，存在明顯的缺陷是由于不透光造成光能損失嚴重，針對這一缺 陷，本發(fā)明提出一種透光無機光擴散劑，其特征是該透光無機光擴散劑由冰晶石為主要原 料組成。本發(fā)明進一步的目的是提出透光無機光擴散劑的制備方法，體特征是通過煅燒純 化、球形化，并在表面包覆反光層最終獲得具有良好透光和反光效果的無機光擴散劑。該 透光無機光擴散劑不但具有良好的透光性，而且加工性能穩(wěn)定，耐高溫性好，由于折射率在 1.4-1.45之間，添加在？5(聚苯乙烯)、？_(聚甲基丙稀酸甲酯)、？(：（聚碳酸酯)、？？（聚 丙烯）等高透光率的樹脂中具有良好的透光性和霧度。
[0011] 為實現上述目的，本發(fā)明采取的技術方案為： 本發(fā)明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°/〇， 水緩石 0. 2-1%， 其中所述的冰晶石為六氟鋁酸鈉，所含氟化鈉與氟化鋁的分子之比3. 0-3. 5 ;葉臘石 選用 A1203 > 28%、Si02 > 65%、Fe203 < 0· 1% 的乳白色料。
[0012] 本發(fā)明一種透光無機光擴散劑，其特征是制備方法按照如下方式進行： 1)將85-94%的冰晶石在700-800°C條件下煅燒0. 5-1小時行純化，然后與堿液混合制 成制成漿料，漿料進行高速球磨1-1. 5小時、水洗至中性、過濾、干燥后備用； 2 )將3-8%葉臘石，2-5%高嶺土，0. 5-1%鉀長石，0. 2-1%水鎂石，在溫度1200°C? 1300°C下進行熔制， 然后經粉碎、研磨，得到細度為3000-6000目的微細粉； 3) 將步驟2)得到的微細粉用去離子水兌制成漿料，在流化床中，將步驟1)得到的純化 冰晶石粉分布在振動板上，在振動的同時，漿料由氣流從下部通入床層，隨氣流速度加大， 振動板的冰晶石粉產生沸騰，并被漿料包覆、干燥，干燥溫度為80-90°C ; 4) 將步驟3)得到的干燥包覆料在動態(tài)粉體煅燒爐中，在800-950°C條件下煅燒1-2小 時，得到球形狀表面光亮的乳白色顆粒，即一種性能優(yōu)異的透光無機光擴散劑。
[0013] 上述一種透光無機光擴散劑的制備方法中，其中步驟1)所述的堿液是濃度為 2-3mol/L的氫氧化鈉溶液。
[0014] 上述一種透光無機光擴散劑的制備方法中，其中步驟3)所述的流化床是一種振動 式流化床，其集混合、包覆、分散、干燥于一體，漿料采用氣流式噴霧定量噴灑在粉體上，對 物料進行氣-固二相懸浮，使?jié){料均勻凝集，并采用熱風流動對物料進行懸浮干燥。 上 述一種透光無機光擴散劑的制備方法中，其中步驟4)所述的動態(tài)粉體煅燒爐為旋流動態(tài)煅 燒爐，通過旋轉將粉狀物料與加熱的熱空氣混合后形成熱交換最大，比表面達到瞬間煅燒 熔融，充分保證顆粒球形化、不粘連，得到的可流動性的球形微粒，微粒粒徑在5-10微米之 間。
[0015] 本發(fā)明提出一種透光無機光擴散劑，通過在冰晶石表面包覆一層反光層并球化， 從而使冰晶石具備良好的透光性和反光性，該光擴散劑折射率在1. 4-1. 45之間，與大部分 透明樹脂折射率不同，透光無機光擴散添加劑以〇. 5-1%的添加量加入PS (聚苯乙烯)、PMMA (聚甲基丙稀酸甲酯)、PC (聚碳酸酯)、PP (聚丙烯)等高透光率的樹脂，可以均勻的分散在樹 脂里，使點光源變成面光源，擴大了發(fā)光面，具有透光和勻光的作用，經過多次的光線折射， 達到柔和的光效果，透光能損失較少，既保證了高透光性，又具有良好的霧度。
[0016] 本發(fā)明一種透光無機光擴散劑及其制備方法與現有技術相比，其突出的特點在 于： 1、本發(fā)明提出一種透光無機光擴散劑，利用冰晶石作為主要組成，在表面包覆一層反 光層，同時具備透光和反射光作用，克服了現有無機納米粒子做光擴散劑存在光能損失的 缺陷。
[0017] 2、本發(fā)明提出一種透光無機光擴散劑的制備方法，通過旋轉將粉狀物料與加熱的 熱空氣混合后形成熱交換最大，比表面可以達到瞬間煅燒熔融，使顆粒充分球形化、不粘 連，得到的可流動性的球形微粒，該球形微粒球度高、流動分散性好，可在800度以上的高 溫使用，耐溫性能優(yōu)異。
[0018] 3、本發(fā)明提出一種透光無機光擴散劑，其生產效率高、可連續(xù)化操作、易于實施與 控制、利于工業(yè)化生產，可適用于現有幾乎所有透明塑料，添加量小、光擴散能力強。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明一種透光無機光擴散劑的結構示意簡圖。

【具體實施方式】
[0020] 以下【具體實施方式】，對本發(fā)明的上述內容再作進一步的詳細說明。但不應將此理 解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實例。在不脫離本發(fā)明上述技術思想情況下，根 據本領域普通技術知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應包括在本發(fā)明的范圍內。
[0021] 實施例1 1) 將85%的冰晶石在700-800°C條件下煅燒0. 5小時行純化，然后與堿液混合制成制 成漿料，漿料進行高速球磨1小時、水洗至中性、過濾、干燥后備用； 2) 將8%葉臘石，5%高嶺土，1%鉀長石，1%水鎂石，在溫度1200°C下進行熔制，然后經粉 碎、研磨，得到細度為3000-6000目的微細粉； 3) 將步驟2)得到的微細粉用去離子水兌制成漿料，在流化床中，將步驟1)得到的純化 冰晶石粉分布在振動板上，在振動的同時，漿料由氣流從下部通入床層，隨氣流速度加大， 振動板的冰晶石粉產生沸騰，并被漿料包覆、干燥，干燥溫度為80-90°C ; 4) 將步驟3)得到的干燥包覆料在動態(tài)粉體煅燒爐中，在800-950°C條件下煅燒2小時， 得到球形狀表面光亮的乳白色顆粒，即一種性能優(yōu)異的透光無機光擴散劑。
[0022] 經檢測，無機光擴散劑的粒徑在5-10微米之間，分布均勻；取樣品0. 5%與99. 5% 的PMMA(聚甲基丙稀酸甲酯)在180-220°C溫度條件下直接混合擠出成型，加工分散性良好， 透光率達到87%，霧度為98%，霧度和透光率達到最佳平衡。
[0023] 實施例2 1) 將88%的冰晶石在700-800°C條件下煅燒1小時行純化，然后與堿液混合制成制成 漿料，漿料進行高速球磨1. 5小時、水洗至中性、過濾、干燥后備用； 2) 將6%葉臘石，5%高嶺土，0. 5%鉀長石，0. 5%水鎂石，在溫度1300°C下進行熔制，然后 經粉碎、研磨，得到細度為3000-6000目的微細粉； 3) 將步驟2)得到的微細粉用去離子水兌制成漿料，在流化床中，將步驟1)得到的純化 冰晶石粉分布在振動板上，在振動的同時，漿料由氣流從下部通入床層，隨氣流速度加大， 振動板的冰晶石粉產生沸騰，并被漿料包覆、干燥，干燥溫度為80-90°C ; 4) 將步驟3)得到的干燥包覆料在動態(tài)粉體煅燒爐中，在800-950°C條件下煅燒1. 5小 時，得到球形狀表面光亮的乳白色顆粒，即一種性能優(yōu)異的透光無機光擴散劑。
[0024] 將樣品0. 5%與99. 5%的PC (聚碳酸酯)在290_320°C溫度條件下直接混合擠出成 型，通過測試，能產生良好的光擴散霧面效果，透光率達到89%，霧度為96% ;其耐剪切和耐 高溫加工性較好，在超過400°C、強剪切雙螺桿機中可以穩(wěn)定的使用。
[0025] 實施例3 1) 將90%的冰晶石在700-800°C條件下煅燒0. 8小時行純化，然后與堿液混合制成制 成漿料，漿料進行高速球磨1. 5小時、水洗至中性、過濾、干燥后備用； 2) 將5%葉臘石，3%高嶺土，1%鉀長石，1%水鎂石，在溫度1200°C?1300°C下進行熔制， 然后經粉碎、研磨，得到細度為3000-6000目的微細粉； 3) 將步驟2)得到的微細粉用去離子水兌制成漿料，在流化床中，將步驟1)得到的純化 冰晶石粉分布在振動板上，在振動的同時，漿料由氣流從下部通入床層，隨氣流速度加大， 振動板的冰晶石粉產生沸騰，并被漿料包覆、干燥，干燥溫度為80-90°C ; 4) 將步驟3)得到的干燥包覆料在動態(tài)粉體煅燒爐中，在800-950°C條件下煅燒2小時， 得到球形狀表面光亮的乳白色顆粒，即一種性能優(yōu)異的透光無機光擴散劑。
[0026] 將實施例得到的光擴散劑進行檢測：折射率為1. 4RI，1%與99%PP在260_280°C溫 度條件下直接混合擠出成型，透光率達到87%，霧度為97%。
[0027] 實施例4 1) 將94%的冰晶石在700-800°C條件下煅燒0. 5小時行純化，然后與堿液混合制成制 成漿料，漿料進行高速球磨1小時、水洗至中性、過濾、干燥后備用； 2) 將3%葉臘石，2%高嶺土，0. 8%鉀長石，0. 2%水鎂石，在溫度1200°C?1300°C下進行 熔制，然后經粉碎、研磨，得到細度為3000-6000目的微細粉； 3) 將步驟2)得到的微細粉用去離子水兌制成漿料，在流化床中，將步驟1)得到的純化 冰晶石粉分布在振動板上，在振動的同時，漿料由氣流從下部通入床層，隨氣流速度加大， 振動板的冰晶石粉產生沸騰，并被漿料包覆、干燥，干燥溫度為80-90°C ; 4) 將步驟3)得到的干燥包覆料在動態(tài)粉體煅燒爐中，在800-950°C條件下煅燒2小時， 得到球形狀表面光亮的乳白色顆粒，即一種性能優(yōu)異的透光無機光擴散劑。
[0028] 通過檢測，得到的光擴散添加劑樣品基本性能為：外觀為白色流動顆粒，圓度> 96%，平均粒徑7微米；折射率為1. 45RI。
【權利要求】
1. 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 85-95%， 葉臘石 5_8%， 高嶺土 2-5%， 鉀長石 0. 5_1°/〇， 水緩石 0. 2-1%， 其中所述的冰晶石所含氟化鈉與氟化鋁的分子之比為3. 0-3. 5 ;葉臘石選用A1203 > 28%、Si02 > 65%、Fe203 < 0· 1% 的乳白色料。
2. -種透光無機光擴散劑的制備方法，包括以下具體步驟： 1)將85-94%的冰晶石在700-800°C條件下煅燒0. 5-1小時行純化，然后與堿液混合制 成制成漿料，漿料進行高速球磨1-1. 5小時、水洗至中性、過濾、干燥后備用； 2 )將3-8%葉臘石，2-5%高嶺土，0. 5-1%鉀長石，0. 2-1%水鎂石，在溫度1200°C? 1300°C下進行熔制， 然后經粉碎、研磨，得到細度為3000-6000目的微細粉； 3) 將步驟2)得到的微細粉用去離子水兌制成漿料，在流化床中，將步驟1)得到的純化 冰晶石粉分布在振動板上，在振動的同時，漿料由氣流從下部通入床層，隨氣流速度加大， 振動板的冰晶石粉產生沸騰，并被漿料包覆、干燥，干燥溫度80-90°C ; 4) 將步驟3)得到的干燥包覆料在動態(tài)粉體煅燒爐中，在800-950°C條件下煅燒1-2小 時，得到球形狀表面光亮的乳白色顆粒，即一種性能優(yōu)異的透光無機光擴散劑。
3. 如權利要求2所述的透光無機光擴散劑的制備方法，其特征在于步驟1)所述的堿液 是濃度為2-3mol/L的氫氧化鈉溶液。
4. 如權利要求2所述的透光無機光擴散劑的制備方法，其特征在于步驟3)所述的流化 床是一種振動式流化床，其集混合、包覆、分散、干燥于一體，漿料采用氣流式噴霧定量噴灑 在粉體上，對物料進行氣-固二相懸浮，使?jié){料均勻凝集，并采用熱風流動對物料進行懸浮 干燥。
5. 如權利要求2所述的透光無機光擴散劑的制備方法，其特征在于步驟4)所述的動態(tài) 粉體煅燒爐為旋流動態(tài)煅燒爐，通過旋轉將粉狀物料與加熱的熱空氣混合后形成熱交換最 大，比表面達到瞬間煅燒熔融，充分保證顆粒球形化、不粘連，得到的可流動性的球形微粒， 微粒粒徑在5-10微米之間。
【文檔編號】C09C3/06GK104059246SQ201410298180
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權日:2014年6月27日
【發(fā)明者】陳慶, 曾軍堂 申請人:成都新柯力化工科技有限公司