專利名稱：適用于led燈罩的聚碳酸酯復合材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高分子材料和照明技術領域，涉及ー種光擴散材料及其制作方法與應用，特別是ー種對入射光吸收少、擴散效率高的光擴散材料，即適用于LED燈罩的聚碳酸酯復合材料及其制備方法。
背景技術：
照明技術是人類生活中不可缺少的。對于多數(shù)情況的照明，都需要照明光具有均勻的空間光強(或光亮度)分布。LED管芯的尺寸非常小，發(fā)光區(qū)域也很小，對于照明而言是真正的點光源，但同時伴隨著單向刺眼炫目的問題。為實現(xiàn)均勻照明，就需要將點光源或線光源發(fā)出的光變換成面發(fā)光。常用的方法就是在光源前加入具有光散射的光擴散板， 實現(xiàn)上述變換。光擴散板按其工作原理的不同可分為印刷型、注塑成型和光散射聚合物型。印刷型通常是使用反射率高的物質混合制成的墨水，在擴散板底部印刷成網(wǎng)點圖案?？梢詫⑸湎蛳卤砻娴墓饩€吸收再放出。利用此性質可改變光線的傳播方向，而使光線不再滿足全反射條件而射出擴散板。注射成型擴散板是在注射成型過程中同時形成散射花紋以減小導光板的厚度，更便于應用于便攜產(chǎn)品。光散射聚合物中均勻摻雜了與基材折射率不同的光擴散剤。光線在這些顆粒上通過散射改變傳播方向，側向散射光射出去，不能射出的前向散射光線也會繼續(xù)向遠端傳播，進行下一次散射。光的散射發(fā)生在整個板中，所以光線在導光板中傳播路徑更短，光線利用效率更高。光擴散劑實際上是具有一定大小分布的顆粒， 其材料可以是無機的也可以是有機的。常用的無機粒子有ニ氧化硅、氧化鋅、ニ氧化鈦、氧化鋯、氧化鋁、硫化鋅、硫酸鋇，以及其混合物和表面修飾物。常用的有機顆粒包括苯乙烯類聚合物、丙烯酸類聚合物、硅氧烷類聚合物。表征光擴散材料性能的主要技術參數(shù)包括透光率和霧度。透光率表示光擴散材料對入射光的總體利用率，而霧度則表示入射光偏離原入射方向的程度，故可以用這兩者來表征光擴散材料對入射光引入的使用效率和擴散程度。對于基于粒子散射的光擴散材料來講，霧度的増加一般將引起透光率的減小。人們日常生活中使用的燈罩其透光率均不高， 也就是說有比較多的一部分光能量被損失棹。因此，開發(fā)具有高透光率和高霧度的光擴散材料對于有效利用電能十分重要。綜上所述，由于LED是典型的點光源，要將其轉換成照度均勻的面光源才能發(fā)揮照明的柔和效果，而具有高霧度和高透光率的光擴散材料是實現(xiàn)上述轉換的關鍵材料。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的第一個技術問題是提供ー種適用于LED燈罩的聚碳酸酯復合材料及其制備方法，使得不僅滿足光擴散聚碳酸酯各種加工要求和物理性能要求外，還使其具有高透光率和高阻燃性。本發(fā)明要解決的第一個技術問題是提供ー種在光擴散材料生產(chǎn)過程中更均勻地將光擴散顆粒及阻燃劑等分散在基體(聚碳酸酷)中的方法，該方法可以是生產(chǎn)光擴散料的過程具有高效率和操作的靈活性。為解決上述技術問題，本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的。ー種適用于LED燈罩的聚碳酸酯復合材料及其制備方法，按基體聚碳酸酯料為 100重量份(PHR)，組成配比為聚碳酸酯100 PHR ；光散射母粒5 15 PHR ；阻燃劑0. 2 1. 0 PHR ；納米母粒1 3 PHR ；其它助劑(抗氧化劑/抗紫外劑)0. 2 1. 0 PHR0其中，所述聚碳酸酯為雙酚A型聚碳酸脂，中高粘，熔融指數(shù)在8 12 g/lOmin。其中，所述光散射母粒由光擴散劑摻入聚碳酸酯組成。其光擴散劑選用有機硅樹脂球形微粉(諸如日本越信生產(chǎn)的KMP-590，KMP-470)的ー種或幾種混合物，粒徑在Ιμπι以上，優(yōu)選粒徑在1-5 μ m。具體制作方法為稱取一定質量的聚碳酸酷及光擴散剤，按照聚碳酸酯占重量百分比90%，光擴散劑占10%的比例投入密煉機中，設定エ藝為一區(qū)溫度255マ65で，ニ區(qū)溫度260-270°C，轉速30 60 rpm,停留時間2 5min ；最后將密煉機中混合好的混合物取出而后經(jīng)由高速混合機打碎得到光擴散母料；
其中，所述納米母粒選用顆粒尺寸在10-100納米的粒子與聚碳酸酯在密煉機中混合而成，優(yōu)選為10-30納米的無機納米粒子，包括納米ニ氧化鈦、納米ニ氧化硅、納米滑石粉、 納米層狀雙氫氧化物。具體制作方法為稱取一定質量的聚碳酸酯及納米粉體，按照聚碳酸酯占重量百分比90%，納米粉體占10%的比例投入密煉機中，設定エ藝為一區(qū)溫度255マ65で，ニ區(qū)溫度260-270°C，轉速30 60 rpm,停留時間2 IOmin ；最后將密煉機中混合好的混合物取出而后經(jīng)由高速混合機打碎得到納米母料；
其中，所述的阻燃劑為ー種氟類聚合物阻燃劑，如高分子量的聚四氟乙烯。其中，所述其它助劑包括亞磷酸類抗氧化劑和香豆素類熒光増白劑。ー種適用于LED燈罩的聚碳酸酯復合材料的制備方法，其特征在干，包括步驟 a 按重量配比稱取聚碳酸酷、光擴散劑、納米助劑、阻燃劑及其他助劑；
b按前文所述制備光擴散母粒； c 按前文所述制備納米母粒；
e 將基體聚碳酸酯和納米母粒及其他助劑阻燃劑投入到雙螺桿擠出機的加料斗， 而光擴散母料經(jīng)側喂ロ進料，經(jīng)熔融擠出，造粒；加工エ藝如下雙螺桿擠出機一區(qū)溫度 240-250°C，ニ區(qū)溫度250-260°C，三區(qū)溫度260_270°C，四區(qū)溫度270-275 °C，五區(qū)溫度洸5-270で，六區(qū)溫度270-280°C，模頭溫度為275_280°C，壓カ為2_2. 5MPa。本發(fā)明采取的光擴散母料側喂料進料方法可以解決光擴散劑及其他助劑分散不均的問題，使得到的光擴散材料具有較高的透過率及霧度，同時添加了少量納米助劑改善了光學霧度。本發(fā)明具有以下有益效果
1 使用的納米助劑復配，對材料有一定增強光擴散的效果。2:使用的ェ藝可以保證光擴散劑、各助劑及阻燃劑同聚碳酸酯分散均勻，且保持良好相容性。CN 102532857 A
具體實施例方式本發(fā)明提供的適用于LED燈罩的聚碳酸酯復合材料及其制備方法，按基體聚碳酸酯料為100重量份(PHR)，組成配比為聚碳酸酯100 PHR;光散射母粒5 15 PHR ；阻燃劑 0. 2 1. 0 PHR ；納米母粒1 3 PHR ；其它助劑0. 2 1. 0 PHR。其中，所述聚碳酸酯為雙酚A型聚碳酸脂，中高粘，其熔融指數(shù)MFI在8 12g/10MIN ；光散射母粒由光擴散劑摻入聚碳酸酯組成，光散射劑為ー種有機硅樹脂，粒徑在1-5 μ m;阻燃劑為ー種氟類聚合物阻燃劑；納米母粒由納米粒子摻入聚碳酸酯組成，納米材料為顆粒尺寸在10-100納米，優(yōu)選為10-30納米的無機納米粒子，包括納米ニ氧化鈦、 納米ニ氧化硅、納米滑石粉、納米層狀雙氫氧化物；其它助劑包括抗氧化劑和抗紫外劑。在本發(fā)明中，先按重量配比(PHR)稱取各項原料。先用密煉機制備光擴散母粒及納米母粒，而后將基體聚碳酸酯和納米母粒及其他助劑阻燃劑投入到雙螺桿擠出機的加料斗，而光擴散母料經(jīng)側喂ロ進料，經(jīng)熔融擠出，造粒；加工エ藝如下雙螺桿擠出機一區(qū)溫度240-250°C，ニ區(qū)溫度250-260°C，三區(qū)溫度260_270°C，四區(qū)溫度270-275°C，五區(qū)溫度洸5-270で，六區(qū)溫度270-280°C，模頭溫度為275_280°C，壓カ為2_2. 5MPa。為便于對本發(fā)明進ー步理解，現(xiàn)結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述
在下列實施例的材料配方中，光擴散劑為有機硅類化合物，選用日本信越生產(chǎn)的，商品牌號為KMP-590 ；納米粒子為30納米的ニ氧化硅；阻燃劑為氟類聚合物阻燃劑，選用日本大金公司的，商品牌號為FA-500。其他助劑包括熒光增白劑苯三唑-苯基香豆素，抗氧劑采用亞磷酸三苯酷。實施例1
按重量配比(P·)稱取以下原料聚碳酸酯100PHR ；光擴散母粒5 PHR;阻燃劑0.3 PHR;納米母粒(ニ氧化硅)1 PHR，其它助劑0.2 PHR。將基體聚碳酸酯和納米母粒及其他助劑阻燃劑投入到雙螺桿擠出機的加料斗，而光擴散母料經(jīng)側喂ロ進料，經(jīng)熔融擠出， 造粒；加工エ藝如下雙螺桿擠出機一區(qū)溫度240-250°C，ニ區(qū)溫度250-260°C，三區(qū)溫度 260-270°C,四區(qū)溫度270-275°C，五區(qū)溫度洸5_270で，六區(qū)溫度270_280°C，模頭溫度為 275-280°C，壓カ為 2-2. 5MPa。實施例2
按重量配比(PHR)稱取以下原料聚碳酸酯100 PHR ；光擴散母粒7 PHR ；阻燃劑0. 7 PHR;納米母粒(ニ氧化硅)1 PHR，其它助劑0.6 PHR。將基體聚碳酸酯和納米母粒及其他助劑阻燃劑投入到雙螺桿擠出機的加料斗，而光擴散母料經(jīng)側喂ロ進料，經(jīng)熔融擠出， 造粒；加工エ藝如下雙螺桿擠出機一區(qū)溫度240-250°C，ニ區(qū)溫度250-260°C，三區(qū)溫度洸0-270で，四區(qū)溫度270-275°C，五區(qū)溫度洸5_270で，六區(qū)溫度270_280°C，模頭溫度為 275-280°C，壓カ為 2-2. 5MPa。實施例3
按重量配比(PHI )稱取以下原料聚碳酸酯100 PHR;光擴散母粒10 PHR;阻燃劑 1.0 PHR;納米母粒(ニ氧化硅)1 PHR，其它助劑0.9 PHR。將基體聚碳酸酯和納米母粒及其他助劑阻燃劑投入到雙螺桿擠出機的加料斗，而光擴散母料經(jīng)側喂ロ進料，經(jīng)熔融擠出， 造粒；加工エ藝如下雙螺桿擠出機一區(qū)溫度240-250°C，ニ區(qū)溫度250-260°C，三區(qū)溫度 260-270°C,四區(qū)溫度270-275°C，五區(qū)溫度洸5_270で，六區(qū)溫度270_280°C，模頭溫度為275_280°C，壓カ為 2_2· 5MPao對比例1
按重量配比(P·)稱取以下原料聚碳酸酯100 PHR;光擴散劑0.7 PHR及6. 3 PHR 聚碳酸酯；阻燃劑0.7 PHR;納米粒子0.1 PHR及0.9 PHR聚碳酸酷；其它助劑0.6 PHR0 將所有的物料在塑料容器中混合均勻，之后，將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機的料斗中，經(jīng)熔融共混，擠出造粒成復合材料。其中，螺桿各區(qū)加工溫度設置分別為加工エ藝如下雙螺桿擠出機一區(qū)溫度240-250°C，ニ區(qū)溫度250-260°C，三區(qū)溫度260_270°C，四區(qū)溫度270-275°C，五區(qū)溫度洸5-270で，六區(qū)溫度270_280°C，模頭溫度為275_280°C，壓カ為 2-2. 5MPa。對比例2
按重量配比(PHR)稱取以下原料聚碳酸酯100 PHR;光擴散母粒7 PHR;阻燃劑0.7 PHR;其它助劑0.6 PHR。將基體聚碳酸酯及其他助劑阻燃劑投入到雙螺桿擠出機的加料斗，而光擴散母料經(jīng)側喂ロ進料，經(jīng)熔融擠出，造粒；加工エ藝如下雙螺桿擠出機一區(qū)溫度240-250°C，ニ區(qū)溫度250-260°C，三區(qū)溫度260_270°C，四區(qū)溫度270-275°C，五區(qū)溫度洸5-270で，六區(qū)溫度270-280°C，模頭溫度為275_280°C，壓カ為2_2. 5MPa。性能測試
拉伸強度按GB/T 1040標準進行檢驗。試樣類型為I型，樣條尺寸(mm) =170X20 X4 ，拉伸速度為50mm/min ；
透光率測試及霧度測試按照美國材料實驗協(xié)會標準ASTM D1003-61 (1997)，測試樣板厚度為2匪；
阻燃性能按照UL94標準測試，樣條尺寸(mm) 128X 12. 7X3. 2 實施例1 3及對比例配方及材料性能見表1
表1 實驗配方與性能測試結果
項目単位實施例1實施例2實施例3腿例P腿例2基體麗酸·PHR100100100100100組分光rm母粒PHR57100.7+6.37mmrnPHR0.30.71.0D.70.7納珊粒PHR1110.1+0.9—其他助剤PHR0.20.60.90.60.6拉伸強度Mpa6363636263持全光纖過率%5959565659性%PlP4949291阻纖注能UL-94V-IV-OV-OV-OV-O
注*比較例1中光擴散母粒及納米母粒為未經(jīng)過密煉機處理的物料，加號前表示光擴散劑/納米粒子用量，加號后表示聚碳酸酷用量。 從實施例1 3分析，隨阻燃劑加入量的増加，材料的物理力學性能變化影響不大，材料從不阻燃轉變?yōu)樽枞迹瑓?，隨著光散射劑加入量的増加，霧度逐漸增加，透光率逐漸下降。而從對比例可分析，應用光擴散母粒及側喂料法，材料的分散性能明顯改善，透過率及霧度都有明顯提升；同時通過實施例2與比較例2的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)加入納米助劑后在不損失透光率的前提下霧度有明顯提升。 以上對本發(fā)明所提供的ー種適用于LED燈罩的聚碳酸酯復合材料及其制備方法進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，本發(fā)明的思想可采用上面列舉的具體實施方式
以外的其它方式實現(xiàn)。
權利要求
1.適用于LED燈罩的聚碳酸酯復合材料，其特征在干，其按基體聚碳酸酯料為100重量 份(PHR)，組成配比為聚碳酸酯100PHR ；光散射母粒5 15 PHR ；納米母粒1 3 PHR ；阻燃齊[J0. 2 1. 0 PHR ；其它助劑(抗氧化劑/抗紫外劑)0. 2 1. 0 PHR。
2.如權利要求1所述的適用于LED燈罩的聚碳酸酯復合材料，其特征在于所述聚碳 酸酷為雙酚A型聚碳酸脂，熔融指數(shù)在8 12g/10min。
3.如權利要求1所述的適用于LED燈罩的聚碳酸酯復合材料，其特征在于所述光 散射母粒由光擴散劑摻入聚碳酸酯組成；其光擴散劑選用有機硅樹脂球形微粉，即為曰 本越信生產(chǎn)的KMP-590、KMP-470中的ー種或幾種混合物，粒徑在1 P m以上，優(yōu)選粒徑在 1-5 U m ；具體制作方法為稱取一定質量的聚碳酸酷及光擴散剤，按照聚碳酸酯占重量百 分比90%，光擴散劑占10%的比例投入密煉機中，設定エ藝為一區(qū)溫度255マ65で，ニ區(qū) 溫度260-270°C，轉速30 60 rpm,停留時間2 5min ；最后將密煉機中混合好的混合物 取出而后經(jīng)由高速混合機打碎得到光擴散母料。
4.如權利要求1所述的適用于LED燈罩的聚碳酸酯復合材料，其特征在于所述納 米母粒選用顆粒尺寸在10-100納米的粒子與聚碳酸酯在密煉機中混合而成，納米粒子優(yōu) 選粒徑為10-30納米，包括納米ニ氧化鈦、納米ニ氧化硅、納米滑石粉、納米層狀雙氫氧 化物中的ー種或幾種；具體制作方法為稱取一定質量的聚碳酸酯及納米粉體，按照聚碳 酸酯占重量百分比90%，納米粉體占10%的比例投入密煉機中，設定エ藝為一區(qū)溫度 255-265°C，ニ區(qū)溫度260-270°C，轉速30 60 rpm，停留時間2 IOmin ；最后將密煉機中 混合好的混合物取出而后經(jīng)由高速混合機打碎得到納米母料。
5.如權利要求1所述適用于LED燈罩的聚碳酸酯復合材料的制備方法，其特征在干，包 括步驟a 按權利要求1重量配比稱取聚碳酸酷、光擴散劑、納米粉體、阻燃劑及其他助劑； b 按權利要求3所述制備光擴散母粒； c 按權利要求4所述制備納米母粒；d:將基體聚碳酸酯和納米母粒及其他助劑阻燃劑投入到雙螺桿擠出機的加料斗， 而光擴散母料經(jīng)側喂ロ進料，經(jīng)熔融擠出、造粒；加工エ藝如下雙螺桿擠出機一區(qū)溫度 240-250で，ニ區(qū)溫度250-260で，三區(qū)溫度260-270で，四區(qū)溫度270-275で，五區(qū)溫度 265-270°C，六區(qū)溫度 270-280°C，模頭溫度為 275_280°C，壓カ為 2_2. 5MPa。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于LED燈罩的聚碳酸酯復合材料及其制備方法，該復合物組成按基體聚碳酸酯料為100重量份(PHR)，其配比分別為聚碳酸酯100PHR；光散射母粒5-15PHR；阻燃劑0.2-1.0PHR；納米母粒1-3PHR；其它助劑0.2-1.0PHR。該發(fā)明采用工程塑料聚碳酸酯為主體，通過密煉機先制造光擴散母粒及納米助劑母粒，而后將其高速粉碎，再用側喂料方法將該光擴散母粒與其他原料共混擠出造粒。本發(fā)明可以解決光擴散劑及其他助劑分散不均的問題，使得到的光擴散材料具有較高的透過率及霧度。本發(fā)明可用于光學領域相關制品的制備，環(huán)保阻燃，安全性能高，且各項物理力學性能優(yōu)異，適合制作LED用燈罩和其他導光材料。
文檔編號B29B9/06GK102532857SQ20121004010
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月22日 優(yōu)先權日2012年2月22日
發(fā)明者丁鵬, 唐圣福, 宋娜, 徐曉磊, 施利毅, 李宗周, 汪慶 申請人:上海大學