一種光擴(kuò)散粒子及其制備方法和由其組成的熱塑性光擴(kuò)散材料與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光擴(kuò)散粒子及其制備方法和由其 組成的熱塑性光擴(kuò)散材料與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)光二極管(LED)，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光，光效高、 耗電少，壽命長(zhǎng)、易控制、免維護(hù)、安全環(huán)保。2010年國(guó)家明確了節(jié)能環(huán)保、新能源、新材料等 作為重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，并頒布了《半導(dǎo)體照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展意見》，要求通過集 聚創(chuàng)新資源，突出技術(shù)進(jìn)步，攻克關(guān)鍵瓶頸，推進(jìn)LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
[0003] 但LED發(fā)出的光類似于點(diǎn)光源，直視刺眼，所以LED普遍都配光擴(kuò)散材料制成的燈 罩，在LED光線到達(dá)燈罩時(shí)，將光線散開去，使其點(diǎn)亮后看不見LED光源，光線柔和。
[0004] 光擴(kuò)散材料是通過化學(xué)或物理的手段，利用光線在行徑途中遇到兩個(gè)折射率(密 度)相異的介質(zhì)時(shí)，發(fā)生折射、反射與散射的物理現(xiàn)象，通過在?麗4、？(^5、？?等基材基礎(chǔ)中 添加光擴(kuò)散劑、或者通過基材表面的微特征結(jié)構(gòu)的陣列排列人為調(diào)整光線、使光線發(fā)生不 同方向的折射、反射、與散射，從而改變光的行進(jìn)路線，實(shí)現(xiàn)入射光充分散色以此產(chǎn)生光學(xué) 擴(kuò)散的效果。廣泛應(yīng)用在液晶顯示與LED照明及成像顯示系統(tǒng)中。
[0005] 光擴(kuò)散劑的材料可以是無機(jī)的也可以是有機(jī)的。無機(jī)光擴(kuò)散劑主要有納米硫酸 鋇、二氧化硅等，有機(jī)光擴(kuò)散劑主要有聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯交聯(lián)微球、有機(jī)硅光擴(kuò)散 劑等。一般認(rèn)為，無機(jī)光擴(kuò)散劑遮蓋力較好，且價(jià)格低廉，但由于其是實(shí)心微球，光線無法透 過，所以會(huì)影響光擴(kuò)散材料的透光率，而有機(jī)光擴(kuò)散劑本身是透明或半透明，光線大部分可 以通過，所以透光率較高，同時(shí)，利用有機(jī)光擴(kuò)散劑材質(zhì)的折射率與基體樹脂的折射率的差 異，產(chǎn)生多次折射，提高了材料的霧度。
[0006] 有機(jī)硅光擴(kuò)散劑是目前市場(chǎng)上應(yīng)用最廣泛的有機(jī)光擴(kuò)散劑，專利CN86106218、 CN200710194805、CN201310016509公開了聚倍半硅氧烷或共聚倍半硅氧烷微球的制備方法 和應(yīng)用，但這些制備工藝較復(fù)雜，且制備出的有機(jī)硅微球遮蓋力較差，霧度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種具有高遮蔽效 果、高底色白度、透光/霧度均衡、對(duì)材料韌性影響較小的光擴(kuò)散粒子。
[0008] 本發(fā)明的另一目的是提供上述光擴(kuò)散粒子的制備方法。
[0009] 本發(fā)明的再一目的是提供由上述光擴(kuò)散粒子組成的熱塑性光擴(kuò)散材料。
[0010] 本發(fā)明的又一目的是提供上述熱塑性光擴(kuò)散材料的用途。
[0011] 本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 一種光擴(kuò)散粒子，按重量份計(jì)，包括如下組分： 有機(jī)三烷氧基硅烷單體 100份； 無機(jī)粒子 1份-10份。
[0012] 優(yōu)選為:一種光擴(kuò)散粒子，按重量份計(jì)，包括如下組分： 有機(jī)三烷氧基硅烷單體 100份； 無機(jī)粒子 3份-5份。
[0013] 其中，所述有機(jī)三烷氧基硅烷單體的結(jié)構(gòu)式為RhUOR%;其中R1代表具有1-6個(gè) 碳原子的烷基、乙烯基或者具有5-30個(gè)碳原子的芳基，R 2代表具有1-5個(gè)碳原子的烷基;優(yōu) 選為甲基三甲氧基硅烷。
[0014] 其中，所述無機(jī)粒子選自二氧化硅、二氧化鈦、硫酸鋇、碳酸鈣、氧化鋅、氧化鋯、硫 化鋅中的一種或幾種;所述無機(jī)粒子的粒徑為〇. 〇1μπι-5μπι。
[0015] 其中，所述光擴(kuò)散粒子的平均顆粒直徑為O.lwn -1〇μπι。
[0016] 本發(fā)明還公開了一種上述光擴(kuò)散粒子的制備方法，包括如下步驟： 將無機(jī)粒子分散于含有分散劑的水溶液中，用攪拌器攪拌20min-40min，將pH值調(diào)至 4.5-5.0，加入有機(jī)三烷氧基硅烷單體，進(jìn)行混合，得到水解液，繼續(xù)用攪拌器攪拌20min-40min，將該水解液的pH值調(diào)至8.5-9.0,反應(yīng)3h-5h后，過濾、清洗、烘干，即得光擴(kuò)散粒子。
[0017] 其中，所述含有分散劑的水溶液中分散劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. lwt%_lwt%;所述分散劑 選自六偏磷酸鈉、六偏磷酸鈣、六偏磷酸鋇、三甲基十六烷基溴化銨、十二烷基苯磺酸鈉、甘 膽酸鈉、硫酸化蓖麻油中的一種或幾種。
[0018] 其中，所述攪拌器可選自槳式攪拌器、均質(zhì)混合器、微射流均質(zhì)機(jī)等及其組合。
[0019] 本發(fā)明又公開了一種包含上述光擴(kuò)散粒子的熱塑性光擴(kuò)散材料，按重量份計(jì)，包 括0.3份-10份光擴(kuò)散粒子，90份-99.7份熱塑性樹脂；。
[0020] 上述包含上述光擴(kuò)散粒子的熱塑性光擴(kuò)散材料可采用公知的制備方法制備，如可 采用如下制備方法:將光擴(kuò)散粒子和熱塑性樹脂經(jīng)過高混機(jī)充分混合，使用同向雙螺桿擠 出機(jī)采用熔融共混一步擠出的方法(擠出溫度：170°C_250°C )，即得熱塑性光擴(kuò)散材料。
[0021] 其中，所述熱塑性樹脂選自聚碳酸酯、聚苯乙烯、甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物、 丙烯酸酯-苯乙烯共聚物、馬來酸酐-苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯共聚物、聚丙烯、聚環(huán)烯烴、環(huán)烯烴-α-烯烴共聚物中一種或幾種。
[0022]本發(fā)明還公開了上述熱塑性光擴(kuò)散材料在液晶顯示的光擴(kuò)散板、照明器具、燈飾 的應(yīng)用。
[0023] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果： 1)本發(fā)明制備得到的光擴(kuò)散粒子，由于該光擴(kuò)散粒子的小粒徑無機(jī)粒子包覆于大粒徑 有機(jī)硅光擴(kuò)散粒子內(nèi)部，使光線在穿過有機(jī)硅光擴(kuò)散粒子時(shí)還能在無機(jī)粒子表面產(chǎn)生一定 程度的反射，使光線散射得更開，從而在保證由該光擴(kuò)散粒子組成的熱塑性光擴(kuò)散材料的 透光率的同時(shí)，提高了該材料的遮蔽效果和霧度。
[0024] 2)本發(fā)明制備得到的光擴(kuò)散粒子，與單獨(dú)添加無機(jī)粒子相比，由該光擴(kuò)散粒子組 成的熱塑性光擴(kuò)散材料遮蓋效果增強(qiáng)，白度有明顯提高，且韌性影響較小;與單獨(dú)添加有機(jī) 光擴(kuò)散劑相比，由該光擴(kuò)散粒子組成的熱塑性光擴(kuò)散材料的底色白度較高；與常規(guī)有機(jī)光 擴(kuò)散劑加無機(jī)粒子相比，由該光擴(kuò)散粒子組成的熱塑性光擴(kuò)散材料的遮蓋效果增強(qiáng)、底色 白度有明顯提高，且韌性影響較小。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明的光擴(kuò)散粒子的散光原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明，以下實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方 式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受下述實(shí)施例的限制。
[0027]各性能的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)或方法： 所述熱塑性光擴(kuò)散材料透光率測(cè)試及霧度的測(cè)試：用注塑機(jī)注塑成2.0mm厚，100* 100mm的方板，按照美國(guó)材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ASTM D1003-61 (1997)進(jìn)行測(cè)試； 所述熱塑性光擴(kuò)散材料遮蓋效果的測(cè)