كيفية صنع ماسترباتش نشر الضوء وتأثيره على خواص مركبات البولي كربونات

إن البنية الفريدة لعامل نشر الضوء تجعله يُظهر خصائص بصرية خاصة، ويمكن للبوليمر المعدل بواسطته أن يلبي متطلبات بعض المواد البصرية الخاصة. ولتحقيق خواص بصرية جيدة، تمت دراسة تأثيرات الناشر الضوئي على الخواص البصرية ومورفولوجيا الضوء المنخفض والخصائص الميكانيكية والاستقرار الحراري للكمبيوتر الشخصي عن طريق تغيير كمية ملء عامل نشر الضوء.

وتتمثل طريقة التحضير التقليدية لنشر الضوء في إضافة ناشر ضوئي إلى جهاز الكمبيوتر، وسوف ينكسر الضوء من خلال سطح الجسيمات الصغيرة لعدة مرات لتحقيق تأثير تسوية الضوء. ومع ذلك، لا يمكن للضوء أن يمر عبر هذه الجسيمات غير العضوية، مما يؤدي إلى فقدان كبير في الطاقة الضوئية، وهو أمر يصعب تحقيق التأثير المتزايد. يمكن لموزع الضوء العضوي الحالي أن يخترق الضوء، وفقدان الطاقة الضوئية صغير، مما يمكن أن يحقق تأثير الضوء الموحد ونقل الضوء بشكل فعال. تشمل المعلمات التقنية الرئيسية لتوصيف مركبات انتشار الضوء نفاذية الضوء والضباب. بشكل عام، فإن زيادة الضباب سيؤدي إلى انخفاض نفاذية الضوء، وإدارة انتقال الضوء لعاكس الضوء المستخدم في الحياة اليومية ليست عالية، وبعبارة أخرى، فقد جزء من الطاقة الضوئية، وبالتالي فإن تطوير مركبات الانتشار الضوئي ذات الخصائص البصرية الممتازة يمكن أن يوفر الطاقة الكهربائية بشكل فعال.

2.1 المواد التجريبية
الكواشف الكيميائية المستخدمة في التجربة موضحة في الجدول 2-1.

الجدول 2.1 المواد والكواشف

2.2 الأدوات والمعدات الرئيسية المستخدمة في التجربة

a. فرن تجفيف كهربائي بدرجة حرارة ثابتة

b. آلة بثق ثنائية اللولب ثنائية الاتجاه

c. ماكينة قولبة حقن البلاستيك

d. اختبار نفاذية الضوء/اختبار الضبابية

e. نموذج أولي محفور

f. ميزان تحليلي كهربائي بصري

2.3 خبيرتركيبة مركّبات PC/KMP590 المركّبة

2.4الصياغة التجريبية للPC/PMMA coالمواد المركبة

2.5الصيغة التجريبية لمركبات PC/KMP590-Ti

2.6 تركيبة تجريبية من PC/PMMA-مواد Ti المركبة

(1) حجم الجسيمات و توزيع حجم الجسيمات.
وفقًا لبيانات حجم الجسيمات وتوزيع حجم الجسيمات، يتم الحصول على متوسط حجم الجسيمات وتوزيع حجم الجسيمات.
تم تشتيت الانتشار الضوئي في الإيثانول وتخفيفه إلى تركيز معين، وتم تشتيت 5 دقائق بالموجات فوق الصوتية. تم تحليل حجم الجسيمات بواسطة جهاز تحليل حجم الجسيمات النانوية ومحلل الجسيمات النانوية Zetasize 3000HSA (نطاق تحليل حجم الجسيمات هو 2-3000 نانومتر) من صنع شركة مالفيرن في إنجلترا.

(2) المجهر الإلكتروني النافذ (TEM).
ينقل المجهر الإلكتروني الناقل (TME) شعاع الإلكترونات المتسارع والمركّز إلى عينة رقيقة جداً، وتتصادم الإلكترونات مع الذرات في العينة لتغيير الاتجاه، مما يؤدي إلى تشتت زاوي ثلاثي الأبعاد. وترتبط زاوية التشتت بكثافة العينة وسُمكها، وبالتالي يمكن أن تشكل صورًا مختلفة فاتحة ومظلمة، والتي تُستخدم بشكل أساسي لمراقبة التشكل الدقيق وحجم الجسيمات الحقيقي للمواد الحبيبية.
تم تشتيت كمية مناسبة من ناشر الضوء في محلول الإيثانول وتم تشتيت 20 دقيقة فائقة التشتت. تم تجفيف العينات على شبكة النحاس المحملة بالفيلم بطريقة التعليق، وتم تحليل مسحوق التلك بواسطة المجهر الإلكتروني النافذ JEOL 200CX بواسطة المجهر الإلكتروني النافذ JEOL 200CX.

(3) المسح الإلكتروني المجهريأوبي (SEM).
يعد المجهر الإلكتروني الماسح الضوئي (SEM) طريقة تحليلية لمراقبة توزيع وتشتت المواد الحبيبية باستخدام شعاع الإلكترون لتكوين مجموعة متنوعة من الإشارات بعد العديد من التشتت المرن وغير المرن على سطح العينة واستقبال هذه الإشارات ومعالجتها. وأخيراً، يُظهر شكل سطح العينة على أنبوب الصورة.

تم إجراء تحليل SEM لعامل الانتشار الضوئي بواسطة المجهر الإلكتروني الماسح عالي الدقة JSM-6700F. نظرًا لأن عامل الانتشار الضوئي لا يوصل الكهرباء، فقد تم رش الذهب على سطح العينة بواسطة أداة الرش LDM150D قبل تحليل SEM لتقليل تراكم الشحنات.

(4) اختبار الضبابية لنفاذية الضوء.
نظرًا لأن ناشر الضوء عبارة عن مسحوق، يتم مفاجأة ناشر الضوء وضغطه قبل الاختبار، ثم يتم اختبار نفاذية الضباب بواسطة جهاز اختبار نفاذية الضوء/التضبيب. المعادلة هي
نفاذية الضوء% = إجمالي انتقال الضوء عبر العينة / تدفق الضوء الساقط * 100%.
الضباب % = (التدفق الضوئي المتناثر للأداة والاختبار/إجمالي التدفق الضوئي المرسل المار عبر العينة - التدفق الضوئي المتناثر للأداة/التدفق الضوئي الحادث)

(5) Bالخراطة اختبار البقايا.
قم بوزن كمية معينة من ماسترباتش الانتشار الضوئي بدقة، ثم ضعها في فرن مقاومة من النوع الصندوقي، واحرقها عند درجة حرارة 600 درجة مئوية لمدة 4 ساعات، ثم قم بوزنها، وذلك لتحديد بقايا الاحتراق. المعادلة هي:
المحتوى الفعلي% = g ما بعد الاحتراق g / g ما قبل الاحتراق g * 100%

(6) اختبار البياض.
يتم اختبار بياض انتشار الضوء باستخدام جهاز اختبار البياض.

2.5 النتائج والمناقشة.

2.5.1 تحليل أداء عامل الانتشار الضوئي والتحليل التجريبي لبقايا الاحتراق لعامل الانتشار الضوئي الرئيسي.
(1) حجم الجسيمات وتوزيع حجم الجسيمات.
يظهر توزيع حجم الجسيمات لعوامل الانتشار الضوئي الثلاثة في الشكل 2-1. يبلغ متوسط حجم جسيمات KMP590 2.2 ميكرومتر، ومتوسط حجم جسيمات Tio 3.0 ميكرومتر، ومتوسط حجم جسيمات Tio 190 نانومتر. إن نطاق توزيع حجم الجسيمات في KMP590 وPMMA صغير، أما Tio فلديه نطاقات متعددة لتوزيع حجم الجسيمات.

(2) التشكل المجهري.
يظهر تحليل TEM لعامل الانتشار الضوئي في الشكل 2.2. وكما يتبين من الشكل، فإن بنية KMP590 منتظمة وكروية، وبنية PMMA منتظمة وكروية، وبنية TiO2 غير منتظمة ومن نوع الجسيمات.

(2) التشكل المجهري.
يظهر تحليل TEM لعامل الانتشار الضوئي في الشكل 2.2. وكما يتبين من الشكل، فإن بنية KMP590 منتظمة وكروية، وبنية PMMA منتظمة وكروية، وبنية Tio غير منتظمة ومن نوع الجسيمات.

يظهر تحليل صورة SEM لعامل الانتشار الضوئي في الشكل 2.3. وكما يتبين من الشكل، من الشكل أ، فإن شكل Tio2 غير منتظم، وهو نوع من الجسيمات، ويبلغ حجم الجسيمات حوالي 190 نانومتر. يوضح الشكل (ب) أن شكل KMP590 منتظم، وتوزيع حجم الجسيمات أكثر انتظامًا، وحجم الجسيمات حوالي 2.2 ميكرومتر، ويوضح الشكل (ج) أن شكل PMMA أكثر انتظامًا، وتوزيع حجم الجسيمات منتظم، وحجم لينجينج حوالي 3 ميكرومتر.

(3) تحليل النفاذية/الضبابية.
تم الضغط على ناشر الضوء في القرص، وتم اختبار نفاذية الضوء للضباب بواسطة جهاز اختبار نفاذية الضوء/ضباب الضباب. تقدم هذه الورقة تفسيرًا أفضل لتغير الخواص البصرية لانتشار الضوء. يوضح الجدول 2.7بيانات الضباب ونفاذية الضوء لناشر الضوء، ويمكن ملاحظة أن نفاذية الضوء لـ Tio2 منخفضة نسبيًا، والضباب مرتفع نسبيًا، مما يؤثر بشكل كبير على الخواص البصرية للمادة.

تظهر بيانات اختبار البياض لموزع الضوء في الشكل 2.8. بياض Tio2 منخفض، وإضافة الكثير من Tio2 سيجعل المركب أصفر، لذلك نضيف كمية قليلة جدًا من Tio2 في عملية التحضير.

(4) اختبار مخلفات الحرق بالماسترباتش.
يوضح الجدول 2.9 البيانات التجريبية لبقايا احتراق الرقاقة الرئيسية، والنسبة الفعلية للماسترباتش المحضرة قريبة من النسبة النظرية (نطاق الخطأ هو "0.6%). تم تحديد أن محتوى الناشر الضوئي في ثلاثة أنواع من الماسترباتش MKMP590 وMPMMA، MTio2 هو 9.74wt%، 9.56wt%، 9.46wt% على التوالي. محتوى ناشر الضوء في مادة نشر ضوء الكمبيوتر الشخصي أكثر دقة.

2.5.2 تحليل خصائص مركبات الانتشار البصري.

(1) تحليل الأداء البصري.
نفاذية الضوء للكمبيوتر الشخصي النقي هي 89%-92%، والضباب هو 14%-16%. يرجع تغير الخصائص الضوئية لمادة انتشار الضوء بشكل أساسي إلى ظاهرة انتشار الضوء للمادة، ويرجع تغير الخاصية الضوئية لمادة انتشار الضوء بشكل أساسي إلى ظاهرة انتشار الضوء للمادة، والسبب الجذري لظاهرة انتشار الضوء هو تدمير توحيد الوسط. عندما يصل حجم الجسيمات في الوسط إلى حجم الطول الموجي للضوء المرئي، إذا كان هناك اختلاف معين في معامل الانكسار بين الطور المشتت والطور المستمر، يمكن استخدام جسيمات الطور المشتت كمصدر لتحفيز الموجات تحت تأثير الضوء الاجتماعي. تمت دراسة انحراف بيانات الخواص البصرية للمركبات عن طريق التجارب المتكررة.

يمكن ملاحظة من الشكل 2.4 أن نفاذية الضوء للمركب تتناقص مع زيادة محتوى KMP590 في ناشر الضوء. عندما يصل محتوى KMP590 إلى 2.0%، تكون نفاذية الضوء 54.5%. يبلغ متوسط الانحراف في التجربة المتكررة 0.222-0.376%، والانحراف المعياري 0.304-0.75%. كما يتبين من الشكل 2.5، مع زيادة محتوى KMP590 في ناشر الضوء، يزداد ضباب المركب، وعندما يصل محتوى KMP590 إلى 2.0%، يزداد ضباب المركب. تبلغ نسبة الضباب 92.8%، ويبلغ متوسط الانحراف للتجارب المتكررة 0.216-0.4%، والانحراف المعياري 0.305-0.519%. ويرجع ذلك إلى ظاهرة تشتت معدل إنتاج الضوء الناجمة عن ناشر الضوء في مصفوفة الكمبيوتر الشخصي في الصين. تُظهر البيانات التجريبية المتكررة أن عملية الرقاقة الرئيسية مستقرة، ومتوسط الانحراف والانحراف المعياري صغير.

كما يتبين من الشكل 2.6، مع زيادة محتوى KMP590 في ناشر الضوء (محتوى Tio2 ثابت)، تنخفض نفاذية الضوء للمركب. عندما يصل محتوى KMP590 إلى 2.0%، تكون نفاذية الضوء 54.2%. يبلغ متوسط الانحراف للتجربة المتكررة 0.353-1.860%، والانحراف المعياري 0.452-2.490%. كما يتبين من الشكل 2.7، مع زيادة محتوى KMP590 من عامل الانتشار الضوئي (يظل محتوى Tio2 كما هو)، يزداد ضباب المركب. عندما يصل محتوى KMP590 إلى 2.0%، يكون الضباب 94.8%. تُظهر البيانات التجريبية المتكررة أن عملية الدُفعة الرئيسية مستقرة، ومتوسط الانحراف والانحراف المعياري صغير.

يمكن أن نرى من الشكل 2.8 أن نفاذية الضوء للمركب تتناقص مع زيادة محتوى PMMA في ناشر الضوء، وعندما يصل محتوى PMMA إلى 2.0%، تكون نفاذية الضوء للمركب 59.5%. كما يتضح من الشكل 2.9، مع زيادة محتوى PMMA في ناشر الضوء، يزداد ضباب المركب، وعندما يصل محتوى PMMA إلى 2.0%، يكون الضباب 92.5%. تُظهر التجارب المتكررة أن عملية الماسترباتش مستقرة.

كما يتضح من الشكل 2.10، مع زيادة محتوى PMMA من عامل الانتشار الضوئي (محتوى Tio2 ثابت)، يزداد ضباب المركب، وعندما يصل محتوى PMMA إلى 2.0%، يكون الضباب 94.2%. تُظهر التجارب المتكررة أن عملية الرقعة الرئيسية مستقرة.
وفقًا لبيانات الاختبار البصري، يمكن أن تكون الخصائص البصرية لمركبات الانتشار الضوئي المحضرة مركبة. نفاذية الضوء > 50%، والضباب > 90%. تأثير التشتت لـ PMMA أفضل من تأثير KMP590. تُظهر البيانات التجريبية المتكررة أن عملية الدُفعة الرئيسية مستقرة والانحراف المعياري صغير.

يوضح الشكل 2.12 والشكل 2.13 أن نفاذية الضوء لمركب نشر الضوء مع المادة النانوية الرئيسية غير العضوية Tio2 مماثلة لتلك التي بدون إضافة. من الشكل 2.14 والشكل 2.15، يمكن ملاحظة أن إضافة النانو-ماسترباتش النانو-ماسترباتش النانوية غير العضوية Tio2 لها تأثير واضح على ضبابية المادة.

(2) تحليل أداء السحب.
Fيوضح الشكل 2.16 منحنى قوة الشد لمركبات عامل الانتشار الضوئي المملوءة بالكمبيوتر الشخصي مع 0: 2.0% (بالوزن) ناشر الضوء.
كما يتبين من الشكل، مع زيادة محتوى جزيئات الانتشار الضوئي، يكون تأثيرها ضئيلًا على قوة الشد لمركبات الانتشار الضوئي، والتي تبلغ حوالي 60 ميجا باسكال، وذلك لأن جزيئات الانتشار الضوئي ليس من السهل أن تنتج تأثير تركيز الإجهاد.

(3) تحليل أداء التأثير.

يوضح الشكل 2.17 منحنى قوة الصدم لمركب الانتشار الضوئي بعد ملء مركب الانتشار الضوئي بـ 0: 2.0% (بالوزن) ناشر ضوئي. إن إضافة عامل الانتشار الضوئي KMP590 له تأثير ضئيل على تأثير مركبات الانتشار الضوئي. بعد إضافة عامل الانتشار الضوئي PMMA، تنخفض خاصية التأثير من حوالي 70 كيلو جول/م2 من PC النقي إلى حوالي 18 كيلو جول/م2. ويرجع السبب في ذلك إلى أن حجم جسيمات PMMA يبلغ حوالي 3 ميكرومتر، وهو ما يسهل التسبب في حدوث عيوب، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في قوة الصدم.

(4) تحليل الأداء الحراري.
تمت دراسة العينة بواسطة مسعر المسح الضوئي التفاضلي TA DSC 822. تم تسخين كمية العينة 8 ~ 10 ملجم إلى 600 كلفن بمعدل تسخين 10 كلفن/دقيقة، وتم تخفيض درجة الحرارة الثابتة 5 دقائق إلى درجة حرارة الغرفة بمعدل التخلص من التاريخ الحراري 10 كلفن/دقيقة، وتم تسجيل التغير في المحتوى الحراري في عملية التبريد.

ويوضح الشكل 2.18 منحنى التبلور غير الحراري لمركبات الانتشار الضوئي، والذي يمكن من خلاله ملاحظة أن درجة حرارة التبلور (درجة حرارة التحويل الزجاجي) للبلاستيك تنخفض مع إضافة عامل الانتشار الضوئي. نظرًا لأن جزيئات عامل الانتشار الضوئي تساهم في الحركة القصيرة للسلسلة الجزيئية لجزيئات PC، فإن Tg ينخفض Tg.

(5) تحليل صور SEM.
يعد تشتت الناشر الضوئي بشكل موحد في مصفوفة الكمبيوتر الشخصي أحد العوامل المهمة التي تؤثر على الخواص البصرية لمركبات الكمبيوتر الشخصي. تم تحليل صور SEM لمركبات الانتشار الضوئي. الشكل 2.19 هو صورة SEM لقسم كسر التبريد بالنيتروجين السائل لمركبات الانتشار الضوئي.

يمكن أن نرى من الشكل أن الناشر الضوئي بمتوسط حجم جسيمات يبلغ 2.2 ميكرومتر مشتت بشكل موحد في PC، ولا يزال عامل نشر الضوء يظهر بنية كروية، كما أن المركب المحضر بطريقة الماسترباتش يجعل عامل نشر الضوء مشتتًا جيدًا في المركب، وهو أمر مفيد لتحسين الخواص البصرية.

2.6 ملخص هذا الفصل.
يناقش هذا الفصل تحضير رقاقة ماستر LDA باستخدام عامل الانتشار الضوئي والبولي كربونات كمواد خام، وتحضير وخصائص مركب عامل الانتشار الضوئي. من خلال نوع عامل الانتشار الضوئي وكمية الملء لعامل الانتشار الضوئي، تمت دراسة تأثير عامل الانتشار الضوئي على المركبات.

• 1). تمت دراسة الخواص البصرية للناشر الضوئي عن طريق اختبار الضباب والنفاذية والبياض لعامل نشر الضوء. أظهر تحليل البنية المجهرية واختبار حجم الجسيمات لعامل الانتشار الضوئي بواسطة SEM، TEM أن بنية عامل الانتشار الضوئي KMP590 كروية وحجم الجسيمات حوالي 2.2 ميكرومتر، وبنية عامل الانتشار الضوئي PMMA كروية وحجم الجسيمات حوالي 3.0 ميكرومتر، وبنية عامل الانتشار الضوئي Tio2 غير منتظمة وحجم الجسيمات حوالي 190 نانومتر. من خلال تجربة بقايا الاحتراق للمادة الرئيسية تم تحديد أن محتوى ناشر الضوء في ثلاثة أنواع من المادة الرئيسية MK590 وPMMA وMTio2 هو 9.74 واط% و9.56 واط% و9.46%، بحيث يكون محتوى ناشر الضوء في مادة نشر الضوء في مادة نشر الضوء في الكمبيوتر الشخصي أكثر دقة.

• 2). مع زيادة محتوى KMP590 من ناشر الضوء، تنخفض نفاذية الضوء لمركبات نشر الضوء ويزداد الضباب. تتسم عملية المركبات المحضرة بطريقة الماسترباتش اللولبية المزدوجة بالاستقرار، وتكون التجارب المتكررة صغيرة، ويتراوح الانحراف المعياري بين 0.265% و2.490%. إن تأثير تشتت الضوء الناشر للمادة PMMA أفضل قليلاً من تأثير المركبات التي تحتوي على KMP590؛ وTio2. بالمقارنة مع المركبات التي لا تحتوي على Tio2، فإن نفاذية الضوء للمركبات لها فرق بسيط، لكن الضباب يزداد بشكل واضح.

• 3). من خلال تحليل صورة SEM لمركبات الانتشار الضوئي المحضرة بواسطة SEM، استنتج أن مركبات الانتشار الضوئي المحضرة بطريقة اللولب المزدوج الرئيسي مشتتة بشكل موحد وشكلها سليم.

• 4). مع إضافة ناشر الضوء، تتغير خواص السحب لمركبات نشر الضوء قليلاً، والتي تبلغ حوالي 60 ميجا باسكال. مع إضافة ناشر الضوء KMP590، يكون له تأثير ضئيل على خواص تأثير مركبات نشر الضوء، ولكن بعد إضافة ناشر الضوء PMMA، تنخفض خاصية التأثير، من حوالي 70 كيلو جول/م2 من PC النقي إلى حوالي 18 كيلو جول/م2.

• 5). مع إضافة ناشر الضوء، انخفضت درجة حرارة تحويل الزجاج (Tg) للبلاستيك، وانخفضت الخصائص الحرارية قليلاً.