كيف تصنع لوح البولي كربونات الناشر للضوء؟

في السنوات الأخيرة، تطورت صناعة الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED) العالمية بسرعة، وأبدت البلدان حماسة كبيرة لتطوير صناعة الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED). في 7 مايو 2012، اقترحت الخطة الخمسية الثانية عشرة الخاصة لتطوير علوم وتكنولوجيا إضاءة أشباه الموصلات (مسودة لالتماس الآراء) الصادرة عن وزارة العلوم والتكنولوجيا أنه بحلول عام 2015، ستمثل منتجات الإضاءة LED 301 تيرابايت 3 تيرابايت من الإضاءة العامة، وسيتم بناء 50 مدينة تجريبية تجريبية من "عشرة آلاف مدينة". يشير الطلب في السوق ودعم السياسات إلى أن آفاق السوق لمصابيح الإضاءة LED واسعة جدًا، كما أن مادة نشر الضوء، كمادة غلاف مصابيح وفوانيس الإضاءة LED، بشرت أيضًا بطلب كبير في السوق. في الوقت الحاضر، يتم إنتاج معظم مواد الانتشار الضوئي الجديدة عن طريق مزج مواد مصفوفة البوليمر الشفافة وجزيئات الناشر. وتستخدم الجسيمات غير العضوية في الغالب كمواد ناشرة للضوء، بما في ذلك الخرز الزجاجي، SiO2، TiO2، CaCO3، MgSiO3، BaSO4، وكبريتيد ZnS، BaS. عادةً ما تكون هذه الجسيمات غير العضوية صلبة وغير منتظمة، ومن السهل أن تتآكل معدات المعالجة أثناء المعالجة، ويصعب تحقيق التماثل في حجم جسيمات المرحلة المشتتة، مما يقلل من الخواص الميكانيكية لمصفوفة البوليمر. هذه الجسيمات حساسة للحرارة والأكسجين والأشعة فوق البنفسجية. وإذا كانت الجسيمات المشتتة كبيرة جدًا، فسيؤدي ذلك أيضًا إلى عدم استواء سطح المادة [1]. علاوة على ذلك، ستؤثر إضافة الجسيمات غير العضوية بشكل خطير على نفاذية الضوء. إن تطبيق الجسيمات غير العضوية في مواد الانتشار الضوئي محدود للغاية. في السنوات الأخيرة، استُخدمت جزيئات البوليمر العضوية على نطاق واسع كموزع للضوء، مثل البولي ميثيل ميثاكريلات [2]، والبوليسترين [3]، وراتنج السيليكون [5-6]، وراتنج الأكريليك [6]، وميثيل ميثاكريلات الستايرين - الستايرين المجهرية المترابطة المتشابكة [7- 8] وما إلى ذلك.

من بين المواد المنتشرة بصريًا، يكون لاختيار عامل نشر الضوء والجرعة وحجم الجسيمات لعامل نشر الضوء التأثير الأكثر أهمية على الخواص البصرية للمواد المنتشرة للضوء. يتم اختيار مادة البولي كربونات (PC) ذات الخصائص الميكانيكية الممتازة وقابلية المعالجة الممتازة كمادة مصفوفة لدراسة تأثيرات الأنواع المختلفة والجرعة وحجم الجسيمات لعامل نشر الضوء العضوي على الخواص الميكانيكية والبصرية لمواد ناشر الضوء. توفير مرجع للإنتاج والتطبيق الحقيقي.

1 الجزء التجريبي 1.1 المواد الخام الرئيسية.
الكمبيوتر الشخصي: شركة باير الألمانية.
ناشر الضوء A: ناشر ضوء أكريليك، يتم تسويقه;

ناشر الضوء B (متوسط حجم الجسيمات 2 ميكرومتر)، C (متوسط حجم الجسيمات.) 3 ميكرومتر): ناشر الضوء السيليكوني، من شركة واندا للكيماويات المحدودة؛ المواد المساعدة الأخرى: تباع في السوق.

1.2 الأدوات والمعدات الرئيسية.
آلة بثق ثنائية اللولب ثنائية الدوران: نوع CTE-35، Kobelon (Nanjing). Machinery co., Ltd.
ماكينة قولبة بالحقن: HTEF90W1، (شركة مجموعة ماكينات البلاستيك الهايتية المحدودة في نينغبو)
المجهر الإلكتروني الماسح الضوئي للانبعاثات الميدانية (SEM): QUANTA200. (النوع A، شركة FEI الأمريكية المحدودة).
جهاز اختبار نفاذية الضوء/الاختبار الضوئي: WGT-S، قسم الدقة في شنغهاي.
شركة Xue Instruments Co., Ltd. ؛ آلة اختبار الشد الإلكترونية العالمية: Shimadzu AGS-J.
معهد شيمادزو للإنتاج في اليابان.
آلة اختبار الصدمات: XJJJ-5، شركة تشنغده لآلات الاختبار، المحدودة. القسم.

1.3 تحضير العينة.
تجفيف المواد الخام عند درجة حرارة 110 درجة مئوية لمدة 12 ساعة وتقسيمها وفقًا لكتلة معينة.
يتم خلط العديد من جزيئات ناشر الضوء والكمبيوتر الشخصي بالتساوي، ثم يتم بثقها وتحبيبها بواسطة جهاز بثق ثنائي اللولب. تم تجفيف الحبيبات عند درجة حرارة 110 درجة مئوية لمدة 12 ساعة ثم حقنها في عينات الاختبار.

1.4 اختبار الأداء 4 اختبار الأداء.
Tيتم اختبار قوة الشد وفقًا للمعيار GB/T 1040.2 ميل 2006، ويتم اختبار قوة الصدم المسننة وفقًا للمعيار GB/T 1043.1 ميل 2008، ويتم اختبار نفاذية الضوء والضباب وفقًا للمعيار GB/T 2410 ميل 2008.
السماكة 2 مم.
ملاحظة SEM: تم رش ناشر الضوء Apene B و C بالتساوي على السطح.
تم رش سطح المادة اللاصقة الموصلة بالذهب، وتمت ملاحظته وتصويره بواسطة SEM. جُمِّدت العينات في النيتروجين السائل وكُسرت هشة، ورُشَّ الذهب على سطح الكسر، وتمت ملاحظته وتصويره بواسطة SEM.

2 النتائج والمناقشة

2.1 مقارنة مع ناشر الضوء غير العضوي

يمتص ناشر الضوء العضوي كمية أقل من الضوء، لذلك يمكن استخدامه لتحضير مواد نشر الضوء ذات نفاذية عالية للضوء وضبابية عالية. يوضح الشكل 1 صور SEM لناشر الضوء وعامل نشر الضوء القائم على الكمبيوتر الشخصي (جزء كتلة 0.5% من ناشر الضوء).

يمكن أن نرى من الشكل 1أ، والشكل 1ج، والشكل 1ج والشكل. 1e أن عامل الانتشار الضوئي An وC عبارة عن جسيمات كروية منتظمة، ولكن توزيع حجم الجسيمات لعامل الانتشار الضوئي An واسع، ونطاق توزيع حجم الجسيمات هو 1 ~ 4 ميكرومتر، ومتوسط حجم الجسيمات 2 ميكرومتر؛ وحجم جسيمات عامل الانتشار الضوئي B غير منتظم، ونطاق توزيع حجم الجسيمات هو 1 ~ 3 ميكرومتر، ومتوسط حجم الجسيمات 2 ميكرومتر؛ وحجم جسيمات عامل الانتشار الضوئي C منتظم، وتوزيع حجم الجسيمات مركّز، ومتوسط حجم الجسيمات 3 ميكرومتر.

ويتضح من الشكلين. 1B والشكل 1D والشكل 1F أن عامل الانتشار الضوئي يمكن أن ينتشر بشكل موحد في مصفوفة PC ويحافظ على شكله الأصلي. ومع ذلك، توجد فراغات في السطح البيني بين عامل الانتشار الضوئي والمصفوفة في الشكل 1D والشكل 1F، كما يوجد عدد كبير من الفراغات في العينة، مما يشير إلى أن توافق عامل الانتشار الضوئي السيليكوني وراتنج المصفوفة ضعيف. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن العينة يتم تحضيرها عند درجة حرارة 280 ~ 300 درجة مئوية، ويحافظ عامل الانتشار الضوئي على شكله الأصلي في العينة، فهذا يدل على أن الأنواع الثلاثة من عامل الانتشار الضوئي تتمتع بمقاومة جيدة للحرارة.

2.2 الخواص الميكانيكية.
ويوضح الشكل 2 تأثير كمية ناشر الضوء على الخواص الميكانيكية لمواد نشر الضوء القائمة على الكمبيوتر الشخصي.
كما يتضح من الشكل 2، مع زيادة جزء الكتلة من ناشر الضوء، تُظهر قوة الشد للمادة اتجاهًا متذبذبًا نحو الأسفل، ولكن نطاق التغير صغير جدًا؛ كما تُظهر قوة الصدم المسننة للمادة اتجاهًا نحو الأسفل، ونطاق التغير صغير جدًا أيضًا. وبشكل عام، تبلغ قوة الشد للكمبيوتر الشخصي النقي 63 ميجا باسكال. بعد إضافة عامل الانتشار الضوئي، تتأرجح قوة الشد بين 60.5 و62.5 ميجا باسكال، وهو ما يوضح أن عامل الانتشار الضوئي ليس له تأثير واضح على قوة الشد للمادة.

ويرجع ذلك إلى أن عدد العيوب في المادة أقل من عدد العيوب في المادة نفسها، لذلك لا توجد زيادة كبيرة في عدد العيوب في المادة ككل بعد إضافة عامل الانتشار الضوئي، حيث إن التأثير الأكثر وضوحًا على قوة شد المادة هو العيب الذي يؤدي إلى تركيز الإجهاد. بعد إضافة عامل الانتشار الضوئي، تتأرجح قوة الصدم المسننة للمادة بين 12 و14 كيلو جول/م2. مع زيادة الكسر الكتلي لعامل الانتشار الضوئي A، لا تتغير قوة الصدم المسننة للمادة بشكل أساسي، بينما تنخفض قوة الصدم المسننة للمادة مع إضافة عامل الانتشار الضوئي Bmind C مع زيادة الكسر الكتلي. قد يرجع ذلك إلى أن توافق عامل الانتشار الضوئي الأكريليكي مع PC أفضل من توافق عامل الانتشار الضوئي السيليكوني مع PC، كما أن PC مادة حساسة للشق، لذا فإن المادة تكون عرضة للكسر الهش بعد إضافة عامل الانتشار الضوئي السيليكوني، مما يؤدي إلى انخفاض قوة الصدم المسننة. ومع ذلك، ونظرًا لإضافة عامل نشر الضوء بدرجة أقل، يكون الانخفاض ضئيلًا.

2.3 تقييم الخواص البصرية

المؤشران الرئيسيان لمواد الانتشار الضوئي هما نفاذية الضوء و.
الضبابية [9]. تشير نفاذية الضوء إلى نسبة التدفق الضوئي عبر العينة إلى التدفق الضوئي المشع على العينة، وهو مؤشر أداء مهم لتمييز شفافية مواد البوليمر الشفافة. وكلما زادت نفاذية الضوء لمادة البوليمر كلما كانت شفافيتها أفضل؛ أما الضبابية، والمعروفة أيضًا باسم التعكير، فهي نسبة التدفق الضوئي المتناثر إلى التدفق الضوئي النافذ الذي ينحرف عن اتجاه الضوء الساقط عبر العينة، والتي تستخدم لقياس درجة غموض أو تعكير مادة شفافة أو شفافة، والتي تنتج عن عدم انتظام أو عدم انتظام في باطن المادة أو سطحها. يستخدم الضباب عادةً لتوصيف شدة تشتت الضوء للمواد المشتتة للضوء.

النتائج الرئيسية هي كما يلي: (1) تأثير كمية ناشر الضوء على نفاذية الضوء وضبابية العينة. سبب ظاهرة التشتت الضوئي [10] هو نتيجة لتدمير انتظام الوسط، أي أن هناك اختلافات كبيرة في الخصائص البصرية (مثل معامل الانكسار) بين عناصر الوسط المتجاورة من حيث الطول الموجي من حيث الحجم، تحت تأثير الضوء الساقط، فهي تستخدم كمصادر موجية ثانوية لمعالجة الموجات الثانوية ذات سعات إشعاعية مختلفة، كما أن أطوارها مختلفة عن بعضها البعض. نتيجة للتراكب المترابط للموجات الثانوية، باستثناء أن بعض الموجات الضوئية لا تزال تنتشر في الاتجاه المحدد من قبل علم البصريات الهندسي، لا يمكن أن تتباعد في اتجاهات أخرى، مما يؤدي إلى التشتت. ولذلك، لا بد أن يحدث التشتت عندما يتعرض الضوء الساقط للإشعاع عند السطح البيني لمادتين بمعامل انكسار مختلف.

يمكن ملاحظة من الشكل 3 أنه عندما يكون الجزء الكتلي من ناشر الضوء An 0.2%، تكون نفاذية الضوء للعينة 88.6% والضباب 59.3%. مع زيادة الجزء الكتلي من ناشر الضوء A، تنخفض نفاذية الضوء للعينة تدريجيًا ويزداد الضباب. عندما يكون الكسر الكتلي لعامل نشر الضوء An 0.6%، تكون نفاذية الضوء للعينة 78.4%، والضباب 79.3%، ويكون الضباب منخفضًا نسبيًا، ويكون الضباب (≥ 90%) بعيدًا عن الضباب المطلوب (≥ 90%). من الضروري الاستمرار في زيادة الجزء الكتلي من ناشر الضوء A لتلبية المتطلبات.

كما يتضح من الشكل 4، عندما يكون الجزء الكتلي من ناشر الضوء B 0.2%، تكون نفاذية الضوء للعينة 86.5%، والضباب 73.8%؛ وعندما يزداد الجزء الكتلي من ناشر الضوء B إلى 0.3%، تنخفض نفاذية الضوء للعينة إلى 73.5%، ويزداد الضباب إلى 92.5%؛ وإذا استمر الجزء الكتلي من ناشر الضوء B في الزيادة، فإن نفاذية الضوء للعينة تنخفض بسرعة، بينما يزداد الضباب ببطء.

يمكن أن نرى من الشكل 5 أنه عندما يكون الجزء الكتلي من ناشر الضوء C 0.2%، تكون نفاذية الضوء للعينة 83.2% والضباب 90.8%. إذا استمر الجزء الكتلي من ناشر الضوء C في الزيادة، تنخفض نفاذية الضوء للعينة انخفاضًا كبيرًا ويزداد الضباب. عندما يكون الجزء الكتلي من ناشر الضوء C 0.3%، تنخفض نفاذية الضوء للعينة إلى 80.8%، ويزداد الضباب إلى 94.9%. بعد ذلك، عندما يستمر الجزء الكتلي من ناشر الضوء C في الزيادة، ينخفض ضباب العينة.

خلاصة القول، عندما يكون الجزء الكتلي من عامل نشر الضوء هو نفسه، تكون نفاذية الضوء للعينة ذات عامل نشر الضوء A (حمض الأكريليك) أعلى من العينة ذات عامل نشر الضوء BMagine C (السيليكون العضوي)، ويكون ضبابية الأولى أقل بوضوح. وذلك لأن ناشر الضوء السيليكوني يمتص الضوء أكثر من ناشر الضوء الأكريليكي.

(2) تأثير كمية ناشر الضوء على معامل انتشار الضوء الفعال للعينة.
بشكل عام، يتم التعبير عن الانتشار الضوئي الفعال للمادة عن طريق نفاذية الضوء × الضباب. كلما زادت القيمة، قلّ فقدان الضوء عند الحصول على كثافة الانتشار الضبابي. يمكن الحصول على نفاذية الضوء المثالية وقيمة الضباب عن طريق تغيير كمية ناشر الضوء، والتي يمكن تحويلها إلى معامل انتشار الضوء الفعال [2].

يمكن أن نرى من الشكل 6 أن معامل انتشار الضوء الفعال للعينة يزداد في البداية ثم يتناقص مع زيادة الكسر الكتلي لعامل نشر الضوء. في العينة المضاف إليها عامل نشر الضوء A، عندما يكون الكسر الكتلي 0.2%، يكون معامل انتشار الضوء الفعال 52.5%؛ وعندما يكون الكسر الكتلي 0.5%، يصل معامل تشتت الضوء الفعال إلى القيمة القصوى، وهي 63.0%؛ وعندما يستمر الكسر الكتلي لعامل نشر الضوء A في الزيادة، ينخفض معامل تشتت الضوء الفعال للعينة. عندما يكون الكسر الكتلي لعامل نشر الضوء BMague C هو 0.3%، يصل معامل تشتت الضوء الفعال إلى القيمة القصوى، وهي 68.0% و76.7% على التوالي ويستمر في الزيادة الكسر الكتلي لعامل نشر الضوء، وينخفض معامل تشتت الضوء الفعال للعينة بسرعة. تُظهر النتائج أن ناشر الضوء السيليكوني يمكن أن يحقق معامل انتشار الضوء الفعال أعلى عند جرعة صغيرة، وتأثير جرعته على معامل انتشار الضوء الفعال واضح جدًا.

(3) تأثير حجم جسيمات عامل الانتشار الضوئي على ضباب العينة. 

يظهر تأثير حجم جسيمات عامل الانتشار الضوئي على ضباب العينة في الشكل 7.

كما يتضح من الشكل 7، فإن ضباب المادة باستخدام الناشر الضوئي B أقل عمومًا من ضباب المادة باستخدام الناشر الضوئي C، ولكن الفرق بين الاثنين صغير نسبيًا. ويرجع ذلك إلى أن حجم جسيمات الناشر الضوئي المستخدم في هذه التجربة أكبر من الطول الموجي للضوء المرئي، وينتمي تأثير التشتت إلى تشتت Mie. وفقًا لنظرية التشتت Mie، تكون الجسيمات الكروية مشتتة بشكل موحد في راتنج المصفوفة، وتكون شدة التشتت للنظام دالة لمعامل الانكسار وحجم الجسيمات وزاوية التشتت والطول الموجي للضوء الساقط في الوسط المحيط [10]. لا يتم النظر في زاوية التشتت والطول الموجي للضوء الساقط في الوسط المحيط بالجسيمات، ويتم النظر فقط في تأثيرات معامل الانكسار وحجم الجسيمات على الخواص البصرية للعينات. في نطاق معين، كلما كان حجم الجسيمات أكبر، كلما زاد اختلاف معامل الانكسار، وزادت شدة تشتت المادة. وفقًا لـ

وفقًا للصيغة الحسابية في GB/T 2410 Mel 200 "تحديد نفاذية الضوء والضبابية ل 8 مواد بلاستيكية شفافة"، فإن المواد ذات كثافة التشتت العالية لها ضبابية عالية. حجم جسيمات عامل الانتشار الضوئي C أكبر من حجم جسيمات عامل الانتشار الضوئي B، وبالتالي فإن ضباب العينة مع عامل الانتشار الضوئي C أعلى من عامل الانتشار الضوئي B. لأن الفرق في حجم الجسيمات صغير، فإن فرق الضباب صغير.

3 استنتاج.

النتائج الرئيسية هي كما يلي: (1) توافق عامل الانتشار الضوئي من السيليكون العضوي ومصفوفة الكمبيوتر الشخصي ضعيف، في حين أن توافق عامل الانتشار الضوئي الأكريليكي ومصفوفة الكمبيوتر الشخصي أفضل. ليس لإضافة ناشر الضوء من السيليكون العضوي أي تأثير على قوة الشد للكمبيوتر الشخصي، ولكن له تأثير معين على قوة الصدمات المسننة.

(2) كمية ناشر الضوء لها تأثير كبير على نفاذية الضوء وضبابية المادة. بالنسبة لناشر ضوء الأكريليك، من أجل جعل المادة تصل إلى ضبابية معينة، من الضروري زيادة جرعتها، ولكن لديها نفاذية ضوء أعلى؛ إضافة كمية صغيرة من ناشر ضوء السيليكون يمكن أن تجعل المادة تحقق ضبابية أعلى، وفي الوقت نفسه، لا تنخفض نفاذية الضوء بشكل واضح. عندما يكون الجزء الكتلي من ناشر ضوء السيليكون C هو 0.3%، يمكن أن يصل معامل انتشار الضوء الفعال للمادة إلى 76.7%، ونفاذية الضوء 80.8%، والضباب 94.9%، والتي لها قيمة تطبيق عملي جيدة.

(3) حجم جسيمات عامل انتشار الضوء له تأثير على ضباب المادة في نطاق معين، ويكون ضباب المادة ذات حجم الجسيمات الكبير لعامل انتشار الضوء أعلى.