Wie wählt man die Hauptrohstoffe für wasserlösliche LED-Lichtdiffusionsbeschichtungen aus?

Die Glasröhren-LED-Lampe stellt hohe Anforderungen an die Gleichmäßigkeit, die Durchlässigkeit, die Trübung, die Sicherheit, die Haftung, die Stabilität, die Nichtverschmutzung und das Preisraster der Lichtstreuungsbeschichtung. Um diese Anforderungen zu erfüllen, ist es notwendig, die Auswahl des Harzes und des Lichtdiffusors sowie den Herstellungsprozess zu untersuchen. Die Anwendung von LED-Lichtdiffusionsbeschichtungen auf Wasserbasis vermeidet die Umweltverschmutzung durch die geringe Emission von flüchtigen organischen Stoffen (VOC), ist sicher und bequem in der Anwendung und entwickelt sich schnell durch die Förderung der groß angelegten Entwicklung von LED-Lampen mit geradem Glas.

1 Auswahl an wasserlöslichem filmbildendem Harz

Das Filmharz, das die technologischen Anforderungen der Anlage erfüllt, ist der Schlüssel zur unbedenklichen Photodiffusionsbeschichtungstechnologie auf Wasserbasis. Derzeit sind die filmbildenden Harze, die als LED-Lichtdiffusionsbeschichtung verwendet werden können, Alkydharze auf Wasserbasis, Acrylharze auf Wasserbasis, Polyurethanharze auf Wasserbasis usw. Diese drei Arten von Harzen können getrennt oder in einem bestimmten Verhältnis miteinander kombiniert werden, um Leistungsmängel zu vermeiden, wenn nur eine bestimmte Art von Harz verwendet wird. Die Leistungsunterschiede zwischen diesen drei Arten von wasserlöslichen filmbildenden Harzen werden im Folgenden beschrieben.

1.1 Alkyd auf Wasserbasis Harz - das erste entwickelte filmbildende Mittel

Wässriges Alkydharz ist eine früh entwickelte wässrige Beschichtung, deren filmbildender Mechanismus dem traditioneller Alkydharze auf Lösungsmittelbasis ähnelt, die durch Oxidation und Vernetzung ungesättigter Fettsäuren ohne Zusatz von Cosolvent (Filmbildner) und frei von flüchtigen organischen Verbindungen gehärtet werden. Darüber hinaus hat das wässrige Alkydharz eine gute Benetzbarkeit, eine hohe Tragfähigkeit, eine gute Durchlässigkeit, einen guten Verlauf und eine gute Fülle, eine einfache Beschichtung und einen guten Beschichtungseffekt. Allerdings ist die Polymerkette leicht zu hydrolysieren und die Haltbarkeit des Films ist schlecht. Ist die Zündzeit zu lang, kommt es zu einer leichten Farbveränderung. Wenn das Harz jedoch nach der Selbstemulgierung mit Acrylsäure oder Polyurethan modifiziert wird, kann die Haltbarkeit verbessert und für die Lichtdiffusionsschicht verwendet werden.

1.2 Polyacrylharz auf Wasserbasis - das derzeit idealste Filmbildungsmittel

Zu den wässrigen Acrylharzen gehören Acrylharz-Emulsionen, wässrige Acrylharzdispersionen und wässrige Acrylharzlösungen. Das wässrige Polyacrylharz, das als Wasserdiffusionsbeschichtung verwendet wird, gehört zu den Emulsionen. Je nach Monomerzusammensetzung wird es in der Regel in reine Acrylemulsion, Styrol-Acrylemulsion, Acetat-Acrylemulsion, Silikon-Acrylemulsion, tertiäre Essig-(tert.-Carbonat-Vinylacetat)-Emulsion, tert.-Acryl-(tert.-Carbonat-Acrylat)-Emulsion, Fluorkohlenstoff-Emulsion, Fluor-Acrylemulsion usw. unterteilt. Acrylharzemulsion hat die Vorteile der schnellen Trocknungsgeschwindigkeit, der hohen Härte, der niedrigen Kosten, der guten Wetterbeständigkeit (nicht leicht, die Farbe am Entzündungspunkt zu ändern) und vermeidet die Nachteile der schlechten Filmbildung, des geringen Glanzes, der Lösungsmittelbeständigkeit, der Heißhaftung und der Kältesprödigkeit, wenn sie in der LED-Lichtdiffusionsbeschichtung verwendet wird. Wässriges Polyacrylharz ist das idealste filmbildende Mittel für Lichtstreuungsbeschichtungen in Bezug auf umfassende Leistung und Preis-Leistungs-Verhältnis.

1.3 Wasserlösliches Polyurethanharz - erste Wahl für hochwertige Beschichtungen

Bei der Polyurethanbeschichtung auf Wasserbasis werden Polyurethanharz auf Wasserbasis und Wasser als Medium verwendet, was die Vorteile von geringer Toxizität, nicht leicht zu verbrennen, nicht umweltschädlich, energiesparend, sicher usw. hat. Die Beschichtung hat eine hohe Härte, starke Haftung und gute Flexibilität. Das einkomponentige Polyurethan-Beschichtungspolymer hat eine große Anzahl von relativen Komponenten, und es gibt keine Vernetzungsreaktion im Filmbildungsprozess, so dass es bequem zu verwenden ist. Zweikomponenten-Polyurethanbeschichtungen auf Wasserbasis müssen vor der Verwendung gemischt werden, bei der Filmbildung kommt es zu einer Vernetzungsreaktion, und die Filmleistung ist besser. Die meisten dieser Harze werden jedoch im Ausland hergestellt, die Kosten sind hoch, das Preis-Leistungs-Verhältnis ist nicht ideal, und sie werden nur in einigen hochwertigen Produkten verwendet.

2. Vergleichende Analyse von Lichtdiffusionsmitteln

2.1 Technische Parameter der Lichtstreuungsbeschichtung

(1) Lichtdurchlässigkeit-Das Verhältnis zwischen dem Lichtstrom durch die Lampe mit Lichtstreuschicht und dem Lichtstrom durch das mit Lichtstreuung beschichtete Glasrohr wird in Prozent ausgedrückt. Es gibt jedoch ein Problem mit dem Unterschied zwischen der oberen und unteren Dicke der geraden Röhrenlampe im Herstellungsprozess. Heute verwenden viele Hersteller den Vergleich des Lichtstroms vor und nach der Beschichtung des Glasrohrs mit der Lichtdiffusionsschicht, gemessen in der Ulbricht-Kugel unter den gleichen Bedingungen.

2) Dunst-das Verhältnis des Streulichtstroms durch das Glasrohr (abweichend von der Richtung des einfallenden Lichts) zum durchgelassenen Lichtstrom wird als Prozentsatz ausgedrückt (bei dieser Methode wird der Streulichtstrom, der um mehr als 2,5° von der Richtung des einfallenden Lichts abweicht, zur Berechnung der Trübung herangezogen), die häufig mit Trübungsmessgeräten gemessen wird.

(3) Alterungsschutzzeit - die durch die Beschichtung verursachte Lichtzerfallsrate bei einem bestimmten Brennpunkt bei der Arbeitstemperatur. Üblicherweise wird die Lichtzerfallsrate mit 1 000 h oder 10 000 h angegeben.
Lichtdurchlässigkeit und Trübung sind wichtige Indikatoren zur Messung der Transparenz von LED-Lampen. Die Herausforderung bei Lichtdiffusoren besteht darin, eine hohe Trübung zu erreichen und gleichzeitig eine hohe Lichtdurchlässigkeit sowie einen gleichmäßigen und weichen Lichteffekt zu gewährleisten. Das Schlüsselkriterium für die Exzellenz des Lichtdiffusors ist es, den durch die Lichtdiffusion verursachten Lichtabfall so weit wie möglich zu reduzieren, um den Effekt der Lichtdiffusion effizient zu nutzen.

2.2 Anorganischer Lichtdiffusor.

Es gibt viele Arten von Materialien, die als anorganischer Lichtdiffusor verwendet werden können, wie z. B. Kalziumkarbonat, Talkumpuder, Zinkoxid, Titandioxid, Siliziumoxid und so weiter. Der optische Diffusor kann die Trübung der Beschichtung erhöhen, die rheologische Energie anpassen, die mechanische Festigkeit und die Haltbarkeit des Films verbessern.

2.2.1 Calciumcarbonat (CaCO3).

Calciumcarbonat umfasst schweres Calciumcarbonat und leichtes Calciumcarbonat. Wenn leichtes Kalziumkarbonat als Rohstoff für Suspensionen verwendet wird, sollte auf die Menge geachtet werden. Die Dissoziation von Ca2+ aus freiem Calciumoxid in Wasser beeinträchtigt die Lagerstabilität der Suspension, so dass der Gehalt an freiem Calciumoxid in leichtem Calciumcarbonat ein wichtiger Indikator für die Herstellung von Lichtdiffusionsbeschichtungen ist. Schweres Kalziumkarbonat, einschließlich weißes Pulver und Kalzitpulver, wird aus Kalzitpulver mit hoher Reinheit hergestellt. Schweres Kalziumkarbonat ist relativ dicht und fällt leicht aus, so dass bei der Verwendung als Suspension darauf geachtet werden muss, dass keine Sedimentation auftritt.

2.2.2 Talkum (3MgO -4SiO2 -H2O).

Die chemische Zusammensetzung des Talkpulvers ist Magnesiumsilikathydrat, das nicht nur die Flexibilität der Folie verbessert, sondern auch die inneren Spannungen während des Aushärtens beseitigt und eine gute Nivellierungseigenschaft aufweist.

2.2.3 Zinkoxid (ZnO).

Zinkoxid, auch bekannt als Zinkweiß, wirkt gegen Schimmel, hat eine aufhellende Wirkung und kann die Lichtbeständigkeit und die Pulverisierung des Films verbessern. Unter ihnen kann Zn2+ dazu führen, dass einige Beschichtungen zu verdicken und zu koagulieren, und wird nicht allein verwendet werden, und die Aufmerksamkeit sollte auf die Dosierung und Kompatibilität mit den entsprechenden Beschichtungen bezahlt werden, und die thermische Stabilität Test der Formel durchgeführt werden sollte.

2.2.4 Titaniumdioxid (TiO2).

Titandioxid (Titandioxid) wird in drei verschiedene Kristallzustände unterteilt: Rutil, Anatas und Plättchen-Titandioxid. Rutil-Titandioxid hat ein hohes Reflexionsvermögen, ein starkes Deckvermögen, einen hohen Brechungsindex, Lichtbeständigkeit, Hitzebeständigkeit und Haltbarkeit und ist nicht leicht zu vergilben, zu pulverisieren und zu zersetzen. Es kann in der Beschichtung verdickt, thixotrop und fließfähig sein. Der Anatas-Typ eignet sich nicht als Lichtdiffusor, da er unter Lichteinwirkung leicht pulverisiert werden kann, während der Plattentitan-Typ instabil ist und keinen Anwendungswert hat.

2.2.5 Siliziumdioxid (SiO2).

Natürliches Siliziumdioxid ist ein neutrales weißes Pulver mit chemischen Eigenschaften, die mit denen von Siliziumdioxid übereinstimmen und eine hohe Stabilität aufweisen, aber es gibt einen großen Unterschied im physikalischen Zustand. Einige der Pulver haben große Partikel, eine unreine Farbe und eine gewisse Lichtabsorption, so dass die Lichtausbeute bei direkter Verwendung als Lichtstreuer gering ist. Natürliche Kieselsäure kann in drei Arten unterteilt werden: natürliche amorphe Kieselsäure, natürliche kristalline Kieselsäure und natürlicher Kieselgur. Die Partikelgröße von natürlichem amorphem Siliziumdioxid ist meist kleiner als 40 μm, was vom optimalen Anwendungsbereich abweicht und keinen idealen optischen Diffusor darstellt. Natürliches Kieselgur ist kristallines Wasser enthaltendes Siliziumdioxid mit einer Teilchengröße von 4 ~ 12 μ m. Sein Absorptionsvermögen variiert je nach Herstellungsverfahren, und seine Qualität schwankt stark und ist schwer zu kontrollieren. Die Teilchengröße von natürlichem kristallinem Siliziumdioxid beträgt 1,5 ~ 9,0 μ m, und die Teilchengröße ist geeignet. Das Produkt kann nach der Reinigung ausgewählt werden, was die mechanische Energie des Films verbessern kann.

2.3 Anwendung von organischen Lichtdiffusoren.

Organische Lichtdiffusoren sind transparente oder lichtdurchlässige organische Harzpartikel, und zu den am häufigsten verwendeten gehören Mikronpartikel wie Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol, Silikonharz und Acrylharz. Der größte Teil des von der LED ausgestrahlten Lichts kann durch diese Partikel hindurchgehen, was sich in zweierlei Hinsicht von anorganischen Lichtstreuern unterscheidet.

Die wichtigsten Ergebnisse sind wie folgt: (1) Es gibt einen Unterschied im Brechungsindex zwischen dem organischen Lichtdiffusor und dem Substrat, in dem das Licht viele Male gebrochen wird, um einen ausgezeichneten Schleier zu erhalten, anstatt den durch Mehrfachreflexion verursachten diffusen Effekt. Auf diese Weise ist die Lichtdurchlässigkeit gut, der Lichtverlust geringer und die durch Mehrfachreflexionen verursachte Selbstabsorption des Lichts wird vermieden, wodurch die Lichtausbeute verbessert und das Problem der Lichtausrichtung gelöst wird.

(2) die organischen Harzpartikel haben starke Triboelektrifizierungseigenschaften, die sich schnell in anderen optischen Diffusoren dispergieren und sich beim Trockenmischen gleichmäßig an die Oberfläche anderer Pulverpartikel anlagern können. Dieses geordnete Mischen verbessert die Mischeigenschaften, die Fließfähigkeit und die Formbarkeit des Pulvers. Im Vergleich zu anorganischen Pulvern sind diese körnigen Harze besser mit organischen Harzen als Filmbildner verträglich und lassen sich leichter in wasserbasierten Harzen dispergieren.

Was den aktuellen Anwendungseffekt betrifft, so haben die Silikonharzpartikel mit einem Brechungsindex von 1,41 bis 1,43 eine ausgezeichnete Lichtdurchlässigkeit und eine hohe Trübung. Im Vergleich zu anorganischen Mikropartikeln haben Silikonharz-Mikropartikel ein geringeres spezifisches Gewicht und eine bessere Wärmebeständigkeit; Lichtdurchlässigkeit und Stabilität sind höher als bei anderen organischen Materialien, und die Zugabemenge ist geringer; im Vergleich zu Acrylharz-Lichtdiffusoren hat es eine bessere Wärme- und Hochtemperaturbeständigkeit, eine geringere Zugabe und ein besseres Preis-Leistungs-Verhältnis; im Vergleich zu PMMA ist es beständiger gegen hohe Temperaturen und ändert seine Farbe nicht. Im Test des idealen Massenanteils kann der effektive Lichtdiffusionskoeffizient von Silikonharzpartikeln 76,7% erreichen, was der höchste unter den bekannten organischen Lichtdiffusoren ist.

3 Materialien mit Nanopartikeln.

Die Partikelgröße des optischen Diffusors oben diskutiert ist alle in der Mikron-Ebene. für den optischen Diffusor, wenn es zu fein ist, ist die Dunst nicht gut, und wenn es zu grob ist, ist die Lichtdurchlässigkeit nicht gut. Aus der umfassenden Betrachtung der Lichtdurchlässigkeit und Trübung, ist die beste Partikelgröße Bereich der Lichtdiffusor 2 ~ 20 μ m. Allerdings ist die Wirkung von Nano-Teilchen auf die Beschichtung ist auch der Aufmerksamkeit wert

3.1 Physikalisch-chemische Analyse von Nanopartikeln in Beschichtungen.

Wenn die Partikel in den Nanometerbereich vordringen, verbessert die Zunahme der oberflächenaktiven Zentren die Reaktionsfähigkeit der chemischen Katalyse und der Photokatalyse und verleiht der Beschichtung die Fähigkeit zur Selbstreinigung unter Einwirkung von Ultraviolett und Sauerstoff. Zwischen dem oberflächenaktiven Zentrum und der funktionellen Gruppe des filmbildenden Materials kann eine sekundäre chemische Bindung entstehen, die die Steifigkeit und Festigkeit der Beschichtung erheblich erhöht und sie unempfindlich gegen Kratzer macht. Die Oberflächenenergie des Nanomaterials ist sehr hoch, und es kann nach der Modifizierung gleichzeitig hydrophob und oleophob sein. Wenn es in der Lichtdiffusionsbeschichtung verwendet wird, kann es die Flecken- und Alterungsbeständigkeit der Beschichtung erheblich verbessern. Wenn das Nanopartikelmaterial in der Lichtdiffusionsbeschichtung verwendet wird, kann es die Adhäsion zwischen der Beschichtung und dem Substratglas erhöhen, die mechanische Festigkeit verbessern und die starke Kraft und den Fülleffekt zwischen den Nanopartikeln und der Beschichtung erhöhen, was für die Grenzflächenbindung zwischen der Beschichtung und dem Glas hilfreich ist.
Die Wellenlänge des sichtbaren Lichts (400~750nm) ist viel größer als die Partikelgröße der Nanopartikel, die die Partikel direkt durchdringen können, wodurch die hohe Transparenz der Nanokompositbeschichtung gewährleistet wird.

3,2 Nanometer großes Siliziumdioxid.

Künstlich gefälltes Siliziumdioxid ist ein weißes, amorphes Pulver mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 20 bis 110 nm, die in den Nanometerbereich fällt. Es haftet an der Polymeroberfläche im wässrigen System, während eine geringe Menge an negativer Ladung auf der Partikeloberfläche dafür sorgt, dass es sich gegenseitig ausschließt und nur schwer ausflockt, wodurch die Stabilität des Systems verbessert wird. Nach der Zugabe von Nanometer-Siliciumdioxid kann die Beschichtung nicht so leicht delaminiert werden, sie kann ein Ausfließen verhindern und ist alterungsbeständig und thermisch stabil. Wenn der pH-Wert des Systems jedoch unter 8,5 liegt, sinkt die Oberflächenladung der Nano-Kieselsäure-Dispersion, und die Stabilität des Systems nimmt ebenfalls ab, so dass die Nano-Kieselsäure-Dispersion mit der Harzemulsion gemischt werden sollte, bevor andere Komponenten hinzugefügt werden.

3,3 Nanometer Titandioxid.

Nano-Titandioxid ist ein gutes Nano-Beschichtungsmaterial, das gleichzeitig selbstreinigend und antibakteriell sein kann. Nano-Titandioxid-Pulver kann in Beschichtungen verwendet werden, die eine bakterientötende Funktion haben. Die Bestrahlung mit Licht kann dazu führen, dass die Oberfläche des Titandioxids eine wunderbare superamphiphile (hydrophile und lipophile Zwei-Phasen-Koexistenz) bildet. Unter dem Licht, dessen Wellenlänge weniger als 400 nm beträgt, können die Partikel kurzwellige Lichtstrahlung absorbieren, die höher ist als die Breite ihres verbotenen Bandes, einen Elektronenübergang erzeugen, und die Valenzbandelektronen werden in das Leitungsband angeregt und bilden Elektronen-Loch-Paare, die Energie auf das umgebende Medium übertragen und eine photochemische Reaktion auslösen, so dass sie eine photokatalytische Leistung haben.
Der Zusatz von Titandioxid und anderen Nanopartikeln zur Lichtstreuungsbeschichtung kann nicht nur die Alterungsbeständigkeit verbessern, sondern auch die Härte und Haftung der Beschichtung deutlich erhöhen.

4 Schlussbemerkungen.

Gegenwärtig steht die Technologie der Lichtdiffusionsbeschichtung auf Wasserbasis im Mittelpunkt der Hersteller von LED-Lampen mit gerader Röhre. Die wichtigsten Rohstoffe werden analysiert und untersucht, in der Hoffnung, die Forschung, Entwicklung und Anwendung von umweltfreundlichen LED-Lichtdiffusionsbeschichtungen zu fördern.