¿Cómo fabricar el policarbonato difusor de luz utilizado en la iluminación LED?

El material de difusión de luz se refiere al material que puede convertir fuentes de luz puntuales y lineales en fuentes de luz lineales y superficiales. generalmente se prepara dispersando partículas de difusión de luz con diferentes coeficientes de refracción del sustrato en un sustrato transparente. también se denomina material de dispersión de luz o material de astigmatismo. La aplicación de materiales de difusión de la luz en la iluminación por diodos emisores de luz (LED) es un nuevo campo de aplicación abierto en los últimos años. La iluminación LED es más fuerte y suave que la retroiluminación de cristal líquido, y los materiales de difusión de luz utilizados para la iluminación LED deben minimizar la pérdida de luz mientras la difunden, y tener una buena resistencia. Por lo tanto, las partículas orgánicas de difusión de luz y el policarbonato (PC) se utilizan a menudo para preparar materiales de difusión de luz para iluminación LED con alta transmitancia de luz y altas propiedades de difusión de luz. En la figura 1 se muestra el principio del material de difusión de luz para iluminación LED.

En los últimos años, cada vez más empresas optoelectrónicas de iluminación LED y usuarios se han dado cuenta de la importancia de los materiales de difusión de luz como materiales de pantalla uniforme de iluminación LED; en este experimento, se utilizaron partículas de difusión de luz de acrílico y silicona para preparar PC de difusión de luz para iluminación LED. Se estudiaron los efectos de estos dos tipos de partículas de difusión de luz en las propiedades de los materiales de PC, y se compararon la dispersabilidad, las propiedades ópticas y la estabilidad térmica de los dos tipos de materiales de difusión de luz.

Parte experimental

1.1 Materias primas y equipos.

PC,1250Y; partículas acrílicas de difusión de la luz y partículas de organosilicio de difusión de la luz, vendidas en el mercado. La extrusora de doble husillo codireccional TE35, fabricada por Nanjing Keya Co., Ltd.; la máquina de moldeo por inyección PT80, fabricada por Lijin Technology Co., Ltd.; el microscopio electrónico de barrido SU70, fabricado por Hitachi, Japón; el medidor de transmitancia de luz/tono WGT-S, fabricado por Guangzhou Standard International Packaging Equipment Co., Ltd.; la máquina de ensayo universal CMT6104 y la máquina de ensayo de impacto por péndulo de plástico ZBC1400-B, fabricadas por Nanjing Keya Co. Ltd.; máquina de ensayo universal CMT6104 y máquina de ensayo de impacto pendular de plásticos ZBC1400-B, todas ellas fabricadas por Meter Industrial Systems (China Co., Ltd.); medidor de flujo de fusión XNR-400AM, fabricado por Chengde Dahua testing Machine Co., Ltd.; analizador termogravimétrico Q50, calorímetro diferencial de barrido Q200, todos ellos fabricados por American TA instrument Company.

1.2 preparación de la muestra

El PC se secó a 110C durante 12h y, a continuación, las partículas de dispersión de luz se mezclaron completamente con el PC de acuerdo con una determinada fracción de masa. Las muestras se probaron mediante moldeo por inyección después de granularlas con una extrusora de doble husillo.

1.3 pruebas de rendimiento.

Dispersión de partículas difusoras de luz: la muestra se quebró y se rompió en nitrógeno líquido, y la superficie se roció con oro y se observó mediante microscopio electrónico de barrido (SEM). La difusividad óptica se ensayó según GB/T 2410 Mel 2008, la resistencia al impacto entallado de vigas simplemente apoyadas se ensayó según GB/T 1043.1 Mel 2008, las propiedades de tracción se ensayaron según GB/T 1040 Mel 2006, y el índice de fluidez (MFR) se ensayó según GB/T 3682 Mel 2000, 260 °C y 2,16 kg. Análisis termogravimétrico (TG): se pesó la muestra unos 10 mg, atmósfera de nitrógeno y velocidad de calentamiento de 20 °C/min. Análisis por calorimetría diferencial de barrido (DSC): se calentaron muestras de unos 10 mg a 150 °C con 20 °C/min, se mantuvieron a una temperatura constante durante 3 minutos, se enfriaron rápidamente a 20 °C y, a continuación, se calentaron a 150 °C con 20 °C/min. Se seleccionó la temperatura de transición vítrea (Tg) del segundo proceso de calentamiento.

Para obtener materiales de agentes de difusión de la luz con excelentes propiedades, es muy importante la buena dispersión de las partículas de agentes de difusión de la luz en los polímeros. En la figura 3 puede observarse que hay un gran número de microesferas de partículas de difusión de luz y los correspondientes agujeros en el PC de difusión de luz en relación con la sección transversal del PC puro. El tamaño de los poros de los materiales acrílicos de difusión de luz es mayor que el de los materiales organosilícicos de difusión de luz, y los dos tipos de partículas de difusión de luz pueden dispersarse bien en el PC.

2.2 Transmitancia luminosa y nebulosidad de los materiales de difusión de la luz.

De la Tabla 1 y la Tabla 2 se desprende que, tanto si se trata de una placa de difusión de luz acrílica como de una placa de difusión de luz de silicona, con el aumento de la cantidad de partículas de difusión de luz, aumenta la turbidez de los materiales de difusión de luz y disminuye la transmitancia de luz. En comparación con la placa de difusión de luz de 2 mm de grosor con partículas de difusión de luz de 1,00 phr y la placa de difusión de luz de 1 mm de grosor con partículas de difusión de luz de 2,00 phr, se puede observar que el efecto del grosor de la placa sobre la transmitancia de luz y la neblina es mayor que la cantidad de partículas de difusión de luz.

En la figura 4 se puede observar que con la adición de una pequeña cantidad de partículas de difusión de luz de silicio orgánico (como 0,5 phr), el velo de la placa de PC puede alcanzar el efecto de la placa de difusión de luz de acrílico de 2 phr, pero la transmitancia de luz es menor. La razón es que las partículas organosilícicas de difusión de la luz tienen un tamaño de partícula y un índice de refracción menores, por lo que tienen un mejor efecto de aumento de la opacidad. También puede observarse en la figura 4 que, aunque la cantidad de partículas de difusión de luz acrílicas es significativamente mayor que la de partículas de organosilicio con el mismo velo, los materiales de difusión de luz acrílicos tienen una transmitancia de luz mayor que los materiales de difusión de luz de organosilicio. La razón es que las partículas de ácido acrílico absorben menos luz que las partículas de organosilicio.

2.3Propiedades mecánicas y MFR.

De las tablas 3 y 4 se desprende que la resistencia a la tracción, la deformación por fractura en tracción y el MFR del PC no cambian mucho con la cantidad de partículas difusoras de luz. Sin embargo, las partículas difusoras de luz acrílicas pueden reducir la resistencia al impacto del PC, pero la adición de una pequeña cantidad de partículas difusoras de luz acrílicas al PC provoca una disminución significativa de la resistencia al impacto, mientras que las partículas difusoras de luz organosilícicas tienen poco efecto sobre la resistencia al impacto del PC. La razón es que el tamaño de partícula de las partículas de difusión de luz de ácido acrílico es mayor (3 ~ 5 μ m). Las partículas grandes son fáciles de causar defectos, lo que resulta en una disminución significativa de la resistencia al impacto. Sin embargo, el tamaño de partícula de las partículas de organosilicio es sólo alrededor de 2 μ m, que tiene poco efecto sobre la resistencia al impacto.

2.4 Estabilidad térmica

La temperatura inicial de descomposición térmica de las partículas es de unos 290 °C. La temperatura inicial de descomposición térmica del PC es de unos 430 °C. Se puede observar que la estabilidad térmica de los dos tipos de partículas de difusión de luz es peor que la del PC, y los materiales de difusión de luz de organosilicio tienen mejor estabilidad térmica que los materiales de difusión de luz de acrílico.
El PC tiene una alta viscosidad y una alta temperatura de procesamiento, por lo que se requiere que las partículas de difusión de luz tengan cierta estabilidad térmica. De la figura 5 se desprende que la temperatura inicial de descomposición térmica de las partículas acrílicas de difusión de luz es de unos 230 °C de difusión de luz de silicona.

Debido a que la temperatura de descomposición térmica inicial de los materiales de fotodifusión de organosilicio es de unos 290 °C y la dosificación es inferior a 1,00 phr, tiene una buena estabilidad térmica para el procesamiento de moldeo por debajo de 300 °C.

La pérdida de peso de los materiales acrílicos de difusión de la luz no se produce hasta los 354 °C, lo que tiene poco efecto en el procesado a 300 °C. Sin embargo, la curva 200 °354 °C (el marco punteado de la figura 5) se amplía como se muestra en la figura 5b, y puede verse que el material de difusión de luz con partículas de difusión de luz ha experimentado una ligera pérdida de peso térmica a 230 °C. La comparación de la curva 2 y la curva 3 muestra que con el aumento de la cantidad de partículas de difusión de luz (de 1,00 phr a 4,00 phr), la pérdida de peso térmica del PC de difusión de luz es más evidente. Por lo tanto, las partículas de fotodifusión de ácido propénico afectarán a la estabilidad térmica del PC, y su adición no debe ser demasiado grande, ya que, de lo contrario, la descomposición térmica de las partículas de fotodifusión en el proceso de transformación afectará a las propiedades de los materiales de difusión luminosa.

De la figura 6 se desprende que la Tg de las partículas acrílicas de difusión de luz es de 137,7 °C, y la Tg de Tg,PC es de 150,2 °C cuando las partículas de silicona de difusión de luz son inferiores a 200 °C. La adición de partículas de difusión de luz al PC hace que su Tg disminuya. La razón es que las partículas esféricas de difusión de luz uniformemente dispersas en el PC contribuyen al movimiento de los segmentos moleculares del PC, por lo que se reduce la Tg.

3 conclusión.

A) Preparación de partículas acrílicas y de silicona difusoras de la luz.
Se obtienen materiales de PC de difusión de la luz para iluminación LED, y los dos tipos de partículas de agente de difusión de la luz son micrométricamente esféricas y pueden dispersarse bien en el PC.

B) el tamaño de las partículas de difusión de luz de acrílico es mayor que el de las partículas de difusión de luz de organosilicio, y los materiales de difusión de luz correspondientes tienen más transmitancia de luz cuando alcanzan la misma bruma (2,00 ~ 5,00 phr).

C) los materiales de difusión de la luz de silicona pueden conseguir un alto velo añadiendo una pequeña cantidad de partículas de difusión de la luz (menos de 1,00 phr), y pueden mantener la alta resistencia al impacto y la buena estabilidad térmica de procesado del PC.