Cómo fabricar el masterbatch de difusión de la luz y su efecto en las propiedades de los compuestos de policarbonato

La estructura única del agente difusor de luz hace que muestre propiedades ópticas especiales, y el polímero modificado por él puede cumplir los requisitos de algunos materiales ópticos especiales. Para conseguir buenas propiedades ópticas, se estudiaron los efectos del difusor óptico en las propiedades ópticas, la morfología con poca luz, las propiedades mecánicas y la estabilidad térmica del PC cambiando la cantidad de relleno del agente difusor de luz.

El método tradicional de preparación de la difusión de la luz consiste en añadir difusor auroral al PC, y la luz se refractará a través de la superficie de partículas diminutas durante muchas veces para conseguir el efecto de nivelación de la luz. Sin embargo, la luz no puede pasar a través de estas partículas inorgánicas, lo que resulta en una gran pérdida de energía luminosa, que es difícil de lograr el efecto de incremento. El presente difusor de luz orgánico en sí puede penetrar la luz, y la pérdida de energía luminosa es pequeña, lo que puede lograr eficazmente el efecto de uniformidad de la luz y transmisión de la luz. Los principales parámetros técnicos para caracterizar los compuestos de difusión de luz incluyen la transmitancia de luz y la neblina. En general, el aumento de la bruma conducirá a la disminución de la transmitancia de la luz, y la gestión de la transmisión de la pantalla de la lámpara utilizada en la vida cotidiana no es alta, en otras palabras, parte de la energía de la luz se ha perdido, por lo que el desarrollo de compuestos de difusión óptica con excelentes propiedades ópticas puede ahorrar energía eléctrica de manera efectiva.

2.1 Materiales experimentales
Los reactivos químicos utilizados en el experimento se muestran en la Tabla 2-1.

Tabla 2.1 Materiales y reactivos

2.2 principales instrumentos y equipos utilizados en el experimento

a. Estufa eléctrica de secado rápido a temperatura constante

b. Extrusora codireccional de doble tornillo

c. Máquina de moldeo por inyección de plástico

d. Transmitancia de la luz/prueba de deslumbramiento

e. Prototipo dentado

f. Balanza analítica electroóptica

2.3 Experimental de los compuestos PC/KMP590

2.4Formulación experimental de PC/PMMA coMateriales compuestos

2.5Fórmula experimental de los compuestos PC/KMP590-Ti

2.6 Formulación experimental de PC/PMMA-Materiales compuestos de Ti

(1) Tamaño de las partículas y distribución del tamaño de las partículas.
Según los datos de tamaño de partícula y distribución granulométrica, se obtienen el tamaño medio de partícula y la distribución granulométrica.
La difusión de la luz se dispersó en etanol y se diluyó hasta una concentración determinada, y los 5min se dispersaron mediante ultrasonidos. El tamaño de partícula fue analizado por Zetasize 3000HSA tamaño de nano-partícula y analizador de potencial (rango de análisis de tamaño de partícula es 2-3000nm) hecha por la empresa Malvern en Inglaterra.

(2) Microscopio electrónico de transmisión (MET).
El microscopio electrónico de transmisión (TME) transmite el haz de electrones acelerado y concentrado a una muestra muy fina, y los electrones chocan con los átomos de la muestra para cambiar la dirección, lo que da lugar a una dispersión angular tridimensional. El ángulo de dispersión está relacionado con la densidad y el grosor de la muestra, por lo que puede formar diferentes imágenes claras y oscuras, que se utilizan principalmente para observar la micromorfología y el tamaño real de las partículas de materiales granulares.
Se dispersó una cantidad adecuada de difusor de luz en solución de etanol y se superdispersó 20min. Las muestras se secaron en la red de cobre cargado de película por el método de suspensión, y el polvo de talco se analizó por TEM con microscopio electrónico de transmisión JEOL 200CX.

(3) microscopio electrónico de barridoope (SEM).
El microscopio electrónico de barrido (SEM) es un método analítico para observar la distribución y dispersión de materiales granulares mediante el uso de haces de electrones para formar una variedad de señales después de muchas dispersiones elásticas e inelásticas en la superficie de la muestra y para recibir y procesar estas señales. Finalmente, muestra la morfología de la superficie de la muestra en el tubo de imagen.

El análisis SEM del agente difusor de luz se llevó a cabo con el microscopio electrónico de barrido de alta resolución JSM-6700F. Dado que el agente difusor de luz no conduce la electricidad, antes del análisis SEM se pulverizó oro sobre la superficie de la muestra con el instrumento de pulverización catódica LDM150D para reducir la acumulación de carga.

(4) Prueba de neblina de transmisión de luz.
Debido a que el difusor de luz es un polvo, el difusor de luz es sorprendido y prensado antes de la prueba, y luego la transmitancia de niebla es probada por el probador de transmitancia de luz / niebla. La fórmula es:
Transmitancia luminosa% = transmisión total de luz a través de la muestra / flujo luminoso incidente * 100%.
haze% = (flujo luminoso disperso del instrumento y ensayo/flujo luminoso total transmitido que atraviesa la muestra/flujo luminoso disperso del instrumento/flujo luminoso incidente)

(5) Burning prueba de residuos.
Pesar con precisión una cantidad determinada de masterbatch de difusión de luz, introducirla en un horno de resistencia de tipo caja, quemarla a 600 grados Celsius durante 4 horas y, a continuación, pesarla para determinar el residuo de combustión. La fórmula es:
Contenido real% = g postcombustión / g pre-combustión * 100%

(6) prueba de blancura.
La blancura de la difusión de la luz se comprueba con un comprobador de blancura.

2.5 resultados y discusión.

2.5.1 Análisis del rendimiento del agente de difusión óptica y análisis experimental del residuo de combustión del masterbatch de difusión óptica.
(1) Tamaño de las partículas y distribución granulométrica.
En la figura 2.1 se muestra la distribución del tamaño de las partículas de los tres agentes de difusión de la luz. El tamaño medio de las partículas de KMP590 es de 2,2um, el de Tio es de 3,0um y el de Tio es de 190nm. El rango de distribución del tamaño de las partículas de KMP590 y PMMA es pequeño, y Tio tiene múltiples rangos de distribución del tamaño de las partículas.

(2) morfología microscópica.
En la figura 2.2 se muestra el análisis TEM del agente difusor de luz. Como puede verse en la figura, la estructura de KMP590 es regular y esférica, la estructura de PMMA es regular y esférica, y la estructura de TiO2 es irregular y de tipo partícula.

(2) morfología microscópica.
En la figura 2.2 se muestra el análisis TEM del agente difusor de luz. Como puede verse en la figura, la estructura de KMP590 es regular y esférica, la estructura de PMMA es regular y esférica, y la estructura de Tio es irregular y tipo partícula.

En la figura 2.3 se muestra el análisis de imagen SEM del agente difusor de luz. Como puede verse en la figura, en la figura a, la forma de Tio2 es irregular, es un tipo de partícula, y el tamaño de partícula es de unos 190 nm. La figura b muestra que la forma de KMP590 es regular, la distribución del tamaño de partícula es más uniforme, y el tamaño de partícula es de aproximadamente 2,2um, y la figura C muestra que la forma de PMMA es más regular, la distribución del tamaño de partícula es uniforme, y el tamaño de Lingjing es de aproximadamente 3um.

(3) análisis de transmitancia/haze.
El difusor de luz se introdujo a presión en la pastilla, y la transmitancia de luz de la niebla se comprobó mediante el medidor de transmitancia de luz/niebla. Este trabajo ofrece una mejor explicación del cambio de las propiedades ópticas de la difusión de la luz. La tabla 2.7 muestra los datos de la niebla y la transmitancia de luz del difusor de luz, se puede ver que la transmitancia de luz de Tio2 es relativamente baja, y la niebla es relativamente alta, lo que tiene una gran influencia en las propiedades ópticas del material.

Los datos de la prueba de blancura del difusor de luz se muestran en la figura 2.8. La blancura del Tio2 es baja, y la adición de demasiado Tio2 hará que el composite amarillee, por lo que añadimos una cantidad muy pequeña de Tio2 en el proceso de preparación.

(4) Prueba de residuos de combustión de masterbatch.
La tabla 2.9 muestra los datos experimentales del residuo de quemado del masterbatch, y la proporción real del masterbatch preparado se aproxima a la proporción teórica (el rango de error es de "0,6%). Se determina que el contenido de difusor de luz en tres tipos de masterbatch MKMP590 y MPMMA, MTio2 es 9,74wt%, 9,56wt%, 9,46wt% respectivamente. El contenido de difusor de luz en el material de difusión de luz PC es más preciso.

2.5.2 Análisis de la propiedad de los compuestos de difusión óptica.

(1) Análisis del rendimiento óptico.
La transmitancia luminosa del PC puro es de 89%-92%, y la de la niebla es de 14%-16%. El cambio de las propiedades ópticas del material de difusión de la luz se debe principalmente al fenómeno de difusión de la luz del material, y el cambio de la propiedad óptica del material de difusión de la luz se debe principalmente al fenómeno de difusión de la luz del material, y la causa fundamental del fenómeno de difusión de la luz es la destrucción de la uniformidad del medio. Cuando el tamaño de las partículas en el medio alcanza el orden de magnitud de la longitud de onda de la luz visible, si existe una cierta diferencia en el índice de refracción entre la fase dispersa y la fase continua, las partículas de la fase dispersa pueden utilizarse como fuente de ondículas estimulantes bajo la acción de la luz social. La desviación de los datos de las propiedades ópticas de los materiales compuestos se estudió mediante experimentos repetitivos.

En la figura 2.4 se observa que la transmitancia luminosa del material compuesto disminuye con el aumento del contenido de KMP590 en el difusor de luz. Cuando el contenido de KMP590 alcanza 2,0%, la transmitancia luminosa es de 54,5%. La desviación media del experimento repetido es de 0,222-0,376%, y la desviación estándar es de 0,304-0,75%. Como puede verse en la figura 2.5, con el aumento del contenido de KMP590 en el difusor de luz, aumenta la opacidad del material compuesto, y cuando el contenido de KMP590 alcanza 2,0%, aumenta la opacidad del material compuesto. La turbidez es de 92,8%, la desviación media de los experimentos repetidos es de 0,216-0,4%, y la desviación estándar es de 0,305-0,519%. Esto se debe al fenómeno de dispersión de la tasa de producción de luz causado por el difusor de luz en la matriz de PC en China. Los datos experimentales repetidos muestran que el proceso de masterbatch es estable, y la desviación media y la desviación estándar son pequeñas.

Como puede observarse en la figura 2.6, con el aumento del contenido de KMP590 en el difusor de luz (el contenido de Tio2 es constante), la transmitancia luminosa del material compuesto disminuye. Cuando el contenido de KMP590 alcanza 2,0%, la transmitancia luminosa es de 54,2%. La desviación media del experimento repetido es de 0,353-1,860%, y la desviación estándar es de 0,452-2,490%. Como puede observarse en la figura 2.7, con el aumento del contenido de KMP590 en el agente difusor de la luz (el contenido de Tio2 se mantiene igual), aumenta la niebla del material compuesto. Cuando el contenido de KMP590 alcanza 2,0%, la niebla es de 94,8%. Los datos experimentales repetidos muestran que el proceso de masterbatch es estable, y la desviación media y la desviación estándar son pequeñas.

Como puede verse en la figura 2.8, con el aumento del contenido de PMMA del difusor de luz disminuye la transmitancia luminosa del material compuesto, y cuando el contenido de PMMA alcanza 2,0%, la transmitancia luminosa del material compuesto es de 59,5%. Como puede verse en la figura 2.9, con el aumento del contenido de PMMA del difusor de luz, aumenta la neblina del composite, y cuando el contenido de PMMA alcanza 2,0%, la neblina es de 92,5%. Los experimentos repetidos muestran que el proceso de masterbatch es estable.

Como puede verse en la figura 2.10, con el aumento del contenido de PMMA del agente difusor de la luz (el contenido de Tio2 es constante), aumenta la niebla del material compuesto, y cuando el contenido de PMMA alcanza 2,0%, la niebla es de 94,2%. Los experimentos repetidos demuestran que el proceso de masterbatch es estable.
De acuerdo con los datos de las pruebas ópticas, las propiedades ópticas de los compuestos de difusión óptica preparados pueden ser compuestas. Transmitancia de la luz > 50%, niebla > 90%. El efecto de dispersión del PMMA es mejor que el del KMP590. Los datos experimentales repetidos muestran que el proceso de masterbatch es estable y la desviación estándar es pequeña.

Las figuras 2.12 y 2.13 muestran que la transmitancia luminosa del material compuesto difusor de luz con nano-masterbatch inorgánico Tio2 es similar a la del material sin adición. De las figuras 2.14 y 2.15 se desprende que la adición de nano-masterbatch inorgánico difusor de luz Tio2 tiene un efecto evidente sobre la nebulosidad del material.

(2) Análisis del rendimiento de los tirones.
Fa figura 2.16 muestra la curva de resistencia a la tracción de los materiales compuestos de agente difusor de luz rellenos de PC con difusor de luz 0: 2,0% (peso).
Como se puede ver en la figura, con el aumento del contenido de partículas difusoras de luz, tiene poco efecto sobre la resistencia a la tracción de los materiales compuestos de difusión de luz, que es de aproximadamente 60MPa, esto se debe a que las partículas difusoras de luz no son fáciles de producir efecto de concentración de tensión.

(3) análisis del impacto de los resultados.

La figura 2.17 muestra la curva de resistencia al impacto del composite de difusión de luz después de rellenar el PC con difusor óptico 0: 2.0% (peso). La adición de difusión de la luz KMP590 tiene poco efecto sobre el impacto de los compuestos de difusión de la luz. Después de la adición del agente de difusión de luz PMMA, la propiedad de impacto disminuye, de alrededor de 70kJ/m2 de PC puro a alrededor de 18kJ/m2. Esto se debe a que el tamaño de las partículas de PMMA es de aproximadamente 3um, que es fácil de causar defectos, lo que resulta en una disminución significativa de la resistencia al impacto.

(4) Análisis del rendimiento térmico.
La muestra se estudió con el calorímetro diferencial de barrido TA DSC 822. La cantidad de muestra 8~10mg se calentó a 600K a la velocidad de calentamiento de 10K/min, y la temperatura constante 5min se redujo a temperatura ambiente a la velocidad de eliminación de la historia térmica 10K/min, y se registró el cambio de contenido de calor en el proceso de enfriamiento.

La Figura 2.18 muestra la curva de cristalización no isotérmica de los compuestos de difusión de luz, de la que se desprende que la Tg (temperatura de conversión vítrea) de los plásticos disminuye con la adición de difusor de luz. Debido a que las partículas del agente difusor de luz contribuyen al movimiento corto de la cadena molecular de las partículas de PC, la Tg disminuye.

(5) Análisis de imágenes SEM.
La dispersión uniforme del difusor óptico en la matriz de PC es uno de los factores importantes que afectan a las propiedades ópticas de los compuestos de PC. Se analizaron las imágenes SEM de los composites de fotodifusión. La Figura 2.19 es la imagen SEM de la sección de fractura por enfriamiento con nitrógeno líquido de los composites de fotodifusión.

Se puede observar en la figura que el difusor óptico con un tamaño medio de partícula de 2,2um está uniformemente disperso en el PC, y el agente difusor de luz sigue mostrando una estructura esférica, y el compuesto preparado por el método de masterbatch hace que el agente difusor de luz esté bien disperso en el compuesto, lo que es beneficioso para la mejora de las propiedades ópticas.

2.6 Resumen de este capítulo.
En este capítulo se analiza la preparación del masterbatch LDA utilizando agente de difusión de luz y policarbonato como materias primas, así como la preparación y las propiedades del composite de agente de difusión de luz. A través del tipo de agente difusor de luz y la cantidad de llenado del agente difusor de luz, se estudió el efecto del agente difusor de luz en los composites.

• 1). Las propiedades ópticas del difusor óptico se estudiaron probando la neblina, la transmitancia y la blancura del agente difusor de luz. El análisis de microestructura y la prueba de tamaño de partícula de la difusión de luz observada por SEM,TEM muestran que la estructura del agente de difusión de luz KMP590 es esférica y el tamaño de partícula es de aproximadamente 2.2um, la estructura del agente de difusión de luz PMMA es esférica y el tamaño de partícula es de aproximadamente 3.0um, y la estructura del agente de difusión de luz Tio2 es irregular y el tamaño de partícula es de aproximadamente 190nm. Mediante el experimento de residuos quemados del masterbatch, se determina que el contenido de difusor de luz en tres tipos de masterbatch MK590, PMMA y MTio2 es de 9,74wt%, 9,56wt% y 9,46%, por lo que el contenido de difusor de luz en el material de difusión de luz PC tiene un contenido más preciso.

• 2). Con el aumento del contenido de KMP590 en el difusor de luz, disminuye la transmitancia de luz de los compuestos de difusión de luz y aumenta la niebla. El proceso de los compuestos preparados por el método de masterbatch de doble tornillo es estable, los experimentos repetidos son pequeños, y la desviación estándar está entre 0,265% y 2,490%. El efecto de dispersión del PMMA difusor de luz es ligeramente mejor que el de los materiales compuestos con KMP590; y Tio2. En comparación con los materiales compuestos sin Tio2, la transmitancia de luz de los materiales compuestos tiene poca diferencia, pero la niebla aumenta obviamente.

• 3). Mediante el análisis de imagen SEM de los compuestos de difusión de luz preparados, se concluye que los compuestos de difusión de luz preparados por el método de masterbatch de doble tornillo están uniformemente dispersos y la forma está intacta.

• 4). Con la adición de difusor de luz, las propiedades de pull-up de los compuestos de difusión de luz cambian poco, que es de alrededor de 60MPa. Con la adición del difusor de luz KMP590, tiene poco efecto en las propiedades de impacto de los compuestos de difusión de luz, pero después de la adición del difusor de luz PMMA, la propiedad de impacto disminuye, de unos 70kJ/m2 del PC puro a unos 18kJ/m2.

• 5). Con la adición del difusor de luz, la Tg (temperatura de conversión vítrea) de los plásticos disminuyó, y las propiedades térmicas disminuyeron ligeramente.