Surprise ! Nous avons trouvé un matériau qui peut non seulement améliorer efficacement le trouble de la diffusion de la lumière, mais aussi maintenir une transmittance élevée.

1 préface.

En tant que source lumineuse de quatrième génération, la diode électroluminescente (DEL) présente une série d'avantages, tels qu'une faible consommation d'énergie, une taille réduite, une réponse rapide, une grande fiabilité, une longue durée de vie, etc.

Ces dernières années, sous l'impulsion du concept de développement des économies d'énergie et de la protection de l'environnement, l'éclairage LED a connu un développement rapide, remplaçant la source d'éclairage traditionnelle, et a été largement utilisé dans les domaines de l'affichage, de l'éclairage, de l'indication de signaux et d'autres domaines. Cependant, la chaleur des sources lumineuses LED est importante, ce qui impose des exigences plus élevées en matière de résistance à la chaleur des matériaux périphériques tels que les abat-jour et les supports de lampe. Le polycarbonate (PC) possède d'excellentes propriétés optiques, mécaniques, de résistance à la chaleur et diélectriques, ce qui en fait un matériau idéal pour la fabrication de lampes et de lanternes LED. En raison de son efficacité lumineuse élevée et de sa forte directivité, la source lumineuse composée de perles de lampes LED et de son réseau est puissante, ce qui est susceptible de causer des dommages aux yeux humains. Il est donc nécessaire d'utiliser un matériau de diffusion de la lumière comme couverture avant de la source lumineuse LED pour la transformer en une source lumineuse de surface plus uniforme et plus douce. Les matériaux de diffusion de la lumière sont généralement préparés en dispersant des particules de diffusion de la lumière dans une matrice polymère transparente et ont une transmission lumineuse et un trouble élevés, ce qui permet d'obtenir un bon effet de nivellement sous la condition d'une faible perte d'intensité lumineuse [3]. Le polystyrène, le polyméthacrylate de méthyle et la silice sont couramment utilisés dans les matériaux PC à photodiffusion, mais le champ d'application de ces matériaux est limité dans une certaine mesure en raison de leur coût relativement élevé. Dans cet article, l'effet de la boehmite sur les performances du PC est étudié. Les résultats montrent que la boehmite peut non seulement conserver les excellentes propriétés mécaniques du PC, mais aussi fournir un bon effet de diffusion de la lumière et une bonne fluidité de traitement, ce qui devrait constituer une solution plus rentable pour les équipements d'éclairage LED à grande échelle.

2. Partie expérimentale

2.1 principales matières premières et équipements.
Résine PC : qualité industrielle, débit de fusion de 3 g 10 min, Mitsubishi Co, Ltd ; Boehmite : taille des particules 2 μ m, Anhui Yishitong Co, Ltd. Autres auxiliaires : sur le marché. Extrudeuse à double vis : STS-35, Nanjing Kobelong Machinery Co, Ltd ; machine de moulage par injection : HTF86/TJ, China Haitian plastic Machinery Co. Ltd ; machine d'essai universelle : CMT6103, Shenzhen New Sansi material testing Co. Ltd ; machine d'essai de choc : BPI-5.5STAC, Zwick/Roell, Allemagne ; testeur de débit de matière fondue : BMF-003, Zwick/Roell, Allemagne ; transmittancemètre à lumière visible : BTR-1S, Hebei Xianhe Science and Technology Co, Ltd. Microscope électronique à balayage : Smur3400N, Beijing Tianmei (China) Scientific Instruments Co, Ltd.

2.2 préparation du PC de photodiffusion.
La formule expérimentale du PC de photodiffusion est présentée dans le tableau 1. Selon la formule, les composants sont entièrement mélangés et ajoutés à la trémie de l'extrudeuse. La température d'extrusion de la première zone à la dixième zone est de 140, 270, 270, 260, 260, 250, 250, 250, 270 °C, la vitesse de la vis est de 300 r/min et l'alimentation est de 30 kg/h. Après que la bande d'extrusion a été tranchée et séchée, la mécanique et la plaque carrée sont préparées par le mécanisme de moulage par injection. La température d'injection est de 300 °C, la pression d'injection et la vitesse sont respectivement de 800,144 MPa et de 55% ~ 99%. Après que les cannelures ont été ajustées à 25 °C et 50% d'humidité pendant 24 heures, les tests correspondants ont été effectués.

2.3 essais de performance.
La transmission de la lumière et le voile ont été mesurés à l'aide d'une plaque carrée d'une épaisseur de 2,0 mm. Les conditions d'essai de l'indice de fusion sont de 300 °C et de 1,2 kg. Les propriétés mécaniques sont testées selon la norme ASTM. La vitesse de l'essai de traction est de 50 mm/min et la vitesse de l'essai de flexion est de 2 mm/min.

3 résultats et discussion.
3.1 Effet de la boehmite sur les propriétés optiques du PC

La composition de la boehmite est γ-AlOOH et son cristal est blanc à température ambiante. La morphologie de la boehmite est un cristal cubique avec une taille de particule d'environ 2 μ m par SEM, et sa forme et sa taille sont régulières et uniformes (Fig. 1a), ce qui est à la base de son bon effet optique. Lorsque la boehmite est ajoutée à la résine PC, elle peut être bien dispersée, il n'y a pas d'agrégat de grande taille, le nombre de particules diffusant la lumière dans le système ne sera pas réduit en raison de l'agglomération, et en raison de l'absence d'interaction, la liaison entre la boehmite et la résine PC est faible, il y a un certain écart entre eux (figure 1b), ce qui améliore également l'effet de diffusion de la lumière à l'interface [6].

L'effet de la boehmite sur la transmission de la lumière et le voile du PC est illustré à la figure 2. Avec l'augmentation de la teneur en boehmite, le facteur de transmission de la lumière du PC a diminué de façon linéaire. Lorsque la teneur en boehmite a atteint 3,0%, la transmission de la lumière est passée de 89,1% du PC pur à 58,8%, tout en restant à un niveau élevé. La raison en est que l'indice de réfraction de la boehmite est compris entre 1,63 et 1,67, ce qui est proche de celui du PC. En termes de trouble, lorsque la teneur en boehmite est de 0,5%, le trouble augmente fortement, passant de 5,0% pour le PC pur à 74,7%. Lorsque la teneur en boehmite est de 2,0%, le trouble est supérieur à 90% (93,2%), mais lorsque la teneur est augmentée à 3,0%, le trouble n'augmente que jusqu'à 94,5%. L'application pratique des produits correspondants dans ce domaine n'est pas significative.

Dans la structure moléculaire du PC, la stabilité des liaisons carbonates est faible. Dans l'environnement de traitement, la boehmite, en tant que type d'hydroxyde, peut catalyser l'hydrolyse des liaisons carbonates, ce qui entraîne une diminution du poids moléculaire du PC. La figure 3 montre qu'avec l'augmentation de la teneur en boehmite, l'indice de fusion du PC augmente rapidement de 3,5 g 10 min à 20,0 g 10 min. En termes de ténacité, la résistance au choc entaillé du PC a été réduite de 935,7 Jago à 725,0 Jago avec l'ajout de 3,0% de boehmite, mais elle est restée à un niveau élevé. Considérant que les particules de boehmite dispersées dans le PC sont un point défectueux, qui doit avoir un effet négatif sur la résistance à l'impact, on suppose que la diminution du poids moléculaire du PC et son effet sur la ténacité sont limités, et que l'augmentation substantielle de la fluidité du système dépend principalement de l'effet plastifiant des produits de faible poids moléculaire produits par l'hydrolyse du PC. D'autre part, la boehmite peut renforcer le PC dans une certaine mesure, et la résistance à la flexion et le module du PC peuvent être augmentés de 100,5 MPa et 2471 MPa à 106,5 MPa et 2701 MPa respectivement avec l'ajout de 3,0% (Fig. 4).

4 conclusion

L'ajout de boehmite au PC peut améliorer efficacement le trouble et maintenir une transmission lumineuse élevée, ce qui permet d'obtenir un bon effet de diffusion de la lumière ; la boehmite peut améliorer le PC, mais dans une certaine mesure, elle conduit à l'hydrolyse de la liaison carbonate et à la diminution du poids moléculaire du PC, ce qui augmente considérablement la fluidité et réduit légèrement la ténacité du PC. Lorsque la teneur en boehmite est de 2,0%, les propriétés du matériau sont idéales en termes d'effet de diffusion de la lumière, de propriétés mécaniques et de fluidité de traitement, et présentent de bonnes propriétés globales.