Comment fabriquer le polycarbonate diffuseur de lumière utilisé dans l'éclairage LED ?

Le matériau de diffusion de la lumière désigne le matériau capable de convertir des sources lumineuses ponctuelles et linéaires en sources lumineuses linéaires et surfaciques. Il est généralement préparé en dispersant dans un substrat transparent des particules de diffusion de la lumière ayant des coefficients de réfraction différents de ceux du substrat. Il est également appelé matériau de diffusion de la lumière ou matériau d'astigmatisme. L'application des matériaux de diffusion de la lumière à l'éclairage par diodes électroluminescentes (DEL) est un nouveau domaine d'application qui s'est ouvert ces dernières années. L'éclairage LED est plus fort et plus doux que le rétroéclairage à cristaux liquides, et les matériaux de diffusion de la lumière utilisés pour l'éclairage LED doivent minimiser la perte de lumière tout en diffusant la lumière, et avoir une bonne résistance. C'est pourquoi les particules organiques de diffusion de la lumière et le polycarbonate (PC) sont souvent utilisés pour préparer des matériaux de diffusion de la lumière pour l'éclairage par LED ayant une transmission et une diffusion de la lumière élevées. Le principe du matériau de diffusion de la lumière pour l'éclairage LED est illustré à la figure 1.

Ces dernières années, de plus en plus d'entreprises optoélectroniques et d'utilisateurs d'éclairage LED ont réalisé l'importance des matériaux de diffusion de la lumière en tant que matériaux d'abat-jour uniforme pour l'éclairage LED ; dans cette expérience, des particules de diffusion de la lumière en acrylique et en silicone ont été utilisées pour préparer des PC de diffusion de la lumière pour l'éclairage LED. Les effets de ces deux types de particules de diffusion de la lumière sur les propriétés des matériaux PC ont été étudiés, et la dispersibilité, les propriétés optiques et la stabilité thermique des deux types de matériaux de diffusion de la lumière ont été comparées.

Partie expérimentale

1.1 Matières premières et équipements.

PC,1250Y ; particules de diffusion de la lumière acryliques et particules de diffusion de la lumière organosiliciées, vendues sur le marché. L'extrudeuse bi-vis co-directionnelle TE35, produite par Nanjing Keya Co, Ltd ; la machine de moulage par injection PT80, produite par Lijin Technology Co, Ltd ; le microscope électronique à balayage SU70, produit par Hitachi, Japon ; le testeur de transmission de la lumière/brillance WGT-S, produit par Guangzhou Standard International Packaging Equipment Co, Ltd ; la machine d'essai universelle CMT6104 et la machine d'essai d'impact du pendule en plastique ZBC1400-B, sont toutes produites par M. M. la machine d'essai universelle CMT6104 et la machine d'essai d'impact à pendule pour plastique ZBC1400-B sont toutes produites par Meter Industrial Systems (China Co., Ltd.) ; le débitmètre de matière fondue XNR-400AM, produit par Chengde Dahua testing Machine Co., Ltd ; l'analyseur thermogravimétrique Q50, le calorimètre différentiel à balayage Q200, tous produits par American TA instrument Company.

1.2 préparation de l'échantillon

Le PC a été séché à 110°C pendant 12 heures, puis les particules de diffusion de la lumière ont été entièrement mélangées au PC selon une certaine fraction de masse. Les échantillons ont été testés par moulage par injection après granulation par une extrudeuse à double vis.

1.3 essais de performance.

Dispersion des particules de diffusion de la lumière : l'échantillon a été fragilisé et cassé dans l'azote liquide, et la surface a été pulvérisée avec de l'or et observée au microscope électronique à balayage (MEB). La diffusivité optique a été testée conformément à la norme GB/T 2410 Mel 2008, la résistance à l'impact des poutres simplement soutenues a été testée conformément à la norme GB/T 1043.1 Mel 2008, les propriétés de traction ont été testées conformément à la norme GB/T 1040 Mel 2006, et le taux d'écoulement de la matière fondue a été testé conformément à la norme GB/T 3682 Mel 2000, à 260 °C et à 2,16 kg. Analyse thermogravimétrique (TG) : l'échantillon a été pesé à environ 10 mg, sous atmosphère d'azote et à une vitesse de chauffage de 20 °C/min. Analyse calorimétrique différentielle (DSC) : environ 10 mg d'échantillons ont été chauffés à 150 °C à 20 °C/min, maintenus à une température constante pendant 3 minutes, puis rapidement refroidis à 20 °C, et ensuite chauffés à 150 °C à 20 °C/min. La température de transition vitreuse (Tg) du deuxième processus de chauffage a été sélectionnée.

Pour obtenir des agents de diffusion de la lumière dotés d'excellentes propriétés, la bonne dispersion des particules d'agents de diffusion de la lumière dans les polymères est très importante. La figure 3 montre qu'il y a un grand nombre de microsphères de particules de diffusion de la lumière et de trous correspondants dans le PC de diffusion de la lumière par rapport à la section transversale du PC pur. La taille des pores des matériaux de diffusion de la lumière acryliques est plus grande que celle des matériaux de diffusion de la lumière organosiliciés, et les deux types de particules de diffusion de la lumière peuvent être bien dispersés dans le PC.

2.2 Transmission de la lumière et voile des matériaux de diffusion de la lumière.

Le tableau 1 et le tableau 2 montrent qu'avec l'augmentation de la quantité de particules de diffusion de la lumière, le voile des matériaux de diffusion de la lumière augmente et la transmission de la lumière diminue, qu'il s'agisse de plaques de diffusion de la lumière en acrylique ou de plaques de diffusion de la lumière en silicone. Si l'on compare la plaque de diffusion lumineuse de 2 mm d'épaisseur avec des particules de diffusion lumineuse de 1,00 pce et la plaque de diffusion lumineuse de 1 mm d'épaisseur avec des particules de diffusion lumineuse de 2,00 pce, on constate que l'effet de l'épaisseur de la plaque sur la transmission lumineuse et le voile est plus important que celui de la quantité de particules de diffusion lumineuse.

La figure 4 montre qu'avec l'ajout d'une petite quantité de particules de diffusion de la lumière au silicium organique (par exemple 0,5 pce), le voile de la plaque PC peut atteindre l'effet d'une plaque de diffusion de la lumière acrylique à 2 pce, mais la transmission de la lumière est plus faible. La raison en est que les particules organosiliciées de diffusion de la lumière ont une taille de particule et un indice de réfraction plus petits, de sorte qu'elles ont un meilleur effet d'augmentation du voile. La figure 4 montre également que, bien que la quantité de particules acryliques de diffusion de la lumière soit nettement supérieure à celle des particules organosiliciées pour un même voile, les matériaux acryliques de diffusion de la lumière ont une transmission lumineuse plus élevée que les matériaux organosiliciés de diffusion de la lumière. La raison en est que les particules d'acide acrylique absorbent moins de lumière que les particules d'organosilicium.

2.3 Propriétés mécaniques et MFR.

Les tableaux 3 et 4 montrent que la résistance à la traction, la déformation à la rupture et le MFR du PC ne changent pas beaucoup en fonction de la quantité de particules de diffusion de la lumière. Cependant, les particules de diffusion de lumière acrylique peuvent réduire la résistance aux chocs du PC, mais l'ajout d'une petite quantité de particules de diffusion de lumière acrylique au PC entraîne une diminution significative de la résistance aux chocs, tandis que les particules de diffusion de lumière organosiliciées ont peu d'effet sur la résistance aux chocs du PC. La raison en est que la taille des particules de diffusion lumineuse d'acide acrylique est plus importante (3 ~ 5 μ m). Les particules de grande taille sont faciles à provoquer des défauts, ce qui entraîne une diminution significative de la résistance aux chocs. Cependant, la taille des particules d'organosilicium n'est que d'environ 2 μ m, ce qui a peu d'effet sur la résistance aux chocs.

2.4 Stabilité thermique

La température initiale de décomposition thermique des particules est d'environ 290 °C. La température initiale de décomposition thermique du PC est d'environ 430 °C. On constate que la stabilité thermique des deux types de particules de diffusion de la lumière est moins bonne que celle du PC, et que les matériaux de diffusion de la lumière organosiliciés ont une meilleure stabilité thermique que les matériaux de diffusion de la lumière acryliques.
Le PC ayant une viscosité élevée et une température de traitement élevée, les particules de diffusion lumineuse doivent présenter une certaine stabilité thermique. La figure 5 montre que la température initiale de décomposition thermique des particules acryliques de diffusion de la lumière est d'environ 230 °C pour la diffusion de la lumière par le silicone.

La température initiale de décomposition thermique des matériaux de photodiffusion organosiliciés étant d'environ 290 °C et le dosage étant inférieur à 1,00 pce, ils présentent une bonne stabilité thermique pour le traitement par moulage à une température inférieure à 300 °C.

La perte de poids des matériaux acryliques de diffusion de la lumière ne se produit pas avant 354 °C, ce qui a peu d'effet sur le traitement à 300 °C. Cependant, la courbe 200 °354 °C (le cadre en pointillé dans la figure 5) est agrandie comme indiqué dans la figure 5b, et on peut voir que le matériau de diffusion de la lumière avec des particules de diffusion de la lumière a subi une légère perte de poids thermique à 230 °C. La comparaison des courbes 2 et 3 montre qu'avec l'augmentation de la quantité de particules de diffusion de la lumière (de 1,00 pce à 4,00 pce), la perte de poids thermique du PC de diffusion de la lumière est plus évidente. Par conséquent, les particules de photodiffusion d'acide propénique affecteront la stabilité thermique du PC, et leur ajout ne doit pas être trop important, sinon la décomposition thermique des particules de photodiffusion au cours du processus de traitement affectera les propriétés des matériaux de diffusion de la lumière.

La figure 6 montre que la Tg des particules acryliques de diffusion de la lumière est de 137,7 °C et que la Tg du PC est de 150,2 °C lorsque les particules de diffusion de la lumière en silicone sont inférieures à 200 °C. L'ajout de particules de diffusion de la lumière au PC fait baisser sa Tg. La raison en est que les particules sphériques de diffusion de la lumière uniformément dispersées dans le PC contribuent au mouvement des segments moléculaires du PC, ce qui réduit la Tg.

3 conclusion.

A) préparation de particules de diffusion de la lumière en acrylique et en silicone.
Les matériaux PC de diffusion de la lumière pour l'éclairage LED sont obtenus, et les deux types de particules d'agent de diffusion de la lumière sont sphériques à l'échelle du micron et peuvent être bien dispersés dans le PC.

B) la taille des particules de diffusion de la lumière acryliques est supérieure à celle des particules de diffusion de la lumière organosiliciées, et les matériaux de diffusion de la lumière correspondants ont une meilleure transmission de la lumière lorsqu'ils atteignent le même voile (2,00 ~ 5,00 pce).

C) les matériaux de diffusion de la lumière à base de silicone permettent d'obtenir un voile élevé en ajoutant une petite quantité de particules de diffusion de la lumière (moins de 1,00 pce), et peuvent conserver la résistance élevée aux chocs et la bonne stabilité thermique de traitement du PC.