Sorpresa! Abbiamo trovato un materiale in grado non solo di migliorare efficacemente la foschia della diffusione della luce, ma anche di mantenere un'elevata trasmittanza.

1 prefazione.

Come sorgente luminosa di quarta generazione, il diodo a emissione luminosa (LED) presenta una serie di vantaggi, come il basso consumo energetico, le dimensioni ridotte, la risposta rapida, l'elevata affidabilità, la lunga durata e così via.

Negli ultimi anni, sotto la spinta del concetto di risparmio energetico e di tutela dell'ambiente, l'illuminazione a LED ha conosciuto un rapido sviluppo, sostituendo la fonte di illuminazione tradizionale, ed è stata ampiamente utilizzata nei settori della visualizzazione, dell'illuminazione, della segnalazione e in altri campi. Tuttavia, il calore delle sorgenti luminose a LED è molto elevato, per cui i requisiti di resistenza al calore dei materiali periferici, come i paralumi e i portalampada, sono più stringenti. Il policarbonato (PC) ha eccellenti proprietà ottiche, meccaniche, di resistenza al calore e dielettriche, per cui è un materiale ideale per la produzione di lampade e lanterne a LED. A causa dell'elevata efficienza luminosa e della forte direttività, la sorgente luminosa composta dalle perle della lampada LED e dal suo array è forte e può facilmente causare danni agli occhi umani; è quindi necessario utilizzare un materiale di diffusione della luce come copertura frontale della sorgente luminosa LED per trasformarla in una sorgente luminosa superficiale più uniforme e morbida. I materiali per la diffusione della luce sono generalmente preparati disperdendo particelle di luce in una matrice polimerica trasparente e presentano un'elevata trasmittanza luminosa e una foschia, in grado di ottenere un buon effetto di livellamento in condizioni di ridotta perdita di intensità luminosa [3]. Il polistirene, il polimetilmetacrilato e la silice sono comunemente utilizzati nei materiali per PC a fotodiffusione, ma il campo di applicazione di questi materiali è in parte limitato a causa del loro costo relativamente elevato. In questo lavoro viene studiato l'effetto della boehmite sulle prestazioni dei PC. I risultati mostrano che la boehmite non solo è in grado di mantenere le eccellenti proprietà meccaniche del PC, ma anche di fornire un buon effetto di diffusione della luce e una buona fluidità di lavorazione, il che dovrebbe fornire una soluzione più conveniente per le apparecchiature di illuminazione a LED su larga scala.

2. Parte dell'esperimento

2.1 principali materie prime e attrezzature.
Resina PC: grado industriale, portata di fusione di 3 g 10 min, Mitsubishi Co., Ltd.; Boehmite: dimensione delle particelle 2 μ m, Anhui Yishitong Co., Ltd. Altri ausiliari: sul mercato. Estrusore bivite: STS-35, Nanjing Kobelong Machinery Co., Ltd.; macchina per stampaggio a iniezione: HTF86/TJ, China Haitian plastic Machinery Co., Ltd.; Macchina di prova universale: CMT6103, Shenzhen New Sansi material testing Co., Ltd.; tester di impatto: BPI-5.5STAC, Zwick/Roell, Germania; tester di portata di fusione: BMF-003, Zwick/Roell, Germania; misuratore di trasmittanza alla luce visibile: BTR-1S, Hebei Xianhe Science and Technology Co., Ltd. Microscopio elettronico a scansione: Smur3400N, Beijing Tianmei (China) Scientific Instruments Co., Ltd.

2.2 preparazione del PC di fotodiffusione.
La formula sperimentale del PC a fotodiffusione è riportata nella Tabella 1. Secondo la formula, i componenti vengono completamente miscelati e aggiunti alla tramoggia dell'estrusore. La temperatura di estrusione dalla prima alla decima zona è di 140,270,270,260,260,250,250,270 °C, la velocità della vite è di 300 giri/min e l'alimentazione è di 30 kg/h. Dopo che la striscia di estrusione è stata tagliata e asciugata, la meccanica e la piastra quadrata sono preparate con un meccanismo di stampaggio a iniezione. La temperatura di iniezione è di 300 °C, la pressione e la velocità di iniezione sono rispettivamente di 800,144 MPa e 55% ~ 99%. Dopo che le scanalature sono state regolate a 25 °C e 50% di umidità per 24 ore, sono stati eseguiti i relativi test.

2.3 test delle prestazioni.
La trasmittanza luminosa e la velatura sono state misurate con una piastra quadrata di 2,0 mm di spessore. La condizione di prova dell'indice di fusione è 300 °C 1,2 kg. Le proprietà meccaniche sono state testate secondo lo standard ASTM. La velocità della prova di trazione è di 50 mm/min e la velocità della prova di flessione è di 2 mm/min.

3 risultati e discussione.
3.1 Effetto della boehmite sulle proprietà ottiche del PC

La composizione della boehmite è γ-AlOOH e il suo cristallo è bianco a temperatura ambiente. La morfologia della boehmite è un cristallo cubico con una dimensione delle particelle di circa 2 μ m al SEM, e la sua forma e dimensione sono regolari e uniformi (Fig. 1a), il che è alla base del suo buon effetto ottico. Quando la boehmite viene aggiunta alla resina PC, può essere ben dispersa, non ci sono aggregati di grandi dimensioni, il numero di particelle che diffondono la luce nel sistema non sarà ridotto a causa dell'agglomerazione e, a causa della mancanza di interazione, il legame tra la boehmite e la resina PC è debole, c'è un certo divario tra di loro (figura 1b), che migliora anche l'effetto di diffusione della luce all'interfaccia [6].

L'effetto della boehmite sulla trasmittanza luminosa e sulla foschia del PC è illustrato nella figura 2. Con l'aumento del contenuto di boehmite, la trasmittanza luminosa del PC è diminuita linearmente. Quando il contenuto di boehmite ha raggiunto 3,0%, la trasmittanza luminosa è diminuita da 89,1% del PC puro a 58,8%, rimanendo comunque a un livello elevato. Il motivo è che l'indice di rifrazione della boehmite è compreso tra 1,63 e 1,67, ossia vicino a quello del PC. In termini di foschia, quando il contenuto di boehmite è di 0,5%, la foschia aumenta bruscamente da 5,0% del PC puro a 74,7%. Quando il contenuto di boehmite è di 2,0%, la foschia è superiore a 90% (93,2%), ma quando il contenuto viene ulteriormente aumentato a 3,0%, la foschia aumenta solo a 94,5%. L'applicazione pratica dei prodotti corrispondenti in questo campo non è significativa.

Nella struttura molecolare del PC, la stabilità dei legami carbonatici è scarsa. Nell'ambiente di lavorazione, la boehmite, in quanto idrossido, può catalizzare l'idrolisi dei legami carbonatici, con conseguente diminuzione del peso molecolare del PC. Dalla figura 3 si può notare che con l'aumento del contenuto di boehmite, l'indice di fusione del PC aumenta rapidamente da 3,5 g 10 min a 20,0 g 10 min. In termini di tenacità, la resistenza all'urto a intaglio del PC si è ridotta da 935,7 Jago a 725,0 Jago con l'aggiunta di boehmite 3,0%, ma si è comunque mantenuta a un livello elevato. Considerando che le particelle di boehmite disperse nel PC sono un punto difettoso, che deve avere un effetto negativo sulla resistenza all'urto, si ipotizza che la diminuzione del peso molecolare del PC e il suo effetto sulla tenacità siano limitati, e che l'aumento sostanziale della fluidità del sistema dipenda principalmente dall'effetto plastificante dei prodotti a basso peso molecolare prodotti dall'idrolisi del PC. D'altra parte, la boehmite può rafforzare il PC in una certa misura e la resistenza alla flessione e il modulo del PC possono essere aumentati rispettivamente da 100,5 MPa e 2471 MPa a 106,5 MPa e 2701 MPa con l'aggiunta di 3,0% (Fig. 4).

4 conclusioni

L'aggiunta di boehmite al PC può migliorare efficacemente la foschia e mantenere un'elevata trasmittanza luminosa, ottenendo così un buon effetto di diffusione della luce; la boehmite può migliorare il PC, ma in una certa misura porta all'idrolisi del legame carbonatico e alla diminuzione del peso molecolare del PC, che aumenta notevolmente la fluidità e riduce leggermente la tenacità del PC. Quando il contenuto di boehmite è pari a 2,0%, le proprietà del materiale sono ideali per quanto riguarda l'effetto di diffusione della luce, le proprietà meccaniche e la fluidità di lavorazione e presentano buone proprietà globali.