Come si produce il policarbonato per la diffusione della luce utilizzato nell'illuminazione a LED?

Il materiale per la diffusione della luce si riferisce al materiale in grado di convertire le sorgenti luminose puntiformi e lineari in sorgenti luminose lineari e superficiali. L'applicazione dei materiali di diffusione della luce nell'illuminazione con diodi a emissione luminosa (LED) è un nuovo campo di applicazione apertosi negli ultimi anni. L'illuminazione a LED è più forte e più morbida della retroilluminazione a cristalli liquidi e i materiali di diffusione della luce utilizzati per l'illuminazione a LED devono ridurre al minimo la perdita di luce durante la diffusione della luce e avere una buona resistenza. Per questo motivo, le particelle organiche di diffusione della luce e il policarbonato (PC) sono spesso utilizzati per preparare materiali di diffusione della luce per l'illuminazione a LED con un'elevata trasmittanza luminosa e proprietà di diffusione della luce. La figura 1 illustra il principio del materiale di diffusione della luce per l'illuminazione a LED.

Negli ultimi anni, un numero sempre maggiore di imprese optoelettroniche di illuminazione a LED e di utenti si è reso conto dell'importanza dei materiali di diffusione della luce come materiali per paralumi uniformi per l'illuminazione a LED; in questo esperimento sono state utilizzate particelle di diffusione della luce acriliche e siliconiche per preparare PC di diffusione della luce per l'illuminazione a LED. Sono stati studiati gli effetti di questi due tipi di particelle di diffusione della luce sulle proprietà dei materiali PC e sono state confrontate la disperdibilità, le proprietà ottiche e la stabilità termica dei due tipi di materiali di diffusione della luce.

Parte sperimentale

1.1 Materie prime e attrezzature.

PC, 1250Y; particelle di diffusione della luce acriliche e particelle di diffusione della luce organosiliconiche, vendute sul mercato. L'estrusore bivite co-direzionale TE35, prodotto da Nanjing Keya Co., Ltd.; la macchina per lo stampaggio a iniezione PT80, prodotta da Lijin Technology Co., Ltd.; il microscopio elettronico a scansione SU70, prodotto da Hitachi, Giappone; il tester per la trasmittanza luminosa/haze WGT-S, prodotto da Guangzhou Standard International Packaging Equipment Co., Ltd.; la macchina per le prove universali CMT6104 e la macchina per le prove d'urto a pendolo per plastica ZBC1400-B, vendute sul mercato. La macchina di prova universale CMT6104 e la macchina di prova d'urto a pendolo per plastica ZBC1400-B sono tutte prodotte da Meter Industrial Systems (China Co., Ltd.); il misuratore di portata di fusione XNR-400AM, prodotto da Chengde Dahua testing Machine Co., Ltd.; l'analizzatore termogravimetrico Q50 e il calorimetro a scansione differenziale Q200, tutti prodotti da American TA instrument Company.

1.2 preparazione del campione

Il PC è stato essiccato a 110°C per 12 ore, quindi le particelle fotodiffusive sono state completamente miscelate con il PC secondo una determinata frazione di massa. I campioni sono stati testati mediante stampaggio a iniezione dopo la granulazione con un estrusore bivite.

1.3 test delle prestazioni.

Dispersione delle particelle di diffusione della luce: il campione è stato fragilizzato e rotto in azoto liquido, la superficie è stata spruzzata con oro e osservata al microscopio elettronico a scansione (SEM). La diffusività ottica è stata testata secondo la norma GB/T 2410 Mel 2008, la resistenza all'urto con intaglio di travi semplicemente supportate è stata testata secondo la norma GB/T 1043.1 Mel 2008, le proprietà di trazione sono state testate secondo la norma GB/T 1040 Mel 2006 e la velocità di flusso di fusione (MFR) è stata testata secondo la norma GB/T 3682 Mel 2000, 260 °C e 2,16 kg. Analisi termogravimetrica (TG): il campione è stato pesato per circa 10 mg, in atmosfera di azoto e con una velocità di riscaldamento di 20 °C/min. Analisi di calorimetria differenziale a scansione (DSC): circa 10 mg di campione sono stati riscaldati a 150 °C con 20 °C/min, mantenuti a temperatura costante per 3 minuti, quindi raffreddati rapidamente a 20 °C e poi riscaldati a 150 °C con 20 °C/min. È stata selezionata la temperatura di transizione vetrosa (Tg) del secondo processo di riscaldamento.

Per ottenere materiali per la diffusione della luce con proprietà eccellenti, la buona dispersione delle particelle di agente di diffusione della luce nei polimeri è molto importante. Dalla figura 3 si può notare che nel PC per la diffusione della luce è presente un gran numero di microsfere e di fori corrispondenti rispetto alla sezione trasversale del PC puro. La dimensione dei pori dei materiali acrilici per la diffusione della luce è maggiore di quella dei materiali organosiliconici per la diffusione della luce e i due tipi di particelle per la diffusione della luce possono essere ben dispersi nel PC.

2.2 Trasmittanza luminosa e velatura dei materiali di diffusione della luce.

Dalla Tabella 1 e dalla Tabella 2 si evince che, sia che si tratti di PC a diffusione di luce acrilica o di PC a diffusione di luce siliconica, con l'aumento della quantità di particelle di diffusione di luce aumenta la foschia dei materiali di diffusione di luce e diminuisce la trasmittanza luminosa. Rispetto alla lastra di diffusione luminosa con particelle di 1,00 phr e spessore di 2 mm e alla lastra di diffusione luminosa con particelle di 2,00 phr e spessore di 1 mm, si può notare che l'effetto dello spessore della lastra sulla trasmittanza luminosa e sulla foschia è maggiore della quantità di particelle di diffusione luminosa.

Dalla figura 4 si evince che con l'aggiunta di una piccola quantità di particelle organiche di silicio per la diffusione della luce (ad esempio 0,5 phr), la velatura della lastra PC può raggiungere l'effetto della lastra acrilica a diffusione della luce a 2 phr, ma la trasmittanza luminosa è inferiore. Il motivo è che le particelle di organosilicio per la diffusione della luce hanno dimensioni e indice di rifrazione inferiori, quindi hanno un effetto migliore nell'aumentare la velatura. Dalla figura 4 si evince inoltre che, sebbene la quantità di particelle acriliche per la diffusione della luce sia significativamente maggiore di quella delle particelle di organosilicio a parità di foschia, i materiali acrilici per la diffusione della luce hanno una trasmittanza luminosa superiore a quella dei materiali organosiliconici per la diffusione della luce. Il motivo è che le particelle di acido acrilico assorbono meno luce delle particelle di organosilicio.

2.3 Proprietà meccaniche e MFR.

Dalle tabelle 3 e 4 si evince che la resistenza alla trazione, la deformazione alla frattura e l'MFR del PC non cambiano molto con la quantità di particelle di diffusione della luce. Tuttavia, le particelle di diffusione luminosa acrilica possono ridurre la resistenza all'urto del PC, ma l'aggiunta di una piccola quantità di particelle di diffusione luminosa acrilica al PC provoca una significativa diminuzione della resistenza all'urto, mentre le particelle di diffusione luminosa organosiliconica hanno un effetto minimo sulla resistenza all'urto del PC. Il motivo è che le dimensioni delle particelle di acido acrilico a diffusione luminosa sono maggiori (3 ~ 5 μ m). Le particelle di grandi dimensioni possono facilmente causare difetti, con conseguente diminuzione significativa della resistenza all'impatto. Tuttavia, la dimensione delle particelle di organosilicio è solo di circa 2 μ m, il che ha un effetto minimo sulla resistenza all'impatto.

2.4 Stabilità termica

La temperatura iniziale di decomposizione termica delle particelle è di circa 290 °C, mentre la temperatura iniziale di decomposizione termica del PC è di circa 430 °C. Si può notare che la stabilità termica dei due tipi di particelle per la diffusione della luce è peggiore di quella del PC e che i materiali per la diffusione della luce a base di organosilicio hanno una migliore stabilità termica rispetto ai materiali per la diffusione della luce acrilici.
Il PC ha un'elevata viscosità e un'alta temperatura di lavorazione, quindi le particelle di diffusione luminosa devono avere una certa stabilità termica. Dalla figura 5 si evince che la temperatura iniziale di decomposizione termica delle particelle acriliche per la diffusione della luce è di circa 230 °C per la diffusione della luce del silicone.

Poiché la temperatura iniziale di decomposizione termica dei materiali organosiliconici per la fotodiffusione è di circa 290 °C e il dosaggio è inferiore a 1,00 phr, ha una buona stabilità termica per la lavorazione di stampaggio al di sotto dei 300 °C.

La perdita di peso dei materiali acrilici per la diffusione della luce non si verifica fino a 354 °C, il che ha un effetto minimo sulla lavorazione a 300 °C. Tuttavia, la curva 200 °354 °C (il riquadro tratteggiato nella figura 5) viene ingrandita come mostrato nella figura 5b, e si può notare che il materiale di diffusione della luce con particelle di diffusione della luce ha subito una leggera perdita di peso termico a 230 °C. Il confronto tra la curva 2 e la curva 3 mostra che con l'aumento della quantità di particelle di diffusione della luce (da 1,00 phr a 4,00 phr), la perdita di peso termico del PC a diffusione della luce è più evidente. Pertanto, le particelle di fotodiffusione di acido propenico influiscono sulla stabilità termica del PC e la loro aggiunta non deve essere eccessiva, altrimenti la decomposizione termica delle particelle di fotodiffusione nel processo di lavorazione influisce sulle proprietà dei materiali di diffusione della luce.

Dalla figura 6 si evince che la Tg delle particelle acriliche a diffusione luminosa è di 137,7 °C e la Tg del PC è di 150,2 °C quando le particelle di silicone a diffusione luminosa sono inferiori a 200 °C. L'aggiunta di particelle di diffusione luminosa al PC fa diminuire la sua Tg. Il motivo è che le particelle sferiche di diffusione luminosa uniformemente disperse nel PC contribuiscono al movimento dei segmenti molecolari di PC, per cui la Tg si riduce.

3 conclusione.

A) preparazione di particelle acriliche e siliconiche per la diffusione della luce.
Sono stati ottenuti materiali PC per la diffusione della luce per l'illuminazione a LED e i due tipi di particelle dell'agente di diffusione della luce sono di forma sferica micrometrica e possono essere ben dispersi nel PC.

B) la dimensione delle particelle di diffusione luminosa acrilica è maggiore di quella delle particelle di diffusione luminosa organosiliconica e i corrispondenti materiali di diffusione luminosa hanno una maggiore trasmittanza luminosa quando raggiungono la stessa foschia (2,00 ~ 5,00 phr).

C) I materiali siliconici per la diffusione della luce possono ottenere un'elevata foschia aggiungendo una piccola quantità di particelle per la diffusione della luce (meno di 1,00 phr) e possono mantenere l'elevata resistenza agli urti e la buona stabilità termica di lavorazione del PC.