광확산 마스터배치를 만드는 방법과 폴리카보네이트 복합재의 특성에 미치는 영향

광확산제의 독특한 구조로 인해 특별한 광학적 특성을 나타내며, 광확산제로 개질된 폴리머는 일부 특수 광학 재료의 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 우수한 광학 특성을 얻기 위해 광확산제의 충전량을 변경하여 광확산제가 PC의 광학 특성, 저조도 형태, 기계적 특성 및 열 안정성에 미치는 영향을 연구했습니다.

빛 확산의 전통적인 준비 방법은 PC에 오로랄 디퓨저를 추가하는 것이며, 빛은 작은 입자의 표면을 통해 여러 번 굴절되어 빛을 평준화하는 효과를 얻을 수 있습니다. 그러나 빛은 이러한 무기 입자를 통과 할 수 없으므로 빛 에너지 손실이 커서 증분 효과를 얻기가 어렵습니다. 현재의 유기 광 확산기 자체는 빛을 투과 할 수 있고 빛 에너지 손실이 적어 균일 한 빛과 빛 투과 효과를 효과적으로 얻을 수 있습니다. 광 확산 복합체를 특성화하기위한 주요 기술 매개 변수에는 광 투과율과 헤이즈가 포함됩니다. 일반적으로 연무가 증가하면 빛 투과율이 감소하고 일상 생활에서 사용되는 전등갓의 투과 관리가 높지 않아 빛 에너지의 일부가 손실되어 광학 특성이 우수한 광 확산 복합체의 개발로 전기 에너지를 효과적으로 절약 할 수 있습니다.

2.1 실험 자료
실험에 사용된 화학 시약은 표 2-1에 나와 있습니다.

표 2.1 재료 및 시약

2.2 실험에 사용된 주요 기기 및 장비

a. 전기 항온 화력 건조 오븐

b. 트윈 스크류 양방향 압출기

c. 플라스틱 사출 성형기

d. 빛 투과율/안개 테스터

e. 노치 프로토타입

f. 전기 광학 분석 저울

2.3 ExperPC/KMP590 복합재의 임멘탈 포뮬레이션

2.4PC/PMMA 공동의 실험적 제제화엠포지트 자료

2.5PC/KMP590-Ti 복합재료의 실험 공식

2.6 PC/PMMA의 실험적 배합-Ti 복합 재료

(1) 입자 크기 및 입자 크기 분포.
입자 크기 및 입자 크기 분포 데이터에 따라 평균 입자 크기 및 입자 크기 분포가 얻어집니다.
광확산은 에탄올에 분산시켜 일정 농도로 희석한 후 초음파로 5분간 분산시켰습니다. 입자 크기는 영국 Malvern사에서 만든 Zetasize 3000HSA 나노 입자 크기 및 전위 분석기(입자 크기 분석 범위는 2-3000nm)로 분석했습니다.

(2) 투과 전자 현미경(TEM).
투과전자현미경(TME)은 가속되고 농축된 전자 빔을 매우 얇은 시료에 전달하면 전자가 시료의 원자와 충돌하여 방향을 바꾸어 3차원 각도 산란을 일으킵니다. 산란 각도는 시료의 밀도 및 두께와 관련이 있으므로 다양한 명암 이미지를 형성할 수 있으며, 주로 입상 물질의 미세 형태와 실제 입자 크기를 관찰하는 데 사용됩니다.
에탄올 용액에 적정량의 광확산제를 분산시킨 후 20분간 초분산하였습니다. 시료를 필름이 부착된 구리망에서 현탁법으로 건조하고 탈크 분말을 JEOL 200CX 투과전자 현미경으로 TEM으로 분석했습니다.

(3) 주사 전자 현미경ope(SEM).
주사전자현미경(SEM)은 전자빔을 이용해 시료 표면에 탄성 및 비탄성 산란을 일으킨 후 다양한 신호를 형성하고 이 신호를 수신하여 처리함으로써 입상 물질의 분포와 분산을 관찰하는 분석 방법입니다. 마지막으로 시료의 표면 형태를 영상 튜브에 보여줍니다.

광확산제의 SEM 분석은 JSM-6700F 고해상도 주사 전자 현미경으로 수행했습니다. 광확산제는 전기가 통하지 않기 때문에 전하 축적을 줄이기 위해 SEM 분석 전에 LDM150D 스퍼터링 장비로 샘플 표면에 금을 뿌렸습니다.

(4) 빛 투과율의 안개 테스트.
광확산기는 분말이기 때문에 테스트 전에 광확산기를 놀라게 하고 누른 다음 광투과율/안개 테스터로 안개 투과율을 테스트합니다. 공식은 다음과 같습니다:
광 투과율% = 샘플을 통과하는 총 광 투과량/입사 광속 * 100%.
haze% = (기기 및 테스트의 산란 광속/샘플을 통과하는 총 투과 광속-기기의 산란 광속/인시던트 광속)

(5) Burning 잔류물 테스트.
일정량의 광 확산 마스터 배치의 무게를 정확하게 측정 한 다음 상자형 저항로에 넣고 섭씨 600도에서 4 시간 동안 연소시킨 다음 무게를 측정하여 연소 잔류 물을 결정합니다. 공식은 다음과 같습니다:
실제 내용물% = 소각 후 g / 소각 전 g * 100%

(6) 백색도 테스트.
빛 확산의 백색도는 백색도 테스터를 사용하여 테스트합니다.

2.5 결과 및 논의

2.5.1 광학 확산제의 성능 분석 및 광학 확산 마스터 배치의 연소 잔류물에 대한 실험적 분석.
(1) 입자 크기 및 입자 크기 분포.
세 가지 광확산제의 입자 크기 분포는 그림 2.1에 나와 있습니다. KMP590의 평균 입자 크기는 2.2um, Tio의 평균 입자 크기는 3.0um, Tio의 평균 입자 크기는 190nm입니다. KMP590과 PMMA의 입자 크기 분포 범위는 작고, Tio는 입자 크기 분포 범위가 여러 개입니다.

(2) 현미경적 형태.
광확산제의 TEM 분석은 그림 2.2에 나와 있습니다. 그림에서 볼 수 있듯이 KMP590의 구조는 규칙적이고 구형이며 PMMA의 구조는 규칙적이고 구형이며 TiO2의 구조는 불규칙하고 입자 유형입니다.

(2) 현미경적 형태.
광확산제의 TEM 분석은 그림 2.2에 나와 있습니다. 그림에서 볼 수 있듯이 KMP590의 구조는 규칙적이고 구형이며 PMMA의 구조는 규칙적이고 구형이며 Tio의 구조는 불규칙하고 입자 유형입니다.

광확산제의 SEM 이미지 분석은 그림 2.3에 나와 있습니다. 그림에서 볼 수 있듯이 그림 a에서 Tio2의 모양이 불규칙하고 입자 유형이며 입자 크기는 약 190nm입니다. 그림 b는 KMP590의 모양이 규칙적이고 입자 크기 분포가 더 균일하며 입자 크기가 약 2.2um임을 보여주고 그림 C는 PMMA의 모양이 더 규칙적이고 입자 크기 분포가 균일하며 Lingjing의 크기가 약 3um임을 보여줍니다.

(3) 투과율/안개 분석.
빛 확산기를 태블릿에 눌러 안개의 빛 투과율을 광 투과율/안개 테스터로 테스트했습니다. 이 논문은 빛 확산의 광학적 특성 변화에 대한 더 나은 설명을 제공합니다. 표 2.7은 광 확산기의 안개 및 광 투과율 데이터를 보여 주며, Tio2의 광 투과율이 상대적으로 낮고 안개가 상대적으로 높아 재료의 광학적 특성에 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있습니다.

광확산기의 백색도 테스트 데이터는 그림 2.8에 표시되어 있으며, Tio2의 백색도가 낮고 Tio2를 너무 많이 첨가하면 합성물이 황변하므로 준비 과정에서 매우 적은 양의 Tio2를 첨가합니다.

(4) 마스터 배치 연소 잔류물 테스트.
표 2.9는 마스터 배치 연소 잔류물의 실험 데이터를 보여 주며, 준비된 마스터 배치의 실제 비율은 이론적 비율에 가깝습니다 (오차 범위는 "0.6%"). 세 가지 종류의 마스터 배치 MKMP590 및 MPMMA, MTio2의 광 확산기 함량은 각각 9.74wt%, 9.56wt%, 9.46wt%인 것으로 확인되었습니다. PC 광확산 소재의 광확산기 함량이 더 정확합니다.

2.5.2 광학 확산 컴포지트의 속성 분석.

(1) 광학 성능 분석.
순수 PC의 광 투과율은 89%-92%이고 안개는 14%-16%입니다. 광 확산 재료의 광학적 특성의 변화는 주로 재료의 광 확산 현상에 기인하며, 광 확산 재료의 광학적 특성의 변화는 주로 재료의 광 확산 현상에 기인하며, 광 확산 현상의 근본 원인은 매체의 균일 성이 파괴되기 때문입니다. 매체의 입자 크기가 가시광선 파장의 크기에 도달하면 분산상과 연속상 사이의 굴절률에 일정한 차이가 있으면 분산상 입자는 사회광의 작용하에 파장을 자극하는 소스로 사용될 수 있습니다. 복합재료의 광학적 특성의 데이터 편차는 반복적인 실험을 통해 연구되었습니다.

그림 2.4에서 광 확산기의 KMP590 함량이 증가함에 따라 복합체의 광 투과율이 감소하는 것을 볼 수 있습니다. KMP590 함량이 2.0%에 도달하면 광 투과율은 54.5%입니다. 반복 실험의 평균 편차는 0.222-0.376%이고 표준 편차는 0.304-0.75%입니다. 그림 2.5에서 볼 수 있듯이 광 확산기의 KMP590 함량이 증가함에 따라 복합물의 헤이즈가 증가하고 KMP590 함량이 2.0%에 도달하면 복합물의 헤이즈가 증가합니다. 헤이즈는 92.8%, 반복 실험의 평균 편차는 0.216-0.4%, 표준 편차는 0.305-0.519%입니다. 이는 중국의 PC 매트릭스에서 광 확산기로 인한 광 생산 속도의 산란 현상 때문입니다. 반복된 실험 데이터는 마스터 배치 공정이 안정적이며 평균 편차와 표준 편차가 작다는 것을 보여줍니다.

그림 2.6에서 볼 수 있듯이, 광 확산기의 KMP590 함량이 증가함에 따라(Tio2 함량은 일정함) 복합체의 광 투과율이 감소합니다. KMP590 함량이 2.0%에 도달하면 빛 투과율은 54.2%입니다. 반복 실험의 평균 편차는 0.353-1.860%이고 표준 편차는 0.452-2.490%입니다. 그림 2.7에서 볼 수 있듯이, 광확산제의 KMP590 함량이 증가함에 따라(Tio2 함량은 동일하게 유지됨) 복합체의 안개가 증가합니다. KMP590 함량이 2.0%에 도달하면 포그는 94.8%가 됩니다. 반복된 실험 데이터는 마스터 배치 공정이 안정적이며 평균 편차와 표준 편차가 작다는 것을 보여줍니다.

그림 2.8에서 볼 수 있듯이 광 확산기의 PMMA 함량이 증가함에 따라 복합체의 광 투과율이 감소하고 PMMA 함량이 2.0%에 도달하면 복합체의 광 투과율은 59.5%입니다. 그림 2.9에서 볼 수 있듯이 광 확산기의 PMMA 함량이 증가함에 따라 복합체의 안개가 증가하고 PMMA 함량이 2.0%에 도달하면 안개는 92.5%입니다. 반복 실험을 통해 마스터 배치 공정이 안정적임을 알 수 있습니다.

그림 2.10에서 볼 수 있듯이 광확산제의 PMMA 함량이 증가함에 따라(Tio2 함량은 일정함) 복합재의 안개가 증가하고 PMMA 함량이 2.0%에 도달하면 안개는 94.2%가 됩니다. 반복 실험을 통해 마스터 배치 공정이 안정적임을 알 수 있습니다.
광학 테스트 데이터에 따르면, 준비된 광학 확산 복합체의 광학적 특성은 복합화될 수 있습니다. 광 투과율> 50%, 안개> 90%. PMMA의 산란 효과는 KMP590의 산란 효과보다 우수합니다. 반복된 실험 데이터는 마스터 배치 공정이 안정적이고 표준 편차가 작다는 것을 보여줍니다.

그림 2.12와 그림 2.13은 무기 나노 마스터 배치 Tio2를 사용한 광 확산 복합체의 광 투과율이 첨가하지 않은 경우와 유사하다는 것을 보여줍니다. 그림 2.14와 그림 2.15에서 무기 광확산 나노 마스터 배치 Tio2의 첨가가 재료의 헤이즈에 명백한 영향을 미친다는 것을 알 수 있습니다.

(2) 풀 성능 분석.
F그림 2.16은 0: 2.0%(wt) 광확산제로 PC를 채운 광확산제 복합재료의 인장 강도 곡선을 보여줍니다.
그림에서 볼 수 있듯이 광 확산 입자의 함량이 증가함에 따라 약 60MPa 인 광 확산 복합재의 인장 강도에는 거의 영향을 미치지 않으며, 이는 광 확산기 입자가 응력 집중 효과를 생성하기 쉽지 않기 때문입니다.

(3) 영향 성능 분석.

그림 2.17은 0: 2.0%(wt) 광학 디퓨저로 PC를 채운 후의 광확산 복합재의 충격 강도 곡선을 보여줍니다. 광확산제 KMP590의 첨가는 광확산 복합재의 충격에 거의 영향을 미치지 않습니다. 광확산제 PMMA를 첨가한 후 충격 특성은 순수 PC의 약 70kJ/m2에서 약 18kJ/m2로 감소합니다. 이는 PMMA의 입자 크기가 약 3um으로 결함이 발생하기 쉬워 충격 강도가 현저히 감소하기 때문입니다.

(4) 열 성능 분석.
샘플은 TA DSC 822 차동 주사 열량계로 연구했습니다. 시료량 8~10mg을 10K/min의 가열 속도로 600K까지 가열하고, 열 이력 제거 속도 10K/min으로 5분간 상온으로 감소시켜 냉각 과정에서의 열량 변화를 기록했습니다.

그림 2.18은 광확산 복합재의 비등온 결정화 곡선으로, 광확산제를 첨가하면 플라스틱의 Tg(유리 변환 온도)가 감소하는 것을 볼 수 있습니다. 광확산제 입자가 PC 입자의 분자 사슬의 짧은 이동에 기여하기 때문에 Tg가 감소합니다.

(5) SEM 이미지 분석.
광확산기가 PC 매트릭스에 균일하게 분산되어 있는지 여부는 PC 복합재료의 광학적 특성에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나입니다. 광확산 복합재료의 SEM 이미지를 분석했습니다. 그림 2.19는 광확산 복합재료의 액체 질소 담금질 파단 부분의 SEM 사진입니다.

그림에서 평균 입자 크기가 2.2um인 광확산제가 PC에 균일하게 분산되어 있고 광확산제가 여전히 구형 구조를 보이는 것을 볼 수 있으며, 마스터 배치 방식으로 제조된 복합체는 광확산제가 복합체 내에 잘 분산되어 광학 특성 향상에 유리합니다.

2.6 이 장의 요약.
이 장에서는 광확산제와 폴리카보네이트를 원료로 하여 LDA 마스터배치를 제조하는 방법과 광확산제 복합재료의 제조 및 특성에 대해 설명합니다. 광확산제의 종류와 광확산제의 충전량을 통해 광확산제가 복합재료에 미치는 영향을 연구했습니다.

• 1). 광확산제의 헤이즈, 투과율 및 백색도를 테스트하여 광확산제의 광학적 특성을 연구했습니다. 광확산제의 미세구조 분석 및 입자 크기 실험을 통해 광확산제 KMP590의 구조는 구형이고 입자 크기는 약 2.2um, 광확산제 PMMA의 구조는 구형이고 입자 크기는 약 3.0um, 광확산제 Tio2의 구조는 불규칙하고 입자 크기는 약 190nm임을 관찰했습니다. 마스터 배치의 연소 잔류 물 실험을 통해 세 종류의 마스터 배치 MK590, PMMA 및 MTio2의 광확산제 함량이 9.74wt%, 9.56wt% 및 9.46%로 확인되어 PC 광 확산 재료의 광 확산제 함량이 더 정확한 함량을 가지고 있음이 확인되었습니다.

• 2). 광확산기의 KMP590 함량이 증가함에 따라 광확산 복합재의 광 투과율이 감소하고 안개가 증가합니다. 트윈 스크류 마스터 배치 방법으로 제조 된 복합 재료의 공정은 안정적이고 반복 실험이 적으며 표준 편차는 0.265%에서 2.490% 사이입니다. 광확산기 PMMA의 산란 효과는 KMP590을 사용한 복합재보다 약간 더 우수하며, Tio2. Tio2가 없는 복합재와 비교했을 때, 복합재의 광 투과율은 거의 차이가 없지만 안개는 분명히 증가합니다.

• 3). 제조된 광확산 복합체의 SEM 이미지 분석을 통해 트윈 스크류 마스터 배치 방법으로 제조된 광확산 복합체는 균일하게 분산되고 모양이 온전하다는 결론을 내렸습니다.

• 4). 광 확산기를 추가하면 광 확산 복합재의 풀업 특성은 약 60MPa로 거의 변하지 않습니다. 광확산 KMP590을 첨가하면 광확산 복합재의 충격 특성에 거의 영향을 미치지 않지만, 광확산 PMMA를 첨가한 후 충격 특성은 순수 PC의 약 70kJ/m2에서 약 18kJ/m2로 감소합니다.

• 5). 광확산기를 추가하면 플라스틱의 Tg(유리 변환 온도)가 감소하고 열적 특성이 약간 감소합니다.