Jak wybrać główne surowce rozpuszczalnych w wodzie powłok rozpraszających światło LED?

Lampa LED ze szklaną rurką ma wysokie wymagania dotyczące jednorodności, przepuszczalności, zamglenia, bezpieczeństwa, przyczepności, stabilności, braku zanieczyszczeń i siatki cenowej powłoki rozpraszającej światło. Aby spełnić te wymagania, konieczne jest zbadanie doboru żywicy i dyfuzora światła oraz procesu produkcyjnego. Zastosowanie wodorozcieńczalnej powłoki rozpraszającej światło LED pozwala uniknąć zanieczyszczenia środowiska spowodowanego niską emisją organicznych substancji lotnych (LZO), jest bezpieczne i wygodne w użyciu oraz szybko się rozwija dzięki promowaniu rozwoju na dużą skalę prostych szklanych lamp LED.

1 wybór rozpuszczalnej w wodzie żywicy błonotwórczej

Żywica filmowa, która spełnia wymagania technologiczne sprzętu, jest kluczem do nieszkodliwej technologii wodorozcieńczalnej powłoki fotodyfuzyjnej. Obecnie żywice błonotwórcze, które mogą być stosowane jako powłoki rozpraszające światło LED, to wodorozcieńczalna żywica alkidowa, wodorozcieńczalna żywica akrylowa, wodorozcieńczalna żywica poliuretanowa itp. Te trzy rodzaje żywic mogą być stosowane oddzielnie lub w połączeniu w określonej proporcji, aby uniknąć wad wydajności przy stosowaniu określonego rodzaju samej żywicy. Różnice w wydajności tych trzech rodzajów rozpuszczalnych w wodzie żywic błonotwórczych opisano poniżej.

1.1 Wodorozcieńczalne alkidy żywica - pierwszy opracowany środek błonotwórczy

Wodorozcieńczalna żywica alkidowa jest wczesną powłoką wodorozcieńczalną, a jej mechanizm błonotwórczy jest podobny do mechanizmu tradycyjnej rozpuszczalnikowej żywicy alkidowej, która jest utwardzana przez utlenianie i sieciowanie nienasyconych kwasów tłuszczowych bez dodawania kosolwentu (środka błonotwórczego) i jest wolna od lotnych związków organicznych. Ponadto wodorozcieńczalna żywica alkidowa charakteryzuje się dobrą zwilżalnością, dużą nośnością, dobrą przepuszczalnością, wyrównaniem i wypełnieniem, łatwym powlekaniem i dobrym efektem powlekania. Jednak łańcuch polimerowy łatwo ulega hydrolizie, a trwałość powłoki jest niska. Jeśli czas zapłonu jest zbyt długi, nieznacznie zmieni kolor. Jednakże, gdy żywica jest modyfikowana kwasem akrylowym lub poliuretanem po samoemulgowaniu, trwałość można poprawić i można ją stosować w warstwie rozpraszającej światło.

1.2 Wodorozcieńczalna żywica poliakrylowa - obecnie najbardziej idealny środek błonotwórczy

Wodorozcieńczalna żywica akrylowa obejmuje emulsję żywicy akrylowej, wodną dyspersję żywicy akrylowej i wodny roztwór żywicy akrylowej. Wodorozcieńczalna żywica poliakrylowa stosowana jako powłoka dyfuzyjna jest jedną z emulsji. zgodnie ze składem monomeru, zwykle dzieli się na czystą emulsję akrylową, emulsję styrenowo-akrylową, emulsję octanowo-akrylową, emulsję silikonowo-akrylową, emulsję trzeciorzędowego octu (tert-węglan-octan winylu), emulsję tert-akrylową (tert-węglan-akrylan), emulsję fluorowęglową, emulsję fluoro-akrylową i tak dalej. Emulsja żywicy akrylowej ma zalety szybkiej prędkości suszenia, wysokiej twardości, niskiego kosztu, dobrej odporności na warunki atmosferyczne (niełatwo zmienić kolor w punkcie zapłonu) i pozwala uniknąć wad słabego tworzenia filmu, niskiego połysku, odporności na rozpuszczalniki, przyczepności na gorąco i kruchości na zimno, gdy jest stosowana w powłoce rozpraszającej światło LED. Wodorozcieńczalna żywica poliakrylowa jest najbardziej idealnym środkiem błonotwórczym do powłok rozpraszających światło pod względem kompleksowej wydajności i stosunku wydajności do ceny.

1.3 Rozpuszczalna w wodzie żywica poliuretanowa - pierwszy wybór dla wysokiej klasy powłok

Wodorozcieńczalna powłoka poliuretanowa wykorzystuje wodorozcieńczalną żywicę poliuretanową i wodę jako medium, co ma zalety niskiej toksyczności, niełatwego spalania, niezanieczyszczania środowiska, oszczędności energii, bezpieczeństwa i tak dalej. Powłoka ma wysoką twardość, silną przyczepność i dobrą elastyczność. Jednoskładnikowy poliuretanowy polimer powłokowy ma dużą liczbę względnych składników i nie ma reakcji sieciowania w procesie tworzenia filmu, więc jest wygodny w użyciu. Dwuskładnikowe wodorozcieńczalne powłoki poliuretanowe muszą być mieszane przed użyciem, reakcja sieciowania zachodzi w procesie tworzenia filmu, a wydajność filmu jest lepsza. Jednak większość tej żywicy jest produkowana za granicą, koszt jest wysoki, stosunek wydajności do ceny nie jest idealny i jest stosowany tylko w niektórych produktach z wyższej półki.

2. Analiza porównawcza środka rozpraszającego światło

2.1 Parametry techniczne powłoki rozpraszającej światło

(1) Przepuszczalność światła-Stosunek strumienia świetlnego przez lampę z warstwą rozpraszającą światło do strumienia świetlnego przez szklaną rurkę z powłoką rozpraszającą światło jest wyrażony w procentach. Istnieje jednak problem różnicy między górną i dolną grubością prostej rurki lampy w procesie produkcji. Obecnie wielu producentów stosuje porównanie strumienia świetlnego przed i po pokryciu szklanej rurki warstwą rozpraszającą światło, mierzonego w kuli całkującej w tych samych warunkach.

2) zamglenie-stosunek strumienia światła rozproszonego przechodzącego przez szklaną rurkę (odbiegającego od kierunku światła padającego) do strumienia światła przechodzącego jest wyrażony w procentach (w tej metodzie do obliczenia zamglenia stosuje się strumień światła rozproszonego odbiegający od kierunku światła padającego o więcej niż 2,5°), co często mierzy się za pomocą mierników zamglenia.

(3) Czas przeciwstarzeniowy - szybkość rozpadu światła spowodowanego przez powłokę w określonym punkcie spalania w temperaturze roboczej. Do jego wyrażenia powszechnie stosuje się szybkość rozpadu światła wynoszącą 1 000 h lub 10 000 h.
Przepuszczalność światła i zamglenie są ważnymi wskaźnikami do pomiaru przezroczystości lamp LED. Wyzwaniem dla dyfuzora światła jest uzyskanie wysokiego zamglenia przy jednoczesnym zapewnieniu wysokiej przepuszczalności światła oraz jednolitego i miękkiego efektu świetlnego. Kluczowym kryterium doskonałości dyfuzora światła jest maksymalne zmniejszenie rozpadu światła spowodowanego rozproszeniem światła w procesie skutecznego wywierania efektu rozproszenia światła.

2.2 Nieorganiczny rozpraszacz światła.

Istnieje wiele rodzajów materiałów, które mogą być stosowane jako nieorganiczne rozpraszacze światła, takie jak węglan wapnia, talk, tlenek cynku, dwutlenek tytanu, tlenek krzemu itp. Dyfuzor optyczny może zwiększyć zamglenie powłoki, dostosować energię reologiczną, poprawić wytrzymałość mechaniczną i poprawić trwałość folii.

2.2.1 Węglan wapnia (CaCO3).

Węglan wapnia obejmuje ciężki węglan wapnia i lekki węglan wapnia. Gdy lekki węglan wapnia jest używany jako surowiec do produkcji zawiesiny, należy zwrócić uwagę na jego ilość. Dysocjacja Ca2+ z wolnego tlenku wapnia w wodzie wpływa na stabilność przechowywania zawiesiny, więc zawartość wolnego tlenku wapnia w lekkim węglanie wapnia jest ważnym wskaźnikiem przy przygotowywaniu lekkich powłok dyfuzyjnych. Ciężki węglan wapnia, w tym biały proszek i proszek kalcytowy, jest wytwarzany z proszku kalcytowego o wysokiej czystości. Ciężki węglan wapnia jest stosunkowo gęsty i łatwy do wytrącenia, dlatego konieczne jest zwrócenie uwagi na zapobieganie sedymentacji, gdy jest stosowany w zawiesinie.

2.2.2 talk (3MgO -4SiO2 -H2O).

Skład chemiczny talku w proszku to hydrat krzemianu magnezu, który nie tylko poprawia elastyczność folii, ale także eliminuje naprężenia wewnętrzne podczas utwardzania i ma dobre właściwości wyrównujące.

2.2.3 Tlenek cynku (ZnO).

Tlenek cynku, znany również jako biel cynkowa, ma działanie przeciw pleśni, wybielające i może poprawić odporność na światło i sproszkowanie folii. Wśród nich Zn2+ może powodować gęstnienie i koagulację niektórych powłok i nie będzie stosowany samodzielnie, dlatego należy zwrócić uwagę na dawkowanie i kompatybilność z odpowiednimi powłokami oraz przeprowadzić test stabilności termicznej formuły.

2.2.4 Dwutlenek tytanu (TiO2).

Dwutlenek tytanu (dwutlenek tytanu) dzieli się na trzy różne stany krystaliczne: typ rutylowy, typ anatazowy i typ tytanu płytkowego. Rutylowy dwutlenek tytanu ma wysoki współczynnik odbicia, silną siłę krycia, wysoki współczynnik załamania światła, odporność na światło, odporność na ciepło i trwałość oraz nie jest łatwy do żółknięcia, proszkowania i degradacji. może być zagęszczony, tiksotropowy i odporny na płynięcie w powłoce. Typ anatazu nie nadaje się do stosowania jako dyfuzor światła, ponieważ łatwo ulega sproszkowaniu pod wpływem światła, podczas gdy typ tytanu płytkowego jest niestabilny i nie ma wartości użytkowej.

2.2.5 Dwutlenek krzemu (SiO2).

Naturalna krzemionka jest neutralnym białym proszkiem o właściwościach chemicznych zgodnych z dwutlenkiem krzemu i wysokiej stabilności, ale istnieje duża różnica w stanie fizycznym. Niektóre proszki mają duże cząstki, nieczysty kolor i pewną absorpcję światła, więc wydajność świetlna jest niska, gdy są bezpośrednio stosowane jako dyfuzor światła. Naturalną krzemionkę można podzielić na trzy rodzaje: naturalną krzemionkę amorficzną, naturalną krzemionkę krystaliczną i naturalny diatomit. Wśród nich wielkość cząstek naturalnej amorficznej krzemionki jest przeważnie mniejsza niż 40 μm, co odbiega od najlepszego zakresu zastosowania i nie jest idealnym dyfuzorem optycznym. Naturalny diatomit to krzemionka zawierająca krystaliczną wodę, o wielkości cząstek 4 ~ 12 μm. Jego absorbancja różni się w zależności od różnych metod produkcji, a jego jakość jest bardzo zmienna i trudna do kontrolowania. Wielkość cząstek naturalnej krzemionki krystalicznej wynosi 1,5 ~ 9,0 μm, a wielkość cząstek jest odpowiednia. Produkt można wybrać po oczyszczeniu, co może poprawić energię mechaniczną folii.

2.3 Zastosowanie organicznego dyfuzora światła.

Organiczne dyfuzory światła to przezroczyste lub półprzezroczyste cząsteczki żywicy organicznej, a najczęściej stosowane to cząsteczki mikronowe, takie jak polimetakrylan metylu (PMMA), polistyren, żywica silikonowa i żywica akrylowa. Większość światła emitowanego przez diodę LED może przechodzić przez te cząstki, co różni się od nieorganicznego dyfuzora światła na dwa sposoby.

Główne wyniki są następujące: (1) istnieje różnica w współczynniku załamania światła między organicznym dyfuzorem światła a podłożem, w którym światło jest wielokrotnie załamywane, aby uzyskać doskonałe zamglenie, a nie efekt rozproszenia spowodowany wielokrotnym odbiciem. W ten sposób przepuszczalność światła jest dobra, utrata światła jest mniejsza, a samoabsorpcja światła spowodowana wielokrotnymi odbiciami jest unikana, co poprawia wydajność świetlną i rozwiązuje problem wyrównywania światła.

(2) Cząsteczki żywicy organicznej mają silne właściwości tryboelektryfikacji, które mogą być szybko rozproszone w innych dyfuzorach optycznych i równomiernie przymocowane do powierzchni innych cząstek proszku podczas mieszania na sucho. To uporządkowane mieszanie poprawia właściwości mieszania, płynność i formowalność proszku. W porównaniu z proszkami nieorganicznymi, te granulowane żywice mają lepszą kompatybilność z żywicami organicznymi jako środkami błonotwórczymi i są łatwiejsze do zdyspergowania w żywicach na bazie wody.

Jeśli chodzi o obecny efekt zastosowania, cząsteczki żywicy silikonowej o współczynniku załamania światła od 1,41 do 1,43 mają doskonałą przepuszczalność światła i wysokie zamglenie. W porównaniu z mikrocząstkami nieorganicznymi, mikrocząstki żywicy silikonowej mają niższy ciężar właściwy i lepszą odporność na ciepło; przepuszczalność światła i stabilność są wyższe niż w przypadku innych materiałów organicznych, a ilość dodatku jest mniejsza; w porównaniu z dyfuzorem światła z żywicy akrylowej ma lepszą odporność na ciepło i wysoką temperaturę, niski dodatek i wysoki stosunek wydajności do ceny; w porównaniu z PMMA jest bardziej odporny na wysoką temperaturę i nie zmienia koloru. W teście idealnej frakcji masowej efektywny współczynnik dyfuzji światła cząstek żywicy silikonowej może osiągnąć 76,7%, co jest najwyższym spośród znanych organicznych dyfuzorów światła.

3 materiały nanocząsteczkowe.

W przypadku dyfuzora optycznego, jeśli jest on zbyt drobny, zamglenie nie jest dobre, a jeśli jest zbyt gruby, przepuszczalność światła nie jest dobra. Z kompleksowego rozważenia przepuszczalności światła i zamglenia, najlepszy zakres wielkości cząstek dyfuzora światła wynosi 2 ~ 20 μm. Warto jednak również zwrócić uwagę na wpływ nanocząstek na powłokę

3.1 Analiza fizykochemiczna materiałów nanocząsteczkowych w powłokach.

Gdy cząstki osiągają skalę nanometrową, wzrost liczby centrów powierzchniowo czynnych zwiększa zdolność reakcji katalizy chemicznej i fotokatalizy oraz nadaje powłoce zdolność samooczyszczania pod wpływem promieniowania ultrafioletowego i tlenu. Wtórne wiązanie chemiczne może wystąpić między centrum aktywnym powierzchniowo a grupą funkcyjną materiału błonotwórczego, co znacznie zwiększa sztywność i wytrzymałość powłoki oraz sprawia, że nie jest ona łatwa do zarysowania. Energia powierzchniowa nanomateriału jest bardzo wysoka, a po modyfikacji może być jednocześnie hydrofobowy i oleofobowy. stosowany w powłoce rozpraszającej światło, może znacznie poprawić odporność na plamy i odporność powłoki na starzenie. Gdy materiał nanocząsteczkowy jest stosowany w powłoce rozpraszającej światło, może zwiększyć przyczepność między powłoką a szkłem podłoża, poprawić wytrzymałość mechaniczną oraz silną siłę i efekt wypełnienia między nanocząsteczkami a powłoką, co jest pomocne w łączeniu interfejsu między powłoką a szkłem.
Długość fali światła widzialnego (400 ~ 750 nm) jest znacznie większa niż rozmiar cząstek nanocząstek, które mogą przechodzić bezpośrednio przez cząstki, zapewniając w ten sposób wysoką przezroczystość powłoki nanokompozytowej.

Krzemionka o grubości 3,2 nanometra.

Sztuczna wytrącona krzemionka jest białym amorficznym proszkiem o średniej wielkości cząstek 20 ~ 110 nm, który należy do skali nanometrowej. Zostanie on przyłączony do powierzchni polimeru w układzie wodnym, podczas gdy niewielka ilość ładunku ujemnego na powierzchni cząstek sprawia, że wzajemnie się wykluczają i są trudne do flokulacji, poprawiając w ten sposób stabilność układu. Po dodaniu nanometrowej krzemionki powłoka nie jest łatwa do rozwarstwienia, może zapobiegać zawieszaniu się przepływu i ma odporność na starzenie i stabilność termiczną. Jednakże, gdy wartość pH systemu jest niższa niż 8,5, ładunek powierzchniowy dyspersji nanokrzemionki zmniejszy się, a stabilność systemu również spadnie, więc dyspersję nanokrzemionki należy zmieszać z emulsją żywicy przed dodaniem innych składników.

3,3 nanometrowy dwutlenek tytanu.

Dwutlenek nanotytanu jest dobrym materiałem nanopowłokowym, który może być jednocześnie samoczyszczący i antybakteryjny. Proszek nano-dwutlenku tytanu może być stosowany w powłokach, aby miał działanie bakteriobójcze. Napromieniowanie światłem może spowodować, że powierzchnia dwutlenku tytanu utworzy wspaniałą super amfifilową (hydrofilową i lipofilową dwufazową koegzystencję). Pod wpływem światła o długości fali mniejszej niż 400nm, cząsteczki mogą absorbować krótkofalowe promieniowanie świetlne wyższe niż szerokość jego pasma zabronionego, wytwarzać przejście elektronowe, a elektrony pasma walencyjnego są wzbudzane do pasma przewodzenia i tworzą pary elektron-dziura, które przenoszą energię do otaczającego ośrodka i indukują reakcję fotochemiczną, dzięki czemu mają działanie fotokatalityczne.
Dodanie dwutlenku tytanu i innych nanocząstek do powłoki rozpraszającej światło może nie tylko poprawić odporność na starzenie, ale także znacznie zwiększyć twardość i przyczepność powłoki.

4 uwagi końcowe.

Obecnie technologia wodorozcieńczalnych powłok rozpraszających światło jest w centrum zainteresowania producentów prostych lamp LED. Główne formuły surowców są analizowane i badane, mając nadzieję na promowanie badań, rozwoju i stosowania przyjaznych dla środowiska powłok rozpraszających światło LED.