Jak wykonać arkusz poliwęglanu rozpraszający światło?

W ostatnich latach światowy przemysł LED szybko się rozwijał, a kraje wykazywały wielki entuzjazm dla rozwoju branży LED. W dniu 7 maja 2012 r. w 12. pięcioletnim Specjalnym Planie Rozwoju Półprzewodnikowego Oświetlenia Naukowego i Technologicznego (projekt w celu uzyskania opinii) wydanym przez Ministerstwo Nauki i Technologii zaproponowano, że do 2015 r. produkty oświetleniowe LED będą stanowić 30% oświetlenia ogólnego i zostanie zbudowanych 50 pilotażowych miast demonstracyjnych "dziesięciu tysięcy miast". Popyt rynkowy i wsparcie polityczne wskazują, że perspektywa rynkowa lamp oświetleniowych LED jest bardzo szeroka, a materiał rozpraszający światło, jako materiał powłoki lamp oświetleniowych LED i latarni, również zapoczątkował ogromny popyt rynkowy. Obecnie większość nowych materiałów fotodyfuzyjnych jest wytwarzana przez mieszanie przezroczystych materiałów matryc polimerowych i cząstek dyfuzora. Cząstki nieorganiczne są najczęściej używane jako dyfuzory światła, w tym szklane kulki, SiO2, TiO2, CaCO3, MgSiO3, BaSO4 i siarczek ZnS, BaS. Te nieorganiczne cząstki są zwykle twarde i nieregularne, łatwo ulegają zużyciu podczas obróbki, a wielkość cząstek fazy rozproszonej jest trudna do uzyskania jednorodności, co zmniejsza właściwości mechaniczne matrycy polimerowej. Cząstki te są wrażliwe na ciepło, tlen i światło ultrafioletowe. Jeśli zdyspergowane cząstki są zbyt duże, doprowadzi to również do nierównej powierzchni materiału [1]. Co więcej, dodanie cząstek nieorganicznych poważnie wpłynie na przepuszczalność światła. Zastosowanie cząstek nieorganicznych w materiałach rozpraszających światło jest poważnie ograniczone. W ostatnich latach organiczne cząstki polimerowe były szeroko stosowane jako dyfuzory światła, takie jak polimetakrylan metylu [2], polistyren [3], żywica silikonowa [5-6], żywica akrylowa [6], mikrosfery kopolimeru usieciowanego metakrylanu metylu i styrenu [7-8] i tak dalej.

Spośród materiałów rozpraszających światło, wybór, dozowanie i wielkość cząstek środka rozpraszającego światło mają najważniejszy wpływ na właściwości optyczne materiałów rozpraszających światło. Poliwęglan (PC) o doskonałych właściwościach mechanicznych i doskonałej przetwarzalności został wybrany jako materiał matrycy do badania wpływu różnych rodzajów, dozowania i wielkości cząstek organicznego środka rozpraszającego światło na właściwości mechaniczne i optyczne materiałów rozpraszających światło. Zapewnienie odniesienia dla rzeczywistej produkcji i zastosowania.

1 Część eksperymentalna 1.1 Główne surowce.
PC: Bayer Company of Germany.
Dyfuzor światła A: akrylowy dyfuzor światła, wprowadzony do obrotu;

dyfuzor światła B (średnia wielkość cząstek 2 μm), C (średnia wielkość cząstek.) 3 μm): silikonowy dyfuzor światła firmy Wanda Chemical Co., Limited; inne środki pomocnicze: sprzedawane na rynku.

1.2 główne instrumenty i sprzęt.
Wytłaczarka dwuślimakowa współbieżna: Typ CTE-35, Kobelon (Nanjing). Machinery co., Ltd.
Maszyna do formowania wtryskowego: HTEF90W1, (Ningbo Haitian Plastic Machinery Group. Spółka z o.o.)
Skaningowy mikroskop elektronowy z emisją polową (SEM): QUANTA200. (Typ A, American FEI Co., Ltd.)
Tester przepuszczalności światła/odblasku: WGT-S, Shanghai Precision Department.
Xue Instruments Co., Ltd.; Uniwersalna elektroniczna maszyna do testowania naprężeń: SHIMADZU AGS-J.
Japoński instytut produkcyjny Shimadzu.
Maszyna do badań udarności: XJJ-5, Chengde Testing Machine Co, Ltd. Dział.

1.3 przygotowanie próbki.
Suszyć surowce w temperaturze 110°C przez 12 godzin i podzielić je według określonej masy.
Kilka cząstek rozpraszających światło i PC miesza się równomiernie, a następnie wytłacza i granuluje za pomocą wytłaczarki dwuślimakowej. Granulki suszono w temperaturze 110 °C przez 12 godzin, a następnie wstrzykiwano do próbek testowych.

1.4 testy wydajności.
TWytrzymałość na rozciąganie jest testowana zgodnie z GB/T 1040.2 Mel 2006, udarność z karbem jest testowana zgodnie z GB/T 1043.1 Mel 2008, a przepuszczalność światła i zamglenie są testowane zgodnie z GB/T 2410 Mel 2008.
Grubość wynosi 2 mm.
Obserwacja SEM: rozpraszacz światła Apene B i C zostały równomiernie rozprowadzone na powierzchni.
Powierzchnia przewodzącego kleju została spryskana złotem, obserwowana i sfotografowana przez SEM. Próbki zostały zamrożone w ciekłym azocie i złamane, złoto zostało rozpylone na powierzchni złamania, obserwowane i sfotografowane przez SEM.

2 wyniki i dyskusja

2.1 w porównaniu z nieorganicznym rozpraszaczem światła

Organiczny dyfuzor światła pochłania mniej światła, dzięki czemu można go wykorzystać do przygotowania materiałów rozpraszających światło o wysokiej przepuszczalności światła i wysokim zamgleniu. Rysunek 1 przedstawia zdjęcia SEM dyfuzora światła i środka rozpraszającego światło na bazie PC (ułamek masowy 0,5% dyfuzora światła).

Na rys. 1A, rys. 1C i rys. 1e, że środek rozpraszający światło An i C są regularnymi kulistymi cząstkami, ale rozkład wielkości cząstek środka rozpraszającego światło An jest szeroki, zakres rozkładu wielkości cząstek wynosi 1 ~ 4 μm, a średni rozmiar cząstek wynosi 2 μm; rozmiar cząstek środka rozpraszającego światło B nie jest jednolity, zakres rozkładu wielkości cząstek wynosi 1 ~ 3 μm, a średni rozmiar cząstek wynosi 2 μm; rozmiar cząstek środka rozpraszającego światło C jest jednolity, rozkład wielkości cząstek jest skoncentrowany, a średni rozmiar cząstek wynosi 3 μm.

Na fig. 1B, FIG. 1D i FIG. 1f, że środek rozpraszający światło może być równomiernie rozproszony w matrycy PC i zachować swój pierwotny kształt. Na rys. 1D i rys. 1F występują jednak puste przestrzenie na styku środka rozpraszającego światło i matrycy, a także duża liczba pustych przestrzeni w próbce, co wskazuje, że kompatybilność silikonowego środka rozpraszającego światło i żywicy matrycy jest słaba. Ponadto, ponieważ próbka jest przygotowywana w temperaturze 280 ~ 300 ° C, a środek rozpraszający światło zachowuje swój pierwotny kształt w próbce, pokazuje to, że trzy rodzaje środka rozpraszającego światło mają dobrą odporność na ciepło.

2.2 Właściwości mechaniczne.
Rysunek 2 pokazuje wpływ ilości rozpraszacza światła na właściwości mechaniczne materiałów rozpraszających światło na bazie PC.
Jak widać na rysunku 2, wraz ze wzrostem udziału masowego rozpraszacza światła, wytrzymałość materiału na rozciąganie wykazuje zmienną tendencję spadkową, ale zakres zmian jest bardzo mały; udarność materiału z karbem wykazuje tendencję spadkową, a zakres zmian jest również bardzo mały. Ogólnie rzecz biorąc, wytrzymałość na rozciąganie czystego PC wynosi 63 MPa. Po dodaniu środka rozpraszającego światło wytrzymałość na rozciąganie waha się między 60,5 a 62,5 MPa, co pokazuje, że środek rozpraszający światło nie ma wyraźnego wpływu na wytrzymałość materiału na rozciąganie.

Wynika to z faktu, że liczba defektów w materiale jest mniejsza niż w samym materiale, więc nie ma znaczącego wzrostu liczby defektów w materiale jako całości po dodaniu środka rozpraszającego światło. najbardziej oczywistym wpływem na wytrzymałość materiału na rozciąganie jest defekt, który prowadzi do koncentracji naprężeń. Po dodaniu środka rozpraszającego światło udarność materiału z karbem waha się między 12 a 14 kJ/m2. Wraz ze wzrostem udziału masowego środka rozpraszającego światło A, udarność materiału z karbem zasadniczo się nie zmienia, podczas gdy udarność materiału z karbem z dodatkiem środka rozpraszającego światło Bmind C maleje wraz ze wzrostem jego udziału masowego. Może to wynikać z faktu, że kompatybilność akrylowego środka rozpraszającego światło z PC jest lepsza niż silikonowego rozpraszacza światła z PC, a PC jest materiałem wrażliwym na karby, więc materiał jest podatny na kruche pękanie po dodaniu silikonowego środka rozpraszającego światło, co prowadzi do zmniejszenia udarności z karbem. Jednak ze względu na dodanie mniejszej ilości środka rozpraszającego światło spadek ten jest niewielki.

2.3 Ocena właściwości optycznych

Dwa główne wskaźniki optycznych materiałów dyfuzyjnych to przepuszczalność światła i...
Zamglenie [9]. Przepuszczalność światła odnosi się do stosunku strumienia świetlnego przechodzącego przez próbkę do strumienia świetlnego napromieniowanego na próbkę, co jest ważnym wskaźnikiem wydajności charakteryzującym przezroczystość przezroczystych materiałów polimerowych. Im wyższa przepuszczalność światła materiału polimerowego, tym lepsza jego przezroczystość; zamglenie, znane również jako zmętnienie, to stosunek strumienia światła rozproszonego do strumienia światła transmisyjnego, który odbiega od kierunku światła padającego przez próbkę, który służy do pomiaru stopnia niejednoznaczności lub zmętnienia przezroczystego lub półprzezroczystego materiału, który jest spowodowany nieciągłością lub nieregularnością wewnątrz lub na powierzchni materiału. Zamglenie jest zwykle używane do scharakteryzowania intensywności rozpraszania światła przez materiały rozpraszające światło.

Główne wyniki są następujące: (1) wpływ ilości rozpraszacza światła na przepuszczalność światła i zamglenie próbki. Przyczyną zjawiska rozpraszania światła [10] jest zniszczenie jednorodności ośrodka, to znaczy istnieją duże różnice we właściwościach optycznych (takich jak współczynnik załamania światła) między sąsiednimi elementami ośrodka o długości fali rzędu wielkości, pod działaniem padającego światła, są one wykorzystywane jako źródła fal wtórnych do leczenia fal wtórnych o różnych amplitudach promieniowania, a ich fazy również różnią się od siebie. W wyniku spójnej superpozycji fal wtórnych, z wyjątkiem tego, że niektóre fale świetlne nadal rozchodzą się w kierunku określonym przez optykę geometryczną, nie można ich przesunąć w innych kierunkach, co powoduje rozpraszanie. Dlatego rozpraszanie musi wystąpić, gdy padające światło jest napromieniowane na granicy dwóch substancji o różnym współczynniku załamania światła.

Na rysunku 3 widać, że gdy udział masowy dyfuzora światła An wynosi 0,2%, przepuszczalność światła próbki wynosi 88,6%, a zamglenie 59,3%. Wraz ze wzrostem udziału masowego dyfuzora światła A, przepuszczalność światła próbki stopniowo spada, a zamglenie wzrasta. Gdy udział masowy środka rozpraszającego światło An wynosi 0,6%, przepuszczalność światła próbki wynosi 78,4%, zamglenie wynosi 79,3%, zamglenie jest stosunkowo niskie, a zamglenie (≥ 90%) jest dalekie od wymaganego zamglenia (≥ 90%). Konieczne jest dalsze zwiększanie udziału masowego rozpraszacza światła A, aby spełnić wymagania.

Jak widać na rysunku 4, gdy ułamek masowy dyfuzora światła B wynosi 0,2%, przepuszczalność światła próbki wynosi 86,5%, a zamglenie wynosi 73,8%; gdy ułamek masowy dyfuzora światła B wzrasta do 0.3%, przepuszczalność światła próbki spada do 73,5%, a zamglenie wzrasta do 92,5%; jeśli ułamek masowy dyfuzora światła B nadal rośnie, przepuszczalność światła próbki gwałtownie spada, podczas gdy zamglenie rośnie powoli.

Na rysunku 5 widać, że gdy udział masowy dyfuzora światła C wynosi 0,2%, przepuszczalność światła próbki wynosi 83,2%, a zamglenie 90,8%. Jeśli udział masowy dyfuzora światła C nadal rośnie, przepuszczalność światła próbki znacznie spada, a zamglenie wzrasta. Gdy udział masowy dyfuzora światła C wynosi 0,3%, przepuszczalność światła próbki spada do 80,8%, a zamglenie wzrasta do 94,9%. Następnie, gdy udział masowy dyfuzora światła C nadal rośnie, zamglenie próbki maleje.

Podsumowując, gdy ułamek masowy środka rozpraszającego światło jest taki sam, przepuszczalność światła próbki ze środkiem rozpraszającym światło A (kwas akrylowy) jest wyższa niż próbki ze środkiem rozpraszającym światło BMagine C (krzemoorganiczny), a zamglenie tego pierwszego jest oczywiście niższe. Wynika to z faktu, że silikonowy dyfuzor światła pochłania więcej światła niż akrylowy dyfuzor światła.

(2) wpływ ilości rozpraszacza światła na efektywny współczynnik rozpraszania światła próbki.
Ogólnie rzecz biorąc, efektywna dyfuzyjność światła materiału jest wyrażana przez przepuszczalność światła × zamglenie. Im wyższa wartość, tym mniejsza utrata światła po uzyskaniu intensywności dyfuzji zwierciadlanej. Idealną przepuszczalność światła i wartość zamglenia można uzyskać, zmieniając ilość rozpraszacza światła, który można przekształcić w efektywny współczynnik dyfuzji światła [2].

Na rysunku 6 widać, że efektywny współczynnik dyfuzji światła próbki początkowo wzrasta, a następnie maleje wraz ze wzrostem udziału masowego rozpraszacza światła. W próbce dodanej ze środkiem rozpraszającym światło A, gdy ułamek masowy wynosi 0,2%, efektywny współczynnik rozpraszania światła wynosi 52,5%; gdy ułamek masowy wynosi 0,5%, efektywny współczynnik rozpraszania światła osiąga maksymalną wartość, która wynosi 63,0%; gdy ułamek masowy środka rozpraszającego światło A nadal rośnie, efektywny współczynnik rozpraszania światła próbki maleje. Gdy ułamek masowy rozpraszacza światła BMague C wynosi 0,3%, efektywny współczynnik rozpraszania światła osiąga maksimum, które wynosi odpowiednio 68,0% i 76,7% i nadal zwiększa ułamek masowy rozpraszacza światła. efektywny współczynnik rozpraszania światła próbki gwałtownie spada. Wyniki pokazują, że silikonowy dyfuzor światła może osiągnąć wyższy efektywny współczynnik rozpraszania światła przy niewielkiej dawce, a wpływ jego dawki na efektywny współczynnik rozpraszania światła jest bardzo oczywisty.

(3) wpływ wielkości cząstek środka rozpraszającego światło na zamglenie próbki. 

Wpływ wielkości cząstek środka rozpraszającego światło na zamglenie próbki pokazano na rysunku 7.

Jak widać na rysunku 7, zamglenie materiału przy użyciu dyfuzora optycznego B jest ogólnie niższe niż przy użyciu dyfuzora optycznego C, ale różnica między nimi jest stosunkowo niewielka. Wynika to z faktu, że rozmiar cząstek dyfuzora światła zastosowanego w tym eksperymencie jest większy niż długość fali światła widzialnego, a jego efekt rozpraszania należy do rozpraszania Mie. Zgodnie z teorią rozpraszania Mie, kuliste cząstki są równomiernie rozproszone w żywicy matrycowej, a intensywność rozpraszania systemu jest funkcją współczynnika załamania światła, wielkości cząstek, kąta rozpraszania i długości fali światła padającego w otaczającym ośrodku [10]. Kąt rozproszenia i długość fali padającego światła w ośrodku wokół cząstek nie są brane pod uwagę, a rozważany jest tylko wpływ współczynnika załamania światła i wielkości cząstek na właściwości optyczne próbek. w pewnym zakresie im większy jest rozmiar cząstek, tym większa jest różnica współczynnika załamania światła i tym większa jest intensywność rozpraszania materiału. Zgodnie z.

Zgodnie ze wzorem obliczeniowym w GB/T 2410 Mel 200 "określanie przepuszczalności światła i zamglenia 8 przezroczystych tworzyw sztucznych", materiały o wysokiej intensywności rozpraszania mają wysokie zamglenie. Rozmiar cząstek środka rozpraszającego światło C jest większy niż środka rozpraszającego światło B, więc zamglenie próbki ze środkiem rozpraszającym światło C jest wyższe niż w przypadku środka rozpraszającego światło B. Ponieważ różnica wielkości cząstek jest niewielka, różnica zamglenia jest niewielka.

3 wnioski.

Główne wyniki są następujące: (1) kompatybilność organokrzemowego środka rozpraszającego światło i matrycy PC jest słaba, podczas gdy kompatybilność akrylowego środka rozpraszającego światło i matrycy PC jest lepsza. Dodatek krzemoorganicznego rozpraszacza światła nie ma wpływu na wytrzymałość PC na rozciąganie, ale ma pewien wpływ na udarność z karbem.

(2) ilość dyfuzora światła ma duży wpływ na przepuszczalność światła i zamglenie materiału. W przypadku akrylowego dyfuzora światła, aby materiał osiągnął pewne zamglenie, konieczne jest zwiększenie jego dawki, ale ma on wyższą przepuszczalność światła; dodanie niewielkiej ilości silikonowego dyfuzora światła może sprawić, że materiał osiągnie wyższe zamglenie, a jednocześnie przepuszczalność światła nie zmniejszy się oczywiście. Gdy ułamek masowy silikonowego dyfuzora światła C wynosi 0,3%, efektywny współczynnik dyfuzji światła materiału może osiągnąć 76,7%, przepuszczalność światła wynosi 80,8%, a zamglenie wynosi 94,9%, co ma dobrą praktyczną wartość użytkową.

(3) rozmiar cząstek środka rozpraszającego światło ma wpływ na zamglenie materiału w pewnym zakresie, a zamglenie materiału o dużym rozmiarze cząstek środka rozpraszającego światło jest wyższe.