Como fabricar o policarbonato difusor de luz utilizado na iluminação LED?

O material de difusão da luz refere-se ao material que pode converter fontes de luz pontuais e lineares em fontes de luz lineares e superficiais. É geralmente preparado através da dispersão de partículas de difusão da luz com diferentes coeficientes de refração do substrato num substrato transparente. A aplicação de materiais de difusão da luz na iluminação por díodos emissores de luz (LED) é um novo campo de aplicação aberto nos últimos anos. A iluminação LED é mais forte e mais suave do que a retroiluminação de cristais líquidos, e os materiais de difusão de luz utilizados para a iluminação LED devem minimizar a perda de luz enquanto difundem a luz, e ter boa resistência. Por conseguinte, as partículas orgânicas de difusão de luz e o policarbonato (PC) são frequentemente utilizados para preparar materiais de difusão de luz para iluminação LED com elevada transmitância de luz e elevadas propriedades de difusão de luz. O princípio do material de difusão da luz para iluminação LED é apresentado na figura 1.

Nos últimos anos, cada vez mais empresas e utilizadores de optoelectrónica de iluminação LED se aperceberam da importância dos materiais de difusão de luz como materiais de iluminação LED para abajures uniformes; nesta experiência, foram utilizadas partículas de difusão de luz de acrílico e silicone para preparar PC de difusão de luz para iluminação LED. Os efeitos destes dois tipos de partículas de difusão de luz nas propriedades dos materiais de PC foram estudados, e a dispersibilidade, as propriedades ópticas e a estabilidade térmica dos dois tipos de materiais de difusão de luz foram comparadas.

Parte experimental

1.1 Matérias-primas e equipamentos.

PC,1250Y; partículas acrílicas de difusão da luz e partículas de difusão da luz de organosilício, vendidas no mercado. A extrusora de duplo parafuso co-direcional TE35, produzida pela Nanjing Keya Co., Ltd.; a máquina de moldagem por injeção PT80, produzida pela Lijin Technology Co., Ltd.; o microscópio eletrónico de varrimento SU70, produzido pela Hitachi, Japão; o aparelho de ensaio de transmissão de luz/embaciamento WGT-S, produzido pela Guangzhou Standard International Packaging Equipment Co., Ltd. A máquina de ensaio universal CMT6104 e a máquina de ensaio de impacto com pêndulo de plástico ZBC1400-B são todas produzidas pela Meter Industrial Systems (China Co., Ltd.); o medidor de caudal de fusão XNR-400AM, produzido pela Chengde Dahua testing Machine Co., Ltd.; o analisador termogravimétrico Q50 e o calorímetro diferencial de varrimento Q200, todos produzidos pela American TA instrument Company.

1.2 preparação da amostra

O PC foi seco a 110C durante 12 horas e, em seguida, as partículas de dispersão da luz foram totalmente misturadas com PC de acordo com uma determinada fração de massa. As amostras foram testadas por moldagem por injeção após granulação por uma extrusora de parafuso duplo.

1.3 ensaio de desempenho.

Dispersão de partículas de difusão da luz: a amostra foi quebrada em azoto líquido, a superfície foi pulverizada com ouro e observada por microscópio eletrónico de varrimento (SEM). A difusividade ótica foi testada de acordo com GB/T 2410 Mel 2008, a resistência ao impacto entalhada de vigas simplesmente suportadas foi testada por GB/T 1043.1 Mel 2008, as propriedades de tração foram testadas por GB/T 1040 Mel 2006, e a taxa de fluxo de fusão (MFR) foi testada de acordo com GB/T 3682 Mel 2000, 260 °C e 2,16 kg. Análise termogravimétrica (TG): a amostra foi pesada para cerca de 10 mg, atmosfera de azoto e taxa de aquecimento de 20 °C/min. Análise por calorimetria diferencial de varrimento (DSC): cerca de 10 mg de amostras foram aquecidas a 150 °C a 20 °C/min, mantidas a uma temperatura constante durante 3 minutos, depois arrefecidas rapidamente a 20 °C e, em seguida, aquecidas a 150 °C a 20 °C/min. Foi selecionada a temperatura de transição vítrea (Tg) do segundo processo de aquecimento.

Para obter materiais de agentes de difusão da luz com excelentes propriedades, a boa dispersão das partículas de agentes de difusão da luz em polímeros é muito importante. Pode ver-se na figura 3 que existe um grande número de microesferas de partículas de difusão da luz e orifícios correspondentes no PC de difusão da luz em relação à secção transversal do PC puro. O tamanho dos poros dos materiais de difusão de luz acrílicos é maior do que o dos materiais de difusão de luz de organossilício, e os dois tipos de partículas de difusão de luz podem ser bem dispersos no PC.

2.2 Transmitância da luz e nebulosidade dos materiais de difusão da luz.

Pode ver-se nos quadros 1 e 2 que, quer se trate de um PC de difusão de luz em acrílico ou de um PC de difusão de luz em silicone, com o aumento da quantidade de partículas de difusão de luz, a opacidade dos materiais de difusão de luz aumenta e a transmitância da luz diminui. Em comparação com a placa de difusão de luz de 1,00 phr de partícula de difusão de luz com 2 mm de espessura e a placa de difusão de luz de 2,00 phr de partícula de difusão de luz com 1 mm de espessura, pode ver-se que o efeito da espessura da placa na transmitância da luz e na opacidade é maior do que a quantidade de partículas de difusão de luz.

Pode ver-se na figura 4 que, com a adição de uma pequena quantidade de partículas de difusão de luz de silício orgânico (como 0,5 phr), a opacidade da placa de PC pode atingir o efeito da placa de difusão de luz acrílica de 2 phr, mas a transmitância da luz é inferior. A razão é que as partículas de difusão de luz de organosilício têm um tamanho de partícula e um índice de refração mais pequenos, pelo que têm um melhor efeito de aumento da opacidade. Também se pode ver na figura 4 que, embora a quantidade de partículas acrílicas de difusão da luz seja significativamente maior do que a das partículas de organossilício com a mesma opacidade, os materiais acrílicos de difusão da luz têm uma transmitância da luz mais elevada do que os materiais de difusão da luz de organossilício. A razão para tal é o facto de as partículas de ácido acrílico absorverem menos luz do que as partículas de organossilício.

2.3Propriedades mecânicas e MFR.

Pode ver-se nos quadros 3 e 4 que a resistência à tração, a tensão de fratura por tração e a MFR do PC não se alteram muito com a quantidade de partículas difusoras de luz. No entanto, as partículas de difusão de luz acrílica podem reduzir a resistência ao impacto do PC, mas a adição de uma pequena quantidade de partículas de difusão de luz acrílica ao PC causa uma diminuição significativa na resistência ao impacto, enquanto as partículas de difusão de luz de organossilício têm pouco efeito na resistência ao impacto do PC. A razão é que o tamanho de partícula das partículas de difusão de luz de ácido acrílico é maior (3 ~ 5 μ m). As partículas grandes são fáceis de causar defeitos, resultando numa diminuição significativa da resistência ao impacto. No entanto, o tamanho de partícula das partículas de organossilício é apenas cerca de 2 μ m, o que tem pouco efeito na resistência ao impacto.

2.4 Estabilidade térmica

A temperatura inicial de decomposição térmica das partículas é de cerca de 290 °C. A temperatura inicial de decomposição térmica do PC é de cerca de 430 °C. Pode verificar-se que a estabilidade térmica dos dois tipos de partículas de difusão de luz é pior do que a do PC, e os materiais de difusão de luz de organossilício têm melhor estabilidade térmica do que os materiais de difusão de luz acrílicos.
O PC tem uma viscosidade elevada e uma temperatura de processamento elevada, pelo que as partículas de difusão da luz devem ter uma certa estabilidade térmica. Pode ver-se na figura 5 que a temperatura inicial de decomposição térmica das partículas acrílicas de difusão de luz é de cerca de 230 °C de difusão de luz de silicone.

Uma vez que a temperatura inicial de decomposição térmica dos materiais de fotodifusão de organossilício é de cerca de 290 °C e a dosagem é inferior a 1,00 phr, tem uma boa estabilidade térmica para o processamento de moldagem abaixo de 300 °C.

A perda de peso dos materiais acrílicos de difusão de luz não ocorre até 354 °C, o que tem pouco efeito no processamento a 300 °C. No entanto, a curva 200 ° 354 °C (o quadro pontilhado na figura 5) é ampliada como mostrado na figura 5b, e pode ser visto que o material de difusão de luz com partículas de difusão de luz sofreu uma ligeira perda de peso térmico a 230 °C. A comparação da curva 2 e da curva 3 mostra que, com o aumento da quantidade de partículas de difusão de luz (de 1,00 phr a 4,00 phr), a perda de peso térmico do PC de difusão de luz é mais óbvia. Por conseguinte, as partículas de fotodifusão de ácido propénico afectarão a estabilidade térmica do PC, e a sua adição não deve ser demasiado grande, caso contrário, a decomposição térmica das partículas de fotodifusão no processo de processamento afectará as propriedades dos materiais de difusão da luz.

Pode ver-se na figura 6 que a Tg das partículas acrílicas de difusão da luz é de 137,7 °C e a Tg do PC é de 150,2 °C quando as partículas de difusão da luz de silicone são inferiores a 200 °C. A adição de partículas de difusão de luz ao PC faz com que a sua Tg diminua. A razão é que as partículas esféricas de difusão de luz uniformemente dispersas no PC contribuem para o movimento dos segmentos moleculares do PC, pelo que a Tg é reduzida.

3 conclusão.

A) Preparação de partículas de difusão da luz em acrílico e silicone.
Os materiais de PC de difusão de luz para iluminação LED são obtidos, e os dois tipos de partículas de agente de difusão de luz são micronesféricos e podem ser bem dispersos em PC.

B) A dimensão das partículas de difusão de luz acrílicas é superior à das partículas de difusão de luz de organossilício e os materiais de difusão de luz correspondentes têm maior transmitância de luz quando atingem a mesma nebulosidade (2,00 ~ 5,00 phr).

C) os materiais de difusão de luz de silicone podem atingir uma elevada opacidade adicionando uma pequena quantidade de partículas de difusão de luz (menos de 1,00 phr) e podem manter a elevada resistência ao impacto e a boa estabilidade térmica de processamento do PC.