Как сделать светорассеивающий поликарбонат, используемый в светодиодном освещении?

Материал для рассеивания света относится к материалам, которые могут преобразовывать точечные и линейные источники света в линейные и поверхностные источники света. Обычно его получают путем диспергирования частиц для рассеивания света с различными коэффициентами преломления в прозрачной подложке. Его также называют светорассеивающим материалом или материалом для астигматизма. Применение светорассеивающих материалов в светодиодном освещении - новая область применения, открывшаяся в последние годы. Светодиодное освещение сильнее и мягче, чем жидкокристаллическая подсветка, и светорассеивающие материалы, используемые для светодиодного освещения, должны минимизировать потери света при рассеивании света и обладать хорошей прочностью. Поэтому органические светорассеивающие частицы и поликарбонат (PC) часто используются для приготовления светорассеивающих материалов для светодиодного освещения с высоким светопропусканием и высокими светорассеивающими свойствами. Принцип работы светорассеивающего материала для светодиодного освещения показан на рисунке 1.

В последние годы все больше и больше оптоэлектронных предприятий и пользователей светодиодного освещения осознают важность светорассеивающих материалов в качестве материалов для однородных абажуров светодиодного освещения; в этом эксперименте акриловые и силиконовые светорассеивающие частицы были использованы для приготовления светорассеивающих ПК для светодиодного освещения. Было изучено влияние этих двух видов светорассеивающих частиц на свойства материалов ПК, а также проведено сравнение дисперсности, оптических свойств и термической стабильности двух видов светорассеивающих материалов.

Экспериментальная часть

1.1 Сырье и оборудование.

PC,1250Y; акриловые светорассеивающие частицы и кремнийорганические светорассеивающие частицы, продаваемые на рынке. Двушнековый экструдер TE35 производства Nanjing Keya Co., Ltd.; машина для литья под давлением PT80 производства Lijin Technology Co., Ltd.; растровый электронный микроскоп SU70 производства Hitachi, Япония; тестер светопропускания/газа WGT-S производства Guangzhou Standard International Packaging Equipment Co., Ltd. Универсальная испытательная машина CMT6104 и маятниковая машина для испытания пластмасс на удар ZBC1400-B производства Meter Industrial Systems (China Co., Ltd.); измеритель расхода расплава XNR-400AM производства Chengde Dahua testing Machine Co., Ltd.; термогравиметрический анализатор Q50, дифференциальный сканирующий калориметр Q200 производства American TA instrument Company.

1.2 подготовка проб

ПК высушивали при 110C в течение 12 часов, а затем светорассеивающие частицы полностью смешивали с ПК в соответствии с определенной массовой долей. Образцы были испытаны методом литья под давлением после гранулирования в двухшнековом экструдере.

1.3 тестирование производительности.

Дисперсия частиц для рассеивания света: образец был хрупким и сломан в жидком азоте, на его поверхность было нанесено золотое напыление, которое наблюдалось с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM). Оптическая диффузия была протестирована в соответствии с GB/T 2410 Mel 2008, ударная вязкость при надрезе просто поддерживаемых балок была протестирована в соответствии с GB/T 1043.1 Mel 2008, свойства при растяжении были протестированы в соответствии с GB/T 1040 Mel 2006, а скорость течения расплава (MFR) была протестирована в соответствии с GB/T 3682 Mel 2000, 260 °C и 2,16 кг. Термогравиметрический (ТГ) анализ: образец взвешивали около 10 мг, в атмосфере азота и при скорости нагрева 20 °C/мин. Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК): около 10 мг образца нагревали до 150 °C со скоростью 20 °C/мин, выдерживали при постоянной температуре 3 мин, затем быстро охлаждали до 20 °C, после чего нагревали до 150 °C со скоростью 20 °C/мин. Была выбрана температура стеклования (Tg) во время второго процесса нагревания.

Для получения материалов со светорассеивающими агентами с превосходными свойствами очень важна хорошая дисперсия частиц светорассеивающего агента в полимерах. Из рисунка 3 видно, что в светорассеивающем ПК имеется большое количество микросфер и соответствующих отверстий по сравнению с поперечным сечением чистого ПК. Размер пор акриловых светорассеивающих материалов больше, чем у кремнийорганических светорассеивающих материалов, и эти два вида светорассеивающих частиц могут быть хорошо диспергированы в ПК.

2.2 Светопропускание и дымка светорассеивающих материалов.

Из Таблицы 1 и Таблицы 2 видно, что при использовании акрилового светорассеивающего ПК или силиконового светорассеивающего ПК, с увеличением количества светорассеивающих частиц, увеличивается дымка светорассеивающих материалов и уменьшается светопропускание. При сравнении светорассеивающей пластины толщиной 2 мм с 1,00 phr светорассеивающих частиц и светорассеивающей пластины толщиной 1 мм с 2,00 phr светорассеивающих частиц видно, что влияние толщины пластины на светопропускание и дымку больше, чем количество светорассеивающих частиц.

Из рисунка 4 видно, что при добавлении небольшого количества кремнийорганических светорассеивающих частиц (например, 0,5 phr), дымка пластины ПК может достичь эффекта 2 phr акриловой светорассеивающей пластины, но светопропускание ниже. Причина заключается в том, что кремнийорганические частицы диффузии света имеют меньший размер частиц и показатель преломления, поэтому они обладают лучшим эффектом увеличения дымки. Из рисунка 4 также видно, что хотя количество акриловых светорассеивающих частиц значительно больше, чем количество кремнийорганических частиц при одинаковой дымке, акриловые светорассеивающие материалы имеют более высокое светопропускание, чем кремнийорганические светорассеивающие материалы. Причина в том, что частицы акриловой кислоты поглощают меньше света, чем кремнийорганические частицы.

2.3Механические свойства и MFR.

Из таблиц 3 и 4 видно, что прочность при растяжении, деформация разрушения при растяжении и MFR ПК не сильно изменяются в зависимости от количества светорассеивающих частиц. Однако акриловые светорассеивающие частицы могут снижать ударную прочность ПК, но добавление небольшого количества акриловых светорассеивающих частиц к ПК вызывает значительное снижение ударной прочности, в то время как кремнийорганические светорассеивающие частицы оказывают незначительное влияние на ударную прочность ПК. Причина заключается в том, что размер частиц частиц световой диффузии акриловой кислоты больше (3 ~ 5 мкм). В крупных частицах легко возникают дефекты, что приводит к значительному снижению ударной прочности. Однако размер частиц кремнийорганических частиц составляет всего около 2 мкм, что практически не влияет на ударную прочность.

2.4 Термическая стабильность

Начальная температура термического разложения частиц составляет около 290 °C. Начальная температура термического разложения ПК составляет около 430 °C. Видно, что термическая стабильность двух видов светорассеивающих частиц хуже, чем у ПК, а кремнийорганические светорассеивающие материалы обладают лучшей термической стабильностью, чем акриловые светорассеивающие материалы.
ПК обладает высокой вязкостью и высокой температурой обработки, поэтому частицы световой диффузии должны обладать определенной термической стабильностью. Из рисунка 5 видно, что начальная температура термического разложения акриловых частиц световой диффузии составляет около 230 °C силиконовой световой диффузии.

Поскольку начальная температура термического разложения кремнийорганических фотодиффузионных материалов составляет около 290 °C, а дозировка - менее 1,00 phr, они обладают хорошей термической стабильностью при обработке формованием при температуре ниже 300 °C.

Потеря веса акриловых светорассеивающих материалов не происходит до 354 °C, что практически не влияет на процесс обработки при 300 °C. Однако кривая 200°354 °C (пунктирная рамка на рисунке 5) увеличена, как показано на рисунке 5b, и видно, что светорассеивающий материал с частицами светорассеивателя испытывает небольшую термическую потерю веса при 230 °C. Сравнение кривой 2 и кривой 3 показывает, что с увеличением количества светорассеивающих частиц (от 1,00 phr до 4,00 phr) потеря теплового веса светорассеивающего ПК становится более очевидной. Таким образом, частицы фотодиффузии пропеновой кислоты влияют на термическую стабильность ПК, и их добавление не должно быть слишком большим, иначе термическое разложение частиц фотодиффузии в процессе обработки повлияет на свойства светодиффузионных материалов.

Из рисунка 6 видно, что Tg акриловых светорассеивающих частиц составляет 137,7 °C, а Tg ПК - 150,2 °C, если температура силиконовых светорассеивающих частиц ниже 200 °C. Добавление светорассеивающих частиц в ПК приводит к снижению его Tg. Причина заключается в том, что сферические частицы световой диффузии, равномерно диспергированные в ПК, способствуют перемещению молекулярных сегментов ПК, поэтому Tg снижается.

3 заключение.

A) подготовка акриловых и силиконовых светорассеивающих частиц.
Получены светорассеивающие материалы на основе ПК для светодиодного освещения, причем частицы двух видов светорассеивающих агентов имеют микронную сферическую форму и хорошо диспергируются в ПК.

B) размер частиц акриловых светорассеивающих частиц больше, чем размер частиц кремнийорганических светорассеивающих частиц, и соответствующие светорассеивающие материалы обладают большей светопропускаемостью при достижении одинаковой дымки (2,00 ~ 5,00 phr).

C) силиконовые светорассеивающие материалы позволяют достичь высокой степени дымки при добавлении небольшого количества светорассеивающих частиц (менее 1,00 phr), а также сохранить высокую ударную прочность и хорошую термическую стабильность ПК при обработке.