Как сделать мастербатч для рассеивания света и его влияние на свойства поликарбонатных композитов

Уникальная структура светорассеивателя позволяет ему проявлять особые оптические свойства, а полимер, модифицированный им, может отвечать требованиям, предъявляемым к некоторым специальным оптическим материалам. Для достижения хороших оптических свойств было изучено влияние оптического рассеивателя на оптические свойства, морфологию в условиях низкой освещенности, механические свойства и термическую стабильность ПК путем изменения количества наполнителя светорассеивающего агента.

Традиционный метод подготовки рассеивания света заключается в добавлении аврорального рассеивателя в ПК, и свет будет преломляться через поверхность крошечных частиц много раз, чтобы достичь эффекта выравнивания света. Однако свет не может пройти через эти неорганические частицы, что приводит к большой потере световой энергии, а это затрудняет достижение эффекта выравнивания. Настоящий органический светорассеиватель сам может проникать сквозь свет, а потеря световой энергии невелика, что позволяет эффективно достичь эффекта равномерного освещения и светопропускания. Основными техническими параметрами, характеризующими светорассеивающие композиты, являются светопропускание и дымка. В целом, увеличение дымки приведет к снижению светопропускания, а управление пропусканием абажура, используемого в повседневной жизни, не является высоким, другими словами, часть световой энергии была потеряна, поэтому разработка оптических диффузионных композитов с отличными оптическими свойствами может эффективно экономить электрическую энергию.

2.1 Экспериментальные материалы
Химические реактивы, использованные в эксперименте, приведены в таблице 2-1.

Табл. 2.1 Материалы и реактивы

2.2 основные приборы и оборудование, используемые в эксперименте

a. Электрическая сушильная камера с постоянной температурой

b. Двухшнековый сонаправленный экструдер

c. Машина для литья пластмасс под давлением

d. Тестер светопропускания/блеска

e. Прототип с насечками

f. Электрооптические аналитические весы

2.3 ЭкспериментРецептура композитов PC/KMP590

2.4Экспериментальная рецептура PC/PMMA coкомпозитные материалы

2.5Экспериментальная формула композитов PC/KMP590-Ti

2.6 Экспериментальная рецептура PC/PMMA-Композитные материалы из титана

(1) Размер частиц и распределение частиц по размерам.
По данным размера частиц и распределения частиц по размерам получают средний размер частиц и распределение частиц по размерам.
Световую диффузию диспергировали в этаноле и разбавляли до определенной концентрации, а через 5 мин диспергировали ультразвуком. Размер частиц анализировали с помощью анализатора размера и потенциала наночастиц Zetasize 3000HSA (диапазон анализа размера частиц 2-3000 нм), изготовленного компанией Malvern в Англии.

(2) Трансмиссионный электронный микроскоп (ТЭМ).
Трансмиссионный электронный микроскоп (ТЭМ) передает ускоренный и концентрированный электронный пучок на очень тонкий образец, и электроны сталкиваются с атомами в образце, изменяя направление, что приводит к трехмерному угловому рассеянию. Угол рассеяния связан с плотностью и толщиной образца, поэтому он может формировать различные светлые и темные изображения, которые в основном используются для наблюдения микроморфологии и реального размера частиц гранулированных материалов.
Соответствующее количество светорассеивателя диспергировали в растворе этанола и через 20 минут подвергли супердиспергированию. Образцы высушивались на медной сетке, покрытой пленкой, методом суспензии, а порошок талька анализировался методом ТЭМ на просвечивающем электронном микроскопе JEOL 200CX.

(3) сканирующий электронный микроскопоп (SEM).
Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) - это аналитический метод наблюдения за распределением и дисперсией гранулированных материалов, использующий пучок электронов для формирования различных сигналов после многочисленных упругих и неупругих рассеяний на поверхности образца, а также для приема и обработки этих сигналов. В итоге на фото трубки отображается морфология поверхности образца.

СЭМ-анализ светорассеивателя проводился на сканирующем электронном микроскопе высокого разрешения JSM-6700F. Поскольку светорассеиватель не проводит электричество, перед проведением РЭМ-анализа на поверхность образца напылялось золото с помощью напылителя LDM150D для уменьшения накопления заряда.

(4) Тест на светопропускание.
Поскольку светорассеиватель представляет собой порошок, перед испытанием светорассеиватель удивляют и прессуют, а затем проверяют пропускание тумана с помощью тестера пропускания света/тумана. Формула такова:
Светопропускание% = общее светопропускание через образец / падающий световой поток * 100%.
haze% = (рассеянный световой поток прибора и теста/общий переданный световой поток, прошедший через образец-рассеянный световой поток прибора/инцидентный световой поток)

(5) Bразворот проверка остатков.
Точно взвесьте определенное количество светорассеивающего мастербатча, затем поместите его в печь сопротивления коробчатого типа, прокалите при температуре 600 градусов Цельсия в течение 4 часов, а затем взвесьте, чтобы определить остаток от горения. Формула такова:
Фактическое содержание% = г после сжигания / г до сжигания * 100%

(6) Тест на белизну.
Белизна рассеивания света проверяется с помощью тестера белизны.

2.5 результаты и обсуждение.

2.5.1 Анализ производительности агента оптической диффузии и экспериментальный анализ горящего остатка мастербатча оптической диффузии.
(1) Размер частиц и распределение частиц по размерам.
Распределение частиц по размерам трех светорассеивающих агентов показано на рисунке 2.1. Средний размер частиц KMP590 составляет 2,2 мм, средний размер частиц Tio - 3,0 мм, а средний размер частиц Tio - 190 нм. Диапазон распределения частиц по размерам KMP590 и PMMA невелик, а Tio имеет несколько диапазонов распределения частиц по размерам.

(2) микроскопическая морфология.
ТЭМ-анализ светорассеивающего агента представлен на рисунке 2.2. Как видно из рисунка, структура KMP590 правильная и сферическая, структура PMMA правильная и сферическая, а структура TiO2 неправильная и имеет вид частиц.

(2) микроскопическая морфология.
ТЭМ-анализ светорассеивающего агента представлен на рисунке 2.2. Как видно из рисунка, структура KMP590 правильная и сферическая, структура PMMA - правильная и сферическая, а структура Tio - неправильная и в виде частиц.

Анализ СЭМ-изображения светорассеивающего агента показан на рисунке 2.3. Как видно из рисунка, на рисунке a форма Tio2 неправильная, это тип частиц, а размер частиц составляет около 190 нм. На рисунке b показано, что форма KMP590 правильная, распределение частиц по размерам более равномерное, размер частиц составляет около 2,2 нм, а на рисунке C показано, что форма PMMA более правильная, распределение частиц по размерам равномерное, а размер Lingjing составляет около 3 нм.

(3) анализ пропускания/хаза.
Рассеиватель света вдавливался в таблетку, а светопропускание тумана проверялось тестером светопропускания/тумана. Эта работа дает лучшее объяснение изменения оптических свойств рассеивателя света. В таблице 2.7 представлены данные по туману и светопропусканию светорассеивателя, видно, что светопропускание Tio2 относительно низкое, а тумана - относительно высокое, что оказывает большое влияние на оптические свойства материала.

Данные теста на белизну светорассеивателя показаны на рисунке 2.8. Белизна Tio2 низкая, и добавление слишком большого количества Tio2 приведет к пожелтению композита, поэтому мы добавляем очень небольшое количество Tio2 в процессе подготовки.

(4) Испытание остатков горения мастербатча.
В таблице 2.9 приведены экспериментальные данные по остаткам горения маточного раствора, фактическая доля приготовленного маточного раствора близка к теоретической (диапазон погрешности составляет "0,6%). Установлено, что содержание светорассеивателя в трех видах маточной смеси MKMP590 и MPMMA, MTio2 составляет 9,74wt%, 9,56wt%, 9,46wt% соответственно. Содержание светорассеивателя в светорассеивающем материале PC является более точным.

2.5.2 Анализ свойств оптических диффузионных композитов.

(1) Анализ оптических характеристик.
Светопропускание чистого ПК составляет 89%-92%, а тумана - 14%-16%. Изменение оптических свойств светорассеивающего материала происходит в основном за счет явления диффузии света в материале, а изменение оптических свойств светорассеивающего материала происходит в основном за счет явления диффузии света в материале, а первопричиной явления диффузии света является разрушение однородности среды. Когда размер частиц в среде достигает порядка длины волны видимого света, при наличии определенной разницы в показателе преломления между дисперсной и непрерывной фазами, частицы дисперсной фазы могут быть использованы в качестве источника стимулирующих волн под действием социального света. Отклонение данных оптических свойств композитов изучалось методом многократных экспериментов.

Из рисунка 2.4 видно, что светопропускание композита уменьшается с увеличением содержания KMP590 в светорассеивателе. Когда содержание KMP590 достигает 2,0%, светопропускание составляет 54,5%. Среднее отклонение по результатам повторного эксперимента составляет 0,222-0,376%, а стандартное отклонение - 0,304-0,75%. Как видно из рисунка 2.5, с увеличением содержания KMP590 в светорассеивателе, дымка композита увеличивается, и когда содержание KMP590 достигает 2,0%, дымка композита увеличивается. Дымка составляет 92,8%, среднее отклонение по результатам повторных экспериментов составляет 0,216-0,4%, а стандартное отклонение - 0,305-0,519%. Это связано с явлением рассеивания скорости производства света, вызванным рассеивателем света в матрице ПК в Китае. Повторные экспериментальные данные показывают, что процесс производства маточной смеси стабилен, а среднее отклонение и стандартное отклонение малы.

Как видно из рисунка 2.6, с увеличением содержания KMP590 в светорассеивателе (содержание Tio2 остается постоянным), светопропускание композита уменьшается. Когда содержание KMP590 достигает 2,0%, светопропускание составляет 54,2%. Среднее отклонение по результатам повторного эксперимента составляет 0,353-1,860%, а стандартное отклонение - 0,452-2,490%. Как видно из рисунка 2.7, с увеличением содержания KMP590 в светорассеивающем агенте (содержание Tio2 остается неизменным), туманность композита увеличивается. Когда содержание KMP590 достигает 2,0%, туман составляет 94,8%. Повторные экспериментальные данные показывают, что процесс маточной обработки стабилен, а среднее отклонение и стандартное отклонение малы.

Из рисунка 2.8 видно, что светопропускание композита уменьшается с увеличением содержания ПММА в светорассеивателе, и когда содержание ПММА достигает 2,0%, светопропускание композита составляет 59,5%. Как видно из рисунка 2.9, с увеличением содержания ПММА в светорассеивателе, туман композита увеличивается, и когда содержание ПММА достигает 2,0%, туман составляет 92,5%. Повторные эксперименты показывают, что процесс маточной обработки стабилен.

Как видно из рисунка 2.10, с увеличением содержания ПММА в светорассеивающем агенте (содержание Tio2 постоянно), туманность композита увеличивается, и когда содержание ПММА достигает 2,0%, туманность составляет 94,2%. Повторные эксперименты показывают, что процесс маточной обработки стабилен.
Согласно данным оптических испытаний, оптические свойства приготовленных оптических диффузионных композитов можно свести к следующему. Светопропускание > 50%, туман > 90%. Эффект рассеивания ПММА лучше, чем у KMP590. Повторные экспериментальные данные показывают, что процесс маточной обработки стабилен, а стандартное отклонение невелико.

На рисунке 2.12 и рисунке 2.13 показано, что светопропускание светорассеивающего композита с неорганическим нано-мастербатчем Tio2 аналогично светопропусканию без добавления. Из рисунков 2.14 и 2.15 видно, что добавление неорганического светорассеивающего нано-мастербатча Tio2 оказывает очевидное влияние на дымку материала.

(2) Анализ производительности тяги.
FНа рис. 2.16 показана кривая прочности при растяжении композитов со светорассеивателем, наполненных ПК со светорассеивателем 0: 2,0% (масс.).
Как видно из рисунка, с увеличением содержания светорассеивающих частиц, это мало влияет на прочность при растяжении светорассеивающих композитов, которая составляет около 60МПа, это связано с тем, что светорассеивающие частицы не легко производят эффект концентрации напряжения.

(3) анализ эффективности воздействия.

На рис. 2.17 показана кривая ударной вязкости светорассеивающего композита после заполнения ПК оптическим рассеивателем 0: 2.0% (масс.). Добавление светорассеивателя KMP590 оказывает незначительное влияние на ударную прочность светорассеивающих композитов. После добавления светорассеивающего агента PMMA ударные свойства снижаются, примерно с 70 кДж/м2 чистого ПК до 18 кДж/м2. Это связано с тем, что размер частиц ПММА составляет около 3 мм, что легко приводит к образованию дефектов, в результате чего значительно снижается ударная прочность.

(4) Анализ тепловых характеристик.
Образец исследовали на дифференциальном сканирующем калориметре TA DSC 822. Образец в количестве 8~10 мг нагревался до температуры 600 К при скорости нагрева 10 К/мин, и при постоянной температуре 5 мин снижался до комнатной температуры при скорости устранения тепловой истории 10 К/мин, и регистрировалось изменение теплосодержания в процессе охлаждения.

На рис. 2.18 показана неизотермическая кривая кристаллизации светодиффузионных композитов, из которой видно, что Tg (температура стеклования) пластиков снижается при добавлении светорассеивателя. Поскольку частицы светорассеивателя способствуют короткому движению молекулярной цепи частиц ПК, Tg снижается.

(5) Анализ изображений SEM.
Равномерность диспергирования оптического рассеивателя в матрице ПК является одним из важных факторов, влияющих на оптические свойства композитов на основе ПК. Были проанализированы СЭМ-изображения фотодиффузионных композитов. Рисунок 2.19 представляет собой РЭМ-изображение участка разрушения фотодиффузионных композитов при закалке жидким азотом.

Из рисунка видно, что оптический рассеиватель со средним размером частиц 2,2 мм равномерно диспергирован в ПК, а светорассеиватель по-прежнему имеет сферическую структуру, и композит, приготовленный методом мастербатча, делает светорассеиватель хорошо диспергированным в композите, что благоприятно сказывается на улучшении оптических свойств.

2.6 Краткое содержание этой главы.
В этой главе рассматривается получение LDA-маточной смеси с использованием светорассеивающего агента и поликарбоната в качестве сырья, а также получение и свойства композита со светорассеивающим агентом. С помощью типа светорассеивающего агента и количества наполнителя светорассеивающего агента было изучено влияние светорассеивающего агента на композиты.

• 1). Оптические свойства оптического рассеивателя были изучены путем тестирования дымки, пропускания и белизны светорассеивателя. Анализ микроструктуры и проверка размера частиц светорассеивателя, проведенные с помощью SEM и TEM, показали, что структура светорассеивателя KMP590 сферическая и размер частиц составляет около 2,2 мм, структура светорассеивателя PMMA сферическая и размер частиц составляет около 3,0 мм, а структура светорассеивателя Tio2 нерегулярная и размер частиц составляет около 190 нм. Посредством эксперимента по сжиганию остатков маточной смеси было установлено, что содержание светорассеивателя в трех видах маточной смеси MK590, PMMA и MTio2 составляет 9,74wt%, 9,56wt% и 9,46%, так что содержание светорассеивателя в светорассеивающем материале PC имеет более точное содержание.

• 2). С увеличением содержания KMP590 в светорассеивателе, светопропускание светорассеивающих композитов уменьшается, а туман увеличивается. Процесс получения композитов методом двухшнековой маточной смеси стабилен, количество повторных экспериментов невелико, а стандартное отклонение составляет от 0,265% до 2,490%. Эффект рассеивания света ПММА немного лучше, чем у композитов с KMP590; и Tio2. По сравнению с композитами без Tio2, светопропускание композитов мало отличается, но туман явно увеличивается.

• 3). По результатам анализа SEM-изображений готовых светорассеивающих композитов можно сделать вывод, что светорассеивающие композиты, приготовленные методом двухшнекового мастербатча, равномерно диспергированы, а их форма не нарушена.

• 4). При добавлении светорассеивателя свойства растяжения светодиффузионных композитов изменяются незначительно и составляют около 60 МПа. При добавлении светорассеивателя KMP590, он оказывает незначительное влияние на ударные свойства светорассеивающих композитов, но после добавления светорассеивателя PMMA, ударные свойства снижаются, с примерно 70кДж/м2 чистого ПК до примерно 18кДж/м2.

• 5). При добавлении светорассеивателя Tg (температура стеклования) пластиков снизилась, а тепловые свойства немного уменьшились.