PC基光散射材料的制備研究

麥偉宗，周子丹，黃李勝，李 景，胡玉娟，許燈波

(廣州合成材料研究院有限公司，廣東廣州510665)

近年來，面臨全球能源危機，LED產業如雨后春筍般發展起來，現已廣泛應用于照明、顯示、背光等行業，因其具有節能、環保、壽命長等優點，LED照明的應用前景十分廣闊，LED燈外殼材料的需求量也越來越大。目前，LED照明用光散射產品幾乎被國外幾家大公司壟斷，其價格較高，嚴重地阻礙了我國LED產業的發展。因此，研發國產的LED照明用材料迫在眉睫。光散射材料是指能夠使光通過而又能有效擴散光的材料，它能將點、線光源轉化成線、面光源，所以評價光散射材料的主要指標是透光率和霧度。聚碳酸酯(PC)具有優異透光性能(透光率高達89%)，良好的力學性能、絕緣性能，同時，具備一定的阻燃和抗老化性能，是LED光散射材料的首選基材，因此，PC基光散射材料引起了人們廣泛的關注。

針對目前人們對LED照明用光散射PC基材料的研究匱乏的現狀，本文系統地研究了色粉、熒光增白劑OB、光擴散劑以及抗老化助劑對材料的透光率和霧度的影響，并探討了不同的光散射助劑及其添加量對光散射PC性能的影響。最終，得到了一種透光率和霧度兼備，流動性能好，沖擊強度高的PC基光散射材料。

1 實驗部分

1.1 主要原料

PC 2200R，沙伯基礎創新塑料;丙烯酸光散射粒子，MH5，市售;有機硅光散射粒子，200，市售;抗氧劑1076、168，金海雅寶，熒光增白劑OB，市售。

1.2 主要測試儀器

TE65型雙螺桿擠出機，南京諾達公司;PL860/270型注塑機，海天有限公司;WGT-S透光率/霧度測定儀，上海精科有限公司;XLD－10液晶電子拉力試驗機，承德市金建檢測儀器公司;XJU－5.5懸臂梁沖擊試驗機，承德市金建檢測儀器公司;XNR－400B熔體流動速率儀，承德市金建檢測儀器公司;色差儀，愛麗色有限公司。

1.3 樣品制備

先將光散射粒子，抗氧劑1076、168等與擴散劑進行預分散，加入PC粒子后，轉移到低速混合機中攪拌，混合均勻后用雙螺桿擠出機熔融共混、造粒，最后經注塑機注塑成型。

2 試驗結果與討論

2.1 有機硅光散射劑200對PC透光率和霧度(2mm下的檢測結果)的影響

表1 有機硅光散射助劑對PC光學性能的影響Tab 1 Effect of silicone light scattering additives on optical property of PC

本研究主要針對注塑級別的光擴散PC，主要應用于注塑用的半球狀制品，因此PC選用高流動性的PC基材，而且檢測厚度都選擇在2mm。從表1可知，添加0.5%有機硅光擴散劑的PC透光率急劇下降，隨著有機硅的增加，霧度增加不明顯，但透光率則下降明顯。

2.2 丙烯酸光散射劑MH5對PC透光率和霧度(2mm下的檢測結果)的影響

表2 丙烯酸光散射助劑對PC光學性能的影響Tab 2 Effect of acrylic light scatteringadditives on optical property of PC

從表2可知，相比添加相同比例的有機硅助劑200，添加丙烯酸光擴散劑的PC透光率都要高出許多，而霧度則只是低一點。采用丙烯酸光擴散劑MH5的光利用率會更高一點，從節能減排的角度來看，節能燈的照亮效果會更好。但由于材料需要達到一定霧度才可以使LED光線擴散，在實際應用過程中，丙烯酸光擴散劑MH5添加量要相對高一點，因此我們采用兩種復配來得到更好的應用效果。

2.3 復配體系(復配體系為 MH5∶200=2∶1)對 PC透光率和霧度的影響

由表3可知，綜合200對霧度提高的貢獻和MH5對透光率提高的貢獻，以2∶1復配兩種助劑，可同時兼顧兩個互相矛盾的性能。而且可得到透光率和霧度都比較高的PC材料，利用復配體系可以解決單一助劑不能解決的問題。在一定范圍內，更豐富了制品的照亮效果，使PC材料的光學性能參數更加豐富。

2.4 熒光增白劑對光擴散PC色相的影響

表4 熒光增白劑對光擴散PC色相的影響Tab 4 Effect of fluorescent brightener on color phase of PC

添加熒光增白劑OB可調整光擴散PC的色相，從表4可知，當添加0.03%的OB后，PC材料從黃相轉化為藍相。材料色相的選擇只是消費者的喜好，在實際應用中對光學性能的影響比較小，可忽略不計。

3 結論

(1)對于PC材料，有機硅和丙烯酸酯光散射劑都可在透光率小幅度降低的情況下大幅度提高材料的霧度;

(2)兩種光擴散劑相比，有機硅光散射劑對霧度的影響更大，而丙烯酸光散射劑對透光率的影響更大;

(3)按一定比例復配兩種光散射劑，可有效平衡透光率和霧度兩個指標;

(4)熒光增白劑可調整光散射PC材料的色相。

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