一種光擴散劑和pmma光擴散板及其製備方法
2023-05-03 15:01:36
專利名稱：一種光擴散劑和pmma光擴散板及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種光擴散劑及其製備方法，該光擴散劑含有POSS聚合物，賦予光擴散板優異的透光性和光散射性能。
背景技術：
LED光源是半導體技術的高速發展及「綠色照明「概念逐步深入人心的產物，它具有節能、環保、壽命長、體積小等特點，廣泛應用於各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市夜景燈領域。與傳統的光源相比，LED光源發光集中且強烈，光線刺眼，因此如何在光損最小的同時使光變得柔和是首要解決問題。目前的主要解決方法是採用具有散射能力的高聚物光擴散材料作為LED的燈罩，這種材料能將點、線光源轉化成線、面光源，散射角大，導光性好，透光均勻，這種材料的製備方法是在PS、PC或PMMA等基體樹脂中引入光擴散劑達到光散射的作用。光擴散劑的材料可以分為無機類光擴散劑和有機類光擴散劑,無機光擴散劑主要有:納米硫酸鋇，碳酸I丐，二氧化娃等，當加入這些無機的納米顆粒，光會通過微小顆粒的表面進行無數次光折射達到光擴散即勻光的作用，但是光線無法進入穿透無機分子，光能損耗很大，增亮效果不好，只能改變光的柔和性，目前做燈管燈罩要求透光率50%之上的都不能選擇無機光擴散劑；有機光擴散劑主要有壓克力型，苯乙烯型，丙烯酸樹脂型的等，這些樹脂本身是透明或半透明，光線大部門可以通過，利用這些光擴散劑本身材質的折射率與基材的折射率的差異，光線多次折射後，通過基材的光線變得光亮柔和，且對材質的透光率影響較小，是做燈管燈罩等光學材料很好的選擇。許多學者對於提高光擴散材料的透射和散射效果做過相關研究。山口聖等CN101849201A，光擴散劑通過製備表面 具有多個凹坑的球狀樹脂粒子，使用該光擴散劑的光擴散膜具有優異的光擴散性和總透光性。李恩邦等CN102073077A，一種高效光擴散材料及其製作方法與應用通過採用包覆方法製備兩層或兩層以上殼體的微小球體，通過光線在基體材料與微小球體的界面以及微小球體各層之間的界面發生全反射，使原入射光的方向發生偏折，達到光擴散的效果。王志鴻等CN101004459A，增加光擴散及提高亮度的光擴散板將一光學透鏡設置於一基板的一側的上方，作為展開光線而達到均勻光源，以減少擴散粒子的使用，使達到高穿透率及高擴散的效果，而提高亮度及增加光擴散效果。因此開發一種能使光擴散板具有高的光透過性和光擴散性的光擴散劑對光能的有效利用尤其重要。在現有的關於光擴散材料製備技術的報導中，並未涉及添加一種含有POSS聚合物的光擴散劑來提高光擴散板的光透過性和散射性。
發明內容
本發明的目的之一在於提供一種光擴散劑，該光擴散劑在賦予PMMA光擴散板高的透光率的同時又能夠讓刺眼的LED光源變得均勻、柔和、美觀、看不到內部的燈珠，並且引入該光擴散劑可以改善聚合物基體的性能，如:力學性能、熱穩定性、抗氧化性能、介電性能以及阻燃性等，擴大PMMA光擴散材料的適用範圍。本發明的目的之二在於提供一種該光擴散劑的製備方法。本發明的目的之三在於提供一種以該光擴散劑為組成的PMMA光擴散板。所述的一種光擴散劑，為苯乙烯與甲基丙烯醯氧丙基異丁基籠型低聚倍半矽氧燒(MAiBuPOSS)的無規共聚物，所述籠型低聚倍半娃氧燒(Polyhedral OligomericSilsesquioxanes,P0SS,是一種新型的納米材料，其典型分子式為(RSiOl.5)n(n彡4，R=H、燒基、芳基或有機官能基團)，娃和氧構成其無機的結構中心，結構中心外圍被有機取代基所包圍。MAiBuPOSS單體直徑約1.5nm,其尺寸結構賦予的高耐熱、低密度、納米尺寸效應等優異性能，使其成為有機無機納米複合材料領域的重要原料。所述光擴散劑其結構式為:
權利要求
1.一種光擴散劑，其結構式為:
2.根據權利要求1所述的一種光擴散劑，其特徵在於為苯乙烯與甲基丙烯醯氧丙基異丁基籠型低聚倍半矽氧烷(MAiBuPOSS)的無規共聚物，所述籠型低聚倍半矽氧烷(Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes, P0SS,是一種新型的納米材料，其典型分子式為(RSiOl.5)n(n ^ 4，R=H、烷基、芳基或有機官能基團)，矽和氧構成其無機的結構中心，結構中心外圍被有機取代基所包圍，MAiBuPOSS單體直徑約1.5nm。
3.根據權利要求1所述的一種光擴散劑的製備方法，其特徵在於其具體製備步驟如下: 將分散劑與去離子水加入反應器中，升溫至40°C 60°C，機械攪拌，通氮氣，保溫10 40min，加入溶有引發劑的單體混合液，升溫至75°C，保溫2 4h，之後每升溫5°C保溫2 4h，直至溫度為95°C反應2 4h後，停止反應，將樣品重複進行抽濾、熱水洗滌、抽濾等步驟，最後將樣品進行60°C真空乾燥12h，得到光擴散劑微球；所述的單體混合液為苯乙烯與MAiBuPOSS的混合單體，其中苯乙烯佔單體總質量的70 95%，MAiBuP0SS佔單體總質量的5 30%，混合單體佔溶液總質量的10 30%。
4.根據權利要求3所述的一種光擴散劑的製備方法，其特徵在於所述的分散劑為聚乙烯醇PVA1788、1799、2099、2488或2499的至少一種，加入分散劑的量為溶液總質量的I 10%。
5.根據權利要求3所述的一種光擴散劑的製備方法，其特徵在於所述的引發劑為過氧化苯甲醯ΒΡ0，BPO先溶於氯仿，再用甲醇沉澱、過濾、乾燥精製後使用，其中引發劑BPO的量為單體總質量的0.1 2%。
6.一種米用如權利光擴散劑的PMMA光擴散板,其特徵在於該光擴散板的組成及質量百分含量為: PMMA 97.0 99.5% ； 光擴散劑0.5 3.0%。
7.如權利6所述PMMA光擴散板的製備方法，其特徵在於步驟如下: (1)將單體MMA在反應釜中80 95°C預聚合10 40min，冷卻待用； (2)將光擴散劑與引發劑加入預聚物中攪拌溶解，混合均勻後加入模具中，50 80°C水浴反應2 4h後，拿出，高溫烘烤2 4h，得到PMMA光擴散材；所述的引發劑為偶氮二異丁 臆AIBNo
全文摘要
本發明涉及一種光擴散劑、PMMA光擴散板及其製備方法。該光擴散劑為苯乙烯(St)與甲基丙烯醯氧丙基異丁基籠型低聚倍半矽氧烷(MAiBuPOSS)的無規共聚物。PMMA光擴散板的組成及質量百分含量為聚甲基丙烯酸甲酯97.0～99.5%，光擴散劑0.5～3.0%，以上各組分的質量百分含量為100%。光擴散劑中的苯乙烯成分與MAiBuPOSS成分的折射率與PMMA的折射率不同，當光線經過材料時，光線會經過多次折射，最後通過基材的光線變得光亮柔和。同時MAiBuPOSS成分使得PS在PMMA中的分散性提升顯著，獲得優異的透光性和光散射性，光學效能高。本發明所製得的PMMA光擴散板可用於LED照明燈具，如板燈、廣告燈箱、專業觀片燈，筒燈等。
文檔編號C08L33/12GK103193915SQ20131010118
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月26日 優先權日2013年3月26日
發明者鄭火炎, 戴李宗, 鍾麗娜, 張龍, 許一婷, 羅偉昂, 曾碧榕 申請人:石獅市天生化工有限公司, 廈門大學