具有高亮度和優異耐光性的有機矽顆粒、其製備方法以及使用其的光擴散板的製作方法
2023-12-04 03:30:41
專利名稱::具有高亮度和優異耐光性的有機矽顆粒、其製備方法以及使用其的光擴散板的製作方法
技術領域:
:本發明涉及具有高亮度和優異耐光性的有機矽(矽酮,silicone)顆粒、其製備方法以及使用該有機珪顆粒的光擴散板。更具體地,本發明涉及有才幾矽顆粒、用於製備該有機石圭顆粒的方法和使用該有機矽顆粒的光擴散板,其中通過經由表面處理將預定濃度的羥基賦性,以及改進的可加工性和與樹脂的相容性。
背景技術:
:有許幾石圭基顆4立例:^聚4咅半石圭氧》充(polysilsesquioxane)顆並立和二氧化矽(矽石)顆粒通常在與各種聚合物樹脂和有機材料的相容性方面是優異的,由此被不同地(diversely)應用於油漆(塗料,paint)、塑衝牛、橡月交、紙、用於塗漬溶液的添加劑、用於高清晰度錄4象帶的活化劑(activator)等。尤其是,由於聚有機倍半矽氧烷(聚有機石圭倍半氧烷,polyorganosilsesquioxane)顆衝立以三維網症各分子結構形成並具有i午多特性如光學上的低折射率、優良的流動性以及與樹脂的相容性,所以聚有才幾4咅半石圭氧》克顆4立在灰光燈(聚光燈,limelight)中作為擴散劑(diffusionagent)用於燈罩、標誌牌、LCD背光和光擴散板(lightdiffusionplate),或作為添加劑用於導光外反。這樣的有機矽顆粒是使用曱基三烷氧基矽烷單體通過由水解反應和縮合反應才幾制(mechanism)構成的溶月交-;疑月交法不同地製備的,力。在日本專利7>開號(淨爭開平^^開號,laid-openpublication)54-72300、63-077940、10-045914、2000-186148等中所披露的。然而,當有機矽顆粒被用作光擴散劑時存在的問題在於,由於有機珪茅貞衝立的透光'1"生能(light-transmittingproperty)沖目當大i也灃皮劣4匕,戶斤以其亮度被降低,而由於與樹脂的折射率不同而良好地顯示了其光擴散(光漫射)性能。為了解決這樣的問題,日本專利^>開號2006-10819、1-172801、1-269902、10-88008等4皮露了用於控制樹脂組合物的比例和組分以改善其亮度的方法。然而,用於控制樹脂組合物的比例和組分的上述方法具有其局限性,因此需要一種通過控制擴散劑自身的特性來改善亮度和耐光性的新方法。因此,本發明的發明人開發了有機矽顆粒和用於製備該有機矽顆粒的方法,其中通過經由表面處理將預定濃度的羥基賦予給聚有耐光性以及改善的可加工性和與樹脂的相容性。發明目的本發明的一個目的在於提供具有優異亮度和耐光性的有枳』矽顆粒。本發明的另一個目的在於4是供一種通過在顆粒的表面上進行表面處理操作來製備具有優異亮度和耐光性的有枳J圭顆粒的方法。本發明的進一步的目的在於通過在顆粒的表面上進行表面處理操作來提供具有改善的可加工性和與樹脂相容性的有機矽顆粒。本發明的進一步的目的在於^是供一種將本發明的有枳^圭顆粒應用於其上的光擴散板。根據隨後的披露內容和所附權利要求,本發明的其它目的和優點將是顯而易見的。
發明內容本發明的一個方面提供了經表面處理以一使其具有的OH指數為約0.7至約1.0的有才幾石圭顆#立。通過表面處理聚有機倍半矽氧烷粉末狀顆粒來控制顆粒表面上的羥基濃度以使顆粒具有約0.7至約1.0的OH指數來製備有^L珪顆粒。在本發明的一種具體實施方式中,有枳^圭顆粒製備如下通過乾燥聚有才幾倍半矽氧烷力交乳來製備粉末狀有機^圭顆粒;以及通過乾燥或燒結該粉末狀有積J圭顆粒來控制4分末狀有枳J圭顆粒表面上的羥基濃度。由於有枳J圭顆粒具有優異的亮度和耐光性以及在可加工性和與其它樹脂的相容性的方面是優異的,因此通過上述方法製備的有才幾矽顆粒一皮用作擴散劑並與熱塑性樹脂一起用於光擴散板的製造。具體實施方式.以使ii通過下述公式的約0.7至約1.0的OH指數OH指數二[吸光度(Abs.)(在3350~3400~3450cm—1)]/[吸光度(在2920~2970~3020cm—1)],其中[吸光度(在3350~3400~3450cm—1)]:Si-OH峰,以及[吸光度(在2920~2970~3020cm")]:Si-CH,OH指數是通過將在3350~3400~3450cm"的紅外光譜範圍中的Si-OH峰1"直除以在2920~2970~3020cm"的紅外光i普範圍中的Si-CH3峰值所獲得的數值。根據上述公式經由IR(紅外)分析並通^:。這種測量方法^f吏得可以測量和分析羥基的最佳濃度範圍,並且在本發明中優選OH指數為約0.7至約1.0。當OH指悽文超過約1.0時,因為在有衝幾石圭顆粒的表面上存在大量羥基,由此有機矽顆粒與水的親合力增大,所以有機矽顆粒與樹脂的相容性可能會變差。此外,由於在注入和擠出過程中蒸汽的產生,大於約1.0的OH指數使可加工性相當大地降低。當OH指數小於約0.7時,有機矽顆粒的亮度可能會降低。因此,通過將適當數量的羥基提供給有機矽顆粒並經由OH指悽t的有效調整以在私t脂和聚有枳W咅半石圭氧烷有積J圭顆粒的表面之間才是供^各易斯/布朗斯臺德酸(Lewis/Bronstedacid)特性就可以改善顆粒自身的光學性能。聚有^M咅半矽氧烷的通用結構用RSiO!.s表示並且特徵為不具有羥基。本發明的聚有機倍半矽氧烷具有由以下化學式1表示的重複單元[化學式l]RSiO,5_x(OH)其中R是具有1至6個碳原子的烷基基團、具有1至6個碳原子的乙烯基基團、具有6至20個碳原子的芳基基團、或具有6至20個碳原子的烷基取代的芳基基團,並且(Xx〈1.5。在本發明的示例性具體實施方式中,R是曱基、乙基、或者苯基。在工業方面優選R是甲基。化學式1中的x的範圍是0〈x〈1.5。通過IR分析來分析在有機矽顆粒表面上的羥基的吸收濃度x,因此根據前述公式可以獲得OH指數。通過表面處理聚有才幾倍半-圭氧烷粉末狀顆粒來控制顆粒表面上的羥基濃度以^吏通過前述7>式獲得的OH指悽t為約0.7至約1.0來製備衝艮據本發明的有機石圭顆粒。可以通過熱處理、〗匕學處理等等來處理所述表面。優選;也,在約20(TC至400°C,優選約20(TC至300。C的溫度下熱處理所述顆粒。可以^吏用烷基有積J圭烷(alkylorganosilane)作為單體通過-容月交-凝膠法來製備聚有機倍半矽氧烷粉末狀顆粒,如在日本專利公開號54-72300、63-077940、10-045914、2000-186148等中所披露的。然而,所述顆衝立的製備方法並不限於特定方法。在本發明的一種具體實施方式中,製備有機矽顆粒的方法包括以下步驟乾燥聚有機倍半矽氧烷膠乳來製備粉末狀有機矽顆粒,以及通過千燥或燒結:粉末^)犬有積J圭顆4立來4空制該4分末^(大有枳J圭顆粒表面上的羥基濃度,以使該粉末狀有機矽顆粒具有約0.7至約1.0的OH指悽t。可以1吏用有才幾》克氧基石圭》克(organoalkoxysilane)通過;容月交-;疑月交法來製備聚有一幾倍半石圭氧烷力交乳,4旦並不限於此。前述的聚有枳Z咅半石圭氧烷膠乳可以作為白色4分末狀有枳^圭顆粒來獲得,所述白色粉末狀有機矽顆粒已在約8(TC至20(TC的溫度下使用直接噴霧乾燥器被初步乾燥。在本發明的另一具體實施方式中,通過使用離心、壓濾、振動篩等將聚有枳^咅半石圭氧烷膠乳初步脫水以製備淤渣(sludge),通過洗滌過程精製初步脫水的淤渣,以及在約80至200。C的溫度下使用旋轉閃蒸乾燥器、真空乾燥器等將該精製的淤渣乾燥,就可以將前述的聚有機倍半矽氧烷膠乳作為白色粉末狀有枳』矽顆粒回收。所獲得的一分末狀有枳J圭顆粒具有約5%或更少,優選3%或更少的水分含量,並通過第二次乾燥或燒結處理被製備成本發明的有機矽顆粒。通過乾燥或燒結處理來控制有機矽顆粒的羥基濃度並在約200至40(TC下進行乾燥或燒結處理。實施乾燥或燒結處理約30分鐘至3小時,優選約1小時至3小時。在本發明的一種具體實施方式中,通過在煅燒器如窯式旋轉乾燥器(kilnrotarydryer)或對流力口熱爐(convectionoven)中在約200至400。C下對4分末狀有糹幾石圭顆粒進^於乾燥和燒結約30分鐘至3小時,而將有機矽顆粒的OH指數控制在約0.7至約1.0的範圍內。由此獲得的經表面處理的聚有才幾倍半石圭氧烷顆粒具有約0.1至20|im的平均顆衝立直徑。本發明的另一個方面4是供了一種4吏用前述聚有才幾倍半石圭氧烷顆粒作為光擴散劑的光擴散板。該光擴散板可以具有優異的亮度和耐光性。在本發明中,該光擴散^反適用於特別是用於LCDTV(液晶電視)中的擴散板。在本發明的一種具體實施方式中,光擴散板包含約100重量份的熱塑性樹脂和約0.1至約10重量份的聚有4幾倍半矽氧烷顆粒。通過對本領域普通技術人員顯而易見的常-見方法可以容易地製備光擴散板。熱塑性樹脂可以是氯乙烯樹脂、苯乙烯樹脂、苯乙烯-丙烯腈基樹脂、丙烯酸類樹脂、丙烯酸-苯乙烯基樹脂、聚酯樹脂、ABS樹脂、聚碳酸酯樹脂、或其混合物。當將本發明的聚有機倍半矽氧烷顆粒加入到熱塑性樹脂中時,聚有才幾倍半石圭氧烷顆粒可以降〗氐熱塑性樹脂的透光率。因此4吏用聚有積4咅半,圭氧烷顆4立用於LCD-TV的擴散板可以具有優異的亮度和耐光性。通過參照以下實施例可以更好地理解本發明,這些實施例用於解釋說明的目的,而不能被以任何方式解釋成限制由所附權利要求所限定的本發明的範圍。實施例實施例1爿誇420g的甲基三曱氧基石圭步克(methyltrimethoxysilane)分散到2580ml的蒸餾水中,並且將分散溶液攪拌1小時。將氨水加入到攪拌的溶液中以將pH值調整為10,並再攪拌調整pH的溶液(pH調整的溶液,pH-adjustedsolution)1小時。使攪拌的溶液在室溫下靜置2小時以合成有機矽膠乳。通過離心機過濾和洗滌合成的膠乳以獲得約200g的白色精細顆粒淤渣。首先,使用入口溫度(inlettemperature)為160。C以及出口溫度為80°C的旋轉閃蒸乾燥器對聚曱氧基4咅半石圭氧》克(polymethoxysilsesquioxane)於;'查進4亍幹》喿以回收白色有機矽粉末。其次,為了將羥基以有效調整過的濃度提供給回收的有機矽粉末的表面,將白色有機矽粉末在20(TC下在真空乾燥器中乾燥2小時。因此,獲得了具有0.88的OH指數的聚有機倍半石圭氧糹克顆4立。實施例2將370g的曱基三曱氧基矽烷和50g的甲基三氯矽烷(methyltrichlorosilane)與2580ml的離子交換水攪拌1小時。將氨水加入到4覺拌的〉容液中以將pH^直調整為10,並將調整pH值的)容液靜置4小時以進行反應。過濾和洗滌產物,隨後使用噴霧乾燥器進行乾燥以獲得200g的白色粉末。首先,使用旋轉閃蒸千燥器並在與實施例1中相同的條件下乾燥該白色粉末以回收白色有機石圭粉末。其次,為了將羥基以有效調整過的濃度l是供給回收的有機矽粉末的表面,將白色有機矽粉末在窯式旋轉乾燥器中在20(TC下乾燥40分鐘。因此,獲得了具有0.93的OH指lt的聚有才幾倍半矽氧烷顆粒。實施例3將370g的3-巰基丙基三曱氧基石圭烷(3畫mercaptopropyltrimethoxysilane)分散到2580ml的蒸々留7K中,並—尋50g的3-氨丙基甲氧基石圭步克(3-aminopropylmethoxysilane)力口入到分散溶液中。然後,將所得的溶液在室溫下靜置6小時。其後,通過離心機對所得的溶液進行過濾和洗滌以獲得約200g的聚曱氧基倍半矽氧烷顆粒淤渣。將該有機矽淤渣注入到溫度為160。C的旋轉閃蒸乾燥器中以回收白色有機矽粉末。為了將有效控制的羥基提供鄉會回收的有枳J圭4分末狀顆粒的表面,通過在窯式^走轉乾燥器中在300°C下進行第二次乾燥處理40分鐘,而對有機矽粉末狀顆粒進行表面處理。因此,荻得了具有0.80的OH指lt的聚有機倍半矽氧烷顆粒。實施例4將370g的3-巰基丙基三曱氧基矽烷分散到2580ml的蒸餾水中,並將50g的3-氨丙基甲氧基矽烷加入到分散溶液中。然後,將所得的溶液在室溫下靜置6小時。其後,通過離心機對所得的溶液進行過濾和洗滌以獲得約200g的有機矽顆粒淤渣。將該有機矽淤渣注入到溫度為160。C的旋轉閃蒸乾燥器中以回收白色有機矽粉末。為了將有效控制的羥基糹是供給回收的有枳^圭粉末狀顆粒的表面,通過在窯式旋轉乾燥器中在300。C下進4t第二次乾燥處理2小時,而對有才幾石圭4分末狀顆粒進行表面處理。結果,獲得了具有0.71的OH指數的有機矽顆粒。比較例1將420g的曱基三甲氧基矽烷分散到2580ml的蒸餾水中,並將分散溶液攪拌1小時。將氨水加入到攪拌的溶液中以將pH值調整為10,並再攪拌調整pH值的溶液1小時。-使攪拌的溶液在室溫下靜置2小時以合成有機矽膠乳。通過離心機對合成的膠乳進行過濾和洗滌以獲得約200g的白色精細顆粒淤渣。通過旋轉閃蒸乾燥器在200。C的溫度下對聚甲氧基倍半矽氧烷淤渣進行乾燥以獲得白色有枳J圭4分末。比較例2將420g的曱基三曱氧基矽烷分散到2580ml的蒸餾水中,並將分散的溶液攪拌1小時。將氨水加入到攪拌的溶液中以將pH值調整為10,並再攪拌調整pH值的溶液1小時。佳j覺拌的溶液在室溫下靜置2小時以合成有機矽膠乳。通過離心機對合成的膠乳進行過濾和洗滌以獲得約200g的白色精細顆粒淤渣。將所述淤渣在真空乾燥器中在60(TC的溫度下乾燥2小時。結果,獲得了具有0.60的OH指H的聚有機倍半石圭氧烷顆粒。在實施例和比較例中,通過改變溫度和時間條件對經表面處理的有才幾,圭顆粒的羥基定量地進行相互比4交,並4艮據顆粒表面的OH指數製備各自的有機矽珠(矽樹脂顆粒,siliconebead)。為了將有機矽珠製備成用於注塑擴散板的母料(masterbatch),通過使具有的直徑為0=45mm的雙螺杆才齊出才幾以1:100:1的混合比來混合有才幾矽珠、聚苯乙烯樹脂和EXL-5136(由美國的Rohm&Haas製備)來製備小顆粒(pellet)。此後,在10盎司(oz)注塑機中並在210°C的才莫制溫度(moldingtemperature)下製備具有1.5mm厚度的一反狀樣品(單純擴散板)。通過評估所製備的板狀樣品的亮度可以獲得羥基的最佳給定量,即OH指數。表1表示在進行有機矽顆粒的IR分析操作之後通過前述OH指數關係式計算出的OH指數和亮度表面處理過禾呈。通過下述方法對通過上述過程獲得的顆粒的物理性能進行評估,並將評估結果在表1中示出。(1)OH指數的分析在分析OH指數之後將羥基的數量相互比4交,其中所述OH指悽t是通過有機J圭顆並立表面的IR分析並通過前述OH指悽t關係式而獲得的。(2)亮度通過使用(日本Nippon的)亮度計NL-1連續地測量經由擠出工藝和注射工藝製造的五個擴散板樣品的亮度值。在說明書第11/11頁擴散糹反樣品上的亮度l直的整體測量再重複三次,並取平均值然後相互比一交。tableseeoriginaldocumentpage15如表l所示,可以證實,當羥基數量減少時,亮度值降低。因此,可以看出,需要羥基的合適濃度,即,最佳OH指悽t而不是無限多的羥基的引入(濃度)。當大量羥基存在於有枳^圭顆粒的表面上(如比4交例1中的那樣)時,即,當x的吸收增加時,有才幾石圭顆粒與水的親合力增大,而降低有機矽顆粒與樹脂的相容性,並且由於在注入和擠出操作過程中蒸汽的產生使可加工性相當大地變差,因此很難注塑擴散板,從而不可能獲得樣品。因此,如表1中所示,具有0.7至1.0的OH指數的實施例1至4顯示出最佳的亮度值。在上文中,基於特定的、優選的具體實施方式對本發明進行了描述,但顯而易見的是,本領域的普通^支術人員在不背離在所附的權利要求中所限定的本發明的精神和範圍的情況下,可以增加許多變化和更改。權利要求1.有機矽顆粒,所述有機矽顆粒經表面處理以具有根據以下公式的約0.7至約1.0的OH指旨數OH指數=[吸光度(在3350~3400~3450cm-1)]/[吸光度(在2920~2970~3020cm-1)],其中[吸光度(在3350~3400~3450cm-1)]Si-OH峰,以及[吸光度(在2920~2970~3020cm-1)]Si-CH3峰。2.根據權利要求1所述的有機矽顆粒,其中,所述有機矽顆粒具有由下述化學式1表示的重複單元[化學式1]RSi015—x(OH)x其中R是具有1至6個碳原子的烷基基團、具有1至6個碳原子的乙烯基基團、具有6至20個碳原子的芳基基團、或具有6至20個碳原子的烷基取代的芳基基團,並且0<x式獲4尋的OH指lt為約0.7至約1.0,所述/>式如下OH指數=[吸光度(在3350~3400~3450cm")]/[吸光度(在2920~2970~3020cm-1)],其中[吸光度(在3350~3400—3450cm.1)]:Si畫OH峰,以及[吸光度(在2920~2970~3020crrf1)]:Si-CH3峰。6.根據權利要求5所述的方法,其中,所述表面處理是在約200至400°C的溫度下的熱處理。7.用於製備有枳^圭顆粒的方法,所述方法包4舌乾燥聚有4幾倍半石圭氧烷力交乳以製備4分末狀有糹幾矽顆粒;以及通過對所述粉末狀有機矽顆粒進行乾燥或燒結來控制所述粉末狀有機珪顆粒表面上的羥基濃度,以使所述粉末狀有機矽顆粒具有根據以下公式的約0.7至約1.0的OH指數OH指數=[吸光度(在3350~3400~3450cm")]/[吸光度(在2920~2970~3020cm-1)],其中[口及光度(在3350~3400—3450cm.1)]:Si-OH峰,以及[吸光度(在2920~2970~3020cm")]:Si-CH3峰。8.根據權利要求7所述的方法,其中,所述聚有機倍半矽氧烷膠乳是使用有機烷氧基矽烷通過溶膠-凝膠法製備的。9.根據權利要求7所述的方法,其中,所述乾燥或燒結處理在約200至400。C下進行約30分鐘至3小時。10.—種使用根據權利要求1至4中任一項所述的有機珪顆粒作為光擴散劑的光擴散板。11.根據權利要求10所述的光擴散板,其中,所述光擴散板包含約0.1至約10重量<分的所述有4幾石圭顆4立和約100重量《分的熱塑性樹脂。12.根據權利要求11所述的光擴散板,其中,所述熱塑性樹脂是氯乙烯樹脂、苯乙烯樹脂、苯乙烯-丙烯腈基樹脂、丙烯酸類樹脂、丙烯酸-苯乙烯基樹脂、聚酯樹脂、ABS樹脂、聚碳酸酯才對脂或它們的混合物。13.根據權利要求10所述的光擴散板,其中,所述光擴散板用於LCD-TV。全文摘要本發明的一個方面涉及有機矽顆粒,其表面通過表面處理被賦予預定濃度的羥基。通過控制有機矽顆粒的表面上的含水量,根據本發明的有機矽顆粒可以具有優異的亮度和耐光性以及改善的可加工性和與樹脂的相容性。文檔編號C08J3/12GK101220158SQ20071016101公開日2008年7月16日申請日期2007年12月19日優先權日2006年12月20日發明者樸晉圭,李漢洙,金柱聖申請人:第一毛織株式會社