CN102329490A - 一种半透明光扩散改性pc及其制备方法 - Google Patents

一种半透明光扩散改性pc及其制备方法 Download PDF

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徐东
徐永
付天英
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Abstract

本发明公开了一种半透明光扩散改性PC及其制备方法。半透明光扩散改性PC按重量百分比由以下组分组成：PC树脂96.4-98.2％；光扩散剂1-3％；抗氧剂0.2-0.5％；加工助剂0.2-0.5％。本发明制备的半透明光扩散PC，粒子呈半透明状，应用于LED灯罩及灯管，能有效降低光线强度，整体上呈雾状不见光源，光线柔和，且工艺简单，操作方便，成本低廉，有着广阔的应用前景。

Description

一种半透明光扩散改性PC及其制备方法
[技术领域]
本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种半透明光扩散改性PC及其制备方法。
[背景技术]
双酚A型芳香族聚碳酸酯(PC)，是一类用途很广的热塑性树脂。它具有优良的透光性，较高的玻璃化温度，良好的冲击韧性、抗蠕变性、电绝缘性、耐候性、生理惰性，理想的可化学修饰性以及易于物理改性等一系列独特的优点。PC主要应用于电子电器行业(如手机壳，电表外壳等)、建筑领域(如透明的天窗及屋顶等)、汽车行业(如汽车的照明系统、仪表板、加热板、除霜器及保险杠等)、医疗器械、食品包装、光学材料领域(光盘，LED灯)等。
PC的透光性极好，透光度可达90％。PC以其独特的高透光率、高折射率、高抗冲性、尺寸稳定性及易加工成型等特点，在光学领域占有极其重要的位置。采用光学级聚碳酸酯制作的摄像器材镜头及其他光学透镜，无论是抗冲击性能，还是成型加工性能，都是传统的无机玻璃制光学镜头所无法比拟的。
但当PC应用于LED灯罩及灯管之类的产品时，由于PC的透光性极好，透过的光线过强，眩目的光线对肉眼产生很强的剌激。
[发明内容]
本发明要解决的技术问题是提供一种具有较高透光度，且雾度高，光漫射效果好，生产工艺简便的半透明光扩散改性PC及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种半透明光扩散改性PC，按重量百分比由以下组分组成：
PC树脂    96.4-98.2％；
光扩散剂  1-3％；
抗氧剂    0.2-0.5％；
加工助剂  0.2-0.5％。
以上所述的半透明光扩散改性PC，所述的PC树脂为双酚A型芳香族聚碳酸酯，相对分子量为25000-30000。
以上所述的半透明光扩散改性PC，所述的光扩散剂是折射率为1.58-1.60，颗粒直径为2μm-8μm的有机改性类光扩散剂。
以上所述的半透明光扩散改性PC，所述的有机改性类光扩散剂是丙烯酸酯聚合物或有机硅类的光扩散剂。
以上所述的半透明光扩散改性PC，所述的抗氧剂为酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂复配。
以上所述的半透明光扩散改性PC，所述的加工助剂为N，N′-乙撑双硬脂酰胺。
一种上述半透明光扩散改性PC的制备方法的技术方案是，包括以下步骤：
a、按照上述的重量百分比称取原料；
b、将PC树脂放在鼓风干燥机中于110℃-130℃的温度下干燥3-5小时；
c、将干燥好的将PC树脂与光扩散剂，抗氧剂，加工助剂混合5-8分钟，
直至物料均匀，再到双螺杆挤出机中挤出造粒。
双螺杆挤出机工艺参数为：一区温度210-230℃，二区温度250-270℃，三区温度260-280℃，四区温度260-280℃，五区温度250-270℃，六区温度240-260℃，七区温度240-260℃，八区温度230-250℃，模头温度260-280℃，物料停留时间2～3min，压力为10-20MPa，螺杆转速400-450转/分。
光扩散剂是一类具有特殊形状的粉末颗粒，能添加在各种透明树脂中，使树脂具有优良的光扩散性，其表面光泽明亮，又能呈现出磨砂玻璃状的质感。
光扩散剂的主要光学特性是当光线照射在透明的物体上时，有一部分光线在物体表面被反射，大部分则通过表面，发生折射而进入物体，虽然其中一部分光线产生多次反射而被吸收，但大部分光线仍穿透物体。当添加光扩散剂后，这种折射率发生了变化，光线在其中发生多次折射，光能被吸收，能通过的光只占一小部分，从而达到光扩散的目的。
光扩散剂的加入，增加了光的散射和透射，遮住发光源及刺眼光线的同时，又能使整个树脂发出更柔和，美观，高雅的光，达到透光半透明的舒适效果。本发明以光扩散剂改性PC树脂，使其能达到如上描述的效果，而应用于LED发光树脂，电子显示牌，数码管，点阵，灯罩，灯箱广告板等。
本发明制备的半透明光扩散PC，粒子呈半透明状，应用于LED灯罩及灯管，能有效降低光线强度，整体上呈雾状不见光源，光线柔和，且工艺简单，操作方便，成本低廉，有着广阔的应用前景。
[具体实施方式]
在以下实施例中，组份一PC树脂为双酚A型芳香族聚碳酸酯，相对分子量为25000-30000，优选日本帝人化成的1250Y；组分二光扩散剂一般需满足以下两点要求：1.其折射率低于树脂的折射率，具体的折射率为1.59；2.光扩散剂的颗粒直径大于可见光波长，具体的颗粒直径为3-5μm；目前市场上的光扩散剂大致分为无极粉末和有机改性类两种。本申请选用有机改性类中核壳结构的丙烯酸酯聚合物类的ESC-M05-1与日本信越的有机硅类KMP-590；组分三抗氧剂为酚类抗氧剂1076(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯)和亚磷酸酯类抗氧剂168(三(2，4-二叔丁基)亚磷酸苯酯)的复配；组分四加工助剂是润滑剂EBS(N，N′-乙撑双硬脂酰胺)。
实施例1
按重量百分比称取：PC树脂96.4％，光扩散剂ESC-M05-1微粉3％，抗氧剂10760.2％，抗氧剂1680.2％，润滑剂EBS 0.2％。
制备工艺：将PC树脂放在鼓风干燥机中于110℃-130℃的温度下干燥3-5小时，再与光扩散剂，抗氧剂，加工助剂一起混合5-8分钟，直至物料均匀。再经双螺杆挤出机挤出造粒，冷却切粒即可。双螺杆挤出机的工艺参数为：一区温度210-230℃，二区温度250-270℃，三区温度260-280℃，四区温度260-280℃，五区温度250-270℃，六区温度240-260℃，七区温度240-260℃，八区温度230-250℃，模头温度260-280℃，物料停留时间2～3min，压力为10-20MPa，螺杆转速430转/min。
实施例2
按重量百分比称取：PC树脂97.1％，光扩散剂ESC-M05-1微粉2％，抗氧剂1076 0.2％，抗氧剂1680.3％，润滑剂EBS 0.4％。
制备工艺同实施例1。
实施例3
按重量百分比称取：PC树脂98.2％，光扩散剂ESC-M05-1微粉1％，抗氧剂1076 0.1％，抗氧剂1680.2％，润滑剂EBS 0.5％。
制备工艺同实施例1。
实施例4
按重量百分比称取：PC树脂96.6％，光扩散剂KMP-590微粉3％，抗氧剂10760.1％，抗氧剂1680.3％，润滑剂EBS 0.2％。
制备工艺同实施例1。
实施例5
按重量百分比称取：PC树脂97％，光扩散剂KMP-590微粉2％，抗氧剂10760.2％，抗氧剂1680.3％，润滑剂EBS 0.5％。
制备工艺同实施例1。
实施例6
按重量百分比称取：PC树脂98.2％，光扩散剂KMP-590微粉1％，抗氧剂10760.1％，抗氧剂1680.3％，润滑剂EBS 0.4％。
制备工艺同实施例1。
实施结果测试及数据
将制备好的光扩散PC置于温度为120-130℃的鼓风干燥箱中干燥4-6小时，在海天注塑机上制样。冷却放置24小时候后测试，测试标准为美国标准。拉伸强度标准：ASTM D638，试样类型为I型，样条尺寸为57mm*13mm*3.2mm(有效尺寸)，拉伸速度为50mm/min；弯曲强度标准：ASTM D790，样条尺寸为128mm*13mm*3.2mm，弯曲速度为20mm/min；悬臂梁冲击标准：ASTM D256，样条尺寸为63.5mm*12.7mm*3.2mm，缺口剩余宽度为10.71mm；雾度及透光度标准：ASTM D1003，样条尺寸为自制的色板50mm*50mm*2mm和50mm*50mm*1.2mm；热变形温度标准：ASTM D648/载荷1.82MPa，样条尺寸为128mm*13mm*6.4mm。
试验结果对照表如下：
  组分与性能指标   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   实施例6
  PC树脂   96.4   97.1   98.2   96.6   97   98.2
  ESC-M05-1   3   2   1   0   0   0
  KMP-590   0   0   0   3   2   1
  1076   0.2   0.2   0.1   0.1   0.2   0.1
  168   0.2   0.3   0.2   0.3   0.3   0.3
  EBS   0.2   0.4   0.5   0.2   0.5   0.4
  拉伸强度/Mpa   60.5   59.8   61.4   63   63.7   61
  断裂伸长率/％   95.6   97.4   108.3   102   110.8   97.8
  弯曲强度/Mpa   92.5   91.7   90.9   91   92.4   90.5
  弯曲模量/Mpa   2254   2300   2375   2310   2350   2286
  冲击强度J/m   108   115   120   185   224   247
  雾度/％(2.0mm)   95.6   95.4   94.5   95.5   95.3   94.6
  雾度/％(1.2mm)   95.3   94.8   92.1   95.3   94.9   92
  透光度(2.0mm)   65.2   73.1   84.8   67.2   75.3   85.4
  透光度(1.2mm)   79.5   86.5   91.5   80.1   86.7   92.1
  热变形温度/℃   128.4   129.7   129.4   129.7   129.3   129.5
从试验结果对照表可知：光扩散剂的加入大大改善了透明聚碳酸酯的雾度(透明PC的雾度为0.8％，改善后大于90％)，同时保持了比较高的透光度(透明PC的透光度为90％，改性后厚度为1.2mm的都大于80％，当光扩散剂的添加比例为1％时，透光度基本不变)。材料的耐热及机械强度，断裂伸长率也没有损耗。
本发明制备的半透明光扩散PC，粒子呈半透明状，应用于LED灯罩及灯管，能有效降低光线强度，整体上呈雾状不见光源，光线柔和，性能与日本帝人公司的同类产品相近，且工艺简单，操作方便，成本低廉，有着广阔的应用前景。

Claims (7)

1.一种半透明光扩散改性PC，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：
PC树脂      96.4-98.2％；
光扩散剂    1-3％；
抗氧剂      0.2-0.5％；
加工助剂    0.2-0.5％。
2.根据权利要求1所述的半透明光扩散改性PC，其特征在于，所述的PC树脂为双酚A型芳香族聚碳酸酯，相对分子量为25000-30000。
3.根据权利要求1所述的半透明光扩散改性PC，其特征在于，所述的光扩散剂是折射率为1.58-1.60，颗粒直径为2μm-8μm的有机改性类光扩散剂。
4.根据权利要求3所述的半透明光扩散改性PC，其特征在于，所述的有机改性类光扩散剂是丙烯酸酯聚合物或有机硅类的光扩散剂。
5.根据权利要求1所述的半透明光扩散改性PC，其特征在于，所述的抗氧剂为酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂复配。
6.根据权利要求1所述的半透明光扩散改性PC，其特征在于，所述的加工助剂为N，N′-乙撑双硬脂酰胺。
7.一种权利要求1所述半透明光扩散改性PC的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)按照权利要求1的重量百分比称取原料；
b)将PC树脂放在鼓风干燥机中于110℃-130℃的温度下干燥3-5小时；
c)将干燥好的将PC树脂与光扩散剂，抗氧剂，加工助剂混合5-8分钟，直至物料均匀，再到双螺杆挤出机中挤出造粒；
d)双螺杆挤出机工艺参数为：一区温度210-230℃，二区温度250-270℃，三区温度260-280℃，四区温度260-280℃，五区温度250-270℃，六区温度240-260℃，七区温度240-260℃，八区温度230-250℃，模头温度260-280℃，物料停留时间2～3min，压力为10-20MPa，螺杆转速400-450转/分。
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