CN103064138A

CN103064138A - 一种光扩散材料及其制备方法

Info

Publication number: CN103064138A
Application number: CN2012105835018A
Authority: CN
Inventors: 欧阳星
Original assignee: Shenzhen University
Current assignee: Shenzhen University
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2013-04-24

Abstract

本发明属于材料和化学技术领域，提供了一种光扩散材料，其包括光扩散粒子和透光材料，所述光扩散粒子为多孔光扩散粒子或中空光扩散粒子或前述两种空心光扩散粒子和实体光扩散粒子的混合，所述光扩散粒子在所述光扩散材料中所占的重量百分比0.1%~25%。所述的光扩散材料具有高的透光率和高雾度。本发明还提供一种所述光扩散材料的制备方法。

Description

一种光扩散材料及其制备方法

技术领域

本发明属于材料和化学技术领域，涉及一种兼有高透光率和高雾度光扩散材料及其制备方法。

背景技术

发光二极管（Light Emitting Diode，LED）照明是人类照明史上继白炽灯和荧光灯之后的第三次飞跃。LED是一种固体半导体光源，长期以来用于显示领域。目前正以新型固体光源的角色逐步进入照明领域。与传统照明相比，LED照明节能、环保和安全。因此LED照明将大规模替代现用的白炽灯和荧光灯。

但是LED照明较传统照明更加刺眼，需用光扩散材料制备的匀光灯罩来柔和光线才能用于室内照明。光扩散材料是指能将点光源转化成面光源的材料。其原理是在透明基材中加入光扩散剂，使光发生折射、反射与散射，达到光扩散的效果。光扩散材料能使LED照明的光路扩散，起到柔和灯光的作用，同时尽量少损失光，是LED照明的理想灯罩材料。光扩散材料性能可用透光率和雾度来衡量。光扩散材料较其他传统灯罩材料而言，在达到高雾度的同时具有更好的透光率。传统透明有机玻璃或无机玻璃灯罩不能起到柔和灯光作用。添加填料的半透明塑料透光率下降严重，不节能。因此，LED照明用光扩散材料是近年来开辟的一个新应用材料领域。

然而，高透光率和高雾度往往是一对矛盾。尽管目前光扩散材料已有商业产品，但高透光率和高雾度并存的矛盾并没有得到很好解决，在保持高雾度时，透光率下降近20%，光扩散材料性能还有很大的提高空间。高透光率和高雾度并存难题是LED照明领域需要解决的关键性问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种光扩散材料及其制备方法，旨在提高光扩散材料的透光率和高雾度，较传统光扩散材料在达到相同雾度时具有更高的透光率，能显著改善LED照明效果，推动LED照明的发展。

本发明是这样实现的，一种光扩散材料，其包括光扩散粒子和透光材料，所述光扩散粒子为多孔光扩散粒子或中空光扩散粒子或前述两种空心光扩散粒子和实心光扩散粒子的混合，所述光扩散粒子在所述光扩散材料中所占的重量百分比0.1%~25%。

本发明还提供一种所述光扩散材料的制备方法，包括步骤：

提供光扩散粒子及透光材料，所述光扩散粒子为多孔光扩散粒子或中空光扩散粒子或前述两种空心光扩散粒子和实体光扩散粒子的混合；将所述光扩散材料与所述透光材料混合均匀，形成混合材料，所述光扩散材料在所述混合材料中所占的重量百分比为0.1%~25%；以及将所述混合材料挤出造粒。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明以多孔光扩散粒子或中空光扩散粒子为光扩散剂加入到透光材料中，由于多孔光扩散粒子或中空光扩散粒子在粒子中引入了孔洞即空气，空气是折射率最低的物质，因此多孔光扩散粒子或中空光扩散粒子较传统实体光扩散粒子的折射率具有可调性，因而多孔光扩散粒子或中空光扩散粒子和透明基材的折射率比值具有可调性，调节多孔光扩散粒子或中空光扩散粒子与透明基材的折射率比值，使得光扩散材料具有最佳的前散射效果，则相比普通的实体光扩散粒子加入到透光材料中，能使制备出的光扩散材料在达到相同雾度时，具有更高的透光率。

附图说明

图1是本发明提供的光扩散材料的制备方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种光扩散材料，其包括光扩散粒子和透光材料，所述光扩散粒子为多孔光扩散粒子或中空光扩散粒子或前述两种空心光扩散粒子和实体光扩散粒子的混合，所述光扩散粒子在所述光扩散材料中所占的重量百分比0.1%~25%。

所述光扩散材料中还可以包括重量百分比为0.1%~1%的助剂，所述助剂包括荧光增白剂、抗紫外助剂、抗氧化助剂中的一种或者多种。当然，也可以不包括所述助剂。

所述透光材料在所述光扩散材料中所占的重量百分含量为74%~99.8%。

所述多孔光扩散粒子包括多孔微球粒子及多孔不规则粒子。所述中空扩散粒子包括中空微球粒子及中空不规则粒子。

优选的，所述多孔光扩散粒子呈粒状分布在透光材料中，等效粒径范围为0.3~100μm。所述中空光扩散粒子呈粒状分布在透光材料中，等效粒径范围为0.3~100μm。

所述多孔光扩散粒子可以为有机光扩散粒子，包括丙烯酸类多孔光扩散粒子，聚苯乙烯类多孔光扩散粒子和有机硅类多孔光扩散粒子等。多孔光扩散粒子可以为无机光扩散粒子，如多孔二氧化硅、多孔硫酸钡、多孔碳酸钙等。所述中空光扩散粒子也可以为有机光扩散粒子，有机光扩散粒子可以包括丙烯酸类中空光扩散粒子，聚苯乙烯类中空光扩散粒子和有机硅类中空光扩散粒子等。所述中空有机光扩散粒子可以呈球状分布在透光材料中。

所述透光材料可以为聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯。

本发明还提供一种所述光扩散材料的制备方法，包括步骤：

第一步：提供光扩散粒子及透光材料，所述光扩散粒子为多孔光扩散粒子或中空光扩散粒子或前述两种空心光扩散粒子和实体光扩散粒子的混合。

第二步：将所述光扩散材料与所述透光材料混合均匀，形成混合材料，所述光扩散材料在所述混合材料中所占的重量百分比为0.1%~25%。

第三步：将所述混合材料挤出造粒。

所述的光扩散材料的制备方法，还包括在进行第二步之前，将所述光扩散材料与助剂进行均匀混合，所述助剂为助剂包括荧光增白剂、抗紫外助剂、抗氧化助剂中的一种或者多种，所述助剂在所述混合材料中所占的重量百分比为0.1%~1%。

所述挤出造粒的温度范围为180℃~300℃。

以下以具体实施例来说明所述光扩散材料的制备方法。

实施例1

称取0.5质量份多孔光扩散粒子，多孔光扩散粒子为多孔有机硅微球。并称取99.5质量份透光材料，所述透光材料为聚碳酸酯。将上述的两种物质搅拌均匀，并投入到熔挤出机中共混造粒。挤出造粒的温度范围为180℃~300℃。述多孔光扩散粒子均匀分散在聚碳酸酯基材中，粒径范围为0.3~5μm。

制成的光扩散聚碳酸酯材料雾度97%时，透光率达到86%。

实施例2

称取20质量份多孔光扩散粒子，多孔光扩散粒子为多孔有机硅微球。并称取80质量份透光材料，所述透光材料为聚碳酸酯，将上述的两种物质搅拌均匀，并投入到熔挤出机中共混造粒。挤出造粒的温度范围为180℃~300℃。所述多孔光扩散粒子均匀分散在聚碳酸酯基材中，粒径范围为0.3~5μm。

制成的光扩散聚碳酸酯材料雾度99%时，透光率达到70%。

实施例3

称取0.5质量份多孔光扩散粒子，所述多孔光扩散粒子为中空有机硅微球，并称取99.5质量份透光材料，透光材料为聚碳酸酯，将上述的两种物质搅拌均匀，并投入到熔挤出机中共混造粒。挤出造粒的温度范围为180℃~300℃。所述中空有机硅微球均匀分散在聚碳酸酯基材中，粒径范围为0.3~5μm。

制成的光扩散聚碳酸酯材料雾度98%时，透光率达到85%。

实施例4

称取0.5份多孔光扩散粒子，所述多孔光扩散粒子为多孔丙烯酸微球，并称取99.5质量份透光材料，透光材料为聚碳酸酯，将上述的两种物质搅拌均匀，并投入到熔挤出机中共混造粒。挤出造粒的温度范围为180℃~300℃。所述多孔丙烯酸树脂微球均匀分散在聚碳酸酯基材中，粒径范围为0.3~5μm。

制成的光扩散聚碳酸酯材料雾度95%时，透光率达到89%。

实施例5

称取0.5份多孔光扩散粒子，所述多孔光扩散材料为中空丙烯酸微球，并称取99.5质量份透光材料，透光材料为聚碳酸酯，将上述的两种物质搅拌均匀，并投入到熔挤出机中共混造粒。挤出造粒的温度范围为180℃~300℃。所述中空丙烯酸树脂微球均匀分散在聚碳酸酯基材中，粒径范围为0.3~5μm。

制成的光扩散聚碳酸酯材料雾度96%时，透光率达到87%。

实施例6

称取0.49质量份多孔光扩散粒子，多孔光扩散粒子为多孔有机硅微球,0.01质量份实体有机硅微球。并称取99.5质量份透光材料，所述透光材料为聚碳酸酯。将上述的两种物质搅拌均匀，并投入到熔挤出机中共混造粒。挤出造粒的温度范围为180℃~300℃。将上述光扩散粒子均匀分散在聚碳酸酯基材中，粒径范围为0.3~5μm。

制成的光扩散聚碳酸酯材料雾度97%时，透光率达到85%。

本发明以多孔光扩散粒子或中空光扩散粒子为光扩散剂加入到透光材料中，由于多孔光扩散粒子或中空光扩散粒子在粒子中引入了孔洞即空气，空气是折射率最低的物质，因此多孔光扩散粒子或中空光扩散粒子较传统实体光扩散粒子的折射率具有可调性，因而多孔光扩散粒子或中空光扩散粒子和透明基材的折射率比值具有可调性，调节多孔光扩散粒子或中空光扩散粒子与透明基材的折射率比值，使得光扩散材料具有最佳的前散射效果，则相比普通的实体光扩散粒子加入到透光材料中，能使制备出的光扩散材料在达到相同雾度时，具有更高的透光率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种光扩散材料，其包括光扩散粒子和透光材料，所述光扩散粒子为多孔光扩散粒子或中空光扩散粒子或前述两种空心光扩散粒子和实体光扩散粒子的混合，所述光扩散粒子在所述光扩散材料中所占的重量百分比0.1%~25%。

2.如权利要求1所述的光扩散材料，其特征在于，所述透光材料在所述光扩散材料中所占的重量百分含量为74%~99.8%。

3.如权利要求1所述的光扩散材料，其特征在于，所述光扩散材料还包括重量百分比为0.1%~1%的助剂，所述助剂包括荧光增白剂、抗紫外助剂、抗氧化助剂中的一种或者多种。

4.如权利要求1所述的光扩散材料，其特征在于，所述多孔光扩散粒子包括多孔微球粒子及多孔不规则粒子。

5.如权利要求1所述的光扩散材料，其特征在于，所述中空扩散粒子包括中空微球粒子及中空不规则粒子。

6.如权利要求1所述的光扩散材料，其特征在于，所述多孔光扩散粒子呈粒状分布在透光材料中，等效粒径范围为0.3~100μm，所述中空光扩散粒子呈粒状分布在透光材料中，等效粒径范围为0.3~100μm。

7.如权利要求1所述的光扩散材料，其特征在于，所述多孔光扩散粒子为有机光扩散粒子或者无机光扩散粒子，所述有机光扩散粒子包括丙烯酸类多孔光扩散粒子，聚苯乙烯类多孔光扩散粒子及有机硅类多孔光扩散粒子，所述无机光扩散粒子包括多孔二氧化硅、多孔硫酸钡及多孔碳酸钙，所述中空光扩散粒子为有机光扩散粒子，所述有机光扩散粒子包括丙烯酸类中空光扩散粒子，聚苯乙烯类中空光扩散粒子和有机硅类中空光扩散粒子。

8.如权利要求1所述的光扩散材料，其特征在于，所述透光材料为聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯。

9.一种光扩散材料的制备方法，包括步骤：

提供光扩散粒子及透光材料，所述光扩散粒子为多孔光扩散粒子或中空光扩散粒子或前述两种空心光扩散粒子和实体光扩散粒子的混合；

将所述光扩散材料与所述透光材料混合均匀，形成混合材料，所述光扩散材料在所述混合材料中所占的重量百分比为0.1%~25%；以及

将所述混合材料挤出造粒。

10.如权利要求9所述的光扩散材料的制备方法，其特征在于，所述挤出造粒的温度范围为180℃~300℃。