CN103073867B - 一种透明塑料用光扩散母粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及功能母粒技术领域，尤其是一种透明塑料用光扩散母粒及其制备方法；它包含按重量百分比计算的光扩散剂5%～50%、润滑分散剂1%～8%、抗氧剂2.5%～7.5%、紫外线吸收剂2.5%～7.5%和基体树脂27%～91%；并且将它们经过混合后投入到挤出机中进行熔融挤出，挤出物经冷却切粒、干燥后制备得光扩散母粒产品；本发明该光扩散母粒不仅性质稳定，而且具有高透光率和高雾度，由于母粒含有高浓度的光、热稳定剂，可使制造出的塑料产品具有优异的耐老化性能，适合在自然光照或人工光照的场合中长期使用。

Description

一种透明塑料用光扩散母粒及其制备方法

技术领域

本发明涉及功能母粒技术领域，尤其是一种透明塑料用光扩散母粒及其制备方法。

背景技术

LED灯箱、灯具或LED背光源的重要组成之一是导光板或散光罩，其作用在于提高正面亮度及亮度范围，把点光源或线光源发出的光通过漫反射使之成为面光源，让光的分布更加均匀，并且使从正面看不到反射点或光源点的影子。

广告灯箱或广告招牌的面板，使用普通透明塑料制作时，因没有散光性，透出的光线很刺眼，影响顾客对广告内容的注意。而使用光扩散性透明塑料制作的广告灯箱、招牌，能使光线充分散射，透出的光线优雅、柔和，不会在画面上形成残留影像，使画面更逼真、美观、高雅，可提高顾客的购买欲。

在建筑采光领域，使用光扩散性透明塑料代替普通透明塑料制作阳光板，可以让受光区得到更光、更亮和更柔和的光照，并且可使光照的范围更加广阔，大大有利于建筑节能。

透明塑料，特别是聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯，因具有优异光学透明性、耐热性、耐候性及相对其他材料更加方便的成型加工性，已广泛用作制备LED光扩散灯罩、广告牌光扩散面板及光扩散阳光板的基材。

欲使普通透明塑料具备光扩散性能，常用方法是在透明塑料中添加一定量的、且折射率与塑料折射率不同的光扩散剂，并使光扩散剂均匀分布在塑料基材中。当光线透过基材时，光线会在微小的光扩散剂表面进行折射；如果光扩散剂本身是光线透明体，光线可以穿透光扩散剂本体，透过之后再进行折射，因此，可使光线在基材内部得到无数次的折射，得到匀光效果。

为使光扩散剂在塑料中分散均匀、不产生团聚，一般在塑料中添加光扩散剂之后不能直接使用，而是经过双螺杆混炼分散、挤出造粒之后才能使用。这种用法使所有的基材都经过混炼抽粒，致产品的机械性能受到影响，同时也增加成本。因此，先把光扩散剂做成母粒，然后与塑料基材混合使用，成为一种有效的解决办法。

目前，制备的光扩散母粒的相关质量和制造性能还不稳定，而且主要都是常温下呈液态的化学物质，它们沸点低、易挥发、易燃、易爆，操作困难，不适合于现有设备的制造。例如申请号为201110211782.X的中国专利中，所用光扩散剂为甲基丙烯酸苯酯、乙基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甘油酯，这些物质都是常温下呈液态的化学物质。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的之一在于提供了一种透明塑料用光扩散母粒；该光扩散母粒不仅性质稳定，而且含有高浓度的光、热稳定剂。

本发明的目的之二在于提供了所述透明塑料用光扩散母粒的制备方法，该方法简单易操作；

本发明的目的之三在于提供了含有所述光扩散母粒的树脂，该树脂不仅具有高透光率和高雾度，而且具有优异的耐老化性能，适合在自然光照或人工光照的场合中长期使用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种透明塑料用光扩散母粒，包括按重量百分比计算的如下原料：

所述光扩散剂为有机微珠、无机微珠中的一种或两种混合物，所述基体树脂为光学透明树脂（如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯、共聚聚酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚苯乙烯等）。

较佳地，所述有机微珠为交联有机硅树脂微珠、交联聚甲基丙烯酸甲酯树脂微珠、交联聚甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯微珠、交联聚苯乙烯微珠、聚丙烯酸酯类核-壳结构聚合物微珠中的一种或多种混合物；

所述无机微珠为二氧化硅、玻璃微珠、硫酸钡、碳酸钙微粒中的一种或多种混合物。

较佳地，所述无机微珠为圆球状或近圆球状的微珠。

较佳地，所述有机微珠和无机微珠的平均粒径为1～10μm（优选平均粒径为1～5μm）。

较佳地，所述光扩散剂中各种微珠（有机微珠、无机微珠、有机微珠和无机微珠混合物）的平均粒径可以相等，也可以不等；优选各种微珠的平均粒径不等的组合。

较佳地，所述润滑分散剂为季戊四醇硬脂酸脂、乙撑双硬脂酸酰胺、芥酸酰胺、蒙旦蜡中的一种或多种混合物。

较佳地，所述抗氧剂为β[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)]丙酸季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或两种混合物。

较佳地，所述紫外线吸收剂为2-（2'-羟基-3'，5'-二［1,1-二甲基苯基］）-苯并三唑、2-（2-羟基-3叔丁基-5-甲基苯基）-5-氯代苯并三唑、2-(2'-羟基-3'，5'-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑中的一种或多种混合物。

制备所述光扩散母粒的方法：按上述配比秤取各原料先混合均匀，然后投入到挤出机中进行熔融挤出，挤出物经冷却切粒、干燥后即得到所述光扩散母粒。

其中，所述挤出机为平行双螺杆挤出机、往复式单螺杆挤出机或双阶式混炼挤出机。

含有所述光扩散母粒的树脂，由按重量百分比计算的如下原料组成：

光扩散母粒    4%～6%

树脂          94%～96%

所述树脂为聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯、共聚聚酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚苯乙烯中的一种或几种组合物。

本发明包括光扩散剂、润滑分散剂、抗氧剂、紫外线吸收剂和基体树脂，本发明选择一定粒径大小的有机和无机微球配合物作为光扩散剂，将光扩散剂、润滑分散剂、抗氧剂、紫外线吸收剂和基体树脂按一定比例混合后熔融挤出制成光扩散母粒。将该母粒与相应的透明塑料树脂进行混合，即可作为光扩散塑料制品的原料。由于光扩散剂的微球形状、适宜的粒径大小以及折射率，可塑料制品同时具有高透光率和高雾度；同时母粒含有高浓度的光、热稳定剂，可使制造出的塑料产品具有优异的耐老化性能，适合在自然光照或人工光照的场合中长期使用。

与现有技术相比，本发明采用把光扩散剂先做成高浓度母粒的形式，解决了光扩散剂的分散问题，同时避免了光扩散剂直接加入塑料基材经一起熔融混炼造粒会引起塑料基材物性下降的弊端；采用有机类和无机类的光扩散剂复配，且光扩散剂的粒径具有差异化，克服单一光扩散剂难以达到透光率和雾度平衡的缺点；同时母粒中添加了热稳定剂和光稳定剂，使生产出的光扩散塑料制品具有优异耐老化性能，从而增加了产品的应用范围。

具体实施方式

实施例1

一种透明塑料用光扩散母粒，包括按重量百分比计算的如下原料：交联聚甲基丙烯酸甲酯树脂微珠）5%、季戊四醇硬脂酸脂1%、（β[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)]丙酸季戊四醇酯2.5%、2-（2'-羟基-3'，5'-二［1,1-二甲基苯基］）-苯并三唑2.5%、聚碳酸酯91%。

所述有机微珠的平均粒径为1μm；各个有机微珠的平均粒径相等。

制备所述光扩散母粒的方法：先按上述配比秤取各原料混合均匀，然后投入到平行双螺杆挤出机中进行熔融挤出，挤出物经冷却切粒、干燥后即得到所述光扩散母粒。

一种透明的聚碳酸酯塑料，由按重量百分比计算的光扩散母粒6%和聚碳酸酯94%组成。

实施例2

一种透明塑料用光扩散母粒，包括按重量百分比计算的如下原料：圆球状的碳酸钙微粒50%、蒙旦蜡8%、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯7.5%、2-（2-羟基-3叔丁基-5-甲基苯基）-5-氯代苯并三唑7.5%、苯乙烯-丙烯腈共聚物27%。

较佳地，所述无机微珠的平均粒径为10μm，各个无机微珠的平均粒径相等。

制备所述光扩散母粒的方法：按上述配比秤取各原料先混合均匀，然后投入到往复式单螺杆挤出机中进行熔融挤出，挤出物经冷却切粒、干燥后即得到所述光扩散母粒。

一种透明的苯乙烯-丙烯腈塑料，由按重量百分比计算的光扩散母粒4%和苯乙烯-丙烯腈共聚物96%组成。

实施例3

一种透明塑料用光扩散母粒，包括按重量百分比计算的如下原料：光扩散剂10%（其中，含有交联聚甲基丙烯酸甲酯树脂微珠1%、交联聚甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯微珠1%和交联聚苯乙烯微珠8%）、润滑分散剂6%（其中，含有季戊四醇硬脂酸脂1%、芥酸酰5%胺）、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯6.5%、2-(2'-羟基-3'，5'-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑4.5%、基体树脂96%（其中，苯乙烯-丙烯腈共聚物20%和聚甲基丙烯酸甲酯树脂53%）。

较佳地，所述交联聚甲基丙烯酸甲酯树脂微珠、交联聚甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯微珠的平均粒径为1～10μm，各个微粒的平均粒径不等。

制备所述光扩散母粒的方法：按上述配比秤取各原料先混合均匀，然后投入到双阶式混炼挤出机中进行熔融挤出，挤出物经冷却切粒、干燥后即得到所述光扩散母粒。

一种透明塑料，由按重量百分比计算的光扩散母粒5%、苯乙烯-丙烯腈共聚物5%和聚甲基丙烯酸甲酯树脂90%组成。

实施例4

一种透明塑料用光扩散母粒，包括按重量百分比计算的如下原料：光扩散剂20%（其中，含有近球形的二氧化硅3%、球形玻璃微珠7%、近球形硫酸钡10%）、芥酸酰胺5%、抗氧剂5.5%（其中，含有β[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)]丙酸季戊四醇酯1.5%、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯4%）、紫外线吸收剂5.5%（其中，含有2-（2'-羟基-3'，5'-二［1,1-二甲基苯基］）-苯并三唑2.5%、2-（2-羟基-3叔丁基-5-甲基苯基）-5-氯代苯并三唑3.5%、共聚聚酯64%。

其中，所述二氧化硅、球形玻璃微珠、硫酸钡的平均粒径为1～5μm，各个微珠的平均粒径不等。

制备所述光扩散母粒的方法：按上述配比秤取各原料先混合均匀，然后投入到平行双螺杆挤出机中进行熔融挤出，挤出物经冷却切粒、干燥后即得到所述光扩散母粒。

一种透明的共聚聚酯塑料，由按重量百分比计算的光扩散母粒4.8%和共聚聚酯95.2%组成。

实施例5

一种透明塑料用光扩散母粒，包括按重量百分比计算的如下原料：光扩散剂30%（其中，含有联有机硅树脂微珠6%、交联聚甲基丙烯酸甲酯树脂微珠6%、聚丙烯酸酯类核-壳结构聚合物微珠6%、球形玻璃微珠6%、近球形硫酸钡6%）、润滑分散剂3%（其中，含有季戊四醇硬脂酸脂1%、芥酸酰胺1%、蒙旦蜡1%）、抗氧剂4.5%（其中，含有β[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)]丙酸季戊四醇酯1.25%、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯2.75%）、紫外线吸收剂6.5%（其中，含有2-（2'-羟基-3'，5'-二［1,1-二甲基苯基］）-苯并三唑1.5%、2-（2-羟基-3叔丁基-5-甲基苯基）-5-氯代苯并三唑1.5%、2-(2'-羟基-3'，5'-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑3.5%）、聚甲基丙烯酸甲酯56%。

其中，所述联有机硅树脂微珠、交联聚甲基丙烯酸甲酯树脂微珠、聚丙烯酸酯类核-壳结构聚合物微珠、球形玻璃微珠、近球形硫酸钡平均粒径为1～5μm，其中各个球形玻璃微珠、近球形硫酸钡的平均粒径不等。

制备所述光扩散母粒的方法：按上述配比秤取各原料先混合均匀，然后投入到挤出机往复式单螺杆挤出机中进行熔融挤出，挤出物经冷却切粒、干燥后即得到所述光扩散母粒。

一种透明的聚甲基丙烯酸甲酯塑料，由按重量百分比计算的光扩散母粒5.4%和聚甲基丙烯酸甲酯94.6%组成。

上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述的特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明权利要求范围之内。

对用本发明所述的光扩散母粒制备而得的树脂进行试验，具体数据如下：

Claims (7)

1.一种透明塑料用光扩散母粒，其特征在于，包括按重量百分比计算的如下原料：

所述光扩散剂为有机微珠、无机微珠的混合物，所述无机微珠为圆球状或近圆球状的微珠，所述有机微珠和无机微珠的平均粒径为1～10μm，所述光扩散剂中各种微珠的平均粒径不等；所述基体树脂为光学透明树脂。

2.根据权利要求1所述的光扩散母粒，其特征在于，所述有机微珠为交联有机硅树脂微珠、交联聚甲基丙烯酸甲酯树脂微珠、交联聚甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯微珠、交联聚苯乙烯微珠、聚丙烯酸酯类核-壳结构聚合物微珠中的一种或多种混合物；

所述无机微珠为二氧化硅、玻璃微珠、硫酸钡、碳酸钙微粒中的一种或多种混合物。

3.根据权利要求1所述的光扩散母粒，其特征在于，所述润滑分散剂为季戊四醇硬脂酸脂、乙撑双硬脂酸酰胺、芥酸酰胺、蒙旦蜡中的一种或多种混合物。

4.根据权利要求1所述的光扩散母粒，其特征在于，所述抗氧剂为β[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)]丙酸季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或多种混合物。

5.根据权利要求1所述的光扩散母粒，其特征在于，所述紫外线吸收剂为2-(2'-羟基-3'，5'-二[1,1-二甲基苯基])-苯并三唑、2-(2-羟基-3叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2'-羟基-3'，5'-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑中的一种或多种混合物。

6.制备权利要求1中所述光扩散母粒的方法，其特征在于，具体为：

先按上述配比秤取各原料混合均匀，然后投入到挤出机中进行熔融挤出，挤出物经冷却切粒、干燥后即得到所述光扩散母粒；所述挤出机为平行双螺杆挤出机、往复式单螺杆挤出机或双阶式混炼挤出机。

7.含有权利要求1～6中任意一项所述光扩散母粒的透明塑料，其特征在于，由按重量百分比计算的如下原料组成：

光扩散母粒                 4％～6％

树脂                       94％～96％

所述树脂为聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯、共聚聚酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚苯乙烯中的一种或几种组合物。