CN103408911B

CN103408911B - 一种高透明度、高雾度的pc树脂及其应用

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Publication number: CN103408911B
Application number: CN201310331483.9A
Authority: CN
Inventors: 何顺伦
Original assignee: GUANGDONG TIANBAO NEW MATERIAL LLC
Current assignee: GUANGDONG TIANBAO NEW MATERIAL LIMITED LIABILITY COMPANY
Priority date: 2013-08-01
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2033-08-01
Also published as: CN103408911A

Abstract

本发明涉及一种PC树脂，具体讲，涉及一种高透明度、高雾度的PC树脂及其应用。本发明涉及一种高透明度、高雾度的PC树脂，所述的PC树脂中含有：无水石膏粉体0.1～0.8wt%，有机硅树脂粉体0.1～0.5wt%；抗氧剂0.1～0.5wt%，余量为PC树脂。本发明中选用了两种光扩散材料合用，从而可以进一步提高PC树脂的雾度，使2mm的样品的雾度达到96%以上。本发明还涉及该PC树脂的制备方法以及在制备LED节能灯灯罩材料方面的应用。

Description

一种高透明度、高雾度的PC树脂及其应用

技术领域

本发明涉及PC树脂，具体讲，涉及一种高透明度、高雾度的PC树脂及其应用。

背景技术

聚碳酸酯(PC)树脂是一种性能优良的热塑性工程塑料，具有突出的抗冲击能力，耐蠕变和尺寸稳定性好，耐热、吸水率低、无毒、介电性能优良，是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的产品，也是近年来增长速度最快的通用工程塑料。由于它具有比较全面平衡的性能——优良的耐冲击性、耐热性、尺寸稳定性、透明及自熄性等，因此在电气、电子、精密机械、汽车、保安、医疗等领域成为可广泛使用的工程塑料。

PC树脂的折射率为1.586，透光率为92%，雾度1～5%，当用于作LED节能灯的灯罩时，虽然透明度很高，但由于雾度太低，人们可以看到非常刺眼的LED灯珠，所以必须在尽量保持PC树脂的透明度的同时最大限度的提高PC树脂的雾度。

光扩散材料指能将点线光源转化成线面光源的材料。一般通过将与基材不同折射系数的光扩散粒子分散在透明基材中制备得到。早期多用于液晶显示器的背光源材料，又称为光散射材料或散光材料，将光扩散材料用于发光二极管LED照明是近年来开辟的一个新应用领域。LED照明较液晶背光源更强，柔和光线性能更高，用于LED照明的光扩散材料在扩散光的同时须尽量减少光损失，且有良好的韧性。因此，多采用有机光扩散粒子和聚碳酸酯PC通过共混法制备兼有高透光率和高光扩散性能的LED照明用光扩散材料。

而现有技术中公开的PC材料中，增加雾度的同时会对PC的透明度都会产生极大的影响，针对现有技术中的不足，特提出本发明。

发明内容

本发明的首要发明目的在于提出了高透明度、高雾度的PC树脂。

本发明的第二发明目的在于提出了该高透明度、高雾度的PC树脂的制备方法。

本发明的首要发明目的在于提出了该高透明度、高雾度的PC树脂的应用。

为了实现本发明的目的，采用的技术方案为：

本发明涉及一种高透明度、高雾度的PC树脂，所述的PC树脂中含有：无水石膏粉体0.1～1.5wt%，有机硅树脂粉体0.1～1.2wt%，抗氧剂0.05～1.5wt%，余量为PC树脂；优选含有：无水石膏粉体0.1～0.8wt%，有机硅树脂粉体0.1～0.5wt%；抗氧剂0.1～0.5wt%，余量为PC树脂。

本发明的第一优选技术方案为：PC树脂中无水石膏粉体与有机硅树脂粉体的质量比为1～5：1，优选1～3：1，更优选1～2：1。

本发明的第二优选技术方案为：所述的无水石膏粉体的D95粒径为1～8微米，优选2～6微米，更优选为3～5微米。

本发明的第三优选技术方案为：所述的无水石膏粉体的白度为≥90%，优选≥92%；所述高纯度无水石膏粉体的纯度为98～100%，优选99～100%。

本发明的第四优选技术方案为：所述的无水石膏粉体的折射率为1.55～1.60，优选1.57～1.59；所述的有机硅树脂粉体的折射率1.52～1.59，优选1.55～1.58。

本发明的第五优选技术方案为：所述的有机硅树脂粉体为高分子量有机硅树脂粉体，分子量为120万～250万，优选130万～180万，更优选130万～150万。

本发明的第六优选技术方案为：所述的有机硅树脂粉体的D95粒径为1～8微米，优选2～6微米，更优选为3～5微米。

本发明的第七优选技术方案为：所述的PC树脂中还添加色粉。

本发明的第八优选技术方案为：所述的抗氧剂选自巴斯夫B900、汽巴B900、北京加成助剂B900中的至少一种，优选巴斯夫B900；所述的有机硅树脂粉体选自日本信越KMP590、美国MSE的HY690，优选KMP590。

本发明还涉及该高透明度、高雾度的PC树脂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将PC树脂进行干燥，干燥条件优选温度80～90℃、时间2～4小时；

（2）按比例称量无水石膏粉体，有机硅树脂粉体、抗氧剂、PC树脂在高速混合机中混合3～8min，高速混合机转速优选为2000～8000转/分钟，优选3000～5000转/分钟，放于挤出机挤出；

（3）将步骤（2）中的挤出得到的材料经冷却后切粒，即得。

本发明制备方法的优选技术方案为：挤出机选自双螺杆挤出机、单螺杆挤出机，优选平行双螺杆挤出机；挤出机加料段的温度为180～200℃，混合段的温度为230～250℃，机头温度为200～220℃，主机转速为50～120转/min。

本发明还涉及该高透明度、高雾度的PC树脂的在制备LED灯的灯罩材料、LED灯的灯管材料、LED板灯的材料方面的应用。

下面对本发明的技术方案做进一步的解释和说明。

本发明涉及一种高透明度、高雾度的PC树脂，所述的PC树脂中含有：无水石膏粉体0.1～0.8wt%，有机硅树脂粉体0.1～0.5wt%；抗氧剂0.1～0.5wt%，余量为PC树脂。本发明中选用了两种光扩散材料合用，从而可以进一步提高PC树脂的雾度，使2mm的样品的雾度达到96%以上。

其中，无水石膏粉体与有机硅树脂粉体的质量比优选1～2：1，更优选2：1，在无水石膏粉体与有机硅树脂粉体按2：1的比例复合填充后可使树脂呈乳白色，无需配色处理，同时极大提高了制品的光扩散角度。

无水石膏粉体的D95粒径为优选为3～5微米，有机硅树脂粉体的D95粒径优选为3～5微米；粒径适中，大于可见光波长，能对可见光产生漫反射。本发明的2mm厚度样品的透明度可达89%，雾度可达96%。而粒径进一步增大，则会影响其雾度和透光率。

有机硅树脂粉体的分子量为120万～250万，优选130万～180万，更优选130万～150万，选用较高分子量的材料更不容易被挤出机挤碎，从而更有利于树脂的制备，但分子量越高价格也越高，所以本发明选用30万～150万的有机硅树脂粉体。

本发明对所选用的无水石膏粉的纯度要求很高，需要达到98%以上，白度也要达到92%以上；无水石膏的纯度低，其折射率会下降，进而影响改性PC树脂的雾度。并可进一步优选丝状无水石膏粉体。

本发明选用的两种粉体的折射率和PC相近，高纯度无水石膏粉体的折射率为1.57～1.59，有机硅树脂粉体的折射率1.55～1.58；二者折射率的差小于等于0.02，从而制备出透明度较高、有一定雾度的产品。

无机粉体在提高雾度的同时对PC透明度影响极小：如添加1%的所述石膏粉体可将PC的雾度提高到87%左右，而透明度为90%左右。少量有机硅粉体可极大的提高雾度，对透明度影响较小：如0.2%的KMP590可使PC树脂的雾度值达82%，透明度达90%。两者合用则可以同时使雾度和透光率达到最佳。

同时两者的合用还可以进一步提高改性PC树脂的光扩散角，如1.5%的无机粉体填充的扩散角小于等于210度，0.5%的有机硅填充的光扩散角小于等于200度，而0.8%的石膏和0.4%的KMP590复合填充的PC树脂的光扩散角为220度。

现有技术中公开的PC材料中单纯使用一种粉体，在提高雾度的同时，透明度大幅度下降。大部分增加雾度的材料对PC的透明度都会产生极大的影响，文献“LED照明用光扩散PC的制备”（欧阳星，合成树脂及塑料，2012）中采用了两种粒子：丙烯酸类光扩散粒子和有机硅类光扩散粒子，根据其表1和表2可以看到，该PC树脂在2mm厚度时，采用丙烯酸类光扩散粒子的PC树脂，当其雾度达到91.7～91.9%时，其透光率仅为56～68.6%；采用有机硅类光扩散粒子的PC树脂，当其雾度达到91.7～91.8%时，其透光率仅为48.7～58.1%，远远低于本发明。

为进一步提高本发明PC树脂的性能，还可以在PC树脂中添加多种添加剂，以提高PC树脂的各种性能，为了进一步提高PC树脂的抗老化性能，本发明在其中添加了抗氧剂。为了改变PC树脂的颜色以适应不同需要，还可以添加色粉。

同时，本发明制备得到的PC树脂还具有较高的机械强度，MFR8～20g/10min，拉伸强度≥50MPa，断裂伸长率≥60%，缺口冲击强度≥35KJ/M²，拉伸弹性模量≥1700MPa，拉伸断裂应变≥80%。

另外，本发明制备得到的改性PC树脂还具有较好的热稳定性能，由于本发明中添加了少量抗氧剂，使PC树脂中热稳定性能得到一定改善。

本发明的具体实施方式仅限于进一步解释和说明本发明，并不对本发明的内容构成限制。

具体实施方式

实施例1～4：

按照表1的比例制备高透明度、高雾度的PC树脂，单位为kg：

表1：

	无水石膏粉体	KMP590	巴斯夫B900	PC树脂
					实施例1	0.1	0.1	0.5	99.3
实施例2	0.3	0.3	0.5	98.9
					实施例3	0.8	0.5	0.5	98.2
实施例4	1.5	1.2	0.5	96.8

其中：无水石膏的D95粒径2μm，白度≥92%，纯度≥99%，折射率1.57～1.59；KMP590的分子量130万～150万，D95粒径3μm，折射率1.55～1.58；PC树脂的MFR值10g/10min。

制备方法为：

（1）将PC树脂进行干燥，干燥条件为温度90℃、时间3小时；

（2）按比例称量高纯度无水石膏粉体，有机硅树脂粉体、抗氧剂、PC树脂在高速混合机中混合5min，高速混合机转速8000转/分钟，放于平行双螺杆挤出机挤出；挤出机加料段的温度为180～200℃，混合段的温度为230～250℃，机头温度为200～220℃，主机转速为50～120转/min。

（3）将步骤（2）中的挤出得到的材料经冷却后切粒，即得改性PC树脂。

制备得到的高透明度高雾度的PC树脂制备成2mm厚的样片，其性能参数如表2所示：

表2：

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					雾度（%）	88	89	95	99
透光率（%）	91	90	85	75
					扩散角（°）	203	208	218	221
MFR（g/10min）	12	12	12	12
					拉伸强度（MPa）	61	61	59	60
断裂伸长率（%）	69	68	67	69
					缺口冲击强度（KJ/M²）	68	67	68	69
拉伸弹性模量（MPa）	1730	1720	1720	1710
					拉伸断裂应变（%）	208	195	193	190

由实施例1～4可知，采用本发明的配方和方法制备得到的改性PC树脂的雾度和透光率好于现有技术，机械性能也较好。

实施例5～6：

按照表3的比例制备高透明度、高雾度的PC树脂，单位为kg；制备方法同实施例1。

表3：

	无水石膏	KMP590	巴斯夫B900	PC树脂
					实施例5	0.8	0.4	0.5	98.3
实施例5’	0.8	0.2	0.5	98.5
					实施例5’’	0.8	0.1	0.5	98.6
实施例6	0.6	0.3	0.5	98.6

实施例6’	0.6	0.2	0.5	98.7
					实施例6’’	0.6	0.1	0.5	98.8

其中：无水石膏的D95粒径3μm，白度≥92%，纯度≥99%，折射率1.57～1.59；

KMP590的分子量130万～150万，D95粒径3μm，折射率1.55～1.58；

PC树脂的MFR值为8g/10min。

制备方法：

（1）将PC树脂进行干燥，干燥条件为温度85℃、时间4小时；

（2）按比例称量高纯度无水石膏粉体，有机硅树脂粉体、抗氧剂、PC树脂在高速混合机中混合8min，高速混合机转速5000转/分钟，放于平行双螺杆挤出机挤出；挤出机加料段的温度为180～200℃，混合段的温度为230～250℃，机头温度为200～220℃，主机转速为50～120转/min。

表4：

	实施例5	实施例5’	实施例5’’	实施例6	实施例6’	实施例6’’
							雾度（%）	97	94	93	96	93	93
透光率（%）	92	90	89	92	91	90
							扩散角（°）	221	216	210	220	217	216
MFR（g/10min）	10	10	10	10	10	10

由本实施例可以看出，本发明中的两种光扩散粒子的用量为2：1时，其雾度和透光率参数达到最佳。

实施例7：制备LED灯用泡罩

配方及原料为：

无水石膏粉体：0.8kg（D95粒径2μm，白度≥92%，纯度≥99%，折射率1.57～1.59）

有机硅树脂粉体选用KMP590：0.4kg（分子量130万～150万，D95粒径2μm，折射率1.55～1.58）；

抗氧剂选用巴斯夫B900：0.5kg；

PC树脂98.3kg（MFR：8g/10min）

采用实施例1的制备方法，制备得到改性PC树脂，其MFR≤10g/min，将树脂采用注吹工艺加工制备成1.5mm厚度的LED灯用泡罩，测量其透光率为94%、雾度为96%、扩散角为243°。

实施例8：制备LED灯管

配方及原料为：

无水石膏粉体：0.5kg（D95粒径3μm，白度≥92%，纯度≥99%，折射率1.57～1.59）

有机硅树脂粉体选用美国MSE的HY690：0.5kg（分子量150万～180万，D95粒径3μm，折射率1.55～1.58）；

抗氧剂选用巴斯夫B900：0.5kg；

PC树脂：98.5kg（MFR：10g/10min）

采用实施例1的制备方法，制备得到改性PC树脂，其MFR≤12g/min；经挤出、模具定型制成1.0mm厚度的全塑LED灯管（如T8、T5），测量其透光率为96%，雾度97%，扩散角为247°。

实施例9：LED板灯用板材

配方及原料为：

无水石膏粉体：0.4kg（D95粒径4μm，白度≥92%，纯度≥99%，折射率1.57～1.59）

有机硅树脂粉体选用KMP590：0.2kg（分子量130万～150万，D95粒径4μm，折射率为1.55～1.58）；

抗氧剂选用巴斯夫B900：0.5kg；

PC树脂：98.9kg（MFR：10g/10min）；

采用实施例1的制备方法，制备得到改性PC树脂，其MFR≤8g/min，将上述改性PC经挤出、压延加工制得厚度为1.2mm的LED板灯用的板材，该板材的透明度≥94%，雾度≥92%，扩散角≥230°。

实验例1：

按照表5所示的比例制备对比例1～6，单位为kg；制备方法同实施例1，并对2mm厚样片的参数进行测定，实验结果如表6所示。

表5：

	无水石膏粉体	有机硅树脂粉体	巴斯夫B900	PC
					对比例1	0.02	0.01	0.5	99.47
对比例2	0.1	0.05	0.5	99.35
					对比例3	2.0	1.0	0.5	96.5
对比例4	4.0	2.0	0.5	93.5
					对比例5	0.8	0	0.5	98.7
对比例6	0	0.5	0.5	99.0

其中：无水石膏的D95粒径3μm，白度≥92%，纯度≥99%，折射率1.57～1.59；高分子量有机硅树脂的分子量150万～180万，D95粒径3μm，折射率1.55～1.58；PC树脂的MFR值为8g/10min。

表6：

根据本实验例可以看出，本发明中采用的无水石膏粉体和高分子量有机硅树脂粉体添加量过小时，透明度较好，但雾度较差；当光扩散粒子添加量过大时，雾度增加，但透光率有所降低，当单独添加一种粒光扩散粒子时，雾度较差。

实验例2：

按照以下比例制备PC树脂：无水石膏0.6kg、高分子量有机硅树脂0.3kg、巴斯夫B9000.5kg、PC98.6kg；其中：无水石膏的白度≥92%，折射率1.57～1.59，纯度≥99%；高分子量有机硅树脂的分子量130万～150万，折射率1.55～1.58。制备方法同实施例1。其粒径分布如表7所示，得到的树脂2mm厚样片的性能参数如表8所示；

表7：

	无水石膏D95粒径（μm）	高分子量有机硅树脂D95粒径（μm）
			对比例7	1	1
对比例8	5	5
			对比例9	6	6
对比例10	8	8

表8：

	对比例7	对比例8	对比例9	对比例10
					雾度	93	56	45	32
透光率	89	60	53	41
					扩散角（°）	210	242	243	245

由本实施例可以看出，光扩散粒子的粒径在本发明改性树脂中尤为重要，光扩散粒子的粒径大于5微米后，对PC树脂的雾度和透光率都会产生不良影响。

实验例3：

按照以下比例制备PC树脂：无水石膏0.6kg、高分子量有机硅树脂0.3kg、巴斯夫B9000.5kg、PC98.6kg；其中：无水石膏的白度≥92%，折射率1.57～1.59，D95粒径3μm；高分子量有机硅树脂的分子量为130万～150万，折射率为1.55～1.58。制备方法同实施例1。其纯度如表9所示，得到的树脂2mm厚样片的性能参数如表10所示；

表9：

	纯度（%）
		对比例11	97.5
对比例12	95
		对比例13	92.5

表10：

	对比例11	对比例12	对比例13
				雾度	56	52	46
透光率	86	84	82
				扩散角（°）	233	235	238

Claims

1.一种高透明度、高雾度的改性PC树脂，其特征在于，所述的PC树脂的组成为：无水石膏粉体0.1～1.5wt％，有机硅树脂粉体0.1～1.2wt％，抗氧剂0.05～1.5wt％，余量为PC树脂；所述无水石膏粉体的D95粒径为3～5微米，所述有机硅树脂粉体的D95粒径为3～5微米；所述无水石膏粉体的白度为≥90％，所述无水石膏粉体的纯度为98～100％；所述无水石膏粉体的折射率为1.55～1.60，所述有机硅树脂粉体的折射率1.52～1.59。

2.根据权利要求1所述的高透明度、高雾度的改性PC树脂，其特征在于，所述的PC树脂中含有：无水石膏粉体0.1～0.8wt％，有机硅树脂粉体0.1～0.5wt％，抗氧剂0.1～0.5wt％，余量为PC树脂。

3.根据权利要求1或2任一权利要求所述的高透明度、高雾度的改性PC树脂，其特征在于，所述的PC树脂中无水石膏粉体与有机硅树脂粉体的质量比为1～5：1。

4.根据权利要求3所述的高透明度、高雾度的改性PC树脂，其特征在于，所述改性PC树脂中无水石膏粉体与有机硅树脂粉体的质量比为1～3：1。

5.根据权利要求3所述的高透明度、高雾度的改性PC树脂，其特征在于，所述改性PC树脂中无水石膏粉体与有机硅树脂粉体的质量比为1～2：1。

6.根据权利要求1所述的高透明度、高雾度的改性PC树脂，其特征在于，所述无水石膏粉体的白度为≥92％。

7.根据权利要求1所述的高透明度、高雾度的改性PC树脂，其特征在于，所述无水石膏粉体的纯度为99～100％。

8.根据权利要求1所述的高透明度、高雾度的改性PC树脂，其特征在于，所述无水石膏粉体的折射率为1.57～1.59。

9.根据权利要求1所述的高透明度、高雾度的改性PC树脂，其特征在于，所述有机硅树脂粉体的折射率1.55～1.58。

10.根据权利要求1所述的高透明度、高雾度的改性PC树脂，其特征在于，所述有机硅树脂粉体为高分子量有机硅树脂粉体，分子量为120万～250万。

11.根据权利要求10所述的高透明度、高雾度的改性PC树脂，其特征在于，所述高分子量有机硅树脂粉体的分子量为130万～180万。

12.根据权利要求10所述的高透明度、高雾度的改性PC树脂，其特征在于，所述的高分子量有机硅树脂粉体的分子量为130万～150万。

13.根据权利要求1所述的高透明度、高雾度的改性PC树脂，其特征在于，所述的PC树脂中还添加色粉。

14.根据权利要求1所述的高透明度、高雾度的改性PC树脂，其特征在于，所述抗氧剂选自巴斯夫B900、汽巴B900、北京加成助剂B900中的至少一种；所述有机硅树脂粉体选自日本信越KMP590、美国MSE的HY690。

15.根据权利要求1所述的高透明度、高雾度的改性PC树脂，其特征在于，所述抗氧剂选自巴斯夫B900。

16.根据权利要求1所述的高透明度、高雾度的改性PC树脂，其特征在于，所述有机硅树脂粉体选自KMP590。

17.一种如权利要求1所述的高透明度、高雾度的改性PC树脂的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：

(1)将PC树脂进行干燥，干燥条件优选温度80～90℃、时间2～4小时；

(2)按比例称量无水石膏粉体，有机硅树脂粉体、抗氧剂、PC树脂在高速混合机中混合3～8分钟，放于挤出机挤出；

(3)将步骤(2)中的挤出得到的材料经冷却后切粒，即得。

18.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，高速混合机转速为2000～8000转/分钟。

19.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，高速混合机转速为3000～5000转/分钟。

20.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，挤出机选自双螺杆挤出机、单螺杆挤出机，挤出机加料段的温度为180～200℃，混合段的温度为230～250℃，机头温度为200～220℃，主机转速为50～120转/min。

21.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，挤出机选自平行双螺杆挤出机。

22.如权利要求1所述的高透明度、高雾度的改性PC树脂在制备LED灯的灯罩材料、LED灯的灯管材料、LED板灯的材料方面的应用。