CN103435990B - 一种光扩散材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光扩散材料，其特征在于，其由纳米混合物A与聚合物II，按照质量比为1∶100～20∶100的比例，混合制备而成。其中所述的纳米混合物A由无机纳米粉体与聚合物I，按照质量比为5∶1000～50∶1000的比例，混合制备而成。本发明还公开了该光扩散材料的制备方法。本发明的有益效果是：采用纳米复合与聚合物共混的方法，省去了光扩散剂，通过调控各组分间的比例以及结晶组分的结晶度以达到调控光扩散材料的透光率与雾度的目的。本发明制得的光扩散材料光学雾度≥90％，透光率≥50％，并且具有工艺可控性强，成本低等优点，且原料易得，工艺可控性强。
Description
技术领域
本发明涉及光学材料技术领域，具体涉及一种光扩散材料，以及该光扩散材料的制备方法。
背景技术
LED是一种能够将电能转化为光能的半导体，它的光源具有低能耗、低热量、环保、寿命长等优点，因此LED广受青睐，并且有望取代传统的白炽灯和节能灯成为第四代照明光源。但LED是点光源，发光集中且强烈，这就会造成亮度不均匀，产生眩光。采用光扩散材料作为灯罩，就可以使LED的点光源通过散射作用转换成面光源，在保证亮度的同时解决眩光的问题。目前关于光扩散材料的制备方法是在聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯及聚苯乙烯等树脂材料中添加光扩散剂，以达到光散射的目的。由于光扩散剂等关键材料的制备技术没有国有化，使光扩散产品成本居高不下，从而限制了LED的应用以及产业的发展。采用纳米复合技术生产光扩散材料可大大降低成本，并能有效调控材料的透光率与雾度，但目前尚未看到此类报道。在专利CN200810030341.8中公开了一种体散射聚合物导光板及其注塑母料的制备方法，但该方法配料复杂，操作性较差。在专利CN201110031898.5中公开了一种LED照明用光散射型聚碳酸酯组合物及其应用，在该专利中采用了一种核-壳结构的光扩散剂，成本较高。在专利CN201110410736.2中提出了一种光扩散防眩目纳米聚碳酸酯材料及其制备方法，但其配料复杂，可控性较差。在专利CN201210040103.1中公开了一种适用于LED灯罩的聚碳酸酯复合材料及其制备方法，但该方法中采用了光扩散剂，配料较为复杂。
采用纳米复合以及聚合物共混的方法制备光扩散材料不仅工艺可控性强，并且可以大大降低生产成本。通过调整共混组分的相对含量、调整分散相的分散尺寸以及结晶度等条件，不仅能够很好地调整材料的透光率以及光学雾度，还能有效改善材料的力学性能等。因此，本发明为光扩散材料的制备提供了一种非常有效的、易于控制的方法，并能有效降低成本，这将对LED照明灯具的普及、提高能源利用效率产生深远影响。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种光扩散材料，以及该光扩散材料的制备方法，通过将无机纳米粉体与聚合物进行复合，并通过后期热处理来调控光扩散材料的力学与光学性能。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：
一种光扩散材料，其由纳米混合物A与聚合物II，按照质量比为1∶100～20∶100的比例，混合制备而成；
其中，所述的纳米混合物A由无机纳米粉体与聚合物I，按照质量比为5∶1000～50∶1000的比例，混合制备而成。
所述的无机纳米粉体为二氧化钛、二氧化锆、氧化锌中的任意一种。
所述的聚合物I为聚对苯二甲基乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯中任意一种。
所述的聚合物II为聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯之一。
一种上述光扩散材料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按质量比为5∶1000～50∶1000的比例，分别量取无机纳米粉体和聚合物I；
(2)将步骤(1)量取的无机纳米粉体和聚合物I，在120～270℃条件下均匀混合，得到纳米混合物A；
(3)按质量比为1∶100～20∶100的比例，分别量取步骤(2)所制得的纳米混合物A和聚合物II；
(4)将步骤(3)所量取的纳米混合物A和聚合物II，在270℃条件下混合，得到纳米混合物B；
(5)将步骤(4)所制得的纳米混合物B，在60～230℃条件下，等温退火处理1～3小时，得到光扩散材料。
所述的无机纳米粉体为二氧化钛、二氧化锆、氧化锌中的任意一种。
所述的聚合物I聚对苯二甲基乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯中任意一种。
所述的聚合物II聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯。
本发明的有益效果是：本发明采用纳米复合与聚合物共混的方法，省去了光扩散剂，通过调控各组分间的比例以及结晶组分的结晶度以达到调控光扩散材料的透光率与雾度的目的。本发明制得的光扩散材料光学雾度≥90％，透光率≥50％，并且具有工艺可控性强，原料易得，成本低等优点，可广泛应用于LED面板及光电相关产品上，包括家具、家电、灯具、装饰，或是户外广告、指示看板、商品外壳等。
具体实施方式
实施例1：本实施例提供的光扩散材料，其由纳米混合物A与聚合物II，按照质量比为1∶100～20∶100的比例，混合制备而成；所述的纳米混合物A由无机纳米粉体与聚合物I，按照质量比为5∶1000～50∶1000的比例，混合制备而成。
所述的无机纳米粉体为二氧化钛、二氧化锆、氧化锌中的任意一种。
所述的聚合物I为聚对苯二甲基乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯中任意一种。
所述的聚合物II为聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯之一。
一种上述光扩散材料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按质量比为5∶1000～50∶1000的比例，分别量取无机纳米粉体和聚合物I；
(2)将步骤(1)量取的无机纳米粉体和聚合物I，在120～270℃条件下均匀混合，得到纳米混合物A；
(3)按质量比为1∶100～20∶100的比例，分别量取步骤(2)所制得的纳米混合物A和聚合物II；
(4)将步骤(3)所量取的纳米混合物A和聚合物II，在270℃条件下混合，得到纳米混合物B；
(5)将步骤(4)所制得的纳米混合物B，在60～230℃条件下，等温退火处理1～3小时，得到光扩散材料。
所述的无机纳米粉体为二氧化钛、二氧化锆、氧化锌中的任意一种。
所述的聚合物I聚对苯二甲基乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯中任意一种。
所述的聚合物II聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯。
实施例2：本实施例提供的光扩散材料及其制备方法，其组分及步骤，与实施例1基本相同，其不同之处在于：
一种光扩散材料，其由纳米混合物A与聚碳酸酯，按照质量比为1∶100的比例，混合制备而成；所述的纳米混合物A由二氧化钛与聚对苯二甲基乙二醇酯，按照质量比为5∶1000的比例，混合制备而成。
一种上述光扩散材料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按质量比为5∶1000的比例，分别量取二氧化钛和聚对苯二甲基乙二醇酯；
(2)将步骤(1)量取的二氧化钛和聚对苯二甲基乙二醇酯，在270℃条件下均匀混合，得到纳米混合物A；
(3)按质量比为1∶100的比例，分别量取步骤(2)所制得的纳米混合物A和聚碳酸酯；
(4)将步骤(3)所量取的纳米混合物A和聚碳酸酯，在270℃条件下混合，得到纳米混合物B；
(5)将步骤(4)所制得的纳米混合物B，在230℃条件下，等温退火处理1小时，得到光扩散材料。
将得到的产品压制成厚度为1mm的板，测得它的透光率为65％，光学雾度为90％。
实施例3：本实施例提供的光扩散材料及其制备方法，其组分及步骤，与实施例1或2基本相同，其不同之处在于：
一种光扩散材料，其由纳米混合物A与聚甲基丙烯酸甲酯，按照质量比为20∶100的比例，混合制备而成；所述的纳米混合物A由二氧化锆与聚丙烯，按照质量比为50∶1000的比例，混合制备而成。
一种上述光扩散材料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按质量比为50∶1000的比例，分别量取二氧化锆与聚丙烯；
(2)将步骤(1)量取的二氧化锆与聚丙烯，在180℃条件下均匀混合，得到纳米混合物A；
(3)按质量比为20∶100的比例，分别量取步骤(2)所制得的纳米混合物A和聚甲基丙烯酸甲酯；
(4)将步骤(3)所量取的纳米混合物A和聚甲基丙烯酸甲酯，在270℃条件下混合，得到纳米混合物B；
(5)将步骤(4)所制得的纳米混合物B，在130℃条件下，等温退火处理3小时，得到光扩散材料。
将得到的产品压制成厚度为1mm的板，测得它的透光率为56％，光学雾度为91％。
实施例4：本实施例提供的光扩散材料及其制备方法，其组分及步骤，与实施例1、2、3基本相同，其不同之处在于：
一种光扩散材料，其由纳米混合物A与聚甲基丙烯酸甲酯，按照质量比为10∶100的比例，混合制备而成；所述的纳米混合物A由氧化锌与聚乙烯，按照质量比为20∶1000的比例，混合制备而成。
一种上述光扩散材料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按质量比为20∶1000的比例，分别量取氧化锌与聚乙烯；
(2)将步骤(1)量取的氧化锌与聚乙烯，在120℃条件下均匀混合，得到纳米混合物A；
(3)按质量比为10∶100的比例，分别量取步骤(2)所制得的纳米混合物A和聚甲基丙烯酸甲酯；
(4)将步骤(3)所量取的纳米混合物A和聚甲基丙烯酸甲酯，在270℃条件下混合，得到纳米混合物B；
(5)将步骤(4)所制得的纳米混合物B，在60℃条件下，等温退火处理3小时，得到光扩散材料。
将得到的产品压制成厚度为1mm的板，测得它的透光率为50％，光学雾度为90％。
但以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非用以局限本发明的专利范围，故凡运用本发明中记载的步骤、组分及应用的其他实施例，及所作的等效变化，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种光扩散材料，其特征在于，其由纳米混合物A与聚合物Ⅱ，按照质量比为1:100～20:100的比例，混合制备而成；其中所述的纳米混合物A由无机纳米粉体与聚合物Ⅰ，按照质量比为5:1000～50:1000的比例，混合制备而成；所述的聚合物Ⅰ为聚对苯二甲基乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯中任意一种；所述的聚合物Ⅱ为聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯之一；所述的无机纳米粉体为二氧化钛、二氧化锆、氧化锌中的任意一种。
2.一种权利要求1所述光扩散材料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)按质量比为5:1000～50:1000的比例，分别量取无机纳米粉体和聚合物Ⅰ；
(2)将步骤(1)量取的无机纳米粉体和聚合物Ⅰ，在120～270℃条件下均匀混合，得到纳米混合物A；
(3)按质量比为1:100～20:100的比例，分别量取步骤(2)所制得的纳米混合物A和聚合物Ⅱ；
(4)将步骤(3)所量取的纳米混合物A和聚合物Ⅱ，在270℃条件下混合，得到纳米混合物B；
(5)将步骤(4)所制得的纳米混合物B，在60～230℃条件下，等温退火处理1～3小时，得到光扩散材料；
所述的无机纳米粉体为二氧化钛、二氧化锆、氧化锌中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的光扩散材料的制备方法，其特征在于，所述的聚合物Ⅰ为聚对苯二甲基乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯中任意一种。
4.根据权利要求2所述的光扩散材料的制备方法，其特征在于，所述的聚合物Ⅱ为聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯。
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