CN103467962A - 一种光扩散薄膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光扩散薄膜及其制备方法，其组成按重量配比为：高分子基体材料95.0-99.9％；光散射剂0.1-5.0％。该发明采用高分子基体为主体，添加光扩散剂，通过在溶液中均匀分散的方法，制备光扩散薄膜。本发明的光扩散薄膜可用于光学领域各种相关制品的制备，环保，安全性能高，适合制作LED用灯罩材料。本发明采取的溶液法可以解决光扩散剂在高分子基体中分散不均的问题，使得到的光扩散材料具有较高的透过率及雾度，性能明显优于一般工艺条件的样品。而且，本发明的薄膜使用溶液法制备得高雾度高透光率的薄膜，避免了使用熔融共混时出现的聚碳酸酯等基体材料降解、发黄的问题。

Description

一种光扩散薄膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种光扩散薄膜及其制备方法。

背景技术

照明是人类生活中不可缺少的。对于多数情况的照明，都需要照明光具有均匀的空间光强（或光亮度）分布。LED 管芯的尺寸非常小，发光区域也很小，对于照明而言是真正的点光源。为实现均匀照明，就需要将点光源或线光源发出的光变换成面发光。常用的方法就是在光源前加入具有光散射或光扩散作用的光扩散板，实现上述变换。

光扩散板是在光散射聚合物中掺杂了与基材折射率不同的光扩散剂。光线在这些颗粒上通过散射改变传播方向，侧向散射光射出去，不能射出的前向散射光线也会继续向远端传播,进行下一次散射。光的散射发生在整个板中，所以光线在导光板中传播路径更短，光线利用效率更高。光扩散剂实际上是具有一定大小分布的颗粒，其材料可以是无机的也可以是有机的。常用的无机粒子有二氧化硅、氧化锌、二氧化钛、氧化锆、氧化铝、硫化锌、硫酸钡，以及其混合物等。常用的有机颗粒包括苯乙烯类聚合物、丙烯酸类聚合物、硅氧烷类聚合物等。

但是，就目前而言，无论使用单一的无机或者有机光扩散剂，或者是使用多种光扩散剂的组合，均有一个很严重的缺陷，那就是在基体材料中的分散问题。光扩散剂在基体材料中不能很好的分散，那就会导致所制成的光扩散材料不能实现匀光的效果。而本发明使用溶液法将光扩散剂分散于基体材料中，制备成膜，再将膜应用于透明基体材料，或者制备成母粒再与基体材料复合，解决了光扩散剂分散不均匀的问题。

表征光扩散材料性能的主要技术参数包括透光率和雾度。透光率表示光扩散材料对入射光的总体利用率，而雾度则表示入射光偏离原入射方向的程度，故可以用来表征光扩散材料对入射光引入的扩散程度。对于基于粒子散射的光扩散材料来讲，雾度的增加必然要引起透光率的减小。人们日常生活中使用的灯罩其透光率均不是很高，也就是说有相当一部分光能量被损失掉。因此，开发具有高透光率和高雾度的光扩散材料对于有效利用光源的光能十分重要。如前所述，LED是典型的点光源，要将其转换成照度均匀的面光源才能发挥照明的柔和效果，而具有高雾度和高透光率的光扩散材料是实现上述转换的关键材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光扩散薄膜及其制备方法，使光扩散剂均匀的分散于高分子基体材料中，并且其应用与光扩散板上，能使光扩散板达到较好的雾度与透光率的平衡。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种光扩散薄膜，由高分子基体和光扩散剂通过溶液法成型，其组成按重量配比为：

高分子基体     95.0~99.9%，

光扩散剂       0.1%~5.0%。

所述薄膜总厚度在0.05-0.99mm之间。

所述高分子基体材料选用折射率为1.3-1.8的高分子材料。

所述高分子基体为聚碳酸脂、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯的一种或者几种所形成的混合材料。

所述的光扩散剂包括有机硅树脂球形微粉、聚苯乙烯、二氧化硅、二氧化钛和氧化镁的一种或几种混合物。

一种光扩散薄膜的制备方法，用于制备上述光扩散薄膜，包括如下步骤：

1）按重量配比称取高分子材料、光扩散剂；

2）将高分子材料溶解于有机溶剂中；

3）将光扩散剂粉体加入溶有高分子材料的有机溶剂中，40℃恒温搅拌12小时；

4）用滴管移取1-3ml溶液于载玻片上，在匀胶机上以600r/min预转10s，再以2000r/min转30s，于80℃下干燥；再滴加分散液，与之前相同的预转速和转速使其平铺，烘干，以此往复10-50次。

步骤3）所述的有机溶剂为四氯乙烷或二氯甲烷中的一种。

与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著的优点：

本发明使光扩散剂通过溶液法均匀的分散于高分子基体材料中，所得产品不仅可以使用粘着剂用于LED灯罩材料，还可以用于制作母粒。而且，本发明的薄膜使用溶液法制备得高雾度高透光率的薄膜，避免了使用熔融共混时出现的聚碳酸酯等基体材料降解、发黄的问题。此外，此制备方法操作简单，而且原料价格实惠。本发明的光扩散薄膜全光线透过率为60%-100%，雾度为40%-80%。

具体实施方式

在下列实施例的材料中，高分子基体材料选用折射率为1.586的聚碳酸酯材料，光扩散剂选用日本信越生产的，商品牌号为KMP-590，有机溶剂选用四氯乙烷。

实施例1

称取4.95g聚碳酸酯粒子，加于50ml四氯乙烷中，40℃恒温溶解24小时。称取0.05g KMP-590，加入溶有聚碳酸酯的四氯乙烷中，40℃下恒温搅拌12小时，用滴管移取1ml溶液于载玻片上，先设置转速600r/min预转10s，当液体铺开后以2000r/min的转速旋转30s，80℃烘干，再滴加分散液，与之前相同的预转速和转速使其平铺，烘干，以此往复20次。得光扩散聚碳酸酯薄膜。

实施例2

称取4.90g聚碳酸酯粒子，加于50ml四氯乙烷中，40℃恒温溶解24小时。称取0.1g KMP-590，加入溶有聚碳酸酯的四氯乙烷中，40℃下恒温搅拌12小时，用滴管移取1ml于载玻片上，先设置转速600r/min预转10s，当液体铺开后以2000r/min的转速旋转30s，80℃烘干，再滴加分散液，与之前相同的预转速和转速使其平铺，烘干，以此往复20次。得光扩散聚碳酸酯薄膜。

实施例3

称取4.85g聚碳酸酯粒子，加于50ml四氯乙烷中，40℃恒温溶解24小时。称取0.15g KMP-590，加入溶有聚碳酸酯的四氯乙烷中，40℃下恒温搅拌12小时，用滴管移取1ml于载玻片上，先设置转速600r/min预转10s，当液体铺开后以2000r/min的转速旋转30s，80℃烘干，再滴加分散液，与之前相同的预转速和转速使其平铺，烘干，以此往复20次。得光扩散聚碳酸酯薄膜。

性能测试：

透光率测试及雾度测试按照美国材料实验协会标准ASTM D1003-61(1997)，测试结果如下表：

从实施例1～3分析，薄膜材料的透光率均保持在85以上，而且随着光散射剂加入量的增加，雾度逐渐增加，透光率虽然有所下降，但下降幅度不大。 

Claims (7)

1.一种光扩散薄膜，由高分子基体和光扩散剂通过溶液法成型，其特征在于，其组成按重量配比为：

高分子基体     95.0~99.9%，

光扩散剂       0.1%~5.0%。

2.根据权利要求1所述的一种光扩散薄膜，其特征在于，所述薄膜总厚度在0.05-0.99mm之间。

3.根据权利要求1所述的一种光扩散薄膜，其特征在于，所述高分子基体材料选用折射率为1.3-1.8的高分子材料。

4.根据权利要求1所述的一种光扩散薄膜，其特征在于，所述高分子基体为聚碳酸脂、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯的一种或者几种所形成的混合材料。

5.根据权利要求1所述的一种光扩散薄膜，其特征在于，所述的光扩散剂包括有机硅树脂球形微粉、聚苯乙烯、二氧化硅、二氧化钛和氧化镁的一种或几种混合物。

6.一种光扩散薄膜的制备方法，用于制备根据权利要求1所述光扩散薄膜，其特征在于，包括如下步骤：

1）按重量配比称取高分子材料、光扩散剂；

2）将高分子材料溶解于有机溶剂中；

3）将光扩散剂粉体加入溶有高分子材料的有机溶剂中，40℃恒温搅拌12小时；

4）用滴管移取1-3ml溶液于载玻片上，在匀胶机上以600r/min预转10s，再以2000r/min转30s，于80℃下干燥；再滴加分散液，与之前相同的预转速和转速使其平铺，烘干，以此往复10-50次。

7.根据权利要求6所述的一种光扩散薄膜的制备方法，其特征在于，步骤3）所述的有机溶剂为四氯乙烷或二氯甲烷中的一种。