CN103724973A - 一种led日光灯用复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于聚碳酸酯树脂复合材料技术领域，具体涉及一种LED日光灯用复合材料，以质量份数计，各原料的用量如下：聚碳酸酯树脂80～93；填料4～15；荧光增白剂0.01～0.1；抗氧剂0.2~0.4；增韧剂2～6；阻燃剂0.3～0.9；加工助剂0.3～0.6。相对于现有技术，本发明的材料可以和光扩散PC共挤，一次加工成型成为全塑LED日光灯管，替代传统的铝塑LED日光灯管。而且本发明通过在PC树脂中加入填料和荧光增白剂，并优化各原料的组成和配比，不仅可以提高其遮光性，而且还能大大提高其反光性，从而可以提高LED日光灯的透光率。

Description

一种LED日光灯用复合材料
技术领域
本发明属于聚碳酸酯树脂复合材料技术领域，具体涉及一种LED日光灯用高遮光、高反光复合材料。
背景技术
LED日光灯作为新一代绿色环保节能照明光源，已经被广泛应用于家庭照明、商铺照明、酒店照明、办公室照明和展馆照明等多个领域，目前已成为LED产业中发展最为迅速的一个细分市场，前景备受关注。从近年来LED产业发展趋势来看，伴随LED产业推广力度加大、LED技术不断成熟，LED日光灯也还将保持快速发展的态势。 　　2013年以前主流的LED日光灯基本采用散热器和光扩散灯罩一起组装，散热器一般是采用铝型材，但这种结构的LED日光灯管的遮光性不够好。为了提高LED日光灯管的遮光性，目前主要采用遮光PC（聚碳酸酯）替代铝型材，并与光扩散PC共挤，一次加工成型成为全塑LED日光灯管，其遮光PC材料中一般采用二氧化钛、硫酸钡或滑石粉等无机填料进行填充，在材料设计上仅仅考虑到了遮光的要求，但并未考虑利用材料的反光性能，以提高LED日光灯的透光率。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种LED日光灯用复合材料，其不仅具有优良的遮光性能，还具有较高的反光性，从而可以提高LED日光灯的透光率。
为了解决上述问题，本发明主要通过以下技术方案来实现：
一种LED日光灯用复合材料，以聚碳酸酯（PC）树脂、填料、荧光增白剂、抗氧剂、增韧剂、阻燃剂和加工助剂为原料制备而成，以质量份数计，各原料的用量如下：
聚碳酸酯树脂                           80～93；
填料                                    4～15；
荧光增白剂                               0.01～0.1；
抗氧剂                                  0.2~0.4；
增韧剂                                   2～6；
阻燃剂                                   0.3～0.9；
加工助剂                                 0.3～0.6。
其中，填料可以提高材料的遮光性能，荧光增白剂可以提高材料的反光性能，所有原料的配合即可制备出本发明的LED日光灯用复合材料。
作为本发明LED日光灯用复合材料的一种改进，所述聚碳酸酯树脂为双酚A型聚碳酸酯树脂，其重均分子量为26000～40000，重均分子量太小，硬度不够，重均分子量太大，加工性较差。
作为本发明LED日光灯用复合材料的一种改进，所述填料为二氧化钛或硫酸钡，并且所述填料经过偶联剂表面处理，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂中的至少一种，所述偶联剂的质量为所述填料的质量的1～3%。由于填料粒子具有较高的表面活性，因此比较容易团聚，为了将其分散均匀，需要对其进行包覆处理。同时，若对其进行完全的包覆，又会大大降低填料粒子的表面活性，故要控制偶联剂的用量在1-3%内，使填料粒子具有较好的分散性的同时，又能使填料粒子与聚合物之间具有较高的界面强度。
作为本发明LED日光灯用复合材料的一种改进，所述二氧化钛为通过氯化法或者硫酸法制备得到的二氧化钛，其具有较高的表面活性；所述硫酸钡为超微细高光硫酸钡，其具有较高的表面活性。
作为本发明LED日光灯用复合材料的一种改进，所述荧光增白剂为二苯乙烯衍生物类增白剂。荧光增白剂可以吸收不可见的紫外光（波长范围约为360—380 nm），转换为波长较长的蓝光或紫色的可见光，因而可以补偿基质中不想要的微黄色，同时反射出比原来入射的波长在400-600 nm范围的更多的可见光，从而使制品显得更白、更亮。
作为本发明LED日光灯用复合材料的一种改进，所述抗氧剂为质量比例为（1～10）：1的抗氧剂1076和抗氧剂168的混合物，抗氧化剂可以阻止空气和水分等对材料的氧化，延长材料的使用寿命。
作为本发明LED日光灯用复合材料的一种改进，所述增韧剂为丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物和/或乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物，增韧剂可以提高材料的韧性，防止其龟裂。
作为本发明LED日光灯用复合材料的一种改进，所述阻燃剂为质量比例为1：（1～10）的芳族磺酸金属盐和聚四氟乙烯的混合物，阻燃剂可以阻止高温下材料的燃烧，提高其安全性能。
作为本发明LED日光灯用复合材料的一种改进，所述加工助剂为季戊四醇硬脂酸酯和有机硅润滑分散剂中的至少一种，加工助剂可以提高材料的加工性能，降低生产成本。
作为本发明LED日光灯用复合材料的一种改进，本发明的材料的制备包括如下步骤：
（1）填料预处理：将填料放入高混机中，加入偶联剂后高速混合，混合温度为70~90℃，混合时间为8~15分钟；
（2）再往高混机中加入已烘干的聚碳酸酯树脂、荧光增白剂、抗氧剂、增韧剂、阻燃剂及加工助剂，混合10~15分钟；
（3）将步骤（2）混合好的物料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒，制得LED日光灯用复合材料；其中，双螺杆挤出机的一区温度为230～240℃，二区温度为240～260℃，三区温度为250～270℃，机头温度为250～270℃。采用该方法可以保证各原料的均匀分散，且保持良好相容性。其中，填料的预处理能够提高填料的分散性，进而提高材料的遮光性能。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明的材料可以和光扩散PC共挤，一次加工成型成为全塑LED日光灯管，替代传统的铝塑LED日光灯管。
（2）本发明通过在PC树脂中加入填料和荧光增白剂，并优化各原料的组成和配比，不仅可以提高材料遮光性，而且还能大大提高其反光性，从而可以提高LED日光灯的透光率。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的技术特点，下面结合实施例对本发明作进一步地说明，需要说明的是，实施例并不是对本发明保护范围的限制。
实施例1
本实施例提供的一种LED日光灯用复合材料，以重均分子量为30000的双酚A型聚碳酸酯树脂、二氧化钛、二苯乙烯衍生物类增白剂、质量比例为2：1的抗氧剂1076和抗氧剂168的混合物组成的抗氧剂、丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、质量比例为1：2的芳族磺酸金属盐和聚四氟乙烯的混合物组成的阻燃剂和季戊四醇硬脂酸酯为原料制备而成，以质量份数计，各原料的用量如下：
重均分子量为30000的双酚A型聚碳酸酯树脂            93；
二氧化钛                                   4；
二苯乙烯衍生物类增白剂                               0.01；
质量比例为2：1的抗氧剂1076和抗氧剂168的混合物        0.4；
丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物           2；
质量比例为1：5的芳族磺酸金属盐和聚四氟乙烯的混合物       0.3；
季戊四醇硬脂酸酯                                 0.3。
其中，二氧化钛为通过氯化法制备得到的二氧化钛，并且二氧化钛经过钛酸酯偶联剂表面处理。
其制备方法如下：
（1）填料预处理：将4份二氧化钛放入高混机中，加入钛酸酯偶联剂后高速混合，混合温度为80℃，混合时间为10分钟，其中，钛酸酯偶联剂的质量为二氧化钛的质量的2%。
（2）再往高混机中按照质量比例93:0.01:0.4:2:0.3:0.3加入已烘干的重均分子量为30000的双酚A型聚碳酸酯树脂、二苯乙烯衍生物类增白剂、质量比例为2：1的抗氧剂1076和抗氧剂168的混合物、丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、质量比例为1：2的芳族磺酸金属盐和聚四氟乙烯的混合物，以及季戊四醇硬脂酸酯，混合12分钟。
（3）将步骤（2）混合好的物料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒，制得LED日光灯用复合材料；其中，双螺杆挤出机的一区温度为235℃，二区温度为250℃，三区温度为255℃，机头温度为260℃。
实施例2
本实施例提供的一种LED日光灯用复合材料，以重均分子量为35000的双酚A型聚碳酸酯树脂、二氧化钛、二苯乙烯衍生物类增白剂、质量比例为5：1的抗氧剂1076和抗氧剂168的混合物组成的抗氧剂、乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、质量比例为1：5的芳族磺酸金属盐和聚四氟乙烯的混合物组成的阻燃剂和有机硅润滑分散剂为原料制备而成，以质量份数计，各原料的用量如下：
重均分子量为35000的双酚A型聚碳酸酯树脂            89.2；
二氧化钛                                   6；
二苯乙烯衍生物类增白剂                               0.02；
质量比例为5：1的抗氧剂1076和抗氧剂168的混合物        0.3；
乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物            3.5；
质量比例为1：5的芳族磺酸金属盐和聚四氟乙烯的混合物       0.6；
有机硅润滑分散剂                                 0.4。
其中，二氧化钛为通过硫酸法制备得到的二氧化钛，并且二氧化钛经过硅烷偶联剂表面处理。
其制备方法如下：
（1）填料预处理：将6份二氧化钛放入高混机中，加入硅烷偶联剂后高速混合，混合温度为70℃，混合时间为15分钟，其中，硅烷偶联剂的质量为二氧化钛的质量的1%。
（2）再往高混机中按照质量比例89.2:0.02:0.3:3.5:0.6:0.4加入已烘干的重均分子量为35000的双酚A型聚碳酸酯树脂、二苯乙烯衍生物类增白剂、质量比例为5：1的抗氧剂1076和抗氧剂168的混合物、乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、质量比例为1：5的芳族磺酸金属盐和聚四氟乙烯的混合物，以及有机硅润滑分散剂，混合10分钟。
（3）将步骤（2）混合好的物料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒，制得LED日光灯用复合材料；其中，双螺杆挤出机的一区温度为230℃，二区温度为240℃，三区温度为270℃，机头温度为270℃。
实施例3
本实施例提供的一种LED日光灯用复合材料，以重均分子量为26000的双酚A型聚碳酸酯树脂、二氧化钛、二苯乙烯衍生物类增白剂、质量比例为10：1的抗氧剂1076和抗氧剂168的混合物组成的抗氧剂、乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、质量比例为1：10的芳族磺酸金属盐和聚四氟乙烯的混合物组成的阻燃剂和有机硅润滑分散剂为原料制备而成，以质量份数计，各原料的用量如下：
重均分子量为26000的双酚A型聚碳酸酯树脂            82.3；
二氧化钛                                  10；
二苯乙烯衍生物类增白剂                               0.1；
质量比例为10：1的抗氧剂1076和抗氧剂168的混合物        0.2；
乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物            6；
质量比例为1：10的芳族磺酸金属盐和聚四氟乙烯的混合物       0.9；
有机硅润滑分散剂                                 0.6。
其中，二氧化钛为通过氯化法制备得到的二氧化钛，并且二氧化钛经过硅烷偶联剂表面处理。
其制备方法如下：
（1）填料预处理：将10份二氧化钛放入高混机中，加入硅烷偶联剂后高速混合，混合温度为90℃，混合时间为8分钟，其中，硅烷偶联剂的质量为二氧化钛的质量的3%。
（2）再往高混机中按照质量比例82.3:0.1:0.2:6.0:0.9:0.6加入已烘干的重均分子量为26000的双酚A型聚碳酸酯树脂、二苯乙烯衍生物类增白剂、质量比例为10：1的抗氧剂1076和抗氧剂168的混合物、乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、质量比例为1：10的芳族磺酸金属盐和聚四氟乙烯的混合物，以及有机硅润滑分散剂，混合15分钟。
（3）将步骤（2）混合好的物料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒，制得LED日光灯用复合材料；其中，双螺杆挤出机的一区温度为240℃，二区温度为240℃，三区温度为250℃，机头温度为250℃。
实施例4
本实施例提供的一种LED日光灯用复合材料，以重均分子量为40000的双酚A型聚碳酸酯树脂、超微细高光硫酸钡、二苯乙烯衍生物类增白剂、质量比例为2：1的抗氧剂1076和抗氧剂168的混合物组成的抗氧剂、丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、质量比例为1：2的芳族磺酸金属盐和聚四氟乙烯的混合物组成的阻燃剂和季戊四醇硬脂酸酯为原料制备而成，以质量份数计，各原料的用量如下：
重均分子量为40000的双酚A型聚碳酸酯树脂            80.0；
超微细高光硫酸钡                                   15；
二苯乙烯衍生物类增白剂                               0.01；
质量比例为1：1的抗氧剂1076和抗氧剂168的混合物        0.25；
丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物           3.5；
质量比例为1：1的芳族磺酸金属盐和聚四氟乙烯的混合物       0.75；
季戊四醇硬脂酸酯                                 0.5。
其中，超微细高光硫酸钡经过钛酸酯偶联剂表面处理。
其制备方法如下：
（1）填料预处理：将15份超微细高光硫酸钡放入高混机中，加入钛酸酯偶联剂后高速混合，混合温度为75℃，混合时间为13分钟，其中，钛酸酯偶联剂的质量为二氧化钛的质量的1.5%。
（2）再往高混机中按照质量比例80.0:0.01:0.25:3.5:0.75:0.5加入已烘干的重均分子量为40000的双酚A型聚碳酸酯树脂、二苯乙烯衍生物类增白剂、质量比例为1：1的抗氧剂1076和抗氧剂168的混合物、丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、质量比例为1：1的芳族磺酸金属盐和聚四氟乙烯的混合物，以及季戊四醇硬脂酸酯，混合11分钟。
（3）将步骤（2）混合好的物料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒，制得LED日光灯用复合材料；其中，双螺杆挤出机的一区温度为240℃，二区温度为255℃，三区温度为260℃，机头温度为265℃。
对比例1
除未添加荧光增白剂外，其余同实施例2，这里不再赘述。
对比例2
除未添加荧光增白剂，且填料为超微细高光硫酸钡外，其余同实施例2，这里不再赘述。
性能测试：
阻燃性按UL94标准进行测试，所得结果见表1。
反光性测试方法：将上述造粒好的复合材料和光扩散PC共挤成全塑灯管，装配成18W的T8日光灯成品，然后采用杭州远方光电信息股份有限公司的积分球YF-1000测试透光率，所得结果见表1。
遮光性测试方法：将上述造粒好的复合材料挤成全塑灯管，装配成18W的T8日光灯成品，然后采用杭州远方光电信息股份有限公司的积分球YF-1000测试透光率，所得结果见表1。
 表1：实施例1～4和对比例1~2的材料的组分及性能测试结果。
Figure 2014100031974100002DEST_PATH_IMAGE001
由表1中的结果可知，实施例1~4中加入了荧光增白剂，制成的材料和光扩散PC共挤所得的全塑LED日光灯管的透光率更高，这是由复合材料的反光性提高带来的。另外，随着二氧化钛的添加量提高，材料的反光性和遮光性都有所提高，但是材料的韧性、加工稳定性会下降，成本也会提高，综合来看，以实施例2为最佳。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种LED日光灯用复合材料，其特征在于：以聚碳酸酯（PC）树脂、填料、荧光增白剂、抗氧剂、增韧剂、阻燃剂和加工助剂为原料制备而成，以质量份数计，各原料的用量如下：
聚碳酸酯树脂                           80～93；
填料                                    4～15；
荧光增白剂                               0.01～0.1；
抗氧剂                                  0.2~0.4；
增韧剂                                   2～6；
阻燃剂                                   0.3～0.9；
加工助剂                                 0.3～0.6。
2.根据权利要求1所述的LED日光灯用复合材料，其特征在于：所述聚碳酸酯树脂为双酚A型聚碳酸酯树脂，其重均分子量为26000～40000。
3.根据权利要求1所述的LED日光灯用复合材料，其特征在于：所述填料为二氧化钛或硫酸钡，并且所述填料经过偶联剂表面处理，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂中的至少一种，所述偶联剂的质量为所述填料的质量的1～3%。
4.根据权利要求3所述的LED日光灯用复合材料，其特征在于：所述二氧化钛为通过氯化法或者硫酸法制备得到的二氧化钛，所述硫酸钡为超微细高光硫酸钡。
5.根据权利要求1所述的LED日光灯用复合材料，其特征在于：所述荧光增白剂为二苯乙烯衍生物类增白剂。
6.根据权利要求1所述的LED日光灯用复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为质量比例为（1～10）：1的抗氧剂1076和抗氧剂168的混合物。
7.根据权利要求1所述的LED日光灯用复合材料，其特征在于：所述增韧剂为丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物和/或乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物。
8.根据权利要求1所述的LED日光灯用复合材料，其特征在于：所述阻燃剂为质量比例为1：（1～10）的芳族磺酸金属盐和聚四氟乙烯的混合物。
9.根据权利要求1所述的LED日光灯用复合材料，其特征在于：所述加工助剂为季戊四醇硬脂酸酯和有机硅润滑分散剂中的至少一种。
10.根据权利要求1至9任一项所述所述的LED日光灯用复合材料，其特征在于，其制备包括如下步骤：
（1）填料预处理：将填料放入高混机中，加入偶联剂后高速混合，混合温度为70~90℃，混合时间为8~15分钟；
（2）再往高混机中加入已烘干的聚碳酸酯树脂、荧光增白剂、抗氧剂、增韧剂、阻燃剂及加工助剂，混合10~15分钟；
（3）将步骤（2）混合好的物料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒，制得LED日光灯用复合材料；其中，双螺杆挤出机的一区温度为230～240℃，二区温度为240～260℃，三区温度为250～270℃，机头温度为250～270℃。
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