CN103897189B - 一种具有核壳结构的聚硅氧烷微球及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有核壳结构的聚硅氧烷微球及其制备方法。所述聚硅氧烷微球包括核芯与包裹核芯的壳层,其中核芯和壳层的折射率差值的绝对值为0.01~0.12;所述微球的粒径为0.1~50μm,且核芯的粒径为聚硅氧烷微球粒径的20%~70%。本发明公开的聚硅氧烷微球可做为光扩散剂应用于LED照明及LCD背光源等扩散材料中,在具有高透光率特性的同时也保持较好的扩散效果。
Description
技术领域
本发明属于有机高分子化合物领域,涉及一种具有核壳结构的聚硅氧烷微球及其制备方法。
背景技术
聚倍半硅氧烷由硅原子和氧原子交替组成,并包括与硅原子相连的包括各种有机基团(如甲基、乙基、苯基等),因此是具有稳定骨架的高分子。聚倍半硅氧烷微球具有硬度高、熔点高、耐磨、滑润、憎水、难燃、无毒、无味、透明、光泽、生理惰性等特性,且结构稳定并对环境友好。所以聚倍半硅氧烷可做为塑料的添加剂,在添加到塑料之后,可具有光扩散,耐磨与增滑的效果。此外聚倍半硅氧烷还可作为塑料膜的阻断剂;也可添加到化妆品中,让化妆品具有防水、滑爽和柔焦等效果。总之,聚倍半硅氧烷微球己经成为国民经济中重要且必不可少的新型高分子材料。
目前,聚倍半硅氧烷主要为均聚倍半硅氧烷,如专利CN200810222342中提到一种制备聚有机硅倍半硅氧烷的方法,采用水解缩合的方法制备得到粒径均一的均聚倍半硅氧烷微球,专利GB2216535中提到一种制备含有不同官能团的聚倍半硅氧烷微球的方法,然而制备具有核壳结构的聚倍半硅氧烷微球的报导较少。
目前,光扩散材料有无机粒子和有机粒子,常见的无机粒子有二氧化硅、氧化钛、氧化铝等,常见的有机粒子有丙烯酸类聚合物、硅氧烷类聚合物等,无机粒子由于其不透明性,扩散效果主要由光反射产生,应用到扩散材料中,透光率不高。而有机类的丙烯酸类聚合物由于其熔点较低,因此对产品的阻燃性有影响。硅氧烷类聚合物有较好的透光性,且与扩散板基材折射率不同,使穿透过的光线发生折射的现象,因此不但使扩散板的透光率较高,也具有较好的光扩散效果。
然而,目前的硅氧烷类聚合物多为均一结构,即粒子内部的折射率为一致的,使得经过粒子中心的扩散效果不佳。
发明内容
针对上述缺陷,本发明的目的是提供性能(如光扩散性能)优异的聚硅氧烷微球。
在本发明的第一方面中,提供了一种具有核壳结构的聚硅氧烷微球,所述聚硅氧烷微球包括核芯与包裹核芯的壳层,其中,所述核芯和所述壳层的折射率差值的绝对值为0.01~0.12;所述聚硅氧烷微球的粒径为0.1~50μm,且核芯的粒径为聚硅氧烷微球粒径的20%~70%。
在另一优选例中,所述聚硅氧烷微球由核芯和包裹核芯的壳层组成。
在另一优选例中,所述微球的粒径为0.5~10μm;较佳地,为1~5μm。
在另一优选例中,所述核芯的粒径为聚硅氧烷微球粒径的50%~70%。
在另一优选例中,所述核芯的折射率为1.43~1.49,所述壳层的折射率为1.50~1.55。
在另一优选例中,所述核芯的折射率为1.47~1.49,所述壳层的折射率为1.52~1.55。
在另一优选例中,所述核芯的折射率为1.56~1.58,所述壳层的折射率为1.50~1.55。
在另一优选例中,所述核芯的折射率为1.57~1.58,所述壳层的折射率为1.52~1.55。
在另一优选例中,所述微球由如下第二方面所述的制备方法制得。
在本发明第二方面中,提供了一种具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备方法,包括步骤:
i)将0.1~15重量份的第一硅氧烷单体在100重量份的碱性水溶液中进行第一聚合反应,得到含有复数个核芯的第一反应混合物,其中所述核芯是由所述第一硅氧烷单体聚合而成,且所述第一硅氧烷单体组成含有至少一种第一硅氧烷单体;
ii)在如上所述第一反应混合物中加入0.1~30重量份的第二硅氧烷单体组成,进行第二聚合反应,在核芯的周围分别形成一壳层,得到含有复数个具有核壳结构的聚硅氧烷微球的第二反应混合物,其中所述壳层是由所述第二硅氧烷单体聚合而成,且所述第二硅氧烷单体组成含有至少一种第二硅氧烷单体,
其中所述第一硅氧烷单体与所述第二硅氧烷单体的通式分别独立为R1Si(OR4)3、R2R3Si(OR4)2、Si(OR4)4或其任意组合,其中R4为C1-6烷基,R1、R2、R3各自独立为氢、取代的或未取代的C1-6烷基、取代的或者未取代的C2-6烯基、取代的或者未取代的C2-6炔基、取代的或未取代的C6-12芳基,且所述取代基为氨基、被C1-6氨烷基所取代的氨基、被氧取代的C1-6烷氧基或C1-6烃基酰氧基;
iii)将所述第二反应混合物进行过滤与干燥的步骤,得到所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球,其中所述核芯的折射率与所述壳层的折射率之差值的绝对值为0.01~0.12,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的粒径为0.1~50μm,且所述核芯的粒径为所述聚硅氧烷微球粒径的20%~70%。
在另一优选列中,其中所述核芯的折射率为1.43~1.49,所述壳层的折射率为1.50~1.55。
在另一优选列中,其中所述核芯的折射率为1.56~1.58,所述壳层的折射率为1.50~1.55。
在另一优选列中,其中所述第一硅氧烷单体与所述第二硅氧烷单体不同。
在另一优选例中,所述的硅氧烷单体各自独立地选自下组:C6H5Si(OCH3)3(苯基三甲氧基硅烷)、CH3Si(OCH3)3(甲基三甲氧基硅烷)、甲基苯基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、甲基苯基二乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷或其组合。
在另一优选例中,所述碱性水溶液为pH值在10~12之间的碱性水溶液。
在另一优选例中,所述碱为碱金属氢氧化物或氨水。
在另一优选例中,所述步骤i)第一聚合反应的温度为40~80℃,反应时间为0.5~5小时;和/或所述步骤ii)第二聚合反应的温度为40~80℃,反应时间为1~5小时。
又一方面,本发明提供一种光扩散剂,其包括上述具有核壳结构的聚硅氧烷微球。
再一方面,本发明提供一种光扩散产品,其包括上述光扩散剂。光扩散产品例如可为光扩散膜,光扩散膏、光扩散板、灯罩、抗眩膜或减反射膜。
再一方面,本发明提供一种光扩散板,其包括上述具有核壳结构的聚硅氧烷微球,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球在所述扩散板中的含量为0.2~2重量%。
附图说明
图1为单体重量比和组合后折射率的对应关系图。
图2显示了实施例1制得的具有核壳结构的聚硅氧烷微球的粒径。
图3为实施例27、实施例28、实施例29、实施例30、对比例4、对比例5的光扩散板的透光率及半光强角关系图。
图4为实施例32、实施例33、实施例34、对比例6的光扩散板的透光率及半光强角关系图。
具体实施方式
本发明人通过长期而深入的研究,发现本发明的制备方法可通过调节微球的核芯和壳层的折射率来调节所制备的微球的透光率、扩散性(半光强角θ/2)等性能,所述方法制得的具有核壳结构的聚硅氧烷微球可同时具有优异的透光率和扩散性等多种性能,作为光扩散剂可广泛应用于LED照明及LCD背光源等扩散材料中。在此基础上,发明人完成了本发明。
术语
如本文所用,术语“C1-6烃基”是指具有1-6个碳原子的烷基、烯基或炔基等。例如C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基等。
如本文所用,术语“C1-6烷基”指具有1-6个碳原子的直链或支链烷基,例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、或类似基团。
如本文所用,术语“C2-6烯基”指具有2-6个碳原子的直链或支链的烯基,例如乙烯基、烯丙基、1-丙烯基、异丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、或类似基团。
如本文所用,术语“C2-6炔基”是指具有2-6个碳原子的直链或支链的炔基,例如乙炔基、丙炔基等。
如本文所用,术语“C6-12芳基”指单环或二环的芳族烃基,例如苯基、萘基、或类似基团。
如本文所用,术语“C1-6烷氧基”指具有1-6个碳原子的直链或支链烷氧基,例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、或类似基团。
如本文所用,术语“被氧取代的C1-6烷氧基”可指在C1-6烷氧基的任意某个位置被氧(=O)取代或两个位置被氧取代成环氧。
如本文所用,术语“C1-6氨烷基”是指氨基取代的C1-6烷基,即是指烷基的任意位置被氨基所取代。
如本文所用,术语“C1-6烃基酰氧基”是指C1-6烃基取代的酰氧基(C1-6烃基-(C=O)O-)。
如本文所用,透光率,可采用NDH2000N雾度计测得,指穿过透明或半透明体的光通量与入射光通量的百分比。
如本文所用,半光强角(θ/2),可采用HP200变角亮度计测得,指中心光强I到周围I/2之间的夹角,上述夹角越大,扩散效果越好。
硅氧烷单体
本发明所述的硅氧烷单体可各自独立地选自下组:通式R1Si(OR4)3、通式R2R3Si(OR4)2、通式Si(OR4)4或其组合;其中,R4为C1-6烷基;R1、R2、R3各自独立为氢,取代的或未取代的C1-6烷基,取代的或者未取代的C2-6烯基,取代的或者未取代的C2-6炔基,取代的或未取代的C6-12芳基;其中,所述取代基的是指被选自氨基、被C1-6氨烷基所取代的氨基、被氧取代的C1-6烷氧基或C1-6烃基酰氧基中一个或多个取代基所取代。
优选地,所述的硅氧烷单体各自独立地选自下组:C6H5Si(OCH3)3(苯基三甲氧基硅烷)、CH3Si(OCH3)3(甲基三甲氧基硅烷)、甲基苯基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、甲基苯基二乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷或其组合。
具有核壳结构的聚硅氧烷微球
本发明提供了一种具有核壳结构的聚硅氧烷微球,所述微球由核芯与包裹核芯的壳层组成,其中,核芯和壳层的折射率差的绝对值为0.01~0.12;所述微球的粒径为0.1~50μm(优选为0.5~10μm;较佳地,为1~5μm),且核芯的粒径为微球粒径的20%~70%(优选为25%~70%;较佳地,为50%~70%)。本发明的具有核壳结构的聚硅氧烷微球均为球形。
优选地,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球中,当核芯的折射率小于壳层的折射率时,核芯的折射率为1.43~1.49,壳层的折射率为1.50~1.55(较佳地,核芯的折射率为1.47~1.49,壳层的折射率为1.52~1.55),适用于折射率较高的基材如聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)等。
优选地,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球中,当核芯的折射率大于壳层的折射率时,核芯的折射率为1.56~1.58,壳层的折射率为1.50~1.55(较佳地,核芯的折射率为1.57~1.58,壳层的折射率为1.52~1.55),适用于折射率较低的基材如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。
具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备方法
本发明的具有核壳结构的聚硅氧烷微球可按照本领域的常规方法制备,也可按照如下方法制备,所述方法包括步骤:
i)首先,进行第一阶段的聚合反应,形成聚硅氧烷微球的核芯。在一定温度(如40~80℃或50~70℃)下,在100重量份碱性水溶液中,让0.1~15重量份(例如0.1~10重量份)的硅氧烷单体(如一种硅氧烷单体或多种硅氧烷单体的混合物)进行聚合反应一段时间(如0.5~5小时或0.5~2小时)后,得到含有所述聚硅氧烷微球的核芯。因此,聚硅氧烷微球的核芯是由步骤(i)中硅氧烷单体聚合而得。
ii)接着,进行第二阶段的聚合反应,形成包围在步骤i)中所得核芯的壳层。在一定温度(如40~80℃或50~70℃)下,在步骤i)的反应混合物中,滴加0.1~30重量份(例如0.1~20重量份)硅氧烷单体(如一种硅氧烷单体或含有两种硅氧烷单体的混合物),进行聚合反应一段时间(如1~5小时或1~2小时),以形成壳层包围在步骤i)所得的核芯外围。反应完成后,进行过滤、干燥,得到具有核壳结构的聚硅氧烷微球。因此,聚硅氧烷微球的壳层是由步骤ii)中硅氧烷单体聚合而得。
在另一优选例中,所述碱性水溶液是指pH值为8~12的碱性水溶液;较佳地,为10~12的碱性水溶液。在另一优选例中,所述碱可选自:碱金属氢氧化物或氨水。
所述壳核结构聚硅氧烷微球中,核芯和壳层的重量比约等于步骤i)和步骤ii)中加入的硅氧烷单体的重量比。
其中,关于步骤i)中硅氧烷单体的种类和重量比以及步骤ii)中硅氧烷单体的种类和重量比,来调整使聚硅氧烷微球中的核芯与壳层两者的重量比、两者个别折射率的大小以及两者折射率的差值可以满足所需。
例如,调节步骤i)中硅氧烷单体的种类和重量比以使得制得的核芯的折射率达到所需的值(如所述核芯的折射率为1.43~1.49或1.56~1.58);调节步骤ii)中硅氧烷单体的种类和重量比以使得制得的壳层的折射率达到所需的值(如所述壳层的折射率为1.50~1.55)。
步骤i)或步骤ii)中,硅氧烷单体可选自本发明所述硅氧烷单体中的一种或多种。
步骤i)中硅氧烷单体的种类和步骤ii)中硅氧烷单体的种类可以是相同的或不同的。但是,当所述步骤i)中硅氧烷单体的种类和步骤ii)中硅氧烷单体的种类相同时,所述步骤i)中硅氧烷单体的重量比和步骤ii)中硅氧烷单体的重量比不同,以让核芯和壳层具有不同的折射率。
一般而言,随着折射率大的单体的加入量增加,反应得到的核芯或壳层的折射率也随之增大。
在另一优选例中,在步骤i)之前还包括步骤:
(i-1)以不同的重量比A混合两个或两个以上不同的硅氧烷单体后制成微球,并测试所述聚硅氧烷微球的折射率B;
(i-2)制备所述重量比A和折射率B的标准曲线;
(i-3)参照步骤(i-2)得到的标准曲线,选择步骤i)中硅氧烷单体的种类和重量比和步骤ii)中硅氧烷单体的种类和重量比,满足以下条件:步骤i)中所述的硅氧烷单体聚合得到的核芯和步骤ii)中所述的硅氧烷单体聚合得到的壳层的折射率差的绝对值为0.01~0.12。
在另一优选例中,步骤(i-3)中,参照步骤(i-2)得到的标准曲线,选择步骤i)中硅氧烷单体的种类和重量比和步骤ii)中硅氧烷单体的种类和重量比,满足以下条件:
(a)步骤i)中所述的硅氧烷单体聚合得到的核芯的折射率为1.43~1.49,且步骤ii)中所述的硅氧烷单体聚合得到的层的折射率为1.50~1.55;
(b)步骤i)中所述的硅氧烷单体聚合得到的核芯的折射率为1.56~1.58,且步骤ii)中所述的硅氧烷单体聚合得到的壳层的折射率为1.50~1.55。
以甲基三甲氧基硅氧烷及苯基三甲基硅氧烷为例,说明具体的调节折射率方法。苯基三甲氧基硅烷微球的折射率为1.58,甲基三甲氧基硅烷微球的折射率为1.43。例如,将18.9g苯基三甲氧基硅烷与8.1g甲基三甲氧基硅烷聚合混合后(重量比为2.3:1),测得折射率为1.55。再例如,将2.7g苯基三甲氧基硅烷加5.3g甲基三甲氧基硅烷聚合后(重量比为0.51:1),测定的折射率为1.49。因此,可通过曲线拟合重量比与折射率的关系,再根据得到的曲线以及所得的共聚产物折射率来决定不同单体的投料比。
不同单体组合的重量比和折射率的关系不同,因此需根据模拟的曲线以及所得到到共聚产物折射率来决定不同单体的投料比。
在制备具有核壳结构的聚硅氧烷微球时,在i)或者ii)步骤时,如果单独使用C6H5Si(OCH3)3单体,由于苯环的空间位阻较大,反应速率会较慢慢,可加入少量的CH3Si(OCH3)3单体。根据一些实施列CH3Si(OCH3)3单体/总硅氧烷单体的重量分数不超过8%,对折射率影响较小。
应用
本发明的具有核壳结构的聚硅氧烷微球中,核芯的折射率与壳层的折射率存在差异,光线在穿过靠近微球中心的位置发生多次折射,使得透过微球中心的光线得到有效扩散。相对于目前折射率均一的聚硅氧烷微球而言,本发明的具有核壳结构的聚硅氧烷微球的光扩散性能显着提高。本发明的具有核壳结构的聚硅氧烷微球可制成光扩散剂,用于光扩散膜,光扩散膏、光扩散板、灯罩、抗眩膜、减反射膜等产品上。
例如,本发明的具有核壳结构的聚硅氧烷微球可用于光扩散板,按所述光扩散板的总重量计算,包含0.2~2重量%的本发明的具有核壳结构的聚硅氧烷微球。
在另一优选例中,所述光扩散板为PC或PS光扩散板或PMMA光扩散板。
优选地,当所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球应用于PC或PS光扩散板时,按所述光扩散板的总重量计算,包含0.2~2重量%的具有核壳结构的聚硅氧烷微球;较佳地,所述微球的核芯的折射率为1.43~1.49,所述微球的壳层的折射率为1.50~1.55;更佳地,所述微球的核芯的折射率为1.46~1.49,所述微球的壳层的折射率为1.52~1.55。
优选地,当所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球应用于PMMA光扩散板时,按所述光扩散板的总重量计算,包含0.2~2重量%的具有核壳结构的聚硅氧烷微球;较佳地,所述微球的核芯的折射率为1.56~1.58,所述微球的壳层的折射率为1.50~1.55;更佳地,所述微球的核芯的折射率为1.57~1.58,所述微球的壳层的折射率为1.52~1.55。
本发明主要的有益效果是:
1.提供了一种具有核壳结构的聚硅氧烷微球,其具有良好的球形,微米级的粒径且分布窄,性能多样且性能可调节等优点。与现有的微球相比,本发明的微球性能均显着提高,例如应用在光扩散板上,可兼顾光扩散板的透光率及扩散性;
2.提供了一种具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备方法,所述方法简单,生产周期短,经济成本低,适合工业化生产。
下面结合具体实施,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件,或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明,否则百分比和份数按重量计算。
折射率:采用阿贝折射仪(型号:2WE)分别测试其折射率,
粒径:采用激光粒度仪(Bettersize2000)进行测试。
折射率曲线的制备
取300g水,加热到80℃,加甲基三甲氧基硅烷20g,搅拌下加入2mol/LNaOH溶液,将PH值调为11,反应1h,得到折射率为1.43的微球。
取300g水,加热到80℃,加苯基三甲氧基硅烷20g,搅拌下加入2mol/LNaOH溶液,将PH值调为11,反应1h,得到折射率为1.58的微球。
取300g水,加热到80℃,加入18.9g苯基三甲氧基硅烷和8.1g甲基三甲氧基硅烷拌下加入2mol/L NaOH溶液,将PH值调为11,反应1h,聚合后,到折射率为1.55的微球,此时苯基三甲氧基硅烷/甲基三甲氧基硅烷的重量比为2.3:1。
取300g水,加热到80℃,加入2.7g苯基三甲氧基硅烷和5.3g甲基三甲氧基硅烷搅拌下加入2mol/L NaOH溶液,将PH值调为11,反应1h,聚合后,到折射率为1.49的微球,此时苯基三甲氧基硅烷/甲基三甲氧基硅烷的重量比为0.51:1。
依照上述方式,依次加入不同重量比的苯基三甲氧基硅烷,甲基三甲氧基硅烷,测定折射率。
以苯基三甲氧基硅烷/甲基三甲氧基硅烷的重量比为X轴,折射率为Y轴,依次画出散布点,并对散布点进行拟合作出标准曲线,如图1所示。
同理,可根据所述方法,制备任意单体组合的重量比与折射率的标准曲线。
根据所述标准曲线以及所要选择的折射率,可选择不同的种类和重量比的单体组合用于如下实施例。
具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
实施例1核折射率为1.43,壳折射率为1.55具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
取300g水,加热到65℃,加入14g甲基三甲氧基硅烷,搅拌下加入0.5mol/LNaOH溶液,将PH值调为9.6,反应1h,得到含有1.4μm微球的反应混合物。
搅拌下,再在上述反应混合物中缓慢滴加18.9g苯基三甲氧基硅烷与8.1g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,反应2h,减压过滤,用去离子水洗涤后,于300℃烘箱内烘干2h,得到平均粒径为2μm的具有核壳结构的聚硅氧烷微球。粒径分布图如图2所示。
经折射率鉴定,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的核折射率为1.43,壳折射率为1.55。
实施例2核折射率为1.49,壳折射率为1.52具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
取300g水,加热到80℃,加入2.7g苯基三甲氧基硅烷与5.3g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,搅拌下加入0.5mol/L NaOH溶液,将PH值调为10.9,反应0.5h,得到含有0.25μm微球的反应混合物。
搅拌下,再在上述反应混合物中缓慢滴加28.5g苯基三甲氧基硅烷与28.5g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,反应2h,减压过滤,用去离子水洗涤后,直接于300℃烘箱内烘干2h,得到平均粒径为0.5μm的具有核壳结构的聚硅氧烷微球。
经鉴定,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的核折射率为1.49,壳折射率为1.52。
实施例3核折射率为1.45,壳折射率为1.50具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
取300g水,加热到70℃,加入1g苯基三甲氧基硅烷与7g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,搅拌下加入1mol/L NaOH溶液,将PH值调为9,反应1h,得到含有2μm微球的反应混合物。
搅拌下,再在上述反应混合物中缓慢滴加23.2g苯基三甲氧基硅烷与34.8g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,反应2h,减压过滤,用去离子水洗涤后,直接于300℃烘箱内烘干2h,得到平均粒径为4μm的具有核壳结构的聚硅氧烷微球。
经检测,所述核壳结构聚硅氧烷的微球的核折射率为1.45,壳折射率为1.50。
实施例4核折射率为1.49,壳折射率为1.50具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
取300g水,加热到50℃,加入6g苯基三甲氧基硅烷与12g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,搅拌下加入2mol/L NaOH溶液,将PH值调为8.5,反应1h,得到含有平均粒径为7μm微球的反应混合物。
搅拌下,再在上述反应混合物中缓慢滴加13.6g苯基三甲氧基硅烷与20.4g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,反应2h,减压过滤,用去离子水洗涤后,直接于300℃烘箱内烘干2h,得到平均粒径为10μm的具有核壳结构的聚硅氧烷微球。
经鉴定,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的核折射率为1.49,壳折射率为1.50。
实施例5核折射率为1.47,壳折射率为1.53具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
取300g水,加热到80℃,加入1.2g苯基三甲氧基硅烷与3.8g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,搅拌下加入0.5mol/L NaOH溶液,将PH值调为10.2,反应0.5h,得到含有平均粒径为0.4μm微球的反应混合物。
搅拌下,再在上述反应混合物中缓慢滴加23.3g苯基三甲氧基硅烷与17.7g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,反应2h,减压过滤,用去离子水洗涤后,直接于300℃烘箱内烘干2h,得到平均粒径为2μm的具有核壳结构的聚硅氧烷微球聚硅氧烷微球。
经鉴定,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的核折射率为1.47,壳折射率为1.53。
实施例6核折射率为1.48,壳折射率为1.54具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
取300g水,加热到70℃,加入2.52g苯基三甲氧基硅烷与5.2g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,搅拌下加入0.5mol/L NaOH溶液,将PH值调为9.4,反应0.5h,得到含有平均粒径为1.1μm微球的反应混合物。
搅拌下,再在上述反应混合物中缓慢滴加22.2g苯基三甲氧基硅烷与12.8g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,反应2h,减压过滤,用去离子水洗涤后,直接于300℃烘箱内烘干2h,得到平均粒径为2μm的具有核壳结构的聚硅氧烷微球聚硅氧烷微球。
经鉴定,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的核折射率为1.48,壳折射率为1.54。
实施例7核折射率为1.58,壳折射率为1.50具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
取300g水,加热到80℃,加入4.6g苯基三甲氧基硅烷与0.4g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,搅拌下加入2mol/L NaOH溶液,将PH值调为10.4,反应0.5h,得到含有平均粒径0.4μm微球的溶液。
搅拌下,再在上述反应混合物中缓慢滴加16.8g苯基三甲氧基硅烷与25.2g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,反应2h,减压过滤,用去离子水洗涤后,直接于300℃烘箱内烘干2h,得到平均粒径为2μm的具有核壳结构的聚硅氧烷微球。
经鉴定,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的核折射率为1.58,壳折射率为1.50。
实施例8核折射率为1.58,壳折射率为1.52具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
取300g水,加热到65℃,加入7.5g苯基三甲氧基硅烷与0.5g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,搅拌下加入0.5mol/L NaOH溶液,将PH值调为9.2,反应0.5h,得到含有平均粒径为2μm微球的反应混合物。
搅拌下,再在上述反应混合物中缓慢滴加30g苯基三甲氧基硅烷与30g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,反应2h,减压过滤,用去离子水洗涤后,直接于300℃烘箱内烘干2h,得到平均粒径为4μm的具有核壳结构的聚硅氧烷微球。
经鉴定,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的核折射率为1.58,壳折射率为1.52。
实施例9核折射率为1.57,壳折射率为1.55具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
取300g水,加热到80℃,加入20.8g苯基三甲氧基硅烷与3.2g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,搅拌下加入2mol/L NaOH溶液,将PH值调为11.1,反应1h,得到含有平均粒径为0.3μm微球的反应混合物。
搅拌下,再在上述反应混合物中缓慢滴加35.7g苯基三甲氧基硅烷与15.3g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,反应2h,减压过滤,用去离子水洗涤后,直接于300℃烘箱内烘干2h,得到平均粒径为0.5μm的具有核壳结构的聚硅氧烷微球。
经鉴定,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的核折射率为1.57,壳折射率为1.55。
实施例10核折射率为1.56,壳折射率为1.53具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
取300g水,加热到65℃,加入11.2g苯基三甲氧基硅烷与2.8g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,搅拌下加入0.5mol/L NaOH溶液,将PH值调为9.6,反应1h,得到含有平均粒径为1.4μm微球的反应混合物。
搅拌下,再在上述反应混合物中缓慢滴加15.9g苯基三甲氧基硅烷与12.1g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,反应2h,减压过滤,用去离子水洗涤后,直接于300℃烘箱内烘干2h,得到平均粒径为2μm的具有核壳结构的聚硅氧烷微球。
经鉴定,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的核折射率为1.56,壳折射率为1.53。
实施例11核折射率为1.58,壳折射率为1.53具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
取300g水,加热到65℃,加入2.76g苯基三甲氧基硅烷与0.23g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,搅拌下加入0.5mol/L NaOH溶液,将PH值调为8.9,反应0.5h,得到含有平均粒径为1.5μm微球的反应混合物。
搅拌下,再在上述反应混合物中缓慢滴加36.2g苯基三甲氧基硅烷与27.8g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,反应2h,减压过滤,用去离子水洗涤后,直接于300℃烘箱内烘干2h,得到平均粒径为5μm的具有核壳结构的聚硅氧烷微球。
经鉴定,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的核折射率为1.58,壳折射率为1.53。
实施例12核折射率为1.56,壳折射率为1.55具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
取300g水,加热到50℃,加入8.8g苯基三甲氧基硅烷与2.2g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,搅拌下加入0.5mol/L NaOH溶液,将PH值调为8.4,反应0.5h,得到含有平均粒径为6μm微球的反应混合物。
搅拌下,再在上述反应混合物中缓慢滴加28.7g苯基三甲氧基硅烷与12.3g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,反应2h,减压过滤,用去离子水洗涤后,直接于300℃烘箱内烘干2h,得到平均粒径为10μm的具有核壳结构的聚硅氧烷微球。
经鉴定,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的核折射率为1.56,壳折射率为1.55。
实施例13核折射率为1.49,壳折射率为1.50具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
取300g水,加热到80℃,加入1.3g苯基三甲氧基硅烷与2.7g乙烯基三乙氧基硅烷的混合溶液,搅拌下加入2mol/L NaOH溶液,将PH值调为10.3,反应0.5h,得到含有平均粒径0.25μm微球的反应混合物。
搅拌下,再在上述反应混合物中缓慢滴加11.2g苯基三甲氧基硅烷与16.8g乙烯基三乙氧基硅烷的混合溶液,反应2h,减压过滤,用去离子水洗涤后,直接于300℃烘箱内烘干2h,得到平均粒径为0.5μm的具有核壳结构的聚硅氧烷微球。
经鉴定,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的核折射率为1.49,壳折射率为1.50。
实施例14核折射率为1.47,壳折射率为1.53具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
取300g水,加热到70℃,加入1.6g苯基三甲氧基硅烷与5.4g二甲基二甲氧基硅烷的混合溶液,搅拌下加入1mol/L NaOH溶液,将PH值调为9.3,反应1h,得到含有平均粒径1.1μm微球的反应混合物。
搅拌下,再在上述反应混合物中缓慢滴加19.3g苯基三甲氧基硅烷与14.7g二甲基二甲氧基硅烷的混合溶液,反应2h,减压过滤,用去离子水洗涤后,直接于300℃烘箱内烘干2h,得到平均粒径为2μm的具有核壳结构的聚硅氧烷微球。
经鉴定,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的核折射率为1.47,壳折射率为1.53。
实施例15核折射率为1.48,壳折射率为1.50具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
取300g水,加热到75℃,加入0.5g苯基三甲氧基硅烷与2gγ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的混合溶液,搅拌下加入2mol/L NaOH溶液,将PH值调为9.8,反应1h,得到含有平均粒径0.7μm微球的反应混合物。
搅拌下,再在上述反应混合物中缓慢滴加19g苯基三甲氧基硅烷与22gγ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的混合溶液,反应2h,减压过滤,用去离子水洗涤后,直接于300℃烘箱内烘干2h,得到平均粒径为2μm的具有核壳结构的聚硅氧烷微球。
经鉴定,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的核折射率为1.48,壳折射率为1.50。
实施例16核折射率为1.49,壳折射率为1.53具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
取300g水,加热到80℃,加入8.8g苯基三甲氧基硅烷与11.2gγ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的混合溶液,搅拌下加入0.5mol/L NaOH溶液,将PH值调为11.5,反应0.5h,得到含有平均粒径0.35μm微球的反应混合物。
搅拌下,再在上述反应混合物中缓慢滴加21.8g苯基三甲氧基硅烷与22.2gγ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的混合溶液,反应2h,减压过滤,用去离子水洗涤后,直接于300℃烘箱内烘干2h,得到平均粒径为0.5μm的具有核壳结构的聚硅氧烷微球。
经鉴定,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的核折射率为1.49,壳折射率为1.53。
实施例17核折射率为1.58,壳折射率为1.53具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
取300g水,加热到40℃,加入4.6g甲基苯基二甲氧基硅烷与0.4g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,搅拌下加入0.5mol/L NaOH溶液,将PH值调为9.6,反应0.5h,得到含有平均粒径1.25μm微球的反应混合物。
搅拌下,再在上述反应混合物中缓慢滴加18g甲基苯基二甲氧基硅烷与14g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,反应2h,减压过滤,用去离子水洗涤后,直接于300℃烘箱内2h烘干,得到平均粒径为5μm的具有核壳结构的聚硅氧烷微球。
经鉴定,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的核折射率为1.58,壳折射率为1.53。
实施例18核折射率为1.58,壳折射率为1.50具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
取300g水,加热到75℃,加入7.5g苯基三甲氧基硅烷与0.5g氨丙基三甲氧基硅烷的混合溶液,搅拌下加入2mol/L NaOH溶液,将PH值调为10.8,反应0.5h,得到含有平均粒径0.55μm微球的反应混合物。
搅拌下,再在上述反应混合物中缓慢滴加17.2g苯基三甲氧基硅烷与25.8g氨丙基三甲氧基硅烷的混合溶液,反应2h,减压过滤,用去离子水洗涤后,直接于300℃烘箱内2h烘干,得到平均粒径为1μm的具有核壳结构的聚硅氧烷微球。
经鉴定,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的核折射率为1.58,壳折射率为1.50。
实施例19核折射率为1.47,壳折射率为1.53具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
取300g水,加热到55℃,加入3.2g苯基三甲氧基硅烷与14.8g四乙氧基硅烷的混合溶液,搅拌下加入0.5mol/L NaOH溶液,将PH值调为8.5,反应0.5h,得到含有平均粒径7μm微球的反应混合物。
搅拌下,再在上述反应混合物中缓慢滴加17.2g苯基三甲氧基硅烷与16.8g乙烯基三甲氧基的混合溶液,反应2h,减压过滤,用去离子水洗涤后,直接于300℃烘箱内2h烘干,得到平均粒径为10μm的具有核壳结构的聚硅氧烷微球。
经鉴定,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的核折射率为1.47,壳折射率为1.53。
实施例20核折射率为1.48,壳折射率为1.50具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
取300g水,加热到60℃,加入1.2g二苯基二甲氧基硅烷与6.8g四乙氧基硅烷的混合溶液,搅拌下加入0.5mol/L NaOH溶液,将PH值调为8.7,反应1h,得到含有平均粒径2.5μm微球的反应混合物。
搅拌下,再在上述反应混合物中缓慢滴加8.8g二苯基二甲氧基硅烷与48.2g四乙基硅氧烷的混合溶液,反应2h,减压过滤,用去离子水洗涤后,直接于300℃烘箱内2h烘干,得到平均粒径为5μm的具有核壳结构的聚硅氧烷微球。
经鉴定,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的核折射率为1.48,壳折射率为1.50。
实施例21核折射率为1.49,壳折射率为1.53具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
取300g水,加热到65℃,加入1.2g甲基苯基二甲氧基硅烷与3.8g四乙基硅氧烷的混合溶液,搅拌下加入0.5mol/L NaOH溶液,将PH值调为9.2,反应1h,得到含有平均粒径1μm微球的反应混合物。
搅拌下,再在上述反应混合物中缓慢滴加18.2g甲基苯基二甲氧基硅烷17.8g四乙基硅氧烷的混合溶液,反应2h,减压过滤,用去离子水洗涤后,直接于300℃烘箱内2h烘干,得到平均粒径为2μm的具有核壳结构的聚硅氧烷微球。
经鉴定,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的核折射率为1.49,壳折射率为1.53。
实施例22核折射率为1.47,壳折射率为1.52具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
取300g水,加热到80℃,加入2g N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷与5g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,搅拌下加入0.5mol/L NaOH溶液,将PH值调为10.7,反应0.5h,得到含有平均粒径0.5μm微球的反应混合物。
搅拌下,再在上述反应混合物中缓慢滴加24.5g N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷与20.5g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,反应2h,减压过滤,用去离子水洗涤后,直接于300℃烘箱内2h烘干,得到平均粒径为1μm的具有核壳结构的聚硅氧烷微球。
经鉴定,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的核折射率为1.47,壳折射率为1.52。
实施例23核折射率为1.48,壳折射率为1.56具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
取300g水,加热到75℃,加入1.3g甲基苯基二乙氧基硅烷与3.7g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,搅拌下加入0.5mol/L NaOH溶液,将PH值调为9.3,反应0.5h,得到含有平均粒径为0.9μm微球的反应混合物。
搅拌下,再在上述反应混合物中缓慢滴加30.4g甲基苯基二乙氧基硅烷与7.6g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,反应2h,减压过滤,用去离子水洗涤后,直接于300℃烘箱内2h烘干,得到平均粒径为2μm的具有核壳结构的聚硅氧烷微球。
经鉴定,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的核折射率为1.48,壳折射率为1.56。
实施例24核折射率为1.57,壳折射率为1.52具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备(三种单体的硅氧烷)
取300g水,加热到65℃,加入5.5g苯基三甲氧基硅烷、1g甲基三甲氧基硅烷与1.5g甲基苯基二甲氧基硅烷的混合溶液,搅拌下加入0.5mol/L NaOH溶液,将PH值调为9.2,反应1h,得到含有平均粒径2μm微球的反应混合物。
搅拌下,再在上述反应混合物中缓慢滴加30g苯基三甲氧基硅烷与30g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,反应2h,减压过滤,用去离子水洗涤后,直接于300℃烘箱内2h烘干,得到平均粒径为4μm的具有核壳结构的聚硅氧烷微球。
经鉴定,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的核折射率为1.57,壳折射率为1.52。
实施例25核折射率为1.58,壳折射率为1.53具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
取300g水,加热到65℃,加入2.5g苯基三氧基硅烷与0.5g甲基三甲氧基硅烷的混合溶液,搅拌下加入0.5mol/L NaOH溶液,将PH值调为8.9,反应0.5h,得到含有1.5μm微球的反应混合物。
搅拌下,再在上述反应混合物中缓慢滴加22.5g苯基三甲氧基硅烷、29.5g甲基三甲氧基硅烷与12g苯基甲基二甲氧基硅烷的混合溶液,反应2h,减压过滤,用去离子水洗涤后,直接于300℃烘箱内2h烘干,得到平均粒径为5μm的具有核壳结构的聚硅氧烷微球。
经鉴定,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的核折射率为1.58,壳折射率为1.53。
实施例26核折射率为1.57,壳折射率为1.55具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
取300g水,加热到80℃,加入7g苯基三甲氧基硅烷、4g甲基三甲氧基硅烷与3g苯基甲基二甲氧基硅烷的混合溶液,搅拌下加入0.5mol/L NaOH溶液,将PH值调为11.1,反应0.5h,得到含有0.3μm微球的反应混合物。
搅拌下,再在上述反应混合物中缓慢滴加25.5g苯基三甲氧基硅烷、18.5g甲基三甲氧基硅烷与7g苯基甲基二甲氧基硅烷的混合溶液,反应2h,减压过滤,用去离子水洗涤后,直接于300℃烘箱内2h烘干,得到平均粒径为0.5μm的具有核壳结构的聚硅氧烷微球。
经鉴定,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的核折射率为1.57,壳折射率为1.55。
对比例1核折射率为1.43,壳折射率为1.58具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
在5L的圆底烧瓶中置入3672g水和28%的氨水86g,pH值为11.6,在20℃下恒温,搅拌速率为150rpm机械搅拌下,100min滴加完87g甲基三甲氧基硅烷。
然后滴加655g苯基三甲氧基硅烷至上述混合物中,80min滴加完成,恒温反应60min。再将温度升到60℃,反应60min。接着,减压过滤得到含水率为30%的滤饼,在105℃烘箱中烘干,用球磨机将其分散得到粒径为2.0μm充分分散的微球。
经鉴定,该微球核的折射率为1.43,壳的折射率为1.58,核芯粒径占微球总粒径的47%。
对比例2核折射率为1.43,壳折射率为1.47具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
在5L的圆底烧瓶中置入3672g水和28%的氨水86g,pH值为11.6,在20℃下恒温,搅拌速率为150rpm机械搅拌下,100min滴加完385g甲基三甲氧基硅烷。
然后滴加262g甲基三甲氧基硅烷和95g苯基三甲氧基硅烷混合溶液至上述混合物中,80min滴加完成,恒温反应60min。然后将温度升到60℃,反应60min,再减压过滤得到含水率为30%的滤饼,在105℃烘箱中烘干,再用球磨机将其分散得到粒径为2.0μm充分分散的微球。
经鉴定,该微球核的折射率为1.43,壳的折射率为1.47,核芯粒径占微球总粒径的80%。
对比例3核折射率为1.58,壳折射率为1.43具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备
在5L的圆底烧瓶中置入3672g水和28%的氨水86g,pH值为11.6,在20℃下恒温,搅拌速率为150rpm机械搅拌下,100min滴加完339g苯基三甲氧基硅烷。
然后滴加403g甲基三甲氧基硅烷至上述混合物中,80min滴加完成,恒温反应60min。接着将温度升到60℃,反应60min,再减压过滤得到含水率为30%的滤饼。在105℃烘箱中烘干,用球磨机将其分散得到粒径为4.0μm充分分散的微球。
具有核壳结构的聚硅氧烷微球应用于光扩散板
实施例27添加实施例1制备的具有核壳结构的聚硅氧烷微球的光扩散板
在200℃下将PC干燥12h,然后将实施例1制备的具有核壳结构的聚硅氧烷微球分别按所用材料总重量的0.2wt%、0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%、2wt%添加到PC中进行预混,将混合好的原料用双螺杆挤出机在280℃下进行挤出造粒,再次烘干后在280℃下注塑,从而制备得到光扩散板,依次分别记为光扩散板1A、1B、1C、1D、1E。
实施例28添加实施例3制备的具有核壳结构的聚硅氧烷微球的光扩散板
在200℃下将PC干燥12h,然后将实施例3制备的具有核壳结构的聚硅氧烷微球分别按所用材料总重量的0.2wt%、0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%、2wt%添加到PC中进行预混,将混合好的原料用双螺杆挤出机在280℃下进行挤出造粒,再次烘干后在280℃下注塑,从而制备得到光扩散板,依次分别记为光扩散板2A、2B、2C、2D、2E。
实施例29添加实施例5制备的具有核壳结构的聚硅氧烷微球的光扩散板
在200℃下将PC干燥12h,然后将实施例5制备的具有核壳结构的聚硅氧烷微球分别按所用材料总重量的0.2wt%、0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%、2wt%添加到PC中进行预混,将混合好的原料用双螺杆挤出机在280℃下进行挤出造粒,再次烘干后在280℃下注塑,从而制备得到光扩散板,依次分别记为光扩散板3A、3B、3C、3D、3E。
实施例30添加实施例6制备的具有核壳结构的聚硅氧烷微球的光扩散板
在200℃下将PC干燥12h,然后将实施例6制备的具有核壳结构的聚硅氧烷微球分别按所用材料总重量的0.2wt%、0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%、2wt%添加到PC中进行预混,将混合好的原料用双螺杆挤出机在280℃下进行挤出造粒,再次烘干后在280℃下注塑,从而制备得到光扩散板,依次分别记为光扩散板4A、4B、4C、4D、4E。
对比例4添加对比例1制备的具有核壳结构的聚硅氧烷微球的光扩散板
制备方法同实施例27,不同的是采用对比例1制备的微球代替实施例1制备的具有核壳结构的聚硅氧烷微球,制得光扩散板,分别记为光扩散板5A、5B、5C、5D、5E。
对比例5添加对比例2制备的具有核壳结构的聚硅氧烷微球的光扩散板
制备方法同实施例27,不同的是采用对比例2制备的聚甲基倍半硅氧烷微球代替实施例1制备的具有核壳结构的聚硅氧烷微球,制得光扩散板,分别记为光扩散板6A、6B、6C、6D、6E。
实施例31光扩散板性能测试
透光率测试采用NDH2000N雾度计(购自日本电色工业株式会社),测试方法采用ISO14782。
半光强角(θ/2)采用HP200变角亮度计测得。
分别测试实施例27、实施例28、实施例29、实施例30、对比例4、对比例5制得的光扩散板的半光强角及透光率,结果如图3和表1所示。
表1PC光扩散板的雾度及透光率
从表1及图3中可以看出:添加本发明的具有核壳结构的聚硅氧烷微球的PC光扩散板和对比例的PC光扩散板均呈现出:随微球的添加量增加,透光率有所下降,半光强角增加。
但是与对比例相比,当微球添加量相同时,本发明的光扩散板,具有更高的透光率与半光强角,因此,可通过控制本发明微球的添加量来获得透光率和半光强角俱佳的光扩散板。
实施例32添加实施例7制备的具有核壳结构的聚硅氧烷微球的光扩散板
在200℃下将PMMA干燥12h,然后将实施例7制备的具有核壳结构的聚硅氧烷微球按所用材料总重量的0.2wt%、0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%、2.0wt%添加到PMMA中进行预混,将混合好的原料用双螺杆挤出机在260℃下进行挤出造粒,再次烘干后在260℃下注塑,制备得到光扩散板,分别记为光扩散板7A、7B、7C、7D、7E。
实施例33添加实施例8制备的具有核壳结构的聚硅氧烷微球的光扩散板
在200℃下将PMMA干燥12h,然后将实施例8制备的具有核壳结构的聚硅氧烷微球按所用材料总重量的0.2wt%、0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%、2.0wt%添加到PMMA中进行预混,将混合好的原料用双螺杆挤出机在260℃下进行挤出造粒,再次烘干后在260℃下注塑,制备得到光扩散板,分别记为光扩散板8A、8B、8C、8D、8E。
实施例34添加实施例9制备的具有核壳结构的聚硅氧烷微球的光扩散板
在200℃下将PMMA干燥12h,然后将实施例10制备的具有核壳结构的聚硅氧烷微球按所用材料总重量的0.2wt%、0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%、2.0wt%添加到PMMA中进行预混,将混合好的原料用双螺杆挤出机在260℃下进行挤出造粒,再次烘干后在260℃下注塑,制备得到光扩散板,分别记为光扩散板9A、9B、9C、9D、9E。
对比例6添加对比例3制备的具有核壳结构的聚硅氧烷微球的光扩散板
制备方法同实施例32,不同的是采用对比例3制备的具有核壳结构的聚硅氧烷微球代替实施例7制备的具有核壳结构的聚硅氧烷微球,制得光扩散板,分别记为光扩散板10A、10B、10C、10D、10E。
实施例35光扩散板性能测试
按照实施例31所述的方法,分别测试实施例32、实施例33、实施例34、对比例6制得的光扩散板的透光率及半光强角。测试结果如图4和表2所示。
表2PMMA光扩散板的雾度及透光率
从表2及图4中可以看出:添加本发明的具有核壳结构的聚硅氧烷微球的PMMA光扩散板和对比例的PMMA光扩散板均呈现出:随微球的添加量增加,透光率有所下降,半光强角增加。
但是与对比例相比,当微球添加量相同时,本发明的光扩散板,具有更高的透光率与半光强角,因此,可通过控制本发明微球的添加量来获得透光率和半光强角俱佳的光扩散板。
综上所述,可通过控制本发明微球的添加量来获得透光率和半光强角俱佳的光扩散板。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考,就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解,在阅读了本发明的上述讲授内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (18)
1.一种具有核壳结构的聚硅氧烷微球,其特征在于,所述微球包括核芯与包裹核芯的壳层,其中,所述核芯和所述壳层的折射率差值的绝对值为0.01~0.12;所述聚硅氧烷微球的粒径为0.1~50μm,且所述核芯的粒径为所述聚硅氧烷微球粒径的20%~70%;
且组成所述核芯和壳层的硅氧烷单体各自独立地选自下组:通式R1Si(OR4)3、通式R2R3Si(OR4)2、通式Si(OR4)4或其组合;其中,R4为C1-6烷基;R1、R2、R3各自独立为氢,取代的或未取代的C1-6烷基,取代的或者未取代的C2-6烯基,取代的或者未取代的C2-6炔基,取代的或未取代的C6-12芳基;其中,所述取代基的是指被选自氨基、被C1-6氨烷基所取代的氨基、被氧取代的C1-6烷氧基或C1-6烃基酰氧基中一个或多个取代基所取代。
2.如权利要求1所述的聚硅氧烷微球,其特征在于,所述核芯的粒径为所述聚硅氧烷微球粒径的50%~70%。
3.如权利要求1所述的聚硅氧烷微球,其特征在于,所述核芯的折射率为1.43~1.49,所述壳层的折射率为1.50~1.55。
4.如权利要求1或3所述的聚硅氧烷微球,其特征在于,所述核芯的折射率为1.47~1.49,所述壳层的折射率为1.52~1.55。
5.如权利要求1所述的聚硅氧烷微球,其特征在于,所述核芯的折射率为1.56~1.58,所述壳层的折射率为1.50~1.55。
6.如权利要求1或5所述的聚硅氧烷微球,其特征在于,所述核芯的折射率为1.57~1.58,所述壳层的折射率为1.52~1.55。
7.一种具有核壳结构的聚硅氧烷微球的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
i)将0.1~15重量份的第一硅氧烷单体在100重量份的碱性水溶液中进行第一聚合反应,得到含有复数个核芯的第一反应混合物,其中所述核芯是由所述第一硅氧烷单体聚合而成,且所述第一硅氧烷单体组成含有至少一种第一硅氧烷单体;
ii)在如上所述第一反应混合物中加入0.1~30重量份的第二硅氧烷单体组成,进行第二聚合反应,在核芯的周围分别形成一壳层,得到含有复数个具有核壳结构的聚硅氧烷微球的第二反应混合物,其中所述壳层是由所述第二硅氧烷单体聚合而成,且所述第二硅氧烷单体组成含有至少一种第二硅氧烷单体,
其中所述第一硅氧烷单体与所述第二硅氧烷单体的通式分别独立为R1Si(OR4)3、R2R3Si(OR4)2、Si(OR4)4或其任意组合,其中R4为C1-6烷基,R1、R2、R3各自独立为氢、取代的或未取代的C1-6烷基、取代的或者未取代的C2-6烯基、取代的或者未取代的C2-6炔基、取代的或未取代的C6-12芳基,且所述取代基为氨基、被C1-6氨烷基所取代的氨基、被氧取代的C1-6烷氧基或C1-6烃基酰氧基;
iii)将所述第二反应混合物进行过滤与干燥的步骤,得到所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球,其中所述核芯的折射率与所述壳层的折射率之差值的绝对值为0.01~0.12,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球的粒径为0.1~50μm,且所述核芯的粒径为所述聚硅氧烷微球粒径的20%~70%。
8.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述核芯的折射率为1.43~1.49,所述壳层的折射率为1.50~1.55。
9.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述核芯的折射率为1.56~1.58,所述壳层的折射率为1.50~1.55。
10.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述第一硅氧烷单体与所述第二硅氧烷单体不同。
11.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述第一硅氧烷单体与所述第二硅氧烷单体分别独立为苯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、甲基苯基二乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷或其任意组合。
12.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述碱性水溶液的pH值为10~12。
13.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述碱性水溶液为碱金属氢氧化物水溶液或氨水。
14.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述第一聚合反应的温度为40~80℃,反应时间为0.5~5小时;和/或所述第二聚合反应的温度为40~80℃,反应时间为1~5小时。
15.一种光扩散剂,其特征在于,包括如权利要求1-6任一项所述的具有核壳结构的聚硅氧烷微球。
16.一种光扩散产品,其特征在于,包括如权利要求15所述的光扩散剂。
17.如权利要求16所述的光扩散产品,其特征在于,所述光扩散产品为光扩散膜,光扩散膏、光扩散板、灯罩、抗眩膜或减反射膜。
18.一种光扩散板,其特征在于,包括如权利要求1-6任一项所述的具有核壳结构的聚硅氧烷微球,所述具有核壳结构的聚硅氧烷微球在所述扩散板中的含量为0.2~2重量%。
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