CN105733233A - 过滤生物蓝光、无卤阻燃的pc光学材料及其制备和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于高性能光学材料技术领域，公开了一种过滤生物蓝光、无卤阻燃的高性能PC光学材料及其制备方法和在新能源、照明、防护用品、装饰、建材行业等领域中的应用。该材料包含以下重量百分数的组分：聚碳酸酯70～90％，功能树脂1～21％；稀土发光材料0.01～10％；阻燃剂0.1～20％；辅助阻燃剂0.1～10％；高聚物包裹无机物0.01～10％；润滑剂0.8～5％；光稳定剂0.3～1％；抗氧剂0.3～1％；抑酸剂0.1～3％。既具优异力学性能、阻燃性能，又具防眩光、防刺眼、无光污染、无光伤害特性，阻燃性高达5VA级；实现对LED灯珠的全隐蔽，生物蓝光过滤、吸收、屏蔽高达98％。

Description

过滤生物蓝光、无卤阻燃的PC光学材料及其制备和应用

技术领域

本发明属于高性能光学材料技术领域，特别涉及一种过滤生物蓝光、无卤阻燃的高性能PC光学材料及其制备方法和在新能源、照明、防护用品、装饰、建材行业等领域中的应用。

背景技术

随着全球节能意识抬头、绿色科技蔚为趋势，LED被广泛运用在一般照明、水底照明、电子广告牌招牌及节庆装饰照明上，且为数与日俱增。市场研究机构StrategiesUnlimited的报告指出，全球LED市场规模可望于2012年突破50亿美元大关。在LED技术逐步迈向高电压、高亮度等新颖应用之际，为确保LED照明产品能像普通照明灯具一样为大众所接受与信赖，其中潜在的过热、触电和火灾等安全问题，成为业者必须克服的挑战。

可见光灯具辐射(包括LED发出的辐射线)有其特殊隐忧，即辐射线蓝光波长造成的危害。蓝光危害主要发生在400～500nm范围内，波峰大约是440nm，其中一大隐忧，就是对肉眼视网膜造成光学伤害。光线使身体组织形成化学反应时，将导致光化学变化，如眼睛组织。视网膜受损可能导致出现盲点。

旧型灯具技术(白炽灯、荧光灯、HID)是采用以金属、玻璃等原料制造的光源。由于这类材料本身不可燃，因此其安全标准并未有防火外壳的要求。但LED产品的光源内部或附近却大量使用细小有机材料(或许可燃)，尤其是LED光学材料以及印刷电路板(LED就装在上面)上的涂料或绝缘材料。

制成外壳的聚合物(塑料)材料通常必须达到特定耐燃等级(例如5V或V0，UL94标准内容有叙述检验方法)，代表这种材料遇火时的自熄能力。这种能力通常和特定聚合物配方的防火材料数量和种类有关。但由此出现了冲突：一旦防焰等级提高，光学净度就势必受到影响。

聚碳酸酯(PC)材料，在国内广泛应用，其主要特征在于：机械强度是高分子材料中最大的，素有防弹胶之称，其耐高温性、阻燃性、透明性、无毒等综合性能，是其它高分子材料无法比拟的。

聚碳酸酯(PC)材料，通常用作优质照明灯具的外罩材料，随着人们生活水平的不断提高，对照明环境的环保、健康、舒适光线的要求愈来愈高，早在1995年，CIE(国际照明委员会)正式采用UGR值作为评价照明环境的不舒适眩光的指标。2001年，ISO(国际标准化组织)又将UGR值纳入室内工作场所的照明标准。

如何通过原料的选配实现阻燃、光学净度的平衡，从而获得优异的性能是目前本领域急需解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种过滤生物蓝光、无卤阻燃的高性能PC光学材料。

本发明另一目的在于提供一种上述过滤生物蓝光、无卤阻燃的高性能PC光学材料的制备方法。

本发明再一目的在于提供上述过滤生物蓝光、无卤阻燃的高性能PC光学材料在新能源、照明、防护用品、装饰、建材行业等领域中的应用，特别适用于LED照明领域中。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种过滤生物蓝光、无卤阻燃的高性能PC光学材料，包含以下重量百分数的组分：

聚碳酸酯70～90％，功能树脂1～21％；稀土发光材料0.01～10％；阻燃剂0.1～20％；辅助阻燃剂0.1～10％；高聚物包裹无机物0.01～10％；润滑剂0.8～5％；光稳定剂0.3～1％；抗氧剂0.3～1％；抑酸剂0.1～3％。

为了更好地实现本发明，所述的功能树脂指球形丙烯酸树脂、球形硅树脂和苯乙烯包裹碳酸钙中的至少两种。本发明选用球形丙烯酸树脂、球形硅树脂和苯乙烯包裹碳酸钙中的至少两种组合得到功能树脂，利用光散射折射作用，不同材质不同粒径的球形物质，反射折射率不同，把刺眼的眩光，改变成更加优化的柔和光线，降低视觉伤害。

优选地，所述球形丙烯酸树脂在PC光学材料中的用量范围为0.01～20wt％；所述球形硅树脂在PC光学材料中的用量范围为0.01～10wt％；所述苯乙烯包裹碳酸钙在PC光学材料中的用量范围为0.01～10wt％。

更优选地，所述球形丙烯酸树脂的粒径为1～1000μm；所述球形硅树脂的粒径为1～1000μm；所述苯乙烯包裹碳酸钙的粒径为1～1000μm。

为了更好地实现本发明，所述的球形丙烯酸树脂优选为部分架桥的丙烯酸树脂，优选粒径范围为1～600μm；优选熔点为190～200℃；优选相对密度为：1.19。

为了更好地实现本发明，所使用的苯乙烯包裹碳酸钙中碳酸钙粒径范围为1～600μm；优选地，碳酸钙分别用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂进行活化处理。

为了更好地实现本发明，所述的稀土发光材料指铕激活氧化钇，或铈、铽激活铝酸镁，或Fe₂O₃、NiO.Sb₂O₃.20TiO₂，或Cr₂O₃.Sb₂O₃.20TiO₂、Fe₂O₃.nH₂O，或Cr₂O₃、Ti.Ni.Co.Zn氧化物，或CdS.CdSe，或上述任意两种的复配，或上述任意两种以上的复配。

所述的铕激活氧化钇指Y₂O₃:Eu，或CaAlSiN₃:Eu，或(SrCa)AlSiN₃:Eu，或上述任意两种的复配，或上述任意两种以上的复配。

所述的铈、铽激活铝酸镁包括CeMgAl₁₁O₁₉:Tb，或(BaSr)₂Sio₄:Eu，或Lu₃AlO₁₂:Ce，或SiAlON:Eu，或La₃Si₆N₁₁:Ce，或上述任意两种的复配，或上述任意两种以上的复配。

为了更好地实现本发明，所述的稀土发光材料中各选用组分的用量范围，所述铕激活氧化钇在PC光学材料中的用量范围优选为0.1～10wt％；所述铈、铽激活铝酸镁在PC光学材料中的用量范围优选为0.1～10wt％；所述Fe₂O₃在PC光学材料中的用量范围优选为0.01～5wt％；所述NiO.Sb₂O₃.20TiO₂在PC光学材料中的用量范围优选为0.1～10wt％；所述Cr₂O₃.Sb₂O₃.20TiO₂在PC光学材料中的用量范围优选为0.01～5wt％；所述Fe₂O₃.nH₂O在PC光学材料中的用量范围优选为0.01～5wt％；所述Cr₂O₃在PC光学材料中的用量范围优选为0.01～5wt％；所述Ti.Ni.Co.Zn氧化物在PC光学材料中的用量范围优选为0.01～5wt％；所述CdS.CdSe在PC光学材料中的用量范围优选为0.01～5wt％。

为了更好地实现本发明，所述的阻燃剂指磺酸盐阻燃剂、含硅阻燃剂和磷系阻燃剂中的至少一种。

优选地，所述的磺酸盐阻燃剂为苯磺酰基苯磺酸钾、全氟丁基磺酸钾和三氯苯磺酸钠中的至少一种；所述的含硅阻燃剂指硅酮，阻燃硅油，聚硅氧烷聚，甲基苯基硅氧烷，聚二甲基硅烷，纯苯基硅树脂，间苯甲基硅树脂，阻燃硅树脂或者是硅树脂同ⅡA族有机金属盐、聚磷酸铵、季戊四醇等的复配混合物，或者是在高分子引入硅原子或硅基团进行接枝得到的阻燃剂。

所述的磷系阻燃剂指有机磷系阻燃剂，可为甲苯基二苯基磷酸酯、甲基磷酸二甲酯、齐聚磷酸酯和磷酸三苯酯中的至少一种。

为了更好地实现本发明，所述磺酸盐阻燃剂在PC光学材料中的用量范围优选为0.1～10wt％；所述含硅阻燃剂在PC光学材料中的用量范围优选为0.1～10wt％；所述磷系阻燃剂在PC光学材料中的用量范围优选为0.1～20wt％

为了更好地实现本发明，所述的辅助阻燃剂指锑酸钠、硼酸锌、磷酸硼、氧化硼和聚醚中的至少一种；优选使用前分别用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂进行活化处理。更优选地，所述的锑酸钠在PC光学材料中的用量范围为0.1～10wt％；所述的硼酸锌在PC光学材料中的用量范围为0.1～10wt％。

为了更好地实现本发明，所述的聚碳酸酯可为脂肪族聚碳酸酯、芳香族聚碳酸酯或脂肪族-芳香族碳酸酯，优选为双酚A型芳香族聚碳酸酯。如德国拜耳：PC-2805，PC-2407；日本帝人：PC-1250Y，PC-1225Z，或者其他相似参数的聚碳酸酯(PC)树脂。

为了更好地实现本发明，所用的高聚物包裹无机物中，所述高聚物为乙烯树脂、丙烯酸树脂、硅树脂、聚酯树脂和环氧树脂中的至少一种；所述的无机物为胶质碳酸钙、无定性二氧化硅、二氧化钛、硅酸钙、实心或空心玻璃微珠和纳米玻璃纤维中的至少一种。

优选地，所述无机物的粒径范围为0.01～600μm，折射率范围为1.3～2.73，外型可为球体、纺锤状、柱状、多棱体、针状或纤维状。其中，针状条状粉末长径比范围优选为1:1000。

为了更好地实现本发明，所述的润滑剂优选为外润滑剂，更优选为丙烯酸系润滑剂或硅系润滑剂。

为了更好地实现本发明，所述的光稳定剂可为苯并三唑类或羟基苯三嗪类光稳定剂。

为了更好地实现本发明，所述的抗氧剂可为酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种，更优选为酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂质量比为1:2的复配。

为了更好地实现本发明，所述的酚类抗氧剂优选为AO-2，如2,6-二(1-苯基)乙基-4-壬基苯酚。

为了更好地实现本发明，所述的亚磷酸酯类抗氧剂优选为P-1，如三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。

为了更好地实现本发明，所述的抑酸剂为环氧类抑酸剂。

本发明还提供了一种上述过滤生物蓝光、无卤阻燃的高性能PC光学材料的制备方法，包括以下步骤：将聚碳酸酯70～90％，功能树脂1～21％；稀土发光材料0.01～10％；阻燃剂0.1～20％；辅助阻燃剂0.1～10％；高聚物包裹无机物0.01～10％；润滑剂0.8～5％；光稳定剂0.3～1％；抗氧剂0.3～1％；抑酸剂0.1～3％混合均匀，双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，得到过滤生物蓝光、无卤阻燃的高性能PC光学材料。

为了更好地实现本发明，所述的熔融挤出的工艺条件为：一区温度：230～240℃；二区温度：240～250℃；三区温度：240～250℃；四区温度：245～255℃；五区温度：250～260℃；六区温度：240～250℃；停留时间：1.0～1.5分钟；主机转速：280～300rpm。

优选地，所述混合均匀指在中速混合机中混合5min。

为了更好地实现本发明，所述的制备方法中可先把部分材料制成母粒再与其他材料混合制备得到本发明产品，如可包括以下步骤：

(1)制备母粒

A.光扩散母粒的制备：将功能树脂与部分聚碳酸酯、部分抗氧剂混合，双螺杆挤出机挤出造粒，得到光扩散母粒；母粒中，功能树脂的含量为1～50wt％；

B.过滤蓝光母粒的制备：将稀土发光材料与部分聚碳酸酯、部分抗氧剂混合，双螺杆挤出机挤出造粒，得到光扩散母粒；母粒中，稀土发光材料的含量为0.1～30wt％；

C.阻燃母粒的制备：将阻燃剂和辅助阻燃剂与部分聚碳酸酯、部分抗氧剂混合，双螺杆挤出机挤出造粒，得到光扩散母粒；母粒中，阻燃剂和辅助阻燃剂的总含量为1～50wt％；

(2)将步骤(1)制备得到的光扩散母粒、过滤蓝光母粒、阻燃母粒与剩余的聚碳酸酯、抗氧剂，高聚物包裹无机物0.01～10wt％，润滑剂0.8～5wt％，光稳定剂0.3～1wt％，抑酸剂0.1～3wt％混合均匀，双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，得到过滤生物蓝光、无卤阻燃的高性能PC光学材料。

或可制备上述其中一种母粒或两种后，再与剩余其他材料混合制备得到本发明材料。

本发明的过滤生物蓝光、无卤阻燃的高性能PC光学材料阻燃性可高达5VA级别，安全指标是UL94的最高等级；且实现对LED灯珠的全隐蔽，生物蓝光过滤、吸收、屏蔽高达98％，是目前全球范围内阻燃等级最高，过滤生物蓝光高级别的LED光学材料，可广泛应用于新能源、照明、防护用品、装饰、建材行业等领域中，特别适用于LED照明如：LED日光灯管、LED台灯、LED工作灯、LED球泡等、LED平板灯、LED吸顶灯、LED广告牌、LE显示屏、荧光节能灯罩、荧光节能灯过滤保护罩、透光透阳外罩、蓝光防护罩、透光透阳屋、太阳防护用品、灯具配件、电子电器配件、滑雪眼镜、透光体育护具等等，保护人体和视力免受生物蓝光危害，以及环保阻燃安全要求高的用品和部件及制品。

本发明的机理为：

本发明通过利用光学材料的温变、光变、光激发原理；并利用球形高聚物透光差异、利用无机物的形体不同，以及表面特征的差异，对光线的折射、反射、漫射的干扰、传递和引导，对光线进行二次分配；利用发光材料的色相、波长、色调、明度、饱和度的不同，对其进行复配使其进行相加或者相减，优选使用各种试剂及限定其用量，并对配方中的部分物质实施了导光架桥，故意在高聚物内部和表面制造变形或突起，从而对光源产生新的，对光线进行引导放大，进行二次或多次分配，从而达到消除刺眼的眩光，变有害光线为柔和舒适的光线，如优选选用粒径范围在1～600μm部分架桥的丙烯酸树脂。基于环保和消防安全的考虑，配方组份中的阻燃剂，弃用氟氯溴锑等成分，选用完全绿色环保的硅系、磷系、无机阻燃剂；基材选择用耐高温、机械强度大的聚碳酸酯，选用本发明最优配比复合，能达到阻燃级别高(UL94-5VA-0.5mm级别)，得到透光率高、隐蔽度好、消除了生物蓝光、阻燃安全性好的光学新材料，本发明的PC光学材料，填补光学材料的一项技术空白，为新能源、LED照明、防护用品、装饰、建材行业提供了具有实际意义上的绿色环保功能的新材料。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

本发明的过滤生物蓝光、无卤阻燃的高性能PC光学材料在保证优异的力学性能、阻燃性能前提下，还具有防眩光、防刺眼、无光污染、无光伤害的绿色、环保、舒适等特性，阻燃性可高达5VA级别，安全指标是UL94的最高等级；且实现对LED灯珠的全隐蔽，生物蓝光过滤、吸收、屏蔽高达98％，可广泛应用于多种领域，特别适用于照明领域。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

下列实施例中使用的材料如下：

聚碳酸酯(PC)树脂：相对密度为1.2；熔点为220～230℃；相对分子量为25000～26000；

丙烯酸酯：部分架桥的丙烯酸树脂(罗门哈斯：5136)，粒径范围为1～600μm；熔点为190～200℃；相对密度为：1.19；

润滑剂：丙烯酸系高分子外润滑剂(METABLENL系)或硅系硅酮高分子润滑剂(DAOKANGLIN7025)；

光稳定剂：苯并三唑类(ciba234)或羟基苯三嗪类(ciba1577)；

酚类抗氧剂：AO-2，2,6-二(1-苯基)乙基-4-壬基苯酚(ciba1076)；

亚磷酸酯类抗氧剂：P-1，三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(ciba168)；

抑酸剂：高分子环氧类抑酸剂(cibasp136)。

球形硅树脂：日本信越R-100，迈图120，道康宁R808。

苯乙烯包裹碳酸钙：广州合成NT60，丸红MS50。

磺酸盐阻燃剂：美国大巴KSS-535。

含硅阻燃剂：道康宁107、道康宁117或信越4980。

磷系阻燃剂：台湾架桥HM1100、万华TPP或联瑞TCP。

锑酸钠阻燃剂：湖南锑业TSN080。

硼酸锌阻燃剂：东信化工PSX0060。

铕激活氧化钇：福建钨业YH13或易达莱YDL005。

铈、铽激活铝酸镁：易达莱NH020或凯天星KTE3-6。

其他试剂均为本领域常用试剂，市场购买即可。

实施例1：一种过滤生物蓝光、无卤阻燃的高性能PC光学材料的制备

按重量百分比将聚碳酸酯树脂80％；球形丙烯酸酯树脂10％；球形硅树脂1％；苯乙烯包裹碳酸钙1％；高聚物包裹无机物1％；磺酸盐阻燃剂0.5％；含硅阻燃剂0.5％；磷系阻燃剂0.5％；锑酸钠阻燃剂0.5％；硼酸锌阻燃剂0.5％；铕激活氧化钇1％；铈、铽激活铝酸镁1％；Fe₂O₃0.1％；NiO.Sb₂O₃.20TiO₂0.5％；Cr₂O₃.Sb₂O₃.20TiO₂0.02％；Fe₂O₃.nH₂O0.02％；Cr₂O₃0.02％；Ti.Ni.Co.Zn氧化物0.02％；CdS.CdSe0.02％；润滑剂0.8％；光稳定剂0.3％；酚类抗氧剂0.2％；亚磷酸酯类抗氧剂0.1％；抑酸剂0.4％，混合均匀，输送于双螺杆挤出机中，经熔融混炼挤出制粒；

双螺杆挤出机一区温度：230～240℃；二区温度：240～250℃；三区温度：240～250℃；四区温度：245～255℃；五区温度：250～260℃；六区温度：240～250℃；停留时间：1.0～1.5分钟；主机转速：280～300rpm。

实施例2：一种过滤生物蓝光、无卤阻燃的高性能PC光学材料的制备

按重量百分比将聚碳酸酯树脂90％；球形丙烯酸酯树脂1％；球形硅树脂0.5％；苯乙烯包裹碳酸钙0.5％；高聚物包裹无机物1％；磺酸盐阻燃剂0.5％；含硅阻燃剂0.5％；磷系阻燃剂0.5％；锑酸钠阻燃剂0.5％；硼酸锌阻燃剂0.5％；铕激活氧化钇1％；铈、铽激活铝酸镁1％；Fe₂O₃0.1％；NiO.Sb₂O₃.20TiO₂0.1％；Cr₂O₃.Sb₂O₃.20TiO₂0.1％；Fe₂O₃.nH₂O0.1％；Cr₂O₃0.1％；Ti.Ni.Co.Zn氧化物0.1％；CdS.CdSe0.1％；润滑剂0.8％；光稳定剂0.3％；酚类抗氧剂0.2％；亚磷酸酯类抗氧剂0.1％；抑酸剂0.4％混合，中速混合机中混5分钟；输送于双螺杆挤出机中，经熔融混炼挤出制粒；

双螺杆挤出机一区温度：230～240℃；二区温度：240～250℃；三区温度：240～250℃；四区温度：245～255℃；五区温度：250～260℃；六区温度：240～250℃；停留时间：1.0～1.5分钟；主机转速：280～300rpm。

实施例3：一种过滤生物蓝光、无卤阻燃的高性能PC光学材料的制备

按重量百分比将聚碳酸酯树脂75％；球形丙烯酸酯树脂10％；球形硅树脂2％；苯乙烯包裹碳酸钙2％；高聚物包裹无机物2％；磺酸盐阻燃剂1％；含硅阻燃剂1％；磷系阻燃剂1％；锑酸钠阻燃剂0.5％；硼酸锌阻燃剂0.5％；铕激活氧化钇1％；铈、铽激活铝酸镁1％；Fe₂O₃0.1％；NiO.Sb₂O₃.20TiO₂0.1％；Cr₂O₃.Sb₂O₃.20TiO₂0.1％；Fe₂O₃.nH₂O0.1％；Cr₂O₃0.1％；Ti.Ni.Co.Zn氧化物0.1％；CdS.CdSe0.1％；润滑剂0.8％；光稳定剂0.3％；酚类抗氧剂0.5％；亚磷酸酯类抗氧剂0.5％；抑酸剂0.2％混合，在中速混合机中混5分钟；输送于双螺杆挤出机中，经熔融混炼挤出制粒；

双螺杆挤出机一区温度：230～240℃；二区温度：240～250℃；三区温度：240～250℃；四区温度：245～255℃；五区温度：250～260℃；六区温度：240～250℃；停留时间：1.0～1.5分钟；主机转速：280～300rpm。

实施例4：一种过滤生物蓝光、无卤阻燃的高性能PC光学材料的制备

按重量百分比将聚碳酸酯树脂70％；球形丙烯酸酯树脂3％；球形硅树脂1％；苯乙烯包裹碳酸钙1％；高聚物包裹无机物1％；磺酸盐阻燃剂1％；含硅阻燃剂1％；磷系阻燃剂1％；锑酸钠阻燃剂0.5％；硼酸锌阻燃剂0.5％；铕激活氧化钇1.5％；铈、铽激活铝酸镁1.5％；Fe₂O₃1％；NiO.Sb₂O₃.20TiO₂1％；Cr₂O₃.Sb₂O₃.20TiO₂1％；Fe₂O₃.nH₂O1％；Cr₂O₃1％；Ti.Ni.Co.Zn氧化物1％；CdS.CdSe1％；润滑剂5％；光稳定剂1％；酚类抗氧剂0.5％；亚磷酸酯类抗氧剂0.5％；抑酸剂3％混合，在中速混合机中混5分钟；输送于双螺杆挤出机中，经熔融混炼挤出制粒；

双螺杆挤出机一区温度：230～240℃；二区温度：240～250℃；三区温度：240～250℃；四区温度：245～255℃；五区温度：250～260℃；六区温度：240～250℃；停留时间：1.0～1.5分钟；主机转速：280～300rpm。

实施例5：一种过滤生物蓝光、无卤阻燃的高性能PC光学材料的制备

按重量百分比将聚碳酸酯树脂70％；球形丙烯酸酯树脂6％；球形硅树脂2％；苯乙烯包裹碳酸钙2％；高聚物包裹无机物2％；磺酸盐阻燃剂2％；含硅阻燃剂2％；磷系阻燃剂2％；锑酸钠阻燃剂1％；硼酸锌阻燃剂1％；铕激活氧化钇2％；铈、铽激活铝酸镁2％；Fe₂O₃0.5％；NiO.Sb₂O₃.20TiO₂0.5％；Cr₂O₃.Sb₂O₃.20TiO₂0.5％；Fe₂O₃.nH₂O0.5％；Cr₂O₃0.5％；Ti.Ni.Co.Zn氧化物0.5％；CdS.CdSe0.5％；润滑剂1.3％；光稳定剂0.3％；酚类抗氧剂0.2％；亚磷酸酯类抗氧剂0.1％；抑酸剂0.6％混合均匀，输送于双螺杆挤出机中，经熔融混炼挤出制粒；

双螺杆挤出机一区温度：230～240℃；二区温度：240～250℃；三区温度：240～250℃；四区温度：245～255℃；五区温度：250～260℃；六区温度：240～250℃；停留时间：1.0～1.5分钟；主机转速：280～300rpm。

实施例6：对比实施例

按重量百分比将聚碳酸酯树脂70％；球形丙烯酸酯树脂20％；球形硅树脂1.5％；苯乙烯包裹碳酸钙1％；高聚物包裹无机物1％；磺酸盐阻燃剂1％；含硅阻燃剂1％；磷系阻燃剂1％；锑酸钠阻燃剂1％；硼酸锌阻燃剂1％；润滑剂0.8％；光稳定剂0.3％；酚类抗氧剂0.2％；亚磷酸酯类抗氧剂0.1％；抑酸剂0.1％，混合均匀，输送于双螺杆挤出机中，经熔融混炼挤出制粒；

双螺杆挤出机一区温度：230～240℃；二区温度：240～250℃；三区温度：240～250℃；四区温度：245～255℃；五区温度：250～260℃；六区温度：240～250℃；停留时间：1.0～1.5分钟；主机转速：280～300rpm。

实施例7：PC光学材料的性能测试

试验测试标准和试验结果：

测试过程一：

将实施例1～6制备得到的过滤生物蓝光、无卤阻燃的高性能PC光学材料各取10KG，先后分别在除湿干燥机中，120℃干燥三小时，在150吨液压直压式注塑机中注射成型；

注射温度为：进料段：250℃；中段：270℃；出料段：280℃；喷嘴：265℃；注射压力70－100mpa；注射速度：60－80r/s；模具温度110℃。

1.注塑成型测试样条十组，尺寸(单位cm)：

拉伸条为：15×1×0.4；

缺口冲击条为：5.5×0.6×0.4；

UL94燃烧条为：15×1×0.1；

测试标准：ASTM

测试内容：拉伸强度、缺口冲击强度、UL94阻燃垂直燃烧与透明PC(日本帝人1250Y)比较。

测试过程二：

将实施例1～6制备得到的过滤生物蓝光、无卤阻燃的高性能PC光学材料各取10KG，先后分别在除湿干燥机中，120℃干燥三小时，在∮45挤出成型生产线挤出成LEDT81/2灯管外罩；

挤出温度为：第三段：230℃；第二段：240℃；第一段：250℃；模头：265℃；

挤出测试LEDT81/2灯管外罩十组，

长度：0.6m

厚度：0.8～1.0mm

测试内容：过滤蓝光PC扩散灯罩与普通PC扩散灯罩的透光率、隐蔽度、有害蓝光过滤率的比较，测试结果见表1。

表1高性能PC光学材料的性能指标

由表1可见，用3个重要的指标：阻燃等级、LED灯珠的隐蔽度、生物蓝光的过滤率进行比较，其中PC-1250Y日本帝人的纯聚碳酸酯：阻燃是HB最低级别，对LED灯珠的隐蔽度为0，眩光严重，生物蓝光完全透过；由实施例6的数据可看到，PC光学材料阻燃性达V0级别，安全指标高，对LED灯珠的全隐蔽，没有伤害眼睛的眩光，但是由于未添加稀土发光材料，导致生物蓝光透过严重，对视网膜，皮肤等人体有伤害；而实施例3制备得到的PC光学材料阻燃性达5VB级别，安全指标非常高；对LED灯珠的全隐蔽，没有伤害眼睛的眩光；生物蓝光透过88％，对视网膜，皮肤等人体几乎没有伤害；实施例5制备得到的PC光学材料阻燃性达5VA级别，安全指标是UL94的最高等级；对LED灯珠的全隐蔽，没有伤害眼睛的眩光；生物蓝光透过98％，是目前全球范围内阻燃等级最高，过滤生物蓝光高级别的LED光学材料。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种过滤生物蓝光、无卤阻燃的PC光学材料，其特征在于包含以下重量百分数的组分：聚碳酸酯70～90％，功能树脂1～21％；稀土发光材料0.01～10％；阻燃剂0.1～20％；辅助阻燃剂0.1～10％；高聚物包裹无机物0.01～10％；润滑剂0.8～5％；光稳定剂0.3～1％；抗氧剂0.3～1％；抑酸剂0.1～3％。

2.根据权利要求1所述的过滤生物蓝光、无卤阻燃的PC光学材料，其特征在于：所述的功能树脂指球形丙烯酸树脂、球形硅树脂和苯乙烯包裹碳酸钙中的至少两种；所述球形丙烯酸树脂在PC光学材料中的用量范围为0.01～20wt％；所述球形硅树脂在PC光学材料中的用量范围为0.01～10wt％；所述苯乙烯包裹碳酸钙在PC光学材料中的用量范围为0.01～10wt％。

3.根据权利要求1所述的过滤生物蓝光、无卤阻燃的PC光学材料，其特征在于：所述的稀土发光材料指铕激活氧化钇，或铈、铽激活铝酸镁，或Fe₂O₃、NiO.Sb₂O₃.20TiO₂，或Cr₂O₃.Sb₂O₃.20TiO₂、Fe₂O₃.nH₂O，或Cr₂O₃、Ti.Ni.Co.Zn氧化物，或CdS.CdSe，或上述任意两种的复配，或上述任意两种以上的复配。

4.根据权利要求3所述的过滤生物蓝光、无卤阻燃的PC光学材料，其特征在于：所述的铕激活氧化钇指Y₂O₃:Eu，或CaAlSiN₃:Eu，或(SrCa)AlSiN₃:Eu，或上述任意两种的复配，或上述任意两种以上的复配；

所述的铈、铽激活铝酸镁包括CeMgAl₁₁O₁₉:Tb，或(BaSr)₂Sio₄:Eu，或Lu₃AlO₁₂:Ce，或SiAlON:Eu，或La₃Si₆N₁₁:Ce，或上述任意两种的复配，或上述任意两种以上的复配。

5.根据权利要求3所述的过滤生物蓝光、无卤阻燃的PC光学材料，其特征在于：所述铕激活氧化钇在PC光学材料中的用量范围为0.1～10wt％；所述铈、铽激活铝酸镁在PC光学材料中的用量范围为0.1～10wt％；所述Fe₂O₃在PC光学材料中的用量范围为0.01～5wt％；所述NiO.Sb₂O₃.20TiO₂在PC光学材料中的用量范围为0.1～10wt％；所述Cr₂O₃.Sb₂O₃.20TiO₂在PC光学材料中的用量范围为0.01～5wt％；所述Fe₂O₃.nH₂O在PC光学材料中的用量范围为0.01～5wt％；所述Cr₂O₃在PC光学材料中的用量范围为0.01～5wt％；所述Ti.Ni.Co.Zn氧化物在PC光学材料中的用量范围为0.01～5wt％；所述CdS.CdSe在PC光学材料中的用量范围为0.01～5wt％。

6.根据权利要求1所述的过滤生物蓝光、无卤阻燃的PC光学材料，其特征在于：所述的阻燃剂指磺酸盐阻燃剂、含硅阻燃剂和磷系阻燃剂中的至少一种；所述的辅助阻燃剂指锑酸钠、硼酸锌、磷酸硼、氧化硼和聚醚中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的过滤生物蓝光、无卤阻燃的PC光学材料，其特征在于：所述磺酸盐阻燃剂在PC光学材料中的用量范围为0.1～10wt％；所述含硅阻燃剂在PC光学材料中的用量范围为0.1～10wt％；所述磷系阻燃剂在PC光学材料中的用量范围为0.1～20wt％；所述锑酸钠在PC光学材料中的用量范围为0.1～10wt％；所述硼酸锌在PC光学材料中的用量范围为0.1～10wt％。

8.根据权利要求1所述的过滤生物蓝光、无卤阻燃的PC光学材料，其特征在于：所述的聚碳酸酯为脂肪族聚碳酸酯、芳香族聚碳酸酯或脂肪族-芳香族聚碳酸酯；所述的高聚物包裹无机物中，所述高聚物为乙烯树脂、丙烯酸树脂、硅树脂、聚酯树脂和环氧树脂中的至少一种，所述的无机物为胶质碳酸钙、无定性二氧化硅、二氧化钛、硅酸钙、实心或空心玻璃微珠和纳米玻璃纤维中的至少一种；所述的润滑剂为丙烯酸系润滑剂或硅系润滑剂；所述的光稳定剂为苯并三唑类或羟基苯三嗪类光稳定剂；所述的抗氧剂为酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；所述的抑酸剂为环氧类抑酸剂。

9.一种根据权利要求1～8任一项所述的过滤生物蓝光、无卤阻燃的PC光学材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将聚碳酸酯70～90％，功能树脂1～21％；稀土发光材料0.01～10％；阻燃剂0.1～20％；辅助阻燃剂0.1～10％；高聚物包裹无机物0.01～10％；润滑剂0.8～5％；光稳定剂0.3～1％；抗氧剂0.3～1％；抑酸剂0.1～3％混合均匀，双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，得到过滤生物蓝光、无卤阻燃的高性能PC光学材料；

或包括以下步骤：

(1)制备母粒

A.光扩散母粒的制备：将功能树脂与部分聚碳酸酯、部分抗氧剂混合，双螺杆挤出机挤出造粒，得到光扩散母粒；母粒中，功能树脂的含量为1～50wt％；

B.过滤蓝光母粒的制备：将稀土发光材料与部分聚碳酸酯、部分抗氧剂混合，双螺杆挤出机挤出造粒，得到光扩散母粒；母粒中，稀土发光材料的含量为0.1～30wt％；

C.阻燃母粒的制备：将阻燃剂和辅助阻燃剂与部分聚碳酸酯、部分抗氧剂混合，双螺杆挤出机挤出造粒，得到光扩散母粒；母粒中，阻燃剂和辅助阻燃剂的总含量为1～50wt％；

(2)将步骤(1)制备得到的光扩散母粒、过滤蓝光母粒、阻燃母粒与剩余的聚碳酸酯、抗氧剂，高聚物包裹无机物0.01～10wt％，润滑剂0.8～5wt％，光稳定剂0.3～1wt％，抑酸剂0.1～3wt％混合均匀，双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，得到过滤生物蓝光、无卤阻燃的高性能PC光学材料；

或可制备上述其中一种或两种母粒后，再与剩余其他材料混合制备得到过滤生物蓝光、无卤阻燃的高性能PC光学材料。

10.根据权利要求1～8任一项所述的过滤生物蓝光、无卤阻燃的PC光学材料在新能源、照明、防护用品、装饰、建材行业领域中的应用。