CN106084753B - 一种led透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料及其制备方法，其特征在于，按照重量份的主要原料包括：有机复合材料25‑35份、功能性助剂5‑15份、硅烷类偶联剂2‑6份、受阻胺类光稳定剂2‑6份；所述有机复合材料，按照重量份的主要原料包括：陶瓷颗粒30‑40份、石英颗粒25‑35份、聚酰胺树脂5‑10份、聚苯乙烯5‑10份；所述功能性助剂，按照重量份的主要原料包括：氧化钾20‑30份、氧化钙15‑25份、氧化硼15‑25份、氮化铝6‑8份、聚酯类纤维6‑8份、重质碳酸钙2‑4份。本发明的LED透镜专用材料使用寿命长，且抗紫外能力强、透光率高、拉伸度强、收缩率低；本发明的制备方法成本低，工艺操作简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子材料技术领域，具体是一种LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料及其制备方法。
背景技术
LED(Light Emitting Diode)是一类电致发光的固体器材，它可直接将电能转化为光能。由于具有发光效率高、使用寿命长、节能环保等优点，近年来已逐渐取代传统白炽灯、卤钨灯、日光灯管及冷阴极荧光灯等，在照明领域和液晶显示背光源方面得到越来越广泛的应用。而LED透镜是与LED紧密联系在一起有助于提升LED的出光效率、改变LED 光场分布的光学系统，紧贴LED放置。目前制备的LED透镜材料存在耐热性、耐湿性、柔软性差，在紫外光下容易变黄变脆，冲击强度低、容易产生应力开裂等不足，大大降低了LED 的寿命和使用性能。而有机硅材料凭借其可提高LED出光效率和减少内部热累积的优势，已经成为高亮度LED应用的关键推动因素，被业界认为是用于大功率白光LED封装的理想材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料，按照重量份的主要原料包括：有机复合材料25-35份、功能性助剂5-15份、硅烷类偶联剂2-6份、受阻胺类光稳定剂2-6份；所述有机复合材料，按照重量份的主要原料包括：陶瓷颗粒30-40份、石英颗粒25-35份、聚酰胺树脂5-10份、聚苯乙烯5-10份；所述功能性助剂，按照重量份的主要原料包括：氧化钾20-30份、氧化钙15-25份、氧化硼15-25份、氮化铝6-8份、聚酯类纤维6-8份、重质碳酸钙2-4份。
作为本发明进一步的方案：所述有机复合材料中陶瓷颗粒和石英颗粒的粒径为50-100nm。
作为本发明进一步的方案：所述功能性助剂中聚酯类纤维的长度为200-500nm。
作为本发明进一步的方案：所述功能性助剂中氧化钾、氧化钙、氧化硼、氮化铝和重质碳酸钙的粒径为30-60nm。
一种LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料的制备方法，具体步骤为：
(1)首先，将陶瓷颗粒、石英颗粒与氧化钾、氧化钙、氧化硼、氮化铝在球磨机内混合2h，混合均匀后，80℃真空烘箱干燥24h，得到混合物料I；将混合物料I放入微波高温烧结机中，从常温开始，先以10-20℃的速率升温至800-900℃，保温50-100min，然后以 6-8℃的速率升温至1100-1150℃，保温20-40min，冷却后得到混合物料II；
(2)其次，将混合物料II与聚酰胺树脂、聚苯乙烯、聚酯类纤维、重质碳酸钙、硅烷类偶联剂、受阻胺类光稳定剂送入到球磨机混合1-2h，混合均匀后，得到混合物料III；
(3)最后，将上述混合物料III，加入到双螺杆挤出机的喂料口，螺杆转速设定为500r/ min，经过熔融挤出，水冷切粒得到粒料；接着，在125-130℃下鼓风干燥4-5h，用注塑机注塑成型，即得。
作为本发明进一步的方案：混合物料III的粒径为30-150nm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料中采用陶瓷颗粒和石英颗粒可以有效改善和提高复合材料的透光性和拉伸强度，同时重质碳酸钙的添加可有大大提升其抗紫外光性能。
(2)本LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料中功能性助剂，粒径较小的氧化钾、氧化钙、氧化硼和氮化铝在微波受热过程中可以使陶瓷颗粒和石英颗粒间的粘结发生质的变化(晶型转化)，从而有效降低陶瓷颗粒和石英颗粒的烧结温度，达到节能降耗的目的；聚酯类纤维在不影响LED透镜的高折射率的同时实现了提高复合材料的拉伸强度和韧性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料，按照重量份的主要原料包括：有机复合材料25份、功能性助剂5份、硅烷类偶联剂2份、受阻胺类光稳定剂2份；所述有机复合材料，按照重量份的主要原料包括：陶瓷颗粒30份、石英颗粒25份、聚酰胺树脂5份、聚苯乙烯5份；所述功能性助剂，按照重量份的主要原料包括：氧化钾20份、氧化钙15份、氧化硼15份、氮化铝6份、聚酯类纤维6份、重质碳酸钙2份。
一种LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料的制备方法，具体步骤为：
(1)首先，将陶瓷颗粒、石英颗粒与氧化钾、氧化钙、氧化硼、氮化铝在球磨机内混合1-2h，混合均匀后，80℃真空烘箱干燥24h，得到混合物料I；将混合物料I放入微波高温烧结机中，从常温开始，先以10-20℃的速率升温至800-900℃，保温50-100min，然后以6-8℃的速率升温至1100-1150℃，保温20-40min，冷却后得到混合物料II；
(2)其次，将混合物料II与聚酰胺树脂、聚苯乙烯、聚酯类纤维、重质碳酸钙、硅烷类偶联剂、受阻胺类光稳定剂送入到球磨机混合1-2h，混合均匀后，得到混合物料III；
(3)最后，将上述混合物料III，加入到双螺杆挤出机的喂料口，螺杆转速设定为500r/ min，经过熔融挤出，水冷切粒得到粒料；接着，在125-130℃下鼓风干燥4-5h，用注塑机注塑成型，即得LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料。
上述工艺制备得到的LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料，测得其耐紫外及抗拉伸强度参数如下：透光率改变程度3.12％，抗拉伸强度128.19MPa。其中耐紫外性能的测试以紫外照射处理前后透光率改变程度作为指标，使用500W的汞灯照射，其辐射的波长范围为250-320nm，材料距灯管的距离为35cm，照射时间为72h；透射率按 GB/T2410-2008测定，透光率改变程度(％)＝(紫外照射处理前材料的透射率-紫外照射处理后材料的透射率)/紫外照射处理前材料的透射率。
实施例2
一种LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料，按照重量份的主要原料包括：有机复合材料30份、功能性助剂10份、硅烷类偶联剂4份、受阻胺类光稳定剂4份；所述有机复合材料，按照重量份的主要原料包括：陶瓷颗粒35份、石英颗粒30份、聚酰胺树脂8份、聚苯乙烯8份；所述功能性助剂，按照重量份的主要原料包括：氧化钾25份、氧化钙20份、氧化硼20份、氮化铝7份、聚酯类纤维7份、重质碳酸钙3份。
一种LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料的制备方法，具体步骤为：
(1)首先，将陶瓷颗粒、石英颗粒与氧化钾、氧化钙、氧化硼、氮化铝在球磨机内混合1-2h，混合均匀后，80℃真空烘箱干燥24h，得到混合物料I；将混合物料I放入微波高温烧结机中，从常温开始，先以10-20℃的速率升温至800-900℃，保温50-100min，然后以6-8℃的速率升温至1100-1150℃，保温20-40min，冷却后得到混合物料II；
(2)其次，将混合物料II与聚酰胺树脂、聚苯乙烯、聚酯类纤维、重质碳酸钙、硅烷类偶联剂、受阻胺类光稳定剂送入到球磨机混合1-2h，混合均匀后，得到混合物料III；
(3)最后，将上述混合物料III，加入到双螺杆挤出机的喂料口，螺杆转速设定为500r/min，经过熔融挤出，水冷切粒得到粒料；接着，在125-130℃下鼓风干燥4-5h，用注塑机注塑成型，即得LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料。
上述工艺制备得到的LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料，测得其耐紫外及抗拉伸强度参数如下：透光率改变程度1.93％，抗拉伸强度151.90MPa。其中耐紫外性能的测试以紫外照射处理前后透光率改变程度作为指标，使用500W的汞灯照射，其辐射的波长范围为250-320nm，材料距灯管的距离为35cm，照射时间为72h；透射率按GB/T2410-2008 测定，透光率改变程度(％)＝(紫外照射处理前材料的透射率-紫外照射处理后材料的透射率)/紫外照射处理前材料的透射率。
实施例3
一种LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料，按照重量份的主要原料包括：有机复合材料35份、功能性助剂15份、硅烷类偶联剂6份、受阻胺类光稳定剂6份；所述有机复合材料，按照重量份的主要原料包括：陶瓷颗粒40份、石英颗粒35份、聚酰胺树脂10份、聚苯乙烯10份；所述功能性助剂，按照重量份的主要原料包括：氧化钾30份、氧化钙25份、氧化硼25份、氮化铝8份、聚酯类纤维8份、重质碳酸钙4份。
一种LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料的制备方法，具体步骤为：
(1)首先，将陶瓷颗粒、石英颗粒与氧化钾、氧化钙、氧化硼、氮化铝在球磨机内混合1-2h，混合均匀后，80℃真空烘箱干燥24h，得到混合物料I；将混合物料I放入微波高温烧结机中，从常温开始，先以10-20℃的速率升温至800-900℃，保温50-100min，然后以6-8℃的速率升温至1100-1150℃，保温20-40min，冷却后得到混合物料II；
(2)其次，将混合物料II与聚酰胺树脂、聚苯乙烯、聚酯类纤维、重质碳酸钙、硅烷类偶联剂、受阻胺类光稳定剂送入到球磨机混合1-2h，混合均匀后，得到混合物料III； (3)最后，将上述混合物料III，加入到双螺杆挤出机的喂料口，螺杆转速设定为500r/min，经过熔融挤出，水冷切粒得到粒料；接着，在125-130℃下鼓风干燥4-5h，用注塑机注塑成型，即得LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料。
上述工艺制备得到的LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料，测得其耐紫外及抗拉伸强度参数如下：透光率改变程度2.43％，抗拉伸强度139.33MPa。其中耐紫外性能的测试以紫外照射处理前后透光率改变程度作为指标，使用500W的汞灯照射，其辐射的波长范围为250-320nm，材料距灯管的距离为35cm，照射时间为72h；透射率按 GB/T2410-2008测定，透光率改变程度(％)＝(紫外照射处理前材料的透射率-紫外照射处理后材料的透射率)/紫外照射处理前材料的透射率。
对比例1
一种LED透镜专用的材料，按照重量份的主要原料包括：聚酰胺树脂8份、聚苯乙烯8 份、功能性助剂10份、硅烷类偶联剂4份、受阻胺类光稳定剂4份；所述功能性助剂，按照重量份的主要原料包括：氧化钾25份、氧化钙20份、氧化硼20份、氮化铝7份、聚酯类纤维7份、重质碳酸钙3份。
一种LED透镜专用材料的制备方法，具体步骤为：
(1)首先，将氧化钾、氧化钙、氧化硼、氮化铝在球磨机内混合1-2h，混合均匀后，80℃真空烘箱干燥24h，得到混合物料I；将混合物料I放入微波高温烧结机中，从常温开始，先以10-20℃的速率升温至800-900℃，保温50-100min，然后以6-8℃的速率升温至 1100-1150℃，保温20-40min，冷却后得到混合物料II；
(2)其次，将混合物料II与聚酰胺树脂、聚苯乙烯、聚酯类纤维、重质碳酸钙、硅烷类偶联剂、受阻胺类光稳定剂送入到球磨机混合1-2h，混合均匀后，得到混合物料III；
(3)最后，将上述混合物料III，加入到双螺杆挤出机的喂料口，螺杆转速设定为500r/min，经过熔融挤出，水冷切粒得到粒料；接着，在125-130℃下鼓风干燥4-5h，用注塑机注塑成型，即得LED透镜专用材料。
上述工艺制备得到的LED透镜专用材料，测得其耐紫外及抗拉伸强度参数如下：透光率改变程度15.75％，抗拉伸强度80.03MPa。其中耐紫外性能的测试以紫外照射处理前后透光率改变程度作为指标，使用500W的汞灯照射，其辐射的波长范围为250-320nm，材料距灯管的距离为35cm，照射时间为72h；透射率按GB/T2410-2008测定，透光率改变程度 (％)＝(紫外照射处理前材料的透射率-紫外照射处理后材料的透射率)/紫外照射处理前材料的透射率。
对比例2
一种LED透镜专用材料，按照重量份的主要原料包括：聚酰胺树脂8份、聚苯乙烯8份、硅烷类偶联剂4份、受阻胺类光稳定剂4份。
一种LED透镜专用材料的制备方法，具体步骤为：
(1)首先，将聚酰胺树脂、聚苯乙烯、硅烷类偶联剂、受阻胺类光稳定剂混合均匀，得到混合物料I；
(2)最后，将上述混合物料I，加入到双螺杆挤出机的喂料口，螺杆转速设定为500r/min，经过熔融挤出，水冷切粒得到粒料；接着，在125-130℃下鼓风干燥4-5h，用注塑机注塑成型，即得LED透镜专用材料。
上述工艺制备得到的LED透镜专用材料，测得其耐紫外及抗拉伸强度参数如下：透光率改变程度24.71％，抗拉伸强度53.03MPa。其中耐紫外性能的测试以紫外照射处理前后透光率改变程度作为指标，使用500W的汞灯照射，其辐射的波长范围为250-320nm，材料距灯管的距离为35cm，照射时间为72h；透射率按GB/T2410-2008测定，透光率改变程度(％)＝(紫外照射处理前材料的透射率-紫外照射处理后材料的透射率)/紫外照射处理前材料的透射率。
对比例3
一种LED透镜专用材料，按照重量份的主要原料包括：有机复合材料30份、功能性助剂10份、硅烷类偶联剂4份、受阻胺类光稳定剂4份；所述有机复合材料，按照重量份的主要原料包括：陶瓷颗粒35份、石英颗粒30份、聚酰胺树脂8份、聚苯乙烯8份；所述功能性助剂，按照重量份的主要原料包括：氧化钾25份、氧化钙20份、氧化硼20份、氮化铝7份、聚酯类纤维7份、重质碳酸钙3份。
一种LED透镜专用材料的制备方法，具体步骤为：
(1)首先，将陶瓷颗粒、石英颗粒与氧化钾、氧化钙、氧化硼、氮化铝混合均匀， 80℃真空烘箱干燥24h，得到混合物料I；将混合物料I放入微波高温烧结机中，从常温开始，先以10-20℃的速率升温至800-900℃，保温50-100min，然后以6-8℃的速率升温至 1100-1150℃，保温20-40min，冷却后得到混合物料II；
(2)其次，将混合物料II与聚酰胺树脂、聚苯乙烯、聚酯类纤维、重质碳酸钙、硅烷类偶联剂、受阻胺类光稳定剂送入到球磨机混合1-2h，混合均匀后，得到混合物料III； (3)最后，将上述混合物料III，加入到双螺杆挤出机的喂料口，螺杆转速设定为500r/min，经过熔融挤出，水冷切粒得到粒料；接着，在125-130℃下鼓风干燥4-5h，用注塑机注塑成型，即得LED透镜专用材料。
上述工艺制备得到的LED透镜专用材料，测得其耐紫外及抗拉伸强度参数如下：透光率改变程度8.98％，抗拉伸强度101.20MPa。其中耐紫外性能的测试以紫外照射处理前后透光率改变程度作为指标，使用500W的汞灯照射，其辐射的波长范围为250-320nm，材料距灯管的距离为35cm，照射时间为72h；透射率按GB/T2410-2008测定，透光率改变程度(％)＝(紫外照射处理前材料的透射率-紫外照射处理后材料的透射率)/紫外照射处理前材料的透射率。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (7)
1.一种LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料，其特征在于，按照重量份的主要原料包括：有机复合材料25-35份、功能性助剂5-15份、硅烷类偶联剂2-6份、受阻胺类光稳定剂2-6份；所述有机复合材料，按照重量份的主要原料包括：陶瓷颗粒30-40份、石英颗粒25-35份、聚酰胺树脂5-10份、聚苯乙烯5-10份；所述功能性助剂，按照重量份的主要原料包括：氧化钾20-30份、氧化钙15-25份、氧化硼15-25份、氮化铝6-8份、聚酯类纤维6-8份、重质碳酸钙2-4份。
2.根据权利要求1所述的LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料，其特征在于，按照重量份的主要原料包括：有机复合材料30份、功能性助剂10份、硅烷类偶联剂4份、受阻胺类光稳定剂4份；所述有机复合材料，按照重量份的主要原料包括：陶瓷颗粒35份、石英颗粒30份、聚酰胺树脂8份、聚苯乙烯8份；所述功能性助剂，按照重量份的主要原料包括：氧化钾25份、氧化钙20份、氧化硼20份、氮化铝7份、聚酯类纤维7份、重质碳酸钙3份。
3.根据权利要求1或2所述的LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料，其特征在于，所述有机复合材料中陶瓷颗粒和石英颗粒的粒径为50-100nm。
4.根据权利要求3所述的LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料，其特征在于，所述功能性助剂中聚酯类纤维的长度为200-500nm。
5.根据权利要求4所述的LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料，其特征在于，所述功能性助剂中氧化钾、氧化钙、氧化硼、氮化铝和重质碳酸钙的粒径为30-60nm。
6.一种如权利要求1-5任一所述的LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)首先，将陶瓷颗粒、石英颗粒与氧化钾、氧化钙、氧化硼、氮化铝在球磨机内混合1-2h，混合均匀后，80℃真空烘箱干燥24h，得到混合物料I；将混合物料I放入微波高温烧结机中，从常温开始，先以10-20℃的速率升温至800-900℃，保温50-100min，然后以6-8℃的速率升温至1100-1150℃，保温20-40min，冷却后得到混合物料II；
(2)其次，将混合物料II与聚酰胺树脂、聚苯乙烯、聚酯类纤维、重质碳酸钙、硅烷类偶联剂、受阻胺类光稳定剂送入到球磨机混合1-2h，混合均匀后，得到混合物料III；
(3)最后，将上述混合物料III，加入到双螺杆挤出机的喂料口，螺杆转速设定为500r/min，经过熔融挤出，水冷切粒得到粒料；接着，在125-130℃下鼓风干燥4-5h，用注塑机注塑成型，即得LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料。
7.根据权利要求6所述的LED透镜专用的耐紫外光抗拉伸有机复合材料的制备方法，其特征在于，混合物料III的粒径为30-150nm。
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