CN107816700A - 一种高热稳定性灯罩 - Google Patents

一种高热稳定性灯罩 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高热稳定性灯罩，属于材料技术领域。本发明的灯罩由外至内依次包括含氟树脂外层、胶黏层、隔热层、耐热层，所述耐热层包括以下重量份数的组分：花岗岩粉100份，AlN粉23‑30份，纳米TiO2粉3‑8份，重晶石粉9‑13份，环氧树脂20‑25份，固化剂15‑20份，改性钢纤维19‑29份。本发明的灯罩耐腐蚀、耐高温、使用寿命长、可装饰性强、成本低廉。

Description

一种高热稳定性灯罩
技术领域
本发明属于材料技术领域，涉及一种高热稳定性灯罩。
背景技术
灯罩是设在灯焰外围或灯泡上用以聚光或防风雨的罩儿，灯罩不仅仅是罩在灯上为了使光聚集在一起的作用，还可以防止触电，对保护眼睛也有作用，还具有装饰作用。常见的灯罩材质一般有布艺、pvc、牛皮纸等。对于新型的LED灯具，灯罩一般是金属的。金属质量重，成本高，颜色有限，无法满足多样的装饰效果要求，并且金属类灯罩在使用时间久之后容易产生锈蚀，不适合用于湿气较重的地方，金属灯罩还存在导电的危险性。因此需要对灯罩进行改进，提高其耐腐蚀性、可装饰性等性能，并降低成本。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种耐腐蚀、耐高温、使用寿命长、可装饰性强、成本低廉的灯罩。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种高热稳定性灯罩，所述灯罩由外至内依次包括含氟树脂外层、胶黏层、隔热层、耐热层，所述耐热层包括以下重量份数的组分：花岗岩粉100份，AlN粉23-30份，纳米TiO2粉3-8份，重晶石粉9-13份，环氧树脂20-25份，固化剂15-20份，改性钢纤维19-29份。
本发明的灯罩以含氟树脂层为外层，含氟树脂具有优良的耐高低温性能、化学稳定性、耐候性、不燃性、不粘性等性能，能够保护里层不被腐蚀，从而提高灯罩整体的耐蚀性能，适用于工业中各种场合，同时赋予灯罩美观的外表。隔热层能够避免灯罩内部产生的热量对树脂外层的损害。耐热层通过对其组分的合理优化能够提供给灯罩内层以优异的耐腐蚀性、耐高温和导热性能。本发明中的耐热层以花岗岩粉和AlN为主料，通过环氧树脂粘结在一起，形成性能优良的加强层，其中花岗岩粉作为骨架，AlN作为填料能够提高耐热层的强度和韧性，并能提高耐热层的耐热、耐腐蚀和耐候性，降低其热膨胀系数，而且AlN导热系数较高，能够改善耐热层的导热散热性能。纳米TiO2粉和重晶石粉一方面可以作为填料增加耐热层的强度，另一方面二者能够产生协同作用，赋予耐热层良好的光学稳定性、光泽度和反光性能，从而在搭配使用本发明的灯罩时，电灯具有较高的亮度。而单独使用纳米TiO2粉时，虽然白度较高，但是光泽度和反光性能较差，单独使用重晶石粉时，具有一定的光泽性，但是耐热层较暗，难以形成良好的反光。钢纤维能够提高耐热层的阻尼性能，降低灯罩的震动和噪声，并能在耐热层中形成网络结构，进一步提高耐热层的强度和韧性等力学性能。
作为优选，所述隔热层为具有纳米微孔的陶瓷层。
陶瓷具有优异的耐热性能，其中的纳米微孔形成具有空气的孔隙，而空气在孔隙内无法传递热量，因而具有纳米微孔的陶瓷层具有优异的耐热隔热性能，从而有效隔绝热量，保护树脂外层。
作为优选，所述含氟树脂外层和胶黏层之间还设有过渡层，所述过渡层为沉积在含氟树脂外层表面的0.5-2.5μm厚的纳米SiO2层。
本发明在含氟树脂外层和胶黏层之间沉积一层纳米SiO2作为过渡层，含氟树脂外层与纳米SiO2的结合力优于其与胶黏层的结合力，而胶黏层与纳米SiO2的结合力也优于其与含氟树脂外层的结合力，因此纳米SiO2层能够提高耐热层在金属层上的附着力，从而提高整个复合层的结合力。并且纳米SiO2层具有抗紫外线功能，还能在一定程度上提高含氟树脂外层的亮度。
作为优选，所述花岗岩粉的粒径为20-30μm，所述AlN粉和重晶石粉的粒径为1-10μm。
本发明将主料制成微米级别粒径的颗粒，显著提高了耐热层的强度和韧性；同时本发明将花岗岩粉、AlN粉、重晶石粉和纳米TiO2粉的粒径控制在不同的范围内，形成级配效应，有效提高了耐热层的密度和力学性能。纳米粒径的TiO2粉有效保证了耐热层的韧性，避免了花岗岩粉成型后的脆性，1-10μm粒径的AlN能够在耐热层中形成有效的导热网络，提高耐热层的热散热功能，从而使灯罩在使用时能够快速将电灯辐射到灯罩的热量散发，提高灯罩的使用寿命。
作为优选，所述改性钢纤维的长度为1-3mm，直径为1-3μm。
钢纤维的长径比和含量对耐热层的强度和阻尼影响很大，过短或含量过少都起不到增强效果，过长或过多则容易绞结成团，导致耐热层强度下降。
作为优选，所述改性钢纤维为表面接枝有聚氨酯的钢纤维。
耐热层的阻尼比随钢纤维含量的增加一直增大，在钢纤维含量较多时，容易绞结成团，成团的钢纤维增加了耐热层内部的空隙，虽然有助于提高阻尼比，但是成团的钢纤维会导致耐热层强度的下降，并且不利于耐热层的薄层化。为了在不降低耐热层强度的同时进一步提高其阻尼性能，本发明在钢纤维表面接枝聚氨酯(TPU)，在钢纤维表面形成一层弹性体层，当含有该改性钢纤维的耐热层在收到外力作用时，该弹性体层能够起到缓冲作用，从而提高耐热层的阻尼性能，降低环氧树脂固化后的脆性，进而提高灯罩的使用寿命。
作为优选，所述改性钢纤维的制备方法为采用等离子体引发接枝聚合的方法在钢纤维表面接枝聚氨酯，制得改性钢纤维。
本发明采用等离子体引发接枝聚合的方法，首先在纳米钢纤维表面生成活性基团，然后再与聚氨酯单体进行接触，利用活性基团引发聚氨酯单体在钢纤维内表面进行接枝聚合反应，接枝后聚氨酯包裹在钢纤维表面，与钢纤维表面结合紧密，形成的聚氨酯表层性能优良、密实、没有针孔。
作为优选，所述耐热层的制作过程为，对隔热层进行喷砂处理，然后将耐热层的原料搅拌混匀，涂覆在SiO2层上，加压固化，制得耐热层。
作为优选，所述喷砂处理所用磨料粒径为300-500目，喷砂时间为3-5min。
本发明在隔热层上进行喷砂处理，提高了隔热层的粗糙度，提高了耐热层与隔热层的接触面，从而提高了二者的结合力。但是并不是粗糙度越大对提高耐热层的附着力越有利，当表面粗糙度偏高，耐热层可能无法将其中的所有波峰全部遮盖住，造成耐热层提前脱离。因此本发明将喷砂处理的磨料粒径和喷砂时间控制在上述范围内，从而将粗糙度控制在一个合理的范围内。
作为优选，所述搅拌混匀在真空环境中进行。
本发明将原料在真空环境中混合搅拌，能够去除原料中的水分和产生的气泡，减少耐热层内部缺陷，增加其密实度。
作为优选，所述加压固化为在真空环境中于43-50℃温度、21-36MPa压力下处理10-15h。
本发明在真空环境下加压固化能够提高耐热层的固化效率，并进一步提高耐热层的密实度，减少其内部缺陷，提高耐热层的整体性能。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过合理设置灯罩的结构层次，并优化其耐热层的组分，有效提高了灯罩里层耐热散热性、耐腐蚀性、反光性等性能，并提高了灯罩外层的耐腐蚀性、可装饰性强；由于所使用的花岗岩粉等材料比较廉价，在一定程度上控制了成本；制备过程中无废液废料产生，且在低温下进行，节能环保；不导电，安全性高。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
下面通过具体实施例对本发明中的作进一步解释。
实施例1
本实施例中的高热稳定性灯罩，由外至内依次包括含氟树脂外层、过渡层、胶黏层、隔热层、耐热层。
其中，过渡层为沉积在含氟树脂外层表面的0.5μm厚的纳米SiO2层；
隔热层为具有纳米微孔的陶瓷层；
耐热层制作过程为：采用300目粒径的磨料对隔热层进行喷砂处理3min，采用等离子体引发接枝聚合的方法在钢纤维表面接枝聚氨酯制得改性钢纤维，然后将100份花岗岩粉、23份AlN粉、3份纳米TiO2粉、13份重晶石粉、20份环氧树脂、15份固化剂和19份改性钢纤维在真空环境中搅拌混匀，涂覆在SiO2层上，再在真空环境中于43℃温度、36MPa压力下加压固化10h，即得耐热层，
花岗岩粉的粒径为20-30μm，AlN粉和重晶石粉的粒径为1-10μm，改性钢纤维的长度为1-3mm，直径为1-3μm。
实施例2
本实施例中的高热稳定性灯罩，由外至内依次包括含氟树脂外层、过渡层、胶黏层、隔热层、耐热层。
其中，过渡层为沉积在含氟树脂外层表面的1μm厚的纳米SiO2层；
隔热层为具有纳米微孔的陶瓷层；
耐热层制作过程为：采用400目粒径的磨料对隔热层进行喷砂处理4min，采用等离子体引发接枝聚合的方法在钢纤维表面接枝聚氨酯制得改性钢纤维，然后将100份花岗岩粉、25份AlN粉、5份纳米TiO2粉、12份重晶石粉、21份环氧树脂、16份固化剂和22份改性钢纤维在真空环境中搅拌混匀，涂覆在SiO2层上，再在真空环境中于45℃温度、32MPa压力下加压固化11h，即得耐热层，
花岗岩粉的粒径为20-30μm，AlN粉和重晶石粉的粒径为1-10μm，改性钢纤维的长度为1-3mm，直径为1-3μm。
实施例3
本实施例中的高热稳定性灯罩，由外至内依次包括含氟树脂外层、过渡层、胶黏层、隔热层、耐热层。
其中，过渡层为沉积在含氟树脂外层表面的1.5μm厚的纳米SiO2层；
隔热层为具有纳米微孔的陶瓷层；
耐热层制作过程为：采用500目粒径的磨料对隔热层进行喷砂处理4min，采用等离子体引发接枝聚合的方法在钢纤维表面接枝聚氨酯制得改性钢纤维，然后将100份花岗岩粉、27份AlN粉、6份纳米TiO2粉、11份重晶石粉、22份环氧树脂、17份固化剂和25份改性钢纤维在真空环境中搅拌混匀，涂覆在SiO2层上，再在真空环境中于46℃温度、23MPa压力下加压固化13h，即得耐热层，
花岗岩粉的粒径为20-30μm，AlN粉和重晶石粉的粒径为1-10μm，改性钢纤维的长度为1-3mm，直径为1-3μm。
实施例4
本实施例中的高热稳定性灯罩，由外至内依次包括含氟树脂外层、过渡层、胶黏层、隔热层、耐热层。
其中，过渡层为沉积在含氟树脂外层表面的2.0μm厚的纳米SiO2层；
隔热层为具有纳米微孔的陶瓷层；
耐热层制作过程为：采用500目粒径的磨料对隔热层进行喷砂处理5min，采用等离子体引发接枝聚合的方法在钢纤维表面接枝聚氨酯制得改性钢纤维，然后将100份花岗岩粉、28份AlN粉、7份纳米TiO2粉、10份重晶石粉、23份环氧树脂、18份固化剂和27份改性钢纤维在真空环境中搅拌混匀，涂覆在SiO2层上，再在真空环境中于49℃温度、23MPa压力下加压固化13h，即得耐热层，
花岗岩粉的粒径为20-30μm，AlN粉和重晶石粉的粒径为1-10μm，改性钢纤维的长度为1-3mm，直径为1-3μm。
实施例5
本实施例中的高热稳定性灯罩，由外至内依次包括含氟树脂外层、过渡层、胶黏层、隔热层、耐热层。
其中，过渡层为沉积在含氟树脂外层表面的2.5μm厚的纳米SiO2层；
隔热层为具有纳米微孔的陶瓷层；
耐热层制作过程为：采用00目粒径的磨料对隔热层进行喷砂处理5min，采用等离子体引发接枝聚合的方法在钢纤维表面接枝聚氨酯制得改性钢纤维，然后将100份花岗岩粉、30份AlN粉、8份纳米TiO2粉、9份重晶石粉、25份环氧树脂、20份固化剂和29份改性钢纤维在真空环境中搅拌混匀，涂覆在SiO2层上，再在真空环境中于50℃温度、21MPa压力下加压固化15h，即得耐热层，
花岗岩粉的粒径为20-30μm，AlN粉和重晶石粉的粒径为1-10μm，改性钢纤维的长度为1-3mm，直径为1-3μm。
对比例1
含氟树脂外层和胶黏层之间没有过渡层，其他与实施例3相同。
对比例2
耐热层的原料采用常规钢纤维，其他与实施例3相同。
对比例3
常规不锈钢灯罩。
将本发明实施例1-5、对比例1-3中制得的灯罩的性能进行比较，比较结果如表1所示。
表1：实施例1-5、对比例1-3中制得的灯罩的性能
综上所述，本发明通过合理设置灯罩的结构层次，并优化配伍导热层的原料组分，在导热层原料中添加了AlN粉、纳米TiO2粉、重晶石粉和改性钢纤维，并通过特定的制备方法，同时在制备过程中采用在真空环境下混料的方法，以及加压固化，使制得的灯罩具有优异的力学性能、较高的内层反光性能和较好的外层装饰性能，导热散热性能优异，使用寿命长。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种高热稳定性灯罩，其特征在于，所述灯罩由外至内依次包括含氟树脂外层、胶黏层、隔热层、耐热层，所述耐热层包括以下重量份数的组分：花岗岩粉100份，AlN粉23-30份，纳米TiO2粉3-8份，重晶石粉9-13份，环氧树脂20-25份，固化剂15-20份，改性钢纤维19-29份。
2.根据权利要求1所述的高热稳定性灯罩，其特征在于，所述隔热层为具有纳米微孔的陶瓷层。
3.根据权利要求2所述的高热稳定性灯罩，其特征在于，所述含氟树脂外层和胶黏层之间还设有过渡层，所述过渡层为沉积在含氟树脂外层表面的0.5-2.5μm厚的纳米SiO2层。
4.根据权利要求1所述的高热稳定性灯罩，其特征在于，所述花岗岩粉的粒径为20-30μm，所述AlN粉和重晶石粉的粒径为1-10μm。
5.根据权利要求1所述的高热稳定性灯罩，其特征在于，所述改性钢纤维的长度为1-3mm，直径为1-3μm。
6.根据权利要求1所述的高热稳定性灯罩，其特征在于，所述改性钢纤维为表面接枝有聚氨酯的钢纤维。
7.根据权利要求6所述的高热稳定性灯罩，其特征在于，所述改性钢纤维的制备方法为采用等离子体引发接枝聚合的方法在钢纤维表面接枝聚氨酯，制得改性钢纤维。
8.根据权利要求2所述的高热稳定性灯罩，其特征在于，所述耐热层的制作过程为，对隔热层进行喷砂处理，然后将耐热层的原料搅拌混匀，涂覆在SiO2层上，加压固化，制得耐热层。
9.根据权利要求8所述的高热稳定性灯罩，其特征在于，所述搅拌混匀在真空环境中进行。
10.根据权利要求8所述的高热稳定性灯罩，其特征在于，所述加压固化为在真空环境中于43-50℃温度、21-36MPa压力下处理10-15h。
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