CN108051877A - 一种高雾度、高透光率光扩散板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种高雾度、高透光率的光扩散板，其主要以光学级聚苯乙烯为主材，采用未经过改性的有机硅为光扩散剂。其中，光学级聚苯乙烯占总质量的96％～99.5％、有机硅粒子占总质量的0.5％～4％，其通过(1)按比例称取材料，放入容器；(2)将容器内的材料均匀搅拌，形成混合料；将步骤(2)获得的混合料抽入干燥机，烘干备用；将步骤(3)获得的烘干料输入加温管道，将其融化为浆状；将步骤(4)获得的浆状混合物输送至可调整的模头，并经三辊延压冷却成型形成成品，所得成品的雾度可以达到≥99.5％，且透光率达到≥80％。

Description

一种高雾度、高透光率光扩散板及其制备方法
技术领域
本发明涉及光电材料领域，具体的涉及一种高雾度、高透光率的光扩散板及其制备方法。
背景技术
光扩散板目前已经广泛应用在液晶显示、LED照明以及成像等系统中，使入射光充分散射，实现更柔和、均匀的照射效果。光扩散板是在生产实心板的时候，在原料中添加光扩散剂而形成的。扩散剂通过均匀分布在板材内，使得光线经过板材时，碰到扩散剂颗粒发生反射、折射、散射的效果，从而是光线能够均匀得透过板材但又不会露出光源，达到从点光源到面光源的变化。适用于直下式LED电视机背光模组、LED照明，具有高辉度、高扩散性，提高背光源的发光分布均匀的扩散效果。
目前，PS光扩散板生产制造技术主要以PS(聚苯乙烯)为基材，添加有机硅微粒，挤出成型，通过有机硅微粒分布在PS分子中，使LED光线产生折射而起扩散作用。有机硅为一种半透明的微粒，未经过改性的有机硅的折射率为1.4～1.42，它分布在PS分子中其折射作用的同时，也吸收部分能量，但是其有饱和值、且提高扩散雾度有一定困难，随着LED光源的发展，单颗LED芯片的功率，亮度越来越高，就要求扩散板的雾度越来越高，而且光效也越高。因此，目前的技术在成本上、效果上就存在弱点。
聚苯乙烯的英文名称为Polystyrene,简称PS。PS是一种热塑性非结晶性的树脂，主要分为通用级聚苯乙烯(GPPS、俗称透苯)、抗冲击级聚苯乙烯(HIPS、俗称改苯)和发泡级聚苯乙烯(EPS)。通用级聚苯乙烯(GPPS)是聚苯乙烯(PS)由苯乙烯单体(SM)聚合而成的，可由多种合成方法聚合而成，光学性能好，透明且具有优良的刚性、电气性能和印刷性能，广泛应用于灯罩、光学零件、透明模型的制作。
专利申请号为201310692096.8的专利公开了一种具有高雾度和高透光率的光扩散板及其制备方法，以光纤级GPPS(透明聚苯乙烯)为主材，玻璃微珠为硅扩散剂，提升产品穿透率，使光在产品中更好的发生折射、反射、扩散等功能；加入耐老化改进剂、塑胶相容剂为辅料，延长产品的使用寿命，该产品具有将集光、光扩散及光反射集成在一体上的功能，但是这种做法，使得光扩散板的成分复杂，成本极高。
为了解决以上问题，专利申请号为201410432692.7的专利公开了一种PS漫反射型光扩散板，其主要通过以光学级GPPS分子为主材，有机硅粒子和二氧化钛粒子为光扩散剂，提升产品的穿透率，使光在产品中更好的发生折射、反射、散射等功能。但是，此公开技术中，有机硅粒子的折射率为1.45左右，由此可知，其有机硅粒子为改性后的有机硅粒子，通常改性后的有机硅粒子的价格比普通的有机硅粒子的价格贵很多，而且有机硅粒子的质量百分比为3％，二氧化硅的质量百分比为2％，故成本相对来说较高。
光源经过光扩散板后由点光源变成面光源的原理如下：当点光源经过含有光扩散剂的PS光扩散板时，如果光散射剂的光折射率过分的高于或者低于PS的光线折射率时，会造成大量的反射，影响透光率，而接近PS折射率时，则会减少光散射的路径，透明度下降减少，无法有效的避光，故透光与散射必须基于实际需要达到一个平衡，因此光的散射必须控制在一个合理范围内，因此对于连续介质PS中的不均匀成分，即光散射剂的折射率、球度、颗粒表面规整度、粒径大小和浓度等参数有着一定的要求与限定。因此，作为光扩散剂，折射率不但要比PS小，而且与PS不能相差太大。因为折射率差越大，散射作用越强，而PS与光散射剂颗粒折射率差异过大将导致全发射发生，将光线反射回内部而无法有效导出。
专利申请号为201410432692.7的专利公开的一种PS漫反射型光扩散板中，PS的折射率为1.51,改性后的有机硅的折射率为1.45，远大于未经过改性的有机硅的折射率1.41～1.42，且该专利中使用的光扩散剂的总含量为5％，最终达成的技术效果高雾度和高透光性也没有数据明确显示。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种高雾度、高透光率的光扩散板，其主要以光学级聚苯乙烯为主材，采用未经过改性的有机硅为光扩散剂，其中，光扩散剂的有机硅粒子的含量低于申请号为201410432692.7的发明专利中的有机硅粒子含量和二氧化钛粒子的总含量，但是本发明的光扩散板的雾度可以达到≥99.5％，且透光率达到≥80％。同时，本发明还提供该高雾度、高透光率的光扩散板的制备方法。
一种高雾度、高透光率的光扩散板，其特征在于，包括如下质量分数的成分组成：
光学级聚苯乙烯96％～99.5％；
有机硅粒子0.5％～4％。
其中，光学级聚苯乙烯的折射率为1.51～1.52；有机硅的折射率为1.42，粒径为1～5um。
本发明还公开了所述的高雾度、高透光率的光扩散板的制备方法，包括如下步骤：
(1)按比例称取材料，放入容器；
(2)将容器内的材料均匀搅拌，形成混合料；
(3)将步骤(2)获得的混合料抽入干燥机，烘干备用；
(4)将步骤(3)获得的烘干料输入加温管道，将其融化为浆状；
(5)将步骤(4)获得的浆状混合物输送至可调整的模头，并经三辊压延冷却成型形成成品。
进一步的，步骤(1)中所述材料和重量比例如下:
光学级聚苯乙烯96％～99.5％,有机硅0.5％～4％,其中，光学级聚苯乙烯的折射率为1.51～1.52；有机硅的折射率为1.42，粒径为1～5um。
进一步的，步骤(2)中所述干燥机烘干温度为70～90℃，烘干时间为2～5小时。
进一步的，步骤(4)中所述加温管道加热温度为170～250℃，采用的
是分段加温的方式，将其熔化为浆料。
进一步的，所述的高雾度、高透光率的光扩散板的制作方法，还包括如下步骤：
(6)将已经成型的成品光扩散板进行检测，符合产品要求的入库。
与现有技术相比，本发明的高雾度、高透光率的光扩散板使用的材料简单，都是较为容易获得的原料，且用量相对较少，故原材料成本相对较低。另外，本发明中使用的原材料种类相对较少，故制备的过程中需要使用的人工和设备也相对较少，进一步降低了生产成本。
另外，由于本发明中有机硅的折射率为1.42，光学级聚苯乙烯的的折射率为1.51～1.52，则有机硅和光学级聚苯乙烯的折射率差为0.09～0.1，两种材料的折射率差≥0.02，故光源在含有有机硅的光学级聚苯乙烯中发生大量折射，使得光源通过光扩散板时透光率大大增加。另外，有机硅粉末本身为非透明状态，具有一定的遮光性，故其在光学级聚苯乙烯连续相中的均匀分散，使得光扩散板产生雾蒙蒙的感觉，有利于提升光扩散板的雾度。
本发明在使用原料种类相对较少，且光扩散剂的用量相对较少的情况下，选用光学级聚苯乙烯和未经过改性的二氧化硅，使得最终的光扩散可以实现≥99.5％的雾度，≥80％的透光率，可以满足大部分的市场需求，符合节能产业的增生需求和发展。
附图说明：
图1是本发明的光扩散板的示意图。
图2是本发明的光扩散板的制备流程示意图。
主要结构序号说明：
光扩散板 1
光学级聚苯乙烯连续相 11
有机硅粒子 12
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施案例
具体实施案例1：
一种高雾度、高透光率的光扩散板，其特征在于，包括如下质量分数的成分组成：光学级聚苯乙烯96.7％，有机硅3.3％。该扩散板的雾度为99.8％，透光率为80％。
如上所述的高雾度、高透光率的光扩散板的制备方法，包括如下步骤：
(1)按比例称取材料，放入容器；
(2)将容器内的材料均匀搅拌，形成混合料；
(3)将步骤(2)获得的混合料抽入干燥机，调节烘干温度为71℃，烘干时间为4小时；
(4)将步骤(3)获得的烘干料输入加温管道，加温管道的温度为170～250℃，采用的是分段加温的方式，将其融化为浆状；
(5)将步骤(4)获得的浆状混合物输送至可调整的模头，并经三辊压延冷却成型形成成品。
(6)将已经成型的成品光扩散板进行检测，符合产品要求的入库。
具体实施案例2：
一种高雾度、高透光率的光扩散板，其特征在于，包括如下质量分数的成分组成：光学级聚苯乙烯99.2％，有机硅0.8％。该扩散板的雾度为99.5％，透光率为85％。
如上所述的高雾度、高透光率的光扩散板的制备方法，包括如下步骤：
(2)按比例称取材料，放入容器；
(2)将容器内的材料均匀搅拌，形成混合料；
(3)将步骤(2)获得的混合料抽入干燥机，调节烘干温度为89℃，烘干时间为2.1小时；
(4)将步骤(3)获得的烘干料输入加温管道，加温管道的温度为170～250℃，采用的是分段加热的方式，将其融化为浆状；
(5)将步骤(4)获得的浆状混合物输送至可调整的模头，并经三辊压延冷却成型形成成品。
(6)将已经成型的成品光扩散板进行检测，符合产品要求的入库。
具体实施案例3：
一种高雾度、高透光率的光扩散板，其特征在于，包括如下质量分数的成分组成：光学级聚苯乙烯97.7％，有机硅2.3％。该扩散板的雾度为99.6％，透光率为82％。
如上所述的高雾度、高透光率的光扩散板的制备方法，包括如下步骤：
(3)按比例称取材料，放入容器；
(2)将容器内的材料均匀搅拌，形成混合料；
(3)将步骤(2)获得的混合料抽入干燥机，调节烘干温度为80～℃，烘干时间为3小时；
(4)将步骤(3)获得的烘干料输入加温管道，加温管道的温度为170～250℃，采用的是分段加热的方式，将其融化为浆状；
(5)将步骤(4)获得的浆状混合物输送至可调整的模头，并经三辊压延冷却成型形成成品。
(6)将已经成型的成品光扩散板进行检测，符合产品要求的入库。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种高雾度、高透光率的光扩散板，其包括如下质量分数的成分组成：
光学级聚苯乙烯96％～99.5％，有机硅0.5％～4％，其中，光学级聚苯乙烯的折射率为1.51～1.52；有机硅的折射率为1.42，粒径为1～5um。
2.如权利要求1所述的高雾度、高透光率的光扩散板的制备方法如下：
(1)按比例称取材料，放入容器；
(2)将容器内的材料均匀搅拌，形成混合料；
(3)将步骤(2)获得的混合料抽入干燥机，烘干备用；
(4)将步骤(3)获得的烘干料输入加温管道，将其融化为浆状；
(5)将步骤(4)获得的浆状混合物输送至可调整的模头，并经三辊压延冷却成型形成成品。
3.如权利要求2所述的高雾度、高透光率的光扩散板的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述材料和重量比例如下:光学级聚苯乙烯96％～99.5％，有机硅0.5％～4％，且光学级聚苯乙烯的折射率为1.51～1.52；有机硅的折射率为1.42，粒径为1～5um。
4.如权利要求3所述的高雾度、高透光率的光扩散板的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述干燥机烘干温度为70～90℃，烘干时间为2～5小时，步骤(4)中所述加温管道加热温度为170～250℃。
5.如权利要求4所述的高雾度、高透光率的光扩散板的制备方法，其特征在于：其还包括如下步骤：(6)将已经成型的成品光扩散板进行检测，符合产品要求的入库。
6.采用如权利要求2～5中任意一项所述的方法制备的光扩散板。
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