CN108291080A

CN108291080A - 阻燃性能、光学元件发光效率和光束角增强的扩散聚碳酸酯复合材料

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Publication number: CN108291080A
Application number: CN201580084805.1A
Authority: CN
Inventors: 申淼; Y·丁; H·唐; 杨剑; 程迎军; G·黄; H·李
Original assignee: SABIC Global Technologies BV
Current assignee: SABIC Global Technologies BV
Priority date: 2015-11-04
Filing date: 2015-11-04
Publication date: 2018-07-17
Also published as: EP3371258A1; KR20180071325A; WO2017075775A1; US20200010669A1; EP3371258A4

Abstract

本公开内容涉及包括含聚碳酸酯的组合物的光学元件，该含聚碳酸酯的组合物包括：大约95wt％至大约99.6wt％的聚碳酸酯聚合物；大约0.25wt％至大约1wt％的有机硅树脂；大约0.05wt％至大约0.5wt％的阻燃剂；和大约0.1wt％至大约0.5wt％的苯乙烯‑丙烯腈共聚物涂布的聚四氟乙烯，其中如通过UL94可燃性测试所确定，含聚碳酸酯的组合物展现0.75mm下VO等级，并且其中含聚碳酸酯的组合物的所有组分的总wt％不超过100wt％。

Description

阻燃性能、光学元件发光效率和光束角增强的扩散聚碳酸酯复合材料

技术领域

本公开内容涉及含聚碳酸酯的组合物及其在光学元件诸如LED透镜盖中的用途，该含聚碳酸酯的组合物具有增强的阻燃性能、改进的发光效率和光束角性能。

背景技术

由于LED扩散元件的更薄壁设计的任何行业趋势，期望的是能够在更薄壁上保持UL94V0可燃性的扩散工程塑料。大部分阻燃(FR)添加剂是吸收光的并且因而牺牲光元件的发光效率。本领域存在对于克服这种缺陷的组合物的需要。

发明内容

本公开内容涉及包括含聚碳酸酯的组合物的光学元件，该含聚碳酸酯的组合物包括：大约95至大约99.6wt％的聚碳酸酯聚合物；大约0.25至大约1wt％的有机硅树脂，大约0.05至大约0.5wt％的阻燃剂，和大约0.1至大约0.5wt％的苯乙烯-丙烯腈共聚物涂布的聚四氟乙烯，其中含聚碳酸酯的组合物的所有组分的总wt％不超过100wt％。

一些优选的光学元件是LED灯罩。

一些优选的阻燃剂包括下式的至少一种化合物：

[(R)₂SiO]_y

其中R是具有1至18个碳原子的一价烃或氟化烃并且y是3至12的数。在一些实施方式中，阻燃剂是八苯基环四硅氧烷。

具体实施方式

聚碳酸酯(PC)

基于组合物的重量，本文公开的组合物包括大约95wt％至大约99.6wt％的聚碳酸酯聚合物。在一些实施方式中，聚碳酸酯的量是大约97wt％至大约99wt％。在某些实施方式中，聚碳酸酯的至少一部分是支化的聚碳酸酯；在一些组合物中大约10wt％至大约90wt％的支化的聚碳酸酯。在其他组合物中，基于组合物的重量，支化的聚碳酸酯的量是大约20wt％至大约80wt％或者大约30wt％至大约70wt％或者大约40wt％至大约60wt％，或者大约50wt％。

一些支化的聚碳酸酯由包括双酚A和1,1,1-三-(4-羟苯基乙烷)的试剂产生。

如本文所使用的术语“聚碳酸酯”包括共聚碳酸酯，均聚碳酸酯和(共)聚酯碳酸酯。PC聚合物可从SABIC商业上获得。

术语聚碳酸酯可以被进一步限定为具有式(1)的重复结构单元的组合物：

其中R¹基团总数的至少60％是芳香族有机基团并且其余量是脂肪族、脂环族、或芳香族基团。在进一步的方面，每个R1是芳香族有机基团，并且更优选地，式(2)的基团：

─A¹─Y1─A²─ (2)，

其中A¹和A²的每个是单环二价芳基并且Y1是具有将A¹与A²分开的一个或两个原子的桥连基团。在各个方面，一个原子将A¹与A²分开。例如，这种类型的基团包括，但不限于，诸如-O-、-S-、-S(O)-、-S(O₂)-、-C(O)-、亚甲基、环己基-亚甲基、2-[2.2.1]-双环亚庚基、亚乙基、异亚丙基、亚新戊基(neopentylidene)、亚环己基、亚环十五烷基、亚环十二烷基、和亚金刚烷基的基团。桥连基团Y1优选地是烃基或饱和的烃基诸如亚甲基、亚环己基、或异亚丙基。聚碳酸酯材料包括在美国专利号7,786,246中公开并描述的材料，为了公开各种聚碳酸酯组合物及其制造方法的特定目的，其全部通过引用并入本文。

通常，聚碳酸酯可以具有基于PS标准大于大约5,000g/mol的重均分子量(Mw)。在一方面，聚碳酸酯可以具有基于PS标准大于或等于大约20,000g/mol的Mw。在另一方面，聚碳酸酯具有基于PS标准的大约20,000至100,000g/mol的Mw，其包括例如30,000g/mol、40,000g/mol、50,000g/mol、60,000g/mol、70,000g/mol、80,000g/mol、或90,000g/mol。在仍进一步的方面，聚碳酸酯具有基于PS标准的大约22,000至大约50,000g/mol的Mw。在仍进一步的方面，聚碳酸酯具有基于PS标准的大约25,000至40,000g/mol的Mw。

在某些实施方式中，聚碳酸酯可以包括在分子量和/或组成变化上不同的两种或多种聚碳酸酯组合物。

某些聚碳酸酯由SABIC Innovative Plastics of Pittsfield，MA以商品名LEXANTM销售。

有机硅树脂

本文公开的组合物包括基于组合物的重量大约0.25至大约1wt％的有机硅树脂。某些组合物包括0.4至大约0.8wt％的有机硅树脂。

有用的聚硅氧烷包括聚合的硅氧烷。实例包括硅油和八苯基环四硅氧烷。

阻燃剂

本公开内容的组合物包括基于组合物的重量大约0.05至大约0.5wt％的阻燃剂。在一些实施方式中，大约0.1wt％至大约0.4wt％的阻燃剂存在于组合物中。

某些阻燃剂包括下式的至少一种化合物：

[(R)₂SiO]_y

其中R是具有1至18个碳原子的一价烃或氟化烃并且y是3至12的数。一种优选的阻燃剂是八苯基环四硅氧烷。

苯乙烯-丙烯腈共聚物涂布的聚四氟乙烯

本公开内容的组合物包括大约0.1至大约0.5wt％的苯乙烯-丙烯腈共聚物涂布的聚四氟乙烯。包封的含氟聚合物可以通过在含氟聚合物例如水分散体的存在下聚合包封的聚合物制成。TSAN可以提供超过PTFE的显著优势，因为TSAN可以更容易地分散在组合物中。示例性TSAN可以包括基于包封的含氟聚合物的总重量50wt％的PTFE和50wt％的SAN。SAN可以包括，基于共聚物的总重量，例如，75wt％的苯乙烯和25wt％的丙烯腈。可选地，含氟聚合物可以以某种方式与第二聚合物，诸如，例如，芳香族聚碳酸酯或SAN预混合以形成用作防滴剂的凝集的材料。任一种方法都可以用于产生包封的含氟聚合物。

磷光体

磷光体，也被称为“发光转换材料”，可以被混配到本文公开的聚碳酸酯组合物中。在一方面，磷光体材料配置为将由光源诸如发光二极管(LED)发出的光转换成具有不同波长的光。例如，磷光体材料可以配置为将由LED发出的光转换为所需要的更高或更低的波长。

磷光体通常是无机化合物。磷光体材料的实例包括掺杂有稀土元素的钇铝石榴石(YAG)，掺杂有稀土元素的铽铝石榴石，掺杂有稀土元素的硅酸盐(BOSE)；掺杂有稀土元素的次氮基硅酸盐；掺杂有稀土元素的氮化物正硅酸盐，和掺杂有稀土元素的氧合次氮基铝硅酸盐。也可以使用包括无机材料的量子点，通常是基于镉的磷光化合物，以形成不透明和半透明的聚碳酸酯。

磷光体材料通常是固体粉末的形式。磷光体材料可以包括发红光磷光体、发绿光磷光体、和发黄光磷光体。在一方面，磷光体材料可以包括发红光磷光体、发绿光磷光体和发黄光磷光体的两种或多种的混合物。

在一些实施方式中，磷光体材料可以包括Si、Sr、Ba、Ca、Eu、Y、Tb、B、N、Se、Ti、或包括前述至少一种的组合。磷光体可以包括大于0ppm的包含Si、Sr、Ba、Ca、Eu、或包括前述至少一种的组合的第一材料；和基于磷光体的总重量小于50ppm的包含Al、Co、Fe、Mg、Mo、Na、Ni、Pd、P、Rh、Sb、Ti、Zr、或包括前述至少一种的组合的第二材料。磷光体可以包括大于0ppm的由Si、Sr、Ba、Ca、Eu、或包括前述至少一种的组合组成的第一材料；和基于磷光体的总重量小于50ppm的由Al、Co、Fe、Mg、Mo、Na、Ni、Pd、P、Rh、Sb、Ti、Zr、或包括前述至少一种的组合组成的第二材料。

磷光体可以包括钇铝石榴石、铽铝石榴石、硼硅酸盐；次氮基硅酸盐；氮化物正硅酸盐、氧合次氮基铝硅酸盐、或包括前述至少一种的组合。磷光体可以包括硅酸锶黄色磷光体、钇铝石榴石、铽铝石榴石、硅酸盐磷光体、氮化物磷光体；次氮基硅酸盐、氮化物正硅酸盐、氧合次氮基铝硅酸盐、铝次氮基硅酸盐、次氮基铝酸盐、镥铝石榴石、或包括前述至少一种的组合。铝次氮基硅酸盐可以包括可以不含Sr(即，可以包括0wt％的Sr)的CaAlSiN₃:Eu、(Sr,Ca)AlSiN₃:Eu)、或包括前述至少一种的组合。

磷光体可以包括镥铝石榴石，其含有至少一种碱土金属和至少一种卤素，掺杂有稀土元素。

磷光体可以包括稀土元素，例如Ce³⁺或Eu²⁺，作为掺杂剂。

在某些实施方式中，磷光体可以包括发绿光镥铝酸盐磷光体，其包括镥、铈、至少一种碱土金属、铝、氧、和至少一种卤素。

一些磷光体材料可以将来自蓝色LED的一些蓝光转换为黄光，并且可获得的光的整体组合被观察者感知为白光。

磷光体可以包括具有下式的磷光体：(A³)₂SiO₄:Eu²⁺D¹，其中A³是选自以下的二价金属：Sr、Ca、Ba、Mg、Zn、Cd、和包括前述至少一种的组合，并且D1是选自以下的掺杂剂：F、Cl、Br、I、P、S或N，和任选地包括前述至少一种的组合。

磷光体可以包括具有下式的磷光体：(A⁴)₂SiO₄:Eu²⁺D²，其具有选自以下的任选的掺杂剂：Al、Co、Fe、Mg、Mo、Na、Ni、Pd、P、Rh、Sb、Ti或Zr，和任选地包括前述至少一种的组合，其中A⁴选自Sr、Ba、Ca、和包括前述至少一种的组合。

磷光体可以包括具有下式的磷光体：(YA⁵)₃(AlB)₅(OD³)₁₂:Ce³⁺，其中A⁵是选自Gd、Tb、La、Sm的三价金属，或者诸如Sr、Ca、Ba、Mg、Zn、Cd的二价金属离子，和包括前述至少一种的组合；B选自Si、B、P、和Ga，并且任选地包括前述至少一种的组合；并且D³是选自F、Cl、Br、I、P、S或N，和任选地包括前述至少一种的组合的掺杂剂。其他可能的黄色材料(一种或多种)包括：Y₃Al₅O₁₂:Ce；Tb_3-xRE_xAl₅O₁₂:Ce(TAG)，其中RE＝Y、Gd、La、Lu；Sr_2-x-yBa_xCa_ySiO₄:Eu；Sr_3-xSiO₅:Eu²⁺ _x，其中0<x≤1。可能的黄色/绿色材料(一种或多种)包括：(Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)₂S₄:Eu²⁺；Ba₂(Mg,Zn)Si₂O₇:Eu²⁺；Gd_0.46Sr_0.31Al_1.23O_xF_1.38:Eu²⁺ _0.06；(Ba_1-x-ySr_xCa_y)SiO₄:Eu；和Ba₂SiO₄:Eu²⁺。

磷光体材料可以包括具有下式的磷光体(YGd)₃Al₅O₁₂:Ce³⁺或Y₃Al₅(OD³)₁₂:Ce³⁺。

磷光体可以包括橙红色基于硅酸盐的磷光体(一种或多种)，其具有下式：(SrM1)₃Si(OD⁴)₅:Eu，其中M1选自Ba、Ca、Mg、Zn、和包括前述至少一种的组合；并且D⁴选自F、Cl、S、和N，和任选地包括前述至少一种的组合；磷光体(一种或多种)；Eu²⁺掺杂的和/或Dy³⁺磷光体(一种或多种)，其具有下式：M₃MgSi₂O₈，其中M选自Ca、Sr、Ba、和包括前述至少一种的组合。

磷光体可以包括红色基于氮化硅的Eu²⁺掺杂的磷光体(一种或多种)，其具有下式：(SrM2)₂Si₅N₈，其中M2选自Ca、Mg、和Zn和包括至少一种前述的组合。其他次氮基硅酸盐、氧合次氮基硅酸盐、氧合次氮基铝硅酸盐实例包括：Ba₂SiN₈:Eu²⁺；α-SiAlON:Re(Re＝Eu²⁺、Ce³ ⁺、Yb²⁺、Tb³⁺、Pr³⁺、Sm³⁺、和任选地包括前述至少一种的组合)；β-SiAlON:Eu²⁺；Sr₂Si₅N₈:Eu²⁺、Ce³⁺；基于稀土掺杂的红色硫化物磷光体(诸如(SrM3)S，其中M3选自Ca、Ba、和Mg、和任选地包括前述至少一种的组合)；Sr_xCa_1-xS:Eu、Y，其中Y是卤化物；CaSiAlN₃:Eu²⁺；Sr_2-yCa_ySiO₄:Eu；Lu₂O₃:Eu³⁺；(Sr_2-xLa_x)(Ce_1-xEu_x)O₄；Sr₂Ce_1-xEu_xO₄；Sr_2-xEu_xCeO₄；SrTiO₃:Pr³⁺,Ga³⁺；CaAlSiN₃:Eu²⁺；Sr₂Si₅N₈:Eu²⁺，或包括前述至少一种的组合。

磷光体可以包括蓝色磷光体诸如BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺。

磷光体可以包括基于绿色硫化物的磷光体诸如(SrM3)(GaM4)₂S₄:Eu；其中M3如上阐述，并且M4选自Al和In。

磷光体可以包括Tb_3-xRE1_xO₁₂:Ce(TAG)，其中RE¹选自Y、Gd、La、Lu、和包括前述至少一种的组合；掺杂有铈的钇铝石榴石(YAG)(例如，(Y,Gd)₃Al₅O₁₂:Ce³⁺；YAG:Ce)；掺杂有铈的铽铝石榴石(TAG:Ce)；硅酸盐磷光体材料(例如，(Sr)₂SiO₄:Eu，(Ba)₂SiO₄:Eu，(Ca)₂SiO₄:Eu)；氮化物磷光体材料(例如，掺杂有铈和/或铕)；次氮基硅酸盐(例如，LaSi₃N₅:Eu²⁺，O^2-或Ba₂Si₅N₈:Eu²⁺)；氮化物正硅酸盐(例如，诸如在DE10 2006016548A1中公开的)；或者包括前述至少一种的组合。基于涂布的YAG:Ce的磷光体材料(一种或多种)可以是合成铝石榴石，其中石榴石结构为A₃ ³⁺B₅ ³⁺O₁₂ ^2-(其含有Al₅O₁₂ ^9-并且A是三价元素诸如Y³⁺)。可以以这种方式合成制备铝石榴石(退火)以便赋予持续小于10^-4s的短期的发光寿命。其他可能的绿色磷光体材料(一种或多种)包括：SrGa₂S₄:Eu、Sr_2-yBa_ySiO₄:Eu、SrSiO₂N₂:Eu、和Ca₃Si₂O₄N₂:Eu²⁺。

磷光体可以包括黄色磷光体(一种或多种)(诸如(Y,Gd)₃Al₅O₁₂:Ce³⁺或(Sr,Ba,Ca)₂SiO₄:Eu)和红色磷光体材料(一种或多种)(诸如(Sr,Ca)AlSiN₃:Eu)，例如，以产生暖白光。磷光体材料(一种或多种)包括绿色铝酸盐(GAL)和红色磷光体材料(一种或多种)的组合(例如，以由蓝色led、绿光、和红光的RGB产生白光)。绿色铝酸盐和红色氮化物磷光体可以被单独或组合使用以当暴露于蓝色LED光时产生白光。红色氮化物磷光体材料可以含有离子以促进量子效率。磷光体材料可以包括混合有锰的硫化镉的半导体纳米晶体的组合；和/或La₃Si₆N₁₁:Ce³⁺。YAG:Ce磷光体材料或BOSE(硼原硅酸盐)磷光体，例如，可以被利用以将蓝光转换为黄色。可以包括微红色的AlInGaP LED以将来自磷光体的黄光吸引到黑体曲线。

磷光体可以包括下转换剂(down converting agent)(诸如(py)₂₄Nd₂₈F₆₈(SePh)₁₆，其中py是吡啶)，上转换剂(up converting agent)(诸如0.2wt％Ti²⁺:NaCl和0.1wt％Ti²⁺:MgCl₂)，或者包括前述一个或二者的组合。磷光体可以包括有机染料(诸如罗丹明6G，LumogenTM 083)、量子点、稀土配合物、或包括前述一个或多个的组合。有机染料分子可以被附连至聚合物主链或者可以被分散在辐射发射层。磷光体可以包括具有取代的氨基和/或氰基的吡嗪类化合物，蝶啶化合物诸如苯并蝶啶衍生物，苝类化合物，蒽醌类化合物，硫靛类化合物，萘类化合物，呫吨类化合物，或包括前述一个或多个的组合。磷光体可以包括吡咯并吡咯花青(PPCy)，双(PPCy)染料，受体取代的方酸菁，或包括前述一个或多个的组合。吡咯并吡咯花青可以包括BF₂-PPCy、BPh₂-PPCy、双(BF₂-PPCy)、双(BPh₂-PPCy)、或包括前述一个或多个的组合。磷光体可以包括基于镧系的化合物诸如镧系螯合物。磷光体可以包括硫属元素化物结合的镧系元素。磷光体可以包括过渡金属离子诸如Ti²⁺-掺杂的NaCl和Ti²⁺-掺杂的MgCl₂的一个或二者。

磷光体可以包括包含前述磷光体的至少一个的组合。

磷光体可以不含铝尖晶石，其中尖晶石具有结构A²⁺B₂ ³⁺O₄ ^2-(Al₂O₄ ^2-并且A是二价碱土元素诸如Ca²⁺、Sr²⁺和Ba²⁺)。

聚合物组合物可以包括基于组合物的总重量0.5至20wt％、或1至10wt％、或3至8wt％的磷光体。聚合物组合物可以包括基于100重量计(pbw)的聚合物为0.1至40份或4至20pbw的磷光体。

如通过激光衍射所确定，磷光体可以具有10纳米(nm)至100微米(μm)的中值粒径。中值粒径有时被表示为D50-值。中值粒径可以是1至30微米，或者5至25微米。中值粒径的实例包括1至5微米，或5至10微米，或11至15微米，或16至20微米，或21至25微米，或26至30微米，或31至100微米。

可以设定磷光体尺寸使得它不会降低辐射发射层的透明度，例如，磷光体可以不散射可见光，或具有390至700纳米(nm)的波长的光。磷光体可以具有小于或等于300nm，或者小于或等于100nm，或者小于或等于40nm，或者1至35nm的最长的平均尺寸。

磷光体可以被涂布(例如，将材料施加至磷光体的表面的结果，其中涂层是在表面上和/或与表面化学相互作用)。当被添加至聚合物材料诸如聚碳酸酯时，与未涂布的磷光体(一种或多种)相比，可以改进辐射值(诸如辐射功率、辐射强度、辐照度、和辐射亮度)和相应的光度值(诸如总光通量、发光强度、照度、亮度)，发光效能(以流明每瓦(lm/W)为单位)，现色指数，彩色质量等级(CQS)，相关色温，和色度。

磷光体可以涂布有硅油和/或无定形氧化硅的层。硅油的一些实例包括，但不限于：氢-烷基硅氧烷油；聚二烷基硅氧烷油；二羟基封端的聚二甲基硅氧烷-二苯基硅氧烷共聚物(诸如从Gelest，Inc.商业上可获得的Gelest PDS1615)；以及包括前述至少一种的组合。这种硅油被认为是涂层，其中在添加至基体或粘合剂(其被统称为基体)诸如聚碳酸酯之前，磷光体首先用硅油(一种或多种)处理。涂层本身既不是粘合剂也不是含有磷光体的基体以保持在适当位置以便暴露于蓝光LED辐射。另外，涂布不需要固化方法。

磷光体可以用硅油涂布，例如通过诸如喷涂硅油的方法。例如，通过在流化床反应器中喷涂硅油可以涂布磷光体。基于磷光体的总重量，硅油的总量相对于磷光体可以是0.05至10wt％，或者0.1至10wt％，或者0.5至5wt％。当使用两种硅氧烷涂层时，诸如聚甲基氢硅氧烷和聚二甲基硅氧烷，总量不改变，并且两种油之间的分流比可以是1:99至99:1。第一涂层可以占总硅氧烷油含量的至少大约50wt％。

油的一些实例包括聚甲基氢硅氧烷(例如，从Momentive Performance Materials商业上可获得的DF1040)和聚二甲基硅氧烷(例如，从Momentive Performance Materials商业上可获得的DF581)。其他实例包括二苯基硅氧烷，例如，硅烷醇封端的油，诸如硅烷醇封端的二苯基硅氧烷(例如，从Gelest，Inc.，Morrisville，PA商业上可获得的PDS-1615)。聚合物组合物可以包括最多按重量计每百份4份(pph)或按重量计0.1至0.5(例如，0.2)pph的颜料(例如，Gelest PDS-1615)。其他可能的硅烷醇封端的硅氧烷包括也是从Gelest，Inc.商业上可获得的PDS-0338和PDS-9931。对于100pbw的聚合物，聚合物组合物可以包括小于或等于20pbw的涂布的磷光体。

另外的磷光体包括量子点，其包括半导体纳米晶体。这种材料包括用ZnS壳钝化的Cd基、Cd基核/壳，合金化的量子点诸如CdSeTe，InP，InP/ZnS核/壳和ZnSe/InP/ZnS核/壳/壳，CuInS₂，具有ZnS壳的ZnS-CuInS₂合金，和CuInS₂/ZnS核/壳材料。又其他的磷光体是基于锰的磷光体诸如K₂SiF₆:Mn⁴⁺；K₂(TaF₇):Mn⁴⁺；KMgBO₃:Mn²⁺。磷光体也包括窄带红色磷光体：Sr[LiAl₃N₄]:Eu²⁺。窄带磷光体，FWHM 25-35nm，优选地<30nm，吸收450nm光，相对量子产率大于或等于90％(至少150℃/25℃)，优选大于或等于95％，并且在150℃下至热淬火的量子产率损失小于10％。磷光体包括基于碳(负)氮化物(carbidonitride)和基于氧碳(负)氮化物的磷光体。其他磷光体可以是下式：CaAlSiN₃:Eu。

其他添加剂

其他任选的添加剂包括抗氧化剂、UV稳定剂、增塑剂、润滑剂和脱模剂的一种或多种。组合物可以包括通常被并入到这种类型的聚合物组合物的各种添加剂，条件是选择添加剂(一种或多种)以便不显著不利地影响热塑性组合物的期望性能(例如良好的相容性)。这种添加剂可以在用于形成组合物的组分的混合期间的合适的时间混合。

增塑剂、润滑剂和脱模剂之间存在相当大的重叠，其包括，例如，甘油三硬脂酸酯(GTS)，邻苯二甲酸酯(例如，辛基-4,5-环氧-六氢邻苯二甲酸酯)，三-(辛氧基羰基乙基)异氰脲酸酯，三硬脂酸甘油酯，二官能或多官能芳香族磷酸酯(例如，间苯二酚四苯基二磷酸酯(RDP)，氢醌的双(二苯基)磷酸酯和双酚A的双(二苯基)磷酸酯)；聚α烯烃；环氧化大豆油；聚硅氧烷，包括硅油(例如，聚(二甲基二苯基硅氧烷)；酯，例如，脂肪酸酯(例如，烷基十八烷基酯，诸如，硬脂酸甲酯，硬脂酸十八烷基酯等)，蜡(例如，蜂蜡、褐煤蜡、石蜡等)，或包括前述增塑剂、润滑剂和脱模剂的至少一种的组合。这些通常以基于组合物中聚合物的总重量以0.01至5wt％的量使用。

光稳定剂，特别地紫外光(UV)吸收添加剂，也被称为UV稳定剂，包括羟基二苯甲酮(例如，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮)，羟基苯并三嗪，氰基丙烯酸酯，N,N’-草酰二苯胺，苯并噁嗪酮(例如，2,2'-(1,4-亚苯基)双(4H-3,1-苯并噁嗪-4-酮，其以商品名CYASORB UV-3638从Cytec商业上可获得)，芳基水杨酸酯，羟基苯并三唑(例如，2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑，2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑，和2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-苯酚，其以商品名CYASORB 5411从Cytec商业上可获得)或者包括前述至少一种的组合光稳定剂。UV稳定剂可以以基于组合物中聚合物的总重量以0.01至1wt％，具体地0.1至0.5wt％，并且更具体地0.15至0.4wt％的量存在。

抗氧化剂添加剂包括有机亚磷酸酯诸如三(壬基苯基)亚磷酸酯，三(2,4-二-叔丁基苯基)亚磷酸酯，双(2,4-二-叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯，二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯；烷基化单酚或多酚；多酚与二烯的烷基化反应产物，诸如四[亚甲基(3,5-二-叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)]甲烷；对甲酚或二环戊二烯的丁基化反应产物；烷基化氢醌；羟基化硫代二苯醚；亚烷基双酚；苄基化合物；β-(3,5-二-叔丁基-4-羟苯基)-丙酸与一元醇或多元醇的酯；β-(5-叔丁基-4-羟基-3-甲基苯基)-丙酸与一元醇或多元醇的酯；硫代烷基或硫代芳基化合物的酯诸如二硬脂基硫代丙酸酯，硫代丙酸二月桂酯，硫代二丙酸二(十三烷基)酯，十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯，季戊四醇-四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯；β-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)-丙酸的酰胺，或者包括前述至少一种的组合的抗氧化剂。抗氧化剂基于按重量计100份的总组合物以0.01至0.1份的量使用。

光学元件

光学元件可以通过本领域已知的常规方式形成。在一些实施方式中，光学元件通过常规模制技术形成。在一个实施方式中，模制技术包括，但不限于，注射成型、吹塑和压缩模塑。模制制品也可以由本文所述的组合掺合物制备。这种掺合物可以使用挤出方法制备，可以使用常规技术模制。在某个实施方式中，使用注射成型制备模制制品。

一些光学元件包括含聚碳酸酯的组合物，如通过UL94可燃性测试所确定，其展现0.75mm下的V0等级。某些光学元件包括含聚碳酸酯的组合物，其展现以下一个或二者：(i)相对于不含苯乙烯-丙烯腈共聚物涂布的聚四氟乙烯的类似组合物增大的光束角和(ii)相对于不含苯乙烯-丙烯腈共聚物涂布的聚四氟乙烯的类似组合物增大的发光效率。

光学元件包括LED灯罩。

实施例

以下实施例旨在是说明性而不是限制性的。

LUX9616G(来自SABIC的Lexan)被选作对照。它是1.5mm V0PC，其由以下组成：聚碳酸酯(基于来自高纯度BPA2的THPE的支化的PC，SABIC)，聚碳酸酯(高纯度PC 175，SABIC)，聚碳酸酯(高纯度PC 105，SABIC)，全氟丁烷磺酸钾(Bayowet C4，Lanxess)，八苯基环四硅氧烷(SX-12-B，Shin-Etsu)，季戊四醇四硬脂酸酯(Alkanox 240，Chemtura)，三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(Alkanox 240，BASF)，Cyasorb UV 3638(Cyasorb UV-3638F，Cytec)，十八烷基3(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯(受阻酚抗氧化剂)(IRGANOX 1076，Ciba)。聚碳酸酯被用作基础树脂，Cyasorb UV 3638用作UV稳定剂，三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和十八烷基3(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯(受阻酚抗氧化剂)是抗氧化剂，季戊四醇四硬脂酸酯被用作脱模剂，全氟丁烷磺酸钾和八苯基环四硅氧烷是FR添加剂。TSAN被并入复合材料以进一步改进FR性能。

在0.5pph有机硅树脂珠粒作为扩散剂(来自Momentive的Tospearl 120)存在下筛选0至0.25pph负载量的TSAN。此外，将具有0.2pph TSAN的复合材料与非TSAN复合材料LUX9616G在几个扩散水平下进行比较。

对于FR比较，按照UL94标准模制并测试1.0mm和0.75mm UL棒。对于光学比较，具有1.0/0.8mm壁厚的A60灯泡被模制用于发光效率和光束角。

由双螺杆挤出机制备复合材料，其具有表1中呈现的详细的混配概况。

表1.混配概况

表2中显示了UL棒模制概况。

表2

表3呈现了在0.5pph有机硅树脂珠粒的存在下具有0至0.25pph负载量的TSAN的复合材料的FR和光学性能。

表3.TSAN负载筛选

观察到，随着TSAN负载量的增加，平面色片(flat color chip)的1mm％T下降。这符合一般知识。当并入到PC时TSAN增大了散射，其导致较少的透射光。

使用0.2pph TSAN，FR性能被显著地改进。含有0.2+pph TSAN的复合材料可以通过1.0mm V0测试。

添加0.1pph TSAN显著地改进了发光效率。然而，当负载量从0.1pph进一步提高至0.25pph时，发光效率没有被进一步改进。

包含TSAN增大了光束角。

表4呈现了在不同扩散水平下0.2pph TSAN的光学评估。

表4

观察到，在不同的扩散水平，TSAN同时增大了发光效率和光束角。

表5呈现了阻燃性能的评估。

表5

观察到，硅油、八苯基环四硅氧烷和TSAN的组合改进了FR等级(例如，从VO@1.5mm改进至V0@0.75mm)。

方面

本公开内容包括至少以下方面。

方面1.一种光学元件，其包括含聚碳酸酯的组合物，含聚碳酸酯的组合物包括：

大约95wt％至大约99.6wt％的聚碳酸酯聚合物；

大约0.25wt％至大约1wt％的有机硅树脂，

大约0.05wt％至大约0.5wt％的阻燃剂，和

大约0.1wt％至大约0.5wt％的苯乙烯-丙烯腈共聚物涂布的聚四氟乙烯，

其中如通过UL94可燃性测试所确定，含聚碳酸酯的组合物展现0.75mm下VO等级；并且

其中含聚碳酸酯的组合物的所有组分的总wt％不超过100wt％。

方面2.方面1的光学元件，其中聚碳酸酯的至少一部分是支化的聚碳酸酯。

方面3.方面2的光学元件，其中支化的聚碳酸酯由包括双酚A和1,1,1-三-(4-羟苯基乙烷)的试剂产生。

方面4.方面1-3任一项的光学元件，其中含聚碳酸酯的组合物包括大约10wt％至大约90wt％的支化的聚碳酸酯。

方面5.方面1-4任一项的光学元件，另外地包括抗氧化剂、UV稳定剂、和脱模剂的一种或多种。

方面6.方面1-5任一项的光学元件，其中光学元件通过注射成型形成。

方面7.方面1-6任一项的光学元件，其中含聚碳酸酯的组合物相对于不含有苯乙烯-丙烯腈共聚物涂布的聚四氟乙烯的类似组合物展现增大的光束角。

方面8.方面1-7任一项的光学元件，其中含聚碳酸酯的组合物相对于不含有苯乙烯-丙烯腈共聚物涂布的聚四氟乙烯的类似组合物展现增大的发光效率。

方面9.方面1-8任一项的光学元件，其中阻燃剂包括具有下式的至少一种化合物：

[(R)₂SiO]_y

其中R是具有1至18个碳原子的一价烃或氟化烃并且y是3至12的数。

方面10.方面1-9任一项的光学元件，其中阻燃剂是八苯基环四硅氧烷。

方面11.方面1-10任一项的光学元件，其是LED灯罩。

方面12.方面1-11任一项的光学元件，其另外地包括一种或多种磷光体。

方面13.一种LED灯，其包括方面11的LED灯罩。

方面14.一种含聚碳酸酯的组合物，其包括：

大约95wt％至大约99.6wt％的聚碳酸酯聚合物；

大约0.25wt％至大约1wt％的有机硅树脂，

大约0.05wt％至大约0.5wt％的阻燃剂，和

其中含聚碳酸酯的组合物所有组分的总wt％不超过100wt％。

方面15.方面14的含聚碳酸酯的组合物，其中聚碳酸酯的至少一部分是支化的聚碳酸酯。

方面16.方面14的含聚碳酸酯的组合物，其中支化的聚碳酸酯由包括双酚A和1,1,1-三-(4-羟苯基乙烷)的试剂产生。

方面17.方面14-16任一项的含聚碳酸酯的组合物，其中含聚碳酸酯的组合物包括大约10至大约90wt％的支化的聚碳酸酯。

方面18.方面14-17任一项的含聚碳酸酯的组合物，其另外地包括抗氧化剂、UV稳定剂和脱模剂的一种或多种。

方面19.方面14-18任一项的含聚碳酸酯的组合物，其中光学元件通过注射成型形成。

方面20.方面14-19任一项的含聚碳酸酯的组合物，其中含聚碳酸酯的组合物相对于不含苯乙烯-丙烯腈共聚物涂布的聚四氟乙烯的类似组合物展现增大的光束角。

方面21.方面14-20任一项的含聚碳酸酯的组合物，其中含聚碳酸酯的组合物相对于不含苯乙烯-丙烯腈聚合物涂布的聚四氟乙烯的类似组合物展现增大的发光效率。

定义

应当理解，本文使用的术语仅仅是为了描述特定方面的目的，并且不旨在是限制性的。如在说明书和权利要求书所使用，术语“包括”可以包括“由……组成”和“基本上由……组成”的实施方式。除非另外定义，本文使用的所有技术和科学术语具有本公开内容所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。在本说明书和权利要求书中，将引用应在此定义的多个术语。

如在说明书和权利要求书中所使用，单数形式“一个”(“a”、“an”)和“所述”(“the”)包括复数等同物，除非上下文另外清楚地规定。因而，例如，“聚碳酸酯聚合物”的引用包括两种或多种聚碳酸酯聚合物的混合物。

如本文所使用，术语“组合”包括掺合物、混合物、合金、反应产物等。

范围在本文中可以表示为从一个特定值至另一个特定值。当表达这种范围时，另一方面包括从一个特定值和/或至另一个特定值。类似地，当值被表达为近似值时，通过使用先行词‘大约’，将理解的是，特定值形成另一方面。将进一步理解的是，每个范围的端点相对于另一端点都是重要的，并且独立于另一个端点。还将理解的是，本文公开了许多值，并且除了那个值本身之外，每个值在本文中也被公开为“大约”那个特定值。例如，如果公开了值“10”，那么也公开了“大约10”。还将理解的是，也公开了在两个特定单位之间的每个单位。例如，如果公开了10和15，那么也公开了11、12、13、和14。

如本文所使用，术语“大约”和“在或大约”意思是所讨论的量或值可以被指定为近似或大约相同的一些其他值。如本文所使用，通常理解的是，除非另有指示或推断，标称值指示±5％的变化。术语旨在表达类似的值促进了权利要求书中记载的等同结果或效果。即，可以理解的是，量、尺寸、配方、参数和其他数量和特性不需要是精确的，而是可以根据需要、反映公差、转换因子、舍入、测量误差等，以及本领域技术人员已知的其他因素近似和/或更大或更小。一般地，无论是否明确说明如此，量、尺寸、配方、参数或其他数量或特性是“大约”或“近似”的。应当理解的是，除非另有特定说明，当“大约”用在定量值之前时，参数也包括该具体定量值本身。

公开了用于制备本公开内容的组合物的组分，以及本文公开的方法中使用的组合物本身。本文公开了这些和其他材料，并且将理解的是，当公开这些材料的组合、子集、相互作用、组等时，虽然不能明确地公开这些化合物的每个不同个体和集合组合和排列的具体参考，但是每个都在本文中被具体地考虑并描述。例如，如果公开并讨论了特定的化合物，并且讨论了可以对包括该化合物的许多分子做出的许多修饰，那么具体考虑的是化合物和可能的修饰的每个和每一个组合和排列，除非具体地指示相反。因而，如果公开了一类分子A、B和C并且公开了一类分子D、E和F和组合分子的实例，A-D，那么即使每个没有被单独地叙述，每个被单独且共同地考虑为表示组合，被认为公开了A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E和C-F。类似地，也公开了这些的子集和组合。因而，例如，将被认为公开了A-E、B-F和C-E的子组。这个概念适用于本申请的所有方面，其包括，但不限于，制造和使用本公开内容的组合物的方法中的步骤。因而，如果存在可以执行的许多另外的步骤，将理解的是，这些另外的步骤的每个都可以用本公开内容的方法的任何具体方面或方面的组合执行。

如本文所使用，术语“重均分子量”或“Mw”可以互换地使用，并且由下式限定：

其中M_i是链的分子量并且Ni是那个分子量的链数。使用分子量标准，例如聚碳酸酯标准或聚苯乙烯标准，优选地经认证或可追溯的分子量标准，通过本领域普通技术人员熟知的方法可以测定聚合物例如聚碳酸酯聚合物的Mw。

缩写“LED”意思是“发光二极管”。

“类似组合物”定义为除了在说明书中指出的与所提及的组成相同。

“PC”是聚碳酸酯的缩写。

“TSAN”是表示苯乙烯/丙烯腈包封的聚四氟乙烯的缩写。

“TPHE”代表四羟丙基乙二胺。TPHE可以用在支化聚碳酸酯的生产中。

缩写“mm”代表毫米。当用于厚度方面时，测量是在制品的最薄处。

“Wt％”(或“wt％”)表示重量百分比。除非另外地规定，wt％是基于组合物的总重量。

“FR”代表阻燃剂。

“VO”表示在某个厚度下UL 94V-O测试的结果。

缩写“g”表示一克或多克。

“Mol”是一摩尔或多摩尔的缩写。

“pph”是每一百份的份数缩写。

“cm²”是平方厘米。

“mm”是毫米的缩写。

“s”是秒。

“℃”是摄氏度。

“kg”是千克。

“pbw”是重量份数。

“hr”是小时。

“min”是分钟。

“g”是克。

“kgf/cm²”是指每平方厘米千克力。

Claims

1.一种光学元件，其包括含聚碳酸酯的组合物，所述含聚碳酸酯的组合物包括：

大约95wt％至大约99.6wt％的聚碳酸酯聚合物；

大约0.25wt％至大约1wt％的有机硅树脂；

大约0.05wt％至大约0.5wt％的阻燃剂；和

其中通过UL94可燃性测试确定，所述含聚碳酸酯的组合物展现0.75mm下VO等级，并且

其中所述含聚碳酸酯的组合物的所有组分的总wt％不超过100wt％。

2.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述聚碳酸酯的至少一部分是支化的聚碳酸酯。

3.根据权利要求2所述的光学元件，其中所述支化的聚碳酸酯由包括双酚A和1,1,1-三-(4-羟苯基乙烷)的试剂产生。

4.根据权利要求1-3任一项所述的光学元件，其中所述含聚碳酸酯的组合物包括大约10wt％至大约90wt％的支化的聚碳酸酯。

5.根据权利要求1-4任一项所述的光学元件，其另外地包括抗氧化剂、UV稳定剂和脱模剂的一种或多种。

6.根据权利要求1-5任一项所述的光学元件，其中所述光学元件通过注射成型形成。

7.根据权利要求1-6任一项所述的光学元件，其中所述含聚碳酸酯的组合物相对于不含有苯乙烯-丙烯腈共聚物涂布的聚四氟乙烯的类似组合物展现增大的光束角。

8.根据权利要求1-7任一项所述的光学元件，其中所述含聚碳酸酯的组合物相对于不含有苯乙烯-丙烯腈共聚物涂布的聚四氟乙烯的类似组合物展现增大的发光效率。

9.根据权利要求1-8任一项所述的光学元件，其中所述阻燃剂包括下式的至少一种化合物：

[(R)₂SiO]_y

10.根据权利要求1-9任一项所述的光学元件，其中所述阻燃剂是八苯基环四硅氧烷。

11.根据权利要求1-10任一项所述的光学元件，其另外地包括一种或多种磷光体。

12.根据权利要求1-10任一项所述的光学元件，其是发光二极管灯罩。

13.一种发光二极管灯，其包括权利要求12所述的LED灯罩。

14.一种含聚碳酸酯的组合物，其包括：

大约95wt％至大约99.6wt％的聚碳酸酯聚合物；

大约0.25wt％至大约1wt％的有机硅树脂；

大约0.05wt％至大约0.5wt％的阻燃剂；和

大约0.1wt％至大约0.5wt％的苯乙烯-丙烯腈共聚物涂布的聚四氟乙烯；

其中所述含聚碳酸酯的组合物的所有组分的总wt％不超过100wt％，

15.根据权利要求14所述的含聚碳酸酯的组合物，其中所述聚碳酸酯的至少一部分是支化的聚碳酸酯。

16.根据权利要求14所述的含聚碳酸酯的组合物，其中所述支化的聚碳酸酯由包括双酚A和1,1,1-三-(4-羟苯基乙烷)的试剂产生。

17.根据权利要求14-16任一项所述的含聚碳酸酯的组合物，其中所述含聚碳酸酯的组合物包括大约10至大约90wt％的支化的聚碳酸酯。

18.根据权利要求13-17任一项所述的含聚碳酸酯的组合物，其中所述光学元件通过注射成型形成。

19.根据权利要求13-18任一项所述的含聚碳酸酯的组合物，其中所述含聚碳酸酯的组合物相对于不含有苯乙烯-丙烯腈共聚物涂布的聚四氟乙烯的类似组合物展现增大的光束角。

20.根据权利要求13-19任一项所述的含聚碳酸酯的组合物，其中所述含聚碳酸酯的组合物相对于不含有苯乙烯-丙烯腈共聚物涂布的聚四氟乙烯的类似组合物展现增大的发光效率。