CN109438832A - 一种光扩散板及其制备方法及其制备方法 - Google Patents

一种光扩散板及其制备方法及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光扩散板及其制备方法，按质量份计算由以下成分组成：光学级PP 95~100份、光学级PS 3~10份、光学级PMMA 2~5份、光学级PC2~5份、光扩散剂10~25份、成核剂0.2~0.9份、耐磨陶瓷材料5~10份，其中，光扩散剂由有机硅微球、钛白粉和硅油组成，三者之间的质量比为：（0.5~1）:（0.05~0.9）:（10~20），由本发明制得的光扩散板，可减少传统的生产工艺过程中因混合不匀而致的表面不平、透光性低的现象发生，通过耐磨陶瓷材料的添加，增加了扩散板表面的硬度；并选择合适的光扩散剂，使得扩散板具备高透光率、高雾度以及一定的力学性能。

Description

一种光扩散板及其制备方法及其制备方法
技术领域
本发明属于光扩散板的生产技术领域，具体涉及一种光扩散板及其制备方法及其制备方法。
背景技术
光扩散板是通过化学或物理的手段，利用光线在行径途中遇到两个折射率相异的介质时，发生折射、反射与散射的物理想象，并在PMMA、PC、PS、PP等基材中添加无机或有机光扩散剂；或者通过基材表面的微特征结构的阵列排列人为调整光线、使光线发生不同方向的折射、反射、与散射，从而改变光的行进路线，实现入射光充分散色以此产生光学扩散的效果。
现在的光扩散采用单一塑料材质按比例加入光扩散粉制成的母料经挤出而成，如专利CN105001609A公开了一种光扩散板及其制备方法母粒，包括按重量百分比计的如下原料：树脂80±5％、扩散剂16±3％、匀光剂及分散剂各2±1％；所述扩散剂为：PMMA扩散微粒；或有机硅扩散微粒；或有机硅与PMMA的混合微粒，包含有机硅微粒8±1.5％，PMMA微粒8±1.5％；较佳地，所述树脂为PC、PMMA或PS；较佳地，所述扩散剂中的扩散微粒按照2um、5um、10um的粒径等比例添加，采用本发明的光扩散板母粒制作的光扩散板可以兼顾低成本和在透光率、雾度、均匀度、亮度等方面的较佳性能。但生产出来的光学母粒通常是不规则的，加工时容易磨损加工设备，混合不均匀会使聚合物基体的力学性能有所下降导致材料的表面不平，传统的光扩散板的生产工艺过程，其造粒过程中各成分不尽相同，为使最难融化的成分完全融化造粒，需将温度调节至与最难熔融成分的熔融温度相同或略高的温度来实现造粒过程，故在挤出机造粒的过程中温度控制是完全一样的，易形成过热的状态，而过热现象会产生的大量黑点或者不合格现象，进而影响产品质量。另外，采用单一的塑料来制作光扩散板，所制得的产品在刚性、表面硬度方面均存在一定的缺陷，难免受到冲击时很容易断裂破坏，使用不安全，产品合格率低。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供本发明提供了一种光扩散板及其制备方法及其制备方法，通过对模具进行改进，扩散板中的原料无须经过二次造粒，直接混合均匀后通过模具挤出成型，减少传统的生产工艺过程中因混合不匀而致的表面不平、透光性低的现象发生，通过耐磨陶瓷材料的添加，增加了扩散板表面的硬度；并选择合适的光扩散剂，使得扩散板具备高透光率、高雾度以及一定的力学性能。
本发明提供的技术方案如下：
一种光扩散板及其制备方法，按质量份数计算由以下成分组成：光学级PP 95~100份、光学级PS 3~10份、光学级PMMA 2~5份、光学级PC2~5份、光扩散剂10~25份、成核剂0.2~0.9份、耐磨陶瓷材料5~10份，其中，光扩散剂由有机硅微球、钛白粉和硅油组成，三者之间的质量比为：（0.5~1）:（0.05~0.9）:（10~20）。
优选地，有机硅微球的粒径为1~5um，优选为2um。
优选地，耐磨陶瓷材料由以下质量份数的物质组成：纳米三氧化二铝70~75份、二硼化钛纤维12~14份、陶瓷纤维3~5份，石英砂1~13份，结合剂2~5份。
更优选地，所述结合剂为硅酸乙酯和酚醛树脂的等比例混合物。
优选地，成核剂为滑石粉、云母粉、二氧化钛、氮化硼、碳酸钠、碳酸钾或稀土氧化物中的一种或几种。
本发明还公开了一种制备上述光扩散板的方法，包括以下步骤：
A．按比例称重光学级PP、光学级PS、光学级PMMA、光学级PC、光扩散剂、成核剂以及耐磨陶瓷材料，高速搅拌15~30min，使其混合均匀；
B．将步骤A中混合均匀后的原料于70~80℃下烘干2~3h，使水分蒸发；
C．将步骤B干燥后的原料投入加热管道，进行升温处理，融化并混合均匀；
D．将步骤C熔融后的混合料输送至模具中，经三辊挤压注塑，冷却成型得半成品；
E．将耐磨陶瓷材料制成涂料的形式，涂敷在步骤D得到的半成品表面，固化即得光扩散板。
优选地，步骤B中的烘干为静态烘干或动态烘干，动态烘干即在烘干的过程中增加搅拌过程。
优选地，步骤C中，升温处理是根据原料在加热管道中的位置而设定不同的温度值，第一温区的温度为170℃，第二温区的温度为200℃，第三温区的温度为230℃，第四温区的温度为230℃，第五温区的温度为245℃，第六温区的温度为235℃，第七温区的温度为210℃。
优选地，所述模具为具有正六边形排布微透镜阵列的模具。
与现有技术相比，本发明具有以下技术优势：
（1）本发明中的扩散板表面上的微透镜的形状转印了模具上微透镜的形状，分布比较均匀，通过其表面的微特征结构的阵列排列，使光线经过时发生不同方向的折射，改变光的行进路线，实现入射光充分散色；
（2）本发明中的升温处理是根据原料在加热管道中的位置而设定不同的温度值，对温度进行严格把控，可最大限度减小传统生产工艺过程中因过热现象产生的大量黑点或者不合格的现象，提升产品的合格率；
（3）本发明通过对模具进行改进，扩散板中的原料无须经过二次造粒，直接混合均匀后通过模具挤出成型，减少传统的生产工艺过程中因混合不匀而致的表面不平、透光性低的现象发生，且制得的产品具有高雾度高透光性的光学性质；
（4）本发明中将PP、PS、PMMA、PC四种不同性能的塑料混合，再按一定比例加入含有机硅微球的光扩散剂制得一种新型扩散板，该扩散板具有PP材料的韧性强及比重低的性能、PS材料的刚性高的性能、PPMA和PC材料的表面硬度高的性能，可有效防止了单一PS加工易脆、单位面积成本高的缺点，并能有效地预防表面划伤的现象。
（5）本发明中采用的光扩散剂中添加有有机硅微球，该有机硅微球光扩散效果佳、耐候性佳、抗紫外、不黄变、耐热性优异( 在基体材料的加工温度范围内，不变形，球形度保持完整，而其他类型的有机光扩散剂由于耐热温度低则容易受热变形，致使光扩散效果不理想)，且该扩散剂材料微观上为透明的球形体，提供了优越的光透过性，极低的折光率在赋予光扩散材料高光透过率的同时，赋予材料高的雾度，本发明选用的有机硅微球粒径优选为2 um，该粒径大小可使光扩散板同时具备高透光率、高雾度以及一定的力学性能，满足实际使用的需要。
具体实施方式
现结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种光扩散板及其制备方法，按质量份数计算由以下成分组成：光学级PP 95份、光学级PS 3份、光学级PMMA 2份、光学级PC 2份、有机硅微球（粒径为2um）0.47份、钛白粉0.047份、硅油9.48份、滑石粉0.2份、纳米三氧化二铝7.95份、二硼化钛纤维1.37份、陶瓷纤维0.34份、石英砂0.11份、硅酸乙酯0.11份、酚醛树脂0.11份。
本发明还公开了一种制备上述光扩散板的方法，包括以下步骤：
A．按比例称重光学级PP、光学级PS、光学级PMMA、光学级PC、有机硅微球、钛白粉、硅油、滑石粉，高速搅拌15min，使其混合均匀；
B．将步骤A中混合均匀后的原料于70℃下烘干2h，使水分蒸发；
C．将步骤B干燥后的原料投入加热管道，进行升温处理，融化并混合均匀；其中，第一温区的温度为170℃，第二温区的温度为200℃，第三温区的温度为230℃，第四温区的温度为230℃，第五温区的温度为245℃，第六温区的温度为235℃，第七温区的温度为210℃。
D．将步骤C熔融后的混合料输送至具有正六边形排布微透镜阵列的模具中，经三辊挤压注塑，冷却成型得半成品；
E．将纳米三氧化二铝、二硼化钛纤维、陶瓷纤维、石英砂、硅酸乙酯、酚醛树脂制成涂料的形式，涂敷在步骤D得到的半成品表面，固化即得光扩散板。
实施例2
一种光扩散板及其制备方法，按质量份数计算由以下成分组成：光学级PP 98份、光学级PS6份、光学级PMMA 3份、光学级PC 3份、有机硅微球（粒径为2um）0.66份、钛白粉0.095份、硅油14.24份、云母粉0.6份、纳米三氧化二铝7.95份、二硼化钛纤维1.37份、陶瓷纤维0.34份、石英砂0.11份、硅酸乙酯0.11份、酚醛树脂0.11份。
本发明还公开了一种制备上述光扩散板的方法，包括以下步骤：
A．按比例称重光学级PP、光学级PS、光学级PMMA、光学级PC、有机硅微球、钛白粉、硅油、云母粉，高速搅拌20min，使其混合均匀；
B．将步骤A中混合均匀后的原料于75℃下烘干2.5h，使水分蒸发；
C．将步骤B干燥后的原料投入加热管道，进行升温处理，融化并混合均匀；其中，第一温区的温度为170℃，第二温区的温度为200℃，第三温区的温度为230℃，第四温区的温度为230℃，第五温区的温度为245℃，第六温区的温度为235℃，第七温区的温度为210℃。
D．将步骤C熔融后的混合料输送至具有正六边形排布微透镜阵列的模具中，经三辊挤压注塑，冷却成型得半成品；
E．将纳米三氧化二铝、二硼化钛纤维、陶瓷纤维、石英砂、硅酸乙酯、酚醛树脂制成涂料的形式，涂敷在步骤D得到的半成品表面，固化即得光扩散板。
实施例3
一种光扩散板及其制备方法，按质量份数计算由以下成分组成：光学级PP 100份、光学级PS 10份、光学级PMMA 5份、光学级PC 5份、有机硅微球（粒径为2um）0.91份、钛白粉0.82份、硅油18.26份、碳酸钠0.9份、纳米三氧化二铝7.95份、二硼化钛纤维1.37份、陶瓷纤维0.34份、石英砂0.11份、硅酸乙酯0.11份、酚醛树脂0.11份。
本发明还公开了一种制备上述光扩散板的方法，包括以下步骤：
A．按比例称重光学级PP、光学级PS、光学级PMMA、光学级PC、有机硅微球、钛白粉、硅油、碳酸钠，高速搅拌30min，使其混合均匀；
B．将步骤A中混合均匀后的原料于80℃下烘干3h，使水分蒸发；
C．将步骤B干燥后的原料投入加热管道，进行升温处理，融化并混合均匀；其中，第一温区的温度为170℃，第二温区的温度为200℃，第三温区的温度为230℃，第四温区的温度为230℃，第五温区的温度为245℃，第六温区的温度为235℃，第七温区的温度为210℃。
D．将步骤C熔融后的混合料输送至具有正六边形排布微透镜阵列的模具中，经三辊挤压注塑，冷却成型得半成品；
E．将纳米三氧化二铝、二硼化钛纤维、陶瓷纤维、石英砂、硅酸乙酯、酚醛树脂制成涂料的形式，涂敷在步骤D得到的半成品表面，固化即得光扩散板。

Claims (9)

1.一种光扩散板及其制备方法，其特征在于：按质量份计算由以下成分组成：光学级PP95~100份、光学级PS 3~10份、光学级PMMA 2~5份、光学级PC2~5份、光扩散剂10~25份、成核剂0.2~0.9份、耐磨陶瓷材料5~10份，其中，光扩散剂由有机硅微球、钛白粉和硅油组成，三者之间的质量比为：（0.5~1）:（0.05~0.9）:（10~20）。
2.根据权利要求1所述的一种光扩散板及其制备方法，其特征在于：有机硅微球的粒径为1~5um，优选为2um。
3.根据权利要求1所述的一种光扩散板及其制备方法，其特征在于：耐磨陶瓷材料由以下质量份数的物质组成：纳米三氧化二铝70~75份、二硼化钛纤维12~14份、陶瓷纤维3~5份，石英砂1~13份，结合剂2~5份。
4.根据权利要求3所述的一种光扩散板及其制备方法，其特征在于：所述结合剂为硅酸乙酯和酚醛树脂的等比例混合物。
5.根据权利要求1所述的一种光扩散板及其制备方法，其特征在于：成核剂为滑石粉、云母粉、二氧化钛、氮化硼、碳酸钠、碳酸钾或稀土氧化物中的一种或几种。
6.一种制备权利要求1所述的光扩散板的方法，其特征在于包括以下步骤：
A．按比例称重光学级PP、光学级PS、光学级PMMA、光学级PC、光扩散剂、成核剂，高速搅拌15~30min，使其混合均匀；
B．将步骤A中混合均匀后的原料于70~80℃下烘干2~3h，使水分蒸发；
C．将步骤B干燥后的原料投入加热管道，进行升温处理，融化并混合均匀；
D．将步骤C熔融后的混合料输送至模具中，经三辊挤压注塑，冷却成型得半成品；
E．将耐磨陶瓷材料制成涂料的形式，涂敷在步骤D得到的半成品表面，固化即得光扩散板。
7.根据权利要求6所述的一种光扩散板及其制备方法的制备方法，其特征在于：步骤B中的烘干为静态烘干或动态烘干，动态烘干即在烘干的过程中增加搅拌过程。
8.根据权利要求6所述的一种光扩散板及其制备方法的制备方法，其特征在于：步骤C中，升温处理是根据原料在加热管道中的位置而设定不同的温度值，第一温区的温度为170℃，第二温区的温度为200℃，第三温区的温度为230℃，第四温区的温度为230℃，第五温区的温度为245℃，第六温区的温度为235℃，第七温区的温度为210℃。
9.根据权利要求6所述的一种光扩散板及其制备方法的制备方法，其特征在于：所述模具为具有正六边形排布微透镜阵列的模具。
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