CN109486019B - 一种防后缩pp扩散板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及扩散板技术领域，更具体地，本发明涉及一种防后缩PP扩散板及其制备方法。本发明第一个方面提供了一种防后缩PP扩散板，按重量份计，制备原料包括65～110份组分A、1～10份组分B；其中，组分A包括PP与POE，组分B包括山梨醇类物质、滑石粉以及光扩散剂。

Description

一种防后缩PP扩散板
技术领域
本发明涉及扩散板技术领域，更具体地，本发明涉及一种防后缩PP扩散板及其制备方法。
背景技术
扩散板很大一部分应用于液晶电视所采用的直下式背光源系统中。一般情况下，扩散板具有耐热性、尺寸稳定性、机械强度、耐燃性等良好性能，并有高度光线透过率，优良的遮蔽性及耐久性，使其光线扩散效果达到最佳状态。PP扩散板具有一定雾度、透光率，折射率等塑料板材的光学特征，能有效的将点或线光源转化为柔和、均匀的面光源，在达到良好的透光率的前提下，同时具有良好的光源点阵遮蔽性，加上价格相对比较实惠，因而广泛应用于蓬勃发展的LCD-TV和LED照明产品上，为LED照明产品二次配光而增加了一种光学性扩散材料的选择。
但PP这类材质的塑件在成型以及使用过程中会存在尺寸稳定性问题，例如尺寸的收缩或膨胀，而扩散板需要与光源或液晶板互相配合，如果扩散板的尺寸不稳定，则会影响光源的亮度均一性，并且有可能造成配件之间的互相滑脱，因此，为了避免这种现象，需要在扩散板的制备原料或者扩散板的生产工艺上进行特定的改变。
针对上述的一些问题，本发明提供一种防后缩PP扩散板，其具有较高的雾度、合适的透过率，而且其尺寸收缩率、膨胀率较低，避免因尺寸稳定造成的亮度不均一、配件之间的互相摩擦等问题；所提供的防后缩PP扩散板制备过程简单，成本较低，适合工艺化生产。
发明内容
本发明第一个方面提供了一种防后缩PP扩散板，按重量份计，制备原料包括65～110份组分A、1～10份组分B；其中，组分A包括PP与POE，组分B包括山梨醇类物质、滑石粉以及光扩散剂。
作为本发明的优选技术方案，其中，PP与POE的重量比为(3～8)：1。
作为本发明的优选技术方案，其中，POE的邵氏硬度为45～65，比重为0.75～0.95g/cm3。
作为本发明的优选技术方案，其中，山梨醇类物质、滑石粉以及光扩散剂的重量比为(0.01～0.5)：(0.1～1.5)：(1～6)。
作为本发明的优选技术方案，其中，滑石粉的目数为2000～4000。
作为本发明的优选技术方案，其中，山梨醇类物质选自二苄叉山梨醇、二(对-甲基苄叉)山梨醇、(3,4-二甲基二苄叉)山梨醇、高级脂肪酸包覆二苄叉山梨醇中的任一种或多种的组合。
作为本发明的优选技术方案，其中，光扩散剂选自有机硅光扩散剂、碳酸钙、丙烯酸酯类聚合物中的任一种或多种的组合。
作为本发明的优选技术方案，其中，按重量份计，制备原料还包括6～0.1份组分C，组分C包括抗氧剂、紫外线吸收剂以及稳定剂。
本发明第二个方面提供一种了所述防后缩PP扩散板的制备方法，其中，包括混料、预热干燥、熔融挤出以及冷却成型的步骤。
作为本发明的优选技术方案，其中，冷却成型的温度为20～30℃，时间为2～10h。
有益效果：本发明提供的PP扩散板含有特定含量的热塑性弹性体、滑石粉以及山梨醇类物质，在保证扩散板高雾度、合适透光率的条件下，降低PP扩散板的收缩率，使其保持尺寸稳定性，从而提高扩散板的使用周期以及扩大PP扩散板的使用条件。
具体实施方式
本发明第一个方面提供了一种防后缩PP扩散板，按重量份计，制备原料包括65～110份组分A、1～10份组分B；其中，组分A包括PP与POE，组分B包括山梨醇类物质、滑石粉以及光扩散剂。
优选地，所述防后缩PP扩散板，按重量份计，制备原料包括80～95份组分A、4～8份组分B。
更优选地，所述防后缩PP扩散板，按重量份计，制备原料包括90份组分A、6.5份组分B。
在一种实施方式中，按重量份计，制备原料还包括6～0.1份组分C；优选地，还包括5～1.5份组分C；更优选地，还包括3.5份组分C。
在一种实施方式中，组分C包括抗氧剂、紫外线吸收剂以及稳定剂；优选地，所述抗氧剂、紫外线吸收剂以及稳定剂的重量比为1：(0.2～2)：(1～10)；更优选地，所述抗氧剂、紫外线吸收剂以及稳定剂的重量比为1：0.8：5。
在一种实施方式中，所述抗氧剂选自N,N’-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯中的任一种或多种的组合；优选地，所述抗氧剂为2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)与四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯；进一步优选地，所述2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)与四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯的重量比为1：(0.5～2)；更优选地，所述2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)与四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯的重量比为1：1.2。
在一种实施方式中，所述紫外线吸收剂选自2-(2’-羟基-5’-叔辛基苯基)苯并三唑、2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮、2-(2'-羟基-3',5'-二特戊基苯基)苯并三唑中的任一种或多种的组合；优选地，所述紫外线吸收剂为2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮与2-(2'-羟基-3',5'-二特戊基苯基)苯并三唑；进一步优选地，所述2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮与2-(2'-羟基-3',5'-二特戊基苯基)苯并三唑的重量比为1：(0.2～1.5)；优选地，所述2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮与2-(2'-羟基-3',5'-二特戊基苯基)苯并三唑的重量比为1：0.8。
在一种实施方式中，所述稳定剂选自双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基葵二酸酯)和/或聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯；优选地，所述稳定剂为聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯。
本发明所述POE为聚烯烃弹性体，其为具有窄的相对分子质量分布和均匀的短支链分布的热塑性弹性体；所述PP为聚丙烯，是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。
在一种实施方式中，所述PP与POE的重量比为(3～8)：1；优选地，所述PP与POE的重量比为(4～7)：1；更优选地，所述PP与POE的重量比为5.5：1。
在一种实施方式中，所述POE的邵氏硬度为45～65，比重为0.75～0.95g/cm3；优选地，所述POE的邵氏硬度为48～55，比重为0.80～0.95g/cm3；更优选地，所述POE的邵氏硬度为50，比重为0.93g/cm3，购自美孚POE3000。
本发明中按照ASTM D792的标准测定POE材料的比重；按照ASTM D2240的标准测定POE材料的邵氏硬度。
通过实验，本发明人发现，当PP扩散板的制备原料含有65～110份组分A、1～10份组分B以及6～0.1份组分C时，扩散板体系的收缩率、膨胀系数较低，且具有较高雾度和合适的透光率，而当组分A的含量过多或过少时，扩散板的性能有明显的下降；这可能是因为当A组分的基体材料过多或过少时，会影响扩散板体系加工过程中的分散性以及相容性，从而影响分子链段的伸展与卷绕，同时影响光线的传播、折射、反射等现象，从而造成扩散板体系性能的整体下降。
此外，本发明人也意外地发现，当A组分中PP与POE的重量比为(3～8)：1，PP扩散板的性能较佳，而当二者的比例不在该范围内时，扩散板的性能有明显的下降，这可能是因为POE在PP体系中可以减少PP分子的排列规整度，从而降低PP扩散板的结晶度，并且可以减少PP扩散板中因剧烈降温造成的结晶不充分的问题，从而避免PP扩散板的后收缩现象，当POE很少或者没有时，PP分子的排列所遭到的干扰较少，且体系在加工过程中的流动性降低，影响组分B、组分C在体系中流动性、分散性，进一步影响光在PP扩散板中的传播路线；而当POE含量过多时，PP扩散板的结晶性能严重降低，此外，体系在加工过程中的粘度过小，降低冷却过程中的成型能力以及组分B、组分C在体系中的稳定性能，从未降低PP扩散板的尺寸稳定性。
另一方面，发明人也发现，当POE的比重在0.75～0.95g/cm3，邵氏硬度为45～65时，扩散板的性能会进一步优化，这可能是因为在该范围下，PP扩散板体系加工过程中，粘度适宜，流动性能较佳，各物质的分散性、相容性较好，且具有很好的成型特性。
在一种实施方式中，所述山梨醇类物质、滑石粉以及光扩散剂的重量比为(0.01～0.5)：(0.1～1.5)：(1～6)；优选地，所述山梨醇类物质、滑石粉以及光扩散剂的重量比为(0.1～0.4)：(0.3～1.0)：(2～5)；更优选地，所述山梨醇类物质、滑石粉以及光扩散剂的重量比为0.25：0.65：3.5。
在一种实施方式中，所述山梨醇类物质选自二苄叉山梨醇、二(对-甲基苄叉)山梨醇、(3,4-二甲基二苄叉)山梨醇、高级脂肪酸包覆二苄叉山梨醇中的任一种或多种的组合；优选地，所述山梨醇类物质为二苄叉山梨醇与高级脂肪酸包覆二苄叉山梨醇；进一步优选地，所述二苄叉山梨醇与高级脂肪酸包覆二苄叉山梨醇的重量比为1：(0.5～2)；更优选地，所述二苄叉山梨醇与高级脂肪酸包覆二苄叉山梨醇的重量比为1：1；所述二苄叉山梨醇CAS为32647-67-9，所述高级脂肪酸包覆二苄叉山梨醇购自日本EC化学公司，EC-1-70。
在一种实施方式中，所述滑石粉的目数为2000～4000；优选地，所述滑石粉的目数为3000。
在一种实施方式中，所述光扩散剂选自有机硅光扩散剂、碳酸钙、丙烯酸酯类聚合物中的任一种或多种的组合；优选地，所述光扩散剂为有机硅光扩散剂，购自东莞市鼎海塑胶化工有限公司。
申请人通过实验发现，含有山梨醇类物质、滑石粉以及扩散剂的协同作用下，PP扩散板体系具有较低的收缩率和膨胀系数、较高的雾度以及较好的透光率，可能由于山梨醇以、滑石粉以及扩散剂有利于减少在冷却以及使用过程中聚丙烯分子的卷曲或者伸展，利于材料的尺寸稳定性，此外，山梨醇可能提高整个体系的分散性以及相容性，形成均一体系，减少二次结晶现象，从而减少扩散板的收缩以及热膨胀，并保持较高的雾度以及较好的透光率。
此外，申请人也发现，当滑石粉的目数为2000～4000，可以进一步优化扩散板的性能，这可能是因为在该范围下，PP扩散板体系加工过程中，粘度适宜，分散性、相容性较好，且具有很好的成型特性。
本发明的第二个方面提供了所述防后缩PP扩散板的制备方法，包括混料、预热干燥、熔融挤出以及冷却成型的步骤。
在一种实施方式中，混料时混合速度为3～8m/s，混合时间为20～50min；优选地，所述混合速度为5～6m/s，混合时间为30～40min；更优选地，所述混合速度为5.5m/s，混合时间为35min。
在一种实施方式中，预热干燥的温度为50～80℃，时间为1～3h；优选地，所述预热干燥的温度为65℃，时间为2h。
在一种实施方式中，熔融挤出的温度为165～210℃。
优选地，在一种实施方式中，熔融挤出包括6个阶段。
更优选地，在一种实施方式中，熔融挤出的6个阶段的温度依次为168℃、180℃、185℃、180℃、190℃以及200℃。
在一种实施方式中，冷却成型的温度为20～30℃，时间为2～10h；优选地，冷却成型的温度为25～28℃，时间为6.5h。
优选地，在一种实施方式中，所述防后缩PP扩散板的制备过程为：
①按照相应重量份混料：混合速度为7m/s，混合时间为40min；
②预热干燥：温度为75℃，时间为2h；
③步骤②所得的物质熔融挤出：熔融挤出的5个阶段的温度依次为168℃、180℃、185℃、180℃、190℃以及200℃；
④步骤③所得物质在25～28℃，空气冷却6.5h，成型。
实施例1
本发明的实施例1提供一种防后缩PP扩散板，按重量份计，制备原料包括90份组分A、6.5份组分B以及3.5份组分C；其中，组分A包括PP与POE，组分B包括山梨醇类物质、滑石粉以及光扩散剂；
所述组分C包括抗氧剂、紫外线吸收剂以及稳定剂，所述抗氧剂、紫外线吸收剂以及稳定剂的重量比为1：0.8：5；
所述抗氧剂为2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)与四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯，所述2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)与四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯的重量比为1：1.2；
所述紫外线吸收剂为2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮与2-(2'-羟基-3',5'-二特戊基苯基)苯并三唑，所述2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮与2-(2'-羟基-3',5'-二特戊基苯基)苯并三唑的重量比为1：0.8；
所述稳定剂为聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯；
所述PP与POE的重量比为5.5：1；
所述POE的邵氏硬度为50，比重为0.93g/cm3；
所述山梨醇类物质、滑石粉以及光扩散剂的重量比为0.25：0.65：3.5；
所述山梨醇类物质为二苄叉山梨醇与高级脂肪酸包覆二苄叉山梨醇，所述二苄叉山梨醇与高级脂肪酸包覆二苄叉山梨醇的重量比为1：1；
所述滑石粉的目数为3000；
所述光扩散剂为有机硅光扩散剂；
所述防后缩PP扩散板的制备过程为：
①按照相应重量份混料：混合速度为7m/s，混合时间为40min；
②预热干燥：温度为75℃，时间为2h；
③步骤②所得的物质熔融挤出：熔融挤出的5个阶段的温度依次为168℃、180℃、185℃、180℃、190℃以及200℃；
④步骤③所得物质在25～28℃，空气冷却6.5h，成型。
实施例2
本发明的实施例2提供一种防后缩PP扩散板，按重量份计，制备原料包括65份组分A、1份组分B以及0.5份组分C；其中，组分A包括PP与POE，组分B包括山梨醇类物质、滑石粉以及光扩散剂；
所述组分C包括抗氧剂、紫外线吸收剂以及稳定剂，所述抗氧剂、紫外线吸收剂以及稳定剂的重量比为1：0.2：1；
所述抗氧剂为2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)与四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯，所述2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)与四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯的重量比为1：0.5；
所述紫外线吸收剂为2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮与2-(2'-羟基-3',5'-二特戊基苯基)苯并三唑，所述2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮与2-(2'-羟基-3',5'-二特戊基苯基)苯并三唑的重量比为1：0.2；
所述稳定剂为聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯；
所述PP与POE的重量比为3：1；
所述POE的邵氏硬度为45，比重为0.75g/cm3；
所述山梨醇类物质、滑石粉以及光扩散剂的重量比为0.01：0.1：1；
所述山梨醇类物质为二苄叉山梨醇与高级脂肪酸包覆二苄叉山梨醇，所述二苄叉山梨醇与高级脂肪酸包覆二苄叉山梨醇的重量比为1：0.5；
所述滑石粉的目数为2000；
所述光扩散剂为有机硅光扩散剂；
所述防后缩PP扩散板的制备过程为：
①按照相应重量份混料：混合速度为7m/s，混合时间为40min；
②预热干燥：温度为75℃，时间为2h；
③步骤②所得的物质熔融挤出：熔融挤出的5个阶段的温度依次为168℃、180℃、185℃、180℃、190℃以及200℃；
④步骤③所得物质在25～28℃，空气冷却6.5h，成型。
实施例3
本发明的实施例3提供一种防后缩PP扩散板，按重量份计，制备原料包括110份组分A、10份组分B以及6份组分C；其中，组分A包括PP与POE，组分B包括山梨醇类物质、滑石粉以及光扩散剂；
所述组分C包括抗氧剂、紫外线吸收剂以及稳定剂，所述抗氧剂、紫外线吸收剂以及稳定剂的重量比为1：2：10；
所述抗氧剂为2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)与四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯，所述2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)与四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯的重量比为1：2；
所述紫外线吸收剂为2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮与2-(2'-羟基-3',5'-二特戊基苯基)苯并三唑，所述2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮与2-(2'-羟基-3',5'-二特戊基苯基)苯并三唑的重量比为1：1.5；
所述稳定剂为聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯；
所述PP与POE的重量比为8：1；
所述POE的邵氏硬度为65，比重为0.95g/cm3；
所述山梨醇类物质、滑石粉以及光扩散剂的重量比为0.5：1.5：6；
所述山梨醇类物质为二苄叉山梨醇与高级脂肪酸包覆二苄叉山梨醇，所述二苄叉山梨醇与高级脂肪酸包覆二苄叉山梨醇的重量比为1：2；
所述滑石粉的目数为4000；
所述光扩散剂为有机硅光扩散剂；
所述防后缩PP扩散板的制备过程为：
①按照相应重量份混料：混合速度为7m/s，混合时间为40min；
②预热干燥：温度为75℃，时间为2h；
③步骤②所得的物质熔融挤出：熔融挤出的5个阶段的温度依次为168℃、180℃、185℃、180℃、190℃以及200℃；
④步骤③所得物质在25～28℃，空气冷却6.5h，成型。
实施例4
本发明的实施例4提供一种防后缩PP扩散板，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，按重量份计，防后缩PP扩散板的制备原料包括160份组分A、10份组分B以及6份组分C。
实施例5
本发明的实施例5提供一种防后缩PP扩散板，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，按重量份计，防后缩PP扩散板的制备原料包括60份组分A、10份组分B以及6份组分C。
实施例6
本发明的实施例6提供一种防后缩PP扩散板，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，将所述PP与POE的重量比替换为1.5：1。
实施例7
本发明的实施例7提供一种防后缩PP扩散板，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，将所述POE含量替换为0。
实施例8
本发明的实施例8提供一种防后缩PP扩散板，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，将所述滑石粉的目数替换为5000。
实施例9
本发明的实施例9提供一种防后缩PP扩散板，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，将所述滑石粉替换为碳酸钙。
实施例10
本发明的实施例10提供一种防后缩PP扩散板，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，将所述滑石粉的含量替换为0。
实施例11
本发明的实施例11提供一种防后缩PP扩散板，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，将所述山梨醇类物质的含量替换为0。
实施例12
本发明的实施例12提供一种防后缩PP扩散板，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，将所述光扩散剂的含量替换为0。
性能评估
1.透光率：通过WGT-S进行透光率测试；
2.雾度：通过NDH-5000进行雾度测试；
3.收缩率：测量实施例1～12冷却成型得到的PP扩散板长度l0，再将其放置60℃条件下烘烤2h，待其冷却后，再次测定其长度l1，则扩散板的收缩率为(l0-l1)/l0×100％；
4.膨胀系数：本发明用德国NETZSCH公司生产的DIL402PC型热膨胀仪测试材料的热膨胀系数。
表1性能测试结果
收缩率(％) 膨胀系数(10<sup>-6</sup>) 雾度 透光率
实施例1 0.21 35.95 99.4 47.6
实施例2 0.65 39.94 93.6 49.5
实施例3 0.53 37.27 96.8 48.1
实施例4 2.98 79.69 82.3 58.1
实施例5 2.84 78.37 85.9 57.7
实施例6 1.64 56.85 88.7 55.9
实施例7 3.67 92.98 72.7 60.3
实施例8 1.09 48.69 89.6 55.1
实施例9 3.51 88.74 79.8 59.2
实施例10 3.55 89.19 82.5 58.6
实施例11 3.94 97.56 71.5 61.5
实施例12 3.17 82.96 79.1 59.6
由表1可知，该发明所提供的PP扩散板含有特定含量的热塑性弹性体、滑石粉以及山梨醇类物质，在保证扩散板高雾度、较好透光率的条件下，降低PP扩散板的收缩率，使其保持尺寸稳定性，从而提高扩散板的使用周期以及扩大PP扩散板的使用条件。
前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。

Claims (6)

1.一种防后缩PP扩散板，其特征在于，按重量份计，制备原料包括65～110份组分A、1～10份组分B；其中，组分A包括PP与POE，组分B包括山梨醇类物质、滑石粉以及光扩散剂；
PP与POE的重量比为(3～8)：1；
滑石粉的目数为2000～4000；
山梨醇类物质选自二苄叉山梨醇、二(对-甲基苄叉)山梨醇、(3,4-二甲基二苄叉)山梨醇、高级脂肪酸包覆二苄叉山梨醇中的任一种或多种的组合；
光扩散剂为有机硅光扩散剂。
2.根据权利要求1所述防后缩PP扩散板，其特征在于，POE的邵氏硬度为45～65，比重为0.75～0.95g/cm3。
3.根据权利要求1所述防后缩PP扩散板，其特征在于，山梨醇类物质、滑石粉以及光扩散剂的重量比为(0.01～0.5)：(0.1～1.5)：(1～6)。
4.根据权利要求1所述防后缩PP扩散板，其特征在于，按重量份计，制备原料还包括6～0.1份组分C，组分C包括抗氧剂、紫外线吸收剂以及稳定剂。
5.根据权利要求1～4任一项所述防后缩PP扩散板的制备方法，其特征在于，包括混料、预热干燥、熔融挤出以及冷却成型的步骤。
6.根据权利要求5所述防后缩PP扩散板的制备方法，其特征在于，冷却成型的温度为20～30℃，时间为2～10h。
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