CN113801454A - 一种户外导光板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及导光板技术领域，具体公开了一种户外导光板及其制备方法，户外导光板由包括如下重量份的原料制备而成：聚碳酸酯树脂76‑80份、复合抗氧化剂0.2‑0.6份、隔热剂6‑10份、油酰胺3‑7份和2‑羟基‑4‑甲氧基二苯甲酮2‑5份。本申请的户外导光板初始透光率和初始均匀度分别在89‑96%和91‑95.5%；紫外老化后透光率和均匀度分别在81‑90%和86‑92%；热老化后的透光率和均匀度分别在84‑90%和83‑89%，提高了户外导光板的抗黄化性能。
Description
技术领域
本申请涉及导光板技术领域，更具体地说，它涉及一种户外导光板及其制备方法。
背景技术
导光板是背光模组的主要组成部分，其是利用光学级的聚碳酸酯树脂即亚克力板材 生产出来的。亚克力有极好的透光性能，且具有一定的耐热、耐寒性和耐腐蚀的性能。导光 板则是利用亚克力板材的优良性能吸取从灯源发出来的光，光在亚克力板材表面停留，当光 纤射到各个导光点时，使导光板均匀发光，从而将线光源转换为面光源，使得液晶屏背光均 匀。因此，导光板具有发光效率高、功耗低、导光均匀和性价比高等优点。
户外导光板的用途较为广泛，常用于平板型的灯饰照明、亮光工程的光效运用、广告灯箱和发光标示牌等场合。但户外导光板由于长时间受紫外线直射极易造成黄化的现象， 而导光板发黄会很大程度上降低导光板的透明度，从而影响灯的照明效果。
发明内容
为了解决户外导光板黄化问题，本申请提供了一种户外导光板及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种户外导光板，其采用如下技术方案：
一种户外导光板，其由包括如下重量份的原料制备而成：聚碳酸酯树脂76-80份、复合抗氧 化剂0.2-0.6份、隔热剂6-10份、油酰胺3-7份和2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮2-6份。
造成导光板黄化的原因有很多：一是，聚碳酸酯树脂发生了热氧老化，所谓热氧老化是指聚碳酸酯树脂在贮存和应用过程中，在一定温度下与空气接触后，则会与空气中的氧 发生缓慢的热氧化反应而降解，颜色变黄；二是，聚碳酸酯树脂发生紫外老化，使聚碳酸酯 树脂发生光-弗里斯重排与光氧化反应，生成芳酮、酚、酸类等产物，从而导致聚碳酸酯颜 色变黄。
本申请中，在原料中添加了复合抗氧化剂，其具有较为优异的热稳定性，可在保持户外导光板原有的机械性能不变的情况下，提高聚碳酸酯树脂在加工过程的颜色稳定性。添 加的隔热剂，具有良好的吸热性能，可减少热量进入聚碳酸酯树脂内部，有效避免聚碳酸酯 树脂氧化，防止户外导光板变黄。油酰胺能够降低固定物料的表面张力，使固体物料更易被 润湿，同时还可降低聚碳酸酯树脂颗粒成型熔融粘度，改进户外导光板原料的流动性，且使 导光板后期脱模容易。2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮结构中苯环上的羟基氢和相邻的羰基氧之间， 可以形成分子内氢键而构成螯合环，可吸收紫外线的能量。当吸收紫外线能量后，分子发生 热振动，氢键被破坏、螯合环打开，此时化合物处于不稳定的高能状态，在恢复到原来的低 能稳定状态过程中，释放出多余的能量，使高能、有害的紫外光变成了低能、无害的热能。 同时，羰基被激发，发生互变异构现象，生成烯醇式结构也能消耗一部分能量，可有效避免 户外导光板因紫外线照射而黄化。
作为优选：其由包括如下重量份的原料制备而成：聚碳酸酯树脂77-79份、复合抗氧 化剂0.4-0.5份、隔热剂7-9份、油酰胺4-6份和2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮3-4份。
作为优选：所述复合抗氧化剂由包括如下重量份的原料配制而成：2,6-三级丁基-4-甲 基苯酚30-34份、双十二碳醇酯10-30份、草酰胺10-14份和柠檬酸5-9份。
通过采用上述技术方案，复合抗氧化剂原料中添加的2,6-三级丁基-4-甲基苯酚为受 阻酚类抗氧化剂的一种，是一种高效抗氧化剂，其分子中存在有活泼的氢原子，这种氢原子 能被脱离出来与过氧化自由基和氧自由基结合，生成过氧化氢和稳定的酚氧自由基，该化合 物较为稳定，可阻止链式反应的发展。双十二碳醇酯为辅抗氧化剂的一种，可分解过氧化氢， 同时能够阻止聚碳酸酯树脂氧化降解中自由基的产生。双十二碳醇酯和2,6-三级丁基-4-甲基 苯酚并用具有协同作用，能提高复合抗氧化剂的抗氧化效果，有效防止导光板黄化。草酰胺 能够和变价金属离子络合，将其稳定在一个价态，从而消除金属离子对氧化的催化活性。柠 檬酸作为增效剂，可与促进氧化的金属离子螯合，从而起到抗氧化增效的作用。
作为优选：所述双十二碳醇酯与2,6-三级丁基-4-甲基苯酚的重量份配比为1：(1-3)。
通过采用上述技术方案，2,6-三级丁基-4-甲基苯酚和双十二碳醇酯重量份配比的设定， 更有利于二者的协同作用，提高复合抗氧化剂的抗氧化性能，防止户外导光板黄化。
作为优选：所述隔热剂由包括如下重量份的原料配制而成：纳米氧化铟锡0.5-1.5份、 纳米氧化铯钨1-3份和烷基酚聚氧乙烯醚0.1-0.5份。
通过采用上述技术方案，隔热剂原料中添加的纳米氧化铟锡和纳米氧化铯钨透光性 好，能有效隔绝太阳热辐射，吸收热量，具有很强的隔热性能。烷基酚聚氧乙烯醚在隔热剂 中起到分散作用，使隔热剂混合更加均匀。
作为优选：所述隔热剂通过如下方法制备得到：将纳米氧化铟锡和纳米氧化铯钨置 于烷基酚聚氧乙烯醚，搅拌均匀，即得隔热剂。
作为优选：所述隔热剂与油酰胺重量份配比为1：(2-3)。
通过采用上述技术方案，油酰胺可降低聚碳酸酯树脂颗粒成型熔融粘度，改进聚碳 酸酯树脂颗粒的流动性。同时油酰胺还可增加隔热剂在整个体系中的分散性。
第二方面，本申请提供一种上述任一项户外导光板的制备方法，具体通过以下技术 方案得以实现：
将聚碳酸酯树脂加热至240-260℃，熔融，得到熔融物A；
在熔融物A中加入复合抗氧化剂、隔热剂、油酰胺和2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮，加热至 160-180℃熔融，于220℃温度下注塑成型，即得户外导光板。
通过采用上述技术方案，将聚碳酸酯和其他原料分开搅拌熔融使熔融更加均匀，抗 氧化剂、隔热剂和2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮等原料的加入均可以有效避免聚碳酸酯树脂发 生热氧老化和紫外老化，有效解决了导光板黄化问题。另外，油酰胺的加入可使户外导光板 各个原料均匀分散在体系中，提高户外导光板的抗黄化效果。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
(1)本申请的户外导光板初始透光率和初始均匀度分别在89-96％和91-95.5％；紫外老化后 透光率和均匀度分别在81-90％和86-92％；热老化后的透光率和均匀度分别在84-90％和83- 89％，且本申请户外导光板的外观呈透明状，均未发黄。
(2)本申请户外导光板原料中添加的复合抗氧化剂和隔热剂有效提高了导光板的抗 黄化性能，同时还提高了导光板的透光度。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请中的如下各原料均为市售产品，具体为：聚碳酸酯树脂选自济南润强化工有 限公司；油酰胺选自山东豪顺化工有限公司，有效物质含量为99％，型号为HS-703；2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮选自武汉天植生物技术有限公司，纯度为98％，产品编号为CFN98729； 2,6-三级丁基-4-甲基苯酚选自南京大唐化工有限责任公司，纯度为99％；双十二碳醇酯选自 济南双盈化工有限公司，有效物质含量为99％；草酰胺选自湖北云镁科技有限公司；柠檬酸 选自济南奥斯利化工有限公司，粒径为30-100目；纳米氧化铟锡选自上海肖晃纳米科技有 限公司，粒径为30nm，牌号为肖晃纳米；纳米氧化铯钨选自杭州吉康新材料有限公司，粒 径为25nm，型号为SS-CT20；烷基酚聚氧乙烯醚山东力昂新材料科技有限公司，有效物质 含量99％，型号为LA-7Q。
以下为本申请中复合抗氧化剂的制备例：
制备例1
本申请中的复合抗氧化剂具体制备操作为：
1、按照表1的掺量，将2,6-三级丁基-4-甲基苯酚和双十二碳醇酯，混合均匀，得到混合物 A；
2、在混合物A中加入草酰胺和柠檬酸，搅拌均匀，得到复合抗氧化剂。
制备例2-5
制备例2-5的复合抗氧化剂与制备例1的制备方法完全相同，区别在于各原料成分不同，具 体详见表1所示。
表1制备例1-5的复合抗氧化剂的各原料掺量(单位：g)
制备例6-8
制备例6-8的复合抗氧化剂与制备例1的制备方法完全相同，区别在于各原料成分不同，具 体详见表2所示。
表2制备例6-8的复合抗氧化剂的各原料掺量(单位：g)
以下为本申请中隔热剂的制备例：
制备例9
本申请中隔热剂具体制备操作为：
按照表3的掺量，将纳米氧化铟锡和纳米氧化铯钨置于烷基酚聚氧乙烯醚中，搅拌均匀，即 得隔热剂。
制备例10-11
制备例10-11的隔热剂与制备例7的制备方法完全相同，区别在于各原料掺量不同，具体详 见表3所示。
表3制备例9-11的隔热剂的各原料掺量(单位：g)
| 原料 | 制备例9 | 制备例10 | 制备例11 |
| 纳米氧化铟锡 | 500 | 1000 | 1500 |
| 纳米氧化铯钨 | 1000 | 2000 | 3000 |
| 烷基酚聚氧乙烯醚 | 100 | 300 | 500 |
实施例1
一种户外导光板，其通过如下操作步骤制备得到：
按照表4的掺量，将聚碳酸酯树脂加热至260℃，搅拌1h熔融，得到熔融物A；
在溶液A中加入制备例1制备的复合抗氧化剂、制备例9制备的隔热剂、油酰胺和2-羟基- 4-甲氧基二苯甲酮继续加热至180℃熔融，然后在220℃的温度下注塑成型，即得户外导光 板。
实施例2-5
实施例2-5的户外导光板与实施例1的制备方法及原料种类完全相同，区别在于各原料掺量 不同，具体详见表4所示。
表4实施例1-5的户外导光板的各原料掺量(单位：kg)
实施例6-8
实施例6-8的户外导光板与实施例3的制备方法和原料种类完全相同，区别在于各原料掺量 不同，具体详见表5所示。
表5实施例6-8的户外导光板的各原料掺量(单位：kg)
实施例9-15
实施例9-15的户外导光板与实施例7的制备方法完全相同，区别在于，复合抗氧化剂分别 选用制备例2-8制备的复合抗氧化剂。
实施例16-17
实施例16-17的户外导光板与实施例14的制备方法完全相同，区别在于，隔热剂分别选用 制备例10-11制备的隔热剂。
对比例1
对比例1的户外导光板与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：复合抗氧化剂原料中未 添加双十二碳醇酯，其余原料及掺量与实施例1相同。
对比例2
对比例2的户外导光板与实施例1的原料种类及掺量完全相同，区别在于：复合抗氧化剂原 料未添加2,6-三级丁基-4-甲基苯酚，其余原料及掺量与实施例1相同。
对比例3
对比例3的户外导光板与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：户外导光板原料中未添 加复合抗氧化剂，其余原料及掺量与实施例1相同。
对比例4
对比例4的户外导光板与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：隔热剂原料中未添加烷 基酚聚氧乙烯醚，其余原料及掺量与实施例1相同。
对比例5
对比例5的户外导光板与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：户外导光板原料中未添 加油酰胺，其余原料及掺量与实施例1相同。
对比例6
对比例6的户外导光板与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：户外导光板原料中未添 加2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮，其余原料及掺量与实施例1相同。
对比例7
对比例7的户外导光板与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：户外导光板原料中未添 加隔热剂，其余原料及掺量与实施例1相同。
性能检测
紫外老化试验：取实施例1-17和对比例1-7的户外导光板试样，试样厚度均为0.34mm，大 小为12.1英寸，分别置于紫外老化试验箱，模拟人工加速老化试验，紫外灯光源为1排， 每排设4只功率为40W的紫外灯灯管，紫外光的波长为313nm，试样与光源的间距为50mm，试验时间为20d，试验结束前后测试户外导光板的透光率和均匀度。并观察外观是 否黄化。测试结果见表6所示。
热老化试验：取实施例1-17和对比例1-7中的户外导光板试样。试验厚度0.34mm。大小为12.1英寸，置于热空气老化箱，热空气老化箱的工作温度设定130℃，换气率为100次/h，平均风速为0.5m/s。抗黄化导光板试样在老化20d后取出，试验前后测试透光率和试验后均匀度，并观察外观情况，测试结果见表6所示。
测试方法具体为：采用紫外-可见光分光光度计，测试波长范围500nm，并利用投射雾影仪对试样在可见光区的透过率和老化试验后的均匀度进行测试。透光率指计算入射可见 光的透过量与入射总量的比值，计算公式如下：T＝T2/T1×100％，T2表示透过试样的光通 量；T1表示入射到试样上的光通量。试验后均匀度测试通过九点测试法，用辉度测试仪测 试均匀度。
表6不同户外导光板的性能检测结果
由表6的检测结果表明，实施例1-7的户外导光板经过热老化试验和紫外老化试验后的初始 透光率、试验后透光率以及试验后均匀度指标均优于对比例1-7的户外导光板，且本申请户 外导光板的外观呈透明状，均未发黄。由此看出，本申请在户外导光板原料中添加的复合抗 氧化剂和隔热剂有效提高了导光板的抗黄化性能，同时还提高了导光板的透光度。
实施例1-5中，实施例3的户外导光板的初始透光率和均匀度分别为91％和92％，经过热老化后的透光率和均匀度分别为85.5％和84％，紫外老化后透光率和均匀度分别为84％和87％，均高于实施例1-2和实施例4-5导光板各指标；说明实施例3户外导光板的原料重量份更为合适。
实施例6-8的户外导光板的各项性能均普遍优于实施例1-5的各项性能，且在实施例 6-8中，实施例7的户外导光板初始透光率和均匀度分别为92％和93％，经过热老化后的透 光率和均匀度分别为86.5％和85％，紫外老化后透光率和均匀度分别为86％和88％，均高于 实施例6和实施例8的导光板各指标。由此看出当户外导光板原料中隔热剂与油酰胺的重量 份配比为1:2时最为合适。
实施例9-12的户外导光板的各项性能均优于实施例6-8的各项性能，且在实施例9- 12中，实施例10的户外导光板的户外导光板初始透光率和均匀度分别为94％和94％，经过 热老化后的透光率和均匀度分别为87.5％和86％，紫外老化后透光率和均匀度分别为87％和89％，均高于实施例9和实施例11-12的导光板各指标。表明实施例10户外导光板中的复合 抗氧化剂各原料配比最为合适，效果最优。实施例13-15的户外导光板的各项性能均优于实 施例9-12的各项性能，且在实施例13-15中，实施例14的户外导光板初始透光率和均匀度 分别为95.5％和95％，经过热老化后的透光率和均匀度分别为89.5％和88％，紫外老化后透 光率和均匀度分别为89％和91％，均高于实施例13和实施例15的导光板各指标。表明复 合抗氧化剂原料中当双十二碳醇酯与2,6-三级丁基-4-甲基苯酚的重量份配比为1：2.5时， 导光板的各项性能最优，使导光板具有较强的抗黄化能力。
另外，对比表6中实施例1-17与对比例1-6的各项指标数据发现，本申请选用添加的复合抗氧化剂和隔热剂各个原料的选用均明显提高了户外导光板紫外老化和热老化的初始 透光率、试验后透光率和试验后均匀度。由对比例1-2的数据可知，复合抗氧化剂中加入双 十二碳醇酯、草酰胺和柠檬酸很大程度改善导光板发黄的问题。由对比例3的数据可知，户 外导光板原料中添加复合抗氧化剂大幅度提高导光板的抗氧化能力，可能是抑制了聚碳酸酯 树脂的热氧化反应减少聚碳酸酯树脂的端基、侧基的断裂，从而减少了导光板的黄化。由对 比例4的数据可知，隔热剂原料中添加烷基酚聚氧乙烯醚作为隔热剂中的分散剂，大大提高 了隔热剂的隔热作用。从对比例5-6的户外导光板调查数据可知，户外导光板原料中添加的 油酰胺和2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮也相对提高了户外导光板的各性能。由对比例7的数据 可知，户外导光板原料中添加的隔热剂，提高了户外导光板的抗黄性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员 在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请 的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种户外导光板，其特征在于，其由包括如下重量份的原料制备而成：聚碳酸酯树脂76-80份、复合抗氧化剂0.2-0.6份、隔热剂6-10份、油酰胺3-7份和2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮2-6份。
2.根据权利要求1所述的户外导光板，其特征在于，其由包括如下重量份的原料制备而成：聚碳酸酯树脂77-79份、复合抗氧化剂0.4-0.5份、隔热剂7-9份、油酰胺4-6份和2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮3-4份。
3.根据权利要求1所述的户外导光板，其特征在于，所述复合抗氧化剂由包括如下重量份的原料配制而成：2,6-三级丁基-4-甲基苯酚30-34份、双十二碳醇酯10-30份、草酰胺10-14份和柠檬酸5-9份。
4.根据权利要求3所述的户外导光板，其特征在于：所述双十二碳醇酯与2,6-三级丁基-4-甲基苯酚的重量份配比为1：（1-3）。
5.根据权利要求1所述的户外导光板，其特征在于，所述隔热剂由包括如下重量份的原料配制而成：纳米氧化铟锡0.5-1.5份、纳米氧化铯钨1-3份和烷基酚聚氧乙烯醚0.1-0.5份。
6.根据权利要求5所述的户外导光板，其特征在于，所述隔热剂通过如下方法制备得到：将纳米氧化铟锡和纳米氧化铯钨置于烷基酚聚氧乙烯醚中，搅拌均匀，即得隔热剂。
7.根据权利要求5所述的户外导光板，其特征在于：所述隔热剂与油酰胺重量份配比为1：（2-3）。
8.一种权利要求1-7任一所述的户外导光板的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
将聚碳酸酯树脂加热至240-260℃，熔融，得到熔融物A；
在熔融物A中加入复合抗氧化剂、隔热剂、油酰胺和2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮，加热至160-180℃熔融，于220℃温度下注塑成型，即得户外导光板。
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2021
- 2021-08-20 CN CN202110964771.2A patent/CN113801454A/zh active Pending
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