CN115023630A

CN115023630A - 聚丙烯复合树脂光漫射板

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Publication number: CN115023630A
Application number: CN202080085800.1A
Authority: CN
Inventors: 黄天男
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2020-11-09
Publication date: 2022-09-06
Also published as: KR102126460B1; WO2021118070A1; US20220396694A1

Abstract

本发明涉及一种聚丙烯复合树脂光漫射板。将由无机材料制成的中空球体与环保、廉价、低比重的聚丙烯复合树脂混合而获得的聚丙烯复合树脂光漫射板可以将热膨胀特性(面积膨胀率)提高到等于或优于聚碳酸酯(PC)和聚苯乙烯(PS)的水平，增强光学特性(透射率、屏蔽率)，并降低制造成本。根据本发明的聚丙烯复合树脂光漫射板通过将多个中空球体与包含聚丙烯(PP)树脂的聚合物树脂混合以平板状制成，由于聚丙烯(PP)树脂和多个中空球体通过它们之间的共价键合而相互结合，所以相对于室温下的面积，在60℃时的面积膨胀率为0.4％至0.7％。

Description

聚丙烯复合树脂光漫射板

技术领域

本发明涉及一种光漫射板，更具体地，涉及一种聚丙烯复合树脂光漫射板，其可以通过与中空球体的共价键合改善高热膨胀特性(即，聚丙烯树脂的最大缺点)并且可以提高光学性能。

背景技术

光漫射板是在通过添加将光扩散剂添加到塑料材料中之后通过挤压制造的板。光漫射板是一种光学元件材料，其主要功能包括屏蔽LED的点光源和用作面光源，光漫射板用于例如LED照明或广告频道标志、显示器等多种方式。

用于光漫射板的主要材料包括聚碳酸酯(PC)和聚苯乙烯(PS)。

聚碳酸酯(PC)和聚苯乙烯(PS)是在现有的光漫射板中使用的材料，聚碳酸酯(PC)和聚苯乙烯(PS)是具有链状结构的非结晶材料，其具有7/1000％以下的收缩率，70×10^-6/K至75×10^-6/K的低线膨胀系数，其中聚合物排列呈链状结构，并且尺寸稳定。聚苯乙烯(PS)比聚碳酸酯(PC)便宜，但它的缺点是由于其低冲击强度而容易破碎(易碎)，并且尽管其使用苯(即，芳香族化合物)制造并因此是碳氢化合物，例如聚丙烯(PP)，但不环保。聚碳酸酯(PC)几乎在所有的机械性能中都是最好的，但它的缺点是它使用双酚A(即，环境激素)和光气(即，代表性的有毒气体)制造，因此也不环保并且其成本是最高的。

聚丙烯(分类为均聚物、无规共聚物、抗冲共聚物并称为PP)材料，与其他材料相比，比重较低，材料价格最便宜，纯粹是碳和氢的共轭物，因此被认为是环保的，并且具有优异的机械性能。PP是非极性材料、结晶、疏水，不能与其他材料粘接。例如，在使用LED作为光源的标牌产品的情况下，根据需要和目的，存在各种颜色的片材可能粘接到板的上表面的情况，而在PP的情况下，由于疏水性导致的粘合强度较低，容易与片材分离，由此使其不适合使用。相比之下，在使用LED作为光源的照明或显示器的情况下，这些疏水特性具有当长时间使用时与其他材料相比相对地没有灰尘或污染的优点。

PP为半透明、非极性、疏水性的，是塑料中具有最高的线膨胀系数100×10^-6/K至200×10^-6/K的塑料材料。

同时，为了由诸如聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)或聚丙烯(PP)的材料制造光漫射板，通过挤压工艺制造光漫射板。由于机器方向(MD)和横向方向(TD)作用于挤压工艺，因此应用测量挤压的光漫射板的成品的面积变化的热膨胀特性(面积膨胀率)而不是应用材料的线膨胀系数的标准。

然而，PP材料制成的光漫射板的热膨胀特性(面积膨胀率)在60℃的环境条件下进行的可靠性测试中接近现有的PC和PS光漫射板的热膨胀特性的两倍。因此，存在难以应用PP材料制成的光漫射板以用作使用LED作为光源的装置(例如频道标志和显示产品)的光漫射板的问题。

因此，以往，为了改进使用PP材料制造的光漫射板的高热膨胀特性，提出了在PP树脂中填充诸如玻璃纤维、云母、滑石、碳酸钙和空心珠的无机材料的方法。然而，当仅将无机材料填充到PP树脂中时，存在无机材料和PP树脂不能相互结合的问题，因此改善热膨胀特性的效果显著降低，其机械强度也降低。

发明内容

技术问题

本发明是为了解决上述问题而做出的，并且本发明的目的是通过将无机材料制成的中空球体与环保、廉价、低比重的聚丙烯复合树脂混合来提供一种聚丙烯复合树脂光漫射板，其可以将热膨胀特性(面积膨胀率)提高到等于或优于聚碳酸酯(PC)和聚苯乙烯(PS)的水平，增强光学特性(透射率、屏蔽率)，并降低制造成本。

技术方案

为了实现上述目的，通过将多个中空球体与包含聚丙烯(PP)树脂的聚合物树脂混合而以平板形状制造根据本发明的聚丙烯复合树脂光漫射板，其中聚丙烯(PP)树脂与多个中空球体通过共价键合而相互结合，从而所得物相对于室温下的面积在60℃下的面积膨胀率为0.4％至0.7％。

聚合物树脂的体积比(vol％)为82vol％至96vol％，中空球体的体积比(vol％)为4vol％至18vol％。

对于中空球体，可以使用密度为0.3至0.9g/cm³、平均外径为1至300μm的玻璃珠。

聚合物树脂和中空球体可以通过与增容剂混合而共价键合。

特别地，增容剂可以是改性丙烯，其中选自由马来酸酐、丙烯酸和甲基丙烯酸组成的组中的一种或多种被接枝到聚丙烯树脂上并且具有0.3％至1.0％的接枝率，并且可以基于100wt％的构成整个光漫射板的组合物以0.2wt％至5wt％的量使用增容剂。

另外，对于聚合物树脂和中空球体之间的共价键合，可以通过水解氨基硅烷偶联剂对中空球体进行表面处理。

特别地，增容剂可以进一步混合到聚合物树脂中。

氨基硅烷偶联剂优选地在水解过程中以0.1wt％至0.7wt％使用。

或者，对于聚合物树脂和中空球体之间的共价键合，可以使用等离子体表面处理后的中空球体作为中空球体。

有益效果

根据本发明，聚合物树脂的聚丙烯(PP)树脂通过共价键与中空球体相互键合，以具有高拉伸强度，同时具有与PC光漫射板的面积膨胀率相当的面积膨胀率。

此外，所得物满足光学性能，即92％至99％的屏蔽率(雾度)和35％至70％的总透光率(TT)，因此具有适合作为光漫射板的产品的性能。

附图说明

图1是示意性地示出根据本发明的实施例的光漫射板的配置的剖视图和放大剖视图。

图2是用于说明光漫射板的面积膨胀率的图。

图3和图4分别示出了玻璃纤维与聚丙烯树脂共价键合的光漫射板的扫描电子显微镜(SEM)图像。

图5和图6分别示出了示通过将增容剂和中空球体与聚丙烯树脂混合而制备的光漫射板的SEM图像。

图7示出了通过将聚丙烯树脂和增容剂与涂有硅烷的中空球体混合而制备的光漫射板的SEM图像。

图8示出了聚丙烯树脂和涂有硅烷的中空球体混合而成的光漫射板的SEM图像。

图9和图10分别示出了光漫射板的SEM图像，在该光漫射板仅通过向其添加增容剂来实现聚丙烯树脂和中空球体之间的共价键合。

图11和12分别示出了通过混合聚丙烯树脂、增容剂和等离子体涂覆的中空球体制备的光漫射板的SEM图像。

图13示出了聚丙烯树脂和等离子体涂覆的中空球体共价键合的光漫射板的SEM图像。

图14和图15分别示出了通过光漫射板(比较例)的横截面的SEM观察到的图像，其中在聚丙烯树脂中使用中空球体(未被表面改性)而未向其中添加增容剂。

图16和17分别示出了通过差示扫描量热法(DSC)测量的玻璃化转变温度(Tg)值。

图18和图19分别示出了通过确认中空球体共价键合的光漫射板和原始聚合物PP的粘弹性行为来确认中空球体和聚丙烯树脂之间的相互作用的测试。

具体实施方式

本说明书中描述的示例和附图中所示的配置仅是所公开的发明的优选实施例，可以在提交本申请时具有可替代本说明书的示例和附图的各种修改的实施例。

在下文中，将参考附图，根据下述实施例详细描述根据本发明的聚丙烯复合树脂光漫射板及其制造方法。

参考图1和图2，根据本发明的实施例的光漫射板1被制造为使得作为聚合物树脂的聚丙烯(PP)树脂和多个中空球体2以预定的体积比(vol％)混合，然后通过控制由于聚合物树脂和中空球体2之间的共价键合而产生的热膨胀特性，将混合物挤压成平板形式，其具有0.4％至0.7％的面积膨胀率。

这里，面积膨胀率是指，如以下等式所示，膨胀量(ΔS)与将热量施加到光漫射板1之前的初始面积(S₀)之比。

面积膨胀率(％)＝膨胀量(ΔS)/初始面积(S₀)×100

光漫射板1提供了通过可见光的散射和折射的漫反射将光源(例如，LED)的点光源转换为面光源的特性。根据本发明的光漫射板1具有92％至99％的屏蔽率(雾度)和35％至70％的总透光率(TT)。另外，光漫射板1的玻璃化转变温度(Tg)区域优选为-11℃至5℃。当不满足92％至99％的屏蔽率(雾度)和35％至70％的总透光率(TT)时，其不能用作光漫射板。

聚合物树脂可以单独由聚丙烯(PP)树脂制成，或者可以通过在聚丙烯树脂中包括增容剂和/或添加剂来制成。作为聚丙烯(PP)树脂，可以单独使用均聚物、抗冲共聚物和无规共聚物，或者将一种或多种组合使用。

作为添加剂，可以额外地单独使用或组合使用抗氧化剂、加工润滑剂、紫外线稳定剂、长期耐热稳定剂、抗静电剂、阻燃剂和着色剂，这取决于应用的目的。

分子量和熔体流动指数(熔体指数；MI)成反比。当分子量高时，它会导致较低的MI和改善的机械性能(例如，刚性、均匀性、耐化学性等)，但流动性变低，从而降低挤出成型过程中的生产率。相反，当分子量低时，显示出相反的相反性质。

中空球体2与聚丙烯(PP)树脂混合并共价键合，从而控制光漫射板1的热膨胀特性并用于增加光扩散功能。中空球体2由具有薄壁的三维空心珠组成，其中密度为0.3g/cm³至0.9g/cm³，平均外径约为1至300μm。作为中空球体2，可以使用由钠钙硼硅酸盐玻璃制成的中空球体。当中空球体2的粒径超过300μm时，光扩散功能显著劣化，并且在光漫射板1的制造工艺中可能作为异物被除去。具体地，在光漫射板1的制造工艺中，在挤出机的筛网的前侧和后侧上安装有网状网以滤除在挤压过程中在高温下产生的异物或碳化物，从而去除异物。在这种情况下，网状网的孔间距为大约300μm；因此，当中空球体2的粒径超过300μm时，它们被网状网过滤。

当中空球体2的比重小于0.3g/cm³时，产品的压缩破损强度降低，并在复合物或板被挤压时被筒中产生的压力部分地压碎，并且难以确保本发明中要实现的光漫射板的收缩和膨胀、物理强度和光扩散功能的提高。

中空球体2的材料为玻璃材料，并且具体地，为以硅酸(SiO₂)为主要组成的硅酸盐类玻璃；以硅酸(SiO₂)和硼酸(B₂O₃)为主要组成的硼硅酸盐类玻璃；或者替代硅酸盐类玻璃中包含的硅酸盐而包含各种金属的偏磷酸盐的磷酸盐类玻璃。以硅酸(SiO₂)为主要组成的硅酸盐类玻璃包含石英玻璃、钠钙玻璃(钠钙玻璃或钠钙硅酸盐玻璃)中的一部分钠用钾代替的钾钙玻璃、钠钙玻璃、氧化铅被包含作为钾钙玻璃的组成的一部分的铅玻璃等。钠钙玻璃或钠钙硅酸盐玻璃是硅酸盐类玻璃的代表性玻璃，钠钙玻璃或钠钙硅酸盐玻璃是包含网络改性离子和钠的玻璃，其分子组成为Na₂O·CaO·5-6SiO₂。硼硅酸盐类玻璃包含钠钙硼硅酸盐玻璃，其中除了硅酸和硼酸等以外还添加了钠钙。优选地，玻璃可以是硼硅酸盐类玻璃，更优选地考虑高抗压强度等，玻璃可以是钠钙硼硅酸盐玻璃。钠钙硼硅酸盐玻璃包含NaO、CaCO、B₂O₃和SiO₂组成及其组成比。

中空球体2优选地具有至少5000psi(351.5kgf/cm²)的抗碎强度，这是为了防止由外部因素例如在挤出过程中在挤出机的筒内产生的压力引起的压碎。当中空球体2被压碎时，树脂与中空球体之间的共价键合率显著降低，光扩散功能降低，其最终对光漫射板1的机械性能和光学性能具有不利影响。

中空球体2呈球形并且与聚丙烯(PP)树脂(即，聚合物树脂)共价键合，使得吸引力通过相互作用而作用于360°方向，从而使光漫射板1的膨胀在水平方向和垂直方向上而不是在一个方向上被均匀地控制，从而起到使光漫射板1保持良好的平坦度的作用。另外，确认到，由于中空球体2的粒径在1至300μm的范围内，因此它们具有使可见光折射和散射的光扩散功能，从而提高了屏蔽率。如在现有技术中，当仅通过将中空球体2与聚丙烯(PP)树脂混合而没有共价键合来制造光漫射板1时，中空球体2不能与聚丙烯树脂相互作用，因此，几乎没有提高漫射板1的面积膨胀率的效果。

为了使本发明的光漫射板具有所需水平的面积膨胀率，优选地，包含聚丙烯(PP)树脂的聚合物树脂的体积比(vol％)为82vol％至96vol％，中空球体2为4vol％至18vol％。

中空球体2和聚丙烯树脂(即，聚合物树脂)之间的共价键合被执行使得中空球体2的氧原子(O)和聚丙烯(PP)树脂的氢原子(H)互换而键合，其中在漫射板1的制造过程中聚丙烯树脂在150℃至300℃下熔融并通过挤压而成型，特别地，在执行离子交换的同时形成与中空球体2的共价键。

中空球体2和聚丙烯树脂之间的共价键合可以通过以下三种方法形成。

首先，可以通过混合聚丙烯树脂、中空球体2和增容剂来形成共价键合。其次，可以通过用硅烷对中空球体2进行表面改性来实现共价键合。第三，可以通过等离子体处理来中和中空球体2的表面，将中空球体2与聚丙烯(PP)树脂共价键合。

1.使用增容剂的共价键合的方法

首先，使用增容剂的共价键合是中空球体2的氧原子(O)和聚丙烯(PP)树脂的氢原子(H)之间通过互换的键合。

增容剂为改性聚丙烯，其中一种或多种选自由马来酸酐和丙烯酸组成的组，甲基丙烯酸被接枝到聚丙烯树脂上，接枝率为0.3％至1.0％，基于100wt％的构成整个光漫射板的组合物以0.2wt％至5wt％的量使用改性聚丙烯。

2.中空球体的表面硅烷处理的方法

中空球体2的界面涂有硅烷，中空球体2的表面通过水解具有长甲基的氨基硅烷偶联剂被进行处理。具体地，将硅烷添加到丁醇/蒸馏水中，水解以对中空球体2的表面进行改性，将中空球体2在降低的压力下干燥，从而获得表面改性的中空球体2。

然而，由于硅烷是一种有机材料，因此在通过水解被进行表面处理的中空球体2中，硅烷可能会由于在高温下挤出过程中的泛黄现象而改变光漫射板1的颜色。通常，水解过程中硅烷的浓度设定在约1wt％至5wt％，然而，在本发明中，硅烷的浓度为0.1wt％至0.7wt％，因此提出了一种对中空球体2的表面进行改性而不产生泛黄现象的方法。

可用于中空球体2的表面改性以在中空球体2和聚合物树脂之间进行共价键合的反应性硅烷可以包括氨基硅烷(例如，3-氨基乙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷等)、异氰酸酯硅烷(例如，3-异氰酸基丙基三乙氧基硅烷、3-羧丙基三甲氧基硅烷等)、羧基硅烷(例如，3-羧丙基三乙氧基硅烷、3-羧丙基三甲氧基硅烷等)和羟基硅烷(例如，3-羟丙基三乙氧基硅烷、3-羟丙基三甲氧基硅烷等)，但不限于此。

3.通过等离子体处理的表面改性方法

等离子表面处理用于通过中和中空球体的表面而与非极性聚丙烯形成共价键。

在将等离子发生装置的电极与待处理的中空球体2定位在0.1mm至10mm的距离之后，以1至20L/min的流速将惰性气体注入到等离子发生装置中，中空球体的表面在室温和大气压下被加热，从而中和中空球体2的表面。

当中空球体2的表面如上所述用等离子体处理时，中空球体2的表面被改性，从而提高了它们与聚丙烯树脂的粘合性能。

试验例1：各无机材料的适用性试验

为了提高聚丙烯复合树脂光漫射板的热膨胀性，对各种无机材料进行了适用性测试。

首先，各种无机材料包括直径为12μm并且长度为1-5μm或更小的云母、滑石、碳酸钙、玻璃纤维(GF)，制备平均外径为50μm的钠钙硼硅酸盐玻璃(ZH(中国)的H38产品)制成的中空球体。

作为增容剂，使用其中添加了1wt％的马来酸酐并且具有0.5％的接枝率的改性聚丙烯，并且将上述制备的无机材料添加到每种均聚丙烯树脂中以制备复合组合物。此外，为了保持聚合物的热稳定性，分别以0.1wt％的量添加了主抗氧化剂和辅助抗氧化剂(Adeca主抗氧化剂和辅助抗氧化剂)。

在下表1中，在样品1-1和1-10中使用的聚丙烯树脂为GSC产品，改性PP为Chemco的MP120pp的产品；作为无机材料，在样品1-1和1-2中，添加了4wt％或8wt％的云母(制造商；Coch)；在样品1-3和1-4中，添加了4wt％或8wt％的滑石(制造商；Seokyung)；在样品1-5和1-6中，添加了4wt％或8wt％的碳酸钙(制造商；Coch)；在样品1-7和1-8中，添加了4wt％或8wt％的玻璃纤维(制造商；NEG(日本))；并且在样品1-9和1-10中，添加了4wt％或8wt％的中空球体(制造商；ZH(中国))。

[表1]

通过以下方法(1)、(2)、(3)和(4)测试具有表1的组成的光漫射板的复合组合物，以确认每种无机材料的性能。

(1)拉伸强度的测量

将表1的样品组合物1-1至1-10在混合器中混合，并注入到在160℃的温度下设定的双螺杆挤出机的主进料斗中，从而制备用于光漫射板的每种复合材料。在干燥器中将它们干燥24小时后，根据ASTMD-638标准使用注射机制备光漫射板样品。使用拉伸测试仪(UTM)对以上制备的每个光漫射板样品测量拉伸强度。

(2)面积膨胀率的测量

将上述(1)的拉伸试验制备的光漫射板的复合材料分别放入宽(50mm)×长(146.5mm)×厚(1.35mm)的模具中，热压以制备光漫射板样品。将制备好的样品在腔室中在20℃下熟化24小时后，用电子千分尺测量长度。之后，腔室的温度上升至60℃，放置24小时，测量每个样品的变化长度，以测量根据温度的面积变化率。

(3)SEM图像分析

选取拉伸试验和面积膨胀率测量结果优良的试样后(参考表2的试验结果)，光漫射板样品用液氮冷却，然后断裂，并通过SEM拍摄断面并检查共价键合的存在。所拍摄的图像示于图3至图13中。

(4)屏蔽率和总透光率的测量

分别使用BM-7色度计(TOPCON)和光谱亮度计(照片研究公司)对在面积膨胀率的测量中制备的样品1-9和1-10的光漫射板测量总透光率(％)和屏蔽率(雾度)。测量结果示于下表2中。

下表2示出了上述的拉伸试验、面积膨胀率测量、屏蔽率和总透光率测量的试验结果。

[表2]

参见表2中的拉伸强度测试的结果，确认到样品1-1至1-6的无机材料的拉伸强度值低于PP基准值。据分析，这是因为即使无机材料混合，在没有形成共价键的情况下，也几乎没有提高拉伸强度的效果。因此，样品1-1至1-6从(2)、(3)和(4)测试中被排除。

另外，作为扫描电子显微镜(SEM)照片的结果，如图3和图4的测试结果所示，可以确认到，包含玻璃纤维的样品1-7和1-8与基体具有良好的共价键合。因此，从扫描电子显微镜(SEM)图像和表2中的拉伸试验结果可以确认到，机械性能得到改善并且透光率也良好。

此外，通过表2中的拉伸试验结果以及图5和图6的SEM图像确认到，包含中空球体的样品1-9和1-10也被良好地共价键合到PP树脂。

测量面积膨胀率的结果，样品1-7和1-8(玻璃纤维)的面积膨胀率分别为1.07％和1.03％，样品1-9和1-10(中空球体)分别为0.62％和0.58％。尽管两种无机材料的拉伸和SEM结果都很好，但面积膨胀率呈现出相反的结果，最终证实中空球体是改善光漫射板的热膨胀特性的最合适材料。造成面积膨胀率的差异的原因可以在实施例5中确认。

试验例2：包含中空球体的光漫射板的光学特性

为了确认包括中空球体的光漫射板的光学特性，制备根据表3中的样品2-1、2-2和2-3混合，然后用双螺杆挤出机进行复合而制备的光漫射板的复合材料。之后，通过热压在宽(50mm)×长(146.5mm)×厚(1.35mm)的模具上来制备光漫射板的样品。[表4]中所记载的PP为抗冲共聚物(BP2200)PP(其为韩国石化工业株式会社的产品)，中空球体的平均粒径为30μm，钠钙硼硅酸盐玻璃(3M)的比重为0.60。

[表3]

屏蔽率(雾度)测量：BM-7色度计(TOPCON)，

透射率(Yc)测量：光谱亮度计(照片研究公司)。

从表3中的测试结果来判断，可以确认到包含中空球体的光漫射板的光学性能相当于作为现有量产的产品的PS和PC光学漫射板所具有的光学特性(具有92％至99％的雾度和35％至70％的总透光率)。

试验例3：中空球体与聚丙烯(PP)树脂之间的共价键合的方法

[实施例3-1]使用硅烷对中空球体表面的改性及增容剂使用

在测试中使用的中空球体为钠钙硼硅玻璃珠(3MS60)，平均外径为30μm，密度为0.60g/cm³，采用GSCaltexHomoH710作为PP树脂。

中空球体的界面涂有硅烷，例如具有长甲基的氨基硅烷偶联剂，并将增容剂与改性PP一起添加到PP树脂中。更具体地，通过水解具有长甲基的氨基硅烷偶联剂来处理中空球体的表面。具体地，将氨基硅烷(重量比为0.5wt％，陶氏化学)添加到调节至pH 3.5的丁醇/蒸馏水(重量比为99.5wy％)中，水解1小时以改性中空球体的表面(CENO Tech)。将所得物再次置于减减小的压力下并在120℃的温度的干燥器中干燥12小时，从而获得表面改性的中空球体。

作为中空球体(其表面用硅烷处理过)和聚丙烯的共价键合的增容剂，加入2wt％的改性聚丙烯(其中1wt％的马来酸酐与聚丙烯接枝，接枝率为0.5％)并与聚丙烯树脂和中空球体复合。

将其中混合有90wt％的PP(H710，GS Caltex)和作为增容剂的2wt％的改性pp(马来酸酐被接枝用于共价键合)的材料注入双螺杆挤出机的主进料斗中，将8wt％的界面改性中空球体分别注入到侧进料斗，并进行复合。在复合过程中，切割100mm长的股线，将切割后的股线在-180℃下在液氮中冷却并断裂，用扫描电子显微镜(SEM)扫描断面，以观察界面键合(参见图7)。

如图7所示，测试的结果，可以确认完美地实现了中空球体和PP树脂之间的共价键合。

通过注射机分别从根据ASTM D638标准制备的原材料中制备五个拉伸试样，并在室温下48小时后，使用拉伸试验机(UTM)对每个试样测量拉伸强度，并获得平均值。测试结果值示出于下表4。

[实施例3-2]不使用增容剂

在实施例3-2中，以与实施例3-1相同的方式使用在界面上涂有硅烷的中空球体，但不使用增容剂，并将PP(H710，GS Caltex)的含量改为92wt％，以与实施例3-1相同的方式制备，100mm长的股线在-180℃下在液氮中冷却并断裂，并用扫描电子显微镜(SEM)对界面键合观察它们的断面(参见图8)。

[实施例3-3]增容剂的使用

在实施例3-3中，使用未经表面改性的中空球体和PP树脂，并使用实施例3-1的改性PP作为增容剂尝试共价键合。

具体地，设定为重量比的混合比例使得在主进料斗中混合PP(90wt％)和改性PP(2wt％)时，在侧进料斗中放置中空球体(8wt％)并进行复合，在此过程中所得物被切成100mm长的股线，在液氮中冷却并断裂，并用扫描电子显微镜(SEM)观察对共价键合观察它们的断面。

如图9和图10所示，试验的结果，可以确认到在中空球体和聚丙烯树脂之间良好地形成了共价键合。

通过注射机分别从根据ASTM D638标准制备的原材料中制备五个拉伸试样，并在室温下放置48小时后，使用拉伸试验机(UTM)测量每个试样的拉伸强度，并获得平均值。测试结果值示于下表4中。

[实施例3-4]等离子体处理的中空球体以及增容剂的使用

在实施例3-4中，用等离子体离子来处理如在实施例3-1中使用的相同的中空球体的表面以改性中空球体的表面，然后将表面改性的中空球体与聚丙烯(PP)树脂和增容剂进行复合，从而制造光漫射板的复合材料。

具体地，为了使疏水性PP和具有极性基团的中空球体之间的界面共价键合，中空球体的表面用等离子处理器(Applasma)进行等离子处理，以改性中空球体的表面。

将PP(90wt％)和改性PP(2wt％)放置到主进料斗中，将8wt％的表面改性中空球体分别放入侧进料斗中，复合，将所得物切成100mm长的股线，在液氮中冷却断裂，用扫描电子显微镜(SEM)观察它们的断面的共价键合。

如图11和图12所示，确认到在中空球体与PP树脂之间良好地形成了共价键合。

通过注射机分别从根据ASTM D638标准制备的复合材料制备五个拉伸试样，并在室温下将它们放置48小时后，使用拉伸试验机(UTM)测量它们的拉伸强度，并得到平均值。

[实施例3-5]等离子体处理的中空球体和增容剂的不使用

在实施例3-5中，以与实施例3-4相同的方式用等离子体离子处理中空球体的表面以改性中空球体的表面，然后仅将表面改性的中空球体与聚丙烯(PP)树脂复合而不使用增容剂，从而制备光漫射板的复合材料。图13是100mm长的股线在液氮中冷却并断裂并用扫描电子显微镜(SEM)观察的断面图像。

[比较例]未改性中空球体和PP树脂的单独使用

在比较例中使用的中空球体与实施例3-1至3-3中使用的中空球体相同，同样地，Homo H710(GS Caltex)用于PP。

为了确认在表面改性的中空球体单独与聚丙烯树脂复合的光漫射板组合物中存在共价键合，将PP(92wt％)放入主进料斗中，将中空球体(8wt％)放入侧进料斗中，进行复合，将所得物切成100mm长的股线，在液氮中冷却并断裂，用扫描电子显微镜(SEM)观察它们的断面。

如图14和图15所示，确认到在中空球体和PP树脂之间没有形成共价键合。

通过注射根据ASTM D638标准制备的复合材料来制备五个拉伸试样，将它们在室温下放置48小时后，使用拉伸试验机(UTM)测量它们的拉伸强度，然后得到平均值。

下表4示出了实施例3-1至3-5和比较例的拉伸试样的拉伸强度的平均值。

[表4]

测试的结果，实施例3-4示出了最高的拉伸强度，其次是实施例3-1、实施例3-5、实施例3-3、实施例3-2和比较例。实施例3-1、实施例3-5和实施例3-3示出了高于H710 PP和比较例的拉伸强度，并且通过SEM图像确认了共价键合的存在。

通过上述实施例3-1、3-2、3-3、3-4和3-5，确认到中空球体和PP树脂之间的共价键合可以通过改性中空球体的表面的方法和等离子处理的方法来实现。特别地，确认到，如在实施例3-4中当通过对由玻璃材料制成的中空球体的表面进行等离子体处理并将增容剂与PP树脂混合来制造样品时可以得到最强的共价键合力。

试验例4：玻璃化转变温度与光漫射板的热膨胀之间的相关性试验

该试验是确认包含PP树脂和中空球体的光漫射板的热行为差异的试验，是分析包含中空球体的聚丙烯复合材料的玻璃化转变温度(Tg)和光漫射板的热膨胀特性之间的相关性的试验。

通过用差示扫描量热仪(DSC)测量玻璃化转变温度(Tg)的变化来进行试验方法。

图16是用H710 PP(GS Caltex)的样品测量的玻璃化转变温度(Tg)，图17是用表1的样品1-9测量的玻璃化转变温度(Tg)。

测试的结果，可以确认到H710 PP的样品的Tg为-12.32℃，样品1-9的热行为为-2.69℃。如表2所示，可以看出样品1-9也具有优异的面积膨胀率。因此，可以确认，随着玻璃化转变温度(Tg)升高，中空球体与PP树脂共价键合的光漫射板的面积膨胀率降低。

试验例5：无机材料的含量(体积比)与光漫射板的面积膨胀率之间的相关性

从上述测试结果，确认到光漫射板的热膨胀量可以通过PP树脂和表面改性中空球体之间的共价键合来降低。进行该试验以确定PP树脂和中空球体的混合比，作为用于降低光漫射板的热膨胀的另一因素。

更具体地，通过将作为无机材料的滑石、玻璃纤维和中空球体以不同的量填充到PP树脂中来制备复合材料。

表5示出了每种无机材料的比重。

[表5]

计算根据无机材料的重量的体积比(vol％)的差异并与下式进行比较，结果示于下表5中。

vol％无机材料＝(无机材料的wt％/无机材料的密度)/(无机材料的wt％/无机材料的密度+聚合物的wt％/聚合物的密度)

[表6]

从表6可以看出，相同重量比(wt％)的玻璃纤维的体积比(vol％)明显小于中空球体的体积比(vol％)。

PP树脂(热膨胀率高的材料)的含量越少，光漫射板的面积膨胀率越低。随着无机材料的体积比(vol％)增加，PP树脂的体积比减少，从而确认到可以降低面积膨胀率。

如表2所示，尽管在玻璃纤维与PP树脂之间形成了共价键合但在包含玻璃纤维的样品1-7和1-8的光漫射板样品的情况下面积膨胀率增加以及高拉伸强度的原因是，因为玻璃纤维最终占据的体积比是PP树脂中中空球体占据的体积比的1/4或更低，因此面积膨胀率(％)变为更高。为了增加玻璃纤维的体积比，必须增加重量比；然而，这增加了光漫射板的比重，从而导致生产率和价格竞争力降低，并且从经济方面降低了商业可行性，因此被认为是不合适的。

因此，可以确认到，面积膨胀率由中空球体与PP树脂之间的共价键合的因素和中空球体的体积比(vol％)而不是中空球体的重量比(wt％)的因素决定。

试验例6：包含中空球体的光漫射板的动态机械分析仪(DMA)分析试验

该试验是确认与中空球体共价键合的PP树脂的相互作用并通过动态机械分析仪(DMA)的分析测量粘弹性行为的试验。

图18是示出使用表1的样品1-9的DMA测量值的图，图19是示出使用H710 PP(GSCaltex)样品的DMA测量值的图。

试验的结果，图18的tanδ峰值温度为20.07℃，图19的tanδ峰值温度与20.07℃相比偏移了约1℃。总之，样品1-9的tanδ峰与PP树脂单独的tanδ峰相比更宽。由此，可以确认到样品1-9中的中空球体与PP树脂之间的相互作用通过共价键合起作用。作为参考，tanδ峰是引起键合、旋转或分子间摩擦和流动的热和机械条件的指标。

试验例7：光漫射板的挤出成型过程中考虑MD/TD的实际面积膨胀率试验

如上所述，机器方向(MD)和横向方向(TD)在挤出过程中起作用；因此，对于光漫射板的热膨胀的测量，采用面积膨胀率(其测量挤压光漫射板的成品的变化)，而不采用材料的线膨胀系数的标准。

通过将表2中的样品1-9混合，将共价键合到中空球体的光漫射板的复合材料复合并以2000kg DBChem批量生产，所生产的材料在A&P Industry下通过片材挤出的方式生产，从而制备厚度为1.5mm的光漫射板的原始板。将制备好的原始板裁切成与当前量产的PC光漫射板(Spolytech)相同的尺寸，其中显示屏为55英寸，比较并测试面积膨胀率。对于面积膨胀率(％)的测试，在23℃的室温下测量光漫射板的长轴和短轴的长度并计算各自的面积。之后，将腔室的温度设定为60℃，将光漫射板放入腔室中，72小时后，测量光漫射板的长轴和短轴的长度并计算各自的面积，计算面积膨胀率。下表7示出了如上所述获得的面积膨胀率的结果。

[表7]

试验的结果，确认到包含中空球体的光漫射板样品1-9的面积膨胀率与作为现有的量产产品的PC光漫射板的面积膨胀率等同。

在上文中，已经参考实施例详细描述了本发明；然而，显然，本发明所属领域的普通技术人员可以在不脱离上述技术精神的范围内进行各种替换、添加和修改，并且应当理解，这些修改的实施例也落入所附权利要求所限定的本发明的保护范围内。

工业应用性

本发明可应用于使用LED光源的装置的光漫射板，例如LED照明、用于广告的广告频道标志、显示器等。

Claims

1.一种聚丙烯复合树脂光漫射板，通过将多个中空球体与包含聚丙烯(PP)树脂和增容剂的聚合物树脂混合而以平板形状制造所述聚丙烯复合树脂光漫射板，

其中，所述聚丙烯(PP)树脂与所述多个中空球体通过所述增容剂而共价键合，从而所述聚丙烯复合树脂光漫射板相对于在室温下的面积在60℃下的面积膨胀率为0.4％至0.7％，

其中，所述增容剂为改性丙烯，其中选自由马来酸酐、丙烯酸和甲基丙烯酸组成的组中的一种或多种被接枝到聚丙烯树脂上并且具有0.3％至1.0％的接枝率。

2.根据权利要求1所述的聚丙烯复合树脂光漫射板，其中，所述聚合物树脂的体积比(vol％)为82vol％至96vol％，所述中空球体的体积比(vol％)为4vol％至18vol％。

3.根据权利要求1所述的聚丙烯复合树脂光漫射板，其中，所述中空球体由密度为0.3g/cm³至0.9g/cm³、平均外径为1μm至300μm的玻璃珠制成。

4.根据权利要求1所述的聚丙烯复合树脂光漫射板，其中，使用氨基硅烷偶联剂对所述中空球体进行表面处理，其中所述氨基硅烷偶联剂在水解过程中以0.1wt％至0.7wt％使用。

5.根据权利要求1所述的聚丙烯复合树脂光漫射板，其中，对所述中空球体进行等离子体表面处理。