CN1659230A - 光漫射树脂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光漫射树脂组合物，其是根据本发明，通过向聚酯树脂中加入作为光漫射剂的包含PMMA的珠粒型光漫射树脂而制备。通过加工方法如注射成型法、挤压成型法或压模法，可以将光漫射树脂组合物成型为照明设备或标志牌的外壳，以便由此制备的外壳具有高混浊度和高透光率，使具有高透光率，因而具有高亮度的照明设备或标志牌的灯，建筑物内部的灯和内容物看不见，提供防止通过静电导致的吸尘的低表面电阻，并且使冲击强度的恶化最小化，因此可用于制备各种大小的外壳。

Description

光漫射树脂组合物
技术领域
本发明涉及一种光漫射树脂组合物。更具体而言，本发明涉及这样一种光漫射树脂组合物，其通过加工方法如注射成型法、挤压成型法或压模法容易被成模为照明设备或标志牌的外壳，且当用于照明设备或标志牌的外壳时，提供高混浊度和高透光率，以通过相当高的亮度和低表面电阻使里面的内容物看不见，其几乎不产生静电，因此避免吸灰。
背景技术
一般而言，室内和室外照明设备或标志牌的外壳的基本材料所必须的特性是高混浊度和高透光率。
混浊度是在用于光使用目的的外壳中所必须考虑的重要特性之一，因为随着高亮度小型照明设备需要的增长，里面的可见光或内容物可能污染照明设备的表面，且透明的外壳通过直接照明可能使人眼花。
至于具有低透光率的外壳，在暗光灯下，房间变得更黑和为了保持希望的亮度，需要更大量的照明设备或高亮度的照明设备。
提供光漫射和混浊度的传统方法包含：用添加剂如光漫射剂、荧光增白剂、增塑剂等与丙烯酸类树脂结合成型。传统光漫射剂的具体实例包含无机填料如二氧化钛、硫酸钡、滑石、碳酸钙或油酸钡；或有机交联透明聚合物材料。
例如，韩国专利No.196370公开了一种除聚甲基丙烯酸甲酯树脂外，还使用无机材料作为光漫射剂的照明设备用的丙烯酸类片材的制备方法。该方法可以成型具有优异光漫射、耐候性和机械性能的复杂外形或大型的外壳。
备选地，韩国专利No.229266公开了一种除聚甲基丙烯酸甲酯树脂外，还使用交联苯乙烯树脂和作为增白剂的二氧化钛的光漫射丙烯酸类树脂组合物的制备方法。相对于现有的组合物，该方法提供了一种具有高透光率的树脂组合物，并且保证均匀和良好的光漫射。
从上述的实例可以看出，在照明设备用片材的传统制备方法中，丙烯酸类树脂主要用作母体树脂。典型地，用丙烯酸类树脂制备的光漫射片材仅用于制备小型照明设备，因为片材成型是用浇铸用的限制尺寸的玻璃板以间歇方式进行的(韩国专利公开No.87-4802)。回收单体的使用使产品微黄色，具有非常低的耐候性。而且，仅需要相当多的热量，因此得到的片材可以通过真空成型法成型为照明设备的外壳，所以这在制备方法和锐角形成方面是困难的。
在另一种使用纯聚甲基丙烯酸甲酯树脂代替回收单体制备片材型外壳的方法中，产品可以具有优异的混浊度，但是提供了不令人满意的机械性能如冲击强度。
另一方面，对丙烯酸类树脂提供光漫射的无机填料作为光漫射剂的使用导致机械性能如透光率和冲击强度惊人地恶化，使产品的表面粗糙和导致整理机长时间使用后螺杆磨损，因此缩短了机器的使用寿命。
为了解决这些问题，有一种方法，即用平均颗粒直径为8μm的交联苯乙烯珠粒代替无机填料作为光漫射剂，交联苯乙烯珠粒是具有高透光率的有机交联透明聚合材料。与使用无机填料的片材组合物相比，该方法的片材组合物不能得到改善的高透光率和不能用于需要高透光率的照明设备外壳。
目前面临的防止静电的问题仍然没有得到解决。无机光漫射剂的添加削弱了组合物的冲击强度，导致复杂的外形或大型的外壳并且使外壳易脆。
传统方法的问题可以总结如下：(1)向聚丙烯基母体树脂中加入无机填料作为光漫射剂的使用可以增加混浊度，但是恶化了机械性能如高透光率和冲击强度；和(2)使用为有机交联透明聚合材料的交联苯乙烯珠粒作为光漫射剂以改进上面的问题，且使用增加亮度的二氧化钛可以导致透光率和机械性能如冲击强度不满意的改善，仍然引起由于静电而导致的吸尘的可能，并恶化冲击强度而限制了成型产品的外形。
发明内容
在试图开发一种新型光漫射树脂组合物，以解决由包含向丙烯酸类树脂中加入的光漫射剂的传统树脂组合物而制备的照明设备外壳中所存在的低透光率、混浊度和冲击强度问题中，本发明的发明人基于这样的事实做出了本发明：即具有优异透光率、抗静电性和机械性以及高混浊度的片材形的照明设备或标志牌的外壳，可以通过注射成型法或挤压成型法从这样一种光漫射树脂组合物制备，该光漫射树脂组合物包含作为母体树脂的聚酯基树脂和含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的珠粒型光漫射树脂。
因此本发明的一个目的是通过传统方法如注射成型法或挤压成型法，提供一种具有高混浊度和优异透光率和抗静电特性和容易加工为照明设备或标志牌的外壳的光漫射树脂组合物。
为了实现本发明的目的，提供了一种光漫射树脂组合物，其包含聚酯基树脂、作为光漫射剂的包含PMMA的珠粒型光漫射树脂、抗静电剂和荧光增白剂。
现在，下面更详细地描述本发明。
本发明涉及一种包含聚酯基树脂、作为光漫射剂的包含PMMA的珠粒型光漫射树脂、抗静电剂和荧光增白剂的光漫射树脂组合物。
与传统的使用丙烯酸作为母体树脂的光漫射树脂组合物不一样，本发明使用聚酯基树脂。在这里使用的聚合基树脂的具体实例可以包含选自下列聚合物中的一种：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚(对苯二甲酸乙二醇酯-共-对苯二酸二甲基环己酯)(PETG)，或聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylenenaphthalate)(PEN)；或这些聚合物的共聚物。
最优选的聚酯基树脂是PETG，与其他聚酯基树脂相比，PETG是具有相当高冲击强度和无结晶度的极佳的无定形聚酯树脂。如果在光漫射树脂组合物中使用，PETG有助于具有良好的可加工性，因为与其他聚酯树脂相比，PETG的加工温度的范围宽，有助于第二次加工，如热成型或真空成型，而不会因结晶导致风化，并且具有长期使用的优点，而在加工后不会因热而导致长期变化如结晶。
在本发明的光漫射树脂组合物中，用来提供光漫射的光漫射剂是含PMMA的珠粒型光漫射树脂，且其含有50至100摩尔％的甲基丙烯酸甲酯和低于50摩尔％的苯乙烯。光漫射剂具有的平均颗粒直径为5至200μm，优选为8至100μm。如果平均颗粒直径低于5μm，那么由于透光率的恶化，光漫射剂几乎不能提供需要的混浊度；另外，如果平均颗粒直径超过200μm，那么树脂组合物具有粗糙表面。
甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的含量超过上述范围可以恶化透光率和提高混浊度。
基于100重量份的聚酯基树脂，包含PMMA的珠粒型光漫射树脂的含量为0.1至15重量份，优选为0.5至7重量份。如果珠粒型光漫射树脂的含量低于0.1重量份，那么树脂组合物具有低的混浊度，另外，如果珠粒型光漫射树脂的含量超过了15重量份，那么树脂组合物具有降低的透光率。
大多数的塑料材料的表面电阻为约1014至1016Ω，此时，静电荷使灰尘粘附在塑料材料上。因此，由具有抗静电特性的材料成型的产品必须具有低于1011Ω的表面电阻。
为此，本发明的光漫射树脂组合物包含抗静电剂，其是选自阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两亲型表面活性剂或非离子表面活性剂中的至少一种。基于100重量份聚酯基树脂，优选抗静电剂的含量为0.3至5重量份。如果抗静电剂的含量低于0.3重量份，那么表面电阻不会下降到提供足够的抗静电特性，另外，如果抗静电剂的含量超过5重量份，那么树脂组合物具有包含表面瑕疵或发黄的问题。
抗静电剂的具体实例可以包含：阳离子表面活性剂，如含有2至50个碳原子的饱和或未饱和的四烷基或四芳基铵盐；阴离子表面活性剂，如含有2至30个碳原子的饱和或未饱和的烷基或芳基磺酸盐，或含有2至30个碳原子的饱和或未饱和的烷基或芳基膦酸盐；两亲型表面活性剂，如含有2至30个碳原子的饱和或未饱和的烷基或芳基甜菜碱；和非离子表面活性剂，如含有2至30个碳原子的饱和或未饱和的烷基或芳基甘油酯。
为了提高亮度，本发明的光漫射树脂组合物包含荧光增白剂，其是选自苯并三唑-苯基香豆素、二-苯并噁唑、三嗪-苯基香豆素、二-(苯乙烯基)联苯和萘并三唑-苯基香豆素中的至少一种。基于100重量份聚酯基树脂，优选荧光增白剂的含量为0.001至0.1重量份。如果荧光增白剂的含量低于0.001重量份，那么不可能提高亮度，另外，如果荧光增白剂的含量超过0.1重量份，那么透光率恶化。
另一方面，由上述的聚酯基光漫射树脂组合物制备光漫射树脂组合物的方法可以描述如下。首先，用已知的熔化搅拌器如单螺杆挤出机、双螺杆挤出机或班伯里密炼机(banbary mixer)均匀分散组合物。然后，通过水浴将组合物冷却，并切割成小球型聚酯基光漫射树脂。因此将得到的小球通过压片压出机挤压然后通过砑光辊而成为片材。
至于本发明的组合物，可以以母料形式单独或组合制备含PMMA的珠粒型光漫射树脂、抗静电剂和荧光增白剂，然后加入到聚酯基树脂中。实施本发明的最佳方式
以下，将通过下面的实施例详细地描述本发明，所述的实施例不意欲限制本发明的范围。
实施例1
基于100重量份的无定形PETG树脂，将1.5重量份的平均颗粒直径为10μm的珠粒型光漫射树脂(由Kolon Industries Inc.提供的MPB-X10TM，包含95摩尔％的PMMA和5摩尔％的聚苯乙烯)、1.0重量份作为抗静电剂的十二烷基磺酸钠和0.005重量份作为荧光增白剂的二-(苯乙烯基)联苯通过定量给料机的方式加入到配备有真空带的双螺杆挤出机的料斗中，且通过熔化混合而均匀地分散。通过水浴将混和的熔化物冷却，且切割为小球形光漫射树脂。
将由此得到的小球在减湿干燥器干燥至少4小时，用单螺杆挤出机挤出成为片材，且通过砑光辊成为1.5mm厚的片材。
然后，按照ASTM D 1003分析由此得到的片材的混浊度和透光率，按照ASTM D 257，分析表面电阻和按照ASTM D 256分析冲击强度。结果示于表2中。
实施例2
除用无定形聚对苯二甲酸乙二醇酯(无定形PET)代替无定形PETG树脂外，采用与实施例1描述的相同方法进行所述的程序，以制备光漫射树脂和片材。
按照ASTM D 1003分析由此得到的片材的混浊度和透光率，按照ASTM D 257，分析表面电阻和按照ASTM D 256分析冲击强度。结果示于表2中。
实施例3至7
除使用表1所列出的聚酯基树脂和作为光漫射剂的包含PMMA的珠粒型光漫射树脂(由Kolon Industries Inc.提供的MPB-X12TM)外，采用与实施例1描述的相同方法进行所述的程序，以制备光漫射树脂和片材。
按照ASTM D 1003分析由此得到的片材的混浊度和透光率，按照ASTM D 257，分析表面电阻和按照ASTM D 256分析冲击强度。结果示于表2中。
表1
 聚酯树脂             含PMMA的珠粒型光漫射树脂
       组成(摩尔％)  平均颗粒直径(μm)     含量(重量份)
甲基丙烯酸甲酯  苯乙烯
实施例3  PBT     95     5     12     2.5
实施例4  PETG     95     5     15     7.0
实施例5  PEN     95     5     20     10.0
实施例6 PETG 95 5 50 12.0
实施例7  PETG     95     5     200     15.0
比较例1
除了使用PMMA树脂代替无定形PETG树脂作为母体树脂外，采用与实施例1描述的相同方法进行所述的程序，以制备光漫射树脂和片材。按照ASTM D 1003分析由此得到的片材的混浊度和透光率，按照ASTM D257，分析表面电阻和按照ASTM D 256分析冲击强度。结果示于表2中。
比较例2
除了使用用浇铸方法制备的丙烯酸树脂(acryl resin)代替无定形PETG作为母体树脂外，采用与实施例1描述的相同方法进行所述的程序，以制备光漫射树脂和片材。
按照ASTM D 1003分析由此得到的片材的混浊度和透光率，按照ASTM D 257，分析表面电阻和按照ASTM D 256分析冲击强度。结果示于表2中。
比较例3和4
除了分别加入0.3重量份的二氧化钛和2.5重量份的碳酸钙代替含PMMA的珠粒型光漫射树脂外，采用与实施例1描述的相同方法进行所述的程序，以制备光漫射树脂和片材。
按照ASTM D 1003分析由此得到的片材的混浊度和透光率，按照ASTM D 257，分析表面电阻和按照ASTM D 256分析冲击强度。结果示于表2中。
比较例5
除了加入2.5重量份的碳酸钙代替含PMMA的珠粒型光漫射树脂外，采用与实施例2描述的相同方法进行所述的程序，以制备光漫射树脂和片材。
按照ASTM D 1003分析由此得到的片材的混浊度和透光率，按照ASTM D 257，分析表面电阻和按照ASTM D 256分析冲击强度。结果示于表2中。
表2
   混浊度(％)    透光率(％)    表面电阻(Ω)    冲击强度(kg·cm/cm)
  实施例1     93     86     8.8×1010     8.5
  实施例2     89     84     8.8×1010     7.5
  实施例3     88     83     6.2×1010     7.2
  实施例4     91     85     9.2×109     6.8
  实施例5     89     84     7.7×1010     7.8
  实施例6     90     85     8.2×1010     6.5
  实施例7     90     85     9.8×109     6.9
  比较例1     30     88     1.0×1011     1.4
  比较例2     32     88     1.5×1011     1.8
  比较例3     85     45     9.6×1011     5.6
  比较例4     84     41     7.3×1011     4.9
  比较例5     84     38     7.3×1011     4.9
从表2可以看出，由包含作为母体树脂的聚酯基树脂和作为光漫射剂的含PMMA的珠粒型光漫射树脂的聚酯光漫射树脂组合物制备的片材显示了高混浊度和高透光率，并且与使用传统的丙烯酸类聚合物作为母体树脂的比较例1和2的片材相比，改善了冲击强度。特别地，使用PETG作为聚酯基树脂的片材(实施例1、4、6和7)显示了比使用PBT、PEN或PET作为聚酯基树脂的那些更加提高的性能。
工业适用性
如上所述，通过加工方法如注射成型法、挤压成型法或压模法，根据本发明，可以通过将作为光漫射剂的含PMMA的珠粒型光漫射树脂加入至聚酯树脂而制备的光漫射树脂组合物成型为照明设备或标志牌的外壳，以便由此制备的外壳具有高混浊度和高透光率，使具有高透光率，因而具有高亮度的照明设备或标志牌的灯，建筑物内部的灯和内容物看不见，提供防止通过静电导致的吸尘的低表面电阻，并且使冲击强度的恶化最小化，因此可用于制备各种大小的外壳。

Claims (8)

1.一种光漫射树脂组合物，其包含聚酯基树脂、作为光漫射剂的包含聚甲基丙烯酸甲酯的珠粒型光漫射树脂、抗静电剂和荧光增白剂。
2.根据权利要求1所述的光漫射树脂组合物，其中所述聚酯基树脂包含选自聚(对苯二甲酸乙二醇酯-共-对苯二酸二甲基环己酯)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、或聚萘二甲酸乙二醇酯中的至少一种；或这些聚合物的共聚物。
3.根据权利要求1所述的光漫射树脂组合物，其中所述聚酯基树脂是聚(对苯二甲酸乙二醇酯-共-对苯二酸二甲基环己酯)。
4.根据权利要求2所述的光漫射树脂组合物，其中所述聚酯基树脂是聚(对苯二甲酸乙二醇酯-共-对苯二酸二甲基环己酯)。
5.根据权利要求1所述的光漫射树脂组合物，其中所述光漫射剂包含50至100摩尔％的甲基丙烯酸甲酯和低于50摩尔％的苯乙烯，所述光漫射剂的平均颗粒直径为5至200μm。
6.根据权利要求1所述的光漫射树脂组合物，其中基于100份聚酯基树脂，所述光漫射树脂组合物包含0.1至15重量份的光漫射剂、0.3至5重量份的抗静电剂，和0.001至0.1重量份的荧光增白剂。
7.根据权利要求1所述的光漫射树脂组合物，其中所述抗静电剂包含选自下列中的至少一种：阳离子表面活性剂，如含有2至50个碳原子的饱和或未饱和的四烷基或四芳基铵盐；阴离子表面活性剂，如含有2至30个碳原子的饱和或未饱和的烷基或芳基磺酸盐，或含有2至30个碳原子的饱和或未饱和的烷基或芳基膦酸盐；两亲型表面活性剂，如含有2至30个碳原子的饱和或未饱和的烷基或芳基甜菜碱；和非离子表面活性剂，如含有2至30个碳原子的饱和或未饱和的烷基或芳基甘油酯。
8.根据权利要求1所述的光漫射树脂组合物，其中所述荧光增白剂包含选自苯并三唑-苯基香豆素、二-苯并噁唑、三嗪-苯基香豆素、二-(苯乙烯基)联苯和萘并三唑-苯基香豆素中的至少一种。
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