TWI663201B - 乾式二烯丙基樹脂組成物及以其製作的led反射杯 - Google Patents

Abstract

一種乾式二烯丙基樹脂組成物，用來製作LED反射杯，包含：二烯丙基樹脂；交聯劑；聚合反應起始劑；白色顏料；脫模劑；以及補強材料。其中，乾式二烯丙基樹脂組成物在小於等於40℃的溫度範圍內為固體，且可加工為粒狀或錠狀等形式，以利後續利用射出成型或轉注成型等方式製作LED反射杯。

Description

乾式二烯丙基樹脂組成物及以其製作的LED反射杯

本發明係關於一種二烯丙基樹脂組成物，特別是關於一種用來製造LED反射杯的乾式二烯丙基樹脂組成物。

發光二極體(Light-emitting diode，LED)具有效率高、壽命長、不易破損、反應速度快、可靠性高等傳統光源所不及的優點，在近年逐漸發展成為一種極為普遍的照明設備。由於LED發光時會產生高溫，故LED反射杯需由耐熱材質來製造。又某些材質在長期高溫環境下會逐漸變色，例如由白色變成泛黃，則會影響反射杯的光反射效率，故反射杯的材質亦以能防止因受熱而劣化變色者為佳。目前用來製造LED反射杯的材料中，尼龍(Nylon)為一熱塑性材料，可以用射出成型的方式製造，但其耐熱性較差。另外，環氧樹脂為熱固型的材料，但其成本較高，且無法以射出成型製造。由於傳統的材料各自仍存在著不同的使用問題，因此，若能提供一種製造LED反射杯的材料，具有足夠的耐熱性，同時又能以射出成型或轉注成型等不同的方式製造，將非常具有產業價值。

本發明提供一種乾式二烯丙基樹脂組成物，用以製作LED反射杯，其係包含：二烯丙基樹脂；交聯劑；聚合反應起始劑；白色顏料；脫模劑； 以及補強材料，其中乾式二烯丙基樹脂組成物在小於等於40℃的溫度範圍內為固體，易於保存，且可加工為粒狀或錠狀。

在本發明的一實施例中，所使用的二烯丙基樹脂為聚鄰苯二甲酸二烯丙酯。在另一實施例中，則是使用如式(1)所顯示的結構化合物所聚合而成的聚(1,2-環己烷二酸二烯丙基酯)。此外，在其他實施例中，亦可以上述二者組合使用。

在本發明的一實施例中，交聯劑於二烯丙基樹脂100重量份中，交聯劑的調配量為小於等於10重量份。本發明的交聯劑可使用鄰苯二甲酸二烯丙酯單體、鄰苯二甲酸二烯丙酯預聚物、1,2-環己烷二酸二烯丙基酯單體、1,2-環己烷二酸二烯丙基酯預聚物、苯乙烯單體中的單獨一種或兩種以上的組合。

在本發明的一實施例中，白色顏料係選自氧化鈦、鈦酸鋇、鈦酸鍶、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、硫酸鋇之任一者或其組合。

在本發明的一實施例中，相對於二烯丙基樹脂100重量份，白色顏料的調配量是在100~300重量份的範圍內。

在本發明的一實施例中，白色顏料的平均粒徑小於等於2.0μm。

在本發明的一實施例中，補強材料為玻璃纖維，相對於二烯丙基樹脂100重量份，補強材料的調配量為10~200重量份。

在本發明的一實施例中，本發明亦提供利用前述乾式二烯丙基樹脂組成物成形而成的一種LED反射杯。這種反射杯的材質特性使其可以藉由射出成形法或轉注成形法而成形。

本發明藉由二烯丙基樹脂配合交聯劑的選用及搭配，得致一種於室温下為固體的新穎熱固型材料，且在成型過程中具高流動性，而可利於以不同形式的加工成形為LED反射杯。

本發明的乾式二烯丙基樹脂組成物係用來製作LED反射杯或其他類似元件，其主要係包含：二烯丙基樹脂；交聯劑；聚合反應起始劑；白色顏料；脫模劑；以及補強材料。其中，乾式二烯丙基樹脂組成物在小於等於40℃的溫度範圍內為固體，且可加工為粒狀或錠狀等形式，以利後續利用射出成型或轉注成型等方式製作LED反射杯。

以下分別就本發明的乾式二烯丙基樹脂組成物的各成份做更進一步的說明。

二烯丙基樹脂：本發明可使用聚鄰苯二甲酸二烯丙酯或是以如下式(1)所顯示的結構化合物所聚合而成的聚(1,2-環己烷二酸二烯丙基酯)，也可以使用二者的組合，但本發明的二烯丙基樹脂不在此限。

交聯劑：本發明的交聯劑可使用但不限於鄰苯二甲酸二烯丙酯單體、鄰苯二甲酸二烯丙酯預聚物、1,2-環己烷二酸二烯丙基酯單體、1,2-環己烷二酸二烯丙基酯預聚物、苯乙烯單體，可單獨使用或使用兩種以上。樹脂中二烯丙基樹脂與交聯劑比率以重量比計為99/1~50/50的範圍。再者，於使用交聯劑的情況下，若交聯劑的調配量變多，則無法成為於常溫下為固體乾式二烯丙基樹脂組成物，因此於二烯丙基樹脂100重量分中，交聯劑的調配量較佳小於 等於10重量份。若未使用交聯劑，則將導致組成物的流動性變差，將無法滿足製程所需之加工性。

起始劑：本發明的LED反射杯用二烯丙基樹脂可使用通常用於不飽和樹脂組成物的加熱分解型有機過氧化物作為聚合反應起始劑。常見可作為起始劑的過氧化物有：第三丁基過氧化-2-乙基己基單碳酸酯、1,1-二(第三丁基過氧化)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-二(第三丁基過氧化)-3,3,5-三甲基環己烷、第三丁基過氧化辛酸酯、過氧化苯甲醯、甲基乙基酮過氧化物、乙醯丙酮過氧化物、第三丁基過氧化苯甲酸酯、過氧化二異丙苯等、叔丁基過氧異丙基碳酸酯等等，以上過氧化物可單獨使用，也可組合二種以上使用。該等之中，較佳為使用10小時半生期溫度大於等於90℃的有機過氧化物。以上各起始劑之種類僅為舉例，非用以限制本發明。

白色顏料：因為LED反射杯需要為白色且具有高反射率，故需要加入合適的白色顏料。本發明可選用氧化鈦、鈦酸鋇、鈦酸鍶、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、硫酸鋇中的任一種作為白色顏料，作為氧化鈦可選用銳鈦礦(anatase)型氧化鈦、金紅石(rutile)型氧化鈦、水鎂石(brucite)型氧化鈦，可適當選用熱穩定較佳的金紅石型氧化鈦，氧化鋁、鈦酸鋇等，並無特別限制。白色顏料最佳粒徑為小於等於2.0μm，最適範圍0.1~1.0μm，進而較佳0.2~0.7μm的範圍。而平均粒徑主要以雷射繞射散射法等而測定。以上各白色顏料之種類僅為舉例，非用以限制本發明。

於本發明中相對於二烯丙基樹脂100重量分，白色顏料的調配量最佳為大於等於100重量分，最適合比例為100~300重量份的範圍。

補強材料：除白色顏料外，為獲得LED反射杯所需之相關特性，在不妨礙組成物流動性及光學特性之範圍內，本發明的二烯丙基樹脂組成物中，可適當的調配其他無機填充成分，此類無機填充劑包括氧化物及其水合 物，中空粒子等等作為本材料的補強材料，只要通常做為用於BMC(Bulk Molding Compounds，團狀模封材料)、SMC(Sheet Molding Compounds，片狀模封材料)等FRP(Fiber Reinforced Plastics，纖維強化塑膠)的熱固性樹脂組成物的補強材料使用者，則可並無限制的使用。作為該等補強材料、可有但不限於玻璃纖維、維尼侖(Vinylon)纖維、芳族聚醯胺(aramid)纖維、聚酯纖維、矽灰石(Wollastonite)、鈦酸鉀金鬚(potassium titanate whisker)等材料，而在該等材料之中、使用玻璃纖維為相當合適的一種選擇。應用於本發明的玻璃纖維可為但不限於例如矽酸玻璃、硼矽酸玻璃為原料的E玻璃(電氣用無鹼玻璃)、C玻璃(化學用含鹼玻璃)、A玻璃(耐酸用玻璃)、S玻璃(高強度玻璃)等玻璃纖維，或者其他可用來製成長纖維(粗紗，roving)、短纖維(切股，chopped strand)的玻璃纖維。也可使用對上述玻璃纖維實施表面處理後的材料。相對於二烯丙基樹脂100重量份，補強材料調配量較佳為10~200重量分，更佳為10~100重量份，進而較佳為20~80重量份的範圍。藉由以該條件使用補強材料，可製成強度特性優異、抑制硬化收縮、具有優異的反射率的LED反射杯。

脫模劑：作為本發明的脫模劑、可使用但不限於通常用於熱硬化性樹脂的脂肪酸系、脂肪酸金屬鹽系、礦物系等蠟類，尤其可適宜的使用耐熱變色性優異的脂肪酸系、脂肪酸金屬鹽系脫模劑。本發明所使用的脫模劑，具體上可選用但不限於硬脂酸、硬酯酸鋅、硬酯酸鋁、硬酯酸鈣...等脫模劑，可單獨使用一種，也可併用兩種以上。本發明中，脫模劑在相對於樹脂100重量份為4~15重量份的範圍內調配。若脫模劑的調配量為該範圍，則可使良好的脫模性與優異性外觀並存，然非用以限制本發明。

於本發明中，除該等調配成份外，視需要也可加入調整樹脂硬化條件的硬化觸媒以及聚合抑制劑，偶聯(合)劑，著色劑、增粘劑，及其他有機系添加劑，無機系添加劑等。

LED反射杯用二烯丙基樹脂組成物的製造過程之一實施例如下：按照表1中所列成份依重量秤量，攪拌混合均勻後，以混練押出機進行分散混合，機台的加熱溫度設定介於50~90℃之間，將所得到的混練物冷卻、粉碎後，造粒製作成粒狀乾式的樹脂組成物，此組成物可應用於射出成形。若要進行轉注成型製程，則進一步將粉碎後的組成物過篩移除粒徑過大者，再以打錠機製成錠狀成品。本實施例非用以限定本發明。

在如表一所列的一些實施例中，所使用之材料如下：聚(1,2-環己烷二酸二烯丙基酯)：Osaka Soda公司產品。

聚鄰苯二甲酸二烯丙酯：Osaka Soda公司產品。

交聯劑：鄰苯二甲酸二烯丙酯單體，Osaka Soda公司產品。

聚合反應起始劑：第三丁基過氧化-2-乙基己基單碳酸酯，鈞泰公司產品。

白色顏料：二氧化鈦，Tioxide R-TC30，Huntsman公司。

脫模劑：硬酯酸鋅，環綺公司產品。

補強材料：玻璃纖維(3.2mm)，台灣玻璃纖維公司製造代號101C。

上述實施例之產品經由下列評價方法評測，結果並註於表1中。

射出成形性：使用射出成形機(百塑公司，35噸，熱固化型射出成形機)，以模具溫度為170℃，硬化時間為60秒的條件，將表1所示實施例及比較例的組合物製成依據ASTM D790規範的三點抗彎試片，並以目視進行實際成形評價。良好者記為○，不良者記為×，其結果示於表1中。

轉注成形性：使用轉注成形機(25噸，柱塞式轉注成形機)，以模具溫度為170℃，硬化時間為60秒，壓力50kg/cm2的條件，將表1所示實施例及比較例的組合物製成直徑50mm，厚度3mm之白度及反射率測試用圓形試片，並以目視進行實際成形評價。良好者記為○，不良者記為×，其結果示於表1中

螺線模具流動(Spiral Flow)長度：使用標準螺旋流動模具(試樣橫截面尺寸為1.3X 2.5mm)，將表1所示實施例及比較例的組合物，以成型溫度170℃，成型壓力50kg/cm2進行， 量測其流動長度。流動長度大於等於10英吋者記為○，低於10英吋者記為×，其結果示於表一中。

白度：使用轉注成形機(25噸，柱塞式轉注成形機)，以模具溫度170℃，硬化時間為60秒的條件，將表1所示實施例及比較例的組合物製成直徑50mm，厚度3mm之白度測試用圓形試片，以手持式色差計(BYK Gardner 6830)量測白度L*值。

反射率：使用轉注成形機(25噸，柱塞式轉注成形機)，以模具溫度170℃，硬化時間為60秒的條件，將表1所示實施例及比較例的組合物製成直徑50mm，厚度3mm之反射率測試用圓形試片，以分光測色計(Konica公司，CM-3600A)量測試片在460nm波長之反射率。

評價結果：在實施例中，開發出可應用於LED反射杯材料用途之二烯丙基樹脂組合物，在射出成形性，轉注成形性，流動性以及光學性能等項目，均獲得良好的結果。

在未使用交聯劑的比較例1，由於缺乏促進流動的小分子量物質，導致組成物的成形性不佳，雖然可以獲得所需的光學特性，但無法滿足加工性的需求。

在白色顏料(二氧化鈦)用量超過二烯丙基樹脂用量300%以上的比較例2，過多的填充料用量導致了流動性的下降，雖然可以獲得所需的光學特性，但無法滿足加工性的需求。

在補強材料用量超過二烯丙基樹脂用量200%以上的比較例3，過多的填充料用量導致了流動性的下降，因無法成型所以無法測試光學特性，且無法滿足加工性的需求。

綜上所述，藉由二烯丙基樹脂搭配交聯劑的使用，本發明提供了一種乾式高流動性的熱固材料，可以利用射出成型或轉注成型的方式製作LED反射杯，其具有比尼龍為佳的耐熱性，成本又較環氧樹脂為低，且更易於加工製造，故極具產業價值。雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (9)

1. 一種乾式二烯丙基樹脂組成物，用以製作LED反射杯，其中該LED反射杯之白度大於95、反射率大於90，而該組成物係包含：聚(1,2-環己烷二酸二烯丙基酯)，由式(1)所顯示的結構化合物所聚合而成；交聯劑；聚合反應起始劑；白色顏料；脫模劑；以及補強材料，其中該乾式二烯丙基樹脂組成物在小於等於40℃的溫度範圍內為固體，且可加工為粒狀或錠狀；其中於該二烯丙基樹脂100重量份中，該交聯劑單體的調配量為小於等於10重量份。
2. 如申請專利範圍第1項所述的乾式二烯丙基樹脂組合物，進一步包含聚鄰苯二甲酸二烯丙酯。
3. 如申請專利範圍第1項所述的乾式二烯丙基樹脂組合物，其中該交聯劑係選自鄰苯二甲酸二烯丙酯單體、鄰苯二甲酸二烯丙酯預聚物、1,2-環己烷二酸二烯丙基酯單體、1,2-環己烷二酸二烯丙基酯預聚物、苯乙烯單體之任一者或其組合。
4. 如申請專利範圍第1項所述的乾式二烯丙基樹脂組合物，其中該白色顏料係選自氧化鈦、鈦酸鋇、鈦酸鍶、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、硫酸鋇之任一者或其組合。
5. 如申請專利範圍第1項所述的乾式二烯丙基樹脂組合物，其中相對於二烯丙基樹脂100重量份，該白色顏料的調配量是在100~300重量份的範圍內。
6. 如申請專利範圍第1項所述的乾式二烯丙基樹脂組合物，其中該白色顏料的平均粒徑小於等於2.0μm。
7. 如申請專利範圍第1項所述的乾式二烯丙基樹脂組合物，其中該補強材料為玻璃纖維，相對於該二烯丙基樹脂100重量份，該補強材料的調配量為10~200重量份。
8. 一種LED反射杯，其是利用如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的乾式二烯丙基樹脂組成物成形而成。
9. 如申請範圍第8項所述的LED反射杯，其是藉由射出成形法或轉注成形法而成形者。