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有机硅弹性体粉末在光扩散材料中的应用

发布:2017-06-17 | 作者: | 来源: | 查看:13次 | 用户关注:

【来源:高工LED旗下《LED好产品》3月刊(总第52期)】因LED的发光强度比较高且相对集中,所以在实际应用中很容易造成刺眼炫目和照明效果不够均匀的问题。在这种情况下,光扩散材料得到了广泛的应用。光扩散材料是指能使光透过又能有效散射光的材料,它能将点、线光源转化为线、面光源,一般是将与透明基材折光系数不同的光扩散颗粒加入到透明基材中制备得到。它可用于液晶显示器的背光模组中,也可以用在指示牌,橱窗
【来源:高工LED旗下《LED好产品》3月刊(总第52期)】因LED的发光强度比较高且相对集中,所以在实际应用中很容易造成刺眼炫目和照明效果不够均匀的问题。在这种情况下,光扩散材料得到了广泛的应用。

光扩散材料是指能使光透过又能有效散射光的材料,它能将点、线光源转化为线、面光源,一般是将与透明基材折光系数不同的光扩散颗粒加入到透明基材中制备得到。它可用于液晶显示器的背光模组中,也可以用在指示牌,橱窗等面光源中。

道康宁E-Powder产品系列是交联的有机硅弹性体白色粉末,平均粒径约2um,耐热性能稳定,可在有高温加工要求的基材如聚碳酸酯里使用,而且有带不同官能团的牌号如甲基丙烯酰氧基(牌号30-424),环氧基(牌号EP-2601)等可供选择。

本文将介绍E-Powder产品在聚碳酸酯中作为光扩散剂的应用,并与其他商用的光扩散剂产品进行了研究比较。

实验部分

1.光扩散材料的配方

因光扩散剂的添加量很小,为了更好的在聚碳酸酯基材中分散,首先做成了光扩散剂浓度为5%的母粒,然后再用聚碳酸酯稀释做成光扩散材料。

表2中是以光扩散剂在聚碳酸酯中的最终浓度0.05%为例,此最终浓度可随母粒稀释的添加量变化而相应调整。



2.实验过程

将聚碳酸酯在110℃下干燥3小时,在双螺杆挤出机上做出以聚碳酸酯为载体的5%浓度的光扩散剂母粒。然后分别按不同的母粒添加比例在双螺杆挤出机上用聚碳酸酯稀释造粒,最终得到不同光扩散剂浓度的光扩散材料。用注塑机制成测试样件,进行测试。

3.测试项目及方法


结果与讨论

1.光学性能:样件厚度1.5mm

一般来说,透光率和雾度是经常用来表征光学性能的技术指标。透光率是以透过材料的光通量与入射的光通量之比的百分数表示;雾度又称为浊度,为材料不清晰的程度,比如云雾状或混浊的外观,以散射光通量与透过材料的光通量之比的百分率表示。而在光扩散的应用中,雾度很难准确的表征光扩散的实际效果。因此光扩散角被用来描述此光学性能。

光扩散角(也称为FWHM-full width half maximum,半高全宽值)即光扩散中最大光强的一半所对应的角度,一般情况下不超过60°。如表5所示,光扩散剂3雾度在90%时,其光扩散角只为0°;相应地,30-424雾度同为90%时,其光扩散角为60°。

而对照图1可以看出,透过30-424制成的光扩散样板,光线变的均匀柔和,看不到灯源,光扩散的效果比较好;而透过光扩散剂3制成的光扩散样板,光线比较集中刺眼,且可以看到灯源。

可以看出,光扩散角的大小和实际的光扩散效果相对应,比雾度的值更贴近光扩散的实际应用。光扩散剂2的眩光效果介于30-424和光扩散剂3之间,和它们光扩散角的值也相对应。

如表5所示,在添加量0.5%的情况下,30-424的光扩散角远大于光扩散剂1,甚至大于添加量为0.8%的光扩散剂2,所以30-424有非常好的光扩散效果。而EP-606和EP-2601的透光率和光扩散角之间比较均衡。


在此实验中,光扩散剂3在添加量0.8%时的光扩散角是0°,这是因为丙烯酸类光扩散剂的添加量一般要2%以上才能有良好的光扩散效果。

2.力学性能和阻燃性能:

由表6可以看出,30-424相较于其他的光扩散剂而言,对聚碳酸酯的冲击强度影响最小,这是因为有机硅弹性体粉末具有交联的结构,比较软,可以帮助聚碳酸酯释放内应力。而上述几种光扩散剂对聚碳酸酯的拉伸强度,拉伸模量都没有明显的影响。至于阻燃性能,在加入上述几种光扩散剂后,和纯的聚碳酸酯保持一样,都是UL 94 1.6mm V2的级别。


3.流动性能:

为了模拟在塑料实际挤出加工过程中不同光扩散剂对熔体流动性以及稳定性的影响,MFI实验过程中的加热时间被延长(如图2所示)。从图2可以看到,在300度的温度下,随着加热时间的延长,加入光扩散剂的熔融指数比加入光扩散剂1的熔融指数变化幅度更小,相对而言,熔体的流动性更稳定。此特性在塑料灯管及板材等挤出成型中会有帮助,因为对于挤出成型,熔体的稳定性直接会影响产品的质量及生产效率。


从实验对比可以看出,E-powder系列的光扩散剂可以提供非常好光扩散效果。通过选择E-powder系列不同的牌号,可以实现透光率和光扩散效果的良好平衡。在相同添加量的条件下,30-424的光扩散效果尤为突出,这意味着和其他商用光扩散剂相比,30-424可以添加的更少来实现相同的光扩散效果,从而降低成本。 来源:高工LED
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