LED照明用聚碳酸酯基光散射材料的研究.pdf

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1、工程塑料应用2011年，第39卷，第1期LED照明用聚碳酸酯基光散射材料的研究杨华军张秀菊沈俊才陈文彬林志丹(暨南大学理工学院，广州510632)摘要以聚碳酸酯(Pc)为基材，分别选用无机光散射剂BaSO、SiO和有机光散射剂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，研究不同种类和含量的光散射剂对Pc力学性能、透光率和雾度的影响。结果表明，光散射剂的加入对试样的拉伸强度影响较小，对缺口冲击强度影响较大。通过调节光散射剂的种类和用量，可以有效调节Pc复合材料的透光率和雾度。当光散射剂PMMA的质量分数为1．0％时，PC／PMMA复合材料的透光率为85％，雾度为9I．97％，性能非

2、常优异，可以满足实际需要。关键词聚碳酸酯光散射荆透光率雾度近年来，面临全球能源危机，LED产业如雨后1实验部分春笋般发展起来，现已广泛应用于照明、显示、背光1．1原材料等行业。由于具有节能、环保、寿命长等优点，LEDPC：日本三菱化工公司；照明的应用前景十分广阔。随着LED照明产业的BaSO：无锡惠隆电子材料有限公司；迅猛发展，LED灯外壳材料的使用量也迅速增长。SiO、PMMA：上海震鑫科技有限公司。目前LED照明用光散射产品几乎被国外几家大公1．2仪器及设备司(如旭化成、住友化学、帝人化成及韩国LG等)垄同向双螺杆挤出机：SHJ一20型，南京杰亚挤出断，其价格较

3、高，严重地阻碍了我国LED产业的发装备有限公司；展。因此，研发国产的LED照明用外壳材料迫在眉注塑机：HM7DENKEY型，日精树脂工业株式睫。会社；LED照明用外壳材料，即光散射材料，是指既场发射扫描电子显微镜(SEM)：XL30S—FEG能使光通过又能有效散射光的材料⋯，其能将点、型，荷兰FEI公司；线光源转化成线、面光源。评定光散射材料的两透光雾度测定仪：WGT—S型，上海精密科项主要指标是透光率和雾度j。要实现柔和的匀学仪器有限公司；光效果，一般要求光散射材料具有80％以上的透光万能电子拉力试验机：Zwick／Roellz0o5型，德率和90％以上的雾度。为

4、了应对LED照明产业的国ZwickRoell试验机有限公司；高速发展，外壳材料的生产必须要实现连续化和高冲击试验机：ZBC一50型，深圳新三思材料检测产率。因此大多数新型光散射材料是采用透明的聚有限公司。合物基体材料和散射体粒子共混的方法制备。包括1．3试样制备无机微粒，如玻璃微珠【、SiO等物质；以及有将纯PC粉料在11OcC下干燥12h，然后将光散机聚合物微粒，如聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚苯乙射剂BaSO、SiO：、PMMA分别按照质量分数为烯(PS)、硅树脂¨。¨等。常用的光散射材料基0．5％、1．0％、1．5％、2．0％、3．0％与PC充分混匀。体主要采用透

5、明聚合物，如聚碳酸酯(PC)，PS、透明经双螺杆挤出机挤出，然后注射成型标准试样。聚烯烃材料、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚甲基丙1．4性能测试烯酸甲酯(PMMA)等。由于透光率和雾度相互矛简支梁冲击强度按GB／T1043—1993测试；盾，往往提高透光率就会降低雾度。如何平衡这两拉伸强度按GB／T1040—2006测试；个指标，光散射剂的选择是关键，笔者采用力学性能透光率和雾度按GB／T2410～2008测试，试样和耐热性能优异的PC作为基体材料，研究了不同尺寸为40mm×30mmx1mln；种类不同微观形貌的光散射剂对LED照明用外壳SEM分析：将试样在液氮中

6、脆断，表面喷金后，材料力学和光学性能的影响，从而为实际工业化生产提供有利的参考依据。收稿日期：2010—1l-02杨华军，等：LED照明用聚碳酸酯基光散射材料的研究45用SEM观察并拍照。介质中入射光波长的函数。不考虑散射角以及2结果与讨论粒子周围介质中入射光波长的因素，而仅考虑粒子2．1微观形貌折射率和粒径对试样光学性能的影响。在一定范围光散射剂原料以及PC基光散射材料(光散射内，粒径越大，折光率差值越大，试样的散射强度较剂质量分数1．5％)的SEM照片如图1所示。由图高。PMMA与基材PC的折光率有较大差异，而1a可以看出，BaSO形状极不规则，微粒大小普遍Ba

7、SO、SiO的折光率与PC相差较小(折光率PC为在1m左右。图1b中，光散射剂形状较为规则，1．59，PMMA为1．49，SiO为1．54、BaSO为1．64)。但粒径大小不均匀，大粒径为2～3txm，但多数粒径这种差异使得光线穿过试样时，具有较高的散射强在0．5～1m。图1c中，光散射剂呈现规则的球度。从图1a、图1b、图1c可以看出，PMMA粒径较形，粒径分布较为均匀，基本在2～4m之间。从大，形状较好，粒径分布均匀，而SiO：粒径较小，图1d、图1e、图1f可看出，光散射剂粒子均匀分布BaSO形状极为不规则。而无机粒子SiO和BaSO在PC基体中，仍保持原