有機(jī)硅彈性體粉末在光擴(kuò)散材料中的應(yīng)用

文章來源:恒光電器

發(fā)布時間:2014-03-17

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 因LED的發(fā)光強(qiáng)度比較高且相對集中，所以在實(shí)際應(yīng)用中很容易造成刺眼炫目和照明效果不夠均勻的問題。在這種情況下，光擴(kuò)散材料得到了廣泛的應(yīng)用。

光擴(kuò)散材料是指能使光透過又能有效散射光的材料， led商業(yè)照明，工程照明，它能將點(diǎn)、線光源轉(zhuǎn)化為線、面光源，一般是將與透明基材折光系數(shù)不同的光擴(kuò)散顆粒加入到透明基材中制備得到。它可用于液晶顯示器的背光模組中，也可以用在指示牌，櫥窗等面光源中。

道康寧E-Powder產(chǎn)品系列是交聯(lián)的有機(jī)硅彈性體白色粉末，平均粒徑約2um，耐熱性能穩(wěn)定，裝修照明，可在有高溫加工要求的基材如聚碳酸酯里使用，而且有帶不同官能團(tuán)的牌號如甲基丙烯酰氧基(牌號30-424)，質(zhì)量，環(huán)氧基(牌號EP-2601)等可供選擇。

本文將介紹E-Powder產(chǎn)品在聚碳酸酯中作為光擴(kuò)散劑的應(yīng)用，并與其他商用的光擴(kuò)散劑產(chǎn)品進(jìn)行了研究比較。

實(shí)驗(yàn)部分

1．光擴(kuò)散材料的配方

因光擴(kuò)散劑的添加量很小，車間照明，行業(yè)資訊，為了更好的在聚碳酸酯基材中分散，首先做成了光擴(kuò)散劑濃度為5%的母粒，然后再用聚碳酸酯稀釋做成光擴(kuò)散材料。

表2中是以光擴(kuò)散劑在聚碳酸酯中的最終濃度0.05%為例，此最終濃度可隨母粒稀釋的添加量變化而相應(yīng)調(diào)整。

2．實(shí)驗(yàn)過程

將聚碳酸酯在110℃下干燥3小時，在雙螺桿擠出機(jī)上做出以聚碳酸酯為載體的5%濃度的光擴(kuò)散劑母粒。然后分別按不同的母粒添加比例在雙螺桿擠出機(jī)上用聚碳酸酯稀釋造粒，最終得到不同光擴(kuò)散劑濃度的光擴(kuò)散材料。用注塑機(jī)制成測試樣件，進(jìn)行測試。

3．測試項(xiàng)目及方法

結(jié)果與討論

1．光學(xué)性能：樣件厚度1.5mm

一般來說，透光率和霧度是經(jīng)常用來表征光學(xué)性能的技術(shù)指標(biāo)。透光率是以透過材料的光通量與入射的光通量之比的百分?jǐn)?shù)表示；霧度又稱為濁度，為材料不清晰的程度，照明方案，企業(yè)資訊，比如云霧狀或混濁的外觀，以散射光通量與透過材料的光通量之比的百分率表示。而在光擴(kuò)散的應(yīng)用中，霧度很難準(zhǔn)確的表征光擴(kuò)散的實(shí)際效果。因此光擴(kuò)散角被用來描述此光學(xué)性能。

光擴(kuò)散角(也稱為FWHM-full width half maximum，半高全寬值)即光擴(kuò)散中最大光強(qiáng)的一半所對應(yīng)的角度，一般情況下不超過60°。如表5所示，光擴(kuò)散劑3霧度在90%時，其光擴(kuò)散角只為0°；相應(yīng)地，30-424霧度同為90%時，大功率led照明，其光擴(kuò)散角為60°。

而對照圖1可以看出，透過30-424制成的光擴(kuò)散樣板，光線變的均勻柔和，看不到燈源，光擴(kuò)散的效果比較好；而透過光擴(kuò)散劑3制成的光擴(kuò)散樣板，光線比較集中刺眼，且可以看到燈源。

可以看出，光擴(kuò)散角的大小和實(shí)際的光擴(kuò)散效果相對應(yīng)，比霧度的值更貼近光擴(kuò)散的實(shí)際應(yīng)用。光擴(kuò)散劑2的眩光效果介于30-424和光擴(kuò)散劑3之間，和它們光擴(kuò)散角的值也相對應(yīng)。

如表5所示，店鋪照明，在添加量0.5%的情況下，30-424的光擴(kuò)散角遠(yuǎn)大于光擴(kuò)散劑1，甚至大于添加量為0.8%的光擴(kuò)散劑2，所以30-424有非常好的光擴(kuò)散效果。而EP-606和EP-2601的透光率和光擴(kuò)散角之間比較均衡。

在此實(shí)驗(yàn)中，光擴(kuò)散劑3在添加量0.8%時的光擴(kuò)散角是0°，戶外照明，這是因?yàn)楸�烯酸類光擴(kuò)散劑的添加量一般要2%以上才能有良好的光擴(kuò)散效果。

2．力學(xué)性能和阻燃性能：

由表6可以看出，30-424相較于其他的光擴(kuò)散劑而言，對聚碳酸酯的沖擊強(qiáng)度影響最小， LED置換工程，這是因?yàn)橛袡C(jī)硅彈性體粉末具有交聯(lián)的結(jié)構(gòu)，電工照明， led室內(nèi)照明，比較軟，可以幫助聚碳酸酯釋放內(nèi)應(yīng)力。而上述幾種光擴(kuò)散劑對聚碳酸酯的拉伸強(qiáng)度，拉伸模量都沒有明顯的影響。至于阻燃性能，在加入上述幾種光擴(kuò)散劑后，和純的聚碳酸酯保持一樣，都是UL 94 1.6mm V2的級別。

3．流動性能:

為了模擬在塑料實(shí)際擠出加工過程中不同光擴(kuò)散劑對熔體流動性以及穩(wěn)定性的影響，MFI實(shí)驗(yàn)過程中的加熱時間被延長(如圖2所示)。從圖2可以看到，在300度的溫度下，LED射燈，隨著加熱時間的延長，加入光擴(kuò)散劑的熔融指數(shù)比加入光擴(kuò)散劑1的熔融指數(shù)變化幅度更小，相對而言，熔體的流動性更穩(wěn)定。此特性在塑料燈管及板材等擠出成型中會有幫助，因?yàn)閷τ跀D出成型，熔體的穩(wěn)定性直接會影響產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率。

從實(shí)驗(yàn)對比可以看出，E-powder系列的光擴(kuò)散劑可以提供非常好光擴(kuò)散效果。通過選擇E-powder系列不同的牌號，可以實(shí)現(xiàn)透光率和光擴(kuò)散效果的良好平衡。在相同添加量的條件下，30-424的光擴(kuò)散效果尤為突出，這意味著和其他商用光擴(kuò)散劑相比，30-424可以添加的更少來實(shí)現(xiàn)相同的光擴(kuò)散效果，從而降低成本。