PC基光散射材料的制备研究

麦伟宗，周子丹，黄李胜，李 景，胡玉娟，许灯波

(广州合成材料研究院有限公司，广东广州510665)

近年来，面临全球能源危机，LED产业如雨后春笋般发展起来，现已广泛应用于照明、显示、背光等行业，因其具有节能、环保、寿命长等优点，LED照明的应用前景十分广阔，LED灯外壳材料的需求量也越来越大。目前，LED照明用光散射产品几乎被国外几家大公司垄断，其价格较高，严重地阻碍了我国LED产业的发展。因此，研发国产的LED照明用材料迫在眉睫。光散射材料是指能够使光通过而又能有效扩散光的材料，它能将点、线光源转化成线、面光源，所以评价光散射材料的主要指标是透光率和雾度。聚碳酸酯(PC)具有优异透光性能(透光率高达89%)，良好的力学性能、绝缘性能，同时，具备一定的阻燃和抗老化性能，是LED光散射材料的首选基材，因此，PC基光散射材料引起了人们广泛的关注。

针对目前人们对LED照明用光散射PC基材料的研究匮乏的现状，本文系统地研究了色粉、荧光增白剂OB、光扩散剂以及抗老化助剂对材料的透光率和雾度的影响，并探讨了不同的光散射助剂及其添加量对光散射PC性能的影响。最终，得到了一种透光率和雾度兼备，流动性能好，冲击强度高的PC基光散射材料。

1 实验部分

1.1 主要原料

PC 2200R，沙伯基础创新塑料;丙烯酸光散射粒子，MH5，市售;有机硅光散射粒子，200，市售;抗氧剂1076、168，金海雅宝，荧光增白剂OB，市售。

1.2 主要测试仪器

TE65型双螺杆挤出机，南京诺达公司;PL860/270型注塑机，海天有限公司;WGT-S透光率/雾度测定仪，上海精科有限公司;XLD－10液晶电子拉力试验机，承德市金建检测仪器公司;XJU－5.5悬臂梁冲击试验机，承德市金建检测仪器公司;XNR－400B熔体流动速率仪，承德市金建检测仪器公司;色差仪，爱丽色有限公司。

1.3 样品制备

先将光散射粒子，抗氧剂1076、168等与扩散剂进行预分散，加入PC粒子后，转移到低速混合机中搅拌，混合均匀后用双螺杆挤出机熔融共混、造粒，最后经注塑机注塑成型。

2 试验结果与讨论

2.1 有机硅光散射剂200对PC透光率和雾度(2mm下的检测结果)的影响

表1 有机硅光散射助剂对PC光学性能的影响Tab 1 Effect of silicone light scattering additives on optical property of PC

本研究主要针对注塑级别的光扩散PC，主要应用于注塑用的半球状制品，因此PC选用高流动性的PC基材，而且检测厚度都选择在2mm。从表1可知，添加0.5%有机硅光扩散剂的PC透光率急剧下降，随着有机硅的增加，雾度增加不明显，但透光率则下降明显。

2.2 丙烯酸光散射剂MH5对PC透光率和雾度(2mm下的检测结果)的影响

表2 丙烯酸光散射助剂对PC光学性能的影响Tab 2 Effect of acrylic light scatteringadditives on optical property of PC

从表2可知，相比添加相同比例的有机硅助剂200，添加丙烯酸光扩散剂的PC透光率都要高出许多，而雾度则只是低一点。采用丙烯酸光扩散剂MH5的光利用率会更高一点，从节能减排的角度来看，节能灯的照亮效果会更好。但由于材料需要达到一定雾度才可以使LED光线扩散，在实际应用过程中，丙烯酸光扩散剂MH5添加量要相对高一点，因此我们采用两种复配来得到更好的应用效果。

2.3 复配体系(复配体系为 MH5∶200=2∶1)对 PC透光率和雾度的影响

由表3可知，综合200对雾度提高的贡献和MH5对透光率提高的贡献，以2∶1复配两种助剂，可同时兼顾两个互相矛盾的性能。而且可得到透光率和雾度都比较高的PC材料，利用复配体系可以解决单一助剂不能解决的问题。在一定范围内，更丰富了制品的照亮效果，使PC材料的光学性能参数更加丰富。

2.4 荧光增白剂对光扩散PC色相的影响

表4 荧光增白剂对光扩散PC色相的影响Tab 4 Effect of fluorescent brightener on color phase of PC

添加荧光增白剂OB可调整光扩散PC的色相，从表4可知，当添加0.03%的OB后，PC材料从黄相转化为蓝相。材料色相的选择只是消费者的喜好，在实际应用中对光学性能的影响比较小，可忽略不计。

3 结论

(1)对于PC材料，有机硅和丙烯酸酯光散射剂都可在透光率小幅度降低的情况下大幅度提高材料的雾度;

(2)两种光扩散剂相比，有机硅光散射剂对雾度的影响更大，而丙烯酸光散射剂对透光率的影响更大;

(3)按一定比例复配两种光散射剂，可有效平衡透光率和雾度两个指标;

(4)荧光增白剂可调整光散射PC材料的色相。

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