CN109320839B - 一种led用光扩散聚丙烯复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LED用光扩散聚丙烯复合材料；所述复合材料包括如下重量份数的各组分：均聚聚丙烯100份，有机硅类光扩散剂1‑5份，硫酸钡光扩散剂1‑5份，光稳定剂1‑2份，化学改性剂2‑3份。与现有技术相比，本发明制得的光扩散聚丙烯复合材料力学性能优异，透光率及雾度都非常优异。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，尤其是涉及一种LED用光扩散聚丙烯复合材料。
背景技术
随着LED光源的发展，LED用光扩散板也得到较快的发展，传统反光材料为金属压铸或改性PC材料，金属压铸件成本较高且工序繁琐，改性PC材料价格昂贵。
聚丙烯由于密度低、耐腐蚀、易加工，成本低，可回收、机械性能优良等特点，被广泛应用于汽车、家电等行业。但是关于聚丙烯材料用于LED遮光及反射领域还未有报道。聚丙烯由于在薄壁情况下具有一定通透性，对聚丙烯遮光性改性研究具有较广阔的前景。
申请号为201210519772.7的中国发明专利公开了一种光扩散改性聚丙烯材料及其制备方法，以下重量百分比含量的各组分：聚丙烯98.5-99％，光扩散剂0.3-0.8％，透明改性剂0.05-0.5％，抗氧剂0.1-0.5％，光稳定剂0.1-0.3％，制备了具有光扩散效果的聚丙烯材料；然而其力学性能、透光率及雾度仍欠佳。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种LED用光扩散聚丙烯复合材料。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明涉及一种光扩散聚丙烯复合材料，所述复合材料包括如下重量份数的各组分：
所述均聚聚丙烯在230℃、2.16kg测试条件下的熔指为10g/10min。在本发明的体系中，如均聚聚丙烯的熔指低于10g/10min，材料粘度太大，对光扩散剂的包覆产生不利影响，影响材料的光扩散效果；如高于10g/10min，材料的数均分子量较低，易造成光扩散剂的团聚影响分散效果，从而影响光扩散效果。
优选的，所述有机硅类光扩散剂的平均粒径为1-5μm，折射率1.43。
优选的，所述硫酸钡光扩散剂为合成型硫酸钡，球状结构，粒径2-6μm，折射率1.63。本发明通过添加有机硅类光扩散剂和球状类硫酸钡的复配来改进光扩散效果及透光率，聚丙烯折射率为1.54，通过使用1.43的有机硅类和1.63的合成型硫酸钡复配，达到材料间形成不同的折射率差异，可很好的协同解决光线更好的穿透树脂，达到透过率及扩散效果。
优选的，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。
优选的，所述化学改性剂为马来酸酐改性聚丙烯，数均分子量15000-20000，粘度为400-600mPa.s。选用数均分子量15000-20000粘度为400-600mPa.s的小分子量改性聚丙烯，更有利于与光扩散剂的结合提升分散效果；分子量小于15000时，导致材料熔指偏大，分子间范德华力减弱，进而光扩散剂易于团聚；分子量大于20000时，化学改性剂本身粘度过大，导致马来酸酐端基与光扩散剂表面基团难以有效接触并反应，亦会使得光扩散剂难以在PP基体中稳定分散。
第二方面，本发明涉及上述的光扩散聚丙烯复合材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
S1、按所述组分及重量份数备料；放入高混机中混合2～5min，出料；
S2、混合后的原料放入双螺杆机种挤出造粒，双螺杆机的转速为200～400转/分，温度为180～220℃，制得所述LED用光扩散聚丙烯复合材料。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)制得的LED用光扩散聚丙烯复合材料通过使用熔指为10g/10min(230℃*2.16kg)的均聚聚丙烯达到优异的透光率，均聚聚丙烯材料由于结晶度高以及晶核细密，可以有优异的透光率；同时使用10g/10min熔指材料可以获得更好的加工性及优异的冲击性以及对光扩散剂粉体更优异的包覆性。
(2)通过添加有机硅类光扩散剂和球状类硫酸钡的复配来改进光扩散效果及透光率，聚丙烯折射率为1.54，通过使用1.43的有机硅类和1.63的合成型硫酸钡复配，达到材料间形成不同的折射率差异，可很好的协同解决光线更好的穿透树脂，达到透过率及扩散效果。
(3)通过添加分子量15000-20000，粘度400-600mPa.s的马来酸酐改性聚丙烯化学改性剂，可以有效改善光扩散剂的稳定分散。
(4)制得的产品表面光滑，光扩散性好透光率优异，外观美观，成本低廉。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例涉及一种LED用光扩散聚丙烯复合材料，其按照以下组分及重量份数备料：
所有原料一起放入高混机中混合2～5min，出料；再将该混合料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得LED用光扩散聚丙烯复合材料。其中，工艺温度在200℃，螺杆转速在400转/分。
实施例2
本实施例涉及一种LED用光扩散聚丙烯复合材料，其按照以下组分及重量百分比含量备料：
所有原料一起放入高混机中混合2～5min，出料；再将该混合料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得LED用光扩散聚丙烯复合材料。其中，工艺温度在190℃，螺杆转速在300转/分。
实施例3
本实施例涉及一种LED用光扩散聚丙烯复合材料，其按照以下组分及重量百分比含量备料：
所有原料一起放入高混机中混合2～5min，出料；再将该混合料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得LED用光扩散聚丙烯复合材料。其中，工艺温度在180℃，螺杆转速在350转/分。
对比例1
本对比例涉及一种LED用光扩散聚丙烯复合材料，其组分及重量份数基本同实施例1，所不同之处在于：不含合成型硫酸钡光扩散剂。
所有原料一起放入高混机中混合2～5min，出料；再将该混合料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得聚丙烯复合材料。其中，工艺温度在200℃，螺杆转速在400转/分。
对比例2
本对比例涉及一种LED用光扩散聚丙烯复合材料，其组分及重量份数基本同实施例1，所不同之处在于：用折射率1.6的二氧化硅等比替换折射率1.63的合成型硫酸钡。
所有原料一起放入高混机中混合2～5min，出料；再将该混合料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得聚丙烯复合材料。其中，工艺温度在200℃，螺杆转速在400转/分。
对比例3
本对比例涉及一种LED用光扩散聚丙烯复合材料，其组分及重量份数基本同实施例1，所不同之处在于：采用的化学改性剂--马来酸酐改性聚丙烯的粘度为800mPa.s。
所有原料一起放入高混机中混合2～5min，出料；再将该混合料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得聚丙烯复合材料。其中，工艺温度在200℃，螺杆转速在400转/分。
对比例4
本对比例涉及一种LED用光扩散聚丙烯复合材料，其组分及重量份数基本同实施例1，所不同之处在于：采用的化学改性剂--马来酸酐改性聚丙烯的粘度为300mPa.s。
所有原料一起放入高混机中混合2～5min，出料；再将该混合料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得聚丙烯复合材料。其中，工艺温度在200℃，螺杆转速在400转/分。
对比例5
本对比例涉及一种LED用光扩散聚丙烯复合材料，其组分及重量份数基本同实施例1，所不同之处在于：
采用的是均聚聚丙烯，熔融指数为9g/10min。所有原料一起放入高混机中混合2～5min，出料；再将该混合料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得聚丙烯复合材料。其中，工艺温度在200℃，螺杆转速在400转/分。
对比例6
本对比例涉及一种LED用光扩散聚丙烯复合材料，其组分及重量份数基本同实施例1，所不同之处在于：
采用的是均聚聚丙烯，熔融指数为11g/10min。所有原料一起放入高混机中混合2～5min，出料；再将该混合料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得聚丙烯复合材料。其中，工艺温度在200℃，螺杆转速在400转/分。
需要说明的是，实施例1-3中所述的均聚聚丙烯，其熔指为10g/10min(230℃*2.16kg)。所述的有机硅类光扩散剂，平均粒径为1-5μm，折射率1.43。所述合成型硫酸钡，球状结构，粒径2-6μm，折射率1.63。所述的光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。所述的化学改性剂为马来酸酐改性聚丙烯，分子量15000-20000，粘度400-600mPa.s。
实施例1-3及对比例1-6的性能测试
对实施例1-3及对比例1-6中制得的聚丙烯复合材料进行光学性能测试，将复合材料注塑成2mm厚度抛光板，2mm厚抛光板测试光线透过率及雾度，光线通过率和雾度按GB/T2410-2008测试透光率，反射率测试采用D65光源，入射角10°测试。
表1实施例1-3及对比例1-6的力学性能
由表1可知，实施例1-3制得的聚丙烯复合材料具有优异的透光率和雾度，可广泛应用于灯具扩散罩领域。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种光扩散聚丙烯复合材料，其特征在于，所述复合材料包括如下重量份数的各组分：
均聚聚丙烯 100份，
有机硅类光扩散剂 1-5份，
硫酸钡光扩散剂 1-5份，
光稳定剂 1-2份，
化学改性剂 2-3份；
所述均聚聚丙烯在230℃、2.16kg测试条件下的熔指为10g/10min；
所述有机硅类光扩散剂的平均粒径为1-5μm，折射率1.43；
所述硫酸钡光扩散剂为合成型硫酸钡，球状结构，粒径2-6μm，折射率1.63；
所述化学改性剂为马来酸酐改性聚丙烯，分子量15000-20000，粘度400-600mPa.s。
2.根据权利要求1所述的光扩散聚丙烯复合材料，其特征在于，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。
3.一种如权利要求1或2所述的光扩散聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、按所述组分及重量份数备料；放入高混机中混合2~5min，出料；
S2、混合后的原料放入双螺杆机种挤出造粒，双螺杆机的转速为200~400转/分，温度为180~220℃，制得所述光扩散聚丙烯复合材料。
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