论文部分内容阅读
本文针对光扩散聚碳酸酯（PC）材料制备过程中光扩散剂分散不均匀、光学性能不稳定等问题，利用多尺度复合及母粒分散技术改善光扩散剂在PC中的分散性及相容性，提高光扩散PC复合材料的光学性能。本工作系统地研究了光扩散母粒的制备条件，利用透光率/雾度测试仪、扫描电镜、透射电镜以及差热扫描量热仪等对光扩散复合材料的光学性能、结构形貌、热性能等进行了测试分析，考察了光扩散剂的含量、不同加工工艺以及不同浓度的母粒对光扩散复合体系光学、力学、热力学等性能的影响。研究结果表明，母粒填充技术有效解决了低含量光扩散剂在PC基体中难分散、复合材料光学性能不稳定的问题。主要研究内容如下：1.通过母粒填充方法，制备了三种光扩散母粒。通过对母粒的灼烧残余实验分析，确定三种母粒MKMP590、MPMMA和MTiO2中光扩散剂的含量分别为9.74wt%、9.56wt%、9.46wt%，使得PC光扩散材料中的光扩散剂具有更准确的含量。2.采用母粒填充技术，研究了光扩散剂的含量与种类对复合材料光学、力学和热力学性能的影响。将光扩散剂与PC混合投入双螺杆挤出机制备得到浓度10wt%的光扩散母粒，再将光扩散母粒与PC共混制备光扩散复合材料，并对样品的光学性能和微观形貌进行了分析。结果得出：随着光扩散剂KMP590含量的增加，复合材料的雾度由75.0%提高到92.0%，透光率由80.0%下降到57.0%；随着光扩散剂PMMA含量的增加，复合材料的雾度由77.0%提高到93.0%，透光率由77.0%下降到59.0%；使用粒径2.2μm的KMP590光扩散剂时，复合材料的拉伸及冲击性能变化不大；使用粒径3.0μm的PMMA光扩散剂时，复合材料的拉伸性能变化不大，而冲击性能有很大的变化，由70kJ/m2下降到18kJ/m2；SEM观察发现，光扩散复合材料中光扩散剂KMP590与PMMA分散均匀。3.采用直接法、单螺杆母粒法、双单螺杆母粒法等不同加工工艺制备光扩散复合材料，并研究了其对复合材料光学性能的影响。结果表明：通过直接法制备的光扩散复合材料，随着光扩散剂含量的增加，复合材料的透光率降低至56.5%，雾度升高至90.2%；从重复实验数据看，直接添加法工艺不稳定，材料性能偏差较大，标准偏差在2.509%-4.532%之间；通过对复合材料的SEM分析看出，光扩散剂在PC基体中分散不均匀。通过单螺杆母粒法制备的光扩散复合材料，随着光扩散剂含量的增加，复合材料的透光率降低至54.9%，雾度升高至91.8%；从重复实验数据看，单螺杆母粒法工艺稳定性较好，标准偏差在0.992%-3.542%之间；通过对复合材料的SEM分析看出，光扩散剂在PC基体中分散良好。通过双螺杆母粒法制备的光扩散复合材料，随着光扩散剂含量的增加，复合材料的雾度由提高到92.1%，透光率下降到57.2%，从重复实验数据看，双螺杆母粒法工艺稳定，重复实验数据偏差较小，标准偏差在0.265%-2.490%之间；通过对复合材料的SEM分析看出，光扩散剂在PC基体中分散良好。4.采用不同浓度的母粒制备光扩散复合材料，研究了不同浓度的母粒对复合材料光学性能的影响。采用双螺杆母粒法将光扩散剂与PC投入双螺杆挤出机制备不同浓度的填充母粒（10wt%、20wt%、30wt%、50wt%），将母粒与PC共混投入双螺杆挤出机制备光扩散复合材料，研究其光学性能及重复性试验数据偏差。结果得出：使用不同浓度的母粒制备的光扩散复合材料的性能优越，重复试验偏差均较小，偏差均在0.311-2.132%间。但在光扩散母粒的制备过程中光扩散剂的损失量随着母粒浓度的增加而增加，所以确定使用10wt%或20wt%浓度的母粒制备光扩散复合材料最为适宜。