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聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有高光透过性能,常被用于制备光学材料。PC具有无臭无毒、抗冲击性能好、折射率高,较好的加工性能,良好的阻燃性(UL94 V-0级)等特性,一般用于制备光扩散板,而PET由于其拉伸取向后有良好的拉伸性能、光泽度高、环境友好等特点,作为基材树脂被广泛运用于制备光学膜材料。PC及PET的光透过率较高,但是雾度较低,不适合用于扩散柔和LED光源等,所以需要对PC及PET进行改性,在保持一定光透过率的前提下提升PC及PET的雾度。本课题通过加入光扩散剂,来提高PC光扩散板及PET光扩散膜的光学性能,要求PC光扩散板的光透过率在70%以上,雾度80%以上;PET光扩散膜的光透过率80%在以上,雾度在30%以上,同时PC光扩散板及PET光扩散膜应具有良好的力学性能。 本文首先通过在PC中加入光扩散剂制备光扩散板,考察光扩散剂种类、含量、粒径及其分布等对光扩散板性能的影响。 (1)选择聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)交联微球、聚苯乙烯(PS)交联微球、有机硅微球这作为聚碳酸酯(PC)的光扩散剂。分别将上述光扩散剂与PC熔融混合,制备光扩散母粒,再与PC以一定比例混合注塑制得不同光扩散剂含量的PC光扩散板,测试其光学性能及力学性能。研究发现:在实验范围内,随着光扩散剂含量增高,三种光扩散剂填充的PC光扩散板光透过率均有下降,雾度均有上升,在PMMA交联微球及有机硅微球含量为1.0%时,制备的 PC光扩散板光透过率及光扩散性能较好;PS交联微球含量为1.5%时,PC光扩散板光透过率及光扩散性能较佳。实验结果表明,在较佳含量下,PMMA交联微球光扩散板的光透过率为81.3%,雾度为91.3%,达到使用要求;PS交联微球光扩散板雾度为23.5%,有机硅微球光扩散板光透过率为63.8%。 (2)根据MIE散射定律,选择光学性能较佳的PMMA交联微球作光扩散剂,在其含量为1.5%条件下,研究了PMMA粒径对PC光扩散板性能影响。研究发现,随着加入的 PMMA光扩散剂粒径增加,PC光扩散板光透过率增加,雾度降低,拉伸强度与弯曲强度几乎不变,缺口冲击强度在粒径为1.8-5μm时几乎不变,大于5μm后降低。当PMMA光扩散剂粒径为3.0μm时,PC光扩散板光透过率高于70%,雾度高于80%,力学性能未出现降低趋势,光扩散效果较佳。 (3)本文还研究了,光扩散剂粒径分布对PC光扩散板性能影响, 在粒径为3.0-10μm时,PMMA粒径分布较宽,光透过率略有下降,雾度几乎不变;当粒径大于10μm时,PMMA粒径分布越宽,PC光扩散板光透过率几乎不变,雾度略下降。PMMA粒径变宽,PC光扩散板的拉伸强度、弯曲强度不变,缺口冲击强度上升。 (4)本研究进一步考察了PMMA分别与PS、有机硅微球复配使用对 PC光扩散材料性能的影响。通过两种光扩散剂复配的方法制备复配PC光扩散板,测试其光学及力学性能。研究发现,当PMMA(MX300)与PS(KSR3EA)复配比例为3:1时,PC光扩散板光透过率为74.1%,雾度为94.1%,光扩散性能及力学性能最为优异,满足LED用PC光扩散板的要求;当PMMA(MX300)与有机硅(HY-690)复配比例为1:1时,此时PC光扩散板材料光透过率为71.3%,雾度为89.5%,比单一使用有机硅微球光扩散剂时性能优异;当PS(KSR3EA)与有机硅(HY-690)复配比例为1:1时,光透过率为74.9%,雾度为83.3%,此时光扩散性能比单一使用时更优异且满足使用要求。 本文还研究PET光扩散膜的制备工艺,考察了光扩散剂含量、拉伸工艺等对PET光扩散膜性能的影响。 (1)利用流延机使二氧化硅(SiO2)光扩散剂母粒与PET基材树脂按一定比例混合制备了PET光扩散流延膜基膜,再拉伸为PET光扩散膜材料。研究发现,随着SiO2光扩散剂含量增加,PET光扩散膜的光透过率几乎不变,雾度有较大提升;膜厚在65~118μm时,对光学性能影响不大;在不同拉伸温度下制备的PET基膜DSC图像表明,120℃为较佳拉伸温度,非等温结晶DSC图像表明,加入SiO2光扩散剂可以起到促进结晶的作用,若SiO2光扩散剂含量继续增加至1.56%时,会抑制PET结晶。 (2)对于研究制备的单向拉伸PET光扩散膜。随着单向拉伸倍率的增加,光透过率几乎不变,雾度提升,当沿着流延方向拉伸3倍时 PET光扩散膜光透过率达到85.4%,雾度31.7%。 (3)对于研究制备的双向拉伸PET光扩散膜,随着双向拉伸倍率的增加,光透过率变化不大,雾度先几乎不变后增加,当双向拉伸4倍时,PET光扩散膜材料光透过率达到84.0%,雾度30.2%,拉伸强度为59.2Mpa,满足LED用PET光扩散膜要求。