[发明专利]一种新型高透高雾度易清洗扩散板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型高透高雾度易清洗扩散板及其制备方法，属于光功能高分子材料制备领域。

背景技术

光扩散板广泛应用在各种LED灯具产品中，可以将LED炫目的点光变成柔和的、健康的面光，从而使光线均匀分布产生良好的视觉效果。传统的扩散板是在材料表面进行磨砂处理等手段形成一定的微结构，但是利用这种方法制备的扩散板雾度低且光线吸收率高，透光率低，仅能达到50％左右，严重影响了LED光源的利用效率。最近出现的光通过型扩散板是以光学透明的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基体、复合无机微米颗粒而成，该种复合材料使光线在无机颗粒和树脂之间不断折射、反射和散射，具有较好的雾度与光扩散效果。然而，由于扩散板表面的反射严重影响了光透过率，仅为80％左右，光能损失较高。随着LED室内照明的蓬勃发展和节能环保的日益需求背景下，如何设计和加工具有高透、高雾度和易清洁性能与一体的新型扩散板已成为应用产品研发人员急需攻克的技术难题。

纳米仿生学研究表明：昆虫复眼角膜表面覆盖的纳米乳突阵列结构具有高效减反增透特性，该种结构特征使得膜平面有效折射率从完全空气向完全基底逐渐增加，消除了界面处折射率的突变，对宽波谱和广角度都有理想的增透效果。受此启发，通过模拟经亿万年进化的生物体表层纳米结构，在现有光扩散板表面上设计出仿生纳米锥突起阵列，有望减少反射、增加透射、易清洁，研制出新型多功能化扩散板。本专利进一步提出了多功能化扩散板的研制，这种新型纳米结构材料尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型高透高雾度易清洁扩散板。

该扩散板板体为含有光扩散粒子的透明高分子材料，并且扩散板板体单面或双面具有宽光谱抗反射易清洁仿生纳米结构；

借助在板体内部掺入光扩散粒子，并于扩散板板体单面或双面构筑宽光谱抗反射易清洁仿生纳米结构的手段，本发明可以改进现有技术缺点而具有高透光率、高雾度，易清洁的功能，可在同等光通量的条件下减少灯源的使用数量或功耗。

为了达到上述目的，本发明的另一个目的在于提出制备上述提新型高透高雾度易清洁扩散板的制备工艺。

首先在熔融状态下的透明高分子材料中掺入质量分数为2％～20％的光扩散粒子，熔融状态下经由“押出机”挤出冷却成型为扩散板。

上述扩散板板体板体材料为透明高分子材料，该透明高分子材料可选用热塑性光学材料如：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯酸酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚4-甲基-1-戊烯(TPX)或热固性光学材料如CR-39透明环氧树脂等。

上述扩散板板体内部掺入的光扩散粒子平均粒径为200nm～500μm，成分为无机或有机粒子材料。如：氧化硅、二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-四氟乙烯共聚物中的一种或几种。

其次是在含有光扩散粒子的扩散板板体表面构筑宽光谱抗反射易清洁仿生纳米结构，该宽光谱抗反射易清洁仿生纳米结构是由三维渐变纳米突起阵列或孔道单元阵列构成，该三维渐变纳米突起阵列或孔道结构单元尺寸均匀，中轴线与基面垂直，尺寸自下而上逐渐变大或变小，底端直径在50nm～500nm，高度为50nm～12μm，该纳米仿生结构的折射率从基底折射率到空气折射率渐变；

上述的宽光谱抗反射易清洁仿生纳米结构，其组成成分为与板体同种材质的透明高分子材料。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

在具有三维渐变纳米突起阵列或孔道单元阵列结构的模板内填充与基板同种材质的高分子材料、高分子材料单体、高分子前躯体和高分子溶液中的任意一种，使高分子材料完全复形或固化后采用脱模法将形成的高分子纳米结构与模板分离，获得该宽光谱抗反射易清洁仿生纳米结构；

作为一种优选的实施方式，该方法是结合了纳米压印的溶液浇铸法：

首先将所述高分子溶解在适当溶剂中，形成重量分数为1～50％的高分子溶液，根据溶液的粘度和挥发特性，选择通过浇铸，旋涂(转速为100～10000rpm)，浸渍提拉(提拉速度为0.01～10mm/min)或连续涂布等方法涂布在扩散板板体上，再将所述模板盖其上，施加一定压力；然后按照高分子材料以及溶剂的性质，在不同真空度(如，0.1～101325Pa)，不同温度(如0～300℃)干燥所述溶剂；最后将模板与形成的高分子纳米结构剥离，从而获得目标产物。