[发明专利]一种塑料光扩散添加剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光扩散材料领域，具体涉及一种用于LED点光源光扩散塑料的添加剂以及其制备方法。

背景技术

LED照明是以发光二极管为发光光源的一种新型高效固体光源，其耗电量仅为白炽灯的1/10，使用寿命是白炽灯寿命的100倍，具有节能、长寿命、环保、免维护和易控制等特点，在普通照明、交通信号、指示灯、液晶电视等领域得到充分的应用，被公认为是21世纪最具发展前景的照明节能技术之一。

由于LED照明是一种强点光源，在单位面积的发光强度过高，直视十分刺眼，容易产生眩光。因此，LED光源通常需要借助扩散材料将点光源变为柔和的面光源，光扩散材料是近年来随着LED技术的发展而开辟的一个新应用材料领域。光扩散材料将点光源转化成面光源的原理是在透明基材中加入光扩散介质，使光发生折射、反射与散射，将点光源扩散均化，最终使点光源变为面光源。光扩散材料应用于LED照明的光路扩散，一方面使光发生折射、反射与散射起到柔和灯光的作用，另一方面，要求透光性好，尽量减少光的损失。因此，一般光扩散材料的性能可用透光率和雾度来衡量，要求在达到高雾度的同时具有更好的透光率。由于高雾度和高透光是一对矛盾体，如何解决好这一矛盾成为光扩散材料在LED光源中应用的关键。

中国发明专利CN103435990A公开了一种光扩散材料，是由纳米二氧化钛、二氧化锆、氧化锌与聚合物聚对苯二甲基乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯之混合制备而成。

中国发明专利CN103709713A公开了一种光扩散材料，光扩散剂选自交联聚甲基丙烯酸甲酯树脂颗粒、有机硅树脂颗粒、交联丙烯酸树脂颗粒、甲基丙烯酸甲酯及丙烯酸酯共聚物的一种或其中几种的复合体系。

中国发明专利CN101824238A公开了一种用于光扩散塑料的粉状组合物的表面处理方法，其特征在于采用原位聚合的方法实现与无机粒子的复合制得具有核壳结构的化合物。

中国发明专利CN201110031898.5公开了一种LED照明用光散射型聚碳酸酯组合物及其应用，它包括聚碳酸酯和光散射剂，其中光散射剂为核壳型光散射剂粉体，核壳型光散射剂粉体是以玻璃微珠、二氧化硅、聚硅氧烷微球或聚苯乙烯为核，以丙烯酸酯类聚合物或甲基丙烯酸酯类聚合物为壳。

中国发明专利CN103073867A公开了一种透明塑料用光扩散母粒及其制备方法，该发明将光扩散剂、润滑分散剂、抗氧剂、紫外线吸收剂和基体树脂进行熔融挤出得到光扩散母粒，其中光扩散剂采用了球形的有机微珠和无机微珠。

LED的光扩散介质材料要求既要具有良好的透光性，又要具有一定的高雾度。目前为了解决LED光源的透光性和雾度，通常采用在透明性良好的树脂中加入具有一定光扩散性的添加剂使透明塑料具有透光性和雾度。上述加入无机助剂如二氧化硅、二氧化钛无机纳米颗粒，光通过纳米微小颗粒的表面进行无数次光折射达到光扩散匀化的作用，但由于无机物中光线是无法进入穿透，只能改变光的柔和性，光能损耗很大；利用有机纳米微珠做光扩散剂，如聚苯乙烯颗粒、聚甲基丙烯酸颗粒、有机硅树脂等，这些光扩散剂材质本身光线是可以透过的，很好的解决了匀光和透光的问题，但这类光扩散剂与基材加工时，其微球颗粒形态难以保持，容易损失。即使用壳核结构的复合光扩散剂也无法避免无机纳米颗粒造成的光损失。

根据上述，目前光扩散材料技术通常采用无机纳米粒子如二氧化硅、二氧化钛、硫酸钡等微细粒子，由于光线是无法穿透无机分子的，只能改变光的柔和性，光线的变换是以损失一定的光能量为代价；有机颗粒包括苯乙烯类聚合物、丙烯酸类聚合物、硅氧烷类聚合物等，有机光扩散剂粒子具有球形规则形状，具有一定的透明性，以反射和折射的方式实现光的扩散，但成本高，而且在加工使用时由于热成型温度影响，球形的有机颗粒极易变形与基体材料形成一体，从而丧失对光的折射和反射。即便通过无机与有机的壳核复合，这一缺陷也是难以克服的。

发明内容

针对现有无机纳米粒子做光扩散剂存在光能损失的缺陷，以及有机颗粒的颗粒形态在加工时难以保持的缺陷。本发明提出一种塑料光扩散添加剂，该塑料光扩散添加剂是由片状单晶结构材料与储光粉插层组成，其优异的特性是选用具有储光和缓冲光源的储光粉与低分子聚合物分散插层在片状单晶结构材料间，通过层结构单晶的反射使光路在层间的储光粉和低分子聚合物储存缓冲并向外层、内层发生均匀散射，不但减少了光的损失，而且使光路均匀分散。该塑料光扩散添加剂加入PS（聚苯乙烯）、PMMA（聚甲基丙稀酸甲酯）、PC（聚碳酸酯）、PP（聚丙烯）等高透光率的树脂，既保证了高透光性，又具有良好的雾度。