PC及PET基光擴(kuò)散材料的研究.pdf

1、聚碳酸酯（PC）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）具有高光透過性能，常被用于制備光學(xué)材料。PC具有無臭無毒、抗沖擊性能好、折射率高，較好的加工性能，良好的阻燃性（UL94 V-0級）等特性，一般用于制備光擴(kuò)散板，而PET由于其拉伸取向后有良好的拉伸性能、光澤度高、環(huán)境友好等特點(diǎn)，作為基材樹脂被廣泛運(yùn)用于制備光學(xué)膜材料。PC及PET的光透過率較高，但是霧度較低，不適合用于擴(kuò)散柔和LED光源等，所以需要對PC及PET進(jìn)行改性，在保持一定光透過

2、率的前提下提升PC及PET的霧度。本課題通過加入光擴(kuò)散劑，來提高PC光擴(kuò)散板及PET光擴(kuò)散膜的光學(xué)性能，要求PC光擴(kuò)散板的光透過率在70％以上，霧度80％以上；PET光擴(kuò)散膜的光透過率80％在以上，霧度在30％以上，同時PC光擴(kuò)散板及PET光擴(kuò)散膜應(yīng)具有良好的力學(xué)性能。
　　本文首先通過在PC中加入光擴(kuò)散劑制備光擴(kuò)散板，考察光擴(kuò)散劑種類、含量、粒徑及其分布等對光擴(kuò)散板性能的影響。
　?。?）選擇聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）交

3、聯(lián)微球、聚苯乙烯（PS）交聯(lián)微球、有機(jī)硅微球這作為聚碳酸酯（PC）的光擴(kuò)散劑。分別將上述光擴(kuò)散劑與PC熔融混合，制備光擴(kuò)散母粒，再與PC以一定比例混合注塑制得不同光擴(kuò)散劑含量的PC光擴(kuò)散板，測試其光學(xué)性能及力學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn)：在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，隨著光擴(kuò)散劑含量增高，三種光擴(kuò)散劑填充的PC光擴(kuò)散板光透過率均有下降，霧度均有上升，在PMMA交聯(lián)微球及有機(jī)硅微球含量為1.0％時，制備的 PC光擴(kuò)散板光透過率及光擴(kuò)散性能較好；PS交聯(lián)微球含量為1.

4、5％時，PC光擴(kuò)散板光透過率及光擴(kuò)散性能較佳。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在較佳含量下，PMMA交聯(lián)微球光擴(kuò)散板的光透過率為81.3％，霧度為91.3％，達(dá)到使用要求；PS交聯(lián)微球光擴(kuò)散板霧度為23.5％，有機(jī)硅微球光擴(kuò)散板光透過率為63.8％。
　　（2）根據(jù)MIE散射定律，選擇光學(xué)性能較佳的PMMA交聯(lián)微球作光擴(kuò)散劑，在其含量為1.5％條件下，研究了PMMA粒徑對PC光擴(kuò)散板性能影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨著加入的 PMMA光擴(kuò)散劑粒徑增加，PC光擴(kuò)

5、散板光透過率增加，霧度降低，拉伸強(qiáng)度與彎曲強(qiáng)度幾乎不變，缺口沖擊強(qiáng)度在粒徑為1.8-5μm時幾乎不變，大于5μm后降低。當(dāng)PMMA光擴(kuò)散劑粒徑為3.0μm時，PC光擴(kuò)散板光透過率高于70％，霧度高于80％，力學(xué)性能未出現(xiàn)降低趨勢，光擴(kuò)散效果較佳。
　?。?）本文還研究了，光擴(kuò)散劑粒徑分布對PC光擴(kuò)散板性能影響， 在粒徑為3.0-10μm時，PMMA粒徑分布較寬，光透過率略有下降，霧度幾乎不變；當(dāng)粒徑大于10μm時，PMM

6、A粒徑分布越寬，PC光擴(kuò)散板光透過率幾乎不變，霧度略下降。PMMA粒徑變寬，PC光擴(kuò)散板的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度不變，缺口沖擊強(qiáng)度上升。
　?。?）本研究進(jìn)一步考察了PMMA分別與PS、有機(jī)硅微球復(fù)配使用對 PC光擴(kuò)散材料性能的影響。通過兩種光擴(kuò)散劑復(fù)配的方法制備復(fù)配PC光擴(kuò)散板，測試其光學(xué)及力學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)PMMA（MX300）與PS（KSR3EA）復(fù)配比例為3:1時，PC光擴(kuò)散板光透過率為74.1％，霧度為94.1％，光擴(kuò)散

7、性能及力學(xué)性能最為優(yōu)異，滿足LED用PC光擴(kuò)散板的要求；當(dāng)PMMA（MX300）與有機(jī)硅（HY-690）復(fù)配比例為1:1時，此時PC光擴(kuò)散板材料光透過率為71.3％，霧度為89.5％，比單一使用有機(jī)硅微球光擴(kuò)散劑時性能優(yōu)異；當(dāng)PS（KSR3EA）與有機(jī)硅（HY-690）復(fù)配比例為1:1時，光透過率為74.9％，霧度為83.3％，此時光擴(kuò)散性能比單一使用時更優(yōu)異且滿足使用要求。
　　本文還研究PET光擴(kuò)散膜的制備工藝，考察了光擴(kuò)散劑

8、含量、拉伸工藝等對PET光擴(kuò)散膜性能的影響。
　　（1）利用流延機(jī)使二氧化硅（SiO2）光擴(kuò)散劑母粒與PET基材樹脂按一定比例混合制備了PET光擴(kuò)散流延膜基膜，再拉伸為PET光擴(kuò)散膜材料。研究發(fā)現(xiàn)，隨著SiO2光擴(kuò)散劑含量增加，PET光擴(kuò)散膜的光透過率幾乎不變，霧度有較大提升；膜厚在65~118μm時，對光學(xué)性能影響不大；在不同拉伸溫度下制備的PET基膜DSC圖像表明，120℃為較佳拉伸溫度，非等溫結(jié)晶DSC圖像表明，加入SiO2

9、光擴(kuò)散劑可以起到促進(jìn)結(jié)晶的作用，若SiO2光擴(kuò)散劑含量繼續(xù)增加至1.56％時，會抑制PET結(jié)晶。
　?。?）對于研究制備的單向拉伸PET光擴(kuò)散膜。隨著單向拉伸倍率的增加，光透過率幾乎不變，霧度提升，當(dāng)沿著流延方向拉伸3倍時 PET光擴(kuò)散膜光透過率達(dá)到85.4％，霧度31.7％。
　　（3）對于研究制備的雙向拉伸PET光擴(kuò)散膜，隨著雙向拉伸倍率的增加，光透過率變化不大，霧度先幾乎不變后增加，當(dāng)雙向拉伸4倍時，PET光擴(kuò)散膜材料