一種光擴散粒子及其制備方法和由其組成的熱塑性光擴散材料與應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及高分子材料技術領域，特別涉及一種光擴散粒子及其制備方法和由其 組成的熱塑性光擴散材料與應用。
【背景技術】
[0002] 發光二極管(LED)，是一種固態的半導體器件，它可以直接把電轉化為光，光效高、 耗電少，壽命長、易控制、免維護、安全環保。2010年國家明確了節能環保、新能源、新材料等 作為重點發展的戰略性新興產業，并頒布了《半導體照明節能產業發展意見》，要求通過集 聚創新資源，突出技術進步，攻克關鍵瓶頸，推進LED產業的發展。
[0003] 但LED發出的光類似于點光源，直視刺眼，所以LED普遍都配光擴散材料制成的燈 罩，在LED光線到達燈罩時，將光線散開去，使其點亮后看不見LED光源，光線柔和。
[0004] 光擴散材料是通過化學或物理的手段，利用光線在行徑途中遇到兩個折射率(密 度)相異的介質時，發生折射、反射與散射的物理現象，通過在?麗4、？(^5、？?等基材基礎中 添加光擴散劑、或者通過基材表面的微特征結構的陣列排列人為調整光線、使光線發生不 同方向的折射、反射、與散射，從而改變光的行進路線，實現入射光充分散色以此產生光學 擴散的效果。廣泛應用在液晶顯示與LED照明及成像顯示系統中。
[0005] 光擴散劑的材料可以是無機的也可以是有機的。無機光擴散劑主要有納米硫酸 鋇、二氧化硅等，有機光擴散劑主要有聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯交聯微球、有機硅光擴散 劑等。一般認為，無機光擴散劑遮蓋力較好，且價格低廉，但由于其是實心微球，光線無法透 過，所以會影響光擴散材料的透光率，而有機光擴散劑本身是透明或半透明，光線大部分可 以通過，所以透光率較高，同時，利用有機光擴散劑材質的折射率與基體樹脂的折射率的差 異，產生多次折射，提高了材料的霧度。
[0006] 有機硅光擴散劑是目前市場上應用最廣泛的有機光擴散劑，專利CN86106218、 CN200710194805、CN201310016509公開了聚倍半硅氧烷或共聚倍半硅氧烷微球的制備方法 和應用，但這些制備工藝較復雜，且制備出的有機硅微球遮蓋力較差，霧度不高。
【發明內容】
[0007] 為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種具有高遮蔽效 果、高底色白度、透光/霧度均衡、對材料韌性影響較小的光擴散粒子。
[0008] 本發明的另一目的是提供上述光擴散粒子的制備方法。
[0009] 本發明的再一目的是提供由上述光擴散粒子組成的熱塑性光擴散材料。
[0010] 本發明的又一目的是提供上述熱塑性光擴散材料的用途。
[0011] 本發明是通過如下技術方案實現的： 一種光擴散粒子，按重量份計，包括如下組分： 有機三烷氧基硅烷單體 100份； 無機粒子 1份-10份。
[0012] 優選為:一種光擴散粒子，按重量份計，包括如下組分： 有機三烷氧基硅烷單體 100份； 無機粒子 3份-5份。
[0013] 其中，所述有機三烷氧基硅烷單體的結構式為RhUOR%;其中R1代表具有1-6個 碳原子的烷基、乙烯基或者具有5-30個碳原子的芳基，R 2代表具有1-5個碳原子的烷基;優 選為甲基三甲氧基硅烷。
[0014] 其中，所述無機粒子選自二氧化硅、二氧化鈦、硫酸鋇、碳酸鈣、氧化鋅、氧化鋯、硫 化鋅中的一種或幾種;所述無機粒子的粒徑為〇. 〇1μπι-5μπι。
[0015] 其中，所述光擴散粒子的平均顆粒直徑為O.lwn -1〇μπι。
[0016] 本發明還公開了一種上述光擴散粒子的制備方法，包括如下步驟： 將無機粒子分散于含有分散劑的水溶液中，用攪拌器攪拌20min-40min，將pH值調至 4.5-5.0，加入有機三烷氧基硅烷單體，進行混合，得到水解液，繼續用攪拌器攪拌20min-40min，將該水解液的pH值調至8.5-9.0,反應3h-5h后，過濾、清洗、烘干，即得光擴散粒子。
[0017] 其中，所述含有分散劑的水溶液中分散劑的質量分數為0. lwt%_lwt%;所述分散劑 選自六偏磷酸鈉、六偏磷酸鈣、六偏磷酸鋇、三甲基十六烷基溴化銨、十二烷基苯磺酸鈉、甘 膽酸鈉、硫酸化蓖麻油中的一種或幾種。
[0018] 其中，所述攪拌器可選自槳式攪拌器、均質混合器、微射流均質機等及其組合。
[0019] 本發明又公開了一種包含上述光擴散粒子的熱塑性光擴散材料，按重量份計，包 括0.3份-10份光擴散粒子，90份-99.7份熱塑性樹脂；。
[0020] 上述包含上述光擴散粒子的熱塑性光擴散材料可采用公知的制備方法制備，如可 采用如下制備方法:將光擴散粒子和熱塑性樹脂經過高混機充分混合，使用同向雙螺桿擠 出機采用熔融共混一步擠出的方法(擠出溫度：170°C_250°C )，即得熱塑性光擴散材料。
[0021] 其中，所述熱塑性樹脂選自聚碳酸酯、聚苯乙烯、甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物、 丙烯酸酯-苯乙烯共聚物、馬來酸酐-苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯共聚物、聚丙烯、聚環烯烴、環烯烴-α-烯烴共聚物中一種或幾種。
[0022]本發明還公開了上述熱塑性光擴散材料在液晶顯示的光擴散板、照明器具、燈飾 的應用。
[0023] 本發明與現有技術相比，具有如下有益效果： 1)本發明制備得到的光擴散粒子，由于該光擴散粒子的小粒徑無機粒子包覆于大粒徑 有機硅光擴散粒子內部，使光線在穿過有機硅光擴散粒子時還能在無機粒子表面產生一定 程度的反射，使光線散射得更開，從而在保證由該光擴散粒子組成的熱塑性光擴散材料的 透光率的同時，提高了該材料的遮蔽效果和霧度。
[0024] 2)本發明制備得到的光擴散粒子，與單獨添加無機粒子相比，由該光擴散粒子組 成的熱塑性光擴散材料遮蓋效果增強，白度有明顯提高，且韌性影響較小;與單獨添加有機 光擴散劑相比，由該光擴散粒子組成的熱塑性光擴散材料的底色白度較高；與常規有機光 擴散劑加無機粒子相比，由該光擴散粒子組成的熱塑性光擴散材料的遮蓋效果增強、底色 白度有明顯提高，且韌性影響較小。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發明的光擴散粒子的散光原理圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面通過【具體實施方式】來進一步說明本發明，以下實施例為本發明較佳的實施方 式，但本發明的實施方式并不受下述實施例的限制。
[0027]各性能的測試標準或方法： 所述熱塑性光擴散材料透光率測試及霧度的測試：用注塑機注塑成2.0mm厚，100* 100mm的方板，按照美國材料實驗協會標準ASTM D1003-61 (1997)進行測試； 所述熱塑性光擴散材料遮蓋效果的測