一种纳米级高强度光扩散材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了纳米级高强度光扩散材料及其制备方法和应用，主要由以下原料制得：以质量份数计，聚碳酸酯70-90份，纳米纤维晶须5-8份，有机硅光扩散剂20-30份，有机纳米复合材料5-8份。制备方法包括：将原料混合均匀后，并在温度为245-320℃的条件下挤出后定型，即可。本发明专利技术的纳米级高强度光扩散材料应用在LED灯罩、灯管、灯箱以及液晶显示器上。本发明专利技术实施例的纳米级高强度光扩散材料具有在降低材料厚度的同时还能保证产品强度的强大功能，抗弯曲性能好、灯光透光灯罩后达到纳米级漫射的出光效果，而且长期使用不易变形以及使用寿命长的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米级高强度光扩散材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及纳米材料加工领域，具体而言，涉及一种纳米级高强度光扩散材料及其制备方法和应用。
技术介绍
LED是英文lightemittingdiode(发光二极管)的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料芯片，用银胶或白胶固化到支架上，然后用银线或金线连接芯片和电路板，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，最后安装外壳，所以LED灯的抗震性能好。由于LED灯具有以下优点被广泛应用：节能；寿命长；适用性好，因单颗LED的体积小，可以做成任何形状；回应时间短，是ns(纳秒)级别的回应时间，而普通灯具是ms(毫秒)级别的回应时间；环保，无有害金属，废弃物容易回收；色彩绚丽，发光色彩纯正，光谱范围窄，并能通过红绿蓝三基色混色成七彩或者白光。现有技术中，LED灯具透光罩多采用PC材料，这种材料具备高强度及弹性系数、高冲击强度、适用温度范围广等优点，但是现阶段若要进一步提高材料的强度，需要靠增加材料本身的厚度来达到需要的强度，并且在使用过程中材料很容易弯曲，不耐用。而且灯光直接穿透灯罩非常刺眼，容易伤眼，长期使用眼睛造成无法挽回的损伤，对人体健康无益。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种纳米级高强度光扩散材料，所述的纳米级高强度光扩散材料解决了以上出现的技术问题，具有在降低材料厚度的同时还能保证产品强度的强大功能，抗弯曲性能好、灯光透光灯罩后达到纳米级漫射的出光效果，而且长期使用不易变形以及使用寿命长等优点。本专利技术的第二目的在于提供一种所述的纳米级高强度光扩散材料的制备方法，该方法具有制备方法简单、操作方便，能够完整的保留每个原材料的有效成分等优点。本专利技术的第三目的在于提供一种所述的纳米级高强度光扩散材料的应用方法，具有用途广泛，适用人群广以及适于大规模推广形成批量生产等优点。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：本专利技术实施例提供了一中纳米级高强度光扩散材料，主要由以下原料制得：以质量份数计，聚碳酸酯70-90份，纳米纤维晶须5-8份，有机硅光扩散剂20-30份，有机纳米复合材料5-8份。现有技术中，高端LED灯罩、灯管、灯箱、液晶显示器光扩散板的材料多为PC材料，这种材料如果要进一步提高其强度需要通过增加材料的厚度来达到目的，而且灯光透过灯罩后依旧比较刺眼，非常伤眼，如果长期使用这种材料对眼睛的伤害巨大，不利于人体的健康，尤其青少年正值长身体的阶段更不宜使用这种材质做灯罩的灯具，因此其推广力度受到了影响，人群适用范围受限。本专利技术为了解决上述技术问题专利技术了一种纳米级高强度光扩散材料，这种材料主要以四种物质为原料，每个原料的用量多与少均有特定的要求。原料之间的配比是专利技术人通过大量的创造性实验优化出的较优用量，只有在添加这些原料以及该原料配比前提下使原料之间互相充分融合相辅相成，才能保证制备出的纳米级高强度光扩散材料拥有优异性能，现有技术中的PC材料的原料普遍配比不合理，不利于提高性能的原料添加量反而过大，可提高材料性能的原料却没有添加，本专利技术综合了现有技术中所有的技术问题，严格控制了每个原料的添加量，而且为了提高纳米级高强度光材料的性能，对原料种类的筛选也做了大量的实验，最终实践出了最优原料种类以及添加量以使其更加合理，为后续制作该纳米级材料提供了可参照的配方以及具体用量，具有一定的参考价值。其中，聚碳酸酯的添加量相对比较大，在70-90份之间，优选在75-85份之间，还可以选择72份、73份、74份以及80份等，聚碳酸酯本身密度在1.20-1.22g/cm3之间，线膨胀率为3.8×10cm/cm℃，热变形温度为135℃，本身无色透明，耐热，抗冲击，阻燃BI级，在普通使用温度内都有良好的机械性能。冲击强度高，尺寸稳定性好，着色性好，电绝缘性、耐腐蚀性以及耐磨性好，因其优越的性能作为原料制备纳米级高强度光扩散材料最为适合。还有，聚碳酸酯中的酯基可以为脂肪族、芳香族或脂肪族-芳香族中的其中一种。有机硅光扩散剂本身属于一种添加剂添加量不宜过大，控制在20-30份之间即可很好的发挥其性能，优选在25-28份，还可以选择21份、22份、23份以及26份等。有机硅光扩散剂本身是一种多功能特种有机硅氧烷树脂球形微粉，具有三维交联网状的分子结构，且具有不溶、不熔特性，优异的耐热性能、分散性能，应用于PC、PMMA、PS等透明塑料材料中作为光扩散添加剂，从而赋予基体材料高雾度、高透光率的光扩散性能，其为外观雪白色、规整、流动性好的球形微粉，具有添加量少、光扩散性好、光透过率高。在树脂中分散性好、可以直接添加、耐高温至400℃不变色等优异特性。其优点主要体现在：1)相比于无机类光扩散剂，有机硅光扩散剂与基体树脂的相容性好、分散性好、比重小、吸水率低、疏水性优异、透光率高、雾高。2)相比于传统聚丙烯酸酯(PMMA)类、聚苯乙烯(PS)类有机光扩散剂，有机硅光扩散剂光扩散效果佳、耐候性佳、抗紫外、不黄变、耐热性优异(在基体材料的加工温度范围内，不变形，球形度保持完整，而其他类型的有机光扩散剂由于耐热温度低则容易受热变形，进而导致光扩散效果不理想)。3)有机硅光扩散剂材料微观上，为透明的球形体，所以提供了优越的光透过性，同时由于极低的折光率1.43(相比于丙烯酸类1.50左右，苯乙烯乙烯类1.55左右)，在赋予光扩散材料高光透过率的同时，赋予材料高的雾度。通过添加一定量的有机硅光扩散剂具有不增加材料的厚度的前提下能提高产品的强度的性能，而且护眼效果好，长期使用不会损害人体健康。纳米纤维晶须是在人工控制条件下以单晶结构形式生长的尺寸细小(直径3um)的高纯度针状纤维材料，晶须的直径细小，原子排列高度有序，内含缺陷较少，其强度接近材料原子间键力的理论值，是一种高性能的曾强材料，与其他纤维状增强材料相比，晶须具有两个明显特征：外形特征与结构特征。从外形上来说晶须的几何尺寸细小，长径比较大。而材料内部出现结构缺陷的几率正比于其尺寸大小，由此不难推断出，晶须是一种内含缺陷较少、强度很高的材料。故用作填充材料时，晶须不但能起到增强作用，而且对基体材料的工艺性能影响较小，使所得制品各向同性、表面质量高。结构上，晶须是高纯度的单晶体，原子排列高度有序，结晶完善，是一种高强度、高模量、耐热、耐磨的高性能新型增强材料。由于其本身属于一种强度很高的材料，如果添加量过大可能会增强材料的脆性、容易损坏，因此加量需要严格控制，一般在5-8份之间，优选6-7份之间，还可以选择5.5份、6.5份以及7.5份等。有机纳米复合材料是由一类相对分子质量很高的分子聚集而成的化合物，由于其已经达到纳米级别，纳米复合材料的耐温性能、阻隔性能、抗吸水性能均非常优秀，较优的添加量为5-8份，更优为6-7份之间，还可以选择5.5份、6.5份等，本专利技术的有机纳米复合材料是通过纤维素与天然橡胶复合而成，性能优越，材料本身环保无污染，充分提高了纳米级高强度光扩散材料本身的保温性能，使其充分体现出了纳米级的优越性，还具有高强度光扩散性。综上，本专利技术的原料最优配比为：以质量份数计，聚碳酸酯70份，纳米纤维晶须5份，有机硅光扩散剂20份，有机纳米复合材料5份。除此之外，原料中还包括加工助剂以提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米级高强度光扩散材料，其特征在于，主要由以下原料制得：以质量份数计，聚碳酸酯70‑90份，纳米纤维晶须5‑8份，有机硅光扩散剂20‑30份，有机纳米复合材料5‑8份。

【技术特征摘要】
1.一种纳米级高强度光扩散材料，其特征在于，主要由以下原料制得：以质量份数计，聚碳酸酯70-90份，纳米纤维晶须5-8份，有机硅光扩散剂20-30份，有机纳米复合材料5-8份；所述聚碳酸酯中的酯基为脂肪族、芳香族或脂肪族-芳香族中的其中一种；所述有机纳米复合材料为纤维素与天然橡胶复合而成。2.根据权利要求1所述的纳米级高强度光扩散材料，其特征在于，聚碳酸酯75-85份，纳米纤维晶须6-7份，有机硅光扩散剂25-28份，有机纳米复合材料6-7份。3.根据权利要求1-2任一项所述的纳米级高强度光扩散材料，其特征在于，所述原料还包括加工助剂，加工助剂主要由以下组分组成：以质量份数计，增塑剂1-2份，润滑剂0.5-0.8份，抗氧剂1-2份。4.权利要求1-3任一项所述的一种纳米级高强度光扩散材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将原料混合均匀后，并在温度为230-325℃的条件下挤出后定型，即可。5.根据权利要求4所述的一种纳米级高强度光扩散材料的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂峰，
申请(专利权)人：桂峰，
类型：发明
国别省市：江西;36