有機硅彈性體粉末在光擴散材料中的應用

文章來源:恒光電器

發布時間:2014-03-17

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 因LED的發光強度比較高且相對集中，所以在實際應用中很容易造成刺眼炫目和照明效果不夠均勻的問題。在這種情況下，光擴散材料得到了廣泛的應用。

光擴散材料是指能使光透過又能有效散射光的材料， led商業照明，工程照明，它能將點、線光源轉化為線、面光源，一般是將與透明基材折光系數不同的光擴散顆粒加入到透明基材中制備得到。它可用于液晶顯示器的背光模組中，也可以用在指示牌，櫥窗等面光源中。

道康寧E-Powder產品系列是交聯的有機硅彈性體白色粉末，平均粒徑約2um，耐熱性能穩定，裝修照明，可在有高溫加工要求的基材如聚碳酸酯里使用，而且有帶不同官能團的牌號如甲基丙烯酰氧基(牌號30-424)，質量，環氧基(牌號EP-2601)等可供選擇。

本文將介紹E-Powder產品在聚碳酸酯中作為光擴散劑的應用，并與其他商用的光擴散劑產品進行了研究比較。

實驗部分

1．光擴散材料的配方

因光擴散劑的添加量很小，車間照明，行業資訊，為了更好的在聚碳酸酯基材中分散，首先做成了光擴散劑濃度為5%的母粒，然后再用聚碳酸酯稀釋做成光擴散材料。

表2中是以光擴散劑在聚碳酸酯中的最終濃度0.05%為例，此最終濃度可隨母粒稀釋的添加量變化而相應調整。

2．實驗過程

將聚碳酸酯在110℃下干燥3小時，在雙螺桿擠出機上做出以聚碳酸酯為載體的5%濃度的光擴散劑母粒。然后分別按不同的母粒添加比例在雙螺桿擠出機上用聚碳酸酯稀釋造粒，最終得到不同光擴散劑濃度的光擴散材料。用注塑機制成測試樣件，進行測試。

3．測試項目及方法

結果與討論

1．光學性能：樣件厚度1.5mm

一般來說，透光率和霧度是經常用來表征光學性能的技術指標。透光率是以透過材料的光通量與入射的光通量之比的百分數表示；霧度又稱為濁度，為材料不清晰的程度，照明方案，企業資訊，比如云霧狀或混濁的外觀，以散射光通量與透過材料的光通量之比的百分率表示。而在光擴散的應用中，霧度很難準確的表征光擴散的實際效果。因此光擴散角被用來描述此光學性能。

光擴散角(也稱為FWHM-full width half maximum，半高全寬值)即光擴散中最大光強的一半所對應的角度，一般情況下不超過60°。如表5所示，光擴散劑3霧度在90%時，其光擴散角只為0°；相應地，30-424霧度同為90%時，大功率led照明，其光擴散角為60°。

而對照圖1可以看出，透過30-424制成的光擴散樣板，光線變的均勻柔和，看不到燈源，光擴散的效果比較好；而透過光擴散劑3制成的光擴散樣板，光線比較集中刺眼，且可以看到燈源。

可以看出，光擴散角的大小和實際的光擴散效果相對應，比霧度的值更貼近光擴散的實際應用。光擴散劑2的眩光效果介于30-424和光擴散劑3之間，和它們光擴散角的值也相對應。

如表5所示，店鋪照明，在添加量0.5%的情況下，30-424的光擴散角遠大于光擴散劑1，甚至大于添加量為0.8%的光擴散劑2，所以30-424有非常好的光擴散效果。而EP-606和EP-2601的透光率和光擴散角之間比較均衡。

在此實驗中，光擴散劑3在添加量0.8%時的光擴散角是0°，戶外照明，這是因為丙烯酸類光擴散劑的添加量一般要2%以上才能有良好的光擴散效果。

2．力學性能和阻燃性能：

由表6可以看出，30-424相較于其他的光擴散劑而言，對聚碳酸酯的沖擊強度影響最小， LED置換工程，這是因為有機硅彈性體粉末具有交聯的結構，電工照明， led室內照明，比較軟，可以幫助聚碳酸酯釋放內應力。而上述幾種光擴散劑對聚碳酸酯的拉伸強度，拉伸模量都沒有明顯的影響。至于阻燃性能，在加入上述幾種光擴散劑后，和純的聚碳酸酯保持一樣，都是UL 94 1.6mm V2的級別。

3．流動性能:

為了模擬在塑料實際擠出加工過程中不同光擴散劑對熔體流動性以及穩定性的影響，MFI實驗過程中的加熱時間被延長(如圖2所示)。從圖2可以看到，在300度的溫度下，LED射燈，隨著加熱時間的延長，加入光擴散劑的熔融指數比加入光擴散劑1的熔融指數變化幅度更小，相對而言，熔體的流動性更穩定。此特性在塑料燈管及板材等擠出成型中會有幫助，因為對于擠出成型，熔體的穩定性直接會影響產品的質量及生產效率。

從實驗對比可以看出，E-powder系列的光擴散劑可以提供非常好光擴散效果。通過選擇E-powder系列不同的牌號，可以實現透光率和光擴散效果的良好平衡。在相同添加量的條件下，30-424的光擴散效果尤為突出，這意味著和其他商用光擴散劑相比，30-424可以添加的更少來實現相同的光擴散效果，從而降低成本。