发布日期:2014-10-10 浏览次数:1276
近年来,全球LED产业发展迅猛,各国对LED产业的发展表现出极大的热情。市场的需求和政策的支持都预示着LED照明灯具的市场前景十分广阔,作为LED照明灯具外壳材料的光扩散材料也随之迎来巨大的市场需求。目前,大多数新型光扩散材料采用透明的聚合物基体材料和扩散体粒子共混的方法生产。光扩散剂多采用无机粒子,包括玻璃微珠,SiO2,TiO2,CaCO3,MgSiO3,BaSO4及硫化物ZnS,BaS等。这些无机粒子通常是坚硬、不规则的,加工时容易磨损加工设备,分散相的颗粒大小很难达到均匀,使聚合物基体的力学性能有所下降,这些粒子对热、氧和紫外光敏感,如果分散粒子过大还会导致材料的表面不平,而且,无机粒子的加入会严重影响透光率,严重限制了无机粒子在光扩散材料中的应用。近年来,有机聚合物粒子作为光扩散剂的应用也较多,主要有聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、硅树脂、丙烯酸类树脂、甲基丙烯酸甲酯–苯乙烯交联共聚微球等。
在光扩散材料中,光扩散剂的选择、用量及粒径对光扩散材料光学性能的影响最为关键,笔者选取力学性能优良、加工性能优异的聚碳酸酯(PC)作为基体材料,研究不同种类、用量和粒径的有机光扩散剂对光扩散材料的力学和光学性能的影响,为实际生产和应用提供参考。随着光扩散剂质量分数的增加,材料的拉伸强度呈波动式下降趋势,但变化幅度很小;材料的缺口冲击强度呈下降趋势,其变化幅度也很小。一般来说,纯PC的拉伸强度为63 MPa,加入光扩散剂后,拉伸强度在60.5~62.5 MPa间波动,变化幅度不大,说明光扩散剂对材料的拉伸强度强弱。
光散射现象产生的原因是媒质均匀性遭到破坏的结果,即尺寸在波长数量级的临近介质单元之间在光学性质上(如折射率)有较大差异,在入射光的作用下,它们作为次波源将辐射振幅大小不同的次波,彼此的相位也有差别。而次波相干迭加的结果,除了部分光波仍沿着几何光学规定的方向传播外,在其它方向上不能抵消,从而造成散射。因此,当入射光照射在两种折射率不同的物质的分界面时必然会发生散射。
评定光扩散材料的两项主要指标是透光率和雾度。透光率是指透过试样的光通量和射到试样上的光通量之比,是表征透明高分子材料透明程度的一个重要性能指标。高分子材料的透光率越高,其透明性越好;雾度又称浊度,是透过试样而偏离入射光方向的散射光通量与透射光通量之比,用来衡量一种透明或半透明材料不清晰或浑浊的程度,是材料内部或表面上的不连续性或不规则性所造成的。通常用雾度的大小来表征光散射材料的光散射强弱。
光扩散剂用量对材料的透光率和雾度的影响较大。对于丙烯酸类光扩散剂,为使材料达到一定的雾度,需增加其用量,但其具有更高的透光率;加入少量有机硅类光扩散剂就能使材料达到较高雾度,同时透光率没有明显下降。当有机硅类光扩散剂C的质量分数为0.3%时,材料的有效光扩散系数可达到76.7%,透光率为80.8%,雾度为94.9%,具有很好的实际应用价值。光扩散剂的粒径在一定范围内对材料的雾度有影响,光扩散剂粒径大的材料,其雾度较高。
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