光剂复配工艺对ＰＣ光扩散板性能影响
沈辰（常州星宇车灯股份有限公司，江苏常州，２１３０２２
将聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ）交联微球、聚苯乙烯（ＰＳ）交联微球、微球３种常用的光扩散剂进行复配，以提升聚碳酸酯（ＰＣ）光扩散板光透过率、雾度等光学性能，并且考察其力学性能。研究发现，ＰＭＭＡ／ＰＳ体系、ＰＭＭＡ／有机硅微球体系、ＰＳ／有机硅体微球系的复配质量比分别为３∶１，１∶１，１∶１时，ＰＣ光扩散板光学性能较好；当光扩散剂质量分数为１．５％时，复配光扩散剂对ＰＣ光扩散板力学性能影响较小。
随着民众节能意识的提升，发光二极管（ＬＥＤ）光源在生产生活中的使用率逐渐升高，已广泛运用在汽车、家用照明等领域。但是，由于ＬＥＤ光源独特的发光特性，单一光源发光强度较高，容易对人眼产生失能眩光，在汽车会车时，更容易发生交通事故。所以，需要对ＬＥＤ光源进行匀光处理，光扩散材料可以将ＬＥＤ光源柔化，即在ＬＥＤ光源前追加光扩散材料。聚碳酸酯（ＰＣ）是较为理想的光扩散基料，市面较为常见的光扩散剂有聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ）交联微球、聚苯乙烯（ＰＳ）交联微球、有机硅微球。使用ＰＳ光扩散剂，ＰＣ光扩散板雾度较小，不能起到良好的光扩散效果；单独使用有机硅光扩散剂时，透光率较小，不能达到ＰＣ光扩散板的亮度要求。为了解决此问题，将常见的３种光扩
散剂进行复配，利用协同效应，制备高透光率、高雾度的ＰＣ光扩散板。
１试验部分
１．１试验原料
ＰＣ，１２５０Ｙ，日本帝人株式会社；ＰＭＭＡ交联微球光扩散剂ＭＸ ３００，粒径３．０μｍ，综研化（苏州）有限公司；ＰＳ交联微球光扩散剂ＫＳＲ３ＥＡ，粒径３．０μｍ，综研化学（苏州）有限公司；有机硅微球，ＨＹ－６９０，粒径２．８μｍ，美国ＭＳＥ公司。
１．２试验仪器设备
电热恒温鼓风干燥箱，ＧＺＸ－９０７０Ｂ，上海上迈电子仪器有限公司；高速混合机，ＧＨ２００ＤＹ，辽宁阜新轻工机电厂；双螺杆挤出机，ＳＨＪ－３５，南京广达橡塑机械厂；塑料注射成型机，ＨＹ６００，宁波海鹰塑料机械有限公司；微机控制电子万能材料试验机，ＮＱＴ－１０，深圳凯强利试验仪器有限公司；电子分析天平，ＴＧ３２１３Ａ，上海天平仪器厂；紫外可见光分光光度计，ＵＶ２４５０，日本岛津；积分球（ＩＳＲ－２２００），日本岛津。
３ 试样制备
准确称取ＰＣ及光扩散剂，其中光扩散剂质量分数为１０％。先在电热恒温烘箱中１００℃干燥１２ｈ，之后在高速混合机中高速混合５ｍｉｎ，等待３ｍｉｎ后在双螺杆挤出机中熔融共混。挤出机温度设定为：１区２１５℃，２区２２５℃，３区２３５℃，４区２４５℃，５区２５０℃，６区２５５℃，机头２５０℃，
螺杆转速为８０ｒ／ｍｉｎ。挤出制备光扩散剂母粒。准确称量光扩散剂母粒与ＰＣ基料共４００ｇ（其中，光扩散剂质量分数为１．５％），先在高速混合机中高速混合３ｍｉｎ，然后利用注塑机注塑成ＰＣ光扩散板材料。注塑机温度设置为：５段２２０℃；４段２４０℃；３段２７０℃；２段２８０℃；１段２８５℃；射嘴，２８０℃。螺杆主机转速为３０ｒ／ｍｉｎ。制得的ＰＣ光扩散板材料放置在电热恒温烘箱中４ｈ后待测。
１．４性能测试
根据ＧＢ／Ｔ ２４１０—２００８，测试光透过率（Ｔｔ），光扩散材料的有效光扩散系数（Ｔｄ），计算雾度（Ｔｄ／Ｔｔ）。光扩散系数越大，光源被扩散的效果
越好。根据ＧＢ／Ｔ １０４０．１—２００６，测试拉伸强度、弯曲强度。根据ＧＢ／Ｔ １０４３．１—２００８测试，缺口冲击强度。
２结果与讨论
２．１复配体系对光学性能影响
研究了ＰＭＭＡ、ＰＳ、有机硅微球３种光扩散剂，单一使用及２种复配使用时对ＰＣ光扩散板光学性能的影响，如表１所示。
表１ 光扩散剂对ＰＣ材料光学性能的影响
注：表中比例为质量比，下同。
由表１可知，当ＰＭＭＡ与ＰＳ质量比为１∶３时，光透过率达到较大值为８３％，这是由于加入较多的ＰＳ后与ＰＭＭＡ产生协同，使得整体光扩散剂粒径变大，从而光扩散板的透光率得到提升；当ＰＭＭＡ与ＰＳ质量比例为１∶１时，雾度达到较大值为９６．６％，这是由于加入ＰＭＭＡ与ＰＳ含量基本一致，体系中由于存在２种不同折射率的光扩散剂，使得光线在ＰＣ光扩散板中折射反射的概率增加，使雾度较高；当ＰＭＭＡ与ＰＳ质量比为３∶１时，有效光扩散系数达到最大值为６９．７％，可以达到较好的光扩散效果，这可能是由于少量ＰＳ的加入，不足以影响ＰＣ光扩散板雾度，而ＰＳ的折射率与ＰＣ基材接近，少量加入，对光透过率影响较小。
添加了ＰＭＭＡ／有机硅体系的ＰＣ光扩散板，随着有机硅比例的增加，光透过率下降，雾度增大。究其原因，有机硅光扩散剂是一种“核壳”结构的光扩散剂，加入后，可以增加光线经过ＰＣ光扩散板时反射、折射的几率，使得雾度增加，又因为光线每次反射、折射需要损耗能量，使得光透过率下降。
当ＰＭＭＡ与有机硅质量比为３∶１时，光透过率较大，为８０．９％；当ＰＭＭＡ与有机硅质量比为１∶３时，雾度较大，为９５．５％；当ＰＭＭＡ与有机硅
复配比例为１∶１时，有效光扩散系数较大，为６３．８％，比单一使用有机硅光扩散剂时，性能优异。
ＰＳ及有机硅这２种光扩散剂在单独使用时，添加质量分数为１．５％，均不能满足光学性能的要求。研究发现，ＰＳ在复配体系中可以起到增加光透过率的作用，有机硅可以增加雾度。随着ＰＳ在复配体系中比例增加，ＰＣ光扩散板的光透过率逐渐增大，雾度下降较快。有效光扩散系数在ＰＳ与有机硅质量比为１∶１时较大，为６２．４％，且比ＰＳ与有机硅作为单一光扩散剂使用时大，光扩散效果好。ＰＳ提高光透过率的原因是其折射率与ＰＣ基材接近，光线折射偏转角较小；有机硅提高雾度的原因是由于“核壳”结构的存在，提高了光线反射、折射的几率。
２．２复配体系对力学性能影响
光扩散剂配方对ＰＣ光扩散板材料的拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度，性能影响，如表２所示。
表２ 光扩散剂复配对ＰＣ材料力学性能影响
从表２可以看出，添加复配光扩散剂对ＰＣ光扩散板材料的力学性能与添加单一光扩散剂的相比变化不大，不同配比的复配光扩散剂对ＰＣ光扩散板材料力学性能影响也不大。因为复配光扩散剂的含量及粒径基本一致，所以对ＰＣ光扩散板力学性能产生影响较小。
3结论
ａ）ＰＭＭＡ交联微球，ＰＳ交联微球与有机硅交联微球这３种光扩散剂经复配后，均可以通过协同效应达到ＰＣ光扩散板使用要求。
ｂ）ＰＭＭＡ－ＰＳ复配体系中，当复配质量比为３∶１时，ＰＣ材料的有效光扩散系数达到较大值为６９．７％，雾度高于仅添加ＰＭＭＡ的ＰＣ光扩散板。ＰＭＭＡ与有机硅复配体系中，当复配质量为１∶１时，有效光扩散系数较大，为６３．８％，较使用单一光扩散剂时更加优异。ＰＳ与有机硅复配体系中，复配质量比１∶１时有效光扩散系数为６２．４％，此时光透过率为７４．９％，雾度为８３．３％，满足实际应用要求，且比ＰＳ与有机硅作为单一光扩散剂使用时大，光扩散效果好。
ｃ） 添加复配光扩散剂的ＰＣ光扩散板的力学性能与添加单一光扩散剂的接近。
