用于led燈罩的包含改性納米粒子的聚碳酸酯的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于LED燈罩的包含改性納米粒子的聚碳酸酯的制備方法，屬于LED技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] LED是綠色環(huán)保光源，但其發(fā)出的光刺眼，需要通過特殊材料燈罩來解決，各種傳 統(tǒng)解決方案中以采用光擴散PC為燈罩最佳，可達到高透光率、高擴散、光線均勻的特點。
[0003] LED發(fā)出的光是方向性較強的射光，是點光源，造成的缺點是光線刺眼，人眼難以 接受，且照射面積小。如果作為照明使用時必須將光線散射開來才能達到照明的效果。傳統(tǒng) 的解決方案包括三種：1、在原有燈罩基礎(chǔ)上添加色粉，如硫酸鋇等，加入這些顆?？墒构膺M 行多次光折射達到光擴散的作用，該方法光擴散效果不明顯，且嚴(yán)重影響透光率；2、增加磨 沙效果，但會嚴(yán)重降低燈罩的光線透過率；3、增加棱鏡，但光擴散效果有限，仍能看到刺眼 的LED燈珠，且降低光線透過率。當(dāng)前市場上出現(xiàn)了一種理想的解決方法，就是光擴散PC。 光擴散PC可達到高透光率、高擴散、光線均勻的特點。光擴散PC是通過在PC樹脂中添加 光擴散劑，光擴散劑呈球形，均勻分散在PC樹脂中，形成海島結(jié)構(gòu)，由於PC樹脂和光擴散劑 的折光指數(shù)不同，光線在光擴散劑表面類似鏡面反射，經(jīng)過多次反射，達到光擴散效果。光 擴散劑的添加量、粒徑大小和分布、折光指數(shù)決定了材料的光學(xué)性能。
[0004] 評定光散射材料的兩項主要指標(biāo)是透光率和霧度。要實現(xiàn)柔和的勻光效果，一般 要求光散射材料具有80%以上的透光率和90%以上的霧度。為了應(yīng)對LED照明產(chǎn)業(yè)的高 速發(fā)展，外殼材料的生產(chǎn)必須要實現(xiàn)連續(xù)化和高產(chǎn)率。因此大多數(shù)新型光散射材料是采用 透明的聚合物基體材料和散射體粒子共混的方法制備。包括無機微粒，如玻璃微珠、310 2等 物質(zhì)；以及有機聚合物微粒，如聚甲摹丙烯酸縮水甘油酯、聚苯乙烯（PS)、硅樹脂等。常用 的光散射材料基體主要采用透明聚合物，如聚碳酸酯（PC)，PS、透明聚烯烴材料、聚對苯二 甲酸乙二酯（PET)、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)等。
[0005]CN102134383A公開了一種LED照明用光散射型聚碳酸酯組合物及其應(yīng)用。它包 括聚碳酸酯和光散射劑，所述光散射劑為核殼型光散射劑粉體，核殼型光散射劑粉體是以 玻璃微珠、二氧化硅、聚硅氧烷微球或聚苯乙烯為核，以丙烯酸酯類聚合物或甲基丙烯酸酯 類聚合物為殼。CN103013087A公開了一種LED專用阻燃光擴散級聚碳酸酯組合物，包括聚 碳酸酯、光擴散劑和阻燃劑，該組合物還包括有熱穩(wěn)定劑和光穩(wěn)定劑，按聚碳酸酯的重量為 100份計，光擴散劑的含量為〇. 05?10重量份，熱穩(wěn)定劑的含量為0. 1?3重量份，光穩(wěn)定 劑為0. 1?3重量份，阻燃劑為5?30重量份，使得制備的聚碳酸酯組合物在達到高效阻 燃劑的同時，材料的霧度和透光率達到一個良好的平衡。但是這些材料中大多是采用直接 將散射顆粒與聚碳酸酯材料進行共混，制備得到的燈罩采用的物理性能和透光性都不佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：用于LED燈罩的聚碳酸酯材料的物理性能和透光 性不好的問題，對其進行了制備方法的改進，主要是通過對聚合材料中所用的透光有機硅 樹脂顆粒以及納米顆粒的制備過程進行改進，進而提高聚合物材料整體的強度、透光性的 效果。
[0007] 技術(shù)方案：
[0008] 用于LED燈罩的包含改性納米粒子的聚碳酸酯的制備方法，包括如下步驟：
[0009] 第1步、按重量份計，取甲基三乙氧基硅烷60?80份，加入至700?900份水中， 在水解催化劑的作用下進行水解；水解完成后，升溫進行聚合反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后進行減壓蒸 餾，得到有機硅樹脂；
[0010] 第2步、將二元酸10?20份、二元醇10?20份混合，升溫，在氬氣的保護下進行 縮合反應(yīng)，得到聚酯樹脂；
[0011] 第3步、將有機硅樹脂、聚酯樹脂、鈦酸酯催化劑0. 4?0. 7份、乙酸乙酯15?20 份混合均勻，在氬氣的保護下，加熱進行脫水縮合反應(yīng)，得到改性有機硅樹脂；
[0012] 第4步、將改性有機硅樹脂升溫至80?90°C，加入硅酸乙酯5?10份，進行反應(yīng)， 結(jié)束后降溫，得到包含改性納米粒子的有機硅樹脂；
[0013] 第5步、將包含改性納米粒子的有機硅樹脂、聚碳酸酯300?400份、結(jié)晶性聚酯 樹脂10?12份、納米氧化鈦顆粒5?10份、抗氧化劑3?5份混合均勻，投入密煉機中進 行密煉，得到聚碳酸酯材料。
[0014] 所述的第1步中，水解催化劑是甲酸，用量為0. 1?0. 4份。
[0015] 所述的第1步中，水解反應(yīng)的時間是1?5小時，水解溫度0?5 °C。
[0016] 所述的第2步中，終止反應(yīng)的條件下反應(yīng)體系的酸值達到4?8K0Hmg/g。
[0017] 所述的第2步中，二元酸選自間苯二甲酸或者己二酸；所述的二元醇選自新戊二 醇或者季戊四醇。
[0018] 所述的第2步中，縮合反應(yīng)的溫度是180?220°C。
[0019] 所述的第3步中，反應(yīng)溫度110?120°C，反應(yīng)時間1?3小時。
[0020] 所述的第4步中，反應(yīng)溫度80?90°C，反應(yīng)時間1?2小時。
[0021] 所述的第5步中，密煉機的參數(shù)為一區(qū)溫度255?265°C，二區(qū)溫度260?270°C， 轉(zhuǎn)速30?60rpm，停留時間2?5min。
[0022] 所述的第5步中，結(jié)晶性聚酯樹脂選自聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸-1， 4_ 丁二醇酯、聚2,6_萘二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸環(huán)己烷二甲醇酯、聚聯(lián)苯_4,4'_二 羧酸-1，4_丁二醇酯、聚氧基苯甲酸乙酯、聚對苯二甲酸-1，3-丙二醇酯、聚對苯二甲酸-1， 6-己二醇酯中的一種或幾種的混合。
[0023] 有益效果
[0024] 本發(fā)明通過將將有機硅樹脂、聚酯樹脂與氧化硅顆粒直接進行交聯(lián)聚合，使顆粒 與聚合物之間能夠形成較好的網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)果，使用于LED燈罩的聚碳酸酯材料的物理性能 和透光性得到了明顯的提高。
【具體實施方式】
[0025] 下面通過【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理 解，下列實施例僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限定本發(fā)明的范圍。實施例中未注明具體技 術(shù)或條件者，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻所描述的技術(shù)或條件或者按照產(chǎn)品說明書進行。所用試 劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市購獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
[0026] 以范圍形式表達的值應(yīng)當(dāng)以靈活的方式理解為不僅包括明確列舉出的作為范圍 限值的數(shù)值，而且還包括涵蓋在該范圍內(nèi)的所有單個數(shù)值或子區(qū)間，猶如每個數(shù)值和子區(qū) 間被明確列舉出。例如，"大約〇. 1 %至約5%"的濃度范圍應(yīng)當(dāng)理解為不僅包括明確列舉 出的約〇. 1%至約5%的濃度，還包括有所指范圍內(nèi)的單個濃度（如，1%、2%、3%和4% ) 和子區(qū)間（例如，〇? 1%至 〇.5%、1%至 2.2%、3.3%至 4.4% )。
[0027] 常規(guī)的用于LED燈罩的聚碳酸酯樹脂中，是將氧化硅顆粒、聚酯樹脂、有機硅樹脂 分別作為組分再與聚碳酸酯進行共混的，這種方式制備得到的聚碳酸酯的物理和光學(xué)性能 并不優(yōu)異。而本發(fā)明，首先通過將甲基三乙氧基硅烷進行水解，制備得到有機硅樹脂，再通 過制備得到聚酯樹脂，然后由有機硅樹脂與聚酯樹脂進行交聯(lián)之后，得到改性的有機硅樹 脂；然后在硅酸乙酯的分解下，將氧化硅顆粒整合于改性的有機硅樹脂的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，進而 提高了該樹脂的交聯(lián)性，可以提高聚碳酸酯的物理和光學(xué)性能。
[0028] 另外，引入結(jié)晶性樹脂的目的是可以進一步地提高聚碳酸酯樹脂的物理和光學(xué)特 性，結(jié)晶性聚酯樹脂選自聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸-1，4_ 丁二醇酯、聚2,6_萘 二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸環(huán)己烷二甲醇酯、聚聯(lián)苯_4,4'_二羧酸-1，4_ 丁二醇酯、聚 氧基苯甲酸乙酯、聚對苯二甲酸-1，3-丙二醇酯、聚對苯二甲酸-1，6_己二醇酯中的一種或 幾種的混合。
[0029] 實施例1
[0030] 第1步、取甲基三乙氧基硅烷60g，加入至700g水中，在水解催化劑甲酸0.Ig的作 用下進行水解，水解反應(yīng)的時間是1小時，水解溫度1°C;水解完成后,升溫進行聚合反應(yīng)， 反應(yīng)結(jié)束后進行減壓蒸餾，得到有機硅樹脂；
[0031] 第2步、將間苯二甲酸10g、新戊二醇IOg混合，升溫，在氬氣的保護下進行縮合反 應(yīng)，縮合反應(yīng)的溫度是180°C，終止反應(yīng)的條件下反應(yīng)體系的酸值達到4K0Hmg/g，得到聚酯 樹脂；
[0032] 第3步、將有機硅樹脂、聚酯樹脂、鈦酸酯催化劑0. 4g、乙酸乙酯15g混合均勻，在 氬氣的保護下，加熱進行脫水縮合反應(yīng)，反應(yīng)溫度ll〇°C，反應(yīng)時間1小時，得到改性有機硅 樹脂；
[0033] 第4步、將改性有機硅樹脂升溫至80°C，加入硅酸乙酯5g，進行反應(yīng)，反應(yīng)溫度 80°C，反應(yīng)時間1小時，結(jié)束后降溫，得到包含改性納米粒子的有機硅樹脂；
[0034] 第5步、將包含改性納米粒子的有機硅樹脂、聚碳酸酯300g、聚對苯二甲酸乙二醇 酯10g、納米氧化鈦顆粒5g、抗氧化劑3g混合均勻，投入密煉機中進行密煉，密煉機的參數(shù) 為一區(qū)溫度255°C，二區(qū)溫度260°C，轉(zhuǎn)速30rpm，停留時間2min，得到聚碳酸酯材料。
[0035] 實施例2
[0036] 第1步、取甲基三乙氧基硅烷80g，加入至900g水中，在水解催化劑甲酸0. 4g的作 用下進行水解，水解反應(yīng)的時間是5小時,水解溫度5°C;水解完成后,升溫進行聚合反應(yīng)， 反應(yīng)結(jié)束后進行減壓蒸餾，得到有機硅樹脂；
[0037] 第2步、將間苯二甲酸20g、新戊二醇20g混合，升溫，在氬氣的保護下進行縮合反 應(yīng)，縮合反應(yīng)的溫度是220°C，終止反應(yīng)的條件下反應(yīng)體系的酸值達到8K0Hmg/g，得到聚酯 樹脂；
[0038] 第3步、將有機硅樹脂、聚酯樹脂、鈦酸酯催化劑0. 7g、乙酸乙酯20g混合均勻，在 氬氣的保護下，加熱進行脫水縮合反應(yīng)，反應(yīng)溫度120°C，反應(yīng)時間3小時，得到改性有機硅 樹脂；
[0039] 第4步、將改性有機硅樹脂升溫至90°C，加入硅酸乙酯10g，進行反應(yīng)，反應(yīng)溫度 90°C，反應(yīng)時間2小時，結(jié)束后降溫，得到包含改性納米粒子的有機硅樹脂；
[0040] 第5步、將包含改性納米粒子的有機硅樹脂、聚碳酸酯400g、聚對苯二甲酸乙二