CN110204832B - Led用防蓝光聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种LED用防蓝光聚丙烯复合材料及其制备方法，以聚丙烯的重量为100％计，所述复合材料包括如下重量百分比含量的各原料：聚丙烯100％；蓝光吸收剂0.5‑5％；抗氧剂0.1‑1％；助脱挥剂0.1‑1％；分散剂0.1‑0.5％。其制备方法为：将各原料放入高混机中混合2～5min，出料后放入双螺杆机中挤出造粒；双螺杆机的转速为300～800转/分，温度为160～220℃，制得LED用防蓝光聚丙烯复合材料。与现有技术相比，本发明制得的聚丙烯复合材料力学性能优异，透光率高，防蓝光，可广泛适用于LED罩等领域。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体地，涉及一种LED用防蓝光聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
LED照明光源以其节能、环保、耐用等优点，正逐渐取代常规照明光源。而常用的照明用白光LED光源，由蓝光LED激发黄色荧光粉后产生白光，其光谱曲线不平滑，特别是蓝光波段的峰值明显高于自然光或者白炽灯，得到的白光光谱中蓝光波长在380-460nm，靠近紫外区的蓝光长时间接触对人眼具有危害。
中国专利CN201210271504.8公开了一种防眩光阻燃聚碳酸酯材料，由以下重量百分含量85％～95％的聚碳酸酯、2％～12％的阻燃剂、0.1％～1％的阻燃协效剂、0.1％～5％的防眩光剂、0.3％～2％的抗紫外剂、0.05％～3％的蓝光吸收剂、0.2％～3％的抗氧剂以及0.2％～2％的润滑剂组成，不但具有良好防眩光功能，并且具有较高的光线透光率，同时还具有吸收LED照明光谱中蓝光波段的功能。还公开了一种防眩光阻燃聚碳酸酯材料的制备方法，通过先制备阻燃母粒、有机硅微珠防眩光母粒和蓝光吸收母粒，然后再制备防眩光阻燃聚碳酸酯材料，提高了材料的性能。该方法成本高、制造过程较为繁琐。聚丙烯材料具有密度轻，成本低，透光性好的特点。但是，目前用于防蓝光领域的聚丙烯材料未见报道。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种LED用防蓝光聚丙烯复合材料及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供一种LED用防蓝光聚丙烯复合材料，以聚丙烯的重量为100％计，所述复合材料包括如下重量百分比含量的各原料：
优选地，所述聚丙烯为高透明无规共聚聚丙烯；所述聚丙烯的熔融指数为在190℃，2.16kg条件下为0.5-3g/10min。
优选地，所述的蓝光吸收剂为聚酯高分子包覆纳米过渡金属氧化物的微球。
优选地，所述微球的粒径为0.1-5μm，折射率为1.4-1.5。当粒径过小容易团聚，不易分散，而粒径过大，透光率和雾度都会降低。
优选地，所述蓝光吸收剂中，所述聚酯高分子为羧基聚甲基丙烯酸甲酯。
优选地，所述蓝光吸收剂中，所述纳米过渡金属氧化物为纳米氧化锌。
羧基聚甲基丙烯酸甲酯自身有较丰富的活性官能团，比较容易进行纳米微球反应包覆，其本身透明度度好，对产品透光性影响小，控制在一定的粒径范围之内，能提高复合材料的雾度；氧化锌本身为白色固体，纳米氧化锌具有高透明度、高分散性等特点，能提高复合材料的防蓝光效果，而其他纳米金属氧化物理论上有一定的紫外吸收作用，但本身有颜色，透明度差严重影响最终产品的透光性和色相。当采用羧基聚甲基丙烯酸甲酯包覆纳米氧化锌作为蓝光吸收剂时，不仅能够同时提高材料雾度和防蓝光效果，而且相较于单独使用羧基聚甲基丙烯酸甲酯或纳米氧化锌时，雾度和防蓝光效果更好。
优选地，所述纳米氧化锌的粒径为15-30nm。使得材料不仅具有较好的蓝光吸收性能，同时具有比较均匀的光扩散特性，使得光透过更加均匀柔和。
优选地，所述抗氧剂包括DSTP、168、1076、1010一种或几种复配。
优选地，所述助脱挥剂包括水。
优选地，所述分散剂为褐煤酸盐，具体地，包括褐煤酸钙、褐煤酸钠、褐煤酸钾中的至少一种。结构上具有很强的极性中心和很长的非极性碳链，分子极性集团与塑料相容的部分起内润滑作用，使得蓝光吸收剂等助剂更好的分散，使得光学性能更加均匀。而与塑料不相容的长链部分起外润滑和脱模作用，避免加工过程中脱模差影响制件表面性能，同时其具有高透明度特点，几乎不影响光透射率。
本发明提供一种LED用防蓝光聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
按照配比分别称取各原料组分，将各原料放入高速混合机中混合3-5min后出料，得到混合物；将所述混合物置于双螺杆挤出机中，挤出造粒，即得。
优选地，所述双螺杆挤出机的第五区、第八区为真空抽提装置，真空度≤-0.05Mpa；
所述双螺杆挤出机的加工温度为：第一区160±10℃，第二区165±10，第三区170±10，第四区200±10，第五区200±10，第六区220±10，第七区220±10，第八区165±10，第九区180±10，第十区200±10；
所述双螺杆挤出机的螺杆转数为300-800转/分。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、使用高透明无规共聚聚丙烯，具有价格经济，高透光率，提升光照亮度利用率，选择熔指0.5-3g/10min(230℃*2.16kg)，具有较高的硬度和机械强度，熔体稳定，可以用于LED材料常用的挤出、吹塑、注塑等特殊成型工艺。
2、通过羧基聚甲基丙烯酸甲酯包覆纳米氧化锌作为蓝光吸收剂，不仅可以有效吸收对于500nm以上的可见且光透过率＞88％，相比一般的紫外吸收剂通过官能团电子反应，色温更佳稳定。同时具有更加出色的光扩散效果，相比一般的矿物类常规光扩散剂自身透明，本发明的蓝光吸收剂使得产品雾度增加、透光率下降小。
4、通过助脱挥剂和特殊的工艺设计，有利于加工过程中小分子的排除避免对产品透明性影响。
5、本发明制得的产品能同时具备高透光率和雾度，以及光扩散性好、防蓝光性好的优点。
6、成本低廉，可广泛适用于LED扩散罩，面板等领域。相比于传统的改性PC或PMMA件，成本更低廉，加工性更方便。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1-7
实施例1-7提供了一种LED用防蓝光聚丙烯复合材料，分别按表1中的组分及含量进行备料。
其中聚丙烯为高透明无规共聚聚丙烯，其熔指为0.5-3g/10min(190℃*2.16kg)。
蓝光吸收剂为羧基聚甲基丙烯酸甲酯包覆的纳米氧化锌，其粒径为0.1-5μm；其中纳米氧化锌的粒径为15-30nm。
抗氧剂为168：DSTP按1:1复配。
助脱挥剂为水。
分散剂为褐煤酸盐，优选褐煤酸钙。
实施例1-7的LED用防蓝光聚丙烯复合材料的制备方法为：
将各原料放入高速混合机中混合3-5min后出料，得到混合物；将所述混合物置于双螺杆挤出机中。其中，双螺杆第五区、第八区为抽空抽提装置，真空度≤-0.05Mpa，双螺杆挤出机的加工温度第一区160±10℃，第二区165±10，第三区170±10，第四区200±10，第五区200±10，第六区220±10，第七区220±10，第八区165±10，第九区180±10，第十区200±10，螺杆转数300-800转/分。
表1 实施例1-7各组分及其重量百分比含量
对比例1
本提供了一种LED用防蓝光聚丙烯复合材料，其原料组分和制备方法与实施例1基本一致，不同之处仅在于：本对比例中，蓝光吸收剂为纳米氧化锌，无高分子聚酯高分子包覆。
对比例2
本提供了一种LED用防蓝光聚丙烯复合材料，其原料组分和制备方法与实施例1基本一致，不同之处仅在于：本对比例中，蓝光吸收剂为羧基聚甲基丙烯酸甲酯包覆纳米氧化铁。
对比例3
本提供了一种LED用防蓝光聚丙烯复合材料，其原料组分和制备方法与实施例1基本一致，不同之处仅在于：本对比例中，蓝光吸收剂为羧基聚甲基丙烯酸甲酯和纳米氧化锌的混合物。
对比例4
本提供了一种LED用防蓝光聚丙烯复合材料，其原料组分和制备方法与实施例1基本一致，不同之处仅在于：本对比例中，蓝光吸收剂中纳米氧化锌的粒径为40nm。
对比例5
本提供了一种LED用防蓝光聚丙烯复合材料，其原料组分和制备方法与实施例1基本一致，不同之处仅在于：本对比例中，分散剂为硅酮。
对比例6
本提供了一种LED用防蓝光聚丙烯复合材料，其原料组分和制备方法与实施例1基本一致，不同之处仅在于：本对比例中，蓝光吸收剂为未包覆纳米氧化锌的羧基聚甲基丙烯酸甲酯，粒径0.1-5μm。
性能测试
对各实施例及各对比例中制得的聚丙烯复合材料进行光学性能测试，先将符合材料注塑成1.5mm厚度抛光板，蓝光吸收率用分光光度计参照GB/T 2680测试。
表2 实施例1-7和对比例1-6的光学性能
由表2可知，实施例1-7制得的LED用防蓝光聚丙烯复合材料具有优异的光扩散性和蓝光吸收性，可广泛应用于LED灯罩等。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (7)
1.一种LED用防蓝光聚丙烯复合材料，其特征在于，以聚丙烯的重量为100%计，所述复合材料包括如下重量百分比含量的各原料：
聚丙烯 100%；
蓝光吸收剂 0.5-5%；
抗氧剂 0.1-1%；
助脱挥剂 0.1-1%；
分散剂0.1-0.5%；
所述蓝光吸收剂为羧基聚甲基丙烯酸甲酯包覆纳米过渡金属氧化物的微球；所述微球的粒径为0.1-5μm，折射率为1.4-1.5；
所述蓝光吸收剂中，所述纳米过渡金属氧化物为纳米氧化锌；所述纳米氧化锌的粒径为15-30nm。
2.根据权利要求1所述的LED用防蓝光聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯为高透明无规共聚聚丙烯；所述聚丙烯的熔融指数为在190℃，2.16kg条件下为0.5-3g/10min。
3.根据权利要求1所述的LED用防蓝光聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂包括DSTP、168、1076、1010一种或几种复配。
4.根据权利要求1所述的LED用防蓝光聚丙烯复合材料，其特征在于，所述助脱挥剂包括水。
5.根据权利要求1所述的LED用防蓝光聚丙烯复合材料，其特征在于，所述分散剂为褐煤酸盐，具体地，包括褐煤酸钙、褐煤酸钠、褐煤酸钾中的至少一种。
6.一种根据权利要求1～5中任一项所述的LED用防蓝光聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照配比分别称取各原料组分，将各原料放入高速混合机中混合3-5min后出料，得到混合物；将所述混合物置于双螺杆挤出机中，挤出造粒即得。
7.根据权利要求6中所述的LED用防蓝光聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的第五区、第八区为抽真空抽提装置，真空度≤-0.05Mpa；
所述双螺杆挤出机的加工温度为：第一区160±10℃，第二区165±10，第三区170±10，第四区200±10，第五区200±10，第六区220±10，第七区220±10，第八区165±10，第九区180±10，第十区200±10；
所述双螺杆挤出机的螺杆转数为300-800转/分。
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