耐应力开裂LED包铝灯杯用光扩散PC材料及其制备方法

摘要

本发明公开了耐应力开裂LED包铝灯杯用光扩散PC材料及其制备方法。其由如下重量百分比的组分制备得到，90.1％～95.1％PC；3～8％增韧剂；1.2％光扩散剂；0.3％抗氧剂；0.4％分散剂。本发明制备得到的光扩散PC材料在提高产品韧性及耐应力开裂性能的同时，保持了产品的透光率，还提高了PC分子链的柔顺性以及产品的成型加工性能。所得到的产品具有较好的熔融指数、透光率、光束角、冰醋酸浸泡5s后只有微量裂纹或者没有裂纹。

说明书

技术领域

本发明涉及本发明涉及高分子材料改性技术领域，具体涉及到一种光扩散聚碳酸酯(简 称PC、下同)材料及其制备方法，尤其涉及耐应力开裂LED包铝灯杯用光扩散PC材料及 其制备方法。

背景技术

LED灯作为新一代节能照明材料，具有光源效能高达90流明/瓦、且有效光照效率达 90％，能耗为被淘汰的白炽灯的1/10、较普遍使用的节能灯的1/4，使用寿命长达数万小时， 易于贮存和运输不怕振动，安全安全环保无汞等优点。

LED灯是冷光源，但是其有一定的发热量，而发热促使温度上升对LED灯的亮度及寿 命有较大的影响，所以散热成为LED灯的硬伤。传统的全铝灯杯，散热好，但质量大，价 格昂贵。换成导热塑料后，虽然质量有所减轻，但是散热较差，价格却更加昂贵，且韧性 差，再加上，现如今市面上的导热塑料的质量，良莠不齐，存在极大的质量风险。所以塑 包铝灯杯应运而生，一方面减轻质量，一方面也降低成本。但是塑包铝灯杯也存在一些缺 陷，比如普通的光扩散PC包铝灯杯，虽然比其它塑料的包铝灯杯具有更好的韧性和透光 性能，但是它容易产生应力，且由于塑料与金属的收缩率不同，灯杯容易开裂，本发明就 为了解决这个问题而发明的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高了产品韧性及耐应力开裂性能，保持产品的透光率， 还提高了PC分子链的柔顺性以及产品的成型加工性能的光扩散PC材料。

为实现上述目的，本发明提供一种耐应力开裂LED包铝灯杯用光扩散PC材料，其特 征在于，由如下重量百分比的组分制备得到，

优选的，由如下重量百分比的组分制备得到，

PC为双酚A型聚碳酸酯纯树脂，相对密度为1.20，熔体流动指数为3～30g/10min， 300℃/1.2Kg，之间的一种或一种以上；优选双酚A型聚碳酸酯纯树脂，相对密度为1.20， 熔体流动指数为5～22g/10min，300℃/1.2Kg，之间的一种或多种；最优选双酚A型聚碳 酸酯纯树脂，相对密度为1.20，熔体流动指数为8～15g/10min，300℃/1.2Kg，之间的一种 或多种。

所述增韧剂为丙烯酸酯-有机硅氧烷共聚物、碳酸酯-有机硅氧烷共聚物、有机硅液体 增韧剂中的一种或一种以上。

所述的光扩散剂为1～3μm、1～6μm、2～7μm、3～9μm、3～11μm、4～13μm、5～15μm甲 基丙烯酸甲酯类、苯乙烯类、聚硅氧烷类、丙烯酸酯类粉体中的一种或一种以上；优选 2～8μm、3～10μm聚硅氧烷类、丙烯酸酯类粉体中的一种或多种。

所述的抗氧剂为四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基 -4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2，4-二叔丁基苯 基)季戊四醇二亚磷酸酯、β-十二烷基硫代丙酸季戊四醇酯、硫代乙二撑双(3-3、5-二叔 丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、3、3’-硫代二丙酸双十四醇酯、2、2-硫代-双(4-甲基-6-叔丁基 苯酚)、4、4’-硫代双(6-叔丁基-2-甲酚)、4、4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲酚)中的一种或一种 以上。

所述的分散剂为芥酸酰胺、油酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、乙撑双油酸酰胺、乙撑双月 桂酰胺、硬脂酸、硬脂酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙、聚酰胺蜡、聚硅氧烷、季戊四醇四 硬脂酸酯、季戊四醇单硬脂酸酯、季戊四醇双油酸酯、白矿油、环烷油、棕榈油中的一种 或一种以上；优选硬脂酸酰胺、硬酯酸、油酸酰胺、硬脂酸锌、季戊四醇四硬脂酸酯、季 戊四醇单硬脂酸酯、白矿油中的一种或一种以上；更优选硬脂酸、硬脂酸锌、季戊四醇四 硬脂酸酯、白矿油中一种或一种以上。

所述耐应力开裂LED包铝灯杯用光扩散PC的制备方法包括如下步骤：

(1)将PC置于115～130℃条件下鼓风干燥2～4小时；

(2)按重量百分比称取干燥好的PC和增韧剂、光扩散剂、抗氧剂、分散剂；

(3)将称取好的物料加入高速搅拌机里于750～900转/分钟条件下均匀混合5～10分钟 放出待用；

(4)使用长径比为40∶1的双螺杆挤出机，设定温度为250～280℃的双螺杆挤出机挤 出造粒，双螺杆挤出机螺杆转速设定为400～500转/分钟。

本发明的增韧剂是一种在PC链上接枝的增韧剂，在熔融过程中，可以与基材PC非常 好的融合在一起，基本上不产生相界面，从而保持了PC材料的透光率；同时因为接枝的 硅氧烷有助于PC分子链变的柔顺，消除了PC材料天生的内应力，所以使得PC材料在于 包覆金属铝件时候，不容易因为内应力及金属与塑料膨胀系数不同而产生开裂。

本发明要在保持PC透光率的基础上，尽可能的增加PC韧性，以达到包铝件不产生或 者少量产生裂纹的效果。本发明的技术方案中选择的这些范围值，是申请人经过大量实验 后得出的，当增韧剂含量偏少时，产品就容易产生开裂，当添加量过多时，产品的透光率 就没有办法满足灯具的要求。

本发明具有如下优点：

增韧剂采用碳酸酯-有机硅氧烷共聚物，在提高产品韧性及耐应力开裂性能的同时，保 持了产品的透光率，还提高了PC分子链的柔顺性以及产品的成型加工性能。

本发明所得到的产品具有较好的熔融指数、透光率、光束角、冰醋酸浸泡5s后仅有微 量裂纹或者没有裂纹。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例旨在用于解释本发明，而不能理解 为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技 术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市 购获得的常规产品。

以下实施例及对比例中所用PC-1、PC-2、PC-3分别为出光兴产公司的IR2500、IR2200、 IR1900；

以下实施例及对比例中所用增韧剂-1、增韧剂-2、增韧剂-3分别为金大全公司A-863、 三菱化成公司METABLEN S-2001、金大全公司A-612；

以下实施例及对比例中所用光扩散剂为日本信越公司7056A；

以下实施例及对比例中所用抗氧剂为抗氧剂复配，二者质量比为四[β-(3’，5’-二 叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯∶双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯抗氧 剂＝1.0∶1.0～1∶4之间；

以下实施例及对比例中所用分散剂为季戊四醇四硬脂酸酯与矿白油的复配物，二者质 量比为季戊四醇四硬脂酸酯∶矿白油＝1.0∶1.0～3∶1之间；

实施例1：光扩散PC材料的制备

表1 各实施例组分重量百分比配比表

材料名称 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 PC-1 95.1％ / / 93.1％ 90.1％ PC-2 / 93.1％ / / / PC-3 / / 90.1％ / / 增韧剂-1 3.0％ 5.0％ 8.0％ 5.0％ 8.0％ 光扩散剂 1.2％ 1.2％ 1.2％ 1.2％ 1.2％ 抗氧剂 0.3％ 0.3％ 0.3％ 0.3％ 0.3％ 分散剂 0.4％ 0.4％ 0.4％ 0.4％ 0.4％

制备方法：

(1)将PC置于115～130℃条件下鼓风干燥2～4小时。

(2)按重量百分比称取干燥好的PC和增韧剂、光扩散剂、抗氧剂、分散剂等助剂。

(3)将称取好的物料加入高速搅拌机里于750～900转/分钟条件下均匀混合5～10分钟 放出待用。

(4)使用长径比为40∶1的双螺杆挤出机，设定温度为250～280℃的双螺杆挤出机挤 出造粒，双螺杆挤出机螺杆转速设定为400转/分钟。

产品性能测试结果见表2，其中熔融指数的测试参照国际标准即ISO 1133，光学性能 测试采用企业标准即半球形的球泡测试，测试设备为杭州伏达GON-180灯具光电综合测试 仪，耐应力开裂测试采用企业标准即把包铝灯杯浸泡在冰乙酸中，时间为5s。

实施例2：光扩散PC材料的制备

原料：见表1；

制备方法：同实施例1。

产品性能测试结果见表2，其中熔融指数的测试参照国际标准即ISO 1133，光学性能 测试采用企业标准即半球形的球泡测试，测试设备为杭州伏达GON-180灯具光电综合测试 仪，耐应力开裂测试采用企业标准即把包铝灯杯浸泡在冰乙酸中，时间为5s。

实施例3：光扩散PC材料的制备

原料：见表1；

制备方法：同实施例1。

产品性能测试结果见表3，其中熔融指数的测试参照国际标准即ISO 1133，光学性能 测试采用企业标准即半球形的球泡测试，测试设备为杭州伏达GON-180灯具光电综合测试 仪，耐应力开裂测试采用企业标准即把包铝灯杯浸泡在冰乙酸中，时间为5s。

实施例4：光扩散PC材料的制备

原料：见表1；

制备方法：同实施例1。

产品性能测试结果见表2，其中熔融指数的测试参照国际标准即ISO 1133，光学性能 测试采用企业标准即半球形的球泡测试，测试设备为杭州伏达GON-180灯具光电综合测试 仪，耐应力开裂测试采用企业标准即把包铝灯杯浸泡在冰乙酸中，时间为5s。

实施例5：光扩散PC材料的制备

原料：见表1；

制备方法：同实施例1。

产品性能测试结果见表2，其中熔融指数的测试参照国际标准即ISO 1133，光学性能 测试采用企业标准即半球形的球泡测试，测试设备为杭州伏达GON-180灯具光电综合测试 仪，耐应力开裂测试采用企业标准即把包铝灯杯浸泡在冰乙酸中，时间为5s。

表2 各实施例性能测试结果表

测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 熔融指数(ISO 1133) 7 11 17 6 6 透光率％(企业标准) 88 88 87 88 87 光束角°(企业标准) 260 260 260 260 260 冰醋酸浸泡5s(企业标准) 微量裂纹 微量裂纹 微量裂纹 没有裂纹 没有裂纹

对比例1

原料：见表3；

制备方法：同实施例1。

表3 各对比例组分重量百分比配比表

产品性能测试结果见表4，其中熔融指数的测试参照国际标准即ISO 1133，光学性能 测试采用企业标准即半球形的球泡测试，测试设备为杭州伏达GON-180灯具光电综合测试 仪，耐应力开裂测试采用企业标准即把包铝灯杯浸泡在冰乙酸中，时间为5s。

对比例2

原料：见表2；

制备方法：同实施例1。

产品性能测试结果见表4，其中熔融指数的测试参照国际标准即ISO 1133，光学性能 测试采用企业标准即半球形的球泡测试，测试设备为杭州伏达GON-180灯具光电综合测试 仪，耐应力开裂测试采用企业标准即把包铝灯杯浸泡在冰乙酸中，时间为5s。

对比例3

原料：见表2；

制备方法：同实施例1。

产品性能测试结果见表4，其中熔融指数的测试参照国际标准即ISO 1133，光学性能 测试采用企业标准即半球形的球泡测试，测试设备为杭州伏达GON-180灯具光电综合测试 仪，耐应力开裂测试采用企业标准即把包铝灯杯浸泡在冰乙酸中，时间为5s。

对比例4

原料：见表2；

制备方法：同实施例1。

产品性能测试结果见表4，其中熔融指数的测试参照国际标准即ISO 1133，光学性能 测试采用企业标准即半球形的球泡测试，测试设备为杭州伏达GON-180灯具光电综合测试 仪，耐应力开裂测试采用企业标准即把包铝灯杯浸泡在冰乙酸中，时间为5s。

对比例5

原料：见表2；

制备方法：同实施例1。

产品性能测试结果见表4，其中熔融指数的测试参照国际标准即ISO 1133，光学性能 测试采用企业标准即半球形的球泡测试，测试设备为杭州伏达GON-180灯具光电综合测试 仪，耐应力开裂测试采用企业标准即把包铝灯杯浸泡在冰乙酸中，时间为5s。

对比例6

原料：见表2；

制备方法：同实施例1。

产品性能测试结果见表4，其中熔融指数的测试参照国际标准即ISO 1133，光学性能 测试采用企业标准即半球形的球泡测试，测试设备为杭州伏达GON-180灯具光电综合测试 仪，耐应力开裂测试采用企业标准即把包铝灯杯浸泡在冰乙酸中，时间为5s。

表4 各对比例性能测试结果表

上述实施例及对比例的测试结果中，微量裂纹为裂纹数量≤3，少量裂纹为裂纹数量 在3～10之间，较多裂纹为裂纹数量在10～20之间，大量裂纹为裂纹数量≥20。

从上述实施例1-6和对比例1-6的结果可以看出，本发明的配方即实施例1-6的配方制 备得到的光扩散PC材料，其产品性能测试结果均能达到比较好的效果，熔融指数、透光 率、光束角、冰醋酸浸泡5s。而对比例就达不到。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的， 不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况 下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。