本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于led套件的pc/gf復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：聚碳酸酯(pc)是分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根據(jù)酯基的結(jié)構(gòu)可分為脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多種類型。其中由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的機(jī)械性能較低，從而限制了其在工程塑料方面的應(yīng)用。目前僅有芳香族聚碳酸酯獲得了工業(yè)化生產(chǎn)。由于聚碳酸酯結(jié)構(gòu)上的特殊性，現(xiàn)已成為五大工程塑料中增長(zhǎng)速度最快的通用工程塑料。pc工程塑料的三大應(yīng)用領(lǐng)域是玻璃裝配業(yè)、汽車工業(yè)和電子、電器工業(yè)，其次還有工業(yè)機(jī)械零件、光盤、包裝、計(jì)算機(jī)等辦公室設(shè)備、醫(yī)療及保健、薄膜、休閑和防護(hù)器材等。玻璃纖維(gf)是一種性能優(yōu)異的無(wú)機(jī)非金屬材料，種類繁多，優(yōu)點(diǎn)是絕緣性好、耐熱性強(qiáng)、抗腐蝕性好，機(jī)械強(qiáng)度高，但缺點(diǎn)是性脆，耐磨性較差。它是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡(luò)紗、織布等工藝制造成的，其單絲的直徑為幾個(gè)微米到二十幾個(gè)微米，相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的1/20-1/5，每束纖維原絲都由數(shù)百根甚至上千根單絲組成。玻璃纖維通常可加至復(fù)合材料中以增強(qiáng)材料的物理機(jī)械性能。通常而言，照明燈具，指示燈、熒光管等設(shè)備的照明罩，需要高度透明的材質(zhì)，以減少光量的損失；同時(shí)，若光源直接由人的肉眼接受容易使人感到不適，即很容易產(chǎn)生眩光，需要高散射的材質(zhì)，已在不降低透光率從的情況下分散光源。在目前，磨砂玻璃和乳白色透明合成樹(shù)脂常用于照明套件上，但磨砂玻璃存在容易碎裂、重量較重的問(wèn)題。而乳白色透明合成樹(shù)脂也存在壽命短、透光性差、散射性差的問(wèn)題。近年來(lái)，隨著高亮度白光led等的出現(xiàn)，led照明燈具發(fā)展迅速，led照明具有亮度高，壽命長(zhǎng)、節(jié)能減排的有益特點(diǎn)，正成為下一代主流照明燈具。由于led光源具有高度方向性，因此其套件必須防止眩光的產(chǎn)生，故led套件必須同時(shí)具備高透光性，高散射性。由于pc具有優(yōu)異的透光性、耐沖擊性和耐熱性，所以在led套件領(lǐng)域上已漸漸引起人們的關(guān)注。為了賦予pc高散射性，目前已經(jīng)有將碳酸鈣、硫酸鋇、氧化硅、氧化鈦等無(wú)機(jī)材料作為散射劑與pc混合，但由于無(wú)機(jī)材料的基本化學(xué)特性，會(huì)引起pc樹(shù)脂機(jī)械性能的下降，尤其是在塑膜熱加工過(guò)程中會(huì)使pc樹(shù)脂變黃、分子量下降等問(wèn)題。雖然使用碳酸鈣或含氫聚硅氧烷可抑制成型時(shí)樹(shù)脂分子量降低和黃化，但由于碳酸鈣固有的晶體，因此無(wú)法得到較高的散射性。此外，針對(duì)于使用玻璃纖維增強(qiáng)聚碳酸酯獲得高透光性，高散射性材料的研究較少無(wú)法充分發(fā)揮聚碳酸酯的優(yōu)勢(shì)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：.本發(fā)明目的在于提供一種用于led套件的pc/gf復(fù)合材料及其制備方法，在保持良好的物理性能前提下，具有高透光率、高散射性、優(yōu)異的防光源穿透能力的特點(diǎn)，尤其適用于led光源套件，并提供這種復(fù)合材料的制作方法。本發(fā)明通過(guò)如下方案實(shí)現(xiàn)此目的：一種用于led套件的pc/gf復(fù)合材料，特征在于：包括其以下質(zhì)量份計(jì)組分組成：芳香族聚碳酸酯100份；光擴(kuò)散性交聯(lián)微粒0.1-15份；光擴(kuò)散劑0.1-5份；聚己內(nèi)酯0.1-15份；玻璃纖維4-12份；抗氧劑0.02-0.5份；增韌劑2-5份；潤(rùn)滑劑0.1-0.8份；所述光擴(kuò)散性交聯(lián)微粒為包含苯乙烯單體、甲基丙烯酸甲酯單體和交聯(lián)劑的共聚物；光擴(kuò)散性交聯(lián)微粒平均粒徑為5-30μm，折射率為1.54-1.57。優(yōu)選的，所述光擴(kuò)散劑為丙烯酸類光擴(kuò)散劑和硅酮類光擴(kuò)散劑。優(yōu)選的，聚己內(nèi)酯粘均分子量為40000-80000。其制備方法如下：1)按比例稱量所需原料；2)將芳香族聚碳酸酯置于110℃烘箱內(nèi)干燥24h,光擴(kuò)散性交聯(lián)微粒置于80℃烘箱內(nèi)干燥4h，玻璃纖維置于110℃烘箱內(nèi)干燥12h，干燥后置于真空密封箱內(nèi)備用；3)將經(jīng)干燥后的芳香族聚碳酸酯、光擴(kuò)散性交聯(lián)微粒、光擴(kuò)散劑、聚己內(nèi)酯、抗氧劑、增韌劑、潤(rùn)滑劑放入高速混合機(jī)中混合3-4分鐘，轉(zhuǎn)速為800rpm,隨后在高速混合機(jī)中加入玻璃纖維，轉(zhuǎn)速為350rpm,混合1-2分鐘；4)混合均勻后送入雙螺桿擠出機(jī)中，在轉(zhuǎn)速350rpm，溫度240℃-270℃條件下熔融混煉；5)混煉后經(jīng)水溫為65℃的水槽冷卻；6)冷卻后將其引入切粒機(jī)，切粒機(jī)以600rpm轉(zhuǎn)速切粒；7)切粒后收集粒料，檢測(cè)包裝即得成品。本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明所述聚碳酸酯玻璃纖維復(fù)合材料具有高透光率、高散射性、優(yōu)異的防光源穿透能力，且不損害聚碳酸酯的高透明度，且用玻璃纖維增強(qiáng)其機(jī)械性能，特別適用于照明燈、指示燈、熒光燈管、街燈等的套件，特別適用于具有高亮度、高方向性的led光源用led套件。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步地闡述，應(yīng)當(dāng)理解的是，具體實(shí)施例并不對(duì)本發(fā)明做任何限定。本發(fā)明所述的芳香族聚碳酸酯是通過(guò)光氣法將二羥基二芳基化合物與光氣反應(yīng)或二羥基二芳基化合物與碳酸酯反應(yīng)生成的，如碳酸二苯酯使用酯交換法得到的聚合物，如由雙酚a(二酚基丙烷)制備的芳香族聚碳酸酯樹(shù)脂。其中二羥基二芳基化合物包括2,2-雙(4’-羥基苯基)丙烷，2，4-雙(4-羥基苯基)甲烷，1,1-雙(4-羥基苯基)乙烷，2，4-雙(4-羥基苯基)苯基甲烷，2,2-雙(4-羥苯基-3-甲基苯基)丙烷，2,2-雙(4-羥基-3-溴苯基)丙烷，,2-雙(4-羥基-3,5-二溴苯基)丙烷，2,2-雙(4-羥基-3,5-二氯苯基)丙烷，1,1-雙(4-羥基苯基)環(huán)己烷，4,4'-二羥基二苯醚等，上述化合物可單獨(dú)使用或兩種以上組合使用，除上述化合物外，還可混合使用哌嗪、對(duì)苯二酚、間苯二酚、4,4'-二羥基二苯基甲烷等。此外，還可使用三級(jí)或更高級(jí)酚化合物與二羥基芳基化合物混合，如間苯三酚等。芳香族聚碳酸酯的粘均分子量通常為10000-100000，當(dāng)粘均分子量為17000-28000時(shí)效果較好，在制備芳香族聚碳酸酯時(shí)可使用分子量調(diào)節(jié)劑以便獲得所需分子量的產(chǎn)物。本發(fā)明所述的光擴(kuò)散性交聯(lián)微粒是能夠賦予pc樹(shù)脂光擴(kuò)散性的微粒，這些交聯(lián)微粒是苯乙烯單體、甲基丙烯酸甲酯單體、交聯(lián)劑微粒共聚等到的，通常的聚合方法有乳液聚合、溶液聚合、懸浮聚合、本體聚合、分散聚合、無(wú)皂乳液聚合、種子聚合等，從led光源的物理性質(zhì)出發(fā)，優(yōu)選使用乳液聚合法或分散聚合法。本發(fā)明所述的光擴(kuò)散性交聯(lián)微粒使用的交聯(lián)劑是含2個(gè)以上乙烯基的自由基聚合單體，具體包括二乙烯基苯，乙二醇二丙烯酸酯，乙二醇二甲基丙烯酸酯，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，季戊四醇四丙烯酸酯，季戊四醇四甲基丙烯酸酯，以上交聯(lián)劑可單獨(dú)使用或兩種以上組合使用。本發(fā)明所述的光擴(kuò)散性交聯(lián)微粒的平均粒徑為5-30μm，當(dāng)平均粒徑為8-20μm時(shí)效果較好，當(dāng)平均粒徑小于5μm，則照明罩的表面狀態(tài)保持平滑性，不能充分獲得光的散射，并且光擴(kuò)散性差，而超過(guò)30μm時(shí)，表面狀態(tài)照明燈光直線透過(guò)，因此光的散射減少，由于光擴(kuò)散性和防光源透過(guò)性能差，因此不使用。本發(fā)明所述的光擴(kuò)散性交聯(lián)微粒的折射率在1.54-1.57內(nèi)，當(dāng)折射率在1.55-1.57范圍內(nèi)效果較好，當(dāng)折射率小于1.54時(shí)，可發(fā)生霧化現(xiàn)象，且透光率會(huì)降低；當(dāng)折射率大于1.57時(shí)，光擴(kuò)散性會(huì)降低；因此可調(diào)節(jié)苯乙烯單體和甲基丙烯酸甲酯單體的比例來(lái)調(diào)節(jié)折射率。測(cè)試交聯(lián)微粒的折射率的方法可用becke法。將樹(shù)脂顆粒放置在載玻片上，并放出折射液(標(biāo)準(zhǔn)折射溶液，由cargillelaboratories,inc.制造)。將樹(shù)脂顆粒和折射液充分混合，從底部照射鈉燈，從頂部觀察顆粒的輪廓，如果輪廓不可見(jiàn)，則使折射液和樹(shù)脂顆粒的折射率相等。本發(fā)明所述的光擴(kuò)散性交聯(lián)微粒以質(zhì)量份計(jì)，每100份芳香族聚碳酸酯添加0.1-15份，添加量為3-6份時(shí)效果較佳。若添加量小于0.1份，則光擴(kuò)散性差，若添加量大于15份則透光率低。本發(fā)明所述的光擴(kuò)散劑可以與光擴(kuò)散性交聯(lián)粒子組合使用，使得其透光率，光擴(kuò)散性和防光源穿透能力有效地提高。本發(fā)明所述的光擴(kuò)散劑是能夠在芳香族聚碳酸酯內(nèi)散熱光的球形光擴(kuò)散劑即可，具體包括硅酮類光擴(kuò)散劑和丙烯酸類光擴(kuò)散劑。在要求高透光率、光擴(kuò)散性的led套件中，使用平均粒徑為2-6μm，折射率在1.47-1.52的丙烯酸型光擴(kuò)散劑或/和平均粒徑為1-6μm，折射率在1.40-1.49的硅酮型光擴(kuò)散劑效果較好。本發(fā)明所述的丙烯酸型光擴(kuò)散劑可使用由aikakogyoco.公司制造的ganzpearlgm-0449s(平均粒徑4.0μm，折射率1.49)，chemisnowkmr-3ta(平均粒徑由kagakukaisha制造的粒徑3.2μm，折射率1.49)，硅酮型光擴(kuò)散劑可使用由samsung公司制造的sl-200m(平均粒徑1.8μm，折射率1.42)，也可使用任何符合本發(fā)明所需參數(shù)的光擴(kuò)散劑。本發(fā)明所述的光擴(kuò)散劑以質(zhì)量份計(jì)，每100份芳香族聚碳酸酯添加0.1-5.0份，添加量為0.2-4份時(shí)效果較佳。若添加量小于0.1份，無(wú)法獲得足夠的光散射能力，若添加量大于5.0份，則透光率顯著降低。本發(fā)明所述的聚己內(nèi)酯的粘均分子量為10000-100000，當(dāng)粘均分子量為40000-90000時(shí)效果較好，本發(fā)明所述聚己內(nèi)酯可使用由solvays.a.制造的的capa6500(粘均分子量50000)，capa6800(粘均分子量80000)或任何符合本發(fā)明所需參數(shù)的聚己內(nèi)酯。也可使用改性過(guò)的聚己內(nèi)酯。本發(fā)明所述的聚己內(nèi)酯以質(zhì)量份計(jì)，每100份芳香族聚碳酸酯添加0.1-15份，添加量為0.3-10份時(shí)效果較佳。若添加量小于0.1份，則無(wú)法獲得光擴(kuò)散效果，亮度不足，若添加量大于15份則急劇降低耐熱性，在產(chǎn)品成型前的預(yù)干燥步驟中黏附顆粒，發(fā)生粘連。本發(fā)明所述的玻璃纖維為短切玻璃纖維，玻璃纖維長(zhǎng)度為3-4mm,直徑為11-12μm。玻璃纖維以質(zhì)量份計(jì)，每100份芳香族聚碳酸酯添加4-12份，添加量為8-12份是效果較佳，當(dāng)添加量小于4份時(shí)，無(wú)法顯著增加其機(jī)械強(qiáng)度，當(dāng)添加量大于12份時(shí)，缺口沖擊強(qiáng)度明顯降低。本發(fā)明所述的抗氧劑包括酚型抗氧劑、磷型抗氧劑、環(huán)狀亞磷酸酯類抗氧劑等，以質(zhì)量份計(jì)，每100份芳香族聚碳酸酯添加0.02-0.5份，添加量為0.05-0.2時(shí)效果較佳，當(dāng)添加量小于0.02時(shí)熱穩(wěn)定性差，當(dāng)添加量大于0.5時(shí)透明度差。本發(fā)明所述的增韌劑包括可使用美國(guó)dow公司制造的km-355p,法國(guó)atochem公司制造的ax8900等。本發(fā)明所述的潤(rùn)滑劑包括石蠟，硬脂酸正丁酯，合成蜂蠟，天然蜂蠟，甘油單酯，褐煤酸蠟，聚乙烯蠟，季戊四醇四硬脂酸酯等。在本發(fā)明的聚碳酸酯玻璃纖維復(fù)合材料中，可根據(jù)實(shí)際使用中的光散射性以外的性能，可以根據(jù)需要添加各種已知的添加劑，聚合物。例如，為了在長(zhǎng)時(shí)間曝光時(shí)抑制樹(shù)脂成型體的變色，可以使用防止紫外線引起的樹(shù)脂劣化的光穩(wěn)定劑，紫外線吸收劑(uva)，熒光增白劑等。在聚碳酸酯玻璃纖維復(fù)合材料中，可以根據(jù)需要添加抗靜電劑，染料，顏料，填料，填充劑，鋪展劑等熱塑性樹(shù)脂等其它已知的添加劑。實(shí)施例1：復(fù)合材料的制備1)按比例稱量所需原料；2)將芳香族聚碳酸酯置于110℃烘箱內(nèi)干燥24h,光擴(kuò)散性交聯(lián)微粒置于80℃烘箱內(nèi)干燥4h，玻璃纖維置于110℃烘箱內(nèi)干燥12h，干燥后置于真空密封箱內(nèi)備用；3)將經(jīng)干燥后的芳香族聚碳酸酯、光擴(kuò)散性交聯(lián)微粒、光擴(kuò)散劑、聚己內(nèi)酯、抗氧劑、增韌劑、潤(rùn)滑劑放入高速混合機(jī)中混合3-4分鐘，轉(zhuǎn)速為800rpm,隨后在高速混合機(jī)中加入玻璃纖維，轉(zhuǎn)速為350rpm,混合1-2分鐘；4)混合均勻后送入雙螺桿擠出機(jī)中，在轉(zhuǎn)速350rpm，溫度240℃-270℃條件下熔融混煉；5)混煉后經(jīng)水溫為65℃的水槽冷卻；6)冷卻后將其引入切粒機(jī)，切粒機(jī)以600rpm轉(zhuǎn)速切粒；7)切粒后收集粒料，檢測(cè)包裝即得成品。實(shí)施例1的原料配比表如表1所示，以質(zhì)量份計(jì)：表1實(shí)施例2：光學(xué)性能測(cè)試將實(shí)施例1中得到的粒料使用注射成型機(jī)制成長(zhǎng)50mm,寬30mm,厚1mm的光學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品。樣品的評(píng)價(jià)方法：總透光率：使用jisk7361-1-1997標(biāo)準(zhǔn)對(duì)光學(xué)試驗(yàn)樣品測(cè)試。光擴(kuò)散度：使用自動(dòng)光度計(jì)對(duì)光學(xué)試驗(yàn)樣品進(jìn)行測(cè)試，使用mcrl公司制造的goniogp-1r自動(dòng)光度計(jì)進(jìn)行測(cè)試。具體測(cè)試方法為：從測(cè)試片的法線方向施加來(lái)自自動(dòng)可變角度光度計(jì)的直線光源，通過(guò)可動(dòng)光接收器測(cè)量透射光的強(qiáng)度，透射率相對(duì)與法線方向確定獲得50％直線透光率的透射率的角度(d50)，單位為°，d50數(shù)值＞25時(shí)光擴(kuò)散性為良好。防光源穿透能力：在philips20w直管式led燈的中部鉆長(zhǎng)5cm寬3cm的矩形孔，將光學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品設(shè)置在矩形孔中。測(cè)試人員從距離矩形孔20cm處目視led燈，當(dāng)led光源具有足夠的光擴(kuò)散性和led光源的輪廓完全無(wú)法被認(rèn)出時(shí)，認(rèn)定防光源穿透能力極佳，標(biāo)記為“+”，當(dāng)led光源具有足夠的光擴(kuò)散性和led光源的輪廓較為模糊但能被認(rèn)出時(shí)，認(rèn)定防光源穿透能力良好，標(biāo)記為“-”；當(dāng)led光源的光擴(kuò)散性差且led光源的輪廓被清楚的看清時(shí)，認(rèn)為防光源穿透能力差，標(biāo)記為“×”；實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示：表2評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)/組別配方1配方2配方3配方4配方5總透光率(％)6878726488光擴(kuò)散度(°)5244394818防光源穿透能力-++-×實(shí)施例3：機(jī)械性能測(cè)試對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行機(jī)械性能測(cè)試，結(jié)果如表3：表3材料性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)單位配方1配方2配方3配方4配方5拉伸強(qiáng)度iso527mpa75891027668斷裂伸長(zhǎng)率iso527％98928697109彎曲強(qiáng)度iso178mpa118129136116102缺口沖擊強(qiáng)度iso179-2kj/m23828213862洛氏硬度iso2039-2r-scale126128129124122本發(fā)明的聚碳酸酯玻璃纖維復(fù)合材料在不損害聚碳酸酯材料的透明性情況下，同時(shí)具有透光性好、光擴(kuò)散度高、放光源穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)，此外加入了玻璃纖維增強(qiáng)其機(jī)械性能，適用于照明器具的套件上，特別適用于led光源的照明器具。當(dāng)前第1頁(yè)12