一种户外用亚克力光扩散板及其制备方法
阅读说明：本技术 一种户外用亚克力光扩散板及其制备方法 (Outdoor acrylic light diffusion plate and preparation method thereof ) 是由 顾祖良 沈小英 于 2021-06-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种户外用亚克力光扩散板,包括：聚甲基丙烯酸甲酯60份-80份,无定型透明氟树脂10份-15份,光扩散剂3份-8份,脂肪族二元醇2份-8份,光引发剂1份-5份,交联剂0.1份-1份,其中,所述户外用亚克力光扩散板采用紫外光辐照交联的方法制备所得。本发明利用多种材料自身的优势,进行了有机组合,再通过利用紫外光辐照的方法,在光引发剂和交联剂的作用下,进行迅速复合生成三维网状的交联结构,在交联的过程中,光扩散剂能够较好地分散在其内,避免了传统的光扩散剂在材料的表面容易发生脱落的现象,同时,将无定型透明氟树脂和脂肪族二元醇引入到聚甲基丙烯酸甲酯中,以增强其耐候性,适合于户外使用。(The invention discloses an outdoor acrylic light diffusion plate, which comprises: 60-80 parts of polymethyl methacrylate, 10-15 parts of amorphous transparent fluororesin, 3-8 parts of light diffusant, 2-8 parts of aliphatic diol, 1-5 parts of photoinitiator and 0.1-1 part of cross-linking agent, wherein the outdoor acrylic light diffusion plate is prepared by adopting an ultraviolet irradiation crosslinking method. The invention utilizes the advantages of various materials to carry out organic combination, and then carries out rapid compounding to generate a three-dimensional reticular cross-linking structure under the action of a photoinitiator and a cross-linking agent by utilizing an ultraviolet irradiation method, and the light diffusion agent can be well dispersed in the cross-linking process, thereby avoiding the phenomenon that the traditional light diffusion agent is easy to fall off on the surface of the material.)
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种户外用亚克力光扩散板及其制备方法。
背景技术
LED作为新型发光材料，广泛应用于汽车照明、信号指示灯、户外显示屏以及室内外照明等领域，但由于LED本身是点光源，会产生眩目、照明面积狭窄等问题，目前主要通过在LED灯上增加光扩散板，以解决该问题。
光扩散板作为一种常用的光电显示材料，其基材一般为聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，又称亚克力)、聚苯乙烯(PS)等高分子透明材料。很多基材为PC的光扩散板通常需要添加热稳定剂和光稳定剂来避免由于热氧老化引起的光扩散板黄变，提高光扩散板的户外使用寿命。而PMMA具有优良的光学特性及优异的耐老化性能，白光的穿透性高达92％，制备的光扩散板有良好的透光率，且由于耐气侯变化，不会引起老化导致的黄变和寿命下降，尤其适合户外使用。
现有技术中，专利CN107175054B公开了一种光扩散微球，其通过将光扩散材料制备成微球，以增加光扩散材料在透明材料中的分散性。专利CN103193914B公开了一种光扩散剂，其通过将分散剂制备呈微球结构的无规共聚物，以增加其热稳定性及分散性。但是上述方法的制备过程较为复杂，难以控制，不利于大规模生产。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种户外用亚克力光扩散板，其具有优异的热稳定性和力学性能，同时，能够很好地将光扩散剂进行分散，适合于户外使用。
本发明的目的之二在于提供一种户外用亚克力光扩散板的制备方法，其简单、易于控制，可应用于大规模生产。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种户外用亚克力光扩散板，包括如下重量份的组分：
聚甲基丙烯酸甲酯60份-80份，无定型透明氟树脂10份-15份，光扩散剂3份-8份，脂肪族二元醇2份-8份，光引发剂1份-5份，交联剂0.1份-1份，其中，所述户外用亚克力光扩散板采用紫外光辐照交联的方法制备所得。
即本发明通过利用紫外光辐照的方法，在光引发剂和交联剂的作用下，发生一系列的光物理和光化学过程产生的大分子自由基，进行迅速复合生成三维网状的交联结构，在交联的过程中，光扩散剂能够较好地分散在其内，避免了传统的光扩散剂在材料的表面容易发生脱落的现象，同时，将无定型透明氟树脂和脂肪族二元醇引入到聚甲基丙烯酸甲酯中，以增强其耐候性，适合于户外使用。
另外，本发明所使用的聚甲基丙烯酸甲酯为聚甲基丙烯酸甲酯粉末，其为废边角料亚克力板材粉末、回收再用的亚克力板材粉末中的一种或者两种，聚甲基丙烯酸甲酯粉末的粒径为80目-100目，有利于环保。
进一步地，所述无定型透明氟树脂为四氟乙烯与全氟(2,2-二甲基-1,3-间二氧杂环戊烯)的共聚物、四氟乙烯与5-三氟甲氧基-2,2,4-三氟-1,3-间二氧杂环戊烯的共聚物、全氟(丁烯-3-基乙烯基醚)经环化聚合的均聚物中的一种或者两种以上。无定型透明氟树脂的分子链中的环状结构具有较大的位阻效应，破坏了聚四氟乙烯的对称性，使晶区难以形成，所得的聚合物呈无定型结构，具有较高的光学透明性，同时使材料保持了聚四氟乙烯的热稳定性的特点。
进一步地，所述光扩散剂为纳米硫酸钡、碳酸钙、二氧化硅中的一种或者两种以上。
进一步地，所述脂肪族二元醇为2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇。2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇，是一种脂肪族二元醇，将其添加到聚甲基丙烯酸甲酯中，可以显著改善材料的玻璃化转变温度，提高耐候性以及透明度。
进一步地，所述光引发剂为2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、1-羟基环己基苯甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-羟基-2甲基-1-丙烷-1-酮中的一种或者两种以上。
进一步地，所述交联剂为聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、甘油乙氧基化二甲基丙烯酸酯中的一种或者两种以上。
进一步地，所述聚甲基丙烯酸甲酯、无定型透明氟树脂、脂肪族二元醇的质量比为63:12：(2-4)。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种户外用亚克力光扩散板的制备方法，包括如下制备步骤：
S1：先聚甲基丙烯酸甲酯、无定型透明氟树脂、脂肪族二元醇在常温下搅拌均匀，得到预混料；
S2：向预混料中加入光引发剂、交联剂、光稳定剂和光扩散剂，搅拌均匀，然后放入半成品挤出机挤出造粒，得到粒料；
S3：将粒料放入成品挤出机内，并在紫外光辐照下，交联后挤出成型，得到户外用亚克力光扩散板。
进一步地，在步骤S3中，紫外光的波长为200nm-400nm，光强为1200mW/cm2。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明的户外用亚克力光扩散板利用多种材料自身的优势，进行了有机组合，再通过利用紫外光辐照的方法，在光引发剂和交联剂的作用下，进行迅速复合生成三维网状的交联结构，在交联的过程中，光扩散剂能够较好地分散在其内，避免了传统的光扩散剂在材料的表面容易发生脱落的现象，同时，将无定型透明氟树脂和脂肪族二元醇引入到聚甲基丙烯酸甲酯中，以增强其耐候性，适合于户外使用。
本发明的制备方法简单、易于控制，可应用于大规模生产。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
以下实施例中，所述脂肪族二元醇为2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇；所述光扩散剂为纳米硫酸钡；所述无定型透明氟树脂为四氟乙烯与全氟(2,2-二甲基-1,3-间二氧杂环戊烯)的共聚物；所述光引发剂为2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮；所述交联剂为聚乙二醇二甲基丙烯酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯为80目的废边角料亚克力板材粉末。以下是本发明具体的实施例，在下述实施例中所采用的原材料、设备等除特殊限定外均可以通过购买方式获得。
实施例1
一种户外用亚克力光扩散板，包括如下重量份的组分：
聚甲基丙烯酸甲酯60份，无定型透明氟树脂10份，光扩散剂3份，脂肪族二元醇2份，光引发剂1份，交联剂0.1份。
该户外用亚克力光扩散板的制备方法，包括如下制备步骤：
S1：先聚甲基丙烯酸甲酯、无定型透明氟树脂、脂肪族二元醇在常温下搅拌均匀，得到预混料；
S2：向预混料中加入光引发剂、交联剂、光稳定剂和光扩散剂，搅拌均匀，然后放入半成品挤出机挤出造粒，得到粒料；
S3：将粒料放入成品挤出机内，并在波长为300nm，光强为1200mW/cm2的紫外光辐照下，交联后挤出成型，得到户外用亚克力光扩散板。
实施例2
一种户外用亚克力光扩散板，包括如下重量份的组分：
聚甲基丙烯酸甲酯70份，无定型透明氟树脂12份，光扩散剂5份，脂肪族二元醇4份，光引发剂3份，交联剂0.5份。
该户外用亚克力光扩散板的制备方法，包括如下制备步骤：
S1：先聚甲基丙烯酸甲酯、无定型透明氟树脂、脂肪族二元醇在常温下搅拌均匀，得到预混料；
S2：向预混料中加入光引发剂、交联剂、光稳定剂和光扩散剂，搅拌均匀，然后放入半成品挤出机挤出造粒，得到粒料；
S3：将粒料放入成品挤出机内，并在波长为300nm，光强为1200mW/cm2的紫外光辐照下，交联后挤出成型，得到户外用亚克力光扩散板。
实施例3
一种户外用亚克力光扩散板，包括如下重量份的组分：
聚甲基丙烯酸甲酯80份，无定型透明氟树脂15份，光扩散剂8份，脂肪族二元醇8份，光引发剂5份，交联剂1份。
该户外用亚克力光扩散板的制备方法，包括如下制备步骤：
S1：先聚甲基丙烯酸甲酯、无定型透明氟树脂、脂肪族二元醇在常温下搅拌均匀，得到预混料；
S2：向预混料中加入光引发剂、交联剂、光稳定剂和光扩散剂，搅拌均匀，然后放入半成品挤出机挤出造粒，得到粒料；
S3：将粒料放入成品挤出机内，并在波长为300nm，光强为1200mW/cm2的紫外光辐照下，交联后挤出成型，得到户外用亚克力光扩散板。
实施例4
一种户外用亚克力光扩散板，包括如下重量份的组分：
聚甲基丙烯酸甲酯63份，无定型透明氟树脂12份，光扩散剂3份，脂肪族二元醇2份，光引发剂1份，交联剂0.1份。
该户外用亚克力光扩散板的制备方法，包括如下制备步骤：
S1：先聚甲基丙烯酸甲酯、无定型透明氟树脂、脂肪族二元醇在常温下搅拌均匀，得到预混料；
S2：向预混料中加入光引发剂、交联剂、光稳定剂和光扩散剂，搅拌均匀，然后放入半成品挤出机挤出造粒，得到粒料；
S3：将粒料放入成品挤出机内，并在波长为300nm，光强为1200mW/cm2的紫外光辐照下，交联后挤出成型，得到户外用亚克力光扩散板。
以上实施例中，各材料不限于上述所述的组分，各材料还可以为本发明所记载的其它单个组分或者多种组分组成，并且各材料的组分份数不限于上述份数，各材料的组分份数还可以为本发明所记载的其它组分份数的组合，在此不再赘述。
对比例1
一种户外用亚克力光扩散板，包括如下重量份的组分：
聚甲基丙烯酸甲酯60份，光扩散剂3份，脂肪族二元醇2份，光引发剂1份，交联剂0.1份。
该户外用亚克力光扩散板的制备方法，包括如下制备步骤：
S1：先聚甲基丙烯酸甲酯、脂肪族二元醇在常温下搅拌均匀，得到预混料；
S2：向预混料中加入光引发剂、交联剂、光稳定剂和光扩散剂，搅拌均匀，然后放入半成品挤出机挤出造粒，得到粒料；
S3：将粒料放入成品挤出机内，并在波长为300nm，光强为1200mW/cm2的紫外光辐照下，交联后挤出成型，得到户外用亚克力光扩散板。
对比例2
一种户外用亚克力光扩散板，包括如下重量份的组分：
聚甲基丙烯酸甲酯60份，无定型透明氟树脂10份，光扩散剂3份，光引发剂1份，交联剂0.1份。
该户外用亚克力光扩散板的制备方法，包括如下制备步骤：
S1：先聚甲基丙烯酸甲酯、无定型透明氟树脂在常温下搅拌均匀，得到预混料；
S2：向预混料中加入光引发剂、交联剂、光稳定剂和光扩散剂，搅拌均匀，然后放入半成品挤出机挤出造粒，得到粒料；
S3：将粒料放入成品挤出机内，并在波长为300nm，光强为1200mW/cm2的紫外光辐照下，交联后挤出成型，得到户外用亚克力光扩散板。
对比例3
一种户外用亚克力光扩散板，包括如下重量份的组分：
聚甲基丙烯酸甲酯60份，无定型透明氟树脂10份，光扩散剂3份，脂肪族二元醇2份，光引发剂1份。
该户外用亚克力光扩散板的制备方法，包括如下制备步骤：
S1：先聚甲基丙烯酸甲酯、无定型透明氟树脂、脂肪族二元醇在常温下搅拌均匀，得到预混料；
S2：向预混料中加入光引发剂、光稳定剂和光扩散剂，搅拌均匀，然后放入半成品挤出机挤出造粒，得到粒料；
S3：将粒料放入成品挤出机内，并在波长为300nm，光强为1200mW/cm2的紫外光辐照下，交联后挤出成型，得到户外用亚克力光扩散板。
对比例4
一种户外用亚克力光扩散板，包括如下重量份的组分：
聚甲基丙烯酸甲酯60份，无定型透明氟树脂10份，光扩散剂3份，脂肪族二元醇2份，光引发剂1份，交联剂0.1份。
该户外用亚克力光扩散板的制备方法，包括如下制备步骤：
S1：先聚甲基丙烯酸甲酯、无定型透明氟树脂、脂肪族二元醇在常温下搅拌均匀，得到预混料；
S2：向预混料中加入光引发剂、交联剂、光稳定剂和光扩散剂，搅拌均匀，然后放入半成品挤出机挤出造粒，得到粒料；
S3：将粒料放入成品挤出机内，并在波长为300nm，光强为600mW/cm2的紫外光辐照下，交联后挤出成型，得到户外用亚克力光扩散板。
对比例5
一种户外用亚克力光扩散板，包括如下重量份的组分：
聚甲基丙烯酸甲酯60份，无定型透明氟树脂10份，光扩散剂3份，脂肪族二元醇2份，光引发剂1份，交联剂0.1份。
该户外用亚克力光扩散板的制备方法，包括如下制备步骤：
S1：先聚甲基丙烯酸甲酯、无定型透明氟树脂、脂肪族二元醇在常温下搅拌均匀，得到预混料；
S2：向预混料中加入光引发剂、交联剂、光稳定剂和光扩散剂，搅拌均匀，然后放入半成品挤出机挤出造粒，得到粒料；
S3：将粒料放入成品挤出机内，并在波长为300nm，光强为1800mW/cm2的紫外光辐照下，交联后挤出成型，得到户外用亚克力光扩散板。
性能测试
将上述实施例1-4和对比例1-5所制得的亚克力光扩散板进行如下性能测试。
1)透光率和雾度测试
采用透光率雾度测定仪，按照美国材料实验协会标准ASTM D1003-61(1997)，进行检测，测试样板厚度为2m，测试结果如下。
表1
项目
透光率/％
雾度/％
实施例1
86
80
实施例2
87
82
实施例3
88
85
实施例4
87
83
对比例1
76
58
对比例2
82
75
对比例3
79
73
对比例4
73
55
对比例5
68
52
2)热稳定测试
样品的厚度为4mm，氙灯老化时间按照GB/T16422.2-1999测试，试样经受的辐射强度为350W/cm2±35W/cm2，辐射光光谱波长为290nm-800nm，箱内温度为65℃±2℃，相对湿度为65％±5％，持续喷水18min，喷水间隔102min，采用连续光照，试验后试样的断裂伸长率不能低于空白样数据的50％，热老化采用GB/T 7141-2008标准进行测试，结果如下表所示。
表2
项目
氙灯老化时间/h
热老化时间/h
实施例1
17600
95000
实施例2
18100
126000
实施例3
18500
144000
实施例4
19300
165000
对比例1
6300
26000
对比例2
13200
76500
对比例3
8100
35000
对比例4
10500
31200
对比例5
9420
33000
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
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