复合光扩散板及其制备方法
阅读说明：本技术 复合光扩散板及其制备方法 (Composite light diffusion plate and preparation method thereof ) 是由 不公告发明人 于 2020-12-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种复合光扩散板及其制备方法。复合光扩散板包括芯层,芯层的两侧分别设置有表层；制备芯层的原料包括按照质量份数的如下组分：聚苯乙烯80份～120份；以及扩散母粒10份～30份；其中,扩散母粒包括按照质量份数的如下组分：聚苯乙烯100份；以及光扩散剂2份～6份；制备表层的原料包括按照质量份数的如下组分：聚碳酸酯80份～120份；以及阻燃母粒0.5份～10份；其中,阻燃母粒包括按照质量份数的如下组分：以及本发明的上述复合光扩散板,降低了阻燃剂的添加量,同时能保证复合光扩散板的高扩散性,能够满足市场对光扩散板的机械性能、光学性能以及阻燃性的要求,有利于应用。(The invention relates to a composite light diffusion plate and a preparation method thereof. The composite light diffusion plate comprises a core layer, wherein surface layers are respectively arranged on two sides of the core layer; the core layer is prepared from the following raw materials in parts by mass: 80-120 parts of polystyrene; and 10-30 parts of diffusion master batch; the diffusion master batch comprises the following components in parts by mass: 100 parts of polystyrene; and 2-6 parts of light diffusant; the raw materials for preparing the surface layer comprise the following components in parts by mass: 80-120 parts of polycarbonate; and 0.5 to 10 parts of flame-retardant master batch; the flame-retardant master batch comprises the following components in parts by weight: the composite light diffusion plate disclosed by the invention reduces the addition amount of a flame retardant, can ensure high diffusivity of the composite light diffusion plate, can meet the requirements of the market on the mechanical property, the optical property and the flame retardance of the light diffusion plate, and is beneficial to application.)
技术领域
本发明涉及扩散板技术领域，特别是涉及一种复合光扩散板及其制备方法。
背景技术
目前，随着社会的逐渐发展，广告牌，显示屏，灯具等越来越多的发亮设备会出现因点光源或线光源聚集而出现发光不均匀的问题。通常扩散板因其具有高光扩散性、高透光率和良好地遮光性等特征而被用来解决上述问题。其原理是利用光线在行径途中遇到两个折射率(密度)相异的介质时，使光发生折射、反射与散射。
聚苯乙烯PS是无色无味透明的热塑性塑料，具有优良的电绝缘性和光学性能，其透光率可达89％，且成本低廉、来源广泛、加工性强，因而被广泛应用于显示以及照明等领域。但是聚苯乙烯易燃烧，燃烧时伴有大量黑烟和滴落物，容易引发火灾对人身安全造成威胁。因此需要在聚苯乙烯中添加阻燃剂，达到应用要求的阻燃等级，以扩大聚苯乙烯的应用范围。
目前，生产聚苯乙烯光扩散板的传统工艺是将聚苯乙烯原料与光扩散剂以及其他各种功能助剂共混、熔融造粒，然后按配方再次熔融挤出成型，通常在生产工艺第一步中将阻燃剂与其他添加剂共混，熔融挤出为色母粒，然后加工成型，扩散板产品就被赋予了一定的阻燃性。然而，若聚苯乙烯扩散板中的阻燃剂和阻燃协效剂的添加量过少，聚苯乙烯扩散板的阻燃性难以满足需求；若阻燃剂和阻燃协效剂的添加量过多，聚苯乙烯扩散板的透光率和匀光性也会大幅度降低，不利于应用。
发明内容
基于此，有必要针对如何兼顾光扩散与阻燃性能的问题，提供一种复合光扩散板及其制备方法。
一种复合光扩散板，所述复合光扩散板包括芯层，所述芯层的两侧分别设置有表层；
制备所述芯层的原料包括按照质量份数的如下组分：
聚苯乙烯 80份～120份；以及
扩散母粒 10份～30份；
其中，所述扩散母粒包括按照质量份数的如下组分：
聚苯乙烯 100份；以及
光扩散剂 2份～6份；
制备所述表层的原料包括按照质量份数的如下组分：
聚碳酸酯 80份～120份；以及
阻燃母粒 0.5份～10份；
其中，所述阻燃母粒包括按照质量份数的如下组分：
本发明技术方案的上述复合光扩散板，按照上述各组分的配比，芯层起到光扩散的作用，将起到阻燃的作用的表层设置于芯层的两侧，降低了阻燃剂的添加量，同时能保证复合光扩散板的高扩散性，能够满足市场对光扩散板的机械性能、光学性能以及阻燃性的要求，有利于应用。
在其中一个实施例中，制备所述芯层的原料包括按照质量份数的如下组分：
聚苯乙烯 100份；以及
扩散母粒 20份。
在其中一个实施例中，制备所述表层的原料包括按照质量份数的如下组分：
聚碳酸酯 100份；以及
阻燃母粒 5份。
在其中一个实施例中，所述光扩散剂选自改性有机硅、二氧化硅与钛白粉中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述阻燃剂为磷系阻燃剂，所述阻燃协效剂为磷系阻燃协效剂。
在其中一个实施例中，所述阻燃剂选自对苯二酚双(二苯基膦酸酯)、磷酸三苯酯与密胺焦磷酸盐中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述阻燃协效剂选自对苯二酚双[二(1-甲基-2-苯基)膦酸酯]、硬脂酸锌与硅氧烷中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述抗氧化剂选自2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸正十八碳醇酯与三(1,4-二叔丁基苯基)亚磷酯中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述芯层与每个所述表层的厚度比为(60～90)：(5～20)。
一种上述的复合光扩散板的制备方法，包括如下步骤：
将所述扩散母粒按比例混合均匀后挤出造粒，冷却后制得所述扩散母粒；将所述阻燃母粒按比例混合均匀后挤出造粒，冷却后制得所述阻燃母粒；
将制备所述芯层的原料按比例混合均匀后挤出形成芯层；将制备所述表层的原料按比例混合均匀后挤出形成表层；以及
将两个所述表层分别贴合于所述芯层的两侧，通过三层共挤的方式将所述芯层与所述表层压紧贴合，冷却之后得到复合光扩散板。
本发明技术方案的上述复合光扩散板的制备方法工艺简单，制备得到的复合光扩散板能够满足市场对光扩散板的机械性能、光学性能以及阻燃性的要求，有利于应用。
附图说明
图1为本发明一实施方式的复合光扩散板的示意图；
图2为本发明一实施方式的复合光扩散板的制备方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参见图1，本发明一实施方式的复合光扩散板100包括芯层110，芯层110的两侧分别设置有表层120。
其中，制备芯层110的原料包括按照质量份数的如下组分：
聚苯乙烯 80份～120份；以及
扩散母粒 10份～30份；
其中，扩散母粒包括按照质量份数的如下组分：
聚苯乙烯 100份；以及
光扩散剂 2份～6份；
其中，制备表层120的原料包括按照质量份数的如下组分：
聚碳酸酯 80份～120份；以及
阻燃母粒 0.5份～10份；
其中，阻燃母粒包括按照质量份数的如下组分：
上述实施方式中，光扩散剂112均匀分散于芯层110内，能够增加光的散射和透射，遮住发光源以及刺眼光源的同时，又能使整个树脂发出更加柔和、美观和高雅的光，达到透光不透明的舒适效果。本发明的复合光扩散板中，芯层包括上述配比的聚苯乙烯和扩散母粒，起到光扩散的作用，保证复合光扩散板的高扩散性。
上述实施方式中，阻燃剂是赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂。阻燃协效剂用于与阻燃剂复配使用，协同阻燃。抗氧化剂能够阻止氧气对复合光扩散板的不良影响，增加使用寿命。本发明的复合光扩散板中，表层包括上述配比的聚碳酸酯和阻燃母粒，位于芯层的外侧，降低了阻燃剂的添加量。
在前述实施方式的基础上，制备芯层110的原料包括按照质量份数的如下组分：
聚苯乙烯 100份；以及
扩散母粒 20份。
在前述实施方式的基础上，制备表层120的原料包括按照质量份数的如下组分：
聚碳酸酯 100份；以及
阻燃母粒 5份。
在前述实施方式的基础上，光扩散剂112选自改性有机硅、二氧化硅与钛白粉中的至少一种。这些种类的光扩散剂112均匀分散于芯层110内，起到良好的光扩散的作用。
在前述实施方式的基础上，阻燃剂为磷系阻燃剂，阻燃协效剂为磷系阻燃协效剂。磷系阻燃剂与磷系阻燃协效剂具有无毒、低烟和无卤等优点，在燃烧过程中，磷系阻燃剂与磷系阻燃协效剂受热后生成偏磷酸和磷酸，它们可在聚合物材料表面形成碳化层，阻碍可燃气体的释放，并隔绝外部的热量和氧气进入基材内部，达到阻燃的目的。
在前述实施方式的基础上，阻燃剂选自对苯二酚双(二苯基膦酸酯)、磷酸三苯酯与密胺焦磷酸盐中的至少一种。
在前述实施方式的基础上，阻燃协效剂选自对苯二酚双[二(1-甲基-2-苯基)膦酸酯]、硬脂酸锌与硅氧烷中的至少一种。上述种类的阻燃协效剂与上述种类的阻燃剂配合使用，阻燃效果更佳。
在前述实施方式的基础上，抗氧化剂选自2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸正十八碳醇酯与三(1,4-二叔丁基苯基)亚磷酯中的至少一种。
在前述实施方式的基础上，芯层110与每个表层120的厚度比为(60～90)：(5～20)。此时，表层120在较薄厚度范围内即可起到较好的阻燃性能，同时不影响芯层110的高扩散性。芯层110与表层120的具体厚度可以根据实际需求进行设置。
本发明技术方案的上述复合光扩散板，按照上述各组分的配比，芯层起到光扩散的作用，将起到阻燃的作用的表层设置于芯层的两侧，降低了阻燃剂的添加量，同时能保证复合光扩散板的高扩散性，能够满足市场对光扩散板的机械性能、光学性能以及阻燃性的要求，有利于应用。
请参见图2，本发明一实施方式的复合光扩散板的制备方法，包括如下步骤：
S10、将扩散母粒按比例混合均匀后挤出造粒，冷却后制得扩散母粒；将阻燃母粒按比例混合均匀后挤出造粒，冷却后制得阻燃母粒。
具体地，将扩散母粒按比例混合均匀后挤出造粒，冷却后制得扩散母粒的步骤为：将100份的聚苯乙烯与2份～6份的光扩散剂分别从不同料仓混合后，送入双螺杆挤出造粒机中，在熔融区升温融化之后由双螺杆挤出，经循环水冷却成型后切粒，通过振动筛除去不良品，再经锥混混完后收集透明的扩散母粒。
在制备扩散母粒的步骤中，双螺杆挤出机为十温区双螺杆挤出机，各区温度和模头温度分别为：一区温度为50℃～80℃；二区温度为160℃～200℃；三区温度为180℃～220℃；四区温度为180℃～220℃；五区温度为200℃～240℃；六区温度为200℃～240℃；七区温度为200℃～240℃；八区温度为200℃～240℃；九区温度为200℃～240℃；十区温度为200℃～240℃；模头温度为200℃～240℃；通过设置合理的温度保证扩散母粒混合更均匀。
在制备扩散母粒的步骤中，双螺杆挤出机的产速为200Kg/h～300Kg/h。通过设置合理的生产速度能够保证扩散母粒混合更均匀，且防止扩散母粒过炼，从而制得所需扩散母粒。
具体地，将阻燃母粒按比例混合均匀后挤出造粒，冷却后制得阻燃母粒的步骤为：将100份的聚碳酸酯、5份～12份的阻燃剂、0份～4份的阻燃协效剂与0.5份～2份的抗氧化剂分别从不同料仓混合后，送入双螺杆挤出造粒机中，在熔融区升温融化之后由双螺杆挤出，经循环水冷却成型后切粒，通过振动筛除去不良品，再经锥混混完后收集透明的阻燃母粒。
在制备扩散母粒的步骤中，双螺杆挤出机为十温区双螺杆挤出机，各区温度和模头温度分别为：一区温度为60℃～100℃；二区温度为200℃～240℃；三区温度为220℃～260℃；四区温度为220℃～260℃；五区温度为240℃～280℃；六区温度为240℃～280℃；七区温度为240℃～280℃；八区温度为240℃～280℃；九区温度为240℃～280℃；十区温度为240℃～280℃；模头温度为240℃～280℃；通过设置合理的温度保证阻燃母粒混合更均匀。
在制备阻燃母粒的步骤中，双螺杆挤出机的产速为200Kg/h～300Kg/h。通过设置合理的生产速度能够保证扩散母粒混合更均匀，且防止扩散母粒过炼，从而制得所需阻燃母粒。
其中，通过双螺杆挤出机挤出造粒，能够分别将扩散母粒和阻燃母粒的各组分混合均匀，制得的扩散母粒和阻燃母粒更容易取料和保存。
需要说明的是，步骤S10中，制备扩散母粒和阻燃母粒的先后顺序不限。
S20、将制备芯层的原料按比例混合均匀后挤出形成芯层；将制备表层的原料按比例混合均匀后挤出形成表层。
具体地，将制备芯层的原料按比例混合均匀后挤出形成芯层的步骤为：将80份～100份的聚苯乙烯与10份～30份的扩散母粒分别经下料仓吸入，待混合均匀，在熔融区升温后，由单螺杆从挤出机模头处上下层出口挤出，可以通过调节模头处的挡板进行控制挤出板材的厚度。
制备芯层的步骤中，单螺杆从挤出机的各区温度和模头温度分别为：一区温度为190℃～200℃；二区温度为200℃～210℃；三区温度为200℃～210℃；四区温度为210℃～220℃；五区温度为180℃～200℃；六区温度为200℃～210℃；七区温度为210℃～220℃；八区温度为220℃～230℃；九区温度为220℃～230℃；十区温度为220℃～230℃；十一区温度为220℃～230℃；十二区温度为220℃～230℃；十三区温度为220℃～230℃；十四区温度为220℃～230℃；十五区温度为210℃～220℃；模头温度为210℃～220℃；通过设置合理的温度保证制备芯层的原料混合更均匀。
在制备芯层的步骤中，单螺杆挤出机的产速为100Kg/h～400Kg/h。通过设置合理的生产速度能够保证制备芯层的原料混合更均匀，且防止制备芯层的原料过炼，从而制得所需芯层。
具体地，将制备表层的原料按比例混合均匀后挤出形成表层的步骤为：将80份～120份的聚碳酸酯与0.5份～10份的阻燃母粒分别经下料仓吸入，待混合均匀，在熔融区升温后，由单螺杆从挤出机模头处上下层出口挤出，可以通过调节模头处的挡板进行控制挤出板材的厚度。
制备表层的步骤中，单螺杆从挤出机的各区温度和模头温度分别为：一区温度为220℃～230℃；二区温度为230℃～240℃；三区温度为230℃～240℃；四区温度为240℃～250℃；五区温度为210℃～230℃；六区温度为230℃～240℃；七区温度为240℃～250℃；八区温度为250℃～260℃；九区温度为250℃～260℃；十区温度为250℃～260℃；十一区温度为250℃～260℃；十二区温度为250℃～260℃；十三区温度为250℃～260℃；十四区温度为250℃～260℃；十五区温度为240℃～250℃；模头温度为240℃～250℃；通过设置合理的温度保证制备表层的原料混合更均匀。
在制备表层的步骤中，单螺杆挤出机的产速为100Kg/h～400Kg/h。通过设置合理的生产速度能够保证制备表层的原料混合更均匀，且防止制备表层的原料过炼，从而制得所需表层。
S30、将两个表层分别贴合于芯层的两侧，通过三层共挤的方式将芯层与表层压紧贴合，冷却之后得到复合光扩散板。
冷却之后，还可以包括裁切和无尘清洁的步骤，最后将制得的复合光扩散板入库即可。
本发明技术方案的上述复合光扩散板的制备方法工艺简单，制备得到的复合光扩散板能够满足市场对光扩散板的机械性能、光学性能以及阻燃性的要求，有利于应用。
参照上述实施内容，为了使得本申请的技术方案更加具体清楚、易于理解，现对本申请技术方案进行举例，但是需要说明的是，本申请所要保护的内容不限于以下实施例1～14。
实施例1～14
实施例1～14的复合光扩散板的制备方法如下：
按照质量份数，根据表1称取各原料；将聚苯乙烯与光扩散剂分别从不同料仓混合后，送入双螺杆挤出造粒机中，在熔融区升温融化之后由双螺杆挤出，经循环水冷却成型后切粒，通过振动筛除去不良品，再经锥混混完后收集透明的扩散母粒。其中，双螺杆挤出机的各区温度和模头温度分别为：一区温度为50℃～80℃；二区温度为160℃～200℃；三区温度为180℃～220℃；四区温度为180℃～220℃；五区温度为200℃～240℃；六区温度为200℃～240℃；七区温度为200℃～240℃；八区温度为200℃～240℃；九区温度为200℃～240℃；十区温度为200℃～240℃；模头温度为200℃～240℃；双螺杆挤出机的产速为220Kg/h。
按照质量份数，根据表2称取各原料；将聚碳酸酯、阻燃剂、阻燃协效剂与抗氧化剂分别从不同料仓混合后，送入双螺杆挤出造粒机中，在熔融区升温融化之后由双螺杆挤出，经循环水冷却成型后切粒，通过振动筛除去不良品，再经锥混混完后收集透明的阻燃母粒。其中，双螺杆挤出机的各区温度和模头温度分别为：一区温度为60℃～100℃；二区温度为200℃～240℃；三区温度为220℃～260℃；四区温度为220℃～260℃；五区温度为240℃～280℃；六区温度为240℃～280℃；七区温度为240℃～280℃；八区温度为240℃～280℃；九区温度为240℃～280℃；十区温度为240℃～280℃；模头温度为240℃～280℃。双螺杆挤出机的产速为220Kg/h。
按照质量份数，根据表3称取各原料；将聚苯乙烯与扩散母粒分别经下料仓吸入，待混合均匀，在熔融区升温后，由单螺杆从挤出机模头处上下层出口挤出芯层；其中，单螺杆挤出机的各区温度和模头温度分别为：一区温度为190℃～200℃；二区温度为200℃～210℃；三区温度为200℃～210℃；四区温度为210℃～220℃；五区温度为180℃～200℃；六区温度为200℃～210℃；七区温度为210℃～220℃；八区温度为220℃～230℃；九区温度为220℃～230℃；十区温度为220℃～230℃；十一区温度为220℃～230℃；十二区温度为220℃～230℃；十三区温度为220℃～230℃；十四区温度为220℃～230℃；十五区温度为210℃～220℃；模头温度为210℃～220℃。单螺杆挤出机的产速为340Kg/h。
按照质量份数，根据表3称取各原料；将聚碳酸酯与阻燃母粒分别经下料仓吸入，待混合均匀，在熔融区升温后，由单螺杆从挤出机模头处上下层出口挤出表层；其中，单螺杆挤出机的各区温度和模头温度分别为：一区温度为220℃～230℃；二区温度为230℃～240℃；三区温度为230℃～240℃；四区温度为240℃～250℃；五区温度为210℃～230℃；六区温度为230℃～240℃；七区温度为240℃～250℃；八区温度为250℃～260℃；九区温度为250℃～260℃；十区温度为250℃～260℃；十一区温度为250℃～260℃；十二区温度为250℃～260℃；十三区温度为250℃～260℃；十四区温度为250℃～260℃；十五区温度为240℃～250℃；模头温度为240℃～250℃。单螺杆挤出机的产速为100Kg/h。
将两个表层分别贴合于芯层的两侧，通过三层共挤的方式将芯层与表层压紧贴合，再利用牵引冷却，裁切后通过无尘清洁，得到实施例1～14的复合光扩散板。实施例1～14的复合光扩散板的芯层厚度均为1.7mm，两个表层的厚度均为0.15mm。
表1制备扩散母料的原料组分及配比
表2制备阻燃母料的原料组分及配比
表3制备芯层和表层的原料组分及配比
性能测试：
按照下述方法或者标准对实施例1～14的复合光扩散板进行检测，测试结果见表4。
1、可见光透过率：按照ISO 13468-1标准进行测试；
2、雾度：按照ISO 14782标准进行测试；
3、阻燃等级：按照UL94标准进行测试。
表4实施例1～14的复合光扩散板的性能测试结果
实施例
1
2
3
4
5
6
7
透过率
60.3％
60.6％
61.2％
61.4％
61.5％
61.8％
62.1％
雾度
99.4％
99.4％
99.3％
99.5％
99.6％
99.4％
99.6％
阻燃等级
V2
V2
V1
V2
V2
V2
V2
实施例
8
9
10
11
12
13
14
透过率
62.0％
61.8％
61.6％
61.4％
61.1％
60.6％
60.2％
雾度
99.5％
99.5％
99.7％
99.6％
99.4％
99.5％
99.5％
阻燃等级
V2
V2
V2
V2
V1
V2
V1
从表4可以看出，实施例1～14的复合光扩散板中，阻燃剂、阻燃协效剂和抗氧化剂等助剂的选择对复合光扩散板的透光率和雾度等光学性能无影响；且阻燃剂和阻燃协效剂的配合使用对复合光扩散板的阻燃性能产生了明显效果，复合光扩散板的表层的阻燃等级由传统的V0等级均提升1～2个等级；从实施例3、12和14的复合光扩散板的阻燃等级中可以看出，密胺焦磷酸盐和硅氧烷的配合使用效果相对较弱。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种沼气池用高韧性高阻隔耐老化防渗膜