专利名称：微米级聚合物微球及其制备方法和光扩散板的制作方法
技术领域：
本发明属于光扩散板技术领域，尤其涉及一种微米级聚合物微球及其制备方法和光扩散板。
背景技术：
以树脂为主材料、具有光扩散透过性的光扩散板具有均一的亮度。因此，光扩散板被广泛应用于照明罩、内部照明式广告牌、穿透型显示器等用途。近年来，对作为液晶显示器或液晶电视的直下式背光灯用的面光源体，光扩散板的需求增大。目前，常用的光扩散板主要是利用有机/无机化合物颗粒作为光扩散剂加入到透 明塑料基体中而成。常用的无机化合物颗粒如硫酸钡、硫酸钙、二氧化硅、氧化铝作为光扩散剂时，获得的产品往往具有不太理想的透光率，所以当今产品中更多的是采用有机聚合物颗粒作为光扩散剂。例如，CN101331153A中公开了一种聚合物粒子，该聚合物粒子通过往体积平均粒径为1-50 μ m的聚合物微粒的胶乳中添加聚合性单体、聚合引发剂、悬浮分散剂和凝固剂的体系，并进行造粒和悬浮聚合得到。该方法得到的聚合物粒子的粒径较大，单分散性差。同时该方法中采用悬浮剂，使聚合性单体稳定然后引发化学反应形成聚合物粒子；但是该悬浮剂在反应后难以从体系中清除，会严重影响光扩散性能，使得采用该聚合物粒子的光扩散板产品的透光率和雾度仍然较低。
发明内容
本发明解决了现有技术中存在的聚合物粒子粒径较大、由于采用悬浮剂难以清除导致制备方法复杂、导致采用该聚合物粒子的光扩散板的透光率和雾度较低的技术问题。本发明提供了一种微米级聚合物微球，所述微米级聚合物微球为单体与交联剂的共聚物；所述单体选自苯乙烯和/或二乙烯苯，所述交联剂为多官能度丙烯酸酯；单体与交联剂的摩尔比为5-50 :50-95。本发明还提供了所述微米级聚合物微球的制备方法，包括先将单体与交联剂按比例溶解于乙腈中，加入引发剂进行共聚反应，干燥得到所述微米级聚合物微球。最后，本发明提供了一种光扩散板，所述光扩散板包括树脂基材和分散于树脂基材中的光扩散剂，所述光扩散剂为本发明提供的微米级聚合物微球。本发明提供的微米级聚合物微球，通过对单体与交联剂的种类和用量进行适当选择，使其在乙腈溶剂中发生初步聚合，生成低聚物并从乙腈中沉淀出来悬浮于乙腈中形成胶团，胶团继续吸收单体、引发剂和交联剂，进行进一步的交联聚合，粒径逐渐增大形成微米级的聚合物，即得到本发明所述微米级聚合物微球，使得本发明的微米级聚合物微球的粒径可控，能形成单分散的聚合物微球；另外，本发明的微米级聚合物微球的折射率可通过单体与交联剂的含量进行适当调节，从而可有效提高采用该微米级聚合物微球的光扩散板的透光率。同时，本发明提供的微米级聚合物微球制备过程中，由于低聚物在乙腈中的溶解度较低会自动沉淀，而无需采用稳定剂或悬浮剂，工艺大大简化。采用本发明提供的微米级聚合物微球的光扩散板，在保证雾度为97. 0-99%的前提下，其透光率达到80%以上。
具体实施 方式本发明中，所述“官能度”是指官能团的个数，所述多官能度是指所述官能团的个数为两个以上。本发明提供了一种微米级聚合物微球，所述微米级聚合物微球为单体与交联剂的共聚物；所述单体选自苯乙烯和/或二乙烯苯，所述交联剂为多官能度丙烯酸酯；单体与交联剂的摩尔比为5-50 :50_95。本发明提供的微米级聚合物微球，通过对单体与交联剂的种类和用量进行适当选择，一方面使得本发明的微米级聚合物微球的粒径可控，能形成单分散的聚合物微球；另一方面，通过苯环结构单元与丙烯酸酯结构单元的协同作用，调节所述微米级聚合物微球的折射率在合适的范围内，从而使得采用微米级聚合物微球的光扩散板具有较高的透光率。具体地，本发明中，所述单体为苯乙烯和/或二乙烯苯，所述交联剂为多官能度丙烯酸酯；单体与交联剂的摩尔比为5-50 :50-95。优选情况下，所述多官能度丙烯酸酯选自乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETRA)、季戊四醇四丙烯酸酯(PETEA)、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(EO-TMPTA)、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(Ρ0-ΤΜΡΤΑ)、丙氧基化三甘油三丙烯酯(P0-GLYTA)、双季戊四醇五丙烯酸酯(DPEPA)中的一种或多种。本发明的微米级聚合物微球的平均粒径为O. 1-8 μ m。本发明还提供了所述微米级聚合物微球的制备方法，包括先将单体与交联剂按比例溶解于乙腈中，加入引发剂进行共聚反应，干燥得到所述微米级聚合物微球。本发明提供的微米级聚合物微球，通过对单体与交联剂的种类和用量进行适当选择，使其在乙腈溶剂中发生初步聚合，生成低聚物并从乙腈中沉淀出来悬浮于乙腈中形成胶团，胶团继续吸收单体、引发剂和交联剂，进行进一步的交联聚合，粒径逐渐增大形成微米级的聚合物，即得到本发明所述微米级聚合物微球，使得本发明的微米级聚合物微球的粒径可控，能形成单分散的聚合物微球。同时，本发明提供的微米级聚合物微球制备过程中，由于低聚物在乙腈中的溶解度较低会自动沉淀，而无需采用稳定剂或悬浮剂，工艺大大简化。本发明中，所述共聚反应在溶剂中进行，所述溶剂为乙腈。本发明的发明人通过大量实验发现，本发明中若采用现有技术中常用的其它各种溶剂例如醇类、酮类时，所得到的聚合物微球的粒径不可控，不能得到单分散的聚合物微球；加入现有技术中常用的分散剂后虽然对微球的粒径控制起到一定作用，但是该分散剂在后期难以除去，产品透光率和雾度会降低。优选情况下，以100重量份的乙腈为基准，单体与交联剂的总质量为1-30重量份。更优选情况下，以100重量份的乙腈为基准，单体与交联剂的总质量为3-10重量份。本发明中，所述单体与交联剂的聚合反应在引发剂存在下进行，即本发明所述共聚反应为自由基共聚反应。其中，引发剂用于提供自由基，从而使单体中的C=C与交联剂中的C=C发生交联聚合，交联聚合过程中粒径逐渐增大，形成所述微米级聚合物微球。所述引发剂可采用现有技术中常用的各种引发剂，例如，可以为偶氮类引发剂或过氧化物引发剂。其中，所述偶氮类引发剂为油溶性引发剂，可选自偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二 异庚腈(ABVN)、偶氮二异戊腈(AMBN)、偶氮二异丁酸二甲酯(AIBME)中的一种或多种。所述过氧化物引发剂的种类为本领域技术人员所公知，例如可以采用过氧化苯甲酰(BPO)、过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)、二叔丁基过氧化氢(DTBP)中的一种或多种。所述引发剂的含量无需过多，足够引发单体与交联剂反应即可。优选情况下，以单体与交联剂的总质量为基准，引发剂的用量为O. 5-5%。所述共聚反应为自由基聚合反应，反应条件包括温度为50-140°C，时间为3-12h。作为本发明的一种优选实施方式，所述共聚反应在惰性气氛下进行，能有效防止弓I发剂失活。所述惰性气氛所采用的气体可选自本领域技术人员常用的各种惰性气体或氮气。其中，惰性气体为元素周期表第零族元素对应的各种气体。最后，本发明提供了一种光扩散板，所述光扩散板包括树脂基材和分散于树脂基材中的光扩散剂，所述光扩散剂为本发明提供的微米级聚合物微球。所述树脂基材可采用本领域技术人员的常用的各种树脂，例如可以为聚碳酸酯(PO或聚苯乙烯树脂。所述树脂基材与光扩散剂的含量配比在现有技术含量范围内均可，本发明没有特殊限定。例如，以100重量份的树脂基材为基准，光扩散剂的含量为O. 5-5重量份。作为本领域技术人员的公知常识，所述光扩散板中还可根据加工需要还有各种助齐U，所述助剂分散于树脂基材中。所述助剂选自抗氧剂、阻燃剂、增白剂中的至少一种。其中，抗氧剂可采用现有技术中常见的各种抗氧剂或其混合物。例如，所述抗氧剂可以采用亚磷酸酯类抗氧剂，例如可以选自双[2-甲基-4，6-二二甲基乙基)苯酚]磷酸乙基酯(Irgafos 38)、2，2’，2〃-次氮基三乙基-三[3，3’，5，5’ -四叔丁基-I, I，- 二苯基-2，2’ - 二基]亚磷酸酯(Irgafos 12)、[三(壬基苯基)亚磷酸酯](Irgafos TNPP)，[四(2，4- 二叔丁基苯基-4，4’ -联苯基)双膦酸酯](Irgafos PEPQ)、三(2，4- 二叔丁基苯基)亚磷酸酯(Irgafos 168)、[双(十八烧基)季戍四醇二亚磷酸酯](Weston618)、[季戍四醇双二亚磷酸二(2，4-叔丁基苯基)酯](Ultranox 626)。所述抗氧剂也可采用汽巴公司的硫代酯类抗氧剂，例如可以选自3，3’ -硫代丙酸月桂醇酯(Irganox PS800)、3，3’ -硫代丙酸硬酯醇酯(Irganox PS 802)、Cytec公司3，3’ -硫代二丙酸双十四醇酯(Cyanox MTDP)，或者选自双键公司的3，3’-硫代丙酸十三碳酸酯(CHINOX S1600)和β-十二烷基硫代丙酸季戊四醇酯(CHINOX S4P)、Clariant公司的Hostanox SE-IO0以100重量份的树脂基材为基准，抗氧剂的用量为O. 01-1%，优选为O. 02-0. 5%。阻燃剂可以采用氟系阻燃剂，例如可以采用FR7080。氟系阻燃剂具有添加量小、阻燃效率高且不影响透光率的优点。以100重量份的树脂基材为基准，阻燃剂添加量为O. 01% 1%。增白剂可以选自0Β，KSB、KSN和KCB中的一种或多种。所述增白剂添加过多会导致光扩散板易于黄变，如果太少则起不到增白的效果。优选情况下，以100重量份的树脂基材为基准，增白剂的用量为O. 1_1%，更优选为O. 2-0. 5%。
本发明提供的光扩散板的制备方法可采用现有技术中的常用方法，例如可以将含有树脂基材、光扩散剂、含或不含助剂的混合物混合均匀后采用通用注塑级注塑而成。注塑尺寸根据实际需要进行选择，本发明没有特殊限定。采用本发明提供的微米级聚合物微球的光扩散板，在保证雾度为97. 0-99%的前提下，其透光率达到80%以上。为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。实施例及对比例中所采用原料均通过商购得到。实施例I
(1)将O. 2g 苯乙烯(MW= 104. ISg^mor1)和 3g 交联剂 TMPTMA (MW=338. 4 g.moF1)溶解于IOOmL乙腈中，单体苯乙烯与交联剂的摩尔比为17. 8 :82. 2 ;再加入O. 063g弓丨发剂AIBN，通入N2除氧IOmin,然后将体系加热至70°C进行共聚反应,反应时间为8h ;反应完成后,过滤、真空干燥24h，得到本实施例的微米级聚合物微球SI。
(2)将I重量份的上述微米级聚合物微球SlUOO重量份聚碳酸酯、O.15重量份的抗氧 剂PEPQ和O. 01重量份荧光增白剂OB和O. 08重量份的阻燃剂FR7080采用高速混合机混合，然后用三辊挤出机挤出成厚度为I. 5mm的光扩散板，记为SI I。实施例2
采用与实施例I相同的步骤制备本实施例的微米级聚合物微球S2和厚度为I. 5mm的光扩散板S22,不同之处在于
步骤(I)中，单体0. 2g苯乙烯，交联剂12. 35g EGDMA，单体与交联剂的摩尔比为5 95。实施例3
采用与实施例I相同的步骤制备本实施例的微米级聚合物微球S3和厚度为I. 5mm的光扩散板S33,不同之处在于
步骤(I)中，单体0.3g 二乙烯苯(MW=130. Wg^mor1)，交联剂1.21gPETRA (MW=524. SZg.mor1)，单体与交联剂的摩尔比为50 :50。实施例4
采用与实施例I相同的步骤制备本实施例的微米级聚合物微球S4和厚度为I. 5mm的光扩散板S44,不同之处在于
步骤(I)中，单体0. 2g苯乙烯和O. Ig 二乙烯苯，交联剂8. 19g PETRA，单体与交联剂的摩尔比为10 90o实施例5
采用与实施例I相同的步骤制备本实施例的微米级聚合物微球S5和厚度为I. 5mm的光扩散板S55,不同之处在于
步骤(I)中，乙腈的用量为lOOmL，引发剂为0. 063g BPO0实施例6
采用与实施例I相同的步骤制备本实施例的微米级聚合物微球S6和厚度为I. 5mm的光扩散板S66,不同之处在于
步骤(I)中，共聚反应温度为140°C,时间为8h。实施例7
采用与实施例I中的微米级聚合物微球SI制备本实施例的光扩散板S77，不同之处在于将I. 5重量份的微米级聚合物微球SI、100重量份聚碳酸酯、O. 15重量份的抗氧剂PEPQ和O. 01重量份荧光增白剂OB和O. 08重量份的阻燃剂FR7080采用高速混合机混合，然后用三辊挤出机挤出成I. 5mm的光扩散板，记为S77。对比例I
采用与实施例I相同的步骤制备本实施例的微米级聚合物微球DSl和光扩散板DS11，不同之处在于
步骤(I)中，采用乙醇取代实施例I中的乙腈。对比例2
采用与实施例I相同的步骤制备本实施例的微米级聚合物微球DS2和光扩散板DS22，不同之处在于
步骤(I)中，单体0. 2g苯乙烯，交联剂0. 42g TMPTMA，单体与交联剂的摩尔比为60 40。对比例3
采用CN101331153A实施例I中公开的方法制备本对比例的聚合物微球DS3和光扩散板 DS33。性能测试
1、聚合物微球平均粒径测试
将聚合物微球样品S1-S6和DS1-DS3分别分散于无水乙醇中，用静态激光散射分别测定各样品的平均粒径，所采用的激光粒径仪为布鲁克海文仪器公司生产的BI-200SM。
2、光扩散板雾度和透光率测试
采用上海精科WGT-S透光率雾度测定仪对光扩散板样品S11-S77和DS11-DS33进行测试。测试结果如表I所示。
权利要求
1.一种微米级聚合物微球，其特征在于，所述微米级聚合物微球为单体与交联剂的共聚物；所述单体选自苯乙烯和/或二乙烯苯，所述交联剂为多官能度丙烯酸酯；单体与交联剂的摩尔比为5-50 :50-95。
2.根据权利要求I所述的微米级聚合物微球，其特征在于，所述多官能度丙烯酸酯选自乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三甘油三丙烯酯、双季戊四醇五丙烯酸酯中的一种或多种。
3.根据权利要求I所述的微米级聚合物微球，其特征在于，所述微米级聚合物微球的平均粒径为O. 1-8 μ m。
4.权利要求I所述的微米级聚合物微球的制备方法，其特征在于，包括先将单体与交联剂按比例溶解于乙腈中，加入引发剂进行共聚反应，干燥得到所述微米级聚合物微球。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，以100重量份的乙腈为基准，单体与交联剂的总质量为1-30重量份。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，以单体与交联剂的总质量为基准，弓丨发剂的用量为O. 5-5%。
7.根据权利要求4或6所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂为偶氮类引发剂或过氧化物引发剂；所述偶氮类引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异丁酸二甲酯的一种或多种，所述过氧化物引发剂选自过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、二叔丁基过氧化氢中的一种或多种。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，共聚反应的条件包括温度为50-140°C，时间为 3-12h。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述共聚反应在惰性气氛下进行。
10.一种光扩散板，所述光扩散板包括树脂基材和分散于树脂基材中的光扩散剂，其特征在于，所述光扩散剂为权利要求1-3任一项所述的微米级聚合物微球。
11.根据权利要求10所述的光扩散板，所述树脂基材为聚碳酸酯或聚苯乙烯树脂。
12.根据权利要求10所述的光扩散板，以100重量份的树脂基材为基准，光扩散剂的含量为O. 5-5重量份。
13.根据权利要求10或12所述的光扩散板,所述光扩散板还包括分散于树脂基材中的助剂；所述助剂选自抗氧剂、阻燃剂、增白剂中的至少一种。
全文摘要
本发明提供了一种微米级聚合物微球，所述微米级聚合物微球为单体与交联剂的共聚物；所述单体选自苯乙烯和/或二乙烯苯，所述交联剂为多官能度丙烯酸酯；单体与交联剂的摩尔比为5-5050-95。本发明还提供了所述微米级聚合物微球的制备方法和采用该微米级聚合物微球的光扩散板。本发明提供的微米级聚合物微球为微米级，制备方法简单，采用该微米级聚合物微球的光扩散板具有较高的透光率和雾度。
文档编号G02B5/02GK102898582SQ201110210558
公开日2013年1月30日 申请日期2011年7月26日 优先权日2011年7月26日
发明者苗伟峰 申请人:比亚迪股份有限公司