专利名称：聚合物微球及其制备方法和应用及组合物及光扩散板或光扩散膜及灯具和背光模组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种聚合物微球及其制备方法和应用以及含有该聚合物微球的组合物；本发明还涉及一种由所述组合物形成的光扩散板或由所述组合物形成的光扩散膜；本发明进一步涉及一种使用了所述光扩散板或光扩散膜的灯具和使用了所述光扩散板或光扩散膜的液晶显示器用背光模组。
背景技术：
光扩散板和光扩散膜是通过将有机/无机化合物颗粒作为光扩散剂加入到透明树脂基体中形成的具有一定雾度的产品，在发光二极管(LED)灯具以及液晶显示器(LCD)用背光模组中具有广泛的应用。在使用过程中，人们发现，采用常规的光扩散剂(例如硫酸钡、硫酸钙、二氧化硅和氧化铝)获得的光扩散板和光扩散膜的透光率往往不太理想。为此，研究人员对光扩散剂进行了广泛的研究。CN1508573A公开了一种控制扩散层的雾度的原料，主要是使扩散层包含树脂及二氧化硅和/或二氧化钛，并控制二氧化硅和/或二氧化钛的浓度和颗粒大小，使得光线在通过该扩散层时产生漫反射，控制扩散层的透光，以调节光线透射的效果，并导引反射的方向，使光线达到一定的扩散浓度及角度范围。然而，CN1508573A公开的光扩散板和光扩散膜的透光率非常低，这相当于对能源造成了极大的浪费。CN102115089A公开了一种微米级单分散性二氧化硅微球的制备方法，该方法包括
(I)将氨水、溶剂和超纯水按比例混合均匀,配制成水解液,氨水为催化剂,溶剂为乙醇或丙酮；(2)将四乙氧基硅烷溶液溶解在步骤(I)配制的溶液中，均匀搅拌使四乙氧基硅烷水解缩合，生成二氧化硅晶核；(3)分别向步骤(2)配制的二氧化硅晶核溶液中连续滴加步骤(I)制得的水解液和四乙氧基硅烷溶液，使二氧化硅晶核逐渐长大；(4)将步骤(3)所得溶液进行密闭搅拌反应并静置陈化，将容器底部白色沉淀减压抽滤分离，用乙醇和丙酮反复洗涤至中性，干燥得到为微米级单分散性二氧化硅微球的目标产物。CN101993086A公开了一种单分散二氧化硅微球的制备方法，该方法包括如下制备步骤(I)利用Stober法合成单分散二氧化硅微球种子在10_60°C的反应温度下，在醇、水和氨水溶剂体系中，加入浓度为O. 1-0. 5mol/L的四乙氧基硅烷的醇溶液反应得到单分散二氧化娃微球种子；(2)利用种子生长法，以上述二氧化硅微球种子制备二氧化硅微球以二氧化硅微球种子、氨水和醇配成浓度为IO15-1O17个/L的二氧化硅种子液，在10_60°C的反应温度下，加入浓度为O. 5-5. Omol/L的氨水-醇溶液和O. l-5mol/L的四乙氧基硅烷醇溶液反应
得到单分散二氧化硅微球悬浮液。CN101220158A公开了一种有机硅颗粒，该有机硅颗粒经表面处理后，表面的OH指数为O. 7-1. O,所述OH指数的计算方法为OH 指数=[吸光度(在 3350-3400-3450011-1) ]/[吸光度[(在2920-2970-302001^)]，其中，[吸光度(在3350-3400-3450CHT1]对应于 Si_0H，[吸光度(在2920-2970-3020CHT1]对应于 S1-CH3。
CN101220158A公开的有机硅颗粒可以具有优异的亮度和耐光性、改善的可加工性以及与树脂的相容性。尽管CN102115089A、CN101993086A和CN101220158A公开的微球均可以作为光扩散剂，但是CN102115089A、CN101993086A和CN101220158A公开的微球作为光扩散剂时，存
在的缺陷是所述微球的亲水性过强，微球表面具有大量的羟基，但是羟基与树脂基体相容性很差，导致光扩散剂易于与透明树脂基体发生相分离，甚至发生分层，进而不能获得理想的光扩散效果。综上，提供不仅具有低的折光指数，而且还与透明树脂基体具有良好的相容性的光扩散剂仍然是一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种聚合物微球，该聚合物微球不仅折光指数低，而且与光扩散板或光扩散膜用透明树脂具有良好的相容性，适于作为光扩散剂。 本发明的第一方面提供了一种聚合物微球，该聚合物微球包括内核和附着在所述内核表面的聚合物包覆层，所述内核为表面具有乙烯基的有机硅树脂微球，所述聚合物包覆层含有由丙烯酸酯系单体在所述内核的表面进行聚合而形成的聚合物。本发明的第二方面提供了一种制备所述聚合物微球的方法，该方法包括在烯烃聚合条件下，将丙烯酸酯系单体与表面具有乙烯基的有机硅树脂微球和引发剂接触，以形成所述聚合物微球。本发明的第三方面提供了根据本发明的聚合物微球作为光扩散剂的应用。本发明的第四方面提供了一种光扩散板或光扩散膜用组合物，该组合物含有本发明提供的聚合物微球以及透明树脂。本发明的第五方面提供了一种光扩散板或光扩散膜，该光扩散板或光扩散膜是采用本发明提供的组合物形成的。本发明的第六方面提供了一种灯具，该灯具含有发光二极管和本发明提供的光扩散板或光扩散膜。本发明的第七方面提供了一种液晶显示器用背光模组，该背光模组含有本发明提供的光扩散板或光扩散膜。本发明提供的聚合物微球包括内核和附着在所述内核表面的聚合物包覆层，所述内核为表面具有乙烯基的有机硅树脂微球，所述聚合物包覆层含有由丙烯酸酯系单体在所述内核的表面进行聚合而形成的聚合物，以该聚合物微球作为光扩散剂不仅具有较低的折光指数，而且与光扩散板和光扩散膜用透明树脂基体具有良好的相容性。根据本发明的光扩散板和光扩散膜不仅具有良好的透光性，还具有高的雾度值。
具体实施例方式本发明提供了一种聚合物微球，该聚合物微球包括内核和附着在所述内核表面的聚合物包覆层，所述内核为表面具有乙烯基的有机硅树脂微球，所述聚合物包覆层含有由丙烯酸酯系单体在所述内核的表面进行聚合而形成的聚合物。也就是说，根据本发明的聚合物微球是通过将包括丙烯酸酯系单体在内的单体在表面具有乙烯基的有机硅树脂微球的表面进行聚合而形成的。根据本发明的聚合物微球，该聚合物微球的平均颗粒直径可以根据该聚合物微球的应用场合进行适当的选择。一般地，所述聚合物微球用作光扩散剂时，所述聚合物微球的平均颗粒直径可以为O. 2-8 μ m，优选为O. 6-5 μ m，进一步优选为1. 1-4 μ m ;所述内核的平均颗粒直径可以为O. 1-5 μ m，优选为O. 5-4 μ m，进一步优选为1-3 μ m。在本发明的一种优选的实施方式中，所述聚合物微球的平均颗粒直径为1. 1-4 μ m，所述内核的平均颗粒直径为1-3 μ m。本发明中，所述平均颗粒直径是采用激光粒度测试仪测定的体积平均粒径。根据本发明的聚合物微球，所述内核与该聚合物微球之间的比例没有特别限定，以能够使得最终制备的聚合物微球在用作光扩散剂时能够与光扩散板和光扩散膜用透明树脂基体具有良好的相容性，同时所述聚合物微球还具有低的折光指数为准。优选地，所述内核与所述聚合物微球的重量比为O. 5-0. 98 I。更优选地，所述内核与所述聚合物微球的重量比为O. 8-0. 95 I。在所述内核与所述聚合物微球的重量比为O. 8-0. 95 I时，该聚合物微球与光扩散板和光扩散膜用透明树脂基体具有更为良好的相容性，由该聚合物微球形成的光扩散板或光扩散 膜不仅具有更为良好的透光率，而且还具有更高的雾度。进一步优选地，所述内核与所述聚合物微球的重量比为O. 85-0. 95 I。根据本发明的聚合物微球，所述内核表面上具有乙烯基，丙烯酸酯系单体在所述内核表面形成聚合物包覆层时，所述内核表面的乙烯基能够与丙烯酸酯系单体上的双键发生加成反应，从而使得至少部分由所述丙烯酸酯系单体形成的聚合物通过化学键与所述内核连接在一起，提高由所述聚合物形成的聚合物包覆层与所述内核之间的相互作用力，进而提高本发明的聚合物微球的结构稳定性，使得本发明的聚合物微球在用于制备光扩散板或光扩散膜时，能够稳定且均匀地分散在透明树脂基体中，确保制备的光扩散板和光扩散膜具有良好的透光率和高的雾度。本发明的发明人在研究过程中发现，所述内核的表面上的乙烯基的量为O. 02-0. 5mol/g时，制备的聚合物微粒具有更为优异的结构稳定性，在用于制备光扩散板或光扩散膜时，制备的聚合物微粒能够更稳定且更均匀地分散在透明树脂基体中，确保制备的光扩散板和光扩散膜具有更加良好的透光率和更高的雾度。进一步优选地，所述内核的表面上的乙烯基的量为O. 05-0. 4mol/g。本发明中，所述内核表面上的乙烯基的量是采用碘量法测定的。即，首先使溴化碘与所述内核表面上的乙烯基发生加成反应，然后加入碘化钾与剩余的溴化碘发生作用，释放出碘，并用硫代硫酸钠来滴定释放出的碘的量，进而计算出单位质量的所述内核表面上的乙烯基的量(以摩尔计)。根据本发明的聚合物微球，所述聚合物微球的内核表面附着有聚合物包覆层，所述聚合物包覆层含有将丙烯酸酯系单体在所述内核的表面进行聚合而形成的聚合物。所述丙烯酸酯系单体可以为常见的各种丙烯酸酯系单体。优选地，所述丙烯酸酯系单体含有多官能(甲基)丙烯酸酯和/或式I所示化合物，
权利要求
1.一种聚合物微球，该聚合物微球包括内核和附着在所述内核表面的聚合物包覆层，所述内核为表面具有乙烯基的有机硅树脂微球，所述聚合物包覆层含有由丙烯酸酯系单体在所述内核的表面进行聚合而形成的聚合物。
2.根据权利要求1所述的聚合物微球，其中，该聚合物微球的平均颗粒直径为O.2-8 μ m，所述内核的平均颗粒直径为O. 1-5 μ m。
3.根据权利要求1所述的聚合物微球，其中，所述内核与该聚合物微球的重量比为O.5-0. 98 I0
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的聚合物微球，其中，所述内核表面上的乙烯基的量为 O. 02-0. 5mol/g。
5.根据权利要求1所述的聚合物微球，其中，所述丙烯酸酯系单体含有多官能(甲基)丙烯酸酯和/或式I所示的化合物，
6.根据权利要求5所述的聚合物微球，其中，所述多官能(甲基)丙烯酸酯为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和双季戊四醇五丙烯酸酯中的一种或多种。
7.—种权利要求1所述的聚合物微球的制备方法，该方法包括在烯烃聚合条件下，将丙烯酸酯系单体与表面具有乙烯基的有机硅树脂微球和引发剂接触，以形成所述聚合物微球。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述丙烯酸酯系单体与所述有机硅树脂微球的重量比使得制备的聚合物微球中，所述有机硅树脂微球与所述聚合物微球的重量比为O.5-0. 98 I0
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述有机硅树脂微球的平均颗粒直径为O.1-5 μ m0
10.根据权利要求7-9中任意一项所述的方法，其中，所述有机硅树脂微球表面上的乙烯基的量为O. 02-0. 5mol/g。
11.根据权利要求7所述的方法，其中，所述引发剂为偶氮系引发剂；所述烯烃聚合条件包括温度为70-90°C，时间为3-12小时。
12.根据权利要求7所述的方法，其中，所述有机硅树脂微球的制备方法包括在溶胶-凝胶条件下，将有机硅氧烷与醇接触，并将所述接触得到的混合物进行陈化，以形成所述有机硅树脂微球，所述有机硅氧烷含有含乙烯基的有机硅氧烷。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述含乙烯基的有机硅氧烷为含乙烯基的聚硅氧烷和/或式II所示的有机硅氧烷，
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述含乙烯基的聚硅氧烷的数均分子量为200-2000，所述含乙烯基的聚硅氧烷中乙烯基的含量为O. 1-5摩尔％。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述有机硅氧烷还含有第二有机硅氧烷，所述第二有机硅氧烷选自式III所示的硅烷和式IV所示的硅烷，
16.根据权利要求15所述的方法，其中，以重量计，所述第二有机硅氧烷的总量与所述含乙烯基的有机硅氧烷的总量的比值为10-90 100。
17.根据权利要求12所述的方法，其中，所述有机硅氧烷的总量与醇的总量的重量比为1: 2-20。
18.根据权利要求12或17所述的方法，其中，所述醇为乙醇。
19.根据权利要求12所述的方法，其中，所述溶胶-凝胶条件包括在pH= 2-6的条件下进行所述接触，所述接触的时间为1-6小时，所述接触的温度为10-60°C;在pH = 7. 1-10的条件下进行所述陈化，所述陈化的时间为2-10小时，所述陈化的温度为0-20°C。
20.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述丙烯酸酯系单体含有多官能(甲基)丙烯酸酯和/或式I所示的化合物，
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述多官能(甲基)丙烯酸酯为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和双季戊四醇五丙烯酸酯中的一种或多种。
22.—种权利要求1-6中任意一项所述的聚合物微球作为光扩散剂的应用。
23.一种光扩散板或光扩散膜用组合物，该组合物含有权利要求1-6中任意一项所述的聚合物微球以及透明树脂。
24.根据权利要求23所述的组合物，其中，相对于100重量份所述透明树脂，所述聚合物微球的含量为O. 5-10重量份。
25.根据权利要求23或24所述的组合物，其中，该组合物还含有阻燃剂、增白剂和抗氧剂中的一种或多种，相对于100重量份所述透明树脂，所述阻燃剂、增白剂和抗氧剂的总量为O. 1-5重量份。
26.根据权利要求25所述的组合物，其中，所述阻燃剂为氟系阻燃剂中的一种的或多种； 所述增白剂为2，5-二(5-叔丁基-2-苯并噁唑基)噻吩、1，4-二(5-甲基-2-苯并噁唑基)萘、4，4-双(5-甲基-2-苯并噁唑基)二苯乙烯和1，4_双(苯并噁唑基-2-基)萘中的一种或多种； 所述抗氧剂为亚磷酸酯系抗氧剂和/或硫代酯系抗氧剂。
27.采用权利要求23-26中任意一项所述的组合物形成的光扩散板或光扩散膜。
28.—种灯具,该灯具包括发光二极管和权利要求27所述的光扩散板或光扩散膜。
29.—种液晶显不器用背光模组,该背光模组包括权利要求27所述的光扩散板或光扩散膜。
全文摘要
本发明提供了一种聚合物微球及其制备方法和应用，该聚合物微球包括内核和附着在所述内核表面的聚合物包覆层，内核为表面具有乙烯基的有机硅树脂微球，聚合物包覆层含有由丙烯酸酯系单体在所述内核的表面进行聚合而形成的聚合物。该聚合物微球的制备方法包括在烯烃聚合条件下，将丙烯酸酯系单体与表面具有乙烯基的有机硅树脂微球和引发剂接触，以形成所述聚合物微球。本发明还提供了含有上述聚合物微球以及透明树脂的组合物，以及由该组合物形成的光扩散板或光扩散膜。本发明还提供了使用上述光扩散板或光扩散膜的灯具和背光模组。本发明的聚合物微球不仅具有较低的折光指数，而且与光扩散板和光扩散膜用透明树脂基体具有良好的相容性。
文档编号G02B1/04GK103030752SQ20111030145
公开日2013年4月10日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者苗伟峰 申请人:比亚迪股份有限公司