一种静电红外线热辐射光学pc材料及制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种静电红外线热辐射光学PC材料及制备方法和应用，所述光学PC材料按其各组分占光学PC材料的质量百分比主要由如下原料制备得到：聚碳酸酯93～98％、聚苯胺1～3‰以及有机硅1～6％，所述光学PC材料的各组分的质量百分比之和为100％。本发明所述光学PC材料兼具高的透明度、优异的耐老化以及抗静电性能，并且在LED灯使用期间通过光通亮穿透中形成红外线把内部的热量辐射到光学PC材料外部，解决了LED灯的散热问题，延长了LED芯片的使用寿命，并且不影响光学PC材料的光通量，可用于光学照明产品的灯罩。
【专利说明】一种静电红外线热辐射光学PC材料及制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光学PC材料、制备方法及其应用，具体涉及一种静电红外线热辐射光学PC材料及制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]LED灯的散热现在越来越为人们所重视，这是因为LED灯的光衰或其寿命是直接和其结温有关，散热不好结温就高，寿命就短，依照阿雷纽斯法则温度每降低10°c寿命会延长2倍。从Cree公司发布的光衰和结温的关系可以看出，假如结温能够控制在65°C，那么其光衰至70%的寿命可以高达10万小时。但是现有实际的LED灯的散热远远达不到该要求的温度，以致LED灯具的寿命变成了一个影响其性能的主要问题。而且，结温不但影响长时间寿命，也还直接影响短时间的发光效率。
[0003]LED灯单元光通量的增加会使每单元发热量大幅度上升，使LED芯片在极小的体积内产生极高的热量，而LED本身的热容量很小，所以必须以最快的速度把这些热量传导出去，否则就会产 生很高的结温，使得LED发光元器件发光率衰减，缩短使用寿命。为了尽可能地把热量引出到芯片外面，可以采用导热性更好的基板材料，以解决其散热的问题，但是效果不是非常明显。
[0004]CN103044889A公开了一种用于LED灯的挤出级导热聚碳酸酯材料及其制备方法，它由以下重量份的原料组成:聚碳酸酯50~65份、增韧剂4~6份、导热剂30~40份、抗氧化剂A0.1~0.2份、抗氧化剂B0.1~0.2份、润滑剂0.5~1.5份、偶联剂0.3~0.8份、增白剂1.5~3.0份。该发明的导热聚碳酸酯材料，可以与普通的光扩散PC—并通过共挤技术一次成型加工成透光效果的LED灯管。该现有技术的产品己运用在了光电行业应用于LED照明系统中，但在LED行业使用中，随着全球技术猛速发展，普通PC无法满足对光学LED芯片和驱动电源的散热问题，无法满足光电行业中的节能减排与应用，限制了其光效与寿命的应用。
【发明内容】
[0005]针对已有技术的问题,本发明的目的之一在于提供一种静电红外线热福射光学PC材料，所述光学PC材料按其各组分占光学PC材料的质量百分比主要由如下原料制备得到:
[0006]聚碳酸酯93~98%
[0007]聚苯胺 I~3%。
[0008]有机娃 I~6%
[0009]所述有机硅由如下方法制备得到:
[0010]在氮气保护下，将质量比为7:3的纳米SiO2粉体和有机硅液体加入反应釜中，设定反应釜温度为60~80°C，在80r/min的转速中使纳米SiO2粉体溶解在有机硅液体中，以实现硅含量能达到99.9%以上的纯度，然后在搅拌条件下反应5h后，向反应釜中依次加入有机硅液体质量的I~3%的水溶性硅酸钠和有机硅液体质量的I~3%的N2O,进行水解反应5~8h，使水溶液硅酸钠和反应釜内的物料进行充分亲和优化，促进硅酸钠与二氧化硅及有机硅液体的反应产物的紧密结合，增加材料红外线效能，得到具有红外线效应的透明粘桐状液体有机娃。
[0011]所述光学PC材料的各组分的质量百分比之和为100%。
[0012]本发明所述光学PC材料具有透明红外热辐射和耐老化性能，在LED灯使用期间光通亮穿透中形成红外线把内部的热量辐射到光学PC材料外部，解决了 LED灯的散热问题。
[0013]将7.3W功率、0.55功率因数的LED芯片，封装在球泡灯散热器壳中间上端平面内，部封装本发明的静电红外热辐射光学PC透明扩散罩作为灯罩照明。
[0014]输入220V电压并控制电流在350mA，在使用中芯片瞬间发光；每秒芯片中产生几万至几百万个微原子波段互动，热量瞬间聚集剧增；芯片产生的光效由PC灯罩穿透出去，同时芯片光源产生的热量大部份瞬间通过红外线辐射到光学PC材料壳体外部，切实解决了光电LED灯罩散 热与光学光效的指标和关键技术，通过PC灯罩最大光强为；151、Cd、PC灯罩的光通亮为6271m、半边峰角为:H.130.6° V.132.1 °、光束宽度为:
H.180.0° V.180.0°、光效为:86.Lm/w.、相关色温为:6560k、显色指数为:Ra = 84、散热系数小于普通PC灯罩≤5°C以内，延长了 LED芯片的使用寿命，并且不影响光学PC材料的光通亮。
[0015]所述反应温度为61°C、62°C、63°C、64°C、65°C、66°C、67°C、68°C、69°C、70°C、71°C、72。。、73。。、74。。、75。。、76。。、77。。、78。。或 79。。。
[0016]所述水溶性硅酸钠的加入量为有机硅液体质量的I~3%，例如1.1%>1.2%,
1.3%U.4%U.5%U.6%a.7%U.8%U.9%,2%,2.1%,2.2%,2.3%,2.4%,2.5%,
2.6%,2.7%,2.8%或 2.9%。
[0017]所述N2O的加入量为有机硅液体质量的I~3%，例如1.1 %、1.2%、1.3%、1.4%、
1.5%U.6%U.7%U.8%U.9%,2%,2.1%,2.2%,2.3%,2.4%,2.5%,2.6%,2.7%,
2.8%或 2.9%。
[0018]在上述有机硅的制备方法中，5h小时内反应过程中经过抽真空，材料大约损耗了0.3%。
[0019]优选地，所述搅拌的条件为100~300r/min,优选200r/min。
[0020]所述聚碳酸酯的质量百分比为93~98%，例如93.3%,93.6%,93.9%,94.2%,94.5%,94.8%,95.1 %、95.4%、95.7 %、96 %、96.3 %、96.6 %、96.9 %、97.2 %、97.5 %或97.8%。
[0021]为了保护电子元件免受静电击穿，所述光学PC材料添加有聚苯胺。所述聚苯胺的质星百分比例如为 1.2%o>1.4%o>1.6%o>1.8%。、2%。、2.2%。、2.4%。、2.6%。或 2.8%。。聚本胺的添加量太小，其无法起到提高抗静电能力的作用，聚苯胺的添加量太大，则会影响光学PC材料的透明度以及色差。本发明采用该添加量的聚苯胺，既可以提高抗静电能力，使光学PC材料的表面电阻率达到1012ω左右，使静电有效缓慢耗散在大地，保持电子元件的长期寿命，并且还不影响光学PC材料的透明度以及色变、进一步使光学PC材料具有抗静电功能，能有效控制产品表面光洁不吸收粘接灰尘等效应。
[0022]将所述有机硅与PC共混，可以全面提高树脂基材性能的目的，使材料体积与表面更加致密细节及光洁度、摩擦系数变小、分子量提高、增强模量与韧性、高强度、抗耐磨性、而且防水性能和抗耐老化明显提高、耐溶剂和耐迁移性能大幅提高、尤其是光红外热辐射效果十分显著，同时加入的质量百分比例、如依次为1.3%、1.6%、1.9%、2.2%、2.5%、
2.8 %,3.1 %,3.4 %,3.6 %,3.82%A.4% A.6% A.8 %,5 %,5.2 %,5.4
5.6%或5.8%。有机硅的添加量太大，则会影响光学PC材料的透明度以及色差。
[0023]优选地，所述光学PC材料按其各组分占光学PC材料的质量百分比主要由如下原料制备得到:
[0024]聚碳酸酯93~97%
[0025]聚苯胺1.2 ~2.8%0
[0026]有机娃1.5 ~5.5%
[0027]所述 光学PC材料的各组分的质量百分比之和为100%。
[0028]优选地，所述光学PC材料按其各组分占光学PC材料的质量百分比主要由如下原料制备得到:
[0029]聚碳酸酷94~96.5%
[0030]聚苯胺1.5 ~2.5%0
[0031]有机娃 2~5%
[0032]所述光学PC材料的各组分的质量百分比之和为100%。
[0033]优选地，所述聚苯胺的粒径为5~6 μ m。聚苯胺的粒径过大，会影响光学PC材料的透明度和色差，使无法得到高透明度的光学PC材料。
[0034]优选地，所述有机硅的粒径小于5 μ m，优选I~3 μ m。有机硅的粒径过大，会影响光学PC材料的透明度和色差，使无法得到高透明度的光学PC材料。
[0035]本发明的目的之二在于提供一种如上所述的红外线热辐射光学PC材料的制备方法，所述方法包括如下步骤:
[0036]将配方量的各原料混合，然后将混合后得到的均匀物料通过双螺杆挤出机挤出，造粒，得到静电红外线热辐射光学PC材料。
[0037]所述混合可通过高温混合设备实现，在180~200°C，使各物料呈现半熔融状态，随后再将物料通过低温设备，使其冷却，凝固成块，进入气流撞击破碎机进行破碎。然后将得到的均匀物料通过双螺杆挤出机挤出，造粒，得到静电红外线热辐射光学PC材料。
[0038]控制双螺杆挤出机的各区温度为255~270°C，共11区，具体在双螺杆挤出机中历程如下:
[0039]物料经[一区]熔融进入输送段、[二区]混炼段、[三区]强制反应段、输送压缩段、[四区]排气段、[五区]剪切段、[六区]共混熔融输送段、[七区]同向排列复合段、[八区]强制有序固化分布混合段、[九区]抽真空段、[十区]输送压缩段，[十一区]压力模头出料段、分线拉条、水槽冷却，然后进入造粒机造粒，得到得到静电红外线热辐射光学PC材料。
[0040]本发明的目的之三在于提供一种如上所述的静电红外线热辐射光学PC材料的用途，所述红外线热辐射光学PC材料用于光学照明产品的灯罩。
[0041 ] 所述光学照明产品优选LED灯。
[0042]与已有技术相比，本发明具有如下有益效果:[0043]本发明所述光学PC材料兼具高的透明度、优异的耐老化以及抗静电性能，并且在LED灯使用期间通过光通量穿透中形成红外线把内部的热量辐射到光学PC材料外部，解决了 LED灯的散热问题，延长了 LED芯片的使用寿命，并且不影响光学PC材料的光通量。
[0044]本发明的制备方法操作简单，生产成本低，各项高性能综合指标匀达光电行业的要求，尤其是制作产品起得了红外光热辐射有效作用，延长了 LED光效和寿命的使用，有利于普及推广。在目前全球生产的聚碳酸酯的光学透明材料中并未有红外光热辐射功能，因此，本发明解决了已有技术均不能解决的技术问题。
【具体实施方式】
[0045]下面通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0046]实施例1
[0047]一种静电红外线热辐射光学PC材料，所述光学PC材料按其各组分占光学PC材料的质量百分比主 要由如下原料制备得到:
[0048]聚碳酸酯93.997%
[0049]聚苯胺 3 %。
[0050]有机娃 6 %。
[0051]所述有机硅由如下所述方法制备得到:
[0052]在氮气保护下，将质量比为7:3的纳米SiO2粉体和有机硅液体加入反应釜中，设定反应釜温度为60~80°C，在80r/min的转速中使纳米SiO2粉体溶解在有机硅液体中，然后在转速为100r/min下反应5h后，向反应釜中依次加入有机硅液体质量的I~3%的水溶性硅酸钠和有机硅液体质量的I~3%的N2O,进行水解反应5~8h，得到透明粘稠状液体有机娃。
[0053]所述聚苯胺的粒径为5~6 μ m。
[0054]所述有机硅的粒径小于5 μ m。
[0055]如上所述的静电红外线热辐射光学PC材料的制备方法，所述方法包括如下步骤:
[0056]将配方量的各原料混合，然后将混合后得到的均匀物料通过双螺杆挤出机挤出，造粒，得到静电红外线热辐射光学PC材料。
[0057]实施例2
[0058]一种静电红外线热辐射光学PC材料，所述光学PC材料按其各组分占光学PC材料的质量百分比主要由如下原料制备得到:
[0059]聚碳酸酯98.999%
[0060]聚苯胺 I %。
[0061]有机娃 I %
[0062]所述有机硅由如下所述方法制备得到:
[0063]在氮气保护下，将质量比为7:3的纳米SiO2粉体和有机硅液体加入反应釜中，设定反应釜温度为60~80°C，在80r/min的转速中使纳米SiO2粉体溶解在有机硅液体中，然后在转速为200r/min下反应5h后，向反应釜中依次加入有机硅液体质量的I~3%的水溶性硅酸钠和有机硅液体质量的I~3%的N2O,进行水解反应5~8h，得到透明粘稠状液体有机硅。[0064]所述聚苯胺的粒径为5~6 μ m。
[0065]所述有机硅的粒径小于5 μ m。
[0066]如上所述的静电红外线热辐射光学PC材料的制备方法，所述方法包括如下步骤:
[0067]将配方量的各原料混合，然后将混合后得到的均匀物料通过双螺杆挤出机挤出，造粒，得到静电红外线热辐射光学PC材料。
[0068]实施例3
[0069]—种静电红外线热福射光学PC材料,所述光学PC材料按其各组分占光学PC材料的质量百分比主要由如下原料制备得到:
[0070]聚碳酸酯96.998%
[0071]聚苯胺 2 %。
[0072]有机硅 3%[0073]所述有机硅由如下所述方法制备得到:
[0074]在氮气保护下，将质量比为7:3的纳米SiO2粉体和有机硅液体加入反应釜中，设定反应釜温度为60~80°C，在80r/min的转速中使纳米SiO2粉体溶解在有机硅液体中，然后在转速为300r/min下反应5h后，向反应釜中依次加入有机硅液体质量的I~3%的水溶性硅酸钠和有机硅液体质量的I~3%的N2O,进行水解反应5~8h，得到透明粘稠状液体有机娃。
[0075]所述聚苯胺的粒径为5~6 μ m。
[0076]所述有机硅的粒径小于5 μ m。
[0077]如上所述的静电红外线热辐射光学PC材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤:
[0078]将配方量的各原料混合，然后将混合后得到的均匀物料通过双螺杆挤出机挤出，造粒，得到静电红外线热辐射光学PC材料。
[0079]实施例4
[0080]一种静电红外线热福射光学PC材料,所述光学PC材料按其各组分占光学PC材料的质量百分比主要由如下原料制备得到:
[0081]聚碳酸酯95.985%
[0082]聚苯胺1.5%。
[0083]有机硅 4%。
[0084]所述有机硅由如下所述方法制备得到:
[0085]在氮气保护下，将质量比为7:3的纳米SiO2粉体和有机硅液体加入反应釜中，设定反应釜温度为60~80°C，在80r/min的转速中使纳米SiO2粉体溶解在有机硅液体中，然后在转速为200r/min下反应5h后，向反应釜中依次加入有机硅液体质量的I~3%的水溶性硅酸钠和有机硅液体质量的I~3%的N2O,进行水解反应5~8h，得到透明粘稠状液体有机娃。
[0086]所述聚苯胺的粒径为5~6 μ m。
[0087]所述有机硅的粒径小于5 μ m。
[0088]如上所述的静电红外线热辐射光学PC材料的制备方法，所述方法包括如下步骤:
[0089]将配方量的各原料混合，然后将混合后得到的均匀物料通过双螺杆挤出机挤出，造粒，得到静电红外线热辐射光学PC材料。
[0090]实施例5
[0091 ] 一种静电红外线热辐射光学PC材料，所述光学PC材料按其各组分占光学PC材料的质量百分比主要由如下原料制备得到:
[0092]聚碳酸酯94.975%
[0093]聚苯胺2.5%
[0094]有机娃 5 %。
[0095]所述有机硅由如下所述方法制备得到:
[0096]在氮气保护下，将质量比为7:3的纳米SiO2粉体和有机硅液体加入反应釜中，设定反应釜温度为60~80°C，在80r/min的转速中使纳米SiO2粉体溶解在有机硅液体中，然后在转速为200r/min下反应5h后，向反应釜中依次加入有机硅液体质量的I~3%的水溶性硅酸钠和有机硅液体质量的I~3%的N2O,进行水解反应5~8h，得到透明粘稠状液体有机娃。
[0097]所述聚苯胺的粒径为5~6 μ m。
[0098]所述有机硅的粒径为I~3 μ m。
[0099]如上所述的静电红外线热辐射光学PC材料的制备方法，所述方法包括如下步骤:
[0100]将配方量的各原料混合，然后将混合后得到的均匀物料通过双螺杆挤出机挤出，造粒，得到静电红外线热辐射光学PC材料。
[0101]对本发明的PC材料进行性能测试，结果如下:
[0102]
【权利要求】
1.一种静电红外线热辐射光学PC材料，其特征在于，所述光学PC材料按其各组分占光学PC材料的质量百分比主要由如下原料制备得到: 聚碳酸酯93~98% 聚苯胺 1~3%。 有机娃 1~6 % ; 所述有机硅由如下方法制备得到: 在氮气保护下，将质量比为7:3的纳米SiO2粉体和有机硅液体加入反应釜中，设定反应釜温度为60~80°C，在80r/min的转速中使纳米SiO2粉体溶解在有机硅液体中，然后在搅拌条件下反应5h后，向反应釜中依次加入有机硅液体质量的I~3%的水溶性硅酸钠和有机硅液体质量的I~3%的N2O,进行水解反应5~8h，得到透明粘稠状液体有机硅； 所述光学PC材料的各组分的质量百分比之和为100%。
2.如权利要求1所述的光学PC材料，其特征在于，所述光学PC材料按其各组分占光学PC材料的质量百分比主要由如下原料制备得到: 聚碳酸酯93~97% 聚苯胺 1.2~2.8%0 有机娃 1.5~5.5% ； 所述光学PC材料的各组分的质量百分比之和为100%。
3.如权利要求1或2所述的光学PC材料，其特征在于，所述光学PC材料按其各组分占光学PC材料的质量百分比主要由如下原料制备得到: 聚碳酸酯94~96.5% 聚苯胺 1.5~2.5%0 有机娃 2~5% ; 所述光学PC材料的各组分的质量百分比之和为100%。
4.如权利要求1-3之一所述的光学PC材料，其特征在于，所述搅拌的转速为100~300r/min,优选 200r/min ； 优选地，所述聚苯胺的粒径为5~6μπι。
5.如权利要求1-4之一所述的光学PC材料,其特征在于,所述有机娃的粒径小于5 μ m, it I ~3 μ m。
6.—种如权利要求1-5之一所述的静电红外线热福射光学PC材料的制备方法,其特征在于，所述方法包括如下步骤: 将配方量的各原料混合，然后将混合后得到的均匀物料通过双螺杆挤出机挤出，造粒，得到静电红外线热辐射光学PC材料。
7.—种如权利要求1-5之一所述的静电红外线热福射光学PC材料的用途,其特征在于，所述静电红外线热福射光学PC材料用于光学照明产品的灯罩。
8.如权利要求7所述的用途，其特征在于，所述光学照明产品为LED灯。
【文档编号】F21V3/04GK103937190SQ201410178894
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】孔作万 申请人:东莞市普万光电散热科技有限公司