一种led灯罩用阻燃高透光耐候聚碳酸酯复合材料及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及聚碳酸酯复合材料技术领域，具体涉及一种LED灯罩用阻燃高透光耐 候聚碳酸酯复合材料及制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，面临全球资源危机，LED产业如雨后春笋般发展起来，现已广泛应用于照 明、显示等行业。由于其具有节能、环保、寿命长等优点，LED照明的应用前景十分广阔，而随 着LED照明产业的迅猛发展，用于LED外壳的光扩散材料的使用量迅速增长，该材料能使光 线通过，又能有效散射光线，能将点、线光源转化为线、面光源。
[0003] 聚碳酸酯是一种应用广泛的工程塑料，具有高透明性、高韧性、高耐热性、高强度 等特点，应用在LED照明灯罩行业有很大的优势。但未经改性的聚碳酸酯作为灯罩时，阻燃 性能较低，需要进行专门的阻燃改性以保护LED灯罩、防止灯罩被破坏或受日光照射而变 色；同时，在用作LED户外照明灯具外罩时，聚碳酸酯外罩经过传统的阻燃改性后导致透光 性下降，存在发光效率低下的问题，无法发挥LED照明高亮度的特点；最后聚碳酸酯外罩在 长期受到日光照射的情况下，极易导致外罩老化变脆。
[0004] 目前，国内外针对这一问题已开展了一系列研究，例如专利CN102219989A公布一 种LED灯具用阻燃光扩散聚碳酸酯树脂复合材料及其制备方法，采用无机和有机光扩散复 配，克服传统单一扩散剂难以达到雾度和透光率平衡的缺点，同时采用环保溴化聚碳酸酯 为阻燃剂和有机硅阻燃剂复配使用，达到高效阻燃的情况下对透光率的影响最小的效果， 但存在以下的缺点：1)主助燃剂用量较大，制得的聚碳酸酯树脂的抗冲击性能较差，产品组 装时容易碎裂;2)辅阻燃剂与主阻燃剂不能发生协同作用，阻燃效率低，产品的耐冲击性能 差，透明度降低；3)必须使用光扩散剂，制得的产品透光率低，仅为66-85%。美国专利 US20090258170A1公布了一种以PC为基体的阻燃光扩散组合物，加入有机光扩散剂和有机 硅阻燃剂，达到光扩散性和阻燃性，扩大了光扩散组合物的应用范围，但是其阻燃性较低， 只是达到Vl级，满足不了特定场合的需求。专利CN101906244A公布了一种PC为基体的阻燃 光扩散PC组合物，加入光扩散母粒，以磺酸盐和有机硅复配阻燃，达到VO阻燃级，但是无光 稳定剂的加入，耐候性不佳，限制了产品的使用寿命和使用范围。
【发明内容】
[0005] 为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供了一种LED灯罩用阻燃 高透光耐候聚碳酸酯复合材料及其制备方法，该聚碳酸酯复合材料不仅具有优异的力学性 能与加工性能，而且具有高透光性、高阻燃、优异的耐候性能。
[0006] 为了实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] -种LED灯罩用阻燃高透光耐候聚碳酸酯复合材料，所述LED灯罩用阻燃高透光耐 候聚碳酸酯复合材料是由如下重量份配比的原料制备而成： 聚碳酸酯 100份； 共聚有机娃氧烷微球 0.2-0. 6份；
[0008] 有机化纳米蒙脱土 3-8份； 耐候剂 0:. 5-1份； 相容剂 0-2份；
[0009] 所述聚碳酸酯的分子量为3-6万。
[0010] 所述共聚有机硅氧烷微球是聚硅氧烷-丙烯酸酯共聚物，所述共聚有机硅氧烷微 球是核壳结构，所述共聚有机硅氧烷微球中硅氧烷的含量为10-15%，所述共聚有机硅氧烷 微球的粒径为1 -5μηι;
[0011]作为优选，本发明所采用的共聚有机硅氧烷微球的制备方法是以甲基苯基二甲氧 基硅烷为硅烷单体，先与八甲基环四硅氧烷以及γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进 行水解与缩聚反应合成聚硅氧烷核乳液，再分别与丙烯酸甲酯以及甲基丙烯酸乙酯接枝共 聚，制得具有核壳结构的聚硅氧烷-丙烯酸酯共聚物；
[0012 ] 所述八甲基环四硅氧烷与甲基苯基二甲氧基硅烷的质量比为1 〇: 1;
[0013] 所述γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与甲基苯基二甲氧基硅烷的质量比为 10:1；
[0014] 所述丙烯酸甲酯与甲基苯基二甲氧基硅烷质量比为1:3;
[0015] 所述甲基丙烯酸乙酯与甲基苯基二甲氧基硅烷质量比为1:4。
[0016] 所述有机化纳米蒙脱土是依次经盐酸和氢氧化钠处理过的钠基蒙脱土，所述有机 化纳米蒙脱土的层间距为1.53-1.58nm;
[0017]作为优选，本发明所采用的有机化纳米蒙脱土的制备方法是将钠基蒙脱土与25v/ v%乙醇(所述钠基蒙脱土与25v/v%乙醇比例为3g:2mL)加入到反应釜中，充分搅拌Ih后缓 慢加入pH值为2的盐酸溶液直至混合液pH值达到2.5，于70°C下搅拌过夜，过滤干燥即得酸 处理钠基蒙脱土；
[0018] 再以pH为14的氢氧化钠溶液滴定酸处理钠基蒙脱土，直至(被滴定的钠基蒙脱土 混合液)pH值达到12，得到碱处理钠基蒙脱土；
[0019] 最后将碱处理钠基蒙脱土充分干燥处理后即制得有机化纳米蒙脱土；
[0020] 作为优选，本发明所采用的耐候剂是苯并三氮唑紫外光吸收剂，为白色针状晶体， 纯度2 99.6%，其在240nm-350nm范围内能充分吸收紫外线。
[0021] 当制备所述LED灯罩用阻燃高透光耐候聚碳酸酯复合材料的原料中含有相容剂 时，所述相容剂为高分子相容剂EVA，分子量为0.8万-2万。
[0022] -种用于制备上述LED灯罩用阻燃高透光耐候聚碳酸酯复合材料的方法，其步骤 如下：
[0023]将聚碳酸酯、共聚有机硅氧烷微球、有机化纳米蒙脱土、耐候剂以及相容剂按配比 在80°C下真空烘箱中干燥8h，25°C下在高速搅拌机中搅拌8-10分钟，通过双螺杆挤出机熔 融挤出、造粒，得LED灯罩用阻燃高透光耐候聚碳酸酯复合材料。
[0024]作为优选，本发明所采用的双螺杆挤出机是科倍隆机械设备系统上海有限公司的 ZSK25型挤出机，所述双螺杆挤出机的挤出温度为230-250°C，口模温度为245°C，螺杆转速 为220r/min。
[0025] 与现有技术相比，本发明的优点和有益效果是：
[0026] 本发明复配有机阻燃剂和改性无机阻燃剂对聚碳酸酯进行阻燃改性，采用共聚有 机硅氧烷微球和有机化纳米蒙脱土改性聚碳酸酯树脂。采用共聚有机硅氧烷微球对PC进行 阻燃，当材料点燃后，硅氧烷迅速迀移到PC表面形成保护层，有效地阻隔氧气与基体进一步 接触、隔离热量的传递，阻止下层聚合物继续燃烧；同时，采用酸碱处理蒙脱土对PC进行阻 燃，在PC受热条件下，蒙脱土对树脂进行催化交联，以蒙脱土为中心形成致密的交联网络， 对可燃的碳层进行阻隔，从而限制树脂的进一步降解，起到协同阻燃的效果；另一方面，由 于经盐酸和氢氧化钠处理过的钠基蒙脱土与PC具有较好的相容性，因此蒙脱土的加入对聚 碳酸酯树脂起到一定的增强、增韧的效果；同时，本发明所采用的共聚有机硅氧烷微球和有 机化纳米蒙脱土用量很少，100份聚碳酸酯基体中，共聚有机硅氧烷微球仅需〇. 2-0.6份、有 机化纳米蒙脱土仅需3-8份即可实现聚碳酸酯树脂的阻燃效果达到VO级，而且复合材料在 达到高效阻燃的情况下对透光性的影响较小，从而进一步增加了聚碳酸酯制得的LED灯罩 的应用范围。最后，本发明在配方中加入少量耐候剂(紫外光吸收剂)和相容剂，进一步确保 了聚碳酸酯复合材料的综合性能。本发明所制得的LED灯罩用阻燃高透光耐候聚碳酸酯复 合材料不仅具有优异的力学性能与加工性能，而且具有高透光性、高阻燃、优异的耐候性等 优点，能满足LED照明灯罩的要求，工艺简单，有利于普遍推广和应用。
【具体实施方式】
[0027] 下面申请人结合具体的实施例对本发明的产品及制备方法做进一步的详细说明。
[0028] 以下实施例1-3中，原料共聚有机硅氧烷微球、有机化纳米蒙脱土均为申请人自 制：
[0029] 所述共聚有机硅氧烷微球是核壳结构的聚硅氧烷-丙烯酸酯共聚物，其中硅氧烷 的含量为10-15%，该微球的粒径为1 -5μηι，其制备方法为：
[0030] 以甲基苯基二甲氧基硅烷为硅烷单体，先将与甲基苯基二甲氧基硅烷质量比分别 为10:1、10:1和1:5的八甲基环四硅氧烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、去离子水 混合，混合液利用盐酸调节PH值到2,混合液在30°C下反应5小时，即可实现水解与缩聚反应 合成聚硅氧烷核乳液;乳液中再分别加入与甲基苯基二甲氧基硅烷质量比为1:3、1:4的丙 烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯，并加入浓氨水溶液调节混合液PH值到11，40摄氏度下接枝共聚 反应10小时，反应物经过滤干燥即制得具有核壳结构的聚硅氧烷-丙烯酸酯共聚物。
[0031] 所用有机化纳米蒙