CN104371208A - 高透高遮蔽性扩散板母料和制备方法及扩散板的制备方法 - Google Patents
高透高遮蔽性扩散板母料和制备方法及扩散板的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种高透高遮蔽性扩散板母料和制备方法，以及制备扩散板的方法，由重量计的聚苯乙烯100份、有机硅树脂10～11份、粒径为2～5微米的钛白粉0.3～0.4份、荧光增白剂0.15～0.2份、矿物油0.02～0.025份共混后挤出即得到所述母料，然后采用6.1份该母料与100份聚苯乙烯共混挤出获得混合料，再压印成型即可得到高透高遮蔽性扩散板。所述母料以扩散粒子为主，辅以增色、增韧等化工原料达到塑料改性的目的，使扩散板具有扩散功能的同时，还具有高遮蔽性的效果，扩散板的透过率可达65±3％，雾度可达99％，扩散度可达88±5％。且在满足背光模组更轻，更薄的要求同时还能降低模组成本。
Description
技术领域
本发明的实施方式涉及光电材料领域，更具体地，本发明的实施方式涉及一种高透高遮蔽性扩散板母料，以及这种母料的制备方法和利用该母料制备扩散板的方法。
背景技术
通常，显示装置的背光模块主要包括光源、导光板、光反射板、扩散板、亮度增强膜。其中，光扩散板同时具有使来自光源灯发射光的亮度均匀，以及遮蔽亮纹等功能，且光扩散板也起到支撑其他光学薄膜的作用。背光模块中的光源一般分为直下型和侧光型，直下型是在导光板底面并列冷阴极管、LED等光源；侧光型是冷阴极管、LED等光源配置于导光板的边缘，光从导光板边缘通过并向前发光。从提高背光源辉度的观点出发，直下型为主流，但近年来，因液晶显示器、LED电视等向薄型化发展，使侧光型的比例在增加。因此，高透高遮蔽性光扩散板应用将更加广泛。
聚苯乙烯因其较好的几何稳定性、热稳定性、光学透过特性、电绝缘特性以及微小的吸湿倾向，被广泛应用于扩散板制作。未经改性的聚苯乙烯用于制作扩散板时，由于其透光率较高，会裸露LED灯的刺眼眩光。目前光扩散材料，主要通过在透明塑料基料中加入具有不同折射率的无机或者有机扩散粒子，包括SiO2、TiO2、CaCO2、BaSO4和玻璃微珠等无机颗粒，以及聚甲基苯烯酸甲酯(PMMA,Polymethylmethacrylate)、硅树脂等有机聚合物微粒，达到提高材料雾度的目的。
评价光扩散材料的两项主要技术指标是透过率和雾度，通常材料的雾度和透过率是相互矛盾的，传统光扩散材料增加材料的光散射能力通常采取增加光扩散剂的方法，而光扩散剂对光的吸收和遮盖等会引起透过率的下降。
发明内容
本发明克服了现有技术透过率和雾度相互矛盾，雾度提高则透过率降低的不足，提供一种高透高遮蔽性扩散板母料和制备方法及扩散板的制备方法的实施方式，以期望可以解决扩散板雾度提高则透过率降低的问题。
为解决上述的技术问题，本发明的一种实施方式采用以下技术方案：
一种高透高遮蔽性扩散板母料，它包括按重量计的以下组分：
聚苯乙烯100份；
有机硅树脂10～11份；
钛白粉0.3～0.4份；
荧光增白剂0.15～0.2份；
矿物油0.02～0.025份；
所述钛白粉的粒径为2～5微米。
优选的，所述的高透高遮蔽性扩散板母料包括按重量计的以下组分：
聚苯乙烯100份；
有机硅树脂10.56份；
钛白粉0.36份；
荧光增白剂0.18份；
矿物油0.022份；
所述钛白粉的粒径为3～4微米。
母料的种类和用量对扩散板的透光率和雾度有较大的影响，使用上述比例的原材料制备母料，再用母料制备的扩散板的透过率可达68％，雾度可达99％，扩散度可达93％。
荧光增白剂可以采用二苯乙烯型增白剂。本发明采用了粒径为2～5微米的钛白粉作为无机光扩散剂，特别是粒径为3～4微米的钛白粉。一方面钛白粉含量较低时便可以使扩散板的雾度大幅度提高，但是透过率下降很小，另一方面因为钛白粉粒径的大小更有利于分散于基材中，且能够克服聚苯乙烯原料本身的脆性，因此可以提高扩散板的韧性。
进一步的技术方案是，所述钛白粉是通过硅烷偶联剂对其表面进行共混改性后的改性钛白粉。硅烷偶联剂可以在有机粒子和无机粒子的界面形成键合，促进界面融合，增强性能，能够改善钛白粉在树脂中的分散性及粘合力，改善工艺性能和提高填充塑料(包括聚苯乙烯)的机械、电学和耐气候等性能，同时又不损失材料力学性能。
所述硅烷偶联剂可以采用KH550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、KH560(γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)、KH570(γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)、KH792(N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷)、DL602、DL171中的任意一种。
使用硅烷偶联剂对钛白粉表面进行共混改性的方法是将钛白粉和硅烷偶联剂以100：1.5的比例加入高速搅拌器中，高速搅拌10分钟即得到改性钛白粉。
更进一步的技术方案是，所述矿物油为硅油或液体石蜡。这两种矿物油与聚苯乙烯的相容性很好，在母料加工过程中，矿物油在混合物的相与相之间易发生迁移，可以提高加工润滑性，且还可以较均匀的分布在相界面上。
一种高透高遮蔽性扩散板母料的制备方法，它包括以下步骤：
(1)将聚苯乙烯100份，有机硅树脂10～11份，粒径为2～5微米的钛白粉0.3～0.4份，荧光增白剂0.15～0.2份，矿物油0.02～0.025份混合均匀，得到原料共混物；所述钛白粉是用硅烷偶联剂对其表面进行共混改性后的改性钛白粉，所述矿物油为硅油(环状聚二甲基硅氧烷)或者液体石蜡。
(2)将所述原料混合物在双螺杆挤出机中挤出造粒得到高透高遮蔽性扩散板母料，所述双螺杆挤出机各段温度为：一区温度为170℃；二区温度为185℃；三区温度为195℃；四区温度为200℃；五区温度为210℃；六区温度为220℃；七区温度为210℃；模头温度为210℃。
优选的，所述的高透高遮蔽性扩散板母料的制备方法包括以下步骤：
(1)将聚苯乙烯100份，有机硅树脂10.56份，粒径为3～4微米的钛白粉0.36份，荧光增白剂0.18份，矿物油0.022份混合均匀，得到原料共混物；
(2)将所述原料混合物在双螺杆挤出机中挤出造粒得到高透高遮蔽性扩散板母料，所述双螺杆挤出机各段温度为：一区温度为170℃；二区温度为185℃；三区温度为195℃；四区温度为200℃；五区温度为210℃；六区温度为220℃；七区温度为210℃；模头温度为210℃。
一种采用上述高透高遮蔽性扩散板母料制备扩散板的方法，其特征在于它包括以下步骤：
A、将所述高透高遮蔽性扩散板母料在干燥机中以60℃的温度干燥30～60min；
B、按照干燥后的高透高遮蔽性扩散板母料与聚苯乙烯的重量之比6.1:100将二者熔融共混后用双螺杆挤出机挤出获得混合料，双螺杆挤出机各段温度为：一区温度为175℃；二区温度为185℃；三区温度为195℃；四区温度为215℃；五区温度为225℃；六区温度为220℃；七区温度为215℃；模头温度为210℃；
C、将步骤B获得的混合料压印成型，获得高透高遮蔽性扩散板。
与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：本发明提供一种扩散板母料，以扩散粒子为主，辅以增色、增韧等化工原料达到塑料改性的目的，使扩散板具有扩散功能的同时，还具有高遮蔽性的效果，扩散板的透过率可达65±3％，雾度可达99％，扩散度可达88±5％。且在满足背光模组更轻，更薄的要求同时还能降低模组成本。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
将聚苯乙烯100Kg，有机硅树脂10Kg，粒径为2微米的改性钛白粉0.3Kg，荧光增白剂0.2Kg，矿物油0.025Kg(硅油)混合均匀，得到原料共混物；然后将原料混合物在双螺杆挤出机中挤出造粒得到高透高遮蔽性扩散板母料，所述双螺杆挤出机各段温度为：一区温度为170℃；二区温度为185℃；三区温度为195℃；四区温度为200℃；五区温度为210℃；六区温度为220℃；七区温度为210℃；模头温度为210℃。高透高遮蔽性扩散板母料在干燥机中以60℃干燥30min后备用。
将6.1Kg干燥后的高透高遮蔽性扩散板母料与100Kg聚苯乙烯熔融共混后挤出获得混合料。共混挤出使用的设备是双螺杆挤出机，双螺杆挤出机各段温度为：一区温度为175℃；二区温度为185℃；三区温度为195℃；四区温度为215℃；五区温度为225℃；六区温度为220℃；七区温度为215℃；模头温度为210℃。
将混合料压印成型，即得高透高遮蔽性扩散板。
实施例2
将聚苯乙烯100Kg，有机硅树脂11Kg，粒径为5微米的改性钛白粉0.4Kg，荧光增白剂0.15Kg，矿物油0.02Kg(液体石蜡)混合均匀，得到原料共混物；然后将原料混合物在双螺杆挤出机中挤出造粒得到高透高遮蔽性扩散板母料，所述双螺杆挤出机各段温度为：一区温度为170℃；二区温度为185℃；三区温度为195℃；四区温度为200℃；五区温度为210℃；六区温度为220℃；七区温度为210℃；模头温度为210℃。高透高遮蔽性扩散板母料在干燥机中以60℃干燥60min后备用。
将6.1Kg干燥后的高透高遮蔽性扩散板母料与100Kg聚苯乙烯熔融共混后用双螺杆挤出机挤出获得混合料。双螺杆挤出机各段温度为：一区温度为175℃；二区温度为185℃；三区温度为195℃；四区温度为215℃；五区温度为225℃；六区温度为220℃；七区温度为215℃；模头温度为210℃。
将混合料压印成型，即得高透高遮蔽性扩散板。
实施例3
将聚苯乙烯100Kg，有机硅树脂10.56Kg，粒径为3微米的钛白粉0.36Kg，荧光增白剂0.18Kg，矿物油0.022Kg(硅油)混合均匀，得到原料共混物；然后将原料混合物在双螺杆挤出机中挤出造粒得到高透高遮蔽性扩散板母料，所述双螺杆挤出机各段温度为：一区温度为170℃；二区温度为185℃；三区温度为195℃；四区温度为200℃；五区温度为210℃；六区温度为220℃；七区温度为210℃；模头温度为210℃。高透高遮蔽性扩散板母料在干燥机中以60℃干燥45min后备用。
将6.1Kg干燥后的高透高遮蔽性扩散板母料与100Kg聚苯乙烯熔融共混后挤出获得混合料。共混挤出使用的设备是双螺杆挤出机，挤出机各段温度为：一区温度为175℃；二区温度为185℃；三区温度为195℃；四区温度为215℃；五区温度为225℃；六区温度为220℃；七区温度为215℃；模头温度为210℃。
将混合料压印成型，即得高透高遮蔽性扩散板。测试高透高遮蔽性扩散板的透过率、雾度和扩散度，测试标准如表1：
表1扩散板性能测试标准
| 项目 | 测试标准 | 测试仪器 |
| 透光率 | JIS K7361-1 | 雾度计(CM-3600A) |
| 雾度 | JIS K7136 | |
| 均匀性 | 亮度测试仪(BM-7) |
采用表1中的测试标准和/或仪器，测得本实施例的扩散板的透过率是67％，雾度是99％，扩散度是90％。
实施例4
将聚苯乙烯100Kg，有机硅树脂10.56Kg，粒径为4微米的改性钛白粉0.36Kg，荧光增白剂0.18Kg，矿物油0.022Kg(硅油)混合均匀，得到原料共混物；然后将原料混合物在双螺杆挤出机中挤出造粒得到高透高遮蔽性扩散板母料，所述双螺杆挤出机各段温度为：一区温度为170℃；二区温度为185℃；三区温度为195℃；四区温度为200℃；五区温度为210℃；六区温度为220℃；七区温度为210℃；模头温度为210℃。高透高遮蔽性扩散板母料在干燥机中以60℃干燥45min后备用。
将6.1Kg干燥后的高透高遮蔽性扩散板母料与100Kg聚苯乙烯熔融共混后挤出获得混合料。共混挤出使用的设备是双螺杆挤出机，挤出机各段温度为：一区温度为175℃；二区温度为185℃；三区温度为195℃；四区温度为215℃；五区温度为225℃；六区温度为220℃；七区温度为215℃；模头温度为210℃。
将混合料压印成型，即得高透高遮蔽性扩散板。采用表1的测试标准和仪器测试高透高遮蔽性扩散板的透过率、雾度和扩散度，测得本实施例的扩散板的透过率是68％，雾度是99％，扩散度是88％。
实施例5
将聚苯乙烯100Kg，有机硅树脂10Kg，粒径为5微米的钛白粉0.4Kg，荧光增白剂0.2Kg，矿物油0.02Kg(液体石蜡)混合均匀，得到原料共混物；然后将原料混合物在双螺杆挤出机中挤出造粒得到高透高遮蔽性扩散板母料，所述双螺杆挤出机各段温度为：一区温度为170℃；二区温度为185℃；三区温度为195℃；四区温度为200℃；五区温度为210℃；六区温度为220℃；七区温度为210℃；模头温度为210℃。高透高遮蔽性扩散板母料在干燥机中以60℃干燥45min后备用。
将6.1Kg干燥后的高透高遮蔽性扩散板母料与100Kg聚苯乙烯熔融共混后挤出获得混合料，。共混挤出使用的设备是双螺杆挤出机，挤出机各段温度为：一区温度为175℃；二区温度为185℃；三区温度为195℃；四区温度为215℃；五区温度为225℃；六区温度为220℃；七区温度为215℃；模头温度为210℃。
将混合料压印成型，即得高透高遮蔽性扩散板。采用表1的测试标准和仪器测试高透高遮蔽性扩散板的透过率、雾度和扩散度，测得本实施例的扩散板的透过率是62％，雾度是99％，扩散度是83％。
对比实施例1
将聚苯乙烯100Kg，有机硅树脂10.56Kg，粒径为0.5微米的钛白粉0.36Kg，荧光增白剂0.18Kg，矿物油0.022Kg混合均匀，得到原料共混物；然后将原料混合物在双螺杆挤出机中挤出造粒得到高透高遮蔽性扩散板母料，所述双螺杆挤出机各段温度为：一区温度为170℃；二区温度为185℃；三区温度为195℃；四区温度为200℃；五区温度为210℃；六区温度为220℃；七区温度为210℃；模头温度为210℃。高透高遮蔽性扩散板母料在干燥机中以60℃干燥45min后备用。
将6.1Kg干燥后的高透高遮蔽性扩散板母料与100Kg聚苯乙烯熔融共混后挤出获得混合料，。共混挤出使用的设备是双螺杆挤出机，挤出机各段温度为：一区温度为175℃；二区温度为185℃；三区温度为195℃；四区温度为215℃；五区温度为225℃；六区温度为220℃；七区温度为215℃；模头温度为210℃。
将混合料压印成型，即得高透高遮蔽性扩散板。采用表1的测试标准和仪器测试高透高遮蔽性扩散板的透过率、雾度和扩散度，测得本实施例的扩散板的透过率是60％，雾度是90％，扩散度是80％。钛白粉粒径变化引起扩散板的性能下降。
对比实施例2
将聚苯乙烯95Kg，有机硅树脂6Kg，粒径为3微米的钛白粉0.6Kg，荧光增白剂0.1Kg混合均匀，不使用矿物油，得到原料共混物；然后将原料混合物在双螺杆挤出机中挤出造粒得到高透高遮蔽性扩散板母料，所述双螺杆挤出机各段温度为：一区温度为170℃；二区温度为185℃；三区温度为195℃；四区温度为200℃；五区温度为210℃；六区温度为220℃；七区温度为210℃；模头温度为210℃。高透高遮蔽性扩散板母料在干燥机中以60℃干燥45min后备用。
将6.1Kg干燥后的高透高遮蔽性扩散板母料与100Kg聚苯乙烯熔融共混后挤出获得混合料，。共混挤出使用的设备是双螺杆挤出机，挤出机各段温度为：一区温度为175℃；二区温度为185℃；三区温度为195℃；四区温度为215℃；五区温度为225℃；六区温度为220℃；七区温度为215℃；模头温度为210℃。
将混合料压印成型，即得高透高遮蔽性扩散板。采用表1的测试标准和仪器测试高透高遮蔽性扩散板的透过率、雾度和扩散度，测得本实施例的扩散板的透过率是50％，雾度是85％，扩散度是85％。无矿物油对钛白粉表面共混改性，扩散板的透过率和雾度受到较大的影响。
对比实施例3
将聚苯乙烯100Kg，有机硅树脂10.56Kg，粒径为4微米的改性钛白粉0.36Kg，荧光增白剂0.18Kg，矿物油0.022Kg(硅油)混合均匀，得到原料共混物；然后将原料混合物在双螺杆挤出机中挤出造粒得到高透高遮蔽性扩散板母料，所述双螺杆挤出机各段温度为：一区温度为170℃；二区温度为185℃；三区温度为195℃；四区温度为200℃；五区温度为210℃；六区温度为220℃；七区温度为210℃；模头温度为210℃。高透高遮蔽性扩散板母料在干燥机中以60℃干燥45min后备用。
将10Kg干燥后的高透高遮蔽性扩散板母料与100Kg聚苯乙烯熔融共混后挤出获得混合料。共混挤出使用的设备是双螺杆挤出机，挤出机各段温度为：一区温度为175℃；二区温度为185℃；三区温度为195℃；四区温度为215℃；五区温度为225℃；六区温度为220℃；七区温度为215℃；模头温度为210℃。
将混合料压印成型，即得高透高遮蔽性扩散板。采用表1的测试标准和仪器测试高透高遮蔽性扩散板的透过率、雾度和扩散度，测得本实施例的扩散板的透过率是60％，雾度是92％，扩散度是83％。因此，高透高遮蔽性扩散板母料与聚苯乙烯熔融共混制备扩散板时，二者的用量之比对扩散板的雾度有较大影响。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (7)
1.一种高透高遮蔽性扩散板母料，其特征在于它包括按重量计的以下组分：
聚苯乙烯 100份；
有机硅树脂 10～11份；
钛白粉 0.3～0.4份；
荧光增白剂 0.15～0.2份；
矿物油 0.02～0.025份；
所述钛白粉的粒径为2～5微米。
2.根据权利要求1所述的高透高遮蔽性扩散板母料，其特征在于它包括按重量计的以下组分：
聚苯乙烯 100份；
有机硅树脂 10.56份；
钛白粉 0.36份；
荧光增白剂 0.18份；
矿物油 0.022份；
所述钛白粉的粒径为3～4微米。
3.根据权利要求2所述的高透高遮蔽性扩散板母料，其特征在于所述钛白粉是通过硅烷偶联剂对其表面进行共混改性后的改性钛白粉。
4.根据权利要求2或3所述的高透高遮蔽性扩散板母料，其特征在于所述矿物油为硅油或液体石蜡。
5.一种高透高遮蔽性扩散板母料的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)将聚苯乙烯100份，有机硅树脂10～11份，粒径为2～5微米的钛白粉0.3～0.4份，荧光增白剂0.15～0.2份，矿物油0.02～0.025份混合均匀，得到原料共混物；
(2)将所述原料混合物在双螺杆挤出机中挤出造粒得到高透高遮蔽性扩散板母料，所述双螺杆挤出机各段温度为：一区温度为170℃；二区温度为185℃；三区温度为195℃；四区温度为200℃；五区温度为210℃；六区温度为220℃；七区温度为210℃；模头温度为210℃。
6.根据权利要求5所述的高透高遮蔽性扩散板母料的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)将聚苯乙烯100份，有机硅树脂10.56份，粒径为3～4微米的钛白粉0.36份，荧光增白剂0.18份，矿物油0.022份混合均匀，得到原料共混物；
(2)将所述原料混合物在双螺杆挤出机中挤出造粒得到高透高遮蔽性扩散板母料，所述双螺杆挤出机各段温度为：一区温度为170℃；二区温度为185℃；三区温度为195℃；四区温度为200℃；五区温度为210℃；六区温度为220℃；七区温度为210℃；模头温度为210℃。
7.一种采用权利要求5或6所述高透高遮蔽性扩散板母料制备扩散板的方法，其特征在于它包括以下步骤：
A、将所述高透高遮蔽性扩散板母料在干燥机中以60℃的温度干燥30～60min；
B、按照干燥后的高透高遮蔽性扩散板母料与聚苯乙烯的重量之比6.1:100将二者熔融共混后用双螺杆挤出机挤出获得混合料，双螺杆挤出机各段温度为：一区温度为175℃；二区温度为185℃；三区温度为195℃；四区温度为215℃；五区温度为225℃；六区温度为220℃；七区温度为215℃；模头温度为210℃；
C、将步骤B获得的混合料压印成型，获得高透高遮蔽性扩散板。
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