CN112538226A - 一种阻燃pmma光扩散板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种阻燃PMMA光扩散板，由以下重量份含量的组分制成：甲基丙烯酸甲酯、共聚单体、阻燃剂、光扩散剂、引发剂、脱模剂。同时公开了阻燃PMMA光扩散板的制备方法。本技术方案提出的阻燃PMMA光扩散板及其制备方法，在不影响板材光扩散效果和透光率的前提下，通过在甲基丙烯酸甲酯中加入磷系阻燃剂，改善PMMA光扩散板的阻燃性能。

Description

一种阻燃PMMA光扩散板及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，特别涉及一种阻燃PMMA光扩散板及其制备方法。
背景技术
LED光源具有节能、环保、寿命长、体积小等优点，广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景灯领域。与传统的光源相比，LED光源发光集中且强烈，光线刺眼。而高性能的光扩散材料，可广泛应用于LED灯具的光散射，匀光组件，如LED灯管、灯罩等，以提高LED光源的光质量，保证LED的发光效率，降低LED光源整体成本。
PMMA是透光率优异的一种塑料，它的比重为1.19，透光率高达92％；重量轻再加上透光率高这两大特点使PMMA在照明工业上应用广泛。近年来，以PMMA为基材的光扩散板发展迅速，但是聚甲基丙烯酸甲酯的极限氧指数低，阻燃性能差，易燃烧，耐热温度低，这极大地限制了其在照明工业上的应用。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种阻燃PMMA光扩散板及其制备方法。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种阻燃PMMA光扩散板，由以下重量份含量的组分制成：
Figure BDA0002814596100000011
Figure BDA0002814596100000021
进一步，所述的共聚单体包括(甲基)丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯中的一种或多种复配使用。
进一步，所述的阻燃剂为磷酸和磷酸酯的混合物，所述的磷酸和磷酸酯的质量比为1:2～1:10。
进一步，所述的磷酸包括正磷酸、偏磷酸、焦磷酸、聚磷酸中的一种或几种。
进一步，所述磷酸酯包括磷酸三(2-氯丙基)酯、磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯、磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三苯酯、多聚磷酸酯、磷酸三(溴代甲基)酯、磷酸三(溴代乙基)酯、磷酸三(氯代甲基)酯、磷酸三(氯代乙基)酯中的一种或几种。
进一步，所述的光扩散剂为有机硅、聚苯乙烯中的一种。
进一步，所述的聚苯乙烯包括通用级聚苯乙烯、可发聚苯乙烯和阻燃级聚苯乙烯，其分子量小于10万，粒径小于1mm。
进一步，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚睛、过氧化二苯甲酰中的一种或几种。
进一步，所述脱模剂为硬脂酸及其盐类。
阻燃PMMA光扩散板的制备方法，包括以下步骤：
S1.光扩散剂做预分散处理，先将光扩散剂与部分MMA单体按照1:2～1:5的比例进行混合，常温下机械搅拌5～20min，再抽真空排出空气，得到光扩散剂的预混料；
S2.将剩余重量份的甲基丙烯酸甲酯单体、共聚单体和部分引发剂，搅拌加热至沸腾并维持物料呈沸腾状态，待体系达到所需粘度后，开始冷却降温；待物料降至室温时，加入剩余的引发剂、阻燃剂和脱模剂，搅拌均匀后得到预聚料；
S3.将光扩散剂的预混料加入预聚料中，进行机械搅拌，搅拌30-60分钟直至混合完全，结束搅拌，将获得的浆液放入抽真空设备，真空脱泡；
S4.将浆液计量后灌入硅玻璃模具，排出气体，用夹具夹紧；随后将灌好物料的模具置于水浴中，维持水浴温度40-60℃，反应2-8h后，至模具内物料完全硬化；然后将模具放入烘房中，在90-120℃高温下进一步固化处理1-3h；自然冷却至室温，除去模具，得到阻燃PMMA光扩散板。
有益效果：本技术方案提出的阻燃PMMA光扩散板及其制备方法，在不影响板材光扩散效果和透光率的前提下，通过在甲基丙烯酸甲酯中加入磷系阻燃剂，改善PMMA光扩散板的阻燃性能。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种阻燃PMMA光扩散板，由以下重量份数的原料制成：甲基丙烯酸甲酯单体72.3g，甲基丙烯酸4.2g，磷酸5.5g，磷酸三(2-氯丙基)酯14.8g，通用级聚苯乙烯0.9g，偶氮二异丁腈0.006g，硬脂酸0.8g。
制备步骤如下：
(1)将光扩散剂聚苯乙烯0.9g与2.7g甲基丙烯酸甲酯进行混合，常温下机械搅拌10min，再抽真空排出空气，得到光扩散剂的预混料。
(2)将剩余重量份的甲基丙烯酸甲酯单体、甲基丙烯酸和0.002g偶氮二异丁腈，搅拌加热至沸腾并维持物料呈沸腾状态，待物料达到70-90s的粘度后，开始冷却降温。待物料降至室温时，加入磷酸和磷酸三(2-氯丙基)酯，偶氮二异丁腈0.004g，硬脂酸0.8g，搅拌均匀后得到预聚料。
(3)将光扩散剂的预混料加入预聚料中，进行机械搅拌，搅拌40分钟至混合完全，结束搅拌，将获得的浆液放入抽真空设备，真空脱泡。
(4)将浆液计量后灌入硅玻璃模具，排出气体，用夹具夹紧。
(5)将灌好物料的模具置于水浴中，维持水浴温度40℃，反应3h后，至模具内物料完全硬化。然后将模具放入烘房中，在120℃高温下进一步固化处理1h。自然冷却至室温，除去模具，得到阻燃PMMA光扩散板。
该实施例得到的阻燃PMMA光扩散板雾度90.5％，透光率76.8％，对样品进行两次燃烧测试后，火焰均在10s内熄灭，且无燃烧物掉下，阻燃达到V-0级别。
实施例2
一种阻燃PMMA光扩散板，由以下重量份数的原料制成：甲基丙烯酸甲酯单体80.3g，丙烯酸乙酯1.2g，磷酸2.5g和磷酸三(溴代乙基)18.1g，有机硅0.5g，偶氮二异丁腈0.008g，硬脂酸钠0.6g。
制备步骤如下：
(1)将光扩散剂有机硅0.5g和甲基丙烯酸甲酯2.5g进行混合，常温下机械搅拌20分钟，抽真空排出空气，得到光扩散剂的预混料。
(2)将77.8g甲基丙烯酸甲酯单体、1.2g丙烯酸乙酯和0.003g偶氮二异丁腈，搅拌加热至沸腾并维持物料呈沸腾状态，待物料达到所需粘度后，开始冷却降温。待物料降至室温时，加入磷酸和磷酸三(溴代乙基)，偶氮二异丁腈0.005g，硬脂酸钠0.6g，搅拌均匀后得到预聚料。
(3)将光扩散剂的预混料加入预聚料中，进行机械搅拌，搅拌50分钟至混合完全，结束搅拌，将获得的浆液放入抽真空设备，真空脱泡。
(4)将浆液计量后灌入硅玻璃模具，排出气体，用夹具夹紧。
(5)将灌好物料的模具置于水浴中，维持水浴温度40℃，反应2.5h后，至模具内物料完全硬化。然后将模具放入烘房中，在110℃高温下进一步固化处理2h。自然冷却至室温，除去模具，得到阻燃PMMA光扩散板。
该实施例得到的阻燃PMMA光扩散板雾度90％，透光率73％，对样品进行两次燃烧测试后，火焰均在10s内熄灭，且无燃烧物掉下，阻燃达到V-0级别。
实施例3
一种阻燃PMMA光扩散板，由以下重量份的原料组成：甲基丙烯酸甲酯单体79.5g，丙烯酸甲酯1.2g，磷酸2.8g和磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯16.8g，可发聚苯乙烯1.3g，偶氮二异庚腈0.007g，硬脂酸钠0.5g。
制备步骤如下：
(1)将光扩散剂聚苯乙烯1.3g和甲基丙烯酸甲酯5.2g进行混合，常温下机械搅拌30分钟，抽真空排出空气，得到光扩散剂的预混料。
(2)将74.3g甲基丙烯酸甲酯单体、1.2g丙烯酸乙酯和0.003g偶氮二异丁腈，搅拌加热至沸腾并维持物料呈沸腾状态，待物料达到所需粘度后，开始冷却降温。待物料降至室温时，加入磷酸和磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯，偶氮二异丁腈0.004g，硬脂酸钠0.5g，搅拌均匀后得到预聚料。
(3)将光扩散剂的预混料加入预聚料中，进行机械搅拌，搅拌50分钟至混合完全，结束搅拌，将获得的浆液放入抽真空设备，真空脱泡。
(4)将浆液计量后灌入硅玻璃模具，排出气体，用夹具夹紧。
(5)将灌好物料的模具置于水浴中，维持水浴温度40℃，反应2.5h后，至模具内物料完全硬化。然后将模具放入烘房中，在110℃高温下进一步固化处理2h。自然冷却至室温，除去模具，得到阻燃PMMA光扩散板。
该实施例得到的阻燃PMMA光扩散板雾度90％，透光率77％，对样品进行两次燃烧测试后，火焰均在10s内熄灭，且无燃烧物掉下，阻燃达到V-0级别。
实施例4
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中的磷酸酯选用磷酸三(氯代乙基)酯。
实施例5
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中的磷酸选用偏磷酸。
实施例6
本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于，本实施例中的阻燃剂磷酸和磷酸酯的比例为1:4。
实施例7
本实施例与实施例3基本相同，不同之处在于，本实施例中的扩散剂选用阻燃级可发聚苯乙烯。
本技术方案提出的阻燃PMMA光扩散板及其制备方法，在不影响板材光扩散效果和透光率的前提下，通过在甲基丙烯酸甲酯中加入磷系阻燃剂，改善PMMA光扩散板的阻燃性能。
需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种阻燃PMMA光扩散板，其特征在于，由以下重量份含量的组分制成：
Figure FDA0002814596090000011
2.根据权利1要求所述的一种阻燃PMMA光扩散板，其特征在于，所述的共聚单体包括(甲基)丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯中的一种或多种复配使用。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃PMMA光扩散板，其特征在于，所述的阻燃剂为磷酸和磷酸酯的混合物，所述的磷酸和磷酸酯的质量比为1:2～1:10。
4.根据权利要求3所述的一种阻燃PMMA光扩散板，其特征在于，所述的磷酸包括正磷酸、偏磷酸、焦磷酸、聚磷酸中的一种或几种。
5.根据权利要求3所述的一种阻燃PMMA光扩散板，其特征在于，所述磷酸酯包括磷酸三(2-氯丙基)酯、磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯、磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三苯酯、多聚磷酸酯、磷酸三(溴代甲基)酯、磷酸三(溴代乙基)酯、磷酸三(氯代甲基)酯、磷酸三(氯代乙基)酯中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种阻燃PMMA光扩散板，其特征在于，所述的光扩散剂为有机硅、聚苯乙烯中的一种。
7.根据权利要求6所述的一种阻燃PMMA光扩散板，所述的聚苯乙烯包括通用级聚苯乙烯、可发聚苯乙烯和阻燃级聚苯乙烯，其分子量小于10万，粒径小于1mm。
8.根据权利要求1所述的一种阻燃PMMA光扩散板，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚睛、过氧化二苯甲酰中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的一种阻燃PMMA光扩散板，其特征在于，所述脱模剂为硬脂酸及其盐类。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的阻燃PMMA光扩散板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.光扩散剂做预分散处理，先将光扩散剂与部分MMA单体按照1:2～1:5的比例进行混合，常温下机械搅拌5～20min，再抽真空排出空气，得到光扩散剂的预混料；
S2.将剩余重量份的甲基丙烯酸甲酯单体、共聚单体和部分引发剂，搅拌加热至沸腾并维持物料呈沸腾状态，待体系达到所需粘度后，开始冷却降温；待物料降至室温时，加入剩余的引发剂、阻燃剂和脱模剂，搅拌均匀后得到预聚料；
S3.将光扩散剂的预混料加入预聚料中，进行机械搅拌，搅拌30-60分钟直至混合完全，结束搅拌，将获得的浆液放入抽真空设备，真空脱泡；
S4.将浆液计量后灌入硅玻璃模具，排出气体，用夹具夹紧；随后将灌好物料的模具置于水浴中，维持水浴温度40-60℃，反应2-8h后，至模具内物料完全硬化；然后将模具放入烘房中，在90-120℃高温下进一步固化处理1-3h；自然冷却至室温，除去模具，得到阻燃PMMA光扩散板。
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