一种高透光聚苯乙烯板及其制备方法与流程

本发明属于扩散板，具体涉及一种高透光聚苯乙烯板及其制备方法。

背景技术：

1、光扩散板在各种照明、显示和光学应用中广泛使用。例如，在照明领域，光扩散板可以用于led灯具中，帮助实现均匀的光照效果，减少眩光和阴影。在显示领域，光扩散板可以用于液晶显示器背光模组中，改善显示效果，提高视觉体验。

2、苯乙烯（polystyrene，简称ps）是一种常见的塑料材料，具有良好的透明度和刚性。然而，在某些场景下，需要使用具有良好光扩散性能的材料来实现更均匀的光分布。聚苯乙烯光扩散板（polystyrene diffuser sheet）应运而生。它是一种通过在聚苯乙烯中添加特殊添加剂制成的材料，其目的是使光线在材料内部发生多次反射和折射，从而实现光线的扩散和均匀分布。但是，现有的聚苯乙烯扩散板仍然存在着透明度和雾度不能兼具的缺点，仍需进一步改进。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高透光聚苯乙烯板及其制备方法，用于解决现有技术中聚苯乙烯扩散板透明度和雾度不能兼具的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、本发明提供一种高透光聚苯乙烯板的制备方法，包括以下步骤：

4、将改性聚苯乙烯母粒、光扩散剂母粒、抗氧化剂和稳定剂，在高速混合机中高速混合，再加入注塑机，注塑成型，得到扩散板。

5、优选地，所述改性聚苯乙烯母粒、光扩散剂母粒、抗氧化剂、稳定剂的用量比为(80-110)g:(8-15)g:(0.55-0.75)g:(0.1-0.5)g。

6、优选地，所述高速混合时间为20-30min。

7、优选地，所述改性聚苯乙烯母粒的制备方法，包括以下步骤：

8、将100-200g苯乙烯-丁二烯共聚物、100-200g聚苯乙烯树脂和0.6-1.2g聚六亚甲基胍盐酸盐，在高速混合机中高速混合8-12min后，在双螺杆挤出机中熔融共混，螺杆旋转为70-110r/min，挤出得到改性聚苯乙烯母粒。

9、所述光扩散剂母粒的制备方法，包括以下步骤：

10、a1:将聚碳酸酯和苯乙烯-丙烯腈共聚物在105-115℃下干燥10-14h，再在温度为70-90℃的条件下干燥3-5h；

11、a2:将35-70g聚碳酸酯、15-30g苯乙烯-丙烯腈共聚物和3-6g羟基封端甲基苯基有机硅树脂在230-270℃下以30-50rpm的转速搅拌处理5-15min，再加入9-18g高交联pmma微球，在高速混合机中高速混合20-30min，然后在双螺杆挤出机中熔融共混，螺杆旋转为80-100r/min，挤出得到光扩散剂母粒。

12、苯乙烯-丙烯腈共聚物和羟基封端甲基苯基有机硅树脂的强氢键作用如下：

13、

14、以上过程中，基于热力学相容原理，羟基封端甲基苯基有机硅树脂与苯乙烯-丙烯腈共聚物之间具有强氢键相互作用，使得羟基封端甲基苯基有机硅树脂-苯乙烯-丙烯腈共聚物原位形成，羟基封端甲基苯基有机硅树脂在苯乙烯-丙烯腈共聚物相中实现均相，通过与光扩散性较好的聚碳酸酯和高交联pmma微球共混提供了具有良好透光性、雾度以及阻燃性的光扩散剂母粒。

15、所述高交联pmma微球的制备方法，包括以下步骤：

16、s1:将4.5-9g聚乙烯吡咯烷酮加入114-228ml乙醇中，超声处理5-10min，得到聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液；

17、s2:将0.15-0.3g偶氮二异丁腈和1-2g甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷加入10-20g甲基丙烯酸甲酯中，以100-200rpm的转速机械搅拌10-15min，然后在室温下氮气鼓泡20-40min，再升温至55-65℃，溶液由透明变为乳白色后，反应18-22h，再加入3-6ml nh3·h2o，继续反应3-5h，以10000-12000rpm的转速离心10-20min，离心固体在30-50℃下真空干燥10-12h，得到高交联pmma微球。

18、以上过程中，先将含双键硅烷偶联剂与甲基丙烯酸甲酯(mma)自由基共聚合成聚合物链，形成si-o-r(r,ch3,ch2ch3)结构；再加入氨水解硅烷偶联剂，形成si-o-si交联网络，将pmma微球的聚合和交联过程分开，有效避免聚合物微球在聚合过程中因交联而产生的凹陷问题，且耐热性随着交联度的增加而提高。

19、所述抗氧化剂包括亚磷酸酯抗氧剂、硫代二丙酸双酯中的至少一种。

20、所述稳定剂包括硬脂酸钙、硬脂酸镁中的至少一种。

21、以上技术方案，抗氧剂加入到基体内可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命；稳定剂可以提供热稳定性，减少热降解和氧化的发生，同时提供光稳定性，防止紫外线辐射引起的降解和退色，以及抗氧化性，与抗氧剂协同配合提高聚苯乙烯扩散板的使用寿命。

22、采用所述高透光聚苯乙烯板的制备方法制备得到的高透光聚苯乙烯板。

23、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

24、1.本发明制备的高透明聚苯乙烯板不仅具有良好的透光性和雾度，同时具有一定的阻燃性和抗菌性，具有良好的应用前景。

25、2.本发明中苯乙烯-丁二烯共聚物由苯乙烯和丁二烯共聚而成，苯乙烯含量较高，使得聚苯乙烯与苯乙烯-丁二烯共聚物之间的界面相互作用较强，将聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯共聚物和聚六亚甲基胍盐酸盐熔融共混，得到改性聚苯乙烯母粒，组分间良好的相容性且组分间相似折射率，提高了聚苯乙烯板的断裂伸长率和韧性；聚六亚甲基胍盐酸盐的加入使复合材料具有出色的抗菌性能，抑制生物膜的形成，防止细菌附着在聚苯乙烯板上降低透明度。

26、3.本发明中光扩散剂母粒，首先通过分散聚合制备的高交联pmma微球构建紧密的交联网络，不仅交联度高，而且粒径分布均匀，热稳定性好；高交联pmma微球表现出良好的光扩散性能，高雾度和透光率；由于苯乙烯-丙烯腈共聚物-羟基封端甲基苯基有机硅树脂的折射率与苯乙烯-丙烯腈共聚物相似，加入不会影响光扩散母粒的光学性能，高雾度同时具有高透过率；与高交联pmma微球协同配合提供了聚苯乙烯板良好的透光性和雾度。

27、4.本发明中光扩散剂母粒中添加的羟基封端甲基苯基有机硅树脂燃烧时会分解有机硅三官能团硅氧烷单元，参与交联炭化反应；末端羟基和硅-苯键会使其在较低温度下分解并产生苯和链支中的si-o基团，可以吸收更多的热能，并通过其振动散热；羟基封端甲基苯基有机硅树脂热分解后形成的致密炭层能够吸收和隔离热量的传递，增强了聚苯乙烯板的阻燃性。

技术特征：

1.一种高透光聚苯乙烯板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述高透光聚苯乙烯板的制备方法，其特征在于，所述改性聚苯乙烯母粒、光扩散剂母粒、抗氧化剂、稳定剂的用量比为(80-110)g:(8-15)g:(0.55-0.75)g:(0.1-0.5)g。

3.根据权利要求1所述高透光聚苯乙烯板的制备方法，其特征在于，所述高速混合时间为20-30min。

4.根据权利要求1所述高透光聚苯乙烯板的制备方法，其特征在于，所述改性聚苯乙烯母粒的制备方法，包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述高透光聚苯乙烯板的制备方法，其特征在于，所述抗氧化剂包括亚磷酸酯抗氧剂、硫代二丙酸双酯中的至少一种。

6.根据权利要求1所述高透光聚苯乙烯板的制备方法，其特征在于，所述稳定剂包括硬脂酸钙、硬脂酸镁中的至少一种。

7.根据权利要求1所述高透光聚苯乙烯板的制备方法，其特征在于，所述光扩散剂母粒的制备方法，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述高透光聚苯乙烯板的制备方法，其特征在于，所述高交联pmma微球的制备方法，包括以下步骤：

9.一种采用如权利要求1-8任一项所述的方法制备得到的一种高透光聚苯乙烯板。

技术总结
本发明公开了一种高透光聚苯乙烯板及其制备方法。所述高透光聚苯乙烯板的制备方法，包括以下步骤：将改性聚苯乙烯母粒、光扩散剂母粒、抗氧化剂和稳定剂，在高速混合机中高速混合，再加入注塑机，注塑成型，得到扩散板。本发明通过将聚苯乙烯、苯乙烯‑丁二烯共聚物和聚六亚甲基胍盐酸盐熔融共混，得到改性聚苯乙烯母粒，同时通过羟基封端甲基苯基有机硅树脂、苯乙烯‑丙烯腈共聚物与聚碳酸酯共融制备了光扩散剂母粒，改性聚苯乙烯母粒、光扩散剂母粒、抗氧化剂和稳定剂共同制备了具有良好透光性、雾度和抗菌性的高透光聚苯乙烯板。

技术研发人员：王茂之,王彬
受保护的技术使用者：宿迁轩荣包装材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/7/15