用于led灯罩的包含改性纳米粒子的聚碳酸酯的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于LED灯罩的包含改性纳米粒子的聚碳酸酯的制备方法，属于LED技术领域。
【背景技术】
[0002] LED是绿色环保光源，但其发出的光刺眼，需要通过特殊材料灯罩来解决，各种传 统解决方案中以采用光扩散PC为灯罩最佳，可达到高透光率、高扩散、光线均匀的特点。
[0003] LED发出的光是方向性较强的射光，是点光源，造成的缺点是光线刺眼，人眼难以 接受，且照射面积小。如果作为照明使用时必须将光线散射开来才能达到照明的效果。传统 的解决方案包括三种：1、在原有灯罩基础上添加色粉，如硫酸钡等，加入这些颗粒可使光进 行多次光折射达到光扩散的作用，该方法光扩散效果不明显，且严重影响透光率；2、增加磨 沙效果，但会严重降低灯罩的光线透过率；3、增加棱镜，但光扩散效果有限，仍能看到刺眼 的LED灯珠，且降低光线透过率。当前市场上出现了一种理想的解决方法，就是光扩散PC。 光扩散PC可达到高透光率、高扩散、光线均匀的特点。光扩散PC是通过在PC树脂中添加 光扩散剂，光扩散剂呈球形，均匀分散在PC树脂中，形成海岛结构，由於PC树脂和光扩散剂 的折光指数不同，光线在光扩散剂表面类似镜面反射，经过多次反射，达到光扩散效果。光 扩散剂的添加量、粒径大小和分布、折光指数决定了材料的光学性能。
[0004] 评定光散射材料的两项主要指标是透光率和雾度。要实现柔和的匀光效果，一般 要求光散射材料具有80%以上的透光率和90%以上的雾度。为了应对LED照明产业的高 速发展，外壳材料的生产必须要实现连续化和高产率。因此大多数新型光散射材料是采用 透明的聚合物基体材料和散射体粒子共混的方法制备。包括无机微粒，如玻璃微珠、310 2等 物质；以及有机聚合物微粒，如聚甲摹丙烯酸缩水甘油酯、聚苯乙烯（PS)、硅树脂等。常用 的光散射材料基体主要采用透明聚合物，如聚碳酸酯（PC)，PS、透明聚烯烃材料、聚对苯二 甲酸乙二酯（PET)、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)等。
[0005]CN102134383A公开了一种LED照明用光散射型聚碳酸酯组合物及其应用。它包 括聚碳酸酯和光散射剂，所述光散射剂为核壳型光散射剂粉体，核壳型光散射剂粉体是以 玻璃微珠、二氧化硅、聚硅氧烷微球或聚苯乙烯为核，以丙烯酸酯类聚合物或甲基丙烯酸酯 类聚合物为壳。CN103013087A公开了一种LED专用阻燃光扩散级聚碳酸酯组合物，包括聚 碳酸酯、光扩散剂和阻燃剂，该组合物还包括有热稳定剂和光稳定剂，按聚碳酸酯的重量为 100份计，光扩散剂的含量为〇. 05?10重量份，热稳定剂的含量为0. 1?3重量份，光稳定 剂为0. 1?3重量份，阻燃剂为5?30重量份，使得制备的聚碳酸酯组合物在达到高效阻 燃剂的同时，材料的雾度和透光率达到一个良好的平衡。但是这些材料中大多是采用直接 将散射颗粒与聚碳酸酯材料进行共混，制备得到的灯罩采用的物理性能和透光性都不佳。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是：用于LED灯罩的聚碳酸酯材料的物理性能和透光 性不好的问题，对其进行了制备方法的改进，主要是通过对聚合材料中所用的透光有机硅 树脂颗粒以及纳米颗粒的制备过程进行改进，进而提高聚合物材料整体的强度、透光性的 效果。
[0007] 技术方案：
[0008] 用于LED灯罩的包含改性纳米粒子的聚碳酸酯的制备方法，包括如下步骤：
[0009] 第1步、按重量份计，取甲基三乙氧基硅烷60?80份，加入至700?900份水中， 在水解催化剂的作用下进行水解；水解完成后，升温进行聚合反应，反应结束后进行减压蒸 馏，得到有机硅树脂；
[0010] 第2步、将二元酸10?20份、二元醇10?20份混合，升温，在氩气的保护下进行 缩合反应，得到聚酯树脂；
[0011] 第3步、将有机硅树脂、聚酯树脂、钛酸酯催化剂0. 4?0. 7份、乙酸乙酯15?20 份混合均匀，在氩气的保护下，加热进行脱水缩合反应，得到改性有机硅树脂；
[0012] 第4步、将改性有机硅树脂升温至80?90°C，加入硅酸乙酯5?10份，进行反应， 结束后降温，得到包含改性纳米粒子的有机硅树脂；
[0013] 第5步、将包含改性纳米粒子的有机硅树脂、聚碳酸酯300?400份、结晶性聚酯 树脂10?12份、纳米氧化钛颗粒5?10份、抗氧化剂3?5份混合均勻，投入密炼机中进 行密炼，得到聚碳酸酯材料。
[0014] 所述的第1步中，水解催化剂是甲酸，用量为0. 1?0. 4份。
[0015] 所述的第1步中，水解反应的时间是1?5小时，水解温度0?5 °C。
[0016] 所述的第2步中，终止反应的条件下反应体系的酸值达到4?8K0Hmg/g。
[0017] 所述的第2步中，二元酸选自间苯二甲酸或者己二酸；所述的二元醇选自新戊二 醇或者季戊四醇。
[0018] 所述的第2步中，缩合反应的温度是180?220°C。
[0019] 所述的第3步中，反应温度110?120°C，反应时间1?3小时。
[0020] 所述的第4步中，反应温度80?90°C，反应时间1?2小时。
[0021] 所述的第5步中，密炼机的参数为一区温度255?265°C，二区温度260?270°C， 转速30?60rpm，停留时间2?5min。
[0022] 所述的第5步中，结晶性聚酯树脂选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸-1， 4_ 丁二醇酯、聚2,6_萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯、聚联苯_4,4'_二 羧酸-1，4_丁二醇酯、聚氧基苯甲酸乙酯、聚对苯二甲酸-1，3-丙二醇酯、聚对苯二甲酸-1， 6-己二醇酯中的一种或几种的混合。
[0023] 有益效果
[0024] 本发明通过将将有机硅树脂、聚酯树脂与氧化硅颗粒直接进行交联聚合，使颗粒 与聚合物之间能够形成较好的网状交联结果，使用于LED灯罩的聚碳酸酯材料的物理性能 和透光性得到了明显的提高。
【具体实施方式】
[0025] 下面通过【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。但本领域技术人员将会理 解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技 术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试 剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0026] 以范围形式表达的值应当以灵活的方式理解为不仅包括明确列举出的作为范围 限值的数值，而且还包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子区间，犹如每个数值和子区 间被明确列举出。例如，"大约〇. 1 %至约5%"的浓度范围应当理解为不仅包括明确列举 出的约〇. 1%至约5%的浓度，还包括有所指范围内的单个浓度（如，1%、2%、3%和4% ) 和子区间（例如，〇? 1%至 〇.5%、1%至 2.2%、3.3%至 4.4% )。
[0027] 常规的用于LED灯罩的聚碳酸酯树脂中，是将氧化硅颗粒、聚酯树脂、有机硅树脂 分别作为组分再与聚碳酸酯进行共混的，这种方式制备得到的聚碳酸酯的物理和光学性能 并不优异。而本发明，首先通过将甲基三乙氧基硅烷进行水解，制备得到有机硅树脂，再通 过制备得到聚酯树脂，然后由有机硅树脂与聚酯树脂进行交联之后，得到改性的有机硅树 脂；然后在硅酸乙酯的分解下，将氧化硅颗粒整合于改性的有机硅树脂的网状结构中，进而 提高了该树脂的交联性，可以提高聚碳酸酯的物理和光学性能。
[0028] 另外，引入结晶性树脂的目的是可以进一步地提高聚碳酸酯树脂的物理和光学特 性，结晶性聚酯树脂选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸-1，4_ 丁二醇酯、聚2,6_萘 二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯、聚联苯_4,4'_二羧酸-1，4_ 丁二醇酯、聚 氧基苯甲酸乙酯、聚对苯二甲酸-1，3-丙二醇酯、聚对苯二甲酸-1，6_己二醇酯中的一种或 几种的混合。
[0029] 实施例1
[0030] 第1步、取甲基三乙氧基硅烷60g，加入至700g水中，在水解催化剂甲酸0.Ig的作 用下进行水解，水解反应的时间是1小时，水解温度1°C;水解完成后,升温进行聚合反应， 反应结束后进行减压蒸馏，得到有机硅树脂；
[0031] 第2步、将间苯二甲酸10g、新戊二醇IOg混合，升温，在氩气的保护下进行缩合反 应，缩合反应的温度是180°C，终止反应的条件下反应体系的酸值达到4K0Hmg/g，得到聚酯 树脂；
[0032] 第3步、将有机硅树脂、聚酯树脂、钛酸酯催化剂0. 4g、乙酸乙酯15g混合均匀，在 氩气的保护下，加热进行脱水缩合反应，反应温度ll〇°C，反应时间1小时，得到改性有机硅 树脂；
[0033] 第4步、将改性有机硅树脂升温至80°C，加入硅酸乙酯5g，进行反应，反应温度 80°C，反应时间1小时，结束后降温，得到包含改性纳米粒子的有机硅树脂；
[0034] 第5步、将包含改性纳米粒子的有机硅树脂、聚碳酸酯300g、聚对苯二甲酸乙二醇 酯10g、纳米氧化钛颗粒5g、抗氧化剂3g混合均匀，投入密炼机中进行密炼，密炼机的参数 为一区温度255°C，二区温度260°C，转速30rpm，停留时间2min，得到聚碳酸酯材料。
[0035] 实施例2
[0036] 第1步、取甲基三乙氧基硅烷80g，加入至900g水中，在水解催化剂甲酸0. 4g的作 用下进行水解，水解反应的时间是5小时,水解温度5°C;水解完成后,升温进行聚合反应， 反应结束后进行减压蒸馏，得到有机硅树脂；
[0037] 第2步、将间苯二甲酸20g、新戊二醇20g混合，升温，在氩气的保护下进行缩合反 应，缩合反应的温度是220°C，终止反应的条件下反应体系的酸值达到8K0Hmg/g，得到聚酯 树脂；
[0038] 第3步、将有机硅树脂、聚酯树脂、钛酸酯催化剂0. 7g、乙酸乙酯20g混合均勻，在 氩气的保护下，加热进行脱水缩合反应，反应温度120°C，反应时间3小时，得到改性有机硅 树脂；
[0039] 第4步、将改性有机硅树脂升温至90°C，加入硅酸乙酯10g，进行反应，反应温度 90°C，反应时间2小时，结束后降温，得到包含改性纳米粒子的有机硅树脂；
[0040] 第5步、将包含改性纳米粒子的有机硅树脂、聚碳酸酯400g、聚对苯二甲酸乙二