專利名稱：一種光散射功能母粒及其制備方法與應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種功能母粒領域，具體涉及一種光散射功能母粒。
背景技術：
光散射材料是指能夠使光通過而又能有效的散射光的材料，它能將點、線光源轉 化成線、面光源，使得光源明亮而不刺眼，光線柔和舒適，可以作為面光源材料應用指示標 牌、廣告招牌、展示櫥窗、投影背墻以及壁掛式均勻照明光源等，也可以作為背光源材料應 用于液晶顯示，還可以與液晶元件復合制備高分子分散型散射元件。現有技術中已經公開了由透明樹脂基體添加光散射劑制備光散射材料的方法，以 及由光散射材料制備的成型部件等。德國拜耳公司公布了較多的光散射材料相關專利，如PCT/EP00/10142公布了一 種共混的PC組合物，其以PC為透明基體，以聚環(huán)烯烴為光散射體制備光散射材料，聚環(huán)烯 烴為氫化聚苯乙烯、氫化聚苯乙烯共聚物以及氫化環(huán)烯烴共聚物等。同時在W02006/0946M 中公布了一種高光透射率的光散射成形制品及其在平面屏幕中的用途，是以PC為基體，聚 (甲基)丙烯酸甲酯為光散射劑，制備光散射板材，其中加入紫外線吸收劑、熒光增白劑等。 在TO2007/039130中公布了一種具有高亮度的光散射塑料組合物以及其在平板顯示器中 的用途，是以PC為基體，以I-IOOum的透明塑料聚合物為光散射劑，且光散射劑是基于丙烯 酸酯類的透明顆粒。在W02007/045380中公布了一種光散射膜及其在平板顯示器中的用 途，以PC為基體，以丙烯酸酯類的透明粒子為光散射劑，且光散射膜具有結構化側和光澤 側。在W02007/022886中公布了一種具有高的透光性和改進的抗靜電性質的光散射片材， 以PC為基體，以丙烯酸酯類透明粒子為光散射劑，且體系中含有抗靜電劑和抗UV劑。在 W02007/022863中公布了一種光散射的且具有高透光性的成形體，以PC為基體，以丙烯酸 酯類透明粒子為光散射劑，且體系中含有抗UV劑和潤滑劑，擠出實心板材用于光散射板。 在TO2007/022905中公布了一種具有高亮度的光散射的抗靜電塑料組合物及其在平板顯 示器中的用途，以PC為基體，以丙烯酸酯類透明粒子為光散射劑，且體系中含有抗UV劑和 潤滑劑，擠出多層實心板材用于光散射板。在W02007/039131中公布了一種高亮度的光散 射塑料組合物和其在平板顯示器中的用途，由透明塑料，尤其是PC，和光學密度不同于基質 材料的光學密度的透明聚合物顆粒制成的塑料組合物，所制得的板材主要用于平板顯示器 中的散射板。法國阿托菲納公司在W001/66644中公布了一種含有聚四氟乙烯顆粒的透明熱塑 性組合物，以(甲基)丙烯酸(共)聚合物組成透明熱塑性材料，以包括(PTFE)顆粒或由PTFE 顆粒和礦物和/或有機物質的顆粒作為光散射粒子，所制備材料用于光顯示設備和平板光
顯示熒屏。韓國第一毛織株式會社在CN 1591116A中公布了一種光散射板和使用該光散射 板的液晶顯示器，是以PMMA，PS，環(huán)烯烴樹脂及其混合物為透明基體，以PC作為光散射劑制 備光散射板，用于液晶顯示器。同時在W02008/111718中公布了一種具有光散射材料的液
3晶顯示器用導光板及其背光模組，采用光散射材料分布于導光板的棱柱中，無需使用擴散 片或棱鏡片。日本東洋油墨制造株式會社在JP 417858/2003中公布了一種光散射膜用組合物 以及使用該組合物的光散射膜，以折射率為1. 5-1. 7的透明樹脂為基體，以含氟樹脂為光 散射劑制備光散射材料，并制備光散射膜用于液晶顯示器。德國羅姆兩合公司在W02004/098857中公布了一種具有優(yōu)異光學性能的光散射 性模塑件的生產方法，以聚(甲基)丙烯酸甲酯為基體，以球形塑料粒子為光散射劑，其中 球形塑料粒子包含交聯(lián)硅酮和/或交聯(lián)聚苯乙烯和/或基于丙烯酸酯和苯乙烯的共聚物。 在TO2005/022253中公布了一種耐擦劃背投屏及其生產方法，以PMMA為基體，包含兩種 不同平均粒度V50的球形粒子A和B，其中球形粒子A —般為交聯(lián)PS、交聯(lián)PMMA或有機 硅聚合物，球形粒子A和B總濃度1-60%重量，制備的背投屏用于顯示器中的散射板。在 CN101122643A中公布了一種具有高尺寸穩(wěn)定性的用于各向異性光散射的擠出聚合物片材， 該片材由透明聚合物和玻璃纖維構成，用于制備發(fā)光設備的外罩。日本電氣化學工業(yè)株式會社在W02006/062171中公布了一種苯乙烯類樹脂組合 物及其片材，該組合物以100份苯乙烯類樹脂為基體，1-10份未熔融化合物，0. 1-2份受阻 胺類化合物，0. 1-2份苯并三唑類化合物，其中為熔融化合物為交聯(lián)PMMA或交聯(lián)M-PMMA共 聚物。所制備的片材用于屏幕透鏡及散射板。臺灣宣茂科技有限公司在CN101042488A中公布了一種光散射膜片及其制法與使 用該膜片的背光模組及顯示裝置，該膜片包括基體層、擴散層以及抗靜電防粘著層，其中光 散射粒子以粘附的方式置于基體層與抗靜電防粘著層之間。臺灣穎臺科技有限公司在CN 101135739A中公布了一種具多重非球面表面結構 的擴散板，首先材料構成為透明基體、紫外線吸收劑、光散射劑，其次在其表面形成非球面 結構，該球面結構可改進擴散板現有缺點，而具有高透光率、提升擴散能力、提升輝度及光 線均勻化等優(yōu)點。臺灣奇美實業(yè)股份有限公司在CN 101153925A中公布了一種光學板片及其制造 方法、背光模塊以及液晶顯示裝置，采用透明基體中加入光散射粒子，且光散射粒子密度和 光源距離有關，制備光學片材用于背光模組及液晶顯示裝置。臺灣嘉威光電股份有限公司在CN 101183191A中公布了一種直下式背光模塊的 擴散板成型方法及其應用，在擴散板成型時，在上輥輪上設微結構體，通過加溫加壓，在擴 散板上形成光學微結構。采用此方法制備的擴散板，可以降低背光模組成本。美國通用公司在W02006/127327中公布了一種光散射膜、制備它的方法和使用它 的制品，是以PC，PMMA、PS、PBT等為基體，以有機硅氧烷、氟化合物、交聯(lián)PMMA、交聯(lián)PS、金 屬氧化物、金屬氫氧化物及Si02等為光散射劑，且其中加入穩(wěn)定劑等。德國贏創(chuàng)羅姆公司在W02007/025864中公布了一種具有光散射特性的模塑體，以 PS，聚酯，PC為基體，以交聯(lián)塑料B為光散射劑制備模塑體，用以光導元件、車燈、可視化激光束等。CN 101125140A由臺灣臺灣財團法人工業(yè)技術研究公布了一種改性壓克力樹脂及 包含該改性壓克力樹脂的光學擴散材料，以十氫萘基甲基丙烯酸酯與甲基丙烯酸甲酯共聚 物為基體，加入光散射劑及穩(wěn)定劑，其中改性亞力克吸水率較低。
北京傳世維信科技公司在CN 101241194A中公布了一種用于光散射膜的組合物 及包括其的光散射膜，透明樹脂中加入納米功能材料，包括納米硅基氧化物、納米金屬氧化 物、納米鋇的化合物及各種混合物的組，另外，加入對比度調節(jié)材料，如深色納米無機顏料、 有機顏料和染料構成的組。日本住友株式會社在JP 2006-327932中公布了一種光散射板的制備，以透明樹 脂為基體，以無機或有機光散射粒子為光散射劑，制備光散射板，其中一個表面或者兩個表 面為粗糙表面，并且其十點平均粗糙程度Rz在20-40um之間，當Rz小于20um時，很容易刮 傷表面，當Rz大于40um時，材料層壓強度可能變得不足。韓國LG化學株式會社在W02007/139282中公布了一種多層光散射板及包括該多 層光散射板的液晶顯示器件，獨立層選于無定性透明聚合物，光散射層中基體選自于無定 性透明樹脂，光散射粒子選自于無定性透明聚合物粒子或無機粒子。光擴散板中間層有獨 立層構成，上下兩層由光散射層構成。長沙藍星化工新材料有限公司在CN 101457013A中公布了一種光散射型環(huán)氧樹 脂組合物及其制備方法，光散射型環(huán)氧樹脂組合物，包含環(huán)氧樹脂、光散射劑、硅有基粘結 促進劑，固化劑、固化促進劑、抗氧劑等。CN 201032506Y中公布了一種光散射材料，在透光基材中加入與基材折射率不同 的選自于硅膠的透光顆粒作為光散射劑，用于制備導光板、擴散板或其他光學元件。由現有技術結合我們實驗研究可知，由于光散射材料中光散射劑加入量較少且易 于飛揚，同時透明基體中不能加入分散劑(以免影響光學性能)等，所以采用上述專利方法 由透明基體中直接加入少量光散射劑的方法，易導致生產現場環(huán)境較差，同時光散射劑易 分散不均勻，在材料中形成團聚或表面缺陷，從而影響光散射材料的光學性能等。另外，由 于抗氧劑、光穩(wěn)定劑及抗靜電劑等助劑同樣用量較少，采用直接加入的方法同樣會造成光 散射材料性能波動。這一點專利W02004/098857已經注意到，并試圖通過調節(jié)注塑工藝的 方法以避免出現光學缺陷和不均勻性，如條痕形成、云斑形成和形成清晰可見的匯流紋等。同時，發(fā)明人實驗發(fā)現，采用兩種粒徑的光散射劑復配的方法，可以明顯提高光散 射材料的光學性能。相同的光散射劑含量下，采用大小兩種粒徑復配，在達到同樣光散射效 果的同時，光散射材料具有更好的透光率。因此，為了優(yōu)化光散射材料的綜合性能，本發(fā)明采用兩種粒徑的光散射劑復配，先 將光散射劑、抗氧劑及光穩(wěn)定劑等功能助劑與基體樹脂制備成功能母粒的方法，使得母粒 中上述助劑的濃度提高，再與基體樹脂共混的辦法制備光散射材料，具有光散射劑用量較 少、分布均勻、光學性能優(yōu)異，降低表面缺陷及成本等優(yōu)點。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的主要在于優(yōu)化現有技術，提供一種光散射功能母粒，用其制備光散 射材料具有加工成型簡單、光散射劑用量較少、分布均勻、光學性能優(yōu)異，耐候耐老化性能 優(yōu)異、降低表面缺陷及成本等優(yōu)點。為了實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案 一種光散射功能母粒，由以下質量百分比的組分組成
透明性熱塑性樹脂 20%-99. 5%小粒徑光散射劑0. 1%-40%
大粒徑光散射劑0. 1%-10%
抗氧劑0. 01%-10%
光穩(wěn)定劑0. 01%-20% ；
小粒徑光散射劑的粒徑范圍為0. Ol-lOum，大粒徑光散射劑的粒徑范圍為10um-25um。其中小粒徑光散射劑用于提高光散射材料霧度，大粒徑光散射劑用于提高光散射 材料透光率。在上述光散射功能母粒中，所述透明性熱塑性樹脂為聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲 酸丁二酯(PBT)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚 物(MS)、苯乙烯-馬來酸酐共聚物(SMA)、苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)中的一種或兩種以 上的混合物。在上述光散射功能母粒中，所述透明性熱塑性樹脂按照ISO 13468-2在厚度為 2. Omm時光透射率應大于50%，且折光指數在1. 40-1. 70之間。在上述光散射功能母粒中，所述光散射劑為無機光散射劑或有機光散射劑，其中 無機光散射劑為玻璃微珠、SiO2, TiO2, CaCO3> MgSO4, BaSO4、氧化鎂、氧化鋅、硫化物如SiS、 BaS等。有機光散射劑為有機硅類化合物、含氟聚合物、由苯乙烯形成的均聚物、丙烯酸酯類 均聚物、由苯乙烯形成的共聚物、由丙烯酸及/或丙烯酸酯類形成共聚物等。其中選定的光 散射劑與透明性熱塑性樹脂之間折光率相差0. 01-0. 2。在上述光散射功能母粒中，所述抗氧劑為酚類、亞磷酸酯類、含硫酯類、金屬鈍化 劑等中的一種或幾種的混合物。在上述光散射功能母粒中，所述光穩(wěn)定劑為苯甲酸衍生物類、水楊酸衍生物類、二 苯甲酮類、羥基苯并三唑類、肉桂酸酯類、三嗪類、草酰胺類、樟腦衍生物類、有機鎳絡化合 物及受阻胺類等中的一種或幾種的混合物。上述光散射功能母粒的制備方法包括如下步驟將各組分按比例在高混機中混合 均勻后，加入到擠出機中擠出造粒，得到光散射功能母粒。一種光散射材料，由光散射功能母粒與所用透明性熱塑性樹脂相同的樹脂充分混 合，采用擠出或注塑或壓延等加工方法進行成型。與現有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明與現有光散射材料制備技術 的差別有兩點(1)本發(fā)明先制備光散射功能母粒，后與基體樹脂共混的工藝方法制備光 散射材料，具有光散射劑用量小、分布均勻、光學性能優(yōu)異等優(yōu)點；(2)本發(fā)明采用大小兩 種粒徑的光散射劑復配的方法，可以進一步提高光散射材料的光學性能。具體如下由現有 技術結合我們實驗研究可知，由于光散射材料中光散射劑加入量較少且易于飛揚，同時透 明基體中不能加入分散劑(以免影響光學性能)等，現有技術由透明基體中直接加入少量光 散射劑的方法，易導致生產現場環(huán)境較差，同時光散射劑易分散不均勻，在材料中形成團聚 或表面缺陷，從而影響光散射材料的光學性能等。另外，由于抗氧劑、光穩(wěn)定劑及抗靜電劑 等助劑同樣用量較少，采用直接加入的方法同樣會造成光散射材料性能波動。因此，本發(fā)明采用兩種粒徑的光散射劑復配的方法，可以明顯提高光散射材料的 光學性能。相同的光散射劑含量下，采用大小兩種粒徑復配，在達到同樣光散射效果的同 時，光散射材料具有更好的透光率。本發(fā)明先將光散射劑、抗氧劑及光穩(wěn)定劑等功能助劑與基體樹脂制備成功能母粒，使得母粒中上述助劑的濃度提高，再與基體樹脂共混的辦法制 備光散射材料，具有光散射劑用量較少、分布均勻、光學性能優(yōu)異，降低表面缺陷及成本等 優(yōu)點。適用于生產高質量的光學元器件、燈具外殼、背光模組中擴散板、廣告招牌及展示櫥
W絕寺。
具體實施例方式下面結合實施例進一步說明本發(fā)明，本發(fā)明的范圍不受這些實施例的限制。實施例1
光散射功能母粒的原料組分按質量百分率計為 聚苯乙烯樹脂66%
小粒徑丙烯酸酯類光散射劑(粒徑5um) 16% 大粒徑丙烯酸酯類光散射劑(粒徑20um) 4. 0% 受阻分類抗氧劑2. 0%
亞磷酸酯類抗氧劑2. 0%
苯并三唑類光穩(wěn)定劑5. 0%
受阻胺類光穩(wěn)定劑5. 0%
先將上述原材料在在高混機中混合均勻后，加入到擠出機中擠出造粒，加工溫度控制 在200°C，制備光散射功能母粒。將上述功能母粒與所使用的聚苯乙烯樹脂按照1:20的比 例混合均勻，得到光散射材料。通過擠出或注塑或壓鑄等成型方法，生產各種具有光散射功 能的制品，經檢測光散射材料的物理性能如表1
表權利要求
1.一種光散射功能母粒，其特征在于由以下質量百分比的組分組成透明性熱塑性樹脂 20%-99. 5%小粒徑光散射劑0. 1%-40%大粒徑光散射劑0. 1%-10%抗氧劑0. 01%-10%光穩(wěn)定劑0. 01%-20% ；小粒徑光散射劑的粒徑范圍為0. Ol-lOum，大粒徑光散射劑的粒徑范圍為10um-25um。
2.按照權利要求1所述的光散射功能母粒，其特征在于所述透明性熱塑性樹脂為聚碳 酸酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚 物、苯乙烯_馬來酸酐共聚物、苯乙烯_丙烯腈共聚物中的一種或兩種以上混合物。
3.按照權利要求1所述的光散射功能母粒，其特征在于所述透明性熱塑性樹脂在厚度 為2. Omm時光透射率應大于50%，且折光指數在1. 40-1. 70之間。
4.按照權利要求1所述的光散射功能母粒，其特征在于所述光散射劑為無機光散射劑 或有機光散射劑；所述無機光散射劑為玻璃微珠、SiO2, TiO2, CaCO3> MgSO4, BaSO4、氧化鎂、 氧化鋅或硫化物；所述有機光散射劑為有機硅類化合物、含氟聚合物、由苯乙烯形成的均聚 物、丙烯酸酯類均聚物、由苯乙烯形成的共聚物、由丙烯酸形成的共聚物或丙烯酸酯類共聚 物。
5.按照權利要求1所述的光散射功能母粒，其特征在于所述光散射劑與透明性熱塑性 樹脂之間折光率相差0. 01-0. 2。
6.按照權利要求1所述的光散射功能母粒，其特征在于所述抗氧劑為受阻酚類、亞磷 酸酯類、含硫酯類、金屬鈍化劑中的一種或幾種的混合物。
7.按照權利要求1所述的光散射功能母粒，其特征在于所述光穩(wěn)定劑為苯甲酸衍生物 類、水楊酸衍生物類、二苯甲酮類、羥基苯并三唑類、肉桂酸酯類、三嗪類、草酰胺類、樟腦衍 生物類、有機鎳絡化合物及受阻胺類中的一種或幾種的混合物。
8.權利要求1所述光散射功能母粒的制備方法，其特征在于包括如下步驟將各組分 按比例在高混機中混合均勻后，加入到擠出機中擠出造粒，得到光散射功能母粒。
9.一種光散射材料，其特征由權利要求1所述光散射功能母粒和所用透明性熱塑性樹 脂相同的樹脂混合加工而成。
10.權利要求9所述光散射材料在制備光學元器件、燈具外殼、背光模組中擴散板、廣 告招牌或展示櫥窗中的應用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光散射功能母粒及其制備方法與應用。包括透明性熱塑性樹脂20%-99.5%，小粒徑光散射劑0.1%-40%，大粒徑光散射劑0.1%-10%，抗氧劑0.01%-10%，光穩(wěn)定劑0.01%-20%。采用兩種粒徑的光散射劑復配的方法，可以明顯提高光散射材料的光學性能。相同的光散射劑含量下，采用大小兩種粒徑復配，在達到同樣光散射效果的同時，光散射材料具有更好的透光率。先將光散射劑、抗氧劑及光穩(wěn)定劑等功能助劑與基體樹脂制備成功能母粒，使得母粒中上述助劑的濃度提高，再與基體樹脂共混的辦法制備光散射材料，具有光散射劑用量較少、分布均勻、光學性能優(yōu)異，降低表面缺陷及成本等優(yōu)點。適用于生產高質量的光學元器件、燈具外殼、背光模組中擴散板、廣告招牌及展示櫥窗等。
文檔編號C08K3/26GK102093689SQ201010606749
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月27日 優(yōu)先權日2010年12月27日
發(fā)明者付錦鋒, 劉建中, 王林, 胡志華, 郭少華, 黃恒梅 申請人:上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司, 金發(fā)科技股份有限公司