超濃乳液制備硅-丙核殼光擴散劑的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超濃乳液制備硅-丙核殼光擴散劑的方法，首先將有機硅在強酸環(huán)境和水浴中開環(huán)，再將開環(huán)的有機硅、苯乙烯為油相，并以偶氮二異丁腈為引發(fā)劑。室溫下滴加到以去離子水，十二烷基磺酸鈉的水相中，在氮氣保護下，得到果凍膠狀超濃乳液。再轉入離心試管中，離心后，除去上層氣泡；然后通入氮氣，并用橡皮塞密封，置于水浴中聚合反應。通過超濃乳液成功制備含不同質量分數(shù)的有機硅納米復合材料。其主要用途為添加到PC/PMMS/PS等透明樹脂中，使其達到光擴散的效果。測試結果顯示隨著有機硅量的增加，吸收越好，而可見光透過都很好，這樣材料應用于包裝、光學材料、塑料等都有很好抗紫外、耐候性。
【專利說明】 超濃乳液制備娃-丙核殼光擴散劑的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光擴散材料制備方法，特別是一種有機光擴散材料制備方法，應用于功能化高分子材料制備的工藝【技術領域】和功能化納米復合材料制備【技術領域】。

【背景技術】
[0002]早期的白熾燈光線非常刺眼，讓人不舒服，隨著社會的進步，生活要求的提高，能量需求越來越多，考慮到對資源的保護和有效利用，LED燈被引入照明領域。LED燈是發(fā)光二極管，可用于照明，能耗低，亮度高，但是也存在光線強烈，刺眼，無法得到柔和的視覺效果的缺點。為了克服這一缺點，人們開始引入光擴散劑，光擴散劑應用在各種燈罩中，可以轉化點光源到面光源，使光線柔和并且亮度夠高。光擴散劑應該在LED電視中背光模組中，可以達到電視能耗低，發(fā)熱少，壽命長，同時色彩更加清晰。同時，光擴散劑還可應用在LED環(huán)氧封裝中，發(fā)光字和其他色彩光亮的行業(yè)。
[0003]隨著這幾年LED照明的興起，對光擴散材料的需求也越來越大，而作為光擴散材料的核心助劑，光擴散劑的應用與研發(fā)成為一個重要的熱點。目前，高端市場已經(jīng)被有機硅樹脂類光擴散劑占據(jù)，主要用于PC類光擴散材料。此類產(chǎn)品，具有粒徑分布窄，透光率好，光擴散效率高，一般0.5%即可，不會黃變等優(yōu)點。中低端市場則大量使用丙烯酸酯類或聚苯乙烯微球、無機二氧化硅的光擴散劑產(chǎn)品，主要用于PS、PMMA等性能要求和耐溫等級不高的光擴散材料。此類產(chǎn)品，透光率和光擴散效率較低，但價格便宜。
[0004]相對于無機類光擴散劑，有機硅擴散劑擁有擴散效率高、與基體樹脂相容性好、分散性好、比重小、吸水率低、撥水疏水性佳、透光性與勻光性更平衡等優(yōu)點，并且可針對不同的光擴散及透光率平衡要求，提供不同規(guī)格的純有機硅系高效光擴散劑，應用范圍廣，靈活性高，但成本較高，還不能滿足大量的工業(yè)產(chǎn)品制造需求。
[0005]超濃乳液又稱高內(nèi)相比乳液，凝膠乳液，烴類膠質，體系中分散相的體積分數(shù)大于
0.74，外觀類膠凍。其分散相的體積分數(shù)甚至可以達到0.99。在超濃乳液中，分散相由連續(xù)相薄膜分開成很多的多面體液泡，由于界面的壓力的作用使得分散相的形狀發(fā)生變化形成很多不規(guī)則的球體。超濃乳液的結構與傳統(tǒng)的低液體含量的液-氣泡膜相似，具有包括高粘度、粘彈流變行為的很多獨特而有魅力的性質。超濃乳液聚合在聚合中存在兩個非常重要的乳液聚合特性，一是聚合中由于自身的加熱從而加快了反應速率的同時獲得較高的聚合速率和較大的分子量，二是乳膠粒子的大小由液胞決定，而液胞的大小則可通過表面活性劑的濃度和體積分數(shù)來控制，因而聚合物乳膠粒子的尺寸是可控的。與傳統(tǒng)乳液一樣，超濃乳液也有0/W型和W/0型。由于超濃乳液具有許多特殊性能與應用前景，除了制備高的固含量乳膠外，可以直接用于制備疏水-親水或親水-疏水性復合聚合物滲透膜。另外，超濃乳液聚合還可用于制備高分子量單分散性聚合物乳膠粒子，可廣泛用于物理、化學、醫(yī)藥、生物等領域。近些年很多的研究開始著重研究超濃乳液制備多孔材料，通過相轉變，成功制備了許多具有優(yōu)異特性的功能性納米復合材料，這更進一步擴大了超濃乳液的應用領域，但將超濃乳液應用于制備有機娃系列的光擴散材料光擴散劑還未見報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種超濃乳液制備硅-丙核殼光擴散劑的方法，所制備的功能化納米復合材料能作為光擴散劑添加到PC/PMMS/PS等透明樹脂中，使其透明樹脂達到光擴散的效果，具有很好的抗紫外性能和耐候性能。本發(fā)明工藝簡單，操作方便，產(chǎn)物包覆率高，所需時間較短，材料在應用中與聚合物的相容性可以得到很高的提高。
[0007]為達到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用下述技術方案:
一種超濃乳液制備硅-丙核殼光擴散劑的方法，包括如下步驟:
a.按體積比1:100的比例，將濃硫酸滴加到有機硅中，并將有機硅置于65°C?70°C的恒溫水浴中Ih開環(huán)，得到開環(huán)有機硅；
b.按質量比ι:?Τι:ιο的比例，將十二烷基硫酸鈉、去離子水置于錐形瓶中密封，常溫下在轉速500r/min磁力攪拌溶解,攪拌20分鐘,得到均勻的十二燒基硫酸鈉水相溶液；
c.通過超聲分散將在所述步驟a中制備的開環(huán)有機硅均勻分散在苯乙烯的油相中，形成由開環(huán)的有機硅和苯乙烯組成的油相單體體系，有機硅占油相單體總質量的分數(shù)在10%以內(nèi)，采用引發(fā)劑偶氮二異丁腈占油相單體總質量的1%以內(nèi)，得到由苯乙烯、有機硅和偶氮二異丁腈組成的油相混合溶液；在由苯乙烯、有機硅和偶氮二異丁腈組成的油相混合溶液中，優(yōu)選有機硅占油相單體總質量的分數(shù)為4?8% ;優(yōu)選偶氮二異丁腈占油相單體總質量的分數(shù)在0.625%以內(nèi)；
d.將在所述步驟c中制備的苯乙烯、有機硅和偶氮二異丁腈組成的油相混合溶液慢慢地滴加到所述步驟c制備的十二烷基硫酸鈉水相溶液中，在500r/min轉速情況下，時間持續(xù)10-15分鐘，待全部滴加完成后，增大轉速繼續(xù)攪拌10分鐘，得到白色膠凍狀超濃乳液，再將所述超濃乳液轉入離心試管中，在500r/min轉速情況下，離心1-2分鐘，然后除去液相上層的氣泡，再通入氮氣，并用橡皮塞密封，放入70°C恒溫水浴鍋繼續(xù)聚合反應24h，然后將反應產(chǎn)物烘干后，通過索氏儀器提純產(chǎn)物24h，并置于真空干燥箱70°C下至恒重，最后得到娃-丙核殼光擴散劑。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優(yōu)點:
1.本發(fā)明方法可以制備不同質量分數(shù)的有機硅的納米復合材料，固體紫外測試結果顯示隨著有機硅量的增加，紫外吸收越好，而可見光透過都很好；
2.本發(fā)明方法工藝簡單，操作方便，產(chǎn)物包覆率高，所需時間較短，材料在應用中與聚合物的相容性可以得到很高的提高；
3.本發(fā)明方法制備的材料可用于塑料、包裝、油漆等方面領域，能實現(xiàn)更加優(yōu)異的柔光和調光效果。

【具體實施方式】
[0009]本發(fā)明的優(yōu)選實施例詳述如下:
實施例一:
在本實施例中，一種超濃乳液制備硅-丙核殼光擴散劑的方法，包括如下步驟:
(I)在1ml有機硅中滴加2?3滴98%濃硫酸，并置于70°C的恒溫水浴中Ih開環(huán)； (2)量取去離子水、十二烷基磺酸鈉各4g、0.4g加入錐形瓶中密封，常溫下在轉速500r/min情況下,攪拌20分鐘溶解。將16g苯乙烯、0.64g開環(huán)過的有機娃、0.16g偶氮二異丁腈一起加入到錐形瓶密封，在超聲儀器中超聲分散20分鐘，在以開環(huán)的有機硅和苯乙烯為主組成的油相單體體系中，開環(huán)過的有機硅占油相單體總質量的分數(shù)為3.85%，采用引發(fā)劑偶氮二異丁腈占油相單體總質量為0.96% ;將此溶液慢慢的加入到上述水相中溶液，500r/min磁力攪拌下，時間大概持續(xù)10-15分鐘；待全部滴加完成后，繼續(xù)攪拌大約10分鐘既可得到白色膠凍狀超濃乳液；將上述乳液轉入離心試管中，500r/min，1-2分鐘，密封，放入70°C恒溫水浴鍋繼續(xù)聚合反應24h ;通過索氏儀器提純產(chǎn)物24h，并置于真空干燥箱70 0C下至恒重，制備有機硅的納米二氧化硅復合材料樣品。
[0010]在本實施例中，用超濃乳液制備有機硅復合納米材料的方法，首先將有機硅在強酸環(huán)境和水浴中開環(huán)。再將開環(huán)的有機硅、苯乙烯為油相，并以偶氮二異丁腈為引發(fā)劑。室溫下滴加到以去離子水，十二烷基磺酸鈉的水相中，在氮氣保護下，得到果凍膠狀超濃乳液。再轉入離心試管中，離心1-2分鐘，除去上層氣泡；然后通入氮氣，并用橡皮塞密封，置于70°C水浴中聚合反應24h。通過超濃乳液成功制備含不同質量分數(shù)的有機硅納米復合材料。其主要用途為添加到PC/PMMS/PS等透明樹脂中，使其達到光擴散的效果，本發(fā)明所制備的材料主要用于生產(chǎn)LED燈的燈殼，LED燈箱的罩板等。光擴散劑是通過在基材中的作用，多次改變光線的傳播方向多次折射，以達到LED燈光線柔和的效果。測試結果顯示隨著有機硅量的增加，吸收越好，而可見光透過都很好，這樣材料應用于包裝、光學材料、塑料等都有很好抗紫外、耐候性。
[0011]實施例二:
本實施例與實施例一基本相同，特別之處在于:
在本實施例中，一種超濃乳液制備硅-丙核殼光擴散劑的方法，包括如下步驟:
(I)本步驟與實施例一相同。
[0012](2)量取去離子水、十二烷基磺酸鈉各4g、0.4g加入錐形瓶中密封，常溫下在轉速500r/min情況下,攪拌20分鐘溶解；將16g苯乙烯、1.28g開環(huán)過的有機娃、0.16g偶氮二異丁腈一起加入到錐形瓶密封，在超聲儀器中超聲分散20分鐘，在以開環(huán)的有機硅和苯乙烯為主組成的油相單體體系中，開環(huán)過的有機硅占油相單體總質量的分數(shù)為7.41%，采用引發(fā)劑偶氮二異丁腈占油相單體總質量為0.93% ;將此溶液慢慢的加入到上述水相中溶液，500r/min磁力攪拌下，時間大概持續(xù)10-15分鐘；待全部滴加完成后，繼續(xù)攪拌大約10分鐘既可得到白色膠凍狀超濃乳液；將上述乳液轉入離心試管中，500r/min，1-2分鐘，密封，放入70°C恒溫水浴鍋繼續(xù)聚合反應24h ;通過索氏儀器提純產(chǎn)物24h，并置于真空干燥箱70°C下至恒重，制備有機硅的納米二氧化硅復合材料樣品。本實施例制備的硅-丙核殼光擴散劑添加到PC/PMMS/PS等透明樹脂中，使其透明樹脂達到光擴散的效果，具有很好的抗紫外性能和耐候性能。
[0013]實施例三:
本實施例與實施例一基本相同，特別之處在于:
在本實施例中，一種超濃乳液制備硅-丙核殼光擴散劑的方法，包括如下步驟:
(I)本步驟與實施例一相同。
[0014](2)量取去離子水、十二烷基磺酸鈉各4g、0.4g加入錐形瓶中密封，常溫下在轉速500r/min情況下,攪拌20分鐘溶解；將16g苯乙烯、1.28g開環(huán)過的有機娃、0.1g偶氮二異丁腈一起加入到錐形瓶密封，在超聲儀器中超聲分散20分鐘，在以開環(huán)的有機硅和苯乙烯為主組成的油相單體體系中，開環(huán)過的有機硅占油相單體總質量的分數(shù)為7.41%，采用引發(fā)劑偶氮二異丁腈占油相單體總質量為0.58% ;將此溶液慢慢的加入到上述水相中溶液，500r/min磁力攪拌下，時間大概持續(xù)10-15分鐘；待全部滴加完成后，繼續(xù)攪拌大約10分鐘既可得到白色膠凍狀超濃乳液；將上述乳液轉入離心試管中，500r/min，1-2分鐘，密封，放入70°C恒溫水浴鍋繼續(xù)聚合反應24h ;通過索氏儀器提純產(chǎn)物24h，并置于真空干燥箱70°C下至恒重，制備有機硅的納米二氧化硅復合材料樣品。本實施例制備的硅-丙核殼光擴散劑添加到PC/PMMS/PS等透明樹脂中，使其透明樹脂達到光擴散的效果，具有很好的抗紫外性能和耐候性能。
[0015]上面對本發(fā)明實施例進行了說明，但本發(fā)明不限于上述實施例，還可以根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術方案的精神實質和原理下做的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，只要符合本發(fā)明的發(fā)明目的，只要不背離本發(fā)明超濃乳液制備硅-丙核殼光擴散劑的方法的技術原理和發(fā)明構思，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種超濃乳液制備硅-丙核殼光擴散劑的方法，其特征在于，包括如下步驟: ￡1.按體積比1:100的比例，將濃硫酸滴加到有機硅中，并將有機硅置于651 ^70V的恒溫水浴中1卜開環(huán)，得到開環(huán)有機硅； 匕按質量比1:擴1:10的比例，將十二烷基硫酸鈉、去離子水置于錐形瓶中密封，常溫下在轉速50017111111磁力攪拌溶解，攪拌20分鐘，得到均勻的十二燒基硫酸鈉水相溶液； 0.通過超聲分散將在所述步驟3中制備的開環(huán)有機硅均勻分散在苯乙烯的油相中，形成由開環(huán)的有機硅和苯乙烯組成的油相單體體系，有機硅占油相單體總質量的分數(shù)在10%以內(nèi)，采用引發(fā)劑偶氮二異丁腈占油相單體總質量的1%以內(nèi)，得到由苯乙烯、有機硅和偶氮二異丁腈組成的油相混合溶液； (1.將在所述步驟0中制備的苯乙烯、有機硅和偶氮二異丁腈組成的油相混合溶液慢慢地滴加到所述步驟0制備的十二烷基硫酸鈉水相溶液中，在50017^111轉速情況下，時間持續(xù)10-15分鐘，待全部滴加完成后，增大轉速繼續(xù)攪拌10分鐘，得到白色膠凍狀超濃乳液，再將所述超濃乳液轉入離心試管中，在50017^111轉速情況下，離心1-2分鐘，然后除去液相上層的氣泡，再通入氮氣，并用橡皮塞密封，放入701恒溫水浴鍋繼續(xù)聚合反應2處，然后將反應產(chǎn)物烘干后，通過索氏儀器提純產(chǎn)物2處，并置于真空干燥箱701下至恒重，最后得到娃-丙核殼光擴散劑。
2.根據(jù)權利要求1所述超濃乳液制備硅-丙核殼光擴散劑的方法，其特征在于:在所述步驟中，在由苯乙烯、有機硅和偶氮二異丁腈組成的油相混合溶液中，有機硅占油相單體總質量的分數(shù)在7.41%以內(nèi)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述超濃乳液制備硅-丙核殼光擴散劑的方法，其特征在于:在所述步驟0中，在由苯乙烯、有機硅和偶氮二異丁腈組成的油相混合溶液中，偶氮二異丁腈占油相單體總質量的分數(shù)在0.96%以內(nèi)。
【文檔編號】C08F212/08GK104356274SQ201410591994
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權日:2014年10月29日
【發(fā)明者】賈少晉, 侯嘯天, 張臻麒, 江平開, 王慶, 孫茜蒙, 田玲 申請人:上海大學