聚碳酸酯/聚酯合金及其制备方法和应用与流程

2021-02-02 19:02:15|

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本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种聚碳酸酯/聚酯合金及其制备方法和应用。

背景技术：

led(lightemittingdiode)即发光二极管，led光源由于低能耗、低热量、环保、寿命长而受到青睐，并且将取代传统的白炽灯和节能灯而成为第四代照明光源。同时，由于其性能优异，在其它很多方面也有潜在的应用价值，包括信号指示、绿色显示、特殊照明等。

但现有led仍有很多地方需要完善，例如，led最致命的一个缺点，就是它的点光源特性。具体地，同传统光源相比，led芯片发光集中、强烈，这将会导致亮度不均匀，而产生眩光，眩光是视野中由于不合适的亮度分布，或者在空间或时间上有极端的亮度对比存在，从而引起人眼的视觉不适，并减少视觉中物体的可见度的一种视觉现象。

由于背光源是由成百上千个led构成的一个点光源阵列，为了向液晶面板提供均匀的背光照明，因此，需要在led阵列前方加上一块光扩散板，光扩散板的高扩散率能够有效的防止led点光源在液晶面板上成像，将高亮度led点光源或线光源变换成均匀柔和的平面光源，提高光强的均匀性和光能的利用效率，防止眩光。

透光率与雾度是光扩散板的两个重要性能，但两个性能之间很难协同，有时甚至存在此消彼长的竞争关系。目前市面有两种不同的途径获得光扩散板，

第一种是利用表面微结构，例如金字塔，微透镜，比较粗糙的表面和一些其他的微结构，或通过表面毛化、喷涂、激光刻蚀、热压以及超声波压花等工艺改变表面微结构，但这种方法对于雾度的提升非常有限。

第二种是利用扩散粒子得到光扩散材料，通过光在粒子与基体界面的折射，散射，反射等实现提高雾度的目的。具体地，光从一种材料进入另一种材料时，会发生四种现象：透射、吸收、散射、反射。减小反射与吸收，控制散射是实现双高(高透光率与高雾度)的关键。光射像均一介质时，散射的前向波与后向波基本上是对称的，粒子当处在两种不同的介质中必将增加光在介质中的传播途径，即增加其光程，引起光的吸收。而光扩散现象产生的根本原因是媒介均匀性遭到破坏。当媒介中的颗粒尺寸达到可见光波长数量级的时，如果分散相和连续相的折射率有一定的差别，在入射光的作用下，分散相颗粒可以作为发射次级子波的波源。

双酚a型的聚碳酸酯性能极为优越，主要包括：①无臭、无味、无毒、透明，其透光率可以高达92％，同时其折射率高达1.59；②尺寸具有很好的稳定性，它的耐蠕变性甚至优于尼龙及聚甲醛；同时，作为“透明金属”，pc机械性能良好，有较高的冲击性能，且无缺口冲击强度；③玻璃化转变温度为149℃，并且在130℃以内可以长期的使用；热变形温度在135-145℃之间，而脆化温度是-100℃，体现出pc具有良好的耐热耐寒性能；④电性能良好，在比较宽的湿度范围内，其电绝缘性恒定。体积电阻率、介电强度和聚酯的薄膜相近。另外双酚a型的pc还有自熄、阻燃、能着色等特性。不过，双酚a型的pc也具有较多缺点，例如：①内应力大，容易应力而开裂；②耐溶剂性差，可溶于四氢呋喃、二氯甲烷、四氯乙烷等常见有机溶剂，且高温下易水解；③摩擦系数大，同时与其它树脂的相容性也差。

现有技术公开了一些对pc进行改性的技术方案，如专利cn111019317a公开了一种低熔点透明耐水解改性pc材料及其制备方法，通过添加耐水解剂，改善材料整体润滑性能，同时得到性能优异的耐水解改性pc材料，且通过控制原料的比例确保制品的透明性和耐热解性，提升了材料品质，拓宽了材料的应用范围。

专利cn109721996a公开了通过磷酸化合物类和邻苯二甲酸酯类的增塑作用降低pc材料的注塑温度，同时不影响pc材料自身的透明性和刚韧性，制得的合金材料具有注塑温度低、材料流长比高、高透明、高热稳定性等特性。

专利cn109135204a公开了一种自增强透明pet/pc合金的制备方法，其特点是首先以透明官能化聚合物为增容剂，通过反应性挤出加工制备pet/pc共混合金，不仅增强二者界面相容性、保持合金透明性，还可通过大分子链的支化反应，提升复合体系熔体强度。

现今，由于双酚a型的聚碳酸酯性能极为优越，常用在光扩散材料领域。但是，双酚a型的pc热变形温度高(135-145℃)，内应力大，导致常规注塑时，产生较为严重的熔接痕，收缩以及翘曲现象，严重影响扩散板的外观以及性能。其中，关于制件收缩的原因主要包括：热收缩，结晶收缩，取向收缩，负收缩，后收缩等。发生在三个阶段：浇口凝固前，塑料冷却过程阶段以及脱模后制品的自由收缩，目前可以通过提高模具温度，快速变模温(可参见专利cn208375920u)技术等，来降低翘曲变形，但是这样做会增加成本。可见，很难使双酚a型的pc兼顾高透光率，高雾度，低成本与低翘曲的优点。

由于目前led光扩散板多采用体扩散与表面扩散相结合的方法，即通过光扩散粒子与表面微结构双重方法来实现高透光率与高雾度的目的，而表面微结构多是复杂的几何立体结构，如金字塔，微透镜等，同时，光扩散板正向着轻薄化发展，更容易引起制件的翘曲变形，成型技术要求越来越高，通过聚酯合金来降低材料的热变形温度是很有必要的。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述问题，提供一种高透光率，高雾度，热变形温度适中(100℃-120℃)，易加工，低翘曲，绝缘性优异，耐黄变性好，力学性能优异，尺寸稳定，蠕变小的聚碳酸酯/聚酯合金及其制备方法和应用。

技术方案如下：

一种聚碳酸酯/聚酯合金，由包括如下质量百分比的原料制备而成：

所述聚酯树脂选自pet树脂和petg树脂中的至少一种；

所述聚酯树脂的折射率为1.5±0.1，玻璃化转变温度(tg)为60℃-100℃；

所述光扩散剂的折射率为1.35-1.49。

在其中一个实施例中，所述的聚碳酸酯/聚酯合金由包括如下质量百分比的原料制备而成：

在其中一个实施例中，所述聚酯树脂的折射率为1.5-1.59，玻璃化转变温度为75℃-95℃。

在其中一个实施例中，所述聚酯树脂的重均分子量为30000g/mol-100000g/mol。

在其中一个实施例中，所述光扩散剂为有机硅光扩散剂。例如，选自日本信越有机硅光扩散剂、中国台湾长兴有机硅光扩散剂、美国道康宁有机硅光扩散剂中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述双酚a型聚碳酸酯的重均分子量为30000g/mol-100000g/mol。

在其中一个实施例中，所述相容剂选自双酚a缩水甘油醚、丙烯腈-苯乙烯-甲丙烯酸缩水甘油酯嵌段共聚物和苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯嵌段共聚物中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述酯交换抑制剂选自磷酸三苯酯、焦磷酸二氢二钠和磷酸二氢钠中的至少一种。

在其中一个实施例中，以质量百分比计，制备所述的聚碳酸酯/聚酯合金的原料还包括助剂0.1％-5％；所述助剂选自抗氧剂、紫外稳定剂、抗蓝光剂、耐水解剂、色粉和光稳定剂中的至少一种。优选地，所述助剂为抗氧剂。

在其中一个实施例中，所述抗氧剂选自抗氧剂168和抗氧剂1010中的至少一种。

本发明还提供上述的聚碳酸酯/聚酯合金的制备方法，包括如下步骤：

将所述的双酚a型聚碳酸酯、聚酯树脂、相容剂、酯交换抑制剂和光扩散剂混合，挤出。

在其中一个实施例中，所述挤出的温度为260℃-300℃。

本发明还提供一种光扩散板，其制备原料包括上所述的聚碳酸酯/聚酯合金；或包括根据上述的制备方法制备得到的聚碳酸酯/聚酯合金。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的聚碳酸酯/聚酯合金的配方中，包括特定含量的特定折射率、tg(60-100℃)的聚酯树脂(pet、petg)，酯交换抑制剂，双酚a型的pc，相容剂和光扩散剂。其中，低tg聚酯链的存在，使得合金的热变形温度降低15-45℃；而酯交换抑制剂的加入可抑制双酚a型的pc与pet或petg材料进行酯交换反应，避免聚酯的降解；相容剂的加入可以增加聚酯树脂和聚碳酸酯的相容性，改善不同树脂之间微相的界面嵌合性，使聚酯树脂均匀分散在聚碳酸酯中，避免结晶，协同使合金继承双酚a型的pc的透明性，以及保持高透光率；同时，配合使用特定折射率的光扩散剂，在可见光范围内尽可能减少了光损失，增大了光散射，提升合金的雾度，同时避免透光率下降太多。即，本发明通过各组分的协同作用，获得了高雾度(80％-90％)，高透光率(80％-90％)，且热变形温度低(100-120℃)，尺寸稳定，低翘曲的聚碳酸酯/聚酯合金。

其次，本发明提供的聚碳酸酯/聚酯合金还具有冲击强度高，电气特性优，绝缘性优异，强度高，力学性能好，耐疲劳性好，尺寸稳定，蠕变小的优点，综合性能优异，可用于制备满足pc-led盖板的制件。

进一步地，若是在配方中加入一些具有特殊作用的助剂，例如，抗氧剂、紫外稳定剂、抗蓝光剂、耐水解剂和色粉中的至少一种，可进一步改善聚碳酸酯/聚酯合金的性能。

此外，本发明聚碳酸酯/聚酯合金可以以直接共混挤出的方式获得，共混合金具有成本低，加工简洁，设备要求低等优点，可以通过简单的注塑就可以形成各种结构，可操作性强，非常适合工业化生产。

附图说明

图1是pc的dma图谱；

图2是实施例1中聚碳酸酯/聚酯合金的dma图谱；

图3是对比例3中聚碳酸酯/聚酯合金的dma图谱。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明公开内容理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供了一种高透光率，高雾度，热变形温度适中(100℃-120℃)，易加工，低翘曲，绝缘性优异，力学性能优异，尺寸稳定，蠕变小的聚碳酸酯/聚酯合金及其制备方法和应用。

技术方案如下：

一种聚碳酸酯/聚酯合金，由包括如下质量百分比的原料制备而成：

所述聚酯树脂选自pet树脂和petg树脂中的至少一种；

所述聚酯树脂的折射率为1.5±0.1，玻璃化转变温度(tg)为60℃-100℃；

所述光扩散剂的折射率为1.35-1.49。

其中，低tg聚酯链的存在，使得合金的热变形温度降低15-45℃；而酯交换抑制剂的加入可抑制双酚a型的pc与pet或petg材料进行酯交换反应，避免聚酯的降解；相容剂的加入可以增加聚酯树脂和聚碳酸酯的相容性，改善不同树脂之间微相的界面嵌合性，使聚酯树脂均匀分散在聚碳酸酯中，避免结晶，协同使合金继承双酚a型的pc的透明性，以及保持高透光率；同时，配合使用特定折射率的光扩散剂，在可见光范围内尽可能减少了光损失，增大了光散射，提升合金的雾度，同时避免透光率下降太多。通过各组分的协同作用，获得高雾度(80％-90％)，高透光率(80％-90％)，而且低热变形温度(100-120℃)，尺寸稳定，低翘曲的聚碳酸酯/聚酯合金，性能优异，可用于制备满足pc-led盖板的制件。

在本发明中，配方中含有60％-85％双酚a型聚碳酸酯和10％-35％的聚酯树脂，所述聚酯树脂选自pet树脂和petg树脂中的至少一种；所述聚酯树脂的折射率为1.5±0.1，玻璃化转变温度(tg)为60℃-100℃。在这样条件下的聚酯树脂有利于适度降低双酚a型的pc的热变形温度(降低15-45℃)，同时又能保持其高透光率的优势。但由于led在实际过程中会发热，因此合金的热变形温度要适中(100℃-120℃)，因此聚酯树脂的tg需在本发明的范围内，若是低于60℃，将导致双酚a型的pc的热变形温度大幅降低，不利于其合金在led光扩散板中的应用。若是高于100℃，则很难降低双酚a型的降低pc的热变形温度，需大量添加，这又会导致相容性变差，透光率下降。

通常而言，petg是非晶聚合物，而pet是部分结晶性聚合物，因此，在实际使用过程中，pet树脂的加入量不能太多，pet的结晶会引起折射率的较大变化，影响合金的透光率。优选地，以占制备聚碳酸酯/聚酯合金的原料的总质量百分比计，若是只加入pet树脂，pet树脂的加入量为15％-25％；若是只加入petg树脂，petg树脂的加入量为20％-35％。可以理解，除了单用，pet树脂和petg树脂也可以复配使用，优选地，pet树脂和petg树脂按质量比1:0.1-1:10复配使用。

在其中一个较为优选的实施例中，所述聚酯树脂的折射率为1.5-1.59，玻璃化转变温度为75℃-95℃。

在其中一个实施例中，所述聚酯树脂的重均分子量为30000g/mol-100000g/mol。这个分子量范围内的聚酯树脂可以在保持机械性能的同时，也有较好的链段活动能力。

在本发明中，配方中含有0.1％-3％的光扩散剂，所述光扩散剂的折射率为1.35-1.49。加入该折射率条件下的光扩散剂，可以在增加光的散射以及极少的降低透射，遮住发光源以及刺眼光源的同时，又能使整个树脂发出更加柔和，美观，高雅的光，达到透光不透明的舒适效果。实现了在提升雾度的同时，透光率也不会下降太多的目的，通过与其余组分的配合，协同达到聚碳酸酯/聚酯合金高雾度，高透光率，低热变形温度，低翘曲的目的。

在其中一个较为优选的实施例中，所述光扩散剂为有机硅光扩散剂。更优选地，所述有机硅光扩散剂选自日本信越有机硅光扩散剂、中国台湾长兴有机硅光扩散剂、美国道康宁有机硅光扩散剂中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述双酚a型聚碳酸酯的重均分子量为30000g/mol-100000g/mol。分子量不能过低(低于30000g/mol)，过低将导致合金的机械性能变差，以及耐黄变性差。

在其中一个实施例中，所述相容剂选自双酚a缩水甘油醚、丙烯腈-苯乙烯-甲丙烯酸缩水甘油酯嵌段共聚物和苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯嵌段共聚物中的至少一种。若是选用复合的相容剂，可进一步提高合金材料的综合性能。

在其中一个实施例中，所述酯交换抑制剂选自磷酸三苯酯、焦磷酸二氢二钠和磷酸二氢钠中的至少一种。

在其中一个较为优选的实施例中，所述的聚碳酸酯/聚酯合金由包括如下质量百分比的原料制备而成：

在其中一个实施例中，以质量百分比计，制备所述的聚碳酸酯/聚酯合金的原料还包括助剂0.1％-5％；所述助剂选自抗氧剂、紫外稳定剂、抗蓝光剂、耐水解剂和色粉中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述抗氧剂选自抗氧剂168和抗氧剂1010中的至少一种。

本发明还提供上述的聚碳酸酯/聚酯合金的制备方法，包括如下步骤：

将所述的双酚a型聚碳酸酯、聚酯树脂、相容剂、酯交换抑制剂和光扩散剂混合，挤出。

在其中一个实施例中，所述挤出的温度为260℃-300℃。

优选地，所述聚碳酸酯/聚酯合金的制备方法，包括如下步骤：

将所述的双酚a型聚碳酸酯、聚酯树脂、相容剂、酯交换抑制剂和光扩散剂在高速混料机混料10min之后，熔融挤出。

本发明还提供上述聚碳酸酯/聚酯合金的应用。技术方案如下：

一种光扩散板，其制备原料包括上所述的聚碳酸酯/聚酯合金；或包括根据上述的制备方法制备得到的聚碳酸酯/聚酯合金。

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1-8和对比例1-5中抗氧剂为168；相容剂为丙烯腈-苯乙烯-甲丙烯酸缩水甘油酯嵌段共聚物；酯交换抑制剂为磷酸三苯酯。若无特殊说明，所有原料均来源于市售。

实施例1

本实施例提供一种聚碳酸酯/聚酯合金及其制备方法。

(1)本实施例中聚碳酸酯/聚酯合金由如下质量百分比的原料制备而成：

本实施例中的光扩散剂为中国台湾长兴有机硅光扩散剂，折射率为1.43。pet树脂的折射率为1.58，玻璃化转变温度为80℃，分子量约为30000g/mol；双酚a型聚碳酸酯，分子量约为30000g/mol。

(2)制备方法如下：

将双酚a型聚碳酸酯、pet树脂、相容剂、酯交换抑制剂、抗氧剂和光扩散剂在高速混料机混料10min之后，在260℃-300℃条件下挤出，得到聚碳酸酯/聚酯合金1。

实施例2

本实施例提供一种聚碳酸酯/聚酯合金及其制备方法。

(1)本实施例中聚碳酸酯/聚酯合金由如下质量百分比的原料制备而成：

本实施例中的光扩散剂为中国台湾长兴有机硅光扩散剂，折射率为1.43。petg树脂的折射率为1.58，玻璃化转变温度为85℃，分子量约为30000g/mol；双酚a型聚碳酸酯，分子量约为30000g/mol。

(2)制备方法如下：

将双酚a型聚碳酸酯、petg树脂、相容剂、酯交换抑制剂、抗氧剂和光扩散剂在高速混料机混料10min之后，在260℃-300℃条件下挤出，得到聚碳酸酯/聚酯合金2。

实施例3

本实施例提供一种聚碳酸酯/聚酯合金及其制备方法。

(1)本实施例中聚碳酸酯/聚酯合金由如下质量百分比的原料制备而成：

本实施例中的光扩散剂为日本信越有机硅光扩散剂，折射率为1.43。pet树脂的折射率为1.58，玻璃化转变温度为80℃，分子量约为30000g/mol；双酚a型聚碳酸酯，分子量约为30000g/mol。

(2)制备方法如下：

将双酚a型聚碳酸酯、pet树脂、相容剂、酯交换抑制剂、抗氧剂和光扩散剂在高速混料机混料10min之后，在260℃-300℃条件下挤出，得到聚碳酸酯/聚酯合金3。

实施例4

本实施例提供一种聚碳酸酯/聚酯合金及其制备方法。与实施例1相比，区别在于，实施例4中双酚a型聚碳酸酯的分子量约为15000g/mol。

(1)本实施例中聚碳酸酯/聚酯合金由如下质量百分比的原料制备而成：

本实施例中的光扩散剂为中国台湾长兴有机硅光扩散剂，折射率为1.43。pet树脂的折射率为1.58，玻璃化转变温度为80℃，分子量约为30000g/mol；双酚a型聚碳酸酯，分子量约为15000g/mol。

(2)制备方法如下：

将双酚a型聚碳酸酯、pet树脂、相容剂、酯交换抑制剂、抗氧剂和光扩散剂在高速混料机混料10min之后，在260℃-300℃条件下挤出，得到聚碳酸酯/聚酯合金4。

实施例5

本实施例提供一种聚碳酸酯/聚酯合金及其制备方法。与实施例2相比，区别在于，实施例5中各原料的加入量不同。

(1)本实施例中聚碳酸酯/聚酯合金由如下质量百分比的原料制备而成：

(2)制备方法如下：

将双酚a型聚碳酸酯、petg树脂、相容剂、酯交换抑制剂、抗氧剂和光扩散剂在高速混料机混料10min之后，在260℃-300℃条件下挤出，得到聚碳酸酯/聚酯合金5。

对比例1

本对比例提供一种聚碳酸酯/聚酯合金及其制备方法。对比例1未使用相容剂与酯交换抑制剂。