熊立貴 蔡昭華 趙素芬 涂志剛 張莉瓊 鐘永強

（1.中山火炬職業(yè)技術學院 528436；2.中山市鏗鴻印刷有限公司 528400；3.中山市北化高分子材料有限公司 528436）

引 言

近年來，LED燈具的興起，在各個場所得到廣泛應用。LED平板燈主要使用的光擴散材料也變得炙手可熱。因此，利用多層光學膜中的擴散膜對導光板所射出的光線進行擴散作用，以獲得分布較為適宜應用的光線輸出[1,2]。

然而背光源是通過顯示屏將光分散出去，這樣就存在透光率、霧度等因素影響。光擴散膜就是能夠有效地實現(xiàn)使光擴散的材料。而現(xiàn)在市場上是通過在PMMA、PC、PS、PP 基材基礎中添加無機或有機光擴散劑作為燈罩的材料[3-5]。

PET薄膜具有高透光率、耐紫外線照射、平整度好、無陰陽紋、附著力好、易加工、挺度佳等特點，因此，光擴散膜采用PET作為基體材料，選用聚合物作為光擴散劑。研究不同折射率聚合物、顆粒粒徑大小、光擴散劑用量、以及加工生產工藝對光擴散膜透光率、霧度性能的影響。

1. 實驗部分

1.1 主要原材料：

PET材料的型號為：FG720中國石化；

聚碳酸酯（PC）市售；線性低密度聚乙烯（LLDPE）市售；聚苯乙烯（PS）市售；

苯乙烯丁二烯共聚物（BS）市售；聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）市售；聚丙烯（PP）市售。

1.2 實驗配方及工藝路線

1.2.1 實驗配方（按質量比例）

將PET和聚合物光擴散劑分別放置烘箱中，設定烘箱溫度為160℃進行干燥5小時，然后分別按2wt%、4wt%、8wt%的質量比進行充分的混合。

1.2.2 工藝路線

采用一步內混共擠法工藝：把進行干燥的原材料加入到雙螺桿的擠出機進行造粒，分別設定擠出機的溫度段為260℃和270℃、275℃、275℃、275℃、275℃、270℃、260℃。制備出來的光擴散膜樣品就可以裁剪進行性能測試分析。

內添型共混方法是在制備膜材的雙螺桿擠出機中，光擴散劑與PET混合，形成 PET材料內均勻分布的光散射顆粒，擠出成型方法制備獲得。

2. 結果討論

2.1 六種異相聚合物制備薄膜光學性能的分析研究

按1.2.1實驗配方（按質量比例）和1.2.2工藝路線方法分別得出六種聚合物——聚碳酸酯（PC）、聚苯乙烯（PS）、苯乙烯丁二烯共聚物（BS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚丙烯（PP）、線性低密度聚乙烯（LLDPE）)光擴散劑的光擴散膜測試結果，制備的六種光擴膜對比如下。

表1 PET與不同聚合物制備薄膜的光學性能

從表中可以得出聚丙烯（PP）、線性低密度聚乙烯（LLDPE）兩種聚合物的透光率及霧度較好，以下采用這兩種聚合物制備薄膜，研究分析對光學透光率、霧度的影響。

2.2 線性低密度聚乙烯（LLDPE）擴散劑用量的分析研究

用1.2.1和1.2.2的方法把LLDPE擴散劑（按質量比例：8wt%、4wt%、2wt%）分別與PET進行混合共擠制備出PET/LLDPE光擴散膜。

下面圖1是在電子掃描顯像圖得到的不同質量比例的SEM圖片。

圖1. PET/LLDPE光擴散膜SEM圖片

用內添型線性低密度聚乙烯（LLDPE）并取不同質量比例制備出的 PET/LLDPE光擴散膜的光性能數(shù)據(jù)測試結果如下表。

表2 線性低密度聚乙烯添加量對光擴散膜的光學性能的影響

2.3 內添加聚丙烯（PP）擴散劑制備的 PET光擴散膜，拉伸后的光學性能分析

按內添型線性低密度聚乙烯（LLDPE）同樣方法，制備出PET/PP光擴散膜，取4wt%PP質量比例制備的光擴散膜進行測試，并在電子掃描顯像圖得到的不同倍率拉伸比例的SEM圖片。

PET/PP光擴散膜電子掃描顯像圖得到的不同倍率拉伸比例的SEM圖片。

圖2. PET/PP光擴散膜SEM圖片

2.4 內添加光擴散劑用量對光擴散膜透光率及霧度影響

通過內添加低密度聚乙烯（LLDPE）和聚丙烯（PP）擴散劑制備的PET光擴散膜，按質量比例添加擴散劑時，隨著質量比例由2%增大到4%時，顆粒的粒徑也由2～3um增大到4～7um，當質量比例繼續(xù)加大到 8%時，擴散劑的球形顆粒粒徑會增大到6～10um。隨著擴散劑比例加大時，共混時小顆粒之間的碰撞，會形成大顆粒，從SEM相片中可以看出，測試后的結果是添加量增加，顆粒粒徑會增大，隨著顆粒粒徑加大會形成光散射在膜上的截面積加大，然而光線通過PET光擴散膜時，散射加大會導致霧度會升高。根據(jù)Mie光散射理論原理，內添加劑的顆粒粒徑加大時，有利于對光線反射減少，最終造成光的透過率對添加量比例變化不會產生太大的影響[6]。

2.5 拉伸倍率對PET光擴散膜的霧度及透光率的影響

內添加聚合物光擴散劑與 PET在混合熔融中經螺桿流延機進行拉伸后所形成的不同厚度的PET光擴散膜。經過檢測設備測試，拉伸前的PET光擴散膜厚度為 0.596mm材料的光學性能透光率為80.4%、霧度是94.41%。但是當拉伸倍率拉伸到原來 1.5倍時，經測試材料透光率由 80.4%增加到85.32%；但是隨著拉伸力的增加，拉伸倍率相應增加 2.5倍，其霧度會由 94.41%降到85.12%。制備的光擴散劑PET材料的透光率和霧度變化會隨著材料拉伸倍率改變而變化。如下圖：

圖3. 霧度、透光率隨著拉伸倍率改變而變化

通過實驗測試及Mie光散射理論計算分析，內添加光擴散劑共混型制備光擴散片材，與添加光擴散劑材料品種、增量、顆粒粒徑大小、擠出拉伸倍率等因素有關。

結 論

通過選用多種異相聚合物作為內添加光擴散劑制備光擴散材料實驗測試分析研究，內添型線性低密度聚乙烯（LLDPE）和聚丙烯（PP）兩種材料可以作為制備的PET光擴散膜的擴散劑。具有良好的透光率和霧度，能滿足制備PET光擴散材料的要求。

光擴散材料與共混的內添加擴散劑的用量有關，用量增加，制備出來的光擴散材料的透光率減小、霧度增大；光擴散材料透光率和霧度受光擴散劑的粒徑影響較大，顆粒規(guī)格越大時，擴散效率和霧度越小；制備的PET光擴散片材與拉伸倍率有關，倍率越大霧度會降低，透光率會提高。

[1] 熊立貴,涂志剛,張莉瓊.一步法 PET 光擴散材料的研究及在LED中的應用[J],機電工程技術2017，46（3）37-40

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Zhuang Xiao-lei，Zhou Fang，Shen Su. Characteristics of diffusers with cascaded-microlens arrays[J]. Acta Optical Sinica，2010(11):3 306–3 310.

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