一种LED灯罩材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种灯罩材料，按质量份数计，由以下原料组成：PMMA100份，有机硅材料4～6份，甲基丙烯酰氧基硅烷1～2份，聚乙二醇0.5～1份，有机硅光扩散剂0.4～0.8份，羧甲基纤维素1～1.5份，纳米负离子粉1～2份，纳米氧化钇0.5～1.5份，聚四氟乙烯超细粉2～5份，抗氧剂0.5～1.5份，光稳定剂0.5～1.5份；还涉及该灯罩材料的制备方法。该灯罩材料，光透性好，光线柔和，并且该灯罩材料的热膨胀系数与LED芯片相匹配，使得LED灯在正常工作中不会因为温度的变化而使晶片弯曲，从而使得LED灯在使用过程中整体结构稳固，延长使用寿命，另外该灯罩材料具有空气净化作用，并且该灯罩材料的制备方法简单，能保证制备的灯罩材料的分散性能明显改善，透光率和雾度明显提升，力学性能和表面硬度有明显改善。

【技术实现步骤摘要】
一种LED灯罩材料及其制备方法
本专利技术涉及LED灯罩材料，尤其涉及一种热膨胀系数佳且具备空气净化效果的LED灯罩材料及其制备方法。
技术介绍
LED光源属于点光源，点光源光照范围窄且会人眼产生眩光的影响，一般通过灯罩的光散射作用，将点光源转变成面光源，以利于人们的日常使用。聚碳酸酯广泛用于灯罩材料中，为赋予聚碳酸酯光散射功能，人们将一些具有不同折射率的聚合物或无机粒子作为分散相键入到连续相得热塑性树脂中，这样不仅影响了其透光性能，而且会使灯罩材料的热膨胀系数增大几倍甚至几十倍。LED芯片体积非常小，一般照明用的LED灯中采用IW的芯片甚至更大功率的芯片,半导体有机硅芯片的热膨胀系数在2.4-6×10-6K-1之间，其产生的热流密度可达到106w/m2以上。如果热量没能及时地传导出去，大量热量的累积会使LED芯片的结温升高，从而导致芯片的发光效率降低，光品质下降。不仅如此，如果灯罩材料的热膨胀系数较大，大功率LED长时间工作会严重影响LED的寿命。因此，灯罩材料的热膨胀系数十分重要，当灯罩材料的热膨胀系数与LED芯片相匹配时，可使LED芯在正常工作中不会因为温度的变化而使晶片弯曲，从而使得LED灯在使用过程中整体结构稳固，延长使用寿命。另一方面，随着生活水平的提高，人们越来越关注人体健康的环境因素，尤其是与人们的生活息息相关的室内环境，因此有必要提供一种在照明的同时还能对室内空气进行净化的照明等，从而达到资源地有效集成利用。然而，现有的具有空气净化功能的LED灯的照明范围较小，并且正常工作时的负氧离子释放量非常有限，从而影响其空气净化效果，无法满足空间较大的室内环境的需要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题是针对现有技术而提供一种与LED芯片的热膨胀系数相匹配且空气净化效果较好的LED灯罩材料。本专利技术所要解决的第二个技术问题是针对现有技术而提供一种上述LED灯罩材料的制备方法。本专利技术解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种LED灯罩材料，其特征在于，按质量份数计，该LED灯罩材料由以下原料组成：PMMA100份，有机硅材料4～6份，甲基丙烯酰氧基硅烷1～2份，聚乙二醇0.5～1份，有机硅光扩散剂0.4～0.8份，羧甲基纤维素1～1.5份，纳米负离子粉1～2份，纳米氧化钇0.5～1.5份，聚四氟乙烯超细粉2～5份，抗氧剂0.5～1.5份，光稳定剂0.5～1.5份。上述方案中的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)具有较高的光透过率，但没有光散射能力，因此通过添加有机硅光扩散剂赋予其光扩散性能，利用光扩散剂本身材质的折射率与PMMA基材的折射率的差异，光线多次折射后，通过基材的光线变得光亮柔和，且对材质的透光率影响较小，然后继续在其中添加有机硅材料，使其热膨胀系数与芯片相近。上述甲基丙烯酰氧基硅烷是指同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物，在加热的条件下甲基丙烯酰氧基硅烷中不饱键(-C＝C-和-C＝O-)会与有机硅材料和聚甲基丙烯酸甲酯中的不饱和键进行接枝反应，提高有机硅材料和和聚甲基丙烯酸甲酯之间的相容性，并且甲基丙烯酰氧基硅烷中的硅烷会使整个体系具有更加优异的耐温稳定性。上述羧甲基纤维素为一种流平剂，可以增加负离子材料释放负离子能力，同时也可使纳米负离子粉较好地分散在灯罩材料中。上述纳米氧化钇为负离子材料的分散介质，稀土元素的原子序数高、原子半径大，具有未充满的4f电子层结构，而且电子能级多种多样，很容易失去外层电子，具有特殊的变价特性和化学活性。稀土钇的辐射能高，半衰期时间长，一方面能产生高的负离子浓度，另一方面作用时间长，且稀土钇同位素衰变产生的射线是电子流，能量较高，具有很强的电离作用。当在负离子粉体中加入含有稀土纳米氧化钇材料时，钕衰变产生的射线(电子流)与电离空气产生的正离子相结和，稀土与负离子复合不仅促进负离子对空气分子的电离，提高负离子浓度，而且具有放射性的稀土元素本身也在一定程度上提高了空气负离子浓度，可以有效地提高负离子粉产生空气负离子能力。同时，上述方案中的羧甲基纤维素作为流平剂，聚乙二醇作为分散剂，上述的聚乙二醇为分散剂。作为优选，所述有机硅材料的原料中包括质量比为1:1～1.5的有机硅树脂和107硅橡胶，按重量份数计，所述有机硅树脂的原料如下：水玻璃30～60份，四甲基四乙烯基环四硅氧烷3～8份，四甲基二苯基二硅氧烷4～10份，七甲基三硅氧烷5～10份。作为优选，上述有机硅材料通过以下方法制备：第一步，按上述质量份数，将水玻璃加入到盛有蒸馏水、乙醇以及盐酸的烧瓶中水解，然后再加入四甲基四乙烯基环四硅氧烷、四甲基二苯基二硅氧烷以及七甲基三硅氧烷和乙醇的混合溶液进行共水解，水解完毕后，按上述质量份数，加入5～15份的甲苯，以除去体系中的酸，接着水洗至中性，再用无水氯化钙干燥至澄清透明，蒸馏除去溶剂，即得有机硅树脂；第二步，上述制备的有机硅树脂和107硅橡胶以质量比1:1～1.5混合后加入到盛有甲苯的烧瓶中溶解，滴加过氧化苯甲酰，升温至到60度，硅羟基缩聚反应一段时间后，制得有机硅材料，紫外光照射20～30min即可固化完全。本专利技术解决第二个技术问题所采用的技术方案为：上述LED灯罩材料的制备方法包括以下步骤：(1)按照上述质量份数，取30份PMMA、0.4～0.8份有机硅光扩散剂投入密炼机中，密炼温度180～220℃，转速40～60rpm，时间5～8min，密炼结束后将混合物取出经高速破碎机粉碎，得光扩散母料A；(2)按照上述质量份数，取30份PMMA、4～6份有机硅材料、1～2份甲基丙烯酰氧基硅烷投入密炼机中，密炼温度180～220℃，转速40～60rpm，时间5～8min，密炼结束后将混合物取出经高速破碎机粉碎，得有机硅母料B；(3)按照上述质量份数，取30份PMMA，1～2份纳米负离子粉，1～1.5份羧甲基纤维素，0.5份～1.5份纳米氧化钇，0.5～1份聚乙二醇，投入密炼机中，密炼温度180～220℃，转速40～60rpm，时间5～8min，密炼结束后将混合物取出经高速破碎机粉碎，得负离子母料C；(4)按照上述质量份数，取10份PMMA、2～5份聚四氟乙烯超细粉、上述制备的光扩散母料A、0.5～1.5份抗氧剂和0.5～1.5份光稳定剂投入双螺杆挤出机加料斗，上述制备的有机硅母料B和负离子母料C经侧喂口进料，进行熔融共混、挤出、冷却、造粒，双螺杆挤出机的共混挤出温度为：一区175～185℃，二区185～195℃，三区195～205℃，四区205～215℃，五区215～225℃，机头210～230℃；螺杆转速180～220r/min。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的灯罩材料中PMMA具有较高的光透过率和耐候性，而有机硅光扩散剂能将点光源转化成面光源，光线柔和，照明范围广；有机硅材料不仅能提高灯罩材料的韧性和耐热性，而且还可以降低其收缩率和热膨胀系数，利用本专利技术中的灯罩材料制备的灯罩的热膨胀系数在6～10×10-6K-1之间，与有机硅芯片的热膨胀系数相匹配，这样使LED灯在正常工作中不会因为温度的变化而使晶片弯曲，从而使得LED灯在使用过程中整体结构稳固，延长使用寿命；另外，有机硅材料的加入使灯罩材料的热阻高达200～360℃/W，散热不良会导致芯片结点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED灯罩材料，其特征在于，按质量份数计，该LED灯罩材料由以下原料组成：PMMA 100份，有机硅材料4～6份，甲基丙烯酰氧基硅烷1～2份，聚乙二醇0.5～1份，有机硅光扩散剂0.4～0.8份，羧甲基纤维素1～1.5份，纳米负离子粉1～2份，纳米氧化钇0.5～1.5份，聚四氟乙烯超细粉2～5份，抗氧剂0.5～1.5份，光稳定剂0.5～1.5份。

【技术特征摘要】
1.一种LED灯罩材料，其特征在于，按质量份数计，该LED灯罩材料由以下原料组成：PMMA100份，有机硅材料4～6份，甲基丙烯酰氧基硅烷1～2份，聚乙二醇0.5～1份，有机硅光扩散剂0.4～0.8份，羧甲基纤维素1～1.5份，纳米负离子粉1～2份，纳米氧化钇0.5～1.5份，聚四氟乙烯超细粉2～5份，抗氧剂0.5～1.5份，光稳定剂0.5～1.5份，所述有机硅材料的原料中包括质量比为1:1～1.5的有机硅树脂和107硅橡胶，该有机硅树脂的原料如下：水玻璃30～60份，四甲基四乙烯基环四硅氧烷3～8份，四甲基二苯基二硅氧烷4～10份，七甲基三硅氧烷5～10份。2.如权利要求1所述的LED灯罩材料，其特征在于，所述有机硅材料通过以下方法制备：第一步，按上述质量份数，将水玻璃加入到盛有蒸馏水、乙醇以及盐酸的烧瓶中水解，然后再加入四甲基四乙烯基环四硅氧烷、四甲基二苯基二硅氧烷以及七甲基三硅氧烷和乙醇的混合溶液进行共水解，水解30～50min后，加入5～15份的甲苯，以除去体系中的酸，接着水洗至中性，再用无水氯化钙干燥至澄清透明，蒸馏除去溶剂，即得有机硅树脂；第二步，上述制备的有机硅树脂和107硅橡胶以质量比1:1～1.5混合后加入到盛有甲苯的烧瓶中溶解，滴加10～20滴过氧化苯甲酰，升温至到60度，硅羟基缩聚反应15～30min，制得有机硅材料，紫外光照射20～30min即可固化完全。3.一种如权利要求1所述的LED灯罩材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)取30份PMMA、0.4～0.8份有机硅光扩散剂投入密炼机中，密炼温度180～220℃，转速40～60rpm，时间5～8min，密炼结束后将混合物取出经高速破碎机粉碎，得光扩散母料A；(2)取30份PMMA、4～6...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈尚益，
申请(专利权)人：宁波来和圣诞礼品有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33