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水溶性LED光扩散涂料主要配方原料的选型与应用研究

2016-02-03 11:08
络遇
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   通过分析各种水溶性成膜树脂在试制过程中发现的性能差异,以及多种光扩散剂在涂料中的使用效果,对配制直管型玻璃LED灯光扩散涂料的成膜树脂与光扩散剂的选型与应用进行研究。

  玻璃管LED灯对光扩散涂层的均匀性、透光率、雾度、安全性、附着力、稳定性、无污染、价格等要求很高,满足这些要求须从树脂和光扩散剂的选择及制造工艺等多方面进行研究。水性LED光扩散涂料的应用避免了低有机挥发物(VOC)排放的环境污染,使用安全方便,在直管形玻璃LED灯的大规模开发推动下得以迅速发展。

  1·水溶性成膜树脂的选用

  符合设备工艺要求的膜树脂是无害化水性光扩散涂层技术的关键。目前,可用作LED灯光扩散涂层的成膜树脂有水性醇酸树脂、水性聚丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂等[1]。这3类树脂可单独成膜,或按一定比例联合使用,以避免单独使用某类树脂时的性能缺陷。以下对这3类水溶性成膜树脂的性能差异分别进行阐述。

  1.1水性醇酸树脂——最先开发的成膜剂

  水性醇酸树脂是较早开发的水性涂料,其成膜机理与传统溶剂型醇酸树脂类似,通过不饱和脂肪酸氧化交联固化成膜,无须添加助溶剂(成膜助剂),不含挥发性有机物。此外,水性醇酸树脂对光扩散剂的润湿性好,承载力强,具有良好的渗透性、流平性及丰满度,易于涂覆,涂层效果较好。但其聚合物链较易水解,涂膜耐久性差,燃点时间太长则会轻微变色。然而树脂自乳化后通过丙烯酸或聚氨脂改性,耐久性获得改善则可用于光扩散层。

  1.2水性聚丙烯酸树脂——目前最理想的成膜剂

  水性丙烯酸树脂包括丙烯酸树脂乳液、丙烯酸树脂水分散体及丙烯酸树脂水溶液3大类。用作水扩散涂层的水性聚丙烯酸树脂就是其中的乳液类,根据单体组成通常分为纯丙乳液、苯丙乳液、醋丙乳液、硅丙乳液、叔醋(叔碳酸酯-醋酸乙烯酯)乳液、叔丙(叔碳酸酯-丙烯酸酯)乳液、氟碳乳液、氟丙乳液等。丙烯酸树脂乳液干燥速度快、硬度高、成本低、耐候性(燃点不易变色)好,且用于LED灯光扩散涂层时避免了成膜性较差、光泽低、不耐溶剂和热黏冷脆等缺点。综合性能及性价比,水性聚丙烯酸树脂是当前最理想的光扩散涂层成膜剂。

  1.3水溶性聚氨酯树脂——高端涂层的首选

  水性聚氨酯涂料利用水性聚氨酯树脂,以水为介质进行配置,具有毒性小,不易燃烧、不污染环境、节能、安全等优点,其涂层硬度高,附着力强、柔韧性好。单组分的聚氨酯涂料聚合物相对分子量较大,成膜过程中不发生交联反应,使用方便。双组分水性聚氨酯涂料在使用前须将两者混合,成膜过程中发生交联反应,涂膜性能更好。但是,这种树脂大部分产自国外,成本较高,性价比不理想,仅用于部分高端产品。

  2·光扩散剂的对比分析

  2.1光扩散涂层的技术参数

  (1)透光率——透过涂有光扩散层灯管的光通量与透过无光扩散涂层玻璃管的光通量之比,用百分数表示。但直管灯在工艺制造过程中存在上下厚薄差问题,现在很多厂家都采用积分球内同等条件下测量的玻璃管涂光扩散层前后的光通量对比来表示。

  (2)雾度——透过玻璃管的散射光(偏离入射光方向)通量与透射光通量之比,用百分数表示(本方法将偏离入射光方向2.5°以上的散射光通量用于雾度计算),常用雾度计进行测定。

  (3)抗老化时间——工作温度下,灯在特定燃点时间内因涂层原因而导致的光衰退率。常用1000h或10000h的光衰退率来表示。

  透光率与雾度都是衡量LED灯透明性的重要指标。光扩散剂的挑战在于在获得高雾度的同时确保高透光率,得到均匀、柔和的照明效果。而光扩散剂优异的关键标准在于高效发挥光扩散作用的过程中,尽可能减小所导致的光衰退。

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