一種高分子基復合結(jié)構(gòu)漫反射材料制造技術(shù)

一種高分子基復合結(jié)構(gòu)漫反射材料，其特征在于：所述的漫反射材料包括具有微結(jié)構(gòu)表層材料、單層或多層中間材料、反射層材料。該表面微結(jié)構(gòu)是指具有線性或非線性幾何特征微透鏡陣列，如微槽型、球型、橢球型、多邊形、拋物面、雙曲面或者其組合。所制備的復合結(jié)構(gòu)漫反射高分子材料反射率較高，漫反射效果良好。（*該技術(shù)在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

高分子基復合材料，高分子材料加工，微納制造。技術(shù)背景隨著科學技術(shù)的進步，生活水平的提高，人們對環(huán)境的舒適要求也越來越高，目前應用較多的反射材料多為鋁、銅、鎳、鉻等金屬材料或塑料表面鍍金屬材料，在這種情況下，如果光源是點光源，這種反射材料形成鏡面反射，容易產(chǎn)生眩光、光照不均勻等問題。而且金屬材料的氧化也會使其反射效率下降。LED作為一種新型光源目前在各個領(lǐng)域都有著相當廣泛的應用，包括顯示、各種照明場合，與普通光源相比，照明用白光LED的特點是其體積小卻具有超高亮度和定向光輸出性，光照均勻度難以得到保證，更易產(chǎn)生眩光問題，上述傳統(tǒng)的反射材料無法解決這些問題。目前關(guān)于反射材料的研究大多數(shù)都是局限于用反射膜的方法制備定向反射材料，主要用于交通標志等方面。定向反射材料是一種有機和無機相結(jié)合，由高折射率玻璃微珠、反射材料層、耐候性高分子樹脂及高強度粘合劑等組成的復合型薄膜材料。這些定向逆反射材料雖然反射率比較高，用反射膜做的警示牌比其他非反射材料更醒目，具有節(jié)能高效的效果，但其中的漫反射率較低，不能產(chǎn)生均勻的照明效果。為此需研究新型反射材料提高高強度點光源的反射效率和漫反射效果，本技術(shù)正是基于上述背景提出，本技術(shù)可用于LED照明及對漫反射要求較高的照明場合，可以推廣LED在照明領(lǐng)域的應用。本技術(shù)將高分子材料的加工與微納制造相結(jié)合，從材料本身以及材料表面的微結(jié)構(gòu)制作工藝出發(fā)，提出了通過將高反射材料與微結(jié)構(gòu)光學設計相結(jié)合實現(xiàn)良好的漫反射效果和較高反射率。該復合材料用鍍膜、共擠出、共注射、層壓、粘合等方法將各層材料復合，表面微結(jié)構(gòu)通過擠出微壓印、微結(jié)構(gòu)注射、微結(jié)構(gòu)模壓方法制備。制備的復合結(jié)構(gòu)漫反射材料的反射原理如圖I所示。沒有微結(jié)構(gòu)的復合材料對光的反射效率會提高，但是光線的分布不均勻，而用表面具有微結(jié)構(gòu)的反射復合材料由于光線通過微結(jié)構(gòu)的折射作用，反射效果均勻，達到很好的漫反射效果。該復合材料不但具有很好的反射效果，而且具有良好的漫反射效果
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利所要解決的問題是提高高強度點光源的反射效率和漫反射效果，提供了一種高分子基復合結(jié)構(gòu)及制備方法，該結(jié)構(gòu)光反射材料不僅具有良好的反射效果，而且具有很好漫反射效果，能夠達到一種反射出光均勻、柔和的效果。本專利解決上述問題所采用的技術(shù)方案為將該高分子基復合結(jié)構(gòu)材料設計為多層，所述的漫反射材料包括具有微結(jié)構(gòu)表層材料、單層或多層中間材料、反射層材料，如圖2所示。進一步，該具有微結(jié)構(gòu)表層材料的微結(jié)構(gòu)是指具有線性或非線性幾何特征微透鏡陣列。進一步，該具有微結(jié)構(gòu)表層材料的微結(jié)構(gòu)是微槽型、球型、橢球型、多邊形、拋物面、雙曲面或者其組合。進一步，該具有微結(jié)構(gòu)表層材料的微結(jié)構(gòu)的特征尺寸為O. I微米到1000微米。進一步，該反射層是鋁、鉻、銅、鎳、錫、銀及其合金或高分子基復合材料。進一步，對光線起擴散作用的表層及中間層是透明、半透明高分子材料或者其共混物、或含有機或無機分散相的高分子基復合材料。進一步，可以添加底層材料4，底層的作用主要是保護反射層或中間層。進一步，通過鍍膜、共擠出、共注射、層壓或粘合方法將各層材料復合，具有微結(jié)構(gòu)表層材料通過擠出微壓印、微結(jié)構(gòu)注射或微結(jié)構(gòu)模壓方法制備。進一步，所述的漫反射材料還包括與反射層材料相鄰的底層材料。表層的特征是經(jīng)過微壓印處理。微壓印技術(shù)的基本原理是首先將聚合物基片加熱到其玻璃化溫度以上30°C 100°C，對于結(jié)晶型聚合物基片，溫度要達到熔融溫度以上，然后在一定的壓力作用下，將壓印模具其上有所需要的微結(jié)構(gòu)圖形，壓在聚合物基片上，使聚合物填充到模具上的微結(jié)構(gòu)中，冷卻定型后脫模，達到圖形復制轉(zhuǎn)移的目的。表面微結(jié)構(gòu)通過擠出微壓印、微結(jié)構(gòu)注射、微結(jié)構(gòu)模壓方法制備。表層的微結(jié)構(gòu)是具有線性或非線性幾何特征微透鏡陣列，微槽型、球型、橢球型、多邊形、拋物面、雙曲面等及其組合。微結(jié)構(gòu)單元的特征尺寸為O. I微米到1000微米。對光線起擴散作用、具有微結(jié)構(gòu)的表層可以是透明、半透明高分子材料及其共混物或含有機、無機分散相的高分子基復合材料。當光線照射到透明或者半透明的表層會穿透表層單元，射到反射層，接下來反射回來，再次通過表層單元射出。帶有微結(jié)構(gòu)的表層對光線有擴散作用，原理見圖I。采用具有反射率較高的材料作為反射層3，反射層可以是鋁、鉻、銅、鎳、錫、銀具有較高反射率的金屬材料及其合金或高分子基復合材料，反射層可以減少光的透過和吸收，增加復合結(jié)構(gòu)反射率。對于一些不易熔接的聚合物，或是金屬，增加中間層可以起到填充和粘合的作用。底層材料4選擇耐磨、耐高溫的塑料材料或具有散熱效果良好的其他耐磨材料，底層的作用主要是保護反射層或中間層。提出的制備方法為通過鍍膜、共擠出、共注射、層壓、以及粘合方法將各層材料相復合。所制備的復合結(jié)構(gòu)漫反射高分子材料反射率較高，漫反射效果良好。附圖說明圖I為點光源照到材料表面反射光示意圖(a)未加微結(jié)構(gòu)(b)加微結(jié)構(gòu)圖2為高分子基復合結(jié)構(gòu)漫反射板三維視圖I-擴散層2-中間層3-反射層4-底層材料圖3不同材料的反射率曲線。I 一不銹鋼2—無微結(jié)構(gòu)聚丙烯PP和不銹鋼復合材料3—帶有半球形微結(jié)構(gòu)聚丙烯PP和PET復合材料圖4六邊形微結(jié)構(gòu)的聚丙烯PP和AL的反射率曲線對比。I-帶有六邊形微結(jié)構(gòu)的聚丙烯PP表面單元的反射率曲線2-帶有六邊形微結(jié)構(gòu)的聚丙烯PP和聚對苯二甲酸乙二酯PET復合結(jié)構(gòu)的反射率曲線3-AL的反射率曲線4-帶有六邊形微結(jié)構(gòu)的聚丙烯PP鍍鋁反射率曲線。具體實施方式以下結(jié)合附圖對本專利做進一步詳細描述。如圖2所示，擴散層I、中間層2、反射層3、底層材料4可以通過鍍膜、共擠出、共注射、層壓、粘合這些方法相復合。擴散層I可以通過擠出微壓印、微結(jié)構(gòu)注射、微結(jié)構(gòu)模壓方法制備。實施例1，用共擠出微壓印的方法制備復合結(jié)構(gòu)漫反射高分子材料，簡單地介紹一種帶有半球形微結(jié)構(gòu)的聚丙烯PP和聚對苯二甲酸乙二酯PET高分子材料復合結(jié)構(gòu)的制備。第一步，將兩臺單螺桿擠出機分別升溫，第一臺單螺桿擠出機的第一加熱區(qū)溫度設定190°C，第二加熱區(qū)溫度設定200°C，第三加熱區(qū)溫度設定200°C，片材機頭溫度設定205°C。第二臺單螺桿擠出機，第一加熱區(qū)溫度設定245°C，第二加熱區(qū)溫度設定250°C，第三加熱區(qū)溫度設定250°C，片材機頭溫度設定260°C。第二步，待擠出機溫度升到設定值，將準備好的聚丙烯PP和聚對苯二甲酸乙二酯PET分別加入到第一臺、第二臺螺桿擠出機中，就可以實現(xiàn)共擠出片材，將片材在帶有微結(jié)構(gòu)的雙輥上進行壓印，這時雙輥的轉(zhuǎn)數(shù)設定在100—200r/min,比較合適,這樣就可以制備出帶有微結(jié)構(gòu)的復合材料,這是其中一種簡便的加工復合結(jié)構(gòu)漫反射高分子材料的方法。制備的半球形微結(jié)構(gòu)的直徑是O. 15mm，相鄰兩球的中心距是O. 30mm。帶有這種微結(jié)構(gòu)的高分子基復合結(jié)構(gòu)，對光線有良好的擴散效果，可以使得反射光均勻、柔和，為人們提供一個舒適的照明環(huán)境。實施例2通過鍍膜的方法制備復合結(jié)構(gòu)漫反射高分子材料，選擇聚丙烯PP作為表層材料，第一步，制備帶有微結(jié)構(gòu)的表面單元，具體方法是先利用擠出機生產(chǎn)PP片材，單螺桿擠出機的第一加熱區(qū)溫度設定190°c，第二加熱區(qū)溫度設定200°C，第三加熱區(qū)溫度設定200°C，片材機頭溫度設定205°C。待擠出機本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種高分子基復合結(jié)構(gòu)漫反射材料，其特征在于：所述的漫反射材料包括具有微結(jié)構(gòu)表層材料、單層或多層中間材料、反射層材料，通過鍍膜、共擠出、共注射、層壓或粘合方法將各層材料復合。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉穎，計紅艷，吳大鳴，鄭秀婷，趙忠里，許紅，何曉祥，羅祎瑋，姜輝，
申請(專利權(quán))人：北京化工大學，
類型：實用新型
國別省市：