為了應對光二極管（ＬＥＤ）光源產業的高速發展，光材料的生產必須要實現連續化和高產率。因此，大多數新型光擴散材料是采取透明的聚合物基材與光擴散微球粒子共混的方法制備。其中光擴散劑包括無機微粒，例如ＳｉＯ２，ＢａＳＯ４；以及有機聚合物微粒，如丙烯酸類交聯微球、聚苯乙烯（ＰＳ）微球，微球。但是，由于無機微粒表面較尖銳，容易劃傷光擴散材料，導致其光學性能受影響，所以有機聚合物微粒作為光擴散劑使用較廣泛。
本試驗采用應用優美TM有機硅微球作為光擴散劑制備ＬＥＤ光源，用聚碳酸酯（ＰＣ）光擴散板，比較光擴散劑粒徑大小對ＰＣ光擴散板性能的影響。
１ 試驗部分
１．１ 主要原料ＰＣ，1100，折射率1.59，韓國湖南石化；優美TM有機硅微球是一組粒徑分別為1.8，3.0，10.0，15.0，20.0μｍ的有機硅球形微粉，型號分別為YGF-101，YGF-103YGF-115 YGF-120 (下文以其型號代替相應微球），折射率1.43九江優美新材料科技有限公司制
１．２ 儀器及設備
同向雙螺桿擠出機，ＳＨＪ－３５，中國廣達橡塑機械廠；注塑機，ＨＹ６００，寧波海鷹塑料機械有限公司；紫外可見光分光光度計、ＵＶ－２４５０，紫外光分光光度 計 積 分 球、ＩＳＲ－２２００，掃 描 電 子 顯微鏡（ＳＥＭ），ＪＳＭ－６３６０ＬＡ，日本島津公司；微機控制電子試驗機，ＷＤＴ－１０，深圳凱強利機械有限公司；沖擊試驗機，ＸＪＵ－２２，承德市試驗機廠。
１．３ 試樣制備
將純ＰＣ 在１１０ ℃下干燥１２ｈ，然后利用雙螺桿擠出機，分別與不同粒徑的光擴散劑混合制造光擴散劑質量分數為１０％的母粒，再將制得的母粒與ＰＣ按一定比例混合，通過注塑機制備光擴散劑質量分數為１．５％的注射成型光擴散板。
１．４性能測試
根據ＧＢ／Ｔ ２４１０—２００８測得在可見光波段下的光透過率（Ｔｔ）以及光線偏離原始入射光線２．５°的光透過率（Ｔｄ），計算出霧度為Ｔｄ／Ｔｔ。ＳＥＭ分析：將樣品 放入液氮中 浸 泡 １０ ｍｉｎ，取出直接脆斷，斷 面經表面噴 金 處理后，在 ＳＥＭ上觀察光擴散劑在ＰＣ光擴散板中的分散情況。力學 性 能 測 試：拉 伸強 度 測 試 按 照 ＧＢ／Ｔ１０４０．１—２００６標準測試；彎曲強度測試按照ＧＢ／Ｔ １４２０８ ２—２００９標準測試；缺口沖擊強度試驗按照ＧＢ／Ｔ?。保埃矗场保梗梗硺藴蕼y試。
２ 結果與討論
２．１ 微觀形貌的
表征圖１為在光擴散劑加入質量分數為１．５％時，改變光擴散劑粒徑大小得到的不同ＰＣ 光擴散板的ＳＥＭ 照片。由 圖 １ 可以看出，ＰＣ基 材 與光擴散劑之間形成孔隙。
２．２ 光擴散機理的研究
由２．１微觀形貌可以看出，光線入射后得到折射的類型有３種：１）入射光線進入ＰＣ基材發生折射；２）入射光線在孔隙處發生折射；３）入射光線與光擴散劑發生折射。當孔隙減小直至消失時，光線入射后得到折射的類型僅有２種：１）入射光線進入ＰＣ發生折射；２）入射光線與 光 擴 散 劑 發 生 折 射。由于 ＰＣ、空氣、光擴散劑交聯ＰＭＭＡ 微球的折射率分別為１．５９，１．００，１．４９。所以光線在ＰＣ光擴散材料中折射示意圖如圖２所示。按照霧度的定義為，使部分平行光偏離入射方向大于２．５°的散射光通量與透過材料的光通量之比的百分率，所以光線在基材中折射次數越多，理論上霧度越大。根據圖２所示的光擴散折射示意圖，當光擴散材料中具有孔隙時，光線折射次數多于在無孔隙的光擴散材料中折射次數，又因為粒徑越大孔隙直徑與光擴散劑直徑之比越小，使得孔隙越小，所以推測當光擴散劑粒徑增大時，光擴散材料霧度下降。由于本試驗采用的光擴散劑粒徑分１．８～２０．０μｍ，其尺寸大于可見光波長，因此其對光的擴散效應屬于Ｍｉｅ散射。根 據Ｍｉｅ散射定律，將球形粒子均勻分散在基材樹脂中，體系的散射光強即總光透過率，是粒子折射率、粒徑、散射角以及粒子周圍介質中入射光波長的函數［２］。由于散射角及粒子周圍介質中入射光波長是一定的，僅考慮粒子折射率和粒徑對試樣光學性能影響時，在一定范·０５·圍內，粒徑越大，折光率差值越大，試樣的散射強較高，所以在一定范圍內，推測光透過率隨著粒徑增大而增大。根據光擴散機理，當光擴散劑與ＰＣ 基材形成兩相結構時，可以通過改變光擴散劑粒徑大小從而改變其與ＰＣ 基材間的孔隙，所以不考慮增加 ＰＣ基材與交聯ＰＭＭＡ 微球光擴散劑之間相容性。
２．３ 有機硅光擴散劑粒徑對ＰＣ光擴散板光學性能影響
２．３．１ 對霧度的影響圖３為光擴散劑質量分數為１．５％，選擇添加不同粒徑的光擴散劑注塑色板進行紫外光分光光度計測試，得 到 的 在 可 見 光 波 長 范 圍 內（３９０～７８０ｎｍ），不同粒徑光擴散劑填充 ＰＣ光擴散板霧度曲線。由圖３可以看出，隨著光擴散劑粒徑的增大，ＰＣ光擴散板霧度減小。
圖 圖２ 光線入射ＰＣ光擴散板時折射示意 |
圖３ 不同粒徑光擴散劑填充ＰＣ的霧度 |
由圖４可知，光透過率隨粒徑增大而減小，在粒徑為１．８μｍ時達到值，霧度為92.89％。
２．３．２對光透過率的影響圖５為光擴散劑質量分數為１．５％，選擇添加不同粒徑的光擴散劑注塑色板進行紫外光分光光度計測試，得到的在可見光波長范圍內（３９０～７８０ｎｍ），不同粒徑光擴散劑填充ＰＣ光擴散板光透過率曲線。由圖５可知，光透過率隨著光擴散劑粒徑的增加呈上升趨勢。圖５光擴散劑對ＰＣ的光透過率的影響圖６為選取圖５中６００ｎｍ波長時，光擴散劑粒徑對ＰＣ光擴散板光透過率影響。
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由圖６可知，光透過率隨粒徑增大而增大，在粒徑為２０．０μｍ時達到值，光透過率為83.73％。
２．３．３ 有效光散射系數判斷光擴散劑較佳粒徑由光擴散板實際應用可知，光擴散材料需要同時滿足高光透過率、高霧度２種要求。所以，引進霧度與光透過率的乘積，即有效光散射系數作為判斷光散射板光擴散性能好壞的物理量。圖７是在波長６００ｎｍ下，將光透過率與霧度進行乘法運算，得出有效光散射系數隨著光擴散劑粒徑增加的關系（光擴散劑質量分數１．５％）。由圖７可知，隨著光擴散劑粒徑增加，有效光散射系數先增加后減小，在粒徑為３．０μｍ時達到值69.68%
即粒徑為３．０μｍ光擴散劑填充ＰＣ光擴散板可以達到既有高光透過率又高霧度的要求，此時光透過率為７５．０１％，霧度為９２．８９％。
２．４光擴散劑粒徑對ＰＣ光擴散板力學性能影響
光擴散板在實際使用過程中，除了需要有良好的光學性能，在力學性能方面也必須滿足拉伸強度、沖擊強度以及彎曲強度的要求。圖８為光擴散劑質量分數為１．５％，得到不同粒徑光擴散劑填充ＰＣ光擴散板力學性能的曲線。由圖８可以看出，隨著光擴散劑粒徑增加，ＰＣ光擴散板的拉伸強度逐漸增加，當粒徑為20.0μｍ時，拉伸強度為67.69ＭＰａ。隨著光擴散劑粒徑的增加，缺口沖擊強度在光擴散劑粒徑為３．０μｍ及以下時，基本保持不變，當粒徑繼續增加時，缺口沖擊強度下降較快。隨著光擴散劑粒徑增加，彎曲強度基本不變。這是因為本試驗添加的光擴散劑含量較少，不足以引發較明顯的彎曲性能變化。光擴散板實際應用時力學性能要求拉伸強度
55.00ＭＰａ，缺口沖擊強度６0.00ｋＪ／ｍ２，彎曲強度為100.0ＭＰａ。當光擴散劑粒徑3.0μｍ時，拉伸強度為57.99ＭＰａ，缺口沖擊強度為68.13ｋＪ／ｍ２，彎曲強度為105.2ＭＰａ，滿足光擴散板使用的力學性能要求。
３ 結論
ａ）?。校霉鈹U散板擴散光源的機理為入射光線經過ＰＣ基材、孔隙以及光擴散劑時，發生折射與反射。
ｂ） 隨光擴散劑粒徑增加，使ＰＣ光擴散板光透過率增加，霧度降低；當粒徑為20.0μｍ時，光透過率為83.73％，當粒徑為1.8μｍ時，霧度為92.89%。
ｃ） 當光擴散劑粒徑為3.0μｍ時，可以得到具有光透過率、高霧度的ＰＣ光擴散板，制備的ＰＣ光擴散板滿足力學性能要求。
