Диссертация (1090114), страница 44
Текст из файла (страница 44)
[274].Полное подавление излучения в области спектра синего диода с λ = 380 –500 нм было достигнуто при введении 7,0 масс. % люминофора в ПК. Порасчетам при содержании ~ 5,5-6,0 масс. % люминофора в присутствии0,3 масс. % ПЭ воска пик при λ = 460 нм, характерный для СИД, должен бытьполностью погашен. Однако введение 5,5- 6,0 масс. % дорогостоящеголюминофора существенно повышают себестоимость продукции.Введение в состав композиции специальных добавок, способных поглощатьизлучение в УФ области позволяет решить данную задачу (Патент РФ №2549406).
Выполненные исследования показали, что полимерная люминесцентнаясветорассеивающая композиция на основе ПК с 2,2 масс. % люминофора маркиФЛЖ-7-570 и 0,3 масс. % ПЭ воска при оптимальном содержании специальнойдобавки практически полностью устраняет пик синего свечения в области при λ =460 нм (рис. 4.35, кривая 4) и при этом сохраняется невысокая себестоимостьизделий с учетом стоимости специальной добавки.Излучение синего светодиода имеет достаточно узкое спектральноераспределение в области 410 – 510 нм. При измерении интенсивности светасинего светодиода весь свет захватывается измерительной системой прибора флюориметра.
Светотехнические измерения светорассеяния люминесцентногокомпозиционного материала, инициируемого синим светодиодом, показали, чтосвет, излучаемый образцом, имеет очень малую интенсивность при малыхразмерах щели (Δλ от 5 до 20 нм) измерительного прибора, что можетсвидетельствовать о хорошем рассеянии света люминесцентным ДНПКМ наоснове ПК. Отношение интенсивностиизлучениясинегосветодиода кинтенсивности излучения композиционного материала составляет всего 0,04%, а,следовательно, 96% света рассеивается, создавая комфортное освещение (рис.4.36).300Рис. 4.36 - Интенсивность излучения синего светодиода (2) и синего светодиода,окруженного свето-преобразующим и светорассеивающим материалом на основеПК (1)Из разработанного люминесцентного светорассеивающего ДНПКМ наоснове ПК можно изготавливать светорассеватели к синим светодиодам, которыеимеют различный потребляемый номинальный ток от 0,1 А до 0,45 А (таблица4.18).Таблица 4.18 - Светотехнические характеристики различных типов ламп с разнымпотреблением номинального электрического токаИсточник освещенностиОсвещенность при потребляемом номинальномэлектрическим токе, А0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45Освещенность от синего светодиода,72лкОсвещенность подсвеченного синимсветодиодомлюминесцентного 260ДНПКМ, лкКоэффициент преобразования светаполимернойлюминесцентной 3,59композиции1021281541771982202373724785766637508308853,633,733,753,753,783,763,73Установлено, что энергетические характеристики синего светодиода неоказывают влияния на коэффициент преобразования света от синего светодиодалюминесцентным ДНПКМ (таблица 4.18), так как при увеличении тока с 0,1 до0,45 А коэффициент преобразования практически не изменяется и равен ~ 3,7, а сувеличением мощности синего диода многократно возрастает освещенность - в3,6÷3,7 раза.301Из таблицы 4.18 видно, что, применяя более мощный и яркий синийсветодиод(1)освещенностьсветовогоприборасиспользованиемлюминесцентного ДНПКМ (2) будет возрастать в 3,6÷3,7 раза, при этом синийсвет будет преобразован в белый свет, комфортный для глаз человека.Технологические характеристики.Для оптимизации технологических процессов переработки разработанногоДНПКМ на основе ПК были получены данные о реологических свойствахрасплава.Нарис.4.37представленазависимостьэффективнойвязкостисветопреобразующей и светорассеивающей композиции на основе ПК отнапряжения сдвига при температуре 280оС.2,82,75lgη (Па*с)2,712,652,62,552,532,4522,43,844,24,44,64,8lgτ (Па)Рис.
4.37 - Зависимость логарифма эффективной вязкости при 280°С ПК (1), ПК +0,3 масс. % ПЭ воска (2) и ПК+ 3,3 масс. % люминофора ФЛЖ-7-570 + 0,3 масс. %ПЭ воска (3) от напряжения сдвигаВведение в ПК и композицию ПК + люминофор рассеивающей добавки вколичестве 0,3 масс. % (ПЭ воск) приводит к снижению вязкости, улучшениютекучести расплава и его перерабатываемости в изделия методами экструзии илитья под давлением.302Установлено, что реологические характеристики разработанной светопреобразующей и светорассеивающей композиции на основе ПК позволяют ееперерабатывать в изделия любой конфигурации методами литья под давлением иэкструзии на стандартном оборудовании.Термостабильность расплава люминесцентной композиции на основе ПК припереработке.В процессе получения люминесцентной композиции и ее переработки визделия разными методами расплав подвергается воздействию силоскоростных итемпературно-временных параметров, что может привести к термоокислительнойдеструкции полимера и изменению оптических характеристик и комплексаэксплуатационных свойств изделий.МетодомГПХопределялизначениемолекулярноймассыПКвлюминесцентной композиции на различных стадиях технологических процессовполучения и переработки (таблица 4.19).Таблица 4.19 - Данные по молекулярным характеристикам ПК в композицииПК2 + 3,3 масс.
% люминофора + 0,3 масс. % ПЭ воскаПКИсходный ПК2ПК2 после стадиикомпаундированияПК2 после стадии литья поддавлениемПК2 после стадиикомпаундирования и литья поддавлениемПК2 после стадиикомпаундирования и экструзииСредневесоваямолекулярнаямасса (Мw)27812Среднечисленнаямолекулярнаямасса (Мn)99102703094172,72633491042,72615090502,92628093502,8Коэффициентполидисперсности2,7Как следует из приведенных данных ММ поликарбоната практически неизменяется при введении люминофора и ПЭ воска в результате термических идеформационных воздействий на расплав на различных стадиях процессаполучения и переработки методами экструзии и литья под давлением.303Технологические параметры процессов получения и переработки, а такжесостав композиции, являются оптимальными, с точки зрения, стабильностисвойств расплава люминесцентной композиции на основе ПК (таблица 4.20).Таблица 4.20 - Данные ДСК и ТГА исследованных композиций на основе ПКТемпература, оСКомпоненты и композициистеклованияначаладеструкции146146144370280>600375320при потери5,0 масс.
%массы400340>600405365145335370ПК2ПЭ воскАлюмоиттриевый люминофорПК2 + 3,3 масс. % люминофораПК2+ 0, 3 масс. % ПЭ воскаПК2 + 3,3 масс. % люминофора +0,3 масс % ПЭ воскаПолученная люминесцентная светорассеивающая композиция на основе ПКтермостабильна в условиях ее получения и переработки методами экструзии илитьяподдавлением,чтогарантируетстабильностьееоптическихиэксплуатационных характеристик (таблица 4.20).Комплексэксплуатационныххарактеристиклюминесцентнойсветорассеивающей композиции на основе ПК.Физико-механические характеристики ПКМ. При введении жесткихнаполнителей и низкомолекулярных добавок прочностные характеристики ПКМмогут изменяться.В таблице 4.21 приведены значения физико-механических характеристиклюминесцентных композиций на основе ПК с рассеивающими наполнителями иорганическими добавками.Разработанные люминесцентные композиции на основе ПК обладаютдостаточным уровнем физико-механических характеристик для изготовления иобеспечения эксплуатации светотехнических изделий.304Таблица4.21-Физико-механическиехарактеристикилюминесцентныхкомпозиций на основе ПКСостав композицииПК2ПК2 + 3,3 масс.
% люминофораПК2+ 0,3 масс. % ПЭ воскаПК2 + 3,3 масс. % люминофора +0,9 масс. % аэроксидаПК2 + 3,3 масс. % люминофора +1,4 масс. % Вa2SО4ПК2+ 3,3 масс. % люминофора +0,3 масс. % ПЭ воскаТеплостойкость.64636057555311097115Ударнаявязкостьпо Шарписнадрезом,кДж/м21514176248881358458211636311016Пределтекучестиприрастяжении,МПаВведениевРазрушающееОтносительноенапряжениеудлинениеприпри разрыве,растяжении,%МПаПКжесткогооптическиактивногонаполнителя - люминофора и светорассеивающей добавки – окисленного ПЭвоска может привести к изменению деформационной теплостойкости изделий изПК.
Полученные результаты по теплостойкости по Вика (Тв) разработанноголюминесцентного композиционного материала показали, что она незначительноснижается с 152 до 147оС. Однако данный уровень Тв является достаточнымусловием для применения его в качестве конструкционного материала дляизготовления и длительной эксплуатации различных элементов источников света.Электрофизические характеристики.Одной из важных характеристик изделий, используемых в электротехникеи светотехнике, является их электроизоляционные свойства.ПК широко используется в качестве диэлектрика, а люминесцентныйкомпозиционный материал на его основе и изделия, являющиеся частьюэнергосберегающих ламп, должны в течение длительного времени привоздействииразличныхпогодныхфакторовсохранятьвысокиеэлектроизоляционные свойства.Установлено, что диэлектрическая проницаемость, электрическая прочностьи удельное объемное электрическое сопротивление люминесцентной композиции305на основе ПК практически находятся на уровне исходного поликарбоната, темсамым,обеспечиваявысокиедиэлектрическиесвойстваизделийсветотехнического назначения (таблица 4.22).Таблица 4.22 - Диэлектрические характеристики ПК и люминесцентнойкомпозицииКомпозицияДиэлектрическаяпроницаемостьпри 106ГцЭлектрическаяпрочность,кВ/ммУдельное объемноеэлектрическоесопротивление,Ом * смПК22,5-3,123,01,31017ПК+3,3 масс.
% люминофора+ 0,3 масс. % ПЭ воск2,522,66,11016Горючесть ДНПКМ на основе ПК.Горениеивоспламеняемостьполимерныхматериалов,обеспечениепожаробезопасности светотехнических приборов - чрезвычайно важные вопросы,которые необходимо решать при создании ПКМ для светодиодной техники.Поогнестойкимсвойствамразработанныйлюминесцентныйкомпозиционный материал на основе ПК можно отнести к категории стойкостигорению V1 (таблица 4.23) и он по своим характеристикам превосходит ПК.Таблица 4.23 - Горючесть и КИ ПК и люминесцентной композицииКомпозицияПКПК2 + 3.3 масс. % люминофора +0,3 масс. % ПЭ воскаГорючесть по методу UL 94 (США)№ образцаt1,сt2 , с1155есть2218есть323есть4226есть575есть1311нет225нет363нет435нетКИ,%капли КатегорияV2V127,130,13065Разработанныйлюминесцентный3нет13светорассеивающийПКМявляетсясамозатухающим и может использоваться в световых приборах местного иобщего освещения.Введение жесткого оптически активного наполнителя-люминофора ирассеивающих неорганических и органических наполнителей в оптимальномколичествевПКобеспечиваютнеобходимыелюминесцентныеисветорассеивающие свойства, улучшение реологических свойств и сохранениефизико-механических, электрофизических и других характеристик на уровнеисходного ПК.Таким образом, впервые в работе представлены зависимости светопреобразующих и светорассеивающих свойств композиций ДНПКМ на основе ПКс люминофором ФЛЖ-7-570 и окисленным ПЭ воском от обобщенныхпараметров Θ и аср, что позволяет установить связь их структуры с обобщеннымипараметрами с одновременным учетом размера, упаковки, формы и содержаниячастиц дисперсного наполнителя.ВпервыесветопреобразующиелюминофорымаркиФЛЖ-7былирассмотрены как оптически активные наполнители в ПК, для которых былопределен полный комплекс технологических характеристик, позволивших наоснове модельных представлений о структуре ДНПКМ рассчитать ее параметры ипровести классификацию наполненных композиций на основе ПК.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
