工程塑料聚碳酸酯在LED 燈管上的應用研究

丁云江(中船重工鵬力(南京)塑造科技有限公司，江蘇 南京 211106)

0 引言

聚碳酸酯是一種無味、無毒、無臭、透明的無定型熱塑性材料，分子鏈中含有碳酸酯基的高分子化合物的總稱，簡稱PC，由于R 基團的不同，分為脂肪族類和芳香族類兩種。但因為制品性能加工性能及經濟因素的制約，目前僅有雙酚A 型聚碳酸酯(Bisphenol A type Polycarbonate)廣泛投入到工業規?；a和應用。雙酚A 型聚碳酸酯的結構式因其具有優良的耐老化、抗沖擊、耐寒性、電絕緣性及高透光性，廣泛應用于航空透明材料及零部件、建筑結構件、汽車零部件、電子行業及照明行業等，隨著電子和照明行業的迅猛發展，近年來PC 用量需求空前高漲，世界消費能力1100kt/a,中國消費也達到60kt/a，目前PC 的生產廠主要分布于美國、西歐和日本。主要生產廠商有德國拜耳公司、沙特沙比克創新塑料公司、日本帝人株式會社、美國陶氏化學公司、日本三菱集團公司、LG 等公司[1]。PC作為綜合性能優越的工程塑料特別是其高透光性和耐老化性等，逐漸取代照明行業中傳統的玻璃材料，PC 的透明度已達到玻璃，甚至某些特殊牌號的PC 透明度遠超玻璃。PC 材料制成的產品具有易加工性、質量輕、不易破碎、包裝簡易及可回收利用等性能，目前廣泛應用于照明行業。本文主要討論PC 材料用于生產LED 燈管，通過分析原料物性、牌號及擠出成型工藝等方面內容，分析提高品質和降低成本的一些方法，拋磚引玉，為從事用PC 材料生產LED 燈管的廠家提供參考。

1 聚碳酸酯(PC)特點

聚碳酸酯，英文名Polycarbonate,簡稱PC，化學式2，2-雙(4-羥基苯基)丙烷聚碳酸酯，密度為1.18～1.22g/cm3.使用溫度-45～135 度，PC 是幾乎無色的玻璃態的無定型聚合物，有很好的光學性能，PC 有很高的韌性，懸臂梁缺口沖擊強度為600～900J/m。PC 材料具有優良的阻燃性，耐磨，耐老化等性能。

2 LED燈管

LED 燈管是由光擴散PC 料和遮光PC 料兩種料通過雙色擠出機擠出而成的。光擴散PC[2]料是以PC 透明料為基料，加入光擴散粉(通常為有機硅)，通過雙螺桿造粒而制成；遮光PC 料是以PC 透明料為基料，加入鈦白粉，也是透過雙螺桿造粒而制成。

2.1 光擴散PC

光擴散PC 料是在PC 料中加入光擴散粉造粒制成，光擴散粉通常為有機硅粉，均勻分散在PC 料中，而光通過光擴散部分時，產生漫反射，從而使光線變得柔和，不傷害眼睛。

光擴散PC 熔體流動速率在10～15g/10min 范圍內，密度為1.2～1.3g/cm3。

2.2 遮光PC

遮光PC 是在PC 料中加入鈦白粉等通過雙螺桿擠出造粒而成，鈦白粉含量多，遮光效果好，反之，則遮光部分較透，損失光能量。但是一般應根據產品的需求來定，鈦白粉量的高低直接影響成本的高低。

遮光PC 的熔體流動速率為10～13g/10min，密度為1.3～1.4g/cm3。

2.3 成型工藝

(1)成型機器

佛山齊昌雙色擠出機(螺桿直徑45mm)。

(2)原材料預熱干燥

將干燥料筒清理干凈，然后將遮光PC 料和光擴散PC 料稱量后加入到指定的干燥料筒中，設定溫度120 度，預熱時間3h。

(3)機臺升溫

將溫度設定如下表，保溫2h

(4)生產溫度和牽引速度

2.4 工藝流程

3 存在的問題

3.1 成本過高

聚碳酸酯價格為22.00～25.00 元/kg,按照每支產品100克來計算，單原料成本就有2.2～2.5 元，還沒算人工成本、機械折舊成本、利用率，再加上堵頭、光源、PLC 板等，每支LED燈成本價約在7～8 元，零售價也就在7～9 元之間，成本太高幾乎沒有利潤可賺，

3.2 成型品彎曲

燈管下線后，材料的內應力釋放，燈管形狀不是規則的，屬于異型的，向受力薄弱的一方彎曲，影響尺寸的精確性，輕則掉管，重則安裝不到卡口內。

4 采取措施

4.1 原材料

PC 燈管遮光部分主要目的是遮擋光源，其一是美觀，避免從外面看到里面的光源，其二，使光集中從光擴散部分散發出來，可采用加入20%～30%的回收料或全部用回收料來生產，成本降低約20%～30%左右，即可有效地降低成本，又不影響產品質量。

4.2 工藝成型

PC 材料剛性較大，而燈管異形，成型后其應力要釋放出來，向構件最薄弱的地方彎曲，所以成型后，管子不是直的，有一定程度的彎曲，影響其美觀，要解決此類問題，首先應確定構件那個部位最薄弱，影響的程度，在成型過程中，在薄弱部分讓其刻意起拱，來抵抗彎曲應力。

5 結語

本論文從原料和工藝兩方面來闡述聚碳酸酯(PC)在LED燈管上的應用研究，降低原料的成本是根本，改善工藝是為了生產出質量更高的產品，但一味地降低成本，必然會影響產品的質量，所以要找到最佳的平衡點，是關鍵之處。我們還可以通過改性PC 的剛度，來減輕產品的厚度，或通過設計產品的造型來降低產品的重量等方面去考慮降低成本，但是在做降本的同時，不能降低產品的質量。隨著聚碳酸酯使用越來越廣泛，技術將更加越來越成熟。

[1]王俐.聚碳酸酯市場分析[A].化學工業，2012,8：(30)8.

[2]何杰，趙紅玉，劉蘇芹等 聚碳酸酯基光擴散材料的研究[A].工程塑料應用，2012，(7).

[3]焦昌.改性聚碳酸酯的力學及其他性能研究[J].北京：北京化工大學2004，(3).

[4]嚴承藹.聚碳酸酯有關性能的研究和測定[C].第八屆全國實驗力學學術會議，1995，(8).

[5]施一帆.全球聚碳酸酯發展趨勢概述[M].上?；?，1998，(6).

[6]曹侃，汪洋，王宇.低溫下聚碳酸酯沖擊拉伸性能的實驗研究[C].第九屆全國沖擊動力學學術會議論文集(上冊).

[7]李明,李玉芳.聚碳酸酯的生產現狀及改性技術發展[C].2005 塑料助劑生產與應用技術信息交流會論文集，2005，(3).