本發明屬于擴散膜制備，具體涉及一種指向性擴散膜及其制備方法。

背景技術：

1、隨著led技術的迅速崛起，這種新型固態光源憑借其高效能、長壽命、低消耗以及環保特性，迅速在照明領域占據了核心地位。然而，led光源的一個固有特性——強烈的指向性，成為了制約其廣泛應用的一大瓶頸。led發出的光線往往集中于一個狹窄的角度范圍內，這不僅限制了照明區域的覆蓋范圍，還容易引發眩光問題，影響視覺舒適度，甚至可能對視力造成潛在傷害。因此，如何有效控制led光源的指向性，實現光線的均勻擴散，成為了照明技術領域中亟待解決的關鍵問題。

2、作為一種創新的光學元件，指向性擴散膜的核心功能在于將led光源轉化為更為柔和、均勻的面光源。這一轉變的關鍵在于膜材料的設計與制備，它要求膜層不僅具備出色的光線散射能力，以確保光線能夠均勻分布在整個照明區域，同時還需要保持較高的透光率，以避免照明效率的損失。

3、專利cn10690872b公開一種抗刮擴散膜及其制備方法，所述擴散膜包括基材，基材的一側設置有正涂層，另一側設置有背涂層；所述正涂層內包含有散射粒子；所述正涂層的表面具有正涂微結構，所述正涂微結構為半球形，直徑范圍為30-70μm；所述背涂層內包含有散射粒子；所述背涂層的表面具有背涂微結構，所述背涂微結構為半球形，直徑范圍為5-30μm。該擴散膜，在保證光學性能的同時，具有良好的抗刮性。但是，通過該方法制備得到的擴散膜的光線擴散性能、耐磨性和耐腐蝕性能仍有提高的空間。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種指向性擴散膜及其制備方法，用于解決現有技術中擴散膜的光線擴散性能、耐磨性和耐腐蝕性不佳的技術問題。

2、為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

3、本發明提供一種指向性擴散膜，所述指向性擴散膜包括基材，基材的一側設置有散射層，另一側設置有耐磨層；所述基材層以聚對苯二甲酸乙二酯為原料，所述散射層材料由正硅酸乙酯、四丁基溴化胺乙醇溶液、十甲基環五硅氧烷、四甲基四乙烯基環四硅氧烷和八苯基環四硅氧烷制備得到，所述耐磨層材料由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丁烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯、八甲基環四硅氧烷和聚四氟乙烯乳液制備得到。

4、作為優選，所述散射層材料的制備方法，包括以下步驟：

5、q1：將無水乙醇、蒸餾水和氨水加入至容器中，攪拌混合后，加入正硅酸乙酯進行反應，反應結束后，離心，洗滌，得到二氧化硅粒子；將無水乙醇和氨水加入至容器中，磁力攪拌后，加入二氧化硅粒子和四丁基溴化胺乙醇溶液，隨后加入正硅酸乙酯，反應，離心，純化，得到無機粒子；

6、q2：將十甲基環五硅氧烷、四甲基四乙烯基環四硅氧烷和八苯基環四硅氧烷加入至容器中，油浴加熱攪拌，然后將氧化鎢和苯甲醇加入至容器中，攪拌反應，反應結束后，加入冰醋酸，溶解，沉降，得到有機聚合物；

7、q3：將得到的有機聚合物和無機粒子加入至容器中，加入二氯甲烷進行攪拌，隨后加入光敏膠，攪拌均勻后，靜置，得到散射層材料。

8、以上過程中，首先制備得到二氧化硅粒子，以其作為種子粒子，然后以四丁基溴化銨作為配體，正硅酸乙酯作為硅源，制備得到無機粒子，隨后以氧化鎢為催化劑，苯甲醇為引發劑，十甲基環五硅氧烷、四甲基四乙烯基環四硅氧烷和八苯基環四硅氧烷為單體，發生聚合反應，得到有機聚合物，隨后將有機聚合物、無機粒子和光敏膠進行混合，制備得到散射層材料。

9、作為優選，所述q1中，無水乙醇、蒸餾水、氨水和正硅酸乙酯的用量比為（80-120）ml：（2-3）ml：（6-10）ml：（2-3）ml，攪拌混合溫度為30-35℃，攪拌轉速為300-400rpm，時間為10-15min，反應時間為6-8h，離心轉速為10000-12000rpm，時間為10-12min，用蒸餾水和乙醇進行洗滌；無水乙醇、氨水、二氧化硅粒子、四丁基溴化銨乙醇溶液和正硅酸乙酯的用量比為（45-50）ml：（1.5-2.5）ml：（0.08-0.1）g：（1-2）ml：（0.8-1.2）ml，四丁基溴化銨乙醇溶液的濃度為0.4mol/l，反應時間為5-7h，離心轉速為10000-12000rpm，離心時間為8-12min。

10、作為優選，所述q2中，十甲基環五硅氧烷、四甲基四乙烯基環四硅氧烷、八苯基環四硅氧烷和氧化鎢的用量比為（145-158）ml：（170-176）μl：（392-399）mg：（16-20）mg，油浴加熱攪拌溫度為90-110℃，攪拌反應時間為80-100min，用二氯甲烷進行溶解，用甲醇進行沉降。

11、作為優選，所述q3中，有機聚合物、無機粒子、二氯甲烷和光敏膠的用量比為（10-20）g：（0.3-0.5）g：（8-12）ml：（0.1-0.15）g，靜置時間為8-12h。

12、作為優選，所述耐磨層材料的制備方法，包括以下步驟：

13、s1：將甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丁烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯、八甲基環四硅氧烷、二甲苯和偶氮二異丁腈加入至容器中，加熱攪拌反應，反應結束后，冷卻，得到復合樹脂；

14、s2：將復合樹脂與去離子水進行混合，室溫環境下磁力攪拌，然后加入聚四氟乙烯乳液，繼續進行磁力攪拌，得到耐磨層材料。

15、以上過程中，以甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丁烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯和八甲基環四硅氧烷在加熱條件下發生自由基聚合反應，制備得到復合樹脂，然后將復合樹脂與聚四氟乙烯乳液進行混合攪拌，得到耐磨層材料。

16、作為優選，所述s1中，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丁烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯、八甲基環四硅氧烷、二甲苯和偶氮二異丁腈的用量比為（11-15）g：（8-11）g：（0.3-0.5）g：（0.5-0.9）g：（1-3）g：（10-13）g：（0.32-0.38）g，加熱攪拌反應溫度為95-105℃，反應時間為40-120min。

17、作為優選，所述s2中，復合樹脂、去離子水和聚四氟乙烯乳液的用量比為（8-12）g：（7-9）ml：（0.2-0.5）ml，聚四氟乙烯乳液的質量分數為60wt%，平均粒徑為0.25μm，磁力攪拌轉速為500-800rpm，磁力攪拌時間為6-8h，繼續磁力轉速為600-800rpm，攪拌時間為3-5h。

18、作為優選，所述的一種指向性擴散膜的制備方法，包括以下步驟：

19、步驟一：將制備得到的散射層材料均勻涂覆于聚對苯二甲酸乙二酯一側，加熱后進行紫外固化，得到半預成品；

20、步驟二：將聚對苯二甲酸乙二酯的另一側均勻噴涂耐磨層材料，干燥后，得到指向性擴散膜。

21、綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：

22、本發明以正硅酸乙酯、四丁基溴化胺乙醇溶液、十甲基環五硅氧烷、四甲基四乙烯基環四硅氧烷和八苯基環四硅氧烷為原料，制備得到散射層材料，隨后以甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丁烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯、八甲基環四硅氧烷和聚四氟乙烯乳液為原料，制備得到耐磨層材料，將其應用至指向性擴散膜的制備過程中，可以有效提高擴散膜的光線擴散性能、耐腐蝕性能和耐磨性能。

23、2.本發明將制備得到的散射層材料應用至擴散膜中，可以有效提高擴散膜的光線擴散性能，無機粒子表面的不光滑性增加了比表面積，提高了與周圍環境的相互作用能力，使得光線在粒子表面的不規則反射和折射點增多，從而實現光線的有效擴散。同時，粒子表面不光滑程度越高，其zeta電位絕對值也越高，增強了粒子體系的穩定性，防止了粒子團聚，保持了散射層材料的光學性能；有機聚合物具有柔性的硅氧烷鏈和良好的光學透明性，其折射率與無機粒子存在差異，進一步增強了光線在無機粒子與聚合物界面處的散射效果。有機-無機雜化光散射粒子結合了無機粒子的剛性和有機聚合物的柔性，形成了結構多樣性和復雜性的散射中心，使得光線在材料中遇到更多不同形狀和尺寸的散射點，同時無機粒子的高穩定性和光學性能與有機聚合物的柔性和加工性能相互補充，共同提高了散射層材料的光線擴散性能。當光線進入散射層材料時，會在無機粒子與有機聚合物的界面處發生多次反射和折射，最終光線被有效地擴散到各個方向，從而提高了擴散膜的光線擴散性能。

24、3.本發明將制備得到耐磨層材料應用至擴散膜中，可以有效提高擴散膜的耐腐蝕性能和耐磨性能，復合樹脂由甲基丙烯酸甲酯等單體通過自由基聚合反應生成，具備長分子鏈和適度交聯度，賦予其高強度與韌性。八甲基環四硅氧烷的加入引入了柔韌性硅氧烷鏈段，促進聚合物分子均勻分布，減少應力集中，增強了耐磨性。聚四氟乙烯乳液與復合樹脂混合后，聚四氟乙烯微粒均勻散布于樹脂基體，形成潤滑與耐磨微點，有效降低摩擦阻力與磨損速率，兩者結合形成致密的耐磨層，兼具高硬度與韌性，顯著提升材料的耐磨性，且由單體形成的高分子鏈基硅氧烷鍵的高化學穩定性，加之聚四氟乙烯的極高化學惰性，共同抵抗多種化學物質侵蝕，兩者的協同作用，進一步增強了材料的耐腐蝕性能。

25、附圖說明

26、為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖做簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

27、圖1本發明制備的指向性擴散膜的結構示意圖。