一,、前言

最后，美國(guó)專利局裁定,，該項(xiàng)技術(shù)專利歸Bayer所有,，因?yàn)樗麄儽菺E公司早提交申請(qǐng)書(shū)一個(gè)星期。就因短短一星期,，Bayer從GE那里拿到了不少專利費(fèi),。時(shí)間就是金錢，在這里得到了完美的體現(xiàn),。

1958年,，Bayer公司開(kāi)始量產(chǎn)并商業(yè)化“Makrolon”。兩年后,，在支付了一筆“保護(hù)費(fèi)”后,，GE公司也開(kāi)始量產(chǎn)PC，GE家的PC商品名是“Lexan”,。自此,，PC作為工程塑料登上歷史舞臺(tái),，由于它集良好的光學(xué)性能、力學(xué)性能以及阻燃性能于一體,，很快就得到了人們的關(guān)注,。

二、PC材料的結(jié)構(gòu)和性能

聚碳酸酯是指大分子鏈由碳酸酯型重復(fù)結(jié)構(gòu)單元組成的一類聚合物,，英文名稱Polycarbonate,，簡(jiǎn)稱PC，它是第二大通用工程塑料品種,。根據(jù)具體組成不同,，PC可分成脂肪族、脂環(huán)族,、芳香族三類,，但在工程上具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的只有芳香族PC。

PC是一種無(wú)色透明（或淡黃色透明）,、剛硬而堅(jiān)韌的材料,，無(wú)毒、無(wú)味,，外觀類似于有機(jī)玻璃,。PC的性能與其大分子的結(jié)構(gòu)特征密切相關(guān)。PC大分子主鏈?zhǔn)怯僧惐麚位c碳酸酯基交互與苯環(huán)相連構(gòu)成的線性大分子,。分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱,、規(guī)整、重復(fù)單元長(zhǎng),。苯環(huán)是剛性的,，碳酸酯基是極性吸水基，雖然具有柔性,，但它與兩個(gè)苯環(huán)構(gòu)成共軛體系,，增加了主鏈的剛性和穩(wěn)定性。異丙撐基是非極性的吸水基,，對(duì)稱分布的甲基位阻降低,，提供主鏈以柔性。所以PC大分子以剛性為主并具有一定柔性,。聚碳酸基的極性受到芳烴基的影響,，失水率不高（約0.05％），但依然存在高濕度下易水解的弊病,。PC具有規(guī)整的結(jié)構(gòu),，大分子能夠結(jié)晶。但實(shí)際上PC的結(jié)晶度很低,，基本上屬無(wú)定形聚合物,，這可能與其分子剛性和重復(fù)單元太長(zhǎng)有關(guān),。

一般性能：PC為透明、呈微黃色或白色硬而韌的樹(shù)脂,，燃燒時(shí)發(fā)出花果臭味,、離火自熄、火焰呈黃色,、熔融氣泡,。

力學(xué)性能：PC的力學(xué)性能十分優(yōu)良，具有剛而韌的優(yōu)點(diǎn),。其沖擊性能是熱塑性塑料中最好的一種,，比PA、POM高3倍之多,，接近PF和UP玻璃鋼的水平,。PC的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度都好，并受溫度的影響小,。PC的耐蠕變性優(yōu)于PA和POM,，尺寸穩(wěn)定性好。熱學(xué)性能：PC的耐高低溫性好,，可在－130～130℃溫度范圍內(nèi)使用,，熱變形溫度可達(dá)130－140℃,，并受載荷作用小,，熱導(dǎo)率和線膨脹系數(shù)都比較小，阻燃性好,，屬于自熄性能材料,。

電學(xué)性能：PC因?qū)偃鯓O性聚合物，其絕緣性能一般,。但可貴之處在于其電性能在很寬的溫度及溫度范圍內(nèi)變化較小,，如介電常數(shù)和介電損耗角正切值在23－125℃范圍內(nèi)幾乎不變。但需注意的是,，隨PC制品結(jié)晶度的提高,，其體積電阻率增大。

環(huán)境性能：PC可耐有機(jī)酸,、稀無(wú)機(jī)酸,、鹽、油,、脂肪烴及醇類,，但不耐氯烴、稀堿,、澳水,、濃酸,、胺類、酮及脂等,，可溶于二氯甲烷,、二氯乙烷及甲酚等溶劑中。PC不耐60℃以上的熱水,，長(zhǎng)期接觸會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力開(kāi)裂并失去韌性,。PC的耐紫外線性不好，需加入紫外線吸收劑,，但PC的耐空氣,、臭氧性較好。

光學(xué)性能：PC力量?jī)?yōu)異的力學(xué)塑料品種之一,，其透光率可達(dá)93％之多,，折射率為1.587，適于透鏡材料,。PC作為高檔光學(xué)材料的不足之處：一為硬度低,，耐磨性差；二為雙折射高,，不易用于光學(xué)儀器等高精度制品中,。

三、PC材料在LED領(lǐng)域中的應(yīng)用種類和性能特點(diǎn)

在光學(xué)材料領(lǐng)域,，隨著光電產(chǎn)品向“輕,、薄、短,、小”的方向發(fā)展,，人們對(duì)一些重要的光學(xué)元器件如光學(xué)透鏡、光釬,、光盤,、發(fā)光二極管等的綜合性能要求越來(lái)越高，光學(xué)元器件也越做越小,。與無(wú)機(jī)材料玻璃相比,，PC既有質(zhì)輕、高強(qiáng)度,、高抗沖性,、易加工等優(yōu)點(diǎn)，又具有高透光率（透光率可達(dá)90％）,、高折射率,、優(yōu)良尺寸穩(wěn)定性等特點(diǎn)。采用光學(xué)級(jí)PC制作的各種光學(xué)透鏡,，無(wú)論是抗沖性能還是成型加工性能,，都是傳統(tǒng)無(wú)機(jī)玻璃無(wú)法相比的,，所以在光學(xué)材料領(lǐng)域內(nèi)占有日趨重要的位置。

3．1 健康照明——LED增透阻藍(lán)光擴(kuò)散技術(shù)

3．1．1 LED藍(lán)光對(duì)健康的影響

作為第四代綠色光源,，LED（Light－EmittingDiode）具有發(fā)光效率高,、體積小、壽命長(zhǎng),、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),，自1998年世界第一支實(shí)用的白光發(fā)光二極管（WLED）問(wèn)世以來(lái)，它已經(jīng)應(yīng)用于照明,、液晶顯示,、戶外顯示等領(lǐng)域。目前制備的WLED的主流方案是依靠450nm左右高能藍(lán)光激發(fā)黃光熒光粉（YAG：ce3＋）產(chǎn)生白光,。

生活中液晶顯示,、照明等WLED光源無(wú)處不在，給人們帶來(lái)的舒適的生活環(huán)境和視覺(jué)享受,。同時(shí),，由于對(duì)這種人造光的長(zhǎng)期依賴，人們也逐漸認(rèn)識(shí)并越來(lái)越重視LED激發(fā)的HEV對(duì)人的健康危害,。過(guò)量的LED燈具藍(lán)光可能產(chǎn)生視網(wǎng)膜的結(jié)構(gòu)損傷和視覺(jué)疲勞,。藍(lán)光會(huì)穿透晶狀體，導(dǎo)致黃斑病變或形成白內(nèi)障,，尤其是兒童晶狀體較清澈,，無(wú)法有效抵擋藍(lán)光，更容易導(dǎo)致黃斑病變以及白內(nèi)障,。眾多研究表明,，過(guò)量藍(lán)光可對(duì)晝夜節(jié)律產(chǎn)生影響,。人眼視網(wǎng)膜上存在第三類感光細(xì)胞——內(nèi)在光敏性視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞（intrinsicallyphotosensitive retinal ganglion cells（ipRGCs））,，負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)機(jī)體視覺(jué)以外的非視覺(jué)效應(yīng)，如管理時(shí)間的功能,，協(xié)調(diào)和控制人們?cè)诓煌瑫r(shí)段里的活動(dòng)節(jié)律和幅度,。藍(lán)光LED的波長(zhǎng)在450nm左右，正好與人體的辰（晝夜節(jié)律／生物鐘）節(jié)律一致,，藍(lán)光刺激ipRGcs產(chǎn)生信號(hào)阻止身體釋放褪黑素,，而褪黑素與我們的晝夜節(jié)律循環(huán)密切相關(guān)，是影響睡眠的一種重要激素,，眾多研究證明藍(lán)光會(huì)導(dǎo)致睡眠質(zhì)量下降,、失眠和抑郁等。

2012年,，國(guó)際電工委員會(huì)IEC將LED燈具的藍(lán)光危害納入安全要求,，從而使藍(lán)光危害成為燈具必須考量的參數(shù)之一,。LED燈具的光輻射安全性，應(yīng)符合EN62471《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性》標(biāo)準(zhǔn)要求,，而后針對(duì)藍(lán)光危害又評(píng)價(jià)補(bǔ)充推出IEC／TR62778,，并被同年修訂的IEC60598－1、IEC62031等各大光源和燈具安全標(biāo)準(zhǔn)引用,。我國(guó)于2017年1月1日正式實(shí)施的最新版國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7000.1－2015的《燈具第1部分：一般要求與試驗(yàn)》也規(guī)定帶有整體式LED或LED模塊的燈具應(yīng)根據(jù)IEC／TR62778進(jìn)行藍(lán)光危害評(píng)估,。藍(lán)光危害已經(jīng)成為燈具必須考量的參數(shù)。

3．1．2 目前市場(chǎng)上的解決方案：

目前市場(chǎng)上主要采用光擴(kuò)散技術(shù)解決光源刺眼問(wèn)題,。光擴(kuò)散劑將LED點(diǎn)光源和線光源轉(zhuǎn)換成線光源和面光源,，做到“不刺眼”效果，它可以添加到PC,、PVC,、PS、PMMA,、PET,、環(huán)氧樹(shù)脂等透明樹(shù)脂基材中，增加光的散射,、折射和透射,，使整個(gè)樹(shù)脂發(fā)出更加柔和，美觀,，高雅的光,，達(dá)到透光不透明的舒適效果，還可以在可視角度增加光線亮度,，但光散射劑對(duì)藍(lán)光的吸收微乎其微,，不能屏蔽藍(lán)光。

針對(duì)白光LED光源的富藍(lán)化現(xiàn)象,，采用藍(lán)光吸收劑改性PC基材,，利用藍(lán)光吸收劑吸收高能量的藍(lán)光并轉(zhuǎn)化為熱能或無(wú)害低能輻射釋放出來(lái)，以消除白光LED光譜中的高能藍(lán)光波段,。結(jié)果表面,，藍(lán)光吸收劑改性PC材料后，可以有效減少各波長(zhǎng)處的藍(lán)光透過(guò)率,，并且隨著藍(lán)光吸收劑比例的增加藍(lán)光吸收效果增強(qiáng),。雖然這種方法能夠有效減小藍(lán)光占比，降低藍(lán)光導(dǎo)致的健康危害,，但是也存在一些缺點(diǎn),。

A 產(chǎn)品功能角度：

采用的色粉光譜吸收選擇性差，有效阻止HEV的同時(shí)，也會(huì)大量吸收高波長(zhǎng)有益藍(lán)光和部分黃綠光,，因此,，相比原光擴(kuò)散板，導(dǎo)致光通量減小,，光效降低,，透光率下降；

B 外觀性能角度：

由于對(duì)藍(lán)光譜段過(guò)量吸收,，導(dǎo)致產(chǎn)品外觀發(fā)黃偏色,，對(duì)部分綠光和黃光的吸收造成光透下降。

C 加工工藝角度：

該方法需要將色粉和基材粉末共混后注塑,，而色粉容易團(tuán)聚,，很難在基材中分散均勻，導(dǎo)致產(chǎn)品色粉分布不均,、阻藍(lán)效率低,，造成產(chǎn)品色差，光學(xué)不穩(wěn)定,。

D 經(jīng)濟(jì)價(jià)值角度：

由于色粉的分散效果差,，用量會(huì)增加，導(dǎo)致成本增高,。