一种防蓝光涂层液、防蓝光涂层光学材料及其制备方法技术

一种防蓝光涂层液、防蓝光涂层光学材料及其制备方法，涂层液由聚硫代氨基甲酸酯单体、聚氨酯/光吸收剂/氧化钛纳米复合微球、异氰酸酯型固化剂和稀释剂组成。其中，纳米复合微球为三层复合核壳结构，内核为氧化钛纳米微球，中间层为光吸收剂，外壳为聚氨酯。该涂层液涂覆在光学材料上作为防蓝光光学材料，其阻隔光谱范围从紫外光谱区拓展到蓝光光谱区，在保持高透过率的情况下，具有对不同波段蓝光进行区分吸收的性能，其中280‑380nm紫外线透过率小于1％，400‑440nm短波蓝光透过率低于5％，460‑500nm光谱区蓝光透过率超过50％。

【技术实现步骤摘要】
一种防蓝光涂层液、防蓝光涂层光学材料及其制备方法
本专利技术属于光吸收材料
，具体涉及在280-450nm光谱区对不同波长具有特定吸收的光学材料及其制备方法。
技术介绍
众所周知，紫外线会伤害人的眼睛，此外，可见光中的蓝光也会对眼睛造成伤害。蓝光作为可见光的一部分，具有极高的能量，波长范围在400～500nm之间，随着电脑、手机，ipad等电子产品的广泛普及，以蓝光为主体的非自然光将会对人眼产生不可逆的伤害，造成人眼干涩、疲劳、流泪、近视加速、黄斑区疾病等问题。根据世界卫生组织(WHO)2009年底发布橙色预警：蓝光对人类的潜在隐形威胁将远远超过苏丹红，三聚氰胺，SARS等的破坏性，每年至少有30000人因为蓝光的辐射而失明。现有的光致变色光学材料大多是在光学树脂中添加变色材料，其制备工艺为“基防”工艺，这些材料在日光照射时(明的环境)可阻隔紫外光和强光的伤害，但在暗的环境(室内)时不能阻隔蓝光，即变色不防蓝光；人眼对400-440nm范围蓝光的视物和辨色不敏感，且该波段光波波长短、能量高，对眼睛伤害大，为有害蓝光，光学材料(器件)对这部分蓝光应保持低透过率；440-500nm范围为中长波蓝光，对人眼伤害相对较小，可以帮助瞳孔收缩，显示物体的颜色，为有益蓝光，在确保视物画面真实的情况下，对这部分蓝光保持一定的透过率。国外蓝光防护材料大多采用镀膜技术，其制备工艺为“膜防”工艺，即通过蓝光防护膜来吸收蓝光，总体蓝光有效率只能达到17％左右，且对短、中、长蓝色光谱区的防护不能区分；另外，在明的环境下(日光)阻隔强光较难，人眼受光辐照伤害大，即防蓝光不变色。从制备工艺上来说，现有的光致变色“基防”工艺无法与防蓝光“膜防”工艺匹配兼容，这是由于表面蓝光膜吸收了大量紫外线，使得进入到光学材料基体中的紫外线减少，而缺少紫外光的激发，将使光致变色效率显著降低。光学材料技术未来发展趋势是发展多功能融合技术，单一功能已不能满足未来人们对光学材料和器件的集成化、智能化要求。因此，需要对光谱线吸收进行调控，开发高性能智能型光学材料技术与工艺，能根据光线强弱自动调节透过率，通过选择性透过有益光和截止有害光，实现明暗可控、按需透光具有重大意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种防蓝光涂层液、防蓝光涂层光学材料及其制备方法。防蓝光涂层液中含有聚氨酯/光吸收剂/氧化钛纳米复合微球，该纳米复合微球内核为表面修饰光吸收剂的氧化钛纳米颗粒，外壳包覆聚氨基甲酸酯并形成复合核壳结构。该材料阻隔光谱范围从紫外光谱区拓展到蓝光光谱区，在保持高透过率的情况下，具有对不同波段蓝光进行区分吸收的性能，其中280-380nm紫外线透过率小于1％，400-440nm短波蓝光透过率低于5％，460-500nm光谱区蓝光透过率超过50％；同时，该防蓝光材料还可与光致变色涂层材料进行匹配与功能集成，能根据光线强弱自动调节透过率，通过选择性透过有益光和截止有害光，实现明暗可控，按需透光。可广泛应用于汽车车窗、光学防护玻璃、LED灯防护膜、手机防护屏、眼科防护装备等领域，解决有害光对人眼造成的伤害。为实现上述目的，本专利技术包括以下技术方案：一种防蓝光涂层液，由甲组份、乙组份和丙组分组成：(1)甲组分：聚硫代氨基甲酸酯单体60～75重量份聚氨酯/光吸收剂/氧化钛纳米复合微球2～9重量份(2)乙组分：异氰酸酯型固化剂10～26重量份(3)丙组分：稀释剂8～30重量份该聚氨酯/光吸收剂/氧化钛纳米复合微球的内核为氧化钛介孔纳米微球，中间层为光吸收剂，外壳为聚氨酯；该复合微球的外径为8-32nm，其中，氧化钛介孔纳米微球的直径为3～15nm，中间层的厚度为0.5～2.5nm，外壳的厚度为2～6nm；氧化钛、光吸收剂和聚氨酯的重量比为1∶(0.2～0.6)∶(0.2～1)；该氧化钛介孔纳米微球是由单分散氧化钛纳米晶或晶粒组成，中间层的光吸收剂颗粒分散在该氧化钛介孔纳米球的表面或孔隙中。如上所述的防蓝光涂层液，优选地，所述聚氨酯是由含有二个或二个以上的异氰酸酯基团的异氰酸酯单体化合物与醇类化合物聚合而成；如上所述的防蓝光涂层液，优选地，该异氰酸酯单体化合物选自：甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯、1，6-已二异氰酸酯、间苯二亚甲基二异氰酸酯、萘-1.5-二异氰酸酯、甲基环已基二异氰酸酯、二环已基甲烷二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种；如上所述的防蓝光涂层液，优选地，该醇类化合物为正丁醇、聚四氢呋喃醚二醇、季戊四醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷中的至少一种。如上所述的防蓝光涂层液，优选地，所述光吸收剂为紫外吸收剂，选自UV-P、UV-326、UV-327、UV-328、UV-329、UV-360、UV-531、UV-928和喹酞酮光吸收剂中的至少一种。如上所述的防蓝光涂层液，所述的防蓝光涂层液，优选地，所述聚氨酯/光吸收剂/氧化钛纳米复合微球是采用如下方法制备的：a.制备光敏化氧化钛纳米材料：向纯水中加入醋酸钠，升温到65-100℃，待醋酸钠全部溶解后，加入氧化钛介孔纳米微球，搅拌10-20分钟，冷却至室温，过滤分离沉淀，洗涤，随后加入乙醇，搅拌加入光吸收剂，搅拌20-30分钟后，静置40-100分钟，过滤收集沉淀物，干燥，得到光吸收剂包覆的氧化钛纳米材料；其中，醋酸钠与氧化钛二者质量比为(0.1-0.9)∶1；光吸收剂与氧化钛二者质量比为(0.2-0.9)∶(0.5-3.0)；醋酸钠、纯水与乙醇三者质量比为(5-10)∶100∶(100-180)；b.制备聚氨酯/光吸收剂/氧化钛防蓝光纳米复合微球：将步骤a制备的光吸收剂包覆的氧化钛纳米材料、异氰酸酯单体化合物加入到乙酸丁酯溶剂中，搅拌均匀后，依次加入醇类化合物和吐温80；其中光吸收剂包覆的氧化钛纳米材料、异氰酸酯单体化合物、醇类化合物、吐温80与乙酸丁酯溶剂质量比为：(0.5-1.2)∶(0.4-0.9)∶(0.4-0.5)∶(1.0-2.0)∶(300-500)；温度保持在15-25℃，搅拌下预聚反应40-60min，得到预聚物溶液；将扩链剂、催化剂添加到预聚物溶液中，扩链剂、催化剂和异氰酸酯单体化合物三者质量比为(5-10)∶(0.2-0.5)∶(9-15)，加热至45-90℃搅拌下进行聚合扩链反应10-20min，生成聚氨酯包覆物沉淀，将沉淀过滤、洗涤，干燥，得到聚氨酯/光吸收剂/氧化钛三层复合核壳结构防蓝光纳米复合微球。如上所述的防蓝光涂层液，优选地，所述醇类化合物为正丁醇和聚四氢呋喃醚二醇的混合物，正丁醇与聚四氢呋喃醚二醇质量比为(1-3)∶(9-11)；如上所述的防蓝光涂层液，优选地，所述扩链剂为乙二醇；如上所述的防蓝光涂层液，优选地，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡；如上所述的防蓝光涂层液，优选地，所述醋酸钠为无水醋酸钠和三水合醋酸钠，优选为三水合醋酸钠。如上所述的防蓝光涂层液，优选地，所述聚硫代氨基甲酸酯单体为2，2′-二巯基乙硫醚、2，2′-二巯基乙基硫代乙烷、2，3-二巯基乙基硫代丙硫醇或1，2，3-三巯基乙基硫代丙烷中的至少一种；如上所述的防蓝光涂层液，优选地，所述异氰酸酯型固化剂为甲苯二异氰酸酯固化剂、二苯基甲烷-4，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防蓝光涂层液，其特征在于，其是由甲组份、乙组份和丙组分组成：(1)甲组分：聚硫代氨基甲酸酯单体                      60～75重量份聚氨酯/光吸收剂/氧化钛纳米复合微球        2～9重量份(2)乙组分：异氰酸酯型固化剂                          10～26重量份(3)丙组分：稀释剂                                    8～30重量份该聚氨酯/光吸收剂/氧化钛纳米复合微球的内核为氧化钛介孔纳米微球，中间层为光吸收剂，外壳为聚氨酯；该复合微球的外径为8‑32nm，其中，氧化钛介孔纳米微球的直径为3～15nm，中间层的厚度为0.5～2.5nm，外壳的厚度为2～6nm；氧化钛、光吸收剂和聚氨酯的重量比为1∶(0.2～0.6)∶(0.2～1)；该氧化钛介孔纳米微球是由单分散氧化钛纳米晶或晶粒组成，中间层的光吸收剂颗粒分散在该氧化钛介孔纳米球的表面或孔隙中。

【技术特征摘要】
1.一种防蓝光涂层液，其特征在于，其是由甲组份、乙组份和丙组分组成：(1)甲组分：聚硫代氨基甲酸酯单体60～75重量份聚氨酯/光吸收剂/氧化钛纳米复合微球2～9重量份(2)乙组分：异氰酸酯型固化剂10～26重量份(3)丙组分：稀释剂8～30重量份该聚氨酯/光吸收剂/氧化钛纳米复合微球的内核为氧化钛介孔纳米微球，中间层为光吸收剂，外壳为聚氨酯；该复合微球的外径为8-32nm，其中，氧化钛介孔纳米微球的直径为3～15nm，中间层的厚度为0.5～2.5nm，外壳的厚度为2～6nm；氧化钛、光吸收剂和聚氨酯的重量比为1∶(0.2～0.6)∶(0.2～1)；该氧化钛介孔纳米微球是由单分散氧化钛纳米晶或晶粒组成，中间层的光吸收剂颗粒分散在该氧化钛介孔纳米球的表面或孔隙中。2.如权利要求1所述的防蓝光涂层液，其特征在于，所述聚氨酯是由含有二个或二个以上的异氰酸酯基团的异氰酸酯单体化合物与醇类化合物聚合而成；优选地，该异氰酸酯单体化合物选自：甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯、1，6-已二异氰酸酯、间苯二亚甲基二异氰酸酯、萘-1.5-二异氰酸酯、甲基环已基二异氰酸酯、二环已基甲烷二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种；优选地，该醇类化合物为正丁醇、聚四氢呋喃醚二醇、季戊四醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷中的至少一种。3.如权利要求1所述的防蓝光涂层液，其特征在于，所述光吸收剂为紫外吸收剂，选自UV-P、UV-326、UV-327、UV-328、UV-329、UV-360、UV-531、UV-928和喹酞酮光吸收剂中的至少一种。4.如权利要求1所述的防蓝光涂层液，其特征在于，所述聚氨酯/光吸收剂/氧化钛纳米复合微球是采用如下方法制备的：a.制备光敏化氧化钛纳米材料：向纯水中加入醋酸钠，升温到65-100℃，待醋酸钠全部溶解后，加入氧化钛介孔纳米微球，搅拌10-20分钟，冷却至室温，过滤分离沉淀，洗涤，随后加入乙醇，搅拌加入光吸收剂，搅拌20-30分钟后，静置40-100分钟，过滤收集沉淀物，干燥，得到光吸收剂包覆的氧化钛纳米材料；其中，醋酸钠与氧化钛二者质量比为(0.1-0.9)∶1；光吸收剂与氧化钛二者质量比为(0.2-0.9)∶(0.5-3.0)；醋酸钠、纯水与乙醇三者质量比为(5-10)∶100∶(100-180)；b.制备聚氨酯/光吸收剂/氧化钛防蓝光纳米复合微球：将步骤a制备的光吸收剂包覆的氧化钛纳米材料、异氰酸酯单体化合物加入到乙酸丁酯溶剂中，搅拌均匀后，依次加入醇类化合物和吐温80；其中光吸收剂包覆的氧化钛纳米材料、异氰酸酯单体化合物、醇类化合物、吐温80与乙酸丁酯溶剂质量比为：(0.5-1.2)∶(0.4-0.9)∶(0.4-0.5)∶(1.0-2.0)∶(300-500)；温度保持在15-25℃，搅拌下预聚反应40-60min，得到预聚物溶液；将扩链剂、催化剂添加到预聚物溶液中，扩链剂、催化剂和异氰酸酯单体化合物三者质量比为(5-10)∶(0.2-0.5)∶(9-15)，加热至45-90...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凌，邹永存，乔振安，王明华，张鹤军，纪立军，范为正，司云凤，刘洋，郑永华，
申请(专利权)人：江苏视科新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32