[发明专利]一种防蓝光纳米复合微球、防蓝光光学树脂材料及其制备方法

说明书

一种防蓝光纳米复合微球、防蓝光光学树脂材料及其制备方法，防蓝光纳米复合微球为聚氨酯/光吸收剂/氧化钛三层复合核壳结构，其内核为氧化钛纳米微球，中间层为光吸收剂，外壳为聚氨酯；该复合微球的外径为8‑32nm，氧化钛、光吸收剂和聚氨酯的重量比为1：(0.2～0.6)：(0.2～1)。该防蓝光纳米复合微球可以掺杂入树脂光学材料中制成防蓝光光学树脂材料。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％。

技术领域

本发明属于光吸收材料技术领域，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。

背景技术

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。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400-440 nm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。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚氨酯/光吸收剂/氧化钛纳米复合微球和由其制备的防蓝光光学树脂材料。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。该材料可以制备成防蓝光涂层或者掺杂入树脂光学材料中制成防蓝光材料。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，本发明包括以下技术方案：

一种防蓝光纳米复合微球，其为聚氨酯/光吸收剂/氧化钛三层复合核壳结构，其内核为氧化钛纳米微球，中间层为光吸收剂，外壳为聚氨酯；该复合微球的外径为8-32 nm，其中，氧化钛纳米微球的直径为3~15 nm，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）。