[发明专利]一种防蓝光/变色双功能涂层光学材料及其制备方法

说明书

一种防蓝光/变色双功能涂层光学材料及其制备方法，该双功能涂层光学材料包括光学基材、防蓝光涂层和光致变色涂层。防蓝光涂层中掺杂聚氨酯/光吸收剂/氧化钛纳米复合微球，其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。该防蓝光涂层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。防蓝光涂层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。

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。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。

发明内容

本发明的目的是提供一种防蓝光/变色双功能涂层光学材料及其制备方法。其中防蓝光涂层中掺杂聚氨酯/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％；该防蓝光材料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，本发明提供以下技术方案：

一种防蓝光/变色双功能涂层光学材料，包括光学基材、防蓝光涂层和光致变色涂层；该光致变色涂层位于该光学基材先接触光线面，防蓝光涂层位于该光学基材后接触光线面；或者防蓝光涂层位于光致变色涂层和光学基材先接触光线面之间；

该防蓝光涂层为聚硫代氨基甲酸酯中分散有聚氨酯/光吸收剂/氧化钛纳米复合微球；聚氨酯/光吸收剂/氧化钛纳米复合微球与聚硫代氨基甲酸酯的重量比为1∶(20～200)；