CN107892488B - 一种镀膜型防蓝光护眼玻璃 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及玻璃镀膜技术领域,尤其涉及一种镀膜型防蓝光护眼玻璃。提出的一种镀膜型防蓝光护眼玻璃具有玻璃基体、氧化硅薄膜和氧化钛薄膜;所述的氧化硅薄膜和氧化钛薄膜均涂覆在所述玻璃基体的一侧表面,或,所述的氧化硅薄膜和氧化钛薄膜分别涂覆于所述玻璃基体的两侧表面;所述的氧化硅薄膜内掺杂有银纳米粒子;所述的氧化钛薄膜内掺杂有作为吸光材料的稀土氧化物;涂覆有氧化硅薄膜和氧化钛薄膜的玻璃的吸光范围为400nm~450nm。本发明降低了白光光谱中短波蓝光的含量,减轻了对人眼的伤害。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃镀膜技术领域,尤其涉及一种镀膜型防蓝光护眼玻璃。
背景技术
现代生活中,各种电器的使用使我们生活更加便利,但也存在着一些有害因素;已有研究表明:手机、平板、电脑的显示器以及霓虹灯、荧光灯等都会发出蓝光。其中波长在400~450nm的短波蓝光具有较高的能量,能够穿透晶状体直达视网膜,引起视网膜色素上皮细胞的萎缩甚至死亡,导致黄斑病变、白内障等;随着人们对蓝光认识的逐渐深入,减少蓝光已成为许多科研和创新的大方向;特别是对长期使用电脑的工作者或者青少年等,采用防蓝光产品会大大降低患病风险提高生活质量;
现有技术中的防蓝光产片主要是反射型和吸收型,反射型是在透明基片上镀上多层高低折射搭配的薄膜来反射蓝光,反射型需要镀膜层数多,而且每层膜都需要控制膜厚,工艺要求高,劳动量大;吸收型主要是CdS和一些有机染料类,这些物质本身具有一定的毒性,加工过程对环境污染也大。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明的目的是提出一种镀膜型防蓝光护眼玻璃。
本发明为完成上述目的采用如下技术方案:
一种镀膜型防蓝光护眼玻璃,其特征在于:镀膜型防蓝光护眼玻璃具有玻璃基体、氧化硅薄膜和氧化钛薄膜;所述的氧化硅薄膜和氧化钛薄膜均涂覆在所述玻璃基体的一侧表面,或,所述的氧化硅薄膜和氧化钛薄膜分别涂覆于所述玻璃基体的两侧表面;所述的氧化硅薄膜内掺杂有银纳米粒子;所述的氧化钛薄膜内掺杂有作为吸光材料的稀土氧化物;涂覆有氧化硅薄膜和氧化钛薄膜的玻璃的吸光范围为400nm~450nm。
所述的稀土氧化物为氧化钐、氧化钬、氧化铈中的一种或多种。
所述的氧化钐由Sm(NO3)3·6H2O引入。
所述的氧化钬由Ho(NO3)3·6H2O引入。
所述的氧化铈Ce(NO3)3·6H2O引入。
所述银纳米粒子的粒径为10-90nm,银纳米粒子由硝酸银乙醇溶液引入。
一种镀膜型防蓝光护眼玻璃的制备方法,所述的制备方法为溶胶凝胶法,所述的制备方法包含氧化钛薄膜的制备、氧化硅薄膜的制备,具体步骤如下:
1)氧化钛薄膜的制备:
a)将氧化钛的前驱体钛酸四正丁酯溶于醇水溶液中,并加入硝酸作为水解催化剂;常温搅拌过程中不断滴加少量Sm(NO3)3·6H2O、Ho(NO3)3·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O乙醇水溶液中的一种或多种,密封搅拌2h,陈化12h形成溶液A1;
b)将溶胶氧化钛A1涂覆于玻璃基体的表面,溶胶氧化钛A1至少涂覆一层,每涂覆一层就在250℃下烘干10min,最后置于马弗炉中加热、保温后自然冷却;在加热的过程中,钛酸四正丁酯和所加入的Sm(NO3)3·6H2O、Ho(NO3)3·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O发生分解反应放出氮氧化物和水,生成TiO2,Sm2O3,Ho2O3和CeO2掺杂在氧化钛薄膜中;
2)氧化硅薄膜的制备:
a) 取氧化硅的前驱体正硅酸四乙酯溶于的醇水溶液中,70℃恒温搅拌1h,再滴加HNO3使pH值为3;然后再溶入硝酸银乙醇溶液,加入络合剂搅拌1h后陈化12h得到溶液A2;
b)将氧化硅溶胶A2涂覆于玻璃基体的表面,氧化硅溶胶A2至少涂覆一层,每涂覆一层就在250℃下烘干10min,最后置于马弗炉中加热、保温后自然冷却;在马弗炉加热的过程中,硝酸银会分解成氧化银,氧化银继而和玻璃表面存在的还原性Sn2+离子发生反应生成Ag,反应过程为Sn2++2Ag+→Sn4++2Ag,反应生成的Ag粒子掺杂在氧化硅薄膜中。
所述的醇水溶液为乙醇、异丙醇、丙三醇中的一种或多种的混合。
所述的络合剂为柠檬酸、乙酰丙酮、聚乙烯吡咯烷酮中的一种。
所述氧化硅溶胶C2中硅和银的摩尔比为1︰0.026~0.0656。
纳米银粒径大小的控制主要是靠银溶胶浓度、热处理温度和保温时间决定;银溶胶浓度越大、热处理温度越高、保温时间越长越容易使银粒子间发生团聚而长大,因此上述处理条件必须在合适的范围内才能控制好粒径大小。
马弗炉中的加热温度范围为350~500℃,优选为400℃,更优选为450℃,最优选为500℃;保温时间为30~120min,优选为60min,最优选为30min.升温速率范围为1℃/min~10℃/min优选为10℃,最优选为5℃/min。
本发明提出的一种镀膜型防蓝光护眼玻璃,采用在玻璃基体的一侧或两侧涂覆氧化硅薄膜和氧化钛薄膜,通过氧化硅薄膜、氧化钛薄膜中的吸光材料降低了白光光谱中短波蓝光的含量,减轻了对人眼的伤害。
附图说明
图1为本发明实施例1中的膜层设计示意图。
图2为本发明实施例2中的膜层设计示意图。
图3为镀膜前后透过率曲线图。
图4为实施例1中的银纳米颗粒均匀分布在氧化硅薄膜基质中的示意图。
图中:1、玻璃基体,2、氧化硅薄膜,3、氧化钛薄膜,4、吸光材料。
具体实施例
结合附图对本发明的较佳实施例进行阐述,以下根据实验实例对本发明做具体说明及分析,本发明包括但不仅限于如下案例。
实施例1
参照图1所示,在浮法玻璃上镀两层膜,下表面为掺杂的氧化硅膜,上表面为掺杂的氧化钛膜;其中,氧化硅薄膜掺杂吸光材料为纳米银颗粒,氧化钛薄膜掺杂有氧化铈。其制备方法为溶胶凝胶法,包括以下几个步骤:
氧化钛薄膜的制备:
1)取2ml钛酸正四丁酯溶于10ml无水乙醇中,加入0.5ml乙酰丙酮,磁力搅拌30min;
2)取1gCe(NO3)3·6H2O溶于8ml乙醇,加入0.5ml冰乙酸和0.5ml水,磁力搅拌30min;
3)将步聚2)中所得溶液逐滴加入到步聚1)所得溶液中形成氧化钛溶胶A1;
氧化硅薄膜的制备:
1)取0.1gAgNO3溶于10ml无水乙醇,磁力搅拌30min,再加入1ml乙酰丙酮强力搅拌1h形成澄清透明的微黄溶液;
2)取5ml正硅酸四乙酯(TEOS)溶于15ml无水乙醇,加入1ml水,在70℃下水浴加热搅拌1h后滴加冰乙酸至pH=3;
3)将步骤4)中所得溶液逐滴加入到步骤5)的溶液中形成氧化硅溶胶A2,陈化48h待用;
依次用洗洁精、超声波清洗玻璃基片,用去离子水冲洗后置于乙醇溶液中备用,使用时用氮气吹干;将溶胶A1以4000r/min的速度旋涂到浮法玻璃上表面,匀胶时间40s,以5℃/min速率升高到400℃保温30min后冷却取出;再将玻璃用溶胶A2以4000r/min的速度再次匀胶40s至玻璃下表面,250℃下烘干10min;接着将烘干好的玻璃置于电阻炉中以5℃/min的速度升高到400℃,保温30min后随炉冷却至室温即得成品;
实施例2
参考图2,依次在浮法玻璃下表面镀两层膜,由内而外分别为掺杂的氧化硅膜和掺杂的氧化钛膜;氧化硅薄膜中的吸光材料为纳米银、氧化钛薄膜中的吸收材料为氧化铈和氧化钐。其制备方法为溶胶凝胶法,包括以下几个步骤:
氧化钛薄膜的制备:
1)取2ml钛酸正四丁酯溶入10ml无水乙醇,加入0.5ml乙酰丙酮,磁力搅拌30min;
2)取1gCe(NO3)3•6H2O,2gSm(NO3)3•6H2O溶于8ml乙醇,加入0.2ml浓硝酸和0.5ml水,磁力搅拌30min;
3)将步骤2)所得溶液逐滴加入步骤1)所得溶液中形成氧化钛溶胶A1;
氧化硅薄膜的制备:
取0.1gAgNO3溶于10ml无水乙醇中,强力搅拌1h,使其充分溶解,再加入1g一水合柠檬酸磁力搅拌30min;
1)取5ml正硅酸四乙酯溶于15ml无水乙醇,加入1ml水,在70℃下水浴加热搅拌1h后滴加浓硝酸至pH=3;
2)将步骤4)中所获溶液逐渐滴加到步骤5)所获溶液中形成氧化硅溶胶A2,陈化48小时后待用;
依次用洗洁精、超声波清洗玻璃基片,用去离子水冲洗后置于乙醇溶液中备用,使用时用氮气吹干;将溶胶A2以4000r/min的速度旋涂到浮法玻璃下表面,匀胶时间40s,再在250℃下烘干10min。将所烘干玻璃片用溶胶A1以4000r/min的速度再次匀胶40s,250℃下烘干10min。最后将玻璃片置于电阻炉中以5℃/min的速度升高到450℃,保温30min后随炉冷却至室温即得成品。
实施例3
参照图1所示,在浮法玻璃上镀两层膜,下表面为掺杂的氧化硅膜,上表面为掺杂的氧化钛膜;其中,氧化硅薄膜掺杂吸光材料为纳米银颗粒,氧化钛薄膜掺杂有氧化钐和氧化钬;其制备方法为溶胶凝胶法,包括以下几个步骤:
氧化钛薄膜的制备:
1)取2ml钛酸正四丁酯溶于10ml无水乙醇中,加入1ml三乙醇胺,磁力搅拌30min;
2)取1gSm(NO3)3•6H2O、Ho(NO3)3•6H2O溶于8ml乙醇,加入0.5ml硝酸和0.5ml水,磁力搅拌30min;
3)将步聚2)中所得溶液逐滴加入到步聚1)所得溶液中形成氧化钛溶胶A1。
氧化硅薄膜的制备:
1)取0.1gAgNO3溶于10ml无水乙醇,磁力搅拌30min,再加入1g聚乙烯吡咯烷酮,强力搅拌1h形成澄清透明溶液;
2)取5ml正硅酸四乙酯(TEOS)溶于15ml无水乙醇,加入1ml水,在70℃下水浴加热搅拌1h后滴加冰乙酸至pH=3;
3)将步骤1)中所得溶液逐滴加入到步骤2)的溶液中形成氧化硅溶胶A2,陈化12h待用;
依次用洗洁精、超声波清洗玻璃基片,用去离子水冲洗后置于乙醇溶液中备用,使用时用氮气吹干。将溶胶A1以4000r/min的速度旋涂到浮法玻璃上表面,匀胶时间40s,以5℃/min的速率升高到500℃保温30min冷却至室温。再将玻璃片用溶胶A2以4000r/min的速度再次匀胶40s至玻璃下表面,250℃下烘干10min。最后将玻璃片置于电阻炉中以5℃/min的速度升高到500℃,保温30min后随炉冷却至室温即得成品;
请参阅图3,图3为镀膜前后玻璃的可见光透过率图。其中纵轴代表透过率,横轴代表波长,可以看出本发明所制备的镀膜玻璃可以吸收波长为400nm~450nm的蓝色光。降低光谱中短波蓝光的比例,实施例1、2、3的短波蓝光阻隔率分别为88%,72.5%和48.3%。图4为实施例1中的银纳米颗粒均匀分布在氧化硅薄膜基质中,其粒径约为10~50nm。
以上所述为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡利用本发明说明书及附图所作的等效结构或流程的变换,或直接或间接运用在其它相关技术领域的,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种镀膜型防蓝光护眼玻璃,其特征在于:镀膜型防蓝光护眼玻璃具有玻璃基体、氧化硅薄膜和氧化钛薄膜;所述的氧化硅薄膜和氧化钛薄膜分别涂覆于所述玻璃基体的两侧表面;所述的氧化硅薄膜内掺杂有银纳米粒子;所述的氧化钛薄膜内掺杂有作为吸光材料的稀土氧化物;涂覆有氧化硅薄膜和氧化钛薄膜的玻璃的吸光范围为400nm~450nm;镀膜型防蓝光护眼玻璃的制备方法为溶胶凝胶法,所述的制备方法包含氧化钛薄膜的制备、氧化硅薄膜的制备,具体步骤如下:
1)氧化钛薄膜的制备:
a)将氧化钛的前驱体钛酸四正丁酯溶于醇水溶液中,并加入硝酸作为水解催化剂;常温搅拌过程中不断滴加少量Sm(NO3)3·6H2O、Ho(NO3)3·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O乙醇水溶液中的一种或多种,密封搅拌2h,陈化12h形成溶液A1;
b)将溶胶氧化钛A1涂覆于玻璃基体的表面,溶胶氧化钛A1至少涂覆一层,每涂覆一层就在250℃下烘干10min,最后置于马弗炉中加热、保温后自然冷却;在加热的过程中,钛酸四正丁酯和所加入的Sm(NO3)3·6H2O、Ho(NO3)3·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O发生分解反应放出氮氧化物和水,生成TiO2,Sm2O3、Ho2O3、CeO2的一种或多种掺杂在氧化钛薄膜中;
2)氧化硅薄膜的制备:
a) 取氧化硅的前驱体正硅酸四乙酯溶于的醇水溶液中,70℃恒温搅拌1h,再滴加HNO3使pH值为3;然后再溶入硝酸银乙醇溶液,加入络合剂搅拌1h后陈化12h得到溶液A2;
b)将氧化硅溶胶A2涂覆于玻璃基体的表面,氧化硅溶胶A2至少涂覆一层,每涂覆一层就在250℃下烘干10min,最后置于马弗炉中加热、保温后自然冷却;在马弗炉加热的过程中,硝酸银会分解成氧化银,氧化银继而和玻璃表面存在的还原性Sn2+离子发生反应生成Ag,反应过程为Sn2++2Ag+→Sn4++2Ag,反应生成的Ag粒子掺杂在氧化硅薄膜中。
2.如权利要求1所述的一种镀膜型防蓝光护眼玻璃,其特征在于:所述银纳米粒子的粒径为10-90nm。
3.如权利要求1所述的一种镀膜型防蓝光护眼玻璃,其特征在于:所述醇水溶液为乙醇、异丙醇、丙三醇中的一种或多种的混合。
4.如权利要求1所述的一种镀膜型防蓝光护眼玻璃,其特征在于:所述的络合剂为柠檬酸、乙酰丙酮、聚乙烯吡咯烷酮中的一种。
5.如权利要求1所述的一种镀膜型防蓝光护眼玻璃,其特征在于:所述氧化硅溶胶A2中硅和银的摩尔比为1︰0.026~0.0656。
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