CN108948296A - 一种防蓝光光学树脂及其制备方法 - Google Patents

一种防蓝光光学树脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防蓝光光学树脂,其原料包括:用于制作光学材料的丙烯酸酯类高分子单体、改性金属氧化物纳米粒子、紫外线吸收剂和引发剂;其中,改性金属氧化物纳米粒子是丙烯酸酯类高分子单体的1‑5wt%,紫外线吸收剂是丙烯酸酯类高分子单体的0.2‑2wt%,引发剂是丙烯酸酯类高分子单体的0.1‑0.5wt%。本发明所述的防蓝光光学树脂能高效持久屏蔽波长在380‑450nm范围的高能有害蓝光及紫外线,综合性能佳。

Description

一种防蓝光光学树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及光学树脂的技术领域,尤其涉及一种防蓝光光学树脂及其制备方法。
背景技术
众所周知,紫外线对眼睛具有强烈的损害作用。眼睛长期暴露于紫外线下,容易引发白内障,造成视网膜色素上皮细胞损伤,引起甚至加快老年黄斑病变等。此外,有研究表明,可见光中的蓝光(波长为380-500nm范围的短波光)可以穿透晶状体到达视网膜,视网膜经蓝光长期照射会产生自由基,而这些自由基会导致视网膜色素上皮细胞衰亡,进而导致光敏细胞缺少养分,最终引起视力损伤。且其损害程度随着光波波长的减小而迅速增加。蓝光被研究证实是最具危害的可见光。医学研究还表明,人眼对380-450nm波段的紫光和部分蓝光的视物和辨色不敏感,即眼睛对该波段的色光的颜色分辨能力有限,但该波段光波波长短能量高,对眼睛伤害较大。因此,有效避免450nm以下蓝光及紫外线的照射对保护眼睛至关重要。
现在许多防蓝光树脂材料是在树脂基材中掺杂或表面浸染黑色素、黄色素等有机染色剂,利用光学色彩的中和原理达到一定的蓝光中和、过滤效果。但是,由于有机染料耐候性较弱,经阳光长期照射会褪色,不能经久耐用。此外,以镜片材料为例,很多防蓝光树脂制造的镜片的蓝光通过率不足10%,由此再经过眼睛中晶状体和玻璃体的进一步吸收,佩戴这种高抗蓝光眼镜后真正到达人眼视网膜的蓝光量几乎为零,也就是完全阻隔色光三基色(红、绿、蓝)中的蓝色色光,结果会造成画面严重失真,长此以往会降低视神经的色彩感光敏感度,有导致色弱乃至色盲的风险。不仅如此,有色防蓝光镜片对长波可见光的选择性透过率较低,佩戴时视物和辨色能力较弱,尤其是在阴天或弱光环境下,现阶段采取的一致有效改进方法是蒸镀3-11层甚至更多层的增透膜,制造过程繁杂且增透效果有限。因此,探寻简单有效的制造工艺,为防蓝光光学材料领域提供高效稳定的防蓝光单体及树脂材料,具有深远意义。
发明内容
基于背景技术中存在的问题,本发明提出了一种防蓝光光学树脂及其制备方法,其所述的防蓝光光学树脂能高效持久屏蔽波长在380-450nm范围的高能有害蓝光及紫外线,综合性能佳。
本发明提出的一种防蓝光光学树脂,其原料包括:用于制作光学材料的丙烯酸酯类高分子单体、改性金属氧化物纳米粒子、紫外线吸收剂和引发剂;其中,改性金属氧化物纳米粒子是丙烯酸酯类高分子单体的1-5wt%,紫外线吸收剂是丙烯酸酯类高分子单体的0.2-2wt%,引发剂是丙烯酸酯类高分子单体的0.1-0.5wt%;
制备所述改性金属氧化物纳米粒子的方法包括:将金属氧化物纳米颗粒置于无水乙醇中,超声震荡1-2h,过滤后无水乙醇洗涤,烘干,得到纯化金属氧化物纳米颗粒;将该纯化金属氧化物纳米颗粒和甲基丙烯酸置于甲苯溶剂中,金属氧化物纳米颗粒和甲基丙烯酸的质量比为1:40-60,超声震荡1-2h,再在50-60℃下搅拌反应8-12h,过滤,洗涤,干燥,得到甲基丙烯酸接枝改性的金属氧化物,即所述改性金属氧化物纳米粒子。
优选地,所述丙烯酸酯类高分子单体为乙氧化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、烷氧基化己二醇二(甲基)丙烯酸酯、二缩三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、三缩四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯中的一种或者多种的组合。
优选地,所述金属氧化物纳米颗粒的粒径为50-100nm,优选为TiO2、CoO和Fe2O3中的至少一种。
优选地,所述紫外线吸收剂为UV-P、UV-326、UV-327、UV-328、UV-329、UV-360、UV-531和UV-928中的至少一种。
优选地,所述引发剂为叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯、叔丁基过氧化异丙基碳酸酯、过氧化二碳酸二异丙基酯、过氧化双2,4-二氯苯甲酰、过氧化二异丁酰、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、偶氮二(2,4-二甲基戊腈)中的一种或者多种的组合。
本发明还提出上述防蓝光光学树脂的制备方法,包括:将丙烯酸酯类高分子单体、改性金属氧化物纳米粒子和紫外线吸收剂混匀后,加入引发剂,加热至50-70℃进行预聚合反应,得到预聚物;将所述预聚物以0.05-0.1℃/min的速率从室温升温至80-90℃,继续升温至130-150℃保温固化反应3-6h,得到所述防蓝光光学树脂。
本发明的有益效果在于,本发明用于制作光学材料的中掺杂了甲基丙烯酸接枝改性的过渡金属氧化物(二氧化钛、氧化钴和/或氧化铁)纳米颗粒,该甲基丙烯酸接枝改性的过渡金属氧化物除了过渡金属氧化物与紫外线吸收剂在树脂基体中发挥协同作用赋予该纳米复合树脂片材优异的防蓝光性能,可高效持久屏蔽波长在380-450nm范围的危害人眼的高能蓝光及紫外线;此外由于外壳接枝甲基丙烯酸,当选择同样包含丙烯酸酯结构的丙烯酸酯类高分子单体制作光学树脂材料时,由于金属氧化物纳米颗粒外壳接枝的甲基丙烯酸可以和该丙烯酸酯类高分子单体形成一定的共聚,因此掺杂在其中的改性金属氧化物纳米颗粒在该光学树脂材料中具有极佳的界面相溶性,可有效提高产品的分散性、稳定性,最终赋予树脂材料在强弱光环境下均能清晰视物且辨色柔和的优异光学性能。
具体实施方式
下面,通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种防蓝光光学树脂,其原料包括:用于制作光学材料的乙氧化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、改性TiO2纳米粒子、UV-P和叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯;其中,改性TiO2纳米粒子是乙氧化双酚A二(甲基)丙烯酸酯的1wt%,UV-P是乙氧化双酚A二(甲基)丙烯酸酯的2wt%,叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯是乙氧化双酚A二(甲基)丙烯酸酯的0.1wt%;
制备所述改性金属氧化物纳米粒子的方法包括:将金属氧化物纳米颗粒置于无水乙醇中,超声震荡1h,过滤后无水乙醇洗涤,烘干,得到纯化金属氧化物纳米颗粒;将该纯化金属氧化物纳米颗粒和甲基丙烯酸置于甲苯溶剂中,金属氧化物纳米颗粒和甲基丙烯酸的质量比为1:60,超声震荡1h,再在60℃下搅拌反应8h,过滤,洗涤,干燥,得到甲基丙烯酸接枝改性的金属氧化物,即所述改性金属氧化物纳米粒子,其中所述金属氧化物纳米颗粒的粒径为50nm;
制备该防蓝光光学树脂包括:将乙氧化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、改性TiO2纳米粒子和UV-P混匀后,加入叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯,加热至50℃进行预聚合反应,得到预聚物;将所述预聚物以0.1℃/min的速率从室温升温至80℃,继续升温至150℃保温固化反应3h,得到所述防蓝光光学树脂。
实施例2
一种防蓝光光学树脂,其原料包括:用于制作光学材料的丙烯酸酯类高分子单体、改性金属氧化物纳米粒子、紫外线吸收剂和引发剂;其中,改性金属氧化物纳米粒子是丙烯酸酯类高分子单体的5wt%,紫外线吸收剂是丙烯酸酯类高分子单体的0.2wt%,引发剂是丙烯酸酯类高分子单体的0.5wt%;
制备所述改性金属氧化物纳米粒子的方法包括:将金属氧化物纳米颗粒置于无水乙醇中,超声震荡2h,过滤后无水乙醇洗涤,烘干,得到纯化金属氧化物纳米颗粒;将该纯化金属氧化物纳米颗粒和甲基丙烯酸置于甲苯溶剂中,金属氧化物纳米颗粒和甲基丙烯酸的质量比为1:40,超声震荡2h,再在50℃下搅拌反应12h,过滤,洗涤,干燥,得到甲基丙烯酸接枝改性的金属氧化物,即所述改性金属氧化物纳米粒子,其中所述金属氧化物纳米颗粒的粒径为100nm,金属氧化物为CoO;
所述丙烯酸酯类高分子单体为烷氧基化己二醇二(甲基)丙烯酸酯、二缩三乙二醇(甲基)丙烯酸酯的组合;所述紫外线吸收剂为UV-326、UV-327、UV-328、UV-329的组合;所述引发剂为叔丁基过氧化异丙基碳酸酯、过氧化二碳酸二异丙基酯的组合;
制备该防蓝光光学树脂包括:将丙烯酸酯类高分子单体、改性金属氧化物纳米粒子和紫外线吸收剂混匀后,加入引发剂,加热至70℃进行预聚合反应,得到预聚物;将所述预聚物以0.05℃/min的速率从室温升温至90℃,继续升温至130℃保温固化反应6h,得到所述防蓝光光学树脂。
实施例3
一种防蓝光光学树脂,其原料包括:用于制作光学材料的丙烯酸酯类高分子单体、改性金属氧化物纳米粒子、紫外线吸收剂和引发剂;其中,改性金属氧化物纳米粒子是丙烯酸酯类高分子单体的3wt%,紫外线吸收剂是丙烯酸酯类高分子单体的1wt%,引发剂是丙烯酸酯类高分子单体的0.3wt%;
制备所述改性金属氧化物纳米粒子的方法包括:将金属氧化物纳米颗粒置于无水乙醇中,超声震荡1.5h,过滤后无水乙醇洗涤,烘干,得到纯化金属氧化物纳米颗粒;将该纯化金属氧化物纳米颗粒和甲基丙烯酸置于甲苯溶剂中,金属氧化物纳米颗粒和甲基丙烯酸的质量比为1:50,超声震荡1.5h,再在55℃下搅拌反应10h,过滤,洗涤,干燥,得到甲基丙烯酸接枝改性的金属氧化物,即所述改性金属氧化物纳米粒子,其中所述金属氧化物纳米颗粒的粒径为80nm,金属氧化物为Fe2O3
所述丙烯酸酯类高分子单体为三缩四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯;所述紫外线吸收剂为UV-360;所述引发剂为过氧化双2,4-二氯苯甲酰;
制备该防蓝光光学树脂包括:将丙烯酸酯类高分子单体、改性金属氧化物纳米粒子和紫外线吸收剂混匀后,加入引发剂,加热至60℃进行预聚合反应,得到预聚物;将所述预聚物以0.07℃/min的速率从室温升温至85℃,继续升温至140℃保温固化反应4h,得到所述防蓝光光学树脂。
实施例4
一种防蓝光光学树脂,其原料包括:用于制作光学材料的丙烯酸酯类高分子单体、改性金属氧化物纳米粒子、紫外线吸收剂和引发剂;其中,改性金属氧化物纳米粒子是丙烯酸酯类高分子单体的2wt%,紫外线吸收剂是丙烯酸酯类高分子单体的1.5wt%,引发剂是丙烯酸酯类高分子单体的0.4wt%;
制备所述改性金属氧化物纳米粒子的方法包括:将金属氧化物纳米颗粒置于无水乙醇中,超声震荡1.6h,过滤后无水乙醇洗涤,烘干,得到纯化金属氧化物纳米颗粒;将该纯化金属氧化物纳米颗粒和甲基丙烯酸置于甲苯溶剂中,金属氧化物纳米颗粒和甲基丙烯酸的质量比为1:45,超声震荡1.3h,再在58℃下搅拌反应11h,过滤,洗涤,干燥,得到甲基丙烯酸接枝改性的金属氧化物,即所述改性金属氧化物纳米粒子,其中所述金属氧化物纳米颗粒的粒径为60nm,金属氧化物为TiO2、CoO和Fe2O3的组合;
所述丙烯酸酯类高分子单体为1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯的组合;所述紫外线吸收剂为UV-531和UV-928的组合;所述引发剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈的组合;
制备该防蓝光光学树脂包括:将丙烯酸酯类高分子单体、改性金属氧化物纳米粒子和紫外线吸收剂混匀后,加入引发剂,加热至65℃进行预聚合反应,得到预聚物;将所述预聚物以0.08℃/min的速率从室温升温至86℃,继续升温至145℃保温固化反应5h,得到所述防蓝光光学树脂。
对实施例1-4制备的防蓝光光学树脂分别进行光学性能检测,其中透过率检测选用紫外可见光光度计,检测方法:分别在紫外及可见光区的代表波长处检测所述防蓝光光学树脂的透光率。结果如下表1所示:
表1实施例1-4所述防蓝光光学树脂的性能检测结果
从检测结果得知:本发明制造的防蓝光光学树脂,可高效持久屏蔽波长在380-450nm范围的高能有害蓝光及紫外线,综合性能佳。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种防蓝光光学树脂,其特征在于,其原料包括:用于制作光学材料的丙烯酸酯类高分子单体、改性金属氧化物纳米粒子、紫外线吸收剂和引发剂;其中,改性金属氧化物纳米粒子是丙烯酸酯类高分子单体的1-5wt%,紫外线吸收剂是丙烯酸酯类高分子单体的0.2-2wt%,引发剂是丙烯酸酯类高分子单体的0.1-0.5wt%;
制备所述改性金属氧化物纳米粒子的方法包括:将金属氧化物纳米颗粒置于无水乙醇中,超声震荡1-2h,过滤后无水乙醇洗涤,烘干,得到纯化金属氧化物纳米颗粒;将该纯化金属氧化物纳米颗粒和甲基丙烯酸置于甲苯溶剂中,金属氧化物纳米颗粒和甲基丙烯酸的质量比为1:40-60,超声震荡1-2h,再在50-60℃下搅拌反应8-12h,过滤,洗涤,干燥,得到甲基丙烯酸接枝改性的金属氧化物,即所述改性金属氧化物纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的防蓝光光学树脂,其特征在于,所述丙烯酸酯类高分子单体为乙氧化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、烷氧基化己二醇二(甲基)丙烯酸酯、二缩三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、三缩四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯中的一种或者多种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的防蓝光光学树脂,其特征在于,所述金属氧化物纳米颗粒的粒径为50-100nm,优选为TiO2、CoO和Fe2O3中的至少一种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的防蓝光光学树脂,其特征在于,所述紫外线吸收剂为UV-P、UV-326、UV-327、UV-328、UV-329、UV-360、UV-531和UV-928中的一种或者多种的组合。
5.据权利要求1-4任一项所述的防蓝光光学树脂,其特征在于,所述引发剂为叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯、叔丁基过氧化异丙基碳酸酯、过氧化二碳酸二异丙基酯、过氧化双2,4-二氯苯甲酰、过氧化二异丁酰、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、偶氮二(2,4-二甲基戊腈)中的一种或者多种的组合。
6.一种根据权利要求1-5所述的防蓝光光学树脂的制备方法,其特征在于,包括:将丙烯酸酯类高分子单体、改性金属氧化物纳米粒子和紫外线吸收剂混匀后,加入引发剂,加热至50-70℃进行预聚合反应,得到预聚物;将所述预聚物以0.05-0.1℃/min的速率从室温升温至80-90℃,继续升温至130-150℃保温固化反应3-6h,得到所述防蓝光光学树脂。
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