CN110577615B - 一种过滤蓝光的装置及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种过滤蓝光的装置及其制备方法，所述装置由基材和至少一种具有过滤蓝光性能的化合物经共聚反应获得；其中，所述具有过滤蓝光性能的化合物具有以下通式：
Figure DDA0001690427910000011
其中，R1为
Figure DDA0001690427910000012
R2为羟基或
Figure DDA0001690427910000013
R3为氢或甲基；R4为氢或甲氧基；R5为氢或甲氧基。通过上述方式，本申请能够提高过滤蓝光的装置的稳定性。

Description

一种过滤蓝光的装置及其制备方法
技术领域
本申请涉及光学设备技术领域，特别是涉及一种过滤蓝光的装置及制备方法。
背景技术
随着科技的进步，近年来发展出许多会发出的近紫外线的蓝光的电子产品，例如，液晶显示器、手机屏幕等。该波段的蓝光具有极高能量，能够穿透用户的眼睛的晶状体并直达视网膜。若用户长期使用这类电子产品，将会导致视网膜发生黄斑部病变等，对用户的视力产生不可逆的损伤。
为降低或避免因蓝光所造成的伤害，市面上出现很多过滤蓝光的装置，例如，具有过滤蓝光的屏幕保护膜、眼镜等。
本申请的发明人在长期研究过程中发现，目前市面上的过滤蓝光的装置大多通过在装置的基材中添加具有过滤蓝光性能的物质来阻挡蓝光，这类装置容易因长期使用或者存放的环境而导致其中具有过滤蓝光性能的物质脱落，进而降低装置阻挡蓝光的能力。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是提供一种过滤蓝光的装置及其制备方法，能够提高过滤蓝光的装置的稳定性。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种过滤蓝光的装置，所述装置由基材和至少一种具有过滤蓝光性能的化合物经共聚反应获得；其中，所述具有过滤蓝光性能的化合物具有以下通式：
Figure BDA0001690427890000021
其中，R1为
Figure BDA0001690427890000022
R2为羟基或
Figure BDA0001690427890000023
R3为氢或甲基；R4为氢或甲氧基；R5为氢或甲氧基。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种过滤蓝光的装置的制备方法，所述方法包括：
将基材和至少一种具有过滤蓝光性能的化合物混合均匀以形成第一混合物；
将所述第一混合物置于所述过滤蓝光的装置的成形模具中，所述基材与所述化合物进行共聚反应；
待共聚反应完成后，从成形模具中剥离即可获得所述过滤蓝光的装置；
其中，所述具有过滤蓝光性能的化合物具有以下通式：
Figure BDA0001690427890000024
其中，R1为
Figure BDA0001690427890000025
R2为羟基或
Figure BDA0001690427890000031
R3为氢或甲基；R4为氢或甲氧基；R5为氢或甲氧基。
本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请所提供的具有过滤蓝光性能的化合物具有不饱和C＝C双键，当其用于过滤蓝光的装置时，可以与该装置的基材发生共聚反应，从而将该具有过滤蓝光性能的化合物稳定地保留在装置上，进而可以有效地提高过滤蓝光的装置的持续性和稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
图1是本申请过滤蓝光的装置的制备方法一实施方式的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请所提供的过滤蓝光的装置由基材和至少一种具有过滤蓝光性能的化合物经共聚反应获得。该过滤蓝光的装置可以是偏光膜、增亮膜、扩散膜、滤光膜，以及各类保护膜、防爆膜、液晶显示屏、防护眼镜等。
具体而言，本申请具有过滤蓝光性能的化合物的结构式通式如下所示，
Figure BDA0001690427890000041
该通式中R1为
Figure BDA0001690427890000042
R2为羟基(-OH)或
Figure BDA0001690427890000043
R3为氢(-H)或甲基(-CH3)；R4为氢(-H)或甲氧基(-OCH3)；R5为氢(-H)或甲氧基(-OCH3)，上述R1和R2中标“*”位置代表连结位置。
在一个应用场景中，上述具有过滤蓝光性能的化合物的化学结构式包括以下任一种，当然在其他实施例中，上述化合物的结构式也可为其他满足上述通式的化合物，本申请对此不作限定。
化合物1：
Figure BDA0001690427890000044
化合物2：
Figure BDA0001690427890000045
化合物3：
Figure BDA0001690427890000051
化合物4：
Figure BDA0001690427890000052
化合物5：
Figure BDA0001690427890000053
在一个应用场景中，上述至少一种具有过滤蓝光性能的化合物的质量占基材和所述化合物总质量的0.25％-3.00％，例如0.25％、0.50％、1.00％、2.00％、3.00％等。
在另一个应用场景中，基材包含不饱和键，例如C＝C等，该不饱和键与上述具有过滤蓝光性能的化合物中的C＝C发生共聚反应，从而将具有过滤蓝光性能的化合物固定在基材上。上述基材包括亲水性物质、非亲水性物质、交联剂、引发剂中的至少一种。
例如，亲水性物质包括甲基丙烯酸-2-羟乙酯HEMA、甲基丙烯酸MMA、丙烯酸AA、N-乙烯基吡咯烷酮NVP、N,N’-二甲基丙烯酰胺DMAA、甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA、甲基丙烯酸二乙氨乙酯DEAEMA中的至少一种，在其他应用场景中，亲水性物质也可为其他，本申请对此不作限定。
非亲水性物质包含硅基团，非亲水性物质包括(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丙基双(三甲基硅氧基)甲基SIGMMA、甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷TRIS、聚二甲基硅氧烷PDMS中的至少一种，在其他应用场景中，非亲水性物质也可为其他，本申请对此不作限定。
交联剂包括二甲基丙烯酸乙二醇酯EGDMA、三乙二醇二甲基丙烯酸酯TrEGDMA、四乙二醇二甲基丙烯酸酯TEGDMA、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯PEGDMA、丙烯端基乙烯氧化物二甲基硅氧烷-乙烯氧化物ABA嵌段共聚物DBE-U22、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯TMPTMA中的至少一种，在其他应用场景中，交联剂也可为其他，本申请对此不作限定。
引发剂包括热引发剂或光引发剂，热引发剂包括2,2’－偶氮二异丁腈AIBN、偶氮二异庚腈ADVN、过氧化苯甲酰BPO中的至少一种，在其他应用场景中，热引发剂也可为其他，本申请对此不作限定；光引发剂包括苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-氧化膦(商品名：Irgacure 819)、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(商品名：Darocur 1173)中的至少一种，在其他应用场景中，光引发剂也可为其他，本申请对此不作限定。
请参阅图1，图1为本申请过滤蓝光的装置的制备方法一实施方式的流程示意图，该方法包括：
S101：将基材和至少一种具有过滤蓝光性能的化合物混合均匀以形成第一混合物；具体而言，基材和具有过滤蓝光性能的化合物可参见上述实施例中的相关内容，在此不再赘述。
S102：将第一混合物置于过滤蓝光的装置的成形模具中，基材与化合物进行共聚反应；
具体而言，上述成形模具是依据实物的形状和结构按比例制成的模具。在某些情况下，上述基材和具有过滤蓝光性能的化合物混合后，其中可能会混入一些杂质，因此，在该步骤S102之前，还包括将步骤S101制备所得的第一混合物过滤。
S103：待共聚反应完成后，从成形模具中剥离即可获得过滤蓝光的装置。
下面通过58个具体实施例对本申请作进一步说明。为方便说明，下面实施例中制备过滤蓝光的装置时所用的原料单位以g计算，在其他实施例中，可根据实际情况按比例进行放大或缩小。在后续评价过滤蓝光的装置的性能时是基于相同的测试条件和评价标准。
A、首先提供具有过滤蓝光性能的化合物1-化合物5，其具体结构式可参见上述实施例，以及对比化合物，该对比化合物的结构式如下所示，该对比化合物为传统的具有过滤蓝光性能的化合物。
对比化合物：
Figure BDA0001690427890000071
B、提供实施例1-29：将一定质量的化合物1-5以及对比化合物分别与基材混合并搅拌均匀以形成第一混合物，其中，基材具体包括甲基丙烯酸2-羟乙酯HEMA、甲基丙烯酸MAA、二甲基丙烯酸乙二醇酯EGDMA、2,2’－偶氮二异丁腈AIBN，具体各个实施例中各组分的质量可参见下表1；将上述第一混合物过滤后，置于过滤蓝光的装置的成形模具中，并进行共聚反应；待共聚反应完成后，从成形模具中剥离即获得实施例1-29对应的过滤蓝光的装置。
表1实施例1-29各组分的质量表
Figure BDA0001690427890000072
Figure BDA0001690427890000081
C、提供实施例30-58：将一定质量的化合物1-5以及对比化合物分别与基材混合并搅拌均匀以形成第一混合物，其中，基材具体包括(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丙基双(三甲基硅氧基)甲基SiGMA、甲基丙烯酸2-羟乙酯HEMA、N－乙烯基吡咯烷酮NVP、丙烯端基乙烯氧化物二甲基硅氧烷-乙烯氧化物ABA嵌段共聚物DBE-U22、2,2’－偶氮二异丁腈AIBN，具体各个实施例中各组分的质量可参见下表2；将上述第一混合物过滤后，置于过滤蓝光的装置的成形模具中，并进行共聚反应；待共聚反应完成后，从成形模具中剥离即获得实施例30-58对应的过滤蓝光的装置。
表2实施例30-58各组分的质量表
Figure BDA0001690427890000082
Figure BDA0001690427890000091
D、分析上述实施例1-58所提供的过滤蓝光的装置的阻挡蓝光的能力，具体为：利用紫外线-可见光分光光谱仪(型号:Bio Mate 3S)分别测量上述实施例1-58所提供的装置在波长范围为380nm-460nm的蓝光穿透率，根据获得的蓝光穿透率获得蓝光阻断率，其中，蓝光穿透率与蓝光阻断率之和为100％，其结果如下表3、表4所示。
表3实施例1-29所提供的装置的蓝光穿透率及蓝光阻断率
Figure BDA0001690427890000092
Figure BDA0001690427890000101
表4实施例30-58所提供的装置的蓝光穿透率及蓝光阻断率
Figure BDA0001690427890000102
Figure BDA0001690427890000111
E、模拟过滤蓝光的装置的存放环境，分析上述实施例1-58所提供的过滤蓝光的装置的阻挡蓝光能力的持续性及稳定性；具体而言，将实施例1-29制备所得的装置浸泡在泊洛沙姆水溶液，以模拟装置的存放环境；将实施例30-58制备所得的装置浸泡在75％酒精水溶液中，以模拟装置的存放环境；利用紫外线-可见光分光光谱仪(型号:Bio Mate 3S)测量上述装置浸泡0小时、4小时、8小时、12小时以及24小时后的水溶液在波长范围为380nm-460nm的蓝光穿透率，以观察具有过滤蓝光性能的化合物是否有从装置上脱落至水溶液的现象，其结果如下表5、表6所示。
表5实施例1-29所提供的装置的阻挡蓝光能力的稳定性数据
Figure BDA0001690427890000112
Figure BDA0001690427890000121
表6实施例30-58所提供的装置的阻挡蓝光能力的稳定性数据
Figure BDA0001690427890000122
Figure BDA0001690427890000131
从上表3、表4中可以发现，本申请所提供的用于过滤蓝光的装置(实施例5-29、实施例34-58)，在相同条件下，加入的具有过滤蓝光性能的化合物(化合物1-5)的量越多，装置的蓝光阻断率越大，即蓝光阻断能力越好。
另外，化合物1-5和对比化合物中具有阻挡蓝光的结构为两个苯环及两个苯环之间所构成的结构，在添加相同质量的化合物1-5和对比化合物的条件下，化合物1-5所具有的能够阻挡蓝光的结构的占比较对比化合物少，所以添加相同质量的化合物1-5所得的装置的蓝光阻挡率小于添加对比化合物所得的装置的蓝光阻挡率。
从表5、6中可以发现，对于同一个装置而言，浸泡时间越长，溶液的蓝光穿透率越低，即溶液的蓝光阻断率越高，溶液中所具有的能够阻挡蓝光性能的化合物越多，即从装置上脱落的阻挡蓝光性能的化合物越多。
虽然从表3、表4中发现使用对比化合物所制得的装置(实施例1-4,30-33)，其阻挡蓝光的初始能力优于化合物1-5所制得的装置(实施例5-29,34-58)，但是从表5、6中发现装置在长期使用与存放过程中，使用对比化合物所制得的装置(实施例1-4,30-33)，其阻挡蓝光效果会呈现大幅度的衰退。使用化合物1-5所制得的装置(实施例5-29,34-58)，虽然初始过滤蓝光效能不如使用对比化合物所制得的装置(实施例1-4,30-33)，但是在装置过滤蓝光能力的持续性与稳定性上，表现优于使用对比化合物所制得的装置(实施例1-4,30-33)。
这是因为对比化合物无法与基材产生化学键连接。而本申请所提供的化合物1-5，其结构式中引入了不饱和C＝C，其能够与基材中的C＝C发生聚合反应(对比化合物无法与基材产生聚合反应)，从而将该具有过滤蓝光性能的化合物稳定地保留在装置上，进而可以有效地提高过滤蓝光的装置的持续性和稳定性。
以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种过滤蓝光的装置，其特征在于，所述装置由基材和至少一种具有过滤蓝光性能的化合物经共聚反应获得；其中，所述具有过滤蓝光性能的化合物具有以下通式：
Figure FDA0003253196860000011
其中，R1为
Figure FDA0003253196860000012
R2为羟基或
Figure FDA0003253196860000013
R3为氢或甲基；R4为氢或甲氧基；R5为氢或甲氧基；
其中，所述至少一种具有过滤蓝光性能的化合物的质量占所述基材和所述化合物总质量的0.25％-3.0％。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述具有过滤蓝光性能的化合物的化学结构式包括：
Figure FDA0003253196860000014
Figure FDA0003253196860000021
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基材包括亲水性物质、非亲水性物质、交联剂、引发剂中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，
所述亲水性物质包括甲基丙烯酸-2-羟乙酯HEMA、甲基丙烯酸MAA、丙烯酸AA、N-乙烯基吡咯烷酮NVP、N,N’-二甲基丙烯酰胺DMAA、甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA、甲基丙烯酸二乙氨乙酯DEAEMA中的至少一种；
所述非亲水性物质包含硅基团，所述非亲水性物质包括(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丙基双(三甲基硅氧基)甲基SIGMMA、甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷TRIS、聚二甲基硅氧烷PDMS中的至少一种；
所述交联剂包括二甲基丙烯酸乙二醇酯EGDMA、三乙二醇二甲基丙烯酸酯TrEGDMA、四乙二醇二甲基丙烯酸酯TEGDMA、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯PEGDMA、丙烯端基乙烯氧化物二甲基硅氧烷-乙烯氧化物ABA嵌段共聚物DBE-U22、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯TMPTMA中的至少一种；
所述引发剂包括热引发剂或光引发剂，所述热引发剂包括2,2’－偶氮二异丁腈AIBN、偶氮二异庚腈ADVN、过氧化苯甲酰BPO中的至少一种；所述光引发剂包括苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-氧化膦Irgacure819、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮Darocur 1173中的至少一种。
5.一种过滤蓝光的装置的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
将基材和至少一种具有过滤蓝光性能的化合物混合均匀以形成第一混合物；
将所述第一混合物置于所述过滤蓝光的装置的成形模具中，所述基材与所述化合物进行共聚反应；
待共聚反应完成后，从成形模具中剥离即可获得所述过滤蓝光的装置；
其中，所述具有过滤蓝光性能的化合物具有以下通式：
Figure FDA0003253196860000031
其中，R1为
Figure FDA0003253196860000032
R2为羟基或
Figure FDA0003253196860000033
R3为氢或甲基；R4为氢或甲氧基；R5为氢或甲氧基；
其中，所述具有过滤蓝光性能的化合物的质量占所述基材和所述化合物总质量的0.25％-3.0％。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述化合物的化学结构式包括：
Figure FDA0003253196860000034
Figure FDA0003253196860000041
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基材包括亲水性物质、非亲水性物质、交联剂、引发剂中至少一种。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
所述亲水性物质包括甲基丙烯酸-2-羟乙酯HEMA、甲基丙烯酸MAA、丙烯酸AA、N-乙烯基吡咯烷酮NVP、N,N’-二甲基丙烯酰胺DMAA、甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA、甲基丙烯酸二乙氨乙酯DEAEMA中的至少一种；
所述非亲水性物质包含硅基团，所述非亲水性物质包括(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丙基双(三甲基硅氧基)甲基SIGMMA、甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷TRIS、聚二甲基硅氧烷PDMS中的至少一种；
所述交联剂包括二甲基丙烯酸乙二醇酯EGDMA、三乙二醇二甲基丙烯酸酯TrEGDMA、四乙二醇二甲基丙烯酸酯TEGDMA、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯PEGDMA、丙烯端基乙烯氧化物二甲基硅氧烷-乙烯氧化物ABA嵌段共聚物DBE-U22、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯TMPTMA中的至少一种；
所述引发剂包括热引发剂或光引发剂，所述热引发剂包括2,2’－偶氮二异丁腈AIBN、偶氮二异庚腈ADVN、过氧化苯甲酰BPO中的至少一种；所述光引发剂包括苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-氧化膦Irgacure 819、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮Darocur 1173中的至少一种。
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