自修复微囊和液体型自修复防蓝光光学涂层的制备方法及其应用

摘要

本发明公开了自修复微囊和液体型自修复防蓝光光学涂层的制备方法及其应用。首先是含有液体型自修复剂的亚微米级或微米级脲醛微囊的制备，此自修复剂与制备涂层所用高分子材料的折射率高度匹配，再将微囊与高分子材料、蓝光吸收剂以一定的比例在有机溶剂中混合均匀得到产物溶液，最后将所得溶液以一定方法涂布于基底材料上，即可得到功能性光学涂层。本发明制备的功能性涂层不仅有优异的防蓝光性能，同时涂层整体透明且受到外力出现破损时可依托同时破裂的微囊释放的液体型自修复剂通过溶胀涂层来完成自修复，相较于传统防蓝光功能涂层采用的多层结构，其制备工艺更简单，成本更低。

说明书

技术领域

本发明涉及一种功能性光学涂层技术领域，具体是指一种液体型自修复防蓝光光学涂层的制备方法。

背景技术

现代照明以及移动终端显示器的光源等很多都是背光源，其不仅能长时间稳定高效的发光，且相较于传统照明设备具有更高的节能性。2014年的诺贝尔物理学就授予此领域的研究学者：I. Akasaki、H. Amano和S. Nakamura。包括我国政府在内的各国政府也在积极主动的鼓励推广这类光源设备的应用和发展。但是现代医学的研究发现此类光源中会产生强度过高的蓝光照射严重伤害使用人的身体健康。长期使用不仅会造成眼内视网膜色素上皮细胞的氧化压力改变导致视力受损，同时还会影响人体的生物钟调节。因此很多具有防蓝光性质的涂层或膜产品应运而生，但是很遗憾的是，大多数产品在功能性上还是略显匮乏，同时在制备工艺上，都是多层涂层组装而成，较为繁琐，不能合理满足实际应用。

在现实生活中，涂层的使用不可避免的会要受到外力作用，而且很多作用结果会导致涂层出现损伤，使得涂层光学性能的下降。自修复的功能可以使得涂层克服这方面的问题，但是当前自修复涂层的研究更倾向于化学反应型自修复剂，一般来说这些自修复剂通过化学反应完成自修复后，体系内部往往会出现一定的程度的分相以及结构的改变，大多数情况会造成涂层的透光率下降，很明显不适用于对于透明度要求较高的光学涂层。此外，光学涂层在不同的实际应用中对于折射率的要求也不尽相同，因此很有必要研制一系列不同折射率的功能性光学涂层。

发明内容

本发明的第一个目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种自修复微囊制备方法。

本发明的第二个目的是提供了一种液体型自修复防蓝光光学涂层的制备方法。

本发明的第三个目的是提供了液体型自修复防蓝光光学涂层的应用方法。

实现本发明的第一个发明目的，其技术方案是将氯化盐、间苯二酚、尿素、乳化剂加入水中搅拌充分，再加入液体型自修复剂和稳定剂进行搅拌乳化，然后超声搅拌，最后加入37wt%甲醛溶液10-50ml，并同时开始缓慢升温至45-65℃，温度稳定后维持4-6小时，反应结束调节pH至2-5，再真空过滤，多次用去离子水洗涤得到粒径为0.1-10微米的自修复微囊；

所用的制备原料的组分为下述比例或该比例的同等倍数：

氯化盐 0.1-1g

间苯二酚 0.1-1g

尿素 1-20g

乳化剂 1-10g

液体型自修复剂 10-100ml

稳定剂 0.1-1g

水 100-1000ml

37wt%甲醛溶液10-50ml。

进一步设置是所用氯化盐为氯化铵、氯化钾、氯化钠中的一种或几种。

进一步设置是所述的所用乳化剂为十二烷基磺酸钠、甲基烯丙羟丙磺酸钠、烯丙氧基羟丙磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、烷基酰胺乙烯磺酸钠、聚(乙烯-alt-马来酸酐)中的一种或几种。

进一步设置是所用液体型自修复剂为醋酸丁酯、乙二醇单乙醚、邻苯二甲酸二甲酯，邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸二辛酯，邻苯二甲酸二异癸酯中的一种或几种。

进一步设置是所述稳定剂为十六烷、辛烷、十六醇中的一种或几种。

实现本发明的第二个发明目的，其技术方案是将所述自修复微囊与高分子材料、蓝光吸收剂搅拌均匀分散在有机溶剂中得到液体型自修复防蓝光光学涂液，将该液体型自修复防蓝光光学涂液直接涂布于基底材料上形成液体型自修复防蓝光光学涂层；

其中各组成物的组分比例为，以质量份数计：

高分子材料 15-65份 ；

蓝光吸收剂 0.1-5份；

有机溶剂 20-50份；

自修复微囊 1-18份

高分子材料为聚丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷、聚电解质、聚羟基乙基甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。

进一步设置是所述的蓝光吸收剂为偶氮类化合物、香豆素类化合物、苝类化合物、三嗪环类化合物、有机硅类化合物、稀土氧化物中的一种或几种。

进一步设置是所述的涂布方法是采用浇铸、旋涂、浸涂的涂布方法。

实现本发明的第三个发明目的，其技术方案是该液体型自修复防蓝光光学涂层应用于人造晶体、眼镜、屏幕保护膜、显示器。

本发明的优点是：涂层整体透明且受到外力破损时可依托微囊包裹的液体型自修复剂起到自修复的性能。更为重要的是涂层材料在折射率上具有选择性，且组成为单层结构，相较于以往防蓝光功能涂层需要多层组成，制备工艺更简单，成本更低。可以应用且不限于人造晶体、眼镜、屏幕保护膜、显示器等领域。

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步介绍。

附图说明

图1为实施例2制得的涂层的UV-Vis光谱图；

图2为实施例3制得的涂层的UV-Vis光谱图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

一种液体型自修复防蓝光光学涂层的制备方法，首先制备亚微米级或微米级微囊，微囊起到自修复的作用。

所述亚微米级或微米级的自修复微囊的制备方法为：

自修复微囊的制备原料如下：

氯化铵 0.5g

间苯二酚 0.5g

尿素 3g

烷基酰胺乙烯磺酸钠 2g

邻苯二甲酸正丁酯 20ml

十六醇 0.2g

步骤1、将氯化铵，间苯二酚，尿素，乳化剂加入500ml水中，搅拌1小时。

步骤2、再加入液体型自修复剂，稳定剂搅拌乳化10分钟，移入带有机械搅拌功能的700W超声仪中20%的功率下超声并搅拌3分钟。

步骤3、最后加入37wt%甲醛溶液30ml，并同时开始缓慢升温至65℃，温度稳定后维持4小时，反应结束调节pH至4，再真空过滤，多次用去离子水洗涤得到粒径为0.2微米的微囊。

功能性光学涂层的原料配方由以下质量百分含量的材料组成：

聚丙烯酸酯 35份

香豆素化合物 0.3份

有机溶剂 50份

自修复微囊 5份

将所有组分通过温和的轴流式搅拌均匀分散，将所得溶液浇铸于基底材料上。

实施例2

一种液体型自修复防蓝光光学涂层的制备方法，首先制备亚微米级或微米级微囊，微囊起到自修复的作用。

所述亚微米级或微米级微囊的制备方法为：

亚微米级或微米级微囊的制备原料如下：

氯化钠 0.6g

间苯二酚 0.6g

尿素 2g

十二烷基苯磺酸钠 1g

醋酸丁酯 15ml

十六醇 0.3g

步骤1、将氯化铵，间苯二酚，尿素，乳化剂加入300ml水中，搅拌2小时。

步骤2、再加入液体型自修复剂，稳定剂搅拌乳化20分钟，移入带有机械搅拌功能的700W超声仪中30%的功率下超声并搅拌3分钟。

步骤3、最后加入37%甲醛溶液40ml，并同时开始缓慢升温至55℃，温度稳定后维持5小时，反应结束调节pH至3，再真空过滤，多次用去离子水洗涤得到粒径为1.8微米的微囊。

功能光学涂层的原料配方由以下质量百分含量的材料组成：

聚二甲基硅氧烷45份

苝类化合物2份

有机溶剂53份

自修复微囊7份

将所有组分通过温和的轴流式搅拌均匀分散，将所得溶液浇铸于基底材料上。

实施例3

一种液体型自修复防蓝光光学涂层的制备方法，首先制备亚微米级或微米级微囊，微囊起到自修复的作用。

所述亚微米级或微米级微囊的制备方法为：

亚微米级或微米级微囊的制备原料如下：

氯化铵 0.5g

间苯二酚 0.5g

尿素 5g

聚(乙烯-alt-马来酸酐)2g

邻苯二甲酸酯二丁酯 60g

十六醇 0.2g

步骤1、将氯化铵，间苯二酚，尿素，乳化剂加入500ml水中，搅拌1小时。

步骤2、再加入液体型自修复剂，稳定剂搅拌乳化20分钟，移入带有机械搅拌功能的700W超声仪中20%的功率下超声并搅拌3分钟。

步骤3、最后加入37wt%甲醛溶液10ml，并同时开始缓慢升温至65℃，温度稳定后维持5小时，反应结束调节pH至4，再真空过滤，多次用去离子水洗涤得到粒径为0.3微米的微囊。

功能性光学涂层的原料配方由以下质量百分含量的材料组成：

聚电解质 55份

三嗪环类化合物 0.5份

有机溶剂 60份

自修复微囊 12份

将所有组分通过温和的轴流式搅拌均匀分散，将所得溶液浇铸于基底材料上。

该液体型自修复防蓝光光学涂层可应用于人造晶体、眼镜、屏幕保护膜、显示器等材料表面的功能化改性，通过降低蓝光的透过率以及遇损伤可自修复的特性有效提高应用产品的实用价值。