一种防蓝光膜的制备方法及其应用与流程

本发明涉及一种防蓝光膜的制备方法及其应用，属于功能薄膜领域。

背景技术：

光子晶体材料是一种新型的光学材料，它是指有规则的材料形成规则的排列，从而形成光学禁带，这一光学禁带可以实现对某一波长的光波的高反射，进而过滤掉我们所不需要的光波。

自然界中的欧泊石是一种天然的光子晶体材料，氧化硅或其他无机纳米微球通过复杂长期的地壳运动在欧泊石内部形成规则的密排结构，这种规则排列的结构可以反射太阳光中的可见光，从而使天然的欧泊石具有绚丽的色彩。受天然欧泊石结构的启发，从上世纪八十年代以来研究人员制备各式各样的人工光子晶体，其中，复合物光子晶体材料就是其中具有代表性的一种。

复合光子晶体材料所采用的技术手段是通过核壳结构的高分子亚微球在三维空间密集堆积排列组合形成一定规则的晶格结构，这种规则的几何结构可以实现几何光学带隙，从而将入射光线按照布拉格衍射原理有选择性地对入射光进行特定的波段和角度的反射，进而得到随角度改变的反射光。聚合物高分子光子晶体的生产制备涉及的技术门槛较高，然而，目前这方面的生产少有涉及。

基于光子晶体的这一光学选择性的特性，通过有效而严格地控制亚微米的大小和堆叠结构，可以选择性地剔除对人眼刺激较强的蓝光，从而制备保护人眼的防蓝光膜，这在光学膜市场具有广阔而前景的用途。

技术实现要素：

本发明的目的是为了提供一种防蓝光膜的制备方法，以解决现有技术的上述问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种防蓝光膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备一具有核壳结构的复合微球；

(2)将制备好的复合微球进行镜面辊压或单向热压，以得到具有防蓝光效果的功能薄膜；

所述的核壳结构的复合微球由内而外依次为核、过渡层、壳三层；核材料为球形的材料，尺寸均一，偏差小于10％；球形材料的尺寸为亚微米范围，具体是指150-200纳米的微球，对380-420纳米的蓝光具有较强的反射。

其中，步骤(1)中，制备复合微球通常采用分步聚合的方式。

所述的微球选自无机微球或有机微球；其中，无机微球选自氧化硅球、氧化钛球、氧化铁球、氧化铝球和氧化锌球中的一种或几种；有机微球选自聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球和聚甲基丙烯酸丙酯微球中的一种或几种。

优选的，所述的无机微球为氧化硅球；所述的有机微球选自聚苯乙烯微球或聚甲基丙烯酸甲酯微球。

更进一步地，有机微球一般采用乳液聚合的方法；乳液聚合的温度一般在65-90℃之间；无机微球一般才有stober工艺制备氧化硅微球。

所述的核壳结构的复合微球偏差小于5％，优选小于3％。

所述的过渡层包括链接核与壳的缓冲层；所述的缓冲层为聚甲基丙烯酸丙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯中的一种或几种的混合物。

所述的壳层材料为热塑性材料，选自热塑性聚氨酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸二乙酯中的一种或几种。

硬质核的比重在30-60wt％，过渡层在1-10wt％，壳层的比重30-60wt％。

步骤(2)中，热压的温度控制在80-150℃，优选100-140℃；热压的时间控制在30分钟以内，优选的20分钟以内，更优选10分钟以内；热压的压力控制在20-100mpa，优选40-60mpa。

防蓝光主要是对可见光中的蓝光进行反射而非吸收来获得的。防蓝光膜要维持高的可见光透过率，优选高于30％，更优选高于50％，最优选高于70％。防蓝光膜要维持高的可见光清晰度，也就是避免相应的可见光散射，避免影响人眼视觉。反射是由三维光子晶体膜构建而成。光子晶体的构建单元是由具有核壳结构的复合微球构建而成。光子晶体的构建单位是由核、过渡层、壳三部分组建而成。

本发明的有益效果为：本发明采用纯化学的工艺赋予薄膜多功能的特性，特别是在薄膜的光学特性上，实现太阳光谱的自由调控，如可见光的控制和近红外的高阻隔可以广泛用于建筑、汽车、船舶、电子等领域。

附图说明

图1：防蓝光膜的结构图；

图2，亚微米球的透射电镜图；

图3：防蓝光膜的光谱图。

具体实施方式

下面结合实施例与附图对本发明进行更加详细的说明。

如图1所示，防蓝光膜为层状结构，至少包含一层蓝光反射层。

实施例1

步骤(1)蓝光反射薄膜的制备

使用1l的油浴搅拌釜，高纯氮气保护，预先混合500g去离子水、100g苯乙烯、10g甲基丙烯酸甲酯、10g丙烯酸、2.5g碳酸氢铵、2g十二烷基苯磺酸钠，在70℃搅拌约30分钟，之后加入3g过硫酸铵和去离子水的混合溶液，在75℃反应两个小时；之后用60分钟缓慢加入5g丙烯酸乙酯、5g甲基丙烯酸丙酯、0.2g十二烷基苯磺酸钠的混合液、0.2g氢氧化钾、100g去离子水，形成缓冲层；最后用120分钟加入100g丙烯酸乙酯、0.2g十二烷基苯磺酸钠的混合液、100g去离子水的混合液，之后90℃反应60分钟，以让有机单体充分反应完全。用甲醇破乳、干燥得到复合的微球。

将复合的微球经过120℃，50mpa的热压即可以得到紫外光反射的薄膜；所得的亚微米球的透射电镜图和光谱图见图2、3

实施例2

步骤(1)可见光反射薄膜的制备

使用1l的油浴搅拌釜，高纯氮气保护，预先混合500g去离子水、100g甲基丙烯酸甲酯、10g丙烯酸、2.5g碳酸氢铵、1g十二烷基苯磺酸钠，在70℃搅拌约30分钟，之后加入3g过硫酸铵和去离子水的混合溶液，在75℃反应两个小时；之后用60分钟缓慢加入5g丙烯酸乙酯、5g甲基丙烯酸丙酯、0.2g十二烷基苯磺酸钠的混合液、0.2g氢氧化钾、100g去离子水，形成缓冲层；最后用120分钟加入100g丙烯酸乙酯、0.2g十二烷基苯磺酸钠的混合液、100g去离子水的混合液，之后90℃反应60分钟，以让有机单体充分反应完全。用甲醇破乳、干燥得到复合的微球。

将复合的微球经过130℃，50mpa热压即可以得到紫外光反射的薄膜；所得的亚微米球的透射电镜图和光谱图见图2、3。

实施例3

防蓝光薄膜的制备

使用1l的油浴搅拌釜，高纯氮气保护，预先混合500g去离子水、100g苯乙烯、10g甲基丙烯酸甲酯、10g丙烯酸、2.5g碳酸氢铵、0.1g十二烷基苯磺酸钠，在70℃搅拌约30分钟，之后加入3g过硫酸铵和去离子水的混合溶液，在75℃反应两个小时；之后用60分钟缓慢加入5g丙烯酸乙酯、5g甲基丙烯酸丙酯、0.2g十二烷基苯磺酸钠的混合液、0.2g氢氧化钾、100g去离子水，形成缓冲层；最后用120分钟加入100g丙烯酸乙酯、0.2g十二烷基苯磺酸钠的混合液、100g去离子水的混合液，之后90℃反应60分钟，以让有机单体充分反应完全。用甲醇破乳、干燥得到复合的微球。

将复合的微球经过120℃，60mpa热压即可以得到紫外光反射的薄膜；所得的亚微米球的透射电镜图和光谱图见图2、3。

实施例4

1)氧化硅亚微米球的制备

配制去离子水30份、乙醇150份，teos10份，充分搅拌，将2份的氨水用去离子水稀释10份，快速倒入到上述溶液中，搅拌4-5小时，离心干燥，既可以得到用于制备光子晶体的二氧化硅小球；

2)复合微球的制备

在高纯氮气的保护下，取上述二氧化硅小球30份，分散于去离子水中，之后加入3g过硫酸铵和去离子水的混合溶液，升温至75℃；之后用60分钟缓慢加入5份丙烯酸乙酯、5份甲基丙烯酸丙酯、0.2份十二烷基苯磺酸钠的混合液、0.2份氢氧化钾、10份去离子水，形成缓冲层；最后用120分钟加入50丙烯酸乙酯、0.2份十二烷基苯磺酸钠的混合液、50份去离子水的混合液，之后90℃反应60分钟，以让有机单体充分反应完全。用甲醇破乳、干燥得到复合的微球。

将复合的微球经过120℃，60mpa热压即可以得到紫外光反射的薄膜；所得的亚微米球的透射电镜图和光谱图见图2、3。

总之，该方法制备的聚合物光子晶体膜，具有大幅度地反射可见光中的高能量蓝光，可以起到对人眼视力的保护作用，因此可以广泛应用于电子屏幕、装饰薄膜，以及其它一些对防蓝光的领域。