一种宽带近红外吸收滤光片及其制备方法

本发明涉及激光防护材料材料技术领域，具体涉及一种宽带近红外吸收滤光片及其制备方法。

背景技术：

由于激光具有单色性好、相干性好、亮度高等特点，使其在医疗、加工、军事等领域得到广泛的应用。随着激光的使用给人眼和光电传感器件带来了极大的危害，如何进行有效的防护倍受人们重视。大功率近红外波段激光器在在焊接、切割、打孔等工业机械加工中使用广泛，必须通过红外滤光片对危险反射进行有效屏蔽。目前现有近红外滤光片防护波段范围较窄，难以适应目前日益增多的激光谱线和宽波段连续可调谐激光快速发展的现状。国外对激光防护材料研究较早，早在1962年美国就提出了一些激光安全辐照限，在海湾战争中为陆军士兵配备了能够防护532nm、694nm和1064nm的多波段护目镜，具有很窄的吸收带，防护波段光密度达到4以上；国内段潜等人(近红外波段激光防护塑料的研究[j].激光杂志，2001，22(6):57～59.)研制了在780nm～1500nm波段有较强吸收的近红外激光防护塑料。中国专利文献cn103809231a公开了“一种紫外-近红外双波段吸收滤光片及其制备方法”，滤光片对波段为200nm～400nm和700nm～900nm范围内的激光具有良好的截止性能，同时保证了一定的可见光区域透过率。具有700nm～1800nm宽波段的防护范围，同时可见光区域保持一定透过率的近红外滤光片在国内文献中还未见相关的报道。因此开发一种宽带近红外吸收滤光片是非常必要的。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对目前近红外吸收滤光片防护波段窄的问题，而提供了一种防护波段700nm～1800nm的宽带近红外吸收滤光片，本发明的另一个目的是提供上述宽带近红外吸收滤光片的制备方法，其对700nm～1800nm波段范围内的激光具有良好的截止性能，同时保证了一定的可见光区域透过率。

本发明的技术方案为：选用可见光透过率较高的光学聚合物树脂粒子为基质材料，将光学聚合物树脂粒子与近红外吸收剂共混，然后采用注塑成型的方法获得近红外吸收剂分子在光学聚合物中均匀分布的宽带近红外吸收滤光片。

本发明的具体技术方案为：一种宽带近红外吸收滤光片，其原料组成及各组分的重量份如下：低波段近红外吸收剂0.1～0.2份，中波段近红外吸收剂0.05～0.08份，高波段近红外吸收剂0.4～0.6份，光学聚合物树脂粒料100份；所述滤光片的主要吸收波段为700nm～1800nm。

所述的低波段近红外吸收剂为八苯氧基八苯氨基金属酞菁类化合物；所述的中波段近红外吸收剂为硫代双烯钯类化合物；所述的高波段近红外吸收剂为六丁氰基六氟化锑游离基芳胺类化合物；所述的光学聚合物树脂粒料为聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯。

本发明还提出了一种制备上述宽带近红外吸收滤光片的方法，其具体步骤如下：

(1)将光学聚合物树脂粒料在烘干机中在100～120℃下干燥4h；

(2)按照重量份数精确称量光学聚合物树脂粒料和近红外吸收剂粉末，装入混料机中，加入少量白油进行混料，混料机转速60r/min，混料时间10min，得到墨绿色半透明母粒；

(3)将步骤(2)制备得到的墨绿色半透明母粒经过注塑成型制得宽带近红外吸收滤光片；

(4)将步骤(3)中制得的宽带近红外吸收滤光片表面镀加硬膜，提高滤光片表面的硬度。

本发明通过将近红外吸收剂与光学聚合物树脂粒子共混的方式，采用注塑成型方法，将近红外吸收剂均匀地掺杂到光学聚合物基质当中制备出了宽带近红外吸收滤光片；制备的近红外吸收滤光片在700nm～1800nm范围内激光防护光密度大于4，并且可见光其它波段透过性良好；本发明提供的滤光片力学性能良好，其中聚碳酸酯为基质的滤光片材料的抗冲击强度72kj/m²；本发明提供的滤光片兼具有阻燃性，阻燃等级v0级。本发明制备工艺简单，生产效率高，制备的滤光片厚度和形状可调，生产成本低。

附图说明

图1是按照实施例1制备的滤光片的吸收光谱，横坐标为波长(nm)，纵坐标为光密度；

图2是按照实施例1制备的滤光片的透射光谱，横坐标为波长(nm)，纵坐标为透过率(％)；

图3是按照实施例2制备的滤光片的吸收光谱，横坐标为波长(nm)，纵坐标为光密度；

图4是按照实施例2制备的滤光片的透射光谱，横坐标为波长(nm)，纵坐标为透过率(％)。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来说明本发明，但并不仅限于此，可适用于在此波段范围内的多种近红外吸收滤光片。

实施例1

(1)选用聚甲基丙烯酸甲酯光学聚合物树脂粒料，在烘干机中在100℃下干燥4h；

(2)精确称量低波段近红外吸收剂八苯氧基八苯氨基金属酞菁类化合物(分子式：c128h88pbn16o8)1g；中波段近红外吸收剂硫代双烯钯类化合物(分子式：c52h52pds6n4o4)0.5g；高波段近红外吸收剂六丁氰基六氟化锑游离基芳胺类化合物(分子式：c36h36n16sbf6)4g；烘干后的聚甲基丙烯酸甲酯光学聚合物树脂粒料1000g；装入混料机中，加入少量白油进行混料，混料机转速60r/min，混料时间10min，得到墨绿色半透明母粒；

(3)按照聚甲基丙烯酸甲酯的注塑工艺要求设定注塑机参数。将步骤(2)制备得到的墨绿色半透明母粒经过注塑成型，制得宽带近红外吸收滤光片；

(4)将步骤(3)中制得的宽带近红外吸收滤光片表面镀加硬膜，提高滤光片表面的硬度。

使用岛津(shimadzu)uv-3600紫外可见近红外分光光度计在200nm～1800nm范围对步骤(4)所得样品进行吸收光谱和透射光谱测试，吸收光谱见图1，透射光谱见图2。

实施例2

(1)选用聚碳酸酯光学聚合物树脂粒料，在烘干机中在120℃下干燥4h；

(2)精确称量低波段近红外吸收剂八苯氧基八苯氨基金属酞菁类化合物(分子式：c128h88pbn16o8)2g；中波段近红外吸收剂硫代双烯钯类化合物(分子式：c52h52pds6n4o4)0.8g；高波段近红外吸收剂六丁氰基六氟化锑游离基芳胺类化合物(分子式：c36h36n16sbf6)6g；烘干后的聚甲基丙烯酸甲碳酸酯光学聚合物树脂粒料1000g；装入混料机中，加入少量白油进行混料，混料机转速60r/min，混料时间10min，得到墨绿色半透明母粒；

(3)按照聚碳酸酯的注塑工艺要求设定注塑机参数，将步骤(2)制备得到的墨绿色半透明母粒经过注塑成型，制得宽带近红外吸收滤光片；

(4)将步骤(3)中制得的宽带近红外吸收滤光片表面镀加硬膜，提高滤光片表面的硬度。

对步骤(4)所得样品进行吸收光谱和透射光谱测试，吸收光谱见图3，透射光谱见图4。

此外对实施例2所得样品进行了缺口抗冲击强度试验和阻燃性试验。测试结果表明样品缺口抗冲击强度72kj/m²，阻燃性能v0等级。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和发明构思，做出相应改变和替代，而且性能或用途相同，都应当视为本发明的保护范围。