本发明涉及触摸屏技术领域，尤其涉及一种用于触摸屏的低辐射盖板玻璃及其制备方法。
背景技术：
近年来移动终端发展迅速，在日常生活中被广泛使用，触摸屏作为新时代的产品在生活中随处可见。触摸屏又称为“触控屏”、“触控面板”，是一种可接收触头等输入讯号的感应式玻璃液晶显示装置，当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连接装置，可用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。触摸屏作为一种最新的电脑输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式，它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备，广泛应用于手机、数码相机、个人数字助理(pda)、平板电脑及笔记本电脑等可携式电子装置。
触摸屏给人们带来方便的同时，也带来了一些问题，研究发现触摸屏产生的电磁辐射通常以热效应、非热效应和刺激对机体产生生物作用，例如长时间使用触摸屏会造成皮肤干燥、容易长斑和面色发黑等问题。吸波涂料又称为电磁波吸收涂料，是指能将透射到被涂覆材料表面的电磁波能量进行吸收，并将电磁能通过涂料内部的介质损耗转换为热能等其它形式的能量，从而将电磁能耗散掉的一类功能材料。石墨烯是单原子厚度的碳原子层，具有电导率和热导率高，比表面积大，质量轻等特点，是一种极具潜力的吸波剂基体，但是石墨烯不具有磁性和磁损耗，因此，如何将石墨烯与具有磁性和磁损耗的材料复合制成吸波能力较强、具有持久长效防电磁辐射的复合材料，并用于触摸屏中是现在亟待解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于触摸屏的低辐射盖板玻璃及其制备方法，其制备方法工艺简单，操作方便，制备出的盖板玻璃性能稳定，具有较强的吸波能力，能够持久长效地防电磁辐射，能够减少触摸屏产生的电磁辐射对人体机能的不利影响。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
一种用于触摸屏的低辐射盖板玻璃，包括超薄玻璃原片，以及在超薄玻璃原片上喷涂吸波复合涂液固化形成的吸波薄膜，所述吸波复合涂液中含有吸波复合粉和粘结剂，所述吸波复合粉是对纳米凹凸棒土改性包覆fe3o4，再结合载镍石墨烯复合得到的atp-fe3o4-rgo-ni复合颗粒。
凹凸棒土是一种链层状结构的含水富镁铝硅酸盐黏土矿物，多为针状形态、内部多孔道的纳米纤维结构，具有优异的稳定性、吸附性和胶体性等特点，能够将电磁波转化为热能释放出来。通过fe3o4对凹凸棒土进行包覆改性，制得fe3o4-凹凸棒土复合材料，该复合材料具有较好的微波吸收性能，能够将电磁波进行不断反射吸收，提高了防电磁辐射的效果。镍纳米粒子具有较高的饱和磁化强度和磁导率,是重要的电磁波吸收材料之一，石墨烯作为一种单一的电损耗性材料,单独使用难以制成吸收频带宽的吸波材料,利用石墨烯良好的吸附性和超高的比表面积特性使镍纳米粒子吸附到石墨烯层间和表面,形成镍纳米粒子-石墨烯复合材料。这种复合材料不仅具有石墨烯的介电损耗,而且具有过渡金属镍的磁损耗,同时还可能存在石墨烯与镍之间由于纳米耦合效应引起的损耗,具有比重轻、吸收频带宽、电磁参数可调及损耗大等特性。本发明中的吸波复合粉将凹凸棒土、fe3o4、镍和石墨烯复合在一起，性能稳定，具有较强的吸波能力和较宽的吸收频带，能够持久长效地防电磁辐射，避免危害人体健康。
进一步，所述吸波复合涂液以乙醇为主要溶剂，分散有1.5～3.5wt％的吸波复合粉和2～5wt％的粘结剂。
进一步，所述吸波复合粉中的石墨烯为多层结构，且每层均为片层状三维网络结构，所述石墨烯片层之间和表面均匀分布有镍纳米粒子。
多层次片层状三维网络结构的石墨烯导电性能优异，在电磁波作用下，介质内部产生极化，其极化的强度矢量落后于电场一个角度，从而导致与电场相同的电流产生，建立起涡流，使电能转化成热能消耗掉。片层状三维网络结构的石墨烯具有较大的比表面积，有利于镍纳米粉在石墨烯基体上沉积均匀分散，而且对电磁波形成多个散射点，电磁波多次散射而消耗能量，达到吸收电磁波的目的。
进一步，所述粘结剂为sio2溶胶。
另外，本发明还公开了上述一种用于触摸屏的低辐射盖板玻璃的制备方法，包括以下步骤：
吸波复合涂液的制备，取1.5～3.5wt％的吸波复合粉和2～5wt％的粘结剂加入乙醇中搅拌混匀，得到吸波复合涂液，保存于2℃～5℃的环境中。
喷涂固化成膜，将超薄玻璃原片进行清洁预处理后，吸波复合涂液进入喷涂机与喷嘴内的高压空气混合，喷嘴距离超薄玻璃原片10～12cm的高度下，于2.5kg/cm2的喷幅压力均匀喷涂在超薄玻璃原片上，喷涂至超薄玻璃原片表面完全湿润后，转入150℃的烤箱中烘烤固化40min～60min，静置冷却，得到盖板玻璃。
进一步，所述吸波复合粉的制备：以纳米凹凸棒土、fecl2溶液为主要原料，采用化学共沉积法在凹凸棒土上包覆纳米fe3o4，制得atp-fe3o4复合纳米磁性颗粒；采用改进的hunmers法制备氧化石墨烯，用硫代硫酸钠和盐酸对氧化石墨烯进行水热还原得到石墨烯，对石墨烯先后进行敏化、活化处理后，加入含有nicl2·6h2o的镀液中超声分散，抽滤，煅烧制得载镍石墨烯；将atp-fe3o4复合纳米磁性颗粒和载镍石墨烯分散混合在去离子水中，水热处理，管式炉中煅烧得到atp-fe3o4-rgo-ni复合颗粒，即吸波复合粉。
进一步，所述atp-fe3o4复合纳米磁性颗粒的制备方法如下：每升去离子水中加入8g纳米凹凸棒土，于85℃的恒温水浴锅中搅拌，并缓慢滴加30ml0.3～0.7mol/l的fecl2溶液，滴加过程中控制ph＝7.0，滴加完毕后，继续搅拌反应3h，用去离子水磁分离洗涤三次以上，干燥得到atp-fe3o4复合纳米磁性颗粒。
进一步，所述载镍石墨烯的制备方法如下：于去离子水中分散氧化石墨烯，加入硫代硫酸钠和盐酸搅拌，在水热反应釜中于110℃水热反应15h，得到的反应产物干燥后，转入管式炉中在n2气氛下，以5℃/min的升温速率升温至350℃保持20h，取出冷却即得到石墨烯；将石墨烯先后进行敏化和活化处理后，以2mg/ml的浓度加入到ph＝8.5的镀液中超声分散30min,真空抽滤，滤饼用去离子水洗涤三次以上后，在管式炉中于n2气氛下，以5℃/min的升温速率升温至350～550℃，然后恒温保持10h，冷却取出即得到载镍石墨烯。
进一步，所述吸波复合粉的制备中，取15gatp-fe3o4复合纳米磁性颗粒和10g载镍石墨烯分散于500ml去离子水中，并加入1.5g无机胶粘剂，无机胶粘剂为水玻璃，转入至水热反应釜中，于110℃密封反应3h，取出用去离子水离心洗涤，于80℃烘干后，在管式炉中于氮气气氛下，以5℃/min的升温速率升温至450℃，然后恒温保持10h，冷却取出，得到atp-fe3o4-rgo-ni复合颗粒。
本发明中的吸波复合涂液使用了吸波复合粉，该吸波复合粉是将凹凸棒土、fe3o4、镍和石墨烯复合在一起，一方面通过fe3o4对凹凸棒土进行改性包覆，能够将电磁波进行不断反射吸收，提高了防电磁辐射的效果；另一方面通过片层状三维网络结构的石墨烯较大比表面积的特性，可以为镍纳米粉的沉积提供足够多的空间，有利于镍纳米粉在石墨烯基体上沉积均匀分散，而且对电磁波形成多个散射点，电磁波多次散射而消耗能量，达到吸收电磁波的目的。
本发明的盖板玻璃上的吸波薄膜中使用了sio2溶胶，通过sio2的化学结构与超薄玻璃原片实现牢固的结合；吸波薄膜具有频带宽、质量轻及厚度薄等特点，性能稳定，具有较强的吸波能力，能够持久长效地防电磁辐射。本发明的盖板玻璃用于触摸屏中时，能够减少触摸屏产生的电磁辐射对人体机能造成的不利影响。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明：
本发明的一种用于触摸屏的低辐射盖板玻璃，包括超薄玻璃原片，以及在超薄玻璃原片上喷涂吸波复合涂液固化形成的吸波薄膜，吸波复合涂液以乙醇为主要溶剂，分散有1.5～3.5wt％的吸波复合粉和2～5wt％的粘结剂，吸波复合粉是对纳米凹凸棒土改性包覆fe3o4，再结合载镍石墨烯复合得到的atp-fe3o4-rgo-ni复合颗粒。其中，吸波复合粉中的石墨烯为多层结构，且每层均为片层状三维网络结构，所述石墨烯片层之间和表面均匀分布有镍纳米粒子，粘结剂为sio2溶胶。
实施例一：atp-fe3o4复合纳米磁性颗粒的制备
在球磨罐中加入质量比为15:85的凹凸棒土和去离子水，再加入质量分数为3.5％的焦磷酸钠，于球磨机内球磨5h，转速为300r/min，通过离心分离得到纳米凹凸棒土，每升去离子水中加入8g纳米凹凸棒土，于85℃的恒温水浴锅中以600r/min的转速进行搅拌，缓慢滴加30ml0.3mol/l的fecl2溶液，滴加过程中用0.1mol/l的naoh溶液控制ph＝7.0，滴加完毕后，继续搅拌反应3h，用去离子水磁分离洗涤三次以上，空气中常温干燥，得到atp-fe3o4复合纳米磁性颗粒。
实施例二：atp-fe3o4复合纳米磁性颗粒的制备
在球磨罐中加入质量比为15:85的凹凸棒土和去离子水，再加入质量分数为3.5％的焦磷酸钠，于球磨机内球磨5h，转速为300r/min，通过离心分离得到纳米凹凸棒土，每升去离子水中加入8g纳米凹凸棒土，于85℃的恒温水浴锅中以600r/min的转速进行搅拌，缓慢滴加30ml0.5mol/l的fecl2溶液，滴加过程中用0.1mol/l的naoh溶液控制ph＝7.0，滴加完毕后，继续搅拌反应3h，用去离子水磁分离洗涤三次以上，空气中常温干燥，得到atp-fe3o4复合纳米磁性颗粒。
实施例三：atp-fe3o4复合纳米磁性颗粒的制备
在球磨罐中加入质量比为15:85的凹凸棒土和去离子水，再加入质量分数为3.5％的焦磷酸钠，于球磨机内球磨5h，转速为300r/min，通过离心分离得到纳米凹凸棒土，每升去离子水中加入8g纳米凹凸棒土，于85℃的恒温水浴锅中以600r/min的转速进行搅拌，缓慢滴加30ml0.7mol/l的fecl2溶液，滴加过程中用0.1mol/l的naoh溶液控制ph＝7.0，滴加完毕后，继续搅拌反应3h，用去离子水磁分离洗涤三次以上，空气中常温干燥，得到atp-fe3o4复合纳米磁性颗粒。
实施例四：载镍石墨烯的制备
将5g石墨粉末和3gnano3混合物加入到100ml浓h2so4中，在冰浴条件下，搅拌加入10gkmno4，搅拌90min，随后在35℃水浴中搅拌2h，搅拌结束后，再在30min内缓慢加入200ml去离子水搅拌，再加入200ml的去离子水和20ml的h2o2搅拌，将反应得到的反应液进行离心分离，得到的沉淀物用5％的盐酸溶液和去离子水反复洗涤直到滤液中检测不到硫酸根离子，将所得产物在65℃下真空干燥24h，得到氧化石墨烯。本实施例采用硫模板调控三维石墨烯孔，利用水分的毛细蒸发，实现三维石墨烯骨架的致密收缩，将硫作为模板，可以在其脱除之后，对三维石墨烯宏观体的孔隙结构造成影响。
于每升去离子水中分散15g氧化石墨烯，并加入15g硫代硫酸钠和5ml盐酸，搅拌混匀后，转入至水热反应釜中于110℃水热反应15h，得到的反应产物在去离子水中进行充分浸泡洗涤，去除未反应完的杂质，于75～85℃干燥后，于n2气氛下，以5℃/min的升温速率升温至350℃，然后恒温保持20h，取出冷却即得到石墨烯；取500mg石墨烯加入到500ml的敏化液中进行常温敏化，敏化液为0.1mol/lsncl2和0.1mol/lhcl的混合液，敏化过程中维持超声振荡，然后过滤，再用去离子水清洗至中性，将敏化后的石墨烯加入到活化液中进行常温活化，活化液为0.0014mol/lpbcl2和0.25mol/lhcl的混合液，活化过程中保持超声振荡，过滤，用去离子水清洗至中性，将活化处理的石墨烯以2mg/ml的浓度加入到ph＝8.5的镀液中，镀液中混有0.3mol/lnicl2·6h2o、0.8mol/lnah2po2·2h2o和1.6mol/lnh4cl，于室温下超声分散30min,真空抽滤，滤饼用去离子水洗涤三次以上后，在管式炉中于n2气氛下，以5℃/min的升温速率升温至550℃，然后恒温保持10h，冷却取出，得到载镍石墨烯。
实施例五：载镍石墨烯的制备
本实施例中的氧化石墨烯与实施例四的氧化石墨烯的制备方法相同，于每升去离子水中分散15g氧化石墨烯，并加入18g硫代硫酸钠和7ml盐酸，搅拌混匀后，转入至水热反应釜中于110℃水热反应15h，得到的反应产物在去离子水中进行充分浸泡洗涤，去除未反应完的杂质，于75～85℃干燥后，于n2气氛下，以5℃/min的升温速率升温至350℃，然后恒温保持20h，取出冷却即得到石墨烯；取500mg石墨烯加入到500ml的敏化液中进行常温敏化，敏化液为0.1mol/lsncl2和0.1mol/lhcl的混合液，敏化过程中维持超声振荡，然后过滤，再用去离子水清洗至中性，将敏化后的石墨烯加入到活化液中进行常温活化，活化液为0.0014mol/lpbcl2和0.25mol/lhcl的混合液，活化过程中保持超声振荡，过滤，用去离子水清洗至中性，将活化处理的石墨烯以2mg/ml的浓度加入到ph＝8.5的镀液中，镀液中混有0.3mol/lnicl2·6h2o、0.8mol/lnah2po2·2h2o和1.6mol/lnh4cl，于室温下超声分散30min,真空抽滤，滤饼用去离子水洗涤三次以上后，在管式炉中于n2气氛下，以5℃/min的升温速率升温至450℃，然后恒温保持10h，冷却取出即得到载镍石墨烯。
实施例六：载镍石墨烯的制备
本实施例中的氧化石墨烯与实施例四的氧化石墨烯的制备方法相同，于每升去离子水中分散15g氧化石墨烯，并加入20g硫代硫酸钠和10ml盐酸，搅拌混匀后，转入至水热反应釜中于110℃水热反应15h，得到的反应产物在去离子水中进行充分浸泡洗涤，去除未反应完的杂质，于75～85℃干燥后，于n2气氛下，以5℃/min的升温速率升温至350℃，然后恒温保持20h，取出冷却即得到石墨烯；取500mg石墨烯加入到500ml的敏化液中进行常温敏化，敏化液为0.1mol/lsncl2和0.1mol/lhcl的混合液，敏化过程中维持超声振荡，然后过滤，再用去离子水清洗至中性，将敏化后的石墨烯加入到活化液中进行常温活化，活化液为0.0014mol/lpbcl2和0.25mol/lhcl的混合液，活化过程中保持超声振荡，过滤，用去离子水清洗至中性，将活化处理的石墨烯以2mg/ml的浓度加入到ph＝8.5的镀液中，镀液中混有0.3mol/lnicl2·6h2o、0.8mol/lnah2po2·2h2o和1.6mol/lnh4cl，于室温下超声分散30min,真空抽滤，滤饼用去离子水洗涤三次以上后，在管式炉中于n2气氛下，以5℃/min的升温速率升温至350℃，然后恒温保持10h，冷却取出即得到载镍石墨烯。
实施例七：盖板玻璃的制备
盖板玻璃的制备中要喷涂吸波复合涂液，吸波复合涂液中含有吸波复合粉，吸波复合粉的制备如下：
取15g实施例一制备得到的atp-fe3o4复合纳米磁性颗粒和10g实施例四制备得到的载镍石墨烯分散于500ml去离子水中，并加入1.5g无机胶粘剂水玻璃，转入至水热反应釜中，于110℃密封反应3h，取出用去离子水离心洗涤，于80℃烘干后，在管式炉中于氮气气氛下，以5℃/min的升温速率升温至450℃，然后恒温保持10h，冷却取出，得到atp-fe3o4-rgo-ni复合颗粒。
制得吸波复合粉后制备吸波复合涂液，进行喷涂，具体如下：
吸波复合涂液的制备，将吸波复合粉和粘结剂加入乙醇中搅拌混匀，得到含有1.5wt％的吸波复合粉和2wt％的粘结剂的吸波复合涂液，保存于2℃～5℃的环境中；
喷涂固化成膜，先将超薄玻璃原片用0.5％koh溶液进行清洗，风干后，通过plasma清洗机对玻璃基材进行表面改质，去除表面微量有机物。吸波复合涂液进入喷涂机与喷嘴内的高压空气混合，喷嘴距离超薄玻璃原片10～12cm的高度下，于2.5kg/cm2的喷幅压力均匀喷涂在超薄玻璃原片上，吸波复合涂液的喷涂量为6cc/min，喷涂机x轴移动速度为800mm/s，喷涂至超薄玻璃原片表面完全湿润后，转入150℃的烤箱中烘烤固化40min～60min，静置冷却，得到盖板玻璃。
本实施例制备得到的盖板玻璃具有稳定性较高、耐磨、防刮的特点，且具有极强的电磁屏蔽和吸收功能，其电磁波吸收率达到83.4％，能够减少电磁辐射对人体的伤害。本实施例制备得到的盖板玻璃用于触摸屏中时，能够减少触摸屏产生的电磁辐射对人体机能的不利影响。
实施例八：盖板玻璃的制备
本实施例使用的吸波复合粉的制备如下：
取15g实施例二制备得到的atp-fe3o4复合纳米磁性颗粒和10g实施例五制备得到的载镍石墨烯分散于500ml去离子水中，并加入1.5g无机胶粘剂，转入至水热反应釜中，于110℃密封反应3h，取出用去离子水离心洗涤，于80℃烘干后，在管式炉中于氮气气氛下，以5℃/min的升温速率升温至450℃，然后恒温保持10h，冷却取出，得到atp-fe3o4-rgo-ni复合颗粒。
制得吸波复合粉后制备吸波复合涂液，进行喷涂，具体如下：
吸波复合涂液的制备，将吸波复合粉和粘结剂加入乙醇中搅拌混匀，得到含有2.0wt％的吸波复合粉和3wt％的粘结剂的吸波复合涂液，保存于2℃～5℃的环境中；
喷涂固化成膜，本实施例的喷涂固化成膜工序与实施例七的步骤和工艺条件相同。
本实施例制备得到的盖板玻璃具有稳定性较高、耐磨、防刮的特点，且具有极强的电磁屏蔽和吸收功能，其电磁波吸收率达到88.7％，能够减少电磁辐射对人体的伤害。本实施例制备得到的盖板玻璃用于触摸屏中时，能够减少触摸屏产生的电磁辐射对人体机能的不利影响。
实施例九：盖板玻璃的制备
本实施例使用的吸波复合粉的制备如下：取15g实施例二制备得到的atp-fe3o4复合纳米磁性颗粒和10g实施例六制备得到的载镍石墨烯分散于500ml去离子水中，并加入1.5g无机胶粘剂，转入至水热反应釜中，于110℃密封反应3h，取出用去离子水离心洗涤，于80℃烘干后，在管式炉中于氮气气氛下，以5℃/min的升温速率升温至450℃，然后恒温保持10h，冷却取出，得到atp-fe3o4-rgo-ni复合颗粒。
制得吸波复合粉后制备吸波复合涂液，进行喷涂，具体如下：
吸波复合涂液的制备，将吸波复合粉和粘结剂加入乙醇中搅拌混匀，得到含有3.0wt％的吸波复合粉和3wt％的粘结剂的吸波复合涂液，保存于2℃～5℃的环境中；
喷涂固化成膜，本实施例的喷涂固化成膜工序与实施例七的步骤和工艺条件相同。
本实施例制备得到的盖板玻璃具有稳定性较高、耐磨、防刮的特点，且具有极强的电磁屏蔽和吸收功能，其电磁波吸收率达到92.3％，能够减少电磁辐射对人体的伤害。本实施例制备得到的盖板玻璃用于触摸屏中时，能够减少触摸屏产生的电磁辐射对人体机能的不利影响。
实施例十：盖板玻璃的制备
本实施例使用的吸波复合粉的制备如下：取15g实施例三制备得到的atp-fe3o4复合纳米磁性颗粒和实施例六制备得到的10g载镍石墨烯分散于500ml去离子水中，并加入1.5g无机胶粘剂，转入至水热反应釜中，于110℃密封反应3h，取出用去离子水离心洗涤，于80℃烘干后，在管式炉中于氮气气氛下，以5℃/min的升温速率升温至450℃，然后恒温保持10h，冷却取出，得到atp-fe3o4-rgo-ni复合颗粒。
制得吸波复合粉后制备吸波复合涂液，进行喷涂，具体如下：
吸波复合涂液的制备，将吸波复合粉和粘结剂加入乙醇中搅拌混匀，得到含有3.5wt％的吸波复合粉和5wt％的粘结剂的吸波复合涂液，保存于2℃～5℃的环境中；
喷涂固化成膜，本实施例的喷涂固化成膜工序与实施例七的步骤和工艺条件相同。
本实施例制备得到的盖板玻璃具有稳定性较高、耐磨、防刮的特点，且具有极强的电磁屏蔽和吸收功能，其电磁波吸收率达到87.9％，能够减少电磁辐射对人体的伤害。本实施例制备得到的盖板玻璃用于触摸屏中时，能够减少触摸屏产生的电磁辐射对人体机能的不利影响。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。