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CN106674852A - 一种防蓝光镜片及其树脂原料 - Google Patents

一种防蓝光镜片及其树脂原料 Download PDF

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CN106674852A CN201611215521.4A CN201611215521A CN106674852A CN 106674852 A CN106674852 A CN 106674852A CN 201611215521 A CN201611215521 A CN 201611215521A CN 106674852 A CN106674852 A CN 106674852A
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Abstract

本申请涉及镜片领域，具体讲，涉及一种防蓝光镜片及其树脂原料。镜片中含有基质聚合物和防蓝光添加剂，防蓝光添加剂为经表面改性处理的纳米稀土氧化物，表面改性处理所使用的改性材料中含有3‑甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷和聚甲基丙烯酸甲酯。本申请将经过表面包覆处理的纳米稀土氧化物加入到基质聚合物中，从而使镜片具有对400～470nm的高能量蓝光具有较好的转化吸收功能。从而保证了镜片的高透光率和低雾度，可同时满足近视、老花、太阳镜制造的要求，具有广泛的适应性。

Description

一种防蓝光镜片及其树脂原料
技术领域
本申请涉及镜片领域，具体讲，涉及一种防蓝光镜片及其树脂原料。
背景技术
防蓝光眼镜是指镜片材料对400～500nm波长光线，尤其是420～470nm波长的蓝光有较好吸收或屏蔽作用的产品，如太阳镜、近视镜、老花镜等。目前的做法是在镜片的表面涂覆对420～460nm波长的光线透过率较低的涂料，如褪黑素涂料达到防蓝光的目的，但这种方法制备的产品可见光的透过率一般都小于80％，如果用于人们长期佩戴的近视镜上会损伤佩戴者的视力；同时这种方法的工艺复杂，成本较高。
鉴于此，特提出本申请。
发明内容
本申请的首要发明目的在于提出一种防蓝光镜片。
本申请的第二发明目的在于提出该防蓝光镜片树脂原料。
本申请的第三发明目的在于提出该防蓝光镜片树脂原料的制备方法。
为了完成本申请的目的，采用的技术方案为：
本申请涉及一种防蓝光镜片，所述镜片中含有基质聚合物和防蓝光添加剂，所述防蓝光添加剂为经表面改性处理的纳米稀土氧化物，所述表面改性处理所使用的改性材料中含有3-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷和聚甲基丙烯酸甲酯；优选的，所述防蓝光添加剂的质量百分比含量为1～3％。
优选的，所述稀土氧化物选自氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕中的至少一种，优选为氧化铈和氧化镨的混合物，所述基质聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯树脂和聚碳酸酯中的至少一种；更优选的，氧化铈和氧化镨的重量比为5～10∶1～5，优选为7～10∶1～3。
优选的，所述纳米稀土氧化物的粒径为2～10nm，优选2～5nm。
优选的，所述防蓝光添加剂的制备方法至少包括以下步骤：
(1)将稀土氧化物和3-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷加入有机溶剂中，充分混合；
(2)然后加入甲基丙烯酸甲酯和引发剂，充分混合后在70～80℃的条件下反应2～8小时；
(3)反应完成后，经沉淀和干燥后得到所述防蓝光添加剂。
优选的，在步骤(1)中，稀土氧化物和3-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷的质量比为10～30∶1；优选的，所述有机溶剂选自苯类溶剂，更优选甲苯。
优选的，在步骤(2)中，3-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酸甲酯的重量比为1∶40～100。
优选的，在步骤(1)和步骤(2)中，所述混合为在超声条件下进行混合；在步骤(2)中，反应温度优选为75～78℃，反应时间优选为3～4小时。
优选的，在步骤(3)中，向反应体系中加入甲醇进行沉淀，甲醇与所述有机溶剂的体积比为1∶5～10。
本申请还涉及一种用于制备本申请防蓝光镜片的树脂原料。
本申请还涉及该树脂原料的制备方法，至少包括以下步骤：将基质聚合物干燥，然后加入质量百分比含量为1～3％的所述防蓝光添加剂，在180～240℃条件下挤出造粒，即得所述树脂原料。
本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：
本申请将经过表面包覆处理的纳米稀土氧化物加入到基质聚合物中，从而使镜片具有对400～470nm的高能量蓝光具有较好的转化吸收功能。
由于纳米材料具有极大比表面和表面能，因而极易团聚，如果将纳米稀土氧化物直接加入基质聚合物中进行混炼，所得到的共混材料透明度下降，雾度增加很高，已经不能作为眼镜材料使用，为此需对纳米材料进行表面改性。本发明申请采用含有3-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷和聚甲基丙烯酸甲酯的改性材料实现了对纳米材料的包覆改性，使纳米材料在PMMA等塑料中具有极佳的分散性。从而保证了镜片的高透光率和低雾度，可同时满足近视、老花、太阳镜制造的要求，具有广泛的适应性。
附图说明
图1为本申请实施例中2mm厚的防蓝光镜片的透过光谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。
本申请涉及一种防蓝光镜片，镜片中含有基质聚合物和防蓝光添加剂，其中，镜片中的原料包括：基质聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯树脂和聚碳酸酯中的至少一种；防蓝光添加剂为经表面改性处理的纳米稀土氧化物，稀土氧化物选自氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕中的至少一种；表面改性处理所使用的改性材料中含有3-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷(MPTMS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。纳米级稀土氧化物对紫外和400～470nm的蓝光具有较好的吸收特性，同时由于其粒径远小于可见光的波长，因此本申请通过改性处理的纳米稀土氧化物添加到基质聚合物中，从而既保持了镜片的高可见光透过率、低雾度，又具有对400～470nm的高能量蓝光具有较好的转化吸收功能。
作为本申请防蓝光镜片的一种改进，防蓝光添加剂的质量百分比含量为1～3％，其含量上限可为2.75％、2.5％、2.25％、2％，其含量下限可为1.2％、1.6％、1.8％，其含量范围可由上限和下限中的任意数值组成，优选为1.5～2.5％，更优选为1.8～2.2％。如果添加量过小，则对高能蓝光及紫外光(尤其是紫外光)的吸收率过低，达不到防蓝光眼镜的要求；如果添加量过高，则纳米级微粒则会产生聚集，则影响镜片的透明度，增加雾度，同时也会使镜片变脆。
作为本申请防蓝光镜片的一种改进，稀土氧化物选自氧化铈和氧化镨的混合物。本申请经研究发现，纳米氧化铈对紫外光的吸收好于纳米氧化镨，而纳米氧化镨对450～460nm波长的蓝光的吸收好于纳米氧化铈，因此，同时添加氧化铈和氧化镨的混合物添加到镜片中，可同时对蓝光和紫外光具有较好的吸收作用。
作为本申请防蓝光镜片的一种改进，氧化铈和氧化镨的重量比为5～10∶1～5，优选为7～10∶1～3。本申请经研究发现，在该比例下，对紫外线及高能量蓝光的吸收能力更强。
作为本申请防蓝光镜片的一种改进，纳米稀土氧化物的粒径为2～10nm，优选2～5nm。粒径越小，其对镜片的光透过率影响越小，而粒径过小，其在制备过程中越易发生团聚，且成本越高。
作为本申请防蓝光镜片的一种改进，表面改性处理的方法采用原位聚合改性方法，以克服纳米材料极易发生团聚的缺陷，制备方法至少包括以下步骤：
(1)将稀土氧化物和3-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷(MPTMS)加入有机溶剂中，充分混合；
(2)然后加入甲基丙烯酸甲酯(MMA)和引发剂，充分混合后在70～80℃的条件下反应2～8小时；
(3)反应完成后，经沉淀和干燥后得到所述经表面改性处理的纳米稀土氧化物，经处理后纳米稀土氧化物的粒径为3～10nm。
作为本申请防蓝光镜片的一种改进，在步骤(1)中，稀土氧化物和3-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷的质量比为10～30∶1，优选为12.5～25∶1。在该范围内，对纳米稀土氧化物粒子的改性作用较好。
作为本申请防蓝光镜片的一种改进，有机溶剂选自苯类溶剂，更优选甲苯。
作为本申请防蓝光镜片的一种改进，在步骤(2)中，3-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷(MPTMS)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)的重量比为1∶40～100。在该范围内，可进一步提高对纳米稀土氧化物粒子的包覆作用，提高改性纳米稀土氧化物的分散性。
作为本申请防蓝光镜片的一种改进，在步骤(1)和步骤(2)中，所述混合为在超声条件下进行混合，即优选在超声波混合器进行混合，采用超声波混合器可进一步缩短混合时间，提高生产效率。
作为本申请防蓝光镜片的一种改进，在步骤(2)中，引发剂选自过氧化苯甲酰(BPO)，反应温度为75～78℃，反应时间为3～4小时。
作为本申请防蓝光镜片的一种改进，在步骤(1)中，混合的时间为30～80min；在步骤(2)中，混合的时间为10～30min。
作为本申请防蓝光镜片的一种改进，在步骤(3)中，向反应体系中加入甲醇进行沉淀，甲醇与有机溶剂的体积比为1∶5～10。
作为本申请防蓝光镜片的一种改进，在步骤(3)中，干燥的条件按为：在80～100℃条件下干燥4～6小时。
本申请还涉及一种用于制备本申请防蓝光镜片的树脂原料。
本申请还涉及该树脂原料的制备方法，至少包括以下步骤：将聚甲基丙烯酸甲酯树脂干燥，然后加入1～3％的防蓝光添加剂，在180～240℃条件下挤出造粒，即得树脂原料。
将该树脂原料经注塑加工即制备得到本申请的防蓝光镜片，本申请的方法操作简单，产品性价比高。本申请的防蓝光镜片不仅大大降低了紫外光透过率和蓝光透过率，同时可见光透过率大于90％，雾度小于1％，280～380nm的紫外光透过率小于8％，420～470nm蓝光透光率小于15％。
本申请的防蓝光镜片上也可再进行镀膜处理，如加硬膜、减反射膜(增透膜)、抗污膜(防水膜)、抗辐射膜、偏振膜、防雾膜和分光膜等。从而制备得到具有相应功能的镜片。
实施例1
1、将中值粒径为2～5nm稀土氧化物和3-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷(MPTMS)加入甲苯中，稀土氧化物为质量比为7∶3的氧化铈和氧化镨；在超声波混合器中混合60min，制得纳米烯土氧化物的乳液；甲苯与稀土氧化物的体积重量比为10∶1；超声波混合器的超声频率为20KHz～40KHz；
2、然后加入甲基丙烯酸甲酯和自过氧化苯甲酰(BPO)，MMA与BPO的质量比为100∶0.1；超声波混合器混合20min，在75～78℃温度范围内反应3～4小时；
3、反应完成后，向反应体系中加入甲醇进行沉淀得到淡黄色的沉淀物，，甲醇与甲苯的体积比为1∶5～10；将沉淀物在80～100℃条件下干燥4～6hr，即得防蓝光添加剂；
4、将聚甲基丙烯酸甲酯树脂干燥，然后加入一定质量百分比含量的防蓝光添加剂，在180～240℃条件下挤出造粒，即得树脂原料；
5、将该树脂原料经注塑加工即制备得到本申请的防蓝光镜片料。其中，将编号1-3的防蓝光镜片料切割得到2mm厚的镜片，其透过光谱图如图1所示，具体参数如表1所示。
表1：
编号 稀土氧化物∶MPTM质量比 MPTMS∶MMA质量比 防蓝光添加剂含量
1-1 10∶1 1∶100 1.5％
1-2 20∶1 1∶90 2.5％
1-3 30∶1 1∶60 2％
1-4 12.5∶1 1∶40 3％
1-5 25∶1 1∶80 1％
1-6 50∶1 1∶60 2％
1-7 5∶1 1∶60 2％
1-8 30∶1 1∶200 2％
1-9 30∶1 1∶20 2％
1-10 30∶1 1∶60 0.3％
1-11 30∶1 1∶60 5％
实施例2
1、将稀土氧化物和3-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷(MPTMS)加入甲苯中，在超声波混合器中混合60min，制得纳米烯土氧化物的乳液；甲苯与稀土氧化物的体积重量比为10∶1；稀土氧化物与MPTM的质量比20∶1；超声波混合器的超声频率为20KHz～40KHz；
2、然后加入甲基丙烯酸甲酯和自过氧化苯甲酰(BPO)，MMA与BPO的重量比为100∶0.1；采用超声波混合器混合20min，在75～78℃温度范围内反应3～4小时；其中，MPTMS与MMA的质量比1∶80；
3、反应完成后，向反应体系中加入甲醇进行沉淀得到淡黄色的沉淀物，甲醇与甲苯的体积比为1∶5～10；将沉淀物在80～100℃条件下干燥4～6hr，即得防蓝光添加剂；
4、将聚甲基丙烯酸甲酯树脂干燥，然后加入质量百分比含量为4％的防蓝光添加剂，在180～240℃条件下挤出造粒，即得树脂原料；
5、将该树脂原料经注塑加工即制备得到本申请的防蓝光镜片。
具体参数如表2所示。
表2：
种类 重量比 中值粒径
2-1 氧化铈和氧化镨 6∶4 2～5nm
2-2 氧化铈和氧化镨 5∶5 2～5nm
2-3 氧化铈 - 2～5nm
2-4 氧化镨 - 2～5nm
2-5 氧化铈和氧化镨 7∶3 5～10nm
2-6 氧化铈和氧化镨 7∶3 15～20nm
对比例：
按照实施例1中1-3的方法进行制备，区别在于，不进行包覆，直接将中值粒径为2～5nm稀土氧化物加入聚甲基丙烯酸甲酯树脂中进行混炼，稀土氧化物的质量百分含量为0.3％。
实验例
对以上实施例和对比例制备得到的防蓝光镜片(2mm厚度)进行以下性能的检测，采用具体的检测方法为：
可见光透光率、紫外光透过率(280～380nm)、蓝光透光率(420～470nm)采用光谱透过率进行检测；雾度采用雾度检测仪进行检测。
得到的结果表3所示，其中以不加添加剂的聚甲基丙烯酸甲酯片作为空白片进行对比。
表3：
编号 可见光透光率(％) 雾度(％) 紫外光透过率(％) 蓝光透光率(％)
空白片 92.0 0.2 73 93
1-1 91.4 0.8 3.2 9.6
1-2 91.6 0.7 4.3 10.4
1-3 92.0 0.8 4.6 12.7
1-4 92.0 0.8 5.2 14.5
1-5 92.2 0.6 6.8 18.7
1-6 86.9 1.8 4.2 11.2
1-7 92.0 0.4 10.7 22.4
1-8 87.2 1.5 4.5 12.2
1-9 86.5 1.7 4.4 11.7
1-10 92.0 0.6 11.2 26.5
1-11 90.0 1.2 4.7 10.3
2-1 92.0 0.8 5.1 10.2
2-2 92.0 0.8 5.6 8.8
2-3 92.0 0.8 2.2 25.6
2-4 92.0 0.8 15.5 9.0
2-5 89.0 1.8 4.5 12.6
2-6 84.0 2.8 4.6 12.8
对比例 86.0 1.8 10.4 25.0
本申请虽然以较佳实施例公开如上，但并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本申请构思的前提下，都可以做出若干可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种防蓝光镜片，其特征在于，所述镜片中含有基质聚合物和防蓝光添加剂，所述防蓝光添加剂为经表面改性处理的纳米稀土氧化物，所述表面改性处理所使用的改性材料中含有3-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷和聚甲基丙烯酸甲酯；优选的，所述防蓝光添加剂的质量百分比含量为1～3％。
2.根据权利要求1所述的防蓝光镜片，其特征在于，所述稀土氧化物选自氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕中的至少一种，优选为氧化铈和氧化镨的混合物，所述基质聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯树脂和聚碳酸酯中的至少一种；更优选的，氧化铈和氧化镨的重量比为5～10∶1～5，优选为7～10∶1～3。
3.根据权利要求1所述的防蓝光镜片，其特征在于，所述纳米稀土氧化物的粒径为2～10nm，优选2～5nm。
4.如权利要求1～3任一权利要求所述防蓝光镜片，其特征在于，所述防蓝光添加剂的制备方法至少包括以下步骤：
(1)将稀土氧化物和3-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷加入有机溶剂中，充分混合；
(2)然后加入甲基丙烯酸甲酯和引发剂，充分混合后在70～80℃的条件下反应2～8小时；
(3)反应完成后，经沉淀和干燥后得到所述防蓝光添加剂。
5.根据权利要求1所述的防蓝光镜片，其特征在于，在步骤(1)中，稀土氧化物和3-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷的质量比为10～30∶1；优选的，所述有机溶剂选自苯类溶剂，更优选甲苯。
6.根据权利要求1所述的防蓝光镜片，其特征在于，在步骤(2)中，3-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酸甲酯的重量比为1∶40～100。
7.根据权利要求6所述的防蓝光镜片，其特征在于，在步骤(1)和步骤(2)中，所述混合为在超声条件下进行混合；在步骤(2)中，反应温度优选为75～78℃，反应时间优选为3～4小时。
8.根据权利要求6所述的防蓝光镜片，其特征在于，在步骤(3)中，向反应体系中加入甲醇进行沉淀，甲醇与所述有机溶剂的体积比为1∶5～10。
9.一种用于制备如权利要求1所述防蓝光镜片的树脂原料。
10.如权利要求9所述树脂原料的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：将基质聚合物干燥，然后加入质量百分比含量为1～3％的所述防蓝光添加剂，在180～240℃条件下挤出造粒，即得所述树脂原料。
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