CN114231012B - 一种低色污高吸收防蓝光母粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于防蓝光材料技术领域，公开了一种低色污高吸收防蓝光母粒及其制备方法。所述低色污高吸收防蓝光母粒包括以下质量百分含量的组分：紫外吸收剂1％～10％；蓝光吸收剂1％～10％；载体树脂80％～90％；主抗氧剂0.1％～1％；辅助抗氧剂0.1％～1％。所述制备方法为：将各原料组分按照质量百分数称取后经高混机搅拌混合后挤出造粒，即得到低色污高吸收防蓝光母粒。本发明通过特定紫外吸收剂和蓝光吸收剂的协同作用，显著提高在200‑420nm波长范围内的阻隔率。并进一步通过分子结构上的设计和改良，在拓宽分子吸收波长的基础上，降低荧光效应和色污，从而很好地满足了蓝光阻隔下游应用领域的主要技术要求。
Description
技术领域
本发明属于防蓝光材料技术领域，具体涉及一种低色污高吸收防蓝光母粒及其制备方法。
背景技术
早在1966年Nell等研究发现蓝光的照射可以引起视网膜细胞受损，从而导致视力下降甚至失明。其中400-450纳米的短波蓝光对视网膜的危害程度最大。早在2010年国际光协会年会中，世界顶尖光学专家一致认为：短波蓝光具有极高能量，能够穿透晶状体直达视网膜。蓝光照射视网膜会产生自由基，而这些自由基会导致视网膜色素上皮细胞衰亡，上皮细胞的衰亡会导致光敏感细胞缺少养分从而引起视力损伤，而且这些损伤是不可逆转的。
随着人们生活水平的提高，开始接触到越来越多的电子产品，比如电视，电脑，IPAD及手机等各类LED发光显示设备，厂家为使其画质效果更加明亮靓丽，往往会提升LED背光源的蓝光强度，鉴于短波蓝光的巨大危害，因此研究防蓝光的光学材料，吸收掉蓝光尤其是短波蓝光，具有非常高的应用价值。
目前阻隔蓝光的技术，市场上主要有两种技术思路：(1)反射型防蓝光膜，在基材表面依次镀膜或者沉积多层膜，以多层膜的膜层分界面实现对蓝光的反射，通过设置各膜层的材料、折射率、厚度等参数，多层膜间可以实现对蓝光波段的相干相消，从而减少蓝光的透过率，使得进入人们眼镜的蓝光有效减少。(2)吸收型防蓝光膜，通过添加蓝光吸收剂来吸收蓝光，从而降低蓝光的透过率，达到过滤蓝光的效果。
以上两种市场上的主流技术思路，第(2)种在理论上更能够有效地吸收蓝光尤其是短波长的蓝光，具有更加高效的特点。但第(2)种技术思路关于如何选择蓝光吸收剂，目前市面上良莠不齐。针对蓝光阻隔的主要下游应用领域技术要求：(1)对200-420nm波长的高吸收率；(2)低色污，能够满足高的透光率指标，不影响材料的透光率；(3)不能含有荧光物质或者具有荧光效应的基团，因为容易带来引起视觉疲劳，损害视力等缺点；(4)低雾度，蓝光吸收剂或者其他助剂的添加，不能明显提高材料的雾度；(5)不含有ROHS或者REACH禁用的物质。市售的蓝光吸收剂无论是有机蓝光吸收剂还是无机蓝光吸收剂，都存在一定的技术缺陷，不能直接被使用，因此我们和合作单位自行合成了相关的长波段紫外吸收剂和蓝光吸收剂，来同时满足蓝光阻隔下游应用市场的主要技术要求。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种低色污高吸收防蓝光母粒。本发明的主要技术思路是通过特定紫外吸收剂和蓝光吸收剂的协同作用，显著提高在200-420nm波长范围内的阻隔率。并进一步通过紫外吸收剂和蓝光吸收剂分子结构上的设计和改良，在拓宽分子吸收波长的基础上，还要消灭或者减轻引起荧光效应的基团和引起颜色变深的基团，从而很好地满足了蓝光阻隔下游应用领域的主要技术要求。
本发明的另一目的在于提供上述低色污高吸收防蓝光母粒的制备方法。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种低色污高吸收防蓝光母粒，包括以下质量百分含量的组分：
进一步地，所述紫外吸收剂具有如下式I所示的分子结构式：
进一步地，所述紫外吸收剂通过如下方法制备得到：
将含氯苯并三氮唑类紫外吸收剂UV-326溶解于异丙醇中，然后加入氢氧化钠水溶液，再滴加苯基三甲氧基硅烷进行改性反应，得到紫外吸收剂。
本发明的紫外吸收剂为一种高效的苯并三氮唑类紫外吸收剂，为我们自己合成，通过改性，主要在体系中起到200～330nm波段吸收的作用，另外可以起到耐候的作用并降低了发色基团。
进一步地，所述蓝光吸收剂具有如下式II所示的分子结构式：
进一步地，所述蓝光吸收剂通过如下方法制备得到：
将2-硝基-2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基偶氮苯溶解于异丙醇中，再加入铁和盐酸进行还原反应，得到2-氨基-2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基偶氮苯，再加入丙烯酸进行酰胺化反应，得到蓝光吸收剂。
本发明蓝光吸收剂能够在280～420nm波段具有很高的吸收强度，且能降低荧光效应基团和发色基团。
进一步地，所述载体树脂为光学级PC、PA66、EVA、PVC、TPU或PET树脂。用什么载体树脂，取决于下游客户的技术要求。
进一步地，所述主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中一种或者几种；优选为抗氧剂245、抗氧剂1076、抗氧剂1010中的一种或者几种。抗氧剂的主要作用是防止母粒在加工过程中因为高温的加工环境而导致的热氧老化。
进一步地，所述辅助抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂626、抗氧剂9228、抗氧剂PEP-Q中的一种或者几种。辅助抗氧剂的主要作用在于增强母粒加工过程中高分子材料的加工稳定性，并提供颜色保持性。
上述低色污高吸收防蓝光母粒的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)将各原料组分按照质量百分数称取后经高混机搅拌混合备用；
(2)将步骤(1)的混合料加入到双螺杆挤出机挤出造粒，即得到低色污高吸收防蓝光母粒。
进一步地，步骤(1)中所述搅拌是指在常温条件下，在高混机中以搅拌速度为600rpm的速度搅拌5～10min。
进一步地，步骤(2)中所述挤出造粒是指将通过双螺杆挤出机挤出得到的条料通过常温下自来水冷却，经过热风干燥后进行切粒。
进一步地，步骤(2)中所述挤出造粒得到的颗粒进一步通过振动筛，筛选直径为0.1～0.3mm，长度为0.5～1mm的颗粒，其它尺寸的颗粒回收利用；得到的尺寸合格的颗粒过磁力分离器，除去其中包含微量金属的不合格颗粒，得到低色污高吸收防蓝光母粒成品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
相比于目前市面上类似的防蓝光母粒产品，本发明主要的优势如下：
(1)本发明产品在光学镜片(2mm厚度)里200～415nm波长的阻隔率达到了99.7％以上，在420nm波长的阻隔率达到了93％以上，而市面上的类似产品很少有做到410nm以上的蓝光阻隔效果；本发明在薄膜类产品(比如EVA薄膜，厚度200微米)里对200～420nm的阻隔率达到了98.1％～99.2％的效果，而市面上目前很少见到类似的产品。
(2)本发明的防蓝光母粒对底色的影响非常低，在板材片材等中添加，透光率能够超过95％，在薄膜中(100～300微米)添加，透光率能够超过90％，远远优于市面上的绝大部分防蓝光母粒，而且本发明产品对雾度的影响非常小。
(3)本发明的防蓝光母粒，不含荧光物质或者有荧光效应的基团，绝对不含有ROHS或者REACH禁用的物质，是一款非常环保的产品。
(4)本发明组成的低色污高吸收防蓝光母粒具有加工工艺简单易行、成本低、表面颜色均匀、色泽饱满的优点；能够有效阻隔200～420nm波段，具有很高的吸收强度；本产品还具有低色污，不含荧光物质等诸多优点，在光学镜片、汽车建筑隔热膜、高端车衣膜、LED专用防蓝光膜、BOPET防蓝光保护膜等诸多领域，得到了广泛的应用。
附图说明
图1为本发明实施例1所得低色污高吸收的ABLM-UV420防蓝光母粒的产品形态图；
图2为本发明实施例2所得低色污高吸收的ABLM-UV420防蓝光母粒的产品形态图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例的一种低色污高吸收的ABLM-UV420防蓝光母粒，包括以下质量百分含量的组分：
本实施例的高效紫外吸收剂具有如下式I所示的分子结构式：
其通过如下方法制备得到：
将含氯苯并三氮唑类紫外吸收剂UV-326溶解于异丙醇中，然后加入氢氧化钠水溶液，升温至65℃，再滴加苯基三甲氧基硅烷进行改性反应，向反应体系中加入水，离心分层取油相干燥，得到式I结构的高效紫外吸收剂。
本实施例的蓝光吸收剂具有如下式II所示的分子结构式：
其通过如下方法制备得到：
将2-硝基-2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基偶氮苯溶解于异丙醇中，再加入铁粉和盐酸进行耦合还原反应，得到2-氨基-2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基偶氮苯，调节体系pH至8～10，再加入丙烯酸进行酰胺化反应，得到式II结构的蓝光吸收剂。
本实施例的低色污高吸收的ABLM-UV420防蓝光母粒通过如下方法制备得到：
(1)将各原料组分按照质量百分数称取后经高混机在常温条件及600rpm的速度搅拌10min混合备用。
(2)将步骤(1)的混合料加入到双螺杆挤出机料斗挤出，得到的条料通过常温下自来水冷却，经过热风干燥后进行切粒。
(3)将得到的颗粒通过振动筛，颗粒的直径为0.1～0.3mm，长度为0.5～1mm的为成品，其他尺寸的颗粒回收利用；
(4)将步骤(3)所得到的尺寸合格的颗粒过磁力分离器，除去其中包含微量金属的不合格颗粒，得到低色污高吸收的ABLM-UV420防蓝光母粒。
本实施例所得低色污高吸收的ABLM-UV420防蓝光母粒的产品形态如图1所示。对本实施例制备得到的低色污高吸收的ABLM-UV420防蓝光母粒,在2mm的PC光学镜片中添加4％的母粒，得到的吸收数据如表1。
表1
Spectrum Data：
由表1结果可见，本发明产品在光学镜片(2mm厚度)里200～415nm波长的阻隔率达到了99.7％以上，在420nm波长的阻隔率达到了93％以上。且本发明的防蓝光母粒对底色的影响非常低，透光率能够超过95％。
实施例2
本实施例的一种低色污高吸收的ABLM-UV420防蓝光母粒，包括以下质量百分含量的组分：
本实施例的低色污高吸收的ABLM-UV420防蓝光母粒的制备方法与实施例1相同。
本实施例所得低色污高吸收的ABLM-UV420防蓝光母粒的产品形态如图2所示。对本实施例在200μm的EVA薄膜当中添加量为2％～6％(质量百分数)时，得到的相关数据如表2。
表2
由表2结果可见，本发明在薄膜类产品里对200～420nm的阻隔率达到了98.1％～99.2％的效果，透光率能够超过90％，远远优于市面上的绝大部分防蓝光母粒。
实施例3
本实施例的一种低色污高吸收的ABLM-UV420防蓝光母粒，包括以下质量百分含量的组分：
本实施例的低色污高吸收的ABLM-UV420防蓝光母粒的制备方法与实施例1相同。
实施例4
本实施例的一种低色污高吸收的ABLM-UV420防蓝光母粒，包括以下质量百分含量的组分：
本实施例的低色污高吸收的ABLM-UV420防蓝光母粒的制备方法与实施例1相同。
对比例1
本对比例与实施例1相比，紫外吸收剂采用UV-326。对本对比例制备得到的防蓝光母粒，在2mm的PC光学镜片中添加4％的母粒，测得透光率为89％。经紫外光老化测试1个月后测得透光率为76％。而实施例1经紫外光老化测试1个月后测得透光率为91％。说明本发明改性的紫外吸收剂可以起到耐候的作用并降低了发色基团。
对比例2
本对比例与实施例1相比，未加入式II结构的蓝光吸收剂。对本对比例制备得到的防蓝光母粒，在2mm的PC光学镜片中添加4％的母粒，测试相应吸收数据显示对410nm波长以上无吸收。说明本发明的蓝光吸收剂具有410nm以上的蓝光阻隔效果。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低色污高吸收防蓝光母粒，其特征在于，包括以下质量百分含量的组分：
所述紫外吸收剂具有如下式I所示的分子结构式：
所述蓝光吸收剂具有如下式II所示的分子结构式：
2.根据权利要求1所述的一种低色污高吸收防蓝光母粒，其特征在于，所述紫外吸收剂通过如下方法制备得到：
将含氯苯并三氮唑类紫外吸收剂UV-326溶解于异丙醇中，然后加入氢氧化钠水溶液，再滴加苯基三甲氧基硅烷进行改性反应，得到紫外吸收剂。
3.根据权利要求1所述的一种低色污高吸收防蓝光母粒，其特征在于，所述蓝光吸收剂通过如下方法制备得到：
将2-硝基-2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基偶氮苯溶解于异丙醇中，再加入铁和盐酸进行还原反应，得到2-氨基-2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基偶氮苯，再加入丙烯酸进行酰胺化反应，得到蓝光吸收剂。
4.根据权利要求1所述的一种低色污高吸收防蓝光母粒，其特征在于，所述载体树脂为光学级PC、PA66、EVA、PVC、TPU或PET树脂。
5.根据权利要求1所述的一种低色污高吸收防蓝光母粒，其特征在于，所述主抗氧剂为抗氧剂245、抗氧剂1076、抗氧剂1010中的一种或者几种。
6.根据权利要求1所述的一种低色污高吸收防蓝光母粒，其特征在于，所述辅助抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂626、抗氧剂9228、抗氧剂PEP-Q中的一种或者几种。
7.权利要求1～6任一项所述的一种低色污高吸收防蓝光母粒的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
(1)将各原料组分按照质量百分数称取后经高混机搅拌混合备用；
(2)将步骤(1)的混合料加入到双螺杆挤出机挤出造粒，即得到低色污高吸收防蓝光母粒。
8.根据权利要求7所述的一种低色污高吸收防蓝光母粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述搅拌是指在常温条件下，在高混机中以搅拌速度为600rpm的速度搅拌5～10min。
9.根据权利要求7所述的一种低色污高吸收防蓝光母粒的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述挤出造粒是指将通过双螺杆挤出机挤出得到的条料通过常温下自来水冷却，经过热风干燥后进行切粒。
10.根据权利要求7所述的一种低色污高吸收防蓝光母粒的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述挤出造粒得到的颗粒进一步通过振动筛，筛选直径为0.1～0.3mm，长度为0.5～1mm的颗粒，其它尺寸的颗粒回收利用；得到的尺寸合格的颗粒过磁力分离器，除去其中包含微量金属的不合格颗粒，得到低色污高吸收防蓝光母粒成品。
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