[发明专利]一种防蓝光纳米复合微球、防蓝光光学树脂材料及其制备方法

权利要求书

1.一种防蓝光纳米复合微球，其特征在于，其为聚氨酯/光吸收剂/氧化钛三层复合核壳结构，其内核为氧化钛纳米微球，中间层为光吸收剂，外壳为聚氨酯；该复合微球的外径为8-32 nm，其中，氧化钛纳米微球的直径为3~15 nm，中间层的厚度为0.5~2.5nm，外壳的厚度为2~6 nm；氧化钛、光吸收剂和聚氨酯的重量比为1：（0.2~0.6）：（0.2~1）；

所述氧化钛纳米微球是由单分散氧化钛纳米晶或晶粒组成的氧化钛介孔纳米微球，所述中间层的光吸收剂颗粒分散在该氧化钛介孔纳米球的表面或孔隙中，形成纳米复合介孔结构；

所述光吸收剂为紫外吸收剂，选自UV-P、UV-326、UV-327、UV-328、UV-329、UV-360、UV-531、UV-928和喹酞酮光吸收剂中的至少一种。

2.如权利要求1所述的防蓝光纳米复合微球，其特征在于，所述聚氨酯是由含有二个以上的异氰酸酯基团的异氰酸酯单体化合物与醇类化合物聚合而成。

3.如权利要求2中所述的防蓝光纳米复合微球，其特征在于，所述异氰酸酯单体化合物选自：甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、间苯二亚甲基二异氰酸酯、萘-1，5-二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种；

所述醇类化合物为正丁醇、聚四氢呋喃醚二醇、季戊四醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷中的至少一种。

4.权利要求1-3中任一项所述的防蓝光纳米复合微球的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

a. 制备光敏化氧化钛纳米材料：

向纯水中加入醋酸钠，升温到65-100℃，待醋酸钠全部溶解后，加入氧化钛纳米微球，搅拌10-20分钟，冷却至室温，过滤分离沉淀，洗涤，随后加入乙醇，搅拌加入光吸收剂，搅拌20-30分钟后，静置40-100分钟，过滤收集沉淀物，干燥，得到光吸收剂包覆的氧化钛纳米材料；其中，醋酸钠与氧化钛二者质量比为（0.1-0.9）：1；光吸收剂与氧化钛二者质量比为(0.2-0.9)：（0.5-3.0）；醋酸钠、纯水与乙醇三者质量比为（5-10）：100：(100-180)；

b. 制备聚氨酯/光吸收剂/氧化钛防蓝光纳米复合微球：

将步骤a制备的光吸收剂包覆的氧化钛纳米材料、异氰酸酯单体化合物加入到乙酸丁酯溶剂中，搅拌均匀后，依次加入醇类化合物和吐温80；其中光吸收剂包覆的氧化钛纳米材料、异氰酸酯单体化合物、醇类化合物、吐温80与乙酸丁酯溶剂质量比为：（0.5-1.2）：（0.4-0.9）：（0.4-0.5）：（1.0-2.0）：（300-500）；温度保持在15-25℃，搅拌下预聚反应40-60min，得到预聚物溶液；将扩链剂、催化剂添加到预聚物溶液中，扩链剂、催化剂和异氰酸酯单体化合物三者质量比为（5-10）：（0.2-0.5）：(9-15)，加热至45-90℃搅拌下进行聚合扩链反应10-20min，生成聚氨酯包覆物沉淀，将沉淀过滤、洗涤，干燥，得到聚氨酯/光吸收剂/氧化钛三层复合核壳结构防蓝光纳米复合微球。

5.如权利要求4所述的防蓝光纳米复合微球的制备方法，其特征在于，所述醇类化合物为正丁醇和聚四氢呋喃醚二醇的混合物，正丁醇与聚四氢呋喃醚二醇质量比为(1-3)：(9-11)。

6.如权利要求4所述的防蓝光纳米复合微球的制备方法，其特征在于，所述扩链剂为乙二醇。

7.如权利要求4所述的防蓝光纳米复合微球的制备方法，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。

8.一种防蓝光光学树脂材料，其特征在于，其是在聚氨酯光学树脂中掺杂权利要求1-3中任一项所述的防蓝光纳米复合微球，防蓝光纳米复合微球与聚氨酯光学树脂的重量比为1：（20~200）。

9.权利要求8所述的防蓝光光学树脂材料的制备方法，其特征在于，该方法包括：

对于热固性光学树脂，向树脂单体中加入防蓝光纳米复合微球，搅拌均匀后，加热40-85℃进行预聚合反应20-100分钟，获得预聚物；将上述预聚物经孔径≤1μm滤网/滤膜过滤后，加入固化剂或催化剂后浇注到模具中，进行10-20小时的程序升温固化，降温到室温，脱模清洗后，得到热固性防蓝光光学树脂片材；

对于热塑性光学树脂材料，制备步骤为：

a. 将热塑性光学树脂溶于溶剂中，得到光学树脂溶液；

b. 按所述配比称取防蓝光纳米复合微球，并加入到光学树脂溶液中，搅拌溶解均匀后，除去溶剂，得到热塑性防蓝光光学树脂材料。