[發明專利]光屏蔽聚合物納米復合材料

有效

• 申請號: 201410705882.1
• 申請日: 2014-11-27
• 公開（公告）號: CN105694362B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 陽明書;韓春春;王峰;張世民;丁艷芬;劉鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L29/14;C08L23/12;C08L33/12;C08K9/10;C08K3/22
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司31002
• 代理人: 李柏

技術領域

本發明屬于功能材料技術領域，特別涉及可同時屏蔽紫外光和藍光的光屏蔽聚合物納米復合材料，以及用于該光屏蔽聚合物納米復合材料的具有光屏蔽功能的氧化鋅/硫化鎘核殼結構的納米粒子。

背景技術

較高能量的紫外線(波長200～400nm)對于包括人類的生物體和日常生活中廣泛使用的聚合物材料有著重大的危害。一方面，隨著地球臭氧層的變薄，輻照到地面的紫外線強度逐年增大，紫外線所造成的危害越來越嚴重。另一方面，隨著近年來研究的深入，人們發現波長在450nm以下的可見光(包括藍光、藍紫光、紫光等，以下統稱為藍光)也會對人體產生危害，特別是對于眼睛。已有清晰的科研證據表明藍光會損傷視網膜，導致視網膜色素上皮細胞衰亡，從而誘發黃斑變性。隨著科技的進步，人們生活中的人造藍光光源也逐漸增多，特別是電腦、電視顯示屏所發射出的光中含有很大的藍光成分。因此，可同時屏蔽紫外線和藍光的材料的開發成為了當前材料科學領域急需解決的一個熱點問題，其中以聚合物樹脂為基體、添加光屏蔽劑(光吸收劑)的研究較多。

紫外光屏蔽劑分為兩大類：一類是有機紫外光吸收劑，主要包括苯甲酮類、苯并三唑類、水楊酸酯類化合物等；另一類是無機納米紫外光吸收劑，主要是寬禁帶半導體二氧化鈦、氧化鋅、二氧化鈰等納米粒子。有機類紫外光吸收劑的優點在于其吸光系數大、屏蔽效率高、易于分散、透明性好等，但是其光、熱穩定性較差、長期使用性不好且具有一定的毒性。而無機納米紫外光吸收劑雖然具有良好的光熱穩定性和長期有效性，但是其在聚合物樹脂中易團聚，而且通常使用的顆粒粒徑較大，易產生瑞利散射，影響聚合物屏蔽材料的透明性。因此，選擇粒徑更小的納米粒子、提高納米粒子的分散性是無機納米紫外光吸收劑的發展趨勢。

氧化鋅(ZnO)量子點作為一種粒徑小，紫外線吸收能力強，熒光強度高，制備工藝比較簡單的納米粒子，是透明性優良、紫外光屏蔽能力高的無機納米紫外光吸收劑的優選。中國專利CN101585925A選擇ZnO量子點作為紫外光吸收劑，用于溶液共混法制備ZnO-聚合物復合膜，所得ZnO-聚合物復合膜可完全屏蔽340nm以下的紫外光；中國專利CN103183891A即選擇ZnO量子點制備可見透明且具有優良紫外光屏蔽能力的有機玻璃，所得有機玻璃可完全屏蔽小于350nm的紫外光；中國專利CN103436111A用二氧化硅包覆ZnO量子點，制備水性紫外光屏蔽涂料，所得涂料可完全屏蔽340nm以下的紫外光。

氧化鋅雖是光屏蔽材料的優良候選，但其室溫下的本征帶寬為3.37eV，帶邊吸收約為370nm。作為光屏蔽材料，ZnO不能覆蓋紫外光的波長范圍，更無法滿足同時屏蔽紫外光與藍光的要求。摻雜是調節ZnO帶寬、改變其光屏蔽范圍的有效手段之一。L.Daniela等人選擇硫元素對ZnO進行摻雜(Chem.Mater.,2012,24,1771)，A.J.Peter等人使用鎘元素對ZnO摻雜(Curr.Appl.Phys.,2013,13,390)，有效地調節了帶寬，使其能夠在屏蔽紫外光的同時，也具有一定屏蔽藍光的能力。盡管摻雜是一種有效的方法，但其合成工藝復雜，合成條件較為苛刻，最終獲得的納米粒子的粒徑較大，不適用于聚合物中制備對可見光透明的光屏蔽材料。

對于能同時屏蔽紫外光和藍光的聚合物基的光屏蔽材料的研究則相對匱乏，且大多使用有機紫外光吸收劑。美國專利US0252844A1和US7842367B2中利用有機紫外光吸收劑與有機橙色染料配合丙烯酸酯體系，所得聚合物可用于人工晶狀體的制備；中國專利CN102928992A和ZL200520014016.4均利用有機紫外光吸收劑和可吸收藍光的染色劑，用于制備可屏蔽紫外光和藍光的鏡片。中國專利CN101216611A中也采用了有機紫外光吸收劑用于屏蔽紫外光，同時選擇色粉黃色、色粉藍色、色粉桔紅、納米Al₂O₃/聚丙烯酸混合物、納米TiO₂/聚丙烯酸混合物、納米Fe₂O₃/聚丙烯酸混合物中的兩種或兩種以上組合物作為藍光吸收劑，或其它有機類物質作為藍光吸收劑，使用成分較多，制備過程也比較復雜。目前還沒有使用單一的光吸收劑來制備可同時屏蔽紫外光和藍光的聚合物基光屏蔽材料。

發明內容

本發明的目的之一是提供可同時屏蔽紫外光和藍光的光屏蔽聚合物納米復合材料。

本發明的目的之二是提供可用于目的一的可同時屏蔽紫外光和藍光的光屏蔽聚合物納米復合材料的光屏蔽功能納米粒子。