一種防紫外線及藍光的聚酯材料的製作方法

2023-06-10 00:05:01

本發明涉及複合材料
技術領域：
，具體涉及一種防紫外線的聚酯材料。
背景技術：
：半導體發光二極體（簡稱LED）由於其使用壽命長、節能、體積小等一系列優點，已經在裝飾照明、汽車照明、背光源等各種照明領域，LED已被公認為21世紀最有價值的新光源。但市場上常用的白光LED一般用藍光LED產生的藍光激發螢光粉產生混合白光，由於這個原理，很多廠家為了提高LED燈的亮度，直接提高藍光的強度，使得產生的黃光也增加，從而提高白光LED的亮度。因此實際的LED光譜裡含有很強的藍光成分。根據普朗克輻射定律E=hc/l，波長越短，則能量越大，所以藍光對人體的傷害很大。人的眼睛中用來接收光的組織叫做視網膜，如果光源中的400–500nm藍光波段亮度過高，眼睛長時間直視光源後可能引起視網膜的光化學損傷。引起視疲勞、視力損傷、結膜炎、角膜炎，甚至會破壞眼睛的晶狀體引起白內障和視網膜產生黃斑病變。過量的藍光還混亂人體的生物鐘，減少夜間褪黑激素的減少，對人體的睡眠造成影響。目前，LED燈已經用於各個領域，如普通照明及汽車照明，因此如何將LED燈的藍光進行過濾，從而保護人體免受傷害，是一個在LED燈領域急需解決的問題。技術實現要素：本發明的目的是為了解決上述問題，提供一種防紫外線及藍光的聚酯材料。為了達到上述發明目的，本發明採用以下技術方案：一種防紫外線及藍光的聚酯材料，按重量百分比及由以下原來組成：聚對苯二甲酸乙二醇酯70-80%，高密度聚乙烯10-20%，改性納米硫酸鋇0.5-5%，改性黑色素粉0.1-1%，抗氧劑0.1-0.5%，其它助劑餘量。本發明的核心是利用黑色素的吸收紫外和藍光的作用，將其應用於聚酯材料中，這種聚酯材料能夠有效地過濾吸收藍光和紫外線，從而很好地保護人的眼睛不受傷害。由於黑色素比較容易團聚不易分散，因此需要對其進行改性。同時，納米硫酸鋇也是容易團聚的，因此採用改性的方式將其進行處理，以使其更容易分散，並在分散後能夠承載黑色素，從而提高聚酯材料的力學性能和紫外線、藍光吸收效果。硫酸鋇不僅可以提高聚酯材料的強度，並且可以提高聚酯材料的抗靜電性，同時也能作為黑色素的承載利於黑色素的分散，避免黑色素的損耗。如果簡單地將黑色素分散於聚酯中，由於聚酯的自身的特性，導致黑色素的分散不好，容易團聚，且純聚酯的材料不易加工，因此加入高密度聚乙烯對其進行改性。作為優選，按重量百分比及由以下原來組成：聚對苯二甲酸乙二醇酯75-80%，高密度聚乙烯10-15%，改性納米硫酸鋇0.5-3%，改性黑色素粉0.1-0.5%，抗氧劑0.1-0.5%，其它助劑餘量。作為優選，所述改性黑色素的製備方法具體如下：（1）將2-5份黑色素粉末均勻分散於100份二甲基亞碸中，並在其中加入5-10份的1,2-環氧丙烷和0.3-0.5份的檸檬酸，然後在，在30-50℃下攪拌反應2-5h；（2）再在系統中加入20-30份的正丁醇，1-5份的十二烷基溴，110℃下攪拌30min，然後加入20-30份的聚二甲基矽氧烷和3-5份的乙二胺四乙酸二鈉，然後在120℃下攪拌30-60min；過濾、洗滌並乾燥；乾燥溫度為70-80℃；（3）將得到的產物1-3份加入到10-30份二甲基甲醯胺中，然後加入2-5份的馬來酸酐和1-3份的富馬酸，於60℃下攪拌20-30min，並在其中加入檸檬酸0.5-1份。一方面，未改性的黑色素容易團聚，不易分散，另一方面，未改性的黑色素的紫外和藍光的吸收效果容易受到高溫後的老化降低，因此需要對黑色素進行改性，通過改性可以提高黑色素的耐高溫老化性能，延長其有效使用壽命。改性後，黑色素表面進行了接枝，從而能夠更好地分散。作為優選，所述改性硫酸鋇的製備工藝具體如下：將硫酸鋇在800-850℃下煅燒30-40min，粉碎並過篩；然後混合分散於35％的二甲基甲醯胺溶液中，攪拌均勻後，向其中加入酸溶液並攪拌混勻後，超聲處理10-20min，過濾，並洗滌，然後在100-120℃下真空乾燥含水量小於3%；然後採用質量濃度為2-3％的鈦酸酯偶聯劑無水乙醇溶液進行分散混合後，攪拌10-20min，然後再加入5-6％的矽烷偶聯劑無水乙醇溶液混合10-30min，然後80-100℃下真空乾燥30-60min，得改性硫酸鋇。未改性的硫酸鋇由於粒徑教習，容易團聚，不利於後續的加工，同時也影響材料的性能。因此，發明人對硫酸鋇進行了研究改性，通過兩次的表面改性處理，能夠有效解決硫酸鋇的團聚問題，從而使得硫酸鋇在體系中更容易分散，形成的複合材料成分均勻，力學性能和其它性能能夠得到更好的提高。作為優選，所述酸溶液為質量濃度為5-10％的硝酸溶液與質量濃度為10-15％的乙酸溶液按照1:2體積比的混合物。作為優選，所述鈦酸酯偶聯劑的用量為硫酸鋇重量的0.5-1倍，矽烷偶聯劑的用量為硫酸鋇重量的1-1.5倍。作為優選，在製備前首先將得到的改性硫酸鋇與改性黑色素混合攪拌均勻，通過球磨機研磨混合30-40min。作為優選，所述抗氧劑選自抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑168、抗氧劑1098、抗氧劑P-EPQ、抗氧劑PEP-36A、抗氧劑300、抗氧劑S-9299中的一種或幾種。作為優選，所述改性硫酸鋇的粒徑為100-150nm。作為優選，所述改性黑色素的粒徑為50-100nm。本發明與現有技術相比，有益效果是：將製備的聚酯材料用於LED燈上後，能夠有效吸收藍光和紫外線，降低紫外和藍光的透過和反射強度，從而選擇性地改善光纖的強度，使透過和反射的光纖更加柔和。能夠很好地保護人們的眼睛不受傷害。在用於室內照明或者汽車車燈上，都能夠達到很好的效果。在提高亮度的同時，儘可能減少刺眼的藍光造成的負面影響。附圖說明圖1是黑色素含量對色溫的影響圖；圖2是黑色素含量的光譜影像圖。具體實施方式下面通過具體實施例對本發明的技術方案作進一步描述說明。如果無特殊說明，本發明的實施例中所採用的原料均為本領域常用的原料，實施例中所採用的方法，均為本領域的常規方法。其中黑色素既包括由動植物體內提取的天然黑色素，也包括合成獲得的人工黑色素。其主要成分為酪氨酸或3,4-二羥苯丙氨經過一連串化學反應所形成的聚合物。或者為晶體色素（OLP，OcularLensePigment），化學成分為：3-Hydroxykynurenine(3-OHKyn)，3-羥基犬尿氨酸的氧化聚合產物。一種防紫外線及藍光的聚酯材料，按重量百分比及由以下原來組成：聚對苯二甲酸乙二醇酯70-80%，高密度聚乙烯10-20%，改性納米硫酸鋇0.5-5%，改性黑色素粉0.1-1%，抗氧劑0.1-0.5%，其它助劑餘量。所述改性硫酸鋇的粒徑為100-150nm。所述改性黑色素的粒徑為50-100nm。具體的，所述改性黑色素的製備方法具體如下：（1）將2-5份黑色素粉末均勻分散於100份二甲基亞碸中，並在其中加入5-10份的1,2-環氧丙烷和0.3-0.5份的檸檬酸，然後在，在30-50℃下攪拌反應2-5h；（2）再在系統中加入20-30份的正丁醇，1-5份的十二烷基溴，110℃下攪拌30min，然後加入20-30份的聚二甲基矽氧烷和3-5份的乙二胺四乙酸二鈉，然後在120℃下攪拌30-60min；過濾、洗滌並乾燥；乾燥溫度為70-80℃；（3）將得到的產物1-3份加入到10-30份二甲基甲醯胺中，然後加入2-5份的馬來酸酐和1-3份的富馬酸，於60℃下攪拌20-30min，並在其中加入檸檬酸0.5-1份。具體的，所述改性硫酸鋇的製備工藝具體如下：將硫酸鋇在800-850℃下煅燒30-40min，粉碎並過篩；然後混合分散於35％的二甲基甲醯胺溶液中，攪拌均勻後，向其中加入酸溶液並攪拌混勻後，超聲處理10-20min，過濾，並洗滌，然後在100-120℃下真空乾燥含水量小於3%；然後採用質量濃度為2-3％的鈦酸酯偶聯劑無水乙醇溶液進行分散混合後，攪拌10-20min，然後再加入5-6％的矽烷偶聯劑無水乙醇溶液混合10-30min，然後80-100℃下真空乾燥30-60min，得改性硫酸鋇。酸溶液為質量濃度為5-10％的硝酸溶液與質量濃度為10-15％的乙酸溶液按照1:2體積比的混合物。鈦酸酯偶聯劑的用量為硫酸鋇重量的0.5-1倍，矽烷偶聯劑的用量為硫酸鋇重量的1-1.5倍。在製備前首先將得到的改性硫酸鋇與改性黑色素混合攪拌均勻，通過球磨機研磨混合30-40min。抗氧劑選自抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑168、抗氧劑1098、抗氧劑P-EPQ、抗氧劑PEP-36A、抗氧劑300、抗氧劑S-9299中的一種或幾種。其它助劑包括脫模劑、增塑劑、無機改性劑及其它非必須的助劑。實施例1：一種防紫外線及藍光的聚酯材料，按重量百分比及由以下原料組成：聚對苯二甲酸乙二醇酯70%，高密度聚乙烯20%，改性納米硫酸鋇5%，改性黑色素粉0.1%，抗氧劑0.5%，其它助劑餘量。所述改性硫酸鋇的粒徑為100-150nm。所述改性黑色素的粒徑為50-100nm。實施例2：一種防紫外線及藍光的聚酯材料，按重量百分比及由以下原料組成：聚對苯二甲酸乙二醇酯80%，高密度聚乙烯10%，改性納米硫酸鋇0.5%，改性黑色素粉0.2%，抗氧劑0.1%，其它助劑餘量。所述改性硫酸鋇的粒徑為100-150nm。所述改性黑色素的粒徑為50-100nm。實施例3：一種防紫外線及藍光的聚酯材料，按重量百分比及由以下原料組成：聚對苯二甲酸乙二醇酯75%，高密度聚乙烯15%，改性納米硫酸鋇3%，改性黑色素粉0.5%，抗氧劑0.1%，其它助劑餘量。實施例4：一種防紫外線及藍光的聚酯材料，按重量百分比及由以下原料組成：聚對苯二甲酸乙二醇酯80%，高密度聚乙烯10%，改性納米硫酸鋇0.5%，改性黑色素粉1%，抗氧劑0.1%，其它助劑餘量。實施例5：在實施例4的基礎上，在製備前首先將得到的改性硫酸鋇與改性黑色素混合攪拌均勻，通過球磨機研磨混合30-40min。實施例1：在實施例4的基礎好，其黑色素選用未改性的黑色素。對比例2：一種聚酯，以80%的聚酯、高密度聚乙烯10%，抗氧劑0.1%，其它助劑餘量。本發明可獲得多種產品，這些產品可通過擠出、注塑或吹塑等工藝進行加工，獲得不同的產品。根據上述各實施例的配比製備的聚酯材料，在製備成薄片進行紫外藍光的測試後，具體的測試結果見下表：拉伸強度（MPa）藍光透過率40℃暴曬400h後藍光透過率降低紫外阻隔率實施例1>55<40%80%實施例2>55<33%88%實施例3>55<25%90%實施例4>55<20%95%實施例5>55<18%95%對比例1>558%對比例280%無同時，再加入黑色素後，如圖1所示，由0.1%-1%，黑色素對色溫影響並不大，如圖2所示，在加入黑色素之後，400-500nm的藍光比例明顯降低，黑色素的加入量越大，藍光降低的比例越高；在加入量為0.1%時，500到700nm波段的光降低並不明顯，而0.5%和1%的含量時，500到700nm波段的光也有明顯降低，因此，黑色素在合理的添加範圍內，黑色素可以明顯降低對人眼傷害較大的藍光，而不降低其他對人眼對顏色的辨別和其他有益光。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp