＊吳國強(qiáng) 陳國良

（1.漳州市澳捷光學(xué)科技有限公司 福建 363000 2.閩南師范大學(xué)化學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院 福建 363000）

1.引言

波長介于380nm至500nm之間的藍(lán)光，普遍存在于太陽光和各類人造光源中。早在1996年，Noell等人首次實(shí)驗(yàn)證實(shí)了藍(lán)光能夠引起視網(wǎng)膜損傷，藍(lán)光對人眼的危害由此得到人們的關(guān)注。法國視覺科學(xué)研究院研究發(fā)現(xiàn)，415～455nm的藍(lán)光對人眼有害，通常稱為有害藍(lán)光。1989年，Andley等人認(rèn)為，低于400nm的藍(lán)光對視網(wǎng)膜造成損傷更為嚴(yán)重。2006年，國際電工委頒布的《光生物安全標(biāo)準(zhǔn)》（IEC62471—2006），單獨(dú)列出藍(lán)光危害。在2010年召開的國際光協(xié)會年會中，參會專家普遍認(rèn)為短波藍(lán)光能量高，可穿透晶狀體，直達(dá)視網(wǎng)膜，會引起光敏感細(xì)胞缺少養(yǎng)分，引起不可逆的視力損傷。《中國眼鏡科技雜志》于2013年指出：眼鏡產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級要求功能優(yōu)先，鏡片功能化的發(fā)展將成為必然趨勢。2015年4月，藍(lán)光對人體的光損傷和視覺健康的影響成為社會熱點(diǎn)，并受到國務(wù)院的關(guān)注。2017年，有專家指出：目前防藍(lán)光眼鏡的質(zhì)量參差不齊。2018年《光源與照明》發(fā)文和2019年在廈門召開有關(guān)防藍(lán)光鏡片技術(shù)和質(zhì)量提升的研討會，均認(rèn)為研究藍(lán)光危害及科學(xué)預(yù)防藍(lán)光危害是極其必要的。由中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院制定的國標(biāo)《藍(lán)光防護(hù)膜的光健康與光安全應(yīng)用技術(shù)要求》（GB/T 38120—2019）于2020年7月1日實(shí)施。《藍(lán)光防護(hù)膜的光健康與光安全應(yīng)用技術(shù)要求》中對傳統(tǒng)藍(lán)光波段進(jìn)行重新定義，將308～415nm和415～445nm定義為有害波段，將445～475nm和475～505nm定義為有益波段?？梢姡壳皩τ泻λ{(lán)光的危害已達(dá)成共識，防藍(lán)光鏡片的生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，鏡片防藍(lán)光、抗疲勞等功能化將成為鏡片技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

隨著新興光源技術(shù)的全面市場普及，藍(lán)光對人體的光損傷和視覺健康的影響成為社會熱點(diǎn)。目前醫(yī)學(xué)上對于“藍(lán)光傷害”并無可靠的治療手段，最有效的方法還是佩戴藍(lán)光防護(hù)眼鏡。可見，找到屏蔽藍(lán)光的方法，防止藍(lán)光持續(xù)損傷人眼尤為重要。

防藍(lán)光技術(shù)是防藍(lán)光鏡片的關(guān)鍵技術(shù)之一，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)，其技術(shù)水平高低直接影響到防藍(lán)光鏡片的質(zhì)量和使用可靠性。普通防藍(lán)光鏡片一般采用鍍膜反射藍(lán)光技術(shù)或在原材料中加入了能吸收藍(lán)光的特殊成分，其對短波藍(lán)光阻隔性能欠佳，這是防藍(lán)光鏡片“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。隨著有害藍(lán)光高阻隔率藍(lán)光產(chǎn)品的技術(shù)門檻大幅提高，行業(yè)知名品牌在功能防護(hù)產(chǎn)品的營銷特別看重產(chǎn)品的高防護(hù)性能這一指標(biāo)。因此研究新型先進(jìn)的防藍(lán)光鏡片關(guān)鍵制造技術(shù)，開發(fā)高藍(lán)光吸收比和高藍(lán)光透射比，同時(shí)兼具防紫外線和硬化功能的鏡片生產(chǎn)工藝，已成為防藍(lán)光鏡片行業(yè)迫切需要解決的技術(shù)課題。

鏡片是眼鏡的核心功能區(qū)。防藍(lán)光鏡片的研發(fā)涉及光學(xué)、眼科學(xué)、細(xì)胞學(xué)、模具、表面及結(jié)構(gòu)物理等多學(xué)科交叉領(lǐng)域。佩戴防藍(lán)光眼鏡可有效矯正視力、調(diào)節(jié)光量，對保護(hù)眼睛安全有重要的意義。本文在企業(yè)11個(gè)相關(guān)專利的基礎(chǔ)上，發(fā)揮多學(xué)科交叉協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制，采用新型的“膜層反射+基片吸收”防藍(lán)光技術(shù)，既能保證藍(lán)光的阻隔率又能使鏡片清晰透明，并增加防霧及光致變功能，實(shí)現(xiàn)一鏡多用，可望為防藍(lán)光鏡片的發(fā)展提供新的參考。

2.材料與方法

主要材料包括：PA光學(xué)樹脂、UV-329紫外線吸收劑、HALS光穩(wěn)定劑、SiO2、Ti2O3等。

主要方法包括：真空鍍膜方法、TFCalc膜系軟件設(shè)計(jì)和提拉法等。

3.結(jié)果與討論

(1)鏡片防藍(lán)光技術(shù)研發(fā)

普通的防藍(lán)光技術(shù)主要采用單一的膜層反射技術(shù)或基片吸收技術(shù)，本文采用新型的“膜層反射+基片吸收”雙重防藍(lán)光技術(shù)，集合以上兩種技術(shù)的優(yōu)勢，兼具雙重手段雙效防護(hù)，既能保證有害藍(lán)光的高阻隔率（低透射比）又能使鏡片清晰透明，即能保證有益藍(lán)光的高透射比。

本文研發(fā)的“基片吸收”技術(shù)采用吸收型解決方案，是以UV-329為紫外線吸收劑、受阻胺光穩(wěn)定劑（HALS）為防藍(lán)光吸收劑。即在帶攪拌的反應(yīng)器內(nèi)，加入一定量的光學(xué)樹脂、UV-329和HALS，將其混合均勻并經(jīng)濾膜過濾后，在常溫和壓力小于2kPa下，脫氣一定時(shí)間后，恢復(fù)常壓。之后，用程序控制烘箱從常溫升溫到115℃±5℃，并維持一定時(shí)間，將材料烘干后，經(jīng)高溫注塑至鏡片模具內(nèi)成型，再待冷卻和脫模后，即可得到具有一定藍(lán)光吸收率的防藍(lán)光鏡片。

本文研發(fā)的“膜層反射”技術(shù)采用表面減反膜真空鍍膜解決方案，是利用高低折射率材料對光的干涉現(xiàn)象，通過改變各個(gè)波段光的反射，設(shè)計(jì)一種特殊的鏡片防藍(lán)光表面減反膜真空鍍膜工藝來完成的。該鍍膜工藝采用TFCalc膜系設(shè)計(jì)軟件，膜層由30層納米薄膜組成，其中第一層為SiO2薄膜，第二層為Ti2O3薄膜，第三層為SiO2薄膜，構(gòu)成一個(gè)循環(huán)，并如此循環(huán)疊加至30層。核心是控制各膜層的厚度和搭配的層間結(jié)構(gòu)，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)有害藍(lán)光低透射比和有益藍(lán)光高透射比，在允許有益藍(lán)綠光透過眼睛的同時(shí)，又能防止眼睛受到會導(dǎo)致黃斑變性和白內(nèi)障的有害藍(lán)光的侵害。解決了傳統(tǒng)高阻隔率藍(lán)光防護(hù)產(chǎn)品不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)有害藍(lán)光高阻隔和有益藍(lán)光高透射，存在色差大，佩戴舒適度差的缺陷。

具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果（不同波長的藍(lán)光吸收率）如圖1所示。

圖1 鏡片波長與透射率的光譜圖

從圖1可以看出，位于光譜范圍385～445nm有害藍(lán)光的透射比低；而位于光譜范圍445～505nm有益藍(lán)光的透射比高，不僅能保證有害藍(lán)光的高阻隔率又能使鏡片清晰透明，達(dá)到預(yù)期的防藍(lán)光的效果。

(2)防藍(lán)光鏡片防霧工藝的研發(fā)

鏡片因濕霧會影響正常使用，有必要開展鏡片的防霧技術(shù)開發(fā)。傳統(tǒng)的鏡片防霧是在鏡片表面直接涂布含親水基的聚合物涂層，因其與基材結(jié)合較弱，容易脫落，壽命短，尤其是無法在硬化層上進(jìn)行防霧處理。鏡片起霧的原因主要有兩種：一是鏡片內(nèi)較熱的氣體遇較冷的鏡片所產(chǎn)生的液化現(xiàn)象；二是被眼鏡密封的皮膚表面的水分蒸發(fā)，在鏡片上的氣體凝結(jié)。

本文研發(fā)了一種新型的親水性防霧涂層工藝。該工藝既可在鏡片硬化層上防霧處理，又可有效降低防霧膜層與水之間的表面張力。當(dāng)水汽與低溫的鏡片表面接觸時(shí)，冷凝水會在鏡片表面均勻鋪展，形成一層透明的水膜，而不會產(chǎn)生霧氣，防霧效果好，解決了佩戴口罩使用時(shí)鏡片內(nèi)側(cè)起霧，影響視覺的使用痛點(diǎn)。

該新型的親水性防霧涂層工藝，其關(guān)鍵技術(shù)是防霧液的研發(fā)。本文研發(fā)的防霧液主要由防霧有效成分和水性聚合物等組成。水性聚合物主要作用是提高防霧液的黏度和防霧層的結(jié)合力。由此可實(shí)現(xiàn)50℃，180S不起霧（國標(biāo)僅要求8S），防霧效果好。

圖2為本文研發(fā)的防霧鏡片在澳捷光學(xué)企業(yè)技術(shù)中心檢測的防霧實(shí)驗(yàn)圖。測試條件及效果為：將鏡片防霧面覆蓋在55℃±1℃的水蒸氣上方，測試防霧效果＞180S。

圖2 防霧實(shí)驗(yàn)圖

(3)防藍(lán)光鏡片變色工藝的研發(fā)

變色鏡片，也稱為“感光鏡片”。傳統(tǒng)的變色鏡片含有鹵化銀和微量氧化銅，存在變色速度慢和易失效等缺點(diǎn)。本文根據(jù)光色互變可逆反應(yīng)原理，利用分子結(jié)構(gòu)自身的反轉(zhuǎn)開合實(shí)現(xiàn)光線的通過或阻擋，研發(fā)一種特殊的鏡片膜層變色工藝，即在鏡片表面涂覆一層厚度均勻的復(fù)合變色薄膜。其核心技術(shù)是光致變色液的開發(fā)。變色液主要由光致變色染料組成。由此開發(fā)的變色鏡片可根據(jù)紫外線強(qiáng)度不同，自動調(diào)節(jié)可見光的透光率。變色性能指標(biāo)T0/T1＞5（國標(biāo)要求＞1.25），可快速實(shí)現(xiàn)從0號淺色鏡片變至3號深色鏡片。既可作為防藍(lán)光眼鏡使用，也可作為太陽眼鏡使用。

具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果（不同時(shí)間的投射率）如圖3、圖4所示。

圖3 變色片的正向變色圖

圖4 變色片的逆向變色圖

由于鏡片的抗摩擦性能較差，有必要開展鏡片加硬工藝的開發(fā)。鏡片加硬是指通過對鏡片的內(nèi)外表面進(jìn)行有機(jī)硅化，在鏡片的內(nèi)外表面形成熱化學(xué)及機(jī)械性保護(hù)層，以增加樹脂材料耐腐蝕和抗摩擦性能。本文通過提拉的方式在變色鏡片表面涂覆一層加硬層，其核心是有機(jī)硅樹脂加硬液配方及其工藝研發(fā)。本文研發(fā)的加硬液主要由硅溶膠、有機(jī)硅烷（如丙基三甲氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷等）和多種助劑組成，配制是在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下進(jìn)行的。該有機(jī)硅樹脂加硬液是一種無色透明液體，固含量約12%，pH值約為6.3，易溶于異丙醇、乙醇、丁醇等有機(jī)溶劑中。由此制備的加硬層具有優(yōu)良的抗磨擦性能、附著性能和柔韌性等特點(diǎn)，可有效提高鏡片耐刮性能。由此得到的加硬層，其硬度可達(dá)到2H。

圖5是將測試樣品固定在一個(gè)堅(jiān)固的水平面上，使鉛筆以45°角對準(zhǔn)該測試樣品，同時(shí)施加壓力500g，測試的鉛筆硬度圖，其硬度可達(dá)到2H。

圖5 鏡片的鉛筆硬度圖

4.結(jié)語

本文開發(fā)出一種新型先進(jìn)的“膜層反射+基片吸收”雙重防藍(lán)光技術(shù)；“基片吸收”采用吸收型解決方案、“膜層反射”采用表面減反膜真空鍍膜解決方案。該新型先進(jìn)的藍(lán)光防護(hù)膜的有害藍(lán)光（光譜范圍385～445nm）透射比低、藍(lán)光防護(hù)膜的有益藍(lán)光（光譜范圍445～505nm）透射比高；并可實(shí)現(xiàn)防藍(lán)光鏡片的防霧性能大于180s不起霧，具有一定的先進(jìn)性。