一种结构色隐形眼镜的制备方法及其产品与流程

本发明涉及一种新型隐形眼镜的制备方法及其产品，尤其涉及一种结构色隐形眼镜的制备方法及其产品，属于隐形眼镜。

背景技术：

1、随着人们对美的进一步追求，彩色隐形眼镜不仅受到近视人群及眼伤人群的喜爱，还受到视力健康者的热烈追捧。但是，目前流入市场中的隐形眼镜的颜色还比较单一，难以满足人们日益增长的时尚需求。尤其，当前彩色层所使用的有机颜料具有眼部使用的局限性，增加了角膜炎、结膜炎等眼科疾病的风险。因此，研究者逐渐将注意力转移到物理色代替传统颜料上来，将具有结构色的光子晶体材料应用于彩色隐形眼镜的制备。

2、专利(cn 102193213a)公开了一种模板法制备反蛋白石光子晶体隐形眼镜的方法，但是该方法不仅条件相对严格，而且需要去除胶体模板(sio2)的步骤，增加了过程的复杂性以及腐蚀性氢氟酸的残留等问题。专利(cn 103941418 a)公开了一种以胶体光子晶体作为色彩元素制备结构色隐形眼镜的方法，但是该方法制备的微球大小、形状、结构色难以控制，稳定性差，限制了制备的结构色隐形眼镜的实际应用性。而且这些方法均是将制备的光子晶体应用于整片隐形眼镜中，难以避免瞳孔区结构色微球对光线的遮挡，更难以实现色彩图案的灵活性调节。

3、因此，基于光子晶体的优异特性，如何进一步改进前期结构色隐形眼镜的制备技术，在制备具有高安全性和实用性产品的同时，进一步满足消费者对色彩、纹路的追求，开发具有工艺简单、色彩丰富、纹路灵活等优异性能的结构色材料以及结构色隐形眼镜具有重要的研究意义及市场价值。

技术实现思路

1、发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种工序简单灵活、适用于规模化生产且不影响镜片常规参数的结构色隐形眼镜的制备方法。

2、本发明还要解决的技术问题是提供一种安全性高、稳定性好、实用性强的结构色隐形眼镜。

3、技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供了一种结构色隐形眼镜的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)光子晶体复合微球的制备：首先，将胶体纳米颗粒加入甲基丙烯酸酯类单体中，超声分散均匀后，加入交联剂和引发剂，避光震荡，获得胶体纳米颗粒分散相溶液；再将胶体纳米颗粒分散相溶液制备成微乳液滴；然后，将微乳液滴置于油浴锅中聚合固化获得光子晶体复合微球，然后用清洗液对其进行清洗后，烘干，最后煅烧，即制得光子晶体复合微球；其中，所述交联剂包括甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸羟丙酯、双丙酮丙烯酰胺中的任意一种；所述引发剂包括偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、偶氮二异庚腈中的任意一种；

5、(2)光子晶体复合微球结构色油墨的制备：将亲水高聚物a、混合液b和光子晶体复合微球混合，加入交联剂，搅拌，制成结构色油墨；所述亲水高聚物a含有甲基丙烯酸类聚合物，所述甲基丙烯酸类聚合物含有一个或多个羟基或羧基；所述混合液b含有甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、n-乙烯基吡咯烷酮、甘油、聚乙烯基吡咯烷酮中的两种或多种；所述交联剂包括二缩三丙二醇二丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯中一种或几种；

6、(3)结构色隐形眼镜的制备：取步骤(2)制备的光子晶体微球结构色油墨涂于模板的刻印图案上，再将模板上的油墨图案通过橡胶头移印到隐形眼镜模具的非光学区上，并滴加隐形眼镜原料，合模，固化，形成隐形眼镜干片；再将隐形眼镜干片浸泡于纯水和标准盐水中，得到非光学区有结构色图案花纹的隐形眼镜。

7、其中，步骤(1)中胶体纳米颗粒与甲基丙烯酸酯类单体的质量体积比为1:2～20g/ml；所述胶体纳米颗粒包括二氧化硅纳米颗粒、聚苯乙烯纳米颗粒、聚甲基丙烯酸甲酯纳米颗粒、二氧化钛纳米颗粒中的任意一种；所述甲基丙烯酸酯类单体包括甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯或甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。

8、其中，步骤(1)中将胶体纳米颗粒分散相溶液制备成微乳液滴的方法包括电喷雾、微流控技术、spg膜乳化；步骤(1)中所述清洗液包括正己烷、正戊烷、乙醇或石油醚中的一种或几种。

9、其中，步骤(1)中所述甲基丙烯酸酯类单体与交联剂的体积比为1:5～40ml/μl，所述甲基丙烯酸酯类单体与引发剂的体积质量比为1:1～30ml/mg。

10、其中，步骤(1)中所述避光震荡的速率为300～3000r/min，所述避光震荡的时间为5～50min；所述聚合固化的温度为50～100℃。

11、其中，步骤(1)中煅烧的环境是空气、氩气或氮气，煅烧的温度为100℃～1000℃，煅烧的时间为0.5～4h。

12、其中，步骤(2)中亲水高聚物a、混合液b和光子晶体复合微球的质量比为45～75：5～25:4～40。

13、其中，步骤(2)中所述交联剂的质量占亲水高聚物a、混合液b和光子晶体复合微球质量总和的0.5～4％；机械搅拌的时间为0.5～50h，搅拌速度为500～3000r/min。

14、其中，步骤(3)中所述固化的光强度为30～400mw/cm2，照射时间为1～30min；固化温度为50～130℃，固化时间为1～40h。

15、本发明还提供了由所述方法制备得到的结构色隐形眼镜。

16、本发明的机理：结构色是由生物体内的结构引起的一种光学效果，如孔雀羽毛、甲虫外壳和蝴蝶翅膀中的结构。它与颜料和染料的不同之处在于其着色机制不同。光子晶体结构最重要的特征是存在"光子禁带"，它可以屏蔽特定频率的光线在结构中的传播，这些特定频率的光线与光子晶体结构相互作用，发生折射、衍射和相干衍射，最终形成肉眼可见的明亮结构颜色。由于结构色对环境友好，颜色鲜艳纯正，永不褪色，具有虹彩效应，被应用于传感器、隐形眼镜、光学器件等诸多领域。而光子晶体薄膜结构颜色可以是光致变色的，并且与角度有关，是应用于隐形眼镜制备中的一大难题。与传统的光子晶体相比，光子晶体复合微球具有对称的结构，可以克服角度偏差，在宽广的视角范围内保持颜色和结构的一致性。

17、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

18、(1)解决了常规彩色隐形眼镜因使用有机颜料而导致的生物安全性风险问题，进一步提升了隐形眼镜的安全性，拓宽了彩色隐形眼镜市场；

19、(2)采用具有对称结构、角度无偏差性的光子晶体复合微球作为结构色来源，避免了传统结构色隐形眼镜的颜色随角度变化的缺陷；

20、(3)直接用光子晶体复合微球替代工业化彩色隐形眼镜制备工艺中彩色油墨中的颜料，制备光子晶体复合微球的结构色隐形眼镜，实用性强，易于实现大规模生产；工序简单灵活，可以通过调控结构色微球的种类和刻蚀版的印刷花纹满足消费者对色彩、纹路的需求；

21、(4)采用油墨移印的工艺，将光子晶体炫彩图案移印到镜片的虹膜区，不影响镜片的常规参数，如透光率、透氧量、接触角等；

22、(5)微流控技术、电喷雾技术、spg乳化技术，为光子晶体复合微球的可控性、大批量制备提供了基础，为光子晶体复合微球在结构色隐形眼镜中的应用提供了有力保障；通过煅烧处理得到的光子晶体复合微球，其结构更加致密，结构致密稳定可使得光子带隙的反射增强；且外层甲基丙烯酸酯类单体在惰性气体环境中煅烧还会碳化为游离态的碳附着在微球表面，游离态的黑色碳可将光子带隙之外的反射散射光吸收；因此煅烧工艺可使结构色得到极大改善，使光子晶体复合微球在结构色隐形眼镜中的颜色表现得到明显提升。