复合石墨烯涂层的杀菌去甲醛防蓝光LED灯及制备方法与流程

复合石墨烯涂层的杀菌去甲醛防蓝光led灯及制备方法
技术领域
1.本发明属于led特殊照明领域，具体涉及复合石墨烯涂层的杀菌去甲醛防蓝光led灯及制备方法。


背景技术：

2.随着短波长半导体发光技术的发展，紫外led已被人们逐步应用于固化、杀菌、医疗、印刷、生物检测、高密度的信息储存和保密通讯等应用领域，尤其在紫外光杀菌和紫外光催化领域具有巨大的发展空间，也因此成为当前的研究热点。目前，紫外线可分为四个波段：uv
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a(400
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315nm),uv
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b(315
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280nm),uv
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c(280
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200nm)和真空紫外线(200
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100nm)。但是，紫外线杀菌也会对被照射的物品和器具造成一定的破坏，如果照射到人身上会造成一定的人体伤害，因此，紫外线杀菌只能在某些特定场所使用。
3.与此同时，随着人们健康意识和生活品质的提高，亟待解决当前社会中的两大实际问题：其一，由于雾霾和阴雨天气的影响，人们对贴身衣物的卫生产生担忧，而当前市面销售的衣物消毒柜体积大，价格昂贵，并不适合普通家庭使用；其二，由于家具中特别是卧室衣柜的板材和油漆含有甲醛，且甲醛的释放周期长达5
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10年，人们往往采用通风法和植物吸收法(如茶叶)等民用便捷的方式以期净化家里的空气。然而，房间和衣柜的门窗均需要经常关闭，大大局限了通风法和植物吸收法的应用，现有技术中主要通过在紫外线照射二氧化钛进行分解甲醛，达到出去甲醛目的，如cn205560478u，公开种安全型杀菌去甲醛led照明装置，该led光源包含uv
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led模组和白光led模组，该uv
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led模组包括有uv
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cled模组和uv
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a led模组；uv
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led模组的照射区内设有纳米二氧化钛薄膜，该技术结构复杂，而且采用uv
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led模组，通过紫外线照射二氧化钛达到出去甲醛目的，使用不安全，无法进行推广应用。目前现有技术中，还没有见到通过涂层除去led广谱中的蓝光成分。
4.有鉴于此，为了解决房间内杀菌、去甲醛同时滤除led照明中蓝光成分的问题，本发明人对上述问题进行深入的研究，并通过多次配方和实验，遂有本案产生。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供复合石墨烯涂层的杀菌去甲醛防蓝光led灯，在同一led灯具上实现光谱性的杀菌、去甲醛和防蓝光安全照明三种功能。
6.为了达成上述目的，本发明的解决方案是：复合石墨烯材料的杀菌去甲醛防蓝光的led灯，包括：灯壳、灯盘、led光源、led驱动器、透光板、防蓝光涂层、杀菌及除甲醛涂层，所述的灯壳是塑料或金属中的一种，灯壳是圆形的或方形中的一种，灯壳的底部通过螺丝固定灯盘，led光源固定在灯盘上，led光源和led驱动器电路连接，led光源前部有透光板通过卡扣或螺丝固定于灯壳上，透光板的灯具里侧表面涂布一层防蓝光涂层，透光板的外层涂布一层复合石墨烯材料的杀菌、除甲醛涂层，led照明时通过透光板内层的除蓝光涂层，除去led广谱中的蓝光成分，透光板的外层的复合石墨烯材料的杀菌、除甲醛涂层与空气接触，对空气中的细菌、病毒进行消杀同时会分解空气中的甲醛、氨等有害气体，到达消杀、净
化空气的效果。
7.所述的透光板，其特征在于透光板为亚克力、玻璃、pc和pmma中的任一种，透光板内层涂布防蓝光涂层，中间是透光玻璃体，外层是复合石墨烯材料的杀菌、除甲醛涂层，防蓝光涂层的厚度为8
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15μm，硬度大于1h，浸水不脱落不发白，对320
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446nm波段蓝光吸收率大于60%，对450
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700nm波段的光透过率大于85%；复合石墨烯材料的杀菌、除甲醛涂层，涂层厚度为5
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10μm，硬度大于2h，透光率大于90%,通过与空气接触到的大肠杆菌的抑菌率大于99%，甲醛的去除率大于94%。
8.所述的透光板，其特征在于透光板的双面分别涂布防蓝光涂层和杀菌除甲醛涂层后，适用于led为光源的吸顶灯、台灯、平板灯、灯管及投光灯中的任一种照明灯具的透光板或灯罩。
9.复合石墨烯涂层的杀菌去甲醛防蓝光led灯的制备方法，具体制备过程有如下步骤：a：复合石墨烯涂层的杀菌、去甲醛的料浆的制备：a1:复合石墨烯涂层的杀菌、去甲醛的料浆，各原料按质量百分比的构成为：1～125mg/ml银纳米线分散液15
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25份，石墨烯粉体为平均厚度小于2nm，平均粒径2
‑
25μm，质量百分比为15～55份，炭黑1～10份，纳米级二氧化钛1
‑
20份，聚氨酯树脂15～60份,环氧树脂1～30份，丙烯酸树脂1～30份，分散剂0.1～5份，固化剂己二胺0.1～5份、ph缓冲剂0.1～5份，水20～50份；a2:按配比将石墨烯粉体、炭黑、分散剂和水搅拌混合0.5
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8h，再超声分散0.5
‑
10h,然后加入聚氨酯树脂，并在球磨机中高速球磨分散，最后经300目网布过滤，获得混合液l；a3:将银纳米线分散液、水性环氧树脂入到真空搅拌机中真空脱泡、混合均匀，获得混合液m；a4:纳米级二氧化钛、分散剂和水搅拌混合0.5
‑
6h，然后加入丙烯酸树脂，再超声分散0.5
‑
10h,混合均匀，获得混合液n；a5:将混合浆料l加入到真空搅拌机中，在持续搅拌下，加入ph缓冲剂调节ph为8，再依次加入混合液m、混合液n和固化剂己二胺，继续搅拌0.5
‑
6小时，混合均匀，即获得复合石墨烯涂层的杀菌、去甲醛的料浆z1，待用。
10.b:复合石墨烯防蓝光料浆的制备：b1:复合石墨烯防蓝光料浆的各原料按质量百分比的构成为：纳米氧化铈1～10份，纳米氧化锌10～20份，高分子聚酯树脂10～30份，石墨烯粉体为平均厚度小于2nm，平均粒径2
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25μm，质量百分比为1～10份，环氧树脂1～10份，分散剂0.1～5份，固化剂己二胺0.1～5份、ph缓冲剂0.1～5份，水20～50份；b2：按配比将纳米氧化铈，纳米氧化锌、分散剂和水搅拌混合0.5
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6h，再超声分散0.5
‑
10h,然后加入环氧树脂，并在球磨机中高速球磨分散，最后经250目网布过滤，获得混合液h；b3:石墨烯粉体、分散剂和水搅拌混合0.5
‑
3h，再超声分散1
‑
6h,然后加入分高分子聚酯树脂,并在球磨机中高速球磨分散，最后经250目网布过滤，得到混合液j；b4：将混合浆料h加入到真空搅拌机中，在持续搅拌下，加入ph缓冲剂,调节ph为8，
再依次加入混合液j、固化剂己二胺，继续搅拌0.5
‑
6小时，混合均匀，即获得复合石墨烯防蓝光料浆z2，待用；c:将步骤a5中获得的料浆z1，涂覆在300
×
300厚度2.2mm的面板灯的透光玻璃一侧，再在120℃烘箱中保温10min，取出自然冷却到室温，得到具有杀菌和除甲醛的涂层玻璃，抑菌率和甲醛去除率测试(送浆料样品至广东省微生物检测中心)；结果如图3和图4所示；d：将步骤b4中获得的料浆z2，涂覆在300
×
300厚度2.2mm的面板灯的透光玻璃的另一侧，再在130℃烘箱中保温5min，取出自然冷却到室温，得到具有防蓝光涂层的玻璃，涂层对不同光波段的透过率广谱曲线和百分比见图5和6；e：将经过c步骤和d步骤处理过的灯透光板玻璃，与led灯具相结合，构成完整的一种复合石墨烯涂层的杀菌去甲醛防蓝光led灯。
11.采用上述方案后，本发明相对于现有技术的有益效果在于：(1)由于采用了除蓝光纳米涂层，选择性滤除led广谱中的蓝光成分，特别是用于中小学生使用的台灯技术，可以有效保护青少年视力，对预防近视有一定的效果；（2）由于采用复合石墨烯材料的杀菌、除甲醛涂层，使用和制作比较方便，同时不需要紫外线的催化就能有效分解甲醛，是一种新型的杀菌、除甲醛方法，更加安全有效；本技术方案由于同一led照明装置上，兼顾杀菌、去甲醛和防蓝光的安全照明三种功能，使led照明装置广泛应用于学校、公共照明系统、家居、厨房和水暖卫浴产品中，使用安全、方便、低成本、高效便于推广和应用。
附图说明
12.图1为本发明一种复合石墨烯材料的杀菌、去甲醛防蓝光的led灯的局部剖面结构示意图；图2为本发明一种复合石墨烯材料的杀菌、去甲醛防蓝光的led灯的透光板结构剖面示意图；图3为本发明一种复合石墨烯材料的杀菌、去甲醛防蓝光的led灯的杀菌、除甲醛涂层的甲醛去除率图表；图4为本发明一种复合石墨烯材料的杀菌、去甲醛防蓝光的led灯的杀菌、除甲醛涂层的抑菌率图表；图5为本发明一种复合石墨烯材料的杀菌、去甲醛防蓝光的led灯的防蓝光广谱透过图谱；图6为本发明一种复合石墨烯材料的杀菌、去甲醛防蓝光的led灯的防蓝光广谱透过百分比图表；图中：1、灯壳，2、灯盘，3、led光源，4、led驱动器，5、透光板，51、透光板玻璃体，6、防蓝光涂层，7、杀菌及除甲醛涂层。
具体实施方式
13.为了使本发明的技术手段、创作特征、工作流程、使用方法达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图1、图2、图3、图4、图5、图6对本发明作进一步说明，一种复合石墨烯材
料的杀菌、去甲醛防蓝光的led灯，包括：灯壳1、灯盘2、led光源3、led驱动器4、透光板5、防蓝光涂层6、杀菌及除甲醛涂层7，所述的灯壳1是塑料方形的，灯壳1的底部通过螺丝固定灯盘2，led光源3固定在灯盘2上，led光源3和led驱动器4电路连接，led光源3前部有透光板5螺丝固定于灯壳1上，透光板5的灯具里侧表面涂布一层防蓝光涂层6，透光板5的外层涂布一层复合石墨烯材料的杀菌、除甲醛涂层7，led照明时通过透光板5内层的除蓝光涂层6，除去led广谱中的蓝光成分，透光板5的外层的复合石墨烯材料的杀菌、除甲醛涂层7与空气接触，对空气中的细菌、病毒进行消杀同时会分解空气中的甲醛、氨等有害气体，到达消杀、净化空气的效果。
14.所述的透光板，其特征在于透光板5为亚克力、玻璃、pc和pmma中的任一种，本实施例选用300
×
300，厚度为2.2mm的玻璃板，透光板5内层涂布防蓝光涂层6，中间是透光玻璃体51，外层是复合石墨烯材料的杀菌、除甲醛涂层7，防蓝光涂层6的厚度为8
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15μm，硬度大于1h，浸水不脱落不发白，对320
‑
446nm波段蓝光吸收率大于60%，对450
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700nm波段的光透过率大于85%；复合石墨烯材料的杀菌、除甲醛涂层7，涂层厚度为5
‑
10μm，硬度大于2h，透光率大于90%,通过与空气接触到的大肠杆菌的抑菌率大于99%，甲醛的去除率大于94%。
15.下面结合实施例，进一步清晰的阐述说明；下述实施例中所用原料的型号及厂家如下：石墨烯粉体：合肥微晶材料科技有限公司，产品型号：wjsg1410，可市场购得；银纳米线分散液：合肥微晶材料科技有限公司，产品型号：wja10,可市场购得；纳米二氧化钛：浙江九朋新材料有限公司，产品型号：cy
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cg九朋纳米氧化铈:浙江九朋新材料有限公司，产品型号：cy
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ce03纳米氧化锌:浙江九朋新材料有限公司，产品型号：cy
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j30高分子聚酯树脂：深圳市吉田化工有限公司，产品型号f0410；环氧树脂：深圳市吉田化工有限公司，产品型号f0707；水性丙烯酸树脂：广州奥雅特复合材料有限公司，牌号802c；固化剂己二胺：采用阿拉丁的1,6
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己二胺。
16.led灯板和led驱动器：昆山市诚泰电气股份有限公司,300
×
300的led面板灯。
实施例
17.本实施例按如下步骤复合石墨烯涂层的杀菌、去甲醛的料浆和防蓝光复合料浆：a1:按配比取石墨烯粉体20g、炭黑5g、分散剂十六烷基苯磺酸钠5g和水40g先搅拌混合1h，再超声分散2h、然后加入15g聚氨酯树脂，并在球磨机中高速球磨分散，最后经300目网布过滤，获得混合浆料l；a2:将10g 25mg/ml银纳米线分散液(直径100nm，长50
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100μm)、2g环氧树脂加入到真空搅拌机中真空脱泡、混合均匀，获得混合液m；a3:将10g纳米级二氧化钛、分散剂分散剂十六烷基苯磺酸钠2g和水40g搅拌混合0.5h，然后加入20g丙烯酸树脂，再超声分散0.5h,混合均匀，获得混合液na4:将混合浆料l加入到真空搅拌机中，在持续搅拌下，加入ph缓冲剂调节ph为8，再依次加入混合液m、混合液n和2g固化剂己二胺，继续搅拌1小时，混合均匀，即获得复合石墨烯涂层的杀菌、去甲醛的料浆z1，待用。
18.b1：按配比将5g纳米氧化铈和10g纳米氧化锌、分散剂十六烷基苯磺酸钠2g和50g水搅拌混合1h，再超声分散2h,然后加入2g环氧树脂，并在球磨机中高速球磨分散，最后经250目网布过滤，获得混合液h；b2:石墨烯粉体5g、分散剂羟丙基甲基纤维素2g,和水40g搅拌混合1h，再超声分散1h,然后加入分高分子聚酯树脂40g,并在球磨机中高速球磨分散，最后经250目网布过滤，得到混合液j；b3：将混合浆料h加入到真空搅拌机中，在持续搅拌下，加入ph缓冲剂,调节ph为8，再依次加入混合液j、固化剂己二胺2g，继续搅拌1小时，混合均匀，即获得复合石墨烯防蓝光料浆z2，待用；c:将步骤a4中获得的料浆z1取50g，用线泵涂覆在300
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300厚度2.2mm的面板灯的透光玻璃一侧，再在120℃烘箱中保温10min，取出自然冷却到室温，得到具有杀菌和除甲醛的涂层玻璃，抑菌率和甲醛去除率测试(送浆料样品至广东省微生物检测中心)；结果如图3和图4所示；d:将步骤b3中获得的料浆z2，涂覆在300
×
300厚度2.2mm的面板灯的透光玻璃的另一侧，再在130℃烘箱中保温5min，取出自然冷却到室温，得到具有防蓝光涂层的玻璃，涂层对不同光波段的透过率广谱曲线和百分比见图5和6,由以上数据分析可得出结论：当涂膜湿胶量为50u时，干燥后对不同波段的蓝光吸收效果可以达到国家标准。当涂膜厚度增大时，防蓝光涂层对320
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465nm波段蓝光吸收能力增强。
19.e:将经过c步骤和d步骤处理过的灯透光板玻璃，与led灯具相结合，构成完整的一种复合石墨烯涂层的杀菌去甲醛防蓝光led灯。
20.最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。