[發明專利]二氧化硅膜形態的控制

有效

• 申請號: 200680019446.2
• 申請日: 2006-05-31
• 公開（公告）號: CN101203581A
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發明（設計）人: 保羅·梅霍迪思;邁克爾·哈維
• 申請（專利權）人: 干燥涂層有限公司
• 主分類號: C09K3/18
• 分類號: C09K3/18;C03C17/30;C08G77/18;C09D5/33;C09D183/06;G02B1/11
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 樓高潮

發明領域

本發明涉及二氧化硅膜和二氧化硅類膜、它們的制造方法以及該膜作為抗反射涂層和/或抗霧化涂層和/或保護涂層的用途。特別是本發明涉及二氧化硅膜和二氧化硅類膜的形態的控制。

背景技術

本發明人先前已發明了一種具有特別優異的性能的二氧化硅膜。在其他可能有用的性能之中，該膜具有有用的抗霧化和抗反射性能。在2005年6月2號公開的公開號為WO2005/049757的本發明人的也在申請階段的國際專利申請中描述了一種形式的二氧化硅膜的一種制造方法。

通常，低折射率薄膜通過使用溶膠-凝膠工藝或真空蒸發沉積工藝制造。依賴于溶膠-凝膠工藝來制造薄膜的已知方法是復雜、昂貴的多步驟方法，并在制造中包括高溫和/或高壓步驟，且/或需要用于模板化的表面活性劑。這些通過溶膠-凝膠工藝制造的膜通常易于損壞且/或容易剝離。

下文的現有技術文獻只是一些用于制造由二氧化硅制成的低折射率膜的方法實施例。

基于已知的溶膠-凝膠技術的許多現有技術方法表述在本發明人的在先申請中。除了上述的那些文獻，也可以參照美國專利申請4652467。該專利描述了一種方法，是一種通過由醇(alcohol)和各種可水解金屬醇鹽如TEQS所形成的非凝膠化溶液將薄膜沉積到基底上。所述方法旨在控制孔率(porosity)和孔徑(pore?size)，但卻非常復雜。該方法包括在冷卻、固化和加熱之前調節溫度、PH值和停留時間從而形成所述的膜。

美國專利5,698,266涉及形成抗反射涂層的標準溶膠-凝膠法的一種改進，其通過將乙醇、四乙氧基硅烷(TEOS)和氨混合并水解直到48h來形成分散于脂肪醇中的膠體二氧化硅懸浮液。然后在干燥前過濾二氧化硅溶膠以獲得沉積到基底上的二氧化硅粒子。將涂布的基底放置在含氨環境下直到12h以形成抗反射膜。據稱該最后的步驟可改善二氧化硅粒子之間的結合，因而使所述膜變得更加牢固。

一種制造二氧化硅涂層而不直接遵循常規溶膠-凝膠法的少數現有技術方法描述在授予Dow?Corning公司的美國專利6231989中。該專利闡述了一種由溶液形成涂層的方法，所述溶液由一種溶劑如甲基異丁基酮中包含有至少兩個Si-H基團的樹脂組成。將溶液涂布到基底上，約有5％的溶劑保留在涂層中。含水的堿性催化劑引起Si-H基團的縮合。溶劑蒸發后留下多孔涂層。總的來說，該方法使用了氨汽化步驟(ammoniavapour?step)來改善所獲得的膜的粘合性和機械強度，但大部分依靠常規的溶膠-凝膠法在常溫和常壓下來制造涂層。含兩個Si-H基團的適當起始材料的制備是困難的，其限制了該工藝的有效性。

還沒有一種已知的工藝通過使用簡單的處理步驟來制造具有可控形態的膜，例如孔率和孔徑。

發明內容

一種實施方式下，盡管未必是唯一的或者甚至最廣泛的實施方式，本發明提供了一種形成涂布在基底上的二氧化硅膜或二氧化硅類膜的方法，包括以下步驟：通過向溶劑中加入下式的可水解硅酸鹽低聚物來制備前體制劑：

其中，每個X都獨立地選自可水解或不可水解的基團的范圍，附帶條件是至少三個X必須是可水解基團；在基底上形成所述前體制劑(precursor?formulation)的涂層；然后通過在含有堿、水和遲延劑的汽態環境(Vapourous?environment)下水解并冷凝涂層來固化所述涂層，所述延遲劑延遲可水解硅酸鹽低聚物的水解。

固化步驟適合包括以下步驟：將經涂布的基底放置在具有延遲劑汽化物的室中，并隨后向室內導入水和堿。

可水解硅酸鹽低聚物適合源自下式的分子式前體：

X_mSi(OR)_n

其中n＝3或4，

m＝4-n，

每個R獨立地選自可水解基團的范圍，且每個X為獨立地選自不可水解基團范圍的不可水解的基團。

合適地，所述方法進一步包括通過控制汽態環境中堿、延遲劑和水的各自分壓進行膜的形態控制的步驟。

所述方法可包括通過選擇溶劑來控制孔徑和通過選擇溶劑和/或延遲劑的濃度來控制孔密度的膜的其它形態控制。

涂布步驟適合通過旋涂或浸涂來完成。所述方法可進一步包括固化前使涂層固定的步驟。