[實用新型]光誘導防污防霧自清潔的樹脂鏡片

無效

• 申請號: 200820169871.6
• 申請日: 2008-12-09
• 公開（公告）號: CN201327536Y
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: 厲以宇;蘇曉東;陳浩;瞿佳;王勤美
• 申請（專利權）人: 溫州醫學院眼視光研究院
• 主分類號: G02B1/10
• 分類號: G02B1/10;G02C7/02;B32B7/02;B32B9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種樹脂鏡片，尤其是一種光誘導防污防霧自清潔的樹脂鏡片。

背景技術

樹脂鏡片重量輕、抗沖擊力強、光學性能穩定，在國內外已經得到了廣泛的使用。樹脂鏡片由有機聚合物材料構成，表面硬度較低，抗磨損能力較差，需要鍍加硬膜、多層減反膜及頂膜來提高性能。盡管如此，在實際使用過程中，鍍膜鏡片表面仍然容易受霧氣等微小顆粒的沾染，出現水霧、油污吸附等諸多問題，特別是當溫差較大時，鏡片表面形成的霧氣難以快速消除，影響了配戴者視物的清晰度，給使用者帶來極大的不便。另外，樹脂鏡片在使用過程中，鏡片表面將不可避免與外物發生碰觸并沾染污垢，雖然用擦鏡布能夠擦除污漬，但長久擦拭會對薄膜造成傷害，引起脫膜現象。鏡片防污防霧的研究，主要集中在改變鏡片表面性質上，目前國內外已有利用二氧化鈦在玻璃上成膜來獲得防污防霧效果的報道。

二氧化鈦具有光催化活性和光誘導超親水性等特點，日益受到人們的關注。光催化反應主要是指二氧化鈦在特定波長的光源照射下，位于價帶的電子吸收光能量，激發至導帶，在電子脫離的位置出現空穴，空穴具有捕獲電子的能力，會和附近的水分子反應生成氫氧自由基；電子和分子氧反應則生成超氧化物自由基。氫氧自由基與超氧化物自由基分別具有活性極大的氧化與還原能力，而一般的污染物多為碳水化合物，故可通過氧化還原反應將其價鍵破壞，分解成無害的二氧化碳與水分子進行消除，達到防污功效。

經特定波長的光源照射后，二氧化鈦的親水性也會增加，可以大幅降低二氧化鈦表面與水的接觸角度，消除疏水現象，避免水氣冷凝結成小水滴在表面附著，并使水分容易滲入污垢與二氧化鈦的界面，讓污垢隨水沖刷脫落而具有防霧自清潔效果。

上述功效歸功于二氧化鈦具有相對較小的禁帶寬度，其禁帶寬度為3.2eV，相當于波長385nm的光波能量，只要照射光源的波長小于385nm就能激發二氧化鈦內的電子躍遷。但是該波長位于紫外光范圍內，對人體有害。此外，紫外光能量在太陽光譜分布中所占比例不超過10％，比例最高的是400-700nm的可見光波段，因此僅以通常日光中的紫外光激發二氧化鈦的防污防霧功能效率不高，要設法將二氧化鈦的禁帶寬度降低至可見光范圍方可提高其實用性；二氧化鈦屬于高折射率材料，折射率達到2.2，如果直接覆蓋在原有減反膜上方將嚴重破壞減反射效果，使樹脂鏡片出現鬼影和眩目等負作用，因此需要將二氧化鈦薄膜納入減反膜的膜系設計中，將其視作減反膜的高折射率膜層，進行膜系整體優化。

低成本的二氧化鈦薄膜一般通過溶膠凝膠法進行制備。將鈦金屬鹽溶于水或醇類溶液中，加熱攪拌進行水解及縮合反應形成凝膠；以旋轉涂布法將凝膠均勻涂布于基材上形成薄膜；再將基材放入高溫爐中，加熱干燥以去除溶劑和多余的有機物，并令二氧化鈦薄膜形成結晶。薄膜厚度受溶液濃度、旋轉涂布時的轉速以及基材表面活性等多方面因素影響，難以準確控制；涂布形成的二氧化鈦薄膜屬于非晶態，為獲得具有最高光催化效率的銳鈦礦相結晶，薄膜需要經受500℃的高溫退火過程，這一溫度遠遠超過了樹脂鏡片的熔點，因而只能在玻璃、陶瓷或金屬等高熔點的基材上應用。

反應熱蒸發也能制備二氧化鈦薄膜。在真空室中用電子束對二氧化鈦膜料進行加熱，使其全部融化并緩慢蒸發，蒸發粒子與氧氣發生反應沉積于基材表面形成二氧化鈦薄膜。薄膜厚度由石英晶控或者寬光譜的光學監控進行準確控制。缺點是熱蒸發的二氧化鈦薄膜致密度不高，缺陷較多，薄膜呈非晶態，同樣需要借助高溫退火才能轉化為銳鈦礦相，因而也不適用于樹脂鏡片。

另一方面，為提高可見光波段對二氧化鈦薄膜防污防霧功能的激發作用，通常采用在二氧化鈦中摻雜過渡金屬的方法。部分鈦原子被過渡金屬取代后引入雜質能帶，可以降低能帶間隙并延緩電子-空穴對的再結合，使二氧化鐵薄膜能被可見光催化。所摻雜的過渡金屬元素包括鎢、鎳、鐵等，通過高溫燒結摻入到鈦靶中制成合金靶，合金靶經過磁控濺射得到改性的二氧化鈦功能薄膜。合金靶制造成本高，價格昂貴，所制備的二氧化鈦薄膜中過渡金屬元素含量固定不變，無法調整；摻雜的金屬材料氧化后對特定頻率的光波存在較強吸收，并使薄膜呈現顏色，降低了可見光的透過率，不能在減反膜中應用。

總體來說，目前基于二氧化鈦的防污防霧自清潔鍍層制備技術都無法直接在樹脂鏡片上得到應用。針對樹脂鏡片本身材質的物理特性及其在人眼視覺方面的應用要求，需要研制具有減反射基本功能同時具備長效防污防霧功能的復合型減反膜。該復合型減反膜的工藝要求必須滿足常溫制備、低應力、耐磨損、高硬度、高透射和低成本等條件，因此研究開發樹脂鏡片專用的防污防霧自清潔減反膜是十分必要和有意義的。