[發(fā)明專利]透明塑料片表面的防霧增透涂層及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410230778.1
• 申請日: 2014-05-28
• 公開（公告）號: CN104045845B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賀軍輝;李彤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號: C08J7/06
• 分類號: C08J7/06;C09D1/00;C09D7/12;B05D1/18;B05D3/10;B05D7/04;B05D7/24;C01B33/141
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司31002
• 代理人: 李柏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及透明塑料片表面的高強度的防霧增透涂層及其制備方法。

背景技術(shù)

減反增透涂層是指在透明基底的表面有一層可以降低光反射增大光透過率的薄膜，從而使得透明材料有更高的透明度。在透明塑料的表面制備減反增透涂層，一方面需要涂層具有合適的孔隙率，另一方面需要使得涂層有較高的強度，在制備涂層的過程中，需要考慮到透明塑料不耐受高溫，避免使用高溫處理基底。

透明材料霧化是指濕氣或蒸汽冷凝在透明材料的表面形成微小水滴，產(chǎn)生散射，導(dǎo)致透明材料的透光性變差。而防霧透明材料是指透明材料基底在經(jīng)過表面處理后，水滴在透明材料的表面不形成微小液滴，從而達到不影響透明材料成像、透光的效果。

二氧化硅納米粒子溶膠的結(jié)構(gòu)形貌和其催化條件相關(guān)。在酸性催化條件下，制備得到的二氧化硅納米粒子聚集形成鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，形成涂層后，呈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的二氧化硅納米粒子交錯相連形成網(wǎng)狀三維結(jié)構(gòu)，具較高的強度。

近些年來，酸催化條件下制備二氧化硅納米粒子的研究較多。Lu?Yunfeng等人制備的以二氧化硅納米粒子為連續(xù)相的介孔薄膜(Lu?Y.F.,et?al.Nature,1997,389,364-368.)，是在酸性催化條件下，以表面活性劑為造孔模板，制備出了二氧化硅粒子溶膠液，再將溶膠液體涂覆于基底表面，煅燒去除表面活性劑獲得介孔薄膜。張志輝等人曾利用含有表面活性劑的酸性二氧化硅粒子在玻璃基底表面制備出了超親水增透涂層(CN103508681A)。但是，這些涂層在處理過程中，采用了高溫煅燒方法來去除表面活性劑和固化涂層，對于塑料基底，該方法無法適用。Mickael?Boudot等人開發(fā)了氨水蒸汽固化酸性催化涂層的方法，在有機基底上制備出了減反增透涂層(Boudot,M.,et?al.Chemistry?of?Materials,2014,26,1822-1833.)，該方法雖然避免了熱處理涂層，但是氨水固化使得溶膠鏈狀結(jié)構(gòu)破壞，使得涂層不耐水沖，需要在涂層表面修飾一層防水薄膜，且該涂層不防霧。因此在透明塑料的表面制備出高強度的防霧減反增透層，在光學(xué)儀器、眼鏡片、醫(yī)用光學(xué)內(nèi)窺鏡等方面具有廣泛的應(yīng)用前景，研究開發(fā)透明塑料表面的耐磨、長效、減反增透、防霧且成本低廉的涂層是十分必要和有意義的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一是提供在透明塑料片表面的同時具有減反增透、防霧、高強度的防霧增透涂層。

本發(fā)明的目的之二是提供具有制備方法工藝簡單、原料廉價、成本低、適用范圍廣的在透明塑料片表面的高強度的防霧增透涂層的制備方法。

本發(fā)明的在透明塑料片表面的高強度的防霧增透涂層是由呈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的二氧化硅納米粒子相互交錯連接形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的涂層構(gòu)成。

所述的二氧化硅納米粒子的粒徑為1～3nm。

所述的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的孔是由制備方法中所使用的十六烷基三甲基溴化銨膠束，經(jīng)去除后形成的孔隙。

所述的透明塑料片是聚甲基丙烯酸甲酯片(有機玻璃片)、聚碳酸酯片、聚對苯二甲酸乙二醇酯片、丙烯睛-苯乙烯共聚物片或菲涅爾透鏡等。

本發(fā)明的透明塑料片表面的高強度的防霧增透涂層能耐受落砂的沖擊、水的沖擊或3H鉛筆劃痕的測試；其中：40克粒徑為100～300微米的海沙，以4.43米/秒的速度與距離為1米處的所述的防霧增透涂層呈45°的沖擊，被沖擊部分的透明塑料片表面的高強度的防霧增透涂層主體不被破壞；100毫升的去離子水，以4.43米/秒的速度與距離為1米處的所述的防霧增透涂層呈45°的沖擊，被沖擊部分的透明塑料片表面的高強度的防霧增透涂層主體不被破壞；以恒定壓力為7.5N，用3H鉛筆與所述的防霧增透涂層表面成45°進行劃刻，所述的防霧增透涂層主體未被劃破。

本發(fā)明的透明塑料片表面的高強度的防霧增透涂層具有減反增透和防霧性能。表面有所述的高強度的防霧增透涂層的透明塑料片的最高透光率可達100％，且最大透過波長可以在450～900nm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。表面有所述的高強度的防霧增透涂層的透明塑料片在置于沸水5厘米的上方時，所述的防霧增透涂層不起霧，具有防霧效果。

本發(fā)明的在透明塑料片表面的高強度的防霧增透涂層的制備方法，是以正硅酸乙酯、無水乙醇、十六烷基三甲基溴化銨、濃鹽酸等為原料，其制備方法包括以下步驟：