[發明專利]一種改性多孔性二氧化硅減反膜的制備方法

無效

• 申請號: 201410454956.9
• 申請日: 2014-09-09
• 公開（公告）號: CN104230178A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 熊懷;唐永興;沈斌;陳知亞
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: C03C17/23
• 分類號: C03C17/23;C04B41/50
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純;張寧展

技術領域

本發明涉及光學減反膜或者稱增透膜，特別是一種改性的多孔性二氧化硅減反膜的制備方法。?

背景技術

光學減反膜(或稱增透膜)應用于光透過元件表面，可以減少元件表面引起的光反射。光透過元件包括光學系統中的玻璃窗口和透鏡、建筑窗口玻璃、太陽能封裝玻璃、光學晶體和透明陶瓷等。溶膠凝膠法(濕化學法)是一種制備光學減反膜的有效方法。與真空法膜層相比，溶膠凝膠膜層具有大氣環境下可涂膜、良好的光學性質和低成本等優勢。?

溶膠凝膠法的基本科學原理是化學反應的水解縮聚。在正硅酸乙酯的水解縮聚過程中，1986年W與Fink?A，在J.Collodial?and?Interface?Science，26(1986)62一文中報道了采用堿催化技術，首次制備了含有SiO₂固體顆粒的懸膠體，其中SiO₂固體顆粒的尺寸大小分布是可控制的。1986年，Thomas?I?M在Appl.Opt.，25(1996)1481一文報道了在正硅酸乙酯的水解縮聚化學反應過程中，采用堿(氨水)催化原理制備了SiO₂涂膜懸膠體，將二次蒸餾正硅酸乙酯在無水乙醇中進行水解、縮聚、陳化等反應，當反應生成物的平均顆粒尺寸處于20nm時，回流除氨即可制備得到SiO₂懸膠體涂膜液。室溫下，利用浸漬或旋轉涂膜法在基片上涂膜，乙醇揮發后，無需高溫處理即得到多孔SiO₂增透膜，膜層折射率1.22。膜層應用于高功率激光系統中光學元件(如石英玻璃、K9玻璃、磷酸二氫鉀晶體)是一種比較理想的減反膜，能承受高功率激光輻照，但是膜層極易被擦除。Bellville?P?F與Floch?HG在Proc.spie，2288(1994)25一文中對于溶膠凝膠法多孔性SiO₂減反膜(折射率1.22-1.25)進行氨水的氣氛處理后，使膜層的激光破壞閾值有所提高，并且改善了膜層的機械強度。但是，膜層用布擦拭也有所損壞。K.Cathro，D.Constable和T.Solaga在Solar?Energy32[5](1984)573報道，多孔性SiO₂涂層與硼酸鹽玻璃結合不牢，涂膜后增加一道后處理工序，即在NaHCO₃中浸漬涂膜玻璃，如此在涂層表面產生Na₂CO₃；粒子出現老化作用。德國肖特股份有限公司在ZL?03122590.X,US6，998，117?B2和DE?102?09?949?A1專利中發明了在太陽能玻璃體至少一側具有附著牢固和耐擦拭的多孔性的含SiO₂和含磷的減反射涂層。膜層熱處理采用低于Tg溫度(如500℃)，實施涂層耐磨強度按DIN58196-5(或者-6)測試。C.Ballif，J.Dicker，D.Borchert和T.Hofmann在SolarEnergy?Materials&Solar?Cells82(2004)331-344報道了在太陽能玻璃二面浸涂多孔性sio2減反射膜，膜層折射率1.27，膜層熱處理和玻璃鋼化同時進行，膜層鉛筆硬度3H。沈軍與謝志勇在武漢理工大學學報，29(2007)180一文中報道了在酸催化制備的SiO₂溶膠體中加入了堿催化的SiO₂懸膠體進行改性，這種方法的特點是堿催化方法和酸催化方法并聯使用。徐耀，李志宏，王俊，范文浩，吳東，董寶中，孫予罕在《物理化學學報》2002年09期報道了正硅酸乙酯(TEOS)為前驅體,在堿性條件下制備含有無定形SiO₂顆粒的溶膠,以甲基三乙氧基硅烷(MTES)在酸性條件下獲得聚甲基硅氧鏈,二者混合后應用，涂膜液制備采用堿催化和酸催化并聯使用。?倪志龍，王彪，楊曄，宋偉杰在專利CN101885586A中制備了無機－有機雜化硅溶膠，涂膜固化后通過氣氛處理，可以在減反射薄膜表面形成一層低表面能的疏水基團，可以得到透射率高、膜基結合力好且具有良好疏水性能的二氧化硅基減反射膜，但是氣氛處理會降低生產效率。荷蘭帝斯曼公司在專利CN103487849A制備了包含核殼納米粒子，所述粒子包含含有聚合物的核材料和含有金屬氧化物的殼材料，在將納米粒子加入涂層或用于形成涂層的組合物中以后，除去可熱降解聚合物或熱不穩定聚合物核。帝斯曼公司Khepri膜層所特有的表面封閉結構，能夠阻止灰塵或其他污漬滲入或粘結在涂層表面，使得組件在生產、安裝、使用過程中的清潔，比在其他減反涂層上容易得多，膜層硬度2H(中華鉛筆)唐永興、熊懷、李海元、陳知亞在專利CN101531468中制備了折射率可控的多孔二氧化硅膜層，采用先堿催化后酸催化的方法制備涂膜液，膜層具有高硬度、高化學穩定性、自潔性好和寬帶減反的特點，但是耐沾污性差，粘膠帶紙。?