[發明專利]一種耐刮疏水減反膜的制備方法

有效

• 申請號: 201810034428.6
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108455872B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 寧波納諾特新材料科技有限公司
• 主分類號: C03C17/25
• 分類號: C03C17/25;C08J7/06
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 謝瀟

本發明公開了一種耐刮疏水減反膜的制備方法，該疏水減反膜由雜化溶膠涂覆于透明基底制得，雜化溶膠由經疏水改性的空心球SiO₂納米粒子與親水性無機納米粘結劑交聯雜化而成。本發明方法通過親水性無機納米粘結劑同時對經疏水改性的空心球SiO₂納米粒子和基底形成交聯，可以避免傳統方法制備的疏水減反膜的與基底間無化學鍵合的缺點，有效提升減反膜的耐磨特性。該疏水減反膜上的空心球SiO₂納米粒子具有封閉孔隙結構和疏水特性，可形成抵御水汽和污染物的兩道保護屏障。該耐刮疏水減反膜具有高光學透過率、較強機械穩定性和長效防潮抗污特性。

技術領域

本發明屬于減反膜的制備技術領域，具體涉及一種耐刮疏水減反膜的制備方法。

背景技術

減反膜的戶外應用，不僅要求其具有高的光學透過率，還需要考慮減反膜的機械穩定性。傳統的SiO₂減反膜通常由溶膠-凝膠法制備。溶膠-凝膠法制備SiO₂減反膜通常具有高透光率、高抗激光損傷閾值以及成本低廉等優點，在高能激光系統以及太陽能發電系統中得到廣泛應用。而這種傳統的SiO₂減反膜由實心SiO₂納米顆粒疏松堆積而成，顆粒之間存在大量的開放孔隙，且顆粒表面含有豐富的羥基，使得這種極性多孔結構的表面極易吸附環境中的極性污染物，導致減反膜的光學性能下降；另外，對空氣中水汽的吸收也會嚴重降低減反膜的透過率，破壞減反膜結構，且有可能進一步腐蝕襯底，從而大幅縮短減反膜的使用壽命。因此，除了關注減反膜的減反特性外，還需要同時兼顧其防潮、抗污及耐磨特性，這些需求對減反膜的制備研究而言是一種挑戰。

通過表面氣氛處理將親水表面變為疏水表面是一種較為常用的方法，但其缺點是這種疏水基團僅在表面很薄的范圍存在，在使用過程中表面基團數量由于外界作用或自身作用力較弱的原因容易變少，因此耐候性較差仍然是制約現有減反膜實際應用的主要問題所在。為了克服這一缺點，CN106477909A專利公開了一種用十二烷基三乙氧基硅烷制備疏水SiO₂增透膜的方法，該發明從溶膠出發，采用無機硅烷與有機硅烷混合硅源前驅體，在堿催化條件下合成疏水SiO₂溶膠，以此制備了SiO₂增透膜。該方法過程簡單，適用于工業生產，且能保證疏水基團分布在整個膜層之中。但是從催化條件來看，所制備的增透膜為多孔疏松狀的實心SiO₂納米顆粒堆積而成，無法從根本上改善具有開放孔隙結構的SiO₂減反膜的機械特性和環境耐候性。此外，也有研究利用空心SiO₂的核殼結構，將開放孔隙轉換成封閉孔隙，以減少減反膜對污染物和水汽的吸附。CN106277839A專利和CN103881419A專利公開了在空心SiO₂溶膠中直接加入含疏水基團的硅烷前驅體，獲得經疏水基團修飾的空心球SiO₂納米粒子，從而制備了具有明顯的疏水性能的涂層，但是經疏水改性的空心球SiO₂納米顆粒與玻璃類襯底之間只能形成較弱的范德華力，因此與襯底的附著不如表面富含羥基的SiO₂納米粒子通過羥基縮合與襯底所形成的化學鍵合作用力，這會導致基于疏水改性SiO₂納米顆粒減反膜的耐磨特性較差。同時，具有疏水基團硅烷前驅體的加入也會影響空心SiO₂顆粒之間的連接，導致粗糙度增大，這除了影響耐磨特性外也會使減反特性發生一定變化。僅采用疏水基團對空心球SiO₂納米顆粒進行修飾的技術方案不利于減反膜和玻璃類襯底表面的附著，同時影響SiO₂顆粒之間的連接，致使薄膜微觀形貌的不連續，無法滿足減反膜高光學透過率、較強機械穩定性和長效防潮的需求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術的不足，提供一種具有高光學透過率、較強機械穩定性和長效防潮抗污特性的耐刮疏水減反膜的制備方法。