一種自固化玻璃表面減反膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于光學(xué)材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種自固化玻璃表面減反膜的制備方法。本發(fā)明以水溶膠作為硅源，以磷酸硅作為固化劑，乙醇作為溶劑，按比例混合攪拌一定時(shí)間，經(jīng)過陳化后利用提拉鍍膜法于玻璃基片上制備減反膜，該減反膜的最高透光率可達(dá)98.7％，硬度最大達(dá)到5H。此方法制備的溶膠具有自固化的特點(diǎn)，不需要高溫煅燒，制備過程簡(jiǎn)單，時(shí)間短，成本低廉，不污染環(huán)境，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種自固化玻璃表面減反膜的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光學(xué)材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種自固化玻璃表面減反膜的制備方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 減反膜，又名增透膜，常應(yīng)用于光學(xué)器件上，以滿足器件的光學(xué)要求。由于減反膜 的應(yīng)用領(lǐng)域較廣，所以其種類繁多，如成份較為簡(jiǎn)單的單層YF3減反膜，單層和多層的SiO2 減反膜；應(yīng)用在平板顯示器的多層SiN減反膜等。1984年，Burggraaf首次采用溶膠-凝膠 法制備出SiO2薄膜，此后SiO 2薄膜乃至其它無機(jī)薄膜的溶膠-凝膠法制備技術(shù)引起了人們 廣泛的關(guān)注。1999年瑞典的Per Nostell等將合成出的50nm SiO2溶膠制備成增透膜，在 應(yīng)用于玻璃襯底后，透光率提高了 5. 4%，從而推動(dòng)了減反膜在光學(xué)器件上的長(zhǎng)足發(fā)展。傳 統(tǒng)的SiO2減反膜雖然能大幅度的提高玻璃基底的透光率，但其機(jī)械性能較差，使得在室外 自然條件下難以得到有效的應(yīng)用，因此如何制備出具有高透光率的同時(shí)兼具較強(qiáng)硬度的減 反膜，儼然成為當(dāng)下研究的課題。
[0003] 溶膠-凝膠法是一種低溫液相合成方法，與其他無機(jī)材料制備方法相比，其制備 溫度低，過程易于控制，成本低廉且可規(guī)?；a(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)尤為突出，因此越來越受到研究人 員的重視。溶膠-凝膠技術(shù)制備薄膜的主要方法有浸漬-提拉法，旋涂法，彎月面等方法， 其中浸漬-提拉法因工藝條件簡(jiǎn)單，受環(huán)境影響較小，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，逐漸被研究人員所 米用。
[0004] 單純的利用堿催化水解TEOS得到的SiO2溶膠進(jìn)行鍍膜，膜層的最高透光率可達(dá) 99%，由于所得的SiO2呈球狀，由于SiO2球狀粒子與基材之間缺乏足夠的化學(xué)鍵作用力， 導(dǎo)致薄膜的機(jī)械強(qiáng)度較低，其實(shí)際應(yīng)用的范圍受到很大限制。Thomas I M等（Appl. Opt.， 25 (1986) 1481)利用堿催化法制備SiO2溶膠，通過浸漬提拉法或旋涂法制得的多孔性SiO2 減反膜，其折射率可低至1. 22,能夠成功應(yīng)用于高功率激光系統(tǒng)中的光學(xué)元件，但膜層結(jié)構(gòu) 中的氧化硅粒子缺乏足夠的化學(xué)鍵作用，導(dǎo)致薄膜機(jī)械性能較低。專利200910048696. 4中 采用先堿催化再酸催化的方法制備涂膜液，并于基板上通過浸涂，噴涂或旋涂法制備出多 孔二氧化硅膜層，在經(jīng)過200°C預(yù)固化5分鐘后，再于650?730°C的馬弗爐中固化數(shù)分鐘。 該方法制得的膜層最大透光率可達(dá)97. 8 %，硬度最高可至7H，但制備工藝過于復(fù)雜，并且 需要經(jīng)過高溫?zé)崽幚恚云鋺?yīng)用范圍受到一定程度的限制。又如專利200910098519. 7中 公開了一種減反膜制備的方法，該制備流程包括如下步驟：①制備無機(jī)-有機(jī)雜化硅溶液； ②涂膜；③疏水處理；④固化處理。雖然該方法值得的減反膜能夠表現(xiàn)出一定的耐摩擦性 能，但其平均透光率僅為93%左右，且在固化處理過程中，需要在200?550°C的高溫條件 下處理數(shù)分鐘乃至一個(gè)小時(shí)以上。專利201110100511. 7中利用正硅酸四乙酯為硅源，酸催 化法制備二氧化硅溶膠，隨后加入一定量的季銨鹽作為模板劑，所制得的溶膠通過浸漬提 拉法于玻璃表面上鍍制一層薄膜，烘干后，經(jīng)80°C熱水超聲清洗以除去模板劑。該膜層的透 光率最高可達(dá)到99%，平均透光率也穩(wěn)定在96%以上，且制備過程中不需要高溫煅燒，膜 層與玻璃的結(jié)合也比較牢固。
[0005] 目前，在增強(qiáng)減反膜機(jī)械強(qiáng)度所采用的方法中，高溫煅燒或者加入模板劑較為常 見。從工業(yè)化的角度，高溫煅燒不僅帶來生產(chǎn)成本居高不下的問題，而且會(huì)導(dǎo)致薄膜出現(xiàn)裂 紋，甚至產(chǎn)生結(jié)構(gòu)缺陷等重大問題。因此在嚴(yán)格控制生產(chǎn)成本的同時(shí)，必須制備出具有較高 硬度，高透光率且薄膜結(jié)構(gòu)性質(zhì)穩(wěn)定的減反膜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于：現(xiàn)有技術(shù)中，在增強(qiáng)減反膜機(jī)械強(qiáng)度所采用的 方法中，高溫煅燒會(huì)增加生產(chǎn)成本，且容易導(dǎo)致薄膜出現(xiàn)裂紋等其他結(jié)構(gòu)缺陷；加入模板劑 也存在成本居高的問題。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種自固化玻璃表面減反膜的制備方法，具 體步驟為：以乙醇為溶劑，磷酸硅作為固化劑，以商品化水溶膠為硅源，混合攪拌10分鐘? 半小時(shí)，經(jīng)室溫陳化后得到制備溶膠，并利用上述制備溶膠在玻璃基片表面提拉鍍制一層 減反膜，而后于室溫下固化24小時(shí)，得到玻璃表面減反膜，
[0008] 其中，硅源、磷酸硅、乙醇之間的摩爾比為1 :0. 00042?0. 0021 :6. 8,提拉速度為 50?120mm/min，提拉過程中環(huán)境濕度低于70% ;所采用的玻璃基片為平均透光率91 %的 建筑玻璃或光學(xué)玻璃。
[0009] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：
[0010] 1、該減反膜的制備過程簡(jiǎn)單，周期短，生產(chǎn)成本低廉；
[0011] 2、該溶膠具有自固化的特點(diǎn)，在減反膜制備的過程中，不需要高溫煅燒即可達(dá)到 較高的硬度；
[0012] 3、在保證較高硬度的前提下，能夠具有高的透光率，得到的玻璃表面減反膜的可 見光范圍最高透光率達(dá)到98. 7%，平均透光率達(dá)到96. 4%，且鉛筆硬度最高為5H。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例八中制備的自固化玻璃表面減反膜的透光率圖譜，其縱坐標(biāo) 為透過率，橫坐標(biāo)為入射波長(zhǎng)（單位rim)。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 下表列出了本發(fā)明一系列的實(shí)施例以及測(cè)試結(jié)果：（表中所涉及的比值均為摩爾 比）
[0015]

【權(quán)利要求】
1. 一種自固化玻璃表面減反膜的制備方法，其特征在于：所述的制備方法為，以乙醇 為溶劑，磷酸硅作為固化劑，以水溶膠為硅源，混合攪拌10分鐘?半小時(shí)，經(jīng)室溫陳化后得 到制備溶膠，并利用上述制備溶膠在玻璃基片表面提拉鍍制一層減反膜，而后于室溫下固 化24小時(shí)，得到玻璃表面減反膜。
2. 如權(quán)利要求1所述的自固化玻璃表面減反膜的制備方法，其特征在于：所述的硅源、 磷酸硅、乙醇之間的摩爾比為1 :〇. 00042?0. 0021 :6. 8。
3. 如權(quán)利要求1所述的自固化玻璃表面減反膜的制備方法，其特征在于：所述的提拉 速度為50?120mm/min，提拉過程中環(huán)境濕度低于70%。
4. 如權(quán)利要求1所述的自固化玻璃表面減反膜的制備方法，其特征在于：所述的玻璃 基片為平均透光率91 %的建筑玻璃或光學(xué)玻璃。
【文檔編號(hào)】C03C17/23GK104310792SQ201410532629
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】陳若愚, 吳堅(jiān), 王紅寧, 鐘璟, 劉小華 申請(qǐng)人:常州大學(xué)