專利名稱：有機(jī)/無機(jī)雜化納米級(jí)多孔防反射涂層及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)無機(jī)/雜化納米級(jí)多孔防反射薄膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
防反射涂層可增加光學(xué)器件的透光率，減少不必要的反射以及眩光，.在太 陽能電池面板，顯示器件、防止光污染等領(lǐng)域用重要的應(yīng)用。目前抑制反射光 的主要途徑有1)通過對(duì)基底的打磨處理，使其對(duì)入射光形成漫反射，但這樣 的處理方法效果不佳，仍有2%的反射率，同時(shí)大幅度降低光透過率；2)對(duì)基 底表面涂覆一層防反射涂層(防反射機(jī)理如圖l所示)。防反射涂層的基本原理 是讓涂層與空氣界面的反射光和涂層與基底界面的反射光產(chǎn)生干涉，從而抵消 了反射光的能量，達(dá)到防反射的目的。防反射涂層的制備主要集中在多孔薄膜 的制備上，而多孔膜的孔徑大小及分布和涂層厚度都決定了防反射的效果。眾 所周知，嵌段共聚物的微相分離可以形成納米級(jí)有序的微相結(jié)構(gòu)。以甲基丙烯 酸甲酉旨(MMA)與甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷(MPES)作為反應(yīng)單體通過活性 自由基聚合(如可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合)制備聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲.基丙 烯酰氧丙基三乙基硅烷)二元嵌段共聚物。使用旋涂的方法，將嵌段共聚物溶 液涂覆在基底表面，當(dāng)嵌段共聚物發(fā)生完全微相分離后，通過聚合物中硅氧烷 的溶膠凝膠過程來固定微相結(jié)構(gòu)，通過紫外光降解聚甲基丙烯酸甲酯即可制備 得到納米級(jí)多孔薄膜，同時(shí)可以用嵌段共聚物組成，膜厚和光照時(shí)間來有效的 調(diào)節(jié)膜折光指數(shù)，來實(shí)現(xiàn)不同的防反射要求。另外，涂層的骨架主要由Si:O-Si 結(jié)構(gòu)組成，且含有Si-OH官能團(tuán)，因此該涂層比單一的薄膜有較高的強(qiáng)度，抗 褶芻皮耐摩擦，與基底的粘合性好等特點(diǎn)，可以有效的克服目前各類防反射涂層 存在的機(jī)械性能差且光學(xué)性能不穩(wěn)定的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種的有機(jī)/無機(jī)雜化納米級(jí)多 孔防反射涂層。
有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層是以聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯 酰氧丙基三乙基硅垸)為前驅(qū)體通過溶膠-凝膠過程得到有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔 防反射涂層或以聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅垸)與正硅 酸乙酯的混合物為前驅(qū)體通過溶膠-凝膠過程得到有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反 射涂層，有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層的厚度為42.5 162.8nm，孔隙率
3為23.2% 56.9%，孔徑為5 10nm。
所述的聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅垸)中的甲基丙 烯酸甲酯鏈段的數(shù)均分子量為7000 15000，聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰 氧丙基三乙基硅烷)中的甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅垸鏈段的數(shù)均分子量為 6000 楊00。
有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層的制備方法包括如下步驟
1) 在重量百分比濃度為2% 10%的聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧
丙基三乙基硅烷)溶液中，加入重量百分比濃度為0.5% 10%的正硅酸乙酯， 均勻混合，得到混合液，用勻膠機(jī)將混合液在基底表面旋涂成厚度為80 160nm 有機(jī)/無機(jī)雜化納米涂層；
2) 將有機(jī)/無機(jī)雜化納米涂層至于有機(jī)溶劑的飽和氣氛中退火1 7天，然 后至于真空烘箱中50 120'C下退火1 5天，退火結(jié)束，用冰塊迅速冷卻；接 著置于氨水的氣氛中1 5天，放入真空烘箱中干燥；再置于紫外燈下照射,制備 得到有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層。
所述的有機(jī)溶劑為甲苯、乙苯、異丙苯、對(duì)二甲苯、鄰二甲苯、二氯甲 烷或二氧雜環(huán)六垸。紫外燈的發(fā)出波長(zhǎng)為200—400nm?；诪檩d玻片或石英玻 璃片。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果
1) 以嵌段共聚物微相分離后的微相形態(tài)作為模板來制備納米級(jí)多孔薄膜， 其孔徑大小易于控制且孔徑分布均一；
2) 通過旋涂法制備的納米級(jí)薄膜，薄膜厚度易于調(diào)控且厚度均一；
3) 以含硅二元嵌段共聚物或是它和正硅酸乙酯的混合物為前軀體制備的納 米級(jí)薄膜，其基本構(gòu)架為Si-O-Si結(jié)構(gòu)，機(jī)械性能優(yōu)異，抗褶皺耐摩擦，且富含 Si-OH官能團(tuán)，可以有效的解決由目前技術(shù)上制備的薄膜和各類基底的黏附問 題；
4) 工藝簡(jiǎn)單。
圖1是本發(fā)明的防反射薄膜的機(jī)理I:入射光；T:透射光；Rl:薄膜與空氣界面的反射光；R2:薄膜與基底 界面的反射光；no:空氣的折光指數(shù)；nl:薄膜的折光指數(shù)；ns:基底的折光指 數(shù)；X:入射光波長(zhǎng)；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例1得到的嵌段共聚物本體相分離TEM照片；
4圖3是本發(fā)明實(shí)施例1得到的嵌段共聚物薄膜相分離AFM照片； 圖4是本發(fā)明實(shí)施例1得到的紫外光照后多孔薄膜的AFM相位圖照片； 圖5是本發(fā)明實(shí)施例1得到的紫外光照后多孔薄膜的AFM相位圖的立體圖 照片；
圖6是本發(fā)明實(shí)施例1得到的納米級(jí)多孔薄膜的可見光全波長(zhǎng)光透過曲線 圖。 -
具體實(shí)施例方式
有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層是以聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯 酰氧丙基三乙基硅垸)為前驅(qū)體通過溶膠-凝膠過程得到有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔 防反射涂層或以聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)與正硅 酸乙酯的混合物為前驅(qū)體通過溶膠-凝膠過程得到有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反 射涂層，有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層的厚度為42.5 162.8 nm，孔隙率 為23.2% 56.9%，孔徑為5 10nm。
所述的聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)中的甲基丙 烯酸甲酯鏈段的數(shù)均分子量為7000 15000，聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰 氧丙基三乙基硅烷)中的甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷鏈段的數(shù)均分子量為 6000 40000。 實(shí)施例1:
將聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅垸)配成5%的四氫 呋喃溶液，加入0.1g正硅酸乙酯，然后用KW-4A型臺(tái)式勻膠機(jī)在載玻片表面旋 涂成納米級(jí)薄膜，勻膠第一階段轉(zhuǎn)速控制在1000r/min，時(shí)間15 s，勻膠第二階 段轉(zhuǎn)速控制在3000 r/min，時(shí)間60s。涂抹后將薄膜至于四氫呋喃的飽和氣氛中 退火4天，然后將薄膜至于真空烘箱中9(TC退火36小時(shí)，退火時(shí)間結(jié)束后馬上 用冰塊迅速冷卻。冷卻后將其置于氨水的氣氛中24小時(shí)，隨后自然干燥3天再 將其放入真空烘箱中5(TC干燥5天。隨后取出將其置于UV-40w的紫外燈下光 照5小時(shí)。本發(fā)明實(shí)施例1得到的有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層的各性質(zhì) 參數(shù)見表l。
表l
樣品紫外光光照時(shí)薄膜厚度薄膜的折光指薄膜的孔隙率
間(h)(nm)數(shù)(nf)(%)
實(shí)施例10158.41.480
5145.71.2245.7
實(shí)施例2:
5將聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)配成2%的四氫呋 喃溶液，加入0.05g正硅酸乙酯，然后用KW-4A型臺(tái)式勻膠機(jī)在載玻片表面旋 涂成納米級(jí)薄膜，勻膠第一階段轉(zhuǎn)速控制在1000r/min，時(shí)間15 s，勻膠第二階 段轉(zhuǎn)速控制在3000 r/min，時(shí)間60s。涂抹后將薄膜至于四氫呋喃的飽和氣氛中 退火4天，然后將薄膜至于真空烘箱中9(TC退火36小時(shí)，退火時(shí)間結(jié)束后馬上 用冰塊迅速冷卻。冷卻后將其置于氨水的氣氛中24小時(shí)，隨后自然干燥3天再 將其放入真空烘箱中5(TC干燥5天。隨后取出將其置于UV-40w的紫外燈下光 照5小時(shí)。 實(shí)施例3:
將聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅垸)配成10%的四氫 呋喃溶液，然后用KW-4A型臺(tái)式勻膠機(jī)在載玻片表面旋涂成納米級(jí)薄膜，勻膠 第一階段轉(zhuǎn)速控制在1000 r/min，時(shí)間15 s，勻膠第二階段轉(zhuǎn)速控制在3000 r/min， 時(shí)間60 s。涂抹后將薄膜至于四氫呋喃的飽和氣氛中退火4天，然后將薄膜至于 真空烘箱中120'C退火120小時(shí)，退火時(shí)間結(jié)束后馬上用冰塊迅速冷卻。冷卻后 將其置于氨水的氣氛中24小時(shí)，隨后自然干燥3天再將其放入真空烘箱中50°C 干燥5天。隨后取出將其置于UV-40w的紫外燈下光照5小時(shí)。 實(shí)施例4:
將聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)配成10%的四氫 呋喃溶液，然后用KW-4A型臺(tái)式勻膠機(jī)在石英玻璃片表面旋涂成納米級(jí)薄膜， 勻膠第一階段轉(zhuǎn)速控制在1000r/min，時(shí)間15 s，勻膠第二階段轉(zhuǎn)速控制在3000 r/min，時(shí)間60 s。涂抹后將薄膜至于四氫呋喃的飽和氣氛中退火4天，然后將 薄膜至于真空烘箱中9(TC退火36小時(shí)，退火時(shí)間結(jié)束后馬上用冰塊迅速冷卻。 冷卻后將其置于氨水的氣氛中24小時(shí)，隨后自然干燥3天再將其放入真空烘箱 中5(TC干燥5天。隨后取出將其置于UV-40w的紫外燈下光照10小時(shí)。 實(shí)施例5:
將聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)配成5%的四氫呋 喃溶液，然后用KW-4A型臺(tái)式勻膠機(jī)在石英玻璃片表面旋涂成納米級(jí)薄膜，勻 膠第一階段轉(zhuǎn)速控制在1000 r/min，時(shí)間15 s，勻膠第二階段轉(zhuǎn)速控制在3000 r/min，時(shí)間60 s。涂抹后將薄膜至于四氫呋喃的飽和氣氛中退火4天，然后將 薄膜至于真空烘箱中100。C退火36小時(shí)，退火時(shí)間結(jié)束后馬上用冰塊迅速冷卻。 冷卻后將其置于氨水的氣氛中24小時(shí)，隨后自然干燥3天再將其放入真空烘箱 中5(TC干燥1天。隨后取出將其置于UV-40w的紫外燈下光照5小時(shí)。
6實(shí)施例6:
將聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)配成8%的四氫呋 喃溶液，然后用KW-4A型臺(tái)式勻膠機(jī)在石英玻璃片表面旋涂成納米級(jí)薄膜，勻 膠第一階段轉(zhuǎn)速控制在1000 r/min，時(shí)間15 s，勻膠第二階段轉(zhuǎn)速控制在3000 r/min，時(shí)間60 s。涂抹后將薄膜至于四氫呋喃的飽和氣氛中退火4天，然后將 薄膜至于真空烘箱中8(TC退火36小時(shí)，退火時(shí)間結(jié)束后馬上用冰塊迅速冷卻。 冷卻后將其置于氨水的氣氛中24小時(shí)，隨后自然干燥3天再將其放入真空烘箱 中6(TC干燥3天。隨后取出將其置于UV-40w的紫外燈下光照10小時(shí)。 實(shí)施例7:
1) 在重量百分比濃度為2%的聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三 乙基硅烷)溶液中，加入重量百分比濃度為0.5%的正硅酸乙酯，均勻混合，得 到混合液，用勻膠機(jī)將混合液在載玻片表面旋涂成厚度為162.8nm有機(jī)/無機(jī)雜 化納米涂層；
2) 將有機(jī)/無機(jī)雜化納米涂層至于甲苯的飽和氣氛中退火1天，然后至于真 空烘箱中5(TC下退火2天，退火結(jié)束，用冰塊迅速冷卻；接著置于氨水的氣氛 中1天，放入真空烘箱中干燥；再置于紫外燈下照射，制備得到有機(jī)/無機(jī)雜化納 米多孔防反射涂層。
實(shí)施例8:
1) 在重量百分比濃度為10%的聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三 乙基硅垸)溶液中，加入重量百分比濃度為10%的正硅酸乙酯，均勻混合，得 到混合液，用勻膠機(jī)將混合液在石英玻璃片表面旋涂成厚度為42.5nm有機(jī)/無機(jī) 雜化納米涂層；
2) 將有機(jī)/無機(jī)雜化納米涂層至于二氧雜環(huán)六烷的飽和氣氛中退火7天，然 后至于真空烘箱中12(TC下退火5天，退火結(jié)束，用冰塊迅速冷卻；接著置于氨 水的氣氛中5天，放入真空烘箱中干燥；再置于紫外燈下照射,制備得到有機(jī)/無 機(jī)雜化納米多孔防反射涂層。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層，其特征在于以聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)為前驅(qū)體通過溶膠-凝膠過程得到有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層或以聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)與正硅酸乙酯的混合物為前驅(qū)體通過溶膠-凝膠過程得到有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層，有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層的厚度為42.5～162.8nm，孔隙率為23.2％～56.9％，孔徑為5～10nm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層，其特征 在于所述的聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅垸)中的甲基 丙烯酸甲酯鏈段的數(shù)均分子量為7000 150000，聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙 烯酰氧丙基三乙基硅烷)中的甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷鏈段的數(shù)均分子量 為6000 400000。
3. —種根據(jù)權(quán)利要求1所述有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層的制備方法，其特征在于包括如下步驟1) 在重量百分比濃度為2% 10%的聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧 丙基三乙基硅垸)溶液中，加入重量百分比濃度為0.5% 10°/。的正硅酸乙酯， 均勻混合，得到混合液，用勻膠機(jī)將混合液在基底表面旋涂成厚度為80 160nm 有機(jī)/無機(jī)雜化納米涂層；2) 將有機(jī)/無機(jī)雜化納米涂層至于有機(jī)溶劑的飽和氣氛中退火1 7天，然 后至于真空烘箱中50 12(TC下退火1 5天，退火結(jié)束，用冰塊迅速冷卻；接 著置于氨水的氣氛中1 5天，放入真空烘箱中干燥；再置于紫外燈下照射,制備 得到有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層的制備方 法，其特征在于所述的有機(jī)溶劑為四氫呋喃、甲苯、乙苯、異丙苯、對(duì)二甲 苯、鄰二甲苯、二氯甲垸或二氧雜環(huán)六烷。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層的制備方 法，其特征在于所述的紫外燈的發(fā)出波長(zhǎng)為200—400nm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層的制備方 法，其特征在于所述的基底為玻璃或者透明塑料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有機(jī)無機(jī)/雜化納米級(jí)多孔防反射涂層及其制備方法。以聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)為前驅(qū)體通過溶膠-凝膠過程得到有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層或以聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)與正硅酸乙酯的混合物為前驅(qū)體通過溶膠-凝膠過程得到有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層，有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層的厚度為42.5～162.8nm，孔隙率為23.2％～56.9％，孔徑為5～10nm。本發(fā)明以嵌段共聚物微相分離后的微相形態(tài)作為模板來制備納米多孔防反射涂層，孔徑大小易于控制且分布均一，防反射涂層機(jī)械性能優(yōu)異，抗褶皺耐摩擦，能解決由目前技術(shù)上制備的防反射涂層和各類基底的黏附問題。
文檔編號(hào)G02B1/10GK101538439SQ200910097289
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月2日
發(fā)明者果 王, 羅英武 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)