一種光學(xué)增透膜及其制備方法和光學(xué)組件技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供了一種光學(xué)增透膜及其制備方法和光學(xué)組件。采用本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)一方面提供的制備光學(xué)增透膜的方法，以具有結(jié)構(gòu)式（R1O）3Si-R2以及結(jié)構(gòu)式（R3O）3-Si-Cm-Si-（R4O）3所示的化合物作為共聚單體，從而獲得包括包含重復(fù)單元的共聚物的增透膜，其不僅降低了增透膜的折射率，提高了光透過(guò)率，同時(shí)提高了增透膜的硬度以及與基材的粘附性，大大提高了光電、光學(xué)元件的光學(xué)性能。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種光學(xué)增透膜及其制備方法和光學(xué)組件
本專(zhuān)利技術(shù)涉及光學(xué)器件，尤其涉及一種用于透明或不透明基材表面的光學(xué)增透膜、制備光學(xué)增透膜的方法和光學(xué)組件。
技術(shù)介紹
光學(xué)增透膜，亦稱(chēng)光學(xué)減反膜，其可有效減少制品表面引起的光反射從而增加光學(xué)透過(guò)率。因而在光學(xué)、光電元件的表面常常通過(guò)鍍敷光學(xué)增透膜以減小元件表面的光反射以及由此導(dǎo)致的光能損失。例如在透鏡等光學(xué)制品和計(jì)算機(jī)顯示等圖像顯示儀器領(lǐng)域，使用光學(xué)增透膜可有效提高圖像可視性；在太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，鍍有光學(xué)增透膜的玻璃可有效提高前板玻璃的透過(guò)率，從而提高太陽(yáng)能組件輸出功率。目前采用光學(xué)增透膜實(shí)現(xiàn)增透減反技術(shù)主要有三種，一是在基底材料表面涂覆折射指數(shù)較低的單層薄膜層，二是在基底材料表面形成高、低折射率層交替的多層膜，三是采用折射率梯度膜。折射率梯度膜制備工藝非常復(fù)雜，設(shè)備昂貴、成本高且一次性制備面積有限，實(shí)際應(yīng)用中以前兩種為主。與多層膜相比，單層減反膜制備簡(jiǎn)單，適用于大規(guī)模生產(chǎn)，特別是在具有成本效益要求的領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。但相比于多層膜，單層增透膜的增透減反效果較弱。為此如何降低單層增透膜的折射率，以提高透光度一直是本領(lǐng)域研究重點(diǎn)。在各項(xiàng)研究中，含氟材料是一種常見(jiàn)的低反射率材料，如采用含氟丙烯酸酯聚合物或氟代的硅氧烷作為增透膜的組分。然而，氟原子引入雖然可以降低材料的折射率，但由于氟材料自身的低表面能可導(dǎo)致涂層與基材的界面粘結(jié)性能變差，且高度氟化的材料也會(huì)降低涂層的硬度和耐久性。為此中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN101456947B公開(kāi)了一種采用全氟聚醚改性硅氧烷作為前驅(qū)體以改善涂膜防污性能和粘結(jié)性能的技術(shù)方案，但是，該聚醚改性硅氧烷的合成工藝非常復(fù)雜。另一種是多孔SiO2材料。鑒于自然界中的固體物質(zhì)的折射率都很高，采用在膜內(nèi)形成多孔結(jié)構(gòu)來(lái)降低膜層的折射率，如通過(guò)溶膠-凝膠方法制備的多孔SiO2便被廣泛采用，以降低材料自身的折射率，其在空氣的折射率非常低，在1.0左右。現(xiàn)有技術(shù)中，這種多孔的SiO2通常是以正硅酸酯（如TEOS）為前驅(qū)體，在酸或堿的催化作用下，經(jīng)過(guò)水解縮聚形成涂膜液，之后通過(guò)旋涂、浸漬提拉等方法形成膜。而制得的膜層的折射率在1.2～1.4。然而，這種疏松的多孔結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度往往不高，易產(chǎn)生劃痕，且涂層與基材的結(jié)合力也弱，粘附強(qiáng)度差，極易被擦除。為此中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN1059276C公開(kāi)了一種二氧化硅增透膜的制備方法，其在堿性氣氛下對(duì)多孔SiO2膜進(jìn)行氣氛處理，以提高多孔膜層的抗劃傷性，以及其與基材的結(jié)合力，但是該方法需要特殊的熱處理設(shè)備，工藝復(fù)雜。又如中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN101805135A公開(kāi)了一種雙層薄膜，其在低折折射率層與基材間增加一層無(wú)機(jī)材料的硬質(zhì)涂覆層，以增加獲取的增透膜的硬度。然而該技術(shù)方案增加了工藝的復(fù)雜程度和成本，因而不具備成本效益。為此，如何降低增透膜的反射率，以提高光的透射率，又確保增透膜的硬度以及與基材的粘附力是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)提供一種光學(xué)增透膜及其制備方法和光學(xué)組件，相比于現(xiàn)有的增透膜，采用本專(zhuān)利技術(shù)一方面所提供的一種制備光學(xué)增透膜的方法獲取的增透膜，既降低了反射率，提高了光透過(guò)率，又具有較大的硬度以及與基材的結(jié)合率。本專(zhuān)利技術(shù)一方面提供了一種光學(xué)增透膜，含有具有重復(fù)單元（1）和（2）的共聚物；所述重復(fù)單元（1）和（2）呈交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)連接，且所述重復(fù)單元（1）和（2）的摩爾比為10:1～1:1；所述共聚物通過(guò)以具有式（3）結(jié)構(gòu)的第一單體和具有式（4）結(jié)構(gòu)的第二單體在酸性或堿性催化劑催化作用下縮聚而獲得；（R1O）3Si-R2……………………….（3），（R3O）3-Si-Cm-Si-（R4O）3……...（4）；其中，R1、R3、R4為烷基，R2為氫、烷基、或烷氧基，m為整數(shù)。可選地，所述酸性催化劑包括鹽酸、硝酸、硫酸或氫氟酸中的一種或多種。可選地，所述堿性催化劑為氨水。可選地，所述m為1、2或3。可選地，所述R1、R3、R4為相同或不同的C1～C3的烷基。可選地，所述R2為C1～C3的烷基或烷氧基。可選地，所述R1、R3、R4為甲基，R2為甲氧基、甲基或氫，m為1或2。可選地，所述光學(xué)增透膜還含有中空微粒子。可選地，所述中空微粒子為二氧化硅顆粒。可選地，所述中空微粒子的重量為所述光學(xué)增透膜總量的1～10wt%。可選地，所述光學(xué)增透膜的厚度為50～200nm。可選地，所述光學(xué)增透膜的厚度為100～150nm。可選地，所述縮聚的溫度為60～100℃。可選地，所述共聚物通過(guò)以下方法而制得：將所述第一單體與水、有機(jī)溶劑和酸性或堿性催化劑的混合物在60～100℃下攪拌30～120分鐘，之后向所述混合物中添加所述第二單體，并持續(xù)攪拌15～120分鐘，所述第一單體和第二單體的摩爾比為10:1～1:1，且所述第一單體和第二單體的總量和與所述水的摩爾比為1:10～1:90。可選地，使用酸性催化劑時(shí)，酸性催化劑在縮聚反應(yīng)溶液中的氫離子濃度為0.2～3mol/L；使用堿性催化劑時(shí)，堿性催化劑在縮聚反應(yīng)溶液中的氫氧根離子濃度為0.7～6.8mol/L。可選地，所述有機(jī)溶劑在縮聚反應(yīng)溶液中的含量大于等于25wt%，且小于等于90wt%。本專(zhuān)利技術(shù)另一個(gè)方面提供了一種光學(xué)組件，包括基材以及覆蓋于所述基材表面的上述光學(xué)增透膜。所述光學(xué)組件具體可為太陽(yáng)能電池蓋板、液晶顯示面板和汽車(chē)擋風(fēng)玻璃。可選地，所述基材的材料包括玻璃、塑料、金屬或陶瓷。具體的所述基材的形態(tài)可以為片材，板材或薄膜材。玻璃基材具體地可以是超白玻璃，超白壓花玻璃，鋼化玻璃，半鋼化玻璃，或相同或不同材質(zhì)玻璃形成的夾層玻璃；塑料基材可以是透明聚酯（PET）、聚碳酸酯（PC），透明氟塑料薄膜如乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）、全氟乙烯丙烯共聚物（FEP）、四氟乙烯、全氟烷氧基乙烯基醚（PFA）、乙烯1，3氟氯乙烯共聚物（ECTFE）、聚氟乙烯（PVF）、聚偏氟乙烯（PVDF）；金屬可以是銅、鋁、鐵、鋅以及各自對(duì)應(yīng)的合金。本專(zhuān)利技術(shù)又一個(gè)方面提供了一種制備光學(xué)增透膜的方法，包括：提供包含式（3）所示的第一單體、水、有機(jī)溶劑和酸性或堿性催化劑的混合物，在60～100℃下攪拌30～120分鐘，之后向所述混合物中添加式（4）所示的第二單體，其中，所述第一單體和第二單體的摩爾比為10:1～1:1；持續(xù)攪拌，使第一單體和第二單體縮聚，形成溶膠狀共聚物；將所述溶膠狀共聚物涂覆于基材上，干燥固化；（R1O）3Si-R2……………………….（3），（R3O）3-Si-Cm-Si-（R4O）3……...（4）；其中，R1、R3、R4為烷基，R2為氫、烷基、或烷氧基，m為整數(shù)。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本專(zhuān)利技術(shù)所提供的制備光學(xué)增透膜的方法，以具有上述結(jié)構(gòu)式（3）以及結(jié)構(gòu)式（4）的化合物作為共聚單體，從而獲取包括含有上述重復(fù)單元（1）和重復(fù)單元（2），且所述重復(fù)單元（1）和（2）以三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)連接的共聚物的光學(xué)增透膜，其不僅降低了制得的增透膜的折射率，提高了光透過(guò)率，同時(shí)提高了制得的增透膜的硬度以及與基材的粘附率，大大提高了光電、光學(xué)元件的性能。可選地，所述m為1、2或3。可選地，所述R1、R3、R4為相同或不同的C1～C3的烷基。可選地，所述R2為C1～C3的烷基或烷氧基。可選地，所述第二單體為1,2-雙（三烷氧基硅基）本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種光學(xué)增透膜，其特征在于，含有具有重復(fù)單元（1）和（2）的共聚物；所述重復(fù)單元（1）和（2）呈交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)連接，且所述重復(fù)單元（1）和（2）的摩爾比為10:1～1:1；所述共聚物通過(guò)以具有式（3）結(jié)構(gòu)的第一單體和具有式（4）結(jié)構(gòu)的第二單體在酸性或堿性催化劑催化作用下縮聚而獲得；（R1O）3Si?R2……………………….（3），（R3O）3?Si?Cm?Si?（R4O）3……...（4）；其中，R1、R3、R4為烷基，R2為氫、烷基、或烷氧基，m為整數(shù)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種光學(xué)增透膜，其特征在于，含有具有重復(fù)單元（1）和（2）的共聚物；所述重復(fù)單元（1）和（2）呈交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)連接，且所述重復(fù)單元（1）和（2）的摩爾比為10:1～1:1；所述共聚物通過(guò)以具有式（3）結(jié)構(gòu)的第一單體和具有式（4）結(jié)構(gòu)的第二單體在酸性或堿性催化劑催化作用下縮聚而獲得；（R1O）3Si-R2……………………….（3），（R3O）3-Si-Cm-Si-（R4O）3……...（4）；其中，R1、R3、R4為烷基，R2為氫、烷基、或烷氧基，m為整數(shù)。2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)增透膜，其特征在于，所述酸性催化劑包括鹽酸、硝酸、硫酸或氫氟酸中一種或多種。3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)增透膜，其特征在于，所述堿性催化劑為氨水。4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)增透膜，其特征在于，所述m為1、2或3。5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)增透膜，其特征在于，所述R1、R3、R4為相同或不同的C1～C3的烷基。6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)增透膜，其特征在于，所述R2為C1～C3的烷基或烷氧基。7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)增透膜，其特征在于，所述R1、R3、R4為甲基，R2為甲氧基、甲基或氫，m為1或2。8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)增透膜，其特征在于，所述光學(xué)增透膜還含有中空微粒子。9.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)增透膜，其特征在于，所述中空微粒子為二氧化硅顆粒。10.如權(quán)利要求9所述的光學(xué)增透膜，其特征在于，所述中空微粒子的重量為所述光學(xué)增透膜總量的1～10wt%。11.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)增透膜，其特征在于，所述光學(xué)增透膜的厚度為50～200nm。12.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)增透膜，其特征在于，所述光學(xué)增透膜的厚度為100～150nm。13.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)增透膜，其特征在于，所述縮聚的溫度為60～100℃。14.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)增透膜，其特征在于，所述共聚物通過(guò)以下方法而制得：將所述第一單體與水、有機(jī)溶劑和酸性或堿性催化劑的混合物在60～100℃下攪拌30～120分鐘，之后向所述混合物中添加所述第二單體，并持續(xù)攪拌15～120分鐘，所述第一單體和第二單體的摩爾比為10:1～1:1，且所述第一單體和第二單體的總量和與所述水的摩爾比為1:10～1:90。15.如權(quán)利要求14所述的光學(xué)增透膜，其特征在于，使用酸性催化劑時(shí)，酸性催化劑在縮聚反應(yīng)溶液中的氫離子濃度為0.2～3mol/L；使用堿性催化劑時(shí)，堿性催化劑在縮聚反應(yīng)溶液中的氫氧根離子濃度為0.7～6.8mol/L。16.如權(quán)利要求14所述的光學(xué)增透膜，其特征在于，所述有機(jī)溶劑在縮聚反應(yīng)溶液中的含量大于等于25wt%，且小于等于90wt%。17.一種光學(xué)組件，其特征在于，包括基材以及覆蓋于所述基材表面的權(quán)利要求1～16中任一項(xiàng)所述的光學(xué)增透膜。18.如權(quán)利要求17所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述基材的材料包括玻璃、塑料、金屬或陶瓷。19.一種制備光學(xué)增透膜的...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：付爽，呂鑫，張磊，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：法國(guó)圣戈班玻璃公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：法國(guó);FR