[发明专利]一种在PC树脂镜片上沉积DLC薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光学镜片制备技术领域，具体涉及一种PC树脂光学镜片的制备方法。

背景技术

聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)是一种综合性能非常优良的光学塑料，用PC材料制成的眼镜片被称为“太空片”，由于其具有重量小、易成型、防紫外光等优点，基本上已取代玻璃镜片成为眼镜的首选材料，发展前景十分良好。但是由于PC材料表面硬度低，耐磨性能差，需要进行表面镀膜处理。类金刚石(Diamond-like Carbon，DLC)作为一种新型薄膜，具有很多与金刚石相近的光、电、声、热、机械等优良性能，如硬度高、耐磨性好(摩擦系数低至0.2以下)、光学透过范围宽(折射率为1.7-2.6)，并且可以在低温(甚至在室温)下沉积，非常适合用于光学塑料的保护膜。

目前，如何在PC树脂镜片上沉积DLC薄膜引起了业界广泛的兴趣和研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在PC树脂镜片上沉积DLC薄膜的制备方法，以获得耐磨性和透光性良好的生物光学镜片。为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

(1)采用PC树脂镜片作为基体。对PC基体首先进行清洗，清洗过程是，先在碱性溶液(例如氢氧化钠溶液，或洗衣粉溶液)中浸泡30-60min，然后在去离子水中超声清洗，以除去PC基片表面的污染物，最后在50℃的烘箱中干燥10-20h后备用；

(2)采用Ar等离子体对备用基体轰击5-10min，达到清洁活化的目的，使用功率为50-100W，Ar流量为20-50ml/min；

(3)采用PECVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition，简称PECVD，等离子体增强化学气相沉积)技术在PC基体上沉积DLC薄膜，沉积中的碳源气体为氢气稀释的甲烷，甲烷浓度(CH₄/H₂)为20-100％(体积百分比)，沉积功率为50-200W，沉积时间为15-60min；

(4)该方法在PC树脂片上沉积DLC薄膜后，可以获得耐磨性和透光性良好的光学镜片。

所述的沉积过程中，CH₄的气体流量为5-30ml/min；H₂气体流量为10-50ml/min；同时通入Ar气作为辅助气体，流量为20-50ml/min。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)的特点是基体温度低、沉积速率快、成膜质量好、针孔较少、不易龟裂。PC树脂的熔点低，因而采用这种技术有利于在PC树脂镜片上沉积类金刚石(DLC)薄膜，并最终获得耐磨性和透光性良好的光学镜片。

附图说明

图1为本发明实施例1的X射线光电子能谱(XPS)图；

图2为本发明实施例1的扫描探针显微镜(SPM)图。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例，对本发明作进一步阐述。

实施例一

采用PC树脂镜片作为基体材料，沉积前首先进行清洗：碱液水中浸泡约60min，然后在去离子水中超声清洗，除去基体表面的污染物，然后在50℃的烘箱中干燥约20h；采用Ar等离子体对基体轰击10min，清除表面的杂质和水分，并使基片表面上产生含有不饱和键的基团，提高基体表面活性，以保证基体与膜层间的结合牢固，薄膜的附着性好。Ar等离子体轰击基体的功率为100W，Ar流量为25ml/min，时间10min。采用PECVD(型号NPE-3000)技术，在PC镜片基体上沉积DLC薄膜。沉积过程中，碳源气体为氢气稀释的甲烷，甲烷浓度50％(CH₄/H₂)(体积百分比)，沉积功率为100W，沉积时间为30min。

图1是本发明实施例1的X射线光电子能谱(XPS)图，从图中可以看出，C1s峰中包含了位于284.6±0.11eV和285.4±0.11eV的两种成分，分别代表了膜中碳原子sp²和sp³杂化的结构，说明在PC上所沉积的薄膜为DLC膜。

图2为本发明施实例1的扫描探针显微镜(SPM)图，从图中可以看出，DLC膜层表面比较平滑，致密度高，这有利于样品的耐磨性提高和保持透光率不降低。

实施例二