[发明专利]单层和多层的高折射、耐刮擦的TiO2 涂层

说明书

本发明涉及涂覆制品，其含有基材(S)，该基材具有由单层高折射且耐刮擦的层(A)组成的涂层或者具有多层结构，在该多层结构中，层(A)与低折射的层(B)交替，其中层(A)的特征在于其包含特别细分散的TiO₂纳米颗粒。该含有层(A)的涂层可以通过这样的方法来生产，其使得该纳米颗粒无团聚地沉积。因此，本发明也进一步提供用于生产具有单层或者多层的制品的方法及其用途，例如作为光学数据存储器的覆盖层或者作为IR反射涂层。

具有高折射率n的涂层(高折射率(HRI)层，下文也称作HRI层)由不同的应用是已知的，例如光学透镜或者平面波导。术语“折射率”在此与“复数折射率的实部”是同义的，这两种术语在本申请中同义使用，并表示为n。具有高折射率的涂层原则上可以通过不同的方法来生产。在纯物理途径中，高折射金属氧化物例如诸如TiO₂、Ta₂O₅、CeO₂、Y₂O₃以人们所说的“溅射法”在高真空中通过等离子体法沉积。虽然由此可以无困难地在可见光波长范围内实现高于2.0的折射率，但是该方法是相对复杂和昂贵的。

US6777070B1描述一种抗反射材料和极化膜，其中耐刮擦涂层由三种成分组成：1.含氟的甲基丙烯酸酯聚合物，2.氨基甲酸酯丙烯酸酯聚合物和超细颗粒的聚合物，和3.具有表面处理的二氧化钛颗粒的树脂。因此，二氧化钛和二氧化锆的混合物被用于实施例中。所述涂覆制品在耐刮擦层中仅仅包含二氧化钛纳米颗粒。

DE19823732A1描述了一种用于生产光学多层系统的方法，其中尤其将含有纳米级无机固体细粒的可流动的组合物施加到玻璃基材上。在本申请中，基材由聚合物材料制成。

Chem. Mater 2001，13，1137-1142描述了由高折射三烷氧基硅烷封端的PMMA-钛杂合物来生产光学薄膜以及尤其是它们的透射。该涂层是溴化钾粒料的耐刮擦涂层。没有提及聚碳酸酯作为基材材料。

US6777706B1描述了一种光学制品，其包含有机材料层，其中该层包含光透射性的纳米颗粒。固化层中纳米颗粒尤其TiO₂的含量可以是0-50体积%。根据本发明的涂覆制品在涂层中包含>58重量％量的二氧化钛。

从EP0964019A1和WO2004/009659A1中已知的是有机聚合物例如含硫聚合物或者卤代丙烯酸酯(四溴苯基丙烯酸酯，Polyscience Inc.)，其固有地具有高于常规聚合物的折射率，并且其可以根据一种简单的方法，由有机溶液按照常规涂覆方法施涂到表面上。但是，这里在可见光波长范围内所测量的折射率局限于最高到大约1.7的值。

另外一种方法变型(其变得日益重要)基于金属氧化物纳米颗粒，该颗粒被加工到有机粘合剂系统或者聚合物粘合剂系统中。相应的纳米颗粒-聚合物杂合配方可以通过简单的方式例如借助于旋涂成本有利地施涂到不同的基材上。可实现的折射率通常在开始提到的溅射表面和高折射聚合物层之间。随着纳米颗粒含量增加，折射率也会增加。例如US2002/176169A1公开了纳米颗粒-丙烯酸酯杂合系统的生产，其中高折射层包含在有机溶剂中的金属氧化物，例如诸如二氧化钛、氧化铟或者氧化锡，以及可UV交联的粘合剂例如基于丙烯酸酯的粘合剂。在旋涂、溶剂蒸发和UV辐射之后获得了相应的用于光学薄膜(Filme)/膜(Folie)的涂层，所述涂层包含耐刮擦涂层、厚度是30-120nm和具有期望的1.70-1.95折射率的HRI层(I)、厚度是5-70nm并且具有1.60-1.70折射率的层(II)和由硅氧烷基聚合物形成的LRI层。这些膜据称适于作为抗反射层。虽然对于HRI层(I)来说，给定的额定折射率范围最高到1.95，但是没有如何能够生产这样的层的说明或者例子。在实施例中描述了仅具有n = 1.71和1.72的折射率的HRI层(I)的生产(根据所使用的包含TiO₂的涂料溶液的制造商的数据，甚至仅仅能够达到最大1.59的折射率)。没有给出关于折射率的虚部k的信息，如下所述，它还取决于纳米颗粒的尺寸。因此，在该申请中要求保护的具有较高折射率的层被认为仅仅是所期望的事物，并且所述公开没有满足对于生产这样的高折射层的方法的需求。