[发明专利]一种减反射涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种减反射涂层的制备方法，特别是一种基于纳米分散液技术制备减反射涂层的方法。

背景技术

当光入射到材料表面时往往会产生反射现象，当反射光强度较高时会造成潜在的危险，如车用和建筑用窗户会对司机驾车造成严重干扰。即使物体表面的反射率极低，但在含有多个光学元件的光学系统中，由于光反射所损失的光能也不能忽略不计。为了减少光学元件表面上反射所造成的光能损失，通常要在其表面涂覆减反射薄膜，利用光线在薄膜上下表面的反射光的干涉相消来减少光的反射。

传统制备减反射涂层的方法有：化学气相沉积法、物理气相沉积法和溶胶-凝胶法等技术。化学气相沉积法虽然工艺简单，制造成本低，但膜层厚度不能精确控制，膜层强度差，较难获得多层膜，且污染严重，现已很少使用；而物理气相沉积法需要使用真空镀膜机，制造成本高，而且形成的最小折射率MgF₂层的折射率也达到了1.38，当施用于折射率在1.4-1.6的透明无机基材上时，反射率仍然在1.5％左右。近年来使用溶胶-凝胶法来制备减反射膜有较多报道，以公开号为CN101545990A的中国专利申请“减反射膜的形成方法及光学元件”为例，作者通过混合酸和碱催化剂使烷氧基硅烷连续水解及聚合得到不同酸性的溶胶以控制纳米颗粒尺寸和网络结构，并将所得混合溶胶旋涂至BK7玻璃平板上，并用碱处理此二氧化硅凝胶涂层来得到减反射膜。但溶胶-凝胶法所制备的减反射膜生产成本高，且为了提高涂层与基底的附着力，一般加工过程需要经过高温(如公开号为CN125889A的专利申请)或酸、碱腐蚀(如公开号为CN101579672A的专利申请)，因而涂层的基底只能选择玻璃等刚性材料，在一定程度上限制了涂层的施用基底。另外，该方法对涂层的使用性能也会产生影响，不利于减反射膜的广泛应用。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服现有减反射涂层制备方法中需要高温和高真空度的反应条件、无法大面积成膜及生产成本较高等缺点，提供一种不需要高温和高真空度的反应条件、可以大面积成膜且生产成本低的减反射涂层制备方法。

本发明提供了一种减反射涂层的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)制备纳米分散液：将SiO₂和/或Al₂O₃纳米颗粒分散于溶剂中，形成纳米分散液；

(2)制备涂层：在基底上涂覆纳米分散液，固化形成涂层；

根据本发明提供的制备方法，优选地，该方法还可以包括：在步骤(1)分散纳米颗粒前，向溶剂中加入树脂单体或分散剂，或者在步骤(2)制备涂层前先在基底表面涂覆包含树脂单体的溶液并干燥。

在本发明提供的制备方法中，所述步骤(1)中的纳米颗粒的粒径可以为10-400nm，优选为10-200nm，更优选为10-50nm。该纳米颗粒可以为气相法或沉淀法形成的纳米颗粒，优选为气相法形成的纳米颗粒，可以为经过化学改性的颗粒、未经过化学改性的颗粒、经过结构改性的颗粒、未经过结构改性的颗粒。

在本发明提供的制备方法中，纳米颗粒通过机械分散法分散于溶剂中，其中，所述机械分散法是指使用机械设备进行分散的方法。本发明使用的机械设备可以优选为超声波细胞粉碎机、高速搅拌、行星式或震荡式球磨机、砂磨机及高压均质机中的一种或多种。由于纳米颗粒含量不同会导致物料的粘度不同，就需要选择不同的设备，通常粘度低时优选使用超声分散机和/或高压均质机；粘度高时优选使用高速搅拌和/或行星球磨机，特别是高速搅拌和行星球磨相结合的机械分散方法，因为行星球磨的剪切及碰撞能量很大，可以将纳米颗粒的团聚体打开。

在本发明中，通过机械分散法制备得到的纳米分散液包含0.01-30重量％的纳米颗粒，优选为1-20重量％。

所述树脂单体的最佳用量因不同树脂单体的特性、折射率和分子量而异，但以不降低涂层的减反射功能为其用量的确定依据。在本发明的一种实施方式中，相对于100重量份的纳米颗粒，加入溶剂中的树脂单体的量可以为0-30重量份，优选为1-20重量份，或者加入溶剂中的分散剂的量为0-30重量份，优选为1-20重量份。一般情况下，当纳米颗粒的含量大于20重量％时需要加入树脂单体或分散剂使纳米颗粒悬浮于溶剂中。在另一种实施方式中，相对于100重量份的纳米颗粒，包含树脂单体的溶液中树脂单体的量可以为50-100重量份，优选为70-100重量份。一般地，树脂中溶剂的用量主要由取决于施工方法，例如，选择喷涂时添加的溶剂含量高些，旋涂时可不加溶剂。