[发明专利]一种超黑涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及超黑涂层的制备方法。

背景技术

黑色涂层在建筑、家具及光学等很多领域都有广泛的应用，黑色涂层中最常见、使用最便捷的就是黑漆。在深空探测的光学系统中，非目标星体发出的光线照射到镜筒内部等表面后，由于表面具有一定的反射率，光线经过多次发射后可能会进入到探测器，对目标星体的成像造成干扰。由于有些待观测星体十分遥远，到达探测器的能量十分微弱，因此需要在镜筒等部分涂敷高吸收率、低反射率的用黑漆，吸收非目标星体发出的杂散光，以提高光学装置的精度。杂散光往往需要经过多次反射后才能到达探测器，因此反射率的微小差异在多次反射后会得到指数级数的放大，1％的反射率差异就会对最终的杂散光水平造成几个数量级的影响。

目前国内外使用的黑漆成分相互类似，主要使用炭黑做为黑色颜料对光进行吸收，使用树脂做为基体或粘结剂，使用白炭黑、滑石粉等粉末材料做为消光剂减少漆膜的镜面反射，使用各种助剂增加黑漆的分散、施工性能。虽然各不同牌号黑漆使用的具体配方有一定差别，但由于其原理类似，反射率也都相互接近，大概在3～5％。

为进一步降低光学器材表面的反射率，除黑漆外，各厂商还提供了一些表面处理的其它技术或涂层，比如各种阳极氧化技术、黑镍涂层及黑硅技术等。这些涂层降低材料表面反射率的主要手段就是在材料表面引入有序/准有序的二维结构，如美国马丁黑涂层技术(Martin Black)就是在使用腐蚀技术在材料表面制备二维起伏的结构，结合添加的染料，形成陷光的效果，降低材料的反射率，美国Sun等人在使用离子刻蚀在硅片表面制备尺寸为360nm的周期性突起结构，大幅度的降低了硅片的反射率，得到了“黑硅”。但这些涂层或技术往往对基底类型、尺寸有着严格的限制，施工步骤复杂，因此应用受到了较大的限制，在很多场合光学器材仍需要使用黑漆做为高吸收涂层。

发明内容

本发明要解决现有黑色涂层或存在反射率无法满足光学领域，或存在对基底类型、尺寸有着严格的限制，施工步骤复杂的问题，而提供一种超黑涂层的制备方法。

一种超黑涂层的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：

一、二氧化硅单分散微球的制备：利用溶胶凝胶法制备二氧化硅单分散微球，得到二氧化硅单分散微球；

所述的二氧化硅单分散微球同一批次的直径标准偏差不大于0.05，且所述的同一批次的二氧化硅单分散微球的直径在100纳米～1000纳米内；

二、碳包覆的二氧化硅单分散微球的制备：以可成碳的树脂为碳源对二氧化硅单分散微球表面进行包覆，得到碳包覆的二氧化硅单分散微球；

所述的碳包覆的二氧化硅单分散微球同一批次直径的标准偏差不大于0.05，且所述的同一批次的碳包覆的二氧化硅单分散微球中碳包覆层厚度在10纳米～100纳米内；

三、超黑漆的制备：按质量份数称取3份～6份粘接剂、7份～14份稀释剂及4份碳包覆的二氧化硅单分散微球，然后在超声或震荡条件下，将称取的3份～6份粘接剂、7份～14份稀释剂及4份碳包覆的二氧化硅单分散微球混合均匀，得到超黑漆；

四、刷涂或喷涂：利用刷涂或喷涂，将超黑漆涂覆于基体表面，自然干燥并固化，得到含有短程有序排列微球的超黑涂层，即完成一种超黑涂层的制备方法。

本发明的有益效果是：本发明使用碳包覆的单分散二氧化硅微球做为光吸收剂调配黑漆，并加入适量树脂做为粘结剂，这种黑漆能够以喷涂或刷涂的方式施工，施工后形成有序结构，产生陷光作用，使得到的涂层反射率比使用炭黑做为光吸收剂的传统黑漆明显下降，反射率可达到1.4％～2％，且适用于各种基底类型及尺寸，操作简单。

本发明用于一种超黑涂层的制备方法。

附图说明

图1为漫反射率比较图；1为实施例二制备的含有短程有序排列微球的超黑涂层；2为对比实验制备的混合涂层；

图2为实施例二步骤二中碳包覆的二氧化硅单分散微球的透射电镜照片；

图3为实施例二制备的含有短程有序排列微球的超黑涂层扫描电镜照片；

图4为炭黑透射电镜图；

图5为传统黑漆表面扫描电镜图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式所述的一种超黑涂层的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：

一、二氧化硅单分散微球的制备：利用溶胶凝胶法制备二氧化硅单分散微球，得到二氧化硅单分散微球；