[发明专利]一种塑料光学透明保护膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种塑料光学透明保护膜，所述的塑料光学透明保护膜由纳米多孔框架中填充柔韧性塑料制得，所述纳米多孔框架是涂覆有二氧化硅的三维氧化锆框架，所述柔韧性塑料是由环脂族环氧官能化低聚硅氧烷、三芳基六氟碲酸盐、丙二醇单甲醚乙酸酯组成，本发明的有益效果：氧化锆框架上涂覆二氧化硅后的材料可以更好地与柔韧性塑料基质相匹配，降低光学折射率，显著抑制多次散射，折射率对比度降低，显示出较高的光学性能，纳米多孔框架是三维的纳米结构，为材料提供了良好的分散和渗透性能，实现了增强材料与基体之间的有效载荷转移，有序的纳米多孔框架确保了复合材料的强度，实现了纳米材料的高体积分数，增强了材料的机械性能。

技术领域

本发明涉及保护膜的技术领域，具体涉及一种塑料光学透明保护膜及其制备方法。

背景技术

柔性保护膜是下一代光电设备应用(例如柔性和可折叠显示器)的基本要素。与传统的平板显示器不同，可折叠显示器需要坚硬而柔韧的保护膜，具有高硬度、优异的耐磨性和相对较低的刚度，以有效地保护设备免受反复弯曲。然而，众所周知，这些机械性能是相互排斥的，因此很难同时实现这两种性能。目前，超薄钢化玻璃由于其良好的透明度、硬度和柔韧性，已被用于可折叠电子设备的屏幕保护材料。然而，无机材料，如玻璃，由于其固有的低韧性，不能成为生产柔性和可折叠设备的最佳选择，在长期弯曲应力下会导致意外的开裂和破碎失效。

另一方面，已有的研究提出了几种具有优异柔韧性、低密度(2g cm^–3)和高透明度的有机材料用于柔性器件的保护膜。尽管有这些优点，有机材料仍存在硬度非常低(H0.5GPa)、抗冲击和耐磨性差等显着问题。解决纯材料(玻璃或聚合物)的问题的有效的策略是通过将硬增强材料。然而，由于增强材料的聚集和不连续性会降低其机械性能，因此在用于柔性保护材料的最先进纳米复合材料中仍难以实现优化的机械性能，另一种方法涉及层状纳米复合材料，在基体和增强材料之间包含连续界面，然而，层状纳米复合材料的机械性能表明高度各向异性，这在很大程度上取决于载荷的方向，塑料的硬度仍远低于陶瓷和金属，因为有机组分的固有硬度低且无机相的体积分数有限。

发明内容

本发明提供一种塑料光学透明保护膜，所述的塑料光学透明保护膜由纳米多孔框架中填充柔韧性塑料制得，所述纳米多孔框架是涂覆有二氧化硅的三维氧化锆框架，所述柔韧性塑料是由环脂族环氧官能化低聚硅氧烷、三芳基锍六氟锑酸盐、丙二醇单甲醚乙酸酯组成。

所述一种塑料光学透明保护膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取氧化锆粉末分散在氨水中，加入分散剂聚乙二醇200，使用超声波浴，随后将粘合剂聚乙烯醇添加进去，然后进行搅拌得到悬浮液，用稀氨水溶液将悬浮液的pH值调节至9.0，获得氧化锆悬浮液，将商业聚氨酯泡沫(直径为12毫米，厚度为3毫米的圆盘)浸入氧化锆悬浮液中，用压缩空气吹以消除多余的浆料，浸渍后，干燥，预烧结，最后烧结获得氧化锆框架；

(2)称取四(4-氨基苯基)甲烷和六亚甲基二异氰酸酯在二甲基甲酰胺中聚合形成溶胶，称取溶胶、氧化锆框架、双(三乙氧基甲硅烷基)辛烷)混合搅拌，将所得混合物浇铸到玻璃板上，然后在氮气下干燥并加热，将带有薄膜的玻璃板浸入水中以获得独立的混合薄膜，将薄膜在真空烘箱中真空干燥，制得纳米多孔框架；

(3)称取环脂族环氧官能化低聚硅氧烷、三芳基锍六氟锑酸盐、丙二醇单甲醚乙酸酯制得混合液，将混合溶液旋涂渗透到纳米多孔框架上，随后干燥蒸发溶剂，然后将样品暴露在2J cm^–2的UV-A照射下，然后进行退火，固化后，获得塑料光学透明保护膜。

优选的，所述步骤(1)中氧化锆粉末的粒径是50-150nm，氧化锆粉末、氨水、聚乙二醇200的质量比是10-20:80-90:3-5，干燥温度是80-100℃，干燥时间是22-24小时，加热速率是1-2℃/min，预烧结温度是600-800℃，预烧结时间是4-5小时，烧结温度是1400-1500℃，烧结时间是1.5-2小时。