專利名稱：：有機(jī)/無機(jī)雜化納米級多孔防反射涂層及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種有機(jī)無機(jī)/雜化納米級多孔防反射薄膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
：防反射涂層可增加光學(xué)器件的透光率，減少不必要的反射以及眩光，在太陽能電池面板，顯示器件、防止光污染等領(lǐng)域用重要的應(yīng)用。目前抑制反射光的主要途徑有1)通過對基底的打磨處理，使其對入射光形成漫反射，但這樣的處理方法效果不佳，仍有2%的反射率，同時大幅度降低光透過率；2)對基底表面涂覆一層防反射涂層(防反射機(jī)理如圖l所示)。防反射涂層的基本原理是讓涂層與空氣界面的反射光和涂層與基底界面的反射光產(chǎn)生干涉，從而抵消了反射光的能量，達(dá)到防反射的目的。防反射涂層的制備主要集中在多孔薄膜的制備上，而多孔膜的孔徑大小及分布和涂層厚度都決定了防反射的效果。眾所周知，嵌段共聚物的微相分離可以形成納米級有序的微相結(jié)構(gòu)。以甲基丙烯酸甲酯(MMA)與甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅垸(MPES)作為反應(yīng)單體通過活性自由基聚合(如可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合)制備聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅垸)二元嵌段共聚物。使用旋涂的方法，將嵌段共聚物溶液涂覆在基底表面，當(dāng)嵌段共聚物發(fā)生完全微相分離后，通過聚合物中硅氧烷的溶膠凝膠過程來固定微相結(jié)構(gòu)，通過紫外光降解聚甲基丙烯酸甲酯即可制備得到納米級多孔薄膜，同時可以用嵌段共聚物組成，膜厚和光照時間來有效的調(diào)節(jié)膜折光指數(shù)，來實(shí)現(xiàn)不同的防反射要求。另夕卜，涂層的骨架主要由Si-O-Si結(jié)構(gòu)組成，且含有Si-OH官能團(tuán)，因此該涂層比單一的薄膜有較高的強(qiáng)度，抗褶皺耐摩擦，與基底的粘合性好等特點(diǎn)，可以有效的克服目前各類防反射涂層存在的機(jī)械性能差且光學(xué)性能不穩(wěn)定的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種的有機(jī)/無機(jī)雜化納米級多孔防反射涂層。有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層是以聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅垸)為前驅(qū)體通過溶膠-凝膠過程得到有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層或以聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)與正硅酸乙酯的混合物為前驅(qū)體通過溶膠-凝膠過程得到有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層，有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層的厚度為42.5162.8nm，孔隙率為23.2%56.9%，孔徑為510nm。所述的聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)中的甲基丙烯酸甲酯鏈段的數(shù)均分子量為700015000，聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅垸)中的甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷鏈段的數(shù)均分子量為600040000。有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層的制備方法包括如下步驟1)在重量百分比濃度為2%10%的聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅垸)溶液中，加入重量百分比濃度為0.5%10%的正硅酸乙酯，均勻混合，得到混合液，用勻膠機(jī)將混合液在基底表面旋涂成厚度為80160nm有機(jī)/無機(jī)雜化納米涂層；2)將有機(jī)/無機(jī)雜化納米涂層至于有機(jī)溶劑的飽和氣氛中，有機(jī)溶劑退火17天，然后至于真空烘箱中50120。C下退火15天，退火結(jié)束，用冰塊迅速冷卻；接著置于氨水的氣氛中15天，放入真空烘箱中干燥；再置于紫外燈下照射，制備得到有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層。所述的有機(jī)溶劑為甲苯、乙苯、異丙苯、對二甲苯、鄰二甲苯、二氯甲烷或二氧雜環(huán)六垸。紫外燈的發(fā)出波長小于400nm。基底為載玻片或石英玻璃片。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果1)以嵌段共聚物微相分離后的微相形態(tài)作為模板來制備納米級多孔薄膜，其孔徑大小易于控制且孔徑分布均一；2)通過旋涂法制備的納米級薄膜，薄膜厚度易于調(diào)控且厚度均一；3)以含硅二元嵌段共聚物或是它和正硅酸乙酯的混合物為前軀體制備的納米級薄膜，其基本構(gòu)架為Si-O-Si結(jié)構(gòu)，機(jī)械性能優(yōu)異，抗褶皺耐摩擦，且富含Si-OH官能團(tuán)，可以有效的解決由目前技術(shù)上制備的薄膜和各類基底的黏附問題；4)工藝簡單。圖1是本發(fā)明的防反射薄膜的機(jī)理I:入射光；T:透射光；Rl:薄膜與空氣界面的反射光；R2:薄膜與基底界面的反射光；no:空氣的折光指數(shù)；nl:薄膜的折光指數(shù)；ns:基底的折光指數(shù)；X:入射光波長；圖2是本發(fā)明實(shí)施例1得到的嵌段共聚物本體相分離TEM照片；圖3是本發(fā)明實(shí)施例1得到的嵌段共聚物薄膜相分離AFM照片；圖4是本發(fā)明實(shí)施例1得到的紫外光照后多孔薄膜的AFM相位圖照片；圖5是本發(fā)明實(shí)施例1得到的紫外光照后多孔薄膜的AFM相位圖的立體圖照片；圖6是本發(fā)明實(shí)施例1得到的納米級多孔薄膜的可見光全波長光透過曲線圖。具體實(shí)施例方式有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層是以聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)為前驅(qū)體通過溶膠-凝膠過程得到有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層或以聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)與正硅酸乙酯的混合物為前驅(qū)體通過溶膠-凝膠過程得到有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層，有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層的厚度為42.5162.8nm，孔隙率為23.2%56.9%，孔徑為510nm。所述的聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅垸)中的甲基丙烯酸甲酯鏈段的數(shù)均分子量為700015000，聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)中的甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷鏈段的數(shù)均分子量為600040000。實(shí)施例1:將聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅垸)配成5%的四氫呋喃溶液，加入0.1g正硅酸乙酯，然后用KW-4A型臺式勻膠機(jī)在載玻片表面旋涂成納米級薄膜，勻膠第一階段轉(zhuǎn)速控制在1000r/min，時間15s，勻膠第二階段轉(zhuǎn)速控制在3000r/min，時間60s。涂抹后將薄膜至于四氫呋喃的飽和氣氛中，溶劑退火4天，然后將薄膜至于真空烘箱中9(TC退火36小時，退火時間結(jié)束后馬上用冰塊迅速冷卻。冷卻后將其置于氨水的氣氛中24小時，隨后自然干燥3天再將其放入真空烘箱中5(TC干燥5天。隨后取出將其置于UV-40w的紫外燈下光照5小時。本發(fā)明實(shí)施例1得到的有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層的各性質(zhì)參數(shù)見表1。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施例2:將聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)配成5%的四氫呋喃溶液，加入0.05g正硅酸乙酯，然后用KW-4A型臺式勻膠機(jī)在載玻片表面旋涂成納米級薄膜，勻膠第一階段轉(zhuǎn)速控制在1000r/min，時間15s，勻膠第二階段轉(zhuǎn)速控制在3000r/min，時間60s。涂抹后將薄膜至于四氫呋喃的飽和氣氛中，溶劑退火4天，然后將薄膜至于真空烘箱中9(TC退火36小時，退火時間結(jié)束后馬上用冰塊迅速冷卻。冷卻后將其置于氨水的氣氛中24小時，隨后自然干燥3天再將其放入真空烘箱中5(TC干燥5天。隨后取出將其置于UV-40w的紫外燈下光照5小時。實(shí)施例3:丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)配成10%的四氫呋喃溶液，然后用KW-4A型臺式勻膠機(jī)在載玻片表面旋涂成納米級薄膜，勻膠第一階段轉(zhuǎn)速控制在1000r/min，時間15s，勻膠第二階段轉(zhuǎn)速控制在3000r/min，時間60s。涂抹后將薄膜至于四氫呋喃的飽和氣氛中，溶劑退火4天，然后將薄膜至于真空烘箱中90。C退火36小時，退火時間結(jié)束后馬上用冰塊迅速冷卻。冷卻后將其置于氨水的氣氛中24小時，隨后自然干燥3天再將其放入真空烘箱中5(TC干燥5天。隨后取出將其置于UV-40w的紫外燈下光照5小時。實(shí)施例4:將聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)配成10%的四氫呋喃溶液，然后用KW-4A型臺式勻膠機(jī)在石英玻璃片表面旋涂成納米級薄膜，勻膠第一階段轉(zhuǎn)速控制在1000r/min，時間15s，勻膠第二階段轉(zhuǎn)速控制在3000r/min，時間60s。涂抹后將薄膜至于四氫呋喃的飽和氣氛中，溶劑退火4天，然后將薄膜至于真空烘箱中9(TC退火36小時，退火時間結(jié)束后馬上用冰塊迅速冷卻。冷卻后將其置于氨水的氣氛中24小時，隨后自然干燥3天再將其放入真空烘箱中5(TC干燥5天。隨后取出將其置于UV-40w的紫外燈下光照10小時。將聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)配成5%的四氫呋喃溶液，然后用KW-4A型臺式勻膠機(jī)在石英玻璃片表面旋涂成納米級薄膜，勻膠第一階段轉(zhuǎn)速控制在1000r/min，時間15s,勻膠第二階段轉(zhuǎn)速控制在3000r/min，時間60s。涂抹后將薄膜至于四氫呋喃的飽和氣氛中，溶劑退火4天，然后將薄膜至于真空烘箱中9(TC退火36小時，退火時間結(jié)束后馬上用冰塊迅速冷卻。冷卻后將其置于氨水的氣氛中24小時，隨后自然干燥3天再將其放入真空烘箱中50。C干燥5天。隨后取出將其置于UV-40w的紫外燈下光照5小時。實(shí)施例6:將聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅垸)配成5%的四氫呋喃溶液，然后用KW-4A型臺式勻膠機(jī)在石英玻璃片表面旋涂成納米級薄膜，勻膠第一階段轉(zhuǎn)速控制在1000r/min，時間15s，勻膠第二階段轉(zhuǎn)速控制在3000r/min，時間60s。涂抹后將薄膜至于四氫呋喃的飽和氣氛中，溶劑退火4天，然后將薄膜至于真空烘箱中9(TC退火36小時，退火時間結(jié)束后馬上用冰塊迅速冷卻。冷卻后將其置于氨水的氣氛中24小時，隨后自然干燥3天再將其放入真空烘箱中5(TC干燥5天。隨后取出將其置于UV-40w的紫外燈下光照10小時。實(shí)施例7:1)在重量百分比濃度為2%的聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)溶液中，加入重量百分比濃度為0.5%的正硅酸乙酯，均勻混合，得到混合液，用勻膠機(jī)將混合液在載玻片表面旋涂成厚度為80nm有機(jī)/無機(jī)雜化納米涂層；2)將有機(jī)/無機(jī)雜化納米涂層至于甲苯的飽和氣氛中，乙苯退火1天，然后至于真空烘箱中50'C下退火1天，退火結(jié)束，用冰塊迅速冷卻；接著置于氨水的氣氛中1天，放入真空烘箱中干燥；再置于紫外燈下照射,制備得到有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層。實(shí)施例8:1)在重量百分比濃度為10%的聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)溶液中，加入重量百分比濃度為10%的正硅酸乙酯，均勻混合，得到混合液，用勻膠機(jī)將混合液在石英玻璃片表面旋涂成厚度為160nm有機(jī)/無機(jī)雜化納米涂層；2)將有機(jī)/無機(jī)雜化納米涂層至于二氧雜環(huán)六垸的飽和氣氛中，二氧雜環(huán)六垸退火7天，然后至于真空烘箱中12(TC下退火5天，退火結(jié)束，用冰塊迅速冷卻；接著置于氨水的氣氛中5天，放入真空烘箱中干燥；再置于紫外燈下照射,制備得到有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層。權(quán)利要求1．一種有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層，其特征在于以聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)為前驅(qū)體通過溶膠-凝膠過程得到有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層或以聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)與正硅酸乙酯的混合物為前驅(qū)體通過溶膠-凝膠過程得到有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層，有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層的厚度為42.5～162.8nm，孔隙率為23.2％～56.9％，孔徑為5～10nm。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層，其特征在于所述的聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)中的甲基丙烯酸甲酯鏈段的數(shù)均分子量為700015000，聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅垸)中的甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷鏈段的數(shù)均分子量為600040000。3.—種根據(jù)權(quán)利要求1所述有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層的制備方法，其特征在于包括如下步驟1)在重量百分比濃度為2%10%的聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)溶液中，加入重量百分比濃度為0.5%10%的正硅酸乙酯，均勻混合，得到混合液，用勻膠機(jī)將混合液在基底表面旋涂成厚度為80160nm有機(jī)/無機(jī)雜化納米涂層；2)將有機(jī)/無機(jī)雜化納米涂層至于有機(jī)溶劑的飽和氣氛中，有機(jī)溶劑退火17天，然后至于真空烘箱中5012(TC下退火15天，退火結(jié)束，用冰塊迅速冷卻；接著置于氨水的氣氛中15天，放入真空烘箱中干燥；再置于紫外燈下照射，制備得到有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層的制備方法，其特征在于所述的有機(jī)溶劑為四氫呋喃、甲苯、乙苯、異丙苯、對二甲苯、鄰二甲苯、二氯甲垸或二氧雜環(huán)六垸。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層的制備方法，其特征在于所述的紫外燈的發(fā)出波長小于400nm。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層的制備方法，其特征在于所述的基底為光透過率高于90%的玻璃片材或塑料材料。全文摘要本發(fā)明公開了一種有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層。以聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)為前驅(qū)體通過溶膠-凝膠過程得到有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層或以聚(甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酰氧丙基三乙基硅烷)與正硅酸乙酯的混合物為前驅(qū)體通過溶膠-凝膠過程得到有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層，有機(jī)/無機(jī)雜化納米多孔防反射涂層的厚度為42.5～162.8nm，孔隙率為23.2％～56.9％，孔徑為5～10nm。本發(fā)明以嵌段共聚物微相分離后的微相形態(tài)作為模板來制備納米多孔防反射涂層，其孔徑大小易于控制且孔徑分布均一，防反射涂層基本構(gòu)架為Si-O-Si結(jié)構(gòu)，機(jī)械性能優(yōu)異，抗褶皺耐摩擦，且富含Si-OH官能團(tuán)，可以有效的解決由目前技術(shù)上制備的防反射涂層和各類基底的黏附問題。文檔編號C09D143/04GK101362917SQ20081016166公開日2009年2月11日申請日期2008年9月19日優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日發(fā)明者果王,羅英武申請人:浙江大學(xué)