[发明专利]一种高透过率减反射有机涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明同时涉及有机液体涂料领域及光学科学技术领域，具体涉及一种高透过率减反射有机涂层的制备方法。

背景技术

许多光学材料需要具有较高的光透过率，以保证光能的有效利用率和图像清晰度，如眼镜、航空航天遥感、照相机镜头、手机、电视机屏幕、光伏电池、车辆和飞行器挡风玻璃等等。当光线入射一有限厚度材料时，材料会表现出对光线的反射、吸收和透射三种性质。光线透过材料的性质，称为“透射”，以透过率(或透光率)表示；光线被材料阻挡，按一定角度反射出来，称为“反射”，以反射率表示；光线通过材料过程中，一部分光能量会损失掉，称为“吸收”，以吸收率表示。一般地，介质的透射率、吸收率和反射率之和应为100％。因此，降低材料表面的反射率是提高光学材料透过率的有效途径。使用减反射(anti-refraction)涂层(或称增透涂层)是减少反射的常用方法。

减反射涂层可以是折射率(可见光平均折射率)介于光学底材(如石英玻璃约1.45)和空气(约1.00)之间(具有低折射率的)单层材料或具有折射率梯度的渐变材料或不同折射率的多层材料(各层折射率优化搭配且不局限于低折射率材料)。增透涂层的制备可以通过干法沉积工艺(化学气相沉积(CVD)，物理气相沉积(PVD)等)或湿法涂膜工艺(喷涂、浸涂、刷涂、滚涂、旋涂、丝棒涂和丝网印等)。湿法涂膜工艺常用的成膜物包括无机材料(溶胶-凝胶)和有机(树脂)材料。各种减反射涂料在效率，便利性，耐久性等方面具有各自的优点，不同的制备方法适用于不同的减反射材料。然而，低折射率材料的选择范围极其狭小，且干法沉积方式产率低、成本高，也限制了其应用范围。采用多孔纳米结构实现低折射率并采用湿法涂膜方式的减反射涂料可以大幅度扩张减反射涂层的应用范围。因此，开发低折射率液体减反射涂料已成为行业内的一个重点研究方向。

上述干法工艺的例子有：

干法无机涂膜：欧洲专利EP2613358A2(2013年)提供了一种应用于硅基太阳能电池表面的双层减反射膜的制备方法。该方法通过等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)或物理气相沉积法首先在硅基材上沉积含氢氮化硅钝化层，再采用物理气相沉积法形成一层氧化铌(Nb2Ox)层以达到降低反射、提高太阳能电池效率的目的。中国专利CN104536064A提供了一种在光学镜片表面采用真空物理气相沉积法形成氟化镁增透膜。美国专利US6060132使用高浓度等离子气相沉积法制备氮氧化硅(silicon oxynitride)单层增透膜。

干法有机涂膜：美国专利US20140272290A1公布了一种通过溅射物理气相沉积形成聚四氟乙烯，或氟化乙烯丙烯共聚物，或聚对苯二甲酸乙二酯，或氟化丙烯酸酯，或它们的组合的减反射膜。

上述湿法工艺的例子有：

溶胶-凝胶无机涂膜：中国专利CN104536064A使用溶胶-凝胶成膜工艺形成二氧化硅增透膜的方法。美国专利US8557877B2提供了一种制备溶胶-凝胶二氧化硅减反射涂层的方法。

溶胶-凝胶无机多孔涂膜：美国专利US9376589B2介绍了一种多孔溶胶-凝胶二氧化硅减反射涂层的制备方法。

有机涂膜：美国专利US7374812B2提供了一种制备含氟聚合物有机减反射涂层的方法。美国专利US5178955A提供了一种含氟丙烯酸单体与无氟丙烯酸单体的无定形共聚物减反射涂膜的制备方法。

上述湿法工艺中，溶胶-凝胶无机增透涂膜虽然制备简便，但折射率一般偏高，增透效果有限。虽可以通过介孔造孔降低折射率，但孔隙率、孔洞尺寸及尺寸均一性的控制相对较难，而且孔洞塌陷问题难以完全解决。有机增透涂膜一般不存在孔洞塌陷问题，但多以非常规聚合物作为低折射率基础材料，已有方法中涂膜材料的制备和施工条件较复杂，成本较高。

发明内容

本发明提供了一种高透过率减反射有机涂层的制备方法，以糖类作为软性模板制造多孔有机减反射增透涂层，来实现对于光反射的抑制作用，最终达到使介质的可见光透过率增大的效果。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案概述如下：

一种高透过率减反射有机涂层的制备方法，包括如下步骤：

(1)将可溶性糖类完全溶解于水中，并使用微孔滤膜过滤除去杂质和不溶物，得到透明糖溶液备用；

(2)将透明糖溶液与水性透明高光清漆按照各自固体份质量比为1：0.5-1：5的比例以高速搅拌机混合，制得减反射涂料；

(3)将制得的减反射涂料涂敷于透明基材表面；