[发明专利]一种高透射率的纳米氧化硅薄膜及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种高透射率的纳米氧化硅薄膜及其制备工艺，属于材料的表面改性领域。包括衬底预处理；氧化硅溶胶的制备；旋涂法制氧化硅薄膜；加热固化及其退火处理四个步骤。本发明通过高温退火，在氧化硅薄膜中形成Si‑O‑Si三维网状结构能够达到提高薄膜、与衬底的结合力；对于低熔点衬底，通过硅乙烯基与硅氢键在催化剂的作用发生加成反应，使得组分间相互交联，进而提高薄膜强度、与衬底结合力。

技术领域

本发明属于材料的表面改性领域，尤其是一种高透射率的纳米氧化硅薄膜及其制备工艺。

背景技术

由于水、温差和有机物等污染物作用，在眼镜镜片、摄像头、显示屏和手机屏等玻璃或树脂透明基体的表面易形成一层雾或污垢，不但大大降低透明度，而且增加清洁费用和时间。因此，有研究者通过将在透明基体表面镀膜，在不影响基体透明度的前提下，尽可能提高基体表面的亲水性。

纳米二氧化硅薄膜具有优良的硬度、光学、介电性能及耐磨和抗蚀等特性，又由于其纳米效应，纳米二氧化硅薄膜在材料中表现出卓越的超亲水性或超疏水性，使得其在制备抗菌、自洁净材料拥有着广阔的应用前景。但是将纳米二氧化硅薄膜应用光学设备时，尤其是手机屏等透明材料时，在长期摩擦或者温差变化过程中，由于纳米二氧化硅薄膜表面的“针尖”，与透明基材结合力欠佳等因素，会导致纳米二氧化硅薄膜发生塌陷、脱离，不仅影响基体表面的亲水性，更重要的是导致光线散射，图像失真。

发明内容

发明目的：提供一种高透射率的纳米氧化硅薄膜及其制备工艺，以解决背景技术中所涉及的问题。

技术方案：一种高透射率的纳米氧化硅薄膜的制备工艺，包括如下步骤：

步骤1、衬底预处理：首先将衬底用肥皂液清洗处理，去油污，然后碱液清洗5min，并蒸馏水冲洗干净后，最后乙醇溶液超声清洗10min，并放入干燥箱中烘干，得洁净的衬底；

步骤2、氧化硅溶胶的制备：将体积比为1：（4～6）的正硅酸乙酯与乙醇溶于烧杯中，经过30～45min后的磁力搅拌，调节正硅酸乙酯与去离子水摩尔比为1:（3～5），将盐酸调节pH为2～3，最后用40～60℃恒温磁力搅拌12～18h，从而得到氧化硅颗粒；然后将上述氧化硅颗粒与无水乙醇按一定比例配混合制成质量分数为0.5%～2.0%的溶液，在20～30℃下经40KHz超声分散30min，形成溶胶；

步骤3、旋涂法制氧化硅薄膜：开启匀胶机、真空泵，并设置旋涂速度、旋涂时间，固定衬底，滴加3～7滴氧化硅溶胶，通过匀胶机均匀涂覆氧化硅薄膜；

步骤4、加热固化及其退火处理：将镀好膜的衬底，在干燥箱中在预定温度下加热固化成膜。

优选地，所述衬底为钠钙玻璃或硼硅玻璃中的一种，其退火工艺中的预定温度包括：以0.8～1.5℃/min的升温速率升温到200～300℃，保温30～60min，最后缓慢冷却至室温。

优选地，所述涂覆氧化硅薄膜的层数是涂膜3～8层。

优选地，旋涂速度包括低速旋涂速度和高速旋涂速度；其中，所述低速旋涂速度500～800r/min低速时间为10～15s；所述高速旋涂速度3000～5000 r/min ，低速时间为20～30s。

优选地，所述氧化硅溶胶中胶束的粒径小于100mm。

本发明还提供一种高透射率的纳米氧化硅薄膜的制备工艺，包括如下步骤：

步骤1、衬底预处理：首先将衬底用肥皂液清洗处理，去油污，然后碱液清洗5min，并蒸馏水冲洗干净后，最后乙醇溶液超声清洗10min，并放入干燥箱中烘干，得洁净的衬底；