[发明专利]一种光学增透防雾薄膜的制备方法及应用

说明书

本发明属于光学材料领域，特别涉及一种光学增透防雾薄膜的制备方法及应用。制备方法步骤为：将烯丙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯溶于无水乙醇中，加入蒸馏水，边搅拌边加入盐酸，制得有机硅聚合溶胶。用浓硫酸和双氧水的混合物对光学基片进行处理，然后超声清洗。用浸渍‑提拉法将清洗后的基片浸入有机硅聚合溶胶中，静置后将基片取出，N₂氛围下烘干，制得有机硅光学薄膜。再将制得的薄膜浸泡在臭氧水溶液中，制得光学增透防雾薄膜。经过臭氧处理，增强了薄膜的亲水性，当雾滴接触到薄膜表面时会铺展形成均匀的水膜，避免了因雾滴而产生的光折射和反射，提高了基片的透光率。同时浸泡会使膜表面突出结构被刻蚀掉，膜表面粗糙度会有所降低。

技术领域

本发明属于光学材料领域，特别涉及一种光学增透防雾薄膜的制备方法及应用。

背景技术

透明材料在人们的生活中具有重要作用，例如窗户的玻璃、眼镜镜片、汽车挡风玻璃、手机屏幕等，都离不开透明材料的应用。当周围温度变化较大或湿度较高时，水汽会在材料表面凝结成雾滴，降低材料的透光率，给生产、生活带来不便，甚至引发事故。如何提高材料的防雾性能，一种常用的方法是在材料表面涂一层光滑的亲水性薄膜，光滑的亲水性表面能够使水汽在材料表面形成均匀的水膜，提高透光率。但是，普通的防雾涂层稳定性低，不能长时间使用。因此，发展一种稳定性好的增透防雾薄膜具有重要意义。

发明内容

针对上述问题，本发明利用臭氧将有机硅网络侧端碳链的碳碳双键氧化成羧基，对透明基材进行表面改性，研制既能与光学玻璃等透明基材牢固连接，又具有高亲水性和高透光率的防雾材料。

具体方案为：

(1)将前驱体烯丙基三乙氧基硅烷(ATES)、正硅酸乙酯(TEOS)溶于无水乙醇中，加入一定量的蒸馏水，边搅拌边加入一定量盐酸进行反应，制得有机硅聚合溶胶。

其中，有机硅前驱体烯丙基三乙氧基硅烷的结构式为：

ATES、TEOS、无水乙醇、H₂O：HCl的摩尔比为1:1:2～5:20～60：0.5～0.8。

搅拌温度为50-80℃，反应时间为2-5h。

(2)将透明光学基片放入烧杯中，再向烧杯中加入适量的浓硫酸和双氧水，然后加热至烧杯中无气泡产生，待基片冷却至室温，分别用蒸馏水和无水乙醇超声清洗，在N₂氛围下烘干，待镀膜用。

其中，浓硫酸和双氧水的体积比为0.4-1.0：1。

加热温度为50-75℃，超声时间为5-15min。

(3)用浸渍-提拉法将步骤(2)处理后的基片浸入有机硅聚合溶胶中，静置一段时间后，将基片取出，放入烘箱中在N₂氛围下烘干，然后停止通N₂，程序升温至100℃，再自然冷却至室温，制得光学薄膜。

具体过程为：先将基片浸入有机硅聚合溶胶中，然后向上提拉，悬空静置5min，然后将基片掉头再重复上述步骤，悬空，以确保膜厚均匀。

其中，程序升温的具体操作为：25℃恒温5-10min，之后每上升5℃恒温5-10min，当升温到100℃，恒温15-25min，然后自然冷却至室温，制得光学薄膜。

(4)将步骤(3)制备的光学薄膜在臭氧水溶液浸泡得到改性后的光学增透防雾薄膜。

其中，臭氧水溶液的浓度为0.5-5ppm，浸泡时间为5-10min，浸泡温度为常温。

臭氧处理是为了将烯丙基三乙氧基硅烷上的双键氧化为羧基，从而提高薄膜亲水性，使液滴在薄膜表面铺展开，形成较均匀的水膜，从而避免因水滴产生的光的折射和反射，保证玻璃基片的透光性。