透明塑料片表面的防霧增透涂層及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于納米材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及透明塑料片表面的高強(qiáng)度的防霧增透涂層及其制備方法。本發(fā)明是利用酸催化溶膠-凝膠(sol-gel)法、酸固化以及低溫氧等離子體方法制備得到透明塑料片表面的高強(qiáng)度的防霧增透涂層，所述的防霧增透涂層是由呈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的二氧化硅納米粒子相互交錯(cuò)連接形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的涂層構(gòu)成，所述的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的孔是由制備方法中所使用的十六烷基三甲基溴化銨膠束，經(jīng)去除后形成的孔隙。該高強(qiáng)度的防霧增透涂層具有低反射率、高光透過(guò)率、高強(qiáng)度、防起霧等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】透明塑料片表面的防霧增透涂層及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于納米材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及透明塑料片表面的高強(qiáng)度的防霧增 透涂層及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 減反增透涂層是指在透明基底的表面有一層可以降低光反射增大光透過(guò)率的薄 膜，從而使得透明材料有更高的透明度。在透明塑料的表面制備減反增透涂層，一方面需要 涂層具有合適的孔隙率，另一方面需要使得涂層有較高的強(qiáng)度，在制備涂層的過(guò)程中，需要 考慮到透明塑料不耐受高溫，避免使用高溫處理基底。
[0003] 透明材料霧化是指濕氣或蒸汽冷凝在透明材料的表面形成微小水滴，產(chǎn)生散射， 導(dǎo)致透明材料的透光性變差。而防霧透明材料是指透明材料基底在經(jīng)過(guò)表面處理后，水滴 在透明材料的表面不形成微小液滴，從而達(dá)到不影響透明材料成像、透光的效果。
[0004] 二氧化硅納米粒子溶膠的結(jié)構(gòu)形貌和其催化條件相關(guān)。在酸性催化條件下，制備 得到的二氧化硅納米粒子聚集形成鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，形成涂層后，呈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的二氧化硅納米粒 子交錯(cuò)相連形成網(wǎng)狀三維結(jié)構(gòu)，具較高的強(qiáng)度。
[0005] 近些年來(lái)，酸催化條件下制備二氧化硅納米粒子的研究較多。Lu Yunfeng等人制備的以二氧化娃納米粒子為連續(xù)相的介孔薄膜（Lu Y. F.，et al. Nature，1997, 389, 364-368.)，是在酸性催化條件下，以表面活性劑為造孔模板，制備出 了二氧化硅粒子溶膠液，再將溶膠液體涂覆于基底表面，煅燒去除表面活性劑獲得介孔薄 膜。張志輝等人曾利用含有表面活性劑的酸性二氧化硅粒子在玻璃基底表面制備出了超 親水增透涂層（CN103508681A)。但是，這些涂層在處理過(guò)程中，采用了高溫煅燒方法來(lái)去 除表面活性劑和固化涂層，對(duì)于塑料基底，該方法無(wú)法適用。Mickael Boudot等人開(kāi)發(fā)了 氨水蒸汽固化酸性催化涂層的方法，在有機(jī)基底上制備出了減反增透涂層（Boudot，M.，et al. Chemistry of Materials, 2014, 26, 1822-1833.)，該方法雖然避免了熱處理涂層，但是 氨水固化使得溶膠鏈狀結(jié)構(gòu)破壞，使得涂層不耐水沖，需要在涂層表面修飾一層防水薄膜， 且該涂層不防霧。因此在透明塑料的表面制備出高強(qiáng)度的防霧減反增透層，在光學(xué)儀器、眼 鏡片、醫(yī)用光學(xué)內(nèi)窺鏡等方面具有廣泛的應(yīng)用前景，研究開(kāi)發(fā)透明塑料表面的耐磨、長(zhǎng)效、 減反增透、防霧且成本低廉的涂層是十分必要和有意義的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的之一是提供在透明塑料片表面的同時(shí)具有減反增透、防霧、高強(qiáng)度 的防霧增透涂層。
[0007] 本發(fā)明的目的之二是提供具有制備方法工藝簡(jiǎn)單、原料廉價(jià)、成本低、適用范圍廣 的在透明塑料片表面的高強(qiáng)度的防霧增透涂層的制備方法。
[0008] 本發(fā)明的在透明塑料片表面的高強(qiáng)度的防霧增透涂層是由呈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的二氧化 硅納米粒子相互交錯(cuò)連接形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的涂層構(gòu)成。
[0009] 所述的二氧化硅納米粒子的粒徑為1?3nm。
[0010] 所述的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的孔是由制備方法中所使用的十六烷基三甲基溴化銨膠束，經(jīng) 去除后形成的孔隙。
[0011] 所述的透明塑料片是聚甲基丙烯酸甲酯片（有機(jī)玻璃片）、聚碳酸酯片、聚對(duì)苯二 甲酸乙二醇酯片、丙烯睛-苯乙烯共聚物片或菲涅爾透鏡等。
[0012] 本發(fā)明的透明塑料片表面的高強(qiáng)度的防霧增透涂層能耐受落砂的沖擊、水的沖擊 或3H鉛筆劃痕的測(cè)試；其中：40克粒徑為100?300微米的海沙，以4. 43米/秒的速度與 距離為1米處的所述的防霧增透涂層呈45°的沖擊，被沖擊部分的透明塑料片表面的高強(qiáng) 度的防霧增透涂層主體不被破壞；100毫升的去離子水，以4. 43米/秒的速度與距離為1米 處的所述的防霧增透涂層呈45°的沖擊，被沖擊部分的透明塑料片表面的高強(qiáng)度的防霧增 透涂層主體不被破壞；以恒定壓力為7. 5N，用3H鉛筆與所述的防霧增透涂層表面成45°進(jìn) 行劃刻，所述的防霧增透涂層主體未被劃破。
[0013] 本發(fā)明的透明塑料片表面的高強(qiáng)度的防霧增透涂層具有減反增透和防霧性能。表 面有所述的高強(qiáng)度的防霧增透涂層的透明塑料片的最高透光率可達(dá)100%，且最大透過(guò)波 長(zhǎng)可以在450?900nm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。表面有所述的高強(qiáng)度的防霧增透涂層的透明塑料片在 置于沸水5厘米的上方時(shí)，所述的防霧增透涂層不起霧，具有防霧效果。
[0014] 本發(fā)明的在透明塑料片表面的高強(qiáng)度的防霧增透涂層的制備方法，是以正硅酸乙 酯、無(wú)水乙醇、十六烷基三甲基溴化銨、濃鹽酸等為原料，其制備方法包括以下步驟：
[0015] (1)將21?23mL的正硅酸乙酯、21?23mL的無(wú)水乙醇、1?2ml的水和0. 5 μ L的 濃鹽酸（濃鹽酸的質(zhì)量濃度是37?38%)混合，在溫度為50?70°C下進(jìn)行攪拌（一般攪 拌的時(shí)間為70?90分鐘）后得到呈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的二氧化硅納米粒子溶膠，且二氧化硅納米 粒子的粒徑為1?3nm ;待冷卻至室溫后，向得到的呈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的二氧化硅納米粒子溶膠中 加入6?8mL的濃鹽酸（濃鹽酸的質(zhì)量濃度是37?38% )、0. 3?0. 5mL的水和45?47mL 的無(wú)水乙醇，使剩余的正硅酸乙酯繼續(xù)水解；室溫下進(jìn)行攪拌（一般攪拌的時(shí)間為10?15 分鐘），然后在溫度為40?60°C下進(jìn)行老化呈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的二氧化硅納米粒子溶膠（一般老 化的時(shí)間為3小時(shí)左右）；再加入104?106ml無(wú)水乙醇進(jìn)行稀釋得到試劑；向得到的試劑 中加入十六烷基三甲基溴化銨，使十六烷基三甲基溴化銨在試劑中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量為3% 〈質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量〈4%，充分?jǐn)嚢?，得到含有呈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的二氧化硅納米粒子和十六烷基三 甲基溴化銨的分散液；
[0016] (2)采用浸漬提拉方法，將清洗干凈的透明塑料片浸入到步驟（1)制備得到的含 有呈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的二氧化硅納米粒子和十六烷基三甲基溴化銨的分散液中，然后將該透明塑 料片從所述的分散液中提拉出來(lái)，在該透明塑料片的表面制備得到具有納米結(jié)構(gòu)的涂層； 或者采用旋涂法，將清洗干凈的菲涅爾透鏡放置于勻膠機(jī)上，在菲涅爾透鏡的一面中心處 滴下40微升步驟（1)制備得到的含有呈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的二氧化硅納米粒子和十六烷基三甲基 溴化銨的分散液，然后先以1000轉(zhuǎn)/秒勻膠3?5秒，再以3000轉(zhuǎn)/秒勻膠30秒，在菲涅 爾透鏡的另一面采用同樣條件旋涂步驟（1)制備得到的含有呈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的二氧化硅納米 粒子和十六烷基三甲基溴化銨的分散液，在菲涅爾透鏡的兩面制備得到具有納米結(jié)構(gòu)的涂 層；
[0017] (3)將步驟（2)制備得到的表面具有納米結(jié)構(gòu)的涂層的透明塑料片或菲涅爾透 鏡，在溫度為60?90°C下，于濃鹽酸的蒸汽中進(jìn)行固化0. 5?2小時(shí)，在該透明塑料片或菲 涅爾透鏡的表面得到固化后獲得的具有交聯(lián)納米結(jié)構(gòu)的涂層；
[0018] (4)將步驟（3)固化后得到的表面具有交聯(lián)納米結(jié)構(gòu)的涂層的透明塑料片或菲 涅爾透鏡放置于低溫氧等離子體機(jī)中，在低溫氧等離子體機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)除去十六烷基溴化 銨，即在該透明塑料片或菲涅爾透鏡的表面得到高強(qiáng)度的防霧增透涂層。
[0019] 在采用浸漬提拉方法時(shí)，保持浸入和提拉的速度一致。所述的提拉的速度為20? 80mm/min。所述的透明塑料片在分散液中的停留時(shí)間為20?80秒。
[0020] 所述的在溫度為60?90°C下，于濃鹽酸的蒸汽中進(jìn)行固化0. 5?2小時(shí)，是在 反應(yīng)釜的底部放入所述的濃鹽酸，然后將透明塑料片架于反應(yīng)釜中所述的濃鹽酸液面的上 方，密封反應(yīng)釜，然后放置于60?90°C的烘箱中進(jìn)行固化0. 5?2小時(shí)。該酸性固化的方 法具有在溫和的溫度下使得二氧化硅納米粒子之間進(jìn)行交聯(lián)并化學(xué)成鍵的效果。
[0021] 所述的在低溫氧等離子體機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)除去十六烷基溴化銨，是將低溫氧等離子 體機(jī)抽真空至8?12kPa，然后對(duì)表面具有交聯(lián)納米結(jié)構(gòu)的涂層的透明塑料片或菲涅爾透 鏡在功率為1〇〇?180W，氧氣流速為800?1200mL/min下進(jìn)行反應(yīng)8?12分鐘，在透明塑 料片或菲涅爾透鏡的表面得到高強(qiáng)度的防霧增透涂層。
[0022] 本發(fā)明的在透明塑料片表面的高強(qiáng)度防霧增透涂層，可以用于光學(xué)儀器鏡片、醫(yī) 用內(nèi)窺鏡、眼鏡片、汽車擋風(fēng)玻璃、后視鏡等。
[0023] 本發(fā)明是利用酸催化溶膠-凝膠（sol-gel)法、酸固化以及低溫氧等離子體方法 制備得到透明塑料片表面的高強(qiáng)度的防霧增透涂層，所述的防霧增透涂層是由呈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu) 的二氧化硅納米粒子相互交錯(cuò)連接形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的涂層構(gòu)成，所述的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的孔是 由制備方法中所使用的十六烷基三甲基溴化銨膠束，經(jīng)去除后形成的孔隙。該高強(qiáng)度的防 霧增透涂層具有低反射率、高光透過(guò)率、高強(qiáng)度、防起霧等優(yōu)點(diǎn)。
[0024] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1.本發(fā)明實(shí)施例中，不同浸漬提拉速度下制備得到的樣品的透射光譜；其中： 圖1中的線1為實(shí)施例1對(duì)應(yīng)提拉速度為20mm/min得到的樣品的透光率；圖1中的線2為 實(shí)施例2對(duì)應(yīng)提拉速度為50mm/min得到的樣品的透光率；圖1中的線3為實(shí)施例3對(duì)應(yīng)提 拉速度為80mm/min得到的樣品的透光率；圖1中的線4為沒(méi)有涂層的聚甲基丙烯酸甲酯片 的透光率。
[0026] 圖2.本發(fā)明實(shí)施例1中的呈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的二氧化硅納米粒子的TEM圖像。
[0027] 圖3.本發(fā)明實(shí)施例1的在聚甲基丙烯酸甲酯片的表面得到的高強(qiáng)度的防霧增透 涂層的TEM圖像。
[0028] 圖4.本發(fā)明實(shí)施例2得到的樣品進(jìn)行海沙沖擊后的SHM圖像，圖像中的顆粒為沙 粒。
[0029] 圖5.本發(fā)明實(shí)施例2得到的樣品進(jìn)行水滴沖擊后的SEM圖像。
[0030] 圖6.本發(fā)明實(shí)施例2得到的樣品進(jìn)行3H鉛筆刮痕測(cè)試后的SEM像。
[0031] 圖7.本發(fā)明實(shí)施例中，在聚甲基丙烯酸甲酯片上不同十六烷基三甲基溴化銨用 量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）制備得到的樣品的防霧實(shí)驗(yàn)圖片；其中：圖7a對(duì)應(yīng)實(shí)施例4的十六烷基三 甲基溴化銨的含量為4. 0%制備得到的樣品的防霧實(shí)驗(yàn)圖片，圖7b對(duì)應(yīng)實(shí)施例2的十六 烷基三甲基溴化銨的含量為3. 5%制備得到的樣品的防霧實(shí)驗(yàn)圖片，圖7c對(duì)應(yīng)對(duì)比例1的 十六烷基三甲基溴化銨的含量為3. 0%制備得到的樣品的防霧實(shí)驗(yàn)圖片，圖7d為沒(méi)有涂層 的聚甲基丙烯酸甲酯片的防霧實(shí)驗(yàn)圖片。
[0032] 圖8.本發(fā)明實(shí)施例中，在聚甲基丙烯酸甲酯片上不同十六烷基三甲基溴化銨用 量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）制備得到的樣品的透射光譜；其中：圖中的線1為實(shí)施例2對(duì)應(yīng)樣品十六烷 基三甲基溴化銨含量為3. 5%的光透過(guò)率；圖中的線2為實(shí)施例4的十六烷基三甲基溴化 銨的含量為4. 0%制備得到的樣品的透光率；圖中的線3為對(duì)比例1的十六烷基三甲基溴 化銨的含量為3. 0%制備得到的樣品的透光率；圖中線4對(duì)應(yīng)沒(méi)有涂層的聚甲基丙烯酸甲 酯片的透光率。
[0033] 圖9.本發(fā)明實(shí)施例中，在聚碳酸酯片上不同十六烷基三甲基溴化銨用量（質(zhì)量分 數(shù)）制備得到的樣品的透射光譜；其中：圖9中的線1為實(shí)施例5對(duì)應(yīng)的十六烷基三甲基溴 化銨的含量為3. 5%制備得到的樣品的透光率；圖9中的線2為實(shí)施例6對(duì)應(yīng)的十六烷基 三甲基溴化銨含量為4. 0%制備得到的樣品的透光率；圖9中的線3為沒(méi)有涂層的聚碳酸 酯片的透光率；圖9中的線4為對(duì)比例2對(duì)應(yīng)的十六烷基三甲基溴化銨的含量為3. 0%制 備得到的樣品的透光率。
[0034] 圖10.本發(fā)明實(shí)施例中，在聚碳酸酯片上不同十六烷基三甲基溴化銨含量（質(zhì)量 分?jǐn)?shù)）制備得到的樣品的防霧實(shí)驗(yàn)圖片；其中：圖l〇a對(duì)應(yīng)實(shí)施例6的十六烷基三甲基溴化 銨的含量為4. 0%制備得到的樣品的防霧實(shí)驗(yàn)圖片，圖10b對(duì)應(yīng)實(shí)施例5的十六烷基三甲基 溴化銨的含量為3. 5%制備得到的樣品的防霧實(shí)驗(yàn)圖片，圖10c對(duì)應(yīng)對(duì)比例2的十六烷基三 甲基溴化銨的含量為3. 0%制備得到的樣品的防霧實(shí)驗(yàn)圖片，圖10d為沒(méi)有涂層的聚碳酸 醋片的防霧實(shí)驗(yàn)圖片。
[0035] 圖11.本發(fā)明實(shí)施例7制備得到的樣品的透射光譜，圖11中的線1為表面附有高 強(qiáng)度的防霧增透涂層的菲涅爾透鏡片的透射光譜，線2為表面沒(méi)有高強(qiáng)度的防霧增透涂層 的菲涅爾透鏡片的透射光譜。

【具體實(shí)施方式】
[0036] 實(shí)施例1
[0037] (1)將21?23mL的正硅酸乙酯、21?23mL的無(wú)水乙醇、1?2ml的水和0· 5μ L 的濃鹽酸（濃鹽酸的質(zhì)量濃度是37?38%)混合，在溫度為50?70°C下進(jìn)行攪拌（一般 攪拌的時(shí)間為70?90分鐘）后得到呈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的二氧化硅納米粒子溶膠，且二氧化硅納 米粒子的粒徑為1?3nm ;待冷卻至室溫后，向得到的呈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的二氧化硅納米粒子溶膠 中加入6?8mL的濃鹽酸（濃鹽酸的質(zhì)量濃度是37?38% )、0· 3?0· 5mL的水和45? 47mL的無(wú)水乙醇，使剩余的正硅酸乙酯繼續(xù)水解；室溫下進(jìn)行攪拌（一般攪拌的時(shí)間為 10?15分鐘），然后在溫度為40?60°C下進(jìn)行老化呈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的二氧化硅納米粒子溶膠 (一般老化的時(shí)間為3小時(shí)左右）；再加入104?106ml無(wú)水乙醇進(jìn)行稀釋得到試劑；向得 到的試劑中加入十六烷基三甲基溴化銨，使十六烷基三甲基溴化銨在試劑中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)含 量為3. 5%，充分?jǐn)嚢?，得到含有呈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的二氧化硅納米粒子和十六烷基三甲基溴化銨 的分散液；
[0038] (2)采用浸漬提拉方法，將清洗干凈的聚甲基丙烯酸甲酯片以速度為20mm/min浸 入到步驟（1)制備得到的分散液中后停留20?80秒，然后將該聚甲基丙烯酸甲酯片以速 度為20mm/min從所述的分散液中提拉出來(lái)，在該聚甲基丙烯酸甲酯片的表面制備得到具 有納米結(jié)構(gòu)的涂層；
[0039] (3)在反應(yīng)釜的底部放入濃鹽酸，然后將步驟（2)制備得到的表面具有納米結(jié)構(gòu) 的涂層的聚甲基丙烯酸甲酯片架于反應(yīng)釜中所述的濃鹽酸液面的上方，密封反應(yīng)釜，然后 放置于60?90°C的烘箱中，于濃鹽酸的蒸汽中進(jìn)行固化0. 5?2小時(shí)，使得二氧化硅納米 粒子之間進(jìn)行交聯(lián)并化學(xué)成鍵，在該聚甲基丙烯酸甲酯片的表面得到固化后獲得的具有交 聯(lián)納米結(jié)構(gòu)的涂層；
[0040] (4)將步驟（3)固化后得到的表面具有交聯(lián)納米結(jié)構(gòu)的涂層的聚甲基丙烯酸甲 酯片放置于低溫氧等離子體機(jī)中，將低溫氧等離子體機(jī)抽真空至8?12kPa，然后對(duì)表面 具有交聯(lián)納米結(jié)構(gòu)的涂層的聚甲基丙烯酸甲酯片在功率為100?180W，氧氣流速為800? 1200mL/min下進(jìn)行反應(yīng)8?12分鐘除去十六烷基三甲基溴化銨，即在聚甲基丙烯酸甲酯片 的表面得到高強(qiáng)度的防霧增透涂層。
[0041] 上述得到的表面附有高強(qiáng)度的防霧增透涂層的聚甲基丙烯酸甲酯片的透光率如 圖1中的線1所示；制備得到的呈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的二氧化硅納米粒子的--Μ圖像如圖2所示；在 聚甲基丙烯酸甲酯片的表面得到高強(qiáng)度的防霧增透涂層的TEM圖像如圖3所示。
[0042] 實(shí)施例2
[0043] 基本采用與實(shí)施例1相同的方法制備表面附有高強(qiáng)度的防霧增透涂層的聚甲基 丙烯酸甲酯片，不同之處在于：
[0044] 步驟（2)將清洗干凈的聚甲基丙烯酸甲酯片以速度為50mm/min浸入到步驟（1) 制備得到的分散液中后停留20?80秒，然后將該聚甲基丙烯酸甲酯片以速度為50mm/min 從所述的分散液中提拉出來(lái)。
[0045] 上述得到的表面附有高強(qiáng)度的防霧增透涂層的聚甲基丙烯酸甲酯片的透光率如 圖1中的線2及圖8中的線1所示，顯示該表面有高強(qiáng)度的防霧增透涂層的聚甲基丙烯酸 甲酯片的最高透光率可達(dá)100%。該表面附有高強(qiáng)度的防霧增透涂層的聚甲基丙烯酸甲酯 片進(jìn)行落沙測(cè)試（40克粒徑為100?300微米的海沙，以4. 43米/秒的速度與距離為1米 處的所述的防霧增透涂層呈45°的沖擊）后的表面形貌如圖4所示，測(cè)試結(jié)果顯示被沖擊 部分的聚甲基丙烯酸甲酯片表面的高強(qiáng)度的防霧增透涂層主體不被破壞。該表面附有高強(qiáng) 度的防霧增透涂層的聚甲基丙烯酸甲酯片進(jìn)行水滴測(cè)試（100毫升的去離子水，以4. 43米 /秒的速度與距離為1米處的所述的防霧增透涂層呈45°的沖擊）后的表面形貌如圖5所 示，測(cè)試結(jié)果顯示被沖擊部分的聚甲基丙烯酸甲酯片表面的高強(qiáng)度的防霧增透涂層主體不 被破壞。該表面附有高強(qiáng)度的防霧增透涂層的聚甲基丙烯酸甲酯片進(jìn)行鉛筆硬度測(cè)試（以 恒定壓力為7. 5N，用3H鉛筆與所述的防霧增透涂層表面成45°進(jìn)行劃刻）后的表面形貌 如圖6所示，測(cè)試結(jié)果顯示被劃刻部分的聚甲基丙烯酸甲酯片表面的高強(qiáng)度的防霧增透涂 層主體未被劃破。表面附有高強(qiáng)度的防霧增透涂層的聚甲基丙烯酸甲酯片在置于沸水5厘 米的上方時(shí)的照片如圖7b所示，結(jié)果顯示該聚甲基丙烯酸甲酯片表面的高強(qiáng)度的防霧增 透涂層不起霧，具有防霧效果。
[0046] 實(shí)施例3
[0047] 基本采用與實(shí)施例1相同的方法制備表面附有高強(qiáng)度的防霧增透涂層的聚甲基 丙烯酸甲酯片，不同之處在于：
[0048] 步驟（2)將清洗干凈的聚甲基丙烯酸甲酯片以速度為80mm/min浸入到步驟（1) 制備得到的分散液中后停留20?80秒，然后將該聚甲基丙烯酸甲酯片以速度為80mm/min 從所述的分散液中提拉出來(lái)。
[0049] 上述得到的表面附有高強(qiáng)度的防霧增透涂層的聚甲基丙烯酸甲酯片的透光率如 圖1中的線3所示。
[0050] 對(duì)比例1
[0051] 基本采用與實(shí)施例2相同的方法制備表面附有高強(qiáng)度的防霧增透涂層的聚甲基 丙烯酸甲酯片，不同之處在于：
[0052] 步驟（1)中向得到的試劑中加入十六烷基三甲基溴化銨（CTAB)，使CTAB在試劑中 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量為3.0%。
[0053] 上述得到的表面附有高強(qiáng)度的防霧增透涂層的聚甲基丙烯酸甲酯片的透光率如 圖8中的線3所示。表面附有高強(qiáng)度的防霧增透涂層的聚甲基丙烯酸甲酯片在置于沸水 5厘米的上方時(shí)的照片如圖7c所示，結(jié)果顯示該聚甲基丙烯酸甲酯片表面的高強(qiáng)度的防霧 增透涂層起霧，不具有防霧效果。
[0054] 實(shí)施例4
[0055] 基本采用與實(shí)施例2相同的方法制備表面附有高強(qiáng)度的防霧增透涂層的聚甲基 丙烯酸甲酯片，不同之處在于：
[0056] 步驟⑴中向得到的試劑中加入CTAB，使CTAB在試劑中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量為 4. 0%。
[0057] 上述得到的表面附有高強(qiáng)度的防霧增透涂層的聚甲基丙烯酸甲酯片的透光率如 圖8中的線2所示。表面附有高強(qiáng)度的防霧增透涂層的聚甲基丙烯酸甲酯片在置于沸水 5厘米的上方時(shí)的照片如圖7a所示，結(jié)果顯示該聚甲基丙烯酸甲酯片表面的高強(qiáng)度的防霧 增透涂層不起霧，具有防霧效果。
[0058] 實(shí)施例5
[0059] 基本采用與實(shí)施例2相同的方法制備表面附有高強(qiáng)度的防霧增透涂層的的透明 塑料片，不同之處在于：
[0060] 步驟（2)中浸漬提拉的透明塑料片為聚碳酸酯片。
[0061] 上述得到的表面附有高強(qiáng)度的防霧增透涂層的聚碳酸酯片的透光率如圖9中的 線1所示。表面附有高強(qiáng)度的防霧增透涂層的聚碳酸酯片在置于沸水5厘米的上方時(shí)的照 片如圖10b所示，結(jié)果顯示該聚碳酸酯片表面的高強(qiáng)度的防霧增透涂層不起霧，具有防霧 效果。
[0062] 對(duì)比例2
[0063] 基本采用與實(shí)施例5相同的方法制備表面附有高強(qiáng)度的防霧增透涂層的的聚碳 酸酯片，不同之處在于：
[0064] 步驟（1)中向得到的試劑中加入CTAB，使CTAB在試劑中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量為 3. 0%。
[0065] 上述得到的表面附有高強(qiáng)度的防霧增透涂層的聚碳酸酯片的透光率如圖9中的 線4所示。表面附有高強(qiáng)度的防霧增透涂層的聚碳酸酯片在置于沸水5厘米的上方時(shí)的照 片如圖10c所示，結(jié)果顯示該聚碳酸酯片表面的高強(qiáng)度的防霧增透涂層起霧，不具有防霧 效果。
[0066] 實(shí)施例6
[0067] 基本采用與實(shí)施例5相同的方法制備表面附有高強(qiáng)度的防霧增透涂層的的聚碳 酸酯片，不同之處在于：
[0068] 步驟⑴中向得到的試劑中加入CTAB，使CTAB在試劑中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量為 4. 0%。
[0069] 上述得到的表面附有高強(qiáng)度的防霧增透涂層的聚碳酸酯片的透光率如圖9中的 線2所示。表面附有高強(qiáng)度的防霧增透涂層的聚碳酸酯片在置于沸水5厘米的上方時(shí)的照 片如圖10a所示，結(jié)果顯示該聚碳酸酯片表面的高強(qiáng)度的防霧增透涂層不起霧，具有防霧 效果。
[0070] 實(shí)施例7
[0071] 基本采用與實(shí)施例1相同的方法制備表面附有高強(qiáng)度的防霧增透涂層的菲涅爾 透鏡，不同之處在于：
[0072] 步驟（2)中采用旋涂法在菲涅爾透鏡表面制備涂層，將清洗干凈的菲涅爾透鏡放 置于勻膠機(jī)上，在菲涅爾透鏡的一面中心處滴下40微升步驟（1)制備的含有呈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的 二氧化硅納米粒子和十六烷基三甲基溴化銨的分散液，然后先以1000轉(zhuǎn)/秒勻膠3?5秒， 再以3000轉(zhuǎn)/秒勻膠30秒，在菲涅爾透鏡的另一面采用同樣條件旋涂含有呈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的 二氧化硅納米粒子和十六烷基三甲基溴化銨的分散液，在菲涅爾透鏡的兩面的表面制備得 到附有高強(qiáng)度的防霧增透涂層。
[0073] 上述得到的表面附有高強(qiáng)度的防霧增透涂層的菲涅爾透鏡片的透光率如圖11所 /_J、1 〇
【權(quán)利要求】
1. 一種透明塑料片表面的防霧增透涂層，其特征是：所述的防霧增透涂層是由呈鏈?zhǔn)?結(jié)構(gòu)的二氧化硅納米粒子相互交錯(cuò)連接形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的涂層構(gòu)成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明塑料片表面的防霧增透涂層，其特征是：所述的二氧化 娃納米粒子的粒徑為1?3nm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明塑料片表面的防霧增透涂層，其特征是：所述的透明塑 料片是聚甲基丙烯酸甲酯片、聚碳酸酯片、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯片、丙烯睛-苯乙烯共聚 物片或菲涅爾透鏡。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明塑料片表面的防霧增透涂層，其特征是：所述的透明塑 料片表面的防霧增透涂層能耐受落沙的沖擊、水的沖擊和3H鉛筆劃痕的測(cè)試；其中：40克 粒徑為100?300微米的海沙，以4. 43米/秒的速度與距離為1米處的所述的防霧增透涂 層呈45°的沖擊，被沖擊部分的透明塑料片表面的防霧增透涂層主體不被破壞；100毫升 的去離子水，以4. 43米/秒的速度與距離為1米處的所述的防霧增透涂層呈45°的沖擊， 被沖擊部分的透明塑料片表面的防霧增透涂層主體不被破壞；以恒定壓力為7. 5N，用3H鉛 筆與所述的防霧增透涂層表面成45°進(jìn)行劃刻，所述的防霧增透涂層主體未被劃破。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的透明塑料片表面的防霧增透涂層，其特征是：表面有所 述的防霧增透涂層的透明塑料片的最高透光率達(dá)100%，且最大透過(guò)波長(zhǎng)在450?900nm范 圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的透明塑料片表面的防霧增透涂層，其特征是：表面有所述的 防霧增透涂層的透明塑料片在置于沸水5厘米的上方時(shí)，所述的防霧增透涂層不起霧。
7. -種權(quán)利要求1?6任意一項(xiàng)所述的在透明塑料片表面的防霧增透涂層的制備方 法，其特征是，所述的制備方法包括以下步驟： (1) 將21?23mL的正硅酸乙酯、21?23mL的無(wú)水乙醇、1?2ml的水和0. 5 μ L的濃 鹽酸混合，在溫度為50?70°C下進(jìn)行攪拌后得到呈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的二氧化硅納米粒子溶膠，且 二氧化硅納米粒子的粒徑為1?3nm ;待冷卻至室溫后，向得到的呈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的二氧化硅納 米粒子溶膠中加入6?8mL的濃鹽酸、0. 3?0. 5mL的水和45?47mL的無(wú)水乙醇，使剩余 的正硅酸乙酯繼續(xù)水解；室溫下進(jìn)行攪拌，然后在溫度為40?60°C下進(jìn)行老化呈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu) 的二氧化硅納米粒子溶膠；再加入104?106ml的無(wú)水乙醇進(jìn)行稀釋得到試劑；向得到的 試劑中加入十六烷基三甲基溴化銨，使十六烷基三甲基溴化銨在試劑中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量為 3%〈質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量〈4%，充分?jǐn)嚢?，得到含有呈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的二氧化硅納米粒子和十六烷基 三甲基溴化銨的分散液； (2) 采用浸漬提拉方法，將透明塑料片浸入到步驟（1)制備得到的分散液中，然后將 該透明塑料片從所述的分散液中提拉出來(lái)，在該透明塑料片的表面制備得到具有納米結(jié)構(gòu) 的涂層；或者采用旋涂法，將菲涅爾透鏡放置于勻膠機(jī)上，在菲涅爾透鏡的一面中心處滴下 40微升步驟（1)制備得到的分散液，然后先以1000轉(zhuǎn)/秒勻膠3?5秒，再以3000轉(zhuǎn)/秒 勻膠30秒，在菲涅爾透鏡的另一面采用同樣條件旋涂步驟（1)制備得到的分散液，在菲涅 爾透鏡的兩面制備得到具有納米結(jié)構(gòu)的涂層； (3) 將步驟（2)制備得到的表面具有納米結(jié)構(gòu)的涂層的透明塑料片或菲涅爾透鏡，在 溫度為60?90°C下，于濃鹽酸的蒸汽中進(jìn)行固化0. 5?2小時(shí)，在該透明塑料片或菲涅爾 透鏡的表面得到固化后獲得的具有交聯(lián)納米結(jié)構(gòu)的涂層； (4)將步驟（3)固化后得到的表面具有交聯(lián)納米結(jié)構(gòu)的涂層的透明塑料片或菲涅爾透 鏡放置于低溫氧等離子體機(jī)中，在低溫氧等離子體機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)除去十六烷基溴化銨，在 該透明塑料片或菲涅爾透鏡的表面得到防霧增透涂層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征是：步驟（1)所述的在溫度為50?70°C下 進(jìn)行攪拌的時(shí)間為70?90分鐘。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征是：所述的將透明塑料片浸入到步驟（1) 制備得到的分散液中，然后將該透明塑料片從所述的分散液中提拉出來(lái)，其浸入和提拉的 速度一致，所述的提拉的速度為20?80mm/min。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的制備方法，其特征是：所述的將透明塑料片浸入到步驟 (1)制備得到的分散液中，所述的透明塑料片在分散液中的停留時(shí)間為20?80秒。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征是：所述的在低溫氧等離子體機(jī)中進(jìn)行 反應(yīng)除去十六烷基溴化銨，是將低溫氧等離子體機(jī)抽真空至8?12kPa，然后對(duì)表面具有 交聯(lián)納米結(jié)構(gòu)的涂層的透明塑料片或菲涅爾透鏡在功率為100?180W，氧氣流速為800? 1200mL/min下進(jìn)行反應(yīng)8?12分鐘，在透明塑料片或菲涅爾透鏡的表面得到防霧增透涂 層。
【文檔編號(hào)】C09D7/12GK104045845SQ201410230778
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】賀軍輝, 李彤 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所