本發(fā)明涉及功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高折射含鈦有機(jī)硅雜化涂層材料的制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，由于高折射透明涂層材料在光波導(dǎo)、LED 封裝、增透膜及光化學(xué)傳感器等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，因此受到眾多國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。以上領(lǐng)域不僅要求涂層具有高的折射率和透過率，同時(shí)要求涂層具有優(yōu)異的耐熱性能。作為傳統(tǒng)高折射透明涂層的環(huán)氧樹脂易發(fā)生光熱老化導(dǎo)致材料變色、多種性能下降，已不能滿足上述領(lǐng)域的要求。
近年來，有機(jī)硅材料由于具有耐熱、耐紫外和高透過率等優(yōu)異性能，被認(rèn)為是制備高性能透明涂層的最佳材料之一。然而，有機(jī)硅的折射率偏低，一般僅為1.4.為此，有研究人員把高折射率的無機(jī)納米粒子摻雜至有機(jī)硅材料中，合成出高折射的有機(jī)-無機(jī)雜化材料.納米TiO2具有高的折射率(≥2.2)和優(yōu)異的光學(xué)透過率(＞90％)，因此，合成基于納米TiO2/聚合物的高折射材料的研究引起了廣泛關(guān)注。納米TiO2粉體因其表面能高在聚合物中易團(tuán)聚，從而難以獲得納米級(jí)的分散，引起材料透過率和穩(wěn)定性的下降。而納米溶膠是以無機(jī)前驅(qū)體為原料，通過溶膠-凝膠法，與有機(jī)硅單體一起經(jīng)水解縮合而形成，粒子與聚合物間以化學(xué)鍵的方式形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，因而粒子均勻穩(wěn)定地分散于聚合物體系中。例如，江梅等采用溶膠-凝膠法將鈦酸正丁酯與3-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷共同水解，制得折射率為1.73的透明涂層。通過溶膠-凝膠法將TBOT和甲基三乙氧基硅烷(MTES)、GPTMS 共水解，在無穩(wěn)定劑的存在下，制備了折射率1.561、透過率為90％的有機(jī)硅/ TiO2 涂層。采用溶膠-凝膠法在穩(wěn)定劑乙酰丙酮存在下，通過二苯基二甲氧基硅烷 (DPS)，TBOT 和GPTMS 共水解，制備折射率在1.54~1.64之間連續(xù)可調(diào)的有機(jī)硅/ TiO2雜化涂層。研究發(fā)現(xiàn)，乙酰丙酮的加入會(huì)導(dǎo)致涂層透過率和熱穩(wěn)定性的下降。
從以上文獻(xiàn)報(bào)道來看，在合成納米TiO2/聚合物高折射材料的過程中，大多采用TBOT、DPS 和GPTMS為原料，其中單體GPTMS 可提高韌性防止涂層開裂，是最常用的有機(jī)硅單體之一，但GPTMS 結(jié)構(gòu)中含環(huán)氧基團(tuán)，易發(fā)生光熱降解。因此，采用單體GPTMS合成的涂層耐熱性欠佳，在200℃ 時(shí)失重達(dá)5％.據(jù)報(bào)道，雜化材料中若包含長(zhǎng)碳鏈烷基，則可大幅度提高材料的熱穩(wěn)定性和抗開裂性。但基于長(zhǎng)碳鏈烷基硅烷、TBOT 和DPS 相互協(xié)同來制備高折射率透明涂層的研究報(bào)道甚少。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在提出一種高折射含鈦有機(jī)硅雜化涂層材料的制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案在于：
高折射含鈦有機(jī)硅雜化涂層材料的制備方法，包括如下步驟：
（1）有機(jī)硅溶膠合成
將異丙醇、去離子水和冰醋酸加入至三口燒瓶中，在劇烈攪拌下加入C6TMS，經(jīng)0.5h 水解后升溫至85℃，然后滴加DPS，再經(jīng)過2.5h 反應(yīng)后得到無色透明的有機(jī)硅溶膠；用C12MTS 代替C6TMS，制備出無色透明的有機(jī)硅溶膠；
（2）含鈦有機(jī)硅雜化溶膠合成
將TBOT加入至有機(jī)硅溶膠中，室溫反應(yīng)24h，得到透明淡黃色含鈦有機(jī)硅雜化溶膠；
（3）涂層制備
載玻片用去離子水和無水乙醇交替清洗數(shù)遍，烘干待用；將溶膠涂于載玻片表面，于恒溫干燥箱中加熱固化，冷卻至室溫取出；進(jìn)行旋涂以及淋涂制成涂層；涂層的固化溫度為120℃，時(shí)間為1.5h。
所述的旋涂的轉(zhuǎn)速為2000 r/min，旋涂時(shí)間為40 s。
所述的DPS為二苯基二甲氧基硅烷，C6TMS為正己基三甲氧基硅烷，C12MTS 為十二烷基三甲氧基硅烷，TBOT為鈦酸四正丁酯。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于：
本發(fā)明制成的高折射含鈦有機(jī)硅雜化涂層材料所有雜化涂層表面均平整光滑，無微相分離現(xiàn)象，所有涂層的可見光透過率均在98％以上，透光性好。
具體實(shí)施方式
高折射含鈦有機(jī)硅雜化涂層材料的制備方法，包括如下步驟：
（1）有機(jī)硅溶膠合成
將異丙醇、去離子水和冰醋酸加入至三口燒瓶中，在劇烈攪拌下加入C6TMS，經(jīng)0.5h 水解后升溫至85℃，然后滴加DPS，再經(jīng)過2.5h 反應(yīng)后得到無色透明的有機(jī)硅溶膠；用C12MTS 代替C6TMS，制備出無色透明的有機(jī)硅溶膠；
（2）含鈦有機(jī)硅雜化溶膠合成
將TBOT加入至有機(jī)硅溶膠中，室溫反應(yīng)24h，得到透明淡黃色含鈦有機(jī)硅雜化溶膠；
（3）涂層制備
載玻片用去離子水和無水乙醇交替清洗數(shù)遍，烘干待用；將溶膠涂于載玻片表面，于恒溫干燥箱中加熱固化，冷卻至室溫取出；進(jìn)行旋涂以及淋涂制成涂層；涂層的固化溫度為120℃，時(shí)間為1.5h。
其中，所述的旋涂的轉(zhuǎn)速為2000 r/min，旋涂時(shí)間為40 s。所述的DPS為二苯基二甲氧基硅烷，C6TMS為正己基三甲氧基硅烷，C12MTS 為十二烷基三甲氧基硅烷，TBOT為鈦酸四正丁酯。