一种改性高增透光学薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种有机薄膜材料表面改性领域，特别涉及一种改性高增透光学薄膜及其制备方法。将含有氨基的笼型聚倍半硅氧烷结构(POSS)引入到含氟乳液聚合物中，合成具有光学增透功能的含氟乳液共聚物，乳液中的乳胶粒在基材表面均匀分布，将其涂布于聚酯基材表面，通过笼型聚倍半硅氧烷结构作用，在基材表面形成大量的纳米级孔隙，使得结合有效折光指数较低，从而起到光学增透功能。该制备工艺简便易行成本低廉，改性后的基材透光率明显增大，符合电子显示器及其它光学元件的使用要求。

Modified high antireflective optical film and preparation method thereof

The invention relates to the field of surface modification of organic thin film material, in particular to a modified high permeability optical film and a preparation method thereof. Cage containing amino silsesquioxane structure (POSS) is introduced into the fluorine-containing emulsion polymer, synthesis of fluorine-containing emulsion copolymer antireflective function, emulsion latex particles are uniformly distributed on the surface of the substrate, the coating on the polyester substrate surface, through the cage poly times poss structure formation a large number of nanoscale pores on the surface of the substrate, the lower the combination of effective refractive index, so that the optical antireflection function. The preparation process is simple and convenient, and the cost is low, and the transmittance of the modified substrate is obviously increased, which meets the requirements of the use of an electronic display and other optical components.

【技术实现步骤摘要】
一种改性高增透光学薄膜及其制备方法
本专利技术涉及一种有机薄膜材料表面改性领域，特别涉及一种改性高增透光学薄膜及其制备方法。
技术介绍
光学材料在液晶显示、光电转换等领域应用广泛，种类较多，其中聚酯薄膜是最常用的一种。聚酯是含酯基的热塑性聚酯的简称，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为热塑性饱和聚酯的一员，是塑料包装材料中使用较为广泛的一种。同时PET也具有很好的气体阻隔性，良好的力学性能，较宽的使用温度范围，较佳的电气绝缘性能以及优良的光学性能等，可作为光学薄膜使用。溶胶-凝胶法是很有前景的制备光学薄膜的方法之一。由于这种方法具有涂膜简单、制作费用低、光学性能好、便于大面积成膜和清理容易等一系列优点而备受关注。在透光率方面，单纯的聚酯薄膜很难达到技术要求。为提高其光学透光率，一般采用在基材表面进行改性的技术。传统的镀膜方法，如溅射法或蒸发制备增透膜，成本较高，性价比不理想。涂覆增透膜是一种简单有效的办法得到极大关注。纳米多孔的含氟丙烯酸酯乳液高透明膜具有良好的透光性能和表面自清洁性能，是制备光学增透膜的主要材料之一。但是其透光率仍难以达到更高的技术要求，开发一种用于提高增透效果的新型有机薄膜材料成为目前研究的重点。
技术实现思路
本专利技术的目的：针对目前聚酯薄膜透光率无法达到技术要求的问题，本专利技术提供了一种改性高增透光学薄膜及其制备方法，以提高光学薄膜的透光率。本专利技术的技术方案：提供一种改性高增透光学薄膜，取γ-胺丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、浓盐酸滴加入甲醇溶液中反应，产物溶于丙酮中分离后干燥，制得氨基POSS(含氨基的笼型聚倍半硅氧烷)；取十二烷基磺酸钠乳化剂和蒸馏水，混合搅拌均匀，加入过硫酸钾引发剂和氨基POSS，滴加苯乙烯和含氟丙烯酸酯单体进行第一次反应，再加入过硫酸钾引发剂，滴加苯乙烯和含氟丙烯酸酯单体进行第二次反应，制得氨基POSS改性含氟丙烯酸酯乳液共聚物，将改性物旋涂于聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜基材上，制得改性高增透光学薄膜，具体制备方法包括：(1)取γ-胺丙基三乙氧基硅烷、质量浓度为30％的浓盐酸滴加入甲醇溶液中，控制反应体系的pH值为2～4，搅拌反应72h，加入丙酮溶液，高速离心，静置，干燥，制得氨基POSS；作为优选，步骤(1)中甲醇与γ-胺丙基三乙氧基硅烷的体积比控制为30～50:2～4，浓盐酸用量为5～8mL，丙酮溶液用量为500mL。作为优选，步骤(1)中搅拌温度为45℃，干燥温度为45℃，干燥时间为24h。其中，制得的氨基POSS为白色粉末状固体。(2)取十二烷基磺酸钠乳化剂和蒸馏水，混合搅拌均匀至澄清透明，加入过硫酸钾引发剂和步骤(1)制得的氨基POSS，通过恒压漏斗滴加2.5mL苯乙烯(St)、部分的含氟丙烯酸酯单体，滴加时间为30min，进行第一次反应，待溶液泛蓝光，再加入过硫酸钾引发剂，在60℃的温度下，通过恒压漏斗加入2.5mL苯乙烯、另一部分的含氟丙烯酸酯单体，滴加时间为1h，进行第二次反应，制得改性含氟丙烯酸酯乳液共聚物；作为优选，步骤(2)所述的含氟丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸六氟丁酯(HFMA)或甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFHMA)。作为优选，步骤(2)中氨基POSS的用量为0～0.2g，含氟丙烯酸酯的用量为5～10mL，十二烷基磺酸钠用量为0.8g，蒸馏水用量为60mL，过硫酸钾引发剂第一次用量为0.2g，过硫酸钾引发剂第二次用量为0.2g。作为优选，步骤(2)中十二烷基磺酸钠乳化剂和蒸馏水混合搅拌温度为45℃。作为优选，步骤(2)中第一次反应时间为1～3h，反应温度为60℃，第二次反应时间为5h，反应温度为65℃。(3)将步骤(2)制得的改性含氟丙烯酸酯乳液共聚物用水稀释30～50倍，然后用匀胶机将其旋涂于聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜基材表面，干燥后，在65～70℃的干燥环境下放置2h，制得改性高增透光学薄膜。本专利技术的技术效果：水解法制备氨基POSS材料是一种切实可行的方法，并且具有稳定性好、工艺简单、成本低等优点。氨基POSS与过硫酸钾构成氧化还原引发体系，氨基POSS在过硫酸钾作用下产生自由基，作为一种引发剂，引发单体不饱和键之间的聚合，通过氨基把POSS结构引入到含氟乳液中，随着反应的发生，氨基POSS迁移入乳胶粒后，会使原乳胶粒子有变大的趋势，另一方面，POSS会倾向于集中在乳胶粒子表面，使其表面氨基含量上升，粒子间吸附能力增强，粒子的粒径变大，在基材表面形成大量的纳米级孔隙(如图3所示)，有效折光指数降低，对可见光的反射减弱，从而提高了聚酯薄膜材料的光学增透效果及增透持久性，也改变了薄膜材料的疏水性能。乳胶粒子堆积层的厚度也影响薄膜表面反射效果，加入氨基POSS后，乳胶粒子的粒径小于50nm，涂层厚度可以小于200nm，能够实现厚度为可见光波长1/4左右的可能，由可见光的干涉原理可知，涂层能降低PET表面反射光的强度，提高其抗反射的效果。制备的纳米级含氟丙烯酸酯乳液共聚物性能稳定，在乳液固含量、粒径以及粒径分布等参数上都较为理想。其中，苯乙烯制备乳液的应用较为广泛，相较HFMA价格更为低廉，降低制备成本，在体系中引入苯乙烯可以使得乳胶粒子保持在合适的范围，影响乳胶粒子的表面排布，进而提高了增透膜的增透效果。该制备工艺简便易行成本低廉，改性后的基材透光率明显增大，符合电子显示器及其它光学元件的使用要求。附图说明图1为实施例1制备的氨基POSS红外谱图。其中，3500cm-1红外吸收峰对应了POSS中-NH伸缩振动；体系中-CH2-CH2-CH2-伸缩振动引起了2900cm-1、1620cm-1与1485cm-1的吸收峰；1130cm-1处红外吸收峰说明体系中存在Si-O-Si结构。氨基POSS红外谱图表明，实验成功合成了所需的氨基POSS。图2为实施例1制备的含氟丙烯酸酯乳液共聚物红外谱图。其中，a为干燥的未改性含氟丙烯酸酯乳液共聚物红外谱图，b为干燥的氨基POSS改性含氟丙烯酸酯乳液共聚物红外谱图。b曲线3433cm-1处为Si-OH伸缩振动吸收峰和-OH的伸缩振动吸收峰，相比于图a吸收峰变强，这是POSS中Si-O-Si结构引起的，据此认为，反应物中含有Si-O-Si结构。此外在2925cm-1和1408cm-1处的吸收峰也发生较大的变化，这是-CH3、-CH2的伸缩振动吸收峰和平面剪式振动吸收峰；在1720cm-1处为-CO的不对称伸缩振动特征峰。图3为实施例1制备的改性高增透光学薄膜SEM图(放大30000倍)。图3表明，光学薄膜经旋涂后，PET基膜表面被大量的乳胶粒子覆盖，乳胶粒子直径约80nm，分布均匀，无明显的团聚现象；堆砌的乳胶粒子在PET基膜表面形成了大量的孔隙，孔隙分布均匀，大小在纳米级范围，光波在孔隙中穿过，减少漫反射，有效降低折射率。图4为实施例1制备的氨基POSS改性含氟丙烯酸酯乳液共聚物EDS能谱图。1.66keV处能量谱线代表硅元素，来自氨基POSS，表明产物中含有硅元素，EDS能谱图表明氨基POSS是通过化学反应和丙烯酸酯连接的，因硅氧键形成的笼型结构非常稳定，POSS没有反应能力，排除法说明，只有通过氨基的化学作用才能连接POSS和丙烯酸酯。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性高增透光学薄膜，其特征在于，所述薄膜的制备方法为：取γ‑胺丙基三乙氧基硅烷、浓盐酸滴加入甲醇溶液中反应，产物溶于丙酮中分离后干燥，制得氨基POSS；取十二烷基磺酸钠乳化剂和蒸馏水，混合搅拌均匀，加入过硫酸钾引发剂和氨基POSS，滴加苯乙烯和含氟丙烯酸酯单体进行第一次反应，再加入过硫酸钾引发剂，滴加苯乙烯和含氟丙烯酸酯单体进行第二次反应，制得氨基POSS改性含氟丙烯酸酯乳液共聚物，将改性物旋涂于聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜基材上，制得改性高增透光学薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种改性高增透光学薄膜，其特征在于，所述薄膜的制备方法为：取γ-胺丙基三乙氧基硅烷、浓盐酸滴加入甲醇溶液中反应，产物溶于丙酮中分离后干燥，制得氨基POSS；取十二烷基磺酸钠乳化剂和蒸馏水，混合搅拌均匀，加入过硫酸钾引发剂和氨基POSS，滴加苯乙烯和含氟丙烯酸酯单体进行第一次反应，再加入过硫酸钾引发剂，滴加苯乙烯和含氟丙烯酸酯单体进行第二次反应，制得氨基POSS改性含氟丙烯酸酯乳液共聚物，将改性物旋涂于聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜基材上，制得改性高增透光学薄膜。2.一种如权利要求1所述的改性高增透光学薄膜的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括：(1)取γ-胺丙基三乙氧基硅烷、质量浓度为30％的浓盐酸滴加入甲醇溶液中，控制反应体系的pH值为2～4，搅拌反应72h，加入丙酮溶液，高速离心，静置，干燥，制得氨基POSS；(2)取十二烷基磺酸钠乳化剂和蒸馏水，混合搅拌均匀至澄清透明，加入过硫酸钾引发剂和步骤(1)制得的氨基POSS，通过恒压漏斗滴加2.5mL苯乙烯、部分的含氟丙烯酸酯单体，滴加时间为30min，进行第一次反应，待溶液泛蓝光，再加入过硫酸钾引发剂，在60℃的温度下，通过恒压漏斗加入2.5mL苯乙烯、另一部分的含氟丙烯酸酯单体，滴加时间为1h，进行第二次反应，制得改性含氟丙烯酸酯乳液共聚物；(3)将步骤(2)制得的改性含氟丙烯酸酯乳液共...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈政翰，张洪文，姜彦，蒋姗，沙龙，赵晨，丁庆月，朱佳雯，潘映佟，何英杰，刘苏琴，顾钦天，孙喆，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32