一种光学薄膜，包含该薄膜的光学组件及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于增透膜的光学薄膜，包含该薄膜的光学组件及其制备方法。在本发明专利技术所述光学薄膜中，通过将具有丰富羟基的聚合物粘合剂引入氟化镁中，利用氟化镁颗粒和聚合物粘合剂之间存在的较强的氢键作用制备出性能优异的杂化膜。本发明专利技术所述包含聚合物粘合剂的MgF2光学薄膜相比常规MgF2光学薄膜具有优异的光学性能和机械性能。

An optical film, an optical component containing the film and a preparation method thereof

The invention relates to an optical film for an antireflective film, an optical component comprising the film and a preparation method thereof. In the optical thin film of the invention, a hybrid film with excellent performance is prepared by introducing a polymer binder rich in hydroxyl groups into magnesium fluoride and utilizing strong hydrogen bonding between magnesium fluoride particles and polymer binders. Compared with conventional MgF2 optical thin films, the MgF2 optical thin films containing polymer binders have excellent optical and mechanical properties.

【技术实现步骤摘要】
一种光学薄膜，包含该薄膜的光学组件及制备方法
本专利技术涉及一种具有聚合物粘合剂的MgF2光学薄膜，具体涉及一种在基材的单面或双面上形成包含聚合物粘合剂的MgF2单层光学薄膜的光学组件。
技术介绍
在本领域中，氟化镁薄膜是一种有效的低折射率光学薄膜，但其机械强度不高，限制了氟化镁薄膜的大规模工业化应用，特别是氟化镁薄膜不能直接用于目前正逐步代替玻璃的透明聚合物基底，因为氟化镁薄膜与聚合物基材的化学相容性和表面润湿性均较差，即使将氟化镁薄膜镀在聚合物基材上，也很容易擦掉。目前为止，关于氟化镁薄膜用于聚合物基材的报道几乎没有，用于聚合物基材的研究对象主要集中在二氧化硅薄膜。氟化镁薄膜用于玻璃基材的报道目前有用于相机镜头的，但是这类单纯氟化镁薄膜与基材的结合或者不牢固或者折射率不够低而导致其他光学性能不好。常用的透明聚合物基材包括聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等。在这些基底上镀制二氧化硅薄膜的方法主要有以下两种，第一，采用等离子体刻蚀聚合物基材后镀膜，使基材表面暴露出更多的极性C-O键和C=O键，不仅提高了基材的亲水性，而且增强了薄膜和基材之间的相互作用力，更容易制得耐摩擦的薄膜；第二种方法是在聚合物基材上镀制有机-无机杂化二氧化硅薄膜，通常是由带有有机基团的硅醇盐（如MTES、APTES、GPTES等）与TEOS同时在酸性条件下进行水解缩聚制得，这种方法得到的有机基团是以化学键的形式连接在二氧化硅中，薄膜与基材的粘结力较强，薄膜本身的机械性能也增强，但是这种方法制备的薄膜结构致密，折射率较大，增透效果较差。氟化镁具有比二氧化硅更低的折射率，若能制备出氟化镁基有机-无机杂化薄膜，其光学性能将比二氧化硅基杂化膜更加优异。当前科技发展，高透、柔性可弯折显示是未来主要发展方向。玻璃基材的透光率较高，自身机械性能较高且耐高温，应用受到牵制主要是基材透光率难以达到一些特殊的应用领域（激光、镜头等），当前在基材上镀制的膜层材料不能够同时满足透光率和附着力要求；柔性可弯折基材主要有聚碳酸酯PC，对苯二甲酸乙二醇酯聚PET，聚酰亚胺PI，聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，具有透光率高、变形温度较高、质量轻和可弯折等诸多优异性能，然而这些高分子基材自身机械性能较差，限制了它的实际应用。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的氟化镁薄膜机械强度低、且在基材上附着力差等技术问题，本专利技术第一目的在于提供一种用于增透膜的光学薄膜材料，其特征在于薄膜材料包含氟化镁（MgF2）和一种或多种聚合物粘合剂。MgF2光学薄膜的机械强度高、耐环境性佳且易得到低折射率的材料，其中氟化镁以离子键的形式存在，F倾向于暴露在颗粒的表面，因此容易以氢键的形式吸收空气中的水。利用氟化镁颗粒表面强烈的氢键作用，将具有丰富羟基的聚合物粘合剂引入氟化镁中，通过氟化镁微粒子和聚合物粘合剂分子之间存在的氢键作用制备出性能优异的杂化膜。本专利技术中所述的聚合物粘合剂主要为水溶性聚合物，其定义（特征）为具有一定的链长，富含丰富的羟基，并且与水或其他亲水性极性溶剂中能够互溶。在一个优选例中，所述的光学薄膜聚合物粘合剂包括聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯酸（PAA）和环氧树脂等。在另一优选例中，所述聚合物粘合剂的质量百分含量为0~20%。在另一优选例中所述聚合物粘合剂的质量百分含量为4.3~18.2%.在另一优选例中，所述聚合物粘合剂为聚乙烯醇（PVA）。在另一优选例中，所述光学薄膜的折射率为1.26～1.42。在另一优选例中，所述MgF2为纳米结构且其平均粒径为大于0nm且小于等于20nm。在另一优选例中，所述光学薄膜具有多孔结构，孔隙率为大于0％并小于等于40％。本专利技术第二目的在于提供一种包含上述MgF2光学薄膜的光学组件，其中所述MgF2光学薄膜在基材的单面或双面上形成单层的氟化镁基增透膜。所述光学膜与基材的附着力强，光学组件具有优异的光学性能和机械性能，可直接应用于相机、显微镜、双筒望远镜、曝光装置、电子显示器等光学设备中。在一个优选例中，所述基材为玻璃基材或聚合物基材。在另一优选例中，所述基材选自各种玻璃基材、聚碳酸酯PC膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET膜、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA及硬化PMMA（PMMAJY）膜。本专利技术第三目的在于提供一种光学组件的制造方法，包括以下步骤：（1）配制MgF2均匀分散在其中的MgF2溶胶；（2）配制含有聚合物粘合剂分子的水溶液；（3）将上述两种溶液混合得到包含聚合物粘合剂的MgF2光学薄膜的涂布液；（4）将上述涂布液涂布到基材上，然后干燥成膜。该方法可将所述MgF2光学薄膜均匀地涂布到基材上，成膜工艺简单且无需热处理，成本可大幅降低，适合工业化大规模生产。本专利技术中所述的聚合物粘合剂主要为水溶性聚合物，其定义（特征）为具有一定的链长，富含丰富的羟基，并且与水或其他亲水性极性溶剂中能够互溶。在一个优选例中，所述制备方法包括以下步骤：（1）通过控制F/Mg摩尔比在1.95～2.0之间，优选F/Mg摩尔比为2.0，使含镁化合物与含氟化合物在溶剂中混合并在加压加温下反应，得到MgF2均匀分散在其中的MgF2溶胶；其中所述含镁化合物优选使用镁的醋酸盐或醇盐，更优选为醋酸镁；所述含氟化合物优选为氢氟酸或三氯乙酸，更优选为氢氟酸；所述溶剂优选为醇类溶剂，更优选为甲醇或异丙醇；（2）将聚合物粘合剂溶解到去离子水中得到水溶液；其中所述聚合物粘合剂的分子量为16000～92000；（3）在搅拌下将上述得到的含有聚合物粘合剂的水溶液逐滴加入到所述含有均匀分散的MgF2的溶胶溶液中，得到包含聚合物粘合剂的MgF2光学薄膜的涂布液；（4）在相对湿度30%～50%的气氛下利用提拉涂布法将该涂布液或溶胶涂布在该基材上，然后干燥成膜。本专利技术第四目的在于提供一种制备光学薄膜的涂布液，所述涂布液通过以下步骤得到：（1）配制MgF2微粒子均匀分散在其中的MgF2溶胶；（2）配制含有聚合物粘合剂的水溶液；（3）将上述两种溶液混合得到包含聚合物粘合剂的MgF2光学薄膜的涂布液。本专利技术中所述的聚合物粘合剂主要为水溶性聚合物，其定义（特征）为具有一定的链长，富含丰富的羟基，并且与水或其他亲水性极性溶剂中能够互溶。在一优选例中，所述的涂布液通过以下步骤得到：（1）通过控制F/Mg摩尔比在1.95～2.0之间，优选F/Mg摩尔比为2.0，使含镁化合物与含氟化合物在溶剂中混合并在加压加温下反应，得到MgF2均匀分散在其中的MgF2溶胶；其中所述含镁化合物优选使用镁的醋酸盐或醇盐，更优选为醋酸镁；所述含氟化合物优选为氢氟酸或三氯乙酸，更优选为氢氟酸；所述溶剂优选为醇类溶剂，更优选为甲醇或异丙醇；（2）将聚合物粘合剂溶解到去离子水得到其水溶液；其中所述聚合物粘合剂的分子量为16000～92000；（3）在搅拌下将上述得到的含有聚合物粘合剂的水溶液逐滴加入到所述含有均匀分散的MgF2的溶胶溶液中，得到包含聚合物粘合剂的MgF2光学薄膜的涂布液。使用该涂布液可快速有效地制备得到本专利技术所述性能优异的MgF2光学薄膜。在本专利技术中，聚乙烯醇（PVA）分子是用来链接MgF2的，形成具有形成带有一些交联孔的网状结构，从而具有优异的光学性质与机械性能。由于以高光学性能的M本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于增透膜的光学薄膜，其特征在于包含氟化镁（MgF2）和一种或多种聚合物粘合剂，所述聚合物粘合剂优选选自聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯酸（PAA）和环氧树脂中的一种或多种，更优选为聚乙烯醇（PVA），而且所述聚合物粘合剂的质量百分含量为0~20%，优选为4.3~18.2%。

【技术特征摘要】
1.一种用于增透膜的光学薄膜，其特征在于包含氟化镁（MgF2）和一种或多种聚合物粘合剂，所述聚合物粘合剂优选选自聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯酸（PAA）和环氧树脂中的一种或多种，更优选为聚乙烯醇（PVA），而且所述聚合物粘合剂的质量百分含量为0~20%，优选为4.3~18.2%。2.根据权利要求1所述的光学薄膜，其特征在于：所述光学薄膜的折射率为1.26～1.42。3.根据权利要求1或2所述的光学薄膜，其特征在于：所述MgF2为纳米结构且其平均粒径为大于0nm且小于等于20nm。4.根据权利要求1、2或3所述的光学薄膜，其特征在于：所述光学薄膜具有多孔结构，孔隙率为大于0％并小于等于40％。5.一种光学组件，其特征在于：所述光学组件包含基材，以及在基材的单面或双面上形成的根据权利要求1-5所述的光学薄膜。6.根据权利要求5所述的光学组件，其特征在于：其中所述基材为玻璃基材或聚合物基材，其中聚合物基材优选选自聚碳酸酯PC膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET膜、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA和硬化PMMA（PMMAJY）膜。7.一种光学组件的制备方法，包括以下步骤：（1）配制MgF2均匀分散在其中的MgF2溶胶；（2）配制含有聚合物粘合剂分子的水溶液；（3）将上述两种溶液混合得到包含聚合物粘合剂的MgF2光学薄膜的涂布液；（4）将上述涂布液涂布到基材上，然后干燥成膜。8.根据权利要求7所述光学组件的制备方法，包括以下步骤：（1）通过控制F/Mg摩尔比在1.95～2.0之间，优选F/Mg摩尔比为2.0，使含镁化合物与含氟化合物在溶剂中混合并在加压加温下反应，得到MgF2均匀分散在其中的Mg...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡文杰，韩超，
申请(专利权)人：宁波甬安光科新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33