涂布液、改性二氧化硅膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了用于制备改性二氧化硅膜的方法、涂布液和改性二氧化硅膜。所述用于制备改性二氧化硅膜的方法包括制备聚硅氮烷溶液，制备反应性含氟聚合物溶液，通过混合所述聚硅氮烷溶液与所述反应性含氟聚合物溶液而制备涂布液，通过在基板上涂布所述涂布液而形成涂层，从所述涂层中去除所述用于聚硅氮烷的溶剂和所述含氟溶剂，以及在结合基团结合到所述聚硅氮烷的同时将所述聚硅氮烷转变成二氧化硅。

【技术实现步骤摘要】
涂布液、改性二氧化硅膜及其制备方法
本专利技术涉及用于制备改性二氧化硅膜的方法及使用该方法制备的改性二氧化硅膜。
技术介绍
由于通过聚硅氮烷的二氧化硅转变(即固化)制备的二氧化硅膜呈现接近于玻璃强度的强度，所以二氧化硅膜经常被用于改善各种膜的表面强度。近来，对使用二氧化硅膜改善光学膜的表面强度的需求不断递增。这里，光学膜为，例如结合到显示器的表面上的抗反射膜。虽然这样的光学膜需要良好的耐擦伤性、防污性能等，但是通过聚硅氮烷的二氧化硅转变制备的二氧化硅膜在耐擦伤性、防污性能等方面呈现不足的性能。因此，需要对二氧化硅膜改性。在专利文献1(JP2006-82341A)中，作为改性二氧化硅膜的方法，斥水性和斥油性赋予剂加入到聚硅氮烷中，后面是聚硅氮烷的二氧化硅转变。这里，所述斥水性和斥油性赋予剂为具有能结合到所述聚硅氮烷的结合基团的反应性含氟聚合物。然而，由于聚硅氮烷非常有活性，当其中加入反应性含氟树脂时，在聚硅氮烷的二氧化硅转变前，聚硅氮烷与反应性含氟聚合物反应。此外，聚硅氮烷与反应性含氟聚合物反应的反应位点在二氧化硅转变时不与周围的二氧化硅骨架交联。因此，改性二氧化硅膜的交联密度和强度减小。这样，专利文献1中公开的技术具有问题，在于改性二氧化硅膜的强度减小。此外，通过改性二氧化硅膜在强度上的劣化证实了反应性含氟聚合物与聚硅氮烷的反应。然而，由于一些反应性含氟聚合物通过与聚硅氮烷的反应引起聚硅氮烷溶液的白色浑浊，所以还可由这样的白色浑浊证实反应性含氟聚合物与聚硅氮烷的反应。为了解决这样的问题，提出了所谓的双层涂布。在双层涂布中，其中仅溶解聚硅氮烷的聚硅氮烷溶液涂布到光学膜上，并干燥，然后是聚硅氮烷的二氧化硅转变。因此，二氧化硅膜，即硬涂层形成在光学膜上。此外，反应性含氟聚合物溶液涂布到硬涂层上，然后干燥，从而在硬涂层上形成保护层。然而，在双层涂布中，进行两次涂布，并且必须以高精度(例如无缺陷)进行每次涂布。因此，存在着另一个问题，在于硬涂层和保护层的制备需要大量的工作。由于这样的问题，所以通过双层涂布制备的包含硬涂层和保护层的光学膜极其昂贵，因此不能普遍地获得。
技术实现思路
构思本专利技术以解决本领域中这样的问题，并且本专利技术的方面提供了用于容易地制备改性二氧化硅膜的方法及使用所述方法制备的改性二氧化硅膜，所述改性二氧化硅膜具有比典型的改性二氧化硅膜更高的强度。根据本专利技术的一个方面，用于制备改性二氧化硅膜的方法可包括：通过在含氟溶剂中溶解反应性含氟聚合物而制备反应性含氟聚合物溶液，其中所述反应性含氟聚合物包含可结合到聚硅氮烷的结合基团；通过在用于聚硅氮烷的溶剂中溶解聚硅氮烷而制备聚硅氮烷溶液，所述用于聚硅氮烷的溶剂与所述含氟溶剂不混溶并呈现比所述反应性含氟聚合物和所述含氟溶剂更高的表面张力；通过混合所述聚硅氮烷溶液与所述反应性含氟聚合物溶液而制备涂布液；通过在基板上涂布所述涂布液而形成涂层；从所述涂层中去除所述用于聚硅氮烷的溶剂和所述含氟溶剂；和在所述反应性含氟聚合物的结合基团结合到所述聚硅氮烷的同时将所述聚硅氮烷转变成二氧化硅。根据这个方面，所述涂层的反应性含氟聚合物溶液自然地渗出到所述涂层的表面。因此，所述改性二氧化硅膜，即所述硬涂层和所述保护层可仅通过涂布所述涂布液到基板上而在一个层中形成。因此，可容易地制备所述改性二氧化硅膜。此外，由于所述涂层的反应性含氟聚合物溶液渗出到所述涂层的表面，抑制了所述反应性含氟聚合物与所述聚硅氮烷的反应。因此，与典型的改性二氧化硅膜相比，所述改性二氧化硅膜呈现改善的强度。这里，通过从用于聚硅氮烷的溶剂的表面张力中减去所述反应性含氟聚合物和所述含氟溶剂两个表面张力中较大的表面张力而计算的表面张力的差值可为5mN/m或更大。根据这个方面，所述反应性含氟聚合物溶液可更有效地渗出到所述涂层的表面。此外，所述用于聚硅氮烷的溶剂可为疏水且非极性的有机溶剂。由于所述用于聚硅氮烷的溶剂为疏水且非极性的有机溶剂，所以所述用于聚硅氮烷的溶剂与所述含氟溶剂不混溶。因此，所述反应性含氟聚合物溶液可更有效地渗出到所述涂层的表面。此外，所述用于聚硅氮烷的溶剂可包括选自由二丁醚、二甲苯、矿物松节油、石油烃和高沸点芳香烃组成的组中的至少一种。根据这个方面，所述用于聚硅氮烷的溶剂可包括选自由二丁醚、二甲苯、矿物松节油、石油烃和高沸点芳香烃组成的组中的至少一种。这些溶剂与所述含氟溶剂不混溶。因此，所述反应性含氟聚合物溶液可更有效地渗出到所述涂层的表面。此外，所述含氟溶剂可为氢氟醚。根据这个方面，所述含氟溶剂包括氢氟醚。该溶剂具有比所述用于聚硅氮烷的溶剂更低的表面张力，并且与所述用于聚硅氮烷的溶剂不混溶。因此，所述反应性含氟聚合物溶液可更有效地渗出到所述涂层的表面。根据本专利技术的另一个方面，涂布液可包括聚硅氮烷、反应性含氟聚合物、用于聚硅氮烷的溶剂和含氟溶剂，其中，通过从所述用于聚硅氮烷的溶剂的表面张力中减去所述反应性含氟聚合物和所述含氟溶剂两个表面张力中较大的表面张力而计算的表面张力的差值为5mN/m或更大。根据这个方面，当通过涂布所述涂布液到基板而形成涂层时，反应性含氟聚合物溶液自然地渗出到所述涂层的表面。因此，改性二氧化硅膜，即硬涂层和保护层可仅通过涂布所述涂布液到基板上而在一个层中形成。因而，可容易地制备所述改性二氧化硅膜。此外，由于所述涂层的反应性含氟聚合物溶液渗出到所述涂层的表面，所以抑制了所述反应性含氟聚合物与所述聚硅氮烷的反应。因此，与典型的改性二氧化硅膜相比，所述改性二氧化硅膜具有改善的强度。根据本专利技术的又一方面，提供了通过所述用于制备改性二氧化硅膜的方法制备的改性二氧化硅膜。根据这个方面，所述改性二氧化硅膜可包括含有二氧化硅的硬涂层和含有反应性含氟聚合物的保护层。此外，硬涂层的二氧化硅呈现比典型的改性二氧化硅膜更高的交联密度。原因为，根据用于改性二氧化硅膜的方法，抑制了所述聚硅氮烷与所述反应性含氟聚合物的反应。因此，所述改性二氧化硅膜具有比典型的改性二氧化硅膜更高的强度。此外，在所述方法中，仅通过涂布涂布液到基板上而在一个层中形成所述改性二氧化硅膜。因而，可容易地制备所述改性二氧化硅膜。根据本专利技术的又一个方面，一种液体类型(one-liquidtype)的改性二氧化硅膜包含由聚硅氮烷转变的二氧化硅和含氟聚合物，并包含在厚度方向上具有氟原子浓度高于硅原子浓度的上部和具有氟原子浓度低于硅原子浓度的下部。根据这个方面，由于所述改性二氧化硅膜具有3.0nm至9.0nm的平均表面粗糙度，所以改善了所述改性二氧化硅膜的耐擦伤性和油酸滑动角中的至少一个。附图说明图1为根据本专利技术的一个实施方式的用于制备改性二氧化硅膜的方法和改性二氧化硅膜的图。图2为根据本专利技术的一个实施方式的涂布液的图。图3为分散在涂布液中的反应性含氟聚合物溶液的囊状物(capsule)的图。图4为根据本专利技术的一个实施方式的改性二氧化硅膜的表面的放大图。图5为通过典型的双层涂布制备的典型的改性二氧化硅膜的表面的放大图。图6为显示用于铅笔摩擦测试的测试仪的结构的图。具体实施方式下文，将参照附图详细地说明本专利技术的示例性实施方式。整个说明书中，相同的部件将由相同的附图标记表示，并且将省略它们的重复的描述。文中，表面张力为在25℃的值，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备改性二氧化硅膜的方法，包括：通过在含氟溶剂中溶解反应性含氟聚合物而制备反应性含氟聚合物溶液，其中所述反应性含氟聚合物包含可结合到聚硅氮烷的结合基团；通过在用于聚硅氮烷的溶剂中溶解聚硅氮烷而制备聚硅氮烷溶液，所述用于聚硅氮烷的溶剂与所述含氟溶剂不混溶并呈现比所述反应性含氟聚合物和所述含氟溶剂更高的表面张力；通过混合所述聚硅氮烷溶液与所述反应性含氟聚合物溶液而制备涂布液；通过在基板上涂布所述涂布液而形成涂层；从所述涂层中去除所述用于聚硅氮烷的溶剂和所述含氟溶剂；和在所述反应性含氟聚合物的结合基团结合到所述聚硅氮烷的同时将所述聚硅氮烷转变成二氧化硅。

【技术特征摘要】
2013.04.30 JP 2013-095963;2013.07.25 KR 10-2013-001.一种用于制备改性二氧化硅膜的方法，包括：通过在含氟溶剂中溶解反应性含氟聚合物而制备反应性含氟聚合物溶液，其中所述反应性含氟聚合物包含可结合到聚硅氮烷的结合基团；通过在用于聚硅氮烷的溶剂中溶解聚硅氮烷而制备聚硅氮烷溶液，所述用于聚硅氮烷的溶剂与所述含氟溶剂不混溶并呈现比所述反应性含氟聚合物和所述含氟溶剂更高的表面张力；通过混合所述聚硅氮烷溶液与所述反应性含氟聚合物溶液而制备涂布液；通过在基板上涂布所述涂布液而形成涂层；从所述涂层中去除所述用于聚硅氮烷的溶剂和所述含氟溶剂；和在所述反应性含氟聚合物的结合基团结合到所述聚硅氮烷的同时将所述聚硅氮烷转变成二氧化硅，其中，基于所述反应性含氟聚合物溶液的总重量，所述反应性含氟聚合物溶液包含1wt％至30wt％的所述反应性含氟聚合物。2.如权利要求1所述的方法，其中，通过从用于聚硅氮烷的溶剂的表面张力减去所述反应性含氟聚合物和所述含氟溶剂两个表面张力中较大的表面张力而计算的表面张力的差值为5mN/m或更大。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述用于聚硅氮烷的溶剂为疏水且非极性的有机溶剂。4.如权利要求3所述的方法，其中，所述用于聚硅氮烷的溶剂包括选自由二丁醚、矿物松节油、石油烃和高沸点芳香烃组成的组中的至少一种。5.如权利要求1所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：小堀重人，
申请(专利权)人：第一毛织株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR