一种纳米多孔结构减反射涂膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米多孔结构减反射涂膜的制备方法，包括以下步骤：1)涂膜液的制备：将硬质粒子乳液和软质粒子乳液混合后，再加入(NH4)2CO3或NH4HCO3，之后得到涂膜液；2)将涂膜液在基体上旋涂成膜，得到纳米多孔结构减反射涂膜。本发明专利技术选用的无机盐为(NH4)2CO3或NH4HCO3，这两种无机盐受热即分解，水洗等工序即可去除，同时，涂膜的减反射效率可进一步增高；(NH4)2CO3或NH4HCO3均为碱式盐，加入涂膜液后，涂膜液的OH‑浓度增高，并被阴离子乳胶粒吸附，乳胶粒表面的电荷浓度增大，因此涂膜前，乳液的分散稳定性很高，涂膜性能的可重复性很好。

Preparation method of nano porous structure antireflection coating film

The invention discloses a preparation method of a nano porous structure reducing reflection coating, including the following steps: 1) preparation of the coating fluid: after mixing the hard particle emulsion with the soft particle emulsion, adding (NH4) 2CO3 or NH4HCO3, then the coating liquid is obtained; and 2) the coating solution is spin coated on the matrix to obtain the nano porous structure reduction. Shoot coating. The inorganic salt used in the invention is (NH4) 2CO3 or NH4HCO3, the two kinds of inorganic salts are heated or decomposed, and the process of water washing can be removed. At the same time, the anti reflection efficiency of the coating can be further increased; (NH4) 2CO3 or NH4HCO3 are alkaline salt, after adding the coating solution, the concentration of OH in the film is higher and is adsorbed by anion latex particles. The charge concentration on the surface of the colloid is increased, so the dispersion stability of the emulsion is very high before coating, and the reproducibility of the film performance is very good.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米多孔结构减反射涂膜的制备方法
本专利技术涉及减反射膜
，具体涉及一种纳米多孔结构减反射涂膜的制备方法。
技术介绍
减反射涂膜在降低界面反射，提高入射光效率等方面具有突出的性能，因此，在包括太阳能电池、平板显示器和光线传感器等领域展现了潜在的应用前景，并在近十几年中吸引了工业界的广泛关注。已有多种类型的减反射涂膜得到了很好的发展，其中尤以纳米多孔膜的研究最为突出。纳米多孔涂膜中，膜孔内空气的折光指数(n0)仅为1.0左右，由有效介质理论可知，藉此可调控涂膜的折光指数，因此相比均质膜，纳米多孔涂膜的减反射效率更高。基于该思想，现在已发展出了多种制备纳米多孔涂膜的方法，如刻蚀法、溶胶—凝胶方法、选择性溶解法等。例如文献《Amultifunctionalhierarchicalnano/micro-structuredsiliconsurfacewithomnidirectionalantireflectionandsuperhydrophilicityviaananodicaluminumoxideetchmask》(RSCAdv.,2016,6,3764-3773)运用等离子刻蚀技术，刻蚀硅基材，使其表面形成纳米多孔结构，赋予了基材减反射增透的效果，但该方法依赖于特定加工设备，加工效率低。文献《HierarchicalNanoporousSilicaFilmsforWearResistantAntireflectionCoatings》(ACSAppl.Mater.Interfaces2015,7,19424-19430)以“溶胶—凝胶”法制备了改性二氧化硅粒子，以这些粒子组装形成纳米多孔涂膜，涂膜具有良好的减反射性能。然而，该制备过程中，孔结构需要通过高温煅烧实现，不仅涂膜的减发射性能易受到煅烧残留的灰烬影响，而且因有机基材无法抵抗高温，因此，该技术无法用于有机基材减反射。文献《Polymernanoparticle-basedporousantireflectivecoatingonflexibleplasticsubstrate》(Polymer，2011，52，778-785)将甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚苯乙烯(PSt)混合涂膜液旋涂在基材上，随后以环己烷将涂膜中的PSt组份溶解后去除，涂膜也形成了多孔结构，并可显著降低基材表面的反射率。但是，有机溶剂的使用限制了涂膜的应用领域，而溶剂中逐渐累积的高浓度聚合物也增加了溶剂回收和涂膜的制造成本。此外，专利ZL201510532139.5和ZL201510532105.6也公布了基于乳胶整理织物，降低织物表面反射率，实现增深的方案。但其原理只是构筑织物表面的纳米粗糙表面，这点仅限于单层粒子涂膜，而随着涂膜的增厚，上下层粒子相互堆砌，无法实现纳米多孔结构，因此减反射的效率显著低于本专利技术所述的纳米多孔膜，这点将在本专利技术申请的对比例中给予证实。
技术实现思路
本专利技术提供了一种纳米多孔结构减反射涂膜的制备方法，先通过乳液聚合分别制备高玻璃化温度的交联硬质粒子，如交联聚苯乙烯(PSt)，或交联聚丙烯酸异冰片酯(PIBoA)，或交联聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等，以及软质的聚丙烯酸丁酯(PBA)，或聚丙烯酸丙酯(PPA)，或聚丙烯酸异辛酯(PEHA)粒子。之后，将交联硬质粒子与软质粒子混合，并在混合乳液中加入适当浓度的无机盐，如NH4HCO3和(NH4)2CO3等。成膜过程中，随着水分的蒸发，无机盐的浓度增高，引起乳胶粒的聚集。涂膜干燥后，形成纳米多孔结构。一种纳米多孔结构减反射涂膜的制备方法，包括以下步骤：1)涂膜液的制备：将硬质粒子乳液和软质粒子乳液混合后，再加入(NH4)2CO3或NH4HCO3，之后得到涂膜液；2)将步骤1)制备的涂膜液在基体上旋涂成膜，得到纳米多孔结构减反射涂膜。本专利技术中，通过该方法制备的纳米多孔减反射涂膜具有以下优点：(1)本专利技术中，涂膜多孔结构的形成原因是：涂膜低温干燥时，涂膜液中无机盐浓度增高，使得乳胶粒子间的静电斥力减小，从而引起乳胶粒的聚集，因此无需使用有机溶剂以及复杂的刻蚀设备，即可得到纳米多孔结构的减反射涂膜；(2)本专利技术选用的无机盐为(NH4)2CO3或NH4HCO3，这两种无机盐受热即分解，水洗等工序即可去除，同时，涂膜的减反射效率可进一步增高；(3)(NH4)2CO3或NH4HCO3均为碱式盐，加入涂膜液后，涂膜液的OH-浓度增高，并被阴离子乳胶粒吸附，乳胶粒表面的电荷浓度增大，因此涂膜前，乳液的分散稳定性很高，涂膜性能的可重复性很好。步骤1)中，所述的硬质粒子乳液的制备包括：A)将硬质乳胶粒形成单体和交联单体混合后组成油相，同时将乳化剂溶解于水中组成水相；B)将油相和水相混合，形成混合液，开启搅拌并控制转速在200～300转/分钟，开启加热，并控制混合液温度至75～80℃；C)加入引发剂过硫酸钾(KPS)水溶液，反应2.5～3小时，得到硬质粒子乳液。制备硬质粒子乳液时，以重量份计，采用以下重量份的原料：制备硬质粒子乳液时，所述的硬质乳胶粒形成单体为甲基丙烯酸甲酯(MMA)，苯乙烯(St)和丙烯酸异冰片酯(IBoA)中的一种。制备硬质粒子乳液时，所述的交联单体为二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)和二乙烯基苯(DVB)中的一种。制备硬质粒子乳液时，所述的乳化剂是十二烷基硫酸钠、烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、异辛基苯糖苷中的一种或两种以上。得到的硬质粒子乳液中，粒子的平均粒径应小于70nm，优选在20nm～70nm。所述的软质粒子乳液的制备包括：a)将乳化剂溶解于水中组成水相；b)将软质乳胶粒形成单体和水相混合，开启搅拌并控制转速在200～300转/分钟，开启加热，并控制瓶内乳液温度至75～80℃；c)加入引发剂过硫酸钾(KPS)水溶液，反应2.5～3小时，得到软质粒子乳液；制备软质粒子乳液时，以重量份计，采用以下重量份的原料：制备软质粒子乳液时，所述的软质乳胶粒形成单体为丙烯酸丁酯(BA)，丙烯酸丙酯(PA)和丙烯酸异辛酯(EHA)中的一种；制备软质粒子乳液时，所述的乳化剂是十二烷基硫酸钠、烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、异辛基苯糖苷中的一种或两种以上。制备软质粒子乳液时，所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的一种。加入(NH4)2CO3或NH4HCO3的同时添加适量乳化剂，所述的乳化剂是十二烷基硫酸钠、烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、异辛基苯糖苷中的一种或两种以上。步骤2)中，配制涂膜液时，所述的硬质粒子乳液和软质粒子乳液的质量比为：97:3～90:10；配制涂膜液时，无机盐为碳酸铵、碳酸氢铵中的一种；所述的(NH4)2CO3或NH4HCO3在涂膜液中的浓度为0.05mol/L～0.35mol/L。所述的旋涂成膜中，涂膜烘干温度为80～110℃，烘干时间为1.5～2小时。本专利技术中，多孔膜的形成机理，解释如下：旋涂成膜的过程分为四个阶段：滴液、高速涂转和涂转减速以及干燥(水分挥发)。涂膜的成型主要发生于第四个阶段。依据vanderhoff等提出的乳液成膜模型：随着水分蒸发，乳胶的固含量不断上升；当乳液的固含量达到70％左右时，乳胶粒子之间将发生不可逆的聚集。而乳胶膜的结构很大程度上是由粒子的堆积状态所决本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米多孔结构减反射涂膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)涂膜液的制备：将硬质粒子乳液和软质粒子乳液混合后，再加入(NH4)2CO3或NH4HCO3，之后得到涂膜液；2)将步骤1)制备的涂膜液在基体上旋涂成膜，得到纳米多孔结构减反射涂膜。

【技术特征摘要】
1.一种纳米多孔结构减反射涂膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)涂膜液的制备：将硬质粒子乳液和软质粒子乳液混合后，再加入(NH4)2CO3或NH4HCO3，之后得到涂膜液；2)将步骤1)制备的涂膜液在基体上旋涂成膜，得到纳米多孔结构减反射涂膜。2.根据权利要求1所述的纳米多孔结构减反射涂膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的硬质粒子乳液的制备包括：A)将硬质乳胶粒形成单体和交联单体混合后组成油相，同时将乳化剂溶解于水中组成水相；B)将油相和水相混合，形成混合液，开启搅拌并控制转速在200～300转/分钟，开启加热，并控制混合液温度至75～80℃；C)加入引发剂过硫酸钾水溶液，反应2.5～3小时，得到硬质粒子乳液；制备硬质粒子乳液时，以重量份计，采用以下重量份的原料：3.根据权利要求2所述的纳米多孔结构减反射涂膜的制备方法，其特征在于，步骤A)中，所述的硬质乳胶粒形成单体为甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯和丙烯酸异冰片酯中的一种；所述的交联单体为二甲基丙烯酸乙二醇酯、二乙烯基苯中的一种；所述的乳化剂是十二烷基硫酸钠、烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、异辛基苯糖苷中的一种或两种以上。4.根据权利要求2所述的纳米多孔结构减反射涂膜的制备方法，其特征在于，步骤C)中，得到硬质粒子乳液中，粒子的平均粒径在20nm～70nm。5.根据权利要求1所述的纳米多孔结构减反射涂膜的制备方法，其特征在于，所述的软...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨雷，赵强强，沈一峰，姜建堂，
申请(专利权)人：浙江理工大学上虞工业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33