复合镜制造技术

基质上的复合镜，它包括至多２０％的聚合物与至少８０％的金属簇如金、钯或银金属簇的混合物，该金属簇的标称直径小于１００纳米，它在与基质表面相一致的一层中附聚。通过用包括至少８０％的溶剂（如水和醇）和至多２０％的一种混合物的溶液涂敷基质面制成复合镜，该混合物由至多２０％的聚合物如甲基纤维素和至少８０％的金属（以形成易挥发物的阴离子盐的形式存在，如乳酸银或乙酸钯）构成；聚合物与盐的干燥膜经加热或紫外线照射后，其中的盐转变成金属簇。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了包括聚合物和附聚的金属簇的复合镜，制备和使用复合镜、特别是用于象反射全息图片的方法。在已有的应用中，通过金属的无电解或电解淀积或蒸汽淀积，将金属的象反射镜表面施加到聚合物表面上。无电解淀积是通过以下方法实现的在聚合物表面上涂上催化涂层如胶态钯-聚合物配合物的涂层，通过使用能量和/或还原剂等方法使钯活化，然后，将其浸入无电解镀敷液如铜、钴或镍的镀敷液中。Shipley在美国专利US3329512中、Sirinyan等在美国专利US4493861中和Morgan等在美国专利US4910037中公开了这种无电解淀积的方法。金属的电解淀积一般需要一个导电基质如金属或碳、或聚合物基质上的导电涂层。通过在形成全息图片的凸纹图案上沉积金属反射层，某些无电解淀积技术可用来生产反射全息图片;例如，参见美国专利US5087510。这类在聚合物表面上形成象反射金属镜表面(包括全息图片)的现有技术方法包括多步工艺，这些工艺原本就很慢，很难将其改变为快速工艺。金属表面的蒸汽淀积(如铝在聚酯膜上)通常是在真空下进行。虽然该工艺迅速且效率高，但却不适于选择性敷金属。HondaMotorCompany，Ltd，在日本公开特许(JapaneseKokaiTokkyoKoho)81/70884中公开了用来形成金属光泽涂层的由金属化合物(在加热或辐照下释放出金属)与树脂粘合剂构成的溶液。例如，其中一种溶液含有约5份重的乳酸银、30份重的树脂粘合剂(即24份醇酸树脂和6份蜜胺树脂)和65份重的溶剂混合物(即15份甲氧基乙醇、20份乙基卡必醇、19份二甲苯、10份甲苯和1份硅酮油)。在钢板上用该溶液涂成40微米厚的涂层，在室温保持20分钟，然后，热至80℃，形成具有光泽的平滑表面层，该涂层中包括混合于树脂中的乳酸银胶粒(2-3微米)。将涂层在200℃加热30分钟后，乳酸银分解，得到具有连续的银表面层(0.05-0.1微米厚)的聚合物膜，该表面层对于可见光有很强的反射能力。Honda的形成象反射金属镜的工艺包括了不利的长时间加热过程，和聚合物用量太大，以致无法迅速产生制备全息图片所必需的薄层镜。St，Clair等在JACS，102∶2，P866-8中报导了用钯盐，如双(二甲基硫醚)二氯化钯(Ⅱ)作为聚酰胺酸树脂(聚酰亚胺前体)的金属掺杂剂;将该材料的溶液浇注到钯-聚酰胺酸复合膜中，长时间加热该膜，如在200至300℃加热约3小时，形成钯-聚酰亚胺复合膜，其中含有5%至7%的钯，具有金属外观。这种长时间固化很不利，使该工艺不适于商业化生产。本专利技术的一个目的是提供在聚合物基质的选定区域上快速形成象反射金属镜表面的方法，例如，该方法可以在转移速度达到每分钟100米以上的聚合物板上进行。本专利技术的另一个目的是提供象反射金属镜表面的快速应用方法，它可以复制光学调变装置的凸纹图案表面，例如聚合物基质上的全息成象表面。通过下面的描述和实施例，将阐明本专利技术的以上目的及其它目的和优点。本专利技术提供了包含至多20%重量聚合物与至少80%重量金属簇形成的混合物的象反射复合镜，其中，金属簇在与基质的表面相一致的一层中附聚。本专利技术还提供了一种制备复合镜的简便方法，在该方法中，在单一涂敷步骤中使用聚合物和金属盐的溶液，形成由聚合物和盐构成的一层，用辐射能或传导能处理该层，得到金属簇。这种方法适合于对转移速度大于每分钟30米的基质板实施。在优选的应用中，复合镜作为光学调变装置如全息图片、衍射光栅等的光反射表面。本专利技术特别优选的应用是提供印有全息图片的保护标记，如作为防伪措施。附图说明图1A和1B是现有技术涂层的横截面的电子显微镜照片，该涂层是根据日本专利公开(JapaneseKokaiTokkyoKoho)81/70884制备的，它包括具有金属表面层的聚合物膜。图2是应用到反射全息图片上的本专利技术复合镜的横截面的电子显微照片。除非另有说明，本专利技术书中所用的百分数为重量百分数。本专利技术的复合镜由至多20%的聚合物与至少80%的金属簇形成的混合物组成，其中，金属簇在与基质的表面相一致的一层中附聚。这种金属簇的标称直径小于100纳米，最好，这些金属簇为球形，其平均直径小于50纳米。可以将复合镜用于各种基质，例如，二维表面如平膜，或三维表面，其范围从模塑部件或织物如纺织或非纺织纤维的外表面至泡沫的内表面。在优选的方案中，复合镜用于光学调变装置，为衍射光栅、全息图片、Kinegrams、变色表面、变光墨水的填料等等提供反射表面。在这种应用中，复合镜作为薄层使用，它与凸纹图案的表面一致，使由复合镜反射的光形成可见的图象。本专利技术的复合镜包括一个厚度小于500纳米的层。在许多光学调变装置应用的情况中，聚合物和附聚的金属簇层的厚度小于200纳米，例如为50至100纳米厚。因此，标称直径小于100纳米的金属簇最好平均直径小于50纳米。包括银金属簇的复合镜一般标称直径为7至100纳米。包括钯的复合镜一般具有1.5至4.5纳米的标称直径。正如用电子显微镜观察到的，该金属簇一般为球形，即具有三维正交尺寸，它们具有相同的量级，彼此间的变化优选小于50%或更少，更优选的是彼此间的变化小于20%或更少。与现有技术的包括金属片的反射涂层不同，本专利技术的复合物的金属簇基本上为球形，因此，复合镜中的金属簇基本上在一个单层或一个厚度为约两至三倍金属簇的标称直径的层中。因为金属簇一般具有某种尺寸分布，金属簇通常分散于厚度为一倍或二倍至三倍于金属簇的标称直径的一层中，例如，厚度为金属簇的平均标称直径的一层中。复合镜最好是薄的，如厚度小于500纳米，优选小于200纳米。用厚度小于约100纳米、如约20至100纳米厚的复合镜，可以使光学调变装置在可见光范围内具有低失真度电磁射线反射。在特别优选的方案中，通过快速印刷技术或照相凹板印刷技术，将复合镜快速施加到基质板上，由此制得的薄复合镜的厚度在20-100纳米之间。本专利技术的复合镜基本上为金属，包括至少约80%的金属，如多达约95%的金属。特别有用的金属包括金、钯、银或其混合物，如钯和银和混合物或钯和金的混合物。复合镜含有少量的聚合物、如至多为大约20%。虽然复合镜最好包括金属和聚合物，它们还可以含有残余的盐组份，如阴离子衍生物、或还原剂(它们最好在加工过程中从膜中释放出)，和其它添加剂如表面活性剂。本专利技术复合镜由包括金属盐、聚合物和溶剂的溶液的湿膜制备。在本专利技术优选的应用中，溶剂为水基溶剂，如水或水与醇如甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇及其混合物的混合物。优选的溶剂既为环境可接受，又对金属盐呈现高溶解性;特别优选的溶剂是水与20-80%2-丙醇的混合物。优选的有机溶剂包括1-甲基-2-吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺和乙腈。可以制备适用的成膜溶液，其中包括小于5%的聚合物，优选小于3%、如约0.1至1%的聚合物，该聚合物溶于水或低级醇的水溶液，或被制成这类溶液的乳液。适用的水溶性聚合物包括纤维素衍生聚合物如甲基纤维素聚合物和羟丙基甲基纤维素聚合物，乙烯醇聚合物如水解的聚乙酸乙烯酯、如80-90%水解的聚乙酸乙烯酯、即聚乙烯醇缩丁醛，聚丙烯酸聚合物如部分酯化的聚丙烯酸，和氧乙烯的齐聚物和如聚氧乙烯衍生的烷芳基非离子表面活性剂聚合物。对于印刷应用在水和醇溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合镜，由至多２０％重量的聚合物与至少８０％重量的金属簇组成，其中所说的金属簇在与基质的表面相一致的一层中附聚，其中所说金属簇的标称直径小于１００纳米。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：CR格雷厄姆，GD沃恩，
申请(专利权)人：孟山都公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]