一种光学薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种光学薄膜及其制备方法，该方法原料易得、工艺简单、价格低廉、易于大量生产，以正硅酸乙酯为硅源，无水乙醇为溶剂，氨水为催化剂，生成单分散性较好的二氧化硅粒子。整个制备方法反应条件温和、易于控制，采用前驱体多步滴加法，可控制备粒径具有正态分布特征的二氧化硅微球。采用PVA水溶液、PVP水溶液与二氧化硅悬浮液共混的溶液进行浇筑自组装成膜，增强了二氧化硅微球在水相中的分散性以及二氧化硅成膜的均匀性、透明度和强度，增强了二氧化硅基光学薄膜结构色的彩色效果。强了二氧化硅基光学薄膜结构色的彩色效果。强了二氧化硅基光学薄膜结构色的彩色效果。

【技术实现步骤摘要】
一种光学薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于功能薄膜材料的制备领域，具体涉及一种光学薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]薄膜材料具备特殊形态，通过采用特殊工艺或方法在衬底表面沉积或凝结成特殊物质层，从而使其具有独特的、不同于块体材料的光学、电学、化学等特性。随着电子信息技术的飞速发展，微电子与固体电子等技术发展也日新月异，从而促进了薄膜材料在不同领域的广泛应用。而结构色是物体在亚显微结构上，因为自身结构特性产生的一种光学效果，其具有色彩鲜艳、饱和度高、清洁环保、永不褪色、颜色可控等特点。近年来，结构色薄膜材料在电子器件、光学器件、印刷包装材料等领域应用越来越广泛。其中，二氧化硅基结构色薄膜由于原料易得、工艺简单而被广泛研究与应用，但二氧化硅微球在水相中自组装成结构色薄膜时存在分散性较差、成膜颜色不鲜艳等问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种光学薄膜及其制备方法，为使二氧化硅微球在水相中成膜时分散更均匀、成膜颜色更鲜艳提供一种思路。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0005]一种光学薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1，混合无水乙醇、水和氨水后，滴加正硅酸乙酯反应，生成种子溶液A；
[0007]步骤2，混合无水乙醇、水和氨水后，加入种子溶液A，生成反应溶液B；
[0008]步骤3，在反应溶液B中，加入正硅酸乙酯和混合溶液C，反应后生成溶液D；正硅酸乙酯和混合溶液C的加入量相等；混合溶液C为氨水、水和无水乙醇的混合物；
[0009]步骤4，提纯溶液D，将提纯产物干燥并研磨后得到二氧化硅微球；
[0010]步骤5，通过二氧化硅微球配置二氧化硅悬浮液，向其中加入PVA水溶液和PVP水溶液，获得共混溶液E；
[0011]步骤6，通过共混溶液E获得二氧化硅基结构色的光学薄膜。
[0012]本专利技术的进一步改进在于：
[0013]优选的，步骤1中，无水乙醇、水和氨水的混合体积比为(150
‑
160)：(23
‑
33)：(4
‑
8)；
[0014]反应温度为60
‑
65℃，反应时间为10
‑
12h。
[0015]优选的，步骤2中，无水乙醇、水和氨水的混合体积比为(150
‑
160)：(26
‑
32)：(26
‑
32)。
[0016]优选的，步骤2中，种子溶液A和无水乙醇的混合体积比为：(4
‑
8)：
[0017](150
‑
160)。
[0018]优选的，步骤3中，正硅酸乙酯和步骤2中种子溶液的混合比例为(17
‑
23)：(4
‑
8)；
[0019]步骤3中，混合溶液C中氨水、水和无水乙醇的体积比为7:3:10。
[0020]优选的，步骤3中，反应温度为25
‑
35℃，反应时间为4
‑
5h。
[0021]优选的，步骤4中，干燥温度为40
‑
45℃，干燥时间为6
‑
10h。
[0022]优选的，步骤5中，二氧化硅悬浮液中二氧化硅微球的质量分数为0.3％
‑
0.6％。
[0023]优选的，步骤5中，PVP水溶液在共混溶液E中的质量占比为0.7％
‑
2.5％，二氧化硅悬浮液和PVA水溶液的质量比为(0.5
‑
2.0)：(0.5
‑
1.5)。
[0024]一种通过上述制备方法制得的光学薄膜，所述光学薄膜通过共混溶液浇筑自组装形成，所述共混溶液中有二氧化硅微球，所述二氧化硅微球的粒径为200
‑
750nm。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0026]本专利技术公开了一种光学薄膜的制备方法，该方法原料易得、工艺简单、价格低廉、易于大量生产，以正硅酸乙酯为硅源，无水乙醇为溶剂，氨水为催化剂，生成单分散性较好的二氧化硅粒子。配制一定质量分数的二氧化硅悬浮溶液，并加入一定质量分数的PVA水溶液、PVP水溶液共混，在培养皿中或玻璃片上浇筑自组装生成二氧化硅基光子晶体结构色薄膜。整个制备方法反应条件温和、易于控制，采用前驱体多步滴加法，可控制备粒径具有正态分布特征的二氧化硅微球。采用PVA水溶液、PVP水溶液与二氧化硅悬浮液共混的溶液进行浇筑自组装成膜，增强了二氧化硅微球在水相中的分散性以及二氧化硅成膜的均匀性、透明度和强度，增强了二氧化硅基光学薄膜结构色的彩色效果。
[0027]本专利技术还公开了一种光学薄膜，该薄膜通过将二氧化硅微球悬浮液与PVA水溶液、PVP水溶液共混浇筑自组装在培养皿中或玻璃片上制得，由于加入了PVA水溶液、PVP水溶液，该不同粒径的二氧化硅微球呈球状，在水相中的分散性良好，成膜均匀、色彩较鲜艳。在印刷包装材料、微电子器件、光学器件等多领域都有广阔的应用前景。
[0028]本专利技术公开了一种光学薄膜，该方法原料易得、工艺简单、价格低廉、易于大量生产。以正硅酸乙酯为硅源，无水乙醇为溶剂，氨水为催化剂，制备出粒径200
‑
750nm的二氧化硅粒子。配制一定质量分数的二氧化硅悬浮溶液，并加入一定质量分数的PVA水溶液、PVP水溶液共混，在培养皿中或玻璃片上自组装生成二氧化硅基光子晶体结构色薄膜。采用PVA水溶液、PVP水溶液与二氧化硅悬浮液共混溶液进行自组装成膜，增强了二氧化硅微球在水相中的分散性以及二氧化硅成膜的均匀性、透明度和强度，增强了二氧化硅基光学薄膜结构色的彩色效果。
附图说明
[0029]图1是本专利技术实施例1中玻片上自组装二氧化硅光子晶体在点光源下的观察图。
[0030]图2是本专利技术实施例5制备的虹彩膜显色效果图。
[0031]图3是本专利技术实施例5制备的虹彩膜的表面3D效果图。
[0032]图4是本专利技术实施例3
‑
实施例6制备的虹彩膜的透光率图。
[0033]图5为本专利技术实施例8制备的虹彩膜显色效果图。
[0034]图6为本专利技术实施例9制备的虹彩膜的表面3D效果图。
[0035]图7为本专利技术实施例10制备的虹彩膜的表面3D效果图。
具体实施方式
[0036]下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：
[0037]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细的说明，本专利技术公开了一种光学薄膜的制备方法，该制备方法具体包括以下步骤：
[0038](1)在三口瓶中加入无水乙醇150
‑
160mL、去离子水23
‑
33mL、氨水4
‑
8mL；滴加入4
‑
8mL的正硅酸乙酯(TEOS本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，混合无水乙醇、水和氨水后，滴加正硅酸乙酯反应，生成种子溶液A；步骤2，混合无水乙醇、水和氨水后，加入种子溶液A，生成反应溶液B；步骤3，在反应溶液B中，加入正硅酸乙酯和混合溶液C，反应后生成溶液D；正硅酸乙酯和混合溶液C的加入量相等；混合溶液C为氨水、水和无水乙醇的混合物；步骤4，提纯溶液D，将提纯产物干燥并研磨后得到二氧化硅微球；步骤5，通过二氧化硅微球配置二氧化硅悬浮液，向其中加入PVA水溶液和PVP水溶液，获得共混溶液E；步骤6，通过共混溶液E获得二氧化硅基结构色的光学薄膜。2.根据权利要求1所述的一种光学薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1中，无水乙醇、水和氨水的混合体积比为(150
‑
160)：(23
‑
33)：(4
‑
8)；反应温度为60
‑
65℃，反应时间为10
‑
12h。3.根据权利要求1所述的一种光学薄膜的制备方法，其特征在于，步骤2中，无水乙醇、水和氨水的混合体积比为(150
‑
160)：(26
‑
32)：(26
‑
32)。4.根据权利要求1所述的一种光学薄膜的制备方法，其特征在于，步骤2中，种子溶液A和无水乙醇的混合体积比为：(4
‑
8)：(150
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：迟聪聪，张丹洁，线佳荣，许馨，屈盼盼，张素风，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：