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专利号: 2013107547221
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 玻璃;矿棉或渣棉
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种由纳米中空粒子组成的双层防反射薄膜的制备方法,其特征在于所述方法包括如下步骤:

(1)将基材放入质量分数3~5%的氢氧化钠水溶液中超声波处理20~30分钟,再用去离子水清洗,得到经过预处理的基材,然后将经过预处理的基材浸没入质量分数为1~

3%的聚阳离子水溶液中,浸渍10-30分钟后取出,用去离子水清洗,使基材表面带上均匀的正电荷,得到表面带正电荷的基材;

(2)将空腔体积分率为0.15-0.23、粒径为90-120nm的纳米中空粒子A超声分散在去离子水中,配制成质量百分比浓度为1%-3%的分散液A,pH值为2.5~6,将步骤(1)中表面带正电荷的基材浸入分散液A中浸渍10-30分钟后取出用,去离子水清洗,并在100~

150℃下干燥10~30分钟,即可在基材双面自组装形成折光指数为1.28~1.42,单层厚度为85-118nm的第一层薄膜,得到涂有第一层薄膜的基材;

(3)将步骤(2)中涂有第一层薄膜的基材再次浸入质量分数为1~3%的聚阳离子水溶液中,浸渍10-30分钟后取出,用去离子水清洗,使第一层薄膜的表面带上均匀的正电荷,得到表面带正电荷的涂有第一层薄膜的基材;

(4)将空腔体积分率为0.30-0.48、粒径为105-130nm的纳米中空粒子B超声分散在去离子水中,所述纳米中空粒子B的粒径大于步骤(2)中纳米中空粒子A的粒径,配制成质量百分比浓度为1%-3%的分散液B,pH值为2.5~6,将步骤(3)中表面带正电荷的涂有第一层薄膜的基材浸入分散液B中浸渍10-30分钟后取出,用去离子水清洗,并在100~150℃下干燥10~30分钟,即可在第一层薄膜的双面自组装形成折光指数为1.12~1.23,单层厚度为102-126nm的第二层薄膜,得到涂有两层薄膜的基材;

(5)将上述所制备的涂有两层薄膜的基材放置于马弗炉中,在200~500℃下干燥1~

3小时,制得由纳米中空粒子组成的双层防反射薄膜。

2.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述的纳米中空粒子A和B为纳米聚合物中空粒子或纳米二氧化硅中空粒子;

所述的纳米聚合物中空粒子按以下方法制得:

4,4-偶氮-二(4-氰基戊酸)和十二烷基-3-腈基戊酸三硫酯溶于二氧六环溶剂中,再加入亲水性单体和亲油性单体混合均匀,在70~90℃条件下聚合反应6~9小时,减压蒸除溶剂制得双亲性大分子可逆加成断链链转移试剂,所述亲水性单体为丙烯酸或甲基丙烯酸,所述亲油性单体为苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯;所述亲水性单体、亲油性单体、4,4-偶氮-二(4-氰基戊酸)、十二烷基-3-腈基戊酸三硫酯的质量比为1:0.5~2:0.01~0.1:

0.1~0.7;所述亲水性单体、二氧六环溶剂的质量比通常为1:4~16;

双亲性大分子可逆加成断链链转移试剂加去离子水配成质量分数0.5~1.5%的水相,乙烯基类单体、交联剂、油溶性引发剂和核心材料按质量比1:1~5:0.006~0.05:0.5~

5混合组成油相,向水相中加入油相,水相、油相的质量比为1:0.2~0.35;混合均匀,超声粉碎机作用下剪切乳化制得细乳液;所述乙烯基类单体为甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸正丁酯或丙烯酸羟丙酯;所述的交联剂为对二乙烯基苯或二甲基丙烯酸乙二醇酯;所述的油溶性引发剂为偶氮二异丁腈;所述的核心材料为液态直链烷烃,所述液态直链烷烃为正庚烷、正辛烷、正十六烷或石蜡;

将细乳液在60~80℃条件下进行可逆加成断裂链转移活性自由基细乳液聚合反应,反应4~6小时,冷却后破乳、抽滤,制得壳层高度交联的纳米聚合物胶囊;纳米聚合物胶囊经真空高温干燥,150~200℃下干燥3~6小时,制得纳米聚合物中空粒子;

所述的纳米二氧化硅中空粒子按以下方法制得:

质量分数为30%的聚丙烯酸水溶液溶于质量分数为25%~28%的氨水中,充分溶解后,加入无水乙醇混合,搅拌均匀后,每隔1~2小时滴加正硅酸乙酯,共滴加3~5次,总共滴加的正硅酸乙酯的体积量以聚丙烯酸水溶液的质量用量计为2~18mL/g,滴加完毕后继续搅拌7~12小时后抽滤,制得以聚丙烯酸为核心、二氧化硅为壳层的纳米粒子,所得到的纳米粒子依次用无水乙醇、去离子水离心洗涤,去除纳米粒子核心部分的聚丙烯酸,制得纳米二氧化硅中空粒子;所述氨水的体积用量以聚丙烯酸水溶液的质量用量计为4~25mL/g;所述无水乙醇的体积用量以聚丙烯酸水溶液的质量用量计为140~500mL/g。

3.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述步骤(1)中,所述的基材为透明的石英片或玻璃片。

4.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述步骤(1)或(3)中,所述的聚阳离子为聚丙烯胺盐酸盐。

5.如权利要求1~4之一所述的方法制得的双层防反射薄膜。

6.由纳米中空粒子组成的三层防反射薄膜的制备方法包括如下步骤:

(A)将基材放入质量分数3~5%的氢氧化钠水溶液中超声波处理20~30分钟,再用去离子水清洗,得到经过预处理的基材,然后将经过预处理的基材浸没入质量分数为1~

3%的聚阳离子水溶液中,浸渍10-30分钟后取出,用去离子水清洗,使基材表面带上均匀的正电荷,得到表面带正电荷的基材;

(B)将空腔体积分率为0.11-0.18、粒径为72-115nm的纳米中空粒子a超声分散在去离子水中,配制成质量百分比浓度为1%-3%的分散液a,pH值为2.5~6,将步骤(A)中表面带正电荷的基材浸入分散液a中浸渍10-30分钟后取出,用去离子水清洗,并在100~

150℃下干燥10~30分钟,即可在基材双面自组装形成折光指数为1.35~1.50,单层厚度为68-110nm的第一层薄膜,得到涂有第一层薄膜的基材;

(C)将步骤(B)中涂有第一层薄膜的基材再次浸入质量分数为1~3%的聚阳离子水溶液中,浸渍10-30分钟后取出,用去离子水清洗,使第一层薄膜的表面带上均匀的正电荷,得到表面带正电荷的涂有第一层薄膜的基材;

(D)将空腔体积分率为0.26-0.34、粒径为86-120nm的纳米中空粒子b超声分散在去离子水中,所述纳米中空粒子b的粒径大于步骤(B)中纳米中空粒子a的粒径,配制成质量百分比浓度为1%-3%的分散液b,pH值为2.5~6,将步骤(C)中表面带正电荷的涂有第一层薄膜的基材浸入分散液b中浸渍10-30分钟后取出,用去离子水清洗,并在100~150℃下干燥10~30分钟,即可在第一层薄膜的双面自组装形成折光指数为1.23~1.30,单层厚度为82-117nm的第二层薄膜,得到涂有两层薄膜的基材;

(E)将步骤(D)中涂有两层薄膜的基材再次浸入质量分数为1~3%的聚阳离子水溶液中,浸渍10-30分钟后取出,用去离子水清洗,使第二层薄膜的表面带上均匀的正电荷,得到表面带正电荷的涂有双层薄膜的基材;

(F)将空腔体积分率为0.38-0.56、粒径为110-138nm的纳米中空粒子c超声分散在去离子水中,所述纳米中空粒子c的粒径大于步骤(D)中纳米中空粒子b的粒径,配制成质量百分比浓度为1%-3%的分散液c,pH值为2.5~6,将步骤(E)中表面带正电荷的涂有双层薄膜的基材浸入分散液c中浸渍10-30分钟后取出,用去离子水清洗,并在100~150℃下干燥10~30分钟,即可在第二层薄膜的双面自组装形成折光指数为1.07~1.20,单层厚度为104-132nm的第三层薄膜,得到涂有三层薄膜的基材;

(G)将上述所制备的涂有三层薄膜的基材放置于马弗炉中,在200~500℃下干燥1~

3小时,制得由纳米中空粒子组成的三层防反射薄膜。

7.如权利要求6所述的方法,其特征在于所述的纳米中空粒子a、b和c为纳米聚合物中空粒子或纳米二氧化硅中空粒子;

所述的纳米聚合物中空粒子按以下方法制得:

4,4-偶氮-二(4-氰基戊酸)和十二烷基-3-腈基戊酸三硫酯溶于二氧六环溶剂中,再加入亲水性单体和亲油性单体混合均匀,在70~90℃条件下聚合反应6~9小时,减压蒸除溶剂制得双亲性大分子可逆加成断链链转移试剂,所述亲水性单体为丙烯酸或甲基丙烯酸,所述亲油性单体为苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯;所述亲水性单体、亲油性单体、4,4-偶氮-二(4-氰基戊酸)、十二烷基-3-腈基戊酸三硫酯的质量比为1:0.5~2:0.01~0.1:

0.1~0.7;所述亲水性单体、二氧六环溶剂的质量比通常为1:4~16;

双亲性大分子可逆加成断链链转移试剂加去离子水配成质量分数0.5~1.5%的水相,乙烯基类单体、交联剂、油溶性引发剂和核心材料按质量比1:1~5:0.006~0.05:0.5~

5混合组成油相,向水相中加入油相,水相、油相的质量比为1:0.2~0.35;混合均匀,超声粉碎机作用下剪切乳化制得细乳液;所述乙烯基类单体为甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸正丁酯或丙烯酸羟丙酯;所述的交联剂为对二乙烯基苯或二甲基丙烯酸乙二醇酯;所述的油溶性引发剂为偶氮二异丁腈;所述的核心材料为液态直链烷烃,所述液态直链烷烃为正庚烷、正辛烷、正十六烷或石蜡;

将细乳液在60~80℃条件下进行可逆加成断裂链转移活性自由基细乳液聚合反应,反应4~6小时,冷却后破乳、抽滤,制得壳层高度交联的纳米聚合物胶囊;纳米聚合物胶囊经真空高温干燥,150~200℃下干燥3~6小时,制得纳米聚合物中空粒子;

所述的纳米二氧化硅中空粒子按以下方法制得:

质量分数为30%的聚丙烯酸水溶液溶于质量分数为25%~28%的氨水中,充分溶解后,加入无水乙醇混合,搅拌均匀后,每隔1~2小时滴加正硅酸乙酯,共滴加3~5次,总共滴加的正硅酸乙酯的体积量以聚丙烯酸水溶液的质量用量计为2~18mL/g,滴加完毕后继续搅拌7~12小时后抽滤,制得以聚丙烯酸为核心、二氧化硅为壳层的纳米粒子,所得到的纳米粒子依次用无水乙醇、去离子水离心洗涤,去除纳米粒子核心部分的聚丙烯酸,制得纳米二氧化硅中空粒子;所述氨水的体积用量以聚丙烯酸水溶液的质量用量计为4~25mL/g;所述无水乙醇的体积用量以聚丙烯酸水溶液的质量用量计为140~500mL/g。

8.如权利要求6所述的方法,其特征在于所述步骤(A)中,所述的基材为透明的石英片或玻璃片。

9.如权利要求6所述的方法,其特征在于所述步骤(A)、(C)或(E)中,所述的聚阳离子为聚丙烯胺盐酸盐。

10.如权利要求6~9之一所述的方法制得的三层防反射薄膜。