一种新型纳米光学防雾材料的研究

摘要

透明材料表面结雾是一种自然现象,给人们的生产、生活带来很大不便,甚至会发生危险。因此,透明材料防雾技术研究具有很重要的现实意义。目前国内、外以亲水防雾技术为主要研究方向。本实验针对常见亲水防雾膜和透明基材连接不牢固、容易脱落的缺点,利用乙烯基双键的加聚反应原理对透明基材进行表面改性,研制既能和光学玻璃等透明基材牢固连接,又具有高亲水性和高透光率的防雾材料。
　　 第一章纳米增透、高硬度防雾膜前体物的制备与表征
　　 方法:以正硅酸乙酯(TEOS)、乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)为基质,加入乙醇、盐酸、双蒸水,采用溶胶-凝胶法(Sol-Gel)制备增透、高硬度防雾膜前体物(以下简称为前体物)。以FTIR、XRD测定前体物结构,以UVSP测定镀膜前、后材料的透光率,以SEM测量材料表面结构,并测量前体物的粒径大小、膜层硬度和水接触角。
　　 结果:FTIR、XRD测定前体物中存在Si-O-Si网状结构。经UVSP测量镀膜透光率最高值为92.2％,高于未镀膜的光学镜片。液态前体物粒径为208.0±42.3 nm,水接触角为52.3°,膜层硬度为6H,结合度为96.2％。
　　 结论:制备的前体物中具有Si-O-Si网状结构,将其涂覆在玻璃表面会与玻璃发生作用形成稳定结构。本实验方法确保膜层和光学镜片粘接牢固,并保证膜层具有增透、高硬度等优良性能。
　　 第二章纳米增透、高硬度亲水防雾膜的制备与表征
　　 方法:以Si-O-Si为基质,加入丙烯酸铵、甲基丙烯酸铵和过硫酸铵,并加入甲基丙烯酸β-羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯等辅助官能团,采用加成聚合法制备纳米级增透、高硬度亲水防雾膜(以下简称为防雾膜),并讨论膜层耐久性。防雾膜各项性能的检测方法同上。
　　 结果:FTIR、XRD测定亲水防雾膜中不仅存在Si-O-Si网状结构,还存在有机聚合亲水基团。经UVSP测量镀膜透光率最高值为94.6％,高于未镀膜的光学镜片。液态防雾材料粒径为265.0±43.8nm。水接触角为14.5°。膜层硬度为6H,结合度为95.1％。
　　 结论:采用TEOS、A-151等材料制成的Si-O-Si网状结构在乙烯基双键打开后可以连接亲水性官能团。当水滴接触防雾膜表面时会铺展开来并形成均匀的水膜,提高透光率。在保证膜层增透、高硬度的同时,还保证了光学镜片的防雾功能。本实验制备工艺可行性好,质量控制方法简便、可靠。

目录

文摘

英文文摘

国家高技术研究发展计划基金项目

缩略词表

前言

第一章 纳米增透、高硬度防雾膜前体物的制备与表征

1.1 前体物设计思路

1.2 材料及方法

1.3 因素分析与表征结果

1.4 讨论

1.5 本章小结

第二章 纳米增透、高硬度亲水防雾膜的制备与表征

2.1 防雾膜设计思路

2.2 材料及方法

2.3 因素分析与表征结果

2.4 讨论

2.5 本章小结

结论

参考文献

综述 透明基材防雾涂膜的研究进展

致谢

攻读学位期间主要的研究成果