樹脂鏡片表面增透膜的制備及性能研究

陳博++施玉峰++薛強(qiáng)勝++呂俊++沈定益++王秋琳++邢嘯泉

摘 要：樹脂鏡片在眼鏡行業(yè)市場廣闊，但樹脂鏡片透光率低，常用的在樹脂鏡片上鍍制增透的設(shè)備復(fù)雜，成本高。該文以正硅酸乙酯和加硬液為原料，用溶膠凝膠法在樹脂鏡片表面制備了二氧化硅增透膜。紫外可見分光光度計(jì)測試表明薄膜的增透率約為3.7%。

關(guān)鍵詞：二氧化硅 薄膜 溶膠凝膠 增透

中圖分類號：O484 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）09（c）-0067-02

Preparation of Antireflective coating on Resin lenses surface and research the capability

Chen Bo Shi Yu Feng Xue Qiang Sheng Lv Jun Shen Ding Yi Wang Qiu Lin Xing Xiao Quan

（Jinling Instiute of Technology，Nanjing Jiangsu，2011029 China）

Abstract：Resin lenses have a broad market in the optical industry， but the resin lenses have low transmittance. Anti -films are commonly used to enhance the transmittance of the resin lens. The common method needs complex equipment and high cost. In this paper， silica was prepared by sol-gel method on the surface of resin lens， using ethyl silicate and hard liquor as raw materials. UV-Vis spectrophotometer test showed that the film's permeability was enhanced about 3.7%.

Key Words：Silica； Membrane； Sol-gel； Anti-reflection

樹脂鏡片主導(dǎo)眼鏡片市場，但由于樹脂鏡片透射率低，通常用電子束蒸鍍減反射膜的方法增加其透光率，該方法設(shè)備成本較高。由于玻璃表面納米二氧化硅薄膜有顯著的增透效果，而溶膠凝膠法設(shè)備簡易成本低，因此近年來，在襯底上制備納米SiO2增透膜成為國內(nèi)外研究增透膜的熱點(diǎn)[1，2]。但是由于納米二氧化硅和樹脂襯底的粘附力差，不易成膜，因此在樹脂眼鏡片上鍍SiO2增透膜的研究比較少。

該文初步探索了用加硬液作為納米二氧化硅和樹脂襯底的膠連劑，以正硅酸乙酯為原料，在樹脂鏡片以溶膠凝膠法制備增透薄膜，并分析了薄膜的結(jié)構(gòu)、表面形貌、透光率等性能。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器及化學(xué)試劑

化學(xué)試劑：正硅酸乙酯（TEOS）、25%氨水、99.5%無水乙醇。

制備設(shè)備：超聲波清洗器、馬弗爐、磁力攪拌器、離心機(jī)。

表征儀器：掃描電子顯微鏡、紅外分光光度計(jì)、紫外分光光度計(jì)。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

二氧化硅納米粒子的制備：按照St?ber法[3]，將63.6 mL的超純水、25%的氨水9 mL、147.6 mL的無水乙醇加入錐形瓶中，常溫下磁力攪拌30 min，30 min后，再向錐形瓶中滴加9.8 mL的正硅酸乙酯（TEOS），常溫?cái)嚢?2 h，得到白色懸濁液。（正硅酸乙酯：氨水：無水乙醇：超純水=1∶1∶16∶7）將得到的白色懸濁液在10 000 r/min的轉(zhuǎn)速下，高速離心分離5 min，得到SiO2粒子。用無水乙醇作為溶劑，將粒子超聲分散到無水乙醇中。

襯底處理：將樹脂鏡片在去污粉的水溶液超聲清洗數(shù)分鐘，再用超純水反復(fù)沖洗，用N2吹干。

鍍膜：將分散有SiO2的乙醇溶液和加硬液以體積比2∶1混合得到SiO2懸濁加硬液，然后把處理過的樹脂鏡片垂直插入配置好的溶液中。

2 結(jié)果與討論

2.1 二氧化硅納米粒子的結(jié)構(gòu)分析

圖1是所制備的納米粒子的紅外光譜圖，可以看出：1 080 cm-1處是Si-O-Si反對稱伸縮振動(dòng)峰，957 cm-1處是Si-OH彎曲振動(dòng)吸收峰，802 cm-1處是Si-O對稱伸縮振動(dòng)峰，463 cm-1處是Si-O彎曲振動(dòng)峰。由此證明：所制得的產(chǎn)物為二氧化硅。而在3 440 cm-1處是結(jié)構(gòu)水-OH反對稱伸縮振動(dòng)峰，1 650 cm-1出現(xiàn)的峰是水的H-O-H彎曲振動(dòng)峰，這是由于二氧化硅粒子表面吸附了少量的水。

2.2 二氧化硅納米粒子的表面形貌分析

圖2所示為上述方法所制備SiO2粒子的SEM圖，所制備的納米二氧化硅球形粒子直徑大約為幾十納米。可由多次分離提純得到大小較為均一的粒子。而且可以看到在實(shí)驗(yàn)過程中隨著溶劑的蒸發(fā)，膠體形成了納米顆粒。

2.3 鍍膜前后樹脂鏡片透光率分析

從圖3可以看出樹脂基片在固化時(shí)間為2 h，固化溫度為80 ℃，溶液配比一定的情況下，鍍膜前后透光率分別為90.1%和93.8%，提高了3.7%。此時(shí)介質(zhì)膜的折射率介于空氣與樹脂襯底之間，會(huì)抵消一部分光的干涉現(xiàn)象，從而達(dá)到一定的增透效果。從鍍膜后的照片可以看出清晰度還是比較高的，說明鍍膜后的效果還是可以的。

3 結(jié)語

該文用溶膠凝膠的方法以加硬液和正硅酸乙酯為原料，在樹脂鏡片上鍍制了增透薄膜，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明薄膜的增透率為3.7%，和應(yīng)用的要求尚有一定差距，因此薄膜的透光率有待進(jìn)一步提高。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊曉芬.納米二氧化硅及其應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景[J].內(nèi)蒙古石油化工，2011（18）：26-27.

[2] Du Y，Luan LE，Tan WS，et al.Hollowsilica nanoparticles in UV-visibleantireflectioncoatings

for poly（methyl methacrylate） substrates[J].Acsnano， 2010，4（7）：4308-4316.

[3] StoberW，F(xiàn)nik A，Bohn E.，Controlled growth of mono disperse silica spheres in the micron size range[J]. J Colloid Interface Sci，1968，26（1）：62-69.