孔中包含光催化微粒的介孔无机涂层的利记博彩app
【专利说明】孔中包含光催化微粒的介孔无机涂层
[0001] 本发明涉及一种衬底的涂层，尤其涉及一种抗反射涂层（ARCS)和自净涂层 (SCCs)。本发明尤其涉及一种同时具有抗反射和自净功能的涂层，我们将其定义为自净抗 反射涂层（SCARC)。
[0002] 自从实验中首次实现降低光学界面的光反射以来，人们已经做了大量工作来不断 地优化抗反射涂层的性能。虽然早已弄清所需的物理条件，但是在低折射率衬底上涂覆宽 带抗反射涂层始终是个挑战。抗反射是通过两个（或多个）薄膜光学涂层界面间反射光的 相消干扰实现的，单层抗反射涂层必须满足两个条件：（1)相位与相消干扰匹配，需要光学 层厚度4等于入射光波长入的四分之一 ：na^L=A/4,（2)完全的相消干扰要求两个界面 的反射波束具有相同的振幅，需要：nm= (rwO 5,其中，nm、rv ns分别代表抗反射涂层、媒介 和衬底的折射率。
[0003] 通过现代的沉积技术很容易满足第一个条件，但要满足第二个条件具有一定的难 度：很多透明材料的折射率约为1. 5左右，这就需要抗反射涂层的折射率1. 22。只有 采用具有非常高折射率的衬底（ns~ 1.9)，通常采用氟化镁（折射率为1.37)才能满足条 件（2)，而采用常用的玻璃和透明塑料为衬底，得到的光学性能很低。 1
[0004] 由于缺少具有足够低折射率的透明光学材料，因此在常用的光学衬底上制备抗反 射涂层（ARCS)需要降低抗反射涂层的折射率\，而这只有通过在涂层中引入具有亚波长 尺寸的孔来实现，这种材料-空气复合体的有效折射率可以通过多种有效媒介理论 2'3如 Bruggeman模型来估算。虽然研究级纳米结构的抗反射涂层已经接近完美了，但其耐磨性不 足和由于纳米结构的污染而引发的光学可变性阻碍了它在商业化产品中的应用。为了满足 户外应用，抗反射涂层需要具备结构稳定性和从环境污染中再生的特性，原则上，后者可以 通过基于表面超疏水性或光催化性的自净ARCs实现。
[0005] 超疏水表面在某种意义上来说是自净的，微粒污染物对它的的吸附很弱，可以轻 易地用水冲洗掉。另一方面，光催化涂层不需要清洗媒介，而是通过光引发的氧化还原反
【主权项】
1. 一种用于衬底的涂层，其特征在于，所述的涂层包含介孔无机骨架，在所述介孔无机 骨架其中和/或其上含有光催化微粒，所述涂层的孔隙率大于50v/v%，优选的，超过55v/ v%、60v/v%、65v/v%、70v/v%。
2. 根据权利要求I所述的涂层，其特征在于，所述的无机骨架具有反蛋白石形貌。
3. 根据权利要求1或2所述的涂层，其特征在于，所述的孔的孔径为1~lOOnm。
4. 根据权利要求1-3任一项所述的涂层，其特征在于，所述的光催化微粒的主要尺寸 小于IOnm,优选的小于5nm。
5. 根据权利要求1-3任一项所述的涂层，其特征在于，所述的光催化微粒占涂层总质 量的75wt/wt%，优选的，占涂层总质量的50wt/wt%。
6. 根据权利要求1-3任一项所述的涂层，其特征在于，所述的光催化微粒占涂层总质 量的 25 ~50wt/wt%。
7. 根据权利要求1-3任一项所述的涂层，其特征在于，所述的光催化微粒充分均一地 分布于整个无机骨架中。
8. 根据权利要求1-3任一项所述的涂层，其特征在于，所述的光催化微粒包含二氧化 钛。
9. 根据权利要求1-3任一项所述的涂层，其特征在于，所述的涂层在可见光波长范围 内的折射率小于1. 3。
10. 根据权利要求1-3任一项所述的涂层，其特征在于，所述的涂层在光学衬底上对 400~900nm波长的透光率大于90%，所述的光学衬底优选玻璃或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
11. 一种自净抗反射涂层，其特征在于，所述的涂层包含一种无机材料，所述的无机材 料优选含二氧化硅的材料，更优选的无机材料为硅酸铝、二氧化钛，所述的涂层在厚度为 80~150nm的光学衬底上对400~900nm波长的透光率大于90%，所述光学衬底的厚度优 选为llOnm，所述的涂层在可见光波长范围内的折射率小于1.4,优选的小于1.35,更优选 的小于1. 3。
12. -种用于自净抗反射涂层的前驱体混合物，其特征在于，所述的混合物包含： ?一种牺牲聚合物的溶液； ?一种包含可形成无机骨架的前驱体材料； ?光催化纳米晶体。
13. 根据权利要求12所述的混合物，其特征在于，所述的牺牲聚合物为嵌段共聚物。
14. 根据权利要求13所述的混合物，其特征在于，所述的嵌段共聚物为两亲性嵌段共 聚物。
15. 根据权利要求13或14所述的混合物，其特征在于，所述的嵌段共聚物的结构为 Am-Bn-C。型，其中A是一种疏水链段，C是一种亲水链段，B是一个连接单元，n为0或正整 数。
16. 根据权利要求14或15所述的混合物，其特征在于，所述的疏水链段选自聚异戊二 烯、聚丁二烯、聚二甲基硅氧烷、甲基苯基硅氧烷、聚丙烯酸酯（C1-C4的醇）、聚甲基丙烯酸 酯（C3-C4的醇）、聚（乙烯-Co- 丁烯）、聚异丁烯、聚苯乙烯、聚环氧丙烷、聚环氧丁烷、聚 乙烯乙酯、聚乳酸、聚氟代苯乙烯、聚磺化苯乙烯、聚羟基苯乙烯的任意一种或任意多种。
17. 根据权利要求14-16任一项所述的混合物，其特征在于，所述的疏水链段为聚异戊 二烯。
18. 根据权利要求14-17任一项所述的混合物，其特征在于，所述的亲水链段选自聚 氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯胺、聚乙烯嘧啶、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、亲水性聚丙烯酸酯 和聚丙烯酰胺、亲水性的聚甲基丙烯酸酯、亲水性的聚甲基丙烯酰胺、亲水性的聚苯乙烯磺 酸、聚氨基酸、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚丙烯酸羟乙酯、聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、聚五甲 基二硅基苯乙烯、多糖、聚（羟基聚异戊二烯）中的任意一种或任意多种。
19. 根据权利要求18所述的混合物，其特征在于，所述的亲水链段为聚氧化乙烯。
20. 根据权利要求12-19任一项所述的混合物，其特征在于，所述的前驱体材料包含氟 化物或氧化物和/或可形成氟化物或氧化物的物质。
21. 根据权利要求12-20任一项所述的混合物，其特征在于，所述的前驱体材料是无机 溶胶。
22. 根据权利要求21所述的混合物，其特征在于，所述的无机溶胶包含氧化铝和/或二 氧化硅。
23. 根据权利要求12-22任一项所述的混合物，其特征在于，所述的前驱体材料是含硅 的有机化合物，优选含硅的聚合物。
24. 根据权利要求12-23任一项所述的混合物，其特征在于，所述的光催化微粒包含二 氧化钛。
25. 根据权利要求12-24任一项所述的混合物，其特征在于，所述的光催化微粒为纳米 晶体。
26. 根据权利要求12-25任一项所述的混合物，其特征在于，所述的光催化微粒的主要 尺寸小于IOnm,优选的小于5nm。
27. 根据权利要求12-26任一项所述的混合物，其特征在于，所述的牺牲聚合物占混合 物的质量比小于80wt/wt%，优选的小于70wt/wt%，更优选的占混合物质量的15~66wt/ Wt%O
28. 根据权利要求12-27任一项所述的混合物，其特征在于，所述的前驱体材料与聚合 物的质量比为3:1~1:3。
29. 根据权利要求12-28任一项所述的混合物，其特征在于，所述的溶胶与二氧化钛的 质量比为3:1~1:3。
30. -种衬底，其特征在于，所述的衬底上涂覆权利要求1-11任一项所述涂层，和/或 所述的衬底由权利要求13-30任一项所述的混合物形成。
31. 根据权利要求30所述的衬底，其特征在于，所述衬底由一种矿物质或塑料材料形 成。
32. -种SCARC的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： a) 将如下物质混合成混合物： ?一种牺牲聚合物的溶液； ?一种包含可形成无机骨架的前驱体材料； ?光催化纳米晶体； b) 溶液状态下处理所述的混合物，在衬底上形成涂层； c) 对步骤b)所述的涂层进行热处理。
33. 根据权利要求32所述的制备方法，其特征在于，步骤b)的具体实施涂覆方法选自 旋涂、浸涂、丝网印刷、喷墨印刷、移印、连续式卷对卷技术，所述的连续式卷对卷技术优选 支棱衬刮刀涂覆、弯月面涂覆、狭缝型挤压式涂覆、照相凹版涂覆、帘式、多层槽、斜板式涂 覆和辊筒涂覆。
34. 根据权利要求32或33所述的制备方法，其特征在于，所述的制备方法还进一步 包括对涂层进行热处理或固化的步骤，所述的热处理或固化的温度低于250°C，优选的低于 210°C、200°C、175°C、150°C、140°C。
35. 根据权利要求32-34任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的制备方法还包括 在步骤c)之前除去任意溶剂的步骤。
36. 根据权利要求32-35任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括除 去残留的聚合物组分只留下无机涂层的步骤。
37. -种调节SCARC的折射率的方法，其特征在于，所述方法包括：将如下物质混合成 混合物： ?一种牺牲聚合物的溶液（组分A) ?一种包含可形成无机骨架的前驱体材料（组分B) ?光催化纳米晶体（组分C) 增大混合物中A: (B+C)的质量比和/或减小C: (B+A)的质量比来降低该混合物形成的 涂层的折射率。
38. 根据权利要求37所述的方法，其特征在于，所述组分A为嵌段共聚物，优选的，为两 亲性嵌段共聚物。
39. 根据权利要求37或38所述的方法，其特征在于，所述的组分B为无机溶胶，优选的 为包含二氧化硅的无机溶胶，更优选的为包含二氧化硅和/或氧化铝的无机溶胶。
40. 根据权利要求37-39任一项所述的方法，其特征在于，所述的组分C为二氧化钛微 粒，优选的为二氧化钛纳米晶体。
41. 一种如同上文中界定的涂层或混合物。
42. -种如同上文中界定的制备方法。
【专利摘要】本发明涉及一种衬底的涂层，尤其涉及一种抗反射涂层(ARCs)和自净涂层(SCCs)。所述涂层包含一个介孔的无机骨架，所述骨架内和/或骨架上含有光催化微粒，所述涂层的孔隙率大于50v/v％，优选的，大于55v/v％、60v/v％、65v/v％、70v/v％。
【IPC分类】C08J7-04, C03C1-00, G02B1-113, C03C17-00
【公开号】CN104703934
【申请号】CN201380041026
【发明人】斯蒂芬·古林, 尤瑞其·斯特林
【申请人】剑桥实业有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年7月11日
【公告号】EP2872456A1, WO2014009731A1