摘 要：選用3-縮水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷（GPTMS）和N-［3-（三甲氧基硅基）丙基］乙二胺（NTMDA）作為原料，經(jīng)環(huán)氧-氨基開(kāi)環(huán)反應(yīng)后得到含羥基有機(jī)橋連倍半硅氧烷前驅(qū)體GN.將GN與正硅酸乙酯（TEOS）按一定比例混合，在氨水催化條件下進(jìn)行共水解縮聚得到有機(jī)硅溶膠，將溶膠沉積在基底上獲得一系列有機(jī)硅減反射涂層，然后對(duì)所制備涂層進(jìn)行不同溫度熱處理，得到附著力良好的減反射防霧涂層.重點(diǎn)研究GN含量對(duì)涂層微觀結(jié)構(gòu)、光學(xué)性能和附著力的影響以及熱處理溫度對(duì)涂層防霧性能和光學(xué)性能的影響規(guī)律.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，GN具有“粘結(jié)”和“造孔”的作用.當(dāng)V（GN）∶V（TEOS）為0.33∶1、處理溫度為150 ℃時(shí)，涂層透過(guò)率不僅高達(dá)99.2%，而且具有良好的防霧效果，附著力達(dá)到0級(jí).

關(guān)鍵詞：防霧； 減反射； 有機(jī)橋連聚倍半硅氧烷； 附著力； 溶膠-凝膠

中圖分類號(hào)：O627.41+3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

Study on preparation and properties of high adhesion silicone，antifogging and antireflective"" coating based on sol-gel method

ZHANG Guang-hua1*， YANG Xiao-mei1， ZHANG Ce1，2， YAO Xiao-wei1， ZHANG Wan-bin1，2

（1.College of Chemistry and Chemical Engineering， Key Laboratory of Auxiliary Chemistry amp; Technology for Chemical Industry， Ministry of Education， Shaanxi University of Science amp; Technology， Xi′an 710021， China; 2.Institute of Frontier Science and Technology Transfer， Shaanxi Collaborative Innovation Center of Industrial Auxiliary Chemistry and Technology， Shaanxi University of Science amp; Technology， Xi′an 710021， China）

Abstract：The hydroxy bridged-silsesquioxane GN was prepared by 3-glycidoxypropyl trimethoxysilane （GPTMS） and N-［3-（trimethoxysilyl） propyl］ ethylenediamine （NTMDA） via epoxy amino ring-opening reaction.Then GN and tetraethoxysilane （TEOS） with a certain volume ratio proceeded co-hydrolysis-condensation reacting which was catalyzed by ammonia to prepare organosilicon sols.A series of organosilicon antireflective coatings were obtained by depositing the above sols on the substrates.By post-treatment of different temperatures，antifogging and antireflective coatings with enhanced adhesion were obtained.Furthermore，the effects of GN content on the microstructure，optical property and adhesion of the coatings and heat-treatment temperature on the optical property and antifogging property were mainly investigated.The results showed that GN played the dual roles of bonding and pore-forming.When V（GN）/V（TEOS） was 0.33∶1 and the post-treatment temperature was 150 ℃，the coatings not only performed good antireflective property with transmittance as high as 99.2%，but also exhibited antifogging property.Besides，the coatings adhesion level was 0 grade.

Key words：antifogging； antireflective； organic-bridged polysilsesquioxane； adhesion； sol-gel

0 引言

減反射涂層是種減少或消除透鏡、棱鏡、平面鏡等光學(xué)元件表面反射光，增加這些元件透過(guò)率的光學(xué)鍍層，廣泛應(yīng)用于日常生活、工業(yè)、天文學(xué)、軍事學(xué)和電子等領(lǐng)域［1-2］.然而，由于天氣原因引起的溫差，特別是在高濕度環(huán)境下，空氣中的水分子很容易在元件表面凝結(jié)成水霧，導(dǎo)致其透過(guò)率顯著下降.這會(huì)對(duì)人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)困擾，嚴(yán)重時(shí)甚至引起安全問(wèn)題［3］.因此，設(shè)計(jì)與制備一種同時(shí)具有減反射和防霧性能的涂層材料具有重要的現(xiàn)實(shí)意義.

近些年來(lái)，眾多研究者通過(guò)模仿生物結(jié)構(gòu)來(lái)制備防霧涂層［4］，例如玫瑰花瓣的分層納米結(jié)構(gòu)［5］、蚊子復(fù)眼的六角形凸起陣列結(jié)構(gòu)［6］和蟬翅膀表面的錐形納米結(jié)構(gòu)等［7］，但制備以上結(jié)構(gòu)所需設(shè)備特殊、操作條件嚴(yán)格，因此制備出了具有特殊結(jié)構(gòu)的防霧涂層，如多孔結(jié)構(gòu)、分層結(jié)構(gòu)以及褶皺結(jié)構(gòu)等［8，9］.

在這些特殊結(jié)構(gòu)中，多孔結(jié)構(gòu)由不同尺寸和形狀的納米顆粒沉積在基底表面構(gòu)建而成.這種結(jié)構(gòu)通過(guò)吸濕作用和毛細(xì)吸力促進(jìn)水的快速擴(kuò)散形成水膜以此達(dá)到防霧效果［10］.由于多孔結(jié)構(gòu)中存在大量孔隙，有利于降低涂層折射率，提高基底透過(guò)率［11］.因此，這種多孔結(jié)構(gòu)有利于實(shí)現(xiàn)涂層防霧與減反射的雙重功能.

由于具有低折射率，SiO2材料吸引了防霧減反射涂層領(lǐng)域研究者們的廣泛關(guān)注.SiO2納米顆粒涂層通常由反應(yīng)條件溫和的溶膠-凝膠法制備得到.具體地，以正硅酸乙酯（TEOS）為前驅(qū)體，以無(wú)水乙醇為溶劑，在堿性催化條件下，TEOS發(fā)生水解和縮聚反應(yīng)，形成SiO2納米顆粒溶膠，然后將其沉積或涂覆在元件基底表面獲得SiO2納米顆粒涂層，如圖1所示.

Li等［12］使用TEOS和樹(shù)枝狀SiO2膠體制備出一種高附著力的超親水防霧涂層，通過(guò)改變枝長(zhǎng)，調(diào)節(jié)孔隙率，得到超親水多孔結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了良好的防霧效果，但基底的透光率僅提高3.7%.

Chi等［13］先通過(guò)氨水催化制備出透過(guò)率高達(dá)99.8%的SiO2納米顆粒減反射涂層，然后在室溫下對(duì)涂層進(jìn)行氨氣處理，由于SiO2納米顆粒的表面存在大量的硅醇基團(tuán)，氨氣處理后相鄰SiO2納米顆粒之間的硅醇基團(tuán)可以相互反應(yīng)形成Si-O-Si基團(tuán)，從而提高涂層的機(jī)械性能，但未提及該涂層具有優(yōu)異的防霧性能.

Ye等［14］通過(guò)無(wú)模板溶膠-凝膠法合成中空SiO2納米顆粒，由其制備的涂層透過(guò)率接近100%，但由于SiO2納米顆粒之間的簡(jiǎn)單無(wú)序堆積僅以范德華力相結(jié)合，所以涂層本身機(jī)械性能較差，與基底的結(jié)合強(qiáng)度較低，容易脫落［15］，不能長(zhǎng)期在戶外使用.在上述方案中，涂層均不能在有強(qiáng)附著力的同時(shí)還具備高透過(guò)率和良好的防霧性能，因此需要一種新的方案來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題.

硅烷偶聯(lián)劑的分子結(jié)構(gòu)式一般為：Y-Si（OR）3（式中Y為有機(jī)官能團(tuán)，SiOR為甲基、乙基或氯等基團(tuán)），當(dāng)其水解后形成的硅醇可以與無(wú)機(jī)物結(jié)合，分子中含有的有機(jī)官能團(tuán)對(duì)有機(jī)物具有反應(yīng)性或相容性.因此，硅烷偶聯(lián)劑可以在無(wú)機(jī)物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)的界面之間架起“分子橋”，把兩種不同性質(zhì)的材料連接在一起提高材料的性能以及增加粘接強(qiáng)度［16］.除此之外，硅烷偶聯(lián)劑還是一種表面活性劑［17］，易在體系中形成氣泡孔，在光學(xué)材料領(lǐng)域受到了廣泛的關(guān)注.而有機(jī)橋連聚倍半硅氧烷（Organic-bridged Polysilsesquioxane，簡(jiǎn)稱BPSQ），是一種更為特殊的硅烷偶聯(lián)劑［18］，其前驅(qū)體通式為（R1O）3Si-R2-Si（OR1）3（式中R1為甲基或乙基等可水解基團(tuán)，R2為功能性有機(jī)基團(tuán)），不僅具有普通硅烷偶聯(lián)劑可以提高粘接強(qiáng)度和形成氣泡孔的特性，更具有其他獨(dú)特的性質(zhì)，比如有機(jī)組分的柔性、相容性以及活性官能團(tuán)的功能化特性.特別是，普通硅烷偶聯(lián)劑水解后形成3個(gè)硅羥基，而B(niǎo)PSQ則可形成至少6個(gè)硅羥基，因而可提供更多活性位點(diǎn)［19，20］，由其所制備的材料也更穩(wěn)定.因此，將BPSQ引入體系中，不僅可以充當(dāng)SiO2納米顆粒之間以及顆粒與基底之間的膠粘劑，提高涂層附著力（如圖2所示），而且可以在體系中形成氣泡孔，提高透過(guò)率.

綜上所述，本文選用3-縮水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷（GPTMS）和N-［3-（三甲氧基硅基）丙基］乙二胺（NTMDA）作為原料，發(fā)生環(huán)氧-氨基開(kāi)環(huán)反應(yīng)后得到含羥基有機(jī)橋連倍半硅氧烷前驅(qū)體GN，將前驅(qū)體GN和TEOS按一定比例混合，以氨水作為催化劑經(jīng)過(guò)共水解縮聚，獲得雜化溶膠，通過(guò)浸漬-提拉作用將其沉積在載玻片上獲得相應(yīng)的涂層.本文重點(diǎn)探究了GN的含量對(duì)涂層微觀形貌、光學(xué)性能和附著力的影響規(guī)律，并對(duì)所制備涂層進(jìn)行不同溫度的熱處理，探究熱處理溫度對(duì)涂層防霧性能與光學(xué)性能的影響規(guī)律.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

N-［3-（三甲氧基硅基）丙基］乙二胺（NTMDA，質(zhì)量分?jǐn)?shù)97%），北京伊諾凱科技有限公司；3-縮水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷（GPTMS，質(zhì)量分?jǐn)?shù)97%）、氨水（NH3·H2O，質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%～28%），上海阿拉丁生化科技股份有限公司；無(wú)水乙醇（C2H6O），AR，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；正硅酸乙酯（TEOS，質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%），Acros Organics公司.

HTDC-300型浸漬提拉鍍膜機(jī)，上海霍桐實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；SU8100型場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡，日本Hitachi公司；VERTEX80X型傅里葉變換紅外光譜儀，德國(guó)Bruker公司；DSA100型靜態(tài)視頻接觸角測(cè)量?jī)x，德國(guó)Kruss公司；Cary-60型紫外-可見(jiàn)光譜儀，安捷倫（中國(guó)）科技有限公司；LHS-100CA型恒溫恒濕烘箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 有機(jī)橋連倍半硅氧烷前驅(qū)體GN的合成

有機(jī)橋連倍半硅氧烷前驅(qū)體GN由含有環(huán)氧基團(tuán)的單體GPTMS與含有氨基官能團(tuán)的單體NTMDA發(fā)生環(huán)氧-氨基開(kāi)環(huán)反應(yīng)得到.具體地，將12 mL無(wú)水乙醇、9 mL GPTMS和3 mL NTMDA加入有磁子的錐形瓶封口后，放入溫度60 ℃的油浴鍋中反應(yīng)72 h后合成前驅(qū)體GN［21］.

1.2.2 溶膠的制備

在裝有磁子的玻璃瓶中依次加入12 mL無(wú)水乙醇、一定體積的有機(jī)橋連倍半硅氧烷前驅(qū)體GN、1.5 mL TEOS、1 mL去離子水和1 mL氨水封口，磁力攪拌15 min，使其混合均勻，置于溫度為25 ℃，濕度為65%的恒溫恒濕烘箱中反應(yīng)一定時(shí)間，分別以V（GN）∶V（TEOS）=0.2∶1、0.27∶1、0.33∶1、0.4∶1、0.47∶1和0.53∶1制備溶膠，分別命名為TGN1、TGN2、TGN3、TGN4、TGN5和TGN6，相應(yīng)溶膠中的GN相對(duì)含量逐漸增加.

1.2.3 涂層的制備

載玻片（平均透過(guò)率為89.89%，76.2 mm×25.4 mm）作為基底，先用丙酮、乙醇、蒸餾水依次清洗30 min，然后烘干備用.將不同配比的TGN溶膠通過(guò)浸漬-提拉沉積在載玻片的表面，所制備涂層分別命名為TGN1-C、TGN2-C、TGN3-C、TGN4-C、TGN5-C和TGN6-C.涂層制備流程如圖3所示.

1.3 結(jié)構(gòu)表征與性能測(cè)試

1.3.1 涂層的化學(xué)結(jié)構(gòu)表征

FT-IR測(cè)試：將不同配比的TGN溶膠所制備的涂層從玻璃基底上刮下來(lái)，研磨成粉末，采用溴化鉀壓片的方式進(jìn)行測(cè)試.測(cè)試條件：波數(shù)范圍為4 000～400 cm-1，分辨率為4 cm-1，掃描32次.

1.3.2 涂層的微觀結(jié)構(gòu)表征

采用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（SEM）對(duì)涂層微觀形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察.測(cè)試方法：采用玻璃刀將沉積有涂層的載玻片切割成小塊，取自然斷開(kāi)的部位進(jìn)行測(cè)試，用導(dǎo)電膠將其固定在樣品臺(tái)上，測(cè)試前進(jìn)行噴金處理，時(shí)間120 s.測(cè)試條件：工作電壓為5 KV，電流10 μA.

1.3.3 涂層的浸潤(rùn)性表征

光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)試.測(cè)試方法：將沉積有涂層的載玻片放置于升降臺(tái)上，使蒸餾水滴在涂層表面，采用單圓切線法進(jìn)行擬合，得出樣品的接觸角大小.測(cè)試條件：水滴大小為2 μL.

1.3.4 涂層的光學(xué)性能評(píng)價(jià)

紫外-可見(jiàn)光譜儀測(cè)試.測(cè)定條件：波長(zhǎng)范圍300～900 nm，掃描速度600 nm/min.

1.3.5 涂層的附著力評(píng)價(jià)

涂層附著力評(píng)價(jià)參考GB/T 9286-1998《色漆和清漆漆膜的劃痕實(shí)驗(yàn)》的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn).選用劃格刀片間距為1 mm的刀具，將刀刃在試片表面以相同的壓力、穩(wěn)定的速度劃割，然后再將刀刃旋轉(zhuǎn)90°進(jìn)行垂直劃割，用軟毛刷順著方格的兩對(duì)角線方向各輕輕刷5次.將壓敏膠帶粘在有劃痕的地方并用手抹平，并在1.0 s之內(nèi)以一定角度撕開(kāi)膠帶，然后在掃描電鏡（放大250倍）下觀察并評(píng)價(jià)涂層的附著力.

1.3.6 涂層的防霧性能評(píng)價(jià)

將鍍有涂層的載玻片置于90 ℃熱水蒸氣上方，室溫下分別放置0 s、10 s和180 s，觀察并記錄載玻片表面的變化情況.

2 結(jié)果與討論

2.1 涂層的化學(xué)結(jié)構(gòu)分析

圖4為TGN涂層的紅外譜圖.從圖4中可看出，3 448 cm-1歸屬于-OH的伸縮振動(dòng)特征吸收峰［22］，2 947 cm-1和2 885 cm-1分別為亞甲基伸縮振動(dòng)峰［23］，而1 089 cm-1、798 cm-1和470 cm-1分別歸屬于Si-O-Si鍵的非對(duì)稱伸縮振動(dòng)［24，25］、對(duì)稱伸縮振動(dòng)［26］和彎曲振動(dòng)吸收峰［27］，954 cm-1歸屬于Si-OH鍵的彎曲振動(dòng)峰［28］，說(shuō)明膠體中仍有未縮聚的Si-OH存在，且隨著GN含量的增加，峰強(qiáng)度逐漸減弱.

2.2 涂層的微觀結(jié)構(gòu)分析

采用SEM對(duì)TGN-C涂層的微觀形貌進(jìn)行表征，結(jié)果如圖5所示.

從圖5中可以看出，未加前驅(qū)體GN所制備的SiO2涂層表面由SiO2納米顆粒無(wú)序堆積而成，且涂層在形成過(guò)程中，由于溶劑揮發(fā)的應(yīng)力作用，使得在涂層中產(chǎn)生了裂紋.當(dāng)加入GN時(shí)，由于分子結(jié)構(gòu)不同，在相同催化條件下，前驅(qū)體GN與TEOS的水解和縮聚速率不同，GN形成的涂層部分更致密，而TEOS則可形成納米顆粒.當(dāng)GN含量極少時(shí)，由其形成的致密部分不足以將SiO2納米顆粒黏結(jié)在一起，仍有少量裂紋出現(xiàn)，且在裂紋處可以看到類似“粘合劑”的絲狀物，如圖5（b）所示.隨著GN含量增加，涂層表面的裂紋逐漸減少，如圖5（b）～（g）所示.另外，在TGN-C圖中可以看到有很多“氣泡孔”，且隨著GN含量的增多，氣泡孔孔徑逐漸減小，氣泡數(shù)量逐漸減少.

為了進(jìn)一步清晰地觀察涂層中氣孔的結(jié)構(gòu)及其在涂層內(nèi)部的分布情況，在80 K放大倍數(shù)下觀察TGN3-C涂層的平面和斷面SEM圖，如圖6所示.從圖6（a）中可以明顯看到，納米顆粒間由絲狀物粘接，納米顆粒聚集分布在“氣泡孔”周圍，這些“氣泡孔”均勻且獨(dú)立地分布于涂層表面，無(wú)氣孔聚集現(xiàn)象，從圖6（b）所示的斷面圖也可以看到“氣泡孔”在涂層內(nèi)部同樣分布.形成“氣泡孔”的原因在于GN的基團(tuán)水解產(chǎn)物中既含有親水性的Si-OH結(jié)構(gòu)，又含有疏水性的有機(jī)橋連鏈結(jié)構(gòu)，整個(gè)分子類似表面活性劑，因而具有發(fā)泡和穩(wěn)定氣泡的作用.

2.3 涂層的光學(xué)性能分析

圖7（a）可以看出，TGN-C涂層在300～900 nm波段中的透過(guò)率譜圖形狀相似，均隨波長(zhǎng)增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，在550 nm左右波長(zhǎng)處透過(guò)率達(dá)到最高，而且所有涂層的透過(guò)率都明顯高于空白基底的透過(guò)率.隨著GN含量的增加，涂層透過(guò)率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，TGN3-C涂層的透過(guò)率最高，比空白基底高9.0%.結(jié)合涂層的微觀結(jié)構(gòu)分析，在涂層中形成的“氣泡孔”的孔徑尺寸均小于80 nm，由此產(chǎn)生的光散射可以忽略不計(jì)［29］.當(dāng)GN含量極少時(shí)，涂層中的“氣泡孔”尺寸大且數(shù)量多，大大降低了涂層的折射率，根據(jù)減反射膜的設(shè)計(jì)理論，涂層折射率與基底不匹配，涂層的增透效果不佳.隨著GN含量增加，“氣泡孔”尺寸減小且數(shù)量減少，涂層折射率與基底逐漸匹配，增透效果逐漸達(dá)到最佳.但當(dāng)GN含量進(jìn)一步增加時(shí)，所形成的氣泡孔減少，涂層折射率隨之增大，導(dǎo)致涂層透過(guò)率下降.而從圖7（b）的光學(xué)照片也可明顯看出，TGN-C涂層均具有良好的增透效果，且TGN3-C涂層的增透效果是最佳的.

2.4 涂層減反射機(jī)理分析

減反射涂層能夠減少基底的光反射，從而增加光的傳輸.對(duì)于理想的減反射涂層，其折射率應(yīng)滿足菲涅耳方程［30］，nc=（nans）1/2，其中nc、na和ns分別是涂層、空氣和基底的折射率.此外，涂層的厚度應(yīng)等于λ/4，其中λ為入射光的波長(zhǎng).玻璃作為基底（ns=1.48）時(shí)，nc值應(yīng)在1.22左右，但不存在如此低折射率的均勻材料，所以為了獲得有效的低折射率，必須通過(guò)產(chǎn)生孔隙將空氣作為第二相引入涂層，以此來(lái)降低涂層折射率，提高基底透過(guò)率.但同時(shí)，若孔隙較大則容易產(chǎn)生散射導(dǎo)致透射光的損失，從而降低基底透過(guò)率.因此，涂層中形成的氣孔孔徑必須足夠小，以防止入射光的散射.而本文向體系中引入前驅(qū)體GN，利用其表面活性劑發(fā)泡和穩(wěn)泡的作用在涂層中形成了穩(wěn)定的“氣泡孔，且孔徑尺寸均小于80 nm，因此大大降低了涂層的折射率，提高基底透過(guò)率.

2.5 涂層的浸潤(rùn)性分析

圖8是TGN-C涂層的靜態(tài)水接觸角，接觸角均小于90°，說(shuō)明涂層表面是親水性，這是由于水解后形成的Si-OH本身就具有親水性.隨著GN含量的增加，靜態(tài)水接觸角也呈增大的趨勢(shì)，但仍然具有親水性.隨著GN含量增多，其與TEOS共水解縮聚，使Si-OH鍵減少，接觸角隨之增大.

2.6 涂層的附著力分析

如圖9所示，是經(jīng)過(guò)附著力評(píng)價(jià)后的涂層表面形貌.圖9（a）為SiO2納米顆粒涂層，可以看到涂層表面呈現(xiàn)出明暗的花紋狀，表明涂層表面大部分都已剝落，參照GB/T 9286-1998《色漆和清漆漆膜的劃痕實(shí)驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)，得出涂層附著力達(dá)到4級(jí).圖9（b）～（g）為TGN-C涂層，可以看到在添加GN后的涂層表面平整均勻，切口邊緣光滑，沒(méi)有明顯脫落，其附著力等級(jí)均達(dá)到了0級(jí)［31］.

2.7 涂層的防霧機(jī)理分析

當(dāng)液體在固體表面擴(kuò)散時(shí)，由于分子間相互作用，使液體均勻分布在固體表面，此現(xiàn)象稱為潤(rùn)濕現(xiàn)象，楊氏方程［32］描述了固體表面潤(rùn)濕性：親水表面（10°lt;θlt;90°）、超親水表面（0°lt;θlt;10°）、疏水表面（90°lt;θlt;150°）和超疏水表面（150°lt;θlt;180°）.親水性防霧涂層中的親水基團(tuán)對(duì)水進(jìn)行親和吸附，并降低水的表面張力、減小水分子與物體表面的接觸角，使水分子還沒(méi)有在基底表面集聚成細(xì)小水珠之前，就會(huì)潤(rùn)濕、擴(kuò)散或者吸附于基底表面，形成一層超薄的透明水膜，并且不再對(duì)入射光線產(chǎn)生散射的作用，從而達(dá)到防霧的目的［33，34］.另一方面，防霧涂層表面的納米顆粒形成多孔結(jié)構(gòu)，孔隙不僅可以有效提高表面粗糙度，而且可以通過(guò)吸濕作用和毛細(xì)吸力促進(jìn)基底表面的水滴快速擴(kuò)散形成一層薄薄的水膜以此達(dá)到防霧效果［35］.

2.8 涂層的防霧性能分析

防霧涂層一般有超親水或超疏水兩種，對(duì)于超親水涂層來(lái)說(shuō)，親水性越強(qiáng)，防霧性能越優(yōu)異.由于TGN3-C涂層的減反射效果最優(yōu)，故對(duì)其進(jìn)行不同溫度熱處理，圖10（a）為TGN3-C涂層在不同溫度下處理后的靜態(tài)水接觸角.從圖中可以看出，隨著熱處理溫度的升高，涂層的靜態(tài)水接觸角呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，涂層的親水性也呈現(xiàn)出先增強(qiáng)后減弱的趨勢(shì).當(dāng)熱處理溫度為150 ℃時(shí)，涂層的靜態(tài)水接觸角最小，涂層的親水性最強(qiáng).

選取150 ℃處理過(guò)的涂層進(jìn)行防霧測(cè)試，如圖10（b）所示，在水蒸氣環(huán)境下放置0 s、10 s和180 s，可以看到空白載玻片上出現(xiàn)明顯水霧，已無(wú)法看清背后圖案，而鍍有涂層的載玻片仍能夠識(shí)別背后的圖案.這是因?yàn)樗魵鈺?huì)以小水珠的形式依附在空白載玻片上，使入射光線發(fā)生嚴(yán)重散射影響視線，而涂層的親水性以及多孔結(jié)構(gòu)可以使凝結(jié)的小水珠鋪展成水膜，減少光線散射帶來(lái)的影響［36］，從而實(shí)現(xiàn)防霧效果.

對(duì)TGN3-C涂層進(jìn)行150 ℃熱處理后，對(duì)其（HT-TGN3-C）進(jìn)行透過(guò)率測(cè)試，如圖10（c）所示，相較未處理前涂層透過(guò)率略有提高，說(shuō)明熱處理不會(huì)影響涂層減反射性能.

3 結(jié)論

本文提出了一種較為溫和的溶膠-凝膠法制備高附著力減反射防霧雙功能涂層的方法.有機(jī)橋連硅氧烷前驅(qū)體GN不僅可以作為“粘接劑”連接SiO2納米顆粒，而且可以利用其表面活性劑發(fā)泡和穩(wěn)泡的作用在涂層中形成穩(wěn)定的“氣泡孔”，在增強(qiáng)涂層附著力的同時(shí)仍具有優(yōu)異的減反射性能，且經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚?，使其同時(shí)具備防霧性能.這種“粘接-造孔”的設(shè)計(jì)理念對(duì)制備強(qiáng)附著力且高透過(guò)率的防霧減反射雙功能涂層具有一定的理論指導(dǎo)作用.

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