一种在玻璃表面制备具有偏振性能的聚合物薄膜的方法技术

本发明专利技术涉及一种在玻璃表面实现对入射光波具有起偏振性能的聚合物薄膜的制备方法。一种在玻璃表面制备具有偏振性能的聚合物薄膜的方法，其特征在于它包括如下步骤：１）利用湿化学法合成出银纳米线；２）将上述银纳米线分散在环氧树脂溶液中制得聚合物成膜胶液；３）对玻璃基板进行改性；４）对聚合物成膜胶液进行吹制或拉制成膜；５）将吹制或拉制形成的聚合物薄膜粘附于表面改性的玻璃基板表面，室温下静置固化即得样品。该方法能够获得大尺寸的偏光覆膜玻璃，所得偏光覆膜玻璃具有明显的偏振特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种功能聚合物薄膜的制备技术，具体涉及一种在玻璃表面实现对入 射光波具有起偏振性能的聚合物薄膜的制备方法。
技术介绍
在当今的信息化时代，光纤通信产业正在高速发展。偏光玻璃服务于光通讯领域 始于20世纪八十年代，现已有数百万件应用于光通讯器件的光隔离器制备中，并且无一失 败。同时由于其结构紧凑、性能稳定以及化学稳定性和好的耐热性能，已经成为包括光隔离 器、光纤偏振器、滤光器、光开关及其它光纤通讯器件生产的优选材料。而大尺寸的偏光玻璃，单从高性能大屏幕投影液晶显示用偏光片来看，偏光玻璃 的透过率、消光比、热稳定性、机械强度和光损伤阀值都远远高于现在正在广泛应用的二向 色性染料染色的“H”型和“K”型偏光片。因此，大尺寸偏光玻璃对于液晶电视、手机显示屏 等的更新换代具有决定性作用。同时它还可以用于汽车车灯和各种观察强光，特别是强反 射光场景的防眩光眼镜以及立体电视等方面，并在保护隐私的窗玻璃等领域也有其重要的 应用价值。但大尺寸偏光玻璃的制备存在很多困难。实际上，偏光玻璃是将针状纳米银颗粒 以同一取向排布于玻璃基体中制得的具备偏振性能的一种玻璃基复合材料。产生偏振的 原因基于针状纳米银胶粒表面产生共振吸收，使银胶粒本征吸收带产生分裂的结果，因此 偏光玻璃的制备关键是针状纳米银颗粒的生成和它们在玻璃中的定向排布。国外专利US 5840096，US 4486213等在解决针状纳米银颗粒的生成和它们在玻璃中的定向排布问题主 要有以下几种方法第一，将玻璃中的银离子还原成金属银，再在高温(给出具体温度值)下强制拉伸 玻璃，以使银金属颗粒被拉长，并沿玻璃拉伸方向进行排列，制得偏光玻璃。由于金属银的 表面张力很大，因此拉伸作业很困难，很容易造成玻璃断裂。第二，将光致变色玻璃片析晶处理，生成卤化银微晶，而后在退火点与软化点之间 的温度下拉伸玻璃，把卤化银颗粒拉伸成椭球形并沿玻璃拉伸方向排列。再通过光致变色 反应，生成椭球形的银胶粒。该法在玻璃加热拉伸过程中，由于光致变色性能对热处理敏 感，经常产生混浊和褪色等问题。第三，拉伸还原制备工艺该法是第二种方法的进一步完善和发展，它是在玻璃拉 制成型以后，不用光致变色反应，而是将之在强还原气氛中加热还原，使玻璃表面的部分银 离子被还原成单质银，并沉淀到拉长的颗粒表面，从而产生偏振性。但上述偏光玻璃的制备技术，工艺复杂，生产温度高，偏振效果不易控制，且只能 获得尺寸较小的偏光玻璃，故受其尺寸的限制只应用于光通讯领域，大尺寸偏光玻璃的生 产技术有待于进一步研究来得以解决。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供， 该方法能够获得大尺寸的偏光覆膜玻璃，所得偏光覆膜玻璃具有明显的偏振特性。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是一种在玻璃表面制备具有偏振性 能的聚合物薄膜的方法，其特征在于它包括如下步骤1)利用湿化学法合成出银纳米线；2)按银纳米线与无水乙醇的配比=(20-25)mg 7mL，选取银纳米线和无水乙醇， 将银纳米线加入到无水乙醇中配制成悬浮液；按照银纳米线与环氧树脂的配比=(20-25)mg 25g，选取环氧树脂，然后将悬浮 液加入到环氧树脂中，搅拌5-lOmin，再加入环氧树脂质量15-30 %的有机胺类固化剂，搅 拌10-20min，之后静置6_24小时，得到黏度为20_80Pa-s的聚合物成膜胶液(即可形成完 整的成膜胶液体系)；3)对玻璃基板进行改性，得到表面改性的玻璃基板；4)对聚合物成膜胶液进行吹制或拉制成膜，得到聚合物薄膜，所形成的聚合物薄 膜厚度为1-200微米；5)将吹制或拉制形成的聚合物薄膜粘附于表面改性的玻璃基板表面，室温下静置 固化，得到具有偏振性能的偏光覆膜玻璃。所述的大尺寸是指长度> 100mm，宽度> 50mm(玻璃基板、聚合物薄膜的长度 彡100mm,宽度彡50mm)。所述的有机胺类固化剂为二元胺固化剂或三元胺固化剂。其中采用湿化学法合成银纳米线的方法如下(为现有技术)1)按乙二醇与氯金 酸(HAuCl4)水溶液的配比为20mL (0. 8-1. 2)mL，选取乙二醇和氯金酸(HAuCl4)水溶液， 氯金酸(HAuCl4)水溶液的浓度为0. 005M;将乙二醇放入烧杯中，将烧杯放入有磁力搅拌器 的油浴锅中升温到150-200°C，然后加入氯金酸(HAuCl4)水溶液，恒温搅拌大约5min，溶液 颜色由黄色变成粉红色，这表明金纳米颗粒的形成，得到含金纳米颗粒的乙二醇溶液(即 首先通过乙二醇还原氯金酸获得含金纳米颗粒的乙二醇溶液)。2)含金纳米颗粒的乙二醇 溶液中分别依次加入硝酸银(AgNO3)、聚乙烯吡咯烷酮，得到混合溶液，混合溶液中硝酸银 的浓度为(0. 2-0. 8) g/100mL(BP IOOmL混合溶液中含硝酸银0. 2-0. 8g)，混合溶液中聚乙烯 吡咯烷酮的浓度为(0. 6-1. 5)g/100mL(即IOOmL混合溶液中含聚乙烯吡咯烷酮0. 6-1. 5g)， 在油浴锅中150-200°C反应1-4小时；其中聚乙烯吡咯烷酮作为表面改性剂，在合成银纳米 线的同时实现了对银纳米线的表面改性，再对上述混合溶液进行离心分离，以无水乙醇为 基液，离心时候先通过1000-3000转/分，再经过8000-12000转/分，经分离洗涤干燥即得 银纳米线。可直接采用现有的银纳米线产品。其中对玻璃基板进行改性(玻璃基板的清洗方法)为将玻璃基板处理洁净后放 入质量浓度为0. 1 0. 2wt%含硅烷偶联剂KH-560的乙醇溶液，浸泡30-45分钟取出，在氙 灯下烘干得表面改性的玻璃基板。对聚合物成膜胶液进行吹制成膜方法为将聚合物成膜胶液平摊在不锈钢模的上 表面，在此不锈钢模内部有一个自上而下的直通孔，从该孔底部鼓入氮气进行薄膜的吹制， 气体吹制压力为150 200kPa，吹制后所形成的聚合物薄膜厚度为1-200微米。对聚合物成膜胶液进行拉制成膜方法为将聚合物成膜胶液夹持在两个不锈 钢做成的夹具模之间，上下移动不锈钢夹具模对聚合物成膜胶液进行拉伸，拉制速度为 5-240mm/min，拉制后所形成的聚合物薄膜厚度为1-200微米。将吹制或拉制后形成的聚合物薄膜粘附于经表面改性的玻璃基板表面上面，在室 温下静置固化5-12小时即得样品。经过制备出的聚合物薄膜中的银纳米线呈定向排列的 微结构。本专利技术的有益效果是通过上述制备过程，可以利用聚合物中链段的扭转定向来 带动银纳米线的定向，从而避免了在高温、高粘度的玻璃体中进行银纳米线的制备与定向 的技术难题，有效降低偏振特性控制制备的复杂程度，这对于开发新一代大尺寸偏光材料 具有重要意义。实现了低温条件下，银纳米线的高效合成，银纳米线在聚合物胶液中的高效 分散，银纳米线在聚合物薄膜中的定向排布，最终在玻璃表面获得了银纳米线定向排列的 微结构。同时，通过测试制备获得的样品，其对于平行于银纳米线排列方向的光矢量产生了 大的吸收，而对于垂直于银纳米线排列方向的光矢量几乎全部透过，产生了明显的偏振特 性。该方法能够获得大尺寸的偏光覆膜玻璃。附图说明图1是本专利技术实施例1的银纳米线定向排列后的微结构测试图。图2是本专利技术实施例1的样品偏振光学透射光谱图。具体实施例方式实施例1 ，它包括如下步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在玻璃表面制备具有偏振性能的聚合物薄膜的方法，其特征在于它包括如下步骤：　　１）利用湿化学法合成出银纳米线；　　２）按银纳米线与无水乙醇的配比＝（２０－２５）ｍｇ∶７ｍＬ，选取银纳米线和无水乙醇，将银纳米线加入到无水乙醇中配制成悬浮液；按照银纳米线与环氧树脂的配比＝（２０－２５）ｍｇ∶２５ｇ，选取环氧树脂，然后将悬浮液加入到环氧树脂中，搅拌５－１０ｍｉｎ，再加入环氧树脂质量１５－３０％的有机胺类固化剂，搅拌１０－２０ｍｉｎ，之后静置６－２４小时，得到聚合物成膜胶液；３）对玻璃基板进行改性，得到表面改性的玻璃基板；　　４）对聚合物成膜胶液进行吹制或拉制成膜，得到聚合物薄膜，所形成的聚合物薄膜厚度为１－２００微米；　　５）将吹制或拉制形成的聚合物薄膜粘附于表面改性的玻璃基板表面，室温下静置固化，得到具有偏振性能的偏光覆膜玻璃。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵修建，冯晋阳，马晓，茅海波，戴超，吴灿，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]