一种可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜材料和防紫外辐射薄膜及其制备方法与流程

本发明属于防紫外辐射材料
技术领域：
，具体涉及一种可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜材料和防紫外辐射薄膜及其制备方法。
背景技术：
：光电子器件是利用电-光子转换效应制成的各种功能器件。光电子器件是光电子技术的关键和核心部件，是现代光电技术与微电子技术的前沿研究领域，也是信息技术的重要组成部分。光电子器件必须经受住外界环境的考验才能保证整个电子设备的可靠性。其中紫外辐射会严重加快设备老化进程，损伤内部元器件，对整个设备的电气性能和机械性能等的影响显著，会严重影响到电子设备整个行业的一体化、多功能化的发展进程。因此，在设计大规模集成电路和封装电子设备的过程中防紫外辐射问题亟待解决。一方面，目前市场上常见的传统防紫外辐射产品大部分是基于有机物分子的，但是这种类型的有机物分子附着力较差、热分解温度较低、含固量也较低，很难形成稳定、持久的防紫外辐射薄膜，因而很难满足现有产品对防紫外辐射性能的需求，加上有机物分子对紫外辐照敏感，当暴露于紫外光照下时其结构极其不稳定，导致这类产品防紫外辐射寿命较短。另一方面，虽然基于sio2的各种类型的防紫外辐射薄膜已经得到较多的应用，但是现有的sio2防紫外辐射材料所使用的溶剂大部分含有苯等对环境和人体有害的有毒成分，不符合今后行业对电子产品绿色环保、可持续制备的要求，同时受其制备工艺的限制，sio2防紫外辐射薄膜的厚度都在几厘米以内，该厚度不适用于当前集成、便携和多功能的电子设备或者柔性设备。同时，sio2薄膜在制备的过程中很难控制其均匀性，容易导致防紫外辐射薄膜中有坏点的情况出现，从而降低产品的良品率。技术实现要素：本发明的目的在于：针对现有技术中的防紫外辐射薄膜不够稳定持久以及厚度较大的问题，本发明提供了一种可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜材料和防紫外辐射薄膜及其制备方法。本发明采用的技术方案如下：一种可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜材料。所述防紫外辐射薄膜材料包括以下质量分数的组分：防紫外辐射剂25～45％，多孔保护剂14～16％，混合溶剂40～60％。在以上技术方案中，所述防紫外辐射剂具有优良的抗紫外线辐射的能力，所述多孔保护剂具有多孔结构，一方面，所述防紫外辐射剂同时附着在所述多孔保护剂的多孔结构内外表面，大大减少了所述防紫外辐射剂直接暴露于紫外辐照外界极端环境的可能，从而有效保护了所述防紫外辐射剂的活性，使得所述防紫外辐射薄膜材料具有优良的防紫外辐射性能；另一方面，由于所述多孔保护剂具有较大的比表面积，使得附着在所述多孔保护剂内外表面的所述防紫外辐射剂也具有较大的分布面积，从而提高了所述防紫外辐射薄膜材料的防紫外辐射效率。以所述防紫外辐射薄膜材料中各组分的含量为100％计，其中，所述防紫外辐射剂的含量为25～45％。当所述防紫外辐射剂的添加量低于25％时，所述防紫外辐射薄膜材料的防紫外辐射性能降低，且在基底上的附着力也降低，难以形成稳定薄膜结构，与基底的接触面积较小，导致寿命较短。当所述防紫外辐射剂的添加量高于45％时，会导致所述混合溶剂的含量降低，不利于均匀成膜，从而降低产品的良品率。进一步，所述防紫外辐射剂为耐候木油和甘油的混合物。本发明中所述耐候木油选取具有绿色环保无毒特性的耐候木油，避免了对环境的污染和对使用者健康的损害。添加耐候木油能够增加所述防紫外辐射剂的渗透力和附着力，从而使得所述防紫外辐射薄膜材料与基底持久的结合在一起，延长防紫外辐射寿命。进一步，所述防紫外辐射剂中，所述耐候木油的含量为20-40％，所述甘油的含量为60-80％。以所述防紫外辐射薄膜材料中各组分的含量为100％计，其中，所述多孔保护剂的含量为14～16％。当所述多孔保护剂的添加量低于14％时，不能有效保护所述防紫外辐射剂的活性，使得所述防紫外辐射薄膜材料的防紫外辐射性能降低。当所述多孔保护剂的添加量高于16％时，所述防紫外辐射薄膜材料的防紫外辐射性能不会进一步增加，反而会增加成本。进一步，所述多孔保护剂为纳米级多孔sio2颗粒的乙二醇溶液。所述纳米级多孔sio2颗粒的比表面积较大，能有效保护附着在其内外表面上的所述防紫外辐射剂的活性。进一步，所述纳米级多孔sio2颗粒的粒径为20-50nm，该粒径范围的所述纳米级多孔sio2颗粒比表面积较大，更有利于所述防紫外辐射剂的附着。进一步，所述纳米级多孔sio2颗粒和所述乙二醇的质量/体积比为20-60g/ml，使得所述纳米级多孔sio2颗粒在薄膜制备过程中具有良好的均匀性，减少所述防紫外辐射薄膜材料中坏点的情况，从而提高产品的良品率。以所述防紫外辐射薄膜材料中各组分的含量为100％计，其中，所述混合溶剂的含量为40～60％。当所述混合溶剂的添加量低于40％时，不利于均匀成膜和成膜厚度的控制；当所述混合溶剂的添加量高于60％时，会导致所述防紫外辐射剂和所述多孔保护剂的含量降低，进而导致所述防紫外辐射薄膜材料防紫外辐射性能的降低。进一步，所述混合溶剂为乙二醇、高分子聚电解质型731分散剂、硅烷偶联剂ygo-1204和20％水性丙烯酸树脂乳液的混合物。所述混合溶剂不含有苯等对环境和人体有害的有毒成分，绿色环保。进一步，所述混合溶剂中，所述乙二醇的含量为30-40％，所述高分子聚电解质型731分散剂的含量为30-40％，所述硅烷偶联剂ygo-1204的含量为10-20％，所述20％水性丙烯酸树脂乳液的含量为10-20％。此外，本发明还提供了一种可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜。所述防紫外辐射薄膜为根据以上所述的防紫外辐射薄膜材料制备得到，所述防紫外辐射薄膜的厚度不超过8μm。另外，本发明还提供了一种可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：(1)对基底表面进行清洗，清洗后用干燥氮气吹干，然后进行氧等离子轰击处理；(2)按配比配制以上所述的防紫外辐射薄膜材料，在步骤(1)处理好的基底表面采用辊涂、lb膜法、滴涂、喷涂、提拉法、喷墨打印或丝网印刷法制备防紫外辐射薄膜；(3)将步骤(2)中所得防紫外辐射薄膜进行烘干处理。本发明中对采用的基底并没有特别的限制，可以为刚性基底或柔性基底，所述刚性基底列举为玻璃或蓝宝石，所述柔性基底列举为金属箔、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、聚酰亚胺、氯醋树脂或聚丙烯酸等聚合物薄膜。所述防紫外辐射薄膜结合柔性基底，使得光电子器件具有可弯折特性，可以用于制造可穿戴电子设备。相较于现有技术，本发明的有益效果是：(1)所述防紫外辐射薄膜材料利用所述保护剂的多孔结构能避免所述防紫外辐射剂直接暴露于紫外辐照等外界极端环境而导致所述防紫外辐射剂失去活性；(2)同时，所述防紫外辐射薄膜材料利用所述防紫外辐射剂在成膜以后会在所述保护剂的多孔结构内外表面同时附着的特性，增加了有效防紫外辐射的比表面积，能够有效的增大防紫外辐射分子的分布范围和数量，从而极大地提升了防紫外辐射效率；(3)所述防紫外辐射薄膜材料所采用的溶剂不含有苯等对环境和人体有害的有毒成分，符合今后行业对电子产品绿色环保、可持续制备的要求；(4)制备得到的所述防紫外辐射薄膜厚度为微米级别，在柔性基底上成膜具有可弯折特性；(5)本发明所提供的制备工艺简单，且能制备出微米级别的薄膜，大大降低了所述防紫外辐射薄膜材料厚度的量级，能满足产业化的市场需求。附图说明图1示出了本发明的可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜的结构示意图。图中标记为：1-混合溶剂；2-防紫外辐射剂；3-多孔保护剂；4-基底。具体实施方式以下示出实施例以及比较例更详细地说明本发明。本发明不限于以下的实施例。以下实施例和比较例中，高分子聚电解质型731分散剂购自美国罗门哈斯公司；硅烷偶联剂ygo-1204购自哈尔滨化工研究所；20％水性丙烯酸树脂乳液购自常州广树化工科技有限公司；耐候木油购自上海切瑞西化学有限公司。实施例1可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜材料，成分组成如下：混合溶剂60％，防紫外辐射剂25％，多孔保护剂15％，其中，混合溶剂为35％乙二醇、35％高分子聚电解质型731分散剂、15％硅烷偶联剂ygo-1204和15％的20％水性丙烯酸树脂乳液的混合物，防紫外辐射剂为30％耐候木油溶液和70％甘油的混合物，多孔保护剂为用乙二醇作为溶剂的纳米级多孔sio2颗粒，纳米级多孔sio2颗粒和乙二醇的质量/体积比为40g/ml，所述纳米级多孔sio2颗粒的粒径为20-50nm。可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜的制备方法如下：(1)先对光电子器件或待喷涂表面基底进行清洗，分别利用洗涤剂、丙酮、去离子水、异丙醇进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干，然后进行氧等离子轰击处理，以保证与膜有良好的附着性；(2)将步骤(1)处理好的基底表面采用喷涂法喷涂浓度为2mg/ml的防紫外辐射薄膜原料混合溶液，喷涂速率为525μl/min；(3)将步骤(2)所得薄膜进行80℃烘干处理5min，得到所述可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜，厚度为8μm。实施例2可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜材料，成分组成如下：混合溶剂57％，防紫外辐射剂28％，多孔保护剂15％，其中，混合溶剂为35％乙二醇、35％高分子聚电解质型731分散剂、15％硅烷偶联剂ygo-1204和15％的20％水性丙烯酸树脂乳液的混合物，防紫外辐射剂为30％耐候木油溶液和70％甘油的混合物，多孔保护剂为用乙二醇作为溶剂的纳米级多孔sio2颗粒，纳米级多孔sio2颗粒和乙二醇的质量/体积比为40g/ml，所述纳米级多孔sio2颗粒的粒径为20-50nm。可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜的制备方法如下：(1)先对光电子器件或待喷涂表面基底进行清洗，分别利用洗涤剂、丙酮、去离子水、异丙醇进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干，然后进行氧等离子轰击处理，以保证与膜有良好的附着性；(2)将步骤(1)处理好的基底表面采用喷涂法喷涂浓度为2mg/ml的防紫外辐射薄膜原料混合溶液，喷涂速率为525μl/min；(3)将步骤(2)所得薄膜进行80℃烘干处理5min，得到所述可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜，厚度为8μm。实施例3可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜材料，成分组成如下：混合溶剂55％，防紫外辐射剂30％，多孔保护剂15％，其中，混合溶剂为35％乙二醇、35％高分子聚电解质型731分散剂、15％硅烷偶联剂ygo-1204和15％的20％水性丙烯酸树脂乳液的混合物，防紫外辐射剂为30％耐候木油溶液和70％甘油的混合物，多孔保护剂为用乙二醇作为溶剂的纳米级多孔sio2颗粒，纳米级多孔sio2颗粒和乙二醇的质量/体积比为40g/ml，所述纳米级多孔sio2颗粒的粒径为20-50nm。可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜的制备方法如下：(1)先对光电子器件或待喷涂表面基底进行清洗，分别利用洗涤剂、丙酮、去离子水、异丙醇进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干，然后进行氧等离子轰击处理，以保证与膜有良好的附着性；(2)将步骤(1)处理好的基底表面采用喷涂法喷涂浓度为2mg/ml的防紫外辐射薄膜原料混合溶液，喷涂速率为525μl/min；(3)将步骤(2)所得薄膜进行80℃烘干处理5min，得到所述可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜，厚度为8μm。实施例4可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜材料，成分组成如下：混合溶剂53％，防紫外辐射剂32％，多孔保护剂15％，其中，混合溶剂为35％乙二醇、35％高分子聚电解质型731分散剂、15％硅烷偶联剂ygo-1204和15％的20％水性丙烯酸树脂乳液的混合物，防紫外辐射剂为30％耐候木油溶液和70％甘油的混合物，多孔保护剂为用乙二醇作为溶剂的纳米级多孔sio2颗粒，纳米级多孔sio2颗粒和乙二醇的质量/体积比为40g/ml，所述纳米级多孔sio2颗粒的粒径为20-50nm。可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜的制备方法如下：(1)先对光电子器件或待喷涂表面基底进行清洗，分别利用洗涤剂、丙酮、去离子水、异丙醇进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干，然后进行氧等离子轰击处理，以保证与膜有良好的附着性；(2)将步骤(1)处理好的基底表面采用喷涂法喷涂浓度为2mg/ml的防紫外辐射薄膜原料混合溶液，喷涂速率为525μl/min；(3)将步骤(2)所得薄膜进行80℃烘干处理5min，得到所述可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜。实施例5可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜材料，成分组成如下：混合溶剂50％，防紫外辐射剂35％，多孔保护剂15％，其中，混合溶剂为35％乙二醇、35％高分子聚电解质型731分散剂、15％硅烷偶联剂ygo-1204和15％的20％水性丙烯酸树脂乳液的混合物，防紫外辐射剂为30％耐候木油溶液和70％甘油的混合物，多孔保护剂为用乙二醇作为溶剂的纳米级多孔sio2颗粒，纳米级多孔sio2颗粒和乙二醇的质量/体积比为40g/ml，所述纳米级多孔sio2颗粒的粒径为20-50nm。可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜的制备方法如下：(1)先对光电子器件或待喷涂表面基底进行清洗，分别利用洗涤剂、丙酮、去离子水、异丙醇进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干，然后进行氧等离子轰击处理，以保证与膜有良好的附着性；(2)将步骤(1)处理好的基底表面采用喷涂法喷涂浓度为2mg/ml的防紫外辐射薄膜原料混合溶液，喷涂速率为525μl/min；(3)将步骤(2)所得薄膜进行80℃烘干处理5min，得到所述可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜，厚度为8μm；实施例6可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜材料，成分组成如下：混合溶剂47％，防紫外辐射剂38％，多孔保护剂15％，其中，混合溶剂为35％乙二醇、35％高分子聚电解质型731分散剂、15％硅烷偶联剂ygo-1204和15％的20％水性丙烯酸树脂乳液的混合物，防紫外辐射剂为30％耐候木油溶液和70％甘油的混合物，多孔保护剂为用乙二醇作为溶剂的纳米级多孔sio2颗粒，纳米级多孔sio2颗粒和乙二醇的质量/体积比为40g/ml，所述纳米级多孔sio2颗粒的粒径为20-50nm。可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜的制备方法如下：(1)先对光电子器件或待喷涂表面基底进行清洗，分别利用洗涤剂、丙酮、去离子水、异丙醇进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干，然后进行氧等离子轰击处理，以保证与膜有良好的附着性；(2)将步骤(1)处理好的基底表面采用喷涂法喷涂浓度为2mg/ml的防紫外辐射薄膜原料混合溶液，喷涂速率为525μl/min；(3)将步骤(2)所得薄膜进行80℃烘干处理5min，得到所述可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜，厚度为8μm；实施例7可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜材料，成分组成如下：混合溶剂45％，防紫外辐射剂40％，多孔保护剂15％，其中，混合溶剂为35％乙二醇、35％高分子聚电解质型731分散剂、15％硅烷偶联剂ygo-1204和15％的20％水性丙烯酸树脂乳液的混合物，防紫外辐射剂为30％耐候木油溶液和70％甘油的混合物，多孔保护剂为用乙二醇作为溶剂的纳米级多孔sio2颗粒，纳米级多孔sio2颗粒和乙二醇的质量/体积比为40g/ml，所述纳米级多孔sio2颗粒的粒径为20-50nm。可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜的制备方法如下：(1)先对光电子器件或待喷涂表面基底进行清洗，分别利用洗涤剂、丙酮、去离子水、异丙醇进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干，然后进行氧等离子轰击处理，以保证与膜有良好的附着性；(2)将步骤(1)处理好的基底表面采用喷涂法喷涂浓度为2mg/ml的防紫外辐射薄膜原料混合溶液，喷涂速率为525μl/min；(3)将步骤(2)所得薄膜进行80℃烘干处理5min，得到所述可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜，厚度为8μm；实施例8可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜材料，成分组成如下：混合溶剂42％，防紫外辐射剂43％，多孔保护剂15％，其中，混合溶剂为35％乙二醇、35％高分子聚电解质型731分散剂、15％硅烷偶联剂ygo-1204和15％的20％水性丙烯酸树脂乳液的混合物，防紫外辐射剂为30％耐候木油溶液和70％甘油的混合物，多孔保护剂为用乙二醇作为溶剂的纳米级多孔sio2颗粒，纳米级多孔sio2颗粒和乙二醇的质量/体积比为40g/ml，所述纳米级多孔sio2颗粒的粒径为20-50nm。可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜的制备方法如下：(1)先对光电子器件或待喷涂表面基底进行清洗，分别利用洗涤剂、丙酮、去离子水、异丙醇进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干，然后进行氧等离子轰击处理，以保证与膜有良好的附着性；(2)将步骤(1)处理好的基底表面采用喷涂法喷涂浓度为2mg/ml的防紫外辐射薄膜原料混合溶液，喷涂速率为525μl/min；(3)将步骤(2)所得薄膜进行80℃烘干处理5min，得到所述可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜，厚度为8μm。实施例9可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜材料，成分组成如下：混合溶剂41％，防紫外辐射剂44％，多孔保护剂15％，其中，混合溶剂为35％乙二醇、35％高分子聚电解质型731分散剂、15％硅烷偶联剂ygo-1204和15％的20％水性丙烯酸树脂乳液的混合物，防紫外辐射剂为30％耐候木油溶液和70％甘油的混合物，多孔保护剂为用乙二醇作为溶剂的纳米级多孔sio2颗粒，纳米级多孔sio2颗粒和乙二醇的质量/体积比为40g/ml，所述纳米级多孔sio2颗粒的粒径为20-50nm。可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜的制备方法如下：(1)先对光电子器件或待喷涂表面基底进行清洗，分别利用洗涤剂、丙酮、去离子水、异丙醇进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干，然后进行氧等离子轰击处理，以保证与膜有良好的附着性；(2)将步骤(1)处理好的基底表面采用喷涂法喷涂浓度为2mg/ml的防紫外辐射薄膜原料混合溶液，喷涂速率为525μl/min；(3)将步骤(2)所得薄膜进行80℃烘干处理5min，得到所述可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜，厚度为8μm；实施例10可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜材料，成分组成如下：混合溶剂40％，防紫外辐射剂45％，多孔保护剂15％，其中，混合溶剂为35％乙二醇、35％高分子聚电解质型731分散剂、15％硅烷偶联剂ygo-1204和15％的20％水性丙烯酸树脂乳液的混合物，防紫外辐射剂为30％耐候木油溶液和70％甘油的混合物，多孔保护剂为用乙二醇作为溶剂的纳米级多孔sio2颗粒，纳米级多孔sio2颗粒和乙二醇的质量/体积比为40g/ml，所述纳米级多孔sio2颗粒的粒径为20-50nm。可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜的制备方法如下：(1)先对光电子器件或待喷涂表面基底进行清洗，分别利用洗涤剂、丙酮、去离子水、异丙醇进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干，然后进行氧等离子轰击处理，以保证与膜有良好的附着性；(2)将步骤(1)处理好的基底表面采用喷涂法喷涂浓度为2mg/ml的防紫外辐射薄膜原料混合溶液，喷涂速率为525μl/min；(3)将步骤(2)所得薄膜进行80℃烘干处理5min，得到所述可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜，厚度为8μm。比较例1可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜材料，成分组成如下：混合溶剂59％，防紫外辐射剂22％，多孔保护剂19％，其他条件及薄膜制备方法同实施例1。比较例2可用于光电子器件的防紫外辐射薄膜材料，成分组成如下：混合溶剂39％，防紫外辐射剂48％，多孔保护剂13％，其他条件及薄膜制备方法同实施例1。比较例3纯光电子器件，表面没有防紫外辐射薄膜。表1为喷涂有实施例1-10以及比较例1-2中防紫外辐射薄膜材料的光电子器件和比较例3的纯光电子器件在相同紫外辐照和温度条件下不同时间间隔后的紫外光吸收能力(％)对比。表1时间(周)012345实施例11009689736665实施例21009487696155实施例31009389645544实施例41009685686053实施例51009587696350实施例61009898989796实施例71009583665747实施例81009484645649实施例91009685655756实施例101009384675945比较例1100845521105比较例2100886432154比较例3100907241286当前第1页12