一种梯度折射率的光学膜制备方法及装置与流程

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一种梯度折射率的光学膜制备方法及装置与制造工艺

本发明涉及光学薄膜领域,尤其是一种梯度折射率薄膜的制备方法及装置。



背景技术:

在传统的光学系统中,各种光学元件所用的材料都是均质的,每个元件内部各处的折射率为常数。梯度折射率材料则是一种非均质材料,它的组分和结构在材料内部按一定规律连续变化,从而使折射率也相应地呈连续变化,可以提高光谱透射率、减少反射光。

制备梯度变化的折射率薄膜,一般需要几种不同折射率的膜层材料叠加堆积得到。目前制备方法主要有三大类:一是多源共蒸法;二是反应沉积法;三是沉积参数(如沉积温度,基底温度,气压)的变化来实现折射率的变化,但这仅仅带来折射率的微小改变。如专利(CN 102991033A)所述,便是采取溶胶—凝胶喷涂工艺制备二氧化硅增透膜玻璃,在玻璃表面产生梯度折射率的二氧化硅微层。

采用高低折射率交替组合的极薄膜层可以近似成中间折射率薄膜,只要薄膜厚度比参考波长要小得多,组合膜就可以看成是连续的。调节两种材料的厚度比例,就可以合成高低折射率之间的任意折射率。如果把梯度折射率膜层分成多个子层,然后用极薄层组合来代替这些子层,就可以在很宽的波长范围内达到梯度折射率的效果。专利(CN 101560653A)中提出一种原子层沉积法(ALD)制备梯度折射率薄膜的方法,但是找到两种相容性好的高、低折射率单体很难。专利(CN 102069579B)提出一种纳米叠层复合材料制备装置,通过叠层复合发生器可以得到n×mk层的多层结构纳米复合材料,可用于形成极薄层组合。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服现有技术的不足,提出一种梯度折射率的光学膜制备方法及装置。

为实现上述目的,本发明一种梯度折射率的光学膜制备方法是,将光固化树脂与聚合物树脂分别通过柱塞泵和挤出机共挤,经过汇流器进入多级叠层复合发生器,形成光固化树脂与聚合物树脂交替叠加的极薄层组合,然后经过光固化过程,使得内部液态的光固化树脂固化,从而制备梯度折射率的光学膜。其中,聚合物树脂为透明材料或透光性好的材料;光固化树脂与聚合物树脂一个为高折射率材料,一个为低折射率材料。在光固化阶段前,树脂处于黑暗状态,不能见光以防止液态的光固化树脂提前固化,影响最终制品性能。

实现上述方法的装置为,一种梯度折射率的光学膜制备装置由挤出机、柱塞泵、汇流器、叠层复合发生器、光固化装置、收卷装置组成。其中,挤出机、柱塞泵、叠层复合发生器通过汇流器相关联,挤出机和柱塞泵的树脂通过汇流器汇流进入到叠层复合发生器,叠层复合发生器是将入口流入的熔体经过多个流道分开、扭转及复合叠加后变成多层层叠熔体的装置;经过多级叠层发生器的树脂进入光固化装置对内部光固化树脂进行光固化,光固化结束的极薄层组合树脂进入收卷装置进行收集。

本发明一种梯度折射率的光学膜制备装置可根据折射率要求通过叠层复合发生器的个数及内部流道尺寸进行单层树脂厚度的调节。

本发明一种梯度折射率的光学膜制备装置在光固化装置之前,即熔体流经汇流器、叠层复合发生器进入光固化装置之前,熔体树脂处于黑暗状态,直至进入光固化装置进行光固化时,按照要求进行光照。

本发明的有益效果是:梯度折射率材料不仅仅局限于基体表面,整个材料均具有连续梯度折射率;该法制备的梯度折射率的光学膜工艺简单,装置简便、可控性强,对材料的要求更广泛,可以很好的提高光谱透射率、减少反射光,提高光利用效率。

附图说明

图1为本发明一种梯度折射率的光学膜制备装置的装置图;

图2为本发明一种梯度折射率的光学膜制备方法的示意图;

图3为本发明一种梯度折射率的光学膜制备装置的汇流器及叠层复合发生器流道图。

图中:1.挤出机,2.柱塞泵,3.汇流器,4.叠层复合发生器,5.光固化装置,6.收卷装置,7.光固化过程中的极薄层组合树脂,8.梯度折射率光学膜制品,9.汇流器中光固化树脂流道,10.叠层复合发生器流道,11.汇流器中聚合物树脂流道。

具体实施方式

本发明一种梯度折射率的光学膜制备方法具体实施例如图2所示,将光固化树脂与聚合物树脂分别通过柱塞泵2和挤出机1共挤,经过汇流器3进入多级叠层复合发生器4,形成光固化树脂与聚合物树脂交替叠加的极薄层组合,然后经过光固化过程,使得内部液态的光固化树脂固化,从而制备梯度折射率光学膜制品8。其中,聚合物树脂为透明材料或透光性好的材料;光固化树脂与聚合物树脂一个为高折射率材料,一个为低折射率材料。在光固化阶段前,树脂处于黑暗状态,不能见光以防止液态的光固化树脂提前固化,影响最终制品性能。

实现上述方法的装置如图1所示,一种梯度折射率的光学膜制备装置由挤出机1、柱塞泵2、汇流器3、叠层复合发生器4、光固化装置5、收卷装置6组成。其中,挤出机1、柱塞泵2、叠层复合发生器4通过汇流器3相关联,挤出机1和柱塞泵2的树脂通过汇流器3汇流进入到叠层复合发生器4;经过多级叠层发生器4的树脂进入光固化装置5对内部光固化树脂进行光固化,光固化结束的极薄层组合树脂进入收卷装置6进行收集。

本发明一种梯度折射率的光学膜制备装置的汇流器及叠层复合发生器流道图如图3所示,光固化树脂通过汇流器中光固化树脂流道9,聚合物树脂通过汇流器中聚合物树脂流道11,进入到叠层复合发生器流道10进行交替叠加,形成极薄层组合。

本发明一种梯度折射率的光学膜制备装置可根据折射率要求通过叠层复合发生器4的个数及内部流道尺寸进行单层树脂厚度的调节。

本发明一种梯度折射率的光学膜制备装置在光固化装置5之前,树脂处于黑暗状态,直至进入光固化装置5进行光固化。

以上所述为本发明的具体设备及工艺情况,配合各图予以说明。但是本发明并不局限于以上所述的具体设备及工艺过程,任何基于上述所说的对于相关设备修改或替换,任何基于上述所说的对于相关工艺的局部调整,只要在本发明的精神领域范围内,均属于本发明。

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