防污涂层材料的制作方法

本公开涉及用于控制表面能的涂层技术。更特别地，本发明涉及防污(抗污染)涂层材料，其具有对基体材料例如镜头改进的粘合、防污性和防水性及防油性。

背景技术：

防水涂层和防油涂层通常用于减少光学制品的污染(例如由于油性沉积)。

众所周知，防水涂层和防油涂层通过将用于减小光学制品表面能的化合物应用至抗反射涂层的表面来获得。

防水涂层是在制品表面和水之间以90°或更高的接触角将低表面能施加至制品的方式。

防水涂层因高接触角而防止水滴等在制品的表面上形成。因此，制品在雨中的能见度能够得以改进。

防油涂层防止精细化学品在汽车内的产生以及由沾在驾驶员手上的油性成分所引起的指印，而且其很容易从制品中除去污染材料。

基于该原因，在各种各样的领域中认为防水涂层和防油涂层很重要。近来，随着高级驾驶员辅助系统(adas)的发展，防水涂层和防油涂层在汽车的背面摄像头或全景式监控领域中备受关注。

当将防水涂层应用至adas的镜头系统时，能够解决能见度因雨滴、灰尘或在下雨时的泥水而变差的问题。

常规的防水和/或防油涂层主要为用氟化合物材料所制备的涂层膜，所述氟化合物材料具有优良的化学和/或热稳定性及防水性。

对用于使用各种材料来施加低表面能的表面涂层技术进行研究以防止基底材料的表面污染。实现基底材料的的低表面能的代表性材料包括氟化合物，其具有由氟而不是氢取代有机物碳-碳主骨架的分子结构。然而，使用氟化合物的涂层能够因其防水性而克服水滴形成的问题，但其具有以下问题，例如防水性受限(缺乏耐候性)、缺乏耐化学性，以及受到土壤、灰尘和油污染。

韩国专利公布no.10-2014-0122262和韩国专利公布no.10-2008-0008409公开了包含基于硅的主骨架的防水涂层材料，所述基于硅的主骨架具有氟取代基。该防水涂层材料在保持氟化合物的化学和热稳定性及防水性的同时，还表现出无机物质的优良耐久性和功能性。

这些专利文件涉及纤维和显示器领域中的防水涂层，这些涂层的耐候性太低而无法用于镜头(或镜头系统)。此外，这些专利文件所公开的发明未考虑镜头的透射比、对低反射率层的粘合性等。

迫切需要开发具有优良的防水性和防油性以及优越的粘合、耐磨性和耐候性并能在用于汽车的镜头中使用的涂层。

公开于本背景部分的以上信息仅仅旨在增加对本发明背景的理解，因此其可包含不构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术的信息。

[现有技术文件]

[专利文件]

韩国专利公布no.10-2014-0122262和韩国专利公布no.10-2008-0008409。

技术实现要素：

本发明致力于解决与现有技术相关联的上述问题。

本发明的一个目的是提供防污涂层材料，其表现出优越的耐候性和耐磨性、以及优越的防水性和防油性。

本发明的另一目的是提供具有对基底材料例如镜头改进的粘合的防污涂层材料。

本发明的目的限于以上所讨论的那些。通过权利要求的方案及其组合将更清楚地理解并能够实现本发明的目的。

本发明可包括实现所述目的的以下配置。

在一方面，防污涂层材料包含：基底材料；低反射率涂层，其具有含二氧化硅(sio2)层和含二氧化钛(tio2)层交替堆叠的多层结构；防污涂层，其在低反射率涂层上形成并包含有机/无机复合材料(例如有机和/或无机复合材料)，在所述有机/无机复合材料中硅化合物和氟化合物彼此连接；以及粘合改进层，其在基底材料和低反射率涂层之间插入。

低反射率涂层可包含含二氧化硅(sio2)层，其置于与防污涂层接触的低反射率涂层的表面上。

硅化合物可选自十八基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、异丙基三乙氧基硅烷、正丁基三甲氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、n-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷、苯基氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷及其组合。

氟化合物可选自全氟聚醚(pfpe)、聚四氟乙烯(ptfe)、氟化乙烯丙烯(fep)、全氟烷基乙烯基醚共聚物、及其组合。

防污涂层可具有约10至50wt％(例如约10wt％，11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49或约50wt％)的氟含量。

防污涂层可具有约5至200nm(例如约5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、170、175、180、185、190、195或约200nm)的厚度。

防污涂层可具有约100至150度(例如约100、101、102、103、104、105、106、107、108、109、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132、133、134、135、136、137、138、139、140、141、142、143、144、145、146、147、148、149或约150度)的水接触角。

防污涂层可具有约40至90度(例如约40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89或约90度)的十六烷接触角。

粘合改进层可为由二氧化硅(sio2)组成的硅氧化物膜。

粘合改进层可具有约10至100nm(例如约10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或约100nm)的厚度。

本发明的其它方面和优选的实施方案在下文讨论。

附图说明

现在将参考在附图中示出的某些示例性实施方案来详细描述本发明的上述和其它特性，所述示例性实施方案在下文中给出仅是为示例性说明，因而并不限制本发明。

图1示出根据本发明的防污涂层材料的截面图。

图2示出实施例1的水接触角。

图3示出实施例1的十六烷接触角。

图4a示出比较例1的透射比图，图4b示出实施例1的透射比图。

图5a为比较例2的表面图像，图5b为实施例1的表面图像。

应当了解，附图并不必须是按比例绘制的，其示出了某种程度上简化表示的说明本发明基本原理的各个优选特征。在此所公开的本发明的特定的设计特征，包括例如特定的尺寸、定向、定位和形状，将部分地由特定目的的应用和使用环境所确定。

在附图中，在贯穿附图的多幅图形中，附图标记指代本发明的相同或等效的部分。

具体实施方式

在下文中现在将具体参考本发明的各个实施方案，在附图中和以下的描述中示出了这些实施方案的示例。虽然本发明与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施方案。在本发明的以下描述中，当对在本文中引入的公知功能和配置的详细描述会使本发明的主题名称模糊不清时，将省略该详细描述。

在下文，将详细描述本发明的优选实施方案。

本发明提供防污涂层材料，其包含：基底材料10；低反射率涂层20，其具有含二氧化硅(sio2)层和含二氧化钛(tio2)层交替堆叠的多层结构；防污涂层30，其形成在低反射率涂层20上并包含有机/无机复合材料，在所述有机/无机复合材料中硅化合物和氟化合物彼此连接；以及粘合改进层40，其在基底材料10和低反射率涂层20之间插入。

基底材料10可为在例如显示设备、眼镜、汽车、建筑物等中所使用的光学设备的镜头或基片。优选地，基底材料10可为用于汽车中高级驾驶员驾驶员辅助系统(adas)的镜头，但是本发明并不限制于此。

基底材料10可具有预定的形状例如弯曲或平面的形状，而其并不限制于该形状，如在图1中所示。此外，防污涂层30可具有与基底材料10表面相同的形状，因为其是涂布在基底材料10上。

低反射率涂层20可具有多层结构，该多层结构包含分别用具有不同折射率的氧化物涂布的多个层。特别地，低反射率涂层20可通过堆叠由不同材料组成的三至十个涂层(例如3、4、5、6、7、8、9或10个涂层)而形成。因此，光入射到镜头的透射比能够增加。

低反射率涂层20可具有约50至500nm(例如约50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400、410、420、430、440、450、460、470、480、490或约500nm)的厚度。将厚度限定于该范围的原因是能够将具有不同折射率的含二氧化硅(sio2)层和含二氧化钛层以三至十个涂层堆叠并由此能够增加光入射到镜头的透射比。

防污涂层30可由有机/无机复合材料形成，所述有机/无机复合材料由彼此连接的硅化合物和氟化合物组成。

氟化合物具有对处于严苛条件下的领域例如汽车和建筑不适用的问题，因为其具有低的耐有机溶剂性并缺乏耐候性。

因此，在本发明中，有机/无机(例如有机和/或无机)复合材料通过将硅化合物结合至氟化合物而形成，而防污涂层30使用该有机/无机复合材料而形成。

氟化合物具有极性基团，因此能够与硅化合物形成复合材料。

此外，有机/无机复合材料可具有基于硅的主骨架，所述基于硅的主骨架具有氟基。

硅化合物可选自十八基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、异丙基三乙氧基硅烷、正丁基三甲氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、n-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷、苯基氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷及其组合。

氟化合物可选自全氟聚醚(pfpe)、聚四氟乙烯(ptfe)、氟化乙烯丙烯(fep)、全氟烷基乙烯基醚共聚物、及其组合。

防污涂层30可具有优良的热稳定性、物理稳定性和/或化学稳定性，源自氟化物的超防水性，以及源自硅化合物的优良耐久性和耐候性。

为该目的，重要的是适当地使硅化合物和氟化合物混合。优选地，如此进行混合以使得防污涂层30具有约10至50wt％(例如约10wt％，11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49或约50wt％)的氟含量。

防污涂层30可具有5至200nm(例如约5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、170、175、180、185、190、195或约200nm)的厚度。当厚度小于10nm时，不能改进耐候性，而当厚度超过200nm时，超防水性涂层薄膜的透射比会变差。

防污涂层30包含氟化合物，因此其具有对由有机聚合物制成的基底材料10非常不好的粘合。因此，本发明通过在基底材料10和防污涂层30之间形成起缓冲作用的粘合改进层40来解决该问题。

粘合改进层40在基底材料10和防污层之间形成以便减小两层的平面之间的应力。因此，能够将在超防水性涂层薄膜和基底材料10之间的粘合改进，并且能够将耐磨性改进，例如能够防止超防水性涂层薄膜的脱离。

此外，粘合改进层40是对基底材料10和防污涂层30的硅化合物都具有亲和力的化合物，其可为由二氧化硅(sio2)组成的硅氧化物。此外，粘合改进层40可优选为包含3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯的硅氧化物。

此外，粘合改进层40可具有约10至100nm(例如约10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或约100nm)的厚度。当厚度小于10nm时，不能改进粘合性，而当厚度超过100nm时，会难以通过干沉积来形成粘合改进层40而且超防水性涂层薄膜的透射比会变差。

防污涂层材料可通过各种各样的方法来涂布，优选在干燥的空气下通过真空沉积式涂布来形成。

在下文，将参考附图来描述本发明的优选示例。以下的示例阐明以上所详细描述的发明，而并不旨在限定本发明的范围。

(实施例1)

粘合改进层40在基底材料(镜头)10上形成，低反射率涂层20在粘合改进层40上形成，防污涂层30在低反射率涂层20上形成，从而制备根据本发明的防污涂层材料。

粘合改进层40使用3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯而形成。在该情况中，粘合改进层40的厚度调节为10nm或更大。

低反射率涂层20通过用具有不同折射率的含二氧化硅(sio2)层和含二氧化钛层涂布镜头而形成，所述涂布通过真空沉积来进行。

防污涂层30使用包含彼此结合的pfpe和三甲氧基硅烷的有机/无机复合材料而形成。在该情况中，防污涂层30的氟含量和厚度分别调节为15wt％和20nm或更小。防污涂层30使用干式真空沉积来形成。

(比较例1)

制备不包含粘合改进层40、低反射率涂层20和防污涂层30的镜头。

(比较例2)

除了粘合改进层40之外，以与实施例1相同的方式制备根据本发明的防污涂层材料。

测试例1-接触角的测定

测定实施例1和比较例1的水接触角和十六烷接触角。结果在表1中示出。

表1

图2示出基于接触角的在形成防污涂层材料之后镜头(玻璃)基片的防水性，而图3示出基于接触角的在形成防污涂层材料之后镜头(玻璃)基片的防油性。

使用防污涂层材料所形成的镜头(玻璃)基片的表面具有115至120°的水接触角，这意味着该表面的性能实质上变为半超级防水性，并且镜头(玻璃)基片的表面具有50至60°的十六烷接触角，这意味着该涂层材料既具有防水性又具有防油性。

测试例2-透射比的测定

测定实施例1和比较例1的透射比。结果在表2中示出。

表2

表2示出在形成根据本发明的防污涂层材料之前和之后镜头(玻璃)基片的透射比变化，而图4a和图4b示出透射比的评测图。镜头(玻璃)基片在形成防污涂层材料之前和之后分别具有91.67％和92.33％的透射比。这些值匹配一般的镜头(玻璃)基片的透射比，这意味着防污涂层对基片的光学性能没有影响。

测试例3-粘合性的测定

在70℃沸水中浸渍24小时之后测定实施例1和比较例2的粘合性。结果在图5a和图5b中示出。

图5b显示材料的表面没有裂纹，这意味着在插入粘合改进层之后粘合存在。在比较例2中提供的是未配有粘合改进层40的材料，在70℃沸水中浸渍24小时之后该材料的表面破裂。配有粘合改进层40的实施例1没有裂纹，这意味着粘合改进层40改进粘合。

本发明包含以下配置并因此表现出以下效果。

本发明通过用含彼此结合的硅化合物和氟化合物的有机/无机复合材料形成防污涂层而对改进耐候性和耐磨性有效果，并通过用含二氧化硅(sio2)层形成与防污涂层接触的低反射率涂层表面而对提供粘合性改进的涂层膜有效果。

根据本发明的防污涂层材料表现出优良的防水性和防油性，因此防止使用该涂层材料所制备的装置因雨滴和污染物质出故障。

此外，根据本发明的防污涂层材料即使是在汽车、建筑物等的严苛条件下也表现出优越的防水性和防油性，这是由于其优良的耐候性。

此外，根据本发明的防污涂层材料因其对基底材料(例如镜头)表面的优越粘合性而不易脱离，因此其能够长时间稳定地发挥防水性和防油性。

本发明的其它效果不限制于以上描述的那些。应当理解本发明的效果包括从以上所提供的描述中能够推测出的所有效果。

已参考优选的实施方案对本发明进行详细的描述。但是，本领域技术人员将理解的是可以对这些实施方案进行改变而不脱离本发明的原理和精神，本发明的范围由所附权利要求及它们的等同形式所限定。