文 献 综 述

1.透明高分子膜的简介

1.1引言

随着高分子基功能涂层研究的深入，人们对其功能和应用的要求也越来越高，根据应用范围的不同制备具有特定性质的涂层已是大势所趋。而应用于透明高分子膜材、玻璃以及建筑物外墙上的涂层，涂广兴已是重要的参数之一，只有在提高表面功能性的同时兼顾到透光性，才能成功构建满足人们所需的要求。目前制备功能性涂层的方法通常是磁控溅射、PVD、CVD镀膜法及热喷雾法等，这些成膜方法或设备价格昂贵，一次性投入大，成本高，对于基材和基材的形状、尺寸有一定的限制，或不适用于有机基材，产品质量一般，不适于大规模生产。所以开发研究一种生产工艺相对简单、成本低、易于工业化生产的高分子基功能涂层显得尤为重要。

1.2可加工为透明膜的高分子化合物

目前能作为透明材料的高分子基料有如下分类，热塑性的聚乙烯醇缩丁醛（PVB）、聚乙烯吡咯烷酮（PVB）、聚丙烯酸酯类聚合物、聚苯乙烯(PS)聚碳酸酯（PC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)、聚氨基甲酸酯（PU）中的一种或几种^[6]。

1.3高分子膜的功能

作为光学透明膜材料的特性有: 折射率及其随温度的变化、色散指数、双折射性和吸收紫外红外光等光学特性^[16]; 抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、耐冲击性、剥离度和表面硬度等机械性能；密度和热变形温度、热传导率、比热、线膨胀系数等以热特性为中心的物理性能；吸水率、耐酸、碱和有机溶剂等化学特性；导电及抗静电等电学性能。其中最重要的特性是随温度吸收紫外红外、吸水率、表面强度、电性能；特殊的选择透过性；在这些特性中, 与无机光学材料相比, 光学透明高分子膜材料在发展中显示出了如下明显优势:工性能好,易于涂覆；密度小；提高材料强度、不易破裂、安全、保护被涂覆物；光学特性可调范围宽,如易得到低折射率、高色散的材料或从近红外到近紫外透光率均好的材料^[8]。

2.1透明高分子膜改性后增强其性能

乙烯醇 (PVA )树脂是聚醋酸乙烯树脂经醇解后生成的一种水溶性结晶型聚合物,膜用PVA具有良好的生物降解性、气体阻隔性、透明性、抗静电性、强韧性及耐有机溶剂性，并在一定条件下具有水溶性和可生物降解性^[1-2]。大量研究发现，未改性 PV A 涂布复合膜裸露于湿态环境中，其高阻氧性能丧失殆尽；PVA水溶胶除黏度随时间延长上升的特征外，在静止状态表面极易结皮，这 种 结 皮 对 涂 布加 工 极 为 不 利^[3-4]。用自制改性剂通过溶液共混法制得高阻隔聚乙烯醇(PVA)涂布液，对涂布液黏度、吸水性、与基材的附着及复合薄膜的阻隔性能进行了测试。结果表明，与未改性PVA涂布液相比，通过改性能有效减小PVA涂布液随时间和温度变化黏度增大的弊端； 改性 PVA涂布液与基材具有良好的附着力,可直接在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET )、 双向拉伸聚丙烯(BOPP)、聚乙烯(PE )等薄膜表面涂覆；改性涂布液的吸湿率比纯PV A的小； 改性PVA复合薄膜阻隔性能优良^[5]。

2.2高分子膜屏蔽紫外线

紫外线是一种具有特定杀伤力的非可视光线，科学界称其为”无形杀手”。由于极低臭氧的破坏，使到达地球的紫外线不断增加。紫外线对人体伤害较大，为了减小伤害人们不断开发有效措施。在玻璃表面镀膜是不仅其到装饰作用，还可以有防紫外和界能的功能。溶液共混法或溶液-熔融共混法制备膜。

溶液共混法将金属氧化物纳米粒子分散在分散介质中，经搅拌、超声分散的方法得到金属氧化物纳米粒子分散液；在金属氧化物纳米粒子分散液中加入有机高分子充分搅拌、混合均匀后，得到制膜原液；将制模膜原液通过常规的提拉、旋涂、喷涂、刮涂、转移、浸渍或直接成型的方法，在惰性基片上制备出高透明紫外阻隔节能膜，其中，所述的几篇选自玻璃基片（如：石英玻璃基片）或透明高分子膜基片（如聚对苯二甲酸乙二醇酯 PET、聚碳酸酯PC、聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC、聚苯乙烯PS）。

溶液-熔融共混法制备高透明紫外阻隔节能膜，将金属氧化物纳米粒子分散在分散介质中，经搅拌、超声分离等分散方法得到金属氧化物纳米粒子分散液；在分散液中加入有机高分子，充分搅拌、混合后得到待干燥溶液体系；在待干燥液体系中加入有机高分子和高分子助剂，在搅拌机中充分混合均匀，制得全配方料；将全配方料通过常规的挤出吹塑、压延、拉伸或挤出浇塑等方法，制备出高透明紫外阻隔节能膜^【6】。

2.3光学扩散薄膜液晶显示器

光学扩散薄膜被广泛应用于液晶显示装置，广告灯箱，照明灯具，移动通讯设备按键装置上以提供均匀照明。现有的应用于液晶显示装置的光学扩散薄膜多为采用压延技术生产的单层带有图案的有机薄膜和采用涂覆方式的多层薄膜，其中采用涂覆方式生产的多层薄膜涂覆层中含有不同尺寸的粒子。传统的采用涂覆方式生产的光学扩散薄膜主要依靠涂覆层中随机散布且不同尺寸的散射粒子对进入涂层内的入射光线进行充分散射，以使出射光线的方向随机分布，从而使入射的不均匀光线均匀化并对薄膜下背光模组元件的瑕疵进行遮盖。由于一些尺寸较大的粒子的顶部突出于涂层表面，形成对光线具有一定聚光能力的表面从而使此种光学扩散片具有一定的聚光能力。为解决上述问题采用一种新的方案:一种光学扩散薄膜，包括透明基板和设置有扩散粒子的扩散层，所述稍微透明基板由折射率为1.4-1.75的光学透明材料组成，所述的上扩散粒子相互之间紧密接触分布在所述的透明基板表面上涂覆而成，所述的上扩散涂层在所述的稀释剂挥发后形成的薄膜厚度为所述的上扩散粒子垂直于所述的透明基板的最大几何尺寸的到。从而可以成功的提高亮度和照明均匀度^[7]。

2.4含纳米ATO聚氨酯弹性抗静电涂料

利用脂肪聚氨酯弹性树脂耐候性和弹性兼优的特点，引入具有特殊性能的透明纳米ATO导电粒子^[9-10]。利用纳米粒子对有机高分子材料具有一定增韧增强和表面改性的作用^[11-12]，来达到改善表面涂膜性能的目的。通过填加超分散剂 ,结合研磨分散的物理方式对纳米 ATO导电粉进行预处理 ,解决了纳米粒子分散与团聚的难题 ,制备出可常温固化的、颜色可调的含纳米ATO聚氨酯弹性抗静电涂料。该涂料不仅具有良好

的抗静电性、附着力、装饰性、耐候性和稳定性 ,还具有很好的耐磨性和弹性 ;同时因纳米ATO的引入,改善了涂料的耐粘污性和耐水性,提高了弹性抗静电涂料的性能,满足了市场不同档次的需求 ,是一种极具发展潜力的新型多功能抗静电涂料^[13]。

2.5疏水性透明涂层

降低材料的表面自由能和增加材料表面的微观粗糙度是提高材料表面疏水性的重要途径。超疏水性透明涂层材料具有较低的表面自由能,因而具有许多独特的表面性能,如自洁性、防污性、疏水疏油性等,在很多领域具有潜在的应用价值。如将此类材料用于玻璃表面制成自洁性玻璃,可以作为汽车、飞机、航天器等的挡风玻璃,不仅可以减少空气中灰尘等污染物的污染,还能够使其在高湿度环境或雨天保持相对透明度, 雨水在玻璃表面迅速凝聚成水滴, 并很快滚落,带走玻璃表面的污物,使玻璃表面保持清洁。大大改善人们在雨天夜间行驶过程中视野, 提高驾驶的安全性。再如,若将这种透明的超疏水性涂层用于高层建筑物的窗玻璃和幕墙,玻璃表面的污染物可以借助雨水的作用带走, 减少高层建筑玻璃清洗的次数,避免清洗玻璃高空作业的危险。另外,这种自洁性涂层由于具有较低的表面自由能,能够阻止或减少水汽、冰雪以及其他污染物在固体表面的附着,在航空、航天等领域也具有重要的应用价值^[14]。

3高分子膜材料的展望

光学透明高分子材料以其卓越的性能在不断拓宽它的应用领域和展示它广阔的应用前景, 而且目前它在许多应用领域基本替代了无机光学材料。概括起来, 光学透明高分子膜材料主要应用在以下几个领域: 1) 作为建筑、 装饰材料, 用于透明屋顶、门窗玻璃、室内外装潢、灯具及广告;2) 飞机和汽车等用风档及窗玻璃膜; 3) 作为透镜膜( 包括非球面透镜、Fresnel透镜)、棱镜、反射镜、复制式衍射光栅等光学元件, 用于照机机、望远镜、复印机、光盘镜头等光学器件中^[15]。其中随着新的成膜技术的发展，更简单的合成方法，易于工业化生产将成为可能。另外除了以上功能外还能为其他领域的开发提供理论基础。

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