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1. CN101379416 - Article comprising a mesoporous coating having a refractive index profile and methods for making same

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

[ ZH ]

权利要求书

1、一种制品,其包括具有由涂层覆盖的主表面的基底,部分该涂层 至少是中孔性的,其中所述涂层的中孔部分具备带有光学功能的折射率分 布,其变化由中孔含量和/或中孔的填充率赋予。

2、权利要求1的制品,其中该折射率变化是单调的,沿着垂直于在 所述涂层的中孔部分下面的基底的表面且远离该基底定向的任何轴降低。

3、权利要求1或2的制品,其中该基底是透明的、无机或有机玻璃。

4、前述权利要求中任一项的制品,其中将具有折射率分布的中孔涂 层沉积在裸露基底的主表面上,或者沉积在已用一种或多种功能涂层涂覆 的基底的主表面上,该功能涂层选自抗冲击底涂层、耐磨和/或耐刮涂层、 或者单层或多层抗反射涂层。

5、前述权利要求中任一项的制品,其中该具有折射率分布的中孔涂 层的厚度范围为50~500nm。

6、前述权利要求中任一项的制品,其为光学透镜或光纤,优选眼科 透镜。

7、前述权利要求中任一项的制品,其在可见范围内的平均反射系数 R m 低于2%,更优选低于1%且甚至更优选低于0.75%。

8、前述权利要求中任一项的制品,其中该具有折射率分布的涂层具 有基于氧化硅的基质,包括硅醇基团。

9、权利要求8的制品,其中通过与疏水反应性化合物反应将至少部 分该硅醇基团衍生为疏水基团。

10、权利要求1~7中任一项的制品,其中该涂层具有疏水基质。

11、权利要求1~10中任一项的制品,其中该折射率分布逐渐变化。

12、权利要求1~10中任一项的制品,其中由该具有折射率分布的涂 层填充的全部体积是中孔性的。

13、权利要求1~10中任一项的制品,其中至少一个该具有折射率分 布的涂层的局部区域是中孔性的,直到所述涂层的一定深度。

14、权利要求1~10中任一项的制品,其中整个该具有折射率分布的 涂层是中孔性的,直到所述涂层的一定深度。

15、权利要求1~10中任一项的制品,其中该具有折射率分布的涂层 的至少一个局部区域沿着所述涂层的整个深度是中孔性的。

16、一种制备权利要求1~7中任一项的制品的方法,至少包括下列步 骤:
a)提供基底;
b)制备中孔膜的前体溶胶,其包括至少一种无机前体试剂、至少一种孔形 成试剂、至少一种有机溶剂、水和任选的用于水解该无机前体试剂的催化 剂;
c)将前一步骤中制得的前体溶胶的膜沉积在基底的主表面上;
d)任选地将前一步骤中沉积的膜固化;
e)将孔形成试剂从至少部分该包含步骤c)中沉积的膜的涂层中除去;
f)回收具有由涂层覆盖的主表面的基底,部分该涂层至少是中孔性的, 所述方法的特征在于,在步骤e)中,将孔形成试剂部分地从至少部分该 包含步骤c)中沉积的膜的涂层中除去,由此在所述部分涂层中形成垂直 于在所述部分涂层下面的基底的表面且指向离该基底最近的所述涂层的 表面的折射率梯度。

17、一种制备权利要求1~7中任一项的制品的方法,包括至少下列步 骤:
a)提供基底;
b)制备中孔膜的前体溶胶,其包括至少一种无机前体试剂、至少一种孔形 成试剂、至少一种有机溶剂、水和任选的用于水解该无机前体试剂的催化 剂;
c)将前一步骤中制得的前体溶胶的膜沉积在基底的主表面上;
d)任选地将前一步骤中沉积的膜固化;
e)在前一步骤中获得的膜上沉积中孔膜的前体溶胶的膜,其包括至少一种 无机前体试剂、至少一种孔形成试剂、至少一种有机溶剂、水和任选的用 于水解该无机前体试剂的催化剂;
f)任选地将前一步骤中沉积的膜的固化;
g)任选地重复步骤e)和f)至少一次;
h)将孔形成试剂至少部分地从至少部分该包含步骤c)、e)和如果存在的 话g)中沉积的膜的涂层中除去;
i)回收具有由多层涂层覆盖的主表面的基底,部分该涂层至少是中孔性 的,且具有沿着垂直于在所述涂层的所述中孔部分下面的基底的表面的任 何轴远离该基底降低的折射率分布,
所述方法的特征在于,在每个步骤e)中,孔形成试剂表现为该前体溶胶 总质量的更高百分比,相对于用于制备前面步骤中获得的膜的前体溶胶中 孔形成试剂的百分比。

18、权利要求16或17的方法,其中该无机前体试剂选自下式化合物:
M(X) 4              (I)
其中,M为四价金属或类金属,优选地选自Ti、Zr、Hf、Sn和Si,且X 基团,其相同或不同,为可水解的基团,优选地选自烷氧基、酰氧基和卤 素基团,优选烷氧基。

19、权利要求16~18中任一项的方法,其中该孔形成试剂选自鲸蜡基 三甲基溴化铵、鲸蜡基三甲基氯化铵、环氧乙烷和环氧丙烷三嵌段共聚物、 环氧乙烷和环氧丙烷两嵌段共聚物和聚(乙烯氧基)烷基-醚,优选鲸蜡基三 甲基溴化铵。

20、权利要求16~19中任一项的方法,其包括这样的步骤,即在沉积 前体溶胶的膜的步骤之前,将至少一种带有至少一个疏水基团的疏水前体 试剂引入该前体溶胶中。

21、权利要求20的方法,其中该疏水前体试剂选自式(II)或(III)的化 合物和化合物混合物:
(R1) n1 (R2) n2 M或(R3) n3 (R4) n4 M-R’-M(R5) n5 (R6) n6
(II)                                  (III)
其中:
-M为四价金属或类金属,优选Si、Sn、Zr、Hf或Ti,更优选Si,
-R1、R3和R5,其相同或不同,为饱和的或不饱和的,优选C 1 -C 8 且更 优选C 1 -C 4 ,烃疏水基团,例如烷基,如甲基或乙基,乙烯基,芳基, 例如苯基,任选地被取代,特别是由一个或多个C 1 -C 4 烷基取代,或者 为前述烃基的氟化或全氟化类似基团,例如氟代烷基或全氟烷基,或(多) 氟代或全氟烷氧基[(聚)烯化氧基]烷基,
-R2、R4和R6,其相同或不同,为可水解的基团,优选选自于烷氧基, 特别是C 1 -C 4 烷氧基,或-O-C(O)R酰氧基,其中R为C 1 -C 6 烷基,优 选为甲基或乙基,和卤素如Cl、Br和I,
-R’为二价基团,例如亚烷基或亚芳基,
-n 1 为整数1~3,n 2 为整数1~3,n 1 +n 2 =4,
-n 3 、n 4 、n 5 、和n6为整数0~3,前提是n 3 +n 5 与n 4 +n 6 的和相差为0,且 n 3 +n 4 =n 5 +n 6 =3。

22、权利要求20或21的方法,其中疏水前体试剂与无机前体试剂的 摩尔比在10:90到50:50之间变化,更优选为20:80到45:55,且优选等于 40:60。

23、权利要求16~22中任一项的方法,其进一步包括这样的步骤,即 在基底步骤之后,或者,如果存在,在固化步骤之后,将该膜用至少一种 带有至少一个疏水基团的疏水反应性化合物处理,前提是,如果已将带有 至少一个疏水基团的疏水前体试剂引入该前体溶胶,所述疏水反应性化合 物不同于所述疏水前体试剂。

24、权利要求23的方法,其中在除去孔形成试剂的步骤之前、之后 或期间,进行引入所述疏水反应性化合物的步骤。

25、权利要求23或24的方法,其中该疏水反应性化合物选自式(IX) 的化合物和化合物的混合物:
(R1) 3 (R2)M       (IX)
其中:
-M为四价金属或类金属,优选Si、Sn、Zr、Hf或Ti,更优选Si,
-R1基团,其相同或不同,为饱和的或不饱和的,优选C 1 -C 8 且更优选 C 1 -C 4 ,烃疏水基团,例如甲基或乙基,乙烯基,芳基,或者为前述烃 基的氟化或全氟化类似基团,或(多)氟代或全氟烷氧基[(聚)烯化氧基] 烷基,
-R2为可水解的基团,优选选自于烷氧基,特别是C 1 -C 4 烷氧基,或 -O-C(O)R酰氧基,其中R为烷基,优选C 1 -C 6 烷基,优选为甲基或乙 基,任选地被一个或多个官能团取代的氨基,例如被烷基或硅烷基团取 代,和卤素如Cl、Br和I。

26、权利要求25的方法,其中该疏水反应性化合物为三烷基氯硅烷、 优选三甲基氯硅烷,三烷基烷氧基硅烷、优选三甲基甲氧基硅烷,氟代烷 基烷氧基硅烷,氟代烷基氯硅烷、优选3,3,3-三氟丙基二甲基氯硅烷,三 烷基硅氮烷或六烷基二硅氮烷、优选六甲基二硅氮烷(HMDS)。

27、权利要求23~26中任一项的方法,其中在将所述膜用至少一种带 有至少一个疏水基团的疏水反应性化合物处理的步骤期间采用超声处理 该膜。

28、权利要求16~27中任一项的方法,其中其所有步骤在≤150℃、 优选≤130℃、更优选≤120℃、且甚至更优选≤110℃温度下进行。

29、权利要求16~28中任一项的方法,其中该孔形成试剂的部分去除 是通过其受控降解来进行的,通过等离子体辅助的氧化,例如采用氧或氩 等离子体,或通过臭氧氧化,例如通过UV-灯产生臭氧,通过电晕放电, 或通过光照光降解。

30、权利要求16~29中任一项的方法,其中除去该孔形成试剂,直到 自该具有折射率分布的中孔涂层的至少一个局部区域的一定深度。

31、权利要求16~29中任一项的方法,其中自该整个涂层除去该孔形 成试剂,直到一定深度。

32、权利要求17~29中任一项的方法,不从属于权利要求16,其中已 从涂层填充的整个体积中除去该孔形成试剂。

33、权利要求17~29中任一项的方法,不从属于权利要求16,其中已 沿着该涂层的至少一个局部区域的整个深度除去该孔形成试剂。

34、权利要求32或33的方法,其中该孔形成试剂的部分去除是通过 降解来进行的,通过等离子体辅助的氧化,例如采用氧或氩等离子体,或 者通过臭氧氧化,例如通过UV-灯产生臭氧,通过电晕放电,通过光照光 降解,通过煅烧,通过溶剂或超临界流体萃取。