CN107229085A - 一种耐磨摄像镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐磨摄像镜头，包括摄像镜头，摄像镜头的表面设有一层氧化锆纳米颗粒膜，所述氧化锆纳米颗粒膜的厚度为0.3‑1.5μm，且通过高压喷涂的方式喷涂在摄像镜头的表面形成氧化锆纳米颗粒膜。通过在摄像镜头的表面喷涂一层氧化锆纳米颗粒膜，由于氧化锆纳米颗粒的高透光率，在摄像镜头的表面形成一层耐磨层的同时，对摄像镜头的进光量和拍摄图像影响甚微。经过测试，在摄像镜头的表面形成的氧化锆纳米颗粒膜，其氧化锆的含量在75%以上，折光指数达到1.84，具有优异的透光率，通过涂膜耐磨性能测试得到，其磨损量很少，前后透光率的变化不大，由此，本发明的耐磨摄像镜头的耐磨性能突出，解决了现有摄像镜头不耐磨的问题。
Description
技术领域
本发明涉及摄像镜头表面处理技术领域，特别涉及一种耐磨摄像镜头的处理技术。
背景技术
随着手机的普及，人们对手机的各项性能的要求也逐步提高，特别是手机的摄像性能，其不仅要求能够拍摄出高品质、高分辨率的照片，还要求摄像镜头具有一定的强度和耐磨性，现有手机的设计趋势是趋于更薄，而由于绝大部分手机使用的是单镜头模式，在减小手机厚度的同时，在保证拍照质量和厚度上，单镜头模式只能选择保证拍照质量，进而导致手机的摄像镜头往往突出于手机外壳外，例如三星的i9200型手机，苹果的iphone 6型手机。摄像镜头的突出不仅不利于其防污和受力，而且其更易受到刮擦和磨损，由于摄像镜头属于高度精密的光学元件，一般采用玻璃或塑料制成，其耐磨性往往在一定强度范围内有效，在受到金属尖物和酸碱腐蚀性物质时，其表面往往会出现刮痕和点蚀，导致拍摄形成的图像含有暗影和线痕，进而影响了手机的拍摄性能。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种耐磨摄像镜头，更具体地说，提供一种摄像镜头表面耐磨处理方法，通过在摄像镜头的表面喷涂一层氧化锆纳米颗粒膜，由于氧化锆纳米颗粒的高透光率，在摄像镜头的表面形成一层耐磨层的同时，对摄像镜头的进光量和拍摄图像影响甚微，可行性较好。
本发明采用的技术方案如下：一种耐磨摄像镜头，包括摄像镜头，摄像镜头的表面设有一层氧化锆纳米颗粒膜，所述氧化锆纳米颗粒膜的厚度为0.3-1.5μm，且通过高压喷涂的方式喷涂在摄像镜头的表面形成氧化锆纳米颗粒膜，其中，为了能够实现其耐磨性能，要求氧化锆纳米颗粒膜中氧化锆的含量不小于75wt%。
氧化锆具有化学惰性、硬度高、折光指数高等优点，非常适合用于对光学元件的表面处理，在摄像镜头的表面喷涂形成氧化锆纳米颗粒膜，其可以有效避免分散不均的问题，使之能够在摄像镜头的表面形成厚度均匀的保护膜，以维持摄像镜头上各处均匀的折光率，其同时还能得到更薄的纳米保护膜，进而减小保护膜的折光率，增大其透光率，得到的氧化锆纳米颗粒膜在其表面形成纳米效应，当摄像镜头受到刮擦和腐蚀时，氧化锆纳米颗粒膜能够有效阻止尖物和腐蚀性物质与摄像镜头相接触，进而保护了摄像镜头。
为了更好地实施本发明，氧化锆纳米颗粒膜的制备方法包括以下步骤：
步骤1、将纳米氧化锆晶粒加入乙醇中并进行超声洗涤30-45min，再离心分离，得到洗涤后的纳米氧化锆晶粒；
步骤2、将步骤1得到的纳米氧化锆晶粒加入四氢呋喃中溶解并超声分散20-30min，使用氢氧化钠调节溶液的PH值为12-13，然后加入配比量的氨基硅烷类偶联剂于90℃的水浴中反应4-6h，然后在100℃下干燥1-3h，研磨过筛后得到改性后的纳米氧化锆晶粒粉末；
步骤3、将步骤2得到的纳米氧化锆晶粒粉末用乙醇超声洗涤，离心分离后，将得到的沉淀物加入去离子水中溶解，然后使用氢氧化钠调节溶液的PH值为12-13，并进行超声波分散1-3h，得到透明的纳米氧化锆分散液；
步骤4、在透明的纳米氧化锆分散液中加入配比量的1，4-丁二醇二缩水甘油醚交联剂，得到可热固化的纳米氧化锆水性涂料；
步骤5、将纳米氧化锆水性涂料移入喷枪中，高压喷涂在经表面处理后的摄像镜头的表面，然后常温静置30min后，于110℃下烘烤固化1h后即得。
进一步，氨基硅烷类偶联剂的用量为纳米氧化锆晶粒重量的3-6wt%，其中，氨基硅烷类偶联剂选自γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-氨乙基-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷其中的一种。
进一步，氨基硅烷类偶联剂的用量为纳米氧化锆晶粒重量的4wt%，氨基硅烷类偶联剂为β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
进一步，在步骤2中，纳米氧化锆的质量分数为10-20wt%。
进一步，1，4-丁二醇二缩水甘油醚交联剂的用量为氨基硅烷类偶联剂用量的40-50%。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：在摄像镜头的表面喷涂形成氧化锆纳米颗粒膜，其可以有效避免分散不均的问题，使之能够在摄像镜头的表面形成厚度均匀的保护膜，以维持摄像镜头上各处均匀的折光率，其同时还能得到更薄的纳米保护膜，进而减小保护膜的折光率，增大其透光率，得到的氧化锆纳米颗粒膜在其表面形成纳米效应，当摄像镜头受到刮擦和腐蚀时，其具有的纳米尺度能够在涂层表面形成硬度很高的致密的纳米涂层，表面摩擦系数很低的氧化锆纳米颗粒膜能有效抵抗物料尖角对涂层的切削及犁沟作用，在减少涂层的磨损同时，保护了摄像镜头，提高了镜头的耐磨性。经过测试，在摄像镜头的表面形成的氧化锆纳米颗粒膜，其氧化锆的含量在75%以上，折光指数达到1.84，具有优异的透光率，通过涂膜耐磨性能测试得到，其磨损量很少，前后透光率的变化不大，由此，本发明的耐磨摄像镜头的耐磨性能突出，解决了现有摄像镜头不耐磨的问题。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种耐磨摄像镜头，包括摄像镜头，摄像镜头的表面设有一层氧化锆纳米颗粒膜，所述氧化锆纳米颗粒膜的厚度为0.6μm（为了便于后面试验测试，统一厚度为0.6μm，当然也可选择0.3μm，或者1.5μm），且通过高压喷涂的方式喷涂在摄像镜头的表面形成氧化锆纳米颗粒膜。更进一步地说，氧化锆纳米颗粒膜的制备方法包括以下步骤：
步骤1、将纳米氧化锆晶粒加入乙醇中并进行超声洗涤30min，再离心分离，得到洗涤后的纳米氧化锆晶粒；
步骤2、将步骤1得到的纳米氧化锆晶粒加入四氢呋喃中溶解并超声分散20min，使用氢氧化钠调节溶液的PH值为12.5，然后加入配比量的氨基硅烷类偶联剂于90℃的水浴中反应4h，然后在100℃下干燥1-3h，研磨过筛后得到改性后的纳米氧化锆晶粒粉末，其中，纳米氧化锆的质量分数为10wt%，氨基硅烷类偶联剂的用量为纳米氧化锆晶粒重量的3%，氨基硅烷类偶联剂选自γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-氨乙基-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷其中的一种，优选为β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，其用量优选为纳米氧化锆晶粒重量的4wt%；
步骤3、将步骤2得到的纳米氧化锆晶粒粉末用乙醇超声洗涤，离心分离后，将得到的沉淀物加入去离子水中溶解，然后使用氢氧化钠调节溶液的PH值为12.5，并进行超声波分散1h，得到透明的纳米氧化锆分散液；
步骤4、在透明的纳米氧化锆分散液中加入配比量的1，4-丁二醇二缩水甘油醚交联剂，其用量为氨基硅烷类偶联剂用量的40%，得到可热固化的纳米氧化锆水性涂料；
步骤5、将纳米氧化锆水性涂料移入喷枪中，高压喷涂在经表面处理后的摄像镜头的表面，然后常温静置30min后，于110℃下烘烤固化1h后即得。
实施例2
一种耐磨摄像镜头，包括摄像镜头，摄像镜头的表面设有一层氧化锆纳米颗粒膜，所述氧化锆纳米颗粒膜的厚度为0.6μm，且通过高压喷涂的方式喷涂在摄像镜头的表面形成氧化锆纳米颗粒膜。更进一步地说，氧化锆纳米颗粒膜的制备方法包括以下步骤：
步骤1、将纳米氧化锆晶粒加入乙醇中并进行超声洗涤30min，再离心分离，得到洗涤后的纳米氧化锆晶粒；
步骤2、将步骤1得到的纳米氧化锆晶粒加入四氢呋喃中溶解并超声分散20min，使用氢氧化钠调节溶液的PH值为13，然后加入配比量的N-氨乙基-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷偶联剂于90℃的水浴中反应4-6h，然后在100℃下干燥1-3h，研磨过筛后得到改性后的纳米氧化锆晶粒粉末，其中，纳米氧化锆的质量分数为15wt%，N-氨乙基-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷偶联剂的用量为纳米氧化锆晶粒重量的3%；
步骤3、将步骤2得到的纳米氧化锆晶粒粉末用乙醇超声洗涤，离心分离后，将得到的沉淀物加入去离子水中溶解，然后使用氢氧化钠调节溶液的PH值为13，并进行超声波分散1h，得到透明的纳米氧化锆分散液；
步骤4、在透明的纳米氧化锆分散液中加入配比量的1，4-丁二醇二缩水甘油醚交联剂，其用量为氨基硅烷类偶联剂用量的40%，得到可热固化的纳米氧化锆水性涂料；
步骤5、将纳米氧化锆水性涂料移入喷枪中，高压喷涂在经表面处理后的摄像镜头的表面，然后常温静置30min后，于110℃下烘烤固化1h后即得。
实施例3
一种耐磨摄像镜头，包括摄像镜头，摄像镜头的表面设有一层氧化锆纳米颗粒膜，所述氧化锆纳米颗粒膜的厚度为0.6μm，且通过高压喷涂的方式喷涂在摄像镜头的表面形成氧化锆纳米颗粒膜。更进一步地说，氧化锆纳米颗粒膜的制备方法包括以下步骤：
步骤1、将纳米氧化锆晶粒加入乙醇中并进行超声洗涤45min，再离心分离，得到洗涤后的纳米氧化锆晶粒；
步骤2、将步骤1得到的纳米氧化锆晶粒加入四氢呋喃中溶解并超声分散30min，使用氢氧化钠调节溶液的PH值为12，然后加入配比量的γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂于90℃的水浴中反应6h，然后在100℃下干燥3h，研磨过筛后得到改性后的纳米氧化锆晶粒粉末，其中，纳米氧化锆的质量分数为20wt%，γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂的用量为纳米氧化锆晶粒重量的6%；
步骤3、将步骤2得到的纳米氧化锆晶粒粉末用乙醇超声洗涤，离心分离后，将得到的沉淀物加入去离子水中溶解，然后使用氢氧化钠调节溶液的PH值为12，并进行超声波分散3h，得到透明的纳米氧化锆分散液；
步骤4、在透明的纳米氧化锆分散液中加入配比量的1，4-丁二醇二缩水甘油醚交联剂，其用量为氨基硅烷类偶联剂用量的50%，得到可热固化的纳米氧化锆水性涂料；
步骤5、将纳米氧化锆水性涂料移入喷枪中，高压喷涂在经表面处理后的摄像镜头的表面，然后常温静置30min后，于110℃下烘烤固化1h后即得。
实施例4
一种耐磨摄像镜头，包括摄像镜头，摄像镜头的表面设有一层氧化锆纳米颗粒膜，所述氧化锆纳米颗粒膜的厚度为0.6μm，且通过高压喷涂的方式喷涂在摄像镜头的表面形成氧化锆纳米颗粒膜。更进一步地说，氧化锆纳米颗粒膜的制备方法包括以下步骤：
步骤1、将纳米氧化锆晶粒加入乙醇中并进行超声洗涤45min，再离心分离，得到洗涤后的纳米氧化锆晶粒；
步骤2、将步骤1得到的纳米氧化锆晶粒加入四氢呋喃中溶解并超声分散30min，使用氢氧化钠调节溶液的PH值为13，然后加入配比量的β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂于90℃的水浴中反应4h，然后在100℃下干燥1h，研磨过筛后得到改性后的纳米氧化锆晶粒粉末，其中，纳米氧化锆的质量分数为16wt%，β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂的用量为纳米氧化锆晶粒重量的4wt%；
步骤3、将步骤2得到的纳米氧化锆晶粒粉末用乙醇超声洗涤，离心分离后，将得到的沉淀物加入去离子水中溶解，然后使用氢氧化钠调节溶液的PH值为13，并进行超声波分散3h，得到透明的纳米氧化锆分散液；
步骤4、在透明的纳米氧化锆分散液中加入配比量的1，4-丁二醇二缩水甘油醚交联剂，其用量为氨基硅烷类偶联剂用量的45%，得到可热固化的纳米氧化锆水性涂料；
步骤5、将纳米氧化锆水性涂料移入喷枪中，高压喷涂在经表面处理后的摄像镜头的表面，然后常温静置30min后，于110℃下烘烤固化1h后即得。
相关性能测试
耐磨性测试，采用耐磨测试仪进行测试，每个样品测试3次，每次1000转，取磨损量的平均值；
硬度测试，按照GB/T6739-2006《色漆和清漆 铅笔法测定漆膜硬度》的标准执行；
透光率测试，用紫外-可见分光光度计测定，选用波长范围为400-700nm，以空气作为参考；
折光指数测定，用椭圆偏振光进行测试，选用波长范围为400-700nm。
其结果如表1所示：
由表1可知，在摄像镜头的表面形成的氧化锆纳米颗粒膜，折光指数达到1.84，其透光率达到0.85，具有优异的透光率，通过涂膜耐磨性能测试得到，其磨损量很少，磨损值不足0.008g，通过紫外-可见分光光度计测试，其前后透光率的变化不大，由此，本发明的耐磨摄像镜头的耐磨性能突出，解决了现有摄像镜头不耐磨的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种耐磨摄像镜头，包括摄像镜头，其特征在于，摄像镜头的表面设有一层氧化锆纳米颗粒膜，所述氧化锆纳米颗粒膜的厚度为0.3-1.5μm，且通过高压喷涂的方式喷涂在摄像镜头的表面形成氧化锆纳米颗粒膜，其中，氧化锆纳米颗粒膜中氧化锆的含量不小于75wt%。
2.如权利要求1所述的耐磨摄像镜头，其特征在于，氧化锆纳米颗粒膜的制备方法包括以下步骤：
步骤1、将纳米氧化锆晶粒加入乙醇中并进行超声洗涤30-45min，再离心分离，得到洗涤后的纳米氧化锆晶粒；
步骤2、将步骤1得到的纳米氧化锆晶粒加入四氢呋喃中溶解并超声分散20-30min，使用氢氧化钠调节溶液的PH值为12-13，然后加入配比量的氨基硅烷类偶联剂于90℃的水浴中反应4-6h，然后在100℃下干燥1-3h，研磨过筛后得到改性后的纳米氧化锆晶粒粉末；
步骤3、将步骤2得到的纳米氧化锆晶粒粉末用乙醇超声洗涤，离心分离后，将得到的沉淀物加入去离子水中溶解，然后使用氢氧化钠调节溶液的PH值为12-13，并进行超声波分散1-3h，得到透明的纳米氧化锆分散液；
步骤4、在透明的纳米氧化锆分散液中加入配比量的1，4-丁二醇二缩水甘油醚交联剂，得到可热固化的纳米氧化锆水性涂料；
步骤5、将纳米氧化锆水性涂料移入喷枪中，高压喷涂在经表面处理后的摄像镜头的表面，然后常温静置30min后，于110℃下烘烤固化1h后即得。
3.如权利要求2所述的耐磨摄像镜头，其特征在于，氨基硅烷类偶联剂的用量为纳米氧化锆晶粒重量的3-6wt%，其中，氨基硅烷类偶联剂选自γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-氨乙基-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷其中的一种。
4.如权利要求2所述的耐磨摄像镜头，其特征在于，氨基硅烷类偶联剂的用量为纳米氧化锆晶粒重量的4wt%，氨基硅烷类偶联剂为β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
5.如权利要求2所述的耐磨摄像镜头，其特征在于，在步骤2中，纳米氧化锆的质量分数为10-20wt%。
6.如权利要求2所述的耐磨摄像镜头，其特征在于，1，4-丁二醇二缩水甘油醚交联剂的用量为氨基硅烷类偶联剂用量的40-50%。
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