CN109557604B - 一种抗紫外线减反射膜层及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗紫外线减反射膜层及其应用，该膜层由高折射率介质材料层（21）和低折射率介质材料层（22）交替组成；所述高折射率介质材料层（21）和低折射率介质材料层（22）的总层数不少于8层；所述高折射率介质材料层（21）对波长为550nm可见光的折射率不小于2.10；所述低折射率介质材料层（22）对波长为550nm可见光的折射率不大于1.52；本发明膜层利用波长不同的光波在不同介质材料层间界面的反射和折射的效果，使其对紫外光具有了优异的反射效果，同时降低可见光的反射率，提升膜层对可见光透过率，从而使该膜层实现了抗紫外线减反射的作用。
Description
技术领域
本发明涉及光学膜层材料领域，特别涉及一种抗紫外线减反射膜层及其应用。
背景技术
太阳光谱是一种具有不同波长的连续光谱，分为可见光与不可见光两部分。可见光的波长为400～760nm，散射后可分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色，集中起来则为白光。不可见光可分为两种：位于红光之外区的叫红外线，波长大于760nm；位于紫光之外区的叫紫外线，波长290～400nm。严格的紫外线的波长范围划分从100nm到400nm，分为三个波段，即波长为100-290nm的短波紫外线（UVC）、波长为290-320nm的中波紫外线（UVB）和波长为320-400nm的长波紫外线（UVA）。然而，短波紫外光很难穿透大气层照射到地面，因此，太阳光谱中照射到地球表面的紫外光波长主要集中在290nm-400nm。
众所周知，普通玻璃可以完全阻挡UVB，却不能阻挡UVA；因此，长期的紫外光照射不仅会使艺术品、古董以及摄影类作品造成变色或者老化，还会对人体造成损伤。因此，为了降低紫外线带来的伤害，人们采取很多方法和措施来阻挡紫外线。其中，利用不同材料对紫外线的吸收作用来阻挡紫外线是最常用的方法之一：如，在两片玻璃之间夹杂一层PVB胶片形成的复合夹层玻璃，就对紫外线具有很好的吸收阻挡效果；如，在玻璃的制备过程中参入氧化铈得到的玻璃，也对紫外线具有吸收作用，且能通过控制氧化铈的含量，来实现对紫外线的吸收率进行控制。然而，采用PVB胶片的复合夹层玻璃虽然可以实现紫外线阻隔作用，但却增加了使用成本，提高了使用门槛，另外未经处理的PVP夹胶玻璃表面存在可见光反射率高的缺陷，某些场合并不适用。而氧化铈具有一定的着色作用，加入氧化铈的玻璃，不仅玻璃外观有所改变，也同样存在可见光反射率高的缺陷，同时还兼有可见光透过率偏低的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服现有紫外线阻挡材料存在的使用成本高、可见光透过率低、可见光反射率高的缺陷，提供一种抗紫外线减反射膜层及其应用，该膜层是将具有不同折射率的介质材料层交替叠加而成，利用波长不同的光波在不同介质材料层间界面的反射和折射效果的不同，使其对紫外光具有了优异的反射效果，同时降低了可见光的反射率，提升单片玻璃的可见光透过率，从而使该膜层实现了抗紫外线减反射的作用。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：一种抗紫外线减反射膜层，所述膜层由高折射率介质材料层21和低折射率介质材料层22交替组成；所述膜层中的高折射率介质材料层21和低折射率介质材料层22的总层数不少于8层；所述膜层中高折射率介质材料层21对波长为550nm可见光的折射率不小于2.10；所述膜层中低折射率介质材料层22对波长为550nm可见光的折射率不大于1.52。
一种抗紫外线减反射膜层，利用不同光波在不同的材料层层间界面上产生的折射和反射效果的不同，针对性的选择具有特定折射率的材料层进行特定组合，形成对特定波段的光波具有特定效果的膜层；本发明膜层对紫外光的反射率高，而对可见光的反射率低，且对可见光的透过率也高。
上述一种抗紫外线减反射膜层，所述膜层中的高折射率介质材料层21对波长为330nm的紫外线的折射率不小于2.50；高折射率介质材料层21对紫外线的折射率越大，层间界面对紫外线的反射效果越好。
上述一种抗紫外线减反射膜层，所述高折射率介质材料层21为氧化铌层、氮化硅层中的一种或多种；所述低折射率介质材料层22为氧化硅层、氮氧化硅层、氧化锆层中的一种或多种；多个不同折射率介质材料层的组合可以进一步提高膜层的效果。
其中，优选的，所述高折射率介质材料层21均为氮化硅层；所述低折射率介质材料层22均为氧化硅层；最优选的，所述膜层自靠近基底面向外依次为：厚度为5-20nm的第一氮化硅层（211）、厚度为48-80nm的第一氧化硅层（221）、厚度为20-30nm的第二氮化硅层（212）、厚度为64-95nm的第二氧化硅层（222）、厚度为15-25nm的第三氮化硅层（213）厚度为52-80nm的第三氧化硅层（223）、厚度为17-30nm的第四氮化硅层（214）、厚度为110-130nm的第四氧化硅层（224）；通过优选，得到的抗紫外线减反射膜层各项性能更好。
上述一种抗紫外线减反射膜层，所述膜层可通过磁控溅射、离子束沉积、化学气相沉积或原子沉积技术等方法制备而成；本发明膜层可采用多种现有技术制备得到，制备方法简单、多样，适合抗紫外线减反射膜层的大规模生产、应用。
上述一种抗紫外线减反射膜层，还包括一层或多层功能材料层；具有多功能材料层的抗紫外线减反射膜层不仅具有抗紫外线减反射效果，还具有其它功能材料赋予的新功能，从而满足人们对膜的多功能要求，适应市场需要；优选的，所述的功能材料层包括保护层、红外线反射层、红外线吸收层、蓝光反射层、抗电磁辐射层中的一种或多种。
上述一种抗紫外线减反射膜层的应用，将所述抗紫外线减反射膜层直接镀制于基底的单面或多面上得到抗紫外线减反射材料；所述基底为玻璃或者其它透明材料；本发明抗紫外线减反射膜层可应用于大多数需要具有紫外线防护功能的材料表面，并根据需要进行单面或多面镀制，从而使本发明抗紫外线减反射膜层的应用范围更广；优选的，所述膜层中靠近基底的材料层为高折射率介质材料层；通过优选，得到的抗紫外线减反射材料的性能更好。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明抗紫外线减反射膜层是选择具有特定折射率的材料层进行特定组合而成的，对紫外光的反射率高，而对可见光的反射率低，且对可见光的透过率也高。
2、本发明抗紫外线减反射膜层可与其它功能材料层进行组合形成多功能膜，不仅具有抗紫外线减反射效果，还具有其它功能材料赋予的新功能，从而满足人们对膜的多功能要求，适应市场需要。
3、本发明抗紫外线减反射膜层可直接镀制在基底材料上形成具有抗紫外线减反射材料，应用方便、简单。
附图说明：
图1为本发明抗紫外线减反射膜层示意图。
图2为本发明实施例1抗紫外线减反射玻璃示意图。
图中标记：1-基底，21-高折射率介质材料层，22-低折射率介质材料层，211-第一氮化硅层，212-第二氮化硅层，213-第三氮化硅层，214-第四氮化硅层，221-第一氧化硅层，222-第二氧化硅层，223-第三氧化硅层，224-第四氧化硅层。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
一种抗紫外线减反射膜层：由8层介质材料层组成，从内向外依次为厚度为12.9nm氮化硅层211、厚度为64.7nm氧化硅层221、厚度为24nm氮化硅层212、厚度为75nm氧化硅层222、厚度为20.3nm氮化硅层213、厚度为72nm氧化硅层223、厚度为24nm氮化硅层214、厚度为117nm氧化硅层224；
将上述抗紫外线减反射膜层镀制在厚度为6mm的浮法玻璃单侧面上，得到抗紫外线减反射玻璃。
实施例2
一种抗紫外线减反射膜层：由8层介质材料层组成，从内向外依次为厚度为7nm氧化铌层、厚度为72.5nm氧化硅层、厚度为20nm氮化硅层、厚度为92.7nm氧化硅层、厚度为24.7nm氮化硅层、厚度为79.6nm氧化硅层、厚度为25nm氮化硅层、厚度为117nm氧化硅层；
将上述抗紫外线减反射膜层镀制在厚度为6mm的浮法玻璃双侧面上，得到抗紫外线减反射玻璃。
实施例3
一种抗紫外线减反射膜层：由8层介质材料层组成，从内向外依次为厚度为18nm氮化硅层、厚度为73.9nm氧化硅层、厚度为23.6nm氧化铌层、厚度为71.9nm氧化硅层、厚度为18.7nm氧化钛层、厚度为75.6nm氮氧化硅层、厚度为30.7nm氮化硅层、厚度为125.3nm氮氧化硅层；
将上述抗紫外线减反射膜层镀制在厚度为6mm的浮法玻璃单侧面上，得到抗紫外线减反射玻璃。
实施例4
一种抗紫外线减反射膜层：由10层介质材料层组成，从内向外依次为厚度为19.4nm氮化硅层、厚度为58.5nm氧化硅层、厚度为25.7nm氧化铌层、厚度为74.4nm氧化锆层、厚度为23.2nm氮化硅层、厚度为62.1nm氮氧化硅层、厚度为29.7nm氧化铌层、厚度为117.2nm氧化硅层、21.5nm的氮化硅层、36.8nm的氧化锆层；；
将上述抗紫外线减反射膜层镀制在厚度为6mm的浮法玻璃单侧面上，得到抗紫外线减反射玻璃。
实施例5
一种抗紫外线减反射膜层：由8层介质材料层和一层保护层组成，从内向外依次为厚度为12.8nm氮化硅层、厚度为63.6nm氧化硅层、厚度为25.7nm氮化硅层、厚度为70nm氧化硅层、厚度为24nm氮化硅层、厚度为52nm氧化硅层、厚度为23nm氮化硅层、厚度为123nm氧化硅层；保护层为12.5nm的氧化锌铝层；
将上述抗紫外线减反射膜层镀制在厚度为6mm的浮法玻璃单侧面上，得到抗紫外线减反射玻璃，该玻璃不仅具有抗紫外线减反射作用，还具有防刮伤的功能。
对比例1
一种抗紫外线减反射膜层：由8层介质材料层组成，从内向外依次为厚度为12.9nm氮化硅层、厚度为24nm氮化硅层、厚度为64.7nm氧化硅层、厚度为72nm氧化硅层、厚度为75nm氧化硅层、厚度为20.3nm氮化硅层、厚度为24nm氮化硅层、厚度为117nm氧化硅层；
将上述膜层镀制在厚度为6mm的浮法玻璃单侧面上，得到镀膜玻璃。
对比例2
一种膜层：由6层介质材料层组成，从内向外依次为厚度为12.9nm氮化硅层、厚度为64.7nm氧化硅层、厚度为24nm氮化硅层、厚度为75nm氧化硅层、厚度为20.3nm氮化硅层、厚度为72nm氧化硅层；
将上述膜层镀制在厚度为6mm的浮法玻璃单侧面上，得到镀膜玻璃。
对比例3
一种膜层：由8层介质材料层组成，从内向外依次为厚度为12.9nm氮化硅层、厚度为64.7nm氧化锌层、厚度为24nm氮化硅层、厚度为75nm氧化硅层、厚度为20.3nm氮化硅层、厚度为72nm氧化硅层、厚度为24nm氮化硅层、厚度为117nm氧化硅层；
将上述膜层镀制在厚度为6mm的浮法玻璃单侧面上，得到镀膜玻璃。
对比例4
一种膜层：由8层介质材料层组成，从内向外依次为厚度为12.9nm氮化硅层、厚度为64.7nm氧化硅层、厚度为24nm氮化铝层、厚度为75nm氧化硅层、厚度为20.3nm氮化硅层、厚度为72nm氧化硅层、厚度为24nm氮化硅层、厚度为117nm氧化硅层；
将上述膜层镀制在厚度为6mm的浮法玻璃单侧面上，得到镀膜玻璃。
将上述实施例1-5和对比例1-4所述玻璃进行性能检测，检测结果如下：
| 序号 | 紫外光透射率（%） | 可见光透过率（%） | 可见光反射率（%） |
| 实施例1 | 5.9 | 91.8 | 4.5 |
| 实施例2 | 8.7 | 91.2 | 4.88 |
| 实施例3 | 8.1 | 91.1 | 4.66 |
| 实施例4 | 8.3 | 91.4 | 4.3 |
| 实施例5 | 6.8 | 90.8 | 4.7 |
| 对比例1 | 70.6 | 73.2 | 23.5 |
| 对比例2 | 62.6 | 83.2 | 13.4 |
| 对比例3 | 28.2 | 85.2 | 10.2 |
| 对比例4 | 53.7 | 89.7 | 6.00 |
根据上述实验数据分析可知，实施例1-5中镀有本发明抗紫外线减反射膜层的玻璃，具有优异的紫外线反射率和可见光透过率，且对可见光的反射率小；而对比例1中，玻璃上镀制的膜层中高折射率的材料层和低折射率材料层没有交替设置，导致膜层对紫外线的反射率和对可见光的透过率显著降低，对可见光的反射率增大；对比例2中，玻璃上镀制的膜层的材料层层数不符合本发明要求，同样导致膜层对紫外线的反射率和对可见光的透过率显著降低，对可见光的反射率增大；对比例3中，玻璃上镀制的膜层的材料层折射率不符合本发明要求，得到的膜层对紫外线的反射率显著降低，对可见光的反射率增大，透过率降低；对比例4中，玻璃上镀制的膜层的材料层折射率不符合本发明要求，得到的膜层对紫外线的反射率显著降低。
Claims (7)
1.一种抗紫外线减反射膜层，其特征在于，由高折射率介质材料层（21）氮化硅层和低折射率介质材料层（22）氧化硅层交替组成；所述高折射率介质材料层（21）和低折射率介质材料层（22）的总层数不少于8层，自内向外依次包括：厚度为5-20nm的第一氮化硅层（211）、厚度为48-80nm的第一氧化硅层（221）、厚度为20-30nm的第二氮化硅层（212）、厚度为64-95nm的第二氧化硅层（222）、厚度为15-25nm的第三氮化硅层（213）厚度为52-80nm的第三氧化硅层（223）、厚度为17-30nm的第四氮化硅层（214）、厚度为110-130nm的第四氧化硅层（224）；所述高折射率介质材料层（21）对波长为550nm可见光的折射率不小于2.10；所述低折射率介质材料层（22）对波长为550nm可见光的折射率不大于1.52。
2.根据权利要求1所述的膜层，其特征在于，所述高折射率介质材料层（21）对波长为330nm的紫外线的折射率不小于2.50。
3.根据权利要求1-2任一项所述的膜层，其特征在于，还包括一层或多层功能材料层。
4.根据权利要求3所述的膜层，其特征在于，所述的功能材料层包括保护层、红外线反射层、红外线吸收层、蓝光反射层、抗电磁辐射层中的一种或多种。
5.一种抗紫外线减反射膜层的应用，其特征在于，将权利要求1-4任一项所述膜层镀制于基底的单面或多面上得到抗紫外线减反射材料。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述基底为玻璃或其它透明材料。
7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，靠近基底的材料层为高折射率介质材料层。
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