CN111562631A - 一种低应力耐高温树脂镜片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种低应力耐高温树脂镜片及其制备方法，所述树脂镜片包括：依次排列的树脂镜片基片、加硬层、减反射层以及防水层；其中，所述加硬层位于所述树脂镜片基片表面，所述减反射层位于所述加硬层表面，所述防水层位于所述减反射层表面；所述镜片表面还设置有网格状分布的极细沟槽，所述沟槽延伸至所述镜片边沿，且所述沟槽深度大于等于防水层和减反射层厚度之和。本发明以低应力硅镁复合氧化物作为减反射层材料，通过调整制备工艺获得到了满足减反射率以及耐高温、耐久性能佳的树脂镜片，满足性能的同时能够达到量产，具有良好的应用及市场前景。

Description

一种低应力耐高温树脂镜片及其制备方法
技术领域
本发明涉及树脂镜片制备技术领域，具体涉及一种低应力耐高温的树脂镜片及其制备方法。
背景技术
近年来，光学树脂镜片在国内外眼镜市场上需求越来越大，树脂镜片与玻璃镜片相比，具有质量轻、染色性能好、易于加工等优点，中高折射率光学树脂镜片更以高透光率、防紫外、超薄等特有的优势获得使用者的青睐。
通常在镜片行业中，镜片折射率达到1.60以上为高折射率，折射率达到1.56为中折射率，折射率在1.56以下为低折射率。影响镜片折射率的因素有很多，由于镜片材料本身的结构差异，其在可见光不同波段对光线的吸收率不同，故会影响镜片本身的光透过性和反射性。为满足树脂镜片光学性能的要求，一般会在树脂镜片表面镀膜，以减少光的反射并增强光的透射，即为光学减反射膜。良好的光学减反射薄膜不仅可以增强光的透过性还可以降低反射杂散光带来的鬼影等视觉不适。无机材料常用作光学减反射膜材料，但是由于高分子的树脂镜片基底和无机材料膜层的物化性质存在差异，而导致成品镜片应力较高而膜层在镜片基片上的附着力欠佳而导致镀膜镜片的耐高温和耐久性能不佳。
发明内容
为克服现有技术缺陷，本发明旨在于提供一种低应力耐高温的树脂镜片及其制备方法，有效地采用了特殊的低应力镀膜材料，显著降低了镀膜镜片的应力，从而有效提升了其耐高温性和耐久性，并通过在树脂镜片表面设置肉眼不可见的沟槽精细分割减反膜层，以进一步提升树脂镜片的耐高温性。
本发明的技术方案是通过以下方式实现的：
本发明的一方面提供了一种低应力耐高温的树脂镜片，包括依次排列的树脂镜片基片、加硬层以及减反射层；其中，所述加硬层位于所述树脂镜片基片表面，所述减反射层位于所述加硬层表面；
进一步的，所述低应力耐高温的树脂镜片还包括防水层，所述防水层位于所述减反射层表面；
进一步的，所述镜片表面还设置了网格状沟槽，所述沟槽延伸至所述镜片边沿；
进一步优选的，所述加硬层的材料为有机硅；优选的，所述有机硅中至少含有Ti元素；更进一步的，所述加硬层的厚度为1～5μm；
进一步优选的，所述减反射层包括低应力硅镁复合氧化物层、 ZrO2层以及掺锡氧化铟(ITO)层；进一步优选的，所述低应力硅镁复合氧化物由SiO2和MgO组成，其中SiO2的占低应力硅镁复合氧化物摩尔分数的70％～95％；进一步优选的，所述减反射层的厚度为180～400nm；
进一步优选的，所述防水层的材料为含氟防水材料；更进一步的，所述防水层的厚度为4～20nm；
进一步优选的，所述网格状沟槽包括1～20个横向沟槽以及1～20 个所述纵向沟槽；更优选的，所述横向沟槽为2～10个以及所述纵向沟槽为2～10个；
进一步优选的，所述网格状沟槽深度大于等于防水层和减反射层厚度之和；更优选的，所述网格状沟槽深度大于等于防水层和减反射层厚度之和且小于2μm；
进一步优选的，所述网格状沟槽宽度为1～50μm；更优选的，所述沟槽宽度为2～20μm；
更进一步的，所述低应力耐高温树脂镜片的平均反射率≤0.5％。
本发明另一方面提供了一种上述低应力耐高温树脂镜片的制备方法，包括以下步骤：
S1制备加硬层：在树脂镜片基片表面形成加硬层，即获得含加硬层的树脂镜片；
S2制备减反射层：在S1获得的树脂镜片表面形成所述减反射层，即获得含减反射层的树脂镜片，具体包括：
S21：在步骤S1获得的树脂镜片表面交替分别形成两层低应力硅镁复合氧化物层和两层ZrO2层，即获得包括两层低应力硅镁复合氧化物层和两层ZrO2层的树脂镜片；
S22：在步骤S21获得的树脂镜片表面形成含ITO层的树脂镜片；
S23：在步骤S22获得的树脂镜片表面形成含低应力硅镁复合氧化物层的树脂镜片；
S3制备防水层：在步骤S23获得的树脂镜片表面形成防水层，即获得含防水层的树脂镜片；
S4形成网格状沟槽：在S3获得的树脂镜片表面采用激光横向以及纵向切割以形成网格状沟槽或先采用韧性极细纤维在S1获得树脂镜片表面进行网格状遮挡，再进行步骤S2和S3以形成网格状沟槽，即得；优选的，所述韧性极细纤维的直径为1～30μm；进一步优选的，所述韧性极细纤维为单模光纤纤芯，其直径为7μm。
进一步的，所述步骤S2具体包括：
S21：在步骤S1获得的树脂镜片表面交替分别形成两层低应力硅镁复合氧化物层和两层ZrO2层，即获得包括两层低应力硅镁复合氧化物层和两层ZrO2层的树脂镜片，具体包括：
S211：在S1获得的树脂镜片表面，在本底真空度≤3×10-3Pa、且镀膜舱内温度为50～70℃、离子源辅助工艺、采用高能电子束加热硅镁复合氧化物层，以速率为
Figure BDA0002551811710000041
将蒸发后的硅镁复合氧化物层以纳米级分子形式沉积，获得含第一层低应力硅镁复合氧化物层的树脂镜片；
S212：在S21获得的树脂镜片表面，在本底真空度≤3×10-3Pa、且镀膜舱内的温度为50～70℃、有离子源辅助工艺的条件下，采用高能电子束加热ZrO2，以速率为
Figure BDA0002551811710000042
将蒸发后的ZrO2以纳米级分子形式沉积，获得含第二层ZrO2层的树脂镜片；
S213：重复S211和S212步骤，分别交替形成第三层低应力硅镁复合氧化物层层和第四层ZrO2层，即形成包括第三层硅镁复合氧化物层、第四层ZrO2层的树脂镜片；
S22：在S213获得的树脂镜片表面，在本底真空度≤3×10-3Pa、且镀膜舱内的温度为50～70℃、并有离子源辅助工艺的条件下，采用高能电子束加热ITO，以速率为
Figure BDA0002551811710000043
将蒸发后的ITO以纳米级分子形式沉积，获得含第五层ITO层的树脂镜片；
S23：在S22获得的树脂镜片表面，继续采用真空镀膜工艺，重复S211的工艺步骤，形成含第六层低应力硅镁复合氧化物层的树脂镜片；
进一步的，所述步骤S3具体包括：在S23步骤获得的镜片表面，继续采用真空镀膜工艺，在本底真空度≤3×10-3Pa、且镀膜舱内的温度为50～70℃条件下，采用高能电子束加热材料，以速率为
Figure BDA0002551811710000044
将蒸发后的含氟防水材料以纳米级分子形式沉积于S23获得的树脂镜片表面，即得含防水层的树脂镜片；
进一步的，S4中，采用激光横向以及纵向切割以形成网格状沟槽的具体步骤包括：在S3获得的树脂镜片表面，采用紫外脉冲激光光源、以短焦聚焦方式、按照预设的沟槽尺寸、位置以及数量在所述镜片表面刻划，以形成横向和纵向沟槽，然后再将镜片取出清洗，即得；
或者进一步的，S4中，在显微镜的辅助下，先采用韧性极细纤维在S1获得树脂镜片表面进行网格状遮挡，再进行步骤S2和S3，完成后再将所述韧性极细纤维取下，以形成网格状沟槽。
有益效果
1、采用硅镁复合氧化物材料制备膜层降低减反射膜层的应力的同时改善了产品的耐久性和重复性：
(1)显著降低了树脂镜片减反射膜层的应力：
一方面，本发明通过改变减反射膜层材料来降低应力：一般树脂镜片的减反射膜层的应力主要是由SiO2层产生的，SiO2膜层在沉积成膜时容易形成类似熔石英的致密无定型结构，使膜层产生较大压应力。本发明采用摩尔用量严格配比的高折射率材料硅镁复合氧化物材料作为膜层材料替代了SiO2膜层，可以有效破坏SiO2膜层的类似熔石英的硅氧长链的致密结构，并使膜层的结构具有一些MgO材料的多孔性，缓冲热膨胀效应，从而有效降低膜层的应力，进而提高产品的耐高温和耐久性；
另一方面，本发明通过改变减反射膜层结构来降低应力：在镜片表面设置网格状横纵的极细沟槽，使镜片上连续的减反射膜面积减少，以减少镜片表面应力的累积，进而进一步提升镜片的耐高温性能。且严格控制沟槽的宽度，而不影响镜片的外观。
(2)改善产品的耐久性和重复性：在制备硅镁复合氧化物膜层时，采用离子源辅助工艺，有效提升了膜层的牢固度。由于膜层材料由SiO2和MgO掺杂，即使IAD辅助工艺中O2流量、电压、电流等工艺参数小幅波动时(例如波动15％)，其产品性能仍保持稳定，有效实现了产品的可重复性和量产性。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的低应力耐高温树脂镜片各层示意图
树脂镜片基片1、加硬层2、减反射层3、防水层4；其中，减反射层3包括：硅镁复合氧化物层3-1、ZrO2层3-2、硅镁复合氧化物层3-3、ZrO2层3-4、ITO层3-5以及硅镁复合氧化物层3-6
图2是本发明实施例1的沟槽结构示意图
具体实施方式
在一个具体的实施方式中，所述减反射层各层厚度为：
所述第一层低应力硅镁复合氧化物层厚度为0～180nm，优选 10～60nm；
所述第二层ZrO2层厚度为10～40nm，优选12～30nm；
所述第三层低应力硅镁复合氧化物层厚度为20～60nm，优选 25～40nm；
所述第四层ZrO2层厚度为20～80nm，优选40～70nm；
所述第五层ITO层厚度为2～10nm，优选5nm；
所述第六层低应力硅镁复合氧化物层厚度为60～120nm，优选 80～100nm；
在一个具体的实施方式中，所述ITO由In2O3和SnO2组成，其中In2O3占ITO质量分数为90％；
在一个具体的实施方式中，上述低应力耐高温树脂镜片的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备加硬层：将超声波清洗干净的树脂镜片基片浸入质量百分含量25～30％的加硬液水溶液中，浸渍温度10～20℃，浸渍5～10 秒后以1.0～3.0mm/s的速度提拉出溶液，70～90℃烘干2～4小时后将上述树脂镜片基片取出并送至烘干箱内干燥固化，固化温度 110～130℃，固化时间120～240min，即得含加硬层的树脂镜片；优选的，将所述树脂镜片基片浸入质量百分含量27％的加硬液水溶液中；所述浸渍温度为15℃、时间为5秒、提拉速度为2.0mm/s、75℃烘干时间为3h；优选的，所述固化温度120℃、所述固化时间150min；
S2制备减反射层：在S1获得的树脂镜片表面形成所述减反射层，即获得含减反射层的树脂镜片，具体包括：
S21：在步骤S1获得的树脂镜片表面交替分别形成两层低应力硅镁复合氧化物层和两层ZrO2层，即获得包括两层低应力硅镁复合氧化物层和两层ZrO2层的树脂镜片，具体包括：S211：在S1获得的树脂镜片表面，在本底真空度≤3×10-3Pa、且镀膜舱内温度为50～70℃、离子源辅助工艺、采用高能电子束加热硅镁复合氧化物层，以速率为
Figure BDA0002551811710000071
将蒸发后的硅镁复合氧化物层以纳米级分子形式沉积，获得含第一层低应力硅镁复合氧化物层的树脂镜片；S212：在S21获得的树脂镜片表面，在本底真空度≤3×10-3Pa、且镀膜舱内的温度为50～70℃、有离子源辅助工艺的条件下，采用高能电子束加热ZrO2，以速率为
Figure BDA0002551811710000072
将蒸发后的ZrO2以纳米级分子形式沉积，获得含第二层ZrO2层的树脂镜片；S213：重复S211和S212步骤，分别交替形成第三层低应力硅镁复合氧化物层层和第四层ZrO2层，即形成包括第三层硅镁复合氧化物层、第四层ZrO2层的树脂镜片；
S22：在S213获得的树脂镜片表面，在本底真空度≤3×10-3Pa、且镀膜舱内的温度为50～70℃、并有离子源辅助工艺的条件下，采用高能电子束加热ITO，以速率为
Figure BDA0002551811710000081
将蒸发后的ITO以纳米级分子形式沉积，获得含第五层ITO层的树脂镜片；
S23：在S22获得的树脂镜片表面，继续采用真空镀膜工艺，重复S211的工艺步骤，形成含第六层低应力硅镁复合氧化物层的树脂镜片；其中，在S21至S23步骤中，所述离子源辅助沉积工艺参数为：离子源为霍尔源，阳极电压：90～140V，阳极电流：2.5～5A，辅助气为O2，流量为10～30sccm；优选的，所述离子源辅助沉积工艺参数为：离子源为霍尔源，阳极电压：110V，阳极电流：4A，辅助气为O2，流量为15sccm；
S3制备防水层：在S23步骤获得的镜片表面，继续采用真空镀膜工艺，在本底真空度≤3×10-3Pa、且镀膜舱内的温度为50～70℃条件下,采用高能电子束加热材料，以速率为
Figure BDA0002551811710000082
将蒸发后的含氟防水材料以纳米级分子形式沉积于S23获得的树脂镜片表面，即得含防水层的树脂镜片；
S4形成网格状沟槽：在S3获得的树脂镜片表面采用激光横向以及纵向切割以形成网格状沟槽或先采用韧性极细纤维在S1获得树脂镜片表面进行网格状遮挡，再进行步骤S2和S3以形成网格状沟槽，即得；优选的，所述韧性极细纤维的直径为1～30μm；进一步优选的，所述韧性极细纤维为单模光纤纤芯，其直径为7μm；
进一步的，S4中，采用激光横向以及纵向切割以形成网格状沟槽的具体步骤包括：在S3获得的树脂镜片表面，采用紫外脉冲激光光源、以短焦聚焦方式、按照预设的沟槽尺寸、位置以及数量在所述镜片表面刻划，以形成横向和纵向沟槽，然后再将镜片取出清洗，即得；
或者进一步的，S4中，在显微镜的辅助下，先采用韧性极细纤维在S1获得树脂镜片表面进行网格状遮挡，再进行步骤S2和S3，完成后再将所述韧性极细纤维取下，以形成网格状沟槽。
在一个具体的实施方式中，所述硅镁复合氧化物我们委托常州市瞻驰光电科技股份有限公司开发并生产，硅镁复合氧化物由SiO2和 MgO组成，其中SiO2的摩尔分数为70％～95％，具体配比参见实施例和对比例；
在一个具体的实施方式中，选取折射率为1.60的树脂镜片作为基片，例如选取其镜片基片制备单体为日本三井化学株式会社的 MR-8，以下简称“MR-8”；
在一个具体的实施方式中，选取伊藤光学工业株式会社(以下简称为“Z117”)型号Z117作为加硬液，选择该加硬液制备本发明所述镜片，极大地提高了膜层之间的致密衔接性；
(一)实施例
实施例1
一种低应力耐高温树脂镜片，依次排列包括：树脂镜片基片1 (MR-8)；加硬层2(Z117)/2.6～3μm；减反射层3包括：低应力复合硅镁氧化物层3-1(其中SiO2和MgO摩尔百分比：95％SiO2、5％MgO；委托常州瞻驰光电科技股份有限公司开发并生产，材料型号为PTG5A)/43.6nm、ZrO2层3-2/29.3nm、低应力复合硅镁氧化物层3-3(材料同3-1)/31.2nm、ZrO2层3-4/62.4nm、ITO层3-5/5nm；低应力复合硅镁氧化物层3-6(材料同3-1)/94.0nm；防水层4(采用含氟防水材料 (例如含有全氟烷(C12F27N))/10nm)；所述树脂镜片的制备方法包括以下步骤：
S1：制作加硬层：将超声波清洗干净的树脂镜片基片浸入质量百分含量27％的型号为Z117的加硬液水溶液中，浸渍温度15℃，浸渍 5秒后以2.0mm/s的速度提拉出溶液；75℃烘干3小时后将上述基片取出并送至烘干箱内干燥固化，固化温度120℃，固化时间150min，即得含加硬层的树脂镜片；
S2制备减反射层：在真空镀膜机内、采用真空镀膜工艺，将固态膜层材料蒸发后经过气相传输，在S1步骤获得的树脂镜片表面沉积成薄膜，形成减反射层，具体包括以下步骤：
S21：在步骤S1获得的树脂镜片表面交替分别形成两层低应力硅镁复合氧化物层和两层ZrO2层，即获得包括两层低应力硅镁复合氧化物层和两层ZrO2层的树脂镜片，具体包括：S211：在S1获得的树脂镜片表面，在本底真空度≤3×10-3Pa、且镀膜舱内温度为60℃、有离子源辅助工艺条件下、采用高能电子束加热硅镁复合氧化物，以速率为
Figure BDA0002551811710000101
将蒸发后的硅镁复合氧化物以纳米级分子形式沉积，获得含第一层硅镁复合氧化物层的树脂镜片；S212：在S21获得的树脂镜片表面，在本底真空度≤3×10-3Pa、且镀膜舱内的温度为60℃、有离子源辅助工艺的条件下，采用高能电子束加热ZrO2，以速率为
Figure BDA0002551811710000102
将蒸发后的ZrO2以纳米级分子形式沉积，获得含第二层ZrO2层的树脂镜片；S213：重复S211和S212步骤，分别交替形成第三层硅镁复合氧化物层和第四层ZrO2层，即形成包括第三层硅镁复合氧化物层、第四层ZrO2层的树脂镜片；
S22：在S213获得的树脂镜片表面，在本底真空度≤3×10-3Pa、且镀膜舱内的温度为60℃、并有离子源辅助工艺的条件下，采用高能电子束加热ITO，以速率为
Figure BDA0002551811710000103
将蒸发后的ITO以纳米级分子形式沉积，获得含ITO层的树脂镜片；
S23：在S27获得的树脂镜片表面，继续采用真空镀膜工艺，重复S211的工艺步骤，形成含硅镁复合氧化物层的树脂镜片；
其中，在S21至S23步骤中，所述离子源辅助沉积工艺参数为：离子源为霍尔源，阳极电压：110V，阳极电流：4A，辅助气为O2，流量为15sccm；
S3制备防水层：在S23步骤获得的镜片表面，继续采用真空镀膜工艺，在本底真空度≤3×10-3Pa、且镀膜舱内的温度为60℃条件下,采用高能电子束加热材料，以速率为
Figure BDA0002551811710000111
将蒸发后的含氟防水材料以纳米级分子形式沉积于S23获得的树脂镜片表面，即得含防水层的树脂镜片；
S4形成横纵沟槽：将S3获得的树脂镜片固定在激光切割机(杭州奥普特光学有限公司的TLM-80激光切割机)上，采用波长为266nm 的紫外脉冲激光光源、以短焦聚焦方式、按照预设的沟槽尺寸、数量以及位置在所述镜片表面刻划，按照图2的方形成横向3条沟槽、纵向3条沟槽，以将镜片表面分割成16块，然后再将镜片取出清洗，即得。
实施例2
一种低应力耐高温树脂镜片，依次排列包括：树脂镜片基片1 (MR-8)；加硬层2(Z117)/2.6～3μm；减反射层3包括：复合硅镁氧化物层3-1(其中SiO2和MgO摩尔百分比：90％SiO2、10％MgO；委托常州瞻驰光电科技股份有限公司开发并生产，材料型号为PTG10)/43.5nm、ZrO2层3-2/29.6nm、复合硅镁氧化物层3-3(材料同 3-1)/31.9nm、ZrO2层3-4/62.7nm、ITO层3-5/5nm；复合硅镁氧化物层3-6(材料同3-1)/93.5nm；防水层4(采用含氟防水材料(例如含有全氟烷(C12F27N))/10nm)；
所述树脂镜片的制备方法实施例1；将镜片表面分割成16块。
实施例3
一种低应力耐高温树脂镜片，依次排列包括：树脂镜片基片1 (MR-8)；加硬层2(Z117)/2.6～3μm；减反射层3包括：复合硅镁氧化物层3-1(其中SiO2和MgO摩尔百分比：80％SiO2、20％MgO；委托常州瞻驰光电科技股份有限公司开发并生产，材料型号为PTG20)/43.3nm、ZrO2层3-2/29.5nm、复合硅镁氧化物层3-3(材料同 3-1)/32.5nm、ZrO2层3-4/62.9nm、ITO层3-5/5nm；复合硅镁氧化物层3-6(材料同3-1)/93.2nm；防水层4(采用含氟防水材料(例如含有全氟烷(C12F27N))/10nm)；
所述树脂镜片的制备方法实施例1；将镜片表面分割成16块。
实施例4
一种低应力耐高温树脂镜片，依次排列包括：树脂镜片基片1 (MR-8)；加硬层2(Z117)/2.6～3μm；减反射层3包括：复合硅镁氧化物层3-1(其中SiO2和MgO摩尔百分比：90％SiO2、10％MgO；委托常州瞻驰光电科技股份有限公司开发并生产，材料型号为PTG10)/43.5nm、ZrO2层3-2/29.6nm、复合硅镁氧化物层3-3(材料同 3-1)/31.9nm、ZrO2层3-4/62.7nm、ITO层3-5/5nm；复合硅镁氧化物层3-6(材料同3-1)/93.5nm；防水层4(采用含氟防水材料(例如含有全氟烷(C12F27N))/10nm)；
所述树脂镜片的制备方法S1～S3同实施例1；
S4形成横纵沟槽：将S3获得的树脂镜片固定在激光切割机(杭州奥普特光学有限公司的TLM-80激光切割机)上，采用波长为266nm 的激光光源、以短焦聚焦方式、按照预设的沟槽尺寸、数量以及位置在所述镜片表面刻划1条横向沟槽和1条纵向沟槽，将镜片表面分割成4块，然后再将镜片取出清洗，即得。
实施例5
一种低应力耐高温树脂镜片，依次排列包括：树脂镜片基片1 (MR-8)；加硬层2(Z117)/2.6～3μm；减反射层3包括：复合硅镁氧化物层3-1(其中SiO2和MgO摩尔百分比：90％SiO2、10％MgO；委托常州瞻驰光电科技股份有限公司开发并生产，材料型号为PTG10)/43.5nm、ZrO2层3-2/29.6nm、复合硅镁氧化物层3-3(材料同 3-1)/31.9nm、ZrO2层3-4/62.7nm、ITO层3-5/5nm；复合硅镁氧化物层3-6(材料同3-1)/93.5nm；防水层4(采用含氟防水材料(例如含有全氟烷(C12F27N))/10nm)；
所述树脂镜片的制备方法S1～S4实施例1；
S4形成横纵沟槽：将S3获得的树脂镜片固定在激光切割机(杭州奥普特光学有限公司的TLM-80激光切割机)上，采用波长为266nm 的激光光源、以短焦聚焦方式、按照预设的沟槽尺寸、数量以及位置在所述镜片表面刻划，横向8条沟槽、纵向8条沟槽，将镜片表面分割成189块，然后再将镜片取出清洗，即得。
实施例6
一种低应力耐高温树脂镜片，依次排列包括：树脂镜片基片1 (MR-8)；加硬层2(Z117)/2.6～3μm；减反射层3包括：复合硅镁氧化物层3-1(其中SiO2和MgO摩尔百分比：90％SiO2、10％MgO；委托常州瞻驰光电科技股份有限公司开发并生产，材料型号为PTG10)/43.5nm、ZrO2层3-2/29.6nm、复合硅镁氧化物层3-3(材料同 3-1)/31.9nm、ZrO2层3-4/62.7nm、ITO层3-5/5nm；复合硅镁氧化物层3-6(材料同3-1)/93.5nm；防水层4(采用含氟防水材料(例如含有全氟烷(C12F27N))/10nm)；
所述树脂镜片的制备方法S1～S3实施例1；
S4形成横纵沟槽：在显微镜的辅助下，先采用单模光纤纤芯(直径为7μm)在S1获得树脂镜片表面进行遮挡，再进行步骤S2和S3，完成后再将所述韧性极细纤维取下，以形成横向3条沟槽和纵向3条沟槽，将镜片表面分割成16块。
(二)对比例1～4
实施例1～6和对比例1～4的主要膜层材料和制备工艺区别如下表 1所示：
表1
样品编号 硅镁符合氧化物层材料成分(摩尔比) 沟槽数 沟槽工艺
实施例1 95％SiO<sub>2</sub>+5％MgO 6(3+3) 激光切割
实施例2 90％SiO<sub>2</sub>+10％MgO 6(3+3) 激光切割
实施例3 80％SiO<sub>2</sub>+20％MgO 6(3+3) 激光切割
实施例4 90％SiO<sub>2</sub>+10％MgO 2(1+1) 激光切割
实施例5 90％SiO<sub>2</sub>+10％MgO 16(8+8) 激光切割
实施例6 90％SiO<sub>2</sub>+10％MgO 6(3+3) 光纤遮挡
对比例1 60％SiO<sub>2</sub>+40％MgO 6(3+3) 激光切割
对比例2 40％SiO<sub>2</sub>+60％MgO 6(3+3) 激光切割
对比例3 100％SiO<sub>2</sub> 6(3+3) 激光切割
对比例4 90％SiO<sub>2</sub>+10％MgO 0 -
对比例1：
一种低应力耐高温树脂镜片，依次排列包括：树脂镜片基片1 (MR-8)；加硬层2(Z117)/2.6～3μm；减反射层3包括：复合硅镁氧化物层3-1(其中SiO2和MgO摩尔百分比：60％SiO2、40％MgO；委托常州瞻驰光电科技股份有限公司开发并生产，材料型号为PTG40)/43.1nm、ZrO2层3-2/25.6nm、复合硅镁氧化物层3-3(材料同 3-1)/32.8nm、ZrO2层3-4/63.1nm、ITO层3-5/5nm；复合硅镁氧化物层3-6(材料同3-1)/91.1nm；防水层4(采用含氟防水材料(例如含有全氟烷(C12F27N))/10nm)；
所述树脂镜片的制备方法实施例1。
对比例2：
一种低应力耐高温树脂镜片，依次排列包括：树脂镜片基片1 (MR-8)；加硬层2(Z117)/2.6～3μm；减反射层3包括：复合硅镁氧化物层3-1(其中SiO2和MgO摩尔百分比：40％SiO2、60％MgO；委托常州瞻驰光电科技股份有限公司开发并生产，材料型号为PTG60)/43.1nm、ZrO2层3-2/24.8nm、复合硅镁氧化物层3-3(材料同 3-1)/32.8nm、ZrO2层3-4/63.3nm、ITO层3-5/5nm；复合硅镁氧化物层3-6(材料同3-1)/91.5nm；防水层4(采用含氟防水材料(例如含有全氟烷(C12F27N))/10nm)；
所述树脂镜片的制备方法实施例1。
对比例3：
一种低应力耐高温树脂镜片，依次排列包括：树脂镜片基片1 (MR-8)；加硬层2(Z117)/2.6～3μm；减反射层3包括：SiO2层3-1 (/43.1nm、ZrO2层3-2/24.8nm、SiO2层3-3/32.8nm、ZrO2层3-4/63.3nm、 ITO层3-5/5nm；SiO2层3-6/91.5nm；防水层4(采用含氟防水材料 (例如含有全氟烷(C12F27N))/10nm)；
所述树脂镜片的制备方法实施例1。
对比例4
一种低应力耐高温树脂镜片，依次排列包括：树脂镜片基片1 (MR-8)；加硬层2(Z117)/2.6～3μm；减反射层3包括：复合硅镁氧化物层3-1(其中SiO2和MgO摩尔百分比：90％SiO2、10％MgO；委托常州瞻驰光电科技股份有限公司开发并生产，材料型号为PTG10)/43.5nm、ZrO2层3-2/29.6nm、复合硅镁氧化物层3-3(材料同 3-1)/31.9nm、ZrO2层3-4/62.7nm、ITO层3-5/5nm；复合硅镁氧化物层3-6(材料同3-1)/93.5nm；防水层4(采用含氟防水材料(例如含有全氟烷(C12F27N))/10nm)；所述树脂镜片的制备方法包括以下步骤：
S1：制作加硬层：将超声波清洗干净的树脂镜片基片浸入质量百分含量27％的型号为Z117的加硬液水溶液中，浸渍温度15℃，浸渍 5秒后以2.0mm/s的速度提拉出溶液；75℃烘干3小时后将上述基片取出并送至烘干箱内干燥固化，固化温度120℃，固化时间150min，即得含加硬层的树脂镜片；
S2制备减反射层：在真空镀膜机内、采用真空镀膜工艺，将固态膜层材料蒸发后经过气相传输，在S1步骤获得的树脂镜片表面沉积成薄膜，形成减反射层，具体包括以下步骤：
S21：在步骤S1获得的树脂镜片表面交替分别形成两层低应力硅镁复合氧化物层和两层ZrO2层，即获得包括两层低应力硅镁复合氧化物层和两层ZrO2层的树脂镜片，具体包括：S211：在S1获得的树脂镜片表面，在本底真空度≤3×10-3Pa、且镀膜舱内温度为60℃、有离子源辅助工艺条件下、采用高能电子束加热硅镁复合氧化物，以速率为
Figure BDA0002551811710000161
将蒸发后的硅镁复合氧化物以纳米级分子形式沉积，获得含第一层硅镁复合氧化物层的树脂镜片；S212：在S21获得的树脂镜片表面，在本底真空度≤3×10-3Pa、且镀膜舱内的温度为60℃、有离子源辅助工艺的条件下，采用高能电子束加热ZrO2，以速率为
Figure BDA0002551811710000162
将蒸发后的ZrO2以纳米级分子形式沉积，获得含第二层ZrO2层的树脂镜片；S213：重复S211和S212步骤，分别交替形成第三层硅镁复合氧化物层和第四层ZrO2层，即形成包括第三层硅镁复合氧化物层、第四层ZrO2层的树脂镜片；
S22：在S213获得的树脂镜片表面，在本底真空度≤3×10-3Pa、且镀膜舱内的温度为60℃、并有离子源辅助工艺的条件下，采用高能电子束加热ITO，以速率为
Figure BDA0002551811710000172
将蒸发后的ITO以纳米级分子形式沉积，获得含ITO层的树脂镜片；
S23：在S27获得的树脂镜片表面，继续采用真空镀膜工艺，重复S211的工艺步骤，形成含硅镁复合氧化物层的树脂镜片；
其中，在S21至S23步骤中，所述离子源辅助沉积工艺参数为：离子源为霍尔源，阳极电压：110V，阳极电流：4A，辅助气为O2，流量为15sccm；
S3制备防水层：在S23步骤获得的镜片表面，继续采用真空镀膜工艺，在本底真空度≤3×10-3Pa、且镀膜舱内的温度为60℃条件下,采用高能电子束加热材料，以速率为
Figure BDA0002551811710000173
将蒸发后的含氟防水材料以纳米级分子形式沉积于S23获得的树脂镜片表面，即得成品。
二、实验例
1.测定材料不同组分的折射率和镜片的平均反射率
(1)折射率测定实验：
我们对实施例1～6以及对比例1～4选用材料的以及制备获得的镜片，测定其材料的折射率以及制备获得镜片的平均反射率，测量结果记录在表2中(入射角为接近人眼平时目视的5°)：
表2
Figure BDA0002551811710000171
Figure BDA0002551811710000181
注：平均反射率指在C光(CIE中定义的色温6774K的光源)照明下的视觉平均反射率。
从结果可见，MgO的折射率较高，其成分需要控制在30％以下，这样可以有效控制硅镁复合氧化物的折射率，从而得到具有较好的减反射效果的镜片。
2.耐高温、耐久性附着力测试
2.1耐温实验：
完成样品后，存放一周后测试了样品的耐温性能。耐温性能的测试方法是参照国家树脂镜片耐温标准(GB 10810.4-2012)中的第5.8 条款：通过55℃30分钟的烘烤测试。通过后同样的方法每次增加5℃烘烤30分钟测试，直到镜片出现膜裂或橘皮等失效现象，并记录合格的最高温度。每个实验例和对比例均采用2片样品进行耐温测试，结果记录在如下表3中。
2.2高温高湿测试
光伏行业和光通讯行业用高温高湿来评估产品的耐久性。参照光伏
行业测试标准(GB/T 18911-2002,IEC61646:1996的第10.13条)和光通讯行业(Ballcore Test,GR-1221-Core第6.2.5条)的测试方法，定义树脂镜片耐高温高湿测试调试为：85℃、85％湿度(85％H)下的存储12小时，查看制备镜片是否存在膜裂或橘皮等明显失效现象；每个实验例和对比例均采用3片样品放入不同位置进行实验，结果记录在如下表3中。
表3
Figure BDA0002551811710000191
由此可见，在其他条件不变的情况下，采用硅镁复合氧化物作为低折射率材料替代SiO2制备镜片，能够显著提升镀膜镜片的耐高温性能和耐久性；而在此基础上在所述镜片表面设置沟槽，能够进一步降低镀膜表面应力而显著提升镜片的耐高温性能。

Claims (9)

1.一种低应力耐高温的树脂镜片，其特征在于，包括依次排列的树脂镜片基片、加硬层以及减反射层；其中，所述加硬层位于所述树脂镜片基片表面，所述减反射层位于所述加硬层表面。
2.根据权利要求1所述的树脂镜片，其特征在于，所述低应力耐高温的树脂镜片还包括防水层，所述防水层位于所述减反射层表面。
3.根据权利要求2所述的树脂镜片，其特征在于，所述镜片表面还设置了网格状沟槽，且所述沟槽延伸至所述镜片边沿；优选的，所述网格状沟槽包括1～20个横向沟槽以及1～20个所述纵向沟槽。
4.根据权利要求3所述的树脂镜片，其特征在于，所述网格状沟槽深度大于等于防水层和减反射层厚度之和；进一步的，所述网格状沟槽宽度为1～50μm。
5.根据权利要求1～4任一项所述的树脂镜片，其特征在于，所述加硬层的材料为有机硅；优选的，所述有机硅中至少含有Ti元素；更进一步的，所述加硬层的厚度为1～5μm。
6.根据权利要求1～4任一项所述的树脂镜片，其特征在于，所述减反射层包括低应力硅镁复合氧化物层、ZrO2层以及掺锡氧化铟层；进一步优选的，所述低应力硅镁复合氧化物由SiO2和MgO组成，其中SiO2的占低应力硅镁复合氧化物摩尔分数的70％～95％；进一步优选的，所述减反射层的厚度为180～400nm。
7.根据权利要求1～4任一项所述的树脂镜片，其特征在于，所述防水层的材料为含氟防水材料；更进一步的，所述防水层的厚度为4～20nm。
8.根据权利要求1～4任一项所述的树脂镜片，其特征在于，所述低应力耐高温树脂镜片的平均反射率≤0.5％。
9.一种权利要求1～8任一项所述的低应力耐高温树脂镜片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1制备加硬层：在树脂镜片基片表面形成加硬层，即获得含加硬层的树脂镜片；
S2制备减反射层：在S1获得的树脂镜片表面形成所述减反射层，即获得含减反射层的树脂镜片，具体包括：
S21：在步骤S1获得的树脂镜片表面交替分别形成两层低应力硅镁复合氧化物层和两层ZrO2层，即获得包括两层低应力硅镁复合氧化物层和两层ZrO2层的树脂镜片；
S22：在步骤S21获得的树脂镜片表面形成含ITO层的树脂镜片；
S23：在步骤S22获得的树脂镜片表面形成含低应力硅镁复合氧化物层的树脂镜片；
S3制备防水层：在步骤S23获得的树脂镜片表面形成防水层，即获得含防水层的树脂镜片；
S4形成沟槽：在S3获得的树脂镜片表面采用激光切割的方式分别形成横向和纵向沟槽或先采用韧性极细纤维在S1获得树脂镜片表面进行遮挡，再进行步骤S2和S3以形成沟槽，即得；优选的，所述韧性极细纤维的直径为1～30μm；进一步优选的，所述韧性极细纤维为单模光纤纤芯。
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