一種光學多層梯度薄膜及其制備裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種光學多層梯度薄膜及其制備裝置，所述光學薄膜由2M組單元膜疊加而成，每個單元膜具有折射率相差較大的聚合物材料A和B交替而成N個相同的周期結構，聚合物材料A的折射率為n1，聚合物材料B的折射率為n2；前M組實現對一種波段的高反射，后M組實現對另一種波段的高反射。所述的裝置主要包括有熔融塑化供料裝置、匯流器、多個均勻層疊器、梯度膜厚層疊器和成型裝置。本發明專利技術利用兩種折射率相差較大的材料，可實現多種波段的全反射；采用多個均勻層疊器、梯度膜厚層疊器實現膜厚可控成型，層厚達到納米級，生產成本低，且具有非常廣泛的應用。本發明專利技術的薄膜及制備裝置制造工藝簡單，精度容易保證，對物料適應性和制造效率大大提高。

Optical multilayer gradient film and preparation device thereof

The invention discloses an optical multilayer gradient film and preparation device thereof, wherein the optical thin film by 2M unit membrane stacking, each cell membrane has a refractive index different polymer materials A and B alternately and N identical periodic structure, refractive index of polymer material A rate is N1, refractive index of polymer materials the B rate of N2; M group before implementation of a high reflection band, M group to achieve high reflection of another band. The device mainly comprises a melt plasticizing feeding device, a bus collector, a plurality of uniform stacking devices, a gradient film thickness laminating device and a forming device. The invention uses two kinds of refractive index of different materials, the total reflection can achieve a variety of bands; using a plurality of stacker, uniform film thickness gradient laminated device to realize the controllable film thickness forming layer thickness reached nanometer level, low production cost, and has a very wide range of applications. The film and the preparation device of the invention have the advantages of simple manufacturing process, easy guarantee of accuracy, and greatly improved material adaptability and manufacturing efficiency.

【技術實現步驟摘要】
一種光學多層梯度薄膜及其制備裝置
本專利技術涉及薄膜
，尤其涉及一種新型光學多層梯度薄膜及其制備裝置。
技術介紹
光學薄膜是一種達到改變預定波段光的透射率和反射率效果的膜。一般說來，膜層的厚度在光波長的量級，可通過改變膜層的厚度來改變光學薄膜的作用波段。對于固定厚度的膜層，不同波段的光對應的光程(即相位差)不同，其相干疊加后的強度不同，這就對應著不同的透射率和反射率。當前，光學薄膜已廣泛應用于光學及光電子
，用于制造各種具有特定光學效應的儀器。在實際應用過程中，光學效應較好的光學薄膜對鍍膜材料的純度、對膜層的厚度和均勻性的要求比較高，因此其價格也較為昂貴，這就限制了這種光學薄膜向其他產業的應用和推廣。另一方面多層薄膜技術是20世紀70年代專利技術的，它是利用兩種或兩種以上具有不同折射指數的透明熱塑性塑料重復組合形成若干層均勻平行的交替層薄膜。在中國專利申請CN200910237622.5公開的一種納米疊層復合材料制備裝置，主要包括有熔融塑化供料裝置、匯流器、層疊器、成型裝置，熔融塑化供料裝置、匯流器、層疊器、成型裝置前后依次串聯，熔體在層疊器入口被均分，沿各自流道扭轉、展開、變薄，在疊層器出口匯合成一股多層熔體，然后進入下一個疊層器，重復以上過程。通過層疊器的不斷分割、展開、拉薄、匯合，最終得到具有指定層數的具有交替結構的均勻復合材料，但是該方法不能夠實現多層梯度薄膜的效果。在中國專利申請CN201410767872.0公開的一種新型光學聚合物復合薄膜的制作方法，在基底表面覆蓋光學薄膜。光學薄膜由M個單元膜疊加而成，每個單元膜由N層采用聚合物材料制成的光學膜層疊加而成，其中N＝2或者N＝3,每層光學膜層具有預定的膜厚，任意相鄰兩層光學膜層具有不同的折射率；將多層光學膜層疊放在基底表面采用滾壓裝置壓制而成，或者，利用多層共擠吹塑方式制成多層光學薄膜并粘覆在基體表面制成。但是該制作方法效率較低，并且不容易保證加工的精度。目前，采用聚合物材料作為光學薄膜材料，生產工藝也較為成熟，為光學薄膜轉化為便于應用的推廣的產品打下了良好的基礎。
技術實現思路
基于
技術介紹
存在的技術問題，本專利技術提出了一種新型光學多層梯度薄膜及其制備裝置。本專利技術提出了一種光學多層梯度薄膜，所述光學薄膜由2M組單元膜疊加而成，每個單元膜具有折射率相差較大的聚合物材料A和B交替而成N個相同的周期結構，聚合物材料A的折射率為n1，聚合物材料B的折射率為n2。前M組實現對一種波段(例如紫外線)的高反射，后M組實現對另一種波段(例如紅外線)的高反射。所述單元膜滿足nd＝λ/4，其中n為聚合物材料的折射率，d為材料的單層厚度，λ為單元膜反射帶中心波長。所述單元膜中，聚合物材料A與聚合物材料B周期結構厚度比值為對應折射率比值的倒數，為n2/n1。所述2M組單元膜反射帶中心波長分別為λ1，λ2，……，λ2M。所述單元膜中聚合物材料A/聚合物材料B周期結構的理論層厚依次是：第一組(λ1/4n1)/(λ1/4n2)，第二組(λ2/4n1)/(λ2/4n2)，……，第M組(λM/4n1)/(λM/4n2)，……，第2M組(λ2M/4n1)/(λ2M/4n2)。上述本專利技術一種光學多層梯度薄膜的制備裝置，主要包括有熔融塑化供料裝置、匯流器、多個均勻層疊器、梯度膜厚層疊器、成型裝置，熔融塑化供料裝置、匯流器、多個均勻層疊器、梯度膜厚層疊器、成型裝置前后依次串聯，均勻層疊器有多個串聯起來，相鄰的均勻層疊器沿擠出軸線的法向旋轉90度連接，匯流器將來自兩個熔融塑化供料裝置的兩股熔體按照聚合物材料A/聚合物材料B周期結構厚度比疊合成具有兩層結構的復合熔體，匯流器與均勻層疊器對接，均勻層疊器入口熔體通道尺寸與旋轉90度的出口的熔體通道面積相同，復合熔體沿寬度方向平均分割成t等分，每一等分在均勻層疊器中繼續向前流動時旋轉90度并且展寬，在出口端相互匯流成為2×t層的疊層結構，相鄰均勻層疊器的分層數相同，也可以不相同，該疊層結構熔體進入下一節均勻層疊器再平均分割成m等分，則可得到2×t×m層結構熔體；以此類推可以得到任意多層(層數為x)結構復合熔體。t和m為不小于2的整數，x為由t和m及均勻層疊器數量決定的整數。若層數為x的多層復合熔體進入一個梯度膜厚層疊器，熔體不再被均勻分割，而是沿寬度方向梯度分割成2M組，該梯度分布決定最終單元膜的厚度比例。梯度膜厚層疊器出口對應的有沿厚度方向相同梯度分割的2M組，梯度膜厚層疊器出口得到2Mx層的復合熔體，每組有x層，M為不小于2的整數。最后與成型裝置連接，成型裝置保證厚度的相對關系不變而得到最終制品。例如:將兩種組分A和B的高分子熔體按照n2:n1，匯流后經過串聯一節一分二和兩節一分五的三個均勻層疊器，而后進入一定寬度比的M為4的梯度膜厚層疊器，得到總層數為2×(2×5×5)×(2×4)＝800層的多層復合熔體。該層狀熔體從成型裝置出來后，其結構厚度比例保持不變，最終薄膜的厚度也得以確定。如果梯度膜厚層疊器的梯度分布為(λ1/4n1+λ1/4n2):(λ2/4n1+λ2/4n2):…:(λM4n1+λM/4n2):…:(λ2M/4n1+λ2M/4n2)，且成型裝置出口厚度為D，那么得到2M個單元膜厚度依次是：(λ1/4n1+λ1/4n2)S,(λ2/4n1+λ2/4n2)S，…，(λM/4n1+λM/4n2)S，…，(λ2M/4n1+λ2M/4n2)S，其中，S＝D/(λ1/4n1+λ1/4n2+λ2/4n1+λ2/4n2+…+λM/4n1+λM/4n2+…+λ2M/4n1+λ2M/4n2)。相應地，每個單元組內A/B周期結構的厚度依次是：第1組(λ1/4n1)S和(λ1/4n2)S，第2組(λ2/4n1)S和(λ2/4n2)S，…，第M組(λM/4n1)S和(λM/4n2)S，…，第2M組(λ2M/4n1)S和(λ2M/4n2)S。本專利技術中，所述新型光學多層梯度薄膜一方面在太陽光譜的紫外波段(300-400nm)以及太陽光譜中主要的紅外波段(800-1100nm)形成了近100％的反射，在可見光波段(400-800nm)具有較高的反射效率(80％以上)，可實現寬帶的紫外紅外反射譜。本專利技術利用兩種折射率相差較大的材料，可實現多種波段的全反射，另一方面采用多個均勻層疊器、梯度膜厚層疊器實現膜厚可控成型，多層實現簡單，層厚達到納米級，生產成本低，且具有非常廣泛的應用。該新型光學多層梯度薄膜制備裝置的設計制造工藝簡單，精度容易保證，并且對物料的適應性和制造的效率有了大大提高。附圖說明圖1是本專利技術一種光學多層梯度薄膜。圖2是本專利技術一種光學多層梯度薄膜制備裝置。圖3是本專利技術一種光學多層梯度薄膜制備裝置梯度膜厚層疊器中熔體流動示意圖。圖4是本專利技術一種光學多層梯度薄膜制備裝置梯度膜厚層疊器中熔體流動入口正視圖。圖5是本專利技術一種光學多層梯度薄膜的反射與透射譜。圖中：1塑化供料裝置；2匯流器；3均勻層疊器；4均勻層疊器；5梯度膜厚層疊器；6成型裝置。具體實施方式本專利技術提出了一種光學多層梯度薄膜，在具體實施過程中，如圖1所示，所述的光學薄膜由八組單元膜疊加而成，即M＝4，反射兩個波段，每個單元膜具有由折射率分別為1.49±0.01和1.65±0.本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光學多層梯度薄膜，其特征在于：所述光學薄膜由2M組單元膜疊加而成，每個單元膜具有折射率相差較大的聚合物材料A和B交替而成N個相同的周期結構，聚合物材料A的折射率為n1，聚合物材料B的折射率為n2；前M組實現對一種波段的高反射，后M組實現對另一種波段的高反射。

【技術特征摘要】
1.一種光學多層梯度薄膜，其特征在于：所述光學薄膜由2M組單元膜疊加而成，每個單元膜具有折射率相差較大的聚合物材料A和B交替而成N個相同的周期結構，聚合物材料A的折射率為n1，聚合物材料B的折射率為n2；前M組實現對一種波段的高反射，后M組實現對另一種波段的高反射。2.根據權利要求1所述的一種光學多層梯度薄膜，其特征在于：所述2M組單元膜反射帶中心波長分別為λ1，λ2，……，λ2M，所述單元膜中聚合物材料A/聚合物材料B周期結構的理論層厚依次是：第一組(λ1/4n1)/(λ1/4n2)，第二組(λ2/4n1)/(λ2/4n2)，……，第M組(λM/4n1)/(λM/4n2)，……，第2M組(λ2M/4n1)/(λ2M/4n2)。3.根據權利要求1所述的一種光學多層梯度薄膜，其特征在于：聚合物材料A為PMMA，聚合物材料B為PET，前M組實現對資外波段的高反射，后M組實現對紅外波段的高反射，M取4，PMMA/PET周期結構的厚度如下：第一組52.36nm/47.6nm，第二組55.66nm/50.6nm，第三組58.96nm/53.6nm，第四組62.26nm/56.6nm，第五組141.24nm/128.4nm，第六組151.25nm/137.5nm，第七組1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：焦志偉，李經龍，程祥，相臣，林承友，石美濃，丁玉梅，楊衛民，
申請(專利權)人：北京化工大學，
類型：發明
國別省市：北京,11