憎水膜的镀制

    1　引　言

    有些光学镜头在相对湿度大于70%RH的环境中,表面很快就会发雾。采用真空镀膜或溶胶—凝胶法,在镜头的表面镀上一层憎水保护膜层,就能起到保护膜的作用。例如:在眼镜镜片的表面镀制憎水保护膜层,就能使镜片具有一定的防水、防尘作用。有利于镜片的清洗,效果令人满意。见图1所示。

    镀上这层憎水膜后,使得水珠在镜片上的接触角约为90°～120°。而且镀上这层憎水膜后,不会影响镜片原有的透光性能。见图2所示。

    憎水保护膜可以镀在玻璃镜片上,也可以镀在树脂镜片上。一般是在减反膜的基础上再加镀一层憎水保护膜层(通常是最外层),采用的膜系结构见图3所示。

    憎水保护膜层,可以有两种制备方法。下面分别介绍真空镀膜法和溶胶—凝胶法。

    2　真空镀膜法的制备

    真空镀膜用的憎水膜料是一种固体的白色混合料,在500nm处,其折射率约为1.50。

    实践证明,这种憎水膜料不仅用热蒸发能镀,用电子枪也能镀。热蒸发时,可用钼做成钼舟。用电子枪蒸发时,可用钼作坩埚衬底,这时应用低功率蒸发,并使用电子枪扫描。蒸发温度在350℃～500℃之间。

    镀膜的膜层厚度控制在5nm～20nm。由于膜层的厚度较薄,所以在实际镀膜过程中,膜层厚度的正确控制较为困难。可以采用石英晶体振荡法来监控其膜层厚度。这样更便于实施膜层厚度的自动控制。

    当真空度达到3×10-3Pa时,便可以开始镀膜。此膜料不会喷溅。镀膜时基片最好能加热,使膜层牢固而不脱膜。蒸发速率大致为5nm～20nm所需镀膜时间为10s～30s。

    此膜料用后,其外形尺寸均不变。只是表面颜色由原来的白色变为淡焦黄色。此时这种膜料便不能再使用了。必须注意的是,憎水膜料在与其他膜料搭配镀膜时,有时会产生镀不牢的现象。所以要选择合适匹配的膜料。

    3　溶胶—凝胶法的制备

    溶胶—凝胶法是一种从溶液中制备薄膜的方法。形式上又可分为浸渍法和旋转法。它相比于真空镀膜法而言,具有设备投资少,生产效率高,制造成本低,适应大批量生产等优点。现主要介绍浸渍提升法。

    制备憎水膜成品溶液的外观为无色透明液体,比重约0.79,粘度小于1cps(25℃时),固体成分含有量约2%,溶液的折射率为1.33(20℃条件下),与水的接触角大于90°。

    使用中,溶液中甲醇会不断地挥发,固体含量也在消耗。所以必须经常调节溶液的固体含量(重量比)在1.0%～2.0%。如图4所示为固体含量与接触角的关系。从曲线上可知,固体含量有一定的范围,固体含量要大于0.5%才能有憎水作用;但固体含量超过2.0%时则要用溶剂(如甲醇)将其稀释到1.0%～2.0%之间。