采用磁控濺射法在涂覆有底涂層的有機(jī)玻璃上制備氧化銦錫薄膜，并將光固化納米復(fù)合涂層涂覆薄膜表面，測試了納米復(fù)合涂層的分散性和體積收縮率以及導(dǎo)電膜系的耐高低溫性能、硬度和耐磨性等性能。結(jié)果表明，經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理的納米二氧化硅粒子在涂層中具有很好的分散性；納米復(fù)合涂層的體積收縮率比未添加納米粒子的基體樣品降低52%；導(dǎo)電膜的表面涂覆該涂層后當(dāng)納米含量SiO2為5%( 質(zhì)量分?jǐn)?shù)) 時，其硬度可達(dá)到3H，耐磨性提高了67%。

　　飛機(jī)有機(jī)玻璃座艙透明件作為重要的功能件，在其內(nèi)表面鍍制透明導(dǎo)電膜，從而起到電磁屏蔽的作用。目前透明導(dǎo)電膜主要有金屬膜系、透明導(dǎo)電氧化物膜系、高分子膜系、復(fù)合膜系等。而在有機(jī)玻璃等柔性襯底上使用的透明導(dǎo)電膜研究較多的為透明導(dǎo)電氧化物薄膜氧化銦錫( ITO) 、氧化鋅鋁( ZAO) 和氧化鈦鋅( TZO) 等，本研究透明導(dǎo)電氧化薄膜是采用磁控濺射方法鍍制的ITO 膜。為保證ITO 膜在高溫高濕、溫差變化以及化學(xué)介質(zhì)等環(huán)境中穩(wěn)定存在，并且具有較高的耐磨和耐刮傷性，有機(jī)玻璃透明件鍍制ITO 膜后還需涂覆保護(hù)涂層，而作為保護(hù)涂層，真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.13house.cn/)認(rèn)為需要和底涂層、導(dǎo)電膜共同作用才能實現(xiàn)整體膜系的功能化要求。因此，本文以紫外光固化樹脂為有機(jī)相，采用溶膠- 凝膠法制備出納米SiO2為無機(jī)相，研制出與有機(jī)玻璃飛機(jī)透明件導(dǎo)電膜匹配的耐磨保護(hù)涂層。

1、實驗部分

　　1.1、實驗原料

　　ITO 靶，純度≥99. 9%；正硅酸乙酯( TEOS) ，分析純；無水乙醇，分析純；鹽酸，分析純；脂肪族聚氨酯丙烯酸酯；三羥甲基丙烷三丙烯酸酯( TMPTA) ；Darocur1173，化學(xué)純；硅烷偶聯(lián)劑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷( MEMO) ，化學(xué)純。

　　1.2、導(dǎo)電膜的鍍制

　　將帶有底涂層的有機(jī)玻璃試樣放入具有圓柱靶材的真空室，抽真空，采用磁控濺射方式進(jìn)行ITO 膜沉積，濺射室內(nèi)陰極直流電源輸入功率為3 kK，Ar流量為250 mL /min ( 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)) ，O2流量為30mL /min，工作真空度為2. 0 × 10 ^-1 Pa，鍍制時間為8min。試樣鍍制完畢后采用流涂的方法進(jìn)行涂覆。

　　1.3、二氧化硅硅溶膠的制備

　　將一定量的TEOS、無水乙醇加入到裝有滴液漏斗的三口燒瓶中，在50℃并攪拌的條件下滴加用酸化過的無水乙醇與去離子水的混合液，滴完后繼續(xù)反應(yīng)12 h。加入一定量的硅烷偶聯(lián)劑甲基丙烯酰氧基丙基三甲基硅烷( MEMO) ，在50℃溫度下繼續(xù)攪拌反應(yīng)6 h 將得到改性SiO2溶膠，然后在50℃的真空條件下干燥，除去小分子乙醇和水。溶膠-凝膠法制備納米SiO2溶膠用硅烷偶聯(lián)劑MEMO 改性示意圖如圖1 所示。

圖1 納米SiO2粒子的表面改性示意圖

　　1.4、光固化納米復(fù)合涂層的制備

　　采用光固化的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯( PUA)為主料，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯( TMPTA) 為活性稀釋劑，MEMO 為偶聯(lián)劑，TEOS 為無機(jī)前軀體，Darocur1173 為光引發(fā)劑的體系，通過溶膠-凝膠法制備光固化納米復(fù)合涂層。有機(jī)相經(jīng)UV 固化得到有機(jī)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，通過與硅烷偶聯(lián)劑MEMO 同TEOS 水解所形成的無機(jī)網(wǎng)絡(luò)溶膠相結(jié)合，最終形成無機(jī)網(wǎng)絡(luò)與有機(jī)網(wǎng)絡(luò)通過共價鍵連接的雜化材料( 如下式) 。

　　用分光光度計UV-Vis-NIR5000 測試納米復(fù)合涂層的透光率；用Hitachi H-800 型電子透射電鏡( TEM) 觀察納米SiO2分散情況；涂層的附著力按照ASTM D3359-02 標(biāo)準(zhǔn)測試；霧度按標(biāo)準(zhǔn)GB2410 進(jìn)行測試；涂層硬度按照GB /T6739 測試；耐磨性采用一定量的石英砂磨料在試樣表面( 100 mm × 100mm) 按規(guī)定沖程作相對運動造成表面損傷，用實驗前后試樣的霧度變化表示。

2、結(jié)論

　　(1) 經(jīng)過分光光度計測試納米SiO2含量為10%光固化耐磨涂層的透光率達(dá)到90% 以上，透射電鏡觀察結(jié)果表明納米SiO2分散均勻，說明光固化納米復(fù)合體系穩(wěn)定，相容性好。

　　(2) 有機(jī)玻璃試樣鍍制導(dǎo)電膜并涂覆光固化納米耐磨涂層后，其硬度由H 提高到3H，當(dāng)納米SiO2含量為5%時，納米復(fù)合涂層的體積收縮率比未添加納米粒子的基體樣品降低52%，光固化涂層經(jīng)高低溫沖擊后與導(dǎo)電膜的附著力為5B，耐磨性能比未涂覆光固化納米耐磨涂層的鍍制導(dǎo)電膜的有機(jī)玻璃最高提高了67%。