光学塑料真空镀膜附着力机理与工艺研究

《光学塑料真空镀膜附着力机理与工艺研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第24卷第3期Vol.24No.3应用光学2003年2003文章编号:1002-2082(2003)03-0032-03光学塑料真空镀膜附着力机理与工艺研究潘永强,卢进军,万菁昱(西安工业学院光电科学与工程系,陕西西安710032)摘要:依据光学塑料的基本特性,研究光学塑料真空镀膜过程中附着力的有关问题。论述薄膜生长过程中影响薄膜附着力的各种因素,针对其相关因素作了具体的理论分析。在真空镀膜实验的基础上,提出了一种提高真空镀膜附着力的具体方法。关键词:光学塑料;薄膜;附着力;真空镀膜中图分类号:O484.41-34文献标识码:A引言力而不开裂或脱落。其次,光学塑料表面具有高阻抗光学塑料的应用已

2、在光学领域中占据了相当重的特性,它摩擦后容易产生静电。若塑料镜片带上了要的地位。为了进一步提高光学塑料的机械性能和光静电,就会使塑料表面吸附灰尘,这些灰尘不易用吹学性能,光学塑料的镀膜越来越受到人们的重视。薄气球吹去也不易用纱布擦掉,从而使膜层产生麻点或膜对光学塑料基底的附着力直接影响薄膜的各种性开裂。另外,由于光学塑料的耐热性差和吸水性大,所能。此外,由于薄膜在镀制过程中其结构受到工艺等以给光学塑料真空镀膜和提高膜层附着力带来很大因素的影响致使薄膜内部产生一定的内应力;同时,的困难。此外,光学塑料的热膨胀系数大,如果光学塑因基片材料与薄膜材料之间热膨胀系数的不同,还会料和薄膜材料的热膨胀系数

3、差异太大,就会在成膜过使薄膜产生热应力,应力过大将会使膜层开裂甚至脱程中或成膜后,因温度变化而产生应力导致膜层开落,因此在光学塑料的镀膜中,其薄膜的附着力和应裂,甚至使膜层和光学塑料基底之间产生剥落现象。力仍是值得研究的课题。本文从光学塑料的特性出发,通过薄膜附着力的理论分析,提出了用等离子体2膜层的附着力轰击技术来提高薄膜附着力的一种方法。2.1附着力的定义所谓附着力,又称结合力,就是膜层以多大的强1光学塑料的特性度附着或结合在基片上。Mittal把附着力分为两[2]光学领域最常用的光学塑料有:聚甲基丙烯酸甲种:一是基础附着力;二是实际附着力。基础附着力脂(PMMA)、聚苯乙烯(PS)和聚碳

4、酸脂(PC)3种热是薄膜和基片保持接触,在其界面处的结合力,本来塑性塑料。为了在光学塑料上进行真空镀膜,必须充起源于离子键、共价键、金属键、氢键和范德瓦尔斯键分了解光学塑料和膜料的理化性能及其相互关系,以等。但这样定义的附着力与我们研究的附着力相差甚采取相应的措施,扬长避短。下面着重讨论与真空镀远,实际上对这种附着力不可能完成理论计算和测[1]膜工艺有关的光学塑料的特性。量。实际附着力包含两个物理概念:其一,把单位面积塑料透镜在成型过程中容易产生内应力且不易的薄膜从基片上剥离下来所需的力定义为附着力;其消除。当内应力很大时,膜料沉积到基底表面后,内应二,把上述过程中所需的能量称为附着能。美国材

5、料[3]力会转移到膜层上来,从而大大降低膜层的稳定性,试验协会(ASTM)把附着力定义为:两个表面通过甚至使膜层开裂起皱。因此,必须采取措施尽量减小化学价力或机械紧固或二者共同作用而合在一起的[4]内应力,同时应使所镀膜层尽可能经受得起这种内应条件。薄膜的附着力与表面能W有关,即收稿日期:2002-07-17作者简介:潘永强(1974-),男,陕西人,西安工业学院研究生,主要从事薄膜技术工艺研究。32W=S1+S2—S12膜工艺加以探讨和论述。式中,S1和S2分别为光学塑料和沉积薄膜的表面3.1镀前处理能;S12是界面能,或正或负。这些结合力可能是范德将光学塑料基片用氢氧化钠(60g/l)、碳

6、酸钠华力、静电力或化学亲和力,它们在整个界面都是有(20g/l)和磷酸钠(30g/l)的溶液在30-70℃下浸[5]效的,其值在0.1至10ev之间,其中,物理吸附提供泡20-30min,然后依次用自来水和去离子水各-132的能量达0.5ev,在10至10N/cm之间;化学键冲洗2-3遍,室温下使水分挥发尽后放入烘箱中加合所提供的能量在0.5至10ev之间,相应附着力为热到80℃左右并保持2h,以减少光学塑料成型过6210N/cm。从而可看出化学键合是决定附着力大小程中的内应力和光学塑料吸附的水汽。的重要因素。3.2真空镀膜2.2影响薄膜附着力的因素将预处理好的光学塑料基片放入真空室中,抽真-

7、3(1)光学塑料表面的清洁度是影响薄膜附着力空在本体真空为5×10Pa时,充入Ar气使真空度-3的重要因素。油脂、脱模剂、污垢同其它物质一样首先达2×10Pa,打开等离子体源并调节使等离子体的会使膜层掺杂而产生应力。此外,光学塑料由于其易离子能量大约为100ev,轰击10min后熔料蒸镀膜带静电和具有较大的吸水性,从而降低光学塑料表面层。蒸镀时采用电子枪蒸发技术可以尽量减少热辐射的活力,这也是影响