第二章 溶膠-凝膠法製備有機無機混成光學膜
2.4 結果與討論
2.4.3 含 Ti-O-Si 前驅物反應單體有機無機聚合複合膜分析
將 Ti-O-Si 前 驅 物 反 應 單 體 (0.2g) 與 OPPEA(5g) 及 photoinitiator 907(0.43g)混合的液體，以滴管吸取並滴 5 滴在玻璃基材上，放入旋轉塗 佈機轉速 2000 rpm 時間 60 秒，照 UV 光固化完全。另外做一對照組未加 有機 OPPEA 之樣品 0.2 g，加入相同重量的原離心後分離出來的澄清溶液 0.2g 及其總重 10wt%的 photoinitiator 907(0.04g)均勻混合並以相同條件旋 轉塗佈並且照紫外光固化，接續做組成、表面型態、熱物性分析及光學性 溶液及 photoinitiator 907 聚合成膜後，一樣沒有結晶構造。
圖 2-7 以 SEM 倍率分別以 5.00k 觀察添加有機物的複合膜及 1.00k 觀察無添加有機物的聚合膜。圖 2-7 (A)加入有機物 OPPEA 後沒有發現 相分離現象。圖 2-7 (B)無添加有機物的聚合膜，溶劑蒸發後，因缺少有 機物，使得膜的表面強度較低而出現龜裂的情形。
圖 2-6. 含 Ti-O-Si 結構聚合複合膜之 XRD 圖譜。(━) 含 Ti-O-Si 結構前驅 物反應單體(0.2g) + OPPEA(5g) + Photoinitiator 907(0.43g)聚合複合 膜及(━) 含 Ti-O-Si 結構前驅物反應單體(0.2g) + Photoinitiator 907(0.04g)聚合複合膜。
(A)
(B)
圖 2-7. 含 Ti-O-Si 結構聚合複合膜之 SEM 分析。(A) 含 Ti-O-Si 結構前驅 物反應單體(0.2g) + OPPEA(5g) + Photoinitiator 907(0.43g)聚合複合 膜及(B) 含 Ti-O-Si 結構前驅物反應 單體(0.2g) + Photoinitiator 907(0.04g)聚合複合膜。
2.4.3.2 含 Ti-O-Si 前驅物反應單體有機無機聚合複合膜熱物性分
示差掃描量熱儀(differential scanning calorimetry, DSC)為利用溫度 改變，量測物質進行相變化吸收或釋放的熱量，可以提供了解該物質熔
圖 2-8. 含 Ti-O-Si 結構聚合複合膜 TGA 圖。(━) 含 Ti-O-Si 結構前驅 物反應單體(0.2g) + OPPEA(5g) +photoinitiator 907(0.43g)聚合 複 合 膜 及 (
━
) 含 Ti-O-Si 結 構 前 驅 物 反 應 單 體 (0.2g) + photoinitiator 907(0.04g)聚合複合膜。圖 2-9. 含 Ti-O-Si 結構聚合複合膜 DSC 圖。(━) 含 Ti-O-Si 結構前驅物 反應單體(0.2g) + OPPEA(5g) + photoinitiator 907(0.43g)聚合複 合 膜 及 (
━
) 含 Ti-O-Si 結 構 前 驅 物 反 應 單 體 (0.2g) + photoinitiator 907(0.04g)聚合複合膜。2.4.3.3 含 Ti-O-Si 前驅物反應單體有機無機聚合複合膜光學性質
以旋轉塗佈 2000 rpm 速度將有添加和無添加有機單體 OPPEA 溶液 塗佈在玻璃基板上進行光聚合後形成複合薄膜，利用 UV-Visible 光譜儀 將複合薄膜進行透光率測試，圖 2-10 為檢測結果，加入 OPPEA 的混成 聚合複合膜在可見光區(波長 375-780 nm)透光率最高達 91%，而未加 OPPEA 的混成聚合複合膜透光率最高達只有 25%，顯示因只有 Ti-O-Si 顆粒組成的膜導致入射光散射和反射，使得透光度很低。
圖 2-10. 有添加和無添加有機物複合膜之透光率圖譜。(━) 含 Ti-O-Si 結 構 前 驅 物 反 應 單 體 (0.2g) + OPPEA(5g) + photoinitiator 907(0.43g)聚合複合膜及(━) 含 Ti-O-Si 結構前驅物反應單體 (0.2g) + photoinitiator 907(0.04g)聚合複合膜。
另外，以不同旋轉塗佈速率將添加 OPPEA 和 Ti-O-Si 結構前驅物 反應單體的溶液塗佈在玻璃基板上進行光聚合後形成複合薄膜，觀察其 三種厚度的光學膜其透光度及折射率的變化。 圖 2-11 厚度分別為 11.75μm、6.77μm、2.59μm 之混成光聚合複合薄膜在可見光區(波長 375-780 nm)最高透光率分別為 83.6%、91.1%、93.7%。顯示厚度越薄其 透光率越高。
圖 2-11. 含 Ti-O-Si 結 構 前 驅 物 反 應 單 體 (0.2g) + OPPEA(5g) + Photoinitiator 907(0.43g)聚合不同厚度之複合膜透光率圖譜。
膜厚度︰(━) 2.59μm (━) 6.77μm 及 (━) 11.75μm。
使用 n&k Analyzer 量測光學性質，其原理為先測出未知膜的反射及穿 透光譜，經由電腦儲存數據再利用 Forouhi-Bloomer Model，演算其材料的 符合度。此 n、k 曲線再經計算產生一條反射率的光譜曲線，與原先測出 之反射率光譜進行曲線附合(curve fitting)，若附合度(goodness of fit)大於 0.99，則折射率 n、消光係數 k 對波長的曲線具有可信度。此儀器可得折射 率 n、消光係數 k 值、反射率、透光率及薄膜厚度等數值。n 與 k 法的優 點為只需測薄膜之反射率光譜即可求得；缺點為對於不常用之材質所做的 曲線符合並不理想，即求出之 n、k 值不夠準確。
圖 2-12 為不同厚度複合膜之折射率 n、消光係數 k 對不同波長之曲線。圖 2-13 在可見光波長 633 nm 下，厚度 11.75μm、6.77μm、2.59μm 折射率分 別為 1.51、1.72、1.83，顯示複合膜厚度越薄其折射率也越高。本研究成功 製備出高折射率高透光度的光學混成複合薄膜。
(A)
(B)
(C)
圖 2-12. 含 Ti-O-Si 結 構 前 驅 物 反 應 單 體 (0.2g) + OPPEA(5g) + Photoinitiator 907(0.43g)聚合不同厚度之複合膜折射率(波長 190-1000nm)。膜厚度︰(A) 11.75μm (B) 6.77μm (C) 2.59μ m。
圖 2-13. 含 Ti-O-Si 結 構 前 驅 物 反 應 單 體 (0.2g) + OPPEA(5g) + Photoinitiator 907(0.43g)聚合不同厚度複合膜之折射率(在 633 nm 波長量測)。