电-热防雾光学器件的制作方法
【专利摘要】描述了包括由透明的、导电的涂层组合物形成的涂层的器件。所述的涂层可以作为有效的防雾涂层，用来防止水蒸汽在表面上凝聚成液滴。所述的涂层包括导电聚合物和官能化的碳纳米结构，并且可以使用过渡金属交联剂来进行交联。所述的组合物可以涂布在表面上，所述的表面用于可视化的应用中，例如护面罩、眼镜、防护眼镜、护目镜、目镜等等，从而防止表面上起雾。
【专利说明】电-热防雾光学器件
【背景技术】
[0001]在医学和工业应用两者中，光学眼镜、护目镜、护面罩和其他光学器件的使用中一直伴随的问题是观察基片的起雾。由穿戴者呼出的温暖、潮湿的空气会在接近使用者的鼻子或者嘴的相对冷的表面上凝结。冷凝物液滴会使观察表面起雾，这可能严重地损害视觉。
[0002]已经尝试了不同的方法来减轻由于护目镜和眼镜上起雾导致的问题，例如，已经描述了用于表面的惰性涂层，所述的惰性涂层通过吸收水分和/或使水分在表面散布，来消除引起起雾的液滴的形成。惰性涂层的实例描述在第4，767，671号和第5，668，618号美国专利中。最近，提出了用于防止凝结物导致表面雾化或起雾的主动方法。例如，第6，470，696号美国专利描述了包括两个热传感器的装置，一个与表面接触，另一个和冷却装置接触。该装置还包括湿度传感器。当湿度传感器根据热传感器的读数指示凝结物存在时，电路导致凝结物去除机制被激活，来从表面上除去液体。在另一个实例中，第DE 3323670号德国公开文件描述了遮阳板(visor)，所述的遮阳板包括连接到遮阳板的导电材料带，以及用于和电源电连通以通过带加热遮阳板并且防止遮阳板的雾化的末端。
[0003]尽管有上面描述的现有技术中的改进，但是仍有进一步改进的余地。现有技术中需要的是用于防止凝结的活性涂层，例如用于防止表面上起雾的活性涂层。
[0004]发明概沭
[0005]根据一个实施方案，公开了光学器件，所述光学器件包括透明镜片、所述透明镜片的表面上的导电透明层和电源。所述导电透明层包括交联网络，所述交联网络包括聚噻吩、噻吩官能化的碳基纳米结构和过渡金属交联剂。除此之外，电源与导电透明层处于电连通。
[0006]还公开了基片，所述基片限定出第一表面并且包括在所述第一表面上的导电透明层，所述导电透明层包括交联网络，所述交联网络包括聚(3，4-乙烯-二氧噻吩)(PED0T)、聚苯乙烯磺酸(PSS)、噻吩衍生化的碳纳米管和过渡金属交联剂。
[0007]附图简沭
[0008]在说明书的剩余部分中描述了主题对于本领域技术人员而言完整的和能够实施的公开，包括了其最佳方式，此描述参照所附的图，其中:
[0009]图1是本文所描述的包括了涂层的一副护目镜的示意图；
[0010]图2从图像上说明了通过使用如本文所描述的涂层组合物，聚碳酸酯表面的温度上升。
[0011]代表性的实施方案的详细描述
[0012]在此详细参照所公开的主题的不同实施方案，其中的一个或多个实例在下文中给出。各个实例以解释的方式而非限定的方式来提供。实际上，对于本领域技术人员而言明显的是，可以在不背离主题的范围或精神的情况下进行不同的修改和变化。例如，作为一个实施方案的部分说明或者描述的特征可以用于另一个实施方案中，来得到再另外的实施方案。因此，本公开文本旨在涵盖在所附的权利要求及其等价物的范围内的该修改和变化。
[0013]本发明涉及光学器件，所述的光学器件包括用于防止表面起雾的表面上的活性层。所述的层是由包括了导电聚合物和官能化的碳基纳米结构形成的。所述的官能化的碳基纳米结构可以改进层的电特性，所述的改进超过了导电聚合物单独所能达到的程度。为了提供进一步的改进，所述的组合物包括过渡金属交联剂，所述的过渡金属交联剂可以与导电聚合物和官能化的碳基纳米结构两者形成复合物。由组合物形成的层与过渡金属化合物交联。因此，交联的基质包括导电聚合物、碳基纳米结构和过渡金属交联剂，其全部可以是彼此电连通的。由于碳基纳米结构复合在交联网络内，并且不仅仅与层的聚合物共混，因此可以得到改进的电接触。这可以在低的碳基纳米结构添加水平(add-on level)的情况下提供具有优秀电特性的层。在一个实施方案中，可以将抗刮擦硬涂层溶液材料与组合物的其他组分合并，来改进层的抗损伤和抗磨损性，而不会不利地影响层的电特性。
[0014]交联的层可以与电源处于电连通来构成电路。流过该电路的电流可以导致表面温度的上升，这可以防止表面起雾。因此，在表面上包括了该层的透明基片可以在光学器件中有益地使用，所述的光学器件如护目镜、光学眼镜、安全眼镜、焊接镜片(固定式和可调式墨镜)、遮阳板、护面罩等等。
[0015]如本文所使用的，术语“起雾”是指在表面上凝结，从而使通过该表面如透明的镜片中的可视化受到损害，或者使表面本身可视化的能力受到损害。凝结物液滴导致入射光散射，并且导致可视化降低，或者导致起雾。
[0016]所述的组合物包括一种或多种适用于形成透光的(translucent)或者透明的(transparent)层的导电聚合物。如本文中所使用的，术语“透光的”是指材料在可见光谱(约300纳米到约800纳米)中具有约30%到约85%的透光率。如本文中所使用的，术语“透明的”是指材料在可见光谱中具有高于约85%的透光率。在一个实施方案中，透明的膜可以具有高于约90%，或者高于约95%的透光率。经涂布的基片可以具有小于约5%，或者小于约3%的雾度。雾度定义为在穿过样品时，透射光相对于入射光束偏离的百分比平均大于25度。雾度一般地被称作样品的“浑浊度(miIkiness)”，或者其对比度的损失。半透明、透明和雾度可以根据标准方案，通过将入射光的强度与通过材料的光的强度进行比较来测量。例如，通过使用ASTM D1003_07el 中所描述的题为“Haze and Luminous Transmittance ofTransparent Plastics” (DO1: 10.1520/D1003-07)的测试方法。
[0017]一般而言，用于形成导电层的组合物可以是水性的，尽管如同已知的，在该组合物中可以存在少量的溶剂。例如，可以包括少量的，例如按组合物的重量计少于约5%的溶剂，所述的溶剂如乙醇、苯、吡咯烷酮、甲酰胺、乙二醇醚等等。所述的组合物可以包含，例如至少约75wt.%的水，在一些实施方案中至少约90wt.%的水，以及在一些实施方案中至少约96wt.% 的水。
[0018]涂层组合物的导电的、透明的聚合物可以是聚噻吩，所述聚噻吩包括聚噻吩以及其任意衍生物。一般而言，涂层组合物可以包括按重量计少于约3%的聚噻吩，或者在另一个实施方案中按重量计少于约1%的聚噻吩。例如，所述的组合物可以包括按重量计约0.01%到按重量计约1%的聚噻吩。聚噻吩可以具有如下的结构:
[0019]
【权利要求】
1.一种光学器件，其包括: 透明的镜片； 透明的镜片表面上的导电透明层，所述导电透明层包括交联的网络，所述交联网络包括聚噻吩、噻吩官能化的碳基纳米结构和过渡金属交联剂；以及与所述导电透明层电连通的电源。
2.根据权利要求1所述的光学器件，其中所述聚噻吩是聚(3，4-乙烯-二氧噻吩)。
3.根据权利要求1或者权利要求2所述的光学器件，其进一步包括聚苯乙烯磺酸。
4.根据前述权利要求中任一项所述的光学器件，其中所述碳基纳米结构是碳纳米管。
5.根据前述权利要求中任一项所述的光学器件，其中所述过渡金属选自锰、铁、钴、镍、铜、银、金、钼、钮和铬。
6.根据前述权利要求中任一项所述的光学器件，其中所述过渡金属交联剂是过渡金属盐，例如齒化物、氯化物、硫酸盐、醋酸盐、铵盐或硝酸盐。
7.根据前述权利要求中任一项所述的光学器件，所述导电透明层还包括含氟聚合物或者硅氧烷聚合物。
8.根据前述权利要求中任一项所述的光学器件，其中所述光学器件是一副护目镜或者一副眼镜。
9.根据前述权利要求中任一项所述的光学器件，其中所述透明镜片是玻璃镜片或者聚合物镜片，和/或是校正镜片。
10.根据前述权利要求中任一项所述的光学器件，其中所述电源是电池。
11.根据权利要求10所述的光学器件，其进一步包括电池与膜之间的阴极引出线，和电池与导电透明层之间的阳极引出线。
12.根据前述权利要求中任一项所述的光学器件，其还包括开关，所述开关能够完成包括电源和导电透明层的电路。
13.根据前述权利要求中任一项所述的光学器件，所述镜片包括一个或多个附加的层。
14.一种基片，所述的基片限定出第一表面并且包括在所述第一表面上的导电透明层，所述导电透明层包括交联网络，所述交联网络包括聚(3，4-乙烯-二氧噻吩)、聚苯乙烯磺酸、噻吩衍生化的碳纳米管和过渡金属交联剂。
15.根据权利要求14所述的基片，其中所述的基片是透明的，并且其中所述的导电透明层与电源电连通。
【文档编号】G02B27/00GK103502875SQ201280021074
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年3月14日 优先权日:2011年5月3日
【发明者】P·王, B·P·辛格, A·B·菲瑞安, T·H·摩根, D·N·维尔歇尔, M·B·杰克逊 申请人:金伯利-克拉克环球有限公司