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微层共挤聚合物光学薄膜,可以选择性地反射太阳红外热能,降低屋内热量与外界的热交换,同时实现可见光的大幅度透射,从而达到节能与采光的目的,在建筑门窗、汽车玻璃等表面得到广泛的应用。限于材料成本、制备工艺及设备,光学薄膜目前无法产业化。本文主要基于微纳层叠共挤技术及设备制备微纳多层聚碳酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯光学薄膜,通过膜系设计及仿真为制备近红外高反射微纳多层光学薄膜提供理论依据,并对光学薄膜配方进行改性研究,通过添加纳米无机粒子二氧化硅及紫外线吸收剂UV-P的方法,探究光学薄膜的最佳性能的改性配方。本课题的主要研究内容及成果如下:(1)选取聚碳酸酯(PC)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)不同折射率的聚合物材料通过微纳多层及周期性叠加,设计出一种在近红外区域(780～1100nm)高反射,可见光区域(400～760nm)高透射的微纳多层光学薄膜,并验证了微纳层叠共挤装置制备该种光学薄膜的可行性。基于遗传算法全局搜索红外能量反射率的最大的薄膜中心波长值,得到最优薄膜的总厚度约为78 μm。仿真薄膜的光谱特性发现,多层膜在近红外区域实现4个波峰的高反射,总反射率为63.81%;在可见光区域达到80%以上的透过率。随入射角的增大,总反射率先减小后增大,平均总反射率均在50%以上;在薄膜厚度77～79 μm范围内,总反射率波动幅度较小,均保持了 60%以上。(2)基于微层共挤技术初步制备微纳多层PC/PMMA光学薄膜及纯PC、PMMA多层薄膜,运用流变学知识对光学性能的误差进行分析,薄膜双向拉伸实验得到不同厚度的微纳多层PC/PMMA光学薄膜。发现微纳多层PC/PMMA光学薄膜在横纵方向上的拉伸强度比纯PC、PMMA多层膜有较大的提升,断裂伸长率介于两者中间。初制备的PC/PMMA薄膜的可见光平均透过率在75%以上,近红外区域的最大反射率达到19.5%。在不同薄膜厚度范围(40～100μm)内,反射波峰随着厚度的不同有所偏移,总体上保持较高的反射率;可见光透射谱整体呈上升的趋势,平均透光率在75%上下。微纳多层PC/PMMA光学薄膜厚度为80μm左右时,综合光学性能最好,在近红外区域的平均反射率在24%以上,可见光区域的平均透光率在78%以上。(3)制备不同纳米Si02粒子含量的微纳多层PC/PMMA光学薄膜,使得纳米Si02粒子均匀分散在复合薄膜基体中。随着纳米Si02含量的增加,复合薄膜在横纵方向上的拉伸强度和断裂伸长率先增大后减小,热稳定性也有不同程度的提升,当纳米Si02含量为0.5%时,复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率达到最大,综合力学性能最佳。随着纳米Si02含量的增加,薄膜的反射谱曲线先上移后下移,可见光透光率呈下降趋势。当纳米SiO2含量为0.5%时,薄膜的综合光学性能最佳,在近红外区域的瞬时反射率达到约为25%的最高峰,平均反射率达到23.6%,平均可见光透过率在70%左右。(4)制备不同UV-P填充量的微纳多层PC/PMMA光学薄膜,随着UV-P填充量的增加,复合薄膜的平均透光率在75%上下浮动,紫外线吸收能力快速提升,已经全部吸收UVB紫外线,几乎吸收绝大部分UVA紫外线。当UV-P填充量为0.8%,几乎可以隔断99%的380nm以内的紫外线和95%的400nm以内的所有紫外线。当UV-P填充量为0.5%,复合薄膜的综合光学性能最佳,可以屏蔽99%的380nm以内的紫外线,并且平均透光率达到较高的82.1%水平。