本發明屬于光學元件，具體涉及一種uv光固化膠水及其制備方法和應用、一種液晶微納光學元件的制備方法。

背景技術：

1、光學材料作為先進制造業、信息技術、航空航天等高端領域的核心基礎材料，其性能參數直接決定了下游光學元件及終端設備的精度與可靠性。近年來，隨著5g通信、人工智能、虛擬現實、高分辨率成像等技術的飛速迭代，市場對光學元件的輕量化、微型化、高透光率及面型精度提出了前所未有的嚴苛要求，這一需求直接傳導至光學材料領域，推動著高功能、高性能光學材料的研發與創新成為行業發展的核心驅動力。在先進光學元件的制備工藝中，光學樹脂憑借其成型便捷、成本可控、光學設計自由度高的優勢，逐步取代部分傳統無機光學材料，成為微納光學元件、光學貼合組件等關鍵部件的核心加工材料，而低固化收縮率作為光學樹脂的核心性能指標之一，其技術水平直接制約著光學元件的制備質量與應用效果。

2、uv固化技術因具有固化速度快、能耗低、環境友好等突出特點，已廣泛應用于光學樹脂的成型與加工過程中。然而，uv樹脂在固化過程中，由于單體與交聯劑之間的化學反應導致分子鏈緊密排列，不可避免地會產生體積收縮現象，這種固化收縮行為往往成為引發光學元件性能缺陷的關鍵誘因。具體而言，在光學元件的貼合固化工序中，收縮過程產生的內應力極易在材料內部形成應力集中區域，進而誘發微孔、裂紋、銀紋等微觀缺陷——這些缺陷不僅會嚴重降低光學樹脂的透光率、折射率均勻性等光學性能，導致元件出現光散射、光衰減等問題，還會破壞材料結構的完整性，縮短光學元件的使用壽命。對于高精度光學系統而言，即使是微米級的收縮變形或微觀缺陷，都可能導致光學路徑偏移，影響光學元件的成像精度與穩定性，造成產品性能不達標。

3、除上述直接缺陷外，固化收縮產生的應力還會對光學元件的力學性能與界面結合質量產生顯著負面影響。一方面，收縮應力會導致樹脂基體內部形成內應力殘留，使得材料的拉伸強度、彎曲強度等力學性能大幅下降，尤其對于薄壁或微納結構的光學元件，極易在后續工藝過程中發生斷裂或變形；另一方面，在光學復合材料的制備中，樹脂與基材（如玻璃、石英、高分子薄膜等）之間的收縮率不匹配，會引發界面剝離、分層等問題，破壞復合材料的界面結合力，導致材料整體性能劣化。這一問題在液晶聚合物微納光學元件的制備中表現得尤為突出——液晶聚合物本身具有特殊的分子排列結構，對成型過程中的尺寸穩定性要求極高，uv樹脂貼合或封裝過程中的收縮變形會直接導致液晶聚合物元件的面型精度偏差，破壞其光學調控功能，嚴重制約了液晶聚合物在微納光學領域的應用拓展。

4、當前，市場上已有的uv樹脂產品普遍存在固化收縮率偏高的問題，如noa系列無法滿足多批次液晶聚合物微納光學元件的透射波前pv值穩定不超過1/3λ的需求，導致產線的玻璃貼合保護工序面型均一性不齊，不能滿足高精度光學元件的制備需求。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種uv光固化膠水及其制備方法和應用、一種液晶微納光學元件的制備方法，本發明提供的uv光固化膠水固化收縮率低，能夠實現多批次樣品透射波前pv值不超過1/3λ，不僅可以避免光學元件在貼合固化過程中由于應力集中導致的內部缺陷，如微孔、裂紋等不良現象。同時，可以有效改善由于收縮應力導致的基體材料強度的下降，改善復合材料的界面問題，用于產線的玻璃貼合保護工序能夠很好解決面型均一性不齊的問題，良率高。

2、為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

3、本發明提供了一種uv光固化膠水，包括樹脂組分和光引發劑；所述樹脂組分包括雙酚a型環氧丙烯酸酯、三乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸和九乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸，所述雙酚a型環氧丙烯酸酯、三乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸和九乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸的質量比為（30~70）：（10~30）：（20~40）；所述光引發劑的質量占所述樹脂組分質量的百分比為0.3~0.6%。

4、優選的，所述雙酚a型環氧丙烯酸酯、三乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸和九乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸的質量比為50：20：30。

5、優選的，所述光引發劑包括光引發劑907和光引發劑1173；所述光引發劑907的質量占所述樹脂組分質量的百分比為0.15~0.3%；所述光引發劑1173的質量占所述樹脂組分質量的百分比為0.15~0.3%。

6、優選的，所述光引發劑907的質量占所述樹脂組分質量的百分比為0.25%；所述光引發劑1173的質量占所述樹脂組分質量的百分比為0.25%。

7、本發明提供了上述技術方案所述uv光固化膠水的制備方法，包括以下步驟：

8、將樹脂組分和光引發劑依次進行攪拌混合和靜止脫泡，得到所述uv光固化膠水。

9、優選的，所述攪拌混合的轉速為1500~2500rpm，時間為3~8min。

10、本發明提供了上述技術方案所述的uv光固化膠水或上述技術方案所述的制備方法制備得到的uv光固化膠水在光學元件制備中的應用。

11、本發明提供了一種液晶微納光學元件的制備方法，包括以下步驟：

12、將第一光學基底的表面涂覆光誘導取向劑溶液，然后依次進行熱處理和曝光，得到曝光后光學基底；

13、將曝光后光學基底的曝光表面涂覆液晶溶液，然后進行第一紫外固化，得到液晶聚合物材料膜層；

14、將所述液晶聚合物材料膜層表面涂覆膠水，然后覆蓋第二光學基底，最后進行第二紫外固化，得到液晶微納光學元件；所述膠水為上述技術方案所述的uv光固化膠水或上述技術方案所述的制備方法制備得到的uv光固化膠水。

15、優選的，所述光誘導取向劑溶液為sd1的有機溶液，所述光誘導取向劑溶液中sd1的含量為15~25wt%；所述熱處理的溫度為90~105℃，時間為2~5min；所述曝光在偏振藍光led光源下進行，所述偏振藍光led光源的功率密度為3~5mw/cm2，曝光時間為10~20min。

16、優選的，所述液晶溶液包括液晶單體m1、光引發劑651和有機溶劑，所述液晶溶液中液晶單體m1的含量為30~40wt%；所述第一紫外固化和第二紫外固化在紫外光燈照射條件下進行，所述紫外光燈的功率密度為3~8mw/cm2；所述第一紫外固化的時間為2~5min；所述第二紫外固化的時間為1~2min。

17、本發明提供了一種uv光固化膠水，包括樹脂組分和光引發劑；所述樹脂組分包括雙酚a型環氧丙烯酸酯、三乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸和九乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸，所述雙酚a型環氧丙烯酸酯、三乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸和九乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸的質量比為（30~70）：（10~30）：（20~40）；所述光引發劑的質量占所述樹脂組分質量的百分比為0.3~0.6%。本發明提供的uv光固化膠水采用雙酚a型環氧丙烯酸酯、三乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸和九乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸復配作為膠水的樹脂組分，同時優化三種原料的質量配比關系，能夠有效降低膠水固化過程中的體積收縮率，不僅可以避免光學元在貼合固化過程中由于應力集中導致的內部缺陷，如微孔、裂紋等不良現象。同時，還可以有效改善由于收縮應力導致的基體材料強度的下降，改善復合材料的界面問題，用于產線的玻璃貼合保護工序能夠很好解決面型均一性不齊的問題，良率高。由實施例的結果可知，本發明提供的uv光固化膠水基于膨脹及法測試固化前后的樹脂材料的體積收縮率僅為2.1%，能夠很好符合液晶聚合物微納產線的面型設計要求，所制備的1064nm半波批次樣品面型透射波前范圍在1/3λ以上的僅占10%，符合標準的良率≥90%，極大地提升地高工藝復雜度的液晶聚合物勻化doe的制備良率。

18、進一步的，在本發明中，所述光引發劑包括光引發劑907和光引發劑1173；所述光引發劑907的質量占所述樹脂組分質量的百分比為0.15~0.3%；所述光引發劑1173的質量占所述樹脂組分質量的百分比為0.15~0.3%。本發明通過選擇光引發劑907和光引發劑1173與上述樹脂組分復配，能夠實現樹脂組分和光固化的協同，更有利于降低膠水固化過程中的體積收縮率，實現貼合后的液晶聚合物勻化doe產品面型優良，均一性強，微納光學元件制備良率高的優勢。

19、本發明提供了一種液晶微納光學元件的制備方法。本發明制備過程中進行貼合時使用的膠水為上述技術方案所述的uv光固化膠水或上述技術方案所述的制備方法制備得到的uv光固化膠水。本發明采用低固化收縮率的uv光固化膠水，貼合完畢后通過zygo透射波前測試儀器進行光學測試，實現多批次≥10pcs的樣品透射波前pv值不超過1/3λ，從而不僅可以避免光學元在貼合固化過程中由于應力集中導致的內部缺陷，如微孔、裂紋等不良現象。同時，可以有效改善由于收縮應力導致的基體材料強度的下降，改善復合材料的界面問題，對解決液晶聚合物微納光學元件的面型問題具有重要意義。