La présente invention concerne de manière générale des revêtements mésoporeux sol- gel à matrice à base de silice ayant un faible indice de réfraction, qui présentent en outre des propriétés antistatiques du fait de la présence de groupes ammonium dans leur structure, et des procédés de préparation de ces revêtements. Ils sont principalement destinés à équiper des substrats en verre organique ou minéral, notamment dans le domaine de l'optique ophtalmique.

De plus en plus, on cherche à fonctionnaliser les articles en verre organique ou minéral en déposant à leur surface des revêtements de quelques nanomètres ou micromètres d'épaisseur destinés à leur conférer une propriété particulière selon l'application visée. Ainsi, il existe des couches à fonction antireflet, anti-abrasion, anti-rayure, antichoc, antibuée, antisalissure ou antistatique.

II est bien connu que les articles d'optique, qui sont composés de matériaux essentiellement isolants, ont tendance à voir leur surface se charger facilement en électricité statique, particulièrement lorsqu'ils sont nettoyés en conditions sèches par frottement de leur surface au moyen d'un chiffon, d'un morceau de mousse synthétique ou de polyester (triboélectricité). Les charges présentes à leur surface créent un champ électrostatique capable d'attirer et de fixer les objets de très faible masse se trouvant à proximité (quelques centimètres), généralement des particules de faibles dimensions telles que des poussières, et ce durant tout le temps où la charge reste sur l'article.

Afin de diminuer ou annuler l'attraction des particules, il est nécessaire de diminuer l'intensité du champ électrostatique, c'est-à-dire de diminuer le nombre de charges statiques présentes à la surface de l'article. Ceci peut être réalisé en rendant les charges mobiles, par exemple en introduisant une couche d'un matériau induisant une forte mobilité des "porteurs de charge". Les matériaux induisant la plus forte mobilité sont les matériaux conducteurs. Ainsi, un matériau de conductivité élevée permet de dissiper plus rapidement les charges.

L'état de la technique révèle qu'un article d'optique peut acquérir des propriétés antistatiques grâce à l'incorporation à sa surface, dans l'empilement de revêtements fonctionnels, d'au moins une couche électriquement conductrice, ou "couche antistatique," ces deux expressions étant utilisées indifféremment.

Cette couche antistatique peut le plus souvent constituer la couche externe de l'empilement de revêtements fonctionnels, une couche intermédiaire (interne) ou être déposée directement sur le substrat de l'article d'optique.

Par "antistatique", on entend la propriété de ne pas retenir et/ou développer une charge électrostatique appréciable. Un article est généralement considéré comme ayant des propriétés antistatiques acceptables, lorsqu'il n'attire et ne fixe pas la poussière et les petites particules après que l'une de ses surfaces a été frottée au moyen d'un chiffon approprié. Il est capable de dissiper rapidement des charges électrostatiques accumulées, si bien qu'un tel article paraît plus "propre" après essuyage.

La capacité d'un verre à évacuer une charge statique obtenue après frottement par un tissu ou par tout autre procédé de génération d'une charge électrostatique (charge appliquée par corona...) peut être quantifiée par une mesure du temps de dissipation de ladite charge. Généralement, un verre peut être considéré comme antistatique lorsque le temps de décharge est inférieur ou égal à 500 millisecondes. Dans la présente demande, un verre est considéré comme antistatique si son temps de décharge est inférieur ou égal à 200 millisecondes.

Les revêtements antistatiques connus comprennent au moins un agent antistatique, qui est généralement un oxyde métallique (semi-)conducteur éventuellement dopé, tel que l'oxyde d'indium dopé à l'étain (ITO), l'oxyde d'étain dopé à l'antimoine, le pentoxyde de vanadium, ou bien un polymère conducteur à structure conjuguée.

Un certain nombre de demandes de brevets (US 2004/0209007, US 2002/01 14960...) décrivent des articles munis d'une couche antistatique à base de polymères conducteurs déposée directement sur le substrat de l'article et indépendante du revêtement antireflet. Cependant, les polymères conducteurs sont beaucoup plus onéreux que les oxydes métalliques conducteurs. En outre, leur présence augmente l'indice de réfraction et l'absorption du revêtement.

Les brevets EP 0834092 et US 6,852,406 décrivent des articles d'optique, notamment des lentilles ophtalmiques, équipées d'un empilement antireflet de nature minérale comprenant une couche antistatique transparente de nature minérale déposée sous vide, à base d'oxyde d'étain-indium (ITO) ou d'oxyde d'étain. Cependant, les couches antistatiques à base d'ITO ne donnent pas entièrement satisfaction. Elles présentent l'inconvénient d'absorber dans le domaine visible de façon non négligeable, si bien que leur épaisseur doit être relativement faible afin de ne pas nuire aux propriétés de transparence d'un article d'optique. En outre, ces couches ont des indices de réfraction élevés, généralement supérieurs à 1 ,8.

Il serait souhaitable de disposer de revêtements antistatiques possédant des indices de réfraction plus faibles, notamment inférieurs à 1 ,5.

La préparation de revêtements mésoporeux à matrice à base de silice possédant un faible indice de réfraction du fait de leur porosité élevée est bien connue et a été décrite par exemple dans les demandes WO 2006/021698, WO 2007/088312 et WO 2007/090983, au nom du demandeur.

Les demandes japonaises JP 2008-280193 et JP 2009-040967 décrivent des revêtements mésoporeux structurés à matrice de silice fonctionnalisée par des groupes NH ₂ , obtenus par co-hydrolyse d'un précurseur tétraalcoxysilane et d'un précurseur alcoxysilane porteur d'au moins un groupe amino, typiquement le tétraéthoxysilane et le 3- aminopropyltriéthoxysilane, en présence d'une base et d'un agent porogène cationique choisi parmi les surfactants comportant un groupe ammonium quaternaire. Le revêtement peut éventuellement subir une réaction de fonctionnalisation des groupes amino avant ou après extraction de l'agent porogène, par réaction avec un composé organique porteurs de groupes réactifs vis-à-vis des groupes amino tels que les groupes vinyl, carboxy, époxy ou isocyanate. Les revêtements ont une épaisseur de 50-150 nm, un faible indice de réfraction (1 ,33-1 ,36), et une faible conductivité.

Les publications Langmuir 2002, 18, 972-974, J. Soi Gel Sci. Technol. 2007, 43, 305- 31 1 , J. Phys. Chem. B 2002, 106, 6652-6658, Chem. Mater. 2008, 20, 4661 -4668, Chem. Commun. 2003, 1 146-1 147 et Chem. Commun. 2004, 1742-1743 décrivent la préparation de revêtements mésoporeux à matrice à base de silice ou polysiloxane fonctionnalisée par des groupes ammonium. Ils sont obtenus par co-condensation en milieu acide d'un précurseur tétraalcoxysilane ou bis(trialcoxysilane) ponté (tétraéthoxysilane TEOS ou bis- (triéthoxysilyl)éthane BTSE) et d'un précurseur alcoxysilane porteur d'au moins un groupe amino ou ammonium (3-aminopropyltriéthoxysilane ou chlorure de N-triméthoxysilylpropyl- N,N,N-triméthylammonium) et d'un agent porogène, suivie de l'élimination par extraction ou traitement thermique de l'agent porogène. Lorsqu'un précurseur alcoxysilane porteur d'un groupe amino est utilisé, il est important d'utiliser une quantité suffisante d'acide pour protoner le groupe amino et ainsi ralentir la réaction de condensation des silanes formant le gel. L'agent porogène est généralement non ionique, de type copolymère à blocs d'oxyde d'éthylène et d'oxyde de propylène ou monoéther d'alkyle de polyéthylène glycol, mais il peut aussi être ionique (bromure de cétyltriméthylammonium). Les deux précurseurs sont généralement employés dans des ratios molaires 1 TEOS : 0,05-0,667 organosilane porteur d'un groupe ammonium.

Ces revêtements mésoporeux à matrice à base de silice fonctionnalisée par des groupes amino ou ammonium présentent l'inconvénient d'être sensibles à l'humidité, puisque de l'eau peut facilement être adsorbée dans les pores du matériau.

La présente invention a donc pour objectif de fournir un article d'optique transparent, notamment une lentille ophtalmique, possédant à la fois des propriétés antistatiques et un faible indice de réfraction.

Un autre objectif de l'invention est l'obtention d'un article d'optique dont les propriétés antistatiques sont stables dans le temps, qui n'est pas sujet à l'absorption d'eau, qui présente éventuellement des propriétés antireflet, de bonnes propriétés mécaniques, et qui conserve d'excellentes propriétés d'adhésion des différentes couches de revêtement les unes aux autres.

La demanderesse a découvert que certains revêtements mésoporeux à matrice à base de silice pouvaient être utilisés en tant que revêtements antistatiques, mais également en tant que couches de bas indice de réfraction d'un revêtement antireflet. La présente invention concerne l'utilisation d'un revêtement mésoporeux possédant une matrice à base de silice fonctionnalisée par des groupes ammonium en tant que revêtement antistatique.

La présente invention concerne en outre un article comprenant un substrat ayant une surface principale revêtue d'un revêtement antistatique mésoporeux, ledit revêtement possédant un indice de réfraction inférieur ou égal à 1 ,45, mieux inférieur ou égal à 1 ,40, ainsi qu'une matrice à base de silice fonctionnalisée par des groupes ammonium qui présente un caractère hydrophobe.

La présente invention concerne enfin un procédé de fabrication d'un substrat revêtu d'un film antistatique mésoporeux, comprenant :

a) la préparation d'un sol précurseur d'un film antistatique mésoporeux comprenant :

- au moins un agent précurseur inorganique A choisi parmi les composés de formule : Si(X) ₄ (I)

dans laquelle les groupes X, identiques ou différents, sont des groupes hydrolysables préférentiellement choisi parmi les groupes alcoxy, acyloxy et halogènes, de préférence alcoxy, ou un hydrolysat de cet agent précurseur ;

- au moins un agent précurseur B choisi parmi les organosilanes comprenant :

α) un atome de silicium porteur d'au moins deux groupes hydrolysables ; et β) au moins un groupe ammonium ;

ou un hydrolysat de cet agent précurseur ;

- au moins un solvant organique, au moins un agent porogène, de l'eau et éventuellement un catalyseur d'hydrolyse des groupes X ;

le ratio molaire composé B / composé A allant de 0,1 à 0,8 ;

b) le dépôt d'un film du sol précurseur sur une surface principale d'un substrat ;

c) la consolidation du film déposé ;

d) l'élimination de l'agent porogène du film résultant de l'étape précédente et la récupération d'un film antistatique mésoporeux ayant un indice de réfraction inférieur ou égal à 1 ,5 ;

le procédé comprenant en outre :

(i) une étape de traitement du film après l'étape b) ou si elle existe, après l'étape c), par au moins un composé réactif hydrophobe porteur d'au moins un groupe hydrophobe ; et/ou

(ii) une étape d'introduction d'au moins un agent précurseur hydrophobe porteur d'au moins un groupe hydrophobe dans le sol précurseur avant l'étape de dépôt b) du film du sol précurseur.

L'invention sera décrite plus en détail en référence au dessin annexé, dans lequel la figure 1 représente l'évolution du coefficient de réflexion d'un revêtement selon l'invention entre 380 et 780 nm. Dans la présente demande, les matériaux (revêtements ou films) mésoporeux sont définis comme des solides comportant dans leur structure des pores ayant une taille allant de 2 à 50 nm, appelés mésopores, c'est-à-dire qu'au moins une partie de leur structure comprend des mésopores. Ceux-ci ont préférentiellement une taille allant de 3 à 30 nm. Cette taille de pore est intermédiaire entre celle des macropores (taille > 50 nm) et celle des micropores (taille < 2 nm, matériaux de type zéolite). Ces définitions sont conformes à celles donnée par l'IUPAC Compendium of Chemistry Terminology, 2 ^πd Ed., A. D. McNaught and A. Wilkinson, RSC, Cambridge, UK, 1997.

Les mésopores peuvent être vides, c'est-à-dire remplis d'air, ou seulement partiellement vides.

Les matériaux mésoporeux et leur préparation ont été largement décrits dans la littérature, notamment dans Science 1983, 220, 365371 ou The Journal of Chemical Society, Faraday Transactions 1985, 81, 545-548.

Les matériaux mésoporeux peuvent être structurés. Un matériau structuré est défini dans la présente demande comme un matériau possédant une structure organisée, caractérisée plus spécifiquement par l'existence d'au moins un pic de diffraction dans un diagramme de diffraction des rayons X ou des neutrons, lequel est associé à la répétition d'une distance caractéristique du matériau, appelée période de répétition spatiale du système structuré.

Dans la présente demande, un matériau mésostructuré se définit comme un matériau structuré ayant une période de répétition spatiale allant de 2 à 70 nm, préférentiellement de 2 à 50 nm.

Les matériaux mésoporeux structurés sont une classe particulière de matériaux mésostructurés. Ce sont des matériaux mésoporeux ayant un arrangement spatial organisé des mésopores présents dans leur structure, dont il résulte donc une période de répétition spatiale.

Le procédé classique de préparation de films mésoporeux (éventuellement structurés) est le procédé sol-gel. Il comprend la préparation d'un sol peu polymérisé d'un matériau inorganique obtenu à partir d'un ou plusieurs précurseurs co-hydrolysés en conditions généralement acides en présence d'un agent porogène. Ce sol renferme également de l'eau, un solvant organique généralement polaire tel que l'éthanol, et éventuellement un catalyseur d'hydrolyse et/ou de condensation.

Un film de ce sol précurseur est alors déposé sur une surface principale d'un support, et le film déposé est consolidé thermiquement. L'élimination de l'agent porogène, lorsqu'il a été utilisé en quantité suffisante, forme un film mésoporeux.

Lorsque l'agent porogène est un agent amphiphile, par exemple un agent tensioactif, il agit en tant qu'agent structurant et conduit généralement à des matériaux structurés.

La taille des pores dans le matériau final dépend de la taille de l'agent porogène qui est piégé ou encapsulé à l'intérieur du réseau de silice. Lorsqu'un tensioactif (surfactant) est employé, la taille des pores dans le solide est relativement large car le réseau de silice est bâti autour des micelles, c'est-à-dire des particules colloïdales, formées par le surfactant. De manière inhérente, les micelles ont une taille plus grande que leurs constituants, si bien que l'emploi d'un surfactant en tant qu'agent porogène produit généralement un matériau mésoporeux, si le surfactant est utilisé avec une concentration suffisante.

Lorsque l'agent porogène n'est pas un agent amphiphile, il ne forme généralement pas de micelles dans les conditions de la réaction et ne conduit généralement pas à des matériaux structurés.

Une fois le réseau inorganique formé autour des mésopores contenant l'agent porogène, cet agent porogène peut être éliminé du matériau, donnant généralement accès à un matériau mésoporeux. Dans la présente demande, un matériau peut être qualifié de mésoporeux dès lors que l'agent porogène utilisé pour sa préparation a été éliminé au moins partiellement d'au moins une partie de ce matériau, c'est-à-dire qu'au moins une partie de ce matériau contient des mésopores au moins partiellement vides.

Les films mésoporeux qui ne contiennent plus d'agent porogène et dont les pores n'ont pas été remplis par d'autres composés ont des pores qualifiés de "vides", c'est-à-dire remplis d'air, et possèdent les propriétés qui en découlent, notamment un indice de réfraction faible.

La matrice constituant le revêtement mésoporeux, comprenant des chainons -Si-O-Si-, est une matrice à base de silice, fonctionnalisée par des groupes ammonium.

Par matrice à base de silice, on entend une matrice obtenue à partir d'une composition comprenant un précurseur comportant au moins un atome de silicium lié à 4 groupes hydrolysables (ou hydroxyle).

La matrice constituant le revêtement mésoporeux est également généralement une matrice polysiloxane, comprenant des groupes hydrocarbonés liés à des atomes de silicium, lesdits groupes hydrocarbonés étant porteurs de groupes ammonium.

Un sol utilisable dans l'invention pour former la matrice mésoporeuse à base de silice fonctionnalisée par des groupes ammonium comprend :

- au moins un agent précurseur inorganique A de formule :

Si(X) ₄ (I)

dans laquelle les groupes X, identiques ou différents, sont des groupes hydrolysables préférentiellement choisis parmi les groupes alcoxy -O-R, en particulier alcoxy en CrC ₄ , acyloxy -0-C(O)R où R est un radical alkyle, préférentiellement en CrC ₆ , de préférence méthyle ou éthyle, et halogènes tels que Cl, Br et I et les combinaisons de ces groupes; ou un hydrolysat de cet agent précurseur;

- au moins un agent précurseur B choisi parmi les organosilanes comprenant :

α) un atome de silicium porteur d'au moins deux groupes hydrolysables ; et β) au moins un groupe ammonium, le ratio molaire composé B / composé A allant de 0,1 à 0,8; - au moins un solvant organique, au moins un agent porogène, de l'eau et éventuellement un catalyseur d'hydrolyse des groupes X.

De préférence, les groupes X sont des groupes alcoxy, et en particulier méthoxy ou éthoxy, et mieux éthoxy.

Les composés (I) préférés sont les orthosilicates de tétraalkyle. Parmi ceux-ci, on utilise avantageusement le tétraéthoxysilane (ou orthosilicate de tétraéthyle) Si(OC ₂ H ₅ ) ₄ noté TEOS, le tétraméthoxysilane Si(OCH ₃ ) ₄ noté TMOS, ou le tétraisopropoxysilane Si(OC ₃ H ₇ ) ₄ noté TPOS, et de préférence le TEOS.

Les agents précurseurs inorganiques de formule (I) présents dans le sol représentent en général de 10 à 30 % en masse par rapport à la masse totale (incluant tous les autres composés présents dans le sol précurseur, en particulier le solvant) du sol précurseur.

L'agent précurseur B, co-condensé en présence de l'agent précurseur inorganique A, est un organosilane comprenant un atome de silicium porteur d'au moins deux groupes hydrolysables, de préférence trois groupes hydrolysables, et au moins un groupe ammonium.

Par groupe ammonium, on entend un groupe comportant un atome d'azote chargé positivement, lié à des atomes de carbone et/ou d'hydrogène.

Dans le cadre de l'invention, tout organosilane comprenant un atome de silicium porteur d'au moins deux groupes hydrolysables et au moins un groupe générant un groupe ammonium dans les conditions de travail est considéré comme étant un agent précurseur B.

Un certain nombre de groupes précurseurs de groupes ammonium peuvent effectivement générer in situ un groupe ammonium. Les groupes capables de générer un groupe ammonium dans les conditions de travail, qui sont généralement des conditions acides, sont par exemple des groupes azotés protonables tels que les groupes amino (NH ₂ ), les groupes aminé primaire secondaire et tertiaire, ou les groupes 2-pyridyl, 3-pyridyl ou 4-pyridyl, qui peuvent générer des groupes pyridinium. Le groupe précurseur d'un groupe ammonium préféré est le groupe amino. Lorsque de tels groupes précurseurs sont présents dans les composés B, le sol précurseur doit comprendre une quantité d'acide suffisante pour protoner complètement les groupes précurseurs de groupes ammonium.

Le milieu dans lequel se trouvent les agents précurseurs est en général un milieu acide, le caractère acide du milieu étant obtenu par addition, par exemple, d'un acide minéral, typiquement HCI ou un acide organique tel que l'acide acétique, de préférence HCI. Cet acide remplit le rôle de catalyseur d'hydrolyse et de condensation en catalysant l'hydrolyse des groupes hydrolysables des agents précurseurs, et permet aussi de protoner les groupes précurseurs de groupes ammonium lorsqu'ils sont présents. Une solution acide concentrée sera préférentiellement utilisée pour assurer la protonation de ces groupes précurseurs.

La présence de groupes ammonium dans les composés B est fondamentale. Sans vouloir être liés par une théorie, les inventeurs pensent que les propriétés antistatiques du revêtement mésoporeux de l'invention découlent de la présence de groupes chargés dans la matrice, en l'occurrence des groupes ammonium et leurs contre ions, qui permettent de dissiper les charges électrostatiques.

Le procédé de l'invention ne comprend pas de traitement du revêtement par une solution basique.

Le groupe ammonium du composé B peut être un groupe ammonium quaternaire, tertiaire, secondaire ou primaire, de préférence quaternaire ou primaire, idéalement quaternaire. Les groupes ammonium quaternaires permettent de disposer d'une espèce chargée stable dans la matrice et ne sont pas ou peu sensibles aux variations de pH dans le sol précurseur.

Le composé B est de préférence un composé, ou un hydrolysat de celui-ci, de formule : R _n Y _m Si(X') ₄ -n- _m (H)

dans laquelle les groupes Y, identiques ou différents, sont des groupes organiques monovalents liés au silicium par un atome de carbone et contenant au moins un groupe ammonium, les groupes X', identiques ou différents, sont des groupes hydrolysables, R est un groupe organique monovalent lié au silicium par un atome de carbone, n et m étant des entiers tels que m = 1 ou 2 avec n+m = 1 ou 2. De préférence m = 1 . De préférence encore, n = 0.

Les groupes X' peuvent être choisis parmi les groupes précédemment décrits pour les groupes hydrolysables X de l'agent précurseur inorganique A.

Le groupe R est de préférence un groupe hydrocarboné, saturé ou non, de préférence en C ₁ -C ₁ 0 et mieux en d-C ₄ , par exemple un groupe alkyle, tel que méthyle ou éthyle, un groupe vinyle, un groupe aryle, par exemple phényle, éventuellement substitués, notamment par un ou plusieurs groupes alkyles en d-C ₄ , ou représentent les groupes analogues fluorés ou perfluorés des groupes hydrocarbonés précités, par exemple des groupes fluoroalkyles ou perfluoroalkyles. De préférence R représente le groupe méthyle.

Le groupe ammonium est de préférence situé en position terminale du groupe Y. Le groupe Y est de préférence un groupe de formule

dans laquelle z est un entier, variant de préférence de 2 à 20, mieux de 2 à 5, idéalement égal à

3, R ¹ , R ² et R ³ désignent indépendamment des atomes d'hydrogène, des groupes aryle, des groupes aralkyle ou des groupes alkyle linéaires ou ramifiés, de préférence linéaires, ayant de préférence de 1 à 20 atomes de carbone, mieux de 1 à 10 atomes de carbone, et encore mieux de 1 à 4 atomes de carbone, et W ^" est un anion.

W ^" peut désigner, sans limitation, un anion halogénure ou bien un ion hydroxyde, triflate, hydrogénosulfonate, hydrogénocarbonate, chlorate, un anion d'acide carboxylique tel que l'ion acétate. De préférence, W ^" désigne un anion halogénure tel que l'ion fluorure, l'ion chlorure ou l'ion bromure, idéalement l'ion chlorure.

Comme expliqué précédemment, les groupes Y de formule (III) peuvent être formés in situ, par exemple à partir d'un groupe précurseur protonable. R ¹ , R ² et R ³ désignent de préférence indépendamment des groupes alkyle tels que des groupes méthyle, éthyle propyle ou butyle, ou des atomes d'hydrogène, idéalement des groupes méthyle.

Les composés B ont préférentiellement une masse molaire inférieure à 500 g/mol, mieux inférieure à 300 g/mol.

Selon un mode de réalisation préféré, l'agent précurseur B comprend un groupe trialcoxysilyle tel qu'un groupe triéthoxysilyle ou triméthoxysilyle, et constitue de préférence un halogénure de N-trialcoxysilylpropyl-N,N,N-trialkylammonium ou un halogénohydrate de N- trialcoxysilylpropylamine, par exemple un halogénohydrate d'un 3-aminopropyltrialcoxysilane.

Des exemples spécifiques de composés B sont le chlorure de N-triméthoxysilylpropyl-

N,N,N-triméthylammonium (TMAC), chlorure de N-triméthoxysilylpropyl-N,N-didécyl-N-méthyl ammonium, chlorure de N-triméthoxysilylpropyl-N,N-diméthyl-N-tétradécyl ammonium, chlorure de N-triméthoxysilylpropyl-N,N-diméthyl-N-octadécyl ammonium et le chlorhydrate du 3- aminopropyl triéthoxysilane (APTES). De tels composés sont notamment commercialisés par la société Gelest.

Les agents précurseurs B porteurs d'un groupe ammonium présents dans le sol représentent en général de 1 à 15% en masse, préférentiellement de 2 à 12% en masse, mieux de 3 à 10 % en masse par rapport à la masse totale du sol précurseur. Le ratio molaire composé B / composé A va de 0,1 à 0,8, de préférence de 0,15 à 0,7. Cela signifie que le précurseur majoritaire de la matrice est l'agent inorganique A de formule Si(X) ₄ .

Les solvants organiques ou le mélange de solvants organiques convenant pour la préparation du sol précurseur selon l'invention sont tous des solvants classiquement utilisés, et plus particulièrement les solvants polaires, notamment les alcanols comme le méthanol, l'éthanol, l'isopropanol, l'isobutanol, le n-butanol et leurs mélanges. D'autres solvants, de préférence hydrosolubles, peuvent être employés, tels que le 1 ,4-dioxane, le tétrahydrofurane ou l'acétonitrile. Le solvant organique préféré est l'éthanol.

En général, le solvant organique représente de 40 à 90 % en masse par rapport à la masse totale du sol précurseur. L'eau présente dans le sol précurseur représente généralement de 5 à 40% en masse, de préférence de 10 à 30 % en masse de la masse totale du sol précurseur.

L'agent porogène du sol précurseur peut être un agent porogène amphiphile ou non amphiphile. Généralement, il s'agit d'un composé organique. Il peut être utilisé seul ou en mélange avec d'autres agents porogènes.

Comme agents porogènes non amphiphiles utilisables dans la présente invention, on peut citer :

- les polymères synthétiques tels que les polyoxydes d'éthylène ou leurs éthers, les poly(alkylènoxy)alkyl-éthers et notamment les poly(éthylènoxy)alkyl-éthers, les polyéthylène glycols, les copolymères diblocs ou triblocs, préférentiellement triblocs, d'oxyde d'éthylène (PEO) et d'oxyde de propylène (PPO),

- la gamma-cyclodextrine, l'acide lactique, et d'autres matériaux biologiques tels que des protéines ou des sucres tels que le D-glucose ou le maltose.

L'agent porogène est de préférence un amphiphile du type tensioactif. Une caractéristique essentielle d'un tel composé est qu'il est capable de former des micelles en solution suite à l'évaporation des solvants qui concentre la solution, pour conduire à la formation d'un film mésostructuré.

Les composés tensioactifs peuvent être non ioniques, cationiques, anioniques ou amphotères. Ces agents tensioactifs sont pour la plupart disponibles dans le commerce. Les composés tensioactifs utilisables dans la présente invention sont ceux décrits dans la demande WO 2007/088312.

L'agent porogène est de préférence non ionique. De préférence, le sol précurseur du film antistatique mésoporeux ne comprend pas d'agent porogène ionique, et en particulier ne comprend pas de bromure de cétyltriméthylammonium (CTAB).

Les agents porogènes préférés sont les monoéthers d'alkyle de polyéthylène glycols et dans une moindre mesure les copolymères triblocs comprenant deux blocs d'oxyde d'éthylène et un bloc central d'oxyde de propylène (PPO), dits "poloxamères", commercialisés notamment sous le nom Pluronic ^® , par exemple le Pluronic P-123 ou le Pluronic F- 127.

Les agents porogènes monoéthers d'alkyle de polyéthylène glycols préférés ont la formule suivante :

H(OCH ₂ CH ₂ ) _n OR ¹ (IV)

dans laquelle R ¹ est un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes fonctionnels, et pouvant comporter en outre une ou plusieurs doubles liaisons, et n est un entier de 1 à 200, de préférence de 2 à 150, mieux de 2 à 100 encore mieux de 4 à 20, et idéalement de 8 à 12. R ¹ est de préférence un groupe alkyle linéaire comprenant de préférence 10 à 20 atomes de carbone, mieux un groupe alkyle linéaire saturé. Des exemples non limitatifs de groupes R ¹ utilisables sont les groupes dodécyle (Ci ₂ H ₂₅ ), cétyle (C ₁₆ H ₃₃ ), stéaryle (C ₁₈ H ₃₇ ) et oléyle (C ₁₈ H ₃₅ ).

n peut notamment prendre les valeurs 2, 4, 5, 10, 20, 23 ou 100.

Les agents porogènes de formule (IV) ont de préférence une masse molaire de 180 à 5000 g/mol, mieux de 300 à 1500 g/mol et encore mieux de 350 à 1000 g/mol.

L'agent porogène de formule (IV) préféré est l'éther de cétyle du polyoxyéthylène (10) (n = 10, R ¹ = n-C ₁₆ H ₃₃ ).

Des composés de formule (IV) utilisables dans la présente invention sont commercialisés par ICI sous la marque Brij ^® , par exemple les Brij ^® portant les numéros suivants : 30, 35, 52, 56, 58, 76, 78, 92, 97, 98, 700. Parmi eux, le Brij ^® 56 est préféré (composé de formule IV avec n ~ 10 et R ¹ = n-C ₁₆ H ₃₃ ). En général, l'agent porogène représente de 2 à 10 % de la masse totale du sol précurseur. Typiquement, le rapport du nombre de moles d'agents porogènes utilisés au nombre de moles d'agents précurseurs de formule (I) ajoutés dans le sol précurseur varie de 0,01 à 5, de préférence de 0,05 à 1 , mieux de 0,05 à 0,25.

L'étape de dépôt du film de sol précurseur sur la surface principale du support peut se faire par tout procédé classique par voie liquide, par exemple dépôt au trempé, dépôt par pulvérisation ou dépôt par centrifugation, de préférence par centrifugation. Cette étape de dépôt est de préférence effectuée dans une atmosphère présentant un taux d'humidité relative (HR) variant de 40 à 80 %.

L'étape de consolidation de la structure du film de sol précurseur déposé consiste à terminer l'élimination du solvant ou mélange de solvants organiques du film de sol précurseur et/ou de l'excès éventuel d'eau et poursuivre la condensation de certains groupes silanol résiduels présents dans le sol, généralement par chauffage dudit film. De préférence, cette étape s'effectue par chauffage à une température < 150 ⁰ C, de préférence < 130 ⁰ C, mieux < 120 ⁰ C et mieux encore < 1 10 ⁰ C.

L'étape d'élimination de l'agent porogène peut être partielle ou totale, de préférence totale. De préférence, cette étape élimine au moins 90 % en masse de la masse totale d'agent porogène présent dans le film résultant de l'étape précédente, mieux au moins 95 % en masse et encore mieux au moins 99 % en masse. Cette élimination est réalisée par toute méthode appropriée, par exemple par calcination à haute température (chauffage à une température généralement de l'ordre de 400 ⁰ C), mais elle est de préférence accomplie grâce à des méthodes permettant de travailler à basse température, c'est-à-dire à une température < 150 ⁰ C, de préférence < 130 ⁰ C, mieux < 120 ⁰ C et mieux encore < 1 10 ⁰ C. On peut citer notamment les méthodes connues d'extraction par solvant ou fluide à l'état supercritique, de dégradation à l'ozone, de traitement par plasma par exemple d'oxygène ou d'argon ou décharge corona ou de photo-dégradation par exposition à un rayonnement lumineux, notamment UV.

De préférence, l'élimination de l'agent porogène se fait par extraction par solvant, qui permet un plus grand respect de la matrice, un meilleur contrôle de l'épaisseur finale du film poreux que dans le cas de la calcination, et qui est mieux adaptée aux substrats polymères.

Plusieurs extractions successives peuvent être réalisées, de façon à parvenir au niveau d'extraction souhaité.

Dans un mode de réalisation, l'extraction se fait au moyen d'un solvant organique ou mélange de solvants organiques en trempant le film formé et consolidé dans un solvant ou un mélange de solvants de préférence organiques portés à une température < 150 ⁰ C. On utilise de préférence un solvant non toxique tel que l'acétone ou l'éthanol. Il est également possible de réaliser l'extraction en utilisant un solvant acide, par exemple un mélange d'éthanol et d'acide chlorhydrique. Dans un mode de réalisation préféré, l'extraction par un solvant peut également être efficacement réalisée à température ambiante, sous agitation, avec l'aide des ultrasons.

Les différentes techniques d'élimination de l'agent porogène et leur mise en œuvre sont décrites plus en détail dans la demande WO 2007/090983.

La matrice du matériau mésoporeux de l'invention présente un caractère hydrophobe, qui est préférentiellement obtenu en mettant en œuvre au moins l'un des deux modes de réalisation suivants.

Selon un premier mode de réalisation, un caractère hydrophobe peut être conféré à la matrice en introduisant au moins un agent précurseur hydrophobe porteur d'au moins un groupe hydrophobe dans le sol précurseur précédemment défini avant l'étape de dépôt b) d'un film du sol précurseur.

Par groupes « hydrophobes », on entend, dans le cadre de la présente invention, des combinaisons d'atomes qui ne sont pas susceptibles de s'associer avec des molécules d'eau, notamment par liaison hydrogène. Ce sont généralement des groupes organiques non polaires, exempts d'atomes chargés. Les groupes alkyle, phényle, fluoroalkyle, perfluoroalkyle, (poly)fluoro alcoxy[(poly)alkylènoxy] alkyle, trialkylsilyloxy et l'atome d'hydrogène entrent donc dans cette catégorie. Les groupes alkyle sont les groupes hydrophobes préférés.

Les agents précurseurs hydrophobes sont préférentiellement ajoutés dans le sol précurseur sous forme de solution dans un solvant organique et sont préférentiellement choisis parmi les composés et les mélanges des composés de formules (II) ou (III) telles que décrites dans la demande WO 2007/090983.

Les agents précurseurs hydrophobes préférés sont des silanes, en particulier des alcoxysilanes, porteurs d'au moins un groupe hydrophobe directement en contact avec l'atome de silicium. Parmi les alcoxysilanes utilisables, on peut citer les alkyltrialcoxysilanes, tel que le méthyltriéthoxysilane (MTEOS, CH ₃ Si(OC ₂ H ₅ ) ₃ ), les vinylalcoxysilanes, les fluoroalkyl alcoxysilanes, et les arylalcoxysilanes. L'agent précurseur hydrophobe particulièrement préféré est le méthyltriéthoxysilane (MTEOS).

Lorsqu'il est recouru à ce premier mode de réalisation, le rapport molaire de l'agent précurseur hydrophobe à l'agent précurseur inorganique de formule (I) varie de 10/90 à 50/50, mieux de 20/80 à 45/55. Typiquement, l'agent précurseur hydrophobe porteur d'au moins un groupe hydrophobe peut représenter de 1 à 50 % en masse par rapport à la masse totale du sol précurseur.

Selon un deuxième mode de réalisation, qui est le mode de réalisation préféré, un caractère hydrophobe peut être conféré à la matrice à base de silice de l'invention en traitant le film mésoporeux dont la préparation est décrite ci-dessus par au moins un composé réactif hydrophobe porteur d'au moins un groupe hydrophobe. Le composé réactif hydrophobe est réactif vis-à-vis des groupes silanol de la matrice et un traitement par ce composé conduit à une matrice de silice dont au moins une partie des groupes silanol ont été dérivatisés en groupes hydrophobes.

La définition des groupes hydrophobes est la même que celle utilisée pour les agents précurseurs hydrophobes définis précédemment.

Cette étape additionnelle de traitement, appelée "greffage post-synthétique", est réalisée après l'étape de dépôt d'un film du sol précurseur sur une surface principale du support ou après l'étape de consolidation du film déposé. Elle peut être réalisée au cours de l'étape d'élimination de l'agent porogène, après l'étape d'élimination de l'agent porogène, ou même avant l'étape d'élimination de l'agent porogène.

Les composés réactifs hydrophobes porteurs d'au moins un groupe hydrophobe convenant particulièrement pour la présente invention sont des composés d'un métal ou métalloïde tétravalent, préférentiellement du silicium, comportant au moins une fonction capable de réagir avec les groupes hydroxyle restants dans le film, en particulier une fonction Si-Cl, Si-

NH-, Si-OR où R est un groupe alkyle, de préférence en d-C ₄ .

De préférence, ledit composé réactif hydrophobe est choisi parmi les composés et les mélanges de composés de formule (V) :

(R' ¹ ) ₃ (R' ² )Si (V)

dans laquelle :

- les groupes R' ¹ , identiques ou différents, représentent des groupes hydrophobes hydrocarbonés saturés ou non, de préférence en d-C ₈ et mieux en d-C ₄ , par exemple un groupe alkyle, tel que méthyle ou éthyle, un groupe vinyle, un groupe aryle, par exemple phényle, éventuellement substitués, notamment par un ou plusieurs groupes alkyles en d-C ₄ , ou représentent les groupes analogues fluorés ou perfluorés des groupes hydrocarbonés précités, par exemple des groupes fluoroalkyles ou perfluoroalkyles, ou bien des groupes (poly)fluoro ou perfluoro alcoxy[(poly)alkylènoxy]alkyle. De préférence, le groupe R' ¹ est un groupe méthyle,

- le groupe R' ² représente un groupe hydrolysable, choisi préférentiellement parmi les groupes alcoxy -O-R", en particulier alcoxy en d-C ₄ , acyloxy -0-C(O)R" où R" est un radical alkyle, préférentiellement en CrC ₆ , de préférence méthyle ou éthyle, amino éventuellement substitué par un ou deux groupes fonctionnels, par exemple un groupe alkyle ou silane, et les halogènes tels que Cl, Br et I. Ce sont de préférence des groupes alcoxy, notamment méthoxy ou éthoxy, chloro ou -NHSiMe ₃ .

Comme composé réactif hydrophobe, on peut utiliser avantageusement un fluoroalkyl chlorosilane, un fluoroalkyl dialkyl chlorosilane, un alkylalcoxysilane, un fluoroalkyl alcoxysilane, un fluoroalkyl dialkyl alcoxysilane, un alkylchlorosilane tel que le triméthylchlorosilane, un trialkylsilazane ou un hexaalkyldisilazane.

Dans un mode préféré de réalisation, le composé réactif hydrophobe comprend un groupe trialkylsilyle, préférentiellement un groupe triméthysilyle, et un groupe silazane, en particulier un groupe disilazane. Le composé réactif hydrophobe particulièrement préféré est le 1 ,1 ,1 ,3,3,3-hexaméthyldisilazane (CH ₃ )3Si-NH-Si(CH ₃ )3, noté HMDS.

Cette étape de greffage post-synthétique est décrite plus en détail dans les demandes US 2003/15731 1 et WO 2007/088312. Elle peut être effectuée sur un revêtement mésoporeux dont la matrice présente déjà un caractère hydrophobe, du fait qu'elle a été obtenue à partir d'un sol comprenant un agent précurseur hydrophobe.

Cependant, les revêtements selon l'invention ont de préférence une matrice à base de silice préparée à partir d'un sol ne contenant pas d'agent précurseur hydrophobe porteur d'au moins un groupe hydrophobe. Selon ce mode de réalisation, la matrice du revêtement mésoporeux formée lors de l'étape initiale de polymérisation n'est pas une matrice ayant un caractère hydrophobe, mais elle acquiert ce caractère suite à un post-traitement hydrophobe. Dans le cadre de l'invention, un agent précurseur de nature organosilane porteur d'au moins un groupe ammonium, d'au moins un groupe hydrophobe et d'un atome de silicium porteur d'au moins deux groupes hydrolysables n'est pas considéré comme un agent précurseur hydrophobe porteur d'au moins un groupe hydrophobe, mais comme un agent précurseur B.

Les revêtements mésoporeux de l'invention, dont la matrice présente un caractère hydrophobe, démontrent une meilleure stabilité dans le temps de leurs propriétés, en particulier de leur indice de réfraction vis-à-vis de l'humidité ambiante.

Dans leur état final, les films mésoporeux de l'invention ont une épaisseur qui n'est pas particulièrement limitée, et qui peut être adaptée en fonction du but recherché. Généralement, ils ont une épaisseur maximale de l'ordre de 1 μm, et généralement une épaisseur allant de 50 nm à 1 μm, préférentiellement de 50 à 500 nm et mieux encore de 50 à 150 nm. Il est possible de déposer successivement plusieurs films de façon à obtenir un film multicouche d'épaisseur désirée.

La préparation de revêtements mésoporeux à matrice à base de silice est décrite plus en détail dans les demandes WO 2006/021698, WO 2007/088312 et WO 2007/090983 au nom du demandeur, qui sont incorporées par référence dans la présente demande.

Les revêtements poreux de l'invention peuvent être utilisés pour conférer des propriétés antistatiques à divers articles, transparents ou non, tels que, sans limitation, des lentilles ou des ébauches de lentilles optiques, de préférence des lentilles ou des ébauches de lentilles ophtalmiques, des fibres optiques, des vitrages utilisés par exemple dans le domaine aéronautique, dans le domaine du bâtiment, des transports (automobile...), ou dans le domaine de l'aménagement intérieur.

Le support sur lequel les films poreux sont déposés peut être constitué de tout matériau solide, transparent ou non transparent, tels que du verre minéral, une céramique, une vitrocéramique, un métal ou un verre organique, par exemple une matière plastique thermoplastique ou thermodurcissable. De préférence, le support est un substrat en verre minéral ou en verre organique, de préférence transparent. Mieux, le support est un substrat fait d'une matière plastique transparente.

Parmi les matériaux thermoplastiques convenant pour les substrats, décrits plus en détail dans la demande WO 2007/090983, on peut citer les (co)polymères (thio)(méth)acryliques, les polycarbonates (PC), les poly(thio)uréthanes, les (co)polymères d'allylcarbonates de polyols, les copolymères thermoplastiques éthylène/acétate de vinyle, les polyesters, les polyépisulfures, les polyépoxydes, les copolymères de cyclooléfines et leurs combinaisons. Par (co)polymère, on entend un copolymère ou un polymère. Par (méth)acrylate, on entend un acrylate ou un méthacrylate.

Les substrats particulièrement recommandés sont les substrats obtenus par

(co)polymérisation du bis allyl carbonate du diéthylèneglycol, vendu, par exemple, sous la dénomination commerciale CR-39 ^® par la société PPG Industries (lentilles ORMA ^® ESSILOR).

Les films mésoporeux de l'invention peuvent être formés sur une partie au moins de la surface principale d'un support (substrat) nu, c'est-à-dire non revêtu, ou déjà revêtu d'un ou plusieurs revêtements fonctionnels.

La surface de l'article sur laquelle sera déposé le futur revêtement mésoporeux antistatique peut optionnellement subir un pré-traitement destiné à renforcer l'adhésion de ce revêtement. Parmi les pré-traitements envisageables, on peut citer un traitement corona, par plasma sous vide, par faisceau d'ions, par faisceau d'électrons, ou un traitement par un acide ou une base.

De préférence, le support de l'invention est un substrat de lentille ophtalmique. En optique ophtalmique, il est bien connu de revêtir une surface principale d'un substrat en matériau organique transparent, par exemple une lentille ophtalmique, avec un ou plusieurs revêtements fonctionnels pour améliorer les propriétés optiques et/ou mécaniques de la lentille finale. Aussi, la surface principale du support peut être préalablement pourvue d'un revêtement de primaire améliorant la résistance aux chocs (primaire antichoc) et/ou l'adhésion des couches ultérieures dans le produit final, d'un revêtement résistant à l'abrasion et/ou aux rayures (hard coat), d'un revêtement antireflet, d'un revêtement polarisé, d'un revêtement photochrome, d'un revêtement antistatique, d'un revêtement coloré ou d'un empilement de deux ou plus de ces revêtements.

Le revêtement mésoporeux de l'invention est de préférence déposé sur un revêtement anti-abrasion et/ou anti-rayure, possédant de préférence un indice de réfraction élevé, typiquement de 1 ,55 à 1 ,65, mieux de 1 ,55 à 1 ,60. Le revêtement mésoporeux peut éventuellement être revêtu de revêtements permettant de modifier ses propriétés de surface, tels qu'une couche hydrophobe et/ou oléophobe (top coat anti-salissure).

Les revêtements de primaire améliorant la résistance au choc, les revêtements résistant à l'abrasion et/ou aux rayures et les revêtements hydrophobes et/ou oléophobes peuvent être choisis parmi ceux décrits dans la demande WO 2007/088312. Dans un mode de réalisation préféré, le film mésoporeux de l'invention constitue un revêtement antireflet monocouche ou fait partie d'un revêtement antireflet multicouche, éventuellement revêtu d'une couche hydrophobe et/ou oléophobe, notamment un revêtement antireflet comprenant une alternance de couches de haut indice de réfraction (n≥ 1 ,55) et de bas indice de réfraction (n < 1 ,50).

L'indice de réfraction du revêtement mésoporeux antistatique de l'invention est inférieur ou égal à 1 ,45, mieux inférieur ou égal à 1 ,40. Il constitue donc une couche de bas indice de réfraction, suite à l'élimination de l'agent porogène au sein des mésopores. Des indices de réfraction aussi faibles ne peuvent pas être atteints par les revêtements antistatiques connus antérieurement.

Lorsqu'il constitue un revêtement antireflet monocouche, le revêtement mésoporeux antistatique de l'invention possède de préférence une épaisseur allant de 80 à 130 nm, de préférence de 90 à 120 nm, miieux de 95 à 1 10 nm, afin de minimiser la réflexion pour une longueur d'onde de l'ordre de 540 nm, à laquelle la sensibilité de l'œil est maximale. Ce mode de réalisation est particulièrement intéressant, puisqu'une seule couche confère des propriétés antistatiques et antireflet à l'empilement.

Il peut en particulier constituer la couche de bas indice de réfraction d'un revêtement antireflet bicouche, ou bien encore d'un miroir de Bragg.

Dans une réalisation préférée de l'invention, le revêtement mésoporeux est formé sur une couche de haut indice de réfraction préalablement déposée sur le substrat, et forme ainsi une couche de bas indice de réfraction d'un revêtement antireflet bicouche.

Ladite couche de haut indice de réfraction est de préférence obtenue par durcissement d'une composition comprenant un hydrolysat d'un alcoxysilane, en particulier d'un epoxysilane, préférentiellement un époxytrialcoxysilane, et de colloïdes de haut indice de réfraction (n≥ 1 ,55) ou de précurseurs de ceux-ci. En particulier, les colloïdes peuvent être des colloïdes de TiO ₂ , ZrO ₂ , Sb ₂ O ₅ , SnO ₂ , ou WO ₃ . Son indice de réfraction est préférentiellement supérieur à 1 ,7, mieux supérieur à 1 ,8, et son épaisseur varie préférentiellement de 10 à 200 nm.

Un tel revêtement antireflet sol-gel présente l'avantage de pouvoir être déposé par voie liquide, contrairement aux revêtements antireflet classiques à base de couches diélectriques, qui doivent être déposés par traitement sous vide.

De préférence, le facteur moyen de réflexion dans le domaine visible R _m (400-700 nm) et/ou le facteur moyen de réflexion lumineuse R _v (moyenne pondérée de la réflexion spectrale sur l'ensemble du spectre visible entre 380 et 780 nm) d'un article revêtu d'un revêtement mésoporeux selon l'invention est (sont) inférieur(s) à 2 % par face, mieux inférieur(s) à 1 % par face et encore mieux inférieur(s) à 0,75 % par face de l'article. Les moyens pour parvenir à de telles valeurs sont bien connus de l'homme du métier. Dans la présente demande, le "facteur moyen de réflexion" R _m et le "facteur de réflexion lumineuse" R _v sont tels que définis dans la norme ISO 13666:1998, et mesurés conformément à la norme ISO 8980-4. Par rapport aux revêtements antistatiques connus à base d'oxydes métalliques ou de polymères conducteurs, les revêtements antistatiques de l'invention présentent l'avantage d'être beaucoup moins absorbants.

Préférentiellement, l'article d'optique de l'invention n'absorbe pas dans le visible ou absorbe peu dans le visible, ce qui signifie, au sens de la présente demande, que son facteur relatif de transmission de la lumière dans le visible (Tv) (pour l'ensemble de l'article) est supérieur à 95 %, mieux supérieur à 96 %, et mieux encore supérieur à 97%. Le facteur Tv répond à une définition internationale normalisée (norme ISO13666 : 1998) et est mesuré conformément à la norme ISO8980-3. Il est défini dans la gamme de longueur d'onde allant de 380 à 780 nm.

La présente invention concerne également l'utilisation d'un revêtement mésoporeux possédant une matrice à base de silice fonctionnalisée par des groupes ammonium en tant que revêtement antistatique. Un tel revêtement possède un indice de réfraction inférieur ou égal à 1 ,5. De préférence, la matrice du revêtement mésoporeux présente un caractère hydrophobe. Ce caractère hydrophobe peut lui être imparti en mettant en œuvre au moins l'un des deux modes de réalisation précédemment décrits.

Les exemples ci-dessous illustrent la présente invention sans la limiter. Sauf indication contraire, tous les pourcentages sont exprimés en masse. Tous les indices de réfraction sont exprimés à λ = 632,8 nm et T = 20-25 ⁰ C.

Les extraits secs sont déterminés ou calculés avant ajout de l'agent porogène. En d'autres termes, il n'est pas tenu compte de l'agent porogène pour le calcul de l'extrait sec.

EXEMPLES

A) Réactifs et matériel utilisés pour synthétiser les films mésoporeux

Le TEOS, de formule Si(OC ₂ H ₅ ) ₄ , a été employé en tant qu'agent précurseur inorganique de formule (I), le Brij ^® 56 a été employé en tant qu'agent porogène tensioactif et l'hexaméthyldisilazane (HMDS) a été employé en tant que composé réactif hydrophobe. Deux agents précurseurs de formule (II) ont été employés : le chlorure de N-triméthoxysilylpropyl- N,N,N-triméthylammonium (TMAC, en solution à 50 % dans le méthanol, fourni par ABCR) et le 3-aminopropyltriéthoxysilane (APTES). Ce dernier est utilisé en combinaison avec une solution aqueuse d'acide chlorhydrique 6 M afin que le groupe amino de l'APTES soit converti en groupe ammonium.

Les sols ont été préparés en utilisant l'éthanol absolu en tant que solvant organique et une solution aqueuse d'acide chlorhydrique diluée à 0,1 M (de façon à obtenir un pH=1 ,25) en tant que catalyseur d'hydrolyse.

Les revêtements ont été déposés sur des verres comprenant un substrat de lentille ORMA ^® ESSILOR (CR-39 ^® , 0.00 dioptries, sauf pour les mesures de réflexion : -2.00 dioptries), d'indice de réfraction égal à 1 ,50, de 1 ,1 mm d'épaisseur, de rayon de courbure compris entre 80 et 180 mm et de diamètre 65 à 70 mm. Ce substrat est revêtu du revêtement anti-abrasion et anti-rayures divulgué dans l'exemple 3 du brevet EP 0614957 (d'indice de réfraction égal à 1 ,48 et de 3,5 μm d'épaisseur), à base de GLYMO, DMDES, silice colloïdale et acétylacétonate d'aluminium.

B) Caractérisation des revêtements mésoporeux

Les revêtements mésoporeux sont caractérisés :

• Par ellipsométrie pour déterminer leur indice de réfraction. Pour cela, les revêtements sont déposés sur des supports de silicium polis sur les deux faces.

• Par spectroscopie infrarouge pour évaluer l'efficacité de l'extraction des tensioactifs ainsi que l'efficacité du greffage du HMDS. Pour cela, les revêtements sont déposés sur des supports de silicium polis sur les deux faces.

• Par spectroscopie de réflexion pour évaluer l'efficacité du revêtement antireflet, dans le cas où le revêtement mésoporeux est dimensionné pour constituer un revêtement antireflet. Pour cela les revêtements sont déposés sur le substrat organique CR-39 ^® décrit dans le § A). La réflexion moyenne (R _m ) sur tout le spectre visible est déterminée. La réflexion obtenue en considérant la courbe de sensibilité spectrale de l'œil (R _v ) est également déterminée.

• Par mesure de temps de décharge après application d'une charge électrostatique à la surface du verre selon la méthode décrite dans la demande WO 2008/015364. Les mesures sont réalisées sous atmosphère contrôlée à 22 ^< O et 50 % d'humidité. Pour cela les revêtements sont déposés sur le substrat organique CR-39 ^® décrit dans le § A). Les verres sont considérés antistatiques dès lors que les temps de décharge sont inférieurs à 200 ms.

• Les épaisseurs des revêtements ont été mesurées au profilomètre Tencor™.

C) Préparation des revêtements mésoporeux à matrice à base de silice rendue hvdrophobe par greffage post-synthétique

Exemple 1 (matrice TEOS/TMAC)

Le sol précurseur a été préparé en mélangeant réactifs et solvants dans les proportions molaires suivantes : 1 TEOS : 0.15 TMAC : 22 EtOH : 5,75 HCI (0,1 M) : 1 ,21 MeOH.

L'ensemble est chauffé pendant 1 h à 60 ⁰ C pour hydrolyser les silanes. Après refroidissement, l'agent porogène est ajouté dans le mélange dans une proportion molaire 1 TEOS : 0,0851 Brij ^®

56. La composition est diluée dans l'éthanol pour atteindre les proportions finales 1 TEOS : 0,15 TMAC : 1 ,21 MeOH : 52,4 EtOH : 5,75 HCI (0,1 M) puis laissée à agiter une nuit avant dépôt. Elle présente une teneur en extrait sec de 5,13 % en masse. La composition est alors filtrée à travers un filtre à seringue de 0,85 μm et diluée d'un facteur 2 (extrait sec ~ 2,78 %) avant dépôt par centrifugation sur le substrat. Avant dépôt, le substrat a subi une préparation de surface du type traitement corona ou plasma d'oxygène pour éviter tout problème d'adhérence.

Le film subit ensuite un traitement thermique destiné à avancer le degré de polymérisation du réseau (consolidation). Le substrat revêtu du film obtenu dans le paragraphe 2 ci-dessus est consolidé thermiquement dans une étuve 75 ⁰ C pendant 15 minutes puis à 100 ⁰ C pendant 3 heures, puis l'agent porogène est éliminé par extraction en plaçant le substrat revêtu du film consolidé dans la cuve d'un sonicateur de marque Elmasonic, contenant de l'isopropanol ou de l'acétone, à température ambiante pendant 15 min.

Le substrat revêtu du film mésoporeux est alors introduit pendant 15 minutes dans la cuve d'un bac à ultrasons de marque Elmasonic, contenant du HMDS, à température ambiante.

Les verres sont ensuite rincés à l'alcool isopropylique pour éliminer l'excès de HMDS. Cette étape d'hydrophobation post-synthétique est décrite plus en détail dans la demande WO

2007088312.

Exemple 2 (matrice TEOS/APTES) Un sol de silice a été préparé en mélangeant réactifs et solvants dans les proportions molaires suivantes : 1 TEOS (45,8 g) : 3,8 EtOH (39 g) : 5 HCI (0,1 M) (19,9 g). L'ensemble est chauffé pendant 1 h à 60 ⁰ C pour hydrolyser les silanes. Après refroidissement, 50g de cette solution sont prélevés et introduits dans un récipient, auxquels on ajoute 34,7 g d'éthanol, 42 g d'eau et 32 mL d'HCI 6M, sous agitation. La composition résultante est agitée à température ambiante pendant 5 minutes puis refroidie en plaçant le récipient dans un bain de glace. Au bout de 15 minutes d'agitation environ, la température de la composition atteint 1 -2 ⁰ C.

15,665 g d'APTES sont alors ajoutés suite à un goutte à goûte lent, en veillant à ce que la température du mélange ne dépasse pas 4 ⁰ C, afin de limiter la vitesse de condensation du sol et donc l'apparition d'un précipité. Après addition complète de l'APTES, l'agitation est poursuivie 5 min à 0-2 ⁰ C puis 15 min à température ambiante. 8,91 g de l'agent porogène Brij ^® 56 sont alors ajoutés au mélange, et l'agitation est poursuivie une nuit à température ambiante.

La composition finale comprend les réactifs et solvants dans les proportions molaires suivantes : 1 TEOS : 0,67 APTES : 10,9 EtOH : 1 ,82 HCI (6M) : 27,1 H ₂ O : 0,124 Brij ^® 56. Elle possède une teneur en extrait sec de 12,56 % en masse.

La composition est alors filtrée à travers un filtre à seringue de 0,85 μm et diluée à l'éthanol d'un facteur 3 (extrait sec ~ 4,68 %), agitée pendant 15 minutes avant dépôt par centrifugation sur le substrat (entre 2000 et 2500 tours/min). On obtient une couche ayant un indice de réfraction élevé de l'ordre de 1 ,5-1 ,51 , du fait de la présence de l'agent porogène dans les mésopores. Avant dépôt, le substrat a subi une préparation de surface du type traitement corona ou plasma d'oxygène pour éviter tout problème d'adhérence.

La consolidation du film, l'élimination de l'agent porogène par extraction et le greffage post-synthétique du film par le HMDS sont ensuite réalisés comme dans l'exemple 1 .

Exemples comparatifs (matrices TEOS/TMAC. TEOS/APTES ou TEOS)

Les modes opératoires suivis pour la préparation des articles des exemples comparatifs sont similaires à ceux des exemples 1 et 2. Les différences sont indiquées ci-après.

L'article de l'exemple comparatif C1 , comportant un revêtement non poreux, a été obtenu selon un mode opératoire similaire à celui de l'exemple 1 , sans utiliser d'agent porogène ni procéder à un greffage post-synthétique par le HMDS. L'article de l'exemple comparatif C1 1 diffère de celui de l'exemple 1 en ce qu'aucun greffage post-synthétique par le HMDS n'a été réalisé.

L'article de l'exemple comparatif C2, comportant un revêtement non poreux, a été obtenu selon un mode opératoire similaire à celui de l'exemple 2, sans utiliser d'agent porogène ni procéder à un greffage post-synthétique par le HMDS, et en utilisant un facteur de dilution de 2 (teneur en extrait sec de la composition : 9,72 % en masse) ou bien sans dilution (teneur en extrait sec de la composition : 4,86 % en masse). L'article de l'exemple comparatif C22 diffère de celui de l'exemple 2 en ce qu'aucun greffage post-synthétique par le HMDS n'a été réalisé.

L'article de l'exemple comparatif C3 diffère de celui des exemples 1 et 2 en ce que l'unique agent précurseur inorganique utilisé est le TEOS. Le sol précurseur contenait 14,36 g de TEOS, 79,42 g d'éthanol, 6,2 g d'acide chlorhydrique 0,1 N, et 3,49 g de l'agent porogène Brij ^® 56 (ratio molaire 1 TEOS : 0,074 Brij ^® 56).

L'article de l'exemple comparatif C4, comportant un revêtement non poreux, a été obtenu selon un mode opératoire similaire à celui de l'exemple C3, sans utiliser d'agent porogène ni procéder à un greffage post-synthétique par le HMDS.

L'article de l'exemple comparatif C5 diffère de celui de l'exemple comparatif C3 en ce qu'aucun greffage post-synthétique par le HMDS n'a été réalisé.

D) Résultats

Le tableau 1 permet de comparer les performances des lentilles des exemples 1 , 2, et des exemples comparatifs en termes d'indice de réfraction et de temps de décharge.

Lorsque plusieurs épaisseurs sont mentionnées pour un même exemple, celles-ci ont été obtenues en changeant légèrement les extraits secs des solutions et/ou les vitesses de centrifugation. Tableau 1

E) Commentaire des résultats du tableau 1 1 ) Propriétés antistatiques

Une matrice à base de TEOS (agent précurseur unique) ne possède pas de propriétés antistatiques, qu'elle soit poreuse ou non poreuse, qu'elle ait subi ou non une fonctionnalisation hydrophobe (exemples C3-C5).

En revanche, pour des épaisseurs de l'ordre de 100-200 nm, les matrices issues d'un mélange de précurseurs TEOS et TMAC ou APTES (précurseurs comprenant des groupes ammonium) possèdent toutes des propriétés antistatiques, qu'elles soient poreuses ou non poreuses, qu'elles aient subi ou non une fonctionnalisation hydrophobe (exemples 1 , 2, C1 , C1 1 , C2, C22). De façon générale, plus l'épaisseur de la couche antistatique est élevée, plus les temps de décharge sont faibles, du fait de l'augmentation de la quantité totale d'espèces ioniques, qui permettent de dissiper plus rapidement les charges électrostatiques.

2) Effet de la fonctionalisation hvdrophobe sur l'indice de réfraction Sans fonctionalisation hydrophobe par du HMDS, les indices de réfraction des couches poreuses sont plus élevés. Les spectres IR réalisés montrent que l'élimination de l'agent porogène par extraction par solvant a été efficace. Les indices de réfraction plus élevés ne sont donc pas liées à une mauvaise élimination de l'agent porogène mais peuvent s'expliquer, sans vouloir être lié par une théorie, par la condensation d'humidité dans la porosité. Une manière d'éviter cette condensation, et donc de diminuer l'indice de réfraction du revêtement, est de fonctionaliser de façon hydrophobe la couche poreuse, comme ici par du HMDS. 3) Effet de la fonctionalisation hydrophobe sur les propriétés antistatiques

Le post-traitement d'une matrice par le HMDS induit généralement une augmentation des temps de décharge. Sans vouloir être lié par une théorie, les temps de décharge plus faibles dans les matrices observés pour les matrices non fonctionnalisées par du HMDS peuvent s'expliquer par la présence d'humidité dans la porosité qui induit une dissipation des charges électrostatiques plus rapide. L'influence de l'humidité sur les propriétés électrostatiques d'un revêtement est bien connue dans la littérature.

La fonctionalisation hydrophobe du système limiterait donc la présence d'eau dans la porosité, ce qui induit une augmentation des temps de décharge.

Dans la cas des exemples 1 et 2, la fonctionalisation hydrophobe n'induit pas une augmentation des temps de décharges au dessus de 200 ms, si bien que l'article conserve des propriétés antistatiques.

En conclusion, la présence d'espèces chargées (ammonium + contre ion) dans la matrice d'un revêtement mésoporeux permet d'obtenir un revêtement possédant simultanément un indice de réfraction faible (en l'occurrence inférieur à 1 ,4) et des propriétés antistatiques.

F) Etude de l'influence de la présence de groupes ammonium dans la matrice sur les propriétés antistatiques

Un article préparé conformément à l'exemple C22 mais possédant un revêtement mésoporeux de 400 nm d'épaisseur a été immergé dans une solution aqueuse de soude 0,01 M pendant 30 minutes, en vue de déprotoner les groupes ammonium présents dans la matrice. Les mesures des temps de décharge avant et après neutralisation sont consignées dans le Tableau 2.

Tableau 2

Le tableau 2 montre que la transformation des groupes ammonium en groupes aminé

(non chargés) entraîne une augmentation significative du temps de décharge au-delà de 200 ms, c'est-à-dire la disparition des propriétés antistatiques. Il y a donc un intérêt à utiliser une espèce chargée dans la matrice mésoporeuse. G) Evaluation des propriétés antireflet

Les propriétés optiques du revêtement de l'exemple 1 (déposé sur un substrat organique CR-39 ^® d'indice de réfraction 1 ,5 équipé d'un revêtement anti-abrasion), possédant une épaisseur de 100 nm et un temps de décharge de 173 ms, sont présentées dans le tableau 3. (Propriétés d'une monocouche sur une seule face du substrat).

Tableau 3

En raison de ses facteurs moyens de réflexion Rm et Rv dans le domaine visible relativement faibles, ce revêtement mésoporeux antistatique constitue un revêtement antireflet monocouche performant. Il constitue un revêtement d'épaisseur optique λ/4 pour la longueur d'onde λ = 548 nm.

La courbe de réflexion de l'échantillon entre 380 et 780 nm est présentée sur la figure 1 .