Abstract The cyclomatrix-type polyphosphazene is hypothesized to have potential as optical material due to the existing of transparent P=N ring skeleton. However, as an insoluble and infusible cross-linked polymer, cyclomatrix-type polyphosphazene is very difficult to be processed into film coatings. Herein, we reported a facile in situ template method to prepare cyclomatrix-type polyphosphazene optical film coating based on in situ polymerization between chlorocyclophosphazene and 4,4’-oxydianiline. A transparent coating with smooth surface and a translucent coating with uneven surface were successfully obtained by controlling reaction time. Their molecular structures, surface morphologies and topographies, cross-section morphologies, optical properties and preparation mechanisms were studied, respectively. As expected, the novel film coatings had good transmission in the visible region, especially the smooth transparent coating, which exhibited high transmittance (80 ∼ 90%). Moreover, the coatings unexpectedly exhibited UV-shielding capacity, especially the uneven translucent coating, which blocked the vast majority of UVA radiation (78.6%) and almost all of UVB radiation (99.8%). In addition, the possible preparation mechanisms of two coatings were also discussed. The primary stage of polymerization was dominated by a film-forming process based on template self-assembly, leading to smooth transparent film coating. As polymerization progress, many cyclomatrix-type polyphosphazene microspheres were produced by a forming-microsphere process and then deposited on the film surface, forming uneven translucent coating.

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Cyclomatrix 型聚磷腈光学薄膜涂层：制备、表征和性能

摘要 环基型聚磷腈由于存在透明的P=N环骨架，被认为具有作为光学材料的潜力。然而，作为一种不溶不熔的交联聚合物，环基型聚磷腈很难加工成薄膜包衣。在此，我们报道了一种简便的原位模板法，基于氯环磷腈和 4,4'-氧双苯胺之间的原位聚合制备环基质型聚磷腈光学薄膜涂层。通过控制反应时间，成功获得了表面光滑的透明涂层和表面不平整的半透明涂层。分别研究了它们的分子结构、表面形貌和形貌、横截面形貌、光学性质和制备机理。正如预期的那样，新型薄膜涂层在可见光区具有良好的透射率，特别是光滑的透明涂层，具有较高的透射率（80～90%）。此外，涂层出人意料地表现出紫外线屏蔽能力，尤其是不均匀的半透明涂层，它阻挡了绝大多数的 UVA 辐射（78.6%）和几乎所有的 UVB 辐射（99.8%）。此外，还讨论了两种涂层可能的制备机制。聚合的初级阶段主要是基于模板自组装的成膜过程，导致光滑透明的薄膜涂层。随着聚合的进行，许多环基型聚磷腈微球通过形成微球的过程产生，然后沉积在薄膜表面，形成不均匀的半透明涂层。特别是光滑的透明涂层，具有高透光率（80 ∼ 90%）。此外，涂层出人意料地表现出紫外线屏蔽能力，尤其是不均匀的半透明涂层，它阻挡了绝大多数的 UVA 辐射（78.6%）和几乎所有的 UVB 辐射（99.8%）。此外，还讨论了两种涂层可能的制备机制。聚合的初级阶段主要是基于模板自组装的成膜过程，导致光滑透明的薄膜涂层。随着聚合的进行，许多环基型聚磷腈微球通过微球成型工艺产生，然后沉积在薄膜表面，形成不均匀的半透明涂层。特别是光滑的透明涂层，具有高透光率（80 ∼ 90%）。此外，涂层出人意料地表现出紫外线屏蔽能力，尤其是不均匀的半透明涂层，它阻挡了绝大多数的 UVA 辐射（78.6%）和几乎所有的 UVB 辐射（99.8%）。此外，还讨论了两种涂层的可能制备机制。聚合的初级阶段主要是基于模板自组装的成膜过程，导致光滑的透明薄膜涂层。随着聚合的进行，许多环基型聚磷腈微球通过微球成型工艺产生，然后沉积在薄膜表面，形成不均匀的半透明涂层。涂层出人意料地表现出紫外线屏蔽能力，尤其是不均匀的半透明涂层，它阻挡了绝大多数的 UVA 辐射（78.6%）和几乎所有的 UVB 辐射（99.8%）。此外，还讨论了两种涂层可能的制备机制。聚合的初级阶段主要是基于模板自组装的成膜过程，导致光滑透明的薄膜涂层。随着聚合的进行，许多环基型聚磷腈微球通过微球成型工艺产生，然后沉积在薄膜表面，形成不均匀的半透明涂层。涂层出人意料地表现出紫外线屏蔽能力，尤其是不均匀的半透明涂层，它阻挡了绝大多数的 UVA 辐射（78.6%）和几乎所有的 UVB 辐射（99.8%）。此外，还讨论了两种涂层可能的制备机制。聚合的初级阶段主要是基于模板自组装的成膜过程，导致光滑透明的薄膜涂层。随着聚合的进行，许多环基型聚磷腈微球通过微球成型工艺产生，然后沉积在薄膜表面，形成不均匀的半透明涂层。还讨论了两种涂层的可能制备机制。聚合的初级阶段主要是基于模板自组装的成膜过程，导致光滑透明的薄膜涂层。随着聚合的进行，许多环基型聚磷腈微球通过微球成型工艺产生，然后沉积在薄膜表面，形成不均匀的半透明涂层。还讨论了两种涂层的可能制备机制。聚合的初级阶段主要是基于模板自组装的成膜过程，导致光滑透明的薄膜涂层。随着聚合的进行，许多环基型聚磷腈微球通过微球成型工艺产生，然后沉积在薄膜表面，形成不均匀的半透明涂层。