鏈狀或網(wǎng)狀硅溶膠及超親水自清潔增透鍍膜液及制備應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種玻璃的增透鍍膜溶液及其制備和應(yīng) 用。
【背景技術(shù)】
[0002] 在光學(xué)元件表面鍍制適當(dāng)?shù)脑鐾改た蓽p小光學(xué)元件表面的反射損耗。例如在玻璃 表面涂覆鍍膜液制成增透玻璃可以在許多領(lǐng)域有應(yīng)用，例如用于太陽(yáng)能電池的保護(hù)玻璃面 板可以提高太陽(yáng)能電池的發(fā)電效率，用于顯示器的保護(hù)玻璃可以提高顯示器的顯示效果和 節(jié)能。
[0003] 目前，溶膠-凝膠法是制備光伏玻璃鍍膜液最常用的方法，具體為硅醇鹽在酸或 堿催化作用下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的水解反應(yīng)或聚合反應(yīng)來(lái)制備硅溶膠。利用酸催化制備的硅 溶膠，溶膠粒徑小，與玻璃表面結(jié)合牢靠，硬度高，但膜層孔隙率低，折射率高，增透減反膜 透光率低，已不能滿足高增透鍍膜玻璃的要求；利用堿催化制備的硅溶膠，溶膠粒徑大，膜 層孔隙率高，折射率低，增透減反膜透光率高，但該增透減反膜與玻璃基體結(jié)合不牢靠，易 脫落，不具有工業(yè)化應(yīng)用價(jià)值。
[0004] 其中，專利申請(qǐng)?zhí)枮?9113476. 1，發(fā)明名稱為《用于玻璃顯示屏寬帶減反射納米 涂層和生產(chǎn)方法》的專利的方案是，通過(guò)向Si02納米顆粒交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)或顆粒網(wǎng)絡(luò)中滲入有機(jī) 添加劑和硅烷偶聯(lián)劑，利用酸堿兩步法制備出膜基附著力高的減反射涂層；專利申請(qǐng)?zhí)枮?200510016828. 7,發(fā)明名稱為《高強(qiáng)有機(jī)/無(wú)機(jī)納米復(fù)合透明膜層材料及制備方法》公開了 一種以無(wú)機(jī)酸為催化劑，在異丙醇中共水解鈦酸酯、硅酸酯和硅烷偶聯(lián)劑制備溶膠的方法， 該方法制備的硅溶膠涂層具有高折射率高強(qiáng)度特點(diǎn)。
[0005] 但是，利用酸催化制備的硅溶膠，溶膠粒徑小，與玻璃表面結(jié)合牢靠，膜層硬度高， 但孔隙率低、折射率高，增透減反膜透光率較低；利用堿催化制備的硅溶膠，溶膠粒徑大，孔 隙率高、折射率低，增透減反膜透光率較高，但膜層與玻璃基體結(jié)合不牢靠，易脫落，不具有 工業(yè)化應(yīng)用價(jià)值。
[0006] 因此，現(xiàn)有技術(shù)中增透減反鍍膜液在玻璃上涂覆制成的鍍膜諸多性能仍舊不夠理 想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有成膜性優(yōu)異，且孔隙率理想和透 過(guò)率優(yōu)異的Si02鍍膜液。為此，本發(fā)明提供一種光伏玻璃增透減反膜鍍膜液的制備方法，本 發(fā)明通過(guò)將球形硅溶膠與富含羥基鏈狀或網(wǎng)狀硅溶膠摻雜形成一種雜化硅溶膠，制得減反 增透鍍膜液，該鍍膜液在光伏玻璃表面鍍膜，膜層中具有較高的孔隙率，透光率較高，對(duì)光 伏組件功率增益明顯。此外，該增透減反膜與玻璃基體結(jié)合性能好，硬度較高，耐候性能佳， 具有超清水自清潔功能，具有工業(yè)化應(yīng)用價(jià)值。
[0008] 具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：
[0009] -種含羥基鏈狀或網(wǎng)狀硅溶膠，其通過(guò)含有溶劑、水、催化劑、穩(wěn)定劑和兩種或兩 種以上的烷氧基硅烷的原料反應(yīng)得到，其中，溶劑、7義、催化劑、穩(wěn)定劑和烷氧基硅烷的體積 比為 1 ~20 :0· 1 ~1 :0· 01 ~0· 1 :0· 05-0. 2 :1。
[0010] 優(yōu)選的，對(duì)于所述的硅溶膠，其中，所述溶劑選自甲醇、乙醇、異丙醇、丙二醇和正 丁醇中的一種或二種以上。
[0011] 優(yōu)選的，對(duì)于所述的硅溶膠，其中，所述催化劑選自鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸、醋酸、 檸檬酸和草酸中的一種或二種以上。
[0012] 優(yōu)選的，對(duì)于所述的硅溶膠，其中，所述烷氧基硅烷選自四甲氧基硅烷、四乙氧基 硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷和環(huán)氧丙氧基 丙基二乙氧基硅烷中的一種或^種以上。
[0013] 優(yōu)選的，對(duì)于所述的硅溶膠，其中，所述穩(wěn)定劑選自硅油，優(yōu)選選自羥基硅油或二 甲基硅油。
[0014] 優(yōu)選的，對(duì)于所述的硅溶膠，其中，溶劑、去離子水、催化劑、穩(wěn)定劑和烷氧基硅烷 的體積比為 1 ~20 :0· 5 ~0· 8 :0· 04 ~0· 08 :0· 1 ~0· 15 :1。
[0015] 另外，本發(fā)明還提供上述的任一硅溶膠的制備方法，其包括如下步驟：
[0016] (1)將溶劑、水和催化劑加入反應(yīng)器中，混合得到A液；
[0017] (2)將穩(wěn)定劑加入A液中混合得到B液；以及
[0018] (3)將兩種或兩種以上的烷氧基硅烷混合加入B液中，升溫至40~80°C攪拌；然 后陳化，冷卻后制得含羥基鏈狀或網(wǎng)狀硅溶膠。
[0019] 優(yōu)選的，對(duì)于所述的制備方法，其中，在步驟（3)中，所述陳化在25~80°C下進(jìn)行。
[0020] 優(yōu)選的，對(duì)于所述的制備方法，其中，在步驟（3)中，所述陳化進(jìn)行的時(shí)間為1~5 天。
[0021] 另外，本發(fā)明還提供一種球形硅溶膠與含羥基鏈狀或網(wǎng)狀硅溶膠的復(fù)合鍍膜液， 其通過(guò)含有球形硅溶膠、前面任一種所述的含羥基鏈狀或網(wǎng)狀硅溶膠以及偶聯(lián)劑和交聯(lián)劑 的原料反應(yīng)得到，其中，以原料總和質(zhì)量100%計(jì)，所述的含羥基鏈狀或網(wǎng)狀硅溶膠的含量 為15-25%，所述球形硅溶膠的含量為4-10%。
[0022] 優(yōu)選的，對(duì)于所述的復(fù)合鍍膜液，其中，所述偶聯(lián)劑和交聯(lián)劑含量各自為 0· 01-2%，優(yōu)選各自（λ06-2%，更優(yōu)選各自（λ06-1%。
[0023] 優(yōu)選的，對(duì)于所述的復(fù)合鍍膜液，其中，所述偶聯(lián)劑選自硅烷偶聯(lián)劑，鈦酸酯類偶 聯(lián)劑，鋯酸酯類偶聯(lián)劑中的一種或二種以上；其中，所述交聯(lián)劑選自甲基三甲氧基硅烷，甲 基三乙氧基硅烷，苯基三甲氧基硅烷，苯基三乙氧基硅烷，二甲基二乙氧基硅烷，二苯基二 甲氧基硅烷中的一種或二種以上。
[0024] 另外，本發(fā)明還提供所述的復(fù)合鍍膜液的制備方法，其包括如下步驟：
[0025] (1)將前面任一所述的含羥基鏈狀或網(wǎng)狀硅溶膠加入反應(yīng)器中，然后加入球形硅 溶膠攪拌混合，陳化，制得C液；
[0026] (2)攪拌條件下，將偶聯(lián)劑和交聯(lián)劑依次加入C液中，陳化，制得D液；
[0027] (3)然后繼續(xù)陳化，制得光伏玻璃鍍膜液。
[0028] 優(yōu)選的，對(duì)于所述的鍍膜液的制備方法，其中，步驟（1)和⑵中，所述陳化溫度為 25 ~6(TC〇
[0029] 優(yōu)選的，對(duì)于所述的鍍膜液的制備方法，其中，步驟（1)中，所述陳化時(shí)間為4~ 12h〇
[0030] 優(yōu)選的，對(duì)于所述的鍍膜液的制備方法，其中，步驟（2)中，所述陳化時(shí)間為4~ 12h〇
[0031] 優(yōu)選的，對(duì)于所述的鍍膜液的制備方法，其中，步驟（3)中，所述陳化是指在室溫 下陳化6~12h。
[0032] 優(yōu)選的，對(duì)于所述的鍍膜液的制備方法，其中，所述球形硅溶膠是異丙醇型硅溶 膠，固體質(zhì)量含量為15-40%。
[0033] 另外，本發(fā)明還提供前面任一所述的復(fù)合鍍膜液在制備光伏玻璃表面的增透減反 鍍膜中的應(yīng)用。
[0034] 另外，本發(fā)明還提供前面任一所述的復(fù)合鍍膜液在制備光學(xué)器件或太陽(yáng)能器件表 面的增透減反鍍膜中的應(yīng)用。
[0035] 如上所述，本發(fā)明通過(guò)將球形硅溶膠與富含羥基鏈狀或網(wǎng)狀硅溶膠進(jìn)行復(fù)合摻 雜，再利用偶聯(lián)劑和交聯(lián)劑對(duì)復(fù)合雜化硅溶膠進(jìn)行改性，制得光伏玻璃鍍膜液，該鍍膜液在 光伏玻璃表面鍍膜，膜層中具有較高的孔隙率，透光率較高，對(duì)光伏組件功率增益明顯。此 外，也可以根據(jù)需要加入常規(guī)的涂料助劑例如附著力促進(jìn)劑、流平劑、潤(rùn)濕劑、消泡劑、耐磨 抗刮劑、增硬劑、揮發(fā)控制劑等助劑等。此外，該增透減反膜與玻璃基體結(jié)合牢靠，膜層硬度 較高，耐候性能佳，具有工業(yè)化應(yīng)用價(jià)值。
[0036] 此外，在制備富含羥基鏈狀或網(wǎng)狀硅溶膠時(shí)，將一種或一種以上烷氧基硅烷混合 均勻后再水解，制備的減反膜還具有超親水自清潔功能。
【附圖說(shuō)明】
[0037] 圖1是用水測(cè)定本發(fā)明的實(shí)施例1制備的含羥基鏈狀或網(wǎng)狀硅溶膠的接觸角的狀 態(tài)圖。
[0038] 圖2是用水測(cè)定本發(fā)明的實(shí)施例1制備的復(fù)合鍍膜液的接觸角的狀態(tài)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明為了制備性能理想的光伏玻璃表面的增透減反膜，主要提供了 如下方案：（1)富含羥基鏈狀或網(wǎng)狀硅溶膠的制備；（2)球形硅溶膠（自制或外購(gòu)）與富含 羥基鏈狀或網(wǎng)狀硅溶膠的摻雜，包括摻雜比例，摻雜時(shí)攪拌速度、攪拌溫度及攪拌時(shí)間等； (3) 偶聯(lián)劑和交聯(lián)劑以及根據(jù)需要添加的助劑中的一種或幾種對(duì)雜化硅溶膠進(jìn)行改性； (4) 經(jīng)過(guò)一定時(shí)間陳化，制得光伏玻璃增透減反鍍膜液。
[0040] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了如下制備方法。
[0041] 1.制備富含羥基鏈狀或網(wǎng)狀硅溶膠，步驟如下：
[0042] (1)將一定體積的溶劑加入三頸燒瓶，15-35Γ(優(yōu)選室溫）攪拌條件下，將混合均 勻的去離子水與催化劑緩慢加入三頸燒瓶，繼續(xù)攪拌30min，得到A液；
[0043] (2) 15-35Γ(優(yōu)選室溫）攪拌條件下，將一定體積的穩(wěn)定劑緩慢加入A液中，繼續(xù) 攪拌30min，得到B液；
[0044] (3)15-35°C(優(yōu)選室溫）攪拌條件下，按照一定的體積比將兩種或兩種以上的烷 氧基硅烷混合均勻，再將一定體積混合均勻的烷氧基硅烷緩慢加入B液中，升溫至40~ 80°C繼續(xù)攪拌0. 5~5h，然后停止攪拌，在25~80°C條件下陳化1~5天，冷卻后制得富 含羥基鏈狀或網(wǎng)狀硅溶膠。