一种双层减反射涂层的制作方法

本发明属于玻璃表面处理，涉及建筑玻璃、光伏玻璃表面处理领域，具体涉及一种双层减反射涂层。

背景技术：

1、现有光伏玻璃膜层一般为双层氧化硅减反膜，由于折射率限制，在380 nm~1100nm波段内，镀膜玻璃的平均透过率一般在94%左右，很难进一步有效提高。此外，雨雪、风沙、大气污染等复杂的户外环境影响因素对薄膜的机械强度和耐脏污性能提出了很高的要求。光伏组件因减反涂层的污染、磨损、老化等问题导致发电效率下降、清洁成本提高，产品生命周期缩短。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有建筑或光伏玻璃减反涂层在380 nm~1100nm波段内透过率不高（约94%）、机械强度低、耐脏污性能差等问题，提供一种双层减反射涂层。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种双层减反射涂层，包括玻璃基底，其特征在于在玻璃基板表面由下到上依次设有sio2-tio2复合层、改性sio2复合层；其中改性sio2复合层所用涂料成膜物分散相粒子的结构为内核层为胶束（阳离子表面活性剂）模板，中间层为改性sio2层，外壳层由聚丙烯酸酯类或者有机硅氧烷改性聚丙烯酸酯类组成。

4、进一步，所述sio2-tio2复合层采用以下方法制得：将硅源制成质量浓度为2.5%~5%的酸性或中性sio2溶胶，将钛源制成质量浓度为2%~4%的酸性或中性tio2溶胶，随后将sio2溶胶和tio2溶胶按体积比(60%~90%):(10%~40%)进行混合。

5、进一步，所述改性sio2复合层所用涂料成膜物分散相粒子采用以下方法制得：

6、（1）内核层的制备：在10℃~35℃条件下，将0.1%~0.3%阳离子表面活性剂加入20%~60%的水和40%~80%的醇类溶剂的混合液中，对该混合液搅拌4 h~12 h形成阳离子表面活性剂胶束模板；

7、（2）中间层的制备：向步骤（1）的分散液中继续加入占其质量1.0%~1.3%的氨水，1.5%~2.5%的四乙氧基硅烷（teos）和0.5%~1.5%的偶联剂，室温下反应2 h~8 h，在阳离子表面活性剂胶束模板的表面通过溶胶-凝胶过程沉积得到改性sio2层；

8、（3）外壳层的制备：向上述分散液中加入占总质量18%~30%的丙烯酸酯类单体或者笼型低聚倍半硅氧烷和丙烯酸酯类单体混合液，0.15%~0.50%的引发剂，在40℃~80℃下搅拌0.5 h~4 h，得到外壳层。

9、进一步，所述有机硅氧烷改性聚丙烯酸酯类所用的有机硅氧烷是带有烷基和烯基的笼型聚倍半硅氧烷中的一种或几种。

10、进一步，所述硅源为四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷中的任一种。

11、进一步，所述钛源为钛酸四丁酯、钛酸四乙酯、钛酸四异丙酯、钛酸四异丁酯中的任一种。

12、进一步，所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、聚二烯丙基二甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵/丙烯酰胺共聚物中的一种或几种。

13、进一步，所述醇类为乙醇、异丙醇、正丙醇、二丙酮醇、乙二醇、丙二醇、1-甲氧基-2-丙醇、正己醇中的一种或几种。

14、进一步，所述偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、二(三乙醇胺)钛酸二异丙酯中的一种或几种。（硅烷类偶联剂仅对含硅元素的成膜物粒子有效，而钛偶联剂则适应性更广，而且它的作用并不限于使有机-无机杂化材料涂层的强度提高，还能赋于一定程度的挠屈性。钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂可以并用，产生协同效应，偶联效果大幅度提高。）

15、进一步，所述丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯中的一种或几种。

16、进一步，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化氢、过氧化氢衍生物中的一种。

17、本发明根据薄膜光学原理，引入高折射率tio2，提高底层膜的折射率，底层涂料是复合溶胶，通过前驱物的水解、缩聚、干燥形成高附着力高强度膜层。表层涂料为有机-无机杂化乳液体系，通过表层涂料成膜物粒子的成分和结构设计，制备有机-无机杂化的疏水改性sio2复合层。通过在胶束模板表面的溶胶-凝胶过程沉积得到上述成膜物粒子的中间sio2层，然后在前者表面聚合生成外壳物质，得到杂化乳液核-壳结构的分散相。成膜时，分散介质挥发，在毛细管作用力和表面张力推动下，乳液粒子紧密堆集，并且发生形变，粒子之间界面逐步消失，聚合物分子链相互渗透和缠绕，从而形成连续均一的涂膜，兼具无机涂层的强度、耐候性和有机涂层带来的疏水、抗污性能。

18、本发明的有益效果：

19、1. 本发明所述减反射涂层在380nm~1100nm波段内平均透过率在94.2%~96.5%，铅笔硬度≥4h；可有效改善耐磨、耐候、抗污（室外一月的试验周期内，与对照样品相比透过率下降减小0.5%~2%）、宽谱增透等功能；

20、2. 将本发明所述减反射涂层用于光伏组件，可提高其在各种实际工作环境下长期高效工作能力，提高产品生命周期（一个月的时间内平均发电功率提高2%~10%），降低光伏电站的清洁保养成本；本发明所述减反射涂层还可应用于建筑玻璃、太阳能平板集热器等领域。

技术特征：

1.一种双层减反射涂层，包括玻璃基底，其特征在于玻璃基板表面由下到上依次设有sio2-tio2复合层、改性sio2复合层；其中改性sio2复合层所用涂料成膜物分散相粒子的内核层为阳离子表面活性剂胶束模板，中间层为改性sio2层，外壳层由聚丙烯酸酯类或者有机硅氧烷改性聚丙烯酸酯类组成。

2.根据权利要求1所述一种双层减反射涂层，其特征在于：所述sio2-tio2复合层采用以下方法制得：将硅源制成质量浓度为2.5%~5%的酸性或中性sio2溶胶，将钛源制成质量浓度为2%~4%的酸性或中性tio2溶胶，随后将sio2溶胶和tio2溶胶按体积比(60%~90%):(10%~40%)进行混合。

3.根据权利要求1所述一种双层减反射涂层，其特征在于：所述改性sio2复合层所用涂料成膜物分散相粒子采用以下方法制得：

4.根据权利要求1所述一种双层减反射涂层，其特征在于：所述有机硅氧烷改性聚丙烯酸酯类所用的有机硅氧烷是带有烷基和烯基的笼型低聚倍半硅氧烷中的一种或几种。

5.根据权利要求2所述一种双层减反射涂层，其特征在于：所述硅源为四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷中的任一种；钛源为钛酸四丁酯、钛酸四乙酯、钛酸四异丙酯、钛酸四异丁酯中的任一种。

6.根据权利要求3所述一种双层减反射涂层，其特征在于：所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、聚二烯丙基二甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵/丙烯酰胺共聚物中的一种或几种；所述醇类为乙醇、异丙醇、正丙醇、二丙酮醇、乙二醇、丙二醇、1-甲氧基-2-丙醇、正己醇中的一种或几种。

7.根据权利要求3所述一种双层减反射涂层，其特征在于：所述偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、二(三乙醇胺)钛酸二异丙酯中的一种或几种。

8.根据权利要求3所述一种双层减反射涂层，其特征在于：所述丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯中的一种或几种。

9.根据权利要求3所述一种双层减反射涂层，其特征在于：所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化氢、过氧化氢衍生物中的一种。

技术总结
本发明涉及一种双层减反射涂层，其特征在于在玻璃基板表面由下到上依次设有SiO<subgt;2</subgt;‑TiO<subgt;2</subgt;复合层、改性SiO<subgt;2</subgt;复合层；改性SiO<subgt;2</subgt;复合层所用涂料成膜物分散相粒子的内核层为阳离子表面活性剂胶束模板、中间层为改性SiO<subgt;2</subgt;、外壳层由聚丙烯酸酯类或者有机硅氧烷改性聚丙烯酸酯类组成。本发明优点：双层减反射涂层在380nm~1100nm波段内平均透过率在94.2~96.5%，铅笔硬度≥4H；可有效改善耐磨、耐候、抗污、宽谱增透等功能；用于光伏组件，可提高其在各种实际工作环境下长期高效工作能力，提高产品生命周期，降低光伏电站的清洁保养成本；本发明所述减反射涂层还可应用于建筑玻璃、太阳能平板集热器等领域。

技术研发人员：鲍田,王东,王金磊,汤永康,徐嘉馨,甘治平,李刚
受保护的技术使用者：中建材玻璃新材料研究院集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13