专利名称：一种自洁高透过率双层的减反射镀膜溶胶的制备方法
技术领域：
本发明涉及纳米镀膜溶胶的制备技术领域，具体涉及一种自洁高透过率双层的减反射镀膜溶胶的制备方法。
背景技术：
太阳能转换效率损失的原因之一在于玻璃表面对入射太阳光存在10%左右的反射损失，因此减少玻璃表面太阳光反射是提高太阳能转换效率的有效方法。使玻璃具有减反性能的一种最简单有效的方法就是在玻璃表面镀一层或多层薄膜，利用薄膜的干涉相消来减少不必要的反射，从而达到增透效果。与未镀膜光伏玻璃相比，镀膜玻璃的透光率可以在380-2500nm宽带范围内增透，透光率由原来的91%增加到98%。传统的方法是采用溶胶-凝胶法分别制备TiO2溶胶和SiO2溶胶，然后将TiO2溶胶与SiO2溶胶混在一起镀膜，用该方法制备的薄膜虽然有自洁功能，但光学透过率较差，不具有很好的减反性能。用该传统方法制备的纳米SiO2薄膜孔隙率大、表面能高，容易吸附周围环境中的悬浮物，使用一段时间后，透光率明显下降，从而限制了它的实际应用。或者是采用溶胶-凝胶法在光伏玻璃表面分别镀制一层纳米SiO2薄膜和一层纳米TiO2薄膜而得到双层减反射薄膜，用该方法制备的双层减反射薄膜具有自洁功能且增透效果较好，但镀膜层机械强度较低，抗摩擦性较差，耐候性较差，不适合野外环境的应用。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种自洁高透过率双层的减反射镀膜溶胶的制备方法，同现有技术相比，以本方法制备的一种自洁高透过率双层的减反射镀膜溶胶过程简单、成本低、结构可控，折射率连续可调，在光伏玻璃表面对可见光、红外光具有高的透过率，镀膜层具有优良的耐摩擦性、耐候性和自洁功能。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是
一种自洁高透过率双层的减反射镀膜溶胶的制备方法，包括以下步骤第一步，制备铝溶胶，首先配备质量百分比为5 11 :89 95的有机铝和纯水，然后将有机铝溶解在纯水中，升温至50°C 80°C水解反应，I 3小时后再蒸馏O. 5 2. 5小时，然后升温至80°C 95°C，用酸调整PH为2 5，回流反应10 24小时，得到铝溶胶；第二步，制备硅溶胶，首先将烷氧基硅烷和二氧化硅分散液、混合醇溶剂、纯净水以及阻聚剂按照如下质量百分比配备，烷氧基硅烷和二氧化硅分散液混合醇溶剂纯净水阻聚剂为15 30 :53 83. 5 :0. 8 6. 8 :0 10，其中，烷氧基硅烷和二氧化硅分散液的质量比为O.1 O. 8 I，然后将部分烷氧基硅烷和二氧化硅分散液溶于乙醇和丙三醇的混合溶剂中，用酸调PH=2 4，充分搅拌下缓慢加入纯水，加热至25°C 80°C，水解反应I 3小时，再添加剩余部分烷氧基硅烷，继续反应4 12小时后降温至室温，再添加阻聚剂等剩余材料继续搅拌O. 5 I小时,得到以纳米二氧化娃颗粒为中心的娃溶胶；第三步，制备具有高透过率的减反射镀膜溶胶首先将第一步制备的铝溶胶、第二步制备的硅溶胶、混合醇溶剂、阻聚剂和干燥调节剂按照如下质量百分比配备，铝溶胶硅溶胶混合醇溶剂阻聚剂干燥调节剂为8.1 28. 5 26. 2 29. 9 :30. 4 50 :0. 4 2. O : 10 15，然后在混合醇溶剂分别加入硅溶胶和铝溶胶搅拌I小时后依次加入阻聚剂和干燥调节剂，搅拌O. 5 I小时即得到具有高透过率的抗摩擦性能和耐候性能优异的纳米硅铝溶胶镀膜液；第四步，制备具有自洁功能的TiO2溶胶首先将有机钛、乙醇1、纯水、乙醇2、乙酸和干燥调节剂按如下质量百分比配备，有机钛乙醇1:纯水乙醇2 :乙酸干燥调节为6 13:21 38 33 48 8 12 O.1 O. 3 7 14，然后将有机钛缓慢添加到乙醇I溶剂中并充分搅拌，再缓慢滴加乙酸，充分搅拌得溶液A ;将纯水添加到乙醇2中，充分搅拌得溶液B ;然后将溶液B缓慢加入到溶液A中，调PH值到2 5，充分搅拌O. 5 2小时，升温至60°C 90°C反应I 2小时，降温到室温后再添加干燥调节剂，搅拌I 2小时后室温静置熟化2 5天，得TiO2溶胶；第一步所述的有机铝为三氯化铝、异丙醇铝、丁氧基铝的一种。第一步、第二步和第四步所述的酸为硝酸、硫酸、盐酸中的一种或多种，若为多种，是为任意比混合。第二步和第三步所述的混合醇为乙醇、异丙醇、丙三醇、丁醇、乙二醇或聚乙二醇中的一种或多种，若为多种，是为任意比混合。第二步所述的二氧化硅分散液中大颗粒SiO2 :小颗粒3102质量比为O.1 O. 8 :1。第二步所述的烷氧基硅烷为四乙氧基硅烷(TEOS)、四甲氧基硅烷、甲基三乙氧基娃烧、_■甲基_■乙氧基娃烧或_■苯基_■乙氧基娃烧的一种或多种，若为多种，是为任意比混
口 ο 第三步所述的阻聚剂为N甲基吡咯烷酮、甲酰胺或二甲基甲酰胺的一种或多种，若为多种，是为任意比混合。第三步和第四步所述的干燥调节剂为丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、乙二醇乙醚、一缩二丙二醇甲醚、一缩二乙二醇乙醚、1，2己二醇的一种或多种，若为多种，是为任意比混合。第四步所述的有机钛为钛酸丁酯(四丁氧基钛)或异丙醇钛的一种。本发明的有益效果是分2个步骤进行镀膜步骤一有机铝先一步水解形成铝醇溶胶，而后，烷氧基硅烷与纳米二氧化硅分散液在酸性催化下共水解。两种溶胶混合后，使得二氧化硅颗粒表面包覆着一层硅铝醇胶。采用辊涂法、浸溃提拉法等工艺在玻璃表面先镀制一层纳米硅铝溶胶镀膜层。由于硅醇胶与基材(玻璃)表面具有很好的粘接性，氧化铝溶胶具有优异的耐磨性，因此，二氧化硅颗粒与被涂覆的基材(玻璃)既有很好的粘接性，又有良好的耐磨性。同时，由于二氧化硅颗粒的分散性，使得镀膜膜层具有多孔隙结构，提高了涂层的透过率。步骤二 再利用辊涂、喷涂、浸溃提拉法等镀膜工艺在已经固化成膜的硅铝溶胶减反射膜上面镀制一层TiO2溶胶膜层。TiO2薄膜的自洁功能来源于两个方面光催化和光致超亲水性，即吸附在TiO2薄膜表面的有机污染物在太阳光照射下会被降解，随后，由于TiO2薄膜的光致超亲水性，污染物和灰尘可以被雨水冲洗掉，使得TiO2镀膜层具有自洁功能。
具体实施方式
下面以具体实施例对本方法作进一步描述。实施例一 1.铝溶胶制备
权利要求
1.一种自洁高透过率双层的减反射镀膜溶胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 第一步，制备铝溶胶，首先配备质量百分比为5 11 :89 95的有机铝和纯水，然后将有机铝溶解在纯水中，升温至50°C 80°C水解反应I 3小时后再蒸馏O. 5 2. 5小时，然后升温至80°C 95°C，用酸调整PH为2 5，回流反应10 24小时，得到铝溶胶； 第二步，制备硅溶胶首先将烷氧基硅烷和二氧化硅分散液、混合醇溶剂、纯净水以及阻聚剂按照如下质量百分比配备，烷氧基硅烷和二氧化硅分散液混合醇溶剂纯净水阻聚剂为15 30 53 83. 5 :0. 8 6. 8 :0 10，其中，烷氧基硅烷和二氧化硅分散液的质量比为O.1 O. 8 I，然后将部分烷氧基硅烷和二氧化硅分散液溶于乙醇和丙三醇的混合溶剂中，用酸调PH=2 4，充分搅拌下缓慢加入纯水，加热至25°C 80°C，水解反应I 3小时，再添加剩余部分烷氧基硅烷，继续反应4 12小时后降温至室温，再添加阻聚剂等剩余材料继续搅拌O. 5 I小时,得到以纳米二氧化娃颗粒为中心的娃溶胶； 第三步，制备高透过率的纳米镀膜溶胶首先将第一步制备的铝溶胶、第二步制备的硅溶胶、混合醇溶剂、阻聚剂和干燥调节剂按照如下质量百分比配备，铝溶胶硅溶胶混合醇溶剂阻聚剂:干燥调节剂为8.1 28. 5 :26·2 29·9 :30.4 50 :0· 4 2. O : 10 15，然后在混合醇溶剂分别加入硅溶胶和铝溶胶搅拌I小时后依次加入阻聚剂和干燥调节剂，搅拌O. 5 I小时即得到具有高透过率的抗摩擦性能和耐候性能优异的纳米硅铝溶胶镀膜液； 第四步，制备具有自洁功能的TiO2溶胶首先将有机钛、乙醇1、纯水、乙醇2、乙酸和干燥调节剂按如下质量百分比配备，有机钛乙醇1:纯水乙醇2 :乙酸干燥调节为6 13 :21 38 33 48 8 12 O.1 O. 3 7 14，然后将有机钛缓慢添加到乙醇I溶剂中并充分搅拌，再缓慢滴加的乙酸，充分搅拌得溶液A ;将纯水添加到乙醇2中，充分搅拌得溶液B ;然后将溶液B缓慢加入到溶液A中，调PH值到2 5，充分搅拌O. 5 2小时，升温至60°C 90V反应I 2小时，降温到室温后再添加干燥调节剂，搅拌I 2小时后室温静置熟化2 5天，得TiO2溶胶。
2.根据权利要求1所述的一种自洁高透过率双层的减反射镀膜溶胶的制备方法，其特征在于，第一步所述的有机铝为三氯化铝、异丙醇铝、丁氧基铝中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种自洁高透过率双层的减反射镀膜溶胶的制备方法，其特征在于，第一步、第二步和第四步所述的酸为硝酸、硫酸、盐酸中的一种或多种，若为多种，则为任意比混合。
4.根据权利要求1所述的一种自洁高透过率双层的减反射镀膜溶胶的制备方法，其特征在于，第二步和第三步所述的混合醇为乙醇、异丙醇、丙三醇、丁醇、乙二醇或聚乙二醇中的一种或多种，若为多种，是为任意比混合。
5.根据权利要求1所述的一种自洁高透过率双层的减反射镀膜溶胶的制备方法，其特征在于，第二步所述的二氧化硅分散液中大颗粒SiO2 :小颗粒SiO2质量比为O.1 O. 8 :1。
6.根据权利要求1所述的一种自洁高透过率双层的减反射镀膜溶胶的制备方法，其特征在于，第~■步所述的烧氧基娃烧为四乙氧基娃烧、四甲氧基娃烧、甲基二乙氧基娃烧、_■甲基~■乙氧基娃烧或_■苯基_■乙氧基娃烧的一种或多种，若为多种；是为任意比混合。
7.根据权利要求1所述的一种自洁高透过率双层的减反射镀膜溶胶的制备方法，其特征在于，第三步所述的阻聚剂为N甲基吡咯烷酮、甲酰胺或二甲基甲酰胺的一种或多种，若为多种，是为任意比混合。
8.根据权利要求1所述的一种自洁高透过率双层的减反射镀膜溶胶的制备方法，其特征在于，第三步所述的干燥调节剂为丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、乙二醇乙醚、一缩二丙二醇甲醚、一缩二乙二醇乙醚或1，2己二醇的一种或多种，若为多种，是为任意比混合。
9.根据权利要求1所述的一种自洁高透过率双层的减反射镀膜溶胶的制备方法，其特征在于，第四步所述的有机钛为钛酸丁酯(四丁氧基钛)或异丙醇钛的一种。
全文摘要
一种自洁高透过率双层的减反射镀膜溶胶的制备方法，采用有机铝水解成的铝醇溶胶和烷氧基硅烷与纳米二氧化硅分散液在酸性催化下共水解的溶胶混合，混合后，使得二氧化硅颗粒表面包覆着一层硅铝醇胶，再利用辊涂、喷涂、浸渍提拉法等镀膜工艺在已经固化成膜的硅铝溶胶减反射膜上面镀制一层TiO2溶胶膜层，由于TiO2薄膜具有光催化和光致超亲水性，吸附在TiO2薄膜表面的有机污染物在太阳光照射下会被降解，污染物和灰尘可以被雨水冲洗掉，使得TiO2镀膜层具有自洁功能，由于硅醇胶与基材玻璃表面具有很好的粘接性，氧化铝溶胶具有优异的耐磨性，二氧化硅颗粒的分散性，使得镀膜膜层具有多孔隙结构，提高了涂层的透过率。
文档编号C01G23/053GK103031008SQ20121052927
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月10日 优先权日2012年12月10日
发明者吴国阳 申请人:彩虹集团电子股份有限公司