硅镁铝溶胶和掺杂核壳二氧化硅微球镀膜液及制备应用_2

文档序号:9211736阅读:来源:国知局
min,得到A液;
[0043] (2) 15-35?搅拌条件下,将一定质量的铝盐和镁盐及一定体积的烷氧基硅烷分别 加入A液中,升温至40~80°C继续搅拌0. 5~5h,然后停止搅拌,在25~80°C条件下陈化 1~5天,冷却后制得富含羟基硅溶胶。
[0044] 制备富含羟基硅溶胶方案中,溶剂、去离子水、催化剂、镁盐、铝盐与烷氧基硅烷的 体积(或质量)比为 1 ~20(mL) :0· 1 ~l(mL) :0.01 ~0· l(mL) :0.025 ~0· 1(g) :0.025 ~ 0.1 (g) : I(mL)〇
[0045] 其中,在本发明的上面所述制备硅铝镁溶胶中,溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、正丙 醇、异丙醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二丙二醇甲醚、丙二醇 二甲醚、三丙二醇单甲醚或三丙二醇单乙醚中的一种或几种;催化剂为盐酸、硝酸、硫酸、磷 酸、醋酸、柠檬酸、草酸中的一种或几种;镁盐为硝酸镁、氯化镁、磷酸镁、醋酸镁、碳酸镁、硅 酸镁或乙酰丙酮镁中的一种或几种;铝盐为硝酸铝、氯化铝、磷酸铝、甲酸铝、乙酸铝、丙酸 铝、二烷基氯化铝、一烷基二氯化铝、三烷基三氯化二铝、异丙醇铝或乙酰丙酮铝中的一种 或几种;烷氧基硅烷为四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷或甲基三乙氧基硅 烷中的一种或几种。
[0046] 也就是说,在本发明中是采用酸催化的方式制备富含羟基链状或网状杂化溶胶, 改善纳米核壳SiOjj球与玻璃的结合力。
[0047] 3.制备光伏玻璃镀膜液的方法,包括如下步骤:
[0048] (1)取一定体积上述富含羟基硅镁铝溶胶加入三颈烧瓶,15-35?搅拌条件下,将 一定体积的纳米核壳SiOjj球溶胶和溶剂缓慢加入三颈烧瓶中,继续搅拌0. 5~4h,然后 停止搅拌,在25~60°C条件下陈化4~12h,冷却后制得B液;
[0049] 其中,所述溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇、异丙醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇、乙 二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二丙二醇甲醚、丙二醇二甲醚、三丙二醇单甲醚或三丙二醇单 乙醚中的一种或几种;也就是说,在将含羟基硅镁铝溶胶与纳米核壳二氧化硅溶胶微球复 合时,所采用的溶剂不能为水。
[0050] (2) 15-35°c搅拌条件下,将偶联剂和交联剂依次缓慢加入B液中,继续搅拌0. 5~ 4h,然后停止搅拌,在25~60°C条件下陈化4~12h,冷却后制得C液;
[0051] (3)继续搅拌I. 5-3h,然后15-35°C陈化6~12h,制得光伏玻璃镀膜液。
[0052] 其中,上述富含羟基硅溶胶与纳米核壳SiOjj球溶胶、溶剂、偶联剂、交联剂,各种 涂料助剂的重量含量分别如下表1所示:
[0053] 表1复合镀膜液各原料配比表(重量% )
[0054]
[0055] 其中,纳米核壳SiOjj球的固含量为3% -10% (重量% ),富含羟基硅镁铝溶胶 (上述自制杂化溶胶)固含量为8%-15% (重量% ),所述偶联剂选自硅烷偶联剂,钛酸 酯类偶联剂,锆酸酯类偶联剂中的一种或几种,其中硅烷偶联剂选自KH560、KH570、KH550、 KH151、KH171、KH580或KH602等,钛酸酯类偶联剂选自异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛 酸酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基) 钛酸酯、单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯或钛酸丁酯 等,锆酸酯类偶联剂选自四正丙基锆酸酯、正丙氧基锆酸酯、四(三乙醇胺)锆酸酯、烷氧基 三(乙烯基-乙氧基)锆酸酯或烷氧基三(对氨基苯氧基)锆酸酯等;所述交联剂选自甲 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,^苯基^甲氧基硅烷中的一种或几种。
[0056] 另外,也可以在上面第⑶步骤中,根据需要加入常用的涂料助剂,例如可以选择 添加流平剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、耐磨抗刮剂、增硬剂和挥发控制剂等它们中的一种或 二种以上任意物质助剂添加重量比例为整个涂膜液体系重量的〇. 01% -2. 0%。
[0057] 本发明制成的增透减反膜与玻璃基体结合牢靠,膜层硬度较高,耐候性能佳,具有 工业化应用价值。
[0058] 实施例
[0059] 下面通过具体实施例来详细说明本发明复合镀膜液具体如何制备以及其性能表 征。
[0060] 实施例1
[0061] (一)制备纳米核壳SiOjj球溶胶
[0062] 根据文献"单分散空心Si02m米微球的合成与表征"中记载的方法进行制备纳 米核壳核壳SiOjj球溶胶(邹华,吴石山,沈健.单分散空心SiO2纳米微球的合成与表 征.[J].化学学报.2009. 67 (3) 266-269),具体制备过程如下:
[0063] (1)原料:苯乙烯(简称S),聚乙烯吡咯烷酮(简称PVP,K30)和正硅酸乙酯 (TEOS)购自中国医药集团上海化学试剂公司,聚合前S用10wt%的NaOH水溶液处理除去 阻聚剂,再进行减压蒸馏(通常在_50KPa~-lOOKPa,本发明的所有实施例中,在-80KPa 下进行蒸馏),无水乙醇和氨水溶液(25wt%)产自南京化学试剂有限公司,过硫酸钾(KPS) 产自天津化学试剂有限公司,使用前经重结晶处理,所用的水为去离子水。
[0064] ⑵PS粒子的合成:烧瓶中加入10.0 gS,I. 5g PVP和90.0 g H20, N2下室温搅拌 30min,将其加热到70°C,加入IOg KPS水溶液(lwt% ),聚合反应24h,得到含有PS粒子的 乳液,XPS(ES-CALAB MK-II)分析结果是PVP用量I. 5g时PS粒子表面的N含量为3. 35%, 表明PS粒子表面吸附有PVP。
[0065] (3)空心Si02m米微球的形成:0· 85g NH4OH溶液和5. 5g PS乳液在搅拌下加入到 95. Og乙醇中,保持在30°C,滴加 IOmL TEOS乙醇溶液(50wt% ),滴加结束后在30°C下继续 搅拌5h,在介质中,TEOS发生水解和缩聚反应生成SiO2 [见反应式(1)和(2)],它们吸附在 ps粒子表面(同时ps核被溶解)形成空心si〇2m米微球.从介质中分离、乙醇洗涤数次, 然后再分散于乙醇中备用,经测量在150°C条件下加热烘干2小时,残余的固体份含量约为 8重量%。
[0066] Si (OC2H5) 4+4H20 - Si (OH) 4+4C2H50H (I)
[0067] nSi (OH) 4- nSiO 2+2nH20 (2)
[0068] (二)制备富含羟基硅溶胶的方法
[0069] (1)将100mL溶剂甲醇加入三颈烧瓶,15°C搅拌条件下,将混合均匀的去离子水与 催化剂硝酸缓慢加入三颈烧瓶,继续搅拌30min,得到A液;
[0070] (2) 15°C搅拌条件下,将铝盐硝酸铝和镁盐氯化镁及作为烷氧基硅烷的四乙氧基 硅烷分别加入A液中,升温至40°C继续搅拌0. 5h,然后停止搅拌,在25°C条件下陈化1天, 冷却后制得富含羟基硅镁铝硅溶胶,其固含量经测定为8重量% (在150°C条件下加热烘干 2小时,残余的固体份含量)。
[0071] 上述制备富含羟基硅溶胶过程中,溶剂、去离子水、催化剂、镁盐、铝盐与烷氧基硅 烷的用量比为 ImL :0· ImL :0· OlmL :0· 025g :0· 025g :lmL。
[0072] (三)制备光伏玻璃镀膜液
[0073] (1)取100g上述富含羟基硅镁铝溶胶加入三颈烧瓶,15°C搅拌条件下,将纳米核 壳SiO2微球溶胶和溶剂甲醇缓慢加入三颈烧瓶中,继续搅拌0. 5h,然后停止搅拌,在25°C 条件下陈化4h,冷却后制得B液;
[0074] (2) 15°C搅拌条件下,将作为偶联剂的硅烷偶联剂KH560和交联剂甲基三甲氧基 硅烷中依次缓慢加入B液中,继续搅拌0. 5h,然后停止搅拌,在25°C条件下陈化4h,冷却后 制得C液;
[0075] (3)将所得到的C液继续15 °C搅拌1. 5h,然后15 °C陈化6h,制得光伏玻璃镀膜液 1#〇
[0076] 其中,上述富含羟基硅溶胶与纳米核壳SiOjj球溶胶、溶剂、偶联剂和交联剂的重 量含量分别如下表2所示:
[0077] 表2复合镀膜液各原料配比表(质量% )
[0078]
[0079](四)镀膜液的性能评价 [0080] (1)测定镀膜的透光率
[0081] 将镀膜液1#辊涂在透光率为92. 01 %的超白太阳能玻璃(3. 2mm厚压玻璃)上, 待其表面干燥后再经200°C烘烤固化,最后随玻璃经650°C钢化处理4分钟得到漆膜厚度 为150nm的透明涂层,经北京奧博泰科技有限公司的气浮台式光谱透射比测量系统AOPTEK GST-3参照标准IS09050测定透光率为95. 08%,涂膜前后可见光透光率的变化结果是,透 光率增加了 3. 07%。
[0082] 具体来说,上述本发明中的"透光率"以及所有实施例的"透光率"均是指测量 380nm至IlOOnm范围的平均透光率Te,计算公式如下:
[0083]
[0084] 式中,Sx :AM1. 5太阳光相对光谱分布;
[0085] 八\:波长间隔,·;
[0086] τ ( λ ):试样的实测太阳光光谱透光率。
[0087] (2)测定镀膜的孔隙率
[0088] 使用Filmetrics F20-UV膜厚仪测出玻璃镀膜的折射率为1. 33,由公式ηρ2 = η/ρ+η/α-ρ)(其中,ηρ是指膜层折射率,η郴η 2分别是指孔隙材质(空气)和密实材质 (是指纯SiO2E英玻璃)折射率,n 1,η 2为I. 5 ;Ρ指膜层的孔隙率)计算得到孔隙率。 Filmetrics F20-UV膜厚仪是利用光的干涉原理进行膜厚及折射率测试,根据测出的膜层 折射率数据推算出
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