一种可见光波段内单层磷酸铝增透膜及其制备方法与流程

1.本发明属于薄膜制备领域，涉及一种可见光波段内单层磷酸铝增透膜及其制备方法。


背景技术：

2.市面上，二氧化硅系增透膜是最为常见的材料体系，制备过程大多采用溶胶-凝胶法，酸催化制得的二氧化硅增透膜比较致密，但增透效果不佳；而碱催化制得二氧化硅增透膜孔隙较大，增透效果较好，但二氧化硅系增透膜普遍存在隔热性能差的缺点，大尺寸制备建筑用途的增透膜时存在保温性能不好的问题。光学级增透膜大多采用氟化镁材料，一般采用真空蒸镀或溅射方法制得，但存在设备仪器造价高以及工艺复杂的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了弥补现有技术的不足，提供一种可见光波段内单层磷酸铝增透膜及其制备方法。本发明采用了溶胶凝胶法一步提拉制备具有隔热性能的磷酸铝增透膜，磷酸铝材料化学性质稳定，抗氧化耐高温，同时具有特殊的光谱特性，被广泛应用于建筑以及耐火材料制备。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种可见光波段内单层磷酸铝增透膜，其特征在于由以下重量份数比的原料制成：乙酰丙酮铝 1份、乙醇 500~550份、水 1~2份、磷酸 2~5份、柠檬酸 2~5份、聚乙二醇peg-40070~100份。
5.一种可见光波段内单层磷酸铝增透膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）将500~550份乙醇与1份乙酰丙酮铝进行混合，然后加入1~2份的水、2~5份的磷酸在室温下用磁力搅拌器进行混合反应，最后加入2~5份柠檬酸，70~100份聚乙二醇peg-400，充分搅拌1-3h后得到溶胶；再将上述溶胶放入试剂瓶中密封放置陈化22-26h；（2）将玻璃基板先用玻璃碱洗液浸泡玻璃25-30min，再放入玻璃酸洗液浸泡25-30min，取出后用纯水进行冲洗、烘干；（3）用无痕透明胶布对玻璃单面进行保护，然后将处理后的单面玻璃原片放置到提拉镀膜机夹具中，设置1000~5000μm/s 的浸渍以及提拉速率、20~60s的浸渍时间进行单次提拉镀膜（溶胶），镀膜后将无痕胶布去除，将镀膜后的玻璃放置于马弗炉中，设置5~20 ℃/min的升温速率，升温至350℃，保温1-1.5h，随后冷却至室温，得到单层磷酸铝增透膜玻璃。
6.本发明选用乙酰丙酮铝作为铝源，乙醇为溶剂，先将乙酰丙酮铝溶于乙醇中，等乙酰丙酮铝完全溶解后加入少量水进行反应，从溶液开始反应，制得溶胶体系的化学均匀性可达原子、分子级水平；控制乙醇的份数适中（乙酰丙酮铝1份、乙醇500~550份），从而避免反应物浓度过高或过低影响最终溶胶陈化，控制水的添加量在1~2份，从而避免反应过于剧烈迅速，导致最终溶胶不稳定；反应后再根据配比滴入适量磷酸，最后再加入强螯合剂柠檬
酸和活性剂聚乙二醇peg进行络合，最后放置室温下进行一段时间沉积；柠檬酸为螯合剂，可以使得溶胶各组分之间进行耦合，使得溶胶稳定，并且帮助溶胶在玻璃表面成膜（起到“桥梁”作用）；pef-400可以对溶胶粘度进行调节，并且也是很好的中性活性剂。
7.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：1.本发明选用价格更为便宜的乙酰丙酮铝作为原料，成本更低，更适合工业大规模批量生产；2.本发明采用溶胶凝胶法一步提拉制备磷酸铝增透膜，工艺简单，因为所需生成物在烧成前已部分形成，所以耗能较少，热处理温度350 ℃即可，成本低廉，可在大面积或任意形状的基片上成膜；膜厚在纳米到微米量级可调，通过改变提拉镀膜速率等即可以得到不同厚度的薄膜；3.本发明制得的单层磷酸铝膜可实现可见光波段内透过率92-95%（空白对照90.9%），增透2.8-5%；磷酸铝增透膜在隔热方向也具有良好应用前景。
附图说明
8.图1为实施例1样品与未镀膜空白玻璃在不同波段下的透过率曲线；图2为实施例1样品的断面sem图。
具体实施方式
9.一种可见光波段内单层磷酸铝增透膜的制备方法，具体实施步骤如下：实施例1（1）将500份乙醇与1份乙酰丙酮铝进行混合，然后加入1份水，2份磷酸进行反应（室温下反应30min），最后加入3份柠檬酸，75份peg-400，充分搅拌2h后得到溶胶，再将上述溶胶放入试剂瓶中密封放置陈化24h；（2）对玻璃进行表面进行预处理，先用玻璃碱洗液（质量分数10%氢氧化钠乙醇溶液）浸泡玻璃30 min，再放入玻璃酸洗液（质量分数15%盐酸水溶液）浸泡30 min，取出后用纯水冲洗3次、350℃下烘干45min，用无痕透明胶布对玻璃单面进行保护，然后将处理后的单面玻璃原片放置到提拉镀膜机夹具，以2500μm/s 的浸渍速率以及3000μm/s 的提拉速率，30s的浸渍时间进行镀膜（溶胶）；提拉镀膜后去除无痕胶布，放置于马弗炉中，以15℃/min的升温速率升至350℃，保温1h后冷却至室温，即得到单层磷酸铝增透玻璃；所得单层磷酸铝增透玻璃的透过率为93.7%。
10.实施例2本实施例与实施例1的不同之处在于：第二步提拉速率为2000μm/s；所得单层磷酸铝增透玻璃的透过率为93.1%。
11.实施例3本实施例与实施例1的不同之处在于：第二步的烘干温度为400℃；所得单层磷酸铝增透玻璃的透过率为93.6%。
12.实施例4本实施例与实施例1的不同之处在于：组分中未添加柠檬酸，溶胶不稳定出现分层现象。
13.实施例5本实施例与实施例1的不同之处在于：组分中水为3份时，溶胶不稳定出现分层现象。
14.实施例6本实施例与实施例1的不同之处在于：铝源换为异丙醇铝时，所得单层磷酸铝增透玻璃的透过率为92.3%。
15.实施例7本实施例与实施例1的不同之处在于：peg分子量为600时，所得单层磷酸铝增透玻璃的透过率为92%。
16.实施例8本实施例与实施例1的不同之处在于：peg-400为100份时，所得单层磷酸铝增透玻璃的透过率为92.7%。
17.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。


技术特征：
1.一种可见光波段内单层磷酸铝增透膜，其特征在于由以下重量份数比的原料制成：乙酰丙酮铝1份、乙醇500~550份、水1~2份、磷酸2~5份、柠檬酸2~5份、聚乙二醇peg-40070~100份。2.一种可见光波段内单层磷酸铝增透膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）将500~550份乙醇与1份乙酰丙酮铝进行混合，然后加入1~2份的水、2~5份的磷酸在室温下用磁力搅拌器进行混合反应，最后加入2~5份柠檬酸，70~100份聚乙二醇peg-400，充分搅拌1-3h后得到溶胶；再将上述溶胶放入试剂瓶中密封放置陈化22-26h；（2）将玻璃基板先用玻璃碱洗液浸泡玻璃25-30min，再放入玻璃酸洗液浸泡25-30min，取出后用纯水进行冲洗、烘干；（3）用无痕透明胶布对玻璃单面进行保护，然后将处理后的单面玻璃原片放置到提拉镀膜机夹具中，设置1000~5000μm/s的浸渍以及提拉速率、20~60s的浸渍时间进行单次提拉镀膜，镀膜后将无痕胶布去除，将镀膜后的玻璃放置于马弗炉中，设置5~20℃/min的升温速率，升温至350℃，保温1-1.5h，随后冷却至室温，得到单层磷酸铝增透膜玻璃。

技术总结
本发明涉及一种可见光波段内单层磷酸铝增透膜及其制备方法，其特征在于：（1）将500~550份乙醇与1份乙酰丙酮铝进行混合，加入1~2份水、2~5份磷酸，搅拌进行混合反应，加2~5份柠檬酸，70~100份聚乙二醇PEG-400，充分搅拌得到溶胶，将其密封放置陈化；（2）将玻璃基板依次用玻璃碱洗液、玻璃酸洗液浸泡，取出后用纯水进行冲洗、烘干，用无痕透明胶布对玻璃单面进行保护，将其放置到提拉镀膜机夹具中，设置1000~5000μm/s的浸渍以及提拉速率、20~60s的浸渍时间进行单次提拉镀膜，镀膜后将无痕胶布去除，置于马弗炉中，以5~20℃/min的升温速率，升温至350℃，保温、冷却，得到单层磷酸铝增透膜玻璃。本发明优点：单层磷酸铝膜可实现可见光波段内透过率92-95%，增透2.8-5%。5%。


技术研发人员：徐佳馨 王金磊 甘治平 李刚 鲍田 姚婷婷 沈洪雪 汤永康
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：2022.12.02
技术公布日：2023/3/21