CN101440255B - 不降低透明基材光穿透率的透明水基纳米溶胶凝胶涂料 - Google Patents
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Abstract
一种不降低透明基材光穿透率的透明水基纳米溶胶凝胶涂料，由以下组分组成：粒径100nm以下透明水基沸石溶胶凝胶固含量为0.1～15.0wt％、聚硅氧烷衍生物固含量为0.0001～10.0wt％、非离子界面活性剂固含量为0.0001～10.0wt％、粒径100nm以下透明水基二氧化钛光触媒溶胶凝胶固含量0.1～2.0wt％、纯水余量，经充分搅拌混合并过滤后即为透明水基纳米溶胶凝胶涂料。将该涂料均匀涂布于透明基材表面形成一层透明涂层，并以设定的程序进行涂层固化使透明涂层能更坚牢地附着于基材表面，涂料在透明基材表面形成的多孔性涂层，使透明基材具有不降低可见光和日光穿透率的特性，且有照光自净易洁的效能。
Description
技术领域
本发明涉及一种不降低透明基材光穿透率的水基纳米溶胶凝胶涂料及其涂布方法，以该种透明水基纳米溶胶凝胶涂料在透明基材表面形成多孔性涂层，使透明基材具有不降低可见光和日光穿透率的特性，且有照光自净易洁的效能。
背景技术
诸如太阳能光电产品受光面的外层防护板和许多照明灯罩都是采用透明基材材质，所以光穿透率便成为影响这些产品效益的重要因素。而它们一般常用的玻璃，其表面可见光和日光的反射率约为8％，若能降低玻璃表面的反射率，便可提高光穿透率；另外，玻璃表面的脏污会明显降低光穿透率，若能使玻璃表面具有自净易洁的效能，便可改善此问题。
市场上，能增加光穿透率的抗反射玻璃及能保持玻璃表面自净易洁的光触媒玻璃都分别已开始大量生产应用，但一般光触媒玻璃表面涂层是高折射率二氧化钛的结构，其可见光和日光的反射率约为12％，会使光的穿透率降低。此外，目前应用在玻璃上的功能涂层，一般都是采用昂贵的低压真空生产设备，如以真空溅镀、蒸镀或化学气相沈积法等加工方式，由于设备本身的价格极昂贵，加工成本极高，功能性玻璃虽有好的优点，但并无法形成完全的普及，开发低成本的加工技术，才是功能性玻璃能普及的重要因素。
美国专利No.5216542公开一种多层结构，该多层结构表层为SiO2，该涂层在波长为550nm时，其折射率为1.46，具抗反射效果但无自净易洁效果。
美国专利No.5105310公开一种多层抗反射涂布层，该多层结构表层为SiO2，该涂层在波长为550nm时，其折射率为1.46，具抗反射效果但无自净易洁效果。
美国专利No.5147125公开一种多层抗反射涂布层，该多层结构表层为MgF2，该涂层在波长为550nm时，其折射率为1.38，具抗反射效果但无自净易洁效果。
中国发明专利公开号CN1447133A为一种具有透明导电表面层的抗反射涂层，其为一种只具有抗反射增加光穿透的涂层，该多层结构表层为ITO导电层，具抗反射效果但无自净易洁效果。
中国发明专利公告号CN1101353C为一种自清洁玻璃及其制备方法，以普通玻璃为基板，其上由磁控溅射法镀有二氧化钛膜层，其镀膜折射率介于2.5～2.7，此种结构制备的成本高，虽有自洁效果，但高折射率的镀膜会造成光线穿透率大幅下降。
中国发明专利公开号CN1579981A为一种光触媒玻璃的制造方法，藉由真空溅射之方法于玻璃表面镀上二氧化钛膜层，其镀膜折射率介于2.5～2.7，此种制备的成本高，虽有自净易洁效果，但高折射率的镀膜会造成光线穿透率大幅下降。
中国发明专利公开号CN1660955A为一种纳米光触媒玻璃亲水防雾自洁喷剂及其制备方法，藉由纳米粉体二氧化钛光触媒及其它的纳米粉体材料，在分散剂及成膜剂的存在下制备成母液，此等光触媒母液明显呈现非透明，将此等光触媒液涂于玻璃上将大幅影响光线的透光率。
中国台湾发明专利公告号00313630为一种将基材表面作成光触媒方式的超亲水性之方法、具有超亲水性之光触媒性表面之基材及其制造方法，该专利虽描述其能在各种不同的基材表面制作具有光触媒性的产品，但并无任何提及其涂层对基材光学特性的影响，致使该技术在应用上有不明朗之处，且该专利部分加工程序使用到900℃的高温，对一般生产应用有不便之处。
目前，市场尚未有既可不降低光线的穿透率又能达到表面自净易洁性的透明基材产品出现，因此，开发出全方位低加工成本之不降低透明基材可见光和日光穿透率的制备方法是本发明的主要目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不降低透明基材上可见光和日光穿透率的透明水基纳米溶胶凝胶涂料，将此透明水基纳米溶胶凝胶涂料涂于透明基材表面可形成透明涂层，此透明涂层同时具有自净易洁及不降低可见光和日光穿透率的效能。
本发明克服现有技术的高加工成本，并具备生产制程简易、可低温加工、节省能源、成本低、投资省及安全环保等优点。
本发明一种不降低透明基材上可见光和日光穿透率的透明水基纳米溶胶凝胶涂料其应用步骤包括：
1.透明水基纳米溶胶凝胶涂料调配程序：透明水基纳米溶胶凝胶涂料系包含有粒径100nm以下透明水基沸石溶胶凝胶、聚硅氧烷衍生物、界面活性剂、粒径100nm以下透明水基二氧化钛光触媒溶胶凝胶及纯水等成份所组成，经充分搅拌混合并过滤后即为透明水基纳米溶胶凝胶涂料；
2.透明基材表面涂层制备：将经上述的透明水基纳米溶胶凝胶涂料以涂布方式均匀于透明基材表面形成一层透明涂层，并以设定的程序进行涂层固化，固化的目的为使透明涂层能更坚牢地附着于基材表面，所形成涂层干膜厚度介于40～350nm。
本发明所述的透明水基纳米溶胶凝胶涂料由以下组分组成：其中透明水基沸石溶胶凝胶固含量占0.1～15wt％，较佳为0.1～10wt％，最佳为0.1～5wt％；其中的聚硅氧烷衍生物包括甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三丁 氧基硅烷、三甲基二乙基硅烷、苯基甲基二甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、正丙基三丙氧基硅烷、甲基三丁氧基硅烷，其固含量占0.0001～10wt％，较佳为0.001～7wt％，最佳为0.01～3wt％；上述界面活性剂为非离子界面活性剂，包括聚氧乙基对辛基酚醚、聚氧乙基对辛基月桂酸酯、聚氧乙烯山梨醇月桂酸酯、聚氧乙基油酰醚、聚氧乙基硬脂酰基醚、聚氧乙基山梨糖醇酐月桂酸酯、油酸二乙醇酰胺，其固含量占0.0001～10wt％，较佳为0.001～5wt％，最佳为0.01～3wt％；上述透明水基二氧化钛光触媒溶胶固含量占0.1～2.0wt％，较佳为0.1～1.5wt％，最佳为0.1～1wt％；余量为纯水。
本发明所述的透明基材表面涂层制备程序，涂布方式包括滚涂法、擦涂法、刷涂法、浸涂法、喷涂法、旋涂法、淋涂法等其中任一种湿式涂布法，基材表面涂布可依需求做单面涂布或双面涂布，涂布过程中保持涂层外观的均匀性；上述「以设定的程序进行涂层固化」是以自然风干24小时以上或450℃以下温度加热5分钟以上的任一种条件进行固化。
本发明所述的透明水基纳米溶胶凝胶涂料，其中的透明水基纳米沸石溶胶的制备是以按摩尔比例正硅酸乙酯∶四丙基氢氧化铵∶水＝1∶0.25～0.75∶40～80配制水解溶液，设定水浴温度85℃，开始加热搅拌，反应48～72小时即可得透明水基纳米沸石溶胶。上述制法只是其一，本发明所述的透明水基纳米沸石溶胶并不只限定于此制法，任可能形成透明水基纳米沸石溶胶的工艺皆能和本发明结合使用。
本发明所述的透明水基纳米溶胶凝胶涂料，其中的透明水基二氧化钛光触媒溶胶的制备是依中国发明专利专利号ZL 200410043228.5「可见光型二氧化钛纳米粉体溶胶的合成方法」所制备的材料。上述制法只是其一，本发明所述的透明水基二氧化钛光触媒溶胶并不只限定于此制法，任可能形成透明水基二氧 化钛光触媒溶胶的工艺皆能和本发明结合使用。
本发明所述的透明基材可为玻璃及塑料材质，包括透明玻璃、透明聚碳酸酯、透明聚甲基丙烯酸树脂(俗称压克力)、透明聚苯乙烯树脂、透明环氧树脂等的任一种。
本发明所述的纳米涂料所形成的透明涂层在光线的照射下具有自净易洁的效能，光线可为日光或人工光源的任一种。对于自净易洁的功能测试参考台湾光触媒产业发展协会的方法光触媒建材『抗污自净易洁(Self-Cleaning)』效能测试规范，本规范系用以测试光触媒建材的『抗污自净易洁(Self-Cleaning)』效能。亦即光触媒建材测试样品依规范涂布油酸，使其与水的接触角大于30°，再以1mW/cm2以上UVA紫外线光照射72小时照射后，其上的油酸会被分解，其与水的接触角会小于15°。
附图说明
图1为本发明透明基材及涂层的示意图。
图2为实施例1中涂布加工前后之超白玻璃的穿透率变化图。
图3为实施例2中涂布加工前后之超白玻璃的穿透率变化图。
图4为实施例3中涂布加工前后之超白玻璃的穿透率变化图。
图5为实施例4中涂布加工前后之超白玻璃的穿透率变化图。
图6为实施例5中涂布加工前后之超白玻璃的穿透率变化图。
图7为实施例6中涂布加工前后之超白玻璃的穿透率变化图。
图8为实施例7中涂布加工前后之超白玻璃的穿透率变化图。
图9为实施例8中涂布加工前后之超白玻璃的穿透率变化图。
图10为实施例9中涂布加工前后之丙烯酸树脂基材的穿透率变化图。
图11为实施例10中涂布加工前后之聚苯乙烯树脂基材的穿透率变化图。
图12为实施例11中涂布加工前后之环氧树脂基材的穿透率变化图。
图中： 1透明基材主体； 2透明水基纳米溶胶凝胶涂层。
具体实施方式
本发明范围不限于以下所述实施例之说明，透明基材进行此等不降低光线穿透率及透明基材表面的自净易洁效果技术应用即是本发明的重要精神，均属本发明的申请专利范围。
实施例1
步骤1：制备透明水基纳米溶胶凝胶涂料，配方为透明水基沸石溶胶固含量占0.1wt％、聚硅氧烷衍生物为甲基三甲氧基硅烷固含量占0.0001wt％、非离子界面活性剂聚氧乙基对辛基酚醚固含量占0.0001wt％、透明水基二氧化钛光触媒溶胶固含量占0.1wt％，其余为纯水，将上述材料充分混合搅拌并过滤后即为透明水基纳米溶胶凝胶涂料。
步骤2：将上述透明水基纳米溶胶凝胶涂料，以浸涂法均匀涂布于5mm厚超白玻璃基材表面，其具体加工流程为：如图1所示，将超白玻璃表面清洁干净，以浸涂法均匀涂布于玻璃1表面，自然风干24小时后在玻璃表面形成一层透明涂层2，测其厚度约为40-50nm。比较涂布加工后的超白玻璃与未涂布的空白超白玻璃的穿透率，其结果如图2所示，可看出涂布加工后的玻璃其穿透率明显大于未涂布的空白超白玻璃。
步骤3：取上述涂布加工后的玻璃与相同材质空白超白玻璃各一片做透光率的比较，并参考台湾光触媒产业发展协会光触媒建材『自净易洁(Self-Cleaning)』效能测试规范，测试涂布加工后的玻璃是否具有自净易洁效能。将上述二片玻璃表面洗净，测得其与水滴的接触角约为35°，把油酸均匀涂抹在该二片玻璃表面，并量得其与水滴的接触角为67°，表示玻璃表面确 已受到油酸污染，再以1mW/cm2的UVA紫外线同时照射该二片涂抹油酸的玻璃，并于照射UVA紫外线后24小时、48小时、72小时三个时段，分别测量该二片玻璃表面光穿透率与水滴的接触角，其结果如下表一所示，当亲水角度愈小时表示自净易洁效能愈好，而空白玻璃涂布油酸是不会造成油酸的任何分解。
综合步骤2及步骤3的结果，证明本发明的涂料在玻璃表面形成的涂层具有不降低可见光和日光穿透率并且能达到自净易洁的功效。
表一油酸光催化分解与水滴接触角变化的关系
步骤4：以和本实施例相同的透明水基纳米溶胶凝胶涂料配方，以浸涂法涂布在5mm厚超白玻璃基材表面，制作不同厚度的涂层，并以不同的固化条件固化，再依步骤2及步骤3的方法评估涂布加工后的玻璃的自净易洁效能及光穿透率，其结果如下表二所示，证明本发明的涂料在玻璃表面形成的涂层具有不降低可见光和日光穿透率并且能达到自净易洁的功效。
表二不同的涂层加工条件对光线穿透率及水滴接触角变化的关系
实施例2
步骤1：制备透明水基纳米溶胶凝胶涂料，配方为透明水基沸石溶胶固含量占15.0wt％、聚硅氧烷衍生物为甲基三乙氧基硅烷固含量占固含量10wt％、非离子界面活性剂聚氧乙基对辛基月桂酸酯固含量占10wt％、透明水基二氧化钛光触媒溶胶固含量占2wt％，其余为纯水，将上述材料充分混合搅拌并过滤后即为透明水基纳米溶胶凝胶涂料。
步骤2：将上述透明水基纳米溶胶凝胶涂料，以旋涂法均匀涂布于5mm厚超白玻璃基材表面，其具体加工流程为：如图1所示，将超白玻璃表面清洁干净，以旋涂法均匀涂布于玻璃1表面，自然风干24小时后在玻璃表面形成一层透明涂层2，测其厚度约为120-132nm。比较涂布加工后的超白玻璃与未涂布的空白超白玻璃的穿透率，其结果如图3所示，可看出涂布加工后的玻璃其穿透率明显大于未涂布的空白超白玻璃。
步骤3：取上述涂布加工后的玻璃与相同材质空白超白玻璃各一片做透光率的比较，并参考台湾光触媒产业发展协会光触媒建材『自净易洁(Self-Cleaning)』效能测试规范，测试涂布加工后的玻璃是否具有自净易洁效能。将上述二片玻璃表面洗净，测得其与水滴的接触角约为35°，把油酸均匀涂抹在该二片玻璃表面，并量得其与水滴的接触角为65°，表示玻璃表面确已受到油酸污染，再以1mW/cm2的UVA紫外线同时照射该二片涂抹油酸的玻璃，并于照射UVA紫外线后24小时、48小时、72小时三个时段，分别测量该二片玻璃表面光穿透率与水滴的接触角，其结果如下表三所示，当亲水角度愈小时 表示自净易洁效能愈好，而空白玻璃涂布油酸是不会造成油酸的任何分解。
综合步骤2及步骤3的结果，证明本发明的涂料在玻璃表面形成的涂层具有不降低可见光和日光穿透率并且能达到自净易洁的功效。
表三油酸光催化分解与水滴接触角变化的关系
步骤4：以和本实施例相同的透明水基纳米溶胶凝胶涂料配方，以旋涂法涂布在5mm厚超白玻璃基材表面，得到不同厚度的涂层，并以不同的固化条件固化，再依步骤2及步骤3的方法评估涂布加工后的玻璃的自净易洁效能及光穿透率，其结果如下表四所示，证明本发明的涂料在玻璃表面形成的涂层具有不降低可见光和日光穿透率并且能达到自净易洁的功效。
表四 不同的涂层加工条件对光线穿透率及水滴接触角变化的关系
实施例3
步骤1：制备透明水基纳米溶胶凝胶涂料，配方为透明水基沸石溶胶固含量占2wt％、聚硅氧烷衍生物为乙基三丁氧基硅烷固含量占固含量占3wt％、非离子界面活性剂聚氧乙烯山梨醇月桂酸酯固含量占2wt％、透明水基二氧化钛光触媒溶胶固含量占0.7wt％，其余为纯水，将上述材料充分混合搅拌并过滤后即为纳米溶胶凝胶涂料。
步骤2：将上述透明水基纳米溶胶凝胶涂料，以擦涂法均匀涂布于5mm厚超白玻璃基材表面，其具体加工流程为：如图1所示，将超白玻璃表面清洁干净，以擦涂法均匀涂布于玻璃1表面，自然风干24小时后在玻璃表面形成一层透明涂层2，测其厚度约为95-105nm。比较涂布加工后的超白玻璃与未涂布的空白超白玻璃的穿透率，其结果如图4所示，可看出加工后的玻璃其穿透率明显大于空白超白玻璃。
步骤3：取上述涂布加工后的玻璃与相同材质空白超白玻璃各一片做透光率的比较，并参考台湾光触媒产业发展协会光触媒建材『自净易洁(Self-Cleaning)』效能测试规范，测试涂布加工后的玻璃是否具有自净易洁效能。将上述二片玻璃表面洗净，测得其与水滴的接触角约为35°，把油酸均匀涂抹在该二片玻璃表面，并量得其与水滴的接触角为68°，表示玻璃表面确已受到油酸污染，再以1mW/cm2的UVA紫外线同时照射该二片涂抹油酸的玻璃，并于照射UVA紫外线后24小时、48小时、72小时三个时段，分别测量该二片玻璃表面光穿透率与水滴的接触角，其结果如下表五所示，当亲水角度愈小时表示自净易洁效能愈好，而空白玻璃涂布油酸是不会造成油酸的任何分解。
综合步骤2及步骤3的结果，证明本发明的涂料在玻璃表面形成的涂层具有不降低可见光和日光穿透率并且能达到自净易洁的功效。
表五油酸光催化分解与水滴接触角变化的关系
步骤4：以和本实施例相同的透明水基纳米溶胶凝胶涂料配方，以擦涂法涂布在5mm厚超白玻璃基材表面，得到不同厚度的涂层，并以不同的固化条件固化，再依步骤2及步骤3的方法评估玻璃的自净易洁效能及光穿透率，其结果如下表六所示，证明本发明的涂料在玻璃表面形成的涂层具有不降低可见光和日光穿透率并且能达到自净易洁的功效。
表六不同的涂层加工条件对光线穿透率及水滴接触角变化的关系
实施例4
步骤1：制备透明水基纳米溶胶凝胶涂料，配方为透明水基沸石溶胶固含 量占5wt％、聚硅氧烷衍生物为三甲基二乙基硅烷固含量占固含量占6wt％、非 离子界面活性剂聚氧乙基油酰醚固含量占8wt％、透明水基二氧化钛光触媒溶胶固含量占1wt％，其余为纯水，将上述材料充分混合搅拌并过滤后即为透明水基纳米溶胶凝胶涂料。
步骤2：将上述透明水基纳米溶胶凝胶涂料，以滚涂法均匀涂布于5mm厚超白玻璃基材表面，其具体加工流程为：如图1所示，将超白玻璃表面清洁干净，以滚涂法均匀涂布于玻璃1表面，自然风干24小时后在玻璃表面形成一层透明涂层2，测其厚度约为125-146nm。比较涂布加工后的超白玻璃与未涂布的空白超白玻璃的穿透率，其结果如图5所示，可看出加工后的玻璃其穿透率明显大于空白超白玻璃。
步骤3：取上述涂布加工后的玻璃与相同材质空白超白玻璃各一片做透光率的比较，并参考台湾光触媒产业发展协会光触媒建材『自净易洁(Self-Cleaning)』效能测试规范，测试涂布加工后的玻璃是否具有自净易洁效能。将上述二片玻璃表面洗净，测得其与水滴的接触角约为35°，把油酸均匀涂抹在该二片玻璃表面，并量得其与水滴的接触角为64°，表示玻璃表面确已受到油酸污染，再以1mW/cm2的UVA紫外线同时照射该二片涂抹油酸的玻璃，并于照射UVA紫外线后24小时、48小时、72小时三个时段，分别测量该二片玻璃表面光穿透率与水滴的接触角，其结果如下表七所示，当亲水角度愈小时表示自净易洁效能愈好，而空白玻璃涂布油酸是不会造成油酸的任何分解。
综合步骤2及步骤3的结果，证明本发明的涂料在玻璃表面形成的涂层具有不降低可见光和日光穿透率并且能达到自净易洁的功效。
表七油酸光催化分解与水滴接触角变化的关系
步骤4：以和本实施例相同的透明水基纳米溶胶凝胶涂料配方，以滚涂法涂布在5mm厚超白玻璃基材表面，得到不同厚度的涂层，并以不同的固化条件固化，再依步骤2及步骤3的方法评估玻璃的自净易洁效能及光穿透率，其结果如下表八所示，证明本发明的涂料在玻璃表面形成的涂层具有不降低可见光和日光穿透率并且能达到自净易洁的功效。
表八不同的涂层加工条件对光线穿透率及水滴接触角变化的关系
实施例5
步骤1：制备透明水基纳米溶胶凝胶涂料，配方为水基沸石溶胶固含量占10wt％、聚硅氧烷衍生物为苯基甲基二甲氧基硅烷固含量占固含量占10wt％、非离子界面活性剂聚氧乙基硬脂酰基醚固含量占2wt％、透明水基二氧化钛光触媒溶胶固含量占1.5wt％，其余为纯水，将上述材料充分混合搅拌并过滤后即为 纳米溶胶凝胶涂料。
步骤2：将上述透明水基纳米溶胶凝胶涂料，以喷涂法均匀涂布于5mm厚超白玻璃基材表面，其具体加工流程为：如图1所示，将超白玻璃表面清洁干净，以喷涂法均匀涂布于玻璃1表面，自然风干24小时后在玻璃表面形成一层透明涂层2，测其厚度约为140-170nm。比较涂布加工后的超白玻璃与未涂布的空白超白玻璃的穿透率，其结果如图6所示，可看出加工后的玻璃其穿透率明显大于空白超白玻璃。
步骤3：取上述涂布加工后的玻璃与相同材质空白超白玻璃各一片做透光率的比较，并参考台湾光触媒产业发展协会光触媒建材『自净易洁(Self-Cleaning)』效能测试规范，测试涂布加工后的玻璃是否具有自净易洁效能。将上述二片玻璃表面洗净，测得其与水滴的接触角约为35°，把油酸均匀涂抹在该二片玻璃表面，并量得其与水滴的接触角为69°，表示玻璃表面确已受到油酸污染，再以1mW/cm2的UVA紫外线同时照射该二片涂抹油酸的玻璃，并于照射UVA紫外线后24小时、48小时、72小时三个时段，分别测量该二片玻璃表面光穿透率与水滴的接触角，其结果如下表九所示，当亲水角度愈小时表示自净易洁效能愈好，而空白玻璃涂布油酸是不会造成油酸的任何分解。
综合步骤2及步骤3的结果，证明本发明的涂料在玻璃表面形成的涂层具有不降低可见光和日光穿透率并且能达到自净易洁的功效。
表九油酸光催化分解与水滴接触角变化的关系
步骤4：以和本实施例相同的透明水基纳米溶胶凝胶涂料配方，以喷涂法涂布在5mm厚超白玻璃基材表面，得到不同厚度的涂层，并以不同的固化条件固化，再依步骤2及步骤3的方法评估玻璃的自净易洁效能及光穿透率，其结果如下表十所示，证明本发明的涂料在玻璃表面形成的涂层具有不降低可见光和日光穿透率并且能达到自净易洁的功效。
表十不同的涂层加工条件对光线穿透率及水滴接触角变化的关系
实施例6
步骤1：制备透明水基纳米溶胶凝胶涂料，配方为透明水基沸石溶胶固含量占7wt％、聚硅氧烷衍生物为甲基三丁氧基硅烷固含量占固含量占1wt％、非离子界面活性剂油酸二乙醇酰胺固含量占5wt％、透明水基二氧化钛光触媒溶胶固含量占0.8wt％，其余为纯水，将上述材料充分混合搅拌并过滤后即为纳米溶胶凝胶涂料。
步骤2：将上述透明水基纳米溶胶凝胶涂料，以刷涂法均匀涂布于5mm厚超 白玻璃基材表面，其具体加工流程为：如图1所示，将超白玻璃表面清洁干净，以刷涂法均匀涂布于玻璃1表面，自然风干24小时后在玻璃表面形成一层透明涂层2，测其厚度约为136-164nm。比较涂布加工后的超白玻璃与未涂布的空白超白玻璃的穿透率，其结果如图7所示，可看出加工后的玻璃其穿透率明显大于空白超白玻璃。
步骤3：取上述涂布加工后的玻璃与相同材质空白超白玻璃各一片做透光率的比较，并参考台湾光触媒产业发展协会光触媒建材『自净易洁(Self-Cleaning)』效能测试规范，测试涂布加工后的玻璃是否具有自净易洁效能。将上述二片玻璃表面洗净，测得其与水滴的接触角约为35°，把油酸均匀涂抹在该二片玻璃表面，并量得其与水滴的接触角为66°，表示玻璃表面确已受到油酸污染，再以1mW/cm2的UVA紫外线同时照射该二片涂抹油酸的玻璃，并于照射UVA紫外线后24小时、48小时、72小时三个时段，分别测量该二片玻璃表面光穿透率与水滴的接触角，其结果如下表十一所示，当亲水角度愈小时表示自净易洁效能愈好，而空白玻璃涂布油酸是不会造成油酸的任何分解。
综合步骤2及步骤3的结果，证明本发明的涂料在玻璃表面形成的涂层具有不降低可见光和日光穿透率并且能达到自净易洁的功效。
表十一 油酸光催化分解与水滴接触角变化的关系
步骤4：以和本实施例相同的透明水基纳米溶胶凝胶涂料配方，以刷涂法涂布在5mm厚超白玻璃基材表面，得到不同厚度的涂层，并以不同的固化条件固化，再依步骤2及步骤3的方法评估玻璃的自净易洁效能及光穿透率，其结果 如下表十二所示，证明本发明的涂料在玻璃表面形成的涂层具有不降低可见光和日光穿透率并且能达到自净易洁的功效。
表十二不同的涂层加工条件对光线穿透率及水滴接触角变化的关系
实施例7
步骤1：制备透明水基纳米溶胶凝胶涂料，配方为水基沸石溶胶固含量占3wt％、聚硅氧烷衍生物为正丙基三丙氧基硅烷固含量占固含量占3wt％、非离子界面活性剂聚氧乙基山梨糖醇酐月桂酸酯固含量占2wt％、透明水基二氧化钛光触媒溶胶固含量占0.6wt％，其余为纯水，将上述材料充分混合搅拌并过滤后即为纳米溶胶凝胶涂料。
步骤2：将上述透明水基纳米溶胶凝胶涂料，以淋涂法均匀涂布于5mm厚超白玻璃基材表面，其具体加工流程为：如图1所示，将超白玻璃表面清洁干净，以淋涂法均匀涂布于玻璃1表面，自然风干24小时后在玻璃表面形成一层透明涂层2，测其厚度约为65-80nm。比较涂布加工后的超白玻璃与未涂布的空白 超白玻璃的穿透率，其结果如图8所示，可看出加工后的玻璃其穿透率明显大于空白超白玻璃。
步骤3：取上述涂布加工后的玻璃与相同材质空白超白玻璃各一片做透光率的比较，并参考台湾光触媒产业发展协会光触媒建材『自净易洁(Self-Cleaning)』效能测试规范，测试涂布加工后的玻璃是否具有自净易洁效能。将上述二片玻璃表面洗净，测得其与水滴的接触角约为35°，把油酸均匀涂抹在该二片玻璃表面，并量得其与水滴的接触角为64°，表示玻璃表面确已受到油酸污染，再以1mW/cm2的UVA紫外线同时照射该二片涂抹油酸的玻璃，并于照射UVA紫外线后24小时、48小时、72小时三个时段，分别测量该二片玻璃表面光穿透率与水滴的接触角，其结果如下表十三所示，当亲水角度愈小时表示自净易洁效能愈好，而空白玻璃涂布油酸是不会造成油酸的任何分解。
综合步骤2及步骤3的结果，证明本发明的涂料在玻璃表面形成的涂层具有不降低可见光和日光穿透率并且能达到自净易洁的功效。
表十三 油酸光催化分解与水滴接触角变化的关系
步骤4：以和本实施例相同的透明水基纳米溶胶凝胶涂料配方，以淋涂法涂布在5mm厚超白玻璃基材表面，得到不同厚度的涂层，并以不同的固化条件固化，再依步骤2及步骤3的方法评估玻璃的自净易洁效能及光穿透率，其结果如下表十四所示，证明本发明的涂料在玻璃表面形成的涂层具有不降低可见光和日光穿透率并且能达到自净易洁的功效。
表十四 不同的涂层加工条件对光线穿透率及水滴接触角变化的关系
实施例8
步骤1：制备透明水基纳米溶胶凝胶涂料，配方为透明水基沸石溶胶固含量占12wt％、聚硅氧烷衍生物为正丙基三乙氧基硅烷固含量占固含量0.1wt％、非离子界面活性剂聚氧乙基对辛基月桂酸酯固含量占0.1％、透明水基二氧化钛光触媒溶胶固含量占1.8wt％，其余为纯水，将上述材料充分混合搅拌并过滤后即为透明水基纳米溶胶凝胶涂料。
步骤2：将上述透明水基纳米溶胶凝胶涂料，以刷涂法均匀涂布于5mm厚聚碳酸酯基材表面，其具体加工流程为：如图1所示，将聚碳酸酯基材表面清洁干净，以刷涂法均匀涂布于聚碳酸酯基材1表面，自然风干24小时后在聚碳酸酯基材表面形成一层透明涂层2，测其厚度约为40-60 nm。比较涂布加工后的聚碳酸酯基材与未涂布的空白聚碳酸酯基材的穿透率，其结果如图9所示，可看出涂布加工后的聚碳酸酯基材其穿透率明显大于未涂布的空白聚碳酸酯基材。
步骤3：取上述涂布加工后的聚碳酸酯基材与相同材质空白聚碳酸酯基材各一片做透光率的比较，并参考台湾光触媒产业发展协会光触媒建材『自净易洁(Self-Cleaning)』效能测试规范，测试涂布加工后的聚碳酸酯是否具有自净易洁效能。将上述二片聚碳酸酯基材表面洗净，测得其与水滴的接触角约为65°，把油酸均匀涂抹在该二片聚碳酸酯基材表面，并量得其与水滴的接触角为75°，表示聚碳酸酯表面确已受到油酸污染，再以1mW/cm2的UVA紫外线同时照射该二片涂抹油酸的聚碳酸酯基材，并于照射UVA紫外线后24小时、48小时、72小时三个时段，分别测量该二片聚碳酸酯表面光穿透率与水滴的接触角，其结果如下表十五所示，当亲水角度愈小时表示自净易洁效能愈好，而空白聚碳酸酯基材涂布油酸是不会造成油酸的任何分解。
综合步骤2及步骤3的结果，证明本发明的涂料在聚碳酸酯基材表面形成的涂层具有不降低可见光和日光穿透率并且能达到自净易洁的功效。
表十五 油酸光催化分解与水滴接触角变化的关系
步骤4：以和本实施例相同的透明水基纳米溶胶凝胶涂料配方，以刷涂法涂布在5mm厚聚碳酸酯基材表面，得到不同厚度的涂层，塑料材料不适合高温加工故采小于100℃，再依步骤2及步骤3的方法评估涂布加工后聚碳酸酯基材的自净易洁效能及光穿透率，其结果如下表十六所示，证明本发明的涂料在聚碳酸酯基材表面形成的涂层具有不降低可见光和日光穿透率并且能达到自净易洁的功效。
表十六不同的涂层加工条件对光线穿透率及水滴接触角变化的关系
由实施例1-8可知，透明基材涂布透明水基纳米溶胶凝胶涂料后具有不降低光线穿透率的功能且能达到自净易洁的功效，达到此效能是与透明水基纳米溶胶凝胶涂料配方有关。
实施例9
步骤1：采用实施例2的透明基材涂布透明水基纳米溶胶凝胶涂料的配方及涂布方法。
步骤2：将上述透明水基纳米溶胶凝胶涂料，均匀涂布于5mm厚透明聚甲基丙烯酸树脂(俗称压克力)基材表面，其具体加工流程为：如图1所示，将透明压克力基材表面清洁干净，均匀涂布透明水基纳米溶胶凝胶涂料于透明压克力基材1表面，自然风干24小时后在透明压克力基材表面形成一层透明涂层2，测其厚度约为80-105nm。比较涂布加工后的透明压克力基材与未涂布的空白压克力基材的穿透率，其结果如图10所示，可看出涂布加工后的压克力基材其穿 透率明显大于未涂布的空白压克力基材。
步骤3：取上述涂布加工后的透明压克力基材与相同材质空白压克力基材各一片做透光率的比较，并参考台湾光触媒产业发展协会光触媒建材『自净易洁(Self-Cleaning)』效能测试规范，测试涂布加工后的压克力是否具有自净易洁效能。将上述二片压克力基材表面洗净，测得其与水滴的接触角约为66°，把油酸均匀涂抹在该二片压克力基材表面，并量得其与水滴的接触角为73°，表示压克力表面确已受到油酸污染，再以1mW/cm2的UVA紫外线同时照射该二片涂抹油酸的压克力基材，并于照射UVA紫外线后24小时、48小时、72小时三个时段，分别测量该二片压克力表面光穿透率与水滴的接触角，其结果如下表十七所示，当亲水角度愈小时表示自净易洁效能愈好，而空白压克力基材涂布油酸是不会造成油酸的任何分解。
综合步骤2及步骤3的结果，证明本发明的涂料在压克力基材表面形成的涂层具有不降低可见光和日光穿透率并且能达到自净易洁的功效。
表十七 油酸光催化分解与水滴接触角变化的关系
步骤4：以和本实施例相同的透明水基纳米溶胶凝胶涂料配方及涂布法涂布在5mm压克力基材表面，得到不同厚度的涂层，塑料材料不适合高温加工故采小于100℃，再依步骤2及步骤3的方法评估涂布加工后压克力基材的自净易洁效能及光穿透率，其结果如下表十八所示，证明本发明的涂料在压克力基材表面形成的涂层具有不降低可见光和日光穿透率并且能达到自净易洁的功效。
表十八 不同的涂层加工条件对光线穿透率及水滴接触角变化的关系
实施例10
步骤1：采用实施例4的透明基材涂布透明水基纳米溶胶凝胶涂料的配方及涂布方法。
步骤2：将上述透明水基纳米溶胶凝胶涂料，均匀涂布于5mm厚透明聚苯乙烯树脂基材表面，其具体加工流程为：如图1所示，将透明聚苯乙烯树脂基材表面清洁干净，均匀涂布透明水基纳米溶胶凝胶涂料于透明聚苯乙烯树脂基材1表面，自然风干24小时后在透明聚苯乙烯树脂基材表面形成一层透明涂层2，测其厚度约为43-67nm。比较涂布加工后的透明聚苯乙烯树脂基材与未涂布的空白透明聚苯乙烯树脂基材的穿透率，其结果如图11所示，可看出涂布加工后的透明聚苯乙烯树脂基材其穿透率明显大于未涂布的空白透明聚苯乙烯树脂基材。
步骤3：取上述涂布加工后的透明聚苯乙烯树脂基材与相同材质空白透明聚 苯乙烯树脂基材各一片做透光率的比较，并参考台湾光触媒产业发展协会光触媒建材『自净易洁(Self-Cleaning)』效能测试规范，测试涂布加工后的聚苯乙烯树脂是否具有自净易洁效能。将上述二片聚苯乙烯树脂基材表面洗净，测得其与水滴的接触角约为68°，把油酸均匀涂抹在该二片聚苯乙烯树脂基材表面，并量得其与水滴的接触角为77°，表示聚苯乙烯树脂表面确已受到油酸污染，再以1mW/cm2的UVA紫外线同时照射该二片涂抹油酸的聚苯乙烯树脂基材，并于照射UVA紫外线后24小时、48小时、72小时三个时段，分别测量该二片聚苯乙烯树脂表面光穿透率与水滴的接触角，其结果如下表十九所示，当亲水角度愈小时表示自净易洁效能愈好，而空白聚苯乙烯树脂基材涂布油酸是不会造成油酸的任何分解。
综合步骤2及步骤3的结果，证明本发明的涂料在聚苯乙烯树脂基材表面形成的涂层具有不降低可见光和日光穿透率并且能达到自净易洁的功效。
表十九 油酸光催化分解与水滴接触角变化的关系
步骤4：以和本实施例相同的透明水基纳米溶胶凝胶涂料配方及涂布法涂布在5mm聚苯乙烯树脂基材表面，得到不同厚度的涂层，塑料材料不适合高温加工故采小于100℃，再依步骤2及步骤3的方法评估涂布加工后聚苯乙烯树脂基材的自净易洁效能及光穿透率，其结果如下表二十所示，证明本发明的涂料在聚苯乙烯树脂基材表面形成的涂层具有不降低可见光和日光穿透率并且能达到自净易洁的功效。
表二十 不同的涂层加工条件对光线穿透率及水滴接触角变化的关系
实施例11
步骤1：采用实施例6的透明基材涂布透明水基纳米溶胶凝胶涂料的配方及涂布方法。
步骤2：将上述透明水基纳米溶胶凝胶涂料，均匀涂布于5mm厚透明环氧树脂基材表面，其具体加工流程为：如图1所示，将透明环氧树脂基材表面清洁干净，均匀涂布透明水基纳米溶胶凝胶涂料于透明环氧树脂基材1表面，自然风干24小时后在透明环氧树脂基材表面形成一层透明涂层2，测其厚度约为56-78nm。比较涂布加工后的透明环氧树脂基材与未涂布的空白透明环氧树脂基材的穿透率，其结果如图12所示，可看出涂布加工后的透明环氧树脂基材其穿透率明显大于未涂布的空白透明环氧树脂基材。
步骤3：取上述涂布加工后的透明环氧树脂基材与相同材质空白透明环氧树 脂基材各一片做透光率的比较，并参考台湾光触媒产业发展协会光触媒建材『自净易洁(Self-Cleaning)』效能测试规范，测试涂布加工后的环氧树脂是否具有自净易洁效能。将上述二片环氧树脂基材表面洗净，测得其与水滴的接触角约为64°，把油酸均匀涂抹在该二片环氧树脂基材表面，并量得其与水滴的接触角为76°，表示环氧树脂表面确已受到油酸污染，再以1mW/cm2的UVA紫外线同时照射该二片涂抹油酸的环氧树脂基材，并于照射UVA紫外线后24小时、48小时、72小时三个时段，分别测量该二片环氧树脂表面光穿透率与水滴的接触角，其结果如下表二十一所示，当亲水角度愈小时表示自净易洁效能愈好，而空白环氧树脂基材涂布油酸是不会造成油酸的任何分解。
综合步骤2及步骤3的结果，证明本发明的涂料在环氧树脂基材表面形成的涂层具有不降低可见光和日光穿透率并且能达到自净易洁的功效。
表二十一 油酸光催化分解与水滴接触角变化的关系
步骤4：以和本实施例相同的透明水基纳米溶胶凝胶涂料配方及涂布法涂布在5mm环氧树脂基材表面，得到不同厚度的涂层，塑料材料不适合高温加工故采小于100℃，再依步骤2及步骤3的方法评估涂布加工后环氧树脂基材的自净易洁效能及光穿透率，其结果如下表二十二所示，证明本发明的涂料在环氧树脂基材表面形成的涂层具有不降低可见光和日光穿透率并且能达到自净易洁的功效。
表二十二 不同的涂层加工条件对光线穿透率及水滴接触角变化的关系
Claims (8)
1.一种不降低透明基材光穿透率的透明水基纳米溶胶凝胶涂料，由以下组分组成：
所述的聚硅氧烷衍生物选自甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三丁氧基硅烷、三甲基二乙基硅烷、苯基甲基二甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、正丙基三丙氧基硅烷、或甲基三丁氧基硅烷；
所述的非离子界面活性剂选自聚氧乙烯山梨醇月桂酸酯、聚氧乙基油酰醚、聚氧乙基硬脂酰基醚、聚氧乙基山梨糖醇酐月桂酸酯、或油酸二乙醇酰胺；
所述透明水基纳米沸石溶胶凝胶的制备是以按摩尔比例正硅酸乙酯∶四丙基氢氧化铵∶水＝1∶0.25～0.75∶40～80配制水解溶液，设定水浴温度85℃，开始加热搅拌，反应48～72小时即可得透明水基纳米沸石溶胶凝胶；
2.按照权利要求1所述的一种不降低透明基材光穿透率的透明水基纳米溶胶凝胶涂料，其特征在于：其中透明水基沸石溶胶凝胶固含量0.1～10wt％；聚硅氧烷衍生物固含量为0.001～7wt％；非离子界面活性剂固含量为0.001～5wt％；透明水基二氧化钛光触媒溶胶固含量为0.1～1.5wt％。
3.按照权利要求1或2所述的一种不降低透明基材光穿透率的透明水基纳米溶胶凝胶涂料，其特征在于：其中透明水基沸石溶胶凝胶固含量为0.1～5wt％；聚硅氧烷衍生物固含量0.01～3wt％；非离子界面活性剂固含量为0.01～3wt％；透明水基二氧化钛光触媒溶胶固含量为0.1～1wt％。
4.权利要求1所述的一种不降低透明基材光穿透率的透明水基纳米溶胶凝胶涂料在透明基材上的应用，所述的透明基材为玻璃或塑料材质，所述玻璃选自透明玻璃，所述塑料选自透明聚碳酸酯、透明聚甲基丙烯酸树脂、透明聚苯乙烯树脂或透明环氧树脂。
5.权利要求1所述的一种不降低透明基材光穿透率的透明水基纳米溶胶凝胶涂料在透明基材上的涂布方法，包含下列步骤：
(i)透明水基纳米溶胶凝胶涂料调配
将不降低透明基材光穿透率的透明水基纳米溶胶凝胶涂料中各组分经充分搅拌混合均匀并过滤，获得透明水基纳米溶胶凝胶涂料；
(ii)透明基材表面涂层制备
将该透明水基纳米溶胶凝胶涂料均匀涂布于透明基材表面形成一层透明涂层，保持涂层外观之均匀性，进行涂层固化。
6.按照权利要求5所述的一种不降低透明基材光穿透率的透明水基纳米溶胶凝胶涂料在透明基材上的涂布方法，其特征在于涂布方法选自滚涂法、擦涂法、刷涂法、浸涂法、喷涂法、旋涂法和淋涂法中之任一种湿式涂布法，将该透明水基纳米溶胶凝胶涂料单面涂布或双面涂布均匀涂布于透明基材表面。
7.按照权利要求5所述的一种不降低透明基材光穿透率的透明水基纳米溶胶凝胶涂料在透明基材上的涂布方法，其特征在于以自然风干24小时以上、或于450℃以下温度加热5分钟以上的任一种条件进行涂层固化。
8.按照权利要求5所述的一种不降低透明基材光穿透率的透明水基纳米溶胶凝胶涂料在透明基材上的涂布方法，其特征在于涂布后所形成透明水基涂层干膜厚度介于40～350nm。
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