CN103042769B - 表面经低折射率二氧化钛溶胶镀膜的太阳能热水器玻璃 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了表面经低折射率二氧化钛溶胶镀膜的太阳能热水器玻璃，包括太阳能热水器的玻璃基板及低折射率二氧化钛镀膜，在玻璃基板的表面涂布有一层低折射率二氧化钛溶胶，该涂层经干燥固化后可于太阳能热水器玻璃基板表面形成一层多孔性结构低折射率二氧化钛镀膜；涂布前，先经表面清洁程序太阳能热水器玻璃基材，再涂覆一层低折射率二氧化钛溶胶。通过上述方式，本发明能够具有减反射及增透光的特点，具有更佳的耐老化特性，其中二氧化钛含有锐钛型晶型，故具光触媒的光催化效能，可保持太阳能热水器镀膜玻璃的表面洁净度，可大大提升太阳能热水器吸热效能。

Description

表面经低折射率二氧化钛溶胶镀膜的太阳能热水器玻璃
技术领域
本发明涉及一种减反射增透光太阳能热水器镀膜技术领域，特别是涉及表面经低折射率二氧化钛溶胶镀膜的太阳能热水器玻璃。
背景技术
二氧化钛薄膜有折射率高的特性，其中金红石型结晶折射率约2.71，锐钛型结晶折射率约2.55，因此，二氧化钛薄膜具有较大的反射和散射光的能力。
当入射光通过玻璃表面镀膜时，有折射及反射产生，折射的光线抵达玻璃界面时，也会有折射与反射。第二道反射光R2比第一道反射光R1多走了两次镀膜层厚度距离。假设镀膜的光学厚度为d，则R1与R2的光程差为2d，当光程差2d 等于半个波长的奇数倍时，两道反射光的相位差将为180°，产生破坏性干涉而互相抵消。从能量守恒定律，降低反射光则能增加穿透光。所以当镀膜的光学厚度为光波长的四分之一奇数倍时，就可使其波长的光的反射率趋近为零。对一固定镀膜的厚度只能对固定波长的光产生干涉效果，不同于此波长的光会有较高的反射率。除了镀膜的厚度，镀膜的材质也是很重要的，薄膜的理想折射率N =                                                ，其中Nair为空气折射率，Nglass为玻璃折射率。
减反射薄膜的做法分成两大类，第1类是用不同折射率的物质互相堆栈在一起形成多层结构，或藉由控制堆栈的厚度及材料的折射率。当两个相差四分之一波长的光波碰在一起时，就会产生完全破坏性干涉，把反射的光抵销掉。因此，只要把镀膜的厚度控制在可见光波长的四分之一，即能达到减反射效果。第2大类称为低反射膜，当光线由空气进入玻璃基板时，已知空气的折射率（Nair=1）及玻璃的折射率(Nglass=1.52），从空气及基板界面发生反射，则双面玻璃造成的反射大约是7～8％。
低折射率减反射增透光二氧化钛镀膜为多孔性结构，具有较低的折射率特性，其原理因空气的折射率是1，想要得到较低折射率材料的方法可以把材料做成多孔结构，孔洞处的折射率则是空气的折射率1和所使用材料的折射率的比例组合。
由于尚未有多孔性结构低折射率二氧化钛减反射增透光太阳能热水器镀膜玻璃的技术产品，而低折射率二氧化钛薄膜在减反射应用领域为一重要技术突破，因此，开发出多孔性结构低折射率二氧化钛减反射增透光太阳能热水器镀膜玻璃是本发明的主要目的。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供表面经低折射率二氧化钛溶胶镀膜的太阳能热水器玻璃，能够具有减反射及增透光的特点，具有更佳的耐老化特性，其中二氧化钛含有锐钛型晶型，故具光触媒的光催化效能，可保持太阳能热水器镀膜玻璃的表面洁净度，可大大提升太阳能热水器吸热效能。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供表面经低折射率二氧化钛溶胶镀膜的太阳能热水器玻璃，包括太阳能热水器的玻璃基板，所述玻璃基板表面覆有二氧化钛减反射镀膜，二氧化钛溶胶合成于玻璃基板表面形成薄膜，所述薄膜具有多孔性结构，薄膜厚度为200nm。
优选的是，所述二氧化钛含有锐钛型晶型。
本发明的有益效果如下：
1、本发明表面经低折射率二氧化钛溶胶镀膜的太阳能热水器玻璃，其二氧化钛镀膜层具有减反射及增透光的特点。
2、本发明表面经低折射率二氧化钛溶胶镀膜的太阳能热水器玻璃具有更佳的耐老化特性。
3、本发明表面经低折射率二氧化钛溶胶镀膜的太阳能热水器玻璃, 其中二氧化钛含有锐钛型晶型，故具光触媒的光催化效能，可保持太阳能热水器镀膜玻璃的表面洁净度，可大大提升太阳能热水器吸热效能。
附图说明
图1为本发明多孔性结构低折射率减反射增透光二氧化钛太阳能热水器镀膜玻璃；
图2为本发明一种多孔性结构低折射率减反射增透光二氧化钛太阳能热水器镀膜玻璃光透过率光谱图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参见图1，一种多孔性结构低折射率减反射增透光二氧化钛太阳能热水器镀膜玻璃，包括由太阳能热水器玻璃1及多孔性结构低折射率减反射增透光二氧化钛镀膜2，在太阳能热水器玻璃1的基材表面涂布有一层低折射率二氧化钛溶胶，该涂层经干燥固化后可于太阳能热水器玻璃表面形成一层多孔性结构低折射率减反射增透光二氧化钛镀膜，该低折射率二氧化钛减反射镀膜与太阳能热水器玻璃形成紧密结构。
涂布前，先经表面清洁程序清洁太阳能热水器玻璃基材1，再涂覆一层低折射率二氧化钛溶胶2。
涂布时，低折射率二氧化钛减反射镀膜2的干膜厚度控制在100~200nm。
实施例1：
在反应槽中加入去离子水10公斤，取四氯化钛500克加入反应槽中稀释，形成约浓度5%的四氯化钛水溶液，以氨水徐徐加入进行中和反应并有白色沈淀物析出，保持搅拌持续观察PH值变化，至PH值在7.0时停止添加氨水。将上述沈淀物经过滤清洗纯化后，形成白色钛的氢氧化物约300克，将钛的氢氧化物置入分散槽中，加入50%浓度过氧化氢878克保持搅拌充分反应，将2.07公斤四甲基硅烷加入此分散液中并充分搅拌，将180克的草酸加入此分散液中并充分搅拌，将纯水约95公斤加入此分散液中保持搅拌使钛的氢氧化物充分分散，将分散液温度加热至55℃，在保持此温度持续陈化48小时后即为低折射率二氧化钛溶胶。
将上述二氧化钛溶胶以喷涂法涂布在平均可见光穿透率为91.5%的太阳能热水器玻璃基材表面，并以500℃高温固化薄膜5分钟，可形成一平均可见光穿透率为93.1%涂层，以X射线绕射仪检测该薄膜材料其结晶形含有锐钛形，以椭圆偏振光谱仪检测该薄膜其折射率为1.48，远小于纯锐钛型二氧化钛的折射率2.55，测该薄膜厚度约103nm。
实施例2：
在反应槽中加入去离子水10公斤，取四氯化钛5.5公斤加入反应槽中稀释，形成约浓度35%的四氯化钛水溶液，以氢氧化钠水溶液徐徐加入中和并有白色钛的氢氧化物沈淀物析出，保持搅拌持续观察PH值变化，至PH值在9.0时停止添加氢氧化钠水溶液。将上述沈淀物经过滤清洗纯化后，形成白色钛的氢氧化物约3.3公斤，将钛的氢氧化物置入分散槽中，将44.872公斤高锰酸钾水溶液加入此分散液中并充分搅拌，将118.38公斤四乙基硅烷加入此分散液中并充分搅拌，将11.368公斤的磷酸加入此分散液中并充分搅拌，将纯水约5220公斤加入此分散液中保持搅拌使钛的氢氧化物充分分散，将分散液温度加热至95℃，在保持此温度持续陈化4小时后即为低折射率二氧化钛溶胶。
将上述二氧化钛溶胶以提拉法涂布在平均可见光穿透率为91.5%的太阳能热水器玻璃管基材表面，并以800℃高温固化薄膜2分钟，可形成一平均可见光穿透率为96.8%涂层，以X射线绕射仪检测该薄膜材料其结晶形含有锐钛形，以椭圆偏振光谱仪检测该薄膜其折射率为1.33，远小于纯锐钛型二氧化钛的折射率2.55，测该薄膜厚度约197nm。
实施例三：
在反应槽中加入去离子水9公斤，取硫酸钛2.5公斤加入反应槽中稀释，形成约浓度20%的硫酸钛水溶液，以氢氧化钾水溶液徐徐加入中和并有白色钛的氢氧化物沈淀物析出，保持搅拌持续观察PH值变化，至PH值在9.0时停止添加氢氧化钠水溶液。将上述沈淀物经过滤清洗纯化后，形成白色钛的氢氧化物约1.2公斤，将钛的氢氧化物置入分散槽中，将浓度50%过氧化氢水溶液6.936公斤加入此分散液中并充分搅拌，将29.43公斤四烯丙基硅烷加入此分散液中并充分搅拌，将31.11公斤的四丙基氢氧化铵加入此分散液中并充分搅拌，将纯水约1495公斤加入此分散液中保持搅拌使钛的氢氧化物充分分散，将分散液温度加热至75℃，在保持此温度持续陈化24小时后即为低折射率二氧化钛溶胶。
将上述二氧化钛溶胶以滚涂法涂布在平均可见光穿透率为91.5%的太阳能热水器玻璃基材表面，并以300℃高温固化薄膜1小时，可形成一平均可见光穿透率为94.1%涂层，以X射线绕射仪检测该薄膜材料其结晶形含有锐钛形，以椭圆偏振光谱仪检测该薄膜其折射率为1.41，远小于纯锐钛型二氧化钛的折射率2.55，测该薄膜厚度约148nm。
如图2所示，本发明的有益效果如下：
1、本发明表面经低折射率二氧化钛溶胶镀膜的太阳能热水器玻璃，其二氧化钛镀膜层具有减反射及增透光的特点。
2、本发明表面经低折射率二氧化钛溶胶镀膜的太阳能热水器玻璃具有更佳的耐老化特性。
3、本发明表面经低折射率二氧化钛溶胶镀膜的太阳能热水器玻璃, 其中二氧化钛含有锐钛型晶型，故具光触媒的光催化效能，可保持太阳能热水器镀膜玻璃的表面洁净度，可大大提升太阳能热水器吸热效能。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (2)

1.表面经低折射率二氧化钛溶胶镀膜的太阳能热水器玻璃，其特征在于：包括太阳能热水器的玻璃基板，所述玻璃基板表面覆有低折射率二氧化钛减反射镀膜，低折射率二氧化钛溶胶合成于玻璃基板表面形成薄膜，所述薄膜具有多孔性结构，薄膜厚度为200nm,其低折射率为1.33、1.41或1.48之一的折射率。
2.根据权利要求1所述的表面经低折射率二氧化钛溶胶镀膜的太阳能热水器玻璃，其特征在于：所述二氧化钛含有锐钛型晶型。
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