CN107083084A - 一种改性二氧化硅玻璃镀膜液的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性二氧化硅玻璃镀膜液的制备方法，属于镀膜液的技术领域。本发明首先将二氧化钛和二氧化硅用偶联剂进行预处理增加反应基团，再以盐酸多巴胺、L‑胱氨酸为原料制备具有负折射率的手性物质，聚多巴胺表面的醌基可固定L‑胱氨酸，使材料具有负折射率，再在微生物作用下对二氧化硅等进行包覆，降低二氧化硅膜的折射率，最后再以透明高分子和纤维素为补强剂增加材料的强度和耐酸性，同时可防止环境中的污染物和水汽进入薄膜内部从而破坏薄膜结构、薄膜与基底的结合力，本发明制备的改性二氧化硅玻璃镀膜液折射率低、抗污性能良好，延长了膜层的使用寿命。

Description

一种改性二氧化硅玻璃镀膜液的制备方法
技术领域
本发明属于无机化工和新材料的技术领域，具体涉及一种改性二氧化硅玻璃镀膜液的制备方法。
背景技术
太阳能属于可再生资源的一种，随着不可再生资源的干涸，它的应用越来越受到人们的关注，在开发和利用太阳能技术的过程中，太阳能光伏发电是一种研究最多、应用最广、技术成熟度最高的一项技术，太阳能光伏电池技术作为一种对太阳光的最直接的利用手段之一，已经在全球被广泛的推广，由于晶硅太阳能电池板无法长时间暴露在外界环境中，光伏玻璃是目前保护晶硅电池且自身透光率较高的最佳封装材料之一，决定晶硅太阳能电池转换效率的因素中，最重要的决定因素是光电组件中的晶硅技术，其次是保护光电组件的光伏玻璃，相对而言，提高光伏玻璃的光学特性，要比提高晶硅电池的转换效率较容易点，，因此开发并生产出透过率更高的光伏玻璃，无论是对于组件厂商还是在最终终端市场上的需求都是非常迫切的。
目前普遍使用的是二氧化硅镀膜液，区别在于通过添加不同添加剂来改性二氧化硅溶胶以提高镀膜钢化玻璃的可见光透过率，增加晶硅太阳能电池的光电转换效率，并且增加太阳能光伏盖板玻璃的使用寿命，由于二氧化硅的氧化物状态自身的折射率在1.46，为了满足工业生产的需求，达到一定的可见光透过率，在研发和配制镀膜液的时候，会通过增加膜层的气孔率来降低膜层的折射率，从而会导致膜层的硬度、耐酸性、耐脏污性的性能有所降低，从而减少膜层的使用寿命，也会影响到后期使用过程中镀膜钢化玻璃的可见光透过率稳定性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前使用的二氧化硅镀膜液是通过增加膜层的气孔来降低膜层的折射率，从而降低了膜层耐脏污性的缺陷，提供了一种改性二氧化硅玻璃镀膜液的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
（1）称取40～50g二氧化硅和15～20g二氧化钛进行球磨、过筛，得到混合粉末，将混合粉末、100～200mL水和1～3g硅烷偶联剂反应30～40min后过滤，得到滤渣；
（2）取20～30g盐酸多巴胺、100～200mL水和5～8gL-胱氨酸，于温度为50～60℃条件下反应2～3h后，再加入0.3～0.5gN-羟基琥珀酰亚胺，升温至80～90℃，继续反应3～4h，反应结束后，将产物旋蒸浓缩，得到浓缩液；
（3）将滤渣、浓缩液和水按质量比1:1:5混合后，再加入50～60mL沼液，继续搅拌混合后，密封发酵，待发酵结束后，将发酵产物高温灭菌、离心分离和水洗，得到改性颗粒；
（4）按重量份数计，取30～40份上述改性颗粒、5～8份甲基丙烯酸甲酯和0.3～0.5份过氧化月桂酰，于温度为50～60℃条件下搅拌反应1～2h后，即可得到改性二氧化硅玻璃镀膜液。
步骤（1）中所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂K-560、硅烷偶联剂KH-570中的一种或几种。
步骤（2）中所述的旋蒸浓缩的时间为30～40min。
步骤（3）中所述的发酵的温度为35～45℃，发酵的时间为6～8天。
步骤（4）中所述的改性颗粒、甲基丙烯酸甲酯和过氧化月桂酰反应时还可以加入3～5份羧甲基纤维素。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
本发明以盐酸多巴胺和L-胱氨酸反应，利用多巴胺表面的醌基固定L-胱氨酸，从而制备具有负折射率的聚合物，然后将二氧化硅和二氧化钛用硅烷偶联剂进行处理，使二氧化钛和二氧化硅表面的反应基团增加，然后在微生物作用下用具有负折射率的聚合物对二氧化钛和二氧化硅进行包覆，从而降低二氧化硅膜的折射率，再以透明高分子作为添加剂，增加膜层的透明度，同时二氧化钛具有光催化活性，可实现镀膜液的自清洁，增强膜层的耐脏污性。
具体实施方式
称取40～50g二氧化硅和15～20g二氧化钛加入到球磨机中球磨50～60min后，过80～100目筛，得到混合粉末，将混合粉末加入到盛有100～200mL水的烧杯中，再向烧杯中加入1～3g偶联剂，搅拌反应30～40min后过滤，得到滤渣，同时称取20～30g盐酸多巴胺加入到盛有100～200mL水的烧瓶中，再向烧杯中加入5～8gL-胱氨酸，将烧瓶移入数显测速恒温搅拌器中，于温度为50～60℃，转速为300～400r/min下搅拌反应2～3h后，再向烧瓶中加入0.3～0.5gN-羟基琥珀酰亚胺，升温至80～90℃，继续搅拌反应3～4h，反应结束后，将产物置于旋转蒸发仪中，旋蒸浓缩至产物30～40min，得到浓缩液，将的滤渣、浓缩液和水按质量比1:1:5加入到发酵罐中，搅拌混合3～5min，再向发酵罐中加入50～60mL沼液，继续搅拌混合2～3min，于温度为35～45℃条件下发酵6～8天后，将发酵产物移入灭菌箱中，于温度为120～130℃下灭菌15～20min，将灭菌后的物料置于离心机中，以3000～4000r/min的转速离心分离5～10min，得到沉淀物，并用水洗涤沉淀物3～5次，得到改性颗粒，最后按重量份数计，取30～40份改性颗粒、3～5份羧甲基纤维素、5～8份甲基丙烯酸甲酯、0.3～0.5份过氧化月桂酰加入到烧杯中，将烧杯移入数显恒温搅拌器中，于温度为50～60℃，转速为300～400r/min条件下搅拌反应1～2h后，将烧杯取出，待烧杯中的物料冷却至室温后，包装，即可得到改性二氧化硅玻璃镀膜液。所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂K-560、硅烷偶联剂KH-570中的一种或几种。
实例1
称取40g二氧化硅和15g二氧化钛加入到球磨机中球磨50min后，过80目筛，得到混合粉末，将混合粉末加入到盛有100mL水的烧杯中，再向烧杯中加入1g偶联剂KH-550，搅拌反应30min后过滤，得到滤渣，同时称取20g盐酸多巴胺加入到盛有100mL水的烧瓶中，再向烧杯中加入5gL-胱氨酸，将烧瓶移入数显测速恒温搅拌器中，于温度为50℃，转速为300r/min下搅拌反应2h后，再向烧瓶中加入0.3gN-羟基琥珀酰亚胺，升温至80℃，继续搅拌反应3h，反应结束后，将产物置于旋转蒸发仪中，旋蒸浓缩至产物30min，得到浓缩液，将的滤渣、浓缩液和水按质量比1:1:5加入到发酵罐中，搅拌混合3min，再向发酵罐中加入50mL沼液，继续搅拌混合2min，于温度为35℃条件下发酵6天后，将发酵产物移入灭菌箱中，于温度为120℃下灭菌15min，将灭菌后的物料置于离心机中，以3000r/min的转速离心分离5min，得到沉淀物，并用水洗涤沉淀物3次，得到改性颗粒，最后按重量份数计，取30份改性颗粒、3份羧甲基纤维素、5份甲基丙烯酸甲酯、0.3份过氧化月桂酰加入到烧杯中，将烧杯移入数显恒温搅拌器中，于温度为50℃，转速为300r/min条件下搅拌反应1h后，将烧杯取出，待烧杯中的物料冷却至室温后，包装，即可得到改性二氧化硅玻璃镀膜液。
实例2
称取45g二氧化硅和18g二氧化钛加入到球磨机中球磨55min后，过90目筛，得到混合粉末，将混合粉末加入到盛有150mL水的烧杯中，再向烧杯中加入2g偶联剂KH-560，搅拌反应35min后过滤，得到滤渣，同时称取25g盐酸多巴胺加入到盛有150mL水的烧瓶中，再向烧杯中加入6gL-胱氨酸，将烧瓶移入数显测速恒温搅拌器中，于温度为55℃，转速为350r/min下搅拌反应2h后，再向烧瓶中加入0.4gN-羟基琥珀酰亚胺，升温至85℃，继续搅拌反应3h，反应结束后，将产物置于旋转蒸发仪中，旋蒸浓缩至产物35min，得到浓缩液，将的滤渣、浓缩液和水按质量比1:1:5加入到发酵罐中，搅拌混合4min，再向发酵罐中加入55mL沼液，继续搅拌混合2min，于温度为40℃条件下发酵7天后，将发酵产物移入灭菌箱中，于温度为125℃下灭菌18min，将灭菌后的物料置于离心机中，以3500r/min的转速离心分离8min，得到沉淀物，并用水洗涤沉淀物4次，得到改性颗粒，最后按重量份数计，取35份改性颗粒、4份羧甲基纤维素、6份甲基丙烯酸甲酯、0.4份过氧化月桂酰加入到烧杯中，将烧杯移入数显恒温搅拌器中，于温度为55℃，转速为350r/min条件下搅拌反应1h后，将烧杯取出，待烧杯中的物料冷却至室温后，包装，即可得到改性二氧化硅玻璃镀膜液。
实例3
称取50g二氧化硅和20g二氧化钛加入到球磨机中球磨60min后，过100目筛，得到混合粉末，将混合粉末加入到盛有200mL水的烧杯中，再向烧杯中加入3g偶联剂KH-570，搅拌反应40min后过滤，得到滤渣，同时称取30g盐酸多巴胺加入到盛有200mL水的烧瓶中，再向烧杯中加入8gL-胱氨酸，将烧瓶移入数显测速恒温搅拌器中，于温度为60℃，转速为400r/min下搅拌反应3h后，再向烧瓶中加入0.5gN-羟基琥珀酰亚胺，升温至90℃，继续搅拌反应4h，反应结束后，将产物置于旋转蒸发仪中，旋蒸浓缩至产物40min，得到浓缩液，将的滤渣、浓缩液和水按质量比1:1:5加入到发酵罐中，搅拌混合5min，再向发酵罐中加入60mL沼液，继续搅拌混合3min，于温度为45℃条件下发酵8天后，将发酵产物移入灭菌箱中，于温度为130℃下灭菌20min，将灭菌后的物料置于离心机中，以4000r/min的转速离心分离10min，得到沉淀物，并用水洗涤沉淀物5次，得到改性颗粒，最后按重量份数计，取40份改性颗粒、5份羧甲基纤维素、8份甲基丙烯酸甲酯、0.5份过氧化月桂酰加入到烧杯中，将烧杯移入数显恒温搅拌器中，于温度为60℃，转速为400r/min条件下搅拌反应2h后，将烧杯取出，待烧杯中的物料冷却至室温后，包装，即可得到改性二氧化硅玻璃镀膜液。
对实例1～3制备的改性二氧化硅玻璃镀膜液进行性能测试，其测试结果如下：
检测项目 市售玻璃镀膜液 实例1 实例2 实例3
透光率% 91 95 97 98
折射率 1.80 1.03 1.26 1.35
附着力 1级 0级 1级 0级

Claims (5)

1.一种改性二氧化硅玻璃镀膜液的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取40～50g二氧化硅和15～20g二氧化钛进行球磨、过筛，得到混合粉末，将混合粉末、100～200mL水和1～3g硅烷偶联剂反应30～40min后过滤，得到滤渣；
（2）取20～30g盐酸多巴胺、100～200mL水和5～8gL-胱氨酸，于温度为50～60℃条件下反应2～3h后，再加入0.3～0.5gN-羟基琥珀酰亚胺，升温至80～90℃，继续反应3～4h，反应结束后，将产物旋蒸浓缩，得到浓缩液；
（3）将滤渣、浓缩液和水按质量比1:1:5混合后，再加入50～60mL沼液，继续搅拌混合后，密封发酵，待发酵结束后，将发酵产物高温灭菌、离心分离和水洗，得到改性颗粒；
（4）按重量份数计，取30～40份上述改性颗粒、5～8份甲基丙烯酸甲酯和0.3～0.5份过氧化月桂酰，于温度为50～60℃条件下搅拌反应1～2h后，即可得到改性二氧化硅玻璃镀膜液。
2.根据权利要求1所述的一种改姓二氧化硅玻璃镀膜液的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂K-560、硅烷偶联剂KH-570中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种改性二氧化硅玻璃镀膜液的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的旋蒸浓缩的时间为30～40min。
4.根据权利要求1所述的一种改性二氧化硅玻璃镀膜液的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的发酵的温度为35～45℃，发酵的时间为6～8天。
5.根据权利要求1所述的一种改性二氧化硅玻璃镀膜液的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述的改性颗粒、甲基丙烯酸甲酯和过氧化月桂酰反应时还可以加入3～5份羧甲基纤维素。
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