CN107286781A - 一种闭孔结构的水性减反射镀膜液的制备方法与应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种闭孔结构的水性减反射镀膜液的制备方法与应用方法,其中制备镀膜液的方法包括如下步骤:制备酸性二氧化硅溶液,然后与水性纳米树脂分散液混合,随后视使用场合需求选择性的再加入一定量的碱性硅溶胶或中性硅溶胶,最后再加入涂布助剂,得到所述镀膜液。将该镀膜液涂覆在玻璃上,经烘烤处理可获得减反射镀膜玻璃。本发明采用水性体系,不加有机溶剂,对环境、人身健康友好。同时也降低了成本,膜层具有闭孔结构,表面不易粘胶。
Description
技术领域
本发明属于材料领域,尤其涉及一种闭孔结构的水性减反射镀膜液的制备方法与应用方法。
背景技术
随着人们对气候、环境及可持续发展的高度关注,清洁能源的利用技术特别是太阳能作为一种取之不尽用之不竭的清洁能源,越来越受到人们的重视。提高太阳能的转换效率是太阳能利用的永恒追求。其中方法之一就是在太阳能组件的玻璃盖板上镀减反射膜,以增加太阳光的透过,从而增加太阳能的输出。
玻璃上减反射膜层是由在玻璃上涂覆减反射镀膜液,再经干燥处理获得。一般存在很多空隙,正是通过空隙,来降低膜层的折射率,从而达到减反射效果。
镀膜液有以水做介质的,有以有机溶剂为介质的。比如专利CN103936292B、专利CN103154152A、专利CN105330186A是以水为介质的,它们单纯采用碱性硅溶胶,这样制得的减反射膜层是开孔结构,在表面存在很多连通微孔,这些微孔在后续的太阳能电池板的生产过程中,容易粘胶,且不易清理,影响电池板的质量。另外这些微孔很容易吸附灰尘、污垢。太阳能电池板在室外工作,环境比较恶劣。表面很容易脏。表面的灰尘污垢容易渗透到内部不容易清洗。造成太阳能转换效率的下降。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足,提供一种闭孔结构的水性减反射镀膜液的制备方法与应用方法。
本发明提供的闭孔结构的水性减反射镀膜液的制备方法,包括如下步骤:
S1酸性二氧化硅溶液的制备:取水,用酸调节pH值、加入硅酸酯,然后在一定温度下搅拌反应数小时,制成酸性二氧化硅溶液。
S2取纳米树脂水分散液3-10份,加入水30-70搅拌10-30分钟。加入上述酸性二氧化硅溶液30-50份,搅拌一段时间。加入碱性硅溶胶或中性硅溶胶0-10份,加入酸调节pH值1.5-3,搅拌一定时间。再加入助剂0.1-5份,搅拌均匀,即得到镀膜液。
本发明一个较佳实施例中,所述硅酸酯中的硅氧键所连接的四个有机基团不需要完全相同,但至少有两个以上有机基团可以水解,优选四个有机基团均可水解。
本发明一个较佳实施例中,所述硅酸酯优选硅酸甲酯和硅酸乙酯。
本发明一个较佳实施例中,所述的酸性二氧化硅溶液的制备方法包括以下步骤:取去离子水70-90份、用酸调节pH值至1-5、加入正硅酸甲酯或正硅酸乙酯中的一种或两种10-30份,制成酸性二氧化硅溶液。
本发明一个较佳实施例中,所述纳米树脂水分散液,可以是聚丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、环氧树脂等树脂及这几种树脂的改性树脂,纳米树脂的粒径为5-150纳米,其固含量10-50%。
本发明一个较佳实施例中,所述的碱性硅溶胶或中性硅溶胶为外购,粒径为5-100纳米,其固含量为10-30%。
本发明一个较佳实施例中,所述的助剂是流平剂、消泡剂、增硬剂、硅烷偶联剂等提高涂膜性能的一种或几种。
本发明一个较佳实施例中,所述酸为硝酸、磷酸、盐酸、硫酸或乙酸及其它有机酸。
本发明一个较佳实施例中,配制好的所述酸性二氧化硅溶液视使用场合需要可选择不陈化或者静置陈化一段时间。
本发明还保护一种镀膜液的包装方式,所述镀膜液的第一组分为酸性二氧化硅溶液,第二组分为纳米树脂水分散液,第三组分为碱性硅溶胶或中性硅溶胶,第四组分为助剂;其中:
第一种包装方式为:将第一组分、第二组分、第三组分和第四组分混合形成单组份包装;或
第二种包装方式为:将第一组分、第二组分和第三组分分别包装形成三组份包装,其中第四组分预先混合在第一组分或第二组分内;或
第三种包装方式为:将第一组分、第二组分、第三组分和第四组分分别包装形成四组份包装;或
第四种包装方式为:将第一组分、第二组分和第三组分按照比例数值为(X,Y,Z...)的比例混合形成若干种不同混合比例的多组份包装,使用时将其中的若干种包装混合,所述助剂预先加入在多组分包装内或单独包装。
本发明还保护一种镀膜液的应用方法,将制得的镀膜液涂覆在需增透的基材上,经烘烤处理即可制得减反射材料,其中涂覆方法可以为淋涂、浸涂、喷涂、辊涂等。所述烘烤处理同一般玻璃干燥、强化处理,温度为100-700度,时间30秒-15分钟。
本发明一个较佳实施例中,烘烤后所得的所述减反射玻璃的镀膜层厚度为100-150纳米。
本发明采用酸催化制备二氧化硅溶液,可制得闭孔结构的减反射膜层。而现在许多镀膜液采用碱性硅溶胶或二氧化硅粉体,只能得到开孔结构的减反射膜层。本发明采用纳米树脂水分散液与酸性二氧化硅溶液混合,形成了二氧化硅包覆纳米树脂颗粒的结构,该包覆结构形成的颗粒还为纳米颗粒,同时视使用场合需求的不同,加入不定量的碱性硅溶胶或者中性硅溶胶,经干燥和烘烤可形成闭孔结构的减反射膜层。
本发明采用助剂调节镀膜液的性能,以满足膜层在工艺性、硬度、耐候性、透光率等各种性能需求。
本发明采用水性体系,不加有机溶剂,对环境、人身健康友好。同时也降低了成本。
本发明制作的减反射膜层经扫描电镜测试为闭孔结构,本发明制作的减反射膜层,用胶带粘附试验,证明表面不粘胶。通过本发明镀膜液处理后的太阳能基材由于为闭孔结构,其不容易粘附污垢和灰尘,同时后期的维护擦洗过程也比较容易处理。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明;
图1是本发明优选实施例中单层孔闭孔结构镀膜层剖面电镜图;
图2是本发明优选实施例中多层孔闭孔结构镀膜层剖面电镜图;
图3现有技术中开孔结构膜层剖面电镜图;
具体实施方式
现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明,这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成。
制得的镀膜液采用辊涂法涂覆玻璃按常规工艺制得减反射镀膜玻璃。
制得的减反射玻璃按《太阳能光伏用减反射玻璃》行业标准进行检测。
膜层的结构用扫描电镜检测,可看到为闭孔结构。参阅附图。
膜层的不粘胶性能,可通过胶带粘贴膜层表面,撕下胶带,观察胶带在表面的残留检验。
实施例1
称取去离子水76g,加入硝酸微量,使pH值等于2,然后加入正硅酸甲酯17.6g在40度下搅拌4小时,既得酸性二氧化硅溶液。
取纳米丙烯酸树脂分散液(固含量40%)12g,加水稀释至120g,搅拌20分钟。
然后加入上述反应制得的酸性二氧化硅溶液,继续搅拌2小时。
加入碱性硅溶胶(粒径30纳米,固含量20%)3g,继续搅拌30分钟。。
加入酸调节物料的pH值。使物料pH值为1.5-2.5。继续搅拌1小时。
再加入纳米氧化钛水分散液5g,继续搅拌1小时。
加入流平剂1.5g和消泡剂后继续搅拌2小时,即得镀膜液。
实施例2
称取去离子水76g,加入硝酸微量,使pH值等于2,然后加入正硅酸乙酯24g在40度下搅拌4小时,即得酸性二氧化硅溶液。
取纳米聚氨酯树脂分散液(固含量30%)15g,加水稀释至120g,搅拌20分钟。
然后加入上述反应制得的酸性二氧化硅溶液,继续搅拌2小时。
加入中性硅溶胶(粒径15纳米,固含量25%)1.5g,继续搅拌30分钟。
加入酸调节物料的pH值。使物料pH值为1.5-2.5。继续搅拌1小时。
再加入纳米氧化钛水分散液5g,继续搅拌1小时。
加入助剂,搅拌2小时,即得镀膜液。
实施例3
称取去离子水76g,加入硝酸微量,使pH值等于2,然后加入正硅酸甲酯8.8g,正硅酸乙酯12g,在40度下搅拌4小时,既得二氧化硅溶液。
取纳米丙烯酸树脂分散液(固含量29%)12g,加水稀释至120g,搅拌20分钟。
然后加入上述反应制得的酸性二氧化硅溶液,继续搅拌2小时。
加入酸调节物料的pH值。使物料pH值为1.5-2.5。继续搅拌1小时。
再加入助剂5g,继续搅拌1小时,即得镀膜液。
实施例4
称取去离子水76g,加入盐酸微量,使pH值等于2,然后加入正硅酸乙酯24g在40度下搅拌4小时,既得二氧化硅溶液。
取纳米丙烯酸树脂分散液(固含量29%)12g,加水稀释至120g,搅拌20分钟。
然后加入上述反应制得的二氧化硅溶液,继续搅拌2小时。
加入碱性硅溶胶(粒径5纳米,固含量20%)1.0g,继续搅拌30分钟。
加入酸调节物料的pH值。使物料pH值为1.5-2.5。继续搅拌1小时。
再加入助剂5g,继续搅拌1小时,即得镀膜液。
实施例5
称取去离子水76g,加入磷酸微量,使pH值等于2,然后加入正硅酸甲酯17.6g在40度下搅拌4小时,既得二氧化硅溶液。
取纳米丙烯酸树脂分散液(固含量29%)12g,加水稀释至120g,搅拌20分钟。
然后加入上述反应制得的二氧化硅溶液,继续搅拌2小时。
加入酸调节物料的pH值。使物料pH值为1.5-2.5。继续搅拌1小时。
再加入助剂5g,继续搅拌1小时,即得镀膜液。
实施例6
称取去离子水76g,加入硝酸微量,使pH值等于2,然后加入正硅酸乙酯24g在40度下搅拌4小时,既得酸性二氧化硅溶液。
取纳米丙烯酸树脂分散液(固含量29%)12g,加水稀释至120g,搅拌20分钟。
然后取上述反应制得的酸性二氧化硅溶液的一半加入上述反应制得的树脂分散液中,继续搅拌2小时。
加入碱性硅溶胶(粒径10纳米,固含量20%)1.0g,继续搅拌30分钟。
加入酸调节物料的pH值。使物料pH值为1.5-2.5。继续搅拌1小时。
再加入助剂3.8g,继续搅拌1小时,即得镀膜液。
实施例7
称取去离子水76g,加入硝酸微量,使pH值等于2,然后加入正硅酸甲酯8.8g,正硅酸乙酯12g,在40度下搅拌4小时,既得二氧化硅溶液。
取纳米聚氨酯树脂分散液(固含量30%)15g,加水稀释至120g,搅拌20分钟。
将上述反应制得的树脂分散液平均分成三等份,取其中一份与上述制得的酸性二氧化硅溶液混合,继续搅拌2小时。
加入酸调节物料的pH值。使物料pH值为1.5-2.5。继续搅拌1小时。
再加入助剂3g,继续搅拌1小时,即得镀膜液。
以上依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。
Claims (10)
1.一种闭孔结构的水性减反射镀膜液的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1酸性二氧化硅溶液的制备:将水、酸和硅酸酯混合反应适当时间,制成酸性二氧化硅溶液;
S2镀膜液的制备:将步骤S1中制得的酸性二氧化硅溶液与纳米树脂水分散液按照适当比例混合充分,即得到水性的镀膜液。
2.根据权利要求1所述的一种闭孔结构的水性减反射镀膜液的制备方法,其特征在于:所述镀膜液中还加入助剂,所述助剂为流平剂、消泡剂、增硬剂、硅烷偶联剂中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种闭孔结构的水性减反射镀膜液的制备方法,其特征在于:所述硅酸酯中的硅氧键所连接的四个有机基团中至少有两个以上的有机基团能够水解。
4.根据权利要求1所述的一种闭孔结构的水性减反射镀膜液的制备方法,其特征在于:所述纳米树脂分散液是以下树脂中的一种或几种:聚丙烯酸树脂及其改性树脂、聚氨酯树脂及其改性树脂、有机硅树脂及其改性树脂、环氧树脂及其改性树脂;所述纳米树脂的粒径为5-150纳米。
5.根据权利要求1所述的一种闭孔结构的水性减反射镀膜液的制备方法,其特征在于:所述S2步骤中,酸性二氧化硅溶液与纳米树脂水分散液按照适当比例混合充分后,还能够再加入一定量的碱性硅溶胶或者中性硅溶胶;所述碱性硅溶胶或者中性硅溶胶的粒径为5-50纳米。
6.根据权利要求1所述的一种闭孔结构的水性减反射镀膜液的制备方法,其特征在于:步骤S1中的酸为硝酸、磷酸、盐酸、硫酸或乙酸及其它有机酸。
7.根据权利要求1所述的一种闭孔结构的水性减反射镀膜液的制备方法,其特征在于:配制好的所述酸性二氧化硅溶液需要陈化一定时间。
8.一种根据权利要求1-7中任一权利要求镀膜液的包装方式,其特征在于,所述镀膜液的第一组分为酸性二氧化硅溶液,第二组分为纳米树脂水分散液,第三组分为碱性硅溶胶或中性硅溶胶,第四组分为助剂;其中:
第一种包装方式为:将第一组分、第二组分、第三组分和第四组分混合形成单组份包装;或
第二种包装方式为:将第一组分、第二组分和第三组分分别包装形成三组份包装,其中第四组分预先混合在第一组分或第二组分内;或
第三种包装方式为:将第一组分、第二组分、第三组分和第四组分分别包装形成四组份包装;或
第四种包装方式为:将第一组分、第二组分和第三组分按照比例数值为X:Y:Z的比例混合形成若干种不同混合比例的多组份包装,使用时将其中的若干种包装混合,所述助剂预先加入在多组分包装内或单独包装。
9.一种根据权利要求1-7中任一权利要求所述镀膜液的应用方法,其特征在于,包括以下步骤:
T1将镀膜液涂覆在需增透的基材上;
T2烘烤涂覆在基材上的镀膜液。
10.根据权利要求9所述的镀膜液的应用方法,其特征在于:所述烘烤的温度为100-700℃,烘烤时间为30秒-15分钟。
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