CN114262165A - 一种全向反射红色玻璃 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种全向反射大红色玻璃，包括玻璃基底（1），玻璃基底底面由内向外依次设置有第一高折射率介质层（2）、第二低折射率介质层（3）、第三高折射率介质层（4）和第四低折射率介质层（5），玻璃基底顶面依次设置为表面电势降低层（6）和微结构层（7）；第一、三高折射率介质层为TiO_XN_Y薄膜；第二、四低折射率层为SiO_XN_Y薄膜；预制表面电势降低层依次为二甲基二烯丙基氯化铵和聚乙烯基苯磺酸钠的表面自组装层；微结构层为单层离散分布且具有倒球缺微球结构的SiO₂层。本发明的优点在于玻璃具有色彩鲜艳、颜色均匀，可见光波长下透过率高，且人眼在不同角度下观测颜色变化小的特点。

Description

一种全向反射红色玻璃

技术领域

本发明涉及结构着红色玻璃技术领域，具体是一种全向反射红色玻璃。

背景技术

结构着色玻璃兼具良好的透过率和色彩，且颜色可调环保，永不褪色，因此被越来越多的应用于薄膜太阳能电池、硅基太阳能电池、平板集热器等组件的盖板玻璃。红色在中国的传统文化中具有吉祥、喜庆的寓意，红色玻璃被人们广泛的应用于建筑、装饰等方面。

现阶段红色玻璃主要有三种：1、通过玻璃本体着色获得的红色，专利号CN106116144 A《一种红色高硼硅玻璃的制备方法》，该专利通过制备配合料进行高温熔融得到红色高硼硅玻璃，专利号CN102858703 B《着红色玻璃及制备方 法》，该专利通过在基础玻璃成分中添加铜氧化物和钕氧化物的着色剂得到着红色玻璃，上述得到的红色玻璃属于本体吸收着色，可见光区透过率不高，颜色调制步骤繁琐；2、采用介质层-金属层-介质层结构得到的红色，专利号CN103448324 B《一种玫瑰红色低辐射镀膜玻璃及其制备方法》，该专利采用在玻璃基片向外依次包括第一介质层、铜层或铜氮复合层、第一保护层和第二介质层的结构获得玫瑰红色玻璃，专利号CN210261565 U《一种红色低辐射镀膜玻璃》，该专利采用在玻璃基片上向外依次包括第一氮化硅层、第一镍铬合金层、银层、第二镍铬合金层、陶瓷氧化锌铝层、氧化钛层、第二氮化硅层的结构获得红色玻璃，上述结构得到的红色玻璃因中间的金属层易氧化无法作为单片玻璃直接使用而需要夹胶封装处理，导致成本较高且玻璃组件透过率较低；3、采用多层薄膜结构包括反射体层、至少一个吸收体层以及至少一个外部介电层获得的红色，专利号CN107340556 B《全向高色度红色结构颜色》，该专利采用多层干涉薄膜形成反射单个窄带的可见光结构，该结构虽然色度高全向性好，但结构过于复杂，不利于大规模生产，且该结构为了追求高色度而牺牲可见光的透过性，因此无法在单一盖板玻璃上使用。

发明内容

本发明的目的就是解决现有技术中存在的问题，提供的一种全向反射大红色玻璃，该玻璃具有色彩鲜艳、颜色均匀，可见光波长下透过率高，且人眼在不同角度下观测颜色变化小的特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种全向反射大红色玻璃，包括玻璃基底，所述玻璃基底底面由内向外依次制有第一高折射率介质层、第二低折射率介质层、第三高折射率介质层和第四低折射率介质层，玻璃基底顶面依次设置为预制表面电势降低层、微结构层；

所述第一、三高折射率介质层为TiO_XN_Y薄膜，其折射率范围为1.6~2.4；

所述第二、四低折射率层为SiO_XN_Y薄膜，其折射率范围为1.5~2.0；

所述预制表面电势降低层由依次涂覆在玻璃基底顶面的二甲基二烯丙基氯化铵溶液和聚乙烯基苯磺酸钠溶液形成的自组装薄膜；

所述微结构层为单层离散分布且具有倒球缺微球结构的SiO₂层，当一个球体被平面截得的剩余部分体积称为球缺，截取的部分称为球冠，微球在高温热处理过程中，微球底部和基体熔融成型，可以近似看成是球缺模型倒过来的结构；

所述具有倒球缺微球结构的SiO₂层为具有粒度级配的单分散SiO₂小球组成；

所述具有粒度级配的单分散SiO₂小球在玻璃基底的覆盖率为60%~75%；

所述玻璃的总透过率大于80%；

所述红色玻璃放置在无反射物体上，光线从微结构层沿法线方向垂直入射，其总反射率大于10%，反射结构色的色坐标L*值为25.0~35.0，a*值为40.2~50.8，b*值为20.0~30.0，当光线从微结构层沿法线方向垂直入射并沿垂直入射方向以0°~50°之间的角度观测，反射结构色的色差值△L*≤2%，△a*≤1%，△b*≤1%。

进一步的改进在于：所述的玻璃基底为超白压延玻璃、超白浮法玻璃、高铝玻璃中的一种，玻璃厚度为1.1mm~3.2mm。

进一步的改进在于：所述的第一高折射率介质层厚度为60~100nm，第二低折射率介质层厚度为110~150nm，第三高折射率介质层厚度为50~90nm，第四低折射率介质层厚度为40~80nm，微结构层厚度为200~300nm。

进一步的改进在于：所述的TiO_XN_Y薄膜的X/Y值为0.1~1.2，所述的SiO_XN_Y薄膜的X/Y值为0.1~1.5；TiO_XN_Y薄膜兼具氧化钛和氮化钛一些性质，SiO_XN_Y薄膜也兼具氧化硅和氮化硅薄膜的一些性质，主要靠X/Y的比值来调节其性能，由于这些薄膜本身具有优良的光电性能、化学稳定性、热稳定性以及低的应力，作为一种新材料被广泛用于微电子、光电集成器件、光学和微机电系统等领域。

进一步的改进在于：所述的具有粒度级配的单分散SiO₂小球由粒径为200nm和粒径为50nm的单分散SiO₂小球组成，所述粒径为200nm和粒径为50nm的单分散SiO₂小球的质量比为100:1~50:1。

本发明的有益效果为：高、低两种可调节折射率氮氧化物材料的组合设计可有效提高颜色的色度，增加色彩的耐候性以及延长使用寿命，同时极少降低玻璃的可见光透过率的损失；玻璃单面经过降低表面电势处理，有效提高微结构层与玻璃基底的结合力；微结构层采用两种粒径的粒度级配且具有倒球缺结构的SiO₂小球，有利于形成具有玻璃表面全向反射且高透过性能的微观结构，减低人眼在不同观测角度看到的颜色变化，同时进一步提高微结构层与玻璃基底的结合力；具有粒度级配的单分散SiO₂小球粒径小于可见光波长以及在玻璃表面低覆盖率有利于玻璃增透性能的提高。

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是本发明的结构示意图；

图2是本发明的表面形貌图；

图3是本发明的2种实际样品图；

图4是本发明2种样品对应的色坐标图；

图5是本发明0°和50°角度观测的透过率曲线图；

图6是本发明0°和50°角度观测的反射率曲线图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

实施例一

如图1所示，本发明提供一种全向反射大红色玻璃，包括玻璃基底1，玻璃基底1底面由内向外依次设置有第一高折射率介质层2、第二低折射率介质层3、第三高折射率介质层4和第四低折射率介质层5，玻璃基底1的顶面依次为预制表面电势降低层6和微结构层7。

所述第一高折射率介质层2为厚度60nm的TiO_0.1N层，第二低折射率介质层3为厚度120nm的SiO_1.5N层，第三高折射率介质层4为厚度70nm的TiO_0.1N层，第四低折射率介质层5为厚度80nm的SiO_1.5N层。

所述预制表面电势降低层6由依次涂覆在玻璃基底顶面的二甲基二烯丙基氯化铵溶液和聚乙烯基苯磺酸钠溶液形成的自组装薄膜，表面电势降低层6厚度为5nm，所述微结构层7为单分散粒径为200nm和粒径为50nm的SiO₂小球，两者的粒度级配按质量比为50:1，通过热喷涂的方法喷涂到玻璃表面，后经过550℃热处理1.5小时得到具有倒球缺小球的结构SiO₂层，微结构层7厚度为200nm，SiO₂小球在玻璃基底的覆盖率为60%，所述的玻璃基底1为超白压延玻璃，玻璃厚度为3.2mm。

结合图2~6所示，将本实施例的全向反射大红色玻璃进行色度测试，当光线从微结构层沿法线方向垂直入射并沿垂直入射方向以0°角度观测，多角度色差计测得色坐标L*值为25.0，a*值为45.2，b*值为20.0，以50°角度观测，多角度色差计测得色差△L*值为1.8%，△a*值为1%，△b*值为1%。可见光区总透过率为82%，可见光区总反射率为12%。

实施例二

如图1所示，本发明提供一种全向反射大红色玻璃，包括玻璃基底1，玻璃基底1底面由内向外依次设置有第一高折射率介质层2、第二低折射率介质层3、第三高折射率介质层4和第四低折射率介质层5，玻璃基底1的顶面依次为预制表面电势降低层6和微结构层7。所述第一高折射率介质层2为厚度75nm的TiO_0.5N层，第二低折射率介质层3为厚度110nm的SiO_0.1N层，第三高折射率介质层4为厚度50nm的TiO_0.5N层，第四低折射率介质层5为厚度60nm的SiO_0.1N层，所述预制表面电势降低层6由依次涂覆在玻璃基底顶面的二甲基二烯丙基氯化铵溶液和聚乙烯基苯磺酸钠溶液形成的自组装薄膜，表面电势降低层6厚度为12nm，所述微结构层7为单分散粒径为200nm和粒径为50nm的SiO₂小球，两者的粒度级配按质量比为75:1，通过热喷涂的方法喷涂到玻璃表面，后经过550℃热处理1.5小时得到具有倒球缺小球的结构SiO₂层，微结构层7厚度为260nm，小球在玻璃基底的覆盖率为65%，所述的玻璃基底1为超白浮法玻璃，玻璃厚度为2.2mm，将本实施例的全向反射大红色玻璃进行色度测试，当光线从微结构层沿法线方向垂直入射并沿垂直入射方向以0°角度观测，多角度色差计测得色坐标L*值为29.2，a*值为40.2，b*值为24.1以50°角度观测，多角度色差计测得色差△L*值为1.0%，△a*值为0.8%，△b*值为0.9%。可见光区总透过率为81.5%，可见光区总反射率为14%。

实施例三

如图1所示，本发明提供一种全向反射大红色玻璃，包括玻璃基底1，玻璃基底1底面由内向外依次设置有第一高折射率介质层2、第二低折射率介质层3、第三高折射率介质层4和第四低折射率介质层5，玻璃基底1的顶面依次为预制表面电势降低层6和微结构层7。所述第一高折射率介质层2为厚度100nm的TiO_1.2N层，第二低折射率介质层3为厚度150nm的SiO_0.6N层，第三高折射率介质层4为厚度90nm的TiO_1.2N层，第四低折射率介质层5为厚度40nm的SiO_0.6N层，所述预制表面电势降低层6由依次涂覆在玻璃基底顶面的二甲基二烯丙基氯化铵溶液和聚乙烯基苯磺酸钠溶液形成的自组装薄膜，表面电势降低层6厚度为20nm，所述微结构层7为单分散粒径为200nm和粒径为50nm的SiO₂小球，两者的粒度级配按质量比为100:1，通过热喷涂的方法喷涂到玻璃表面，后经过550℃热处理1.5小时得到具有倒球缺小球的结构SiO₂层，微结构层7厚度为300nm，小球在玻璃基底的覆盖率为75%，所述的玻璃基底1为高铝玻璃，玻璃厚度为1.1mm，将本实施例的全向反射大红色玻璃进行色度测试，当光线从微结构层沿法线方向垂直入射并沿垂直入射方向以0°角度观测，多角度色差计测得色坐标L*值为35.0，a*值为50.8，b*值为30.0，以50°角度观测，多角度色差计测得色差△L*值为2%，△a*值为0.6%，△b*值为0.7%。可见光区总透过率为83%，可见光区总反射率为11%。

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。

Claims (6)

1.一种全向反射大红色玻璃，包括玻璃基底（1），其特征在于：

所述玻璃基底底面由内向外依次设置有第一高折射率介质层（2）、第二低折射率介质层（3）、第三高折射率介质层（4）和第四低折射率介质层（5）；

玻璃基底顶面依次设置为预制表面电势降低层（6）和微结构层（7）；

所述第一、第三高折射率介质层为TiO_XN_Y薄膜，其折射率范围为1.6~2.4，所述第二、第四低折射率介质层为SiO_XN_Y薄膜，其折射率范围为1.5~2.0；

所述预制表面电势降低层由依次涂覆在玻璃基底顶面的二甲基二烯丙基氯化铵溶液和聚乙烯基苯磺酸钠溶液形成的自组装薄膜；

所述微结构层为单层离散分布且具有倒球缺微球结构的SiO₂层，所述具有倒球缺微球结构的SiO₂层为具有粒度级配的单分散SiO₂小球组成，所述具有粒度级配的单分散SiO₂小球在玻璃基底的覆盖率为60%~75%；

所述玻璃的总透过率大于80%，所述玻璃放置在无反射物体上，光线从微结构层沿法线方向垂直入射，其总反射率大于10%，反射结构色的色坐标L*值为25.0~35.0，a*值为40.2~50.8，b*值为20.0~30.0，当光线从微结构层沿法线方向垂直入射并沿垂直入射方向以0°~50°之间的角度观测，反射结构色的△L*≤2%，△a*≤1%，△b*≤1%。

2.根据权利要求1所述的一种全向反射大红色玻璃，其特征在于所述的玻璃基底为超白压延玻璃、超白浮法玻璃、高铝玻璃中的一种，玻璃厚度为1.1mm~3.2mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种全向反射大红色玻璃，其特征在于所述的第一高折射率介质层（2）厚度为60~100nm，第二低折射率介质层（3）厚度为110~150nm，第三高折射率介质层（4）厚度为50~90nm，第四低折射率介质层（5）厚度为40~80nm，预制表面电势降低层（6）厚度为5-20nm，微结构层（7）厚度为200~300nm。

4.根据权利要求3所述的一种全向反射大红色玻璃，其特征在于所述的TiO_XN_Y薄膜的X/Y值为0.1~1.2，所述的SiO_XN_Y薄膜的X/Y值为0.1~1.5。

5.根据权利要求3所述的一种全向反射大红色玻璃，其特征在于所述的具有粒度级配的单分散SiO₂小球由粒径为200nm和粒径为50nm的单分散SiO₂小球组成，所述粒径为200nm和粒径为50nm的单分散SiO₂小球的质量比为100:1~50:1。

6.根据权利要求4所述的一种全向反射大红色玻璃，其特征在于所述的具有粒度级配的单分散SiO₂小球由粒径为200nm和粒径为50nm的单分散SiO₂小球组成，所述粒径为200nm和粒径为50nm的单分散SiO₂小球的质量比为100:1~50:1。

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