CN117736622A - 一种高硬度光伏玻璃增透镀膜浆料、玻璃的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高硬度光伏玻璃增透镀膜浆料、玻璃的制备方法，其特征在于增透镀膜层浆料按重量百分比计，包含下列组分：5％～20％的有机硅低聚物，3％～20％的二氧化钛，0.5％～20％的改性硅溶胶，5％～15％的氨基或者亚胺基水溶性树脂或者羧基树脂中的一种或多种，2％～80％的有机溶剂，0～70％的水。本发明采用的亚胺，羧基树脂均以及改性硅溶胶均可以和有机硅树脂中的硅羟基进行交联反应，固化后形成互穿网络结构，不仅可以有效减少开放性孔隙的形成，还能提高成膜过程中的交联密度，从而提高增透膜硬度。

Description

一种高硬度光伏玻璃增透镀膜浆料、玻璃的制备方法

技术领域

本发明涉及镀膜光伏玻璃技术领域，具体涉及一种高硬度光伏玻璃增透镀膜浆料、玻璃的制备方法。

背景技术

未经处理的光伏玻璃面板，可见光透过率要求为91％。为了提高太阳光入射效率，除了玻璃面板压花处理以外，往往还需要在光伏面板表面镀一层增透膜。增透薄膜可以使光伏玻璃的初始透光率大幅增加，在可见光范围内的增透率达2.5％以上。

增透镀膜液一般是由硅溶胶、有机造孔剂、溶剂、助剂等组成。在镀膜、固化、钢化后，增透镀膜层中的造孔剂被燃烧掉后形成空洞，使得膜层的折射率降低，从而达到减反增透的效果。光伏组件由于增透膜表面存在大量的开放式孔隙，在户外使用过程中很容易吸附粉尘及汽车尾气等脏污，造成透光率下降，发电效率降低。为了降低污染对发电效率的影响，光伏面板需要定期清洗。但硅溶胶构成的二氧化硅薄膜本身耐磨性差，而用作增透膜时其为多孔结构，清洗维护导致其耐磨性和增透性进一步降低。增透膜引入有机成孔剂越多，透光率越高，但膜层机械强度降低，膜层表面坑洼越多越大。因此增透镀膜光伏玻璃在运输、安装和维护过程中光伏玻璃表面的薄膜极易损伤。

为了解决这个问题，荷兰伊斯曼公司率先制备出核壳结构二氧化硅微球型增透膜镀膜液。该镀膜液在超白光伏玻璃表面镀膜，经固化、钢化后，膜层中的纳米核壳SiO₂微球中的有机核被烧掉形成纳米SiO₂空心微球，这种方法将孔洞置于粒子内部而非置于二氧化硅网络中，从而既保证膜层具有较高孔隙率及机械强度，又使膜层表面致密，达到既增加透光率又保持较好耐脏污性能的目的。但是该方法制备的增透膜镀膜液需要大量硝酸维持溶液稳定，镀膜溶液pH很低，对镀膜胶辊腐蚀很大，存在很大的安全隐患及环保问题。

因此，为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高硬度光伏玻璃增透镀膜浆料、玻璃的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供便于制备，硬度高，增透性好，可自洁的一种高硬度光伏玻璃增透镀膜浆料。

为了达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：一种高硬度的自洁光伏玻璃增透镀膜浆料，按重量百分比计，包含下列组分：5％～20％的有机硅低聚物，3％～20％的纳米二氧化钛，0.5％～20％的改性硅溶胶，5％～25％的氨基或者亚胺基水溶性树脂或者羧基树脂中的一种或多种，2％～80％的有机溶剂，0～70％的水。

进一步的，所述二氧化钛是粒径不超过25纳米的溶剂型或水性分散二氧化钛浆料。

进一步的，所述的改性硅溶胶，为有机碳羟基改性，胶粒径在5～20纳米。

进一步的，所述有机硅低聚物为正硅酸甲酯有机硅、正硅酸乙酯有机硅、氨基有机硅、环氧基有机硅、γ-巯丙基三甲氧基硅烷低聚物中的一种或多种；所述有机硅低聚物的聚合度为5～200。

进一步的，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙酸乙酯中的一种或多种。

本发明的另一目的在于提供使用上述高硬度光伏玻璃增透镀膜浆料制备一种高硬度增透镀膜光伏玻璃的方法，其特征在于：

S1：制备高硬度增透镀膜层浆料，将二氧化钛纳米浆料中加入有机硅低聚物，依次加入水或者溶剂，改性硅溶胶，氨基或者亚胺基水溶性树脂或者羧基树脂，搅拌10～30分钟；分散搅拌均匀备用；

S2：光伏玻璃清洗，除静电；

S3：光伏玻璃辊涂或者喷涂上述高硬度增透镀膜层浆料，膜厚控制在100～300纳米,并在160～280摄氏度下加热3～10分钟固化；

S4:固化之后，推进钢化炉进行钢化3～10分钟，待冷却后即可得到一种高硬度增透镀膜光伏玻璃。

本发明的有益效果是：

1)、本发明采用胺基，亚胺基水性树脂或羧酸树脂作为交联型微孔造孔剂，烘烤固化过程中，可以和有机硅树脂中的硅羟基进行交联反应，形成互穿网络结构，提高交联密度的同时，可以避免高分子造孔剂的分相聚集，有效减少薄膜中大孔和开放性孔隙的形成，保证光伏玻璃本身的高强度和高增透性；

2)、本发明选用聚合度为5～200有机硅低聚物，可以提高涂层对玻璃的附着力和涂层自身成膜性，相比于单独使用硅溶胶，涂层与玻璃的附着力更强；相比溶胶凝胶法，无需预制溶胶，便于批量制备。

3)、本发明选用粒径为5～20nm的为有机碳羟基改性硅溶胶，可以实现与造孔剂的胺基，亚胺基水性树脂或羧酸树脂之间的化学交联，同时还可以提高有机硅树脂中硅羟基的交联密度，从而在保障孔隙率的情况下，相比于传统硅溶胶，提高膜强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种高硬度增透镀膜光伏玻璃的制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

按重量份计，聚合度50的正硅酸乙酯有机硅低聚物5％，聚合度为50的嗪基有机硅低聚物5％，粒径为10纳米二氧化钛5％，粒径5nm的有机碳羟基改性硅溶胶10％，水溶性氨基树脂10％，水10％，乙醇30％，甲醇20％，乙二醇单丁醚5％。制备方法是：将纳米二氧化钛分散到乙醇，甲醇和水的混合溶液中，分散搅拌10分钟，然后依次加入有机硅低聚物，改性硅溶胶，水性氨基树脂，乙二醇单丁醚，搅拌均匀后备用。上述配方制成的液体，用辊涂涂布，干膜厚度控制在150纳米，在250摄氏度下3分钟实现了固化，钢化温度为650摄氏度时，5分钟薄膜即可完成烧结。上述镀膜玻璃的可见光透过率相比未涂膜玻璃增加了2.2％，经过薄膜用铅笔测试法，硬度为5H，接触角测试亲水角为8度，光解指数测试为15nmol/(L.min)，达到了国标GB T 37830-2019抗污易洁涂膜玻璃的要求，上述增透膜具有光照自清洁能力。

实施例2

按重量份计，聚合度150的正硅酸乙酯有机硅低聚物5％，聚合度150的正硅酸甲酯有机硅低聚物5％，粒径为15纳米二氧化钛5％，聚合度为50的水溶性氨基有机硅低聚物3％，粒径为7纳米的有机碳羟基改性硅溶胶15％，水溶性羧基树脂10％，水20％，异丙醇37％。制备方法是：将纳米二氧化钛分散到异丙醇和水的混合溶液中，分散10分钟，然后依次加入有机硅低聚物，硅溶胶，羧基树脂，搅拌均匀后备用。上述配方制成的液体，用辊涂涂布，干膜厚度控制在120纳米，在200摄氏度下10分钟实现了固化，680摄氏度的钢化温度下，薄膜3分钟即可完成烧结。上述镀膜玻璃的可见光透过率相比未涂膜玻璃增加了2.5％；经过薄膜用铅笔测试法，硬度为5H，接触角测试亲水角为10度，光解指数测试为18nmol/(L.min)，达到了国标GB T 37830-2019抗污易洁涂膜玻璃的要求，上述增透膜具有光照自清洁能力。

实施例3

按重量份计，聚合度为200环氧基有机硅低聚物5％，聚合度为50的γ-巯丙基三甲氧基硅烷低聚物5％，平均粒径为15纳米、固含量为25％的纳米二氧化钛分散液15％，粒径为10纳米的有机碳羟基改性硅溶胶15％，水性亚胺基树脂10％，乙二醇单丁醚5％，水45％。制备方法是：将纳米二氧化钛分散液和乙二醇单丁醚和水的混合分散10分钟，然后依次加入有机硅低聚物，改性硅溶胶，水性亚胺基树脂，搅拌均匀后备用。上述配方制成的液体，用辊涂涂布，干膜厚度控制在120纳米，在180摄氏度下6分钟实现了固化，在650摄氏度的钢化温度下，5分钟薄膜表面即可完成烧结。上述镀膜玻璃的可见光透过率相比未涂膜玻璃增加了2.1％，硬度为6H，接触角测试亲水角为8度，光解指数测试为16nmol/(L.min)，达到了国标GB T 37830-2019抗污易洁涂膜玻璃的要求，上述增透膜还具有光照自清洁能力。

实施例4

按重量份计，聚合度200的正硅酸氨基树脂5％，聚合度200氨基硅油5％，粒径为15纳米，固含量为30％的纳米二氧化钛分散液15％，粒径为10纳米硅溶胶3％，硝酸镍0.5％，聚葡萄糖5％，水溶性羧基树脂15％，水51.5％。制备方法是：上述配方制成的液体，用辊涂涂布，干膜厚度控制在140nm，在180摄氏度下6分钟实现了固化，在650摄氏度的钢化温度下，8分钟薄膜表面即可完成烧结。上述镀膜玻璃的可见光透过率相比未涂膜玻璃，增加了2.3％，经过薄膜用铅笔测试法，硬度为5H，接触角测试亲水角为12度，光解指数测试为15nmol/(L.min)，达到了国标GB T 37830-2019抗污易洁涂膜玻璃的要求，上述增透膜还具有光照自清洁能力。

实施例5

按重量份计，聚合度200的正硅酸乙酯有机硅低聚物10％，聚合度为200的环氧基有机硅5％，平均粒径为25纳米且固含量为30％的纳米二氧化钛分散液12％，粒径为20纳米硅溶胶5％，硝酸铈1％，水溶性亚胺基树脂25％，尿素1％；水41％。制备方法是：将纳米二氧化钛分散液加入水中，分散10分钟，然后依次加入有机硅低聚物，硅溶胶，水性氨基树脂，搅拌均匀后备用。上述配方制成的液体，用辊涂涂布，干膜厚度控制在300nm，在180摄氏度下6分钟实现了固化，在650摄氏度的钢化温度下，10分钟薄膜表面即可完成烧结。上述镀膜玻璃的可见光透过率相比未涂膜玻璃，增加了2.5％，硬度为6H，光解指数测试为15nmol/(L.min)，达到了国标GB T 37830-2019抗污易洁涂膜玻璃的要求，上述增透膜还具有光照自清洁能力。

对照实施例1

按重量份计，固含量为30％粒径为15nm的碱性溶胶15％，固含量为10％的纳米二氧化钛(粒径≤20纳米)乙醇分散液5％，正硅酸乙酯5％，聚乙二醇30015％，乙醇50％，水10％。正硅酸乙酯溶解于乙醇中，硅溶胶，聚乙二醇，搅拌30分钟。用辊涂涂布，干膜厚度控制在120nm。在200摄氏度下6分钟实现固化，680摄氏度的钢化温度下，5分钟薄膜表面完成烧结。上述镀膜玻璃的可见光透过率相比未涂膜玻璃，增加了2.5％，经过薄膜用铅笔测试法，硬度为2H。增透膜具有增透性，但由于没有采用改性硅溶胶和交联型树脂，膜硬度不高。光解指数测试为仅仅为2nmol/(L.min)，上述增透膜不具有光照自清洁能力。

对照实施例2

按重量份计，固含量为10％的纳米二氧化钛(粒径≤20纳米)乙醇分散液5％，正硅酸乙酯15％，盐酸1％，有机碳羟基改性硅溶胶5％，聚乙烯醇10％，乙醇54％，水10％。正硅酸乙酯溶解于乙醇中，加入搅拌5小时，加入水继续搅拌4小时。陈化10小时后，依次加入纳米二氧化钛分散液，聚乙二醇，搅拌30分钟。上述配方的钢化液体，用辊涂涂布，干膜厚度控制在120nm，在200摄氏度下6分钟实现固化，680摄氏度的钢化温度下，5分钟薄膜表面完成烧结。上述镀膜玻璃的可见光透过率相比未涂膜玻璃，增加了2.5％，但是由于未采用交联固化型树脂，尽管使用了改性硅溶胶，经过薄膜用铅笔测试法，薄膜硬度为3H。增透膜兼顾了增透性，硬度有所增加但是依然不足。但是光解指数测试为仅仅为4nmol/(L.min)，上述增透膜不具有光照自清洁能力。

Claims (6)

1.一种高硬度光伏玻璃增透镀膜浆料，其特征在于按重量百分比计，包含下列组分：5％～20％的有机硅低聚物，3％～20％的纳米二氧化钛，0.5％～20％的改性硅溶胶，5％～25％的胺基或者亚胺基的水溶性树脂或者羧基树脂中的一种或多种，2％～80％的有机溶剂，0～70％的水。

2.根据权利要求1所述一种高硬度光伏玻璃增透镀膜浆料，其特征在于，所述二氧化钛是粒径不超过25纳米的溶剂型或水性分散浆料。

3.根据权利要求1所述一种高硬度光伏玻璃增透镀膜浆料，其特征在于，所述的改性硅溶胶，为有机碳羟基改性，胶粒径在5～20纳米。

4.根据权利要求1所述一种高硬度光伏玻璃增透镀膜浆料，其特征在于，所述有机硅低聚物为正硅酸甲酯有机硅、正硅酸乙乙酯有机硅、氨基有机硅树脂、环氧基有机硅树脂、γ-巯丙基三甲氧基硅烷低聚物中的一种或多种；所述有机硅低聚物的聚合度5～200。

5.根据权利要求1所述一种高硬度光伏玻璃增透镀膜浆料，其特征在于，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙酸乙酯中的一种或多种。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一种高硬度光伏玻璃增透镀膜浆料制备增透光伏玻璃的方法，其特征在于：

S1：制备高硬度增透镀膜层浆料，将二氧化钛纳米浆料中加入有机硅低聚物，依次加入水或者溶剂，改性硅溶胶，氨基或者亚胺基水溶性树脂或者羧基树脂，搅拌10～30分钟；分散搅拌均匀备用；

S2：光伏玻璃清洗，除静电；

S3：光伏玻璃辊涂或者喷涂上述高硬度增透镀膜层浆料，膜厚控制在100～300纳米,并在160～280摄氏度下加热3～10分钟固化；

S4:固化之后，推进钢化炉进行钢化3～8分钟，待冷却后即可得到一种高硬度增透镀膜光伏玻璃。