RU2485063C2 - Method of producing multifunctional coating on organic glass - Google Patents
Method of producing multifunctional coating on organic glass Download PDFInfo
- Publication number
- RU2485063C2 RU2485063C2 RU2011124562/05A RU2011124562A RU2485063C2 RU 2485063 C2 RU2485063 C2 RU 2485063C2 RU 2011124562/05 A RU2011124562/05 A RU 2011124562/05A RU 2011124562 A RU2011124562 A RU 2011124562A RU 2485063 C2 RU2485063 C2 RU 2485063C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- filler
- indium
- polymer binder
- concentration
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области изготовления оптически прозрачных тонкопленочных покрытий из жидкой фазы на поверхности прозрачных материалов, например изделий из органических стекол, использующихся в остеклении авиационной техники.The invention relates to the field of manufacturing optically transparent thin-film coatings from the liquid phase on the surface of transparent materials, for example, products from organic glasses used in glazing of aircraft.
Эффективность функционирования и летно-технические характеристики самолетов и вертолетов в достаточной мере зависят от технического уровня применяемого в них остекления, которое на сегодняшний день не в полной мере отвечает необходимым требованиям.The operational efficiency and flight performance of aircraft and helicopters are sufficiently dependent on the technical level of the glazing used in them, which today does not fully meet the necessary requirements.
Так, ввиду технических особенностей работы радиолокационного и навигационного оборудования самолета летный персонал подвергается мощному воздействию электромагнитного излучения (ЭМИ), превышающему допустимые санитарные нормы.So, due to the technical features of the radar and navigation equipment of the aircraft, flight personnel are exposed to the powerful effects of electromagnetic radiation (EMP) in excess of the permissible sanitary standards.
Кроме того, остекление не обеспечивает защиту от проникновения тепловой составляющей солнечной радиации. Проблема ослабления теплового излучения особенно актуальна при эксплуатации техники в условиях тропического или жаркого сухого климата. Летный персонал самолета испытывает мощные тепловые нагрузки, приводящие к замедлению реакции летчиков и их восприимчивости к окружающей обстановке.In addition, glazing does not provide protection against the penetration of the thermal component of solar radiation. The problem of attenuation of thermal radiation is especially relevant when operating equipment in tropical or hot, dry climates. The flight personnel of the aircraft experiences powerful heat loads, which slow down the reaction of pilots and their susceptibility to the environment.
Пропускание остеклением ультрафиолетовых лучей (УФ) приводит в процессе длительной эксплуатации объекта к деструкции внутрикабинного снаряжения, например фиксирующих ремней кресел пилотов, и, как следствие, потере механической прочности.The transmission of glazed ultraviolet rays (UV) during the long-term operation of the facility leads to the destruction of the cabin equipment, for example, the fixing straps of the pilot seats, and, as a result, the loss of mechanical strength.
Для военной авиации актуальной задачей является также, кроме всех перечисленных выше, снижение радиолокационной незаметности самолета, в частности его внутрикабинного оборудования, расположенного за остеклением.For military aviation, an urgent task is also, in addition to all of the above, reducing the radar invisibility of an aircraft, in particular its cabin equipment located behind the glazing.
Защита от электромагнитного излучения актуальна также для радио- и телетрансляционных помещений, помещений мобильной связи и др.Protection against electromagnetic radiation is also relevant for radio and television broadcasting rooms, mobile communication rooms, etc.
Решение этих проблем лежит в создании эффективного покрытия на поверхности стекла, обеспечивающего функции максимального ослабления потоков электромагнитного и ультрафиолетового излучения, солнечного тепла, снижающего радиолокационную незаметность кабины летательного аппарата, при одновременном сохранении высокого светопропускания в видимом диапазоне спектра. При этом покрытие должно иметь хорошую адгезию к стеклу и высокую устойчивость к воздействию внешних факторов (абразив, влага).The solution to these problems lies in creating an effective coating on the glass surface that provides the functions of maximally attenuating the fluxes of electromagnetic and ultraviolet radiation, solar heat, which reduces the radar invisibility of the aircraft cabin, while maintaining high light transmission in the visible spectrum. In this case, the coating should have good adhesion to glass and high resistance to external factors (abrasive, moisture).
Известен способ получения тонирующих покрытий на закаленном стекле (Патент РФ №2231501, кл.7 C03C 17/25, 17/28) путем нанесения пленкообразующего вещества на закаленное стекло с последующей его термообработкой. Нанесение пленкообразующего вещества осуществляют из растворов на основе металлосодержащих соединений, содержащих абсолютный спирт и алкоксиды алюминия и кобальта.A known method of producing tinting coatings on tempered glass (RF Patent No. 2231501, class 7 C03C 17/25, 17/28) by applying a film-forming substance to tempered glass with its subsequent heat treatment. The application of the film-forming substance is carried out from solutions based on metal-containing compounds containing absolute alcohol and alkoxides of aluminum and cobalt.
Недостатком данного способа является то, что покрытие, получаемое по нему, не является многофункциональным. Оно выполняет лишь декоративные и в некоторой степени теплоотражающие функции. Кроме того, данный способ предусматривает нанесение покрытия на «горячую» подложку, то есть на стекло, предварительно разогретое до температуры 300-400°C.The disadvantage of this method is that the coating obtained by it is not multifunctional. It performs only decorative and to some extent heat-reflecting functions. In addition, this method provides for the coating on a “hot” substrate, that is, on glass preheated to a temperature of 300-400 ° C.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения металлооксидных покрытий (Патент РФ №2118402, кл. C03C 20/08, 17/25), который осуществляется путем нанесения пленкообразующего покрытия из раствора, содержащего алкоксид металла и другие соединения, с последующей термообработкой. При этом раствор может содержать алкоксид металлов - Ti, Zr, Sn, V, алкилы C2-C4, уксусную или пропионовую кислоту при молярном соотношении алкоксид - кислота 1:1 и хлорид аммония в количестве 0,1-0,5 мас.% от общей массы алкоксида.The closest in technical essence to the present invention is a method for producing metal oxide coatings (RF Patent No. 2118402, class C03C 20/08, 17/25), which is carried out by applying a film-forming coating from a solution containing metal alkoxide and other compounds, followed by heat treatment . In this case, the solution may contain metal alkoxide - Ti, Zr, Sn, V, C 2 -C 4 alkyls, acetic or propionic acid at a 1: 1 alkoxide-acid molar ratio and ammonium chloride in an amount of 0.1-0.5 wt. % of the total mass of alkoxide.
По второму варианту раствор содержит указанный алкоксид металла, хлорид аммония и ацетат или пропинат металла I VIII групп при молярном соотношении алкоксид:карбосилат 1:1.According to the second variant, the solution contains the indicated metal alkoxide, ammonium chloride and metal acetate or propinate of groups I of VIII with a 1: 1 alkoxide: carbosilate molar ratio.
По третьему варианту раствор содержит те же компоненты, что и в первом варианте, и дополнительно хлорид или нитрат металла I-VIII групп при молярном соотношении алкоксид:соль:кислота 1:1:2.According to the third embodiment, the solution contains the same components as in the first embodiment, and additionally metal chloride or nitrate of groups I-VIII with an alkoxide: salt: acid molar ratio of 1: 1: 2.
Недостатком данного способа является то, что растворы алкоксидов металлов Al, Co, Ti, Zr, Sn, V и карбоновой кислоты могут использоваться при получении покрытий (пленок) из соответствующих оксидов, способных поглощать УФ- или ИК-излучение только в том случае, если на поверхности они формируют наноразмерные кристаллические структуры, способные образовываться только при высокотемпературной (350-400°C) обработке раствора и подложки. Вместе с тем органические стекла не выдержат такой процедуры, так как температура их размягчения составляет 80-120°C.The disadvantage of this method is that solutions of metal alkoxides of Al, Co, Ti, Zr, Sn, V and carboxylic acid can be used to obtain coatings (films) from the corresponding oxides capable of absorbing UV or IR radiation only if on the surface, they form nanosized crystalline structures capable of forming only during high-temperature (350-400 ° C) processing of the solution and substrate. However, organic glasses will not withstand such a procedure, since their softening temperature is 80-120 ° C.
Данные пленкообразующие растворы содержат в своем составе кислоты, которые взаимодействуют с органическим стеклом, что приводит к потере оптических свойств изделия. Данные варианты растворов имеют низкую адгезию к органическому стеклу из-за отсутствия в их составе компонентов, однородных с подложкой.These film-forming solutions contain acids that interact with organic glass, which leads to the loss of optical properties of the product. These variants of solutions have low adhesion to organic glass due to the absence of components homogeneous with the substrate in their composition.
Кроме того, наличие в растворах хлоридов аммония и металлов в процессе нанесения вызывает образование большого количества воздуха, загрязненного вредными примесями.In addition, the presence of ammonium and metal chlorides in solutions during application causes the formation of a large amount of air contaminated with harmful impurities.
Целью настоящего изобретения является получение многофункционального покрытия на органическое стекло, обеспечивающее ослабление прохождения ультрафиолетового и инфракрасного излучений, тепла солнечной радиации, а также снижение радиолокационной незаметности.The aim of the present invention is to obtain a multifunctional coating on organic glass, providing a weakening of the passage of ultraviolet and infrared radiation, the heat of solar radiation, as well as reducing radar invisibility.
Указанная цель достигается тем, что предложен способ получения многофункционального покрытия на органическом стекле, включающий нанесение пленкообразующих полимерных растворов с последующей термообработкой, отличающийся тем, что в качестве полимерных растворов используют тетрагидрофурановые растворы полимерного связующего и наноразмерного неорганического наполнителя в виде растворов оксидов индия и олова, коллоидного золота или коллоидной меди, которые поочередно наносят на органическое стекло, при этом вначале наносят слой раствора полимерного связующего с наполнителем в виде раствора оксидов индия и олова, затем слой раствора полимерного связующего с наполнителем в виде раствора коллоидного золота или коллоидной меди, затем еще слой полимерного связующего с наполнителем в виде раствора оксидов индия и олова, причем концентрация наполнителя в виде раствора оксидов индия и олова, взятых в соотношении 9:1 по массе, составляет 1,0-2,0% от массы всего раствора покрытия, концентрация наполнителя в виде раствора коллоидного золота составляет 0,1-0,2% от массы всего раствора покрытия, а концентрация наполнителя в виде раствора коллоидной меди составляет 0,2-0,5% от массы всего раствора покрытия.This goal is achieved by the fact that the proposed method for producing a multifunctional coating on organic glass, including applying film-forming polymer solutions followed by heat treatment, characterized in that tetrahydrofuran solutions of the polymer binder and nanoscale inorganic filler in the form of solutions of indium and tin oxides, colloidal are used as polymer solutions gold or colloidal copper, which are alternately applied to organic glass, while first applying a layer of races a polymer binder with a filler in the form of a solution of indium and tin oxides, then a layer of a polymer binder with a filler in the form of a solution of colloidal gold or colloidal copper, then another layer of a polymer binder with a filler in the form of a solution of indium and tin oxides, and the concentration of the filler in the form of a solution indium and tin oxides, taken in a ratio of 9: 1 by weight, is 1.0-2.0% by weight of the total coating solution, the filler concentration in the form of a solution of colloidal gold is 0.1-0.2% by weight of the total solution and the coating, and the concentration of the filler in the form of a colloidal copper solution is 0.2-0.5% by weight of the total coating solution.
Данное покрытие обеспечивает все вышеупомянутые требования (функции), имеет хорошую адгезию к органическому стеклу и высокие абразивные характеристики.This coating provides all the above requirements (functions), has good adhesion to organic glass and high abrasive characteristics.
Эксплуатационные свойства покрытий (пленок) на органическом стекле, в частности полиметилметакрилата, во многом зависят от их адгезии к подложке. Взаимодействие поверхности полиметилметакрилата с растворителем пленкообразующей композиции и с ее компонентами не должно приводить к изменению структуры поверхности, появлению эффектов серебрения и мутности. Кроме того, не должна нарушаться оптическая прозрачность пленки в видимой области спектра, ее физико-механические свойства. С другой стороны, пленкообразующая композиция должна иметь надежную химическую связь с поверхностью наночастиц наполнителей, вводимых в систему в качестве оптически активных компонентов.The performance properties of coatings (films) on organic glass, in particular polymethylmethacrylate, largely depend on their adhesion to the substrate. The interaction of the surface of the polymethylmethacrylate with the solvent of the film-forming composition and with its components should not lead to a change in the surface structure, the appearance of silvering and turbidity. In addition, the optical transparency of the film in the visible region of the spectrum, its physical and mechanical properties should not be violated. On the other hand, the film-forming composition should have a reliable chemical bond with the surface of the nanoparticles of the fillers introduced into the system as optically active components.
Исходя из химической природы органического стекла, в качестве полимерного связующего, обеспечивающего контакт со стеклом, было выбрано мономерное звено полиметилметакрилата - метилметакрилат (ММкр), а в качестве сополимера к нему взяли 3-меркаптопропилтриметоксисилан (МПС)-HS-(CH2)3-Si(OCH3)3. Кроме того, это вещество известно как надежный стабилизатор наночастиц коллоидного золота и коллоидной меди, которые согласно предлагаемому способу используются в качестве наноразмерных неорганических наполнителей.Based on the chemical nature of organic glass, the monomeric unit of polymethyl methacrylate - methyl methacrylate (MMcr) was chosen as the polymer binder providing contact with the glass, and 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (MPS) -HS- (CH 2 ) 3 - Si (OCH 3 ) 3 . In addition, this substance is known as a reliable stabilizer of colloidal gold and colloidal copper nanoparticles, which according to the proposed method are used as nanoscale inorganic fillers.
Само по себе полимерное связующее не обеспечивает функций и целей, стоящих в данном изобретении. Физический принцип защиты от электромагнитного излучения заключается в экранировании защищаемого объекта металлическими элементами, при этом электромагнитная волна «гасится» в токопроводящем материале. В качестве токопроводящих материалов для покрытий различного назначения используется целая гамма металлов и оксидов металлов. Однако необходимо было выбрать именно те материалы, которые в отдельности или в совокупности в виде растворов обеспечивали необходимые требования.The polymer binder alone does not provide the functions and objectives of this invention. The physical principle of protection against electromagnetic radiation is to shield the protected object with metal elements, while the electromagnetic wave is "damped" in the conductive material. A whole gamut of metals and metal oxides is used as conductive materials for coatings for various purposes. However, it was necessary to choose precisely those materials which, individually or in aggregate in the form of solutions, provided the necessary requirements.
В этой связи наиболее целесообразным является введение в полимерное связующее наноразмерных наполнителей в виде токопроводящих растворов оксидов индия и олова, а также коллоидного золота или меди.In this regard, the most appropriate is the introduction into the polymer binder of nanoscale fillers in the form of conductive solutions of indium and tin oxides, as well as colloidal gold or copper.
Выбор в качестве наполнителя оксидов индия и олова (ITO) обусловлен тем, что данный материал хорошо растворяется в полимерном связующем и позволяет получать оптическую тонкую пленку, имеющую высокую адгезию к органическому стеклу. Это обуславливает использование пленки на основе оксидов индия и олова в качестве первого слоя многофункционального покрытия. Важным моментом является тот факт, что пленки на основе оксидов индия и олова обладают свойством существенно ослаблять электромагнитное и ультрафиолетовое излучения, имеют низкий коэффициент отражения, что важно для авиационного остекления. Подбирая количество слоев ITO, можно строить необходимую оптическую конструкцию и получать, помимо требуемых электрических свойств еще и оптические.The choice of indium and tin oxides (ITO) as a filler is due to the fact that this material is highly soluble in a polymeric binder and allows one to obtain an optical thin film with high adhesion to organic glass. This leads to the use of a film based on indium and tin oxides as the first layer of a multifunctional coating. An important point is the fact that films based on indium and tin oxides have the property of significantly attenuating electromagnetic and ultraviolet radiation, have a low reflection coefficient, which is important for aviation glazing. By selecting the number of ITO layers, it is possible to build the necessary optical structure and obtain, in addition to the required electrical properties, optical ones.
Проведенные экспериментальные работы по получению оптимального соотношения компонентов раствора для многофункционального покрытия на органическое стекло показали, что оптимальное соотношение индия в сплаве с оловом составляет 9:1. При этом концентрация наполнителя в виде раствора оксидов индия и олова должна составлять 1-2% от массы всего раствора покрытия.The experimental work on obtaining the optimal ratio of the solution components for a multifunctional coating on organic glass showed that the optimal ratio of indium in the tin alloy is 9: 1. In this case, the concentration of the filler in the form of a solution of indium and tin oxides should be 1-2% by weight of the total coating solution.
Как показали эксперименты, концентрация наполнителя в виде раствора оксидов индия и олова ниже 1% не позволяют ослабить поток электромагнитного излучения до необходимого уровня (18 Дб), а превышение концентрации более 2% уменьшает интегральное светопропускание стекла до 65% и ниже, что недопустимо по требованиям к авиационному остеклению.As experiments showed, the concentration of the filler in the form of a solution of indium and tin oxides below 1% does not allow to weaken the flow of electromagnetic radiation to the required level (18 dB), and exceeding the concentration of more than 2% reduces the integral light transmission of glass to 65% or lower, which is unacceptable according to the requirements to aviation glazing.
Важным параметром многофункционального покрытия являются его солнцезащитные свойства, то есть ослабление спектрального пропускания в области длин волн 900-2500 нм. Создание солнцезащитных покрытий на авиационном остеклении - комплексная задача, то есть покрытие должно быть прозрачным в видимом диапазоне длин волн и не прозрачным для ИК-излучения. Пленка на основе оксидов индия и олова существенно ослабляет потоки электромагнитного и ультрафиолетового излучений, в то же время она практически не ослабляет потоки солнечной радиации.An important parameter of a multifunctional coating is its sun-protection properties, that is, the attenuation of spectral transmittance in the wavelength range of 900-2500 nm. Creating sun-protection coatings on aircraft glazing is a complex task, that is, the coating must be transparent in the visible wavelength range and not transparent to infrared radiation. A film based on indium and tin oxides significantly attenuates the fluxes of electromagnetic and ultraviolet radiation, while at the same time it practically does not attenuate the fluxes of solar radiation.
Для получения солнцезащитных характеристик покрытия использовались наноразмерные наполнители в виде раствора коллоидного золота или меди, так как пленки на основе золота и меди хорошо ослабляют потоки солнечной радиации. Поэтому вторым слоем покрытия являлся раствор полимерного связующего с наполнителем в виде раствора коллоидного золота или коллоидной меди. Наноразмерность наполнителей (до 10 нм) обусловлена сохранением оптических свойств остекления.To obtain the sun-protection characteristics of the coating, nanosized fillers in the form of a solution of colloidal gold or copper were used, since films based on gold and copper well attenuate solar radiation fluxes. Therefore, the second coating layer was a polymer binder solution with a filler in the form of a solution of colloidal gold or colloidal copper. The nanoscale size of the fillers (up to 10 nm) is due to the preservation of the optical properties of the glazing.
В процессе приготовления раствора коллоидного золота или меди необходимо, чтобы формировались устойчивые коллоиды золота или меди, не склонные к агломерации и изменению окраски во времени. Эмпирическим путем было установлено, что оптимальная концентрация наполнителя в виде раствора коллоидного золота составляет 0.1-0.2% от массы всего раствора покрытия, а меди 0,2-0,5%. Это обусловлено тем, что при восстановлении, например, золотохлористоводородной кислоты в тетрагидрофуране с концентрацией в расчете на золото от 0.1 до 0.2% размеры полученных частиц лежат в диапазоне от 3 до 10 нм и суспензии стабильны во времени. При больших концентрациях (более 0,2%) суспензии нестабильны, идет агломерация и рост частиц, суспензии становятся коричневыми и мутными от смешения крупных и мелких частиц. При меньших концентрациях (менее 0,1%) эффект ослабления потока солнечной радиации незначителен.In the process of preparing a solution of colloidal gold or copper, it is necessary that stable colloids of gold or copper are formed that are not prone to agglomeration and color change over time. Empirically, it was found that the optimal concentration of filler in the form of a solution of colloidal gold is 0.1-0.2% by weight of the total coating solution, and copper 0.2-0.5%. This is due to the fact that, for example, upon the reduction of hydrochloric acid in tetrahydrofuran with a concentration calculated for gold from 0.1 to 0.2%, the sizes of the obtained particles lie in the range from 3 to 10 nm and the suspensions are stable over time. At high concentrations (more than 0.2%), suspensions are unstable, agglomeration and particle growth occur, and suspensions become brown and cloudy from mixing large and small particles. At lower concentrations (less than 0.1%), the effect of attenuation of the solar radiation flux is negligible.
Содержание наполнителя в виде раствора коллоидной меди (0.2-0.5%) так же подбиралось эмпирическим путем с учетом тех же требований, что и для золота.The filler content in the form of a solution of colloidal copper (0.2-0.5%) was also selected empirically taking into account the same requirements as for gold.
Необходимо отметить, что нанесение металлооптических покрытий, к которым относятся пленки коллоидного золота и меди, на поверхность стекла сильно меняет коэффициент отражения от его поверхности (до 18% вместо 4%). Это на практике может создать ситуацию, когда такого рода покрытие делает остекление не пригодным для использования на летательных аппаратах в виду большого ослепляющего эффекта от бликов остекления в видимой области излучения.It should be noted that the application of metal-optical coatings, which include films of colloidal gold and copper, on the glass surface greatly changes the reflection coefficient from its surface (up to 18% instead of 4%). In practice, this can create a situation where such a coating makes the glazing unsuitable for use on aircraft in view of the large dazzling effect of glare in the visible region of radiation.
Как указывалось выше, пленки на основе оксидов индия и олова обладают не только защитными от электромагнитного и ультрафиолетового излучений свойствами, но также и антибликовыми свойствами, так как имеют коэффициент отражения до 4%.As mentioned above, films based on indium and tin oxides possess not only protective properties against electromagnetic and ultraviolet radiation, but also anti-reflective properties, since they have a reflection coefficient of up to 4%.
В этой связи сверху двух слоев вышеописанных пленок наносился третий слой раствора полимерного связующего с наполнителем в виде раствора оксидов индия и олова, аналогичный первому слою покрытия. Нанесенный третий слой пленки позволяет не только снизить коэффициент отражения покрытия до требуемой величины, но и усилить ослабление электромагнитного и ультрафиолетового потоков.In this regard, a third layer of a polymer binder solution with a filler in the form of a solution of indium and tin oxides, similar to the first coating layer, was applied on top of two layers of the above films. The applied third layer of the film allows not only to reduce the reflection coefficient of the coating to the desired value, but also to enhance the attenuation of electromagnetic and ultraviolet fluxes.
ПримерExample
Готовят полимерное связующее путем реакции радикальной полимеризации 0,08М раствора метилметакрилата в тетрагидрофуране и 0,02М раствора 3-триметоксисилилпропилметакрилата в тетрагидрофуране (мольное соотношение ММА:МСМА=8:2) при 65°C в течение 4,5 часов в присутствии активатора полимеризации - динитрила азоизомасляной кислоты с концентрацией 0,016 моль/л. Полученный сополимер ММА-МСМА очищают тройным переосаждением из раствора ТГФ в гексан, затем сушат под вакуумом при 60°C в течение 12 часов. Из полученного раствора готовят 3% раствор в тетрагидрофуране.A polymer binder is prepared by a radical polymerization reaction of a 0.08 M solution of methyl methacrylate in tetrahydrofuran and a 0.02 M solution of 3-trimethoxysilylpropyl methacrylate in tetrahydrofuran (molar ratio MMA: MSMA = 8: 2) at 65 ° C for 4.5 hours in the presence of a polymerization activator - dinitrile azoisobutyric acid with a concentration of 0.016 mol / L. The resulting MMA-MSMA copolymer was purified by tri-reprecipitation from a THF solution in hexane, then dried under vacuum at 60 ° C for 12 hours. A 3% solution in tetrahydrofuran is prepared from the resulting solution.
Приготовление полимерного связующего и наноразмерного неорганического наполнителя в виде растворов оксидов индия и олова осуществляют следующим образом. Наночастицы оксида индия с оксидом олова в соотношении компонентов 9:1 по массе готовят совместным гидролизом InCl3 и SnCl4 в спиртовой среде. Полученную суспензию порошка ITO вводят в тетрагидрофурановый раствор полимерного связующего в количестве 1-2% от массы всего композита и тщательно перемешивают.The preparation of the polymer binder and nanoscale inorganic filler in the form of solutions of indium and tin oxides is as follows. Nanoparticles of indium oxide with tin oxide in a ratio of 9: 1 by weight are prepared by the combined hydrolysis of InCl 3 and SnCl 4 in an alcohol medium. The resulting suspension of ITO powder is introduced into a tetrahydrofuran solution of a polymer binder in an amount of 1-2% by weight of the total composite and mixed thoroughly.
Приготовление полимерного связующего с наполнителем в виде коллоидного золота осуществляют следующим образом. В раствор полимерного связующего добавляют раствор золотохлористоводородной кислоты (HAuCl4) в тетрагидрофуране в количестве 0,1-0,2% от массы всего композита. Полученный прозрачный раствор светло-желтого цвета перемешивают в течение одного часа до приобретения им фиолетово-красного цвета. Появление интенсивного окрашивания раствора свидетельствует об образовании наноразмерных частиц коллоидного золота.The preparation of a polymer binder with a filler in the form of colloidal gold is as follows. In a solution of a polymeric binder, a solution of hydrochloric acid (HAuCl 4 ) in tetrahydrofuran is added in an amount of 0.1-0.2% by weight of the total composite. The resulting clear solution of light yellow color is stirred for one hour until it turns purple-red. The appearance of intense staining of the solution indicates the formation of nanosized particles of colloidal gold.
Раствор полимерного связующего с наполнителем в виде коллоидной меди приготавливают по следующей методике. Готовят раствор нитрата меди Cu(NO3)2 в тетрагидрофуране. Полученный раствор нитрата меди в количестве 0,2-0,5% от массы всего композита вводят в тетрагидрофурановый раствор полимерного связующего и интенсивно перемешивают при комнатной температуре. При перемешивании добавляют в него раствор гидридтетрагидробората лития LiB(C2H5)3H в тетрагидрофуране. Голубая окраска раствора нитрата меди резко меняется на темную - цвет хаки, так как идет восстановление иона Cu2+ до свободной меди. Раствор продолжают мешать до приобретения им устойчивого красно-коричневого (бурого) окрашивания, характерной окраски коллоидной меди в растворе.A solution of a polymer binder with a filler in the form of colloidal copper is prepared according to the following procedure. Prepare a solution of copper nitrate Cu (NO 3 ) 2 in tetrahydrofuran. The resulting solution of copper nitrate in an amount of 0.2-0.5% by weight of the total composite is introduced into a tetrahydrofuran solution of a polymer binder and stirred vigorously at room temperature. With stirring, a solution of lithium hydride tetrahydroborate LiB (C 2 H 5 ) 3 H in tetrahydrofuran is added thereto. The blue color of the copper nitrate solution changes sharply to dark - khaki, as the Cu 2+ ion is being reduced to free copper. The solution continues to interfere until it acquires a stable red-brown (brown) stain, characteristic colloidal copper coloration in the solution.
Полученные растворы наносят послойно на стеклянную подложку в последовательности: раствор полимерного связующего и наноразмерного неорганического наполнителя в виде раствора оксидов индия и олова, раствор полимерного связующего и коллоидного золота или коллоидной меди, опять раствор полимерного связующего с наполнителем в виде раствора оксидов индия и олова.The resulting solutions are applied layer by layer on a glass substrate in the sequence: a solution of a polymer binder and nanoscale inorganic filler in the form of a solution of indium and tin oxides, a solution of a polymer binder and colloidal gold or colloidal copper, again a solution of a polymer binder with a filler in the form of a solution of indium and tin oxides.
После нанесения каждого слоя пленки покрытие подсушивают в течение 2-3 часов при температуре 70°C. Образцы были исследованы на поглощение ИК- и УФ-излучений на спектрофотометре СФ256 БИК. Результаты представлены на рисунках 1 и 2.After applying each layer of the film, the coating is dried for 2-3 hours at a temperature of 70 ° C. Samples were studied for the absorption of IR and UV radiation on a spectrophotometer SF256 NIR. The results are presented in figures 1 and 2.
На рисунке 1 представлена зависимость коэффициента пропускания ИК-излучения от длины волны многослойных покрытий, где: 1 - органическое стекло без покрытия, 2 - органическое стекло с покрытием ITO/Au/ITO (концентрация в исходном растворе ITO - 1,0-2,0%, Au - 0,1-0,2%), 3 - органическое стекло с покрытием ITO/Cu/ITO (концентрация в исходном растворе ITO - 1,0-2,0%, Cu - 0,2-0,5%).Figure 1 shows the dependence of the IR transmittance on the wavelength of multilayer coatings, where: 1 - organic glass without coating, 2 - organic glass with ITO / Au / ITO coating (concentration in the initial ITO solution is 1.0-2.0 %, Au - 0.1-0.2%), 3 - organic glass coated with ITO / Cu / ITO (concentration in the initial ITO solution - 1.0-2.0%, Cu - 0.2-0.5 %).
На рисунке 2 представлены спектры коэффициента пропускания оргстекла с покрытиями в УФ-диапазоне, где: 4 - органическое стекло без покрытия, 5 - органическое стекло с покрытием ITO/Cu/ITO (концентрация в исходном растворе ITO - 1,0-2,0%, Cu - 0,2-0,5%), 6 - органическое стекло с покрытием ITO/Au/ITO (концентрация в исходном растворе ITO - 1,0-2,0%, Au - 0,1-0,2%).Figure 2 shows the spectra of the transmittance of plexiglass with coatings in the UV range, where: 4 - organic glass without coating, 5 - organic glass with ITO / Cu / ITO coating (concentration in the initial ITO solution - 1.0-2.0% , Cu - 0.2-0.5%), 6 - organic glass coated with ITO / Au / ITO (concentration in the initial ITO solution - 1.0-2.0%, Au - 0.1-0.2% )
Таким образом, в предлагаемом способе нанесения многофункционального покрытия на органическое стекло удалось оптимизировать материалы покрытия, их концентрацию и последовательность нанесения таким образом, что при достаточном пропускании в видимом диапазоне покрытие позволяет получить высокие защитные свойства от электромагнитного и ультрафиолетового излучений, солнечного тепла, существенно снизить отражение и заметность на радарах.Thus, in the proposed method for applying a multifunctional coating to organic glass, it was possible to optimize the coating materials, their concentration and sequence of application in such a way that with sufficient transmission in the visible range, the coating allows to obtain high protective properties from electromagnetic and ultraviolet radiation, solar heat, and significantly reduce reflection and visibility on radars.
Проведенные исследовательские испытания полученных образцов показали эффективность защиты от ЭМИ и УФ в трехсантиметровом диапазоне радиоизлучения - степень ослабления ЭМИ составила не менее 20 Дб, ослабление УФ-излучения в 2 раза, ослабление потока солнечной радиации составляло 40-50%, радиолокационная незаметность снизилась на 30-40%, интегральное отражение в видимом диапазоне 4-6%.Conducted research tests of the obtained samples showed the effectiveness of protection against EMR and UV in the three-centimeter range of radio emission - the degree of attenuation of EMR was at least 20 dB, the attenuation of UV radiation was 2 times, the attenuation of the flux of solar radiation was 40-50%, radar invisibility decreased by 30- 40%, integrated reflection in the visible range of 4-6%.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2231501, кл.7 C03C 17/25, 17/28. «Способ получения тонирующих покрытий на закаленном стекле».1. RF patent No. 2231501, cl. 7 C03C 17/25, 17/28. "A method of obtaining tinting coatings on tempered glass."
2. Патент РФ №2118402, кл. C03C 20/08, 17/25. «Способ получения металлооксидных покрытий».2. RF patent No. 2118402, cl.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011124562/05A RU2485063C2 (en) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | Method of producing multifunctional coating on organic glass |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011124562/05A RU2485063C2 (en) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | Method of producing multifunctional coating on organic glass |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011124562A RU2011124562A (en) | 2013-01-10 |
| RU2485063C2 true RU2485063C2 (en) | 2013-06-20 |
Family
ID=48786593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011124562/05A RU2485063C2 (en) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | Method of producing multifunctional coating on organic glass |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2485063C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2637673C1 (en) * | 2016-10-28 | 2017-12-06 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Composition of aeronautical glazing products based on monolithic polycarbonate |
| RU2648002C2 (en) * | 2016-05-17 | 2018-03-21 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации | Canopy pilot of multifunctional fighter |
| RU2816289C1 (en) * | 2020-07-03 | 2024-03-28 | Туркые Сысе Ве Джам Фабрыкалары Аноным Сыркеты | Solution for application of antimicrobial coating, developed for glass surfaces, glass with antimicrobial coating and method of its use |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2118402C1 (en) * | 1994-05-17 | 1998-08-27 | Виктор Васильевич Дроботенко | Method of preparing metal oxide coatings (variants thereof) |
| DE10031280A1 (en) * | 2000-06-27 | 2002-01-24 | Roth & Rauh Oberflaechentechni | Multifunctional multilayer on transparent plastics and process for their production |
| RU2231501C2 (en) * | 2002-01-31 | 2004-06-27 | Дроботенко Виктор Васильевич | Method of forming tonic coatings on hardened glass |
| US7955662B2 (en) * | 2006-09-29 | 2011-06-07 | The University Of Tokyo | Optical multilayer reflective film, and aligned metal particle film and manufacturing process therefor |
-
2011
- 2011-06-16 RU RU2011124562/05A patent/RU2485063C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2118402C1 (en) * | 1994-05-17 | 1998-08-27 | Виктор Васильевич Дроботенко | Method of preparing metal oxide coatings (variants thereof) |
| DE10031280A1 (en) * | 2000-06-27 | 2002-01-24 | Roth & Rauh Oberflaechentechni | Multifunctional multilayer on transparent plastics and process for their production |
| RU2231501C2 (en) * | 2002-01-31 | 2004-06-27 | Дроботенко Виктор Васильевич | Method of forming tonic coatings on hardened glass |
| US7955662B2 (en) * | 2006-09-29 | 2011-06-07 | The University Of Tokyo | Optical multilayer reflective film, and aligned metal particle film and manufacturing process therefor |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2648002C2 (en) * | 2016-05-17 | 2018-03-21 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации | Canopy pilot of multifunctional fighter |
| RU2637673C1 (en) * | 2016-10-28 | 2017-12-06 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Composition of aeronautical glazing products based on monolithic polycarbonate |
| RU2816289C1 (en) * | 2020-07-03 | 2024-03-28 | Туркые Сысе Ве Джам Фабрыкалары Аноным Сыркеты | Solution for application of antimicrobial coating, developed for glass surfaces, glass with antimicrobial coating and method of its use |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011124562A (en) | 2013-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4096277B2 (en) | Solar shading material, coating liquid for solar shading film, and solar shading film | |
| JP4626284B2 (en) | Method for producing tungsten oxide fine particles for forming solar shield, and tungsten oxide fine particles for forming solar shield | |
| CN100429168C (en) | Transparent heat insulating glass | |
| CN103966560A (en) | Method for producing infrared radiation reflecting film | |
| JP4586761B2 (en) | Heat ray shielding glass and manufacturing method thereof | |
| DE102005020168A1 (en) | Coating glass or ceramic substrate with anti-reflective layer using sol-gel process, employs e.g. silicon-aluminum mixed oxide with adsorbed hydrophobe present in sol-gel binder | |
| CN110418710A (en) | Low emissivity coatings for glass baseplate | |
| JP3262098B2 (en) | Heat ray shielding material, heat ray shielding equipment using the same, coating liquid and heat ray shielding film | |
| CN102603204A (en) | Photochromic glass | |
| JP2005226008A (en) | Dispersion for forming solar radiation-shielding body, and solar radiation-shielding body and method for producing the same | |
| JP6244600B1 (en) | Thermal barrier glass and laminated glass using the same | |
| KR101488867B1 (en) | Energy-saving type translucent glass coating composition and translucent energy-saving type glass | |
| JP2003176132A (en) | Antimony-tin oxide particle for shielding insolation, coating solution for forming insolation shielding film and insolation shielding film | |
| RU2485063C2 (en) | Method of producing multifunctional coating on organic glass | |
| JPH0770482A (en) | Infrared cut-off film and forming material thereof | |
| JP2005511292A (en) | Infrared reflecting lacquer layer | |
| JP3744188B2 (en) | Heat ray shielding film forming coating solution and heat ray shielding film | |
| JP4182825B2 (en) | Antimony tin oxide fine particles for sunscreen, dispersion for forming sunscreen using the same, sunscreen and transparent substrate for sunscreen | |
| JP2003215328A (en) | Fine particles for sun protection, coating liquid for forming sun protection film containing the same and sun protection film | |
| JP2002194291A (en) | Method for preparing coating fluid for forming insolation shielding film | |
| JP4200424B2 (en) | Manufacturing method of solar shading material, coating liquid for forming solar shading film, solar shading film, and transparent base material for solar shading | |
| JP6171733B2 (en) | Heat ray shielding dispersion forming coating solution and heat ray shielding body | |
| WO2004060807A1 (en) | FINE In4Sn3O12 COMPOSITE OXIDE PARTICLE FOR SOLAR RADIATION SHIELDING, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, COATING FLUID FOR FORMING SOLAR RADIATION SHIELDING FILM, SOLAR RADIATION SHIELDING FILM, AND SUBSTRATE FOR SOLAR RADIATION SHIELDING | |
| WO2004065512A1 (en) | Sun shade and dispersion liquid for forming sun shade | |
| JP2002265236A (en) | Producing method for fine particle for forming insolation shielding film and application liquid for forming insolation shielding film using the fine particle obtained by the producing method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |