一種摻雜二氧化矽溶膠製備減反射膜的方法
2023-05-23 14:57:56
一種摻雜二氧化矽溶膠製備減反射膜的方法
【專利摘要】本發明提供一種用摻雜二氧化矽溶膠製備減反射膜的方法，包括步驟：首先分別以酸與氨水作催化劑製備酸性與鹼性二氧化矽(SiO2)溶膠，之後將鹼性SiO2溶膠中的氨分離出形成中性溶膠，再將中性SiO2溶膠與酸性SiO2溶膠混合用作鍍膜液，最後提拉鍍膜燒結製得樣品。本發明方法製得的減反射膜克服了酸性二氧化矽減反射膜硬度大但透過率低，鹼性二氧化矽減反射膜透過率高但硬度小的不足，製備膜層兼具酸性鹼性減反射膜的優點。本發明方法製得的減反射膜具有耐候性好的特點，並且具有寬帶增透效果。
【專利說明】一種摻雜二氧化矽溶膠製備減反射膜的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於功能材料製備【技術領域】，特別涉及一種摻雜二氧化矽溶膠製備減反射膜的方法。技術背景
[0002]隨著科技進步，增透膜在鍍膜玻璃領域扮演了越來越重要的角色，己被廣泛應用於太陽能光伏玻璃、平面顯示器、博物館的中高檔畫框的玻璃等製備行業中。溶膠-凝膠法以製備薄膜均勻性強、純度高、條件溫和、設備簡單等優點，是當前應用較多的一種製備減反射膜的方法。
[0003]採用純酸性溶膠或純鹼性溶膠作鍍膜液製備的二氧化矽減反射膜具有明顯的不足，如，採用純酸性溶膠製得的減反射膜雖然具有接近基底玻璃的硬度，但由於其折射率較高，並且表面存在大量羥基，因此極易吸附環境中水蒸汽致使其增透性能短期內即會下降；採用純鹼性溶膠製備的減反射膜，在初期具有較高的減反射效果，但膜層孔隙率過高，膜層硬度較小，與其它硬物接觸過程中容易被磨損或脫落。
【發明內容】
[0004](一 )要解決的技術問題
[0005]為了解決當前應用溶膠-凝膠法製備減反射膜的不足之處，本發明提供一種摻雜二氧化矽溶膠製備減反射膜的方法。
[0006]( 二 )技術方案
[0007]一種摻雜二氧化矽溶膠製備減反射膜的方法，包括步驟:
[0008](I)以正矽酸乙酯、無水乙醇、去離子水與酸為原料，製備酸性SiO2溶膠。
[0009](2)以正矽酸乙酯、無水乙醇、去離子水與氨水為原料，製備鹼性SiO2溶膠。
[0010](3)將鹼性SiO2溶膠放入蒸餾塔，加熱並攪拌以使其中的氨伴隨酒精以氣相形式流向塔頂被分離出來，使鹼性溶膠逐漸接近中性。
[0011](4)將(3)所得中性SiO2溶膠與酸性SiO2溶膠混合製得鍍膜液。
[0012](5)將清洗乾淨的玻璃浸入鍍膜液中以一定速度提拉出來，低溫烘乾後將其放入馬弗爐中在空氣氛圍下燒結。
[0013]其中，所述步驟(1)製備酸性SiO2溶膠中的正矽酸乙酯:無水乙醇:去離子水:酸的摩爾比為1:20~40:1~5:0.01，所用催化劑為硝酸、鹽酸或醋酸中的一種或多種。具體來說，按上述比例量取所用到的試劑，將無水乙醇分成4:1兩份，其中一份用來溶解正矽酸乙酯，另一份用來溶解去離子水和酸。磁力攪拌正矽酸乙酯無水乙醇溶液5min後，在磁力攪拌下將無水乙醇、去離子水和酸的溶液逐滴加入到正矽酸乙酯無水乙醇溶液中，繼續磁力攪拌2h後，密封在室溫條件下陳化2d。
[0014]其中，所述步驟(2)製備鹼性SiO2溶膠中的正矽酸乙酯:無水乙醇:去離子水:氨的摩爾比為1:20~40:1~5:0.1，所用催化劑為氨水。具體來說，按上述比例量取所用到的試劑，將無水乙醇分成4:1兩份，其中一份用來溶解正矽酸乙酯，另一份用來溶解去離子水和氨水。磁力攪拌正矽酸乙酯無水乙醇溶液5min後，在磁力攪拌下將無水乙醇、去離子水和氨水的溶液逐滴加入到正矽酸乙酯無水乙醇溶液中，繼續磁力攪拌2h後,密封在室溫條件下陳化5d。
[0015]其中，所述步驟(3)中分離過程在蒸餾塔中進行，分離原理是蒸氣由塔底進入，與下降液進行逆流接觸，兩相接觸中，下降液中的易揮發(低沸點)組分不斷地向蒸氣中轉移，蒸氣中的難揮發(高沸點)組分不斷地向下降液中轉移，蒸氣愈接近塔頂，其易揮發組分濃度愈高，而下降液愈接近塔底，其難揮發組分則愈富集，達到組分分離的目的。氨氣和酒精飽和蒸汽壓不同，氨氣更容易揮發，在蒸氣中得到增濃，酒精為相對難揮發組分，在剩餘液中得到增濃，在這一過程中實現了兩組分的分離。在蒸發過程中要不斷攪拌鹼性SiO2溶膠，溫度保持在78~80°C之間。蒸發過程中當餾出液PH值為7.0~7.2時，蒸餾塔中投放的鹼性SiO2溶膠殘液即為接近中性。
[0016]其中，所述步驟(4)中酸性SiO2溶膠:中性SiO2溶膠的摩爾比為I:1~10。
[0017]其中，所述步驟(5)中玻璃提拉速度為IOcm / min~40cm / min之間,燒結溫度為250°C~ 650°C之間，燒結時間為20~120min。
[0018]本發 明的有益效果:
[0019]採用本發明製備的減反射玻璃，克服了酸性二氧化矽減反射膜硬度大但透過率低，鹼性二氧化矽減反射膜透過率高但硬度小的不足，在硼矽玻璃表面製備的減反射膜硬度達到3H，帶減反射膜的硼矽玻璃透過率在250~2500nm可達到96%，具有顯著的寬帶增透效果。並且本發明製備的減反射膜與玻璃基底結合牢固，在太陽能光熱、光伏等領域具有的廣闊應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明的摻雜二氧化矽溶膠製備減反射膜的流程圖【具體實施方式】
[0021]下面結合實施例對本發明進行詳細的描述，但本發明並不限於下述實施例。
[0022]若未特別指明，實施例中所用的技術手段和設備均為本領域技術人員所熟知的常規手段和設備。
[0023]實施例1:
[0024]按照圖1的流程，製備酸性SiO2溶膠:按正矽酸乙酯:無水乙醇:去離子水:鹽酸的摩爾比為1:30:4:0.01比例量取所用到的試劑，將無水乙醇分成4:1兩份，其中一份用來溶解正矽酸乙酯，另一份用來溶解去離子水和鹽酸。磁力攪拌正矽酸乙酯無水乙醇溶液5min後，在磁力攪拌下將無水乙醇、去離子水和酸的溶液逐滴加入到正矽酸乙酯無水乙醇溶液中，繼續磁力攪拌2h後，密封在室溫條件下陳化2d。二
[0025]製備鹼性SiO2溶膠:按正矽酸乙酯:無水乙醇:去離子水:氨水的摩爾比為1:30:
4:0.1比例量取所用到的試劑,將無水乙醇分成4:1兩份,其中一份用來溶解正矽酸乙酯，另一份用來溶解去離子水和氨水。磁力攪拌正矽酸乙酯無水乙醇溶液5min後，在磁力攪拌下將無水乙醇、去離子水和氨水的溶液逐滴加入到正矽酸乙酯無水乙醇溶液中，繼續磁力攪拌2h後，密封在室溫條件下陳化5d。
[0026]製備中性SiO2溶膠:將鹼性SiO2溶膠放入蒸餾塔，溫度保持在78~80°C並攪拌以使其中的氨伴隨酒精以氣相形式流向塔頂被分離出來，蒸發過程中當餾出液PH值為7.0~7.2時，蒸餾塔中投放的鹼性SiO2溶膠殘留液即為接近中性。取出殘留液自然冷卻至室溫，然後補加酒精至初始質量。
[0027]製備摻雜溶膠:酸性SiO2溶膠:中性SiO2溶膠的摩爾比為1:5。
[0028]提拉鍍膜:將玻璃浸入摻雜溶膠中，浸潰30s後以15cm / min速度提拉鍍膜。
[0029]低溫烘乾:將鍍膜後的玻璃放入80°C的烘箱中乾燥15min。
[0030]高溫燒結:將在烘箱中乾燥後的鍍膜玻璃轉移至馬弗爐中，燒結溫度為500°C，燒結時間為30min,升溫速度控制在15°C / min。
[0031]本實施例製備的減反射玻璃膜硬度達到3H，透過率在250~2500nm可達到96%， 具有顯著的寬帶增透效果。
[0032](用到的化學試劑均來自北京化學試劑廠，分析純)
[0033]實施例2:
[0034]按照圖1的流程，製備酸性SiO2溶膠:按正矽酸乙酯:無水乙醇:去離子水:硝酸的摩爾比為1:40:3:0.01比例量取所用到的試劑，將無水乙醇分成4:1兩份，其中一份用來溶解正矽酸乙酯，另一份用來溶解去離子水和硝酸。磁力攪拌正矽酸乙酯無水乙醇溶液5min後，在磁力攪拌下將無水乙醇、去離子水和酸的溶液逐滴加入到正矽酸乙酯無水乙醇溶液中，繼續磁力攪拌2h後，密封在室溫條件下陳化2d。
[0035]製備鹼性SiO2溶膠:按正矽酸乙酯:無水乙醇:去離子水:氨水的摩爾比為1:40:3:0.1比例量取所用到的試劑，將無水乙醇分成4:1兩份，其中一份用來溶解正矽酸乙酯，另一份用來溶解去離子水和氨水。磁力攪拌正矽酸乙酯無水乙醇溶液5min後，在磁力攪拌下將無水乙醇、去離子水和氨水的溶液逐滴加入到正矽酸乙酯無水乙醇溶液中，繼續磁力攪拌2h後，密封在室溫條件下陳化5d。
[0036]製備中性SiO2溶膠:將鹼性SiO2溶膠放入蒸餾塔，溫度保持在78~80°C並攪拌以使其中的氨伴隨酒精以氣相形式流向塔頂被分離出來，蒸發過程中當餾出液PH值為7.0~7.2時，蒸餾塔中投放的鹼性SiO2溶膠殘留液即為接近中性。取出殘留液自然冷卻至室溫，然後補加酒精至初始質量。
[0037]製備摻雜溶膠:酸性SiO2溶膠:中性SiO2溶膠的摩爾比為1:10。
[0038]提拉鍍膜:將玻璃浸入摻雜溶膠中，浸潰30s後以20cm / min速度提拉鍍膜。
[0039]低溫烘乾:將鍍膜後的玻璃放入80°C的烘箱中乾燥15min。
[0040]高溫燒結:將在烘箱中乾燥後的鍍膜玻璃轉移至馬弗爐中，燒結溫度為600°C，燒結時間為20min,升溫速度控制在15°C / min。
[0041]本實施例和實施例1具有同樣的效果。
[0042]雖然，上文中已經用一般性的說明及具體實施方案對本發明作了詳盡的描述，但在本發明的基礎上，可以對其做一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發明的基礎上所做的這些改進或修改，均屬於本發明要求保護的範圍。
【權利要求】
1.一種摻雜二氧化矽溶膠製備減反射膜的方法，包括步驟: (1)以正矽酸乙酯、無水乙醇、去離子水與酸為原料，製備酸性SiO2溶膠。 (2)以正矽酸乙酯、無水乙醇、去離子水與氨水為原料，製備鹼性SiO2溶膠。 (3)將鹼性SiO2溶膠放入蒸餾塔，加熱並攪拌以使其中的氨伴隨酒精以氣相形式流向塔頂被分離出來，使鹼性溶膠逐漸接近中性。 (4)將(3)所得中性SiO2溶膠與酸性SiO2溶膠混合製得鍍膜液。 (5)將清洗乾淨的玻璃浸入鍍膜液中以一定速度提拉出來，低溫烘乾後將其放入馬弗爐中在空氣氛圍下燒結。
2.根據權利要求1所述，其特徵是:所述步驟(1)中的酸為硝酸、鹽酸或醋酸中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵是:所述步驟(1)中的正矽酸乙酯:無水乙醇:去離子水:酸的摩爾比為1:20~40:1~5:0.01。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵是:所述步驟(2)中的正矽酸乙酯:無水乙醇:去離子水:氨的摩爾比為1:20~40:1~5:0.1。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵是:所述步驟(3)中的加熱過程中，鹼性SiO2溶膠的溫度保持在78~80°C之間。
6.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵是:所述步驟(3)當餾出液PH值為7.0~7.2時，蒸餾塔中投放的鹼性SiO2溶膠殘夜即為接近中性。
7.根據權利要求1所述的方法`，其特徵是:所述步驟(4)中酸性SiO2溶膠與中性SiO2溶膠的摩爾比為1:1~10。
8.根據權利要求1所述的方法，其特徵是:所述步驟(5)中玻璃提拉速度為IOcm/min~40cm / min之間，燒結溫度為250°C~65CTC之間。
9.根據權利要求1所述的方法，其特徵是:所述步驟(5)燒結時間為20~120min。
【文檔編號】C03C17/23GK103613279SQ201310586865
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月21日 優先權日:2013年11月21日
【發明者】王啟, 朱敦智, 李金標 申請人:北京市太陽能研究所集團有限公司