無機親水性塗布液和，由此所得到的親水性塗膜以及使用其的部件的製作方法
2023-09-27 06:01:25
無機親水性塗布液和，由此所得到的親水性塗膜以及使用其的部件的製作方法
【專利摘要】本發明提供可形成兼備高親水性和高透明性的塗膜的低反射性、低幹涉性無機親水性塗布液和，由此所得到的無機親水性塗膜以及使用其的部件。具體地，無機親水性塗布液，其包括：（a）含有非晶質矽酸鹽化合物的水溶液，其通過對純度為99.0質量%以上的４官能性矽化合物在水性介質中並在鹼性化合物的存在下，於常溫～170℃進行水解縮合而得到；（b）水；以及根據需要的（c）30質量%以下的，醇、酮、表面活性劑或這些的2種以上的組合，其中，來自所述含有非晶質矽酸鹽化合物的水溶液的固形成分的濃度為0.01～2.0質量%，並且所述無機親水性塗布液的pH值為5～8。由該無機親水性塗布液的乾燥固化物形成的無機親水性塗膜；具有基材和、被在該基材的表面上形成的該親水性塗膜的部件；包含該部件的太陽能電池組件用蓋面板。
【專利說明】無機親水性塗布液和，由此所得到的親水性塗膜以及使用其的部件
【技術領域】
[0001]本發明為關於保護各種基體的表面免受汙染的親水性塗布液。本發明的親水性塗布液為無機親水性塗布液，同時其能夠形成膜，該膜可抑制光反射和光幹涉，且具有由來於非常高的的親水性的、基材的耐汙染功能。而且，本塗布液在水系且在中性環境中穩定，即使通過常溫固化也可形成塗膜。因此，不論是工廠在線工藝製造還是在現場施工，該溶液的操作既安全且容易，意味著容易在所有部位形成強固且透明的親水性塗層。
【背景技術】
[0002]主要用於玻璃和外壁等的住宅建築材料的各種防汙性塗布劑已上市多年。
[0003]以往，廣泛採用利用拒水性來排斥實際的汙染物的技術。但近年以來，發現該方法的缺點不斷顯露，即拒水膜由於長期曝露的結果其材料的拒水性成為靜電帶電的起因，導致實際上促進了塵埃的吸附和汙物的附著。
[0004]鑑於這些境況，帶著抗靜電或通過降雨來衝洗掉汙物的期待而試驗了各種親水性塗布液，並對部件的親水化方法進行著各種探討，主要以光催化性材料為中心。尤其光催化劑，由於不僅在光照射下為親水性，而且能夠期待發揮氧化分解汙物的作用，因此，這種光催化劑的實用化例子較多。
[0005]近年來廣泛探討著例如應用於包括塑料材料的有機材料和應用於裝飾材料，主要涉及應用於外裝用瓷磚、玻璃、外壁塗裝、空氣淨化器內部的過濾器以及無機系的基材(陶瓷製品和金屬)(專利文獻I和2)。
[0006]但是，對於使用各種各樣成分的上述已上市和開發的親水性塗布液，其現狀為全都不同程度地存在著某些缺陷。
[0007]即，將水溶性聚合物作為主要成分的親水塗布劑缺乏耐久性，而且，隨著塗膜固化反應，其羥基等的親水性活性基逐漸消失。
[0008]矽酮等的無機塗布劑表現出優異的耐久性和親水性，但塗布液自身常為有機溶劑系，其施工條件時有受限。即使為無溶劑型，由於也具有少量揮發性低聚物氣體的揮發，其施工條件仍然受限制。特別是在固化反應性高的塗布劑的情況下，由於其溶液壽命短，因此，也有在保管上的缺陷。
[0009]在包含已添加光催化劑的塗布液中，由於光催化劑本身為具有非常強的凝聚力的粉末，因此，其塗布液不得不將各種聚合物的調漆料添加在已被粗分散的溶膠中(分散粒徑:100nm~數μ m)，從而在塗布後的外觀中產生渾濁進而導致透明性缺乏。另外，其只有在有光的環境下才能發揮其親水性。進一步，由通過光催化反應產生的調漆料的分解所引起的塗膜的分解和降解脫落也不可避免。
[0010]這樣，其施工安全且容易，進一步，經過長時間後仍能夠形成發揮充分的親水作用的膜的塗布液目前尚未上 市。
[0011]還有，所有的這些塗布劑賦予親水性時，常含有添加的具有多量羥基的二氧化矽等的金屬氧化物，但這些金屬氧化物粒子其折射率高，在塗布於透明的基材，特別為玻璃或聚碳酸脂等的折射率低的基材時，對於照射塗布面的法向以外的、斜入射光，反射率高，阻礙外觀的實例為多。
[0012]因此，尋求同時解決現有存在的親水性塗布液的問題點的方法，即所說的，
(1)高親水性難以顯現，
(2)親水性不能長期持續，
(3)溶液自身，或由其所形成的塗膜的透明度低，難以適應於白色以外的基材，
(4)溶液自身的使用壽命和/或被覆性，或其兩者受限制，以及， (5)塗膜的反射刺眼，特別為從斜的角度看時的外觀受阻礙 的問題點的方法。
[0013]現有技術文獻 專利文獻
專利文獻1:日本特開2006-116461號公報 專利文獻2:日本特開2006-272757號公報。
【發明內容】
[0014]發明需要解決的問題
本發明的目的在於，鑑於上述問題點，進而能夠提供可有效地解決上述(I)~(5 )的問題點，並且提供一種賦予兼備高親水性和高透明性的塗膜的低反射性、低幹涉性的無機親水性塗布液和，提供由該塗布液所得到的親水性塗膜，以及使用該塗膜的部件。
[0015]為解決以上問題的方法
本
【發明者】們為了達到以上目的而進行了反覆的研究，進而完成了本發明。
[0016]即，本發明，第一，提供一種無機親水性塗布液，其含有:
Ca)含有非晶質矽酸鹽化合物的水溶液，其通過對純度為99.0質量％以上的4官能性矽化合物在水性介質中並在鹼性化合物的存在下，於常溫~170°C進行水解縮合而得到；(b)水；以及，根據需要的
(c ) 30質量％以下的，醇、酮、表面活性劑或這些的2種以上的組合，
其中，來自所述含有非晶質矽酸鹽化合物的水溶液的固形成分的濃度為0.01~2.0質量％，並且所述無機親水性塗布液的pH值為5~8。
[0017]在(C)成分中，作為所述醇，被例舉為例如，甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇。作為所述酮，被例舉為例如，丙酮、雙丙酮醇、甲基乙基酮、二異丁基酮、甲基異丁基酮以及環己酮。作為所述表面活性劑，例如，被例舉為肥皂(脂肪酸鈉)系表面活性劑、烷基苯磺酸鹽(ABS或LAS)系表面活性劑、高級醇硫酸酯鹽(AS)系表面活性劑、聚氧乙烯烷基醚硫酸鹽(AES)系表面活性劑、α —硫代脂肪酸酯(a-SF)系表面活性劑、α —烯烴磺酸鹽系表面活性劑、單烷基磷酸酯鹽(MAP)系表面活性劑、鏈烷磺酸鹽(SAS)系表面活性劑等的陰離子性表面活性劑；烷基三甲基銨鹽系表面活性劑、二烷基二甲基銨鹽系表面活性劑、烷基二甲基苯甲基銨鹽系表面活性劑以及胺鹽系表面活性劑等的陽離子性表面活性劑；烷基氨基脂肪酸鹽系表面活性劑、烷基甜菜鹼系表面活性劑、烷基氧化胺系表面活性劑等的兩性表面活性劑；聚氧乙烯烷基醚(AE)系表面活性劑、聚氧乙烯烷基苯酚醚系表面活性劑、烷基葡糖甙系表面活性劑、聚氧乙烯脂肪酸酯系表面活性劑、蔗糖脂肪酸酯系表面活性劑、山梨聚糖脂肪酸酯系表面活性劑、聚氧乙烯山梨聚糖脂肪酸酯系表面活性劑、脂肪酸烷醇醯胺系表面活性劑、使這些的非離子(非離子性)表面活性劑的疏水基通過用矽酮或氟改性的表面活性劑、乙炔醇系表面活性劑、乙炔二醇系表面活性劑等的非離子(非離子性)表面活性劑。
[0018]( c )成分的含量，為本專利申請的親水性塗布液的3 O質量％以下，即為O~3 O
質量％，優選為O~20質量％,更為優選為O~10質量％。
[0019]由該無機親水性塗布液的乾燥固化物形成的塗膜的與水的接觸角為20°以下，更為優選為15°以下。
[0020]在本發明的優選的實施方式中，Ca)成分中的所述鹼性化合物為有機銨鹽、烷基胺、烷醇胺、含氮雜環化合物或這些的2種以上的組合，所述鹼性化合物的添加量相對所述4官能性矽化合物為100摩爾％以上。
[0021]在本發明的其他的優選實施方式中，所述4官能性矽化合物為:
SiO2的含有率為99質量％以上，其優選為99.0質量％以上，且Na20、K2O, Fe203、CaO,S03、Mg0以及P2O5的各自含有率為0.1質量％以下並且一次粒徑為500nm以下的非晶質二氧化矽； 純度為99.0質量％以上的四乙氧基矽烷(正矽酸乙酯)等的4官能性矽醇鹽化合物； 純度為99.0質量％以上的四氯化矽等的4官能性滷化矽化合物；或 這些的2種以上的組合。
[0022]在(a)成分的所述含有非晶質矽酸鹽化合物的水溶液通過29S1-NMR測定所得到的光譜中，當使用歸屬於Qn結構(η為O~4的整數)的峰相對於所有的峰的面積比來算出相對所述含有非晶質矽酸鹽化合物的水溶液中的所有的矽原子的在所述Qn結構中的矽原子的摩爾比Rn(n與上述相同)時，優選滿足(4+?+?+?)蘭90mol%，R3 ^ 40mol%且R4 ^ 5mol%。
[0023]本發明的無機親水性塗布液優選進一步含有作為光催化劑的(d)從由金屬氧化物粒子、金屬硫屬元素化物粒子以及有機金屬絡合物粒子所組成的組中所選擇的至少一種的微粒子，所述微粒子具有η型半導體性，並且其一次粒徑為I~lOOnm。所述微粒子，其優選為從由二氧化鈦粒子和三氧化鎢粒子所組成的組中所選擇、且一次粒徑為I~IOOnm的至少I種的微粒子。其中，其優選為，從由銀、猛、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、銀、鑰、釕、錯、鈕、銀、錫、鎢、鉬以及金所組成的組中所選擇的至少I種金屬、這些金屬的化合物(例如，氧化物)或它們的組合被負載在所述微粒子上。在本說明書中所說的「一次粒徑為I~lOOnm」是指在通過透射式電子顯微鏡觀察大約10個各自為IOym見方的視野時，所有可見粒子的粒子直徑在I~IOOnm的範圍內。
[0024]本發明，第二，提供一種由所述無機親水性塗布液的乾燥固化物所形成的親水性塗膜。
[0025]該親水性塗膜與水的接觸角為20°以下，優選為15°以下，並且其已放置於暗處I個月後的與水的接觸角被維持在20°以下，其優選為被維持在15°以下。
[0026]本發明，第三，提供一種部件，其具有基材和被設置在所述基材的表面的所述親水性塗膜。
[0027]所述基材優選為玻璃系基材、聚碳酸酯系基材、丙烯酸系基材、聚酯系基材或氟系基材。再者，其優選為，在對設有所述親水性塗膜的所述表面以從該表面的法線方向直至表面的切線方向的任意角度進行觀察時，以目視未發現有幹渉色和白濁之中的任何一種異
堂
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[0028]本發明，第四，提供一種太陽能電池組件用蓋面板，其包含所述部件。
[0029]發明效果
本發明的低反射、低幹涉性無機親水性塗布液，其能夠使用水性介質(即，單獨為水，或水與醇、酮以及表面活性劑的至少一種的組合)，因此在能夠形成安全且無基材損害的塗布液的同時，並且能夠進行大約常溫~100°c的低溫固化。所得到的塗膜其透明度和硬度以及對於附著汙染的除汙能力優異，且表面即使在一個月以後也維持有親水性。另外，即使處於暗處也繼續持有親水性。所形成的塗膜由於全部由無機物所構成，因此強固，雖然為無機塗膜，但對來自所有方向的入射光顯示出高透明性。
[0030]進一步，由於具有中性附近的pH值且為水溶性的塗布液，因此不必考慮施工環境和方法。由於該塗布液為液體性並且液體壽命為半年以上，因此可使用性優越。
[0031]若依據本方明，則能夠提供具有優異的性能和操作性且很好地保持外觀性的低反射、低幹涉性的無機親水性塗布液。
【具體實施方式】
[0032]以下，對本發明加以詳細說明。再者，在本說明書中所說的「常溫」是指10~30°C。
[0033]本發明所述的低反射、低幹涉性的無機親水性塗布液，是將具有特殊的組成和含有比率的矽酸鹽作為主要成分，並且通過適宜添加光催化劑等的防汙性材料而得到。
[0034][ 4官能性矽化合物]
作為成為矽酸鹽原料的4官能性矽化合物，其純度只要在99.0質量％以上，即可使用以往所知的任何物質。4官能性矽化合物既可I種單獨使用也可2種以上並用。作為4官能性矽化合物，被例舉為，例如，二氧化矽和4官能性矽醇鹽化合物以及4官能性滷化矽化合物。再者，在本說明書中所說的「4官能性矽化合物」是指通過水解縮合從而形成具有用下記式:
【化I】
【權利要求】
1.一種無機親水性塗布液，其含有: (a )含有非晶質矽酸鹽化合物的水溶液，其通過對純度為99.0質量％以上的4官能性矽化合物在水性介質中並在鹼性化合物的存在下，於常溫~170°C進行水解縮合而得到； (b)水；以及，根據需要的 (c)30質量％以下的，醇、酮、表面活性劑或這些的2種以上的組合， 其中，來自所述含有非晶質矽酸鹽化合物的水溶液的固形成分的濃度為0.01~2.0質量％，並且所述無機親水性塗布液的pH值為5~8。
2.如權利要求1所述的無機親水性塗布液，其中由所述無機親水性塗布液的乾燥固化物所形成的塗膜與水的接觸角為20°以下。
3.如權利要求1或2所述的無機親水性塗布液，其中，所述鹼性化合物為有機鹼。
4.如權利要求3所述的無機親水性塗布液，其中，所述有機鹼為有機銨鹽、烷基胺、烷醇胺、含氮雜環化合物或這些的2種以上的組合，且在水解縮合時，所述鹼性化合物的添加量相對所述4官能性矽化合物為100摩爾％以上。
5.如權利要求1~4的任意一項所述的無機親水性塗布液，其中，所述4官能性矽化合物為: SiO2的含有率為99.0質量％以上，且Na20、K20、Fe2O3、CaO、S03、Mg0以及P2O5的各自含有率為0.1質量％以下，並且一次粒徑為500nm以下的非晶質二氧化矽； 純度為99.0質量％以上的4官能性矽醇鹽化合物； 純度為99.0質量％以上的4官能性滷化矽化合物；或 這些的2種以上的組合。
6.如權利要求1~5的任意一項所述的無機親水性塗布液,其中,在通過對所述含有非晶質矽酸鹽化合物的水溶液進行29S1-NMR測定而得到的光譜中，在使用歸屬於Qn結構(η為O~4的整數)的峰相對於所有的峰的面積比，來算出相對所述含有非晶質矽酸鹽化合物的水溶液中的所有的矽原子的在所述Qn結構中的矽原子的摩爾比Rn (η與上述相同)時，滿足(1^+?+?+?) = 90mol%, R3 = 40mol% 且 R4 = 5mol%。
7.如權利要求1~6的任一項所述的無機親水性塗布液，其進一步含有(d)從由金屬氧化物粒子、金屬硫屬元素化物粒子以及有機金屬絡合物粒子所組成的組中所選擇的至少一種的微粒子，所述微粒子具有η型半導體性，並且其一次粒徑為I~lOOnm。
8.如權利要求7所述的無機親水性塗布液，其中，所述微粒子為從由二氧化鈦粒子和三氧化鎢粒子所組成的組中所選擇、且一次粒徑為I~IOOnm的至少I種微粒子。
9.如權利要求7或8所述的無機親水性塗布液，其中，從由釩、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鈮、鑰、釕、銠、鈀、銀、錫、鎢、鉬以及金所組成的組中所選擇的至少I種金屬、該金屬之一的化合物或它們的組合被負載在所述微粒子上。
10.一種無機親水性塗膜，其由如權利要求1~9的任意一項所述的無機親水性塗布液的乾燥固化物所形成。
11.如權利要求10所述的親水性塗膜，其與水的接觸角為20°以下，且其放置於暗處I個月後的與水的接觸角被維持在20°以下。
12.—種部件，其具有基材和被設置在所述基材的表面的如權利要求10所述的親水性塗膜。
13.如權利要求12所述的部件，其中，所述基材為玻璃系基材、聚碳酸酯系基材、丙烯Ife系基材、聚酷系基材或氣系基材。
14.如權利要求12或13所述的部件，對設有所述親水性塗膜的所述表面以從該表面的法線方向直至表面切線方向的任意角度進行觀察時，以目視未發現有幹渉色和白濁之中的任何一種異常。
15.一種太陽能電池組件用蓋面板，其包含如權利要求12至14的任意一項所述的部件。`
【文檔編號】C09D5/00GK103635543SQ201280031819
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年5月31日 優先權日:2011年6月29日
【發明者】井上友博, 古舘學, 榮口吉次, 天野正 申請人:信越化學工業株式會社