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具有表現(xiàn)出改進的光催化活性的底涂層的涂覆基底的制作方法

文檔序號:1966420閱讀:463來源:國知局

專利名稱::具有表現(xiàn)出改進的光催化活性的底涂層的涂覆基底的制作方法具有表現(xiàn)出改進的光催化活性的底涂層的涂覆基底背景使用如玻璃和鋼的基底制造建筑物、器具、汽車等。常常必須在基底上施加功能涂層以獲得某些性能。功能涂層的實例是導電涂層、光催化涂層、低發(fā)射率涂層、親水涂層、疏水涂層、抗反射涂層等。功能涂層通常直接沉積到基底上。有時,當功能涂層直接沉積到基底上時,涂覆基底不能實現(xiàn)所有所需性能(即,所需耐久性、所需美觀性等)。例如,具有直接施加在基底上的功能涂層的涂覆基底可能無法表現(xiàn)出所需水平的光催化活性(PCA)。有時,在某些環(huán)境(如在重污物和/或低紫外線曝光的環(huán)境)中表現(xiàn)出較高PCA的涂覆基底是理想的。本發(fā)明提供包括特定底涂層的涂覆基底,該底涂層已被發(fā)現(xiàn)能夠使該涂覆基底表現(xiàn)出比沒有該底涂層的相同涂覆基底更高水平的光催化活性。包括底涂層的涂覆基底表現(xiàn)出沒有該底涂層的相同涂覆基底的1.5至2倍的光催化活性。還可以處理該底涂層以提供具有所需美觀性,例如中和色外觀的涂覆基底。發(fā)明概述在一個非限制性實施方案中,本發(fā)明是涂覆基底,其包括基底;覆蓋至少一部分基底的包含選自二氧化硅與氧化鋯的混合物、二氧化硅與氧化鋁的混合物;或二氧化硅、氧化鋁與二氧化鈥的混合物的至少一層的底涂層;和覆蓋至少一部分底涂層的功能涂層。在另一非限制性實施方案中,本發(fā)明是制造涂覆基底的方法,包括在至少一部分基底上沉積包含選自二氧化硅與氧化鋯的混合物、二氧化硅與氧化鋁的混合物;或二氧化硅、氧化鋁與二氧化鈦的混合物的至少一層的底涂層;和在至少一部分底涂層上沉積光催化涂層。發(fā)明詳述說明書和權利要求書中所用的表示尺寸、物理特性、成分的量、反應條件等的所有數(shù)值應該理解為在所有情況下用詞語"大約"來修飾。因此,除非有相反的表示,以下說明書和權利要求書中列舉的數(shù)值可以隨本發(fā)明所尋求獲得的所需性能而變。至少且不是試圖限制等同原則對權利要求范圍的應用,各數(shù)值參數(shù)應該至少按照所列有效數(shù)字的數(shù)目并通過應用普通的舍入技術來解釋。此外,本文中公開的所有范圍應理解為涵蓋了其中所含的任何和所有子范圍。例如,"1至IO"的所述范圍應被認為包括在最小值1和最大值IO之間的任何和所有子范圍;即,以等于或大于最小值1開始,并以等于或小于最大值IO結束的所有子范圍,例如1.0至7.8、3.0至4.5和6.3至10.0。本文所用的空間或方向術語,如"左"、"右"、"內部"、"外部,,、"上,,、"下"、"頂部"、"底部"等等應理解為包括各種可供選擇的取向,因此,此類術語不被視為限制性的。本文所用的術語"在……上"、"在……上/之上施加"、"在……上/之上形成,,、"在……上/之上沉積"、"覆蓋,,和"在……上/之上提供,,是指在表面上形成、沉積或提供,但并非必需與表面接觸。例如,在基底"之上形成"的涂層不排除在形成的涂層和基底之間存在一個或多個組成相同或不同的其它涂層。例如,基底可以包括傳統(tǒng)涂層,如本領域已知用于涂布基底(如玻璃或陶瓷)的那些涂層。在一個非限制性實施方案中,本發(fā)明是涂有底涂層和在該底涂層上的功能涂層的基底,該底涂層包含單層的(1)二氧化硅與氧化鋯的混合物;(2)二氧化硅與氧化鋁的混合物;或(3)二氧化硅、氧化鋁與二氧化鈦的混合物。底涂層覆蓋至少一部分基底,并可以包含單層涂層或多層涂層。在一個非限制性實施方案中,底涂層包含單層涂層,該單層涂層包含二氧化硅與氧化鋯的混合物。根據(jù)本發(fā)明,該混合物包括至少45體積%的二氧化硅。在一個非限制性實施方案中,該混合物包含60至95體積%的二氧化硅和40至5體積%的氧化鋯。例如,該混合物可以包含70至94體積°/。的二氧化硅和30至6體積%的氧化鋯,或80至90體積%的二氧化硅和20至10體積°/。的氧化鋯。由于氧化鋯前體在在線沉積過程中起到二氧化硅前體的沉積催化劑的作用,在該混合物中包括氧化鋯。典型的二氧化硅前體不能獨立地以可接受的速率沉積;尤其是通過化學氣相沉積法(CVD)。涂層中的氧化鋯還可以賦予底涂層以阻隔性能(即,防止如堿金屬離子的物質從如玻璃的基底擴散到沉積在底涂層上的涂層中)。在底涂層包含二氧化硅與氧化鋯的混合物的實施方案中,底涂層的厚度為1納米至300納米,例如10納米至150納米,或50納米至70納米。根據(jù)本發(fā)明,包含二氧化硅與氧化鋯的混合物的底涂層可以與本說明書中所述的其它底涂層一起使用。如本文所述,構成底涂層的混合物可以是全層均勻的、全層隨機變化的,或具有漸進性。例如,該混合物可以具有在界面(例如,基底和功能涂層)之間漸進變化的組成。本文所使用的"漸進變化"是指底涂層的成分的體積。/。沿其厚度改變。例如且不限制本發(fā)明,在具有兩種成分的底涂層組合物中,與基底相鄰的底涂層的組成主要或完全由第一材料構成,隨著與基底的距離增加,底涂層中第一材料的濃度降低且底涂層中第二材料的濃度增加。在與基底的某一距離下,底涂層的組成可以主要或完全由第二材料組成。作為另一個實例,漸進性可以是逐步變化,或是其中材料在底涂層中的濃度一次或多次達到最大值并降低的漸進變化。在本發(fā)明的一個非限制性實施方案中,混合物中材料濃度的變化是線性的。在本發(fā)明的另一非限制性實施方案中,底涂層包括含有二氧化硅與氧化鋁的混合物的單涂層。根據(jù)本發(fā)明,該混合物包括至少50體積%的二氧化硅。在一個非限制性實施方案中,該混合物包含50至99體積%的二氧化珪和50至i體積%的氧化鋁。例如,混合物可以包含60至98體積%的二氧化硅和40至2體積%的氧化鋁,或70至95體積%的二氧化硅和30至5體積%的氧化鋁。由于氧化鋁前體在在線沉積過程中起到二氧化硅前體的沉積催化劑的作用,氧化鋁存在于該混合物中。典型的二氧化硅前體不能獨立地以可接受的速率沉積;尤其是通過CVD法。涂層中的氧化鋁還可以賦予底涂層以阻隔性能。在底涂層包含二氧化硅與氧化鋁的混合物的實施方案中,底涂層的厚度為1納米至300納米,例如IO納米至150納米,或60納米至80納米。根據(jù)本發(fā)明,包含二氧化硅與氧化鋁的混合物的底涂層可以與本說明書中所述的其它底涂層一起使用。在本發(fā)明的另一非限制性實施方案中,該底涂層包括含有二氧化硅、氧化鋁與二氧化鈦的混合物的單涂層。根據(jù)本發(fā)明,該混合物包括至少30體積%的二氧化硅。在一個非限制性實施方案中,該混合物包含30至80體積%的二氧化硅、1至15體積%的氧化鋁和69至5體積%的二氧化鈦,例如35至80體積%的二氧化硅、3至15體積%的氧化鋁和62至i5體積y。的二氧化鈦。由于二氧化鈦和氧化鋁的前體起到二氧化硅前體的促進劑的作用,因此在該混合物中包含二氧化鈦和氧化鋁。涂層中的氧化鋁還可以賦予底涂層以阻隔性能。涂層中的二氧化鈦還可以賦予涂覆基底以光學性能。在底涂層包含二氧化硅、氧化鋁與二氧化鈦的混合物的實施方案中,底涂層的厚度為1至300納米,例如10至150納米,或60至80納米。根據(jù)本發(fā)明,包含二氧化硅、氧化鋁與二氧化鈦的底涂層可以與本說明書中所述的其它底涂層一起使用。在本發(fā)明的一個非限制性實施方案中,如使用標準XRD技術測量的那樣,該底涂層主要是(即,大于或等于50體積%)無定形的。例如,該底涂層可以是大于或等于70體積%無定形的,或大于或等于90體積y。無定形的。根據(jù)本發(fā)明,可以使用常規(guī)涂施技術,如本領域公知的cvd、噴霧熱解、常壓等離子沉積和磁控濺射真空沉積法("MSVD")施加該底涂層。在經此引用并入本文的下列參考文獻中描述了合適的CVD沉積法美國專利Nos.4,853,257、4,971,843、5,464,657、5,599,387和5,948,131。通常,在CVD沉積中上述材料的非限制性前體如下1.對于二氧化硅,合適的前體是原硅酸四乙酯(TE0S);2.對于氧化鋯,合適的前體是叔丁醇鋯(IV)(ZTB)和叔戊醇鋯(IV)(ZTP);3.對于氧化鋁,合適的前體是三仲丁醇鋁(ATSB);且4.對于二氧化鈦,合適的前體是鈦酸四異丙酯(TPT)。如本領域公知的那樣,構成底涂層的上述混合物可以以不同方式沉積。在本發(fā)明的一個非限制性實施方案中,前體單獨氣化,隨后混合。在另一非限制性實施方案中,前體先混合,隨后氣化。在經此引用并入本文的下列參考文獻中描述了合適的噴霧熱解沉積法美國專利Nos.4,719,126、4,719,127、4,111,150和3,660,061。在經此引用并入本文的下列參考文獻中描述了合適的MSVD沉積法美國專利Nos.4,379,040、4,861,669和4,900,633。根據(jù)本發(fā)明,功能涂層覆蓋至少一部分底涂層。本文所用的術語"功能涂層"是指改變基底(該功能涂層沉積到該基底上)的一種或多種物理性能,例如,光學、熱、化學或機械性能的涂層,并且不打算在后繼加工過程中從基底上完全除去。該功能涂層可以是本領域已知的任何類型。該功能涂層可以是單層涂層或多層涂層。該功能涂層可以具有一層或多層具有相同或不同組成或功能的涂層。在本發(fā)明的一個非限制性實施方案中,功能涂層是光催化涂層,類似于經此引用并入本文的美國專利No.6,413,581中所述的涂層。該光催化涂層沉積在基底上以使基底的清洗相對容易和/或不頻繁。光催化涂層可以是能夠用輻射活化以具有催化活性的任何材料。合適的光催化涂層的實例包括但不限于一種或多種金屬氧化物。合適的金屬氧化物的非限制性名單包括氧化鈦、氧化鵠、氧化鋅、氧化錫、鈦酸鍶及其混合物。該金屬氧化物可以包括金屬的高價氧化物或低價氧化物。可以在光催化涂層中使用各種晶形的二氧化鈦,如銳鈦礦形式。可用在本發(fā)明中的光催化功能涂層的非限制性實例可以以SunClean,涂料系歹寸購自Pittsburgh,Pennsylvania的PPGIndustries,Inc.。通常,光催化功能涂層使用電磁鐠的紫外線范圍,例如220-400納米的輻射活化。合適的紫外線輻射源包括天然來源,例如日光輻射,和人造來源,如黑光或紫外線光源。根據(jù)本發(fā)明,功能涂層可以使用上文對于底涂層所述的任何常規(guī)方法沉積在底涂層上。本領域技術人員知道根據(jù)所需實施方案中功能涂層的類型和底涂層的類型可使用哪種沉積:忮術。在本發(fā)明的一個非限制性實施方案中,功能涂層的厚度為至少10納米,例如10納米至240納米,或30納米至215納米,或60納米至210納米。適用在本發(fā)明中的基底包括但不限于,玻璃、陶瓷等。本發(fā)明中所用的玻璃可以由常規(guī)浮法玻璃法制造。在經此引用并入本文的美國專利Nos.3,083,551、3,220,816和3,843,346中描述了合適的浮法。在本發(fā)明的一個非限制性實施方案中,基底是浮法玻璃條帶且底涂層和功能涂層在玻璃加工工藝中施加。在本發(fā)明的另一個非限制性實施方案中,基底是浮法玻璃條帶且底涂層和功能涂層離線施加(即在玻璃制造法之后)。離線涂布工藝可以包括物理氣相沉積,例如賊射沉積,或化學氣相沉積,例如熱或等離子體輔助的化學氣相沉積。在本發(fā)明的另一非限制性實施方案中,基底是浮法玻璃條帶且底能涂層離線施加。在本發(fā)明的一個非限制性實施方案中,底涂層表現(xiàn)出阻隔性能。當光催化功能涂層例如二氧化鈦覆蓋底涂層而底涂層覆蓋包括堿金屬離子的基底如玻璃時,阻隔性能是重要的。如果底涂層沒有表現(xiàn)出足夠的阻隔性能,堿金屬離子會從基底擴散并降低涂層的光催化活性。沒有確切弄清堿金屬離子如何與光催化劑相互作用以致降低光催化活性,但已經提出,堿金屬離子可能為電子-空穴對提供重組位置和/或不利地影響光催化材料在沉積過程中的晶體生長。堿金屬離子也會不利地影響在濕氣存在下涂層在玻璃上的耐久性。在存在水時,堿金屬離子提高了水的pH值以致其對玻璃二氧化硅網(wǎng)絡是腐蝕性的,從而破壞涂層與玻璃表面之間的界面。在某些應用中,從涂覆面上看的本發(fā)明的涂覆基底的反射色是重要的。在本發(fā)明的一個非限制性實施方案中,從涂覆面上測量時,涂覆基底表現(xiàn)出通過CIE1967色度坐標確定的下列反射色坐標&*為-20至20;1)*為-20至20;L+為40至60,例如,&*為-10至0;b+為-15至0;且b為44至54。本發(fā)明包括制造本發(fā)明的涂覆基底的方法以及改進基底所表現(xiàn)出的PCA的方法。例如,本發(fā)明包括制造涂覆基底的方法,包括在至少一部分基底上沉積底涂層和在至少一部分底涂層上沉積功能涂層。本發(fā)明的方法還可以包括其它加工步驟,例如退火或回火。這類步驟是玻璃加工工藝中乂>知的。本發(fā)提供了表現(xiàn)出改進的性能,例如改進的耐久性、提高的光催化活性等的涂覆基底。本發(fā)明的涂覆基底可用于制造建筑物、車輛、家具和器具。本發(fā)明的涂覆基底可以包含在層壓和整體構造中以及包含在隔熱結構,例如多重隔熱玻璃裝置中。實施例包括下列非限制性實施例來示例本發(fā)明。實施例1至3以下述方式制備。實施例1和2是涂有包含氧化鋁與二氧化硅的混合物的底涂層和在底涂層上的二氧化鈦功能涂層的透明玻璃基底。實施例1和2以下列方式進行使測得為5.5英寸寬x36英寸長xo.13英寸厚(13.5厘米寬x88.2厘米長x0.32厘米厚)的透明玻璃基底從化學氣相沉積(CVD)涂布機下方穿過。CVD涂布爐具有三個區(qū)域,包括預熱區(qū)、涂布區(qū)和退火區(qū)。玻璃基底在循環(huán)(endless)傳送機上穿過這三個區(qū)域。在基底上沉積氧化鋁-二氧化硅底涂層用的前體是,對于二氧化硅是原硅酸四乙酯(TE0S),對于氧化鋁是三仲丁醇鋁(ATSB)。前體在350T(1771C)的溫度下在表1中所示的總流量體積百分比和摩爾比下蒸發(fā)。總流量包括兩種前體組合物和載氣(N2),載氣構成總流量的大部分。通過CVD涂布機的化學蒸氣的總流量為每分鐘35標準升(slm)。傳送機的線速為每分鐘大約50英寸(127厘米),涂布槽寬為大約0.04至0.10英寸(0.10至0.25厘米)?;自陬A熱區(qū)中預加熱至1200°F(6491C)的平衡溫度,然后進給到涂布區(qū),在此在涂布機下的溫度為1030T(554X:)。然后將涂覆基底進給到退火區(qū),在此經過26分鐘將其從1020下(549"C)的初始溫度退火至250T(121匸)的最終溫度。然后將涂覆基底重新加熱并用二氧化鈦涂布。所用前體是異丙醇鈦(IV)(TPT)。二氧化鈦前體按照與上述氧化鋁二氧化硅底涂層相同的方式沉積。氣相中TPT的總流量的體積百分比顯示在表1中。實施例3按照與實施例1和2類似的方式涂布,不同的是二氧化鈦前體直接沉積在未涂布的透明玻璃基底上。表1:實施例1-3的沉積參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>實施例1-3的底涂層和功能層的氧化鋁和二氧化鈦量和厚度顯示在表2中。通過X-射線熒光測定涂層堆疊件(底涂層和功能涂層)中氧化鋁和二氧化鈦的量并顯示在表2中。底涂層的厚度根據(jù)使用SoftwareSpectra,Inc.(Portland,OR)制造的TFCalc軟件的光學數(shù)據(jù)計算。二氧化鈦功能層的厚度通過產生隨鈦濃度而變的薄膜厚度的校準曲線來測定。這一校準曲線隨后用于評測二氧化鈦層的厚度。表2:實施例1-3的涂層組成與厚度數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>對制成的實施例進行下述硬脂酸試驗以測定涂覆基底的光催化活性的相對速率。硬脂酸試驗以下列方式進行通過將具有每升甲醇2.45x10-2摩爾硬脂酸濃度的硬脂酸的甲醇溶液以2毫升/10秒的速率移液到測得為1.38英寸(3.5厘米)x2英寸(5厘米)的樣品中心上同時使基底以大約1000rpm的速度旋轉,在示例性涂覆基底上沉積由該硬脂酸溶液形成的硬脂酸膜。硬脂酸在離心力作用下流過基底表面以提供在基底表面上具有均勻厚度的硬脂酸膜。具有硬脂酸頂涂層的基底隨后暴露在與基底涂布面垂直的來自UVA-340光源的紫外輻射下,在涂布表面上提供28W/m2的強度以引發(fā)硬脂酸膜的光催化活化自凈。在紫外線曝光過程中使用配有碲鎘汞(MCT)檢測器的FTIR分光光度計進行定期傅立葉變換紅外(FTIR)分光光度計測量以定量測量硬脂酸的光催化降解速率。更特別地,將硬脂酸涂覆的基底在紫外線輻射下暴露確認的時間,此后將基底放在FTIR分光光度計中,其中測量硬脂酸的C-H吸收帶下方的積分面積以測定硬脂酸的相對存在量?;自僭谧贤饩€輻射中暴露另一確認的時間以除去額外的硬脂酸,此后進行另一FTIR測量。重復該過程,并獲得C-H伸縮振動的積分IR吸收強度與累積紫外線曝光時間的關系圖,其斜率提供了指示實施例的光化活性(PCA)水平的硬脂酸降解速率。所有FTIR測量都在涂覆基底的相同區(qū)域上進行以使上述硬脂酸測試膜的厚度變化的影響最小化。使用硬脂酸試驗計算的實施例1-3的涂覆基底的光催化活性顯示在表3中。表3:實施例1-3的硬脂酸試驗的結果PCA(x10-3厘米-'分鐘-')實施例1128實施例287實施例343實施例4-7是涂有包含氧化鋯與二氧化硅的混合物的底涂層和在底涂層上的二氧化鈦功能涂層的透明玻璃基底。實施例4-7使用上述相同的沉積方法和條件進行,變動如下不使用兩步法沉積底涂層和二氧化鈦功能涂層,而是在一個步驟中制備這些實施例的涂層(底涂層和功能涂層)。然而在涂布區(qū)中,使用兩個狹槽。第一狹槽輸送二氧化硅和氧化鋯前體,而第二狹槽輸送二氧化鈦前體。狹槽相距大約10.5英寸(26.67厘米)以便可以沉積不同的層。用于沉積二氧化硅-氧化鋯底涂層的前體是,對于二氧化硅是原硅酸四乙酯(TEOS),對于氧化鋯是叔丁醇鋯(ZTB)或叔戊醇鋯(IV)(ZTP)。前體在350下(177°C)的溫度下在表4中所示的總流量體積百分比和摩爾比下蒸發(fā)。在玻璃基底以50英寸/分鐘的速度穿過CVD涂布機時,通過在350T(177X:)溫度下的第二狹槽以表4中所示的總流量體積百分比使用在350T(177C)的溫度下蒸發(fā)的前體異丙醇鈦(IV)(TPT),與底涂層同時沉積二氧化鈦功能涂層。按照與實施例4-7類似的方式進行實施例8。在實施例8中,二氧化鈦涂層直接沉積在未涂布的透明玻璃基底上。表4.實施例4-8的沉積參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>實施例4-8的底涂層和功能層的材料濃度和厚度顯示在表5中并按照與之前對實施例1-3所述的相同的方式測定。表5.實施例4-8的涂層組成和厚度數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>如上所述對制成的實施例進行硬脂酸試驗。使用硬脂酸試驗計算的實施例4-8的涂覆基底的光催化活性顯示在表6中。表6.實施例4-8的硬脂酸試驗的結果<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>實施例9-11是涂有包含氧化鋁、二氧化硅與二氧化鈦的混合物的底涂層和在底涂層上的二氧化鈦功能涂層的透明玻璃基底。實施例9-11如下進行使測得為0.24英寸厚(0.6厘米厚)并在大約1200下(649X:)下的浮法玻璃條帶從化學氣相沉積(CVD)涂布機下方穿過,該涂布機具有2個位于浮法玻璃成型裝置的浴區(qū)段中的狹槽,即浮法玻璃條帶承載在熔融錫上。在移動的玻璃基底上沉積氧化鋁-二氧化硅-二氧化鈦底涂層用的前體是,對于二氧化硅是原硅酸四乙酯(TEOS),對于氧化鋁是三仲丁醇鋁(ATSB),對于二氧化鈦是叔丙醇鈦(IV)(TPT)。前體在400下(2040的溫度下蒸發(fā),并將蒸發(fā)的前體氣體相分別在狹槽1和狹槽2處以表7中所示的體積百分比混合。通過CVD涂布機中的各狹槽的化學蒸氣和載氣的總流量為每分鐘85標準立方英尺(SCFM)(每分鐘2407標準升,slm)。玻璃條帶的線速為每分鐘大約190英寸(465厘米)。然后使用第二CVD涂布機使用3個狹槽(該涂布機具有7個狹槽)涂布浮法條帶。二氧化鈦前體是異丙醇鈦(IV)(TPT)。通過CVD頂涂布機中的各狹槽的TPT蒸氣和栽體的總流量為每分鐘85標準立方英尺(SCFM)(每分鐘2407標準升,slm)。通過CVD頂涂布機中的各狹槽的異丙醇鈦(IV)(TPT)的體積百分比為0.2848%。實施例12按照與實施例9-11類似的方式進行,不同的是二氧化鈦功能涂層直接沉積在浮法玻璃條帶上。表7.實施例9-12的底涂層的前體體積百分比<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>實施例9-12的底涂層的氧化鋁和二氧化鈦量以及厚度顯示在表8中,并按照與之前對實施例1-3所述的相同的方式測定。用TFCalc軟件使用光學數(shù)據(jù)將二氧化鈦頂涂層厚度建模。應該指出,實施例9-11的二氧化鈦濃度包括來自底涂層和功能涂層的二氧化鈦。對于實施例12,通過XRF測定的二氧化鈦僅來自功能涂層。表8.實施例9-12的涂層組成和厚度數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>使用可購自Perkin-ElmerCorporation(Norwalk,CT)的Lambda9分光光度計測量實施例9-12的涂覆面的反射色性能。對于實施例9-12,根據(jù)CIE1967標準色坐標的L*、&*和—值顯示在下表9中。表9.實施例9-12的測得的顏色性能<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>如上所述對制成的實施例施以硬脂酸試驗。使用硬脂酸試驗計算的實施例9-12的涂覆基底的光催化活性顯示在表10中。對于本發(fā)明,等于或大于50x10—3cnTmin—1的PCA是合意的。表10.實施例9-12的硬脂酸試驗的結果<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>實施例13-16代表在透明玻璃基底上的薄膜的模型,包括含二氧化硅與氧化鋯的混合物的底涂層和在底涂層上的二氧化鈦涂層。底涂層設計成由兩層構成,第一層>50%二氧化硅以產生用于獲得更好阻隔性能的無定形材料,第二層具有較少量的二氧化硅以產生更高的折射指數(shù),由此使折射指數(shù)由低到高漸變通過涂層厚度。該模型設計成從涂覆面上產生在&*為-10至0;b為-15至0;且"為44至54的反射色。表11含有涉及實施例13-16中建模的涂層的組成和厚度的信息。表11.實施例13-16的涂層組成和厚度數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>從實施例13-16的涂覆面的反射色的L*、&*和h值顯示在下表12中。使用TFCalc⑧軟件由薄膜堆疊設計計算才艮據(jù)CIE1967標準色坐標的L*、a豐和b傘值。表12.實施例13-16的建模顏色性能<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>結論上述實施例表明,本發(fā)明的底涂層改進了通過涂覆基底的硬脂酸試驗測得的光催化性能(PCA)。實施例1-3證實了包含氧化鋁與二氧化硅的混合物的底涂層的作用。借助該底涂層,涂覆基底表現(xiàn)出87xl(T3cnf1min^的PCA。不使用該底涂層時,基底表現(xiàn)出43xl(T3cm—1mirT1的PCA。類似地,具有包含二氧化硅與氧化鋯的基底層的實施例5-8表現(xiàn)出比不含底涂層的情況(實施例4)更高水平的PCA。實施例9-11對于包含氧化鋁、二氧化硅和二氧化鈦的混合物的底涂層表現(xiàn)出相同的現(xiàn)象。在某些實施方案中,涂覆基底必須符合從涂覆面上測得的下列反射色規(guī)格&*為-20至20;1)*為-20至20;"為40至60。實施例9-11表明,本發(fā)明的涂層可以是所需色彩規(guī)格。實施例13-16表明,可以設計符合所需色彩規(guī)格的由多層二氧化硅和氧化鋯薄膜構成的底涂層。本領域技術人員容易認識到,可以在不背離前述說明中公開的概念的情況下對本發(fā)明作出修改。這類修改被視為包含在本發(fā)明的范圍內。相應地,上文詳細描述的具體實施方案僅是示例性的而不是限制本發(fā)明的范圍,其是所附權利要求及其任何和所有等同物的整個涵蓋范圍。權利要求1.涂覆基底,其包括基底;覆蓋至少一部分基底的包含選自(a)二氧化硅與氧化鋯的混合物;(b)二氧化硅與氧化鋁的混合物;或(c)二氧化硅、氧化鋁與二氧化鈦的混合物的至少一層的底涂層;和覆蓋至少一部分底涂層的功能涂層。2.根據(jù)權利要求1的涂覆基底,其中底涂層具有1納米至300納米的厚度。3.根據(jù)權利要求1的涂覆基底,其中底涂層包含二氧化硅與氧化鋯的混合物的層。4.根據(jù)權利要求3的涂覆基底,其中該混合物包含至少45體積%二氧化硅。5.根據(jù)權利要求4的涂覆基底,其中該混合物包含60至95體積%的二氧化硅和40至5體積°/。的氧化鋯。6.根據(jù)權利要求1的涂覆基底,其中底涂層包含二氧化硅與氧化鋁的混合物的層。7.根據(jù)權利要求6的涂覆基底,其中該混合物包含至少50體積%的二氧化硅。8.根據(jù)權利要求7的涂覆基底,其中該混合物包含50至99體積%的二氧化硅和50至1體積°/。的氧化鋁。9.根據(jù)權利要求1的涂覆基底,其中底涂層包含二氧化硅、氧化鋁與二氧化鈦的混合物的層。10.根據(jù)權利要求9的涂覆基底,其中該混合物包含至少30體積%的二氧化硅。11.根據(jù)權利要求10的涂覆基底,其中該混合物包含30至80體積%的二氧化硅、1至15體積%的氧化鋁和69至5體積%的二氧化鈦。12.根據(jù)權利要求1的涂覆基底,其中功能涂層是光催化涂層。13.根據(jù)權利要求12的涂覆基底,其中光催化涂層包含至少一種金屬氧化物。14.根據(jù)權利要求13的涂覆基底,其中光催化涂層選自氧化鈦、氧化鴒、氧化鋅、氧化鐲、鈦酸鍶及其混合物。15.根據(jù)權利要求14的涂覆基底,其中光催化涂層包含二氧化鈦。16.根據(jù)權利要求1的涂覆基底,其中基底是玻璃。17.根據(jù)權利要求16的涂覆基底,其中基底是玻璃條帶。18.根據(jù)權利要求1的涂覆基底,其中涂覆基底表現(xiàn)出根據(jù)CIE1967從涂覆面上測得的下列反射色坐標&*為-20至20;b-為-20至20;b為40至60。19.制造涂覆基底的方法,包括在至少一部分基底上沉積包含選自二氧化硅與氧化鋯的混合物、二氧化硅與氧化鋁的混合物或二氧化硅、氧化鋁與二氧化鈦的混合物的至少一層的底涂層;和在至少一部分底涂層上沉積光催化涂層。20.根據(jù)權利要求19的方法,其中沉積步驟通過CVD法實現(xiàn)。全文摘要公開了涂覆基底。涂覆基底包括基底;覆蓋至少一部分基底的包含選自二氧化硅與氧化鋯的混合物、二氧化硅與氧化鋁的混合物或二氧化硅、氧化鋁與二氧化鈦的混合物的至少一層的底涂層;和覆蓋至少一部分底涂層的功能涂層。本發(fā)明的涂覆基底由于底涂層而表現(xiàn)出改進的性能,例如提高的耐久性、光催化活性等。文檔編號C03C17/34GK101356132SQ200780001326公開日2009年1月28日申請日期2007年2月7日優(yōu)先權日2006年2月8日發(fā)明者C·M·伯艾金,C·S·哈里斯,S·D·瓦爾克,陸松偉申請人:Ppg工業(yè)俄亥俄公司
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