一種摻雜二氧化硅溶膠制備減反射膜的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用摻雜二氧化硅溶膠制備減反射膜的方法，包括步驟：首先分別以酸與氨水作催化劑制備酸性與堿性二氧化硅(SiO2)溶膠，之后將堿性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，最后提拉鍍膜燒結(jié)制得樣品。本發(fā)明方法制得的減反射膜克服了酸性二氧化硅減反射膜硬度大但透過(guò)率低，堿性二氧化硅減反射膜透過(guò)率高但硬度小的不足，制備膜層兼具酸性堿性減反射膜的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明方法制得的減反射膜具有耐候性好的特點(diǎn)，并且具有寬帶增透效果。
【專利說(shuō)明】一種摻雜二氧化硅溶膠制備減反射膜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于功能材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種摻雜二氧化硅溶膠制備減反射膜的方法。技術(shù)背景
[0002]隨著科技進(jìn)步，增透膜在鍍膜玻璃領(lǐng)域扮演了越來(lái)越重要的角色，己被廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能光伏玻璃、平面顯示器、博物館的中高檔畫(huà)框的玻璃等制備行業(yè)中。溶膠-凝膠法以制備薄膜均勻性強(qiáng)、純度高、條件溫和、設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前應(yīng)用較多的一種制備減反射膜的方法。
[0003]采用純酸性溶膠或純堿性溶膠作鍍膜液制備的二氧化硅減反射膜具有明顯的不足，如，采用純酸性溶膠制得的減反射膜雖然具有接近基底玻璃的硬度，但由于其折射率較高，并且表面存在大量羥基，因此極易吸附環(huán)境中水蒸汽致使其增透性能短期內(nèi)即會(huì)下降；采用純堿性溶膠制備的減反射膜，在初期具有較高的減反射效果，但膜層孔隙率過(guò)高，膜層硬度較小，與其它硬物接觸過(guò)程中容易被磨損或脫落。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0005]為了解決當(dāng)前應(yīng)用溶膠-凝膠法制備減反射膜的不足之處，本發(fā)明提供一種摻雜二氧化硅溶膠制備減反射膜的方法。
[0006]( 二 )技術(shù)方案
[0007]一種摻雜二氧化硅溶膠制備減反射膜的方法，包括步驟:
[0008](I)以正硅酸乙酯、無(wú)水乙醇、去離子水與酸為原料，制備酸性SiO2溶膠。
[0009](2)以正硅酸乙酯、無(wú)水乙醇、去離子水與氨水為原料，制備堿性SiO2溶膠。
[0010](3)將堿性SiO2溶膠放入蒸餾塔，加熱并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(lái)，使堿性溶膠逐漸接近中性。
[0011](4)將(3)所得中性SiO2溶膠與酸性SiO2溶膠混合制得鍍膜液。
[0012](5)將清洗干凈的玻璃浸入鍍膜液中以一定速度提拉出來(lái)，低溫烘干后將其放入馬弗爐中在空氣氛圍下燒結(jié)。
[0013]其中，所述步驟(1)制備酸性SiO2溶膠中的正硅酸乙酯:無(wú)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(lái)說(shuō)，按上述比例量取所用到的試劑，將無(wú)水乙醇分成4:1兩份，其中一份用來(lái)溶解正硅酸乙酯，另一份用來(lái)溶解去離子水和酸。磁力攪拌正硅酸乙酯無(wú)水乙醇溶液5min后，在磁力攪拌下將無(wú)水乙醇、去離子水和酸的溶液逐滴加入到正硅酸乙酯無(wú)水乙醇溶液中，繼續(xù)磁力攪拌2h后，密封在室溫條件下陳化2d。
[0014]其中，所述步驟(2)制備堿性SiO2溶膠中的正硅酸乙酯:無(wú)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(lái)說(shuō)，按上述比例量取所用到的試劑，將無(wú)水乙醇分成4:1兩份，其中一份用來(lái)溶解正硅酸乙酯，另一份用來(lái)溶解去離子水和氨水。磁力攪拌正硅酸乙酯無(wú)水乙醇溶液5min后，在磁力攪拌下將無(wú)水乙醇、去離子水和氨水的溶液逐滴加入到正硅酸乙酯無(wú)水乙醇溶液中，繼續(xù)磁力攪拌2h后,密封在室溫條件下陳化5d。
[0015]其中，所述步驟(3)中分離過(guò)程在蒸餾塔中進(jìn)行，分離原理是蒸氣由塔底進(jìn)入，與下降液進(jìn)行逆流接觸，兩相接觸中，下降液中的易揮發(fā)(低沸點(diǎn))組分不斷地向蒸氣中轉(zhuǎn)移，蒸氣中的難揮發(fā)(高沸點(diǎn))組分不斷地向下降液中轉(zhuǎn)移，蒸氣愈接近塔頂，其易揮發(fā)組分濃度愈高，而下降液愈接近塔底，其難揮發(fā)組分則愈富集，達(dá)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(fā)，在蒸氣中得到增濃，酒精為相對(duì)難揮發(fā)組分，在剩余液中得到增濃，在這一過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了兩組分的分離。在蒸發(fā)過(guò)程中要不斷攪拌堿性SiO2溶膠，溫度保持在78~80°C之間。蒸發(fā)過(guò)程中當(dāng)餾出液PH值為7.0~7.2時(shí)，蒸餾塔中投放的堿性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(jié)溫度為250°C~ 650°C之間，燒結(jié)時(shí)間為20~120min。
[0018]本發(fā) 明的有益效果:
[0019]采用本發(fā)明制備的減反射玻璃，克服了酸性二氧化硅減反射膜硬度大但透過(guò)率低，堿性二氧化硅減反射膜透過(guò)率高但硬度小的不足，在硼硅玻璃表面制備的減反射膜硬度達(dá)到3H，帶減反射膜的硼硅玻璃透過(guò)率在250~2500nm可達(dá)到96%，具有顯著的寬帶增透效果。并且本發(fā)明制備的減反射膜與玻璃基底結(jié)合牢固，在太陽(yáng)能光熱、光伏等領(lǐng)域具有的廣闊應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明的摻雜二氧化硅溶膠制備減反射膜的流程圖【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述，但本發(fā)明并不限于下述實(shí)施例。
[0022]若未特別指明，實(shí)施例中所用的技術(shù)手段和設(shè)備均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段和設(shè)備。
[0023]實(shí)施例1:
[0024]按照?qǐng)D1的流程，制備酸性SiO2溶膠:按正硅酸乙酯:無(wú)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(wú)水乙醇分成4:1兩份，其中一份用來(lái)溶解正硅酸乙酯，另一份用來(lái)溶解去離子水和鹽酸。磁力攪拌正硅酸乙酯無(wú)水乙醇溶液5min后，在磁力攪拌下將無(wú)水乙醇、去離子水和酸的溶液逐滴加入到正硅酸乙酯無(wú)水乙醇溶液中，繼續(xù)磁力攪拌2h后，密封在室溫條件下陳化2d。二
[0025]制備堿性SiO2溶膠:按正硅酸乙酯:無(wú)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(wú)水乙醇分成4:1兩份,其中一份用來(lái)溶解正硅酸乙酯，另一份用來(lái)溶解去離子水和氨水。磁力攪拌正硅酸乙酯無(wú)水乙醇溶液5min后，在磁力攪拌下將無(wú)水乙醇、去離子水和氨水的溶液逐滴加入到正硅酸乙酯無(wú)水乙醇溶液中，繼續(xù)磁力攪拌2h后，密封在室溫條件下陳化5d。
[0026]制備中性SiO2溶膠:將堿性SiO2溶膠放入蒸餾塔，溫度保持在78~80°C并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(lái)，蒸發(fā)過(guò)程中當(dāng)餾出液PH值為7.0~7.2時(shí)，蒸餾塔中投放的堿性SiO2溶膠殘留液即為接近中性。取出殘留液自然冷卻至室溫，然后補(bǔ)加酒精至初始質(zhì)量。
[0027]制備摻雜溶膠: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后以15cm / min速度提拉鍍膜。
[0029]低溫烘干:將鍍膜后的玻璃放入80°C的烘箱中干燥15min。
[0030]高溫?zé)Y(jié):將在烘箱中干燥后的鍍膜玻璃轉(zhuǎn)移至馬弗爐中，燒結(jié)溫度為500°C，燒結(jié)時(shí)間為30min,升溫速度控制在15°C / min。
[0031]本實(shí)施例制備的減反射玻璃膜硬度達(dá)到3H，透過(guò)率在250~2500nm可達(dá)到96%， 具有顯著的寬帶增透效果。
[0032](用到的化學(xué)試劑均來(lái)自北京化學(xué)試劑廠，分析純)
[0033]實(shí)施例2:
[0034]按照?qǐng)D1的流程，制備酸性SiO2溶膠:按正硅酸乙酯:無(wú)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(wú)水乙醇分成4:1兩份，其中一份用來(lái)溶解正硅酸乙酯，另一份用來(lái)溶解去離子水和硝酸。磁力攪拌正硅酸乙酯無(wú)水乙醇溶液5min后，在磁力攪拌下將無(wú)水乙醇、去離子水和酸的溶液逐滴加入到正硅酸乙酯無(wú)水乙醇溶液中，繼續(xù)磁力攪拌2h后，密封在室溫條件下陳化2d。
[0035]制備堿性SiO2溶膠:按正硅酸乙酯:無(wú)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(wú)水乙醇分成4:1兩份，其中一份用來(lái)溶解正硅酸乙酯，另一份用來(lái)溶解去離子水和氨水。磁力攪拌正硅酸乙酯無(wú)水乙醇溶液5min后，在磁力攪拌下將無(wú)水乙醇、去離子水和氨水的溶液逐滴加入到正硅酸乙酯無(wú)水乙醇溶液中，繼續(xù)磁力攪拌2h后，密封在室溫條件下陳化5d。
[0036]制備中性SiO2溶膠:將堿性SiO2溶膠放入蒸餾塔，溫度保持在78~80°C并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(lái)，蒸發(fā)過(guò)程中當(dāng)餾出液PH值為7.0~7.2時(shí)，蒸餾塔中投放的堿性SiO2溶膠殘留液即為接近中性。取出殘留液自然冷卻至室溫，然后補(bǔ)加酒精至初始質(zhì)量。
[0037]制備摻雜溶膠: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后以20cm / min速度提拉鍍膜。
[0039]低溫烘干:將鍍膜后的玻璃放入80°C的烘箱中干燥15min。
[0040]高溫?zé)Y(jié):將在烘箱中干燥后的鍍膜玻璃轉(zhuǎn)移至馬弗爐中，燒結(jié)溫度為600°C，燒結(jié)時(shí)間為20min,升溫速度控制在15°C / min。
[0041]本實(shí)施例和實(shí)施例1具有同樣的效果。
[0042]雖然，上文中已經(jīng)用一般性的說(shuō)明及具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明的基礎(chǔ)上，可以對(duì)其做一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。因此，在不偏離本發(fā)明的基礎(chǔ)上所做的這些改進(jìn)或修改，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種摻雜二氧化硅溶膠制備減反射膜的方法，包括步驟: (1)以正硅酸乙酯、無(wú)水乙醇、去離子水與酸為原料，制備酸性SiO2溶膠。 (2)以正硅酸乙酯、無(wú)水乙醇、去離子水與氨水為原料，制備堿性SiO2溶膠。 (3)將堿性SiO2溶膠放入蒸餾塔，加熱并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(lái)，使堿性溶膠逐漸接近中性。 (4)將(3)所得中性SiO2溶膠與酸性SiO2溶膠混合制得鍍膜液。 (5)將清洗干凈的玻璃浸入鍍膜液中以一定速度提拉出來(lái)，低溫烘干后將其放入馬弗爐中在空氣氛圍下燒結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征是: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(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是:所述步驟(1)中的正硅酸乙酯:無(wú)水乙醇:去離子水:酸的摩爾比為1:20~40:1~5:0.01。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是:所述步驟(2)中的正硅酸乙酯:無(wú)水乙醇:去離子水:氨的摩爾比為1:20~40:1~5:0.1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是:所述步驟(3)中的加熱過(guò)程中，堿性SiO2溶膠的溫度保持在78~80°C之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是:所述步驟(3)當(dāng)餾出液PH值為7.0~7.2時(shí)，蒸餾塔中投放的堿性SiO2溶膠殘夜即為接近中性。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法`，其特征是: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(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是:所述步驟(5)中玻璃提拉速度為IOcm/min~40cm / min之間，燒結(jié)溫度為250°C~65CTC之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是:所述步驟(5)燒結(jié)時(shí)間為20~120min。
【文檔編號(hào)】C03C17/23GK103613279SQ201310586865
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】王啟, 朱敦智, 李金標(biāo) 申請(qǐng)人:北京市太陽(yáng)能研究所集團(tuán)有限公司