一種折射率可調(diào)的疏水性有機(jī)改性硅酸鹽薄膜制備方法及該硅酸鹽薄膜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化學(xué)薄膜產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種折射率可調(diào)的疏水性有機(jī)改性 娃酸鹽薄膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，減反膜薄膜技術(shù)在太陽能蓋板玻璃、光學(xué)器件等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，通過 在玻璃（或其他光學(xué)器件）表面制備一層減反膜薄膜，可W大幅增加薄膜的透過率，并且可 W對透過光的波段進(jìn)行選擇。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，通常要求使用的減反膜的折射率低于1. 25,而已知的最低折射率的 常規(guī)薄膜材料為氣化儀薄膜，其折射率為1. 35。
[0004] 目前關(guān)于減反膜的制作工藝存在W下技術(shù)問題：
[0005] 1、折射率是減反膜的一個(gè)重要參數(shù)，但受材料本身性能所限，很難通過常規(guī)方法 將薄膜的折射率降到1.20 W下，但更低的折射率的薄膜可W適用于更廣泛的膜系設(shè)計(jì)，具 有重要意義。
[0006] 2、現(xiàn)有報(bào)道通過酸堿兩步催化法可W控制薄膜折射率在1. 22-1. 44之間變化，但 能夠精確控制材料折射率在1. 18-1. 36間變化的報(bào)道尚未可見。
[0007] 3、采用溶膠凝膠法可W制備出堿性Si02鍛膜液，通過溶膠凝膠法制備的薄膜表 面都會殘留大量的徑基，使薄膜的耐候性能大幅度下降，現(xiàn)有工藝通常采用后期處理的辦 法消除運(yùn)些徑基并形成疏水性薄膜，但運(yùn)種方法增加了工藝流程和成本，不利于工業(yè)生產(chǎn)。
[0008] 4、堿性鍛膜液中的二氧化娃粒子在相互碰撞和縮合反應(yīng)的作用下會連接在一起 使得鍛膜液的粘度快速增大，嚴(yán)重影響了鍛膜液的使用壽命。
[0009] 溶膠-凝膠法是一種常規(guī)的制備減反膜的工藝，其成本低、對生產(chǎn)條件沒有太高 的要求，具有較為理想的投入-產(chǎn)出比，是目前太陽電池玻璃鍛膜的重要研究方向。相對于 其他制備減反膜工藝，鍛膜相比，具有折射率可調(diào)、過程簡單、成本低、易于工業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)， 因此使用溶膠凝膠方法制備薄膜已經(jīng)得到了廣泛的關(guān)注，但如何研發(fā)出通過簡單易行的工 藝流程即可有效地消除徑基并形成疏水性薄膜尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種折射率可調(diào)的疏水性有機(jī)改性娃 酸鹽薄膜制備方法及該娃酸鹽薄膜，該制備方法操作簡單，能夠精確控制制備出的薄膜的 折射率在1. 18-1. 36之間變化，并且薄膜表面不會有大量徑基殘留，直接形成疏水性薄膜。 與此同時(shí)，鍛膜液的使用壽命也將大幅度提升。
[0011] 為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明是按W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0012] 本發(fā)明公開了一種折射率可調(diào)的疏水性娃酸鹽薄膜制備方法，具體步驟是：
[001引 （1)配置初始Si02溶膠鍛膜液，將正娃酸乙醋（TE0巧和無水乙醇（EtOH)加入進(jìn) 行混合攬拌，待溶液攬拌均勻后，緩慢滴加無水乙醇、去離子水、氨水的混合溶液，然后攬拌 約兩個(gè)小時(shí)，之后靜置陳化；其中正娃酸乙醋的作用是提供娃源，無水乙醇的作用是作為溶 劑，去離子水的作用是作為水解反應(yīng)的原料，氨水的作用是促進(jìn)Si化球形團(tuán)簇的形成；
[0014]似通過PM服改性Si〇2溶膠鍛膜液：在經(jīng)過陳化后穩(wěn)定的SiO2溶膠鍛膜液中加 入一定含量的PMHS試劑，攬拌均勻后加入微量催化劑，之后繼續(xù)密封攬拌，待反應(yīng)完全之 后再次靜置；其中PM服的作用有W下=種，第一是去除Si化表面的徑基，為形成疏水性薄 膜做準(zhǔn)備；第二是交聯(lián)Si〇2球粒，通過改變PMHS的相對含量可W控制SiO2球粒交聯(lián)之后的 形貌的改變，從而影響之后制備薄膜的孔隙率和折射率；第=是隨著PMHS含量的提高，鍛 膜液的穩(wěn)定性和使用壽命將會大幅度提高。催化劑的作用是催化PMHS和Si02球粒之間反 應(yīng)的進(jìn)行；
[0015] (3)制備疏水性薄膜：在潔凈的玻璃片表面進(jìn)行鍛膜，形成疏水性薄膜。
[0016] 作為上述技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟（1)中，所述初始Si02溶膠鍛膜液中，正娃酸 乙醋燈EO巧、去離子水化2〇)和無水乙醇巧tOH)的摩爾比是1 :2 :38,其中氨水為催化劑， 通過氨水將溶膠鍛膜液的PH值調(diào)節(jié)為8-10之間。
[0017] 作為上述技術(shù)的更進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟（1)中，初始Si化溶膠鍛膜液的陳化時(shí)間 是4-5天。 陽01引在本發(fā)明中，所述步驟似中所添加PM服的與初始鍛膜液中Si〇2含量的質(zhì)量比 值在0. 1-2. 5之間。
[0019] 在本發(fā)明中，所述步驟（2)所述的催化劑是1，3-二乙締基-1，1，3, 3-四甲基二娃 氧燒銷（O)Pt, 2%二甲苯溶液，催化劑的用量是每1升溶膠鍛膜液溶液中加入約400微升催 化劑。
[0020] 在本發(fā)明中，所述步驟（3)中鍛膜方法為提拉鍛膜法，或旋涂鍛膜法，或彎液面 法，或噴涂法，或漉涂法。
[0021] 本發(fā)明還公開了一種折射率可調(diào)的疏水性娃酸鹽薄膜，其由上述折射率可調(diào)的疏 水性娃酸鹽薄膜制備方法制作而成。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0023] (1)本發(fā)明可W通過控制PMHS與溶液中所含Si化的質(zhì)量比改變薄膜的折射率和 水滴接觸角，相對于未添加PM服的堿性鍛膜液相比，經(jīng)過PMHS改性鍛膜液的穩(wěn)定性和使用 壽命大幅度上升，此外，鍛膜液的粘度值隨時(shí)間變化也體現(xiàn)了改性之后的鍛膜液穩(wěn)定性大 大提局。
[0024] (2)本發(fā)明中，不同PMHS含量下制備的有機(jī)改性娃酸鹽薄膜的折射率不同，少量 的PMHS的可W使臨近的Si〇2球粒連接在一起，形成不規(guī)則形狀的凸起結(jié)構(gòu)，從而提高薄膜 孔隙率，降低折射率；而隨著PMHS含量增加，未反應(yīng)或者部分反映的PMHS會存在于孔桐之 中，降低了孔隙率，從而使折射率提高，W達(dá)到折射率可調(diào)的目的。除此之外，薄膜表面粗糖 度也會隨著PMHS含量的升高而增大。
【附圖說明】
[0025] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做詳細(xì)的說明：
[0026] 圖1是薄膜靜態(tài)水滴接觸角值和折射率值隨著PMHS與初始鍛膜液中Si化質(zhì)量比 的變化曲線圖；
[0027]圖2是不同鍛膜液膠體在0. 25mm/s的提拉速度下所制備的薄膜的平均透過率值 (400-800nm波段）隨著陳化時(shí)間的變化曲線圖；
[0028] 圖3a-3d是不同工藝條件下的Si〇2薄膜與有機(jī)改性的娃酸鹽薄膜的沈M表面形 貌圖；
[0029] 圖4a-4d是不同工藝條件下的Si〇2薄膜與有機(jī)改性的娃酸鹽薄膜的SPM表面形 貌圖；
【具體實(shí)施方式】
[0030] 本發(fā)明公開了一種折射率可調(diào)的疏水性娃酸鹽薄膜制備方法，具體步驟是：
[0031] (1)配置初始Si〇2溶膠鍛膜液，將正娃酸乙醋燈EO巧和無水乙醇巧tOH)加入進(jìn) 行混合攬拌，待溶液攬拌均勻后，緩慢滴加無水乙醇、去離子水、氨水的混合溶液，然后攬拌 約兩個(gè)小時(shí)，之后靜置陳化；其中正娃酸乙醋的作用是提供娃源，無水乙醇的作用是作為溶 劑，去離子水的作用是作為水解反應(yīng)的原料，氨水的作用是促進(jìn)水解反應(yīng)的進(jìn)行。在所述初 始Si化溶膠鍛膜液中，正娃酸乙醋燈EO巧、去離子水化2〇)和無水乙醇巧tOH)的摩爾比是 1 :2 :38,其中氨水為催化劑，通過氨水將溶膠鍛膜液的PH值調(diào)節(jié)為8-10之間；初始Si化溶 膠鍛膜液的陳化時(shí)間是4-5天。 陽03引 似通過PM服改性Si〇2溶膠鍛膜液：在經(jīng)過陳化后穩(wěn)定的SiO2溶膠鍛膜液中加 入一定含量的PMHS試劑，攬拌均勻后加入微量催化劑，之后繼續(xù)密封攬拌，待反應(yīng)完全之 后再次靜置；其中PM服的作用有W下=種，第一是去除Si化表面的徑基，為形成疏水性薄 膜做準(zhǔn)備；第二是交聯(lián)Si02球粒，通過改變PMHS的相對含量可W控制Si化球粒交聯(lián)之后 的形貌的改變，從而影響之后制備薄膜的孔隙率和折射率；第=是隨著PMHS含量的提高， 鍛膜液的穩(wěn)定性和使用壽命將會大幅度提高。催化劑的作用是催化PMHS和Si化球粒之間 反應(yīng)的