[發(fā)明專利]減反增透涂層和超疏水自清潔減反增透涂層及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010162746.4
• 申請(qǐng)日: 2010-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN102234183A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀軍輝;李曉禹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): C03C17/23
• 分類號(hào): C03C17/23;C03C17/34
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及減反增透涂層和超疏水自清潔的減反增透涂層及其制備方法和用途。

背景技術(shù)

自清潔和減反增透納米結(jié)構(gòu)涂層在太陽能光伏發(fā)電、光伏建筑材料、太陽能集熱器、宇航等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用和巨大的市場(chǎng)。我國僅太陽能熱水器對(duì)太陽能玻璃的需求就達(dá)一億平方米，預(yù)計(jì)到2030年光伏發(fā)電有望占全世界發(fā)電量的5％～20％，在我國，除了應(yīng)用領(lǐng)域和科技示范外，國家示范項(xiàng)目、民心工程和國際合作項(xiàng)目，送電到鄉(xiāng)、光明工程、國家光伏并網(wǎng)等均已啟動(dòng)，亞洲最大的太陽能應(yīng)用技術(shù)研究與示范基地在甘肅省榆中縣建成并已投入運(yùn)行。可以展望，一個(gè)大規(guī)模利用太陽能的新時(shí)代已經(jīng)來臨。太陽能玻璃必將成為平板玻璃行業(yè)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，它不僅能夠帶動(dòng)平板玻璃產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，而且可實(shí)現(xiàn)平板玻璃行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。太陽能的廣泛利用需要更高的透光率和更低的反射率，同時(shí)大面積投產(chǎn)使用帶來十分繁重的清潔工作，迫切需要表面具有自清潔功能。目前，國內(nèi)具有超疏水自清潔功能和良好減反增透性能的涂層研究應(yīng)用還很少。

國外在20世紀(jì)60年代就已經(jīng)開始了玻璃自清潔和減反增透的研究，減反增透層通常采用不同折射率的均一薄膜來實(shí)現(xiàn)增透效果，根據(jù)目前的光學(xué)增透原理，厚度在λ/4處時(shí)可以在單一波長處有很窄的減反增透結(jié)果。若要實(shí)現(xiàn)寬光譜減反增透就必須疊加多層不同介質(zhì)的薄膜，這給加工工藝和技術(shù)帶來了困難。JP?10-20102A公開了一種包含7層不同介質(zhì)層的增透薄膜，但該增透膜在約400納米和700納米的波長內(nèi)對(duì)可見光的增透性能不足。JP2006-3562公開了一種包含多個(gè)層的增透膜但對(duì)接近400納米波長的可見光沒有足夠的反射率。而本發(fā)明使用單一納米粒子層實(shí)現(xiàn)了可見光范圍內(nèi)寬光譜的減反增透。最大透過率可以高達(dá)99％，單面反射率為0.3％。

目前，世界上發(fā)達(dá)國家均有知名公司在專門從事自清潔玻璃的研究開發(fā)和制作，如英國Pilkington公司、日本TOTO公司、美國PPG公司、德國GEA公司、VTA公司、UIC公司等；在應(yīng)用開發(fā)方面，日本率先展開開發(fā)、推廣、應(yīng)用TiO₂光催化自清潔玻璃。英國Pilkington玻璃公司在開發(fā)應(yīng)用TiO₂光催化自潔凈玻璃方面已走在歐、美玻璃商的前列。美國W.L.Tonar等人研制的透明復(fù)合自清潔防霧玻璃(W.L.Tonar?et?al.Electrochromic?DeviceHaving?A?Self-cleaning?Hydrophilic?Coating.United?States?Patent?ApplicationPublication?US2001/00210066?A1，2001-09-13；K.Toru.Vehicle?Mirror.United?States?Patent?US5594585：1997-01-14；K.Toru.Anti-fog?Element.US5854708：1998-12-29；K.Takahama?et?al.Method?of?Forming?HydrophilicInorganic?Coating?Film?And?Inorganic?Coating?Composition.United?States?PatentApplication?Publication?US2001/008696?A1，2001-07-13)，是在玻璃基材的表面形成具有催化作用的光催化劑透明涂層，再在光催化劑透明涂層的表面形成具有親水性的透明多孔無機(jī)氧化物(SiO₂和Al₂O₃)薄膜。然而這些技術(shù)都利用了TiO₂光催化特性促使表面達(dá)到超親水，適用條件會(huì)受到限制，因?yàn)樾枰泄庹盏沫h(huán)境才能進(jìn)行催化作用；而且這種孔狀結(jié)構(gòu)表面雖可以提高親水性，但很容易被難揮發(fā)的物質(zhì)或者納米塵埃堵住孔口，耐久性不理想。

本發(fā)明采用了SiO₂溶膠層層自組裝制備得到減反增透涂層，進(jìn)一步進(jìn)行疏水化處理其表面，制備超疏水自清潔減反增透涂層。所述超疏水自清潔減反增透涂層具有很高的水接觸角，水滴滴在表面可以形成球體，很容易滾落帶走污染物而不留下任何痕跡，從而實(shí)現(xiàn)自清潔的能力。