[發明專利]一種免燒結玻璃表面減反膜的制備方法

有效

• 申請號: 201110100511.7
• 申請日: 2011-04-21
• 公開（公告）號: CN102225849A
• 公開（公告）日: 2011-10-26
• 發明（設計）人: 陳若愚;孟曉山;王健伍;余科;鐘璟;王紅寧;劉小華
• 申請（專利權）人: 常州大學;常州龍騰太陽能熱電設備有限公司
• 主分類號: C03C17/23
• 分類號: C03C17/23
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及減反膜技術,尤其涉及一種玻璃表面減反膜制備方法。

背景技術

減反膜（Anti-reflection?coatings）作為一種表面光學處理技術已經在顯示屏幕、光學鏡頭、高能激光視窗、汽車和建筑物玻璃等領域得到了廣泛的應用。近年來，隨著光伏發光和太陽能熱電技術的蓬勃發展，減反膜技術得到了空前的重視，以目前的玻璃制作工藝，透光率最好的玻璃也只能達到90%的透光率。尚有10%左右的太陽光不能達到光電或光熱轉換部件。為了提高太陽光的利用率，用于光伏太陽能電池表面和光熱發電真空集熱管表面都需要增涂增涂一層或多層減反膜，以減少光線的反射，減反膜技術以成為太陽能利用的關鍵技術之一。

在玻璃表面鍍膜技術主要有：物理氣相沉積、化學氣相沉積法、等離子增強化學氣相沉積、離子束輔助沉積、分子束外延、真空蒸發、磁控制濺射法和溶膠-凝膠法。減反材料包括納米金屬和非金屬氧化物，例如SiO₂、ZrO₂、TiO₂、CeO₂、MgF₂、Ta₂O₅等。其中溶膠-凝膠法具有不需要復雜昂貴的設備，工藝簡單、成本低廉、結構可控、適合大面積鍍膜，并能從分子水平上設計和裁剪等特點，已成為近三十年中發展最快的鍍膜方法，?SiO₂薄膜化學性質穩定，表面強度高，成本低廉，制備簡單成為膜材料的首選。利用溶膠-凝膠法制備氧化硅溶膠的方法一般用硅的醇鹽（通常是硅酸乙酯），利用酸催化或堿催化經一段時間水解反應來得到，堿催化得到的硅溶膠，形成溶膠顆粒度大，空隙率較高，折射率低，在玻璃表面形成的減反膜減反效果好，透光率可達99%以上，但薄膜與玻璃結合的牢固度差，不具備野外實用價值。酸催化得到的硅溶膠，形成溶膠顆粒度小，與玻璃表面結合牢固，機械性能好，但折射率偏高，缺點是形成的減反膜透光率偏低，專利ZL200920005801.1就是利用酸催化對硅酸乙酯水解旋轉鍍膜，將煅燒后，其透光率僅能達到94%。也有利用酸催化溶膠和堿催化溶膠胺一定比例混合，兼顧兩者的優點，即保持了較高的透光率，同時保持了減反膜與玻璃結合有較高的牢固程度。專利200910048696.4和專利200910127056.2就是將硅酸乙酯堿催化得到的溶膠和酸催化得到的溶膠混合，利用旋涂或浸漬提拉在玻璃表面鍍膜，高溫煅燒后得到機械強度較好的減反膜。1999年，Walheim等人在Science上發表了利用相分離制備減反膜的方法，以四氫呋喃（THF）將聚苯乙烯（PS）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）溶解涂于基材上，干燥后再用環己烷將聚苯乙烯溶解形成了納米孔隙的減反膜。盡管采用的高分子基材并不具備良好的機械性能，不具有實用價值，但在這一原理的指導下，以SiO₂為基材多孔薄膜的制備技術得到了蓬勃發展。在氧化硅溶膠中添加各種模版劑，這些模版劑包括三嵌段共聚物P123、P127和Triton_?X-100等，利用上述溶膠制膜后，在利用高溫燒結的方法去除模版劑，在致密的氧化硅表面保持一定空隙率，可以實現在較寬的波段范圍內保持較高的透光率。目前，在這類減反膜的制備方法中，都需要400℃以上高溫煅燒去除模版劑，有的方法甚至需要惰性氣體保護。從工業化的角度，高溫煅燒除了增加能耗，設備投資和環境污染外，還需要對高溫煅燒條件需要精確控制，以防止薄膜的裂紋，結構缺陷等問題，增加了工藝的難度。開發常溫，低溫的減反膜制備工藝可以大大簡化整個制備工藝，降低成本，具有明顯的實用價值。

發明內容

本發明的目的是為了克服上述現有技術的不足，提供一種免燒結制備玻璃表面減反膜的方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案，一種免燒結制備玻璃表面減反膜的方法，按照下述步驟進行：以正硅酸乙酯為原料，無水乙醇為溶劑，鹽酸作為催化劑，季銨鹽做為模版劑，其中無水乙醇、正硅酸乙酯、水和鹽酸的摩爾比為10~25：1?：1~5：0.01~0.1，模版劑在上述溶液中含量是20~25g/L，常溫攪拌反應8小時水解得到氧化硅溶膠，陳化24小時后，得到制備溶膠，利用上述溶膠在透光率為90%的玻璃表面提拉鍍制一層減反膜；其中所述的提拉速度是50~80?mm/min，80℃~120℃干燥烘24h后；經80℃熱水或乙醇超聲清洗后除去模版劑，得到可見光范圍最高透光率達99%以上，平均透光率達96%以上的玻璃表面減反膜。

其中所述的季銨鹽為十二烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨或十八烷基三甲基溴化銨中的一種。