用于太阳能玻璃增透膜的性质稳定的溶胶的制备方法

摘要

本发明涉及溶胶制备，旨在提供一种用于太阳能玻璃增透膜的性质稳定的溶胶的制备方法。该方法包括：搅拌下将正硅酸酯加入到低级酯族醇溶剂中，混合均匀；然后加入水，再加入成孔剂曲拉通X-100，混合后加入有机酸或无机酸调节溶液pH值在2～3之间，在60℃下反应4h；然后加入烷基硅氧烷，混合均匀后继续在60℃反应2h，得到增透膜用SiO

说明书

技术领域

本发明涉及溶胶制备，特别涉及一种用于太阳能玻璃增透膜的性质稳定的溶胶的制 备方法。

背景技术

随着光伏发电的广泛应用，太阳能封装玻璃被大量使用，太阳能封装玻璃增透膜是 一种涂敷在太阳能封装玻璃表面用来增加玻璃透过率的光学薄膜。目前太阳能封装增 透玻璃主要是通过辊涂或喷涂的涂敷方式将涂膜溶胶涂敷在玻璃表面经一定温度的热 处理得到。从薄膜的增透原理可知，对于单层减反增透增透膜而言，要在380～1100nm 可见光-近红外波段内实现最高增透性能(即最佳减反射性能)，同时需要满足薄膜材 料的折射率和严格控制涂敷于玻璃表面的薄膜厚度(一般在130nm左右)两个参数，而 涂膜溶胶的性质与结构对这两个参数影响关键。用于涂膜的涂膜溶胶种类很多，目前为 了获得高机械强度的增透膜，用于涂膜的涂膜溶胶一般采用通过溶胶凝胶法在酸催化条 件下制备的SiO₂溶胶。由于溶胶凝胶过程是一个持续进行的过程，因而这类溶胶的缺 点在于室温存放过程中溶胶的物理性质(粘度)及结构(分子结构)仍在发生变化，使 得这类溶胶的适用时间周期很短，一些不稳定的SiO₂溶胶在室温下几天时间其制备的 增透膜性能就会显著恶化而不适合适用，不仅造成很大浪费，更严重影响镀膜玻璃的性 能。因而如何提高这类SiO₂溶胶物理性质与结构的稳定性、延长溶胶的适用周期对于 稳定太阳能玻璃增透膜的增透性能十分重要。

对于SiO₂溶胶凝胶过程而言，影响过程反应速度即溶胶稳定性的因素很多如体系 反应物浓度、温度、加水量等，其中SiO₂溶胶体系pH值对过程反应速度影响最显著， 当SiO₂溶胶体系pH值在中性范围(6.0～7.5之间)，体系反应速度大幅降低，溶胶体 系稳定，然而pH值在中性范围的SiO₂溶胶成膜性能很差即很难固化，不能制备薄膜。 当体系pH值大于8在碱性条件下时，体系反应速度则大幅提高容易变成凝胶或固化。 本发明采用中性pH值范围的、由易挥发弱酸和其相同酸根的碱金属弱酸盐溶液组成的 缓冲溶液，在SiO₂溶胶反应到最佳产物结构时即性能最优点加入此缓冲溶液使溶液体 系pH值升高到中性范围，大幅降低体系后继反应速度，提高体系的稳定性和保存时间。 同时，在涂膜溶胶使用过程中，通过涂膜在后期热处理过程的固化加热，缓冲溶液中的 易挥发弱酸挥发而剩下其弱酸盐，此时涂膜体系变为碱性，更容易固化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有酸催化SiO₂溶胶室温下溶胶物理性能和分 子结构稳定性差的问题，从调节pH值入手，通过在制备好的SiO₂溶胶中添加一定pH 值的、由易挥发弱酸及其弱酸根碱金属盐组成的pH值稳定剂的方式，使反应产物溶胶 的pH值调节为中性，从而大幅降低溶胶凝胶过程反应速度，达到稳定溶胶性质和结构 能的目的。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种用于太阳能玻璃增透膜的性质稳定的溶胶的制备方法，包括如下步骤：

(1)在300r/min的搅拌条件下，将正硅酸酯加入到低级酯族醇溶剂中，混合均匀； 然后加入水，再加入成孔剂曲拉通X-100，混合后加入有机酸或无机酸调节溶液pH值 在2～3之间，在60℃下反应4h；然后加入烷基硅氧烷，混合均匀后继续在60℃反应 2h，得到增透膜用SiO₂聚合物溶胶；其中，正硅酸酯∶低级酯族醇溶剂∶水∶曲拉通 X-100∶烷基硅氧烷的重量百分比为：1～20∶50～85∶10～20∶1～5∶2～10；

(2)向上述SiO₂聚合物溶胶中加入pH值在6.8～7.8的pH值稳定剂，SiO₂聚合物溶 胶∶pH值稳定剂的重量百分比为0.1～0.5，混合均匀后得到产品；所述pH值稳定剂通过 下述方式获得：将弱酸和具有与其相同弱酸根的带金属离子的盐按一定比例混合于水 中，使溶液的pH值在6.8～7.8之间。

本发明中，步骤(1)中的正硅酸酯是正硅酸甲酯或正硅酸乙酯中的至少一种。

本发明中，步骤(1)中的低级酯族醇是乙醇、异丙醇或正丙醇中的至少一种。

本发明中，步骤(1)中的无机酸或有机酸是甲酸、乙酸、盐酸或硝酸中的一种。

本发明中，步骤(1)中的烷基硅氧烷是甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷或 乙基三乙氧基硅烷中的至少一种。

本发明中，步骤(2)中的弱酸是易挥发弱酸甲酸、乙酸或草酸中的一种。

本发明中，步骤(2)中的带金属离子的盐是强碱金属盐钾盐、钠盐、钙盐或锂盐 中的一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

采用由pH值在中性范围(6.0～7.5之间)的易挥发弱酸和其相同酸根的碱金属弱 酸盐溶液组成的缓冲溶液来调节反应适度的SiO₂溶胶涂敷液pH值，使其保持在中性范 围，降低溶胶进一步反应的速度从而稳定溶胶的溶液性质和产物结构，同时，通过易挥 发弱酸在薄膜热处理过程中的挥发是薄膜体系pH值变为碱性而快速固化。

对于SiO₂溶胶凝胶过程而已，影响过程反应速度即溶胶稳定性的因素很多如体系 反应物浓度、温度、加水量等，其中SiO₂溶胶体系pH值对过程反应速度影响最显著， 当SiO₂溶胶体系pH值在中性范围(6.0～7.5之间)，体系反应速度大幅降低，溶胶体 系稳定，然而pH值在中性范围的SiO₂溶胶成膜性能很差即很难固化，不能制备薄膜。 当体系pH值大于8在碱性条件下时，体系反应速度则大幅提高容易变成凝胶或固化。 本发明采用中性pH值范围的、由易挥发弱酸和其相同酸根的碱金属弱酸盐溶液组成的 缓冲溶液，在SiO₂溶胶反应到最佳产物结构时即性能最优点加入此缓冲溶液使溶液体 系pH值升高到中性范围，大幅降低体系后继反应速度，提高体系的稳定性和保存时间。 同时，在涂膜溶胶使用过程中，通过涂膜在后期热处理过程的固化加热，缓冲溶液中的 易挥发弱酸挥发而剩下其弱酸盐，此时涂膜体系变为碱性，更容易固化。

具体实施方式

以下通过实例进一步对本发明进行描述。

本发明提供的用于制备性质稳定的太阳能玻璃增透膜溶胶的制备方法，包括如下步 骤：

(1)在300r/min的搅拌条件下，将正硅酸酯加入到低级酯族醇溶剂中，混合均匀； 然后加入水，再加入成孔剂曲拉通X-100，混合后加入有机酸或无机酸调节溶液pH值 在2～3之间，在60℃下反应4h；然后加入烷基硅氧烷，混合均匀后继续在60℃反应 2h，得到增透膜用SiO₂聚合物溶胶；其中，正硅酸酯∶低级酯族醇溶剂∶水∶曲拉通 X-100∶烷基硅氧烷的重量百分比为：1～20∶50～85∶10～20∶1～5∶2～10；

(2)向上述SiO₂聚合物溶胶中加入pH值在6.8～7.8的pH值稳定剂，SiO₂聚合物溶 胶∶pH值稳定剂的重量百分比为0.1～0.5，混合均匀后得到产品；

所述pH值稳定剂通过下述方式获得：将弱酸和具有与其相同弱酸根的带金属离子 的盐按一定比例混合于水中，使溶液的pH值在6.8～7.8之间。 各实施例中的试验数据见下表：

注SiO₂溶胶胶凝时间是在40℃下，SiO₂溶胶变为凝胶的时间。胶凝时间越长，溶 胶越稳定。

从实验结果可看出，相对实例7、8未添加缓冲溶液的溶胶，实例1～6添加了缓冲 溶液的溶胶胶凝时间均提供几倍之多。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不 限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容 直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。