用于抗反射的硅氧烷纳米颗粒涂料制造技术

本发明专利技术描述了制备涂覆制品的方法，该方法包括提供无机基底并使用涂料组合物涂覆所述基底。所述涂料组合物包含多个分散在有机溶剂中的硅氧烷纳米颗粒。纳米颗粒的一部分包含具有第一有机官能团的第一烷氧基硅烷化合物与第二化合物的第二有机官能团的反应产物，并且第一有机官能团与第二有机官能团之间的反应形成有机连接基团。所述方法还包括干燥所述涂料组合物并加热所述经涂覆的基底以挥发所述有机连接基团，从而在无机基底上形成多孔表面层。在另一个实施方案中描述了一种制品，其包括无机基底，诸如玻璃，以及具有小于30nm的平均孔尺寸的多孔无机(例如二氧化硅)表面层。还描述了涂料组合物和制备纳米颗粒涂料组合物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于抗反射的硅氧烷纳米颗粒涂料
技术实现思路
在一个实施方案中，描述了制备涂覆制品的方法，该方法包括提供无机基底并使用涂料组合物涂覆所述基底。所述涂料组合物包含多个分散在有机溶剂中的硅氧烷纳米颗粒。一部分纳米颗粒包含具有第一有机官能团的第一烷氧基硅烷化合物与第二化合物的第二有机官能团的反应产物，并且第一有机官能团与第二有机官能团之间的反应形成有机连接基团。所述方法还包括干燥所述涂料组合物并加热所述经涂覆的基底以挥发有机连接基团，从而在无机基底上形成多孔表面层。在另一个实施方案中描述了一种制品，其包括无机基底，诸如玻璃，以及具有小于30、25、20、15、10或5纳米的平均孔径的多孔无机(例如二氧化硅)表面层。在另一个实施方案中，描述了一种涂料组合物，其包含分散在有机溶剂中的硅氧烷纳米颗粒，其中一部分硅氧烷颗粒是具有第一有机官能团的第一烷氧基硅烷化合物与第二化合物的第二有机官能团的反应产物，并且第一有机官能团和第二有机官能团之间的反应形成有机连接基团。所述涂料包含具有以下通式的硅氧烷纳米颗粒：(R4O)m-Si-R5-L1-[L2-R5-Si-(O-R4)m]p；或[(R4O)m-Si-R5-L1]p-L2其中R4独立地为氢或硅氧烷链段的硅原子；R5是亚烷基、亚芳基或亚烷芳基；m＝1至3；p为1至3；并且-L1-L2-是第一有机官能团与第二有机官能团的反应产物。在另一个实施方案中，描述了制备纳米颗粒涂料组合物的方法，该方法包括提供包含下列物质的混合物：有机溶剂；具有第一有机官能团的第一烷氧基硅烷化合物；具有与第一有机官能团反应以形成有机连接基团的第二有机官能团的第二化合物；以及缺乏有机官能团或其部分水解产物的不大于40重量％固体的烷氧基硅烷化合物。所述方法还包括将混合物与酸和水混合，其中水与烷氧基硅烷的摩尔比不大于7:1并将所述混合物水解以形成涂料组合物。附图说明图1是比较例中的在玻璃上的包括孔作为暗圆形部分的可商购获得的抗反射涂层的横截面的显微照片；图2是在100X的放大倍率下的含有较小深色孔的，根据本专利技术的示例性干燥和烧结涂层的横截面；并且图3是一个光伏电池的示意性横截面。具体实施方式本专利技术涉及制备硅氧烷纳米颗粒涂料组合物的方法，包含硅氧烷纳米颗粒的涂料组合物，制备多孔(例如抗反射)涂覆制品的方法，以及包含本文描述的干燥和/或烧结的涂料组合物的制品。制备纳米颗粒涂料组合物的方法包括提供包含有机溶剂和烷氧基硅烷化合物的混合物。有机溶剂通常为醇，诸如乙醇、甲醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、1-甲氧基-2-丙醇、乙二醇单烷基醚、丙二醇单烷基醚和它们的混合物。涂料组合物通常包含基于总涂料组合物计至少70重量％，80重量％，85重量％或90重量％或更高的有机溶剂(例如醇)。所述混合物包含：具有第一有机官能团的第一烷氧基硅烷化合物；具有与第一有机官能团反应以形成有机连接基团的第二有机官能团的第二化合物。在典型的实施方案中，所述混合物还包含缺乏有机官能团或其部分水解产物的不大于40重量％固体的烷氧基硅烷化合物。本文将对本专利技术做更为详尽的描述，参考具有胺官能团的烷氧基硅烷化合物作为代表性优选的具有第一有机官能有机基团的第一烷氧基硅烷化合物。第二化合物将参考具有环氧官能团的化合物作为代表性优选的第二化合物在本文中进行描述。在一些实施方案中，第二化合物是具有环氧官能团的烷氧基硅烷化合物。在其它实施方案中，第二化合物是具有环氧官能团的环氧化合物，但其缺乏烷氧基硅烷基团。合适的烷氧基硅烷通常具有以下化学式：(R1O)m-Si-[R5-Y]4-m其中R1独立地为烷基；R5是亚烷基、亚芳基或亚烷芳基；并且m的范围为1至3，并且通常为2或3。在一些实施方案中，R5为(CH2)n，其中n的范围为0至12，或n的范围为0至3，或n为2或3。在一些实施方案中，R1优选地为含有1至6个、更优选地1至4个碳原子的烷基，甚至更优选地R1独立地选自甲基、乙基、丙基、丁基和乙酰基，还更优选地选自甲基和乙基；在具有环氧官能团的烷氧基硅烷化合物的情况下，Y包含环氧端基诸如环氧环己基、缩水甘油基和环氧丙氧基。包含环氧端基的此类Y基团可被定义为Y2。适用于本文的合适的环氧硅烷包括但不限于2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷；2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷；(3-环氧丙氧丙基)三甲氧基硅烷；(3-环氧丙氧丙基)三乙氧基硅烷；以及它们的混合物。在具有胺官能团的烷氧基硅烷化合物的情况下，Y包含胺端基诸如-NH-CH2-CH2-NR2R3,-NR2R3中的R2和R3独立地选自H、烷基、苯基、苄基、环戊基和环己基。包含胺端基的该Y基团可被定义为Y1。适用于本文的具有胺官能团的烷氧基硅烷化合物包括但不限于氨基取代的有机硅烷酯或酯等同物，它们在硅原子上携带至少1个、优选2个或3个酯或酯等同物基团。酯等同物是本领域技术人员已知的，并包括化合物诸如硅烷酰胺(RNR′Si)，硅烷链烷酸酯(RC(O)OSi)、Si-O-Si、SiN(R)-Si、SiSR和RCONR′Si化合物，其是经过热和/或催化而被R”OH所替换。R和R′经独立选择并且可包括氢、烷基、芳烷基、烯基、炔基、环烷基和取代的类似物，诸如烷氧基烷基、氨基烷基和烷基氨基烷基。R”可与R和R′相同，除了可不为H。这些酯等同物也可以是环状的，诸如从乙二醇、乙醇胺、乙二胺和它们的酰胺衍生的那些。酯等同物的另一个此类环状示例是在此环状示例中，R′如前述句子中所定义，除了其可不为芳基。已熟知3-氨基丙基烷氧基硅烷在加热时环化且这些RNHSi化合物将可用于本专利技术中。优选的氨基-取代的有机硅烷酯或酯等同物具有酯基诸如甲氧基，其很容易以甲醇挥发。所述氨基取代的有机硅烷必须具有至少一个酯等同基团；例如，它可为三烷氧基硅烷。例如，经氨基取代的有机硅烷可具有下式：(Z2N-L-SiX′X″X″′)，其中Z是氢、烷基或者取代的芳基或烷基，包括氨基取代的烷基；并且L是二价直链C1-12亚烷基或可以包含C3-8亚环烷基、3-8元环杂环亚烷基、C2-12亚烯基、C4-8亚环烯基、3-8元环杂环亚烷基或杂环亚芳基；并且X′、X″和X″′中的每一者为C1-18烷基、卤素、C1-8烷氧基、C1-8烷基羰基氧基或氨基，前提条件是X′、X″和X″′中的至少一者为不稳定基团。另外，X′、X″和X″′中的任意两者或者全部可通过共价键接合。氨基基团可为烷基氨基基团。L可为二价芳族或可插入有一个或多个二价芳族基团或杂原子基团。芳族基团可包括杂芳族。杂原子优选地为氮、硫或氧。L任选地被以下基团取代：C1-4烷基、C2-4烯基、C2-4炔基、C1-4烷氧基、氨基、C3-6环烷基、3-6元杂环烷基、单环芳基、5-6元环杂芳基、C1-4烷基羰基氧基、C1-4烷基氧基羰基、C1-4烷基羰基、甲酰基、C1-4烷基羰基氨基或C1-4氨基羰基。L还任选地插入有-O-、-S-、-N(Rc)-、-N(Rc)-C(O)-、-N(Rc)-C(O)-O-、-O-C(O)-N(Rc)-、-N(Rc)-C(O)-N(Rd)-、-O-C(O)-、-C(O)-O-或-O-C(O)-O-。每个Rc和Rd分别独立地为氢、烷基、烯基、炔基、烷氧基烷基、氨基烷基(伯、仲或叔)或卤代本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备涂覆制品的方法，所述方法包括：提供无机基底；用涂料组合物涂覆所述基底，所述涂料组合物包含多个分散在有机溶剂中的硅氧烷纳米颗粒，其中所述纳米颗粒的一部分包含具有第一有机官能团的第一烷氧基硅烷与第二化合物的第二有机官能团的反应产物，并且所述第一有机官能团与所述第二有机官能团之间的反应形成有机连接基团；干燥所述涂料组合物；加热经涂覆的基底以挥发所述有机连接基团，从而在所述无机基底上形成多孔表面层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.11 US 61/914,4101.一种制备涂覆制品的方法，所述方法包括：提供无机基底；用涂料组合物涂覆所述基底，所述涂料组合物包含多个分散在有机溶剂中的硅氧烷纳米颗粒，其中所述纳米颗粒的一部分包含具有第一有机官能团的第一烷氧基硅烷化合物与第二化合物的第二有机官能团的反应产物，并且所述第一有机官能团与所述第二有机官能团之间的反应形成有机连接基团，其中所述涂料组合物不含有任何二氧化硅纳米颗粒；干燥所述涂料组合物；加热经涂覆的基底以挥发所述有机连接基团，从而在所述无机基底上形成多孔表面层，其中所述多孔表面层具有小于50nm的平均孔尺寸。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述涂料组合物不含有机聚合物。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二化合物是烷氧基硅烷化合物。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二化合物是缺少烷氧基硅烷基团的有机化合物。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一有机官能团是具有胺官能团的烷氧基硅烷化合物。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二有机官能基团包括环氧官能团。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述多孔涂层具有在1.22至1.38范围内的折射率。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述无机基底是透光性的，并且所述多孔涂层的存在使无机基底的透射率在380至1100的波长范围内增加了至少2.0％。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述基底是玻璃并且在加热的同时回火所述玻璃。10.一种制品，所述制品通过根据权利要求1所述的方法形成。11.根据权利要求10所述的制品，其中所述制品为光伏模块。12.一种涂料组合物，所述涂料组合物包含分散在有机溶剂中的硅氧烷纳米颗粒，其中所述涂料组合物不含有任何二氧化硅纳米颗粒，并且所述硅氧烷纳米颗粒的一部分具有以下通式：(R4O)m-Si-R5-L1-[L2-R5-Si-(O-R4)m]p；或[(R4O)m-Si-R5-L1]p-L2其中R4独立地为氢或硅氧烷链段的硅原子；R5为亚烷基、亚芳基、或亚烷芳基；m＝1至3；p＝1至3；并且-L1-L2-是第一有机官能团与第二有机官能团的反应产物。13.根据权利要求12所述的涂料组合物，其中所述涂料组合物在50℃下1个月后没有胶凝化。14.根据权利要求12所述的涂料组合物，其中所述硅氧烷纳米颗粒具有细长线性结构或支链结构。15.根据权利要求12...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋轩，景乃勇，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US