具有光催化涂层的基材制造技术

本发明专利技术涉及透明或者半透明的基材，在其至少一个表面的至少部分上具有基于二氧化钛的光催化涂层，特征在于所述基材的涂覆表面的反射率低于未涂覆表面的反射率。本发明专利技术涉及获得所述涂层的方法以及所述制品的应用。

Substrate having photocatalytic coating

The invention relates to a transparent or semi transparent substrate having at least one surface thereof, at least in part on the photocatalytic coating based on titanium dioxide, characterized in that the substrate coated surface reflectivity less than uncoated surface reflectivity. The present invention relates to a method for obtaining said coating and to the use of said article.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有光催化涂层的并且至少部分透明的基材、获得所述涂层的方法、获得的制品、以及所述制品的各种应用。本专利技术更具体涉及具有抗反射功能和光催化涂层的基材。本专利技术的涂层固而具体通过将防污、杀真菌或者杀菌性质与减少光反射性质结合在一起而赋予其支撑材料新型功能。本专利技术的基材为透明或者半透明的、无机或者有机的基材，比如玻璃或者玻璃陶瓷或者各种刚性或者柔性聚合物。在各种领域比如为商店窗户或者柜台、汽车窗户比如挡风玻璃、或者眼镜领域中，近年来出现了对降低光反射的需求。这种需求主要源自美观性考虑，尤其对于商店或者博物馆窗户而言(此时将窗户后面的物体突出显示是很重要的)，或者对于眼镜而言。在后一情况下，采用抗反射膜就显得非常重要，这是因为由于眼镜的厚度稳步下降，越来越多地采用了折射系数高(因而反射率高)的聚合物。安全性考虑也可以用来解释对降低透明基材光反射的需要；例如，对于汽车玻璃板(vitrage)尤其是挡风玻璃而言，情况就是如此，从而避免驾驶员受到令人讨厌的反射光的干扰，这种反射光可能很强，尤其对于浅色仪表板而言。最后，这种需求可以用功能上的考虑来解释，例如在发电用太阳能电池板中覆盖光电电池的玻璃板就是如此。在这种情况下，玻璃板透射率的任何增加(例如，通过减少反射光线的强度)都获得了显著的能量增益。人们已经针对无机基材和有机基材研制了各种涂层来满足这种需求。这些涂层被设计成减少给定基材的光反射，或者在某些情况下甚至消除光反射。一般而言，当涂层的反射率低于未涂覆的基材的反射率时，就认为该涂层具有抗反射功能。这些涂层共同的物理原理在于形成各种界面，从而形成多重反射，这些反射主要发生破坏性的干涉。例如，在专利申请FR 2721720中描述了用于眼镜的所述涂层。这些涂层可以是基本上由单层绝缘材料膜构成，所述膜的光学厚度(即几何厚度和材料折射系数的乘积)等于λ/4，其中λ是可见光范围的平均波长，即大约为550nm。在这种情况下，仅仅近乎垂直入射的光线获得了低的反射率。对于其它入射角而言，反射的颜色随着入射角或者观察角度而变，这表明仅仅显示了干涉的破坏性本质的一部分。抗反射涂层也可能更加复杂，包括至少3或4层以对这些美观性方面进行改进。这些涂层也可能需要满足力学强度或者热力学强度或者耐磨性方面的严格规定。专利申请FR 2841894相应地描述了用于玻璃板的、必须承受弯曲处理的防反射涂层，即在高温时承受大的机械载荷。这些涂层由至少四层的叠层组成，其中折射系数大的层和折射系数小的层交替叠层，每一层也都具有明确限定的光学厚度。这种涂层的主要缺点在于其光学效应受到脏物尤其是有机脏物的剧烈影响。换句话说，已经表明这些防反射涂层使脏物的可见性更强，即使脏物很薄也是如此，因为它通过增加了不希望的界面而改变了反射光线的光程，由此扰乱了干涉效应。因此，“指纹”型有机污染物通过防反射涂层更明显地暴露出来，例如眼镜或商店柜台上的有机污染物。在对防反射涂层进行研究的同时，在近10年内也出现了防污涂层，主要基于二氧化钛的光催化活性。二氧化钛，尤其在晶态时，至少部分是“锐钛矿”晶型时，在辐射尤其紫外辐射的影响下，通过自由基团反应对有机分子的氧化进行催化，从而使有机分子分解。蕴含的物理机制就是在辐射影响产生电子-空穴对，其中辐射的能量大于或者等于二氧化钛价带和导带之间的能“隙”。这些涂层在例如申请EP 850204中进行了描述，还具有光诱导亲水性质，从而赋予材料自洁功能。表面具有亲水性事实上使得可以例如通过雨水来很容易地清洁有机污物和无机灰尘。这种亲水性质也赋予材料防雾效应，其中水往往以透明膜的形式而不是液体形式在材料上涂覆。可以采用各种沉积方法，例如化学气相沉积(CVD，如上述申请EP850204所述)、阴极溅射法(申请FR 2814094描述了其中的特定方法)或者“溶胶-凝胶”法，来制备光催化二氧化碳涂层。二氧化钛可以部分以嵌入在无机或者有机粘合剂中的纳米晶体颗粒形式引入，如专利申请FR 2738812所述，或者可以原位形成，如上述专利申请FR 2814094所述。另一种方法是采用溶胶-凝胶法沉积介孔涂层(revêtement du type mésoporeux)，所述介孔涂层包括至少部分晶态的二氧化钛，所述二氧化碳尤其是完整的、可辨别的颗粒形式。这种特殊方法的描述参见专利申请FR 2838734，增加了所获得的制品的光催化活性。在文献EP-A-1291331中描述了在同一材料中组合了防污和防反射两种功能的例子，其中通过磁控溅射方法在叠层上沉积了厚度小于100纳米的二氧化钛膜。在沉积后，通过在100-250℃之间的热处理形成了锐钛矿，改善了光诱导亲水性质。但是，发现这些沉积条件并不能形成具有高的有机污物分解速率的层。而且，所述叠层的反射性质相应于光催化涂层厚度变化非常大，所以在沉积所述涂层的过程中必须极其精确控制所述厚度。最后，所述的大多数叠层含有至少一个金属层，其具有急剧减少带涂层的基材的透光率的效果。所给出的叠层，尤其是那些不含有金属层的叠层，其反射谱强烈依赖于波长，尤其对于400nm和/或700nm的波长而言，反射率值远远大于未涂覆的玻璃的反射率。所以，本专利技术的目标是克服这些缺点，提供在户外和户内条件下能快速去除有机污物、并在尽可能宽的波长范围内具有低反射率的材料。本专利技术的另一个目标是提供能利用经济方法沉积光催化涂层的材料。本专利技术的又一目标是提供具有良好耐化学性和机械强度的材料。本专利技术的主要目标是透明或半透明的基材，该基材在至少一表面的至少部分上具有基于二氧化钛的光催化涂层，所有所述沉积的涂层为所述基材提供了防反射功能。在本专利技术的上下文中，防反射涂层是指为基材的涂覆表面提供比未涂覆表面的光反射率低的涂层。本专利技术的涂层有利地具有高的光催化活性，光催化活性定义为在户外辐射条件(Kext)下的活性，用硬脂酸的降解速率表示，大于或者等于1×10-2cm-1/min。材料涂覆表面的总光反射率优选低于或等于基材未涂覆表面发射率的80％，尤其是等于60％，甚至等于40％，事实上等于20％或15％。根据本专利技术的优选实施方案，在对应于可见辐射波长范围的整个400-800nm范围内，基材涂覆表面的反射率低于未涂覆表面的反射率。就钠钙玻璃而言，每个表面的反射率大约是4％。本专利技术的涂层因此优选为每个表面提供小于或等于3.2％，尤其等于2.4％，事实上等于1.6％，甚至等于0.8或0.6％的反射率。当根据本专利技术对材料的两个表面进行涂覆后，钠钙玻璃基材的总反射率因而可以低于或等于1.2％。基材可以是无机的，例如玻璃或者玻璃陶瓷，或者有机的。在后一种情况下，可以采用各种刚性或者柔性塑料，比如单独以下物质或者其掺合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯、聚氨酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、离聚物树脂比如聚胺中和的乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物、环烯烃共聚物比如乙烯/降冰片烯或者乙烯/环戊二烯共聚物、聚碳酸酯/聚酯共聚物、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物和类似的聚合物。更具体而言，在眼镜领域中，所用基材也可以通过二乙二醇二(烯丙基碳酸酯)(PPGIndustries Inc。有售，商标名为CR39)的聚合制备，或本文档来自技高网...

【技术保护点】
透明或者半透明的基材，在其至少一个表面的至少部分上具有基于二氧化钛的光催化涂层，特征在于所述基材的涂覆表面的光反射率低于未涂覆表面的光反射率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：L格诺，M朗德特，E马特曼，
申请(专利权)人：法国圣戈班玻璃厂，
类型：发明
国别省市：FR[法国]