红外线吸收涂布液和红外线吸收玻璃及其制造方法技术

本发明专利技术涉及透明吸热涂层技术领域，特别是涂覆在玻璃表面的红外线吸收涂层，具体地提供一种能够形成红外线吸收涂层的涂布液和红外线吸收玻璃及其制造方法。该红外线吸收涂布液包含可水解硅烷化合物的水解缩合物和红外线吸收纳米颗粒，还包含除Si外的、可与O形成三角形配位或者四面体配位的非金属元素，可水解硅烷化合物的水解缩合物原位包裹红外线吸收纳米颗粒形成红外核壳结构。本发明专利技术能够保证了红外线吸收涂层的硬度和耐摩擦性能；能够提高红外线吸收涂层的耐高温和耐久性能；最终能够制造透明性好、涂层厚度在4～6微米时涂层红外线吸收率大于50％、硬度高、耐摩擦性能、耐高温和耐久性能优良的红外线吸收玻璃。

Infrared absorbing coating liquid and infrared absorbing glass and manufacturing method thereof

The invention relates to the technical field of transparent heat absorbing coating, especially an infrared absorption coating coated on the surface of glass, in particular a coating liquid and an infrared absorption glass which can form an infrared absorption coating and a manufacturing method. The infrared absorption coating contains hydrolysable silane compound and infrared absorption nanoparticles. It also contains non metal elements, except Si, which can form triangular coordination or tetrahedral coordination with O. The hydrolysate of hydrolysable silane compounds in situ encapsulates infrared absorption nanoparticles to form infrared nuclei. Shell structure. The invention can ensure the hardness and friction resistance of the infrared absorption coating, improve the high temperature resistance and durability of the infrared absorption coating, and finally make the coating with good transparency and the thickness of the coating at 4~6 microns. The infrared absorption rate of the coating is greater than 50%, the hardness is high, the friction resistance is high, the high temperature resistance and durability are excellent. The infrared absorption of glass.

【技术实现步骤摘要】
红外线吸收涂布液和红外线吸收玻璃及其制造方法
：本专利技术涉及透明吸热涂层
，特别是涂覆在玻璃表面的红外线吸收涂层，具体地提供一种能够形成红外线吸收涂层的涂布液，以及设置有该红外线吸收涂层的红外线吸收玻璃，同时还提供一种制备该红外线吸收玻璃的方法。
技术介绍
：在烈日下行车时，红外线能够透过车窗进入车内使车内温度升高而闷热以及照射到人体时产生让人不适的灼烧感，从而迫使驾驶员打开汽车空调，这样势必增加车辆油耗，特别是对于电动汽车来说，开启汽车空调则会显著降低其续航能力。因此，在提倡节能减排、低碳驾驶的社会环境下，为了降低汽车的空调能耗以及提高驾驶员和乘客的舒适度，开发能够隔红外线的汽车隔热玻璃受到消费者的欢迎。目前，能够隔红外线的汽车隔热玻璃主要是通过反射红外线或吸收红外线等方式实现的，例如能够反射红外线的Low-E镀膜，例如添加红外线吸收成分的热塑性树脂膜片，常用的有PVB中间膜和PET贴膜；其中，Low-E镀膜和添加红外线吸收成分的PVB中间膜多用于夹层玻璃，主要用作汽车前挡玻璃，价格较高；而添加红外线吸收成分的PET贴膜多用于侧窗玻璃，虽然能一定程度上起到隔热效果，但是PET贴膜容易被刮花，且贴膜玻璃的可见光透过率通常低于50％，应用车型较少。随着技术的发展，现有技术还可以通过溶胶-凝胶方法在玻璃表面制备含有无机红外线吸收成分的红外线吸收涂层，其具有性价比较高等优点。在现有技术中，红外线吸收涂层的成膜主体物质以有机高分子材料为主，例如中国专利CN1563231A公开了一种纳米透明隔热复合涂料，其包括高分子树脂和纳米隔热粉体湿浆，其中的纳米隔热粉体湿浆为纳米氧化锡锑(ATO)水性湿浆或纳米氧化铟锡(ITO)湿浆；又例如中国专利CN101108946A公开了一种纳米透明隔热涂料，包含由无机纳米隔热粉体与高分子树脂通过原位聚合方式合成的具有核/壳结构的无机纳米粒子杂化高分子树脂；还有中国专利CN102277023A公开了一种玻璃透明隔热涂料，其含有铯钨青铜粉体，并以聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇或火棉胶作为成膜剂；这些以有机高分子材料为成膜主体物质的技术方案在实际产品上应用时存在硬度低、耐老化性和耐磨性差等缺点。当然，现有技术中也越来越多地公开了以氧化硅溶胶为成膜主体物质的技术方案，例如中国专利CN102153948A公开了一种汽车玻璃纳米隔热材料，其包含纳米改性有机硅溶胶、纳米氧化硅溶胶和纳米氧化铟锡浆料；又例如中国专利CN102676049A公开了一种纳米透明隔热防晒汽车玻璃材料，其包含纳米改性有机硅溶胶、纳米氧化铝溶胶和纳米氧化铟锡浆料；这些技术方案中，将纳米功能颗粒与硅溶胶混合，这样通过简单引入纳米功能颗粒的方式，在纳米功能颗粒添加量低的情况下，所制备涂层的硬度和耐摩擦性能尚能满足要求，但所得到的红外线吸收涂层在厚度为5微米左右时的红外线吸收率小于30％；如果要进一步地提高涂层的红外线吸收率，则必须增加涂布液中纳米功能颗粒的含量，而随着纳米功能颗粒添加量的增加，随之引入的有机分散剂含量亦随之增加，有机分散剂会阻隔硅溶胶中溶胶颗粒间的粘接，降低所制备涂层的硬度和耐摩擦性能，也就是说大量分散剂的引入会使所制备的涂层因硬度和耐摩擦性能差而失去实用价值。此外，目前技术中通过溶胶-凝胶方法在玻璃表面制备的含有氧化硅的红外线吸收涂层耐高温性能差，在太阳光的暴晒下容易龟裂，对于红外线吸收涂层来说，会因吸收红外线而显然处于温度较高状态，故其还存在耐久性差的问题。
技术实现思路
：本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术中的红外线吸收涂层存在硬度低、耐老化性和耐磨性差、以及提高红外线吸收率会降低硬度和耐摩擦性能等缺点，提供一种红外线吸收涂布液，以及设置有该红外线吸收涂布液形成的红外线吸收涂层的红外线吸收玻璃，同时还提供一种制备该红外线吸收玻璃的方法。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：红外线吸收涂布液，包含可水解硅烷化合物的水解缩合物和红外线吸收纳米颗粒，其特征在于：还包含除Si外的、可与O形成三角形配位或者四面体配位的非金属元素，所述可水解硅烷化合物的水解缩合物原位包裹红外线吸收纳米颗粒形成红外核壳结构。其中，所述非金属元素选自B和P中的至少一种；并且，优选所述非金属元素与Si的摩尔比为1/200～1/5。其中，所述红外线吸收纳米颗粒的外表面包覆分散剂，所述外表面包覆分散剂的红外线吸收纳米颗粒可以以水性分散液形式引入；优选所述外表面包覆分散剂的红外线吸收纳米颗粒经硅烷偶联剂处理过，硅烷偶联剂的有机官能团与红外线吸收纳米颗粒外表面上的分散剂化学键合。其中，所述原位包裹的过程包括可水解硅烷化合物在水解之前与红外线吸收纳米颗粒均匀混合，在水解时可水解硅烷化合物的水解缩合物以红外线吸收纳米颗粒为核进行生长，在水解之后形成红外核壳结构；具体地，所述红外核壳结构为红外线吸收纳米颗粒的外表面有可水解硅烷化合物水解形成的硅氧化合物层；优选地，所述红外核壳结构中的红外线吸收纳米颗粒的外表面还包覆有分散剂层，所述分散剂层位于红外线吸收纳米颗粒的外表面和硅氧化合物层之间。其中，所述红外线吸收纳米颗粒选自ITO、WO3、CsxWO3、ATO和掺杂VO2中的至少一种；并且，所述红外线吸收纳米颗粒的粒径不大于200nm，优选不大于100nm；还优选地，所述红外线吸收纳米颗粒与按氧化硅计算的Si的质量比为1/20～5。其中，所述可水解硅烷化合物包含硅烷偶联剂以及选自正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、三甲氧基硅烷和三乙氧基硅烷中的至少一种。所述硅烷偶联剂选自3-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。同时，本专利技术还提供一种红外线吸收玻璃，该红外线吸收玻璃包括玻璃基板和涂覆在玻璃基板的至少一个表面上的红外线吸收涂层，其特征在于：所述红外线吸收涂层由权利要求1-12任意一项所述的涂布液在玻璃基板的表面上固化形成，所述红外线吸收涂层包含具有红外核壳结构的红外线吸收纳米颗粒以及除Si外的、可与O形成三角形配位或者四面体配位的非金属元素。优选地，所述非金属元素选自B和P中的至少一种。优选地，所述非金属元素与Si的摩尔比为1/200～1/5。优选地，所述红外核壳结构为红外线吸收纳米颗粒的外表面向外依次包裹分散剂层和可水解硅烷化合物水解形成的硅氧化合物层。更优选地，所述可水解硅烷化合物包含硅烷偶联剂以及选自正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、三甲氧基硅烷和三乙氧基硅烷中的至少一种。所述硅烷偶联剂选自3-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。优选地，所述红外线吸收纳米颗粒选自ITO、WO3、CsxWO3、ATO、AZO和掺杂VO2中的至少一种。优选地，所述红外线吸收纳米颗粒的粒径不大于200nm；更优选地，不大于100nm。优选地，所述红外线吸收纳米颗粒与按氧化硅计算的Si的质量比为1/20～5。优选地，所述红外线吸收纳米颗粒的总质量占所述红外线吸收涂层的总质量的5％～80％。优选地，所述玻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.红外线吸收涂布液，包含可水解硅烷化合物的水解缩合物和红外线吸收纳米颗粒，其特征在于：还包含除Si外的、可与O形成三角形配位或者四面体配位的非金属元素，所述可水解硅烷化合物的水解缩合物原位包裹红外线吸收纳米颗粒形成红外核壳结构。

【技术特征摘要】
1.红外线吸收涂布液，包含可水解硅烷化合物的水解缩合物和红外线吸收纳米颗粒，其特征在于：还包含除Si外的、可与O形成三角形配位或者四面体配位的非金属元素，所述可水解硅烷化合物的水解缩合物原位包裹红外线吸收纳米颗粒形成红外核壳结构。2.根据权利要求1所述的红外线吸收涂布液，其特征在于：所述非金属元素选自B和P中的至少一种。3.根据权利要求1所述的红外线吸收涂布液，其特征在于：所述非金属元素与Si的摩尔比为1/200～1/5。4.根据权利要求1所述的红外线吸收涂布液，其特征在于：所述红外线吸收纳米颗粒的外表面包覆分散剂。5.根据权利要求4所述的红外线吸收涂布液，其特征在于：所述外表面包覆分散剂的红外线吸收纳米颗粒经硅烷偶联剂处理过，硅烷偶联剂的有机官能团与红外线吸收纳米颗粒外表面上的分散剂化学键合。6.根据权利要求1所述的红外线吸收涂布液，其特征在于：所述原位包裹的过程包括可水解硅烷化合物在水解之前与红外线吸收纳米颗粒均匀混合，在水解时可水解硅烷化合物的水解缩合物以红外线吸收纳米颗粒为核进行生长，在水解之后形成红外核壳结构。7.根据权利要求1所述的红外线吸收涂布液，其特征在于：所述红外核壳结构为红外线吸收纳米颗粒的外表面有可水解硅烷化合物水解形成的硅氧化合物层。8.根据权利要求7所述的能够吸收紫外线和红外线的涂布液，其特征在于：所述红外核壳结构中的红外线吸收纳米颗粒的外表面还包覆有分散剂层，所述分散剂层位于红外线吸收纳米颗粒的外表面和硅氧化合物层之间。9.根据权利要求1所述的红外线吸收涂布液，其特征在于：所述红外线吸收纳米颗粒选自ITO、WO3、CsxWO3、ATO和掺杂VO2中的至少一种。10.根据权利要求1所述的红外线吸收涂布液，其特征在于：所述红外线吸收纳米颗粒的粒径不大于200nm。11.根据权利要求1所述的红外线吸收涂布液，其特征在于：所述红外线吸收纳米颗粒与按氧化硅计算的Si的质量比为1/20～5。12.根据权利要求1、6或7所述的红外线吸收涂布液，其特征在于：所述可水解硅烷化合物包含硅烷偶联剂以及选自正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、三甲氧基硅烷和三乙氧基硅烷中的至少一种。13.红外线吸收玻璃，包括玻璃基板和涂覆在玻璃基板的至少一个表面上的红外线吸收涂层，其特征在于：所述红外线吸收涂层由权利要求1-12任意一项所述的涂布液在玻璃基板的表面上固化形成，所述红外线吸收涂层包含具有红外核壳结构的红外线吸收纳米颗粒以及除Si外的、可与O形成三角形配位或者四面体配位的非金属元素。14.根据权利要求13所述的红外线吸收玻璃，其特征在于：所述非金属元素选自B和P中的至少一种。15.根据权利要求13所述的红外线吸收玻璃，其特征在于：所述非金属元素与Si的摩尔比为1/200～1/5。16.根据权利要求13所述的能够吸收紫外线和红外线的涂布液，其特征在于：所述红外核壳结构为红外线吸收纳米颗粒的外表面向外依次包裹分散剂层和可水解硅烷化合物水解形成的硅氧化合物层。17.根据权利要求16所述的红外线吸收玻璃，其特征在于：所述可水解硅烷化合物包含硅烷偶联剂以及选自正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、三甲氧基硅烷和三乙氧基硅烷中的至少一种。18.根据权利要求13所述的红外线吸收玻璃，其特征在于：所述红外线吸收纳米颗粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙炜，陈绍木，柯城，郭善济，张灿忠，李弥滋，
申请(专利权)人：福耀玻璃工业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35