一种常温固化型水性涂料组合物及涂膜液的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种常温固化型水性涂料组合物，包括：硅酸盐的水解缩合物，硅酸盐包括硅酸钠、硅酸锂、硅酸钾、硅酸锂钾中一种或多种，模数2.5

【技术实现步骤摘要】
一种常温固化型水性涂料组合物及涂膜液的制备方法


[0001]本专利技术涉及光学材料
，具体涉及一种常温固化型水性涂料组合物及涂膜液的制备方法。

技术介绍

[0002]一束光从一种物质进入另一种物质时，在界面处会发生反射现象。在很多领域都需要消除这部分反射，比如在太阳能光伏光热领域，农业大棚领域，降低反射可以带来更高的太阳光利用率，在显示领域，展柜玻璃领域，降低反射可以带来更真实的色彩还原。通过在界面处引入合适折射率的减反射涂层，可以有效降低反射。
[0003]光伏玻璃增透膜又称光伏玻璃减反膜，是涂布在光电组件中盖板玻璃(光伏玻璃)表面的一种具有增透减反效果的防护膜层。它可以有效提高太阳光在光伏盖板玻璃上的透射率，以此来提高太阳能电池发电效率。在没有专利技术有效的光伏玻璃减反射涂层前，太阳能光电组件中的盖板玻璃是无涂层的形式组装的，据统计，在2008年至2017年之间全球无涂层的组件装机容量超过300GW，这表明超过1
×
109块光伏组件没有减反射涂层，导致大约12GW的电力未被有效的利用。并且早期镀制的减反射膜耐候性差，出现包括划伤，脱落，内部结构腐蚀坍塌等现象，而且在户外使用，表面很容易有灰层积累，这些问题都会造成光伏组件发电量降低。
[0004]市面上现有的减反射涂液，由于需要高温祛除模板剂才能表现减反射性能，因此大多只适用于光伏玻璃厂配合钢化炉涂布使用，很难在已建成的光伏电站上直接涂布施工。此外，常规光伏组件采用玻璃封装，对大尺寸玻璃光伏组件来说，运输及其不方便，且对于安装环境要求苛刻。因此诞生轻质光伏组件，此组件采用特殊的纤维布进行封装，此类封装材料不耐高温，而现有的光伏减反射涂液，大多含有模板剂需经高温进行固化，常温下无法形成减反射涂膜液，需改进。

技术实现思路

[0005]为解决上述至少一个技术缺陷，本专利技术提供了如下技术方案：
[0006]本申请文件公开一种常温固化型水性涂料组合物，包括：
[0007]硅酸盐的水解缩合物，硅酸盐包括硅酸钠、硅酸锂、硅酸钾、硅酸锂钾中一种或多种，模数2.5
‑
5；
[0008]中空二氧化硅纳米球，硅酸盐与中空二氧化硅纳米球的质量比为8:1
‑
1:4；
[0009]成膜助剂，与硅酸盐的质量比0.001
‑
0.2；
[0010]填充剂，与硅酸盐的质量比为0.5
‑
1.5。
[0011]本方案将硅酸金属盐水解缩合物与中空纳米球、成膜助剂、填充剂等搭配，以溶剂稀释后涂覆，在常温下即可固化成膜层，其膜层的硬度、耐候性、自清洁、减反射及粘固等性能得到大幅的提升，尤其适合应用在玻璃光伏组件上。
[0012]涂料组合物各配合机理如下：以溶剂稀释后，硅酸盐水解缩合物在成膜助剂的作
用下形成网状结构，填充剂补充网状结构的间隙，中空二氧化硅纳米球提高减发射性能，上述组分配合下形成的膜液在常温下即可固化成型，涂覆、使用等更为方便。
[0013]进一步，所述中空二氧化硅纳米球粒径为10
‑
80nm，壁厚为3
‑
20nm，优选粒径为25
‑
75nm，壁厚为4
‑
15nm，有助提高膜层性能。
[0014]进一步，成膜助剂的种类较多，经过大量尝试及试验后，发现醇醚类成膜助剂可更好地提升膜层性能，对此，优选：
[0015]所述成膜助剂为醇醚类，包括丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单丙醚、二丙二醇叔丁基醚，二丙二醇单丁醚、三丙二醇正丁醚丙二醇苯醚中的一种或者多种。
[0016]进一步，所述填充剂为实心二氧化硅小球或氧化硅气凝胶，粒径为3
‑
15nm，优选粒径5
‑
10nm。
[0017]优选，所述硅酸盐的水解缩合物即理论上硅酸盐与水混合，经水解、缩合等反应后形成的反应物，可通过溶胶
‑
凝胶法制备，如常温下，硅酸盐与水混合反应。
[0018]进一步，所述溶剂为水与低级醇的混合物，以质量计，其中水占比75％
‑
90％。对于低级醇而言，如甲醇，乙醇，异丙醇，正丙醇中的一种或者多种。
[0019]进一步，还包括溶剂，溶剂与硅酸盐的质量比为30
‑
110，该溶剂起到稀释的作用。
[0020]本申请公开一种常温固化型水性涂膜液的制备方法，包括上述的涂膜液，包括以下步骤将硅酸盐、部分溶剂、中空二氧化硅纳米球混合形成溶液A的步骤；
[0021]将成膜助剂、填充剂与剩余溶剂混合形成溶液B的步骤；
[0022]将溶液A与B相混形成涂膜液的步骤。
[0023]将硅酸盐与溶剂、中空二氧化硅纳米球预混，即以中空二氧化硅纳米球、硅酸盐水解缩合物、分散介质形成胶态的溶液A，该成型方式有助纳米球在硅酸盐的溶胶液中稳定结合以及提高分布均匀性，有助提高膜层各部分减反射性能的一致型，分批预混并相混的方式有助提高物料分布的均匀性，膜层性能提升。
[0024]当然也可将根据需要将制备水解缩合物所需的原料直接与中空二氧化硅纳米球、填充剂等一体混合成型膜液。
[0025]制备溶液A、B时，通过不断搅拌的方式促使各组分快速混合，如搅拌30min、1h、2h、3h以及更长等均可，可常温或提高温度促使物料快速混合。
[0026]此外，对于溶液A和溶液B中溶剂的比例可根据需要进行改变，如在步骤2中加总溶剂3/5等，4/5等均可，优选在总溶液中，硅酸盐的固含量为1％
‑
2.5％。
[0027]优选，形成涂膜液B的步骤中，在30
‑
60℃下搅拌均匀，有助各组分快速混合均匀。
[0028]进一步，溶液A与溶液B混合均匀后老化至少24h，之后可涂覆在基底上，常温下即可固化成膜。
[0029]硅酸盐溶液中不间断进行水解缩聚等反应，即常说的
‘
老化
’
现象，新配的涂膜液经不同时间的老化后，涂膜液在粘结强度上出现变化，对于老化的时间，可根据需要进行，如在溶液A与B相混后常温老化至少24h后形成终品涂膜液，可直接涂覆。
[0030]经本司测试，老化时间在1
‑
5天时，在光伏产品上，具有粘结强度高，膜层各性能均衡等优点，当然也可根据需要增加或减少老化时间，或溶液A、B混合均匀后直接使用均可。
[0031]优选涂层的厚度为40
‑
300nm，进一步优选为50
‑
150nm。
[0032]基底如光伏玻璃、超白玻璃、普通浮法玻璃、柔性光伏基片中的一种，更优选为光伏玻璃、轻质柔性光伏基片。涂布方式可以为：辊涂、喷涂、刮涂、旋涂、浸渍涂布中的一种，更优选为辊涂，喷涂，刮涂中的一种。
[0033]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0034]1、本专利技术对涂膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种常温固化型水性涂料组合物，其特征在于，包括：硅酸盐的水解缩合物，硅酸盐包括硅酸钠、硅酸锂、硅酸钾、硅酸锂钾中一种或多种，模数2.5
‑
5；中空二氧化硅纳米球，硅酸盐与中空二氧化硅纳米球的质量比为8:1
‑
1:4；成膜助剂，与硅酸盐的质量比0.001
‑
0.2；填充剂，与硅酸盐的质量比为0.5
‑
1.5。2.如权利要求1所述的一种常温固化型水性涂料组合物，其特征在于：所述中空二氧化硅纳米球粒径为10
‑
80nm，壁厚为3
‑
20nm。3.如权利要求1所述的一种常温固化型水性涂料组合物，其特征在于：所述成膜助剂为醇醚类，包括丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单丙醚、二丙二醇叔丁基醚，二丙二醇单丁醚、三丙二醇正丁醚丙二醇苯醚中的一种或者多种。4.如权利要求1所述的一种常温固化型水性涂料组合物，其特征在于：所述填充剂为实心二氧化硅小球或氧化硅气凝胶，粒径为3
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：邬浩凯，韩超，
申请(专利权)人：宁波甬安光科新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：