【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学材料，具体为一种水性减反射涂膜液及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着能源技术的发展，利用太阳能进行人类社会的生产和活动已经较为成熟和普遍。在这个利用过程中，能量收集是一个非常关键的过程，但限于太阳能自身组成系统本身，总有非常可观的一部分能量遭受流失。在光伏领域中，光伏发电技术就常因为其光伏发电板表面的反射导致7％-8％的损耗；而在相应基材表面镀上一层减反射薄膜是解决这些问题的良好途径。
2、如今市面上大多数减反射涂液所用的溶剂的多为异丙醇、乙醇等有机溶剂，其溶剂含量占比达95％以上，其光伏玻璃生产时涂液中有机溶剂的挥发对环境有着严重的危害。如中国专利申请(公开号为cn 116891645 a))公开了一种光伏玻璃自清洁防尘增透纳米材料，通过添加纳米石墨烯实现增透，但是一方面采用含有乙醇或聚乙二醇二甲醚的有机溶剂，不利于环保，另一方面石墨烯的成本较高，不利于大规模市场推广应用。且现有的单层减反射涂膜液即使在牺牲耐污和硬度的情况下，其透射率的增益也不会超过2.5％。同时膜层经耐酸耐盐雾等耐候性测试后，其膜层透射率均出现了一定程度的衰减现象，而真正放置在户外环境中，其衰减将会更加明显。而在环境更恶劣的西部地区，其膜层更容易出现脱落，晶斑等现象，严重影响发电功率。
3、因此提供一种使用纯水作为溶剂，且能够兼顾膜面性能的产品具有重要的现实研究意义。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种水性减反射涂膜液及其制备方法，使用纯水作为
2、本专利技术一方面提供了一种水性减反射涂膜液，至少包括以下原料：水、纳米晶和/或硅酸盐、中空二氧化硅纳米球、成膜助剂、填充剂、流平润湿助剂、表面活性剂、低级醇、助剂，其中水性减反射涂膜液为单层或多层涂膜液(单层涂膜液是指原料全部作为一层的原料，多层涂膜液是指原料分为多层的原料)。
3、优选的，所述水性减反射涂膜液为单层涂膜液，按重量份计，至少包括以下原料：水100-150份、纳米晶/或硅酸盐纳米晶5-15份、中空二氧化硅纳米球3-15份、成膜助剂0.1-2份、填充剂3-15份、流平润湿助剂0.1-1份、表面活性剂0.1-1份、低级醇0.1-5份、助剂0.5-3份。
4、作为一种优选的技术方案，所述水性减反射涂膜液为双层涂膜液，包括上层涂膜液和下层涂膜液，上层涂膜液至少包括以下原料：水、纳米晶、中空二氧化硅纳米球、成膜助剂、填充剂、流平润湿助剂、表面活性剂、低级醇；下层涂膜液至少包括以下原料：水、硅酸盐、助剂。
5、作为一种优选的技术方案，按重量份计，上层涂膜液至少包括以下原料：水100-150份、纳米晶5-15份、中空二氧化硅纳米球3-15份、成膜助剂0.1-2份、填充剂3-15份、流平润湿助剂0.1-1份、表面活性剂0.1-1份、低级醇0.1-5份。
6、作为一种优选的技术方案，所述纳米晶为制备沸石的前驱体，其粒径≤120nm，优选为lta型沸石分子筛前驱体、fau型沸石分子筛前驱体、mor型沸石分子筛前驱体、zsm-5型沸石分子筛前驱体、β型沸石分子筛前驱体、alpo4-5型沸石分子筛前驱体、alpo4-11型沸石分子筛前驱体、sapo-31型沸石分子筛前驱体、sapo-34型沸石分子筛前驱体、ts-1型沸石分子筛前驱体中的至少一种，进一步优选为zsm-5型沸石分子筛前驱体或β型沸石分子筛前驱体。
7、作为一种优选的技术方案，所述中空二氧化硅纳米球的粒径为10-80nm，壁厚为3-20nm，优选粒径为25-75nm，壁厚为4-15nm。
8、作为一种优选的技术方案，所述填充剂为实心二氧化硅小球、串珠状实心二氧化硅、支链状实心二氧化硅中的至少一种。
9、优选的，所述实心二氧化硅小球粒径为3-15nm，优选粒径为3-10nm；
10、优选的，所述串珠状实心二氧化硅、支链状实心二氧化硅直径为10-40nm，长度30-120nm，优选直径为10-30nm，长度为30-60nm。
11、作为一种优选的技术方案，所述中空二氧化硅纳米球与纳米晶质量比为(0.5-1.5)：1，所述填充剂与纳米晶质量比为(0.5-1.5)：1。
12、优选的，所述填充剂、纳米晶、中空二氧化硅纳米球的质量比为(5-9)：(8-12)：(6-10)。
13、作为一种优选的技术方案，所述成膜助剂为醇醚类成膜助剂，优选为丙二醇甲醚、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至少一种；进一步优选为二丙二醇叔丁基醚或异构二丙二醇甲基醚。
14、作为一种优选的技术方案，所述低级醇为甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇中的至少一种，优选为乙醇或异丙醇。
15、作为一种优选的技术方案，所述流平湿润助剂包括流平剂、消泡剂、表干助剂中的至少一种。
16、作为一种优选的技术方案，所述表面活性剂包括四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵中的一种或多种。
17、本专利技术提供的水性减反射涂膜液，通过优化原料配合，涂膜液后续采用辊涂的形式在玻璃表面成膜，经高温固化后，其膜层具有优异的增透减反射性能并且耐候性极佳，尤其适应于建筑玻璃、装饰玻璃、光伏玻璃等基材。专利技术人分析原因可能为：高温固化后，纳米晶在高温烧结过程中形成结晶的连续相，空心粒子镶嵌其中，填充剂作为补充剂填充间隙，形成表面闭孔，内部多孔的减反射膜层。
18、专利技术人进一步优化设计包括纳米晶、中空二氧化硅纳米球、成膜助剂、填充剂等的上层涂膜液配合包括硅酸盐的下层涂膜液形成双层结构，在不牺牲耐脏污性能的基础上，进一步提高膜层透射率、硬度、耐候性等性能，满足户外环境或严苛户外环境使用要求，避免膜层出现脱落、晶斑现象，应用于光伏组件时，可有效提高其发电效率，具有优良的耐候性，在各种严酷条件下也能保持优良发电功率。同时，上层涂膜液下层涂膜液中均采用纯水作为溶剂，不产生有毒、刺激性气味的气体，安全环保，在生产过程中不会像传统酸性涂液那样对金属生产设备产生腐蚀，减少设备的损耗，节约生产成本。
19、尤其是在上层涂膜液中引入粒径≤120nm制备沸石的前驱体(纳米晶)，克服现有水性增透涂膜液在对抗强机械性的作用力稳定性差的问题，进一步优化体系中纳米晶、中空二氧化硅纳米球、填充剂的配比，有效增加膜层硬度、耐候性、透射率、附着力等性能。专利技术人分析原因可能为：本专利技术中引入粒径为25-75nm，壁厚为4-15nm的中空二氧化硅纳米球，在保证膜层性能的基础上提高膜层中的孔隙率，降低膜层折射率，同时，粒径≤120nm制备沸石的前驱体(纳米晶)和粒径为3-15nm的填充剂填充中空二氧化硅纳米球间形成的微小间隙，有效提高膜层致密性，进而提升膜层的硬度、耐候性、透射率、附着力等性能。...
【技术保护点】
1.一种水性减反射涂膜液，其特征在于，至少包括以下原料：水、纳米晶和/或硅酸盐、中空二氧化硅纳米球、成膜助剂、填充剂、流平润湿助剂、表面活性剂、低级醇、助剂，其中水性减反射涂膜液为单层或多层涂膜液。
2.一种水性减反射涂膜液，其特征在于，所述水性减反射涂膜液为双层涂膜液，包括上层涂膜液和下层涂膜液，上层涂膜液至少包括以下原料：水、纳米晶、中空二氧化硅纳米球、成膜助剂、填充剂、流平润湿助剂、表面活性剂、低级醇；下层涂膜液至少包括以下原料：水、硅酸盐、助剂。
3.根据权利要求2所述的水性减反射涂膜液，其特征在于，按重量份计，上层涂膜液至少包括以下原料：水100-150份、纳米晶5-15份、中空二氧化硅纳米球3-15份、成膜助剂0.1-2份、填充剂3-15份、流平润湿助剂0.1-1份、表面活性剂0.1-1份、低级醇0.1-5份。
4.根据权利要求1或2所述的水性减反射涂膜液，其特征在于，所述纳米晶为制备沸石的前驱体，其粒径≤120nm。
5.根据权利要求4所述的水性减反射涂膜液，其特征在于，所述中空二氧化硅纳米球的粒径为10-80nm，壁
6.根据权利要求5所述的水性减反射涂膜液，其特征在于，所述填充剂为实心二氧化硅小球和/或氧化硅气凝胶，粒径为3-15nm。
7.根据权利要求6所述的水性减反射涂膜液，其特征在于，所述中空二氧化硅纳米球与纳米晶质量比为(0.5-1.5)：1，所述填充剂与纳米晶质量比为(0.5-1.5)：1。
8.根据权利要求7所述的水性减反射涂膜液，其特征在于，按质量份计，所述下层涂膜液至少包括以下原料：水60-100份、硅酸盐15-40份、助剂0.5-3份。
9.一种根据权利要求2-8任一项所述的水性减反射涂膜液的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：将纳米晶、中空二氧化硅纳米球、成膜助剂、填充剂、低级醇、水、流平润湿助剂、表面活性剂混合后获得上层涂膜液；将水、硅酸盐、助剂混合后获得下层涂膜液。
10.一种根据权利要求1-8任一项所述的水性减反射涂膜液的应用，其特征在于，应用于光伏玻璃、建筑玻璃、装饰玻璃基材。
...【技术特征摘要】
1.一种水性减反射涂膜液，其特征在于，至少包括以下原料：水、纳米晶和/或硅酸盐、中空二氧化硅纳米球、成膜助剂、填充剂、流平润湿助剂、表面活性剂、低级醇、助剂，其中水性减反射涂膜液为单层或多层涂膜液。
2.一种水性减反射涂膜液，其特征在于，所述水性减反射涂膜液为双层涂膜液，包括上层涂膜液和下层涂膜液，上层涂膜液至少包括以下原料：水、纳米晶、中空二氧化硅纳米球、成膜助剂、填充剂、流平润湿助剂、表面活性剂、低级醇；下层涂膜液至少包括以下原料：水、硅酸盐、助剂。
3.根据权利要求2所述的水性减反射涂膜液，其特征在于，按重量份计，上层涂膜液至少包括以下原料：水100-150份、纳米晶5-15份、中空二氧化硅纳米球3-15份、成膜助剂0.1-2份、填充剂3-15份、流平润湿助剂0.1-1份、表面活性剂0.1-1份、低级醇0.1-5份。
4.根据权利要求1或2所述的水性减反射涂膜液，其特征在于，所述纳米晶为制备沸石的前驱体，其粒径≤120nm。
5.根据权利要求4所述的水性减反射涂膜液，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：张增浩，韩超，徐耀，
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：
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