[发明专利]无机氧化物涂层

说明书

本发明涉及一种无机氧化物涂料组合物以及使用该组合物在基材上涂覆涂层的方法，更具体地涉及用于在透明基材上涂覆抗反射涂层的方法中的液体涂料组合物。本发明还涉及一种用该方法得到的被涂基材，更具体涉及一种显示出特定的最大光反射的被涂的透明基材；并且涉及一种包含所述被涂基材的制品，例如太阳能电池板。

通常将无机氧化物涂层(例如基于氧化硅的那些)涂覆到基材上。它们可以被用作单层涂层或多层涂层(或涂层叠层)的一部分，从而赋予基材特定的功能。这样的功能性涂层或功能性涂层叠层的实例为钠阻隔涂料、隔氧涂层、硬涂层、和光学涂层，例如抗反射涂层。这些无机氧化物涂层在使用期间维持其功能性能的能力对于依靠这些涂层的技术的可行性来说，往往是至关重要的。具体地，太阳能电池板的经济可行性对太阳能电池板在长时间内保持高功能性能(即，由太阳光产生电能或热能)的能力敏感。太阳能电池板的功能性能的显着改善已通过在玻璃罩上涂覆抗反射(AR)涂层而实现。典型的单层AR涂层是薄的多孔二氧化硅层，在例如EP0597490、US4830879、US5858462、EP1181256、W02007/093339、WO2008/028640、EP1674891和WO2009/030703已有所描述。

然而，这些类型的涂层可能是对水解敏感的，使得它们不适合用于长期户外应用。长时间暴露于室外条件通常导致涂层缺陷的形成，并因此使被涂基材的功能性和美学性降低。从基材迁移到氧化硅基AR涂层的化合物可以进一步加快涂层的水解变性。例如在浮法玻璃的情况下，钠离子和钙离子迁移到涂层中，尤其是在热固化期间。已知这些元素会加速氧化硅涂层的水解变性。

用于改善所述多孔氧化硅涂层的水解稳定性的一种方法是涂覆面漆。例如，US2008/0193635公开了一种方法，其中在无定形的类金刚石碳层上沉积抗反射涂层，以维持太阳能电池或太阳能电池板中的辐射高效转换。然而，这种技术需要通过阳极化形成的涂层，因此在满足不断增长的需求所需的尺寸扩大时该方法遭遇困难和高成本。或者，可以将更简单的疏水性面漆涂覆到AR涂层上，但这种额外的涂布步骤仍然导致生产成本增加。此外，这种类型的涂层可能使所期望的功能恶化。此外，这些涂层通常含有有机成分，如氟烷基化合物；这些化合物的UV敏感性影响涂层叠层的耐久性。

改善水解稳定性的第二种方法是在氧化硅涂层与基材之间涂覆阻挡膜，以减少碱金属成分的迁移，例如致密的氧化硅或混合氧化物层。然而，这样的层也需要在一个单独的涂布步骤中被涂覆和固化，导致生产成本增加。此外，这种涂层可能与期望的功能不相兼容。

改善无机氧化物(例如氧化硅)的水解稳定性的另一种方法是添加其他元素，其将代替在网络中的部分Si(或其它)原子。已知氧化硅和氧化铝的混合氧化物显示出改善的耐水解性；参见例如R.K.Iler，The Chemistry of Silica，Wiley New York(1979)。这种方法的一个缺点是，机械性能可能受到不利影响。此外，添加其它无机氧化物前体(例如铝盐)可能在涂覆之前降低涂料组合物的稳定性，尤期是用于所谓的溶胶-凝胶法的包含无机氧化物前体的液体涂料组合物的稳定性。

溶胶-凝胶法，也被称为化学溶液沉积，是通常用于制作(多孔)的无机氧化物层的湿化学技术，其从溶液或胶体(或溶胶)形式中的化学化合物开始，所述溶液或胶体(或溶胶)形式中的化学化合物充当形成离散的颗粒或网络聚合物的集成网络(或凝胶)的前体。在这样的方法中，溶胶逐渐发展为同时含有液相和固相的凝胶状两相系统。除去剩余的液体(干燥)通常伴随着收缩和致密化，并影响最终的微结构和孔隙率。之后，通常需要在升高温度下的热处理，以进一步增强缩合反应(固化)，并确保机械稳定性和结构稳定性。典型的无机氧化物前体是金属醇盐和金属盐类，其经历各种形式的水解和缩合反应。在本说明书的上下文中，金属被理解为包括硅。为了增加并控制孔隙率和孔径，可以添加成孔剂(除了溶剂之外)。在用于在基材上制备抗反射层的过程中，通常涂覆仅包含少量(例如固含量为至多约10质量％)将形成最终固体层的组分的涂料组合物。

因此，工业中需要这样一种涂料组合物，该组合物能够在基材上形成无机氧化物涂层，例如在透明基材上的抗反射层，该涂层显示了改进的水解稳定性。

因此，本发明的一个目标是提供一种改进的涂料组合物。

上述问题的解决方案通过提供如本文下面所述以及权利要求书所表征的组合物和方法水实现。

因此，本发明提供了一种涂料组合物，其包含：