[发明专利]具有耐磨损性的耐候性太阳能反射镜

说明书

相关申请的互相参引

无

关于联邦政府赞助的研究或开发的声明

按照美国能源部与国家可再生能源实验室之间的编号为DE-AC36–99-GO10337的合同，美国政府对本申请享有权利。

背景技术

当使用由柔性镜面银镜制得的太阳能反射镜时，会遭遇气候防护(weather protection)不足和紫外线降解的问题。当在室外使用时，这些反射镜必须是耐用的并且对紫外线(UV)有抵抗力，以便保持其尺寸稳定性、有美感的外观、以及对可见、紫外和近红外波长的镜面反射。

镜面反射通过镀银复合层而被提供到柔性银镜中，该镀银复合层在柔性聚合物基底的表面上真空沉积一薄层的银。在一些应用中使用银是因为其反射率大大高于其他金属(例如铝)。为随着时间推移保持镜面反射率，已有人着重于应用先进的粘合剂和保护层，这些层覆盖在聚合物基底和银层上，以保护反射镜不受磨损、气候影响和紫外线降解。

早期用于保护太阳能镜不受磨损、气候影响和紫外线降解的技术是用铝镜开展的。例如，在美国专利第4,307,150号中公开了一种太阳能反射镜，其中不透明的铝表面真空沉积在柔性聚酯支撑板上，通过丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯共聚物的共聚物层来保护所述铝表面不受腐蚀和气候影响。所述支撑板由一个双向拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄层(其上具有常规的光滑剂以促进卷绕)和另一个聚对苯二甲酸乙二醇酯薄层(其不含光滑剂)构成。

银的镜面反射率比铝高。因此，已经设想在上文所述的太阳能反射镜中用银来代替铝。然而，在美国专利第4,645,714号中，已记载这个方法具有两个不可取的现象。首先，银容易被腐蚀，其或是通过在丙烯酸酯涂层中形成针孔而腐蚀，或是沿着银-涂覆膜的边缘部分腐蚀。第二，与铝的薄层不同，银的薄层具有谱窗(spectral window)，紫外线(“UV”light)可以容易地通过该谱窗。该光线的透射峰值为320nm，且阳光含有这个波长的紫外线。通过银层透射的紫外线降解了下方的聚酯基底，导致通常用于将基底粘在硬质支撑物上的粘合剂中产生气泡。所述降解和起泡降低了太阳能镜的美观特性和镜面功能特性。

已经将腐蚀抑制剂和UV吸收剂纳入到粘合剂或盖在聚酯与银镜基底之上的保护薄膜涂层中，来维持所述功能特性。然而，虽然腐蚀抑制剂可以减少腐蚀，它们会随着时间使镜子具有不可接受的颜色，而不阻挡紫外光。相反，当紫外光吸收剂被纳入到保护性的聚合物涂覆层中时，聚酯支撑物的降解速率降低了，但银的腐蚀则加重了。因此，人们做出了很多尝试来将腐蚀抑制剂和紫外线吸收剂成分与该镜中的反应性组分隔离，以便消除不期望的效果。

在美国专利第4,645,714号中，公开了一种抗腐蚀银镜，其中将一种腐蚀抑制剂和一种紫外线吸收剂分别纳入到单独的丙烯酸酯共聚物涂料薄覆盖层中。该镜面反射镜是将银真空沉积到聚酯支撑薄膜上而形成的。通过将UV吸收剂纳入被涂于第一聚合物涂层之上的第二聚合物涂层之中而降低聚酯支撑物的紫外线降解和下层粘合剂的后续发泡，其中该第一聚合物涂层中纳入腐蚀抑制剂。该第一聚合物涂层直接施加到银反射表面之上。美国专利第4,645,714号以引用方式全文清楚地纳入本说明书，只要不与本公开内容不符。

发明内容

本文公开太阳能反射镜，其具有低成本的反射镜构造，该反射镜构造具有一组独特的特点：高太阳能反射率、耐磨损、UV稳定性、机械完整性、以及柔韧性。虽然玻璃镜具有其中的一些特征，但它们相对昂贵、缺少柔韧性，并在户外使用时会在大风中损坏。传统的聚合物薄膜反射镜具有上述的一些所需特性，但不具有耐磨损性。本文所述的是，通过在聚合物薄膜反射镜上并入耐磨损涂层而提供具有耐磨损性的聚合物薄膜太阳能反射镜。所述具有耐磨损涂层的聚合物薄膜太阳能反射镜与传统薄膜反射镜相比由于其构造简单而具有低成本的构造。

传统的聚合物薄膜反射镜具有良好的反射特性，但不具有本文所述的太阳能反射镜的耐磨损特性。若无所述耐磨损特性，必须用非接触的方法(例如压力清洗)来清洁所述反射镜，而不能用刷子或直接接触的清洁方法，因为这会磨损反射镜表面。玻璃镜具有良好的耐磨损性并且可以用刷子清洗，但比起本文所述的太阳能反射镜它们更昂贵而且易碎。本文所述的聚合物薄膜反射镜的耐磨损性同时赋予材料耐久度和耐气候性，可以显著降低成本，而与传统的反射镜相比具有优越的设计灵活性。