[发明专利]一种高强度耐湿热减反增透碳硅氧磷复合涂层的制备方法

说明书

本发明公开一种高强度耐湿热减反增透碳硅氧磷复合涂层制备方法。所述制备方法包括：将硅酸酯、硅烷、水和乙醇按照x:1‑x:3～7:30～50的摩尔比混合均匀得到混合溶液，加入酸催化剂调节混合溶液的pH值为1～3，再加入表面活性剂和磷酸，室温搅拌，即得到碳硅氧磷复合溶胶液；其中x的取值为0.2≤x＜0.7；将制备的溶胶液涂覆在玻璃基底上制备涂层；将涂层进行热处理，然后超声清洗掉多余的交联剂，即可得到最终产品一种高强度耐湿热减反增透碳硅氧磷复合涂层。本发明制备的涂层具有优异的减反增透性能，耐湿热以及高强度。同时本发明的一步法制备复合溶胶再涂覆涂层的方法，具有制备工艺简单快速、成本低、性能优越、耐久性能好和适用范围广等优点。

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域。更具体地，涉及一种高强度耐湿热减反增透碳硅氧磷复合涂层的制备方法。

背景技术

减反增透涂层是指在光学材料表面一层可以降低光反射率，增加光透过率的薄膜，其在建筑玻璃、显示屏幕、太阳能电池、光学器件、建筑材料、交通运输等领域有广泛的应用价值。根据菲涅尔原理，光在界面的反射源于基底和空气之间的折射率差异，若在光学基底和空气界面之间涂覆一层具有恰当折射率的涂层，光学材料的反射率可相应下降。制备可实际应用的减反增透涂层，除了需要考虑涂层的减反增透性能以外，还需要考虑涂层减反增透性能在相应具体实际应用环境(如温度，湿度，物体刮擦等)中的稳定性。其中，耐湿热性质决定了减反增透涂层在实际应用中的长效稳定性。当涂层暴露于空气环境中时，水蒸气对涂层会有一定腐蚀性，从而影响涂层寿命。除此之外，一些含有介孔的减反增透涂层由于毛细效应吸水，降低了涂层的减反效果。除此之外，涂层如果具有一定强度，可保证其在使用过程中剐蹭接触外界界面时不磨损乃至脱落。

目前，溶胶-凝胶法制备介孔减反增透涂层由于制备过程简单，成本低廉以及可控等优点被广泛研究。现阶段研究利用溶胶-凝胶技术制备出了一系列亲水或者疏水性减反增透涂层，但是涂层不耐湿热性或者强度较弱限制了减反增透涂层的广泛应用，如Prevo等人(J.Mater.Chem,2007,8,791-799)基于溶胶-凝胶法，再经氟硅烷修饰制备出了超疏水二氧化硅涂层。牛彦彦等人(中国溶胶-凝胶学术研讨会暨国际论坛会议指南及论文摘要集，2014)将适量的六甲基二硅氮烷(HMDS)添加到碱性催化的二氧化硅溶胶中得到HMDS改性溶胶，并制备出超疏水减反涂层，但是这两种方法制备的涂层强度仍需进一步加强，同时制备过程也需要进一步简化。另外姚兰芳等人(TFC’03全国薄膜技术学术研讨会,2003)以及张志辉等人(应用化学，2013,7,794-800)采用酸催化正硅酸乙酯方法制备出酸催化二氧化硅溶胶并制备涂层，该方法制备的涂层具有6H以上铅笔硬度，克服了涂层强度方面的缺陷，但是其具有较强的吸湿性，严重影响涂层的增透效果；许利刚等人(J.Mater.Chem.C,2013,1,4655–4662)采用碱性催化一步沉积法制备出了减反增透的耐磨二氧化硅薄膜，但是该涂层同样耐湿性较弱，从而影响了涂层的增透效果。为获得兼具有耐湿性和高强度的减反增透涂层，Yan Wang等人(Solar Energy Materials and Solar Cells,2014,130,71–82)在碱性催化制备的二氧化硅溶胶液中加入磷酸作为交联剂，制备出了一种高强度减反增透涂层，但是该涂层的减反增透性能易受湿气影响，易在使用中被水汽腐蚀，从而影响涂层长效性。

因此，有必要开发一种制备过程简单，成本低廉且同时有高强度耐湿热减反增透性能的碳硅氧磷复合涂层的制备方法。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种高强度耐湿热减反增透碳硅氧磷复合涂层的制备方法。本发明利用溶胶-凝胶法制备有机-无机复合溶胶液，然后加入交联剂，最后将有机-无机复合溶胶液涂覆于基底获得涂层，从而提供一种高强度耐湿热减反增透的碳硅氧磷复合涂层的制备方法。

本发明的另一个目的在于提供一种采用上述方法制备得到的高强度耐湿热减反增透碳硅氧磷复合涂层。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：