[发明专利]一种改性多孔二氧化硅防潮增透涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种改性多孔二氧化硅防潮增透涂层的制备方法，首先由含有环氧基的硅氧烷和含有伯胺或仲胺的硅氧烷通过开环加成反应合成多臂硅烷，再以多臂硅烷与含有硅氧烷的硅烷单体作为共同硅源单体，在酸催化条件下制备得到聚硅氧烷溶胶的前驱体溶液，然后制备造孔剂溶液，之后制备改性二氧化硅溶胶，最后将改性二氧化硅溶胶通过浸渍提拉法在透明衬底上一次成膜，制备得到改性多孔二氧化硅防潮增透涂层。该涂层具有宽光谱减反效果，表面平整光滑，颗粒之间紧密堆积，具有良好的耐磨性和耐候性，其厚度为100～200nm，断面孔隙尺寸为5～10nm，表面孔隙尺寸为10～40nm，有利于水汽的可逆吸脱附，具有优异的防潮功能。

技术领域

本发明属于无机薄膜材料改性技术领域，特别涉及一种改性多孔二氧化硅防潮增透涂层的制备方法。

背景技术

基于溶胶-凝胶法制备的二氧化硅增透涂层光学性能优异，因具有耐候性能好、折射率可调、制备方法简单、可以大面积制备等优点而被广泛应用。但是应用于太阳能电池及建筑玻璃和光学透镜的增透涂层时，易受外界环境因素的影响，主要包括水气吸附、灰尘污染和表面磨损等，造成其光学性能下降，使用寿命缩短，组件维护成本上升。

目前，基于溶胶-凝胶法制备的二氧化硅增透涂层，通过溶胶合成改性和化学改性后处理已初步获得具有自清洁功能的涂层表面，实现了涂层的耐磨、防潮以及抗污等性能。专利CN106892574A公开了一种超亲水自清洁多孔二氧化硅减反膜及其制备方法，以正硅酸乙酯为硅源，碱催化条件下制备得到二氧化硅颗粒胶液A，对去除碱催化剂的胶液A加入正硅酸乙酯，并进行酸催化杂化处理，得到胶液B。制备的薄膜在250～600℃之间进行退火处理，退火后的薄膜进行盐酸浸泡处理和在水蒸气下放置处理。通过控制碱催化剂的用量和陈化时间，获得的薄膜孔径在5～8nm之间；通过控制酸催化剂的用量，在盐酸和水蒸气后处理条件下，薄膜的水接触角小于5°。该发明通过杂化以及盐酸后处理改善了薄膜的耐磨性和超亲水性，但薄膜孔径较小，极易吸附空气中的水汽，造成光学性能的下降。

专利CN107674463公开了有机硅源甲基三乙氧基硅烷与正硅酸乙酯作为共同硅源前驱体，醇和水为溶剂，加入硅烷偶联剂KH560和KH570以及柔性剂、N-甲基吡咯烷酮、交联剂、流平剂，在酸催化条件下，形成具有核壳结构SiO₂粒子的二氧化硅溶胶，其中SiO₂粒子尺寸为25～30nm。制备的薄膜在680℃～720℃高温下钢化处理去除有机基团，得到超硬减反射膜。该增透涂层结构致密，具有较好的耐候性和耐磨性。但是该制备方法原料复杂，薄膜在380～1100nm波段平均透过率为94.10％，单面宽光谱减反性能较低。

专利CN107188425A公开了一种改性二氧化硅增透膜的方法，以正硅酸乙酯、甲基三甲基硅烷、N,N-二甲基甲酰胺为前驱体在酸催化条件下制备二氧化硅的增透膜，通过物质配比和加热温控改善成膜开裂和膜层不均匀的问题，提高膜层耐划伤和抗老化性能。对比专利CN107629419中以正硅酸乙酯单硅源为前驱体的酸催化二氧化硅增透膜，简单的热处理即可实现膜层紧密堆积，因而本专利的改性方法并未发挥明显的改性作用，且所得膜层光学性能较低，膜层折射率可调性较弱，大量引入甲基对硅羟基缩合效率以及膜基结合的影响未可知。

专利CN108455872A提出了一种耐刮疏水减反膜。将疏水改性的空心球SiO₂纳米粒子溶液与亲水性无机纳米黏结剂前驱体溶液混合，得到杂化溶胶。在玻璃基底上镀膜后，400℃热处理1h，得到疏水减反膜。亲水性无机纳米粘结剂的加入虽然可以与基底形成一定的键合，但是纳米粒子在成膜过程中的无序堆积使薄膜表面粗糙度较大，外部孔隙较多，降低薄膜的耐候性和机械耐磨性。