[发明专利]纳米颗粒溶胶-凝胶复合杂化透明涂层材料

权利要求书

1.一种透明复合杂化涂层，包含：

溶胶-凝胶玻璃，其中所述玻璃衍生自包含至少一种可水解硅烷和至少一种可水解金属氧化物前体的混合物，其中所述硅烷中的至少一种包含至少一个连接在所述硅烷上的可聚合有机基团；和

直径小于100nm的纳米颗粒，其中所述涂层在完全固化后具有至少5μm的厚度。

2.根据权利要求1所述的涂层，其中所述硅烷包括R_(4-n)SiX_n，其中：n为1-4；

X独立地为选自如下的可水解基团：C₁-C₆烷氧基、Cl、Br、I、氢、C₁-C₆酰氧基和NR’R”，其中R’和R”独立地为H或C₁-C₆烷基、C(O)R”’，其中R”’独立地为H或C₁-C₆烷基；且

R独立地为C₁-C₁₂基团，任选具有一个或多个杂原子，包括O、S、NH和NR””，其中R””为C₁-C₆烷基或芳基，其中所述基团是不能从所述硅烷水解的且包含能够进行加聚或缩聚反应的基团，选自Cl、Br、I、未取代或单取代的氨基、酰胺基、羧基、巯基、异氰酸基、羟基烷氧基、烷氧羰基、酰氧基、亚磷酸、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、环氧基、乙烯基、链烯基或炔基。

3.根据权利要求1所述的涂层，其中所述硅烷包括四乙氧基硅烷(TEOS)和γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)。

4.根据权利要求1所述的涂层，其中所述硅烷包括γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)。

5.根据权利要求1所述的涂层，其中所述金属氧化物前体包括MX_n，其中：

n为2-4；

M为选自Ti、Zr、Al、B、Sn和V的金属；且

X为选自如下的可水解结构部分：C₁-C₆烷氧基、Cl、Br、I、氢和C₁-C₆丙烯酰氧基。

6.根据权利要求l所述的涂层，其中所述金属氧化物前体包括四丁氧基钛(TTB)。

7.根据权利要求1所述的涂层，其中所述纳米颗粒包括球、针或片晶形状的Si、Al、B、Ti或Zr的氧化物、水合氧化物、氮化物或碳化物。

8.根据权利要求1所述的涂层，其中所述纳米颗粒包括SiO₂、TiO₂、ZrO₂、Al₂O₃、Al(O)OH、Si₃N₄或其混合物。

9.根据权利要求1所述的涂层，其中所述纳米颗粒具有2-50nm的直径。

10.根据权利要求1所述的涂层，其中所述纳米颗粒具有5-20nm的直径。

11.根据权利要求1所述的涂层，其中所述纳米颗粒包括勃姆石片晶。

12.一种用透明复合杂化涂层涂覆基材的方法，包括如下步骤：

提供衍生自含水溶液和至少一种可水解硅烷的溶胶，其中所述硅烷中的至少一种包含至少一个连接在所述硅烷上的可聚合有机基团；

将包含至少一种可水解金属氧化物前体的第二溶液加入所述溶胶中；

将纳米颗粒分散在所述溶胶中以形成分散体；

用所述分散体涂覆基材；和

使所述分散体在所述基材上形成凝胶，其中所述得到的涂层对于可见光是透明的，且在厚度为至少5μm时具有至少85％的透过率。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述硅烷包括包含至少一种烷氧基硅烷的烷氧基硅烷，其中所述烷氧基硅烷中的至少一种具有至少一个环氧丙氧丙基。

14.根据权利要求12所述的方法，其中所述硅烷包括四乙氧基硅烷(TEOS)和γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)。

15.根据权利要求12所述的方法，其中所述硅烷包括γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)。