[发明专利]涂料组合物及其制备和使用方法

说明书

技术领域

本发明广义地涉及可用于涂布基材(例如玻璃面板)的组合物。

背景技术

研究者已付出了许多努力去开发可施加至基材以提供具有所需性质的有益保护层的组合物，所述所需性质例如为易于清洁、防沾污、持久性能、抗反射等中的一种或多种。为这些应用而开发的许多组合物依赖于可能存在环境问题和/或涉及复杂施加过程的材料(例如，挥发性有机溶剂)。此外，与货架期不长相关的问题持续困扰着这些组合物的产品开发人员。

因此，对于许多产品，通常在各种属性中进行折衷，这些属性包括理想的性能属性、材料的环境友好性、令人满意的货架期和相对不熟练的使用者使用的容易程度。

仍然需要这样的架藏稳定、环境友好的组合物，其可涂布在基材(例如，玻璃面板)上以提供持久的防污垢和污渍积聚以及抗反射的表面，尤其是如果它们可易于被相对不熟练的使用者处理。

发明内容

本专利申请涉及制备制品的方法。该方法包括将组合物涂布于基材表面。该涂料组合物包含水性连续液相、分散在水性连续液相中的二氧化硅纳米粒子、以及聚合物胶乳分散体。然后将被涂布基材加热到至少300℃。

在一些实施例中，二氧化硅纳米粒子和聚合物胶乳分散体形成核-壳粒子。

二氧化硅纳米粒子是标称球形粒子、或细长粒子、或标称球形二氧化硅纳米粒子和细长二氧化硅纳米粒子的共混物。在其他实施例中，二氧化硅纳米粒子是标称球形粒子链、细长粒子链或标称球形粒子和细长粒子链。还可存在粒子链与单独纳米粒子的共混物。

在一些实施例中，基材表面包括玻璃面板。玻璃面板可以具有平坦表面或结构化表面。在一些实施例中，被涂布玻璃面板可以加入到光伏电池中以制作光伏模块。

已制造出涂布于基材(例如玻璃面板)上的宽带和低成本的无机抗反射(AR)涂层。这些涂层使玻璃面板的透射率得到显著提高，当这些玻璃面板用作光伏模块中面向太阳的表面时，使得所述光伏模块中的光伏电池接收到更多的太阳光，从而使光伏模块输出更多的电能。AR涂层在整个可见光区中是非波长依赖的，因此不会显示出干扰色。这些涂层通过水的特性表现出灰尘清除和污垢清洗，从而保持光线到达光伏电池的透射率并保持光伏模块的电能输出。另外，这些涂层是水基的，因此具有环境友好性，并且在涂层均匀度得到改善的同时，还具有优异的风化和环境稳定性。

本专利申请的AR涂层是通过施加由球形和/或非球形二氧化硅纳米粒子与较大的有机聚合物胶乳纳米粒子混合组成的纳米粒子水分散体制得。就本专利申请的目的而言，球形包括标称球形粒子。所得涂层为高度多孔的，尤其是在高温下焙烧后。单层AR涂层尽管高度多孔，仍表现出足够满足商业应用的优异机械耐久性。所述纳米粒子可以粘附到较大的有机聚合物胶乳粒子，(例如)以形成核-壳结构粒子。这些核-壳结构粒子的详细制备工序和性质在PCT专利申请US2010/027452(代理人档案号65253WO003)中公开。

在本专利申请中：

术语“聚氨酯”包括任何具有至少一个聚氨酯链段的聚合物材料；

术语“聚氨酯链段”指通过有机基团连接的至少两个氨基甲酸酯和/或脲基团。

具体实施方式

根据本发明的组合物包含水性连续液相、分散在水性连续液相中的二氧化硅纳米粒子；以及分散在水性连续液相中的聚合物胶乳。在某些实施例中，二氧化硅纳米粒子和聚合物胶乳分散体形成核-壳粒子。该核-壳可以使用诸如透射电子显微镜和电子荧光透射电子显微镜的技术观察到。

如本文所用，术语“壳”指分布于聚合物核的表面上并覆盖(例如密集覆盖)所述聚合物核的表面的无孔标称球形或非球形的二氧化硅粒子的聚集体。无孔球形二氧化硅粒子可任选彼此共价键合。