[发明专利]一种减反射、抗静电、超亲水涂料组合物、涂层及制品

说明书

本发明涉及一种减反射、抗静电、超亲水涂料组合物、涂层及其制品。该组合物包括成膜剂，二氧化硅中空粒子，导电性粒子和溶剂。在基材表面涂覆该涂料组合物、挥发溶剂、固化后得到该涂层及含有该涂层的制品。涂层表面形成的纳米级不规则凹凸结构提供超亲水功能，中空粒子提供减反射功能，导电性粒子提供抗静电功能。该涂层的一个优势在于集减反射、抗静电、超亲水功能于一层，光透过率99.7%，反射率0.1%，具有双重自清洁功能，干燥环境下通过表面静电排斥带电固体颗粒附着，潮湿环境下超亲水表面形成水膜隔离表面污染物。另一个优势是该涂层在常温条件下制备，硬度高、耐候性强，在光伏玻璃、建筑玻璃、电子显示领域有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种减反射、抗静电、超亲水的涂料组合物，使用该涂料组合物在基材上涂覆、干燥、固化后形成的减反射、抗静电、超亲水涂层，以及至少一面包含该涂层的制品。

背景技术

光线从空气进入透明基材时，因为两者折射率的差异（空气为1.0，透明基材一般高于1.5），光在基材表面不可避免的会发生部分反射，就普通玻璃而言，每个面的反射率约为4%。在光伏领域，为了最大程度地增加光伏组件的输出功率，需要使盖板玻璃的透光率最大化，换言之，要尽可能降低玻璃表面的光反射率。在显示领域，光在界面处的反射会在基材表面产生影像，使人眩晕。有效降低光在透明基材表面的反射，无论在工业界还是日常生活中，意义重大。减反射涂层（某些场合也称为防反射涂层或增透涂层）可以解决这个问题，基本原理是在涂层中引入足够多的孔隙来降低涂层整体的折射率，使之接近空气和基材折射率乘积的平方根。目前光伏领域普遍接受的作法是在减反射涂料中添加一种核壳纳米粒子，核为聚合物，壳为二氧化硅，涂布在玻璃表面，在整体钢化的过程中烧掉聚合物从而在涂层中引入孔隙。通过这种方式引入的孔隙为闭孔结构，不容易被涂层表面的污染物填充，而且耐磨性佳，耐候性强。例如专利CN101512387A中描述了一种玻璃表面减反射涂层的制备方法，这种方法能够将光的透光率提高2~2.5%，但是涂层需要在550^oC以上进行煅烧。

这种减反射涂层只有在表面非常干净时才能达到理想的增透效果。事实是太阳能光伏玻璃长期置于户外，表面会堆积大量沙尘、煤灰、碳灰、花粉、鸟粪甚至油污，使光的透过率下降10%甚至更多，远远超过了减反射涂层所能带来的增益，削弱了光电器件对能源的高效利用，更重要的是影响光电器件的稳定性和持久性。目前解决办法是使用表面活性剂反复冲洗，既浪费人力，又浪费水，表面活性剂还会污染环境。近年来具有自清洁功能的减反射涂层成为科研工作者研究的重点，主要有超疏水自清洁和超亲水自清洁减反射涂层。超疏水减反射涂层一般含有机硅或含氟有机化合物，表面能极低，水滴接触角高于150^o，而滚动角小于10^o，通过水珠的滚动带走表面污染物，实现自清洁效果。专利CN201210326808和CN201610678746等均有描述。但超疏水涂层需要雨水这个条件才能实现自清洁，而且涂层中含有有机化合物，耐候性差，户外使用寿命短，未能被太阳能光伏玻璃所用。超亲水减反射涂层表面水接触角小于5^o，在表面形成均匀水膜，超亲水表面跟水的亲和力远大于跟灰尘以及其他污染物的亲和力，水可以渗透到污染物下面，把污染物跟超亲水涂层分开，从而实现自清洁功能。目前超亲水减反射涂层主要通过引入二氧化钛实现，二氧化钛在紫外光照射下，能够使表面产生超亲水性，同时可以降解涂层表面的有机污染物，实现自清洁效果。例如专利CN200910252566和CN201610204610等有所描述。这种光触媒减反射自清洁涂层在太阳能光伏玻璃领域已有部分使用。但是二氧化钛只能降解有机物，对沙尘、煤灰、花粉等无机污染物无能为力，且形成的超亲水表面也需要水才能带走污染物，这在干旱、少雨、灰多的北方，优势并不明显，而且在室内、北面墙壁、地下街、隧道等没有光线的地方无法发挥作用。同时，二氧化钛的折射率高于普通二氧化硅，它的使用会增加涂层的整体折射率，使涂层的减反射效果有所降低。