[发明专利]一种用于光谱调控的耐磨增透涂层及其制备方法

说明书

本发明的一种耐磨增透涂层的制备方法，包括以下步骤：制备用于增透的硅溶胶：制备用于耐磨的有机/无机杂化光固化体系：采用涂布法或提拉法在基底上制备SiO₂增透涂层：将涂层置于紫外灯下照射固化后，放在烘箱中热处理。本发明采用涂布法制备涂层，操作方便简单，效率高效，可大面积生产制备，所得双层涂层具有宽带光谱增透性能，光谱转换和光调控功能，与以往改性的增透耐磨涂层相比，无需高温煅烧，节能环保，不仅具有高透过率，且耐磨性优异，铅笔硬度达9H。本发明获得新型光谱调控的宽带增透耐磨涂层，在光伏电池、紫外光探测器、建筑玻璃等光学领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及涂层技术领域，具体是一种用于光谱调控的耐磨增透涂层及其制备方法。

背景技术

增透涂层能够通过对反射光束进行干涉或π相移来实现减少光反射损耗，从而被广泛应用在光伏电池、光学器件、建筑玻璃等领域。在光伏组件中增透涂层通过减少组件表面光反射，可提高光伏组件光利用率，从而提高光电转换效率。在建筑玻璃上增透涂层可以有效减少玻璃反射和眩光，增加玻璃透过率，提高玻璃附加值。目前，制备增透膜的方法主要包括：溶胶-凝胶法、物理气相沉积法、化学气相沉积法、刻蚀等，其中溶胶-凝胶法因设备简单、成本较低而被广泛使用。

虽然这些方法可以提供有效的减反射性能，但涂层的机械鲁棒性太弱，户外难以应用。为提高增透涂层机械性，研究人员通常通过化学改性或结构设计来实现。中国发明专利CN 104071988以十六烷基三甲基溴化铵为模板，无水乙醇、水、氨水和正硅酸四乙酯为原料制备增透溶液，采用提拉法制备增透涂层，再采用提拉法将二氧化钛纳米球制备在增透涂层上，750-800℃煅烧去除十六烷基三甲基溴化铵，获得耐磨增透涂层。中国发明专利CN105948533利用提拉法镀制两层薄膜，下层是SiO₂实心球和羟基增强的链状硅溶胶组成的薄膜，上层是SiO₂空心球和羟基增强的链状硅溶胶组成的薄膜，利用提拉速度控制两层薄膜的膜厚，经高温煅烧后，获得硬度达到5H的双层宽带减反膜。

这些方法虽然能够带来较好的增透耐磨效果，但是往往需要进一步300℃以上高温煅烧或高酸碱刻蚀处理，以去除残留的溶剂和有机模板，会对基体和涂层造成不可逆转的破坏或腐蚀，在柔性基底中难以应用，从而影响其可扩展的发展和实际灵活的应用。

所以，采用简单方法制得光谱调控的耐磨增透涂层，成为现在人们关注热点问题。众所周知，有机/无机纳米复合材料制成的涂层材料具有优异的韧性和硬度。本发明采用有机/无机杂化材料作为耐磨层，同时结合溶胶-凝胶法制备光谱增透层，设计两层涂层结构，无需特殊后处理，操作方便简单，效率高效，可大面积生产制备，所得双层涂层具有宽带光谱增透性能，耐磨性优异，铅笔硬度高达9H。

然而，目前增透涂层功能较少，仅仅具有增透性能，使其应用范围受限，倘若在增透基础上引入光谱调控功能，可扩展增透涂层更广泛的应用。中国发明专利CN 106009210以YAB类荧光粉为光谱转换材料，SiO₂气凝胶为增透材料制得近红外微纳米复合发光材料增效EVA膜，应用于硅太阳能电池的增效。该专利将增透与光谱转换结合在一起，但由于EVA材料机械性能不佳，所制备胶膜仅限应用于光伏组件胶膜领域，在物品表面难以应用，应用场所远不如涂层灵活。除此之外，纳米隔热材料因其光谱调控功能在建筑隔热玻璃领域中发展迅速，目前很少有中国发明专利提及将增透涂层与纳米隔热光谱调控功能相结合，因而若将两者结合，制备高透明隔热涂层，可扩展增透涂层在建筑玻璃中另一应用。

因此，在上述通过简便方法制备的耐磨增透涂层基础上，引入光谱调控功能，可大大提高增透涂层的应用范围。本发明以稀土有机配合物为光谱转换材料，纳米隔热浆料为光谱选择选择性屏蔽材料，将任意一种与增透溶胶复合，制备光谱调控增透层，同时有机/无机杂化材料作为耐磨层，所得双层涂层透明具有增透性能，光谱调控功能，耐磨性优异，铅笔硬度仍然高达9H。

发明内容

发明目的：为解决上述技术问题，本发明提供一种用于光谱调控的耐磨增透涂层及其制备方法。