一种镀膜液及其制备方法和应用与流程

本发明属于太阳能玻璃制造，具体涉及一种镀膜液及其制备方法和应用。

背景技术：

1、太阳能光伏是目前最具发展潜力的清洁能源之一，相关从业者正全力开发各种先进的技术与新产品，希望能提高光电转换效率。而决定晶硅太阳能电池转换效率的因素中，最重要的决定因素是光电组件中的晶硅技术，其次是保护光电组件的太阳能玻璃；相对而言，提高太阳能玻璃的光学特性，要比提高晶硅电池的转换效率较为容易，且成本略低。目前大部分太阳能玻璃厂家都在为提高光伏玻璃的透光性做努力，一般都是利用光的干涉原理在玻璃上增加一层增透膜，可以有效的减少入射光的损失，从而提高光电转化效率。

2、增透(anti-reflection，简写为ar)膜镀膜液一般是由硅溶胶、有机造孔剂、溶剂、助剂等组成，ar膜在镀膜、固化、钢化后，膜层中的造孔剂被燃烧掉后形成空洞，使得膜层的折射率降低，从而达到减反增透的效果。然而有机造孔剂煅烧后膜层表面不可避免的存在由于有机造孔剂煅烧后形成的开放式、与大气相通的孔隙，这些孔隙在组装光伏组件时容易被熔融的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(eva)渗入，冷却后造成eva残留，很难去除清理。同时，光伏组件由于增透膜表面存在大量的开放式孔隙，在户外使用过程中很容易吸附粉尘及汽车尾气等脏污，造成透光率下降，发电效率降低。而且引入有机成孔剂越多，透光率越高，则膜层机械强度降低，膜层表面坑洼越多越大，由此，增加透光率与保持好的耐脏污性能，与高的机械强度之间成为一个矛盾体。

3、为了解决这个问题，荷兰某公司率先制备出核壳结构二氧化硅微球型增透膜镀膜液，该镀膜液在超白光伏玻璃表面镀膜，经固化、钢化后，膜层中的纳米核壳sio2微球中的有机核被烧掉形成纳米sio2空心微球，这种方法将孔洞置于粒子内部而非置于二氧化硅网络中，从而既保证膜层具有较高孔隙率及机械强度，又使膜层表面致密，达到既增加透光率又保持较好耐脏污性能的目的。但是该方法制备的增透膜镀膜液，由于纳米核壳sio2比表面积非常大，且表面有大量的活性硅羟基，颗粒之间很容易团聚，需要大量硝酸维持溶液稳定，镀膜溶液ph很低，对镀膜胶辊腐蚀很大，存在很大的安全隐患及环保问题。此外，这类溶胶凝胶介孔涂层结构内外含有较多残余羟基，会与空气中的水汽在毛细凝结作用下进行不可逆的化学/物理吸附，造成孔道结构溶胀并发生改变，孔隙被水汽填充后，折射率上升，致使光伏玻璃光学性能明显下降；而且镀制了这类介孔减反增透膜的光伏玻璃，由于膜层表面大量活性硅羟基的存在，在光伏组件组装过程中容易留下手指印及皮带印，且很难用酒精清除。因此，仍需开发一种新的一种镀膜液。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种镀膜液，利于提高减反增透膜的硬度及耐脏污性能，化学稳定性好，耐候性能优良。

2、本发明还提供了一种镀膜液的制备方法。

3、本发明还提供了一种玻璃镀膜。

4、本发明的第一方面提供了一种镀膜液，制备原料包括阳离子聚苯乙烯乳液、第一溶剂、硅酸酯、第二溶剂、硅烷偶联剂、催化剂和勃姆石。

5、本发明关于镀膜液的技术方案中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：

6、本发明的镀膜液，利于提高减反增透膜的硬度及耐脏污性能，化学稳定性好，耐候性能优良。

7、制备原料中，阳离子聚苯乙烯乳液、第一溶剂和硅酸酯的作用是制备二氧化硅包覆的聚苯乙烯纳米核壳结构微球乳液。二氧化硅包覆的聚苯乙烯纳米核壳结构微球与硅烷偶联剂反应，可以使二氧化硅包覆的聚苯乙烯纳米核壳结构微球表面接枝上硅烷偶联剂，有机基团的存在增强了纳米二氧化硅微球的分散稳定性，解决了纳米二氧化硅核壳结构微球制备的镀膜液需要强酸稳定的弊端。同时，引入的硅烷偶联剂在成膜过程中水解缩合，形成聚硅氧烷填充在纳米二氧化硅核壳结构微球之间，增强了二氧化硅颗粒之间的粘结，有利于提高镀膜液形成的减反增透膜的硬度及耐脏污性能。

8、制备原料中，勃姆石引入硅溶胶中，其特殊的高孔隙率结构可以使膜层具有高的透光率，且其表面的al-oh可与硅羟基脱水缩合形成si-o-al键，增强了二氧化硅膜层的化学稳定性，提高了膜层的耐候性能。

9、根据本发明的一些实施方式，所述阳离子聚苯乙烯乳液和第一溶剂的质量比为1:1～10。

10、根据本发明的一些实施方式，所述第一溶剂包括水、甲醇、酒精和异丙醇中的至少一种。

11、根据本发明的一些实施方式，所述第二溶剂包括甲醇、酒精、异丙醇、正丁醇、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚和n，n-二甲基甲酰胺中的至少一种。

12、根据本发明的一些实施方式，所述催化剂包括盐酸、硝酸、甲酸、乙酸和柠檬酸中的至少一种。调整溶液ph为2～5。

13、根据本发明的一些实施方式，所述硅酸酯包括正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、聚甲基硅酸酯、聚硅酸乙酯-32和聚硅酸乙酯-40中的至少一种。

14、根据本发明的一些实施方式，所述阳离子聚苯乙烯乳液固体份占硅酸酯的质量比为20～60％。

15、根据本发明的一些实施方式，所述硅烷偶联剂包括正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷中的至少一种。

16、本发明的第二方面提供了一种本发明的镀膜液的制备方法，包括以下步骤：

17、s1：将所述阳离子聚苯乙烯乳液与第一溶剂混匀后，加入所述硅酸酯，保温反应，得到二氧化硅包覆的聚苯乙烯纳米核壳结构微球乳液；

18、s2：将所述二氧化硅包覆的聚苯乙烯纳米核壳结构微球乳液加入所述第二溶剂中，加入所述硅烷偶联剂和催化剂，升温反应，得到改性纳米核壳二氧化硅微球溶液；

19、s3：将所述勃姆石分散后，加入所述改性纳米核壳二氧化硅微球溶液中。

20、本发明关于镀膜液的制备方法中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：

21、本发明的制备方法，无需昂贵的设备和复杂的过程控制，反应条件不苛刻，原料易得，生产成本低，容易工业化生产。

22、本发明的制备方法，通过先将二氧化硅包覆的聚苯乙烯纳米核壳结构微球与硅烷偶联剂反应，使二氧化硅包覆的聚苯乙烯纳米核壳结构微球表面接枝上硅烷偶联剂，有机基团的存在增强了纳米二氧化硅微球的分散稳定性，解决了纳米二氧化硅核壳结构微球制备的镀膜液需要强酸稳定的弊端；同时，引入的硅烷偶联剂在成膜过程中水解缩合形成聚硅氧烷填充在纳米二氧化硅核壳结构微球之间，增强了二氧化硅颗粒之间的粘结，有利于提高减反增透膜的硬度及耐脏污性能。

23、本发明的制备方法，将可分散勃姆石引入硅溶胶中，其特殊的高孔隙率结构使膜层具有高的透光率，且其表面的al-oh可与硅羟基脱水缩合形成si-o-al键，增强了二氧化硅膜层的化学稳定性，提高了膜层的耐候性能。

24、步骤s1中：将所述阳离子聚苯乙烯乳液与第一溶剂混匀后，加入所述硅酸酯，保温反应，得到二氧化硅包覆的聚苯乙烯纳米核壳结构微球乳液；

25、所述阳离子聚苯乙烯乳液的制备方法可以是：

26、利用无皂乳液聚合法制备ps核。称取共聚单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和100ml水置于250ml四口烧瓶中，机械搅拌下，加入苯乙烯，搅拌50min，搅拌速度250rpm。氮气保护下，升温至70℃，逐滴加入含有引发剂偶氮二异丁基脒盐酸盐的水溶液，其中，滴加速度为0.5ml/min，反应24h，得到平均粒径为150nm的稳定的阳离子聚苯乙烯乳液，其固体分质量含量为17％左右。

27、其中，共聚单体、苯乙烯单体、引发剂和水的质量，占整个体系的比例分别为共聚单体2.5％、苯乙烯15％，引发剂0.6％，水81.9％。

28、将所述阳离子聚苯乙烯乳液与第一溶剂混匀后，加入所述硅酸酯，在室温搅拌条件下，将硅酸酯缓慢逐滴加入，滴加时间1h～3h，滴加完毕后保温反应3～12h。

29、根据本发明的一些实施方式，所述阳离子聚苯乙烯乳液和第一溶剂的质量比为1:0.5～10。

30、根据本发明的一些实施方式，所述阳离子聚苯乙烯乳液和第一溶剂的质量比为1:0.5～2。

31、根据本发明的一些实施方式，所述保温反应的温度为20℃～50℃。

32、根据本发明的一些实施方式，所述保温反应的时间为3h～12h。

33、步骤s2中：将所述二氧化硅包覆的聚苯乙烯纳米核壳结构微球乳液加入所述第二溶剂中，加入所述硅烷偶联剂和催化剂，升温反应，得到改性纳米核壳二氧化硅微球溶液。

34、所述硅烷偶联剂和催化剂在搅拌条件下加入，先将硅烷偶联剂一次性加入，再加入催化剂溶液。

35、根据本发明的一些实施方式，所述升温反应的温度为25℃～80℃。

36、根据本发明的一些实施方式，所述升温反应的时间为4h～24h。

37、步骤s3中：将所述勃姆石分散，可以是将勃姆石搅拌分散溶解于醇水溶液中。

38、将分散勃姆石引入硅溶胶中，其特殊的高孔隙率结构使膜层具有高的透光率，且其表面的al-oh可与硅羟基脱水缩合形成si-o-al键，增强了二氧化硅膜层的化学稳定性，提高了膜层的耐候性能。

39、根据本发明的一些实施方式，所述方法还包括在步骤s3之后，将产物稀释至固含为3％～8％。

40、本发明的第三方面提供了一种玻璃镀膜，由本发明的镀膜液制备得到。

41、本发明关于玻璃镀膜的技术方案中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：

42、本发明的玻璃镀膜，通过在制备过程中引入硅烷偶联剂，有助于增强纳米二氧化硅微球的分散稳定性，并在成膜过程中形成聚硅氧烷填充，有利于提高减反增透膜的硬度。

43、本发明的玻璃镀膜，引入硅烷偶联剂和聚硅氧烷填充可以加强二氧化硅颗粒之间的粘结，有助于提高耐脏污性能，使玻璃表面更容易清洁。

44、本发明的玻璃镀膜，化学稳定性优良。勃姆石的引入增强了二氧化硅膜层的化学稳定性，通过si-o-al键的形成，有助于提高膜层对环境的稳定性。

45、本发明的玻璃镀膜，耐候性能优越。勃姆石的高孔隙率结构和与硅羟基的反应有助于提高膜层的耐候性能，使其更能抵抗外部环境的侵蚀，延长镀膜的寿命。

46、本发明的玻璃镀膜，具有更高的透光率。勃姆石的高孔隙率结构使膜层具有高的透光率，利于保持玻璃的透明性。

47、本发明的第四方面提供了太阳能光伏电池封装玻璃的制造方法。

48、可以采用喷涂、浸涂、提拉、辊涂、旋涂、流涂和刷涂镀膜方法中的任一种镀膜方法，将本发明的镀膜液覆于清洗干燥后的太阳能电池封装玻璃基材上，待其表面干燥后再经80℃～250℃烘烤固化，最后随玻璃经500℃～700℃钢化处理3min～5min，得到太阳能电池封装玻璃的成品。