專利名稱：一種具有紫外屏蔽功能的玻璃鍍膜液的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用溶膠-凝膠法制備具有紫外屏蔽功能，對可見光有高透過率的玻璃鍍 膜液的制備方法。
二背景技術(shù)：
紫外線是一種比可見光短的電磁波射線，其波長為200nm-400nm，根據(jù)其波長范圍可分 為近紫外線(UVA): 320nm 400nm、遠(yuǎn)紫外線(UVB): 290nm 320nm和超短紫外線(UVC): 100nm 290nm。紫外線波長越短，能量越高，對人體，高分子材料，木材、塑料、紙張等的 傷害或破壞越大。在很多場合紫外線需要被隔斷，在玻璃表面鍍上防紫外線薄膜，并用這類 玻璃阻擋紫外線是一種常見方法。
制備鍍膜玻璃的工藝技術(shù)方法有物理法和化學(xué)法兩種。物理法主要有真空蒸發(fā)鍍膜法、 濺射鍍膜法、離子鍍膜法等；化學(xué)法主要有化學(xué)噴涂鍍膜法、浸漬鍍膜法等。溶膠-凝膠法屬 于浸漬鍍膜法。無論采用何種鍍膜工藝技術(shù)方法，要制備具有紫外屏蔽功能的鍍膜玻璃，都 必須在玻璃鍍膜液中加入紫外散射劑或紫外吸收劑。紫外散射劑，如氧化鋅粉體、氧化鈦粉 體及某些新型有機(jī)粉體等，主要是利用某些物質(zhì)對紫外光的散射或反射作用，在物體表面形 成紫外線阻擋層，達(dá)到減少紫外線對物體侵害的目的。由于紫外散射劑的顆粒性特征，在玻 璃的鍍膜液中加入紫外散射劑會影響膜層的透光性。紫外吸收劑是指對紫外線具有特殊吸收 作用的某種試劑。紫外線吸收劑的分子從紫外線中吸收的光能與引起分子"光化學(xué)激發(fā)"所 需要的能量相等，使其能強(qiáng)烈地、選擇性地吸收高能量的紫外線，并以能量轉(zhuǎn)換形式，將吸 收的能量以熱能或無害的可見光釋放出來，從而有效地防止紫外線的破壞作用。有些紫外吸 收劑在不同波段光照后會發(fā)生不同程度的光化學(xué)反應(yīng)，使紫外吸收劑的光穩(wěn)定性受其光化學(xué) 反應(yīng)的影響而降低。因此，在紫外吸收劑的應(yīng)用中應(yīng)充分注意其是否具有良好的光穩(wěn)定性。
在目前制備具有紫外屏蔽功能的鍍膜玻璃的方法中，通常在膜層中都含有納米氧化鋅、
納米氧化鈦、鈰離子等無機(jī)紫外吸收劑。例如，中國專利ZL200410061019.3公開了一種制備
紫外線截止鍍膜玻璃的方法，該方法在玻璃基片上鍍有氧化鈦-氧化鈰膜；中國專利
ZL200410017849.6公開了 一種制備強(qiáng)紫外吸收納米氧化鋅薄膜的方法；中國專利
ZL200410013397.4公開了一種制備疏水和防紫外輻射透明薄膜的制備方法，該方法通過一種
氮摻雜二氧化鈦的方法制備了具有較好疏水效果的二氧化鈦薄膜；中國專利200610135230.4
分開了一種防紫外線鍍膜玻璃及其制造方法，該鍍膜玻璃的防紫外膜層由FeOx或者具有摻雜
物的FeOx組成，也可由Ti02和Ce02或者具有摻雜物的Ti02和Ce02組成。與本發(fā)明相比較，目
前大多數(shù)玻璃鍍膜液的制備方法成本較高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用溶膠-凝膠法制備具有優(yōu)良紫外屏蔽功能和良好光穩(wěn)定 性，對可見光具有高透過率，成本低廉的玻璃鍍膜液的制備方法。
為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明在溶膠-凝膠法制備玻璃鍍膜液的過程中加入2-甲基-5-硝基咪 唑-l-乙醇，通過2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇與二氧化硅的交互作用，使玻璃鍍膜液的紫外吸收 極限紅移至400nm附近，制備的玻璃鍍膜液具有阻隔紫外線、高透明度、制備工藝簡單、成 本低、光穩(wěn)定性良好等特點(diǎn)。
本發(fā)明采用一種具有紫外屏蔽功能的玻璃鍍膜液的制備工藝方法，其特征在于有如下工 藝步驟
(1) 將正硅酸乙酯溶于乙醇，正硅酸乙酯與乙醇的摩爾比為1:3。
(2) 按正硅酸乙酯與水的摩爾比為1:8 1:12的比例量取水，用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至2 3。
(3) 將2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇加入按步驟(2)制備的水溶液中，加熱至沸，直至 2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇溶解后停止加熱，自然冷卻，加入相對總水量的濃度為0.06 0.14mol/L的冰醋酸。
(4) 將按步驟(1)配制的正硅酸乙酯乙醇溶液在5(TC下加熱并攪拌，同時緩慢滴加按 步驟(3)配制的溶液，制備成2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇相對玻璃鍍膜液總量濃度為0.01g/L 5g/L的混合液。
(5) 將按歩驟(4)制備的混合液在5(TC下加熱并攪拌2 3小時。
(6) 將按步驟(5)制備的溶膠陳化24 28小時。
上述工藝步驟(3)所說的2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇，分子式為0^9&03，在乙醇中略 溶，在水中微溶。
本發(fā)明的創(chuàng)造性貢獻(xiàn)主要在于上述工藝步驟(4)，即在溶膠-凝膠法制備玻璃鍍膜液的 過程中加入2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇，所加入的2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇相對玻璃鍍膜液總 量的濃度為0.01g/L 5g/L，通過2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇與二氧化硅的交互作用，使制備的 玻璃鍍膜液具有紫外屏蔽功能和良好的光穩(wěn)定性。本發(fā)明制備的具有紫外屏蔽功能的玻璃鍍 膜液的紫外透過光譜，在可見光區(qū)不出現(xiàn)吸收峰；紫外吸收極限位于300 400nm之間，紫外 吸收極限的具體位置取決于2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇在體系中的濃度，濃度增大，紫外吸收 極限向長波方向移動；波長在200 400nm范圍內(nèi)的紫外光透過率為l 40X，波長在400 800nm范圍內(nèi)的可見光透過率大于80Q/。。調(diào)整2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇在玻璃鍍膜液體系中
的濃度，可調(diào)節(jié)玻璃鍍膜液的紫外線透過率和可見光的透過率。
以上述工藝方法制備的具有紫外屏蔽功能的玻璃鍍膜液在紫外光下具有良好的穩(wěn)定性。
四

附圖1:不加2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇制備的玻璃鍍膜液的紫外透過光譜圖。
附圖2: 2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇相對玻璃鍍膜液總量的濃度為0.856g/L的具有紫外 屏蔽功能的玻璃鍍膜液的紫外透過光譜圖。
附圖3: 2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇相對玻璃鍍膜液總量的濃度為0.428g/L的具有紫外屏 蔽功能的玻璃鍍膜液的紫外透過光譜圖。
附圖4: 2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇相對玻璃鍍膜液總量的濃度為1.284g/L的具有紫外 屏蔽功能的玻璃鍍膜液的紫外透過光譜圖。
五具體實施方式
以下實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明。
實施例1:
本發(fā)明采用一種具有紫外屏蔽功能的玻璃鍍膜液的制備工藝方法，有如下工藝步驟
(1) 量取41ml正硅酸乙酯，溶于32ml乙醇中。
(2) 量取27ml去離子水，用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至2。(3) 稱量0.0856g 2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇，加入到按步驟(2)制備的水溶液中，加 熱至沸，直至2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇溶解后停止加熱，自然冷卻后加入1.7g冰醋酸。
(4) 將按歩驟(1)配制的正硅酸乙酯乙醇溶液在50'C下加熱并攪拌，同時緩慢滴加按 步驟(3)配制的溶液。
(5) 將按步驟(4)制備的混合液在50'C下加熱并攪拌2小時。
(6) 將按步驟(5)制備的溶膠陳化24 28小時。
以上述工藝方法制備的具有紫外屏蔽功能的玻璃鍍膜液的紫外透過光譜如圖2所示。從 圖2可以看出以上述工藝方法制備的具有紫外屏蔽功能的玻璃鍍膜液的紫外透過光譜在可 見光區(qū)不出現(xiàn)吸收峰，紫外吸收極限位于400nm附近，在波長為200 400nm范圍內(nèi)的紫外 線透過率約為3%，波長為400 800nm范圍內(nèi)的光線透過率大于95%。
圖1為正硅酸乙酯:乙醇:水與上述工藝方法相同，制備工藝方法與上述工藝方法類似，但 不加2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇所制備的玻璃鍍膜液的紫外透過光譜圖。比較圖1和圖2，可 以看出，2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇加入后，紫外吸收極限變得更為陡直，且大幅度紅移至 400nm附近，使整個紫外光區(qū)的紫外線透過率下降至3%左右，而在可見光區(qū)有優(yōu)良的透光性。以上述工藝方法制備的具有紫外屏蔽功能的玻璃鍍膜液在紫外光下具有良好的穩(wěn)定性。 實施例2:
本發(fā)明采用一種具有紫外屏蔽功能的玻璃鍍膜液的制備工藝方法，有如下工藝步驟
(1) 量取41ml正硅酸乙酯，溶于32ml乙醇中。
(2) 量取27ml去離子水，用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至2。
(3) 稱量0.0428g 2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇，加入到按步驟(2)制備的水溶液中，加 熱至沸，直至2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇溶解后停止加熱，冷卻后加入1.7g冰醋酸。
(4) 將按步驟(1)配制的正硅酸乙酯乙醇溶液在5(TC下加熱并攪拌，同時緩慢滴加按 步驟(3)配制的溶液。
(5) 將按步驟(4)制備的混合液在50'C下加熱并攪拌2小時。
(6) 將按步驟(5)制備的溶膠陳化24 28小時。
以上述工藝方法制備的具有紫外屏蔽功能的玻璃鍍膜液的紫外透過光譜如圖3所示。從 圖3可以看出以上述工藝方法制備的具有紫外屏蔽功能的玻璃鍍膜液的紫外透過光譜在可 見光區(qū)不出現(xiàn)吸收峰，紫外吸收極限位于400nm附近，在波長為200 400nm范圍內(nèi)的紫外 線透過率約為5%，波長在400 800nm范圍內(nèi)的光線透過率大于98%。
比較圖1和圖3可以得出與本發(fā)明實施例1類似的結(jié)論。比較圖2和圖3，可以看出
紫外光區(qū)的圖譜形狀未發(fā)生明顯改變，但2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇用量的減少，使紫外吸收
極限向短波方向移動，導(dǎo)致紫外線的透過率增大；同時2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇用量的減少
有利于提高可見光的透過率。
以上述工藝方法制備的具有紫外屏蔽功能的玻璃鍍膜液在紫外光下具有良好的穩(wěn)定性。
實施例3:
本發(fā)明釆用一種具有紫外屏蔽功能的玻璃鍍膜液的制備工藝方法，有如下工藝步驟
(1) 量取41ml正硅酸乙酯，溶于32ml乙醇中。
(2) 量取27ml去離子水，用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至2。
(3) 稱量0.1284g 2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇，加入到按歩驟(2)制備的水溶液中，加 熱至沸，直至2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇溶解后停止加熱，冷卻后加入1.7g冰醋酸。
(4) 將按步驟(1)配制的正硅酸乙酯乙醇溶液在50'C下加熱并攪拌，同時緩慢滴加按 步驟(3)配制的溶液后。
(5) 將按步驟(4)制備的混合液在5(TC下繼續(xù)加熱并攪拌2小時。
(6) 將按步驟(5)制備的溶液陳化24 28小時。
以上述工藝方法制備的具有紫外屏蔽功能的玻璃鍍膜液的紫外透過光譜如圖4所示。從圖4可以看出以上述工藝方法制備的具有紫外屏蔽功能的玻璃鍍膜液的紫外透過光譜在可
見光區(qū)不出現(xiàn)吸收峰，紫外吸收極限位于400nrn附近，在波長為200 400nm范圍內(nèi)的紫外 線透過率小于2%，波長在400 800nrn范圍內(nèi)的光線透過率大于90%。
比較圖1和圖4可以得出與本發(fā)明實施例1類似的結(jié)論。將圖4與圖2和圖3比較，可 以看出紫外光區(qū)的圖譜形狀未發(fā)生明顯改變；2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇用量的增加，使紫 外吸收極限向長波方向移動，紫外線的透過率降低；可見光的透過率雖然也有所下降，但仍 具有良好的透光性。
以上述工藝方法制備的具有紫外屏蔽功能的玻璃鍍膜液在紫外光下具有良好的穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1. 一種具有紫外屏蔽功能的玻璃鍍膜液的制備方法，其特征在于有如下工藝步驟(1)將正硅酸乙酯溶于乙醇，正硅酸乙酯與乙醇的摩爾比為1:3。(2)按正硅酸乙酯與水的摩爾比為1:8～1:12的比例量取水，用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至2～3。(3)將2-甲基-5-硝基咪唑-1-乙醇加入按步驟(2)制備的水溶液中，加熱至沸，直至2-甲基-5-硝基咪唑-1-乙醇溶解后停止加熱，自然冷卻，加入相對總水量的濃度為0.06～0.14mol/L的冰醋酸。(4)將按步驟(1)配制的正硅酸乙酯乙醇溶液在50℃下加熱并攪拌，同時緩慢滴加按步驟(3)配制的溶液，制備成含有2-甲基-5-硝基咪唑-1-乙醇的混合液。(5)將按步驟(4)制備的混合液在50℃下加熱并攪拌2～3小時。(6)將按步驟(5)制備的溶膠陳化24～28小時。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備方法，其特征在于所述的步驟(4)中的2-甲基-5-硝基咪唑 -l-乙醇通過與二氧化硅的交互作用，使制備的玻璃鍍膜液具有紫外屏蔽功能和良好的光穩(wěn)定 性，所加入的2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇相對玻璃鍍膜液總量的濃度為0.01g/L 5g/L。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備方法，其特征在于制備的具有紫外屏蔽功能的玻璃鍍膜液 的紫外透過光譜，在可見光區(qū)不出現(xiàn)吸收峰；紫外吸收極限位于300 400nm之間；波長在 200 400nm范圍內(nèi)的紫外光透過率為1 40% ，波長在400 800nm范圍內(nèi)的可見光透過率大 于80%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備方法，其特征在于制備具有紫外屏蔽功能的玻璃鍍膜液， 可通過調(diào)整2-甲基-5-硝基咪唑-l-乙醇在玻璃鍍膜液體系中的濃度來調(diào)節(jié)玻璃鍍膜液的紫外 線透過率和可見光的透過率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用溶膠-凝膠法制備具有紫外屏蔽功能，對可見光有高透過率的玻璃鍍膜液的制備方法。本發(fā)明在溶膠-凝膠法制備玻璃鍍膜液的過程中加入2-甲基-5-硝基咪唑-1-乙醇，其中2-甲基-5-硝基咪唑-1-乙醇相對玻璃鍍膜液總量的濃度為0.01g/L～5g/L，通過2-甲基-5-硝基咪唑-1-乙醇與二氧化硅的交互作用，使制備的玻璃鍍膜液具有紫外屏蔽功能和良好的光穩(wěn)定性?？赏ㄟ^調(diào)整2-甲基-5-硝基咪唑-1-乙醇在玻璃鍍膜液體系中的濃度來調(diào)節(jié)玻璃鍍膜液的紫外線透過率和可見光的透過率。制備的具有紫外屏蔽功能的玻璃鍍膜液具有阻隔紫外線、高透明度、制備工藝簡單、成本低、光穩(wěn)定性良好等特點(diǎn)。
文檔編號C03C17/30GK101376569SQ200810045678
公開日2009年3月4日 申請日期2008年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月29日
發(fā)明者葉巧明, 張其春, 希 楊, 胡業(yè)勤, 郭珂維 申請人:成都理工大學(xué)