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    重庆时时彩金沙娱乐: 抗污组合物、施加方法和施加设备.pdf

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    组合 施加 方法 设备
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    摘要
    申请专利号:

    CN201380035714.X

    申请日:

    2013.07.03

    公开号:

    CN104718168A

    公开日:

    2015.06.17

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):C03C 17/00申请公布日:20150617|||实质审查的生效IPC(主分类):C03C 17/00申请日:20130703|||公开
    IPC分类号: C03C17/00; C03C17/22; C09D5/16 主分类号: C03C17/00
    申请人: 3M创新有限公司
    发明人: K·A·布朗; T·N·纳鲁姆; 景乃勇; T·J·赫布林克
    地址: 美国明尼苏达州
    优先权: 61/668,499 2012.07.06 US
    专利代理机构: 北京市金杜律师事务所11256 代理人: 陈长会
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201380035714.X

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2018.08.28|||2015.07.15|||2015.06.17

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本公开整体涉及抗污组合物、施加抗污组合物的方法和用于施加抗污组合物的设备。在一些实施例中,本公开涉及一种在玻璃基底上形成耐久涂层的方法,所述方法包括:(1)向玻璃基底施加涂料组合物,所施加的涂料组合物具有大于4微米的厚度;所述涂料组合物基本上由约0.25重量%至约10重量%的非氧化性纳米颗粒、酸和水组成;(2)使所述涂料组合物在玻璃基底上保持至少足以使纳米颗粒中的至少一些粘合到玻璃基底的量的时间;(3)将涂料组合物的厚度减小到约0.25至4微米,以及(4)蒸发所述水中的至少一些以形成耐久涂层。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种在玻璃基底上形成耐久涂层的方法,包括:
    向玻璃基底施加涂料组合物,所施加的涂料组合物具有大于4微米的厚度;所述涂料组合物基本上由约0.25重量%至约10重量%的非氧化性纳米颗粒、酸和水组成;
    使所述涂料组合物在所述玻璃基底的表面上保持至少足以使所述纳米颗粒中的至少一些粘合到所述玻璃基底的量的时间;
    使用工具将所述涂料组合物的厚度减少到约0.25微米至4微米,和
    蒸发所述水中的至少一些以形成所述耐久涂层。

    2.  根据权利要求1所述的方法,其中所述涂料组合物基本上由约1重量%至约10重量%的至少一种非氧化性纳米颗粒组成。

    3.  根据权利要求1或权利要求2所述的方法,其中将所述涂料组合物的厚度减小到约0.5微米至3微米。

    4.  根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述非氧化性纳米颗粒中的至少一些具有介于约2nm和约20nm之间的直径。

    5.  根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述非氧化性纳米颗粒中的一些具有介于约2nm和约20nm之间的直径并且所述非氧化性纳米颗粒中的一些具有介于约20nm和约75nm之间的直径。

    6.  根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述涂料组合物基本上不含氧化性材料或有机材料。

    7.  根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中使用柔性刮刀减小所述涂料组合物厚度。

    8.  根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中在所述总玻璃基底的至少75%上施加所述涂料组合物不超过两遍。

    9.  根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中足以粘合所述纳米颗粒中的至少一些的时间量介于约5秒和约60秒之间。

    10.  根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中在所述总玻璃基底的至少75%上减小所述涂层厚度不超过两遍。

    11.  根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述涂料组合物通过溢流、辊涂、揩涂和浸没中的至少一者施加。

    12.  根据前述权利要求中任一项所述的方法,还包括:
    在减小所述涂料组合物的厚度的同时施加介于约1g/cm和约60g/cm之间的压力。

    13.  根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述耐久涂层具有介于约0.5纳米和约50纳米之间的平均厚度。

    14.  根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述耐久涂层具有在所述玻璃基底的10cm×10cm区域的至少75%上变化不超过30%的厚度。

    15.  根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述耐久涂层具有介于约20纳米和约50纳米之间的厚度。

    16.  根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述耐久涂层是不可见的。

    17.  根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述耐久涂层是基本上连续的。

    18.  根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述耐久涂层包含直径尺寸不大于300nm的空隙。

    19.  根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述耐久涂层在至少一些区域中形成至少单层。

    20.  根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述耐久涂层在5微米乘5微米的区域上具有介于约3nm和约75nm之间的平均表面粗糙度。

    21.  根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述耐久涂层在5微米乘5微米的区域上具有介于约5nm和约40nm之间的平均表面粗糙度。

    22.  根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述非氧化性纳米颗粒中的至少一些粘附到所述玻璃基底的表面。

    23.  根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述非氧化性纳米颗粒中的至少一些为二氧化硅。

    24.  根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述涂料组合物包含:
    直径介于约2nm和约20nm之间的非氧化性纳米颗粒;和
    直径介于约20nm和约50nm之间的非氧化性纳米颗粒。

    25.  根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述玻璃基底为光伏组件、窗户或太阳能镜的一部分。

    26.  根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述涂料组合物包含介于约1重量%至约10重量%之间的非氧化性纳米颗粒。

    27.  一种在玻璃基底上形成耐久涂层的方法,包括:
    向玻璃基底施加涂料组合物,其中所述涂料组合物基本上由约0.25重量%至约10重量%的非氧化性纳米颗粒、酸和水组成;
    邻近所述涂料组合物放置聚合物膜;
    移除所述聚合物膜;以及
    蒸发所述涂料组合物中的基本上所有的水并因此形成所述耐久涂层。

    28.  根据权利要求27所述的方法,其中所述涂料组合物基本上由约1重量%至约10重量%的至少一种非氧化性纳米颗粒组成。

    29.  根据权利要求27或权利要求28所述的方法,其中在所述聚合物膜移除后所述涂层的厚度为约0.25微米至4微米。

    30.  根据权利要求27-29中任一项所述的方法,其中所述非氧化性纳米颗粒中的至少一些具有介于约2nm和约20nm之间的直径。

    31.  根据权利要求27-30中任一项所述的方法,其中所述非氧化性纳米颗粒中的一些具有介于约2nm和约20nm之间的直径并且所述非氧化性纳米颗粒中的一些具有介于约20nm和约75nm之间的直径。

    32.  根据权利要求27-31中任一项所述的方法,其中所述涂料组合物基本上不含氧化性材料或有机材料。

    33.  根据权利要求27-32中任一项所述的方法,其中使用柔性刮刀或辊减小所述涂料组合物厚度。

    34.  根据权利要求27-33中任一项所述的方法,其中在所述总玻璃基底的至少75%上施加所述涂料组合物不超过两遍。

    35.  根据权利要求27-34中任一项所述的方法,其中足以粘合到所述纳米颗粒中的至少一些的时间量介于约5秒和约60秒之间。

    36.  根据权利要求27-35中任一项所述的方法,其中所述聚合物膜包含聚烯烃、含氟聚合物、聚酯、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯和聚氯乙烯中的至少一者。

    37.  根据权利要求27-36中任一项所述的方法,其中所述涂料组合物通过溢流、辊涂和浸没中的至少一者施加。

    38.  根据权利要求27-37中任一项所述的方法,还包括:
    在所述聚合物膜定位在所述玻璃基底和涂料组合物上时向所述聚合物膜施加介于约1g/cm和约60g/cm之间的压力。

    39.  根据权利要求27-38中任一项所述的方法,其中所述耐久涂层具有介于约0.5纳米和约50纳米之间的厚度。

    40.  根据权利要求27-39中任一项所述的方法,其中所述耐久涂层具有在所述玻璃基底的10cm×10cm区域的至少75%上变化不超过30%的厚度。

    41.  根据权利要求27-40中任一项所述的方法,其中所述耐久涂层是不可见的。

    42.  根据权利要求27-41中任一项所述的方法,其中所述耐久涂层是基本上连续的。

    43.  根据权利要求27-42中任一项所述的方法,其中所述耐久涂层包含直径尺寸不大于300nm的空隙。

    44.  根据权利要求27-43中任一项所述的方法,其中所述涂层在至少一些区域中形成至少单层。

    45.  根据权利要求27-44中任一项所述的方法,其中所述耐久涂层具有介于约1nm和约75nm之间的表面粗糙度。

    46.  根据权利要求27-45中任一项所述的方法,其中所述耐久涂层具有介于约5nm和约40nm之间的表面粗糙度。

    47.  根据权利要求27-46中任一项所述的方法,其中所述非氧化性纳米颗粒中的至少一些粘附到所述玻璃基底的所述表面。

    48.  根据权利要求27-47中任一项所述的方法,其中所述非氧化性纳米颗粒中的至少一些为二氧化硅。

    49.  根据权利要求27-48中任一项所述的方法,其中所述非氧化性纳米颗粒中的一些具有介于约2nm和约20nm之间的直径并且所述非氧化性纳米颗粒中的一些具有介于约20nm和约75nm之间的直径。

    50.  根据权利要求27-49中任一项所述的方法,其中所述玻璃基底为光伏组件、窗户或太阳能镜的一部分。

    51.  根据权利要求27-50中任一项所述的方法,其中所述涂料组合物包含介于约0.25重量%至约10重量%之间的非氧化性纳米颗粒。

    52.  根据权利要求27-51中任一项所述的方法,还包括:
    使用工具来向所述聚合物膜施加压力。

    53.  根据权利要求27-52中任一项所述的方法,其中所述工具为橡胶刮板和辊中的至少一者。

    说明书

    说明书抗污组合物、施加方法和施加设备
    技术领域
    本公开整体涉及抗污组合物、施加抗污组合物的方法和用于施加抗污组合物的设备。
    背景技术
    可再生能源是指来源于可补充的自然资源诸如阳光、风、雨、潮汐以及地热的能量。随着技术的进步和全球人口的增长,对可再生能源的需求大幅提高。尽管当今化石燃料提供了绝大部分的能量消耗,但这些燃料是不可再生的。对这些化石燃料的全球性依赖不仅带来关于其耗尽的担忧,还带来对于由燃烧这些燃料所致的排放有关的环境担忧。由于这些担忧,世界各国一直都在倡导对大规模和小规??稍偕茉吹目?。当今前景较好的能源之一为阳光。目前全世界有数百万的家庭从太阳能发电获得电力。对太阳能电力不断增长的需求伴随着对能够满足这些应用要求的器件和材料的不断增长的需求。
    如果光学表面变脏/当光学表面变脏时,光学部件的玻璃表面(“光学表面”)如当在使用时透射、吸收或反射光的那些的性能将降低。沾污通常降低透光率、增加吸收率和/或增加光散射。对于经受恒定户外暴露的光学表面,这特别成问题。这样的光学表面的例子包括但不限于光伏(PV)组件的面向太阳的玻璃表面、太阳能发电系统中采用的镜的玻璃表面(其中所述镜的功能是在有或没有同时的聚光的情况下向收集装置或PV组件引导入射太阳光)、玻璃透镜(例如,菲涅尔透镜)和玻璃建筑窗用玻璃(例如,窗户)。在一些应用中,玻璃基底包括玻璃层和金属层。具有高的镜面或总半球反射率的镜可 用在某些太阳能发电系统中,并且这样的镜特别易于因甚至小量的沾污而发生性能退化。
    有许多可能造成沾污的材料,但粉尘积聚是一个特别的问题,尤其是在可能经历相对湿度非常低的时期的干燥场所,例如沙漠。已经作出许多尝试来提供将防止或减少沾污的光学表面涂层或处理。然而,产生当最初施加时对光学性能没有影响并且在干燥的尘土飞扬的场所保持可接受的外观并使在装置上的后续沾污最小化的涂层的材料和方法尚未见公开。
    发明内容
    本发明的申请人认识到如果表面被沾污,光学表面的性能会降低。例如,在干燥场所中安装在户外的光学表面,尤其是低相对湿度期间将积聚干燥的粉尘,并且这种沾污可显著降低光学部件的性能。本公开的发明人发现在一段时间内减少积聚在光学表面上的干燥粉尘的量的涂料组合物、施加方法和施加装置。
    本公开的发明人认识到沾污可导致太阳能发电装置降低的性能和/或效率。降低的性能和/或效率可能导致减少的发电。本公开的发明人发现将保持或增大由太阳能装置生成的能量的量的涂料组合物、施加方法和施加装置。
    本公开的发明人认识到空气悬浮灰尘的组成、其附接到玻璃表面、粘附到玻璃表面和偶然地从玻璃表面移除的机制以及该灰尘对性能的影响显著不同于其它类型的沾污如水渍或油性污垢积聚。
    本公开的发明人认识到外观为光学表面的另一重要性能要求。外观由观察者主观判断,并可能与光学性质相关性不大,特别是借助于仪器测量的那些。紧跟着施加涂层对于外观是重要的,并优选涂层在首次施加时不产生从任何视角可见的光学效应。因此优选的涂层非常薄,优选小于50nm、并且更优选小于40nm厚,并且非常均匀,基本 上不含大于300nm的空隙(未涂覆区域),并且厚度的变化不超过平均涂层厚度的30%。
    本公开的发明人认识到,除初始外观外,涂覆制品的外观必须在光学表面上的涂层的整个寿命周期过程中都是可接受的。提供灰尘积聚的可用减少的涂层可能随着时间积聚一定量的灰尘,并且这样的灰尘积聚优选均匀地发生以提供可接受的外观。为实现此目标,本公开的发明人认识到,当最初施加涂层时,该涂层必须是均匀的以在涂层的寿命内提供均一的性能。
    本公开的发明人认识到,光学部件可被安装在环境敏感场所、由对?;せ肪程乇鸶行巳さ娜瞬僮骱?或需要满足各种环境、健康和安全要求?;肪?、健康和安全要求正变得越来越难以满足,并且需要不含溶剂、表面活性剂、润湿剂、流平剂、反应性材料如偶联剂或通常用来获得有利的涂层性能如均匀铺展和/或对表面的粘附的其它添加剂的涂料组合物。
    本公开的发明人认识到,优选抗污涂层提供一段时间的户外灰尘积聚防护。这段时间越长越好。因此优选涂层是耐久的。在户外环境中,特别是有机材料常常易于在紫外光作用下降解,故优选避免有机材料(包括例如聚合物、表面活性剂、润湿剂、流平剂、反应性材料如偶联剂)的引入。
    本公开的发明人认识到对于涂料组合物和方法的以下其它优选方面。优选涂层耐久地粘附到光学表面。涂覆方法优选适用于多种户外情况中并且不需要大型、重型或精密的设备、工艺控制或高技能人才。邻近光学表面的设备或材料诸如例如框架、支撑结构、机架、结构元件、密封剂、填缝材料、涂漆表面、记号等不会因涂料组合物和施加方法而损坏或降解,而如果涂料组合物被无意中施加到邻近的部件并且未移除的话这将可能发生。例如,优选排除将引起有机材料的氧化的材料,包括光活化的氧化材料和热或光活化的氧化催化剂。特 别地,在沙漠场所,水稀缺并且涂料组合物和/或施加方法所需的水的量应最小。
    现有技术未描述同时实现上述目标中的许多或全部的涂料组合物、施加方法或施加工具。然而,本公开的发明人发现了同时实现上述目标中的许多或全部的涂料组合物、施加方法或施加工具。在至少一些实施例中,涂覆制品的性能和外观可能取决于涂料组合物、涂覆方法和用于施加涂料组合物的工具中的一者或多者。
    在一些实施例中,本公开涉及一种在玻璃基底上形成耐久涂层的方法,所述方法包括:(1)向玻璃基底施加涂料组合物,所施加的涂料组合物具有大于4微米的厚度;所述涂料组合物基本上由约0.25重量%至约10重量%的非氧化性纳米颗粒、酸和水组成;(2)使所述涂料组合物在玻璃基底上静置至少足以使纳米颗粒中的至少一些粘合到玻璃基底的量的时间;(3)将涂料组合物的厚度减少到约0.25至4微米,以及(4)蒸发所述水中的至少一些以形成耐久涂层。
    在一些实施例中,涂料组合物基本上由约1重量%至约5重量%的至少一种非氧化性纳米颗粒组成。在一些实施例中,将涂料组合物的厚度减小到约0.5至3微米。在一些实施例中,非氧化性纳米颗粒中的至少一些具有介于约2nm和约20nm之间的直径。在一些实施例中,非氧化性纳米颗粒中的一些具有介于约2nm和约20nm之间的直径并且非氧化性纳米颗粒中的一些具有介于约20nm和约75nm之间的直径。在一些实施例中,涂料组合物基本上不含氧化性材料或有机材料。
    在一些实施例中,涂料组合物厚度使用柔性刮刀减小。在一些实施例中,涂料组合物在所述总玻璃基底的至少75%上施加不超过两遍。在一些实施例中,足以改变玻璃基底的接触角的时间量介于约5秒和约60秒之间。在一些实施例中,涂层厚度在所述总玻璃基底的至少75%上减小不超过两遍。在一些实施例中,通过溢流、辊涂和浸没中的至少一者施加涂料组合物。在一些实施例中,所述方法还包括在 减小涂料组合物的厚度的同时施加介于约1g/cm和约60g/cm之间的压力。在一些实施例中,耐久涂层具有介于约20纳米和约50纳米之间的厚度。
    在一些实施例中,耐久涂层具有在玻璃基底的10cm×10cm区域的至少75%上变化不超过30%的厚度。在一些实施例中,涂料组合物自打底。在一些实施例中,耐久涂层是不可见的。在一些实施例中,耐久涂层是基本上连续的。在一些实施例中,耐久涂层包含直径尺寸不大于300nm的空隙。在一些实施例中,涂层在至少一些区域中形成单层。在一些实施例中,耐久涂层在5微米乘5微米的区域上具有介于约3nm和约75nm之间的表面粗糙度。在一些实施例中,耐久涂层在5微米乘5微米的区域上具有介于约5nm和约40nm之间的平均表面粗糙度。在一些实施例中,非氧化性纳米颗粒中的至少一些粘附到玻璃基底的表面。在一些实施例中,非氧化性纳米颗粒中的至少一些为二氧化硅。在一些实施例中,玻璃基底为光伏组件、窗户或太阳能镜的一部分。在一些实施例中,涂料组合物包含介于约0.25重量%至约10重量%之间的非氧化性纳米颗粒。
    本公开的一些实施例涉及一种在玻璃基底上形成耐久涂层的方法,所述方法包括:(1)向玻璃基底施加涂料组合物,其中所述涂料组合物基本上由约0.25重量%至约10重量%的非氧化性纳米颗粒、酸和水组成;(2)邻近所述涂料组合物放置聚合物膜;(3)移除聚合物膜;以及(4)使涂料组合物中的基本上所有的水蒸发并因此形成耐久涂层。
    在一些实施例中,涂料组合物基本上由约1重量%至约5重量%的至少一种非氧化性纳米颗粒组成。在一些实施例中,将涂料组合物的厚度减小到约0.5至3微米。在一些实施例中,非氧化性纳米颗粒中的至少一些具有介于约2nm和约20nm之间的直径。在一些实施例中,非氧化性纳米颗粒中的一些具有介于约2nm和约20nm之间的直径并且非氧化性纳米颗粒中的一些具有介于约20nm和约75nm之间的 直径。在一些实施例中,涂料组合物基本上不含氧化性材料或有机材料。
    在一些实施例中,涂料组合物厚度使用柔性刮刀减小。在一些实施例中,涂料组合物在所述总玻璃基底的至少75%上施加不超过两遍。在一些实施例中,足以改变玻璃基底的接触角的时间量介于约5秒和约60秒之间。在一些实施例中,涂层厚度在所述总玻璃基底的至少75%上减小不超过两遍。在一些实施例中,通过溢流、辊涂和浸没中的至少一者施加涂料组合物。在一些实施例中,所述方法还包括在减小涂料组合物的厚度的同时施加介于约1g/cm和约60g/cm之间的压力。在一些实施例中,耐久涂层具有介于约20纳米和约50纳米之间的厚度。
    在一些实施例中,耐久涂层具有在玻璃基底的10cm×10cm区域的至少75%上变化不超过30%的厚度。在一些实施例中,耐久涂层是不可见的。在一些实施例中,耐久涂层是基本上连续的。在一些实施例中,耐久涂层包含直径尺寸不大于300nm的空隙。在一些实施例中,涂层在至少一些区域中形成单层。在一些实施例中,耐久涂层在5微米乘5微米的区域上具有介于约3nm和约75nm之间的平均表面粗糙度。在一些实施例中,耐久涂层在5微米乘5微米的区域上具有介于约5nm和约40nm之间的平均表面粗糙度。在一些实施例中,非氧化性纳米颗粒中的至少一些粘附到玻璃基底的表面。在一些实施例中,非氧化性纳米颗粒中的至少一些为二氧化硅和氧化铝中的至少一者。在一些实施例中,耐久涂层具有小于15的接触角。在一些实施例中,玻璃基底为光伏组件、窗户或太阳能镜的一部分。在一些实施例中,涂料组合物包含介于约0.25重量%和约10重量%之间的非氧化性纳米颗粒。在一些实施例中,所述方法还包括使用工具来向聚合物膜施加压力。在一些实施例中,所述工具为橡皮刮板和辊中的至少一者。
    本申请的其它特征和优点在以下将结合四幅附图的详细说明书中描述或提及。
    附图说明
    图1为如比较例18中所述制得的涂层的表面在50,000倍放大倍数下的SEM图像。
    图2为如实施例8中所述制得的涂层的表面在50,000倍放大倍数下的SEM图像。
    图3为图2中所示示例性实施例的横截面SEM。
    附图未必按比例绘制。应当理解,在给定附图中用于指示部件的标号并不旨在限制在另一附图中具有相同标号的部件。
    具体实施方式
    在以下详细说明中,可参考形成本说明一部分的一组附图,并且在附图中通过例证的方式示出若干具体实施例。应当理解,在不脱离本发明的范围或实质的情况下,设想并可作出其它实施例。
    由于纬度和气候条件(例如,云量通常非常少的地方的气候)的组合,许多太阳能发电装置被安装在太阳辐照度高的场所。另外,对于应用级太阳能设施,需要大片的地面。因此,许多太阳能系统有利地安装在炎热、干燥的气候环境中并且特别是在沙漠中。随着灰尘积聚,太阳能系统产生的能量的量将减少,导致相对于最初安装的干净的太阳能系统发生约5%至约40%的损失?;剐枰乐够页驹诮ㄖ锎盎系幕?。清洁窗户是耗时且昂贵的,并且在一些场所中,用于此目的的水可能稀缺。
    沙漠场所可能有着相对湿度非常低的时期,相对湿度低到20%或甚至低到5%,尤其是在白天较热时,并且在这些条件下干燥粉尘的积聚尤其是问题。特别地,在干燥场所中安装在户外的光学部件的玻璃表面,尤其是在低相对湿度期间,将积聚干燥的粉尘。此灰尘或污物 可能显著降低光学部件的性能??掌』页镜淖槌?、其附接到玻璃表面、粘附到玻璃表面和偶然地从玻璃表面移除的机制以及该灰尘对性能的影响显著不同于其它类型的沾污如水渍或油性污垢积聚。因此,防止因干燥的粉尘沾污与防止其它类型的沾污是很不同的问题??捎兄诜乐顾栈蛘哂突蛴臀鄣幕鄣耐坎愫捅砻娲砜赡芏愿稍锏姆鄢疚扌?。
    在沙漠场所中,特别是对于离地面数英尺的光学表面来说,积聚在玻璃表面上的大多数灰尘归因于非常小的空气悬浮颗粒,这些颗??赡艽缁虼旱缁蚨?。带电的灰尘颗??赏ü夥榧谋砻嫔戏讲牡绯”晃?或通过任何玻璃表面的摩擦起电产生的场被吸引或排斥。摩擦起电是极难预测的(参见例如//en.wikipedia.org/wiki/Triboelectric),并且取决于给定基底材料在摩擦电系列中的位置,也有实质性的影响。此外,大多数空气悬浮灰尘颗粒非常小,直径通常小于5微米(或者,如果非球形,其最大维度小于5微米)并且直径常常小于1微米。不希望受理论的束缚,据信这样的小颗粒向表面的粘附取决于表面上的形貌特征,尤其是粗糙度。如果那些特征具有与灰尘颗粒的维度、例如约1%至约100%的灰尘颗粒尺寸相似的维度使得例如可能归因于范德华力的粘附因颗粒与粗糙表面之间的接触面积减小而减小,则情况尤其可能是这样。
    太阳能发电系统中和窗户上的许多光学表面已设计为具有特定的性质,这些性质可能与性能(透射、吸收、反射、雾度、散射/漫射等)或美学(颜色、反射等)有关。通常,这些性质作为在安装或引入到最终系统或结构中之前的制造步骤的一部分提供在玻璃中。优选地,施加到安装的系统或结构的涂层不改变这些性能或美学性质。因此,优选在至少一些实施例中最终的干涂层非常薄(例如,小于约50nm)。例如,125nm的涂层可为透明的并为玻璃表面提供抗反射行为,但反射率的此减小在一些实施例中可能不可取,如果针对其预期功能或外观向玻璃中设计了一定量的反射的话。此外,在低视角下, 125nm的涂层将对入射光具有较长的有效光程并赋予紫色或蓝色的外观。100nm或甚至75nm的涂层可提供视觉效果,特别是当在低角度下观看时。小于约50nm厚的涂层将不产生这样的视觉效果,即,其将不可见。如本文所用,“不可见”是指涂层将不产生任何可由人眼检测到的显著光学效应。
    外观由观察者主观判断,其为人类视觉生理系统和人类视觉感知(许多当前研究的主题,有时称为“视觉科学”)以及观察者的期望和经验的复杂函数。其可能与光学性质相关性不大,特别是借助于仪器测量的那些。紧跟着施加涂层对于外观是重要的,并优选涂层在施加时不产生可见的光学效应,甚至当在低角度下观看涂覆制品时。随着污物积聚在光学表面上,外观也重要。例如,两个窗户(A和B)可被同等并均匀地覆盖有细粉尘颗粒,从而降低通过它们的可见性(透射)。如果有人已在窗户A上用指尖写了“清洗我!”,这会移除与指尖接触的窗户区域中的一些污物并因此改善被写区域中的透射以及因此整个玻璃的平均透射。然而,大多数观察者将认为窗户B“更洁净”,因为均匀的灰尘不像由“清洗我!”字样所提供的对比度和识别度那么容易感觉到。因此优选均匀的沾污。因此也优选整个光学表面上均匀的抗污涂层。如从干燥的粉尘测试中的比较例和实例涂层显而易见的,不同厚度的涂层可保持不同量的干燥粉尘,并且越薄的涂层可保持更大量的粉尘。顾客不太可能购买或使用具有不可接受的外观的产品。因此,除提供可测量的改进的光学性能外,施加到光学表面以防止沾污的任何涂层还将优选在施加后即刻以及污物积聚后和整个产品寿命过程中提供可接受的外观。当仅一小百分比的光学表面不同时,其即可能被感觉为不可接受,特别是如果存在良好的对比度的话。
    为获得可接受的外观、光学性能和沾污防护,期望的是控制涂层的厚度、均匀性、耐久性和表面形貌。涂料组合物与涂覆方法的组合可有助于获得所需的涂层性质。在一些实施例中,最终的干涂层厚度 平均小于50nm。在一些实施例中,最终的干涂层厚度平均小于40nm。在一些实施例中,最终的干涂层厚度平均小于30nm。均匀的涂层可相对于干涂层厚度来定义,例如,涂层厚度可在玻璃基底的至少一部分上(例如,在10cm×10cm的基底区域的至少75%上)变化不超过平均涂层厚度的30%?;旧狭耐坎憧啥ㄒ逦缓懵兜奈赐扛膊AЩ蚩杉目障兜耐坎?,例如不含直径大于300nm的空隙或对于非圆形空隙来说面积与直径300nm的圆大约相同的空隙的涂层。本领域技术人员应理解,在可接受地基本上连续并可接受地均匀的涂层中可存在非常小量的缺陷,例如维度为30cm×120cm的光伏组件可在涂层中含有10个小(直径至多1mm)缺陷,例如空隙,这样的缺陷将不会实质上可测量地降低涂层的有益效果并且对于顾客来说将是可接受的。
    另外,期望在户外环境中的基底上例如在太阳能农场中安装的光伏组件上或在现有建筑物的外部窗用玻璃上产生这样的涂层。在这些场所中采用工厂或室内背景中通??衫玫囊瞧?、设备、工艺控制和捕集技术通常是不可能的。光学表面可能位于各种高度处并装配在各种角度下(例如,水平、垂直以及在一些情况下甚至部分或完全朝下)。另外,户外应用需要使用将?;すと税踩⑶叶杂谠诨肪持械氖褂美此狄舶踩牟牧虾头椒?,即,如果使用或在户外使用过程中释放,这样的材料和方法应不导致污染或造成环境危害。施加涂层的工人有可能技术较不熟练。此外,户外施加有可能导致偶尔的意外施加到非预期的邻近部件如框架、支撑物、电缆、配线、标牌等。因此,优选涂料组合物不损坏这些其它部件,或立即或在长时间停留(例如,数年,如果涂料组合物溅出并被允许在邻近部件上变干的话)后。为防止这样的损坏,涂料组合物优选不含有将在存在或不存在光的情况下引起有机或聚合物材料的氧化的材料。因此,举例来说,涂料组合物的一些实施例不含显著量的钛、铈、银、铁和其它过渡金属的元素或氧化物或亚氧化物。合适的非氧化性金属氧化物包括硅的氧 化物(二氧化硅)。在一些实施例中,涂覆液体不含溶剂、表面活性剂、包含烷氧基硅烷基团的偶联剂、反应性有机基团或聚合物,因为这些对于释放到环境中来说可能不可接受,特别是在太阳能发电系统常常安装于的脆弱环境中。表面活性剂也可能吸引和/或保持一些类型的污物。另外,有机材料或官能团有可能易于在紫外光作用下降解并可能随着其降解而导致降低的性能和造成环境风险。
    在无这些成分的情况下在户外玻璃表面上形成薄且均匀的涂层是一个特别具有挑战性的需求,因为玻璃表面有可能已暴露于广泛的污染物,在施加涂覆液体之前,这些污染物可能仅被部分移除或根本不被移除。从许多太阳能发电系统处的光学表面移除污染物的唯一可接受的措施为使用水,任选地在适度高压下的水,任选地同时使用刷子?;竦昧己萌笫?涂覆液体在待涂覆表面上均匀铺展以产生均匀的干涂层)的惯用措施是在涂覆液体中采用表面活性剂,但如上所述,表面活性剂的使用对于在太阳能发电系统中及一些场所中的使用来说不可接受。另外,表面的去湿(例如涂覆液体的成珠或搅炼(puddling))将随着湿(液体)涂层厚度减小而变得显著地更难以克服。
    本公开的发明人认识到,需要能提供良好润湿、与基本上不含溶剂、有机材料、有机官能团、偶联剂、氧化性材料和表面活性剂的涂覆液体组合地使用并且可用在各种户外装置中以在玻璃上提供薄(平均厚度小于50nm)且均匀的涂层的涂覆方法,所述涂层将减少干燥粉尘的积聚。
    一种示例性的涂料组合物包含约0.25重量%至约10重量%的非氧化性纳米颗粒、酸和水组成。一种示例性的涂料组合物包含水性连续液相和分散的二氧化硅纳米颗粒。另一种示例性的涂料组合物包含水性连续液体和分散的氧化铝纳米颗粒。就本申请的目的而言,纳米颗粒为体积平均粒径小于20nm的颗粒。在一些实施例中,水性连续液相包含至少90重量%的水。除可能不可避免地在用来制备涂料组合物 的水源中作为杂质存在的非常小量的有机溶剂(通常小于0.1%并优选小于0.01%)外,水性连续液相可基本上不含有机溶剂。涂料组合物的一些实施例包含约0.25重量%和约10重量%之间的纳米颗粒(重量百分比基于固体计)。涂料组合物的一些实施例包含1至5重量%的纳米颗粒。纳米颗粒对水的比例根据搁置寿命、特别是装运的搁置寿命来选择并选择为优化纳米颗粒与玻璃表面的反应,这将在下文更详细地描述。优选地,涂料组合物在当以液体形式贮存时将是稳定的,例如,它们不胶凝、不变得不透明、不形成沉淀或团聚颗粒,也不显著劣化。制备含有多达40重量%纳米颗粒的组合物并在施加到玻璃基底之前用水稀释这些组合物可能有用,只要施加到玻璃基底的涂料组合物包含在约0.25重量%至10重量%的范围内的纳米颗粒即可。
    在一些实施例中,纳米颗粒是标称球形的。纳米颗??赡芡啪鄢山洗蟮姆乔蛐涡巫?,但不优选大的团聚。为使雾度最小化,纳米颗粒具有20nm或更小的体积平均粒径(即,D50)。在一些实施例中,球形纳米颗粒的体积平均粒径在1至20nm的范围内,例如在2至20nm的范围内,并且在特定实施例中在2至10nm的范围内。纳米颗??删哂蟹?0nm以上的体积平均粒径的任何粒度分布;例如,粒度分布可为单峰、双峰或多峰。
    示例性的用于本文所述涂料中的市售二氧化硅纳米颗粒包括例如在水性介质中的无孔球形二氧化硅纳米颗粒(溶胶)。例如,来自马里兰州哥伦比亚的格雷斯化学品公司(WR Grace and Company of Columbia,MD)的商品名为LUDOX、来自马萨诸塞州阿什兰的尼珂公司(Nyacol Co.of Ashland,MA)的商品名为NYACOL或来自伊利诺伊州纳波维尔的纳尔科化工公司(Nalco Chemical Co.of Naperville,IL)的商品名为NALCO的产品。体积平均粒度为5nm、pH为10.5并且标称固含量为15重量%的一种可用的二氧化硅溶胶可以NALCO2326得自纳尔科化工公司(Nalco Chemical Co.)。其它可用的市售二氧化硅溶胶包括可以NALCO 1115和NALCO 1130得自纳尔科化工公 司(Nalco Chemical Co.)、以REMASOL SP30得自纽约州尤蒂卡的瑞麦特公司(Remet Corp.(Utica,NY))和以LUDOX SM得自格雷斯公司(WR Grace)的那些。
    当酸化时,这些二氧化硅纳米颗粒涂料组合物可使用本申请的方法在无有机溶剂或表面活性剂的情况下直接涂覆到玻璃基底上以产生令人惊奇地薄的涂层。当酸化为pH=2至3或在一些实施例中甚至至5时,所述涂料组合物可涂覆在具有各种表面污染物和因此不同接触角的各种玻璃基底上。
    不希望受理论的束缚,但据信在当涂料组合物仍湿时即当其仍含有最初施加到玻璃表面时存在的绝大部分水时的一段时间内二氧化硅纳米颗粒上的硅烷醇基团(-Si–O-H)将与玻璃基底上的硅烷醇基团反应(缩合)产生含有键合的二氧化硅纳米颗粒即通过化学键(Si-O-Si键)附接到玻璃基底的纳米颗粒的玻璃表面。这样的键合不同于通过例如范德华力的粘附并比之更耐久。这特别令人惊奇,因为已知二氧化硅纳米颗粒由一层水包围并还由于涂料组合物中大量水的存在而通常将推动此化学反应向反方向进行(水解而不是缩合)。键合到玻璃基底的纳米颗粒的数量可小于一个纳米颗粒单层,即亚单层。产生含至少一些键合的二氧化硅纳米颗粒的玻璃表面所需的时间取决于纳米颗粒的直径(其与纳米颗粒的表面积有关)和液体涂料组合物中纳米颗粒的浓度(重量百分比)。优选地,纳米颗粒占涂料组合物的至少1重量%。不受理论的束缚,但据信玻璃表面上键合的二氧化硅纳米颗粒将作用以减小后续步骤中产生的非常薄的液体膜的后退接触角,从而减少去湿和允许非常薄的均匀涂层的形成。
    在一些实施例中,二氧化硅纳米颗粒为亚微米粒度的二氧化硅纳米颗粒在水性混合物中的分散体并具有20纳米或更小、优选15纳米或更小、更优选10纳米或更小的平均初级颗粒粒径??墒褂猛干涞缱酉晕⒕等范ㄆ骄6?。在一些实施例中,二氧化硅纳米颗粒不经表面改性。当酸化时,直径为20纳米或更小的二氧化硅纳米颗??捎氡旧?请的涂覆方法组合使用以提供均匀的涂层,而无需添加剂如烷氧基硅烷、表面活性剂、润湿剂、流平剂或有机溶剂。
    在一些实施例中,涂料组合物中还以不会有害地降低组合物在选定基底上的可涂覆性并且不会产生可见的光学效应的量包含较大的二氧化硅颗粒。这些另外的二氧化硅颗粒通常具有大于20至75纳米、优选20至50纳米的平均初级颗粒粒度,并可相对于小于20纳米的二氧化硅纳米颗粒的重量而言以0.2:99.8至99.8:0.2的比率使用。优选以1:9至9:1的比率使用较大的颗粒。一般而言,组合物中二氧化硅颗粒的总重量(即,<20nm和更大的二氧化硅颗粒的总重量)为0.25重量%至10重量%、优选1重量%至10重量%、最优选2重量%至7重量%。
    在一些实施例中,涂料组合物包含pKa(H2O)≤3.5、优选<2.5、最优选小于1的酸??捎玫乃岚℉2SO3、H3PO4、CF3CO2H、HCl、HBr、HI、HBrO3、HNO3、HClO4、H2SO4、CH3SO3H、CF3SO3H和CH3SO2OH。优选的酸包括HCl、HNO3、H2SO4和H3PO4。涂料组合物通常含有足够的酸以提供小于5、优选小于4的pH。一般来讲,涂料组合物为包含pKa(H2O)≤3.5、优选<2.5、最优选小于1的酸的溶液。这样的纳米颗粒涂料组合物在PCT专利公布号WO 2009/140482中有详细描述,该专利公布全文以引用方式并入本文。
    根据本公开的涂料组合物可通过任何合适的混合技术制备。一种可用的技术包括合并适宜粒度的碱性球形二氧化硅溶胶与水,并然后将pH调节至最终所需水平。
    本公开的一些涂覆方法涉及向玻璃表面施加涂料组合物达足以使纳米颗粒中的至少一些与玻璃表面反应的时间。涂覆液体可通过方法诸如例如辊涂、溢流或浸没施加。不受理论的束缚,但涂料组合物中的纳米颗粒为同性电荷相排斥的带电颗粒。因此优选施加方法不在待改性的表面上引起同性电荷,否则颗粒将被斥离表面而不能在合理的时间内与其反应。电荷可能因物品运动通过表面而在表面上引起。优 选的施加方法不在玻璃表面上引起电荷。优选使得摩擦起电的可能性最小化的施加方法,例如需要施加工具通过玻璃表面的遍数较少的那些。优选需要在基底的一部分上通过至多两遍的施加方法。
    例如,想象一片以45度角布置在装配架上的尺寸0.4米×1.0米的玻璃基底,其0.4米的边水平放置。在此假想的例子中,用来施加液体涂料组合物的工具长24cm(宽度方向上)。使施加工具的左边在玻璃基底的左边处,使工具从顶部的0.4米边向底部的0.4米边通过一遍将使得涂覆液体仅在玻璃基底的一半上施加。使施加工具的右边在玻璃基底的右边处,使工具再次从顶部向底部通过将使得涂覆液体向玻璃基底的剩余部分施加,并在玻璃基底的中心处产生宽约8cm的重叠段。这样,施加器已在基底的表面的80%上通过一遍并在基底的表面的20%上通过两遍。重复这样的两次通过将产生施加器在其表面的80%上通过两遍并在其表面的20%上通过四遍的涂覆基底。
    可以有基底与工具尺寸的各种组合,这将产生从小到0%至90%重叠的不同重叠量。优选工具尺寸与重叠通过的组合提供在玻璃基底的绝大部分上的通过不超过两遍。例如,工具在基底的至少75%上通过一遍或两遍,并在总基底表面的不超过25%上通过三遍或更多遍。应避免导致工具在基底上多遍通过的方法,例如用布反复打圈??捎美丛谏俚揭槐橥ü蛑炼嗔奖橥ü那榭鱿孪虿AЩ资┘右禾逋苛献楹衔锏氖┘臃椒òɡ绻跬?、揩涂、刷涂、溢流和浸没。在一些实施例中,可能优选通过手持工具施加。第一步中的湿涂层厚度可为约4至10微米或甚至更厚(直至并包括浸没)的任何厚度,只要涂层保持湿态(含足够的水以表现为液体涂层)达使得至少一些纳米颗粒与玻璃基底反应所需的时间即可。不必使得涂覆液体的厚度在此步骤均匀,只要其厚至少约4微米即可。一般来说,在野外场所中难以产生非常薄的涂层,并且还有非常薄的湿涂层将在纳米颗??捎氩AЩ追从Σ⒖山械诙街罢舴⒌目赡苄?。
    在一些实施例中,优选使用辊施加。合适的辊包括具有6.3mm绒毛的7.6cm辊,型号07981P,ShurelineTM(由北卡罗来纳州亨特斯维尔的易事刷具公司(Shureline,Hunterville NC)供应);具有6.3绒毛的22.9×7.8cm直径辊,型号HD RC 100-9130-273(由林茨产品公司(Linzer Products Corporation)制造并由乔治亚州亚特兰大的家得宝公司(Home Depot,Atlanta GA)供应);Purdy White Dove Woven Dralon Fabric 9.5mm绒毛辊(长22.9cm,由俄勒冈州波特兰的普尔迪公司(Purdy Corporation,Portland OR)供应);Wooster Pro Shed-Resistant 22.9cm×9.5mm绒毛辊(由俄亥俄州伍斯特的伍斯特刷具公司(Wooster Brush Company,Wooster OH)供应);FoamPRO 15cm Fine Finisher,Super-Fine泡沫辊(由加利福尼亚州尔湾的FoamPRO制造公司(FoamPRO Manufacturing,Irvine CA)供应)等。几乎任何类型的辊材料都是合适的,但优选辊材料应不因涂料组合物而大大受损或降解。如本领域所熟知,辊可与辊手柄或架一起使用,其可作为辊设备的一体部分供应或可以例如22.9cm重型辊架SKU 418-312(由乔治亚州亚特兰大的家得宝公司(Home Depot,Atlanta GA)供应)单独供应。
    使得至少一些纳米颗粒键合到玻璃表面所需的时间量为纳米颗粒粒度、涂料组合物中纳米颗粒的浓度、玻璃基底的组成、玻璃基底上的可能污染物和pH的函数。在此期间,涂料必须保持湿态,并且如果该时间较短,则其将使得用于施加的人工成本最小化。优选地,所述时间小于10分钟,优选小于5分钟,优选小于2分钟,更优选小于1分钟。优选地,不必精确地控制该时间?;痪浠八?,在一些实施例中,优选对于给定的涂料组合物使用一系列时间。然而,可能需要例如30秒、优选20秒、更优选10秒的最小时间。
    一些实施例包括第二步骤,其中将湿涂层的厚度减小到约0.25微米至4微米厚度之间。在一些实施例中,将湿涂层厚度减小到约0.5微米和约3微米厚度之间。
    令人惊奇的是,一种减小湿涂层厚度的方法是将柔性刮刀拉过湿玻璃表面。在一些实施例中,可使用手持式柔性刮刀。柔性刮刀可由任何橡胶材料如天然橡胶或聚合物如增塑聚(氯乙烯)、有机硅聚合物、聚氨酯、聚烯烃、含氟聚合物等制成。柔性刮刀常被称为“橡皮刮板”。刮刀长度可为任何实用的尺寸,例如7cm和70cm之间。在一些实施例中,柔性刮刀小于、大于或尺寸定为与特定的玻璃基底相匹配(例如,设计为使得其正好装进光伏组件的框架内)??捎牍蔚蹲楹细髦止潭ㄆ骱褪直?。刮刀可相对于玻璃基底定位在约5度至90度的任何角度下,并可在约1cm/sec至约100cm/sec的各种速度下拖曳。刮刀尖端可具有任何几何形状,包括例如对称的锋利边缘、不对称的锋利边缘、圆角、扁平或它们的组合??上蚬蔚妒┘痈髦盅沽Σ⑶夜蔚冻ざ瓤稍谠?g/cm至60g/cm的范围内。刮刀材料的刚度加之外加压力和刮刀尖端几何形状可决定刮刀相对于基底的角度以及与基底接触的刮刀的量。优选地,不必精确地控制刮刀角度、速度或压力。在一些实施例中,可使用手持式刮刀。合适的市售柔性刮刀包括例如Handy Trends Flexidry型号01550(有机硅刮刀,长约30.5cm,中国浙江慈溪的宁波浩瀚洁具有限公司(Ningbo Haohan Cleaning Utinesils Co.,Ltd,Cixi,Zhejiang,China));固定在ProcurveTM手柄(马里兰州格林伍德的绿林精品公司(Mr.Longarm,Incorporated,Greenwood MD))中的长10cm至61cm的Sorbo黑色橡胶刮刀(加利福尼亚州棕榈沙漠城的硕而博产品公司(Sorbo Products,Incorporated,Palm Desert CA))等。制造商如硕而博产品公司(Sorbo Products)、帕瑞西维护供应公司(纽约锡拉丘兹(Syracues NY))和艾托公司(Ettore)(加利福尼亚州阿拉米达(Alameda CA))供应广泛的柔性刮刀。刮刀可由这些及其它供应商供应以手柄或单独出售。几乎任何类型的柔性刮刀材料都是合适的,但优选柔性刮刀材料应不因涂料组合物而大大受损或降解。
    在一些实施例中,通过向湿涂覆玻璃基底施加聚合物膜来减小湿涂层厚度。在一些实施例中,所述膜是弯曲的并在一定的角度下施加或者辊压到湿涂覆玻璃基底上以便不夹带气泡。所述膜可因涂料组合物中的水的表面张力(与玻璃和膜接触的水的总能量小于与玻璃和空气接触的水的能量)而粘附到基底。任选地,所述膜可从辊施加或借助于工具施加。任选地,可借助于辊或柔性刮刀使所述膜平顺就位,并且任选的辊或柔性刮刀也可帮助挤出一些涂料组合物或提供更均匀的涂料组合物厚度。使用膜的一个优点在于水不能容易地蒸发,故可使用较长量的时间来使涂料组合物中的纳米颗粒与玻璃基底反应。例如,可使用1至10分钟或甚至更长的时间。然而,取决于涂覆液体的组成,也可使用较短的时间,包括例如20秒或更少或者10秒或更少。
    然后从基底移除膜。令人惊奇的是,玻璃基底上留下厚度为0.25微米至4微米的涂料组合物的均匀湿涂层??捎盟瞿ひ瞥魏喂康耐扛惨禾?。任选地,所述膜可被再利用,这可用来帮助减少浪费。合适的膜可由几乎任何聚合物制成并可具有几乎任何尺寸,只要它们是足够柔性的以便它们将能够与玻璃基底上的液体涂料组合物中的水的表面接触即可。厚的刚性膜可能不能与涂料组合物中的水良好接触,取而代之的是将产生至少一些其中在膜与玻璃基底上的液体涂料组合物之间存在空气的区域。优选地,膜应具有约10微米至250微米的厚度。膜可以是透明的或不透明的。合适的聚合物包括聚烯烃如聚乙烯和聚丙烯、含氟聚合物、聚酯、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、增塑聚氯乙烯等。优选的是膜材料应不因涂料组合物而大大受损或降解。
    优选地,在最终步骤中在涂料组合物中的水蒸发以形成耐久涂层之前湿涂层的厚度在0.25微米至4微米、更优选1微米至4微米的范围内。蒸发可通过使玻璃基底在环境条件下干燥即空气干燥来实现。在一些实施例中,蒸发掉涂料组合物中的基本上所有的水,例如蒸发掉至少95%的水、优选98%的水。本领域技术人员应认识到,取决于 环境条件,许多材料(包括玻璃和二氧化硅)可保持痕量的水,特别是在其表面上,除非它们经受高温(例如超过100℃或甚至超过200℃)和非常低的压力(例如0.1个标准大气压或甚至0.01个标准大气压)的组合。蒸发后将形成耐久涂层。耐久涂层可能能够承受清洗,例如施加水进行的清洗,或在可能经受雨或其它情况的户外一段时间的过程中保持性能。与涂料组合物中纳米颗粒的浓度组合地选择湿涂层厚度以产生平均厚度为约0.5nm至约50nm、更优选约2nm至约40nm的干涂层(蒸发后)。高于此范围的干涂层厚度可能具有不期望的视觉效应,而低于此范围的干涂层厚度可能具有降低的防止灰尘积聚的能力、降低的耐久性和/或随着户外时间而降低的性能。
    当涂料组合物含有两种或更多种粒度的纳米颗粒如一些纳米颗粒的直径小于20nm(例如,直径4nm的“小”纳米颗粒)而一些纳米颗粒的直径大于20nm(例如,直径42nm的“大”纳米颗粒)时,干涂层可在2微米乘2微米的区域上具有平均厚度,但在更小的区域(例如40nm×40nm)上可能有大颗粒从涂层突出50nm的厚度,而在另外的更小区域40nm×40nm上可能仅有厚度约20nm的约5层小纳米颗粒。因此,干涂层的表面可能在纳米尺度上来说是粗糙的并且这样的粗糙度可通过例如原子力显微镜检测到?;箍梢酝ü美缟璧缱酉晕⒕挡炜赐坎愕暮峤孛胬床饬空庑┎煌暮穸?。如本文所用,术语“平均涂层厚度”指在比液体涂料组合物中的最大纳米颗粒大至少20倍的区域上的涂层厚度,例如,对于含有直径4nm和42nm的纳米颗粒的液体涂料组合物来说,平均涂覆量指在至少0.84微米×0.84微米的区域上的涂覆量。在一些实施例中,干涂层具有均匀的厚度。在一些实施例中,任何2微米×2微米的(微观)区域上的平均涂层厚度在10cm×10cm的(宏观)区域的平均涂层厚度的30%内。
    优选的实施例具有在5微米乘5微米的区域上平均表面粗糙度介于约3nm和约75nm之间的耐久干涂层。在一些实施例中,耐久涂层 在5微米乘5微米的区域上具有介于约5nm和约40nm之间的表面粗糙度。
    在一些实施例中,在涂覆基底的表面后,将所得制品定位在户外并可因涂覆制品周围的环境条件而适度受热或因吸收辐射能而产生加热。然而,作为一个实际问题,这样的事件可能不会可靠地发生,并且所述涂料组合物和方法优选产生适当地耐久的涂层而对加热或有意地加热其的步骤没有任何后续要求。
    通过以下非限制性实例进一步说明本发明的目的和优点,但这些实例中所述的具体材料及其用量,以及其它条件和细节不应视为对本发明进行不当限定。
    实例
    材料
    纳米颗粒
    所用球形二氧化硅纳米颗粒分散体可从伊利诺斯州纳波维尔的纳尔科公司(Nalco Company,Naperville,IL)(艺康集团的一家公司)以下列商品名商购获得:“NALCO 1115”(4nm颗粒,以在水中约16重量%供应)、NALCO 2326”(5nm颗粒,以在水中约16重量%供应)、“NALCO DVSZN004”(42nm颗粒,以在水中约41重量%供应)和“NALCO 2329”(75nm颗粒,以在水中约41重量%供应)。
    其它添加剂
    氧化钛纳米颗粒由密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich,St.Louis MO)供应,产品编号700347(初级颗粒粒度21nm,150nm粒度(DSL),在水中33-37重量%)。硝酸为1.0N硝酸,由宾夕法尼亚州西切斯特的VWR国际公司(VWR International,West Chester PA)供应,目录编号BDH 3209-1。
    基底
    用作用于涂覆和用于对照实验的基底的玻璃为StarphireTM低铁玻璃,厚3.2mm,由宾夕法尼亚州切斯威克的PPG工业公司(PPG  Industries,Cheswick PA)供应。Starphire玻璃通过向液态锡池上漂浮玻璃的熔融带状物来产生,并且如此产生的玻璃的一侧比另一侧具有较高的锡含量。除非另外指明,否则使用未与液态锡接触的玻璃侧来进行实验。在一些情况下,如所示出的那样,玻璃的相对侧被覆盖以由辊均匀地施加的黑色背衬(具有ComplyTM粘合剂680-CR65 Black的3MTM ScotchliteTM可移除反射石墨膜,由明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St Paul MN)供应)。该黑色背衬允许样品的玻璃侧(与背衬相背)上可再现的光泽度测量。
    如所示出的那样,用作用于涂覆和用于对照实验的基底的镜为厚0.32mm的Guardian标准镜(密歇根州奥本希尔斯的佳殿工业公司(Guardian Industries,Auburn Hills MI))或厚3.2mm的Binswanger ScargardTM(田纳西州孟菲斯的宾斯万格玻璃公司(Binswanger Glass,Memphis TN))。
    除非另外指明,否则在使用之前通过用Liquinox洗涤剂(纽约州白原市的阿尔康诺克斯公司(Alconox,Inc.White Plains NY))的溶液和纸巾轻轻洗擦、然后用流动的自来水或流动的去离子水彻底冲洗、然后用去离子水最终冲洗、然后空气干燥来清洁基底。
    测试方法
    原子力显微镜(AFM)
    使用DimensionTM 3100原子力显微镜(由亚利桑那州图森的维易科精密计量集团(Veeco Metrology Group,Tucson AZ)供应)以轻敲模式进行AFM分析。探针为1欧姆硅探针(OTESPA),弹簧常数介于20和80牛顿/米之间并且共振频率大约为310kHz。成像参数为设定点的约68%至780%,并且驱动振幅为约40mV至60mV。增益为0.4至0.6(对于积分增益)和0.5至0.7(对于比例增益)。扫描5微米×5微米区域,扫描速率为约1Hz,收集512×512个数据点。关于形貌的数据处理使用一阶XY平面拟合和零级扁平化,而关于相的数据处理使用零级扁平化。
    场效应扫描电子显微镜(SEM)
    使用Hitachi S-4700场发射扫描电子显微镜(由伊利诺斯州绍姆堡的美国日立高科技公司(Hitachi High Technologies America,Inc.,Schaumburg IL))进行成像。样品准备如下:对于表面,察看每个样品的中间以察看与AFM分析大约相同的区域。对于横截面,用墨水绕边缘标示样品以指示所关注的侧和初始边缘。样品的横截面通过用球头锤击打样品来产生。将较小的片附接到SEM柱以观察新碎裂边缘的横截面。对于表面和横截面二者,沉积AuPd的薄层以使得样品导电。
    成像条件为3.0千电子伏特,枪至样品的工作距离为6mm,使用超高分辨率分析设置,图像在16秒后采集,并且倾角为0度。使用小于1000至高达50,000的放大倍数来察看表面,并使用高达100,000的放大倍数来察看横截面。
    光泽度
    使用目录编号AG-4448的BYK micro-Tri-Gloss光度计(马里兰州哥伦比亚的美国BYK-加德纳公司(BYK-Gardner USA,Columbia MD))进行光泽度测量,其在20度、60度和85度的角度下测量光泽度。除非另外指明,否则在每一样品上于每一角度下进行三次测量,并记录三次测量的平均值。
    对于户外性能测试,于三个测量角度下对一式五片玻璃进行三个角度下的初始光泽度测量(所有测量的平均值记录在表4中)。然后用双面泡沫-芯胶带将样品固定到铝装配架,并于45度角度下装配在明尼苏达州的科蒂奇格罗夫和亚利桑那州的凤凰城中的户外试验场上。一段时间后,再次进行光泽度测量(一式五片玻璃上三个位置),以测量已积聚在样品上的污物的量。明尼苏达州样品于2012年3月28日置于户外并于2012年6月16日测量。亚利桑那州样品于2012年4月14日置于户外并于2012年5月16日测量。为易于比较,以光泽度损失%=100×(初始光泽度–暴露后光泽度/(初始光泽度)来计 算这段时间内的光泽度损失百分比。较大的数的光泽度损失%意味着已积聚了较多的污物。
    镜面反射率
    镜面反射测量使用德克萨斯州达拉斯的设备和服务公司(Devices and Services Company,Dallas TX)的15R型镜面反射计在15毫弧度的受光角下进行。记录的数为在此受光角上捕集的光的百分比。除非另外指明,否则在每一样品上进行三次测量,并记录三次测量的平均值。
    干燥的粉尘测试
    将待测试的基底片切割成约10×15cm的大小。将样品(如所示出的那样,未涂覆、经部分涂覆或经完全涂覆的基底)置于允许整个样品周围良好空气流通的机架中,并然后置于在10%相对湿度和约20℃下的湿度受控室中。使样品与周围环境平衡至少6小时。将0-指定级、标称0-70微米的亚利桑那试验粉尘级分(明尼苏达州伯恩斯维尔的粉末技术公司(Powder Technology,Inc.,Burnsville,Minnesota))置于湿度受控室中的浅盘中并使其与周围环境平衡至少6小时。
    将样品以水平位置置于聚丙烯顶扣容器(Sterilite Ultra-SealTM,长23.2cm、宽16.8cm、高6.4cm,容量1.4L,马萨诸塞州汤森的斯特瑞莱特公司(Sterilite Corporation,Townsend MA))中,使待测试侧朝上。用金属刮勺使约10g新鲜的(先前未使用过的)亚利桑那试验粉尘落到样品上,然后咔哒一声扣上容器盖并使容器轻轻地来回翻倒以便粉尘在样品的表面上运动,每秒翻倒1次,总共运动1分钟。然后移除盖,将样品提升至垂直位置,轻轻敲打一次,然后通过使用光泽度或镜面反射来测量表面上剩余的污物,如下表中所示。随着样品上粉尘的量增大,光泽度和镜面反射测量值减小。在与一个样品一起使用后弃去粉尘,并对每一个受试样品使用新鲜的灰尘。
    比较例1
    表1中示出了如通过在Guardian标准镜玻璃片上的镜面反射测量所测得由未涂覆玻璃积聚的粉尘的量。这些数据为根据“干燥的粉尘测试”方法但将试验室设置成不同相对湿度并使新鲜的玻璃样品和灰尘在指定的相对湿度下平衡至少6小时的情况下对每片玻璃三次测量的结果。视觉上,在最低相对湿度下暴露于灰尘后,样品看起来基本上被粉尘覆盖,并且在较高相对湿度下暴露于粉尘后看起来具有较薄的粉尘层。暴露于粉尘之前,该镜的镜面反射率为88。
    另外的实验显示,较长的平衡时间不影响测试结果,但较短的平衡时间不提供可再现的结果。另外的实验显示,使用不同尺寸和尺寸分布的亚利桑那试验灰尘级分获得了不同的结果。另外的实验确定,测量带涂层样品的性能的最好途径是涂覆玻璃片的一半并比较玻璃片涂覆的一半与未涂覆的一半的测量值;这有助于降低可能由于天到天、批次到批次、操作者到操作者或其它变化性的源所致的变化性。
    表1:未涂覆玻璃镜在暴露于亚利桑那试验粉尘后的镜面反射随相对湿度的变化(比较例1)

    比较例2-17和实例1-7
    涂覆液体和涂覆玻璃基底的制备
    通过以表2中列出的量向容器中加入去离子水并以所示的量(所示的量为如所供应的纳米颗粒溶液的重量)加入纳米颗粒来制备涂覆液体。然后在加入酸直至达到所指示的pH的过程中搅拌该液体;记录达到该pH所需的酸的量。用pH测试条(ColorpHastTM pH测试条,由新泽西州吉布斯敦的EMD-Millipore,EMD Chemicals公司(EMD-Millipore,EMD Chemicals,Inc.,Gibbstown NJ)供应)测量溶液的pH。
    基底为约10×15cm的StarphireTM玻璃片。使用未与液态锡接触的玻璃侧来进行表3中的实验,并用黑色胶带将玻璃的相对侧(已与锡接触的侧)覆盖。通过将玻璃片的下半部分浸没到含涂覆液体的聚乙烯烧杯中并等候表中所指示的时间(单位:秒)来涂覆样品(“浸泡60”是指样品被浸没60秒)。在对于一些样品的第二步骤中,使用比较用方法:用时1-3秒将样品从涂覆液体拉过并立即(在1-2秒内)用流动的自来水彻底冲洗(表2中的“冲洗”),然后用去离子水冲洗。然后使样品在环境条件下空气干燥。在对于一些样品的第二步骤中,使用了此施加方法之一的一个例子:用时1-3秒将样品从涂覆液体拉过并然后立即(在2-4秒内)使用橡胶刮板(表2中的“SQG”)来移除非常薄的量的涂覆液体。然后使样品在环境条件下空气干燥。
    对于比较例3(CE3),使样品浸泡60秒,然后从涂覆液体中取出并使空气干燥而无需任何其它步骤。视觉检查发现所得涂覆基底不可接受地混浊,故不再进一步测试。比较例12(CE12)也不可接受,因为其影响了初始光学性能,如通过暴露于粉尘之前的光泽度测量所测得:当在60度下测量时,未涂覆的一半玻璃显示出94的光泽度,而当在60度下测量时,比较例12的涂覆的一半显示出68的光泽度。
    表2:涂覆液体和涂覆方法


    粉尘试验性能
    将表2中示出的实例和比较例如“干燥的粉尘测试”中所述在10%的相对湿度下暴露于亚利桑那试验粉尘。在粉尘暴露后对每片玻璃未 涂覆的一半(比较例,并用作未涂覆性能的对照测量)和涂覆的一半测量光泽度。涂覆的和未涂覆的之间的差值代表涂层的性能,较大的差值指示更好的性能,即,与未涂覆的一半相比,涂覆的一半积聚较少的灰尘。当所述差值为负数时,意味着在涂覆的一半上比未涂覆的一半上有更多的粉尘。
    表3中的数据的察看显示,虽然一些比较用样品有助于防止粉尘积聚,但本申请的实例提供改善的性能。例如,将比较例CE2和实例EX1进行比较,其用相同的涂料组合物制成但使用不同的方法施加。类似地,将比较例CE4与实例EX2进行比较,或比较例CE5与实例EX3、比较例CE11与实例EX5和比较例CE17与实例EX7??赡苡兄谠诖耸笛槭也馐灾蟹乐够页净鄣钠渌冉侠赡懿惶峁┳愎坏幕庑阅芑蚰途眯?,或者可能不满足环境、安全、外观或其它要求。
    表3:涂覆玻璃在亚利桑那试验粉尘暴露前后的光泽度


    比较例18-19和实例8-9(耐久性)
    使用1103g去离子水、320g“NALCO 1115”和55.6g“NALCO DVSZN004”用上面针对表2中的涂覆液体描述的混合顺序制备涂料组合物“CC1”,用77.3g 1N的硝酸将pH调节至3.0。二氧化硅浓度为约5重量%固体。通过混合100g“CC1”与100g去离子水制备第二涂料组合物“CC2”以提供约2.5重量%固体且pH约3.3的溶液。如下所述将这些涂料施加到约15×15cm尺寸的StarphireTM玻璃片。在涂层已干燥后,通过如测试方法下描述的扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)分析样品。
    比较例18
    使用涂料组合物“CC1”,将一片玻璃在该涂料组合物中浸没300秒,然后取出,用去离子水彻底冲洗,并空气干燥。在15,000和50,000倍放大倍数下的SEM显示出表面上4nm二氧化硅纳米颗粒以非常低的覆盖率的存在,该覆盖率远低于颗粒的单层,使得裸露的基 底玻璃在大多数表面上是暴露的。在约2×3微米的样品区域上,SEM显示出约四个42nm的纳米颗粒。AFM颗粒分析显示,在1×1微米的区域上有256个尺寸4.1nm(数均高度)的颗粒,这意味着所述纳米颗粒覆盖了玻璃表面的约0.3%。图1中示出了在50,000倍放大倍数下的SEM图像。此图像拍摄的是样品的表面,即,此图像垂直于表面拍摄。裸露的玻璃看起来暗,并且小亮点为4nm颗粒。更大、更亮的点为42nm颗粒(此图像中看到约四个单独的颗粒)。在AFM测量中的光栅扫描线上没有检测到42nm颗粒;在2×2微米区域上观察到少量大颗粒但使用单一的随机光栅扫描线检测这些在统计学上的变化是小的。5×5微米图像的Rq(均方根)粗糙度为3.2nm,相同区域上的平均粗糙度为2.0nm。
    使涂覆样品经受5分钟超声处理(Aquasonic 250T型,由宾夕法尼亚州拉德诺的VWR国际公司(VWR International,Radnor PA)供应)。通过超声处理进行清洗对于从表面移除小颗粒非常有效。超声处理后,SEM分析显示,许多4nm纳米颗粒被移除;剩余的42nm颗粒的数量相似,但在超声处理前后覆盖率都非常低,每2×3微米区域小于10个42nm颗粒。
    比较例19
    使用泡沫辊(“FoamPRO 15cm Fine Finisher,Super-Fine Foam”,可得自加利福尼亚州尔湾的FoamPRO制造公司(FoamPRO Manufacturing,Irvine CA))向一片玻璃施加涂料组合物“CC2”并使其保持在那里45秒。然后用去离子水彻底冲洗玻璃并空气干燥。在15,000倍放大倍数下的SEM显示出表面上4nm二氧化硅纳米颗粒以非常低的覆盖率的存在,该覆盖率远低于颗粒的单层并低于比较例CE18,使得裸露的基底玻璃在大多数表面上是暴露的。AFM颗粒分析显示,在1×1微米的区域上有152个尺寸4.7nm(数均高度)的颗粒。AFM测量中的光栅扫描线检测到一个42nm颗粒,因为随机选择 的光栅扫描线碰巧包括一个这样的颗粒。5×5微米图像的Rq(均方根)粗糙度为3.6nm,相同区域上的平均粗糙度为2.4nm。
    实例8
    使用泡沫辊(“FoamPRO 15cm Fine Finisher,Super-Fine Foam”,可得自加利福尼亚州尔湾的FoamPRO制造公司(FoamPRO Manufacturing,Irvine CA))向一片玻璃施加涂料组合物3002并使其保持在那里45秒。然后用柔性刮刀移除大多数涂料溶液,并将样品空气干燥。在15,000和50,000倍放大倍数下的SEM显示出表面上4nm和42nm二氧化硅纳米颗粒以使得纳米颗粒完全覆盖玻璃基底即至少一个单层的覆盖率的存在。图2中示出了在50,000倍放大倍数下的SEM图像。该图像拍摄的是样品的表面。该图像显示,表面几乎或完全被4nm颗粒覆盖并且还看到许多42nm颗粒。不能从此图像确定涂层的厚度。不能通过AFM进行颗粒分析,因为没有从其测量的裸露玻璃基线。5×5微米图像的Rq(均方根)粗糙度为8.1nm,相同区域上的平均粗糙度为6.5nm。
    通过SEM在100,000倍放大倍数下察看实例8的横截面。涂层在有大(42nm)颗粒的地方看起来厚约50-60nm,并在涂层由若干层小(4nm)颗粒构成的地方厚约25nm。平均厚度小于50nm。42纳米颗粒从包含4nm颗粒的较薄部分突出。图3中示出了该横截面的SEM图像。在此图像中,玻璃基底非常暗并且显示在涂层下方。从此横截面,我们估计干涂层的平均厚度为约40nm(对有大纳米颗粒的地方的50-60nm的厚度和有若干层小纳米颗粒的地方的25nm的厚度平均)并且自此我们如下计算出第二步(柔性刮刀)后的大致湿涂层:假定二氧化硅纳米颗粒的密度为2.65g/cm3(二氧化硅的密度)并且干涂层由无规地密堆积的球体构成,这些球体占据约64%的体积,所述干涂层的密度为约1.7gm/cm3。对于40nm的平均厚度,1cm×1cm的区域上的体积为4×10-6cm3并且该区域上的重量为6.8×10-6g。由于该涂料组合物为2.5%的二氧化硅(重量%固体),因此在1cm×1cm的区域 上的湿涂层必定为2.72×10-4克。该涂料组合物的密度为1.0gm/cm3,因此在1cm×1cm的区域上的湿涂层厚度为2.72×10-4cm=2.72微米。
    实例9
    使用泡沫辊(“FoamPRO 15cm Fine Finisher,Super-Fine Foam”,可得自加利福尼亚州尔湾的FoamPRO制造公司(FoamPRO Manufacturing,Irvine CA))向一片玻璃施加涂料组合物“CC2”并然后用ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)的膜覆盖。用柔性刮刀将膜平顺铺开。45秒后,剥下膜并将样品空气干燥。在15,000和50,000倍放大倍数下的SEM显示出表面上4nm和42nm二氧化硅纳米颗粒以使得纳米颗粒完全覆盖玻璃基底即至少一个单层的覆盖率的存在。不能通过AFM进行颗粒分析,因为没有从其测量的裸露玻璃基线。5×5微米图像的Rq(均方根)粗糙度为10.3nm,相同区域上的平均粗糙度为8.6nm。
    通过SEM在100,000倍放大倍数下察看实例9的横截面。涂层在有大(42nm)颗粒的地方看起来厚约50nm,并在涂层由若干层4nm颗粒构成的地方厚约25nm。平均厚度小于50nm。42纳米颗粒从包含4nm颗粒的较薄部分突出。
    如上面针对比较例CE18所述,使涂覆样品经受5分钟超声处理。通过超声处理进行清洗对于从表面移除小颗粒非常有效。此超声处理方法/SEM分析用作显示纳米颗粒与玻璃基底的键合的措施。超声处理后,SEM分析未显示出显著的变化;也就是说,所有颗??雌鹄炊寄途玫馗浇拥讲AЩ?。
    比较例20-21和实例10-11(户外性能)
    如实例EX1中所述制备涂料组合物,pH为3.0(+/-0.5)pH单位。将此涂料施加到一片约10×15cm尺寸的ScargardTM镜以用于以下比较例和实例。然后如测试方法中“光泽度”下所述进行户外性能测试。
    比较例20
    不施加涂料。
    比较例21
    将玻璃片水平放置,使得其浸没在浅盘中的涂料组合物中,并浸没30秒。然后将其取出并用去离子水流冲洗。使样品空气干燥(表4中的“30秒浸泡,冲洗”)。
    实例10
    使用已在涂覆液体的托盘中翻滚过以使泡沫为液体所饱和的泡沫辊(“FoamPRO 15cm Fine Finisher,Super-Fine Foam”,可得自加利福尼亚州尔湾的FoamPRO制造公司(FoamPRO Manufacturing,Irvine CA))向玻璃两遍施加涂料组合物。使液体与玻璃接触30秒,然后用黑色橡胶刮刀在约110克的压力下在10cm接触线上(约11g/cm)移除相当大部分的液体。使样品空气干燥(表4中的“辊,30秒,刮刀”)。
    实例11
    如针对实例EX12那样向玻璃施加涂料组合物,然后在涂覆液体之上放置一片ETFE膜(厚102微米,约15×19cm)并用黑色橡胶刮刀在约300g的压力下在10cm接触线上使之平顺就位。在膜就位30秒后,在约90度的剥离角将其剥离。使涂覆玻璃空气干燥(表4中的“辊,膜30秒,剥离”)。
    表4:户外暴露前后的光泽度


    实例12至19
    通过向容器中充装目标量的200.00g纯化水(通过蒸馏、去离子法或反渗透纯化)、21.00g Nalco 1115、3.33g Nalco DVSZN004和约3.38g 10%的硝酸溶液(10重量%的硝酸/水)来制备多个涂覆液体样品(实例12至实例19)。在多个样品中,充装的实际量的变化了至多0.05g,并且在一些情况下,保持相同的比例制备较大的批料。在每个制剂中加入约3g硝酸并然后将剩余部分以小份加入直至达到2.75的pH,如用pH计测量的。这些液体含有1.4重量%的4纳米颗粒和0.6重量%的42纳米颗粒。制备所述液体样品并在涂覆玻璃的样品之前于环境温度下贮存不同的时间,从一天到约4个月不等。在实例20中,比例为水1102.7g、Nalco 1115320.0g、Nalco DVSZN 00455.6g和1N硝酸77.3g,向其中另外加入1556g水,产生含有1.5重量%的4纳米颗粒和0.7重量%的42纳米颗粒的液体,其中pH为约3.3。
    通过以下方法制备多个涂覆玻璃的样品:使用油漆辊子、移液管、浸泡或类似方法向玻璃表面施加一厚层涂覆液体,使液体在玻璃上停留表5中指示的时间长度,并然后使用柔性刮刀(橡胶刮板)从玻璃表面移除液体的一部分。橡胶刮板步骤后留下的液体的量在表5中被称为“湿厚度”。不试图测量或控制刮刀角度、速度或压力;只是由两名不同的操作者(“K”和“D”)“用手”施加。使剩余的“湿厚度”液 体在玻璃上干燥,随后通过扫描电子显微镜(SEM)分析涂层。从SEM图像和液体的组成,我们计算出了湿厚度为多少。通过计数涂覆样品的不同部分的2至4个单独的SEM图像中1微米×1微米区域中42nm颗粒的数量来进行计算。我们知道在初始涂覆液体中42nm颗粒的数量(对于含有0.6重量%的42nm二氧化硅颗粒的组合物,在1×1×1微米的体积中有58个颗粒),并且我们假定湿厚度液体中存在的所有颗粒均随着水从湿层蒸发而沉积在玻璃上;因此,1微米的湿厚度将在1×1微米区域中沉积58个尺寸42nm的颗粒。成比例地较薄的湿涂层将导致成比例地较少的42nm颗粒。结果示于表5中,其中对每个样品给出了平均厚度(基于颗粒数的2-4次测量)。
    表5:湿厚度

    据观察,对于EX 12至EX 19,湿涂层厚度令人惊奇地一致,涂料组成相同,湿涂层厚度平均为0.40微米,标准偏差仅为0.065微米。不受理论的束缚,但我们认为,当使用手持式设备移除过量的液体时,基于玻璃表面附近的液体的流动(其特别可能受停留时间过程中纳米颗粒到玻璃表面的键合的影响)和/或因涂覆液体中纳米颗粒的存在所致的纳米尺度流体流动,涂料组成将在控制湿涂层厚度中扮演重要角色。注意到在表5的实例20中,高17%的颗粒浓度导致几乎高100%的湿厚度,这可能部分归因于较高纳米颗粒浓度所致的纳米尺度流体流动的改变。
    本文所提及的所有参考文献均以引用方式并入。
    如本文所使用,词语“在……上”和“与……相邻”涵盖以下两者:层直接和间接位于某物上,其它层有可能位于两者之间。
    如本文所用,术语“(一个或多个)主表面”是指在具有三组相对表面的三维形状上的具有最大表面积的(一个或多个)表面。
    除非另外指明,否则本发明和权利要求书中用来表述特征尺寸、数量和物理特性的所有数字在所有情况下均应理解为被术语“约”修饰。因此,除非有相反的说明,否则在上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均为可根据本领域技术人员利用本文所公开的教导内容而寻求获得期望的性质而改变的近似值。
    除非本文内容以其他方式明确指出,否则本说明书和所附权利要求书中使用的单数形式“一”、“一个”和“所述”涵盖具有复数形式的实施例。除非本文内容以其他方式明确说明,否则本公开和所附权利要求书中使用的术语“或”的含义一般来讲包括“和/或”。
    公开了本公开的各种实施例和具体实施。所公开的实施例仅为举例说明而非限制之目的给出。上述具体实施以及其它具体实施均在以下权利要求书的范围内。本领域的技术人员将会知道,本公开可以通过除所公开的那些以外的实施例和具体实施进行操作。本领域的技术人员将会知道,可以在不脱离本发明基本原理的条件下对上述实施例 和具体实施的细节作出多个改变。应当理解,本发明不旨在不恰当地限于本文提供的示例性实施例和实例,这些实例和实施例仅以举例的方式提出,而且本发明的范围旨在仅受所附权利要求书的限制。另外,在不脱离本发明的实质和范围的前提下,对本发明的各种修改和更改对本领域技术人员将是显而易见的。因此,本专利申请的范围应当仅由以下权利要求书确定。

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