CN102382629B

CN102382629B - 一种疏水组合物及其制备方法和一种防水玻璃

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Publication number: CN102382629B
Application number: CN201010274762.2A
Authority: CN
Inventors: 冷世伟; 胡文
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: Suzhou Shihao Building Materials New Technology Engineering Co Ltd
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2030-08-30
Also published as: CN102382629A

Abstract

本发明提供了一种疏水组合物，含有含氟表面活性剂、酸性硅溶胶、水和有机溶剂；所述疏水组合物中还含有五氧化二锑水溶胶。本发明还提供了改疏水组合物的制备方法和利用该疏水组合物的防水玻璃。本发明的疏水组合物，固化后形成的防水膜具有良好的自疏水性和耐磨性，且折射率与玻璃基材的折射率非常接近，不会产生较大的视觉误差。

Description

一种疏水组合物及其制备方法和一种防水玻璃

技术领域

本发明属于自洁玻璃领域，尤其涉及一种疏水组合物及其制备方法和一种防水玻璃。

背景技术

在大雨中驾驶汽车，即使雨刷高速摆动，仍然无法彻底玻璃上的雨水，雨水形成的水膜折射导致司机清楚判断具体路况，存在安全隐患。汽车挡风玻璃防雨剂，通过利用各种材料的疏水原理，让雨水在汽车玻璃表面无法形成水膜，提高了雨刷的使用效率，可大大提高了雨天行车的安全。

例如US5417744公开了一种组合物，含有氟化聚硅氧烷、聚硅氧烷、聚酯改性的聚硅氧烷、酸、水和醇，可获得光学透明的、具有疏水性质的涂层。US5697991中公开了一种改进的防水处理化合物，含有烷基聚硅氧烷、无机酸、溶剂和软质磨料，其中软质磨料可增强污垢和沙粒的去除。但是，软质磨料一方面会降低形成涂层的光学透明性，另一方面仍然不能满足玻璃的自疏水性。

CN1422311A中公开了一种无溶剂体系的防水、防污组合物，由以下物质组成：硅氧烷和酸的多相分散系，以及稳定所述多相分散系的固体稳定剂；其中，硅氧烷可以为氟代烷基聚硅氧烷，固体稳定剂可以采用硅石。该组合物虽然保证了涂层的疏水耐磨性，但是涂层折射率与玻璃基材相差较大，产生较大的视觉误差。

发明内容

本发明解决了现有技术中的防水剂形成的涂层的疏水耐磨性差、涂层折射率与玻璃基材相差较大的技术问题。

本发明提供了一种疏水组合物，含有含氟表面活性剂、酸性硅溶胶、水和有机溶剂；所述疏水组合物中还含有五氧化二锑水溶胶。

本发明还提供了所述疏水组合物的制备方法，包括将含氟表面活性剂、酸性硅溶胶、水、有机溶剂和五氧化二锑水溶胶混合均匀即可。

最后，本发明提供了一种防水玻璃，包括玻璃基底和位于玻璃基底表面的防水膜；其中，所述防水膜由本发明提供的疏水组合物固化得到。

本发明提供的疏水组合物中，含氟表面活性剂中具有良好的疏水性和高附着力；酸性硅溶胶能进一步提高组合物的耐磨性和附着力；五氧化二锑水溶胶一方面能提高疏水组合物的耐磨性，另一方面与酸性硅溶胶混合使用能调节疏水组合物固化后形成的防水膜的折射率，使之与玻璃基材的折射率相近。

具体实施方式

本发明提供疏水组合物，含有含氟表面活性剂、酸性硅溶胶、水和有机溶剂；所述疏水组合物中还含有五氧化二锑水溶胶。

本发明的发明人意外发现，本发明的疏水组合物中含有五氧化二锑时，能提高疏水组合物的耐磨性，另一方面能调整本发明的疏水组合物固化后形成的防水膜的折射率，固化后形成与基材折射率接近的防水膜，避免了因为光线在不同折射率中折射造成视觉误差。硅溶胶的折射率在1.48左右，而五氧化二锑水溶胶的折射率在1.7左右，本发明中，通过使用两种溶胶的混合物，调节其固化后的折射率至1.53，以接近汽车玻璃基材的折射率。

优选情况下，所述五氧化二锑水溶胶为纳米级，五氧化二锑(Sb₂O₅)水溶胶的平均粒径为5-100nm，优选为5-60nm；五氧化二锑水溶胶中，Sb₂O₅的含量为0.1-60wt％，优选为10-50wt％。纳米级Sb₂O₅颗粒能有效提高疏水组合物固化后形成膜层的微观结构，更具有荷叶效应，即采用本发明的疏水组合物的自疏水性更好。另外，纳米级Sb₂O₅颗粒与酸性硅溶胶能均匀分散，不会降低固化后形成的防水膜的透光率。以疏水组合物的总质量为基准，五氧化二锑水溶胶的含量为0.1-10wt％。本发明中，所述五氧化二锑水溶胶可直接采用商购产品，例如无锡泽辉化工有限公司的JT33(平均粒径为40-60nm，Sb₂O₅含量33wt％，pH＝4.0)。

本发明中，所述疏水组合物中，含氟表面活性剂、酸性硅溶胶、水和有机溶剂的含量在本技术领域常见范围即可。优选情况下，以疏水组合物的总质量为基准，含氟表面活性剂的含量为0.1-10wt％，酸性硅溶胶的含量为0.1-10wt％，水的含量为1-20wt％，有机溶剂的含量为70-98wt％。更优选情况下，含氟表面活性剂的含量为0.1-2wt％，酸性硅溶胶的含量为0.5-10wt％，水的含量为1-10wt％，有机溶剂的含量为80-98wt％。

本发明中，所述含氟表面活性剂本领域技术人员常用的各种氟取代改性的表面活性剂，如各种含氟硅氧烷单体。优选情况下，本发明中，含氟表面活性剂具有结构式F(CF₂-CF₂)₅OSiR₃，其中n＝1-15，R＝-OCH₃、-OC₂H₅或Cl。本发明的含氟表面活性剂中，一端具有含氟基团，提供表面疏水性；另外，还具有硅氧烷基基团，与本发明的疏水组合物中的硅溶胶发生偶联，从而增强附着力。更优选情况下，所述含氟表面活性剂为F(CF₂-CF₂)₃OSi(OCH₃)₃、F(CF₂-CF₂)₇OSi(OC₂H₅)₃或F(CF₂-CF₂)₅OSi(OCH₃)₃。

本发明中，所述酸性硅溶胶的平均粒径为5-100nm；酸性硅溶胶中，SiO₂的含量为5-60wt％。所述酸性硅溶胶可以增强本发明疏水组合物体系的抗划伤性和硬度，固化后形成的防水膜的韧性、硬度和耐磨性得到相应增强。本发明中，所述酸性硅溶胶可直接采用商购产品，例如可以采用浙江宇达化工有限公司的HS-10％型酸性硅溶胶(平均粒径为8-15nm，SiO₂含量10wt％，pH≤4.8)。

所述有机溶剂为现有技术中各种常见的醇类溶剂，例如可以选自乙醇、甲醇、丙醇、异丙醇等亲水性溶剂。

本发明中，所述疏水组合物的pH值为1.5-7。

本发明的疏水组合物的制备方法，包括将含氟表面活性剂、酸性硅溶胶、水、有机溶剂和五氧化二锑水溶胶混合均匀即可。其中，含氟表面活性、酸性硅溶胶、水、有机溶剂和五氧化二锑水溶胶的添加顺序没有特别限定，例如也可先将含氟表面活性剂、酸性硅溶胶和五氧化二锑溶胶混合均匀，在加入水和有机溶剂，混合均匀，即可得到本发明的疏水组合物。

本发明提供了一种防水玻璃，包括玻璃基底和位于玻璃基底表面的防水膜；其中，所述防水膜由本发明提供的疏水组合物固化得到。

具体地，在表面清洗干净的玻璃基底表面涂覆本发明的疏水组合物，然后用干净的无尘布擦拭表面，反复二至三次，直至表面干净透明，然后固化即可。玻璃基底表面疏水组合物的涂覆用量为0.02-0.2g/cm²。所述固化条件包括：固化温度为20-60℃，固化时间为0.5-8h。

以下结合实施例对本发明的疏水组合物及其制备方法、防水玻璃作进一步的说明。实施例及对比例中所采用原料均通过商购得到。

实施例1

将含氟表面活性剂F(CF₂-CF₂)_nOSiR₃(其中n＝5，R＝-OCH₃)、酸性硅溶胶HS-10％(平均粒径为10nm，SiO₂含量10wt％，pH≤4.8)、五氧化二锑溶胶JT33(平均粒径为50nm，Sb₂O₅含量33wt％，pH＝4.0)、水和乙醇按表1中的质量百分含量混合均匀，调节混合体系pH值为4，快速搅拌0.5h，常温静置4h，得到本实施例的疏水组合物，记为S1。

清洗挡风玻璃，干燥后，将疏水组合物S1喷洒在挡风玻璃上面，喷洒用量为0.05g/cm²；用干净的布擦拭挡风玻璃表面，反复3次，至玻璃表面干净透明，常温下固化10h，得到本实施例的防水玻璃，记为S11。

实施例2-4

采用与实施例1相同的步骤制备疏水组合物和防水玻璃，不同之处各组分及含量如表1中所示。得到的疏水组合物依次记为S2-S4，防水玻璃依次记为S22-S44。

对比例1

采用与实施例1相同的步骤制备疏水组合物和防水玻璃，不同之处各组分的含量如表1中所示。得到的疏水组合物记为DS1，防水玻璃记为DS11。

对比例2

清洗挡风玻璃，干燥后，将商购的防雨剂(河北承诺铭汽车用品厂，CB-207)喷洒在挡风玻璃上面，喷洒用量为0.05g/cm²；用干净的布擦拭挡风玻璃表面，反复3次，至玻璃表面干净透明，常温下固化10h，得到本实施例的防水玻璃，记为DS22。

表1

	F(CF₂-CF₂)_nOSiR₃	酸性硅溶胶	Sb₂O₅溶胶	水	乙醇
						S11	n＝3，R＝-OCH₃，0.5％	5％	0.25％	1％	93.75％
S22	n＝5，R＝-OCH₃，1％	8％	0.5％	1.5％	89％
						S33	n＝7，R＝-OC₂H₅，2％	10％	1％	5％	82％
S44	n＝10，R＝-OC₂H₅，5％	12％	2％	8％	73％
						DS11	n＝3，R＝-OCH₃，0.5％	5.25％	-	1％	93.75％

性能测试：

1、对S1-S4和DS1分别进行如下测试，测试结果如表2所示：

(1)pH值：采用瑞士的Titro恒定pH滴定仪测试pH值；

(2)粒径：采用美国Microtrac公司S3500型粒度分析仪测试的平均粒径；

(3)固含：采用GB/T 7193.3-1987中公开的方法测试固含量。

2、对S11-S44和DS11-DS22分别进行如下测试，测试结果如表3所示：

(1)耐磨测试：无尘布在200g负荷下，反复摩擦2000次，性能变化情况。

(2)折射率测试：采用武汉维恩特科技有限公司的SPA-4000棱镜耦合仪测量薄膜的折射率。

(3)透过率测试：使用上海美谱达仪器有限公司UV-1800分光光度计测量550nm下的透过率。

(4)接触角、表面能测试：使用Data physics公司OCA系列接触角测量仪测量防污涂料涂层与水和二碘甲烷的接触角，然后计算得到涂层的表面能。

表2

	S1	S2	S3	S4	DS1	DS2
							pH值	4	4.5	4.5	5	4	6
平均粒径/nm	40	50	45	55	45	50
							固含量	1.5％	4.7％	6.2％	8.4％	2.5％	5.3％

表3

从上表2-3的测试结果可以看出，本发明的疏水组合物形成的防水膜耐摩擦测试前后，透光率较高，对水、油具有较大的接触角，表面自由能极低，说明本发明的疏水组合物具有良好的自疏水性和耐磨性；另外，本发明的疏水组合物固化后形成的防水膜的折射率，与玻璃基材的折射率非常接近，避免了产生较大的视觉误差。

Claims

1.一种疏水组合物，含有含氟表面活性剂、酸性硅溶胶、水和有机溶剂；其特征在于，所述疏水组合物中还含有五氧化二锑水溶胶；

以疏水组合物的总质量为基准，含氟表面活性剂的含量为0.1-10wt%，酸性硅溶胶的含量为0.1-10wt%，水的含量为1-20wt%，有机溶剂的含量为70-98wt%，五氧化二锑水溶胶的含量为0.1-10wt%

含氟表面活性剂的结构式为F(CF₂-CF₂)_nOSiR₃，其中n=1-15，R=-OCH₃、-OC₂H₅或Cl。

2.根据权利要求1所述的疏水组合物，其特征在于，所述五氧化二锑水溶胶为纳米级，五氧化二锑水溶胶的平均粒径为5-100nm；五氧化二锑水溶胶中，Sb₂O₅的含量为0.1-60wt%。

3.根据权利要求1所述的疏水组合物，其特征在于，含氟表面活性剂为F(CF₂-CF₂)₃OSi(OCH₃)₃、F(CF₂-CF₂)₇OSi(OC₂H₅)₃或F(CF₂-CF₂)₅OSi(OCH₃)₃。

4.根据权利要求1所述的疏水组合物，其特征在于，酸性硅溶胶的平均粒径为5-100nm；酸性硅溶胶中，SiO₂的含量为5-60wt%。

5.根据权利要求1所述的疏水组合物，其特征在于，有机溶剂为醇类溶剂，选自乙醇、甲醇、丙醇、异丙醇中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的疏水组合物，其特征在于，疏水组合物的pH值为1.5-7。

7.权利要求1所述的疏水组合物的制备方法，包括将含氟表面活性剂、酸性硅溶胶、水、有机溶剂和五氧化二锑水溶胶混合均匀即可。

8.一种防水玻璃，包括玻璃基底和位于玻璃基底表面的防水膜；其特征在于，所述防水膜由权利要求1-7任一项所述的疏水组合物固化得到。

9.根据权利要求8所述的防水玻璃，其特征在于，固化的条件包括：固化温度为20-60℃，固化时间为0.5-8h。