CN102653456B - 一种超疏水玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超疏水材料技术领域，特别涉及一种超疏水玻璃及其制备方法。首先将玻片和浓度为0.5～2.5mol/L的氨水溶液一起置于带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜内，在温度为110～190℃，恒温刻蚀3～12小时后，然后放入烘箱中烘干，再浸入乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，浸泡1小时后，取出后在温度为60℃下干燥1小时，得到超疏水玻片表面。本发明操作简单，无需复杂的化学处理，也不需要昂贵的设备，成本低，可控性好，易于产业化。本发明制得的超疏水聚玻璃表面不仅对纯水表面出良好的超疏水性，对酸碱液体也具有具有良好的超疏水性，可应用在玻璃表面的防污、自清洁等方面。
Description
技术领域
本发明涉及一种超疏水材料技术领域，特别涉及一种超疏水玻璃及其制备方法。
背景技术
玻璃这一传统的透明建筑材料在现代建筑业、汽车工业以及家庭中得到了最广泛的应用，由于空气污染的加重，也使得它们的清洁工作变得日益艰难；自清洁玻璃的诞生，为功能性建筑玻璃提出了一个新概念，使玻璃清洗尤其是高层建筑物玻璃的清洗不再成为人们生活的难题；所谓自清洁玻璃，是指普通玻璃在经过特殊的物理或化学方法处理后，其表面产生独特的物理化学特性，从而使玻璃不再通过传统的人工擦洗方法而在自然雨水的冲刷下达到清洁一新的状态。
近年来，随着国内外对于仿生超疏水材料研究的兴起，利用超疏水性能制备自清洁玻璃也逐渐成为了表面功能材料研究的热点之一；所谓超疏水自清洁玻璃是指在普通玻璃表面通过表面织构化和化学修饰，产生超疏水性能，使亲水性污渍和亲油性污渍无法粘附于玻璃表面，而表面污染物如灰尘等可以被滚落的水滴带走不留下任何痕迹；目前，超疏水自清洁玻璃主要是通过表面涂覆、气相沉积、自组装纳米颗粒或聚合物等方法，在玻璃表面构筑能够满足超疏水性能的粗糙度，化学修饰降低表面能后得到；这些方法大多数是在玻璃表面涂上一层材料，而不是直接在玻璃表面上构筑具有自清洁性能的表面。因此，发明一种简单而又易于产业化的技术，直接在玻璃表面上制备超疏水表面是非常必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超疏水玻璃的制备方法；本发明以玻璃为基底，将玻片浸泡到氨水溶液中发生化学反应，从而在玻璃表面构造出类藤状的微纳米复合结构，再用乙烯基三乙氧基硅烷修饰后，得到的玻璃表面具有超疏水性能。
一种超疏水玻璃，其特征在于：所述玻璃表面为类藤状结构，这种类藤状物质的直径为100~300纳米，且彼此相连，形成一种类网状结构，网孔的直径为0.1 ~2微米。
上述的超疏水玻璃，其特征在于：类藤状物质的上面分布有纳米凸体。
上述的超疏水玻璃，其特征在于：所述超疏水玻璃的表面与水滴的接触角在151~160o之间，水滴在玻璃表面的滚动角小于8o。
所述的超疏水玻璃的制备方法包括以下步骤：
首先，对玻璃片进行预处理得到表面洁净的玻璃片；
将上述预处理后的玻璃片和浓度为0.5~2.5 mol/L的氨水溶液一起置于带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜内，在温度为110~190℃，恒温反应3~12小时后，然后放入烘箱中烘干；
将上述刻蚀并干燥后的玻璃片浸入乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，浸泡0.5~2小时后，取出后干燥得到超疏水玻璃。
所述的玻璃片为载玻片，为石英玻璃片或钠钙玻璃片。
上述乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，乙烯基三乙氧基硅烷与乙醇的体积比为1:5~15。
所述的对玻璃片进行预处理指将玻璃片浸入到无水乙醇中超声清洗5~10min后取出，用去离子水冲洗，并用氮气吹干，得到预处理好的干净玻璃片。
附图说明
图1 实施例1制备的超疏水玻璃表面的接触角照片；
图2 实施例1制备的超疏水玻璃表面的SEM照片。
具体实施方式
通过下面给出的本发明的具体实施例可以进一步清楚地解析本发明，但下述实施例并不是对本发明的限定。
实施例1：
首先，将玻片浸入无水乙醇中超声清洗10min后取出，用去离子水冲洗，并用氮气吹干，得到预处理好的干净玻璃片；然后将预处理后的玻片和浓度为1.5 mol/L的氨水溶液一起置于带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜内，在温度为150℃，恒温反应6小时后，放入烘箱中烘干，再浸入乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，乙烯基三乙氧基硅烷与乙醇的体积比为1:10，浸泡0.5小时后，取出后在温度为60℃下干燥1小时，得到超疏水玻片表面。
参见图1，采用OCAH200接触角测试仪测试该玻璃表面的润湿性，结果表明该表面与水的接触角为160o，滚动角小于6o；采用JSM-7001F热场发射扫描电子显微镜对玻璃表面形貌进行了观察，发现该玻璃表面是类藤状的微纳米复合结构，如图2。
实施例2：
首先，将玻片浸入无水乙醇中超声清洗10min后取出，用去离子水冲洗，并用氮气吹干，得到预处理好的干净玻璃片；然后将预处理后的玻片和浓度为0.5 mol/L的氨水溶液一起置于带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜内，在温度为110℃，恒温反应12小时后，放入烘箱中烘干，再浸入乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，乙烯基三乙氧基硅烷与乙醇的体积比为1:15，浸泡1小时后，取出后在温度为60℃下干燥1小时，得到超疏水玻片表面。
采用OCAH200接触角测试仪测试该玻璃表面的润湿性，结果表明该表面与水的接触角为157o，滚动角小于8o；采用JSM-7001F热场发射扫描电子显微镜对玻璃表面形貌进行了观察，发现该玻璃表面是类藤状的微纳米复合结构。
实施例3：
首先，将玻片浸入无水乙醇中超声清洗10min后取出，用去离子水冲洗，并用氮气吹干，得到预处理好的干净玻璃片；然后将预处理后的玻片和浓度为2.5mol/L的氨水溶液一起置于带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜内，在温度为190℃，恒温反应3小时后，放入烘箱中烘干，再浸入乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，乙烯基三乙氧基硅烷与乙醇的体积比为1:5，浸泡2小时后，取出后在温度为60℃下干燥1小时，得到超疏水玻片表面。
采用OCAH200接触角测试仪测试该玻璃表面的润湿性，结果表明该表面与水的接触角为156o，滚动角小于8o；采用JSM-7001F热场发射扫描电子显微镜对玻璃表面形貌进行了观察，发现该玻璃表面是类藤状的微纳米复合结构。
Claims (4)
1.一种超疏水玻璃，其特征在于：所述玻璃表面为类藤状结构，这种类藤状物质的直径为100~300纳米，且彼此相连，形成一种类网状结构，网孔的直径为0.1 ~2微米；所述超疏水玻璃的表面与水滴的接触角在151~160o之间，水滴在玻璃表面的滚动角小于8o；所述的玻璃为钠钙玻璃片。
2.如权利要求1所述的超疏水玻璃，其特征在于：类藤状物质的上面分布有纳米凸体。
3.如权利要求1所述的一种超疏水玻璃的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）首先，对玻璃片进行预处理得到表面洁净的玻璃片；
2）将上述预处理后的玻璃片和浓度为0.5~2.5 mol/L的氨水溶液一起置于带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜内，在温度为110~190℃，恒温反应3~12小时后，然后放入烘箱中烘干；
3）将上述刻蚀并干燥后的玻璃片浸入乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，浸泡0.5~2小时后，取出后干燥得到超疏水玻璃；
所述乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，乙烯基三乙氧基硅烷与乙醇的体积比为1:5~15。
4.如权利要求3所述的一种超疏水玻璃的制备方法，其特征在于：所述的对玻璃片进行预处理指将玻璃片浸入到无水乙醇中超声清洗5~10min后取出，用去离子水冲洗，并用氮气吹干，得到预处理好的干净玻璃片。
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