CN102795791A - 耐磨的超亲水增透涂层 - Google Patents

耐磨的超亲水增透涂层 Download PDF

Info

Publication number
CN102795791A
CN102795791A CN2011101351745A CN201110135174A CN102795791A CN 102795791 A CN102795791 A CN 102795791A CN 2011101351745 A CN2011101351745 A CN 2011101351745A CN 201110135174 A CN201110135174 A CN 201110135174A CN 102795791 A CN102795791 A CN 102795791A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coating
diallyl dimethyl
sheet glass
dimethyl ammoniumchloride
sio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011101351745A
Other languages
English (en)
Inventor
贺军辉
许利刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Original Assignee
Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS filed Critical Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Priority to CN2011101351745A priority Critical patent/CN102795791A/zh
Publication of CN102795791A publication Critical patent/CN102795791A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

本发明涉及耐磨的超亲水增透涂层。本发明的耐磨的超亲水增透涂层，是利用SiO2表面具有良好的亲水性和二氧化硅薄膜具有较低的反射率、高的光透过率、耐磨性能好等优点，由粒径大约为10～40nm的SiO2球型纳米粒子层构造出粗糙结构的表面结构，同时该涂层具有超亲水性能。水在涂有该涂层的玻璃表面的接触角为0度，涂有该涂层的玻璃片的透光率能从91.3％提高到99.0％。当水滴落在涂有该涂层的玻璃表面时，水珠会迅速均匀铺平，然后蒸发，不留下任何斑点。本发明的耐磨的超亲水增透涂层具有制备工艺简单、成本低、效果明显、适用范围广等技术优势。

Description

耐磨的超亲水增透涂层
技术领域
本发明属于纳米材料制备技术领域，特别涉及耐磨的超亲水增透涂层。
背景技术
自清洁玻璃就是指普通玻璃在经过特殊处理之后，使表面具有超亲水或者超疏水特性，从而达到不影响镜面成像、能见度和玻璃的透光率的效果。
自清洁玻璃按亲水性分类可分为超亲水自清洁玻璃(玻璃表面与水的接触角小于5度)和超疏水自清洁玻璃(玻璃表面与水的接触角为大于150度，滚动角小于5度)，按材质分类可分为无机材料涂层自清洁玻璃和有机材料涂层自清洁玻璃。
对于无机材料涂层的自清洁玻璃而言，若该无机材料涂层为超疏水性物质，则类似荷叶效应，其涂层表面对水的滚动角小(滚动角小于5度)，能使微小水滴聚集成大水珠。当集成的水珠达到一定尺寸时，会借助自身重力下滑，或通过外力如风吹、雨刷等方式被除去。在玻璃表面涂覆的超疏水性物质的无机材料涂层的效果明显，但是时效性差；这是由于小水滴的聚集或吹干、蒸发都需要一段时间，水滴会留在玻璃制品上，如棱镜般地影响成像和能见度，而且目前涂覆超疏水性物质的无机材料涂层的耐久性不理想，无法保证玻璃产品作为耐用消费品的长期使用寿命，从而无法保证真正意义上的自清洁效果。
若该无机材料涂层为超亲水性物质，则会使小水滴在玻璃表面上的接触角趋近于零度，当水接触到玻璃表面时，迅速在其表面铺展，形成均匀的水膜，表现出超亲水的性质，不会影响镜面成像，同时水层薄对透光率的影响也大为减小，通过均匀水膜的重力下落带走污渍。在玻璃表面涂覆的超亲水性物质的无机材料涂层，可以去除大部分污渍。
国外在20世纪60年代就已经开始了玻璃自清洁研究，在基础研究方面，目前，世界上发达国家均有知名公司在专门从事自清洁玻璃的研究开发和制作，如英国Pilkington公司、日本TOTO公司、美国PPG公司、德国GEA公司、VTA公司、UIC公司等；在应用开发方面，日本率先展开开发、推广、应用TiO2光催化自清洁玻璃，英国Pilkington公司、美国PPG公司等玻璃商也看好这一产品的开发、加工、生产及推广应用的大市场。英国Pilkington玻璃公司在开发应用TiO2光催化自洁净玻璃方面已走在欧、美玻璃商的前列，并在2002年底之前把该产品推广到欧洲及其他国家(如美国)玻璃市场，进行公开批量销售，随后在北美、大洋洲的澳大利亚、亚洲的日本等地区及国家推出(陈利宾，建筑玻璃与工业玻璃2004，No.6，12～15)；美国W.L.Tonar等人研制的透明复合自清洁防雾玻璃(W.L.Tonar et al.Electrochromic Device Having ASelf-cleaning Hydrophilic Coating.United States Patent Application PublicationUS2001/00210066A1，2001-09-13；K.Toru.Vehicle Mirror.United StatesPatent US5594585：1997-01-14；K.Toru.Anti-fog Element.US5854708：1998-12-29；K.Takahama et al.Method of Forming HydrophilicInorganic Coating Film And Inorganic Coating Composition.United States PatentApplication Publication US2001/008696 A1，2001-07-13)，是在玻璃基材的表面形成具有催化作用的光催化剂透明涂层，再在光催化剂透明涂层的表面形成具有亲水性的透明多孔无机氧化物(SiO2和Al2O3)薄膜。然而这些技术都利用了TiO2光催化特性促使表面达到超亲水，适用条件会受到限制，因为需要有光照的环境才能进行催化作用；而且这种孔状结构表面虽可以提高亲水性，但很容易被难挥发的物质或者纳米尘埃堵住孔口，耐久性不理想。
国内的研究虽然起步较晚，但也取得了显著的进展，有关专利和技术成果有上百项，为了达到自清洁效果，通常采用以下措施：(1)在玻璃表面喷上一层表面活性剂，以除去沉积在其上的水滴和尘埃；(2)在玻璃表面涂覆一层有机吸水防雾涂层；(3)安装加热装置，通过加热蒸发玻璃表面水滴；(4)安装超声波分散和加热装置，对玻璃表面水滴同时进行分散和加热，达到快速蒸发的目的。然而这些方法都有各自的局限性：方法(1)需定期反复喷刷表面活性剂而显得不便利；方法(2)由于使用有机物质导致玻璃制品耐磨性和耐热性不好；方法(3)中由于加热蒸发水滴通常需7～10分钟，时效性差，且需要外加能量，能量消耗大，因而不实用；方法(4)的装置较复杂，元件多，成本高(刘付胜聪，李玉平全国性建材科技期刊-《玻璃》2002年第3期16～19)。中科纳米技术工程中心有限公司(简称中科纳米)的常温固化纳米自清洁玻璃技术取得了显著进展，结合玻璃深加工工艺，完成了大板面自清洁玻璃的制作，已应用于国家大剧院和汽车展示厅玻璃等建设项目中。中科纳米自清洁玻璃的水在玻璃表面的接触角为6.5度，国外某著名公司的自清洁玻璃的接触角为17度，可见，中科纳米自清洁玻璃的亲水性远远好于国外某著名公司的产品。(陈利宾，建筑玻璃与工业玻璃2004，No6，12～15)。不幸的是该技术要利用TiO2的光催化特性来提高基质表面的亲水性，必须在有紫外光照射的环境中才表现出良好的亲水性能，在黑暗的环境中是很难达到这种效果，而且也没有达到真正意义的超亲水(接触角小于5度)，因此限制了其适用范围。总的来说，目前的这些技术的自清洁耐久性还不理想。因此研究开发便利的、耐磨性和耐侯性好的且成本低的新型自清洁玻璃是十分必要和有意义的。
玻璃表面的组装涂层具有超亲水和增透效果，但是往往其耐磨性达不到要求，从而在真正的实际应用中受到限制，虽然通过后处理能提高涂层的耐磨性，但是在提高涂层的耐磨性的同时，涂层的增透和自清洁性质会受到一定的影响，本发明中的涂层依次采用简单的水热处理和快速淬火处理，能够得到高增透、超亲水和耐磨性质的涂层，具有良好的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供采用静电自组装的方法，将纳米粒子和聚电解质交替组装，从而提供一种耐磨的超亲水增透涂层。
本发明的耐磨的超亲水增透涂层，是利用SiO2表面具有良好的亲水性和二氧化硅薄膜具有较低的反射率、高的光透过率、耐磨性能好等优点，由粒径大约为10～40nm的SiO2球型纳米粒子层构造出粗糙结构的表面结构，同时该涂层具有超亲水性能。水在涂有该涂层的玻璃表面的接触角为0度，涂有该涂层的玻璃片的透光率能从91.3％提高到99.0％。当水滴落在涂有该涂层的玻璃表面时，水珠会迅速均匀铺平，然后蒸发，不留下任何斑点。本发明中的这种涂层具有制备工艺简单、成本低、效果明显、适用范围广等技术优势。
本发明的耐磨的超亲水增透涂层可以正硅酸乙酯(TEOS)、氨水、无水乙醇为原料，制备出10～40nm的SiO2纳米粒子；然后采取浸涂方法将SiO2球型纳米粒子与聚电解质通过静电组装沉积到玻璃片上，制备的涂层依次经过水热处理和快速淬火处理。所需仪器设备简单、廉价，有望实现工业化。
本发明的耐磨的超亲水增透涂层是由以下方法制备得到的：
(1)将清洗干净后的玻璃片浸入到浓度为1～3mg/mL的聚二烯丙基二甲基氯化铵水溶液中，取出，在玻璃片表面沉积一层聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层，用蒸馏水洗涤以除去物理吸附的聚二烯丙基二甲基氯化铵，用惰性气体吹干；然后再浸入到浓度为1～3mg/mL的聚苯乙烯磺酸钠溶液中，取出，用蒸馏水洗涤，用惰性气体吹干，在所述聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层上又沉积一层聚苯乙烯磺酸钠涂层；重复上述沉积聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层和聚苯乙烯磺酸钠涂层的工艺步骤，直至得到总共沉积有5～20层由聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层与聚苯乙烯磺酸钠涂层构成的双层；然后再重复上述沉积聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层的工艺步骤，得到在玻璃片上沉积的最后一层为聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层的玻璃片；
(2)将步骤(1)制备得到的最后一层为聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层的玻璃片浸入到含有粒径大约为10～40nm的SiO2球型纳米粒子的悬浮液中，取出用蒸馏水洗涤，惰性气体吹干，在聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层表面沉积一层SiO2球型纳米粒子层；然后再浸入到浓度为1～3mg/mL的聚二烯丙基二甲基氯化铵水溶液中，取出，在所述SiO2球型纳米粒子层表面沉积一层聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层，用蒸馏水洗涤以除去物理吸附的聚二烯丙基二甲基氯化铵，用惰性气体吹干；重复上述沉积SiO2球型纳米粒子层和沉积聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层的工艺步骤，直至在步骤(1)得到的最后一层为聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层的玻璃片上，得到总共沉积有3～8层由聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层与粒径大约为10～40nm的SiO2球型纳米粒子层构成的双层，并得到在玻璃片上沉积的最后一层是粒径大约为10～40nm的SiO2球型纳米粒子层的玻璃片；在玻璃片的表面制备得到表面具有粗糙结构的增透涂层；
(3)将步骤(2)制备得到的表面具有粗糙结构的增透涂层的玻璃片放入高压反应釜中的托架上，在高压反应釜中加入水，并保持所述SiO2球型纳米粒子层不接触水，将高压反应釜密封加热到温度为100～140℃进行水热处理(优选水热处理的时间是1～2小时)，在玻璃片的表面制备得到表面具有粗糙结构的耐磨的增透涂层；
(4)将步骤(3)制备得到的表面具有粗糙结构的耐磨的增透涂层的玻璃片快速放入温度为600～800℃的马弗炉中进行淬火100～300s，以除去聚电解质聚二烯丙基二甲基氯化铵与聚苯乙烯磺酸钠，在玻璃片的表面制备得到表面具有粗糙结构的耐磨的超亲水增透涂层。
所述的快速是在打开马弗炉的炉门后，时间控制在15秒内将所述的表面具有粗糙结构的耐磨的增透涂层的玻璃片放入马弗炉中。
所述的清洗是将玻璃片浸入到质量浓度为98％的H2SO4与质量浓度为30％的H2O2按体积比为7∶3混合的混合液中，取出用蒸馏水洗涤，用惰性气体吹干。
所述的将玻璃片浸入到H2SO4与H2O2的混合液中的时间是5～20分钟。
所述的含有粒径大约为10～40nm的SiO2球型纳米粒子的悬浮液的质量浓度为0.1％～1％；其是在无水乙醇中，将正硅酸乙酯在氨水催化下水解，制备出含有单分散粒径大约为10～40nm SiO2球型纳米粒子的悬浮液；或将粒径大约为10～40nm的SiO2球型纳米粒子分散在水中得到悬浮液，其质量浓度为0.1％～1％。
所述的粒径大约为10～40nm的SiO2球型纳米粒子，可取市售，或按照
Figure BDA0000063363680000051
(
Figure BDA0000063363680000052
W，Fink A，Bohn E.Journal of Colloid & Interface Science，1968，26：62～69)方法进行制备。
本发明中所述的涂层是通过SiO2球型纳米粒子表面带的负电荷与玻璃片上沉积的聚电解质所带的正电荷的静电吸引自组装而形成，每一步完成都用蒸馏水彻底洗涤，用惰性气体(如氮气)吹干。
所述的聚电解质是聚二烯丙基二甲基氯化铵和聚苯乙烯磺酸钠。
本发明的耐磨的超亲水增透涂层可以用于玻璃制品上，包括家庭、公寓以及商业和公共场所建筑的玻璃窗户、玻璃天窗、玻璃幕墙、家庭浴室镜子、汽车挡风玻璃、后视镜、后景玻璃、眼镜片等。本发明的耐磨的超亲水增透涂层特别适用于潮湿空气环境的各式各样的需要清洁处理的基质上，水在涂有该涂层的玻璃表面的接触角为0度。
本发明以廉价且易取得的普通玻璃片作为基质，再通过层层静电自组装沉积带电聚电解质和SiO2球型纳米粒子，由于SiO2球型纳米粒子之间的孔隙率的增加，使涂有所述耐磨的超亲水增透涂层的玻璃片具有良好的增透性能，其透光率能从91.3％提高到99.0％，同时也具有超亲水性和良好的耐磨性。该耐磨的超亲水增透涂层具有制备工艺简单、成本低、性能优越、耐久性能好、适用范围广等优点。本发明的耐磨的超亲水增透涂层还可以降低水的表面张力，使水迅速铺展在玻璃表面，带走污垢达到清洁玻璃表面的目的。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1.玻璃片的透光率；图中的0、5、6、7线分别对应没有涂层的玻璃片、沉积有五层粒径为10～20nm的SiO2纳米粒子玻璃片的透光率对应实施例1、沉积有六层粒径为20～30nm的SiO2纳米粒子玻璃片的透光率对应实施例2、沉积有七层粒径为30～40nm的SiO2纳米粒子玻璃片的透光率对应实施例3。
图2.沉积有六层粒径为20～30nm的SiO2纳米粒子的涂层的玻璃片经过不同步骤处理后的透过率对应实施例2；a为自组装涂层；b为自组装涂层经水热处理；c为自组装涂层经水热处理再经快速淬火处理。
图3.沉积有六层粒径为20～30nm的SiO2纳米粒子的涂层的玻璃片经过不同步骤处理后的接触角对应实施例2，测量所用的水滴体积为1μL：a为自组装涂层对应；b为自组装涂层经水热处理；c为自组装涂层经水热处理再经快速淬火处理。
图4.沉积有五层粒径为10～20nm的SiO2纳米粒子的涂层、沉积有六层粒径为20～30nm的SiO2纳米粒子的涂层和沉积有七层粒径为30～40nm的SiO2纳米粒子的涂层的玻璃片，经水热处理再经过快速淬火处理的瞬间接触角随时间变化的关系曲线图，曲线a对应实施例1，曲线b对应实施例2，曲线c对应实施例3，测量所用水滴体积为1μL。
图5.沉积有六层粒径为20～30nm的SiO2纳米粒子的涂层的玻璃片经过水热处理，铅笔刮痕测试的SEM像对应实施例2：a为1H的铅笔刮痕测试SEM像；b为2H的铅笔刮痕测试SEM像；c为3H的铅笔刮痕测试SEM像；d为4H的铅笔刮痕测试SEM像；图中箭头所指的方向为划破的地方。
图6沉积有六层粒径为20～30nm的SiO2纳米粒子的涂层的玻璃片经水热处理再经快速淬火处理，铅笔刮痕测试的SEM像对应实施例2：a为2H的铅笔刮痕测试SEM像；b为3H的铅笔刮痕测试SEM像；c为4H的铅笔刮痕测试SEM像；d为5H的铅笔刮痕测试SEM像；e为6H的铅笔刮痕测试SEM像；图中箭头所指的方向为划破的地方。
图7.沉积有六层粒径为20～30nm的SiO2纳米粒子的涂层的玻璃片经过不同步骤处理后的SEM图，对应实施例2：a为自组装涂层；b为自组装涂层经水热处理；c为自组装涂层经水热处理再经快速淬火处理。
具体实施方式
实施例1
耐磨的超亲水增透涂层：由五层粒径为10～20nm的SiO2纳米粒子组成，其制备方法包括以下步骤：
(1)将3mL氨水，100mL无水乙醇加入到锥形瓶中常温搅拌10分钟，在60℃搅拌2分钟，在搅拌下滴加2mL正硅酸乙酯(TEOS)，在60℃剧烈搅拌10小时，得到半透明的悬浮液，所得含有粒径为10～20nm的SiO2球型小粒子悬浮液，并用水稀释成质量分数为0.1％～1％的悬浮液备用；
(2)将普通玻璃片浸入到新配的Pirhana溶液(质量浓度约为98％的H2SO4与质量浓度约为30％的H2O2按体积比为7∶3混合的混合液)中5～20分钟，取出用蒸馏水洗涤，用氮气吹干；
(3)将步骤(2)用氮气吹干后的玻璃片浸入到浓度为1～3mg/mL的聚二烯丙基二甲基氯化铵水溶液中2～10分钟后取出，在玻璃表面沉积一层聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层，用蒸馏水洗涤以除去物理吸附的聚二烯丙基二甲基氯化铵，用氮气吹干；然后再浸入到浓度为1～3mg/mL的聚苯乙烯磺酸钠溶液中2～10分钟，取出，用蒸馏水洗涤，用氮气吹干，在聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层上又沉积一层聚苯乙烯磺酸钠涂层；重复上述沉积聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层和聚苯乙烯磺酸钠涂层的工艺步骤，直至得到总共沉积有5个由聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层与聚苯乙烯磺酸钠涂层构成的双层，然后再浸入到浓度为1～3mg/mL的聚二烯丙基二甲基氯化铵水溶液中2～10分钟后取出，用蒸馏水洗涤以除去物理吸附的聚二烯丙基二甲基氯化铵，用氮气吹干；得到在玻璃片上沉积的最后一层为聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层的玻璃片；
(4)将步骤(3)制备得到的最后一层为聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层的玻璃片浸入到步骤(1)制备得到的含有粒径为10～20nm的SiO2球型纳米粒子的悬浮液中2～10分钟，取出用蒸馏水洗涤，氮气吹干，在聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层表面沉积一层SiO2纳米粒子层，然后再浸入到浓度为1～3mg/mL的聚二烯丙基二甲基氯化铵水溶液中2～10分钟后取出，在SiO2纳米粒子层表面沉积一层聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层，用蒸馏水洗涤以除去物理吸附的聚二烯丙基二甲基氯化铵，用氮气吹干；重复上述沉积SiO2纳米粒子层和沉积聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层的工艺步骤，直至得到总共沉积有5个由聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层与粒径为10～20nm的SiO2球型纳米粒子层构成的双层，并得到在玻璃片上沉积的最后一层是粒径为10～20nm的SiO2球型纳米粒子层的玻璃片；在玻璃片的表面制备得到表面具有粗糙结构的增透涂层；
(5)将步骤(4)制备得到的表面具有粗糙结构的增透涂层的玻璃片放入高压反应釜中的托架上，在高压反应釜中加入25mL(高压反应釜为100mL)的水，保持所述粒径为10～20nm的SiO2球型纳米粒子涂层不接触水，将高压反应釜密封加热到温度为100～140℃进行水热处理1～2小时，在玻璃片的表面制备得到表面具有粗糙结构的耐磨的增透涂层；
(6)打开马弗炉的炉门，在15秒内将步骤(5)制备得到的表面具有粗糙结构的耐磨的增透涂层的玻璃片放入温度为600～800℃的马弗炉中，在温度为600～800℃下淬火100～300秒，以除去聚电解质聚二烯丙基二甲基氯化铵与聚苯乙烯磺酸钠，在玻璃片的表面制备得到表面具有粗糙结构的耐磨的超亲水增透涂层。该具有粗糙结构的耐磨的超亲水增透涂层的透光率如图1中线5所示。水热处理再经过快速淬火处理的瞬间接触角随时间变化的关系曲线如图4a所示。从电镜上看出，耐磨性达到4H。
实施例2
耐磨的超亲水增透涂层：由六层粒径为20～30nm的SiO2纳米粒子组成，其制备方法包括以下步骤：
(1)将4mL氨水，100mL无水乙醇加入到锥形瓶中常温搅拌10分钟，在60℃搅拌2分钟，在搅拌下滴加2mL正硅酸乙酯(TEOS)，在60℃继续搅拌12小时，得到半透明的悬浮液，所得含有粒径为20～30nm的SiO2球型小粒子悬浮液，并用水稀释成质量分数为0.1％～1％的悬浮液备用；
(2)将普通玻璃片浸入到新配的Pirhana溶液(质量浓度约为98％的H2SO4与质量浓度约为30％的H2O2按体积比为7∶3混合的混合液)中5～20分钟，取出用蒸馏水洗涤，用氮气吹干；
(3)将步骤(2)用氮气吹干后的玻璃片浸入到浓度为1～3mg/mL的聚二烯丙基二甲基氯化铵水溶液中2～10分钟后取出，在玻璃表面沉积一层聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层，用蒸馏水洗涤以除去物理吸附的聚二烯丙基二甲基氯化铵，用氮气吹干；然后再浸入到浓度为1～3mg/mL的聚苯乙烯磺酸钠溶液中2～10分钟，取出，用蒸馏水洗涤，用氮气吹干，在聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层上又沉积一层聚苯乙烯磺酸钠涂层；重复上述沉积聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层和聚苯乙烯磺酸钠涂层的工艺步骤，直至得到总共沉积有10个由聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层与聚苯乙烯磺酸钠涂层构成的双层，然后再重复上述沉积聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层的工艺步骤，得到在玻璃片上沉积的最后一层为聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层的玻璃片；
(4)将步骤(3)制备得到的最后一层为聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层的玻璃片浸入到步骤(1)制备得到的含有粒径为20～30nm的SiO2球型纳米粒子的悬浮液中2～10分钟，取出用蒸馏水洗涤，氮气吹干，在聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层表面沉积一层SiO2纳米粒子层，然后再浸入到浓度为1～3mg/mL的聚二烯丙基二甲基氯化铵水溶液中2～10分钟后取出，在SiO2纳米粒子层表面沉积一层聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层，用蒸馏水洗涤以除去物理吸附的聚二烯丙基二甲基氯化铵，用氮气吹干；重复上述沉积SiO2纳米粒子层和沉积聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层的工艺步骤，直至得到总共沉积有6个由聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层与粒径为20～30nm的SiO2球型纳米粒子层构成的双层，并得到在玻璃片上沉积的最后一层是粒径为20～30nm的SiO2球型纳米粒子层的玻璃片；在玻璃片的表面制备得到表面具有粗糙结构的增透涂层。
(5)将步骤(4)制备得到的表面具有粗糙结构的增透涂层的玻璃片放入高压反应釜中的托架上，在高压反应釜中加入25mL(高压反应釜为100mL)的水，保持所述粒径为20～30nm的SiO2球型纳米粒子涂层不接触水，将高压反应釜密封加热到温度为100～140℃进行水热处理1～2小时，在玻璃片的表面制备得到表面具有粗糙结构的耐磨的增透涂层；
(6)打开马弗炉的炉门，在15秒内将步骤(5)制备得到的表面具有粗糙结构的耐磨的增透涂层的玻璃片放入温度为600～800℃的马弗炉中，在温度为600～800℃下淬火100～300秒，以除去聚电解质聚二烯丙基二甲基氯化铵与聚苯乙烯磺酸钠，在玻璃片的表面制备得到表面具有粗糙结构的耐磨的超亲水增透涂层。步骤(4)、步骤(5)、步骤(6)制备所得到的涂层的透光率如图2所示；步骤(4)、步骤(5)、步骤(6)制备所得到的涂层的接触角如图3所示；步骤(4)、步骤(5)、步骤(6)制备所得到的涂层的表面形貌如图7所示。步骤(5)制备所得到的涂层的铅笔刮痕测试SEM如图5中的a，b，c，d所示。步骤(6)制备所得到的涂层的铅笔刮痕测试SEM如图6中的a，b，c，d，e所示。从图中可以看出，实施例2的耐磨性达到了5H。水热处理再经过快速淬火处理的瞬间接触角随时间变化的关系曲线如图4b所示。
实施例3
耐磨的超亲水增透涂层：由七层粒径为30～40nm的SiO2纳米粒子组成，其制备方法包括以下步骤：
(1)将4mL氨水，100mL无水乙醇加入到锥形瓶中常温搅拌10分钟，在60℃搅拌5分钟，在搅拌下滴加3mL正硅酸乙酯(TEOS)，在60℃继续搅拌10小时，得到半透明的悬浮液，所得含有粒径为30～40nm的SiO2球型小粒子悬浮液，并用水稀释成质量分数为0.1％～1％的悬浮液备用；
(2)将普通玻璃片浸入到新配的Pirhana溶液(质量浓度约为98％的H2SO4与质量浓度约为30％的H2O2按体积比为7∶3混合的混合液)中5～20分钟，取出用蒸馏水洗涤，用氮气吹干；
(3)将步骤(2)用氮气吹干后的玻璃片浸入到浓度为1～3mg/mL的聚二烯丙基二甲基氯化铵水溶液中2～10分钟后取出，在玻璃表面沉积一层聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层，用蒸馏水洗涤以除去物理吸附的聚二烯丙基二甲基氯化铵，用氮气吹干；然后再浸入到浓度为1～3mg/mL的聚苯乙烯磺酸钠溶液中2～10分钟，取出，用蒸馏水洗涤，用氮气吹干，在聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层上又沉积一层聚苯乙烯磺酸钠涂层；重复上述沉积聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层和聚苯乙烯磺酸钠涂层的工艺步骤，直至得到总共沉积有15个由聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层与聚苯乙烯磺酸钠涂层构成的双层，然后再重复上述沉积聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层的工艺步骤，得到在玻璃片上沉积的最后一层为聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层的玻璃片；
(4)将步骤(3)制备得到的最后一层为聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层的玻璃片浸入到步骤(1)制备得到的含有粒径为30～40nm的SiO2球型纳米粒子的悬浮液中2～10分钟，取出用蒸馏水洗涤，氮气吹干，在聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层表面沉积一层SiO2纳米粒子层，然后再浸入到浓度为1～3mg/mL的聚二烯丙基二甲基氯化铵水溶液中2～10分钟后取出，在SiO2纳米粒子层表面沉积一层聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层，用蒸馏水洗涤以除去物理吸附的聚二烯丙基二甲基氯化铵，用氮气吹干；重复上述沉积SiO2纳米粒子层和沉积聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层的工艺步骤，直至得到再沉积有7个由聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层与粒径为30～40nm的SiO2球型纳米粒子层构成的双层，并得到在玻璃片上沉积的最后一层是粒径为30～40nm的SiO2球型纳米粒子层的玻璃片，在玻璃片的表面制备得到表面具有粗糙结构的增透涂层；
(5)将步骤(4)制备得到的表面具有粗糙结构的增透涂层的玻璃片放入高压反应釜中的托架上，在高压反应釜中加入25mL(高压反应釜为100mL)的水，保持所述粒径为30～40nm的SiO2球型纳米粒子涂层不接触水，将高压反应釜密封加热到温度为100～140℃进行水热处理1～2小时，在玻璃片的表面制备得到表面具有粗糙结构的耐磨的增透涂层；
(6)打开马弗炉的炉门，在15秒内将步骤(5)制备得到的表面具有粗糙结构的耐磨的增透涂层的玻璃片放入温度为600～800℃的马弗炉中，在温度为600～800℃下淬火100～300秒，以除去聚电解质聚二烯丙基二甲基氯化铵与聚苯乙烯磺酸钠，在玻璃片的表面制备得到表面具有粗糙结构的耐磨的超亲水增透涂层。该具有粗糙结构的耐磨的超亲水增透涂层的透光率如图1中线7所示。水热处理再经过快速淬火处理的瞬间接触角随时间变化的关系曲线如图4c所示。从电镜上可以看出，涂层的耐磨性能达到5H。

Claims (6)

1.一种耐磨的超亲水增透涂层，其特征是，所述的耐磨的超亲水增透涂层是由以下方法制备得到的：
(1)将清洗干净后的玻璃片浸入到浓度为1～3mg/mL的聚二烯丙基二甲基氯化铵水溶液中，取出，在玻璃片表面沉积一层聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层，用蒸馏水洗涤以除去物理吸附的聚二烯丙基二甲基氯化铵，用惰性气体吹干；然后再浸入到浓度为1～3mg/mL的聚苯乙烯磺酸钠溶液中，取出，用蒸馏水洗涤，用惰性气体吹干，在所述聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层上又沉积一层聚苯乙烯磺酸钠涂层；重复上述沉积聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层和聚苯乙烯磺酸钠涂层的工艺步骤，直至得到总共沉积有5～20层由聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层与聚苯乙烯磺酸钠涂层构成的双层；然后再重复上述沉积聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层的工艺步骤，得到在玻璃片上沉积的最后一层为聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层的玻璃片；
(2)将步骤(1)制备得到的最后一层为聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层的玻璃片浸入到含有粒径为10～40nm的SiO2球型纳米粒子的悬浮液中，取出用蒸馏水洗涤，惰性气体吹干，在聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层表面沉积一层SiO2球型纳米粒子层；然后再浸入到浓度为1～3mg/mL的聚二烯丙基二甲基氯化铵水溶液中，取出，在所述SiO2球型纳米粒子层表面沉积一层聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层，用蒸馏水洗涤以除去物理吸附的聚二烯丙基二甲基氯化铵，用惰性气体吹干；重复上述沉积SiO2球型纳米粒子层和沉积聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层的工艺步骤，直至在步骤(1)得到的最后一层为聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层的玻璃片上，得到总共沉积有3～8层由聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层与粒径为10～40nm的SiO2球型纳米粒子层构成的双层，并得到在玻璃片上沉积的最后一层是粒径为10～40nm的SiO2球型纳米粒子层的玻璃片；在玻璃片的表面制备得到表面具有粗糙结构的增透涂层；
(3)将步骤(2)制备得到的表面具有粗糙结构的增透涂层的玻璃片放入高压反应釜中的托架上，在高压反应釜中加入水，并保持所述SiO2球型纳米粒子层不接触水，将高压反应釜密封加热到温度为100～140℃进行水热处理，在玻璃片的表面制备得到表面具有粗糙结构的耐磨的增透涂层；
(4)将步骤(3)制备得到的表面具有粗糙结构的耐磨的增透涂层的玻璃片快速放入温度为600～800℃的马弗炉中进行淬火100～300s，以除去聚电解质聚二烯丙基二甲基氯化铵与聚苯乙烯磺酸钠，在玻璃片的表面制备得到表面具有粗糙结构的耐磨的超亲水增透涂层。
2.根据权利要求1所述的耐磨的超亲水增透涂层，其特征是：所述的清洗是将玻璃片浸入到质量浓度为98％的H2SO4与质量浓度为30％的H2O2按体积比为7∶3混合的混合液中，取出用蒸馏水洗涤，用惰性气体吹干。
3.根据权利要求2所述的耐磨的超亲水增透涂层，其特征是：所述的将玻璃片浸入到H2SO4与H2O2的混合液中的时间是5～20分钟。
4.根据权利要求1所述的耐磨的超亲水增透涂层，其特征是：所述的含有粒径为10～40nm的SiO2球型纳米粒子的悬浮液的质量浓度为0.1％～1％。
5.根据权利要求1所述的耐磨的超亲水增透涂层，其特征是：所述的快速是在打开马弗炉的炉门后，时间控制在15秒内将所述的表面具有粗糙结构的耐磨的增透涂层的玻璃片放入马弗炉中。
6.根据权利要求1所述的耐磨的超亲水增透涂层，其特征是：所述的水热处理的时间是1～2小时。
CN2011101351745A 2011-05-24 2011-05-24 耐磨的超亲水增透涂层 Pending CN102795791A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101351745A CN102795791A (zh) 2011-05-24 2011-05-24 耐磨的超亲水增透涂层

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101351745A CN102795791A (zh) 2011-05-24 2011-05-24 耐磨的超亲水增透涂层

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102795791A true CN102795791A (zh) 2012-11-28

Family

ID=47195134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011101351745A Pending CN102795791A (zh) 2011-05-24 2011-05-24 耐磨的超亲水增透涂层

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102795791A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103499910A (zh) * 2013-09-23 2014-01-08 天津华宁电子有限公司 一种矿用投影仪免清洗显示幕布及其安装方法
CN104071988A (zh) * 2013-03-28 2014-10-01 中国科学院理化技术研究所 耐磨的长效自清洁的增透涂层的制备方法以及耐磨的长效自清洁的增透涂层
CN105015106A (zh) * 2014-04-22 2015-11-04 正达国际光电股份有限公司 玻璃制品
CN117511293A (zh) * 2024-01-03 2024-02-06 蒙娜丽莎集团股份有限公司 一种反光水印油墨、反光水印陶瓷板材及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101786801A (zh) * 2009-01-22 2010-07-28 中国科学院理化技术研究所 超亲水的防雾增透涂层及其制备方法和用途

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101786801A (zh) * 2009-01-22 2010-07-28 中国科学院理化技术研究所 超亲水的防雾增透涂层及其制备方法和用途

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XIAOYU LI ET AL.: "Self-Cleaning Antireflective Coatings Assembled from Peculiar Mesoporous Silica Nanoparticles", 《LANGMUIR》 *
ZEKERIYYA GEMICI ET AL.: "Hydrothermal Treatment of Nanoparticle Thin Films for Enhanced Mechanical Durability", 《LANGMUIR》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104071988A (zh) * 2013-03-28 2014-10-01 中国科学院理化技术研究所 耐磨的长效自清洁的增透涂层的制备方法以及耐磨的长效自清洁的增透涂层
CN104071988B (zh) * 2013-03-28 2016-06-01 中国科学院理化技术研究所 耐磨的长效自清洁的增透涂层的制备方法以及耐磨的长效自清洁的增透涂层
CN103499910A (zh) * 2013-09-23 2014-01-08 天津华宁电子有限公司 一种矿用投影仪免清洗显示幕布及其安装方法
CN103499910B (zh) * 2013-09-23 2015-07-08 天津华宁电子有限公司 一种矿用投影仪免清洗显示幕布及其安装方法
CN105015106A (zh) * 2014-04-22 2015-11-04 正达国际光电股份有限公司 玻璃制品
CN117511293A (zh) * 2024-01-03 2024-02-06 蒙娜丽莎集团股份有限公司 一种反光水印油墨、反光水印陶瓷板材及其制备方法
CN117511293B (zh) * 2024-01-03 2024-05-17 蒙娜丽莎集团股份有限公司 一种反光水印油墨、反光水印陶瓷板材及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101786801A (zh) 超亲水的防雾增透涂层及其制备方法和用途
CN102649623B (zh) 增透的超亲水自清洁防雾玻璃及其制备方法
CN102311234B (zh) 透明的自清洁SiO2防雾涂层及其制备方法
CN102464901B (zh) 增透的超亲水自清洁SiO2防雾涂层及其制备方法
CN101538124B (zh) 超亲水的自清洁SiO2防雾涂层及其制备方法
Cannavale et al. Multifunctional bioinspired sol-gel coatings for architectural glasses
CN105565678B (zh) 一种减反增透的超疏水自清洁SiO2纳米涂层
Jesus et al. Superhydrophilic self-cleaning surfaces based on TiO 2 and TiO 2/SiO 2 composite films for photovoltaic module cover glass
Aegerter et al. Coatings made by sol–gel and chemical nanotechnology
JP3786366B2 (ja) 親水性表面を備えた複合材、その製造方法、および親水性表面を備えた複合材を製造するためのコーティング組成物
JP3003593B2 (ja) 光触媒性親水性部材
CN102234183A (zh) 减反增透涂层和超疏水自清洁减反增透涂层及其制备方法
US20090301563A1 (en) Self-cleaning coatings applied to solar thermal devices
CN103288358B (zh) 超亲水自清洁防雾的减反增透涂层及其制备方法
CN103154152A (zh) 涂料组合物及其制备和使用方法
CN102898036B (zh) 一种基于玻璃表面的超亲水薄膜的制备方法
CN101734865A (zh) 沉积多孔抗反射层的方法,和具有抗反射层的玻璃
CN102951848A (zh) 减反增透涂层的制备方法
CN101168475B (zh) 超亲水的自清洁防雾涂层及其制备方法和用途
CN102584028A (zh) 一种改性纳米SiO2溶胶、其制备方法及其在汽车玻璃上的使用方法
CN102795791A (zh) 耐磨的超亲水增透涂层
CN102993449B (zh) 在聚甲基丙烯酸甲酯基片上构造超亲水增透的防雾涂层的方法
Somasundaram et al. Application of nanoparticles for self-cleaning surfaces
CN103881419B (zh) 疏水性空心SiO2球形纳米粒子及其制备方法和应用
JP3264317B2 (ja) 光触媒性親水性部材及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20121128