CN103693859A - 一种玻璃的防雾处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种玻璃的防雾处理方法,其采用氢氟酸水溶液对玻璃片进行处理。包括如下步骤:(1)玻璃的前处理:将普通玻璃片依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗20-30min,然后烘干;(2)化学处理液的配制:取1-10g氢氟酸于塑料试剂瓶中,并向其中加入去离子水,使总的试剂重量为100g,用磁力搅拌将化学处理液搅拌均匀,静置2-3h,得到重量百分数1-10%氢氟酸的水溶液;(3)将玻璃片垂直浸置于含有氢氟酸的水溶液中,温度恒定在20-40℃,反应60–200min,将玻璃片取出,用去离子水冲洗,自然风干。本发明提供的玻璃的防雾处理方法,试剂及材料廉价且简单易得,操作方法也非常简单,操作过程中变量容易控制,氟处理后的产品防雾性能上佳,稳定性较好。
Description
技术领域
本发明涉及超亲水界面改性技术领域,具体地说,涉及一种玻璃的防雾处理方法。
背景技术
氟元素是一种非常活泼的化学元素,能与大多数物质发生反应,这在一定程度上决定了氟处理技术的普适性。近年来,氟处理技术受到科研工作者的广泛关注。2008年,Yang等利用TiF4处理TiO2纳米颗粒,使其表面能最高的001面暴露出来,从而大大提高TiO2纳米颗粒的光催化反应活性。为了进一步提高TiO2纳米颗粒的催化活性,Ma等改善了化学处理液的配方,利用含有EDTA的TiF4处理二氧化钛纳米晶,使二氧化钛晶体中001面积进一步提高。以上两种氟处理技术在改善TiO2催化活性上的成功运用,进一步拓宽了氟处理技术的应用领域。2013年,Meduri等利用含有7 vol% F2的He,处理石墨烯,以提高石墨烯的比表面积,研究表明,经过氟处理后的石墨烯作为锂离子电池中的阴极材料,将大大提高锂离子电池的容量,并具有较好的稳定性。氟处理技术已逐渐成为一种成熟的技术。
玻璃的防雾是我们生活中亟待解决的问题,诸如眼镜、汽车后视镜、手术内窥镜以及浴室反光镜等。近年来,随着科学技术的发展,人们生活水平的提高,人类对于生活质量有了更高的要求,玻璃防雾技术的发展,从一个侧面反映了这一客观事实。玻璃防雾技术发展至今,已逐渐趋于成熟,主要分为三个方面:(1)电热膜技术,即在玻璃表面加一层电热膜,使玻璃表面温度始终处于水的露点之上,防止水雾的产生。该技术稳定性较好,技术也最为成熟,但缺点是制备工艺较复杂,耗能较大。(2)超疏水防雾技术,该技术的核心思想在于使水珠难以附着于玻璃表面,从而达到防雾的效果,核心技术在于超疏水表面结构的构造,由于蝴蝶翅膀微结构的发现,为超疏水材料的发展奠定了基础,近年来在仿生学方面取得了可喜的成绩。可问题依旧存在,那就是微纳结构的构筑较为困难。(3)超亲水防雾技术,其原理在于使附着在玻璃表面的雾珠尽快铺展,形成液膜,从而大大提高可见光的透过率,改性手段包括微纳结构的构筑以及化学改性。
含氟的化学物质用于玻璃亲水防雾的改性早已有之。2007年,Howarter等基于玻璃表面的羟基基团,通过中间连接试剂,将含氟的表面活性剂键接到玻璃表面,从而制备出具有较好的防雾性能的玻璃。但是,这种方法有很多不足之处:(1)反应中用到的化学试剂,价格较为昂贵;(2)过程涉及到有机反应,存在较多的副反应,转化率不高,给实验结果带来诸多不利;(3)连接键键能不足以维持玻璃防雾效果的稳定性;(4)操作步骤较为繁琐,过程中很多因素会对玻璃实际的防雾效果产生较大影响(如各反应步骤的温度)。所以,玻璃亲水防雾的处理方法有待进一步改善。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种玻璃的防雾处
理方法,通过氟处理技术,将氟基团键接在玻璃表面,从而大大提高玻璃界面的亲水程度,达到亲水防雾的效果。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
基于对材料亲疏水性本质的探究可以发现,亲水材料表面大多含有羟基基团,这样当水溶性物质接近材料表面时,物质本身具有的羟基基团会与材料表面的羟基产生较强的氢键作用,从而克服物质分子间作用力引起的表面张力,产生亲水效应。类比于此,当我们用F基团代替-OH时,也会有类似的效果,甚至产生更强的氢键作用。这就是所谓的氟致亲水处理技术。
一种玻璃的防雾处理方法,采用氢氟酸水溶液对玻璃片进行处理。优选重量百分数1-10% 的氢氟酸水溶液。
在上述玻璃的防雾处理方法中,具体包括如下步骤:
(1)玻璃的前处理:将普通玻璃片依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗20-30min,然后烘干;用于除去玻璃表面有机以及无机类污染物;
(2)化学处理液的配制:取1-10g氢氟酸于塑料试剂瓶中,并向其中加入去离子水,使总的试剂重量为100g,用磁力搅拌将化学处理液搅拌均匀,静置2-3h,得到重量百分数1-10% 氢氟酸的水溶液;确保氟离子在溶液中充分扩散;
(3)将玻璃片垂直浸置于含有氢氟酸的水溶液中,温度恒定在20-40℃,反应60-200min,将玻璃片取出,用去离子水冲洗,自然风干。
在上述玻璃的防雾处理方法中,步骤(1)中的超声清洗的频率为40-80KHZ,用于烘干的烘箱温度小于80℃。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
本发明提供的玻璃的防雾处理方法,试剂及材料廉价且简单易得,操作方法也非常简单,操作过程中变量容易控制,氟处理后的产品防雾性能上佳,稳定性较好。
具体实施方式
实施例1:
第一步 样品前处理:将规格为75mm×25mm×1mm的玻璃片依次用丙酮、乙醇以及去离子水在80KHZ下超声清洗20min,分别除去玻璃表面有机以及无机类污染物,用50℃烘箱烘干;
第二步 化学处理液的配制:取5g氢氟酸(纯度为40%重量百分数)于塑料试剂瓶中,并向其中加入去离子水,使总的试剂重量为100g,用磁力搅拌在300r/min条件下将化学处理液搅拌均匀,静置3h,以确保氟离子在溶液中充分扩散,得到重量百分数5% 氢氟酸的水溶液;
第三步 将玻璃片垂直浸置于重量百分数5% 氢氟酸的水溶液中,温度恒定在25℃(用HX-1050水浴恒温槽来实现),反应120min,将玻璃片取出,用去离子水冲洗,自然风干。
第四步将未经过氟处理和经过氟处理的玻璃片,同时放入0℃冰箱中,10min后取出,20s后放置于文字上方1cm处,拍照记录玻璃的防雾效果。
实施例2:
第一步 样品前处理:将规格为75mm×25mm×1mm的玻璃片依次用丙酮、乙醇以及去离子水在80KHZ下超声清洗20min,分别除去玻璃表面有机以及无机类污染物,用50℃烘箱烘干;
第二步 化学处理液的配制:取5g氢氟酸(纯度为40%重量百分数)于塑料试剂瓶中,并向其中加入去离子水,使总的试剂重量为100g,用磁力搅拌在300r/min条件下将化学处理液搅拌均匀,静置3h,以确保氟离子在溶液中充分扩散,得到重量百分数5% 氢氟酸的水溶液;
第三步 将玻璃片垂直浸置于重量百分数5% 氢氟酸的水溶液中,温度恒定在25℃(用HX-1050水浴恒温槽来实现),反应160min,将玻璃片取出,用去离子水冲洗,自然风干。
第四步将未经过氟处理和经过氟处理的玻璃片,同时放入0℃冰箱中,10min后取出,20s后放置于文字上方1cm处,拍照记录玻璃的防雾效果。
实施例3 防雾实验:
对处理后的玻璃进行防雾效果实验。实施例1为重量百分数5%氢氟酸处理120min,实施例3为重量百分数5%氢氟酸处理160min,对比例为未处理玻璃。实施例1的玻璃接触角为10.2°,趋近于超亲水,防雾效果较佳;实施例2的玻璃接触角为5.5°,为超亲水界面,防雾效果上佳;而且防雾性能稳定性均较好。对比例的防雾效果很差。
Claims (4)
1.一种玻璃的防雾处理方法,其特征是采用氢氟酸水溶液对玻璃片进行处理。
2.如权利要求1所述的玻璃的防雾处理方法,其特征在于所述氢氟酸水溶液是指重量百分数1-10% 的氢氟酸水溶液。
3.如权利要求2所述的玻璃的防雾处理方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)玻璃的前处理:将普通玻璃片依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗20-30min,然后烘干;
(2)化学处理液的配制:取1-10g氢氟酸于塑料试剂瓶中,并向其中加入去离子水,使总的试剂重量为100g,用磁力搅拌将化学处理液搅拌均匀,静置2-3h,得到重量百分数1-10% 氢氟酸的水溶液;
(3)将玻璃片垂直浸置于含有氢氟酸的水溶液中,温度恒定在20-40℃,反应60–200min,将玻璃片取出,用去离子水冲洗,自然风干。
4.如权利要求3所述的玻璃的防雾处理方法,其特征在于,步骤(1)中的超声清洗的频率为40-80KHZ,用于烘干的烘箱温度小于80℃。
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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