CN105174739B - 具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃及其制备方法，该玻璃包括玻璃基板和形成在玻璃基板的至少一面上的单层膜，该单层膜为SiO2、TiO2、Ag2O和氟硅烷形成的多孔网络结构的SiO2‑TiO2‑Ag2O‑氟硅烷复合膜。本发明的玻璃的制备方法包括将SiO2‑TiO2‑Ag2O‑氟硅烷溶胶凝胶溶液通过提拉法、喷涂法、滚涂法、旋涂法或淋涂法形成在玻璃基板上，干燥后得到具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃。SiO2和TiO2的存在赋予玻璃增透功能，Ag2O的存在赋予玻璃抗菌功能，氟硅烷的存在赋予玻璃防指纹功能，因此本发明的玻璃具有抗菌防指纹增透三重功效。
Description
技术领域
本发明涉及镀膜玻璃技术领域，尤其涉及一种具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃及其制备方法。
背景技术
触控屏幕是1960年代后期于学术与企业研究实验室崛起的技术。现今，许多人还认为触控屏幕属于尖端技术，而实际上我们已使用触控屏幕达25年之久，当今应用于手机、个人计算机与显示器的触控屏幕技术就达十余种之多。其中一些觉的触控技术有电阻式、电容式、表面声波和红外线矩阵等。
其中表面声波技术可提供良好的影像清晰度，因为其使用纯玻璃结构，可提供绝佳的影像清晰度、分辨率及较高的透光性。不过纯玻璃透过的光源不够均匀，透光度不够，影响了影像清晰度效果。
为增强触控屏幕的透光度，目前已有一些在玻璃表面镀膜的技术，一般在玻璃表面镀一层二氧化硅或二氧化钛材料的膜层。
申请号为201210339255.1的中国发明专利申请，公开了一种低折射率二氧化钛减反射增透光触控屏镀膜玻璃，在触控玻璃基材表面覆有二氧化钛镀膜的增透光触控屏镀膜玻璃，能够起到良好的增透效果。
其它领域中，申请号为201310349595.7的中国发明专利申请，公开了一种超亲水增透镀膜玻璃及其制备方法，该镀膜玻璃包括玻璃基底；涂覆于玻璃基底表面的增透镀膜层；其中，该增透镀膜层是由二氧化硅溶胶与聚苯乙烯微球溶液按照体积比2000：1～1.5混合，然后在混合溶液中添加正丁醇制得的。该镀膜玻璃既提高了在可见光全波段的透光率，又具有良好的超亲水自洁性能。但是该镀膜玻璃是用于太阳能电池用光伏玻璃领域的，与触控屏幕有巨大差别。
其它领域中，申请号为201310381598.9的中国发明专利申请，公开了一种在玻璃基板上构造超亲水的增透复合涂层的方法，将玻璃基板浸入到含有二氧化硅粒子的溶胶液中，采用提拉法并通过煅烧去除有机物，将表面有二氧化硅涂层的玻璃基板再浸入到二氧化钛的前驱体溶胶液中，再采用提拉法在表面有二氧化硅涂层的玻璃基板上制备出二氧化钛涂层，通过煅烧使二氧化钛形成锐钛矿晶型，最终在玻璃基板上构造出具有高强、长效超亲水的增透二氧化硅/二氧化钛复合涂层。该增透复合涂层将玻璃基板的透光率由空白玻璃的91.2％提高到96.9％。但是该玻璃是用于建筑领域的，与触控屏幕有巨大差别。
目前，应用于触控屏幕和其它领域的镀膜玻璃主要是增透性玻璃，即提高玻璃的透光性能的镀膜玻璃，但是在这些领域尤其是触控屏幕领域对镀膜玻璃的性能要求还存在抗菌和防指纹的要求，目前并没有这样的镀膜玻璃能够同时满足这样的要求，因此迫切需要提供一种具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃。
发明内容
本发明提供一种具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃及其制备方法，该玻璃具有良好的抗菌、防指纹和增透性能，能够满足相关产品尤其是触控屏幕对这类性能的高要求。
根据本发明的第一方面，本发明提供一种具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃，该玻璃包括玻璃基板和形成在上述玻璃基板的至少一面上的单层膜，上述单层膜为SiO2、TiO2、Ag2O和氟硅烷形成的多孔网络结构的SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷复合膜。
作为本发明的优选方案，上述单层膜形成在上述玻璃基板的一面上。
作为本发明的优选方案，上述单层膜的厚度为95～145nm。
作为本发明的优选方案，上述单层膜的折射率为1.20～1.35。
作为本发明的优选方案，上述玻璃基板为超白玻璃、超薄玻璃或触摸屏玻璃。
根据本发明的第二方面，本发明提供一种制备上述第一方面的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃的方法，该方法包括：将SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液通过提拉法、喷涂法、滚涂法、旋涂法或淋涂法形成在玻璃基板上，干燥后得到上述具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃。
作为本发明的优选方案，上述SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液按体积百分含量计，包括二氧化硅溶胶75～90％、二氧化钛溶胶2～10％、氟硅烷溶胶2～8％、硝酸银溶液1～3％和稳定剂溶液0.5～4％。
作为本发明的优选方案，上述二氧化硅溶胶中二氧化硅的体积百分含量为1.5～5.0％；
优选地，上述二氧化钛溶胶中二氧化钛的体积百分含量为1.0～5.0％；
优选地，上述氟硅烷为三甲基氟硅烷、三苯甲基氟硅烷、三氟甲基三甲基硅烷或十七氟癸基三甲氧基硅烷；更优选地，上述氟硅烷溶胶中氟硅烷的体积百分含量为1～5.0％；
优选地，上述硝酸银溶液中硝酸银的重量百分含量按Ag2O氧化物的比重百分含量计为2～5.0％；
优选地，上述稳定剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或柠檬酸；更优选地，上述硅烷偶联剂在上述稳定剂溶液中的重量百分含量为15～35％；更优选地，上述钛酸酯偶联剂在上述稳定剂溶液中的重量百分含量为10～25％；更优选地，上述柠檬酸在上述稳定剂溶液中的重量百分含量为30～50％。
作为本发明的优选方案，上述二氧化硅溶胶是正硅酸乙酯在无水醇溶液中经酸催化或碱催化或酸碱两步法催化得到的；
优选地，上述二氧化钛溶胶是钛酸四正丁酯在无水醇溶液中经酸催化或碱催化得到的。
作为本发明的优选方案，上述提拉法包括：在上述玻璃基板的一面覆盖保鲜膜，将上述玻璃基板浸于上述SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液中，匀速提拉上述玻璃基板；待上述玻璃基板上的单层膜自然干燥后，将具有上述单层膜的上述玻璃基板置于烘箱烘烤，得到上述具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃；
优选地，上述喷涂法包括：使用喷枪将上述SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液按上下左右匀速喷涂到上述玻璃基板，得到具有单层膜的玻璃基板；膜层自然干燥后，将具有上述单层膜的玻璃基板置于烘箱烘烤，得到上述具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃；
优选地，上述滚涂法包括：将带有上述SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液的胶辊在上述玻璃基板上滚涂得到具有单层膜的玻璃基板；膜层自然干燥后，将具有上述单层膜的玻璃基板置于烘箱烘烤，得到上述具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃；
优选地，上述旋涂法包括：将上述玻璃基板放置于旋涂机上，并在上述玻璃基板上滴放上述SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液，用旋涂机旋转分散溶液制成单层膜；膜层自然干燥后，将具有上述单层膜的玻璃基板置于烘箱烘烤，得到上述具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃；
优选地，上述淋涂法包括：将上述SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液置于竖立的玻璃基板最顶端，在重力作用下上述溶液顺流而下得到单层膜；膜层自然干燥后，将具有上述单层膜的玻璃基板置于烘箱烘烤，得到上述具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃。
本发明的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃，包括玻璃基板和形成在上述玻璃基板的至少一面上的单层膜，上述单层膜为SiO2、TiO2、Ag2O和氟硅烷形成的多孔网络结构的SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷复合膜。SiO2和TiO2的存在赋予玻璃增透功能，Ag2O的存在赋予玻璃抗菌功能，氟硅烷的存在赋予玻璃防指纹功能，因此本发明的玻璃具有抗菌防指纹增透三重功效。
附图说明
图1为本发明的一个实施例中的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃的结构示意图，其中1表示玻璃基板，2表示形成在玻璃基板一面上的单层膜，该单层膜是多孔网络结构的SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷复合膜。
图2为本发明的实施例1制备的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃的膜层微观形貌，显示出预期的多孔网络结构的SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷复合膜的结构形貌。
图3为本发明中验证实施例1制备的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃的疏水效果的实验原理示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明一个实施例中的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃包括玻璃基板1和形成在上述玻璃基板1的一面上的单层膜2，上述单层膜2为多孔网络结构的SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷复合膜，是由SiO2、TiO2、Ag2O和氟硅烷形成的。SiO2和TiO2的存在赋予玻璃增透功能，Ag2O的存在赋予玻璃抗菌功能，氟硅烷的存在赋予玻璃防指纹功能，因此本发明的玻璃具有抗菌防指纹增透三重功效。
需要说明的是，虽然图1所示的玻璃仅在玻璃基板1的一面上形成了单层膜2，但是基于本发明的精神，完全可以在玻璃基板1的两个面上都形成单层膜2，因此本发明的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃包括玻璃基板和形成在上述玻璃基板的至少一面上的单层膜。
本发明一个实施例中的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃的单层膜的厚度为95～145nm，例如98nm、100nm、110nm、120nm、125nm、130nm、135nm、138nm、140nm、142nm、100-135nm、110-125nm或115-120nm；其折射率为1.20～1.35，例如1.22、1.25、1.28、1.32、1.33、1.34、1.24-1.32或1.25-1.30。
本发明一些实施例中的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃中的玻璃基板为超白玻璃、超薄玻璃或触摸屏玻璃。这些类型的玻璃基板都是本领域公知特性、用途和制备方法的玻璃，并且可以通过商业途径购买得到。
本发明一些实施例提供的制备上述具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃的方法包括：将SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液通过提拉法、喷涂法、滚涂法、旋涂法或淋涂法形成在玻璃基板上，干燥后得到上述具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃。
上述SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液可以根据性能要求而配制，在本发明一个实施例中，上述SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液按体积百分含量计，包括二氧化硅溶胶75～90％、二氧化钛溶胶2～10％、氟硅烷溶胶2～8％、硝酸银溶液1～3％和稳定剂溶液0.5～4％。
在本发明的一个最优选的实施例中，上述SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液按体积百分含量计，包括二氧化硅溶胶90％、二氧化钛溶胶3.5％、氟硅烷溶胶3.5％、硝酸银溶液2.0％和稳定剂溶液1.0％。
在本发明的一个优选的实施例中，二氧化硅溶胶中二氧化硅的体积百分含量为1.5～5.0％。在本发明的一个优选的实施例中，二氧化硅溶胶是正硅酸乙酯在无水醇溶液中经酸催化或碱催化或酸碱两步法催化得到的。例如，二氧化硅溶胶酸催化步骤：正硅酸乙酯与无水醇溶液(如乙醇或异丙醇)搅拌混合；再加入一定量的pH为2～4的离子水(用HCl调节pH值)，充分搅拌后陈化24h。二氧化硅溶胶碱催化步骤：正硅酸乙酯与无水醇溶液(如乙醇或异丙醇)搅拌混合；再加入一定量的pH为8～9的离子水(用氨水调节pH值)，充分搅拌后陈化3天。二氧化硅溶胶酸碱两步法催化步骤：正硅酸乙酯与无水醇溶液(如乙醇或异丙醇)搅拌混合；再加入一定量的pH为8～9的离子水(用氨水调节pH值)，充分搅拌后陈化24h；再加入HCl调节pH为5，陈化24h。上述三种方法能够得到颗粒尺寸为15～40nm的二氧化硅溶胶。上述三种方法中，本领域技术人员可以根据最终的二氧化硅溶胶中二氧化硅的体积百分含量的要求来把握正硅酸乙酯、无水醇溶液以及催化剂的用量，并且这些原料的用量没有严格的要求，发明人已经确定可以在一个很广泛的范围内实现二氧化硅溶胶的制备，因此本发明中二氧化硅溶胶的制备简单易行。
在本发明的一个优选的实施例中，二氧化钛溶胶中二氧化钛的体积百分含量为1.0～5.0％。在本发明的一个优选的实施例中，二氧化钛溶胶是钛酸四正丁酯在无水醇溶液中经酸催化或碱催化得到的。例如，二氧化钛溶胶酸催化步骤：钛酸四正丁酯与无水醇溶液(如乙醇或异丙醇)搅拌混合，再加入HCl(如3mol/L)调节溶液pH为2～4，往上述溶液中加入去离子水和异丙醇的混合溶液充分搅拌后陈化24h。二氧化钛溶胶碱催化步骤：钛酸四正丁酯与无水醇溶液(如乙醇或异丙醇)搅拌混合，加入一定量的三乙醇胺调节pH为8～9，往上述溶液中加入去离子水和异丙醇的混合溶液充分搅拌后陈化24h。上述两种方法能够得到粒径在5～25nm范围内的二氧化钛溶胶。上述两种方法中，本领域技术人员可以根据最终的二氧化钛溶胶中二氧化钛的体积百分含量的要求来把握钛酸四正丁酯、无水醇溶液以及催化剂的用量，并且这些原料的用量没有严格的要求，发明人已经确定可以在一个很广泛的范围内实现二氧化钛溶胶的制备，因此本发明中二氧化钛溶胶的制备简单易行。
在本发明的一个优选的实施例中，氟硅烷为三甲基氟硅烷、三苯甲基氟硅烷、三氟甲基三甲基硅烷或十七氟癸基三甲氧基硅烷；可以使用单独一种，也可以混合使用两种或两种以上。在本发明的一个优选的实施例中，氟硅烷溶胶中氟硅烷的体积百分含量为1～5.0％，氟硅烷溶胶可以是氟硅烷溶于无水醇溶液(如乙醇或异丙醇)中形成的溶胶。
在本发明的一个优选的实施例中，硝酸银溶液中硝酸银的重量百分含量按Ag2O氧化物的比重百分含量计为2～5.0％。
在本发明的一个优选的实施例中，稳定剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或柠檬酸；可以使用单独一种，也可以混合使用两种或两种以上。在本发明的一个优选的实施例中，硅烷偶联剂在上述稳定剂溶液中的重量百分含量为15～35％，该稳定剂溶液以醇(如乙醇、甲醇或异丙醇)作为溶剂；在本发明的一个优选的实施例中，钛酸酯偶联剂在上述稳定剂溶液中的重量百分含量为10～25％，该稳定剂溶液以乙醇作为溶剂；在本发明的一个优选的实施例中，柠檬酸在上述稳定剂溶液中的重量百分含量为30～50％，该稳定剂溶液以水作为溶剂。
在本发明的一个优选的实施例中，SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液按照以下方法配制：
(1)配制二氧化硅溶胶、二氧化钛溶胶：按照上述方法，二氧化硅溶胶是经过酸催化或者碱催化或者酸碱两步法催化得到的颗粒尺寸为15～40nm溶胶；二氧化钛溶胶是粒径在5～25nm的酸催化或碱催化溶胶；
(2)将二氧化钛溶胶、氟硅烷溶胶和硝酸银溶液依次加入到二氧化硅溶胶中，搅拌均匀，得到溶液A；
(3)在溶液A中加入稳定剂溶液，并以100～500rpm(优选300rpm)的搅拌速度搅拌5～30min(优选20min)，得到成品溶液，即SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液。
在本发明的一个优选的实施例中，提拉法包括：在上述玻璃基板的一面覆盖保鲜膜，将上述玻璃基板浸于上述SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液中，匀速(例如以50-200mm/min的速度、优选100mm/min的速度)提拉上述玻璃基板；待上述玻璃基板上的单层膜自然干燥后，将具有上述单层膜的上述玻璃基板置于烘箱烘烤，得到上述具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃。
在本发明的一个优选的实施例中，喷涂法包括：使用喷枪将上述SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液按上下左右匀速喷涂到上述玻璃基板，得到具有单层膜的玻璃基板；膜层自然干燥后，将具有上述单层膜的玻璃基板置于烘箱烘烤，得到上述具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃。
在本发明的一个优选的实施例中，滚涂法包括：将带有上述SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液的胶辊在上述玻璃基板上滚涂得到具有单层膜的玻璃基板；膜层自然干燥后，将具有上述单层膜的玻璃基板置于烘箱烘烤，得到上述具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃。
在本发明的一个优选的实施例中，旋涂法包括：将上述玻璃基板放置于旋涂机上，并在上述玻璃基板上滴放上述SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液，用旋涂机旋转(例如以100-400转/min的速度、优选200转/min的速度)分散溶液制成单层膜；膜层自然干燥后，将具有上述单层膜的玻璃基板置于烘箱烘烤，得到上述具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃。
在本发明的一个优选的实施例中，淋涂法包括：将上述SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液置于竖立的玻璃基板最顶端，在重力作用下上述溶液顺流而下得到单层膜；膜层自然干燥后，将具有上述单层膜的玻璃基板置于烘箱烘烤，得到上述具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃。
上述提拉法、喷涂法、滚涂法、旋涂法或淋涂法的优选的实施例中，烘箱烘烤步骤可以在200～300℃的烘箱烘烤5～20min，优选在250℃的烘箱烘烤15min。
以下通过具体实施例详细说明本发明的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃及其制备方法和有益效果。
实施例1
按照上述描述的方法制备SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液，该实施例中的SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液按体积百分含量计，包括：二氧化硅溶胶90％(以正硅酸乙酯为原料采用酸催化制备，其中二氧化硅溶胶中二氧化硅的体积百分含量为3.0％)、二氧化钛溶胶3.5％(以钛酸四正丁酯为原料采用酸催化制备，其中二氧化钛溶胶中二氧化钛的体积百分含量为3.0％)、氟硅烷溶胶3.5％(原料三甲基氟硅烷，其中氟硅烷溶胶中三甲基氟硅烷的体积百分含量为1％)、硝酸银溶液2.0％(其中硝酸银溶液中硝酸银的重量百分含量按Ag2O氧化物的比重百分含量计为5.0％)和稳定剂溶液1.0％(原料硅烷偶联剂，其中硅烷偶联剂在稳定剂溶液中的重量百分含量为20％)。
本实施例采用提拉法制备具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃，方法如下：在玻璃基板的一面覆盖保鲜膜，将玻璃基板浸于上述SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液中，按100mm/min的速度匀速提拉玻璃基板；膜层自然干燥后，将具有单层膜的玻璃板置于250℃的烘箱15min，得到单层膜的厚度为95nm的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃。
实施例2
本实施例中的SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液与实施例1相同。
本实施例采用喷涂法制备具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃，方法如下：使用喷枪将SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液按上下左右匀速喷涂到玻璃基板上，得到具有单层膜的玻璃基板；膜层自然干燥后，将具有单层膜的玻璃基板置于250℃的烘箱15min，得到单层膜的厚度为100nm的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃。
实施例3
本实施例中的SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液与实施例1相同。
本实施例采用滚涂法制备具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃，方法如下：将带有SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液的胶辊在玻璃基板上滚涂一遍得到具有单层膜的玻璃基板；膜层自然干燥后，将具有单层膜的玻璃基板置于250℃的烘箱15min，得到单层膜的厚度为120nm的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃。
实施例4
本实施例中的SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液与实施例1相同。
本实施例采用旋涂法制备具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃，方法如下：将玻璃基板放置于旋涂机上，并在玻璃基板上滴放SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液，旋涂机以200转/min的速度旋转分散溶液制成单层膜；膜层自然干燥后，将具有单层膜的玻璃基板置于250℃的烘箱15min，得到单层膜的厚度为130nm的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃。
实施例5
本实施例中的SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液与实施例1相同。
本实施例采用淋涂法制备具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃，方法如下：将SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液置于竖立的玻璃基板最顶端，在重力作用下溶液顺流而下得到单层膜；膜层自然干燥后，将具有单层膜的玻璃基板置于250℃的烘箱15min，得到单层膜的厚度为145nm的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃。
实施例6
按照上述描述的方法制备SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液，该实施例中的SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液按体积百分含量计，包括：二氧化硅溶胶80％(以正硅酸乙酯为原料采用碱催化制备，其中二氧化硅溶胶中二氧化硅的体积百分含量为5.0％)、二氧化钛溶胶10％(以钛酸四正丁酯为原料采用碱催化制备，其中二氧化钛溶胶中二氧化钛的体积百分含量为1.0％)、氟硅烷溶胶3％(原料三苯甲基氟硅烷，其中氟硅烷溶胶中三苯甲基氟硅烷的体积百分含量为5％)、硝酸银溶液3.0％(其中硝酸银溶液中硝酸银的重量百分含量按Ag2O氧化物的比重百分含量计为2.0％)和稳定剂溶液4％(原料钛酸酯偶联剂，其中钛酸酯偶联剂在稳定剂溶液中的重量百分含量为15％)。
本实施例采用提拉法制备具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃，方法如下：在玻璃基板的一面覆盖保鲜膜，将玻璃基板浸于上述SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液中，按200mm/min的速度匀速提拉玻璃基板；膜层自然干燥后，将具有单层膜的玻璃板置于250℃的烘箱15min，得到单层膜的厚度为100nm的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃。
实施例7
按照上述描述的方法制备SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液，该实施例中的SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液按体积百分含量计，包括：二氧化硅溶胶75％(以正硅酸乙酯为原料采用酸碱两步法催化制备，其中二氧化硅溶胶中二氧化硅的体积百分含量为1.5％)、二氧化钛溶胶10％(以钛酸四正丁酯为原料采用酸催化制备，其中二氧化钛溶胶中二氧化钛的体积百分含量为5.0％)、氟硅烷溶胶8％(原料三氟甲基三甲基硅烷，其中氟硅烷溶胶中三氟甲基三甲基硅烷的体积百分含量为2％)、硝酸银溶液3.0％(其中硝酸银溶液中硝酸银的重量百分含量按Ag2O氧化物的比重百分含量计为3.0％)和稳定剂溶液4％(原料柠檬酸，其中柠檬酸在稳定剂溶液中的重量百分含量为35％)。
本实施例采用喷涂法制备具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃，方法如下：使用喷枪将SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液按上下左右匀速喷涂到玻璃基板上，得到具有单层膜的玻璃基板；膜层自然干燥后，将具有单层膜的玻璃基板置于300℃的烘箱10min，得到单层膜的厚度为120nm的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃。
实施例8
按照上述描述的方法制备SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液，该实施例中的SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液按体积百分含量计，包括：二氧化硅溶胶90％(以正硅酸乙酯为原料采用酸催化制备，其中二氧化硅溶胶中二氧化硅的体积百分含量为2.0％)、二氧化钛溶胶2％(以钛酸四正丁酯为原料采用碱催化制备，其中二氧化钛溶胶中二氧化钛的体积百分含量为5.0％)、氟硅烷溶胶5％(原料十七氟癸基三甲氧基硅烷，其中氟硅烷溶胶中十七氟癸基三甲氧基硅烷的体积百分含量为1％)、硝酸银溶液2.5％(其中硝酸银溶液中硝酸银的重量百分含量按Ag2O氧化物的比重百分含量计为2.0％)和稳定剂溶液0.5％(原料硅烷偶联剂，其中硅烷偶联剂在稳定剂溶液中的重量百分含量为35％)。
本实施例采用滚涂法制备具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃，方法如下：将带有SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液的胶辊在玻璃基板上滚涂一遍得到具有单层膜的玻璃基板；膜层自然干燥后，将具有单层膜的玻璃基板置于250℃的烘箱15min，得到单层膜的厚度为130nm的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃。
试验例1
本试验例研究了实施例1制备的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃的增透效果。
以可见光透过率测试仪Lambda950测试实施例1制备的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃的两个样片(样片1和样片2)的透光率，每个样片取3个点，分别测试可见光(380～780)和波长为380～1100nm的光下的透光率(％)，并取平均值。△T表示具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃相对于玻璃基板的透光率的增量，结果如表1所示。
表1实施例1的玻璃的增透效果测试结果
表1的结果显示，实施例1制备的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃相对于玻璃基板的透光率的增量大于2％，说明增透效果良好。
发明人还研究了实施例2～8的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃的增透效果，显示均有相对于玻璃基板的透光率的增量大于2％。
试验例2
本试验例观察了实施例1制备的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃的膜层微观形貌。采用VHX-1000显微镜观察了两个样片(样片1和样片2)的膜层微观形貌，其结果如图2所示，显示出符合预期的多孔网络结构的SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷复合膜的结构形貌。
发明人还观察了实施例2～8的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃的膜层微观形貌，结果显示与实施例1类似，也显示出符合预期的多孔网络结构的SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷复合膜的结构形貌。
试验例3
本试验例按照图3所示的示意图研究了实施例1制备的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃的疏水效果，也就是侧面验证了防指纹效果。
如图3所示，将去离子水(箭头指示)滴于实施例1制备的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃的单层膜上，水滴直径控制在3～5mm，然后侧面拍照。用画图工具量取照片中水滴与膜层的角度接触角。接触角越大，疏水疏油效果越好。指纹是水与油的混合物在物体表面留下的印记，接触角越大，防指纹效果越好。
取实施例1制备的两个样片(样片1和样片2)进行试验，分别研究了两个样片自然干燥后和烘干后的接触角(度)，其结果如表2所示。
表2侧面验证防指纹效果的实验结果
表2的结果显示，无论是自然干燥后还是烘干后的样片都具有较大的接触角，因此疏水疏油效果良好，也就是说防指纹效果良好。
发明人还研究了实施例2～8的具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃的疏水疏油效果，结果显示其接触角(度)与实施例1的结果基本相同，差异不超过5％，说明防指纹效果良好。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
Claims (21)
1.一种制备具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃的方法，其特征在于，所述方法包括：将SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液通过提拉法、喷涂法、滚涂法、旋涂法或淋涂法形成在玻璃基板上，干燥后得到所述具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃；所述玻璃包括玻璃基板和形成在所述玻璃基板的至少一面上的单层膜，所述单层膜为SiO2、TiO2、Ag2O和氟硅烷形成的多孔网络结构的SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷复合膜；所述SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液按体积百分含量计，包括二氧化硅溶胶75～90％、二氧化钛溶胶2～10％、氟硅烷溶胶2～8％、硝酸银溶液1～3％和稳定剂溶液0.5～4％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二氧化硅溶胶中二氧化硅的体积百分含量为1.5～5.0％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二氧化钛溶胶中二氧化钛的体积百分含量为1.0～5.0％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氟硅烷为三甲基氟硅烷、三苯甲基氟硅烷、三氟甲基三甲基硅烷或十七氟癸基三甲氧基硅烷。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氟硅烷溶胶中氟硅烷的体积百分含量为1～5.0％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硝酸银溶液中硝酸银的重量百分含量按Ag2O氧化物的比重百分含量计为2～5.0％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述稳定剂溶液中的稳定剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或柠檬酸。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂在所述稳定剂溶液中的重量百分含量为15～35％。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述钛酸酯偶联剂在所述稳定剂溶液中的重量百分含量为10～25％。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述柠檬酸在所述稳定剂溶液中的重量百分含量为30～50％。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述二氧化硅溶胶是正硅酸乙酯在无水醇溶液中经酸催化或碱催化或酸碱两步法催化得到的。
12.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述二氧化钛溶胶是钛酸四正丁酯在无水醇溶液中经酸催化或碱催化得到的。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提拉法包括：在所述玻璃基板的一面覆盖保鲜膜，将所述玻璃基板浸于所述SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液中，匀速提拉所述玻璃基板；待所述玻璃基板上的单层膜自然干燥后，将具有所述单层膜的所述玻璃基板置于烘箱烘烤，得到所述具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述喷涂法包括：使用喷枪将所述SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液按上下左右匀速喷涂到所述玻璃基板，得到具有单层膜的玻璃基板；膜层自然干燥后，将具有所述单层膜的玻璃基板置于烘箱烘烤，得到所述具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述滚涂法包括：将带有所述SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液的胶辊在所述玻璃基板上滚涂得到具有单层膜的玻璃基板；膜层自然干燥后，将具有所述单层膜的玻璃基板置于烘箱烘烤，得到所述具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃。
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述旋涂法包括：将所述玻璃基板放置于旋涂机上，并在所述玻璃基板上滴放所述SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液，用旋涂机旋转分散溶液制成单层膜；膜层自然干燥后，将具有所述单层膜的玻璃基板置于烘箱烘烤，得到所述具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃。
17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述淋涂法包括：将所述SiO2-TiO2-Ag2O-氟硅烷溶胶凝胶溶液置于竖立的玻璃基板最顶端，在重力作用下所述溶液顺流而下得到单层膜；膜层自然干燥后，将具有所述单层膜的玻璃基板置于烘箱烘烤，得到所述具有抗菌防指纹增透三重功效的玻璃。
18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单层膜形成在所述玻璃基板的一面上。
19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单层膜的厚度为95～145nm。
20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单层膜的折射率为1.20～1.35。
21.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃基板为超白玻璃、超薄玻璃或触摸屏玻璃。
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