CN105198234B - 膜层结构及其制备方法、车窗 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种膜层结构及其制备方法、车窗。膜层结构的制备方法包括提供基底；提供硅橡胶；加热硅橡胶，使硅橡胶分解并产生颗粒；使所述颗粒在基底表面附着以形成颗粒层；本发明还提供由上述制备方法形成的膜层结构；本发明还提供一种车窗，包括车窗玻璃、位于车窗玻璃表面的膜层结构以及覆盖于所述膜层结构表面的双疏材料层。本发明的有益效果在于，形成厚度较薄且更加均匀致密的颗粒层。

Description

膜层结构及其制备方法、车窗

技术领域

本发明涉及汽车领域，具体涉及一种膜层结构及其制备方法、车窗。

背景技术

车窗等物体长期暴露在自然环境下，很容易受到例如雨水、油污外来物的等污染，如何使这些物体具备自清洁能力一直是技术人员亟待解决的技术问题。

在现有技术中一般采用的解决方法是在这些物体表面形成疏水或者疏油的膜层。现有技术中，一般为在物体表面上涂覆一些具有疏水或者疏油性质的材料，进而形成一层疏水或者疏油的膜层，从而达到防止雨水或者油污的目的。

但是这种形成方法难以很好的形成上述的膜层，以在车窗玻璃上形成膜层为例，在车窗玻璃上涂覆具有疏水或者疏油性质的材料的工艺本身难度较大，并且很难控制形成的膜层的厚度以及均匀程度，一旦形成的膜层均匀度、厚度不理想很可能对车窗的透光率等光学性能造成影响。

发明内容

因此，需要一种膜层结构及其制备方法、车窗，能较为简便的在车窗玻璃上形成均匀度较好，且容易厚度容易控制的膜层结构。

根据本发明的一个方面，提供了一种膜层结构的制备方法，包括：提供基底；提供硅橡胶；加热硅橡胶，使硅橡胶分解并产生颗粒；使所述颗粒在基底表面附着以形成颗粒层。

一个基本思想是，硅橡胶产生的颗粒附着在基底上形成的颗粒层在结构上便具有疏水性；加热硅橡胶并使其分解产生的颗粒尺寸一般为纳米级，这种纳米级尺寸的颗粒形成的颗粒层相对于现有技术中涂覆形成的膜层厚度更小，且更加细致均匀；通过调整加热硅橡胶的各个参数均可以对颗粒层进行调整，具有较强的可控性。

此外，使加热温度匀速上升，有利于进一步增加形成的颗粒层的均匀度；当温度上升至第一温度时使加热温度停止上升，可以保证硅橡胶分解产生的颗粒均为同种物质。

此外，形成颗粒层的步骤之后，对所述基底以及颗粒层进行保温处理，有利于使附着于基底表面的颗粒固化在基底表面，也就是使形成的颗粒层不容易从基底表面脱落。

此外，采用炉管对所述硅橡胶进行加热，并在所述炉管中通入导流气体，以引导所述颗粒朝向所述基底表面的方向移动，有利于增加对硅橡胶分解产生的颗粒的控制程度，进而增加对形成的颗粒层的控制程度；同时，将分解的颗粒均导流至基底也有利于增加对硅橡胶的利用率。

根据本发明的另一个方面，提供一种由本发明上述膜层结构的制备方法形成的膜层结构。

一个基本思想是，硅橡胶产生的颗粒附着在基底上形成的颗粒层在结构上便具有疏水性；加热硅橡胶并使其分解产生的颗粒尺寸一般为纳米级，这种纳米级尺寸的颗粒形成的颗粒层相对于现有技术中涂覆形成的膜层厚度更小，且更加细致均匀。

根据本发明的另一个方面，提供车窗，包括车窗玻璃；位于车窗玻璃表面的膜层结构，所述膜层结构由本发明上述膜层结构的制备方法形成；覆盖于所述膜层结构表面的双疏材料层。

一个基本思想是，由本发明上述方法形成于车窗玻璃表面的膜层结构的厚度较薄，且膜层结构的均匀度较好，因而保证了车窗玻璃在具有双疏(疏水、疏油)性的同时，车窗玻璃本身的光学性能基本不受影响。

附图说明

图1是本发明膜层结构的制备方法一实施例的流程示意图；

图2以及图3是图1所示制备方法各步骤的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例作详细的说明。

为了解决背景技术中描述的技术问题，本发明提供一种膜层结构的制备方法。参考图1为本发明的制备方法一实施例的流程示意图，所述制备方法包括：

步骤S1，提供基底；

步骤S2，提供硅橡胶；

步骤S3，加热硅橡胶，使硅橡胶分解并产生颗粒；

步骤S4，使所述颗粒在基底表面附着以形成颗粒层。

本发明采用硅橡胶加热分解出的颗粒通常为纳米级别，且形成的颗粒层相较于现有技术具有较强的可控性，通过调整加热硅橡胶时的各个参数(如温度等)可以对形成的颗粒层进行调整，进而形成与现有技术相比更薄、更细致、更均匀的颗粒层，从而可以形成均匀度较好，且厚度容易控制的膜层结构。

参考图2所示，提供基底200；在本实施例中，所述基底200为玻璃基底，玻璃基底的主要成分为二氧化硅，因而与后续加热硅橡胶300所产生的颗粒301的相容性较好，加热硅橡胶300所产生的颗粒301比较容易附着在玻璃基底的表面。

但是本发明并不限定所述基底200是否必须为玻璃，其他带有羟基的材料同样可以用作所述基底200。

提供硅橡胶300，在本实施例中，所述硅橡胶300放置在容器100中，所述基底200位于所述容器100上方，加热硅橡胶300产生的颗粒301将附着于基底200与硅橡胶300相对的一面。此处需要说明的是，本发明旨在加热硅橡胶300产生颗粒301，对采用何种容器100或者方法贮存硅橡胶300不作限定。

加热容器100中的硅橡胶300，使硅橡胶300分解并产生颗粒301。

结合参考图3，在本实施例中，硅橡胶300分解产生二氧化硅材料的颗粒301，所述二氧化硅材料的颗粒301附着在所述基底200的表面，进而形成二氧化硅颗粒组成的颗粒层302。硅橡胶300分解产生的二氧化硅颗粒大致为球形，颗粒301之间具有一定的间隙，因此形成的颗粒层302具有凹凸的表面；并且由于组成颗粒层302的颗粒301尺寸均在纳米级别，水与颗粒层302之间的接触角较大，所述具有凹凸的颗粒层302为疏水结构。

在本实施例中，采用炉管(图中未示出)对所述硅橡胶300进行加热，也就是说，将所述容器100、硅橡胶300以及基底200一同放置在炉管中进行加热，这样有利于比较全面地加热容器100中的硅橡胶300，尽量使硅橡胶300各个部分的温度趋于一致，这样有利于分解形成尺寸基本一致的二氧化硅颗粒，进而进一步增加形成的颗粒层302的均匀程度。

但是本发明对如何加热所述硅橡胶300不作限定，在本发明的其他实施例中，也可以通过在容器100底部周围的某一点放置热源的方式加热硅橡胶300。

在本实施例中，在加热硅橡胶300时，可以使加热温度匀速上升，这样有利于使硅橡胶300逐步接近分解温度，进而比较稳定地分解产生二氧化硅的颗粒。同时，匀速升温还有利于控制形成的二氧化硅颗粒的尺寸大小，因而更容易形成颗粒尺寸均匀的颗粒层302。

另外，由于本实施例中通过炉管加热硅橡胶300，使加热温度匀速上升有利于实际操作，因为如果温度上升过快使对炉管进行的加热操作变得复杂。

具体的，在本实施例中，使加热硅橡胶300的温度以10摄氏度每分钟的速率上升。这样进一步有利于使硅橡胶300的温度稳定地达到分解温度，并稳定地分解产生二氧化硅颗粒。

但是需要说明的是，上述的升温速率仅为本实施例起示意性说明而采用的数值，实际的升温速率应根据实际情况所决定，本发明对此并不作限定。

在本实施例中，当温度上升至第一温度时，使加热温度停止上升，并且所述第一温度应大于硅橡胶300分解的温度。其原因在于，刚达到分解温度的硅橡胶300产生的颗粒中容易带有含碳的杂质，温度上升至更高的第一温度有利于排除这些杂质，因为进一步升温可以使这些含碳杂质变为含碳气体并排除；在达到第一温度时停止升温有利于防止硅橡胶300温度过高，温度过高可能导致硅橡胶300因受到过高的温度而分解速率过快，影响形成的颗粒层302的均匀性；此外，由于本实施例中采用炉管加热，温度过高意味着整个基底200承受的温度也较高，这可能对附着在基底200表面的颗粒造成影响，例如，已经附着在基底200表面的颗粒301因温度过高发生部分熔化进而变得趋于平整，进而在结构上失去了疏水的效果。

具体的，在本实施例中，所述第一温度为480摄氏度。一般来说，当硅橡胶300温度为480摄氏度时，杂质基本变为气体进而得到排除，不会污染形成的二氧化硅颗粒；并且在此温度下形成的二氧化硅颗粒的尺寸集中在20～500纳米的范围内，这种尺寸的二氧化硅颗粒形成的颗粒层302比较均匀，且在结构上也具有较好的疏水效果；另外，在此温度下也不至于导致硅橡胶300的分解速率过快，并且也基本不会影响到已经形成在基底200表面的颗粒层302。所述第一温度可以在450～500摄氏度的范围内。

另外，使第一温度为480摄氏度有利于在一定程度下增加硅橡胶300的分解速度，因为硅橡胶300的温度越高，其分解速度也有一定程度的增加。

但是需要说明的是，本实施例480摄氏度的第一温度仅为一个例子，在实际操作中应根据实际情况决定将硅橡胶300升温至多少度，本发明对此不作限定。

在本实施例中，在加热硅橡胶300时，在所述炉管中通入导流气体，以引导所述颗粒301朝向所述基底200表面的方向移动。导流气体可以引导硅橡胶300分解产生的颗粒301的流向，进而可以使基底200表面形成的颗粒层302更加均匀。

在本实施例中，所述导流气体可以是氧气或者氮气等气体。但是本发明对此不作限定，所述导流气体也可以是其他气体，例如一些惰性气体。

由于本实施例中采用导流气体引导形成的颗粒301的运动方向，所以所述基底200与容器100之间的摆放关系也并不限定于图中所示的基底200位于容器100上方的形式，在本发明的其他实施例中，也可以是将基底200放置于容器100的侧面或者下方，导流气体同样可以将形成的颗粒301引导至基底200的表面。

在本实施例中，在基底200表面形成颗粒层302后，对所述基底以及颗粒层进行保温处理，也就是说，使硅橡胶300处于第一温度进而在基底200表面形成颗粒层301后，将基底200以及颗粒层301的温度保持在第一温度。这样有利于将附着于基底200的颗粒层302固化在基底200表面，进而不容易脱落。

由于本实施例中基底200、容器100以及容器100中的硅橡胶300均放置于炉管中加热，所以保温处理也可以直接通过炉管进行。

具体来说，在本实施例中，可以使基底以及颗粒层保温至少8小时，这样可以比较充分的将颗粒层302固化于基底200表面。

此外，在基底200上形成所述颗粒层302后，在本发明的其他实施例中，还可以在所述颗粒层302表面保形覆盖双疏材料层320，所述颗粒层302与所述双疏材料层320共同形成超双疏层。也就是说，本发明所述的膜层结构可以仅仅是颗粒层302，也可以是由颗粒层302与双疏材料层320共同形成的叠层结构。

需要说明的是，所述“双疏材料层”指同时具有疏水、疏油特性的材料层，所述“保形覆盖”指覆盖在颗粒层302上的双疏材料层320厚度比较均匀，且能够凸显出颗粒层302原有的凹凸结构，而不至于将颗粒层302的凹凸结构填平。

颗粒层302本身的凹凸结构具有疏水性，保形覆盖于颗粒层302上的双疏材料层320一方面也具有颗粒层302的疏水结构，双疏材料层320本身的材料特性能够进一步增加疏水性，进而形成所述超双疏层。

具体来说，在本实施例中，可以在颗粒层302上覆盖四乙氧基硅烷或者氟硅烷材料的双疏材料层320，这些材料本身均具有疏水和疏油的性质。

在本实施例中，可以通过化学气相沉积的方式形成所述双疏材料层320。这种方式容易在纳米级别的尺寸上形成极薄的双疏材料层320，因而有利于使形成的双疏材料层320保持原有的具有凹凸的疏水结构。

进一步，由于本实施例中形成的颗粒301的平均尺寸在20至500纳米的范围内，本实施例中形成的双疏材料层320的厚度不大于100纳米，这样可以保证形成的双疏材料层320为保形覆盖，而不至于将颗粒层302中的凹凸填平。

需要说明的是，本发明对是否必须形成双疏材料层320不作限定，在本发明的其他实施例中，可以根据实际需求，在所述颗粒层302上覆盖疏水材料层或者疏油材料层，此时所述颗粒层302与所述疏水材料层或者疏油材料层共同形成的叠层结构为本发明所述的膜层结构。

此外，本发明还提供一种膜层结构，所述膜层结构可以但不限于由上述膜层结构的制备方法得到。

此外，本发明还提供一种车窗，包括：车窗玻璃；

位于车窗玻璃表面的膜层结构，所述膜层结构由上述膜层结构的制备方法形成；

覆盖于所述膜层结构表面的双疏材料层。

这种车窗具有疏水以及疏油的性能。

在本实施例中，所述双疏材料层的材料为四乙氧基硅烷或者氟硅烷，这些材料本身均具有疏水和疏油的性质。

在本实施例中，所述双疏材料层的厚度不大于100纳米。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (20)

1.一种膜层结构的制备方法，其特征在于，包括：

提供基底；

提供硅橡胶；

加热硅橡胶，使硅橡胶分解并产生颗粒；加热硅橡胶的步骤包括：使加热温度匀速上升，并且，当温度上升至450-500摄氏度时，使加热温度停止上升；

使所述颗粒在基底表面附着以形成颗粒层；

其中颗粒层中颗粒的直径在20nm至500nm的范围内。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，提供基底的步骤中，所述基底采用带有羟基的材料。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，提供基底的步骤包括：提供玻璃基底。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述颗粒为二氧化硅颗粒。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，使加热温度以10摄氏度每分钟的速率上升。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，形成颗粒层的步骤之后，所述制备方法还包括：

对所述基底以及颗粒层进行保温处理。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，保温处理的步骤包括：使基底以及颗粒层保温至少8小时。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，加热硅橡胶的步骤包括：

将所述硅橡胶放置于一容器中；

将所述基底放置于所述容器上方；

对所述容器中的硅橡胶进行加热。

9.如权利要求1或8所述的制备方法，其特征在于，加热硅橡胶的步骤包括：

采用炉管对所述硅橡胶进行加热。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，形成颗粒层的步骤之后，所述制备方法还包括：将所述基底与颗粒层置于炉管中进行保温。

11.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，使所述颗粒在基底表面附着以形成颗粒层的步骤包括：在所述炉管中通入导流气体，以引导所述颗粒朝向所述基底表面的方向移动。

12.如权利要求11所述的制备方法，其特征在于，通入导流气体的步骤包括：在所述炉管中通入氧气、氮气或者惰性气体作为所述导流气体。

13.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在形成颗粒层的步骤之后，还包括：

在所述颗粒层表面保形覆盖双疏材料层，所述颗粒层与所述双疏材料层共同形成超双疏层；

或者，在所述颗粒层表面保形覆盖疏水材料层；

或者，在所述颗粒层表面保形覆盖疏油材料层。

14.如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，覆盖双疏材料层的步骤包括：覆盖四乙氧基硅烷或者氟硅烷材料的双疏材料层。

15.如权利要求14所述的制备方法，其特征在于，覆盖双疏材料层的步骤包括：采用化学气相沉积的方式形成所述双疏材料层。

16.如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，覆盖双疏材料层的步骤包括：使所述双疏材料层的厚度不大于100纳米。

17.一种由权利要求1至16任一项权利要求所述的膜层结构的制备方法形成的膜层结构。

18.一种车窗，其特征在于，包括：

车窗玻璃；

位于车窗玻璃表面的膜层结构，所述膜层结构如权利要求1-12任一项权利要求所述的膜层结构的制备方法形成；

覆盖于所述膜层结构表面的双疏材料层。

19.如权利要求18所述的车窗，其特征在于，所述双疏材料层的材料为四乙氧基硅烷或者氟硅烷。

20.如权利要求18所述的车窗，其特征在于，所述双疏材料层的厚度不大于100纳米。

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