CN105198235B - 一种憎水疏油自洁玻璃的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种憎水疏油自洁玻璃的制备方法，其步骤如下：首先将二氧化硅溶胶与金属氧化物晶体溶胶混合形成混合溶胶，将混合溶胶涂覆在玻璃表面并热处理玻璃表面形成多孔结构膜面；其次将氟硅氧烷与硅氧烷混合、水解、成化，利用无机酸调节氟硅氧烷与硅氧烷溶液PH，形成氟硅纳米溶胶；采用涂覆工艺将氟硅纳米溶胶涂覆在多孔结构膜面，填充与改性多孔结构膜，形成涂覆层，涂覆层经干燥固化后形成憎水疏油复合膜面。本发明制得的憎水疏油自洁玻璃产品粘结力好、膜面硬度大、耐摩擦，该玻璃不但适合用于作为建筑玻璃，适合家用玻璃，方便擦拭清洗。
Description
发明领域
本发明属于镀膜玻璃制造技术领域，具体地说是涉及一种憎水疏油自洁玻璃 及其制备方法。
背景技术
自洁玻璃是一种功能性玻璃，是在玻璃表面上镀上一层功能膜材料后，使得 污染物不易附着在玻璃的表面而被水冲走。自洁玻璃分为亲水与疏水自洁玻璃两 类，亲水自洁玻璃时指亲水角小于10°，水能够平铺在玻璃表面形成水膜，而 带走玻璃表面富集的灰尘，目前研究比较广泛的是锐钛矿型二氧化钛薄膜亲水薄 膜，以及锐钛矿二氧化钛与二氧化硅的复合薄膜，如发明性专利 200910109067.8、201210511969.6等。选用二氧化钛作为功能亲水膜，是因为 锐钛矿型二氧化钛在阳光条件下能够发生光激发，产生电子空穴对，并产生亲水 性羟基，使薄膜展现优良的亲水性，并且利用二氧化硅与二氧化钛复合制备成亲水薄膜能够有效的提高二氧化钛亲水性。疏水自洁玻璃是指在玻璃表面涂覆一层 纳米材料后，玻璃表面张力减小，水或油在玻璃表面形成水滴，并能够自然滚动， 带走玻璃表面灰层，目前疏水材料纳米材料主要是氟改性烷基硅烷材料，如专利 200810030013.8利用氟改性烷基硅烷与硅氧烷混合制备出具有良好自洁效果的 自洁玻璃。
虽然疏水自洁玻璃具有良好的自洁效果，但存在一定的缺点，其主要缺点是 膜面粘结力差、膜面硬度小、耐摩擦性差，造成这些缺点的原因是由于氟改性烷 基硅烷纳米颗粒之间及纳米颗粒与玻璃之间化学键合速度慢，反应时间长。
发明内容
本发明针对现有技术缺陷和不足，提出一种耐摩擦憎水疏油自洁玻璃的制 备，该种自洁玻璃膜面具有粘结力好、膜面硬度大耐摩擦，使该种玻璃不但适合 用于作为建筑玻璃，适合家用玻璃，方便擦拭清洗。
本发明解决技术问题所采取的技术方案是：
一种憎水疏油自洁玻璃的制备方法，包括以下步骤：首先将二氧化硅溶胶与 金属氧化物晶体溶胶混合形成混合溶胶，将混合溶胶涂覆在玻璃表面并热处理玻 璃表面形成多孔结构膜面；其次将氟硅氧烷与硅氧烷混合、水解、成化，利用无 机酸调节氟硅氧烷与硅氧烷溶液PH，形成氟硅纳米溶胶；采用涂覆工艺将氟硅 纳米溶胶涂覆在多孔结构膜面，填充与改性多孔结构膜，形成涂覆层，涂覆层经 干燥固化后形成复合膜面。
作为优选，二氧化硅溶胶是经硅氧烷水解、缩合制得或利用硅酸盐离子交换 法制得；
作为优选，金属氧化物晶体为二氧化钛、二氧化锡、三氧化铝的晶体，粒径 在5-10nm；
作为优选，二氧化硅与金属氧化物晶体质量混合比例在5～10:1；
作为优选，二混合溶胶涂覆在玻璃表面为喷涂工艺；
作为优选，热处理玻璃表面为玻璃钢化工艺热处理玻璃表面；
作为优选，利用无机酸调节氟硅氧烷与硅氧烷溶液PH至3-6；
作为优选，氟硅氧烷为十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷 一种或两种混合；
作为优选，将氟硅纳米溶胶涂覆在多孔结构膜面涂覆工艺为刮涂。
本发明的有益效果：
1、本发明热处理促进二氧化硅的键合速度并提高二氧化硅的密实度以及与 玻璃之间的黏结力；
2、本发明利用金属氧化物高的莫氏硬度提高多孔薄膜的硬度与耐磨性；
3、本发明利用氟硅纳米溶胶涂覆在二氧化硅与金属氧化物形成的多孔结构 膜面，填充与改性多孔结构膜，能够形成粘结力好、耐摩擦、膜面硬度大憎水疏 油自洁玻璃。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的说明。
实施例1：
一种憎水疏油自洁玻璃的制备方法，包括以下步骤：首先将纳米二氧化硅水 溶胶与水热制备的纳米锐钛矿二氧化钛溶胶按照质量比5:1混合，纳米锐钛矿二 氧化钛粒径在5nm，混合溶胶PH在9，静置成化形成混合溶胶；将混合溶胶喷涂 在玻璃表面，喷涂膜厚在120nm，干燥后采用670℃钢化炉热处理，热处理后， 玻璃冷却形成多孔结构膜面；其次将十七氟癸基三甲氧基硅烷与硅氧烷正硅酸四 乙酯按摩尔比1:2溶于乙醇溶剂中，利用无机酸调整PH在3，静置成化，形成 氟硅溶胶；同时，利用刮涂工艺将氟硅纳米溶胶涂覆在多孔结构膜面，填充与改 性多孔结构膜，形成涂覆层，涂覆层经干燥固化后形成复合膜面即得。
实施例2：
一种憎水疏油自洁玻璃的制备方法，包括以下步骤：首先将正硅酸四乙酯水 解缩合形成纳米二氧化硅醇溶胶，纳米二氧化硅醇溶胶将与水热制备的纳米二 氧化锡钛溶胶按质量比例为8:1混合在乙醇溶剂中，纳米二氧化钛粒径在7.5nm， 溶液PH在3.5，静置成化形成混合溶胶，将混合溶胶喷涂在玻璃表面，喷涂膜 厚在120nm，干燥后采用670℃钢化炉热处理，热处理后，玻璃冷却形成多孔结 构膜面；其次将十七氟癸基三甲氧基硅烷与硅氧烷正硅酸四乙酯按摩尔比1:3.5 溶于乙醇溶剂中，利用无机酸调整PH在4，静置成化11h，形成氟硅溶胶；同时， 利用刮涂工艺将氟硅纳米溶胶涂覆在多孔结构膜面，填充与改性多孔结构膜，形 成涂覆层，涂覆层经干燥固化后形成复合膜面即得。
实施例3：
一种憎水疏油自洁玻璃的制备方法，包括以下步骤：首先将正硅酸四乙酯水 解缩合形成纳米二氧化硅醇溶胶，纳米二氧化硅醇溶胶将与水热制备的纳米三氧 化铝溶胶按照质量比例为5:1混合在乙醇溶剂中，纳米二氧化钛粒径在10nm， 溶液PH在3.5，静置成化形成混合溶胶，将混合溶胶喷涂在玻璃表面，喷涂膜 厚在120nm，干燥后采用670℃钢化炉热处理，热处理后，玻璃冷却形成多孔结 构膜面；其次将十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷与硅氧烷正 硅酸四乙酯按摩尔比1:5溶于乙醇溶剂中，利用无机酸调整PH在3，静置成化 10h，形成氟硅溶胶；同时利用刮涂工艺将氟硅纳米溶胶涂覆在多孔结构膜面， 填充与改性多孔结构膜，形成涂覆层，涂覆层经干燥固化后形成复合膜面即得。
Claims (4)
1.一种憎水疏油自洁玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先将二氧化硅溶胶与金属氧化物晶体溶胶混合形成混合溶胶，将混合溶胶涂覆在玻璃表面并热处理玻璃表面形成多孔结构膜面；其次将氟硅氧烷与硅氧烷混合、水解、陈化，利用无机酸调节氟硅氧烷与硅氧烷溶液pH，形成氟硅纳米溶胶；同时利用涂覆工艺将氟硅纳米溶胶涂覆在多孔结构膜面，填充与改性多孔结构膜，形成涂覆层，涂覆层经干燥固化后形成复合膜面即得；所述的二氧化硅溶胶是经硅氧烷水解、缩合制得或利用硅酸盐离子交换法制得；所述的金属氧化物晶体为二氧化钛、二氧化锡、或三氧化二铝的晶体，粒径在5nm～10nm；所述的二氧化硅溶胶与金属氧化物晶体溶胶质量混合比例在5～10:1；所述的利用无机酸调节氟硅氧烷与硅氧烷溶液pH至3-6；所述的氟硅氧烷与硅氧烷摩尔混合比为1:2～5；所述的氟硅氧烷为十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷一种或两种混合。
2.根据权利要求1所述的一种憎水疏油自洁玻璃的制备方法，其特征在于：所述的混合溶胶涂覆在玻璃表面为喷涂。
3.根据权利要求1所述的一种憎水疏油自洁玻璃的制备方法，其特征在于：所述的热处理玻璃表面为玻璃钢化工艺热处理玻璃表面。
4.根据权利要求1所述的一种憎水疏油自洁玻璃的制备方法，其特征在于：所述的氟硅纳米溶胶涂覆在多孔结构膜面为刮涂。
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