CN105271803A - 一种自洁玻璃的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种自洁玻璃的制备方法。所提供得制备方法采用液相沉积法在玻璃表面沉积TiO2膜，该方法以偏钛酸、一氧化硅、盐酸、氨水、三氧化二硼等为原料配制成溶液，其中钛离子浓度为0.01~0.20M，硅钛摩尔比为0~1，硼钛摩尔比为0~1，溶液pH值为5.0~7.0；将清洗后的玻璃基片垂直浸入溶液中，溶液温度为50~70℃，沉积3~5小时后取出清洗，于200~300℃温度下烘干后即得具有自洁功能的镀膜玻璃。本制备方法具有简单、操作方便、成本低廉等优点。

Description

一种自洁玻璃的制备方法
技术领域
本发明属于玻璃镀膜技术领域，具体涉及一种自洁玻璃的制备方法。
背景技术
城市高层建筑窗户幕墙玻璃的清洁是一件繁重而危险的工作，如果用自洁玻璃制造，依靠雨水冲刷或用自来水冲洗即可保持表面清洁，从而减轻劳动强度和避免发生危险。由于自洁玻璃在阳光下可以分解空气中有机物和杀死细菌，因而自洁玻璃的使用还可减少空气中有害物质浓度，改善城市空气质量。
汽车挡风玻璃和后视镜如用自洁玻璃制造，下雨时可在玻璃表面形成均匀水膜而保持透明，增加行车安全。同时，由于玻璃表面的TiO2膜可以吸收太阳光中紫外线，减少紫外线对车内人员的伤害，如果玻璃两面均镀有TiO2膜，还可降低车内有机物和细菌浓度，有益健康。
有多种方法可在玻璃表面沉积TiO2膜，但能够用于工业化生产的主要为磁控溅射法和溶胶--凝胶法，磁控溅射法设备昂贵，操作条件苛刻，溶胶--凝胶法需要多次成膜才能达到所需厚度，并以价格较高的钛有机化合物为原料。上述两种方法的制造成本均较高，难以大规模推广应用，因而提供一种低成本的TiO2镀膜玻璃的制造方法具有重要意义。
发明内容
为了克服上述现有制备方法的不足，本发明提供一种设备简单、操作方便、原料易得、成本低廉的自洁玻璃制备方法。
本发明采用液相沉积法在玻璃表面沉积具有光致性能的TiO2膜，具体制备步骤如下：
1、以偏钛酸和盐酸反应制备氯钛酸，将氯钛酸溶液和一氧化硅混合，控制硅钛摩尔比为0～1；
2、将步骤(1)所得溶液稀释至钛离子浓度为0.01～0.20M，用氨水调节PH值至5.0～7.0，加入三氧化二硼使溶液中硼钛摩尔比为0～1；
3、将玻璃基片洗净后垂直浸入步骤2所得溶液中，溶液温度为50~70℃，沉积时间3～5小时，然后将基片取出，用水冲洗后在200～300℃烘干温度下烘干，即制备得到自洁玻璃，膜厚为50～200nm。
较有利的工艺条件为：
步骤2中所述的钛离子浓度为0.05～0.10M，步骤1中所述的硅钛摩尔比为0.05～0.10，步骤2中所述的PH值为6.0～7.0，.步骤3中所述的烘干温度为200～240℃。
与已有自洁玻璃的制备方法相比，本发明所采用的方法具有以下优点：
1、本发明方法所用设备简单，操作方便。镀膜时只需将玻璃浸入设定温度的溶液中即可，膜厚可以通过沉积时间加以控制，一次成膜即可得到所需膜厚。
2、本发明方法所需要的原料均为工业级化工产品，价廉易得。镀膜玻璃的制造成本大为降低。
3、本发明区别于其它TiO2镀膜玻璃制造方法的最显著特征是：镀膜玻璃烘干后不需要进行400℃以上高温热处理即具有光致性。这是因为进行SiO2和TiO2共沉积时，SiO2的存在延迟TiO2的沉积过程，因而可在较高溶液温度下进行膜的沉积而不会产生大量的TiO2粉体，这时沉积和结晶同时进行，膜的结构以锐钛型纳米晶为主，因而具有光致性。这不仅简化工艺操作，减少能源消耗，降低生产成本，而且亲水性有所增加。
具体实施方式
该方法以偏钛酸、一氧化硅、盐酸、氨水、三氧化二硼等为原料配制成溶液，其中钛离子浓度为0.01~0.20M，硅钛摩尔比为0~1，硼钛摩尔比为0~1，溶液pH值为5.0~7.0；将清洗后的玻璃基片垂直浸入溶液中，溶液温度为50~70℃，沉积3~5小时后取出清洗，于200~300℃温度下烘干后即得具有自洁功能的镀膜玻璃。
步骤2中所述的钛离子浓度为0.05～0.10M，步骤1中所述的硅钛摩尔比为0.05～0.10，步骤2中所述的PH值为6.0～7.0，.步骤3中所述的烘干温度为200～240℃。
实施例1：将偏钛酸和盐酸反应制得氯钛酸溶液，将氯钛酸与一氧化硅两种溶液混和且稀释至钛离子浓度为0.01M，硅离子浓度为0.01M，用氨水中和至PH为6.0，加入三氧化二硼使其浓度为0.01M，将洗净后玻璃垂直浸入上述溶液，持溶液温度为50℃，反应3小时后取出，洗净后在200℃下烘干，即得自洁玻璃。
自洁玻璃的光致亲水性用水的接触角来评价。接触角小于90°称亲水性物质，小于5°称为超亲水性物质。镀膜玻璃透明度用可见光的透射率表示。
将新制备的自洁玻璃在暗处放置10天后测得接触角为68°，垂直置于秋季睛天太阳下光照一天，测得接触角为0°，然后将镀膜玻璃置于室内无阳光直射处，6天后接触角仍为0°，13天后接触角为5°。说明本发明方法制造的自洁玻璃光照一天后即具有超亲水性，无阳光照射时性可保持13天。可见光透射率为无膜玻璃的90％。
实施例2：将偏钛酸和盐酸反应制得氯钛酸溶液，将氯钛酸与一氧化硅两种溶液混和且稀释至钛离子浓度为0.20M，硅离子浓度为0.10M，用氨水中和至PH为7.0，加入三氧化二硼使其浓度为0.15M，将洗净后玻璃垂直浸入上述溶液，持溶液温度为70℃，反应5小时后取出，洗净后在240℃下烘干，即得自洁玻璃。检测显示，该自洁玻璃具有超亲水性。
实施例3：将偏钛酸和盐酸反应制得氯钛酸溶液，将氯钛酸与一氧化硅两种溶液混和且稀释至钛离子浓度为0.20M，硅离子浓度为0.05M，用氨水中和至PH为7.0，加入三氧化二硼使其浓度为0.10M，将洗净后玻璃垂直浸入上述溶液，持溶液温度为60℃，反应4小时后取出，洗净后在240℃下烘干，即得自洁玻璃。检测显示，该自洁玻璃具有超亲水性。
实施例4：将偏钛酸和盐酸反应制得氯钛酸溶液，将氯钛酸与一氧化硅两种溶液混和且稀释至钛离子浓度为0.15M，硅离子浓度为0.10M，用氨水中和至PH为6.0，加入三氧化二硼使其浓度为0.15M，将洗净后玻璃垂直浸入上述溶液，持溶液温度为65℃，反应3小时后取出，洗净后在220℃下烘干，即得自洁玻璃。检测显示，该自洁玻璃具有超亲水性。

Claims (5)

1.一种自洁玻璃的制备方法，其特征在于该制备方法是采用液相沉积法在玻璃表面沉积TiO2膜，所述制备方法具体步骤如下：
(1)以偏钛酸和盐酸反应制备氯钛酸，将氯钛酸溶液和一氧化硅混合，控制硅钛摩尔比为0～1；
(2)将步骤(1)所得溶液稀释至钛离子浓度为0.01～0.20M，用氨水调节PH值至5.0～7.0，加入三氧化二硼使溶液中硼钛摩尔比为0～1；
(3)将玻璃基片洗净后垂直浸入步骤(2)所得溶液中，溶液温度为50~70℃，沉积时间3～5小时，然后将基片取出，用水冲洗后在200～300℃烘干温度下烘干，即制备得到自洁玻璃。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的钛离子浓度为0.05～0.10M。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的硅钛摩尔比为0.05～0.10。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的PH值为6.0～7.0。
5.按权利要求1所述方法，其特征在于步骤(3)中所述的烘干温度为200～240℃。
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JPH04132636A (ja) * 1990-09-21 1992-05-06 Nippon Sheet Glass Co Ltd 酸化チタン被膜の製造方法
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