CN106542747A - 一种汽车玻璃亲水涂膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种汽车玻璃亲水涂膜的制备方法，属于材料制备领域，其特征在于包括如下步骤：取硅溶胶，升温滴加HPA；滴加完成后再保温搅拌；（2）转入旋转蒸发器中，减压反应并除去水分，反应后得杂化溶胶；（3）向杂化溶胶中加入HDDA和1，1‑二甲基‑1‑羟基苯乙酮再加入正丙醇稀释，搅拌均匀后得到紫外光固化涂料液；（4）将玻璃表面超声清洗，浸入氯化亚锡处理，烘干备用；（5）将涂料液喷涂在玻璃表面，自然流平，放入紫外光固化箱中固化成膜。通过对传统工艺的改进合成硅溶胶‑丙烯酸羟丙酯杂化溶胶，采用紫外固化工艺，制备了超亲水汽车玻璃涂层。该方法工艺简单、膜层优良，适合于现有汽车玻璃加工的工业化生产工艺。
Description
技术领域
本发明属于材料制备领域，尤其涉及一种汽车玻璃亲水涂膜的制备方法。
背景技术
传统的汽车玻璃是由高品质浮法玻璃原片经过切割、磨边、印刷、热处理成型加工而成。水在普通汽车玻璃表面形成25度左右接触角，由于水珠对光的折射，常常使司机在下雨的情况下，无法透过玻璃看清前面的物体。同时，由于汽车经常暴露在室外，容易受粉尘的影响，玻璃表面更容易沾上很多不易清除的污垢，影响安全性能。
在普通汽车玻璃产品表面涂覆一层超亲水薄膜，当水接触到玻璃涂膜表面时，会迅速铺展，形成均匀的水膜，因此不会影响司机的视线。水膜在重力作用下流走时还能有效带走污渍，从而保持了玻璃的清洁。这就是汽车玻璃超亲水涂膜的概念。物体表面的亲水性能与表面的结构与液体的性质密切相关，液体对固体的润湿程度体现为液体对固体的接触角大小，研究表明如果接触角小于90度，可定义物质表面是亲水的小于5度，可认为表面是超亲水的。
目前，汽车超亲水涂膜的制备主要有化学气相沉积法、物理气相沉积法和溶胶凝胶法等。化学气相沉积法及物理气相沉积法设备价格昂贵，成本较高，而溶胶凝胶法制备超亲水涂膜中后处理过程需要高温烧结，影响了汽车玻璃的热加工性能。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供一种汽车玻璃亲水涂膜的制备方法。
本发明的技术方案为：
一种汽车玻璃亲水涂膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）取50mL硅溶胶，升温至35℃，边搅拌边用滴液漏斗滴加HPA；滴加完成后再30℃保温搅拌1h；
（2）转入旋转蒸发器中，在40℃下减压反应并除去水分，体系真空度为0.096MPa，反应2h后得杂化溶胶；
（3）向杂化溶胶中加入HDDA0.24g和1，1-二甲基-1-羟基苯乙酮0.06g，再加入正丙醇稀释，搅拌均匀后得到紫外光固化涂料液；
（4）将玻璃表面用稀盐酸清洗，接着超声清洗，随后浸入氯化亚锡处理，在干燥箱中烘干备用；
（5）将涂料液喷涂在玻璃表面，自然流平，随后放入紫外光固化箱中固化成膜。
本发明所述的汽车玻璃亲水涂膜的制备方法，所述硅溶胶的质量分数为30%。
本发明所述的汽车玻璃亲水涂膜的制备方法，所述紫外光固化灯功率为1kW，紫外光波长为365nm，照射3min。
本发明所述的汽车玻璃亲水涂膜的制备方法，所述滴液漏斗的滴加速度为1.5mL/min。
本发明所述的汽车玻璃亲水涂膜的制备方法，所述玻璃在涂装时与水平面成45°。
本发明的技术效果在于：
本发明所述汽车玻璃亲水涂膜的制备方法，通过对传统工艺的改进合成硅溶胶-丙烯酸羟丙酯杂化溶胶，采用紫外固化工艺，制备了超亲水汽车玻璃涂层。该方法工艺简单、膜层优良，适合于现有汽车玻璃加工的工业化生产工艺。
具体实施方式
实施例1
一种汽车玻璃亲水涂膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）取50mL硅溶胶，升温至35℃，边搅拌边用滴液漏斗滴加HPA；滴加完成后再30℃保温搅拌1h；
（2）转入旋转蒸发器中，在40℃下减压反应并除去水分，体系真空度为0.096MPa，反应2h后得杂化溶胶；
（3）向杂化溶胶中加入HDDA0.24g和1，1-二甲基-1-羟基苯乙酮0.06g，再加入正丙醇稀释，搅拌均匀后得到紫外光固化涂料液；
（4）将玻璃表面用稀盐酸清洗，接着超声清洗，随后浸入氯化亚锡处理，在干燥箱中烘干备用；
（5）将涂料液喷涂在玻璃表面，自然流平，随后放入紫外光固化箱中固化成膜。
本发明所述的汽车玻璃亲水涂膜的制备方法，所述硅溶胶的质量分数为30%。
本发明所述的汽车玻璃亲水涂膜的制备方法，所述紫外光固化灯功率为1kW，紫外光波长为365nm，照射3min。
本发明所述的汽车玻璃亲水涂膜的制备方法，所述滴液漏斗的滴加速度为1.5mL/min。
本发明所述的汽车玻璃亲水涂膜的制备方法，所述玻璃在涂装时与水平面成45度。硅溶胶与HPA的比值对薄膜性能影响很大。随着硅溶胶：HPA值R的变化。薄膜亲水性能、均匀性及外观均发生变化。紫外同化时。HDDA的两个双键打开，与丙烯酸羟丙酯交联，HDDA的量足以与全部丙烯酸羟丙酯交联。硅溶胶与HPA的比值发生变化时，过量的丙烯酸羟丙酯可能与HDDA交联，产生覆盖作用。尺值增加时。接触角降低，亲水性提高，同时区域接触角变化牢降低；R值减小时，覆盖作用增加，接触角提高，亲水性降低，同时区域接触角变化率增加。R等于0.1时，颗粒较少、外观均匀、接触角4.5度。
在杂化溶胶中，Si-O-Si结构属于硬嵌段，而体系中存在的丙烯酸酯基团是软嵌段。用铅笔划痕硬度仪对薄膜进行硬度试验，结果发现，随着酸性硅溶胶含量的增加，体系中硅羟基自缩合的几率增加，形成Si-O-Si的结构增加。体系中硬嵌段含量增加，薄膜硬度提高。R等于0.1时硬度达到5H。
在杂化溶胶制备过程中，硅溶胶中的二氧化硅溶胶粒子除了通过Si-OH基封与HPA中的羟基缩合而以共价键连接丙烯酸酯基团外，还可能发生溶胶粒子间自缩合形成新的Si-O-Si链连接。随着反应温度的提高，薄膜表面颗粒产生二氧化硅溶胶粒子聚集越来越多，粒径大到一定程度时，便无法再与丙烯酸酯单体互溶，涂到玻璃表面卜．就与涂膜液体系分相，以颗粒的形式存在于薄膜中。杂化溶胶制备过程巾荇温度越高，会导致Si-OH的缩合反应加剧，所得杂化薄膜颗粒越多，这与实际结果一致。因此，杂化溶胶制备过程中要控制反应在较低温度下进行，以免硅溶胶二氧化硅溶胶粒子大苗缩合，既降低了杂化薄膜的亲水性，又导致薄膜表面颗粒增多。用铅笔划痕硬度仪对薄膜进行硬度试验发现，杂化溶胶薄膜的硬度与硅含鼍变化有关，与反应温度无关。
胶体粒子的粒径为20-30 nm，以硅氧烷链接的方式聚集，在杂化溶胶制备过程中，硅溶胶中的二氧化硅溶胶粒子通过Si-OH基团与HPA中的羟基缩合以共价键连接丙烯酸酯基团。而Si-OH基团与HPA中的羟基缩合过程中丙烯酸羟丙酯剩余部分可通过与HDDA聚合形成聚合物，以该聚合物为基底可牢固地结合在玻璃表面。与此同时，硅溶胶中剩余的Si-OH基团又能自缩合成新的Si-O-Si链接．形成二氧化硅相互交联的表面网络结构。这些带有大量羟基的二氧化硅纳米微粒正是涂膜亲水性的根本。
当硅溶胶与HPA配比尺小于0.1时就可能造成表面杂化二氧化硅微粒铺展不全，部分聚合物会暴露在表面，从而就会使表面的亲水性大大下降。当硅溶胶与HPA接支改性过程中反应温度过高时，会使硅溶胶粒子间过度自缩合。这样制备的涂膜表面也会有聚合物裸露，会使表面的亲水性下降。这两种情况在涂膜制备时都是应该避免的。
薄膜的亲水性可由滴在薄膜上水滴的铺展情况来反映。在硅溶胶与HPA比例R等于0.1时，所制备的杂化薄膜表现出超亲水性，接触角4.5。水滴在该亲水薄膜上几乎完全铺展。原片玻璃经过切割、磨边、印刷、对式烘弯、夹PVB高温高压、修边清洗后，再在其表面喷涂杂化溶胶，流平后紫外固化。该方法在玻璃完全成型后再进行冷加工，不破坏玻璃原有内在性能，加工工艺简单，适合工业化生产。
Claims (5)
1.一种汽车玻璃亲水涂膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）取50mL硅溶胶，升温至35℃，边搅拌边用滴液漏斗滴加HPA；滴加完成后再30℃保温搅拌1h；
（2）转入旋转蒸发器中，在40℃下减压反应并除去水分，体系真空度为0.096MPa，反应2h后得杂化溶胶；
（3）向杂化溶胶中加入HDDA 0.24g和1，1-二甲基-1-羟基苯乙酮0.06g，再加入正丙醇稀释，搅拌均匀后得到紫外光固化涂料液；
（4）将玻璃表面用稀盐酸清洗，接着超声清洗，随后浸入氯化亚锡处理，在干燥箱中烘干备用；
（5）将涂料液喷涂在玻璃表面，自然流平，随后放入紫外光固化箱中固化成膜。
2.根据权利要求1所述的汽车玻璃亲水涂膜的制备方法，其特征在于：所述硅溶胶的质量分数为30%。
3.根据权利要求1所述的汽车玻璃亲水涂膜的制备方法，其特征在于：所述紫外光固化灯功率为1kW，紫外光波长为365nm，照射3min。
4.根据权利要求1所述的汽车玻璃亲水涂膜的制备方法，其特征在于：所述滴液漏斗的滴加速度为1.5mL/min。
5.根据权利要求1所述的汽车玻璃亲水涂膜的制备方法，其特征在于：所述玻璃在涂装时与水平面成45°。
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| CN201611120629.5A CN106542747A (zh) | 2016-12-08 | 2016-12-08 | 一种汽车玻璃亲水涂膜的制备方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108126746A (zh) * | 2017-12-14 | 2018-06-08 | 浙江大学 | 一种用于杀菌消毒的玻璃窗光热催化涂膜及其制备和应用 |
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2016
- 2016-12-08 CN CN201611120629.5A patent/CN106542747A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108126746A (zh) * | 2017-12-14 | 2018-06-08 | 浙江大学 | 一种用于杀菌消毒的玻璃窗光热催化涂膜及其制备和应用 |
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