CN108328936A - 用于触摸屏的自清洁防指纹盖板玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及触摸屏技术领域，尤其涉及用于触摸屏的自清洁防指纹盖板玻璃及其制备方法，自清洁防指纹盖板玻璃包括超薄玻璃原片和自清洁薄膜，自清洁涂料以乙醇为主要溶剂，分散有5～8wt％的自清洁复合纳米颗粒，自清洁复合纳米颗粒是在ZnO‑Cu2O复合粒子上包覆SiO2层后，用六甲基二硅氧烷浸泡疏水改性得到的核壳结构；制备方法包括自清洁涂料的制备和喷涂固化成膜。本发明的制备方法简单，操作方便，制备得到的盖板玻璃具有优异的自清洁能力，能够避免油污、灰尘污染盖板玻璃造成显示质量下降，且使用时不容易留下明显的指纹印。
Description
技术领域
本发明涉及触摸屏技术领域，尤其涉及用于触摸屏的自清洁防指纹盖板玻璃及其制备方法。
背景技术
近年来，智能手机、平板电脑等可穿戴电子产品等高科技新产品颇受人们青睐，而且大部分电子产品已经实现触摸屏功能。触摸屏又称为“触控屏”、“触控面板”，是一种可接收触头等输入讯号的感应式玻璃液晶显示装置，当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连接装置，可用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。触摸屏作为一种最新的电脑输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式，它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备，广泛应用于手机、数码相机、个人数字助理(PDA)、平板电脑及笔记本电脑等可携式电子装置。
触摸屏的分类有很多种：电阻式触摸屏、电容式触摸屏、红外线技术触摸屏、表面声波技术触摸屏等，其中占主流技术的主要是电容式触摸屏。电容式触摸屏的结构由外至里主要由四层组成：盖板玻璃、导电层、玻璃层和导电层。盖板玻璃是将超薄玻璃原片经过化学钢化后，在表面形成一层应力层，用于对触控器件的表面起到保护和显示作用。盖板玻璃上附有保护膜，该保护膜的表面具有凹凸不平的微结构，用来增加散射光从而避免眩光问题，但是用户在该盖板玻璃上进行触摸操作时，手上的油污和灰尘很容易在触摸显示屏上留下痕迹，这些痕迹又很不容易擦除掉，继续操作会留下指纹，而经常性的对盖板玻璃进行擦拭又很容易将触摸显示屏刮花，影响显示品质效果，给用户带来极大的不便。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供用于触摸屏的自清洁防指纹盖板玻璃及其制备方法，其制备方法简单，操作方便，制备得到的盖板玻璃具有优异的自清洁能力，能够避免油污、灰尘污染盖板玻璃造成显示质量下降，且使用时不容易留下明显的指纹印。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
用于触摸屏的自清洁防指纹盖板玻璃，包括超薄玻璃原片，以及在超薄玻璃原片上喷涂自清洁涂料固化形成的自清洁薄膜，所述自清洁涂料以乙醇为主要溶剂，分散有自清洁复合纳米颗粒，所述自清洁复合纳米颗粒是以纳米ZnO-Cu2O复合粒子为内核，以改性SiO2层为外壳的核壳结构。
进一步，所述自清洁涂料中分散有5～8wt％的自清洁复合纳米颗粒。
进一步，所述自清洁复合纳米颗粒是在ZnO-Cu2O复合粒子上包覆SiO2层后，用六甲基二硅氧烷浸泡疏水改性得到的核壳结构。
进一步，所述纳米ZnO-Cu2O复合粒子是立方结构的Cu2O纳米颗粒包覆在ZnO上制得。
ZnO具有良好的热稳定性、较强的激子发射和紫外发光能力，且由于晶粒小产生的尺寸效应和表面效应等，展现出超强的氧化能力，能够有效降解有机物、多种细菌及其分泌物，其自清洁、抗菌和除臭效果尤为理想。ZnO是n型半导体，当其与p型Cu2O复合时，能够增强ZnO的自清洁能力和抗菌效果，更容易地将有机物氧化分解成二氧化碳和水，并降解细菌及其分泌物，从而达到保洁抗菌的目的，使得本发明的盖板玻璃具有自清洁抗菌的功效。
进一步，所述ZnO是采用热蒸发氧化锌片制得的四针状ZnO晶须。
四针状氧化锌的四个具有纳米效应的针尖部位不会团聚，容易分散，并且还能够增强自清洁薄膜的韧性和耐磨性。
另外，本发明还公开了上述用于触摸屏的自清洁防指纹盖板玻璃的制备方法，包括以下步骤：
自清洁涂料的制备：取5～8wt％自清洁复合纳米颗粒加入乙醇和石油醚的混合溶液中，于摇床中振荡2h，得到自清洁涂料，保存于2℃～5℃的环境中。
喷涂固化成膜，自清洁涂料进入喷涂机与喷嘴内的高压空气混合，喷嘴距离超薄玻璃原片10～12cm的高度下，于3kg/cm2的喷幅压力均匀喷涂在预处理后的超薄玻璃原片上，自清洁涂料的喷涂量为7～9cc/min，喷涂机X轴移动速度为650～800mm/s，喷涂至超薄玻璃原片表面完全湿润后，转入150℃的烤箱中烘烤固化50min～60min，静置冷却，得到自清洁防指纹盖板玻璃。
进一步，所述自清洁复合纳米颗粒的制备如下：取ZnO-Cu2O复合粒子加入乙醇溶液中超声波分散5min,随后加入5.6wt％氨水溶液搅拌30min,再加入正硅酸乙酯搅拌5h，离心分离得到的沉淀物用无水乙醇洗涤多次，于70℃真空干燥12h，得到的ZnO-Cu2O-SiO2加入20wt％的六甲基二硅氧烷/乙醇溶液中浸泡改性24h，于70℃干燥10h,转入管式炉中于300～400℃煅烧5h,得到自清洁复合纳米颗粒。
进一步，所述ZnO-Cu2O复合粒子的制备如下：将四针状ZnO晶须于65℃的0.1mol/L乙酸铜溶液中浸泡3min，用去离子水洗涤，于65℃的0.02mol/LNaOH溶液中浸泡3min，用去离子水洗涤，反复浸泡10次，洗涤干燥后，转入管式真空炉中在氩气气氛下，升温至300～400℃保持2h，随炉冷却，得到ZnO-Cu2O复合粒子。
进一步，所述四针状ZnO晶须的制备如下：取锌粒放入压片机中压成薄片，然后于马弗炉中以8℃/min的速率升温至450℃恒温保持2h，再以5℃/min的速率升温至950℃恒温保持1h，随炉冷却，研碎得到四针状ZnO粉粒。
本发明在薄玻璃原片上喷涂自清洁涂料固化形成自清洁薄膜，得到自清洁防指纹盖板玻璃，自清洁涂料中含有自清洁复合纳米颗粒，该自清洁复合纳米颗粒是四针状ZnO晶须、Cu2O和SiO2复合改性制得，一方面因为复合了四针状ZnO晶须和Cu2O使得清洁薄膜具有优异的自清洁功效，从而使得盖板玻璃具有较佳的自清洁效果，避免油污、灰尘污染盖板玻璃造成显示质量下降；另一方面四针状ZnO晶须和Cu2O中的ZnO和Cu2O均具有抗菌性能，将其复合在一起，具有良好的抗菌效果，能够避免细菌对盖板玻璃造成污染；此外，对ZnO-Cu2O-SiO2进行疏水改性，使得盖板玻璃具有良好的疏水性，能够避免汗水对盖板玻璃造成污染，使用时不容易产生明显的指纹。本发明的自清洁防指纹盖板玻璃的制备方法简单，操作方便，制备得到的盖板玻璃具有优异的自清洁能力，能够避免油污、灰尘污染盖板玻璃造成显示质量下降，且使用时不容易留下明显的指纹印。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明：
本发明的用于触摸屏的自清洁防指纹盖板玻璃，包括超薄玻璃原片，以及在超薄玻璃原片上喷涂自清洁涂料固化形成的自清洁薄膜，自清洁涂料以乙醇为主要溶剂，分散有5～8wt％的自清洁复合纳米颗粒，自清洁复合纳米颗粒是在ZnO-Cu2O复合粒子上包覆SiO2层后，用六甲基二硅氧烷浸泡疏水改性得到的核壳结构。其中，纳米ZnO-Cu2O复合粒子是立方结构的Cu2O纳米颗粒包覆在ZnO上制得，ZnO是采用热蒸发氧化锌片制得的四针状ZnO晶须。
其中的SiO2层为有序介孔结构，具有较大的比表面积和孔体积，且孔径均一、孔道规整，具有丰富的不饱和基团，更容易与纳米ZnO-Cu2O结合，有序介孔具有良好的扩散通透性，能够加快油污、细菌等物质在孔道内的迁移和电子传递，在纳米ZnO-Cu2O作用下油污和细菌进行分解，达到自清洁的效果。
下面将通过具体实施例对四针状ZnO晶须、ZnO-Cu2O复合粒子和自清洁复合纳米颗粒的制备进行说明。
实施例一：四针状ZnO晶须的制备
取锌粒放入压片机中压成薄片，然后放入氧化铝坩埚中，将氧化铝坩埚放置在马弗炉中，以8℃/min的速率升温至450℃恒温保持2h，再以5℃/min的速率升温至950℃恒温保持1h，随炉冷却，研碎得到四针状ZnO粉粒。
采用S-4800型场发射扫描电子显微镜测试本实施例制备得到的ZnO粉粒的形貌，发现ZnO粉粒样品中ZnO晶须粒径较小，生长有四根直径均匀的针状物，且针状物的根部生长在一起，根端较粗，顶部较细，根端向尖端平滑过度，无突变现象，呈四针状结构。
实施例二：自清洁复合纳米颗粒的制备
取四针状ZnO晶须于65℃的0.1mol/L乙酸铜溶液中淹没浸泡1min，用去离子水洗涤后，再于65℃的0.02mol/LNaOH溶液中淹没浸泡1min，用去离子水洗涤，重复浸泡于乙酸铜溶液和NaOH溶液中10次，洗涤干燥后，转入管式真空炉中在氩气气氛下，升温至300℃保持2h，随炉冷却，得到ZnO-Cu2O复合粒子。采用场发射扫描电镜测试，发现样品中纳米Cu2O附着在四针状ZnO晶须的晶须根部和晶须上。
取无水乙醇和去离子水按体积比3:4进行混合得到混合溶液，于每100mL混合溶液中放入0.5gZnO-Cu2O复合粒子，于25kHz频率下超声波分散5min,随后加入0.3mL浓度为5.6wt％的氨水溶液搅拌30min,再加入0.2mL正硅酸乙酯搅拌5h，离心分离得到的沉淀物用无水乙醇洗涤多次，于70℃真空干燥12h，得到的ZnO-Cu2O-SiO2加入含有20wt％的六甲基二硅氧烷的乙醇溶液中浸泡改性24h后，于70℃干燥10h,转入管式炉中于300℃煅烧5h,得到自清洁复合纳米颗粒。
实施例三：自清洁复合纳米颗粒的制备
取四针状ZnO晶须于65℃的0.1mol/L乙酸铜溶液中淹没浸泡3min，用去离子水洗涤后，再于65℃的0.02mol/LNaOH溶液中淹没浸泡3min，用去离子水洗涤，重复浸泡于乙酸铜溶液和NaOH溶液中10次，洗涤干燥后，转入管式真空炉中在氩气气氛下，升温至350℃保持2h，随炉冷却，得到ZnO-Cu2O复合粒子。采用场发射扫描电镜测试，发现样品中纳米Cu2O附着在四针状ZnO晶须的晶须根部和晶须上。
取无水乙醇和去离子水按体积比3:4进行混合得到混合溶液，于每100mL混合溶液中放入0.5gZnO-Cu2O复合粒子，于25kHz频率下超声波分散5min,随后加入0.3mL浓度为5.6wt％的氨水溶液搅拌30min,再加入0.2mL正硅酸乙酯搅拌5h，离心分离得到的沉淀物用无水乙醇洗涤多次，于70℃真空干燥12h，得到的ZnO-Cu2O-SiO2加入含有20wt％的六甲基二硅氧烷的乙醇溶液中浸泡改性24h后，于70℃干燥10h,转入管式炉中于350℃煅烧5h,得到自清洁复合纳米颗粒。
实施例四：自清洁复合纳米颗粒的制备
取四针状ZnO晶须于65℃的0.1mol/L乙酸铜溶液中淹没浸泡5min，用去离子水洗涤后，再于65℃的0.02mol/LNaOH溶液中淹没浸泡5min，用去离子水洗涤，重复浸泡于乙酸铜溶液和NaOH溶液中10次，洗涤干燥后，转入管式真空炉中在氩气气氛下，升温至400℃保持2h，随炉冷却，得到ZnO-Cu2O复合粒子。采用场发射扫描电镜测试，发现样品中纳米Cu2O附着在四针状ZnO晶须的晶须根部和晶须上。
取无水乙醇和去离子水按体积比3:4进行混合得到混合溶液，于每100mL混合溶液中放入0.5gZnO-Cu2O复合粒子，于25kHz频率下超声波分散5min,随后加入0.3mL浓度为5.6wt％的氨水溶液搅拌30min,再加入0.2mL正硅酸乙酯搅拌5h，离心分离得到的沉淀物用无水乙醇洗涤多次，于70℃真空干燥12h，得到的ZnO-Cu2O-SiO2加入含有20wt％的六甲基二硅氧烷的乙醇溶液中浸泡改性24h后，于70℃干燥10h,转入管式炉中于400℃煅烧5h,得到自清洁复合纳米颗粒。
本发明的用于触摸屏的自清洁防指纹盖板玻璃的制备方法，包括以下步骤：
自清洁涂料的制备：取5～8wt％自清洁复合纳米颗粒加入乙醇和石油醚的混合溶液中，于摇床中振荡2h，得到自清洁涂料，保存于2℃～5℃的环境中。
喷涂固化成膜，自清洁涂料进入喷涂机与喷嘴内的高压空气混合，喷嘴距离超薄玻璃原片10～12cm的高度下，于3kg/cm2的喷幅压力均匀喷涂在预处理后的超薄玻璃原片上，自清洁涂料的喷涂量为7～9cc/min，喷涂机X轴移动速度为650～800mm/s，喷涂至超薄玻璃原片表面完全湿润后，转入150℃的烤箱中烘烤固化50min～60min，静置冷却，得到自清洁防指纹盖板玻璃。以下将通过具体实施例进行详细说明。
实施例五：自清洁防指纹盖板玻璃的制备
本实施例的用于触摸屏的自清洁防指纹盖板玻璃的制备方法，包括以下步骤：
自清洁涂料的制备：取5wt％实施例二制备得到的自清洁复合纳米，体积比为95:5的乙醇和石油醚的混合溶液中，于摇床中振荡2h，得到自清洁涂料，保存于2℃～5℃的环境中。
喷涂固化成膜，自清洁涂料进入喷涂机与喷嘴内的高压空气混合，喷嘴距离超薄玻璃原片10～12cm的高度下，于3kg/cm2的喷幅压力均匀喷涂在预处理后的超薄玻璃原片上，自清洁涂料的喷涂量为7cc/min，喷涂机X轴移动速度为800mm/s，喷涂至超薄玻璃原片表面完全湿润后，转入150℃的烤箱中烘烤固化50min～60min，静置冷却，得到自清洁防指纹盖板玻璃。
实施例六：自清洁防指纹盖板玻璃的制备
本实施例的用于触摸屏的自清洁防指纹盖板玻璃的制备方法，包括以下步骤：
自清洁涂料的制备：取6wt％实施例三制备得到的自清洁复合纳米，体积比为95:5的乙醇和石油醚的混合溶液中，于摇床中振荡2h，得到自清洁涂料，保存于2℃～5℃的环境中。
喷涂固化成膜，自清洁涂料进入喷涂机与喷嘴内的高压空气混合，喷嘴距离超薄玻璃原片10～12cm的高度下，于3kg/cm2的喷幅压力均匀喷涂在预处理后的超薄玻璃原片上，自清洁涂料的喷涂量为8cc/min，喷涂机X轴移动速度为700mm/s，喷涂至超薄玻璃原片表面完全湿润后，转入150℃的烤箱中烘烤固化50min～60min，静置冷却，得到自清洁防指纹盖板玻璃。
实施例七：自清洁防指纹盖板玻璃的制备
本实施例的用于触摸屏的自清洁防指纹盖板玻璃的制备方法，包括以下步骤：
自清洁涂料的制备：取7wt％实施例四制备得到的自清洁复合纳米，体积比为95:5的乙醇和石油醚的混合溶液中，于摇床中振荡2h，得到自清洁涂料，保存于2℃～5℃的环境中。
喷涂固化成膜，自清洁涂料进入喷涂机与喷嘴内的高压空气混合，喷嘴距离超薄玻璃原片10～12cm的高度下，于3kg/cm2的喷幅压力均匀喷涂在预处理后的超薄玻璃原片上，自清洁涂料的喷涂量为9cc/min，喷涂机X轴移动速度为750mm/s，喷涂至超薄玻璃原片表面完全湿润后，转入150℃的烤箱中烘烤固化50min～60min，静置冷却，得到自清洁防指纹盖板玻璃。
实施例八：自清洁防指纹盖板玻璃的制备
本实施例的用于触摸屏的自清洁防指纹盖板玻璃的制备方法，包括以下步骤：
自清洁涂料的制备：取8wt％实施例三制备得到的自清洁复合纳米，体积比为95:5的乙醇和石油醚的混合溶液中，于摇床中振荡2h，得到自清洁涂料，保存于2℃～5℃的环境中。
喷涂固化成膜，自清洁涂料进入喷涂机与喷嘴内的高压空气混合，喷嘴距离超薄玻璃原片10～12cm的高度下，于3kg/cm2的喷幅压力均匀喷涂在预处理后的超薄玻璃原片上，自清洁涂料的喷涂量为9cc/min，喷涂机X轴移动速度为800mm/s，喷涂至超薄玻璃原片表面完全湿润后，转入150℃的烤箱中烘烤固化50min～60min，静置冷却，得到自清洁防指纹盖板玻璃。
取实施例五至八制备得到的自清洁防指纹盖板玻璃进行性能检测，防水性以水在玻璃表面的静态接触角(ΘH2O)表示，用接触角测量仪在常温下进行测定，液滴大小为5μL；防油性以环己烃在玻璃表面的静态接触角(ΘO)表示，用接触角测量仪在常温下进行测定；自清洁涂料在超薄玻璃原片上固化形成的薄膜硬度，参照GB/T6739-93方法用QHQ-A型铅笔硬度计测定。结果如下表：
由上表的数据显示可以看出，本发明制备得到的盖板玻璃具有良好的自清洁能力，防止因油污和汗水污染盖板玻璃造成触摸屏显示质量下降，且因为油污和汗水不容易积累，经常用手触摸该盖板玻璃时不会留下明显的指纹印，留下的不太明显的指纹印用眼镜布可以很轻易地擦拭出去。本发明的自清洁防指纹盖板玻璃非常适用于触摸屏。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (9)
1.用于触摸屏的自清洁防指纹盖板玻璃，其特征在于，包括超薄玻璃原片，以及在超薄玻璃原片上喷涂自清洁涂料固化形成的自清洁薄膜，所述自清洁涂料以乙醇为主要溶剂，分散有自清洁复合纳米颗粒，所述自清洁复合纳米颗粒是以纳米ZnO-Cu2O复合粒子为内核，以改性SiO2层为外壳的核壳结构。
2.根据权利要求1所述的用于触摸屏的自清洁防指纹盖板玻璃，其特征在于，所述自清洁涂料中分散有5～8wt％的自清洁复合纳米颗粒。
3.根据权利要求2所述的用于触摸屏的自清洁防指纹盖板玻璃，其特征在于，所述自清洁复合纳米颗粒是在ZnO-Cu2O复合粒子上包覆SiO2层后，用六甲基二硅氧烷浸泡疏水改性得到的核壳结构。
4.根据权利要求3所述的用于触摸屏的自清洁防指纹盖板玻璃，其特征在于，所述纳米ZnO-Cu2O复合粒子是立方结构的Cu2O纳米颗粒包覆在ZnO上制得。
5.根据权利要求4所述的用于触摸屏的自清洁防指纹盖板玻璃，其特征在于，所述ZnO是采用热蒸发氧化锌片制得的四针状ZnO晶须。
6.根据权利要求1-5任一所述的用于触摸屏的自清洁防指纹盖板玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
自清洁涂料的制备：取5～8wt％自清洁复合纳米颗粒加入乙醇和石油醚的混合溶液中，于摇床中振荡2h，得到自清洁涂料，保存于2℃～5℃的环境中；
喷涂固化成膜，自清洁涂料进入喷涂机与喷嘴内的高压空气混合，喷嘴距离超薄玻璃原片10～12cm的高度下，于3kg/cm2的喷幅压力均匀喷涂在预处理后的超薄玻璃原片上，自清洁涂料的喷涂量为7～9cc/min，喷涂机X轴移动速度为650～800mm/s，喷涂至超薄玻璃原片表面完全湿润后，转入150℃的烤箱中烘烤固化50min～60min，静置冷却，得到自清洁防指纹盖板玻璃。
7.根据权利要求6所述的用于触摸屏的自清洁防指纹盖板玻璃的制备方法，其特征在于，所述自清洁复合纳米颗粒的制备如下：取ZnO-Cu2O复合粒子加入乙醇溶液中超声波分散5min,随后加入5.6wt％氨水溶液搅拌30min,再加入正硅酸乙酯搅拌5h，离心分离得到的沉淀物用无水乙醇洗涤多次，于70℃真空干燥12h，得到的ZnO-Cu2O-SiO2加入20wt％的六甲基二硅氧烷/乙醇溶液中浸泡改性24h，于70℃干燥10h,转入管式炉中于300～400℃煅烧5h,得到自清洁复合纳米颗粒。
8.根据权利要求7所述的用于触摸屏的自清洁防指纹盖板玻璃的制备方法，其特征在于，所述ZnO-Cu2O复合粒子的制备如下：将四针状ZnO晶须于65℃的0.1mol/L乙酸铜溶液中浸泡3min，用去离子水洗涤，于65℃的0.02mol/L NaOH溶液中浸泡3min，用去离子水洗涤，反复浸泡10次，洗涤干燥后，转入管式真空炉中在氩气气氛下，升温至300～400℃保持2h，随炉冷却，得到ZnO-Cu2O复合粒子。
9.根据权利要求8所述的用于触摸屏的自清洁防指纹盖板玻璃的制备方法，其特征在于，所述四针状ZnO晶须的制备如下：取锌粒放入压片机中压成薄片，然后于马弗炉中以8℃/min的速率升温至450℃恒温保持2h，再以5℃/min的速率升温至950℃恒温保持1h，随炉冷却，研碎得到四针状ZnO粉粒。
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- 2017-09-15 CN CN201710831068.8A patent/CN108328936B/zh active Active
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