CN108501813A - 一种防雨水粘附的后视镜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防雨水粘附的后视镜及方法，该后视镜包括：反射镜片，反射镜片表面涂覆有疏水涂层，所述的疏水涂层包括有第一疏水层和第二疏水层，即从镜片正面到空气的方向上，依次涂覆了第一疏水层和第二疏水层。采用上述技术方案后，本发明中疏水涂层含有双层疏水涂层，将该具有双层的疏水层涂布到交通工具后视镜上后，雨滴落在后视镜镜片上不会粘附，做到滴雨不沾。本发明采用这种具有双层疏水层的结构，超疏水效果更好、适用性更广。
Description
技术领域：
本发明涉及交通工具用后视镜产品技术领域，特指一种防雨水粘附的后视镜及该后视镜防雨水粘附的方法，以及涂层。
背景技术：
交通工具上的后视镜暴露在交通工具外面，非常容易粘附雨滴、灰尘，造成后视镜的视线不清楚，尤其是在雨天给驾驶员造成很大的困扰。已经有很多技术、产品或小窍门来提升雨天行车后视镜看不清楚的问题。常见的解决方案有以下几种：
1、用香皂、洗洁精涂布在后视镜镜片的表面，但是这种方法持续时间很短，通常经过一场雨就没有效果了。
2、在后视镜上安装塑料雨眉，通过雨眉遮挡雨滴，但是雨眉影响后视镜的整体美观，下大雨时后视镜的镜片上也还是会粘附雨滴。
3、涂覆氟硅烷类型的疏水涂层，虽然疏水涂层能够使得雨滴变成半球状，但是视线清晰度提升幅度很小，只有在下大雨时才能体现其优势。
另外，现在汽车市场上越来越多的车型设置了后视镜电加热装置，对低温除霜、除冰和除雾很有效，但通过加热的方式蒸发雨滴来增强防雨水粘附的效果并不好。为加快水珠蒸发速度，已设置电加热装置的后视镜一般在镜片表面还涂覆了亲水涂层，使雨滴以更小的接触角在镜片上平展开，利于增加雨滴的蒸发面积，加快除水速度。
上述技术均不能避免后视镜挂雨滴。随着纳米材料技术的发展，近年来市场上出现了一类喷涂镀膜技术和产品，把包含疏水纳米粒子的有机溶剂喷在镜片上干燥形成透明的超疏水涂层。这种超疏水涂层在普通镜片上确实可以实现滴雨不沾的荷叶效果，但是当镜片表面处于亲水状态(纯水接触角低于30°，甚至低于10°)时效果不佳，体现为粘附雨滴、膜层破坏、使用寿命大大缩短。例如，包含电加热和亲水涂层的镜片，以及一些新生产的汽车上后视镜镜片玻璃还处于未受腐蚀的亲水状态。此外，这种超疏水涂层容易在持续的大雨中被雨滴冲击破坏，出现挂雨滴。
为了克服上述问题，本人提出以下专利申请。
发明内容：
本发明所要解决的第一个技术问题就在于克服现有技术的不足，提供一种防雨水粘附的后视镜。
为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：一种防雨水粘附的后视镜包括：后视镜镜片，镜片的至少部分表面涂覆疏水涂层。
进一步而言，上述技术方案中，所述的疏水涂层包括有第一疏水层和第二疏水层，即从镜片到空气的方向上，依次涂覆了第一疏水层和第二疏水层。
进一步而言，上述技术方案中，所述的第一疏水层对纯水的接触角为30°-80°，厚度为0.5nm-10um。
进一步而言，上述技术方案中，所述的第二疏水层对纯水的接触角不低于150°，且所述的第二疏水层是由疏水纳米粒子组成，且粒子的粒径小于100nm。
进一步而言，上述技术方案中，所述的第一疏水层和第二疏水层的可见光透过率均不低于85％。
进一步而言，上述技术方案中，所述的第一疏水涂层的材料候为以下任意一种材料或者混合：液体石蜡、棕榈油、大豆油、羟基硅油、甲基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、γ―丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、铝酸三苄酯、硬脂酸、硅烷溶胶。
进一步而言，上述技术方案中，所述的第二疏水层的主体是表面经过疏水化修饰的纳米粒子。
本发明所要解决的第二个技术问题就在于提供一种后视镜防雨水粘附的方法，该方法包括如下步骤：首先，在镜片正面的表面涂覆第一疏水层；然后，在第一疏水层的表面涂布第二疏水层；本方法采用包含双层疏水层的涂层结构，在镜片表面和第二疏水层之间增加第一疏水层，通过第一疏水层阻挡由第二疏水层缺陷部位渗透的雨滴。
本发明所要解决的第三个技术问题就在于提供一种后视镜防雨水粘附涂层，该涂层由里向外依次包括：第一疏水层和第二疏水层；所述的第一疏水涂层的材料候为以下任意一种材料或者混合：液体石蜡、棕榈油、大豆油、羟基硅油、甲基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、γ―丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、铝酸三苄酯、硬脂酸、硅烷溶胶；所述的第二疏水层的主体是表面经过疏水化修饰的纳米粒子。
采用上述技术方案后，将本发明的后视镜镜片用于交通工具后视镜后，其具有以下有益效果：本发明中疏水涂层含有双层疏水涂层，将该具有双层的疏水层涂布到交通工具后视镜的亲水性镜片表面上后，雨滴落在后视镜镜片上不会粘附，做到滴雨不沾。本发明采用这种具有双层疏水层的结构，本方法采用包含双层疏水层的涂层结构，在亲水涂层和第二疏水层之间增加第一疏水层，通过第一疏水层阻挡由第二疏水层缺陷部位渗透的雨滴。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的工作原理示意图；
图3是现有后视镜的工作原理示意图。
具体实施方式：
下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。
本发明中所述的后视镜为一种用于交通工具(例如汽车、摩托车等)上的后视镜，见图1所示，该后视镜包括：后视镜的镜片1和疏水涂层2，其中疏水涂层包括第一疏水层21和第二疏水层22。
所述的后视镜的镜片1的表面性质决定了雨水在后视镜镜片上的粘附状况。一般用液体在镜片表面的接触角来评估镜片表面的疏水和亲水性质。对于常规的玻璃材质后视镜镜片，由于玻璃表面已经被腐蚀，纯水接触角在30-40°之间。对于某些新出厂的车辆，后视镜玻璃表面还未被充分腐蚀，还处于良好的亲水状态，纯水接触角低于30°，甚至低于10°。此外，近年来越来越多的量产车型上安装有电加热后视镜，其基本结构是：在后视镜镜片背面贴合电加热装置，在后视镜镜片正面表面至少部分表面上涂覆亲水涂层，亲水涂层与空气接触的表层为具有亲水甚至超亲水能力的原子或基团(纯水接触角小于10°)。其工作原理是：电加热装置通电后产生热量对镜片进行加热，蒸发除去附着于镜片正面的冰、霜、雾和水滴；亲水涂层涂覆在镜片的正面表面(可以局部涂覆，也可以完全涂覆)，使得雨滴落在镜片的表面上容易扩展成为大面积的水滴，在电加热装置工作的情况下水滴可以以较快的速度挥发。不过，在雨量较大的情况下，通电加热蒸发雨滴的速度赶不上雨滴粘附的速度，还是会挂雨滴和影响视线，所以这种电加热附加亲水涂层的技术方案是不足以彻底解决雨天行车后视镜视线不清楚的难题的。
另外，在镜片的正面表面涂覆某些可以改变镜片表面性质的涂层，从而改变雨滴在镜片表面的粘附行为。例如涂覆含氟烷基硅烷偶联剂可增加镜片表面纯水接触角可高达90°-108°，此时雨滴呈现半球状粘附在镜片表面，不能自动滚落；例如涂覆含有一层超疏水纳米粒子的涂层可使得镜片表面纯水接触角高达150°，雨滴自动滚落，滴雨不沾。然而，这种单一的超疏水纳米粒子涂层有其明显的局限性，表现在：第一，在普通后视镜镜片上，在大雨中容易被雨滴撞击破坏涂层，局部挂雨滴；第二，完全不适用于上述亲水性后视镜镜片表面。
所以，基于以上的说明，本发明在后视镜的镜片1表面涂覆双层的疏水涂层2，这样可以令普通的镜片1能承受大雨雨滴的冲击，提高使用寿命；同时在亲水性的镜片1表面也能不粘附雨滴，滴雨不沾。
所述的疏水涂层2包括：第一疏水层21和第二疏水层22。所述的第一疏水层21对纯水的接触角不低于20°，优选的，所述的第一疏水层21对纯水的接触角为30°-80°。第一疏水层21的厚度为0.5nm-10um。所述的第二疏水层22对纯水的接触角不低于150°。第二疏水层22是由疏水纳米粒子组成，且粒子的粒径小于100nm。所述的第一疏水层21和第二疏水层22的可见光透过率均不低于85％。
本发明中，后视镜防雨水粘附的方法包括如下步骤：
首先，清洁后视镜镜片1，干燥；
接着，在后视镜镜片1的表面涂布一层第一疏水层21；
最后，在第一疏水层21的表面涂布第二疏水层22。
下面具体说明第一疏水层21和第二疏水层22的涂覆方式。
第一疏水涂层21的材料选择及涂覆方法。
第一疏水层21材料选择必须考虑如下因素：
1、疏水能力。具有中等疏水能力，用纯水接触角这一参数衡量时要求接触角在20°-80°之间，优选30°-60°之间。接触角太低则无法阻止水滴从第二疏水层22的缺陷处扩展；接触角太高则无法让第二疏水层22中的疏水纳米粒子镀膜液在第一疏水层21表面铺展并均匀镀膜。
2、可见光透明。必须选用无可见光吸收的透明材料，以确保不影响视线，要求可见光透过率不低于80％，更优选的可见光透射比高于90％。
3、材料的稳定性，优选持续1个月到6个月之间有效的材料。
4、其他因素，包括人体安全性、操作简便性、价格等。
第一疏水层21的涂覆方法的选择主要考虑操作简便性。涂覆的方法包括但不限于：喷涂、淋涂、浸涂、擦拭等，优选喷涂和擦拭。把上述第一疏水层21材料或其溶液涂覆在后视镜镜片1上，等待一定时间使溶液干燥并发生固化反应，等待时间不超过30分钟，优选不超过5分钟。最后用干毛巾或纸巾把多余的涂层材料擦拭除去，使后视镜镜片完全透亮。
第一疏水层21的厚度主要由涂覆方法决定。例如把镀膜液体擦拭镜片1表面，干燥固化数分钟后，再用纸巾把多余的涂层材料擦拭除去仅能留下不到100nm厚的涂层材料，例如数十纳米，甚至理论厚度仅数个纳米的单分子层。而如果采用喷涂、干燥固化的方法，把有机硅溶胶涂覆在镜片1表面上形成含有Si、C、H、O等原子的有机硅涂层，其厚度可以到达数微米甚至数十微米。
考虑上述要求后，可以作为第一疏水涂层21的材料候选对象较多，包括：有机材料、无机材料和有机无机复合材料。候选材料包括但不限于：液体石蜡、棕榈油、大豆油、羟基硅油、甲基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、铝酸三苄酯、硬脂酸等及其混合物在镜片的亲水涂层上形成的纳米涂层(优选厚度不超过100nm)，或者硅烷溶胶在镜片的亲水涂层上形成的包含Si、C、H、O等原子的硅烷涂层(平均厚度达到数微米)。
第一疏水层21在镜片1表面上涂覆后，能覆盖镜片1表面上的亲水原子或原子基团，使得镜片1表面的亲水能力下降甚至变得疏水，从而提升由疏水纳米粒子组成的第二疏水层22的稳定性。
第二疏水涂层22的材料选择及涂覆方法。
完成涂覆第一疏水层21后涂覆第二疏水层22。所述的第二疏水层22的主体是表面经过疏水化修饰的超细纳米粒子(粒径<100nm)，优选的纳米粒子为表面经过氟碳基团或甲基修饰的氧化硅纳米粒子，原始粒径小于50nm；常用的分散溶剂包括醇类、醇醚类、酯类、烷烃类、醚类、酮类等及其混合物，优选的分散溶剂为乙醇、异丙醇；还可能包含其他助剂以形成透明和具有一定结合力的超疏水涂层；疏水纳米粒子在溶液中的重量百分比含量是0.1％-10％，优选0.5％-3％。
下面提供一种具有氧化硅纳米粒子的第二疏水层22的制作方法。首先是疏水SiO2纳米粒子的制备。采用赢创公司的气相氧化硅Aerosil 150 3g分散在50ml的甲基异丁基酮中，然后加入100ml的六甲基二硅氮烷，在氮气保护气体中搅拌50℃搅拌24小时，然后用乙醚清洗粒子并且在150℃干燥5分钟，得到甲基基团修饰的疏水SiO2纳米粒子，分散在甲基异丁基酮中。然后制备甲基三乙氧基硅烷水解溶胶。甲基三乙氧基硅烷15ml中加入3ml浓盐酸、4.86ml水、50ml无水乙醇，密封并在60℃下水解90分钟。然后这种溶胶中加入氨水调节pH值9.0左右，加入上述SiO2纳米粒子使得SiO2固含量在2％-3％之间，得到超疏水镀膜液，将其喷涂在后视镜镜片1的第一疏水层21表面后，室温2小时后干燥完毕。这种第二疏水涂层22的纯水接触角高达151°，可见光透射比高达90％。
所述的第二疏水层22的涂覆方法包括但不限于喷涂、淋涂、浸涂和擦拭，把含有上述疏水纳米粒子及其分散溶剂的镀膜液覆盖在第一疏水层21表面，溶剂能够在第一疏水层21表面铺展开形成较均匀的液体层，待分散溶剂挥发干燥后留下疏水纳米粒子覆盖在第一疏水层21表面。优选的涂覆方法是喷涂。
本方法采用包含双层疏水层的涂层结构，在后视镜镜片1和第二疏水层22之间增加第一疏水层21，通过第一疏水层21阻挡由第二疏水层21缺陷部位渗透的雨滴3。
结合图2、图3所示，将本发明与现有技术工作原理进行对比，对本发明进行进一步的说明。
图2为本发明的工作原理，图3是一种采用单层超疏水涂层的镀膜产品的工作原理图。图3中后视镜的镜片1表面涂覆由超疏水纳米粒子组成的疏水涂层22，其工作原理是表面经过疏水涂层22中修饰的纳米粒子在镜片1表面排列形成超疏水纳米涂层(纯水接触角不低于150°，水滴直接滚落)。不过，如果镜片1表面是亲水性的，疏水涂层22很容易被雨滴破坏。其破坏机理如图3所示。超疏水的纳米粒子疏水涂层41直接涂覆在亲水性的镜片4表面上，当雨滴3落下、与疏水涂层41接触时，如果雨滴3与疏水涂层41接触的区域中，疏水涂层41中纳米粒子排列无缺陷、能够完全覆盖亲水性的镜片1表面时，雨滴3外观是圆球状，可直接滚落；但如果雨滴3与疏水涂层41接触的区域中，疏水涂层41中纳米粒子排列有缺陷、不能完全覆盖亲水性的镜片1表面时，水滴3可能与镜片1接触，并被亲水性的表面吸附而且沿着镜片1和疏水涂层41的界面不断扩展，疏水纳米粒子脱离镜片1表面，最终导致雨滴粘附和疏水涂层41大面积被破坏。
本发明针对上述破坏机制，提出采用包含双层疏水层的涂层结构，结合图2所示，本发明在后视镜镜片1表面和第二疏水层22之间增加第一疏水层21，使得在第二疏水层22缺陷部位雨滴3即使渗透进来也不会扩展开，确保第二疏水层22不会挂雨滴和提高使用寿命，即使在亲水性的后视镜镜片上也能稳定使用。
由上所述，本发明提出了一种后视镜防雨水粘附涂层，使用者可根据上述方法将该涂层涂覆在后视镜表面，令后视镜具有防雨水粘附的效果。简而言之，该涂层由里向外依次包括：第一疏水层21和第二疏水层22。所述的第一疏水涂层21涂层的材料为以下任意一种材料或者混合：液体石蜡、棕榈油、大豆油、羟基硅油、甲基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、γ―丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、铝酸三苄酯、硬脂酸、硅烷溶胶；所述的第二疏水层22的主体是表面经过疏水化修饰的纳米粒子，具体材料前面已经有详细叙述，这里不再一一赘述。
综上所述，由于本方法采用包含双层疏水层的涂层结构，镜片1和第二疏水层22之间增加第一疏水层21，通过第一疏水层21阻挡由第二疏水层22缺陷部位渗透的雨滴3。本发明具有以下有益效果：后视镜的镜片上含有双层疏水涂层，雨滴落在后视镜镜片1上不会粘附雨滴，真正做到滴雨不沾，不仅提升普通镜片上的超疏水涂层的耐久性，还解决了现有技术中在亲水性的后视镜镜片1上不适用的难题。
当然，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。
Claims (9)
1.一种防雨水粘附的后视镜，包括：镜片(1)，其特征在于：所述镜片(1)的正面至少部分表面涂覆有疏水涂层(2)；疏水涂层(2)包括有第一疏水层(21)和第二疏水层(22)，镜片(1)正面表面到空气的方向上，依次涂覆了第一疏水层(21)和第二疏水层(22)。
2.根据权利要求1所述的一种防雨水粘附的后视镜，其特征在于：所述的第一疏水层(21)对纯水的接触角为30°-80°，厚度为0.5nm-10um。
3.根据权利要求1所述的一种防雨水粘附的后视镜，其特征在于：所述的第二疏水层(22)对纯水的接触角不低于150°，且所述的第二疏水层(22)是由疏水纳米粒子组成，且粒子的粒径小于100nm。
4.根据权利要求1所述的一种防雨水粘附的后视镜，其特征在于：所述的第一疏水层(21)和第二疏水层(22)的可见光透过率均不低于85％。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种防雨水粘附的后视镜，其特征在于：所述的第一疏水涂层(21)的材料候为以下任意一种材料或者混合：液体石蜡、棕榈油、大豆油、羟基硅油、甲基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、γ―丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、铝酸三苄酯、硬脂酸、硅烷溶胶。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种防雨水粘附的后视镜，其特征在于：所述的第二疏水层(22)的主体是表面经过疏水化修饰的纳米粒子。
7.一种后视镜防雨水粘附的方法，该方法中的后视镜包括后视镜镜片(1)，其特征在于：该方法包括如下步骤：
首先，清洁后视镜镜片(1)的正面表面，干燥；
接着，在镜片(1)的表面涂布一层第一疏水层(21)；
最后，在第一疏水层(21)的表面涂布第二疏水层(22)；
本方法采用包含双层疏水层的涂层结构，在后视镜镜片(1)和第二疏水层(22)之间增加第一疏水层(21)，通过第一疏水层(21)阻挡由第二疏水层(22)缺陷部位渗透的雨滴(3)。
8.根据权利要求7所述的一种后视镜防雨水粘附的方法，其特征在于：所述的第一疏水涂层(21)涂层的材料候为以下任意一种材料或者混合：液体石蜡、棕榈油、大豆油、羟基硅油、甲基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、γ―丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、铝酸三苄酯、硬脂酸、硅烷溶胶；
所述的第二疏水层(22)的主体是表面经过疏水化修饰的纳米粒子。
9.一种后视镜防雨水粘附涂层，其特征在于：该涂层由里向外依次包括：第一疏水层(21)和第二疏水层(22)；
所述的第一疏水涂层(21)的材料候为以下任意一种材料或者混合：液体石蜡、棕榈油、大豆油、羟基硅油、甲基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、γ―丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、铝酸三苄酯、硬脂酸、硅烷溶胶；
所述的第二疏水层(22)的主体是表面经过疏水化修饰的纳米粒子。
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