CN108793770B - 一种耐刮擦疏水玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐刮擦疏水玻璃及其制备方法，包括玻璃基底（1），其特征在于：玻璃基底（1）上有烧结层（2）和疏水膜（3）；a.制SiO2第一团聚体；b.制SiO2第二团聚体分散液；c．SiO2第一团聚体加入SiO2第二团聚体分散液中，加硅烷偶联剂，搅拌得SiO2混合分散液；d．SiO2混合分散液涂于基底玻璃表面；e.基底玻璃加热，形成烧结层；f．低表面能材料涂覆在烧结层上，固化。本发明优点：1.制得的烧结层，结构稳定，不易脱离，可持久保护；2.SiO2第一团聚体与第二团聚体协同作用，使疏水膜层减小了受力，降低了磨损，提高了附着力，阻碍了膜层变形和移动，有效阻止了疏水膜层从玻璃表面的脱离和粗糙结构的破坏；3.疏水玻璃具有较高的可见光透过率。
Description
技术领域
本发明属玻璃生产技术领域，涉及玻璃表面改性技术领域，具体涉及一种耐刮擦疏水玻璃及其制备方法。
背景技术
玻璃表面是亲水性的，水滴在玻璃表面的粘附会严重影响玻璃的透视性，目前采用在玻璃表面涂镀疏水膜的方法来解决上述问题，疏水膜是一类低表面能材料，该类材料与水互相排斥，水在疏水性材料的表面时会形成一个很大的接触角（大于90°），易于滚落，将低能表面能材料与玻璃表面适当的粗糙结构相结合，可进一步提高疏水性能。
然而，人工制造的疏水膜的疏水性能在摩擦外力的作用下会很快消退，原因在于疏水材料从玻璃表面的脱离、以及粗糙结构的破坏，比如用于风挡玻璃时，由于雨刮器的刮擦，实际有效期很短，往往只有几周到几个月。现有许多方法来提高疏水膜的耐摩性能，比如在膜层中掺入耐磨颗粒，但使用中发现耐磨颗粒和玻璃之间附着力较差，颗粒在摩擦外力下会松动，甚至和疏水膜一起脱落；又比如在疏水膜层中掺入粘结树脂来增加膜层和玻璃的结合力，但在户外环境下长期使用，粘结树脂会老化变黄，影响玻璃的透明性能；还有将上述两种方法的组合使用，虽然都在一定程度上延长了疏水膜寿命，但效果均不太理想。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有疏水玻璃表面的疏水膜在外力摩擦作用下易消退的问题，提供一种耐刮擦疏水玻璃及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种耐刮擦疏水玻璃，包括现有玻璃基底，其特征在于：在玻璃基底上有烧结层和疏水膜，所述烧结层由SiO2第一团聚体和SiO2第二团聚体构成，其中SiO2第一团聚体的粒径在1000~1600nm，SiO2第二团聚体的粒径在10~80nm范围。
进一步，所述SiO2第一团聚体占据的玻璃基底表面积与SiO2第二团聚体占据的玻璃基底表面积之比为1%-5%。
进一步，所述烧结层的粗糙度小于80nm。
一种耐刮擦疏水玻璃的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
a.将纳米SiO2粉体（粒径10-25nm）加入到无水乙醇中，控制固含量为2~4 wt%，先高速剪切搅拌5~10min,搅拌强度2000~5000r/min，后超声波搅拌10~15min,搅拌强度为1000~2000r/min ，使SiO2团聚体（＞85%）粒径为1500~2600nm，制得SiO2乙醇分散液，随后将SiO2乙醇分散液喷入800～1100℃的高温腔体，控制时间5~50秒，使SiO2团聚体体积收缩，冷却后导出，得粒径1000~1600nm的SiO2第一团聚体；
b.将纳米SiO2粉体（粒径10-25nm）加入无水乙醇中，控制固含量为2~4 wt%，再加入纳米SiO2粉体量2~8 wt%的硅烷偶联剂，先高速剪切搅拌10~20 min,搅拌强度5000~8000r/min，后超声波搅拌15~25min,搅拌强度为1500~3000r/min，制得含粒径10~80nm的SiO2第二团聚体的分散液；
c．将步骤a制得的SiO2第一团聚体逐步加入到步骤b制得的含SiO2第二团聚体的分散液中，并加入SiO2第一团聚体量4~10 wt%硅烷偶联剂，边加边高速剪切搅拌5~10 min,搅拌强度为2000~5000r/min，后超声波搅拌10~15min,搅拌强度为1000~2000r/min，使SiO2第一团聚体和SiO2第二团聚体同时稳定存在，得SiO2混合分散液（SiO2第一团聚体与SiO2第二团聚体的质量比为12%~16%）；
d．将步骤c制得的SiO2混合分散液均匀涂覆于基底玻璃表面，200~250 ℃干燥 5~10 min后备用；
e.将步骤d干燥后的基底玻璃置于500~700℃的加热炉中，控制时间1~10分钟，使SiO2第一团聚体和SiO2第二团聚体烧结在玻璃表面（SiO2第一团聚体与SiO2第二团聚体占玻璃基底表面积之比为1%-5%），形成烧结层；
f．将低表面能材料涂覆在步骤e制得的基底玻璃烧结层上，随后放入80℃的烘箱中热处理1小时，固化得一种耐刮擦疏水玻璃。
进一步，所述硅烷偶联剂优选为环氧硅烷偶联剂、 烷基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂。
进一步，所述步骤d和步骤f中涂覆方法为辊涂法、刮涂法、喷涂法、提拉法。
进一步，所述步骤f中的低表面能材料优选为有机硅类低表面能材料、有机氟类低表面能材料。
在本发明步骤a中，采用原始粒径在10~25nm范围的纳米SiO2粉体，是因为粒径远小于可见光的波长（380~780nm），用其作前驱体形成的SiO2第一团聚体和SiO2第二团聚体，对玻璃的透光率没有影响，且SiO2化学性质稳定，不变色，可长期稳定使用；由原始粒径10~25nm的SiO2纳米粒子团聚而成的1500~2600nm的颗粒是松散堆积体，结构中存在着大量孔隙，由于其尺寸已达到微米级以上，会造成光散射损失，影响可见光透射率，本发明将松散堆积体喷入高温腔体，在高温下使SiO2纳米粒子发生平移和旋转等运动，体积收缩至1000~1600nm，使粒子间的接触点增加，孔隙减小，有效减小了光散射损失，提高了团聚体的可见光透过率；另外，高温还可以使SiO2第一团聚体定型，使SiO2第一团聚体在后续加工过程中保持结构及粒径尺寸稳定，有利于形成微凸起点。
在本发明步骤b中，控制SiO2第二团聚体粒径在10~80nm之间，远小于可见光的波长（380~780nm）范围，可以于保证较高的可见光透过率。
由于SiO2第一团聚体粒径较大，在玻璃表面形成了微凸起点，使外物与疏水膜表面的实体接触区域面积减小，微凸起点承载了外物大部分的冲击力，在微凸起点之间的疏水膜只承受小部分摩擦力，且由于总面积较大，故单位面积的疏水膜受力更小，使磨损率大大降低，即使微凸起点顶端的疏水膜遭到破坏，膜层整体仍能长期保持较高的疏水性能；SiO2第二团聚体固接于玻璃基底上，其数量众多，大大增加了疏水膜与玻璃基底的实际接触面积，相当于众多微锚固点，对疏水膜层起到了机械锚固作用，提高了膜层与玻璃的附着力，并能和微凸起点一起阻碍疏水膜层在外力作用下的变形和移动，使膜层不易脱离玻璃表面。
本发明具有以下优点：1.本发明制得的烧结层，结构稳定，在外力下不会脱离玻璃表面，可对疏水膜提供持久保护；2.SiO2第一团聚体与第二团聚体协同作用，使疏水膜层减小了受力，降低了磨损，提高了附着力，阻碍了膜层变形和移动，从而有效阻止了疏水膜层从玻璃表面的脱离，以及粗糙结构的破坏；3.通过对SiO2第一团聚体、SiO2第二团聚体以及纳米SiO2粉体粒径和结构的控制，使得疏水玻璃具有较高的可见光透过率。
附图说明
图1是一种耐刮擦疏水玻璃的结构简图；
图2是一种耐刮擦疏水玻璃工艺流程图简图。
具体实施方式
结合图1和2，一种耐刮擦疏水玻璃及其制备方法，具体实施步骤如下：
准备9片相同的玻璃，尺寸为: (长×宽×厚) 200mm×200mm×3mm，分为三组，每组3片,第一组按本发明的方法制备疏水玻璃，第二、三组按现有技术的方法制备疏水玻璃。
实施例1：
第一组疏水玻璃
一种耐刮擦疏水玻璃，包括现有玻璃基底1以及在玻璃基底1上的烧结层2和疏水膜3，所述烧结层2由粒径在1000~1600nm的SiO2第一团聚体4和粒径在10~80nm的SiO2第二团聚体5构成，所述烧结层2的粗糙度小于80nm，SiO2第一团聚体与SiO2第二团聚体的质量比为15%，SiO2第一团聚体4占据的玻璃基底表面积与SiO2第二团聚体5占据的玻璃基底表面积之比为1%-5%。
一种耐刮擦疏水玻璃的制备方法，具体实施步骤如下：
a.将粒径10-25nm的纳米SiO2粉体18g加入到1.2L无水乙醇中，先高速剪切搅拌8min,搅拌强度4000r/min，后超声波搅拌12min,搅拌强度为1500r/min，使SiO2团聚体（＞85%）粒径为1500~2600nm，制得SiO2乙醇分散液，随后将SiO2乙醇分散液喷入1000℃的高温腔体，控制时间30秒，使SiO2团聚体体积收缩，冷却后导出，得粒径1000~1600nm的SiO2第一团聚体14g；
b. 将粒径10-25nm的纳米SiO2粉体100g加入到6.4 L无水乙醇中，再加入4g硅烷偶联剂（KH-570，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷），先高速剪切搅拌15min,搅拌强度为6000r/min，后超声波搅拌15min,搅拌强度为2000r/min，制得含粒径10~80nm的SiO2第二团聚体的分散液；
c．将14g SiO2第一团聚体逐步加入到步骤b制得的含SiO2第二团聚体的分散液中，并加入1.1g硅烷偶联剂（KH-570），边加边高速剪切搅拌10 min,搅拌强度为5000r/min，后超声波搅拌15min，搅拌强度为2000r/min，使SiO2第一团聚体和SiO2第二团聚体同时稳定存在，得SiO2混合分散液；
d．将步骤c制得的SiO2混合分散液采用喷涂法均匀涂覆于基底玻璃表面，250℃干燥8min后备用；
e.将步骤d干燥后的基底玻璃置于620℃的加热炉中5min，使SiO2第一团聚体和SiO2第二团聚体烧结在玻璃表面，形成烧结层；
f．将质量分数2%的全氟辛基癸烷三甲氧基硅烷（低表面能材料）的乙醇溶液采用辊涂法涂覆在步骤e所得的烧结层表面，随后放入80℃的烘箱中热处理1小时，固化得一种耐刮擦疏水玻璃。
对比实施例1
第二组疏水玻璃
将全氟辛基癸烷三甲氧基硅烷按2wt%的比例加入到按实施例1步骤b中制得的SiO2第二团聚体分散液中，搅拌均匀后，涂覆在第二组玻璃表面，然后将放入80℃的烘箱中热处理1小时，然后放入80℃的烘箱中热处理1小时，固化后，得疏水玻璃。
在第二组疏水玻璃中，SiO2第二团聚体充当耐磨颗粒，并使第二组玻璃与第一组玻璃具有相似的表面粗糙度。
对比实施例2
制备第三组疏水玻璃：
将含2wt%全氟辛基癸烷三甲氧基硅烷的乙醇溶液直接涂覆在第三组玻璃表面，然后放入80℃的烘箱中热处理1小时，固化后，即得疏水玻璃。
第三组疏水玻璃不具有耐磨颗粒和表面粗糙度。
刮擦试验：
在模拟雨淋条件下，用雨刮器对三组疏水玻璃进行刮擦试验，雨刮器速度：50次往复/分钟，刮擦时间：连续8小时。试验前后对三组玻璃进行测试，结果如下表：
测试结果显示：
1）试验前，第一组玻璃与第二组玻璃显示超疏水性能,第三组玻璃显示一般疏水性能。
第一组玻璃与第二组玻璃具有一定的表面粗糙度，所以修饰低表面能材料后，静态水接触角大于150°，显示超疏水性能，且由于粗糙度相似，所以水接触角相近；第三组玻璃表面没有粗糙度，所以静态水接触角表现为全氟辛基癸烷三甲氧基硅烷的水接触角。
2）试验后，第一组玻璃的静态水接触角变化不大，仍大于150°，仍保持超疏水性能；
第二组玻璃的静态水接触角有所消退，已低于150°，但大于90°，超疏水性能丧失，仍具有一般疏水性能；
第三组玻璃的静态水接触角大大消退，已小于90°，已完全丧失疏水性能。
3）试验前后三组玻璃的透过率相近且变化较小。
试验结果表明，采用本发明的方法制得的疏水玻璃具有耐刮擦性和高透明性，拥有长效疏水效果。
Claims (6)
1.一种耐刮擦疏水玻璃的制备方法，包括现有玻璃基底（1），其特征在于：在玻璃基底（1）上设有烧结层（2）和疏水膜（3），所述烧结层（2）由SiO2第一团聚体（4）和SiO2第二团聚体（5）构成，其中SiO2第一团聚体（4）的粒径在1000~1600nm，SiO2第二团聚体（5）的粒径在10~80nm范围；
所述SiO2第一团聚体（4）占据的玻璃基底表面积与SiO2第二团聚体（5）占据的玻璃基底表面积之比为1%~5%；
所述烧结层（2）的粗糙度小于80nm；
所述制备方法包括以下步骤：
a .将纳米SiO2粉体加入到无水乙醇中，控制固含量为2~4 wt%，先高速剪切搅拌5~10min ,搅拌强度2000~5000r/min，后超声波搅拌10~15min ,搅拌强度为1000~2000r/min，使SiO2团聚体粒径为1500~2600nm，制得SiO2乙醇分散液，随后将SiO2乙醇分散液喷入800~1100℃的高温腔体，控制时间5~50秒，使SiO2团聚体体积收缩，冷却后导出，得粒径1000~1600nm的SiO2第一团聚体；
b.将纳米SiO2粉体加入无水乙醇中，控制固含量为2~4 wt%，再加入纳米SiO2粉体量2~8wt%的硅烷偶联剂，先高速剪切搅拌10~20 min ,搅拌强度5000~8000r/min，后超声波搅拌15~25 min ,搅拌强度为1500~3000r/min，制得含粒径10~80nm的SiO2第二团聚体的分散液；
c．将步骤a制得的SiO2第一团聚体逐步加入到步骤b制得的含SiO2第二团聚体的分散液中，并加入SiO2第一团聚体量4~10 wt%硅烷偶联剂，边加边高速剪切搅拌5~10 min ,搅拌强度为2000~5000r/min，后超声波搅拌10~15 min ,搅拌强度为1000~2000r/min，使SiO2第一团聚体和SiO2第二团聚体同时稳定存在，得SiO2混合分散液；
d．将步骤c制得的SiO2混合分散液均匀涂覆于基底玻璃表面，200~250℃干燥 5~10 min后备用；
e .将步骤d干燥后的基底玻璃置于500~700℃的加热炉中，控制时间1~10分钟，使SiO2第一团聚体和SiO2第二团聚体烧结在玻璃表面，形成烧结层；
f．将低表面能材料涂覆在步骤e制得的基底玻璃烧结层上，随后放入80℃的烘箱中热处理1小时，固化得一种耐刮擦疏水玻璃。
2.根据权利要求1所述一种耐刮擦疏水玻璃的制备方法，其特征在于：所述纳米SiO2粉体的粒径为10~25nm。
3.根据权利要求1所述一种耐刮擦疏水玻璃的制备方法，其特征在于：所述硅烷偶联剂为环氧硅烷偶联剂、烷基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂。
4.根据权利要求1所述一种耐刮擦疏水玻璃的制备方法，其特征在于：所述步骤c SiO2混合分散液中SiO2第一团聚体与SiO2第二团聚体的质量比为12%~16%。
5.根据权利要求1所述一种耐刮擦疏水玻璃的制备方法，其特征在于：所述步骤d和步骤f中涂覆方法为辊涂法、刮涂法、喷涂法、提拉法。
6.根据权利要求1所述一种耐刮擦疏水玻璃的制备方法，其特征在于：所述步骤f中的低表面能材料为有机硅类低表面能材料、有机氟类低表面能材料。
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN101481081A (zh) * | 2009-01-21 | 2009-07-15 | 重庆大学 | 复合结构超疏水膜的制备方法 |
| CN101519278A (zh) * | 2009-03-27 | 2009-09-02 | 吉林大学 | 一种制备透明超疏水自清洁涂层的方法 |
| CN106893454A (zh) * | 2017-04-21 | 2017-06-27 | 黑龙江凯恩琪新材料科技有限公司 | 一种可喷涂且耐久的超双疏涂层的制备方法 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101481081A (zh) * | 2009-01-21 | 2009-07-15 | 重庆大学 | 复合结构超疏水膜的制备方法 |
| CN101519278A (zh) * | 2009-03-27 | 2009-09-02 | 吉林大学 | 一种制备透明超疏水自清洁涂层的方法 |
| CN106893454A (zh) * | 2017-04-21 | 2017-06-27 | 黑龙江凯恩琪新材料科技有限公司 | 一种可喷涂且耐久的超双疏涂层的制备方法 |
| CN208776586U (zh) * | 2018-09-05 | 2019-04-23 | 中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司 | 一种耐刮擦疏水玻璃 |
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