CN108947265B - 一种玻璃自洁液和自洁玻璃及其制备方法 - Google Patents

一种玻璃自洁液和自洁玻璃及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种玻璃自洁液和自洁玻璃及制备方法，其中，玻璃自洁液按重量份数计包括SiO2溶胶100～300份，正硅酸乙酯1～5份，氨水1～10份，聚乙二醇50～300份，正丁醇10～50份，PVPK30 0.1～0.5份，二丙二醇丁醚0.5～2.0份，水玻璃10～50份；通过此自洁液制备的自洁玻璃，不但具有较好的自洁效果，同时还具有良好的耐候性及透光率，提高了玻璃的使用性。

Description

一种玻璃自洁液和自洁玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及自洁玻璃的制备技术领域，特别涉及一种玻璃自洁液和自洁玻璃及其制备方法。
背景技术
随着玻璃幕墙、玻璃屋顶、玻璃窗在高层建筑中的大规模应用，玻璃清洁问题日渐突出，而环境污染问题日益严重，造成大量灰尘附着在玻璃表面，不但影响玻璃的美观，还严重影响玻璃的透光性。目前多采用擦洗的方式清洁玻璃，但对于高大的建筑玻璃，擦洗清洁成本高、难度大、危险性高，因此，寻求一种具有自洁功能的玻璃显得尤为重要。现有自洁玻璃主要是TiO2类自洁玻璃，存在透光性不好、自洁效果有待提高、容易脱落等问题，可见，现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种自洁玻璃，旨在解决现有技术中自洁玻璃自洁效果差、透光性不好、耐候性差的问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种玻璃自洁液，其中，按重量份计算，包括：
SiO2溶胶 100～300份；
聚乙二醇 50～300份；
正丁醇 10～50份；
PVPK30 0.1～0.5份；
二丙二醇丁醚 0.5～2.0份；
水玻璃 10～50份。
所述玻璃自洁液中，所述聚乙二醇分子量为1000～2000。
所述玻璃自洁液中，所述SiO2溶胶包括甲醇、正硅酸乙酯、氨水。
所述玻璃自洁液，按重量份计算，包括：
甲醇 120～150份；
正硅酸乙酯 2～4份；
氨水 3～6份；
聚乙二醇 80～120份；
正丁醇 15～25份；
PVPK30 0.3～0.4份；
二丙二醇丁醚 1.0～2.0份；
水玻璃 20～40份。
一种自洁玻璃，由如上所述任一项的玻璃自洁液制备而成。
一种自洁玻璃的制备方法，包括以下步骤：
步骤A：玻璃自洁液的制备；
步骤B：将玻璃表面清洁干净，将制备好的玻璃自洁液喷涂到玻璃表面上，自然晾干后进行钢化处理，得成品。
所述自洁玻璃的制备方法中，所述步骤A玻璃自洁液的制备，包括：将制备好的SiO2溶胶置于反应器中，依次加入聚乙二醇、正丁醇、PVPK30、二丙二醇丁醚、水玻璃，搅拌均匀后制得所述自洁液。
所述自洁玻璃的制备方法中，所述SiO2溶胶的制备步骤包括：
A1：在反应釜A中依次加入无水甲醇和正硅酸乙酯，密封搅拌20-60分钟，制得A液，备用；
A2：在反应釜B中依次加入甲醇和浓氨水，密封搅拌20-60分钟，制得B液，备用；
A3：在搅拌的情况下，利用精密蠕动泵将B液以1～2滴/秒的速度滴加进A液中，滴完后，在密封条件下继续搅拌2～3小时，然后静止摆放8天，得到SiO2溶胶，备用。
所述自洁玻璃的制备方法中，所述步骤B中玻璃自洁液的喷涂方法为：玻璃自洁液倒入洁净的喷枪内，将喷漆枪嘴距玻璃面30-50cm，以30-50cm/s的速度，从左向右反复呈Z字型喷涂。
有益效果：本发明提供了一种玻璃自洁液和自洁玻璃及其制备方法，所述自洁液通过对二氧化硅膜层进行改性修饰，实现了玻璃表面膜层自洁效果好、耐候性强及透光率高的技术效果。所述的玻璃自洁液和自洁玻璃的制备方法，工艺简单，易于实现。
所制备的自洁玻璃，具有以下优点：
（1）通过在自洁液中添加聚乙二醇，改性修饰二氧化硅，使其在玻璃表面形成纳米多孔结构的二氧化硅膜层。改性后的二氧化硅膜层表面微观结构粗糙，具有超高疏水性，能增大水的接触角度，降低滚动角，使附着在玻璃表面的灰尘能轻易被雨水冲刷，具有较好的自洁效果。
（2）通过对纳米二氧化硅表面进行修饰，降低二氧化硅的表面能，通过添加二丙二醇丁醚，使膜层具有强的附着力，不易随着酸碱的侵蚀而造成脱落，提高了膜层的耐候性。
（3）改性后的纳米多孔二氧化硅膜层，能降低玻璃的反射率，提高太阳光的透光量。
通过本发明制备的自洁玻璃，具有较好的自洁性、透光性及耐候性，能使接触角达到150°，滚动角小于5°，透光率高达85%，大大的提高了玻璃的使用性能。
具体实施方式
本发明提供一种玻璃自洁液和自洁玻璃及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种玻璃自洁液，按重量份计算，包括：
SiO2溶胶 100～300份；
聚乙二醇 50～300份；
正丁醇 10～50份；
PVPK30 0.1～0.5份；
二丙二醇丁醚 0.5～2.0份；
水玻璃 10～50份。
所述聚乙二醇分子量为1000～2000。
所述SiO2溶胶包括甲醇、正硅酸乙酯、氨水。
优选地，所述玻璃自洁液按重量份计算，包括：
甲醇 120～150份；
正硅酸乙酯 2～4份；
氨水 3～6份；
聚乙二醇 80～120份；
正丁醇 15～25份；
PVPK30 0.3～0.4份；
二丙二醇丁醚 1.0～2.0份；
水玻璃 20～40份。
由上述组分组成的自洁液是针对玻璃基底的性质及自洁功能所设计，所述正硅酸乙酯在氨水的催化下易发生水解反应，氨水的浓度影响水解反应的速度以及成膜结构，浓度越高，水解反应越剧烈，但氨水的浓度过高，所形成的SiO2溶胶容易产生团聚，不易得到纳米结构的SiO2，本方法所述浓度能得到合适的反应速度且不易造成团聚；所述聚乙二醇具有造孔作用，能修饰SiO2溶胶，改变其结构及粘度，聚乙二醇添加量越大，所形成的膜越致密，膜的附着力也能提高，但当分子量及添加量过大时，则影响膜的透光率，本发明所述聚乙二醇的分子量在1000-2000之间，分子量大小合适，所述的添加量能得到结构最优化的SiO2溶胶；所述正丁醇为高沸点溶剂，能调节溶剂的挥发速度，进而能调节成膜时间，溶剂挥发越快，则所成膜越疏松，正丁醇能降低溶剂挥发的速度，延长成膜时间，进而得到更为致密的SiO2膜；PVP能调节SiO2成膜过程，防止出现结晶；二丙二醇丁醚能提高SiO2的附着力，提高膜的耐候性；水玻璃能调节SiO2膜的硬度，提高膜的强度。上述组分制备的玻璃自洁液，不仅具有较好的自洁效果，同时还具有强的透光性和耐候性。
一种自洁玻璃，由所述玻璃自洁液制备而成。
一种自洁玻璃的制备方法，包括以下步骤：
步骤A：玻璃自洁液的制备；
步骤B：将玻璃表面清洁干净，将制备好的玻璃自洁液喷涂到玻璃表面上，自然晾干后进行钢化处理，得成品。
所述步骤A玻璃自洁液的制备，包括：将制备好的SiO2溶胶置于反应器中，依次加入聚乙二醇、正丁醇、PVPK30、二丙二醇丁醚、水玻璃，搅拌均匀后制得所述自洁液。
所述SiO2溶胶，其制备步骤包括：
A1：在反应釜A中依次加入无水甲醇和正硅酸乙酯，密封搅拌20-60分钟，制得A液，备用；
A2：在反应釜B中依次加入甲醇和浓氨水，密封搅拌20-60分钟，制得B液，备用；
A3：在搅拌的情况下，利用精密蠕动泵将B液以1～2滴/秒的速度滴加进A液中，滴完后，在密封条件下再继续搅拌2～3小时，然后静止摆放8天，得到SiO2溶胶，备用。
所述步骤B中玻璃自洁液的喷涂方法为：玻璃自洁液倒入洁净的喷枪内，将喷漆枪嘴距玻璃面30-50cm，以30-50cm/s的速度，从左向右反复呈Z字型喷涂。
上述制备方法简单易行，在常温常压条件下即可实现，通过溶胶-凝胶法制备的二氧化硅粒子具有纳米多孔结构，通过对纳米二氧化硅进行改性，具有超强疏水性能，同时采用喷涂法，在玻璃表面制备出自洁膜层，使得玻璃具有自洁效果的同时，具有较高的透光率和较强的耐候性。通过本方法的制得的自洁玻璃，表面接触角可达150°，滚动角可达到5°，透光率可达到85%以上。
为使本发明的技术方案更加清楚、明确，以下列举实施例对本发明进一步详细说明。
实施例1
一种玻璃自洁液，按重量份计算，包括：
甲醇 145份；
正硅酸乙酯 2份；
氨水 4份；
聚乙二醇 100份；
正丁醇 20份；
PVPK30 0.35份；
二丙二醇丁醚 1.5份；
水玻璃 30份。
其中，所述聚乙二醇的分子量为2000。
所述玻璃自洁液的制备方法，包括以下步骤：
A1：在反应釜A中依次加入85份无水甲醇和2份正硅酸乙酯，密封搅拌40分钟，制得A液，备用；
A2：在反应釜B中依次加入50份甲醇和4份浓氨水，密封搅拌30分钟，制得B液，备用；
A3：在搅拌的情况下，利用精密蠕动泵将B液以1滴/秒的速度滴加进A液中，滴完后，在密封条件下再继续搅拌2小时，然后静止摆放8天，得到SiO2溶胶，备用；
A4：取上述制备好的SiO2溶胶置于反应器中，依次加入聚乙二醇100份、正丁醇20份、PVPK30 0.35份、二丙二醇丁醚1.5份、水玻璃30份，搅拌均匀后制得所述自洁液。
通过上述玻璃自洁液制备的自洁玻璃，其制备方法包括：将玻璃表面清洁干净，将制备好的自洁液倒入洁净的喷漆枪内，将喷漆枪嘴距玻璃面约35cm左右，以约40cm/s的速度，从左向右反复呈Z字型喷涂，喷涂完成后将玻璃自然晾干，最后进行钢化处理，得成品。
本实施例制得的自洁玻璃，具有非常强的自洁效果，表面接触角可达153°，滚动角可达到3°，透光率可达到85%。
实施例2
一种玻璃自洁液，按重量份计算，包括：
甲醇 100份；
正硅酸乙酯 1份；
氨水 1份；
聚乙二醇 50份；
正丁醇 10份；
PVPK30 0.1份；
二丙二醇丁醚 0.5份；
水玻璃 10份。
其中，所述聚乙二醇的分子量为1000。
所述玻璃自洁液的制备方法，包括以下步骤：
A1：在反应釜A中依次加入60份无水甲醇和1份正硅酸乙酯，密封搅拌20分钟，制得A液，备用；
A2：在反应釜B中依次加入30份甲醇和1份浓氨水，密封搅拌20分钟，制得B液，备用；
A3：在搅拌的情况下，利用精密蠕动泵将B液以1滴/秒的速度滴加进A液中，滴完后，在密封条件下再继续搅拌2小时，然后静止摆放8天，得到SiO2溶胶，备用；
A4：取上述制备好的SiO2溶胶置于反应器中，依次加入聚乙二醇50份、正丁醇10份、PVPK30 0.10份、二丙二醇丁醚0.5份、水玻璃10份，搅拌均匀后制得所述自洁液。
通过上述玻璃自洁液制备的自洁玻璃，其制备方法包括：将玻璃表面清洁干净，将制备好的自洁液倒入洁净的喷漆枪内，将喷漆枪嘴距玻璃面约30cm左右，以约30cm/s的速度，从左向右反复呈Z字型喷涂，喷涂完成后将玻璃自然晾干，最后进行钢化处理，得成品。
本实施例制得的自洁玻璃，具有非常强的自洁效果，表面接触角可达150°，滚动角可达到4°，透光率可达到85%。
实施例3
一种玻璃自洁液，按重量份计算，包括：
甲醇 300份；
正硅酸乙酯 5份；
氨水 10份；
聚乙二醇 300份；
正丁醇 50份；
PVPK30 0.5份；
二丙二醇丁醚 2.0份；
水玻璃 50份。
其中，所述聚乙二醇的分子量为1500。
所述玻璃自洁液的制备方法，包括以下步骤：
A1：在反应釜A中依次加入200份无水甲醇和5份正硅酸乙酯，密封搅拌60分钟，制得A液，备用；
A2：在另一个洁净的可密闭的反应釜中依次加入90份甲醇和10份浓氨水，密封搅拌60分钟，制得B液，备用；
A3：在搅拌的情况下，利用精密蠕动泵将B液以2滴/秒的速度滴加进A液中，滴完后，在密封条件下再继续搅拌3小时，然后静止摆放8天，得到SiO2溶胶，备用；
A4：取上述制备好的SiO2溶胶置于反应器中，依次加入聚乙二醇300份、正丁醇500份、PVPK30 0.50份、二丙二醇丁醚2.0份、水玻璃50份，搅拌均匀后制得所述自洁液。
通过上述玻璃自洁液制备的自洁玻璃，其制备方法包括：将玻璃表面清洁干净，将制备好的自洁液倒入洁净的喷漆枪内，将喷漆枪嘴距玻璃面约50cm左右，以约50cm/s的速度，从左向右反复呈Z字型喷涂，喷涂完成后将玻璃自然晾干，最后进行钢化处理，得成品。
本实施例制得的自洁玻璃，具有非常强的自洁效果，表面接触角可达155°，滚动角可达到3°，透光率可达到85%。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种玻璃自洁液，其特征在于，按重量份计算，包括：
SiO2溶胶 100～300份；
聚乙二醇 50～300份；
正丁醇 10～50份；
PVPK30 0.1～0.5份；
二丙二醇丁醚 0.5～2.0份；
水玻璃 10～50份；
所述SiO2溶胶包括甲醇、正硅酸乙酯、氨水；
所述SiO2溶胶由以下方法制备得到：A1：在反应釜 A 中依次加入无水甲醇和正硅酸乙酯，密封搅拌 20-60分钟，制得 A 液，备用；A2：在反应釜 B 中依次加入甲醇和浓氨水，密封搅拌 20-60 分钟，制得 B 液，备用；A3：在搅拌的情况下，利用精密蠕动泵将 B 液以 1～2 滴/秒的速度滴加进 A 液中，滴完后，在密封条件下再继续搅拌 2～3 小时，然后静止摆放 8 天，得到 SiO2溶胶，备用；
所述玻璃自洁液在玻璃表面制备成膜后得到的自洁玻璃的接触角达到150°，滚动角小于5°。
2.根据权利要求1所述的玻璃自洁液，其特征在于，所述聚乙二醇分子量为1000～2000。
3.一种自洁玻璃，其特征在于，所述自洁玻璃由权利要求1-2任一项所述的玻璃自洁液喷涂于玻璃表面制备而成。
4.一种如权利要求3所述的自洁玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：玻璃自洁液的制备；
步骤B：将玻璃表面清洁干净，将制备好的玻璃自洁液喷涂到玻璃表面上，自然晾干后进行钢化处理，得成品。
5.根据权利要求4所述的自洁玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤A玻璃自洁液的制备，包括：将制备好的SiO2溶胶置于反应器中，依次加入聚乙二醇、正丁醇、PVPK30、二丙二醇丁醚、水玻璃，搅拌均匀后制得所述自洁液。
6.根据权利要求5所述的自洁玻璃的制备方法，其特征在于，所述SiO2溶胶的制备步骤包括：
A1：在反应釜A中依次加入无水甲醇和正硅酸乙酯，密封搅拌20-60分钟，制得A液，备用；
A2：在反应釜B中依次加入甲醇和浓氨水，密封搅拌20-60分钟，制得B液，备用；
A3：在搅拌的情况下，利用精密蠕动泵将B液以1～2滴/秒的速度滴加进A液中，滴完后，在密封条件下再继续搅拌2～3小时，然后静止摆放8天，得到SiO2溶胶，备用。
7.根据权利要求4所述的自洁玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤B中玻璃自洁液的喷涂方法为：玻璃自洁液倒入洁净的喷枪内，将喷漆枪嘴距玻璃面30-50cm，以30-50cm/秒的速度，从左向右反复呈Z字型喷涂。
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Denomination of invention: Glass self-cleaning liquid and glass and its preparation method

Effective date of registration: 20220615

Granted publication date: 20210601

Pledgee: Guangdong Shunde Rural Commercial Bank Co.,Ltd. science and technology innovation sub branch

Pledgor: GUANGDONG SOUTH BRIGHT GLASS TECHNOLOGIES CO.,LTD.

Registration number: Y2022980007799