CN109678356A - 一种高透光玻璃疏水剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于玻璃表面疏水处理技术领域，特别涉及一种高透光玻璃疏水剂及其制备方法。一种高透光玻璃疏水剂，按重量份计，由如下原料制备而成：二甲基环体硅氧烷100份，含苯基硅氧烷20～50份，硅烷偶联剂5～10份，碱性催化剂0.1～1份，非离子表面活性剂5～100份，溶剂10～90份，可以在玻璃表面形成一层透明的憎水膜，水滴在玻璃表面形成水珠，接触角高达110°，极大地加快了水滴的掉落速度，可实现自动滚落而不留痕迹，从而解决了视线不清的问题。
Description
技术领域
本发明属于玻璃表面疏水处理技术领域，特别涉及一种高透光玻璃疏水剂及其制备方法。
背景技术
普通玻璃表面为亲水表面，水滴在玻璃上扩展时会使玻璃的透光性变差，而汽车挡风玻璃、侧挡风玻璃及前后视镜的模糊，是导致交通事故的重要原因。在下雨或高湿度的情况下汽车玻璃表面便会形成附着的液滴影响视线。
市场上存在日常汽车保养用玻璃疏水剂，但其一般为短效疏水剂，抗沙尘侵蚀能力较弱，且使用时需要对玻璃表面进行清理才能达到叫好的疏水效果，使用条件较为苛刻，应用范围有限。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提供一种高透光玻璃疏水剂，可以在玻璃表面形成一层透明的憎水膜，水滴在玻璃表面形成水珠，接触角高达110°，极大地加快了水滴的掉落速度，可实现自动滚落而不留痕迹，从而解决了视线不清的问题，并提供其制备方法。
本发明采用以下技术方案来实现：
一种高透光玻璃疏水剂，按重量份计，由如下原料制备而成：二甲基环体硅氧烷100份，含苯基硅氧烷20～50份，硅烷偶联剂5～10份，碱性催化剂0.1～1份，非离子表面活性剂5～100份，溶剂10～90份。
优选的方案，所述二甲基环体硅氧烷包括八甲基环四硅氧烷、二甲基环硅氧烷中的一种或几种。
优选的方案，所述含苯基硅氧烷包括八苯基环四硅氧烷、四甲基四苯基环四硅氧烷、短链二甲基二苯基硅氧烷、短链甲基苯基硅氧烷中的一种或几种。
优选的方案，所述硅烷偶联剂为N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基三甲氧基硅烷。
优选的方案，所述碱性催化剂为四甲基氢氧化铵。
优选的方案，所述非离子表面活性剂包括壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚中的一种或几种混合。
优选的方案，所述溶剂包括乙腈、丙酮、甲醇、乙醇、异丙醇的一种或几种。
一种高透光玻璃疏水剂的制备方法，包括如下步骤：
S1，按比例称取二甲基环体硅氧烷、含苯基硅氧烷和硅烷偶联剂，混合搅拌均匀，加热得到热料；
S2，向热料中加入碱性催化剂，在一定条件下进行聚合反应得到三元共聚硅氧烷，冷却至室温后，加入非离子表面活性剂，混合均匀后加入溶剂进行乳化，过滤得到成品。
反应生成的三元共聚硅氧烷中，二甲基环体硅氧烷赋予产品较好的疏水性和抗候性；硅烷偶联剂使产品与玻璃表面形成桥接作用，连接紧密，使产品具有达到长久有效、耐磨、耐冲洗的效果；苯基硅氧烷提高了产品的折光率，产品的综合折光率为1.46左右，接近普通玻璃的折光率1.50，产品使用后在玻璃表面不留痕迹，保持了玻璃的透明性和美观性。
优选的方案，步骤S1中，加热至80～90℃后得热料。
优选的方案，步骤S2中，所述聚合反应的温度为125～150℃，反应时间为3～5h。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供的高透光玻璃疏水剂可以在玻璃表面形成一层透明的憎水膜，水滴在玻璃表面形成水珠，接触角达110°，极大地加快了水滴的掉落速度，可实现自动滚落而不留痕迹，从而解决了视线不清的问题。
2、本发明的高透光玻璃疏水剂具有较好的疏水性和抗候性，使用后长久有效，具有耐磨、耐冲洗等优点，且玻璃的透光度不受影响，保持了玻璃的美观；加入汽车水箱中用户清洗前挡风玻璃，不会堵塞喷嘴。
3、本发明提供的玻璃疏水剂可以在常温下使用，操作方便，同时清洗玻璃形成疏水效果快且不需要将玻璃抛光、清洗等操作，家庭用户可以自行使用；原材料来源广泛，使用对表面活性剂成本较低且环保，也可以用于清洗汽车，使车身和玻璃同时具有疏水性，同时保持车身和玻璃美观，产品的市场前景广阔。
4、本发明采用四甲基氢氧化铵作为碱性催化剂，其在135～140℃条件下会分解为三甲胺和二甲基醚，可参与聚合反应中的部分化学反应，提高了三元共聚物的综合性能，且反应完成后无需采用酸中和，相比于氢氧化钾等碱性催化剂，使用后不产生废水，具有极佳的催化效果。
具体实施方式
下面将对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高透光玻璃疏水剂，原料中各物质及含量如表1所示，各物质含量的单位为g；
二甲基环体硅氧烷为八甲基环四硅氧烷；
含苯基硅氧烷包括八苯基环四硅氧烷、四甲基四苯基环四硅氧烷、短链二甲基二苯基硅氧烷、短链甲基苯基硅氧烷，重量比为1：2：1：3；
硅烷偶联剂为N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基三甲氧基硅烷；
碱性催化剂四甲基氢氧化铵；
非离子表面活性剂包括壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚，重量比为2：1：3；
溶剂为乙醇。
基于上述物质成分的一种高透光玻璃疏水剂的制备方法，包括如下步骤：S1，按比例称取二甲基环体硅氧烷、含苯基硅氧烷和硅烷偶联剂，混合搅拌均匀，加热至80℃后得到热料；S2，在135～145℃条件下，向热料中连续的在5h内加入碱性催化剂，进行聚合反应得到三元共聚硅氧烷，反应完成冷却至室温后，加入非离子表面活性剂，混合均匀后加入溶剂进行乳化，过滤得到成品。
实施例2
一种高透光玻璃疏水剂，原料中各物质及含量如表1所示，各物质含量的单位为g；
二甲基环体硅氧烷为二甲基环硅氧烷；
含苯基硅氧烷为八苯基环四硅氧烷；
硅烷偶联剂为N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基三甲氧基硅；
碱性催化剂为四甲基氢氧化铵；
非离子表面活性剂为异构十三醇聚氧乙烯醚；
溶剂为丙酮。
基于上述物质成分的一种高透光玻璃疏水剂的制备方法，包括如下步骤：S1，按比例称取二甲基环体硅氧烷、含苯基硅氧烷和硅烷偶联剂，混合搅拌均匀，加热至90℃后得到热料；S2，在125～130℃条件下，向热料中连续的在3h内加入碱性催化剂，进行聚合反应得到三元共聚硅氧烷，反应完成冷却至室温后，加入非离子表面活性剂，混合均匀后加入溶剂进行乳化，过滤得到成品。
实施例3
一种高透光玻璃疏水剂，原料中各物质及含量如表1所示，各物质含量的单位为g；
二甲基环体硅氧烷包括八甲基环四硅氧烷和二甲基环硅氧烷，重量比为1：1；
含苯基硅氧烷包括八苯基环四硅氧烷、四甲基四苯基环四硅氧烷、短链二甲基二苯基硅氧烷、短链甲基苯基硅氧烷中，重量比为3：3：1：1；
硅烷偶联剂为N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基三甲氧基硅烷；
碱性催化剂为四甲基氢氧化铵；
非离子表面活性剂包括壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚，重量比为1：1：1；
溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇，重量比为1：1：1。
基于上述物质成分的一种高透光玻璃疏水剂的制备方法，包括如下步骤：S1，按比例称取二甲基环体硅氧烷、含苯基硅氧烷和硅烷偶联剂，混合搅拌均匀，加热至85℃后得到热料；S2，在130～150℃条件下，向热料中连续的在4h内加入碱性催化剂，进行聚合反应得到三元共聚硅氧烷，反应完成冷却至室温后，加入非离子表面活性剂，混合均匀后加入溶剂进行乳化，过滤得到成品。
实施例4
一种高透光玻璃疏水剂及其制备方法，原料中各物质及含量如表1所示，各物质含量的单位为g；与实施例1相比，区别在于：
硅烷偶联剂为1，2-二(三乙氧基甲硅烷基)乙烷；
非离子表面活性剂包括壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚，重量比为1：2：5；溶剂为乙醇。
实施例5
一种高透光玻璃疏水剂及其制备方法，原料中各物质及含量如表1所示，各物质含量的单位为g；与实施例2相比，区别在于：
碱性催化剂为氢氧化钾；溶剂包括乙腈和丙酮，重量比为1：2。
实施例6
一种高透光玻璃疏水剂及其制备方法，原料中各物质及含量如表1所示，各物质含量的单位为g；与实施例3相比，区别在于：
碱性催化剂为氢氧化钾；溶剂为异丙醇。
表1实施例1～6中各组分及含量
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | |
| 二甲基环体硅氧烷 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 含苯基硅氧烷 | 21 | 30 | 49 | 25 | 30 | 50 |
| 硅烷偶联剂 | 5 | 7.5 | 10 | 6 | 8 | 9 |
| 碱性催化剂 | 1 | 0.8 | 0.5 | 1 | 0.3 | 0.1 |
| 非离子表面活性剂 | 6 | 70 | 40 | 60 | 90 | 50 |
| 溶剂 | 90 | 30 | 60 | 70 | 10 | 50 |
对比例1
购买自馆陶县泰达化工有限公司，型号为LC-808的荷叶疏水剂。
对比例2
购买自深圳市恒辉纳米科技有限公司，型号为PV-30000的汽车玻璃镀膜剂。
性能测试
将实施例1-6制备得到的产品、对比例1-2的产品进行下述测试：
实验1，接触角测试：将玻璃片制备成10*10cmm的标准样块1～8，依次对应实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6、对比例1和对比例2，用1份质量浓度2％的盐酸清洗玻璃后，用30份水冲洗干净，烘干后参照GB/T 31815-15标准测试处理前接触角。
实验2，将实验1测试后的样品依次对应喷涂实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6、对比例1和对比例2的产品，喷涂量为20ml，其中，实施例1～6的产品用水稀释30倍，烘干后参照GB/T 31815-15标准测试处理后接触角。
实验3，取100g目数为300的活性白土，从30cm高处在3min内冲击标准样块1～8，用水清洗后烘干，测试摩擦接触角。
实验4，将实验3处理后的样品重复实验2的步骤，参照GB/T 31815-15标准测试二次处理接触角。
实验5，参照GB/T 2680-94标准，测试可见光透射比。
测试结果如表2所示。
表2性能测试结果
从上述实验数据可知，本发明制得的产品对经过清洗的玻璃表面进行处理后，玻璃表面均能形成有效的疏水层，接触角为110°以上，水滴能够自然掉落，而不会在玻璃附着而影响视线。且对灰尘的抵抗能力较强，具有较好的抗尘能力，经灰尘冲刷后仍能够保持较高的接触角，并且二次使用后无需特殊处理即可达到较好的疏水效果，一次成膜后可以作为清洗剂直接使用，无需特殊处理。
Claims (10)
1.一种高透光玻璃疏水剂，其特征在于，按重量份计，由如下原料制备而成：二甲基环体硅氧烷100份，含苯基硅氧烷20～50份，硅烷偶联剂5～10份，碱性催化剂0.1～1份，非离子表面活性剂5～100份，溶剂10～90份。
2.根据权利要求1所述的高透光玻璃疏水剂，其特征在于：所述二甲基环体硅氧烷包括八甲基环四硅氧烷、二甲基环硅氧烷中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的高透光玻璃疏水剂，其特征在于：所述含苯基硅氧烷包括八苯基环四硅氧烷、四甲基四苯基环四硅氧烷、短链二甲基二苯基硅氧烷、短链甲基苯基硅氧烷中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的高透光玻璃疏水剂，其特征在于：所述硅烷偶联剂为N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基三甲氧基硅烷。
5.根据权利要求1所述的高透光玻璃疏水剂，其特征在于：所述碱性催化剂为四甲基氢氧化铵。
6.根据权利要求1所述的高透光玻璃疏水剂，其特征在于：所述非离子表面活性剂包括壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚中的一种或几种混合。
7.根据权利要求1所述的高透光玻璃疏水剂，其特征在于：所述溶剂包括乙腈、丙酮、甲醇、乙醇、异丙醇的一种或几种。
8.一种如权利要求1所述的高透光玻璃疏水剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，按比例称取二甲基环体硅氧烷、含苯基硅氧烷和硅烷偶联剂，混合搅拌均匀，加热得到热料；
S2，向热料中加入碱性催化剂，在一定条件下进行聚合反应得到三元共聚硅氧烷，冷却至室温后，加入非离子表面活性剂，混合均匀后加入溶剂进行乳化，过滤得到成品。
9.根据权利要求8所述的高透光玻璃疏水剂的制备方法，其特征在于：步骤S1中，加热至80～90℃后得热料。
10.根据权利要求9所述的高透光玻璃疏水剂的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述聚合反应的温度为125～150℃，反应时间为3～5h。
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