CN110845149A - 一种超疏水玻璃的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超疏水玻璃的制备方法，其特征在于：a、选用清洗后普通浮法玻璃作为基片，以金属铜作为磁控溅射的靶材；b、将玻璃基片放入离子束溅射腔室中，通入溅射气体Ar，进行镀膜，得表面镀Cu的膜玻璃；c、在0.1‑2mol/L硝酸溶液中浸泡5‑20min；d、再置于USTC‑6的生长液中，加热到90oC后保温24小时；e、去离子水清洗晾干。本发明优点：金属有机骨架材料USTC‑6富含疏水性官能团的特性，USTC‑6材料在中性、酸性、碱性溶液中均能稳定存在，使镀膜后的玻璃具有极强的疏水性，超疏水玻璃稳定性强；本发明所使用的金属有机骨架材料USTC‑6膜层厚度可通过磁控溅射时间，USTC‑6的合成时间，配体浓度直接调控，合成方法简单，制备快捷，可大面积工业化制备。

Description

一种超疏水玻璃的制备方法
技术领域
本发明属超疏水玻璃领域，涉及一种超疏水玻璃的制备方法。
背景技术
当代社会自清洁玻璃具有广阔的发展和应用前景,可广泛应用在与人们生活环境相关的建筑玻璃、汽车玻璃和其他玻璃制品上。随着对环境恶化给人类生活带来危害，空气污染等给玻璃的使用带来了严峻的问题，比如：表面变脏而失去透光性和观赏性。玻璃的清洁工作也变得困难，尤其是对于高层建筑，玻璃的清洁工作往往带有严峻的危险性。因此人们对使用具有自动清洁作用的玻璃材料的要求越来越迫切。所谓自清洁玻璃，是指普通玻璃经过特殊的物理或化学方法处理后，能够很大程度保持表面光亮如新的状态。他可以极大地减少人工擦洗的工作量，在自然雨水的冲刷下即可达到清洁一新的状态。
现在使用的建筑玻璃疏水性较低，水容易在玻璃表面铺张而不易汇聚成滴，特别在灰尘较多的环境中，雨后玻璃表面布满尘土，超疏水玻璃解决了清洁玻璃带来的环境污染和水自然浪费。而超疏水性自清洁玻璃的出现，恰恰解决了这一难题。现有的多种超疏水材料大多是效仿自然界荷叶的“自清洁”性能，因此会在玻璃表面镀一层疏水膜，使得水滴会形成水珠在表面自由地滚动并带走灰尘等脏东西，从而保证了玻璃表面的自清洁性。现有的疏水膜通常是超疏水有机高分子氟化物、硅化物以及具有一定粗糙程度的无机金属氧化物等。现有的制备涂层的办法：溶胶-凝胶法，表面拉膜法，氢氟酸腐蚀法、等离子刻蚀法、化学沉积法等，人们得到了很多性能不错的具有超疏水性能的表面。但是这些方法制备的疏水性表面往往不美观，没有颜色，且接触角较小，无法保证真正意义上的自清洁，因而使得玻璃作为耐消耗材料的优势受到来了阻碍。因此，如何增强疏水材料和玻璃表面的结合力是当前疏水自清洁玻璃的重点和难点。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有疏水自清洁玻璃中疏水材料和玻璃表面结合力不高的问题，提供一种超疏水玻璃的制备方法，具体是将金属有机骨架材料USTC-6粉体材料和玻璃材料进行复合。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种超疏水玻璃的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
a、选用清洗后普通浮法玻璃作为基片，以金属铜（纯度90%-99.99%）作为磁控溅射的靶材；
b、将玻璃基片放入离子束溅射腔室中，通入溅射气体Ar，进行镀膜，得到表面镀Cu的膜玻璃；
c、镀Cu的膜玻璃在浓度0.1-2mol/L的硝酸溶液中浸泡5-20min后，将表面Cu氧化成Cu2 +；
d、再将其置于USTC-6的生长液中生长，加热到90oC后保温24小时，USTC-6的生长液为去离子水、N,N-二甲基甲酰胺、配体（4，4-（六氟异丙基烯）二苯酐）、氯化铜按重量比/体积比500:1500:10:12组成的混合液；
e、去离子水清洗晾干。
进一步，所述步骤a中清洗为：去离子水滚轮清洗5-20min。
本发明的优点:
1.本发明利用金属有机骨架材料USTC-6富含疏水性官能团的特性，USTC-6材料在中性、酸性、碱性溶液中均能稳定存在，使得镀膜后的玻璃具有极强的疏水性，且玻璃呈浅绿色，增加美观性。
2.本发明所使用的金属有机骨架材料USTC-6膜层厚度可通过磁控溅射时间，USTC-6的合成时间，配体浓度直接调控，合成方法简单，制备快捷，可大面积工业化制备。
附图说明
图1为本发明实施例1所获得的产品外观图片；
图2为本发明实施例1所获得的产品接触角测试图片；
图3为本发明实施例1所获得的产品示意图。
具体实施方式
实施例1
一种玻璃的制备方法，具体实施步骤如下：
a、厚度为2.1mm的普通浮法玻璃，在去离子水中滚轮清洗10min，磁控溅射Cu靶材纯度为99.99%；
b、磁控溅射选用设备为Von Ardenne公司镀膜设备GC270，溅射时间为5min，溅射功率为15kw，通入Ar量为600sccm，得到厚度为2μm的Cu镀膜在玻璃基板上；
c、镀Cu的膜玻璃在浓度为0.5mol/L的硝酸溶液中浸泡5min；
d、用去离子水将镀Cu的膜玻璃清洗3次后，再将其置于USTC-6的配体生长液中生长，生长液为二水氯化铜450mg，4，4-（六氟异丙基烯）二苯酐 300mg，去离子水10ml，N,N-二甲基甲酰胺30ml，超声充分混匀加热到90oC后保温24小时；
e、降温冷却2小时降至250C后取出玻璃，用去离子水清洗表面，自然晾干后，即得超疏水镀膜玻璃。
实施例2
一种玻璃的制备方法，其特点在于按如下步骤进行：
a、厚度为2.1mm普通浮法玻璃，在去离子水中滚轮清洗20min，磁控溅射Cu靶材纯度为90%；
b、磁控溅射选用设备为Von Ardenne公司镀膜设备GC270，溅射时间为10min，溅射功率为10kw，通入Ar量为600sccm，得到厚度为3μm的Cu镀膜在玻璃基板上；
c、镀Cu的膜玻璃在浓度为0.1mol/L的硝酸溶液中浸泡20min；
d、用去离子水将镀Cu的膜玻璃清洗2次后，再将其置于USTC-6的配体生长液中生长，生长液为二水氯化铜300mg，4，4-（六氟异丙基烯）二苯酐 200mg，去离子水10ml，N,N-二甲基甲酰胺30ml，超声充分混匀加热到80oC后保温48小时；
e、降温冷却1小时降至250C后取出玻璃，用去离子水清洗表面，自然晾干后，即得超疏水镀膜玻璃。

Claims (2)

1.一种超疏水玻璃的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
a、选用清洗后普通浮法玻璃作为基片，以纯度90%-99.99%的金属铜作为磁控溅射的靶材；
b、将玻璃基片放入离子束溅射腔室中，通入溅射气体Ar，进行镀膜，得到表面镀Cu的膜玻璃；
c、镀Cu的膜玻璃在浓度0.1-2mol/L的硝酸溶液中浸泡5-20min后，将表面Cu氧化成Cu2 +；
d、再将其置于USTC-6的生长液中生长，加热到90oC后保温24小时，USTC-6的生长液为去离子水、N,N-二甲基甲酰胺、4，4-（六氟异丙基烯）二苯酐、氯化铜按重量比500:1500:10:12组成的混合液；
e、去离子水清洗晾干。
2.根据权利要求1所述一种超疏水玻璃的制备方法，其特征在于：所述步骤a中清洗为：去离子水滚轮清洗5-20min。
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