CN110981225A - 一种玻璃疏水防雨涂料及制备方法和应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种玻璃疏水防雨涂料及制备方法和应用方法，包含底涂涂料和面涂涂料，底涂涂料为水解硅烷，通过硅烷a制备得到，面涂涂料为改性聚硅氧烷，聚硅氧烷的分子量为5000‑15000，通过聚硅氧烷与硅烷b制备得到。本发明提供的玻璃疏水防雨涂料及制备方法和应用方法，先将底涂涂料涂布至玻璃表面，再将面涂涂料涂布至玻璃表面，在室温或短时间加热烘干即可涂在玻璃表面，不影响玻璃的透光率，水接触角大，滚动角低，应用于玻璃上，倾角一般大于30°，雨水可以自由滚落，起到防雨目的，具有疏水自清洁功能，减少玻璃清洁次数或雨刮器的使用次数，工艺简单，成本低廉，与玻璃表面贴合牢靠，不易脱落，可实现批量生产。

Description

一种玻璃疏水防雨涂料及制备方法和应用方法
技术领域
本发明属于建筑、汽车玻璃疏水表面制备技术领域，具体涉及一种玻璃疏水防雨涂料 及制备方法和应用方法。
背景技术
当今城市中玻璃幕墙已经被广泛应用，由于建筑物越来越高，玻璃幕墙的清洁难度持 续加大，清洁成本越来越高。此外，在雨中开车时，雨刮器是汽车挡风玻璃清洁的唯一工 具，但是雨刮器通常只能用于前档玻璃，无法通过雨刮器对侧挡玻璃和后视镜进行清洁， 即使在玻璃上贴附雨膜，由于雨膜并不具备自清洁功能，被雨水或灰尘附着后的雨膜的存 在极易影响视线，造成交通事故。因此，在建筑玻璃幕墙和汽车玻璃领域，亟需研发出一 种能够直接应用于玻璃表面且具有防雨和自清洁的涂层产品，使其具备疏水性，使雨水或 灰尘难以附着，达到驱雨、自清洁的目的。
目前主要通过化学气相沉积、溶胶凝胶法、刻蚀法等制备疏水表面层，但是这些疏水 表面层与玻璃表面贴合不牢靠，极易脱落，疏水性能差，无法实现量产。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种玻璃疏水防雨涂料及制备方法和应 用方法，应用于建筑玻璃或汽车玻璃上，可以减少玻璃清洁次数或雨刷的使用，其施工简 单，有效期长。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种玻璃疏水防雨涂料，包括底涂涂料和面涂涂料，所述底涂涂料为水解硅烷溶液， 所述面涂涂料为改性聚硅氧烷溶液。
进一步的，包括以下步骤：
(1)按重量分数计，将3-7份的硅烷a加入到100份的水和有机溶剂的混合溶剂中，制备质量分数为1-5％的硅烷溶液，随后加入0.01-10份质量分数为10％的低分子量有机酸作催化剂，加入弱碱溶液，调节pH至4-5，40℃下水解4-12h，得到所需底涂涂料；
(2)按重量分数计，将5-10份的聚硅氧烷溶解到100份的水与有机溶剂的混合溶剂中，加入0.001-0.1份路易斯酸催化剂，加入1-5份硅烷b，在室温下搅拌4-24h，得到所 需面涂涂料，所述聚硅氧烷的分子量为5000-15000。
进一步的，步骤(1)中，所述硅烷a为烯丙基三甲基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种 或多种的组合。
进一步的，步骤(1)中，所述低分子量有机酸为苹果酸、柠檬酸、酒石酸、草酸、 乙酸、丙烯酸、丁烯酸、磺酸中的一种或几种的组合。
进一步的，步骤(1)中，所述弱碱为氨水、二甲胺、三乙胺中的一种或几种的组合。
进一步的，步骤(2)中，所述硅烷b为四乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、六甲基 二硅烷、三甲基溴硅烷、全氟十二烷基三氯硅烷中的一种或几种的组合。
进一步的，步骤(2)中，所述路易斯酸催化剂为氯化铝、氯化铁、三氟化硼、氯化锌、五氟化锑中的一种。
进一步的，所述混合溶剂中水和有机溶剂的重量比为1:1-1:50，所述有机溶剂为乙醇、 异丙醇、乙酸乙酯、醋酸丁酯中的一种或几种的组合。
一种玻璃疏水防雨涂料的应用方法，应用于建筑玻璃或汽车玻璃上，包括以下步骤： 先将底涂涂料涂布或喷涂至玻璃表面，室温静置0.5-1h或加热2-10min至溶剂完全挥发， 得到厚度为1-10um的底涂涂层；然后再将面涂涂料涂布或喷涂至玻璃表面，室温静置0.5-1h或加热2-10min至溶剂完全挥发，得到厚度为1-10um的面涂涂层。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明公开了一种玻璃疏水防雨涂料及其应用方法，包含底涂涂料和面涂涂料，底涂 涂料为水解硅烷，其制备方法为：按重量分数计，将3-7份的硅烷a加入到100份的水和有机溶剂的混合溶剂中，制备质量分数为1-5％的硅烷溶液，随后加入0.01-10份质量分数为10％的低分子量有机酸作催化剂，加入弱碱溶液，调节pH至4-5，40℃下水解4-12h即 可得到；面涂涂料为改性聚硅氧烷，聚硅氧烷的分子量为5000-15000，改性聚硅氧烷的制 备方法为：将聚硅氧烷溶解到水和有机溶剂的混合溶剂中，加入路易斯酸催化剂，加入硅 烷b，在室温下搅拌后得到。本发明提供的一种玻璃疏水防雨涂料及其应用方法，先将底 涂涂料涂布或喷涂或蘸涂至玻璃表面，可用绒布擦拭均匀，室温静置0.5-1h或加热2-10min 至溶剂完全挥发，底涂涂料的涂布厚度为1-10um，为保证效果，可采用相同方法进行二次 施工，再将面涂涂料涂布或喷涂或蘸涂至玻璃表面，可用绒布擦拭均匀，室温静置0.5-1h 或加热2-10min至溶剂完全挥发即可，面涂涂料的涂布厚度为1-10um，具有疏水自清洁功 能，能够大大减少玻璃清洁次数或降低雨刮器的使用频率，只需要涂布或喷涂或蘸涂并在 室温静置或短时间加热后得到，施工工艺简单，清洁成本低廉，与玻璃表面贴合牢靠，不 易脱落，不影响玻璃的透光率，水接触角大，疏水性良好，可防雨，可实现批量生产。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，应理解，这些实施例只是为 了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。在本发明中所使用的术语，除非 另有说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。
在以下实施例中，未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。
实施例1
一种玻璃疏水防雨涂料，包括底涂涂料和面涂涂料，包括以下步骤：
步骤1、制备混合溶剂
将水和乙醇按照1:50的重量比进行混合，得到混合溶剂；
步骤2、制备底涂涂料
将3g烯丙基三甲基硅烷加入100g步骤1制备的混合溶剂中，加入0.01g质量分数10％ 的低分子量有机酸乙酸作催化剂，加入低浓度氨水，调节pH＝4，40℃下水解4h，得到底 涂涂料；
步骤3、制备面涂涂料
将5g聚硅氧烷溶解到100g步骤1制备的混合溶剂中，加入0.001g氯化锌，加入5g四乙氧基硅烷，在室温下搅拌24h，得到所需面涂涂料。
先将步骤2得到的底涂涂料涂布至玻璃表面，用绒布擦拭均匀，室温静置0.5h至溶剂 完全挥发，底涂涂料涂布厚度为2um，然后再将面涂涂料涂布至玻璃表面，用绒布擦拭均匀，室温静置0.5h至溶剂完全挥发，面涂涂料涂布厚度为3um。
实施例2
步骤1、制备混合溶剂
将水和异丙醇按1:1的重量比进行混合，得到混合溶剂；
步骤2、制备底涂涂料
将7g烯丙基三甲基硅烷加入100g的步骤1制备的混合溶剂中，加入10g质量分数10％ 的低分子量有机酸乙酸作催化剂，加入低浓度氨水调节pH＝4，40℃下水解4h，得到底涂 涂料；
步骤3、制备面涂涂料
将10g的聚硅氧烷溶解到100g的步骤1制备的混合溶剂中，加入0.1g路易斯酸催化剂氯化锌，加入1g的四乙氧基硅烷，在室温下搅拌24h，得到所需面涂涂料。
先将底涂涂料涂布至玻璃表面，用绒布擦拭均匀，室温静置0.5h至溶剂完全挥发，得 到3um厚的底涂涂层，然后再将面涂涂料涂布至玻璃表面，用绒布擦拭均匀，室温静置0.5h至溶剂完全挥发，得到面涂涂层，厚度4um。
余同实施例1。
实施例3
步骤1、制备混合溶剂
将水和异丙醇按照1:20的重量比进行混合，得到混合溶剂；
步骤2、制备底涂涂料
将5g的3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷加入100g的步骤1制备的混合溶剂中， 加入1g质量分数10％的低分子量有机酸乙酸作催化剂，加入低浓度氨水调节pH＝4，40℃ 下水解4h，得到底涂涂料；
步骤3、制备面涂涂料
将6g的聚硅氧烷溶解到100g的步骤1制备的混合溶剂中，加入0.05g路易斯酸催化剂氯化锌，加入2g的四乙氧基硅烷，在室温下搅拌24h，得到所需面涂涂料。
先将底涂涂料涂布至玻璃表面，用绒布擦拭均匀，室温静置0.5h至溶剂完全挥发，得 到3um厚的底涂涂层，然后再将面涂涂料涂布至玻璃表面，用绒布擦拭均匀，室温静置0.5h至溶剂完全挥发即可，得到面涂涂层的厚度3um。
将无涂层的玻璃作为对照组，将实施例1-3制备得到的三种含涂料的玻璃和无涂层的 玻璃进行透光率测试、水接触角测试和离去角测试，透光率测试设备选用北京普析TU-1801 分光光度计测试透光率，波长范围400-700nm，离去角测试设备选用晟鼎SDC-350，测试 结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002327906010000041
Figure BDA0002327906010000051
分析测试数据可知，实施例1-3制备得到的三个有涂层的玻璃在400-700nm的透光率 与对照组相比，未见明显降低，均高于90％，本发明的玻璃疏水防雨涂料涂布至玻璃表面 后并未影响玻璃的透光率，而且其水接触角与对照组相比，均有明显增加，滚动角、离去角则明显降低，应用于汽车玻璃上时，玻璃倾角一般大于30°，雨水可以自由滚落，达到 防雨的目的。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说 明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均 同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种玻璃疏水防雨涂料，其特征在于，包括底涂涂料和面涂涂料，所述底涂涂料为水解硅烷溶液，所述面涂涂料为改性聚硅氧烷溶液。
2.根据权利要求1所述的一种玻璃疏水防雨涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量分数计，将3-7份的硅烷a加入到100份的水和有机溶剂的混合溶剂中，制备质量分数为1-5％的硅烷溶液，随后加入0.01-10份质量分数为10％的低分子量有机酸作催化剂，加入弱碱溶液，调节pH至4-5，40℃下水解4-12h，得到所需底涂涂料；
(2)按重量分数计，将5-10份的聚硅氧烷溶解到100份的水与有机溶剂的混合溶剂中，加入0.001-0.1份路易斯酸催化剂，加入1-5份硅烷b，在室温下搅拌4-24h，得到所需面涂涂料，所述聚硅氧烷的分子量为5000-15000。
3.根据权利要求2所述的一种玻璃疏水防雨涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述硅烷a为烯丙基三甲基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求2所述的一种玻璃疏水防雨涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述低分子量有机酸为苹果酸、柠檬酸、酒石酸、草酸、乙酸、丙烯酸、丁烯酸、磺酸中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求2所述的一种玻璃疏水防雨涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述弱碱为氨水、二甲胺、三乙胺中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求2所述的一种玻璃疏水防雨涂料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述硅烷b为四乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、六甲基二硅烷、三甲基溴硅烷、全氟十二烷基三氯硅烷中的一种或几种的组合。
7.根据权利要求2所述的一种玻璃疏水防雨涂料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述路易斯酸催化剂为氯化铝、氯化铁、三氟化硼、氯化锌、五氟化锑中的一种。
8.根据权利要求2所述的一种玻璃疏水防雨涂料的制备方法，其特征在于，所述混合溶剂中水和有机溶剂的重量比为1:1-1:50，所述有机溶剂为乙醇、异丙醇、乙酸乙酯、醋酸丁酯中的一种或几种的组合。
9.一种玻璃疏水防雨涂料的应用方法，其特征在于，应用于建筑玻璃或汽车玻璃上，包括以下步骤：先将底涂涂料涂布或喷涂至玻璃表面，室温静置0.5-1h或加热2-10min至溶剂完全挥发，得到厚度为1-10um的底涂涂层；然后再将面涂涂料涂布或喷涂至玻璃表面，室温静置0.5-1h或加热2-10min至溶剂完全挥发，得到厚度为1-10um的面涂涂层。
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中国科学院兰州化学物理研究所: "《硅油》", 31 August 1973, 甘肃人民出版社 *

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