CN112408809A - 覆膜玻璃及其制备方法和应用 - Google Patents

覆膜玻璃及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112408809A
CN112408809A CN202011297645.8A CN202011297645A CN112408809A CN 112408809 A CN112408809 A CN 112408809A CN 202011297645 A CN202011297645 A CN 202011297645A CN 112408809 A CN112408809 A CN 112408809A
Authority
CN
China
Prior art keywords
glass
sio
coated
film
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011297645.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112408809B (zh
Inventor
何冰晓
林炜杰
贾琪
吴信昌
刘风雷
唐健
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Crystal Optech Co Ltd
Original Assignee
Zhejiang Crystal Optech Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Crystal Optech Co Ltd filed Critical Zhejiang Crystal Optech Co Ltd
Priority to CN202011297645.8A priority Critical patent/CN112408809B/zh
Publication of CN112408809A publication Critical patent/CN112408809A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112408809B publication Critical patent/CN112408809B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/22—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with other inorganic material
    • C03C17/23—Oxides
    • C03C17/25—Oxides by deposition from the liquid phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/20—Materials for coating a single layer on glass
    • C03C2217/21—Oxides
    • C03C2217/213—SiO2
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00—Methods for coating glass
    • C03C2218/10—Deposition methods
    • C03C2218/11—Deposition methods from solutions or suspensions
    • C03C2218/111—Deposition methods from solutions or suspensions by dipping, immersion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00—Methods for coating glass
    • C03C2218/30—Aspects of methods for coating glass not covered above
    • C03C2218/31—Pre-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00—Methods for coating glass
    • C03C2218/30—Aspects of methods for coating glass not covered above
    • C03C2218/32—After-treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)

Abstract

本发明提供了一种覆膜玻璃及其制备方法和应用，涉及功能性玻璃技术领域，该覆膜玻璃主要由若干层纳米多孔SiO2薄膜覆载于玻璃基体上制得；其中，上述覆膜玻璃表面的纳米多孔SiO2薄膜主要由SiO2溶胶和离子聚合物溶液制备得到。因此，该覆膜玻璃具有多孔粗糙的表面结构可以使玻璃具有很好的防雾效果，同时，表面的多孔结构SiO2也可以降低玻璃的光学反射率。

Description

覆膜玻璃及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及功能性玻璃技术领域，尤其是涉及一种覆膜玻璃及其制备方法和应用。
背景技术
目前，玻璃表面的成膜产品不断丰富，并越来越受到人们的关注。其中，亲水性质的玻璃在建筑和汽车等领域尤为重要。一方面，起雾液滴的透镜效应降低成像的可视性能；另一方面，由于户外使用环境，玻璃表面易于污染，“滚落”的水珠不能起到达到自清洁的效果。
至今为止，阻止起雾的方法分为两类。其一是改变周围的环境因素，主要技术是加快物体周围的空气流速或降低湿度。这种方法是从外界环境入手，主要依赖空调设备的辅助。其二是制备亲水性防雾玻璃，使表面的水汽瞬时完整的铺展，减小光线散射率，实现“防雾”和自清洁效果。比较而言，从材料本身入手所实现的“防雾和自清洁效果”，其应用更加广泛，使用更加简易，环境更加友好。
近年来，在玻璃基底表面制备纳米多孔SiO2结构的亲水膜是“防雾”材料科学的一大研究热点，一方面，多孔粗糙的表面结构使基底获得防雾效果，另一方面，多孔结构的SiO2使材料表面的折射率降低以实现减反射效果。因此，研究开发出一种具有防雾和自清洁功能的覆膜玻璃，变得十分必要和迫切。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种覆膜玻璃，该覆膜玻璃主要由若干层纳米多孔SiO2薄膜覆载于玻璃基体上制得，该覆膜玻璃具有多孔粗糙的表面结构可以使玻璃具有很好的防雾效果，同时表面的多孔结构SiO2也可以使玻璃的表面折射率降低以实现减反射效果。
本发明的第二目的在于提供一种覆膜玻璃的制备方法。
本发明的第三目的在于提供一种覆膜玻璃的应用，该覆膜玻璃可以广泛应用于光学成像设备的制备中。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明提供的一种覆膜玻璃，所述覆膜玻璃主要由若干层纳米多孔SiO2薄膜覆载于玻璃基体上制得；
所述纳米多孔SiO2薄膜主要由SiO2溶胶和离子聚合物溶液制备得到。
进一步的，所述若干层纳米多孔SiO2薄膜包括5～15层纳米多孔SiO2薄膜，优选为12层。
进一步的，所述SiO2溶胶主要由聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液与硅酸钠溶液复配得到；
优选地，所述聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液的浓度为0.5～5.8mg/mL,优选为2.0mg/mL；
优选地，所述硅酸钠溶液的浓度15.6～100.5mg/mL,优选为39.1mg/mL；
优选地，所述SiO2溶胶的pH为1.2～6.5；
更优选地，所述SiO2溶胶的pH为4。
更进一步的，所述聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液与硅酸钠溶液复配体积比为40～80:8～25；
优选地，所述聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液与硅酸钠溶液复配体积比为60:15。
进一步的，所述离子聚合物溶液包括聚苯乙烯磺酸钠、聚偏氟乙烯、醋酸纤维素钠、聚天冬氨酸和聚丙烯酸溶液中的至少一种，优选为聚丙烯酸溶液；
优选地，所述聚丙烯酸溶液的浓度为0.2～5.0mg/mL,优选为1.0mg/mL。
进一步的，所述玻璃基体包括硼硅酸盐玻璃、铝硅玻璃、微晶玻璃、磷酸玻璃和苏打玻璃中的至少一种，优选为苏打玻璃。
本发明提供的一种上述覆膜玻璃的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(a)、提供玻璃基体，然后将玻璃基体浸入离子聚合物溶液中浸泡，随后依次进行清洗、干燥，得到中间体A；
(b)、将中间体A浸入SiO2溶胶中浸泡，随后依次进行清洗、干燥，得到覆载有纳米多孔SiO2薄膜的玻璃；
(c)、以步骤(b)得到的覆载有纳米多孔SiO2薄膜的玻璃为基体，重复步骤(a)和步骤(b)若干次，得到覆载有若干层纳米多孔SiO2薄膜的玻璃，随后高温煅烧，得到覆膜玻璃。
进一步的，所述制备方法还包括对步骤(a)提供的玻璃基体进行预处理的步骤；
优选地，所述预处理的步骤为：使用碱性洗剂超声清洗玻璃基体25～35min，随后将玻璃基体在聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中浸泡25～35min，取出干燥，完成预处理；
更优选地，所述碱性洗剂包括YIJ-018、YIJ-08和WIN-15中的一种。
进一步的，所述步骤(c)中煅烧的煅烧温度为200～500℃，时间为1～6h；
优选地，所述步骤(c)中煅烧的煅烧温度为300℃，时间为4h。
本发明提供的一种上述覆膜玻璃在制备光学成像设备中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的覆膜玻璃，该覆膜玻璃主要由若干层纳米多孔SiO2薄膜覆载于玻璃基体上制得；其中，上述覆膜玻璃表面的纳米多孔SiO2薄膜主要由SiO2溶胶和离子聚合物溶液制备得到。因此，该覆膜玻璃具有多孔粗糙的表面结构可以使玻璃具有很好的防雾效果，同时表面的多孔结构SiO2也可以使玻璃表面的折射率降低以实现减反射效果。
本发明提供的覆膜玻璃的制备方法，该制备方法为将玻璃基体依次浸入离子聚合物溶液和SiO2溶胶中浸泡，得到覆载有纳米多孔SiO2薄膜的玻璃，然后重复上述步骤对玻璃基体进行多次覆载，进而得到覆载有若干层纳米多孔SiO2薄膜的玻璃，随后高温煅烧，得到覆膜玻璃。成膜机理是：预处理步骤，碱性洗剂清洗后的玻璃表面裸露出新鲜的硅羟基活性基团，并呈现为电负性。聚二烯丙基二甲基氯化铵通过静电相互作用吸附于玻璃基体表面，形成聚合中心；覆膜玻璃制备步骤，通过吸附相反电荷物质，离子聚合物和SiO2溶胶交替的从这些聚合中心增长，经过链增长和链结构调整得到有序薄膜；煅烧步骤，高温环境使离子聚合物分解，从而获得纳米多孔结构的SiO2薄膜。上述制备方法具有加工设备成本要求低、可大规模制程的优势。
本发明提供的覆膜玻璃可以广泛应用于光学成像设备的制备中。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例7提供的覆膜玻璃制备方法的工艺流程示意图；
图2为本发明效果例3提供的本申请实施例7和对比例4制得的覆膜玻璃的反射光谱图；
图3为本发明效果例3提供的本申请实施例7和对比例4制得的覆膜玻璃的透射光谱图；
图4为本发明效果例3提供的本申请实施例7和对比例4制得的覆膜玻璃的扫描电镜图；
图5为本发明效果例3提供的本申请实施例7和对比例4制得的覆膜玻璃的水滴接触角监测结果图；
图6为本发明效果例4提供的本申请实施例7～9和对比例5制得的覆膜玻璃的反射光谱图；
图7为本发明效果例4提供的本申请实施例7～9和对比例5制得的覆膜玻璃的透射光谱图；
图8为本发明效果例4提供的本申请实施例7～9和对比例5制得的覆膜玻璃的水滴接触角监测结果图；
图9为本发明效果例5提供的本申请实施例7以及实施例10～13制备得到的覆膜玻璃的反射光谱图；
图10为本发明效果例5提供的本申请实施例7以及实施例10～13制备得到的覆膜玻璃的透射光谱图；
图11为本发明效果例5提供的本申请实施例7以及实施例10～13制备得到的覆膜玻璃的水滴接触角监测结果图；
图12为本发明效果例6提供的本申请实施例7和实施例14以及对比例6～7制备得到的覆膜玻璃的反射光谱图；
图13为本发明效果例6提供的本申请实施例7和实施例14以及对比例6～7制备得到的覆膜玻璃的透射光谱图；
图14为本发明效果例6提供的本申请实施例7和实施例14以及对比例6～7制备得到的覆膜玻璃的水滴接触角监测结果图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
根据本发明的一个方面，一种覆膜玻璃，所述覆膜玻璃主要由若干层纳米多孔SiO2薄膜覆载于玻璃基体上制得；
所述纳米多孔SiO2薄膜主要由SiO2溶胶和离子聚合物溶液制备得到。
本发明提供的覆膜玻璃，该覆膜玻璃主要由若干层纳米多孔SiO2薄膜覆载于玻璃基体上制得；其中，上述覆膜玻璃表面的纳米多孔SiO2薄膜主要由SiO2溶胶和离子聚合物溶液制备得到。因此，该覆膜玻璃具有多孔粗糙的表面结构可以使玻璃具有很好的防雾效果，同时表面的多孔结构SiO2也可以使玻璃表面的折率降低以实现减反射效果。
在本发明的一种优选实施方式中，所述若干层纳米多孔SiO2薄膜包括5～15层纳米多孔SiO2薄膜，优选为12层。
作为一种优选的实施方式，上述若干层纳米多孔SiO2薄膜的层数为5～15层，纳米多孔SiO2薄膜的覆载层数对覆膜玻璃的亲水性具有显著的影响。经研究发现，当循环堆积次数x≥5，覆膜玻璃可长达20多天保持亲水效果，当x＝12时，覆膜玻璃的亲水性最优；对比未处理玻璃，平均反射率下降约1.6％。
在本发明的一种优选实施方式中，所述SiO2溶胶主要由聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液与硅酸钠溶液复配得到；
作为一种优选的实施方式，上述SiO2溶胶可重复吸附带相反电荷的物质(离子聚合物)。
在本发明的一种优选实施方式中，所述聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液的浓度为0.5～5.8mg/mL,优选为2.0mg/mL；
在本发明的一种优选实施方式中，所述硅酸钠溶液的浓度15.6～100.5mg/mL,优选为39.1mg/mL；
作为一种优选的实施方式，上述硅酸钠溶液的浓度15.6～101.6mg/mL，申请人经过研究发现，增大硅酸钠溶液的浓度，覆膜玻璃的反射率递减，但是透过率变化趋势不同。当硅酸钠溶液浓度为39.1mg/mL，覆膜玻璃的亲水性和持久性能最好，表面接触角长达28天保持在15度左右；对比未处理玻璃，平均光谱反射率下降约1.4％。
在本发明的一种优选实施方式中，所述SiO2溶胶的pH为1.2～6.5；优选地，所述SiO2溶胶的pH为4。
作为一种优选的实施方式，上述SiO2溶胶的pH为1.2～6.5，申请人经过研究发现，硅酸钠溶度相同时，覆膜玻璃的光谱与SiO2溶胶的酸碱度有关。当SiO2溶胶的pH为4时，以降低散射率以实现减反增透的效果，覆膜玻璃的亲水性能和光谱效果最优。在上述优选实施方式中，所述聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液与硅酸钠溶液复配体积比为40～80:8～25；
作为一种优选的实施方式，上述聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液与硅酸钠溶液复配体积比是由阳离子聚电解质和SiO2溶胶组成的均匀的溶胶体系。
优选地，所述聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液与硅酸钠溶液复配体积比为60:15。
在本发明的一种优选实施方式中，所述离子聚合物溶液包括聚苯乙烯磺酸钠、聚偏氟乙烯、醋酸纤维素钠、聚天冬氨酸和聚丙烯酸溶液中的至少一种，优选为聚丙烯酸溶液；
优选地，所述聚丙烯酸溶液的浓度为0.2～5.0mg/mL,优选为1.0mg/mL。
在本发明的一种优选实施方式中，所述玻璃基体包括硼硅酸盐玻璃、铝硅玻璃、微晶玻璃、磷酸玻璃和苏打玻璃中的至少一种，优选为苏打玻璃。
根据本发明的一个方面，一种上述覆膜玻璃的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(a)、提供玻璃基体，然后将玻璃基体浸入离子聚合物溶液中浸泡，随后依次进行清洗、干燥，得到中间体A；
(b)、将中间体A浸入SiO2溶胶中浸泡，随后依次进行清洗、干燥，得到覆载有纳米多孔SiO2薄膜的玻璃；
(c)、以步骤(b)得到的覆载有纳米多孔SiO2薄膜的玻璃为基体，重复步骤(a)和步骤(b)若干次，得到覆载有若干层纳米多孔SiO2薄膜的玻璃，随后煅烧，得到覆膜玻璃。
本发明提供的覆膜玻璃的制备方法，该制备方法为将玻璃基体依次浸入离子聚合物溶液和SiO2溶胶中浸泡，得到覆载有纳米多孔SiO2薄膜的玻璃，然后重复上述步骤对玻璃基体进行多次覆载，进而得到覆载有若干层纳米多孔SiO2薄膜的玻璃，随后高温煅烧，得到覆膜玻璃。成膜机理是：预处理步骤，碱性洗剂清洗后的玻璃表面裸露出新鲜的硅羟基活性基团，并呈现为电负性。聚二烯丙基二甲基氯化铵通过静电相互作用吸附于玻璃基体表面，形成聚合中心；覆膜玻璃制备步骤，通过吸附相反电荷物质，离子聚合物和SiO2溶胶交替的从这些聚合中心增长，经过链增长和链结构调整得到有序薄膜；煅烧步骤，高温环境使离子聚合物分解，从而获得纳米多孔结构的SiO2薄膜。上述制备方法具有设备要求成本低、可大规模制程的优势。
在本发明的一种优选实施方式中，所述制备方法还包括对步骤(a)提供的玻璃基体进行预处理的步骤；
在上述优选实施方式中，所述预处理的步骤为：使用碱性洗剂超声清洗玻璃基体25～35min，随后将玻璃基体在聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中浸泡25～35min，取出干燥，完成预处理；
作为一种优选的实施方式，上述预处理的步骤目的是为了使玻璃表面形成活性聚合中心。
优选地，所述碱性洗剂包括YIJ-018、YIJ-08和WIN-15中的一种。
在本发明的一种优选实施方式中，所述步骤(c)中煅烧的煅烧温度为200～500℃，时间为1～6h；
作为一种优选的实施方式，上述步骤(c)中煅烧的煅烧温度的选择出发点是：在保证玻璃品质的前提下，需使离子聚合物分解挥发，获得纳米多孔结构的SiO2薄膜。
优选地，所述步骤(c)中煅烧的煅烧温度为300℃，时间为4h。
根据本发明的一个方面，一种上述覆膜玻璃在制备光学成像设备中的应用。
本发明提供的覆膜玻璃可以广泛应用于光学成像设备的制备中。
优选地，所述制备方法包括以下步骤：
(1)、配置SiO2溶胶：提供浓度为39.1mg/mL的硅酸钠溶液，然后通过滴加稀硫酸(1M)调节硅酸钠溶液的PH至4，得到硅酸钠混合溶液。随后逐滴滴加聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液(2.0mg/mL)至硅酸钠混合溶液，配成SiO2溶胶；
其中，聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液和硅酸钠溶液的体积比为60:15。
(2)、使用YIJ-08洗剂超声清洗苏打玻璃30min，然后离心甩干，随后将苏打玻璃在聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液(2.0mg/mL，PH＝4)中浸泡30min，取出放入烘箱55℃烘干，得到预处理后的苏打玻璃；
(3)、将预处理后的苏打玻璃浸入聚丙烯酸溶液中浸泡5min，然后分3次放入去离子水溶液中浸泡1分钟，取出放入烘箱55℃烘干，得到中间体A；
(4)、将中间体A浸入SiO2溶胶中浸泡5min，然后分3次放入去离子水溶液中浸泡1分钟，取出放入烘箱55℃烘干，得到覆载有纳米多孔SiO2薄膜的玻璃；
(5)、以步骤(4)得到的覆载有纳米多孔SiO2薄膜的玻璃为基体，重复步骤(3)和步骤(4)的步骤5～15次，随后放入300℃烘箱煅烧4小时，得到覆膜玻璃。
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行进一步地说明。
注：本申请下述实施例中使用的主要试剂和仪器为：
聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA，20wt.％，Mw ca.100,000-200,000，Sigma-Aldrich)；聚丙烯酸(PAA，35wt.％，Mw ca.100,000，Sigma-Aldrich)；硅酸钠溶液(Na2O,～10.6％，SiO2,～26.5％，分析纯，Sigma-Aldrich)；盐酸(分析纯，浙江汉诺化工科技有限公司)；去离子水(自制)；苏打玻璃(B270i，SCHOTT)。
Cary 6000i紫外可见光分光光度计(Agilent公司)；Regulus 8100扫描电子显微镜(Hitachi公司)；DSA-100水滴角测试仪(Kurss公司)。
实施例1配制SiO2溶胶
提供浓度为39.10mg/mL的硅酸钠溶液，然后通过滴加稀硫酸(1M)调节硅酸钠溶液的PH至4，得到硅酸钠混合溶液。随后逐滴滴加PDDA(2.0mg/mL)至硅酸钠混合溶液，配成SiO2溶胶；
其中PDDA和硅酸钠溶液的体积比为60:15。
实施例2
本实施例除硅酸钠溶液的浓度为19.55mg/mL外，其余同实施例1。
实施例3
本实施例除硅酸钠溶液的浓度为29.25mg/mL外，其余同实施例1。
实施例4
本实施例除硅酸钠溶液的浓度为48.88mg/mL外，其余同实施例1。
实施例5
本实施例除硅酸钠溶液的浓度为58.65mg/mL外，其余同实施例1。
对比例1
本实施例除硅酸钠溶液的浓度为101.60mg/mL外，其余同实施例1。
效果例1
为检测不同浓度的硅酸钠溶液对SiO2溶胶稳定性的影响，现特将实施例1～5和对比例1制备得到的SiO2溶胶进行分散系统稳定性实验，具体结果如表1所示：
表1：硅酸钠溶液浓度对SiO2溶胶稳定性的影响：
Figure BDA0002785668790000111
由上表可知，当硅酸钠浓度逐渐增大，SiO2溶胶的胶粒尺寸逐渐增大，重力作用增大，更容易沉淀。当硅酸钠浓度为101.60mg/mL，滴加盐酸的过程中，硅酸钠溶液立刻发生聚合交联。
实施例6
本实施例除滴加稀硫酸(1M)调节硅酸钠溶液的PH至5外，其余同实施例1。
对比例2
本实施例除滴加稀硫酸(1M)调节硅酸钠溶液的PH至8外，其余同实施例1。
对比例3
本实施例除滴加稀硫酸(1M)调节硅酸钠溶液的PH至10外，其余同实施例1。
效果例2
为检测不同pH的硅酸钠溶液对SiO2溶胶稳定性的影响，现特将实施例1、实施例6和对比例2～3制备得到的SiO2溶胶进行分散系统稳定性实验，具体结果如表2所示：
表2：硅酸钠溶液pH对SiO2溶胶稳定性的影响：
Figure BDA0002785668790000121
由上表可知，当SiO2溶胶呈酸性状态，配制初始为澄清溶液，放置一天后，溶液沉淀分层。这是因为介质中的H+反离子不断压缩扩散层，中和SiO2胶核表面的负电荷，导致溶胶聚沉。当SiO2溶胶为中性时，SiO2胶粒的电动电势降低，静电斥力急剧减小致聚沉。当SiO2溶胶为碱性时，SiO2胶粒静电斥力与重力作用相平衡而保持悬浮。
实施例7
如图1所示，一种覆膜玻璃的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)、使用YIJ-08洗剂超声清洗苏打玻璃30min，然后离心甩干，随后将苏打玻璃在聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液(2.0mg/mL，PH＝4)中浸泡30min，取出放入烘箱55℃烘干，得到预处理后的苏打玻璃；
(2)、将预处理后的苏打玻璃浸入聚丙烯酸溶液(1.0mg/mL，PH＝4)中浸泡5min，然后分3次放入去离子水溶液中浸泡1分钟，取出放入烘箱55℃烘干，得到中间体A；
(3)、将中间体A浸入实施例1制得的SiO2溶胶中浸泡5min，然后分3次放入去离子水溶液中浸泡1分钟，取出放入烘箱55℃烘干，得到覆载有纳米多孔SiO2薄膜的玻璃；
(4)、以步骤(3)得到的覆载有纳米多孔SiO2薄膜的玻璃为基体，重复步骤(2)和步骤(3)的步骤12次，随后放入300℃烘箱煅烧4小时，得到覆膜玻璃。
对比例4
本对比例除步骤(4)为：“以步骤(3)得到的覆载有纳米多孔SiO2薄膜的玻璃为基体，重复步骤(2)和步骤(3)的步骤12次，得到覆膜玻璃。”外，其余同实施例7。
本对比例与实施例7的不同之处，在于没有经过高温煅烧。
效果例3
为表明本申请高温煅烧对覆膜玻璃的光学性能影响，现特将实施例7和对比例4未经过高温煅烧的技术方案进行性能比较，其具体结果如图2～5所示：
图2为本申请实施例7和对比例4制得的覆膜玻璃的反射光谱图；
图3为本申请实施例7和对比例4制得的覆膜玻璃的透射光谱图；
图4为本申请实施例7和对比例4制得的覆膜玻璃的扫描电镜图；
由图2和图3可知，经过煅烧后得到的覆膜玻璃具有减反射作用。煅烧前，覆膜玻璃的平均反射率约7.3％，平均透过率约92.3％；煅烧后，覆膜玻璃的平均反射率下降了0.3％左右，平均透过率下降了3.2％左右。另外，可以看出，在短波400-500nm区间，煅烧前后的透过率和反射率光谱变化大。这是因为经过煅烧工序，薄膜表面生成纳米多孔结构，加剧短波区间的散射率，降低覆膜玻璃的透过率。
结合图4可知，未经煅烧的对比例4薄膜由纳米颗粒形成致密的表面结构。煅烧后的实施例7薄膜是由纳米硅颗粒堆积成多孔的表面组织，直径分布约为20-100nm。这是因为高温煅烧后，薄膜中的硅溶胶进一步聚合交联，有机物聚电解质受热分解，促使表面生成纳米多孔结构，降低薄膜的折射率，使覆膜玻璃的反射率下降。
图5为本申请实施例7和对比例4制得的覆膜玻璃的水滴接触角监测结果图。由图5可知，本申请实施例7煅烧后的薄膜更具有亲水效果，裸露放置在实验室环境下，长达20多天，接触角仍能保持在15度左右。
实施例8
本实施例除步骤(4)为：“以步骤(3)得到的覆载有纳米多孔SiO2薄膜的玻璃为基体，重复步骤(2)和步骤(3)的步骤5次，随后放入300℃烘箱煅烧4小时，得到覆膜玻璃。”外，其余同实施例7。
实施例9
本实施例除步骤(4)为：“以步骤(3)得到的覆载有纳米多孔SiO2薄膜的玻璃为基体，重复步骤(2)和步骤(3)的步骤8次，随后放入300℃烘箱煅烧4小时，得到覆膜玻璃。”外，其余同实施例7。
对比例5
本实施例除步骤(4)为：“以步骤(3)得到的覆载有纳米多孔SiO2薄膜的玻璃为基体，重复步骤(2)和步骤(3)的步骤2次，随后放入300℃烘箱煅烧4小时，得到覆膜玻璃。”外，其余同实施例7。
效果例4
为表明不同的覆载层数对覆膜玻璃性能的影响，现特将实施例7～9和对比例5制备得到的覆膜玻璃进行性能比较，其结果如图6～8所示：
图6为本本申请实施例7～9和对比例5制得的覆膜玻璃的反射光谱图；
图7为本申请实施例7～9和对比例5制得的覆膜玻璃的透射光谱图；
由图6和图7可知，随着层数的增加，反射率的光谱形状未变，薄膜的表面粗糙度增大，光谱反射率下降；纳米多孔结构愈来愈丰富，短波区间的透射率变化明显。但是由于成膜过程中存在分子链缠绕，多孔结构分布不均匀，而光散射率与多孔结构有关，所以光谱透过率与层数的关系并不很明显。
图8为本申请实施例7～9和对比例5制得的覆膜玻璃的水滴接触角监测结果图；
由图8可知，层数对多层膜的亲水性影响明显。当循环堆积次数x≥5，薄膜可长达20多天保持亲水效果。当x＝12时，薄膜的亲水性最优。
实施例10
本实施例除步骤(3)为：
“将中间体A浸入实施例2制得的SiO2溶胶中浸泡5min，然后分3次放入去离子水溶液中浸泡1分钟，取出放入烘箱55℃烘干，得到覆载有纳米多孔SiO2薄膜的玻璃。”外，其余同实施例7。
实施例11
本实施例除步骤(3)为：“将中间体A浸入实施例3制得的SiO2溶胶中浸泡5min，然后分3次放入去离子水溶液中浸泡1分钟，取出放入烘箱55℃烘干，得到覆载有纳米多孔SiO2薄膜的玻璃。”外，其余同实施例7。
实施例12
本实施例除步骤(3)为：
“将中间体A浸入实施例4制得的SiO2溶胶中浸泡5min，然后分3次放入去离子水溶液中浸泡1分钟，取出放入烘箱55℃烘干，得到覆载有纳米多孔SiO2薄膜的玻璃。”外，其余同实施例7。
实施例13
本实施例除步骤(3)为：
“将中间体A浸入实施例5制得的SiO2溶胶中浸泡5min，然后分3次放入去离子水溶液中浸泡1分钟，取出放入烘箱55℃烘干，得到覆载有纳米多孔SiO2薄膜的玻璃。”外，其余同实施例7。
效果例5
为表明不同浓度的硅酸钠溶液对覆膜玻璃性能的影响，现特将实施例7以及实施例10～13制备得到的覆膜玻璃进行性能比较，其结果如图9～11所示：
图9为本申请实施例7以及实施例10～13制备得到的覆膜玻璃的反射光谱图；
图10为本申请实施例7以及实施例10～13制备得到的覆膜玻璃的透射光谱图；
由图9和图10可知，随着硅酸钠溶液浓度的增大，覆膜玻璃的反射率递减，但是透过率变化趋势不同。这是因为增大硅酸钠溶液浓度，离子聚合物的缠绕也随之加剧，相应多孔结构的数量增多，多孔分布也愈加不均匀。
图11为本申请实施例7以及实施例10～13制备得到的覆膜玻璃的水滴接触角监测结果图；
由图11可知，当硅酸钠溶液浓度为39.10mg/mL，多层膜的亲水性和持久性能最好，表面接触角长达28天保持在15度以下；对比未处理玻璃，平均光谱反射率下降约1.4％。
实施例14
本实施例除步骤(3)为：
“将中间体A浸入实施例6制得的SiO2溶胶中浸泡5min，然后分3次放入去离子水溶液中浸泡1分钟，取出放入烘箱55℃烘干，得到覆载有纳米多孔SiO2薄膜的玻璃。”外，其余同实施例7。
对比例6
本实施例除步骤(3)为：
“将中间体A浸入对比例2制得的SiO2溶胶中浸泡5min，然后分3次放入去离子水溶液中浸泡1分钟，取出放入烘箱55℃烘干，得到覆载有纳米多孔SiO2薄膜的玻璃。”外，其余同实施例7。
对比例7
本实施例除步骤(3)为：
“将中间体A浸入对比例3制得的SiO2溶胶中浸泡5min，然后分3次放入去离子水溶液中浸泡1分钟，取出放入烘箱55℃烘干，得到覆载有纳米多孔SiO2薄膜的玻璃。”外，其余同实施例7。
效果例6
为表明不同酸碱度的SiO2溶胶对覆膜玻璃性能的影响，现特将实施例7和实施例14以及对比例6～7制备得到的覆膜玻璃进行性能比较，其结果如图12～14所示：
图12为本申请实施例7和实施例14以及对比例6～7制备得到的覆膜玻璃的反射光谱图；
图13为本申请实施例7和实施例14以及对比例6～7制备得到的覆膜玻璃的透射光谱图；
图14为本申请实施例7和实施例14以及对比例6～7制备得到的覆膜玻璃的水滴接触角监测结果图；
由图12～14可知，硅酸钠溶度相同时，覆膜玻璃的光谱与SiO2溶胶的酸碱度有关。其中，PH为8时，溶液中的SiO2胶核沉淀，散射率最大，透射率最低；PH＝10时，400-500nm区间的光学散射率接近8％。综合分析，光学上降低散射率以实现减反增透的效果，所以PH＝4(即实施例7)的覆膜玻璃的光谱结果和亲水性能最优。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种覆膜玻璃，其特征在于，所述覆膜玻璃主要由若干层纳米多孔SiO2薄膜覆载于玻璃基体上制得；所述纳米多孔SiO2薄膜主要由SiO2溶胶和离子聚合物溶液制备得到；
所述若干层纳米多孔SiO2薄膜包括5～15层纳米多孔SiO2薄膜；
所述SiO2溶胶主要由聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液与硅酸钠溶液复配得到，所述硅酸钠溶液的浓度15.6～100.5mg/mL；
所述SiO2溶胶的pH为1.2～6.5。
2.根据权利要求1所述的覆膜玻璃，其特征在于，所述若干层纳米多孔SiO2薄膜包括12层纳米多孔SiO2薄膜。
3.根据权利要求1所述的覆膜玻璃，其特征在于，所述聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液的浓度为0.5～5.8mg/mL,优选为2.0mg/mL；
优选地，所述硅酸钠溶液的浓度为39.1mg/mL；
优选地，所述SiO2溶胶的pH为4。
4.根据权利要求3所述的覆膜玻璃，其特征在于，所述聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液与硅酸钠溶液复配体积比为40～80:8～25；
优选地，所述聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液与硅酸钠溶液复配体积比为60:15。
5.根据权利要求1所述的覆膜玻璃，其特征在于，所述离子聚合物溶液包括聚苯乙烯磺酸钠、聚偏氟乙烯、醋酸纤维素钠、聚天冬氨酸和聚丙烯酸溶液中的至少一种，优选为聚丙烯酸溶液；
优选地，所述聚丙烯酸溶液的浓度为0.2～5.0mg/mL,优选为1.0mg/mL。
6.根据权利要求1所述的覆膜玻璃，其特征在于，所述玻璃基体包括硼硅酸盐玻璃、铝硅玻璃、微晶玻璃、磷酸玻璃和苏打玻璃中的至少一种，优选为苏打玻璃。
7.一种根据权利要求1～6任一项所述的覆膜玻璃的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(a)、提供玻璃基体，然后将玻璃基体浸入离子聚合物溶液中浸泡，随后依次进行清洗、干燥，得到中间体A；
(b)、将中间体A浸入SiO2溶胶中浸泡，随后依次进行清洗、干燥，得到覆载有纳米多孔SiO2薄膜的玻璃；
(c)、以步骤(b)得到的覆载有纳米多孔SiO2薄膜的玻璃为基体，重复步骤(a)和步骤(b)若干次，得到覆载有若干层纳米多孔SiO2薄膜的玻璃，随后高温煅烧，得到覆膜玻璃；
所述步骤(c)中高温煅烧的煅烧温度为200～500℃，时间为1～6h。
8.根据权利要求7所述的覆膜玻璃的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括对步骤(a)提供的玻璃基体进行预处理的步骤；
优选地，所述预处理的步骤为：使用碱性洗剂超声清洗玻璃基体25～35min，随后将玻璃基体在聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中浸泡25～35min，取出干燥，完成预处理；
更优选地，所述碱性洗剂包括YIJ-018、YIJ-08和WIN-15中的一种。
9.根据权利要求7所述的覆膜玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤(c)中高温煅烧的煅烧温度为300℃，时间为4h。
10.一种根据权利要求1～6任一项所述的覆膜玻璃在制备光学成像设备中的应用。
CN202011297645.8A 2020-11-18 2020-11-18 覆膜玻璃及其制备方法和应用 Active CN112408809B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011297645.8A CN112408809B (zh) 2020-11-18 2020-11-18 覆膜玻璃及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011297645.8A CN112408809B (zh) 2020-11-18 2020-11-18 覆膜玻璃及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112408809A true CN112408809A (zh) 2021-02-26
CN112408809B CN112408809B (zh) 2022-07-08

Family

ID=74774395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011297645.8A Active CN112408809B (zh) 2020-11-18 2020-11-18 覆膜玻璃及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112408809B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100304150A1 (en) * 2009-05-27 2010-12-02 Haipeng Zheng Process for Preparing Articles Having Anti-Fog Layer by Layer Coating and Coated Articles Having Enhanced Anti-Fog and Durability Properties
CN102234183A (zh) * 2010-04-28 2011-11-09 中国科学院理化技术研究所 减反增透涂层和超疏水自清洁减反增透涂层及其制备方法
CN102311234A (zh) * 2010-07-09 2012-01-11 中国科学院理化技术研究所 透明的自清洁SiO2防雾涂层及其制备方法
CN103468109A (zh) * 2013-08-12 2013-12-25 广东南亮玻璃科技有限公司 自清洁涂料和自清洁玻璃的制备方法
CN105565678A (zh) * 2015-10-15 2016-05-11 北京科技大学 一种减反增透的超疏水自清洁SiO2纳米涂层

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100304150A1 (en) * 2009-05-27 2010-12-02 Haipeng Zheng Process for Preparing Articles Having Anti-Fog Layer by Layer Coating and Coated Articles Having Enhanced Anti-Fog and Durability Properties
CN102234183A (zh) * 2010-04-28 2011-11-09 中国科学院理化技术研究所 减反增透涂层和超疏水自清洁减反增透涂层及其制备方法
CN102311234A (zh) * 2010-07-09 2012-01-11 中国科学院理化技术研究所 透明的自清洁SiO2防雾涂层及其制备方法
CN103468109A (zh) * 2013-08-12 2013-12-25 广东南亮玻璃科技有限公司 自清洁涂料和自清洁玻璃的制备方法
CN105565678A (zh) * 2015-10-15 2016-05-11 北京科技大学 一种减反增透的超疏水自清洁SiO2纳米涂层

Also Published As

Publication number Publication date
CN112408809B (zh) 2022-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100913641B1 (ko) 내마모성 ｓｉｏ2 반사방지 층을 제조하기 위한 신규하이브리드 졸
JP4278975B2 (ja) 耐摩耗性の多孔質ＳｉＯ２反射防止膜を有する安全ガラス
KR101091851B1 (ko) 투명성 기재에 반사방지 효과를 부여하는 코팅조성물 및 그 코팅조성물을 사용하여 반사방지 기능을 갖는 투명성 기재의 제조방법
JP5011653B2 (ja) 低屈折率薄膜及びその製造方法
JP2002180003A (ja) 磨耗耐性のあるＳｉＯ２反射防止層用の水性コーティング溶液
US20030215626A1 (en) Nanoporous coatings
WO2007056427A2 (en) Superhydrophilic coatings
JP2009237551A (ja) 反射防止膜及びその形成方法
CN107629491B (zh) 一种用于柔性衬底的介孔SiO2耐磨增透涂层及制备方法
US9341751B2 (en) Antireflective coatings with gradation and methods for forming the same
JP2010134462A (ja) 多孔質反射防止層の堆積方法、及び反射防止層を有するガラス
CN101344601B (zh) 一种基于层状组装技术制备防雾抗反射涂层的方法
CN109704347B (zh) 一种二氧化硅空心球纳米复合材料及制备和应用
US20200399170A1 (en) Coated glass sheet and method for producing same
WO2012020899A1 (ko) 반사 방지성 유리 및 그 제조 방법
CN115368762A (zh) 一种疏水疏油涂料、其制备方法及其应用
CN112408809B (zh) 覆膜玻璃及其制备方法和应用
JP2006297680A (ja) 低屈折率薄膜及びその製造方法
JP2006301126A (ja) 低屈折率膜
Makita et al. Sol-gel preparation of silica films with controlled surface morphology and their application to a low reflective glass
CN109942205B (zh) 一种玻璃表面减反射自清洁涂层的制备方法
CN114806238B (zh) 一种超亲水耐磨复合增透防雾涂层及其制备方法与应用
JP5082201B2 (ja) 低屈折率薄膜及びその製造方法
CN108732655B (zh) 光学组件及制造方法，光伏器件
JP2008260718A (ja) 抗菌性多孔質薄膜の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant