CN113088110B - 一种透明易清洁的玻璃涂料及其制备方法，以及透明易清洁玻璃 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种透明易清洁的玻璃涂料及其制备方法、以及透明易清洁玻璃。本发明提供的透明易清洁的玻璃涂料的制备方法中，先将硅酸四乙酯、醇类溶剂、水和氨水混合制得均匀、稳定的二氧化硅纳米颗粒溶液；再将其与硅烷偶联剂、硅烷、有机锡、硅油等原料按照一定的混料顺序进行混合，制得玻璃涂料。所形成的玻璃涂料能够在玻璃表面比较牢固地附着一层纳米级的细微结构，可以使水在玻璃表面不易分散而且可以疏水滚落，从而实现涂层的易洁效果；同时，上述涂料形成的涂层结构的尺度远小于可见光的波长范围，因此涂层透明且对于玻璃的透明性几乎没有可测量的影响；而且，上述涂料使涂层具有良好的耐暴晒和耐擦洗性能。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃涂料领域，特别涉及一种透明易清洁的玻璃涂料及其制备方法、以及透明易清洁玻璃。
背景技术
伴随城市现代化，高层建筑采用玻璃幕墙的越来越多，城市灰尘和城市上空的水雾结合导致幕墙玻璃容易脏污，大规模清洁问题成为现代城市所面临的棘手问题。
同样，随着社会快速发展和人民生活水平的不断提高，汽车作为代步工具和高档生活用品广泛普及，汽车安全行驶及平时清洁美容问题也成为千家万户人们日常非常重视的问题。特别是雨天行驶，汽车玻璃表面被水浸渍，影响前后视野，后视镜也无法观察，采用雨刷只能看见前方，特别容易产生安全问题。另外，普通汽车玻璃容易落灰，下雨后容易形成水污渍，导致汽车玻璃透明度下降，视野受到影响，表面不美观也容易发生安全问题，必须定期保洁，严重的1—2天就要清洗，耗时费力费钱，给汽车驾驶者带来诸多不便。因此，汽车玻璃防雨雾及高效抗污易洁问题也是一个急需解决的重要问题。
目前国内外已有一些单位针对此问题积极开展技术研发工作，并相应开发出不同种类的产品，主要是采用亲、疏水方法进行制备透明易洁涂料。然而，现有涂料普遍耐磨性不足，清洁性欠佳，且易影响玻璃的透明度，严重影响产品的推广应用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种透明易清洁的玻璃涂料及其制备方法、以及透明易清洁玻璃。本发明提供的玻璃涂料在不影响玻璃透明度的基础上，能够达到良好的防雨雾、易清洁效果，同时，具有良好的耐擦洗和耐暴晒性能。
本发明提供了一种透明易清洁的玻璃涂料的制备方法，包括以下步骤：
a)将硅酸四乙酯、醇类溶剂、水和氨水混合，得到二氧化硅纳米颗粒溶液；
b)将所述二氧化硅纳米颗粒溶液与硅烷偶联剂A混合后，调节pH至4～7，得到溶液A；
c)将所述二氧化硅纳米颗粒溶液与硅烷偶联剂B混合后，调节pH至4～7，得到溶液B；
d)将所述溶液A、溶液B、第一硅烷、有机锡、硅油和第二硅烷混合，得到玻璃涂料；
所述硅烷偶联剂A为KH-550和/或KH-560；
所述硅烷偶联剂B为KH-550和/或KH-560；
所述第一硅烷为烷基烷氧基硅烷和氟代烷基烷氧基硅烷中的一种或几种，其中的烷基为C12～C18的烷基；
所述第二硅烷为烷基烷氧基硅烷，其中的烷基为C1～C3的烷基；
所述步骤b)和步骤c)没有顺序限制。
优选的，所述步骤a)中，所述硅酸四乙酯、醇类溶剂和水的体积比为1∶(50～100)∶(2～10)；
所述氨水与硅酸四乙酯的体积比为4％～20％；
所述氨水的质量分数为15％～25％。
优选的，所述步骤a)包括：
将硅酸四乙酯、醇类溶剂和水混合后，在搅拌条件下，向体系中滴加氨水，滴加完毕后，继续搅拌均匀，得到二氧化硅纳米颗粒溶液。
优选的，所述步骤a)中，所述混合的转速为800～1300rpm，所述混合的温度为35～45℃，氨水滴加完毕继续搅拌的时间为3～8h。
优选的，所述第一硅烷选自辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三甲氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟癸基基三甲氧基硅烷和1H,1H,2H,2H-全氟癸基基三乙氧基硅烷中的一种或几种；
所述第二硅烷选自三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷中的一种或几种。
优选的，所述硅油为107硅油和/或氟硅油；
所述醇类溶剂包括甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或几种；
所述有机锡为二月硅酸二丁基锡、正辛酸亚锡和异辛酸亚锡中的一种或几种。
优选的，所述步骤b)中，所述硅烷偶联剂A与二氧化硅纳米颗粒溶液的体积比为0.2％～2.0％；
所述步骤c)中，所述硅烷偶联剂B与二氧化硅纳米颗粒溶液的体积比为0.1％～2.0％。
优选的，所述步骤d)中，所述溶液A与溶液B的体积比为1∶(0.1～5.0)；
所述第一硅烷的质量为所述溶液A与溶液B质量和的0.03％～0.2％；
所述有机锡的质量为所述溶液A与溶液B质量和的0.005％～0.05％；
所述硅油的质量为所述溶液A与溶液B质量和的0.1％～0.3％；
所述第二硅烷的质量为所述溶液A与溶液B质量和的0.05％～0.2％。
本发明还提供了一种上述技术方案中所述的制备方法制得的透明易清洁的玻璃涂料。
本发明还提供了一种透明易清洁玻璃，包括玻璃本体和复合于所述玻璃本体上的透明疏水涂层；
所述透明疏水涂层由上述技术方案中所述的透明易清洁的玻璃涂料形成。
本发明先将硅酸四乙酯、醇类溶剂、水和氨水混合制得均匀、稳定的二氧化硅纳米颗粒溶液；再按照上述步骤b)～d)加入其它材料制得玻璃涂料。所形成的玻璃涂料能够在玻璃表面比较牢固地附着一层纳米级的细微结构，可以使水在玻璃表面不易分散而且可以疏水滚落，从而实现涂层的易洁效果；同时，上述涂料形成的涂层结构的尺度远小于可见光的波长范围，因此涂层透明且对于玻璃的透明性几乎没有可测量的影响；而且，上述涂料使涂层具有良好的耐暴晒和耐擦洗性能。
试验结果表明，上述玻璃涂料形成的涂层的水接触角≥100°，具有良好的疏水性，能够达到良好的防雨雾效果。涂层的透光率接近100％，不影响玻璃的透明度。模拟光照老化1200h，滚动角保持＜10°，表现出良好的耐阳光暴晒性能。透明胶带紧密贴合涂层，48h后剥离功＜10J/m2，且涂层表面无胶残留，表现出良好的易清洁效果。在1kg压力下，湿擦车海绵摩擦20000次，接触角保持100°以上，滚动角保持＜10°，表现出良好的耐擦洗性能。
具体实施方式
本发明提供了一种透明易清洁的玻璃涂料的制备方法，包括以下步骤：
a)将硅酸四乙酯、醇类溶剂、水和氨水混合，得到二氧化硅纳米颗粒溶液；
b)将所述二氧化硅纳米颗粒溶液与硅烷偶联剂A混合后，调节pH至4～7，得到溶液A；
c)将所述二氧化硅纳米颗粒溶液与硅烷偶联剂B混合后，调节pH至4～6.5，得到溶液B；
d)将所述溶液A、溶液B、第一硅烷、有机锡、硅油和第二硅烷混合，得到玻璃涂料；
所述硅烷偶联剂A为KH-550和/或KH-560；
所述硅烷偶联剂B为KH-550和/或KH-560；
所述第一硅烷为烷基烷氧基硅烷和氟代烷基烷氧基硅烷中的一种或几种，其中的烷基为C8～C18的烷基；
所述第二硅烷为烷基烷氧基硅烷，其中的烷基为C1～C3的烷基；
所述步骤b)和步骤c)没有顺序限制。
本发明先将硅酸四乙酯、醇类溶剂、水和氨水混合制得均匀、稳定的二氧化硅纳米颗粒溶液；再按照上述步骤b)～d)加入其它材料制得玻璃涂料。所形成的玻璃涂料能够在玻璃表面比较牢固地附着一层纳米级的细微结构，可以使水在玻璃表面不易分散而且可以疏水滚落，从而实现涂层的易洁效果；同时，上述涂料形成的涂层结构的尺度远小于可见光的波长范围，因此涂层透明且对于玻璃的透明性几乎没有可测量的影响；而且，上述涂料使涂层具有良好的耐暴晒和耐摩擦性能。
关于步骤a)：将硅酸四乙酯、醇类溶剂、水和氨水混合，得到二氧化硅纳米颗粒溶液。
本发明中，所述硅酸四乙酯为形成二氧化硅的原料，其来源没有特殊限制，为一般市售品即可。
本发明中，所述醇类优选包括甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或几种。
本发明中，硅酸四乙酯、醇类溶剂和水的体积比优选为1∶(50～100)∶(2～10)；在本发明的一些实施例中，所述体积比为1∶100∶5、1∶80∶8、1∶69∶10或1∶90∶3。
本发明中，所述氨水的质量分数优选为15％～25％；在本发明的一些实施例中，氨水的质量分数为15％。本发明中，所述氨水与硅酸四乙酯的体积比优选为4％～20％；在本发明的一些实施例中，所述体积比为4.0％、5.0％、6.0％或6.5％。
本发明中，上述混料过程优选如下：将硅酸四乙酯、醇类溶剂和水混合后，在搅拌条件下，向体系中滴加氨水，滴加完毕后，继续搅拌均匀，得到二氧化硅纳米颗粒溶液。其中，硅酸乙酯与水反应水解得到二氧化硅纳米粒子，氨水为催化剂。
本发明中，所述混合的搅拌速度优选为800～1300rpm；在本发明的一些实施例中，搅拌速度为1000rpm、1200rpm、1250rpm或1300rpm。所述混合的温度优选为35～45℃；在本发明的一些实施例中，混合的温度为40℃、41℃、42℃或43℃。在上述温度及搅拌条件下，缓慢滴加氨水，滴加完毕后，继续在上述搅拌条件下持续搅拌一段时间，优选搅拌3～8h，在本发明的一些实施例中，继续搅拌的时间为6h、7h或8h。经过上述处理，得到均匀稳定的二氧化硅纳米颗粒溶液。
上述制备过程中，硅酸四乙酯在体系中的浓度、醇类溶剂与水的比例、氨水浓度、以及搅拌的温度、转速及时间对于获得稳定二氧化硅颗粒溶液是关键条件，经上述制备过程获得稳定均匀的二氧化硅纳米颗粒溶液对于后续涂料的制备及性能提升有重要影响。
关于步骤b)：将所述二氧化硅纳米颗粒溶液与硅烷偶联剂A混合后，调节pH至4～7，得到溶液A。
本发明中，所述硅烷偶联剂A为KH-550和/或KH-560，只有采用上述硅烷偶联剂才能与体系组分较好的结合反应，改善涂料的性能，若采用其它种类的硅烷偶联剂则无法达到相应的效果。
本发明中，所述硅烷偶联剂A与二氧化硅纳米颗粒溶液的体积比优选为0.2％～2.0％；在本发明的一些实施例中，所述体积比为0.4％、0.5％、1.0％或1.5％。
本发明中，所述混合优选为搅拌混合。所述混合的温度优选为30～40℃，在本发明的一些实施例中，混合的温度为35℃、38℃或39℃。所述搅拌的速度优选为800～1200rpm；在本发明的一些实施例中，搅拌的转速为800rpm、1000rpm或1200rpm。所述搅拌的时间优选为0.5～1.5h；在本发明的一些实施例中，搅拌的时间为0.5h、1h或1.5h。
本发明中，经上述混合后，调节体系pH值至4～7；在本发明的一些实施例中，调节pH至6.7、6.8、6.9或7.0。本发明中，调节pH采用的调节剂包括但不限于磷酸液、硫酸液、盐酸液、硝酸液或乙酸液。上述酸液的浓度没有特殊限制。经上述处理后，得到溶液A。
关于步骤c)：将所述二氧化硅纳米颗粒溶液与硅烷偶联剂B混合后，调节pH至4～7，得到溶液B。
本发明中，所述硅烷偶联剂B为KH-550和/或KH-560，只有采用上述硅烷偶联剂才能与体系组分较好的结合反应，改善涂料的性能，若采用其它种类的硅烷偶联剂则无法达到相应的效果。本发明中，所述步骤b)中的硅烷偶联剂A和步骤c)中的硅烷偶联剂B可以相同或不同。
本发明中，所述硅烷偶联剂B与二氧化硅纳米颗粒溶液的体积比优选为0.1％～2.0％；在本发明的一些实施例中，所述体积比为0.55％、0.8％、1.8％或2.0％。
本发明中，所述混合优选为搅拌混合。所述混合的温度优选为40～55℃，在本发明的一些实施例中，混合的温度为35℃、40℃或45℃。所述搅拌的速度优选为800～1000rpm；在本发明的一些实施例中，搅拌的转速为800rpm、1000rpm或1200rpm。所述搅拌的时间优选为2.5～3.5h，在本发明的一些实施例中，搅拌的时间为2.5h、3h或3.5h。
本发明中，经上述混合后，调节体系pH值至4～7；在本发明的一些实施例中，调节pH至6.5、6.7或6.9。本发明中，调节pH采用的调节剂包括但不限于磷酸液、硫酸液、盐酸液、硝酸液或乙酸液。上述酸液的浓度没有特殊限制。经上述处理后，得到溶液B。
本发明对所述步骤b)和步骤c)的顺序没有特殊限制。
关于步骤d)：将所述溶液A、溶液B、第一硅烷、有机锡、硅油和第二硅烷混合，得到玻璃涂料
本发明中，所述溶液A与溶液B的体积比优选为1∶(0.1～5.0)；在本发明的一些实施例中，所述体积比为1∶0.2、1∶1.0、1∶2.0或1∶4.5。
本发明中，所述第一硅烷为烷基烷氧基硅烷和氟代烷基烷氧基硅烷中的一种或几种，其中的烷基为C12～C18的烷基。所述第一硅烷优选为辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三甲氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟癸基基三甲氧基硅烷和1H,1H,2H,2H-全氟癸基基三乙氧基硅烷中的一种或几种。
本发明中，所述第一硅烷的质量为所述溶液A与溶液B质量和的0.03％～0.2％；在本发明的一些实施例中，上述比例为0.03％或0.05％。
本发明中，所述有机锡优选为二月硅酸二丁基锡、正辛酸亚锡和异辛酸亚锡中的一种或几种。本发明中，所述有机锡的质量为所述溶液A与溶液B质量和的0.005％～0.05％；在本发明的一些实施例中，上述比例为0.006％、0.008％、0.010％或0.012％。
本发明中，所述硅油优选为107硅油和/或氟硅油。所述硅油的25℃粘度优选为50～1000cps。在本发明的一些实施例中，采用高粘度107硅油，25℃粘度为1000cps；在本发明的另一些实施例中，采用中粘度107硅油，25℃粘度为300cps；在本发明的另一些实施例中，采用低粘度107硅油，25℃粘度为50cps。本发明中，所述硅油的质量为所述溶液A与溶液B质量和的0.1％～0.3％；在本发明的一些实施例中，上述比例为0.10％、0.12％、0.20％或0.30％。
本发明中，所述第二硅烷为烷基烷氧基硅烷，其中的烷基为C1～C3的烷基。所述第二硅烷优选为三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷中的一种或几种。本发明中，所述第二硅烷的质量为所述溶液A与溶液B质量和的0.05％～0.2％；在本发明的一些实施例中，上述比例为0.05％、0.08％或0.10％。
本发明对上述原料混合的方式没有特殊限制，能够将各物料混合均匀即可。所述混合的温度没有特殊限制，在室温下进行即可，具体可为15～35℃。本发明中，在上述混合后，优选对所得溶液还进行过滤。本发明中，所述过滤所用滤网优选为1000～2000目滤网，更优选为2000目滤网。经上述处理后，得到玻璃涂料。
本发明还提供了一种上述技术方案中所述的制备方法制得的透明易清洁的玻璃涂料。
本发明中，所述玻璃涂料的实际应用方式没有特殊限制，为本领域常规操作即可，即将玻璃涂料涂覆于玻璃基体上并干燥，形成透明疏水涂层，得到带涂层的玻璃。
本发明还提供了一种透明易清洁玻璃，包括玻璃本体和复合于所述玻璃本体上的透明疏水涂层；其中，所述透明疏水涂层由上述技术方案中所述的透明易清洁的玻璃涂料形成。本发明中，所述透明疏水涂层的厚度优选为0.1～1μm。
本发明提供的透明易清洁的玻璃涂料具有以下有益效果：采用上述涂料，能够在玻璃表面比较牢固地附着一层纳米级的细微结构，可以使水在玻璃表面不易分散而且可以疏水滚落，从而实现涂层的易洁效果；同时，上述涂料形成的涂层结构的尺度远小于可见光的波长范围，因此涂层透明且对于玻璃的透明性几乎没有可测量的影响；而且，上述涂料使涂层具有良好的耐暴晒和耐摩擦性能。
试验结果表明，上述玻璃涂料形成的涂层的水接触角≥100°，具有良好的疏水性，能够达到良好的防雨雾效果。涂层的透光率接近100％，不影响玻璃的透明度。模拟光照老化1200h，滚动角保持＜10°，表现出良好的耐阳光暴晒性能。透明胶带紧密贴合涂层，48h后剥离功＜10J/m2，且涂层表面无胶残留，表现出良好的易清洁效果。在1kg压力下，湿擦车海绵摩擦20000次，接触角保持100°以上，滚动角保持＜10°，表现出良好的耐擦洗性能。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
S1、硅酸四乙酯、乙醇、水按体积比1∶100∶5投入容器中，在43℃、转速1250rpm下混合，同时，缓慢滴加浓度15％的氨水(氨水与硅酸四乙酯的体积比为6.5％)，继续搅拌6h，得到二氧化硅纳米颗粒溶液。
S2、取一部分二氧化硅纳米颗粒溶液，加入硅烷偶联剂KH-550(硅烷偶联剂KH-550与所取二氧化硅纳米颗粒溶液的体积比为0.50％)，在35℃、转速800rpm下搅拌1.5h，再用浓度85％的磷酸调节pH至6.9，得到溶液A。
S3、取另一部分二氧化硅纳米颗粒溶液，加入硅烷偶联剂KH-560(硅烷偶联剂KH-560与所取二氧化硅纳米颗粒溶液的体积比为0.55％)，在45℃、转速800rpm下搅拌3h，再用浓度85％的磷酸调节pH至6.5，得到溶液B。
S4、将溶液A与溶液B按体积比1∶1混合，再添加0.05％的十六烷基三甲氧基硅烷、0.01％的二月桂酸二丁基锡、0.10％的高粘度107硅油(25℃粘度为1000cps)、0.05％的三甲氧基硅烷，混合均匀，过2000目滤网，得到玻璃涂料。
实施例2
S1、硅酸四乙酯、异丙醇、水按体积比1∶80∶8投入容器中，在42℃、转速1300rpm下混合，同时，缓慢滴加浓度15％的氨水(氨水与硅酸四乙酯的体积比为6.0％)，继续搅拌6h，得到二氧化硅纳米颗粒溶液。
S2、取一部分二氧化硅纳米颗粒溶液，加入硅烷偶联剂KH-550(硅烷偶联剂KH-550与所取二氧化硅纳米颗粒溶液的体积比为0.40％)，在38℃、转速800rpm下搅拌1h，再用浓度85％的磷酸调节pH至6.7，得到溶液A。
S3、取另一部分二氧化硅纳米颗粒溶液，加入硅烷偶联剂KH-560(硅烷偶联剂KH-560与所取二氧化硅纳米颗粒溶液的体积比为0.80％)，在40℃、转速800rpm下搅拌3.5h，再用浓度85％的磷酸调节pH至6.7，得到溶液B。
S4、将溶液A与溶液B按体积比1∶2混合，再添加0.03％的十二烷基三甲氧基硅烷、0.008％的二月桂酸二丁基锡、0.12％的中粘度107硅油(25℃粘度为300cps)、0.08％的二甲基二甲氧基硅烷，混合均匀，过2000目滤网，得到玻璃涂料。
实施例3
S1、硅酸四乙酯、甲醇、水按体积比1∶69∶10投入容器中，在41℃、转速1000rpm下混合，同时，缓慢滴加浓度15％的氨水(氨水与硅酸四乙酯的体积比为5.0％)，继续搅拌8h，得到二氧化硅纳米颗粒溶液。
S2、取一部分二氧化硅纳米颗粒溶液，加入硅烷偶联剂KH-550(硅烷偶联剂KH-550与所取二氧化硅纳米颗粒溶液的体积比为1.50％)，在39℃、转速1000rpm下搅拌1h，再用浓度85％的磷酸调节pH至6.8，得到溶液A。
S3、取另一部分二氧化硅纳米颗粒溶液，加入硅烷偶联剂KH-560(硅烷偶联剂KH-560与所取二氧化硅纳米颗粒溶液的体积比为1.80％)，在35℃、转速1000rpm下搅拌2.5h，再用浓度85％的磷酸调节pH至6.7，得到溶液B。
S4、将溶液A与溶液B按体积比1∶0.2混合，再添加0.03％的1H,1H,2H,2H全氟辛基三乙氧基硅烷、0.012％的二月桂酸二丁基锡、0.20％的低粘度羟基氟硅油(25℃粘度为50cps)、0.10％的甲基三乙氧基硅烷，混合均匀，过2000目滤网，得到玻璃涂料。
实施例4
S1、硅酸四乙酯、乙醇、水按体积比1∶90∶3投入容器中，在40℃、转速1200rpm下混合，同时，缓慢滴加浓度15％的氨水(氨水与硅酸四乙酯的体积比为4.0％)，继续搅拌7h，得到二氧化硅纳米颗粒溶液。
S2、取一部分二氧化硅纳米颗粒溶液，加入硅烷偶联剂KH-550(硅烷偶联剂KH-550与所取二氧化硅纳米颗粒溶液的体积比为1.0％)，在38℃、转速1200rpm下搅拌0.5h，再用浓度浓盐酸调节pH至7.0，得到溶液A。
S3、取另一部分二氧化硅纳米颗粒溶液，加入硅烷偶联剂KH-560(硅烷偶联剂KH-560与所取二氧化硅纳米颗粒溶液的体积比为2.0％)，在40℃、转速1200rpm下搅拌3h，再用浓盐酸调节pH至6.9，得到溶液B。
S4、将溶液A与溶液B按体积比1∶4.5混合，再添加0.03％的十八烷基三乙氧基硅烷、0.006％的二月桂酸二丁基锡、0.30％的低粘度107硅油(25℃粘度为50cps)、0.08％的三甲基甲氧基硅烷，混合均匀，过2000目滤网，得到玻璃涂料。
实施例5
S1、硅酸四乙酯、乙醇、水按体积比1∶100∶5投入容器中，在43℃、转速1200rpm下混合，同时，缓慢滴加浓度15％的氨水(氨水与硅酸四乙酯的体积比为6.5％)，继续搅拌6h，得到二氧化硅纳米颗粒溶液。
S2、取一部分二氧化硅纳米颗粒溶液，加入硅烷偶联剂KH-550(硅烷偶联剂KH-550与所取二氧化硅纳米颗粒溶液的体积比为0.50％)，在35℃、转速900rpm下搅拌1.5h，再用浓度85％的磷酸调节pH至6.9，得到溶液A。
S3、取另一部分二氧化硅纳米颗粒溶液，加入硅烷偶联剂KH-560(硅烷偶联剂KH-560与所取二氧化硅纳米颗粒溶液的体积比为0.55％)，在45℃、转速900rpm下搅拌3h，再用浓度85％的磷酸调节pH至6.5，得到溶液B。
S4、将溶液A与溶液B按体积比1∶1混合，再添加0.05％的1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷、0.01％的异辛酸亚锡、0.15％的高粘度氟硅油(25℃粘度为1000cps)、0.01％的三甲氧基硅烷，混合均匀，过2000目滤网，得到玻璃涂料。
实施例6
对实施例1～5所得玻璃涂料进行性能测试。具体如下：
将涂料在清洗干净的玻璃上擦涂，擦涂厚度为0.5μm，自然晾干10min后，用浓度3％的洗洁精清洗表面，得到带透明疏水涂层的玻璃。对上述带涂层的玻璃样品进行各项性能测试：疏水性、透光率、耐阳光暴晒性、清洁性、耐擦洗性；其中，耐阳光暴晒性的测试为模拟光照老化1200h后，测试滚动角；易清洁的测试为，透明胶带紧密贴合涂层48h后，测试剥离功的大小，并观察涂层表面是否沾染胶带残留；耐擦洗性的测试为，在1kg压力下，湿擦车海绵摩擦20000次后，测试接触角和滚动角。
测试结果参见表1。
表1 实施例1～4所得玻璃涂料的性能
由表1测试结果可以看出，本发明提供的玻璃涂料形成的涂层的水接触角≥100°，具有良好的疏水性，能够达到良好的防雨雾效果。涂层的透光率接近100％，不影响玻璃的透明度。模拟光照老化1200h，滚动角保持＜10°，表现出良好的耐阳光暴晒性能。透明胶带紧密贴合涂层，48h后剥离功＜10J/m2，且涂层表面无胶残留，表现出良好的易清洁效果。在1kg压力下，湿擦车海绵摩擦20000次，接触角保持100°以上，滚动角保持＜10°，表现出良好的耐擦洗性能。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有近似于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。
Claims (9)
1.一种透明易清洁的玻璃涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)将硅酸四乙酯、醇类溶剂、水和氨水混合，得到二氧化硅纳米颗粒溶液；
b)将所述二氧化硅纳米颗粒溶液与硅烷偶联剂A混合后，调节pH至4～7，得到溶液A；
c)将所述二氧化硅纳米颗粒溶液与硅烷偶联剂B混合后，调节pH至4～7，得到溶液B；
d)将所述溶液A、溶液B、第一硅烷、有机锡、硅油和第二硅烷混合，得到玻璃涂料；
所述硅烷偶联剂A为KH-550和/或KH-560；
所述硅烷偶联剂B为KH-550和/或KH-560；
所述第一硅烷选自辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三甲氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷和1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷中的一种或几种；
所述第二硅烷选自三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷中的一种或几种；
所述硅油为107硅油和/或氟硅油；
所述步骤b)和步骤c)没有顺序限制。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中，所述硅酸四乙酯、醇类溶剂和水的体积比为1∶(50～100)∶(2～10)；
所述氨水与硅酸四乙酯的体积比为4％～20％；
所述氨水的质量分数为15％～25％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)包括：
将硅酸四乙酯、醇类溶剂和水混合后，在搅拌条件下，向体系中滴加氨水，滴加完毕后，继续搅拌均匀，得到二氧化硅纳米颗粒溶液。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中，所述混合的转速为800～1300rpm，所述混合的温度为35～45℃，氨水滴加完毕继续搅拌的时间为3～8h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述醇类溶剂包括甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或几种；
所述有机锡为二月硅酸二丁基锡、正辛酸亚锡和异辛酸亚锡中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)中，所述硅烷偶联剂A与二氧化硅纳米颗粒溶液的体积比为0.2％～2.0％；
所述步骤c)中，所述硅烷偶联剂B与二氧化硅纳米颗粒溶液的体积比为0.1％～2.0％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤d)中，所述溶液A与溶液B的体积比为1∶(0.1～5.0)；
所述第一硅烷的质量为所述溶液A与溶液B质量和的0.03％～0.2％；
所述有机锡的质量为所述溶液A与溶液B质量和的0.005％～0.05％；
所述硅油的质量为所述溶液A与溶液B质量和的0.1％～0.3％；
所述第二硅烷的质量为所述溶液A与溶液B质量和的0.05％～0.2％。
8.一种权利要求1～7中任一项所述的制备方法制得的透明易清洁的玻璃涂料。
9.一种透明易清洁玻璃，其特征在于，包括玻璃本体和复合于所述玻璃本体上的透明疏水涂层；
所述透明疏水涂层由权利要求8所述的透明易清洁的玻璃涂料形成。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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