CN114477785A - 一种玻璃表面超亲水涂层及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种玻璃表面超亲水涂层制备方法，属于玻璃涂层技术领域，包括以下步骤：S1：室温条件下，向二氧化硅溶胶中加入硅烷偶联剂进行改性，反应时间为10‑20h；S2：将改性后的二氧化硅溶胶分散在丙烯酸酯类单体中，加入光引发剂，得到均匀分散的二氧化硅溶胶‑有机复合涂层的前驱液；S3：室温条件下，将得到的二氧化硅溶胶‑有机复合涂层的前驱液涂覆到基材上，再在紫外光下固化30‑120s，得到具有超亲水性的二氧化硅溶胶‑有机复合自清洁涂层；本发明通过对二氧化硅进行表面改性，使其能够均匀稳定地分散在丙烯酸酯类单体中，再采用紫外光固化技术，在室温条件下喷涂，即可得到超亲水涂层，制备工艺简单，具有广泛适用性。

Description

一种玻璃表面超亲水涂层及制备方法
技术领域
本发明属于玻璃涂层技术领域，具体涉及一种玻璃表面超亲水涂层及制备方法。
背景技术
超亲水表面是指当水滴与表面接触时，接触角在0.5s内迅速降低到5°以下，对水有强烈亲和力的表面。
由于水在超亲水表面上完全铺展成一层水膜，而不是以液滴的形式存在，因此超亲水特性赋予了表面防雾和自清洁的能力，使其在很多领域具有极大的潜在应用价值，比如防雾膜、自清洁涂层、油水分离膜等。
然而，现阶段大部分超亲水涂层都是由有机组合物组成，有机组合物硬度较低，强度较差，在日常使用过程中很容易由于其他物品的擦拭而破坏表面，使超亲水性丧失，严重阻碍了超亲水表面的实际应用，因此需要设计一种玻璃表面超亲水涂层及制备方法，以解决上述问题。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种玻璃表面超亲水涂层及制备方法，具有超亲水性持久、高硬度的特点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种玻璃表面超亲水涂层制备方法，包括以下步骤：
S1：室温条件下，向二氧化硅溶胶中加入硅烷偶联剂进行改性，反应时间为10-20h；
S2：将改性后的二氧化硅溶胶分散在丙烯酸酯类单体中，加入光引发剂，得到均匀分散的二氧化硅溶胶-有机复合涂层的前驱液；
S3：室温条件下，将得到的二氧化硅溶胶-有机复合涂层的前驱液涂覆到基材上，再在紫外光下固化30-120s，得到具有超亲水性的二氧化硅溶胶-有机复合自清洁涂层。
本发明中进一步的，所述步骤S1中，二氧化硅溶胶的粒径为5-50nm。
本发明中进一步的，所述步骤S1中，硅烷偶联剂为KH570。
本发明中进一步的，所述步骤S1中，二氧化硅溶胶与硅烷偶联剂的质量比为1～10:1。
本发明中进一步的，所述步骤S2中，丙烯酸酯类单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯中的一种或多种。
本发明中进一步的，所述步骤S2中，丙烯酸酯类单体与改性二氧化硅溶胶的质量比为1～99:1。
本发明中进一步的，所述步骤S2中，光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基环己基苯基丙酮、2-甲基-1-（4-甲硫基苯基）-2-吗啉-1-丙酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-（4-吗啉苯基）丁酮、苯基双（2,4,6-三甲基苯甲酰基）氧化膦、安息香二甲醚、安息香乙醚中的一种或两种。
本发明中进一步的，所述步骤S2中，光引发剂与丙烯酸酯类单体的质量比为0.001～0.01:1。
本发明中进一步的，所述步骤S3中，二氧化硅溶胶-有机复合涂层的前驱液涂覆到基材的厚度为100-1000nm。
一种根据所述的玻璃表面超亲水涂层制备方法制备的玻璃表面超亲水涂层。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过对二氧化硅进行表面改性，使其能够均匀稳定地分散在丙烯酸酯类单体中，再采用紫外光固化技术，在室温条件下喷涂，即可得到超亲水涂层，制备工艺简单，具有广泛适用性。
2、本发明制备出的二氧化硅-有机复合涂层在基材上的透光率与未涂覆的基材接近，水接触角在1s内即可达到5.0°以下，超亲水性可稳定维持6个月以上，铅笔硬度测试(GB/T6739-1996)表明硬度为8H以上，因此具有较高的硬度和持久超亲水性，克服了传统超亲水涂层超亲水性易丧失、透光率低及基材材质受限的问题，可实际应用于厨电玻璃、汽车车窗、挡风玻璃、防雾眼镜、反射镜等。
附图说明
图1为本发明一种玻璃表面超亲水涂层制备方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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。
实施例1
请参阅图1，本发明提供以下技术方案：一种玻璃表面超亲水涂层制备方法，包括以下步骤：
S1：室温条件下，向二氧化硅溶胶中加入硅烷偶联剂进行改性，反应时间为10h；
S2：将改性后的二氧化硅溶胶分散在丙烯酸酯类单体中，加入光引发剂，得到均匀分散的二氧化硅溶胶-有机复合涂层的前驱液；
S3：室温条件下，将得到的二氧化硅溶胶-有机复合涂层的前驱液涂覆到基材上，再在紫外光下固化30s，得到具有超亲水性的二氧化硅溶胶-有机复合自清洁涂层。
具体的，步骤S1中，二氧化硅溶胶的粒径为5nm。
具体的，步骤S1中，硅烷偶联剂为KH570。
具体的，步骤S1中，二氧化硅溶胶与硅烷偶联剂的质量比为1:1。
具体的，步骤S2中，丙烯酸酯类单体为丙烯酸羟乙酯。
具体的，步骤S2中，丙烯酸酯类单体与改性二氧化硅溶胶的质量比为1:1。
具体的，步骤S2中，光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮。
具体的，步骤S2中，光引发剂与丙烯酸酯类单体的质量比为0.001:1。
具体的，步骤S3中，二氧化硅溶胶-有机复合涂层的前驱液涂覆到基材的厚度为100nm。
一种根据玻璃表面超亲水涂层制备方法制备的玻璃表面超亲水涂层。
实施例2
请参阅图1，本发明提供以下技术方案：一种玻璃表面超亲水涂层制备方法，包括以下步骤：
S1：室温条件下，向二氧化硅溶胶中加入硅烷偶联剂进行改性，反应时间为15h；
S2：将改性后的二氧化硅溶胶分散在丙烯酸酯类单体中，加入光引发剂，得到均匀分散的二氧化硅溶胶-有机复合涂层的前驱液；
S3：室温条件下，将得到的二氧化硅溶胶-有机复合涂层的前驱液涂覆到基材上，再在紫外光下固化80s，得到具有超亲水性的二氧化硅溶胶-有机复合自清洁涂层。
具体的，步骤S1中，二氧化硅溶胶的粒径为25nm。
具体的，步骤S1中，硅烷偶联剂为KH570。
具体的，步骤S1中，二氧化硅溶胶与硅烷偶联剂的质量比为5:1。
具体的，步骤S2中，丙烯酸酯类单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯。
具体的，步骤S2中，丙烯酸酯类单体与改性二氧化硅溶胶的质量比为70:1。
具体的，步骤S2中，光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基环己基苯基丙酮。
具体的，步骤S2中，光引发剂与丙烯酸酯类单体的质量比为0.005:1。
具体的，步骤S3中，二氧化硅溶胶-有机复合涂层的前驱液涂覆到基材的厚度为500nm。
一种根据玻璃表面超亲水涂层制备方法制备的玻璃表面超亲水涂层。
实施例3
请参阅图1，本发明提供以下技术方案：一种玻璃表面超亲水涂层制备方法，包括以下步骤：
S1：室温条件下，向二氧化硅溶胶中加入硅烷偶联剂进行改性，反应时间为10-20h；
S2：将改性后的二氧化硅溶胶分散在丙烯酸酯类单体中，加入光引发剂，得到均匀分散的二氧化硅溶胶-有机复合涂层的前驱液；
S3：室温条件下，将得到的二氧化硅溶胶-有机复合涂层的前驱液涂覆到基材上，再在紫外光下固化120s，得到具有超亲水性的二氧化硅溶胶-有机复合自清洁涂层。
具体的，步骤S1中，二氧化硅溶胶的粒径为50nm。
具体的，步骤S1中，硅烷偶联剂为KH570。
具体的，步骤S1中，二氧化硅溶胶与硅烷偶联剂的质量比为10:1。
具体的，步骤S2中，丙烯酸酯类单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯。
具体的，步骤S2中，丙烯酸酯类单体与改性二氧化硅溶胶的质量比为99:1。
具体的，步骤S2中，光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基环己基苯基丙酮、2-甲基-1-（4-甲硫基苯基）-2-吗啉-1-丙酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-（4-吗啉苯基）丁酮、苯基双（2,4,6-三甲基苯甲酰基）氧化膦、安息香二甲醚、安息香乙醚中的一种或两种。
具体的，步骤S2中，光引发剂与丙烯酸酯类单体的质量比为0.01:1。
具体的，步骤S3中，二氧化硅溶胶-有机复合涂层的前驱液涂覆到基材的厚度为1000nm。
一种根据玻璃表面超亲水涂层制备方法制备的玻璃表面超亲水涂层。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种玻璃表面超亲水涂层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：室温条件下，向二氧化硅溶胶中加入硅烷偶联剂进行改性，反应时间为10-20h；
S2：将改性后的二氧化硅溶胶分散在丙烯酸酯类单体中，加入光引发剂，得到均匀分散的二氧化硅溶胶-有机复合涂层的前驱液；
S3：室温条件下，将得到的二氧化硅溶胶-有机复合涂层的前驱液涂覆到基材上，再在紫外光下固化30-120s，得到具有超亲水性的二氧化硅溶胶-有机复合自清洁涂层。
2.根据权利要求1所述的一种玻璃表面超亲水涂层制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，二氧化硅溶胶的粒径为5-50nm。
3.根据权利要求1所述的一种玻璃表面超亲水涂层制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，硅烷偶联剂为KH570。
4.根据权利要求1所述的一种玻璃表面超亲水涂层制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，二氧化硅溶胶与硅烷偶联剂的质量比为1～10:1。
5.根据权利要求1所述的一种玻璃表面超亲水涂层制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，丙烯酸酯类单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种玻璃表面超亲水涂层制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，丙烯酸酯类单体与改性二氧化硅溶胶的质量比为1～99:1。
7.根据权利要求1所述的一种玻璃表面超亲水涂层制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基环己基苯基丙酮、2-甲基-1-（4-甲硫基苯基）-2-吗啉-1-丙酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-（4-吗啉苯基）丁酮、苯基双（2,4,6-三甲基苯甲酰基）氧化膦、安息香二甲醚、安息香乙醚中的一种或两种。
8.根据权利要求1所述的一种玻璃表面超亲水涂层制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，光引发剂与丙烯酸酯类单体的质量比为0.001～0.01:1。
9.根据权利要求1所述的一种玻璃表面超亲水涂层制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，二氧化硅溶胶-有机复合涂层的前驱液涂覆到基材的厚度为100-1000nm。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的玻璃表面超亲水涂层制备方法制备的玻璃表面超亲水涂层。
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