CN114560630B - 一种防污玻璃杯及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防污玻璃杯及其制备方法，本发明的防污玻璃杯包括如下重量份的组份：50‑100份改性纳米SiO2、5‑10份氧化硼、5‑10份氮化硅、50‑60份改性高岭土、20‑30份石灰石、10‑20份助磨剂、5‑10份纯碱、5‑10份玻璃澄清剂、10‑20份胶黏剂。该防污玻璃杯具有良好的力学性能，能减少玻璃杯在日常生活中摔碎的可能性，并且在寒冷的冬天盛装热水时，不会发生杯体裂开的情况；此外，本发明将苦瓜多肽结合在玻璃微结构表面，形成致密的防污膜，能够有效地防止玻璃杯璧表面因生物附着造成的污染。

Description

一种防污玻璃杯及其制备方法
技术领域
本发明涉及玻璃制品技术领域，尤其涉及一种防污玻璃杯及其制备方法。
背景技术
玻璃是目前已知的最易碎的材料之一，玻璃表面一旦出现裂纹，在裂纹尖端就会出现应力集中，并且缺乏有效地剪切机制来消除这些应力，从而导致严重的断裂。由于玻璃杯表面并非完全光滑，因此容易藏污纳垢，造成生物污染。在装水条件下，杯内可能附着有藻类，从而影响其正常使用。
专利CN 111700458 A提供了一种玻璃杯，对玻璃杯的高度、容量调节，充分利用玻璃杯的储存空间，方便携带，上杯体旋转回缩在下杯体的内部，保温效果更好，储液添加机构使得玻璃杯具有独立储液及添加混合的功能，且添加无需开盖操作，添加方便。专利CN111700455A公开了一种抽真空双层保温玻璃杯，通过在外层玻璃杯底部设置抽真空预留孔，在外层玻璃杯和内胆玻璃杯顶部封口滾压连接后，通过真空泵抽走外层玻璃杯和内胆玻璃杯之间的空气，且在锆钒的作用下与空气发生作用，将外层玻璃杯和内胆玻璃杯之间的真空区内水气吸附，增加了真空率，同时底座的设置增加整体杯体的稳定性的同时，也对抽真空后形成的抽真空闭合尾珠进行遮挡。上述专利都没有对玻璃杯的防摔及抗藻性能进行优化，实际使用中可能回产生破损失效或生物污染等技术问题。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是(1)增强硅酸盐玻璃的力学性能；(2)制备一种不容易摔碎及能耐温差的玻璃杯，同时具有良好的藻类防污效果。
为实现上述目的，本发明提供了一种防污玻璃杯，具有良好的力学性能，能防止玻璃杯在日常生活中容易摔碎，并且具有良好的耐温差特性，在寒冷的冬天盛装热水时，不会发生杯体裂开的情况。
为了实现上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种防污玻璃杯，包括如下重量份的组份：50-100份改性纳米SiO2、5-10份氧化硼、5-10份氮化硅、50-60份改性高岭土、20-30份石灰石、10-20份助磨剂、5-10份纯碱、5-10份玻璃澄清剂、10-20份胶黏剂。
本发明还公开了上述防污玻璃杯的制备方法，包括如下步骤：
S1按配方称取各原料，将改性纳米SiO2、氧化硼、氮化硅、改性高岭土、石灰石、助磨剂、纯碱球磨混合均匀得粉状原料；
S2将步骤S1得到的粉状原料、玻璃澄清剂、胶黏剂在1250-1450℃下熔融2-4h得到玻璃液；
S3将步骤S2得到的玻璃液送入到成型模具中进行玻璃杯成型，将温度降低至35-45℃，保温12-24小时后冷却至20-40℃得到防污玻璃杯。
优选的，所述球磨条件为在球磨机上干磨30-40min。
优选地，所述成型磨具的成型温度为700-800℃。
优选地，所述玻璃杯的杯壁厚度为3-5mm。
优选地，所述改性SiO2的制备方法，包括如下步骤：
(1)将二乙醇胺、乙醇水溶液、丙烯酸甲酯混合后得混合液L1，将L1加热至30-50℃，在N2氛围下反应3-5h后减压旋蒸除去剩余的丙烯酸甲酯和乙醇，得到淡黄色透明液体即N，N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯；
(2)将步骤(1)制得的N，N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯与纳米SiO2混合后，在N2氛围下加入对苯甲磺酸得混合液L2；将L2加热至100-140℃；反应8-12h后加入6-己内酯、辛酸亚锡得混合液L3，将L3加热至120-150℃反应3-5h；加入乙醇，有沉淀物析出，分离出沉淀物，沉淀物用乙醇洗涤2-3次，将洗涤后的沉淀物置于60-80℃干燥箱中干燥8-10h得改性SiO2。
优选地，所述步骤(1)中，二乙醇胺、乙醇水溶液、丙烯酸甲酯的用量比为1-1.2g：1-1.5mL：1-1.5g，所述乙醇水溶液的浓度为70-99wt％。
优选地，所述步骤(2)中，N，N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯、纳米SiO2、对甲苯磺酸、α-己内酯、辛酸亚锡的质量比为3-5：1-2：0.1-0.2：5-8：20-30。
二氧化硅是一种无机物，化学式为SiO2，硅原子和氧原子长程有序排列形成晶态二氧化硅，短程有序或长程无序排列形成非晶态二氧化硅。二氧化硅晶体中，硅原子位于正四面体的中心，四个氧原子位于正四面体的四个顶角上，许多个这样的四面体又通过顶角的氧原子相连，每个氧原子为两个四面体共有，即每个氧原子与两个硅原子相结合。未改性的纳米SiO2由于粒径小，具有较高的表面活化能，相互之间团聚在一起，形成大而松散的团聚结构；本发明通过二乙醇胺和丙烯酸甲酯通过Michael加成反应生成了N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯单体，单体通过缩聚反应接枝在纳米SiO2表面，并通过己内酯开环在超支化聚酯外端接上长链结构，对纳米SiO2进行接枝长链聚合物后，在纳米SiO2的表面建立起了良好的空间位阻稳定层，降低了纳米SiO2的表面能，其分散性明显得到了改善，有效促进了其与基体的界面结合，同时结构中还有大量的链端官能团和空腔结构，又使其与基体能产生很好的相互作用和很好的相容性。
优选的，所述改性高岭土的制备方法，包括如下步骤：
1)将高岭土除砂后粉碎，与氯化钠、碳酸钙混合均匀的混合体系1，将混合体系1升温至120-140℃，保温10-30min进行脱水得脱水后的高岭土；所述氯化钠的添加量为高岭土质量的1-1.5％，所述碳酸钙的添加量为高岭土质量的1-1.5％；
2)将脱水后的高岭土降温至80-90℃，加入高岭土质量0.5-1％的硅烷偶联剂后保温10-20min得改性高岭土；所述硅烷偶联剂为质量比为1-2:1-2:2-3的硅烷偶联剂KH-172、硅烷偶联剂KH-162和硅烷偶联剂KH-580的混合物。
高岭土是一种三斜晶系，晶体化学式为2SiO2·Al2O3·2H2O，其理论化学组成为46.54％的SiO2，39.5％的Al2O3，13.96％的H2O。高岭土类矿物属于1:1型层状硅酸盐，晶体结构主要由一对一对的硅氧四面体层和铝氢氧八面体层组成，四面体层的边缘是-O，而八面体层的边缘是-OH，所以层与层之间相应的二氧化硅和氧化铝对是由Si-O和Al-OH之间形成的氢键联系在一起的，最终的晶体结构表面均含有SiOH和AlOH。亲水性的高岭土经过干燥脱水后，其结构中的铝离子由铝氢氧八面体层转变成铝氧四面体，偶联改性后表面接枝了一层偶联剂分子层，偶联剂分子间的硅醇键又可以相互缔合成齐聚物，在高岭土表面形成网状薄膜，使得改性后的高岭土的粘接性能大大增加。
发明人发现，采用改性纳米二氧化硅与改性高岭土制备玻璃体时，改性高岭土中的铝离子由铝氢氧八面体层转变成铝氧四面体的形式存在，硅氧四面体[SiO4]与铝氧四面体[AlO4]连接共同构成玻璃主体网络，部分网络修饰体离子Ca2+对其进行电荷补偿，从而使非桥氧含量降低，从而导致玻璃的网络联结程度增强，导致玻璃的粘度增大，降低了玻璃的热膨胀系数；同时改性SiO2结构中含有的空腔结构能使改性的高岭土进入其中，同时其结构中大量链端官能团能和改性高岭土表面的网状薄膜很好的发生作用并产生交联，网络联结程度增强、致密化的玻璃可以有效降低压痕周围的残留应力，提高了玻璃的抗开裂能力。
优选地，所述玻璃澄清剂为质量比为5-10：1的硝酸钠、氧化锡的混合。
优选地，所述助磨剂为氯化钙、氯化钠、硬脂酸钙中一种或两种及两种以上的混合；
更优选地，所述助磨剂为质量比为3-5:1的氯化钙和硬脂酸钙的混合。
优选地，所述胶黏剂为聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和过氯乙烯中的一种或两种及两种以上的混合；
进一步优选地，所述胶黏剂为聚乙酸乙烯酯与聚乙烯醇的混合，两者的质量比为3-5：1。
玻璃杯虽然具备了良好的防摔性能，但是在长期的使用中，由于玻璃杯表面并非完全光滑，因此容易藏污纳垢，造成生物污染。在装水条件下，杯内可能附着有藻类，从而影响其正常使用。为此，发明人将苦瓜多肽结合在玻璃微结构表面，形成致密的防污膜，能够有效地防止玻璃杯璧表面因生物附着造成的污染。
优选的，所述防污玻璃杯的制备方法中，步骤S3还可以为：
将步骤S2得到的玻璃液送入到成型模具中进行玻璃杯成型，将温度降低至35-45℃，保温12-24小时后冷却至20-40℃得到玻璃杯；
将2-5份多巴胺溶于100-150份水，得到多巴胺水溶液；将所述玻璃杯置于多巴胺水溶液中处理6-18h；取出玻璃杯，水洗后自然干燥，得到多巴胺修饰玻璃杯；
将1-4份苦瓜多肽溶于100-150份水，得到苦瓜多肽水溶液；将所述多巴胺修饰玻璃杯置于苦瓜多肽水溶液中处理4-12h；取出并水洗后自然干燥，得到防污玻璃杯。
本发明的技术构思为：通过对玻璃原材料的主要原料纳米SiO2进行改性，克服了纳米二氧化硅易于团聚的缺点，易于与其它原料形成均匀分散的体系；氧化硼能对玻璃的一系列性能进行改进，如降低玻璃融化温度、改进机械强度以及抗冲击性能等；纳米高岭土中含有较多的三氧化二铝，其作用为降低玻璃熔融过程中的析晶倾向，可以提高化学热稳定性、机械强度、硬度，减弱玻璃的脆性，通过纳米高岭土的干法改性大大增强了其粘接性能；助磨剂消除了各原料在球磨机内的团聚，提高了球磨机的粉磨效率；纯碱在高温条件下可以为玻璃熔融过程中提供游离态氧，起到助熔的作用；玻璃澄清剂能使澄清温度区间变宽，在澄清过程中会在不同温度段持续反应，变相增加了澄清时间，澄清效果显著，能有效消除玻璃制备过程中产生的CO2、N2、H2O、CO等气体；胶黏剂具有较强的粘接性能，能使制得的玻璃的机械强度和拉伸强度得到明显的提高。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
①通过对纳米二氧化硅和高岭土进行改性，降低了氧化物的表面能，克服了纳米二氧化硅和高岭土容易团聚的缺点，使得纳米二氧化硅和高岭土在玻璃体中能均匀地分散，同时使玻璃的力学性能得到提升；
②改性纳米二氧化硅和改性高岭土能在玻璃基体中形成无机网络机构，互相渗透，可以明显的提高玻璃体的致密度，致密化的玻璃可以有效降低压痕周围的残留应力，从而提高了玻璃的抗开裂能力，增强了使用寿命。
③本发明中熔融的温度为1250-1450℃，较传统的硅酸盐玻璃熔融的温度低，降低了能耗，节约了能源。
④本发明制备的玻璃杯具有较低的热膨胀系数，在经受开水和冰水的温差变化时，不会发生杯体裂开的情况。
⑤本发明制备的玻璃杯具有较好的力学性能，能防止玻璃杯在日常生活容易摔碎。
⑥本发明使用多肽在玻璃杯表面制备一层生物防污膜，能够有效阻止污物在玻璃杯表面的附着。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
二乙醇胺，购买自山东锐利环保科技有限公司，密度为1.097kg/m3，型号为工业级；
丙烯酸甲酯，购买自山东喜玛供应链管理有限公司，含量为99％，密度为0.95g/cm3，沸点为80.5℃，外观为无色透明液体，有辛辣气味；
纳米SiO2，购买自济南赛佳化工有限公司，目数为3000目，等级为工业级，型号为m-5；
对甲苯磺酸，购买自山东豪顺化工有限公司，含量为99％，密度为1.24g/cm3，熔点为107℃，沸点为140℃，型号为HS-533；
6-己内酯，购买自上海康拓化工有限公司，纯度为99％，外观为无色油状液体，货号为502-44-3；
辛酸亚锡，购买自山东开普勒生物科技有限公司，密度为1.251g/cm3，型号为kpl-45563；
氧化硼，购买自山东力昂新材料科技有限公司，含量为98％，型号为LA-8G，等级为工业级；
氮化硅，购买自湖北兴恒业科技有限公司，密度为2.329g/cm3，等级为陶瓷级；
高岭土，为煅烧高岭土，购买自灵寿县嘉硕建材加工有限公司，白度为98％，规格为6000目；
硅烷偶联剂KH-172，购买自南京罗恩硅材料有限公司，密度为0.95g/mL，外观为无色透明液体，纯度0.996g/mL；
硅烷偶联剂KH-162，购买自湖北汉达飞生物科技有限公司，纯度为99％，密度为0.996g/mL，沸点为112℃，外观为无色透明液体；
硅烷偶联剂KH-580，购买自武汉拉那白医药化工有限公司，纯度为99％，等级为优级品，颜色为无色至红色透明粘稠液体；
硬脂酸钙，购买自灵寿县南昱矿产品加工厂，钙含量为6.5±0.5，品级为一级；
石灰石，购买自池州市贵兴非矿新材料有限公司，颜色为白色，含镁量≤1％，CaCO3含量≥88％，规格为10-88mm，活性度(4NHu)≥300，级别为工业级；
聚乙酸乙烯酯，购买自山东开普勒生物科技有限公司，含量为99％，等级为工业级，型号为KPL-36365；
苦瓜多肽，购买自西安欣禄生物科技有限公司，含量为85％，等级为食品级，型号为XL180614；
聚乙烯醇，购买自山东开普勒生物科技有限公司，含量≥91％，型号为kpl-36496。
对比例1
一种防污玻璃杯的制备方法，包括如下步骤：
S1将1000g纳米SiO2、100g氧化硼、100g氮化硅、300g石灰石、200g助磨剂、100g纯碱于球磨机中干磨30min后磨成混合均匀得粉状原料；所述助磨剂为质量比为3:1的氯化钙和硬脂酸钙的混合；
S2将步骤S1得到的粉状原料、100g玻璃澄清剂、200g胶黏剂送入1350℃的玻璃窑中熔融3h得到玻璃液；所述玻璃澄清剂为质量比为9:1的硝酸钠、氧化锡的混合；所述胶黏剂为质量比为4:1的聚乙酸乙烯酯与聚乙烯醇的混合；
S3将步骤S2得到的玻璃液送入到成型模具中进行玻璃杯成型，成型温度为750℃，将温度降低至45℃，保温24小时后冷却至30℃得到防污玻璃杯；所述玻璃杯的厚度为4mm。
对比例2
一种防污玻璃杯的制备方法，包括如下步骤：
S1将1000g纳米SiO2、100g氧化硼、100g氮化硅、60g高岭土、300g石灰石、200g助磨剂、100g纯碱于球磨机中干磨30min后磨成混合均匀得粉状原料；所述助磨剂为质量比为3:1的氯化钙和硬脂酸钙的混合；
S2将步骤S1得到的粉状原料、100g玻璃澄清剂、200g胶黏剂送入1350℃的玻璃窑中熔融3h得到玻璃液；所述玻璃澄清剂为质量比为9:1的硝酸钠、氧化锡的混合；所述胶黏剂为质量比为4:1的聚乙酸乙烯酯与聚乙烯醇的混合；
S3将步骤S2得到的玻璃液送入到成型模具中进行玻璃杯成型，成型温度为750℃，将温度降低至45℃，保温24小时后冷却至30℃得到防污玻璃杯；所述玻璃杯的厚度为4mm。
实施例1
一种防污玻璃杯的制备方法，包括如下步骤：
S1将1000g改性纳米SiO2、100g氧化硼、100g氮化硅、60g高岭土、300g石灰石、200g助磨剂、100g纯碱于球磨机中干磨30min后磨成混合均匀得粉状原料；所述助磨剂为质量比为3:1的氯化钙和硬脂酸钙的混合；
S2将步骤S1得到的粉状原料、100g玻璃澄清剂、200g胶黏剂送入1350℃的玻璃窑中熔融3h得到玻璃液；所述玻璃澄清剂为质量比为9:1的硝酸钠、氧化锡的混合；所述胶黏剂为质量比为4:1的聚乙酸乙烯酯与聚乙烯醇的混合；
S3将步骤S2得到的玻璃液送入到成型模具中进行玻璃杯成型，成型温度为750℃，将温度降低至45℃，保温24小时后冷却至30℃得到防污玻璃杯；所述玻璃杯的厚度为4mm。
所述改性纳米SiO2的制备方法，包括如下步骤：
(1)将100g二乙醇胺、120mL 99wt％乙醇水溶液、110g丙烯酸甲酯混合后得混合液L1，将L1加热至40℃，在N2氛围下反应4h后减压旋蒸除去剩余的丙烯酸甲酯和乙醇，得到淡黄色透明液体即N，N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯；
(2)将步骤(1)制得的N，N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯与纳米SiO2混合后；在N2氛围下加入对苯甲磺酸得混合液L2；将L2加热至120℃；反应10h后加入6-己内酯、辛酸亚锡得混合液L3，将L3加热至120℃反应4h；加入乙醇，有沉淀物析出，分离出沉淀物，沉淀物用乙醇洗涤2次，将洗涤后的沉淀物置于60℃干燥箱中干燥10h得改性SiO2；所述N，N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯、纳米SiO2、对甲苯磺酸、α-己内酯、辛酸亚锡的质量比为5：1：0.2：8：25。
实施例2
一种防污玻璃杯的制备方法，包括如下步骤：
S1将1000g改性纳米SiO2、100g氧化硼、100g氮化硅、60g改性高岭土、300g石灰石、200g助磨剂、100g纯碱于球磨机中干磨30min后磨成混合均匀得粉状原料；所述助磨剂为质量比为3:1的氯化钙和硬脂酸钙的混合；
S2将步骤S1得到的粉状原料、100g玻璃澄清剂、200g胶黏剂送入1350℃的玻璃窑中熔融3h得到玻璃液；所述玻璃澄清剂为质量比为9:1的硝酸钠、氧化锡的混合；所述胶黏剂为质量比为4:1的聚乙酸乙烯酯与聚乙烯醇的混合；
S3将步骤S2得到的玻璃液送入到成型模具中进行玻璃杯成型，成型温度为750℃，将温度降低至45℃，保温24小时后冷却至30℃得到防污玻璃杯；所述玻璃杯的厚度为4mm。
所述改性纳米SiO2的制备方法，包括如下步骤：
(1)将100g二乙醇胺、120mL 99wt％乙醇水溶液、110g丙烯酸甲酯混合后得混合液L1，将L1加热至40℃，在N2氛围下反应4h后减压旋蒸除去剩余的丙烯酸甲酯和乙醇，得到淡黄色透明液体即N，N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯；
(2)将步骤(1)制得的N，N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯与纳米SiO2混合后，在N2氛围下加入对苯甲磺酸得混合液L2；将L2加热至120℃；反应10h后加入6-己内酯、辛酸亚锡得混合液L3，将L3加热至120℃反应4h；加入乙醇，有沉淀物析出，分离出沉淀物，沉淀物用乙醇洗涤2次，将洗涤后的沉淀物置于60℃干燥箱中干燥10h得改性SiO2；所述N，N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯、纳米SiO2、对甲苯磺酸、α-己内酯、辛酸亚锡的质量比为5：1：0.2：8：25。
所述改性高岭土的制备方法，包括如下步骤：
1)将高岭土除砂后粉碎，与氯化钠、碳酸钙混合均匀的混合体系1，将混合体系1升温至120℃，保温30min进行脱水得脱水后的高岭土；所述氯化钠的添加量为高岭土质量的1.5％，所述碳酸钙的添加量为高岭土质量的1.5％；
2)将脱水后的高岭土降温至80℃，加入高岭土质量1％的硅烷偶联剂，保温10min后得改性高岭土；所述硅烷偶联剂为质量比为1:1:2的硅烷偶联剂KH-172、硅烷偶联剂KH-162和硅烷偶联剂KH-580的混合物。
实施例3
一种防污玻璃杯的制备方法，包括如下步骤：
S1将1000g改性纳米SiO2、100g氧化硼、100g氮化硅、60g改性高岭土、300g石灰石、200g助磨剂、100g纯碱于球磨机中干磨30min后磨成混合均匀得粉状原料；所述助磨剂为质量比为3:1的氯化钙和硬脂酸钙的混合；
S2将步骤S1得到的粉状原料、100g玻璃澄清剂、200g胶黏剂送入1350℃的玻璃窑中熔融3h得到玻璃液；所述玻璃澄清剂为质量比为9:1的硝酸钠、氧化锡的混合；所述胶黏剂为质量比为4:1的聚乙酸乙烯酯与聚乙烯醇的混合；
S3将步骤S2得到的玻璃液送入到成型模具中进行玻璃杯成型，成型温度为750℃，将温度降低至45℃，保温24小时后冷却至30℃得到玻璃杯；所述玻璃杯的厚度为4mm；将5g多巴胺溶于150g水，得到多巴胺水溶液；将所述玻璃杯置于多巴胺水溶液中处理18h；取出玻璃杯，水洗后自然干燥，得到多巴胺修饰玻璃杯；将2.5g苦瓜多肽溶于150g水，得到苦瓜多肽水溶液；将所述多巴胺修饰玻璃杯置于苦瓜多肽水溶液中处理12h；取出并水洗后自然干燥，得到防污玻璃杯。
所述改性纳米SiO2的制备方法，包括如下步骤：
(1)将100g二乙醇胺、120mL 99wt％乙醇水溶液、110g丙烯酸甲酯混合后得混合液L1，将L1加热至40℃，在N2氛围下反应4h后减压旋蒸除去剩余的丙烯酸甲酯和乙醇，得到淡黄色透明液体即N，N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯；
(2)将步骤(1)制得的N，N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯与纳米SiO2混合后，在N2氛围下加入对苯甲磺酸得混合液L2；将L2加热至120℃；反应10h后加入6-己内酯、辛酸亚锡得混合液L3，将L3加热至120℃反应4h；加入乙醇，有沉淀物析出，分离出沉淀物，沉淀物用乙醇洗涤2次，将洗涤后的沉淀物置于60℃干燥箱中干燥10h得改性SiO2；所述N，N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯、纳米SiO2、对甲苯磺酸、α-己内酯、辛酸亚锡的质量比为5：1：0.2：8：25。
所述改性高岭土的制备方法，包括如下步骤：
1)将高岭土除砂后粉碎，与氯化钠、碳酸钙混合均匀的混合体系1，将混合体系1升温至120℃，保温30min进行脱水得脱水后的高岭土；所述氯化钠的添加量为高岭土质量的1.5％，所述碳酸钙的添加量为高岭土质量的1.5％；
2)将脱水后的高岭土降温至80℃，加入高岭土质量1％的硅烷偶联剂，保温10min后得改性高岭土；所述硅烷偶联剂为质量比为1:1:2的硅烷偶联剂KH-172、硅烷偶联剂KH-162和硅烷偶联剂KH-580的混合物。
测试例1
玻璃杯的热膨胀系数：
测试样品的准备：将对比例1-2、实施例1-2制备的防污玻璃杯进行切割打磨，尺寸为5mm×5mm×25mm，并且保证玻璃表面光滑，内部无气泡裂纹等缺陷；
采用德国耐驰公司生产的Netzsch DIL402C高温热膨胀仪对测试样品进行热膨胀测试；方法为石英玻璃(标样)对比法，初始温度为20℃，升温速率为10℃/min，在升温过程中，高温热膨胀仪按照设置好的程序自动采集所测样品和石英玻璃的伸长量(其中石英玻璃的伸长量视为标准)，然后对采集到的数据通过公式计算得到样品的热膨胀系数；计算公式如下：
α为样品的热膨胀系数；L0为样品在初始温度时的长度；TK为样品在任意时刻的温度；T0为初始温度；DLK为样品和标样在TK温度时长度变化之差；DL0为样品和标样的初始长度之差。测试结果如表1所示：
表1：玻璃样品的热膨胀系数
热膨胀系数(×10-7℃-1)
对比例1 92
对比例2 85
实施例1 65
实施例2 48
玻璃的热膨胀系数是指玻璃升高1℃时的相对膨胀率，热膨胀系数越小，说明玻璃耐温差的性能越好，使得冬天用玻璃杯盛装热水时不容易因为杯壁内外温差太大导致裂开。从表1的数据可以看出，实施例2制备得到的防污玻璃杯的热膨胀系数更小，实施例2相较于其它实施例与对比例的区别在于添加了改性纳米SiO2和改性高岭土，可能的原因是采用改性纳米二氧化硅与改性高岭土制备玻璃体时，改性高岭土中铝离子由铝氢氧八面体层转变成铝氧四面体的形式存在，硅氧四面体[SiO4]与铝氧四面体[AlO4]连接共同构成玻璃主体网络，部分网络修饰体离子Ca2+对其进行电荷补偿，从而使非桥氧含量降低，从而导致玻璃的网络联结程度增强，导致玻璃的粘度增大，降低了玻璃的热膨胀系数。
维氏硬度测试：将对比例1-2、实施例1-2制得的防污玻璃杯经过切割、打磨和抛光处理后得到相应的压痕测试样品；采用维氏显微硬度仪测试玻璃样品的维氏硬度，载荷采用100gf，(100gf＝0.98N)(在此载荷下，玻璃表面不会出现裂纹，减少测试的误差以及偶然性)，保压持续时间为15s，每个样品的硬度在不同的位置测量10次，测试条件为温度为25℃，相对湿度为30％，硬度Hv通过在压痕载荷100gf下出现的对角线长度通过如下公式计算得出：
P为施加在压头上的峰值载荷，a为压痕对角线的一半。
弯曲强度：玻璃的弯曲强度是指在剪切力的作用下，玻璃破裂时的最大应力，通过弯曲强度的大小来衡量玻璃抗碎裂能力。样品的制备要求为：将熔制好的玻璃样品在内圆切割机上切成5mm×5mm×25mm的玻璃样品，放在电子万能试验机上进行测试。
表2：玻璃样品的力学测试
硬度是衡量材料抵抗永久变形的能力，也反映出材料抵抗外来损伤的能力，同时弯曲强度反映了材料的抗碎裂能力，通过表2的数据可知，本发明实施例制备的防污玻璃杯具有优异的力学性能，可能的原因是采用改性纳米二氧化硅与改性高岭土制备玻璃体时，改性高岭土中铝离子由铝氢氧八面体层转变成铝氧四面体的形式存在，硅氧四面体[SiO4]与铝氧四面体[AlO4]连接共同构成玻璃主体网络，部分网络修饰体离子Ca2+对其进行电荷补偿，从而使非桥氧含量降低；同时改性SiO2结构中含有的空腔结构能使改性的高岭土进入其中，同时其结构中大量链端官能团能和改性高岭土表面的网状薄膜很好的发生作用并产生交联，网络联结程度增强、致密化的玻璃可以有效降低压痕周围的残留应力，提高了玻璃的抗开裂能力。从而导致玻璃的网络联结程度增强形成致密化的玻璃，可以有效降低压痕周围的残留应力，提高了玻璃的抗开裂能力。
测试例2
藻类在防污玻璃杯表面的附着测试采用小球藻(Chlorella vulgaris)ATCC11468，培养基为Allen培养基；将藻种按无菌操作技术转入Allen培养基平皿，25℃光照培养7d，藻种培养好后加入10mL的1：3的Allen营养液，用组织研磨器充分研磨藻种，并用1：3的Allen营养液10倍稀释，调整每种藻类的含量为5×108cfu/mL，然后将每种藻液等体积混合均匀作为接种液，立即使用，以保证接种液以新鲜状态稀释接种。将接种后的样品放入恒温恒湿光照培养箱(温度25℃、相对湿度85％、光照强度为20001x)，每天光照14h，第7天检查时，培养皿中培养基表面应明显观察到藻类生长(有绿色培养物)，否则试验无效,需要重新进行试验。样品表商保持湿润(喷洒1：3的Allen培养液保湿)，并记录样品及培养皿中藻类的生长情况。继续培养到21天，检查并记录试验结果。试验结束，用肉眼观察漆膜表面藻类生长情况，并按表3中等级评定样品表而长藻程度。测试结果见表4。
表3
表4
组样 等级
实施例2 2
实施例3 0
通过上述对比可以看出，实施例3具有良好的对小球藻防污效果，其原因可能在于，苦瓜多肽结合在玻璃微结构表面，形成致密的防污膜，能够有效地防止玻璃杯璧表面因生物附着造成的污染。

Claims (8)

1.一种防污玻璃杯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1按配方称取各原料，将50-100份改性纳米SiO2、5-10份氧化硼、5-10份氮化硅、50-60份改性高岭土、20-30份石灰石、10-20份助磨剂、5-10份纯碱球磨混合均匀得粉状原料；
S2将步骤S1得到的粉状原料、5-10份玻璃澄清剂、10-20份胶黏剂在1250-1450℃下熔融2-4h得到玻璃液；
S3将步骤S2得到的玻璃液送入到成型模具中进行玻璃杯成型，将温度降低至35-45℃，保温12-24小时后冷却至20-40℃得到玻璃杯；将2-5份多巴胺溶于100-150份水，得到多巴胺水溶液；将所述玻璃杯置于多巴胺水溶液中处理6-18h；取出玻璃杯，水洗后自然干燥，得到多巴胺修饰玻璃杯；将1-4份苦瓜多肽溶于100-150份水，得到苦瓜多肽水溶液；将所述多巴胺修饰玻璃杯置于苦瓜多肽水溶液中处理4-12h；取出并水洗后自然干燥，得到防污玻璃杯；
所述改性SiO2的制备方法，包括如下步骤：
(1)将二乙醇胺、乙醇水溶液、丙烯酸甲酯混合后得混合液L1，将L1加热至30-50℃，在N2氛围下反应3-5h后减压旋蒸除去剩余的丙烯酸甲酯和乙醇，得到淡黄色透明液体即N，N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯；
(2)将步骤(1)制得的N，N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯与纳米SiO2混合后，在N2氛围下加入对苯甲磺酸得混合液L2；将L2加热至100-140℃；反应8-12h后加入6-己内酯、辛酸亚锡得混合液L3，将L3加热至120-150℃反应3-5h；加入乙醇，有沉淀物析出，分离出沉淀物，沉淀物用乙醇洗涤2-3次，将洗涤后的沉淀物置于60-80℃干燥箱中干燥8-10h得改性SiO2；
所述改性高岭土的制备方法，包括如下步骤：1)将高岭土除砂后粉碎，与氯化钠、碳酸钙混合均匀的混合体系1，将混合体系1升温至120-140℃，保温10-30min进行脱水得脱水后的高岭土；所述氯化钠的添加量为高岭土质量的1-1.5％，所述碳酸钙的添加量为高岭土质量的1-1.5％；
2)将脱水后的高岭土降温至80-90℃，加入高岭土质量0.5-1％的硅烷偶联剂后保温10-20min得改性高岭土；所述硅烷偶联剂为质量比为1-2:1-2:2-3的硅烷偶联剂KH-172、硅烷偶联剂KH-162和硅烷偶联剂KH-580的混合物。
2.如权利要求1所述的一种防污玻璃杯的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中二乙醇胺、乙醇水溶液、丙烯酸甲酯的用量比为1-1.2g：1-1.5mL：1-1.5g。
3.如权利要求1所述的一种防污玻璃杯的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中N，N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯、纳米SiO2、对甲苯磺酸、α-己内酯、辛酸亚锡的质量比为3-5：1-2：0.1-0.2：5-8：20-30。
4.如权利要求1所述的一种防污玻璃杯的制备方法，其特征在于：所述玻璃澄清剂为质量比为5-10：1的硝酸钠、氧化锡的混合。
5.如权利要求1所述的一种防污玻璃杯的制备方法，其特征在于：所述助磨剂为氯化钙、氯化钠、硬脂酸钙中一种或两种以上的混合。
6.如权利要求1所述的一种防污玻璃杯的制备方法，其特征在于：所述助磨剂为质量比为3-5:1的氯化钙和硬脂酸钙的混合。
7.如权利要求1所述的一种防污玻璃杯的制备方法，其特征在于：所述胶黏剂为聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和过氯乙烯中的一种或两种以上的混合。
8.一种防污玻璃杯，其特征在于：采用权利要求1～7中任一项所述的方法制备而成。
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