一种适用于汽车挡风玻璃上的自清洁纳米涂层制造技术

本发明专利技术涉及纳米材料研发技术领域，公开了一种适用于汽车挡风玻璃上的自清洁纳米涂层，利用沉淀反应法制备粒径大小在1‑50纳米之间的二氧化硅，再利用硅烷溶液进行改性，分解在丙烯酸树脂溶液中对挡风玻璃进行涂覆，制备得到的超疏水疏油纳米复合涂层，具有极好的油水分离能力，涂层表面呈现互相连通的微区和纳米孔洞组成的层状微观结构，对灰尘具有自清洁的效果，并且涂层材料的微观形貌和化学组成共同作用，提高对玻璃的机械保护，除此之外，还具有防冰覆、耐腐蚀性能。

Self cleaning nano coating for windshield of automobile

The invention relates to the technical field of nano material research and development, and discloses a self cleaning nano coating suitable for the automobile windshield, and uses the precipitation reaction method to prepare silica with size between 1 and 50 nanometers, and then using silane solution to modify and decompose the windshield in the acrylic acid tree fat solution. The super hydrophobic oil and oil nanoscale composite coating has excellent oil water separation ability. The coating surface presents a layered micro structure composed of interconnected microregions and nanoscale holes. It has a self cleaning effect on the dust, and the microstructure and chemical composition of the coating material together to improve the mechanical protection of the glass. Besides, it also has anti icing and corrosion resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于汽车挡风玻璃上的自清洁纳米涂层
本专利技术属于纳米材料研发
，具体涉及一种适用于汽车挡风玻璃上的自清洁纳米涂层。
技术介绍
纳米级结构材料简称为纳米材料，是指其结构单元的尺寸介于1纳米-100纳米范围之间。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。人们根据仿生学的原理已成功制备了许多自清洁涂层，这些自清洁涂层可以分为超亲水和超疏水两类，这两类涂层都可以通过水达到自清洁效果。对于超疏水涂层来说，水珠在涂层表面通过滑动和滚动的方式带走表面的灰尘。自清洁涂层可广泛应用于建筑外墙玻璃、汽车和飞机挡风玻璃、光学眼镜、医疗玻璃器具等方面，具有巨大的市场前景。无机纳米二氧化硅由-Si-O-Si-链组合呈三维网络状，其表面有状态不同的-OH和大量的不饱和键，并且比表面积大具有高表面能和化学活性，使其不易分散，难于制备性能优良的材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的问题，提供了一种适用于汽车挡风玻璃上的自清洁纳米涂层，对纳米二氧化硅进行改性，制备得到超疏水疏油纳米复合涂层。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种适用于汽车挡风玻璃上的自清洁纳米涂层，制备方法包括以下步骤：（1）称取0.13-0.15摩尔的硅酸钠和50-60毫升的盐酸，混合搅拌10-15分钟后加入20-25毫升乙醇、5-8毫升氨水，超声处理15-20分钟后在30-40℃水浴锅中反应18-20分钟，然后转移到聚四氟乙烯反应釜中，在240-260℃下反应20-24小时，降温后将反应混合物使用无水乙醇超声洗涤2-3遍，再使用去离子水超声洗涤2-3遍，过滤得到沉淀物，置于70-80℃烘箱中干燥6-8小时；（2）取40-45毫升无水乙醇，加入10-12毫升的去离子水和1.8-2.0克十六烷基三甲基硅烷，搅拌溶解10-15分钟，将步骤（1）制备得到的纳米二氧化硅分散到混合乙醇溶液中，然后加入3-5毫升摩尔浓度为1.5-2.0摩尔/升的乙酸，在60-70℃下反应2-3小时，过滤得到反应产物，将产物在零下18℃-零下15℃下冷冻干燥12-15小时，最后于90-100℃温度下真空干燥10-12小时，即得改性纳米二氧化硅；（3）将制备的改性二氧化硅添加到质量浓度为40-50%丙烯酸树脂溶液中，在转速为1800-2000转/分钟下分散30-40分钟，旋涂于预先处理后的玻璃基材上，旋转30-40秒，在室温下静置6-8小时后置于65-75℃的真空干燥箱中固化18-20小时即可。作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述的盐酸摩尔浓度为4.5-4.8摩尔/升。作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）中所述改性二氧化硅添加质量分数为0.8-1.0%。作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）中所述的预先处理后的玻璃基材处理方法为：使用碱性洗涤剂超声清洗20-30分钟后再用乙醇超声处理10-15分钟，最后用去离子水冲洗2-3遍，在40-45℃下干燥50-60分钟即可。作为对上述方案的进一步描述，该纳米涂层在玻璃上的涂覆度厚在0.3-0.5微米之间。本专利技术相比现有技术具有以下优点：为了提高汽车挡风玻璃的耐污性能，本专利技术提供了一种适用于汽车挡风玻璃上的自清洁纳米涂层，利用沉淀反应法制备粒径大小在1-50纳米之间的二氧化硅，再利用硅烷溶液进行改性，分解在丙烯酸树脂溶液中对挡风玻璃进行涂覆，制备得到的超疏水疏油纳米复合涂层，具有极好的油水分离能力，涂层表面呈现互相连通的微区和纳米孔洞组成的层状微观结构，对灰尘具有自清洁的效果，并且涂层材料的微观形貌和化学组成共同作用，提高对玻璃的机械保护，除此之外，还具有防冰覆、耐腐蚀性能。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步描述。实施例1一种适用于汽车挡风玻璃上的自清洁纳米涂层，制备方法包括以下步骤：（1）称取0.13摩尔的硅酸钠和50毫升的盐酸，混合搅拌10分钟后加入20毫升乙醇、5毫升氨水，超声处理15分钟后在30℃水浴锅中反应18分钟，然后转移到聚四氟乙烯反应釜中，在240℃下反应20小时，降温后将反应混合物使用无水乙醇超声洗涤2遍，再使用去离子水超声洗涤2遍，过滤得到沉淀物，置于70℃烘箱中干燥6小时；（2）取40毫升无水乙醇，加入10毫升的去离子水和1.8克十六烷基三甲基硅烷，搅拌溶解10分钟，将步骤（1）制备得到的纳米二氧化硅分散到混合乙醇溶液中，然后加入3毫升摩尔浓度为1.5摩尔/升的乙酸，在60℃下反应2小时，过滤得到反应产物，将产物在零下18℃下冷冻干燥12小时，最后于90℃温度下真空干燥10小时，即得改性纳米二氧化硅；（3）将制备的改性二氧化硅添加到质量浓度为40%丙烯酸树脂溶液中，在转速为1800转/分钟下分散30分钟，旋涂于预先处理后的玻璃基材上，旋转30秒，在室温下静置6小时后置于65℃的真空干燥箱中固化18小时即可。作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述的盐酸摩尔浓度为4.5摩尔/升。作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）中所述改性二氧化硅添加质量分数为0.8%。作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）中所述的预先处理后的玻璃基材处理方法为：使用碱性洗涤剂超声清洗20分钟后再用乙醇超声处理10分钟，最后用去离子水冲洗2遍，在40℃下干燥50分钟即可。作为对上述方案的进一步描述，该纳米涂层在玻璃上的涂覆度厚在0.3-0.5微米之间。对比例2一种适用于汽车挡风玻璃上的自清洁纳米涂层，制备方法包括以下步骤：（1）称取0.14摩尔的硅酸钠和55毫升的盐酸，混合搅拌12分钟后加入22毫升乙醇、6毫升氨水，超声处理18分钟后在35℃水浴锅中反应19分钟，然后转移到聚四氟乙烯反应釜中，在250℃下反应22小时，降温后将反应混合物使用无水乙醇超声洗涤2遍，再使用去离子水超声洗涤2遍，过滤得到沉淀物，置于75℃烘箱中干燥7小时；（2）取42毫升无水乙醇，加入11毫升的去离子水和1.9克十六烷基三甲基硅烷，搅拌溶解12分钟，将步骤（1）制备得到的纳米二氧化硅分散到混合乙醇溶液中，然后加入4毫升摩尔浓度为1.8摩尔/升的乙酸，在65℃下反应2.5小时，过滤得到反应产物，将产物在零下16℃下冷冻干燥14小时，最后于95℃温度下真空干燥11小时，即得改性纳米二氧化硅；（3）将制备的改性二氧化硅添加到质量浓度为45%丙烯酸树脂溶液中，在转速为1900转/分钟下分散35分钟，旋涂于预先处理后的玻璃基材上，旋转35秒，在室温下静置7小时后置于70℃的真空干燥箱中固化19小时即可。作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述的盐酸摩尔浓度为4.6摩尔/升。作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）中所述改性二氧化硅添加质量分数为0.9%。作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）中所述的预先处理后的玻璃基材处理方法为：使用碱性洗涤剂超声清洗25分钟后再用乙醇超声处理12分钟，最后用去离子水冲洗2遍，在42℃下干燥55分钟即可。作为对上述方案的进一步描述，该纳米涂层在玻璃上的涂覆度厚在0.3-0.5微米之间。实施例3一种适用于汽车挡风本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于汽车挡风玻璃上的自清洁纳米涂层，其特征在于，制备方法包括以下步骤：（1）称取0.13‑0.15摩尔的硅酸钠和50‑60毫升的盐酸，混合搅拌10‑15分钟后加入20‑25毫升乙醇、5‑8毫升氨水，超声处理15‑20分钟后在30‑40℃水浴锅中反应18‑20分钟，然后转移到聚四氟乙烯反应釜中，在240‑260℃下反应20‑24小时，降温后将反应混合物使用无水乙醇超声洗涤2‑3遍，再使用去离子水超声洗涤2‑3遍，过滤得到沉淀物，置于70‑80℃ 烘箱中干燥6‑8小时；（2）取40‑45毫升无水乙醇，加入10‑12毫升的去离子水和1.8‑2.0克十六烷基三甲基硅烷，搅拌溶解10‑15分钟，将步骤（1）制备得到的纳米二氧化硅分散到混合乙醇溶液中，然后加入3‑5毫升摩尔浓度为1.5‑2.0摩尔/升的乙酸，在60‑70℃下反应2‑3小时，过滤得到反应产物，将产物在零下18℃‑零下15℃下冷冻干燥12‑15小时，最后于90‑100℃温度下真空干燥10‑12小时，即得改性纳米二氧化硅；（3）将制备的改性二氧化硅添加到质量浓度为40‑50%丙烯酸树脂溶液中，在转速为1800‑2000转/分钟下分散30‑40分钟，旋涂于预先处理后的玻璃基材上，旋转30‑40秒，在室温下静置6‑8小时后置于65‑75℃的真空干燥箱中固化18‑20小时即可。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于汽车挡风玻璃上的自清洁纳米涂层，其特征在于，制备方法包括以下步骤：（1）称取0.13-0.15摩尔的硅酸钠和50-60毫升的盐酸，混合搅拌10-15分钟后加入20-25毫升乙醇、5-8毫升氨水，超声处理15-20分钟后在30-40℃水浴锅中反应18-20分钟，然后转移到聚四氟乙烯反应釜中，在240-260℃下反应20-24小时，降温后将反应混合物使用无水乙醇超声洗涤2-3遍，再使用去离子水超声洗涤2-3遍，过滤得到沉淀物，置于70-80℃烘箱中干燥6-8小时；（2）取40-45毫升无水乙醇，加入10-12毫升的去离子水和1.8-2.0克十六烷基三甲基硅烷，搅拌溶解10-15分钟，将步骤（1）制备得到的纳米二氧化硅分散到混合乙醇溶液中，然后加入3-5毫升摩尔浓度为1.5-2.0摩尔/升的乙酸，在60-70℃下反应2-3小时，过滤得到反应产物，将产物在零下18℃-零下15℃下冷冻干燥12-15小时，最后于90-100℃温度下真空干燥10-12小时，即得改性纳米二氧化硅；（3）将...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈坦和，陈明祥，于初宏，
申请(专利权)人：马鞍山蓝科再制造技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34