一种玻璃表面疏尘薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种玻璃表面疏尘薄膜及其制备方法。薄膜为采用溶胶‑凝胶法制备的SnO

A dust removing film on glass surface and its preparation method

The invention discloses a dust removing film on a glass surface and a preparation method thereof. The films were prepared by sol gel method SnO.

【技术实现步骤摘要】
一种玻璃表面疏尘薄膜及其制备方法
本专利技术涉及溶胶-凝胶法镀膜
，具体涉及到玻璃表面SnO2/SiO2疏尘薄膜。
技术介绍
玻璃一直在户外环境中得到广泛应用，如建筑玻璃、车窗玻璃、太阳能光伏玻璃。玻璃最重要的功能是透光。灰尘的粘附是户外玻璃透光率降低的最主要原因。除了自然界的风与尘土造成的灰尘在玻璃表面的粘附外，随着全球工业化的快速发展，各种工业尘埃以及机动车排放的尘埃，对户外玻璃造成了更加严重的、更难以去除的污损。亚洲银行和清华大学联合发布的研究报告指出，在中国500个特大城市中，超过99％的城市均不能够达到世界卫生组织的空气质量标准；其中颗粒物是中国大部分城市的主要空气污染物之一。干燥环境中，大气中灰尘、花粉颗粒物在玻璃表面的附着以静电吸附为主要方式。灰尘粘附不仅降低了玻璃透光性，也会腐蚀玻璃而产生漫反射，甚至会导致热斑而发生玻璃的损坏。玻璃的清洁有人工清洗、自动清洗、激光清洗多种方法技术，各种方法的费用不菲。如何降低灰尘吸附，减少玻璃的清洗清洁，具有重大的环保效益和经济意义。大气中的尘埃颗粒通过碰撞获得电荷，在非导电材料玻璃上，表面电荷也通过摩擦而带电，吸附灰尘。为了防止静电吸引，目前最实用的解决方法是添加抗静电剂，使表面电阻为105～1012Ω/□的薄膜可以通过泄露电荷从而达到表面疏尘的效果。抗静电剂包括有机聚合物、非金属颗粒、金属颗粒以及金属氧化物半导体。金属有机物(聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩)抗静电疏尘薄膜，不稳定，加工性差，主要用于食品包装内衬。非金属颗粒(炭黑、石墨)抗静电疏尘薄膜，价格廉价、选择性好、导电持久，但是相容性差、光洁度不好。金属颗粒(Pt、Ag、Cu)抗静电疏尘薄膜，活性高、易氧化、难分散、工艺复杂。在金属氧化物半导体(ZnO、SnO2、In2O3以及其掺杂氧化物)抗静电疏尘薄膜中，ZnO材料虽然容易成膜，但薄膜的电学性质不够稳定，“自补偿”作用严重，p型ZnO材料稳定性较差。In2O3资源缺乏，成本高。SnO2薄膜的表面电阻在103～105Ω/□，不能达到良好的防静电效果。中国专利CN106700675A公开了外墙基材防静电防污涂膜剂及其制备方法，涂膜剂由甲醇、氧化锡、二氧化硅和溶剂组成，氧化锡颗粒与二氧化硅颗粒均为纳米级，分散困难，价格贵，不利于大量生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述不足之处，提供了一种玻璃表面疏尘薄膜及其制备方法，该薄膜在保证透光性好的同时具有良好的疏尘效果，并且制备方法简便，工艺温度低，成本低，易于调控，可以获得物理化学性质均匀的薄膜。本专利技术提供一种玻璃表面疏尘薄膜及其制备方法，其技术方案是：SnO2/SiO2疏尘薄膜以Sn的氯化物、硅酸酯类有机物作为前驱体与醇、去离子水以及酸中的至少一种分别制备SnO2、SiO2溶胶，按照一定摩尔比进行混合、陈化得到SnO2/SiO2溶胶，利用提拉法、旋涂法、喷涂法在玻璃基材表面上镀膜后进行热处理。所述步骤中玻璃基材选用建筑玻璃、车窗玻璃、太阳能光伏玻璃中的至少一种。所述步骤中SnO2/SiO2疏尘薄膜的表面电阻在105～1012Ω/□。所述步骤中Sn的氯化物为SnCl2·2H2O、SnCl4·5H2O的一种或两种混合物，硅酸酯类有机物为正硅酸四乙酯、正硅酸四丁酯的一种或两种混合物。所述步骤中醇为甲醇、乙醇、异丙醇的一种或多种混合物，酸为盐酸、硝酸、醋酸中的一种或多种混合物。所述步骤中SnO2溶胶由Sn的氯化物与醇的摩尔比1∶40～100室温搅拌1～8h制备。所述步骤中SiO2溶胶由硅酸酯类有机物与醇的摩尔比1∶4～26.5，硅酸酯类有机物与去离子水的摩尔比1∶2～10，硅酸酯类有机物与酸的摩尔比1∶0.02～2，室温搅拌1～8h制备。所述步骤中SiO2与SnO2溶胶的摩尔比为0.1～12.5，混合室温搅拌1～8h，陈化24～72h。所述步骤中提拉法镀膜提拉速度为100～5000μm/s，浸渍时间为10～120s；旋涂法镀膜旋涂速度a为500～2500r/min，时间为3～18s，速度b为800～8000r/min，时间为3～60s；喷涂法镀膜喷涂空气压力0.1～0.4Mpa，距离为100～400mm，移动速度10～50cm/s，喷嘴1～1.8mm。所述步骤中薄膜热处理工艺为以1～3℃/min升温到250～350℃保温30～60min，再以4～8℃/min升温到450～550℃保温1～3h后冷却。与现有疏尘薄膜以及制备方法相比，本专利技术的优于效果有：所述的SnO2/SiO2疏尘薄膜可以降低灰尘的粘附，减少玻璃清洗次数，大量减少清洁剂的用量以及造成二次水污染；所述的溶胶-凝胶制备方法，均匀性好，易于控制掺杂水平，易于实现大面积涂覆，易于调控组分，且方便控制两种溶胶的比例来改变防静电薄膜的表面电阻达到最好的疏尘效果。附图说明图1是实施例1所得到的SnO2/SiO2疏尘薄膜扫描电镜(SEM)图。图2是实施例2所得到的SnO2/SiO2疏尘薄膜X射线衍射(XRD)图。图3是实施例3所得到的SnO2/SiO2疏尘薄膜可见光透过率、折射率图。图4是实施例4、5所得到的SnO2/SiO2疏尘薄膜表面电阻对比图。图5是实施例4、5所得到的SnO2/SiO2疏尘薄膜落灰实验对比图，在自组装落灰装置中水平倾斜60°落灰30s，图5中SnO2/SiO2摩尔比为0代表空白玻璃片。具体实施方式为了更好的理解本专利技术，下面结合附图对本专利技术作进一步的详细描述，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施案例。实施例1一种玻璃表面疏尘薄膜及其制备方法，包括以下步骤：将SnCl2·2H2O、乙醇按照摩尔比1∶80在室温搅拌5h制备SnO2溶胶，将正硅酸四乙酯、乙醇、盐酸、去离子水按照摩尔比1∶16∶8∶0∶0.1在室温搅拌5h制备SiO2溶胶。再将SiO2与SnO2溶胶的按照摩尔比为0.75在室温搅拌4h进行混合，陈化24h得到SnO2/SiO2溶胶，通过提拉法以3000μm/s的提拉速度，浸渍60s涂覆到石英玻璃片上。将镀膜石英玻璃基片以2℃/min升温到350℃保温30min，再以8℃/min升温到500℃保温1h进行热处理，得到SnO2/SiO2疏尘薄膜。图1是实施例1所得到的SnO2/SiO2疏尘薄膜扫描电镜(SEM)图，由图可以看出薄膜平整无裂纹，颗粒小，但颗粒排列致密均匀。实施例2一种玻璃表面疏尘薄膜及其制备方法，包括以下步骤：将SnCl2·2H2O、乙醇按照摩尔比1∶80在室温搅拌5h制备SnO2溶胶，将正硅酸四乙酯、乙醇、盐酸、去离子水按照摩尔比1∶16∶8∶0∶0.1在室温搅拌5h制备SiO2溶胶。再将SiO2与SnO2溶胶的按照摩尔比为0.5在室温搅拌4h进行混合，陈化24h得到SnO2/SiO2溶胶，通过旋涂法镀膜旋涂速度a为1000r/min，时间为10s，速度b为3000r/min，时间为5s涂覆到石英玻璃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玻璃表面疏尘薄膜及其制备方法，其特征在于：通过溶胶-凝胶法在玻璃基材表面上制备的具有显著疏尘效果且高透光率的SnO

【技术特征摘要】
1.一种玻璃表面疏尘薄膜及其制备方法，其特征在于：通过溶胶-凝胶法在玻璃基材表面上制备的具有显著疏尘效果且高透光率的SnO2/SiO2复合薄膜；所述的SnO2/SiO2复合薄膜可以降低灰尘的粘附，减少玻璃清洗次数，大幅度减少清洁剂的用量以及造成的水污染；所述的薄膜分别以Sn的氯化物、硅酸酯类有机物作为前驱体与醇、去离子水以及酸中的至少一种制备SnO2、SiO2溶胶，再将SiO2和SnO2溶胶按照一定摩尔比进行混合、陈化得到SnO2/SiO2溶胶，利用提拉法、旋涂法、喷涂法将溶胶涂覆在玻璃基材表面上，经过干燥、热处理得到SnO2/SiO2疏尘薄膜。


2.根据权利要求1所述的一种玻璃表面疏尘薄膜及其制备方法，其特征在于：所述的玻璃基材选用建筑玻璃、车窗玻璃、太阳能光伏玻璃中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的一种玻璃表面疏尘薄膜及其制备方法，其特征在于：所述的SnO2/SiO2疏尘薄膜的表面电阻在105～1012Ω/□。


4.根据权利要求1所述的一种玻璃表面疏尘薄膜及其制备方法，其特征在于：所述的Sn的氯化物为SnCl2·2H2O、SnCl4·5H2O的一种或两种混合物，硅酸酯类有机物为正硅酸四乙酯、正硅酸四丁酯的一种或两种混合物。


5.根据权利要求1所述的一种玻璃表面疏尘薄膜及其制备方法，其特征在于：所述的醇为甲醇、乙醇、异丙醇的一种或多种混合物，酸为盐酸、硝酸、醋酸中的一种或多种混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：高亚男，孙明悦，王永，刘俊成，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12