一种疏水处理剂及其制备方法和应用、耐磨自清洁玻璃及制备方法技术

本发明专利技术属于疏水材料技术领域，具体涉及一种疏水处理剂及其制备方法和应用、耐磨自清洁玻璃及制备方法。本发明专利技术提供了一种疏水处理剂，具有一种含有三乙氧基硅烷基团的全氟聚醚化合物，该全氟聚醚化合物中的三乙氧基硅烷基可以与硅羟基键合，有利于在应用过程中形成有机无机杂化结构，进而将全氟聚醚化合物锚固到玻璃表面，大大提高玻璃疏水表面耐磨性能；同时赋予玻璃表面低表面能特性，使得玻璃表面具有优异的全液疏和抗污染的特性。测试结果表明，涂覆本发明专利技术提供的疏水处理剂后得到的耐磨自清洁玻璃能够有效疏离各类有机溶剂；在100kPa压力条件下摩擦20万次后，表面与水的接触角仍能保持在105°以上，耐磨性能优异。

A hydrophobic treatment agent and its preparation method and application, wear-resistant self-cleaning glass and preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种疏水处理剂及其制备方法和应用、耐磨自清洁玻璃及制备方法
本专利技术属于疏水材料
，具体涉及一种疏水处理剂及其制备方法和应用、耐磨自清洁玻璃及制备方法。
技术介绍
玻璃广泛应用于建筑、汽车等领域，但在使用过程中极易由于沾染尘土及有机质而失去玻璃透明度，影响玻璃的使用性能。通过技术手段赋予玻璃自清洁功能可以有效避免由于玻璃易沾染灰尘及有机质造成的玻璃使用性能下降的影响。目前，自清洁玻璃主要有两种：一种是利用二氧化钛光降解原理实现的具有超亲水性的自清洁玻璃，这种超亲水性自清洁玻璃的自清洁功能表现为两方面：一是靠其表面对水的亲和性，使水的液滴在玻璃材料表面上的接触角趋于零，水滴在玻璃表面形成均匀的水膜，通过均匀水膜的重力下落带走污渍；二是光催化分解有机物的能力，TiO2在紫外光或可见光照射下与吸附在TiO2表面的有机物质发生氧化还原反应，生成水和CO2，从而达到降解有机物并清洁玻璃表面的目的；但这种自清洁玻璃制备工艺较为复杂，成本高，大面积制备技术还尚不成熟；且存在玻璃光催化效率低、耐污染性能差和自清洁持久性还需要提高等问题。另外一种是仿“荷叶效应”的超疏水自清洁玻璃，这种玻璃水滴在表面呈现圆球型，在一定角度下可以滚动滑落，从而带走表面落下的灰尘，这种超疏水玻璃要求表面具有一定的纳米结构，因此玻璃透明性往往会受到影响，而且超疏水状态是一种热力学的亚稳态，特定微纳结构极易被破坏，耐磨性差，当表面微结构受到机械损伤后，表面润湿状态很容易发生转变而使玻璃表面变得不疏水，丧失自清洁性能。因此，如何提供长效耐磨的、玻璃表面稳定且具有持久自清洁功能的玻璃是本领域一大技术难题。目前存在的在玻璃表面涂覆疏水镀膜的方法，仍存在疏水镀膜与玻璃结合不够紧密，疏水性能不稳定且耐磨性不佳的缺陷。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种疏水处理剂。本专利技术提供的疏水处理剂，应用在玻璃上可以得到低表面能超滑玻璃，涂覆表面具有疏水疏油性能优异且稳定、耐磨性好的特点；本专利技术还提供了一种疏水处理剂的制备方法及其应用，以及一种耐磨自清洁玻璃和制备方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供了一种具有式I所示结构的疏水处理剂；式I中n为10～20。本专利技术还提供了上述技术方案所述疏水处理剂的制备方法，包括以下步骤：将单端羟基全氟聚醚与异氰酸丙基三乙氧基硅烷在催化剂存在的条件下，进行加成反应，得到所述疏水处理剂；所述单端羟基全氟聚醚具有式II所示结构：优选的，所述单端羟基全氟聚醚与异氰酸丙基三乙氧基硅烷的摩尔比为(0.8～1)：1。优选的，所述催化剂为有机锡催化剂；所述催化剂的用量为单端羟基全氟聚醚与异氰酸丙基三乙氧基硅烷摩尔总量的0.3％～0.9％。优选的，所述加成反应的温度为18～25℃，时间为2～6h。本专利技术还提供了上述技术方案所述疏水处理剂在制备耐磨自清洁玻璃领域中的应用。本专利技术还提供了一种耐磨自清洁玻璃，所述耐磨自清洁玻璃的表面涂覆有上述技术方案所述疏水处理剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的疏水处理剂。本专利技术还提供了上述技术方案所述耐磨自清洁玻璃的制备方法，包括以下步骤：将所述疏水处理剂与硅溶胶混合，得到疏水涂覆剂；在玻璃表面涂覆所述疏水涂覆剂，进行热处理，得到耐磨自清洁玻璃。优选的，所述硅溶胶由正硅酸乙酯在乙醇水溶液中水解得到；所述乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为8：2；所述正硅酸乙酯在乙醇水溶液中的浓度为1mol/L；所述疏水涂覆剂中疏水处理剂的体积浓度为0.5％～5％。优选的，所述热处理的温度为80～150℃，时间为5～35min。本专利技术提供了一种疏水处理剂，包含一种含有三乙氧基硅烷基团的全氟聚醚化合物，该全氟聚醚化合物中的三乙氧基硅烷基可以与硅羟基键合，有利于在应用过程中形成有机无机杂化的疏水涂覆剂，进而将全氟聚醚化合物锚固到玻璃表面，大大提高低表面能的全氟聚醚化合物与基体的结合能力，提高玻璃疏水表面的耐磨性能；同时赋予玻璃表面低表面能特性，有利于达到玻璃自清洁目的，使得玻璃表面具有优异的疏水疏油和抗污染的特性。实施例表明，涂覆本专利技术提供的疏水处理剂后得到的耐磨自清洁玻璃具有低表面能超滑表面，表面摩擦系数低，能够有效疏离各类有机溶剂，具有优异的自清洁效果；而且耐磨性优异，在100kPa压力条件下摩擦20万次后，表面与水的接触角几乎不变，仍能保持在105°以上，抗污染效果仍和初始状态一致，充分证明由本专利技术提供的疏水处理剂能够得到疏水疏油性能稳定、耐磨性能优异的超滑的耐磨自清洁玻璃。附图说明图1为本专利技术测试例1试管内壁油膜的运动情况效果图；图2为本专利技术应用例1水接触角测试图；图3为本专利技术应用例1油性笔书写、擦拭效果图，其中，左上为应用例1玻璃表面书写效果，左下为对比用普通玻璃表面书写效果，右上为应用例1玻璃表面擦拭效果，右下为对比用普通玻璃擦拭效果；图4为本专利技术应用例1有机溶剂甲苯和水滴滑动情况效果图，其中，左上为甲苯在对比用普通玻璃表面滑落照片，右上为甲苯在应用例1玻璃表面滑落照片，左下为水滴在对比用普通玻璃表面滑落照片，右下为水滴在应用例1玻璃表面滑落照片；图5为本专利技术应用例1抗油漆涂装效果图，其中，上图为对比用普通玻璃表面喷涂油漆后效果照片，下图为应用例1玻璃表面喷涂油漆后照片；图6为本专利技术应用例1抗指纹效果图，其中，左上为应用例1所得耐磨自清洁玻璃表面沾有指纹显微镜图，右上为左上图局部放大图，左下为对比用普通玻璃表面沾有指纹的显微镜图，右下为左下图局部放大图；图7为本专利技术应用例1油性笔笔迹状态随摩擦次数变化效果图。具体实施方式本专利技术提供了一种具有式I所示结构的疏水处理剂；式I中n为10～20。在本专利技术中，所述n优选为10～20的正整数，更优选为12～18的正整数。本专利技术还提供了上述技术方案所述疏水处理剂的制备方法，包括以下步骤：将单端羟基全氟聚醚与异氰酸丙基三乙氧基硅烷在催化剂存在的条件下，进行加成反应，得到所述疏水处理剂；所述单端羟基全氟聚醚具有式II所示结构：在本专利技术中，若无特殊说明，制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。在本专利技术中，所述单端羟基全氟聚醚的平均分子质量优选为2000～4000。在本专利技术中，所述单端羟基全氟聚醚与异氰酸丙基三乙氧基硅烷的摩尔比优选为(0.8～1)：1，更优选为(0.85～0.95)：1。本专利技术对所述单端羟基全氟聚醚与异氰酸丙基三乙氧基硅烷的混合方式没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的混合方式即可。在本专利技术中，所述催化剂优选为有机锡催化剂，更优选为二月桂酸二丁基锡。在本专利技术中，所述催化剂的用量优选为单端羟基全氟聚醚与异氰酸丙基三乙氧基硅烷摩尔总量的0.3％～0.9％，更优选为0.4％～0.8％，再优选为0.5％～0.7％。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有式I所示结构的疏水处理剂；/n

【技术特征摘要】
1.一种具有式I所示结构的疏水处理剂；



式I中n为10～20。


2.权利要求1所述疏水处理剂的制备方法，包括以下步骤：
将单端羟基全氟聚醚与异氰酸丙基三乙氧基硅烷在催化剂存在的条件下，进行加成反应，得到所述疏水处理剂；
所述单端羟基全氟聚醚具有式II所示结构：





3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述单端羟基全氟聚醚与异氰酸丙基三乙氧基硅烷的摩尔比为(0.8～1)：1。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为有机锡催化剂；所述催化剂的用量为单端羟基全氟聚醚与异氰酸丙基三乙氧基硅烷摩尔总量的0.3％～0.9％。


5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述加成反应的温度为18～25℃，时间为2～6h。


6.权利要求1所述疏水处理剂或权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：周峰，吴杨，裴小维，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃;62