一种无氟疏水处理剂及其制备方法和应用以及自清洁玻璃技术

本发明专利技术属于疏水材料技术领域，具体涉及一种无氟疏水处理剂及其制备方法和应用以及自清洁玻璃。本发明专利技术提供了一种无氟疏水处理剂，包含一种含有甲(乙)氧基硅烷基的有机硅聚合物，通过该有机硅聚合物中的甲(乙)氧基硅烷与玻璃表面硅羟基结合，可以形成稳定的化学键，能够将有机硅聚合物锚固到玻璃表面，提高低表面能聚合物与基体的结合能力，进而降低玻璃表面能，达到玻璃自清洁目的。测试结果表明，涂覆本发明专利技术提供的无氟疏水处理剂后得到的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；在1kg载荷条件下摩擦30000次后，表面与水的接触角仍能保持在98°以上，且耐磨性优异。

A kind of non fluorine hydrophobic treatment agent and its preparation, application and self-cleaning glass

【技术实现步骤摘要】
一种无氟疏水处理剂及其制备方法和应用以及自清洁玻璃
本专利技术属于疏水材料
，具体涉及一种无氟疏水处理剂及其制备方法和应用以及自清洁玻璃。
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，而且一旦纳米结构受到破坏，表面超疏水性能丧失，就会影响其自清洁性能，更重要的是超疏水状态是一种热力学的亚稳态，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，如何提供玻璃表面稳定且持久的自清洁功能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无氟疏水处理剂。本专利技术提供的无氟疏水处理剂，涂覆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无氟疏水处理剂的制备方法及其应用，以及一种自清洁玻璃。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无氟疏水处理剂，包含式I所述物质：式I中R为甲基或乙基。本专利技术还提供了上述技术方案所述无氟疏水处理剂的制备方法，包括以下步骤：将氨基硅油与缩水甘油醚氧基硅烷混合反应，得到无氟疏水处理剂；所述缩水甘油醚氧基硅烷为3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷或3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷。优选的，所述氨基硅油与缩水甘油醚氧基硅烷的摩尔比为1：(1～4)。优选的，所述氨基硅油为氨丙基聚硅氧烷、氨基聚硅氧烷、氨基聚醚改性聚硅氧烷和氨基改性支化聚硅氧烷中的一种或多种。优选的，所述混合反应的温度为40～100℃，时间为2～6h。本专利技术还提供了上述技术方案所述无氟疏水处理剂在自清洁玻璃中的应用。优选的，所述应用的方法包括以下步骤：在玻璃表面涂覆所述无氟疏水处理液，进行热处理，得到自清洁玻璃。优选的，所述无氟疏水处理液以无氟疏水处理液稀释液的形式使用；所述无氟疏水处理液稀释液中的溶剂为无水乙醇；所述无氟疏水处理液稀释液的质量浓度为0.1％～5％；所述疏水处理剂稀释液的涂覆量为1～10g/m2。优选的，所述热处理的温度为80～150℃，时间为5～35min。本专利技术还提供了一种自清洁玻璃，所述自清洁玻璃为涂覆有上述技术方案所述无氟疏水处理剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的无氟疏水处理剂的玻璃。本专利技术提供了一种无氟疏水处理剂，包含一种含有甲(乙)氧基硅烷基的有机硅聚合物，通过该有机硅聚合物中的甲(乙)氧基硅烷基与玻璃表面硅羟基结合，可以形成稳定的化学键，能够将有机硅聚合物锚固到玻璃表面，以此提高低表面能聚合物与基体的结合能力，进而降低玻璃表面能，有利于达到玻璃自清洁目的。实施例表明，涂覆本专利技术提供的无氟疏水处理剂后得到的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1kg载荷条件下摩擦30000次后，表面与水的接触角几乎不变，仍能保持在98°以上，充分证明由本专利技术提供的无氟疏水处理剂能够得到疏水疏油性能稳定、耐磨性能好的超滑的自清洁玻璃。附图说明图1为本专利技术应用例1水接触角测试图；图2为本专利技术应用例1油性笔书写、擦拭效果图；图3为本专利技术应用例1水接触角与迟滞角随摩擦次数的变化趋势图；图4为本专利技术应用例1水接触角与迟滞角随紫外老化时间的变化趋势图；图5为本专利技术应用例1水接触角与迟滞角随甲苯浸泡时间的变化趋势图；图6为本专利技术应用例1水接触角与迟滞角随超声清洗时间的变化趋势图；图7为本专利技术应用例1表面摩擦系数与普通玻璃摩擦系数对比图；图8为本专利技术应用例1抗粘贴与普通玻璃抗粘贴效果对比图；图9为本专利技术应用例1不同有机溶剂在稳固超滑表面的接触角和滑动角统计结果图。具体实施方式本专利技术提供了一种无氟疏水处理剂，包含式I所述物质：式I中R为甲基或乙基。在本专利技术中，所述式I中的n优选为≥50的正整数。说明：本专利技术所述式I中，“～”代表氮和氧之间含有不同的分子链段，如，硅烷链段或丙基。本专利技术还提供了上述技术方案所述无氟疏水处理剂的制备方法，包括以下步骤：将氨基硅油与缩水甘油醚氧基硅烷混合反应，得到无氟疏水处理剂；所述缩水甘油醚氧基硅烷为3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷或3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷。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，所述氨基硅油优选为氨丙基聚硅氧烷、氨基聚硅氧烷、氨基聚醚改性聚硅氧烷和氨基改性支化聚硅氧烷中的一种或多种。在本专利技术中，所述氨基硅油与缩水甘油醚氧基硅烷的摩尔比优选为1：(1～4)，更优选为1：(2～4)。本专利技术对所述氨基硅油与缩水甘油醚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，所述混合反应的温度优选为40～100℃，更优选为50～90℃，再优选为60～80℃；时间优选为2～6h，更优选为3～6h，再优选为4～6h。在本专利技术中，以所述氨基硅油为氨基聚硅氧烷，同时以3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷为例，所述氨基硅油与3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷会发生如下反应：本专利技术通过所述氨基硅油与缩水甘油醚氧基硅烷的反应，得到一种含有甲(乙)氧基硅烷基的有机硅聚合物；当所述缩水甘油醚氧基硅烷为3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷时，得到的式I中R为甲基；当所述缩水甘油醚氧基硅烷为3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷时，得到的式I中R为乙基。本专利技术还提供了上述技术方案所述无氟疏水处理剂在自清洁玻璃中的应用。在本专利技术中，所述应用优选包括以下步骤：在玻璃表面涂覆无氟疏水处理液，进行热处理，得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无氟疏水处理剂，包含式I所示物质；/n

【技术特征摘要】
1.一种无氟疏水处理剂，包含式I所示物质；



式I中R为甲基或乙基。


2.权利要求1所述无氟疏水处理剂的制备方法，包括以下步骤：
将氨基硅油与缩水甘油醚氧基硅烷混合反应，得到无氟疏水处理剂；所述缩水甘油醚氧基硅烷为3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷或3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述氨基硅油与缩水甘油醚氧基硅烷的摩尔比为1：(1～4)。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述氨基硅油为氨丙基聚硅氧烷、氨基聚硅氧烷、氨基聚醚改性聚硅氧烷和氨基改性支化聚硅氧烷中的一种或多种。


5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述混合反应的温度为40～100℃，时间为2～6h。


6.权利要求1所述无...

【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