一种基于溶胶-凝胶法的多功能ATO疏水涂层制备技术制造技术

本发明专利技术公开一种基于溶胶

【技术实现步骤摘要】
一种基于溶胶
‑
凝胶法的多功能ATO疏水涂层制备技术


[0001]本专利技术属功能涂层
，特别涉及一种在玻璃基底上制备具有隔热性、导电性、疏水性和自清洁性的透明疏水涂层的制备方法。

技术介绍

[0002]锑掺杂二氧化锡(ATO)涂层是一种具有隔热性和导电性的功能性涂层，可广泛应用能源、环境、化工等领域，是目前材料表面涂层领域的研究热点之一。随着涂层制备工艺的发展，ATO涂层的应用环境也对其提出了新的性能要求，如疏水性、自清洁性等。因此，开发集隔热性、导电性、疏水性、自清洁性、良好透光性于一身的多功能ATO涂层成为一种挑战。
[0003]涂层的疏水性是指水与接触面的接触角大于90
°
的表面，并且这样的表面具有一定的自清洁性；隔热性是指对红外线的阻隔性；导电性是指具有一定的电导率。涂层的多功能性依赖于其填料中的其他元素、疏水性依赖于其表面的微观粗糙结构，而这些因素一般会导致透光性降低。因此，选择合适的制备方法、准确地控制涂层表面的粗糙度、选择掺杂元素及其比例等因素对高透光率涂层具有重要意义。
[0004]目前国内有不少ATO涂层的制备方面的专利技术专利。中国专利：CN105521936B公开了一种ATO隔热薄膜涂层的制备方法，其采用旋涂法，制备工艺较为简单，但很难适用于玻璃等平面材料的喷涂。中国专利：CN111849330A公开了一种超低VOC水性聚氨酯/丙烯酸透明建筑玻璃的纳米ATO/TiO2透明隔热涂料，得到了较好的隔热性能，但由于不具备疏水的性能，当玻璃表面遇水后无法保证良好的透光性。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在开发一种基于溶胶
‑
凝胶法的多功能ATO疏水涂层制备技术，使玻璃表面具有隔热性、导电性和高透光率的同时，还具有疏水性、自清洁性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术设计一种基于溶胶
‑
凝胶法的多功能ATO疏水涂层制备技术，其特征在于，该制备技术包括如下步骤：
[0007]步骤1：制备SiO2溶胶
[0008]准备一定体积的无水乙醇，然后按一定的体积比向其中依次加入硅酸四乙酯、pH＝1的盐酸及N,N
‑
二甲基甲酰胺，再将其放入到集热式恒温加热磁力搅拌器中，于室温环境下搅拌2h，得到SiO2溶胶液，静置以备用。无水乙醇、TEOS、pH＝1的盐酸、DMF四者的体积比为87.8～88.3:6.7～7.2:4:1，四者合计体积份数为100。
[0009]步骤2：镀SiO2底膜
[0010]首先对玻璃表面进行清洁处理，具体是先用洗涤剂清洗玻璃表面油污，然后依次用无水乙醇和去离子水冲洗玻璃表面，干燥后待用；将完成清洁处理的玻璃垂直浸入到步骤1中制备好的SiO2溶胶液中，静置1～3min，然后以1～3mm/s速度将玻璃垂直向上提拉，该过程即为浸渍提拉法；之后将其置于马弗炉之中进行高温煅烧。高温煅烧时，设置马弗炉从
室温升至500℃用时10～20h，并于500℃下持续煅烧1～3h，玻璃表面镀SiO2底膜工序完成。
[0011]步骤3：制备ATO凝胶液
[0012]准备一定体积的无水乙醇，往其中加入一定摩尔量的SnCl2·
2H2O，并于室温下搅拌1h，然后加入一定摩尔量的柠檬酸作为络合剂，接着往其中加入一定摩尔量的SbCl3，得到原胶液。将所述原胶液于60℃下磁力搅拌器中搅拌4h后，加入占原溶胶体积1％的DMF，陈化12h，即得ATO凝胶液。
[0013]无水乙醇的体积与SnCl2·
2H2O、柠檬酸、SbCl3三者摩尔量的比值为100:0.05～0.1:0.02:0.005～0.012。
[0014]步骤4：玻璃表面SiO2底膜预处理
[0015]将氨水、双氧水、去离子水按照1:1:5的体积比混合配置好，作为清洗液备用。将镀有SiO2底膜的玻璃放置在清洗液中，于80℃环境下浸泡45min，然后依次用无水乙醇和去离子水冲洗，干燥后，玻璃表面SiO2底膜预处理即完成。
[0016]步骤5：镀ATO涂层
[0017]采用与步骤2中相同的浸渍提拉法，利用步骤3制备的ATO凝胶液对步骤4中完成预处理的表面镀有SiO2底膜的玻璃进行涂覆ATO凝胶液的操作，之后使用鼓风干燥箱在70℃温度条件下进行干燥处理至少20min，冷却至室温，即完成一次ATO凝胶膜涂覆；对完成预处理的表面镀有SiO2底膜的玻璃进行5～15次的ATO凝胶膜涂覆。将完成设定次数的ATO凝胶膜涂覆的玻璃按照步骤2中的高温煅烧工艺进行煅烧，即得表面具有亲水性的ATO涂层的玻璃。
[0018]步骤6：对ATO涂层疏水改性
[0019]选取无水乙醇为溶剂，以十六烷基三甲氧基硅烷为表面疏水改性剂配制疏水改性溶液，疏水改性溶液中十六烷基三甲氧基硅烷的体积分数为2％。将步骤5中得到的表面具有亲水性的ATO涂层的玻璃置于60～80℃的疏水改性溶液中浸泡2～4h，然后取出，用无水乙醇进行清洗，去除表面游离的十六烷基三甲氧基硅烷，最后将其置于90℃的干燥箱中进行干燥处理，即得具有多功能ATO疏水涂层的玻璃。
[0020]与现有技术相比，本专利技术有益效果在于：本专利技术制备技术采用溶胶
‑
凝胶法在玻璃表面依次加载SiO2底膜、ATO涂层，并对ATO涂层表面进行疏水改性后，得到的多功能ATO疏水涂层具有一定的隔热性和导电性，透光性良好；通过简单的疏水改性即可实现涂层的疏水性能，同时获得一定的自清洁性。本专利技术涉及的方法工艺简单、成本低廉、元素掺杂范围广，在制备功能涂层等有广泛应用，有望实现工业化生产。
附图说明
[0021]图1为采用本专利技术制备技术得到的具有多功能ATO疏水涂层的玻璃的结构示意图；图中，1—玻璃，2—SiO2底膜，3—ATO涂层。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本专利技术的具体事实方式作进一步的详细说明。
[0023]为了更清楚明白地说明本专利技术的目的、技术方案及优点，下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定
本专利技术。
[0024]本专利技术提供一种基于溶胶
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凝胶法的多功能ATO疏水涂层制备技术(简称制备技术)，该制备技术包括如下步骤：
[0025]步骤1：制备SiO2溶胶
[0026]准备一定体积的无水乙醇，然后按一定的体积比向其中依次加入硅酸四乙酯(TEOS，分析纯)、pH＝1的盐酸及N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF，分析纯)，再将其放入到集热式恒温加热磁力搅拌器中，于室温环境下搅拌2h，得到SiO2溶胶液，静置以备用。无水乙醇、TEOS、pH＝1的盐酸、DMF四者的体积比为(87.8～88.3):(6.7～7.2):4:1，四者合计体积份数为100。
[0027]步骤2：镀SiO2底膜
[0028]首先对玻璃表面进行清洁处理，具体是先用洗涤剂清本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于溶胶
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凝胶法的多功能ATO疏水涂层制备技术，其特征在于，该制备技术包括如下步骤：步骤1：制备SiO2溶胶准备一定体积的无水乙醇，然后按一定的体积比向其中依次加入硅酸四乙酯、pH＝1的盐酸及N,N
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二甲基甲酰胺，再将其放入到集热式恒温加热磁力搅拌器中，于室温环境下搅拌2h，得到SiO2溶胶液，静置以备用；无水乙醇、TEOS、pH＝1的盐酸、DMF四者的体积比为87.8～88.3:6.7～7.2:4:1，四者合计体积份数为100；步骤2：镀SiO2底膜首先对玻璃表面进行清洁处理，具体是先用洗涤剂清洗玻璃表面油污，然后依次用无水乙醇和去离子水冲洗玻璃表面，干燥后待用；将完成清洁处理的玻璃垂直浸入到步骤1中制备好的SiO2溶胶液中，静置1～3min，然后以1～3mm/s速度将玻璃垂直向上提拉，该过程即为浸渍提拉法；之后将其置于马弗炉之中进行高温煅烧；高温煅烧时，设置马弗炉从室温升至500℃用时10～20h，并于500℃下持续煅烧1～3h，玻璃表面镀SiO2底膜工序完成；步骤3：制备ATO凝胶液准备一定体积的无水乙醇，往其中加入一定摩尔量的SnCl2·
2H2O，并于室温下搅拌1h，然后加入一定摩尔量的柠檬酸作为络合剂，接着往其中加入一定摩尔量的SbCl3，得到原胶液；将所述原胶液于60℃下磁力搅拌器中搅拌4h后，加入占原溶胶体积1％的DMF，陈化12h，即得ATO凝胶液；无水乙醇的体积与SnCl2·
2H2O、柠檬酸、SbCl3三者摩尔量的比值为100:0.05～0.1:0.02:0.005～0.012；步骤4：玻璃表面SiO2底膜预处理将氨水、双氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：王进，杜建强，贾冯瑞，吴玉博，王伟，朱恒宣，
申请(专利权)人：天津隆德科技有限公司，
类型：发明
国别省市：