一种疏水玻璃基材及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及玻璃表面改性技术领域，公开了一种疏水玻璃基材及其制备方法和应用。该方法包括：(1)将玻璃基材的表面进行激光处理，以得到形成有多个柱状结构的玻璃基材I；柱状结构的高径比为1：1

【技术实现步骤摘要】
一种疏水玻璃基材及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及玻璃表面改性
，具体涉及一种疏水玻璃基材及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]玻璃是日常生活及工业生产中应用较广的材料，如建筑玻璃、汽车玻璃等。当玻璃在户外应用时，常常受到粉尘等污染物的污染。给人们的工作、生活带来了不便，并对人身安全造成一定的隐患。
[0003]经过亿万年的演变与进化，自然界中的大量生物形成了天然合理的超疏水结构。其中较为典型的生物超疏水结构有：荷叶、蝉翼和水稻叶。这些生物表面的微结构和低表面能化学成分赋予了表面优异的超疏水性，也赋予了它们自洁性防污性能。
[0004]因此，在工程材料设计和制造方面，赋予玻璃超疏水性和自清洁防污性能具有重要的意义。
[0005]为了获得疏水性玻璃，现有技术通常在玻璃表面喷涂疏水涂层，或者蒸镀一层疏水镀膜液。
[0006]CN1778749A公开了一种玻璃疏水镀膜液，该璃疏水镀膜液由长链烷基硅烷偶联剂、硅酸烷基酯、醇、无机酸催化剂和去离子水或蒸馏水组成，采用该玻璃疏水镀膜液可以在汽车玻璃表面形成一层透明憎水膜，水滴在玻璃表面可以形成水珠，其接触角可高达110℃，可实现自动滚落而不留痕迹，从而解决了视线不清的问题。
[0007]然而，前述方法得到的镀膜制备过程复杂，并且获得的镀膜容易脱落，还具有疏水性不佳的缺陷。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是为了克服现有技术中疏水性玻璃存在制备过程复杂且疏水性不佳的缺陷。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种制备疏水玻璃基材的方法，该方法包括：
[0010](1)将玻璃基材的表面进行激光处理，以得到形成有多个柱状结构的玻璃基材I；所述柱状结构的高径比为1：1
‑
3，且相邻所述柱状结构的间距为80μm
‑
120μm；
[0011](2)将所述玻璃基材I浸泡于含有1H,1H,2H,2H
‑
十七氟癸基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，得到玻璃基材II，并将所述玻璃基材II进行第一干燥处理；在所述乙醇溶液中，所述1H,1H,2H,2H
‑
十七氟癸基三乙氧基硅烷的浓度为0.1
‑
3体积％。
[0012]优选地，在步骤(1)中，所述激光处理在紫外光存在下进行。
[0013]优选地，在步骤(1)中，所述激光处理的条件至少包括：脉冲宽度为100
‑
200ns，脉冲重复频率为10
‑
30kHz，激光功率为40
‑
60W，聚焦后的有效光斑直径约为30
‑
50μm，激光扫描速率为400
‑
600mm/s。
[0014]优选地，在步骤(1)中，所述柱状结构的高径比为1：1.2
‑
2。
[0015]优选地，在步骤(2)中，在所述乙醇溶液中，所述1H,1H,2H,2H
‑
十七氟癸基三乙氧基硅烷的浓度为0.5
‑
2体积％。
[0016]优选地，在步骤(2)中，所述浸泡的条件至少包括：温度为20
‑
40℃，时间为12
‑
24h。
[0017]优选地，在步骤(2)中，该方法还包括：将所述玻璃基材I浸泡于含有1H,1H,2H,2H
‑
十七氟癸基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中之前，先将所述玻璃基材I依次进行第二清洗和第二干燥处理。
[0018]优选地，在步骤(2)中，所述第一干燥处理的条件至少包括：温度为20
‑
40℃，时间为6
‑
12h。
[0019]优选地，在步骤(2)中，该方法还包括：在进行所述第一干燥处理之前，先将所述玻璃基材II进行第一清洗。
[0020]本专利技术第二方面提供由第一方面所述的方法制备得到的疏水玻璃基材。
[0021]本专利技术第三方面提供第二方面所述的疏水玻璃基材在汽车玻璃和建筑玻璃中的应用。
[0022]采用本专利技术提供的方法制备得到的玻璃基材疏水性能增强，接触角大于150
°
，并且还能够实现玻璃表面的自清洁防污性能。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例1制备得到的疏水玻璃基材的接触角示意图；
[0024]图2为对照组玻璃基材的接触角示意图；
[0025]图3是本专利技术实施例1制备得到的疏水玻璃基材清洁防污过程示意图。
[0026]附图标记说明
[0027]1、水滴
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2、疏水玻璃基材
[0028]3、对照组玻璃基材
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4、粉尘和颗粒污染物
具体实施方式
[0029]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0030]本专利技术中，未作相反说明的情况下，所述室温或常温均表示25
±
2℃。
[0031]本专利技术中，所述柱状结构的高径比是指“所述柱状结构的高度与所述柱状结构的直径的比值”。
[0032]如前所述，本专利技术的第一方面提供了一种制备疏水玻璃基材的方法，该方法包括：
[0033](1)将玻璃基材的表面进行激光处理，以得到形成有多个柱状结构的玻璃基材I；所述柱状结构的高径比为1：1
‑
3，且相邻所述柱状结构的间距为80μm
‑
120μm；
[0034](2)将所述玻璃基材I浸泡于含有1H,1H,2H,2H
‑
十七氟癸基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，得到玻璃基材II，并将所述玻璃基材II进行第一干燥处理；在所述乙醇溶液中，所述1H,1H,2H,2H
‑
十七氟癸基三乙氧基硅烷的浓度为0.1
‑
3体积％。
[0035]本专利技术的专利技术人在研究过程中发现，采用激光加工和溅射所形成的微纳分级结构，配合含有特定浓度的1H,1H,2H,2H
‑
十七氟癸基三乙氧基硅烷的乙醇溶液，能够在玻璃表面形成超疏水表面，获得的玻璃基材表面接触角大于150
°
，达到超疏水状态。
[0036]本专利技术对所述玻璃基材的尺寸没有特别的要求，可以根据需求设计不同尺寸的玻璃基材，示例性地，所述玻璃基材可以为(1
‑
20)cm
×
(1
‑
20)cm
×
(0.1
‑
0.5)cm。
[0037]优选地，在步骤(1)中，所述激光处理在紫外光存在下进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备疏水玻璃基材的方法，其特征在于，该方法包括：(1)将玻璃基材的表面进行激光处理，以得到形成有多个柱状结构的玻璃基材I；所述柱状结构的高径比为1：1
‑
3，且相邻所述柱状结构的间距为80μm
‑
120μm；(2)将所述玻璃基材I浸泡于含有1H,1H,2H,2H
‑
十七氟癸基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，得到玻璃基材II，并将所述玻璃基材II进行第一干燥处理；在所述乙醇溶液中，所述1H,1H,2H,2H
‑
十七氟癸基三乙氧基硅烷的浓度为0.1
‑
3体积％。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述激光处理在紫外光存在下进行；和/或在步骤(1)中，所述激光处理的条件至少包括：脉冲宽度为100
‑
200ns，脉冲重复频率为10
‑
30kHz，激光功率为40
‑
60W，聚焦后的有效光斑直径约为30
‑
50μm，激光扫描速率为400
‑
600mm/s。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述柱状结构的高径比为1：1.2
‑
2。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李青，李赫然，甄畅，胡恒广，闫冬成，刘元奇，周一航，
申请(专利权)人：北京远大信达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：