高耐磨透明超疏水自清洁玻璃及其制备方法技术

本公开提出了一种利用喷涂法制备且能适用于大规模制备的具备良好耐磨性能，低成本且适合大规模生产的高耐磨透明超疏水自清洁玻璃及其制备方法。该制备方法包括：用无水乙醇将有机硅低聚物溶液进行稀释，得到有机硅低聚物稀释液；将有机硅低聚物稀释液与二氧化硅纳米复合粒子溶液混合，搅拌均匀后得到混合液；在所述混合液中加入低表面能物质以及偶联剂，并且进行混合搅拌，得到喷涂液；以及将所述喷涂液喷涂于玻璃基底上，固化后制备出所述高耐磨透明超疏水自清洁玻璃。经测试，所制备的透明超疏水玻璃接触角可达150

【技术实现步骤摘要】
高耐磨透明超疏水自清洁玻璃及其制备方法


[0001]本公开属于纳米材料
，涉及一种制备简便，适用于大规模生产的耐磨透明超疏水自清洁玻璃及其制备方法。

技术介绍

[0002]超疏水表面具有优异的自清洁性能，将超疏水表面应用于玻璃材料上能使得玻璃表面具备自清洁效应，从而减少对玻璃的清洗成本，在此基础上具备玻璃原有的高透光性能的透明超疏水玻璃材料在目前具有广泛的应用前景。而在实际应用中，透明超疏水涂层不仅需要具备良好的透光性与超疏水性，且需要具备良好的耐久性，因此，制备出一种具备良好耐磨性的透明超疏水玻璃具有重要的现实意义，以便能很好的应用于车载玻璃，建筑玻璃以及太阳能光伏玻璃等领域。
[0003]此外，由于涂层表面的粗糙度对涂层透光性能的影响较大，因此透明超疏水玻璃的制备对玻璃表面微纳结构有较严格的要求。目前，透明超疏水涂层的制备以气相沉积法、等离子刻蚀法、浸渍法、喷涂法为主，其中气相沉积法与等离子刻蚀法能很好的控制玻璃表面的粗糙微纳结构，然而这两种方法对制备设备要求较高，导致制备成本居高不下且所制备的透明超疏水玻璃耐久性较差，因此难以应用于大规模生产当中。浸渍法对材料的利用效率较低，因此在一定程度上增加了大规模制备的成本；而喷涂法对设备要求低，材料利用率高，能很好应用于大规模生产当中，但由于制备过程中对玻璃表面粗糙微纳结构的构建缺乏有效的控制手段，因此对涂层材料的透光性有着比较大的影响。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本公开提出了一种利用喷涂法制备且能适用于大规模制备的具备良好耐磨性能，低成本且适合大规模生产的高耐磨透明超疏水自清洁玻璃及其制备方法。
[0005]根据本公开的一方面，提出了一种用于制备高耐磨透明超疏水自清洁玻璃的方法，包括：用无水乙醇将有机硅低聚物溶液进行稀释，得到有机硅低聚物稀释液；将有机硅低聚物稀释液与二氧化硅纳米复合粒子溶液混合，搅拌均匀后得到混合液；在所述混合液中加入低表面能物质以及偶联剂，并且进行混合搅拌，得到喷涂液；以及将所述喷涂液喷涂于玻璃基底上，固化后制备出所述高耐磨透明超疏水自清洁玻璃。
[0006]可选地，在上述方法中，通过将三乙氧基甲基硅烷(MTES)与正硅酸乙酯(TEOS)在弱酸环境下进行水解而形成所述有机硅低聚物溶液。
[0007]可选地，在上述方法中，所述二氧化硅纳米复合粒子由溶胶状二氧化硅粒子与实体状二氧化硅粒子组成。
[0008]可选地，在上述方法中，所述低表面能物质为全氟癸基三甲氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷中的至少一种。
[0009]可选地，在上述方法中，所述偶联剂为KH540。
[0010]可选地，在上述方法中，利用正硅酸乙酯在碱性条件下加热水解生成所述溶胶状二氧化硅粒子，其粒径为100
‑
130nm之间，所述实体二氧化硅粒子粒径为30
‑
50nm之间。
[0011]可选地，在上述方法中，无水乙醇与有机硅低聚物溶液的质量比为1:1，有机硅低聚物稀释液与二氧化硅纳米复合粒子溶液的质量比为1:4，低表面能物质的质量比为1％
‑
5％，偶联剂的质量比为1％
‑
2％。
[0012]可选地，在上述方法中，在150℃的环境下进行所述固化，固化时间约为1小时。
[0013]可选地，在上述方法中，所述玻璃基底为以下至少一种：普通玻璃、建筑玻璃、眼镜片、屏幕玻璃、光伏玻璃、车载玻璃。
[0014]根据本公开的另一方面，提出了一种高耐磨透明超疏水自清洁玻璃，其是通过所述方法而制备的。
[0015]根据本公开提出的用于制备高耐磨透明超疏水玻璃的方法，其制备过程简便，成本低，适用于大规模工业生产，且制备出的高耐磨透明超疏水玻璃表面水静态接触角大于150
°
，滚动角小于10
°
，透光率可达88％，此外，该高耐磨透明超疏水玻璃经受3M砂纸的磨损试验后仍能保持良好的疏水性，具备高耐磨性能。
[0016]本公开的有益效果至少包括：
[0017]1.通过喷涂的方法利用二氧化硅纳米复合粒子在玻璃基底表面构建粗糙微纳结构，并利用低表面能物质以提升玻璃表面的疏水性能，能通过在玻璃上滴入水滴能轻易去除附着在玻璃上的污染物，具有良好的自清洁性；同时加入有机硅低聚物与偶联剂以提升表面结构的耐久性与耐磨性；
[0018]2.所制备的高耐磨透明超疏水玻璃的透光率为88％，具有良好的透光性能。
[0019]3.制备高耐磨透明超疏水玻璃的工艺简便，对仪器的要求低，成本低，能适用于大规模生产。
附图说明
[0020]图1为本公开提出的用于高耐磨透明超疏水玻璃的方法的总体流程的示意图。
[0021]图2A为二氧化硅纳米复合粒子在玻璃表面构建的粗糙微纳结构SEM图，图2B为添加了有机硅低聚物后，形成的耐磨透明超疏水玻璃表面的粗糙微纳结构SEM图。
[0022]图3为二氧化硅纳米复合粒子溶液与有机硅低聚物稀释液按质量比分别为1:0，5:1，4:1与2:1混合后制备的高耐磨透明超疏水玻璃的透射光谱图。
[0023]图4A
‑
4D为高耐磨透明超疏水玻璃在3M砂纸上进行一定距离的磨损试验后，玻璃呈现的光学显微镜图，其中图4A为磨损试验前的光学显微镜图，图4B为磨损距离为60cm时玻璃表面的光学显微镜图，图4C为磨损距离为90cm时玻璃表面的光学显微镜图，图4D为磨损距离为150cm时玻璃表面的光学显微镜图。
[0024]图5A
‑
5C为图示高耐磨透明超疏水玻璃的自清洁测试效果的照片。
具体实施方式
[0025]本公开提出一种具备良好耐磨性能，低成本且适合大规模生产的透明超疏水自清洁玻璃的制备方法。具体地，本公开提出了采用由溶胶状二氧化硅粒子与实体二氧化硅粒子组合的复合粒子在玻璃基底表面构建粗糙微纳结构，并以三乙氧基甲基硅烷(MTES)与正
硅酸乙酯(TEOS)水解而成的有机硅低聚物为粘接剂，在温度为150℃的环境下通过硅氧键将二氧化硅复合粒子相连，最终在玻璃基底表面构建出耐磨的表面粗糙微纳结构。
[0026]如图1所示，该方法包括：S100，用无水乙醇将有机硅低聚物溶液进行稀释，得到有机硅低聚物稀释液；S105，将有机硅低聚物稀释液与二氧化硅纳米复合粒子溶液混合，搅拌均匀后得到混合液；S110，在所述混合液中加入低表面能物质以及偶联剂，并且进行混合搅拌，得到喷涂液；以及，S115，将所述喷涂液喷涂于玻璃基底上，固化后制备出所述高耐磨透明超疏水自清洁玻璃。
[0027]可选地，在上述方法中，通过将三乙氧基甲基硅烷(MTES)与正硅酸乙酯(TEOS)在弱酸环境下进行水解而形成所述有机硅低聚物溶液。
[0028]可选地，在上述方法中，所述二氧化硅纳米复合粒子由溶胶状二氧化硅粒子与实体状二氧化硅粒子组成。
[0029]可选地，在上述方法中，其中，所述低表面能物质为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制备高耐磨透明超疏水自清洁玻璃的方法，包括：用无水乙醇将有机硅低聚物溶液进行稀释，得到有机硅低聚物稀释液；将有机硅低聚物稀释液与二氧化硅纳米复合粒子溶液混合，搅拌均匀后得到混合液；在所述混合液中加入低表面能物质以及偶联剂，并且进行混合搅拌，得到喷涂液；以及将所述喷涂液喷涂于玻璃基底上，固化后制备出所述高耐磨透明超疏水自清洁玻璃。2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过将三乙氧基甲基硅烷(MTES)与正硅酸乙酯(TEOS)在弱酸环境下进行水解而形成所述有机硅低聚物溶液。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述二氧化硅纳米复合粒子由溶胶状二氧化硅粒子与实体状二氧化硅粒子组成。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述低表面能物质为全氟癸基三甲氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷中的至少一种。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述偶联剂为KH540。6.根据权利要求3所述的方法，其中，利用正硅酸乙酯在碱...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶向东，
申请(专利权)人：苏州微世奇新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：