CN115368025B - 一种抗污自洁的玻璃基材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及G02B1，更具体地，本发明涉及一种抗污自洁的玻璃基材及其制备方法。抗污自洁的玻璃基材包括复合涂料和玻璃基材。本发明所提供的抗污自洁的玻璃基材可以将表面附着的油渍等有机污染物分解，使污染物与基材的附着力变弱，易于被风吹除或雨水带走，水容易进入污染物与基材的间隙之中，使污染物易被水冲刷掉，不必使用清洁剂，即可有效清洁，减少对环境的冲击，此外，复合涂料使得玻璃基材还具有较低的表面电阻，可明显减少环境所产生粉尘的静电吸附量。
Description
技术领域
本发明涉及G02B1，更具体地，本发明涉及一种抗污自洁的玻璃基材及其制备方法。
背景技术
对玻璃进行定期清洗，不仅使玻璃的维护成本提高，而且耗时耗力。随着社会科技的进步，人们渐渐开始使用自洁技术取代传统的清洗方法。
专利号CN110240816B的专利提供了一种透明自清洁抗灰尘沉积涂层材料及其制备方法，将氧化钛溶胶和和氧化锌溶胶复合，得到的混合溶胶喷涂于玻璃片表面，并高温煅烧，使得玻璃具有抗灰尘沉积的性能。专利号CN110250169B的专利提供了一种载银纳米二氧化钛溶胶及其制备方法和制备方法，控制光催化时的辐照强度，使得银在溶胶中的分散更加均匀且粒径更小。
可见，人们为了得到自清洁的玻璃，大多将喷涂料喷涂于玻璃后，还要再对玻璃进行高温处理，工艺较为复杂，而不能在日常生活中直接使用此类喷涂料，并且研究大多是基于普通玻璃基材，而对于内部应力更高的钢化玻璃鲜少有相关报道。
发明内容
为了解决上述问题，本发明第一个方面提供了一种抗污自洁的玻璃基材，所述抗污自洁的玻璃基材包括复合涂料和玻璃基材。
作为本发明一种优选的技术方案，所述复合涂料的原料包括A液和B液。
作为本发明一种优选的技术方案，所述A液的原料包括有机钛盐和无水乙醇，A液中，有机钛盐和无水乙醇的重量比为(5.3-7.2)：(14.6-15.9)。
优选的，有机钛盐为钛酸正丁酯。
优选的，A液的制备方法为：在烧杯中加入无水乙醇，开启磁力搅拌，向烧杯加入有机钛盐，保持磁力搅拌20min。
作为本发明一种优选的技术方案，所述B液的原料包括有机酸、无水乙醇和去离子水，B液中，有机酸、无水乙醇和去离子水的重量比为(3.8-4.4)：(14.6-15.9)：(1.3-2.7)。
优选的，有机酸为冰醋酸。
优选的，B液的制备方法为：混合无水乙醇和去离子水后，向上述混合液中加入乙酸，磁力搅拌15-25min。
作为本发明一种优选的技术方案，所述A液和B液的重量比为(0.8-1.2)：1。
作为本发明一种优选的技术方案，所述复合涂料的原料还包括硅溶胶。
作为本发明一种优选的技术方案，所述硅溶胶通过硅烷改性制备得到。
作为本发明一种优选的技术方案，所述硅烷选自甲基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、N-辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷的一种或多种。
优选的，所述硅烷为甲基三乙氧基硅烷和十二烷基三乙氧基硅烷。
进一步优选的，硅烷中，甲基三乙氧基硅烷和十二烷基三乙氧基硅烷的重量比为1：(2-4)。
为了使硅溶胶用于产品时的稳定性提高的同时，使得得到的复合涂料具有快干的功能，申请人通过硅烷偶联剂对硅溶胶改性后和钛溶胶混合，意外地发现，加入甲基三乙氧基硅烷和十二烷基三乙氧基硅烷时，不仅仅能够改善上述问题，在保持清洁性能的同时可以在日常生活中直接使用此类喷涂料，使用在玻璃基材，尤其是钢化玻璃基材上，大大降低了玻璃的后期人工清洁次数，喷涂至钢化玻璃后7-10年都不需要在进行后期的维护清洗，而且还提高了涂料的附着力。这可能是由于，加入特定链长的甲基三乙氧基硅烷和十二烷基三乙氧基硅烷，对形成的溶胶的分子结构产生影响，同时原来硅溶胶中的羟基和改性后水解出来的羟基协同作用，导致空间位阻发生改变，使得得到的涂料喷涂于玻璃基材表面时，成膜性改善。上述作用尤其是在甲基三乙氧基硅烷和十二烷基三乙氧基硅烷的重量比为1：(2-4)时更为优异。
优选的，硅溶胶的制备方法为取酸性二氧化硅中滴入硅烷，酸性二氧化硅和硅烷的重量比为50：(0.03-0.06)，控制硅烷在7-9min滴完，80℃下反应4-5h后，降温至25℃，得到混合溶胶，加入甲苯萃取以除去水，得到硅溶胶，混合溶胶和甲苯的体积比为1：2。
进一步优选的，酸性二氧化硅的粒径小于30nm。
优选的，复合涂料的制备方法为：(1)在磁力搅拌下，将B液滴加到A液中，滴加完毕后，继续搅拌25min后，密封陈化10h，得到第一混合液；(2)第一混合液和硅溶胶按照(1-1.2)：(4.7-5.4)的重量比混合，搅拌，静置陈化12h。
作为本发明一种优选的技术方案，所述玻璃基材为钢化玻璃。
本发明第二个方面提供了一种抗污自洁的玻璃基材的制备方法，方法如下：使用喷枪将复合涂料喷涂至玻璃基材表面，喷枪的直径为0.3-0.5mm，喷涂距离15-20cm，即得。
优选的，喷枪连接空压机，空压机的功率为2.4-2.6hp。
进一步优选的，空压机的功率为2.5hp。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
加入甲基三乙氧基硅烷和十二烷基三乙氧基硅烷时，不仅在保持清洁性能的同时可以在日常生活中直接使用此类喷涂料，使用在玻璃基材，尤其是钢化玻璃基材上，大大降低了玻璃的后期人工清洁次数，喷涂至钢化玻璃后7-10年都不需要在进行后期的维护清洗，而且还提高了涂料的附着力。酸性二氧化硅的粒径小于30nm，能够被硅烷改性后很好地和二氧化钛溶胶共同作用，改善涂料喷涂后的成膜效果，使其不易产生开裂。本发明所提供的抗污自洁的玻璃基材可以将表面附着的油渍等有机污染物分解，使污染物与基材的附着力变弱，易于被风吹除或雨水带走，水容易进入污染物与基材的间隙之中，使污染物易被水冲刷掉，不必使用清洁剂，即可有效清洁，减少对环境的冲击，此外，复合涂料使得玻璃基材还具有较低的表面电阻，可明显减少环境所产生粉尘的静电吸附量。
附图说明
图1为实施例1得到的复合涂料的电镜图；
图2为性能测试4中，实施例1的外观；
图3为性能测试4中，实施例5的外观；
图4为性能测试5中，实施例1的外观；
图5为性能测试5中，实施例5的外观。
具体实施方式
实施例
实施例中组合物的制备原料均为市售，其中实施例1和实施例4的酸性二氧化硅溶胶来源不同，实施例1购自晶瑞，型号为VK-S01A，粒径15±5nm，实施例4购自惠和永晟，型号为SDW-3030，粒径60-90nm，甲基三乙氧基硅烷购自杭州杰西卡化工有限公司，十二烷基三乙氧基硅烷购自优普化工，N-辛基三乙氧基硅烷购自恒业，钢化玻璃购自博晶玻璃。
实施例1
本例提供了一种抗污自洁的玻璃基材，所述抗污自洁的玻璃基材包括复合涂料和玻璃基材。
所述复合涂料的原料包括A液和B液。
所述A液的原料包括有机钛盐和无水乙醇，A液中，有机钛盐和无水乙醇的重量比为5.8：15.2。有机钛盐为钛酸正丁酯。
A液的制备方法为：在烧杯中加入无水乙醇，开启磁力搅拌，向烧杯加入有机钛盐，保持磁力搅拌20min。
所述B液的原料包括有机酸、无水乙醇和去离子水，B液中，有机酸、无水乙醇和去离子水的重量比为4：15.2：2.2。
有机酸为冰醋酸。
B液的制备方法为：混合无水乙醇和去离子水后，向上述混合液中加入乙酸，磁力搅拌20min。
所述A液和B液的重量比为0.9：1。
所述复合涂料的原料还包括硅溶胶。所述硅溶胶通过硅烷改性制备得到。
所述硅烷为甲基三乙氧基硅烷和十二烷基三乙氧基硅烷。
硅烷中，甲基三乙氧基硅烷和十二烷基三乙氧基硅烷的重量比为1：3。
硅溶胶的制备方法为取酸性二氧化硅中滴入硅烷，酸性二氧化硅和硅烷的重量比为50：0.04，控制硅烷在8min滴完，80℃下反应4-5h后，降温至25℃，得到混合溶胶，加入甲苯萃取以除去水，得到硅溶胶，混合溶胶和甲苯的体积比为1：2。
复合涂料的制备方法为：(1)在磁力搅拌下，将B液滴加到A液中，滴加完毕后，继续搅拌25min后，密封陈化10h，得到第一混合液；(2)第一混合液和硅溶胶按照1.1：5的重量比混合，搅拌，静置陈化12h。
所述玻璃基材为钢化玻璃。
本例还提供了一种抗污自洁的玻璃基材的制备方法，方法如下：使用喷枪将复合涂料喷涂至玻璃基材表面，喷枪的直径为0.4mm，喷涂距离15cm，即得。
喷枪连接空压机，空压机的功率为2.5hp。
实施例2
本例提供了一种抗污自洁的玻璃基材，与实施例1不同的是，硅烷中，甲基三乙氧基硅烷和十二烷基三乙氧基硅烷的重量比为1：3.5。
实施例3
本例提供了一种抗污自洁的玻璃基材，与实施例1不同的是，A液中，有机钛盐和无水乙醇的重量比为6：15.8。
实施例4
本例提供了一种抗污自洁的玻璃基材，与实施例1不同的是，酸性二氧化硅的来源不同，此外复合涂料的制备方法为：(1)在磁力搅拌下，将B液滴加到A液中，滴加完毕后，继续搅拌25min后，密封陈化10h，得到第一混合液；(2)第一混合液和硅溶胶按照1：4.9的重量比混合，搅拌，静置陈化12h。
实施例5
本例提供了一种抗污自洁的玻璃基材，与实施例1不同的是，加入的硅烷为甲基三乙氧基硅烷和N-辛基三乙氧基硅烷。硅烷中，甲基三乙氧基硅烷和N-辛基三乙氧基硅烷的重量比为1：4.1。
性能测试：
1、形貌测试：对实施例1得到的复合涂料进行透射电子显微镜测试(TEM)，如图1，可以看到，结构为为类柱状。
2、防静电测试：使用防静电测试仪测试实施例1得到的玻璃基材和钢化玻璃的防静电性能(购自索莘电子，型号ESD 20K)，结果显示实施例1得到的玻璃基材比钢化玻璃的防静电效果好。
3、附着力测试：按照GB/T9286—1998测试实施例1-5得到的玻璃基材上复合涂料的附着性，并在测试后观察玻璃基材表面是否平整以及出现裂纹，结果如表1：
表1
4、玻璃基材外观效果稳定性测试：将实施例1和5得到的玻璃基材静置12个月后，用水冲洗，实施例1的外观，如图2，实施例5的玻璃基材如图3，可知，实施例1得到的玻璃基材具有明显的自清洁性能。
5、玻璃基材自洁性能测试：将实施例1和实施例4的玻璃基材的表面涂抹石墨粉0.005g，加入2mL水，实施例1的外观如图4，实施例5的玻璃基材如图5，可知，实施例1得到的玻璃基材具有明显的自清洁性能。
Claims (4)
1.一种抗污自洁的玻璃基材，其特征在于，所述抗污自洁的玻璃基材包括复合涂料和玻璃基材；
所述复合涂料的原料包括A液和B液；
所述A液的原料包括有机钛盐和无水乙醇，A液中，有机钛盐和无水乙醇的重量比为(5.3-7.2)：(14.6-15.9)；
所述B液的原料包括有机酸、无水乙醇和去离子水，B液中，有机酸、无水乙醇和去离子水的重量比为(3.8-4.4)：(14.6-15.9)：(1.3-2.7)；
所述复合涂料的原料还包括硅溶胶；
所述硅溶胶通过硅烷改性制备得到；所述硅烷为甲基三乙氧基硅烷和十二烷基三乙氧基硅烷，甲基三乙氧基硅烷和十二烷基三乙氧基硅烷的重量比为1：(2-4)；
所述硅溶胶的制备方法为取酸性二氧化硅中滴入硅烷，酸性二氧化硅和硅烷的重量比为50：(0.03-0.06)，控制硅烷在7-9min滴完，80℃下反应4-5h后，降温至25℃，得到混合溶胶，加入甲苯萃取以除去水，得到硅溶胶；
酸性二氧化硅的粒径小于30nm。
2.根据权利要1所述的抗污自洁的玻璃基材，其特征在于，所述A液和B液的重量比为(0.8-1.2)：1。
3.根据权利要求1-2任一项所述的抗污自洁的玻璃基材，其特征在于，所述玻璃基材为钢化玻璃。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述的抗污自洁的玻璃基材的制备方法，其特征在于，方法如下：使用喷枪将复合涂料喷涂至玻璃基材表面，喷枪的直径为0.3-0.5mm，喷涂距离15-20cm，即得。
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