專利名稱：一種疏水溶液、車輛用疏水玻璃及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于車輛玻璃的表面改性領(lǐng)域，尤其涉及一種疏水溶液、車輛用疏水玻璃及其制造方法。
背景技術(shù)：
車輛在雨天高速行駛中，雨水等會(huì)粘附在汽車擋風(fēng)玻璃或后視鏡玻璃表面，嚴(yán)重 影響駕駛員的視線，即使采用雨刮器，也會(huì)留有很多死角。而且對于側(cè)面的前門玻璃、二門 玻璃雨刮器就無能為力。根據(jù)專家指出，當(dāng)我們駕車時(shí)需要做出一些非常重要的決定時(shí)，目艮 睛提供了大約90%的信息參考。65%的駕駛者感受到在白天下雨時(shí)駕駛的困難，82%的人 體會(huì)到夜間雨天駕駛的難度。在雨天，泥濘打滑的路面和非常低的能見度導(dǎo)致了交通事故 的高發(fā)率。實(shí)際上，當(dāng)雨滴在玻璃上無序擴(kuò)展時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響司機(jī)的視野。玻璃上涂敷疏水性 的溶液時(shí)，可以提高司機(jī)的敏銳性34%以上，反應(yīng)時(shí)間提高25%，這種安全改善尤其對經(jīng) 常在多雨天氣運(yùn)行的長途駕駛車輛有效?，F(xiàn)有的疏水玻璃，由于疏水溶液采用油性物理附 著，使疏水膜層容易脫落，影響了疏水玻璃的疏水性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種使疏水膜層附著性能良好的疏水溶液、 車輛用疏水玻璃及其制造方法。對于一種疏水溶液，本發(fā)明實(shí)施例是這樣加以解決的該疏水溶液由體積比為 0. 5 8%的硅烷、1. 0 5. 0%的硅酸酯、85 98%的醇、0. 1 0. 4%酸催化劑和0. 4 2.0%的穩(wěn)定劑組成，所述硅烷的碳原子為10 18個(gè)。對于一種車輛用疏水玻璃的制造方法，本發(fā)明實(shí)施例是這樣加以解決的在玻璃 表面涂覆一種如權(quán)利要求1所述的疏水溶液形成疏水膜層，經(jīng)物理化學(xué)反應(yīng)，再經(jīng)熱處理 得到所述疏水玻璃。對于一種車輛用疏水玻璃，本發(fā)明實(shí)施例是這樣加以解決的其包括玻璃，其特征 在于所述玻璃的外表面涂覆有一層由如權(quán)利要求1所述的疏水溶液所形成的疏水膜層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例提供的疏水溶液采用碳原子為10 18個(gè)的長鏈 硅烷，硅酸酯與長鏈硅烷在酸性催化條件下會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，生成的水解產(chǎn)物與新鮮玻璃 表面的SiOH基發(fā)生縮聚反應(yīng)，形成牢固結(jié)合的硅氧化學(xué)鍵結(jié)合，延伸了玻璃的硅氧四面體 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)合不是單純的物理吸附，而是一種化學(xué)鍵結(jié)合，提高了疏水膜層與玻璃的 附著力。本發(fā)明實(shí)施例提供車輛用疏水玻璃的制造方法，將疏水溶液涂覆于玻璃上后，使 疏水溶液與玻璃發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，形成牢固結(jié)合的硅氧化學(xué)鍵結(jié)合，從而使疏水膜層能 夠很好附著于玻璃上。本發(fā)明實(shí)施例提供的車輛用疏水玻璃，在玻璃上涂覆附著性能良好的疏水膜層后，疏水膜層表面具有很低的表面自有能和超強(qiáng)的疏水性質(zhì)，宏觀上表現(xiàn)出來的就是玻璃 表面的接觸角明顯增大，可達(dá)到90度以上，具有良好的疏水性能。從而使水滴不會(huì)粘附于 表面而呈圓珠狀，而靠自重或汽車行駛產(chǎn)生的氣流、風(fēng)力作用下滾落于玻璃外。這樣，玻璃 表面能夠保持干凈透明狀態(tài)，駕駛員的視野得到充分保證，汽車運(yùn)行安全性能大大提高。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種疏水鋼化玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種疏水夾層玻璃的結(jié)構(gòu)示意 圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合 附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以 解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例可用于車輛用風(fēng)擋玻璃、側(cè)窗玻璃、后擋玻璃等，可以用于汽車、火 車、飛機(jī)、農(nóng)用車、機(jī)械車等。實(shí)施例的提供一種疏水溶液，由體積比為0. 5 8%的硅烷、1. 0 5. 0%的硅酸 酯、85 98%的醇、0. 1 0. 4%酸催化劑和0. 4 2. 0 %的穩(wěn)定劑組成，硅烷的碳原子為 10 18個(gè)。上述硅烷可以為十七氟癸基三甲氧基硅烷(CF3(CF2)7CH2CH2Si(OCH3)3^或 者十三氟辛烷基三乙基硅烷(CF3(CF2)5C2H4Si(OC2H5)3)或者辛烷基三乙氧基硅烷 ((CH3 (CH2)5C2H4Si(OC2H5) 3))。上述硅酸酯是指具有通式Si (OR)4的化合物，R為低級烷基，可以是甲基、乙基、丙 基、異丙基等，常用的有正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸丙酯中任一種。上述醇可以為乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇中的一種或幾種。上述酸催化劑可以為醋酸、或者硫酸、或者鹽酸。上述穩(wěn)定劑可以為含體積比為0 2. 0%冰醋酸的水溶液。這樣，硅酸酯與長鏈硅烷在酸性催化條件下(PH < 3)會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，如下方程 式Si (OR) 4+4H20 — Si (OH) 4+4R0H (PH < 3)(1)RfSi (OR，) 3+3H20 — RfSi (OH) 3+3R，OH (PH < 3)(2)其中R、R’為低級烷基，可以為CH3或CH3CH2或CH3CH2CH2, Rf為長鏈基團(tuán)。反應(yīng)(1)和(2)生成的水解產(chǎn)物與新鮮玻璃表面的SiOH基發(fā)生縮聚反應(yīng)，形成牢 固結(jié)合的硅氧化學(xué)鍵結(jié)合，延伸了玻璃的硅氧四面體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)合不是單純的物理 吸附，而是一種化學(xué)鍵結(jié)合，提高了膜層與玻璃的附著力。長鏈硅烷的另一端是具有疏水性 質(zhì)的氟烷基團(tuán)[RfSiO-]，C-F鍵不易極化，C-F的范德華引力比C-H的要小，并且氟原子半 徑較氫原子大，可將碳原子完全覆蓋起來，而使碳氟分子引力很小，導(dǎo)致含氟表面活性劑比 碳?xì)浠衔锉砻鎻埩π?，具有很低的表面自有能，即在玻璃表面形成具有疏水性質(zhì)的Rf長 分子鏈，如反應(yīng)(3)所示。 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種車輛用疏水玻璃的制造方法，在清潔干凈的玻璃 表面， 涂覆有上述的疏水溶液，形成的疏水膜層厚度在100 500nm之間，經(jīng)3 10分鐘的物理 化學(xué)反應(yīng)，再經(jīng)溫度為80 250°C，時(shí)間為5 30分鐘的熱處理從而得到疏水玻璃。這樣， 將疏水溶液涂覆于玻璃上后，使疏水溶液與玻璃發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，形成牢固結(jié)合的硅氧 化學(xué)鍵結(jié)合，從而使疏水膜層能夠很好附著于玻璃上。該玻璃為鋼化玻璃或夾層玻璃，疏水膜層用于鋼化玻璃或夾層玻璃外片外表面， 其中鋼化玻璃是在鋼化后再涂覆疏水溶液并進(jìn)行后續(xù)工序處理的，其厚度可以為2. O 8. Omm;而夾層玻璃是在夾層高壓或者外片玻璃熱彎后進(jìn)行，再經(jīng)合片、膠合、高壓來得到 的，其厚度可以為4. O 12謹(jǐn)。上述疏水溶液的涂覆方法可以是噴涂、輥涂、印刷、打磨等方法，使疏水膜層厚度 在 100 500nm。請參閱圖1和圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供一種車輛用疏水玻璃，包括玻璃1，玻璃1的 外表面涂覆有一層由上述疏水溶液所形成的疏水膜層2，疏水膜層2的接觸角M大于90度。上述疏水膜層2的厚度為IOOnm 500nm，使疏水膜層2達(dá)到納米級厚度。上述玻璃1同樣可以為鋼化玻璃或者夾層玻璃外片，鋼化玻璃的厚度可以為 2. O 8. Omm ；而夾層玻璃的厚度可以為4. O 12mm。因此，本技術(shù)方案提供的車輛用疏水玻璃，通過在汽車前風(fēng)擋玻璃、側(cè)窗玻璃表面 涂敷一層高密度、穩(wěn)固的納米級表面活性劑，使附著性能良好的疏水膜層2表面具有很低 的表面自有能和超強(qiáng)的疏水性質(zhì)，宏觀上表現(xiàn)出來的就是水滴4落于玻璃1表面后，玻璃1 與水滴的接觸角M明顯增大，可達(dá)到90°以上，具有良好的疏水性能。從而使水滴不會(huì)粘附 于表面而呈圓珠狀，而靠自重或汽車行駛產(chǎn)生的氣流、風(fēng)力作用下滾落于玻璃外。這樣，玻 璃1表面能夠保持干凈透明狀態(tài)，駕駛員的視野得到充分保證，汽車運(yùn)行安全性能大大提 尚ο具體實(shí)施例一1、疏水溶液的配置按照十七氟癸基三甲氧基硅烷10%、正硅酸乙酯10%，丙醇80%的體積比配置A 溶液；按照鹽酸0. 8 %、穩(wěn)定劑2. O % (含0. 2 %的冰醋酸)、丙醇97. 2 %的體積比配置溶 液B ；再將A、B溶液等體積混合，攪拌均勻并靜置10小時(shí)，得到疏水溶液。疏水溶液的體積 組成為十七氟癸基三甲氧基硅烷5%、正硅酸乙酯5%、丙醇88. 6%、鹽酸0. 4%、穩(wěn)定劑 1. 0%。2、疏水玻璃的制備工藝經(jīng)過玻璃清洗機(jī)清洗的玻璃，通過紅外干燥機(jī)烘干后，采用日本巖田噴槍噴涂的 方式在玻璃表面形成一層均勻致密的膜層，經(jīng)自流平后再在80 100°C的干燥線上熱處理 30分鐘，得到疏水玻璃。經(jīng)接觸角測量儀測定，水溶液對玻璃的接觸角可以達(dá)到102°。具體實(shí)施例二
1、疏水溶液的配置 按照十三氟辛烷基三乙基硅烷4%，正硅酸甲酯2 %，乙醇94%的體積比配置C溶液；按照醋酸0. 2%，穩(wěn)定劑4. 0%，乙醇95. 8%的體積比配置溶液D ；再將C、D溶液等體積 混合，攪拌均勻并靜置2小時(shí)，得到疏水溶液。疏水溶液的體積組成為十三氟辛烷基三乙 基硅烷2%、正硅酸甲酯1%、乙醇94.9%、醋酸0. 1%、穩(wěn)定劑2.0% (含0. 的冰醋酸)。2、疏水玻璃的制備工藝經(jīng)過玻璃清洗機(jī)清洗的玻璃，通過紅外干燥機(jī)烘干后，采用輥涂機(jī)輥涂的方法在 玻璃的表面沉積一層均勻的膜層，經(jīng)自流平后在150 160°C的干燥線上熱處理20分鐘，得 到疏水玻璃。經(jīng)接觸角測量儀測定，水溶液對玻璃的接觸角可以達(dá)到104°。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種疏水溶液，由體積比為0.5～8％的硅烷、1.0～5.0％的硅酸酯、85～98％的醇、0.1～0.4％酸催化劑和0.4～2.0％的穩(wěn)定劑組成，所述硅烷的碳原子為10～18個(gè)。
2.如權(quán)利要求1所述的疏水溶液，其特征在于所述硅烷為十七氟癸基三甲氧基硅烷、 或者十三氟辛烷基三乙基硅烷，或者辛烷基三乙氧基硅烷。
3.如權(quán)利要求1所述的疏水溶液，其特征在于所述硅酸酯為正硅酸乙酯、或者正硅酸 甲酯、或者正硅酸丙酯。
4.如權(quán)利要求1所述的疏水溶液，其特征在于所述醇為乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇中的 一種或幾種。
5.如權(quán)利要求1所述的疏水溶液，其特征在于所述酸催化劑為醋酸、或者硫酸、或者鹽酸。
6.如權(quán)利要求1所述的疏水溶液，其特征在于所述穩(wěn)定劑為含體積比為0 2.0%冰 醋酸的水溶液。
7.—種車輛用疏水玻璃的制造方法，在玻璃表面涂覆一種如權(quán)利要求1所述的疏水溶 液形成疏水膜層，經(jīng)物理化學(xué)反應(yīng)，再經(jīng)熱處理得到所述疏水玻璃。
8.—種車輛用疏水玻璃，包括玻璃，其特征在于所述玻璃的外表面涂覆有一層由如 權(quán)利要求1所述的疏水溶液所形成的疏水膜層。
9.如權(quán)利要求8所述的車輛用疏水玻璃，其特征在于所述疏水膜層的厚度為 IOOnm 500nmo
10.如權(quán)利要求9所述的車輛用疏水玻璃，其特征在于所述玻璃為鋼化玻璃或者夾層玻璃。
全文摘要
本發(fā)明屬于車輛玻璃的表面改性領(lǐng)域，提供一種疏水溶液，由硅烷、硅酸酯、醇、酸催化劑和穩(wěn)定劑組成，硅烷的碳原子為10～18個(gè)；提供的一種車輛用疏水玻璃的制造方法，在玻璃表面涂覆一種如權(quán)利要求1所述的疏水溶液形成疏水膜層，經(jīng)物理化學(xué)反應(yīng)，再經(jīng)熱處理得到所述疏水玻璃；提供的一種車輛用疏水玻璃，包括玻璃，玻璃的外表面涂覆有一層由疏水溶液所形成的疏水膜層，疏水膜層的接觸角大于90度。硅酸酯與長鏈硅烷在酸性催化條件下會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，生成的水解產(chǎn)物與新鮮玻璃表面的SiOH基發(fā)生縮聚反應(yīng)，形成牢固結(jié)合的硅氧化學(xué)鍵結(jié)合，提高了疏水膜層與玻璃的附著力。
文檔編號C03C17/30GK101863625SQ20091010666
公開日2010年10月20日 申請日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者董清世, 辛崇飛 申請人:信義汽車玻璃(東莞)有限公司