一種新型的納米自清潔玻璃的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于功能材料技術領域，涉及一種玻璃的制備方法，特別是一種具有低折 射率的自清潔玻璃的制備技術。
【背景技術】
[0002] 隨著我國建筑工業(yè)的迅猛發(fā)展，玻璃幕墻因具有防風、防雨、保溫、隔熱、防噪音、 抗空氣滲透和裝飾性等優(yōu)點被建筑師們所青睞。但是它的清洗方式卻沒有任何改變。人工 清洗既不方便也不安全，另外，長期使用清洗劑不僅浪費資源，還將對環(huán)境帶來污染，不符 合目前國家倡導的環(huán)保、節(jié)約方針，因此研宄制備自清潔玻璃成為熱點。
[0003] 研宄表明：二氧化鈦在光的照射下，具有超親水、光催化作用（分解有機物）、釋放 負氧離子等功能，也就是自清潔功能。將二氧化鈦自清潔功能應用于玻璃幕墻上可以解決 其清潔問題，通過雨水沖刷和定期流水沖洗就可以達到對玻璃自然清洗的效果，這種自清 潔玻璃的預期壽命可達十年之久，專家預言，這種無須人工清洗的玻璃將引發(fā)一場大規(guī)模 的"清潔革命"。
[0004] 生產自清潔玻璃的方法有許多種，如化學氣相沉積法，磁控濺射法，溶膠_凝膠方 法等。前二種方法制備的二氧化鈦薄膜通常沒有好的光催化活性，原因是化學氣相沉積和 磁控濺射制備的二氧化鈦薄膜通常是非晶態(tài)，或者薄膜中銳鈦礦相的含量低，而且薄膜是 致密的，比表面積低，所以這樣制備的二氧化鈦薄膜的光催化活性不高或沒有光催化活性。 溶膠-凝膠法在玻璃表面制備二氧化鈦薄膜具有許多突出優(yōu)點，但是玻璃中的鈉離子在熱 處理時擴散進入新制備的二氧化鈦薄膜中，大大地降低了二氧化鈦薄膜的光催化活性。原 因是高濃度的鈉離子可以阻止光活性銳鈦礦相的形成，而低濃度的鈉離子可以在二氧化鈦 薄膜的表面或本體形成光生電子或空隙的復合中心，所以制備的二氧化鈦鍍膜自清潔玻璃 光催化活性不高，自清潔能力差。
[0005] CN200710118124.X中公開了一種自清潔鋼化玻璃的制備方法，其在清洗干凈的玻 璃表面制作納米二氧化鈦復合涂層，提高玻璃的自清潔能力，提供一種多種方式誘導激發(fā)、 性能穩(wěn)定的自清潔鋼化玻璃。但其可能存在透光率低、自清潔效果有待提高等問題。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種新型的低折射率的自清 潔玻璃的制備方法，制備的自清潔玻璃具有提高的自清潔能力和較高的透光率。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：
[0008] -種新型的低折射率的自清潔玻璃的制備方法，其包括以下步驟：
[0009] 1)將納米自清潔涂料均勻噴涂在玻璃表面；
[0010] 2)將步驟1)得到的自清潔玻璃在常溫或加熱的條件下干燥獲得具有一納米自清 潔膜的自清潔玻璃；
[0011] 3)將步驟2)得到的自清潔玻璃浸泡于溶劑A中除去所述膜層中的納米致孔劑，干 燥，在所述膜層形成納米凹凸結構；或者，
[0012] 在步驟2)得到的自清潔玻璃表面噴涂溶劑A，靜置，去除溶解了納米致孔劑的溶 劑A，干燥，在所述膜層形成納米凹凸結構；
[0013] 其中，所述納米自清潔涂料包括以下組分：(a)二氧化硅納米粒子；(b)聚硅氧烷； (c)銳鈦礦型二氧化鈦；（d)納米致孔劑和（e)溶劑B。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明，所述涂料中各組分的含量以重量百分比計為：(a)l_5% ;(b)5_20%; (c) 10-30 % ;(d) 5-10 % ;(e) 25-70 %。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明，所述溶劑B選自甲醇、無水乙醇、質量濃度為95%的乙醇、異丙醇、丙 酮、丁醇、丁酮、丁二醇、丙二醇、乙二醇、異丁醇、4-羥基-4-甲基-2-戊酮和N-甲基吡咯烷 酮中的一種或多種的組合。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，所述聚硅氧烷選自直鏈聚硅氧烷或支化聚硅氧烷。優(yōu)選具有羥基、氨 基、羧基、環(huán)氧基、磺酸基等親水性官能團中的一種或多種。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明，所述納米致孔劑為能溶于酸液、堿液或水的化合物，選自酸溶性化 合物、堿溶性化合物、中性水溶性化合物中的一種。所述納米致孔劑的平均顆粒尺寸為 10-100nmD
[0018] 根據(jù)本發(fā)明，所述溶劑A為可選擇性地溶解所述納米致孔劑的物質，選自水、稀酸 或稀堿。當所述納米致孔劑為中性水溶性化合物時，所以溶劑A可選自水。當所述納米致 孔劑為酸溶性化合物時，所述溶劑A選自稀酸，如稀鹽酸、稀硫酸等。當所述納米致孔劑為 堿溶性化合物時，所述溶劑A選自稀堿，如I-IOwt%的NaOH等。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，所述納米自清潔涂料的濃度為l_30g/L，優(yōu)選地為2_25g/L。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明，所述涂料的噴涂速度為大于0. 5米/秒至小于2. 5米/秒，優(yōu)選為 0. 6-2.0 米 / 秒。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明，所述溶劑A的噴涂速度為大于I. 0米/秒至小于3. 0米/秒，優(yōu)選 1. 5-2. 5 米 / 秒。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，所述步驟1)之前還包括玻璃的清潔、干燥步驟。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明，所述方法制備的是鋼化玻璃，其還包括以下步驟：
[0024] 4)任選地，將步驟3)得到的納米自清潔玻璃浸泡在酸溶液中進行酸處理；若步驟 3)中的溶劑A選擇的是稀酸，則可以完全省略該步驟；
[0025] 5)將步驟4)得到的納米自清潔玻璃在600-700°C下鋼化處理550-650秒。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明，所述步驟4)的酸的濃度為0.001-4M，所述酸為有機酸或無機酸。優(yōu) 選地，所述有機酸是甲酸或乙酸；所述無機酸是鹽酸、硫酸或硝酸。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明，所述方法制備的是浮法玻璃，其包括以下步驟：
[0028] 1'）所述步驟1)的噴涂是這樣進行的：在浮法玻璃生產線的退火窯末端和應急橫 切機之間區(qū)域里的上方，橫跨浮法玻璃生產線增設用于噴涂納米自清潔涂料的在線噴涂設 備；將納米自清潔涂料直接均勻霧化噴涂在退火窯末端得到的溫度為60-120°C玻璃的非 錫面上，在玻璃的非錫面上形成納米自清潔涂料的涂層；
[0029] 2)將步驟1)得到的自清潔玻璃在常溫或加熱的條件下干燥獲得具有一納米自清 潔膜的自清潔玻璃；
[0030] 3)將步驟2)得到的自清潔玻璃浸泡于溶劑A中除去所述膜層中的納米致孔劑，干 燥，在所述膜層形成納米凹凸結構；或者，
[0031] 在步驟2)得到的自清潔玻璃表面噴涂溶劑A，靜置，去除溶解了納米致孔劑的溶 劑A，干燥，在所述膜層形成納米凹凸結構；
[0032] 4'）將步驟3)得到的在玻璃的非錫面上形成的具有納米凹凸結構的納米自清潔 膜的自清潔玻璃繼續(xù)按照浮法線玻璃的冷端生產工藝進行在線生產，最終得到納米自清潔 玻璃。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明，所述的在線噴涂設備的噴槍頭垂直于浮法玻璃生產線上玻璃帶的非 錫面，并且在線噴涂設備的噴槍頭的運行方向與玻璃帶的運行方向成約90度角做水平往 復運行。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明，所述的在線噴涂設備的噴槍頭垂直于浮法玻璃生產線上玻璃帶的非 錫面的距離為100-400mm。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明，在線噴涂設備的噴槍頭的運行方向與玻璃帶的運行方向成約90度 角做水平往復運行的速度范圍為〇.l-10m/s。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明，在線噴涂設備的噴槍頭在噴涂涂料時涂料的流量為0.l_2L/min;在 線噴涂設備的噴槍所用壓縮空氣的壓強為〇. 1-0. 6MPa。
[0037] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0038] 本發(fā)明的制備方法，簡單易行，在現(xiàn)有方法的基礎上，通過涂料的配方的改進和簡 單的在線處理方法，實現(xiàn)了低折射率的自清潔玻璃的制備，制備的自清潔玻璃具有提高的 自清潔能力和較高的透光率。
[0039] 另外，通過本發(fā)明的方法制備得到的自清潔玻璃，具有增強的超親水性和防霧性， 適用性更廣。
【附圖說明】
[0040]圖1本發(fā)明實施例6的玻璃的接觸角測試結果，其中，制備出的新鮮樣品接觸角小 于10度，經UV光照后可達到接近0度，呈超親水狀態(tài)。
【具體實施方式】
[0041] 如上所述，本發(fā)明公開了一種新型的低折射率的自清潔玻璃的制備技術，所述方 法可以制備鋼化玻璃，具體包括以下步驟：
[0042] (a)玻璃的清潔、干燥步驟
[0043] 玻璃表面在進行噴涂納米涂料前，都要進行清潔處理。玻璃表面的清潔，直接影響 自清潔玻璃產品的質量，在附有油脂、灰塵等污染的玻璃表面進行涂膜，不僅會影響到膜與 玻璃的牢固度，更會影響自清潔效果。具體清洗可采用如下方法：用400目左右的玻璃拋光 粉（拋光粉與去離子水混合比例1 :1〇)將玻璃表面用旋轉盤拋光，再用水將玻璃表面的污 物和拋光粉沖洗干凈，用帶過濾網的風機將玻璃表面水分吹干，保證玻璃表面干凈，無任何 灰塵。對于特殊要求的基材，可以對玻璃表面清洗后，進行干燥，用高純氮氣對玻璃表面進 行吹掃。
[0044] (1)將納米自清潔涂料均勻噴涂在步驟（a)得到的潔凈玻璃表面，根據(jù)不同需要 調節(jié)噴涂速度和流量以得到所需厚度的自清潔納米涂層；所述的噴涂速度為〇. 5~2米/ 秒。
[0045] (2)將步驟（1)得到的自清潔玻璃在自然條件下晾干或使用電加熱棒將自清潔玻 璃表面烘干，從而加速自清潔膜層的固化。
[0046] (3)將步驟⑵得到的自清潔玻璃浸泡于溶劑A中除去所述膜層中的納米致孔劑， 干燥，在所述膜層形成納米凹凸結構；或者，
[0047] 在步驟（2)得到的自清潔玻璃表面噴涂溶劑A，靜置，去除溶解了納米致孔劑的溶 劑A，干燥，在所述膜層形成納米凹凸結構。
[0048] (4)任選地，將步驟（3)得到的納米自清潔玻璃浸泡在酸溶液中進行酸處理；若步 驟3)中的溶劑A選擇的是稀酸，則可以完全省略該步驟。
[0049] (5)生產的自清潔玻璃可以利用鋼化玻璃制備過程中的瞬時高溫，在鋼化的同時 實現(xiàn)玻璃表面二氧化鈦的快速結晶。將步驟（4)制備得到的自清潔玻璃，在600-700°C下鋼 化處理550~650秒，納米自清潔膜層經過瞬時高溫后將更加牢固，提高了自清潔涂層的使 用壽命，實現(xiàn)鋼化和自清潔的一次成型。該方法不僅簡單，同時充分利用了鋼化處理時的自 身能量，節(jié)約能源。
[0050]所述的納米自清潔涂料包括以下組分：(a)二氧化硅納米粒子；(b)聚硅氧烷；（c) 銳鈦礦型二氧化鈦；（d)納米致孔劑和（e)溶劑B。所述涂料中各組分的含量以重量百分比 計為：（a) 1-5 %