一種具有復(fù)合涂層的防霧自清潔玻璃的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及玻璃制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有復(fù)合涂層的防霧自清潔玻璃的 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 下雨或潮濕天氣，尤其是在冬季，濕氣容易凝結(jié)在建筑物玻璃窗、汽車擋風窗、汽 車觀后鏡、眼鏡片等各式各樣的玻璃制品上。在浴室和廚房等蒸汽聚集的地方，也可以出現(xiàn) 類似的情形。濕氣或蒸汽冷凝在玻璃制品表面形成微小水滴，稱為玻璃的霧化。一般在玻 璃基板上的水滴呈小半球狀，易產(chǎn)生如棱鏡般的折射效應(yīng)，從而影響鏡面成像的能見度或 玻璃的透光率。玻璃的霧化，輕則給人們的生活帶來不便。如在寒冷的冬季，從戶外進入室 內(nèi)眼鏡片會被霧化，影響人的視覺；重則危及人的生命安全。如汽車觀后鏡若受霧化而影響 成像，交通安全也就難以保證。此外玻璃表面沾附著的灰塵、油污等微粒也會影響鏡面成像 的能見度或玻璃的透光率。為此，研究開發(fā)自清潔防霧玻璃成為國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的問題。
[0003] 當前文獻報道制備親水型自清潔玻璃方法主要是在玻璃表面沉積二氧化鈦納米 粒子；制備方法主要是氣相化學(xué)沉積法、濺射鍍膜法、熱噴涂、溶膠凝膠法以及液相沉積法。 溶膠-凝膠法以及液相沉積法避免了大型設(shè)備的應(yīng)用，且制備的二氧化鈦具有較好的銳鈦 礦晶型，是目前已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化和自清潔效果最為有效的自清潔玻璃生產(chǎn)的方法。但是二氧化 鈦作為自清潔涂層劑存在兩個不足：第一，光生電子-空穴對的復(fù)合速率很快，復(fù)合時間短 于其催化時間；第二，二氧化鈦是寬禁帶半導(dǎo)體材料，太陽能用率低；這些不足導(dǎo)致了二氧 化鈦實際利用價值降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種具有復(fù)合涂層的防霧自清潔玻璃的制備方 法，制備得到的玻璃不但具有優(yōu)異的自清潔性能，還具有優(yōu)良的力學(xué)性能。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種具有復(fù)合涂層的防霧自清潔玻璃的制備方法， 包括以下步驟：取普通玻璃浸入piranha溶液中進行表面羥基化處理，再將表面羥基化處 理得到的玻璃置于甲苯中，加入端基為氨基的硅烷偶聯(lián)劑進行表面端氨基化處理，接著將 表面端氨基化處理得到的玻璃加入到氧化石墨烯有機溶劑中，在脫水劑作用下，進行氧化 石墨烯接枝處理，最后將氧化石墨烯接枝處理得到的玻璃放入二氧化鈦溶膠中，經(jīng)沉積后， 真空干燥即得帶有二氧化鈦-氧化石墨烯復(fù)合涂層的防霧自清潔玻璃。
[0006] 作為本發(fā)明一種具有復(fù)合涂層的防霧自清潔玻璃的制備方法的進一步優(yōu)化，制備 方法包括以下步驟： (1)普通玻璃表面羥基化：配置piranha溶液，溫度控制在50-1000°C，加入清潔后的普 通玻璃，氧化1 - 120 min，氧化結(jié)束后用去離子水洗凈晾干； (2 )玻璃表面端氨基化：將步驟（1)得到的玻璃置于甲苯中，加入端基為氨基的硅烷偶 聯(lián)劑，回流5 - 30 h后停止反應(yīng)，取出玻璃片，超聲清洗后置于室溫下晾干； (3) 氧化石墨烯接枝：將步驟（2)得到的玻璃加入到的氧化石墨烯有機溶劑中，在脫水 劑作用下，回流5-24 h后停止反應(yīng)，取出玻璃，超聲清洗后置于室溫下晾干； (4) 沉積二氧化鈦納米粒子：將步驟（3)得到的玻璃片放入二氧化鈦溶膠中，室溫下沉 積1-7天，取出玻璃片，超聲清洗后，經(jīng)真空干燥，即得帶有二氧化鈦-氧化石墨烯復(fù)合涂層 的防霧自清潔玻璃。
[0007] 作為上述一種具有復(fù)合涂層的防霧自清潔玻璃的制備方法的進一步優(yōu)化：所述端 基為氨基的硅烷偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、Ν-β (氨乙 基）_ y _氛丙基二甲氧基硅烷或N- β (氛乙基）-γ -氛丙基二乙氧基硅烷。
[0008] 作為上述一種具有復(fù)合涂層的防霧自清潔玻璃的制備方法的進一步優(yōu)化：所述的 脫水劑為Ν，Ν' -二環(huán)己基碳二亞胺（DCC)，1-一級-(3-二甲基氨基丙基）碳二亞胺鹽酸 鹽（EDC)或者Ν，Ν' -二異丙基碳二亞胺（DIC)。
[0009] 作為上述一種具有復(fù)合涂層的防霧自清潔玻璃的制備方法的進一步優(yōu)化：所述二 氧化鈦溶膠為二氧化硅、銀離子或鈰離子摻雜的二氧化鈦溶膠。
[0010] 作為上述一種具有復(fù)合涂層的防霧自清潔玻璃的制備方法的進一步優(yōu)化：所述二 氧化鈦溶膠的制備方法是：將鈦酸四丁酯加入到無水乙醇中，濃度控制在0. 01-0. 05 mol/ L ;滴加同體積的稀鹽酸和冰乙酸混合溶劑到鈦鹽溶液中，使體系pH值為1-3。
[0011] 作為上述一種具有復(fù)合涂層的防霧自清潔玻璃的制備方法的進一步優(yōu)化：所述二 氧化硅、銀離子或鈰離子摻雜的二氧化鈦溶膠的制備方法是：將硅酸乙酯或者硝酸銀或者 硝酸鈰銨同鈦酸四丁酯一起加入到無水乙醇中。
[0012] 作為上述一種具有復(fù)合涂層的防霧自清潔玻璃的制備方法的進一步優(yōu)化：硅酸乙 酯或者銀離子或者鈰離子的摩爾用量為鈦酸四丁酯摩爾用量的0.1 ~ 0.5。
[0013] 有益效果 1、本發(fā)明防霧自清潔涂玻璃的制備方法，可在普通玻璃表面形成均勻的、化學(xué)接枝的 氧化石墨烯-二氧化鈦復(fù)合涂層，該涂層具有良好的親水性、穩(wěn)定性、透光性和優(yōu)異的自清 潔性；同時，本發(fā)明的制備方法，工藝簡單，無需特殊設(shè)備，生產(chǎn)成本低，易于實現(xiàn)工業(yè)化生 產(chǎn)。
[0014] 2、本發(fā)明制備得到的玻璃上，氧化石墨烯、二氧化鈦納米粒子三者之間均以共價 鍵方式連接在一起，涂層穩(wěn)定性高； 3、本發(fā)明制備得到的玻璃上，二氧化鈦-氧化石墨烯形成的復(fù)合涂層具有優(yōu)異的自清 潔性；且二氧化鈦-氧化石墨烯復(fù)合涂層改性的玻璃也具有優(yōu)異的力學(xué)性能。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明實施例3中普通玻璃的掃描電鏡圖； 圖2為本發(fā)明實施例3中羥基化處理后玻璃的掃描電鏡圖； 圖3為本發(fā)明實施例3中端氨基化改性后玻璃的掃描電鏡圖； 圖4為本發(fā)明實施例3中氧化石墨烯接枝改性后玻璃的掃描電鏡圖； 圖5為本發(fā)明實施例3中防霧自清潔玻璃的掃描電鏡圖； 圖6為本發(fā)明實施例3中普通玻璃的能譜分析圖； 圖7為本發(fā)明實施例3中羥基化處理后玻璃的能譜分析圖； 圖8為本發(fā)明實施例3中端氨基化改性后玻璃的能譜分析圖； 圖9為本發(fā)明實施例3中氧化石墨烯接枝改性后玻璃的能譜分析圖； 圖10為本發(fā)明實施例3中防霧自清潔玻璃的能譜分析圖； 圖11為本發(fā)明實施例8中普通玻璃的接觸角測試圖； 圖12為本發(fā)明實施例8中羥基化處理后玻璃的接觸角測試圖； 圖13為本發(fā)明實施例8中端氨基化改性后玻璃的接觸角測試圖； 圖14為本發(fā)明實施例8中氧化石墨烯接枝改性后玻璃的接觸角測試圖； 圖15為本發(fā)明實施例8中普通玻璃與防霧自清潔玻璃的接觸角測試圖； 圖16為本發(fā)明實施例8中普通玻璃與防霧自清潔玻璃的透光性測試圖； 圖17為本發(fā)明實施例8中普通玻璃與防霧自清潔玻璃的自清潔性能測試圖； 圖18為本發(fā)明實施例8中普通玻璃與防霧自清潔玻璃的抗沖擊性能測試圖； 圖19為本發(fā)明制備方法的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0016] -種具有復(fù)合涂層的防霧自清潔玻璃的制備方法，包括以下步驟： (1)普通玻璃表面羥基化：配置piranha溶液，溫度控制在50-100°C，加入清潔后的普 通玻璃，氧化1 - 120 min，氧化結(jié)束后用去離子水洗凈晾干； (2 )玻璃表面端氨基化：將步驟（1)得到的玻璃置于甲苯中，加入端基為氨基的硅烷偶 聯(lián)劑，回流5 - 30 h后停止反應(yīng)，取出玻璃片，超聲清洗后置于室溫下晾干； (3) 氧化石墨烯接枝：將步驟（2)得到的玻璃加入到的氧化石墨烯有機溶劑中，在脫水 劑作用下，回流5-24 h后停止反應(yīng)，取出玻璃，超聲清洗后置于室溫下晾干； (4) 沉積二氧化鈦納米粒子：將步驟（3)得到的玻璃片放入二氧化鈦溶膠中，室溫下沉 積1-7天，取出玻璃片，超聲清洗后，經(jīng)真空干燥，即得帶有二氧化鈦-氧化石墨烯復(fù)合涂層 的防霧自清潔玻璃。
[0017] 石墨烯作為單片層的石墨結(jié)構(gòu)，是目前世界上最薄的二維材料。石墨烯大的比表 面積賦予了其良好的載體性能，在石墨烯表面制備二氧化鈦納米粒子，可以有效防止納米 粒子團聚，提高二氧化鈦的光催化活性；石墨烯也是一種良好的電子受體材料，若