專(zhuān)利名稱(chēng)：一種超疏水玻璃及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超疏水玻璃及其制作方法。
背景技術(shù)：
汽車(chē)的普及以及高層建筑的增多使得具有自清潔功能的玻璃得到市場(chǎng)的青睞。典型的自清潔玻璃是利用自清潔材料在玻璃表面制作一自清潔薄膜，借助自清潔薄膜來(lái)防止灰塵污染、雨雪粘接在玻璃表面，同時(shí)還可以抑制微生物粘附在玻璃表面。常見(jiàn)的自清潔薄膜包括親水性薄膜和疏水性薄膜。其中，親水性薄膜要求與水的接觸角小于10°，其親水性能源自于薄膜的光催化生成的羥基。在制備親水性薄膜時(shí)，需要進(jìn)行高溫烘烤工藝。疏水性薄膜要求與水的接觸角大于90°，其疏水性能源自于微納米結(jié)構(gòu)以及低表面能的薄膜，微納結(jié)構(gòu)的薄膜可以形成較大的空氣截留率，低表面能可以降低薄膜與水滴的粘附性。與親水薄膜相比，疏水薄膜具有以下優(yōu)點(diǎn)第一，在常溫常壓下即可獲得疏水薄膜，從而可以避免高溫烘烤可能對(duì)玻璃基體造成的不利影響；第二，耐污性突出，其疏水性可以盡量避免玻璃與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、氧化還原劑等腐蝕溶劑接觸，從而可以減少?gòu)?qiáng)腐蝕溶液對(duì)玻璃可能造成的破壞。因此，具有疏水功能的自清潔玻璃應(yīng)用前景廣泛。然而，現(xiàn)有的疏水薄膜的耐磨性較差，使用過(guò)程中的磨損極容易導(dǎo)致自清潔玻璃的疏水性降低，這使得疏水性的自清潔玻璃一直沒(méi)有產(chǎn)業(yè)化。另外，薄膜的表面粗糙度對(duì)薄膜的透明性和疏水性的影響是相互制約的。表面粗糙度的增大必然增加光線在薄膜內(nèi)傳播過(guò)程中的散射。因此，一方面，薄膜疏水性由于表面粗糙度的增加而增強(qiáng)；另一方面，薄膜的透明性卻隨粗糙度的增加而降低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種超疏水玻璃及其制作方法，該超疏水玻璃具有良好的耐磨性， 從而可以使超疏水玻璃長(zhǎng)時(shí)間的保持其疏水性。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出了一種超疏水玻璃，包括玻璃基底以及設(shè)置在所述玻璃表面的微納米結(jié)構(gòu)層，在所述玻璃基底與所述微納米結(jié)構(gòu)層之間設(shè)有樹(shù)脂層，以提高所述微納米結(jié)構(gòu)層與所述玻璃基底之間的結(jié)合力。優(yōu)選的，所述樹(shù)脂層的材料組分包括重量百分比為60 95的透明樹(shù)脂、重量百分比為1 30的固化劑以及重量百分比為0. 05 2的偶聯(lián)劑。優(yōu)選的，所述透明樹(shù)脂為環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和樹(shù)脂或酚醛樹(shù)脂。優(yōu)選的，所述固化劑為脂肪族胺類(lèi)、芳族胺類(lèi)、酰胺基胺類(lèi)、潛伏固化胺類(lèi)或尿素替代物。優(yōu)選的，所述偶聯(lián)劑為KH-550、KH-560、KH-570、KH792，DL602, DL171、A_151。優(yōu)選的，所述樹(shù)脂層的厚度為10 lOOOnm。優(yōu)選的，所述微納米結(jié)構(gòu)層為亞微米-納米結(jié)構(gòu)的二氧化硅團(tuán)聚體，而且所述二氧化硅團(tuán)聚體的粒徑不大于400nm。優(yōu)選的，在所述微納米結(jié)構(gòu)層的表面還設(shè)有憎水修飾層，所述憎水修飾層采用三甲基氯硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、全氟烷基氯硅烷或全氟烷基烷氧基硅烷制作。本發(fā)明還提供一種超疏水玻璃的制作方法，包括以下步驟制作樹(shù)脂溶液；將所述樹(shù)脂溶液涂覆在玻璃基底表面形成樹(shù)脂層；在所述樹(shù)脂層的表面制作微納米結(jié)構(gòu)層；使所述樹(shù)脂層固化，同時(shí)使所述微納米結(jié)構(gòu)層與所述玻璃粘接在一起。優(yōu)選的，所述樹(shù)脂溶液是通過(guò)以下方式獲得S卩，將60 95重量份的透明樹(shù)脂、 1 30重量份的固化劑、0. 05 2重量份的偶聯(lián)劑加入100 1000重量份的溶劑中混合而成。優(yōu)選的，所述透明樹(shù)脂采用環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和樹(shù)脂或酚醛樹(shù)脂中的一種。優(yōu)選的，所述固化劑采用脂肪族胺類(lèi)、芳族胺類(lèi)、酰胺基胺類(lèi)、潛伏固化胺類(lèi)或尿素替代物中的一種。優(yōu)選的，所述偶聯(lián)劑采用KH-550、KH-560、KH-570、KH792，DL602, DL171、A_151 中的一種。優(yōu)選的，在所述玻璃基底表面涂覆的所述樹(shù)脂層的厚度為10 lOOOnm，而且厚度差小于500nm。優(yōu)選的，在所述樹(shù)脂層的表面制作微納米結(jié)構(gòu)層的步驟包括通過(guò)硅脂水解形成包含粒徑為10 IOOnm的二氧化硅顆粒的第一溶膠，以及包含有粒徑為200 400nm的二氧化硅顆粒的第二溶膠；向所述第一溶膠和第二溶膠中分別添加偶聯(lián)劑，以使所述第一溶膠和第二溶膠中的二氧化硅顆粒相互粘結(jié)；調(diào)節(jié)所述第一溶膠和第二溶膠的PH值為2 4 ；將所述第一溶膠和第二溶膠混合，獲得亞微米-納米結(jié)構(gòu)的團(tuán)聚體；將所述團(tuán)聚體涂覆在所述樹(shù)脂層的表面。優(yōu)選的，由所述硅脂水解獲得包含有粒徑為10 IOOnm的二氧化硅顆粒的所述第一溶膠的步驟包括將堿液和有機(jī)溶劑混合，并在20 80°C的溫度下攪拌獲得溶液；用有機(jī)溶劑將所述硅脂稀釋后加入所述溶液中，同時(shí)使所述溶液的溫度保持在20 80°C，所述硅脂與所述堿液中的堿的摩爾比為0. 5 3 ；以20 300轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌所述溶液 20 200分鐘，從而獲得包含有粒徑為10 IOOnm的二氧化硅顆粒的第一溶膠。優(yōu)選的，由所述硅脂水解獲得包含有粒徑為200 400nm的二氧化硅顆粒的所述第二溶膠的步驟包括將堿液和有機(jī)溶劑混合，并在20 80°C的溫度下攪拌獲得溶液；用有機(jī)溶劑將所述硅脂稀釋后加入所述溶液中，同時(shí)將溫度保持在20 80°C，所述硅脂與所述堿液中的堿的摩爾比為0. 5 3 ；以20 300轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌所述溶液20 200 分鐘，從而獲得包含有粒徑為10 IOOnm的二氧化硅顆粒的第一溶膠；將堿液、第一溶膠以及有機(jī)溶劑在20 80°C的溫度下混合成C溶液；用有機(jī)溶劑將所述硅脂稀釋后加入所述 C溶液中，以20 300轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌所述溶液20 200分鐘，以使所述二氧化硅顆粒長(zhǎng)大，從而獲得包含有粒徑為200 400nm的二氧化硅顆粒的所述第二溶膠。優(yōu)選的，所述硅脂為正硅酸乙酯或正硅酸丁酯。優(yōu)選的，所述堿液為氨水、氫氧化鈉或氫氧化鉀。優(yōu)選的，所述有機(jī)溶劑為乙醇、甲醇或丙酮。優(yōu)選的，所述樹(shù)脂層是在20 180°C的溫度下保溫30 450分鐘固化形成樹(shù)脂層。優(yōu)選的，所述微納米結(jié)構(gòu)層的厚度小于或等于600nm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下述有益效果本發(fā)明提供的超疏水玻璃在玻璃基底與微納米結(jié)構(gòu)層之間設(shè)置樹(shù)脂層，樹(shù)脂層可以提高微納米結(jié)構(gòu)層與玻璃基底的結(jié)合力，從而提高微納米結(jié)構(gòu)層的耐磨性，從而使超疏水玻璃能夠長(zhǎng)時(shí)間的保持其疏水性。因此，該超疏水玻璃不僅具有優(yōu)良的疏水性，而且能夠長(zhǎng)時(shí)間的保持其疏水性，從而使得超疏水玻璃向產(chǎn)業(yè)化邁進(jìn)。作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，超疏水玻璃中的微納米結(jié)構(gòu)層的尺寸不大于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)，即即小于或等于400nm，這可以減小可見(jiàn)光在透過(guò)微納米結(jié)構(gòu)層時(shí)的散射率，從而使微納米結(jié)構(gòu)層的表面粗糙度與可見(jiàn)光透光率獲得良好的平衡，進(jìn)而使超疏水玻璃的接觸角大于150°，滾動(dòng)角小于10°，可見(jiàn)光的透光率可以達(dá)到85%以上。類(lèi)似地，本發(fā)明提供的超疏水玻璃的制作方法是在玻璃基底上首先制作樹(shù)脂層， 然后在樹(shù)脂層上“栽種”微納米結(jié)構(gòu)層，借助樹(shù)脂層可以提高微納米結(jié)構(gòu)層與玻璃基底的結(jié)合力，從而提高微納米結(jié)構(gòu)層的耐磨性，進(jìn)而使超疏水玻璃能夠長(zhǎng)時(shí)間的保持其疏水性能。 因此，該超疏水玻璃不僅具有優(yōu)良的疏水性和耐磨性，而且能夠長(zhǎng)時(shí)間的保持其疏水性，從而使得超疏水玻璃向產(chǎn)業(yè)化邁進(jìn)。作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，通過(guò)本發(fā)明提供的二氧化硅顆粒的制作方法，制備出亞微米-納米結(jié)構(gòu)的、團(tuán)聚狀的二氧化硅顆粒，并使二氧化硅顆粒的粒徑小于400nm， 從而可以減少光線在微納米結(jié)構(gòu)層中傳播時(shí)的散射，進(jìn)而提高超疏水玻璃的透明性。
為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明提供的超疏水玻璃的截面圖，以及圖2為本發(fā)明提供的超疏水玻璃制作方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提出的超疏水玻璃及其制作方法進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1為本發(fā)明提供的超疏水玻璃的截面圖。請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)施例提供的超疏水玻璃包括玻璃基底1、樹(shù)脂層2、微納結(jié)構(gòu)層3以及憎水修飾層4，樹(shù)脂層2、微納結(jié)構(gòu)層3以及憎水修飾層4自玻璃基底1依次疊置在玻璃基底1表面。樹(shù)脂層2的厚度為10 lOOOnm，優(yōu)選100 400nm。樹(shù)脂層2的材料組分包括重量百分比為60 95的透明樹(shù)脂、重量百分比為1 30的固化劑以及重量百分比為0. 05 2的偶聯(lián)劑。其中，透明樹(shù)脂可以采用環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和樹(shù)脂或酚醛樹(shù)脂。固化劑可以采用脂肪族胺類(lèi)、芳族胺類(lèi)、酰胺基胺類(lèi)、潛伏固化胺類(lèi)或尿素替代物。偶聯(lián)劑可以采用KH-550、KH-560、KH-570、KH792，DL602,DL171 或 A-151。微納米結(jié)構(gòu)層3為二氧化硅微納米結(jié)構(gòu)層，而且，二氧化硅微納米結(jié)構(gòu)的尺寸不大于可見(jiàn)光波長(zhǎng)，即小于或等于400nm，這可以減小可見(jiàn)光在透過(guò)微納米結(jié)構(gòu)層3時(shí)的散射率，從而使微納米結(jié)構(gòu)層3的表面粗糙度與可見(jiàn)光透光率獲得良好的平衡，進(jìn)而使超疏水玻璃的接觸角大于150°，滾動(dòng)角小于10°，可見(jiàn)光的透光率可以達(dá)到85%以上。微納米結(jié)構(gòu)層3的厚度不超過(guò)600nm，優(yōu)選400 500nm。憎水修飾層4采用三甲基氯硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、全氟烷基氯硅烷或全氟烷基烷氧基硅烷材料制作。本實(shí)施例提供的超疏水玻璃在玻璃基底與微納米結(jié)構(gòu)層之間設(shè)置樹(shù)脂層，以提高微納米結(jié)構(gòu)層的耐磨性，從而使超疏水玻璃能夠長(zhǎng)時(shí)間的保持其疏水性。因此，該超疏水玻璃不僅具有優(yōu)良的疏水性和耐磨性，而且能夠長(zhǎng)時(shí)間的保持其疏水性，從而使得超疏水玻璃向產(chǎn)業(yè)化邁進(jìn)。本實(shí)施例還提供一種超疏水玻璃的制作方法。圖2為本發(fā)明提供的超疏水玻璃制作方法的流程圖。請(qǐng)參閱圖2，超疏水玻璃的制作方法包括以下步驟步驟s 10，制作樹(shù)脂溶液。樹(shù)脂溶液是將60 95重量份的透明樹(shù)脂、1 30重量份的固化劑、0. 05 2重量份的偶聯(lián)劑加入100 1000重量份的溶劑中混合而成。其中，透明樹(shù)脂采用環(huán)氧樹(shù)脂、 不飽和樹(shù)脂或酚醛樹(shù)脂中的一種。固化劑采用脂肪族胺類(lèi)、芳族胺類(lèi)、酰胺基胺類(lèi)、潛伏固化胺類(lèi)或尿素替代物中的一種。偶聯(lián)劑采用KH-550、KH-560、KH-570、KH792，DL602，DLl71、 A-151中的一種。溶劑采用二甲基甲酰胺、三氧乙烯、乙二醇苯醚、二甲苯中的一種。步驟s20，將樹(shù)脂溶液涂覆在玻璃基底的表面以形成樹(shù)脂層。采用手工刮涂、機(jī)械刮涂、高頻篩抖涂覆等現(xiàn)有的工藝，將通過(guò)步驟SlO制作的樹(shù)脂溶液涂覆在玻璃基底的表面以形成樹(shù)脂層。在玻璃基底表面涂覆的樹(shù)脂層的厚度為 10 lOOOnm，而且厚度差小于500nm。步驟s30，在樹(shù)脂層的表面制作微納米結(jié)構(gòu)層。微納米結(jié)構(gòu)層的制作過(guò)程包括以下步驟步驟s31，通過(guò)硅脂水解形成包含粒徑為10 IOOnm的二氧化硅顆粒的第一溶膠， 以及包含有粒徑為200 400nm的二氧化硅顆粒的第二溶膠。其中，第一溶膠的制作方法如下步驟s311，將堿液和有機(jī)溶劑混合，并在20 80°C的溫度下攪拌獲得A溶液。堿液可以采用重量濃度為30%的氨水、氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液，有機(jī)溶劑可以采用無(wú)水乙醇、無(wú)水甲醇或無(wú)水丙酮。堿液與有機(jī)溶劑的體積比為1 10 20。步驟s312，用有機(jī)溶劑將硅脂稀釋后加入A溶液中，同時(shí)將溫度保持在20 80°C，硅脂與堿液中的堿的摩爾比為0. 5 3。用有機(jī)溶劑(如無(wú)水乙醇、無(wú)水甲醇或無(wú)水丙酮)將硅脂稀釋?zhuān)缓蠹尤氩襟Es311 獲得的A溶液，同時(shí)將A溶液的溫度保持在20 80°C，硅脂與堿液中的堿的摩爾比為0. 5 3。步驟s313，以20 300轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌A溶液20 200分鐘，從而獲得包含有粒徑為10 IOOnm的二氧化硅顆粒的第一溶膠。
攪拌A溶液，攪拌速度為20 300轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時(shí)間為20 200分鐘，從而獲得第一溶膠。在第一溶膠中二氧化硅顆粒的粒徑為10 lOOnm。第二溶膠的制作方法如下第二溶膠是對(duì)第一溶膠進(jìn)一步加工獲得的，即在第一溶膠的基礎(chǔ)上獲得。因此， 第二溶膠的步驟s311、步驟s312以及步驟s313與第一溶膠制作步驟中的步驟s311、步驟 s312以及步驟s313相同。步驟s314，將堿液、第一溶膠以及有機(jī)溶劑在20 80°C的溫度下混合成C溶液。取質(zhì)量濃度為30%的堿液(如氨水、氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液)、第一溶膠以及有機(jī)溶劑(無(wú)水乙醇、無(wú)水甲醇或無(wú)水丙酮)在20 80°C的溫度下攪拌混合成C溶液。堿液中的堿與第一溶膠中的二氧化硅的摩爾比為0. 5 3。步驟s315，用有機(jī)溶劑將所述硅脂稀釋后加入所述C溶液中，以20 300轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌所述溶液20 200分鐘，以使二氧化硅顆粒長(zhǎng)大，從而獲得包含有粒徑為 200 400nm的二氧化硅顆粒的第二溶膠。用有機(jī)溶劑將所述硅脂稀釋后加入所述C溶液中，硅脂與第一溶膠中的二氧化硅顆粒的摩爾比為0. 5 2，然后攪拌使二氧化硅顆粒長(zhǎng)大到200 400nm，從而獲得第二溶膠。步驟s32，向所述第一溶膠和第二溶膠中分別添加偶聯(lián)劑，以使所述第一溶膠和第二溶膠中的二氧化硅顆粒相互粘結(jié)。分別向第一溶膠和第二溶膠中加入偶聯(lián)劑，偶聯(lián)劑的加入量占整個(gè)體系的質(zhì)量百分比為0. 1 1，以使第一溶膠和第二溶膠中的二氧化硅顆粒相互粘結(jié)。偶聯(lián)劑可以是 KH-550、KH-560、KH-570、KH792，DL602, DL171、A_151 中的一種。步驟s33，將第一溶膠和第二溶膠的pH值調(diào)節(jié)為2 4。加入無(wú)水酸，如冰醋酸、發(fā)煙硝酸或磷酸，以將第一溶膠和第二溶膠的PH值調(diào)節(jié)為2 4。步驟s34，將第一溶膠和第二溶膠混合，獲得小粒徑二氧化硅顆粒包圍大粒徑二氧化硅顆粒的團(tuán)聚體。將第一溶膠和第二溶膠混合，第一溶膠和第二溶膠混合的質(zhì)量比為1 10，通過(guò)自組裝作用使第一溶膠中的小粒徑二氧化硅顆粒與包圍第二溶膠中的大粒徑二氧化硅顆粒，從而形成亞微米-納米結(jié)構(gòu)的、且類(lèi)似于乳突狀的團(tuán)聚體。團(tuán)聚體的粒徑小于可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍。步驟s35，將團(tuán)聚體涂覆在樹(shù)脂層的表面。通過(guò)提拉或噴涂等手段將團(tuán)聚體涂覆在樹(shù)脂層的表面，以使二氧化硅顆粒類(lèi)似于 “栽種”在玻璃基底上，從而形成微納米結(jié)構(gòu)層。微納米結(jié)構(gòu)層厚度小于或等于超過(guò)600nm。步驟s40，使所述樹(shù)脂層固化形成樹(shù)脂層，同時(shí)使所述微納米結(jié)構(gòu)層與所述玻璃粘
接在一起。將涂覆有樹(shù)脂層和微納米結(jié)構(gòu)層的玻璃放置在20 180°C的溫度下保溫30 450分鐘固化形成樹(shù)脂層。步驟s50，在微納米結(jié)構(gòu)層的表面制作憎水修飾層。步驟s51，將憎水修飾劑與溶劑混合，獲得質(zhì)量濃度為0. 1 5%的憎水修飾劑溶液。將憎水修飾劑與溶劑混合，并將憎水修飾劑的質(zhì)量濃度控制在0. 1 5%。憎水修飾劑可以采用三甲基氯硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、全氟烷基氯硅烷、全氟烷基烷氧基硅烷中的一種或幾種的混合。溶劑可以采用無(wú)水乙醇、環(huán)己烷或異丙醇。步驟s52，將憎水修飾劑涂覆在微納米結(jié)構(gòu)層的表面。采用提拉法、噴涂法或刮涂法將憎水修飾劑均勻地涂覆在微納米結(jié)構(gòu)層的表面。步驟s53，在常溫下放置5 72小時(shí)，獲得憎水修飾層。將憎水修飾層在常溫下放置5 72小時(shí)使其固化，以提高憎水修飾層的粘結(jié)強(qiáng)度。下面以實(shí)施例方式詳細(xì)介紹超疏水玻璃的制作過(guò)程。實(shí)施例一將60重量份的環(huán)氧樹(shù)脂、1重量份的脂肪族胺類(lèi)、0. 05重量份的KH-550加入100 重量份的二甲基甲酰胺中混合獲得樹(shù)脂溶液。通過(guò)機(jī)械刮涂方式在玻璃基底表面涂覆IOnm 的樹(shù)脂溶液。將ImL質(zhì)量濃度為30%的氨水與20mL的無(wú)水乙醇混合，在20 80°C的溫度下攪拌獲得A溶液。用無(wú)水乙醇將ImL分析純正硅酸乙酯稀釋后加入A溶液中，正硅酸乙酯與堿液中的堿的摩爾比為0. 5，將A溶液的溫度保持在20 80°C，在20轉(zhuǎn)/分鐘攪拌200 分鐘，從而獲得包含有粒徑為10 IOOnm的二氧化硅顆粒的第一溶膠；向第一溶膠中加入 KH-550,以使第一溶膠中的二氧化硅顆粒相互粘結(jié)；用無(wú)水的冰醋酸將第一溶膠的pH值調(diào)整為2。取ImL質(zhì)量濃度為30%的氨水、0. 5mL的第一溶膠以及20mL無(wú)水乙醇在20°C的溫度下混合成C溶液；用無(wú)水乙醇將0. SmL的正硅酸乙酯稀釋后加入C溶液中，使二氧化硅顆粒長(zhǎng)大到200 400nm，從而獲得第二溶膠；向第二溶膠中加入KH-550，KH-550的加入量占第一溶膠和第二溶膠總重量的0. 1%，以使第二溶膠中的二氧化硅顆粒相互粘結(jié)；用無(wú)水的冰醋酸將第二溶膠的PH值調(diào)整為2。將第一溶膠和第二溶膠混合，第一溶膠和第二溶膠混合的質(zhì)量比為1，使第一溶膠中的小粒徑二氧化硅顆粒與第二溶膠中的大粒徑二氧化硅顆粒自組裝，形成團(tuán)聚體。通過(guò)提拉方式將團(tuán)聚體涂覆在樹(shù)脂層的表面，從而形成微納米結(jié)構(gòu)層，微納米結(jié)構(gòu)層的厚度為500nm。將涂覆有樹(shù)脂層和微納米結(jié)構(gòu)層的玻璃在20°C的溫度下保溫450分鐘以使樹(shù)脂層固化。將用無(wú)水乙醇將三甲基氯硅烷稀釋成質(zhì)量濃度為0. 的三甲基氯硅烷溶液，用提拉法將三甲基氯硅烷涂覆在微納米結(jié)構(gòu)的表面，然后在常溫下放置5小時(shí)，從而獲得憎水修飾層。實(shí)施例二將70重量份的環(huán)氧樹(shù)脂、5重量份的脂肪族胺類(lèi)、0. 1重量份的KH-550加入100重量份的二甲基甲酰胺中混合獲得樹(shù)脂溶液。通過(guò)機(jī)械刮涂方式在玻璃基底表面涂覆IOOnm 的樹(shù)脂溶液。將ImL質(zhì)量濃度為30%的氨水與15mL的無(wú)水乙醇混合，在20 80°C的溫度下攪
9拌獲得A溶液。用無(wú)水乙醇將ImL分析純正硅酸乙酯稀釋后加入A溶液中，正硅酸乙酯與堿液中的堿的摩爾比為1，將A溶液的溫度保持在20 80°C，在50轉(zhuǎn)/分鐘攪拌100分鐘，從而獲得包含有粒徑為10 IOOnm的二氧化硅顆粒的第一溶膠；向第一溶膠中加入KH-550， 以使第一溶膠中的二氧化硅顆粒相互粘結(jié)；用無(wú)水的冰醋酸將第一溶膠的PH值調(diào)整為3。取ImL質(zhì)量濃度為30%的氨水、0. 5mL的第一溶膠以及20mL無(wú)水乙醇在40°C的溫度下混合成C溶液；用無(wú)水乙醇將0. SmL的正硅酸乙酯稀釋后加入C溶液中，堿液中的堿與第一溶膠中的二氧化硅的摩爾比為1，使二氧化硅顆粒長(zhǎng)大到200 400nm，從而獲得第二溶膠；向第二溶膠中加入KH-550，KH-550的加入量占第一溶膠和第二溶膠總重量的0. 5%, 以使第二溶膠中的二氧化硅顆粒相互粘結(jié)；用無(wú)水的冰醋酸將第二溶膠的PH值調(diào)整為3。將第一溶膠和第二溶膠混合，第一溶膠和第二溶膠混合的質(zhì)量比為3，使第一溶膠中的小粒徑二氧化硅顆粒與第二溶膠中的大粒徑二氧化硅顆粒自組裝，形成團(tuán)聚體。通過(guò)提拉方式將團(tuán)聚體涂覆在樹(shù)脂層的表面，從而形成微納米結(jié)構(gòu)層，微納米結(jié)構(gòu)層的厚度為400nm。將涂覆有樹(shù)脂層和微納米結(jié)構(gòu)層的玻璃在50°C的溫度下保溫350分鐘以使樹(shù)脂層固化。將用無(wú)水乙醇將三甲基氯硅烷稀釋成質(zhì)量濃度為0. 5%的三甲基氯硅烷溶液，用提拉法將三甲基氯硅烷涂覆在微納米結(jié)構(gòu)的表面，然后在常溫下放置20小時(shí)，從而獲得憎水修飾層。實(shí)施例三將85重量份的環(huán)氧樹(shù)脂、15重量份的脂肪族胺類(lèi)、1重量份的KH-550加入100重量份的二甲基甲酰胺中混合獲得樹(shù)脂溶液。通過(guò)機(jī)械刮涂方式在玻璃基底表面涂覆500nm 的樹(shù)脂溶液。將ImL質(zhì)量濃度為30%的氨水與20mL的無(wú)水乙醇混合，在20 80°C的溫度下攪拌獲得A溶液。用無(wú)水乙醇將ImL分析純正硅酸乙酯稀釋后加入A溶液中，正硅酸乙酯與堿液中的堿的摩爾比為2，將A溶液的溫度保持在20 80°C，在100轉(zhuǎn)/分鐘攪拌50分鐘，從而獲得包含有粒徑為10 IOOnm的二氧化硅顆粒的第一溶膠；向第一溶膠中加入KH-550， 以使第一溶膠中的二氧化硅顆粒相互粘結(jié)；用無(wú)水的冰醋酸將第一溶膠的PH值調(diào)整為4。取ImL質(zhì)量濃度為30%的氨水、0. 5mL的第一溶膠以及20mL無(wú)水乙醇在40°C的溫度下混合成C溶液；用無(wú)水乙醇將0. SmL的正硅酸乙酯稀釋后加入C溶液中，堿液中的堿與第一溶膠中的二氧化硅的摩爾比為2. 5，使二氧化硅顆粒長(zhǎng)大到200 400nm，從而獲得第二溶膠；向第二溶膠中加入KH-550，KH-550的加入量占第一溶膠和第二溶膠總重量的 0.8%,以使第二溶膠中的二氧化硅顆粒相互粘結(jié)；用無(wú)水的冰醋酸將第二溶膠的pH值調(diào)整為4。將第一溶膠和第二溶膠混合，第一溶膠和第二溶膠混合的質(zhì)量比為6，使第一溶膠中的小粒徑二氧化硅顆粒與第二溶膠中的大粒徑二氧化硅顆粒自組裝，形成團(tuán)聚體。通過(guò)提拉方式將團(tuán)聚體涂覆在樹(shù)脂層的表面，從而形成微納米結(jié)構(gòu)層，微納米結(jié)構(gòu)層的厚度為450nm。將涂覆有樹(shù)脂層和微納米結(jié)構(gòu)層的玻璃在100°C的溫度下保溫200分鐘以使樹(shù)脂層固化。
將用無(wú)水乙醇將三甲基氯硅烷稀釋成質(zhì)量濃度為2%的三甲基氯硅烷溶液，用提拉法將三甲基氯硅烷涂覆在微納米結(jié)構(gòu)的表面，然后在常溫下放置50小時(shí)，從而獲得憎水修飾層。實(shí)施例四將90重量份的環(huán)氧樹(shù)脂、25重量份的脂肪族胺類(lèi)、1. 5重量份的KH-550加入100 重量份的二甲基甲酰胺中混合獲得樹(shù)脂溶液。通過(guò)機(jī)械刮涂方式在玻璃基底表面涂覆 550nm的樹(shù)脂溶液。將ImL質(zhì)量濃度為30%的氨水與18mL的無(wú)水乙醇混合，在20 80°C的溫度下攪拌獲得A溶液。用無(wú)水乙醇將ImL分析純正硅酸乙酯稀釋后加入A溶液中，正硅酸乙酯與堿液中的堿的摩爾比為2. 5，將A溶液的溫度保持在20 80°C，在200轉(zhuǎn)/分鐘攪拌20 分鐘，從而獲得包含有粒徑為10 IOOnm的二氧化硅顆粒的第一溶膠；向第一溶膠中加入 KH-550,以使第一溶膠中的二氧化硅顆粒相互粘結(jié)；用無(wú)水的冰醋酸將第一溶膠的pH值調(diào)整為3.5。取ImL質(zhì)量濃度為30%的氨水、0. 5mL的第一溶膠以及20mL無(wú)水乙醇在70°C的溫度下混合成C溶液；用無(wú)水乙醇將0. SmL的正硅酸乙酯稀釋后加入C溶液中，堿液中的堿與第一溶膠中的二氧化硅的摩爾比為3，使二氧化硅顆粒長(zhǎng)大到200 400nm，從而獲得第二溶膠；向第二溶膠中加入KH-550，KH-550的加入量占第一溶膠和第二溶膠總重量的1%，以使第二溶膠中的二氧化硅顆粒相互粘結(jié)；用無(wú)水的冰醋酸將第二溶膠的PH值調(diào)整為3. 5。將第一溶膠和第二溶膠混合，第一溶膠和第二溶膠混合的質(zhì)量比為8，使第一溶膠中的小粒徑二氧化硅顆粒與第二溶膠中的大粒徑二氧化硅顆粒自組裝，形成團(tuán)聚體。通過(guò)提拉方式將團(tuán)聚體涂覆在樹(shù)脂層的表面，從而形成微納米結(jié)構(gòu)層，微納米結(jié)構(gòu)層的厚度為550nm。將涂覆有樹(shù)脂層和微納米結(jié)構(gòu)層的玻璃在150°C的溫度下保溫50分鐘以使樹(shù)脂層固化。將用無(wú)水乙醇將三甲基氯硅烷稀釋成質(zhì)量濃度為4%的三甲基氯硅烷溶液，用提拉法將三甲基氯硅烷涂覆在微納米結(jié)構(gòu)的表面，然后在常溫下放置60小時(shí)，從而獲得憎水修飾層。實(shí)施例五將95重量份的環(huán)氧樹(shù)脂、30重量份的脂肪族胺類(lèi)、2重量份的KH-550加入100重量份的二甲基甲酰胺中混合獲得樹(shù)脂溶液。通過(guò)機(jī)械刮涂方式在玻璃基底表面涂覆IOOOnm 的樹(shù)脂溶液。將ImL質(zhì)量濃度為30%的氨水與18mL的無(wú)水乙醇混合，在20 80°C的溫度下攪拌獲得A溶液。用無(wú)水乙醇將ImL分析純正硅酸乙酯稀釋后加入A溶液中，正硅酸乙酯與堿液中的堿的摩爾比為3，將A溶液的溫度保持在20 80°C，在300轉(zhuǎn)/分鐘攪拌50分鐘，從而獲得包含有粒徑為10 IOOnm的二氧化硅顆粒的第一溶膠；向第一溶膠中加入KH-550， 以使第一溶膠中的二氧化硅顆粒相互粘結(jié)；用無(wú)水的冰醋酸將第一溶膠的PH值調(diào)整為4。取ImL質(zhì)量濃度為30%的氨水、0. 5mL的第一溶膠以及20mL無(wú)水乙醇在80°C的溫度下混合成C溶液；用無(wú)水乙醇將0. SmL的正硅酸乙酯稀釋后加入C溶液中，堿液中的堿與第一溶膠中的二氧化硅的摩爾比為3，使二氧化硅顆粒長(zhǎng)大到200 400nm，從而獲得第二溶膠；向第二溶膠中加入KH-550，KH-550的加入量占第一溶膠和第二溶膠總重量的 0.6%,以使第二溶膠中的二氧化硅顆粒相互粘結(jié)；用無(wú)水的冰醋酸將第二溶膠的pH值調(diào)整為1.5。將第一溶膠和第二溶膠混合，第一溶膠和第二溶膠混合的質(zhì)量比為10，使第一溶膠中的小粒徑二氧化硅顆粒與第二溶膠中的大粒徑二氧化硅顆粒自組裝，形成團(tuán)聚體。通過(guò)提拉方式將團(tuán)聚體涂覆在樹(shù)脂層的表面，從而形成微納米結(jié)構(gòu)層，微納米結(jié)構(gòu)層的厚度為50nm。將涂覆有樹(shù)脂層和微納米結(jié)構(gòu)層的玻璃在180°C的溫度下保溫30分鐘以使樹(shù)脂層固化。將用無(wú)水乙醇將三甲基氯硅烷稀釋成質(zhì)量濃度為5%的三甲基氯硅烷溶液，用提拉法將三甲基氯硅烷涂覆在微納米結(jié)構(gòu)的表面，然后在常溫下放置72小時(shí)，從而獲得憎水修飾層。本發(fā)明提供的超疏水玻璃的制作方法是在玻璃基底上首先制作樹(shù)脂層，然后在樹(shù)脂層上“栽種”微納米結(jié)構(gòu)層，借助樹(shù)脂層可以提高微納米結(jié)構(gòu)層與玻璃基底的結(jié)合力，從而提高微納米結(jié)構(gòu)層的耐磨性，進(jìn)而使超疏水玻璃能夠長(zhǎng)時(shí)間的保持其疏水性能。因此，該超疏水玻璃不僅具有優(yōu)良的疏水性和耐磨性，而且能夠長(zhǎng)時(shí)間的保持其疏水性，從而使得超疏水玻璃向產(chǎn)業(yè)化邁進(jìn)。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、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
1.一種超疏水玻璃，包括玻璃基底以及設(shè)置在所述玻璃表面的微納米結(jié)構(gòu)層，其特征在于，在所述玻璃基底與所述微納米結(jié)構(gòu)層之間設(shè)有樹(shù)脂層，以提高所述微納米結(jié)構(gòu)層與所述玻璃基底之間的結(jié)合力。
2.如權(quán)利要求1所述的超疏水玻璃，其特征在于，所述樹(shù)脂層的材料組分包括重量百分比為60 95的透明樹(shù)脂、重量百分比為1 30的固化劑以及重量百分比為0. 05 2 的偶聯(lián)劑。
3.如權(quán)利要求2所述的超疏水玻璃，其特征在于，所述透明樹(shù)脂為環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和樹(shù)脂或酚醛樹(shù)脂。
4.如權(quán)利要求2所述的超疏水玻璃，其特征在于，所述固化劑為脂肪族胺類(lèi)、芳族胺類(lèi)、酰胺基胺類(lèi)、潛伏固化胺類(lèi)或尿素替代物。
5.如權(quán)利要求2所述的超疏水玻璃，其特征在于，所述偶聯(lián)劑為KH-550、KH-560、 KH-570、KH792，DL602, DL171、A_151。
6.如權(quán)利要求1所述的超疏水玻璃，其特征在于，所述樹(shù)脂層的厚度為10 lOOOnm。
7.如權(quán)利要求1所述的超疏水玻璃，其特征在于，所述微納米結(jié)構(gòu)層為亞微米-納米結(jié)構(gòu)的二氧化硅團(tuán)聚體，而且所述二氧化硅團(tuán)聚體的粒徑不大于400nm。
8.如權(quán)利要求7所述的超疏水玻璃，其特征在于，在所述微納米結(jié)構(gòu)層的表面還設(shè)有憎水修飾層，所述憎水修飾層采用三甲基氯硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、全氟烷基氯硅烷或全氟烷基烷氧基硅烷制作。
9.一種超疏水玻璃的制作方法，其特征在于，包括以下步驟制作樹(shù)脂溶液；將所述樹(shù)脂溶液涂覆在玻璃基底表面形成樹(shù)脂層；在所述樹(shù)脂層的表面制作微納米結(jié)構(gòu)層；使所述樹(shù)脂層固化，同時(shí)使所述微納米結(jié)構(gòu)層與所述玻璃粘接在一起。
10.如權(quán)利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述樹(shù)脂溶液是通過(guò)以下方式獲得 艮口，將60 95重量份的透明樹(shù)脂、1 30重量份的固化劑、0. 05 2重量份的偶聯(lián)劑加入 100 1000重量份的溶劑中混合而成。
11.如權(quán)利要求10所述的制作方法，其特征在于，所述透明樹(shù)脂采用環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和樹(shù)脂或酚醛樹(shù)脂中的一種。
12.如權(quán)利要求10所述的制作方法，其特征在于，所述固化劑采用脂肪族胺類(lèi)、芳族胺類(lèi)、酰胺基胺類(lèi)、潛伏固化胺類(lèi)或尿素替代物中的一種。
13.如權(quán)利要求10所述的制作方法，其特征在于，所述偶聯(lián)劑采用KH-550、KH-560、 KH-570、KH792，DL602, DL171、A_151 中的一種。
14.如權(quán)利要求9所述的制作方法，其特征在于，在所述玻璃基底表面涂覆的所述樹(shù)脂層的厚度為10 lOOOnm，而且厚度差小于500nm。
15.如權(quán)利要求9所述的制作方法，其特征在于，在所述樹(shù)脂層的表面制作微納米結(jié)構(gòu)層的步驟包括通過(guò)硅脂水解形成包含粒徑為10 IOOnm的二氧化硅顆粒的第一溶膠，以及包含有粒徑為200 400nm的二氧化硅顆粒的第二溶膠；向所述第一溶膠和第二溶膠中分別添加偶聯(lián)劑，以使所述第一溶膠和第二溶膠中的二氧化硅顆粒相互粘結(jié)；調(diào)節(jié)所述第一溶膠和第二溶膠的pH值為2 4 ；將所述第一溶膠和第二溶膠混合，獲得亞微米-納米結(jié)構(gòu)的團(tuán)聚體；將所述團(tuán)聚體涂覆在所述樹(shù)脂層的表面。
16.如權(quán)利要求15所述的制作方法，其特征在于，由所述硅脂水解獲得包含有粒徑為 10 IOOnm的二氧化硅顆粒的所述第一溶膠的步驟包括將堿液和有機(jī)溶劑混合，并在20 80°C的溫度下攪拌獲得溶液； 用有機(jī)溶劑將所述硅脂稀釋后加入所述溶液中，同時(shí)使所述溶液的溫度保持在20 80°C，所述硅脂與所述堿液中的堿的摩爾比為0. 5 3 ；以20 300轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌所述溶液20 200分鐘，從而獲得包含有粒徑為10 IOOnm的二氧化硅顆粒的第一溶膠。
17.如權(quán)利要求15所述的制作方法，其特征在于，由所述硅脂水解獲得包含有粒徑為 200 400nm的二氧化硅顆粒的所述第二溶膠的步驟包括將堿液和有機(jī)溶劑混合，并在20 80°C的溫度下攪拌獲得溶液； 用有機(jī)溶劑將所述硅脂稀釋后加入所述溶液中，同時(shí)將溫度保持在20 80°C，所述硅脂與所述堿液中的堿的摩爾比為0. 5 3 ；以20 300轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌所述溶液20 200分鐘，從而獲得包含有粒徑為10 IOOnm的二氧化硅顆粒的第一溶膠；將堿液、第一溶膠以及有機(jī)溶劑在20 80°C的溫度下混合成C溶液； 用有機(jī)溶劑將所述硅脂稀釋后加入所述C溶液中，以20 300轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌所述溶液20 200分鐘，以使所述二氧化硅顆粒長(zhǎng)大，從而獲得包含有粒徑為200 400nm 的二氧化硅顆粒的所述第二溶膠。
18.如權(quán)利要求15所述的制作方法，其特征在于，所述硅脂為正硅酸乙酯或正硅酸丁
19.如權(quán)利要求15所述的制作方法，其特征在于，所述堿液為氨水、氫氧化鈉或氫氧化鉀。
20.如權(quán)利要求15所述的制作方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑為乙醇、甲醇或丙酮。
21.如權(quán)利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述樹(shù)脂層是在20 180°C的溫度下保溫30 450分鐘固化形成樹(shù)脂層。
22.如權(quán)利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述微納米結(jié)構(gòu)層的厚度小于或等于 600nmo
全文摘要
本發(fā)明提出了一種超疏水玻璃及其制作方法，所述超疏水玻璃包括玻璃基底以及設(shè)置在所述玻璃表面的微納米結(jié)構(gòu)層，在所述玻璃基底與所述微納米結(jié)構(gòu)層之間設(shè)有樹(shù)脂層，以提高所述微納米結(jié)構(gòu)層與所述玻璃基底之間的結(jié)合力。該超疏水玻璃不僅具有優(yōu)良的疏水性，而且能夠長(zhǎng)時(shí)間的保持其疏水性，從而使得超疏水玻璃向產(chǎn)業(yè)化邁進(jìn)。
文檔編號(hào)B32B27/06GK102501477SQ20111030690
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者李祥偉, 熊建民 申請(qǐng)人:奇瑞汽車(chē)股份有限公司