超親水玻璃制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及超親水玻璃領域，特別涉及一種超親水玻璃制備方法。
【背景技術】
[0002]近年來，超親水玻璃因具有超親水、自清潔、防霧等特性在建筑物外墻玻璃、汽車玻璃、家用浴室防霧玻璃、電子產品的顯示器和太陽能電池的采光板等方面得到廣泛的應用。
[0003]目前，玻璃表面超親水潤濕性的處理方法主要有:
[0004]1.通過納米技術、光刻蝕技術、原位氣相沉積等在玻璃表面形成微納結構。例如康超利用納米氧化鋁的陣列結構，在該高純鋁隧道孔模板中制備了具有微納米陣列結構的金屬鎳納米粒子制得超親水納米金屬鎳薄膜。該類方法制備超親水玻璃具有制備工藝簡單，微納結構可控，超親水能力強等優點但是該方法形成的微納結構脆弱，不能有輕微的觸碰，并且儀器成本較高。
[0005]2.通過自組裝分子膜、表面官能化等方法修飾玻璃表面基團。例如，羅祥研究利用聚烯丙基胺鹽酸鹽與S12納米粒子在有機玻璃片表面的靜電自組裝制備超疏水有機玻璃。該類方法制備的超親水薄膜，合成溫度低，薄膜覆蓋均勻，并化學組成均一，但薄膜不耐摩擦，超親水效果維持時間不夠長。
[0006]3.通過涂覆納米材料涂層在玻璃制品表面獲得超親水性能。例如，Yamashita將溶膠凝膠制備的納米S12旋涂在載玻片上得到超親水涂層。該類方法制備的超親水玻璃，親水性能強，并且使用范圍較廣，但多數涂覆納米涂層的玻璃不再具備普通玻璃透明性，透光性。

【發明內容】

[0007]本發明提供一種超親水玻璃制備方法，其用于制得透光性好、親水性能強、防霧性能好、可觸碰、可擦拭的超親水玻璃。
[0008]為解決上述技術問題，本發明提供了一種超親水玻璃制備方法，包括:制備含氨水
0.5-1.5!1101/1的溶液;將待制備的載玻片置于所述溶液中；在120-150°(:的溫度下進行水熱反應，所述水熱反應時間為1-3小時;將水熱反應完畢后的所述載玻片冷卻、清洗、烘干，SP得所述超親水玻璃。優選地，所述水熱反應是在水熱反應釜，特別是聚四氟乙烯反應釜中進行的。優選地，所述溶液填充入所述水熱反應釜約80%的體積。優選地，冷卻采用自然冷卻。優選地，清洗采種清水清洗。
[0009]由于采用了上述技術方案，本發明制得的超親水玻璃透光性好、親水性能強、防霧性能好、可觸碰、可擦拭。其原理如下:在上述溶液的水熱反應條件下，獲得親水玻璃存在兩種機理；1.在水熱條件下，H2O會攻玻璃表面S1-O-Si基團發生一個縮合水解反應反應如Eq.1所示，反應結果會使得玻璃表面共價鍵網絡斷裂，一些小分子或者離子形成。2.與此同時有NH3H2O產生的OH-攻擊玻璃表面的有機硅氧烷，破壞S1-O鍵反應如Eq.2所示。在這刻蝕中形成一些水溶性小分子和不溶性網狀硅復合化合物，這就行成了玻璃表面的微納結構，并且覆蓋大量的親水性官能團-0H。
[0010]Eq.lS1-0-Si+H20^S1-0H+0H-Si
[0011]Eq.2S1-0-Si(0H)3++NH3.H2O^S1-O-Si(0H)4++NH4+^Si(0H)4+Si0+NH4+
[0012]優選地，所述溶液為ImoI /1的氨水溶液。
[0013]優選地，所述溫度為150°C，所述水熱反應時間為I小時。
[0014]優選地，所述溶液是通過在乙醇/水共沸物溶液中加入氨水制得的。
[0015]優選地，所述乙醇/水共沸物溶液中，乙醇:水=0.87:0.13m3/m3。
[0016]優選地，所述溫度為110°C，所述水熱反應時間為3小時。
[0017]優選地，所述氨水的濃度為1.5mo I/1。
[0018]優選地，所述溶液是NaOH與氨水的混合溶液。
[0019]優選地，所述NaOH與氨水的摩爾濃度比為4:4.5。
[0020]優選地，所述溫度為120°C，所述水熱反應時間為I小時。
[0021]本專利案采用水熱反應和共沸體系的結合，實現了一步制備超親水玻璃，在優化制備工藝的同時，改善了水熱反應條件和縮短反應時間。
【附圖說明】
[0022]圖1是普通玻璃與超親水玻璃的透明度對比圖；
[0023]圖2是普通玻璃和超親水玻璃的親水性能對比圖；
[0024]圖3是普通玻璃和超親水玻璃的防霧效果對比圖；
[0025]圖4是普通玻璃和超親水玻璃的全波段掃描對比圖。
【具體實施方式】
[0026]實施例一
[0027]潔凈的載玻片，并配制lmol/1氨水溶液。將載玻片置于聚四氟乙烯反應釜并填充80%的配制好的氨水溶液。
[0028]反應條件:反應溫度為150°C，反應時間為I小時。
[0029]反應結束后，取出水熱反應釜并自然冷卻，用清水沖洗載玻片烘干即可。
[0030]實施例二
[0031 ] 潔凈的載玻片，配制乙醇/水共沸物溶液(乙醇:水=0.87:0.13m3/m3)再加入一定量的氨水使得溶液中氨水的濃度為1.5mol/l，將載玻片置于聚四氟乙烯反應釜并填充80%的已配制好的上述溶液。
[0032]反應條件:反應溫度為110°C，反應時間為3小時。
[0033]反應結束后，取出水熱反應釜并自然冷卻，用清水沖洗載玻片烘干即可。
[0034]實施例三
[0035]潔凈的載玻片，配置NaOH、氨水混合溶液(摩爾濃度比為4:4.5)，將載玻片置于聚四氟乙烯反應釜中并填充80%配置好的混合溶液。
[0036]反應條件:反應溫度為120°C，反應時間為I小時。
[0037]反應結束后，取出水熱反應釜并自然冷卻，用清水沖洗載玻片烘干即可。
[0038]技術效果驗證
[0039]請參考圖1，其中，左側為本發明制得的超親水玻璃，右側為普通玻璃。由圖1可知，利用本發明制備的超親水玻璃的透明度高，透光性能損耗小。
[0040]請參考圖2，其中，左側為本發明制得的超親水玻璃，右側為普通玻璃。特別地，圖2示出了60ul的水在超親水玻璃和普通玻璃上的鋪展程度。由圖2可知，利用本發明制備的超親水玻璃的親水性能高，玻璃表面結構穩定。
[0041]請參考圖3，其示出了本發明制得的超親水玻璃與普通玻璃的防霧效果對比圖。圖3中，上方的為超親水玻璃，下方的為普通玻璃。可見，本發明制得的超親水玻璃具有很好的防霧效果。進一步地，圖4示出了超親水玻璃與普通玻璃的全波段掃描圖，其中Af為處理前，Be為處理后。可見處理前后玻璃在波長300nm?IlOOnm的吸光度幾乎沒有變化，玻璃的刻蝕后光學性質幾乎沒有損傷。
[0042]綜上可知，本發明制備所得超親水玻璃在耐用性和實用性方向均有較大的提高，且可觸碰、可擦拭等，適合日常使用。
【主權項】
1.一種超親水玻璃制備方法，其特征在于，包括: 制備含氨水0.5-1.5mol/l的溶液； 將待制備的載玻片置于所述溶液中； 在120-150 °C的溫度下進行水熱反應，所述水熱反應時間為1-3小時； 將水熱反應完畢后的所述載玻片冷卻、清洗、烘干，即得所述超親水玻璃。2.根據權利要求1所述的超親水玻璃制備方法，其特征在于，所述溶液為lmol/1的氨水溶液。3.根據權利要求1和2所述的超親水玻璃制備方法，其特征在于，所述溫度為150°C，所述水熱反應時間為I小時。4.根據權利要求1至3所述的超親水玻璃制備方法，其特征在于，所述溶液是通過在乙醇/水共沸物溶液中加入氨水制得的。5.根據權利要求4所述的超親水玻璃制備方法，其特征在于，所述乙醇/水共沸物溶液中，乙醇:水= 0.87:0.13m3/m3。6.根據權利要求4所述的超親水玻璃制備方法，其特征在于，所述溫度為110°C，所述水熱反應時間為3小時。7.根據權利要求4所述的超親水玻璃制備方法，其特征在于，所述氨水的濃度為1.5mol/lο8.根據權利要求1所述的超親水玻璃制備方法，其特征在于，所述溶液是NaOH與氨水的混合溶液。9.根據權利要求8所述的超親水玻璃制備方法，其特征在于，所述NaOH與氨水的摩爾濃度比為4:4.5。10.根據權利要求8所述的超親水玻璃制備方法，其特征在于，所述溫度為120°C，所述水熱反應時間為I小時。
【專利摘要】本發明提供了一種超親水玻璃制備方法，包括：制備含氨水0.5-1.5mol/l的溶液；將待制備的載玻片置于所述溶液中；在120-150℃的溫度下進行水熱反應，所述水熱反應時間為1-3小時；將水熱反應完畢后的所述載玻片冷卻、清洗、烘干，即得所述超親水玻璃。由于采用了上述技術方案，本發明制得的超親水玻璃透光性好、親水性能強、防霧性能好、可觸碰、可擦拭。
【IPC分類】C03C23/00
【公開號】CN105669051
【申請號】CN201610006797
【發明人】崔月華, 秦鵬
【申請人】中國科學院重慶綠色智能技術研究院
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月6日