超亲水玻璃制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及超亲水玻璃领域，特别涉及一种超亲水玻璃制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，超亲水玻璃因具有超亲水、自清洁、防雾等特性在建筑物外墙玻璃、汽车玻璃、家用浴室防雾玻璃、电子产品的显示器和太阳能电池的采光板等方面得到广泛的应用。
[0003]目前，玻璃表面超亲水润湿性的处理方法主要有:
[0004]1.通过纳米技术、光刻蚀技术、原位气相沉积等在玻璃表面形成微纳结构。例如康超利用纳米氧化铝的阵列结构，在该高纯铝隧道孔模板中制备了具有微纳米阵列结构的金属镍纳米粒子制得超亲水纳米金属镍薄膜。该类方法制备超亲水玻璃具有制备工艺简单，微纳结构可控，超亲水能力强等优点但是该方法形成的微纳结构脆弱，不能有轻微的触碰，并且仪器成本较高。
[0005]2.通过自组装分子膜、表面官能化等方法修饰玻璃表面基团。例如，罗祥研究利用聚烯丙基胺盐酸盐与S12纳米粒子在有机玻璃片表面的静电自组装制备超疏水有机玻璃。该类方法制备的超亲水薄膜，合成温度低，薄膜覆盖均匀，并化学组成均一，但薄膜不耐摩擦，超亲水效果维持时间不够长。
[0006]3.通过涂覆纳米材料涂层在玻璃制品表面获得超亲水性能。例如，Yamashita将溶胶凝胶制备的纳米S12旋涂在载玻片上得到超亲水涂层。该类方法制备的超亲水玻璃，亲水性能强，并且使用范围较广，但多数涂覆纳米涂层的玻璃不再具备普通玻璃透明性，透光性。
【发明内容】
[0007]本发明提供一种超亲水玻璃制备方法，其用于制得透光性好、亲水性能强、防雾性能好、可触碰、可擦拭的超亲水玻璃。
[0008]为解决上述技术问题，本发明提供了一种超亲水玻璃制备方法，包括:制备含氨水
0.5-1.5!1101/1的溶液;将待制备的载玻片置于所述溶液中；在120-150°(:的温度下进行水热反应，所述水热反应时间为1-3小时;将水热反应完毕后的所述载玻片冷却、清洗、烘干，SP得所述超亲水玻璃。优选地，所述水热反应是在水热反应釜，特别是聚四氟乙烯反应釜中进行的。优选地，所述溶液填充入所述水热反应釜约80%的体积。优选地，冷却采用自然冷却。优选地，清洗采种清水清洗。
[0009]由于采用了上述技术方案，本发明制得的超亲水玻璃透光性好、亲水性能强、防雾性能好、可触碰、可擦拭。其原理如下:在上述溶液的水热反应条件下，获得亲水玻璃存在两种机理；1.在水热条件下，H2O会攻玻璃表面S1-O-Si基团发生一个缩合水解反应反应如Eq.1所示，反应结果会使得玻璃表面共价键网络断裂，一些小分子或者离子形成。2.与此同时有NH3H2O产生的OH-攻击玻璃表面的有机硅氧烷，破坏S1-O键反应如Eq.2所示。在这刻蚀中形成一些水溶性小分子和不溶性网状硅复合化合物，这就行成了玻璃表面的微纳结构，并且覆盖大量的亲水性官能团-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]优选地，所述溶液为ImoI /1的氨水溶液。
[0013]优选地，所述温度为150°C，所述水热反应时间为I小时。
[0014]优选地，所述溶液是通过在乙醇/水共沸物溶液中加入氨水制得的。
[0015]优选地，所述乙醇/水共沸物溶液中，乙醇:水=0.87:0.13m3/m3。
[0016]优选地，所述温度为110°C，所述水热反应时间为3小时。
[0017]优选地，所述氨水的浓度为1.5mo I/1。
[0018]优选地，所述溶液是NaOH与氨水的混合溶液。
[0019]优选地，所述NaOH与氨水的摩尔浓度比为4:4.5。
[0020]优选地，所述温度为120°C，所述水热反应时间为I小时。
[0021]本专利案采用水热反应和共沸体系的结合，实现了一步制备超亲水玻璃，在优化制备工艺的同时，改善了水热反应条件和缩短反应时间。
【附图说明】
[0022]图1是普通玻璃与超亲水玻璃的透明度对比图；
[0023]图2是普通玻璃和超亲水玻璃的亲水性能对比图；
[0024]图3是普通玻璃和超亲水玻璃的防雾效果对比图；
[0025]图4是普通玻璃和超亲水玻璃的全波段扫描对比图。
【具体实施方式】
[0026]实施例一
[0027]洁净的载玻片，并配制lmol/1氨水溶液。将载玻片置于聚四氟乙烯反应釜并填充80%的配制好的氨水溶液。
[0028]反应条件:反应温度为150°C，反应时间为I小时。
[0029]反应结束后，取出水热反应釜并自然冷却，用清水冲洗载玻片烘干即可。
[0030]实施例二
[0031 ] 洁净的载玻片，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浓度为1.5mol/l，将载玻片置于聚四氟乙烯反应釜并填充80%的已配制好的上述溶液。
[0032]反应条件:反应温度为110°C，反应时间为3小时。
[0033]反应结束后，取出水热反应釜并自然冷却，用清水冲洗载玻片烘干即可。
[0034]实施例三
[0035]洁净的载玻片，配置NaOH、氨水混合溶液(摩尔浓度比为4:4.5)，将载玻片置于聚四氟乙烯反应釜中并填充80%配置好的混合溶液。
[0036]反应条件:反应温度为120°C，反应时间为I小时。
[0037]反应结束后，取出水热反应釜并自然冷却，用清水冲洗载玻片烘干即可。
[0038]技术效果验证
[0039]请参考图1，其中，左侧为本发明制得的超亲水玻璃，右侧为普通玻璃。由图1可知，利用本发明制备的超亲水玻璃的透明度高，透光性能损耗小。
[0040]请参考图2，其中，左侧为本发明制得的超亲水玻璃，右侧为普通玻璃。特别地，图2示出了60ul的水在超亲水玻璃和普通玻璃上的铺展程度。由图2可知，利用本发明制备的超亲水玻璃的亲水性能高，玻璃表面结构稳定。
[0041]请参考图3，其示出了本发明制得的超亲水玻璃与普通玻璃的防雾效果对比图。图3中，上方的为超亲水玻璃，下方的为普通玻璃。可见，本发明制得的超亲水玻璃具有很好的防雾效果。进一步地，图4示出了超亲水玻璃与普通玻璃的全波段扫描图，其中Af为处理前，Be为处理后。可见处理前后玻璃在波长300nm?IlOOnm的吸光度几乎没有变化，玻璃的刻蚀后光学性质几乎没有损伤。
[0042]综上可知，本发明制备所得超亲水玻璃在耐用性和实用性方向均有较大的提高，且可触碰、可擦拭等，适合日常使用。
【主权项】
1.一种超亲水玻璃制备方法，其特征在于，包括: 制备含氨水0.5-1.5mol/l的溶液； 将待制备的载玻片置于所述溶液中； 在120-150 °C的温度下进行水热反应，所述水热反应时间为1-3小时； 将水热反应完毕后的所述载玻片冷却、清洗、烘干，即得所述超亲水玻璃。2.根据权利要求1所述的超亲水玻璃制备方法，其特征在于，所述溶液为lmol/1的氨水溶液。3.根据权利要求1和2所述的超亲水玻璃制备方法，其特征在于，所述温度为150°C，所述水热反应时间为I小时。4.根据权利要求1至3所述的超亲水玻璃制备方法，其特征在于，所述溶液是通过在乙醇/水共沸物溶液中加入氨水制得的。5.根据权利要求4所述的超亲水玻璃制备方法，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.根据权利要求4所述的超亲水玻璃制备方法，其特征在于，所述温度为110°C，所述水热反应时间为3小时。7.根据权利要求4所述的超亲水玻璃制备方法，其特征在于，所述氨水的浓度为1.5mol/lο8.根据权利要求1所述的超亲水玻璃制备方法，其特征在于，所述溶液是NaOH与氨水的混合溶液。9.根据权利要求8所述的超亲水玻璃制备方法，其特征在于，所述NaOH与氨水的摩尔浓度比为4:4.5。10.根据权利要求8所述的超亲水玻璃制备方法，其特征在于，所述温度为120°C，所述水热反应时间为I小时。
【专利摘要】本发明提供了一种超亲水玻璃制备方法，包括：制备含氨水0.5-1.5mol/l的溶液；将待制备的载玻片置于所述溶液中；在120-150℃的温度下进行水热反应，所述水热反应时间为1-3小时；将水热反应完毕后的所述载玻片冷却、清洗、烘干，即得所述超亲水玻璃。由于采用了上述技术方案，本发明制得的超亲水玻璃透光性好、亲水性能强、防雾性能好、可触碰、可擦拭。
【IPC分类】C03C23/00
【公开号】CN105669051
【申请号】CN201610006797
【发明人】崔月华, 秦鹏
【申请人】中国科学院重庆绿色智能技术研究院
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月6日