本发明涉及一种涂层，具体涉及一种用于汽车玻璃的油水双疏涂层液。
背景技术：
汽车玻璃的通透与否与汽车的行驶安全息息相关。一方面，在雨天特别是大雨天行驶的车辆，雨水容易在玻璃上形成雨珠或者雨帘，会严重影响驾驶员的视线，需要频繁开启雨刮来缓解这一现象，从而恢复清晰的视野；另一方面，汽车属室外用品，使用环境复杂，容易沾染灰尘、油垢等难以清洁的污渍，也会影响驾驶员的视线。
传统的解决方法是在玻璃表面施加一层疏水性的玻璃镀膜，使得玻璃表面具有较强的疏水效果，滴落于玻璃表面的水珠会快速滑走，并且可以极大程度上减少雨帘的形成，从而保持清晰的雨天的行车视野，保障司乘人员的行车安全。
玻璃镀膜剂是传统的汽车玻璃保养品，以具有较强疏水效果的小分子硅油为主要成分，以溶剂及助剂等将小分子硅油均匀分散吸附于玻璃表面，从而形成一层疏水保护膜，起到疏水效果。
由于传统的玻璃镀膜剂以小分子硅油作为主要的有效物质，小分子硅油为惰性物质，与玻璃只是简单的物理吸附，所以耐候性比较差，有效时间不长，需要频繁施工来保持疏水效果；尽管小分子硅油粘度不高，但仍然容易吸附灰尘与油污，吸附而来的灰尘或油垢与小分子硅油结合，加大了玻璃的清洁难度；而且小分子硅油在吸附灰尘与油污等物质后形成的污垢高低不平，降低了玻璃的平整度和光滑度，在开启雨刮的时候会出现跳雨刮、有异响等不良现象；再者，小分子硅油折光率高，对光有较大的折射及衍射作用，施工后会有眩光的副作用，夜间行车容易受灯光的影响而出现光斑及彩虹纹等，危及夜间行车安全。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种汽车玻璃的油水双疏涂层液。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种用于汽车玻璃的油水双疏涂层液，包含以下重量份的组分：氟硅烷偶联剂0.5～5份、水5～20份、催化剂0.5～5份、溶剂70～92份和助剂0～2份；
所述氟硅烷偶联剂的结构式为：
其中，OR为烷氧基；n为5～10之间的整数。
本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液选用氟硅烷偶联剂为主体，在催化剂的作用下，氟硅烷偶联剂水解得到低分子醇和活泼性硅醇，借助溶剂和助剂将水解得到的活泼性硅醇均匀分散于施工基材上，活泼性硅醇能与许多无机或有机材料中的羟基、羧基和含氧基团产生化学键合，从而在无机物表面形成单分子氟硅膜层。被处理过的基材具有氟的很多特性，如具有极低的表面能和极差的润湿性，具有优异的疏水、疏油、防污、自洁性能；氟硅烷偶联剂折光率低，可防止基材光线反射、衍射等光作用；形成的疏水疏油保护层无法通过肉眼看见，不会导致基材光学上的损害；因氟硅烷偶联剂与玻璃产生了化学键合，使其有效时间得到了极大的增长；反应后得到的单分子氟硅膜层平整且薄，不会对玻璃表面的平整度带来负面影响，亦不会带来跳雨刮、有异响等异常状况。
n越大，碳链越长，疏水性越好，但各分子间碳链排布容易紊乱，施工面平整度会有所下降，会有跳雨刮的隐患，因此n优选为5～10之间的整数。
作为本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的优选实施方式，所述烷氧基为甲氧基或乙氧基。
烷氧基的碳链越短，水解活性越高，因此优选为甲氧基或乙氧基。
作为本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的优选实施方式，所述氟硅烷偶联剂为十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟辛基三甲氧基硅烷和十七氟辛基三乙氧基硅烷中的至少一种。
作为本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的优选实施方式，所述氟硅烷偶联剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷和十七氟辛基三甲氧基硅烷的混合物。
氟硅烷偶联剂的选择，经研究发现有如下规律：
①氟硅烷偶联剂分子中氟原子越多，所述涂层液的疏水性能越好；
②氟硅烷偶联剂分子中碳链越长，所述涂层液的疏水性能越好；
③氟硅烷偶联剂中烷氧基活性越高，所述涂层液的有效使用时间越长。
因此，经发明人多次反复研究发现，硅氧烷偶联剂优选为十七氟癸基三甲氧基硅烷与十七氟辛基三甲氧基硅烷复配使用，得到的涂层液具有较好的疏水能力和使用的持久性。
作为本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的优选实施方式，所述十七氟癸基三甲氧基硅烷和十七氟辛基三甲氧基硅烷的重量之比为：十七氟癸基三甲氧基硅烷：十七氟辛基三甲氧基硅烷＝3:2。
尤其是，当十七氟癸基三甲氧基硅烷和十七氟辛基三甲氧基硅烷的重量之比为：十七氟癸基三甲氧基硅烷：十七氟辛基三甲氧基硅烷＝3:2时，能得到疏水能力和持久性俱佳的涂层。
作为本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的优选实施方式，所述催化剂为酸或碱。
作为本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的优选实施方式，所述酸为盐酸、硫酸、硝酸、甲酸、乙酸、草酸、柠檬酸、氨基磺酸和甲基磺酸中的至少一种；所述碱为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、氢氧化钾和氢氧化钠中的至少一种。
催化剂选用水油两溶性的酸或碱即可，且随着催化剂用量的增加，水解速率逐渐加快并趋于稳定。所述催化剂优选为上述种类的酸或者碱，活性较高，对氟硅烷偶联剂的水解效率较高。
作为本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的优选实施方式，所述催化剂为乙酸；所述氟硅烷偶联剂与乙酸的重量之比为：氟硅烷偶联剂：乙酸＝5:2。
在多种酸或碱的催化剂中，乙酸对氟硅烷偶联剂的催化活性最高，且所述氟硅烷偶联剂与乙酸的重量之比为：氟硅烷偶联剂：乙酸＝5:2时，水解效率最高。
作为本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的优选实施方式，所述溶剂为水油两溶型的溶剂。
作为本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的优选实施方式，所述溶剂为醇类溶剂、酮类溶剂、醚类溶剂和醇醚类溶剂中的至少一种。
其中，所述醇类溶剂可以为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇和乙二醇中的至少一种；所述酮类溶剂可以为丙酮；所述醚类溶剂可以为四氢呋喃；所述醇醚类溶剂可以为乙二醇单丁醚、乙二醇乙醚、乙二醇单丙醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、丙二醇丁醚和丙二醇甲醚中的至少一种。
作为本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的优选实施方式，所述溶剂为异丙醇和二丙二醇甲醚的混合物。
在溶剂满足水油两溶的前提下，需要选用合适挥发速率溶剂，合适的挥发速率可以保证产品的干燥时间在适当的范围，保证产品的使用效果以及控制施工时间。经发明人多次反复研究得出，当溶剂优选为异丙醇和二丙二醇甲醚的混合物时，能达到较为合适的挥发速率。
作为本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的更优选实施方式，所述异丙醇和二丙二醇甲醚的重量之比为：异丙醇：二丙二醇甲醚＝2:1。
尤其是当异丙醇和二丙二醇甲醚的采用上述配比时，挥发速率最为合适。
作为本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的优选实施方式，所述助剂包含流平剂、分散剂和抗静电剂中的至少一种。
作为本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的优选实施方式，所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷，所述聚醚改性聚二甲基硅氧烷在所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液中的重量百分含量为0.5％。
为避免因施工原因导致镀膜层不平整而导致的跳雨刮等不良现象，可适当加入流平剂，本发明所述流平剂优选为聚醚改性聚二甲基硅氧烷，且在所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液中的添加量为0.5％时能够达到最佳效果。
本发明的还提供了一种所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将催化剂溶解于水中，得催化剂溶液；
(2)、搅拌催化剂溶液的同时缓慢滴加氟硅烷偶联剂，搅拌1.5～2.5h，得水解后的氟硅烷偶联剂溶液；
(3)、向水解后的氟硅烷偶联剂溶液加入溶剂，搅拌均匀，加入助剂，搅拌均匀，即得本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液。
本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的制备方法的关键点在于氟硅烷偶联剂的水解程度，需要严格控制工艺，氟硅烷偶联剂的添加速度需要缓慢，便于其分散在水载体中；搅拌时间亦需严格控制，氟硅烷偶联剂的添加后的搅拌时间过短则水解不完全，过长则发生絮凝，步骤(2)中的搅拌时间优选为2h。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种用于汽车玻璃的油水双疏涂层液，本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液解决了现有技术中存在的以下问题：
(1)、解决传统玻璃镀膜剂的耐候性差的问题；
(2)、解决传统玻璃镀膜剂自洁能力差，只疏水不疏油的问题；
(3)、解决传统玻璃镀膜剂容易导致跳雨刮的问题；
(4)、解决传统玻璃镀膜剂折光率高的问题。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的一种实施例，本实施例所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液包含以下重量份组分：
氟硅烷偶联剂5份、去离子水15份、催化剂2份、溶剂72.5份和助剂0.5份；
所述氟硅烷偶联剂为十七氟癸基三乙氧基硅烷；
所述催化剂为乙酸；
所述溶剂为异丙醇和二丙二醇甲醚的混合物；所述异丙醇为50重量份，二丙二醇甲醚为22.5重量份；
所述助剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
本实施例所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的制备方法包括以下步骤：
(1)、将催化剂溶解于去离子水中，得催化剂溶液；
(2)、以800r/min的转速搅拌催化剂溶液的同时缓慢滴加氟硅烷偶联剂，搅拌2h，得水解后的氟硅烷偶联剂溶液；
(3)、向水解后的氟硅烷偶联剂溶液加入溶剂，搅拌均匀，加入助剂，搅拌均匀，即得本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液。
实施例2
本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的一种实施例，本实施例同实施例1的不同之处仅在于氟硅烷偶联剂种类的不同，本实施例所述氟硅烷偶联剂为十三氟辛基三乙氧基硅烷。
本实施例所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的制备方法同实施例1。
实施例3
本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的一种实施例，本实施例同实施例1的不同之处仅在于氟硅烷偶联剂种类的不同，本实施例所述氟硅烷偶联剂为十七氟辛基三甲氧基硅烷。
本实施例所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的制备方法同实施例1。
实施例4
本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的一种实施例，本实施例同实施例1的不同之处仅在于氟硅烷偶联剂种类的不同，本实施例所述氟硅烷偶联剂为十七氟辛基三乙氧基硅烷。
本实施例所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的制备方法同实施例1。
实施例5
本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的一种实施例，本实施例同实施例1的不同之处仅在于氟硅烷偶联剂种类的不同，本实施例所述氟硅烷偶联剂为十七氟癸基三乙氧基硅烷和十七氟辛基三甲氧基硅烷的混合物；所述十七氟癸基三甲氧基硅烷和十七氟辛基三甲氧基硅烷的重量之比为：十七氟癸基三甲氧基硅烷：十七氟辛基三甲氧基硅烷＝3:2。
本实施例所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的制备方法同实施例1。
实施例6
本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的一种实施例，本实施例同实施例1的不同之处仅在于氟硅烷偶联剂种类的不同，本实施例所述氟硅烷偶联剂为十七氟癸基三乙氧基硅烷和十七氟辛基三甲氧基硅烷的混合物；所述十七氟癸基三甲氧基硅烷和十七氟辛基三甲氧基硅烷的重量之比为：十七氟癸基三甲氧基硅烷：十七氟辛基三甲氧基硅烷＝1:1。
本实施例所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的制备方法同实施例1。
实施例7
本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的一种实施例，本实施例同实施例1的不同之处仅在于氟硅烷偶联剂种类的不同，本实施例所述氟硅烷偶联剂为十七氟癸基三乙氧基硅烷和十七氟辛基三甲氧基硅烷的混合物；所述十七氟癸基三甲氧基硅烷和十七氟辛基三甲氧基硅烷的重量之比为：十七氟癸基三甲氧基硅烷：十七氟辛基三甲氧基硅烷＝4:1。
本实施例所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的制备方法同实施例1。
实施例8
本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的一种实施例，本实施例所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液包含以下重量份组分：
氟硅烷偶联剂5份、去离子水15份、催化剂1份、溶剂73.5份和助剂0.5份；
所述氟硅烷偶联剂为十七氟癸基三乙氧基硅烷；
所述催化剂为乙酸；
所述溶剂为异丙醇和二丙二醇甲醚的混合物；所述异丙醇为50重量份，二丙二醇甲醚为23.5重量份；
所述助剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
本实施例所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的制备方法同实施例1。
实施例9
本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的一种实施例，本实施例所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液包含以下重量份组分：
氟硅烷偶联剂5份、去离子水15份、催化剂3份、溶剂71.5份和助剂0.5份；
所述氟硅烷偶联剂为十七氟癸基三乙氧基硅烷；
所述催化剂为乙酸；
所述溶剂为异丙醇和二丙二醇甲醚的混合物；所述异丙醇为50重量份，二丙二醇甲醚为21.5重量份；
所述助剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
本实施例所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的制备方法同实施例1。
实施例10
本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的一种实施例，本实施例所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液包含以下重量份组分：
氟硅烷偶联剂0.5份、去离子水5份、催化剂0.5份、溶剂92份和助剂2份；
所述氟硅烷偶联剂为十七氟癸基三乙氧基硅烷；
所述催化剂为一乙醇胺；
所述溶剂为异丙醇和二丙二醇甲醚的混合物；所述异丙醇为60重量份，二丙二醇甲醚为32重量份；
所述助剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
本实施例所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的制备方法同实施例1。
实施例11
本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的一种实施例，本实施例所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液包含以下重量份组分：
氟硅烷偶联剂5份、去离子水20份、催化剂5份和溶剂70份；
所述氟硅烷偶联剂为十七氟癸基三乙氧基硅烷；
所述催化剂为盐酸；
所述溶剂为异丙醇。
本实施例所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的制备方法同实施例1。
对比例1
本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液的一种对比例，本对比例所述涂层液包含以下重量份组分：
含氢硅油5份、溶剂油94.5份和流平剂0.5份，所述含氢硅油的粘度为30cs。本对比例所述用涂层液的制备方法为：将含氢硅油、溶剂油和流平剂混合均匀即得。
实施例12
对实施例1～11所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液和对比例1所述涂层液喷涂汽车玻璃，测试性能。具体测试过程如下：
车辆采用白色本田雅阁，车龄3年，前档玻璃经水洗、脱脂，必要部位使用研磨剂研磨并加强清洗，待其自然干燥。喷涂本品适量于玻璃表面并用软布或海绵涂抹均匀，等待约10分钟后用柔软毛巾将玻璃表面擦拭干净即可完成操作。玻璃镀膜完成后，车辆静置2h即可投入正常使用。进一步反应24h后(反应是指涂层液的氟硅烷偶联剂中的活泼性硅醇与玻璃中的羟基、羧基和含氧基团产生化学键合，从而在玻璃表面形成单分子氟硅膜层)，测试产品的疏水效果、有效时间、清洁难以程度、是否跳雨刮、是否影响视线等方面性能，测试结果见表1。
表1实施例1～11和对比例所述涂层液的测试结果
判断依据：
1、有效时间：从施工日期起算，测试疏水角，疏水角低于90°时，判断为失效；
2、水解效率：停止搅拌后，静置5分钟，料液无油滴状物残存则为水解完全，以此来判断水解是否水解完全；
3、是否跳雨刮：施工24小时后，启动雨刮，观察雨刮是否有不规则跳动；
4、视觉影响：施工24小时后，坐于车内，观察前档玻璃是否有光斑、彩虹纹等影响视觉的异常现象。
从表1中可以看出，本发明所述用于汽车玻璃的油水双疏涂层液具有较好的疏水性能和较长的使用寿命，汽车玻璃的涂层容易清洁，不会出现跳雨刮的现象，且视线清楚。从实施例1～7的比较可以看出，当氟硅烷偶联剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷和十七氟辛基三甲氧基硅烷的混合物时，疏水性能较好，涂层的使用更为持久，且十七氟癸基三甲氧基硅烷和十七氟辛基三甲氧基硅烷的重量之比为：十七氟癸基三甲氧基硅烷：十七氟辛基三甲氧基硅烷＝3:2时，疏水效果最佳和使用寿命最长。从实施例1和实施例8、9的测试结果可以看出，氟硅烷偶联剂与乙酸的重量之比为：氟硅烷偶联剂：乙酸＝5:2时，水解效率更高。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。