增透的超亲水自清洁防雾玻璃及其制备方法

专利名称：增透的超亲水自清洁防雾玻璃及其制备方法
技术领域：
本发明属于纳米材料制备技术领域，特别涉及增透的超亲水自清洁防雾玻璃及其制备方法。
背景技术：
自清洁玻璃(Self-cleaning glass)是指普通玻璃在经过特殊的物理或化学方法处理后，使其表面产生独特的物理化学特性，从而使玻璃无需通过传统的人工擦洗方法就可以达到清洁效果的玻璃。玻璃的雾化是指湿气或蒸汽冷凝在玻璃制品表面形成微小水滴。而防雾玻璃(Anti-fogging glass)就是指普通玻璃在经过特殊处理之后,使表面具有超亲水特性,使由于雾化而形成的微小水滴迅速铺平，从而达到不影响镜面成像、能见度和玻璃的透光率的效果。自清洁玻璃从制备方法上主要分为两大类超亲水自清洁玻璃；超疏水自清洁玻璃。通常的制备方法是在玻璃制品表面添加一层无机涂层。若该涂层为超疏水性物质，则类似荷叶效应，其滚动角小，能使微小水滴聚集成大水珠。当水珠达到一定尺寸时，会借助自身重力下滑，或通过外力如风吹、雨刷等方式被除去。该方法效果明显，但是时效性差由于小水滴的聚集或吹干、蒸发都需要一段时间，水滴会留在玻璃制品上，如棱镜般地影响成像和能见度，而且目前该方法耐久性不理想，无法保证玻璃产品作为耐用消费品的长期使用寿命，从而无法保证真正意义上的自清洁效果。若该涂层为超亲水性物质，则会使小水滴在玻璃表面上的接触角趋近于零度，当水接触到玻璃表面时，迅速在其表面铺展，形成均匀的水膜，表现出超亲水的性质，不会影响镜面成像，同时水层薄对透光率的影响也大为减小，通过均匀水膜的重力下落带走污溃，该方式可以去除大部分污溃。同时利用超亲水的原理，也可以防止小水滴的形成，达到防雾的效果。国外在20世纪60年代就已经开始了玻璃自清洁和防雾研究，在基础研究方面，目前，世界上发达国家均有知名公司在专门从事自清洁玻璃的研究开发和制作，如英国Pilkington公司、日本TOTO公司、美国PPG公司、德国GEA公司、VTA公司、UIC公司等；在应用开发方面，日本率先展开开发、推广、应用TiO2光催化自清洁玻璃，英国Pilkington公司、美国PPG公司等玻璃商也看好这ー产品的开发、加工、生产及推广应用的大市场。英国Pilkington玻璃公司在开发应用TiO2光催化自洁净玻璃方面已走在欧、美玻璃商的前列，并在2002年底之前把该产品推广到欧洲及其他国家(如美国)玻璃市场，进行公开批量销售，随后在北美、大洋洲的澳大利亚、亚洲的日本等地区及国家推出(陈利宾，建筑玻璃与エ业玻璃2004，No. 6，12 15);美国W. L. Tonar等人研制的透明复合自清洁防雾玻璃(ff. L. Tonar et al. Electrochromic Device Having A Self-cleaning HydrophilicCoating. United States Patent Application Publication US2001/00210066A1,2001-09-13 ；K.Toru. Vehicle Mirror. United States Patent US5594585 :1997-01-14 ;、K.Toru.Anti-fog Element. US5854708 :1998-12-29 ;K.Takahama et al.Method ofForming Hydrophilic Inorganic Coating Film And Inorganic Coating Composition.United States Patent Application Publication US2001/008696A1,2001-07-13),是在玻璃基材的表面形成具有催化作用的光催化剂透明涂层，再在光催化剂透明涂层的表面形成具有亲水性的透明多孔无机氧化物(SiO2和Al2O3)薄膜。然而这些技术都利用了 TiO2光催化特性促使表面达到超亲水，适用条件会受到限制，因为需要有光照的环境才能进行催化作用；而且这种孔状结构表面虽可以提高亲水性，但很容易被难挥发的物质或者纳米尘埃堵住孔ロ，耐久性不理想。国内的研究虽然起步较晩，但也取得了显著的进展，有关专利和技术成果有上百项，且不断有玻璃防雾剂产品推出。为了避免玻璃制品上形成微小水滴导致雾化，透明性降低，通常采用以下措施(I)在玻璃表面喷上ー层表面活性剤，以除去沉积在其上的水滴和尘埃；(2)在玻璃表面涂覆ー层有机吸水防雾涂层；(3)安装加热装置，通过加热蒸发玻璃 表面水滴；(4)安装超声波分散和加热装置，对玻璃表面水滴同时进行分散和加热，达到快速蒸发的目的。然而这些方法都有各自的局限性方法(I)需定期反复喷刷表面活性剂而显得不便利 '方法(2)由于使用有机物质导致玻璃制品耐磨性和耐热性不好 ，方法(3)中由于加热蒸发水滴通常需7 10分钟，时效性差，且需要外加能量，能量消耗大，因而不实用；方法⑷的装置较复杂，元件多，成本高(刘付胜聪，李玉平全国性建材科技期刊-《玻璃》2002年第3期16 19)。中科纳米技术工程中心有限公司(简称中科纳米)的常温固化纳米自清洁玻璃技术取得显著进展，结合玻璃深加工エ艺，完成大板面自清洁玻璃的制作，应用于国家大剧院和汽车展示厅玻璃等建设项目。中科纳米自清洁玻璃的水在玻璃表面的接触角为6. 5度，国外某著名公司的自清洁玻璃的接触角为17度，可见，中科纳米自清洁玻璃的亲水性远远好于国外某著名公司的产品。(陈利宾，建筑玻璃与エ业玻璃2004，No6,12 15)。不幸的是该技术要利用Ti02的光催化特性来提高基质表面的亲水性，必须在有紫外光照射的环境中才表现出良好的亲水性能，在黑暗的环境中是很难达到这种效果，而且也没有达到真正意义的超亲水(接触角小于5度)，因此限制了其适用范围。总的来说，目前的这些技术的自清洁和防雾效果以及耐久性还不理想。因此研制和开发具有长效防雾功能的涂层是当今防雾技术的发展方向，研究开发便利的、耐磨性和耐候性好的、且成本低的新型自清洁防雾玻璃是十分必要和有意义的。

发明内容
本发明的目的之ー是提供一种同时具有高的透光率和高的亲水性的增透的超亲水自清洁防雾玻璃。本发明的目的之ニ是提供目的一的增透的超亲水自清洁防雾玻璃的制备方法，该制备方法エ艺简单、原料廉价、成本低、适用范围广。本发明的增透的超亲水自清洁防雾玻璃，是在玻璃的表面具有厚度为10 30纳米的ニ氧化硅纳米片相互交叉连接形成的厚度为50 160纳米的粗糙涂层，且ニ氧化硅纳米片相互交叉连接处具有孔结构，所述的孔的孔径为10 200纳米。所述粗糙涂层的厚度在50 160纳米范围内可以容易调节。上述厚度为50 160纳米的粗糙涂层及孔径为10 200纳米的孔结构，共同构成了粗糙多孔结构的涂层。由于表面具有所述纳米厚度的粗糙多孔结构的涂层，使玻璃具有了增透的超亲水自清洁防雾功能，从而极大的提高了原有玻璃片的透光率，该玻璃片的透光率能从原来的90%提高到98%。在上述增透的超亲水自清洁防雾玻璃的表面进ー步有厚度为5 100纳米的ニ氧化钛涂层，具有ニ氧化钛涂层的增透的超亲水自清洁防雾玻璃具有光催化降解有机物的性倉^:。 本发明的增透的超亲水自清洁防雾玻璃，由于表面具有所述纳米厚度的粗糙多孔结构的涂层，从而极大的改善了原有玻璃片的亲水性。3 UL水珠滴在普通玻璃片的表面，经过0. 5秒时间的铺展之后，水滴与玻璃片的接触角大于20°，而L水珠滴在本发明的增透的超亲水自清洁防雾玻璃的表面，经过0. 5秒时间的铺展之后，水滴与本发明的增透的超亲水自清洁防雾玻璃的接触角最低可以小于5°。本发明的增透的超亲水自清洁防雾玻璃的制备方法是在碱性水溶液条件下，采用常压加热水浴或密封加热水热两种方法，对各种组分的玻璃片进行有效的刻蚀，在玻璃片表面形成粗糙多孔结构的涂层，从而制备出本发明的增透的超亲水自清洁防雾玻璃。采用常压加热水浴方法制备增透的超亲水自清洁防雾玻璃的过程如下向以聚四氟こ烯材料为内胆的容器(由聚四氟こ烯材料制造，可以有效的抵抗酸或碱的腐蚀)中，加入浓度为2 15克/升的碱性水溶液，将玻璃片浸入碱性水溶液中，盖上容器的盖子，且容器的盖子与容器主体之间有空隙，以使容器内的压カ与容器外的压カ保持相同的大气压；然后将盖上盖子的容器放入水浴锅中加热，在温度为60 110°C下对玻璃片进行有效刻蚀(优选刻蚀时间是I 10小时)，在温度为60 110°C下，直接从容器中取出玻璃片，清洗和将玻璃片吹干(可用大量自来水冲洗干净，并可用空气压缩机排出的压缩空气把玻璃片吹干)，得到所述的增透的超亲水自清洁防雾玻璃。使用的碱性水溶液的浓度不同，及选择不同的刻蚀的时间对玻璃片的刻蚀程度是不同的，从而刻蚀后的玻璃片具有明显不同的对光的透过率和对水的亲水性。采用密封加热水热方法制备增透的超亲水自清洁防雾玻璃的过程如下向以聚四氟こ烯材料为内胆的容器(由聚四氟こ烯材料制造，可以有效的抵抗酸或碱的腐蚀)中，加入聚こ烯吡咯烷酮和浓度为2 15克/升的碱性水溶液，搅拌均匀得到混合液，聚こ烯吡咯烷酮在浓度为2 15克/升的碱性水溶液中的浓度为0 15克/升；将玻璃片浸入上述混合液中，盖上容器的盖子，将盖上盖子的容器放入水热釜(可为不锈钢水热釜)中，拧紧水热釜的盖子，在密封状态下，把水热釜放入烘箱中，在温度为60 110°C下对玻璃片进行有效刻蚀(优选刻蚀时间是I 10小时)，然后自然冷却至室温；打开水热釜盖子，拿出以聚四氟こ烯材料为内胆的容器，再从容器中取出玻璃片，清洗和将玻璃片吹干(可用大量自来水冲洗干净，并可用空气压缩机排出的压缩空气把玻璃片吹干)，得到所述的增透的超亲水自清洁防雾玻璃。使用的碱性水溶液的浓度不同，及选择不同的刻蚀的温度对玻璃片的刻蚀程度是不同的，且聚こ烯吡咯烷酮的加入有助于提高玻璃片表面刻蚀的均匀性。从而刻蚀后的玻璃片具有明显不同的对光的透过率和对水的亲水性。上述两种方法得到的增透的超亲水自清洁防雾玻璃，是在玻璃的表面具有厚度为10 30纳米的ニ氧化硅纳米片相互交叉连接形成的厚度为50 160纳米的粗糙涂层，且ニ氧化硅纳米片相互交叉连接处具有孔结构，所述的孔的孔径为10 200纳米。所述粗糙涂层的厚度在50 160纳米范围内可以容易调节。本发明中所述的碱性水溶液包括所有的碱性水溶液，例如氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液或氨水等。所使用的氢氧化钾、氢氧化钠的纯度优选为60 100%。本发明中所述的聚こ烯吡咯烷酮是作为稳定剂或保护剂，也包括其它成分的高分子聚合物作为稳定剂或保护剂，所述高分子聚合物的分子量在100 100000范围内。所述的聚こ烯吡咯烷酮的纯度优选为90 100%。本发明中所述的玻璃片包括各种成分的普通玻璃片，各种结构的普通玻璃片，各 种尺寸的普通玻璃片和各种エ艺制备的普通玻璃片。以上述刻蚀后得到的增透的超亲水自清洁防雾玻璃作为基底，采用浸涂的方法，将ニ氧化钛溶胶液涂敷在增透的超亲水自清洁防雾玻璃的表面，所涂敷的ニ氧化钛的厚度为5 100纳米，干燥，煅烧，得到厚度为5 100纳米的ニ氧化钛涂层的具有光催化降解有机物性能的增透的超亲水自清洁防雾玻璃。其过程如下将上述经常压加热水浴方法或密封加热水热方法刻蚀后得到的增透的超亲水自清洁防雾玻璃放入ニ氧化钛溶胶液中静置(一般静置时间为0. 5 10分钟)，然后将增透的超亲水自清洁防雾玻璃慢慢从ニ氧化钛溶胶液中提拉取出，并放入こ醇中静置(一般静置时间为0. 5 10分钟)，将增透的超亲水自清洁防雾玻璃从こ醇中取出后，用压缩空气吹干后完成一次浸涂过程，干燥后，涂敷的ニ氧化钛溶胶液转变成ニ氧化钛凝胶；重复上述将增透的超亲水自清洁防雾玻璃放入ニ氧化钛溶胶液中静置、提拉取出、放入こ醇中静置、从こ醇中取出及吹干过程，可以实现二次浸涂、三次浸涂和多次浸涂。最后，将涂敷有ニ氧化钛凝胶的增透的超亲水自清洁防雾玻璃放入马弗炉中，在400 550摄氏度下进行煅烧0. 5 6小时来活化ニ氧化钛凝胶，得到厚度为5 100纳米的ニ氧化钛涂层的具有光催化降解有机物性能的增透的超亲水自清洁防雾玻璃。其中，涂敷在增透的超亲水自清洁防雾玻璃表面的ニ氧化钛溶胶液的含量可以通过増加浸涂的次数来调节。所述的ニ氧化钛溶胶液是按照钛酸四丁酯こ酰丙酮水こ醇浓盐酸(质量百分含量为37%)的体积比为I : 0. 2 : 0.4 : 16 0. I的比例，将上述组分混合后得到的。本发明以廉价且易取得的普通玻璃片作为基片，在碱性水溶液条件下，对玻璃片进行刻蚀，采用常压加热水浴和密封加热水热两种方法，都可以对各种组分的玻璃进行有效刻蚀，在玻璃表面形成粗糙多孔结构的涂层，从而制备出增透的超亲水自清洁防雾玻璃。本发明的制备方法简单，只需要一歩就可以完成，エ艺简单、成本低、适用范围广。所制备的玻璃具有高的透光率，最高透光率达到98. 0% ;具有高的亲水性，即3 ii L水珠滴在本发明的增透的超亲水自清洁防雾玻璃的表面，经过0. 5秒时间的铺展之后，水滴与本发明的增透的超亲水自清洁防雾玻璃的接触角最低可以小于5°，从而可以有效降低水在玻璃表面的张力，使水迅速铺展在玻璃表面并带走污垢达到清洁玻璃表面的目的。本发明的增透的超亲水自清洁防雾玻璃，可以用于包括家庭、公寓以及商业和公共场所建筑的玻璃窗户、玻璃天窗、玻璃幕墙、家庭浴室镜子、汽车挡风玻璃、后视镜、后景玻璃、眼镜片等。特别适合作为增透防污太阳能电池封装玻璃和真空太阳能集热管玻璃。


图I.本发明实施例I中，当氢氧化钾水溶液的浓度为7. 5克/升，选择的刻蚀温度为95°C时，经过不同刻蚀时间之后的玻璃片表面的结构的扫描电镜照片。图la、图lc、图Ie和图Ig分别为经过3小吋、4. 5小吋、6小时和7小时刻蚀之后的玻璃片表面结构的扫描电镜照片。图lb、图Id、图If和图Ih分别为la、图lc、图Ie和图Ig的对应的玻璃片表面的截面结构的扫描电镜照片。图2.本发明实施例I中，当氢氧化钾水溶液的浓度为7. 5克/升，选择的刻蚀温度为95°C时，分别为经过3小吋、4. 5小吋、6小时和7小时刻蚀之后的玻璃片的透光率曲线图。图3. 3 ii L水珠滴在实施例I中(当氢氧化钾水溶液的浓度为7. 5克/升，选择的刻蚀温度为95 °C时，分别经过3小吋、4. 5小吋、6小时和7小吋)刻蚀之后的玻璃片表面，水滴与玻璃片的接触角情况的数码照片。图4.本发明实施例I中，当氢氧化钾水溶液的浓度为6. 25克/升，选择的刻蚀温度为95°C时，分别为经过5小吋、6小吋、7小时和8小时刻蚀之后的玻璃片的透光率曲线图。图5. 3 ii L水珠滴在实施例I中(当氢氧化钾水溶液的浓度为6. 25克/升，选择的刻蚀温度为95 °C时，分别经过5小吋、6小吋、7小时和8小吋)刻蚀之后的玻璃片表面，水滴与玻璃片的接触角情况的数码照片。图6.本发明实施例I中，当氢氧化钾水溶液的浓度为5. 0克/升，选择的刻蚀温度为95°C时，分别为经过5小吋、6小时和7小时刻蚀之后的玻璃片的透光率曲线图。图7.本发明实施例I中，当氢氧化钾水溶液的浓度为8. 75克/升，选择的刻蚀温度为95°C时，分别为经过3小吋、4. 5小吋、6小时和7小时刻蚀之后的玻璃片的透光率曲线图。图8.本发明实施例I中，当氢氧化钾水溶液的浓度为10. 0克/升，选择的刻蚀温度为95°C时，分别为经过3小吋、4. 5小吋、6小时和7小时刻蚀之后的玻璃片的透光率曲线图。图9.本发明实施例4中，当氢氧化钾水溶液的浓度为6. 25克/升时，选择的刻蚀时间为2小时，经过不同刻蚀温度之后的玻璃片表面的结构的扫描电镜照片。图9a、图9c和图9e分别在85°C、90°C和95°C温度下经过刻蚀之后的玻璃片表面的结构的低放大倍率的扫描电镜照片。图％、图9d和图9f分别为图9a、图9c和图9e的对应的玻璃片表面结构的高放大倍率的扫描电镜照片。图10.本发明实施例4中，当氢氧化钾水溶液的浓度为6. 25克/升吋，选择的刻蚀时间为2小时，分别在80 V、85°C、90 V >95°C UOO V和105°C温度下经过刻蚀之后的玻璃片的透光率曲线图。图11. 3 ii L水珠滴在实施例4中(当氢氧化钾水溶液的浓度为6. 25克/升时，选择的刻蚀时间为2小时，分别在80で、85で、90で、95で、100で和105°C温度下)经过刻蚀之后的玻璃片表面，水滴与玻璃片的接触角情况的数码照片。 图12.本发明实施例4中，当氢氧化钾水溶液的浓度为8. 75克/升时，选择的刻蚀时间为2小时，分别在80 V、85°C、90 V >95°C UOO V和105°C温度下经过刻蚀之后的玻璃片的透光率曲线图。图13.本发 明实施例4中，当氢氧化钾水溶液的浓度为12. 5克/升时，选择的刻蚀时间为2小时，分别在85°C、90°C、95°C、10(TC和105°C温度下经过刻蚀之后的玻璃片的
透光率曲线图。图14.本发明实施例8中，分别将刻蚀后的玻璃片在ニ氧化钛溶胶液中经过一次浸涂(图14a)、二次浸涂(图14b)和三次浸涂(图14c)之后的刻蚀后的玻璃片经煅烧后的表面的结构的扫描电镜照片。图15.本发明实施例8中，分别将刻蚀后的玻璃片在ニ氧化钛溶胶液中经过一次浸涂、二次浸涂和三次浸涂之后的刻蚀后的玻璃片的透光率曲线图。图16.本发明实施例8中，3 ii L水珠滴在经过一次浸涂ニ氧化钛溶胶液、二次浸涂ニ氧化钛溶胶液和三次浸涂ニ氧化钛溶胶液的刻蚀后的玻璃片表面，水滴与玻璃片的接触角情况的数码照片。图17.本发明实施例8中将没有经过浸涂ニ氧化钛溶胶液的刻蚀后的玻璃片，和将刻蚀后的玻璃片分别在ニ氧化钛溶胶液中经过一次浸涂、二次浸涂和三次浸涂之后的玻璃片分别放入亚甲基蓝溶液中，在紫外光照下，亚甲基蓝溶液的吸光率变化曲线图。
具体实施例方式实施例I.采用常压加热水浴方法，制备增透的超亲水自清洁防雾玻璃。向以聚四氟こ烯材料为内胆的容积为100毫升的容器中，加入80毫升的水和一定量的氢氧化钾固体粉末(纯度为60 100% )，搅拌均匀，配成浓度可在2 15克/升范围内变化的氢氧化钾水溶液，将玻璃片(玻璃片的尺寸为2. 5厘米(宽)X7. 5厘米(长)X0. I厘米(厚度))放入容器中，盖上容器的盖子，且容器的盖子与容器主体之间有空隙，以使容器内的压カ与容器外的压カ保持相同的大气压；然后将盖上盖子的容器放入水浴锅中加热，在温度为60 100°C下加热I 10个小时，对玻璃片进行有效刻蚀；在温度为60 100°C下，直接从容器中取出玻璃片，用大量自来水将玻璃片冲洗干净，并用空气压缩机排出的压缩空气把玻璃片吹干，得到所述的增透的超亲水自清洁防雾玻璃。 选择不同浓度的碱性水溶液和选择不同的刻蚀时间，对玻璃片的刻蚀程度是不同的，从而刻蚀后的玻璃片具有明显不同的对光的透过率和对水的亲水性。当氢氧化钾水溶液的浓度为7. 5克/升时，选择的刻蚀温度为95°C时，经过不同时间刻蚀之后的玻璃片表面的结构如图I所示。图la、图lc、图Ie和图Ig分别为经过3小吋、4. 5小吋、6小时和7小时刻蚀之后的玻璃片表面的结构的扫描电镜照片。从图Ia中可以看到，经过3小时刻蚀之后的玻璃片表面已经出现由小的厚度为10纳米左右的ニ氧化硅纳米片相互交叉连接形成的厚度为纳米尺度的粗糙涂层，且ニ氧化硅纳米片相互交叉连接处具有孔结构，孔的孔径为10 200纳米。从图Ic中可以看到，经过4. 5小时刻蚀之后的玻璃片表面已经出现由厚度为10 30纳米的ニ氧化硅纳米片相互交叉连接形成的厚度为纳米尺度的粗糙涂层，且ニ氧化硅纳米片相互交叉连接处具有孔结构，所述的孔的孔径为10 200纳米。从图Ie和图Ig中分别可以看到，6小时和7小时刻蚀之后的玻璃片表面没有明显的变化，仍然是由厚度为10 30纳米的ニ氧化硅纳米片相互交叉连接形成的厚度为纳米尺度的粗糙涂层及孔径为10 200纳米的孔结构，共同构成的粗糙多孔结构的涂层。从图la、图lc、图Ie和图Ig分别对应的玻璃片表面的截面结构的扫描电镜照片图lb、图Id、图If和图Ih中显示经过3小时、4. 5小时、6小时和7小时刻蚀之后的玻璃片表面的厚度为纳米尺度的粗糙涂层(粗糙多孔结构的涂层)的厚度分别为50纳米、100纳米、120纳米和160纳米，玻璃片表面随着刻蚀时间的延长，粗糙多孔结构涂层的厚度逐渐增加。图2展示了经过3小吋、4. 5小吋、6小时和7小时刻蚀之后的玻璃片的透光率曲线图。经过3小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为405纳米波长处的91. 6%，经过4. 5小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为406纳米波长处的94. 7%，经过6小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为550纳米波长处的96. 1%，经过7小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为662纳米波长处的92. 7% ;由此可见，经过6小时刻蚀之后的玻璃片展示了最高的透光率。图3显示当3 ii L水珠分别滴在经过3小吋、4. 5小吋、6小时和7小时刻蚀之后的玻璃片表面上，在表面上经过0. 5秒时间的铺展之后，水珠铺展状况的数码照片显示水滴与玻璃片的接触角分别为8. 9° ,7.4° ,5.2°和7. 9°，水珠在经过6小时刻蚀之后的玻璃片表面上的接触角最小。当氢氧化钾水溶液的浓度为6. 25克/升，选择的刻蚀温度为95°C时，经过5小 时、6小时、7小时和8小时刻蚀之后的玻璃片的透光率曲线图如图4所示。经过5小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为560纳米波长处的98. 0%，经过6小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为580纳米波长处的97. 2%，经过7小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为626纳米波长处的95. 6%，经过8小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为626纳米波长处的94. 4%,由此可见，经过5小时刻蚀之后的玻璃片展示了最高的透光率。图5显示当3 U L水珠分别滴在经过5小吋、6小吋、7小时和8小时刻蚀之后的玻璃片表面上，在表面上经过0. 5秒时间的铺展之后，水珠铺展状况的数码照片显示水滴与玻璃片的接触角分别为6.1° ,4.9° ,5.4°和5. 4°，水珠在经过6小时刻蚀之后的玻璃片表面上的接触角最小。当氢氧化钾水溶液的浓度为5. 0克/升，选择的刻蚀温度为95°C时，经过5小吋、6小时和7小时刻蚀之后的玻璃片的透光率曲线图如图6所示。经过5小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为565纳米波长处的98. 0%，经过6小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为595纳米波长处的95. 4%，经过7小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为800纳米波长处的89. 6% ;由此可见，经过5小时刻蚀之后的玻璃片展示了最高的透光率。当3 y L水珠分别滴在经过5小吋、6小时和7小时刻蚀之后的玻璃片表面上，在表面上经过0. 5秒时间的铺展之后，水滴与玻璃片的接触角分别为5. 2° ,5.7°和5. 8°，水珠在经过5小时刻蚀之后的玻璃片表面上的接触角最小。当氢氧化钾水溶液的浓度为2. 0克/升，选择的刻蚀温度为95°C时，经过4小吋、6小吋、8小时和10小时刻蚀之后的玻璃片的透光率为经过4小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为562纳米波长处的92. 0%，经过6小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为567纳米波长处的94. 6%，经过8小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为640纳米波长处的96.6% ;经过10小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为740纳米波长处的95. 6%。由此可见，经过8小时刻蚀之后的玻璃片展示了最高的透光率。当3 y L水珠分别滴在经过4小吋、6小吋、8小时和10小时刻蚀之后的玻璃片表面上，在表面上经过0. 5秒时间的铺展之后，水滴与玻璃片的接触角分别为11. 2°，7. 7° ,5.2°和6. 8°，水珠在经过8小时刻蚀之后的玻璃片表面上的接触角最小。当氢氧化钾水溶液的浓度为8. 75克/升，选择的刻蚀温度为95°C时，经过3小吋、4. 5小时、6小时和7小时刻蚀之后的玻璃片的透光率曲线图如图7所示。经过3小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为480纳米波长处的93. 6%，经过4. 5小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为480纳米波长处的95. 0%，经过6小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为515纳米波长处的97. 6%，经过7小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为540纳米波长处的96. 6% ;由此可见，经过6小时刻蚀之后的玻璃片展示了最高的透光率。当L水珠分别滴在经过3小吋、4. 5小吋、6小时和7小时刻蚀之后的玻璃片表面上，在表面上经过0. 5秒时间的铺展之后，水珠铺展状况的数码照片显示水滴与玻璃片的接触角分别为10.9°，7. 4° ,5. 0°和6. 1°，水珠在经过 6小时刻蚀之后的玻璃片表面上的接触角最小。当氢氧化钾水溶液的浓度为10克/升，选择的刻蚀温度为95°C时，经过3小吋、
4.5小时、6小时和7小时刻蚀之后的玻璃片的透光率曲线图如图8所示。经过3小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为518纳米波长处的97. 0%，经过4. 5小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为582纳米波长处的96. 8%，经过6小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为677纳米波长处的94. 2%，经过7小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为617纳米波长处的87. 3% ;由此可见，经过3小时刻蚀之后的玻璃片展示了最高的透光率，随着刻蚀时间的延长，最高透光率的数值反而降低。当3 ii L水珠分别滴在经过3小时、4. 5小时、6小时和7小时刻蚀之后的玻璃片表面上，在表面上经过0. 5秒时间的铺展之后，水珠铺展状况的数码照片显示水滴与玻璃片的接触角分别为5. 5° ,4.8° ,7.6°和7. 9°，水珠在经过4. 5小时刻蚀之后的玻璃片表面上的接触角最小。当氢氧化钾水溶液的浓度为15克/升，选择的刻蚀温度为95°C时，经过I小吋、2小吋、3小时和4小时刻蚀之后的玻璃片的透光率为经过I小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为516纳米波长处的96. 6%，经过2小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为565纳米波长处的97. 2%，经过3小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为635纳米波长处的
94.2%，经过4小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为667纳米波长处的92. 2% ;由此可见，经过2小时刻蚀之后的玻璃片展示了最高的透光率，随着刻蚀时间的延长，最高透光率的数值反而降低。当3 ii L水珠分别滴在经过I小时、2小时、3小时和4小时刻蚀之后的玻璃片表面上，在表面上经过0.5秒时间的铺展之后，水珠铺展状况的数码照片显示水滴与玻璃片的接触角分别为7. 5° ,5. 1° ,6.6°和8.9°，水珠在经过2小时刻蚀之后的玻璃片表面上的接触角最小。实施例2.采用常压加热水浴方法，制备增透的超亲水自清洁防雾玻璃。在与实施例I相同的实验条件下，考察不同的刻蚀温度对玻璃片刻蚀的影响。当氢氧化钾水溶液的浓度为7. 5克/升时，选择的刻蚀温度为60°C时，经过4小吋、6小吋、8小时和10小时刻蚀之后的玻璃片的透光率为经过4小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为402纳米波长处的91. 0%，经过6小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为456纳米波长处的93. 7%，经过8小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为543纳米波长处的96. 6%，经过10小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为662纳米波长处的94. 7% ;由此可见，经过8小时刻蚀之后的玻璃片展示了最高的透光率。当3 y L水珠分别滴在经过4小吋、6小吋、8小时和10小时刻蚀之后的玻璃片表面上，在表面上经过0. 5秒时间的铺展之后，水珠铺展状况的数码照片显示水滴与玻璃片的接触角分别为9. 9° ,7.2° ,5.1°和7. 6°，水珠在经过8小时刻蚀之后的玻璃片表面上的接触角最小。当氢氧化钾水溶液的浓度为7. 5克/升时，选择的刻蚀温度为100°C时，经过2小吋、3小吋、4小时和5小时刻蚀之后的玻璃片的透光率为经过2小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为423纳米波长处的93. 6%，经过3小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为478纳米波长处的95. 7%，经过4小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为555纳米波长处的96. 8 %，经过5小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为676纳米波长处的94. 2 %;由此可 见，经过4小时刻蚀之后的玻璃片展示了最高的透光率。当3 y L水珠分别滴在经过2小吋、3小吋、4小时和5小时刻蚀之后的玻璃片表面上，在表面上经过0. 5秒时间的铺展之后，水珠铺展状况的数码照片显示水滴与玻璃片的接触角分别为11.2° ,6.4° ,5.0°和7.5°，水珠在经过4小时刻蚀之后的玻璃片表面上的接触角最小。实施例3.采用常压加热水浴方法，制备增透的超亲水自清洁防雾玻璃。在与实施例I相同的实验条件下，考察不同的碱性水溶液对玻璃片刻蚀的影响。氢氧化钠水溶液用来刻蚀玻璃片。当氢氧化钠水溶液的浓度为7. 5克/升时，选择的刻蚀温度为95°C时，经过2小吋、3小吋、4小时和5小时刻蚀之后的玻璃片的透光率为经过2小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为403纳米波长处的91. 9%，经过3小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为434纳米波长处的94. 6%，经过4小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为557纳米波长处的97. I %，经过5小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为658纳米波长处的93. 5%;由此可见，经过4小时刻蚀之后的玻璃片展示了最高的透光率。当3 y L水珠分别滴在经过2小吋、3小吋、4小时和5小时刻蚀之后的玻璃片表面上，在表面上经过0. 5秒时间的铺展之后，水珠铺展状况的数码照片显示水滴与玻璃片的接触角分别为9. 2° ,7.1° ,5.3°和8. 9°，水珠在经过4小时刻蚀之后的玻璃片表面上的接触角最小。氨水溶液用来刻蚀玻璃片。当氨水溶液的浓度为2克/升时，选择的刻蚀温度为95°C时，经过2小吋、3小吋、4小时和5小时刻蚀之后的玻璃片的透光率为经过2小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为408纳米波长处的92. 6%，经过3小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为428纳米波长处的94. 6%，经过4小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为552纳米波长处的96. 6%，经过5小时刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为668纳米波长处的94. 7%;由此可见，经过4小时刻蚀之后的玻璃片展示了最高的透光率。当3 ii L水珠分别滴在经过2小吋、3小吋、4小时和5小时刻蚀之后的玻璃片表面上，在表面上经过0.5秒时间的铺展之后，水珠铺展状况的数码照片显示水滴与玻璃片的接触角分别为10.2°，7.2° ,4.8°和6.6°，水珠在经过4小时刻蚀之后的玻璃片表面上的接触角最小。实施例4.采用密封加热水热方法，制备增透的超亲水自清洁防雾玻璃。向以聚四氟こ烯材料为内胆的容积为100毫升的容器中，加入80毫升的水、一定量的氢氧化钾固体粉末(纯度为60 100% )和一定量聚こ烯吡咯烷酮(纯度为90 100% )，搅拌均匀得到含有聚こ烯吡咯烷酮的氢氧化钾水溶液，其中氢氧化钾水溶液的浓度在2 15克/升范围内变化，聚こ烯吡咯烷酮的浓度在0 15克/升范围内变化；将玻璃片(玻璃片的尺寸为2. 5厘米(宽)X7.5厘米(长)X0. I厘米(厚度))浸入上述含有聚こ烯吡咯烷酮的氢氧化钾水溶液中，盖上容器的盖子，将盖好盖子的容器放入不锈钢水热釜中，拧紧水热釜的盖子，在密封状态下，把水热釜放入烘箱中，在不同温度(60 IlO0C )下加热I 3小时，到时间之后，自然冷却至室温，打开水热釜盖子，拿出以聚四氟こ烯材料为内胆的容器，再从该容器中取出玻璃片，用大量自来水冲洗干净，用空气压缩机排除的气体把玻璃片吹干。选择不同浓度的碱性水溶液、选择不同的刻蚀的温度和不同的刻蚀时间，对玻璃片的刻蚀程度是不同的，且聚こ烯吡咯烷酮的加入有助于提高玻璃片表面刻蚀的均匀性。从而刻蚀后的玻璃片具有明显不同的对光的透过率和对水的亲水性。 当氢氧化钾水溶液的浓度为6. 25克/升吋，聚こ烯吡咯烷酮的浓度在0. 6克/升，在不同温度下经过2小时刻蚀之后的玻璃片表面的结构如图9所示。图9a、图9c和图9e分别为经过85°C、90 V和95°C刻蚀之后的玻璃片表面的结构的低倍率的扫描电镜照片。从这些图片中可以看到，玻璃片表面刻蚀出的由厚度为纳米尺度的ニ氧化硅纳米片相互交叉连接形成的厚度为纳米尺度的粗糙涂层及孔径为10 200纳米的孔结构，共同构成的粗糙多孔结构的涂层是比较均匀的。图％、图9d和图9f分别为经过85°C、90°C和95°C刻蚀之后的玻璃片表面的结构的高倍率的扫描电镜照片，从图中可以看到经过85 °C、90で和95 0C刻蚀之后的玻璃片表面的粗糙多孔结构没有太大明显变化，经过刻蚀之后的玻璃片表面都形成了厚度为10 30纳米的ニ氧化硅纳米片相互交叉连接形成的厚度为10 30纳米尺度的粗糙涂层，且ニ氧化硅纳米片相互交叉连接处具有孔结构，所述的孔的孔径为10 200纳米。图10展示了经过80で、85で、90で、95で、100で和105°C经过2小时刻蚀之后的玻璃片的透光率曲线图。经过80°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为400纳米波长处的90. 8%，经过85°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为400纳米波长处的95. 1%，经过90°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为400纳米波长处的96. 5 %，经过95 °C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为538纳米波长处的96. 9%，经过100°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为700纳米波长处的89. 7%，经过105°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为615纳米波长处的86. 4%;由此可见，经过90°C和95°C刻蚀之后的玻璃片展示了较高的透光率。如图11所示当3 ii L水珠分别滴在经过80°C、85°C、90°C、95°C、100°C和105°C刻蚀之后的玻璃片表面上，在表面上经过0. 5秒时间的铺展之后，水珠铺展状况的数码照片显示水滴与玻璃片的接触角分别为15.3°，9.6° ,5.0° ,4.5° ,9.2°和16. 4°，水珠在经过95 °C刻蚀之后的玻璃片表面上的接触角最小。当氢氧化钾水溶液的浓度为8. 75克/升吋，聚こ烯吡咯烷酮的浓度在0. 6克/升，在不同温度下经过2小时刻蚀之后的玻璃片表面的结构如图12所示。图12展示了经过80°C、85°C、90°C、95°C、100V和105°C刻蚀之后的玻璃片的透光率曲线图。经过80V刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为400纳米波长处的93.8%，经过85°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为400纳米波长处的96.0%，经过90°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为512纳米波长处的95. 5%，经过95°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为560纳米波长处的97. 4%，经过100°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为600纳米波长处的92. 2%，经过105°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为740纳米波长处的85. 5%;由此可见，经过95°C刻蚀之后的玻璃片展示了较高的透光率。当311し水珠分别滴在经过80で、85で、90で、95で、100°C和105°C刻蚀之后的玻璃片表面上，在表面上经过0. 5秒时间的铺展之后，水珠铺展状况的数码照片显示水滴与玻璃片的接触角分别为15.8°，12.6° ,6.2° ,9.5° ,18.2°和8. 3°，水珠在经过90°C刻蚀之后的玻璃片表面上的接触角最小当氢氧化钾水溶液的浓度为12. 5克/升吋，聚こ烯吡咯烷酮的浓度在0. 6克/升，在不同温度下经过2小时刻蚀之后的玻璃片表面的透光率曲线图如图13所示。经过85°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为536纳米波长处的93. 0%，经过90°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为536纳米波长处的93. 8 %，经过95で刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为566纳米波长处的96. 7%，经过100°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为667纳米波长处的89. 1%，经过105°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为800纳米波长处的78. 7% ；由此可见，经过95°C刻蚀之后的玻璃片展示了最高的透光率。当3 y L水珠分别滴在经过80°C、85°C、90°C、95°C、100°C和105°C刻蚀之后的玻璃片表面上，在表面上经过0. 5秒时间的铺展之后，水珠铺展状况的数码照片显示水滴与玻璃片的接触角分别为12.1°，9. 1°，4.8° ,8.6° ,5.8°和4. 2°，水珠在经过90°C和105°C刻蚀之后的玻璃片在表面上具有较小的接触角。当氢氧化钾水溶液的浓度为15克/升吋，聚こ烯吡咯烷酮的浓度在0. 6克/升，在不同温度下经过2小时刻蚀之后的玻璃片表面的透光率为经过60°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为535纳米波长处的91. 2%，经过80°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为539纳米波长处的92. 6%，经过90°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为556纳米波长处的96. 7%，经过100°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为672纳米波长处的88. 1%，经过110°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为800纳米波长处的76. 7%;由此可见，经过90°C刻蚀之后的玻璃片展示了最高的透光率。当311し水珠分别滴在经过60で、80で、90で、95で、100°C和110°C刻蚀之后的玻璃片表面上，在表面上经过0. 5秒时间的铺展之后，水珠铺展状况的数码照片显示水滴与玻璃片的接触角分别为18. 1°，14. 1° ,4.4° ,8.2° ,6.8°和
5.7°，水珠在经过90°C刻蚀之后的玻璃片在表面上具有较小的接触角。当氢氧化钾水溶液的浓度为2克/升时，聚こ烯吡咯烷酮的浓度在0. 6克/升，在不同温度下经过2小时刻蚀之后的玻璃片表面的透光率为经过85°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为535纳米波长处的90. 7%，经过90°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为536纳米波长处的91. 2%，经过95 °C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为538纳米波长处的93. 3%，经过100°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为556纳米波长处的95. 1%，经过105°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为660纳米波长处的93. 7% ;由此可见，经过100°C刻蚀之后的玻璃片展示了最高的透光率。当3 ii L水珠分别滴在经过80で、85で、90 V、95 0CUOO V和105 V刻蚀之后的玻璃片表面上，在表面上经过0. 5秒时间的铺展之后，水珠铺展状况的数码照片显示水滴与玻璃片的接触角分别为17. 1°，14. 1° ,9.4° ,6.2°，5.8°和65. 7°，水珠在经过100°C刻蚀之后的玻璃片在表面上具有较小的接触角。实施例5.采用密封加热水热方法，制备增透的超亲水自清洁防雾玻璃。在相同的实验条件下，考察不同的刻蚀时间对玻璃片刻蚀的影响。
当氢氧化钾水溶液的浓度为6. 25克/升吋，聚こ烯吡咯烷酮的浓度在0. 6克/升，在不同温度下经过I小时刻蚀之后的玻璃片表面的透光率为经过80°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为400纳米波长处的90. 5%，经过85°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为400纳米波长处的94. 1%，经过90°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为400纳米波长处的
95.5%，经过95°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为538纳米波长处的96. 2%，经过100°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为700纳米波长处的96. 7%，经过105°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为615纳米波长处的91. 4 %;由此可见，经过95 °C和100 °C刻蚀之后的玻璃片展示了较高的透光率。当3 ii L水珠分别滴在经过80°C、85°C、90°C、95°C、100°C和105°C刻蚀之后的玻璃片表面上，在表面上经过0.5秒时间的铺展之后，水珠铺展状况的数码照片显示水滴与玻璃片的接触角分别为15.8°，9.0° ,5.3° ,4.2° ,4.9°和13. 4°，水珠在经过95°C刻蚀之后的玻璃片表面上的接触角最小。 当氢氧化钾水溶液的浓度为6. 25克/升吋，聚こ烯吡咯烷酮的浓度在0. 6克/升，在不同温度下经过3小时刻蚀之后的玻璃片表面的透光率为经过80°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为400纳米波长处的92. 5%，经过85°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为400纳米波长处的94. 9%，经过90°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为400纳米波长处的
96.1%,经过95°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为538纳米波长处的96. 6%，经过100°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为700纳米波长处的95. 3%，经过105°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为615纳米波长处的88. 2% ;由此可见，经过90°C和95°C刻蚀之后的玻璃片展示了较高的透光率。当3 ii L水珠分别滴在经过80°C、85°C、90°C、95°C、100°C和105°C刻蚀之后的玻璃片表面上，在表面上经过0. 5秒时间的铺展之后，水珠铺展状况的数码照片显示水滴与玻璃片的接触角分别为10. 8°，7.0。,5. 1°，4.3。，6.9。和12. 4°，水珠在经过95°C刻蚀之后的玻璃片表面上的接触角最小。实施例6.采用密封加热水热方法，制备增透的超亲水自清洁防雾玻璃。在相同的实验条件下，考察不同的聚こ烯吡咯烷酮的水溶液浓度对玻璃片刻蚀的影响。当氢氧化钾水溶液的浓度为6. 25克/升时，不加入聚こ烯吡咯烷酮，在不同温度下经过2小时刻蚀之后的玻璃片表面的透光率为经过80°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为408纳米波长处的91. 5%，经过85°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为426纳米波长处的93. 1%，经过90°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为540纳米波长处的95. 5%，经过95°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为598纳米波长处的96. 8%，经过100°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为625纳米波长处的91. 7%，经过105°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为724纳米波长处的87. 2% ;由此可见，经过95°C刻蚀之后的玻璃片展示了较高的透光率。当311し水珠分别滴在经过80で、85で、90で、95で、100で和105°C刻蚀之后的玻璃片表面上，在表面上经过0.5秒时间的铺展之后，水珠铺展状况的数码照片显示水滴与玻璃片的接触角分别为9. 8°，7.0。，5.6。，4.6。，5.9。和6. I。，水珠在经过95°C刻蚀之后的玻璃片表面上的接触角最小。当氢氧化钾水溶液的浓度为6. 25克/升吋，聚こ烯吡咯烷酮的浓度在15克/升，在不同温度下经过2小时刻蚀之后的玻璃片表面的透光率为经过80°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为405纳米波长处的92.8%，经过85°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为447纳米波长处的94. 1%，经过90°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为514纳米波长处的96. 2%，经过95°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为556纳米波长处的97. 2%，经过100°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为650纳米波长处的93. 7%，经过105°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为715纳米波长处的92. 4% ;由此可见，经过95°C刻蚀之后的玻璃片展示了较高的透光率。当311し水珠分别滴在经过80で、85で、90で、95で、100で和105°C刻蚀之后的玻璃片表面上，在表面上经过0.5秒时间的铺展之后，水珠铺展状况的数码照片显示水滴与玻璃片的接触角分别为8. 8° ,6. 7° ,6. 1° ,5.0° ,5.9°和6. 4°，水珠在经过95°C刻蚀之后的玻璃片表面上的接触角最小。实施例I.采用密封加热水热方法，制备增透的超亲水自清洁防雾玻璃。 在相同的实验条件下，考察不同的碱性溶液对玻璃片刻蚀的影响。氢氧化钠水溶液用来刻蚀玻璃片。当氢氧化钠水溶液的浓度为6. 25克/升吋，聚こ烯吡咯烷酮的浓度在0. 6克/升，在不同温度下经过2小时刻蚀之后的玻璃片表面的透光率为经过80°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为456纳米波长处的92. 5%，经过85°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为488纳米波长处的94. 1%，经过90°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为540纳米波长处的
96.5%，经过95°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为598纳米波长处的92. 2%，经过100°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为650纳米波长处的89. 7%，经过105°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为745纳米波长处的87. 4% ;由此可见，经过90°C刻蚀之后的玻璃片展示了较高的透光率。当311し水珠分别滴在经过80で、85で、90で、95で、100で和105°C刻蚀之后的玻璃片表面上，在表面上经过0.5秒时间的铺展之后，水珠铺展状况的数码照片显示水滴与玻璃片的接触角分别为8. 8° ,8.0° ,4.6° ,5. 2° ,5.9°和5. 4°，水珠在经过90°C刻蚀之后的玻璃片表面上的接触角最小。氨水溶液用来刻蚀玻璃片。当氨水溶液的浓度为2克/升时，聚こ烯吡咯烷酮的浓度在0. 6克/升，在不同温度下经过2小时刻蚀之后的玻璃片表面的透光率为经过80 V刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为445纳米波长处的93. 5%，经过85°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为496纳米波长处的94. 5%，经过90°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为546纳米波长处的96. 8%，经过95°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为602纳米波长处的93. 2%，经过100°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为636纳米波长处的91. 7%，经过105°C刻蚀之后的玻璃片的最大透光率为724纳米波长处的88. 4% ;由此可见，经过90°C刻蚀之后的玻璃片展示了较高的透光率。当311し水珠分别滴在经过80で、85で、90で、95で、100で和105°C刻蚀之后的玻璃片表面上，在表面上经过0.5秒时间的铺展之后，水珠铺展状况的数码照片显示水滴与玻璃片的接触角分别为9. 2°，8.3。，4.8。，5.4。，5.7。和5. 9。，水珠在经过90°C刻蚀之后的玻璃片表面上的接触角最小。实施例8.按照钛酸四丁酯こ酰丙酮水こ醇浓盐酸(质量百分含量为37% )的体积比为I : 0.2 : 0.4 : 16 : 0. I的比例，将上述组分混合后得到ニ氧化钛溶胶液。
将实施例I中刻蚀后得到的增透的超亲水自清洁防雾玻璃放入上述ニ氧化钛溶胶液中静置I分钟左右，然后将增透的超亲水自清洁防雾玻璃慢慢从ニ氧化钛溶胶液中提拉取出，并放入こ醇中静置I分钟左右，将增透的超亲水自清洁防雾玻璃从こ醇中取出后，用压缩空气吹干后完成一次浸涂过程，干燥后，涂敷的ニ氧化钛溶胶液转变成ニ氧化钛凝胶；重复上述将增透的超亲水自清洁防雾玻璃放入ニ氧化钛溶胶液中静置、提拉取出、放入こ醇中静置、从こ醇中取出及吹干过程两次。最后，将涂敷有ニ氧化钛凝胶的增透的超亲水自清洁防雾玻璃放入马弗炉中，在400摄氏度下进行煅烧2小时来活化ニ氧化钛凝胶，在增透的超亲水自清洁防雾玻璃的表面得到厚度为5 100纳米的ニ氧化钛涂层，从而得到具有光催化降解有机物性能的增透的超亲水自清洁防雾玻璃。图14是将刻蚀后的玻璃片在ニ氧化钛溶胶液中经过一次浸涂(a)、二次浸涂(b)和三次浸涂(c)并经煅烧之后的刻蚀后的玻璃片表面的结构的扫描电镜照片，从中可以看见，随着浸涂次数的増加，玻璃片表面由纳米片构成的孔内部的经活化后的ニ氧化钛凝胶逐渐増加。通过调节浸涂的次数，可以实现涂敷的ニ氧化钛涂层厚度在5 100纳米范围内变化。图15是分别将刻蚀后的玻璃片在ニ氧化钛溶胶液中经过一次浸涂、二次浸涂和三次浸涂并经煅烧之后的玻璃片的透光率曲线图，该结果表明随着浸涂次数的増加，涂敷有经活化后的ニ氧化钛凝胶的刻蚀后的玻璃片的透光率逐渐降低。图16是3 y L水珠滴在经过煅烧后的一次浸涂ニ氧化钛溶胶液、二次浸涂ニ氧化钛溶胶液和三次浸涂ニ氧化钛溶胶液的刻蚀后的玻璃片表面，水滴在玻璃片的表面上经过0.5秒时间的铺展之后，水珠铺展状况的数码照片，水珠与玻璃片的接触角分别为3. 6° ,4.0°和4. 3°，该结果表明随着浸涂次数的増加，其接触角逐渐增加。测试煅烧后的涂敷有经活化后的ニ氧化钛凝胶的刻蚀后的玻璃片的光催化活性。使用亚甲基蓝作为模拟的有机污染物。ー盏25瓦的高压汞灯用作光源，其发射光的主波长 是365纳米，光的强度是2. 5毫瓦/厘米2。分别将经过一次浸涂ニ氧化钛溶胶液、二次浸涂ニ氧化钛溶胶液和三次浸涂ニ氧化钛溶胶液的刻蚀后的玻璃片放入15毫升的亚甲蓝溶液中，亚甲蓝溶液的浓度是lOmg/し在高压汞灯照射下，每隔15分钟，从上述亚甲基蓝溶液中取出2mL的溶液，测试其紫外可见吸收光谱。图17显示在ニ氧化钛溶胶液中经过浸涂之后的玻璃片比没有经过浸涂的刻蚀后的玻璃片对亚甲基蓝具有明显更高的降解效率，而且随着浸涂的次数増加，其光催化性能也有一定程度的増加。
权利要求
1.一种增透的超亲水自清洁防雾玻璃，其特征是所述的增透的超亲水自清洁防雾玻璃是在玻璃的表面具有厚度为10 30纳米的二氧化硅纳米片相互交叉连接形成的厚度为50 160纳米的粗糙涂层，且二氧化硅纳米片相互交叉连接处具有孔结构，所述的孔的孔径为在10 200纳米。
2.根据权利要求I所述的增透的超亲水自清洁防雾玻璃，其特征是所述的增透的超亲水自清洁防雾玻璃的表面有厚度为5 100纳米的二氧化钛涂层。
3.一种根据权利要求I所述的增透的超亲水自清洁防雾玻璃的制备方法，其特征是向以聚四氟乙烯材料为内胆的容器中，加入浓度为2 15克/升的碱性水溶液，将玻璃片浸入碱性水溶液中，盖上容器的盖子，且容器的盖子与容器主体之间有空隙；然后将盖上盖子的容器放入水浴锅中加热，在温度为60 110°C下对玻璃片进行刻蚀；在温度为60 110°C下，直接从容器中取出玻璃片，清洗和将玻璃片吹干，得到所述的增透的超亲水自清洁防雾玻璃。
4.一种根据权利要求I所述的增透的超亲水自清洁防雾玻璃的制备方法，其特征是向以聚四氟乙烯材料为内胆的容器中，加入聚乙烯吡咯烷酮和浓度为2 15克/升的碱性水溶液，搅拌均匀得到混合液，聚乙烯吡咯烷酮在浓度为2 15克/升的碱性水溶液中的浓度为0 15克/升；将玻璃片浸入上述混合液中，盖上容器的盖子，将盖上盖子的容器放入水热釜中，拧紧水热釜的盖子，在密封状态下，把水热釜放入烘箱中，在温度为60 110°C下对玻璃片进行刻蚀，然后自然冷却至室温；打开水热釜盖子，拿出容器，再从容器中取出玻璃片，清洗和将玻璃片吹干，得到所述的增透的超亲水自清洁防雾玻璃。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征是所述的增透的超亲水自清洁防雾玻璃是在玻璃的表面具有厚度为10 30纳米的二氧化硅纳米片相互交叉连接形成的厚度为50 160纳米的粗糙涂层，且二氧化硅纳米片相互交叉连接处具有孔结构，所述的孔的孔径为10 200纳米。
6.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征是所述的碱性水溶液是氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液或氨水。
7.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征是所述的对玻璃片进行刻蚀的刻蚀时间是I 10小时。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是所述的聚乙烯吡咯烷酮的纯度为90 100%。
9.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征是将刻蚀后得到的增透的超亲水自清洁防雾玻璃作为基底，采用浸涂的方法，将二氧化钛溶胶液涂敷在增透的超亲水自清洁防雾玻璃的表面，干燥，煅烧，得到厚度为5 100纳米的二氧化钛涂层的具有光催化降解有机物性能的增透的超亲水自清洁防雾玻璃。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征是所述的二氧化钛溶胶液是按照钛酸四丁酯乙酰丙酮水乙醇质量百分含量为37%的浓盐酸的体积比为I 0. 2 0. 4 16 0. I的比例，将上述组分混合后得到的。
全文摘要
本发明属于纳米材料制备技术领域，特别涉及增透的超亲水自清洁防雾玻璃及其制备方法。本发明采用常压加热水浴或密封加热水热两种方法，通过碱性水溶液对各种组分的玻璃片进行有效的刻蚀，得到增透的超亲水自清洁防雾玻璃。该增透的超亲水自清洁防雾玻璃是在玻璃的表面具有厚度为10～30纳米的二氧化硅纳米片相互交叉连接形成的厚度为50～160纳米的粗糙涂层，且二氧化硅纳米片相互交叉连接处具有孔结构，所述孔的孔径为10～200纳米。本发明的增透的超亲水自清洁防雾玻璃的透光率能从原来的90％提高到98％。在上述增透的超亲水自清洁防雾玻璃的表面有二氧化钛涂层，得到具有光催化降解有机物性能的增透的超亲水自清洁防雾玻璃。
文档编号C03C15/00GK102649623SQ201110238349
公开日2012年8月29日 申请日期2011年8月18日 优先权日2011年2月28日
发明者杜鑫, 贺军辉 申请人:中国科学院理化技术研究所