专利名称：一种增透自洁镀膜玻璃的制备方法
技术领域：
本发明涉及镀膜玻璃的制备方法，尤其涉及一种增透自洁镀膜玻璃的制备方法。
背景技术：
目前通过在玻璃表面镀膜，使制备的镀膜玻璃同时具有增透和光催化自清洁作用的报道较少。其中，专利号为CN102649623A，专利名称为《增透的超亲水自清洁防雾玻璃及其制备方法》的发明专利中，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。在该专利中，需要对玻璃基材进行水热预处理，所需设备和工艺复杂，难以实现工业化。目前采用溶胶凝胶法制备得到的自洁镀膜玻璃往往都需要在较高温度下烘烤(一般需要400°C以上)，并且在没有光照的条件下无法实现超亲水，自洁效果不理想。另外，目前也有采用有机成分(如:MgF2)作为玻璃的增透膜层材料，但得到的玻璃往往耐紫外老化性能差。
发明内容
本发明的目的是提供一种可得到增透自洁效果好的镀膜玻璃，且可低温后处理的增透自洁镀膜玻璃的制备方法。为实现上述目的，本发明涉及一种增透自洁镀膜玻璃的制备方法，所述制备方法包括以下步骤:
步骤1、制备SiO2-TiO2复合 溶胶:将纳米SiO2溶胶和纳米TiO2溶胶按硅钛摩尔比为1:5 30混合，搅拌均匀，然后滴加酸催化剂调节混合溶胶PH值为2 4，继续搅拌均匀得到所述的SiO2-TiO2复合溶胶；
步骤2、采用提拉法镀膜:先将干净的玻璃基材放在提拉机上，然后将玻璃基材在SiO2-TiO2复合溶胶中充分浸溃5 20分钟后，向上提拉，提拉速率为I 20cm/min，再将附着湿膜的玻璃基材在室温下晾放10 20分钟，玻璃基材表面形成一层具有粗糙度的纳米薄膜层；
步骤3、提拉镀膜后处理:将步骤2晾干后的玻璃基材再用碱液浸泡10 120min，然后取出烘干后自然冷却，得到所述的增透自洁镀膜玻璃。本发明通过提拉法将SiO2-TiO2复合溶胶镀在玻璃基材表面上，制备出既能提高可见光透射比又能起到光催化自洁的镀膜玻璃。本发明的制备方法中，既不需对玻璃基材进行复杂的预处理，镀膜后的玻璃不需要进行高温烘烤。镀膜溶液采用SiO2-TiO2复合溶胶，由于SiO2-TiO2复合溶胶采用无机半导体氧化材料，从而使得到的镀膜玻璃抗紫外老化性能优良，又由于镀膜层为纳米薄膜，其表面具有合适粗糙度，能起到物理亲水作用，使得玻璃基材表面的镀膜层在没有光照条件下也可具备超亲水自洁性能。所述步骤1中滴加的酸催化剂为硝酸、硫酸或盐酸。所述步骤1中的TiO2溶胶的制备方法为:将平均粒径为20 IOOnm的锐钛矿型TiO2粉末完全溶解在去离子水中，所述锐钛矿型TiO2粉末与去离子水的摩尔比为1:5 30，得到所述的TiO2溶胶。本发明中，只需将锐钛矿型TiO2粉末完全溶解于去离子水中，即可得到TiO2溶胶，其制备方法简单，无需经过高温处理，所用溶剂为去离子水，对环境没有污染，操作方便，成本低。所述步骤I中的SiO2溶胶的制备方法为:称取摩尔比为1:15 30:1 5:
0.001 0.01的正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水和酸催化剂，将正硅酸乙酯用无水乙醇稀释后，滴加酸催化剂和去离子水的混合液，20 40°C下将以上混合溶液搅拌反应3-5小时或超声反应10 30分钟后,静置老化I 2天,再用额外的无水乙醇将反应后的混合溶液稀释0.2 1.5倍后，得到所述的SiO2溶胶，备用。所述SiO2溶胶的制备过程中，滴加的酸催化剂为硝酸、硫酸或盐酸。所述步骤3中，镀膜后的玻璃基材用碱液浸泡的时间优选为20 60min。本发明采用碱液进行后处理，使得制备的玻璃表面的镀膜层粗糙度适中，制备镀膜玻璃具有良好的光催化性能和超亲水性能，比玻璃基材的透光率提高2 3百分点。 所述步骤3中，镀膜后的玻璃基材经碱液浸泡后，在80 120°C下烘干后再自然冷却，得到所述的增透自洁镀膜玻璃。本发明步骤3的后处理中，镀膜后的玻璃基材只需在80 120°C下烘干即可，相对现有镀膜玻璃大部分都需400°C以上的后处理温度，本发明可大大降低后处理的温度，从而节约能量损耗，降低成本，且不影响制备的镀膜玻璃性能。所述步骤3中的碱液为PH值为7.5 10的氨水或氨水乙醇溶液。采用本发明的制备方法， 不仅能提高制备的镀膜玻璃的可见光透射比，透光率提高2 3个百分点，又能使制备的镀膜玻璃起到光催化自洁作用。本发明的制备方法简单，不需对玻璃基材进行复杂的预处理，镀膜后的玻璃不需要进行高温烘烤。本发明还采用无机半导体氧化材料的SiO2-TiO2复合溶胶为镀膜溶液，从而使得到的镀膜玻璃抗紫外老化性能优良，又由于镀膜层为纳米薄膜，其表面具有合适粗糙度，能起到物理亲水作用，使得玻璃基材表面的镀膜层在没有光照条件下也可具备超亲水自洁性能。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明:
图1为本发明玻璃基板镀膜前的表面原子力显微镜分析 图2为本发明玻璃基板镀膜后的表面原子力显微镜分析 图3本发明制备得到的增透自洁镀膜玻璃对水角测试 图4为本发明玻璃基材镀膜前后可见光透过率的对比图。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明:
本发明涉及一种增透自洁镀膜玻璃的制备方法，其包括以下步骤:
步骤1、制备SiO2-TiO2复合溶胶:将纳米SiO2溶胶和纳米TiO2溶胶按硅钛摩尔比为1:5 30混合，搅拌均匀，然后滴加酸催化剂调节混合溶胶PH值为2 4，继续搅拌均匀得到所述的SiO2-TiO2复合溶胶；
步骤2、采用提拉法镀膜:先将干净的玻璃基材放在提拉机上，然后将玻璃基材在SiO2-TiO2复合溶胶中充分浸溃5 20分钟后，向上提拉，提拉速率为I 20cm/min，再将附着湿膜的玻璃基材在室温下晾放10 20分钟，玻璃基材表面形成一层具有粗糙度的纳米薄膜层；
步骤3、提拉镀膜后处理:将步骤2镀膜后的玻璃基材用碱液浸泡10 120min，然后取出烘干后自然冷却，得到所述的增透自洁镀膜玻璃。实施例1
步骤1、制备TiO2溶胶:
将锐钛矿型TiO2粉末完全溶解于去离子水中，锐钛矿型TiO2粉末与去离子水的摩尔比为1:5，得到所述的TiO2溶胶；
步骤2、制备SiO2溶胶:
称取摩尔比为1:15:1:0.001的正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水和酸催化剂(30%的硝酸水溶液)，将正硅酸乙酯用无水乙醇稀释后，滴加酸催化剂和去离子水的混合液，20°C下将以上混合溶液搅拌 反应4小时后，静置老化I天，再用额外的无水乙醇将反应后的混合溶液稀释1.2倍后，得到所述的SiO2溶胶，备用；
步骤3、制备SiO2-TiO2复合溶胶:
将纳米SiO2溶胶和纳米TiO2溶胶按硅钛摩尔比为1:5混合，搅拌均匀，然后滴加酸催化剂(30%的硝酸溶液)调节混合溶胶PH值为2 4，继续搅拌均匀得到所述的SiO2-TiO2复合溶胶；
步骤4、采用提拉法镀膜:
先将干净的玻璃基材放在提拉机上，然后将玻璃基材在SiO2-TiO2复合溶胶中充分浸溃5分钟后，向上提拉，提拉速率为5cm/min，再将附着湿膜的玻璃基材在室温下晾放20分钟，玻璃基材表面形成一层具有粗糙度的纳米薄膜层；
步骤5、提拉镀膜后处理:
将步骤2镀膜后的玻璃基材用PH值为7.5的氨水碱液浸泡60min，然后取出在80°C下烘干后自然冷却，得到所述的增透自洁镀膜玻璃。实施例2
步骤1、制备TiO2溶胶:
将锐钛矿型TiO2粉末完全溶解于去离子水中，锐钛矿型TiO2粉末与去离子水的摩尔比为1:30，得到所述的TiO2溶胶；
步骤2、制备SiO2溶胶:
称取摩尔比为1:30:5:0.01的正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水和酸催化剂(20%硫酸水溶液)，将正硅酸乙酯用无水乙醇稀释后，滴加酸催化剂和去离子水的混合液，30°C下将以上混合溶液超声反应20分钟后，静置老化2天，再用额外的无水乙醇将反应后的混合溶液稀释0.8倍后，得到所述的SiO2溶胶，备用；
步骤3、制备SiO2-TiO2复合溶胶:
将纳米SiO2溶胶和纳米TiO2溶胶按硅钛摩尔比为1:30混合，搅拌均匀，然后滴加酸催化剂(20%硫酸水溶液)调节混合溶胶PH值为2 4，继续搅拌均匀得到所述的SiO2-TiO2复合溶胶；
步骤4、采用提拉法镀膜:
先将干净的玻璃基材放在提拉机上，然后将玻璃基材在SiO2-TiO2复合溶胶中充分浸溃20分钟后，向上提拉，提拉速率为15cm/min，再将附着湿膜的玻璃基材在室温下晾放15分钟，玻璃基材表面形成一层具有粗糙度的纳米薄膜层；
步骤5、提拉镀膜后处理:
将步骤2镀膜后的玻璃基材用PH值为8.5的氨水乙醇溶液浸泡20min，然后取出在120°C下烘干后自然冷却，得到所述的增透自洁镀膜玻璃。实施例3
步骤1、制备TiO2溶胶:
将锐钛矿型TiO2粉末完全溶解于去离子水中，锐钛矿型TiO2粉末与去离子水的摩尔比为1:10，得到所述的TiO2溶胶；
步骤2、制备SiO2溶胶:
称取摩尔比为1:20:2:0.004的正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水和酸催化剂(37%的盐酸水溶液)，将正硅酸乙酯用无水乙醇稀释后，滴加酸催化剂和去离子水的混合液，40°C下将以上混合溶液搅拌反应3小时后，静置老化2天，再用额外的无水乙醇将反应后的混合溶液稀释1.5倍后，得到所述的SiO2溶胶，备用；
步骤3、制备SiO2-TiO2复合溶胶:
将纳米SiO2溶胶和纳米TiO2溶胶按硅钛摩尔比为1: 15混合，搅拌均匀，然后滴加酸催化剂(37%的盐酸水溶液)调节混合溶胶PH值为2 4，继续搅拌均匀得到所述的SiO2-TiO2复合溶胶；`
步骤4、采用提拉法镀膜:
先将干净的玻璃基材放在提拉机上，然后将玻璃基材在SiO2-TiO2复合溶胶中充分浸溃10分钟后，向上提拉，提拉速率为8cm/min，再将附着湿膜的玻璃基材在室温下晾放20分钟，玻璃基材表面形成一层具有粗糙度的纳米薄膜层；
步骤5、提拉镀膜后处理:
将步骤2镀膜后的玻璃基材用PH值为9的氨水碱液浸泡lOmin，然后取出在100°C下烘干后自然冷却，得到所述的增透自洁镀膜玻璃。实施例4
步骤1、制备TiO2溶胶:
将锐钛矿型TiO2粉末完全溶解于去离子水中，锐钛矿型TiO2粉末与去离子水的摩尔比为1:20，得到所述的TiO2溶胶；
步骤2、制备SiO2溶胶:
称取摩尔比为1:25:4:0.008的正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水和酸催化剂(硝酸、硫酸或盐酸)，将正硅酸乙酯用无水乙醇稀释后，滴加酸催化剂和去离子水的混合液，40°C下将以上混合溶液搅拌反应4小时或超声反应20分钟后，静置老化2天，再用额外的无水乙醇将反应后的混合溶液稀释0.2倍后，得到所述的SiO2溶胶，备用；
步骤3、制备SiO2-TiO2复合溶胶:
将纳米SiO2溶胶和纳米TiO2溶胶按硅钛摩尔比为1:25混合，搅拌均匀，然后滴加酸催化剂(硝酸、硫酸或盐酸)调节混合溶胶PH值为2 4，继续搅拌均匀得到所述的SiO2-TiO2复合溶胶；
步骤4、采用提拉法镀膜:先将干净的玻璃基材放在提拉机上，然后将玻璃基材在SiO2-TiO2复合溶胶中充分浸溃15分钟后，向上提拉，提拉速率为20cm/min，再将附着湿膜的玻璃基材在室温下晾放10分钟，玻璃基材表面形成一层具有粗糙度的纳米薄膜层；
步骤5、提拉镀膜后处理:
将步骤2镀膜后的玻璃基材用PH值为10的氨水乙醇溶液浸泡120min，然后取出在60 0C下烘干后自然冷却，得到所述的增透自洁镀膜玻璃。如图1和图2所示，本发明的玻璃基材镀膜后其表面粗糙度远远大于镀膜前，其可提高制备的镀膜玻璃的可见光透射比，透光率提高2 3个百分点，又能使制备的镀膜玻璃起到光催化自洁作用。如图3所示，本发明制备的镀膜玻璃按国标GB/T 23764-2009《光催化自清洁材料性能测试方法》进行测试实验1-4得到的样品对水接触角，实施例1得到的镀膜玻璃对水接触角在紫外光照后为4.2°，实施例2得到的镀膜玻璃对水接触角在紫外光照后为4.6°，实施例3得到的镀膜玻璃对水接触角在紫外光照后为4.5°实施例4得到的镀膜玻璃对水接触角在无紫外光照条件下为5°，说明本发明得到的镀膜玻璃具有光催化超亲水性，能起到自洁作用。如图4所示，本发明制备的镀膜玻璃比玻璃基材可见光透光比平均增加3.60%，说明本发明得到的镀膜玻璃所镀 膜层具有增透作用。
权利要求
1.一种增透自洁镀膜玻璃的制备方法，其特征在于:所述制备方法包括以下步骤: 步骤1、制备SiO2-TiO2复合溶胶:将纳米SiO2溶胶和纳米TiO2溶胶按硅钛摩尔比为1:5 30混合，搅拌均匀，然后滴加酸催化剂调节混合溶胶PH值为2 4，继续搅拌均匀得到所述的SiO2-TiO2复合溶胶； 步骤2、采用提拉法镀膜:先将干净的玻璃基材放在提拉机上，然后将玻璃基材在SiO2-TiO2复合溶胶中充分浸溃5 20分钟后，向上提拉，提拉速率为I 20 cm/min，再将附着湿膜的玻璃基材在室温下晾放10 20分钟，玻璃基材表面形成一层具有粗糙度的纳米薄膜层； 步骤3、提拉镀膜后处理:将步骤2晾干后的玻璃基材再用碱液浸泡10 120min，烘干后自然冷却，得到所述的增透自洁镀膜玻璃。
2.根据权利要求1所述的增透自洁镀膜玻璃的制备方法，其特征在于:所述步骤I中滴加的酸催化剂为硝酸、硫酸或盐酸。
3.根据权利要求1所述的增透自洁镀膜玻璃的制备方法，其特征在于:所述步骤I中的TiO2溶胶的制备方法为: 将平均粒径为20 IOOnm的锐钛矿型TiO2粉末完全溶解在去离子水中，所述锐钛矿型TiO2粉末与去离子水的摩尔比为1:5 30，得到所述的TiO2溶胶。
4.根据权利要求1所述的增透自洁镀膜玻璃的制备方法，其特征在于:所述步骤I中的SiO2溶胶的制备方法为: 称取摩尔比为1:15 30:1 5:0.001 0.01的正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水和酸催化剂，将正硅酸 乙酯用无水乙醇稀释后，滴加酸催化剂和去离子水的混合液，20 40°C下将以上混合溶液搅拌反应3 5小时或超声反应10 30分钟后，静置老化I 2天，再用额外的无水乙醇将反应后的混合溶液稀释0.2 1.5倍后，得到所述的SiO2溶胶，备用。
5.根据权利要求4所述的增透自洁镀膜玻璃的制备方法，其特征在于:所述SiO2溶胶的制备过程中，滴加的酸催化剂为硝酸、硫酸或盐酸。
6.根据权利要求1所述的增透自洁镀膜玻璃的制备方法，其特征在于:所述步骤3中，镀膜后的玻璃基材用碱液浸泡20 60min。
7.根据权利要求1所述的增透自洁镀膜玻璃的制备方法，其特征在于:所述步骤3中，镀膜后的玻璃基材经碱液浸泡后，在80 120°C下烘干后再自然冷却，得到所述的增透自洁镀膜玻璃。
8.根据权利要求1所述的增透自洁镀膜玻璃的制备方法，其特征在于:所述步骤3中的碱液为PH值为7.5 10的氨水或氨水乙醇溶液。
全文摘要
本发明公开了一种增透自洁镀膜玻璃的制备方法，先制备SiO2-TiO2复合溶胶再采用提拉法镀膜，通过SiO2-TiO2复合溶胶在玻璃基材表面形成一层粗糙的纳米薄膜层，最后经低温后处理得到镀膜玻璃。采用本发明的制备方法，不仅能提高制备的镀膜玻璃的可见光透射比，透光率提高2～3个百分点，又能使制备的镀膜玻璃起到光催化自洁作用。本发明的制备方法简单，不需对玻璃基材进行复杂的预处理，镀膜后的玻璃不需要进行高温烘烤。本发明的镀膜玻璃抗紫外陈化性能优良，又由于镀膜层为纳米薄膜，其表面具有合适粗糙度，能起到物理亲水作用，使得玻璃基材表面的镀膜层在没有光照条件下也可具备超亲水自洁性能。
文档编号C03C17/23GK103086613SQ20131006950
公开日2013年5月8日 申请日期2013年3月5日 优先权日2013年3月5日
发明者杜云贵, 方建辉, 刘小文, 李建光 申请人:福建圣元电子科技有限公司