本发明属于玻璃表面处理
技术领域：
，特别涉及一种自清洁玻璃疏水剂的制备方法及应用。
背景技术：
：普通玻璃表面为亲水表面，水滴在玻璃上扩展时会使玻璃的透光性变差，而汽车挡风玻璃、侧挡风玻璃及前后视镜的模糊，是导致交通事故的重要原因。在下雨或高湿度的情况下汽车玻璃表面便会形成附着的液滴影响视线。技术实现要素：本发明为了解决上述问题，提供一种自清洁玻璃疏水剂的制备方法，工艺简单，量化生产要求低，制得的产品作用于玻璃表面后，水滴在玻璃表面可以形成水珠，其接触角可高达125°，可实现自动滚落而不留痕迹。本发明采用以下技术方案来实现：一种自清洁玻璃疏水剂的制备方法，包括如下步骤：s1，制备a组分，按比例称取二甲基环体硅氧烷、含苯基硅氧烷和硅烷偶联剂，混合搅拌均匀，加热得到热料；向热料中加入碱性催化剂，在一定条件下进行聚合反应得到三元共聚硅氧烷，冷却至室温后，加入表面活性剂，混合均匀后加入溶剂进行乳化，过滤得到a组分。s2，制备b组分，按比例称取二甲基环体硅氧烷、含苯基硅氧烷和硅烷偶联剂，混合搅拌均匀，加热得到热料；向热料中加入碱性催化剂，在一定条件下进行聚合反应得到三元共聚硅氧烷，冷却至室温后，加入表面活性剂，混合均匀后加入溶剂进行乳化，过滤得到b组分。优选的方案，步骤s1中，加热至80～90℃后得热料。优选的方案，步骤s1和步骤s2中，聚合反应的条件是：在搅拌条件下进行，温度为125～150℃，反应时间为3～5h。优选的方案，搅拌速度为30～60rpm。优选的方案，步骤s1和s2中，碱性催化剂为四甲基氢氧化铵。四甲基氢氧化铵在135～140℃条件下分解为三甲胺和二甲基醚，作为聚合反应的碱性催化剂有着非常重要的作用。无需采用酸中和，不产生废水。优选的方案，步骤s1中，热料中还包括纳米颗粒，所述纳米颗粒为纳米二氧化硅、纳米氧化锌中的一种或几种。优选的方案，步骤s2中，在加入表面活性剂的同时加入纳米氧化钛，所述纳米氧化钛的粒径为20～5nm。一种自清洁玻璃疏水剂，包括a组分和b组分，所述a组分和b组分采用上述的方法制备而成。一种自清洁玻璃疏水剂的应用，将采用上述方法制备而成的a组分喷涂于玻璃表面，干燥后形成基准膜，将采用上述方法制备而成的b组分喷涂于基准膜上，干燥后形成疏水膜。优选的方案，将采用上述方法制备而成的b组分喷涂于疏水膜上，形成新的疏水。本发明的有益效果是：1、本发明的制备方法工艺简单，量化生产要求低，制得的产品作用于玻璃表面后，水滴在玻璃表面可以形成水珠，其接触角可高达125°，可实现自动滚落而不留痕迹。2、本发明的自清洁玻璃疏水剂，本发明的高透光玻璃疏水剂具有较好的疏水性和抗候性，使用后长久有效，具有耐磨、耐冲洗等优点，且玻璃的透光度不受影响，保持了玻璃的美观。3、a组分喷洒于玻璃表面后，纳米颗粒能够填补玻璃表面的微观孔隙，由于纳米颗粒具很高的比表面积，其与三元共聚物共同作用于玻璃表面，三元聚合物与纳米颗粒、玻璃表面形成强力的粘结作用，使玻璃表面具有一层长久有效、耐磨、耐冲洗的基准膜。4、b组分使用后形成透明的疏水膜，该疏水膜中的纳米氧化钛具有光催化效应，在太阳光的照射下能够分解附着在该疏水膜上的有机污染物，从而获得清洁性能，有机污染物附着量少，而有机氟化物中c-f键具有较高的稳定性而分解速度缓慢，使得该疏水膜能够长久保持疏水效果，当雨天来临时，雨水能够迅速带走该疏水膜表面的无机物，使玻璃光亮如新。5、b组分可作为清洗剂用水稀释50倍后使用，由于b组分中存在共聚物，在清洗时，水能购带走疏水膜表面的灰尘，溶剂在对疏水膜表面造成破坏时，会将b组分中的共聚物和氧化钛等物质附着在原来的疏水膜表面，当溶剂挥发后会在疏水膜表面形成新的疏水层，延长了疏水膜的使用寿命，提高了自清洗效果。6、四甲基氢氧化铵在135～140℃条件下分解为三甲胺和二甲基醚，作为聚合反应的碱性催化剂有着非常重要的作用。无需采用酸中和，不产生废水。具体实施方式下面将对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1一种自清洁玻璃疏水剂，通过如下步骤制备而成：s1，制备a组分，按比例称取二甲基环体硅氧烷、含苯基硅氧烷和硅烷偶联剂，混合搅拌均匀，加热至80℃得到热料；在140～145℃、搅拌速度为30～60rpm的条件下，向热料中连续的在3h内加入碱性催化剂，聚合反应得到三元共聚硅氧烷，冷却至室温后，加入表面活性剂，混合均匀后加入溶剂进行乳化，过滤得到a组分；a组分中各原料中各物质及含量如表1所示，各组分含量的单位为g；二甲基环体硅氧烷为八甲基环四硅氧烷；含苯基硅氧烷包括八苯基环四硅氧烷、四甲基四苯基环四硅氧烷、短链二甲基二苯基硅氧烷、短链甲基苯基硅氧烷，重量比为1：2：1：3；硅烷偶联剂为n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基三甲氧基硅烷；碱性催化剂四甲基氢氧化铵；表面活性剂包括壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚，重量比为2：1：3；溶剂为乙醇；纳米颗粒为纳米二氧化硅；s2，制备b组分，按比例称取二甲基环体硅氧烷、含苯基硅氧烷和硅烷偶联剂，混合搅拌均匀，加热至80℃得到热料；在140～145℃、搅拌速度为30rpm的条件下，向热料中连续的在3h内加入碱性催化剂，进行聚合反应得到三元共聚硅氧烷，冷却至室温后，加入表面活性剂，混合均匀后加入溶剂进行乳化，过滤得到b组分；b组分中各原料中各物质及含量如表2所示，各组分含量的单位为g；有机氟化物为十三氟辛基三乙氧基硅烷；硅烷偶联剂、二甲基环体硅氧烷、甲基苯基硅氧烷、碱性催化剂、溶剂的种类与a组分一致，纳米氧化钛的粒径为20～50nm；表面活性剂为f4432非离子型含氟化合物表面活性剂；步骤s1、s2中，所述聚合反应的条件为：搅拌速率60rpm，温度为135～150℃，反应时间为3h。实施例2一种自清洁玻璃疏水剂，通过如下步骤制备而成：s1，制备a组分，按比例称取二甲基环体硅氧烷、含苯基硅氧烷和硅烷偶联剂，混合搅拌均匀，加热至90℃得到热料；在135～150℃、搅拌速度为60rpm的条件下，向热料中连续的在5h内加入碱性催化剂，进行聚合反应得到三元共聚硅氧烷，冷却至室温后，加入表面活性剂，混合均匀后加入溶剂进行乳化，过滤得到a组分；a组分中各原料中各物质及含量如表1所示，各组分含量的单位为g；二甲基环体硅氧烷包括八甲基环四硅氧烷和二甲基环硅氧烷，重量比为1：1；含苯基硅氧烷包括八苯基环四硅氧烷、四甲基四苯基环四硅氧烷、短链二甲基二苯基硅氧烷、短链甲基苯基硅氧烷，重量比为2：3：1：1；硅烷偶联剂为n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基三甲氧基硅烷；碱性催化剂四甲基氢氧化铵；表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚；溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇，重量比为1：1：1；纳米颗粒为纳米氧化锌；s2，制备b组分，按比例称取二甲基环体硅氧烷、含苯基硅氧烷和硅烷偶联剂，混合搅拌均匀，加热至90℃得到热料；在135～145℃、搅拌速度为60rpm的条件下，向热料中连续的在5h内加入碱性催化剂，进行聚合反应得到三元共聚硅氧烷，冷却至室温后，加入表面活性剂，混合均匀后加入溶剂进行乳化，过滤得到b组分；b组分中各原料中各物质及含量如表2所示，各组分含量的单位为g；有机氟化物为三乙基-(三氟乙烯基)硅烷；硅烷偶联剂、二甲基环体硅氧烷、含苯基硅氧烷、碱性催化剂、溶剂的种类与a组分一致，纳米氧化钛的粒径为20～50nm；表面活性剂为f4432非离子型含氟化合物表面活性剂；步骤s1、s2中，所述聚合反应的条件为：搅拌速率30rpm，温度为125～145℃，反应时间为5h。实施例3一种自清洁玻璃疏水剂，通过如下步骤制备而成：s1，制备a组分，按比例称取二甲基环体硅氧烷、含苯基硅氧烷和硅烷偶联剂，混合搅拌均匀，加热至85℃得到热料；在125～140℃、搅拌速度为45rpm的条件下，向热料中连续的在4h内加入碱性催化剂，进行聚合反应得到三元共聚硅氧烷，冷却至室温后，加入表面活性剂，混合均匀后加入溶剂进行乳化，过滤得到a组分。a组分中各原料中各物质及含量如表1所示，各组分含量的单位为g；二甲基环体硅氧烷包括八甲基环四硅氧烷和二甲基环硅氧烷重量比为1：4；含苯基硅氧烷包括八苯基环四硅氧烷、四甲基四苯基环四硅氧烷、短链二甲基二苯基硅氧烷、短链甲基苯基硅氧烷，重量比为4：4：1：1；硅烷偶联剂为n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基三甲氧基硅烷；碱性催化剂四甲基氢氧化铵；表面活性剂包括壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚，重量比为1：1：1；溶剂包括乙腈、丙酮，重量比为1：1；纳米颗粒为纳米二氧化硅、纳米氧化锌，重量比为1：1；s2，制备b组分，按比例称取二甲基环体硅氧烷、含苯基硅氧烷和硅烷偶联剂，混合搅拌均匀，加热至85℃得到热料；在125～140℃、搅拌速度为45rpm的条件下，向热料中连续的在4h内加入碱性催化剂，进行聚合反应得到三元共聚硅氧烷，冷却至室温后，加入表面活性剂，混合均匀后加入溶剂进行乳化，过滤得到b组分；b组分中各原料中各物质及含量如表2所示，各组分含量的单位为g；有机氟化物包括十三氟辛基三乙氧基硅烷、4-甲基-十三氟癸基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三异丙氧基硅烷、十七氟癸基三丙氧基硅烷、三乙基-(三氟乙烯基)硅烷、九氟己基二甲基氯硅烷，重量比为1：2：3：1：2：3：1；硅烷偶联剂、二甲基环体硅氧烷、含苯基硅氧烷、碱性催化剂、溶剂的种类与a组分一致，纳米氧化钛的粒径为20～50nm；表面活性剂为f4432非离子型含氟化合物表面活性剂；步骤s1、s2中，所述聚合反应的条件为：搅拌速率45rpm，温度为130～145℃，反应时间为4h。实施例4一种自清洁玻璃疏水剂，制备步骤与实施例1相同。a组分中各原料中各物质及含量如表1所示，各组分含量的单位为g；二甲基环体硅氧烷包括八甲基环四硅氧烷和二甲基环硅氧烷，重量比为3：1；含苯基硅氧烷包括八苯基环四硅氧烷、四甲基四苯基环四硅氧烷、短链二甲基二苯基硅氧烷、短链甲基苯基硅氧烷，重量比为1：1：1：1；硅烷偶联剂为n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基三甲氧基硅烷；碱性催化剂四甲基氢氧化铵；表面活性剂为异构十三醇聚氧乙烯醚；溶剂为丙酮；纳米颗粒为纳米二氧化硅；b组分中各原料中各物质及含量如表2所示，各组分含量的单位为g；有机氟化物包括十三氟辛基三乙氧基硅烷、4-甲基-十三氟癸基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三异丙氧基硅烷、十七氟癸基三丙氧基硅烷、三乙基-(三氟乙烯基)硅烷、九氟己基二甲基氯硅烷，重量比为1：2：3：1：2：3：1；硅烷偶联剂、二甲基环体硅氧烷、含苯基硅氧烷、碱性催化剂、溶剂的种类与a组分一致；表面活性剂为f4432非离子型含氟化合物表面活性剂；纳米氧化钛的粒径为20～50nm。实施例5一种自清洁玻璃疏水剂，制备步骤与实施例1相同；a组分中各原料中各物质及含量如表1所示，各组分含量的单位为g；与实施例1的区别在于：硅烷偶联剂为1，2-二(三乙氧基甲硅烷基)乙烷；碱性催化剂为氢氧化钾；所述表面活性剂包括壬基酚聚氧乙烯醚、全氟-1-丁磺酸、异构十三醇聚氧乙烯醚，重量比为1：2：4；不含纳米颗粒；b组分中各原料中各物质及含量如表2所示，各组分含量的单位为g；与实施例1的区别在于：硅烷偶联剂为1，2-二(三乙氧基甲硅烷基)乙烷；碱性催化剂为氢氧化钾；所述表面活性剂包括壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚，重量比为1：2：1；纳米氧化钛的粒径为50～100nm。实施例6一种自清洁玻璃疏水剂，制备步骤与实施例2相同。a组分中各原料中各物质及含量如表1所示，各组分含量的单位为g，与实施例2的区别在于：碱性催化剂为氢氧化钾；所述表面活性剂包括壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、全氟-1-丁磺酸，重量比为1：2：5；不含纳米颗粒；b组分中各原料中各物质及含量如表2所示，各组分含量的单位为g；与实施例2的区别在于：硅烷偶联剂为1，2-二(三乙氧基甲硅烷基)乙烷；碱性催化剂为氢氧化钾；表面活性剂为f4432非离子型含氟化合物表面活性剂；不含纳米氧化钛。表1a组分中各物质及含量实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6二甲基环体硅氧烷100100100100100100含苯基硅氧烷213049253050硅烷偶联剂57.510689碱性催化剂10.80.510.30.1表面活性剂61320154030溶剂903060701050纳米颗粒101520500表2b组分中各物质及含量实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6有机氟化物808080808080硅烷偶联剂158121064二甲基环体硅氧烷103013182520含苯基硅氧烷201015121518碱性催化剂10851030.1表面活性剂61320154030溶剂903060701050纳米氧化钛152051010对比例1购买自馆陶县泰达化工有限公司，型号为lc-808的荷叶疏水剂。对比例2购买自深圳市恒辉纳米科技有限公司，型号为pv-30000的汽车玻璃镀膜剂。性能测试将实施例1-6制备得到的产品、对比例1-2的产品进行下述测试：实验1，接触角测试：将玻璃片制备成10*10cmm的标准样块1-8，依次对应实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6、对比例1和对比例2，用1份质量浓度2％的盐酸清洗玻璃后，加入30份水冲洗干净，烘干后参照gb/t31815-15标准测试处理前接触角。实验2，将测试后的样品1-6依次对应实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6中的a组分进行喷涂处理，喷涂量为20ml，自燃干燥后对应实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6中的b组分进行二次喷涂处理，喷涂量为20ml，将测试后的样块7-8对应对比例1和对比例2的产品进行喷涂处理，喷涂量为40ml，将样品1-8烘干后参照gb/t31815-15标准测试处理后接触角。实验3，取100g目数为300的活性白土，从30cm高处在3min内冲击标准样块1～8，用水清洗后烘干，测试摩擦接触角。实验4，将实验3处理后的样品1-6对应实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6中的b组分进行喷涂处理，喷涂量为20ml，将实验3处理后的样品7-8对应实施例1、实施例2进行喷涂处理，喷涂量为20ml，参照gb/t31815-15标准测试二次处理接触角。实验5，参照gb/t2680-94标准，测试可见光透射比。测试结果如表3所示。表3性能测试结果从上述实验数据可知，本发明制得的产品对玻璃表面进行处理后，玻璃表面均能形成有效的疏水层，接触角可达125°以上，水滴能够自然掉落，而不会在玻璃附着而影响视线。且对灰尘的抵抗能力较强，具有较好的抗尘能力，并且二次使用后无需特殊处理即可达到较好的疏水效果，一次成膜后可以作为清洗剂直接使用，无需特殊处理。当前第1页12