本发明涉及玻璃加工，具体为一种低膨胀系数的耐腐蚀玻璃及其制备方法。
背景技术：
1、在高硼硅玻璃中，二氧化硅含量大于78％、氧化硼含量大于10％，由于这两种物质含量较高，使其具有低膨胀、抗水性等优异性能，被广泛应用于医药、航天、化工、军事等各个领域。在日常实验中，玻璃制品在接触到酸、碱、盐类腐蚀性物质后，二氧化硅会发生反应，造成玻璃容器被腐蚀，直接影响到使用寿命。因此，本发明通过一系列改性处理，提高玻璃材料的耐腐蚀效果。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种低膨胀系数的耐腐蚀玻璃及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种低膨胀系数的耐腐蚀玻璃及其制备方法，包括以下步骤：
3、步骤1：
4、取2-(三氟甲基)丙烯酸、聚乙二醇混合，加入甲苯，搅拌10～15min后加入阻聚剂和甲苯磺酸，油浴升温至120～130℃，回流3～4h，过滤、减压蒸馏得到含氟丙烯酸酯；
5、步骤2：
6、将无水乙醇、浓氨水和去离子水混合，加入正硅酸乙酯和无水乙醇，反应4～6h后，加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和无水乙醇混合，反应5～8h；加入稀盐酸溶液中和，调节ph值至6～7，静置过夜，离心、洗涤、干燥得到改性二氧化硅；
7、步骤3：
8、取混合物料分散在水中，加入过硫酸钾溶液，在氮气保护下升温反应，洗涤、干燥得到含氟二氧化硅；
9、步骤4：
10、s1：将聚乙二醇真空脱水，然后在氮气氛围中，加入异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌反应得到聚氨酯预聚体；
11、s2：将聚氨酯预聚体、含氟二氧化硅混合、分散挤出得到分散混合料；
12、s3：将分散混合料、乙酸乙酯溶剂、1,4-丁二醇混合搅拌1～2h，加入二月桂酸二丁基锡，升温至70～80℃，搅拌反应1～2h，反应后冷却，加入消泡剂、流平剂、增稠剂，得到含氟二氧化硅改性聚氨酯；
13、步骤5：
14、取高硼硅玻璃基底，用乙醇溶液浸泡并超声清洗30～60min，烘干后将含氟二氧化硅改性聚氨酯旋涂在玻璃基底上；在80～90℃下干燥10～12h，得到低膨胀系数的耐腐蚀玻璃。
15、进一步的，步骤1中，2-(三氟甲基)丙烯酸和聚乙二醇的摩尔比为1：(1～1.05)。
16、进一步的，步骤1中，聚乙二醇分子量为200～400。
17、进一步的，步骤2中，改性二氧化硅的具体制备方法为：将55～60份无水乙醇、3.5～4.5份浓氨水和0.8～1份去离子水混合，磁力搅拌15～30min；加入5～6份正硅酸乙酯和25～30份无水乙醇，在55～65℃条件下反应4～6h后，加入11～13份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和15～18份无水乙醇，在40～50℃下反应5～8h，反应结束后，加入稀盐酸溶液中和，调节ph值至6～7，静置过夜，在7000～8000rpm转速下离心得到凝胶，用无水乙醇洗涤2～3次，在40～45℃条件下真空干燥24～30h。
18、进一步的，步骤3中，混合物料中各组分含量，按重量百分数计，88～90％改性二氧化硅、3～5％甲基丙烯酸甲酯、5～9％含氟丙烯酸酯。
19、进一步的，步骤3中，各组分用量，按重量份数计，100～120份混合物料、300份水、0.5～0.7份过硫酸钾溶液。
20、进一步的，步骤3中，反应温度为70～85℃，反应时间为4～5h。
21、进一步的，s1中，聚氨酯预聚体中，各组分用量，按重量份数计，100～120份聚乙二醇、36～45份异佛尔酮二异氰酸酯。
22、进一步的，s2中，分散混合料中各组分含量，按重量百分数计，70～75％聚氨酯预聚体、25～30％含氟二氧化硅。
23、进一步的，s3中，各组分用量，按重量份数计，150～180份分散混合料、40～50份乙酸乙酯溶剂、3～8份1,4-丁二醇、0.1～0.3份二月桂酸二丁基锡，1～2份消泡剂、1.3～2份流平剂、0.5～1.5份增稠剂。
24、进一步的，步骤5中，旋涂方法为先在1000～1500rpm速度下旋转5～10s；再在2500～3000rpm速度下旋转15～20s；涂层厚度为0.05～0.1mm。
25、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
26、首先，本发明选用低膨胀系数的高硼硅玻璃作为基底，通过在其表面涂覆聚氨酯涂料从而提高其防腐蚀性能。
27、其次，为了进一步提高聚氨酯涂料对高硼硅玻璃的防腐蚀效果，采用纳米二氧化硅对聚氨酯进行改性。将2-(三氟甲基)丙烯酸和聚乙二醇通过酯化反应合成含氟丙烯酸酯；使用溶胶-凝胶法制备纳米二氧化硅，通过kh-570进行改性，在纳米二氧化硅表面引入碳碳双键；将改性二氧化硅、甲基丙烯酸甲酯、含氟丙烯酸酯混合，通过聚合反应得到含氟二氧化硅，将含氟二氧化硅与聚氨酯预聚体混合制备含氟二氧化硅改性聚氨酯。
28、与常规的纳米二氧化硅相比，含氟二氧化硅表面疏水性能更强，加入到聚氨酯中能够有效改善涂层的疏水性能。在制备含氟丙烯酸酯时，通过控制2-(三氟甲基)丙烯酸的羧基与聚乙二醇中的羟基不完全反应，使得含氟丙烯酸酯中含有足够的未参与反应的羟基；将含氟丙烯酸酯通过双键与kh570改性二氧化硅聚合反应接枝后，未参与反应的羟基能够与聚氨酯预聚体中的异氰酸酯基反应，从而提高含氟二氧化硅与聚氨酯涂料的相容性，涂层表面光滑，且具有良好的疏水性能，能够实现自清洁效果。二氧化硅可以增强材料的阻隔性和附着力，有助于防止外部环境中的水分和氯离子的渗透，从而提高其耐盐雾腐蚀性能。纳米二氧化硅还具有填充作用，能进一步增强材料的密实性和硬度，降低涂层被侵蚀的可能性。
29、此外，本发明在制备含氟二氧化硅时，采用将含氟丙烯酸酯与甲基丙烯酸甲酯混合接枝，小分子的甲基丙烯酸酯有利于提高含氟丙烯酸酯在二氧化硅表面的接枝率；同时，含氟烯酸酯以分子量200～400的聚乙二醇为原料，较小的分子量有利于减弱空间位阻效应，可以提高含氟丙烯酸酯在二氧化硅表面的接枝率，并引入与聚氨酯中相似的分子链段结构，提高二氧化硅与聚氨酯的相容性。
30、将含氟二氧化硅与聚氨酯预聚体混合成分散混合料时，需要控制含氟二氧化硅的用量。当含氟二氧化硅用量过高时，一方面无法与聚氨酯实现完好的交联从而溢出；另一方面，涂覆在玻璃表面也会影响透光性能。因此，将含氟二氧化硅的用量控制在分散混合料总量的25～30％效果最佳。
1.一种低膨胀系数的耐腐蚀玻璃的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种低膨胀系数的耐腐蚀玻璃的制备方法，其特征在于：步骤1中，聚乙二醇与2-(三氟甲基)丙烯酸的摩尔比为1：(1～1.05)。
3.根据权利要求1所述的一种低膨胀系数的耐腐蚀玻璃的制备方法，其特征在于：步骤1中，聚乙二醇分子量为200～400。
4.根据权利要求1所述的一种低膨胀系数的耐腐蚀玻璃的制备方法，其特征在于：步骤2中，改性二氧化硅的具体制备方法为：将55～60份无水乙醇、3.5～4.5份浓氨水和0.8～1份去离子水混合，磁力搅拌15～30min；加入5～6份正硅酸乙酯和25～30份无水乙醇，在55～65℃条件下反应4～6h后，加入11～13份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和15～18份无水乙醇混合，在40～50℃下反应5～8h，反应结束后，加入稀盐酸溶液中和，调节ph值至6～7，静置过夜，在7000～8000rpm转速下离心得到凝胶，用无水乙醇洗涤2～3次，在40～45℃条件下真空干燥24～30h，得到改性二氧化硅。
5.根据权利要求1所述的一种低膨胀系数的耐腐蚀玻璃的制备方法，其特征在于：步骤3中，混合物料中各组分含量，按重量百分数计，88～90％改性二氧化硅、3～5％甲基丙烯酸甲酯、5～9％含氟丙烯酸酯。
6.根据权利要求1所述的一种低膨胀系数的耐腐蚀玻璃的制备方法，其特征在于：s1中，聚氨酯预聚体中，各组分用量，按重量份数计，100～120份聚乙二醇、36～45份异佛尔酮二异氰酸酯。
7.根据权利要求1所述的一种低膨胀系数的耐腐蚀玻璃的制备方法，其特征在于：s2中，分散混合料中，按重量百分数计，70～75％聚氨酯预聚体、25～30％含氟二氧化硅。
8.根据权利要求1所述的一种低膨胀系数的耐腐蚀玻璃的制备方法，其特征在于：s3中，各组分用量，按重量份数计，150～180份分散混合料、40～50份乙酸乙酯溶剂、3～8份1,4-丁二醇、0.1～0.3份二月桂酸二丁基锡，1～2份消泡剂、1.3～2份流平剂、0.5～1.5份增稠剂。
9.根据权利要求1所述的一种低膨胀系数的耐腐蚀玻璃的制备方法，其特征在于：步骤5中，旋涂方法为先在1000～1500rpm速度下旋转5～10s；再在2500～3000rpm速度下旋转15～20s；涂层厚度为0.05～0.1mm。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的一种低膨胀系数的耐腐蚀玻璃的制备方法制备得到的耐腐蚀玻璃。