一种具有复合涂层的防雾自清洁玻璃的制备方法_4

文档序号:9341441阅读:来源:国知局
涂层的防雾自清洁玻璃的制备方法,包括以下步骤: (1) 普通玻璃表面羟基化:首先将普通玻璃片切割成20*20 mm,超声清洗;然后配置 piranha溶液,温度控制在80°C,加入清洁的普通玻璃,氧化时间控制在60 min,停止后用 去离子水洗净晾干; (2) 玻璃表面端氨基化:将表面羟基化的玻璃片置于100 mL甲苯中,加入5 mL的γ-氨 丙基三甲氧基硅烷,回流24 h后停止反应,取出玻璃片,用乙醇、水超声清洗,室温下晾干; (3) 氧化石墨稀接枝玻璃:将端氨基化的玻璃加入到lmg/mL的氧化石墨稀的二甲基甲 酰胺的有机溶剂中,并加入脱水剂DCC,回流12 h后停止反应,取出玻璃片,用乙醇、水超声 清洗,室温下晾干; (4) 沉积二氧化钛纳米粒子:将接枝氧化石墨烯后的玻璃片放入掺杂二氧化硅的二氧 化钛溶胶中,室温下沉积4天,取出玻璃片,用乙醇、水超声清洗,KKTC下真空干燥,即得二 氧化钛-氧化石墨烯-玻璃的"类三明治"结构的防雾自清洁玻璃; 实施例17: 一种具有复合涂层的防雾自清洁玻璃的制备方法,包括以下步骤: (1) 普通玻璃表面羟基化:首先将普通玻璃片切割成20*20 mm,超声清洗;然后配置 piranha溶液,温度控制在80°C,加入清洁的普通玻璃,氧化时间控制在60 min,停止后用 去离子水洗净晾干; (2) 玻璃表面端氨基化:将表面羟基化的玻璃片置于100 mL甲苯中,加入5 mL的γ-氨 丙基三甲氧基硅烷,回流24 h后停止反应,取出玻璃片,用乙醇、水超声清洗,室温下晾干; (3) 氧化石墨稀接枝玻璃:将端氨基化的玻璃加入到lmg/mL的氧化石墨稀的二甲基甲 酰胺的有机溶剂中,并加入脱水剂DCC,回流12 h后停止反应,取出玻璃片,用乙醇、水超声 清洗,室温下晾干; (4) 沉积二氧化钛纳米粒子:将接枝氧化石墨烯后的玻璃片放入Ce4+稀土离子掺杂的 二氧化钛溶胶中,室温下沉积4天,取出玻璃片,用乙醇、水超声清洗,KKTC下真空干燥,即 得二氧化钛-氧化石墨烯-玻璃的"类三明治"结构的防雾自清洁玻璃; 实施例18: 一种具有复合涂层的防雾自清洁玻璃的制备方法,包括以下步骤: (1) 普通玻璃表面羟基化:首先将普通玻璃片切割成20*20 mm,超声清洗;然后配置 piranha溶液,温度控制在80°C,加入清洁的普通玻璃,氧化时间控制在60 min,停止后用 去离子水洗净晾干; (2) 玻璃表面端氨基化:将表面羟基化的玻璃片置于100 mL甲苯中,加入5 mL的γ-氨 丙基三甲氧基硅烷,回流24 h后停止反应,取出玻璃片,用乙醇、水超声清洗,室温下晾干; (3) 氧化石墨稀接枝玻璃:将端氨基化的玻璃加入到lmg/mL的氧化石墨稀的二甲基甲 酰胺的有机溶剂中,并加入脱水剂DCC,回流12 h后停止反应,取出玻璃片,用乙醇、水超声 清洗,室温下晾干; (4 )沉积二氧化钛纳米粒子:将接枝氧化石墨烯后的玻璃片放入Ag+离子掺杂的二氧化 钛溶胶中,室温下沉积4天,取出玻璃片,用乙醇、水超声清洗,KKTC下真空干燥,即得二氧 化钛-氧化石墨烯-玻璃的"类三明治"结构的防雾自清洁玻璃; 以上实施例中: 氧化石墨烯的制备:将500目的天然鳞片石墨IOg加入到300mL浓硫酸和5g硝酸钠的 混合溶液中,混合均匀后加入30g高锰酸钾,用冰浴控温到KTC以下,反应2~3小时左右; 然后加入300mL水,使体系升温至90°C,继续反应20 min,接着加入350 mL的5%过氧化氢 水溶液,搅拌30 min,趁热过滤、酸洗、然后水洗至中性,50°C下干燥24小时,即可得到氧化 石墨。
[0020] 二氧化钛溶胶的制备:将3mmol钛酸四丁酯加入到100 mL无水乙醇中;滴加100 mL的稀盐酸和冰乙酸(摩尔比1:1)混合溶剂到钛酸四丁酯的乙醇溶液中,最终体系pH值控 制在2 ; 二氧化硅掺杂的二氧化钛溶胶的制备:将3 mmol钛酸四丁酯加入到100 mL无水乙醇 中,然后将0.9 mmol的硅酸乙酯加入到上述溶液中;滴加100 mL的稀盐酸和冰乙酸(摩尔 比1:1)混合溶剂到钛酸四丁酯的乙醇溶液中,最终体系pH值控制在2 ; 银离子掺杂的二氧化钛溶胶的制备:将3 mmol钛酸四丁酯加入到100 mL无水乙醇中, 将0. 3 mmol硝酸银加入到上述溶液中;滴加100 mL的稀盐酸和冰乙酸(摩尔比1:1)混合 溶剂到钛酸四丁酯的乙醇溶液中,最终体系pH值控制在1 ; 铈离子掺杂的二氧化钛溶胶的制备:将3 mmol钛酸四丁酯加入到100 mL无水乙醇中, 将I. 5 mmol硝酸铈铵加入到上述溶液中;滴加100 mL的稀盐酸和冰乙酸(摩尔比1:1)混 合溶剂到乙醇溶液中,最终体系pH值控制在3 ; 试验数据 用下列方法对制备的防雾自清洁玻璃进行表征: (一)扫描电镜观察 图1-5为实施例3中所用的普通玻璃、羟基化玻璃、端氨基化改性玻璃、氧化石墨烯接 枝改性的玻璃、沉积二氧化钛后的自清洁玻璃的扫描电镜图,其中图1为普通玻璃,图2为 羟基化玻璃,图3为端氨基化改性玻璃,图4为氧化石墨烯接枝改性的玻璃,图5为沉积二 氧化钛后的自清洁玻璃。
[0021] 由图可见,普通玻璃表面光滑平整;而经表面氧化后,玻璃表面明显变得粗糙,说 明氧化效果明显;而氧化玻璃在进一步的硅烷偶联后,大面积的粗糙表面形貌消失,变成了 一个个的白色小凸起样的形貌,说明硅烷偶联剂被成功引入到了玻璃表面;当在偶联的玻 璃表面经原位反应进一步引入氧化石墨烯后,表面变得比较平整,存在明显"褶皱"样形貌, 这可能是由于氧化石墨稀片层太薄所致;而当进一步在其表面沉积二氧化钛纳米粒子时, 发现氧化石墨烯的"褶皱"形貌消失,表面变得很平整,但同时表面也出现了一些"针孔"状 形貌,这是由于二氧化钛纳米粒子沉积过程中,基底表面缺陷导致。一般"针孔"状缺陷出 现在致密的基底上,这也说明我们用液相沉积法成功实现了二氧化钛在氧化石墨烯表面的 沉积,且膜层致密。
[0022] (二)能谱测试 图6-10是实施例3中所用的普通玻璃、羟基化玻璃、端氨基化改性玻璃、氧化石墨烯接 枝改性的玻璃、沉积二氧化钛后的自清洁玻璃进行了相应的能谱测试; 其中图6为普通玻璃,数据如下:
图10为沉积二氧化钛后的自清洁玻璃,数据如下:
由图和数据可见,普通玻璃经氧化后,氧含量从普通玻璃的18. 33 wt% (质量含量)增 大到22. 92 wt%,这可能是由于氧化作用,在普通玻璃表面引入了更多的羟基所致;而当氧 化后玻璃再进一步偶联时,硅含量从氧化玻璃的32.43 wt%增加到了 41. 16 wt%,说明硅烷 偶联剂分子被成功引入到玻璃表面;而当氧化石墨烯接枝后,玻璃表面碳含量从38. 91 wt% 增大到44. 68 wt%,这应该归属为氧化石墨稀的接枝成功;而当沉积过二氧化钛后,样品中 明显存在钛元素,其含量为7. 61 wt%,证明了二氧化钛的成功沉积在了氧化石墨烯表面。从 能谱测试结果,再结合扫描电镜分析,可以看出利用我们的工艺,成功将二氧化钛-氧化石 墨烯沉积在了玻璃表面,得到了类似"三明治"结构复合涂层玻璃。
[0023] (三)接触角测试 接触角对改性样品表面性质改变很敏感,因此通过接触角的测试可以反射出材料表面 的改性信息。对实施例8所用的普通玻璃、羟基化玻璃、端氨基化改性玻璃、氧化石墨烯接 枝改性的玻璃、沉积二氧化钛后的自清洁玻璃的接触角进行了测试。图11-15是接触角测 试结果,其中图11为普通玻璃,图12为羟基化玻璃,图13为端氨基化改性玻璃,图14为氧 化石墨烯接枝改性的玻璃,图15为沉积二氧化钛后的自清洁玻璃。
[0024] 从图可以看出,氧化后玻璃片与清洁的普通玻璃片的接触角相比,接触角从普通 玻璃片的4°增大到氧化玻璃片的35°,接触角增大;一般认为表面含氧量的增加,接触角 会变小,但是结合氧化玻璃片与普通玻璃片的扫描电镜分析结果可知,氧化后玻璃片的表 面的接触角增大,可归属为氧化后玻璃片的表面粗糙所致;而经硅烷偶联剂偶联过的形成 的端氨基化的玻璃与氧化后的玻璃片相比,接触角明显稍微减小;从氧化玻璃片的35°减 小到偶联玻璃片的3Γ,这可归属为玻璃表面经硅烷偶联表面引入了氨基,导致
当前第4页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1