一种玻璃表面疏水改性剂及其合成方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种玻璃表面疏水改性剂及其合成方 法。
【背景技术】
[0002] 玻璃是目前使用的非常广泛的一种材料，可用于建筑、建筑装饰、汽车制造、电子 显示及光伏器件等许多领域。普通玻璃的表面通常为高表面能的亲水表面。与水接触后， 普通玻璃的表面能有较大的降低，因而会被水所润湿。但是，由于普通玻璃的表面不光滑、 不均匀，使得水滴在倾斜的普通玻璃的表面上后会出现前进角与后进角不相等的黏附。水 滴的黏附会导致玻璃的透光性差、闪光、粘污等情况，影响玻璃在汽车、建筑装饰、电子显示 及光伏器件等领域的应用。
[0003] 为了解决水滴黏附在玻璃上产生的问题，现在通常采用在玻璃上镀膜的方法。玻 璃镀膜使玻璃上带有疏水薄膜，成为疏水玻璃。水滴落在倾斜的疏水玻璃上后，由于疏水薄 膜减小了玻璃与水滴之间的粘附力，因而能够使水滴在自身重力的作用下从玻璃上迅速滑 落。现在镀膜技术有：氧化铝模板法、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法等。由于玻璃镀膜后 其透光性会降低，会影响其在一些领域的应用；或者需要采取特殊的增透技术，这样生产成 本又提高了。那么能否做到将普通玻璃转化为疏水玻璃，在进行普通玻璃表面疏水改性的 同时又不影响玻璃的透光性呢？这里，使用合适的玻璃表面疏水改性剂就成为普通玻璃转 化为疏水玻璃的关键。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于解决上述问题，提供一种玻璃表面疏水改性剂一一均三嗪类疏 水改性剂，它以廉价易得的三聚氯氰为原料，先后引入六个烷基链作为疏水性端基和一个 有机硅氧烷作为与玻璃的偶联端基，能够在简便条件下进行玻璃表面疏水改性，改性后的 玻璃，水在其表面的接触角可以达到90°以上，具有良好的疏水性。本发明的第二目的是， 提供所述玻璃表面疏水改性剂的合成方法。
[0005] 为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案。
[0006] -种玻璃表面疏水改性剂，其特征在于，以均三嗪为核，外围端基为六个疏水烷基 端基和一个偶联基，其结构式为： 式中：
R1为4-12碳的烷基； R2为甲基或者乙基。
[0007] 为实现上述第二目的，本发明采取了以下技术方案。
[0008] -种玻璃表面疏水改性剂的合成方法，其特征在于，含有以下步骤： (1) 组分准备 在氮气氛围下，向带有回流装置的反应器内加入1倍摩尔量的三聚氯氰、2倍摩尔量的 三-(2-烷氧羰基乙氧甲基)_甲胺、4倍摩尔量的碳酸钾和二氧六环作为溶剂，将上述原料 混合； (2) 反应 将步骤（1)的混合原料先在0°C冰水浴下反应Ih ;然后室温反应2h ;再回流反应20h ; (3) 添加3-氨基丙基三烷氧基硅烷继续回流反应 在步骤（2)反应物的基础上加入5倍摩尔量的3-氨基丙基三烷氧基硅烷，继续回流反 应 IOh ; (4 )去除有机溶剂并洗涤 减压蒸去有机溶剂和二氧六环以及过量的3-氨基丙基三烷氧基硅烷，再先后 用水和石油醚洗涤除去杂质，得到玻璃表面疏水改性剂--2- (3-烷氧基硅烷丙胺 基）-4, 6-二-[三-(2-烷氧羰基乙氧基甲基）-甲胺基]-[1，3, 5]-三嗪； 所述合成方法的化学反应式为：
[0009] 进一步，步骤（1)所述的三-(2-烷氧羰基乙氧甲基）-甲胺是C4-C12醇酯中叔 丁醇酯、环己醇酯、异辛醇酯或十二醇酯的一种。
[0010] 进一步，步骤（3)所述的3-氨基丙基三烷氧基硅烷是甲氧基或者乙氧基中的一 种。
[0011] 本发明的积极效果是： (1)本发明的玻璃表面疏水改性剂以廉价易得的三聚氯氰为原料，先后引入六个烷基 链作为疏水性端基和一个有机硅氧烷作为与玻璃的偶联端基，能够在简便条件下进行玻璃 表面的疏水改性。
[0012] (2)采用本发明的玻璃表面疏水改性剂改性后的玻璃，透光度不受影响，水在其表 面的接触角可达到90°以上，具有良好的疏水性。
[0013] (3)本发明的合成方法原料便宜、合成条件温和、工艺简单、产率高，具有良好应用 前景。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明一种玻璃表面疏水改性剂的合成方法的流程框图。
[0015] 图2为水在无改性剂玻璃表面的接触角。
[0016] 图3为水在改性剂I-I改性玻璃表面的接触角。
[0017] 图4为水在改性剂1-2改性玻璃表面的接触角。
[0018] 图5为水在改性剂1-3改性玻璃表面的接触角。
[0019] 图6为水在改性剂1-4改性玻璃表面的接触角。
[0020] 图7为水在改性剂1-5改性玻璃表面的接触角。
【具体实施方式】
[0021] 以下结合附图提供本发明一种玻璃表面疏水改性剂及其合成方法的具体实施方 式，提供5个实施例和1个应用实施例。但是应该指出，本发明的实施不限于以下的实施方 式。
[0022] 实施例1 一种玻璃表面疏水改性剂的合成方法，含有以下步骤： (1)组分准备 在1000 mL三口烧瓶中依次加入3. 69g(20mmol)三聚氯氰、11. 2g(80mmol)无水碳酸钾， 再在氮气保护下加入400mL二氧六环，于冰水浴冷却下，再滴加 20. 2g(40mmol)三-[(2-叔 丁氧基羰基乙氧基）-甲基]-甲胺的二氧六环（IOOmL)溶液，将上述原料混合。
[0023] (2)反应 将步骤（1)的混合原料先在0°C冰水浴下反应Ih ;然后室温反应2h ;再回流反应20h。
[0024] (3)添加3-氨基丙基三烷氧基硅烷继续回流反应 在步骤（2)反应物的基础上加入3-氨丙基三（乙氧基)硅烷22. 5g (IOOmmol)的IOOmL 二氧六环溶液，回流反应IOh。
[0025] (4)去除有机溶剂并洗涤 减压除去有机溶剂和二氧六环以及过量的3-氨丙基三乙氧基硅烷，然后先后用水和 石油醚洗涤剩余物至重量不再减少，获得黄色粘液状的玻璃表面疏水改性剂20. lg，产率为 77%，编号为改性剂1-1。
[0026] 所述合成方法的化学反应式为：
[0027] 采用核磁共振波谱方法对实施例1合成的玻璃表面疏水改性剂进行检测，检测结 果为： 1H NMR(O)Cl3, 400MHz，25 °C )，δ (ppm) : 3.86-3. 78 (m, 18H), 3.64(t, J = 6. 4Hz, 12H), 3. 31(d, / = 4. 8Hz, 2H), 2. 45 (t, J= 10. 4Hz, 12H), 1.44(s, 56H), 1.23(t, /=7. 2Hz, 9H), 0. 53(t, J=7. 0Hz, 2H)。
[0028] 13C NMR(O)Cl3, 100MHz, 25