[发明专利]一种超疏水玻璃的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种超疏水玻璃的制备方法，属于超疏水材料制备技术领域。

背景技术：

玻璃在汽车、建筑、航空航天等领域均有广泛的应用，然而普通玻璃表面表面很容易积累灰尘，尤其是当污水溅到玻璃上往往会留下难以擦去的污染痕迹，极大地影响了玻璃的美观。我国每年各种玻璃表面的清洁费用就达100亿元以上。因此，具有自清洁性的玻璃已经成为市场的迫切需求产品。

近年来，受荷叶效应的启发，表面与水接触角大于150°的超疏水材料引起了广泛的兴趣。超疏水材料的典型特征是：当水滴在超疏水材料表面会形成亮晶晶的球形水珠，只要稍微倾斜材料表面或者在微风的作用下，水滴就会从超疏水材料表面快速滚落，滚落的同时带走材料表面的灰尘等污染物，因而具有极强的自清洁性。另外，由于水滴在超疏水材料上的接触面积非常小，各种以水为介质的氧化、腐蚀、霜冻、冰冻等现象都将得到最大程度的抑制。

很显然，如果赋予玻璃表面超疏水性，不仅使玻璃具有极好的自清洁性，还能提高玻璃表面的抗腐蚀、抗冰冻、隔热等性能，将极大提高玻璃的应用价值并进一步扩大玻璃的应用领域，同时还能大幅度地降低玻璃的清洁费用和清洁次数。因此，超疏水玻璃必然会受到市场和用户的青睐。然而，到目前为止，国内外关于超疏水玻璃制备的文献报道还非常有限。发明一种简单而且成本低的超疏水玻璃制备技术已经迫在眉睫。

发明内容：

本发明的目的之一是在于提供一种新的超疏水玻璃材料。

本发明的另一目的之一在于提供一种简单而又成本低的方法制备超疏水玻璃。

本发明的超疏水玻璃表面与水的接触角在150°～160°之间，其可见光透光率达到80％以上。

本发明的超疏水玻璃表面的超疏水性质稳定，在温度范围为0～40℃、相对湿度为20％～90％的环境中放置一年，超疏水性质没有发生变化。

本发明的超疏水玻璃的制备方法包括如下步骤：

(1)用无水乙醇和丙酮交替清洗玻璃表面；

(2)用双氧水和浓硫酸的混合溶液对玻璃表面进行清洗，然后用去离子水冲洗后在氮气环境中干燥1-5小时；

(3)将10nm、20nm、50nm、80nm、100nm、150nm的球形纳米二氧化硅颗粒按一定的比例添加到无水乙醇中并充分搅拌形成浓度为0.01-10.0wt％的纳米二氧化硅溶液；

(4)将玻璃浸渍于纳米二氧化硅溶液中1-30分钟，然后将玻璃从纳米二氧化硅溶液中缓慢垂直提拉出来，在温度为100-500℃的真空干燥箱中干燥1-10小时；

(5)重复步骤(4)3-5次；

(6)将十七氟三甲氧基乙氧基硅烷、硬脂酸等低表面能材料中的一种溶解在相应的溶剂中形成浓度为0.5-2％的溶液，然后将步骤(5)获得的玻璃在低表面能材料的溶液中浸泡0.5-5小时，再将玻璃在温度为20-100℃的真空干燥箱中干燥1-10小时，便得到透明的超疏水玻璃。

本发明所用双氧水和浓硫酸的比例为10～30∶90～70。

本发明用于形成纳米二氧化硅溶液的纳米二氧化硅颗粒的尺寸分别10nm、20nm、50nm、80nm、100nm、150nm，不同尺寸纳米二氧化硅颗粒的比例为：10nm∶20nm∶50nm∶80nm∶100nm∶150nm＝0-25∶1-30∶5-30∶10-30∶10-20∶10-20。

本发明所用纳米二氧化硅溶液浓度为0.01-10.0wt％。

本发明所用的低表面能材料为十七氟三甲氧基乙氧基硅烷、硬脂酸、固体石蜡、全氟脂肪酸中的一种，其相应的溶剂为无水乙醇。

本发明所用的的低表面能材料溶液浓度为0.5-2％。

本发明的超疏水玻璃的制备方法操作工艺简单、重现性好、无需任何昂贵设备、也不需要复杂的化学处理过程，具有很好的工业化应用前景。

附图说明：

图1.本发明实施例1获得的超疏水玻璃表面与水的接触角测试图。

图2.本发明实施例2获得的超疏水玻璃表面与水的接触角测试图。

图3.本发明实施例3获得的超疏水玻璃表面与水的接触角测试图。

图4.本发明实施例4获得的超疏水玻璃表面与水的接触角测试图。

图5.本发明实施例5获得的超疏水玻璃表面与水的接触角测试图。

具体实施方式：

通过下面给出的本发明的具体实施例可以进一步清楚地理解本发明，但下述实施例并不是对本发明的限定。

实施例1