[发明专利]一种超疏水自清洁玻璃的制备方法

说明书

本发明涉及一种超疏水自清洁玻璃的制备方法，包括以下步骤：取普通玻璃浸入piranha溶液中进行表面羟基化处理，再将表面羟基化处理得到的玻璃置于甲苯中，加入端基为双键的硅烷偶联剂进行表面端双键化处理，接着通过原位聚合或者喷涂方法将疏水性聚合物共价接枝于玻璃表面，经清洗、晾干后制得超疏水自清洁玻璃。本发明超疏水自清洁涂玻璃的制备方法，可在普通玻璃表面形成均匀的、化学接枝的聚合物涂层，该涂层具有良好的超疏水性、稳定性、透光性和优异的自清洁性。

技术领域

本发明涉及玻璃制造技术领域，具体涉及一种超疏水自清洁玻璃的制备方法。

背景技术

玻璃在建筑、汽车等方面广泛地被应用，空气污染等问题使得这些玻璃非常容易变脏而失去其透光度。玻璃的清洁工作也变得困难，尤其对于高层建筑，清洁玻璃还带有很高的危险性。一种新型自清洁玻璃针对以上问题被广泛而深入地研究。所谓自清洁玻璃，是指普通玻璃在经过特殊的物理或化学方法处理后，其表面产生独特的物理化学特性，从而使玻璃本身自动保持新鲜和持久的透光率等特点使玻璃保持光亮如新的状态。它可以使玻璃不再通过传统的人工擦洗方法而在自然雨水的冲刷下即可达到清洁一新的状态。疏水性自清洁玻璃是在普通玻璃表面涂一层超疏水薄膜，使处在玻璃表面的水无法吸附在玻璃表面而变为球状水珠滚走，亲水性污渍和亲油性污渍无法粘附于玻璃表面，从而保证了玻璃的自清洁性。

疏水自清洁玻璃大多模仿荷叶的自清洁效果，在玻璃表面镀一层疏水膜制备而成的。这种疏水膜可以是超疏水的有机高分子氟化物、硅化物和其他高分子膜，也可以是具有一定粗糙度的无机金属氧化物膜。现有制备疏水性涂层的方法主要有：溶胶-凝胶法，相分离与自组装法，一步表面拉膜法，氢氟酸腐蚀法，等离子体刻蚀法、化学沉积法、模板法等等，人们利用这些方法得出了不少性能优异的超疏水表面。但利用这些方法制备的疏水涂层不足之处在于：涂层与玻璃基底大多以非键作用结合，涂层不稳定。由于疏水玻璃的时效性差，无法保证玻璃产品作为耐用消费品的长期使用寿命，从而无法保证真正意义上的自清洁效果。如何将疏水性聚合物共价接枝到玻璃表面，增强疏水涂层与玻璃之间的结合力；另一方面如何开发出简单经济、环境友好的制备方法是当前研发疏水自清洁玻璃的重点和难点。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种超疏水自清洁玻璃的制备方法，解决了现有疏水玻璃的疏水涂层与玻璃基底结合力弱，涂层易脱落的问题。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种超疏水自清洁玻璃的制备方法，包括以下步骤：取普通玻璃浸入piranha溶液中进行表面羟基化处理，再将表面羟基化处理得到的玻璃置于甲苯中，加入端基为双键的硅烷偶联剂进行表面端双键化处理，接着通过原位聚合或者喷涂方法将疏水性聚合物共价接枝于玻璃表面，经清洗、晾干后制得超疏水自清洁玻璃。

作为本发明一种超疏水自清洁玻璃的制备方法的进一步优化，制备方法包括以下步骤：

（1）普通玻璃表面羟基化：配置piranha溶液，温度控制在50-100℃，加入清洁后的普通玻璃，氧化1 - 120 min，氧化结束后用去离子水洗净晾干；

（2）玻璃表面端双键化：将步骤（1）得到的玻璃置于甲苯中，加入端基为双键的硅烷偶联剂，回流5 - 30 h后停止反应，取出玻璃片，超声清洗后置于室温下晾干；

（3）玻璃接枝聚合物：通过原位聚合或者喷涂方法将疏水性聚合物共价接枝于玻璃表面，用乙醇、水超声清洗，室温下晾干，即得超疏水自清洁玻璃。

作为上述一种超疏水自清洁玻璃的制备方法的进一步优化：所述端基为双键的硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。

作为上述一种超疏水自清洁玻璃的制备方法的进一步优化：所述的疏水性聚合物为为聚苯乙烯、聚苯乙烯与聚甲基丙烯酸甲酯共聚物或聚四氟乙烯。