[发明专利]一种使玻璃具有自清洁效果的涂层材料的制备和应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻璃图层材料，具体是一种使玻璃具有自清洁效果的涂层材料的制备和应用方法。

背景技术

普通玻璃表面易产生静电，会吸收空气中的浮尘、汽车尾气，特别是雾霾天多的时候，时间一长，极容易脏污，另外，当下雨时，普通玻璃与水的接触角为30-40度，所以在玻璃表面很容易形成水珠，并且水珠不易滑落，在水珠干燥过程中，又极容易吸咐空气中漂浮着的一定量的有机物，干燥后形成水痕，天长日久，形成污垢，这种污渍雨水难以冲去，只有人工涮洗才可以除净。由于城市建筑大量采用玻璃幕墙为装修材料，一旦形成大面积的污垢，会极大影响城市市容，而且长时间不清洁，污垢表面会长霉菌，近一步污染空气，加剧危害大众健康。但是，人工清洗涉及高空作业问题，具有高度的危险性和操作难度，并且给大楼内部人员造成隐私上的不便。另外人工高空清洗作业成本和保险费用高昂。

近年来，超亲水玻璃因具有超亲水、自清洁、防雾等特性在建筑物外墙玻璃、汽车玻璃、家用浴室防雾玻璃、电子产品的显示器和太阳能电池的采光板等方面得到广泛的应用.目前，超亲水玻璃的制备方法多种多样，按照超亲水的机理可以分为两大类:一是粗糙度致超亲水，即通过对玻璃表面化学和几何结构进行改造，使玻璃表面具有一定的粗糙度，从而获得超亲水性能.通过层层自组装法将SiO₂纳米粒子组装到聚阳离子层中制备出多孔结构的玻璃薄膜，该薄膜表面对水接触角在0.5s内就能小于5°。但薄膜的超亲水性能维持时间不长，一旦空气的有机污染物吸附在薄膜表面，即覆盖-OH等亲水基团，薄膜将失去亲水能力，故此法制备的薄膜无法应用于外界环境、

二是光催化超亲水，即用TiO₂、SnO₂等光催化物质镀制的薄膜，经紫外光或可见光照射后可表现出超亲水性能。其中TiO₂作为典型的半导体光催化材料，在超亲水领域受到极大的重视.Fujishima等对TiO₂薄膜的亲水行为进行较为系统的研究，用锐钛型TiO₂溶胶制备的TiO₂薄膜，在紫外光照射下表现出超亲水性能，但将此薄膜黑暗放置一段时间，表面转变为疏水性.此法制备的薄膜具有较强的光致超亲水性，能够有效地降解有机污染物，但其无法实现弱光或室内采光环境下的超亲水性。

目前市场上的最好的超亲水涂层主要成分是二氧化钛(TiO₂)。在玻璃上镀/涂一层二氧化钛薄膜后，由于二氧化钛在(紫外线)光能的作用下能够产生良好的光催化特性而具有超亲水性。这种超亲水特性使得很小的水滴会聚成大的水膜，在重力的作用下脱落，从而使得沾染在其上的污渍能够容易的被水冲走，使玻璃具有易清洁的特性，因此特别适合用于户外建筑玻璃。其优点是价格便宜，缺点是二氧化钛的吸收带是在紫外区所有必须有紫外线照射，而且附着性不佳。很多人用掺杂的方法来使得二氧化钛获得一些颜色，但这些杂原子又会造成二次污染，而且易受氧化而褪色，效果并不佳。

制约二氧化钛光电催化剂因在环境和能源方面的应用的一个瓶颈因素是光子利用率，如常用的光催化剂二氧化钛(TiO₂)只能吸收紫外光，约占太阳光全谱能量中的5％。黑色TiO₂是一种新型的可见光催化材料，通过在二氧化钛纳米颗粒表面或者体相进行Ti3+掺杂或制造氧空位，从而实现其光谱吸收范围的可控调节。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粒径均匀、稳定性好的使玻璃具有自清洁效果的涂层材料的制备和应用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种使玻璃具有自清洁效果的涂层材料的制备方法，具体步骤如下：

(1)往30-60重量份的氢化钛粉末中加入100-120重量份的20％过氧化氢水溶液，混合均匀，再加入120-150重量份的水，搅拌均匀，得到的黄色胶体状产物；

(2)将水热反应釜的聚四氟乙烯内衬在室温下在50％硝酸中浸泡1天，然后用80℃去离子水浸泡三次，再将步骤(1)制备的黄色胶体状产物混合液和添加剂放入聚四氟乙烯内衬中，将聚四氟乙烯内衬置于配套的钛套筒中，拧紧；

(3)将水热反应釜置于恒温反应器中，在150-250℃下，反应10h，反应结束后，得到黑色的二氧化钛粉体；

(4)制备的粉体混合液在聚四氟乙烯内衬中的填充度为60％，再用真空过滤的方法得到粉体，随后在氩气气氛中烘干得到干燥的黑色二氧化钛粉末。