[发明专利]一种疏水自清洁玻璃及其制备方法

说明书

本发明涉及一种疏水自清洁玻璃，其包括玻璃和与该玻璃的至少一个表面密切接触的含氟高分子疏水镀层，该疏水镀层由单体组合物在玻璃表面共聚得到，其特征在于，单体组合物包含单体A和单体B，单体A为聚合性含氟单体，单体B为含有两个及以上乙烯性双键的烯烃类单体、含有乙烯性双键和环氧基的烯烃类单体、以及含有乙烯性双键和异氰酸酯基的烯烃类单体中的一种或多种，单体A和单体B的摩尔比例为1∶10～10∶1。该疏水自清洁玻璃，与现有自清洁玻璃相比，具有如下特点：表面镀层平整，镀层表面与水滴接触角在115°～125°之间，水滴在镀层表面的滚动角在40°以下。

技术领域

本发明属于自清洁材料领域，特别涉及一种疏水自清洁玻璃及其制备方法。

背景技术

玻璃表面的水湿性是非常重要的表面性质之一。在很多的实际应用中控制表面的水湿性都至关重要。玻璃表面的水湿性体现在水滴和该平坦表面的接触角。

疏水表面在自然界中很常见，如植物的叶子、水黾的脚、蜘蛛的丝、蝴蝶的翅膀等。水在这些表面上形成接触角超过150°的小液珠，若表面略微倾斜就会迅速滚落。表面污染物如灰尘等可以被滚落的水滴带走而不留下任何痕迹，这种表面自清洁效应，称为“荷叶效应”。

目前制备疏水表面的方法和途径主要有：化学刻蚀法、相分离法、电极沉积法、模板法、溶胶-凝胶法、等离子处理和自组装等，但是这些技术普遍存在步骤繁琐等缺陷，而且许多方法涉及到特殊的设备、苛刻的条件和较长的周期，难以实现大面积疏水涂层的制备，在一定程度上限制了其实际应用。

理论研究已表明在平表面上，通过降低表面自由能最多只能将接触角提高至120°左右。要制备超疏水表面，需要在基材表面构筑合适的、具有双(多)重微纳复合粗糙度的层次结构。

然而在玻璃表面构建微纳复合结构，虽可获得超疏水表界面，但是容易产生以下三大问题：(1)疏水薄膜的耐磨性较差，使用过程中的磨损极容易导致自清洁玻璃的疏水性降低；(2)超疏水薄膜的表面微纳米结构，由于其凹凸结构，一旦被污染之后，极难清洁；(3)微纳复合结构必然增加光线在薄膜内传播过程中的散射，因此，一方面，薄膜疏水性由于表面粗糙度的增加而增强；另一方面，薄膜的透明性却随粗糙度的增加而降低。

以上因素使得疏水性自清洁玻璃一直没有产业化。申请人的研究目的，旨在在不需要构建微纳复合材料结构的情况下，使得玻璃表面的水接触角达到120°左右(理论最高值)，再通过降低水滴在镀层表面的滚动角，达到疏水、自清洁效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本、疏水自清洁玻璃及其制备方法。

本发明人等经过深入的研究，发现使聚合性含氟单体和含有乙烯性双键和交联性共聚烯烃类单体在玻璃表面共聚，可提高水接触角，并极大降低滚动角，达到疏水、自清洁效果。即，本发明涉及一种疏水自清洁玻璃，其包括玻璃和与该玻璃的至少一个表面密切接触的含氟高分子疏水镀层，该疏水镀层由单体组合物在玻璃表面共聚得到，其特征在于，单体组合物包含单体A和单体B，单体A为聚合性含氟单体，单体B为含有两个及以上乙烯性双键的烯烃类单体、含有乙烯性双键和环氧基的烯烃类单体、以及含有乙烯性双键和异氰酸酯基的烯烃类单体中的一种或多种，单体A和单体B的摩尔比例为1∶10～10∶1。

本发明的疏水自清洁玻璃，与现有自清洁玻璃相比，具有如下特点：表面镀层平整，镀层表面与水滴接触角在115°～125°之间，水滴在镀层表面的滚动角在40°以下。

附图说明

图1为实施例1得到的疏水自清洁玻璃的接触角。

具体实施方式

下面，对本发明进行详细说明。