[发明专利]一种石墨烯基超疏水自清洁玻璃的制备方法

说明书

本发明涉及在玻璃基体上涂覆含有氧化石墨烯的自清洁涂层100‑150nm，进一步用有机硅偶联剂进行表面喷涂20‑50nm处理，经过600‑700℃钢化处理后，形成石墨烯基超疏水自清洁玻璃的方法，镀膜后的太阳能电池自清洁玻璃的透光率为94.2%‑94.7%，表面方块电阻为10⁷‑10⁸Ω，表面硬度4H；镀膜层中含有0.1%‑0.3%重量的石墨烯，含有0.3%‑0.9%重量的有机硅偶联剂，其余为纳米SiO₂或者纳米TiO₂/SiO₂之一，水接触角158‑162度，以满足干旱少雨的太阳能电池和太阳能集热器盖板玻璃自清洁需求，所述的有机硅偶联剂是带有活性官能团氨基、羟基、环氧基的有机硅偶联剂之一，技术方案包括亲水性镀膜液涂布，有机硅偶联剂喷涂和超疏水自清洁玻璃制备三个部分。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯基超疏水自清洁玻璃的制备方法，特别是在玻璃基体上涂覆含有氧化石墨烯的自清洁涂层，进一步用有机硅偶联剂进行表面喷涂处理，钢化后形成石墨烯基超疏水自清洁玻璃的方法，属于化工和新能源材料领域。

背景技术

随着人们生活质量要求的不断提高、环保和节能意识的不断增强，具有自清洁功能的材料得到了迅速的发展。自清洁材料是指表面的污染物或灰尘在重力、雨水、风力等外力作用下能够自动脱落或被降解的材料，本身还具有一定的除臭、抗菌、抗霉和防污等多重功能. 通常分为超亲水性自清洁材料和超疏水性自清洁材料两种。简单地涂覆纳米SiO₂或者纳米TiO₂的材料表面通常是超亲水性的或具有一定的自清洁能力，但也可以与其它疏水材料复合为超疏水性。在实现自清洁的同时也希望能够兼顾材料的透明性，从而为自清洁材料的发展提出了新的需求．其中自清洁玻璃是目前受到关注最多的方向．如在太阳能电池玻璃盖板、太阳能集热器玻璃盖板、建筑玻璃屏幕和汽车玻璃等方面。

早期关注重点是超亲水性自清洁玻璃，最近超疏水性玻璃受到广泛重视。超疏水自清洁玻璃表面通常是指水滴接触角高于150°、滑动角低于10°的表面，水滴在其表面无法铺展而保持球形滚动状，从而达到滚动自清洁的效果。因此，表面的超疏水性是实现自清洁的关键．

通常可以通过两种方式获得超疏水表面：（1）降低表面能，即通过沉积一层低表面能的化学物质可以有效地降低表面能，包括氟化氧基硅烷、烷氧基聚合物和石墨烯等物质；（2）制造具有微-纳米结构的粗糙表面。

降低玻璃表面能的技术基本已经成熟，例如，中国专利CN10104916711A(2015-09-16)公开一种高效自清洁石墨烯涂层太阳能光伏组件及制备方法，采用石墨烯作为太阳电池玻璃自清洁减反射材料；中国专利CN104313459A(2015-01-28)公开一种具有自清洁功能石墨烯基薄膜的制备方法，将氧化石墨烯和纳米TiO₂复合作为自清洁涂层；中国专利CN10755805A(2018-01-09)公开一种减反射镀膜复合溶胶及其制备方法，将石墨烯材料作为玻璃减反射材料组分。中国专利CN109385122A (2019-01-15)公开了一种石墨烯掺杂玻璃镀膜液及其制备方法；中国专利CN109385122A (2019-02-26)公开了一种石墨烯掺杂自清洁玻璃镀膜液的制备方法；中国专利CN202110764584X（2021-07-07）公开一种石墨烯改性太阳能电池自清洁减反射玻璃及其制备方法，其镀膜层中含有0.1%-0.3%重量的石墨烯，含有3%-9%重量的透明导电氧化物，其余为介孔二氧化硅。现有技术制备的其实是亲水性自清洁玻璃，并不适合干旱少雨的太阳能建设聚集的中国西部地区，镀膜层表面吸附灰尘积累仍然较多。

发明内容