一種超疏水玻璃及其製備方法
2023-05-11 06:27:11
專利名稱：一種超疏水玻璃及其製備方法
技術領域：
本發明涉及ー種超疏水材料技術領域，特別涉及ー種超疏水玻璃及其製備方法。
背景技術：
玻璃這ー傳統的透明建築材料在現代建築業、汽車エ業以及家庭中得到了最廣泛的應用，由於空氣汙染的加重，也使得它們的清潔工作變得日益艱難；自清潔玻璃的誕生，為功能性建築玻璃提出了ー個新概念，使玻璃清洗尤其是高層建築物玻璃的清洗不再成為人們生活的難題；所謂自清潔玻璃，是指普通玻璃在經過特殊的物理或化學方法處理後，其表面產生獨特的物理化學特性，從而使玻璃不再通過傳統的人工擦洗方法而在自然雨水的衝刷下達到清潔一新的狀態。 近年來，隨著國內外對於仿生超疏水材料研究的興起，利用超疏水性能製備自清潔玻璃也逐漸成為了表面功能材料研究的熱點之一；所謂超疏水自清潔玻璃是指在普通玻璃表面通過表面織構化和化學修飾，產生超疏水性能，使親水性汙潰和親油性汙潰無法粘附於玻璃表面，而表面汙染物如灰塵等可以被滾落的水滴帶走不留下任何痕跡；目前，超疏水自清潔玻璃主要是通過表面塗覆、氣相沉積、自組裝納米顆粒或聚合物等方法，在玻璃表面構築能夠滿足超疏水性能的粗糙度，化學修飾降低表面能後得到；這些方法大多數是在玻璃表面塗上ー層材料，而不是直接在玻璃表面上構築具有自清潔性能的表面。因此，發明一種簡單而又易於產業化的技術，直接在玻璃表面上製備超疏水表面是非常必要的。
發明內容
本發明的目的在於提供ー種超疏水玻璃的製備方法；本發明以玻璃為基底，將玻片浸泡到氨水溶液中發生化學反應，從而在玻璃表面構造出類藤狀的微納米複合結構，再用こ烯基三こ氧基矽烷修飾後，得到的玻璃表面具有超疏水性能。ー種超疏水玻璃，其特徵在於所述玻璃表面為類藤狀結構，這種類藤狀物質的直徑為10(T300納米，且彼此相連，形成一種類網狀結構，網孔的直徑為0. I 2微米。上述的超疏水玻璃，其特徵在於類藤狀物質的上面分布有納米凸體。上述的超疏水玻璃，其特徵在於所述超疏水玻璃的表面與水滴的接觸角在15ri60°之間，水滴在玻璃表面的滾動角小於8°。所述的超疏水玻璃的製備方法包括以下步驟
首先，對玻璃片進行預處理得到表面潔淨的玻璃片；
將上述預處理後的玻璃片和濃度為0. 5^2. 5 mol/L的氨水溶液一起置於帶有聚四氟こ烯內襯的不鏽鋼反應釜內，在溫度為11(T19(TC，恆溫反應:T12小時後，然後放入烘箱中烘乾;
將上述刻蝕並乾燥後的玻璃片浸入こ烯基三こ氧基矽烷的こ醇溶液中，浸泡0. 5^2小時後，取出後乾燥得到超疏水玻璃。所述的玻璃片為載玻片，為石英玻璃片或鈉鈣玻璃片。
上述こ烯基三こ氧基矽烷的こ醇溶液中，こ烯基三こ氧基矽烷與こ醇的體積比為1:5 15。所述的對玻璃片進行預處理指將玻璃片浸入到無水こ醇中超聲清洗ClOmin後取出，用去離子水衝洗，並用氮氣吹乾，得到預處理好的乾淨玻璃片。
圖I實施例I製備的超 疏水玻璃表面的接觸角照片；
圖2實施例I製備的超疏水玻璃表面的SEM照片。
具體實施例方式通過下面給出的本發明的具體實施例可以進一歩清楚地解析本發明，但下述實施例並不是對本發明的限定。實施例I :
首先，將玻片浸入無水こ醇中超聲清洗IOmin後取出，用去離子水衝洗，並用氮氣吹乾，得到預處理好的乾淨玻璃片；然後將預處理後的玻片和濃度為I. 5 mol/L的氨水溶液一起置於帶有聚四氟こ烯內襯的不鏽鋼反應釜內，在溫度為150°C，恆溫反應6小時後，放入烘箱中烘乾，再浸入こ烯基三こ氧基矽烷的こ醇溶液中，こ烯基三こ氧基矽烷與こ醇的體積比為1:10，浸泡0.5小時後，取出後在溫度為60°C下乾燥I小時，得到超疏水玻片表面。參見圖1，採用0CAH200接觸角測試儀測試該玻璃表面的潤溼性，結果表明該表面與水的接觸角為160°，滾動角小於6° ;採用JSM-7001F熱場發射掃描電子顯微鏡對玻璃表面形貌進行了觀察，發現該玻璃表面是類藤狀的微納米複合結構，如圖2。實施例2:
首先，將玻片浸入無水こ醇中超聲清洗IOmin後取出，用去離子水衝洗，並用氮氣吹乾，得到預處理好的乾淨玻璃片；然後將預處理後的玻片和濃度為0. 5 mol/L的氨水溶液一起置於帶有聚四氟こ烯內襯的不鏽鋼反應釜內，在溫度為110°C，恆溫反應12小時後，放入烘箱中烘乾，再浸入こ烯基三こ氧基矽烷的こ醇溶液中，こ烯基三こ氧基矽烷與こ醇的體積比為1:15，浸泡I小時後，取出後在溫度為60°C下乾燥I小時，得到超疏水玻片表面。採用0CAH200接觸角測試儀測試該玻璃表面的潤溼性，結果表明該表面與水的接觸角為157°，滾動角小於8° ;採用JSM-7001F熱場發射掃描電子顯微鏡對玻璃表面形貌進行了觀察，發現該玻璃表面是類藤狀的微納米複合結構。實施例3:
首先，將玻片浸入無水こ醇中超聲清洗IOmin後取出，用去離子水衝洗，並用氮氣吹乾，得到預處理好的乾淨玻璃片；然後將預處理後的玻片和濃度為2. 5mol/L的氨水溶液一起置於帶有聚四氟こ烯內襯的不鏽鋼反應釜內，在溫度為190°C，恆溫反應3小時後，放入烘箱中烘乾，再浸入こ烯基三こ氧基矽烷的こ醇溶液中，こ烯基三こ氧基矽烷與こ醇的體積比為1:5，浸泡2小時後，取出後在溫度為60°C下乾燥I小時，得到超疏水玻片表面。採用0CAH200接觸角測試儀測試該玻璃表面的潤溼性，結果表明該表面與水的接觸角為156°，滾動角小於8° ;採用JSM-7001F熱場發射掃描電子顯微鏡對玻璃表面形貌進行了觀察，發現該玻璃表面是類藤狀的微納米複合結構
權利要求
1.ー種超疏水玻璃，其特徵在於所述玻璃表面為類藤狀結構，這種類藤狀物質的直徑為IOOlOO納米，且彼此相連，形成一種類網狀結構，網孔的直徑為0. I 2微米。
2.如權利要求I所述的超疏水玻璃，其特徵在於類藤狀物質的上面分布有納米凸體。
3.如權利要求I所述的超疏水玻璃，其特徵在於所述超疏水玻璃的表面與水滴的接觸角在15廣160°之間,水滴在玻璃表面的滾動角小於8°。
4.如權利要求I所述的ー種超疏水玻璃的製備方法，其特徵在於包括以下步驟 1)首先，對玻璃片進行預處理得到表面潔淨的玻璃片； 2)將上述預處理後的玻璃片和濃度為0.5^2. 5 mol/L的氨水溶液一起置於帶有聚四氟こ烯內襯的不鏽鋼反應釜內，在溫度為11(T19(TC，恆溫反應3 12小時後，然後放入烘箱中烘乾； 3)將上述刻蝕並乾燥後的玻璃片浸入こ烯基三こ氧基矽烷的こ醇溶液中，浸泡0.5^2小時後，取出後乾燥得到超疏水玻璃。
5.如權利要求4所述的ー種超疏水玻璃的製備方法，其特徵在於所述こ烯基三こ氧基矽烷的こ醇溶液中，こ烯基三こ氧基矽烷與こ醇的體積比為1:5 15。
6.如權利要求4所述的ー種超疏水玻璃的製備方法，其特徵在於所述的對玻璃片進行預處理指將玻璃片浸入到無水こ醇中超聲清洗5 10min後取出，用去離子水衝洗，並用氮氣吹乾，得到預處理好的乾淨玻璃片。
7.如權利要求4所述的ー種超疏水玻璃的製備方法，其特徵在於所述的玻璃片為載玻片，為石英玻璃片或鈉鈣玻璃片。
全文摘要
本發明涉及一種超疏水材料技術領域，特別涉及一種超疏水玻璃及其製備方法。首先將玻片和濃度為0.5~2.5mol/L的氨水溶液一起置於帶有聚四氟乙烯內襯的不鏽鋼反應釜內，在溫度為110~190℃，恆溫刻蝕3~12小時後，然後放入烘箱中烘乾，再浸入乙烯基三乙氧基矽烷的乙醇溶液中，浸泡1小時後，取出後在溫度為60℃下乾燥1小時，得到超疏水玻片表面。本發明操作簡單，無需複雜的化學處理，也不需要昂貴的設備，成本低，可控性好，易於產業化。本發明製得的超疏水聚玻璃表面不僅對純水表面出良好的超疏水性，對酸鹼液體也具有具有良好的超疏水性，可應用在玻璃表面的防汙、自清潔等方面。
文檔編號C03C23/00GK102653456SQ20121014924
公開日2012年9月5日 申請日期2012年5月15日 優先權日2012年5月15日
發明者吉海燕, 孫亞莉, 宋浩傑, 楊進, 胡杰, 趙玉濤, 趙蓉, 陳剛 申請人:江蘇大學