專利名稱：憎水玻璃的制備方法及憎水玻璃的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及憎水玻璃技術領域，具體涉及憎水玻璃的制備方法及憎水玻璃。
背景技術：
玻璃表面具有較高的表面能,產生的表面張力遠遠高于水的表面張力，因此水對玻璃具有浸潤性，水滴在玻璃上無序擴展時會使玻璃的透光性變差，給人們生活和工作帶來很多不便。例如，汽車在雨天高速行駛時，雨水和泥水I往往會粘在風擋玻璃或后視鏡玻璃表面，嚴重影響駕駛員視線，即使采用雨刮器也會存在很多死角，增加事故機率；而且，對于側窗和后視鏡，雨刮器也無能為力。目前大多車輛在出廠時其前門側窗玻璃和外后視鏡均采用表面鍍憎水膜層技術以解決雨天行駛視野模糊問題，同時，市場上亦出現(xiàn)供汽車保養(yǎng)用的納米玻璃防雨鍍膜產品。這些產品在使用一段時間后憎水功能會失效，存在耐久性差的缺點。由于玻璃表面的憎水膜層容易被空氣中的固體顆粒摩擦導致結構破壞，憎水玻璃失去憎水功能。目前，有很多提高玻璃耐久性的方法，比如，在玻璃中添加耐久性化合物，改進玻璃加工工藝，在玻璃表面鍍耐磨層，但是這些都無法提高玻璃表面的憎水層的耐磨性。因此，憎水膜層技術在汽車玻璃上尚未得到廣泛應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術中存在的上述不足，提供一種憎水玻璃的制備方法及憎水玻璃，該制備方法制得的憎水玻璃不僅僅具有很好的憎水性，而且對摩擦具有更好的耐久性。解決本發(fā)明技術問題所采用的技術方案是一種憎水玻璃的制備方法，包括以下步驟(I)用溶膠凝膠法制備含二氧化硅顆粒的第一溶膠；(2)向所述的第一溶膠中添加硅烷偶聯(lián)劑和納米彈性體得到第二溶膠；(3)向所述的第二溶膠中添加憎水的低表面能物質得到第三溶膠；(4)將所述的第三溶膠在玻璃表面形成溶膠膜；(5)將所述的溶膠膜固化形成憎水膜層，得到憎水玻璃。該憎水玻璃制備過程中在玻璃表面的憎水膜層中添加了耐久性能良好的納米彈性體，該納米彈性體使得憎水膜層在受到空氣中的固體顆粒摩擦作用時得到了緩沖保護，減緩甚至消除摩擦對于憎水膜層的破壞作用。優(yōu)選的是，所述步驟(2)中的納米彈性體為聚甲基丙烯酸甲酯彈性體、聚氨酯彈性體、聚烯烴彈性體、苯乙烯彈性體中的一種或者幾種的混合物，其中，納米彈性體的顆粒尺寸在納米級別。優(yōu)選的是，所述步驟⑵中的娃燒偶聯(lián)劑為3_氛丙基二乙氧基娃燒、y_(2,3環(huán)氧丙氧)丙基二甲氧基娃燒、3-(異丁烯酸氧)丙基二甲氧基娃燒、N-0 -(氨乙基)-Y -氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一種或幾種混合物。優(yōu)選的是，所述步驟(3)中的憎水的低表面能物質為十三氟辛烷基三乙氧基硅燒、十七氣癸燒基二乙氧基娃燒、輕基娃油、氣基娃油、十八燒基二甲氧基娃燒中的一種或者幾種的混合物。優(yōu)選的是，所述憎水玻璃的制備方法中，所述步驟(I)包括將I 3重量份濃氨水、2 7重量份正硅酸乙酯和/或正硅酸丁酯與5 50重量份有機溶劑混合；所述步驟(2)包括將I 5重量份硅烷偶聯(lián)劑加入到所述的第一溶膠中，然后再加入0. I 2重量份納米彈性體，得到第二溶膠；所述步驟(3)包括向所述第二溶膠加入酸性催化劑，調節(jié)所述第二溶膠的pH值為4 6，再向其中加入0. I 3重量份憎水的低表面能物質，得到第三溶膠。優(yōu)選的是，所述步驟(I)包括將全部濃氨水與有機溶劑的一半混合，并在40 60°C下攪拌15 30分鐘，然后將剩余量的有機溶劑與正硅酸乙酯和/或正硅酸丁酯混合，并加入濃氨水與有機溶劑的混合物中，之后在40 60°C下攪拌90 120分鐘，攪拌速度為100 300轉/分鐘，反應得到含二氧化硅顆粒的第一溶膠。優(yōu)選的是，所述步驟⑴中的二氧化硅顆粒的粒徑為90 llOnm。優(yōu)選的是，所述步驟(I)中的有機溶劑為乙醇、甲醇、丙酮、異丙醇中的一種或幾種混合物。優(yōu)選的是，所述步驟(2)中在加入硅烷偶聯(lián)劑后攪拌0. 5 3小時；然后加入納米彈性體，繼續(xù)在20 50°C下攪拌90 120分鐘，攪拌速度為100 300轉/分鐘，得到
第二溶膠。優(yōu)選的是，所述步驟(3)中在加入憎水的低表面能物質后，繼續(xù)在20 50°C下攪拌90 120分鐘，攪拌速度為100 300轉/分鐘，得到第三溶膠。優(yōu)選的是，所述步驟(3)中加入的酸性催化劑為鹽酸、乙酸、硝酸、離子交換樹脂中的一種或幾種的混合物，該催化劑不僅起到了催化反應的作用，而且調節(jié)溶膠的PH值。優(yōu)選的是，所述步驟(4)中將所述的第三溶膠在玻璃表面形成溶膠膜的方法包括提拉鍍膜、手工刮涂、機械刮涂、噴涂中的任意一種。本發(fā)明還提供一種憎水玻璃，其是由上述的方法制備的。該制備方法制得的憎水玻璃不僅僅具有很好的憎水性，而且對摩擦具有更好的耐久性。
具體實施例方式為使本領域技術人員更好地理解本發(fā)明的技術方案，下面結合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細描述。實施例I本實施例提供一種憎水玻璃的制備方法，包括以下步驟(I)將I. 5重量份的濃氨水與20重量份的甲醇與乙醇(體積比I : 2)的混合溶劑混合，并在50°C下攪拌22分鐘；然后將2. 5重量份的正硅酸丁酯與20重量份的甲醇與乙醇(體積比I : 2)的混合溶劑混合并迅速加入到濃氨水、甲醇、乙醇的混合物中，之后在、50°C下攪拌105分鐘，攪拌速度為200轉/分鐘，反應得到含二氧化硅顆粒的第一溶膠，其中二氧化硅顆粒的平均粒徑約為105nm ；(2)將2重量份的Y-(2，3環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷加入到上述第一溶膠中，攪拌I小時；然后再加入0. 5重量份的納米聚氨酯彈性體，繼續(xù)在25°C下攪拌120分鐘，攪拌速度為100轉/分鐘，得到第二溶膠；(3)向上述第二溶膠中加入乙酸，調節(jié)pH值為6，然后向其中加入3重量份的十七氟癸烷基三乙氧基硅烷后，繼續(xù)在25°C下攪拌100分鐘，攪拌速度為200轉/分鐘，得到第三溶膠；(4)對玻璃進行前處理，之后通過提拉鍍膜的方法，將上述第三溶膠在玻璃表面形成透明膜層；其中玻璃的前處理包括使用硫酸和雙氧水溶液在超聲波的環(huán)境下清洗玻璃，用氧化鈰拋光粉拋光，自來水沖洗后再用去離子水沖洗，然后用電吹風吹干玻璃表面，在玻璃表面形成具有活性的硅羥基基團；由于該玻璃的前處理過程是本領域公知的，故在實施例中不再對其詳細描述。(5)將具有上述溶膠膜的玻璃放于無塵環(huán)境中，在室溫和98%的相對濕度下處理100分鐘形成憎水膜層，得到試樣表面無斑點，透光率不低于70%，接觸角為107°的憎水玻璃。該玻璃制備過程中在玻璃表面的憎水膜層中添加了耐久性能良好的納米彈性體，該納米彈性體使得憎水膜層在受到空氣中的固體顆粒摩擦作用時得到了緩沖保護，減緩甚至消除摩擦對于憎水膜層的破壞作用。該方法制得的憎水玻璃進行模擬雨刮擦洗試驗，耐擦洗測試過程中，汽車雨刮片在300g/cm的負載下往返一次為一個循環(huán)，在擦洗的同時滴加0. 5%洗衣粉溶液，擦洗試驗結束后分別用自來水和蒸餾水沖洗，吹干后對其進行殘余接觸角測試，并依據(jù)擦洗后的接觸角的大小來判定憎水玻璃耐擦洗性能。該方法制備的憎水玻璃擦洗10000個周期后，接觸角仍然大于100°。該制備方法制得的憎水玻璃不僅僅具有很好的憎水性，而且對摩擦具有更好的耐久性。實施例2本實施例提供一種憎水玻璃的制備方法，包括以下步驟(1)將2重量份的濃氨水與10重量份的丙酮混合，并在40°C下攪拌30分鐘；然后將4重量份的正硅酸乙酯與10重量份的丙酮混合并迅速加入到濃氨水與丙酮的混合物中，之后在40°C下攪拌120分鐘，攪拌速度為300轉/分鐘，反應得到含二氧化硅顆粒的第一溶膠，其中二氧化硅顆粒的平均粒徑約為IOOnm ；(2)將3重量份的3-氨丙基三乙氧基硅烷加入到上述第一溶膠中，攪拌I. 75小時；然后再加入2重量份的納米聚甲基丙烯酸甲酯彈性體，繼續(xù)在20°C下攪拌105分鐘，攪拌速度為200轉/分鐘，得到第二溶膠；(3)向上述第二溶膠中加入鹽酸，調節(jié)pH值為4，然后向其中加入I重量份的羥基硅油后，繼續(xù)在20°C下攪拌120分鐘，攪拌速度為250轉/分鐘，得到第三溶膠；(4)用與實施例I相同的方法對玻璃進行前處理，再通過手工刮涂的方法，將上述第三溶膠在玻璃表面形 成透明膜層；(5)將具有上述溶膠膜的玻璃放于無塵環(huán)境中，在室溫和98%的相對濕度下處理100分鐘形成憎水膜層，得到試樣表面無斑點，透光率不低于70%，接觸角為110°的憎水玻璃。該方法制得的憎水玻璃被模擬雨刮擦洗10000次后，接觸角為102°，憎水玻璃仍然保持疏水性，其中憎水玻璃被模擬雨刮擦洗10000次后相當于該憎水玻璃實際使用兩年。實施例3本實施例提供一種憎水玻璃的制備方法，包括以下步驟(I)將I重量份的濃氨水與2. 5重量份的甲醇混合，并在45°C下攪拌25分鐘；然后將2重量份的正硅酸丁酯與2. 5重量份的甲醇混合并迅速加入到濃氨水與甲醇的混合物中，之后在45°C下攪拌110分鐘，攪拌速度為250轉/分鐘，反應得到含二氧化硅顆粒的第一溶膠，其中二氧化硅顆粒的平均粒徑約為90nm ；(2)將I重量份的N-P _(氨乙基)_ Y -氨丙基甲基二甲氧基硅烷加入到上述第一溶膠中，攪拌0. 5小時；然后再加入0. I重量份的納米聚烯烴彈性體，繼續(xù)在30°C下攪拌90分鐘，攪拌速度為300轉/分鐘，得到第二溶膠；(3)向上述第二溶膠中加入硝酸，調節(jié)pH值為4，然后向其中加入I. 5重量份的氨基硅油后，繼續(xù)在30°C下攪拌105分鐘，攪拌速度為100轉/分鐘，得到第三溶膠；(4)用與實施例I相同的方法對玻璃進行前處理，再通過機械刮涂的方法，將上述第三溶膠在玻璃表面形成透明膜層；(5)將具有上述溶膠膜的玻璃放于無塵環(huán)境中，在室溫和98%的相對濕度下處理100分鐘形成憎水膜層，得到試樣表面無斑點，透光率不低于70%，接觸角為115°的憎水玻璃。該方法制得的憎水玻璃被模擬雨刮擦洗10000次后，接觸角為105°，憎水玻璃仍然保持疏水性。實施例4本實施例提供一種憎水玻璃的制備方法，包括以下步驟(I)將2重量份的濃氨水與13. 5重量份的異丙醇混合，并在60°C下攪拌15分鐘；然后將3. 5重量份的正硅酸乙酯和正硅酸丁酯(質量比I : I)的混合物與13. 5重量份的異丙醇混合并迅速加入到濃氨水與異丙醇的混合物中，之后在60°C下攪拌90分鐘，攪拌速度為100轉/分鐘，反應得到含二氧化硅顆粒的第一溶膠，其中二氧化硅顆粒的平均粒徑約為 I IOnm ；(2)將4重量份的3-(異丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷加入到上述第一溶膠中，攪拌2小時；然后再加入I重量份的納米苯乙烯彈性體，繼續(xù)在50°C下攪拌120分鐘，攪拌速度為200轉/分鐘，得到第二溶膠；(3)向上述第二溶膠中加入離子交換樹脂，調節(jié)pH值為5，然后向其中加入2重量份的十八烷基三甲氧基硅烷后，繼續(xù)在50°C下攪拌90分鐘，攪拌速度為300轉/分鐘，得到第三溶膠；(4)用與實施例I相同的方法對玻璃進行前處理，再通過噴涂的方法，將上述第三溶膠在玻璃表面形成透明膜層；(5)將具有上述溶膠膜的玻璃放于無塵環(huán)境中，在室溫和98%的相對濕度下處理100分鐘形成憎水膜層，得到試樣表面無斑點，透光率不低于70%，接觸角為112°的憎水玻璃。該方法制得的憎水玻璃模擬雨刮擦洗10000次后，接觸角為103°，憎水玻璃仍然保持疏水性。
實施例5本實施例提供一種憎水玻璃的制備方法，包括以下步驟(I)將2. 5重量份的濃氨水與15重量份的乙醇混合，并在55°C下攪拌20分鐘；然后將4. 5重量份的正硅酸乙酯與15重量份的乙醇混合并迅速加入到濃氨水與乙醇的混合物中，之后在55°C下攪拌100分鐘，攪拌速度為115轉/分鐘，反應得到含二氧化硅顆粒的第一溶膠，其中二氧化硅顆粒的平均粒徑約為95nm ；(2)將3重量份的Y _ (2, 3環(huán)氧丙氧)丙基二甲氧基娃燒和3_氛丙基二乙氧基娃烷(質量比2 I)的混合物加入到上述第一溶膠中，攪拌2小時；然后再加入I. 5重量份的納米聚烯烴彈性體和納米聚氨酯彈性體(質量比I : I)的混合物后，繼續(xù)在35°C下攪拌90分鐘，攪拌速度為100轉/分鐘，得到第二溶膠；(3)向上述第二溶膠中加入鹽酸，調節(jié)pH值為4. 5，然后向其中加入0. I重量份的十七氟癸烷基三乙氧基硅烷和十三氟辛烷基三乙氧基硅烷(質量比I : I)的混合物后，繼續(xù)在35°C下攪拌100分鐘，攪拌速度為150轉/分鐘，得到第三溶膠；(4)用與實施例I相同的方法對玻璃進行前處理，再通過提拉鍍膜的方法，將上述第三溶膠在玻璃表面形成透明膜層；(5)將具有上述溶膠膜的玻璃放于無塵環(huán)境中，在室溫和98%的相對濕度下處理100分鐘形成憎水膜層，得到試樣表面無斑點，透光率不低于70%，接觸角為105°的憎水玻璃。該方法制得的憎水玻璃模擬雨刮擦洗10000次后，接觸角為95°，憎水玻璃仍然保持疏水性。實施例6本實施例提供一種憎水玻璃的制備方法，包括以下步驟(I)將3重量份的濃氨水與25重量份的異丙醇混合，并在50°C下攪拌22分鐘；然后將7重量份的正硅酸乙酯與25重量份的異丙醇混合并迅速加入到濃氨水與異丙醇的混合物中，之后在50°C下攪拌105分鐘，攪拌速度為100轉/分鐘，反應得到含二氧化硅顆粒的第一溶膠，其中二氧化硅顆粒的平均粒徑約為90nm ；(2)將5重量份的N- @ -(氨乙基)-Y -氨丙基甲基二甲氧基硅烷加入到上述第一溶膠中，攪拌3小時；然后再加入2重量份的納米聚甲基丙烯酸甲酯彈性體，繼續(xù)在45°C下攪拌105分鐘，攪拌速度為300轉/分鐘，得到第二溶膠；(3)向上述第二溶膠中加入硝酸，調節(jié)pH值為5. 5，然后向其中加入2. 5重量份的十三氟辛烷基三乙氧基硅烷后，繼續(xù)在45°C下攪拌110分鐘，攪拌速度為300轉/分鐘，得到第三溶膠；(4)用與實施例I相同的方法對玻璃進行前處理，再通過機械刮涂的方法，將上述第三溶膠在玻璃表面形成透明膜層；(5)將具有上述溶膠膜的玻璃放于無塵環(huán)境中，在室溫和98%的相對濕度下處理100分鐘形成憎水膜層，得到試樣表面無斑點，透光率不低于70%，接觸角為114°的憎水玻璃。該方法制得的憎水玻璃模擬雨刮擦洗10000次后，接觸角為102°，憎水玻璃仍然保持疏水性?？梢岳斫獾氖牵陨蠈嵤┓绞絻H僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發(fā)明的保護范圍。權利要求
1.一種憎水玻璃的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)用溶膠凝膠法制備含二氧化硅顆粒的第一溶膠； (2)向所述的第一溶膠中添加硅烷偶聯(lián)劑和納米彈性體得到第二溶膠； (3)向所述的第二溶膠中添加憎水的低表面能物質得到第三溶膠； (4)將所述的第三溶膠在玻璃表面形成溶膠膜； (5)將所述的溶膠膜固化形成憎水膜層，得到憎水玻璃。
2.根據(jù)權利要求I所述的憎水玻璃的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的納米彈性體為聚甲基丙烯酸甲酯彈性體、聚氨酯彈性體、聚烯烴彈性體、苯乙烯彈性體中的一種或者幾種的混合物。
3.根據(jù)權利要求I所述的憎水玻璃的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的硅烷偶聯(lián)劑為3-氨丙基二乙氧基娃燒、Y_(2,3環(huán)氧丙氧)丙基二甲氧基娃燒、3-(異丁烯酸氧)丙基三甲氧基硅烷、N- β -(氨乙基)-Y -氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一種或幾種混合物。
4.根據(jù)權利要求I所述的憎水玻璃的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中的憎水的低表面能物質為十三氟辛烷基三乙氧基硅烷、十七氟癸烷基三乙氧基硅烷、羥基硅油、氨基娃油、十八燒基二甲氧基娃燒中的一種或者幾種的混合物。
5.根據(jù)權利要求I 4任意之一所述的憎水玻璃的制備方法,其特征在于， 所述步驟(I)包括將I 3重量份濃氨水、2 7重量份正硅酸乙酯和/或正硅酸丁酯與5 50重量份有機溶劑混合，得到含二氧化硅顆粒的第一溶膠； 所述步驟(2)包括將I 5重量份硅烷偶聯(lián)劑加入到所述第一溶膠中，然后再加入O.I 2重量份納米彈性體，得到第二溶膠； 所述步驟(3)包括向所述第二溶膠加入酸性催化劑，調節(jié)所述第二溶膠的pH值為4 6，再向其中加入O. I 3重量份憎水的低表面能物質，得到第三溶膠。
6.根據(jù)權利要求5所述的憎水玻璃的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中的二氧化娃顆粒的粒徑為90 llOnm。
7.根據(jù)權利要求5所述的憎水玻璃的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中在加入納米彈性體后，繼續(xù)在20 50°C下攪拌90 120分鐘得到第二溶膠。
8.根據(jù)權利要求5所述的憎水玻璃的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中在加入憎水的低表面能物質后，繼續(xù)在20 50°C下攪拌90 120分鐘得到第三溶膠。
9.根據(jù)權利要求5所述的憎水玻璃的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中加入的酸性催化劑為鹽酸、乙酸、硝酸、離子交換樹脂中的一種或幾種的混合物。
10.一種憎水玻璃，其特征在于，其是由權利要求I 9任意一項所述的方法制備的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種憎水玻璃的制備方法及憎水玻璃，該憎水玻璃制備過程中在玻璃表面的憎水膜層中添加了耐久性能良好的納米彈性體，該納米彈性體使得憎水膜層在受到空氣中的固體顆粒摩擦作用時得到了緩沖保護，減緩甚至消除摩擦對于憎水膜層的破壞作用，該制備方法制得的憎水玻璃不僅僅具有很好的憎水性，而且對摩擦具有更好的耐久性。
文檔編號C03C17/30GK102627410SQ201210124060
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權日2012年4月24日
發(fā)明者熊建民, 陳大華 申請人:奇瑞汽車股份有限公司