一種納米二氧化鈦?zhàn)郧鍧嵅ＡУ闹苽浞椒?br> 【專利摘要】本發(fā)明涉及納米涂層【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種納米二氧化鈦?zhàn)郧鍧嵅ＡУ闹苽浞椒òㄒ韵虏襟E：步驟1：清潔玻璃表面；步驟2：使用納米晶復(fù)合溶液對玻璃進(jìn)行超聲霧化噴涂,所述納米晶復(fù)合溶液為二氧化鈦/二氧化硅復(fù)合溶液，所述二氧化鈦和二氧化硅的重量比例為1:0.15-1:0.5；步驟3：將噴涂后的玻璃進(jìn)行退火處理。本發(fā)明采用上述技術(shù)解決方案所能達(dá)到的有益效果主要是解決了自清潔玻璃大規(guī)模生產(chǎn)時造成的涂布不均、涂層外觀質(zhì)量太差等問題，同時能夠使得涂層跟牢固地結(jié)合在玻璃基體表面，保證了涂層的使用壽命。本工藝具有工藝簡單，實(shí)際應(yīng)用方便等特點(diǎn)，制得的自清潔玻璃涂層外觀透亮，具有增透的效果。
【專利說明】一種納米二氧化鈦?zhàn)郧鍧嵅ＡУ闹苽浞椒?br> 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米涂層【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種納米二氧化鈦?zhàn)郧鍧嵅ＡУ闹苽浞椒ā?br> 【背景技術(shù)】
[0002]自清潔玻璃是一種實(shí)用的建筑玻璃，其制備主要的方法是在普通的玻璃上面鍍上一層納米涂層，能夠使玻璃表面沾染的污染物或灰塵顆粒在重力、雨水、風(fēng)力等外力作用下自動脫落或通過光催化降解而除去，具有節(jié)水、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在建筑、交通、新能源等行業(yè)具有重要的應(yīng)用前景。目前制備自清潔玻璃的技術(shù)是利用相應(yīng)的鍍膜技術(shù)，目前國際上生產(chǎn)自清潔玻璃的方法主要還是溶膠-凝膠法。但是一般的溶膠-凝膠法存在膜層與玻璃的附著力較差，影響自清潔玻璃的使用壽命；高溫?zé)崽幚硖岣吒街?，造成成本偏高，而其自清潔效果有限；大?guī)模涂覆時，涂層容易出現(xiàn)涂布不均，涂層外觀差等種種缺點(diǎn)，使其無法進(jìn)行大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就在于解決自清潔玻璃生產(chǎn)制備中出現(xiàn)的大規(guī)模涂覆難、涂層外觀差以及涂層壽命短等制約著其大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和推廣發(fā)展的問題。
[0004]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]一種納米二氧化鈦?zhàn)郧鍧嵅ＡУ闹苽浞椒?，包括以下步驟:`[0006]步驟1:清潔玻璃表面；
[0007]步驟2:使用納米晶復(fù)合溶液對玻璃進(jìn)行超聲霧化噴涂，所述納米晶復(fù)合溶液為二氧化鈦/ 二氧化硅復(fù)合溶液，所述二氧化鈦和二氧化硅的重量比例為1:0.15-1:0.5 ；
[0008]步驟3:將噴涂后的玻璃進(jìn)行退火處理。
[0009]進(jìn)一步，所述步驟I的清潔方法包括以下步驟:
[0010]a:用洗滌劑清洗玻璃表面；
[0011]b:使用蒸餾水對玻璃進(jìn)行清洗；
[0012]c:使用超聲清洗機(jī)對玻璃清洗；
[0013]d:將玻璃放入濃硫酸和雙氧水混合液中浸泡至少IOmin,所述濃硫酸和雙氧水的體積比例為7:2-7:4 ;
[0014]e:使用去離子水對玻璃進(jìn)行沖洗；
[0015]f:將玻璃放入濃氨水、雙氧水和去離子水混合液中浸泡至少5min，所述濃氨水、雙氧水和去離子水的體積比例為1:1:1-1:1.5:3 ；
[0016]g:使用去離子水對玻璃進(jìn)行沖洗；
[0017]h:使用無水乙醇對玻璃進(jìn)行沖洗；
[0018]1:將玻璃烘干備用。
[0019]進(jìn)一步，采用的超聲霧化噴涂的噴涂設(shè)備的超聲霧化器的頻率為1.7MHz—2.0MHz，功率為20W以上。
[0020]進(jìn)一步，所述退火處理的方法為:將噴涂好納米晶復(fù)合溶液的玻璃在3500C _480°C中退火，然后隨爐自然冷卻。
[0021]本發(fā)明采用上述技術(shù)解決方案所能達(dá)到的有益效果主要是解決了自清潔玻璃大規(guī)模生產(chǎn)時造成的涂布不均、涂層外觀質(zhì)量太差等問題，同時能夠使得涂層跟牢固地結(jié)合在玻璃基體表面，保證了涂層的使用壽命。本工藝具有工藝簡單，實(shí)際應(yīng)用方便等特點(diǎn)，制得的自清潔玻璃涂層外觀透亮，具有增透的效果。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0023]一種納米二氧化鈦?zhàn)郧鍧嵅ＡУ闹苽浞椒?，包括以下步驟:
[0024]步驟1:清潔玻璃表面；
[0025]步驟2:使用納米晶復(fù)合溶液對玻璃進(jìn)行超聲霧化噴涂，所述納米晶復(fù)合溶液為二氧化鈦/ 二氧化硅復(fù)合溶液，所述二氧化鈦和二氧化硅的重量比例為1:0.15-1:0.5 ；
[0026]步驟3:將噴涂后的玻璃進(jìn)行退火處理。
[0027]進(jìn)一步，所述步驟I的清潔方法包括以下步驟:
[0028]a:用洗滌劑清洗玻璃表面；
[0029]b:使用蒸餾水對玻璃進(jìn)行清洗；
[0030]c:使用超聲清洗機(jī)對玻璃清洗；
[0031]d:將玻璃放入濃硫酸和雙氧水混合液中浸泡至少IOmin,所述濃硫酸和雙氧水的體積比例為7:2-7:4 ;
[0032]e:使用去離子水對玻璃進(jìn)行沖洗；
[0033]f:將玻璃放入濃氨水、雙氧水和去離子水混合液中浸泡至少5min，所述濃氨水、雙氧水和去離子水的體積比例為1:1:1-1:1.5:3 ；
[0034]g:使用去離子水對玻璃進(jìn)行沖洗；
[0035]h:使用無水乙醇對玻璃進(jìn)行沖洗；
[0036]1:將玻璃烘干備用。
[0037]進(jìn)一步，采用的超聲霧化噴涂的噴涂設(shè)備的超聲霧化器的頻率為1.7MHz—
2.0MHz，功率為20W以上。
[0038]進(jìn)一步，所述退火處理的方法為:將噴涂好納米晶復(fù)合溶液的玻璃在3500C _480°C中退火，然后隨爐自然冷卻。
[0039]下面通過幾組實(shí)驗(yàn)對比證明上述納米二氧化鈦?zhàn)郧鍧嵅ＡУ闹苽浞椒ǖ挠行?
[0040]實(shí)驗(yàn)一:
[0041]首先制備質(zhì)量百分比為1%的納米二氧化鈦復(fù)合溶膠，控制其二氧化鈦和二氧化硅的比例復(fù)合比例分為1:0.3，其中氧化鈦為銳鈦礦晶型，顆粒的粒徑均小于10nm，并且分散均勻。將待加工的小塊玻璃基體先用玻璃水洗凈表面附著的一些油污灰塵，用蒸餾水清洗干凈后，置于超聲清洗機(jī)中清洗約3-5分鐘，然后在濃硫酸和雙氧水按7:3體積比配制而成的混合液中浸泡20min，用去離子水沖洗后再用濃氨水、雙氧水和去離子水按1:1:1.5體積比配制而成的混合液中浸泡lOmin，拿出用去離子水沖洗最后用無水乙醇沖洗，烘干備用。將制備好的復(fù)合溶膠通過循環(huán)水泵注入超聲霧化設(shè)備中，調(diào)節(jié)超聲頻率為1.7MHZ，功率為120W，通電后，復(fù)合溶膠被超聲波碎分裂成極細(xì)的霧汽，然后由外加輔助氣流(空氣、氧氣或氮?dú)?攜帶均勻地噴灑在經(jīng)過前處理的玻璃基體上，趁濕膜將玻璃基體置于高溫爐中400°C退火，隨爐冷卻便可制得納米二氧化鈦?zhàn)郧鍧嵅Ａ?br> [0042]實(shí)驗(yàn)二:
[0043]將實(shí)驗(yàn)一中納米氧化鈦復(fù)合溶液的比例由1:0.3改為1:1，其他方法均與實(shí)驗(yàn)一相同。
[0044]實(shí)驗(yàn)三:
[0045]將實(shí)驗(yàn)一中超聲霧化設(shè)備的超聲頻率由1.7MHZ為10KHZ，其他方法均與實(shí)驗(yàn)一相同。
[0046]實(shí)驗(yàn)四:
[0047]將實(shí)驗(yàn)一中退火處理工藝由置于高溫爐中400°C退火并隨爐冷卻改為常溫退火，其他方法均與實(shí)驗(yàn)一相同。
[0048]實(shí)驗(yàn)五:
[0049]獎實(shí)驗(yàn)一中退 火處理工藝由置于高溫爐中400°C退火并隨爐冷卻改為60°C退火并隨爐冷卻，其他方法均與實(shí)驗(yàn)一相同。
[0050]實(shí)驗(yàn)結(jié)果:
[0051]實(shí)驗(yàn)一，在該方法下所制備的自清潔玻璃表面透亮，自清潔涂層具有較好的可見光過透過率(大于88%)，在建筑涂料耐洗刷儀上測試，涂層可耐1000次的摩擦而無明顯破損。
[0052]實(shí)驗(yàn)二，涂層雖有較好的可見光透光率，但是其涂層容易剝落，自清潔效果不明顯。
[0053]實(shí)驗(yàn)三，自清潔玻璃表面有一層白霜，嚴(yán)重影響玻璃的透光，在建筑涂料耐洗刷儀上測試，該涂層僅能承受100次的摩擦便已完全破損。
[0054]實(shí)驗(yàn)四和實(shí)驗(yàn)五，涂層均耐不住100次摩擦便破損嚴(yán)重。
[0055]從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出，使用實(shí)驗(yàn)一的方法(即本發(fā)明方法)制得的二氧化鈦?zhàn)郧鍧嵅ＡУ母鞣N方面都有較高的性能指標(biāo)。
[0056]按照本發(fā)明方法制得的納米溶膠涂層，其中納米級的二氧化鈦的作用是在光的照射下，讓粘附在玻璃表面的有機(jī)污染物微生物和細(xì)菌分解為C02和H20等的無機(jī)物，同時當(dāng)水份接觸到玻璃時，能在玻璃表面迅速、均勻地鋪展來，潤濕污染物并使得污染物懸浮于玻璃表面，以致于在重力或雨水沖刷下自然脫落，能夠保持了玻璃表面的長期潔凈；納米級的二氧化硅的復(fù)合采用的是氧化物摻雜同時結(jié)合有機(jī)硅表面修飾的方法，將納米二氧化硅與納米二氧化鈦復(fù)合在一起。納米二氧化硅作為一種黏結(jié)劑，與納米二氧化鈦顆粒表面的Ti一OH反應(yīng)，形成Ti一O— Si鍵，將納米二氧化鈦顆粒與玻璃基體很好地黏結(jié)起來，增強(qiáng)了涂層的附著力。另外二氧化鈦分子所攜帶的大量的一OH基團(tuán)能進(jìn)一步提高涂層表面的水潤濕性能，可以彌補(bǔ)無光照環(huán)境下，涂層表面親水角的升高，提高二氧化鈦光譜響應(yīng)范圍，使得涂層保持長久的超親水特性。
[0057]所述超聲霧化噴涂是利用超聲波將復(fù)合溶膠擊碎分裂成極細(xì)的霧汽，然后由外加輔助氣流(空氣、氧氣或氮?dú)獾?攜帶噴灑在玻璃基體上，通過控制超聲波的功率來控制霧化量，通過控制氣體的流量來控制噴霧的流量，能夠?qū)㈧F化液均勻地噴灑在玻璃基體表面，形成一層均勻透明的涂層。
[0058]本發(fā)明采用上述技術(shù)解決方案所能達(dá)到的有益效果主要是解決了自清潔玻璃大規(guī)模生產(chǎn)時造成的涂布不均、涂層外觀質(zhì)量太差等問題，同時能夠使得涂層跟牢固地結(jié)合在玻璃基體表面，保證了涂層的使用壽命。本工藝具有工藝簡單，實(shí)際應(yīng)用方便等特點(diǎn)，制得的自清潔玻璃涂層外觀透亮，具有增透的效果。
[0059]以上結(jié)合具體實(shí)施例描述了本發(fā)明的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它【具體實(shí)施方式】，這些方式都將落入本發(fā)明的保護(hù) 范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種納米二氧化鈦?zhàn)郧鍧嵅ＡУ闹苽浞椒?，其特征在于包括以下步驟: 步驟1:清潔玻璃表面； 步驟2:使用納米晶復(fù)合溶液對玻璃進(jìn)行超聲霧化噴涂，所述納米晶復(fù)合溶液為二氧化鈦/ 二氧化硅復(fù)合溶液，所述二氧化鈦和二氧化硅的重量比例為1:0.15-1:0.5 ； 步驟3:將噴涂后的玻璃進(jìn)行退火處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米二氧化鈦?zhàn)郧鍧嵅ＡУ闹苽浞椒?，其特征在?所述步驟I的清潔方法包括以下步驟: a:用洗滌劑清洗玻璃表面； b:使用蒸餾水對玻璃進(jìn)行清洗； c:使用超聲清洗機(jī)對玻璃清洗； d:將玻璃放入濃硫酸和雙氧水混合液中浸泡至少lOmin，所述濃硫酸和雙氧水的體積比例為7:2-7:4 ; e:使用去離子水對玻璃進(jìn)行沖洗； f:將玻璃放入濃氨水、雙氧水和去離子水混合液中浸泡至少5min，所述濃氨水、雙氧水和去離子水的體積比例為1:1:1-1:1.5:3 ;g:使用去離子水對玻璃進(jìn)行沖洗；h:使用無水乙醇對玻璃進(jìn)行沖洗；1:將玻璃供干備用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米二氧化鈦?zhàn)郧鍧嵅ＡУ闹苽浞椒?，其特征在?采用的超聲霧化噴涂的噴涂設(shè)備的超聲霧化器的頻率為1.7MHz—2.0MHz，功率為20W以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米二氧化鈦?zhàn)郧鍧嵅ＡУ闹苽浞椒ǎ涮卣髟谟?所述退火處理的方法為:將噴涂好納米晶復(fù)合溶液的玻璃在350°C -480°C中退火，然后隨爐自然冷卻。
【文檔編號】C03C17/25GK103626404SQ201310695465
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】于偉東, 謝曉峰, 楊海明, 孫靜 申請人:佛山市中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所陶瓷研發(fā)中心, 謝曉峰