本發(fā)明屬于納米技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種親水納米粒子，更特別地說，是指一種sio2親水納米粒子，該sio2親水納米粒子可以直接分散至溶劑中噴涂使用，應(yīng)用于汽車玻璃等領(lǐng)域的防霧。

背景技術(shù)：

在寒冷的冬季或者雨季，駕駛室內(nèi)的水蒸氣會在較冷的玻璃表面形成霧氣，大大降低玻璃的透光率,影響視線,給生活帶來很大的不便，甚至?xí)l(fā)生危險(xiǎn)。尤其在雨天出行，車窗玻璃起霧后必須停下車來擦拭干凈才能繼續(xù)駕駛。

霧氣的產(chǎn)生是由于當(dāng)玻璃相互隔開的兩側(cè)出現(xiàn)一定的溫差，溫度低的表面水分的飽和蒸汽壓低于周圍環(huán)境蒸汽壓時(shí)，水汽就向物體表面聚集，以微小水珠的形式析出形成霧。

防止霧氣產(chǎn)生的方法主要從破壞結(jié)霧的條件入手：一是從熱力學(xué)角度出發(fā)，安裝加熱裝置使基材表面溫度高于水蒸氣露點(diǎn)，使水蒸氣難以結(jié)露；二是從改變材料表面的性能出發(fā)，利用涂層改變基材表面的化學(xué)成分或微觀結(jié)構(gòu)，從而改變表面的潤濕性能來達(dá)到防霧的目的。這其中，采用升溫的方法防霧不僅耗時(shí)長而且造成大量的資源浪費(fèi)。防霧涂料因其簡單方便，快速有效而成為了目前最受關(guān)注的防霧方法。

防霧涂層主要分為疏水性防霧和親水性防霧涂層兩種。疏水性防霧涂層是使表面疏水，增大玻璃與水之間的接觸角，使水滴在重力的作用下滑落來達(dá)到防霧的目的。然而疏水性涂層多采用高分子樹脂材料或有機(jī)無機(jī)雜化材料，其合成工藝復(fù)雜，價(jià)格成本昂貴，且在實(shí)際應(yīng)用中微小水滴的下落較難控制。此外，在高濕度環(huán)境下有大量水汽迅速冷凝時(shí)，往往仍會出現(xiàn)霧化現(xiàn)象。而親水性防霧涂層是通過改善基材表面浸潤狀態(tài)，降低對水的接觸角，使凝聚在表面上的小水滴鋪展開而薄膜化，減少光線的漫射，保證玻璃的透明度，從而解決霧化問題。

親水防霧涂層主要包括表面活性劑涂層、無機(jī)納米或溶膠涂層、親水性高分子涂層、親水性高分子/無機(jī)雜化涂層。在這其中，表面活性劑的組分為小分子，有毒、易揮發(fā)，不利于人體健康，所以應(yīng)用較少。含有高分子聚合物的親水涂層用作汽車前擋風(fēng)玻璃防霧時(shí)，其有機(jī)成膜物往往會殘留在玻璃表面，容易粘附污染物且難以清除，從而導(dǎo)致安全隱患。

申請?zhí)?01610568511.2的專利文獻(xiàn)公開了一種納米超親水防霧化薄膜，其采用多種聚合物組分的混合用于防霧，但是起主要防霧作用的為聚乙烯層和沸石防霧化層，層厚度微米級。其防霧效果待定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一是提供一種二氧化硅親水納米粒子及其制備方法。本發(fā)明的另一目的是利用這種sio2親水納米粒子配制成分散液，可通過噴涂方法噴涂在玻璃表面迅速防霧，同時(shí)具有易清除的特性，可滿足一次性快速防霧的應(yīng)用需求。

本發(fā)明首先提供sio2親水納米粒子的制備方法，具體步驟如下：

第一步，將氨水、去離子水和無水乙醇按比例加入到燒杯中，在40-60℃溫度攪拌2-4min。再向混合溶液中滴加適量正硅酸乙酯，密封恒溫繼續(xù)攪拌3-6h；制備sio2納米粒子分散液a；

所述氨水和去離子水的質(zhì)量比為0.2:1～2.0:1，優(yōu)選0.4:1～0.8:1；無水乙醇和去離子水的質(zhì)量比為30:1～60:1，優(yōu)選為50:1；正硅酸乙酯和去離子水質(zhì)量比為1:1～2:1，優(yōu)選為1.5:1～2:1。

所述sio2納米粒子粒徑為10-80nm；所述氨水的質(zhì)量百分濃度25％。

第二步，向盛有納米粒子分散液a燒杯中加入稀釋劑，攪拌均勻后，加入改性劑，攪拌1-2h，制備sio2親水納米粒子分散液b。

所述稀釋劑為無水乙醇與水的混合溶液，其中無水乙醇與水質(zhì)量比為1:1～1:8，優(yōu)選1:4～1:5。

所述改性劑可以是聚氧乙烯失水山梨醇單月桂酸酯、聚氧乙烯十六烷基醇、油酸鈉、aeo-20脂肪醇聚氧乙烯醚中的一種。

所述稀釋劑與納米粒子分散液a的質(zhì)量比為1:1～10:1，優(yōu)選為3:1。

所述改性劑與納米粒子分散液a的質(zhì)量比為0.005:1～0.05:1。

本發(fā)明還提供一種sio2親水納米粒子的應(yīng)用，具體是指將所制備的sio2親水納米粒子分散液b采用噴涂、浸淋和涂抹的方式對玻璃表面進(jìn)行處理，室溫下靜置5min以上，玻璃表面對水的接觸角可大幅度降低，并表現(xiàn)出良好的防霧效果。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)常規(guī)二氧化硅納米粒子的單分散性差，長期存儲時(shí)容易團(tuán)聚而長大、凝聚；本發(fā)明提供的sio2親水納米粒子由于親水基團(tuán)的作用，具有長期儲存穩(wěn)定；

(2)本發(fā)明提供的sio2親水納米粒子粒徑小(10-80nm)、分布均勻；所得的分散液完全透明，用于玻璃表面不影響玻璃的透光性；

(3)本發(fā)明提供的sio2親水納米粒子分散液在玻璃表面形成納米粒子散點(diǎn)，改善玻璃表面的親水特性(親水角小于10°)，不僅具有良好的防霧特性，而且由于其非成膜防霧特性，可避免防霧涂層帶來的安全隱患和難以清除的問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明制備的sio2納米粒子粒徑分布測試結(jié)果。

圖2是本發(fā)明制備的sio2納米粒子的微觀形貌圖。

圖3是原始玻璃表面接觸角測量結(jié)果(接觸角＝61.3°)。

圖4是本發(fā)明制備的sio2親水納米粒子分散液改性表面接觸角測量結(jié)果(接觸角＝8.9°)。

圖5是本發(fā)明制備的sio2親水納米粒子分散液改性表面防霧效果圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明提供一種sio2親水納米粒子的制備方法和應(yīng)用，下面通過實(shí)施例進(jìn)行具體說明。

實(shí)施例1：

一種sio2親水納米粒子分散液的制備，具體步驟如下：

將0.8g氨水、1g去離子水和50g無水乙醇加入到燒杯中，在40℃溫度攪拌2min。再向混合溶液中滴加2g正硅酸乙酯，密封恒溫繼續(xù)攪拌4h；制備sio2納米粒子分散液a；

將無水乙醇與水按照1：4的質(zhì)量比配置成稀釋劑，取5gsio2納米粒子分散液a置于干凈燒杯中，加入稀釋劑15g，攪拌均勻后；加入改性劑aeo-20脂肪醇聚氧乙烯醚0.06g，攪拌反應(yīng)1-2h，得到sio2親水納米粒子分散液b；

采用zeta電位納米粒度粒徑測量儀(英國馬爾文儀器有限公司zetasizernanozs)測量sio2納米粒子分散液a的粒徑分布如圖1所示，制備的sio2納米粒子粒徑分布峰值為46.68nm，大部分粒徑分布在40-60nm之間。

將sio2納米粒子分散液a涂敷馬口鐵片表面，采用掃描電鏡(日本jsm-7500f掃描電鏡)對sio2納米粒子的表面形貌進(jìn)行觀察如如圖2所示，所述的sio2納米粒子表面為均勻的球狀，粒徑分布均勻，約為50nm。

所制備的sio2親水納米粒子分散液b噴涂在玻璃表面，室溫靜置5min后，采用接觸角測量儀(德國krüss公司fm40mk2)測量水在其表面的接觸角為8.9°(如圖4所示)，遠(yuǎn)小于玻璃原始表面的接觸角(61.3°)如圖3所示。

將經(jīng)sio2親水納米粒子分散液b噴涂處理的玻璃片與沒有處理的玻璃片一同放置在盛有50℃熱水的燒杯上考察其防霧效果，如圖5所示?？梢钥吹剑瑘D5左側(cè)普通玻璃表面形成大量霧滴，而經(jīng)sio2親水納米粒子分散液噴涂處理的玻璃片(圖5右側(cè)玻璃)清晰透明，防霧效果良好。

實(shí)施例2：

一種sio2親水納米粒子分散液的制備，具體步驟如下：

將0.4g氨水、1g去離子水和50g無水乙醇加入到燒杯中，在60℃溫度攪拌4min。再向混合溶液中滴加2g正硅酸乙酯，密封恒溫繼續(xù)攪拌6h；制備sio2納米粒子分散液a；

將無水乙醇與水按照1：4的質(zhì)量比配置成稀釋劑，取5gsio2納米粒子分散液a置于干凈燒杯中，加入稀釋劑15g，攪拌均勻后；加入改性劑聚氧乙烯失水山梨醇單月桂酸酯0.025g，攪拌反應(yīng)1-2h，得到sio2親水納米粒子分散液b。

采用zeta電位納米粒度粒徑測量儀(英國馬爾文儀器有限公司zetasizernanozs)測量sio2納米粒子分散液a的粒徑分布，制備的sio2納米粒子粒徑分布峰值為22.26nm,大部分粒徑分布在10-30nm之間

所制備的sio2親水納米粒子分散液b噴涂在玻璃表面，室溫靜置5min后，采用接觸角測量儀測量水在其表面的接觸角為6°，遠(yuǎn)小于玻璃原始表面的接觸角。

將經(jīng)sio2親水納米粒子分散液噴涂處理的玻璃片與沒有處理的玻璃片一同放置在盛有50℃熱水的燒杯上考察其防霧效果，結(jié)果表面，經(jīng)sio2親水納米粒子分散液噴涂處理的玻璃片保持清晰透明，表面基本上沒有形成霧，具體是指將玻璃表面對水的接觸角可大幅度降低，并表現(xiàn)出良好的防霧效果。

實(shí)施例3：

一種sio2親水納米粒子分散液的制備，具體步驟如下：

將0.8g氨水、1g去離子和50g無水乙醇加入到燒杯中，在40℃溫度攪拌4min。再向混合溶液中滴加1.5g正硅酸乙酯，密封恒溫繼續(xù)攪拌4h；制備sio2納米粒子分散液a；

將無水乙醇與水按照1：5的質(zhì)量比配置成稀釋劑，取5gsio2納米粒子分散液a置于干凈燒杯中，加入稀釋劑15g，攪拌均勻后；加入改性劑聚氧乙烯十六烷基醇0.25g，攪拌反應(yīng)1-2h，得到sio2親水納米粒子分散液b。

采用zeta電位納米粒度粒徑測量儀(英國馬爾文儀器有限公司zetasizernanozs)測量sio2納米粒子分散液a的粒徑分布，制備的sio2納米粒子粒徑分布峰值為38.90nm,大部分粒徑分布在30-50nm之間

所制備的sio2親水納米粒子分散液b噴涂在玻璃表面，室溫靜置5min后，測量水在其表面的接觸角為4.5°，遠(yuǎn)小于玻璃原始表面的接觸角。將經(jīng)sio2親水納米粒子分散液噴涂處理的玻璃片具有良好的防霧效果。