[發明專利]一種硅氟化自潔玻璃納米材料及其生產方法

有效

• 申請號: 200810030013.8
• 申請日: 2008-08-05
• 公開（公告）號: CN101333078A
• 公開（公告）日: 2008-12-31
• 發明（設計）人: 許京麗;歐陽喜仁;諸泉;陳建軍
• 申請（專利權）人: 廣州市白云化工實業有限公司
• 主分類號: C03C17/30
• 分類號: C03C17/30
• 代理公司: 廣州廣信知識產權代理有限公司
• 代理人: 李玉峰

技術領域

本發明涉及一種用于玻璃、陶瓷等的表面處理，使其表面具有防塵、防污、自潔功能的硅氟化自潔玻璃納米材料及其生產方法。

背景技術

隨著城市建設現代化程度的不斷發展，玻璃幕墻在高層建筑物上的用量迅猛上升。但是目前，絕大部分玻璃幕墻均存在著耐污染性差的問題，尤其在空氣污染嚴重、干旱少雨的北方地區，玻璃幕墻極易蒙塵納垢，從而出現色澤不均勻，波紋各異的現象，使得光反射不可控，導致光環境雜亂，破壞了城市景觀。此外，玻璃幕墻清洗的難度大，清洗過程中使用的高強度洗滌劑具有一定的腐蝕性，同時產生的廢水也給環境帶來二次污染，而且清潔后不久又臟污如舊。因此，為了保持玻璃表面長時間的清潔，并降低清洗難度，而出現了自清潔技術，即對玻璃表面進行自清潔處理，以便利用自然雨水沖刷達到自然清潔的目的。自清潔玻璃除了具有節能節水、節約人力、節約材料等優點之外，還可減少人工操作的危險性，并有助于改善環境狀態。此外，隨著車輛以及日常生活對玻璃使用需求的增加，也對玻璃清潔的便利性提出了更高的要求。

為此，對玻璃的表面進行改性，突破了傳統清洗的清潔方式，不僅方便了用戶的使用，而且有利于解決普遍關注的環保及能源問題，使得玻璃表面具有良好的自潔功能這一技術具有廣闊的應用空間和巨大的市場前景。

目前，現有技術中的自清潔玻璃通常為二氧化鈦自清潔玻璃，其制備技術有很多，如化學氣相沉積、磁控濺射、溶膠-凝膠方法等。然而，這些均是針對親水性自清潔玻璃的在線生產制造方法，生產過程復雜，成本高，而且大多對固化成膜的溫度要求比較高，難以對已上墻玻璃(或已使用玻璃)進行表面改性的自清潔處理。此外，隨著建筑物、車輛及日常生活對玻璃用量的不斷增加，迫切需要對玻璃自清潔處理技術進行改進，以適應日益增長的使用需求。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種用于玻璃、陶瓷表面的防污、防塵、使表面具有良好的自潔功能的硅氟化自潔玻璃納米材料。本發明的另一目的在于提供這種硅氟化自潔玻璃納米材料的生產方法。

本發明的目的通過以下技術方案予以實現：

本發明提供的一種硅氟化自潔玻璃納米材料，其特征在于：由溶劑和活性成分組成；所述活性成分為氟化改性有機硅納米粒子，其反應原料如下：

正硅酸酯，結構式為：Si(OC₂H₅)₄；

氟改性烷基硅烷，結構式為：R_f-CH₂CH₂Si(OR₁)₃，R₁為甲基或乙基，R_f具有如下通式：CF₃-C_nF_mH_2n-m，n＝0～12的正整數，m為整數，且0＜m＜2n；或其不同結構長鏈氟改性烷基硅烷的混合物；

所述反應原料的體積用量為正硅酸酯∶氟改性烷基硅烷＝1.5～3∶0.15～1.8，優選2～3∶0.3～1.2；

活性成分氟化改性有機硅納米粒子的制備過程分為二步：通過水解正硅酸酯合成制備二氧化硅納米粒子；然后使用氟改性烷基硅烷對二氧化硅納米粒子進行表面改性而制得氟化改性有機硅納米粒子。

有機硅涂料是一類廣泛應用的高性能涂料，具有良好的耐高低溫、耐老化、憎水、電絕緣性、難燃和無毒無腐蝕等性能，但耐溶劑、耐油等性能并不理想。用氟改性烷基硅烷進行改性，可使涂料兼具有機硅涂料和氟碳樹脂涂料二者優異性能。在有機硅涂料中，引進有機氟基團，在不改變有機硅涂料固有的優異性能的同時，可以進一步降低硅樹脂的表面能，改善涂層的耐油、耐溶劑、耐化學藥品等性能。

本發明的另一目的通過以下技術方案予以實現：

本發明提供的上述硅氟化自潔玻璃納米材料的生產方法，包括以下步驟：

1)合成二氧化硅納米粒子：將溶劑置于反應器中并進行攪拌，然后加入水，用堿催化劑調節反應體系的pH值為9～12.5，在反應溫度35℃～50℃下，將正硅酸酯加入到反應器中，攪拌水解0.5～2h；

2)二氧化硅納米粒子的表面改性：用酸催化劑調節上述水解反應制得的二氧化硅納米粒子體系的pH值為4.0～7.0；然后加入氟改性烷基硅烷，在反應溫度35℃～50℃下反應2～6h；反應完畢，用中和試劑調節反應體系的pH值為4.0～7.0，過濾反應產物即得氟化改性有機硅納米涂料；