[發(fā)明專利]增透的超親水自清潔防霧玻璃及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110238349.5
• 申請(qǐng)日: 2011-08-18
• 公開（公告）號(hào): CN102649623A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀軍輝;杜鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): C03C15/00
• 分類號(hào): C03C15/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及增透的超親水自清潔防霧玻璃及其制備方法。

背景技術(shù)

自清潔玻璃(Self-cleaning?glass)是指普通玻璃在經(jīng)過(guò)特殊的物理或化學(xué)方法處理后，使其表面產(chǎn)生獨(dú)特的物理化學(xué)特性，從而使玻璃無(wú)需通過(guò)傳統(tǒng)的人工擦洗方法就可以達(dá)到清潔效果的玻璃。

玻璃的霧化是指濕氣或蒸汽冷凝在玻璃制品表面形成微小水滴。而防霧玻璃(Anti-fogging?glass)就是指普通玻璃在經(jīng)過(guò)特殊處理之后，使表面具有超親水特性，使由于霧化而形成的微小水滴迅速鋪平，從而達(dá)到不影響鏡面成像、能見度和玻璃的透光率的效果。

自清潔玻璃從制備方法上主要分為兩大類：超親水自清潔玻璃；超疏水自清潔玻璃。通常的制備方法是在玻璃制品表面添加一層無(wú)機(jī)涂層。

若該涂層為超疏水性物質(zhì)，則類似荷葉效應(yīng)，其滾動(dòng)角小，能使微小水滴聚集成大水珠。當(dāng)水珠達(dá)到一定尺寸時(shí)，會(huì)借助自身重力下滑，或通過(guò)外力如風(fēng)吹、雨刷等方式被除去。該方法效果明顯，但是時(shí)效性差：由于小水滴的聚集或吹干、蒸發(fā)都需要一段時(shí)間，水滴會(huì)留在玻璃制品上，如棱鏡般地影響成像和能見度，而且目前該方法耐久性不理想，無(wú)法保證玻璃產(chǎn)品作為耐用消費(fèi)品的長(zhǎng)期使用壽命，從而無(wú)法保證真正意義上的自清潔效果。

若該涂層為超親水性物質(zhì)，則會(huì)使小水滴在玻璃表面上的接觸角趨近于零度，當(dāng)水接觸到玻璃表面時(shí)，迅速在其表面鋪展，形成均勻的水膜，表現(xiàn)出超親水的性質(zhì)，不會(huì)影響鏡面成像，同時(shí)水層薄對(duì)透光率的影響也大為減小，通過(guò)均勻水膜的重力下落帶走污漬，該方式可以去除大部分污漬。同時(shí)利用超親水的原理，也可以防止小水滴的形成，達(dá)到防霧的效果。

國(guó)外在20世紀(jì)60年代就已經(jīng)開始了玻璃自清潔和防霧研究，在基礎(chǔ)研究方面，目前，世界上發(fā)達(dá)國(guó)家均有知名公司在專門從事自清潔玻璃的研究開發(fā)和制作，如英國(guó)Pilkington公司、日本TOTO公司、美國(guó)PPG公司、德國(guó)GEA公司、VTA公司、UIC公司等；在應(yīng)用開發(fā)方面，日本率先展開開發(fā)、推廣、應(yīng)用TiO₂光催化自清潔玻璃，英國(guó)Pilkington公司、美國(guó)PPG公司等玻璃商也看好這一產(chǎn)品的開發(fā)、加工、生產(chǎn)及推廣應(yīng)用的大市場(chǎng)。英國(guó)Pilkington玻璃公司在開發(fā)應(yīng)用TiO₂光催化自潔凈玻璃方面已走在歐、美玻璃商的前列，并在2002年底之前把該產(chǎn)品推廣到歐洲及其他國(guó)家(如美國(guó))玻璃市場(chǎng)，進(jìn)行公開批量銷售，隨后在北美、大洋洲的澳大利亞、亞洲的日本等地區(qū)及國(guó)家推出(陳利賓，建筑玻璃與工業(yè)玻璃2004，No.6，12～15)；美國(guó)W.L.Tonar等人研制的透明復(fù)合自清潔防霧玻璃(W.L.Tonar?et?al.Electrochromic?Device?Having?A?Self-cleaning?Hydrophilic?Coating.United?States?Patent?Application?Publication?US2001/00210066A1，2001-09-13；K.Toru.Vehicle?Mirror.United?States?Patent?US5594585：1997-01-14；K.Toru.Anti-fog?Element.US5854708：1998-12-29；K.Takahama?et?al.Method?of?Forming?Hydrophilic?Inorganic?Coating?Film?And?Inorganic?Coating?Composition.United?States?Patent?Application?Publication?US2001/008696A1，2001-07-13)，是在玻璃基材的表面形成具有催化作用的光催化劑透明涂層，再在光催化劑透明涂層的表面形成具有親水性的透明多孔無(wú)機(jī)氧化物(SiO₂和Al₂O₃)薄膜。然而這些技術(shù)都利用了TiO₂光催化特性促使表面達(dá)到超親水，適用條件會(huì)受到限制，因?yàn)樾枰泄庹盏沫h(huán)境才能進(jìn)行催化作用；而且這種孔狀結(jié)構(gòu)表面雖可以提高親水性，但很容易被難揮發(fā)的物質(zhì)或者納米塵埃堵住孔口，耐久性不理想。