[發(fā)明專利]防霧涂層、防霧涂層的制備方法及防霧玻璃

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310676084.6
• 申請(qǐng)日: 2013-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN103664004A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜妍彥;杜興科;姜淑文;郭靜;王承遇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C03C17/34
• 分類號(hào): C03C17/34
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 賈漢生;李馨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米材料技術(shù)，尤其涉及一種防霧涂層、防霧涂層的制備方法及防霧玻璃。

背景技術(shù)

玻璃的霧化是指空氣中的水蒸汽冷卻至其露點(diǎn)時(shí)達(dá)到飽和狀態(tài)，在玻璃制品表面凝結(jié)形成微小的液滴，這些液滴對(duì)光線進(jìn)行折射和散射，造成玻璃的不透明現(xiàn)象。建筑物玻璃窗、浴室鏡子、眼鏡發(fā)生霧化都會(huì)給生活帶來諸多不便，汽車擋風(fēng)玻璃起霧給行車安全帶來嚴(yán)重危害。

防霧玻璃就是指普通玻璃在經(jīng)過特殊的物理或化學(xué)方法處理后，使表面產(chǎn)生獨(dú)特的物理化學(xué)特性，防止玻璃表面成霧，從而達(dá)到不影響鏡面成像的能見度或玻璃的透光率的效果。防霧玻璃的制備方法主要分為兩大類：在玻璃表面制備疏水性防霧涂層或親水性防霧涂層。

若為疏水性防霧涂層，則類似于荷葉效應(yīng)，其接觸角增大，小液滴不能吸附在玻璃表面，而是聚集成水珠，當(dāng)水珠達(dá)到一定尺寸時(shí)，在其自身重力作用下滑落，或通過外力如風(fēng)吹、雨刷等方式除去。該方法效果明顯，但是時(shí)效性差，由于小液滴的聚集或吹干、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佳，無法保證玻璃制品作為耐用消費(fèi)品的長期使用壽命。

若為親水性防霧涂層，則會(huì)降低玻璃表面對(duì)水的接觸角，使凝結(jié)在表面上的小液滴不形成微小的水珠，而是迅速在表面鋪展開來，形成一層均勻的水膜，減少了光線的散射，保證了玻璃的透明度，從而達(dá)到防霧效果。同時(shí)，均勻的水膜隨重力下落還可帶走玻璃表面的污漬，試驗(yàn)表明，該方法可以去除大部分污漬，使玻璃具備一定的自清潔功能。

國外在20世紀(jì)60年代就開始了防霧玻璃和自清潔玻璃的研究。目前，世界上發(fā)達(dá)國家均有知名公司在從事自清潔玻璃的研究開發(fā)，如英國Pilkington公司、日本TOTO公司、美國PPG公司等。日本率先開發(fā)出TiO₂光催化自清潔玻璃，迄今為止，國內(nèi)外研究最多的仍是TiO₂光催化防霧薄膜。在紫外光照射下，納米TiO₂可使玻璃表面附著的水滴迅速擴(kuò)散成均勻的水膜，表面不會(huì)生成能夠發(fā)生光散射的霧，可維持高度的透明性。此類防霧薄膜具有兩大優(yōu)點(diǎn)：紫外光照射下，對(duì)水的接觸角迅速變小，最后可達(dá)到或接近零度，呈現(xiàn)出超親水特性；TiO₂薄膜具有良好的耐磨損、耐擦傷等機(jī)械性能。但由于以下幾點(diǎn)不足限制了其在實(shí)際中的推廣應(yīng)用：①利用TiO₂的光催化特性促使表面達(dá)到超親水，需要有紫外光照射，停止照射后，接觸角逐漸增大，表面又回到疏水狀態(tài)，直至再次受到紫外光照射時(shí)，逐漸恢復(fù)超親水性（約十分鐘左右），而太陽光照射效果較差，需要很長一段時(shí)間才能恢復(fù)超親水性；②根據(jù)對(duì)TiO₂薄膜超親水性原理的最新研究結(jié)果，其超親水性源于表面結(jié)構(gòu)的變化，在紫外光照下，發(fā)生了價(jià)帶電子的激發(fā)、遷移，產(chǎn)生大量的氧空位，正是這些空穴提供了超親水性，但這些孔狀結(jié)構(gòu)很容易被難揮發(fā)的物質(zhì)、表面污漬或者納米塵埃堵住孔口，從而喪失親水性，耐久性不理想；③TiO₂薄膜親水性能的穩(wěn)定性差，且其影響因素多，如光照強(qiáng)度、環(huán)境氣氛、溫度、表面清潔度、摻雜情況都會(huì)影響其親水性能；④TiO₂薄膜同時(shí)具有光催化特性和超親水特性，目前，國內(nèi)外均側(cè)重于研究其光催化特性，而對(duì)超親水特性的研究相對(duì)較少。同時(shí)，對(duì)如何進(jìn)一步提高其親水性能，使其在弱光照條件下能夠迅速恢復(fù)超親水性，并在黑暗中也能長時(shí)間保持超親水狀態(tài)，仍需進(jìn)行深入研究；⑤TiO₂薄膜的低溫制備（120℃）及固化技術(shù)尚未很好解決；⑥TiO₂薄膜的光催化性、超親水性的作用機(jī)理尚未完全搞清楚。W.L.Tonar等在玻璃基材表面制備了SiO₂與TiO₂的復(fù)合薄膜，即先涂覆一層SiO₂薄膜，再加一層TiO₂薄膜，可提高防霧性能，且在失去紫外線照射的條件下，親水性也能維持較長一段時(shí)間，但與實(shí)際應(yīng)用仍相差甚遠(yuǎn)。