[發明專利]一種使玻璃具有自清潔效果的涂層材料的制備和應用方法

在審

• 申請號: 201710340542.7
• 申請日: 2017-05-15
• 公開（公告）號: CN107128969A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 徐榮;肖重陽
• 申請（專利權）人: 重慶森盟新能源開發有限公司
• 主分類號: C01G23/053
• 分類號: C01G23/053;C03C17/23;B82Y40/00
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務所(普通合伙)11548
• 代理人: 李靜

技術領域

本發明涉及一種玻璃圖層材料，具體是一種使玻璃具有自清潔效果的涂層材料的制備和應用方法。

背景技術

普通玻璃表面易產生靜電，會吸收空氣中的浮塵、汽車尾氣，特別是霧霾天多的時候，時間一長，極容易臟污，另外，當下雨時，普通玻璃與水的接觸角為30-40度，所以在玻璃表面很容易形成水珠，并且水珠不易滑落，在水珠干燥過程中，又極容易吸咐空氣中漂浮著的一定量的有機物，干燥后形成水痕，天長日久，形成污垢，這種污漬雨水難以沖去，只有人工涮洗才可以除凈。由于城市建筑大量采用玻璃幕墻為裝修材料，一旦形成大面積的污垢，會極大影響城市市容，而且長時間不清潔，污垢表面會長霉菌，近一步污染空氣，加劇危害大眾健康。但是，人工清洗涉及高空作業問題，具有高度的危險性和操作難度，并且給大樓內部人員造成隱私上的不便。另外人工高空清洗作業成本和保險費用高昂。

近年來，超親水玻璃因具有超親水、自清潔、防霧等特性在建筑物外墻玻璃、汽車玻璃、家用浴室防霧玻璃、電子產品的顯示器和太陽能電池的采光板等方面得到廣泛的應用.目前，超親水玻璃的制備方法多種多樣，按照超親水的機理可以分為兩大類:一是粗糙度致超親水，即通過對玻璃表面化學和幾何結構進行改造，使玻璃表面具有一定的粗糙度，從而獲得超親水性能.通過層層自組裝法將SiO₂納米粒子組裝到聚陽離子層中制備出多孔結構的玻璃薄膜，該薄膜表面對水接觸角在0.5s內就能小于5°。但薄膜的超親水性能維持時間不長，一旦空氣的有機污染物吸附在薄膜表面，即覆蓋-OH等親水基團，薄膜將失去親水能力，故此法制備的薄膜無法應用于外界環境、

二是光催化超親水，即用TiO₂、SnO₂等光催化物質鍍制的薄膜，經紫外光或可見光照射后可表現出超親水性能。其中TiO₂作為典型的半導體光催化材料，在超親水領域受到極大的重視.Fujishima等對TiO₂薄膜的親水行為進行較為系統的研究，用銳鈦型TiO₂溶膠制備的TiO₂薄膜，在紫外光照射下表現出超親水性能，但將此薄膜黑暗放置一段時間，表面轉變為疏水性.此法制備的薄膜具有較強的光致超親水性，能夠有效地降解有機污染物，但其無法實現弱光或室內采光環境下的超親水性。

目前市場上的最好的超親水涂層主要成分是二氧化鈦(TiO₂)。在玻璃上鍍/涂一層二氧化鈦薄膜后，由于二氧化鈦在(紫外線)光能的作用下能夠產生良好的光催化特性而具有超親水性。這種超親水特性使得很小的水滴會聚成大的水膜，在重力的作用下脫落，從而使得沾染在其上的污漬能夠容易的被水沖走，使玻璃具有易清潔的特性，因此特別適合用于戶外建筑玻璃。其優點是價格便宜，缺點是二氧化鈦的吸收帶是在紫外區所有必須有紫外線照射，而且附著性不佳。很多人用摻雜的方法來使得二氧化鈦獲得一些顏色，但這些雜原子又會造成二次污染，而且易受氧化而褪色，效果并不佳。

制約二氧化鈦光電催化劑因在環境和能源方面的應用的一個瓶頸因素是光子利用率，如常用的光催化劑二氧化鈦(TiO₂)只能吸收紫外光，約占太陽光全譜能量中的5％。黑色TiO₂是一種新型的可見光催化材料，通過在二氧化鈦納米顆粒表面或者體相進行Ti3+摻雜或制造氧空位，從而實現其光譜吸收范圍的可控調節。

發明內容

本發明的目的在于提供一種粒徑均勻、穩定性好的使玻璃具有自清潔效果的涂層材料的制備和應用方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種使玻璃具有自清潔效果的涂層材料的制備方法，具體步驟如下：

(1)往30-60重量份的氫化鈦粉末中加入100-120重量份的20％過氧化氫水溶液，混合均勻，再加入120-150重量份的水，攪拌均勻，得到的黃色膠體狀產物；

(2)將水熱反應釜的聚四氟乙烯內襯在室溫下在50％硝酸中浸泡1天，然后用80℃去離子水浸泡三次，再將步驟(1)制備的黃色膠體狀產物混合液和添加劑放入聚四氟乙烯內襯中，將聚四氟乙烯內襯置于配套的鈦套筒中，擰緊；

(3)將水熱反應釜置于恒溫反應器中，在150-250℃下，反應10h，反應結束后，得到黑色的二氧化鈦粉體；

(4)制備的粉體混合液在聚四氟乙烯內襯中的填充度為60％，再用真空過濾的方法得到粉體，隨后在氬氣氣氛中烘干得到干燥的黑色二氧化鈦粉末。