本發(fā)明涉及一種材料表面改性方法，具體是涉及一種在玻璃表面制備疏水薄膜的方法。

背景技術(shù)：

潤(rùn)濕性是材料表面的重要特征之一，隨著對(duì)自然界中自清潔現(xiàn)象和潤(rùn)濕性可控表面的深入研究，制備無(wú)污染、自清潔表面的夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)。通常將表面與水接觸角小于90°的表面稱為親水表面，大于90°的表面為疏水表面。疏水表面在國(guó)防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ钪杏兄匾膽?yīng)用前景，引起人們的普遍關(guān)注。疏水表面已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域如天線、門窗防積雪，船、潛艇等外殼降低阻力，石油輸送管道內(nèi)壁、微量注射器針頭防止粘附堵塞、減少損耗，紡織品、皮革制品的防水、防污等。

疏水表面的應(yīng)用往往涉及固體材料表面，固體材料表面自由能（即表面張力）越大，固體越容易被液體潤(rùn)濕。一般來說，金屬及其氧化物、玻璃和無(wú)機(jī)鹽的表面能較高，為親水表面；有機(jī)固體及高聚物的表面一般自由能較低為疏水表面。當(dāng)金屬或者玻璃等固體表面需要具備疏水表面時(shí)，可在其表面制備疏水薄膜。疏水薄膜如能應(yīng)用到玻璃表面制備出疏水玻璃，則可用到汽車擋風(fēng)玻璃、高層建筑幕墻等，使得玻璃表面具有免于打理，從而擁有節(jié)水、節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，這是源于疏水薄膜表面的污染物或灰塵能夠在外力作用下自動(dòng)脫落。

疏水薄膜的制備方法較多，主要包括溶膠-凝膠法、layer-by-layer法和模板法。溶膠-凝膠法是指將原料分散在溶劑中，原料經(jīng)過水解生成活性單體，活性單體縮聚形成溶膠，再經(jīng)過處理形成凝膠。該方法具有反應(yīng)物種類多，過程易于控制，產(chǎn)物顆粒均一等優(yōu)點(diǎn)。利用溶膠-凝膠過程形成的納米顆粒，通過浸涂、提拉等附著到在各種基底上，再經(jīng)過低表面能有機(jī)物修飾，可以在固體表面上輕松實(shí)現(xiàn)疏水性能。layer-by-layer法也稱層-層自組裝技術(shù)，該技術(shù)中自組裝層與層之間通過靜電作用、共價(jià)鍵、氫鍵、電荷等相互作用連在一起，該方法具有材料成分、尺寸、形貌可控的優(yōu)點(diǎn)，可用于各種疏水薄膜制備，但該方法制備效率低。模版法，該方法是制備納米疏水薄膜的一種重要技術(shù)，可對(duì)所制備薄膜的尺寸、結(jié)構(gòu)、排列及形貌進(jìn)行調(diào)控，進(jìn)而獲得特殊的超疏水性能，但該方法制備存在工藝復(fù)雜、制備面積小、實(shí)際服役時(shí)間過短的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述存在問題和不足，提供一種通過物理汽化工藝對(duì)特殊配方的溶液進(jìn)行霧化處理，工藝簡(jiǎn)單、操作容易、效率高，從而在玻璃表面獲得超微粒子結(jié)構(gòu)的疏水薄膜的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明所述的玻璃疏水薄膜的制備方法，其特點(diǎn)是包括以下步驟：

1）將ptfe(聚四氟乙烯)乳液、環(huán)氧丙烯酸脂、sio2溶膠、無(wú)水乙醇、去離子水、正丁醇按一定體積比配制成混合溶液，通過除泡機(jī)在0.1pa低壓下攪拌60min進(jìn)行除泡并靜置；

2）采用霧化噴槍把真空除泡后的混合溶液在0.2mpa壓力下均勻噴涂在玻璃片表面，噴槍移動(dòng)速度為200mm/s；

3）把噴涂有溶液的玻璃片放置在真空爐中進(jìn)行熱處理，噴涂面朝上，并在0.2pa低壓下烘烤，并隨爐冷卻取出，制得疏水性好、透光性強(qiáng)及耐刮蹭性好的玻璃疏水薄膜。

上述步驟1）中所述混合溶液的各組成成分的體積配比為：ptfe(聚四氟乙烯)乳液40～60%、環(huán)氧丙烯酸脂8～15%、sio2溶膠12～20%、無(wú)水乙醇5～15%、去離子水7～20%、正丁醇3～6%。

上述步驟3）中所述熱處理的條件為：120～170℃保溫2h，350～420℃保溫3h，升溫速率為10℃/min。

因此，本發(fā)明提供一種透光性高、耐刮蹭性好的玻璃疏水薄膜。在疏水薄膜所用材料中，ptfe表面能低，具有極佳的化學(xué)穩(wěn)定性，是一種良好的疏水材料，但因材質(zhì)較軟，耐磨性差，一定程度上限制了其應(yīng)用范圍，且單一的ptfe材料需經(jīng)過復(fù)雜的表面活化才能與薄膜界面粘結(jié)及常溫固化。環(huán)氧丙烯酸脂具有良好的固化性和成型性，且粘結(jié)性和韌性較佳，耐高低溫性和耐酸堿腐蝕也較好。sio2溶膠包括sio2、水和羥基，其中所含有大量的sio2納米、亞微米顆粒使得薄膜具有良好的耐熱性以及成膜后較高的硬度，進(jìn)而可提高疏水薄膜的耐刮性。無(wú)水乙醇和去離子水做為稀釋劑用于調(diào)節(jié)混合溶液的溶度和黏性，正丁醇作為除泡劑加入溶液中，低壓下攪拌混合溶液能快速促使混合溶液中的空氣向外釋放，此外，也保證混合溶液霧化噴涂過程中不容易裹挾空氣進(jìn)入玻璃片表面疏水薄膜中，保證了玻璃的高透光性。為了驗(yàn)證本發(fā)明玻璃疏水薄膜的疏水性能，進(jìn)行了水潤(rùn)濕角測(cè)試，如圖1為市售玻璃的潤(rùn)濕角測(cè)試圖片，其中潤(rùn)濕角為26.0°；通過本發(fā)明方法制備疏水薄膜后，玻璃的潤(rùn)濕角為108.2°，其測(cè)試圖片如圖2所示，因此本發(fā)明所制備的薄膜對(duì)玻璃表面的疏水性能有了大幅度的提高。

本發(fā)明提出一種新型的噴霧沉積法，該方法是一種通過物理汽化工藝對(duì)特殊配方的溶液進(jìn)行霧化處理，從而在固體表面獲得超微粒子結(jié)構(gòu)的疏水薄膜的制備方法。通過該方法制備的疏水薄膜具有高疏水性、高透光性和強(qiáng)耐刮蹭性，可廣泛應(yīng)用于玻璃疏水薄膜。

附圖說明

圖1為市售玻璃的潤(rùn)濕角測(cè)試圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的帶疏水薄膜的玻璃潤(rùn)濕角測(cè)試圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的制備方法作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1：

將ptfe乳液、環(huán)氧丙烯酸脂、sio2溶膠、無(wú)水乙醇、去離子水、正丁醇按一定體積比配制成混合溶液，該混合溶液的體積配比為：ptfe乳液40%、環(huán)氧丙烯酸脂15%、sio2溶膠12%、無(wú)水乙醇10%、去離子水20%、正丁醇3%，再通過除泡機(jī)在0.1pa的低壓下對(duì)混合溶液攪拌60min進(jìn)行除泡并靜置；采用霧化噴槍把真空除泡后的溶液在0.2mpa壓力下均勻噴涂在玻璃片表面，噴槍移動(dòng)速度為200mm/s；把噴涂有溶液的玻璃片放置在真空爐中進(jìn)行熱處理，噴涂面朝上，并在0.2pa低壓下烘烤，并隨爐冷卻取出，其中熱處理的溫度制度是：120℃保溫2h，350℃保溫3h，升溫速率為10℃/min，從而制得疏水性好、透光性強(qiáng)及耐刮蹭性好的玻璃疏水薄膜。

實(shí)施例2：

將ptfe乳液、環(huán)氧丙烯酸脂、sio2溶膠、無(wú)水乙醇、去離子水、正丁醇按一定體積比配制成混合溶液，該混合溶液的體積配比為：ptfe乳液60%、環(huán)氧丙烯酸脂15%、sio2溶膠12%、無(wú)水乙醇3%、去離子水7%、正丁醇3%，再通過除泡機(jī)在0.1pa的低壓下對(duì)混合溶液攪拌60min進(jìn)行除泡并靜置；采用霧化噴槍把真空除泡后的溶液在0.2mpa壓力下均勻噴涂在玻璃片表面，噴槍移動(dòng)速度為200mm/s；把噴涂有溶液的玻璃片放置在真空爐中進(jìn)行熱處理，噴涂面朝上，并在0.2pa低壓下烘烤，并隨爐冷卻取出，其中熱處理的溫度制度是：130℃保溫2h，370℃保溫3h，升溫速率為10℃/min，從而制得疏水性好、透光性強(qiáng)及耐刮蹭性好的玻璃疏水薄膜。

實(shí)施例3：

將ptfe乳液、環(huán)氧丙烯酸脂、sio2溶膠、無(wú)水乙醇、去離子水、正丁醇按一定體積比配制成混合溶液，該混合溶液的體積配比為：ptfe乳液50%、環(huán)氧丙烯酸脂10%、sio2溶膠15%、無(wú)水乙醇8%、去離子水13%、正丁醇4%，再通過除泡機(jī)在0.1pa的低壓下對(duì)混合溶液攪拌60min進(jìn)行除泡并靜置；采用霧化噴槍把真空除泡后的溶液在0.2mpa壓力下均勻噴涂在玻璃片表面，噴槍移動(dòng)速度為200mm/s；把噴涂有溶液的玻璃片放置在真空爐中進(jìn)行熱處理，噴涂面朝上，并在0.2pa低壓下烘烤，并隨爐冷卻取出，其中熱處理的溫度制度是：140℃保溫2h，390℃保溫3h，升溫速率為10℃/min，從而制得疏水性好、透光性強(qiáng)及耐刮蹭性好的玻璃疏水薄膜。

實(shí)施例4：

將ptfe乳液、環(huán)氧丙烯酸脂、sio2溶膠、無(wú)水乙醇、去離子水、正丁醇按一定體積比配制成混合溶液，該混合溶液的體積配比為：ptfe乳液40%、環(huán)氧丙烯酸脂12%、sio2溶膠16%、無(wú)水乙醇12%、去離子水15%、正丁醇5%，再通過除泡機(jī)在0.1pa的低壓下對(duì)混合溶液攪拌60min進(jìn)行除泡并靜置；采用霧化噴槍把真空除泡后的溶液在0.2mpa壓力下均勻噴涂在玻璃片表面，噴槍移動(dòng)速度為200mm/s；把噴涂有溶液的玻璃片放置在真空爐中進(jìn)行熱處理，噴涂面朝上，并在0.2pa低壓下烘烤，并隨爐冷卻取出，其中熱處理的溫度制度是：150℃保溫2h，400℃保溫3h，升溫速率為10℃/min，從而制得疏水性好、透光性強(qiáng)及耐刮蹭性好的玻璃疏水薄膜。

實(shí)施例5：

將ptfe乳液、環(huán)氧丙烯酸脂、sio2溶膠、無(wú)水乙醇、去離子水、正丁醇按一定體積比配制成混合溶液，該混合溶液的體積配比為：ptfe乳液45%、環(huán)氧丙烯酸脂8%、sio2溶膠18%、無(wú)水乙醇13%、去離子水10%、正丁醇6%，再通過除泡機(jī)在0.1pa的低壓下對(duì)混合溶液攪拌60min進(jìn)行除泡并靜置；采用霧化噴槍把真空除泡后的溶液在0.2mpa壓力下均勻噴涂在玻璃片表面，噴槍移動(dòng)速度為200mm/s；把噴涂有溶液的玻璃片放置在真空爐中進(jìn)行熱處理，噴涂面朝上，并在0.2pa低壓下烘烤，并隨爐冷卻取出，其中熱處理的溫度制度是：160℃保溫2h，350℃保溫3h，升溫速率為10℃/min，從而制得疏水性好、透光性強(qiáng)及耐刮蹭性好的玻璃疏水薄膜。

實(shí)施例6：

將ptfe乳液、環(huán)氧丙烯酸脂、sio2溶膠、無(wú)水乙醇、去離子水、正丁醇按一定體積比配制成混合溶液，該混合溶液的體積配比為：ptfe乳液55%、環(huán)氧丙烯酸脂9%、sio2溶膠20%、無(wú)水乙醇5%、去離子水8%、正丁醇3%，再通過除泡機(jī)在0.1pa的低壓下對(duì)混合溶液攪拌60min進(jìn)行除泡并靜置；采用霧化噴槍把真空除泡后的溶液在0.2mpa壓力下均勻噴涂在玻璃片表面，噴槍移動(dòng)速度為200mm/s；把噴涂有溶液的玻璃片放置在真空爐中進(jìn)行熱處理，噴涂面朝上，并在0.2pa低壓下烘烤，并隨爐冷卻取出，其中熱處理的溫度制度是：170℃保溫2h，420℃保溫3h，升溫速率為10℃/min，從而制得疏水性好、透光性強(qiáng)及耐刮蹭性好的玻璃疏水薄膜。

本發(fā)明是通過實(shí)施例來描述的，但并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成限制，參照本發(fā)明的描述，所公開的實(shí)施例的其他變化，如對(duì)于本領(lǐng)域的專業(yè)人士是容易想到的，這樣的變化應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求限定的范圍之內(nèi)。