自清洁防雾玻璃

全国性建材科技期 刊 —《玻璃 》 年 第 期 总第 期 自 清 洁 防 雾 玻 漓 刘付胜聪 李玉 平 湖南大学材料科学与工程学院 长沙市 摘 要 本文讨论了 自清洁防雾玻璃 的原理和制备方法 , 重点介绍 无机薄膜 自清洁防雾玻璃 。 它 具有 亲水性 , 高耐磨 性和 良好的耐热性等优点 , 应用前景广泛 。 关健词 自清洁 防雾 无机薄膜 玻璃 前 言 下雨或潮湿天气 , 尤其是在冬季 , 湿气容易凝 结在建筑物玻璃窗 、 汽车挡风窗 、 汽车观后镜 、 眼 镜片等各式各样的玻璃制品上 。 在浴室和厨房等蒸 汽聚集的地方 , 也可 以出现类似的情形 。 湿气或蒸 汽冷凝在玻璃制品表面形成微小水滴 , 称为玻璃的 雾化 。 图 所示 , 在玻璃基板上的水滴呈小半球状 , 易产生如棱镜般的折射效应 , 从而影响镜面成像的 能见度或玻璃的透光率 。 玻璃的雾化 , 轻则给人们 的生活带来不便 。 如在寒冷的冬季 , 从户外进人室 内眼镜片会被雾化 , 影响人的视觉 重则危及人的 生命安全 。 如汽车观后镜若受雾化而影响成像 , 交 通安全也就难 以保证 。 此外玻璃表面沾附着的灰尘 、 油污等微粒也会影响镜面成像的能见度或玻璃 的透 光率 。 为此 , 研究开发 自清洁防雾玻璃成为国内外 学者关注的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 一 〕 。 为 了避免玻璃制品上形成微小水滴导致雾化 , 通常采用 以下措施 在玻璃表面喷上一层表面 活性剂 , 以除去沉积在其上的水滴和尘埃 在 玻璃表面涂覆一层有机吸水防雾薄膜 安装加 热装置 , 通过加热蒸发玻璃表面水滴 安装超 声波分散和加热装置 , 对玻璃表面水滴 同时进行分 散和加热 , 达到快速蒸发的 目的 。 然而这些方法都 有各 自的局限性 方法需定期反复喷刷表面活 性剂而显得不便利 方法 由于使用有机物质导 致玻璃制品耐磨性和耐热性不好 方法中由于 加热蒸发水滴通常需 , 因而不实用 方法 的装置较复杂 , 元件多 , 成本高 。 因此研究开 发便利的 、 耐磨性和耐侯性好 的且成本低的新型 自 清洁防雾玻璃是十分必要的 。 图 一般玻璃制 品表面 水滴 一种较为有效的方法是在玻璃制品表面添加一 层无机薄膜 。 若该薄膜为疏水性物质 , 它能使微小 水滴聚集成大水珠 。 当水珠达到一定粒度时 , 会借 助 自身重力引起下滑 , 或通过外力如风吹 、 雨刷等 方式除去水滴 。 但是小水滴的聚集或吹干 、 蒸发都 需要一段时间 , 水滴会留在玻璃制品上 , 如棱镜般 的影响成像 。 若该薄膜为亲水性物质 图 , 水滴 全国性建材科技期刊 —《玻璃 》 。。 年 第 期 总第 期 将扩展平铺 , 不会影响镜面成像 , 同时水层薄对透 光率的影响也大为减小 。 目前新型 自清洁防雾玻璃 都采用亲水性无机薄膜制备 。 图 , 这样玻璃表面会失去防雾效果 。 图 被堵住 的 多孔薄膜 ④曲 因⑧ 图 亲水性玻璃制品表面 潍 · 瘾 自清洁防界玻瑞 么 自清洁 防雾玻瑞 表面容易产生 基团 , 因而具有良好的 亲水性 。 更为重要 的是 薄膜具有 多孔表面 , 能 大大改善其亲水性川 , 如图 所示 。 此外 , 二氧化硅 薄膜具有较低的反射率 , 光的透过率高 , 耐磨性能 好等优点 。 当玻璃表面吸附水时 , 水被 层 中的 微孔均匀吸收 , 然后蒸发 , 没有留下任何斑点 。 薄膜的制备方法可采用离子电镀或离子溅射方法 。 但更多的是采用溶胶一凝胶法 , 具体方法为 将一 定比例的正硅酸乙醋 、 盐酸 、 水和无水乙醇混合制 备硅溶胶 , 然后通过浸或淋 的方法涂在玻璃表面 , 最 后水解缩聚生成无定形的 薄膜 。 自清洁 防 雾玻璃 在玻璃表 面覆上一层约 一 的 亲水性薄膜川 , 该薄膜在紫外光的照射下 , 的 价带电子被激发到导带 , 在表面生成电子空穴对 , 电 子与 ‘十 反应 , 空穴则与表面桥氧离子反应 , 分别 生成 十 和氧空位 , 空气中的水解离吸附在氧空位 中 , 形成表面经基 , 表面经基可以进一步吸收水分 , 形成物理水吸附层 , 如图 所示 。 这样在 缺陷 周围形成 了高度亲水 的微区 , 而表面剩余区域仍为 疏水性 。 由于水滴尺寸远远大于亲水面积 , 故宏观 上 表面表现出亲水性 , 水被亲水微区吸附 , 从 而扩展浸润表面 。 停止紫外光照射 , 表面经基被空 气中的氧所取代 , 重新回到疏水状态 。 ”· ‘ 丫 丫 《卫 】 图 薄膜亲水原理 图 图 多孑七薄膜 单一 。 薄膜 自清洁防雾玻璃 的局限性在于 难挥发的物质 如油脂类或其它污染物会将微孔堵 住 , 从而关闭 层微孔 , 使玻璃表面变成疏水性 。薄膜表面的 自由经基具有很高的活性 , 它 能够将表面和微孔中有机物质氧化 。 结果玻璃制品 表面上 的水碳物质如油脂等被氧化成 , 最终被 除去 , 因此 薄膜称 自清洁亲水性层 。 衡量亲水 性的方法是测量水与表面的接触角 。 通常底材与水 全国性建材科技期刊 — 《玻璃 》 年 第 期 总第 期 的接触角小于 “ , 则认为该底材具有亲水性 。 等人 〔 〕实 验 表 明 即 使 膜厚仅有 , 在 的荧光灯 紫外光强度为 · 一 的照射下 , 膜也具有极好的亲水 性 , 如图 所示 。 由于膜很薄且透明 , 可广泛应用 于玻璃制品中 。 薄膜的制备方法 将含有 的鳌合物的 溶液涂膜在玻璃基板表面 , 然后水解缩聚生成无定 形的 于玻璃基板表面 。将该基板经 热处 理 , 即可得到 的锐钦矿型 薄膜 。 自清洁防雾玻璃 的局限性在于 当 薄膜 失去紫外光的照射时 , 将会失去亲水性 , 回到疏水 状态 , 不能长时间稳定的保持亲水性 。 因此 , 其应 用范围受到限制 。 汾 伞一衍叫补洲卜一从 。。 ︹。︶权扭鹅 黄光灯服射时间 图 薄膜接触 角与 光照 时 间 关 系图 ︵。︶硬粗那 复合 自清洁 防 雾玻璃 为 了 克 服 以 上 两 种 自清 洁 防 雾 玻 璃 的 缺 点 等人川在玻璃基板表面上 先覆上 一层 的 , 然后在 的表面再加一 层 薄膜 , 这种方法不仅能提高玻璃制品的 自清洁 防雾功能 , 而且在失去紫外光的照射条件下亲水性 也能维持较长一段时间 。 具体做法如下 薄膜的制备 按重量百分 比计算 , 将 的 、 的纯水和 的浓度为 的盐酸 作为水解抑制剂 加人到 的乙醇溶 剂中 , 通过加热搅拌得到 溶胶 , 冷却 , 然 后通过淋涂的方法涂覆在玻璃基板表面 。 在 下 干 燥 , 干 燥 过 程 中 先 水 解 生 成 , 然后脱水 , 在玻璃基板表面形成无定形的 薄膜 。 薄膜的制备 采用钦酸四丁醋 , 盐酸 和无水乙醇制备溶胶 , 在干燥的空气中采用淋涂的 方法将其涂覆在 层表面 。 薄膜 中 的含量 约为 ” “ , 将玻璃基板置于 的环境中 , 使钦酸四 丁酷彻底水解得到 , 然后脱水形成 。 这样便在无定形 薄膜上 得到一层无定形 的 薄膜 。 热处理 对玻璃基板经 的热处理 , 将 无定形的 转变成锐钦矿型的 。 将黑暗环境下保存 了几天 的 复合 自 清洁 防雾玻璃基板用 · 一 的紫外光照 射 , 其表面与水的接触角为 。 复合 自清 洁 防雾玻璃 的另 一 种 方 法闭是制备二氧化硅和二氧化钦的复合溶胶 , 然后 采用浸涂法在玻璃基板上涂膜 。 当 与 相复合时 , 在光照射条件下 , 薄 膜表面的物理吸附水可 以扩散到 处 , 且被 吸附 。 停止光照后 , 表面的吸附水可稳定 〕 表面的 一 和 自由经基 , 这样使薄膜表面在暗中也 能长时间的维持亲水性 , 而且充分发挥 了 的光 催化作用 。 但是 的含量过高时 , 表面不易受光 激发产生亲水性微区 , 使其亲水性能下降 。 含 量会影响表面与水的接触角 , 它们的关系如图 所 示 。 一一 一一 摩尔百分比 图 含量与水的接触 角关 系 。 复合 自清洁防雾玻璃表面的耐磨性 全国性建材科技期刊 —《玻璃 》 年 第 期 总第 期 能优 良 。 如图 所示 , 耐磨性随 含量的减小而 「〕 增大 。 〕侧吕娜牢 忿琶 仇含 〕 图 含童与薄膜耐磨性 关 系 〕 〕 结束语 目前 , 自清洁防雾玻璃已成为全球的研究热点 , 采用无机薄膜制备的 自清洁防雾玻璃具有优 良的亲 水性 、 耐久性且成本低 。 随着人们生活水平的提高 , 其市场需求 日趋增大 , 应用范围不断拓宽 , 将会逐 渐发展成为一个重要的产业 。 深人开展 自清洁防雾 玻璃的研究 , 并将其研究成果推向市场 , 服务于社 会 , 具有重大的意义 。 今考文献 〔〕 一 , 尧 , 〔 〔 〕 〕 叩 , , ’ , , 一 · , , “ 一 薄膜的光催化活性和超亲水性能 ” , 于向 阳 等 , 《玻璃与搪瓷 》, , , , , “ 溶胶一凝胶法制备二氧化硅薄膜的开列 问题研究 ” , 方平安等 , 《玻璃与搪瓷 , , “ 溶胶一凝胶法制备锐钦矿型 薄膜 ” , 顾少轩等 , 《硅酸盐通报 , , , 〕 上接 页 造成格子体的堵塞 。 国外对于窑龄特别长的窑炉一 般采用电熔十字砖作为格子砖 , 当采用烧结砖作为 格子砖时 , 顶层一般选用烧结错莫来石砖或镁错砖 。 国产的这两种砖 , 质量均还不过关 , 在使肘过程中 , 易产生剥落和炸裂现象 。 现在一般浮法玻璃熔窑均 采用筒型砖作为格子砖 以达到节能降耗的 目的 , 因 此建议顶层格子砖采用 国产电熔筒型砖 , 目前洛阳 大洋 、 山东工陶电熔砖厂均有此砖定型产品 。 由上述可见 , 完全采用 国产耐火材料设计砌筑 窑龄为 年左右 的浮法玻璃熔 窑可 大大地节省投 资 , 与部分进 口 砖材 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 相 比 , 熔窑部分估计可减 少 左右的一次性投资 , 而且还可缩短耐火材料 订货周期 。