[发明专利]一种自清洁玻璃及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有自清洁功能的玻璃及其制备方法。

通常的房屋建筑、汽车等使用的玻璃暴露在空气中时间稍长，就会有灰尘污染，使玻璃的透射性能降低。另外，当小水滴(如雨水、雾水等)积在玻璃上时不会滚落，而是粘着在玻璃上，这样会影响人们的视线。因此，这种玻璃需要经常擦拭，才能保持清洁。

本发明的目的在于提出一种具有自清洁功能的玻璃及其制备方法。

本发明提出的自清洁玻璃，以通常的玻璃为基板，其上由磁控溅射法镀有一层二氧化钛(TiO₂)膜，该二氧化钛膜层的厚度为100nm-1000nm。

已有的研究表明，二氧化钛薄膜在紫外线照射下具有亲水、亲油的双亲特性，具有这种特性的膜有杀菌、防污、防雾、防臭等作用。因此，本发明将二氧化钛用磁控溅射法镀在通常玻璃上，增加了一层TiO₂膜层，使之具有自清洁功能。其结构如图1所示。

本发明还提出了这种自清洁玻璃的制备方法—磁控溅射法。它以通常玻璃为基板，镀上100nm-1000nm的二氧化钛膜层，具体步骤如下：

1.将玻璃基板清洗干净后放入真空镀膜室内，玻璃基板与磁控溅射靶的距离为3-15cm，溅射靶钛板的表面磁场强度为200-500高斯。其中靶材钛板纯度优于99.5％为好。

2.镀膜室抽真空，本底真空到2.66×10^-3pa以下，充入氩气和氧气，控制氧氩的流量比为1∶9到1∶0，并使镀膜室内保持10^-2pa数量级的动态平衡压强。

3.调节主阀，使镀膜室内达到溅射所需的总压强，其范围为1.33×10^-1pa～13.3pa。

4.溅射镀膜时，调节溅射电压为-500V～-800V，溅射电流为100mA～600mA，基板温度为室温到500℃范围，膜的沉积速率一般可控制在1nm/min到30nm/min。控制溅射时间，便可镀上所需厚度的二氧化钛层，从而制得自清洁玻璃。

经过测试证明，由本发明制得的自清洁玻璃，具有良好的亲水性能和分解有机物的能力：

1.在300μw/cm²，波长为365nm紫外光照射下(远低于阳光下紫外光的功率密度)，测试自清洁玻璃的膜表面水接触角随时间变化关系，见图2所示。经过30分钟，接触角就达5°，呈现出优良的亲水性能。

2.在普通玻璃和本自清洁玻璃上分别涂敷有机染料罗丹明，在氙灯照射下，测试其透射率变化。透射率曲线如图3所示。曲线表明，本自清洁玻璃呈现良好的分解有机物质的能力。

3.将四片本自清洁玻璃与四片普通的玻璃一起置于室外，暴露于大气中，时间为2000年2月25日～2000年3月15日，期间下过二次雨，经观察，四片自清洁玻璃表面清洁光亮，而四片普通玻璃积有灰尘，比较脏。

此外，本发明提出的自清洁玻璃具有使用寿命长的特点，在自然状态下可达10年以上。

本发明制得的自清洁玻璃可广泛用作房屋建筑门窗玻璃和汽车车窗玻璃等。

图1为本自清洁玻璃的结构图。

图2为本自清洁玻璃在紫外线照射下水滴接触角变化图。

图3为本自清洁玻璃和普通玻璃分解有机染料罗丹明的比较图。

图中标号：1为玻璃基板，2为二氧化钛镀层。

实施例1：氧氩比为1∶2，溅射气压为2.66Pa，靶与基板的距离为5cm，基板温度为250℃，沉积速率为11.2nm/min，TiO₂膜厚度为500nm，在380nm-680nm波长范围内的平均透射率为82％，由此制得的自清洁玻璃在波长为365nm、功率为280μw/cm²的紫外光照射1小时，接触角由10.4度下降到3.6度，具有明显的防雾效果。在室内光源的辐照下，可保持良好的自清洁功能。

实施例2：氧氩比为1∶2，溅射气压为5.32×10^-1Pa，靶与基板的距离为5cm，基板温度为200℃，沉积速率为5.7nm/min，TiO₂膜厚度为340nm。在380nm-680nm波长范围内的透射率为72％。由此制得的自清洁玻璃在波长为254nm、功率为20μw/cm²的紫外灯照射1时，接触角由36度下降为8度，具有较好的自清洁功能。