[发明专利]一种汽车玻璃超疏水性膜层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及超疏水性表面处理技术领域，尤其涉及一种汽车玻璃超疏水性膜层及其制备方法。

背景技术

接触角是水对材料表面润湿性的一种量度，润湿性表面具有相对小的接触角，即表现出亲水性；非润湿性表面具有相对大的接触角，即表现出疏水性（亦称为憎水性、斥水性）。目前，为提高阴雨天行车视野清晰度，市场上已有汽车玻璃憎水剂产品出售，该产品主要用于降低玻璃表面能，降落其表面的水滴在风力作用下可快速滑落，但是在小雨天及低速行驶的情况下，玻璃表面会被密密麻麻的微小水滴覆盖而降低玻璃透光性，为安全行车带来隐患，在汽车玻璃表面制备超疏水性膜层可消除这一隐患。

超疏水性表面水接触角大于150°，获得超疏水性表面通常从材料表面微观结构及化学组成两个方面着手，一般而言，粗糙的表面较光滑的表面表现出更高的疏水性。目前已开发出多种方法用于制备具有“荷叶效应”的纳米等级粗糙度超疏水性表面，如氧化铝模板法、sol-gel法、化学气相沉积法、电化学沉积法等，但其应用仍然受限于工艺复杂、成本高、透光性差和耐久性差等问题。

因此，发明一种可在汽车玻璃表面形成具有优良透光性和耐久性的低成本超疏水性膜层具有重要的现实意义。

发明内容

本发明设计了一种汽车玻璃超疏水性膜层及其制备方法，其解决的技术问题是现有超疏水性表面玻璃应用仍然受限于工艺复杂、成本高、透光性差和耐久性差等问题。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种汽车玻璃超疏水性膜层的制备方法，包括以下步骤：步骤1、用有机溶剂将等规聚丙烯溶解，得到聚丙烯含量为0.05wt%~5wt%的溶液A，步骤2、制备含SiO₂溶胶的溶液B，步骤3、然后将步骤1所得溶液A与步骤2所得溶液B按照1:1~10的质量比混合，其中SiO₂溶胶固含量为0.96%~2.05%，纳米SiO₂粒径为35.6~205.1 nm，步骤4、将步骤3所得聚丙烯与SiO₂溶胶混合溶液涂于经过活化处理的玻璃表面形成涂层，经过150~600℃高温处理后，用有机硅氧烷溶液对涂层进行表面修饰即可得到水接触角不低于150°、滑动角不高于5°的耐久、透明和低成本的超疏水性膜层。

进一步，步骤1中将等规聚丙烯颗粒或纤维加入有机溶剂A中，加热并磁力搅拌1~10小时，得到聚丙烯含量为0.05wt%~5wt%的溶液A；其中，加热温度范围为60~180 ℃，优选120~150℃；磁力搅拌速度为800~2400转/分钟，优选1000~1500转/分钟；有机溶剂A为十氢化萘、四氢化萘、乙酸异戊酯、1,2,4-三氯化苯、邻二甲苯中的任何一种，优选二甲苯、乙酸异戊酯或三氯化苯溶剂。

进一步，步骤2中溶液B制备步骤如下：在40~60℃水浴中，将前驱体硅酸酯Si(OR)₄加入有机溶剂B中，磁力搅拌1~5分钟，再缓慢加入氨水，在加入氨水的同时持续搅拌一段时间得到含SiO₂溶胶的溶液B；其中，前驱体硅酸酯Si(OR)₄中的R基团碳原子个数为1~4，包括四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷中一种或多种，其加入量占溶液B总量的3.3wt%~7.1wt%；有机溶剂B为醇类溶剂中的甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇中的一种或多种，有机溶剂B为酮类溶剂中的丙酮或甲乙酮；有机溶剂B为芳香族溶剂中的甲苯或二甲苯，优选醇类溶剂中的一种或两种混合物；氨水加入量占溶液B总量的1.1wt%~6.9wt%，其加入速率控制在30~180 μl/min，搅拌过程总搅拌时间为1~3小时。上述氨水加入速率控制在30~180 μl/min，优选氨水加入速率为60~100 μl/min。上述搅拌过程总搅拌时间为1~3小时，优选1~1.5小时。

进一步，步骤3中将溶液A和溶液B混合过程中磁力搅拌，搅拌速率为1200~3000 转/分钟，搅拌0.5~1.5 小时后静置，调节pH值至5~6，得到溶液C；其中，在溶液C中，纳米SiO₂含量为0.086wt%~1.87wt%，等规聚丙烯含量为0.005wt%~0.025wt%。

进一步，溶液C配制过程中，采用盐酸、硝酸、硫酸、冰乙酸、正丁酸中的一种或多种酸对溶液pH值进行调节。

超疏水性表面制备