[发明专利]一种二氧化硅亲水纳米粒子的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种二氧化硅亲水纳米粒子的制备方法及应用，属于纳米技术领域。所述制备方法包括将氨水、去离子水和无水乙醇按比例加入到烧杯中，再向混合溶液中滴加适量正硅酸乙酯，制备SiO₂纳米粒子分散液A；向分散液A中加入稀释剂和改性剂，制备SiO₂亲水纳米粒子分散液B。所述的分散液B采用喷涂、浸淋和涂抹的方式对玻璃表面进行处理，玻璃表面对水的接触角可大幅度降低，并表现出良好的防雾效果，而且由于其非成膜防雾特性，可避免防雾涂层带来的安全隐患和难以清除的问题。本发明提供的SiO₂亲水纳米粒子由于亲水基团的作用，具有长期储存稳定；所得的分散液B完全透明，用于玻璃表面不影响玻璃的透光性。

技术领域

本发明属于纳米技术领域，涉及一种亲水纳米粒子，更特别地说，是指一种SiO₂亲水纳米粒子，该SiO₂亲水纳米粒子可以直接分散至溶剂中喷涂使用，应用于汽车玻璃等领域的防雾。

背景技术

在寒冷的冬季或者雨季，驾驶室内的水蒸气会在较冷的玻璃表面形成雾气，大大降低玻璃的透光率,影响视线,给生活带来很大的不便，甚至会发生危险。尤其在雨天出行，车窗玻璃起雾后必须停下车来擦拭干净才能继续驾驶。

雾气的产生是由于当玻璃相互隔开的两侧出现一定的温差，温度低的表面水分的饱和蒸汽压低于周围环境蒸汽压时，水汽就向物体表面聚集，以微小水珠的形式析出形成雾。

防止雾气产生的方法主要从破坏结雾的条件入手：一是从热力学角度出发，安装加热装置使基材表面温度高于水蒸气露点，使水蒸气难以结露；二是从改变材料表面的性能出发，利用涂层改变基材表面的化学成分或微观结构，从而改变表面的润湿性能来达到防雾的目的。这其中，采用升温的方法防雾不仅耗时长而且造成大量的资源浪费。防雾涂料因其简单方便，快速有效而成为了目前最受关注的防雾方法。

防雾涂层主要分为疏水性防雾和亲水性防雾涂层两种。疏水性防雾涂层是使表面疏水，增大玻璃与水之间的接触角，使水滴在重力的作用下滑落来达到防雾的目的。然而疏水性涂层多采用高分子树脂材料或有机无机杂化材料，其合成工艺复杂，价格成本昂贵，且在实际应用中微小水滴的下落较难控制。此外，在高湿度环境下有大量水汽迅速冷凝时，往往仍会出现雾化现象。而亲水性防雾涂层是通过改善基材表面浸润状态，降低对水的接触角，使凝聚在表面上的小水滴铺展开而薄膜化，减少光线的漫射，保证玻璃的透明度，从而解决雾化问题。

亲水防雾涂层主要包括表面活性剂涂层、无机纳米或溶胶涂层、亲水性高分子涂层、亲水性高分子/无机杂化涂层。在这其中，表面活性剂的组分为小分子，有毒、易挥发，不利于人体健康，所以应用较少。含有高分子聚合物的亲水涂层用作汽车前挡风玻璃防雾时，其有机成膜物往往会残留在玻璃表面，容易粘附污染物且难以清除，从而导致安全隐患。

申请号201610568511.2的专利文献公开了一种纳米超亲水防雾化薄膜，其采用多种聚合物组分的混合用于防雾，但是起主要防雾作用的为聚乙烯层和沸石防雾化层，层厚度微米级。其防雾效果待定。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种二氧化硅亲水纳米粒子及其制备方法。本发明的另一目的是利用这种SiO₂亲水纳米粒子配制成分散液，可通过喷涂方法喷涂在玻璃表面迅速防雾，同时具有易清除的特性，可满足一次性快速防雾的应用需求。

本发明首先提供SiO₂亲水纳米粒子的制备方法，具体步骤如下：

第一步，将氨水、去离子水和无水乙醇按比例加入到烧杯中，在40-60℃温度搅拌2-4min。再向混合溶液中滴加适量正硅酸乙酯，密封恒温继续搅拌3-6h；制备SiO₂纳米粒子分散液A；