[发明专利]一种玻璃基体表面无氟硬质透明疏水涂层及其制备方法

说明书

本发明提供了一种玻璃基体制备无氟硬质透明疏水涂层及其制备方法，疏水涂层包括如下质量份制备原料:醇水溶液82‑97.6份;Zr（Ac）₄溶液1.2‑4.8份；辛基三甲氧基硅烷（OTMS）1.2‑7.2份；所述醇水溶液体积比为20:1‑1:20；Zr（Ac）4溶液中锆的质量分数浓度为15%‑16%。本发明的有益效果为：原料易得、无污染、成本低、制备工艺简单，获得的涂层同时具有高疏水性、高硬度、高透明性，且与玻璃的附着力非常优异,涂层疏水角可达132.01°，铅笔硬度为5H‑6H，可见光透过率95%左右，高于玻璃基体2.54%。

技术领域

本发明涉及涂层技术领域，尤其涉及一种玻璃基体表面无氟硬质透明疏水涂层及其制备方法。

背景技术

随着信息、建筑、汽车制造等行业的快速发展，玻璃的用途也越来越广泛，无论是电子产品的显示屏，还是建筑所用玻璃、汽车挡风玻璃等，都融入了我们的生活，成为我们美好生活中的关键材料之一。在玻璃表面涂覆高硬度、高透光率的疏水涂层，可以将玻璃功能化，拓展其应用领域，具有重要的理论与现实意义。

疏水涂层领域目前普遍存在各种问题，如硬度低、耐磨差，不适合在环境恶劣的条件下应用，泥沙和风沙等的冲刷会对涂层有一定的损害，克服泥沙、风沙等的冲刷，延长涂层的寿命，提高疏水涂层的综合性能是目前玻璃涂层领域迫切需要解决的问题。

目前，疏水涂层的制备过程繁琐，且工艺条件较为苛刻。疏水涂层主要制备思路一般分为两类，一类是采用全氟硅烷类化合物降低表面能，提高涂膜疏水性，全氟硅烷类化合物虽然有较低的表面能，但是其自身的氟对环境存在污染的风险，并且氟化合物价格昂贵，制备成本高，如申请号为CN106746736A、CN101941000A、CN106928844A、CN105420735A、CN206725795U等专利都采用了氟化合物作为原材料；另一类是加入二氧化硅等粒子增加玻璃基体表面的微观粗糙度来达到疏水的目的，如申请号为CN105670393A、CN110615619A、CN110616038A、CN101249964、CN104947169A的中国专利，本类专利属于异相添加方式，因二氧化硅等粒子自身的表面能高、脆性大，导致涂层的力学性能有所降低。

发明内容

本发明的目的在于发明一种硬度高、耐磨性好的一种玻璃基体表面无氟硬质透明疏水的涂层。

为实现上述目的，本发明提供一种玻璃基体表面无氟硬质透明疏水涂层，所述涂层的的制备原料包括如下重量组分：

醇水溶液 82-97.6份

Zr(Ac)₄溶液 1.2-4.8份；

辛基三甲氧基硅烷(OTMS) 1.2-7.2份；

醇水溶液体积比为20:1-1:20；

Zr(Ac)₄溶液中锆的质量分数浓度为15％-16％。

其次，本发明提供了一种玻璃基体表面无氟硬质透明疏水涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)配制醇水溶液，并按重量份称取醇水溶液、Zr(Ac)₄和OTMS；

步骤(2)将Zr(Ac)₄溶液加入到醇水混合溶液中并搅拌，设定反应条件，原位生成聚合氧化锆溶胶；

步骤(3)将OTMS加入到聚合氧化锆溶胶中并继续搅拌，设定反应条件，得到聚合有机锆硅溶胶；

步骤(4)将洗净的玻璃片放入聚合有机锆硅溶胶中，浸渍一定时间，提拉玻璃片，并在固化条件下干燥固化成膜。