黑色透明自清洁超亲水玻璃的制作方法

1.本实用新型属于纳米材料制备技术领域，公布了一种工艺简单、设备要求低，可以适用于玻璃幕墙的黑色透明自清洁超亲水玻璃。


背景技术：

2.玻璃幕墙因其优美的外观及良好的透明性被广泛应用于现代建筑中，但其在断推广应用中暴露出一些问题。首先，与普通白玻璃相比，目前常用于玻璃幕墙的玻璃包括镜面玻璃、镀膜玻璃等，尽管具有更好的隐私性和遮光性，但需要经过抛光、磁控溅射、化学沉积等工艺进行处理，导致其生产成本远高于普通白玻璃，而且还可能因为其表面过于光滑平整而形成镜面反射对周围环境造成严重的光污染；其次，玻璃幕墙还容易因为内外温差导致空气中的水分在其表面凝结起雾，降低其表面的能见度，影响使用效果；最后，玻璃幕墙现在最大的问题是空气中的灰尘、油脂等污染物容易附着在其表面上而影响美观和视线，而通过人工方式进行清洗的难度和价格都十分高。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的问题，本公开提出了一种工艺简单、设备要求低，可以适用于玻璃幕墙的黑色透明自清洁超亲水玻璃，其包括玻璃基底以及所述玻璃基底上设置的黑色透明超亲水涂层，其中，在所述玻璃基底的至少一侧上通过喷涂来形成所述黑色透明超亲水涂层。
4.可选地，在上述黑色透明自清洁超亲水玻璃中，所述玻璃基底为空白玻璃基底，并且所述黑色透明自清洁玻璃用于玻璃幕墙。
5.可选地，在上述黑色透明自清洁超亲水玻璃中，所述黑色透明超亲水涂层的水接触角为2.5
°
。
6.可选地，在上述黑色透明自清洁超亲水玻璃中，所述黑色透明自清洁玻璃的透光率为60％。
7.可选地，在上述黑色透明自清洁超亲水玻璃中，所述黑色透明超亲水涂层是具备一定粗糙度的微纳复合结构的涂层，以减少玻璃镜面反射产生的光污染。
8.根据本公开提出的黑色透明自清洁超亲水玻璃具有超亲水性，接触角ca＝2.5
°
，由此可以通过水滴的迅速铺展渗透实现自清洁和防雾效果，并且其透光率约为60％，相比于现有的幕墙玻璃，不但能够实现自清洁和防雾的效果，同时可以实现一定隐私性，而且因为纳米粒子的加入使涂层表面构建出一定粗糙度的微纳结构可以减少玻璃镜面反射产生的光污染。
附图说明
9.图1图示了根据本公开实施例提出的黑色透明自清洁超亲水玻璃的结构，其中，1为玻璃基底，2为玻璃基底上设置的黑色透明超亲水涂层。
10.图2图示了根据本公开实施例提出的另一种黑色透明自清洁超亲水玻璃的结构，其中，1为玻璃基底，2为玻璃基底上设置的黑色透明超亲水涂层。
11.图3示出了为本公开提出的黑色透明自清洁超亲水玻璃的涂层中不同碳纳米管含量对玻璃的透光率影响。
具体实施方式
12.根据本公开的一方面，提出了一种黑色透明自清洁超亲水玻璃，其包括玻璃基底以及所述玻璃基底上设置的黑色透明超亲水涂层，其中，在所述玻璃基底的至少一侧上通过喷涂来形成所述黑色透明超亲水涂层。
13.图1图示了根据本公开实施例提出的黑色透明自清洁超亲水玻璃的结构，其中，1为玻璃基底，2为玻璃基底上一侧设置的黑色透明超亲水涂层。
14.图2图示了根据本公开实施例提出的黑色透明自清洁超亲水玻璃的结构，其中，1为玻璃基底，2为玻璃基底上两侧设置的黑色透明超亲水涂层。
15.根据本公开的实施例提出的黑色透明自清洁超亲水玻璃，其以teos酸性水解液作为粘结剂，单宁酸修饰的碳纳米管和树枝状纳米sio2作为纳米填料，分散均匀后通过低成本的喷涂工艺其喷涂到空白玻璃基底上经室温固化后得到具有自清洁、防雾效果的涂层玻璃。其中，黑色透明超亲水涂层可以按步骤制备：对碳纳米管进行氧化，得到羟基化的碳纳米管；利用单宁酸对羟基化碳纳米管进行修饰改性，得到改性的碳纳米管；利用正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水和盐酸制备酸性正硅酸乙酯水解液；在酸性正硅酸乙酯水解液中加入改性的碳纳米管以及树枝状二氧化硅纳米粒子溶胶，并搅拌均匀，得到喷涂液；以及将所述喷涂液喷涂于空白玻璃基底上，室温固化后制备出所述黑色透明超亲水涂层。
16.根据本公开的一实施例，黑色透明超亲水涂层按以下步骤制备：
17.(1)利用芬顿法对碳纳米管进行氧化，得到羟基化的碳纳米管；
18.(2)采用单宁酸对步骤(1)中羟基化的碳纳米管进行修饰改性；
19.(3)利用teos，无水乙醇，去离子水和盐酸制备teos水解液；
20.(4)取步骤(3)中的teos水解液，步骤(2)中的改性碳纳米管和树枝状纳米sio2分散均匀后通过喷涂法在空白玻璃基底表面上制备涂层；
21.其中，步骤(1)中将1g cnts、20g fecl2、50g去离子水和110g过氧化氢置于烧杯中，调节ph后进行搅拌分散；
22.步骤(2)中反应完后可以加入去离子水进行稀释后进行抽滤，反复3次，最后置于80℃真空箱中干燥12h，最后得到羟基化cnts；
23.步骤(3)中的teos，无水乙醇，去离子水按质量比7:20:4进行配制，即，将3.5g teos、10g无水乙醇置于烧杯中，磁力搅拌20min后，加入2g去离子水和0.06g浓盐酸配制的酸水，在ph＝2.5、55℃、700r/min条件下持续搅拌。
24.步骤(4)取6g teos水解液，2g树枝状纳米sio2溶胶和0.16g中的ta-cnts于烧杯中，搅拌均匀后作为要喷涂到空白玻璃基底表面的喷涂液。
25.可选地，在制备黑色透明超亲水涂层时，将碳纳米管、氯化亚铁、去离子水、过氧化氢按质量比1:20:50:110进行配置形成混合液，并加入适量浓盐酸将ph值调节至3，搅拌均匀形成混合液；以及在所述混合液中加入去离子水稀释后进行抽滤，反复多次后，置入真空
箱干燥，得到羟基化碳纳米管。
26.可选地，真空箱的干燥温度设置为80℃，干燥时间设置为12h。
27.可选地，在单宁酸和去离子水按质量比1:150进行配制的溶液中加入上述羟基化碳纳米管，进行磁力搅拌并进行超声分散，并加入去离子水稀释后进行抽滤，反复多次后，洗去未参与反应的单宁酸后，置入真空箱干燥，得到单宁酸改性的碳纳米管。
28.可选地，磁力搅拌的时间设置为2h，超声分散时间设置为30min，真空箱的干燥温度设置为80℃，干燥时间设置为12h。
29.可选地，正硅酸乙酯、无水乙醇以及去离子水按质量比7:20:4进行配制，并在其中加入浓盐酸，将ph值调节至2.5，并进行搅拌而制备酸性正硅酸乙酯水解液。
30.可选地，在制备酸性正硅酸乙酯水解液时，将搅拌温度设置在55℃、搅拌速度设置为700r/min，搅拌时间设置为4h。
31.可选地，酸性正硅酸乙酯水解液、改性的碳纳米管和树枝状二氧化硅纳米粒子溶胶的质量比为75:2:25。
32.根据本公开的实施例，先使用芬顿法对cnts进行氧化后再使用单宁酸进行修饰改性，提高了其在涂层中的分散性以及自身的亲水基团数量。
33.根据本公开的实施例，在制备喷涂液时，采用市售现成的树枝状纳米sio2溶胶，相比于常见的球状纳米sio2，树枝状纳米sio2更有利于构建微纳结构，促进亲水性增强，同时可以通过互相缠绕避免出现球状纳米sio2涂层中出现的开裂现象。
34.根据本公开的一实施例，按以下步骤来制备具有自清洁效果的黑色透明超亲水涂层：
35.(1)将1g cnts、20g fecl2和50g去离子水置于烧杯中，磁力搅拌10min，超声分散0.5h，然后加入适量浓盐酸调节ph至3，并滴入110g过氧化氢，持续搅拌4h。
36.(2)往步骤(1)中的烧杯中加入去离子水进行稀释后进行抽滤，反复3次，最后置于80℃真空箱中干燥12h，得到羟基化cnts。
37.(3)将步骤(2)中的羟基化cnts和0.6g ta加入90g去离子水中，磁力搅拌2h，超声分散30min后，加入去离子水稀释后进行抽滤，重复3次，洗去未参与反应的ta，最后在80℃真空干燥箱中干燥12h得到单宁酸改性碳纳米(ta-cnts)。
38.(4)将3.5g teos、10g无水乙醇置于烧杯中，磁力搅拌20min后，滴入由2g去离子水和0.06g浓盐酸配制的酸水，调节ph至2.5左右，然后在55℃、700r/min条件下持续搅拌4h，得到teos水解液。
39.(5)取6g步骤(4)中的teos水解液，2g树枝状纳米sio2溶胶和0.16g步骤(3)中的ta-cnts于烧杯中，搅拌30min得到均匀分散液
40.(6)将步骤(5)中的分散液倒入喷枪中，在距离样片50cm处喷涂3-5s，喷涂完后室温下固化制得涂层。
41.作为示例，根据本公开制备的黑色透明自清洁超亲水玻璃具有超亲水性，接触角ca＝2.5
°
，由此可以通过水滴的迅速铺展渗透实现自清洁和防雾效果。
42.此外，由于纳米粒子的加入使涂层表面构建出一定粗糙度的包括纳米粒子和碳纳米管的微纳结构，由此可以减少玻璃镜面反射产生的光污染。
43.图3示出了为制备的黑色透明自清洁超亲水玻璃的涂层中不同碳纳米管含量对玻
璃的透光率影响。其中，透光率随着cnts的含量的增加而下降。考虑到采光和隐私性平衡，根据本公开的实施例制备的黑色透明自清洁超亲水玻璃的透光率约为60％。与普通白玻璃相比，根据本公开提出的自清洁超亲水玻璃可以是黑色透明的，并且由于玻璃表面涂层中的碳纳米管含量的选取，使得玻璃的透光率约为60％，不但保证了房间适当的采光率还可以实现一定的隐私性。
44.作为示例，由于根据本公开制备的黑色透明自清洁超亲水玻璃具有超亲水性，接触角ca＝2.5
°
，由此可以通过水滴的迅速铺展渗透实现自清洁和防雾效果。相比于普通白玻璃，根据本公开提出的黑色透明自清洁超亲水玻璃经过用水冲洗，玻璃表面被逐步冲洗干净了，表明玻璃涂层表面沾染的污物经水冲洗能够迅速脱离表面，从而具有很好的自清洁特性。
45.本公开提出的黑色透明自清洁超亲水玻璃可以适用于玻璃幕墙，该黑色透明自清洁超亲水玻璃具有超亲水性(ca＝2.5
°
)，透光率60％，相比于现有的幕墙玻璃，其能够实现自清洁和防雾，同时具有一定隐私性，而且因为纳米粒子的加入使涂层表面构建出一定粗糙度的微纳结构可以减少玻璃镜面反射产生的光污染。
46.以上所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本公开的范围，而是仅仅表示本公开的选定实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。以上所述仅表示本公开的可选实施方式，任何人在不脱离本公开的原理下而做出的结构变形、改进和润饰等，这些变形、改进和润饰等均视为在本公开的保护范围内。
47.已经描述了多个实现方式。然而，应当理解，可以进行各种修改。例如，可以组合、补充、修改或移除不同实现方式的要素，以产生其他实现方式。此外，本领域技术人员将理解的是，其他结构和处理可以代替所公开的那些结构和处理，所得到的实现方式将以与所公开的实现方式以至少基本相同的方式，执行与所公开的实现方式至少基本相同的功能，以实现与所公开的实现方式至少基本相同的效果。相应地，由本技术想到了这些以及其他实现方式。

技术特征：
1.一种黑色透明自清洁超亲水玻璃，其特征在于，包括玻璃基底以及所述玻璃基底上设置的黑色透明超亲水涂层，其中，在所述玻璃基底的至少一侧上通过喷涂来形成所述黑色透明超亲水涂层。2.根据权利要求1所述的黑色透明自清洁超亲水玻璃，其特征在于，所述玻璃基底为空白玻璃基底，并且所述黑色透明自清洁超亲水玻璃用于玻璃幕墙。3.根据权利要求1或2所述的黑色透明自清洁超亲水玻璃，其特征在于，所述黑色透明超亲水涂层的水接触角为2.5
°
。4.根据权利要求1或2所述的黑色透明自清洁超亲水玻璃，其特征在于，所述黑色透明自清洁超亲水玻璃的透光率为60％。5.根据权利要求1或2所述的黑色透明自清洁超亲水玻璃，其特征在于，所述黑色透明超亲水涂层是具备一定粗糙度的微纳复合结构的涂层，以减少玻璃镜面反射产生的光污染。

技术总结
本公开提出一种黑色透明自清洁超亲水玻璃，其包括玻璃基底以及所述玻璃基底上设置的黑色透明超亲水涂层，其中，在所述玻璃基底的至少一侧上通过喷涂来形成所述黑色透明超亲水涂层。根据本公开提出的黑色透明自清洁超亲水玻璃可以通过水滴的迅速铺展渗透实现自清洁和防雾效果，其透光率约为60％，可以实现一定隐私性，并且可以减少玻璃镜面反射产生的光污染。污染。污染。


技术研发人员：叶向东
受保护的技术使用者：苏州微世奇新材料科技有限公司
技术研发日：2023.05.29
技术公布日：2023/9/19