本發明專利技術涉及一種防水防霧表面改性玻璃的制備方法。本發明專利技術使用含有特殊官能團的光固化單體，在改性后的玻璃表面通過UV光固化處理，得到改性的防水防霧玻璃。使用含有異氰酸根的硅烷偶聯劑和光引發劑2-羥基-4-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮（光引發劑2959）反應，制備含硅光引發劑。然后通過水解反應，把含硅光引發劑接枝在玻璃表面，形成化學鍵接的單分子層。本發明專利技術產品特點是提高改性玻璃的耐候性和疏水性；通過化學鍵接改善兩個界面間的粘合性；充分利用光固化技術特點環保、高效、產品易于工業化；為未來改性技術的發展提供一種途徑，可以在玻璃表面接枝具有特殊官能團的有機小分子和大分子。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及通過化學鍵接的方式，接枝光引發劑進而在玻璃表面進行光固化反應，制備防水防霧玻璃。
技術介紹
玻璃具有良好的透視、透光性能，對太陽光中近紅外熱射線的透過率較高，但對可見光折射至室內墻頂地面和家具、織物而反射產生的遠紅外長波熱射線卻有效阻擋，故可產生明顯的“暖房效應”。通常情況下，對酸堿鹽及化學試劑盒氣體都有較強的抵抗能力。玻璃被人們廣泛用于建筑工程、家居設計等領域的生產生活中，尤其在門窗和擋風玻璃中的應用。由于其與環境長期接觸，那么提高玻璃表面的防水防霧和自清潔性能成為研究熱點。提高玻璃表面防水防霧和自清潔性能的方法和途徑多種多樣，目前新穎的方法是使用硅烷偶聯劑改性玻璃表面。硅烷偶聯劑實質上是一類具有有機官能團的硅烷，在其分子中同時具有能和無機質材料(如玻璃、硅砂、金屬等)化學結合的反應基團及與有機質材料(合成樹脂等)化學結合的反應基團。水解基團——燒氧基，如甲氧基、乙氧基等。烷氧基能與添加的或無機表面殘留的水反應，水解生成硅醇，然后這些硅醇和無機表面的金屬羥基反應，生成烷氧基結構并脫水，形成牢固的化學鍵。不同的有機官能基團，包括氨基、甲基丙烯酰氧基、環氧基、乙烯基、巰基等。不同的有機官能團適用于不同的有機聚合物，它能與聚合物進行化學反應(熱固性)或形成物理纏繞、互傳網絡體系(熱塑性)而形成牢固的化學鍵。硅烷偶聯劑的應用大致可歸納為三個方面①用于玻璃纖維的表面處理能改善玻璃纖維和樹脂的粘合性能，大大提高玻璃纖維增強復合材料的強度、電氣、抗水、抗氣候等性能，即使在 濕態時，它對復合材料機械性能的提高，效果也十分顯著。②用于無機填料填充塑料可預先對填料進行表面處理，也可直接加入樹脂中。能改善填料在樹脂中的分散性及粘合力，改善工藝性能和提高填充塑料(包括橡膠)的機械、電學和耐氣候等性能。用作密封劑、粘接劑和涂料的增粘劑③能提高它們的粘接強度、耐水、耐氣候等性能硅烷偶聯劑往往可以解決某些材料長期以來無法粘接的難題。硅烷偶聯劑作為增粘劑的作用原理在于它本身有兩種基團；一種基團可以和被粘的骨架材料結合；而另一種基團則可以與高分子材料或粘接劑結合，從而在粘接界面形成強力較高的化學鍵，大大改善了粘接強度。硅烷偶聯劑的應用一般有三種方法一是作為骨架材料的表面處理劑；二是加入到粘接劑中，三是直接加入到高分子材料中。防水防霧自潔凈玻璃的制備方法有很多，如申請號200510059711. 7的中國專利技術專利公開了一種納米級自潔凈鍍膜玻璃及生產工藝，在玻璃表面鍍一層納米級無機粒子膜。申請號200510072444. 7的中國專利技術專利公開了一種以鈦酸丁酯、無水乙醇和三乙醇胺為溶膠，涂膜、煅燒制備自潔凈房屋玻璃的工藝。這兩個專利技術在鍍膜過程中，都存在兩個界面間的粘合問題。涂膜和玻璃間僅依靠物理粘合力和次價鍵力，如氫鍵和范德華力等，難以保證其穩定性。在實際應用中，易脫模影響使用壽命和應用領域。申請號200610035099. 4的中國專利技術專利公開了一種具有可見光響應的永久性自清潔玻璃，在玻璃表面濺射二氧化硅薄膜和陰陽離子共摻的改性二氧化鈦薄膜，退火處理得到產物。產物在兩個界面間的粘合性較差。申請號201010213180. 3中國專利專利技術利用過飽和溶液醋酸鈉的化學特性，吧汽車前面的一塊玻璃換成雙層的玻璃，里面充滿了醋酸鈉過飽和溶液。通過溶質結晶的放熱，起到防霧效果。在實際應用中，雙層的汽車玻璃中受熱受冷不均勻，過飽和溶液醋酸鈉溶液的結晶過程不均勻，影響使用效果。申請號201110238349. 5的中國專利采用常壓加熱水浴或密封加熱水浴兩種方，通過含有二氧化鈦的堿性水溶液，對各種組分的玻璃片進行有效的刻蝕，得到增透的超親水自潔凈防霧玻璃。此制備過程是采用自組裝分子膜的方式得到產物。自組裝分子膜的附著性、均勻性和性能穩定性差。本專利技術要制備一種防水防霧的表面改性玻璃，通過硅烷偶聯劑接枝光引發劑2959。通過UV引發，每個2959分子形成的兩個活性中心均固定在玻璃上，單體的聚合過程是由玻璃表面向外進行連增長，鏈段具有取向性。采用先進的光固化技術，形成的聚合物粘結性能優異，表面規整。同時，也可以進行梯度聚合反應。
技術實現思路
針對存在的玻璃表面改性兩個界面間的粘合問題。通過化學鍵接的方式，使用含有異氰酸根的硅烷偶聯劑，把光引發劑接枝在玻璃表面，形成單分子層。使用含有特殊官能團的單體，在改性后的玻璃表面進行光固化反應，制備粘合性好的產物。包括以下步驟(I)含硅光引發劑的合成含有異氰酸根的硅烷偶聯劑和2-羥基-4-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮兩者摩爾比為2:1-4:1在去水的乙酸乙酯中反應，使用二月桂酸二丁基錫DBTDL作催化劑，催化劑加入量占反應物的質量分數O. 05%-0. 3%，反應4_8小時，得到含娃光引發劑。產物做紅外測試。`(2)玻璃表面羥基化使用載玻片，分別使用去離子水、乙醇、丙酮各超聲10-30分鐘，然后，質量百分比濃度為98%的濃硫酸質量百分比濃度為30%的雙氧水按照體積比7:3配成的洗液浸泡載玻片10-24小時，清除載玻片表面難溶的有機物，同時形成富羥基化載玻片。(3)將步驟(I)中含硅光引發劑化學鍵接到上述富羥基化載玻片上將步驟(2)中富羥基化的載玻片側立放入容器中，加入甲苯，使得甲苯浸沒載玻片，使得富羥基化的載玻片上下兩面全部反應。滴加步驟(I)中含硅光引發劑O. 06-0. 3g，室溫浸泡5-60分鐘，通過玻璃表面富有的羥基和含硅光引發劑的甲氧基進行水解反應，得到含硅光引發劑化學鍵接到羥基化載玻片上的產物。含硅光引發劑的兩端都發生水解反應，化學鍵接在玻璃上。產物做紫外測試。(4)將步驟(3)中產物平放在容器中，使用含氟光固化單體或親水性光固化單體l_5g，置于乙醇溶液中，通氮氣，采用點光源照射，光強30-100mw/cm2，波長300_500nm，反應10-30分鐘。產物用丙酮清洗，得到最終產物。光固化反應時，含硅光引發劑吸收能量產生活性中心，由于含硅光引發劑的每一個分子的兩端都化學鍵接在玻璃上，因此每一個分子產生的兩個活性中心都是固定的，那么光固化反應是統一的，由玻璃表面向上聚合。聚合物的取向均一。(5)將步驟(4)中產物做接觸角測試，觀察產物疏水性。(6)將步驟(4)中產物在水中沖刷12-72小時，在大氣環境中靜置12_72小時，觀察產物耐候性。本專利技術這種制備方法，使用含有特殊官能團的光固化單體，通過UV光固化處理，得到改性的防水防霧玻璃。產物特點1.光引發劑化學鍵接在玻璃表面，形成單分子層，光引發劑活性中心由下而上，弓丨發光聚合反應。2.通過化學鍵接改善兩個界面間的粘合性。3.提高改性玻璃的耐候性和疏水性，充分利用光固化技術特點環保、高效、產品易于工業化。4.為未來改性技術的發展提供一種途徑，可以在玻璃表面接枝具有特殊官能團的有機小分子和大分子。附圖說明圖1實施例1硅烷偶聯劑和光弓I發劑反應產物的紅外圖，叔氮3350ΟΙΓ1，羰基1702 cm—1。 圖2實施例1化學鍵合光引發劑石英玻璃的紫外圖，最大波長275 nm。圖3a為實施例1改性前玻璃表面的接觸角測試結果。 圖3b為實施例1改性后玻璃表面的接觸角測試結果。 由未改性玻璃的30°轉變為99°。具體實施例方式實施例1 :(I)含硅光本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種防水防霧表面改性玻璃的制備方法，包括以下步驟：（1）含硅光引發劑的合成：含有異氰酸根的硅烷偶聯劑和2?羥基?4?(2?羥乙氧基)?2?甲基苯丙酮兩者摩爾比為2:1?4:1在去水的乙酸乙酯中反應，使用二月桂酸二丁基錫DBTDL作催化劑，催化劑加入量占反應物的質量分數0.05%?0.3%，反應4?8小時，得到含硅光引發劑；（2）玻璃表面羥基化：使用載玻片，分別使用去離子水、乙醇、丙酮各超聲10?30分鐘,然后，質量百分比濃度為98%的濃硫酸：質量百分比濃度為30%的雙氧水按照體積比7:3配成的洗液浸泡載玻片10?24小時，清除載玻片表面難溶的有機物，同時形成富羥基化載玻片；（3）將步驟（1）中含硅光引發劑化學鍵接到上述富羥基化載玻片上：將步驟（2）中富羥基化的載玻片側立放入容器中，加入甲苯，使得甲苯浸沒載玻片，使得富羥基化的載玻片上下兩面全部反應；滴加步驟（1）中含硅光引發劑0.06g?0.3g，室溫浸泡5?60分鐘，通過玻璃表面富有的羥基和含硅光引發劑的甲氧基進行水解反應，得到含硅光引發劑化學鍵接到羥基化載玻片上的產物；含硅光引發劑的兩端都發生水解反應，化學鍵接在玻璃上；（4）將步驟（3）中產物平放在容器中，使用含氟光固化單體或親水性光固化單體1?5g，置于乙醇溶液中，通氮氣，采用點光源照射，光強30?100mw/cm2，波長300?500nm，反應10?30分鐘；產物用丙酮清洗，得到最終產物。...
【技術特征摘要】
1.一種防水防霧表面改性玻璃的制備方法，包括以下步驟(O含硅光引發劑的合成含有異氰酸根的硅烷偶聯劑和2-羥基-4-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮兩者摩爾比為2:1-4:1在去水的乙酸乙酯中反應，使用二月桂酸二丁基錫DBTDL作催化劑，催化劑加入量占反應物的質量分數O. 05%-0. 3%，反應4_8小時，得到含娃光引發劑；(2)玻璃表面羥基化使用載玻片，分別使用去離子水、乙醇、丙酮各超聲10-30分鐘，然后，質量百分比濃度為98%的濃硫酸質量百分比濃度為30%的雙氧水按照體積比7:3配成的洗液浸泡載玻片10-24小時，清除載玻片表面難溶的有機物，同時形成富羥基化載玻片;(3 )將步驟(I)中含硅光引發劑化學鍵接到上述富羥基化載玻片上將步驟(2 )中富羥基化的載玻片側立放入容器中，加入甲苯，使得甲苯浸沒載玻片，使得富羥基化的載玻片上下兩面全部反應；滴加步驟(I)中含硅光引發劑O. 06g-0. 3g，室溫浸泡5-60分鐘，通過玻璃表面富有的羥...
【專利技術屬性】
技術研發人員：聶俊，曹寶學，馬貴平，
申請(專利權)人：北京化工大學，
類型：發明
國別省市：
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