專利名稱：增透的超親水自清潔防霧玻璃及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于納米材料制備技術領域，特別涉及增透的超親水自清潔防霧玻璃及其制備方法。
背景技術：
自清潔玻璃(Self-cleaning glass)是指普通玻璃在經(jīng)過特殊的物理或化學方法處理后，使其表面產(chǎn)生獨特的物理化學特性，從而使玻璃無需通過傳統(tǒng)的人工擦洗方法就可以達到清潔效果的玻璃。玻璃的霧化是指濕氣或蒸汽冷凝在玻璃制品表面形成微小水滴。而防霧玻璃(Anti-fogging glass)就是指普通玻璃在經(jīng)過特殊處理之后,使表面具有超親水特性,使由于霧化而形成的微小水滴迅速鋪平，從而達到不影響鏡面成像、能見度和玻璃的透光率的效果。自清潔玻璃從制備方法上主要分為兩大類超親水自清潔玻璃；超疏水自清潔玻璃。通常的制備方法是在玻璃制品表面添加一層無機涂層。若該涂層為超疏水性物質，則類似荷葉效應，其滾動角小，能使微小水滴聚集成大水珠。當水珠達到一定尺寸時，會借助自身重力下滑，或通過外力如風吹、雨刷等方式被除去。該方法效果明顯，但是時效性差由于小水滴的聚集或吹干、蒸發(fā)都需要一段時間，水滴會留在玻璃制品上，如棱鏡般地影響成像和能見度，而且目前該方法耐久性不理想，無法保證玻璃產(chǎn)品作為耐用消費品的長期使用壽命，從而無法保證真正意義上的自清潔效果。若該涂層為超親水性物質，則會使小水滴在玻璃表面上的接觸角趨近于零度，當水接觸到玻璃表面時，迅速在其表面鋪展，形成均勻的水膜，表現(xiàn)出超親水的性質，不會影響鏡面成像，同時水層薄對透光率的影響也大為減小，通過均勻水膜的重力下落帶走污潰，該方式可以去除大部分污潰。同時利用超親水的原理，也可以防止小水滴的形成，達到防霧的效果。國外在20世紀60年代就已經(jīng)開始了玻璃自清潔和防霧研究，在基礎研究方面，目前，世界上發(fā)達國家均有知名公司在專門從事自清潔玻璃的研究開發(fā)和制作，如英國Pilkington公司、日本TOTO公司、美國PPG公司、德國GEA公司、VTA公司、UIC公司等；在應用開發(fā)方面，日本率先展開開發(fā)、推廣、應用TiO2光催化自清潔玻璃，英國Pilkington公司、美國PPG公司等玻璃商也看好這ー產(chǎn)品的開發(fā)、加工、生產(chǎn)及推廣應用的大市場。英國Pilkington玻璃公司在開發(fā)應用TiO2光催化自潔凈玻璃方面已走在歐、美玻璃商的前列，并在2002年底之前把該產(chǎn)品推廣到歐洲及其他國家(如美國)玻璃市場，進行公開批量銷售，隨后在北美、大洋洲的澳大利亞、亞洲的日本等地區(qū)及國家推出(陳利賓，建筑玻璃與エ業(yè)玻璃2004，No. 6，12 15);美國W. L. Tonar等人研制的透明復合自清潔防霧玻璃(ff. L. Tonar et al. Electrochromic Device Having A Self-cleaning HydrophilicCoating. United States Patent Application Publication US2001/00210066A1,2001-09-13 ；K.Toru. Vehicle Mirror. United States Patent US5594585 :1997-01-14 ;、K.Toru.Anti-fog Element. US5854708 :1998-12-29 ;K.Takahama et al.Method ofForming Hydrophilic Inorganic Coating Film And Inorganic Coating Composition.United States Patent Application Publication US2001/008696A1,2001-07-13),是在玻璃基材的表面形成具有催化作用的光催化劑透明涂層，再在光催化劑透明涂層的表面形成具有親水性的透明多孔無機氧化物(SiO2和Al2O3)薄膜。然而這些技術都利用了 TiO2光催化特性促使表面達到超親水，適用條件會受到限制，因為需要有光照的環(huán)境才能進行催化作用；而且這種孔狀結構表面雖可以提高親水性，但很容易被難揮發(fā)的物質或者納米塵埃堵住孔ロ，耐久性不理想。國內的研究雖然起步較晩，但也取得了顯著的進展，有關專利和技術成果有上百項，且不斷有玻璃防霧劑產(chǎn)品推出。為了避免玻璃制品上形成微小水滴導致霧化，透明性降低，通常采用以下措施(I)在玻璃表面噴上ー層表面活性剤，以除去沉積在其上的水滴和塵埃；(2)在玻璃表面涂覆ー層有機吸水防霧涂層；(3)安裝加熱裝置，通過加熱蒸發(fā)玻璃 表面水滴；(4)安裝超聲波分散和加熱裝置，對玻璃表面水滴同時進行分散和加熱，達到快速蒸發(fā)的目的。然而這些方法都有各自的局限性方法(I)需定期反復噴刷表面活性劑而顯得不便利 '方法(2)由于使用有機物質導致玻璃制品耐磨性和耐熱性不好 ，方法(3)中由于加熱蒸發(fā)水滴通常需7 10分鐘，時效性差，且需要外加能量，能量消耗大，因而不實用；方法⑷的裝置較復雜，元件多，成本高(劉付勝聰，李玉平全國性建材科技期刊-《玻璃》2002年第3期16 19)。中科納米技術工程中心有限公司(簡稱中科納米)的常溫固化納米自清潔玻璃技術取得顯著進展，結合玻璃深加工エ藝，完成大板面自清潔玻璃的制作，應用于國家大劇院和汽車展示廳玻璃等建設項目。中科納米自清潔玻璃的水在玻璃表面的接觸角為6. 5度，國外某著名公司的自清潔玻璃的接觸角為17度，可見，中科納米自清潔玻璃的親水性遠遠好于國外某著名公司的產(chǎn)品。(陳利賓，建筑玻璃與エ業(yè)玻璃2004，No6,12 15)。不幸的是該技術要利用Ti02的光催化特性來提高基質表面的親水性，必須在有紫外光照射的環(huán)境中才表現(xiàn)出良好的親水性能，在黑暗的環(huán)境中是很難達到這種效果，而且也沒有達到真正意義的超親水(接觸角小于5度)，因此限制了其適用范圍?？偟膩碚f，目前的這些技術的自清潔和防霧效果以及耐久性還不理想。因此研制和開發(fā)具有長效防霧功能的涂層是當今防霧技術的發(fā)展方向，研究開發(fā)便利的、耐磨性和耐候性好的、且成本低的新型自清潔防霧玻璃是十分必要和有意義的。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的之ー是提供一種同時具有高的透光率和高的親水性的增透的超親水自清潔防霧玻璃。本發(fā)明的目的之ニ是提供目的一的增透的超親水自清潔防霧玻璃的制備方法，該制備方法エ藝簡單、原料廉價、成本低、適用范圍廣。本發(fā)明的增透的超親水自清潔防霧玻璃，是在玻璃的表面具有厚度為10 30納米的ニ氧化硅納米片相互交叉連接形成的厚度為50 160納米的粗糙涂層，且ニ氧化硅納米片相互交叉連接處具有孔結構，所述的孔的孔徑為10 200納米。所述粗糙涂層的厚度在50 160納米范圍內可以容易調節(jié)。上述厚度為50 160納米的粗糙涂層及孔徑為10 200納米的孔結構，共同構成了粗糙多孔結構的涂層。由于表面具有所述納米厚度的粗糙多孔結構的涂層，使玻璃具有了增透的超親水自清潔防霧功能，從而極大的提高了原有玻璃片的透光率，該玻璃片的透光率能從原來的90%提高到98%。在上述增透的超親水自清潔防霧玻璃的表面進ー步有厚度為5 100納米的ニ氧化鈦涂層，具有ニ氧化鈦涂層的增透的超親水自清潔防霧玻璃具有光催化降解有機物的性倉^:。 本發(fā)明的增透的超親水自清潔防霧玻璃，由于表面具有所述納米厚度的粗糙多孔結構的涂層，從而極大的改善了原有玻璃片的親水性。3 UL水珠滴在普通玻璃片的表面，經(jīng)過0. 5秒時間的鋪展之后，水滴與玻璃片的接觸角大于20°，而L水珠滴在本發(fā)明的增透的超親水自清潔防霧玻璃的表面，經(jīng)過0. 5秒時間的鋪展之后，水滴與本發(fā)明的增透的超親水自清潔防霧玻璃的接觸角最低可以小于5°。本發(fā)明的增透的超親水自清潔防霧玻璃的制備方法是在堿性水溶液條件下，采用常壓加熱水浴或密封加熱水熱兩種方法，對各種組分的玻璃片進行有效的刻蝕，在玻璃片表面形成粗糙多孔結構的涂層，從而制備出本發(fā)明的增透的超親水自清潔防霧玻璃。采用常壓加熱水浴方法制備增透的超親水自清潔防霧玻璃的過程如下向以聚四氟こ烯材料為內膽的容器(由聚四氟こ烯材料制造，可以有效的抵抗酸或堿的腐蝕)中，加入濃度為2 15克/升的堿性水溶液，將玻璃片浸入堿性水溶液中，蓋上容器的蓋子，且容器的蓋子與容器主體之間有空隙，以使容器內的壓カ與容器外的壓カ保持相同的大氣壓；然后將蓋上蓋子的容器放入水浴鍋中加熱，在溫度為60 110°C下對玻璃片進行有效刻蝕(優(yōu)選刻蝕時間是I 10小時)，在溫度為60 110°C下，直接從容器中取出玻璃片，清洗和將玻璃片吹干(可用大量自來水沖洗干凈，并可用空氣壓縮機排出的壓縮空氣把玻璃片吹干)，得到所述的增透的超親水自清潔防霧玻璃。使用的堿性水溶液的濃度不同，及選擇不同的刻蝕的時間對玻璃片的刻蝕程度是不同的，從而刻蝕后的玻璃片具有明顯不同的對光的透過率和對水的親水性。采用密封加熱水熱方法制備增透的超親水自清潔防霧玻璃的過程如下向以聚四氟こ烯材料為內膽的容器(由聚四氟こ烯材料制造，可以有效的抵抗酸或堿的腐蝕)中，加入聚こ烯吡咯烷酮和濃度為2 15克/升的堿性水溶液，攪拌均勻得到混合液，聚こ烯吡咯烷酮在濃度為2 15克/升的堿性水溶液中的濃度為0 15克/升；將玻璃片浸入上述混合液中，蓋上容器的蓋子，將蓋上蓋子的容器放入水熱釜(可為不銹鋼水熱釜)中，擰緊水熱釜的蓋子，在密封狀態(tài)下，把水熱釜放入烘箱中，在溫度為60 110°C下對玻璃片進行有效刻蝕(優(yōu)選刻蝕時間是I 10小時)，然后自然冷卻至室溫；打開水熱釜蓋子，拿出以聚四氟こ烯材料為內膽的容器，再從容器中取出玻璃片，清洗和將玻璃片吹干(可用大量自來水沖洗干凈，并可用空氣壓縮機排出的壓縮空氣把玻璃片吹干)，得到所述的增透的超親水自清潔防霧玻璃。使用的堿性水溶液的濃度不同，及選擇不同的刻蝕的溫度對玻璃片的刻蝕程度是不同的，且聚こ烯吡咯烷酮的加入有助于提高玻璃片表面刻蝕的均勻性。從而刻蝕后的玻璃片具有明顯不同的對光的透過率和對水的親水性。上述兩種方法得到的增透的超親水自清潔防霧玻璃，是在玻璃的表面具有厚度為10 30納米的ニ氧化硅納米片相互交叉連接形成的厚度為50 160納米的粗糙涂層，且ニ氧化硅納米片相互交叉連接處具有孔結構，所述的孔的孔徑為10 200納米。所述粗糙涂層的厚度在50 160納米范圍內可以容易調節(jié)。本發(fā)明中所述的堿性水溶液包括所有的堿性水溶液，例如氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液或氨水等。所使用的氫氧化鉀、氫氧化鈉的純度優(yōu)選為60 100%。本發(fā)明中所述的聚こ烯吡咯烷酮是作為穩(wěn)定劑或保護劑，也包括其它成分的高分子聚合物作為穩(wěn)定劑或保護劑，所述高分子聚合物的分子量在100 100000范圍內。所述的聚こ烯吡咯烷酮的純度優(yōu)選為90 100%。本發(fā)明中所述的玻璃片包括各種成分的普通玻璃片，各種結構的普通玻璃片，各 種尺寸的普通玻璃片和各種エ藝制備的普通玻璃片。以上述刻蝕后得到的增透的超親水自清潔防霧玻璃作為基底，采用浸涂的方法，將ニ氧化鈦溶膠液涂敷在增透的超親水自清潔防霧玻璃的表面，所涂敷的ニ氧化鈦的厚度為5 100納米，干燥，煅燒，得到厚度為5 100納米的ニ氧化鈦涂層的具有光催化降解有機物性能的增透的超親水自清潔防霧玻璃。其過程如下將上述經(jīng)常壓加熱水浴方法或密封加熱水熱方法刻蝕后得到的增透的超親水自清潔防霧玻璃放入ニ氧化鈦溶膠液中靜置(一般靜置時間為0. 5 10分鐘)，然后將增透的超親水自清潔防霧玻璃慢慢從ニ氧化鈦溶膠液中提拉取出，并放入こ醇中靜置(一般靜置時間為0. 5 10分鐘)，將增透的超親水自清潔防霧玻璃從こ醇中取出后，用壓縮空氣吹干后完成一次浸涂過程，干燥后，涂敷的ニ氧化鈦溶膠液轉變成ニ氧化鈦凝膠；重復上述將增透的超親水自清潔防霧玻璃放入ニ氧化鈦溶膠液中靜置、提拉取出、放入こ醇中靜置、從こ醇中取出及吹干過程，可以實現(xiàn)二次浸涂、三次浸涂和多次浸涂。最后，將涂敷有ニ氧化鈦凝膠的增透的超親水自清潔防霧玻璃放入馬弗爐中，在400 550攝氏度下進行煅燒0. 5 6小時來活化ニ氧化鈦凝膠，得到厚度為5 100納米的ニ氧化鈦涂層的具有光催化降解有機物性能的增透的超親水自清潔防霧玻璃。其中，涂敷在增透的超親水自清潔防霧玻璃表面的ニ氧化鈦溶膠液的含量可以通過増加浸涂的次數(shù)來調節(jié)。所述的ニ氧化鈦溶膠液是按照鈦酸四丁酯こ酰丙酮水こ醇濃鹽酸(質量百分含量為37%)的體積比為I : 0. 2 : 0.4 : 16 0. I的比例，將上述組分混合后得到的。本發(fā)明以廉價且易取得的普通玻璃片作為基片，在堿性水溶液條件下，對玻璃片進行刻蝕，采用常壓加熱水浴和密封加熱水熱兩種方法，都可以對各種組分的玻璃進行有效刻蝕，在玻璃表面形成粗糙多孔結構的涂層，從而制備出增透的超親水自清潔防霧玻璃。本發(fā)明的制備方法簡單，只需要一歩就可以完成，エ藝簡單、成本低、適用范圍廣。所制備的玻璃具有高的透光率，最高透光率達到98. 0% ;具有高的親水性，即3 ii L水珠滴在本發(fā)明的增透的超親水自清潔防霧玻璃的表面，經(jīng)過0. 5秒時間的鋪展之后，水滴與本發(fā)明的增透的超親水自清潔防霧玻璃的接觸角最低可以小于5°，從而可以有效降低水在玻璃表面的張力，使水迅速鋪展在玻璃表面并帶走污垢達到清潔玻璃表面的目的。本發(fā)明的增透的超親水自清潔防霧玻璃，可以用于包括家庭、公寓以及商業(yè)和公共場所建筑的玻璃窗戶、玻璃天窗、玻璃幕墻、家庭浴室鏡子、汽車擋風玻璃、后視鏡、后景玻璃、眼鏡片等。特別適合作為增透防污太陽能電池封裝玻璃和真空太陽能集熱管玻璃。


圖I.本發(fā)明實施例I中，當氫氧化鉀水溶液的濃度為7. 5克/升，選擇的刻蝕溫度為95°C時，經(jīng)過不同刻蝕時間之后的玻璃片表面的結構的掃描電鏡照片。圖la、圖lc、圖Ie和圖Ig分別為經(jīng)過3小吋、4. 5小吋、6小時和7小時刻蝕之后的玻璃片表面結構的掃描電鏡照片。圖lb、圖Id、圖If和圖Ih分別為la、圖lc、圖Ie和圖Ig的對應的玻璃片表面的截面結構的掃描電鏡照片。圖2.本發(fā)明實施例I中，當氫氧化鉀水溶液的濃度為7. 5克/升，選擇的刻蝕溫度為95°C時，分別為經(jīng)過3小吋、4. 5小吋、6小時和7小時刻蝕之后的玻璃片的透光率曲線圖。圖3. 3 ii L水珠滴在實施例I中(當氫氧化鉀水溶液的濃度為7. 5克/升，選擇的刻蝕溫度為95 °C時，分別經(jīng)過3小吋、4. 5小吋、6小時和7小吋)刻蝕之后的玻璃片表面，水滴與玻璃片的接觸角情況的數(shù)碼照片。圖4.本發(fā)明實施例I中，當氫氧化鉀水溶液的濃度為6. 25克/升，選擇的刻蝕溫度為95°C時，分別為經(jīng)過5小吋、6小吋、7小時和8小時刻蝕之后的玻璃片的透光率曲線圖。圖5. 3 ii L水珠滴在實施例I中(當氫氧化鉀水溶液的濃度為6. 25克/升，選擇的刻蝕溫度為95 °C時，分別經(jīng)過5小吋、6小吋、7小時和8小吋)刻蝕之后的玻璃片表面，水滴與玻璃片的接觸角情況的數(shù)碼照片。圖6.本發(fā)明實施例I中，當氫氧化鉀水溶液的濃度為5. 0克/升，選擇的刻蝕溫度為95°C時，分別為經(jīng)過5小吋、6小時和7小時刻蝕之后的玻璃片的透光率曲線圖。圖7.本發(fā)明實施例I中，當氫氧化鉀水溶液的濃度為8. 75克/升，選擇的刻蝕溫度為95°C時，分別為經(jīng)過3小吋、4. 5小吋、6小時和7小時刻蝕之后的玻璃片的透光率曲線圖。圖8.本發(fā)明實施例I中，當氫氧化鉀水溶液的濃度為10. 0克/升，選擇的刻蝕溫度為95°C時，分別為經(jīng)過3小吋、4. 5小吋、6小時和7小時刻蝕之后的玻璃片的透光率曲線圖。圖9.本發(fā)明實施例4中，當氫氧化鉀水溶液的濃度為6. 25克/升時，選擇的刻蝕時間為2小時，經(jīng)過不同刻蝕溫度之后的玻璃片表面的結構的掃描電鏡照片。圖9a、圖9c和圖9e分別在85°C、90°C和95°C溫度下經(jīng)過刻蝕之后的玻璃片表面的結構的低放大倍率的掃描電鏡照片。圖％、圖9d和圖9f分別為圖9a、圖9c和圖9e的對應的玻璃片表面結構的高放大倍率的掃描電鏡照片。圖10.本發(fā)明實施例4中，當氫氧化鉀水溶液的濃度為6. 25克/升吋，選擇的刻蝕時間為2小時，分別在80 V、85°C、90 V >95°C UOO V和105°C溫度下經(jīng)過刻蝕之后的玻璃片的透光率曲線圖。圖11. 3 ii L水珠滴在實施例4中(當氫氧化鉀水溶液的濃度為6. 25克/升時，選擇的刻蝕時間為2小時，分別在80で、85で、90で、95で、100で和105°C溫度下)經(jīng)過刻蝕之后的玻璃片表面，水滴與玻璃片的接觸角情況的數(shù)碼照片。 圖12.本發(fā)明實施例4中，當氫氧化鉀水溶液的濃度為8. 75克/升時，選擇的刻蝕時間為2小時，分別在80 V、85°C、90 V >95°C UOO V和105°C溫度下經(jīng)過刻蝕之后的玻璃片的透光率曲線圖。圖13.本發(fā) 明實施例4中，當氫氧化鉀水溶液的濃度為12. 5克/升時，選擇的刻蝕時間為2小時，分別在85°C、90°C、95°C、10(TC和105°C溫度下經(jīng)過刻蝕之后的玻璃片的
透光率曲線圖。圖14.本發(fā)明實施例8中，分別將刻蝕后的玻璃片在ニ氧化鈦溶膠液中經(jīng)過一次浸涂(圖14a)、二次浸涂(圖14b)和三次浸涂(圖14c)之后的刻蝕后的玻璃片經(jīng)煅燒后的表面的結構的掃描電鏡照片。圖15.本發(fā)明實施例8中，分別將刻蝕后的玻璃片在ニ氧化鈦溶膠液中經(jīng)過一次浸涂、二次浸涂和三次浸涂之后的刻蝕后的玻璃片的透光率曲線圖。圖16.本發(fā)明實施例8中，3 ii L水珠滴在經(jīng)過一次浸涂ニ氧化鈦溶膠液、二次浸涂ニ氧化鈦溶膠液和三次浸涂ニ氧化鈦溶膠液的刻蝕后的玻璃片表面，水滴與玻璃片的接觸角情況的數(shù)碼照片。圖17.本發(fā)明實施例8中將沒有經(jīng)過浸涂ニ氧化鈦溶膠液的刻蝕后的玻璃片，和將刻蝕后的玻璃片分別在ニ氧化鈦溶膠液中經(jīng)過一次浸涂、二次浸涂和三次浸涂之后的玻璃片分別放入亞甲基藍溶液中，在紫外光照下，亞甲基藍溶液的吸光率變化曲線圖。
具體實施例方式實施例I.采用常壓加熱水浴方法，制備增透的超親水自清潔防霧玻璃。向以聚四氟こ烯材料為內膽的容積為100毫升的容器中，加入80毫升的水和一定量的氫氧化鉀固體粉末(純度為60 100% )，攪拌均勻，配成濃度可在2 15克/升范圍內變化的氫氧化鉀水溶液，將玻璃片(玻璃片的尺寸為2. 5厘米(寬)X7. 5厘米(長)X0. I厘米(厚度))放入容器中，蓋上容器的蓋子，且容器的蓋子與容器主體之間有空隙，以使容器內的壓カ與容器外的壓カ保持相同的大氣壓；然后將蓋上蓋子的容器放入水浴鍋中加熱，在溫度為60 100°C下加熱I 10個小時，對玻璃片進行有效刻蝕；在溫度為60 100°C下，直接從容器中取出玻璃片，用大量自來水將玻璃片沖洗干凈，并用空氣壓縮機排出的壓縮空氣把玻璃片吹干，得到所述的增透的超親水自清潔防霧玻璃。 選擇不同濃度的堿性水溶液和選擇不同的刻蝕時間，對玻璃片的刻蝕程度是不同的，從而刻蝕后的玻璃片具有明顯不同的對光的透過率和對水的親水性。當氫氧化鉀水溶液的濃度為7. 5克/升時，選擇的刻蝕溫度為95°C時，經(jīng)過不同時間刻蝕之后的玻璃片表面的結構如圖I所示。圖la、圖lc、圖Ie和圖Ig分別為經(jīng)過3小吋、4. 5小吋、6小時和7小時刻蝕之后的玻璃片表面的結構的掃描電鏡照片。從圖Ia中可以看到，經(jīng)過3小時刻蝕之后的玻璃片表面已經(jīng)出現(xiàn)由小的厚度為10納米左右的ニ氧化硅納米片相互交叉連接形成的厚度為納米尺度的粗糙涂層，且ニ氧化硅納米片相互交叉連接處具有孔結構，孔的孔徑為10 200納米。從圖Ic中可以看到，經(jīng)過4. 5小時刻蝕之后的玻璃片表面已經(jīng)出現(xiàn)由厚度為10 30納米的ニ氧化硅納米片相互交叉連接形成的厚度為納米尺度的粗糙涂層，且ニ氧化硅納米片相互交叉連接處具有孔結構，所述的孔的孔徑為10 200納米。從圖Ie和圖Ig中分別可以看到，6小時和7小時刻蝕之后的玻璃片表面沒有明顯的變化，仍然是由厚度為10 30納米的ニ氧化硅納米片相互交叉連接形成的厚度為納米尺度的粗糙涂層及孔徑為10 200納米的孔結構，共同構成的粗糙多孔結構的涂層。從圖la、圖lc、圖Ie和圖Ig分別對應的玻璃片表面的截面結構的掃描電鏡照片圖lb、圖Id、圖If和圖Ih中顯示經(jīng)過3小時、4. 5小時、6小時和7小時刻蝕之后的玻璃片表面的厚度為納米尺度的粗糙涂層(粗糙多孔結構的涂層)的厚度分別為50納米、100納米、120納米和160納米，玻璃片表面隨著刻蝕時間的延長，粗糙多孔結構涂層的厚度逐漸增加。圖2展示了經(jīng)過3小吋、4. 5小吋、6小時和7小時刻蝕之后的玻璃片的透光率曲線圖。經(jīng)過3小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為405納米波長處的91. 6%，經(jīng)過4. 5小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為406納米波長處的94. 7%，經(jīng)過6小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為550納米波長處的96. 1%，經(jīng)過7小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為662納米波長處的92. 7% ;由此可見，經(jīng)過6小時刻蝕之后的玻璃片展示了最高的透光率。圖3顯示當3 ii L水珠分別滴在經(jīng)過3小吋、4. 5小吋、6小時和7小時刻蝕之后的玻璃片表面上，在表面上經(jīng)過0. 5秒時間的鋪展之后，水珠鋪展狀況的數(shù)碼照片顯示水滴與玻璃片的接觸角分別為8. 9° ,7.4° ,5.2°和7. 9°，水珠在經(jīng)過6小時刻蝕之后的玻璃片表面上的接觸角最小。當氫氧化鉀水溶液的濃度為6. 25克/升，選擇的刻蝕溫度為95°C時，經(jīng)過5小 時、6小時、7小時和8小時刻蝕之后的玻璃片的透光率曲線圖如圖4所示。經(jīng)過5小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為560納米波長處的98. 0%，經(jīng)過6小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為580納米波長處的97. 2%，經(jīng)過7小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為626納米波長處的95. 6%，經(jīng)過8小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為626納米波長處的94. 4%,由此可見，經(jīng)過5小時刻蝕之后的玻璃片展示了最高的透光率。圖5顯示當3 U L水珠分別滴在經(jīng)過5小吋、6小吋、7小時和8小時刻蝕之后的玻璃片表面上，在表面上經(jīng)過0. 5秒時間的鋪展之后，水珠鋪展狀況的數(shù)碼照片顯示水滴與玻璃片的接觸角分別為6.1° ,4.9° ,5.4°和5. 4°，水珠在經(jīng)過6小時刻蝕之后的玻璃片表面上的接觸角最小。當氫氧化鉀水溶液的濃度為5. 0克/升，選擇的刻蝕溫度為95°C時，經(jīng)過5小吋、6小時和7小時刻蝕之后的玻璃片的透光率曲線圖如圖6所示。經(jīng)過5小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為565納米波長處的98. 0%，經(jīng)過6小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為595納米波長處的95. 4%，經(jīng)過7小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為800納米波長處的89. 6% ;由此可見，經(jīng)過5小時刻蝕之后的玻璃片展示了最高的透光率。當3 y L水珠分別滴在經(jīng)過5小吋、6小時和7小時刻蝕之后的玻璃片表面上，在表面上經(jīng)過0. 5秒時間的鋪展之后，水滴與玻璃片的接觸角分別為5. 2° ,5.7°和5. 8°，水珠在經(jīng)過5小時刻蝕之后的玻璃片表面上的接觸角最小。當氫氧化鉀水溶液的濃度為2. 0克/升，選擇的刻蝕溫度為95°C時，經(jīng)過4小吋、6小吋、8小時和10小時刻蝕之后的玻璃片的透光率為經(jīng)過4小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為562納米波長處的92. 0%，經(jīng)過6小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為567納米波長處的94. 6%，經(jīng)過8小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為640納米波長處的96.6% ;經(jīng)過10小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為740納米波長處的95. 6%。由此可見，經(jīng)過8小時刻蝕之后的玻璃片展示了最高的透光率。當3 y L水珠分別滴在經(jīng)過4小吋、6小吋、8小時和10小時刻蝕之后的玻璃片表面上，在表面上經(jīng)過0. 5秒時間的鋪展之后，水滴與玻璃片的接觸角分別為11. 2°，7. 7° ,5.2°和6. 8°，水珠在經(jīng)過8小時刻蝕之后的玻璃片表面上的接觸角最小。當氫氧化鉀水溶液的濃度為8. 75克/升，選擇的刻蝕溫度為95°C時，經(jīng)過3小吋、4. 5小時、6小時和7小時刻蝕之后的玻璃片的透光率曲線圖如圖7所示。經(jīng)過3小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為480納米波長處的93. 6%，經(jīng)過4. 5小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為480納米波長處的95. 0%，經(jīng)過6小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為515納米波長處的97. 6%，經(jīng)過7小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為540納米波長處的96. 6% ;由此可見，經(jīng)過6小時刻蝕之后的玻璃片展示了最高的透光率。當L水珠分別滴在經(jīng)過3小吋、4. 5小吋、6小時和7小時刻蝕之后的玻璃片表面上，在表面上經(jīng)過0. 5秒時間的鋪展之后，水珠鋪展狀況的數(shù)碼照片顯示水滴與玻璃片的接觸角分別為10.9°，7. 4° ,5. 0°和6. 1°，水珠在經(jīng)過 6小時刻蝕之后的玻璃片表面上的接觸角最小。當氫氧化鉀水溶液的濃度為10克/升，選擇的刻蝕溫度為95°C時，經(jīng)過3小吋、
4.5小時、6小時和7小時刻蝕之后的玻璃片的透光率曲線圖如圖8所示。經(jīng)過3小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為518納米波長處的97. 0%，經(jīng)過4. 5小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為582納米波長處的96. 8%，經(jīng)過6小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為677納米波長處的94. 2%，經(jīng)過7小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為617納米波長處的87. 3% ;由此可見，經(jīng)過3小時刻蝕之后的玻璃片展示了最高的透光率，隨著刻蝕時間的延長，最高透光率的數(shù)值反而降低。當3 ii L水珠分別滴在經(jīng)過3小時、4. 5小時、6小時和7小時刻蝕之后的玻璃片表面上，在表面上經(jīng)過0. 5秒時間的鋪展之后，水珠鋪展狀況的數(shù)碼照片顯示水滴與玻璃片的接觸角分別為5. 5° ,4.8° ,7.6°和7. 9°，水珠在經(jīng)過4. 5小時刻蝕之后的玻璃片表面上的接觸角最小。當氫氧化鉀水溶液的濃度為15克/升，選擇的刻蝕溫度為95°C時，經(jīng)過I小吋、2小吋、3小時和4小時刻蝕之后的玻璃片的透光率為經(jīng)過I小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為516納米波長處的96. 6%，經(jīng)過2小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為565納米波長處的97. 2%，經(jīng)過3小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為635納米波長處的
94.2%，經(jīng)過4小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為667納米波長處的92. 2% ;由此可見，經(jīng)過2小時刻蝕之后的玻璃片展示了最高的透光率，隨著刻蝕時間的延長，最高透光率的數(shù)值反而降低。當3 ii L水珠分別滴在經(jīng)過I小時、2小時、3小時和4小時刻蝕之后的玻璃片表面上，在表面上經(jīng)過0.5秒時間的鋪展之后，水珠鋪展狀況的數(shù)碼照片顯示水滴與玻璃片的接觸角分別為7. 5° ,5. 1° ,6.6°和8.9°，水珠在經(jīng)過2小時刻蝕之后的玻璃片表面上的接觸角最小。實施例2.采用常壓加熱水浴方法，制備增透的超親水自清潔防霧玻璃。在與實施例I相同的實驗條件下，考察不同的刻蝕溫度對玻璃片刻蝕的影響。當氫氧化鉀水溶液的濃度為7. 5克/升時，選擇的刻蝕溫度為60°C時，經(jīng)過4小吋、6小吋、8小時和10小時刻蝕之后的玻璃片的透光率為經(jīng)過4小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為402納米波長處的91. 0%，經(jīng)過6小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為456納米波長處的93. 7%，經(jīng)過8小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為543納米波長處的96. 6%，經(jīng)過10小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為662納米波長處的94. 7% ;由此可見，經(jīng)過8小時刻蝕之后的玻璃片展示了最高的透光率。當3 y L水珠分別滴在經(jīng)過4小吋、6小吋、8小時和10小時刻蝕之后的玻璃片表面上，在表面上經(jīng)過0. 5秒時間的鋪展之后，水珠鋪展狀況的數(shù)碼照片顯示水滴與玻璃片的接觸角分別為9. 9° ,7.2° ,5.1°和7. 6°，水珠在經(jīng)過8小時刻蝕之后的玻璃片表面上的接觸角最小。當氫氧化鉀水溶液的濃度為7. 5克/升時，選擇的刻蝕溫度為100°C時，經(jīng)過2小吋、3小吋、4小時和5小時刻蝕之后的玻璃片的透光率為經(jīng)過2小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為423納米波長處的93. 6%，經(jīng)過3小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為478納米波長處的95. 7%，經(jīng)過4小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為555納米波長處的96. 8 %，經(jīng)過5小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為676納米波長處的94. 2 %;由此可 見，經(jīng)過4小時刻蝕之后的玻璃片展示了最高的透光率。當3 y L水珠分別滴在經(jīng)過2小吋、3小吋、4小時和5小時刻蝕之后的玻璃片表面上，在表面上經(jīng)過0. 5秒時間的鋪展之后，水珠鋪展狀況的數(shù)碼照片顯示水滴與玻璃片的接觸角分別為11.2° ,6.4° ,5.0°和7.5°，水珠在經(jīng)過4小時刻蝕之后的玻璃片表面上的接觸角最小。實施例3.采用常壓加熱水浴方法，制備增透的超親水自清潔防霧玻璃。在與實施例I相同的實驗條件下，考察不同的堿性水溶液對玻璃片刻蝕的影響。氫氧化鈉水溶液用來刻蝕玻璃片。當氫氧化鈉水溶液的濃度為7. 5克/升時，選擇的刻蝕溫度為95°C時，經(jīng)過2小吋、3小吋、4小時和5小時刻蝕之后的玻璃片的透光率為經(jīng)過2小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為403納米波長處的91. 9%，經(jīng)過3小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為434納米波長處的94. 6%，經(jīng)過4小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為557納米波長處的97. I %，經(jīng)過5小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為658納米波長處的93. 5%;由此可見，經(jīng)過4小時刻蝕之后的玻璃片展示了最高的透光率。當3 y L水珠分別滴在經(jīng)過2小吋、3小吋、4小時和5小時刻蝕之后的玻璃片表面上，在表面上經(jīng)過0. 5秒時間的鋪展之后，水珠鋪展狀況的數(shù)碼照片顯示水滴與玻璃片的接觸角分別為9. 2° ,7.1° ,5.3°和8. 9°，水珠在經(jīng)過4小時刻蝕之后的玻璃片表面上的接觸角最小。氨水溶液用來刻蝕玻璃片。當氨水溶液的濃度為2克/升時，選擇的刻蝕溫度為95°C時，經(jīng)過2小吋、3小吋、4小時和5小時刻蝕之后的玻璃片的透光率為經(jīng)過2小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為408納米波長處的92. 6%，經(jīng)過3小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為428納米波長處的94. 6%，經(jīng)過4小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為552納米波長處的96. 6%，經(jīng)過5小時刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為668納米波長處的94. 7%;由此可見，經(jīng)過4小時刻蝕之后的玻璃片展示了最高的透光率。當3 ii L水珠分別滴在經(jīng)過2小吋、3小吋、4小時和5小時刻蝕之后的玻璃片表面上，在表面上經(jīng)過0.5秒時間的鋪展之后，水珠鋪展狀況的數(shù)碼照片顯示水滴與玻璃片的接觸角分別為10.2°，7.2° ,4.8°和6.6°，水珠在經(jīng)過4小時刻蝕之后的玻璃片表面上的接觸角最小。實施例4.采用密封加熱水熱方法，制備增透的超親水自清潔防霧玻璃。向以聚四氟こ烯材料為內膽的容積為100毫升的容器中，加入80毫升的水、一定量的氫氧化鉀固體粉末(純度為60 100% )和一定量聚こ烯吡咯烷酮(純度為90 100% )，攪拌均勻得到含有聚こ烯吡咯烷酮的氫氧化鉀水溶液，其中氫氧化鉀水溶液的濃度在2 15克/升范圍內變化，聚こ烯吡咯烷酮的濃度在0 15克/升范圍內變化；將玻璃片(玻璃片的尺寸為2. 5厘米(寬)X7.5厘米(長)X0. I厘米(厚度))浸入上述含有聚こ烯吡咯烷酮的氫氧化鉀水溶液中，蓋上容器的蓋子，將蓋好蓋子的容器放入不銹鋼水熱釜中，擰緊水熱釜的蓋子，在密封狀態(tài)下，把水熱釜放入烘箱中，在不同溫度(60 IlO0C )下加熱I 3小時，到時間之后，自然冷卻至室溫，打開水熱釜蓋子，拿出以聚四氟こ烯材料為內膽的容器，再從該容器中取出玻璃片，用大量自來水沖洗干凈，用空氣壓縮機排除的氣體把玻璃片吹干。選擇不同濃度的堿性水溶液、選擇不同的刻蝕的溫度和不同的刻蝕時間，對玻璃片的刻蝕程度是不同的，且聚こ烯吡咯烷酮的加入有助于提高玻璃片表面刻蝕的均勻性。從而刻蝕后的玻璃片具有明顯不同的對光的透過率和對水的親水性。 當氫氧化鉀水溶液的濃度為6. 25克/升吋，聚こ烯吡咯烷酮的濃度在0. 6克/升，在不同溫度下經(jīng)過2小時刻蝕之后的玻璃片表面的結構如圖9所示。圖9a、圖9c和圖9e分別為經(jīng)過85°C、90 V和95°C刻蝕之后的玻璃片表面的結構的低倍率的掃描電鏡照片。從這些圖片中可以看到，玻璃片表面刻蝕出的由厚度為納米尺度的ニ氧化硅納米片相互交叉連接形成的厚度為納米尺度的粗糙涂層及孔徑為10 200納米的孔結構，共同構成的粗糙多孔結構的涂層是比較均勻的。圖％、圖9d和圖9f分別為經(jīng)過85°C、90°C和95°C刻蝕之后的玻璃片表面的結構的高倍率的掃描電鏡照片，從圖中可以看到經(jīng)過85 °C、90で和95 0C刻蝕之后的玻璃片表面的粗糙多孔結構沒有太大明顯變化，經(jīng)過刻蝕之后的玻璃片表面都形成了厚度為10 30納米的ニ氧化硅納米片相互交叉連接形成的厚度為10 30納米尺度的粗糙涂層，且ニ氧化硅納米片相互交叉連接處具有孔結構，所述的孔的孔徑為10 200納米。圖10展示了經(jīng)過80で、85で、90で、95で、100で和105°C經(jīng)過2小時刻蝕之后的玻璃片的透光率曲線圖。經(jīng)過80°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為400納米波長處的90. 8%，經(jīng)過85°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為400納米波長處的95. 1%，經(jīng)過90°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為400納米波長處的96. 5 %，經(jīng)過95 °C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為538納米波長處的96. 9%，經(jīng)過100°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為700納米波長處的89. 7%，經(jīng)過105°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為615納米波長處的86. 4%;由此可見，經(jīng)過90°C和95°C刻蝕之后的玻璃片展示了較高的透光率。如圖11所示當3 ii L水珠分別滴在經(jīng)過80°C、85°C、90°C、95°C、100°C和105°C刻蝕之后的玻璃片表面上，在表面上經(jīng)過0. 5秒時間的鋪展之后，水珠鋪展狀況的數(shù)碼照片顯示水滴與玻璃片的接觸角分別為15.3°，9.6° ,5.0° ,4.5° ,9.2°和16. 4°，水珠在經(jīng)過95 °C刻蝕之后的玻璃片表面上的接觸角最小。當氫氧化鉀水溶液的濃度為8. 75克/升吋，聚こ烯吡咯烷酮的濃度在0. 6克/升，在不同溫度下經(jīng)過2小時刻蝕之后的玻璃片表面的結構如圖12所示。圖12展示了經(jīng)過80°C、85°C、90°C、95°C、100V和105°C刻蝕之后的玻璃片的透光率曲線圖。經(jīng)過80V刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為400納米波長處的93.8%，經(jīng)過85°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為400納米波長處的96.0%，經(jīng)過90°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為512納米波長處的95. 5%，經(jīng)過95°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為560納米波長處的97. 4%，經(jīng)過100°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為600納米波長處的92. 2%，經(jīng)過105°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為740納米波長處的85. 5%;由此可見，經(jīng)過95°C刻蝕之后的玻璃片展示了較高的透光率。當311し水珠分別滴在經(jīng)過80で、85で、90で、95で、100°C和105°C刻蝕之后的玻璃片表面上，在表面上經(jīng)過0. 5秒時間的鋪展之后，水珠鋪展狀況的數(shù)碼照片顯示水滴與玻璃片的接觸角分別為15.8°，12.6° ,6.2° ,9.5° ,18.2°和8. 3°，水珠在經(jīng)過90°C刻蝕之后的玻璃片表面上的接觸角最小當氫氧化鉀水溶液的濃度為12. 5克/升吋，聚こ烯吡咯烷酮的濃度在0. 6克/升，在不同溫度下經(jīng)過2小時刻蝕之后的玻璃片表面的透光率曲線圖如圖13所示。經(jīng)過85°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為536納米波長處的93. 0%，經(jīng)過90°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為536納米波長處的93. 8 %，經(jīng)過95で刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為566納米波長處的96. 7%，經(jīng)過100°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為667納米波長處的89. 1%，經(jīng)過105°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為800納米波長處的78. 7% ；由此可見，經(jīng)過95°C刻蝕之后的玻璃片展示了最高的透光率。當3 y L水珠分別滴在經(jīng)過80°C、85°C、90°C、95°C、100°C和105°C刻蝕之后的玻璃片表面上，在表面上經(jīng)過0. 5秒時間的鋪展之后，水珠鋪展狀況的數(shù)碼照片顯示水滴與玻璃片的接觸角分別為12.1°，9. 1°，4.8° ,8.6° ,5.8°和4. 2°，水珠在經(jīng)過90°C和105°C刻蝕之后的玻璃片在表面上具有較小的接觸角。當氫氧化鉀水溶液的濃度為15克/升吋，聚こ烯吡咯烷酮的濃度在0. 6克/升，在不同溫度下經(jīng)過2小時刻蝕之后的玻璃片表面的透光率為經(jīng)過60°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為535納米波長處的91. 2%，經(jīng)過80°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為539納米波長處的92. 6%，經(jīng)過90°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為556納米波長處的96. 7%，經(jīng)過100°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為672納米波長處的88. 1%，經(jīng)過110°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為800納米波長處的76. 7%;由此可見，經(jīng)過90°C刻蝕之后的玻璃片展示了最高的透光率。當311し水珠分別滴在經(jīng)過60で、80で、90で、95で、100°C和110°C刻蝕之后的玻璃片表面上，在表面上經(jīng)過0. 5秒時間的鋪展之后，水珠鋪展狀況的數(shù)碼照片顯示水滴與玻璃片的接觸角分別為18. 1°，14. 1° ,4.4° ,8.2° ,6.8°和
5.7°，水珠在經(jīng)過90°C刻蝕之后的玻璃片在表面上具有較小的接觸角。當氫氧化鉀水溶液的濃度為2克/升時，聚こ烯吡咯烷酮的濃度在0. 6克/升，在不同溫度下經(jīng)過2小時刻蝕之后的玻璃片表面的透光率為經(jīng)過85°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為535納米波長處的90. 7%，經(jīng)過90°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為536納米波長處的91. 2%，經(jīng)過95 °C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為538納米波長處的93. 3%，經(jīng)過100°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為556納米波長處的95. 1%，經(jīng)過105°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為660納米波長處的93. 7% ;由此可見，經(jīng)過100°C刻蝕之后的玻璃片展示了最高的透光率。當3 ii L水珠分別滴在經(jīng)過80で、85で、90 V、95 0CUOO V和105 V刻蝕之后的玻璃片表面上，在表面上經(jīng)過0. 5秒時間的鋪展之后，水珠鋪展狀況的數(shù)碼照片顯示水滴與玻璃片的接觸角分別為17. 1°，14. 1° ,9.4° ,6.2°，5.8°和65. 7°，水珠在經(jīng)過100°C刻蝕之后的玻璃片在表面上具有較小的接觸角。實施例5.采用密封加熱水熱方法，制備增透的超親水自清潔防霧玻璃。在相同的實驗條件下，考察不同的刻蝕時間對玻璃片刻蝕的影響。
當氫氧化鉀水溶液的濃度為6. 25克/升吋，聚こ烯吡咯烷酮的濃度在0. 6克/升，在不同溫度下經(jīng)過I小時刻蝕之后的玻璃片表面的透光率為經(jīng)過80°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為400納米波長處的90. 5%，經(jīng)過85°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為400納米波長處的94. 1%，經(jīng)過90°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為400納米波長處的
95.5%，經(jīng)過95°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為538納米波長處的96. 2%，經(jīng)過100°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為700納米波長處的96. 7%，經(jīng)過105°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為615納米波長處的91. 4 %;由此可見，經(jīng)過95 °C和100 °C刻蝕之后的玻璃片展示了較高的透光率。當3 ii L水珠分別滴在經(jīng)過80°C、85°C、90°C、95°C、100°C和105°C刻蝕之后的玻璃片表面上，在表面上經(jīng)過0.5秒時間的鋪展之后，水珠鋪展狀況的數(shù)碼照片顯示水滴與玻璃片的接觸角分別為15.8°，9.0° ,5.3° ,4.2° ,4.9°和13. 4°，水珠在經(jīng)過95°C刻蝕之后的玻璃片表面上的接觸角最小。 當氫氧化鉀水溶液的濃度為6. 25克/升吋，聚こ烯吡咯烷酮的濃度在0. 6克/升，在不同溫度下經(jīng)過3小時刻蝕之后的玻璃片表面的透光率為經(jīng)過80°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為400納米波長處的92. 5%，經(jīng)過85°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為400納米波長處的94. 9%，經(jīng)過90°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為400納米波長處的
96.1%,經(jīng)過95°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為538納米波長處的96. 6%，經(jīng)過100°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為700納米波長處的95. 3%，經(jīng)過105°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為615納米波長處的88. 2% ;由此可見，經(jīng)過90°C和95°C刻蝕之后的玻璃片展示了較高的透光率。當3 ii L水珠分別滴在經(jīng)過80°C、85°C、90°C、95°C、100°C和105°C刻蝕之后的玻璃片表面上，在表面上經(jīng)過0. 5秒時間的鋪展之后，水珠鋪展狀況的數(shù)碼照片顯示水滴與玻璃片的接觸角分別為10. 8°，7.0。,5. 1°，4.3。，6.9。和12. 4°，水珠在經(jīng)過95°C刻蝕之后的玻璃片表面上的接觸角最小。實施例6.采用密封加熱水熱方法，制備增透的超親水自清潔防霧玻璃。在相同的實驗條件下，考察不同的聚こ烯吡咯烷酮的水溶液濃度對玻璃片刻蝕的影響。當氫氧化鉀水溶液的濃度為6. 25克/升時，不加入聚こ烯吡咯烷酮，在不同溫度下經(jīng)過2小時刻蝕之后的玻璃片表面的透光率為經(jīng)過80°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為408納米波長處的91. 5%，經(jīng)過85°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為426納米波長處的93. 1%，經(jīng)過90°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為540納米波長處的95. 5%，經(jīng)過95°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為598納米波長處的96. 8%，經(jīng)過100°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為625納米波長處的91. 7%，經(jīng)過105°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為724納米波長處的87. 2% ;由此可見，經(jīng)過95°C刻蝕之后的玻璃片展示了較高的透光率。當311し水珠分別滴在經(jīng)過80で、85で、90で、95で、100で和105°C刻蝕之后的玻璃片表面上，在表面上經(jīng)過0.5秒時間的鋪展之后，水珠鋪展狀況的數(shù)碼照片顯示水滴與玻璃片的接觸角分別為9. 8°，7.0。，5.6。，4.6。，5.9。和6. I。，水珠在經(jīng)過95°C刻蝕之后的玻璃片表面上的接觸角最小。當氫氧化鉀水溶液的濃度為6. 25克/升吋，聚こ烯吡咯烷酮的濃度在15克/升，在不同溫度下經(jīng)過2小時刻蝕之后的玻璃片表面的透光率為經(jīng)過80°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為405納米波長處的92.8%，經(jīng)過85°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為447納米波長處的94. 1%，經(jīng)過90°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為514納米波長處的96. 2%，經(jīng)過95°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為556納米波長處的97. 2%，經(jīng)過100°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為650納米波長處的93. 7%，經(jīng)過105°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為715納米波長處的92. 4% ;由此可見，經(jīng)過95°C刻蝕之后的玻璃片展示了較高的透光率。當311し水珠分別滴在經(jīng)過80で、85で、90で、95で、100で和105°C刻蝕之后的玻璃片表面上，在表面上經(jīng)過0.5秒時間的鋪展之后，水珠鋪展狀況的數(shù)碼照片顯示水滴與玻璃片的接觸角分別為8. 8° ,6. 7° ,6. 1° ,5.0° ,5.9°和6. 4°，水珠在經(jīng)過95°C刻蝕之后的玻璃片表面上的接觸角最小。實施例I.采用密封加熱水熱方法，制備增透的超親水自清潔防霧玻璃。 在相同的實驗條件下，考察不同的堿性溶液對玻璃片刻蝕的影響。氫氧化鈉水溶液用來刻蝕玻璃片。當氫氧化鈉水溶液的濃度為6. 25克/升吋，聚こ烯吡咯烷酮的濃度在0. 6克/升，在不同溫度下經(jīng)過2小時刻蝕之后的玻璃片表面的透光率為經(jīng)過80°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為456納米波長處的92. 5%，經(jīng)過85°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為488納米波長處的94. 1%，經(jīng)過90°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為540納米波長處的
96.5%，經(jīng)過95°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為598納米波長處的92. 2%，經(jīng)過100°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為650納米波長處的89. 7%，經(jīng)過105°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為745納米波長處的87. 4% ;由此可見，經(jīng)過90°C刻蝕之后的玻璃片展示了較高的透光率。當311し水珠分別滴在經(jīng)過80で、85で、90で、95で、100で和105°C刻蝕之后的玻璃片表面上，在表面上經(jīng)過0.5秒時間的鋪展之后，水珠鋪展狀況的數(shù)碼照片顯示水滴與玻璃片的接觸角分別為8. 8° ,8.0° ,4.6° ,5. 2° ,5.9°和5. 4°，水珠在經(jīng)過90°C刻蝕之后的玻璃片表面上的接觸角最小。氨水溶液用來刻蝕玻璃片。當氨水溶液的濃度為2克/升時，聚こ烯吡咯烷酮的濃度在0. 6克/升，在不同溫度下經(jīng)過2小時刻蝕之后的玻璃片表面的透光率為經(jīng)過80 V刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為445納米波長處的93. 5%，經(jīng)過85°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為496納米波長處的94. 5%，經(jīng)過90°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為546納米波長處的96. 8%，經(jīng)過95°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為602納米波長處的93. 2%，經(jīng)過100°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為636納米波長處的91. 7%，經(jīng)過105°C刻蝕之后的玻璃片的最大透光率為724納米波長處的88. 4% ;由此可見，經(jīng)過90°C刻蝕之后的玻璃片展示了較高的透光率。當311し水珠分別滴在經(jīng)過80で、85で、90で、95で、100で和105°C刻蝕之后的玻璃片表面上，在表面上經(jīng)過0.5秒時間的鋪展之后，水珠鋪展狀況的數(shù)碼照片顯示水滴與玻璃片的接觸角分別為9. 2°，8.3。，4.8。，5.4。，5.7。和5. 9。，水珠在經(jīng)過90°C刻蝕之后的玻璃片表面上的接觸角最小。實施例8.按照鈦酸四丁酯こ酰丙酮水こ醇濃鹽酸(質量百分含量為37% )的體積比為I : 0.2 : 0.4 : 16 : 0. I的比例，將上述組分混合后得到ニ氧化鈦溶膠液。
將實施例I中刻蝕后得到的增透的超親水自清潔防霧玻璃放入上述ニ氧化鈦溶膠液中靜置I分鐘左右，然后將增透的超親水自清潔防霧玻璃慢慢從ニ氧化鈦溶膠液中提拉取出，并放入こ醇中靜置I分鐘左右，將增透的超親水自清潔防霧玻璃從こ醇中取出后，用壓縮空氣吹干后完成一次浸涂過程，干燥后，涂敷的ニ氧化鈦溶膠液轉變成ニ氧化鈦凝膠；重復上述將增透的超親水自清潔防霧玻璃放入ニ氧化鈦溶膠液中靜置、提拉取出、放入こ醇中靜置、從こ醇中取出及吹干過程兩次。最后，將涂敷有ニ氧化鈦凝膠的增透的超親水自清潔防霧玻璃放入馬弗爐中，在400攝氏度下進行煅燒2小時來活化ニ氧化鈦凝膠，在增透的超親水自清潔防霧玻璃的表面得到厚度為5 100納米的ニ氧化鈦涂層，從而得到具有光催化降解有機物性能的增透的超親水自清潔防霧玻璃。圖14是將刻蝕后的玻璃片在ニ氧化鈦溶膠液中經(jīng)過一次浸涂(a)、二次浸涂(b)和三次浸涂(c)并經(jīng)煅燒之后的刻蝕后的玻璃片表面的結構的掃描電鏡照片，從中可以看見，隨著浸涂次數(shù)的増加，玻璃片表面由納米片構成的孔內部的經(jīng)活化后的ニ氧化鈦凝膠逐漸増加。通過調節(jié)浸涂的次數(shù)，可以實現(xiàn)涂敷的ニ氧化鈦涂層厚度在5 100納米范圍內變化。圖15是分別將刻蝕后的玻璃片在ニ氧化鈦溶膠液中經(jīng)過一次浸涂、二次浸涂和三次浸涂并經(jīng)煅燒之后的玻璃片的透光率曲線圖，該結果表明隨著浸涂次數(shù)的増加，涂敷有經(jīng)活化后的ニ氧化鈦凝膠的刻蝕后的玻璃片的透光率逐漸降低。圖16是3 y L水珠滴在經(jīng)過煅燒后的一次浸涂ニ氧化鈦溶膠液、二次浸涂ニ氧化鈦溶膠液和三次浸涂ニ氧化鈦溶膠液的刻蝕后的玻璃片表面，水滴在玻璃片的表面上經(jīng)過0.5秒時間的鋪展之后，水珠鋪展狀況的數(shù)碼照片，水珠與玻璃片的接觸角分別為3. 6° ,4.0°和4. 3°，該結果表明隨著浸涂次數(shù)的増加，其接觸角逐漸增加。測試煅燒后的涂敷有經(jīng)活化后的ニ氧化鈦凝膠的刻蝕后的玻璃片的光催化活性。使用亞甲基藍作為模擬的有機污染物。ー盞25瓦的高壓汞燈用作光源，其發(fā)射光的主波長 是365納米，光的強度是2. 5毫瓦/厘米2。分別將經(jīng)過一次浸涂ニ氧化鈦溶膠液、二次浸涂ニ氧化鈦溶膠液和三次浸涂ニ氧化鈦溶膠液的刻蝕后的玻璃片放入15毫升的亞甲藍溶液中，亞甲藍溶液的濃度是lOmg/し在高壓汞燈照射下，每隔15分鐘，從上述亞甲基藍溶液中取出2mL的溶液，測試其紫外可見吸收光譜。圖17顯示在ニ氧化鈦溶膠液中經(jīng)過浸涂之后的玻璃片比沒有經(jīng)過浸涂的刻蝕后的玻璃片對亞甲基藍具有明顯更高的降解效率，而且隨著浸涂的次數(shù)増加，其光催化性能也有一定程度的増加。
權利要求
1.一種增透的超親水自清潔防霧玻璃，其特征是所述的增透的超親水自清潔防霧玻璃是在玻璃的表面具有厚度為10 30納米的二氧化硅納米片相互交叉連接形成的厚度為50 160納米的粗糙涂層，且二氧化硅納米片相互交叉連接處具有孔結構，所述的孔的孔徑為在10 200納米。
2.根據(jù)權利要求I所述的增透的超親水自清潔防霧玻璃，其特征是所述的增透的超親水自清潔防霧玻璃的表面有厚度為5 100納米的二氧化鈦涂層。
3.一種根據(jù)權利要求I所述的增透的超親水自清潔防霧玻璃的制備方法，其特征是向以聚四氟乙烯材料為內膽的容器中，加入濃度為2 15克/升的堿性水溶液，將玻璃片浸入堿性水溶液中，蓋上容器的蓋子，且容器的蓋子與容器主體之間有空隙；然后將蓋上蓋子的容器放入水浴鍋中加熱，在溫度為60 110°C下對玻璃片進行刻蝕；在溫度為60 110°C下，直接從容器中取出玻璃片，清洗和將玻璃片吹干，得到所述的增透的超親水自清潔防霧玻璃。
4.一種根據(jù)權利要求I所述的增透的超親水自清潔防霧玻璃的制備方法，其特征是向以聚四氟乙烯材料為內膽的容器中，加入聚乙烯吡咯烷酮和濃度為2 15克/升的堿性水溶液，攪拌均勻得到混合液，聚乙烯吡咯烷酮在濃度為2 15克/升的堿性水溶液中的濃度為0 15克/升；將玻璃片浸入上述混合液中，蓋上容器的蓋子，將蓋上蓋子的容器放入水熱釜中，擰緊水熱釜的蓋子，在密封狀態(tài)下，把水熱釜放入烘箱中，在溫度為60 110°C下對玻璃片進行刻蝕，然后自然冷卻至室溫；打開水熱釜蓋子，拿出容器，再從容器中取出玻璃片，清洗和將玻璃片吹干，得到所述的增透的超親水自清潔防霧玻璃。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的制備方法，其特征是所述的增透的超親水自清潔防霧玻璃是在玻璃的表面具有厚度為10 30納米的二氧化硅納米片相互交叉連接形成的厚度為50 160納米的粗糙涂層，且二氧化硅納米片相互交叉連接處具有孔結構，所述的孔的孔徑為10 200納米。
6.根據(jù)權利要求3或4所述的制備方法，其特征是所述的堿性水溶液是氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液或氨水。
7.根據(jù)權利要求3或4所述的制備方法，其特征是所述的對玻璃片進行刻蝕的刻蝕時間是I 10小時。
8.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征是所述的聚乙烯吡咯烷酮的純度為90 100%。
9.根據(jù)權利要求3或4所述的制備方法，其特征是將刻蝕后得到的增透的超親水自清潔防霧玻璃作為基底，采用浸涂的方法，將二氧化鈦溶膠液涂敷在增透的超親水自清潔防霧玻璃的表面，干燥，煅燒，得到厚度為5 100納米的二氧化鈦涂層的具有光催化降解有機物性能的增透的超親水自清潔防霧玻璃。
10.根據(jù)權利要求9所述的制備方法，其特征是所述的二氧化鈦溶膠液是按照鈦酸四丁酯乙酰丙酮水乙醇質量百分含量為37%的濃鹽酸的體積比為I 0. 2 0. 4 16 0. I的比例，將上述組分混合后得到的。
全文摘要
本發(fā)明屬于納米材料制備技術領域，特別涉及增透的超親水自清潔防霧玻璃及其制備方法。本發(fā)明采用常壓加熱水浴或密封加熱水熱兩種方法，通過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清潔防霧玻璃。該增透的超親水自清潔防霧玻璃是在玻璃的表面具有厚度為10～30納米的二氧化硅納米片相互交叉連接形成的厚度為50～160納米的粗糙涂層，且二氧化硅納米片相互交叉連接處具有孔結構，所述孔的孔徑為10～200納米。本發(fā)明的增透的超親水自清潔防霧玻璃的透光率能從原來的90％提高到98％。在上述增透的超親水自清潔防霧玻璃的表面有二氧化鈦涂層，得到具有光催化降解有機物性能的增透的超親水自清潔防霧玻璃。
文檔編號C03C15/00GK102649623SQ201110238349
公開日2012年8月29日 申請日期2011年8月18日 優(yōu)先權日2011年2月28日
發(fā)明者杜鑫, 賀軍輝 申請人:中國科學院理化技術研究所