一种自清洁玻璃 |
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| 申请号 | CN201610380738.4 | 申请日 | 2016-05-31 | 公开(公告)号 | CN106042530A | 公开(公告)日 | 2016-10-26 |
| 申请人 | 王翔; | 发明人 | 王翔; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种自清洁玻璃，属于玻璃领域。本发明的一种自清洁玻璃，包括基材，所述基材上表面覆有隔 热层 一，所述 隔热 层一上表面覆有自清洁表层；所述基材下表面覆有滤光层，所述滤光层下表面覆有隔热层二。本发明的一种自清洁玻璃具有外表面疏 水 疏油，在液滴从表面滑落的过程中带走灰尘，适合应用于建筑外部 门 窗、车窗等不易清洁的地方，同时具有良好隔热滤光作用的特点。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种自清洁玻璃，其特征在于：包括基材(1)，所述基材(1)上表面覆有隔热层一(2)，所述隔热层一(2)上表面覆有自清洁表层(4)；所述基材(1)下表面覆有滤光层(5)，所述滤光层(5)下表面覆有隔热层二(6)。 |
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| 说明书全文 | 一种自清洁玻璃技术领域[0001] 本发明涉及一种玻璃，特别是一种自清洁玻璃。 背景技术[0002] 玻璃在现代生产和生活中扮演着重要的角色，建筑物的门窗、汽车车窗等各个方面都要用到玻璃。玻璃重要的特性就是其具有良好的透光性，但是表面却极易被污渍覆盖，导致其透光性下降，影响美观和视线。此时就需要对玻璃进行清洁。 [0003] 然而室外的玻璃在清洁的过程中会为清洁人员带来很大的人身安全威胁，清洁过程需要花费大量的时间和人力资源；车在行使过程中进行车窗玻璃的清洁也很不方便，并且很难清洁干净，影响驾驶员驾驶。 发明内容[0005] 本发明采用的技术方案如下： [0006] 本发明一种自清洁玻璃，包括基材，所述基材上表面覆有隔热层一，所述隔热层一上表面覆有自清洁表层；所述基材下表面覆有滤光层，所述滤光层下表面覆有隔热层二。 [0007] 由于采用了上述技术方案，透光基材的上下表面覆盖隔热层能够使得玻璃具有良好的隔热性能，自清洁表面使得玻璃的外表面疏水疏油，在液滴从表面滑落的过程中带走灰尘，适合应用于建筑外部门窗、车窗等不易清洁的地方。 [0008] 本发明的一种自清洁玻璃，所述自清洁表层通过粘性层黏合在隔热层一上表面。 [0009] 由于采用了上述技术方案，超疏水表面托于微米/纳米量级的微观结构，这种结构极易磨损，从而导致超疏水表面有着“不结实”的弱点，导致超疏水表面脆弱，通过粘性层将自清洁表面黏合在隔热层表面，能够使得自清洁表面变得坚固，使得自清洁表面更适于实用。 [0010] 本发明的一种自清洁玻璃，所述基材内部设有韧性层，所述韧性层的厚度为500～800nm。 [0011] 由于采用了上述技术方案，基材内部夹杂的韧性层能够增加玻璃的韧性，避免玻璃在破损时碎片四溅，韧性层具有网状结构，能够与基材之间形成交联。 [0012] 本发明的一种自清洁玻璃，所述基材由质量份23～47份CaSiO3，60～90份SiO2，16～32份Na2SiO3，20～45份SnO2和10～25份Sm2O3组成。 [0013] 由于采用上述技术方案，基材的晶体细小且均匀，其内部存在大量纳米级晶体颗粒，透光性能更好，且具有良好的韧性，不易破碎，同时能够在玻璃中形成Si-O-Sm键，具有低的非线性折射率，改善玻璃结构的化学稳定性。 [0014] 其中，CaSiO3可以为23～47份中的任意值，例如25,27,28，30,34,36,42,45等，SiO2可以为60～90份中的任意值，例如63,65,67,6,73,74,75,79,82,86等，Na2SiO3可以为16～32份中的任意值，例如18,22,23,24,28,30等，SnO2可以为20～45份中的任意值，例如23, 26,29,31等，Sm2O3可以为10～25份中的任意值，例如13,16,17,21等。 [0015] 优选的，当基材由质量份40份CaSiO3，83份SiO2，26份Na2SiO3，43份SnO2和13份Sm2O3组成时最佳，在室温下，可见光平均透过率达93.57％，厚度为0.2cm时，抗冲击强度为2.7J。 [0017] 由于采用了上述技术方案，韧性层具有网状结构，能够与基材之间形成交联，增加玻璃的韧性，并避免玻璃在破损时碎片四溅。 [0018] 其中，聚氧化丙烯二醇可以为23～35份中的任意值，例如24,27,31,33等，聚环氧琥珀酸可以为17～30份中的任意值，例如19,20,24,26,28,29等，戊二醛可以为10～20份中任意值，例如12,13,15,19等。 [0019] 优选的，当韧性层由质量份32份聚氧化丙烯二醇，26份聚环氧琥珀酸和13份戊二醛组成时为最佳值。 [0021] 由于采用了上述技术方案，自清洁表面具有微观的粗糙结构，这种粗糙结构的表面具有大量的间隙刷子状细微凸起，这种结构能够托起液滴，减小固体和液体的接触面积，使得液滴处于“半悬空”的状态，本发明采用的疏水疏油材料，液体与该材料表面的粗糙结构静态接触角θ为160°，粗糙度因子为2.3，由于接触角大，因此该材料具有良好的疏水疏油性，且具有良好的热稳定性，同时该材料具有良好的透光性好，其可见光透光率为82％。 [0022] 本发明的一种自清洁玻璃，所述滤光层由质量份12～25份P2O5，8～12份Al2O3，20～25份TiO2和2～8份Ce2O3组成。 [0024] 其中，P2O5可以为12～25份中的任意值，例如15,16,19,23,24等，Al2O3可以为8～12份中的任意值，例如9,10,11等，TiO2可以为20～25份中的任意值，例如21,22,23,24等，Ce2O3可以为2～8份中的任意值，例如5,6,7等。 [0025] 优选的，当滤光层由质量份23份P2O5，12份Al2O3，21份TiO2和7份Ce2O3组成时为最佳值，其遮阳系数为0.73，对应的可见光的透过率为76％。 [0026] 本发明的一种自清洁玻璃，所述粘性层由热塑性聚酰亚胺制成。 [0027] 由于采用了上述技术方案，粘性层的剪切强度室温下为15.3mPa，316℃下为12.9MPa，具好的高温粘接性能，能够将自清洁层与隔热层完美的黏合在一起，大大提高自清洁表面的实用性。 [0028] 本发明的一种自清洁玻璃，所述隔热层一和隔热层二由质量份5～12份纳米氧化锑锡，5～12份纳米氧化铟锡和34～52份水性聚氨酯组成，所述纳米氧化锑锡的颗粒直径为120nm，所述纳米氧化铟锡的颗粒直径为80nm。 [0029] 由于采用了上述技术方案，隔热层的隔热性能好，在可见光区具有高的透过率，在红外光区具有高的反射率，能够阻挡来自外界的热量，同时对室内起到良好的保温作用，并具有良好的耐磨性。 [0030] 其中，纳米氧化锑锡可以为5～12份中的任意值，例如7,8,9,11等，纳米氧化铟锡可以为5～12份中的任意值，例如7,8,9,10等，水性聚氨酯可以为34～52份中任意值，例如36,37,41,45,47,49,50等。 [0031] 优选的，当隔热层一和隔热层二由质量份10份纳米氧化锑锡，10份纳米氧化铟锡和50份水性聚氨酯组成时为最佳值，可见光区的透过率为86.4％，红外光的阻隔率为91.4％，与普通玻璃在红外灯照射下进行对比试验，两者之间的温差达到19℃。 [0032] 本发明的一种自清洁玻璃，所述基材的厚度为0.2cm，所述隔热层一的厚度为300μm，所述粘性层的厚度为40μm，所述自清洁表层的厚度为150mm，所述滤光层的厚度为80mm，所述隔热层二的厚度为700μm。 [0033] 由于采用了上述技术方案，各层之间的厚度为最佳值，在保证玻璃具有优异的自清洁性能、抗冲击强度、隔热保温性能的同时，具有最大的光透光率。 [0034] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是： [0035] 1、外表面疏水疏油，在液滴从表面滑落的过程中带走灰尘，适合应用于建筑外部门窗、车窗等不易清洁的地方使用。 [0036] 2、透光性能更好，且具有良好的韧性，不易破碎，具有低的非线性折射率，玻璃结构具有良好的化学稳定性。 [0038] 图1是一种自清洁玻璃的结构示意图； [0039] 图2是含短碳氟链聚醚接枝SiO2杂化材料的13C NMR图； [0040] 图3是含短碳氟链聚醚接枝SiO2杂化材料的1H NMR图。 [0041] 图中标记：1为基材，2为隔热层一，3为粘性层，4为自清洁表面，5为滤光层，6为隔热层二。 具体实施方式[0042] 下面结合附图，对本发明作详细的说明。 [0043] 为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 [0044] 实施例1 [0045] 如图1所示，一种自清洁玻璃，包括基材1，基材1上表面覆有隔热层一2，隔热层一2上表面覆有自清洁表层4；基材1下表面覆有滤光层5，滤光层5下表面覆有隔热层二6。自清洁表层4通过粘性层3黏合在隔热层一2上表面。基材1内部设有韧性层，韧性层的厚度为500nm，韧性层具有网状结构，能够与基材之间形成交联。基材1的厚度为0.2cm，隔热层一2的厚度为300μm，粘性层3的厚度为40μm，自清洁表层4的厚度为150mm，滤光层5的厚度为 80mm，隔热层二6的厚度为700μm。 [0046] 基材1由质量份23～47份CaSiO3，60～90份SiO2，16～32份Na2SiO3，20～45份SnO2和10～25份Sm2O3组成。 [0047] 韧性层由质量份23～35份聚氧化丙烯二醇，17～30份聚环氧琥珀酸和10～20份戊二醛组成。 [0048] 自清洁表面层4表面具有微观粗糙结构，粗糙度因子为2.3，自清洁表面层4由含短碳氟链聚醚接枝SiO2杂化材料制成，含短碳氟链聚醚接枝SiO2杂化材料的分子结构为液体与该材料表面的粗糙结构静态接触角θ为160°。 [0049] 滤光层5由质量份12～25份P2O5，8～12份Al2O3，20～25份TiO2和2～8份Ce2O3组成。 [0050] 粘性层3由热塑性聚酰亚胺制成。 [0051] 隔热层一2和隔热层二6由质量份5～12份纳米氧化锑锡，5～12份纳米氧化铟锡和34～52份水性聚氨酯组成，所述纳米氧化锑锡的颗粒直径为120nm，所述纳米氧化铟锡的颗粒直径为80nm。 [0052] 实施例2 [0053] 基材1由质量份23～47份CaSiO3，60～90份SiO2，16～32份Na2SiO3，20～45份SnO2和10～25份Sm2O3组成。本发明给出了10种较佳的组分实施方式，并测试了其厚度为0.2cm的可见光透过率，和抗冲击强度。详细数据见表1至表2 [0054] 表1基材的较佳组分(质量份) [0055] CaSiO3 SiO2 Na2SiO3 SnO2 Sm2O3 1 23 60 16 20 10 2 47 90 32 45 25 3 24 67 19 22 17 4 26 84 21 40 20 5 30 74 31 42 24 6 32 71 30 38 18 7 40 83 26 43 13 8 42 69 30 22 17 9 47 81 22 32 15 10 40 85 25 34 23 [0056] 表2厚度为0.2cm的可见光透过率及抗冲击强度 [0057] 可见光透过率(％) 抗冲击强度(J) 1 92.41 2.3 2 92.57 2.6 3 93.1 2.4 4 91.74 2.4 5 92.44 2.6 6 91.38 2.8 7 93.57％ 2.7 8 93.41 2.7 9 93.27 2.7 10 92.58 2.4 [0058] 实施例3 [0059] 韧性层由质量份23～35份聚氧化丙烯二醇，17～30份聚环氧琥珀酸和10～20份戊二醛组成。本发明给出了8种较佳的组分实施方式，并测试了0.2cm厚的7号基材包含500nm厚韧性层在冲击强度为3J时破碎片的平均大小。详细数据见表3。 [0060] 表3韧性层的较佳实施例(质量份) [0061] 聚氧化丙烯二醇 聚环氧琥珀酸 戊二醛 碎片平均直径(cm) 1 24 19 18 2.9 2 23 17 10 2.4 3 32 26 13 3.7 4 35 30 20 3.1 5 25 18 11 3.4 6 31 27 15 2.8 7 26 24 14 3 8 29 26 16 3.3 [0062] 实施例4 [0063] 滤光层5由质量份12～25份P2O5，8～12份Al2O3，20～25份TiO2和2～8份Ce2O3组成。本发明给出了9种较佳的组分实施方式，并测试了其遮阳系数和可见光的透过率。详细数据见表4. [0064] 表4绿光层的较佳实施例(质量份) [0065] P2O5 Al2O3 TiO2 Ce2O3 遮阳系数 可见光透过率 1 12 8 20 2 0.57 79％ 2 25 12 25 8 0.8 68％ 3 13 9 22 7 0.64 73％ 4 12 9 20 7 0.59 74％ 5 10 10 23 8 0.73 71％ 6 24 12 20 8 0.61 78％ 7 22 8 21 4 0.68 62％ 8 15 10 24 5 0.7 75％ 9 23 12 21 7 0.73 76％ [0066] 实施例5 [0067] 隔热层一2和隔热层二6由质量份5～12份纳米氧化锑锡，5～12份纳米氧化铟锡和34～52份水性聚氨酯组成，所述纳米氧化锑锡的颗粒直径为120nm，所述纳米氧化铟锡的颗粒直径为80nm。本发明给出了10种较佳的组分实施方式，并测试了其可见光区的透过率和红外光的阻隔率。详细数据见表5. [0068] 表5隔热层的较佳实施例(质量份) [0069] 纳米氧化锑锡 纳米氧化铟锡 水性聚氨酯 透过率 阻隔率 1 5 5 34 86.5％ 70.2％ 2 12 12 52 81.7％ 93.4％ 3 8 8 50 79.2％ 81.6％ 4 9 9 40 80.1％ 82.9％ 5 10 10 50 86.4％ 91.4％ 6 5 7 38 83.4％ 84.6％ 7 6 8 34 82.1％ 77.2％ 8 10 9 50 87.0％ 64.8％ 9 11 7 48 76.8％ 92.0％ 10 8 6 42 79.4％ 90.8％ 11 10 6 46 85.2％ 90.4％ [0070] 实施例6 [0071] 如图1所示，一种自清洁玻璃，包括基材1，基材1上表面覆有隔热层一2，隔热层一2上表面覆有自清洁表层4；基材1下表面覆有滤光层5，滤光层5下表面覆有隔热层二6。自清洁表层4通过粘性层3黏合在隔热层一2上表面。基材1内部设有韧性层，韧性层的厚度为800nm，韧性层具有网状结构，能够与基材之间形成交联。基材1的厚度为0.2cm，隔热层一2的厚度为300μm，粘性层3的厚度为40μm，自清洁表层4的厚度为150mm，滤光层5的厚度为 80mm，隔热层二6的厚度为700μm。 [0072] 基材1质量份40份CaSiO3，83份SiO2，26份Na2SiO3，43份SnO2和13份Sm2O3组成。 [0073] 韧性层由质量份32份聚氧化丙烯二醇，26份聚环氧琥珀酸和13份戊二醛组成。 [0074] 自清洁表面层4表面具有微观粗糙结构，粗糙度因子为2.3，自清洁表面层4由含短碳氟链聚醚接枝SiO2杂化材料制成，含短碳氟链聚醚接枝SiO2杂化材料的分子结构为液体与该材料表面的粗糙结构静态接触角θ为160°。 [0075] 滤光层5由质量份23份P2O5，12份Al2O3，21份TiO2和7份Ce2O3组成。 [0076] 粘性层3由热塑性聚酰亚胺制成。 [0077] 隔热层一2和隔热层二6由质量份10份纳米氧化锑锡，10份纳米氧化铟锡和50份水性聚氨酯组成，所述纳米氧化锑锡的颗粒直径为120nm，所述纳米氧化铟锡的颗粒直径为80nm。 [0078] 玻璃的抗冲击强度为2.9J，破碎时碎片的平均直径为2.8cm，可见光透过率为74.2％，红外光的阻隔率为92.7％，紫外光的阻隔率为61.4％，与普通玻璃在红外灯照射下进行对比试验，两者之间的温差达到19℃。 [0079] 实施例7 [0080] 以KF为催化剂，在压力为1～2atm条件下，低温(小于5℃)加料，室温反应48～60h，升温至113～115℃反应2～5h，得到聚合度为1～6的目标聚合物(含短碳氟链聚醚接枝SiO2)。聚合物为无色液体，经蒸馏、精馏，得到纯净化合物。反应式如下： [0081] |
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