一种憎水剂，憎水玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种憎水剂，憎水玻璃及其制备方法，将长链氟硅烷加入pH值为4.0～5.5的有机溶剂/水溶液中，在500～1100转/分钟条件下搅拌2～24小时，然后将全氟溶剂加入其中，继续搅拌30～60分钟，静置分层，取上层溶液备用，底层溶液用于氟硅烷水解液循环净化使用；将纳米二氧化硅溶胶加入所得上层溶液中，混合搅拌得到本发明专利技术憎水剂，采用擦涂、喷涂、刮涂、提拉等方法在汽车玻璃表面成膜可得低滑动角憎水玻璃，以确保水滴可以自行滑落，从而确保驾驶人员在阴雨天气中行车时可以获得良好的视野清晰度，提高行车安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种憎水剂，憎水玻璃及其制备方法
本专利技术涉及憎水玻璃
，具体涉及憎水剂及憎水汽车玻璃制备技术，尤其涉及一种低滑动角憎水玻璃制备技术。
技术介绍
玻璃的主要成分为SiO2，同时含有Na+、Ca2+、Mg2+等成分。大气中的水分极易在玻璃表面发生吸附形成水膜，同时酸性气体SO2、CO2等通过水膜扩散至玻璃与水的界面处而发生反应，玻璃受到侵蚀。另外，在雨天行驶的车辆因雨水在侧窗和前风挡玻璃以及后视镜镜片表面铺展形成不均匀水膜而影响驾驶人员视野，且往往因此而导致事故发生。在玻璃表面修饰低表面能物质可获得具有憎水(亦称为疏水、斥水、拒水)效果的膜层，雨水在其表面可自行收缩为“球冠状”，在自重作用下自行滚落或在风力作用下飞离玻璃表面并带走玻璃表面灰尘，可提高驾驶人员视野；此外，在雪霜天气中，涂有该憎水膜层的玻璃其表面霜冻层可轻易去除。因此，憎水膜层可赋予汽车玻璃易清洁效果。目前，憎水玻璃技术的实现首先是通过氟硅烷水解及正硅酸乙酯水解，然后在玻璃表面涂覆制备憎水膜层，如CN200910064894.X、CN02115493.7，通常采用这种工艺制备憎水玻璃需要高温后处理工艺以便于低表面能物质与-OH发生缩合反应，从而建立牢固的化学键连接，得到具有一定时效性的憎水膜层。201410205520.6、201410205566.8公开了一种采用全氟三丁胺等全氟溶剂作为萃取剂对氟硅烷水解液进行分离，得到底层溶液(即全氟三丁胺等全氟溶剂溶液)作为憎水剂或憎水剂主要组成部分，而上层溶液被去除。由于全氟三丁胺等全氟溶剂价格昂贵，且全氟三丁胺进入大气中具有显著温室效应，因此采用以此为组成成分的憎水剂不利于大规模推广应用和环境保护。综上所述，现有技术中存在如下技术问题：目前憎水玻璃通常采用氟烷基硅烷在酸性条件下的水解液修饰或采用二氧化硅溶胶与该水解液混合制备修饰剂修饰制备，为降低水滴在经过憎水修饰的玻璃表面的滑动角，还向修饰剂中加入少许硅油成分，但是加入该成分的憎水剂在汽车玻璃表面成膜后，在光照情况下易产生眩光，影响驾乘舒适性及安全性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种憎水剂，憎水玻璃及其制备方法，采用全氟溶剂分离氟硅烷水解液，上层溶液用来作为主要成分制备低滑动角憎水剂及憎水玻璃，下层溶液循环使用，具体技术方案如下：一种憎水剂制备方法，包括以下步骤：(1)将长链氟硅烷、酸、有机溶剂和水混合搅拌得到第一溶液；(2)向第一溶液中加入0.5～10倍量的全氟溶剂，继续搅拌得到第二溶液；(3)将第二溶液静置一段时间后，取上层溶液作为第三溶液；(4)将二氧化硅溶胶加入第三溶液中并搅拌后得到第四溶液。进一步地，所述第一溶液，长链氟硅烷的含量为1.22wt％～4.62wt％，酸的含量为0.61wt％～2.38wt％，水的含量为0.61wt％～2.38wt％，余量为有机溶剂。进一步地，所述长链氟硅烷结构如下：其中，m的取值范围为6～20，n的取值范围为1～3，a的取值范围为0～2，R为全氟碳链或全氟醚链，X为可水解基团。进一步地，n＝1，a＝1，R为-CF2-CF2-CF2-，-CF2-CF2-CF2-O-或-CF2-CF(CF3)-O-，X为卤代基或烷氧基，R′为H或烷氧基，和/或，在酸催化下，-Si(X)3-aRa′中的卤代基X和烷氧基R′发生水解，形成具有含F长碳链的硅醇-Si-OH。进一步地，所述步骤(2)中所述第一溶液经过充分搅拌；和/或，步骤(3)中第二溶液静置20～60分钟；和/或，步骤(4)中充分搅拌10～30分钟。进一步地，所述酸为盐酸、硫酸、乙酸、硝酸中的一种或几种，将有机溶剂/水溶液pH值调整为4.0～5.5；所述有机溶剂为甲苯、二甲苯等芳香族溶剂；丙酮、甲乙酮等酮类溶剂；乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯类溶剂；乙醚、正丁醚、石油醚等醚类溶剂；无水乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇等醇类溶剂，或者几种溶剂的混合物；所述水为去离子水或蒸馏水；所述全氟溶剂为全氟三丁胺、全氟丁基四氢呋喃、全氟戊烷、全氟己烷、全氟甲基环己烷、全氟二甲基环己烷、全氟辛烷、全氟萘烷、全氟-1-甲基萘烷、全氟二甲基萘烷等；所述二氧化硅溶胶中纳米SiO2粒径为10～75nm、SiO2含量为1wt％～10wt％，二氧化硅溶胶与第三溶液按照质量比混合，混合比例为1:1～1:3。进一步地，所述第一溶液是为了将长链氟硅烷水解为含F长碳链硅醇和卤化氢或短碳链醇，搅拌混合速度为500～1100转/分钟，搅拌时间2～24小时，和/或，所述第二溶液是为了让全氟溶剂与第一溶液充分混合，充分混合时的搅拌速度为1000～1100转/分钟，搅拌时间30～60分钟，和/或，所述第三溶液为经过全氟溶剂充分净化的含F长碳链硅醇的有机溶剂溶液，在该溶液中存在含Si-OH的低聚硅氧烷，和/或，第四溶液是在第三溶液的基础上加入纳米二氧化硅溶胶，搅拌速度为1000～1600转/分钟，搅拌时间30～60分钟。一种憎水剂，用于汽车玻璃，采用上述的憎水剂制备方法制备得到。一种憎水玻璃的制备方法，包括如下步骤：a.擦去玻璃基体表面灰尘；b.蘸取酸性溶液并在玻璃表面均匀擦拭，在玻璃表面形成非电离态Si-OH；c.冲洗干净；d.待玻璃表面干燥后，蘸取如权利要求1-7中所述的第四溶液在其表面均匀擦拭；e.干燥得到憎水膜层。一种憎水玻璃，采用上述的憎水剂制备方法制备得到，或者采用如下方法制备得到：a.用超细纤维布擦去玻璃基体表面灰尘；b.用超细纤维布蘸取1mol/L的盐酸或硝酸溶液并在玻璃表面均匀擦拭，在玻璃表面形成非电离态Si-OH；c.用去离子水或蒸馏水冲洗干净；d.待玻璃表面干燥后，用超细纤维布蘸取少量如权利要求1-7中所述的第四溶液在其表面均匀擦拭；e.在室温下自然干燥5～10分钟；f.用超细纤维布在涂过第四溶液的玻璃表面擦拭；g.自然干燥12小时以上即可得到结合牢固的憎水膜层。与目前现有技术相比，本专利技术确保驾驶人员在阴雨天气中行车时可以获得良好的视野清晰度，提高行车安全性。利用全氟溶剂与有机溶剂/水溶液不互溶的特点将加入氟硅烷时引入的杂质及未完全水解物质溶于其中实现除杂过程，有利于获得低滑动角憎水膜层；同时由于含F长碳链硅醇在有机溶剂/水溶液和全氟溶剂中的分配存在一个平衡态，因此全氟溶剂可循环使用而不会造成含F长碳链硅醇损失；以分离后的含有含F长碳链硅醇的有机溶剂/水溶液为本专利技术憎水剂的主要组成成分，避免了采用以全氟溶剂为主要成分的憎水剂所带来的高昂成本，同时避免了全氟溶剂进入大气中带来的温室效应。因此，本专利技术工艺简单，成本低廉，效果显著，环境友好，在汽车玻璃上应用可改善阴雨天气中驾乘人员的视野清晰度，提高安全性。附图说明图1为本专利技术憎水玻璃制备工艺过程示意图具体实施方式下面根据附图对本专利技术进行详细描述，其为本专利技术多种实施方式中的一种优选实施例。在一个优选实施例中，向氟硅烷水解液中加入全氟溶剂充分搅拌，利用全氟溶剂对醇、水等物质不互溶的性质对氟硅烷水解液中的未水解物质及其他杂质进行净化，得到上清液作为憎水修饰剂主要成分，底层溶液可作为净化介质循环使用。将长链氟硅烷加入pH值为4.0～5.5的有机溶剂/水溶液中，在600～1100转/分钟条件下搅拌2～24小时，然后将全氟溶剂加入其中，继续搅拌30～本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种憎水剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将长链氟硅烷、酸、有机溶剂和水混合搅拌得到第一溶液；(2)向第一溶液中加入0.5～10倍量的全氟溶剂，继续搅拌得到第二溶液；(3)将第二溶液静置一段时间后，取上层溶液作为第三溶液；(4)将二氧化硅溶胶加入第三溶液中并搅拌后得到第四溶液。

【技术特征摘要】
1.一种憎水剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将长链氟硅烷、酸、有机溶剂和水混合搅拌得到第一溶液；(2)所述第一溶液经过充分搅拌，向第一溶液中加入0.5～10倍量的全氟溶剂，继续搅拌得到第二溶液；(3)将第二溶液静置20～60分钟后，取上层溶液作为第三溶液；(4)将二氧化硅溶胶加入第三溶液中并充分搅拌10～30分钟后得到第四溶液；所述第一溶液，长链氟硅烷的含量为1.22wt％～4.62wt％，酸的含量为0.61wt％～2.38wt％，水的含量为0.61wt％～2.38wt％，余量为有机溶剂，所述长链氟硅烷结构如下：其中，m的取值范围为6～20，n的取值范围为1～3，a的取值范围为0～2，R为全氟碳链或全氟醚链，X为可水解基团，n＝1，a＝1，R为-CF2-CF2-CF2-，-CF2-CF2-CF2-O-或-CF2-CF(CF3)-O-，X为卤代基或烷氧基，R′为H或烷氧基，和/或，在酸催化下，-Si(X)3-aRa′中的卤代基X和烷氧基R′发生水解，形成具有含F长碳链的硅醇-Si-OH；所述酸为盐酸、硫酸、乙酸、硝酸中的一种或几种，将有机溶剂/水溶液pH值调整为4.0～5.5；所述有机溶剂为甲苯、二甲苯等芳香族溶剂；丙酮、甲乙酮等酮类溶剂；乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯类溶剂；乙醚、正丁醚、石油醚等醚类溶剂；无水乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇等醇类溶剂，或者几种溶剂的混合物；所述水为去离子水或蒸馏水；所述全氟溶剂为全氟三丁胺、全氟丁基四氢呋喃、全氟戊烷、全氟己烷、全氟甲基环己烷、全氟二甲基环己烷、全氟辛烷、全氟萘烷、全氟-1-甲基萘烷、全氟二甲基萘烷等；所述二氧化硅溶胶中纳米SiO2粒径为10～75nm、SiO2含量为1wt％～10wt％，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈大华，秦玉林，熊建民，洪丽，
申请(专利权)人：奇瑞汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34