一种疏水改性二氧化硅溶胶涂层的制备方法技术

技术编号：40520673 阅读：9 留言：0更新日期：2024-03-01 13:38

本发明专利技术公开一种疏水改性二氧化硅溶胶涂层的制备方法，具体为：将氨水和水加入含有乙醇溶剂的反应器中混合溶解为碱性水解液；将有机硅烷加入上述碱性水解液中，通过有机硅烷的水解反应得到醇溶剂体系下的二氧化硅溶胶；再通过陶瓷过滤膜加水稀释除去乙醇与氨水，得到不同固含量二氧化硅溶胶；然后向二氧化硅溶胶中加入无机或有机酸调整溶胶pH为5，将一定量硅烷偶联剂的乙醇溶液加入酸性二氧化硅溶胶中使其发生接枝反应，得到疏水改性二氧化硅溶胶。通过此方法制备的疏水改性二氧化硅溶胶涂层，球形度及分散性好，涂层均匀，疏水性能优异，涂层表面平整、无颗粒、无裂纹，自清洁性好，光透过率好，在光学领域有着广泛的应用。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于二氧化硅涂层的制备领域，特别涉及一种疏水改性二氧化硅溶胶涂层的制备方法。

技术介绍

1、随着国家对节能减排的日益重视，水资源的利用成为众多研究者关注的重点，随着玻璃表面清洁用水量的日益增加，如何降低清洁用水量已经变得越来越急迫，而疏水涂层可以有效减少清洁水的使用量。

2、球形二氧化硅具有比表面积优异、堆积度高、填充性能好、流动性好、光学性能优异、涂层透过率好等优点，通常制备的二氧化硅表面有大量羟基存在，羟基的高活性使其表现为亲水性，如何在不影响二氧化硅本身物化性能的前提下对其进行疏水化改性成为工业化生产的难点。

技术实现思路

1、本专利技术所要解决的技术问题是针对疏水改性的二氧化硅涂层需求，提供一种疏水改性二氧化硅溶胶涂层的制备方法，通过硅烷偶联剂的接枝化反应使二氧化硅失去表面亲水的羟基从而表现为疏水性，再通过旋涂法将疏水改性的二氧化硅涂附在玻璃上并真空热固使二氧化硅涂层完全黏结于玻璃表面。通过此方法制备的疏水改性二氧化硅溶胶涂层，球形度及分散性好、涂层均匀、疏水性能优异、涂层表面平整、无颗粒、无裂纹，自清洁性好、光透过率好，在光学领域有着广泛的应用。

2、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种疏水改性二氧化硅溶胶涂层的制备方法，包括以下步骤：

3、(1)将1～5体积份氨水和1～5体积份水加入含有5～10体积份乙醇溶剂的反应器中混合溶解为碱性水解液；

4、(2)通过蠕动泵将4～8体积份有机硅烷加入到步骤(1)的碱性水解

5、(3)将步骤(2)的二氧化硅溶胶通过陶瓷膜加水稀释除掉溶胶中的乙醇与氨水，得到不同固含量的二氧化硅溶胶；

6、(4)向步骤(3)处理过的二氧化硅溶胶中加入无机酸或有机酸调整溶胶ph值为5，再向1～3体积份ph值为5的二氧化硅溶胶中加入5～15体积份硅烷偶联剂的乙醇溶液，使硅烷偶联剂在酸性溶液中水解并与二氧化硅发生接枝反应，以获得疏水改性二氧化硅溶胶，其中硅烷偶联剂占改性溶液体积的0.1％；

7、(5)将步骤(4)得到的疏水改性二氧化硅溶胶由旋转匀胶机均匀旋涂至玻璃片上，然后放入真空干燥箱中在热固，获得疏水改性的二氧化硅溶胶涂层。

8、优选地，所述的有机硅烷为四甲氧基硅烷或四乙氧基硅烷。

9、具体地，步骤(2)中，蠕动泵的转速为50～100rmp。步骤(3)中，二氧化硅溶胶的固含量为20％～50％，陶瓷膜的膜孔孔径为50～200nm。步骤(4)所述的无机酸为盐酸；所述的有机酸为醋酸、草酸或柠檬酸；所述的硅烷偶联剂为kh550、kh560或kh570。步骤(5)中旋转匀胶机的旋涂速度为800r/min，旋涂时间为40s；真空干燥箱的真空度为-0.1mpa，热固温度为60～120℃，热固时间为3～6h。

10、本专利技术首先通过溶胶凝胶法制备出不同固含量的二氧化硅溶胶，然后通过硅烷偶联剂的接枝化反应使二氧化硅溶胶失去表面亲水的羟基从而表现为疏水性，最后通过旋涂法将改性的二氧化硅溶胶涂附在玻璃上并真空热固使涂层完全黏结于玻璃，形成疏水改性二氧化硅溶胶涂层。本专利技术的反应器选用pfa喷涂材质，其余均使用石英容器，通过此方法制备出的疏水改性二氧化硅溶胶涂层，球形度及分散性好，涂层均匀，疏水性能优异，涂层表面平整、无颗粒、无裂纹，自清洁性好，光透过率好，在光学领域有着广泛的应用。

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【技术保护点】

1.一种疏水改性二氧化硅溶胶涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的疏水改性二氧化硅溶胶涂层的制备方法，其特征在于：所述的有机硅烷为四甲氧基硅烷或四乙氧基硅烷。

3.根据权利要求2所述的疏水改性二氧化硅溶胶涂层的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，蠕动泵的转速为50～100rmp。

4.根据权利要求1所述的疏水改性二氧化硅溶胶涂层的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，二氧化硅溶胶的固含量为20％～50％，陶瓷膜的膜孔孔径为50～200nm。

5.根据权利要求1所述的疏水改性二氧化硅溶胶涂层的制备方法，其特征在于：步骤(4)所述的无机酸为盐酸；所述的有机酸为醋酸、草酸或柠檬酸；所述的硅烷偶联剂为KH550、KH560或KH570。

6.根据权利要求1所述的疏水改性二氧化硅溶胶涂层的制备方法，其特征在于：步骤(5)中旋转匀胶机的旋涂速度为800r/min，旋涂时间为40s；真空干燥箱的真空度为-0.1MPa，热固温度为60～120℃，热固时间为3～6h。

【技术特征摘要】

1.一种疏水改性二氧化硅溶胶涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的疏水改性二氧化硅溶胶涂层的制备方法，其特征在于：所述的有机硅烷为四甲氧基硅烷或四乙氧基硅烷。

3.根据权利要求2所述的疏水改性二氧化硅溶胶涂层的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，蠕动泵的转速为50～100rmp。

4.根据权利要求1所述的疏水改性二氧化硅溶胶涂层的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，二氧化硅溶胶的固含量为20％～50％，陶瓷...

【专利技术属性】
技术研发人员：张恒硕，尚德兴，宿海，马德齐，薛子轩，王永和，金亚飞，董文瑞，房满义，
申请(专利权)人：安徽凯盛应用材料有限公司，
类型：发明
国别省市：

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