一种玻璃的防雾处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种玻璃的防雾处理方法，其采用氢氟酸水溶液对玻璃片进行处理。包括如下步骤：（1）玻璃的前处理：将普通玻璃片依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗20-30min，然后烘干；（2）化学处理液的配制：取1-10g氢氟酸于塑料试剂瓶中，并向其中加入去离子水，使总的试剂重量为100g，用磁力搅拌将化学处理液搅拌均匀，静置2-3h，得到重量百分数1-10%氢氟酸的水溶液；（3）将玻璃片垂直浸置于含有氢氟酸的水溶液中，温度恒定在20-40℃，反应60–200min，将玻璃片取出，用去离子水冲洗，自然风干。本发明提供的玻璃的防雾处理方法，试剂及材料廉价且简单易得，操作方法也非常简单，操作过程中变量容易控制，氟处理后的产品防雾性能上佳，稳定性较好。
【专利说明】一种玻璃的防雾处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及超亲水界面改性【技术领域】，具体地说，涉及一种玻璃的防雾处理方法。【背景技术】
[0002]氟元素是一种非常活泼的化学元素，能与大多数物质发生反应，这在一定程度上决定了氟处理技术的普适性。近年来，氟处理技术受到科研工作者的广泛关注。2008年，Yang等利用TiF4处理TiO2纳米颗粒，使其表面能最高的001面暴露出来，从而大大提高TiO2纳米颗粒的光催化反应活性。为了进一步提高TiO2纳米颗粒的催化活性,Ma等改善了化学处理液的配方，利用含有EDTA的TiF4处理二氧化钛纳米晶，使二氧化钛晶体中001面积进一步提高。以上两种氟处理技术在改善TiO2催化活性上的成功运用，进一步拓宽了氟处理技术的应用领域。2013年，Meduri等利用含有7 vol% F2的He，处理石墨烯，以提高石墨烯的比表面积，研究表明，经过氟处理后的石墨烯作为锂离子电池中的阴极材料，将大大提高锂离子电池的容量，并具有较好的稳定性。氟处理技术已逐渐成为一种成熟的技术。
[0003]玻璃的防雾是我们生活中亟待解决的问题，诸如眼镜、汽车后视镜、手术内窥镜以及浴室反光镜等。近年来，随着科学技术的发展，人们生活水平的提高，人类对于生活质量有了更高的要求，玻璃防雾技术的发展，从一个侧面反映了这一客观事实。玻璃防雾技术发展至今，已逐渐趋于成熟，主要分为三个方面:(1)电热膜技术，即在玻璃表面加一层电热膜，使玻璃表面温度始终处于水的露点之上，防止水雾的产生。该技术稳定性较好，技术也最为成熟，但缺点是制备工艺较复杂，耗能较大。(2)超疏水防雾技术，该技术的核心思想在于使水珠难以附着于玻璃表面，从而达到防雾的效果，核心技术在于超疏水表面结构的构造，由于蝴蝶翅膀微结构的发现，为超疏水材料的发展奠定了基础，近年来在仿生学方面取得了可喜的成绩。可问题依旧存在，那就是微纳结构的构筑较为困难。(3)超亲水防雾技术，其原理在于使附着在玻璃表面的雾珠尽快铺展，形成液膜，从而大大提高可见光的透过率，改性手段包括微纳结构的构筑以及化学改性。
[0004]含氟的化学物质用于玻璃亲水防雾的改性早已有之。2007年，Howarter等基于玻璃表面的羟基基团，通过中间连接试剂，将含氟的表面活性剂键接到玻璃表面，从而制备出具有较好的防雾性能的玻璃。但是，这种方法有很多不足之处:(1)反应中用到的化学试剂，价格较为昂贵；(2)过程涉及到有机反应，存在较多的副反应，转化率不高，给实验结果带来诸多不利；(3)连接键键能不足以维持玻璃防雾效果的稳定性；(4)操作步骤较为繁琐，过程中很多因素会对玻璃实际的防雾效果产生较大影响(如各反应步骤的温度)。所以，玻璃亲水防雾的处理方法有待进一步改善。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种玻璃的防雾处
理方法，通过氟处理技术，将氟基团键接在玻璃表面，从而大大提高玻璃界面的亲水程度，达到亲水防雾的效果。[0006]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
基于对材料未疏水性本质的探究可以发现，未水材料表面大多含有羟基基团，这样当水溶性物质接近材料表面时，物质本身具有的羟基基团会与材料表面的羟基产生较强的氢键作用，从而克服物质分子间作用力引起的表面张力，产生亲水效应。类比于此，当我们用F基团代替-OH时，也会有类似的效果，甚至产生更强的氢键作用。这就是所谓的氟致亲水处理技术。
[0007]—种玻璃的防雾处理方法，采用氢氟酸水溶液对玻璃片进行处理。优选重量百分数1-10%的氢氟酸水溶液。
[0008]在上述玻璃的防雾处理方法中，具体包括如下步骤:
(O玻璃的前处理:将普通玻璃片依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗20-30min，然后烘干；用于除去玻璃表面有机以及无机类污染物；
(2)化学处理液的配制:取1-1Og氢氟酸于塑料试剂瓶中，并向其中加入去离子水，使总的试剂重量为100g，用磁力搅拌将化学处理液搅拌均匀，静置2-3h，得到重量百分数1-10%氢氟酸的水溶液；确保氟离子在溶液中充分扩散；
(3)将玻璃片垂直浸置于含有氢氟酸的水溶液中，温度恒定在20-40°C，反应60-200min,将玻璃片取出，用去离子水冲洗，自然风干。[0009]在上述玻璃的防雾处理方法中，步骤(1)中的超声清洗的频率为40-80KHZ，用于烘干的烘箱温度小于80°C。
[0010]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
本发明提供的玻璃的防雾处理方法，试剂及材料廉价且简单易得，操作方法也非常简单，操作过程中变量容易控制，氟处理后的产品防雾性能上佳，稳定性较好。
【具体实施方式】
[0011]实施例1:
第一步样品前处理:将规格为75mmX25mmX Imm的玻璃片依次用丙酮、乙醇以及去离子水在80KHZ下超声清洗20min，分别除去玻璃表面有机以及无机类污染物，用50°C烘箱烘干;
第二步化学处理液的配制:取5g氢氟酸(纯度为40%重量百分数)于塑料试剂瓶中，并向其中加入去离子水，使总的试剂重量为100g，用磁力搅拌在300r/min条件下将化学处理液搅拌均匀，静置3h，以确保氟离子在溶液中充分扩散，得到重量百分数5%氢氟酸的水溶液；
第三步将玻璃片垂直浸置于重量百分数5%氢氟酸的水溶液中，温度恒定在25°C (用HX-1050水浴恒温槽来实现)，反应120min，将玻璃片取出，用去离子水冲洗，自然风干。
[0012]第四步将未经过氟处理和经过氟处理的玻璃片，同时放入0°C冰箱中，IOmin后取出，20s后放置于文字上方Icm处，拍照记录玻璃的防雾效果。
[0013]实施例2:
第一步样品前处理:将规格为75mmX25mmX Imm的玻璃片依次用丙酮、乙醇以及去离子水在80KHZ下超声清洗20min，分别除去玻璃表面有机以及无机类污染物，用50°C烘箱烘干；第二步化学处理液的配制:取5g氢氟酸(纯度为40%重量百分数)于塑料试剂瓶中，并向其中加入去离子水，使总的试剂重量为100g，用磁力搅拌在300r/min条件下将化学处理液搅拌均匀，静置3h，以确保氟离子在溶液中充分扩散，得到重量百分数5%氢氟酸的水溶液；
第三步将玻璃片垂直浸置于重量百分数5%氢氟酸的水溶液中，温度恒定在25°C (用HX-1050水浴恒温槽来实现)，反应160min，将玻璃片取出，用去离子水冲洗，自然风干。
[0014]第四步将未经过氟处理和经过氟处理的玻璃片，同时放入0°C冰箱中，IOmin后取出，20s后放置于文字上方Icm处，拍照记录玻璃的防雾效果。
[0015]实施例3防雾实验:
对处理后的玻璃进行防雾效果实验。实施例1为重量百分数5%氢氟酸处理120min，实施例3为重量百分数5%氢氟酸处理160min，对比例为未处理玻璃。实施例1的玻璃接触角为10.2°，趋近于超亲水，防雾效果较佳；实施例2的玻璃接触角为5.5°，为超亲水界面，防雾效果上佳；而且防雾性能稳 定性均较好。对比例的防雾效果很差。
【权利要求】
1.一种玻璃的防雾处理方法，其特征是采用氢氟酸水溶液对玻璃片进行处理。
2.如权利要求1所述的玻璃的防雾处理方法，其特征在于所述氢氟酸水溶液是指重量百分数1-10%的氢氟酸水溶液。
3.如权利要求2所述的玻璃的防雾处理方法，其特征在于包括如下步骤: (O玻璃的前处理:将普通玻璃片依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗20-30min，然后烘干； (2)化学处理液的配制:取1-1Og氢氟酸于塑料试剂瓶中，并向其中加入去离子水，使总的试剂重量为100g，用磁力搅拌将化学处理液搅拌均匀，静置2-3h，得到重量百分数1-10%氢氟酸的水溶液； (3)将玻璃片垂直浸置于含有氢氟酸的水溶液中，温度恒定在20-40°C，反应60-200min，将玻璃片取出，用去离子水冲洗，自然风干。
4.如权利要求3所述的玻璃的防雾处理方法，其特征在于，步骤(1)中的超声清洗的频率为40-80KHZ，用于烘干的烘箱温度小于80°C。
【文档编号】C03C17/22GK103693859SQ201310667230
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2013年12月11日
【发明者】吕树申, 罗智勇, 莫冬传 申请人:中山大学