易潔玻璃涂料的大致分類 納米自潔玻璃的自潔原理

        日常生活中我們經(jīng)常會接觸到各種類型的玻璃材料，除了傳統(tǒng)的平板玻璃以外，還有超白玻璃、高硼硅玻璃等具有特殊性質(zhì)的玻璃材料，以及中空玻璃、夾膠玻璃一類的常用材料。為了讓大家進(jìn)一步認(rèn)識自潔玻璃的種類與原理，我們搜集資料編排了這篇文章，希望能有所幫助。

一、易潔玻璃涂料的大致分類

        “易潔玻璃(Easy-clean glass)”,通常在商業(yè)上也被形象地稱為“自潔玻璃(self-clean glass, 或者Auto-clean glass)”.它是泛指在玻璃表面上涂抹一層特殊的涂料后,使得灰塵或者污濁液體(包括含水,甚至含油的液體)都難以附著在玻璃的表面,或者比較容易地被水(或者雨水)沖洗掉,這樣玻璃表面非常容易保持清潔,減少了清潔玻璃表面的麻煩,也可以節(jié)省日益匱乏的水資源.

        市面上用于玻璃和陶瓷表面的“易潔涂料”,或者“自潔涂料大致可以分成三類:

        1.主要成分是硅酮(或硅農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系樹脂)或者其它油性的材料構(gòu)成,涂在材料表面給人一種油滑的感覺,但是它并沒有和材料表面的二氧化硅分子作用生成堅(jiān)固的 納米薄膜,而只是填平了我們?nèi)庋劭床灰姷陌纪共黄讲牧媳砻?使得材料表面光滑均勻,其優(yōu)點(diǎn)是對水(但是不能對油)也有很強(qiáng)的排斥作用,缺點(diǎn)是附著性不佳, 在不長的時(shí)間里(6-12個月),其排斥水的特性就會大幅度降低.

        2.主要成分是二氧化鈦(TiO2).在玻璃上鍍/涂一層二氧化鈦薄膜后,由于二氧化鈦在(紫外線)光能的作用下能夠產(chǎn)生良好的光催化特性而具有超親 水性.利用這種超親水特性(和金海豹涂料所具有的疏水特性相反),它使得很小的水滴會聚成大的水滴,在重力的作用下脫落,從而使得沾染在其上的污漬能夠容 易的被水沖走,使玻璃具有易清潔的特性,因此特別適合用于戶外建筑玻璃. 其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜,缺點(diǎn)是必須有紫外線照射,而且附著性同樣不佳.

        3.主要成分是是氟硅烷或者材料聚合物.這種涂料經(jīng)過涂敷后和材料表面起化學(xué)作用,與表面分子(比如玻璃或陶瓷表面的二氧化硅)結(jié)成共價(jià)鍵,使得涂料 的附著性和抗腐蝕性非常強(qiáng),具體的對比參數(shù)可以在此獲得.另外,材料聚合物的表面能 非常低(小于10J/M2),不光對水,也對油有很強(qiáng)的排斥作用(這是涂料本身決定的,前面介紹的前兩類涂料則沒有這個特點(diǎn)).因此,其優(yōu)點(diǎn)是不光 防水還可防油,附著性非常好,缺點(diǎn)是價(jià)格通常比前二類要高.第三類產(chǎn)品的典型代表就是金海豹系列產(chǎn)品.

二、納米自潔玻璃的自潔原理

        原理:自潔超親水玻璃膜中含有一種具有光催化活性的納米材料,它能吸收一定波長的光,產(chǎn)生自由電子和空穴,使膜表面吸咐的污染物發(fā)生氧化還原分解而除去并殺死表面微菌,達(dá)到自潔的目的,已有研究表明空氣中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系物和氮化物等有害污染分子的除去,一般的室內(nèi)光線就可以啟動的自潔功能;而膜的超親水性要?dú)w結(jié)于表面雙親區(qū)域的形成,當(dāng)光照射在膜表面,表面膜中的橋氧鍵吸收能量發(fā)生斷裂形成氧的空缺和低價(jià)金屬離子,后者離解空缺周圍的化學(xué)吸咐水而形成親水區(qū)域,其它的表面區(qū)域則保持疏水狀態(tài),而水滴總大于(幾個數(shù)量級)這些親水區(qū)或疏水區(qū),因此,水滴在經(jīng)過一定時(shí)間光照后的膜表面會完全鋪展開來,這種情況類似于二維毛細(xì)管現(xiàn)象.所以,從微觀來說,膜表面存在親水區(qū)和疏水區(qū),而宏觀上表現(xiàn)出超親水性.超親水自潔膜的具體功能原理分述如下:

        光催化活性

        污垢可以分為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系污垢和無機(jī)污垢,空氣中漂浮有一定量的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系物,這些農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系物會在物體的表面慢慢形成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系污垢,這種污漬雨水難以沖去,只有涮洗才可以除凈.自潔超大型親水膜組分中含具有光催化活性的納米半導(dǎo)體材料,吸收一定波長的太陽稱產(chǎn)生載流子使膜表面吸附水和氧分子形成羥基自由基和活性氧,它們具有非常強(qiáng)的氧化能力,能把表面吸附的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系物降解成二氧化碳和水,使玻璃具有自潔的功能或變得很容易擦洗.

        自潔超親水膜的抗霧能力也與具有光催化活性的物質(zhì)有關(guān),在光照下,氧化物光催化劑表面的部分橋氧鍵打開,使附近的吸附水發(fā)生離解形成羥基.這些羥基具有良好的親水性,當(dāng)水接觸膜面就會完全潤濕鋪展,形成薄的透明水膜層,達(dá)到抗霧的目的.自潔超親水膜中還具有良好的納米親水性物質(zhì),使膜更容易具有親水性.

        為什么叫自潔玻璃:泛指在玻璃表面上涂抹一層特殊的涂料后,使得灰塵或者污濁液體(包括含水,甚至含油的液體)都難以附著在玻璃的表面,或者比較容易地被水(或者雨水)沖洗掉,這樣玻璃表面非常容易保持清潔,減少了清潔玻璃表面的麻煩,故稱自潔玻璃.

相關(guān)概念

玻璃

        玻璃是非晶無機(jī)非金屬材料，一般是用多種無機(jī)礦物(如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸鋇、石灰石、長石、純堿等)為主要原料，另外加入少量輔助原料制成的。它的主要成分為二氧化硅和其他氧化物。普通玻璃的化學(xué)組成是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2等，主要成分是硅酸鹽復(fù)鹽，是一種無規(guī)則結(jié)構(gòu)的非晶態(tài)固體。廣泛應(yīng)用于建筑物，用來隔風(fēng)透光，屬于混合物。另有混入了某些金屬的氧化物或者鹽類而顯現(xiàn)出顏色的有色玻璃，和通過物理或者化學(xué)的方法制得的鋼化玻璃等。

表面

        表面是指固體表層一個或數(shù)個原子層的區(qū)域。由于表面粒子（分子或原子）沒有鄰居粒子，使其物理性和化學(xué)性與固體內(nèi)部明顯不同。例如：由于偏析造成化學(xué)成分與體內(nèi)不同，原子排列情形不同，能吸附外來原子或分子形成有序或無序的吸附層等。

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