阅读说明：本技术 一种自清洁防雾天文望远镜镜片的制备方法 (Preparation method of self-cleaning antifogging astronomical telescope lens ) 是由 郑羽桐 徐涛 黄晓玲 冀亚雄 赵未 戴三瑜 于 2019-09-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种自清洁防雾天文望远镜镜片的制备方法,自洁防雾涂料的制备方法首次使用纳米二氧化硅掺杂纳米二氧化钛,并以纳米二氧化硅、纳米二氧化钛和纳米银为主要成分使涂料自洁、防雾,不但具有良好的自清洁功效而且还有持久的防雾效果,其涂膜更具有优异的抗菌功能。制备的自洁防雾涂膜可在玻璃表面上形成一薄而透明的保护膜,其膜附着力强,能够迅速快捷清洗、快速挥发、不留痕迹的处理镜面。同时,制备的镜片也具有优异的自清洁、防雾、杀菌及高透等特点。(The invention relates to a preparation method of a self-cleaning antifogging astronomical telescope lens, which is characterized in that nano-silica is doped with nano-titanium dioxide for the first time, and the nano-silica, the nano-titanium dioxide and nano-silver are used as main components to enable the coating to be self-cleaning and antifogging, so that the self-cleaning antifogging coating has good self-cleaning effect and lasting antifogging effect, and a coating film of the self-cleaning antifogging coating has an excellent antibacterial function. The prepared self-cleaning antifogging coating can form a thin and transparent protective film on the surface of glass, and the film has strong adhesive force, can quickly clean and volatilize quickly, and can treat a mirror surface without leaving traces. Meanwhile, the prepared lens also has the characteristics of excellent self-cleaning, antifogging, sterilizing, high transmittance and the like.)

一种自清洁防雾天文望远镜镜片的制备方法

技术领域

本发明涉及功能涂料技术领域，具体涉及一种自清洁防雾天文望远镜镜片的制备方法。

背景技术

环境污染问题严重影响了人们的日常生活，致使许多天文爱好者在户外使用天文望远镜的过程中，因环境污染物、大气粉尘等颗粒停留在镜面上，使镜面透明度下降，而且由于天气原因容易在镜面表面形成气雾，这些将严重影响了天文望远镜镜面的美观，又增加了维护清洗镜面的时间和成本，以及造成清洗过程水资源的浪费。据统计，目前的各类天文望远镜，都基本被保洁问题所困扰，而且直接影响了天文研究者们的观测。现有技术是在玻璃镜面的表面涂覆一层透明的超疏水涂层，使镜面涂覆面和脏污之间迅速形成一层超疏水界面，使得脏污与镜面表面的接触角大于150 °，并在脏污自身重力的作用下沿着玻璃镜面表面滑落，同时带走玻璃镜面表面的污渍，从而达到自清洁的目的。但现有的涂层并不能解决天气原因造成的气雾，需要多次使用除雾剂才能消除，操作不仅繁琐、浪费时间和资源，而且成本高。

基于此，开发一种附着性能佳、自洁且防雾持久性长、效果好、实验操作简单以及成本低的玻璃镜面自洁且防雾涂料及镜片，是本领域亟待解决的一项技术问题。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供具有自洁、防雾、除菌的多功能涂料薄膜，且该涂膜具有附着性好，作用效果持久等优势的一种自清洁防雾天文望远镜镜片的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种自清洁防雾天文望远镜镜片的制备方法包括有以下步骤：

（1）步骤1：柠檬酸钠6～13份、稀盐酸6～9份、纳米二氧化硅9～25份和异丙醇14~16份搅拌混合至形成精细、均匀的混合物A；

（2）步骤2：取纳米级二氧化钛10～36份、十七氟癸基三乙氧基硅烷 （FAS-17) 5～12份和异丙醇14~16份搅拌混合至形成精细、均匀的混合物B；

（3）步骤3：将步骤1和步骤2的混合物A和混合物B混合并加入纳米银5～14份至混合均匀。

（4）步骤4：将3%双氧水和2mol/L稀盐酸按1:1体积比混合均匀制得镜片浸泡混合溶液，将天文望远镜镜片置于3%双氧水和2mol/L稀盐酸的混合溶液中，浸泡0.8~1.5小时后用去离子水和无水乙醇冲洗干净，烘干待用；

（5）步骤5：将步骤3制得的涂料喷涂在步骤4处理后的镜面上，自然晾干；

（6）步骤6：自然晾干的镜片在75~85℃的烘箱中加热处理26~36分钟获得自清洁防雾镜片，此温度有利于涂层完全交联成膜，过高或过低的温度都不利于膜的形成。

优选的，步骤3中，喷涂有A和B混合液的镜片自然晾干后再放置18~30分钟后可进行步骤6操作。

优选的，步骤1、步骤2和步骤3中，搅拌时间为30分钟。

优选的，所述纳米二氧化钛的粒径为2~8 nm。

优选的，所述纳米二氧化硅的粒径为2~8 nm。

本发明的有益效果：

本发明的自清洁防雾天文望远镜镜片的制备方法使用了所述技术方案纳米二氧化硅可降低涂膜表面的接触角，使空气中的水与其接触后扩散形成水膜，不产生散射，防止结雾现象发生，增加防雾时效；纳米银具有较强的消毒杀菌作用，赋予玻璃镜面良好的抗菌效果；纳米TiO₂作为自清洁涂层，二氧化钛的光催化作用可以降解玻璃镜面表面的有机污染物，达到自清洁的效果。柠檬酸钠在本发明中可作为无毒洗涤剂的助剂，而稀盐酸可有助于催化功能成分纳米TiO₂和二氧化硅快速牢固地附着于镜面，同时，氟硅烷的低折光率可令基材起防止光线反射的效果并辅助降低涂膜表面的接触角。本发明方法操作简单，成本低，原料种类少，且该涂层均匀、透明，在可见光范围内可以完全透明，与玻璃镜面结合牢固。

本发明的制备方解决了传统制备自清洁玻璃过程中工艺复杂、玻璃透光率低以及附着性能低、持续时间短、无法防雾等的问题，3%的双氧水具有消毒杀菌能力，2mol/L的稀盐酸可除玻璃表面杂质用并促进涂膜成膜附着的作用。本发明制备出的自洁防雾镜片具有环保、抗菌、自洁、防雾持久性好、附着性能佳等优点：

（1）本发明的自洁防雾涂膜不受环境影响，可使镜面上积累的水雾变成水滴并随时带走污染物，起到镜面清洁的效果。

（2）本发明的涂膜可以在恰当的临界疏水角既防雾又自清洁，具有很好的防雾自洁效果。

（3）该涂层与载体形成了附着牢固且均匀致密的涂层，其疏水性能优良、透明，同时具有优异的抗菌性。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例的用于天文望远镜镜面的自清洁防雾涂料包括有以下步骤：

（1）步骤1：柠檬酸钠6g、稀盐酸6g、纳米二氧化硅9g和异丙醇14g搅拌混合至形成精细、均匀的混合物A；

（2）步骤2：取纳米级二氧化钛10g份、十七氟癸基三乙氧基硅烷（FAS-17) 5g和异丙醇14g搅拌混合至形成精细、均匀的混合物B。

（3）步骤3：将步骤1和步骤2的混合物A和混合物B混合并加入纳米银5g至混合均匀获得自清洁防雾涂料；

（4）步骤4：将天文望远镜镜片置于3%双氧水（体积浓度）和2mol/L稀盐酸的混合溶液中，双氧水和稀盐酸的体积比例为1：1，浸泡0.8小时后用去离子水和无水乙醇冲洗干净，烘干待用；

（5）步骤5：将步骤3所得自清洁防雾涂料喷涂在步骤4处理后的镜片上，自然晾干20分钟；

（6）步骤6：自然晾干的镜片在75℃的烘箱中加热处理26分钟获得自清洁防雾镜片。

其中，纳米二氧化钛的粒径为2nm，纳米二氧化硅的粒径为2 nm。

实施例2

本实施例的主要技术方案与实施例1基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的不同之处在于：

（1）步骤1：柠檬酸钠8g、稀盐酸7g、纳米二氧化硅16g和异丙醇15g；

（2）步骤2：纳米级二氧化钛23g、十七氟癸基三乙氧基硅烷（FAS-17) 8g和异丙醇15g；

（3）步骤3：加入纳米银9g；

（4）步骤4：双氧水和稀盐酸的混合溶液中，浸泡1小时；

（5）步骤5：自然晾干18分钟；

（6）步骤6：镜片在80℃的烘箱中加热处理30分钟。

其中，纳米二氧化钛的粒径为5nm，纳米二氧化硅的粒径为5 nm。

实施例3

本实施例的主要技术方案与实施例1基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的不同之处在于：

（1）步骤1：柠檬酸钠13g、稀盐酸9g、纳米二氧化硅25g和异丙醇16g；

（2）步骤2：纳米级二氧化钛36g、十七氟癸基三乙氧基硅烷（FAS-17) 12g和异丙醇16g；

（3）步骤3：加入纳米银14g；

（4）步骤4：双氧水和稀盐酸的混合溶液中，浸泡1.5小时；

（5）步骤5：自然晾干30分钟；

（6）步骤6：镜片在85℃的烘箱中加热处理36分钟。

其中，纳米二氧化钛的粒径为8nm，纳米二氧化硅的粒径为8 nm。

实验测试：

将实施例1至3制备获得的天文望远镜片样品放到封有水的烧杯，再放入冰箱冷藏室（温度3-6 ^oC）进行防雾时效处理，检查的时间点分别为4 h、8 h、12 h、24 h、36 h、48 h、60h、72 h、94 h，检查并记录天文望远镜在冷藏环境下的外观变化情况。实施例1至3中所制得的自洁防雾镜片性能测试结果均达到表1的效果。

表1自洁防雾镜片性能测试结果：

时间/h	等级	防雾外观效果
			4	E	高透明度，膜面无水滴
8	E	高透明度，膜面无水滴
			12	E	高透明度，膜面无水滴
24	E	高透明度，膜面无水滴
			36	D/E	较好的透明度，膜面有少量水滴
48	D/E	较好的透明度，膜面有少量水滴
			60	D	膜面有部分水滴
72	D	膜面有部分水滴
			94	C	膜面70%部分有水滴

由表1可知，本发明制得的自洁防雾镜片，防雾效果优异、持续时间久且保持镜面透明性好，不仅能够清除玻璃上的水雾，还能在玻璃上形成一层薄薄的保护膜，防止水雾的形成，并且还带有去除玻璃镜面上的污垢的功能兼有除菌功效，因此这类自清洁防雾涂料能够确保镜面透明且除雾的用品，适用于各种玻璃自洁防雾。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案说明而非对权利要求保护范围的限制。本领域的普通技术人员参照较佳实施例应当理解，并可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，但属于本发明技术方案的实质相同和保护范围。