本發明涉及一種二氧化鈦自清潔薄膜及其制備方法，屬于自清潔薄膜制備領域。

背景技術：

二氧化鈦(tio2)自清潔薄膜在1972年fujisma和honda現光能在tio2電極上分解水之后逐步得到研究，并逐步應用于工業項目。早期研制開發的tio2薄膜自清潔材料始發于日本，他們將tio2涂鍍在玻璃上，上世紀90年代中期已投入生產試用階段。

tio2自清潔薄膜主要通過溶膠-凝膠法獲取tio2均相溶膠，在一定條件下干燥成濕凝膠，進而干燥成干凝膠，最后成為一層均勻的薄膜。薄膜因其在潤濕性能上有良好的性能，當污染物侵蝕薄膜時，材料的親水性能會使表面迅速潤濕成一層水膜層，并將附著在其上的灰塵沖走。tio2由于高溫加熱，表面會凝結成一層很薄的薄膜，且薄膜透明，一般很難觀察到，附著在表面不易發現，不影響材料的美觀度。然而現有技術制備工藝不能保證薄膜的性能的穩定，而且方法復雜，工藝制度難以控制，并且對于濕凝膠烘干時，薄膜容易產生彩色線條，因此烘干溫度需嚴格控制，之后的熱處理工藝控制流程不完善會使薄膜的透光率下降。

技術實現要素：

技術問題:本發明的目的在于提供了一種二氧化鈦自清潔薄膜，該二氧化鈦自清潔薄膜具有較低的潤濕角，較高的親水性，較高的透光率，應用于建筑玻璃表面可以改良材料的親水性；

本發明還提供了一種二氧化鈦自清潔薄膜制備方法，該方法簡單，工藝控制簡便，可以生產出質量均勻，性能優越的薄膜。

技術方案：本發明提供了一種二氧化鈦自清潔薄膜，該薄膜無色透明，厚度為40-60nm，其浸潤角達到5°以下。

其中：

所述二氧化鈦自清潔薄膜與基體材料高度附著，粘聚力較強

本發明還提供了一種二氧化鈦自清潔薄膜的制備方法，該方法包括以下步驟：

1)配置混合溶液：

①按體積比67：9～12：4.7～5將無水乙醇、鈦酸四丁酯和二乙醇胺混合攪拌均勻，得到a組分；

②按體積質量比9ml：0.12～0.19g將無水乙醇和硼酸混合攪拌均勻，使硼酸顆粒充分溶解在無水乙醇中，得到b組分；

③將b組分緩慢加入到a組分中攪拌均勻，得到混合溶液；

2)采用溶膠—凝膠浸漬法，在鍍膜樣品表面形成濕的凝膠薄膜；

3)將所述濕的凝膠薄膜干燥，得到干燥的凝膠薄膜；

4)將干燥的凝膠薄膜放入馬弗爐中，在400～600℃溫度下熱處理1-1.2h，得到二氧化鈦自清潔薄膜。

其中：

步驟①所述的將無水乙醇、鈦酸四丁酯和二乙醇胺混合攪拌均勻是指先將鈦酸四丁酯緩慢加入到無水乙醇中，攪拌均勻后，加入二乙醇胺，攪拌均勻得到a組分。

步驟2)所述的溶膠—凝膠浸漬法的操作步驟如下：

首先，將鍍膜樣品豎直放置于底部預留有小孔的容器中；

其次，將步驟1)得到的混合溶液密閉靜置15～24小時后，加入到所述容器中；

最后，控制容器中混合溶液液面的下降速度為0.65-1.25mm/s，隨著鍍膜樣品與混合溶液接觸界面的下降，在鍍膜樣品表面形成濕的凝膠薄膜，流出的混合溶液收集于小孔下方的收集容器中。

所述的鍍膜樣品為玻璃片、外墻瓷磚。

步驟3)所述的將濕的凝膠薄膜干燥，是指將濕的凝膠薄膜放置在無氣流流動處晾10-15min，之后放入溫度為100-110℃的干燥箱中，干燥10-15min，得到干燥的凝膠薄膜。

所述的二氧化鈦自清潔薄膜可以應用于建筑玻璃表面。

有益效果：與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1、本發明制備的二氧化鈦自清潔薄膜為無色透明薄膜，其潤濕角達到5°以下，具有較高的親水性，透光率，薄膜厚度均勻；

2、本發明提供的制備二氧化鈦自清潔薄膜的方法簡單，工藝控制簡便，流程簡單明確。

附圖說明

圖1是溶膠-凝膠浸漬法鍍膜裝置；

圖中有：鍍膜樣品1、底部預留有小孔的容器2、收集容器3。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明，但本發明并不限于以下實施例。

實施例1

現結合附圖1對本發明作進一步說明：首先將無水乙醇、鈦酸四丁酯和二乙醇胺(67ml/12ml/4.7ml)混合攪拌均勻，制成a溶液；再將0.12g的硼酸粉末放入9ml的無水乙醇，用磁力攪拌機攪勻，使硼酸完全溶解在無水乙醇中，制成b溶液，將b溶液緩慢導入a溶液，用薄膜封閉容器靜止24小時。然后將溶膠中倒入自行制作的溶膠-凝膠浸漬法鍍膜裝置，裝置如附圖1。在一次性塑料杯下打若干孔，使鍍膜用溶膠能順利流出，并以孔的大小和數量控制液體的流出速度(即杯內液面的下降速率)，保持0.65mm/s。待液體流完后，將玻璃取出。晾干10min，然后放在干燥箱，調節溫度至100℃，烘干10分鐘。然后將附著凝膠的玻璃放在馬沸爐中500℃下加熱，保持1h，得到二氧化鈦自清潔薄膜。

本實施例中的二氧化鈦自清潔薄膜的潤濕角為5°以下，厚度為44-46nm。

實施例2

現結合附圖1對本發明作進一步說明：首先將無水乙醇、鈦酸四丁酯和二乙醇胺(67ml/9ml/4.7ml)混合攪拌均勻，制成a溶液；再將0.19g的硼酸粉末放入9ml的無水乙醇，用磁力攪拌機攪勻，使硼酸完全溶解在無水乙醇中，制成b溶液，將b溶液緩慢導入a溶液，用薄膜封閉容器靜止24小時。然后將溶膠中倒入自行制作的溶膠-凝膠浸漬法鍍膜裝置，裝置如附圖1。在一次性塑料杯下打若干孔，使鍍膜用溶膠能順利流出，并以孔的大小和數量控制液體的流出速度(即杯內液面的下降速率)，保持0.8mm/s。待液體流完后，將玻璃取出。晾干10min，然后放在干燥箱，調節溫度至110℃，烘15min。然后將附著凝膠的玻璃放在馬沸爐中550℃下加熱，保持1.2h，得到二氧化鈦自清潔薄膜。

本實施例中的二氧化鈦自清潔薄膜的潤濕角為3°左右，厚度45-46nm。

實施例3

現結合附圖1對本發明作進一步說明：首先將無水乙醇、鈦酸四丁酯和二乙醇胺(67ml/12ml/5ml)混合攪拌均勻，制成a溶液；再將0.19g的硼酸粉末放入9ml的無水乙醇，用磁力攪拌機攪勻，使硼酸完全溶解在無水乙醇中，制成b溶液，將b溶液緩慢導入a溶液，用薄膜封閉容器靜止22小時。然后將溶膠中倒入自行制作的溶膠-凝膠浸漬法鍍膜裝置，裝置如附圖1。在一次性塑料杯下打若干孔，使鍍膜用溶膠能順利流出，并以孔的大小和數量控制液體的流出速度(即杯內液面的下降速率)，保持0.9mm/s。待液體流完后，將玻璃取出。晾干12min，然后放在干燥箱，調節溫度至110℃，烘10min。然后將附著凝膠的玻璃放在馬沸爐中480℃下加熱，保持1h，得到二氧化鈦自清潔薄膜。

本實施例中的二氧化鈦自清潔薄膜的潤濕角為3°左右，厚度47-48nm。

實施例4

現結合附圖1對本發明作進一步說明：首先將無水乙醇、鈦酸四丁酯和二乙醇胺(67ml/12ml/4.7ml)混合攪拌均勻，制成a溶液；再將0.15g的硼酸粉末放入9ml的無水乙醇，用磁力攪拌機攪勻，使硼酸完全溶解在無水乙醇中，制成b溶液，將b溶液緩慢導入a溶液，用薄膜封閉容器靜止15小時。然后將溶膠中倒入自行制作的溶膠-凝膠浸漬法鍍膜裝置，裝置如附圖1。在一次性塑料杯下打若干孔，使鍍膜用溶膠能順利流出，并以孔的大小和數量控制液體的流出速度(即杯內液面的下降速率)，保持1.25mm/s。待液體流完后，將玻璃取出。晾干15min，然后放在干燥箱，調節溫度至105℃，烘12min。然后將附著凝膠的玻璃放在馬沸爐中600℃下加熱，保持1.2h，得到二氧化鈦自清潔薄膜。

本實施例中的二氧化鈦自清潔薄膜的潤濕角為0°，厚度42nm。

以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照實例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。