Page 81 - 《精细化工》2023年第12期

第 12 期 谭春雨，等: 适用于玻璃幕墙的 TA-CNTs/SiO 2 黑色透明超亲水涂层及性能 ·2623·

The addition of TA-CNTs made the coating surface rougher, which was conducive to reduction of light
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reflection and pollution. Moreover, when the mass of TA-CNTs in the coating per unit area was 2.0×10
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g/cm , the light transmittance of the coating decreased to 60%, and the coating could keep privacy while
maintaining certain transparency.
Key words: glass curtain wall; super-hydrophilicity; self-cleaning; anti-fogging; light transmittance; carbon
nanotubes; functional materials

玻璃幕墙因其优美的外观及良好的透明性被广 法对设备以及技术有着极高要求，导致其成本比较
泛应用于现代建筑中，但其在推广应用中暴露出一 昂贵，重要的是它们都不具备自清洁、防雾效果。
些问题。首先，与普通白玻璃相比，目前常用于玻 蔡安江等 [18] 使用亲水性 SiO 2 粒子和聚氨酯树脂混
[1]
璃幕墙的玻璃包括镜面玻璃、镀膜玻璃等 ，尽管 合制备了透明超亲水涂层，其虽然具有较好的防雾
具有更好的隐私性和遮光性，但需要经过抛光、磁 和自清洁性，但无法有效降低玻璃表面透光率，以
[3]
[2]
控溅射 、化学沉积 等工艺进行处理，导致其生产 此制备的涂层载玻片并不适合应用到玻璃幕墙中。
成本远高于普通白玻璃，而且可能因为其表面过于 以一种简单、低成本的工艺直接在普通空白载玻片
光滑平整而形成镜面反射对周围环境造成严重的光 基底上制备具有低透光率同时能够实现自清洁防雾
污染 [4-5] ；其次，玻璃幕墙还容易因为内外温差导致 的幕墙玻璃非常必要。碳纳米管（CNTs）不仅具有
空气中的水分在其表面凝结起雾，降低其表面的能 独特的纳米结构、导电性和优异的力学性能 [19] ，还
见度，影响使用效果 [6-7] ；最后，玻璃幕墙现在最大 对可见光具有良好的吸收性 [20] ，也常用于制备具有
的问题是空气中的灰尘、油脂等污染物容易附着在 减反射的自清洁涂层 [21] 。CHEN 等 [22] 将 CNTs/SiO 2
[8]
其表面上而影响美观和视线 ，通过人工方式进行 纳米粒子添加剂与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共
[9]
清洗的难度和价格都十分高 。 聚物共混，制备了自清洁超疏水涂层，其水接触角
现在常用的镜面玻璃主要是通过抛光处理得到 为 152.5°。YUAN 等 [23] 将核壳结构聚苯胺/功能化碳
的，先通过金刚砂等磨料将普通玻璃板研磨后，再 纳米管（PANI/fCNTs）复合材料与 SiO 2 纳米粒子添
使用氧化锡或氧化铈等材料来进行抛光，使其表面 加到乙烯-氟乙烯基质（ETFE）中构建特殊结构，
十分光滑平整，但在抛光过程中会产生大量的抛光 再使用 1H,1H,2H,2H- 全氟辛基三乙氧基硅烷
废料，其中包含许多金属元素难以回收，是一种极 （POTS）进行表面修饰后制备了超疏水自清洁涂
大的浪费 [10-11] 。镜面玻璃用于幕墙装饰是通过形成 层。这些 CNTs 涂层具有较好的自清洁性，但透光
镜面反射来减少光线对室内的影响，但其对周围环 性极差，不能应用到玻璃幕墙上。
境会造成光污染，严重的话甚至会危害到人体健康 [12-13] 。
因此，本文拟以芬顿法氧化 CNTs 后引入单宁
具有减反增透、隐私性或者隔热性等复杂功能的镀
酸（TA）进行修饰来提高其分散性，然后与树枝状
膜玻璃一般都是采用磁控溅射或化学沉积等方法来
纳米 SiO 2 溶胶、正硅酸乙酯（TEOS）水解液混合
进行处理的，通过在玻璃表面镀上不同的材料来实 均匀，再通过低成本的喷涂工艺把溶液喷涂到白玻
现不同功能。苏峰荣 [14] 以锡和锑为基本材料，通过
璃基底上，最后经室温固化制得黑色透明超亲水涂
磁控溅射的方法在普通白玻璃表面镀上合适厚度的
层。CNTs 的加入可以使涂层表面粗糙度提高，从而
掺锑二氧化锡层，得到了淡蓝色低反射镀膜玻璃，
进一步降低亲水角，并且降低透光率、提高隐私性，
可以避免高反射带来的光污染，并且透光率维持在
65%左右。孔晶等 [15] 通过真空蒸发镀技术在普通白 同时赋予涂层良好的耐摩擦性。以期通过这种工艺
简单、设备要求低的方法大规模制备涂层载玻片并
玻璃表面先后镀上 1 层 MgF 2 、2 层 Al 2 O 3 -MgF 2 和 4
应用于玻璃幕墙，使其具有防雾、自清洁性能的同
层 Al 2 O 3 -H 4 -Al 2 O 3 -MgF 2 后得到了具有减反射功能
的镀膜玻璃。ZAMBRANO 等 [16] 通过磁控溅射在玻 时具有隐私性，有效解决当下幕墙玻璃存在的问题。
璃基底上镀上多层 TiO 2 和 SiO 2 膜后得到了具有减 1 实验部分
反增透功能的镀膜玻璃。 鲍思权等 [17] 以钛酸异丙
酯、单丁基三氯化锡等为反应前驱体，通过气相化 1.1 试剂与仪器
学沉积法在普通白玻璃表面先后镀上 TiO 2 层和氟掺 TEOS、无水乙醇，AR，天津市科密欧化学试
杂二氧化锡层（SnO 2 :F，FTO）得到了具有反射红 剂有限公司；CNTs（内径 5~8 nm，长度 5~10 μm），
外功能的镀膜玻璃。这些镀膜玻璃虽然能够实现相 中国科学院成都有机化学有限公司；TA，AR，天津
应的功能，但磁控溅射、化学沉积等表面处理方 市大茂化学试剂厂；树枝状纳米 SiO 2 溶胶（平均粒