一種透明憎水光柵玻璃及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及功能性光柵玻璃技術領域，尤其涉及一種透明憎水光柵玻璃及其制備方法。
【背景技術】
[0002]光柵玻璃也稱鐳射玻璃，其以玻璃為基材，經激光表面微刻處理形成的激光裝飾材料，是應用現(xiàn)代高新技術采用激光全息變光原理，將攝影美術與雕塑的特點融為一體，使普通玻璃在白光條件下顯現(xiàn)出五光十色的三維立體圖像。具體的，光柵玻璃是依據不同需要，利用電腦設計，激光表面處理，編入各種色彩、圖形及各種色彩變換方式，在普通玻璃上形成物理衍射分光和全息光柵或其他光柵，凹與凸部形成四面對應分布或散射分布，構成不同質感、空間感，不同立面的透鏡，加上玻璃本身的色彩及射入的光源，致使無數(shù)小透鏡形成多次棱鏡折射，從而產生不時變換的色彩和圖形，具有很高的觀賞與藝術裝飾價值。
[0003]考慮到實際應用過程中，由于氣候和濕度的變化，玻璃容易產生冰霜或水霧，從而對玻璃的透光性產生很大的影響，因此，有必要開發(fā)出憎水性的光柵玻璃，以滿足特殊氣候條件的要求。
[0004]各種納米材料，比如二氧化硅微球、碳納米管、聚苯乙烯微球、石墨烯等，均可以用來制備超憎水表面。其中，化學還原氧化石墨烯由于其采用溶液法制備，方法簡單，便于大規(guī)模制備，因此化學還原氧化石墨烯在各個領域具有十分廣闊的應用前景。在光柵表面組裝石墨烯片制備憎水光柵玻璃，對于實現(xiàn)憎水性的多功能光柵玻璃在特殊氣候條件下的應用具有重要的意義。由此，本申請?zhí)峁┝艘环N透明憎水光柵玻璃及其制備方法。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明解決的技術問題在于提供一種透明憎水性光柵玻璃及其制備方法。
[0006]有鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环N透明憎水光柵玻璃的制備方法，包括以下步驟:
[0007]A)，將光柵玻璃進行親水性處理；
[0008]B)，在步驟A)得到的光柵玻璃表面沉積氧化石墨烯，然后進行還原處理；
[0009]C)，將步驟B)得到的光柵玻璃進行氟化處理。
[0010]優(yōu)選的，所述光柵玻璃的親水性處理具體為:
[0011]將光柵玻璃置于體積比為3:1的濃硫酸和雙氧水的混合溶液中，90°C處理I?3h，取出后采用去離子水沖洗，高純氮氣吹干。
[0012]優(yōu)選的，所述光柵玻璃的光柵間距為5?40 μπι，所述光柵玻璃的刻蝕深度為200nm ?2 μ m0
[0013]優(yōu)選的，在光柵玻璃表面沉積氧化石墨烯的過程具體為:
[0014]將氧化石墨烯溶液旋涂在光柵玻璃表面，所述氧化石墨烯溶液的濃度為0.1?5mg/mL0
[0015]優(yōu)選的，所述氧化石墨烯溶液是由氧化石墨烯置于去離子水中，超聲波處理后得到。
[0016]優(yōu)選的，所述還原處理具體為:
[0017]將沉積有氧化石墨烯的光柵玻璃置于還原劑的乙醇和去離子水的混合溶液中，60?100°C處理12?24h，冷卻后采用去離子水沖洗，乙醇沖洗，高純氮氣吹干。
[0018]優(yōu)選的，所述還原劑選自苯胺、吡咯與水合肼中的一種或多種；所述還原劑的濃度為 0.1 ?lmol/Lo
[0019]優(yōu)選的，所述乙醇與去離子水的體積比為(I?3): (3?I)。
[0020]優(yōu)選的，所述氟化處理的具體過程為:
[0021]將步驟B)得到的光柵玻璃置于氟化劑中浸泡，N，N-二甲基甲酰胺沖洗后采用乙醇沖洗。
[0022]優(yōu)選的，所述氟化處理的氟化劑選自三氟丙基三甲氧基硅烷、三氟丙基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷與六氟丁基丙基三甲氧基硅烷中的一種或多種；所述氟化劑的濃度為2?5mmol/L。
[0023]本申請?zhí)峁┝艘环N透明憎水光柵玻璃的制備方法，首先將光柵玻璃進行親水性處理，再在光柵玻璃表面沉積氧化石墨烯，然后將帶有氧化石墨烯的光柵玻璃進行還原處理，最后將還原處理后的光柵玻璃進行氟化處理，得到透明憎水光柵玻璃。本申請將光柵玻璃進行親水性處理，使光柵玻璃表面帶有大量的羥基基團，實現(xiàn)其表面的親水性，再在光柵玻璃表面沉積氧化石墨烯，使氧化石墨烯片在光柵玻璃表面構筑微納結構，最后進行還原處理，使帶有還原氧化石墨烯的光柵玻璃表面的微納結構具有憎水性，從而增大其表面的接觸角；最后進行的氟化處理，在光柵玻璃表面的復合微納結構上引入憎水的氟化基團，進一步增大了接觸角；并且，由于單片石墨烯的透光率較高，因此即使石墨烯片堆砌起來得到的復合結構仍然能夠保證光柵玻璃具有良好的透光性。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明實施例2制備的光柵玻璃的掃描電鏡照片；
[0025]圖2為本申請實施例2制備的光柵玻璃的紫外可見光譜圖；
[0026]圖3為本發(fā)明實施例2制備的光柵玻璃的接觸角照片。
【具體實施方式】
[0027]為了進一步理解本發(fā)明，下面結合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權利要求的限制。
[0028]本發(fā)明實施例公開了一種透明憎水光柵玻璃的制備方法，包括以下步驟:
[0029]A)，將光柵玻璃進行親水性處理；
[0030]B)，在步驟A)得到的光柵玻璃表面沉積氧化石墨烯，然后進行還原處理；
[0031]C)，將步驟B)得到的光柵玻璃進行氟化處理。
[0032]本申請?zhí)峁┝艘环N憎水性透明光柵玻璃及其制備方法，經在光柵玻璃表面沉積還原氧化石墨烯，與光柵條紋構筑出復合微納結構，實現(xiàn)了光柵玻璃表面的憎水性。
[0033]本申請首先將光柵玻璃進行親水性處理，使光柵玻璃表面帶有大量的羥基基團，實現(xiàn)光柵玻璃表面的親水性能，便于后續(xù)氧化石墨烯在光柵玻璃表面沉積。本申請所述光柵玻璃可以按照下述的方法制備:
[0034]采用激光直寫技術或掩膜曝光技術在玻璃基底上制備掩膜光柵條紋，通過等離子刻蝕技術在玻璃基底上刻蝕出光柵結構。所述等離子刻蝕優(yōu)選采用三氟甲烷和氬氣作為反應刻蝕氣體。本申請所述光柵玻璃的間距優(yōu)選為4?40 μπι，更優(yōu)選為4?25 μπι，所述光柵玻璃的刻蝕深度優(yōu)選為200nm?2 μ m，更優(yōu)選為600nm?I μ m。
[0035]按照本發(fā)明，所述光柵玻璃的親水性處理具體為:
[0036]將光柵玻璃置于體積比為3:1的濃硫酸和雙氧水的混合溶液中，90°C處理I?3h后取出，再采用去離子水清洗3?4遍，高純氮氣吹干。
[0037]本申請然后在經過親水性處理的光柵玻璃表面沉積氧化石墨烯，使氧化石墨烯修飾于光柵結構。本申請所述氧化石墨烯沉積于光柵玻璃表面的方式可以為旋涂法、滴膜法與噴涂法。本申請優(yōu)選為旋涂法。作為優(yōu)選方案，在光柵玻璃表面沉積氧化石墨烯的過程具體為:
[0038]將氧化石墨烯溶液旋涂于親水性的光柵玻璃表面，80?100°C烘干。
[0039]在上述過程中，所述氧化石墨烯溶液的制備方法為:
[0040]將氧化石墨烯置于去離子水中，采用40?120kHz的超聲處理I?3h，形成濃度為0.1?5mg/mL的氧化石墨稀溶液。
[0041]所述氧化石墨烯溶液的濃度越大，沉積在光柵玻璃表面的氧化石墨烯片就越多，得到的復合微納結構就會不同，不同的微納結構具有不同的接觸角。本申請所述氧化石墨稀溶液的濃度優(yōu)選為2mg/mL?4mg/mL。所述旋涂的速度優(yōu)選為1000?6000rpm，所述旋涂的時間優(yōu)選為I?15min。
[0042]本申請然后將表面組裝氧化石墨稀的光柵玻璃進行還原。氧化石墨稀本身是親水的，其經過還原后具有憎水性，因此由還原氧化石墨烯與光柵一起構筑的憎水性微納結構，在一定程度上提高了光柵玻璃表面的接觸角。光柵玻璃表面氧化石墨烯進行還原處理具體按照下述過程進行:
[0043]將沉積有氧化石墨烯的光柵玻璃置于還原劑的乙醇和去離子水的混合溶液中，60?100°C處理12?24h，冷卻后取出，去離子水清洗3?4次，乙醇清洗3?4次，高純氮氣吹干。
[0044]