平板玻璃表面涂料的研究及应用
通过在玻璃表面涂覆有机涂料，将赋予玻璃更多的功能和作用。如表面涂料使得玻璃具有控制太阳光的能力，明显提高能量利用率，从而达到节省能源的目的；增加玻璃容器（如饮料或牛奶瓶）的耐磨性，使玻璃表面具有良好的防止雨、雪粘附的功能，从而赋予汽车挡风玻璃在雨雪天气中拥有良好的透明度，避免交通事故的发生；同时，涂料赋予玻璃制品五彩的颜色。涂料在玻璃行业中的应用主要包括以下4个方面：平板玻璃、玻璃容器、玻璃纤维和特种玻璃等，其中，平板玻璃涂料在现代建筑物及家居装潢和装饰方面应用最为广泛。
1 平板玻璃涂料制备技术
玻璃涂料制备技术中，基料树脂的选择、涂膜性能（如耐久性）研究以及涂装工艺等3方面最为重要。
1.1树脂的选择
玻璃底材因其特殊的表面结构决定了普通有机涂料很难附着其上，因此玻璃底材对涂料树脂品种有一些特定的要求。
为了赋予玻璃涂料多种功能和作用，一般会选择多种树脂进行复配。如廖龙选用苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸复配发明了一种耐候性好、附着力强，抗冲击、耐水、耐磨、耐擦洗，施工方便、价格适宜的新型彩色玻璃涂料。王心胜选用丙烯酸改性树脂，环氧树脂等复配研制出一种成本低、色彩鲜艳、性能良好、耐沸水达2.5h的彩色玻璃涂料。
含氟聚合物作为一种新兴的材料，具有较好的综合性能，特别是在憎水、疏油性方面。将含有CF3（CF2）7（CH2）2Si（OMe）3和Si（OEt）4混合溶液涂于玻璃表面后，涂膜与水的接触角可达到110°；含有3-甘油羟丙基-3-甲基硅烷Me2Si（OEt）2、氟化烷氧基硅烷、胶体SiO2的混合溶液在玻璃表面成膜后，与水的接触角达104°；类似的接触角也可通过Si（OEt）4和CF3（CF2）7（CH2）2Si（OMe）3在玻璃表面成膜得到。根据这些材料的性质，Mori A等研制出以Si（OEt）4、钛醇盐和CF3（CF2）7（CH2）2Si（OMe）3为基料的防污涂料。Kasemann R等制备得到以Si（OEt）4和Me2Si（OEt）2为母体的氟改性硅烷溶液涂膜，当其表面能为18mJ/m2时，涂膜在潮湿环境经过500000圈擦拭试验后，其表面能没有明显下降。在涂料体系中加入ZrO2或SiO2可增加涂膜的耐磨性能，该涂膜还具有较好的防尘作用。Yoshinori Akamatsu等利用氟化烷基三甲氧基硅烷（FAS）与CF3（CF2）7（CH2）2Si（OCH3）3的水解和缩聚反应研制出一种憎水涂料，可广泛应用于汽车挡风玻璃上，他们还考察了FAS聚合作用对斥水玻璃耐久性能的影响。Schmidt H等通过对涂料混合液进行化学改性，以3-三甲氧基甲硅烷基丙基异丁基酸，Zr（OnPr）4和异丁基酸为基料研制出一种UV固化涂料。
氟化硅氧烷和氯化硅烷已应用于单层表面处理，如液晶显示器的偏光镜板处理、超憎水表面涂料、航空器材用憎水疏油涂料等方面。但氟改性材料昂贵的价格限制了其广泛应用。DuPont已经开发出系列氟碳表面活性剂，主要是改善涂膜流平和润湿性能。
1.2涂膜的耐久性
有机涂料在玻璃表面的应用过程中，耐久性是有机涂膜改进玻璃各种性能（主要是改进玻璃在化学、物理和光学3个方面的性能）的关键。
Lee Donghun等利用DRIFT光学技术考察了不同含羧基聚合物与玻璃表面的相互机械作用，发现当将油酸涂于SLS玻璃（碳酸钠/碳酸钙/硅酸盐玻璃）上时，油酸中的-COOH离解吸附于SLS玻璃表面，并形成了许多不同种类的金属鳌合物。一些金属离子如Al3+与COOH发生鳌合后，比其它离子如Na＋、Ca2+等的鳌合离子更加牢固的键合在硅酸盐网状结构上。这说明玻璃表面所含有的金属离子种类可以决定玻璃表面某些性能，如润滑性能和憎水性能等。空气中的湿度和其它一些副反应可能破坏有机物与玻璃之间的相互作用，从而改变或降低化合键性能，进而影响涂膜的耐久性能。Vadim V Krongauz等通过电镜研究在高湿度环境影响下，有机聚合物在玻璃表面的附着力现象，并证实湿度对涂膜在玻璃表面附着力是有很大影响的。
玻璃器具表面涂膜的防划性和耐磨性也是衡量涂料质量的重要指标。一般而言，利用单一涂层来提高耐刮和耐磨性是有限的。为此，Hozumi A等研制出一种以UV固化涂膜为底漆，以热固化涂膜为面漆的双层涂膜，目的是提高涂层的耐刮和耐磨性。耐磨试验结果表明，该涂层体系的耐刮磨性很强，硬度高，与无机玻璃表面硬度接近。
衡量涂膜耐磨防划性能，往往需借助仪器来做划痕试验，如铅笔硬度法、Taber耐磨试验法和Revetest划痕试验仪等。目前，光学显微镜、原子力显微镜、扫描电镜、X射线光电分光镜等一些微观手段已广泛用于涂层材料的微观结构和性能评价。
1.3涂装工艺
传统的涂装工艺包括刷涂、喷涂和浸涂等，后来相继出现溶胶-凝胶法、静电喷涂和电泳法等工艺。由于各种涂装工艺具有不同的特点，因此应根据工件材质、规格、大小、形状，施工环境，质量要求以及涂料利用率等因素综合考虑。
溶胶-凝胶法作为一种涂装新工艺很早就开始用于玻璃表面的涂装，具有成本低廉、操作方便等特点，可应用于金属、玻璃和瓷器等的表面涂装。同时，利用溶胶-凝胶技术制备的涂料可显著提高基材的机械、热学、光学、电学等性能，该类涂料还具有耐磨、耐剥离、耐分层和保护底材不受外力影响等功能；突出优点是容许玻璃在温度低于硅酸盐熔化点以下使用，能保证涂料在玻璃表面成膜时有较小的粒经（＜100nm＝，使涂膜均匀，容易将金属氧化物涂料涂装在玻璃基材上。Nikoli L等研究SiO2溶胶-凝胶涂料对碱玻璃基材强度的影响，结果表明，SiO2涂料的微结构取决于SiO2溶胶结构。Vroon ZAEP 等以醇盐为溶剂分别制备了氧化钒和氧化钨涂料，将这两种涂料在K-玻璃表面制膜后，发现氧化钒涂膜均匀一致较好，且具有优异的电变色性能。在氧化钒/氧化钛涂料中，当氧化钛含量达到40%以上时，涂膜蓄电量可达到45mc/cm2.
目前，溶胶-凝胶法可应用于制作单组分或多组分涂料，特别是有机-无机杂化涂料，以及透明导电和防静电涂料、氟化涂料和染料复合材料等，将这些涂料涂装在玻璃表面，可使玻璃具有显色、防反射、选择反射、选择吸收、增滑、防污等性能。