一種透明超疏水自清潔涂料的制作方法
【專利說明】一種透明超疏水自清潔涂料
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種透明超疏水自清潔涂料，屬功能高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]
具有“荷葉效應(yīng)”的自清潔表面有很好的超疏水性，較強(qiáng)的抗污染能力。自清潔涂層具有節(jié)水、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)勢，越來越受到人們的廣泛關(guān)注，是目前材料學(xué)科研究的熱點(diǎn)之一。目前仿生超疏水涂層主要通過在粗糙表面修飾低表面能物質(zhì)和提高低表面能物質(zhì)的粗糙度兩種方式來實(shí)現(xiàn)。
[0003]隨著研究的深入，人們逐步發(fā)現(xiàn)透明度是超疏水涂層構(gòu)建中十分重要的參數(shù)之一。較高的透光性使得仿生超疏水涂層在汽車、飛機(jī)和航天器擋風(fēng)玻璃、高層建筑玻璃及外墻體、太陽能電池板、光學(xué)儀器等領(lǐng)域擁有更加廣泛的應(yīng)用前景。然而透明性與粗糙度是兩個(gè)相互競爭的因素，控制合適的表面粗糙度，以達(dá)到較好的表面透明性是當(dāng)前該領(lǐng)域的研究難點(diǎn)。因此，如何能夠獲得光學(xué)透明且表面超疏水的涂層成為該領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸之一。目前報(bào)道的超疏水薄膜表面透明性很差，與基材的結(jié)合力較弱，極易發(fā)生脫落，使得其實(shí)用價(jià)值大打折扣。
[0004]目前仿生透明超疏水涂層的制備方法主要包括借助低表面能物質(zhì)的表面修飾、溶膠凝膠法、層層自組裝法、沉積法、等離子體技術(shù)等，但是存在制備工藝復(fù)雜，條件苛刻，設(shè)備昂貴生產(chǎn)成本高等問題，不利于仿生透明超疏水涂層的實(shí)際使用?；谝陨戏治?，在涂層表面粗糙度和可見光透過率之間尋求一個(gè)適宜平衡點(diǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)超疏水性和透明性的統(tǒng)一，通過簡單可控的工藝條件，使用操作簡單的的設(shè)備獲得生產(chǎn)成本較低的仿生透明超疏水涂料成為超疏水涂層技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)方向之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]
本發(fā)明的目的是，根據(jù)現(xiàn)有超疏水的涂料存在的問題，提出一種透明超疏水自清潔涂料。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下:本發(fā)明采用一步直接水解法合成帶活性疏水基團(tuán)的二氧化硅納米粒子，再配制涂料，獲得高透明的自清潔涂料。
[0007]本發(fā)明一種透明超疏水自清潔涂料由帶活性基團(tuán)疏水的二氧化硅納米粒子，醇類溶劑以及助劑混合形成的單組份固化體系。
[0008]所述帶活性基團(tuán)疏水的二氧化硅納米粒子是由正硅酸乙酯，硅烷偶聯(lián)劑，含硅胺烷經(jīng)過直接水解合成；所述帶活性基團(tuán)疏水的二氧化硅納米粒子含量是總的涂料體系混合物重量的1%_10%。
[0009]所述醇類溶劑是由乙醇與異丙醇，正丁醇，正己醇，正辛醇中的一種或兩種混合而成的混合溶劑；所述醇類溶劑含量是總的涂料體系混合物重量的90%_98%。
[0010]所述助劑包括丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸烯丙酯，甲基丙烯酸縮水甘油酯中的一種與2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮、二苯甲酮，碘鑰鹽中的一種混合而成；所述助劑含量是總的涂料體系混合物重量的0.1%_1%。
[0011]所述硅烷偶聯(lián)劑是帶有活性基團(tuán)的硅氧烷，包括KH570，KH560，KH561中的一種，含硅胺烷是能夠快速水解產(chǎn)生氨催化正硅酸乙酯生成二氧化硅納米粒子，同時(shí)對納米粒子進(jìn)行疏水改性的一類化合物，包括六甲基二硅胺烷，二乙烯基四甲基二硅胺烷，四甲基二硅胺烷中的一種。
[0012]所述納米粒子粒徑為10_200nm。
[0013]所述活性基團(tuán)為丙烯酸酯基或環(huán)氧基。
[0014]所述涂料成膜后透光率大于98%，水接觸角大于150°，具有良好的自清潔性能。
[0015]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明高透明超疏水自清潔涂料是由帶活性基團(tuán)疏水的二氧化硅納米粒子，醇類溶劑以及助劑混合形成的單組份固化體系，具有施工方便，材料固化快速的特點(diǎn)。
[0016]本發(fā)明的帶活性基團(tuán)疏水的二氧化硅納米粒子是由正硅酸乙酯，硅烷偶聯(lián)劑，含硅胺烷經(jīng)過直接水解合成，具有合成工藝簡單，反應(yīng)條件溫和，重復(fù)性好，產(chǎn)物結(jié)構(gòu)可控的特點(diǎn)。本發(fā)明的高透明超疏水自清潔涂料由具有固化活性的組分交聯(lián)而成，材料具有收縮率低，粘結(jié)強(qiáng)度高，防水，耐腐蝕的特點(diǎn)。
[0017]本發(fā)明的高透明超疏水自清潔涂料在可見光范圍內(nèi)具有很高的透過率，不影響玻璃的光學(xué)性能。制備的高透明超疏水自清潔涂料具有超疏水性，表現(xiàn)出良好的自清潔性能，滿足玻璃涂料自清潔應(yīng)用性能要求。
[0018]本發(fā)明高透明超疏水自清潔涂料可廣泛用于建筑玻璃幕墻，汽車玻璃，光伏組件，光學(xué)器件等。
【附圖說明】
[0019]
圖1為本發(fā)明實(shí)施例涂膜的透光率；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例涂膜的水接觸角圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1:表面帶甲基丙烯酸酯基疏水二氧化硅納米粒子(MS12) I的合成
取2mL正硅酸乙酯，0.12mL硅烷偶聯(lián)劑KH570，加入35mL無水乙醇，攪拌15min后加入3mL六甲基二硅胺烷，繼續(xù)攪拌0.5h，然后緩慢滴加3mL去離子水，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)24h，形成二氧化娃納米粒子的乙醇分散液，納米粒子的粒徑為40-80nm。
[0021]實(shí)施例2:表面帶環(huán)氧基疏水二氧化娃納米粒子(ES12)I的合成
取2mL正硅酸乙酯，0.12mL硅烷偶聯(lián)劑KH560，加入35mL無水乙醇，攪拌15min后加入3mL六甲基二硅胺烷，繼續(xù)攪拌0.5h，然后緩慢滴加3mL去離子水，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)24h，形成二氧化娃納米粒子的乙醇分散液，納米粒子的粒徑為30-70nm。
[0022]實(shí)施例3:表面帶甲基丙烯酸酯基疏水二氧化硅納米粒子(MS12) 2的合成
取2mL正硅酸乙酯，0.12mL硅烷偶聯(lián)劑KH570，加入35mL無水乙醇，攪拌15min后加入3mL 二乙烯基四甲基二硅胺烷，繼續(xù)攪拌0.5h，然后緩慢滴加3mL去離子水，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)24h，形成二氧化硅納米粒子的乙醇分散液，納米粒子的粒徑為20-80 nm。
[0023]實(shí)施例4:表面帶環(huán)氧基疏水二氧化娃納米粒子(ES12) 2的合成
取2mL正硅酸乙酯，0.12mL硅烷偶聯(lián)劑KH560，加入35mL無水乙醇，攪拌15min后加入3mL 二乙烯基四甲基二硅胺烷，繼續(xù)攪拌0.5h，然后緩慢滴加3mL去離子水，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)24h，形成二氧化娃納米粒子的乙醇分散液，納米粒子的粒徑為20-70nm。
[0024]實(shí)施例5:表面帶甲基丙烯酸酯基疏水二氧化硅納米粒子(MS1