一种高透光自清洁聚碳酸酯片材的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种高透光自清洁聚碳酸酯片材的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 聚碳酸酯（PC)是应用广泛的五大工程塑料之一，具有综合均衡的力学、电气及耐 热性能，特别以优异的冲击强度和耐蠕变性著称，透光率高，力学性能好，特别是冲击韧性 在工程塑料中最佳。
[0003] 由于PC的优良性能，其制品及共混材料在电子、电器、机械、汽车、纺织、轻工及建 筑等行业获得了广泛的应用;特别是在玻璃及装饰材料上，近几年被大量的推广和应用。但 聚碳酸酯产品在使用过程中会受到空气环境的污染进而导致产品出现大量油性物质的沉 积而失去表面的颜色和光泽，或在公共场合使用时，由于人为的接触导致表面污染，留下油 污，难以擦拭，最终导致无法使用。因此，研制一种具有自清洁能力的聚碳酸酯产品替代现 有聚碳酸酯产品显得尤为迫切。
[0004] 疏水自清洁材料在日常生活中有广泛的应用，如自清洁玻璃、建筑外墙等。疏水性 表面主要通过表面独特的微观结构，保证表面与水滴的接触角大于90度，从而保证与液滴 的疏水性。目前，市场上使用较多疏水性材料在基材表面涂覆一层聚四氟乙烯薄膜，如北京 水立方外观墙体表面。但聚四氟乙烯为含氟化合物，自然环境下很难降解，其潜在的氟原子 也对生物体具有一定的毒害作用，因此在日常生活中的应用有所限制。另一方面，由于聚四 氟乙烯具有透明性不佳问题，因此如将聚四氟乙烯涂覆于聚碳酸酯基材表面势必会影响片 材整体的透光性，从而影响其使用效果；同时，由于聚四氟乙烯与聚碳酸酯相容性不佳等问 题，导致聚四氟乙烯较难在聚碳酸树脂基材上有效的涂覆，影响材料的使用寿命。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种高透光自清洁 聚碳酸酯片材的制备方法，该聚碳酸酯片材具有良好的透光性和自清洁性。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0007] -种高透光自清洁聚碳酸酯片材，其特征在于:所述高透光自清洁聚碳酸酯片材 是由聚碳酸酯基材及涂覆在聚碳酸酯基材上的自清洁膜制成，其中聚碳酸酯基材是厚度为 0 · 5-2cm的聚碳酸酯片材；
[0008] 所述自清洁膜是由聚碳酸酯和疏水纳米二氧化硅制备而成，所述聚碳酸酯的分子 量是0 · 8万-2万，所述疏水纳米二氧化娃的粒径是20nm-40nm;
[0009] 作为优选，本发明所采用疏水纳米二氧化硅由质量比是3:1的亲水性气相二氧化 硅与六甲基二硅胺烷经烷基化反应制得。
[0010] 所述自清洁膜的制备方法，其步骤如下：
[0011] 将质量比是2:1-5:1的聚碳酸酯和疏水纳米二氧化硅加入到四氢呋喃中；所述四 氢呋喃与聚碳酸酯的质量比为1:2;
[0012] 超声或搅拌分散30分钟，形成混合溶液，将混合溶液以50cm/min-200cm/min的涂 覆速度涂覆在聚碳酸酯基材上，最后经真空烘干，即在聚碳酸酯基材上形成自清洁膜。
[0013] 所述聚碳酸酯基材以及涂覆在聚碳酸酯基材上的自清洁膜共同形成高透光自清 洁聚碳酸酯片材。
[0014] 所述自清洁膜表面呈微米-纳米结构;混合溶液在烘干过程中，由于聚碳酸酯的存 在，四氢呋喃挥发后使得表面凹凸，最终在聚碳酸酯基材表面形成凹凸薄层结构，所述高透 光自清洁聚碳酸酯片材的表面因此而具有厚度范围为5um-20um的凹凸薄层微米结构;又由 于疏水性纳米二氧化硅的存在，四氢呋喃挥发后，所述高透光自清洁聚碳酸酯片材的表面 因此还具有厚度范围为50nm-100nm的纳米结构。
[0015] 与现有技术相比，本发明的优点和有益效果是：
[0016] 本发明提供一种高透光自清洁聚碳酸酯片材及制备方法，解决了传统聚碳酸酯片 材不耐脏、易污染等问题，提高了片材的自清洁性。本发明将自清洁膜涂覆于聚碳酸酯基材 表面，利用自清洁膜表面微观的微纳结构（聚碳酸酯相5-20um，纳米二氧化硅相50-100nm)， 从而保证片材具有良好的自清洁性。该自清洁膜是由聚碳酸酯和疏水纳米二氧化硅为主要 原料，通过溶液浇铸法制备而成。由于自清洁膜使用聚碳酸酯为主要基材，因此自清洁膜与 聚碳酸酯基材具有良好的相容性，有效解决了传统聚四氟乙烯不相容且影响透光率等问 题。本发明所制备的聚碳酸酯片材不仅具有较高的透光性(可见光透过率92%以上），而且 具有良好的自清洁性(疏水性能优异，清洁膜表面微纳结构确保表面接触角大于1〇〇°)。该 片材可不含氟、无添加剂、无毒、高透光、自清洁，可广泛应用于外墙装饰玻璃、安全眼镜、仪 表盘、灯具外罩等领域。
【具体实施方式】
[0017] 下面申请人结合具体的实施例对本发明的产品及其制备方法做进一步的详细说 明。
[0018] 实施例1:
[0019] -种高透光自清洁聚碳酸酯片材，由聚碳酸酯基材和自清洁膜制成，自清洁膜表 面具有微纳结构，通过将自清洁膜涂覆到聚碳酸酯基材上制备得到高透光自清洁聚碳酸酯 片材，其中聚碳酸酯基材为厚度〇.5cm或Icm或2cm的纯聚碳酸酯片材。
[0020] 所述高透光自清洁聚碳酸酯片材制备方法，其步骤如下：
[0021 ]将质量比为2:1或3.5:1或5:1的聚碳酸酯(分子量为0.8万-2万）和疏水纳米二氧 化硅(粒径为20-40nm，由质量比是3:1的亲水性气相二氧化硅与六甲基二硅胺烷经烷基化 反应制得)加入到四氢呋喃（四氢呋喃与聚碳酸酯质量比为1:2)中，超声或搅拌分散30分 钟，形成混合溶液，然后将混合溶液以50cm/min或lOOcm/min或200cm/min的涂覆速度涂覆 在聚碳酸酯基材上，最后经50°C真空烘箱烘干2h，即在聚碳酸酯基材上形成自清洁膜，制得 高透光自清洁聚碳酸酯片材。
[0022]所得高透光自清洁聚碳酸酯片材的自清洁膜表面呈微米-纳米结构；混合溶液在 烘干过程中，由于聚碳酸酯的存在，四氢呋喃挥发后使得表面凹凸，最终在聚碳酸酯基材表 面形成凹凸薄层结构，所述高透光自清洁聚碳酸酯片材的表面因此而具有厚度范围为5um- 20um的凹凸薄层微米结构;又由于疏水性纳米二氧化硅的存在，四氢呋喃挥发后，所述高透 光自清洁聚碳酸酯片材的表面因此还具有厚度范围为50nm-100nm的纳米结构。
[0023] 对比实施例1:
[0024] 本对比实施例与实施例1的区别仅在于制备混合溶液时只用聚碳酸酯（分子量为 0.8万-2万），不用疏水纳米二氧化硅，其余均与实施例1相同。
[0025] 本对比实施例所制得的自清洁膜表面呈微米结构;在烘干过程中，溶液中的聚碳 酸酯由于四氢呋喃的挥发而使得表面凹凸，最终在聚碳酸酯表面形成一层凹凸薄层结构， 厚度范围为5-20um〇
[0026] 对比实施例2:
[0027] 本对比实施例与实施例1的区别仅在于制备混合溶液时只用疏水纳米二氧化硅 (粒径为20-40nm，由质量比是3:1的亲水性气相二氧化硅与六甲基二硅胺烷经烷基化反应 制得），不用聚碳酸酯(分子量为0.8万-2万），其余均与实施例1相同。
[0028] 本对比实施例所制得的自清洁膜表面呈纳米结构；由于纳米二氧化硅的存在，混 合溶液涂覆在聚碳酸酯基材形成自清洁膜时，所述自清洁膜的表面有一层纳米结构的薄层 结构，其厚度范围为50-100nm〇
[0029] 将实施例1、对比实施例1以及对比实施例2制备的（高透光自清洁)聚碳酸酯片材 进行吸水率(测试标准ASTM D570-98(2010))、透光率(测试标准ASTMD1003-2007)、表面接 触角性能测试，其结果如下所示：
[0031]最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发 明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容 直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种高透光自清洁聚碳酸酯片材，其特征在于:所述高透光自清洁聚碳酸酯片材是 由聚碳酸酯基材及涂覆在聚碳酸酯基材上的自清洁膜制成，其中聚碳酸酯基材是厚度为 0 · 5-2cm的聚碳酸酯片材； 所述自清洁膜是由聚碳酸酯和疏水纳米二氧化硅制备而成，所述聚碳酸酯的分子量是 0.8万-2万，所述疏水纳米二氧化娃的粒径是20 nm - 40 nm。2. 根据权利要求1所述的高透光自清洁聚碳酸酯片材，其特征在于:所述的疏水纳米二 氧化硅由质量比是3:1的亲水性气相二氧化硅与六甲基二硅胺烷经烷基化反应制得。3. 根据权利要求1或2所述的高透光自清洁聚碳酸酯片材，其特征在于:所述自清洁膜 的制备方法，其步骤如下： 将质量比是2:1-5:1的聚碳酸酯和疏水纳米二氧化硅加入到四氢呋喃中；所述四氢呋 喃与聚碳酸酯的质量比为1:2; 超声或搅拌分散30分钟，形成混合溶液，将混合溶液以50cm/min-200cm/min的涂覆速 度涂覆在聚碳酸酯基材上，最后经真空烘干，即在聚碳酸酯基材上形成自清洁膜。4. 根据权利要求3所述的高透光自清洁聚碳酸酯片材，其特征在于:所述自清洁膜表面 呈微米-纳米结构。5. 根据权利要求4所述的高透光自清洁聚碳酸酯片材，其特征在于： 所述高透光自清洁聚碳酸酯片材的表面具有厚度范围为5um-20um的凹凸薄层微米结 构； 所述高透光自清洁聚碳酸酯片材的表面具有厚度范围为50nm-100nm的纳米结构。
【专利摘要】本发明属于材料技术领域，具体公开了一种高透光自清洁聚碳酸酯片材及制备方法。该聚碳酸酯片材由聚碳酸酯基材和自清洁膜组成，自清洁膜表面具有微纳结构，通过将自清洁膜涂覆到聚碳酸酯基材上，确保片材具备良好的自清洁性。所述自清洁膜以聚碳酸酯和疏水纳米二氧化硅为主要原料，将二者溶于四氢呋喃溶液中，充分超声或搅拌分散，形成均匀的混合溶液；然后将混合溶液涂覆到聚碳酸酯基材上，然后置于50℃烘箱内待四氢呋喃充分烘干即得高透光自清洁聚碳酸酯片材，该片材不仅具有较高的透光性，而且具有良好的自清洁性。该片材不含氟、无添加剂、无毒、高透光、自清洁，可广泛应用于外墙装饰玻璃、安全眼镜、仪表盘、灯具外罩等领域。
【IPC分类】C09D169/00, C08L69/00, C09D7/12, C08J7/04, C09D5/16
【公开号】CN105542212
【申请号】CN201610044221
【发明人】杜军, 戴洪湖, 汪连生, 王 锋, 丁瑜, 郭连贵, 覃彩芹
【申请人】湖北工程学院
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月23日