耐磨耐腐蚀的超疏水自清洁车窗玻璃贴膜及其制备方法与流程

本发明涉及涂层技术领域，特别涉及一种可用于车窗玻璃的耐磨耐腐蚀的超疏水自清洁贴膜及其制备方法。

背景技术：

汽车在雨天行驶中车窗玻璃容易受到雨水的影响，从而影响驾驶员在行驶过程中对路况做出正确的判断，由此引发交通事故甚至造成人员伤亡。前车窗玻璃可以通过雨刷来解决问题，但测窗玻璃和大部分后车窗只能借助于疏水型玻璃或玻璃膜来解决。然而，由于侧窗玻璃经常升降在其密封胶条处承受严重的表面磨损，迄今尚无良好耐磨性的玻璃或玻璃膜可用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种耐磨耐腐蚀的超疏水自清洁车窗玻璃贴膜及其制备方法，以解决上述技术问题。本发明贴膜包含透明柔性有机基膜、透明纳米粗糙膜、微米颗粒凸起。该贴膜在传统车窗玻璃贴膜基础上进一步增加了超疏水、自清洁、耐磨损和腐蚀的特性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

耐磨耐腐蚀的超疏水自清洁车窗玻璃贴膜，包括依次设置的透明柔性有机基膜、微米颗粒层和透明纳米粗糙膜。

进一步的，所述的透明柔性有机基膜为有机高分子材料的玻璃贴膜。

进一步的，所述的透明柔性有机基膜，是有机高分子材料的贴膜材料基础上复合了隔热、隔紫外线、单向隐蔽中的一种或几种特性的贴膜。

进一步的，所述的透明纳米粗糙膜，表面起伏平均不超过200nm、厚度不超过5μm；透明纳米粗糙膜的材料为氧化硅、氧化钇、氧化钛或氧化锌中的一种或几种。

进一步的，微米颗粒层为平均高度不超过15μm的表面分布的微米颗粒；微米颗粒层中颗粒材料为氧化硅、氧化锆、氧化钇、氧化钛、氧化锌、氮化硅、碳化硅、氮化钛或碳化钛中的一种或几种。

进一步的，所述耐磨耐腐蚀的超疏水自清洁车窗玻璃贴膜的透光率不低于85％，疏水接触角不低于165°。

进一步的，透明纳米粗糙膜与透明柔性有机基膜之间设有一层底层纳米粗糙膜；底层纳米粗糙膜表面起伏平均不超过200nm、厚度为0.5～3μm；底层纳米粗糙膜的材料为氧化硅、氧化钇、氧化钛或氧化锌中的一种或几种。

耐磨耐腐蚀的超疏水自清洁车窗玻璃贴膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)贴膜表面预处理：去除透明柔性有机基膜表面附着或吸附的污渍；

(2)采用真空冷喷涂或真空喷射沉降的方式在透明柔性有机基膜表面制备一层微米颗粒；

(3)在压力为10^-5～10⁴Pa的腔室内通过团簇沉积的方式，在透明柔性有机基膜表面沉积制备一层透明纳米粗糙膜，团簇是指原子个数不少于3不多于200的原子聚集体。

进一步的，步骤(1)中还采用等离子体表面活化方法使有机膜表面分子产生悬键。

进一步的，步骤(2)中制备微米颗粒前，先在压力为10^-5～10⁴Pa的腔室内通过团簇沉积的方式，在步骤(1)预处理后的透明柔性有机基膜表面沉积制备一层底层纳米粗糙膜；微米颗粒沉积在底层纳米粗糙膜上；透明纳米粗糙膜沉积在微米颗粒和底层纳米粗糙膜上。

进一步的，所述真空喷射沉降，是在腔室内将微米颗粒喷射分散经自然沉降后落在底层纳米粗糙膜表面；或者，是在腔室内将带电的微米颗粒喷射分散经重力自然沉降后落在底层纳米粗糙膜表面；或者，是在腔室内将带电的微米颗粒喷射分散经在其沉降路径上设置的电场作用下加速后碰撞在底层纳米粗糙膜表面。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明公开一种耐磨耐腐蚀的超疏水自清洁车窗玻璃贴膜及其制备方法，通过团簇沉积和真空冷喷涂或真空喷射雾沉降混合的方法，制备出包含透明柔性有机基膜、透明纳米粗糙膜、微米颗粒凸起的耐磨、耐腐蚀超疏水自清洁涂层。本发明所涉及的贴膜，首先保证了良好的透明性；其次，基于纳米粗糙膜和微米颗粒凸起的配合，实现了良好的超疏水自清洁作用；再次，微米颗粒与纳米粗糙膜之间或基地之间结合牢固，具有耐磨损特性；最后，选用耐腐蚀的非金属材料制备作为贴膜膜层材料，实现了优异的抗腐蚀性能。总之，在满足涂层透光率不低于85％的前提下实现疏水接触角不低于165°的超疏水涂层，同时具有耐磨、耐腐蚀的性能，显著提高了汽车贴膜使用性能。

附图说明

图1为三步骤制备方法沉积示意图；

图2为三步骤制备方法结构示意图；

图3为四步骤制备方法沉积示意图；

图4为四步骤制备方法结构示意图。

具体实施方式

以下是发明人给出的具体实施例，需要说明的是，这些实施例是本发明较优的例子，用于本领域的技术人员理解本发明，但本发明并不局限于这些实施例。

实施例1：

一种耐磨耐腐蚀的超疏水自清洁车窗玻璃贴膜的制备方法，包含以下步骤：

对透明柔性有机基膜1表面预处理，去除表面附着或吸附的污渍，进一步采用等离子体表面活化方法使透明柔性有机基膜1表面分子产生悬键，以利于后续膜结合。然后，采用粒径为1～3μm的氧化锆粉末，通过真空冷喷涂的方式在透明柔性有机基膜1上制备一层微米颗粒层2。然后，采用粒氧化硅在压力为10^-5～10⁴Pa的腔室内通过团簇沉积的方式，在贴膜表面沉积制备一层表层纳米粗糙膜3，该团簇是指原子个数不少于3不多于200的原子聚集体，团簇沉积时借助于其巨大的表面能与沉积基体形成牢固结合。表层纳米粗糙膜3为表面起伏平均不超过200nm、厚度为0.2～0.5μm。整个涂层沉积过程如图1所示，最终得到如图2所示的贴膜结构，所制备贴膜实现了保证不低于85％的透光率前提下，具备疏水接触角不低于165°的超疏水性能，同时具有耐磨、耐腐蚀的性能。

实施例2：

一种耐磨耐腐蚀的超疏水自清洁车窗玻璃贴膜的制备方法，包含以下步骤：

对透明柔性有机基膜1表面预处理，去除表面附着或吸附的污渍，以利于后续膜结合。采用粒径为2～5μm的氧化钇粉末，通过真空喷射沉降的方式，在腔室内将带电的微米颗粒喷射分散经重力自然沉降后落在透明柔性有机基膜，颗粒接触透明柔性有机基膜的时刻与表面发生放电使微米颗粒牢固结合在表面，形成微米颗粒层2。采用氧化钛在压力为10^-5～10⁴Pa的腔室内通过团簇沉积的方式，在贴膜表面沉积制备一层表层纳米粗糙膜3，该团簇是指原子个数不少于3不多于200的原子聚集体，团簇沉积时借助于其巨大的表面能与沉积基体形成牢固结合。表层纳米粗糙膜3为表面起伏平均不超过150nm、厚度为0.3～1μm的粗糙表面的薄膜。最终得到如图2所示的贴膜结构，所制备贴膜实现了保证不低于85％的透光率前提下，具备疏水接触角不低于160°的超疏水性能，同时具有耐磨、耐腐蚀的性能。

实施例3：

一种耐磨耐腐蚀的超疏水自清洁车窗玻璃贴膜的制备方法，包含以下步骤：

对透明柔性有机基膜1表面预处理，去除表面附着或吸附的污渍，进一步采用等离子体表面活化方法使有机膜表面分子产生悬键，以利于后续纳米粗糙膜结合。采用氧化钇在压力为10^-5～10⁴Pa的腔室内通过团簇沉积的方式，在透明柔性有机基膜1表面沉积制备一层底层纳米粗糙膜4，团簇沉积时借助于其巨大的表面能与沉积基体形成牢固结合。底层纳米粗糙膜4为表面起伏平均不超过100nm、厚度为0.5～3μm的粗糙表面的薄膜。然后，采用粒径为1～3μm的碳化硅粉末，通过真空冷喷涂的方式制备一层微米颗粒层2。然后，采用氧化钇再通过团簇沉积的方式继续沉积形成表层纳米粗糙膜3，同时，沉积在微米颗粒与底层纳米粗糙膜4界面附近的材料将微米颗粒与底层纳米粗糙膜4之间的界面强化。表层纳米粗糙膜3为表面起伏平均不超过200nm、厚度为0.2～1.5μm的粗糙表面的薄膜。整个涂层沉积过程如图3所示，最终得到如图4所示的贴膜结构，所制备贴膜实现了保证不低于85％的透光率前提下，具备疏水接触角不低于165°的超疏水性能，同时具有耐磨、耐腐蚀的性能。

实施例4：

一种耐磨耐腐蚀的超疏水自清洁车窗玻璃贴膜的制备方法，包含以下步骤：

对透明柔性有机基膜1表面预处理，去除表面附着或吸附的污渍，以利于后续纳米粗糙膜结合。采用氧化硅在压力为10^-5～10⁴Pa的腔室内通过团簇沉积的方式，在贴膜表面沉积制备一层底层纳米粗糙膜4，团簇沉积时借助于其巨大的表面能与沉积基体形成牢固结合。底层纳米粗糙膜4为表面起伏平均不超过200nm、厚度为0.5～3μm的粗糙表面的薄膜。然后，采用粒径为1～3μm的氮化硅粉末，通过真空喷射沉降的方式，在腔室内将带电的微米颗粒喷射分散经在其沉降路径上设置的电场作用下加速后碰撞在底层纳米粗糙膜4表面，颗粒接触底层纳米粗糙膜4表面的时刻与表面发生放电使微米颗粒牢固结合在表面，形成一层微米颗粒层2。然后，采用氧化硅再通过团簇沉积的方式继续沉积形成表层纳米粗糙膜3，同时，沉积在微米颗粒与底层纳米粗糙膜4界面附近的材料将微米颗粒与底层纳米粗糙膜4之间的界面强化。表层层纳米粗糙膜3为表面起伏平均不超过200nm、厚度为0.5～3μm的粗糙表面的薄膜。最终得到如图4所示的贴膜结构，所制备贴膜实现了保证不低于85％的透光率前提下，具备疏水接触角不低于165°的超疏水性能，同时具有耐磨、耐腐蚀的性能。

实施例5：

一种耐磨耐腐蚀的超疏水自清洁车窗玻璃贴膜的制备方法，包含以下步骤：

对透明柔性有机基膜1表面预处理，去除表面附着或吸附的污渍，进一步采用等离子体表面活化方法使有机膜表面分子产生悬键，以利于后续纳米粗糙膜结合。采用氧化钛在压力为10^-5～10⁴Pa的腔室内通过团簇沉积的方式，在透明柔性有机基膜1表面沉积制备一层底层纳米粗糙膜4，团簇沉积时借助于其巨大的表面能与沉积基体形成牢固结合。底层纳米粗糙膜4表面起伏平均不超过200nm、厚度为0.5～3μm的粗糙表面的薄膜。然后，采用粒径为1～3μm的氧化钇粉末，通过真空喷射沉降的方式，在腔室内将带电的微米颗粒喷射分散经重力自然沉降后落在底层纳米粗糙膜4表面，颗粒接触底层纳米粗糙膜4表面的时刻与表面发生放电使微米颗粒牢固结合在表面，形成一层微米颗粒层2。然后，采用氮化钛再通过团簇沉积的方式继续沉积形成表层纳米粗糙膜3，同时，沉积在微米颗粒与底层纳米粗糙膜4界面附近的材料将微米颗粒与底层纳米粗糙膜4之间的界面强化。表层纳米粗糙膜3为表面起伏平均不超过200nm、厚度为0.3～1μm的粗糙表面的薄膜。最终得到如图4所示的贴膜结构，所制备贴膜实现了保证不低于85％的透光率前提下，具备疏水接触角不低于165°的超疏水性能，同时具有耐磨、耐腐蚀的性能。