本发明涉及材料的制备技术领域,更具体的说是涉及一种透明超疏水无机纳米高分子复合材料。
背景技术
透明超疏水无机纳米高分子复合材料技术是一种具有特殊表面性质的新型技术，具有防水、防雾、防污染、抗氧化、防腐蚀和自清洁以及防止电流传导等重要特点，在科学研究和生产、生活等诸多领域中有极为广泛的应用前景。透明超疏水无机纳米高分子复合材料技术对于建筑工业、汽车工业、金属行业等的防腐及防污也有很现实的意义。特别是近年来的微电子系统、光电子元器件及纳米科技等高新技术的高速发展，给透明超疏水纳米高分子复合材料的研究和应用于勃勃生机。
透明超疏水无机纳米高分子复合材料的研究以诗句“出淤泥而不染，濯清涟而不妖”为契机，以科学的手段向我们解释这一奇特的自然现象，荷叶表面覆盖的天然超疏水薄膜，使得水滴聚集成股，顺势流下，冲刷着荷叶表面的淤泥，营造了出淤泥而不染的状态。自然界中此类的例子层出不穷，例如：壁虎可以吸附墙面垂直爬行，水蝇、蚊子、蜻蜓都能在水上行走而不给水面带来丝毫的涟漪，就是因为其足上天然的超疏水材料。
无论是基础研究还是实际应用方面，浸润性都是影响固体表面性能的重要因素之一，其主要由几何结构和化学成分共同决定。接触角和滚动角的大小是衡量表面浸润性最常规的标准。所谓的超疏水表面一般是指与表面稳定接触角大于150°，滚动接触角小于10°。它在工农业生产和人们的日常生活中有着极其广阔的应用前景。近年来的研究表明，基于对昆虫的水上实验观察，我们还可以进一步提高飞行器在水上飞行的安全性、稳定性、可靠性，依据原理即是在船的底部与船身部分覆盖透明超疏水无机纳米高分子复合材料，达到防污防腐的作用，从而减轻海水对船本身的挤压，减小前进的阻力，进而节省能源。
伴随着商品经济的日益发展，越来越多的消费者在追求商品质量的完美及使用的可操作性的同时，更加注重产品的绿色环保等性能，透明超疏水纳米高分子复合材料以其独特的表面特性，如清洁、防腐、生物相容性及超疏水性等，可以广泛应用于日常生活领域、医药卫生领域、工农业生产领域及国防领域等。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种具有防水、防雾、防污染、抗氧化、防腐蚀和自清洁以及防止电流传导等重要特点的透明超疏水无机纳米高分子复合材料。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种透明超疏水无机纳米高分子复合材料，其特征在于，包括按照重量份计的如下组份：氟硅烷20-30份、正硅酸乙酯60-70份、二氧化硅分散液15-25份、无水乙醇10-30份、无水乙酸1-5份、蒸馏水5-15份、增稠剂1-3份、润湿剂2-5份。
优选的，在上述一种透明超疏水无机纳米高分子复合材料中，所述增稠剂为异十六碳烷。
优选的，在上述一种透明超疏水无机纳米高分子复合材料中，所述润湿剂为有机氟改性聚有机硅氧烷。
优选的，在上述一种透明超疏水无机纳米高分子复合材料中，具体方法步骤如下：
s1.按重量份称取无水乙醇、蒸馏水和二氧化硅分散液，通过搅拌机低速搅拌相混合，控制反应温度在40～50℃，然后通过滴加无水乙酸进行反应体系的ph值控制在4-5，待ph无变化时停止滴加;
s2.按重量份称取润湿剂，添加至s1所制得混合液内，通过搅拌机低速搅拌反应30min后所得溶液就是透明超疏水无机纳米高分子复合材料的稀释剂，记为b组份；
s3.按重量份称取氟硅烷和正硅酸乙酯，通过搅拌机低速搅拌相混合；
s4.按重量份称取增稠剂，添加至s3中混合，通过搅拌机低速搅拌30min后所得到的溶液就是透明超疏水无机纳米高分子复合材料的主剂，记为a组份；
s5.涂料的包装：将涂料a、b组份以7：3比例分装；
s6.涂料的熟化：将s2步骤中所制得b组分添加至s4步骤中所制得a组份中，所获得的最终产品就是透明超疏水无机纳米高分子复合材料。
优选的，在上述一种透明超疏水无机纳米高分子复合材料中，在步骤s1中所使用的二氧化硅分散液sio含量40%，粒径40-50μm。
优选的，在上述一种透明超疏水无机纳米高分子复合材料中，在s6步骤中的b组分液体添加至a组分内混合，其分散方式通过离心运转，其转速为80-120转/分钟，分散温度为在25-30℃，分散时间为2-4h。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明有益效果是：
1、超强疏水：水滴在透明超疏水无机纳米高分子复合材料涂层稳定接触角165°-170°，滚动接触角3°-8°；
2、超强自清洁：透明超疏水无机纳米高分子复合材料成膜后表面可以形成一层坚硬的涂层，避免产生回粘现象而且无机涂层不会产生静电不易吸附大气中的灰尘，进而保持了涂层表面的清洁；
3、阻燃耐高温：透明超疏水无机纳米高分子复合材料使用有机硅溶液和乙醇配制而成，在成膜过程中，所有的有机溶剂会全部挥发掉，最后形成无机涂层，可耐1200度以上高温；
4、耐盐雾：盐雾对金属材料表面的腐蚀是由于含有的氯离子穿透金属表面的氧化层与内部金属发生电化学反应引起的，而透明超疏水无机纳米涂层能够很好的对底材进行有效的防护，阻止氯离子的穿透；
5、超耐候、不老化、机械性能稳定：透明超疏水无机纳米高分子复合材料由于其成膜后表面结构的特殊性，涂层具有超强的抗紫外线能力，不易老化、不易氧化，机械性能稳定；
6、无毒环保：透明超疏水无机纳米高分子复合材料在生产、应用、回收整个过程中均无有害化学物质的排放；
7、本发明提出的透明超疏水无机纳米高分子复合材料可应用于工农业生产、船舶、军工、桥梁、建筑、汽车、家电行业的防水、防腐蚀、超自洁涂料。
8、涂层结构性能特点
1）二氧化硅溶液凝胶，在基体上形成伯姆石晶体，随后用氟硅烷修饰，得到透明超疏水无机纳米涂层，水滴稳定接触角可达到168.3°。水解由无水乙醇，蒸馏水和正硅酸乙酯得到混合溶液修饰，透光率为86%。
2）c-h无极性，使分子间相互作用十分微弱；
3）si-o键长较长，si-o-si键角大；
4）si-o具有50%离子键特征的共价键（共价键具有方向性，离子键无方向性）。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种具有防水、防雾、防污染、抗氧化、防腐蚀和自清洁以及防止电流传导等重要特点的透明超疏水无机纳米高分子复合材料。
请参阅本发明公开的一种透明超疏水无机纳米高分子复合材料，具体包括：
氟硅烷20-30份、正硅酸乙酯60-70份、二氧化硅分散液15-25份、无水乙醇10-30份、无水乙酸1-5份、蒸馏水5-15份、增稠剂1-3份、润湿剂2-5份。
为了进一步优化上述技术方案，具体实施例1为：
s1.按重量份称取无水乙醇、蒸馏水和二氧化硅分散液，通过搅拌机低速搅拌相混合，控制反应温度在43℃，然后通过滴加无水乙酸进行反应体系的ph值控制在4.5，待ph无变化时停止滴加;
s2.按重量份称取润湿剂，添加至s1所制得混合液内，通过搅拌机低速搅拌反应30min后所得溶液就是透明超疏水无机纳米高分子复合材料的稀释剂，记为b组份；
s3.按重量份称取氟硅烷和正硅酸乙酯，通过搅拌机低速搅拌相混合；
s4.按重量份称取增稠剂，添加至s3中混合，通过搅拌机低速搅拌30min后所得到的溶液就是透明超疏水无机纳米高分子复合材料的主剂，记为a组份；
s5.涂料的包装：将涂料a、b组份以7：3比例分装：
s6.涂料的熟化：将s2步骤中所制得b组分添加至s4步骤中所制得a组份中，所获得的最终产品就是透明超疏水无机纳米高分子复合材料；
其中，在步骤s1中所使用的二氧化硅分散液sio含量40%，粒径42μm；在s6步骤中的b组分液体添加至a组分内混合，其分散方式通过离心运转，其转速为90转/分钟，分散温度为在26℃，分散时间为2h。
为了进一步优化上述技术方案，具体实施例1中，各组分含量为：氟硅烷23份、正硅酸乙酯66份、二氧化硅分散液16份、无水乙醇13份、无水乙酸1.6份、蒸馏水6份、增稠剂1份、润湿剂2份。
为了进一步优化上述技术方案，具体实施例2为：
s1.按重量份称取无水乙醇、蒸馏水和二氧化硅分散液，通过搅拌机低速搅拌相混合，控制反应温度在45℃，然后通过滴加无水乙酸进行反应体系的ph值控制在4.2，待ph无变化时停止滴加;
s2.按重量份称取润湿剂，添加至s1所制得混合液内，通过搅拌机低速搅拌反应30min后所得溶液就是透明超疏水无机纳米高分子复合材料的稀释剂，记为b组份；
s3.按重量份称取氟硅烷和正硅酸乙酯，通过搅拌机低速搅拌相混合；
s4.按重量份称取增稠剂，添加至s3中混合，通过搅拌机低速搅拌30min后所得到的溶液就是透明超疏水无机纳米高分子复合材料的主剂，记为a组份；
s5.涂料的包装：将涂料a、b组份以7：3比例分装：
s6.涂料的熟化：将s2步骤中所制得b组分添加至s4步骤中所制得a组份中，所获得的最终产品就是透明超疏水无机纳米高分子复合材料；
其中，在步骤s1中所使用的二氧化硅分散液sio含量40%，粒径45μm；在s6步骤中的b组分液体添加至a组分内混合，其分散方式通过离心运转，其转速为95转/分钟，分散温度为在28℃，分散时间为3h。
为了进一步优化上述技术方案，具体实施例2中各组分的含量为：氟硅烷26份、正硅酸乙酯68份、二氧化硅分散液17份、无水乙醇12份、无水乙酸2.1份、蒸馏水7份、增稠剂2份、润湿剂3份。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。