一种基于热等离子体制备透明超疏水涂层的方法及装置与流程

本发明属于超疏水涂料技术领域，具体涉及一种基于热等离子体制备透明超疏水涂层的方法及装置。

背景技术：

超疏水材料是一种静态接触角大于150°，滚动角小于10°的低表面能材料，因其具有优异的憎水性，在自清洁、防冰、防污、防腐以及复合材料等领域展示出广阔的应用前景。其中，透明超疏水材料兼具超疏水性和透明性，在太阳能电池板自清洁、触摸屏防污、挡风玻璃防冰等工程技术难点有重大功能需求，因而促进了高质量超疏水材料的大规模、批量化制备技术研发。

目前超疏水的制备方法主要有溶胶凝胶法、微相分离法、模板法，纳米自组装等方法，但上述方法的制备工艺复杂，尚难以满足大规模、批量化的生产，且超疏水的制备尤以透明超疏水的制备最为困难，一方面，超疏水性要求材料具有表面粗糙结构；另一方面，透明性要求表面尽可能的光滑，以减小表面散射，因此，找寻工艺简便、高效的透明超疏水制备方法迫在眉睫。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于：(1)提供一种基于热等离子体制备透明超疏水涂层的方法；(2)提供一种基于热等离子体制备透明超疏水涂层的装置。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种基于热等离子体制备透明超疏水涂层的方法，具体包括如下步骤：

(1)复合涂层的制备：向聚二甲基硅氧烷中加入石墨粉末、酞酸二丁酯，搅拌至三者均匀混合，将混合液均匀涂覆于载玻片表面，然后对涂覆有混合液的载玻片进行干燥处理，制得复合涂层；

(2)透明超疏水涂层的制备：将步骤(1)中具有复合涂层的载玻片固定于两个铜电极中央，通过高压电源施加交流电压，使得所述复合涂层上产生大气压下的电弧放电，从而复合涂层表面的疏水纳米粒子沉积到所述铜电极表面，在所述铜电极表面制得透明超疏水涂层。

进一步，步骤(1)中，所述二甲基硅氧烷、石墨粉末、酞酸二丁酯的质量比为10～20:2～7:1～5。

进一步，步骤(1)中，所述干燥处理具体为在70～130℃的烘箱内干燥10～50min。

进一步，步骤(2)中，所述交流电压为1～5kV。

进一步，步骤(2)中，所述电弧放电时间为2～6s。

2、一种基于热等离子体制备透明超疏水涂层的装置，包括高压交流电源1，保护电阻2，高压探头3，铜电极I 4，铜电极II 5，示波器6和电流传感器7；高压交流电源1的一端与保护电阻2的一端相连，高压交流电源1的另一端接地，保护电阻2的另一端与铜电极I 4相连，铜电极II 5与电流传感器7一端相连，电流传感器7另一端接地，示波器6的一端接有高压探头3，高压探头3与保护电阻2、铜电极I 4之间呈非接触式连接，示波器6另一端与电流传感器7相连。

进一步，所述高压交流电源1可提供0～50kV的交流电压。

进一步，所述保护电阻2的阻值为5～8kΩ。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种基于热等离子体制备透明超疏水涂层的方法及装置，该方法工艺简单，成本低，对设备要求低，制备周期短，适合大规模生产透明超疏水涂层，制得的透明超疏水涂层纯度高、性能稳定，该涂层具备的较高透明性可以用于太阳能电池板的防污、防冰而不影响太阳能电池的吸光发电能力。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为透明超疏水涂层静态接触角观测图；

图2为制备透明超疏水涂层的装置图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

采用图2所示的装置制备透明超疏水涂层。

实施例1

(1)复合涂层的制备：将聚二甲基硅氧烷、石墨粉末、酞酸二丁酯按质量比10:2:1混合，搅拌至三者均匀混合，用喷涂法将混合液均匀涂覆于载玻片表面，然后将涂覆有混合液的载玻片放入70℃的烘箱中干燥50min，制得复合涂层；

(2)透明超疏水涂层的制备：将步骤(1)中具有复合涂层的载玻片固定于两个铜电极中央，保护电阻为5kΩ，通过高压电源施加1kV交流电压，使得复合涂层上产生大气压下的电弧放电6s，从而复合涂层表面的疏水纳米粒子沉积到铜电极表面，在铜电极表面制得透明超疏水涂层。

实施例2

(1)复合涂层的制备：将聚二甲基硅氧烷、石墨粉末、酞酸二丁酯按质量比20:7:5混合，搅拌至三者均匀混合，用喷涂法将混合液均匀涂覆于载玻片表面，然后将涂覆有混合液的载玻片放入100℃的烘箱中干燥30min，制得复合涂层；

(2)透明超疏水涂层的制备：将步骤(1)中具有复合涂层的载玻片固定于两个铜电极中央，保护电阻为6kΩ，通过高压电源施加3kV交流电压，使得复合涂层上产生大气压下的电弧放电4s，从而复合涂层表面的疏水纳米粒子沉积到铜电极表面，在铜电极表面制得透明超疏水涂层。

实施例3

(1)复合涂层的制备：将聚二甲基硅氧烷、石墨粉末、酞酸二丁酯按质量比15:5:3混合，搅拌至三者均匀混合，用喷涂法将混合液均匀涂覆于载玻片表面，然后将涂覆有混合液的载玻片放入130℃的烘箱中干燥10min，制得复合涂层；

(2)透明超疏水涂层的制备：将步骤(1)中具有复合涂层的载玻片固定于两个铜电极中央，保护电阻为8kΩ，通过高压电源施加5kV交流电压，使得复合涂层上产生大气压下的电弧放电6s，从而复合涂层表面的疏水纳米粒子沉积到铜电极表面，在铜电极表面制得透明超疏水涂层。

图1为透明超疏水涂层静态接触角观测图，由图可知，10微升水滴站立于透明超疏水涂层表面，水滴静态接触角达到156°，水滴易于滚落，涂层具有优异疏水性能。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。