一种广泛实用快干型透明超疏水涂料及其应用的制作方法

文档序号：12029728阅读：937来源：国知局

本发明属于功能材料技术领域，特别涉及一种广泛实用快干型透明超疏水自清洁涂料及其应用。

背景技术：

透明自清洁涂层在建筑物外墙涂料、室内家居的装修、家具装饰物、车窗玻璃与太阳能电池板等方面的具有广泛应用前景。若将其应用于建筑物及家具装饰物，可以减少清洗次数，延长其使用寿命，应用于玻璃表面，则可以作为汽车、飞机、船舶的挡风玻璃，从而保持玻璃表面的清洁，能够改善交通工具在行驶过程中的视野，提高驾驶安全性。

近年来，对于该材料的研究无论从研究领域还是制备方法都有较大的发展。但是该材料在实际应用中还存在着诸多的限制。首先，材料的制备方法比较繁琐，通常含有对环境有害的氟化物，样品需要前处理或者后续的高温固化，制备方法只适用于特定的基材，很难适用于多种基材。其次，由于超疏水性与高透明性是相互制约的，制备出高透明性超疏水自清洁涂层且能应用到各种基材表面是很困难的。最后，透明超疏水表面的微观结构和化学组成很容易被破坏，如机械外力作用、高温及光照等，使得材料的耐久性比较差，性能难以恢复。

目前虽然有一些具有实用性的超疏水透明材料的报道(science,2015,347,1132；adv.mater.，2014,26,3344)，但复杂苛刻的制备方法会破坏基底材料本身，改变其原有的外观，严重限制其应用范围。即使透明超疏水材料具有较好的耐久性，但基材表面最终也会被破坏，使得基材表面的透明超疏水性能无法修复。因此，发明制备工艺简单易行、无基体选择性、无修复破坏性、并具有一定稳定性的高透明超疏水自清洁涂料是极为必要的，对于自清洁涂料的推广和应用也具有重要意义并且有着潜在的巨大市场。

涂料可以应用于几乎所有目前已知的固体基材表面，不受基底大小和形状限制,喷涂后不改变基材表面本身的颜色和形貌。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种自清洁涂料及其快速制备透明自清洁涂层的方法，解决透明涂层防水和污染的实用性问题；此方法工艺简单，成本低，制备迅速，不损坏基材及其外观，所制涂层具有优良的超疏水性、自清洁性，透光性和易修复性。

本发明的技术效果通过以下技术方案实现：

一种广泛实用快干型透明超疏水涂料，该涂料通过以下步骤制备得到：

首先将纳米二氧化硅超声分散到乙醇、丁醇与丙酮的混合溶剂中，在剧烈搅拌条件下，将二乙氧基二甲基硅烷逐滴加入上述分散液中，然后加入浓盐酸，在搅拌中逐滴加入正硅酸乙酯，反应结束后，得到超疏水自清洁涂料。

优选地，所述的二氧化硅的粒径在20～50纳米；其质量百分比为全部用料的0.5～1.2%。

优选地，二乙氧基二甲基硅烷的质量百分比为全部用料的3～5%。

优选地，浓盐酸的质量百分比为全部用料的0.5～1%。

优选地，正硅酸乙酯的质量百分比为全部用料的0.5～1%。

优选地，混合溶剂的质量百分比为全部用料的86～94%,其中混合溶剂中各组分的质量比为乙醇：丁醇：丙酮=6:3:1。

将上述疏水自清洁涂料喷涂于基体表面，常温干燥固化后得到透明超疏水涂层。

上述应用通过以下步骤来实现，将涂料于0.20～0.25mpa压力下喷涂，喷枪角度与工件表面成70～90度角度，喷枪距工件表面在15～30cm，然后在室温下放置固化。

优选地，所述基材为墙面、玻璃、打印纸及透明塑料。

本发明采用溶胶-凝胶法制备混合硅溶胶涂料，将涂料喷涂在基体表面，通过室温干燥固化得到涂层。

本发明将二氧化硅纳米粒子在混合溶剂中分散均匀，加入二甲基硅氧烷混合物作为修饰剂，在酸性条件下滴入正硅酸乙酯，继续搅拌制备得到自清洁超疏水涂料。本发明所述涂料制备工艺简单，原料易得，不含任何含氟污染物，无毒环保，成本低廉。本发明还公开了该涂料在喷涂到基底上后，可以在常温下快速制备出透明超疏水涂层的方法：将该涂料可以喷涂到基材表面，在室温下可快速干燥固化，即可得到具有高透明度的超疏水涂层，表面水接触角大于150°，滚动角小于5°，在可见光范围内，涂层平均透光率大于93%，所制备的超疏水玻璃透光率大于85%。而且此透明超疏水涂层具有很好的自清洁功能，对泥水、咖啡及果汁等具有很好的防护性能。本发明涂料所制备的涂层透明度高，抗液滴冲击性、耐温性（不大于400℃）、环境耐久性也较好,可以应用于几乎所有目前已知的固体基材表面，不受基底大小和形状限制,而且喷涂后不改变基材表面本身的颜色和形貌。即使涂层被破坏后，也可通过喷涂、快速干燥固化后快速恢复自清洁、防污性能，不会破坏基底材料，不受修复次数的限制。本发明所制备的透明超疏水涂料可用于建筑物外墙防污、室内墙体装修、室外艺术品维护、汽车挡风玻璃、太阳能电池等。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

所用原材料廉价易得，不含氟，环境友好，制备简单快速，不需要后续高温处理；制备的涂料可以应用到各种基材上，不会损坏基材。得到的涂层高透明性不会影响基材外观。

通过本方法制备的透明超疏水自清洁涂层具有很好的自清洁性能，在可见光范围内,透光率大于93%；涂层表面的灰尘等污染物很容易被水珠清洗干净，对于泥水、咖啡及果汁等具有很好的防污效果。在400℃下该涂层还具有很好的热稳定性，高温蒸汽抵抗性等。而且，涂层被破坏后可以被迅速修复，不会破坏基材外观，能够满足材料在实际中的功能化应用。

附图说明

图1为本发明实施例1的广泛实用快干型透明超疏水自清洁涂料的数码照片。

图2为本发明实施例1的涂层应用到打印纸、玻璃及透明塑料后高透过性效果图。

具体实施方式

图1为本发明实施例1的广泛实用快干型透明超疏水自清洁涂料的数码照片，图2为本发明实施例1的涂层应用到打印纸、玻璃及透明塑料后高透过性效果图，其表面上为水珠。可见透明超疏水涂层表现出良好的透明性和超疏水性能，可以清楚的看清透明超疏水涂层下方的英文。

本发明将广泛基材适应性、快速制备实用性、透明与易修复功能引入到超疏水自清洁涂料中，并在室温条件下能够应用于多种基材表面，制备出透明超疏水自清洁涂层。

实施例1

将6g纳米二氧化硅超声分散到1000g混合溶剂（600g乙醇、300g丁醇与100g丙酮）中，在剧烈搅拌条件下，将30g二乙氧基二甲基硅烷逐滴加入上述分散液中，然后加入5g浓盐酸，在搅拌中逐滴加入6g正硅酸乙酯，反应结束后，得到超疏水自清洁涂料。