[发明专利]透明超疏水喷剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及透明超疏水薄膜材料，尤其涉及一种透明超疏水喷剂及其制备方法和应用。

背景技术

透明超疏水薄膜是继超疏水涂层发展起来的一种新型膜材料。它所特有透明、超疏水等特点，在微流体、防污、抗腐蚀、油水分离等方面的有巨大的应用潜力。像太阳能电池板自清洁、织物防污、桥梁防腐、油污染处理等领域用到了其透明和超疏水的特殊性能。可以看出，透明超疏水薄膜材料未来必将以其优异的性能在各领域中展现其重要的应用价值。

典型的超疏水薄膜按照透明度一般分为三类：一类是称为不透明超疏水薄膜，第二类是称为半透明超疏水薄膜，第三类是称为透明超疏水薄膜，典型的有透明超疏水二氧化硅薄膜，透明超疏水氧化锌薄膜等。由于二氧化硅在紫外光下稳定，制备方法简单，因此它常被以各种方式来制备超疏水涂层。从化学性质上来说，因为二氧化硅表面有大量的羟基，可以接枝各种疏水基团，所以它们的表面能可以根据所接枝的基团不同来调节；而对于物理性质，二氧化硅具有良好的高温稳定性。此外当二氧化硅粒径小于100nm时，表现出高度的透明性，通过调节二氧化硅膜的厚度，甚至可以具有增透的功能。

溶胶-凝胶法是目前合成纳米尺寸二氧化硅的主要方法之一，工业生产中称为Sol-Gel法，传统的方法是大多采正硅酸乙酯作为硅源，全氟硅烷作为修饰剂。可以看出，该法中所使用到的修饰剂全氟硅烷，由于其在自然环境中不易分解，对环境的危害很大，并且全氟硅烷的价格昂贵，不利于民用化生产。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术的不足，提供一种疏水性能好、可见光透过率高的透明超疏水喷剂及其制备方法和应用。

为了达到上述目的，本发明一方面揭示了一种透明超疏水喷剂，包括表面改性的SiO₂纳米粒子和分散介质，其中，所述表面改性的SiO₂化学结构式如下：其中，所述为体型结构，R₁、R₂为Si(CH₃)₃或Si(CH₂CH₃)₃，n₁＝10⁵～10⁹，n₂＝10⁵～10⁹，m＝10³～10⁷；所述分散介质为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇与正己烷、正庚烷中的一种或几种。

本发明第二方面提供了一种透明超疏水喷剂的制备方法，其包括以下步骤：

(1)溶胶的制备：提供正硅酸乙酯溶液A和碱性溶液B，混合后得到混合液C，加入酸性溶液，调节PH为1～3，反应得到二氧化硅溶胶固体含量为5-30％的二氧化硅溶胶；

(2)凝胶的制备：向步骤(1)得到的二氧化硅溶胶中加入碱性溶液B，使其PH值为8-10，得透明状二氧化硅凝胶；

(3)凝胶的改性：将改性剂与分散介质混合得到混合液D，并将混合液D加入步骤(2)得到的二氧化硅凝胶中，30-80℃下反应1-24h，得到烷基化的二氧化硅凝胶；

(4)凝胶的分散和喷剂的制备：向步骤(3)得到的烷基化的二氧化硅凝胶中加入分散介质，洗涤，分散，得到分散液，沉降，分离上层清液得无色透明状喷剂。

本发明第三方面提供了本发明第一方面的透明超疏水喷剂的应用，其包括以下步骤：将所述透明超疏水喷剂喷涂于洁净、干燥的基底上，再用40-120℃热空气吹，即可在基底表面形成一层透明超疏水薄膜。

本发明的有益效果是：透明超疏水喷剂呈无色透明状，在常温下呈液态，通过喷涂在基体表面即可形成一层透明超疏水薄膜，不含氟元素，疏水性能好、可见光透过率高，使用方便，可广泛应用于陶瓷、玻璃、纸张、木材、石材、金属、或者聚合物材质表面的疏水处理。

附图说明

图1是实施例一所得的透明超疏水涂层的场发射扫描电镜图。

图2是实施例一所得的透明超疏水涂层的透明性能测试图。

具体实施方式