[发明专利]自清洁涂料组合物及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及自清洁材料领域，公开了自清洁涂料组合物及其制备方法和应用。该组合物含有钛酸丁酯、硅酸乙酯、二氧化硅纳米粒子、成膜助剂、疏水助剂和水；制备方法包括：将钛酸丁酯、硅酸乙酯和成膜助剂混合均匀，得到第一混合物；在第一混合物中加入水和二氧化硅纳米粒子，并将所得混合物在60‑100℃下接触，得到复合溶胶；在复合溶胶中加入疏水助剂，并将所得混合物在60‑100℃下接触，得到疏水复合溶胶。还提供了如上所述的组合物和/或如上所述的方法制备的组合物在制备自清洁涂层中的应用。该涂料组合物形成的自清洁涂层具有高效的透光率、紫外屏蔽性、疏水性和较高的附着力，并且可持久使用。

技术领域

本发明涉及自清洁材料领域，具体涉及一种能够具有紫外屏蔽功能的且透光性高的疏水自清洁材料组合物以及该组合物的制备方法和应用。

背景技术

自清洁涂层因具有节水、节能、环保等优势而受到广泛关注，是目前材料学科研究的热点之一。具有“荷叶效应”的自清洁表面具有抗腐蚀、抗冰、抗细菌粘附、减阻等独特性能。

高强透光性是疏水涂层在汽车、飞机和航天器挡风玻璃、高层建筑玻璃及外墙体、太阳能电池板、光学仪器等实际应用领域中的一项重要参数。然而在制备过程中，高强透光性与疏水性是两个相互竞争的因素，如何协调控制二者发挥最佳效果是当前该领域的研究难点。目前报道的强疏水薄膜表面均具有附着力、透光性及稳定性较差等缺陷，极大地限制了其产业化应用。所以寻求工艺简单、成本低廉的方法来实现高强透光性、0级强附着力及长期稳定的强疏水表面仍具有较大挑战。

目前仿生透明强疏水涂层的制备方法主要包括：借助低表面能助剂进行表面修饰、溶胶凝胶法、层层自组装法、沉积法、等离子体技术等，但是存在制备工艺复杂，条件苛刻，设备昂贵，生产成本高等问题，不利于仿生透明超疏水涂层的实际使用。基于以上分析，在涂层表面粗糙度和可见光透过率之间寻求一个适宜平衡点，进而实现强疏水性和透明性的统一，通过简单可控的工艺条件，使用操作简单的设备获得生产成本较低的仿生透明超疏水涂料成为超疏水涂层技术发展重点方向之一。

美国专利公开2011/0177252(Kanagasbapathy等人)公开了一种超疏水涂层，所述涂层包含有助粘剂基团和低表面能基团的倍半硅氧烷的疏水纳米颗粒。涂层被涂覆在已经油漆好的/涂有蜡的金属/木材/玻璃/陶瓷表面上。但该涂层长期耐久性较差。中国专利CN102732108 A公开了一种水性全屏蔽红外线和紫外线自洁纳米透明隔热涂料，该发明以水性氟碳树脂为成膜物、由ATO/WO3/LaB6纳米复合材料而成的透明隔热且具有全屏蔽太阳光紫外线全波段。该涂层硬度达到2H级，附着力为1级，涂层与水接触角为90°左右，可见光区透过率为70％左右。由此可以看出，该涂层透光性和疏水性能均较差，且附着力也有待进一步提高。中国专利CN 105349036 A公开了一种水性透明超双疏纳米涂料及其制备方法，该涂层成膜条件为60-80℃干燥成膜，涂层水接触角为172.6±2.7°，但该涂层透光性以及紫外屏蔽作用较差。

因此，亟需开发一种能够高效屏蔽紫外，且透光性、疏水性好，附着力高的自清洁涂层。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有自清洁涂层不能够兼顾透光性、疏水性以及持久性等问题，提供一种自清洁涂料组合物，该涂料组合物形成的自清洁涂层能够高效屏蔽紫外，且透光性和疏水性好，附着力高，持久耐用。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种自清洁涂料组合物，其中，该涂料组合物含有钛酸丁酯、硅酸乙酯、二氧化硅纳米粒子、成膜助剂、疏水助剂和水。

优选的，所述二氧化硅纳米粒子为气相二氧化硅纳米粒子。

优选的，所述组合物的pH值小于6，优选为1-5。

优选的，所述组合物还含有醇。

本发明的第二方面提供了一种自清洁涂料组合物的制备方法，其中，该方法包括：