[发明专利]纳米功能涂料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及纳米功能涂料领域，公开了主要适用于玻璃表面的纳米功能涂料及其制备方法和应用。该方法包括以下步骤：(1)将醇、硅酸酯类化合物和有机硅烷改性剂混合，然后在酸性条件下，将得到的混合物与石墨烯和/或碳纳米管的分散液、水混合制备无机胶黏剂；(2)在碱性条件下，将锐钛矿型纳米二氧化钛粉体、分散剂和分散介质混合接触制备纳米二氧化钛分散液；(3)将步骤(1)所得的无机胶黏剂产物与步骤(2)所得的纳米二氧化钛分散液产物混合得到纳米功能涂料；其中，所述有机硅烷改性剂选自含有氨基的硅烷偶联剂。本发明所述涂料形成的涂层具有硬度高、超亲水性、透光率高、耐久性好等优点。

技术领域

本发明涉及纳米功能涂料领域，具体地，涉及主要适用于玻璃表面的纳米功能涂料及其制备方法和应用。

背景技术

随着现代科学技术和玻璃技术的发展及人民生活水平的提高，建筑玻璃的功能不再仅仅是满足采光要求，玻璃在建筑中的用量迅速增加，成为继水泥和钢材之后的第三大建筑材料。尤其是近年来在建筑中应用的玻璃幕墙，作为当代的一种新型墙体，它赋予建筑的最大特点是将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机地统一起来，建筑物从不同角度呈现出不同的色调，随阳光、月色、灯光的变化给人以动态的美。在世界各大洲的主要城市均建有宏伟华丽的玻璃幕墙建筑，如纽约世界贸易中心、芝加哥石油大厦、西尔斯大厦都采用了玻璃幕墙。香港中国银行大厦、北京长城饭店和上海联谊大厦也相继采用。但玻璃幕墙很容易被污染，尤其在大气含尘量较多、空气污染严重、干旱少雨的北方地区，玻璃幕墙更易蒙尘纳垢，影响城市景观，灰尘难以或需要频繁清洗，导致成本上升、工作难度加大、使玻璃幕墙的优势难以充分发挥，而且玻璃幕墙有反光问题从而造成光污染。涂上具有吸光性能的超亲水自清洁涂料后，不仅能够实现自清洁功能，还能大量地吸收光线，避免反射光污染影响市民，涂料中的光触媒还能够氧化分解空气中的污染物，达到杀菌消毒、净化空气的作用，对环境治理具有积极贡献。

目前市场上自洁涂料总体上可以分为3类：疏水自洁涂料、无机亲水自洁涂料、有机亲水自洁涂料。疏水自洁涂料在玻璃或陶瓷表面会出现疏水效应，表现为水在物体表面呈水珠状，并向低处滑动，水珠会把灰尘等细小杂物裹走，从而达到清洁的效果。但由于疏水产品一般是亲油的有机高分子材料，由于静电吸附作用易粘灰，污染物沉积后难以用水冲洗干净，尤其不适于在北方雨水较少的地区使用。亲水自洁涂料主要有无机和有机两种：无机亲水自洁涂料以纳米二氧化钛为主要原料，喷涂在玻璃表面迅速形成一层亲水水膜，使脏污难以附着，在雨水的冲刷下被冲洗下来，达到自洁的目的。但这种涂料也容易吸附油性污染物，并且在玻璃上的耐久性不好。有机亲水自洁涂料通过添加合适的亲水化剂可以使涂膜形成亲水化表面，赋予涂层自洁性，但形成的涂层接触角较大，自洁效果不是很明显。

目前，现有技术中没有兼具自清洁，吸收紫外光，净化空气，耐候性好，附着力高，寿命长，超亲水，防静电，可实现常温固化且固化时间短，施工简易且可实现大面积施工的广泛适用于玻璃、玉石、镜子等表面的纳米功能涂料。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的接触角较大、透光性不好等缺陷，提供一种自清洁性能较好，吸收紫外光，净化空气，耐候性好，附着力高，寿命长，超亲水，防静电，可实现常温固化且固化时间短，施工简易且可实现大面积施工的纳米功能涂料及其制备方法，主要用于玻璃表面，尤其适用于玻璃幕墙表面。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种纳米功能涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将醇、硅酸酯类化合物和有机硅烷改性剂混合，然后在酸性条件下，将得到的混合物与石墨烯和/或碳纳米管的分散液、水混合制备无机胶黏剂；

(2)在碱性条件下，将锐钛矿型纳米二氧化钛粉体、分散剂、分散介质混合制备纳米二氧化钛分散液；

(3)将步骤(1)所得的无机胶黏剂和步骤(2)所得的纳米二氧化钛分散液混合得到纳米功能涂料；

其中，所述有机硅烷改性剂选自含有氨基的硅烷偶联剂。