[发明专利]一种超亲水涂层溶胶及其制备和使用方法

说明书

本发明公开了一种可常温固化强粘结性的二氧化硅超亲水涂层溶胶及其制备和使用方法；二氧化硅超亲水涂层溶胶经过成膜之后，涂层具有超亲水性。本发明以纳米二氧化硅为主要基质，以无机聚硅氮烷为粘结剂，通过复合制备出可常温固化强粘结性的超亲水溶胶，所制备涂层具有稳定的超亲水性；本发明制备工艺简单、成本低廉、绿色环保、操作条件易控，有效解决了目前已有涂层耐久性差、以及制备工艺复杂的问题，有利于促进超亲水技术的应用和发展。

技术领域

本发明涉及一种超亲水涂层溶胶及其制备方法和应用，具体涉及一种采用纳米二氧化硅和无机聚硅氮烷复合而成的超亲水涂层溶胶及其制备方法和应用。

背景技术

近些年，通过控制固体表面的润湿性而产生的超润湿表面受到了业界的关注，其中超亲水表面(表面水的接触角小于10°)由于其在自清洁、防雾、油水分离、淡水收集、空调用换热器等领域拥有巨大的潜在应用价值成为了研究热点。为了获取超亲水表面，也就需要在材料表面涂覆一层具有超亲水性能的涂层。因此，研发具有超亲水性能的涂层材料具有重要应用价值和经济效益。目前，通常采用有机涂层和无机涂层两种方式，其中，有机涂层通常在基材表面化学修饰大量亲水官能团；无机涂层通常为二氧化硅或二氧化钛涂层。由于二氧化钛需要在紫外光或较强的可见光照射下才容易引起光致亲水性，在无光照或光照较弱的环境中很难达到这种效果，这大大限制了二氧化钛自洁净材料的应用范围。

氧化硅由于表面结构上有许多羟基基团因而具有较好的亲水性。但单纯氧化硅薄膜与水的接触角约为20°，远未达到接触角小于5°的超亲水性。要使得氧化硅涂层具有超亲水性，需要在氧化硅涂层上构筑一定的微观的结构。专利CN200910042039.9报道通过旋转涂覆法在玻璃基板表面制备出介孔氧化硅薄膜,制得的薄膜与水的接触角为0°，表现出超亲水性；专利CN 201310349597.6报道采用SiO2溶胶和致孔剂混合值得自清洁涂料，将上述自清洁涂料均匀喷涂在洁净玻璃的表面，然后进行固化处理，除去涂层内部致孔剂获得微观结构，从而得到自清洁幕墙玻璃。

从现有的技术中可以看到，目前超亲水氧化硅涂层的制备方法，大都存在需要高温固化方式，提高氧化硅在基材的粘结性；除此之外，现有工艺制备超亲水涂层的方法较为复杂、成本高，且采用特殊涂膜工艺，不适合大规模生产和加工。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的缺点，提供一种可常温固化强粘结性的二氧化硅超亲水涂层溶胶；

本发明进一步要解决的技术问题在于，提供一种可常温固化强粘结性的二氧化硅超亲水涂层溶胶的制备和使用方法；

本发明提供的二氧化硅超亲水涂层溶胶经过成膜之后，涂层具有超亲水性。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种可常温固化强粘结性的二氧化硅超亲水涂层溶胶，包含纳米二氧化硅、无机聚硅氮烷、溶剂、催化剂和分散剂；

其中，所述的溶剂为乙醇、甲醇、异丙醇、正丁醇、甲苯、正丁醚、二甲苯、二氯甲烷、四氢呋喃、水的至少一种；

本发明中，所述催化剂为4,4'-三亚甲基双(1-甲基哌啶)、1-甲基哌啶、二甲胺、乙酸、盐酸的至少一种；

所述分散剂为聚乙二醇200、聚乙二醇400、水解聚马来酸酐、明胶、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚的至少一种；

所述纳米二氧化硅为无孔纳米二氧化硅和介孔纳米二氧化硅的至少一种；

所述无机聚硅氮烷包含全氢化聚硅氮烷，其结构式为：

，其中n为1~3000。