[发明专利]一种PP塑料表面自清洁复合涂层材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种PP塑料表面自清洁复合涂层材料及其制备方法，包括如下物质：超强疏水性纳米SiO₂气凝胶、环氧树脂类胶粘剂、无水乙醇、非离子型表面活性剂和抗氧稳定剂。其中所述的超强疏水性纳米SiO₂气凝胶是指采用Na₂SiO₃溶液与盐酸进行凝胶反应制得的纳米SiO₂气凝胶粗产物，经进一步端基修饰反应后制得的超强疏水性纳米SiO₂气凝胶。将该复合涂层材料浆料均匀涂覆于PP塑料表面，涂层厚度0.5～1.5mm，自然风干后，即形成超强疏水性SiO₂气凝胶复合涂层。通过对该复合涂层的水接触角、水滴滑落角、表面张力和耐沾污性试验，其结果完全满足作为表面自清洁涂层材料的技术要求。

技术领域

本发明涉及一种PP塑料表面自清洁复合涂层材料及其制备方法，属于复合材料科学的应用技术技术领域。

背景技术

“荷叶效应”是自然界中存在的一种神奇现象。荷叶可以在淤泥中保持洁净，这种自清洁能力可以让它免受自然界中无处不在的污垢和病菌侵害。受这一现象的启发，利用仿生手段创建功能表面，那么自清洁效果几乎可以应用于任何材料表面。

2015年曾报道欧盟第七研发框架计划(FP7)提供部分资助，在研究荷叶材料与表面微结构的基础上，优化和升级汽车用塑料材料与表面的疏水性及自清洁功能，成功研制开发出创新型疏水性自清洁汽车用塑料工程技术及生产工艺。该技术及生产工艺成本低廉，已成功申请多项专利，但目前国内仍未见实际应用的产品出现。

国内外通常采用改性硅树脂进行自清洁材料的生产，主要有有机硅树脂类纳米涂料和氟碳型纳米涂料，这些产品的生产成本高，生产工艺过程复杂。而纳米SiO₂气凝胶是一种均匀的低密度固态材料，由凝胶中的液相被气体取代而来的网络结构，价廉易得，因此具有极大的应用前景。超强疏水性SiO₂气凝胶自清洁表面作为环保绿色材料在工业、农业和日常生活中都有很广泛的应用，极受市场青睐。

从塑料表面自清洁专利技术方面的相关文献报告有：首先，一种具有自清洁功能塑料基材表面的处理方法(公开号CN103046003A)，涉及一种塑料表面处理方法，提供可以实现塑料基材表面具有水电镀铬的金属外观和质感，同时还具有光催化抑菌、自清洁表面处理方法，整个工艺流程比较环保。其次，一种自清洁功能高分子及制备工艺(公开号CN103436108A)，自清洁功能高分子由聚丙烯45～85％和聚甲基丙烯酸聚乳酸45～85％制成，表面涂层材料吸附于塑料表面，形成无色无味的薄膜，无毒、环保，具有自清洁功能。再者，自清洁塑料制品及其生产方法(公开号CN1322037C)，涉及一种自清洁塑料制品，其特征在于塑料基材包括环烯烃共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯和/或聚(甲基)丙烯酸酯。上述三件专利同样存在疏水性不足的问题，其自清洁功能有限，无法达到真正意义上的自清洁功能。

在学位论文方面，有关于自清洁材料的报道也不少，如《超疏水纳米二氧化硅表面的制备与性能研究》(田甜，武汉理工大学硕士学位论文，2015)一文中提出，以氨水为催化剂水解正硅酸乙酯制备SiO₂粉末，提供了简单低成本的制备自清洁表面的方法，但相对采用水玻璃为原料成本偏高。《二氧化硅基超疏水涂层的研究》(王岚，化工理工大学硕士学位论文，2017)一文中提出，利用全氟聚醚对SiO₂粒子进行改性，可以构筑微纳复合的粗糙结构并且引入低表面能的化学物质，最终达到超疏水状态，该方法仅停留于实验研究。《改性二氧化硅超疏水粒子的制备及其对建筑外墙乳液涂料耐沾污性的影响》(张家豪，哈尔滨工业大学硕士学位论文，2017)一文中指出，喷涂超疏水粒子后的漆膜耐沾污性有较大提升。此外，尚有采用有机无机杂合纳米超疏水材料，基于SiO₂的超疏水杂化涂层，特殊浸润性的SiO₂功能表面等。