[发明专利]涂料组合物及其制备方法、自清洁纳米涂层及其制备方法

说明书

本发明提供了涂料组合物及其制备方法以及自清洁纳米涂层及其制备方法。所述涂料组合物是通过将无机两性氧化物纳米颗粒溶胶与异氰酸酯官能化有机硅氧烷改性的亲水性表面活性剂混合制备而成的；其中在所述无机两性氧化物纳米颗粒溶胶中，所述无机两性氧化物纳米颗粒的平均粒径为5‑150nm，并且其中5‑50nm的无机两性氧化物纳米颗粒的数目占30％‑70％，50‑100nm的无机两性氧化物纳米颗粒的数目占20％‑50％，100‑150nm的无机两性氧化物纳米颗粒的数目占10％‑20％。本发明的涂料组合物使所得涂层具备良好的亲水性能(例如，自清洁、防雾特性)和优异的基材粘合性及耐久性。

技术领域

本发明属于纳米材料制备领域，具体而言，涉及涂料组合物及其制备方法、自清洁纳米涂层及其制备方法。

背景技术

自清洁涂层是指普通物体表面在经过特殊的物理或化学方法处理后，表面产生独特的物理化学特性，从而无需通过传统人工擦洗的方法即可达到利用雨水冲刷而自动清除污渍的效果。一般在物体表面采用超亲水自清洁透明涂层时，水滴接触涂覆有涂层的表面的角度趋小于5°，并且迅速铺展形成均匀的水膜，该涂层表现出超亲水的性质，并且不会影响物体表面如玻璃/镜片的镜面成像，同时水膜层对可见光透过率的影响保持不变。此外，通过均匀水膜的重力冲刷可以有效去除物体表面污渍。更重要的是，利用超亲水性质，可使由湿气或蒸汽冷凝在玻璃制品表面形成的微小液滴迅速铺平，阻止液滴团聚影响镜面成像或可见光透光率，从而达到优异的防雾功效。

国外在20世纪60年代已经开始超亲水自清洁及防雾涂层的研究。在研究基础方面，已有知名公司专门从事超亲水自清洁涂层的研究开发和制作，如日本Sketch公司、美国PPG公司、德国GEA公司、UIC公司、英国Pilkington公司等。在应用开发方面，日本率先展开开发、推广和应用光触媒超亲水自清洁涂层；英国Pilkington公司、美国PPG公司等赞助商相继看好此类产品的市场应用前景。英国Pilkington公司在开发应用光触媒自清洁涂层方面已走在欧美玻璃商行业的前列，并在2002年底之前把该产品推广到欧洲及其他国家(如美国)的市场，进行公开批量销售，随后在北美、大洋洲的澳大利亚、亚洲日本等地区及国家推出。此外，美国W.L.Tonar等人研制出一种超亲水透明复合涂层并用于玻璃上的自清洁及防雾，其是在玻璃基材的表面形成具有催化作用的光催化剂透明涂层，再在光催化剂透明涂层的表面形成具有亲水性的多孔无机两性氧化物(SiO₂和Al₂O₃)薄膜。然而这些技术都利用了TiO₂光触媒特性促使表面达到超亲水性质，其适用条件受限，需要足够的光照环境才能进行催化作用，并且这种孔状结构表面易被污渍堵塞孔口，耐久性能不理想。国内的研究虽起步较晚，但也取得显著进展，有关专利及技术成果上百项，且不断有超亲水自清洁涂料推陈出新，但这些技术的自清洁和防雾的耐久效果均不理想。目前的涂层普遍存在不耐水冲洗、耐候性差以及不耐擦拭的问题。

因此研制和开发具有长效超亲水涂层是当今自清洁及防雾技术的发展方向，研究开发耐老化及耐水洗的超亲水涂层具有十分重要的意义。

发明内容

为解决上述现有技术中所存在的问题，本发明提供了涂料组合物及其制备方法、自清洁纳米涂层及其制备方法。

具体而言，本发明提供了：

(1)一种涂料组合物，其通过将无机两性氧化物纳米颗粒溶胶与异氰酸酯官能化有机硅氧烷改性的亲水性表面活性剂混合制备而成；其中在所述无机两性氧化物纳米颗粒溶胶中，所述无机两性氧化物纳米颗粒的平均粒径为5-150nm，并且其中5-50nm的无机两性氧化物纳米颗粒的数目占30％-70％，50-100nm的无机两性氧化物纳米颗粒的数目占20％-50％，100-150nm的无机两性氧化物纳米颗粒的数目占10％-20％。