[发明专利]一种坚固透明的超疏水涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种坚固透明的超疏水涂层及其制备方法；该超疏水涂层由顶层的疏水层和底层的粘结层组成；其中粘结层包括聚乙烯醇，用于提高疏水层与基底的粘附力；顶层为疏水层由不同粒径的改性纳米二氧化硅、乙酸乙酯和聚丙烯酸酯组成；纳米二氧化硅颗粒利用乙烯基三乙氧基硅烷进行接枝改性，通过调节pH控制乙烯基三乙氧基硅氧烷的水解与缩合速率，提高纳米二氧化硅的接枝率；将改性好的纳米二氧化硅与聚丙烯酸酯在溶剂中混合加热搅拌，制备得到疏水层涂料，其中聚丙烯酸酯用于提高纳米颗粒间的粘附力，进而提高纳米粗糙结构的耐候性；该坚固透明的超疏水涂层可广泛应用于玻璃幕墙、光伏组件等领域的自清洁与防尘，并且制作过程简单、环保、可用于大规模的工业化生产。

技术领域

本发明属于超疏水材料制备技术领域，涉及一种坚固透明的超疏水涂层及其制备方法。

背景技术

仿生材料是材料功能化设计的重要分支，其中超疏水材料由于其独特的疏水特性得到科研工作者的密切关注。最初对超疏水的研究来自自然界的“荷叶效应”，现在被广泛承认的超疏水的定义是静态接触角大于150°且滚动角小于10°。超疏水材料由于其疏水特性被广泛应用于自清洁，防冰，油水分离等领域。

超疏水的理论依据是表面浸润性模型。通过对该模型的研究可知，构建超疏水表面，需要两方面条件，首先需要表面具有低表面能，其次需要一定的粗糙结构。构建具有超疏水特性的涂层，常用方法有，刻蚀修饰法，电化学法，物理、化学沉积法，溶胶凝胶法，自组装法等。其中刻蚀修饰法，电化学法，物理、化学沉积法由于昂贵的设备，复杂的制备工艺，难以被用于大批量，工业化生产。溶胶凝胶法由于其制备简单，而受到关注，申请专利号CN201510375188.2利用硅酸钠和正硅酸乙酯两种硅源制备超疏水二氧化硅粉体及超疏水涂层，但其并未考虑涂层的耐候性问题。申请专利号202010632669.8中采用双层结构构建超疏水涂层，其中底层采用聚乙烯醇作为粘结层，提高顶层疏水层与基底的粘附力，但其并未考虑疏水层中的微纳结构与疏水层的粘结强度。

针对上述问题，本发明设计了一种坚固透明的超疏水涂层制备方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种坚固透明的超疏水涂层；目的之二在于提供一种坚固透明的超疏水涂层的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术手段：

1、一种坚固透明的超疏水涂层，所述超疏水涂层由顶层的疏水层和底层的粘结层组成；

按重量份计，所述粘结层的材料包括聚乙烯醇9-11份；

按重量份计，所述疏水层的材料包括由大尺寸的改性纳米二氧化硅1-2份、小尺寸的改性纳米二氧化硅3-4份、乙酸乙酯40-50份、聚丙烯酸酯4-6份；

所述大尺寸的改性纳米二氧化硅是由直径在25-35nm范围内的纳米二氧化硅和乙烯基三乙氧基硅烷在乙醇中研磨改性得到；

所述小尺寸的改性纳米二氧化硅是由直径在10-25nm范围内的纳米二氧化硅和乙烯基三乙氧基硅烷在乙醇中研磨改性得到。

优选的，所述改性纳米二氧化硅的制备方法：将纳米二氧化硅加入乙醇112.5-127.5份中，搅拌25-35min，加入乙烯基三乙氧基硅烷20-30份和乙醇37.5-42.5份的混合溶液，调节pH，搅拌1.5-2.5h，升温，室温下静置后，离心，洗涤，干燥，研磨，得到改性纳米二氧化硅。

优选的，按重量份计，所述纳米二氧化硅4-5份。

优选的，所述pH的值为9.5-10.5。

优选的，所述升温的温度为55-65℃。

优选的，所述静置的时间为30-60min。

优选的，所述离心的操作：在1500-2000r/min下离心8-12min。