本發(fā)明涉及遮陽材料，尤其涉及一種具有自清潔功能的遮陽網(wǎng)及其制備方法。

背景技術：

1、在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、園藝及戶外休閑領域，遮陽網(wǎng)作為一種重要的遮陽、降溫、防塵工具，被廣泛應用。然而，傳統(tǒng)的遮陽網(wǎng)在使用過程中，由于長期暴露于戶外環(huán)境，容易積累灰塵、污垢，不僅影響其遮陽效果和美觀度，還可能成為病菌、昆蟲的滋生地，對農(nóng)作物和人體健康構(gòu)成潛在威脅。因此，開發(fā)具有自清潔功能的遮陽網(wǎng)成為當前研究的重要方向。

2、現(xiàn)有技術中的不足：

3、清潔維護困難：傳統(tǒng)遮陽網(wǎng)需要定期人工清洗，不僅費時費力，還可能因清洗不當導致遮陽網(wǎng)損壞，增加使用成本。

4、自清潔效果有限：市場上一些自稱具有自清潔功能的遮陽網(wǎng)，往往僅依賴于簡單的疏水涂層或光催化材料，自清潔效果有限，難以滿足長期使用的需求。

5、涂層牢固度不足：部分遮陽網(wǎng)在涂覆自清潔涂層后，由于涂層與基材之間的結(jié)合力不強，容易出現(xiàn)涂層脫落、龜裂等現(xiàn)象，影響使用壽命。

6、功能單一：傳統(tǒng)遮陽網(wǎng)往往只注重遮陽效果，忽視了其他功能如防塵、防菌、防蟲等，難以滿足多元化需求。

7、因此，我們提出了一種具有自清潔功能的遮陽網(wǎng)及其制備方法用于解決上述問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術中存在的缺點，而提出的一種具有自清潔功能的遮陽網(wǎng)及其制備方法。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術方案：

3、一種具有自清潔功能的遮陽網(wǎng)，包括如下重量份數(shù)的各組分：聚乙烯纖維基材40～60份、氟碳聚合物層3～7份、樹脂層8～12份、納米二氧化鈦光催化劑2～4份、光催化劑輔助組分0.5～1.5份、超疏水涂層3～7份、自組裝單層膜0.3～0.7份、交聯(lián)劑1.5～2.5份。

4、作為優(yōu)選的技術方案：

5、如上所述的一種具有自清潔功能的遮陽網(wǎng)，包括如下重量份數(shù)的各組分：聚乙烯纖維基材50份、氟碳聚合物層6份、樹脂層9份、納米二氧化鈦光催化劑4份、光催化劑輔助組分0.8份、超疏水涂層5份、自組裝單層膜0.6份、交聯(lián)劑1.9份。

6、如上所述的一種具有自清潔功能的遮陽網(wǎng)，所述聚乙烯纖維基材的纖維直徑在0.2mm～0.5mm，聚乙烯纖維基材表面經(jīng)過電暈處理或等離子體處理，所述氟碳聚合物層選用聚偏氟乙烯(pvdf)作為主要氟碳聚合物成分，厚度為5μm～15μm，氟碳聚合物層具有微納米級的粗糙結(jié)構(gòu)，所述超疏水涂層由氟硅烷和具有粗糙結(jié)構(gòu)的二氧化硅組成，所述樹脂層采用改性有機硅樹脂，厚度在3μm～8μm，樹脂層作為中間層，連接基材和功能性涂層，所述自組裝單層膜選用具有羧基的分子，通過自組裝技術在基材表面形成有序的單層膜，自組裝單層膜的厚度在1nm～5nm，所述交聯(lián)劑為環(huán)氧樹脂類交聯(lián)劑。

7、如上所述的一種具有自清潔功能的遮陽網(wǎng)，所述納米二氧化鈦光催化劑采用銳鈦礦型納米二氧化鈦，粒徑在10nm～30nm，納米二氧化鈦光催化劑與水的接觸角大于150°，滾動角小于10°，采用溶膠-凝膠法制備；所述光催化劑輔助組分包括檸檬酸鈉及乙酸鈉，檸檬酸鈉與可溶性鋅鹽的摩爾比為1：10～3：20，乙酸鈉與可溶性鋅鹽的摩爾比為25：10～40：20。

8、如上所述的一種具有自清潔功能的遮陽網(wǎng)，所述聚乙烯纖維基材的表面設計納米級別的凹凸結(jié)構(gòu)，凹凸結(jié)構(gòu)有助于形成超疏水表面，當雨水落在遮陽網(wǎng)上時，能夠迅速形成水珠并滾落，帶走表面的灰塵和污垢，和/或聚乙烯纖維基材的表面設計模擬荷葉表面的蠟質(zhì)層和乳突結(jié)構(gòu)的自清潔表面的微納結(jié)構(gòu)；所述氟碳聚合物與具有超疏水性的納米顆粒結(jié)合，形成納米復合涂層，納米復合涂層不僅具有氟碳聚合物的低表面能特性，還通過納米顆粒的粗糙結(jié)構(gòu)增強了超疏水性；利用化學方法在氟碳聚合物層表面形成有序的自組裝單層膜，自組裝單層膜能夠調(diào)節(jié)表面能，提高與納米顆粒的結(jié)合力；所述納米二氧化鈦光催化劑采用一維或二維的二氧化鈦納米結(jié)構(gòu)作為光催化劑，對二氧化鈦進行摻雜改性，摻入氮、硫元素，以拓寬其光吸收范圍，提高在可見光下的光催化活性。

9、本發(fā)明的第二方面給出了一種具有自清潔功能的遮陽網(wǎng)的制備方法，包括以下步驟：

10、s1：選取聚乙烯纖維作為基材，對纖維表面進行粗糙化處理，采用低溫等離子體技術，通過調(diào)整氣體成分和處理時間，在纖維表面刻蝕出微米至納米級別的凹凸結(jié)構(gòu);

11、s2：利用化學氣相沉積法在粗糙化后的聚乙烯纖維基材表面沉積一層薄的硅烷偶聯(lián)劑層，硅烷偶聯(lián)劑的一端與聚乙烯纖維表面的羥基反應形成共價鍵，另一端則帶有可反應的官能團，為后續(xù)涂層的牢固結(jié)合提供活性位點；

12、s3：在功能化后的纖維表面，采用溶液浸漬法均勻涂覆一層氟碳聚合物溶液；

13、s4：在氟碳聚合物層之上，利用靜電噴涂技術沉積一層樹脂層；

14、s5：采用溶膠-凝膠法合成納米二氧化鈦顆粒，并通過超聲波分散技術將其均勻分散在水性溶劑中，隨后，利用旋涂法將納米二氧化鈦溶膠涂覆在樹脂層上，旋涂過程中，通過調(diào)整轉(zhuǎn)速和時間，控制納米顆粒在纖維表面的分布密度和均勻性，最后，在高溫下進行熱處理，使納米二氧化鈦顆粒在纖維表面牢固結(jié)合，并形成具有高光催化活性的晶體結(jié)構(gòu)；

15、s6：在納米二氧化鈦光催化劑層之上，構(gòu)建超疏水涂層，首先，在納米二氧化鈦表面修飾一層低表面能物質(zhì)，然后通過自組裝技術在其表面形成一層致密的自組裝單層膜；

16、s7：加入交聯(lián)劑，交聯(lián)劑通過化學反應在各涂層之間形成共價鍵或離子鍵，從而將整個涂層體系牢固地鎖合在一起；

17、s8：完成上述所有涂層構(gòu)建后，對遮陽網(wǎng)進行充分的清洗和干燥處理，得到具有自清潔功能的遮陽網(wǎng)。

18、作為優(yōu)選的技術方案：

19、如上所述的一種具有自清潔功能的遮陽網(wǎng)的制備方法，所述s1中，選取聚乙烯纖維作為基材，對纖維表面進行粗糙化處理，采用低溫等離子體技術，氣體成分為氬氣與氧氣混合，比例為ar∶o2＝4∶1，處理時間為30～60秒，功率設定為100～200w，在纖維表面刻蝕出微米至納米級別的凹凸結(jié)構(gòu)。

20、如上所述的一種具有自清潔功能的遮陽網(wǎng)及其制備方法，所述s1中，凹凸結(jié)構(gòu)設計成波紋狀，在凹凸結(jié)構(gòu)的基礎上，通過化學刻蝕或物理沉積方法，在纖維表面形成類似荷葉表面的乳突狀結(jié)構(gòu)。

21、如上所述的一種具有自清潔功能的遮陽網(wǎng)及其制備方法，所述s5中，采用溶膠-凝膠法合成納米二氧化鈦顆粒，并通過超聲波分散技術將其均勻分散在水性溶劑中，納米二氧化鈦顆粒濃度調(diào)整為1％～3％，超聲波分散時間為30～60分鐘，隨后，利用旋涂法將納米二氧化鈦溶膠涂覆在樹脂層上，旋涂轉(zhuǎn)速設定為500～1000rpm，旋涂時間30～60秒，控制納米顆粒在纖維表面的分布密度和均勻性，最后，在高溫下進行熱處理，使納米二氧化鈦顆粒在纖維表面牢固結(jié)合，熱處理溫度為400～500℃，持續(xù)時間1～2小時，并形成具有高光催化活性的晶體結(jié)構(gòu)。

22、如上所述的一種具有自清潔功能的遮陽網(wǎng)及其制備方法，所述s6中，在納米二氧化鈦光催化劑層之上，構(gòu)建超疏水涂層，首先，在納米二氧化鈦表面修飾一層低表面能物質(zhì)，低表面能物質(zhì)采用氟硅烷，氟硅烷溶液濃度為0.1％～0.5％，然后通過自組裝技術在其表面形成一層致密的自組裝單層膜，自組裝時間為1～2小時，溫度控制在20～30℃。

23、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

24、氟碳聚合物層與超疏水涂層的協(xié)同：氟碳聚合物層提供了低表面能特性，使得水和其他液體難以在其表面附著，而超疏水涂層則進一步增強了這一效果，通過形成微納米級的粗糙結(jié)構(gòu)，使得水滴在接觸到遮陽網(wǎng)表面時能夠迅速形成水珠并滾落，帶走表面的灰塵和污垢。這種協(xié)同作用大大提高了遮陽網(wǎng)的自清潔能力。

25、納米二氧化鈦光催化劑與其他涂層的協(xié)同：納米二氧化鈦光催化劑在可見光下具有光催化活性，能夠分解有機物和殺滅細菌，從而保持遮陽網(wǎng)表面的清潔。這種光催化活性與其他涂層的協(xié)同作用，使得遮陽網(wǎng)不僅具備自清潔能力，還具備防菌、防污等多重功能。

26、聚乙烯纖維基材與表面結(jié)構(gòu)的協(xié)同：聚乙烯纖維基材具有良好的力學性能和耐用性，而其表面經(jīng)過電暈處理或等離子體處理后形成的納米級凹凸結(jié)構(gòu)，則有助于形成超疏水表面，提高自清潔效果。這種材料與結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用，使得遮陽網(wǎng)在保持高強度的同時，具備了優(yōu)異的自清潔性能。

27、交聯(lián)劑與多層涂層的協(xié)同：交聯(lián)劑的使用使得各層涂層之間形成了牢固的化學鍵或離子鍵，從而將整個涂層體系緊密地鎖合在一起。這種協(xié)同作用不僅提高了涂層的牢固度和耐久性，還保證了遮陽網(wǎng)在使用過程中不會出現(xiàn)涂層剝落或開裂等問題。

28、自清潔功能與戶外環(huán)境的協(xié)同：遮陽網(wǎng)通常用于戶外環(huán)境，容易受到灰塵、雨水、紫外線等自然因素的影響。具有自清潔功能的遮陽網(wǎng)能夠有效地減少這些因素對其表面造成的污染和損傷，從而保持其良好的外觀和使用性能。這種協(xié)同作用使得遮陽網(wǎng)在戶外環(huán)境中具有更長的使用壽命和更好的使用效果。

29、光催化劑與紫外線的協(xié)同：納米二氧化鈦光催化劑在紫外線的照射下能夠發(fā)揮最佳的光催化活性。這種協(xié)同作用使得遮陽網(wǎng)在戶外環(huán)境中能夠更有效地利用太陽光能進行自清潔和防菌處理，從而提高了其整體性能和環(huán)保效益。

30、綜上所述，具有自清潔功能的遮陽網(wǎng)通過多層涂層的協(xié)同作用、材料與結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用以及環(huán)境適應性的協(xié)同作用，實現(xiàn)了高效自清潔、防菌、防污等多重功能，并提高了其整體性能和環(huán)保效益。這些協(xié)同作用為遮陽網(wǎng)在農(nóng)業(yè)、園藝及戶外休閑等領域的應用提供了有力的支持。