本發(fā)明屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種廣泛實(shí)用快干型透明超疏水自清潔涂料及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

透明自清潔涂層在建筑物外墻涂料、室內(nèi)家居的裝修、家具裝飾物、車窗玻璃與太陽(yáng)能電池板等方面的具有廣泛應(yīng)用前景。若將其應(yīng)用于建筑物及家具裝飾物，可以減少清洗次數(shù)，延長(zhǎng)其使用壽命，應(yīng)用于玻璃表面，則可以作為汽車、飛機(jī)、船舶的擋風(fēng)玻璃，從而保持玻璃表面的清潔，能夠改善交通工具在行駛過(guò)程中的視野，提高駕駛安全性。

近年來(lái)，對(duì)于該材料的研究無(wú)論從研究領(lǐng)域還是制備方法都有較大的發(fā)展。但是該材料在實(shí)際應(yīng)用中還存在著諸多的限制。首先，材料的制備方法比較繁瑣，通常含有對(duì)環(huán)境有害的氟化物，樣品需要前處理或者后續(xù)的高溫固化，制備方法只適用于特定的基材，很難適用于多種基材。其次，由于超疏水性與高透明性是相互制約的，制備出高透明性超疏水自清潔涂層且能應(yīng)用到各種基材表面是很困難的。最后，透明超疏水表面的微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成很容易被破壞，如機(jī)械外力作用、高溫及光照等，使得材料的耐久性比較差，性能難以恢復(fù)。

目前雖然有一些具有實(shí)用性的超疏水透明材料的報(bào)道(science,2015,347,1132；adv.mater.，2014,26,3344)，但復(fù)雜苛刻的制備方法會(huì)破壞基底材料本身，改變其原有的外觀，嚴(yán)重限制其應(yīng)用范圍。即使透明超疏水材料具有較好的耐久性，但基材表面最終也會(huì)被破壞，使得基材表面的透明超疏水性能無(wú)法修復(fù)。因此，發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單易行、無(wú)基體選擇性、無(wú)修復(fù)破壞性、并具有一定穩(wěn)定性的高透明超疏水自清潔涂料是極為必要的，對(duì)于自清潔涂料的推廣和應(yīng)用也具有重要意義并且有著潛在的巨大市場(chǎng)。

涂料可以應(yīng)用于幾乎所有目前已知的固體基材表面，不受基底大小和形狀限制,噴涂后不改變基材表面本身的顏色和形貌。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種自清潔涂料及其快速制備透明自清潔涂層的方法，解決透明涂層防水和污染的實(shí)用性問(wèn)題；此方法工藝簡(jiǎn)單，成本低，制備迅速，不損壞基材及其外觀，所制涂層具有優(yōu)良的超疏水性、自清潔性，透光性和易修復(fù)性。

本發(fā)明的技術(shù)效果通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種廣泛實(shí)用快干型透明超疏水涂料，該涂料通過(guò)以下步驟制備得到：

首先將納米二氧化硅超聲分散到乙醇、丁醇與丙酮的混合溶劑中，在劇烈攪拌條件下，將二乙氧基二甲基硅烷逐滴加入上述分散液中，然后加入濃鹽酸，在攪拌中逐滴加入正硅酸乙酯，反應(yīng)結(jié)束后，得到超疏水自清潔涂料。

優(yōu)選地，所述的二氧化硅的粒徑在20～50納米；其質(zhì)量百分比為全部用料的0.5～1.2%。

優(yōu)選地，二乙氧基二甲基硅烷的質(zhì)量百分比為全部用料的3～5%。

優(yōu)選地，濃鹽酸的質(zhì)量百分比為全部用料的0.5～1%。

優(yōu)選地，正硅酸乙酯的質(zhì)量百分比為全部用料的0.5～1%。

優(yōu)選地，混合溶劑的質(zhì)量百分比為全部用料的86～94%,其中混合溶劑中各組分的質(zhì)量比為乙醇：丁醇：丙酮=6:3:1。

將上述疏水自清潔涂料噴涂于基體表面，常溫干燥固化后得到透明超疏水涂層。

上述應(yīng)用通過(guò)以下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)，將涂料于0.20～0.25mpa壓力下噴涂，噴槍角度與工件表面成70～90度角度，噴槍距工件表面在15～30cm，然后在室溫下放置固化。

優(yōu)選地，所述基材為墻面、玻璃、打印紙及透明塑料。

本發(fā)明采用溶膠-凝膠法制備混合硅溶膠涂料，將涂料噴涂在基體表面，通過(guò)室溫干燥固化得到涂層。

本發(fā)明將二氧化硅納米粒子在混合溶劑中分散均勻，加入二甲基硅氧烷混合物作為修飾劑，在酸性條件下滴入正硅酸乙酯，繼續(xù)攪拌制備得到自清潔超疏水涂料。本發(fā)明所述涂料制備工藝簡(jiǎn)單，原料易得，不含任何含氟污染物，無(wú)毒環(huán)保，成本低廉。本發(fā)明還公開(kāi)了該涂料在噴涂到基底上后，可以在常溫下快速制備出透明超疏水涂層的方法：將該涂料可以噴涂到基材表面，在室溫下可快速干燥固化，即可得到具有高透明度的超疏水涂層，表面水接觸角大于150°，滾動(dòng)角小于5°，在可見(jiàn)光范圍內(nèi)，涂層平均透光率大于93%，所制備的超疏水玻璃透光率大于85%。而且此透明超疏水涂層具有很好的自清潔功能，對(duì)泥水、咖啡及果汁等具有很好的防護(hù)性能。本發(fā)明涂料所制備的涂層透明度高，抗液滴沖擊性、耐溫性（不大于400℃）、環(huán)境耐久性也較好,可以應(yīng)用于幾乎所有目前已知的固體基材表面，不受基底大小和形狀限制,而且噴涂后不改變基材表面本身的顏色和形貌。即使涂層被破壞后，也可通過(guò)噴涂、快速干燥固化后快速恢復(fù)自清潔、防污性能，不會(huì)破壞基底材料，不受修復(fù)次數(shù)的限制。本發(fā)明所制備的透明超疏水涂料可用于建筑物外墻防污、室內(nèi)墻體裝修、室外藝術(shù)品維護(hù)、汽車擋風(fēng)玻璃、太陽(yáng)能電池等。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

所用原材料廉價(jià)易得，不含氟，環(huán)境友好，制備簡(jiǎn)單快速，不需要后續(xù)高溫處理；制備的涂料可以應(yīng)用到各種基材上，不會(huì)損壞基材。得到的涂層高透明性不會(huì)影響基材外觀。

通過(guò)本方法制備的透明超疏水自清潔涂層具有很好的自清潔性能，在可見(jiàn)光范圍內(nèi),透光率大于93%；涂層表面的灰塵等污染物很容易被水珠清洗干凈，對(duì)于泥水、咖啡及果汁等具有很好的防污效果。在400℃下該涂層還具有很好的熱穩(wěn)定性，高溫蒸汽抵抗性等。而且，涂層被破壞后可以被迅速修復(fù)，不會(huì)破壞基材外觀，能夠滿足材料在實(shí)際中的功能化應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的廣泛實(shí)用快干型透明超疏水自清潔涂料的數(shù)碼照片。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的涂層應(yīng)用到打印紙、玻璃及透明塑料后高透過(guò)性效果圖。

具體實(shí)施方式

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的廣泛實(shí)用快干型透明超疏水自清潔涂料的數(shù)碼照片，圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的涂層應(yīng)用到打印紙、玻璃及透明塑料后高透過(guò)性效果圖，其表面上為水珠?？梢?jiàn)透明超疏水涂層表現(xiàn)出良好的透明性和超疏水性能，可以清楚的看清透明超疏水涂層下方的英文。

本發(fā)明將廣泛基材適應(yīng)性、快速制備實(shí)用性、透明與易修復(fù)功能引入到超疏水自清潔涂料中，并在室溫條件下能夠應(yīng)用于多種基材表面，制備出透明超疏水自清潔涂層。

實(shí)施例1

將6g納米二氧化硅超聲分散到1000g混合溶劑（600g乙醇、300g丁醇與100g丙酮）中，在劇烈攪拌條件下，將30g二乙氧基二甲基硅烷逐滴加入上述分散液中，然后加入5g濃鹽酸，在攪拌中逐滴加入6g正硅酸乙酯，反應(yīng)結(jié)束后，得到超疏水自清潔涂料。

將所得疏水自清潔涂料噴涂應(yīng)用于墻面、玻璃等基體表面，常溫干燥固化后得到透明超疏水涂層。

所得透明超雙疏涂層表面的水接觸角約為155°，滾動(dòng)角約為4°；可見(jiàn)光范圍內(nèi)，涂層的透光率為96%，所制備的超疏水玻璃透光率為87%。

實(shí)施例2

將10g納米二氧化硅超聲分散到1000g混合溶劑（600g乙醇、300g丁醇與100g丙酮）中，在劇烈攪拌條件下，將35g二乙氧基二甲基硅烷逐滴加入上述分散液中，然后加入8g濃鹽酸，在攪拌中逐滴加入6g正硅酸乙酯，反應(yīng)結(jié)束后，得到超疏水自清潔涂料。

將所得疏水自清潔涂料噴涂應(yīng)用于墻面、玻璃等基體表面，常溫干燥固化后得到透明超疏水涂層。

所得透明超雙疏涂層表面的水接觸角約為158°，滾動(dòng)角約為2°；可見(jiàn)光范圍內(nèi)，涂層的透光率為93%，所制備的超疏水玻璃透光率為85%。

實(shí)施例3

將8g納米二氧化硅超聲分散到1000g混合溶劑（600g乙醇、300g丁醇與100g丙酮）中，在劇烈攪拌條件下，將50g二乙氧基二甲基硅烷逐滴加入上述分散液中，然后加入10g濃鹽酸，在攪拌中逐滴加入8g正硅酸乙酯，反應(yīng)結(jié)束后，得到超疏水自清潔涂料。

將所得疏水自清潔涂料噴涂應(yīng)用于墻面、玻璃等基體表面，常溫干燥固化后得到透明超疏水涂層。

所得透明超雙疏涂層表面的水接觸角約為156°，滾動(dòng)角約為3°；可見(jiàn)光范圍內(nèi)，涂層的透光率為93%，所制備的超疏水玻璃透光率為86%。

實(shí)施例4

將3g納米二氧化硅超聲分散到500g混合溶劑（300g乙醇、1500g丁醇與50g丙酮）中，在劇烈攪拌條件下，將16g二乙氧基二甲基硅烷逐滴加入上述分散液中，然后加入3g濃鹽酸，在攪拌中逐滴加入4g正硅酸乙酯，反應(yīng)結(jié)束后，得到超疏水自清潔涂料。

將所得疏水自清潔涂料噴涂應(yīng)用于墻面、玻璃等基體表面，常溫干燥固化后得到透明超疏水涂層。

所得透明超雙疏涂層表面的水接觸角約為158°，滾動(dòng)角約為2°；可見(jiàn)光范圍內(nèi)，涂層的透光率為93%，所制備的超疏水玻璃透光率為85%。

實(shí)施例5

將5g納米二氧化硅超聲分散到500g混合溶劑（300g乙醇、1500g丁醇與50g丙酮）中，在劇烈攪拌條件下，將20g二乙氧基二甲基硅烷逐滴加入上述分散液中，然后加入6g濃鹽酸，在攪拌中逐滴加入8g正硅酸乙酯，反應(yīng)結(jié)束后，得到超疏水自清潔涂料。

將所得疏水自清潔涂料噴涂應(yīng)用于墻面、玻璃等基體表面，常溫干燥固化后得到透明超疏水涂層。

所得透明超雙疏涂層表面的水接觸角約為158°，滾動(dòng)角約為2°；可見(jiàn)光范圍內(nèi)，涂層的透光率為93%，所制備的超疏水玻璃透光率為85%。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。