[發明專利]增透的超親水自清潔SiO2防霧涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201010533381.1
• 申請日: 2010-11-05
• 公開（公告）號: CN102464901A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: 賀軍輝;杜鑫
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: C09D1/00
• 分類號: C09D1/00;C09D5/00;C03C17/25
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

1.一種增透的超親水自清潔SiO₂防霧涂層，其特征是：所述的增透的超親水自清潔SiO₂防霧涂層是由粒徑為49～100nm的外表面的殼層為薄且無孔，內殼層帶有介孔的雙殼層的介孔SiO₂空心球在玻璃表面堆積構成的，且該防霧涂層表面具有納米尺度上的粗糙結構，所述納米尺度上的粗糙結構是由堆積構成所述防霧涂層中的所述外表面的殼層為薄且無孔，內殼層帶有介孔的雙殼層的介孔SiO₂空心球粒子之間所具有的納米尺度范圍內的孔隙形成的。

2.根據權利要求1所述的增透的超親水自清潔SiO₂防霧涂層，其特征是：所述的增透的超親水自清潔SiO₂防霧涂層的平均厚度是49～400nm。

3.根據權利要求1所述的增透的超親水自清潔SiO₂防霧涂層，其特征是：所述的外表面的殼層為薄且無孔，內殼層帶有介孔的雙殼層的介孔SiO₂空心球的結構為：在直徑為5～30nm的空腔外是厚度為20～30nm的帶有介孔的SiO₂介孔殼層，在所述的帶有介孔的SiO₂介孔殼層外包覆有厚度為2～5nm的無孔的SiO₂殼層。

4.根據權利要求1或3所述的增透的超親水自清潔SiO₂防霧涂層，其特征是：所述的介孔殼層中的介孔的孔徑為2～8nm。

5.根據權利要求1或3所述的增透的超親水自清潔SiO₂防霧涂層，其特征是：所述的外表面的殼層為薄且無孔，內殼層帶有介孔的雙殼層的介孔SiO₂空心球粒子具有500～600m²/g的比表面和1.6～2cm³/g的孔體積。

6.根據權利要求5所述的增透的超親水自清潔SiO₂防霧涂層，其特征是：所述的外表面的殼層為薄且無孔，內殼層帶有介孔的雙殼層的介孔SiO₂空心球是由以下方法制備得到的：

(1)室溫下，將0.1～0.3克的十六烷基三甲基溴化銨，90～100毫升的蒸餾水，0.6～0.8毫升的濃度為2mol/L的氫氧化鈉溶液，0.04～0.06毫升的十二烷基硫醇混合在一起，攪拌，使它們混合均勻，得到混合溶液；

(2)將步驟(1)得到的混合溶液加熱至溫度為80攝氏度，在80攝氏度及在攪拌20～30分鐘之后，加入1.4～1.6毫升的四乙氧基硅烷，最終的混合物在80攝氏度下進行攪拌反應；

(3)將步驟(2)反應得到的固體沉淀物過濾，水洗，干燥；

(4)將步驟(3)干燥后所得產物在500～600攝氏度下煅燒2～6小時，得到所述的外表面的殼層為薄且無孔，內殼層帶有介孔的雙殼層的介孔SiO₂空心球。

7.根據權利要求6所述的增透的超親水自清潔SiO₂防霧涂層，其特征是：所述介孔殼層中的介孔的孔徑為2～8nm。

8.根據權利要求6所述的增透的超親水自清潔SiO₂防霧涂層，其特征是：步驟(1)所述的攪拌，是在攪拌速度為500～600轉/分鐘下進行攪拌10～30分鐘。

9.根據權利要求6所述的增透的超親水自清潔SiO₂防霧涂層，其特征是：步驟(2)所述的攪拌的攪拌速度為2000～3000轉/分鐘。

10.一種根據權利要求1～9任意一項所述的增透的超親水自清潔SiO₂防霧涂層的制備方法，其特征是，所述的方法包括以下步驟：

(1)將清洗干凈的玻璃片浸入到濃度為1～3mg/mL的聚二烯丙基二甲基氯化銨水溶液中2～10分鐘后取出，在玻璃片表面沉積一層聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層，用蒸餾水洗滌以除去物理吸附的聚二烯丙基二甲基氯化銨，用惰性氣體吹干；然后再浸入到濃度為1～3mg/mL的聚苯乙烯磺酸鈉溶液中2～10分鐘，取出，用蒸餾水洗滌，用惰性氣體吹干，在聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層上又沉積一層聚苯乙烯磺酸鈉涂層；重復上述沉積聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層和聚苯乙烯磺酸鈉涂層的工藝步驟，直至得到總共沉積有5～20層由聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層與聚苯乙烯磺酸鈉涂層構成的雙層，然后再重復上述沉積聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層的工藝步驟，得到在玻璃片上沉積的最后一層為聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層的玻璃片；

(2)將外表面的殼層為薄且無孔，內殼層帶有介孔的雙殼層的介孔SiO₂空心球分散在水中，配制成質量百分含量為0.2～0.6％的懸濁液，將步驟(1)制備得到的最后一層為聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層的玻璃片浸入到該懸濁液中2～10分鐘，取出用蒸餾水洗滌，惰性氣體吹干，從而在聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層表面沉積一層外表面的殼層為薄且無孔，內殼層帶有介孔的雙殼層的介孔SiO₂空心球涂層，得到沉積有一個由聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層與外表面的殼層為薄且無孔，內殼層帶有介孔的雙殼層的介孔SiO₂空心球涂層構成的雙層；繼續重復上述沉積聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層和外表面的殼層為薄且無孔，內殼層帶有介孔的雙殼層的介孔SiO₂空心球涂層的步驟，分別得到總共沉積有一個、兩個和四個由聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層與外表面的殼層為薄且無孔，內殼層帶有介孔的雙殼層的介孔SiO₂空心球涂層構成的雙層；

(3)將步驟(2)制備得到的最外層為外表面的殼層為薄且無孔，內殼層帶有介孔的雙殼層的介孔SiO₂空心球涂層的玻璃片放入馬弗爐中，在500～600攝氏度燒結2～5小時，以除去聚二烯丙基二甲基氯化銨與聚苯乙烯磺酸鈉，最終在玻璃片上分別獲得沉積有一層、兩層和四層由外表面的殼層為薄且無孔，內殼層帶有介孔的雙殼層的介孔SiO₂空心球構成的涂層，即得到所述的增透的超親水自清潔SiO₂防霧涂層。