[發明專利]透明超疏水噴劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201510413485.1
• 申請日: 2015-07-14
• 公開（公告）號: CN105038338B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 董兵海;范迪飛;王世敏;郭志光;李靜;趙麗;劉維民
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: C09D1/00
• 分類號: C09D1/00;C09D7/12
• 代理公司: 武漢河山金堂專利事務所(普通合伙)42212
• 代理人: 胡清堂

技術領域

本發明涉及透明超疏水薄膜材料，尤其涉及一種透明超疏水噴劑及其制備方法和應用。

背景技術

透明超疏水薄膜是繼超疏水涂層發展起來的一種新型膜材料。它所特有透明、超疏水等特點，在微流體、防污、抗腐蝕、油水分離等方面的有巨大的應用潛力。像太陽能電池板自清潔、織物防污、橋梁防腐、油污染處理等領域用到了其透明和超疏水的特殊性能。可以看出，透明超疏水薄膜材料未來必將以其優異的性能在各領域中展現其重要的應用價值。

典型的超疏水薄膜按照透明度一般分為三類：一類是稱為不透明超疏水薄膜，第二類是稱為半透明超疏水薄膜，第三類是稱為透明超疏水薄膜，典型的有透明超疏水二氧化硅薄膜，透明超疏水氧化鋅薄膜等。由于二氧化硅在紫外光下穩定，制備方法簡單，因此它常被以各種方式來制備超疏水涂層。從化學性質上來說，因為二氧化硅表面有大量的羥基，可以接枝各種疏水基團，所以它們的表面能可以根據所接枝的基團不同來調節；而對于物理性質，二氧化硅具有良好的高溫穩定性。此外當二氧化硅粒徑小于100nm時，表現出高度的透明性，通過調節二氧化硅膜的厚度，甚至可以具有增透的功能。

溶膠-凝膠法是目前合成納米尺寸二氧化硅的主要方法之一，工業生產中稱為Sol-Gel法，傳統的方法是大多采正硅酸乙酯作為硅源，全氟硅烷作為修飾劑。可以看出，該法中所使用到的修飾劑全氟硅烷，由于其在自然環境中不易分解，對環境的危害很大，并且全氟硅烷的價格昂貴，不利于民用化生產。

發明內容

本發明的目的是：針對現有技術的不足，提供一種疏水性能好、可見光透過率高的透明超疏水噴劑及其制備方法和應用。

為了達到上述目的，本發明一方面揭示了一種透明超疏水噴劑，包括表面改性的SiO₂納米粒子和分散介質，其中，所述表面改性的SiO₂化學結構式如下：其中，所述為體型結構，R₁、R₂為Si(CH₃)₃或Si(CH₂CH₃)₃，n₁＝10⁵～10⁹，n₂＝10⁵～10⁹，m＝10³～10⁷；所述分散介質為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇與正己烷、正庚烷中的一種或幾種。

本發明第二方面提供了一種透明超疏水噴劑的制備方法，其包括以下步驟：

(1)溶膠的制備：提供正硅酸乙酯溶液A和堿性溶液B，混合后得到混合液C，加入酸性溶液，調節PH為1～3，反應得到二氧化硅溶膠固體含量為5-30％的二氧化硅溶膠；

(2)凝膠的制備：向步驟(1)得到的二氧化硅溶膠中加入堿性溶液B，使其PH值為8-10，得透明狀二氧化硅凝膠；

(3)凝膠的改性：將改性劑與分散介質混合得到混合液D，并將混合液D加入步驟(2)得到的二氧化硅凝膠中，30-80℃下反應1-24h，得到烷基化的二氧化硅凝膠；

(4)凝膠的分散和噴劑的制備：向步驟(3)得到的烷基化的二氧化硅凝膠中加入分散介質，洗滌，分散，得到分散液，沉降，分離上層清液得無色透明狀噴劑。

本發明第三方面提供了本發明第一方面的透明超疏水噴劑的應用，其包括以下步驟：將所述透明超疏水噴劑噴涂于潔凈、干燥的基底上，再用40-120℃熱空氣吹，即可在基底表面形成一層透明超疏水薄膜。

本發明的有益效果是：透明超疏水噴劑呈無色透明狀，在常溫下呈液態，通過噴涂在基體表面即可形成一層透明超疏水薄膜，不含氟元素，疏水性能好、可見光透過率高，使用方便，可廣泛應用于陶瓷、玻璃、紙張、木材、石材、金屬、或者聚合物材質表面的疏水處理。

附圖說明

圖1是實施例一所得的透明超疏水涂層的場發射掃描電鏡圖。

圖2是實施例一所得的透明超疏水涂層的透明性能測試圖。

具體實施方式