[發明專利]一種超疏水可見光光催化自清潔涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201710894467.9
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN108003710B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 吳笑梅;高強;朱蓉;樊粵明
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C09D125/06
• 分類號: C09D125/06;C09D133/14;C09D163/00;C09D5/16
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 向玉芳

本發明公開了一種超疏水可見光光催化自清潔涂層及其制備方法；該方法先對基體處理，然后制備微納復合階層結構顏料：將蒸餾水、冰乙酸和鉍源在室溫下攪拌，得到均一透明的溶液A，邊攪拌邊向溶液A中加入鹵源溶液，并加入硼氫化鈉和醇溶液，在溫度為25?100℃條件下攪拌后過濾，洗滌后干燥，得到具有微納復合階層結構的鹵氧鉍3D微球；再對微納復合結構顏料疏水改性，復配超疏水涂料，涂覆；所制備的超疏水涂層接觸角大于150°，滾動角小于10°，不僅可借助水的沖刷帶走灰塵等無機污垢，同時能在可見光的照射下降解有機污染物，實現基體的超疏水自清潔功能。

技術領域

本發明涉及一種自清潔涂層，特別是涉及一種超疏水可見光光催化自清潔涂層及其制備方法，屬于有機無機復合涂料領域。

背景技術

超疏水表面一般是指水滴在其接觸角大于150°，滾動角小于10°的表面。它具有自清潔、抗粘附、防水抑菌、防覆冰、抗污染等優良性能，在日常生活和工業中有著廣泛的應用前景，因此引起了人們極大的關注和研究興趣。隨著經濟的快速發展，高樓林立，現代建筑大量使用的玻璃幕墻和高樓外墻因長期暴露在大自然中難免會被一些有機或無機污垢附著，人工清洗因其效率低、耗資大、危險性高而難以實現。因此很有必要開發出能適用于大面積建筑外墻和玻璃幕墻的具有光催化活性的超疏水涂料，實現建筑外墻和玻璃幕墻的超疏水自清潔，使其不僅可以借助雨水淋刷帶走一些無機污垢，還能在可見光的照射下降解有機污染物，進一步實現其自潔凈的功能，解決高樓外墻和玻璃幕墻不易人工清洗的難題。

超疏水表面的研究與制備最早源于對自然界中具有超疏水功能的生物的研究，前有學者對超疏水生物的微觀結構進行了研究，得出生物的超疏水功能取決于其微納復合階層結構(增加表面粗糙度)和一種低表面能的蠟質薄膜(降低其表面能)。這不僅符合超疏水的兩個理論基礎—Wenzel和Cassie-Baxter方程，也為仿生超疏水涂層的制備提供了可靠依據。目前制備超疏水表面涂層的方法主要有溶膠凝膠法、模板法、靜電紡絲法、化學氣相沉積法、化學刻蝕法、有機材料/無機粒子復合法等。如中國發明專利申請CN101544854A報道了一種納米顆粒輔助微模塑法制備超疏水表面的方法，該方法先用PDMS為原料復制新鮮荷葉表面的微結構作為軟模板，然后將改性的納米粒子與聚合物澆筑或熱壓到PDMS軟模板表面，成型后剝離即得到含有微納復合階層結構的超疏水聚合物表面，但該方法不適用于大面積表面。中國發明專利申請CN101428852A先通過靜電紡絲制備出粗糙的TiO2/PVP復合納米纖維網膜，然后將其與低表面能物質共同煅燒使其表面均勻地沉積一層低表面能的納米顆粒，從而獲得超疏水表面。該方法需要特殊的設備，且不適用于形狀復雜和大面積表面。中國發明專利申請CN106189832中先配制有機聚硅氮烷溶液，并用硅烷偶聯劑對普通結構的無機納米材料進行改性得到疏水性無機納米材料分散液，然后在基材表面一次交替沉積有機聚硅氮烷和疏水性無機納米材料，最后進行熱處理得到超疏水表面。此方法過程繁瑣，且不適用于大面積表面。

針對超疏水涂層的制備，現階段研究者們一般采用無機材料、有機材料或者有機/無機復合材料在基體上構筑粗糙度，再用低表面能的物質對其進行修飾，從而得到超疏水表面。然而，該方法低表面能的物質很容易揮發而散失其超疏水性能，此外用于構筑表面粗糙度的有機或無機材料與基體的粘附性較差，耐磨性差。

目前對于超疏水自清潔涂層的自清潔性能的研究局限于利用水滴的沖刷帶走親水性的污染物方面，而對于光催化降解油性有機污染物不僅研究工作較少，且研究多局限于有紫外光催化活性的二氧化鈦、氧化鋅等普通納米材料的研究。中國發明專利申請CN101962514報道了一種利用具有紫外光催化活性的納米顆粒自組織形成的微納結構，再與低表面能的交聯成膜基質一起構筑超疏水自清潔涂層。由于紫外光只占太陽光的5％，這嚴重限制了具有光催化活性的材料對自然界太陽光的利用，且普通的無機納米材料由于其本身的比表面積大，導致其分散性差，容易形成大小不一的團聚體，不僅嚴重影響其光催化活性的發揮，還會使涂層不同區域的超疏水程度有差異。

發明內容