[發明專利]一種透明超疏水涂層及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201711455254.2
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108101385B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 王斌;蘇琴琴;梁彩珍;程菲;馮穎
• 申請（專利權）人: 中科院廣州化學有限公司;中科院廣州化學有限公司南雄材料生產基地;中國科學院大學
• 主分類號: C03C17/42
• 分類號: C03C17/42;C03C17/30
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 宮愛鵬

本發明公開了一種透明超疏水涂層及其制備方法和應用，包括如下步驟：(1)將具有核/殼結構的聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅微球用氟硅烷改性處理形成疏水的聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅懸浮液；(2)將聚二甲基硅氧烷膠粘劑均勻的涂覆在玻璃基材上，再用刮墨棒將聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅懸浮液沉積到聚二甲基硅氧烷上面，最后讓樣品在室溫下固化，獲得透明超疏水涂層。本發明制備的透明超疏水涂層制備方法簡單，具有高的透光率、良好的疏水性能、可以應用到多種材料表面。

技術領域

本發明屬功能涂層技術領域，特別涉及一種在玻璃基底上制備具有自清潔性能的透明超疏水涂層的制備方法。

背景技術

人工合成即有高的透明性又有超疏水性的涂層是一個難題。其中的超疏水表面是表面接觸角大于150°，滾動角小于10°的表面；高的透明性是在可見光范圍內具有較高的透光率。表面必須具有高的粗糙度得到高的接觸角，但是粗糙度增加會因為光散射而降低透光率。光散射跟材料表面的粗糙度跟折射率相關。因此，準確的控制涂層表面的粗糙度和折射率對阻止光散射制備高透光率和超疏水的表面尤為重要。

具有超疏水性能的材料可以應用到自清潔、防霧、太陽能電池板、光學透鏡等方面。中國專利CN106517821A公布了一種以PDMS為硅源，多壁碳納米管為模板，在玻璃表面構筑疏水性的碳納米管涂層，制備出接觸角大于165°，平均透光率83％的透明超疏水涂層。中國專利CN106698583A公布了一種以三聚氰胺為基底并且在聚吡咯表面原位還原銀納米粒子，并進行氟化處理，制備出具有高效油水分離功能的三聚氰胺海綿。

目前，制備透明超疏水涂層的普遍使用納米微粒構造微-納米粗糙結構，納米顆粒在固化過程中容易團聚，造成涂層表面分布不均勻、以及制備的超疏水涂層普遍存在透光率低，限制了透明超疏水涂層的應用。

發明內容

本發明提供一種尺寸小、分布均一的聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅核/殼微粒復合微球，并對其進行氟化處理，最終以PDMS為夾層獲得一種高的透光率、高接觸角的涂層。

本發明采用如下技術方案：

一種透明超疏水涂層的制備方法，包括如下步驟：

(1)將具有核/殼結構的聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅微球用氟硅烷改性處理形成疏水的聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅懸浮液；

(2)將聚二甲基硅氧烷膠粘劑均勻的涂覆在玻璃基材上，再用刮墨棒將聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅懸浮液沉積到聚二甲基硅氧烷上面，最后讓樣品在室溫下固化，獲得透明超疏水涂層。

步驟(1)所述聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅微球的制備方法為：利用無皂乳液聚合制得陽離子PMMA微球，加入正硅酸四乙酯的乙醇溶液，氨水調節pH值至9～12，常溫下反應12h，產物離心、干燥，最終獲得聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅復合微球。

步驟(2)所述聚二甲基硅氧烷的粘度為50000cps，濃度為1.30g/ml。

步驟(2)采用ZBQ四方濕膜設備涂覆聚二甲基硅氧烷。

步驟(1)所述聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅懸浮液的濃度為0.02～0.04g/ml，所述改性處理的時間為4～12h。

所述刮墨棒為OSP-100，刮膜速度為8m/min。

步驟(1)所述改性處理步驟為：室溫條件下在乙醇中加入1H，1H，2H，2H全氟辛基三乙氧基硅烷、聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅微球并且強力攪拌,最終形成疏水的懸浮液。

所述方法制備的透明超疏水涂層，其厚度為100～400μm。

所述涂層的接觸角大于150°。

所述涂層用于光學透鏡、太陽能電池板、手機防水或泳鏡防水表面。