[發(fā)明專利]透明超疏水SiO2納米功能液的制備方法及應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810777663.2
• 申請日: 2018-07-16
• 公開（公告）號: CN109096803A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏長偉
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢疏能新材料有限公司
• 主分類號: C09D1/00
• 分類號: C09D1/00;C09D5/16
• 代理公司: 武漢智權(quán)專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 張凱

本發(fā)明公開了一種透明超疏水SiO₂納米功能液的制備方法，其包括如下步驟：在醇類溶劑中加入堿性催化劑和硅酸酯，攪拌、陳化，制備SiO₂納米顆粒分散液；堿性催化劑為氨水、乙二胺、NaOH水溶液、KOH水溶液中的一種或者幾種，其中：NaOH水溶液和KOH水溶液濃度均為0.2～5mol/L，NaOH和KOH與醇類溶劑的摩爾比均為1:10000～1:1000；氨水和乙二胺與醇類溶劑的體積比均為1:100～1:20；加入低表面能的無氟有機(jī)物進(jìn)行反應(yīng)修飾，制備透明超疏水SiO₂納米功能液。本發(fā)明工藝簡單，環(huán)境友好，成本低廉，在工業(yè)化推廣生產(chǎn)和應(yīng)用中具有重大的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本發(fā)明還公開了透明超疏水SiO₂納米功能液的應(yīng)用，得到的透明超疏水薄膜表面與水的靜態(tài)接觸角可達(dá)165.7°，滾動(dòng)角低至1.2°。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及疏水材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種透明超疏水SiO₂納米功能液的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

超疏水薄膜指與水滴接觸角大于150°、滾動(dòng)角小于10°的薄膜，其具有防水、自清潔、防污等功能，因而在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域等具有廣闊的應(yīng)用前景。超疏水表面利用荷葉及蟬翼等表面的仿生超疏水自潔凈原理，其疏水性能得益于表面的微納粗糙結(jié)構(gòu)和低表面能的成分。由于超疏水特性，水滴在滑離固體表面時(shí)帶走粘附在其上的粉塵粒子和污物，從而實(shí)現(xiàn)自清潔功能。這種自潔防污的功能在現(xiàn)代工業(yè)和生活的許多領(lǐng)域，具有重大的應(yīng)用價(jià)值。

透明超疏水薄膜不僅具有超疏水表面的自清潔防污功能，而且因其良好的可見光透過特性，因此可望用于建筑玻璃，太陽能電池板，汽車、飛機(jī)等擋風(fēng)玻璃等。這種材料不僅可減少或避免灰塵等空氣污染物的污染，在高濕度環(huán)境和雨天，因雨水的凝聚和滾落而帶走表面灰塵實(shí)現(xiàn)自清潔功能，而且因其減反射增透特性使得玻璃保持較高的透明度，滿足采光需求，改善行駛和飛行中的視野，提高安全性。這種高透過率特性對于光伏電池中充分利用太陽光從而在保證足夠光能透過的前提下賦予光伏電池板的表面自清潔功能，具有重要的應(yīng)用價(jià)值和意義。該功能薄膜應(yīng)用于建筑玻璃，可大大減少清洗次數(shù)。

據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，透明超疏水表面或薄膜可以利用等離子體刻蝕、CVD等在基材(比如玻璃)構(gòu)造一定粗糙度的表面，然后在粗糙表面進(jìn)行有機(jī)物修飾而獲得透明超疏性能。比如Hozumi等人采用CVD方法在基材上沉積一定粗糙度的納米顆粒薄膜，再進(jìn)行有機(jī)物修飾獲得透明超疏水表面(Hozumi A.，Takai O，Preparation of Ultra Water-Repellent Filmsby Microwave Plasma-Enhanced CVD[J].Thin SolidFilms.1997，303，222～225)。

此外，中國專利CN107629492A公開了一種超疏水涂料的制備方法及其所得涂料和制備高透明超疏水涂層的應(yīng)用，其制備工藝簡單，反應(yīng)溫和，但是需要引入含氟硅氧烷，對環(huán)境不利。

專利CN107513176A公開了一種透明超疏水聚合物薄膜的制備方法，采用流延成型或定向拉伸等成型工藝所制備的透明聚合物薄膜，其發(fā)明利用超臨界CO₂發(fā)泡法使聚合物薄膜表面形成納米乳突和溝槽的特殊結(jié)構(gòu)，在保持透明度的同時(shí)實(shí)現(xiàn)超疏水和低反射。但是該方法需要特殊的工藝條件。

專利CN 103524053B通過基底處理、核殼結(jié)構(gòu)制備、微納結(jié)構(gòu)組裝、熱處理和疏水物質(zhì)修飾，得到了透明超疏水涂層。專利CN106835043A公開了透明透明超疏水薄膜的制備，其產(chǎn)品兼具超薄、超透明和超疏水功能，厚度在60～150nm，透光率在90～97％，與水的接觸角大于167°。但是該發(fā)明采用射頻磁控濺射與退火相結(jié)合，再結(jié)合低溫氟化處理而獲得超疏水功能薄膜，需要特殊而昂貴的工藝設(shè)備。

這些方法設(shè)備或制備成本昂貴，操作過程比較復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)條件苛刻，其工藝和設(shè)備的相應(yīng)局限性限制了其產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容