[發明專利]一種自愈合型超雙疏和光催化雙重自清潔涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201810866481.2
• 申請日: 2018-08-01
• 公開（公告）號: CN109082230B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 趙燕;王文建;劉日平
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C09D183/08
• 分類號: C09D183/08;C09D127/18;C09D5/16;C08G77/24;C08G77/06
• 代理公司: 蘇州翔遠專利代理事務所(普通合伙) 32251
• 代理人: 陸金星

本發明公開了一種自愈合型超雙疏和光催化雙重自清潔涂層及其制備方法。該涂層由含有氟籠型倍半硅氧烷（F?POSS）和光催化顆粒的混合溶液涂覆在基材表面而形成，涂層本身具有既超疏水又超疏油的超雙疏性能，同時也具有光催化降解粘附其表面的有機污染物的能力，并且該涂層能夠自愈合，通過室溫放置或適當加熱可修復因長時光照所引起的超雙疏性能的衰退。該涂層適用于玻璃、木材、建筑外墻、各類紡織品等需要自清潔功能的基材表面。

技術領域

本發明屬于表面涂層領域，具體涉及一種自愈合型超雙疏和光催化雙重自清潔涂層及其制備方法。

背景技術

自清潔涂層是指能使基材表面的有機污染物或灰塵在太陽光照或雨水沖刷的作用下自動降解或脫落的一種功能性涂層。自清潔涂層可用于各種紡織品，比如戶外服裝、醫用防護服、鞋帽、帳篷等。太陽能面板表面涂上自清潔涂層可有效解決由于粉塵的聚集所引起的太陽能設備效率降低的問題。高層建筑的玻璃幕墻若涂覆有自清潔涂層，不僅可減少清洗成本，也會降低清潔工人高空作業的風險。近年來，自清潔涂層由于具有獨特的功能性和廣闊的應用前景而受到越來越多的關注和研究。

目前，實現固體表面自清潔功能的途徑主要有兩種：一是基于“荷葉效應”的超疏水自清潔，固體表面上的灰塵可以裹在滾動的水滴表面被帶走；二是光催化自清潔，固體表面上吸附的微量有機污染物可以在光照作用下被分解成二氧化鈦和水，而且光催化表面所呈現出的親水性可以使滴落到表面上的水滴快速鋪展，從而達到沖洗掉表面灰塵的目的。另外，也有極少數的研究工作將超疏水和光催化效應相結合，以克服超疏水表面因吸附空氣中有機污染物而失效的問題，比如申請號為201010294025.9的中國專利提出了一種用光催化活性的納米粒子、低表面能聚合物和交聯劑制備長耐久性的超疏水自清潔涂層材料的方法。

申請號為201310321370.0的中國專利提出了一種用熱塑性成膜樹脂、低表面能物質和光催化活性納米粒子制備光催化型自修復超疏水涂料的方法，這里需要特別指出的是，這種方法中的自修復是指當所得超疏水涂層在有機物污染或機械磨損后，在紫外輻照下涂層能恢復超疏水性能。

申請號為201710033374.7的中國專利提出了一種用疏水性二氧化硅顆粒和二氧化鈦顆粒的復合物制備光催化型無氟超疏水自清潔紡織品的方法。

雖然近年來，已有上述和其它為數不多的關于超疏水和光催化雙重自清潔涂層的研究，但是目前這類涂層存在如下問題：1）僅為超疏水，即僅具有防水效果，而對油類液體無防護作用。因為光催化表面通常僅能分解與表面緊密接觸的微量有機污染物，所以若此類超疏水和光催化雙重自清潔涂層被大量油污污染，則會導致自清潔能力的失效。2）光催化效應在去除表面有機污染物的同時，也會造成對超疏水性能起作用的低表面能物質的逐漸降解，從而造成超疏水性能的下降或徹底失效。目前，上述問題在現有超疏水和光催化雙重自清潔涂層的研究工作中尚未得到很好的解決，造成此類涂層的應用面較窄，涂層壽命不高。

因此，開發一種既超疏水又超疏油的超雙疏涂層，并使其同時具有光催化效應和針對低表面能物質光降解問題的自愈合能力，是非常必要和迎合應用需求的。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中的不足，提供一種自愈合型超雙疏和光催化雙重自清潔涂層及其制備方法。

本發明為實現上述發明目的所采用的技術方案為：一種自愈合型超雙疏和光催化雙重自清潔涂層，由含有含氟籠型倍半硅氧烷（F-POSS）和光催化顆粒的混合溶液涂覆在基材表面而形成；所述的光催化顆粒與F-POSS的質量比值為0.5~10；

所述F-POSS由含氟硅氧烷作為前驅體制備而來，所述含氟硅氧烷為含有多氟或全氟取代的烷基或芳基的硅氧烷，

所述混合溶液由F-POSS和光催化顆粒分散于含氟溶劑中形成，其中或含有其他微/納米顆粒或/和助劑，所述其他微/納米顆粒與F-POSS的質量比值為0~20，所述助劑與F-POSS的質量比值為0~15。