[發(fā)明專利]一種PP塑料表面自清潔復(fù)合涂層材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010725624.5
• 申請(qǐng)日: 2020-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN111909593A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃紫洋;黃東霖;羅雪欽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福建師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C09D163/00
• 分類號(hào): C09D163/00;C09D7/20;C09D7/62;C09D7/65;C09D7/63;C08J7/04;C08L23/12
• 代理公司: 福州科揚(yáng)專利事務(wù)所 35001
• 代理人: 李曉芬

本發(fā)明涉及一種PP塑料表面自清潔復(fù)合涂層材料及其制備方法，包括如下物質(zhì)：超強(qiáng)疏水性納米SiO₂氣凝膠、環(huán)氧樹脂類膠粘劑、無水乙醇、非離子型表面活性劑和抗氧穩(wěn)定劑。其中所述的超強(qiáng)疏水性納米SiO₂氣凝膠是指采用Na₂SiO₃溶液與鹽酸進(jìn)行凝膠反應(yīng)制得的納米SiO₂氣凝膠粗產(chǎn)物，經(jīng)進(jìn)一步端基修飾反應(yīng)后制得的超強(qiáng)疏水性納米SiO₂氣凝膠。將該復(fù)合涂層材料漿料均勻涂覆于PP塑料表面，涂層厚度0.5～1.5mm，自然風(fēng)干后，即形成超強(qiáng)疏水性SiO₂氣凝膠復(fù)合涂層。通過對(duì)該復(fù)合涂層的水接觸角、水滴滑落角、表面張力和耐沾污性試驗(yàn)，其結(jié)果完全滿足作為表面自清潔涂層材料的技術(shù)要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種PP塑料表面自清潔復(fù)合涂層材料及其制備方法，屬于復(fù)合材料科學(xué)的應(yīng)用技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

“荷葉效應(yīng)”是自然界中存在的一種神奇現(xiàn)象。荷葉可以在淤泥中保持潔凈，這種自清潔能力可以讓它免受自然界中無處不在的污垢和病菌侵害。受這一現(xiàn)象的啟發(fā)，利用仿生手段創(chuàng)建功能表面，那么自清潔效果幾乎可以應(yīng)用于任何材料表面。

2015年曾報(bào)道歐盟第七研發(fā)框架計(jì)劃(FP7)提供部分資助，在研究荷葉材料與表面微結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化和升級(jí)汽車用塑料材料與表面的疏水性及自清潔功能，成功研制開發(fā)出創(chuàng)新型疏水性自清潔汽車用塑料工程技術(shù)及生產(chǎn)工藝。該技術(shù)及生產(chǎn)工藝成本低廉，已成功申請(qǐng)多項(xiàng)專利，但目前國(guó)內(nèi)仍未見實(shí)際應(yīng)用的產(chǎn)品出現(xiàn)。

國(guó)內(nèi)外通常采用改性硅樹脂進(jìn)行自清潔材料的生產(chǎn)，主要有有機(jī)硅樹脂類納米涂料和氟碳型納米涂料，這些產(chǎn)品的生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)工藝過程復(fù)雜。而納米SiO₂氣凝膠是一種均勻的低密度固態(tài)材料，由凝膠中的液相被氣體取代而來的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，價(jià)廉易得，因此具有極大的應(yīng)用前景。超強(qiáng)疏水性SiO₂氣凝膠自清潔表面作為環(huán)保綠色材料在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和日常生活中都有很廣泛的應(yīng)用，極受市場(chǎng)青睞。

從塑料表面自清潔專利技術(shù)方面的相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)告有：首先，一種具有自清潔功能塑料基材表面的處理方法(公開號(hào)CN103046003A)，涉及一種塑料表面處理方法，提供可以實(shí)現(xiàn)塑料基材表面具有水電鍍鉻的金屬外觀和質(zhì)感，同時(shí)還具有光催化抑菌、自清潔表面處理方法，整個(gè)工藝流程比較環(huán)保。其次，一種自清潔功能高分子及制備工藝(公開號(hào)CN103436108A)，自清潔功能高分子由聚丙烯45～85％和聚甲基丙烯酸聚乳酸45～85％制成，表面涂層材料吸附于塑料表面，形成無色無味的薄膜，無毒、環(huán)保，具有自清潔功能。再者，自清潔塑料制品及其生產(chǎn)方法(公開號(hào)CN1322037C)，涉及一種自清潔塑料制品，其特征在于塑料基材包括環(huán)烯烴共聚物、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯和/或聚(甲基)丙烯酸酯。上述三件專利同樣存在疏水性不足的問題，其自清潔功能有限，無法達(dá)到真正意義上的自清潔功能。

在學(xué)位論文方面，有關(guān)于自清潔材料的報(bào)道也不少，如《超疏水納米二氧化硅表面的制備與性能研究》(田甜，武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2015)一文中提出，以氨水為催化劑水解正硅酸乙酯制備SiO₂粉末，提供了簡(jiǎn)單低成本的制備自清潔表面的方法，但相對(duì)采用水玻璃為原料成本偏高。《二氧化硅基超疏水涂層的研究》(王嵐，化工理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2017)一文中提出，利用全氟聚醚對(duì)SiO₂粒子進(jìn)行改性，可以構(gòu)筑微納復(fù)合的粗糙結(jié)構(gòu)并且引入低表面能的化學(xué)物質(zhì)，最終達(dá)到超疏水狀態(tài)，該方法僅停留于實(shí)驗(yàn)研究。《改性二氧化硅超疏水粒子的制備及其對(duì)建筑外墻乳液涂料耐沾污性的影響》(張家豪，哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2017)一文中指出，噴涂超疏水粒子后的漆膜耐沾污性有較大提升。此外，尚有采用有機(jī)無機(jī)雜合納米超疏水材料，基于SiO₂的超疏水雜化涂層，特殊浸潤(rùn)性的SiO₂功能表面等。