[發(fā)明專利]一種高透明度雙疏自清潔涂層及其制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210710012.8 | 申請日： | 2022-06-22 |
| 公開（公告）號： | CN114988719A | 公開（公告）日： | 2022-09-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 陳若愚;孫琳;賈倩;王紅寧;劉小華 | 申請（專利權(quán)）人： | 常州大學(xué) |
| 主分類號： | C03C17/42 | 分類號： | C03C17/42;C03C17/00;B05D5/00;B05D5/06;B05D7/24 |
| 代理公司： | 常州市英諾創(chuàng)信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32258 | 代理人： | 王志慧 |
| 地址： | 213164 江*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 透明度 清潔 涂層 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明屬于涂層技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高透明度雙疏自清潔涂層及其制備方法。將納米碳材料進(jìn)行預(yù)處理得到羧基化納米碳材料，以羧基化納米碳材料為模板，在堿性條件下加入硅源進(jìn)行聚硅氧烷改性，改性的碳納米管離心、干燥、再分散得到涂層液；將涂層液均勻噴涂到基材表面，退火處理以除去納米碳模板；最后對基材進(jìn)行氟化處理，得到高透明度雙疏自清潔涂層。本發(fā)明制備的涂層最高透光率可以達(dá)到85.02％，水接觸角165°，滾動角小于3°，乙二醇接觸角145°，植物油的接觸角125°。此涂層具備較高透明度、自清潔性能，在自清潔、防污、冷凝、防冰等應(yīng)用中具有重要意義。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于涂層技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高透明度雙疏自清潔涂層及其制備方法。
背景技術(shù)
現(xiàn)如今，材料表面遭受著各種各樣的污染問題，生活中常見的建筑物墻壁、容器表面、汽車玻璃、以及電腦和手機(jī)等光學(xué)表面的防污都引起了相當(dāng)大的關(guān)注。雙疏表面在自清潔、防腐蝕、油運(yùn)輸、防生物粘附器件、集油、防污和油水分離等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值。因此，具有雙疏性、自清潔性的防污透明涂層的研究具有顯著的實(shí)際意義。
研究表明，制備超雙疏表面時(shí)粗糙度和低表面能是必要的，但高的表面粗糙度和高的透明性在涂層結(jié)構(gòu)上的要求又是相互矛盾的。將表面粗糙度增加到微米級會阻礙光學(xué)透明性，而將粗糙度降低到納米級雖然降低了光散射，增加了透光率，但是涂層各方面性能會大幅下降。因此，以簡單而又低成本的方式制備出超雙疏透明涂層，且制備的涂層具有良好的自清潔性能以抵抗惡劣的環(huán)境條件來應(yīng)用于實(shí)際具有極大的挑戰(zhàn)性。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)部分指出的問題，本發(fā)明提供了一種高透明度雙疏自清潔涂層及其制備方法：將納米碳材料進(jìn)行預(yù)處理得到羧基化納米碳材料，以羧基化納米碳材料為模板，在堿性條件下加入硅源進(jìn)行聚硅氧烷改性，改性的碳納米管離心、干燥、再分散得到涂層液；將涂層液均勻噴涂到基材表面，退火處理以除去納米碳模板；最后對基材進(jìn)行氟化處理，得到雙疏涂層。制備方法的主要步驟如下：
(1)將濃硫酸和濃硝酸按3∶1的體積比配制成混合酸液，將納米碳材料(碳納米球或多壁碳納米管和碳納米球的混合物)用混合酸液在60℃下處理1h，真空抽濾，用去離子水洗滌至濾液pH值為5～6，隨后80℃干燥24h，得到酸化處理的羧基化納米碳材料(CNs-COOH)；
其中，處理時(shí)，納米碳材料與混合酸液的質(zhì)量體積比為1g∶100mL；
碳納米球直徑為：20-100nm；多壁碳納米管直徑為：30-50nm；
當(dāng)納米碳材料為混合物時(shí)，多壁碳納米管和碳納米球的質(zhì)量比為1-4:1。
(2)將CNs-COOH分散到乙醇(EtOH)和氨水(NH4OH)的混合溶液中，攪拌均勻，隨后加入硅源，25℃下攪拌6h；
其中，CNs-COOH、NH4OH、EtOH質(zhì)量比為1:110:700；
硅源為正硅酸四乙酯(TEOS)、甲基三乙氧基硅烷(MTES)、十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)中的一種以上，其加入量為1ml。
當(dāng)硅烷為HDTMS與TEOS混合硅源時(shí)，TEOS與HDTMS摩爾比為1:1.13；
當(dāng)硅烷為MTES與TEOS混合硅源時(shí)，TEOS與MTES摩爾比為2:1。
(3)將步驟(2)得到的產(chǎn)物離心并用EtOH洗滌，去除未反應(yīng)物，60℃干燥12h后得到聚硅氧烷改性的CNs，通過超聲波作用將其重新分散在溶劑中；
其中，重分散溶劑為正辛烷或2-異丙氧基乙醇，分散后溶液的濃度為1g/L。
(4)將步驟(3)得到的涂層液噴涂在玻璃基材上，100℃固化5min后于馬弗爐中退火，退火后的基材使用含氟硅烷氟化處理得到透明雙疏自清潔涂層。
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