[發明專利]一種可自行修復的高疏水高透光有機玻璃膜層的制備方法

在審

• 申請號: 202310616010.7
• 申請日: 2023-05-26
• 公開（公告）號: CN116554749A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 武子瑞;王雙;聶儀晶;傅小奇;楊娟;齊博;溫建龍
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C09D139/06
• 分類號: C09D139/06;C09D5/08;C09D5/14;C09D183/08;C09D4/00;B05D1/38;B05D7/24;B05D7/02;B05D7/00;C08J7/04;C08L33/12
• 代理公司: 南京智造力知識產權代理有限公司 32382
• 代理人: 陳佳佳

本發明屬于納米材料制備技術領域，公開了一種可自行修復的高疏水高透光有機玻璃膜層的制備方法。包括：第一步使用聚硅氧烷處理有機玻璃表面，固化成膜；第二步將爆轟法制備的納米金剛石經研磨分散，氧化除雜，高速離心提取一定粒徑的納米金剛石顆粒，同水熱法制備的Ag@TiO₂納米顆粒一起分散于水和聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液中，形成二者的PVP分散液，再噴涂于有機玻璃表面，烘干固化成膜。本發明所制備的膜層疏水性好、透光率高，且可在光照下自行修復。這種生產方法步驟簡單，耗能低，適合工業化生產，具有很強的實用性。

技術領域

本發明屬于納米薄膜材料制備技術領域，涉及一種可自行修復的高疏水高透光有機玻璃膜層的制備方法，用于航空航天玻璃、軌道交通玻璃、汽車玻璃、建筑玻璃、電子產品屏幕等領域。

背景技術

隨著科技的發展，人類探索世界的范圍日益增大，生活節奏越來越快，航天器、深海探測器、高速列車、汽車、電子產品、建筑物等越來越高科技和智能化。有機玻璃因其強度高、質量輕等優點而在這些軍用民用領域均占有很大的應用范圍。這些應用領域對有機玻璃器件的強度性能及透光率均有較高的要求。但是有機玻璃易吸水，當受到空氣中水分的侵蝕時容易發生老化而導致強度性能下降，在航空航天、軌道交通中使用時具有安全風險。因此，提高有機玻璃器件表面的疏水性并使其具備自行修復功能，將非常有助于延長其使用壽命。

針對以上問題，目前通常采用改進有機玻璃配方或者在有機玻璃表面制備疏水膜層的方法來解決。例如申請專利《一種高透光率防霧的有機玻璃及其制備方法》(公開號：CN108659437A，公告日2018年10月16日)，其對有機玻璃配方中的山梨醇、納米二氧化釩粉體、分散劑與聚甲基丙烯酸甲酯進行了優化，使有機玻璃透光率提高10-15％，但其易引起有機玻璃強度性能的降低。又例如申請專利《防反射膜》(公開號：CN115185021A，公開日：2022年10月14日)，公開了一種同時實現高防反射性及高耐擦傷性的防反射膜的制備方法，其利用中空二氧化硅納米顆粒減少光的反射，利用硅烷偶聯劑改性的納米金剛石顆粒實現高耐擦傷性能和高透明性。再例如申請專利《一種高透光超疏水玻璃的制備方法》(公開號：CN114620955A，公開日：2022年6月14日)，公開了一種高透光超疏水玻璃的制備方法，其以無機玻璃為支撐骨架，在有機玻璃涂層成型過程中，在其表面接枝長鏈大分子層，并伸入到有機玻璃層中參與聚合成型，再在有機玻璃層上涂覆有機疏水層。

本發明開發了一種可應用于有機玻璃表層的可自行修復的高透光高疏水高透光性有機玻璃膜層的制備方法，可以避免外界水汽對有機玻璃基體的侵蝕，且透光率良好。

發明內容

本發明的目的是提高有機玻璃基體對外界水汽的抗侵蝕能力，以延長其使用壽命，具體做法是不改變有機玻璃基體，在有機玻璃器件表面制備一層具有高疏水性和粘結性的低表面能有機大分子膜層，并在該膜層上復合沉積功能性納米金剛石顆粒和Ag@TiO₂顆粒，形成疏水結構所需要的粗糙微結構，最終所得有機玻璃器件的透光率良好，且可以在光照下自行修復。本發明工藝流程簡單，耗能低，原料易得，成本低廉，操作簡單，適合工業化生產和實際應用。

本發明的技術方案如下：

一種可自行修復的高疏水高透光有機玻璃膜層的制備方法，包括如下步驟：

步驟(1)，納米金剛石粉末的制備：稱取爆轟金剛石粉末和NaCl粉末，放置在瑪瑙球磨罐中球磨，將球磨后的粉末取出置于燒杯中，加入去離子水和濃硝酸，磁力攪拌器上攪拌氧化，然后取出在高速離心機離心清洗，然后將洗干凈的金剛石粉末取出備用。

所述爆轟金剛石粉末、NaCl粉末、去離子水和濃硝酸的比例為1g：20g：400mL：50mL；爆轟金剛石粉末的粒徑在100nm以下，球磨轉速350r/min，時間為3h，濃硝酸的濃度為65voL％，磁力攪拌器上攪拌氧化時間為3h；高速離心機離心轉速為7000r/min，離心清洗3次。