一种强效抗污自洁喷涂液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种强效抗污自洁喷涂液，所述强效抗污自洁喷涂液由以下各原料制备而成：低表面能物质、醇溶液、二氧化硅球形纳米粒子、有机硅烷试剂和无机酸。本发明专利技术还公开了上述强效抗污自洁喷涂液的制备方法和在制备强效抗污自洁材料中的应用。本发明专利技术强效抗污自洁喷涂液制备方法简单，适合批量生产；能通过简单的喷涂法在各种固体基底上制备了强效抗污自洁涂层，具有良好的抗污自洁性能，且制备方法简单，适用范围广，在常温下即可获得。

A strong anti fouling self cleaning spray solution and its preparation and Application

The invention discloses a strong anti fouling and self cleaning spray solution, which is prepared from the following raw materials: low surface energy matter, alcohol solution, silica spherical nanoparticles, organic silane reagent and inorganic acid. The invention also discloses the preparation method of the strong effective anti fouling self cleaning spray liquid and the application in the preparation of strong anti fouling self cleaning material. The invention has the advantages of simple preparation method and potent anti self cleaning liquid spraying system, suitable for mass production; through a simple spray method on various solid substrates of potent anti fouling self-cleaning coating has good anti fouling self-cleaning performance, simple preparation method, wide application range, at room temperature can be obtained.

【技术实现步骤摘要】
一种强效抗污自洁喷涂液及其制备方法和应用
本专利技术涉及纳米材料制备
更具体地，涉及一种强效抗污自洁喷涂液及其制备方法和应用。
技术介绍
自清洁涂层在我们的日常生活中有重要的应用，使用自清洁涂层来替代传统的清洗方法可以节省巨大的清洗成本。例如，应用于太阳能光伏发电、温室大棚的塑料薄膜、光学透镜以及建筑材料等领域。强效抗污自洁涂层的制备是受到荷叶“出淤泥而不染”的启发，水在其表面的接触角大于150°，滚动角小于10°，当表面有灰尘或者污垢时，水易于滚落并带走灰尘，从而达到自清洁的效果。制备这种表面所需要的条件是具有合适的微纳结构、较高的粗糙度和较低的表面能。YaoLu等人(LuY,SathasivamS,SongJ,etal.Robustself-cleaningsurfacesthatfunctionwhenexposedtoeitherairoroil[J].Science,2015,347(6226):1132-1135)通过提拉或喷涂商业的粘结剂【EVO-STIK(Bostik,UK)】以及二氧化硅、二氧化钛和十三氟辛基三乙氧基硅烷的混合溶胶液制备了高强度的超疏水涂层。但涂覆有该涂层的固体基底表面呈现白色，对于透明的基底影响了其使用效果，降低了基底透光率。Ying-ChuChen等人(ChenYC,HuangZS,YangH.Cicada-Wing-InspiredSelf-CleaningAntireflectionCoatingsonPolymerSubstrates[J].ACSAppliedMaterials&Interfaces,2015,7(45):25495-25505)通过反应离子束刻蚀和化学气相沉积低表面能物质的方法制备了类似蝉翼结构的减反增透超疏水自清洁涂层，涂覆有该涂层的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底在可见光波段内有较高的透光率和良好的超疏水性能。但是此研究中制备方法过于复杂，且需要用到特殊而昂贵的设备，因此不适用于大面积的应用。DengtengGe等人(GeD,YangL,ZhangY,etal.TransparentandSuperamphiphobicSurfacesfromOne-StepSprayCoatingofStringedSilicaNanoparticle/SolSolutions[J].Particle&ParticleSystemsCharacterization,2014,31(7):763-770)通过一步喷涂法制备了透明超疏水涂层，并应用到了不同的基底上。但在此研究中对涂层的强度仅仅进行了冲水和冲沙试验，且所用的水的体积和沙的重量都偏低，涂层的强度较弱，无法适应实际应用的需求。因此，需要开发一款制备方法简单、适合大规模生产的强效抗污自洁溶液，并寻求一种对设备要求低、在常温下即可获得强效抗污涂层、适用于不同基底的强效抗污自洁涂层的制备方法，以满足现有应用。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种强效抗污自洁喷涂液，该喷涂液具有良好的抗污自洁性能。本专利技术的第二个目的在于提供上述喷涂液的制备方法，该制备方法简单，适合批量生产本专利技术的第三个目的在于提供上述喷涂液在制备强效抗污自洁材料中的应用。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：本专利技术提供了一种强效抗污自洁喷涂液，所述强效抗污自洁喷涂液由以下各原料制备而成：低表面能物质、醇溶液、二氧化硅球形纳米粒子、有机硅烷试剂和无机酸。进一步，所述低表面能物质与所述醇溶液的体积比为0.01～0.05:1；所述二氧化硅球形纳米粒子与所述低表面能物质和醇溶液的混合液的体积比为0.2～3:1；所述有机硅烷试剂与所述二氧化硅球形纳米粒子、低表面能物质与醇溶液的混合液的体积比为0.001～0.05:1；所述无机酸与所述二氧化硅球形纳米粒子、低表面能物质与醇溶液的混合液的体积比为0.001～0.008:1。进一步，所述低表面能物质包括但不限于三氟丙基三甲氧基硅烷、三氟丙基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷或十二氟庚基丙基三乙氧基硅烷。进一步，所述醇溶液包括但不限于乙醇、异丙醇、异戊醇、乙二醇中的一种或几种的混合。进一步，所述有机硅烷试剂包括但不限于3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯和正硅酸异丙酯中的一种或几种的混合。进一步，所述无机酸包括但不限于氢氟酸、盐酸、硫酸、硝酸和磷酸中的一种或几种的混合。进一步，所述二氧化硅球形纳米粒子为不同粒径的二氧化硅球形纳米粒子，包含粒径为10～30nm的二氧化硅球形纳米粒子和粒径为31～100nm的二氧化硅球形纳米粒子；二者的体积比为0.2～1.5：1；所述二氧化硅纳米粒子是实心纳米粒子。本专利技术进一步公开了上述强效抗污自洁喷涂液的方法，包括以下步骤：1)将低表面能物质与醇溶液混合搅拌，得第一混合液；2)将二氧化硅球形纳米粒子与第一混合液混合搅拌，并调节pH值，得第二混合液；3)将所述第二混合液、有机硅烷试剂和无机酸进行混合搅拌，得到强效抗污自洁喷涂液。具体的，上述强效抗污自洁喷涂液的方法，包括以下步骤：1)将低表面能物质与醇溶液混合搅拌1～6h后，得第一混合液；2)将二氧化硅球形纳米粒子与第一混合液混合搅拌6～24h，并调节pH值为6～8，得第二混合液；3)将所述第二混合液、有机硅烷试剂和无机酸进行混合搅拌1～6h，得到强效抗污自洁喷涂液。进一步，所述低表面能物质与醇溶液的体积比为0.01～0.05:1；所述二氧化硅球形纳米粒子与第一混合液的体积比为0.2～3:1；所述有机硅烷试剂与第二混合液的体积比为0.001～0.05:1；所述无机酸与第二混合液的体积比为0.001～0.008:1。本专利技术还公开了上述强效抗污自洁喷涂液在制备强效抗污自洁材料中的应用。本专利技术进一步还公开了一种强效抗污自洁涂层的制备方法，包括以下步骤：1)将上述强效抗污自洁喷涂液倒入喷枪内，垂直于固体基底表面，距离固体基底表面8～20cm，沿直线进行喷涂；其中，在喷涂过程中，以空气为载气，空气压缩机的表压为0.6～0.8MPa，喷枪水平移动速度为2～10cm/s，流量为30～100mL/min；2)喷涂完一遍后，待强效抗污自洁喷涂液完全干燥后，再喷涂第二遍，喷涂三到八遍即可。进一步，所述固体基底包括但不限于玻璃基底、聚合物基底、金属板材、瓷砖、石材、木材、皮革、织物；其中，所述玻璃基底包括但不限于普通市售玻璃、银镜、光学透镜、光伏玻璃或建筑玻璃；所述聚合物基底包括但不限于有机玻璃(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；所述金属基底包括但不限于铝合金、不锈钢、钛合金、铜。本专利技术涂有上述强效抗污自洁涂层的固体基底的水接触角大于150°，滚动角小于10°；在经受5H铅笔划痕测试后涂层并没有破损；倾斜45°经受沙土自两米高处落下时，上部沙土较少，主要集中在底部，且经风吹可以全部去掉；经2米高花洒水冲洗后，可以带走表面污渍，达到自洁效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种强效抗污自洁喷涂液，其特征在于，所述强效抗污自洁喷涂液由以下各原料制备而成：低表面能物质、醇溶液、二氧化硅球形纳米粒子、有机硅烷试剂和无机酸。

【技术特征摘要】
1.一种强效抗污自洁喷涂液，其特征在于，所述强效抗污自洁喷涂液由以下各原料制备而成：低表面能物质、醇溶液、二氧化硅球形纳米粒子、有机硅烷试剂和无机酸。2.根据权利要求1所述的强效抗污自洁喷涂液，其特征在于，所述低表面能物质与所述醇溶液的体积比为0.01～0.05:1；所述二氧化硅球形纳米粒子与所述低表面能物质和醇溶液的混合液的体积比为0.2～3:1；所述有机硅烷试剂与所述二氧化硅球形纳米粒子、低表面能物质与醇溶液的混合液的体积比为0.001～0.05:1；所述无机酸与所述二氧化硅球形纳米粒子、低表面能物质与醇溶液的混合液的体积比为0.001～0.008:1。3.根据权利要求1所述的强效抗污自洁喷涂液，其特征在于，所述低表面能物质为三氟丙基三甲氧基硅烷、三氟丙基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷或十二氟庚基丙基三乙氧基硅烷。4.根据权利要求1所述的强效抗污自洁喷涂液，其特征在于，所述醇溶液为乙醇、异丙醇、异戊醇、乙二醇中的一种或几种的混合；所述无机酸为氢氟酸、盐酸、硫酸、硝酸和磷酸中的一种或几种的混合。5.根据权利要求1所述的强效抗污自洁喷涂液，其特征在于，所述有机硅烷试剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯和正硅酸异丙酯中的一种或几种的混合。6.根据权利要求1所述的强效抗污自洁喷涂液，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺军辉，何溥，任婷婷，庞子力，
申请(专利权)人：和智创成北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11