一种洁净涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于金属、陶瓷、玻璃等不同基底的彩色洁净涂层的制备方法，具体是往水与乙醇的混合液中加入适量的纳米二氧化钛搅拌30min~60min，之后加入一定量的某种颜色的塑粉搅拌30min~60min，再加入一定量的硅基溶胶搅拌10min~30min。（硅基溶胶是由离子水、氨水、无水乙醇、正硅酸乙酯、六甲基二硅胺烷配置的一种稳定胶体）。将制备好的混合液涂制到基材上，一定温度退火10min~30min得到洁净涂层，涂层结合使用的塑粉类型可调整为不同颜色。本发明专利技术公开的适用于金属、陶瓷、玻璃等不同基底的洁净涂层制备，工艺简单，成本低，无污染，易操作，涂层与衬底的结合牢固，涂层颜色可调、具有优异的洁净性能。

A clean coating and its preparation method

The invention discloses a method for preparing a color clean coating for different substrates such as metals, ceramics, glass, etc. Specifically, a suitable amount of nano-titanium dioxide is added into the mixture of water and ethanol to stir for 30-60 minutes, then a certain amount of plastic powder of a certain color is added to stir for 30-60 minutes, and a certain amount of silica-based sol is added. Stir 10min~30min. Silicon-based sol is a stable colloid composed of ionic water, ammonia water, anhydrous ethanol, tetraethyl orthosilicate and hexamethyldisiloxane. The prepared mixture was coated on the substrate and annealed at a certain temperature for 10 to 30 minutes to obtain a clean coating. The type of plastic powder used in the coating combination can be adjusted to different colors. The invention discloses a clean coating suitable for preparing different substrates such as metal, ceramics, glass, etc. The process is simple, the cost is low, the pollution is free, the operation is easy, the combination of the coating and the substrate is firm, the color of the coating is adjustable, and the cleaning performance is excellent.

【技术实现步骤摘要】
一种洁净涂层及其制备方法
本专利技术涉及一种彩色洁净涂层的制备方法，尤其涉及一种适用多种颜色、多种基底的洁净涂层的制备方法。
技术介绍
近年来研究人员对荷叶、水黾、玫瑰花等一些动植物疏水特性的研究发现，实现超疏水需要两个因素，第一表面具有粗糙结构，第二低的表面能。所以研究超疏水表面成为一个火热的课题。超疏水涂层可以应用在很多领域，比如自清洁、抗冰雪、减阻、油水分离、抗腐蚀等领域。建筑物外墙、防护栏通常会受到外界环境中诸如粉尘、悬浮颗粒等污染，这不仅影响了建筑物、防护栏的美观，同时这些污染物还会通过物理化学作用破坏外墙涂料和防护栏表面，降低了外墙涂料和防护栏涂层的使用效率，增加了维护成本，所以具有超疏水自清洁的涂层就受到了很大关注。在抗冰雪方面可应用于高压输电线路，航行，电视通讯等方面。当寒冬冰雪来临的时候，冰雪很容易阻碍电力正常的传输，并且给飞机的飞行安全也带来潜在的危害，还大大减弱了电视信号和出现中断信号的现象。通过超疏水涂层减少冰雪的粘附达到防冰灾害，有效的避免电力输送，航行，电视通讯冰雪对它们的覆盖和对信号传输的影响。在减阻方面可应用于海洋货轮运输等方面。由于海洋轮船在运输货物航行的过程中和海水之间存在一定的阻力，超疏水表面可以降低海洋轮船在航行中的运动阻力，并且能够有效的提升船体的抗腐蚀性能。超疏水表面在轮船运输过程中，既减少了阻力又提高了轮船的航行速度，有效的节约了燃料能源减少了能量损耗。基于超疏水的广泛应用，目前，制备一种粗糙的表面再降低其表面能是一种常见的方法。曲爱兰等通过制备不同形状和粒径的SiO2粒子，构建了Cassie模型的非均匀相结构，然后利用氟硅烷得到了具有仿生类“荷叶效应”的超疏水膜，两者共同作用赋予了涂膜超疏水性能。测得水的静态接触角达到（174.2±2）°。郭志光等采用溶胶－凝胶法与自组装技术相结合在硅片表面制备了具有一定表面粗糙度的薄膜，再经全氟辛基三氯甲硅烷化学修饰后制备出了具有超疏水性能的薄膜，水滴与膜表面的接触角为155°～157°。但是超疏水涂层成本高、环境不友好、与基底结合力不强、不适合大规模应用，并且降低表面能的含氟药品对人体有害。致力于制备方法简单、制备成本低、适合大规模应用、与基底结合力强、环境友好型、无氟、适合大规模应用的超疏水洁净涂层是当前的热门研究方向。本专利技术致力于制备一种制备方法简单、成本低、环境友好、与基底结合力好、无氟、适合大规模应用的超疏水涂层。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有洁净涂层成本高、环境不友好、与基底结合力不强、含氟、不适合大规模应用的问题，提供了一种工艺简单，成本低，无污染，易操作，涂层与衬底的结合牢固，涂层颜色可调的洁净涂层的制备方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种洁净涂层，所述的洁净涂层表面的水的静态接触角大于150°，所述的洁净涂层为彩色涂层。进一步优选为所述的洁净涂层表面的水的静态接触角为155°。本专利技术所述的洁净涂层对硫酸铜溶液、豆浆、甲基橙溶液、咖啡溶液、黑墨水、玫瑰红B溶液等具有很好的非浸润效果。所述的涂层的原料包括二氧化钛，塑粉，硅基溶胶；所述的二氧化钛与塑粉和硅基溶胶的质量比为1-12：28-36：30-60；所述的涂层中的原料均溶于溶剂中，所述的溶剂为水与乙醇的混合溶液，其中，水与乙醇的体积比为1：2-6。所述的塑粉为调配有色彩的羧基聚酯树脂。塑粉的添加一方面调配了涂层颜色、增加了涂层的成膜性，但其加入会影响二氧化硅在涂层表面的微结构，甚至被塑粉包覆，失去低表面能材料表面，从而失去疏水效果。只有合理控制塑粉与硅基溶胶的共混形式（如搅拌、研磨和球磨等）和混合时间，才能有效保证其成膜性和疏水效果。所述的硅基溶胶的成分包括去离子水、氨水、无水乙醇、正硅酸乙酯、六甲基二硅胺烷，其中，去离子水、氨水、无水乙醇、正硅酸乙酯、六甲基二硅胺烷的质量比为0.5~20：150~250：300~450：15~36：5~20。进一步优选为所述的硅基溶胶的成分包括去离子水、氨水、无水乙醇、正硅酸乙酯、六甲基二硅胺烷，其中，去离子水、氨水、无水乙醇、正硅酸乙酯、六甲基二硅胺烷的质量比为2：180：395：19：16。本专利技术所述的硅基溶胶在洁净涂层中形成粒径在20-35nm的高粗糙度二氧化硅微球和疏水基团，从而很大程度上保证了洁净涂层表面具有纳米级别的表面粗糙度、低表面能材料和疏水基团，为涂层的为涂层的自洁净性能奠定物理、化学基础。本专利技术的技术方案还提供一种洁净涂层的制备方法，包括如下步骤：步骤一：将二氧化钛加入到溶剂中搅拌均匀后加入塑粉，搅拌45-75min；再加入硅基溶胶，继续搅拌得到均匀溶液；步骤二：将步骤一得到的均匀溶液涂制到基材（所述的基材包括金属、陶瓷、或玻璃。）上120℃~240℃退火10-25min，得到洁净涂层。所述的塑粉为不同颜色，包括蓝色、黑色、灰色、白色、橙色等；所述的调配有色彩的树脂包括蓝色的羧基聚酯树脂、黑色的羧基聚酯树脂、灰色的羧基聚酯树脂、白色的羧基聚酯树脂、橙色的羧基聚酯树脂。塑粉的添加一方面调配了涂层颜色，另一方面也促进了硅基溶胶在各种基底上的成膜。本专利技术的技术方案将所述的洁净涂层可在防护栏、建筑外墙体、或室内瓷砖上应用。本专利技术的有益效果是：本专利技术所述的药品廉价易得并且不含对人有害的氟，并且洁净涂层的制备方法操作简单、成本低、无污染，制备的洁净涂层性能优越，其中水的静态接触角可达到156°，是一种可大规模制备的洁净涂层。附图说明图1实施例1为不同颜色塑粉的浸润性测试结果图，其中，a为黑色，b为灰色，c为蓝色。图2实施例1中不同颜色塑粉在金属上做的接触角测试图，其中，a为黑色，b为灰色，c为蓝色。图3实施例2中用不同质量浓度的二氧化钛涂层混合液在金属基地上做的接触角测试图，其中，a为二氧化钛质量浓度70mg/ml、b为二氧化钛质量浓度16.67mg/ml。图4实施例2中用甲基橙水溶液针对不同质量浓度的二氧化钛涂层在金属基底上做的浸润性效果图，其中，a为二氧化钛质量浓度70mg/ml、b为二氧化钛质量浓度16.67mg/ml。图5实施例3中在金属基地上做的不同退火温度的接触角测试图，其中a退火温度180℃、b退火温度220℃、c退火温度240℃。图6实施例4中搅拌得到的洁净涂层的接触角测试图。图7实施例4中研磨得到的洁净涂层的接触角测试图。图8实施例5中洁净涂层上不同液体的浸润性测试图。图9实施例6中不同基底的洁净涂层原图，其中，a铁片基底，b陶瓷基底，c玻璃基底。图10实施例6中不同基底的洁净涂层接触角测试图，其中，a铁片基底，b陶瓷基底，c玻璃基底。图11实施例7中不同涂层的接触角测试，其中，a为护栏洁净涂层的接触角、b为护栏塑粉涂层的接触角。图12实施例7中护栏洁净涂层的弹跳性测试截图。图13实施例7中护栏塑粉涂层的弹跳性测试截图。图14实施例7中不同涂层的水珠滚动性测试截图，其中，a为护栏洁净涂层的接触角、b为护栏塑粉涂层的接触角。图15实施例7中泥水在护栏洁净涂层上的滚动测试截图。图16实施例7中泥水在护栏塑粉涂层上的滚动测试截图。图17实施例8不同正硅酸乙酯摩尔浓度制备的硅基溶胶对疏水性的影响，其中，a为正硅酸乙酯摩尔浓度为0.47mol/L，b为正硅酸乙酯摩尔浓度为0.6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种洁净涂层，其特征在于，所述的洁净涂层表面的水的静态接触角大于150°，所述的洁净涂层为彩色涂层。

【技术特征摘要】
1.一种洁净涂层，其特征在于，所述的洁净涂层表面的水的静态接触角大于150°，所述的洁净涂层为彩色涂层。2.权利要求1所述的洁净涂层，其特征在于，所述的涂层的原料包括二氧化钛，塑粉，硅基溶胶；所述的二氧化钛与塑粉和硅基溶胶的质量比为1-12：28-36：30-60；所述的涂层中的原料均溶于溶剂中，所述的溶剂为水与乙醇的混合溶液，其中，水与乙醇的体积比为1：2-6。3.权利要求1所述的洁净涂层，其特征在于，所述的塑粉为不同颜色的羧基聚酯树脂，具体包括蓝色、黑色、灰色、白色、橙色。4.权利要求1所述的洁净涂层，其特征在于，所述的硅基溶胶的成分包括去离子水、氨水、无水乙醇、正硅酸乙酯、六甲基二硅胺烷，其中，去离子水、氨水、无水乙醇、正硅酸乙酯、六甲基二硅胺烷的质量比为0.5~20：150~250：300~450：15~36：5~20。5.权利要求1所述的洁净涂层，其特征在于，所述的硅基溶胶的成分包括去离子水、氨水、无水乙醇、正硅酸乙酯、六甲基二硅胺烷，其中，去离子水、氨水、无水乙醇、正硅酸乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙小华，赵亚强，李鸣，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42