一种透明超疏水表面的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种透明超疏水表面的制备方法，包括以下步骤：a)配制聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液；b)配制中空二氧化硅颗粒分散液；以及c)将聚二甲基硅氧烷溶液和中空二氧化硅颗粒分散液涂布于玻璃基材表面。通过本发明专利技术提供的方法可制备得到高透明度的超疏水玻璃。本发明专利技术提供的方法可应用于汽车、飞机、航天器件的挡风玻璃，不仅可以减少空气中灰尘等污染物的污染，还能够使其在高湿度环境或雨天保持干燥，从而保持视线清晰，提高驾驶安全性。

Preparation method of transparent super hydrophobic surface

The invention provides a preparation method of transparent superhydrophobic surface, which comprises the following steps: a) preparing polydimethylsiloxane (PDMS) solution; b) preparing hollow silica particle dispersion solution; and c) coating polydimethylsiloxane solution and hollow silica particle dispersion solution on glass substrate surface. The highly transparent super hydrophobic glass can be prepared by the method provided by the invention. The method provided by the invention can be applied to the windshield of automobile, aeroplane and aerospace devices, which can not only reduce the pollution of dust and other pollutants in the air, but also keep the windshield dry in high humidity environment or rainy days, so as to keep the sight clear and improve the driving safety.

【技术实现步骤摘要】
一种透明超疏水表面的制备方法
本专利技术涉及一种疏水表面，更具体地，涉及一种透明超疏水表面的制备方法。
技术介绍
超疏水表面具有优异的自清洁性，防污等性能，现阶段已被广泛应用于油水分离、防腐蚀、防冰等多个领域。但是目前制备得到的大多数超疏水表面均不透明，因此限制了其在某些特定领域的应用。赋予超疏水表面透明性，有望扩宽其使用范围，应用于汽车、飞机、航天器等的挡风玻璃，高层建筑物的窗玻璃和外墙体，太阳能电池板等多个方面。现有的技术或方案中多采用含氟试剂进行超疏水表面的构筑，一方面成本较高，另一方面对环境的污染较大，同时用到的制备工艺也较为复杂，不利于工业化生产。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种透明超疏水表面的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：a)配制聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液；b)配制中空二氧化硅颗粒分散液；以及c)将所述聚二甲基硅氧烷溶液和所述中空二氧化硅颗粒分散液涂布于玻璃基材表面。在上述制备方法中，在步骤b)和步骤c)之间还包括步骤d)，所述步骤d)包括：对所述玻璃基材进行羟基化处理。在上述制备方法中，所述步骤a)进一步包括：按照质量比10:1的比例将聚二甲基硅氧烷预聚体和固化剂溶解于溶剂中，以配制成质量分数为1-3％的所述聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液。在上述制备方法中，所述步骤b)进一步包括：将粒径为45-55nm和/或250-350nm的中空二氧化硅颗粒分散于溶剂中以配制成质量分数为2-5％的所述中空二氧化硅颗粒分散液。在上述制备方法中，所述步骤b)进一步包括：将粒径为50nm和/或300nm的中空二氧化硅颗粒分散于溶剂中以配制成质量分数为2-5％的所述中空二氧化硅颗粒分散液。在上述制备方法中，所述溶剂为四氢呋喃。在上述制备方法中，所述固化剂为硅酸四乙酯。在上述制备方法中，所述步骤d)进一步包括：采用氧等离子刻蚀机对所述玻璃基材进行羟基化处理，其中，刻蚀功率35-45W，刻蚀时间2-8min。在上述制备方法中，所述步骤d)进一步包括：采用氧等离子刻蚀机对所述玻璃基材进行羟基化处理，其中，刻蚀功率40W，刻蚀时间5min。在上述制备方法中，所述步骤b)进一步包括：将粒径为45-55nm和/或250-350nm的中空二氧化硅颗粒分散于所述步骤a)制备得到的溶液中，超声混匀，以配制成质量分数为2-5％的中空二氧化硅颗粒分散液，即，二氧化硅颗粒/聚二甲基硅氧烷共混液；以及所述步骤c)进一步包括：将含有所述聚二甲基硅氧烷和所述中空二氧化硅颗粒的所述二氧化硅颗粒/聚二甲基硅氧烷共混液涂布于玻璃基材表面。在上述制备方法中，在所述步骤c)中，利用喷枪将将所述聚二甲基硅氧烷溶液和所述中空二氧化硅颗粒分散液喷涂于玻璃基材表面，喷枪头与玻璃基材表面的距离为8-12cm，压力为0.3-0.5MPa，喷涂后，将所述玻璃基材放置于120-180℃的烘箱中，焙烘25-35min。在上述制备方法中，在所述步骤c)中，利用喷枪将将所述聚二甲基硅氧烷溶液和所述中空二氧化硅颗粒分散液喷涂于玻璃基材表面，喷枪头与玻璃基材表面的距离为10cm，压力为0.4MPa，喷涂后，将所述玻璃基材放置于150℃的烘箱中，焙烘30min。目前制备透明超疏水表面所用到的大多为实心颗粒，当颗粒粒径在100nm以上时就会使透明度大大下降。制备超疏水表面的两个基本条件是微纳粗糙结构的构筑及低表面能物质的修饰，但是粗糙结构又是制约透明性的一个关键因素，如何平衡粗糙度和透明度的关系，制备优异性能的透明超疏水表面是一个难点。在本专利技术通过控制中空SiO2颗粒粒径大小，以及PDMS涂层厚度，最终制备得到高透明度的超疏水玻璃。本专利技术提供的方法可应用于汽车、飞机、航天器件的挡风玻璃，不仅可以减少空气中灰尘等污染物的污染，还能够使其在高湿度环境或雨天保持干燥，从而保持视线清晰，提高驾驶安全性；应用于高层建筑物的窗玻璃和外墙体，玻璃表面的污物可以借助雨水带走，减少了高层建筑玻璃清洗的次数，避免清洗玻璃高空作业的危险。附图说明图1是根据本专利技术的实施例的制备透明超疏水表面的工艺流程。具体实施方式以下结合具体的实施案例对本专利技术进行具体阐述，但本专利技术的保护范围不仅限于此。实施例1如图1所示，图1示出了根据本专利技术的实施例的制备透明超疏水表面的工艺流程。该工艺流程包括以下步骤：a)利用电子天平称取0.8g粒径为50nm的中空SiO2颗粒于烧杯中，然后加入四氢呋喃至40g，采用超声波细胞粉碎仪对上述混合液超声10min左右，配制得到质量分数为2％的中空SiO2四氢呋喃分散液；b)利用电子天平称取0.2gPDMS预聚体及0.02g固化剂于烧杯中，加四氢呋喃至20g，配置得到质量分数为1％的PDMS溶液，其中，固化剂为硅酸四乙酯；c)采用氧等离子刻蚀机对玻璃基材进行羟基化处理，刻蚀功率40W，刻蚀时间5min，玻璃基材的尺寸大小为2.5×6cm；d)之后，如图1中的方案(1)所示，取8mL步骤a)中配置得到的中空SiO2颗粒分散液和3mLPDMS溶液按照先后顺序，利用喷枪依次喷涂于玻璃基材表面，喷枪头与玻璃基材表面的距离为10cm左右，压力为0.4MPa，喷涂完成后，150℃焙烘30min。在室温条件下，采用接触角测量仪对涂层表面的润湿性能进行测试；采用紫外分光光度仪器对涂层表面的透光率进行测试。结果：所制备得到的涂层表面的接触角在160-165°之间，滚动角低于5°，透光率高达90％。实施例2如图1所示，图1示出了根据本专利技术的实施例的制备透明超疏水表面的工艺流程。该工艺流程包括以下步骤：a)利用电子天平称取0.8g粒径为300nm的中空SiO2颗粒于烧杯中，然后加入四氢呋喃至40g，采用超声波细胞粉碎仪对上述混合液超声10min左右，配制得到质量分数为2％的中空SiO2四氢呋喃分散液；b)利用电子天平称取0.2gPDMS预聚体及0.02g固化剂于烧杯中，加四氢呋喃至20g，配置得到质量分数为1％的PDMS溶液，其中，固化剂为硅酸四乙酯；c)采用氧等离子刻蚀机对玻璃基材进行羟基化处理，刻蚀功率40W，刻蚀时间5min，玻璃基材的尺寸大小为2.5×6cm；d)之后，如图1中的方案(1)所示，取8mL步骤a)中配置得到的中空SiO2颗粒分散液和3mLPDMS溶液按照先后顺序，利用喷枪依次喷涂于玻璃基材表面，喷枪头与玻璃基材表面的距离为10cm左右，压力为0.4MPa，喷涂完成后，150℃焙烘30min。在室温条件下，采用接触角测量仪对涂层表面的润湿性能进行测试；采用紫外分光光度仪器对涂层表面的透光率进行测试。结果：所制备得到的涂层表面的接触角在160-165°之间，滚动角低于5°，透光率高达83％。实施例3a)称取0.4gPDMS预聚体及0.04g固化剂于烧杯中，加四氢呋喃至40g，配置得到质量分数为1％的PDMS溶液，然后在其中加入0.8g粒径为50nm的中空SiO2颗粒，采用超声波细胞粉碎仪对上述混合液超声，得到均匀的分散液，其中，固化剂为硅酸四乙酯。b)采用氧等离子刻蚀机对玻璃基材进行羟基化处理，刻蚀功率40W，刻蚀时间5min，玻璃基材的尺寸大小为2.5×6cm；b)之后，如图1中的方案(2)所示，取8mL步骤a)中配置得到的中空SiO2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种透明超疏水表面的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a)配制聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液；b)配制中空二氧化硅颗粒分散液；以及c)将所述聚二甲基硅氧烷溶液和所述中空二氧化硅颗粒分散液涂布于玻璃基材表面。

【技术特征摘要】
1.一种透明超疏水表面的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a)配制聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液；b)配制中空二氧化硅颗粒分散液；以及c)将所述聚二甲基硅氧烷溶液和所述中空二氧化硅颗粒分散液涂布于玻璃基材表面。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤b)和步骤c)之间还包括步骤d)，所述步骤d)包括：对所述玻璃基材进行羟基化处理。3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述步骤a)进一步包括：按照质量比10:1的比例将聚二甲基硅氧烷预聚体和固化剂溶解于溶剂中，以配制成质量分数为1-3％的所述聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液。4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述步骤b)进一步包括：将粒径为45-55nm和/或250-350nm的中空二氧化硅颗粒分散于溶剂中以配制成质量分数为2-5％的所述中空二氧化硅颗粒分散液。5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述步骤b)进一步包括：将粒径为50nm和/或300nm的中空二氧化硅颗粒分散于溶剂中以配制成质量分数为2-5％的所述中空二氧化硅颗粒分散液。6.根据权利要求3或4所述的制备方法，其中，所述溶剂为四氢呋喃。7.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述固化剂为硅酸四乙酯。8.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述步骤d)进一步包括：采用氧等离子刻蚀机对所述玻璃基材进...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：洛阳尖端技术研究院，洛阳尖端装备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41