超疏水性耐磨透明涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超疏水性耐磨透明涂层，所述涂层至少为三层，所述涂层包括浸涂成型的纳米二氧化硅层和改性聚硅氧烷层，其中纳米二氧化硅与改性聚硅氧烷的重量百分比为纳米二氧化硅：改性聚硅氧烷＝1～20％；该超疏水的涂层具有良好的耐磨性和透明性，提高涂层使用的耐久性，且制作方法简便，易于操作。

Super-hydrophobic wear-resistant transparent coating and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
超疏水性耐磨透明涂层及其制备方法
本专利技术涉及超疏水的功能涂层，特别涉及超疏水性耐磨透明涂层及其制备方法。
技术介绍
超疏水涂层是与水的接触角(WAC)>150°、滚动接触角(SA)<10°的涂层。超疏水涂层具有优异的表面性能，如自清洁、防水、防腐蚀、抗污染等，在工业和日常生活中有着巨大的应用前景，越来越受到广泛关注。常见的超疏水涂层的制备方法有溶胶-凝胶法、电化学沉积法、模板法、粒子填充发、自组装法等，虽然已经报道了多种方法制备超疏水涂层，但受其工艺条件限制很难实现大规模工业化应用，因此，研究一种方法简便、易于操作、可大规模生产的超疏水涂层及其制备方法具有重要的应用价值和实际意义。且现有技术中超疏水性是较容易实现的，但耐磨性是其现实应用中的一大阻碍，耐磨性直接决定着涂层使用的耐久性问题，同时现有的超疏水涂层也很难满足透明性的要求。因此，为了克服现有超疏水涂层的耐磨性和透明性问题，不仅能实现超疏水功能，还极大地满足了该涂层对耐磨性和透明性的要求，同时具有方法简便，易于操作的特点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种超疏水性耐磨透明涂层及其制备方法，不仅能实现超疏水功能，还极大地满足了该涂层对耐磨性和透明性的要求，同时具有方法简便，易于操作的特点。本专利技术的超疏水性耐磨透明涂层，所述涂层至少为三层，所述涂层包括浸涂成型的纳米二氧化硅层和改性聚硅氧烷层，其中纳米二氧化硅与改性聚硅氧烷的重量百分比为纳米二氧化硅：改性聚硅氧烷＝1～20％；进一步，所述纳米二氧化硅层由纳米二氧化硅溶于溶剂中形成的浸涂液中浸涂成型，所述改性聚硅氧烷层由改性聚硅氧烷溶于溶剂中形成的浸涂液中浸涂成型，所述改性聚硅氧烷与溶剂的重量份比为改性聚硅氧烷：溶剂＝1:8～1:2，所述纳米二氧化硅与溶剂的重量份比为纳米二氧化硅：溶剂＝1:400～1：20；进一步，所述改性聚硅氧烷与溶剂的重量份比为聚硅氧烷：溶剂＝1：4，所述纳米二氧化硅与溶剂的重量份比为纳米二氧化硅：溶剂＝0.75:40；进一步，所述纳米二氧化硅为疏水型气相二氧化硅R106、疏水型气相二氧化硅R202、疏水型气相二氧化硅R812、疏水型气相二氧化硅R812S、疏水型气相二氧化硅R972、疏水型气相二氧化硅R974、疏水型气相二氧化硅LA-R649、疏水型气相二氧化硅LA-R669、疏水型气相二氧化硅TS-530、疏水型气相二氧化硅TS-610、疏水型气相二氧化硅TS-720中的一种或两种以上混合物；进一步，所述改性聚硅氧烷为聚氨酯改性聚硅氧烷、含氟聚硅氧烷、含氢聚硅氧烷、丙烯酸改性聚硅氧烷、环氧聚硅氧烷中的一种或两种以上混合物；进一步，所述溶剂为无水乙醇、丙酮、甲苯、四氢呋喃、乙酸乙酯中的一种或两种以上混合物；进一步，将基材分别于含有纳米二氧化硅的浸涂液中和含有改性聚硅氧烷的浸涂液中多次浸涂固化形成至少具有3层涂层结构的超疏水性耐磨透明涂层。本专利技术还公开超疏水性耐磨透明涂层的制备方法，包括以下步骤：a.将改性聚硅氧烷和纳米二氧化硅分别与溶剂混合制成浸涂溶液1和浸涂溶液2；b.将洗净的基材先于浸涂溶液1中浸涂，然后再在浸涂溶液2中浸涂，浸涂的总次数为至少三次；进一步，超疏水性耐磨透明涂层的制备方法，步骤a中，将改性聚硅氧烷和纳米二氧化硅分别溶于溶剂中后先搅拌10～60分钟，然后在超声处理10～60分钟形成浸涂溶液1和浸涂溶液2；进一步，步骤b中，将洗净的玻璃片缓慢浸入浸涂溶液1中静置0.5～2min后取出，待聚硅氧烷固化后将该玻璃片再缓慢浸入浸涂溶液2中静置0.5～2min后取出，待溶剂挥发后再将该玻璃片浸入浸涂溶液2中静置0.5～2min后取出，最后将玻璃片在温度为50～100℃下固化，制得具有3层涂层结构的超疏水性耐磨透明涂层。本专利技术的有益效果：本专利技术的超疏水性耐磨透明涂层及其制备方法，该超疏水的涂层具有良好的耐磨性和透明性，提高涂层使用的耐久性，且制作方法简便，易于操作。附图说明：图1为磨损前水滴与玻璃片表面的接触角图；图2为玻璃片在100g砝码重力下在600目砂纸上磨损200cm后水滴与玻璃片表面的接触角图；图3为不同的二氧化硅与聚硅氧烷的质量比的透光率图；图4为该新型涂层的SEM图；图5为该新型涂层的磨损率图。具体实施方式图1为磨损前水滴与玻璃片表面的接触角图，CA为158.49°，展示了该涂层具有良好的超疏水性；图2为玻璃片在100g砝码重力下在600目砂纸上磨损200cm后水滴与玻璃片表面的接触角图，CA为145.99°，展示了该涂层具有良好的耐磨性；图3为不同的二氧化硅与聚硅氧烷的质量比的透光率图，如图所示，该新型涂层具有良好的透明性；图4为该新型涂层的SEM图，可以观测其表面的微-纳结构，从微观上证明了其超疏水性；图5为该新型涂层的磨损率图，从图中可看出该新型涂层具有良好的耐磨性。本实施例的超疏水性耐磨透明涂层，所述涂层至少为三层，所述涂层包括浸涂成型的纳米二氧化硅层和改性聚硅氧烷层，其中纳米二氧化硅与改性聚硅氧烷的重量百分比为纳米二氧化硅：改性聚硅氧烷＝1～20％；纳米二氧化硅层一般作为面层，改性聚硅氧烷层作为基材与纳米二氧化硅层的粘接剂，纳米二氧化硅层和改性聚硅氧烷层的材料同时对涂层的疏水性，耐磨性和透明性起主导作用。该涂层不仅限于三层，例如可以是纳米二氧化硅层2层或2层以上、改性聚硅氧烷层1层或1层以上，纳米二氧化硅层和改性聚硅氧烷层可以间隔设置或者是依次设置，也就是说，在浸涂工艺上，可以采用纳米二氧化硅层和改性聚硅氧烷层间隔浸涂的方式，也可以采用多次浸涂改性聚硅氧烷层，浸涂完成之后再浸涂纳米二氧化硅层，其中，纳米二氧化硅层也是采用多次浸涂的方式。本实施例中，所述纳米二氧化硅层由纳米二氧化硅溶于溶剂中形成的浸涂液中浸涂成型，所述改性聚硅氧烷层由改性聚硅氧烷溶于溶剂中形成的浸涂液中浸涂成型，所述改性聚硅氧烷与溶剂的重量份比为改性聚硅氧烷：溶剂＝1:8～1:2，所述纳米二氧化硅与溶剂的重量份比为纳米二氧化硅：溶剂＝1:400～1:20；纳米二氧化硅和改性聚硅氧烷与溶剂的配比直接决定着涂层的效果。本实施例中，所述聚硅氧烷与溶剂的重量份比为聚硅氧烷：溶剂＝1：4，所述纳米二氧化硅与溶剂的重量份比为纳米二氧化硅：溶剂＝0.75:40；为优选实施例。本实施例中，所述纳米二氧化硅为疏水型气相二氧化硅R106、疏水型气相二氧化硅R202、疏水型气相二氧化硅R812、疏水型气相二氧化硅R812S、疏水型气相二氧化硅R972、疏水型气相二氧化硅R974、疏水型气相二氧化硅LA-R649、疏水型气相二氧化硅LA-R669、疏水型气相二氧化硅TS-530、疏水型气相二氧化硅TS-610、疏水型气相二氧化硅TS-720中的一种或两种以上混合物；优选采用疏水型气相二氧化硅R972(白炭黑)。本实施例中，所述改性聚硅氧烷为聚氨酯改性聚硅氧烷、含氟聚硅氧烷、含氢聚硅氧烷、丙烯酸改性聚硅氧烷、环氧聚硅氧烷中的一种或两种以上混合物；优选采用聚氨酯改性聚硅氧烷。本实施例中，所述溶剂为无水乙醇、丙酮、甲苯、四氢呋喃、乙酸乙酯中的一种或两种以上混合物；优选采用无水乙醇。本实施例中，将基材分别于含有纳米二氧化硅的浸涂液中和含有改性聚硅氧烷的浸涂液中多次浸涂固化形成至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超疏水性耐磨透明涂层，其特征在于：所述涂层至少为三层，所述涂层包括浸涂成型的纳米二氧化硅层和改性聚硅氧烷层，其中纳米二氧化硅与改性聚硅氧烷的重量百分比为纳米二氧化硅：改性聚硅氧烷＝1～20％。

【技术特征摘要】
1.一种超疏水性耐磨透明涂层，其特征在于：所述涂层至少为三层，所述涂层包括浸涂成型的纳米二氧化硅层和改性聚硅氧烷层，其中纳米二氧化硅与改性聚硅氧烷的重量百分比为纳米二氧化硅：改性聚硅氧烷＝1～20％。2.根据权利要求1所述的超疏水性耐磨透明涂层，其特征在于：所述纳米二氧化硅层由纳米二氧化硅溶于溶剂中形成的浸涂液中浸涂成型，所述改性聚硅氧烷层由改性聚硅氧烷溶于溶剂中形成的浸涂液中浸涂成型，所述改性聚硅氧烷与溶剂的重量份比为改性聚硅氧烷：溶剂＝1:8～1:2，所述纳米二氧化硅与溶剂的重量份比为纳米二氧化硅：溶剂＝1:400～1:20。3.根据权利要求2所述的超疏水性耐磨透明涂层，其特征在于：所述改性聚硅氧烷与溶剂的重量份比为改性聚硅氧烷：溶剂＝1：4，所述纳米二氧化硅与溶剂的重量份比为纳米二氧化硅：溶剂＝0.75:40。4.根据权利要求3所述的超疏水性耐磨透明涂层，其特征在于：所述纳米二氧化硅为疏水型气相二氧化硅R106、疏水型气相二氧化硅R202、疏水型气相二氧化硅R812、疏水型气相二氧化硅R812S、疏水型气相二氧化硅R972、疏水型气相二氧化硅R974、疏水型气相二氧化硅LA-R649、疏水型气相二氧化硅LA-R669、疏水型气相二氧化硅TS-530、疏水型气相二氧化硅TS-610、疏水型气相二氧化硅TS-720中的一种或两种以上混合物。5.根据权利要求4所述的超疏水性耐磨透明涂层，其特征在于：所述改性聚硅氧烷为聚氨酯改...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁浈浈，许里杰，王杰，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50