一种自清洁防雾涂层膜的制备方法技术

本发明专利技术提供一种自清洁防雾涂层膜及其制备方法，通过将含有交联剂的PDMS预聚体混合物缓慢倒入固化剂溶液中，使得PDMS预聚体混合物在水平方向的表面张力作用下铺张扩散为薄膜层，形成固化程度及应力不一的两个侧面，造成开裂、褶皱进而形成凸起与凹陷状的微结构，获得微观粗糙的疏水结构，本发明专利技术所述方法可以简单快速地制备PDMS表面疏水结构，不仅起到防雾效果，还可使表面的水滴滚落时带走污染物，保持材料表面的清洁。

A preparation method of self-cleaning antifogging coating film

【技术实现步骤摘要】
一种自清洁防雾涂层膜的制备方法
本专利技术涉及功能薄膜
，具体涉及一种自清洁防雾涂层膜的制备方法。
技术介绍
由于人类生产活动及自然力量等因素的影响，环境大气层中含有各种尺寸不同的漂浮粒子，这些灰尘粒子易黏附在空气中物体的表面而引起污染，特别是建筑物窗玻璃及汽车玻璃积聚灰尘后，既影响美观，又降低了玻璃的透光性能。起雾是一种常见的物理现象，由于水蒸气在镜片等表面遇冷液化形成了小水滴，让光线产生散射，造成模糊不清，这给日常生产和生活带来许多不便甚至危险，如汽车挡风玻璃、农业温室、太阳能电池板等表面的雾滴会大大降低其透光能力，严重影响其效率。需要一种涂膜以满足人们在自然条件下具有自清洁作用又能防雾的迫切要求。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种自清洁防雾涂层膜及其制备方法。本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：一种自清洁防雾涂层膜的制备方法，包括以下步骤：S1、PDMS预聚体中加入交联剂，其中，PDMS预聚体与交联剂的质量比例为12-14:1，充分混合搅拌，搅拌时间10-30min，得到PDMS预聚体溶液A；S2、去离子水加热，待温度升至60～70℃时，加入抑制剂，抑制剂终浓度在4-10％，加入质量分数0.1-0.2％的非离子型表面活性剂，加入质量分数0.5-2％的固化剂，得到固化剂溶液B；S3、将PDMS预聚体溶液A缓慢倒至固化剂溶液B表面，PDMS预聚体溶液A在固化剂溶液B表面扩散，温度保持在60-70℃，保温时间1-2h，得到PDMS薄膜，干燥制得所述自清洁防雾涂层膜；所述自清洁防雾涂层膜的厚度为0.08-0.3mm，所述抑制剂为乙醇、乙二醇、丙二醇或异丙醇。优选的，所述交联剂为正硅酸乙酯或甲氧基硅烷中的一种或几种，所述甲氧基硅烷包括甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷。优选的，所述固化剂为非长链烷基、苯基硅烷、乙氧基硅烷、氯硅烷的硅烷偶联剂，所述长链烷基的碳原子数大于4。优选的，所述固化剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH540)，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)，N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH792)，N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(KH602)。优选的，所述非离子型表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚，所述壬基酚聚氧乙烯醚包括TX-7、TX-9、TX-10，所述烷基酚聚氧乙烯醚包括AEO-7、AEO-9、AEO-10。优选的，在所述干燥后的自清洁防雾涂层膜的背水面还蒸镀有一层超薄金属层，金属层厚度为10-50nm，所述金属为金、银、铜、锌、铬或铝。优选的，在所述金属层上还喷涂有烷基氯硅烷，所述烷基氯硅烷为苯基三氯硅烷、丙基三氯硅烷或十二烷基三氯硅烷，或为烷基碳原子数在4-11之间的烷基三氯硅烷。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过将含有交联剂的PDMS预聚体混合物缓慢倒入固化剂溶液中，使得PDMS预聚体混合物在水平方向的表面张力作用下铺张扩散为薄膜层，形成固化程度及应力不一的两个侧面，造成开裂、褶皱进而形成凸起与凹陷状的微结构，获得微观粗糙的疏水结构，本专利技术所述制备方法可以简单快速地制备具有表面疏水结构的PDMS薄膜，不仅起到防雾效果，还可使表面的水滴滚落时带走污染物，保持材料表面的清洁。具体实施方式结合以下实施例对本专利技术作进一步描述。本申请的实施例涉及一种自清洁防雾涂层膜的制备方法，包括以下步骤：S1、PDMS预聚体中加入交联剂，其中，PDMS预聚体与交联剂的质量比例为12-14:1，充分混合搅拌，搅拌时间10-30min，得到PDMS预聚体溶液A；S2、去离子水加热，待温度升至60～70℃时，加入抑制剂，抑制剂终浓度在4-10％，加入质量分数0.1-0.2％的非离子型表面活性剂，加入质量分数0.5-2％的固化剂，得到固化剂溶液B；S3、将PDMS预聚体溶液A缓慢倒至固化剂溶液B表面，PDMS预聚体溶液A在固化剂溶液B表面扩散，温度保持在60-70℃，保温时间1-2h，得到PDMS薄膜，干燥制得所述自清洁防雾涂层膜；所述自清洁防雾涂层膜的厚度为0.08-0.3mm，所述抑制剂为乙醇、乙二醇、丙二醇或异丙醇。超疏水性是一种特殊的润湿性，一般指水滴在固体表面呈球状，接触角大于150度，滚动角小于10度，现有研究表明，微观粗糙结构是表面实现超疏水的重要原因，具有微观粗糙结构时，水滴与材料之间会形成一层空气膜，阻碍水对材料表面的润湿，从而形成超疏水状态；超疏水表面使污染物在材料表面的附着力降低，且水滴在超疏水表面凝结后很容易滚落，不仅起到防雾效果，还可使表面的水滴滚落时带走污染物，保持材料表面的清洁。当前实现表面微观粗糙疏水结构的加工方法主要有光刻技术、飞秒激光加工技术、自组装工艺、等离子体刻蚀技术、沉积法等，其加工技术复杂、需要大型、特殊的设备，因而成本较高，难以推广。本专利技术提供一种在聚二甲基硅氧烷表面简便构造微观粗糙结构获得超疏水性质的方法，将含有交联剂的PDMS预聚体混合物缓慢倒入固化剂溶液中，PDMS预聚体混合物在水平方向的表面张力作用下铺张扩散为薄膜层，一面与固化剂溶液接触，一面与空气接触，固化剂溶液中的固化剂使得薄膜层与水接触一面发生进一步的交联固化，而表面交联层的形成则进一步阻碍固化剂向薄膜层背水一侧的渗透，使得固化剂主要作用于与水接触一面，形成一种软硬复合的、不均匀的异质结构，从而膜表面应力分布呈现不均一性，与水接触一侧所受应力更大，在干燥过程中，水分的挥发导致膜两侧压力不平衡，使得薄膜层背水一侧表面开裂或褶皱形成凸起与凹陷状的微结构，从而获得微观粗糙的疏水结构。优选的，所述交联剂为正硅酸乙酯或甲氧基硅烷中的一种或几种，所述甲氧基硅烷包括甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷。优选的，所述固化剂为非长链烷基、苯基硅烷、乙氧基硅烷、氯硅烷的硅烷偶联剂，所述长链烷基的碳原子数大于4。长链烷基及苯基硅烷由于稳定性较差，不宜配成水溶液使用，氯硅烷及乙氧基硅烷水解过程中伴随有严重的缩合反应，也不宜配成水溶液或水醇溶液使用。优选的，所述固化剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH540)，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)，N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH792)，N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(KH602)。优选的，所述非离子型表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚，所述壬基酚聚氧乙烯醚包括TX-7、TX-9、TX-10，所述烷基酚聚氧乙烯醚包括AEO-7、AEO-9、AEO-10。优选的，在所述干燥后的自清洁防雾涂层膜的背水面还蒸镀有一层超薄金属层，金属层厚度为10-50nm，所述金属为金、银、铜、锌、铬或铝。PDMS弹韧性较好，使得由应力不平衡诱导形成的表面凸起微结构的保型能力较低，疏水微结构容易被破坏，从而失去其疏水效果，其耐久性较差，通过在其表面蒸镀一层超薄金属镀层，在保持其表面凸起本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自清洁防雾涂层膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、PDMS预聚体中加入交联剂，其中，PDMS预聚体与交联剂的质量比例为12-14:1，充分混合搅拌，搅拌时间10-30min，得到PDMS预聚体溶液A；/nS2、去离子水加热，待温度升至60～70℃时，加入抑制剂，抑制剂终浓度在4-10％，加入质量分数0.1-0.2％的非离子型表面活性剂，加入质量分数0.5-2％的固化剂，得到固化剂溶液B；/nS3、将PDMS预聚体溶液A缓慢倒至固化剂溶液B表面，PDMS预聚体溶液A在固化剂溶液B表面扩散，温度保持在60-70℃，保温时间1-2h，得到PDMS薄膜，干燥制得所述自清洁防雾涂层膜；/n所述自清洁防雾涂层膜的厚度为0.08-0.3mm，所述抑制剂为乙醇、乙二醇、丙二醇或异丙醇。/n

【技术特征摘要】
1.一种自清洁防雾涂层膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、PDMS预聚体中加入交联剂，其中，PDMS预聚体与交联剂的质量比例为12-14:1，充分混合搅拌，搅拌时间10-30min，得到PDMS预聚体溶液A；
S2、去离子水加热，待温度升至60～70℃时，加入抑制剂，抑制剂终浓度在4-10％，加入质量分数0.1-0.2％的非离子型表面活性剂，加入质量分数0.5-2％的固化剂，得到固化剂溶液B；
S3、将PDMS预聚体溶液A缓慢倒至固化剂溶液B表面，PDMS预聚体溶液A在固化剂溶液B表面扩散，温度保持在60-70℃，保温时间1-2h，得到PDMS薄膜，干燥制得所述自清洁防雾涂层膜；
所述自清洁防雾涂层膜的厚度为0.08-0.3mm，所述抑制剂为乙醇、乙二醇、丙二醇或异丙醇。


2.根据权利要求1所述的一种自清洁防雾涂层膜的制备方法，其特征在于，所述交联剂为正硅酸乙酯或甲氧基硅烷中的一种或几种，所述甲氧基硅烷包括甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷。


3.根据权利要求1所述的一种自清洁防雾涂层膜的制备方法，其特征在于，所述固化剂为非长链烷基、苯基硅烷、乙氧基硅烷、氯硅烷的硅烷偶联剂，所述长链...

【专利技术属性】
技术研发人员：张景松，张爱芬，
申请(专利权)人：泉州市鑫创园智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35