基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法技术

本发明专利技术提供一种基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法，包括如下步骤：S1：将模板剂加入混合溶剂中，之后调节pH值并溶解、匀化30分钟；S2：滴加硅源物质；S3：进行水解并持续搅拌24至72小时，以得到澄清、稳定、均匀的分散体；S4：将所述分散体搅拌0.5至1小时，之后在室温下熟化48小时；S5：将熟化后的所述分散体滴加到水中，进行搅拌以进一步分散，之后熟化24小时以上以得到最终产品。该基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法可以赋予基材表面以超亲水性。该性能的获取只需要通过物料之间的自组装即可获得，不需要加热，更加节能、环保，且增加了对不耐热基体的适应性。

【技术实现步骤摘要】
基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法
本专利技术涉及功能材料领域，具体涉及一种基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法。
技术介绍
自清洁功能指的是通过空气、阳光、雨水等自然界已有的作用自动清除基体表面污渍的功能，例如荷叶的表面即具有这种功能。从原理上来说，自清洁功能的获取可以分为制备超亲水表面和超疏水表面两种手段。超亲水表面可以使其上的水自动铺展成薄膜（理想状态下是单分子薄膜），从而在水的表面张力、重力和风力的共同作用下产生冲刷作用，进而带来自清洁作用。而超疏水表面可以大大降低基材与污染物的附着力，使后者更容易祛除，从而较长时间的保持基材表面的清洁。一般认为，基于超亲水原理的自清洁作用效果要优于超疏水原理的作用效果。目前制备超亲水自清洁涂料的主要有效成分是二氧化钛（TiO2），其在紫外光作用后会产生良好的超亲水作用，再加上二氧化钛固有的光活性（可促进有机污染物的分解），综合表现出良好的自清洁性能。然而二氧化钛需要在一定温度下才能完成晶型转变，因而这一类自清洁涂料均需要通过高温（250~500℃）作用才能最终获得。高温工艺不仅耗能较大，还会导致涂层在某些不耐温基材上无法使用，因而限制了其应用。根据国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC)的规定，介孔材料是指孔径介于2-50nm的一类多孔材料。在亲水性薄膜材料中构建一定比例的介孔结构，可以极大地增加薄膜的表面积，促进水在薄膜表面的铺展，并在宏观上大大降低水在薄膜表面的接触角。当最理想的状况下，有可能形成单分子水膜，即接触角为零度。从而赋予薄膜所在基材以自清洁性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法，该基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法可以很好地解决上述问题。为达到上述要求，本专利技术采取的技术方案是：提供一种基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法，该基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法包括如下步骤：S1：将模板剂加入混合溶剂中，之后调节pH值并溶解、匀化30分钟；S2：滴加硅源物质；S3：进行水解并持续搅拌24至72小时，以得到澄清、稳定、均匀的分散体；S4：将所述分散体搅拌0.5至1小时，之后在室温下熟化48小时；S5：将熟化后的所述分散体滴加到水中，进行搅拌以进一步分散，之后熟化24小时以上以得到最终产品。该基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法具有的优点如下：该基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法可以赋予基材表面以超亲水性。该性能的获取只需要通过物料之间的自组装即可获得，不需要加热，更加节能、环保，且增加了对不耐热基体的适应性。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1示意性地示出了根据本申请的一个实施例，该基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法的流程示意图。图2示意性地示出了未处理之前，水在洁净玻璃片表面的接触角的示意图。图3示意性地示出了使用本涂料处理之后，水在洁净玻璃片表面的示意图。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。在以下描述中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”、“示例”等等的引用表明如此描述的实施例或示例可以包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度，但并非每个实施例或示例都必然包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度。另外，重复使用短语“根据本申请的一个实施例”虽然有可能是指代相同实施例，但并非必然指代相同的实施例。为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。根据本申请的一个实施例，提供一种基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法，如图2所示，未处理之前，水在洁净玻璃片表面的接触角为54.7°。如图3所示，使用本涂料处理之后，水在洁净玻璃片表面的接触角为4.3°。根据本申请的一个实施例，该基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法，如图1所示，包括如下步骤：S1：将一定比例的模板剂加入混合溶剂中，调节pH值，在一定温度下溶解、匀化30min；S2：将一定比例的硅源物质缓慢滴加在该物料体系中；S3：逐步水解、持续搅拌24~72h，得到澄清、稳定、均匀的分散体；S4：将该分散体继续搅拌0.5~1h，然后熟化（室温下放置）48h；S5：将熟化后的分散体缓慢滴加到水中，快速搅拌，进一步分散，之后熟化24h以上，得到产品。该产品以喷涂、辊涂、刷涂等方式涂布于洁净的基体表面，溶剂挥发后可形成超亲水自清洁薄膜，可使水在基体（实际为干燥、固化后的涂料）表面的接触角降低到10°，甚至5°以内，具体与基体表面有关。根据本申请的一个实施例，该基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法中的模板剂为十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）、不同链段比例的“环氧乙烷-环氧丙烷-环氧乙烷三嵌段共聚物”如P123、F127、F108等。根据本申请的一个实施例，该基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法中的混合溶剂为乙醇、异丙醇、丁酮、丙酮、正己醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、丙三醇、2,2-二甲基丁醇，2-甲基丁醇、3,3-二甲基丁醇，3-甲基丁醇中一种或两种以上的混合物与水的混合；所配制的混合溶剂中，水与有机溶剂的质量比为10~30:90~70。根据本申请的一个实施例，该基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法中的调节的pH值根据模板剂的情况进行选择，模板剂为CTAB时pH调节为碱性（pH>7，9~10最佳），模板剂为P123时pH调节为酸性（pH<7，2~4最佳）。碱性调节剂为NaOH、KOH、氨水；酸性调节剂为盐酸、醋酸、硝酸中的一种。根据本申请的一个实施例，该基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法中的模板剂溶解及硅源水解的温度为25~40℃。根据本申请的一个实施例，该基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法中的硅源物质为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丁酯中的一种或两种以上的混合。根据本申请的一个实施例，该基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法中的模板剂与硅源物质的质量比为0.5~3：1。根据本申请的一个实施例，该基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法中的混合溶剂一中硅源物质与混合溶剂的质量比为10~30:90~70。根据本申请的一个实施例，该基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法制备的最终产品中硅源物质与混合溶剂的质量比为1~15:99~85。根据本申请的一个实施例，该基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法具体如下：将12g模板剂CTAB加入到40g混合溶剂（该溶剂的配比为水：乙醇：异丙醇=10：40:40）中，用NaOH溶液调节pH值为9，在35℃下搅拌、溶解、匀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1：将模板剂加入混合溶剂中，之后调节pH值并溶解、匀化30分钟；/nS2：滴加硅源物质；/nS3：进行水解并持续搅拌24至72小时，以得到澄清、稳定、均匀的分散体；/nS4：将所述分散体搅拌0.5至1小时，之后在室温下熟化48小时；/nS5：将熟化后的所述分散体滴加到水中，进行搅拌以进一步分散，之后熟化24小时以上以得到最终产品。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将模板剂加入混合溶剂中，之后调节pH值并溶解、匀化30分钟；
S2：滴加硅源物质；
S3：进行水解并持续搅拌24至72小时，以得到澄清、稳定、均匀的分散体；
S4：将所述分散体搅拌0.5至1小时，之后在室温下熟化48小时；
S5：将熟化后的所述分散体滴加到水中，进行搅拌以进一步分散，之后熟化24小时以上以得到最终产品。


2.根据权利要求1所述的基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法，其特征在于：所述模板剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、不同链段比例的环氧乙烷-环氧丙烷-环氧乙烷三嵌段共聚物中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法，其特征在于：所述混合溶剂为乙醇、异丙醇、丁酮、丙酮、正己醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、丙三醇、2,2-二甲基丁醇，2-甲基丁醇、3,3-二甲基丁醇，3-甲基丁醇中至少一种与水的混合溶剂；
所述混合溶剂中，水与有机溶剂的质量比为10至30比90至70。


4.根据权利要求2所述的基于超亲水原理的自清洁涂料的制备方法，其特征在于，所述S1：将模板剂加入混合溶剂中，之后调节pH值并溶解、匀化30分钟的步骤中，p...

【专利技术属性】
技术研发人员：但福君，张建军，余政纲，代翔潇，龙睿，马素德，司建龙，韩中平，陈君，
申请(专利权)人：宜宾环球光电节能科技有限公司，四川省宜宾环球集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51